JP2824152B2 - 流体媒体分析装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、流体媒体、特に液体を分析する装置に関す
る。

背景技術 流体分析器が、下水の処理のような化学的又は生物学
的なプロセスを制御するために用いられる。廃水処理プ
ラトンからの流出液には、窒素塩やホスフェートなどの
養分塩が含まれており、この養分塩の濃度を低下させる
ことが望まれている。プラントを生物学的なプロセスを
用いて適性に制御することが要望されている。このた
め、生物学的プロセスに影響を与える廃水中のホスフェ
ート、硝酸塩及びアンモニウムの量を測定することがで
きれば、有効である。

多くの特許が、種々の被分析物質の存在を分析するた
めに流体特に液体を分析することを取り扱っている。こ
れらの特許による測定方法は、以下の３つのグループに
分けられる。

（１） サンプルが断続的にフィルターにかけられ分析
される（第１のグループ）。

（２） サンプルが、多量の処理液体から連続的に吸い
上げられ、フィルターにかけられ、その後、通常の間隔
で自動的に分析される（第２のグループ）。

（３） 現場で実施される方法である。サンプリングと
分析を行う装置が、分析されるべき媒体の中に一部分又
は前部が浸されているか、若しくは、サンプリングは直
接行われ、分析はそのプロセスに非常に近い場所で行わ
れ、サンプリングと分析結果の解析が、プロセスをリア
ルタイムで制御できるほど短い（第３のグループ）。

プロセス制御の分野で用いられる分析システムは、流
体媒体のホスフェートの量が突然に増大したような場
合、使用者が直ちに予防措置が取れるようなものである
必要がある。第１グループにおける分析方法は、広く実
験室で行われており、そのため、サンプルの収集から実
際の分析まで時間が遅れることになる。さらに、サンプ
ル水が分光測定により分析されることが多いため、サン
プル液内の連続的な生物学的活動により特性が減少し、
そのため、長距離移動することにより問題が生じる。サ
ンプル液が採取場所から実験室まで短時間で輸送された
場合でも、分析結果は、サンプル液内の濁りにより、い
くらか不明瞭となる。

上述の第２のグループは、イオン選択性電極、不連続
（segmented）流れ分析（SFA）と共に、UV（紫外）測定
を含む。いわゆる流れ噴射分析（flow injectionanalys
is）（FIA）は、第１のグループと同様に第２のグルー
プにも属する。

水質分析のために紫外分光光度計を用いたが、サンプ
ル中の浮遊固体と有機物からの干渉により、それほど成
功することはなかった。Thomasら（Fresenuis J.Anal.C
hem.338 234−237 及び238−240（1990）参照）が、所
謂UV多波長吸収測光（UVMA）方式を用いたUV方式の適用
性の改良を試みた。この試みの目的は、バックの信号を
キャンセルすると共にスペクトラムの典型的な形を意味
があるほど妨害する特定の吸収成分の濃度を同時に計算
することにある。このUVMA方式は、天然水及び廃水中の
ニトレートを判定する関係でその使用が意図されたもの
であるが、サンプルの限外濾過が必要となる問題を有す
る。類似する原理が、独国の会社のDr.Lange GmbHで開
発され、商品化されている。

不連続流れ分析（SFA）は、最初に、米国特許第2,79
7,149号明細書及び同第2,879,141号明細書に開示され、
この原理は、分析されるべきサンプルが互いに空気で分
離されていることにある。この技術の改良が、流体処理
システムであり、米国特許第4,853,336号明細書に開示
されている。このシステムは、連続流れ分析器におい
て、サンプル液と試薬や希釈剤などの予め分離された処
理液とを混合するのに特に有用である。このシステムに
より、試薬や希釈剤などとサンプルとの混合のような異
なる成分の分析混合物の混合をオンラインで遅らせて行
うことができ、同様に、単一の導管でそのような成分の
混合と反応をオンラインで遅らせて行うことができる。

