流通池及液體分析裝置製造方法
2023-05-24 10:14:56
流通池及液體分析裝置製造方法
【專利摘要】就利用了在玻璃毛細管外表面的光全反射的流通池而言，防止在與配管的連結部靈敏度降低。就與用於向玻璃毛細管(601)導入溶液的配管(605)的連結部以及與用於將溶液從毛細管排出的配管的連結部而言，將玻璃毛細管的外表面用反射測定光的無機材料層(602)修飾，進而將其表面用增強層(711)修飾。
【專利說明】流通池及液體分析裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及用於對試樣進行光譜分析的流通池，特別涉及液體分析裝置中使用的光譜分析用流通池。
【背景技術】
[0002]液相色譜裝置等所代表的的液體分析裝置所具備的用紫外、可見、紅外光對試樣進行光譜分析的裝置中設置有流通池，使用該流通池進行吸光分析、螢光分析。通常情況下，流通池的光路長度越長分析靈敏度越高。但是，在具有長的光路長度的流通池中測定光會碰到流路內壁，產生透過流通池的測定光量減少從而靈敏度降低的問題。特別是以吸光度法為原理的情況下，碰到流路內壁的測定光形成無序的光反射、光散射、光吸收，甚至經常帶來噪音增加(非專利文獻I)。也就是說，已知有如下問題:由於溫度變化、壓力變化、溶液的組成變化等外部因素而產生的溶液的折射率變化，使得相對於入射光的它們的反射光、散射光的比率變化，表觀上吸光度變化即作為噪音或漂移而檢測到的問題。
[0003]為了解決這些問題，嘗試了通過使測定光在流路壁面上進行全反射從而設法改善靈敏度的方法。該方法可以大致分為在流路內壁具備光反射層的方式和在流路外壁具備光反射層的方式這兩種。作為前者，發明了如下方式，將具有比在光譜分析中最常用的溶劑即水(折射率1.33)更低的折射率的有機材料、特別是將氟系列高分子的Teflon(註冊商標名)AF作為光反射層塗布於流路內壁的方式(專利文獻1、專利文獻2)。通過形成這種結構，如圖1所示，在流通池內部的溶液103和流路內壁101上具備的光反射層102的界面上能夠實現測定光104的全反射。但是在這種方法中，汙染物吸附在流路內壁時，則光全反射條件發生破壞，導致靈敏度降低。而且存在以下問題，在具有長的光路長度的流通池內，在流路內壁上難於在可發揮其光學特性的狀態下進行塗布光全反射所需要的低折射率的有機材料，因此使光路長度變長存在上限。
[0004]作為後者，發明了如下方式，通過在具備流路的流通池材質中採用不吸收測定光的玻璃毛細管，並在玻璃毛細管外表面設置光反射層，如圖2所示，使從溶液103中傳播來的測定光104在玻璃毛細管201外表面和光反射層202的界面進行全反射。由於是基於中間隔著玻璃毛細管的溶液和光反射層間的折射率差的光全反射，所以容易使光路長度變長，理論上有使光路長度變長不存在上限的優點。例如發明了如下方法，作為光反射層採用空氣，在流路外壁和空氣的界面實現測定光的全反射的方法(非專利文獻2)。圖3表示了該流通池的典型結構。流通池整體結構包括:玻璃毛細管201 ;將測定光進行入射、接受的2個光纖302、303 ;將溶液導入、排出的2個配管304、305 ;以及連接它們的2個具備流路的連結部306、307。測定光根據溶液和空氣的折射率差在玻璃毛細管201的外表面和空氣的界面進行全反射的同時在流通池內傳播。作為其他結構，發明了作為在玻璃毛細管表面設置的光反射層採用了 Teflon(註冊商標名)AF的流通池(專利文獻3)。在製造這些流通池時，需要將玻璃毛細管、光纖、配管和具有用於連接它們的流路的連結部不漏液地進行連接，已知有使用套圈、螺母等機械部件負載壓力，從而將各部件間的縫隙堵塞進行連接的方法和在連結部材質中使用熱熔性樹脂負荷熱量，從而將各部件間的縫隙用熔融的樹脂堵塞進行連接的方法。與前者相比，由於後者的部件數量少以及花費的時間短，所以優選使用後者的熱熔融的方法。
