(57)【要約】【課題】微量の金属イオン物質、バイオ物質、環境有害物質又はその他の化合物等のようなサンプル物質を定量的に分析するための方法及びこれを行うための装置を提供する。【解決手段】化学発光現象を発生する試薬をセルに入れ、サンプル物質を含む試料を滴下部の管内に吸入する。そして、管内に設けられた試料をセル内の試薬に滴下して試料を試薬の表面に拡散させる。これにより、表面拡散による反応を通じて放出される光の強度を測定してサンプル物質の濃度を求める。このように、表面拡散を通じた反応によってサンプル物質の濃度を求めることができる。【選択図】      図１
2005241422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）化学発光現象を発生する試薬をセル内に入れる段階と、
ｂ）分析しようとするサンプル物質を含む試料を管内に吸入する段階と、
ｃ）前記管内に吸入した試料を前記セル内の試薬に滴下して前記試料を前記試薬の表面に拡散させる段階と、
ｄ）前記表面拡散による反応を通じて放出される光の強度を測定して前記サンプル物質の濃度を求める段階と、を含むサンプル物質の分析方法。
【請求項２】
前記試薬はルミノールを含み、過酸化水素、過ヨウ素酸塩、又はこれらの混合物を更に含むことを特徴とする請求項１記載のサンプル物質の分析方法。
【請求項３】
前記サンプル物質は、金属イオン物質、バイオ物質、環境有害物質及びその他の化合物のうち少なくともいずれか１つであり、
前記金属イオン物質は、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）及びコバルト（Ｃｏ）のうち少なくともいずれか１つであることを特徴とする請求項１記載のサンプル物質の分析方法。
【請求項４】
前記試料は、水、アンモニア水、無機酸、Ｃ１−Ｃ６（炭素数が１−６個である炭素化合物）の水溶性飽和アルコール又はこれらの混合物を含む溶媒を更に含み、
前記無機酸は、フッ酸、塩酸、窒酸及び硫酸のうち少なくともいずれか１つであることを特徴とする請求項１記載のサンプル物質の分析方法。
【請求項５】
前記試料は、毛細管現象を利用して前記管内に吸入されるか、或いはポンプの強制吸入により前記管内に吸入されることを特徴とする請求項１記載のサンプル物質の分析方法。
【請求項６】
前記試料は、自然滴下により前記セル内に断続的に滴下するか、電熱による前記管内の温度差に起因した圧力変化によって前記セル内に断続的に滴下するか、或いはポンプの強制排出により前記セル内に断続的に滴下することを特徴とする請求項１記載のサンプル物質の分析方法。
【請求項７】
前記試料は、１回に１〜１００μｌが断続的に滴下することを特徴とする請求項６記載のサンプル物質の分析方法。
【請求項８】
前記段階ａ）−ｄ）を少なくとも１回反復することを特徴とする請求項１記載のサンプル物質の分析方法。
【請求項９】
前記段階ａ）は、前記試薬を管内に吸入する段階と、前記管内の試薬を前記セル内に滴下する段階と、を含むことを特徴とする請求項１記載のサンプル物質の分析方法。
【請求項１０】
薬品の表面拡散が可能であり、前記薬品の反応により放出される光を透過させるウィンドウを有するセルと、
前記薬品を吸入する第１管を有し、前記第１管内に吸入された薬品を前記セル内に滴下するための滴下部と、
前記セルの底面部分に位置し、前記放出される光の強度を即時に測定して、分析しようとするサンプル物質の濃度を求めるための検出器と、を含むサンプル物質の分析装置。
【請求項１１】
前記薬品は、化学発光現象を発生する試薬と、分析しようとするサンプル物質とを含み、
前記サンプル物質は、金属イオン物質、バイオ物質、環境有害物質及びその他の化合物のうち少なくともいずれか１つであることを特徴とする請求項１０記載のサンプル物質の分析装置。
【請求項１２】
前記セル及びウィンドウはそれぞれ、光学用ガラス、石英又は光学用ポリマーで構成され、
前記光学用ポリマーは、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）又はポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）であることを特徴とする請求項１０記載のサンプル物質の分析装置。
【請求項１３】
前記セルは、その底面が８〜１２ｍｍの直径を有するシリンダー状であるか、或いは３〜１５ｍｍの高さを有し、前記シリンダータイプと類似の体積を有する六面体状であることを特徴とする請求項１０記載のサンプル物質の分析装置。
【請求項１４】
前記第１管は、毛細管現象により前記薬品を吸入することができる毛細管であることを特徴とする請求項１０記載のサンプル物質の分析装置。
【請求項１５】
