JPH04231840A - 試料の抽出方法、その装置及び超臨界抽出システムの操作方法、並びに該抽出装置のすすぎ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物質から材料を抽出す
る方法及び装置、並びに該装置のすすぎ方法に関するも
のであり、詳細には超臨界流体抽出に関する。

【０００２】

【発明の背景】超臨界流体は、抽出装置、クロマトグラ
フ及び他の関連装置において溶媒として使用される。臨
界温度は、それより上では気体と液体の区別が消失する
温度であり、そこでは全ての圧力に対して１つの流体相
が存在する。どんなに大きな圧力が加えられても、液相
を凝縮することはできない。超臨界領域は、臨界温度及
び臨界圧力より上の全ての温度及び圧力により規定され
る。超臨界流体は、一般に認められるように気体と液体
との有用な混成物であり、気体類似の粘度、液体類似の
密度、及び典型的な溶媒より大きい拡散率を有している
。超臨界流体の液体類似の密度は、実質上密度の直線関
数により、液体類似の可変の溶媒能力を与える。これに
より、溶媒の能力（通常化学的相互作用と考えられてい
る）を、単に物理的パラメータすなわち密度又は圧力を
調節することにより、設定（「ダイアル・イン」）する
ことかできる。可変の溶媒能力は、臨界圧力の約０．６
倍から溶媒密度がほぼ液体類似になる圧力までの圧力に
相当する密度において最も著しい。

【０００３】超臨界流体の他の重要な特徴は、典型的な
液体溶媒と比較して、超臨界流体の粘度及び拡散率の輸
送性が、石炭、動植物の組織、あるいは充填層のような
複合マトリックス内部において大量輸送を高めることが
できることである。換言すれば、超臨界流体は、一層良
く浸透し、典型的液体と殆ど同じように溶解させる。そ
れ故、超臨界流体は、複合マトリックスの抽出に使用す
るのに一層効率的である。

【０００４】超臨界流体の溶媒能力が可変であっても、
各超臨界流体には、液体のような物質のそれに近い最大
溶媒能力がある。液体の溶媒能力は、可変でもあり、実
質上密度の直線関数でもあるが、液体溶媒能力をかなり
増大させる必要がある。メタノールのような典型的な実
験室液体溶媒については、圧力を大気圧にまで下げるこ
とができ、溶媒と溶質からなる溶液は安定である。溶液
の濃縮及び溶質の乾燥のために溶媒を追い出すには熱を
供給しなければならない。液体二酸化炭素又はアンモニ
アのような、周囲温度で蒸気圧が非常に高い液体を使用
する場合には、溶媒は溶液を減圧すると容易に蒸発して
、乾いた濃縮溶質を残す。しかし、共存する液相と気相
との間の結合ラインに対応する等温線に沿って密度の不
連続が存在する。密度及び溶媒能力の不連続のため、実
質的に、高く又は低く、あるいは「成功」又は「不成功
」になり、溶媒能力の制御の融通性が失われる。

【０００５】大量輸送性に関しては、拡散率が重要なパ
ラメータである。液体の拡散率は広い範囲を包含し、そ
の幾つか（例えば、二酸化炭素及びアンモニア）は、液
体が臨界状態の近くにあるとき超臨界流体の拡散率と殆
ど同じである。これらの場合には、液体又は超臨界流体
は、効率的な抽出に充分である。しかし、普通使用され
ている液体については、拡散率は超臨界流体の場合より
１０〜１００倍低く、従ってこれらの液体は、抽出時間
に関して効率が小さい。

【０００６】それ故、超臨界溶媒は、（１）溶媒能力の
連続範囲を大きくすることができ、従ってその範囲にわ
たって溶質の選択的溶解を行うことができること、（２
）熱入力（ｉｎｐｕｔ）を可能な限り少なくした迅速か
つ完全な溶媒／溶質分離の手段を提供すること、及び（
３）複合マトリックスの抽出に要する時間を１０〜１０
０倍減らすことができること、の点で優れている。

【０００７】二酸化炭素は、廉価であり、無害であり、
高純度で容易に入手でき、かつその臨界温度が約３１℃
であり熱的に不安定な化合物に対して有用であることか
ら、超臨界流体抽出システムに使用される主要な抽出流
体である。更に、二酸化炭素は、多数の普通の液体溶媒
と相互に溶解可能である。二酸化炭素の溶媒能力は、ヘ
キサンの溶媒能力と同じてあることが判っている。従っ
て、大きな溶媒能力、超臨界流体の有利な性質、及び熱
的に不安定な化合物に対する穏やかな操作温度を必要と
する多数の用途が存在する。二酸化炭素と調節剤（ｍｏ
ｄｉｆｉｅｒｓ）との混合物は、これらの要求事項を満
たしている。当事者には周知のように、超臨界流体は、
抽出及びクロマトグラフィにおいて溶媒として使用する
ことができる。このような用途では二酸化炭素は好まし
い溶媒である。エタン、亜酸化窒素、エチレン、あるい
は六フッ化硫黄のような臨界温度が周囲温度（２５℃）
に近い他の流体も基本溶媒として動作する。これらの代
わりの溶媒を利用する可能性は、これらの溶媒を使用す
る際に固有の危険性があるため、むしろ開発されていな
い。

【０００８】超臨界流体システムにおける溶質溶解性を
増やす他の方法は、温度制御によるものである。幾つか
の溶質について、最大密度であっても、超臨界流体への
受容可能な溶質溶解性を得るには、一定の最低温度が必
要であり、従って密度との簡単なＰ−Ｔ関係の他に温度
が溶質能力のパラメータでもあることが実証されている
。

【０００９】大気圧（周囲の圧力）を超える圧力で圧縮
性流体を使用する抽出システムを構成するに当たって遭
遇する問題は、流体システムの圧力が、流動する流体の
質量流量と結合すると言うことである。これは、一定の
幾何学的形状寸法を備え、高い圧力から、但し周囲ある
いは真空の状態に一般には制限されない低い圧力までの
圧力降下を達成する絞り弁を使用する結果であり、従っ
て高い方の圧力を制限より上に置く唯一の実際的方法は
、質量流量を増やすことである。しかし、これらの抽出
システムを操作させるに際し、あらゆる圧力で質量流量
を同じにすることが望ましい。すなわち、低い方の圧力
を達成する小さい流量では、流体の所定の正味量を流す
時間は高い圧力での場合よりかなり長く、例えば時間：
分になる可能性がある。それ故、各圧力設定値で膨張キ
ャリヤ流体の同じ統合質量を与える流量により、複数の
圧力（例えば、１１００ｐｓｉ、１３００ｐｓｉ、１５
００ｐｓｉ、３０００ｐｓｉ、６０００ｐｓｉ）で順次
操作するように調節することができるシステムでは、手
順を完了する時間が非常に長くなる可能性があり、手順
が非能率になる。これは、臨界流体及び非臨界流体の輸
送性（例えば、粘度、拡散率）のために、従来の流体を
使用する抽出より時間的に効率が良くなり得る近臨界流
体抽出ばかりでなく、超臨界流体抽出システムを操作さ
せる場合にも特に正しい。しかし、その効率は、圧力及
び流れのパラメータを、ハードウェアの実現のために、
例えば幾何学的流れが一定になるという制限のために、
分離することができないときには失われる。

【００１０】

【発明の目的】それ故、本発明の目的は、圧力及び流れ
のパラメータを分離し、これらのパラメータを独立に設
定し、かつ制御することができるようにすることにある
。

【００１１】従来は、超臨界流体クロマトグラフ（ＳＦ
Ｃ）及び超臨界流体抽出（ＳＦＥ）装置のオペレータは
、圧力及び温度のパラメータを選択して所要密度パラメ
ータを間接的に設定していた。密度は、通常、流体の溶
媒能力に対するその簡単な直線関係のために、超臨界（
及び近臨界）システムにおける圧力より意味の深いパラ
メータである。しばしば、超臨界流体システムの以前の
どんな実施例でも、圧力及び温度の入力だけが許容され
ていた。結果として得られる密度の計算、あるいは圧力
／密度／温度の関係の把握は、時折簡略な調べ表により
助けられることはあるが、ユーザに残されているもので
ある。それ故、これらの場合には、溶解能力を制御する
ことは、技法の洗練とユーザの忍耐力とに頼って状態方
程式を適切に適用することであった。

