(57)【要約】【課題】任意の試料容器を用い、試料を自動濾過して送液できる液体試料自動サンプリング装置を提供する。【解決手段】多ポートサンプラバルブ５の各ポートにテフロン（Ｒ）チューブ３が接続され、その中間にメンブレンフィルタ４が設けられ、テフロン（Ｒ）チューブ３を試料容器保持台上に置かれた任意の試料容器２に挿入する。多ポートサンプラバルブ８に接続されたシリンジ９で試料容器２内の液体試料をメンブレンフィルタ４を介して５ｍｌ吸引し、多ポートサンプラバルブ８を切換えて液体試料分析装置７にシリンジ９内の試料２ｍｌを導入する。そして多ポートサンプラバルブ８を自動サンプリング装置側に切換えて、シリンジ９内の残試料３ｍｌを元の流路に逆流させ、メンブレンフィルタ４を洗浄する。【選択図】　　　　　図１
2004069449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のポートを有する流路切換えバルブと、その流路切換えバルブの各ポートに接続された試料採取チューブとを備え、複数の試料容器内の液体試料を前記試料採取チューブを介し前記流路切換えバルブを順次自動的に切換えて測定装置に送る液体試料自動サンプリング装置において、前記試料採取チューブに試料濾過用フィルタを備えたことを特徴とする液体試料自動サンプリング装置。
【請求項２】
請求項１記載の液体試料自動サンプリング装置において、前記試料濾過用フィルタを試料測定の都度、当該試料により逆流洗浄できるように構成したことを特徴とする液体試料自動サンプリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＴＯＣ計などの分析装置の前処理に用いられる液体試料自動サンプリング装置に係わり、特に、排水、工業用水、上下水、環境水等や有機溶媒などの液体試料を、試料容器から自動サンプリングする液体試料自動サンプリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体試料を分析する手法として、試料溶液に直接光をあて又は化学炎などで熱解離してその吸収スペクトルを測定する吸光光度法や、試料溶液を気化しイオン化して磁場又は電界などで質量に応じて分離分析するイオン化法や、試料溶液を分離管カラムを通し成分分離させて検出するクロマトグラフィーや、試料溶液中に電極を浸し、目的イオン濃度や電解電位・電流、析出量などを測定する電気分析法などがある。これらの分析手法を用いて液体試料を測定装置で分析するためには、採取した試料の性状から前処理及び分注装置を必要とする。さらにオンラインで効率よく測定するためには自動サンプリング装置（オートサンプラ）が必要になる。
【０００３】
環境汚染の問題から、廃水処理の原水管理、処理後の排水・放流水の管理、あるいは上水、冷却水、洗浄水の有機不純物量の監視などに、ＴＯＣ（ＴｏｔａｌＯｒｇａｎｉｃ　Ｃａｒｂｏｎ）計が用いられ、水中の有機物総量を測定し、有機物質汚濁指標の一つにしている。ＴＯＣ測定の主な目的は種々の水に含まれる有機物を個々の成分は問わずに、総量として管理あるいは監視することである。しかし、従来の水質分析計は試料の性状によっては測定上の制限や維持・管理上の問題を含んでおり、普及を妨げている。
【０００４】
図３に、ＴＯＣ計の前工程の液体試料自動サンプリング装置を示す。まず、液体試料は、現場で容量の大きな一般用試料容器１４に採取される。そして、試料の性状、例えば、懸濁物、塩分、酸、アルカリなどの濃度や組成、さらにスライムや藻類の発生等の状態によって前処理が必要になる。分析する前処理として、試料を濾過して測定する必要がある場合は、手作業で各試料の濾過作業を、濾過器１５を用いて濾過し、試料を自動サンプリング装置の固有の機種固有試料容器１６（キャップ付バイアルや試験管、ビーカなど）に入れる。または、直接に採取した液体試料を一般用試料容器１４から機種固有試料容器１６に分注する。そして、自動サンプリング装置本体の所定の試料容器保持台１９にセットする。複数の機種固有試料容器１６がセットされた試料容器保持台１９、または、試料容器保持台１９の上部に設けられ試料採取器１７の先端に取り付けられた試料採取針１８、あるいは、両者が自動的に移動して、測定しようとする試料の入った機種固有試料容器１６に試料採取針１８が挿入され、液体試料が吸入され試料採取容器１７を経由して液体試料分析装置７に送られる。
