(57)【要約】【課題】試料空間に導入された試料が環境雰囲気の影響を受けないシリンジを提供する。【解決手段】バレル２１と、バレル２１の内壁とでなす空間を試料空間２８とするように、内壁に密着して往復運動するプランジャチップ２２と、往復運動を駆動するようにプランジャチップ２２に接続された、プランジャチップ２２の外径よりも小さな外径のプランジャ２４と、バレル２１を貫通する穴を介して、バレル２１とプランジャ２４との間の駆動空間２９にバレル２１の外部からパージガスを導入するパージガス導入部２３とを備え、プランジャチップにより、試料空間内の流体の吸入及び吐出を行う。【選択図】図２
2009276082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バレルと、
前記バレルの内壁となす空間を試料空間とするように、前記内壁に密着して往復運動するプランジャチップと、
前記往復運動を駆動するように前記プランジャチップに接続された、前記プランジャチップの外径よりも小さな外径のプランジャと、
前記バレルを貫通する穴を介して、前記バレルと前記プランジャとの間の駆動空間に前記バレルの外部からパージガスを導入するパージガス導入部
とを備え、前記プランジャチップにより、前記試料空間内の流体の吸入及び吐出を行うことを特徴とするシリンジ。
【請求項２】
バレルと、
前記バレルの内壁となす空間を試料空間とするように、前記内壁に密着して往復運動するプランジャチップと、
前記往復運動を駆動するように前記プランジャチップに接続された、前記プランジャチップの外径よりも小さな外径のプランジャと、
前記バレルの開口端側に設けられ、前記バレルを前記バレルの開口端側から前記プランジャチップの方向に向かって貫通する穴を介し、前記バレルの外部から第１パージガスを前記バレルと前記プランジャとの間の駆動空間に導入する第１のパージガス導入部
とを備え、前記プランジャチップにより、前記試料空間内の流体の吸入及び吐出を行うことを特徴とするシリンジ。
【請求項３】
前記パージガス導入部よりも前記試料空間側に設けられ、前記試料空間中に第２パージガスを導入する第２のパージガス導入部を更に備えることを特徴とする請求項２に記載のシリンジ。
【請求項４】
前記バレルの開口端を、前記プランジャが貫通する穴を有して覆い、該穴と前記プランジャとの間の隙間を前記第１パージガスの排出流路として用い、前記駆動空間を周囲から遮断するバレルカバーを更に備えることを特徴とする請求項２又は３に記載のシリンジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシリンジポンプの技術に関し、特に環境雰囲気の影響を受けないシリンジに関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンジで扱う試料としての流体が、周囲の環境から汚染されては困る用途で使用される場合、プランジャチップに用いられる樹脂材料の気体透過性が無視できない。なぜなら、プランジャチップの流体が導入され、試料空間を構成する側をプランジャチップの「表側」と定義すれば、プランジャチップの「裏側」は、周囲の環境の雰囲気に接している。このため周囲の雰囲気に含まれる汚染成分がプランジャチップの裏側から表側に移動し、試料空間の流体に溶解する恐れがあるからである。汚染成分の例としては、例えば二酸化炭素（ＣＯ２）や有機溶媒から発生する蒸気がある。このような問題の解決に対しては、シリンジを含めた装置全体を密閉し、その内部を清浄な気体で満たす方法がある(例えば、特許文献１参照。)。しかし、このような方法は大掛かりな技術を要し、コストの増大につながっている。
【特許文献１】特表２００１−１６５８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、試料空間に導入された試料が環境雰囲気の影響を受けないシリンジを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の様態は、（イ）バレルと、（ロ）バレルの内壁となす空間を試料空間とするように、内壁に密着して往復運動するプランジャチップと、（ハ）往復運動を駆動するようにプランジャチップに接続された、プランジャチップの外径よりも小さな外径のプランジャと、（ニ）バレルを貫通する穴を介して、バレルとプランジャとの間の駆動空間にバレルの外部からパージガスを導入するパージガス導入部とを備え、プランジャチップにより、試料空間内の流体の吸入及び吐出を行うことを特徴とするシリンジであることを要旨とする。
【０００５】
