(57)【要約】【課題】原子化部に目的元素の水素化物が導入される以前に水素ガスが消費されてしまい、水素ガス濃度の低下により原子化効率が落ちて分析感度が低下する。【解決手段】捕集部３の吸着材３２に捕集された水素化物を気化させて原子化部４１へと導入するために利用されるキャリアガスとして、ヘリウムガスに所定比率の水素ガスを混入した混合ガスを用いる。それにより、反応部１で発生する水素ガスが先に原子化部４１で消費されてしまった場合でも、原子化部４１での水素ガス濃度を安定的に維持することができ、原子化されにくい水素化物も効率良く原子化することができる。【選択図】  図３
2004233111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応部で生成された目的元素の水素化物を一旦捕集部により捕集し、その後、その捕集部からキャリアガスに乗せて原子吸光光度計の原子化部に導入して分析を行う水素化物発生原子吸光分析装置において、
少なくとも前記捕集部から原子化部に水素化物を導入する際に、前記キャリアガスとして水素ガスが所定量混合されたガスを供給するキャリアガス供給手段、
を備えることを特徴とする水素化物発生原子吸光分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、目的元素の水素化物を生成する水素化物発生装置と原子吸光光度計とを組み合わせた水素化物発生原子吸光分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
砒素は強い毒性を有する物質として一般によく知られているが、その毒性はその砒素の化学的な形態に大きく依存している。即ち、例えば亜砒酸（３価）や砒酸（５価）等の無機砒素は、メチルアルソン酸、アルセノベタイン、トリメチルアルシンオキシド等のメチル化砒素化合物に比較して毒性が強い。人間がこうした無機砒素を食物や水と共に摂取すると、肝臓において、無機砒素→メチル化砒素→ジメチル化砒素、と毒性の低い化合物への代謝が行われ、こうした物質が尿中に排出される。従って、砒素中毒や職業性の砒素暴露に対する診断や評価を行う際に、尿中の砒素を上記のような化学的形態に分けて測定することが有用である。また、海洋性動植物等に蓄積されている砒素を上記のように形態別に分析することにより、砒素による環境汚染の状況を把握することも可能である。
【０００３】
こうした砒素の形態別分析を行う一手法として、従来より、水素化物発生原子吸光分析による方法が知られている（例えば非特許文献１参照）。図１は砒素の形態別分析を行うための水素化物発生原子吸光分析装置の一例を示す概略構成図である。この装置は、大別して、反応部１、除湿部２、捕集部３、及び分析部４から成る。分析部４はファーネス式原子吸光光度計である。
【０００４】
反応部１において、塩酸等の緩衝液を満たした反応槽１０にシリンジ１２により一定量のサンプル溶液を注入し、これに水素化硼素ナトリウム等の還元剤を添加する。すると、発生した水素により砒素が還元されてアルシンガスが発生する。反応槽１０にはキャリアガス供給管１１により略一定流量でキャリアガスとしてヘリウム（Ｈｅ）が送給され、このキャリアガスに乗ってアルシンガスが反応槽１０から除湿部２を経て捕集部３へと運ばれる。除湿部２では、冷却された不凍液等によって管路が冷却されており、流通するガス中に含まれる水分はここで結露して除去される。捕集部３においては、石英ウール等の吸着材３２が充填されたＵ字管３１が液体窒素槽３０に浸漬されることで極めて低い温度（アルシンの沸点以下）に冷却されており、Ｕ字管３１にアルシンガスが到達すると、そのガス中のアルシンは液化して吸着材３２に捕集される。
【０００５】
充分にアルシンが捕集された後に、Ｕ字管３１は液体窒素槽３０から大気雰囲気中に引上げられる。すると、Ｕ字管３１の温度は徐々に上昇してゆき、吸着材３２に捕集されていた各種のアルシンは沸点が低い順に気化し、キャリアガスに乗って分析部４の原子化部４１に設けられた加熱石英管４２の内部に導入される。導入されたアルシンは加熱石英管４２の内部で原子化され、光源４０から発して加熱石英管４２の内部を通過する光のうち特定の波長（１９７．３ｎｍ）の光を吸収する。従って、分光器４３によりこの波長の光を取り出して検出器４４で検出し、データ処理部４５においてその検出信号をデータ処理することにより、水素化物を検出することができる。
【０００６】
上述のように吸着材３２を液体窒素温度から略室温へと昇温する過程で、吸着材３２からの気化の順番は、無機砒素（ｉＡｓ）→モノメチル化砒素（ＭＭＡ）→ジメチル化砒素（ＤＭＡ）→トリメチル化砒素（ＴＭＡ）のアルシンガスとなる。従って、データ処理部４５では、例えば図２に示すような横軸を時間経過とし縦軸を吸光度としたピークプロファイルグラフを得ることができる。このように、砒素の各形態は時間的に分離して現れるので、これに基づいて各形態毎の定性分析、定量分析を行うことが可能である。