【００１２】固形物の抽出は、典型的には伝統的な実験
室のガラス器具により人手で行われてきた。沸騰する液
体溶媒中に試料を浸漬すると共に、続いて得られる溶液
を濃縮するのを自動化する実験室装置は、Ｔｅｃａｔｏ
ｒにより「Ｓｏｘｔｅｃ」として市販さている。この装
置は分離を手順の一部として行うことができず、出力（
ｏｕｔｐｕｔ）はオートサンプラ適合容器内に無く、試
料は抽出溶媒の沸点で決まる温度で煮沸され、これは熱
的に不安定な化合物にとっては不利である。最近、数社
が超臨界流体の使用に基づく装置を供給している。Ｍｉ
ｌｔｏｎ　　Ｒｏｙ、Ｓｕｐｒｅｘ、ＣＣＳ、Ｌｅｅ　
　Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ／Ｄｉｏｎｅｘ、及びＪａｓｃ
ｏである。これら各社による装置は、例外的に精巧でも
なく、また自動化されていない。これらは、種々の程度
の人手の介入を必要としている。これらの装置では、定
量抽出に対して超臨界流体を使用する能力を完全には実
現していない。

【００１３】従って、固形試料から超臨界流体技術を利
用して各種の物質を分離することができる装置を設計す
る熱望的必要性が存在する。分離された物質（抽出物）
又は残っている物質（残渣《ｒａｆｆｉｎａｔｅ》）の
いずれかが関心のあるものである。分離の過程を抽出と
言う。典型的には、この手順は人手を必須とするために
、固形物の抽出を自動化する必要性も存在する。分析装
置用試料を調製する業務において、未加工試料を、分析
実験室で全世界に使用されている分析装置に導入するの
に適した形態に、試料調製することを自動化することは
、非常に望ましい。固形物の抽出には、しばしば、分離
（例えば、カラム・クロマトグラフィによる）、濃縮、
溶媒交換、及び再構成のような他の操作が伴われる。こ
れら一般的な操作を含む方法は、実際には多数の（数段
階から数百段までの範囲）人手操作段階で構成される。 それ故、前述の５つの一般的操作を置き換えて、試料を
抽出装置に提示し、かつ分析装置のオートサンプラに適
した容器に分離物質の留分を受けるという１つの段階し
か必要としない装置を作ることが望まれていた。

【００１４】固形試料から所定物質を分離することの改
良及び抽出、分離、濃縮、溶媒交換及び再構成のような
過程の一般的操作を自動化することが明らかに望ましい
目標である。当業者に既知の伝統的な実験室操作とは異
なる技法を使用することが、このような異なる技法が、
定量，反復可能性及び再現性，速さ，自動操作，自動化
可能性，衛生上の危険の減少，あるいは費用の低減（材
料及び労力）のいずれかの分野においても優れた性能を
示すならば、望ましく、かつかなり有利なものである。

【００１５】理想的には、抽出装置は、孤立モジュール
、すなわち集積システムの構成要素となる装置である。 このようなシステムでは、試料を入れ、留分を自動的に
取り出すためのロボット式のアクセス可能性を備えるこ
とも甚だ望ましい。それ故、抽出システムの重要な特徴
は、試料入力の自動化（すなわち、固形試料用オートサ
ンプラの追加）、及び留分出力の自動化（すなわち、更
なる化学的操作及び大規模な連続操作を伴う留分の収集
）のために、その品質向上性にある。抽出流体成分を混
合する外部ポンプ・モジュールも将来追加することがで
きる。

【００１６】抽出システムを利用する際の他の改良は、
入力される試料及び出力される留分溶液に対して標準の
入力容器及び出力容器を使用することである。装置は従
って固形試料を受け入れる複数の大きさの抽出室を備え
ることになる。

【００１７】改良された抽出装置は、また自動化された
「方法」を取り入れることになり、この方法は或る１つ
の試料に関連する一連の操作として規定される。例とし
ては、限定するものではないが、弁の動作、熱区域設定
点の変更、抽出流体溶媒の選択、再構成溶媒の選択、流
路の選択、留分出力の用途，密度／圧力の設定点の変更
、流量設定点の変更がある。このような自動化抽出装置
はまた、１つのあるいは種々の方法で、自動選択可能な
出力先、自動選択可能な入力抽出流体成分、溶媒交換／
再構成エミュレーションプロセスのための自動選択可能
なすすぎ溶媒を、夫々提供する。

【００１８】

【発明の概要】本発明は、主要抽出溶媒として超臨界二
酸化炭素を使用して複合マトリックスから試料成分を抽
出し、得られた抽出物を、オートサンプラ瓶を我々の分
析装置（ＣＣ、ＬＣ、ＳＦＣ）の自動注入システムに直
接適合できるようにして、ユーザ選択の試料収集容器（
オートサンプラ瓶、大型容器、浅い水鉢等）に集める試
料調製装置を提供する。本発明は、溶媒抽出、ソックス
レー抽出、液体／液体抽出、濃縮、あるいは蒸発のよう
な伝統的調製手順に置き代わるものである。溶媒能力を
、密度、調節剤濃度、及び温度により階段状に選定でき
るようにして、超臨界流体抽出器は、幾つかの用途にお
いてカラム・クロマトグラフィの試料分離を模擬できる
。

【００１９】従って、制御装置、可変かつ制御可能な流
れ制限を有する少なくとも１つの要素、及び試料収容部
からなる流体流れシステム装置を使用して、試料から成
分を抽出する方法が開示される。本発明の方法は、試料
を試料収容部に挿入する段階、温度、圧力、流量、及び
抽出時間の設定点を制御装置に入力する段階、及び加圧
流体を供給する段階からなる。流体を流れシステム装置
に入力流量設定点で注入するポンプに、流体を導くこと
により、抽出プロセスを開始する。システム圧力を、流
体がシステム内に汲み上げられるにつれて検知し、可変
流れ制限を調整して設定点圧力を達成し、保持する。抽
出は、流体を設定点流量で試料内部を通過させて導き、
試料収容部を出る流体混合物を膨張ノズル部に導くこと
により行われる。好ましくは、本発明の方法は、入力抽
出時間が経過するまで流し、圧力、温度の設定点を常に
制御することを含む。或る実施例では、設定点を入力す
る段階は、これらのパラメータを所定の順序で変える抽
出の方法が得られるように反復される。本発明の方法は
、可変流れ制限を制御するためにオリフィスを開閉する
こと、あるいは設定点圧力が達成されるまでオリフィス
を閉じること、及びオリフィスの絞りを制御して設定点
圧力を維持することを考えている。

【００２０】本発明は、試料から成分を抽出する装置を
も開示している。好適には、ポンプモータ及びポンプモ
ータ速度制御器を備えたガス液化用ポンプが、ポンプの
出力の圧力を設定点圧力に調整する手段と共に設けられ
る。抽出部への加圧流体の供給は、流れシステムにより
試料を保持するための手段である。この装置はまた、可
変オリフィスを備えたノズル、及び信号をポンプモータ
速度制御器に供給するための圧力トランスデューサ（ｔ
ｒａｓｄｕｃｅｒ）からレギュレータ・フィードバック
・ループに接続されている圧力信号供給用の圧力トラン
スデューサを備えている。ノズルによる圧力降下は、膨
張流体から溶解物質を沈澱させる一方、流れ及び圧力の
パラメータを分離させる。別の１つの実施例では、レギ
ュレータ・フィードバック・ループは、流体の圧力を所
定値に維持するように、ポンプの速度を制御し、可変オ
リフィスを有するノズルは、加圧流体の質量流量を所定
値に制限する絞りを作るように設定される。代わりの他
の実施例では、ポンプは質量流量の調節を行う計量ポン
プを備え、可変オリフィスを有するノズルは加圧流体の
圧力を所定値に維持する絞りを作るように設定される。