さらに、本発明の他の様態は、（イ）バレルと、（ロ）バレルの内壁となす空間を試料空間とするように、内壁に密着して往復運動するプランジャチップと、（ハ）往復運動を駆動するようにプランジャチップに接続された、プランジャチップの外径よりも小さな外径のプランジャと、（ニ）バレルの開口端側に設けられ、バレルをバレルの開口端側からプランジャチップの方向に向かって貫通する穴を介し、バレルの外部からパージガスをバレルとプランジャとの間の駆動空間に導入する第１のパージガス導入部とを備え、プランジャチップにより、試料空間内の流体の吸入及び吐出を行うことを特徴とするシリンジであることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、試料空間に導入された試料が環境雰囲気の影響を受けないシリンジを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものではない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【０００８】
（第１の実施の形態）
図２に示す本発明の第１の実施の形態に係るシリンジは、例えば、図１に示す全有機炭素（ＴＯＣ）計の多機能試料前処理注入部２に用いることが可能である。
【０００９】
図１の多機能試料前処理注入部２が備えるシリンジ２０は、試料室３から流体の試料が注入された後、オートサンプラ５を介して、スライド式ＴＣ試料注入部７及びスライド式ＩＣ試料注入部１１に試料を送液する。
【００１０】
図１において、ガス流量制御部４で一定流量に制御されたキャリアガス(高純度空気)が赤外線ガス分析部１４を通過後、希アルカリ水溶液が充填された除湿ガス処理部１３を通り、オートサンプラ５を経てＴＣ燃焼管８へ供給される。ＴＣ燃焼管８を出たキャリヤガスは室温まで冷却されて発生したドレイン（凝縮水）を分離した後、ＩＣ反応器１２へ供給される。ＩＣ反応器１２を出たキャリヤガスは除湿ガス処理部１３で冷却され水分を除去及びメンブレンフィルター等でダスト等を除去し、赤外線ガス分析部１４の光学系のパージガスとして使用される。
【００１１】
試料室３は、測定対象の試料を充填する。ガス流量制御部４は、キャリアガス供給口６から供給されたパージガスを、多機能試料前処理注入部２に、キャリアガスをスライド式ＴＣ試料注入部７に送流する。オートサンプラ５は、多機能試料前処理注入部２が備えるシリンジ２０を使用し、自動的に試料を採取する。キャリアガス供給口６は、例えば、減圧弁、圧力計、流量制御計、流量計等を備え、ガス流量制御部４を通して純粋なキャリアガスをスライド式ＴＣ試料注入部７、ＴＣ燃焼管８、ＩＣ反応器１２、除湿ガス処理部１３及び赤外線ガス分析部１４等へ定量的に送り込む。キャリアガスとして高純度な不活性ガスや高純度空気等を用いることができる。
【００１２】
ＴＣ燃焼管８は、酸化触媒として、例えば白金等の貴金属、酸化コバルト、パラジウム、クロム酸塩等を使用可能である。ＴＣ炉９はＴＣ燃焼管８を備え、ＴＣ燃焼管８内にはＴＣ酸化触媒が充填されている。ブランクチェック用超純粋トラップ１０は、イオン交換処理した精製水及び蒸留程度の純粋をＴＣ燃焼管８に数回注入し、これから発生したドレインがブランクチェック用純粋トラップに十分な量だけ溜める。ＩＣ反応器１２は、無機炭素（炭酸体炭素）を二酸化炭素に交換でき、無機酸で再生できる反応装置を使用可能である。ＩＣ反応器１２に充填される反応剤には、例えば塩酸、リン酸、硝酸、硫酸等の無機酸を水溶液のまま使用可能である。除湿ガス処理部１３は、水分の露点を一定にし、赤外線ガス分析部１４による二酸化炭素の定量測定が安定するように二酸化炭素を１℃程度の一定温度に冷却して水分を除去する。冷却には、例えば電子冷却装置を使用可能である。赤外線ガス分析部１４には、例えば非分散型赤外線分析計を用いることができる。
【００１３】
第１の実施の形態に係るシリンジ２０は、図２及び図３に示すように、バレル２１と、バレル２１の内壁とでなす空間を試料空間２８とするように、内壁に密着して往復運動するプランジャチップ２２と、往復運動を駆動するようにプランジャチップ２２に接続された、プランジャチップ２２の外径よりも小さな外径のプランジャ２４と、バレル２１を貫通する穴を介して、バレル２１とプランジャ２４との間の駆動空間２９にバレル２１の外部からパージガスを導入するパージガス導入部２３が設けられ、プランジャチップ２２により、試料空間２８内の流体の吸入及び吐出を行う。
【００１４】
バレル２１には図１に示すＴＯＣ計の試料室３から流体の試料が送液され、図１のガス流量制御部４からはパージガス導入部２３を通してパージガスが、バレル２１とプランジャ２４との間の空間に導入される。バレル２１には、硼珪酸ガラス、結晶化ガラス及び石英ガラス等の温度変化に強い硬質ガラスが使用可能である。
【００１５】
プランジャチップ２２は、プランジャ２４の先端に接続され、二酸化炭素（ＣＯ２）及び有機溶媒等の汚染成分がプランジャチップ２２の表面からバレル２１の内壁とプランジャチップ２２の表面とがなす試料空間２８に流れ込まないようバレル２１の内壁と密着しながら往復運動する。バレル２１の内壁とプランジャチップ２２の外周との高い気密性を維持するためにゴム及びプラスチック等の樹脂が使用可能である。樹脂の種類として耐薬品性、耐熱性、低摩擦製、非粘着性及び試料汚染低減の観点から、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂が使用可能である。
【００１６】