前記滴下部は、前記第１管と連結する第２管及び前記第２管の周辺温度を調整するための温度調整部を更に含み、前記温度調整部が調整する前記第１管と第２管の温度差に起因する充分な圧力変化により前記薬品を滴下することを特徴とする請求項１０記載のサンプル物質の分析装置。
【請求項１６】
前記温度調整部は、コイルと、前記コイルに電源を印加する電源印加部とを含み、
前記コイルは前記第２管を囲むか、或いは前記第２管の内部に具備されることを特徴とする請求項１５記載のサンプル物質の分析装置。
【請求項１７】
前記滴下部は、前記第１管と連結するポンプを更に含むことを特徴とする請求項１０記載のサンプル物質の分析装置。
【請求項１８】
前記検出器は、
前記セルの底面に付設され、前記セルのウィンドウが透過する光を集光するための集光部と、
前記集光した光を増幅するための増幅部と、
前記増幅した光を電流に変換する電流変換部と、を含むことを特徴とする請求項１０記載のサンプル物質の分析装置。
【請求項１９】
前記セル及び検出器は、シールド部内に設置され外部と遮断されることを特徴とする請求項１０記載のサンプル物質の分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サンプル物質の分析方法及びこれを行うための装置に関する。より詳細には、微量の金属イオン物質、バイオ物質、環境有害物質又はその他の化合物等のサンプル物質を定量的に分析するための方法及びこれを行うための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、サンプル物質の分析は、原子吸光分析法（ＡＡＳ：Ａｔｏｍｉｃ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）、誘導結合プラズマ原子発光分光分析法（ＩＣＰ−ＡＥＳ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ−Ａｔｏｍｉｃ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）、誘導結合プラズマ質量分析法（ＩＣＰ−ＭＳ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ−Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）等の分光法により行われる。しかし、これらの分光法は維持コストが高い上、火花あるいは高温のプラズマを用いるので安全上の問題がある。更に、機器自体が高価であり、この運用が困難であるという問題もある。従って、最近のサンプル物質の分析は、感度に優れ、検出限界の低い発光分光分析法を用いている。発光分光分析法のうち、最も多く用いられている分析法としては、化学ルミネセンス（ｃｈｅｍｉｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）分析法がある。
【０００３】
化学ルミネセンス分析法は、２価鉄（Ｆｅ(ＩＩ)）、２価銅Ｃｕ(ＩＩ)、２価コバルト（Ｃｏ(ＩＩ)）、３価クロム（Ｃｒ(ＩＩＩ)）等の金属イオン物質のみならず、バイオ物質、環境有害物質又はその他の化合物等の定量分析にも適用することができる。例えば、ルミノールと反応するアドレナリン等のポリアルコール（ｐｏｌｙａｌｃｏｈｏｌ）系統のサンプル物質の場合にも、化学ルミネセンス分析法を適用することができる。
【０００４】
化学ルミネセンス分析法を達成するための従来の装置は、空気導入管と、２つの薬品導入管と、薬品排出管とを含む容器を有する。この装置を用いた分析では、２つの薬品導入管のそれぞれにルミノール及び過酸化水素を含む試薬とサンプル物質を含む試料とを導入する。空気導入管には空気を導入する。薬品の導入により加わる力と、空気の導入により加わる力とによって、試薬及び試料は容器内部を動きながら混合される。そして、混合により反応を起こして発光する。ここで、放出される光の強度を測定することにより、サンプル物質の濃度を求める。反応が完了した薬品は、薬品排出管を通じて排出される。
【０００５】
しかし、こうした装置及び方法による化学ルミネセンス分析法は、次のような問題点を有する。第１に、容器が円筒型で薬品導入管と比較して直径が大きいため、薬品、即ち試薬と試料とを完全に混合することができない。第２に、継続的な分析では、同一容器内に継続的に前記薬品が導入されるので、先に導入された薬品が後に導入された薬品から放出される光の強度に影響を与える「記憶効果（ｍｅｍｏｒｙ  ｅｆｆｅｃｔ）」が現れる。第３に、空気を注入することにより光が散乱して、測定の安定度及び再現性に影響を及ぼす。
【０００６】
従って、こうした装置及び方法による分析法は、定性分析のための装置及び方法には応用が可能であるが、サンプル物質の濃度を正確に測定するための定量分析には適さない。
【０００７】