【０００５】
図４に、ＴＯＣ（総有機炭素量）計の流路構成を示す。ＴＯＣ計は、シリンジ９によって、自動サンプリング装置から吸入された試料が、多ポートサンプラバルブ８が切換えられて、試料注入部２２に送られ、キャリアガス供給部２１からの空気と共に、ＴＣ燃焼部２３に導入される。ＴＣ燃焼部２３は内部に触媒２３ａが充填され、電気炉により６８０℃に加熱される。加熱された試料は熱分解して二酸化炭素と水蒸気を生成する。
【０００６】
液体試料には、酸素や水素などと結合して有機化合物を構成している炭素（全有機体炭素、ＴＯＣ）と、無機化合物の構成元素としての炭素（無機体炭素、ＩＣ）が存在し、これらを合わせて全炭素（ＴＣ）と呼ばれ、ＴＣ燃焼部２３で発生する二酸化炭素量は、全炭素量（ＴＣ）に相当する。
そして、分解したガスは冷却管２４で冷却され、水分が凝縮して純水トラップ２５に捕えられ、二酸化炭素は逆流防止トラップ２６を経由してＩＣ反応器２７に導入され、ＩＣ反応液２７ａ中を通って上部から除湿用電子クーラ２９でさらに水分が除去され、ハロゲンスクラバ３０でハロゲン成分が除かれ、メンブレンフィルタ３１により濾過されて、試料セル３２に導入される。そして、光源３４からの赤外光が、試料セル３２中に投光され、二酸化炭素の濃度に比例した信号が検出器３５から得られる。この信号は液体試料の全炭素量（ＴＣ）に相当する。そして排出された二酸化炭素はＣＯ２アブソーバ３３に吸着される。
【０００７】
次に、シリンジ９によって、自動サンプリング装置から吸入された試料が、多ポートサンプラバルブ８が切換えられてＩＣ反応器２７に送られる。そして、リン酸がＩＣ反応液供給ポンプ２８によってＩＣ反応器２７に供給され、酸性のＩＣ反応液２７ａとして用いられる。そして、下部からキャリアガス（空気）が送られてＩＣ反応液２７ａがバブリングされる状態に保たれる。この状態で上部から導入された試料は、酸性のリン酸溶液に触れ、酸性化作用により、二酸化炭素を生成する。この二酸化炭素量は無機化合物の構成元素としての炭素量（無機炭素量、ＩＣ）に相当する。
そして、生成した二酸化炭素は、上部から除湿用電子クーラ２９に導かれ、水分が除去され、ハロゲンスクラバ３０でハロゲン成分が除かれ、メンブレンフィルタ３１により濾過されて、試料セル３２に導入される。そして、光源３４からの赤外光が、試料セル３２中に投光され、二酸化炭素の濃度に比例した信号が検出器３５から得られる。この信号は液体試料の無機化合物の構成元素としての炭素量（無機炭素量、ＩＣ）に相当する。そして排出された二酸化炭素はＣＯ２アブソーバ３３に吸着される。
このようにして測定された全炭素量（ＴＣ）から無機炭素量（ＩＣ）を差し引きすれば、総有機炭素量（ＴＯＣ）を求めることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の液体試料自動サンプリング装置は以上のように構成されているが、自動サンプリング装置の試料容器保持台１９にセットできる試料容器は、装置固有の機種固有試料容器１６であるため、互換性に欠け、例えば、形状、寸法などに制限されるので、他の一般に使用される試料容器などを試料容器保持台１９にセットできないという問題がある。そのため一般に使用される試料容器などから、機種固有試料容器１６に液体試料を移し替える作業が必要になり、時間がかかり作業効率が低下するという問題がある。
また、液体試料の性状、例えば、懸濁物、異物、スライム、藻類等の状態によって濾過を必要とする場合、試料毎に濾過器１５を用いて濾過操作をする必要が生じ、手間を要するという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、試料容器の形状や寸法にあまり制限されずに使用することができ、容易に試料の濾過ができる液体試料自動サンプリング装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の液体試料自動サンプリング装置は、複数のポートを有する流路切換えバルブと、その流路切換えバルブの各ポートに接続された試料採取チューブとを備え、複数の試料容器内の液体試料を前記試料採取チューブを介し前記流路切換えバルブを順次自動的に切換えて測定装置に送る液体試料自動サンプリング装置において、前記試料採取チューブに試料濾過用フィルタを備えたものである。