【００２１】このように好適な実施例では、本発明に従
って作られた試料から成分を抽出する装置を開示してい
る。記述したシステムは、１つ以上の溶媒流体源及び高
圧ポンプに接続された１つ以上の抽出溶媒流体入力ポー
トを備えている。圧力トランスデューサは、高圧ポンプ
から供給された流体の圧力を測定する。抽出室流れシス
テムは、好適には試料を流体の流れシステム内に保持す
る抽出室、及び試料を抽出室に入れる試料入力モジュー
ルを備えて設けられる。流体流れを抽出室部を通るよう
にするバイパス流れシステムも設けられている。これら
の流れシステムは、バイパス流れシステムと抽出室流れ
システムとを併合する手段により結合されている。抽出
された成分を分離するために、本発明は、少なくとも１
つのノズルとトラップ・サブアセンブリとからなる、抽
出溶媒流体を試料からの成分と分離する試料収集手段を
利用している。少なくとも１つの試料収集容器の他に、
流れトランスデューサも好適に組み込まれている。本発
明の装置のこの好適な実施例では、加圧流体は、独立に
決定されかつ制御される条件の下で、試料内部を通過し
て流れ、試料からの１つ以上の所定の成分を溶解し、成
分は試料収集容器により集められる。上述の基本装置に
対する多数の変形例及び追加例を以下に詳細に示す。

【００２２】最後に、本発明は、ユーザにより所定の値
にプログラムすることができ、かつこのような値を維持
するようにシステムを調整する圧力・熱制御システムを
備えた超臨界流体抽出システムの操作方法をも開示する
。最初にユーザは、操作流体設定点密度及び区域温度を
入力し、システムは設定点密度をその流体に対する状態
方程式の所定の領域で設定点として区別し得る値に丸め
る。次に、システムは、設定点密度に対応する操作圧力
を、これらの変数間の既知の関係を利用して計算する。 ユーザは、密度及び温度の値が装置の操作領域外の圧力
を生ずれば知らされ、操作圧力及び他の値が表示される
。最後に、システムは、値を、設定点密度を抽出プロセ
ス中設計仕様に維持する圧力・温度制御システムに伝え
る。

【００２３】本発明はまた、機器、特にノズルが閉塞さ
れるのを予防したり、あるいは特殊な物質の堆積で予想
される他の問題を予防するために、溶媒ですすぐ方法と
装置の具体化を提供する。また、本発明の具体化は、抽
出室を出た後の抽出流体の流れの選択的な希釈のための
付加装置を包含する。

【００２４】

【実施例】本発明の第１の特徴によれば、流れ及び圧力
の設定点を分離することができる。ユーザは、試料を流
れシステムに挿入し、温度制御設定点及び制御圧力又は
密度設定点を入力して、本発明による超臨界流体抽出の
手順を開始する。密度設定点の方を選択すれば、密度設
定点の入力値を使用して制御圧力を計算しなければなら
ない。オペレータは、次に制御流量、抽出に対する時間
の長さ−これは、抽出流体がどれだけ長く試料内部を通
過して流れるかを決める−を、システム・パラメータ時
間と共に入力する。本発明の方法は、全ての段階に対し
てパラメータ設定点の選択を繰り返し、これらのパラメ
ータをユーザが規定した順序で変える完全な抽出サイク
ルを作り出す。「開始」命令を発することより、装置は
以下の各段階を遂行する。（１）流体を、周囲圧力又は
大気圧より高い圧力の内容物が入っている標準ガスシリ
ンダから、ガス層又は液体層として回収する。（２）回
収した流体を、流体の所定の流量で抽出システムの残り
の部分に供給するよう電子的に制御されているポンプに
導く。（３）流体がシステムに注入されるとき、システ
ム圧力を検知する。（４）流体を閉鎖システム内に注入
することにより、設定点圧力が達成されるまでノズル・
オリフィスを閉鎖するように制御する。（５）設定点抽
出時間と比較するために時間測定を開始する。（６）ノ
ズル・オリフィスを適切な範囲の絞りに制御して、一旦
達成された設定圧力を維持し、システムへの流体注入が
設定点流量で継続するようにする。次に、流体を、試料
収容部内を通過させ、選択した流路を通して導く。シス
テムは、次に試料収容部を出る流体混合物を膨張ノズル
部に導き、抽出時間入力が経過し終わるまで、流れ、圧
力、及び温度の全ての調整された設定点を維持するよう
に続行する。

【００２５】図１を参照すると、超臨界流体及び近臨界
流体を使用する本発明の抽出システムの一実施例が示し
てある。システムは、最初に、設定点圧力を制御するレ
ギュレータ１０４を備えたポンプ１０２を使用して、ガ
スシリンダ１００からの二酸化炭素又は他の流体又は流
体混合物を加圧する。流れシステムは、分離すべき成分
を含む試料を保持している抽出部１０６に加圧流体を伝
える。システムは、次に流体溶液をノズル１０８に導き
、ここでその溶液は低い（例えば、大気の）圧力まで減
圧される。図示した実施例では、ノズル１０８は、質量
流量を制限する絞りを生成するように設定された可変オ
リフィスを備えている。設定点圧力を達成するには、レ
ギュレータ１０４を使用してポンプ１０２の速さを調整
することによる。両分離パラメータは、独立に設定され
る。レギュレータ１０４は、信号をポンプモータ速度制
御器１０４に供給して所定の圧力設定点で操作を安定さ
せる圧力トランスデューサ１１２からのフィードバック
・ループの一部である。流れトランスデューサ１１８は
、設定点流量を制御するノズルの可変オリフィスの物理
的絞りを調整する制御ループ１１６の一部として設けら
れている。

【００２６】図２に示す本発明の好適な実施例では、流
体は、計量ポンプ１０２により所定流量で汲み上げられ
、流れシステムの残りの部分に、調節された質量流量を
供給する。再び、流体は、流体に浸されている抽出部１
０６にある試料内部を通過して流れ、試料からの物質を
溶解し、ノズル１０８での圧力降下を通して進む。ノズ
ル１０８は、高圧溶液内に圧力降下を生じさせて膨張抽
出流体から溶解物質を沈澱させる領域としての他に、加
圧システムに対する背圧レギュレータとしても働く。 圧力トランスデューサ１１２からの信号を使用する制御
ループ１１０は、ノズル１０８による物理的絞りを制御
し、ポンプシステムにより、流れ無しから約４ｇ／分ま
での範囲に計量された質量流量の全範囲について設定点
圧力を維持する。当業者により理解されるように、可変
環状オリフィス・ノズル１０８は、多様な手段で実現す
ることができる。例えば、修正ニードルバルブは、膨張
領域の設計に特別な注意を払って構成することができる
。

【００２７】超臨界流体を使用するときは、密度のパラ
メータは、圧力及び温度の関数であるが、流体の溶媒能
力（溶解力）に直接関連付けられる。それ故、溶媒能力
は、３つのパラメータの中の２つを設定し調整すること
により、調節可能であり、かつ選定可能である。圧力ト
ランスデューサは共通であるが、典型的な抽出装置の操
作状態での密度トランスデューサは共通でないから、所
望の操作密度及び温度を選択し、適切な操作圧力を計算
し，その圧力に制御するのが好ましい。

【００２８】圧力及び流れを独立に制御することにより
、化学者は、操作圧力を選択して抽出流体溶媒を変え、
ポンプ流量を変えて抽出流体処理量の割合（又は効率）
を変えることができる。パラメータを分離した状態で、
ユーザは、両パラメータの範囲にわたり所定の時間量だ
け、すなわち抽出流体の正味量を抽出することができる
。本質的に、これら全てのパラメータ、流量、圧力、及
び時間は、今や独立している。本発明の或る実施例では
、流れシステムの多数の区画の温度も第４のパラメータ
として独立に制御される。

【００２９】当業者には容易に認められるように、本発
明は、クロマトグラフの効率を可能な限り大きくするこ
とにより超臨界流体クロマトグラフィ（ＳＦＣ）をかな
り発展させている。ＳＦＣ抽出装置の将来の典型的な実
施例は、超臨界及び近臨界のキャリヤ流体（移動相とも
言われる）を用いる操作から必要な圧力降下を生じさせ
るのに固定絞り（穴、或る長さの細管、フリット等）を
採用していた。絞りの直径は、代表的には数ミクロンで
あった。ＳＦＣで使用する場合において、密度（圧力）
、流体、及び温度のパラメータを開発することは、超臨
界流体抽出（ＳＦＦ）で行う程度に重要である。固定絞
りの場合には、クロマトグラフのオペレータは、流量を
変えて操作圧力を達成するしかなかった。しかし、これ
は、クロマトグラフ分離においては、流量が分離効率上
重要なパラメータであるため、望ましくない。高い圧力
を達成するのに必要な流量は、最も効率の良いクロマト
グラフ領域で、すなわちファンディームター（ｖａｎ　
　Ｄｅｅｍｔｅｒ）曲線の極小で、操作させるには、は
るかに大き過ぎることがしばしばである。従って、本発
明により開示されているように、密度（圧力）と流量の
独立制御は、適切なクロマトグラフ操作を可能とするも
のである。