[0005]現有技術文獻
[0006]專利文獻I美國專利第5184192號說明書
[0007]專利文獻2美國專利第6542231號說明書
[0008]專利文獻3美國專利第5570447號說明書
[0009]非專利文獻
[0010]非專利文獻1J.Chromatogr.465，227 (1989)
[0011]非專利文獻2Appl.Spectrosc.43, 49 (1989)
【發明內容】
[0012]發明要解決的問題
[0013]在流路外壁上具備光反射層的方式中，在連結部附近產生問題。圖4表示了作為光反射層採用了空氣的流通池的連結部附近的截面圖。在填充了溶液103的連結部306內部，玻璃毛細管201、光纖302、配管304如圖4所示配置。但是，在該結構中，由於在玻璃毛細管201的外表面與連結部306接觸的位置，光全反射條件受到破壞，所以測定光104的光量發生衰減，靈敏度降低。
[0014]作為光反射層採用Teflon(註冊商標名)AF所代表的的低折射率的有機材料來嘗試解決上述問題時，產生有機材料所特有的問題。一個是製造上的問題。連結部材質中使用的熱熔性樹脂的熔點，常常比光反射層中使用的有機材料的使用上限的溫度高，並且與分解溫度非常接近。例如，作為熱熔性樹脂的典型例子的聚醚醚酮樹脂的熔點為約340°C?370°C，作為光反射層中使用的有機材料的典型例子的Tef 1n (註冊商標名)AF的使用上限溫度為285°C，分解溫度為360°C。因為熱熔融時各部件的溫度常常達到熱熔性樹脂的熔點以上，所以在這種條件下製造流通池時，存在有機材料失去作為光反射層的功能，或者有機材料本身消失的問題。
[0015]另一個是性能的長期穩定性問題。與玻璃毛細管的熱膨脹係數相比較，作為光反射層使用的有機材料的熱膨脹係數常常大100倍以上。例如，作為玻璃毛細管的典型材料的二氧化矽的熱膨脹係數為5.6X10-7/°C，作為光反射層使用的有機材料的典型例子的Teflon (註冊商標名)AF的熱膨脹係數為8.0X10_5/°C。因此，在溫度變化劇烈的使用條件、環境下，僅光反射層中使用的有機材料伴隨溫度變化而反覆進行膨脹收縮。通過長期在有機材料上多次產生局部應力集中，從而關聯到使光反射層中使用的有機材料從玻璃毛細管表面剝離，導致測定光量降低。因此，在流路外壁具備光反射層的方式中，光反射層使用空氣或有機材料的以往方法存在以下問題，根據來自上述材料物性的理由，在連結部附近不能維持全反射條件，靈敏度降低。
[0016]由於這種技術上的制約，在流路外壁具備光反射層的方式中的以往流通池結構下，為了確保測定光104的光全反射條件，如圖5所示，不得不將光纖302的端面配置於玻璃毛細管201內相對於與連結部306接觸的位置靠玻璃毛細管的內部側。但是在這種結構下，由於玻璃毛細管201的內壁和光纖302間的縫隙最大為數十微米程度較微小，所以流向流通池內部的柱內的填充微粒、析出鹽、微細的汙染物等微細物507被捕獲在縫隙內。這種現象不僅阻礙溶液103的流動，引起分析值的變化，而且最壞的情況是堵塞流路，使流通池的內壓急速升高從而導致流通池破損。
[0017]而且，從靈敏度的觀點來看，由於折射率越低測定光的傳播效率越高，所以期望折射率最低的空氣(折射率I)作為光反射層，但是因為有機材料的折射率比較高(折射率1.29?1.32)，存在測定光的傳播效率本來就不充分的問題。