【００１１】
また、本発明の液体試料自動サンプリング装置は、試料濾過用フィルタを試料測定の都度、当該試料により逆流洗浄できるように構成したものである。
【００１２】
本発明の液体試料自動サンプリング装置は上記のように構成されており、複数のポートを有する流路切換えバルブの各ポートに、試料濾過用フィルタと試料採取チューブを接続し、その各試料採取チューブを複数の各試料容器に挿入し、流路切換えバルブを順次自動的に切換えて、試料容器内の液体試料を測定装置に送り、そして、その都度余剰分の当該試料を用いて試料濾過用フィルタを逆流洗浄できるように構成している。
これにより試料容器保持台にセットできる試料容器が、装置固有の特定の試料容器でなくてもよく、試料採取チューブが挿入できる試料容器であれば、形状や寸法によらず使用することができる。
また、流路切換えバルブと試料採取チューブの間、もしくは、試料採取チューブの中間に、試料濾過用フィルタが設けられており、自動的に試料濾過を行うことができる。そして、測定の都度、当該試料で逆流洗浄できるようにしているので、試料濾過用フィルタの目詰まりが発生しにくく、交換頻度が少なくなり寿命が長くなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の液体試料自動サンプリング装置の一実施例を、図１、図２を参照しながら説明する。図１は本発明の液体試料自動サンプリング装置の流路構成図を、図２は本発明の液体試料自動サンプリング装置と液体試料分析装置７の外観を示す。
本液体試料自動サンプリング装置は、液体試料が入れられた任意の各種の試料容器２を載せる試料容器保持台１と、複数のポートを有し流路を切換えることができる多ポートサンプラバルブ５と、試料容器２内に挿入し液体試料を採取するテフロン（Ｒ）チューブ３と、多ポートサンプラバルブ５のポート口とテフロン（Ｒ）チューブ３の流路間またはテフロン（Ｒ）チューブ３の中間に設けられ異物を除去するためのメンブレンフィルタ４と、多ポートサンプラバルブ５と液体試料分析装置７との流路を接続するテフロン（Ｒ）チューブ６と、テフロン（Ｒ）チューブ６を経由して採取した液体試料を流路を切換えて元の流路に試料を逆流させる逆流手段とから構成される。
【００１４】
本液体試料自動サンプリング装置と従来の装置の異なる点は、（１）従来の装置では、図３に示すように、試料採取時に、試料採取針１８か試料容器保持台１９を相対的に移動させるため、装置専用の機種固有試料容器１６を用いなければならないのに対し、本装置では試料容器２の形状、寸法などに制限されず、テフロン（Ｒ）チューブ３が挿入できる試料容器２であれば良い点である。また、（２）従来の装置では事前に手動で液体試料を濾過してから機種固有試料容器１６に分注しなければならないのに対し、本装置ではメンブレンフィルタ４で自動的に試料が濾過される点である。また、メンブレンフィルタ４を試料測定の都度、その試料により逆流洗浄できる点である。
【００１５】
本液体試料自動サンプリング装置の試料の流れに沿って各部の説明をする。
試料容器保持台１は、液体試料が入れられた任意の各種の試料容器２を載せる台で、多ポートサンプラバルブ５の近傍の作業台上に置かれる。試料容器２は、形状、寸法などは任意のものでよく、指定される試料容器２でなくてよい。現場から試料採取に使用した図３に示す一般用試料容器１４を直接試料容器保持台１に置いてもよい。また、形状、寸法の異なる試料容器２に分注してもよい。
また、試料容器保持台１上に加熱器１１、冷却器１２、攪拌器１３、振とう器１０などをセットして、採取した液体試料を試料容器２に入れた状態で、加熱、冷却、攪拌、振とうなどの前処理を行い、試料をサンプリングすることができる。
【００１６】
テフロン（Ｒ）チューブ３は、液体試料採取用の樹脂製チューブで、内径１．０ｍｍ×外径１．６ｍｍ×長さ３５０ｍｍ程度のテフロン（Ｒ）チューブが用いられる。そして、一端が試料容器２内に挿入され液体試料を採取し、他端がメンブレンフィルタ４に接続され、または、テフロン（Ｒ）チューブ３の中間にメンブレンフィルタ４を設け、テフロン（Ｒ）チューブ３の一端が試料容器２内に挿入され、他端が多ポートサンプラバルブ５のポートに接続される。
