このアプリケーションノートには、GeoPyc® で再現性のある正確な包絡線密度測定を行うためのガイドラインが記載されています。
再現性
あらゆる分析測定において高い再現性を達成するには、多くの場合、単一の装置、固定された装置パラメータ、および同量の試験物質を使用して、同一の方法で試験を実施する必要があります。GeoPyc 技術は手順のばらつきや試験パラメータの偏差に非常に敏感であるため、これは特に当てはまります。パラメータを可能な限り制御した場合、約±1.0%の結果の再現性が期待できる。これらのパラメータの説明と、このレベルを達成するために遵守しなければならない基準を以下に示す。
エンベロープ密度は、試料の質量とエンベロープ体積、すなわち開気孔と閉気孔の両方を含む体積から計算されます。この体積は、直径12.7 mmから50.8 mmまでの5種類の円筒形試料室内に封入された、DryFlo®と呼ばれる非貫入、自由流動性の乾燥粉末媒体を用いて測定されます。試験片の体積は、試料室内の連結ドライフロ（ブランク運転）の体積から、試験片を入れた同じ試料室内の同じ連結ドライフロ（試験運転）の体積を差し引くことによって決定される。培地床は回転と振動によって撹拌され、圧密力は試験の両段階で同じ設定値まで徐々に増加する。
- GeoPyc 分析の第一の基準は、DryFloがブランクと試験で同じように固化することです。培地単独で繰り返し試験を行った結果、ほぼ例外なく、すべてのサイズの試料室で、試料室の直径の 2 分の 1 から 2 倍の深さの床で、± 0.34%またはそれ以上の再現性で実際に固化することがわかりました。ベッド深さをチャンバー直径のほぼ半分に制限した場合、±0.25%というやや良好な再現性が通常達成される。いずれにせよ、全体の最小誤差±1.0％の3分の1から4分の1は、DryFloの非理想的挙動によるものである。
ガイドライン 1.DryFloのベッド深度をチャンバー直径よりやや浅くして分析を開始する。 - 試料の量は再現性において最も重要な役割を果たす。明らかに、より多くの試料から抽出された試料は、全体を代表するのに十分な量でなければならない。試料の量は、分析に必要な試料室の最小サイズを決定する。試料室は、試料とDryFloを合わせた容積の最低 20％になるように選択する必要があります。試料の割合が多い方が望ましいですが、試料は常にドライフロで十分 に囲まれていなければならないことに留意してください。
エンベロープ密度の結果はすべて、連結されたドライフロと試料を 含んだ連結されたドライフロという2つの体積の差から得られます。この差は、単に数学的な意味を持たせるために、できるだけ大きくする必要があります。
例えば、ベッド容積に対する製品容積を6.9～41.7％まで変化させた典型的な粒状製品に関する一連の試験では、包絡線密度にほぼ9.0％のばらつきがありました。最も高いパーセンテージでは、サンプル量が十分であったため、サンプル片のブリッジが媒体の圧密を妨げた可能性がある。これより低い比率では、圧密のわずかな誤差が差の値に拡大された。しかし、試料量が30～35％の範囲では、±1.3％の誤差範囲内の包絡体積が登録された。現在のGeoPycのプログラムでは、サンプル体積の割合が自動的に計算されます。このパーセンテージは最適性能の有用な目安であり、結果の妥当性を評価する際には常に考慮する必要があります。
ガイドライン 2.試料室寸法、DryFlo体積、試料量は、試料体積率が少なくとも 20％になるように選択します。 - 上記のガイドラインで使用した材料で別の一連の試験を実施し、DryFloと試料重量の両方を小数点以下第 3 位まで一定にした場合、誤差帯域は±0.95%に減少した。この場合、報告された試料対ベッド体積は32.1～33.4％の間でしか変動しなかった。このような管理は現実的でなく、多くの場合実行可能でさえないが、可能であればこの技法を考慮すべきである。
ガイドライン3.最適な再現性を得るために、コントロールしやすいすべてのパラメーターを一定に保つ。
準備サイクルは、DryFlo粒子と試料を均一に混合されたベッドに方向付けることを目的とした、記録されない反復的な撹拌と圧密の試みです。分析サイクルは準備サイクルに続いて行われ、圧密体積に関する統計的情報が得られます。準備サイクルの間、ベッドはますます圧密化すると予想されますが、分析サイクルでは一貫した値の増減はほとんど、あるいは全く見られないはずです。サイクルが一定数を超えると、得られる情報は減少する。上に示した結果は、主に10回の前処理と5回の分析サイクルで得られたものである。検体によってはより多くの回数を必要とするものもあるが、その他の場合はより少ない回数で十分である。
ガイドライン4.調製と分析のサイクル数は、記録されたデータから一貫した数値の増減がほとんど、あるいはまったく見られないようなものを選ぶ。
精度
このアプリケーションノートで前述した再現性のガイドラインに必ず従ってください。正確なエンベロープ密度測定を行うには、以下に列挙するガイドラインと併 せてこれらのガイドラインに従う必要があります。
- サンプルの形状は GeoPyc の結果に影響を与えますが、形状自体が無限のばらつきの影響を受けるため、その影響を厳密に定量化することはできません。GeoPyc は校正によってこの問題を処理します。変換係数と呼ばれる各試料室の 2 つの校正値は、GeoPyc に付属の取扱説明書に記載されています。
最初の換算係数（計算係数）は、単純に形状と機械的カップリングから導き出され、サンプル形状の影響がないかのようにプランジャーの動きをチャンバー容積に関連付けます。2番目の係数（調整係数）は、多くの異なる形状から実験的に決定された平均的な形状の影響を含むように修正されます。どちらも特定の試料に正確に適用することはできません。形状に関する真の校正は、問題の材料の代表的な試料の所定の包絡線密度を使用する場合にのみ達成できる。
代表的な試験片は、GeoPyc 導入前に行われていた評価手順によるものであることが望ましい。GeoPycの結果は、それ以前の記録を追跡することが期待できる。問題の材料と同じ形状の完全な非多孔質試験片は、ある程度の較正は可能であるが、非多孔質であるため、同じ表面テクスチャーを持つことはできず、満足のいく結果は得られない。最終的な分析では、GeoPyc は比較装置として最もよく機能するため、校正用の真に代表的な試料に代わるものはない。GeoPyc ユーザーは、選択した校正材料を十分に確保しておき、時々校正を再チェックできるようにしておく必要があります。
ガイドライン 1.校正のために問題の材料の量を選択し、事前の試験手順または他の方法によってその包絡線密度を決定する。 - 校正そのものの再現性は、先に示した再現性のガイドラインに従った程度に限られます。従って、代表試料の重量、DryFlo の量、および試料室のサイズは、後で使用する試料の量に基づいて選択する必要があります。また、すべての校正試験は、分析に使用するのと同じ圧密力、同じ準備および試験サイクル数で実施する。
ガイドライン 2.分析に使用するパラメータと同一のパラメータを使用して校正試験を実施する。
ガイドライン3.多くの校正試験から得られた中央値を分析対象物質の換算係数として使用する。
