JP2636146B2 - 微量試料の磨砕抽出濾過器および試料調製方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、化学分析の前処理とし
て、食品、薬品、生物等の有機物または無機物からなる
微量試料を磨砕して抽出および濾過するための微量試料
の磨砕抽出濾過器および試料調製方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】植物の小粒種子、例えばゴマの個々の種
子の細密分割試料の成分を化学分析する際、個々の種子
から例えば１ｍｇ以下の微量試料を採取し、これを磨砕
して含まれる成分を抽出することが必要になる。このよ
うな微量試料の分析のためには、分析成分の抽出精度が
分析結果に大きく影響するため、試料の調製（磨砕、抽
出、濾過）を効率よく行うことが要求される。従来、こ
のような微量試料の調製を行うためには、市販の磨砕抽
出器と濾過器とを組合せて、別の操作により、調製が行
われている。

【０００３】このうち磨砕抽出器は試料を磨砕あるいは
粉砕して均質な懸濁液を調製する器具であり、複数のか
み合わせ刃を高速回転させて試料を磨砕する器具、ガラ
ス容器の内部に投入した試料をポリテトラフルオロエチ
レン（テフロン）またはガラス製の回転磨砕棒によりガ
ラス容器の側壁と磨砕棒との摩擦で試料を磨砕し抽出す
る器具などが市販されている。しかしこれらの磨砕抽出
器は、供試試料が比較的多量の場合には有効であるが、
微量試料の場合にはデッドボリュームが大きくて間隙に
試料が入り込み、十分な磨砕効果は得られない。

【０００４】一方、濾過器は懸濁液中に溶解した溶質を
含む溶液を濾過し清澄な濾液と固形物の残渣を分別する
器具であり、プラスチック、紙、金属、陶製等の濾過部
を有する抽出器が市販されている。しかしこのような従
来の抽出器は、濾過部が大きいため、微量の懸濁液は濾
過部に保持されてしまい、少量の抽出液では濾液の回収
率は低い。このような欠点を解決した濾過器として、注
射器に取付け可能な小型の濾過器が提案されているが、
磨砕あるいは抽出を同時に行うことはできず、磨砕抽出
した試料を濾過器に移す段階でロスが生じる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の装置
で微量試料の調製を行うと、磨砕器ではデッドボリュー
ムのため試料のロスが生じるとともに、抽出溶媒の使用
量を多くする必要があり、精度の高い高感度分析ができ
ない。そして磨砕抽出器および濾過器は一体化されてい
ないため、試料を磨砕抽出器から濾過器に移す必要があ
り、この操作過程で試料のロスが生じる。このようなロ
スを防ぐために、溶媒を用いて数回上記操作を繰り返す
と、得られた溶液が希釈されてしまい、高感度分析を行
うことができないなどの問題点がある。

【０００６】本発明の目的は、上記のような問題点を解
決するため、マイクログラムオーダーの微量試料につい
て、磨砕、抽出および濾過を連続して行うことができ、
試料のロスおよび希釈を少なくして、効率よく試料の調
製を行うことができ、これにより高感度分析を可能にす
る微量試料の磨砕抽出濾過器および試料調製方法を提供
することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は次の微量試料抽
出器および試料調製方法である。 （１）濾材保持部を介して連通する磨砕抽出部および抽
出液流出部を有する抽出器本体と、前記濾材保持部に充
填された剛性および弾性を有する短繊維からなる濾材
と、前記磨砕抽出部に導入された試料を濾材に押付けて
磨砕する磨砕部材とから構成されていることを特徴とす
る微量試料の磨砕抽出濾過器。 （２）濾材保持部を介して連通する磨砕抽出部および抽
出液流出部を有する抽出器本体と、前記濾材保持部に充
填された剛性および弾性を有する短繊維からなる濾材
と、前記磨砕抽出部に導入された試料を濾材に押付けて
磨砕する磨砕部材と前記抽出液流出部に対向して設けら
れる抽出液採取器と、前記抽出器本体を気密状に保持し
て抽出液流出部から吸引する気密吸引部材とから構成さ
れていることを特徴とする微量試料の磨砕抽出濾過器。（３）抽出器本体の磨砕抽出部および抽出液流出部間に
形成される濾材保持部に、剛性および弾性を有する短繊
維からなる濾材を充填し、磨砕抽出部に導入された微量
試料を磨砕部材で濾材に押付けて磨砕し、この状態で磨
砕抽出部に溶媒を導入して抽出を行い、抽出液を濾材で
濾過することを特徴とする微量試料の調製方法。

【０００８】本発明において調製の対象となる試料は、
食品、薬品、生物等の有機物または無機物からなる微量
試料であって、植物小粒子の細密分割試料のような１ｍ
ｇ以下の微量試料が対象として適しているが、１ｍｇ以
上のものであってもよい。