図２のバレル２１の試料空間２８に満たされた流体に対して、プランジャチップ２２を介した裏側のバレル２１とプランジャ２４との間の駆動空間２９をパージガスで満たすことにより、シリンジ２０の周囲の環境における汚染された雰囲気がバレル２１内の試料空間２８に漏洩し流体と接触しないようにする。パージガスには、汚染成分を含まない高純度窒素及び高純度空気等の流体が使用可能である。また、パージガス導入部２３は、パージガスの調圧、流量制御機構及び必要に応じて流体導入のオン及びオフスイッチ機能等を備えるようにしても良い。
【００１７】
プランジャ２４には、例えば、ＳＵＳ３１６ステンレス鋼等が使用可能である。
【００１８】
より具体的に説明すると、図１に示す多機能試料前処理注入部２には、図２に示すような、例えば容量５ｍｌのシリンジを備えることが可能である。試料を測定する際には、バレル２１に設けられたパージガス導入部２３から汚染成分を含まない、高純度な空気が、例えば流量１００ｍｌ／分程度で駆動空間２９に導入される。図３はパージガス導入部２３の拡大図である。汚染成分を含まない高純度な気体であるパージガスがパージガス導入口３０に導入され、更に、パージガス導入口３０からバレル２１を貫通する穴を介して、バレル２１とプランジャ２４との間の駆動空間２９に導入され、駆動空間２９を満たす。
【００１９】
図４は、本発明のシリンジを適用せず、駆動空間２９にパージガスを導入しない比較例のシリンジを使用した場合に、試料中に含まれる全有機炭素の測定値（ＴＯＣ値）のグラフ図である。グラフの横軸左の１〜３測定目は最初の１ストロークであり、右の１〜３測定目は２度目の１ストロークである。ここで測定方法として、シリンジ２０のプランジャ２４を１ストローク動作させることで、繰り返し３回の試料の採水を行う。すなわち、１ストローク分採取した試料を３回に分けて順次測定を行う。したがって、測定回数が多くなるにつれ、試料がシリンジ２０内に保持されている時間である測定待ち時間は長くなる。なお、測定間隔は約５分である。図４から明らかなように、比較例においては最初の１ストロークにおける１〜３測定目のＴＯＣ値はそれぞれ３００ｐｐｂＣ、３１５ｐｐｂＣ及び３３２ｐｐｂＣであり、２回目の１ストロークにおける１〜３測定目のＴＯＣ値はそれぞれ３０１ｐｐｂＣ、３１６ｐｐｂＣ及び３３３ｐｐｂＣである。その結果、比較例においては、測定間隔約５分の間に外気の炭酸ガスがプランジャチップ２２及びバレル２１の内壁との隙間から試料空間２８に漏洩し、測定中の試料に溶解するため、全有機炭素の測定値が測定回数毎に上昇し、測定精度が低下することがわかる。
【００２０】
つぎに、図５は、本発明のシリンジを適用して、駆動空間２９にパージガスを導入した場合、試料中に含まれるＴＯＣ値のグラフ図である。図５から明らかなように、最初の１ストロークにおける１〜３測定目のＴＯＣ値はそれぞれ３００ｐｐｂＣ、３０１ｐｐｂＣ及び３０１ｐｐｂＣであり、２回目の１ストロークにおける１〜３測定目のＴＯＣ値はそれぞれ３００ｐｐｂＣ、２９９ｐｐｂＣ及び３０１ｐｐｂＣである。これにより、汚染された雰囲気の影響を受けずに精度の良い測定を行うことができることがわかる。
【００２１】
以上、本発明の第１の実施の形態に係るシリンジ２０によれば、駆動空間２９の雰囲気が清浄（汚染成分がゼロ）に保たれるため、万が一、駆動空間２９の雰囲気が試料空間２８側の流体に漏洩しても、シリンジ２０で扱う流体は汚染されない。
【００２２】
そのため、高感度な全有機炭素測定においては、流体である試料に対して周囲の雰囲気から混入する二酸化炭素が溶解することで測定誤差をもたらすことがあるが、本発明の技術により、測定誤差のない高精度かつ安定な測定が可能となる。
【００２３】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係るシリンジは、図６に示すように、バレル２１と、バレル２１の内壁とでなす空間を試料空間２８とするように、内壁に密着して往復運動するプランジャチップ２２と、往復運動を駆動するようにプランジャチップ２２に接続された、プランジャチップ２２の外径よりも小さな外径のプランジャ２４と、バレル２１の開口端側に設けられ、バレル２１をバレル２１の開口端側からプランジャチップ２２の方向に向かって貫通する穴を介し、バレル２１の外部からパージガスをバレル２１とプランジャ２４との間の駆動空間２９に導入するパージガス導入部（第１のパージガス導入部）２５とが設けられ、プランジャチップ２２により、試料空間内の流体の吸入及び吐出を行う。
【００２４】
図７はパージガス導入部２５の拡大図である。図７に示すように、パージガス導入部２５は、バレル２１の開口端側に設けられ、バレル２１とプランジャ２４の間の駆動空間２９へバレル２１の外部からパージガスを導入する際に、パージガスの導入方向がバレル２１の開口端側からプランジャチップ２２の方向に向かうよう制御するノズル等を備える。パージガスの導入方向を制御するノズル等は、パージガス導入口３０からプランジャチップ２２の方向へ斜めの状態で駆動空間２９まで挿入される。
【００２５】
駆動空間２９に対するパージガスの導入方向を、プランジャチップ２２の方向に制御することで、図２に示すパージガス導入部２３によるパージガスの導入時よりも、更に効果的に駆動空間２９をパージガスで満たすことができる。