そのため、最近ではこうした問題点を解決するための方法及び装置が研究開発中である。研究開発の一環として提示された化学ルミネセンス分析法による分析方法及び装置の一例は、特許文献１に開示されている。
【０００８】
特許文献１によると、金属イオンの定量分析は可能である。しかし、特許文献１による分析には、多量の薬品を消耗するという短所がある。これは、薬品を混合する時間を延長するために、薬品を混合する経路を延長し、ここに薬品を継続的に満たさなければならないためである。又、ｐｐｍ単位では正確な分析が可能であるが、ｐｐｂ乃至ｐｐｔ単位での分析については言及していない。従って、ｐｐｂ乃至ｐｐｔ単位での測定が大部分であるバイオ物質、環境有害物質、又はその他の化合物等のサンプル物質の定量分析には適さない。そして、反応経路を延長するため所要分析時間が長いという短所もある。
【０００９】
従って、最近では試薬と試料とを含む薬品の消耗量を極小化し、ｐｐｂ乃至ｐｐｔ単位での分析を正確に行い、分析時間を最短化するための方法及び装置が要求されている。
【特許文献１】韓国特許第１９９９−５６７５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の第１の目的は、表面拡散による反応を通じてサンプル物質を分析するための方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の第２の目的は、表面拡散による反応を通じてサンプル物質を分析するための装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の目的を達成するための本発明の方法は、化学発光現象を発生する試薬をセルに入れる段階と、分析しようとするサンプル物質を含む試料を管内に吸入する段階と、吸入した試料をセル内の試薬に滴下して試料を試薬の表面に拡散させる段階と、表面拡散による反応を通じて放出される光の強度を測定してサンプル物質の濃度を求める段階と、を含む。
【００１３】
第２の目的を達成するための本発明の装置は、薬品の表面拡散が可能であり、薬品の反応により放出される光を透過させるウィンドウを有するセルと、薬品を吸入する第１管を有し、第１管内に吸入した薬品をセル内に滴下するための滴下部と、セルの底面部分に位置し、放出される光の強度を即時に測定して、分析しようとするサンプル物質の濃度を求めるための検出器と、を含む。
【００１４】
本発明の方法及び装置によると、表面拡散による反応を通じて放出される光の強度を測定することにより、金属イオン物質、バイオ物質、環境有害物質又はその他の化合物等のサンプル物質の濃度をより正確に求めることができる。又、表面拡散反応を用いることにより、ｐｐｂ乃至ｐｐｔ単位の分析を正確に実施することができる。表面拡散は少量の薬品でも可能なので、薬品の消耗を極小化することができる。又、表面拡散は瞬間的に起こるため、分析時間を最短化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明について具体的に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施例によるサンプル物質の分析装置を説明するための概略構成図である。
【００１７】
図１を参照すると、分析装置１は、薬品を受容するセル１０と、薬品を吸入しセル内に滴下するための滴下部１２とを含む。薬品の例としては、試薬と試料とを挙げることができる。試薬はルミネセンス反応、即ち、化学発光現象を発生する薬品である。試料は分析しようとするサンプル物質を含む。サンプル物質の例としては、金属イオン物質、バイオ物質、環境有害物質、その他の化合物等を挙げることができる。これらは、単独で試料に含まれるか、或いは２以上が混合的に試料に含まれてもよい。
【００１８】
セル１０は、表面拡散が可能な形態を有し、薬品を受容することが好ましい。そのため、セル１０はシリンダー状又は六面体状であることが好ましい。セル１０がシリンダー状である場合、その底面の直径は８〜１２ｍｍ程度であることが好ましい。また、セル１０が六面体状である場合、その高さは３〜１５ｍｍであることが望ましい。セル１０は、その形状に関係なく同程度の体積を有することが好ましい。
セル１０の一面は、薬品の反応により放出される光を透過させるウィンドウ１０１を有する。ウィンドウ１０１は、セル１０の下面、即ち底面に設置されることが好ましい。そして、セル１０及びウィンドウ１０１はそれぞれ、光学用ガラス、石英又は光学用ポリマーで製作されることが好ましい。光学用ポリマーの例としては、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）やポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）などを挙げることができる。特に、フッ化水素酸（ＨＦ）等のようなセル１０を腐食させることができる試料を測定する場合には、光学用ポリマーで製作されたセル１０を用いることが好ましい。