[0018]本發明是鑑於上述問題而完成的發明，其目的在於，在流路外壁具備光反射層的方式中，解決連結部附近的靈敏度降低的問題，提供高靈敏度的流通池。
[0019]本發明的代表性方式的流通池，具備:設置於光源和光檢測器之間，具備從光源傳播來的測定光通過的具有試樣流路的玻璃毛細管；向玻璃毛細管內部入射測定光的光纖；接受通過了玻璃毛細管內部的測定光的光學元件；向玻璃毛細管內部導入溶液的第一配管；將通過了玻璃毛細管的溶液排出的第二配管；具有連接玻璃毛細管和光纖以及第一配管的流路的第一連結部；以及具有連接玻璃毛細管和光學元件以及第二配管的流路的第二連結部。並且，玻璃毛細管的與第一連結部或第二連結部接觸的外表面，用反射測定光的無機材料層修飾。
[0020]優選無機材料層為以無機物粒子和粘合劑為主骨架的具有填充了空氣的空隙的層。期望無機物粒子為無機氧化物微粒或無機氟化物微粒，粘合劑為具有烷氧基矽烷基的聚合物或熱塑性聚合物。
[0021]此外，無機材料層表面中與連結部接觸的位置用增強層修飾，增強層優選是在紫夕卜、可見、紅外波長區域中吸收光的材質。
[0022]期望按以下方式配置:光學元件的中心軸以與玻璃毛細管的中心軸同一的方式配置，光學元件為光纖、光圈材料或透鏡，光學元件的元件半徑在玻璃毛細管的外半徑以上，從光學元件至玻璃毛細管的端面的距離在如下的值以下，即光學元件的元件半徑和玻璃毛細管的外半徑的差除以玻璃毛細管的中心軸和從玻璃毛細管端面射出的測定光所形成的角度的正切所得的值。
[0023]而且，期望按以下方式配置:配置為連結部內的流路中心軸與玻璃毛細管的中心軸為同一，連結部內的流路內半徑在光纖的芯半徑以上、玻璃毛細管的內半徑以下，光纖的芯半徑在玻璃毛細管的外半徑以下，從光纖至玻璃毛細管的端面的距離在如下的值以下，即玻璃毛細管的內半徑和光纖的芯半徑的差除以玻璃毛細管的中心軸和測定光所形成的角度的正切所得的值。
[0024]發明的效果
[0025]通過在光反射層中使用對測定光反射的無機材料層，能夠解決上述問題。即:在製造流通池時，因為無機材料層的熔點或分解溫度遠比連結部材質中使用的熱熔性樹脂的熔點高，所以即使在通過熱熔融進行各部件的連接後，還能夠維持作為光反射層的功能。此夕卜，因為玻璃毛細管的熱膨脹係數與無機材料的熱膨脹係數為同等程度，所以在溫度變化劇烈的使用條件、環境下，能夠防止無機材料層的膨脹收縮，可以實現性能的長期穩定性。特別是，這些效果在無機材料層中採用與玻璃毛細管同材質的二氧化矽時，可發揮最好的效果。
[0026]作為無機材料層，通過使用以無機物粒子和粘合劑為主骨架的具有填充了空氣的空隙的層，能夠將折射率最低的空氣引入光反射層，可以實現比以往有機材料低的折射率。通過這樣使可在流通池內傳播的測定光量增加，關係到提高靈敏度。
[0027]此外，通過在無機材料層之上設置吸收紫外、可見、紅外波長區域光的強度增強層，從而在防止來自外部的雜散光的同時也可對玻璃毛細管的脆弱性補充增強。這樣由於同時增加實際光路長度，所以能夠使玻璃毛細管的壁厚變薄。
[0028]在流路外壁具備光反射層的方式中，通過在光反射層中使用無機材料層，從而實現在連結部的光全反射，使各部件配置在光學上最優化，由此能夠提高流通池內測定光量的傳播效率。也就是說，由於能夠實現以往的光反射層無法實現的在玻璃毛細管外表面和連結部的接觸面的光全反射，因此在配置了接受測定光的光學元件的連結部側，通過以在玻璃毛細管內傳播來的測定光不損失地進行接受的方式來配置各部件，能夠使靈敏度提高。另一方面，在配置了使測定光入射的光纖的連結部側，通過以使測定光不損失地在玻璃毛細管中傳播的方式配置各部件，也能夠提高靈敏度。這種光學元件的配置最優化與流通池內流路的狹小部的削減相關，能夠抑制由微細物引起的流通池堵塞。