【００３０】図３には、固形物、半固形物、及び少量の
液体から成分を抽出する本発明の装置の好適な実施例が
示されている。この装置は、ガスボンベ１００からの複
数の抽出流体の入力ポートを備えており、その各々はバ
ルブ１０１及び、或る場合には下流に設置されて、必要
に応じて多数から１つのポートを選択する付随チェック
バルブ２０３を備えている。上流で、かつポンプへの注
入の直前に流体温度を制御する熱交換器２０４をも設け
ることができる。溶媒は、ポンプ室内部で必要な流体圧
縮性を与えるように熱的に制御することができる高圧ポ
ンプ２０２を通して流れる。流体の汲み上げによる圧力
の波打ち現象を減衰するように、パルスダンパ２０５が
ポンプ２０２の下流に設けられている。次に、流れは「
バイパス」部及び「室（ｃｈａｍｂｅｒ）」部と言う２
つの部分に分割される。バルブ２０７、２０９は、流れ
を、この２つの部分のいずれかに、両方に、あるいはい
ずれでもなく、向けるように設けられている。流れシス
テムの室部は、図３に示す下方のバルブ２０９により調
整される。予備加熱器２１１は、溶媒の温度を調整する
ために流れシステムのこの部分に再び設けることができ
る。別の予備加熱器２４０を、バイパス部にも設けるこ
とができる。このようにして流体は、抽出が行われる室
２１０に流入する。概略的に示したように、本発明の室
は、好適には２つの位置の間で動作する。この動作によ
り、室を自動化することができ、室２１０と試料が入っ
ている容器との間に必要な高圧シールを自動的に発生す
る装置を設けることができる。

【００３１】室は、図示した２つの位置の間で動作する
ため、流体接続用管及び熱信号、制御信号、及びパワー
信号の可撓電子接続を含む可撓継手が設けられている。 これは、本発明の装置が流体を作動部分に供給する必要
があるからである。

【００３２】室２１０の内部にある試料入力モジュール
は、好適には試料を、供給される動きによって作られる
必要な全てのシールによって、抽出室２１０を経由して
流れに挿入できるようにする。試料入力容器インターフ
ェース及びアクチュエータは、好適には、円筒容器の種
々の大きさに適合できるようになっている。「シンブル
」（ｔｈｉｍｂｌｅ）と言う試料入力容器は、好適には
、自動化ベンチ（ｂｅｎｃｈ）内の共通の容器であり、
同じ容器を、試料輸送容器として、固相抽出カートリッ
ジの一部として、及びロ過装置の一部として役立てるこ
とができる。

【００３３】上に指摘したように、本発明の流れシステ
ムは、図３に示すように、上方バルブ２０７で制御され
るバイパス部を備えている。バイパス部は、流体の流れ
を試料が入っている抽出室部２１０の周りに導き、室／
円筒形容器からの溶液の内容のサンプリングが行われる
前に、全ての制御がされた設定点を平衡させる。高圧ポ
ンプにより供給される流体の圧力は、圧力トランスデュ
ーサ２０１により測定されるが、このトランスデューサ
はバイパス内部に設定されているとして図示されている
。しかし、本発明の他の実施例では、トランスデューサ
２０４は、他のどこにでも設置することができ、また流
れシステムの種々の点で圧力を一層完全に監視するため
に１つ以上の別のトランスデューサを備えることができ
る。

【００３４】圧力／密度による抽出流体の溶媒力を有意
に制御するには、圧力トランスデューサ２０１，２０４
を使用して行う。当業者に理解されるように、このよう
な圧力トランスデューサ２０１，２０４の構成は、該当
する確度及び精度の仕様を満たさなければならない。ト
ランスデューサは、好適には、流体流に対する無効体積
が可能な限り小さくなるように機械的に選定され、背圧
調整サブアセンブリ及び室２１０への両部への圧力降下
を最小限にするために、背圧調整アセンブリに近接して
、及び室２１０の出口の比較的近くに設置される。当業
者が容易に理解するように、図３は本発明の概要図であ
り、記述した構成要素の相対的設置は、システムの操作
仕様と選択した構成要素の性能によって決められる。

【００３５】上述したバイパス及び抽出室の流路は、続
いて接合部２１３で共に併合され、適切なバルブ及びフ
ィルタを使用してノズル・トラップサブアセンブリ２１
４に流入する。本発明の装置は、高圧流路を低圧すすぎ
部から分離するバルブをも備えている。微粒子によるノ
ズルアセンブリ２１４の故障をできる限り少なくするに
は、フィルタ２１５をノズル／トラップアセンブリの直
ぐ上流に設けるのが好ましい。

【００３６】流れは、次に、システムの試料収集部を構
成するサブアセンブリに向けられ、ここで純粋抽出溶媒
、混合抽出溶媒、及び／又は抽出溶媒に溶解している抽
出成分の混合物が、ノズル・サブアセンブリ２１６によ
る圧力降下を受ける。液体二酸化炭素、あるいは二酸化
炭素とメタノールのような流体の亜臨界又は近臨界の混
合物のような高蒸気圧の液体は、圧力降下を受けると膨
張するので、圧力降下により抽出溶媒を溶解成分から分
離することができる。

【００３７】ノズル・サブアセンブリ２１６はまた、圧
力制御ループ及び熱制御区域の一部として背圧調整機能
を受け持つ。但し、流れの制御は、圧力／密度の制御と
は無関係である。本発明の装置の好適な実施例では、流
れの制御は、ポンプ２０２により行われる。しかし、他
の実施例では、図１及び図２を参照して上述したように
、流れ制御のためにノズル２１６を使用し、ポンプ２０
２に圧力及び密度を制御させることができるようにして
いる。

【００３８】ノズル２１６で圧力降下を受けても液体の
ままでいる流体については、トラップ・サブアセンブリ
２１８を操作させて、これらを下流で蒸発させる。トラ
ップ・サブアセンブリ２１８は、沈澱する抽出成分を運
び去る膨張流動ガス流を隔てる区画となる。トラップ・
サブアセンブリ２１８には、不活性であるか、あるいは
吸着剤のような或る化学的活性、あるいは静止相又は結
合液相のような或る化学的官能性を有する、多孔質又は
粒状の物質を詰めることができる。当業者は、トラップ
・サブアセンブリ２１８の内部に使用する埋め込み物質
又は詰め物は、ユーザが分野を開発することができるパ
ラメータであることを容易に理解するであろう。

【００３９】トラップ・サブアセンブリ２１８は、周囲
状態と加熱状態との間で操作することができる独立に制
御される熱区域でもある。圧力降下に遭っても蒸発しな
い抽出流体については、トラップ・サブアセンブリ２１
８の熱制御を利用して、例えば、ヘキサン、あるいは調
節剤・二酸化炭素混合物を作るのに使用される調節剤の
ような流体を蒸発させることができる。

【００４０】本発明の装置は、好適には、抽出操作中に
排出蒸気を開放孔／廃棄位置に導いたり、すすぎ段階中
にすすぎ溶液を種々の大きさの収集機器や開放孔／廃棄
位置に導いたりすることができる切替えバルブ（ａｃｔ
ｕａｔｅｄ　　ｄｉｖｅｒｔｅｒ　　ｖａｌｖｅ）２２
０，２３４を備えている。切替えバルブ２２０，２３４
は、好適には、無効体積を可能な限り少なくしながら、
バルブ動作を行う。バルブ動作は、すすぎ流体流又は排
出抽出流体を異なる届け先に導くのにも行われる。最初
の届け先は、液体廃棄流２２３及びガス状開放孔２２４
の双方への端部を有している分配カラム２２２である。 第２の届け先は、遠隔ポート２２５である。好適には、
分配カラム２２２は低温に制御され、ミスト除去成分を
使用して液体調節剤を基礎蒸発抽出流体から分離し、あ
るいは液体溶媒を収集する。