上述のFIAの原理は、米国特許第4,022,575号明細書及
び同第4,224033号明細書に開示されている。計量された
サンプルが、移動液体運搬流れ内に導入され、画定され
たゾーンを構成し、そのゾーンの体積と形状は、厳密に
再生産可能である。その運搬流れのサンプルゾーンは、
分析モジュールを介して移動させられ、さらに、適当な
分析セル内で分析される。FIAにおいて、サンプルを、
所定の量だけ直接的に導入することができ、バルブを用
いてもよく、即ち、米国特許第4,177,677号明細書に記
載されているような電磁弁のシステムを使用することも
できる。

流れ噴射分析（flow injection analysis）（FIA）で
は、サンプル容積を、非常に正確に測定する必要があ
る。この問題点が、既に公開された欧州特許出願明細書
EP 107 631に示されている。この明細書には、流れ分析
のための一体化された微小導管が記載され、ここで、微
小なチャネルのシステムが一体構造に形成されている。
チャネルセクションは、複数の流路間で切り換え可能な
ように設計され、これにより、サンプル流れに切り換え
た間にサンプルを切り換え可能なチャネルセクションに
導入することによりサンプル容積の測定が可能となり、
その後、チャネルセクションを分析流れに切り換え、バ
ッチプロセスにより、サンプル容積を処理することが可
能となる。

SFAとFIAの両者に類似する問題点は、それらが、分析
可能な反応生成物を作る化学物質を使用することであ
り、このため、これらの方法における反応時間が、化学
反応を伴わない方法における測定より、長くなることで
ある。さらに、使用された化学物質は、有害となった
り、環境に対して好ましくないものとなり、このため、
このような化学物質の使用を避けることが好ましい。

一般的に、上述した第２のグループの主な問題点は、
処理から測定装置までに距離があることによりポンプが
使用され、さらに、限外濾過により、反応時間遅れが生
じることである。

第３のグループに属する装置の一例として、組成物内
の物質の比例量の直接測定のための、ポーラログラフィ
ー・セル、いわゆるクラーク・セル（Clark Cell）があ
る。これは、米国特許第2,913,386号明細書に開示され
ている。セルは、膜で覆われたキャビィティーを備えた
チューブ状本体を有し、この本体において、アノードと
カソードが所定の関係で配置されている。キャビィティ
ーは、電解液により満たされている。電極間の空間によ
り、ブリッジが形成され、このブリッジを通って、イオ
ンが、化学反応が電極が生じている間に移動する。電解
液は、化学反応により消費され、頻繁に取り替える必要
がある。セルは、例えば、液体、気体又は固体の酸素、
SO₂又はCO₂を判定するのに適している。

第３のグループに属する他の例は、APP（Automatic P
ump Photometer）と呼ばれる分析装置であり、ME Meere
stechnik−Elektronik GmbHにより製造され、ドイツ特
許DE C1 38 22 788に開示されている。この装置は、現
地で水中で使用されるように設計されており、サンプル
を採取し、サンプルを直接分析し、さらに、測定結果を
記憶する。このAPP分析装置は、相対的に短い間隔（10
〜30分）で与えられた物質の濃度の変化を分析すること
ができ、ここで、分析可能な物質は、アンモニウム、ニ
トレート、ニトリット、ホスフェート、シリケート、硫
化物、シアン化物及び重金属等である。このAPP分析装
置の中央部には、往復ポンプがあり、このポンプは、反
応セルとキュベットとして機能し、試薬と共にサンプル
を吸引する。液体は、分配バルブを通過し、この分配バ
ルブが液体のための異なるダクトを開閉し、さらに、混
合工程の連続性を決定する。各測定が終わる毎に、サン
プルと試薬の混合物が装置から排出される。

このAPP分析装置は、システム内にサンプルを抜き取
るようにしたものであるが、細菌を排除する濾過ユニッ
トを備えていない。そのため、分析装置内部で細菌が成
長する危険がある。この細菌の成長による生化学的活動
により、被分析物質の濃度が外部の濃度と比較して異な
ることになる。サンプルは、正確に分析する必要がある
が、ポンプ、反応セル及びキュベットを用いたのではそ
れは相当難しい。最も早い間隔（10〜30分）で相当多量
の試薬を消費することにより、試薬の交換に約１週間の
時間がかかる。使用される試薬の幾つかは、毒性があ
り、分析後にそのようなサンプルと試液の混合物を排出
することは、その後の測定の正確性だけでなく、周囲の
環境にも有害となる。