【００１９】
滴下部１２は、薬品を吸入する第１管１２１を有する。従って、第１管１２１内に薬品を吸入してセル１０内に滴下することができる。この時、滴下部１２の第１管１２１は、毛細管現象により薬品を吸入することができる毛細管であることが望ましい。滴下部１２は第１管１２１と連結する第２管１２３を含む。又、滴下部１２は、第２管１２３の周辺に設置される温度調整部１２５を含む。温度調整部１２５は、第２管１２３を囲むコイル１２５ａ及びこのコイル１２５ａに電源を印加する電源印加部１２５ｂを含む。
温度調整部１２５は、第２管１２３に電熱を提供することができる部材であり、その形態を多様に加工することができる。即ち、第２管１２３を囲む形態のみならず、第２管１２３の内部に具備する形態として設置することができる。温度調整部１２５を用いて第２管１２３の周辺に電熱を提供することにより、第２管１２３の周辺温度は変化、即ち上昇する。すると、第２管１２３の圧力が第１管１２１の圧力より高くなる。従って、第２管１２３と第１管１２１との圧力差により、第１管１２１に吸入された薬品をセル１０内に滴下することができる。
【００２０】
温度調整部１２５又は毛細管現象を利用せずに、ポンプ１２７を用いても良い。すると、正確な流速を維持しなくても、非常に遅い速度で、薬品、即ち試薬又は試料を吸入することができる。ポンプ１２７を用いる場合、ポンプ１２７によって薬品が第１管１２１内に注入されると、第１管１２１の端部に形成される雫が重力によって自然滴下する。自然滴下により薬品をセル１０内に滴下することもできる。
滴下部１２にポンプ１２７を備え、ポンプ１２７を第１管１２１と連結させることにより、ポンプ１２７のポンピングを通じて薬品を吸入することができる。又、第１管１２１に吸入した薬品をセル１０内に滴下することもできる。温度調整部１２５及びポンプ１２７は、選択的な仕様として必要に応じて適切に設置することが好ましい。
【００２１】
装置１は、滴下部１２を適切に動作させるために移送部１４を含む。移送部１４は滴下部１２に連結され、滴下部１２をセル１０の上部に移動する機能を有する。移送部１４は、設定された経路を反復的に移動するロボットアームであることが好ましい。但し、ポンプ１２７を使用して自然滴下を行う場合の薬品の注入方法では、ロボットアームを必要としない。
【００２２】
前記装置１は、薬品、即ち試薬と試料との反応により放出される光の強度を測定して金属イオンの濃度を求めるための検出器１６を含む。光はセル１０のウィンドウ１０１を通じて放出されるので、セル１０の底面、即ちウィンドウ１０１の直下部分に設置されることが好ましい。検出器１６は、光を集光するための集光部１６１と、集光した光を増幅するための増幅部１６３と、増幅した光を電流に変換するための電流変換部１６５とを含む。従って、集光部１６１を通じて放出される光を集光し、これを増幅部１６３を通じて増幅した後、電流変換部１６５を通じて電流に変換することにより光の強度を測定し、光の強度からサンプル物質の濃度を求める。
【００２３】
又、装置１は、セル１０内に、反応が完了した薬品を排出するための排出部１０３を含む。この排出部１０３を通じて反応が完了した薬品をセル１０の外部へ排出することができる。従って、連続的にサンプル物質の濃度を求める場合には、排出部１０３を通じて反応が完了した薬品を連続的に排出する。
【００２４】
さらに、装置１は、検出器１６を用いて求めたサンプル物質の濃度を表示するためのディスプレイ部１８を含む。従って、ディスプレイ部１８を通じてサンプル物質の濃度を即時に確認することができる。
【００２５】
このような構成を有する装置１のうち、セル１０および検出器１６は、シールド部２０内に設置することにより外部と遮断されることが好ましい。これは、セル１０で発光反応が起こり、放出された光を検出器１６が測定する際に、外部と遮断することにより測定の効率を向上させるためである。セル１０と検出器１６以外にも、必要に応じて装置１全体を外部と遮断された位置に設置することもできる。
【００２６】
本発明による分析装置を用いてサンプル物質の濃度を求めるための方法は、以下の通りである。
【００２７】
図２は、本発明の一実施例に係るサンプル物質の分析方法を説明するための工程図である。
【００２８】