【００２６】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係るシリンジは、第２の実施の形態に係るシリンジ２０において説明した第１のパージガス導入部２５に加え、図８に示すように、第２のパージガス導入部２６を備える。即ち、第２の実施の形態に係るシリンジ２０において導入したパージガスを第１パージガスとして、この第１パージガスに加え、図８に示すように、第１のパージガス導入部２５よりも試料空間２８側に、試料空間２８中に第２パージガスを導入する第２のパージガス導入部２６を備えている。そして、更に、バレル２１の開口端を、プランジャ２４が貫通する穴を有して覆い、穴とプランジャ２４との間の隙間を第１パージガスの排出流路３１として用い、駆動空間２９を周囲から遮断するバレルカバー２７とを備える。
【００２７】
第２のパージガス導入部２６は、第１のパージガス導入部２５よりも試料空間２８側に設けられ、試料空間２８中に第２パージガスを導入する
バレルカバー２７は、図９（ａ）に示すように、バレル２１の開口端に設けられ、駆動空間２９の断面積よりも小さな断面積の排出流路３１をプランジャ２４が貫通する穴により設け、バレル２１の開口部をほぼ覆う。駆動空間２９の気密性を向上させ、周囲の環境における汚染された雰囲気の侵入を防ぐ。
【００２８】
図９（ｂ）は、バレルカバー２７を、図９（ａ）の矢印先端の場所において、バレル２１の開口部から試料空間２８の方向に見た図である。図９（ｂ）に示すように、バレル２１の開口部において、バレル２１の内壁とプランジャ２４とが形成する間隙は、バレルカバー２７がないときと比較して、著しく小さくなっている。そのため、駆動空間２９内の機密性が高くなり、周囲の環境における汚染された雰囲気が侵入する可能性も著しく低下する。
【００２９】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００３０】
例えば、パージガスに用いる流体の成分を適切に選ぶことにより、シリンジ２０で扱う流体の組成を安定化することができる。パージガスが二酸化炭素を含み、その濃度が変化しやすい場合、流体成分を安定した状態で送液することが可能となるように、意図的に一定濃度の二酸化炭素をパージガスに含ませてもよい。
【００３１】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るシリンジを用いた全有機炭素計の概観図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るシリンジの概観図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るシリンジにおけるパージガス導入部の拡大図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るシリンジを適用しない際に、試料中に含まれる全有機炭素（ＴＯＣ）の測定値を示したグラフ図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るシリンジを適用した際に、試料中に含まれる全有機炭素（ＴＯＣ）の測定値を示したグラフ図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るシリンジの概観図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るシリンジにおけるパージガス導入部についての拡大図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係るシリンジの概観図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係るバレルカバーについての拡大図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…全有機炭素（ＴＯＣ）計
２…多機能試料前処理注入部
３…試料室
４…ガス流量制御部
５…オートサンプラ
６…キャリアガス供給口
７…試料注入部
８…ＴＣ燃焼管
９…ＴＣ炉
１０…ブランクチェック用超純粋トラップ
１１…試料注入部
１２…ＩＣ反応器
１３…除湿ガス処理部
１４…赤外線ガス分析部
２０…シリンジ
２１…バレル
２２…プランジャチップ
２３、２５、２６…パージガス導入部
２４…プランジャ
２７…バレルカバー
２８…試料空間
２９…駆動空間
３０…パージガス導入口
３１…排出流路
【図１】
2009276082.tif 000003
【図２】
2009276082.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2009276082.tif 000008
【図７】
2009276082.tif 000009
【図８】
2009276082.tif 000010
【図９】
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