発明の開示 本発明は、透析器のタイプの装置に係わる。この透析
器のタイプの装置は、膜により閉じられる開口部を有す
る液密ハウジングであって、この膜が第１及び第２主要
面を有し且つこれらの面間をイオンと分子が通過し、膜
の第１主要面が流体媒体と接触する液密ハウジングを有
し、更に、膜に装着されハウジングに設けられたチャネ
ル形成手段であって、このチャネル形成手段が、膜の第
２主要面及びそれ自身により設定される少なくとも１つ
の流れチャネルを形成するチャネル形成手段とを有す
る。

このような装置は、オーストリア特許AT 355 546によ
り知られている。この特許には、醗酵タンク、化学反応
器等において用いられる殺菌透析器が示されている。こ
の透析器は、透析膜に覆われた透析ヘッドを備えてお
り、このヘッドがタンク若しくは反応器の壁の開口部に
装着されるようになっている。供給ラインや排出ライン
を介して、適当なバッファ溶液が膜の裏面側に沿って供
給され、このとき、タンクや反応器内の液体は、膜の前
面側に接触する。液体内の透析可能な物質は、膜を通っ
てバッファ溶液に透析され、排出ラインに沿って外部の
解析装置やシステムへ運搬される。

本発明においては、完全に機能的な分析ユニットは分
析器の液密ハウジング内に収納される。本発明は、この
ように、自己収納ユニットを提供し、自己収納ユニット
が、運搬液溜めと、流れチャネルを通る運搬液の流れを
発生させ且つイオンと分子が膜を通って液体媒体と運搬
液との間を移動できるようにする運搬ポンプ手段を含
む。この結果、運搬液の流れがサンプル液の流れに変化
する。分析装置が、ハウジング内に収納され、サンプル
液中の被分析物質を分析すると共に対応する分析信号を
発生させる。分析装置の下流側には、廃水溜めがハウジ
ング内に設けられ、サンプル液の流れを受け入れてい
る。

本発明の説明において、“サンプル液”は、透析プロ
セスから結果的に得られ液体を示す。本発明における
“サンプル液”は、膜を介したイオンと分子の交換によ
り作られ、即ち、イオンと分子は、分析されるべき流体
媒体とサンプル液に変わる運搬液との間で、交換され
る。このように、本発明における“サンプル液”は、分
析されるべき流体媒体の一部を単に示す化学分野におけ
る通常の用法と少し異なっている。

本発明は、従来技術の持つ問題点を避けるか若しくは
少なくするようにしたものである。特に、透析プロセス
の際、環境汚染のリスクを少なくすると共に分析装置の
内部汚染のリスクを少なくする。分析の際に消費され生
成される全流体は、ハウジング内の溜めに収納され保持
される。汚染粒子である汚染菌が吸い込まれことがな
く、それにより、測定に支障をきたす目詰まりを起こす
こともない。流れシステムを清浄するための化学物質の
使用は、必要ではない。

本発明による装置は、分析ユニットが透析ハウジング
内に位置しており、即ち、分析ユニットが透析による実
際のサンプリングが行われる場所に非常に近いので、分
析されるべき組成物における変化に非常に素早く反応す
る。装置全体が、分析されるべき流体内に浸される。分
析がその場で行われ、さらに、検出結果を示す検出信号
を発生させる。この信号は、ハウジング内で記録可能で
あり、この記憶された信号は、その後の、モニターに使
われたり、又は、プロセス制御における記録や処理のた
めに、ハウジングの外から遠隔地へ信号を伝達すること
も可能である。

特定のイオンと分子は化学物質を添加することなく検
出できるという基礎事実により、これらを適当な分析手
段を用いて直接的に分析することが可能である。即ち、
サンプル液の処理は全く必要がない。