図２を参照すると、まず試薬及び試料を準備する（Ｓ２０）。試薬は、化学発光現象を発生する薬品である。具体的には、試薬はルミノールと過酸化水素とを含む。試料は、金属イオン物質、バイオ物質、環境有害物質又はその他の化合物などのサンプル物質を含む。この分析方法によって濃度を求める金属イオン物質の例としては、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）などを挙げることができる。また、バイオ物質の例としては、アドレナリンを挙げることができる。試料は、サンプル物質の溶媒として、水、アンモニア水、フッ酸、塩酸、硫酸等の無機酸、イソプロピルアルコール（ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ）のようなＣ１−Ｃ６の水溶性飽和アルコール（Ｃ１−Ｃ６は、炭素数が１−６個である炭素化合物を示す）などを含む。これらは、単独又は混合して用いることができる。従って、試料はサンプル物質と溶媒とを含む。
【００２９】
次に、試薬をセルに入れる（Ｓ２２）。具体的には、まず試薬を滴下部に吸入させる。この時、毛細管を使用した毛細管現象により試薬を吸入することが好ましい。あるいは、滴下部と連結されたポンプを用いた強制吸入により吸入することもできる。そして、移送部を用いて滴下部をセル上部に移動した後、自然滴下、温度調整部を用いた温度差による圧力変化、ポンプを用いた強制排出などにより、吸入した試薬をセル内に滴下する。次いで、試料を滴下部の管に吸入させる（Ｓ２４）。試料の吸入は、試薬の吸入と同様である。そして、滴下部は、移送部によりセル上部に移動される。
【００３０】
次に、吸入した試料をセル内に滴下する（Ｓ２６）。即ち、試薬の表面上に試料を滴下する。ここで、試料は断続的に滴下することが好ましい。１回に１〜１００μｌ程度の試料を断続的に滴下することが好ましく、２０〜５０μｌ程度を滴下することがより好ましい。ここで、滴下する試料の量には制限がなく、試料を注入する毛細管及びポンプの性質によって変化する。従って、必要に応じてその量を減少又は増加させても測定が可能である。
試料の滴下も試薬の滴下と同一の方法で行われる。これにより、図３に示したように、試料はセル内の試薬の表面に沿って拡散する（Ｓ２８）。表面拡散（矢印方向）により試薬と試料は充分な期間反応する。その後、反応した試薬と試料とは排出される（Ｓ３０）。
【００３１】
表面拡散による反応で光が放出される（Ｓ３２）。放出された光は集光及び増幅を通じて電流に変換することができる。このように、光の信号を電流に変換することにより、その強度を測定する（Ｓ３４）。そして、光の強度を電流で処理することにより、試料に含まれているサンプル物質の濃度値を得ることができる（Ｓ３６）。サンプルの濃度値は観察者が認識することができるようにモニター等の機器を通じて表示する（Ｓ３８）。
【００３２】
実際にサンプル物質の濃度を求めるためには、溶媒及び溶液のｐＨ、ルミノールの濃度、試料の滴下量など、全ての条件を一定に維持したまま、サンプル物質の濃度のみを変化させ、得られた光の強度から標準検定曲線を得る。そして、得ようとするサンプル物質を含む試料の光の強度を測定し、これを通じて標準検定曲線から試料に含まれたサンプル物質の濃度を得る。
【００３３】
サンプル物質の濃度を求める時、本発明の方法及び装置を適用することにより、試薬及び試料を含む薬品の消耗量を極小化し、ｐｐｂ乃至ｐｐｔ単位の分析を正確に行い、分析時間を最短化することができる。これは、分析のための反応が表面拡散で行われるためである。又、本発明の装置は簡単な構成を有するので、装置を製作するためのコストが低減される上、空間的な制約が少ない。
【００３４】
以下、本発明の滴下部の特性について説明する。
【００３５】
図４は、本発明の温度調整部を用いる場合、断続的に滴下する試料の質量を測定した結果を示す。
【００３６】
図４を参照すると、質量測定に用いた試料は、約０.０１モル濃度のルミノールと１８ＭΩ以上の蒸留及び脱イオン化された水とを含む。場合によっては、水の代わりにイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を用いることもできる。第１管の滴下部は吸入する試料によってその直径が変わるが、０.１〜１.０ｍｍ程度のものを用いる。
【００３７】
測定の結果、試料は、毎回約０.０２ｇに設定した場合、非常に一定に滴下することを確認できた。即ち、約２０μｌの試料が一定に断続的に滴下することを確認できた。従って、本発明では、毛細管現象により試料を滴下部に吸入した後滴下部の温度調整部を用いて滴下する場合、一定量を断続的に滴下することができる。
【００３８】
図５は、本発明に係る自然滴下により滴下する試料の質量を測定した結果を示す。
【００３９】
図５においては、図４の測定と同様の試料を使用するが、ポンプを用いている。自然滴下する試料の量は、毛細管のサイズを変更することにより調整する。
【００４０】