[0029]上述之外的問題、結構及效果通過以下實施方式進行說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]圖1為說明以往的在流路內壁進行光全反射的方法的模式圖。
[0031]圖2為說明以往的在流路外壁進行光全反射的方法的模式圖。
[0032]圖3為表示在以往的在流路外壁進行光全反射的方法中典型的流通池結構的概略圖。
[0033]圖4為表示在以往的在流路外壁進行光全反射的方法中典型的流通池結構的連結部內的狀態的截面圖。
[0034]圖5為表示在以往的在流路外壁進行光全反射的方法中典型的流通池結構的連結部內的狀態的截面圖。
[0035]圖6為表示本發明的流通池的一例的截面圖。
[0036]圖7為表示本發明的流通池的一例的截面圖。
[0037]圖8為表示本發明的流通池的一例的連結部內的狀態的截面圖。
[0038]圖9為表示本發明的流通池的一例的連結部內的狀態的截面圖。
[0039]圖10為表示本發明的流通池的一例的連結部內的狀態的截面圖。
[0040]圖11為說明流通池的連結部的問題的截面圖。
[0041]圖12為使用本發明的流通池的液體分析裝置的概略圖。
[0042]圖13為使用本發明的流通池的液體分析裝置中的檢測器的概略圖。
[0043]圖14為使用本發明的流通池的液體分析裝置中的檢測器的概略圖。
【具體實施方式】
[0044]以下，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。本發明無論採用製造流通池時負荷壓力而將各部件不漏液地連接的方法、和在連結部材質中使用熱熔性樹脂通過熱焊接將各部件不漏液地連接的方法中的哪一種，均可發揮效果，但採用後者時發揮更好的效果。以下，集中對於通過熱焊接製造流通池時的實施例及附圖進行說明。[0045]圖6為本發明的流通池的一實施例的概略圖。該流通池由以下部件構成:玻璃毛細管601 ;在玻璃毛細管601表面上修飾的對測定光反射的無機材料層602 ;用於向玻璃毛細管601內部導入測定光610的第一光纖603 ;用於接受通過玻璃毛細管601內部的測定光610的第二光纖604 ;用於向玻璃毛細管601內部導入溶液609的第一配管605 ;用於將通過了玻璃毛細管601內部的溶液609排出的第二配管606 ;以及連接這些部件的具有2個流路的連結部607、608。如下所述，在液體分析裝置組裝流通池時，從光源傳播來的測定光610，經過光纖603被導向玻璃毛細管601中，利用無機材料層602在玻璃毛細管中傳播，被光纖604接受，在檢測器中測定。流經配管605的溶液609經過連結部607內的試樣流路被導入玻璃毛細管601，經過連結部608內的試樣流路由配管606排出。
[0046]玻璃毛細管601隻要是在紫外、可見、紅外波長區域不吸收光的材質即可，例如期望為典型的玻璃材料石英、熔融二氧化矽。玻璃毛細管的截面形狀，為了將試樣的位置分布擴散抑制到最小限度而從流體力學的效果來看期望為圓形，但也可以為橢圓形、多邊形。具體來說，玻璃毛細管內半徑為25 μ m以上、300μ m以下,優選玻璃毛細管的厚度為I μ m以上、75μ m以下。