また、分析装置は、光学測定器であることが好まし
い。この場合、分析装置は、非分析物質のイオンと分子
がUV域の光を吸収すうときは、UV吸収に基づくものであ
ってもよい。

また、分析装置は、サンプル液の流れ中のイオン又は
分子との間の電気化学的作用に基づくもの、例えば、ク
ラーク・セル（Clark Cell）と同様なものが、システム
に一体化されたもの、であってもよい。

サンプル液流れ中に含まれるイオンと分子を検出する
非破壊的方法を用いているため、同一（又は異なる）非
分析物質を測定する２種類かそれ以上の分析装置を使用
することが可能である。

請求項２に記載された形態は、プロセス制御の分野で
特に有用である。長い期間にわたり何時でも反応生成物
の有効な分析が可能となれば、直接プロセス制御が許容
される。較正の操作がときには必要となるが、較正のた
めの間隔は、１時間以上である。測定と測定との間のデ
ットタイムは、短くされ、さらに、モニターされる被分
析物質の濃度の変化は、最小の時間遅れで検出される。
分析即ちサンプル周期は、被分物資の濃度における変化
速度に適合されることもできる。

この本発明の形態は、SFAやFIAのようなバッチを用い
る方法とは、異なる。即ち、このバッチ用いる方法にお
いては、分析可能な種は、バッチにより分析装置に到着
し、各バッチは、空気又は分析可能な種を含まない運搬
液により互いに分離されている。公知の方法において、
分析装置の出力信号即ち検査結果はピークである測定フ
ェーズの形態を取る。このピークは、分析可能な種のゾ
ーンが分析装置を通過するとき発生し、さらに、空気又
は分析可能な種を含まない運搬液が分析装置を通過する
ときに谷間であるデッドタイム・フェーズにより分離さ
れる。分析は、分析可能な種の通路と同期しており、さ
らに、タイミングの制限を避けることができない。一
方、請求項６による方法及び装置においては、ピーク又
は谷間、即ち、測定フェース又はデットタイム・フェー
ズのいずれもが、実質的に観測されず、分析装置での搬
送生成物の流れは、連続的であり、更に、分析が、長い
期間の間の任意の時に行うことが可能である。

換言すれば、測定（分析）の繰り返し速度は、任意に
増大させることができ、サンプルを取り扱う流れシステ
ムではなく分析装置を操作する際にある種の制限が生じ
る。これは、分析装置のA/D変換器の繰り返し速度に制
限がある場合である。

一方、上述した時間間隔は、大規模な化学的若しくは
生物学的なプロセスにおける被分析物質の濃度が実質的
に変化する時間間隔（即ち、数分から数時間）と少なく
とも同じオーダーの大きさと比較できる程度長い。即
ち、時間間隔は、モニター即ち測定されるべき被分析物
質の濃度における変化の時間定数と同じ程度長いとする
ことができる。被分析物質の濃度におけるこのような大
きな変化が、連続的に、モニータ即ち測定されることが
可能となる。

本発明の装置によれば、実際上、測定と測定との間の
デッドタイムを省略することができ、さらに、膜でのサ
ンプリングと分析装置での測定との間の時間遅れを小さ
くすることができる。唯一の遅れは、被分析物質のイオ
ンと分子が流れシステムを通って移動しそれらが反応生
成物内で分析されるまでにかかる時間である。

請求項５に記載のように、作動中の反応チャネル内の
平均容積流れが、100μ1/分より小さいことが好まし
い。これにより、運搬液と試薬の消費量が少なくなる。

実際上の目的のために、請求項６に記載したように、
水溜めの容積性能を、連続した30日の作動を十分許容で
きるものとすることは有効である。使用済みの溜め交換
は、１か月に約１度必要となり、都合良く計画される。

本発明による装置は、天然水流れと同様に、廃水浄水
プラトンにおける汚水の分析に特に適しているが、これ
に限らず、他の流体プロセス（醗酵プロセスや製紙プロ
セス等）の測定や制御にも適する。更に、本発明は、こ
れらの特定の用途に限定されない。即ち、液体と同様に
気体媒体などの全ての流体の分析に適用され得る。