測定の結果、毎回約０.０１ｇの試料が一定に滴下することを確認できた。即ち、約１０μｌの試料が一定に断続的に滴下することを確認できた。従って、本発明では、毛細管現象により試料を滴下部に吸入した後この試料を自然滴下により滴下する場合、一定量を断続的に滴下することができる。
【００４１】
このように、本発明の滴下部を用いる場合、一定量の試料を断続的に滴下することができる。そして、直径が０.１〜１.０ｍｍ程度である第１管を有する滴下部を用いることにより毛細管現象を得ることができ、１〜１００μｌ程度の少量で試料を滴下することができる。従って、本発明の方法及び装置を用いてサンプル物質の濃度を求める場合、優れた再現性を確保することができるのみならず、試料の消耗量を最小化することができる。
【００４２】
以下、本発明のセルの特性を説明する。
【００４３】
図６は、本発明によるセルに設置されたウィンドウの材質ごとの光の透過率を示す。
【００４４】
図６を参照すると、透過率を測定するために、試薬と５ｐｐｂのＦｅを含む試料とを準備した。そして、セル内での表面拡散反応により放出される光の透過率を測定した。
【００４５】
測定の結果、第１例のようにウィンドウがＰＤＭＳ（ＤＡＰＩ−Ｐセル）材質からなる場合、５００〜１５００ｎｍの波長範囲で約３０００の透過率を示すことが確認できる。これは、第２例の空気中での透過率と類似している。又、第３例及び第４例のようにウィンドウがガラス材質からなる場合、５００〜１５００ｎｍの波長範囲で約２７００の透過率を示すことが確認できる。
【００４６】
本発明によるセルのウィンドウの材質であるＰＤＭＳは耐酸性を有するので、酸に溶けている金属イオン物質の濃度の測定において、信頼度を確保することができる。また、光学用ポリマーであるＰＭＭＡでも類似の結果を得ることができる。特に、少量の試料のみを用いる本発明では、透過率の確保を通じて測定の信頼度をより積極的に確保することができる。
【００４７】
以下、与えられた条件下において、サンプル物質のうち、Ｆｅ(ＩＩ)、Ｃｕ(ＩＩ)、Ｃｒ(ＩＩＩ)、Ｃｏ(ＩＩ)の濃度を示す標準検定曲線を求める方法と、Ｆｅ(ＩＩ)、Ｃｕ(ＩＩ)、Ｃｒ(ＩＩＩ)、Ｃｏ(ＩＩ)のそれぞれの濃度を求める試験例とを説明する。
【００４８】
本発明の方法を具現するための装置においては、検出器の位置が重要である。これは、薬品の反応により放出される光をより多く集めて感度を増加させなければならないためである。従って、検出器はセルの底面部位に設置することが好ましい。そして、増幅器は光電子増倍管（ＰＭＴ：ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）を用い、電流変換器はケースレー社（Ｋｅｉｔｈｌｅｙ  ｃｏｍｐａｎｙ、４８６  ａｕｔｏｒａｎｇｉｎｇ）のピコアンメータ（ｐｉｃｏａｍｍｅｔｅｒ）を用いる。又、試料の溶媒として用いられる水は、バーンステッド社（Ｂａｒｎｓｔｅａｄ  ｃｏｍｐａｎｙ）の脱イオンシステムで製造した１８ＭΩ蒸留水を用い、試薬に含まれるルミノールはシグマ−アルドリッチ社（Ｓｉｇｍａ−ａｌｄｒｉｃｈ  ｃｏｍｐａｎｙ）で製造したものを用いる。
【００４９】
Ｆｅ(ＩＩ)の標準検定曲線及び第１試験例
Ｆｅ(ＩＩ)の標準検定曲線を求めるために、標準Ｆｅ(ＩＩ)溶液を製造する。具体的には、試薬としては、ナトリウムを溶かしたアルカリ水溶液にルミノールを溶解し、再結晶して精製する。又、ホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）濃度は一定に維持し、水酸化カリウム（ＫＯＨ）の量を変化させて、ｐＨが１１である０.１Ｍ  ＫＯＨ−Ｈ３ＢＯ３緩衝溶液を製造する。次いで、精製されたルミノールナトリウムをＫＯＨ−Ｈ３ＢＯ３緩衝溶液に溶解させ、０.０１Ｍになるように調整する。試料としては、米国標準技術局（ＮＩＳＴ）で製造された標準溶液１００００ｐｐｍ溶液を購入し、一部を稀釈して２.０ｐｐｂの標準Ｆｅ(ＩＩ)溶液を製造する。次いで、同様に貯蔵溶液の一部を稀釈して、５ｐｐｂ、１０ｐｐｂ及び２０ｐｐｂの標準Ｆｅ(ＩＩ)溶液を製造する。
【００５０】
こうして、本発明の装置を用いて標準Ｆｅ(ＩＩ)溶液のそれぞれについて光の強度を測定した。測定の結果、図７に図示するように、０.９９０８０３５の直進性を有するＦｅ(ＩＩ)の標準検定曲線を得ることができた。
【００５１】
本発明の装置及び方法により、１０ｐｐｂの標準Ｆｅ(ＩＩ)溶液試料を対象として４回にわたって金属イオンの濃度を求めた。測定の結果、図９に図示するように、ピークが２.０Ｖで形成されることを確認することができた。このように、４回にわたって類似のパターンを示すことから、この測定は優れた再現性を有することが分かる。
【００５２】
Ｃｕ(ＩＩ)の標準検定曲線及び第２試験例
Ｃｕ(ＩＩ)の標準検定曲線を求めるために、標準Ｃｕ(ＩＩ)溶液を製造する。試薬及び試料はＦｅ(ＩＩ)と同様である。試料としては、ＮＩＳＴ溶液を購入して用いる。溶液の一部を稀釈し、５ｐｐｂ及び１０ｐｐｂの標準Ｃｕ(ＩＩ)溶液を製造する。