[0047]無機材料層602，只要是具有比在玻璃毛細管601內部流動的溶液的折射率低的折射率，並且熱膨脹係數與玻璃毛細管同等程度，分解溫度遠比熱熔性樹脂的熔點高的材質即可。例如期望為以無機物為主骨架的具有填充了空氣的空隙的層。如果是這種結構，作為層整體的折射率，根據空氣所佔的比例，取空氣的折射率I和無機物的折射率之間的值，能夠達到比流體分析中典型使用的水的折射率1.33低的折射率。能夠實現這種結構的代表性的材料二氧化矽，熔點、分解溫度為1000°C以上，遠比經常作為熱焊接性樹脂使用的聚醚醚酮樹脂的熔點高，並且因為與玻璃毛細管同材質，所以熱膨脹係數也相等。通過使用這種無機材料層，利用熱焊接的製造流通池時即使負荷熱焊接性樹脂的熔點以上的高溫，也不分解而能夠維持作為光反射層的功能。此外，由於即使在溫度變化劇烈的使用條件、環境下，無機材料層也不進行膨脹收縮，因此即使長期使用無機材料層也不會從玻璃毛細管上剝離。因此，能夠長期使測定光量保持一定值，使性能長期維持穩定。
[0048]還期望的是，該層通過控制層的空隙率能夠使折射率自由地變化，能夠實現比廣泛使用的Teflon(註冊商標名，聚四氟乙烯)AF的折射率1.29低的折射率，可以傳播比以往大的數值孔徑的測定光，提高靈敏度。作為實現這種結構的一例，有將無機物粒子和固定這些無機物粒子的粘合劑組合的方法。例如作為無機物粒子期望為二氧化矽(折射率
1.46)粒子，作為粘合劑期望為具有烷氧基矽烷基的聚合物。
[0049]以下表示製造工序的一例。將混合了平均粒徑15nm左右的二氧化矽粒子和具有水解性殘基(烷氧基矽烷基)的矽化合物(二氧化矽溶膠)的正丁醇溶液利用浸潰法在熔融二氧化矽毛細管表面進行塗布。塗布後在120°C下進行30分鐘縮聚反應，使二氧化矽粒子和矽化合物進行聚合，形成折射率1.22的無機材料層。
[0050]這樣通過在玻璃毛細管表面上隨機配置二氧化矽粒子並使其結合，形成以二氧化矽為主骨架，具有填充了空氣的空隙的層。作為無機物粒子，此外還可以使用如六氟鋁酸鈉粒子(折射率1.33)、氟化鈣粒子(折射率1.26)、氟化鈉粒子、氟化鎂粒子這樣的無機氟化物。六氟鋁酸鈉的折射率比二氧化矽小，利用同樣的製造工序可形成折射率更小的層。上述無機材料，從熔點或分解溫度、熱膨脹係數、折射率這3點來看，優選根據優先的性能來適當選擇，特別優選二氧化娃。
[0051]此外，使用除此以外的無機氧化物粒子，例如氧化鋁、氧化鈦、氧化鈰也可以達到低折射率，但如果是與玻璃毛細管的主成分相同的二氧化矽，則因為通過玻璃毛細管表面可形成牢固結合的光反射層，所以主骨架期望為二氧化矽。此外，為了防止增強層的材料甚至其他成分混入以二氧化矽為主骨架的具有空隙的層的空隙內，優選在無機材料層的表面塗布二氧化矽層或聚合物層。此外，作為無機材料層，雖然並不是全反射，但也可以為鋁、銠、金、銀等金屬蒸鍍層。無機材料層的厚度，鑑於要對紫外、可見、紅外波長的光進行反射，期望為紫外、可見、紅外的波長以上即I μ m以上。
[0052]即使使用中空的無機物粒子所謂的氣溶膠，也可形成同程度的低折射率的層，但是由於中空微粒的機械強度脆弱，所以優選使上述無機物粒子和粘合劑組合形成的層。此夕卜，除了以粒子為主骨架之外，形成均一的或以此為基準的周期性的微細結構也可獲得同樣的效果。例如可例舉反相膠體晶體結構、五角二十四面體結構、納米柱結構、納米柱反轉結構等結構，這些可通過使用了聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等所代表的各種聚合物群的相分離、平板印刷技術等來形成。
[0053]光纖603、604，只要能夠不損失地傳播紫外、可見、紅外波長區域的測定光即可，例如期望為石英光纖。為了提高靈敏度需要確保光量，所以為了以廣角儘可能多地傳播光量，優的多模式光纖。此外，為了提高光量的傳播效率，優選光纖的芯半徑在玻璃毛細管的內徑以下，具體為25 μ m以上、200 μ m以下即可。