【０００７】
【非特許文献１】
“超低温捕集−還元気化−原子吸光法によるヒ素の形態別分析”、島津アプリケーションニュース，Ｎｏ．Ａ３３７、［Ｏｎｌｉｎｅ］、株式会社島津製作所、［平成１５年１月２２日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：  ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｈｉｍａｄｚｕ．ｃｏ．ｊｐ／ｓｕｐｐｏｒｔ／ｌｉｂ／ａｎ／２００２０９／ａ３３７．ｐｄｆ〉
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の装置にあって、加熱石英管４２では、水素ガスの存在下で効率よく水素化物を原子化できることが知られているが、上述したようにその前段に捕集部３を配置した構成では次のような問題がある。
【０００９】
即ち、反応部１で発生した水素化物（アルシン）は捕集部３で吸着材３２に捕集されるのに対し、それとほぼ同時に反応部槽１０内で発生した水素ガスは捕集されずにＵ字管３１を通過して加熱石英管４２に導入される。そのため、Ｕ字管３１を液体窒素槽３０から引き上げて水素化物を加熱石英管４２に導入する以前に、かなりの量の水素ガスが加熱石英管４２内で消費されてしまい、アルシンを導入した際には加熱石英管４２内の水素ガス濃度が既に低下している恐れがある。それによってアルシン等の水素化物の原子化が不完全になり、分析精度の低下の一因となる可能性がある。
【００１０】
本願発明者の実験によれば、図２に示したように砒素の形態別分析を行う場合、加熱石英管４２内に残存する水素ガス濃度が低下すると、特に最後尾のトリメチル化砒素の感度が低下する現象が観測される。トリメチル化砒素は沸点が高く元々原子化が行われにくいことから、原子化過程における水素ガスの還元性の低下の影響が特に顕著に現れるためであると推測できる。
【００１１】
また、反応部１での反応条件や捕集部３での捕集時間といった分析条件によって、水素化物が加熱石英管４２に導入される際の水素ガス濃度は変動する。そのため、こうした分析条件によっては、分析精度が変動して再現性に乏しいといった問題も生じる可能性がある。
【００１２】
本発明はかかる課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、安定して高い分析精度を得ることができる水素化物発生原子吸光分析装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために成された本発明は、反応部で生成された目的元素の水素化物を一旦捕集部により捕集し、その後、その捕集部からキャリアガスに乗せて原子吸光光度計の原子化部に導入して分析を行う水素化物発生原子吸光分析装置において、
少なくとも前記捕集部から原子化部に水素化物を導入する際に、前記キャリアガスとして水素ガスが所定量混合されたガスを供給するキャリアガス供給手段、を備えることを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態、及び効果】
この発明に係る水素化物発生原子吸光分析装置によれば、反応部で水素化物とともに発生する水素ガスが原子化部に導入されることによる原子化部での水素ガス濃度に拘わらず、水素化物を原子化部に導入して原子化を行う際の、その原子化部での水素ガス濃度を安定させることができる。それにより、原子化部での原子化が効率良く行われるので、分析精度や分析感度を向上させることができる。また、原子化の際の原子化部での水素ガス濃度が、反応部での水素の発生条件や捕集部での水素化物の捕集時間などの影響を受けないので、再現性の高い安定した分析を行うことができる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の一実施例である水素化物発生原子吸光分析装置について、図３を参照して説明する。図３は、本実施例による水素化物発生原子吸光分析装置の全体構成図である。なお、既に説明した図１の構成と同一又は相当する部分には同一の符号を付して、特に要しない限り説明を省略する。
【００１６】
本装置の反応部１、除湿部２、捕集部３及び分析部４の構成は従来の装置と同一であって、本装置の特徴は、反応槽１０にキャリアガスを供給するキャリアガス供給部５にある。従来、キャリアガスとしてはヘリウムガスが使用されている。通常、キャリアガスには不活性ガスが用いられ、一般の水素化物発生原子吸光分析装置ではアルゴンガスが用いられることが多いが、本装置のように液体窒素による冷却で水素化物を捕集する場合には、沸点が液体窒素温度よりも低いガスをキャリアガスとして採用する必要がある。それが、ヘリウムガスが利用されている理由である。
