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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-05
(45)【発行日】2022-12-13
(54)【発明の名称】濾紙受け台
(51)【国際特許分類】
   G01N 23/2204 20180101AFI20221206BHJP
   G01N 1/40 20060101ALI20221206BHJP
   G01N 23/2202 20180101ALI20221206BHJP
   G01N 23/223 20060101ALI20221206BHJP
【FI】
G01N23/2204
G01N1/40
G01N23/2202
G01N23/223
【請求項の数】 3
(21)【出願番号】P 2019114832
(22)【出願日】2019-06-20
(65)【公開番号】P2021001778
(43)【公開日】2021-01-07
【審査請求日】2022-02-14
(73)【特許権者】
【識別番号】000183303
【氏名又は名称】住友金属鉱山株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001704
【氏名又は名称】弁理士法人山内特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】團上 亮平
(72)【発明者】
【氏名】井上 久成
【審査官】越柴 洋哉
(56)【参考文献】
【文献】特開平10-253556(JP,A)
【文献】実開平07-026747(JP,U)
【文献】特開2009-222615(JP,A)
【文献】特開2011-089794(JP,A)
【文献】実開昭61-061031(JP,U)
【文献】特開2009-053036(JP,A)
【文献】特開2013-235778(JP,A)
【文献】特開2010-014722(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2007/0166834(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G01N 23/00 - G01N 23/2276
G01N 1/00 - G01N 1/44
JSTPlus/JMEDPlus/JST7580(JDreamIII)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
時計皿と、該時計皿の内部に載置したリングとからなり、
該リングの外径は前記時計皿の外径より小さく、
該リングは濾紙を載せる台として用いられる
ことを特徴とする濾紙受け台。
【請求項2】
前記リングが、ゴム製のリングである
ことを特徴とする請求項1記載の濾紙受け台。
【請求項3】
前記時計皿の内面に、濾紙を適正位置に置くためのマーカーが表示されている
ことを特徴とする請求項1または2記載の濾紙受け台。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、濾紙受け台に関する。さらに詳しくは、本発明は、液体試料を濾紙に滴下する際に用いられる濾紙受け台に関する。
【背景技術】
【0002】
液体試料の成分分析には、蛍光X線分析が用いられることがある。蛍光X線分析で液体試料を直接測定する場合には、固定試料で行っているような真空系での測定が困難であり、X線照射による気泡発生や試料溶解に使用する酸の影響で測定誤差が生じる等、再現性が得られ難い。このため、液状試料に直接X線を照射しない「濾紙滴下法」が従来より用いられている。
【0003】
濾紙滴下法では、濾紙に液体試料を滴下して乾燥させることにより含有成分を濃縮し、かつ保持させる。この試料にX線を照射し、試料中の各元素成分からの固有の反射光(蛍光X線)をX線分析装置で分析して、各元素成分の存在量を検出する。
