(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＤＭＳからなり予め脱気されることによりそれと接触した液体中の気体を溶解させて脱気する気体溶解性樹脂本体を備え、
該気体溶解性樹脂本体には液体との接触部分として液体試料流通用の貫通穴があけられ、
該気体溶解性樹脂本体の外表面が気体非透過性カバーで被われている脱気デバイス。
【請求項２】
使用前の状態では前記樹脂本体が脱気されており、前記貫通穴の両端の開口部は気体非透過性フィルムで封止されている請求項１に記載の脱気デバイス。
【請求項３】
試料水中の有機炭素を二酸化炭素に変換する有機物酸化分解部、前記有機物酸化分解部で発生した二酸化炭素を純水へ抽出する二酸化炭素抽出部、及び前記二酸化炭素抽出部で抽出した二酸化炭素量を測定するために前記純水の導電率を測定する検出部を備えた全有機炭素測定装置において、
前記有機物酸化分解部へ試料水を供給する流路に、試料水中の二酸化炭素を除去する無機炭素除去部を設け、この無機炭素除去部として、ＰＤＭＳからなり予め脱気されることによりそれと接触した液体中の気体を溶解させて脱気する気体溶解性樹脂本体に、試料水との接触部分が設けられている脱気デバイスを用いることを特徴とする全有機炭素測定装置。
【請求項４】
前記二酸化炭素抽出部は、
基体と、
前記基体内に形成され、それぞれ入口と出口をもつ２つの流路と、
前記２つの流路間を結ぶ複数の溝と、を備え、
前記溝は液体が通過せずにガス成分が移動できるように、その内表面の少なくとも一部の疎水性化と、その断面積の大きさの設定がなされている請求項３に記載の全有機炭素測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体に含まれている空気を脱気する脱気デバイスと、それを用いた全有機炭素測定装置などの分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体に含まれた空気やその他の気体を除去するのに使用する脱気装置として、内部に透過膜チューブが設けられた脱気チャンバに真空ポンプを接続してなる脱気装置が知られている（例えば特許文献１参照。）。
この装置では、被脱気液体を透過膜チューブに流通させ、チューブ内の壁を通して液体に含まれる気体を脱気チャンバ内へ透過させて除去するようにしている。ガス透過性のチューブは、例えばフッ素樹脂製接合部材とフッ素樹脂製チューブを接合せしめた脱気エレメントを、プラスチック製や金属製あるいはガラス製の真空チャンバ内に固定治具を用いて固定することにより製造される。
一方、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）は多量の空気を溶解することで知られ、外部動力を必要としないポンプとして研究が進められている（非特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平４−２０３４７９号公報
【非特許文献１】K.Hosokawa, K.Sato, N.Ichikawa, M.Maeda; Lab Chip, 2004, 4, 181-185
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の脱気装置では透過膜チューブ内に被脱気液体を連続的に流通する必要があるため、少量の被脱気液体を扱うことは困難であった。また、装置構造が複雑なために装置を小型化するのも困難であった。さらに、脱気のために高価な真空ポンプを必要とするだけでなく、脱気された気体がポンプオイルに溶解するため、定期的なメンテナンスが避けられなかった。
本発明は、真空ポンプを用いずに液体中の気体を脱気する脱気デバイスと、それを用いた全有機炭素測定装置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】
【０００４】
本発明の脱気デバイスは、予め脱気されることによりそれと接触した液体中の気体を溶解させて脱気する気体溶解性樹脂本体を備え、この気体溶解性樹脂本体には液体との接触部分が設けられている。
【０００５】
上記樹脂本体は、例えば多量の空気を溶解する性質で知られているＰＤＭＳからなる。
【０００６】
この脱気デバイスの一形態は、上記樹脂本体には接触部分として液体試料流通用の貫通穴があけられ、上記樹脂本体の外表面が気体非透過性カバーで被われているものである。
【０００７】
またこの脱気デバイスは、例えば、使用前の状態では樹脂本体が脱気されており、上記貫通穴の両端の開口部は気体非透過性フィルムで封止されているものとすることができる。
【０００８】