【００１７】
本装置では、キャリアガスとしてヘリウムガス単独ではなく、ヘリウムガスに一定比率の水素ガスを混入して調製したガスをキャリアガスとして使用する。即ち、図３に示すように、この混合ガス（Ｈｅ＋Ｈ２）を貯留した混合ガス貯留部５０から流量調節器５１を介してキャリアガス供給管１１を反応槽１０に接続している。流量調節器５１は図示しない制御部により制御され、所定量の混合ガスを反応槽１０に送給する。この構成では、捕集部３の吸着材３２に捕集された水素化物（アルシン）が昇温によって加熱石英管４２に導入される際に、吸着材３２から気化したアルシンガスを運ぶためのキャリアガス自体に水素ガスが含まれる。従って、加熱石英管４２の内部には常に充分な濃度の水素ガスが存在し、その条件下で、導入された各種のアルシンは順次原子化され、それによる吸光度が測定される。
【００１８】
それにより、反応部１での反応によって生成された水素ガスが原子化部４１で既に消費されてしまった場合であっても、加熱石英管４２内で水素ガス濃度は充分に保たれ、その還元性によってトリメチル化砒素のように原子化されにくい水素化物に対しても、高い原子化効率を維持することが可能である。その結果、高い分析感度、分析精度を達成することができる。
【００１９】
図３の実施例では、キャリアガスに含まれる水素ガスの比率は常に一定であるが、目的元素の種類や、反応部１での反応条件、捕集部３での捕集時間等に応じて、原子化部４１での原子化効率が最良になるように水素ガス濃度を調節したい場合がある。その場合には、図４に示す構成とするとよい。即ち、ヘリウムガス貯留部５２と水素ガス貯留部５３とを別々に用意し、ヘリウムガス供給管５４及び水素ガス供給管５６を介し流量調節器５５、５７でそれぞれ所定量に調節されたガスを混合して、キャリアガス供給管１１から反応槽１０へと送給している。流量調節器５５、５７はそれぞれ独立に制御部により制御される。この構成によれば、水素ガスの混合比率を適宜に調節できるので、目的元素の種類等に応じて最適の混合比率に逐次変更し、より高い分析感度を達成することができる。
【００２０】
本発明の具体的な効果を明らかにするために、砒素の形態別分析において、従来装置により測定したピークプロファイルグラフを図５に、本発明に係る装置により測定したピークプロファイルグラフを図６に示す。上述したように時間的に最後尾のピークはトリメチル化砒素のものであるが、図５と図６とを比較すると明らかなように、本装置ではピークトップが高くなっており分析感度が改善されていることが判る。もちろん、そのほかのピークに関してもピークトップが高くなっており、全体として分析感度が向上していることも判る。
【００２１】
なお、上記実施例はいずれも本発明の一例にすぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜変更や修正を行えることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】砒素の形態別分析を行うための従来の水素化物発生原子吸光分析装置の一例を示す概略構成図。
【図２】水素化物発生原子吸光分析装置で砒素の形態別分析を行うことで得られるグラフの一例。
【図３】本発明の一実施例である水素化物発生原子吸光分析装置の概略構成図。
【図４】本発明の他の実施例である水素化物発生原子吸光分析装置の概略構成図。
【図５】従来の水素化物発生原子吸光分析装置により測定したピークプロファイルグラフ。
【図６】本発明に係る水素化物発生原子吸光分析装置により測定したピークプロファイルグラフ。
【符号の説明】
１…反応部
１０…反応槽
１１…キャリアガス供給管
１２…シリンジ
２…除湿部
３…捕集部
３０…液体窒素槽
３１…Ｕ字管
３２…吸着材
４…分析部
４０…光源
４１…原子化部
４２…加熱石英管
４３…分光器
４４…検出器
４５…データ処理部
５…キャリアガス供給部
５０…混合ガス貯留部
５１、５５、５７…流量調節器
５２…ヘリウムガス貯留部
５３…水素ガス貯留部
５４…ヘリウムガス供給管
５６…水素ガス供給管
【図１】
2004233111.tif 000003
【図２】
2004233111.tif 000004
【図３】
2004233111.tif 000005
【図４】
2004233111.tif 000006
【図５】
2004233111.tif 000007
【図６】
2004233111.tif 000008