[0054]配管605、606，從流體力學的觀點來看，為了抑制試樣的位置分布擴散，期望內徑儘可能小。例如內徑為25μπι以上、300μπι以下即可。此外，作為材質，可以為聚醚醚酮樹月旨、用聚醚醚酮樹脂包覆二氧化矽毛細管的四周形成的材質、Teflon樹脂、或不鏽鋼等。配管截面形狀，為了將試樣的位置分布擴散抑制為最小限度，從流體力學的效果來看，期望為圓形，但也可以為橢圓形、多邊形。
[0055]連結部607、608，內部具備試樣流路，為了抑制試樣的位置分布擴散，優選其內徑儘可能小，具體來說內徑為25 μ m以上、300 μ m以下即可。作為材質，為了防止來自外部的雜散光，只要是吸收紫外、可見、紅外波長區域的光的材質即可，期望具有耐試劑性。試樣流路的截面形狀，為了將試樣的位置分布擴散抑制為最小限度，從流體力學的效果來看，優選為圓形，但也可以為橢圓形、多邊形。因為需要對微細的試樣流路進行加工，優選硬的材質，例如可以為聚醚醚酮樹脂、乙烯-四氟乙烯共聚物樹脂、不鏽鋼等。此外，將材料切割成2部分削去表面，最後通過熱焊接也可以形成微細的試樣流路。
[0056]連結部607、608的作用，在於將具備無機材料層602的玻璃毛細管601和光纖603,604以及配管605、606不漏液地連接。作為連接方法，有如上所述的機械式壓接方法和通過加熱進行焊接的方法。作為進行機械式壓接的典型方法，有使用套圈(7工9 >)和螺母負荷壓力，使套圈發生彈性或塑性變形從而將微小的縫隙封住的方法。該方法中各部件所使用的材質無限定，例如可以使用聚醚醚酮樹脂、不鏽鋼等。作為通過加熱進行焊接的方法有以下方法，在連結部和具備無機材料層602的玻璃毛細管601和光纖603、604以及配管605、606的接觸部，通過超聲波或照射雷射、或者負荷高頻率磁場使局部產生熱量，使連結部607、608的一部分發生熔融從而將微小的縫隙封住的方法。該方法中連結部607、608需要為可熔融的樹脂、例如聚醚醚酮樹脂等。並且由於在不同材料間的界面的親和性差時，有可能不會將微小的縫隙充分封住，所以期望連結部607、608和配管605、606為同一材質。無論是哪一種連接方法，為了將微小的縫隙充分封住，連結部607、608和無機材料層602和光纖603、604以及配管605、606的連接面積越大越好，具體來說，優選與連結部連接的部分的長度為Imm以上。
[0057]如果使用圖6所示的流通池結構，即使來自外部的汙染物附著在流通池外表面，通過無機材料層也可維持全反射，測定光量不減少，可防止靈敏度降低。
[0058]流路外壁具備光反射層的方式中的以往流通池結構，存在由玻璃毛細管引起的多個問題。由於玻璃毛細管及光反射層是用在紫外、可見、紅外波長區域不吸收光的材料製成，另外需要用在紫外、可見、紅外波長區域吸收光的材質將流通池周圍覆蓋等防止來自外部的雜散光的措施。此外，在光譜分析中廣泛採用的吸光度法中，因為測定光通過玻璃毛細管部時，通過試樣溶液不產生光的吸收，所以與玻璃毛細管的厚度相對應地實際的光路長度減小。進而由於玻璃毛細管的強度脆弱，如液相色譜裝置那樣流通池負荷高的內壓的條件下，存在玻璃毛細管有可能破損的問題。
[0059]通過在圖6的流通池結構的無機材料層表上修飾增強層，可以解決這些問題。圖7表示其概略圖。增強層711隻要是吸收紫外、可見區域波長的光，並且在覆蓋玻璃毛細管外表面時可增強玻璃毛細管的強度的材質即可，期望為形成容易的樹脂。例如可例舉聚醯亞胺樹脂、聚醚醚酮樹脂、Teflon樹脂、乙烯-四氟乙烯共聚物樹脂、ABS樹脂、聚氯乙烯樹脂的單一樹脂或在這些樹脂中混入了碳、玻璃纖維的樹脂。在負荷如液相色譜裝置那樣的高的內壓時，期望為聚醚醚酮樹脂。