【０００９】本発明において、抽出器本体としては、ガ
ラス製の長寸ロート状のものが好ましいが、他の材質ま
たは構造のものでもよい。ロート状のものを使用する場
合、円錐状部が磨砕抽出部、管状部が抽出液流出部、そ
の境界部が濾材保持部となる。

【００１０】磨砕抽出部は、試料を導入するとともに磨
砕部材を導入して、試料を磨砕し、さらに溶媒を導入し
て抽出を行う構造と大きさであればよい。濾材保持部は
短繊維状の濾材を充填して濾材層を形成できる構造であ
ればよく、ロート状の場合は、円錐状部の断面積が最小
になる部分に形成される。濾材保持部は周壁の摩擦のみ
によって濾材を保持してもよく、また突起、格子または
メッシュ状の濾材支持部材を濾材層の下部に設けてもよ
い。抽出液流出部は濾材によって濾過された抽出液を抽
出液採取器に流出させる構造と大きさであればよい。

【００１１】濾材としては、濾材保持部に充填されて濾
材層を形成し、試料の磨砕と濾過を行える程度の剛性と
弾性を有する短繊維からなる濾材が使用できる。このよ
うな濾材となる短繊維としては、ガラス繊維、カーボン
繊維、アラミド繊維など、試料および溶媒に対する反応
性、溶解性、吸着性がない繊維の短繊維（ウイスカを含
む）が使用できる。これらの短繊維としては、繊維径１
〜１００μｍ、好ましくは２〜５μｍ、長さ１〜１０ｍ
ｍ、好ましくは２〜５ｍｍ程度のものが使用に適してい
る。

【００１２】磨砕部材としては、ステンレス鋼、プラス
チック、ガラス、セラミックなど、試料を濾材に押付け
て磨砕できる材質製の棒が好ましい。この場合その先端
に、溝状その他の形状の凹凸からなる濾材係止部を形成
したものが特に好ましい。磨砕部材には、抽出器本体そ
の他の部材も同様であるが、試料および溶媒に対して反
応性、溶解性、吸着性がない材質を選ぶ。従って強酸、
強塩基を扱う場合はガラスまたはセラミック製のものを
使用するのが好ましい。

【００１３】抽出液採取器は、抽出液流出部から流出す
る抽出液を採取できる構造のものであればよく、瓶、
管、その他の容器が使用できる。気密吸引部材として
は、抽出液採取器に抽出器本体を気密状に取付けるゴム
栓、およびこれに取付ける吸引管からなるものが使用で
きるが、大きい気密容器内に複数の抽出液採取器を収容
し、それぞれに対応して抽出器本体を取付け、全体を一
括して吸引するようにしてもよい。

【００１４】

【作用】本発明の微量試料の磨砕抽出濾過器による微量
試料の調製方法は、抽出器本体の磨砕抽出部内の濾材上
に小粒種子の細密分割試料等の微量試料を導入するとと
もに、磨砕部材を導入して、試料を濾材に押付けながら
移動させることにより試料を磨砕する。その後溶媒を導
入して抽出を行う。このとき抽出をさらに効率よくする
ために、磨砕部材で濾材の移動と試料の磨砕を行っても
よい。濾材を密に充填すると、大気圧では溶媒は濾材を
通過しないので、そのまま静置することにより分析成分
が効率よく抽出される。

【００１５】抽出液の採取は、抽出液流出部が抽出液採
取器に対向するように抽出器本体を取付け、気密吸引部
材により気密状に保った状態で吸引すると、抽出液流出
部から空気が吸引され、磨砕抽出部の抽出液は濾材で濾
過され、抽出液流出部から流出して抽出液採取器に採取
される。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。図１は実施例の微量試料の磨砕抽出濾過器を示す断
面図、図２は抽出器本体および濾材を示す断面図、図３
は磨砕部材の正面図である。

【００１７】図中、１は抽出器本体で、硬質ガラス製の
長尺ロート状に形成され、円錐状の磨砕抽出部１ａと管
状の抽出液流出部１ｂとが、濾材保持部１ｃを介して連
通している。磨砕抽出部１ａは上端の最大断面部に試料
導入口１ｄを有し、抽出液流出部１ｂは下端部に抽出液
流出口１ｅを有する。濾材保持部１ｃは、図１では磨砕
抽出部１ａ下部の最小断面積部付近に周壁の摩擦を利用
して濾材２を保持するように形成されているが、図２に
示すように最小断面積部の内側に突起、格子またはメッ
シュ状の濾材支持部材１ｆを設けて濾材２を支持しても
よい。