このように、蛍光X線分析を行う場合はX線分析装置にかける前に、濾紙に液体試料を含浸保持させなければならない。濾紙に液体試料を含浸保持するために、液体試料を滴下する分量は、測定感度や塩の析出等を考慮して10~200μL程度が適正であるが、1回の液体試料の滴下で濾紙の中央に滴下されないと、蛍光X線が照射される測定面から外れるので、実際の滴下濃度と測定結果に乖離が生じることがある。
【0004】
したがって、上記濾紙滴下法を用いる場合、つぎの注意が必要とされる。
(1)濾紙上に滴下された液体試料が濾紙の中央領域に残り拡散しないこと
(2)濾紙上に滴下された液体試料の液面積が一定であること
上記(1),(2)が満足されると、蛍光X線強度への寄与率が高い中央領域の一定面積に液体試料を固定できるので、分析精度が向上するのである。
【0005】
特許文献1に従来技術として記載されている試料ホルダー(図5および図6のもの)は、円形の濾紙内にスリットを入れて小さな円形の試料保持部を島状に作り、この試料保持部の四隅にパラフィンを含浸させて外側の濾紙に接続したものである。
この従来技術によると、小さな島状の試料保持部から外への溶液の拡散はスリットにより防止でき、液体試料をX線の有効照射内に収めることができる。しかしながら、液体試料滴下後の濾紙を70℃付近で乾燥させるとパラフィンが溶けて液体試料に混入したり、濾紙が変形するという問題が生じる。とくに、パラフィンの液体試料への混入は滴下された液体試料の均一な分布を阻害し、成分分析の精度を悪化させる。
【0006】
特許文献2は、濾紙を構成する成分元素の一つである炭素繊維からなる複数本の線材を一次X線の照射領域に張架し、この線材で濾紙を保持するようにした試料ホルダーを開示している。
この従来技術によると、濾紙自体の大きさを試料表面の蛍光X線強度への寄与率が高い中央部領域に対応させて小さいものにできる。しかしながら、液体試料の点滴時に濾紙に溶液を滴下する作業を容易化することには何ら貢献していない。また、装置が複雑になり手間が増加するとともに、炭素繊維製の線材を用いることで、装置の維持コストが高くなるという問題がある。
【0007】
特許文献3は、金属リングとこのリングの中に充填され、かつプレスされたパウダー状濾紙からなる試料ホルダーを開示している。
この従来技術によると、試料の測定面がフラットになり凹凸の波や反りは発生しないので、高い分析精度が得られる。しかしながら、液体試料を濾紙の中央に溶液を滴下する作業を容易化することには何ら貢献していない。また、構成要素に金属リングとパウダー濾紙を要し、製作にプレス工程を要するので、製造コストが高いという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【文献】特開昭62-276447号公報
【文献】実開平7-26747号公報
【文献】特開2010-14722号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は上記事情に鑑み、液体試料の滴下時に濾紙への中央領域であり、かつ一定の面積内に容易に滴下でき、製造コストも低廉な濾紙受け台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】
【0010】
第1発明の濾紙受け台は、時計皿と、該時計皿の内部に載置したリングとからなり、該リングの外径は前記時計皿の外径より小さく、該リングは濾紙を載せる台として用いられることを特徴とする。
第2発明の濾紙受け台は、第1発明において、前記リングが、ゴム製のリングであることを特徴とする。
第3発明の濾紙受け台は、第1発明または第2発明において、前記時計皿の内面に、濾紙を適正位置に置くためのマーカーが表示されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