[0060]這樣通過在無機材料表面設置增強層，可以解決由玻璃毛細管引起的多個問題。即能夠防止來自外部的紫外、可見、紅外波長區域的雜散光，抑制靈敏度的降低。此外，通過增強層可以提高流通池整體的強度，可以使玻璃毛細管的厚度減薄而不破損，能夠增加實際光路長度。並且，通過增強層能夠防止在連結部附近對玻璃毛細管的外壓負荷所引起的玻璃毛細管的破損。此外，通過在玻璃毛細管外壁面修飾無機材料層和增強層，玻璃毛細管的操作變得容易，不需要為防止汙染而準備潔淨房等設備，不需要為防止玻璃毛細管破損而精細控制負荷的力，可以低成本且容易地製造流通池。此外，利用熱焊接將玻璃毛細管、光纖、配管、連結部連接時，通過使增強層的材質和連結部的材質相同，可以迴避界面親和性的問題，也可期待熱焊接時連接的確切性。
[0061 ] 為了進一步提高本發明的效果，需要規定連結部內的各部件的位置關係。首先著眼於對測定光進行接受的一側，以測定光的傳播效率提高的方式而配置各部件的流通池結構如圖8所示。
[0062]接受側的光纖為604時，為了使在玻璃毛細管601內傳播的測定光610高效地引入，優選玻璃毛細管601和光纖604配置在同軸上。為了使從玻璃毛細管601的端面射出的測定光610高效地引入，期望使用玻璃毛細管601的外半徑b、光纖604的芯半徑a、從玻璃毛細管601的端面射出的測定光610的出射角α，使從光纖604的端面至玻璃毛細管601的端面的距離L最優化，形成連結部608的試樣流路。此時，接受側的光纖604的芯半徑a必須為玻璃毛細管601的外半徑b以上。
[0063]為了實現上述結構，從玻璃毛細管604的端面測定射出的測定光的射出角α，使用測定光的入射角Θ、溶液的折射率η 1、玻璃毛細管601的折射率η 2，以式(I)所示為前提，需要利用光纖的芯半徑a、玻璃毛細管的外半徑b、從玻璃毛細管601的端面射出的測定光610的射出角α，以從光纖端面至玻璃毛細管端面的距離L滿足式(2)的方式進行最優化。
[0064]數學式1
[0065]
【權利要求】
1.一種流通池，其特徵在於，具備: 玻璃毛細管； 向所述玻璃毛細管內部入射測定光的光纖； 接受通過了所述玻璃毛細管內部的測定光的光學元件； 向所述玻璃毛細管內部導入溶液的第一配管； 將通過了所述玻璃毛細管的溶液排出的第二配管； 具有連接所述玻璃毛細管和所述光纖以及所述第一配管的流路的第一連結部；以及具有連接所述玻璃毛細管和所述光學元件以及所述第二配管的流路的第二連結部，所述玻璃毛細管的與所述第一連結部或所述第二連結部接觸的外表面，用反射所述測定光的無機材料層修飾。
2.根據權利要求1所述的流通池，其特徵在於， 所述無機材料層為以無機物粒子和粘合劑為主骨架的具有填充了空氣的空隙的層。
3.根據權利要求2所述的流通池，其特徵在於， 所述無機物粒子為無機氧化物微粒或無機氟化物微粒，所述粘合劑為具有烷氧基矽烷基的聚合物或熱塑性聚合物。
4.根據權利要求1所述的流通池，其特徵在於， 所述無機材料層的表面用增強層修飾。
5.根據權利要求4所述的流通池，其特徵在於， 所述增強層為聚醚醚酮樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚四氟乙烯樹脂、乙烯-四氟乙烯共聚物樹脂、ABS樹脂或聚氯乙烯樹脂。
6.根據權利要求4所述的流通池，其特徵在於， 所述增強層在紫外線、可見光、紅外線波長區域吸收光。