本発明の全有機炭素測定装置は、試料水中の有機炭素を二酸化炭素に変換する有機物酸化分解部、上記有機物酸化分解部で発生した二酸化炭素を純水へ抽出する二酸化炭素抽出部、及び上記二酸化炭素抽出部で抽出した二酸化炭素量を測定するために上記純水の導電率を測定する検出部を備えている。そして、上記有機物酸化分解部へ試料水を供給する流路に、試料水中の二酸化炭素を除去する無機炭素除去部を設け、この無機炭素除去部として、本発明の脱気デバイスを用いる。
【０００９】
また、上記二酸化炭素抽出部は、基体と、上記基体内に形成され、それぞれ入口と出口をもつ２つの流路と、上記２つの流路間を結ぶ複数の溝とを備え、上記溝は液体が通過せずにガス成分が移動できるように、その内表面の少なくとも一部の疎水性化と、その断面積の大きさの設定がなされていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
従来は気体含有液体から気体を脱気する際には真空ポンプを使用していたが、本発明の脱気デバイスは、製造現場において気体溶解性樹脂を減圧チャンバなどで予め脱気しておき、これに液体試料を接触させるようにしたので、真空ポンプを用いることなしに液体試料中の気体を脱気することができる。
【００１１】
樹脂本体としてＰＤＭＳからなる脱気デバイスを用いるようにすれば、その気体を溶解する性質によって、真空ポンプに代わる脱気デバイスとして用いることができる。
脱気デバイスの樹脂本体に試料流通用の貫通穴があけられ、その外表面が気体非透過性カバーで被われているようにすれば、樹脂本体を脱気して貫通穴に試料を流して試料の脱気処理を行っているときも外表面からの気体の溶解がないので、長時間にわたって使用することができるようになる。
【００１２】
また、使用前に樹脂本体を脱気しておき、貫通穴部分の両端を気体非透過性フィルムで封止するようにすれば、減圧チャンバなどがない場所においてもすぐに脱気デバイスとして使用することができる。
【００１３】
全有機炭素測定装置の無機炭素除去部として本発明の脱気デバイスを用いれば、従来用いていた真空ポンプを用いる必要がなくなるので、測定を簡便に行うことができる。
また、全有機炭素測定装置の二酸化炭素抽出部に、液体が通過せずにガス成分が移動できるように、その内表面の少なくとも一部が疎水性化された溝を備えたものを使用するようにすれば、ガス透過膜を使用したものに比べて二酸化炭素の抽出速度を速めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
［実施例１］
図１は脱気デバイスの一例を示す斜視図である。脱気デバイス１としては、例えばＰＤＭＳを基材とした直径１０ｍｍ、長さ５０ｍｍの円柱の中心に内径０．１ｍｍの貫通穴をあけたデバイスを用いる。貫通穴の一端（図では上端）は、試料を注入する際のシリンジなどの器具との接合を容易にするため、テーパ形状に加工されている。
ＰＤＭＳは空気を溶解することから、予め、脱気デバイス１を１ｋＰａ以下の真空チャンバ内で３０分以上真空脱気し、測定現場まで搬送するために可搬な真空容器中に保管しておく。
【００１５】
次に脱気デバイス１を用いたＴＯＣ測定方法の一例を説明する。
測定現場において試料をシリンジ２に採取した後、脱気デバイス１を真空容器から取り出して、図２に示されるように、一端（上端）をシリンジ２に装着し、さらに他端を全有機炭素測定装置４の試料導入口３に接続する。図２は脱気デバイス１がシリンジ２と試料導入部３との間に接続されたときの斜視図である。
【００１６】
シリンジ２をゆっくりと押し込むことで、試料を脱気デバイス１内に通過させ、全有機炭素測定装置４へ注入して分析を行う。試料が脱気デバイス１内を通過する時、試料内に含まれる無機炭素は、二酸化炭素として脱気デバイス１内へ再溶解することにより除去される。
【００１７】
［実施例２］
脱気デバイスの一実施例を図３を参照して説明する。この脱気デバイスは図１の脱気デバイスの外面に外気遮断用皮膜を設けたものである。
図１の脱気デバイス１は構造が簡単で安価に作製することができるが、真空容器などの保管容器から取り出すと外部から空気の再溶解が始まるため速やかに使用しなければならない。この問題を解決するために、脱気デバイス１の外面を通気性の乏しいＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）などのプラスチックやアルミニウム蒸着膜などの金属からなる気体非透過性カバー（外気遮断用皮膜）５で被覆することで、脱気デバイス１への外気の再溶解を防ぐ。
【００１８】