第1発明によれば、液体試料を滴下する際に、濾紙を支えるリングが透けて見えるので、濾紙の中央領域が明確に認識でき、滴下液を濾紙の中央に集めることができる。また、濾紙の外縁は時計皿の内面に沿うので中央領域が少しくぼみ滴下液が外側へにじみ出すことがない。また、濾紙の中央領域が中空に浮いた状態になるので、滴下液が底面と接触することがない。よって、滴下液が外側へにじみ出すことがない。さらに、高温で溶けるパラフィンなどを使ってないので成分分析に誤差を与えることはない。
第2発明によれば、ゴム製のリングを用いると時計皿の内面に軽く密着して不規則な動きが生じないので位置が正確に定まる。
第3発明によれば、マーカーを目印にして濾紙を時計皿内の適正位置に置けるので、濾紙の中央領域をリングの中心に容易に合わすことができ、より滴下液を濾紙の中央に集めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】本発明の第1実施形態に係る濾紙受け台Aの使用説明図であり、(A)図は断面図、(B)図は平面図である。
図2図1に示す濾紙受け台Aの説明図であり、(A)図は斜視図、(B)図は平面図である。
図3図2の(B)図のIII-III線断面図である。
図4】本発明の第2実施形態に係る濾紙受け台Bの平面図である。
図5】実施例の実験で用いた分析工程図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明の濾紙受け台は、成分分析や各種実験において液体試料を濾紙に含浸させる際に濾紙自体を保持するために使用される治具である。
本発明の濾紙受け台を適用できる用途には、蛍光X線分析を例示でき、また分析対象の液体試料には、ニッケルやコバルト等の金属を含有する液体試料を例示できるが、これらに限らず、濾紙に液体試料を含浸させる必要がある用途であれば、全ての用途に本発明の濾紙受け台を適用できる。
【0014】
本発明の濾紙受け台Aは、時計皿1とリング2とから構成される。
本発明にいう時計皿は、化学実験等に用いられる皿状容器であり、形状は球面の一部を円形に切りとった形状のものである。時計皿との名称は、腕時計あるいは懐中時計などに付いている指針保護用のガラス蓋に似た形からきている。
本発明にいうリングは、大円形部材の中心に小円形の孔があいた環状の部材をいう。
【0015】
(第1実施形態)
図2および図3に基づき、本発明の第1実施形態に係る濾紙受け台Aを説明する。
時計皿1は、凹みの付いた皿部1aと台座1bとからなる。皿部1aは断面視で円弧状に凹んだ形状をしている。台座1bは、円筒状の部材であり、皿部1aの下面に形成されている。台座1bの高さは、高くても低くてもよいが、低い方が時計皿1を安定して置けるので好ましい。台座1bの外径は、図示の例では皿部1aより小さいが、皿部1aの外径と同じ位に大きいものであってもよい。
皿部1aは、内部にリング2を設置する部材であり、台座1bは時計皿1を机上で安定させて置くための部材である。
【0016】
時計皿1の大きさは、とくに制限はないが、外径が50~130mmのものが使いやすい。
時計皿1の材料は、ガラスが一般的であり、並質ガラスのほか硬質ガラス、石英ガラスなどを利用できる。また、ガラス以外の材料として、PPやPTFEなども使用できる。
【0017】
リング2は、大円形部材の中心に小円形の孔があいた環状の部材であれば、とくに制限なく用いることができる。
リング2の断面は、長方形や正四角形のほか、円形や三角形等の多角形でもよい。ただし、後述する濾紙10を安定して載置するためには、断面長方形のリングが好ましい。
【0018】
リング2の大きさは、時計皿1の内部に載置するという条件に制約される。そのため、リング2の外径は時計皿1の皿部1aの外径より小さいものとされる。
この条件を満たす限り、リング2の大きさに制限はないが、外径が30~70mm、内径が5~40mmのものが使いやすい。なお、リング2の内縁または外縁を、蛍光X線分析を行う場合の蛍光X線の照射領域とほぼ一致させておくのが、後述する理由で好ましい。
【0019】
リング2の材料は、とくに制限なく、ゴムや金属、合成樹脂などを使用できる。
ゴム製のリングであれば、市販の輪状の平パッキン(ゴム製)を購入して使用できる。