【００４１】流れトランスデューサ２２６又はロータメ
ータが、好適には、分配カラム２２２の上部に接続され
ている。分配カラム２２２はまた、すすぎ溶媒を供給す
るポートを備えた切替えバルブ２２０にも接続されてい
る。バルブ２２７（又は複数のバルブ）は、システム圧
力に耐え得、すすぎ溶媒ポンプ２３０を提供し、１つ以
上のすすぎ溶媒溜からすすぎ溶媒流を選択するのに設け
られている。すすぎ溶媒ポンプ２３０は、好適には、液
体クロマトグラフ式の帯域移動に適した可変分配率を備
えており、ユーザが選択した収集体積を所定の届け先に
供給するようにすることができる。すすぎ溶媒ポンプ２
３０は、一層確実に操作するため、活性な入口バルブ２
３１又は活性な出口バルブ２３２を備えて構成すること
ができる。これらのバルブは、典型的なチェックバルブ
かスイッチバルブでよい。

【００４２】このようにして、所定の条件下で、すすぎ
溶媒は、ポンプ２３０及び切替えバルブ２２０を通して
トラップ・サブアセンブリに導かれ、沈澱成分を溶解し
、これらをユーザが選定した留分収集場所に移動させる
ことができる。トラップを通るすすぎ溶媒の方向は、抽
出段階中の抽出流体の流れに対して前方フラッシュ又は
後方フラッシュとすることができる。図３は、後方フラ
ッシュ・システムを示しているが、前方フラッシュも本
発明の好適な実施例である。

【００４３】トラップ・サブアセンブリ２１８は、液体
廃棄ポート２２３、遠隔ポート２２５、及び好適には切
替えバルブ２３４により待ち状態にあるオート液体サン
プラ容器２３６に接続されている。バルブ２３４は、試
料収集容器２３６に供給するが、これは自動化を容易に
するために抽出室２１０に関連して上述したように動作
される。従って、好適な実施例では、本発明の装置は、
ガスクロマトグラフや液体クロマトグラフに典型的に使
用されているオートサンプラ容器のような試料収集容器
に、複数の留分を集めることができる待ち列をも備えて
いる。

【００４４】本発明に従って作られた超臨界流体抽出装
置を作動させて、保守中に又は稼働中に発生する不稼働
時間を可能な限り少なくしながら、最適回数を行うのに
使用できる多数の変形案が存在する。

【００４５】図３を参照して上に説明したように、本発
明の装置の好適実施例では、流れは、「バイパス」部及
び「室」部と言われる２つの部分に分割される。従って
、弁２０７，２０９及び他の流れ制御装置を設けて、流
れを、バイパス部及び室部のいずれか又は両方に導き、
又はいずれにも導かない。バイパス部は、流体の流れを
、試料が入っており、かつ試料入力モジュール内に設け
られている抽出室２１０の周りに導いて、抽出室の内部
から溶液の内容のサンプリングを開始する前に、被制御
設定点の全てを流れと平衡させる。バイパス部及び室部
の流路は、接続点２１３で好適に併合し、続いて適切な
弁及びフィルタを使用してノズル／トラップ・アセンブ
リ２１４に流入する。本発明はまた、弁２１２及び他の
流れ制御装置を更に備えて、大きな高圧流路を低圧のす
すぎ部から分離している。ロ過装置２１５がノズル／ト
ラップ・アセンブリ２１４の蒸留に好適に設けられてい
る粒子の蓄積によるノズルの故障を極少にしている。

【００４６】本発明の或る実施例では、弁２０７，２０
９，２１２及び上に記した（高圧流路を低圧すすぎ部か
ら分離するのに使用される）圧力分離弁により本発明の
装置が超臨界流体抽出中に頻繁に発生する問題を克服す
るように構成され、動作することができる。このような
問題には、抽出装置の流体制御要素の１つ以上が、試料
装置部と、例えばノズルによる圧力降下によりシステム
圧力を維持するのに使用されるリストリアクタから直ぐ
下流にある領域との間で閉塞すると言うことがある。閉
塞は、流れの中への溶解成分の沈澱、溶融基質又は基質
成分の流れの中への押出、又は金属のやすり屑のような
装置自身から出る粒子の腐食、及びこのような粒子の連
続蓄積の結果生ずる。

【００４７】従って、本発明の好適な実施例は、ノズル
の喉部をすすいで粒子物質の蓄積を防止することができ
る方法を提供する。第１に、供給されるすすぎ溶媒をノ
ズルへの入口管路と併合させる。この併合は、加圧動作
中装置の高圧側で発生する。好適には、併合は、弁を作
動して行い、ノズル入口の直ぐ上流で、又は代わりに溶
媒を究極的にノズル入口に流すことができる装置内の他
のどのような点でも行うことができる。本発明の或る実
施例は、ノズル２１６の喉部の大きさを変える手段をも
備えることができる。これは、ノズル２１６が可変環状
オリフィス・ノズルを備えている場合に最も実現し易い
。

【００４８】本発明のすすぎ法では、流体は、不溶解性
粒子物質を除去し、喉部を通して膨張領域下流にまで移
送するのに適切な圧力及び流量で、又は堆積し、沈澱し
た、又は吸着した成分を溶解させ、得られた溶液をノズ
ルの喉部を通して膨張領域にまで輸送するのに適切な圧
力、流量及び溶媒パワーで供給される。最後に、すすぎ
法はすすぎ溶媒供給源をノズルの高圧側から分離するよ
うにシステムの構成を復元する段階で終わる。

【００４９】図４は、本発明に従って作られ、ノズル２
１６の喉部をすすぐ装置を備えている超臨界流体抽出器
の好適な実施例を示す。図示したように、すすぎ溶媒溜
め２２８をノズル２１６から分離する弁２５１がノズル
２１６の直ぐ上流に設置され、必要なときに流れを制御
してノズル２１６をすすぐことができるようにしている
。

【００５０】代わりに、ノズル２１６の喉部をすすぐ装
置を図５に示すように構成することができる。この実施
例では、すすぎ溶媒溜め２２８をノズル２１６から分離
する弁２５１を、ノズル２１６の上流で、かつ図３を参
照して上述したフィルタ装置２１５の上流に設置する。 この実施例の長所は、フィルタ装置２１５に堆積した可
溶性物質が、弁２５１からの他に、弁導管、取付具、配
管の内面、ノズル２１６の予備膨張領域及びノズル／ト
ラップ・アセンブリ２１４の他の部分のような他の構成
要素からも除去されるということである。更に他の利点
は、フィルタ２１５がノズル２１６をすすぎ溶媒に存在
する可能性のある粒子から保護するということである。 従って、図５に示した実施例は、ノズル２１６を清掃す
ると共に、粒子と堆積した可溶性物質との両者が全く存
在しない状態にする。実質上、図示した装置は、操作進
行中保守を行うが、これはユーザにとって明瞭である。 この装置は、装置故障、及び現存する抽出システムによ
る閉塞のために典型的に生ずる故障を処理する際のユー
ザの介入の必要性を極少にするものである。

【００５１】図６は、ノズル２１６の喉部をすすぐ装置
の他の実施例を示す。この実施例では、すすぎ溶媒溜め
２２８をノズル２１６から分離する弁２５１が図４〜図
５のものと僅かに異なっている。弁２５１は、フィルタ
装置２１５の上流のどんな点にも設置されるが、この点
はノズル２１６の上流でかつ試料を通過しない流路構成
の中である。この実施例では、装置は、流れを制御する
バイパス及び室部の流路の接合点２１３の近くに設置さ
れる弁２１２を活用している。図６に示す実施例では、
弁２５１は最も好ましくは、Ａ、Ｂ、Ｃと記した少なく
とも３つのポートを備えている。図示のように、「Ｃ」
はすすぎ溶媒ポンプ２３０に接続されている。ポート「
Ａ」及び「Ｂ」は抽出中、すすぎ溶媒ポンプをシステム
から分離することにより流れを連続にする。但し、すす
ぎ段階中、ポート「Ａ」及び「Ｂ」は、弁２５１にあっ
て図６に記した他の「Ａ」及び「Ｂ」ポートの１つ以上
と接続されている。例えば、ポート「Ａ２」及び「Ｂ２
」はバイパス予熱器２４０の下流に設置されており、ポ
ート「Ａ３」及び「Ｂ３」は圧力トランジューサ２０１
の上流に設置されており、ポート「Ａ４」及び「Ｂ４」
はパルス・ダンパ２０５の直ぐ下流に設置されており、
ポート「Ａ５」及び「Ｂ５」は抽出流体入力チェックバ
ルブ２０３の直ぐ下流に設置されている。本発明を更に
良く図解するために、ポート「Ａ」と「Ｂ」との組み合
わせ間の接続は図示していない。当業者には理解される
ように、これら及び他の接続点を、溶媒溜め２２８から
溶媒を導入して装置をすすぐことができる種々な点を設
けるように作ることができる。図５の装置に関連して上
述した利点の他に、図６に示した実施例には、更にもっ
と広範囲な清掃を行う、すなわち一層多くの装置を各す
すぎサイクルで洗い流すという利点がある。