7.根據權利要求1所述的流通池，其特徵在於， 所述光學元件為與所述玻璃毛細管在同軸上配置的光纖、光圈材料或透鏡， 所述光學元件的元件半徑在所述玻璃毛細管的外半徑以上， 從所述光學元件至所述玻璃毛細管的端面的距離在如下的值以下，即所述光學元件的元件半徑和所述玻璃毛細管的外半徑的差除以所述玻璃毛細管的中心軸和從所述玻璃毛細管端面射出的測定光所形成的角度的正切所得的值。
8.根據權利要求1所述的流通池，其特徵在於， 所述光纖與所述玻璃毛細管在同軸上配置， 所述玻璃毛細管的一方的端面與所述第一連結部抵接， 所述第一連結部內的與所述玻璃毛細管連接的流路內半徑在所述光纖的芯半徑以上、所述玻璃毛細管的內半徑以下， 所述光纖的芯半徑在所述玻璃毛細管的外半徑以下， 從所述光纖至所述玻璃毛細管的端面的距離在如下的值以下，即所述玻璃毛細管的內半徑和所述光纖的芯半徑的差除以所述玻璃毛細管的中心軸和測定光所形成的角度的正切所得的值。
9.一種液體分析裝置，其特徵在於， 具有光源、流通池和光檢測器，所述流通池，具備: 玻璃毛細管； 向所述玻璃毛細管內部入射來自所述光源的測定光的光纖； 接受通過了所述玻璃毛細管內部的測定光並使其入射所述光檢測器的光學元件； 向所述玻璃毛細管內部導入溶液的第一配管； 將通過了所述玻璃毛細管的溶液排出的第二配管； 具有連接所述玻璃毛細管和所述光纖以及所述第一配管的流路的第一連結部；以及具有連接所述玻璃毛細管和所述光學元件以及所述第二配管的流路的第二連結部，所述玻璃毛細管的與所述第一連結部或所述第二連結部接觸的外表面，用反射所述測定光的無機材料層修飾。
10.根據權利要求9所述的液體分析裝置，其特徵在於， 所述無機材料層為以無機物粒子和粘合劑為主骨架的具有填充了空氣的空隙的層。
11.根據權利要求10所述的液體分析裝置，其特徵在於， 所述無機物粒子為無機氧化物微粒或無機氟化物微粒，所述粘合劑為具有烷氧基矽烷基的聚合物或熱塑性聚合物。
12.根據權利要求9所述的液體分析裝置，其特徵在於， 所述無機材料層的表面用增強層修飾。
13.根據權利要求12所述的液體分析裝置，其特徵在於， 所述增強層為聚醚醚酮樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚四氟乙烯樹脂、乙烯-四氟乙烯共聚物樹脂、ABS樹脂或聚氯乙烯樹脂。
14.根據權利要求9所述的液體分析裝置，其特徵在於， 所述光學元件為與所述玻璃毛細管在同軸上配置的光纖、光圈材料或透鏡， 所述光學元件的元件半徑在所述玻璃毛細管的外半徑以上， 從所述光學元件至所述玻璃毛細管的端面的距離在如下的值以下，即所述光學元件的元件半徑和所述玻璃毛細管的外半徑的差除以所述玻璃毛細管的中心軸和從所述玻璃毛細管端面射出的測定光所形成的角度的正切所得的值。
15.根據權利要求9所述的液體分析裝置，其特徵在於， 所述光纖與所述玻璃毛細管在同軸上配置， 所述玻璃毛細管的一方的端面與所述第一連結部抵接， 所述第一連結部內的與所述玻璃毛細管連接的流路內半徑在所述光纖的芯半徑以上、所述玻璃毛細管的內半徑以下， 所述光纖的芯半徑在所述玻璃毛細管的外半徑以下， 從所述光纖至所述玻璃毛細管的端面的距離在如下的值以下，即所述玻璃毛細管的內半徑和所述光纖的芯半徑的差除以所述玻璃毛細管的中心軸和測定光所形成的角度的正切所得的值。
【文檔編號】G01N21/05GK103998917SQ201280060609
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2012年10月30日 優先權日:2011年12月8日
【發明者】後藤佑介, 釜堀政男, 石毛悠, 佐佐木洋, 秋山秀之, 久保晉太郎 申請人:株式會社日立高新技術