(57)【要約】      （修正有）【課題】樹脂被覆層のみにより試料をサンプリングする場合に比較して、より大量の試料をサンプリングすることができる試料採取器を提供する。【解決手段】試料採取器は、気相成分分析装置の加熱部に導入される試料を採取し、加熱部内で加熱されることにより該試料を気化させる。試料採取器は、螺旋状金属線を備える金属製コイル３１からなり、螺旋状金属線の表面を被覆して不活性化する下塗り層３２と、下塗り層３２の表面を被覆する樹脂被膜層３３と、螺旋状金属線に囲まれる空間を満たす樹脂充填体３４とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気相成分分析装置の加熱部に導入される試料を採取し、該加熱部内で加熱されることにより該試料を気化させる試料採取器であって、
該試料採取器片は、螺旋状金属線を備える金属製コイルからなり、該螺旋状金属線の表面を被覆して不活性化する下塗り層と、該下塗り層の表面を被覆し該試料を吸着・吸収する樹脂被膜層と、該樹脂被覆層を形成する樹脂と同一の樹脂からなり該螺旋状金属線に囲まれる空間を満たす樹脂充填体とを備えることを特徴とする試料採取器。
【請求項２】
請求項１記載の試料採取器において、試料採取ロッドを備えるサンプリングユニットの該試料採取ロッドの鋭利な先端に着脱自在に装着されることを特徴とする試料採取器。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の試料採取器において、前記樹脂被膜層は、該樹脂被膜層及び前記樹脂充填体を形成する樹脂の極性毎に、該加熱部で加熱されたときに分子構造を維持可能な無機顔料により識別可能に着色されていることを特徴とする試料採取器。
【請求項４】
請求項３記載の試料採取器において、前記無機顔料は、セラミック顔料、複合酸化物顔料、ベンガラ、塩基性クロム酸鉛、チタン白、亜鉛華、カーボンからなる群から選択される１種以上の顔料であることを特徴とする試料採取器。
【請求項５】
請求項４記載の試料採取器において、前記セラミック顔料は、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｆｅ系顔料、Ｃｏ−Ｍｎ−Ｆｅ系顔料、アンチモンスズグレー、ジルコングレー、Ｚｎ−Ｃｒ−Ｆｅ系顔料、Ｚｎ−Ａｌ−Ｃｒ−Ｆｅ系顔料、ナポリ黄、プラセオジム黄、バナジウムスズ黄、バナジウムジルコニウム黄、Ｚｒ−Ｔｉ−Ｖ−Ｉｎ系顔料、クロムチタン黄、Ｚｒ−Ｓｉ−Ｃｄ−Ｓ系顔料、Ｚｒ−Ｙ−Ｖ系顔料、ピーコック、ビクトリアグリーン、クロムグリーン、Ｃｒ系顔料、Ｃｏ−Ｃｒ系顔料、紺青、海碧、Ｃｏ−Ｚｎ−Ｓｉ系顔料、Ｃｏ−Ｓｉ系顔料、バナジウムジルコニウム青、クロムスズライラック、ライラック、クロムスズピンク、陶試紅、サーモンピンク、クロムアルミナピンク、ファイアーレッドからなる群から選択される１種以上の顔料であることを特徴とする試料採取器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスクロマトグラフ−質量分析等の分析法に用いる試料を採取する試料採取器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発生ガス分析、熱分解ガスクロマトグラフ−質量分析等の熱分析法に用いる液体試料又は微粉末の固体試料を直接採取するサンプリングユニットとして、金属製マイクロコイルを試料採取ロッドに溶着したサンプリングユニットが提案されている（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】金子毅ら、「マイクロコイルを用いるＧＣ用サンプリングデバイスの試作とその応用」、BUNSEKI KAGAKU、Vol.4、No.5、pp.365-369(2015)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１記載のサンプリングユニットにおいて、前記金属製マイクロコイルの表面を不活性化し、樹脂により被覆して試料採取器とすることが考えられる。このような試料採取器では、前記樹脂により気体又は液体中の微量成分を吸着・吸収することによりサンプリングし、該微量成分を加熱により熱脱着させることにより、ガスクロマトグラフ−質量分析法等に供することができる。
【０００５】