さらに、脱気デバイス１の中央の貫通穴６を塞ぐように薄いフィルム状の膜７で外気を遮断する構造にし、使用時にシリンジや全有機炭素測定装置の試料導入口でその膜７を破り接続するように設計すれば、搬送用の真空容器を必要としないために、運搬が容易で且つ簡便に使用可能な脱気デバイスとすることができる。
【００１９】
気体非透過性カバー５としてアルミニウム蒸着膜を用いる場合、脱気デバイス１の中央の貫通穴６を塞ぐようにプラスチックなどの薄いフィルム膜７を予め形成する。その後、脱気デバイス１の全体を真空中で脱気した後、脱気デバイス１の外面全体にアルミニウム膜を蒸着することで、貫通穴６以外の表面がアルミニウム蒸着膜で覆われた脱気デバイスを得ることができる。
【００２０】
［実施例３］
図４及び図５を参照して本発明のさらに他の実施例を説明する。チップ上に構成された全有機炭素測定装置において、流路の一部をＰＤＭＳで作製し予め脱気しておくことで、無機炭素除去を行う。図４は２流路型ガス交換チップの斜視図、図５は図４のガス交換チップを用いた全有機炭素測定装置の要部平面図である。
基板４１は例えば石英ガラス基板であり、その上面に１０００μｍ以下、好ましくは数百μｍ以下の幅と深さを持つ流路６０が形成されている。流路６０は試料水流路６２と測定水流路６４を含む。
【００２１】
他方の基板４２も例えば石英ガラス基板であり、両流路６２，６４の流路端に対応する位置に、流路６２から試料水を排出するための穴４５、流路６４に測定水を導入するための穴４６、及び流路６４から測定水を排出するための穴４７が形成されている。また両基板４１，４２の少なくとも一方には、両流路６２，６４間を結ぶように、図６，７で詳細に後述する疎水性を有する複数の溝６６が形成されている。
【００２２】
４３はＰＤＭＳ基板であり、試料水流路６２の導入口に対応する位置には、試料水を試料水流路６２に導入するための穴４４が形成されている。基板４２及びＰＤＭＳ基板４３は、流路６２，６４が形成されている面と溝６８が形成されている面が内側になるように基板４１と対面させた状態で接合され、一体化された基体となっている。
【００２３】
試料導入穴４４につながる試料水流路６２の一部はＰＤＭＳ基板４３と接触して無機炭素除去部５１を構成しており、無機炭素除去部５１は、試料水に最初から溶け込んでいる二酸化炭素などの気体成分を除去するものである。無機炭素除去部５１の下流には試料水中の有機物を紫外線ランプ５４からの紫外線エネルギーにより、さらには酸化剤の添加や触媒（例えば酸化チタン）の作用も加わって、酸化する有機物酸化分解部５２が設けられている。有機物酸化分解部５２のさらに下流には、導電率を測定するために試料水中の二酸化炭素を測定水側に抽出するための二酸化炭素抽出部５３が設けられている。
【００２４】
図６は上記で説明した二酸化炭素抽出部５３の一例を詳細に示す図であり、（Ａ）は流路と溝の配置を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線位置での断面図である。
基板４１の片面に流路６２，６４が形成されている。他方の基板４２にはその片面に流路６２，６４間を結ぶ位置に疎水性の表面を有する複数の溝６６が形成され、流路６２，６４の端に対応する位置には基板４２を貫通して液体の導入や排出に利用する穴４５，４６，４７が形成されている。
【００２５】
基板４１，４２は流路６２，６４が形成されている面と溝６６が形成されている面が内側になるように対面させ、流路６２，６４の端に穴４５，４６，４７が配置され、溝６６が流路６２，６４間を結ぶように位置決めされた状態で接合されて、一体化された基体となっている。
溝６６はその長さと幅が数百μｍ以下、好ましくは幅と高さが１０μｍ以下である。流路６２，６４に液体を流したとき、溝６６には液体が浸入せず、溝６６を通じてガスが移動する。
【００２６】
このような流路６２，６４及び溝６６は、例えばフォトリソグラフィとエッチングを用いた微細加工技術により、穴４５，４６，４７は例えばサンドブラスト法により形成することができる。溝６６の内面の疎水性化は、例えばＣＨＦ3ガスやＣＦ4ガスなどのフッ素化合物ガスを流しながらＲＩＥ（反応性イオンエッチング）処理を施したり、エキシマレーザなどの光照射により分解させることにより、溝の内面をフッ素化することにより行なうことができる。
基板４１，４２が石英ガラスなどのガラス基板の場合はフッ酸接合法により接合することができる。フッ酸接合法では、例えば１％のフッ酸水溶液を基板４１，４２の界面に介在させ、必要に応じて１ＭＰａ程度に荷重しつつ、室温で２４時間程度放置する。
【００２７】
図７は二酸化炭素抽出部５３の他の例を詳細に示す図であり、（Ａ）は流路と溝の配置を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線位置での断面図である。