【００５２】最後に、図７は、本発明によるノズル２１
６の喉部をすすぐ装置の他の実施例を示す。第１のすす
ぎ弁２５３及び第２のすすぎ弁２５２が設けられ、高圧
ポンプ２０２を使用して調整の期間中適切な流体を適切
な時間に供給しながらすすぎ溶媒溜め２２８を抽出溶媒
供給源から分離する。

【００５３】図８（Ａ）〜（Ｂ）を参照すると、すすぎ
及び抽出の両段階中の第１のすすぎ弁２５３の動作接続
を示してある。図８（Ａ）に示すすすぎ段階中、ポンプ
２０２により供給される流体は、フィルタ２１５に、続
いてノズル２１６に導かれ、そのすすぎを行う。他の流
路は、抽出装置の残りを、室流路とパルスダンパ２０５
の入口側へのバイパス流路との間の接合点２１３から分
離している。抽出段階中に、第１のすすぎ弁の位置は図
８（Ｂ）に示す位置に好適に切り替わる。図示のように
、ポンプ２０２により供給される高圧流体はパルスダン
パ２０５への直接的な流れに供給される。他の流路は、
ノズル２１６の上流である室の流路とバイパスの流路と
の接合点２１３とフィルタ２１５との間の流れを分離す
る。

【００５４】従って、この実施例では、溶媒溜め２２８
からの溶媒の流れに関連するポンプ装置の必要性がない
。第１のすすぎ弁２５３は、図４〜図６を参照して上述
した実施例の場合のように、流れのどこにでも挿入する
ことができる。図５〜図６の装置に関連して上述した利
点の他に、図７に示す実施例には、更に所定の調製方法
に適切な圧力、流量及び組成で流体を供給するのに１つ
のポンプしか使用しないという利点がある。

【００５５】本発明の更に他の特徴は、方法及び装置の
幾つかの実施例に、溶解成分の濃度を下げるために溶媒
を抽出する際に抽出溶液を希釈する設備が設けられてい
ることである。こうして得られる溶液は、流れ状態、例
えば、断面の変わる導管を通る通路、温度勾配及び圧力
降下の変化に対して一層強く、流路に沿う抽出成分の沈
澱又は吸着又はその両者がノズル領域の上流で極小にな
る。本発明による希釈は、抽出溶液、すなわち抽出物に
抽出流体が加わったものの流れと共にバイパス部を通し
て供給される。本発明の或る実施例では、純抽出流体の
流れを併合して多成分溶媒混合物とすることができる。 流れの併合は、抽出室２１０からノズル２１６への流れ
の前又は同時に行われ、流体の流れは好適にプロセスの
残りを通じて併合されたままになっている。

【００５６】従って、再び図３を参照すると、超臨界流
体抽出装置内部の抽出溶液の濃度を下げる装置が好適に
流れをバイパス部に導く弁２０７及び流れを抽出室２１
０の内部の領域に導く弁２０９から構成されている。２
つの流路を併合させる接合部２１３も設けられている。 本発明のこの特徴によれば、図３の装置は、装置を通る
流路を制御する程度を変える他は変わっていない。適切
な希釈程度は、２つの弁２０７、２０９を、開き、閉じ
、あるいは弁２０７、２０９を通る流量を変える等のよ
うに制御する制御手段を設けることにより得られる。 当業者が容易に認めるように、このような制御手段はソ
フトウェア制御器、ファームウェア制御器及び電線で結
線した電子装置から構成することができる。或る実施例
では、ユーザインターフェースを設けてユーザに適切な
希釈度を選択させることもできる。最後に、装置は好適
に掃引されに実際の室体積を決定し、試料と抽出流体と
の間の実際の接触程度に関する情報をユーザに伝える手
段をも備えている。

【００５７】図９は、超臨界流体掃引抽出器の抽出部内
の抽出溶液の濃度を下げる代わりの装置を示している。 図示してある通り、弁２０７は流れをバイパス部に導き
、他の弁２０９は流れを試料収容部に導く。接合２１３
が設けられていてこれら２つの部分の流れを併合する。 但し、図９の実施例では、制限手段３１０がバイパス流
路に設置されている。その他に、或る実施例では、更に
別の制限手段３２０が抽出室流路に設置されている。制
限手段３１０，３２０が流れを制限する程度は、バイパ
ス部及び抽出部の双方の弁２０７、２０９が開いたまま
になっているとき２つの流路の間で抽出流体の分配が適
切になるように選ばれる。装置は、また好適に、本発明
の方法の抽出期間中に２つの弁２０７、２０９を開いて
おく「希釈モード」で動作させ、又は弁２０７、２０９
を選択的に動作させて時限動作させる「非希釈モード」
で動作させる制御手段を備えている。上述した通り、制
御手段はソフトウェア制御器、ファームウェア制御器又
は電線で接続した電子装置から構成することができる。 図３を参照して上述したように、図９に示した本発明の
好適実施例は、掃引される実際の室体積を計算する手段
をも備えている。

【００５８】抽出流体溶液の濃度を下げる装置の更に他
の実施例を図１０に示す。好適に流れを夫々バイパス部
及び抽出部に制御する弁２０７、２０９及び流路を接合
する接合点２１３が再び設けられている。質量流量セン
サ４００が試料収容領域２１０の直ぐ上流に設置されて
いる。弁２０７が流れを制限する程度を調節する流れ制
御手段がバイパス部に設置されていて、試料収容部を流
れる流れを変えている。最後に、掃引される実際の室体
積を瞬時質量流量を時間にわたり積分することにより計
算し指示する計算手段も抽出装置の動作制御システムの
一部として好適に設けられている。

【００５９】当業者は、上述した方法及び装置には多数
の問題を解決する明確な用途があるが、上述の方法及び
装置の特徴を組み合わせて他の改善された結果を達成す
ることが更に望ましいことを理解するであろう。従って
、例えば、本発明は溶解成分の濃度を下げるために、上
に示した付随的長所を、ノズルの喉部を通してすすぐ方
法と組み合わせて、抽出溶媒中の抽出物の溶液を希釈す
る方法を提供する。本発明による組み合わせ方法は、使
用すべき希釈の程度を選択すること、及びその結果得ら
れる試料の抽出流体との接触の程度を記述する情報、例
えば掃引体積を示すことを含んでおり、他の設定点パラ
メータ値を次に入力し、又は選択する。次に抽出プロセ
スを実行し、続いて本発明によるすすぎ方法を実行する
。以後の抽出段階及びすすぎ段階を必要に応じて繰り返
し、或る実施例では、更に以後の各抽出段階について希
釈を実施することもできる。

【００６０】本発明の装置が受け入れる試料の主な形態
は、固形試料からなるが、液体をロ紙、吸着剤、又は粉
末のような固形保持体上に散布することにより少量（す
なわち、体積でマイクロリットルからミリリットル）の
液体を導入することが可能である。同様に、脂肪及びク
リームのような半固体を入力することができる。

【００６１】本発明の他の実施例では、図３を参照して
上述したノズル／トラップ・サブアセンブリ２１４の他
に、１つ以上の更に別のノズル／トラップ・サブアセン
ブリを備えるのが望ましいことがある。このような付加
ノズル／トラップ・サブアセンブリは、本発明の装置に
組み込むか、あるいは本発明の装置と結合されている他
の装置に設置される。或る場合には、付加ノズルは単に
付加サブアセンブリであることもある。他の実施例では
、他の装置に設けられるノズル及び／又はトラップ・サ
ブアセンブリを、本発明に従って作られた抽出器の一部
として好適に設けられているものと、完全に置き換える
ことができる。その他に、ノズル及びトラップ・サブア
センブリのハードウェアは、本発明の装置内で、あるい
は本発明の装置が設置されている装置内で機能を行うよ
うに適合することができ、その例としては、ガスクロマ
トグラフでの注入ポート、液体クロマトグラフでのプリ
カラム又はハートカットがある。