【００１８】濾材２はガラス繊維を短く切断した短繊維
からなり、濾材保持部１ｃに圧入充填されて濾材層を形
成し、抽出器本体１と一体化している。濾材２と一体化
した抽出器本体１はミクロ電子天秤で秤量できるように
数ｇの重量とされている。また濾材２の上端から試料導
入口１ｄに至る磨砕抽出部１ａは、抽出用の溶媒を保持
できる容量を有する。

【００１９】３は磨砕部材であって、ステンレス鋼製の
棒からなり、その先端部に直径方向に平行な溝状の濾材
係止部３ａが形成され、濾材２ａが圧入されている。磨
砕部材３は試料導入口１ｄから先端部を導入して試料を
磨砕できるように別部品とされている。

【００２０】４は抽出液採取器であって、試料瓶からな
り、内部に下部が円錐状になった抽出液採取部４ａを有
する。抽出液採取部４ａは抽出液を完全に採取した段階
で抽出液流出部１ｂの先端が抽出液に接しない高さを有
する。

【００２１】抽出液採取器４は気密吸引部材の構成部品
としても用いられている。気密吸引部材は抽出液採取器
４に抽出器本体１を取付ける栓５および吸引管６によっ
て構成されている。栓５としてはシリコンゴムのような
ゴム栓が用いられ、抽出器本体保持孔５ａおよび吸引管
保持孔５ｂを有する。吸引管６はガラス、ステンレス
鋼、ポリテトラフルオロエチレン製の管が用いられる。

【００２２】上記の微量試料の磨砕抽出濾過器による微
量試料の調製方法では、微量試料を抽出器本体１の磨砕
抽出部１ａ内の濾材２上に導入した状態で秤量する。秤
量後、抽出器本体１を栓５に取付けて抽出液採取器４に
装着する。そして磨砕部材３の先端を磨砕抽出部１ａに
導入し、濾材係止部３ａに圧入された濾材２ａを試料に
押付けるようにして移動させて、試料を磨砕する。これ
により試料は抽出器本体１内の濾材２と、磨砕部材３に
圧入された濾材２ａの間に挟まれて効率よく磨砕され
る。

【００２３】磨砕後、磨砕抽出部１ａに溶媒を導入して
分析成分の抽出を行う。このときさらに磨砕部材３で押
圧移動を繰り返し抽出を促進してもよい。この段階で
は、濾材２が濾材保持部１ｃに圧入充填されているた
め、抽出液は濾材層を通過せず、磨砕抽出部１ａに保持
される。このため磨砕された試料が溶媒中に浸漬される
ことになり抽出効果が高くなる。

【００２４】所定時間抽出後、吸引管６から吸引する
と、磨砕抽出部１ａの抽出液は濾材２を通って濾過さ
れ、抽出液流出部１ｂから流出して抽出液採取器４に採
取される。抽出液採取部４ａは下部が円錐状となってい
るため、微量の抽出液を効率よく採取することができ
る。

【００２５】抽出液を採取した抽出液採取器４は栓５を
取外して、そのまままたは溶媒を除去した後、分析に供
される。抽出器本体１および磨砕部材３は洗浄後そのま
ま再使用できるほか、濾材２を取換えて再使用すること
もできる。

【００２６】図４は他の実施例による微量試料の磨砕抽
出濾過器を示す断面図である。この実施例では、吸引管
６を有する気密容器１０内に複数の抽出液採取器４を収
容し、これらに対向する位置にシール材１１を介して複
数の抽出器本体１を取付けた蓋１２を、シール材１３を
介して載置し、固着部材１４で気密状に固着して磨砕抽
出を行うように構成されている。磨砕部材３は磨砕抽出
部１ａに収容される大きさとし、治具（図示省略）によ
りつかんで磨砕を行うようにされている。１５は試料導
入口１ｄを覆う着脱式のキャップであり、シリコン樹脂
により構成されている。

【００２７】上記の微量試料の磨砕抽出濾過器では、試
料を導入した複数の抽出器本体１を蓋１２に装着して気
密容器１０に取付け、複数の磨砕部材３を上下または横
方向に移動させて磨砕を行い、さらに溶媒を導入して抽
出を行う。その後吸引管６から吸引することにより、抽
出液の濾過、採取を行う。この場合、抽出器本体１には
キャップ１５をつけないで吸引し、濾過を完了した抽出
器本体にキャップ１５を被せて気密を維持することによ
り、すべての抽出器本体１の抽出液の濾過を終るまで減
圧状態を維持することができる。

【００２８】なお以上の実施例では、磨砕部材３の先端
に濾材係止部３ａを設け濾材２ａを圧入したものを用い
たが、濾材２ａを予め圧入することなく用い、濾材保持
部１ｃの濾材２を引掛けて磨砕を行うようにしてもよ
い。この場合、濾材係止部３ａは単なる粗面でもよい。
図５はこのような実施例による磨砕部材の正面図であ
る。この実施例では、濾材係止部３ａは浅いＶ溝状の凹
凸によって形成されており、この濾材係止部３ａを濾材
２に押付けたときに濾材２を係止するようになってい
る。