基板７０，７２はシリコン基板である。シリコン基板７０の片面には流路６２，６４と、流路６２，６４間を結ぶ疎水性の表面を有する複数の溝６６が形成されている。他方のシリコン基板７２には流路６２，６４の端に対応する位置に液体の導入や排出に利用する貫通穴４５，４６，４７が形成されている。
【００２８】
シリコン基板７０，７２は流路６２，６４と溝６６が形成されている面が内側になるように対面させ、流路６２，６４の端に穴４５，４６，４７が配置されるように位置決めされた状態で接合されて、一体化された基体となっている。
【００２９】
流路６２，６４と溝６６の寸法は図６の実施例に示されたものと同様であり、流路６２，６４、溝６６及び穴４５，４６，４７の形成及び溝６６内表面の疎水性化処理は図６の実施例と同様に行なうことができる。この例では溝６６は断面形状がＶ字形状をもっている。このような溝は（１００）面をもつシリコン基板をアルカリエッチング液でエッチングすることにより形成される。しかし、溝６６の形状はこれに限られない。シリコン基板７０，７２の接合はシリコン基板表面に酸化膜を形成し、その酸化膜を利用してフッ酸接合により行なうことができる。
【００３０】
図４，図５の実施例に戻ってその使用方法を説明する。
予め、全有機炭素測定チップを１ｋＰａ以下の真空チャンバ内で３０分以上真空脱気しておく。測定試料を穴４４より供給すると、試料水中に最初から溶け込んでいる二酸化炭素は、無機炭素除去部５１においてＰＤＭＳ４３へと溶解除去される。この二酸化炭素の除去を容易に行なうために、試料水中に酸の添加を行ってもよい。
【００３１】
次に、試料水は有機物酸化分解部５２に送られ、二酸化炭素が除去された試料水中の有機物は、紫外線ランプ５４の照射により与えられた紫外線エネルギーにより酸化され、二酸化炭素になる。有機物の酸化分解により生じた二酸化炭素が溶存している試料水は、二酸化炭素抽出部５３へと送られ、試料水中に含まれる二酸化炭素が測定水である純水へ移動する。純水は検出・精製部５５へ送られ、純水の導電率を測定することで、二酸化炭素の濃度が定量される。純水は検出・精製部５５で精製され二酸化炭素を除去された後、測定水流路６４を介して循環して使用することができる。
【００３２】
本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、請求項の記載範囲内において実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
液体に含まれている空気や二酸化炭素などの気体成分を脱気する脱気デバイスや、それを用いた全有機炭素測定装置などの分析装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】脱気デバイスの一例を示す斜視図である。
【図２】同脱気デバイスの使用方法の一例を示す斜視図である。
【図３】脱気デバイスの一実施例を示す断面図である。
【図４】全有機炭素測定装置の一実施例を示す斜視図である。
【図５】同実施例の要部平面図である。
【図６】同実施例における二酸化炭素抽出部の一例を詳細に示す図であり、（Ａ）は流路と溝の配置を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線位置での断面図である。
【図７】同実施例における二酸化炭素抽出部の他の例を詳細に示す図であり、（Ａ）は流路と溝の配置を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線位置での断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    脱気デバイス
２    シリンジ
３    試料導入口
４    全有機炭素測定装置
５    気体非透過性カバー
６    貫通穴
７    フィルム状の膜
４１，４２    基板
４３      ＰＤＭＳ
４４，４５，４６，４７    穴
５１    無機炭素除去部
５２    有機物酸化分解部
５３    二酸化炭素抽出部
５４    紫外線ランプ
５５    検出・精製部
【図１】
0004534949.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0004534949.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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