また、前記試料採取器は、不活性化された前記金属製マイクロコイルの表面を被覆する樹脂の極性が異なれば該樹脂に吸着・吸収される微量成分も異なるため、分析対象に応じて異なる極性を備える樹脂を使い分けてサンプリングすることにより試料中の各種成分を選択的に分析することができると考えられる。このとき、微量成分の分析では検出感度に問題があるために、可能な限り多くの採取試料量が望ましい。
【０００６】
しかしながら、前記試料採取器は、前記金属製マイクロコイルの表面を不活性化し、樹脂により被覆するだけでは採取できる試料に限りがあり、さらに改良が望まれる。
【０００７】
本発明は、係る事情に鑑み、より大量の試料をサンプリングすることができる試料採取器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するために、本発明の試料採取器は、気相成分分析装置の加熱部に導入される試料を採取し、該加熱部内で加熱されることにより該試料を気化させる試料採取器であって、該試料採取器片は、螺旋状金属線を備える金属製コイルからなり、該螺旋状金属線の表面を被覆して不活性化する下塗り層と、該下塗り層の表面を被覆し該試料を吸着・吸収する樹脂被膜層と、該樹脂被覆層を形成する樹脂と同一の樹脂からなり該螺旋状金属線に囲まれる空間を満たす樹脂充填体とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の試料採取器は、螺旋状金属線を備える金属製コイルからなり、該螺旋状金属線は前記下塗り層により不活性化されている。本発明の試料採取器は、前記下塗り層の表面に前記樹脂被膜層を備え、該樹脂被膜層により試料を吸着・吸収することにより該試料をサンプリングすることができる。
【００１０】
このとき、本発明の試料採取器は、前記螺旋状金属線に囲まれる空間が前記樹脂充填体により満たされており、該樹脂充填体は、前記樹脂被覆層を形成する樹脂と同一の樹脂からなるので、該樹脂被覆層により吸着・吸収される試料と同一の試料を吸着・吸収することができる。この結果、本発明の試料採取器によれば、前記樹脂被覆層のみにより試料をサンプリングする場合に比較して、より大量の試料をサンプリングすることができる。
【００１１】
本発明の試料採取器は、試料採取ロッドを備えるサンプリングユニットの該試料採取ロッドの鋭利な先端に着脱自在に装着されることが好ましい。この場合、本発明の試料採取器は、前記樹脂充填体に前記試料採取ロッドの鋭利な先端が穿刺されることにより、該先端に着脱自在に装着されることができる。
【００１２】
本発明の試料採取器は、前記試料採取ロッドの先端に着脱自在に装着されるときには、分析対象に応じて異なる極性を備える樹脂により前記樹脂被膜層及び前記樹脂充填体を形成することにより、該樹脂を使い分けてサンプリングすることができ、試料中の各種成分を選択的に分析することができる。
【００１３】
ところで、本発明の試料採取器において、前記樹脂被膜層及び前記樹脂充填体を形成する樹脂を分析対象に応じて異なる極性を備える樹脂として、該樹脂の極性の相違により複数種の前記試料採取器を備える場合、該試料採取器は外見上からは、該樹脂の極性の相違を判別することができないという問題がある。
【００１４】
そこで、本発明の試料採取器は、前記樹脂被膜層及び前記樹脂充填体を形成する樹脂の極性毎に、前記加熱部で加熱されたときに分子構造を維持可能な無機顔料により識別可能に着色されていることが好ましい。
【００１５】
この結果、本発明の試料採取器は、前記樹脂被膜層及び前記樹脂充填体を形成する樹脂の極性を外見から容易に判別することができ、分析対象に対して適切な樹脂被膜層及び前記樹脂充填体を備える該試料採取器を、誤りなく確実に用いることができる。また、前記樹脂被膜層及び前記樹脂充填体の着色に用いられる無機顔料は、前記加熱部で加熱されたときに分子構造を維持可能であるので、該無機顔料が分析の障害となることを避けることができる。
【００１６】