【００２９】次に試験例について説明する。図１の微量
試料の磨砕抽出濾過器を用いて、ゴマ種子１粒中の生理
活性成分（セサミン）の局在を調べるための微量分析を
行った。供試試料は、ゴマ１粒を両刃カミソリで３分の
１に切断して調製した。抽出器本体１は磨砕抽出部１ａ
の高さ１４ｍｍ、試料導入口１ｄの内径６ｍｍ、抽出液
流出部１ｂの長さ３２ｍｍ、抽出液流出口１ｅの内径１
ｍｍで、濾材２として繊維径４μｍ、長さ５ｍｍのガラ
ス短繊維からなる濾材を３ｍｍの厚さに圧入充填し、磨
砕部材３として直径２ｍｍのステンレス鋼棒の先端に
０．３ｍｍ幅の溝状の濾材係止部３ａを３本形成したも
のを用いた。この抽出器本体１に細分割種子（数百μ
ｇ）を導入して秤量、磨砕、抽出を行った後、微量の有
機溶媒（メタノール ０．１５ｍｌ）で３回（合計０．
４５ｍｌ）連続抽出を行い、検出器として蛍光分光光度
計を備えた高速液体クロマトグラフィーで抽出効率を調
べ、表１に示した。

【００３０】

【表１】

【００３１】表１に示すように１から３回の連続抽出効
率の平均値は、それぞれ８２．５，１３．７および３．
４％であった、各回の合計抽出率は、２回目で９６．２
％、３回目で９９．６％に達した。残渣に対する抽出率
は、２回目が７９．２％、３回目が２０．８％であっ
た。３回の抽出でセサミンは、ほぼ完全に抽出された。

【００３２】

【発明の効果】本発明では、抽出器本体に剛性および弾
性を有する短繊維からなる濾材を充填し、磨砕部材で微
量試料を濾材に押付けて磨砕した状態で抽出し、さらに
濾過を行うようにしたため、微量試料の磨砕、抽出およ
び濾過を連続して行うことができ、このため試料のロス
を少なくして、少量の溶媒を用いて効率よく試料の磨
砕、抽出および濾過を行うことができ、これにより高感
度分析を可能にすることができるとともに、製造も容易
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の微量試料の磨砕抽出濾過器の断面図で
ある。

【図２】抽出器本体および濾材の断面図である。

【図３】磨砕部材の断面図である。

【図４】他の実施例の微量試料の磨砕抽出濾過器の断面
図である。

【図５】他の実施例における磨砕部材の正面図である。

【符号の説明】

１ 抽出器本体 １ａ 磨砕抽出部 １ｂ 抽出液流出部 １ｃ 濾材保持部 １ｄ 試料導入口 １ｅ 抽出液流出口 ２、２ａ 濾材 ３ 磨砕部材 ３ａ 濾材係止部 ４ 抽出液採取器 ４ａ 抽出液採取部 ５ 栓 ６ 吸引管 １０ 気密容器 １１、１３ シール材 １２ 蓋 １４ 固着部材

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−216437（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−81543（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−79852（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−52850（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−139745（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−21009（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 濾材保持部を介して連通する磨砕抽出部
   および抽出液流出部を有する抽出器本体と、 前記濾材保持部に充填された剛性および弾性を有する短
   繊維からなる濾材と、 前記磨砕抽出部に導入された試料を濾材に押付けて磨砕
   する磨砕部材とから構成されていることを特徴とする微
   量試料の磨砕抽出濾過器。
2. 【請求項２】 濾材保持部を介して連通する磨砕抽出部
   および抽出液流出部を有する抽出器本体と、 前記濾材保持部に充填された剛性および弾性を有する短
   繊維からなる濾材と、 前記磨砕抽出部に導入された試料を濾材に押付けて磨砕
   する磨砕部材と前記抽出液流出部に対向して設けられる
   抽出液採取器と、 前記抽出器本体を気密状に保持して抽出液流出部から吸
   引する気密吸引部材とから構成されていることを特徴と
   する微量試料の磨砕抽出濾過器。
3. 【請求項３】 抽出器本体の磨砕抽出部および抽出液流
   出部間に形成される濾材保持部に、剛性および弾性を有
   する短繊維からなる濾材を充填し、 磨砕抽出部に導入された微量試料を磨砕部材で濾材に押
   付けて磨砕し、 この状態で磨砕抽出部に溶媒を導入して抽出を行い、抽
   出液を濾材で濾過することを特徴とする微量試料の調製
   方法。