【００５３】
本発明の装置を用いて標準Ｃｕ(ＩＩ)溶液のそれぞれについて光の強度を測定した。測定の結果、図８に図示するように、０.９９８８７の直進性を有するＣｕ(ＩＩ)の標準検定曲線を得ることができた。
【００５４】
本発明の装置及び方法により、０.１５ｐｐｂの標準Ｃｕ(ＩＩ)溶液試料を対象として３回にわたって金属イオンの濃度を求めた。測定の結果、図１０に図示するように、ピークが０.１５Ｖで形成されることを確認できた。このように、３回にわたって類似のパターンを示すことから、この測定は優れた再現性を有することが分かる。
【００５５】
Ｃｒ(ＩＩＩ)の標準検定曲線及び第３試験例
Ｃｒ(ＩＩＩ)の標準検定曲線を求めるために、標準Ｃｒ(ＩＩＩ)溶液を製造する。ＮＩＳＴで購入した貯蔵溶液の一部を稀釈して５０ｐｐｔの標準Ｃｒ(ＩＩＩ)溶液を製造する。次いで、同様に貯蔵溶液の一部を稀釈して１００ｐｐｔ、３００ｐｐｔ及び５００ｐｐｔの標準Ｃｒ(ＩＩＩ)溶液を製造する。
【００５６】
本発明の装置を用いて標準Ｃｒ(ＩＩＩ)溶液のそれぞれについて光の強度を測定した。測定の結果、図１１に図示するように、０.９９２７３の直進性を有するＣｒ(ＩＩＩ)の標準検定曲線を得ることができた。
【００５７】
そして、本発明の装置及び方法により５００ｐｐｔの標準Ｃｒ(ＩＩＩ)溶液試料を対象として４回にわたって金属イオンの濃度を求めた。測定の結果、図１２に示すように、ピークが１.０Ｖ程度で形成されることを確認できた。このように、４回にわたって類似のパターンを示すことから、この測定は優れた再現性を有することが分かる。
【００５８】
以下、与えられた条件下で低濃度フッ化水素酸（ＤＨＦ：Ｄｉｌｕｔｅ  ＨＦ）を含むＦｅ及びＣｕの濃度を示す標準検定曲線を求める方法及びこれに対するそれぞれの金属イオン濃度を求める試験例を説明する。
【００５９】
この方法を具現化するための装置において、増幅器は光電子増倍管（ＰＭＴ：ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）を使用し、電流変換機はケースレー社（Ｋｅｉｔｈｌｅｙ  ｃｏｍｐａｎｙ、４８６  ａｕｔｏｒａｎｇｉｎｇ）のピコアンメータ（ｐｉｃｏａｍｍｅｔｅｒ）を用いる。そして、試料の溶媒として用いられる水は、バーンステッド社（Ｂａｒｎｓｔｅａｄ  ｃｏｍｐａｎｙ）の脱イオンシステムで製造した１８ＭΩ蒸留水を用い、試薬に含まれるルミノールはシグマ−アルドリッチ社（Ｓｉｇｍａ−ａｌｄｒｉｃｈ  ｃｏｍｐａｎｙ）で製造したものを用いる。又、セルのウィンドウはＰＤＭＳ材質である。ＤＨＦは、洗浄工程に主に用いられる溶液であり、酸化物内に含まれている金属汚染物を効果的に除去する。
【００６０】
ＤＨＦを含むＦｅの標準検定曲線及び第４試験例
ＤＨＦを含むＦｅの標準検定曲線を求めるために、ＤＨＦを含む標準Ｆｅ溶液を製造する。ＮＩＳＴ貯蔵溶液の一部を稀釈し、ＤＨＦを含む５ｐｐｂの標準Ｆｅ溶液を製造する。次いで、同様に貯蔵溶液の一部を稀釈して１０ｐｐｂ及び２０ｐｐｂの標準Ｆｅ溶液を製造する。
【００６１】
本発明の装置を用いてＤＨＦを含む標準Ｆｅ溶液のそれぞれについて光の強度を測定した。測定の結果、図１３に図示するように、０.９９９５１の直進性を有するＤＨＦを含むＦｅ標準検定曲線を得ることができた。
【００６２】
そして、本発明の装置及び方法により５ｐｐｂのＦｅ溶液試料を対象として４回にわたって金属イオンの濃度を求めた。測定の結果、図１４に示すように、ピークが０.５Ｖで形成されることが確認できた。このように、４回にわたって類似のパターンを示すことから、この測定は優れた再現性を有することが分かる。
【００６３】
ＤＨＦを含むＣｕの標準検定曲線及び第５試験例
ＤＨＦを含むＣｕの標準検定曲線を求めるために、ＤＨＦを含む標準Ｃｕ溶液をＦｅの場合と同様に製造して試験する。貯蔵溶液の一部を稀釈し、１０ｐｐｂ及び２０ｐｐｂの標準Ｃｕ溶液を製造する。
【００６４】
これにより、本発明の装置を用いてＤＨＦを含む標準Ｃｕ溶液のそれぞれについて光の強度を測定した。測定の結果、図１５に図示するように、０.９８７１９の直進性を有するＤＨＦを含むＣｕ標準検定曲線を得ることができた。
【００６５】
本発明の装置及び方法により、５ｐｐｂの標準Ｃｕ溶液試料を対象として３回にわたって金属イオンの濃度を求めた。測定の結果、図１６に示すように、ピークが１.２Ｖで形成されることが確認できた。このように、３回にわたって類似のパターンを示すことから、この測定は優れた再現性を有することが分かる。５：１〜１００：１程度に薄めた塩酸、窒酸、硫酸等でも、ＤＨＦの場合と類似の結果を得た。
【００６６】
第６試験例