【００６２】開示した装置に対する他の修正は、遠隔ポ
ート２２５及び／又はトラップ出口２２３、２２４と他
の分析装置−例えば、特に液体クロマトグラフ、紫外／
可視分光光度計、及び液体サンプラ−との間の付加接続
を組み立てる手段を設け、トラップ２１８から洗い落と
した留分を更に操作し、続いて分析するためにこれらの
装置に導くようにすることである。

【００６３】同様に、図３に開示した装置は、ノズル／
トラップ・サブアセンブリ２１４の中の溶質を回収する
前に、あるいは他の装置に導く前に抽出室２１０を出る
流体溶液のサンプリングを行うように修正することがで
きる。例えば、サンプルした流れを、おそらく高圧であ
るが、紫外／可視分光光度計に、あるいは液体クロマト
グラフ、超臨界流体クロマトグラフ、ガスクロマトグラ
フのような多様な他の分析装置のサンプリング・バルブ
を通して導くことができる。

【００６４】図３を参照して上述したように、トラップ
２１８には、詰め込み材料を詰めることができる。しか
し、本発明の装置の別の実施例は、幾つかの化学的に活
性な詰め込み材料（例えば、典型的な液体クロマトグラ
フのカラム詰め込み材料、吸着剤、あるいは他の多孔質
材料）を備えた別の領域、及びこのような領域への流体
の方向を制御する別のバルブである別の熱区域制御及び
ハードウェアを備えることができる。このような装置を
追加することにより、試料が入っている抽出室２１０を
出る溶液の混合物を、その溶液がノズル及び／又はトラ
ップ・サブアセンブリ２１４に到達する前に、分別を行
うように装置を使用することができる。室及び上述した
バイパス領域を通る流れは、熱区域の操作と共に、統合
されて試料物質を分別区域に堆積し、次にその区域から
成分を選択的に除去する。成分は、上述した装置構成の
どれかに集められる。

【００６５】上述した試料収集容器２３６の待ち列は、
更に多数のオートサンプラ容器の収集、オートサンプラ
容器上のラベル（バーコードラベル）の読み取り及び／
又は書き込み、固相抽出又は他の典型的な湿式化学操作
による留分溶液内の成分の更なる分別、及び定量を含む
所定の分析法に適切な溶液を得るように分析実験室で行
われる典型的な湿式化学操作及び反応、のいずれかに対
して設けられる別の留分待ち列で補足することができる
。

【００６６】また、抽出容器を抽出室２１０に設置し、
室２１０から抽出容器を取り出し、抽出容器を待ち列／
貯蔵区域に置き直す自動化装置を設けることができる。 抽出容器（サンプル出力容器）上にラベルを読み書きす
ることも、このような実施例に設けることができる。

【００６７】或る実施例では、ポンプ２０２は、抽出装
置に単成分、２成分、及び３成分の溶媒供給を行って流
体及び流体混合物、特に周囲状態では通常液体であるも
の、を混合するように操作することができるポンプを備
えることにより修正することがてきる。基礎抽出流体は
適切な管及びバルブを介して結合され、統合動作はワー
クステーション、又は他の命令を溶媒バルブ及びポンプ
に発するコンピュータ基準制御器を介して行われる。こ
のように、或る実施例では、流体及び流体混合物（特に
、周囲状態で通常液体であるもの）を基礎抽出流体とし
て混合し、複数成分の抽出溶媒を形成する付加汲み上げ
チャンネルを追加することは、抽出器装置内部に更に他
のポンプ及びバルブを組み込んで抽出流体用混合物を得
ることにより行うことができる。

【００６８】最も好ましいのは、バルブを設けてすすぎ
溶媒流れを選択すること、及びすすぎ溶媒ポンプを設け
ることである。上述したように、すすぎ溶媒ポンプは、
システム圧力に耐えることができ、液体クロマトグラフ
式の帯域移動に適した分配率を備えている。

【００６９】最後に、このようなシステムの設計に関す
る当業者により理解されるように、本発明の装置は、ハ
イフン方式（ｈｙｐｈｅｎａｔｉｏｎ）と言われる方法
で、他の装置又は技法と結合することができる。本発明
が企図しているハイフン方式の例は、試料の超臨界流体
抽出と結合した高圧固相抽出，超臨界流体抽出のプレカ
ーサーとしての固相抽出，試料の超臨界流体抽出後の抽
出物収集トラップ２１８により固相抽出と同程度に洗練
されている或る実施例での低圧分別，他の装置に対する
すすぎ溶媒インターフェース（すなわち、再構成溶媒）
，試料が入っている室２１０と試料収集サブアセンブリ
２１４（ノズル及びトラップ２１８）との高圧流サンプ
リングで他の装置が高圧流からの試料を監視し又は採取
することができるように圧力制御機構のように動作する
サンプリング，複数の試料収集サブアセンブリの使用，
（ａ）ユーザからの他の届け先への他の命令と結合して
抽出器装置からの一連の動作を他の一連の動作と統合で
きるようにすること、及び（ｂ）一連の動作を構築でき
る原始命令の特徴を有する命令セットの使用、である。

【００７０】本発明を、その幾つかが本発明と関連して
上述のようなノズル及び／又はトラップ部を具備し得る
他の分析装置と関連して利用できるように考えている。 このような分析装置には、ガスクロマトグラフ、液体ク
ロマトグラフ、及び超臨界流体クロマトグラフがある。 その他、本発明は、試料からの抽出物をノズルに到達す
る前に分別する手段をも備えることができる。このよう
な分析器は、抽出物及びノズルと関連してバルブ及び熱
制御手段を利用することになる。

【００７１】本発明の装置は、各種の分野、すなわち超
臨界流体、流体の（超音速）膨張、抽出物の収集／再構
成、圧縮性流体の汲み上げ、設定点制御、での重要なパ
ラメータ及び制限の理解を応用している。上述したよう
に、システムは、溶媒を汲み上げるのに流体圧縮性アル
ゴリズムを利用し、流れ及び圧力／密度の制御を分離し
て行いながら溶媒能力（対圧力）に関する関連パラメー
タとして密度を入力できるようにする圧力・堆積・温度
アルゴリズムを利用している。好適には、システムは、
バイパス及び／又は希釈モードの流れを発生させる。或
る実施例では、抽出溶媒流体組成の選択を複数の入力に
より行っており、他の実施例では、抽出流体組成の選択
は別の汲み上げチャンネルにより行われる。適切なバル
ブ作用及び制御ソフトウェアを組み込んだ上述の実施例
では、静的な抽出及び動的流れ抽出の双方を行うことが
できる。本発明の装置はまた、複数区域の熱／圧力制御
を、特に臨界、近臨界、及び超臨界の各領域について、
それらのパラメータの密度制御に及ぼす影響を理解する
ことに基づく仕様に対して行う。

【００７２】本発明は、密度／圧力／温度アルゴリズム
を設定点入力及び後続のパラメータ制御についてユーザ
・インターフェースに組み入れる方法をも提供する。本
発明のこの特徴によりオペレータは、パラメータとして
密度を、圧力（及び、従って密度）をユーザ指定の温度
に維持する電子制御ループの一部として圧力トランスデ
ューサを使用している機器に、入力できる。上述したよ
うに、この時点で、密度を直接制御する電子制御ループ
にとって密度トランスデューサは、汎用機器には適切で
ないが、本発明には取り入れることができる。

【００７３】本発明はまた、ユーザが所要密度を入力し
て設定点密度を、抽出流体の流量を調節して密度設定点
を達成するようにする必要無しに維持できる熱制御シス
テムと共に、電子式圧力制御システムを備えている超臨
界流体抽出システムを操作させる方法を提供する。最初
に、操作密度及び区域温度をユーザ・インターフェース
を経由して入力する。次に、設定点密度を、状態方程式
の所定の領域で熱及び圧力の制御ループの制御能力があ
るとして、設定点として区別し得る値に丸める。次に、
システムは、相当する操作圧力を計算し、圧力及び温度
の設定点の組合せが機器の操作範囲外の圧力を生ずれば
、ユーザに知らせる。システムは、次に相当する操作圧
力をユーザに表示するので、全てのパラメータを目で見
ることができる。最後に、圧力及び温度の設定点を適切
な制御ループに伝えて、抽出又は他のサイクル中におい
て密度を維持する。