また、本発明の試料採取器において、前記樹脂被膜層及び前記樹脂充填体の着色に用いられる前記無機顔料としては、例えば、セラミック顔料、複合酸化物顔料、ベンガラ、塩基性クロム酸鉛、チタン白、亜鉛華、カーボンからなる群から選択される１種以上の顔料を用いることができる。また、前記セラミック顔料としては、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｆｅ系顔料、Ｃｏ−Ｍｎ−Ｆｅ系顔料、アンチモンスズグレー、ジルコングレー、Ｚｎ−Ｃｒ−Ｆｅ系顔料、Ｚｎ−Ａｌ−Ｃｒ−Ｆｅ系顔料、ナポリ黄、プラセオジム黄、バナジウムスズ黄、バナジウムジルコニウム黄、Ｚｒ−Ｔｉ−Ｖ−Ｉｎ系顔料、クロムチタン黄、Ｚｒ−Ｓｉ−Ｃｄ−Ｓ系顔料、Ｚｒ−Ｙ−Ｖ系顔料、ピーコック、ビクトリアグリーン、クロムグリーン、Ｃｒ系顔料、Ｃｏ−Ｃｒ系顔料、紺青、海碧、Ｃｏ−Ｚｎ−Ｓｉ系顔料、Ｃｏ−Ｓｉ系顔料、バナジウムジルコニウム青、クロムスズライラック、ライラック、クロムスズピンク、陶試紅、サーモンピンク、クロムアルミナピンク、ファイアーレッドからなる群から選択される１種以上の顔料を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】気相成分分析装置の一構成例を示す模式的断面図。
【図２】Ａは本発明の試料採取器を装着するサンプリングユニットの一構成例を示す模式的断面図、ＢはＡのサンプリングユニットに本発明の試料採取器が収容されている状態を示す模式的断面図。
【図３】本発明の試料採取器の構成を示す模式的断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
【００１９】
図１に示すように、ガスクロマトグラフ−質量分析等の分析法に用いる気相成分分析装置１は、恒温槽１０と、恒温槽１０の上方に設けられた加熱部１１と、加熱部１１の開口端を閉塞するセプタム１２と、恒温槽１０の外部で加熱部１１に接続されたキャリヤガス導入管１３と、恒温槽１０の内部に配置されたキャピラリーカラム等の分離カラム１４と、質量分析計等からなる検出部１５とを備えている。分離カラム１４は、一方の端部で加熱部１１の下端に接続され、他方の端部で検出部１５に接続されている。また、加熱部１１は、内部にヒータ１６が配設され、下部にはスプリットベント管１７が接続されている。
【００２０】
気相成分分析装置１によれば、セプタム１２に穿刺されたサンプリングユニット２により導入される試料を加熱部１１内でヒータ１６により加熱することにより、複数の化合物の混合物からなる気相成分を生成させる。生成した気相成分は、キャリヤガス導入管１３から導入されるキャリヤガスにより分離カラム１４に導入される。
【００２１】
このとき、スプリットベント管１７は、開閉弁１８を開弁することにより加熱部１１で生成した気相成分の一部を排出して、分離カラム１４に導入される該気相成分の量を調整することができる。尚、前記気相成分の量が微量である場合は、スプリットベント管１７の開閉弁１８を閉弁することにより、生成した該気相成分の全量を分離カラム１４に導入してもよい。
【００２２】
また、恒温槽１０は所定の温度に加熱されており、前記気相成分は、前記所定の温度下で分離カラム１４により該気相成分を構成する各化合物に分離される。そして、分離された各化合物が、検出部１５で検出される。
【００２３】
本実施形態のサンプリングユニット２は、例えば、図２Ａに示すように、筒状のシリンダ２０と、シリンダ２０の内壁に沿って摺動自在の押動部材としてのプランジャ２１と、シリンダ２０の先端部に取り付けられた筒状の接続部２２と、接続部２２を介して、シリンダ２０の先端部に接続された筒状のニードル２３とからなるシリンジ２４を備える。
【００２４】
プランジャ２１は先端にガスケット２５を備え、ガスケット２５に試料採取ロッド２６の基端部が固定されている。試料採取ロッド２６は、プランジャ２１により進退されることにより、ニードル２３から出没自在とされており、試料採取ロッド２６の先端には試料採取器２７が装着されている。
【００２５】
また、シリンダ２０は、ガスケット２５の基端部側に螺着された抜け止め部２８を備える。抜け止め部２８は先端部がシリンダ２０の内部に突出しており、ガスケット２５が当接することにより、プランジャ２１の抜け止めとして作用する。抜け止め部２８は、シリンダ２０の一部を溶融させて内部に突起させるようにしてもよく、ネジ等の先端をシリンダ２０の内部に突出させるようにしてもよい。
【００２６】
サンプリングユニット２は、図２Ａに示すように、プランジャ２１を押動して試料採取ロッド２６を前進させることにより、試料採取ロッド２６の先端及び該先端に装着されている試料採取器２７をニードル２３から突出させることができる。また、サンプリングユニット２は、図２Ｂに示すように、プランジャ２１を引いて試料採取ロッド２６を後退させることにより、試料採取ロッド２６の先端及び該先端に装着されている試料採取片２７をニードル２３内に収容することができる。