本発明による装置によれば、分析応答時間を従来技術
より短くすることが可能である。本発明のシステムによ
る応答時間は、被分析物質のイオンと分子が、分析され
るべき媒体から、膜を通って流れシステムを通過して分
析装置に至るまでの時間の対応している。また、現場で
装置を操作することができるため、被検査物質は、非常
に短い距離だけ移動するのみでよい。例えば、装置は、
処理溜め内の廃水に部分的に浸して浮かすようにしても
よい。応答時間は、１分若しくはそれ以上である。

上述したように、本発明の装置によれば、まる１か月
若しくはそれ以上にわたって、それ自身で収納された状
態で、サービスの必要性なく、作動するようにすること
ができる。運搬液及び廃水を保持する容器は、１か月か
それ以上の期間である連続した操作を行う全期間にわた
って、消費若しくは生成された液体の量を収納するのに
十分な大きさである。このように、容器が十分な大きさ
となり得るのは、運搬液洗浄液や較正用標準液などの他
の液体を含む液体の消費量が、１か月当たり0.1〜５リ
ットル程度と少ないためである。膜は、汚染粒子及び汚
染菌の通過即ち侵入に対して抵抗性があるように選択さ
れていれば、同等の寿命を有することができる。

本発明によれば、廃水処理プラントにおける生物学的
プロセスを管理するプロセス条件を変化させる装置の迅
速な応答により、将来的に廃水浄化プラントを相当小さ
くすることができる。近い将来に、生物学的プロセスの
全効率を改善して将来のプラントのサイズを小さくする
か、若しくは現存するプラントの処理能力を増大させる
ことが可能である。同時に、水処理において使用される
化学物質の量と費用が削減される。

図面の簡単な説明 図１は、本発明による流れシステムを示す概要図であ
る。

図2Aは、図１に示された流れシステムを使用するため
のサンプリング・セルの部分を示す平面図である。

図2Bは、図2Aに示された部分を含むサンプリング・セ
ルの断面図である。

図３は、廃水の分析を現場で行う本発明による自己収
納型の水中使用可能な装置の配置を示す分解図である。

発明を実施するための最良の形態 図１は、水に含まれる例えばニトレートの分析する本
発明によるシステムの主要構成部品を示している。これ
らの主要構成部分は、液体容器1,5,6と、ポンプ2,7と、
サンプリング・セル３と、分析装置12である。ここで、
液体容器1,5,6は、システムが作動するときに使用され
る種々の液体11,15,16のためのものである。ポンプ2,7
は、信号バス71を介して制御回路70により制御され、フ
ロー・チャネル52,56を介して分析システムを通って液
体を吸い込む。サンプリング・セル３は、流れチャネル
21と膜20を備え、分析されるべき媒体28と接触しサンプ
ル液を生じさる。分析装置12は、制御回路70に接続され
ている。分析結果は、遠隔信号バス72を介して表示又は
伝達のために制御回路70に伝送される。

図１において、容器１は、実験室レベルの脱イオン水
11を含み、この脱イオン水11は、運搬液として機能す
る。しかし、この運搬液を変更することは可能である。
ある測定においては、特定のイオンが、干渉により測定
を妨害する。その１例として、塩素イオンは、イオン選
択電極として機能し、即ち、塩素イオンがあたかもニト
レートイオンのように測定されるため、ニトレートの測
定を妨害する。このような測定上の問題は、測定に影響
を与えない非妨害濃度の干渉イオンを結合することがで
きる量の化学物質を含む運搬溶液を選ぶことにより、解
決可能である。

ポンプ２は、チャネル52を経由して、サンプリングセ
ル３内に運搬液を吸い込む。セル３内では、運搬液は、
膜20の背面側に沿う流れチャネル21を通って案内され
る。この流れチャネル21は、膜20の背面である第２主要
面及び膜と接触する適当な機械装置（図示せず）により
形成される。膜20の前面である第１主要面は、廃水28等
の分析されるべき媒体と接触するように示されている。