第６試験例では、アドレナリンを含むバイオ物質の濃度を測定した。具体的には、水溶液状態のルミノール０.１Ｍを水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）０.５Ｍに加え、ｐＨ１３に調節した後、過ヨウ素酸０.０１Ｍを準備し、１０−４Ｍのアドレナリン製造して本発明の装置及び方法により測定した。
【００６７】
測定の結果、図１７に図示するように、１０−４ｍｏｌのアドレナリンは１Ｖ以上の信号強度を示す。このように、本発明の装置及び方法を用いる場合、バイオ物質の濃度も容易に測定することができる。
【００６８】
本発明の方法及び装置は、半導体装置の製造ライン、一般的な上下水道、原子力発電所、公共住宅の水タンクにおける水質検査や、大気中の浮遊物質の検査のみならず、装置をバイオ物質の自動検出などに用いることができるので、その応用範囲が非常に広い。  
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明によると、表面拡散による反応を通じて光の強度を測定し、これに基づいて金属イオン、バイオ物質、環境試料又はその他の化合物等のサンプルの濃度を求めることができる。表面拡散による反応を用いて反応面積をより広く確保することにより、金属イオンの場合、ｐｐｂ乃至ｐｐｔ単位の分析を正確に実施することができる。又、少量の試料でもサンプルの濃度を求めることができるので、消耗する試料の量を減少させることができる。さらに、分析時間を短縮する効果もある。又、その適用範囲が広いという効果もある。従来の装置は、試料を注入するための連動ポンプや注射器ポンプの使用によって発生する試料注入の再現性、連続性、汚染調節、機器の補修などに問題点があったが、本発明はこうした問題点を解決することができる。
【００７０】
従って、本発明による方法及び装置を用いることにより、産業発展に寄与する効果を期待することができる。
【００７１】
以上、本発明の実施例を詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の一実施例によるサンプル物質の分析装置を説明するための概略構成図である。
【図２】本発明の一実施例によるサンプル物質の分析方法を説明するための工程図である。
【図３】本発明の方法によりサンプル物質を分析する時、試料が表面拡散する状態を示す概略構成図である。
【図４】本発明の温度調整部を用いる場合、断続的に滴下する試料の質量を測定した結果を示すグラフである。
【図５】本発明に係る自然滴下により滴下する試料の質量を測定した結果を示すグラフである。
【図６】本発明のセルのウィンドウの材質ごとの光の透過率を示すグラフである。
【図７】本発明の標準Ｆｅ(ＩＩ)溶液の標準検定曲線を示す。
【図８】本発明の方法によってＦｅ(ＩＩ)のイオン濃度を測定した結果を示すグラフである。
【図９】本発明の標準Ｃｕ(ＩＩ)溶液の標準検定曲線を示す。
【図１０】本発明の方法によってＣｕ(ＩＩ)のイオン濃度を測定した結果を示すグラフである。
【図１１】本発明の標準Ｃｒ(ＩＩＩ)溶液の標準検定曲線を示す。
【図１２】本発明の方法によってＣｒ(ＩＩＩ)のイオン濃度を測定した結果を示すグラフである。
【図１３】本発明のＤＨＦを含む標準Ｆｅ溶液の標準検定曲線を示す。
【図１４】本発明の方法によってＤＨＦを含むＦｅのイオン濃度を測定した結果を示すグラフである。
【図１５】本発明のＤＨＦを含む標準Ｃｕ溶液の標準検定曲線を示す。
【図１６】本発明の方法によってＤＨＦを含むＣｕのイオン濃度を測定した結果を示すグラフである。
【図１７】本発明の方法によってアドレナリンの濃度を測定した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７３】
１    分析装置
１０    セル
１２    滴下部
１４    移送部
１６    検出器
２０    シールド部
１０１    ウィンドウ
１０３    排出部
１２１    第１管
１２３    第２管
１２５    温度調整部
１２７    ポンプ
１６１    集光部
１６３    増幅部
１６５    電流変換部
【図１】
2005241422.tif 000003
【図２】
2005241422.tif 000004
【図３】
2005241422.tif 000005
【図４】
2005241422.tif 000006
【図５】
2005241422.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005241422.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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