【００２７】
図３に示すように、試料採取器２７は、ステンレス等の金属線が螺旋状に巻かれた金属製コイル３１からなり、金属コイル３１の表面を被覆して不活性化する下塗り層３２と、下塗り層３２の表面を被覆する樹脂被膜層３３と、螺旋状金属線からなる金属製コイル３１に囲まれる空間を満たす樹脂充填体３４とからなる。樹脂充填体３４は、樹脂被覆層３３を形成する樹脂と同一の樹脂からなり、金属製コイル３１に囲まれる空間に充填されている。
【００２８】
下塗り層３２は、金属製コイル３１の表面を被覆して不活性化することができるものであればどのようなものであってもよいが、例えば、ケイ素被膜層、石英被膜層、チタン被膜層等を挙げることができる。下塗り層３１は、前記ケイ素被膜層又は、前記石英被膜層であることがさらに好ましい。前記ケイ素被膜層又は、前記石英被膜層は、大気中の水分との反応により表面にシラノール基が形成され、該シラノール基が樹脂被膜層３１を形成する樹脂と化学結合を形成することができる。
【００２９】
樹脂被膜層３３及び樹脂充填体３４は、試料を吸着・吸収することができる樹脂からなり、分析対象に応じて異なる極性を備える樹脂を用いることができる。例えば、極性の無い樹脂としては、ジメチルポリシロキサン等を挙げることができ、中程度の極性を有する樹脂としては、シアノプロピルフェニルジメチルポリシロキサン、ポリエチレングリコールとジメチルポリシロキサンとの混合物等を挙げることができ、大きな極性を有する樹脂としては、ポリエチレングリコール等を挙げることができる。
【００３０】
ここで、樹脂被膜層３３及び樹脂充填体３４を形成する前記樹脂はいずれも軟質樹脂であり、試料採取器２８は樹脂充填体３４に試料採取ロッド２６の鋭利な先端が穿刺されることにより、試料採取ロッド２６の先端に着脱自在に装着することができる。
【００３１】
また、本実施形態の試料採取器２８は、樹脂被膜層３３及び樹脂充填体３４を形成する樹脂がそれぞれ異なる極性を備えており、各試料採取器２８は該樹脂の極性毎に識別可能に着色されている。前記着色は、少なくとも樹脂被覆層３３を形成する樹脂に、加熱部１１で加熱されたときに分子構造を維持可能な無機顔料を混合することにより行うことができるが、さらに樹脂充填体３４にも該無機顔料を混合してもよい。
【００３２】
前記無機顔料は１００〜４００℃の温度で加熱されたときに分子構造を維持可能であることが好ましく、このような無機顔料として、例えば、セラミック顔料、複合酸化物顔料、ベンガラ、塩基性クロム酸鉛、チタン白、亜鉛華、カーボン等を用いることができる。また、前記セラミック顔料としては、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｆｅ系顔料、Ｃｏ−Ｍｎ−Ｆｅ系顔料、アンチモンスズグレー、ジルコングレー、Ｚｎ−Ｃｒ−Ｆｅ系顔料、Ｚｎ−Ａｌ−Ｃｒ−Ｆｅ系顔料、ナポリ黄、プラセオジム黄、バナジウムスズ黄、バナジウムジルコニウム黄、Ｚｒ−Ｔｉ−Ｖ−Ｉｎ系顔料、クロムチタン黄、Ｚｒ−Ｓｉ−Ｃｄ−Ｓ系顔料、Ｚｒ−Ｙ−Ｖ系顔料、ピーコック、ビクトリアグリーン、クロムグリーン、Ｃｒ系顔料、Ｃｏ−Ｃｒ系顔料、紺青、海碧、Ｃｏ−Ｚｎ−Ｓｉ系顔料、Ｃｏ−Ｓｉ系顔料、バナジウムジルコニウム青、クロムスズライラック、ライラック、クロムスズピンク、陶試紅、サーモンピンク、クロムアルミナピンク、ファイアーレッド等を用いることができる。
【００３３】
本実施形態の試料採取器２８によれば、樹脂被覆層３３に加えて樹脂充填体３４を備えるので、樹脂被覆層３３のみにより試料をサンプリングする場合に比較して、より大量の試料をサンプリングすることができる。また、本実施形態の試料採取器２８によれば、樹脂被覆層３３及び樹脂充填体３４を形成する樹脂の極性毎に識別可能に着色されているので、該樹脂の極性を外見から容易に判別することができ、分析対象に対して適切な試料採取器２８を、誤りなく確実に用いることができる。
【符号の説明】
【００３４】
２８…試料採取器、  ３１…金属製コイル、  ３２…下塗り層、  ３３…樹脂被覆層、  ３４…樹脂充填体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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