膜20は、イオンや分子を透過させることができる材料
でできている。これにより、ニトレートを含むイオンや
分子が、膜20を通って廃水28から運搬液11内へ移動する
ことが許容される。この結果、運搬液は、流れチャネル
21に沿って流れるとき、廃液からイオンや分子を負荷と
して持つようになる。この流れチャネル21により、運搬
液は、サンプル液に変化し、このサンプル液は、セル３
を離れてチャネル54を通って分析装置内に入る。勿論、
ここで言う“サンプル”なる語は、通常使われる意味で
はなく、即ち、本発明におけるサンプル液は、廃水の物
理的なサンプルではなく、拡散可能な膜20を介する透過
の特別な構成により形成されたものを意味している。

概略的に示されているように、チャネル55は、分析装
置12を通って延びている。この分析装置12は、光学測定
器でもよく、好ましくは、分析用UV測定器であり、この
場合における測定は、ニトレートが紫外域の光を吸収す
るという事実を利用して直接的になされる。分析装置
は、それ以外に、IR又はNIR測定器、電気化学的分析測
定装置、その他の適した装置であってもよい。

サンプル液流れの含有物が、非破壊方法で（サンプル
液流れにいかなる化学物質を加えることなく）、測定さ
れるという事実から、同一のサンプルに対して２以上の
測定を行うことも可能である。この複数の測定は、分析
装置12に直列に１又はそれ以上の分析装置（図示せず）
を追加して設けることによりなされる。また、本発明に
おいて、廃水溜めを使用しなくてもよい。即ち、運搬液
にプロセスにおいて有害な物質を用いていない場合に
は、測定後、廃水28ヘサンプル液を放出することも可能
である。

サンプリング・セル３の下流側の流れシステムは、特
定の規準液15を用いることにより、常時較正可能であ
る。このとき、この規準液15は、ポンプ７により容器５
からチャネル56を通り分析装置12へ供給される。チャネ
ル54のサンプリング・セル３からのサンプル液の流れ
を、チャネル55の規準液に置き換えるために、ポンプ７
が作動中は、ポンプ２は停止される。こうしない場合に
は、装置は、サンプル流れのために、上述したように、
較正中に同様に操作される。分析装置全体の較正は、較
正中に測定された吸光度を規準液15の既知の濃度に関連
づけることにより、達成される。

同様にして、膜20の透過特性も、装置の作動前に、廃
水28の代わりに既知の濃度の標準溶液に膜20を接触され
ることにより、較正可能である。この場合、装置を廃水
する測定する場合と同様に作動させ、測定された吸光度
を標準溶液の既知の濃度に関連づけることにより、較正
が達成される。

ポンプ2,7は、容積形ポンプである。これに適したポ
ンプのタイプが、米国特許第2,896,459号明細書に記載
され、このポンプは、制御回路により制御されるステッ
プ・モータを介して作動し、制御される。

流れシステムは、必要ならば、清浄することが可能で
ある。この場合、清浄溶液により清浄される。この洗浄
については、図示されていないが、較正の場合と同様に
行われる。このような較正及び清浄を行う際には、分析
場所から装置を移動させる必要はない。

図2Bは、サンプル発生セル３を示す断面図である。こ
のセル３は、チャネル形成手段であるサポート部材22を
有し、このサポート部材22には、膜20が装着されてい
る。サポート部材22は、ほぼ円盤状であり、膜20に隣接
する表面26上には曲がりくねった溝25が形成されている
（図2A参照）。使用時には、膜20がサポート部材22にき
っちりと装着され、サポート部材22と膜20とが共に、膜
の裏面により設定される流れチャネル21の形状と寸法を
画定する。

溝がその上に形成されるサポート部材22の表面26は、
溝25の部分以外は半球状に形成される。一方、膜20は、
平らなシート材により作られ、サポート部材22の半球状
の表面に対して張力が与えられた状態で装着される。こ
の張力により、運搬液がポンプにより吸い込まれるとき
流れチャネル21内にそれに打ち勝つ圧力により、サポー
ト部材22からの膜20の持ち上がり防止される。