ゴム製のリング2の場合、時計皿1の皿部1aへ軽く密着して不規則な動きが生じないので使いやすい。また、市販のパッキンから選択でき、低廉なコストで濾紙受け台を作製できる。
リング2の色彩は、とくに制限ないが、濃い色が好ましい。リング2の色が濃いと、濾紙10を載せてもリング2が透けて見え、濾紙10の中心領域が肉眼で容易に認識できるからである。
【0020】
図2および図3に示すように、時計皿1の皿部1aの内面にリング2を置いた状態が濾紙受け台Aであり、この状態で使用される。
皿部1aの断面は円弧状に凹んでいるので、皿部1aの内面は傾斜している。このため、置かれたリング2は自動的に皿部1aの中心に収まる自動調心機能が働きやすい。よってリング2の置き方に過度な注意を払うことなく、時計皿1とリング2の中心を一致させることが可能になる。
【0021】
つぎに、図1に基づき第1実施形態の濾紙受け台Aの使用方法を説明する。
時計皿1の皿部1aの内面にリング2を置く。リング2は先に述べた自動調心作用も利用して皿部1aとほぼ中心を合わせた状態に置かれる。
濾紙10はリング2の上面に置かれる。濾紙10の中心をリング2の中心に合わすように置くのが好ましいが、リング2の孔の内縁は透けて見えるので、容易に行える。濾紙10は円形のものが用いられ、皿部1aの外径より小さくリング2の外径よりも大きい外径のものが用いられる。
【0022】
置かれた濾紙10は、外縁が皿部1aの内面に接して多少はたわみ、濾紙10の中心部はリング2に接触する。もしくは、乾燥状態では濾紙10はリング2から多少浮いていても、溶液を少し滴下すると重みでたわみリング2に接触して、軽く密着する。
また、濾紙10の外縁は皿部1aの傾斜面で支えられているので、ズリ上ったりズリ落ちたりすることはない。
【0023】
以上の状態で、濾紙10の上に液体試料を点滴器具20を用いて滴下する。
この場合、濾紙10の下のリング2が透けて見えるので、リング2の内円を濾紙10の中心領域と明確に認識できる。
このため、滴下液をリング2の中心に滴下さすことで、X線照射領域(これは、リング2の内縁または外縁とほぼ一致する)の内側に滴下させ、外側に滴下しないようにできる。
液体試料の濾紙10への浸み込み状態も、透けて見えるリング2の内縁に近づく様子で観察でき、滴下量が適正であることの確認や、濾紙の乾燥タイミングの確認ができる。
【0024】
また、濾紙10はリング2で支えられて宙に浮いた状態であるので、時計皿10の内面底部と接触することがない。
【0025】
液体試料の濾紙10への滴下を終えると、濾紙10を時計皿1に載せた状態で保持し、乾燥工程に移すと、濾紙10中に液体試料を固定でき、かつ濃縮した状態にできる。
その後に、蛍光X線分析装置により濾紙10を用いて成分分析すればよい。
【0026】
本実施形態の濾紙受け台Aを用いると、蛍光X線が照射される測定面に、実際に液体試料が固定されている領域が完全に収まるので、実際の液体試料濃度と測定結果に誤差が生じない。また、高温で溶けるパラフィンなどを使ってないので成分分析に誤差を与えることはない。
【0027】
(第2実施形態)
つぎに、図4に基づき第2実施形態の濾紙受け台Bを説明する。
濾紙受け台Bは時計皿1の皿部1a内面にマーカー3を配置したものである。このマーカー3は濾紙10を置く位置のインジケータである。
マーカー3の形成方法は、印刷や貼付など任意の手法を採用できる。マーカー3の形状もとくに制限はない。使用者が濾紙10を置く際の目安にできるなら、いかなる形のものでもよい。
【0028】
第2実施形態の濾紙受け台Bによれば、マーカー3を目印にして濾紙10を時計皿1内の適正位置に置けるので、濾紙10の中央領域をリング2の中心に容易に合わすことができ、分析準備を手早く正確に行える。
【実施例
【0029】
つぎに実施例を説明する。
図5に示す分析工程に基づきXRF(X-ray Fluorescence)測定を行った。なお、蛍光X線分析とXRF測定は同義であり、以降、蛍光X線分析のことをXRF測定と称することがある。