【００７４】開示した方法は、オペレータが超臨界流体
抽出器の機器操作に対するパラメータ設定点を選択する
に当たり、一層有意義な密度パラメータに重点を置くこ
とができるようにする手段を提供する。このようにして
、オペレータは、表に示されていない温度及び圧力での
密度に対して必然的にエントリ間で補間を必要とする調
べ表の使用の必然性を回避する。操作中、システムは、
相互作用パラメータの操作環境を超えているため、−例
えば、或る高い密度と高い温度との組合せが可能な供給
圧力を超えている場合−指定密度に達することができな
いときは、直ちにユーザにフィードバックする。

【００７５】従って、本発明は、その溶解力との非直線
関係が直観的でなく、溶解力（溶媒能力）が機器におけ
る重要なパラメータであるとき、所定の等温式によって
かなり変わるパラメータ（圧力）をユーザが入力するこ
とを回避している。パラメータとしての密度の重要性が
、新しいユーザに、それを使用する代わりに、訓練のよ
うに徐々に教え込まれる。

【００７６】特定物質の状態方程式に基づき、制御プロ
グラムが、所定温度での対応する圧力の後続計算と共に
、密度を入力できるように作られる。このようなプログ
ラムは、調べ表への一層自動化された手掛かりであるば
かりでなく、設計余裕及び設計仕様（得られる密度に影
響を与える温度及び圧力の波打ち現象）を探究する道具
でもある。

【００７７】本発明は、更に、ほぼ直接比例する溶媒能
力パラメータとしての密度の使用を促進するだけでなく
、ユーザに圧力の一層保守的な設定点の値を利用するよ
う間接的に促し、これにより機器の寿命を長くするもの
である。この最後の点は、密度が高くなれば、圧力が非
常に増大し、結果として対応する密度の増加が非常に小
さくなる等温線の「Ｓ」形状から生ずるものである。

【００７８】本発明の一定の実施例について詳細に述べ
てきたが、本発明は開示された実施例に限定されるもの
ではない。

【００７９】

【発明の効果】本発明によれば、試料（固体、半固定、
液体）からの各種の成分を、例えば超臨界流体を抽出溶
媒として、抽出することができ。

【００８０】しかも、本発明によれば、この試料の抽出
装置内への入力から、抽出された成分のオートサンプラ
容器への出力までを、自動化することができる。

【００８１】そして、このオートサンプラ容器として、
各種の分析装置に直接適合できるものを使用することが
できる。

【００８２】また、本発明によれば、抽出溶媒と抽出成
分との混合流体から抽出成分を分離させるために膨張ノ
ズルを使用しており、この膨張ノズルの使用により、圧
力と流れのパラメータを分離することができ、これらの
パラメータを夫々独立に設定することができ、かつ夫々
独立に制御することができる。この結果、操作圧力の選
択が容易となり、各種の試料に適した抽出流体溶媒（該
溶媒の種類により操作圧力が異なる）の変更も容易とな
る。

【００８３】更に、本発明のすすぎ方法によれば、上記
した本発明の試料抽出装置の構成機器、特にノズルの閉
塞等を好適に予防することができる。

【００８４】また、本発明では、すすぎ溶媒により、抽
出流体を選択的に希釈することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による抽出システムの概略説明図である
。

【図２】本発明の他の実施例の概略説明図である。

【図３】本発明の抽出装置の好適な実施例の概略説明図
である。

【図４】図３の抽出装置の閉塞に適用される本発明のす
すぎ方法を示す概略説明図である。

【図５】図４に示す本発明のすすぎ方法の好適な実施例
の概略説明図である。

【図６】本発明のすすぎ方法の他の実施例を示す概略説
明図である。

【図７】本発明のすすぎ方法の更に他の実施例を示す概
略説明図である。

【図８】図７に示す実施例に使用される弁の接続位置を
示す概略説明図で、（Ａ）がすすぎ段階の位置、（Ｂ）
が抽出段階の位置である。

【図９】本発明による抽出流体の希釈手段の例を示す説
明図である。

【図１０】本発明による抽出流体の他の希釈手段の例を
示す説明図である。

【符号の説明】

１００　　　　　　　　　　　　　　　　　　ガスシリ
ンダ１０２，２０２　　　　　　　　　　ポンプ１０６
，２１０　　　　　　　　　　抽出部１０８，２１６　
　　　　　　　　　ノズル２１４　　　　　　　　　　
　　　　　　　　ノズル／トラップ・サブアセンブリ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　試料収容部に、試料を導入する段階、
   温度、圧力、流量、及び抽出時間の設定点を制御装置に
   入力する段階、加圧流体を供給する段階、設定点流量で
   流体を入力する際に、該流体を流れシステムへの流体注
   入用ポンプに導く段階、システムへの流体注入の際に、
   システム圧を感知する段階、可変流れ制限を調整して、
   設定点圧力を達成し保持する段階、流体を、設定点流量
   で試料内部を通過するように導く段階、試料収容部を出
   た流体混合物を膨張ノズル部に導く段階、からなること
   を特徴とする制御装置，可変かつ制御可能な流れ制限を
   有する少なくとも１つの要素，及び試料収容部からなる
   流体流れシステム装置を使用して、試料から成分を抽出
   する方法。
2. 【請求項２】　　ポンプモータと該モータの速度制御装
   置とからなるガス液化用熱的制御ポンプ、前記ポンプの
   出力の圧力を、設定点圧力に調節する手段、加圧流体を
   、試料を保持する抽出部手段に導く流れシステム、種々
   のオリフィスに圧力信号提供用圧力トランスデューサを
   持つノズル、前記信号提供用圧力トランスデューサから
   前記ポンプモータ速度制御装置へのレギュレータ・フィ
   ードバック・ループ、前記ノズルによる圧力降下により
   、膨張流体から溶解物質を沈澱させる手段、からなるこ
   とを特徴とする試料から成分を抽出する装置。
3. 【請求項３】　　１以上の溶媒流体源、１以上の抽出溶
   媒流体入力ポート、高圧ポンプ、高圧ポンプによって供
   給された流体の圧力を測定するための圧力トランスデュ
   ーサ、流体流中の試料を保持するための抽出室、及び該
   抽出室に導入するための試料入力モジュールからなる流
   れシステム、流体を、前記抽出室部の周囲に、流すバイ
   パス流れシステム、該バイパス流れシステムと、抽出室
   流れシステムとを併合させる手段、少なくとも１つのノ
   ズルとトラップ・サブアセンブリとからなる、試料から
   の成分と抽出溶媒流とを分離するための試料収集手段、
   流れトランスデューサ、及び少なくとも１つの試料収集
   容器、からなり、独立に予め決められ制御される流れ及
   び圧力の条件下で、かつ試料から１以上の選択された成
   分を溶解する加圧流体の存在下で、加圧液体が試料内部
   を通過して流されるように構成してなることを特徴とす
   る試料から成分を抽出する装置。
4. 【請求項４】　　操作流体に、設定点密度及び設定点区
   域温度を入力する段階、設定点密度を、流体状態方程式
   領域を与える設定点のような区別し得る値に丸める段階
   、設定点密度に相当する操作圧力を計算する段階、密度
   と温度が装置の操作範囲外の圧力を生ずれば、ユーザに
   知らせる段階、操作圧力を表示するステップ、値を、設
   定点密度を維持するために、圧力と温度制御システムに
   伝える段階、からなり、設定点密度は、抽出操作中に、
   設計値の範囲内に維持され、かつ流れ制御から独立して
   いることを特徴とする、ヨーザにより所定の値にプログ
   ラムすることができ、かつ該値を維持するようにシステ
   ムを調整する、圧力・熱制御システムを備えた超臨界抽
   出システムを操作する方法。
5. 【請求項５】　　試料から成分を抽出する装置であって
   、かつノズル及び該ノズルの入口管路を有する該装置の
   すすぎ方法において、すすぎ溶媒源を前記ノズルの入口
   管路に連結する段階、及び該ノズルの入口管路を前記抽
   出装置に接続して該すすぎ溶媒源を前記ノズルから分離
   させるための段階よりなることを特徴とする試料から成
   分を抽出する装置のすすぎ方法。