もし、このような膜20の持ち上がりが生じた場合に
は、膜20とサポート部材22との間で無秩序な流路が形成
されこれにより曲がりくねった流れチャネル21が短絡し
てしまう。この場合には、この無秩序な流路を流れる液
体と、流路21の全てに沿って流れる液体とは、それぞれ
膜20と接触するが、そのときの溜留時間が異なってくる
ため、較正が必然的に困難となる。即ち、無秩序な流路
を流れる流体は、被分析物質が負荷される時間が短くな
り、これにより、セル３の較正において明らかな変化が
生じるのである。サポート部材22を凸状に形成すると共
に膜20が張力を与えることにより、これを防止するよう
にしている。

流れチャネル21は、自己の体積と比較して、膜20によ
り覆われる相当大きな面領域を持つように形成されてい
る。一例としては、溝は、約1mmの幅で約0.13mmの最大
深さを有する半円形の形状としてもよく、この場合に
は、膜の面領域において約11/mmのチャネル体積比とな
る。膜の弾性及びその形状を考慮することにより、溝を
より浅く形成することもできる。

膜材料は、少なくともイオンと分子が膜を移動するこ
とを許容する材料の中から選択される。また、膜材料と
しては、不透過性の材料で膜を作り、照射によりその材
料の孔を開けるようにしたもの（Nucleporeの登録商標
が付されて商業的に利用可能である。）でもよく、この
場合には、非常に狭いチャネルが膜に形成される。膜の
他の材料として、半透過が適していることが、透析や浸
透の分野における当業者に知られている。

好ましい膜材料には、セルロース、アセテート、テフ
ロン（デュポン社商品名）再生セルロース・アセテー
ト、ポリカーボネート及びポリエステルが含まれる。例
えば、Al₂O₃のようなセラミック材料も、膜材料として
適している。

膜は、膜の前面側である第１主要面27を、分析される
べき媒体と接触するように配置された透過性保護マトリ
ックス（層）により覆うようにすることも可能である。
好ましい保護層の例として、濾過紙のような繊維層があ
る。この保護層により、水中での膜の膨張によりもたら
される摩擦や他の有機作用を防止することができる。

膜全体の厚みは、約５〜250μｍであり、特に約25μ
ｍが好ましい。膜の細孔は、約0.01〜0.45μｍであり、
特に0.025μｍが好ましい。細孔のサイズをこのように
小さくすることにより、ほこり、最近、菌の胞子、可能
な相当大きな有機分子がこの流れシステム内に侵入する
ことを防止でき、これにより、この分析システム内での
連続的な生物学的活動を防止している。膜は被分析物飯
のイオンや分子10倍かそれ以上のサイズの粒子の移動を
阻止できるような材料から選択されることが好ましい。

サポート部材22には、流れチャネル21と流れシステム
の他の部分を接続するための貫通ボア52,24が形成され
ている。ボア52は、ポンプ２に接続され運搬液11を供給
するためのものであり、ボア24は、チャネル54に接続さ
れている。

分析装置は、チャネル54の裏面側のすぐ近傍に取り付
けられ、これにより、瞬時の測定が可能となる。

図３は、本発明による装置の収納の仕方の一つを示し
たものである。図３の上方には、蓋42が示されており、
この蓋42の直ぐ下には、容器1,5,6が示されている。こ
れらの容器1,5,6は、区画容器43内に配置されており、
これにより、容器から漏れがあっても、システムの作動
を阻害することなく又システムの他の部分を損傷させる
こともない。制御回路70は、システムを制御したり遠隔
信号バス72を介して入出力信号の送受信を行うためのも
のであり、区画容器43の下方に配置される。ポンプ及び
分析装置が、制御回路70の下方に配置されており、サン
プリングセルである透析セル３が、共通ハウジング45の
底部に取り付けられている。この共通ハウジング45は、
他の全ての部品を保持し、蓋42により厳密にシールされ
ることが可能である。