分析工程は、まず(1)測定対象液採取、(2)測定対象液の密度測定、(3)液体試料調製と進む。工程(3)では、10mLスチレン管に測定対象液1mLと内部標準溶液3mLを入れ、内部標準溶液としてイットリウム濃度を8g/Lに調整した水溶液を用いた。ここで、測定対象液1mLと内部標準溶液3mLは、精密天秤を用いて0.1mgの桁まで精確に量り取った。
【0030】
ついで、(4)10mLスチレン管を密閉して振とう撹拌し、(5)撹拌済みの液体試料から20μLを分取した。このようにして、液体試料の滴下準備を整えた。
工程(6)では、本発明の濾紙受け台AまたはBを用いて濾紙10に分取した液体試料20mLを滴下した。この工程で本発明の濾紙受け台AまたはBが使用された。
ついで、(7)濾紙10を乾燥させ(たとえば、乾燥機を用い50℃で1時間)、(8)蛍光X線分析装置でXRF測定を行った。
【0031】
上記測定対象液として硫酸ニッケル水溶液(約125g/L)を用い、上記(3)液体試料調製における硫酸ニッケル水溶液の採取量を変化させ、NiとYの濃度比に対するNiとYの蛍光X線強度比からなる検量線を作成した。検量線の直線性は良好であり、相関係数は0.999であった。
【0032】
(実施例1)
図2および図3に示す濾紙受け台Aを用いた。なお、図4に示す濾紙受け台Bを用いてもよい。
時計皿1は、ポリプロピレン製であり、皿部1aの外径60mm、深さ7mmのもの(東京硝子器株式会社の品番452)である。
リング2は、ゴム製平パッキンであり、外径34mm、内径19mm、厚さ2mmであって、リング部の断面形状は長方形のもの(カクダイ社の品番9851-11)である。
上記濾紙受け台Aに、外径55mmの円形であり、ADVANTEC社製の濾紙10(ADVANTEC社製の品番No.5C)を載せて、試料溶液を所定量滴下した。
上記要領で、濾紙10を10枚用い同一XRF測定用試料を10個作成した。
【0033】
(比較例1)
比較例1は、外径48mmの大円形の濾紙に直径16mmの円形のスリットを入れ、内側の小円濾紙と外側の環状濾紙とはパラフィンで接合した濾紙(Rigaku社製、商品名マイクロキャリー)を用いた。
この濾紙を作業台の天板に置いて保持し(つまり、実施例1の濾紙受け台Aは使用していない)、試料溶液を所定量滴下した。
上記要領で、同一XRF測定用試料を10個作成した。
【0034】
(実験)
ここで、実施例1および比較例1では、測定対象液として、あらかじめ滴定分析法により濃度が分析された硫酸ニッケル水溶液(Ni濃度125.3g/L)を用いた。
実施例1の10個のXRF測定用試料と比較例1の10個のXRF測定用試料につき、蛍光X線分析装置でXRF測定を行った。そこで得られた、それぞれ10点のNi濃度について、平均Ni濃度(g/L)と標準偏差(σn-1)(g/L)を求めた。
結果を以下に示す。
【表1】
【0035】
上記実験によると、実施例1の方が比較例1に比べ、滴定分析法による分析値(Ni濃度125.3g/L)に近い値となっており、標準偏差についても比較例1の0.73g/Lが実施例1では0.51g/Lへと改善される結果となった。
【0036】
比較例1では、濾紙が作業台と接触していることや中心から若干外れた液体試料があるため、蛍光X線分析値が滴定分析法による分析値より低めに出ていると考えられる。一方で、実施例1の液体試料では、液が濾紙上の中央部に均一に拡がっていることが確認され、乾燥後の濾紙に反りや歪みが発生せずに濾紙の状態が良好であり、分析値が安定したことが確認された。
【産業上の利用可能性】
【0037】
本発明の濾紙受け台の使用は、分析方法や分析対象溶液の種類には制限されない。
したがって、蛍光X線分析以外の分析法、たとえば、ペーパークロマトグラフィー、繊維の吸水性試験、医療分野での血液分析、味覚試験等や、その他種々の実験等に、本発明の濾紙受け台を応用することができる。
また、濾紙に含浸される液体試料の種類や含有金属の種類にも、とくに制限なく様々な液体試料の含浸保持に適用できる。
【符号の説明】
【0038】
1 時計皿
2 リング
10 濾紙
図1
図2
図3
図4
図5