メンブレンフィルタ４は、液体試料の濾過用のもので、細孔径１μｍ程度のものが用いられる。そして、多ポートサンプラバルブ５のポートとテフロン（Ｒ）チューブ３の流路間またはテフロン（Ｒ）チューブ３の中間に設けられ異物を除去する。
【００１７】
多ポートサンプラバルブ５は、８個のポートを有し内部のロータを回転させることにより中央のポートを８方向に順次切換えることができる流路切換えバルブである。流路切換えバルブのロータはパルスモータと位置検出センサの組み合わせで駆動され、液体試料分析装置７（ＴＯＣ計）のプログラムにより自動的に制御される。図１では多ポートサンプラバルブ５を２台備えたものを示す。多ポートサンプラバルブ５は通常の作業台上に試料容器保持台１が置かれ、台座を介して３００ｍｍ程度の高さに固定される。
【００１８】
テフロン（Ｒ）チューブ６は、テフロン（Ｒ）チューブ３と同じものが用いられ、多ポートサンプラバルブ５と液体試料分析装置７（ＴＯＣ計）との流路を構成する。
逆流手段は、液体試料がテフロン（Ｒ）チューブ６を経由し液体試料分析装置７側に設けられた多ポートサンプラバルブ８のシリンジ９に採取され、例えば、５ｍｌが採取され、その内、２ｍｌを実際の測定に供して、残り３ｍｌを多ポートサンプラバルブ８の切換えによって元のテフロン（Ｒ）チューブ６、多ポートサンプラバルブ５、メンブレンフィルタ４、テフロン（Ｒ）チューブ３の流路に試料を逆流させ、メンブレンフィルタ４を逆流洗浄するものである。
【００１９】
以上のような液体試料自動サンプリング装置の構成で、液体試料分析装置７を運転すると、あらかじめ入力された測定プログラムにしたがって、多ポートサンプラバルブ５および多ポートサンプラバルブ８の流路切換えバルブが自動制御され、８本のテフロン（Ｒ）チューブ３から液体試料が、順次、液体試料分析装置７（ＴＯＣ計）に送られ、シリンジ９に貯められ、流路切換えバルブが切換えられて液体試料分析装置７で測定される。このとき、液体試料分析装置７へは、メンブレンフィルタ４で濾過された試料が導入される。試料は、１回の試料測定に、例えば５ｍｌをシリンジ９に採取し、このうち２ｍｌを実際の測定に供して、残り３ｍｌは試料容器２に戻す。この戻し動作により、メンブレンフィルタ４（試料濾過用フィルタ）が逆流洗浄される。
【００２０】
上記の実施例では液体試料分析装置７にＴＯＣ計を用いて説明したが、液体試料分析装置７に吸光光度法や、イオン化法や、クロマトグラフィーや、電気分析法などによる分析装置を用いても同様に適用することができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の液体試料自動サンプリング装置は上記のように構成されており、流路切換えバルブの各ポートに試料濾過用フィルタと試料採取チューブを接続し、試料採取チューブを任意の試料容器に挿入するだけで、試料が濾過されて測定装置に送られる。そのため、試料採取チューブを挿入できる形状・寸法である限り、任意の試料容器を用いることができる。また、試料濾過を自動的に行うことができるようになり、操作の手間を省くことができる。そして、測定の都度、試料濾過用フィルタを逆流洗浄できるので、目詰まりが発生しにくく、交換頻度が少なくなり寿命が長くなる。さらに、試料容器に対して加熱または冷却、ガスによるパージ、攪拌、振とうなどの操作を加えることができ、測定の前処理を試料容器保持台で行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液体試料自動サンプリング装置についての一実施例を示す図である。
【図２】本発明の液体試料自動サンプリング装置の外観を示す図である。
【図３】従来の液体試料自動サンプリング装置を示す図である。
【図４】従来の液体試料の分析に用いられるＴＯＣ計の流路図を示す図である。
【符号の説明】
１、１９…試料容器保持台
２…試料容器
３、６…テフロン（Ｒ）チューブ
４…メンブレンフィルタ
５、８…多ポートサンプラバルブ
７…液体試料分析装置
９…シリンジ
１０…振とう器
１１…加熱器
１２…冷却器
１３…攪拌器
１４…一般用試料容器
１５…濾過器
１６…機種固有試料容器
１７…試料採取器
１８…試料採取針
【図１】
2004069449.tif 000003
【図２】
2004069449.tif 000004
【図３】
2004069449.tif 000005
【図４】
2004069449.tif 000006