システムへの電力供給及び全ての通信（入力／出力）
は、遠隔バス72を介して行われる。システムからの出力
信号、例えば、分析装置により読み取られた廃水中のニ
トレートの量が、遠隔バス72に接続された遠隔制御ユニ
ット（図示せず）により評価される。この遠隔制御ユニ
ットは、分析システムからの信号に反応して廃水プラン
トを制御するためのものである。その量が多すぎる場合
には、その測定された量を減じるために必要な手段が直
ちに取られる。同様に、遠隔バス72を介してシステムに
入力信号を送り、例えば、較正処置を行うことも可能で
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−58288（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−113066（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−182556（ＪＰ，Ａ) 欧州公開47130（ＥＰ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 35/08 G01N 33/18

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水中で使用可能な流体媒体分析装置であっ
   て、この流体媒体分析装置が： 液密のハウジングと； このハウジングに設けられた開口部であって、この開口
   部が膜により閉じられ、この膜が第１面と第２面を有し
   且つこれらの面間をイオンと分子が通過でき、第１面が
   流体媒体と接触する外側表面を有する開口部と； ハウジング内に設けられたチャネル形成手段であって、
   このチャネル形成手段が膜に装着され膜の第２面及びそ
   れ自身により設定される少なくとも１つの流れチャネル
   を形成するチャネル形成手段と； を有する流体媒体分析装置であって、この流体媒体分析
   装置が特に液体である流体媒体を分析する自己収納型の
   分析システムを有し、さらに、流体媒体分析装置が： ハウジング（42,45）内に設けられた運搬液溜め（１）
   であって、この運搬液溜めが運搬液（11）を保持する運
   搬液溜めと； ハウジング内に設けられた運搬液用ポンプ手段（２）で
   あって、このポンプ手段が、流れチャネル（21）に接続
   されこの流れチャネルを通る運搬液の流れを発生させ、
   イオンと分子が膜（20）を通って液体媒体（28）と運搬
   液との間を移動させることを許容し、運搬液の流れをサ
   ンプル液の流れに変化させる運搬液用ポンプ手段と； ハウジング内に設けられた少なくとも１つの分析装置
   （12）であって、この分析装置が、サンプル液の流れに
   接続され、サンプル液中の被分析物質を分析すると共に
   対応する分析信号を発生させる分析装置と； ハウジング内に設けられた少なくとも１つの廃水溜め
   （６）であって、この廃水溜めが分析装置の下流側に位
   置し、サンプル液の流れを受け入れるように接続されて
   いる廃水溜めと； を有することを特徴とする流体媒体分析装置。
2. 【請求項２】上記運搬液用ポンプ手段（２）は実質的に
   連続する流れを発生させるように作動し、さらに、上記
   分析装置（12）は反応生成物質が長い期間にわたり何時
   でも有効に分析できるように作動することを特徴とする
   請求項１記載の流体媒体分析装置。
3. 【請求項３】更に、上記分析装置（以下、第１分析装置
   と呼ぶ）の下流側でサンプル液の流れに接続された第２
   分析装置を有し、この第２分析装置がサンプル液内の被
   分析物質を分析すると共に対応する第２分析信号を発生
   させ、第２分析装置が第１分析装置とは異なる分析原理
   により作動することを特徴とする請求項１又は請求項２
   記載の流体媒体分析装置。
4. 【請求項４】更に、上記分析装置（以下、第１分析装置
   と呼ぶ）の下流側でサンプル液の流れに接続された第２
   分析装置を有し、この第２分析装置がサンプル液内の第
   ２被分析物質を分析すると共に対応する第２分析信号を
   発生させることを特徴とする請求項１又は請求項２記載
   の流体媒体分析装置。
5. 【請求項５】作動中の上記流れチャネル内の平均容積流
   れは、毎分100ミリリットルより小さいことを特徴とす
   る請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の流体媒体
   分析装置。
6. 【請求項６】上記廃水溜めの容積性能は、連続した30日
   の作動を十分許容できるものであることを特徴とする請
   求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の流体媒体分析
   装置。