JPH06229995A - 抽出装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】条件剤を添加しておこなう超臨界抽出等の抽出
において、自動的に抽出流体を供給し、条件剤や抽出流
体の状態を試料との相互作用に関連して制御しながら抽
出工程をすすめる抽出装置および方法。 【構成】抽出流体と条件剤を別個のまたは予め混合され
た流体源から供給する。、コントローラやセンサを備え
るポンプあるいはポンプ・システムを用いて抽出システ
ムに導入する。該混合物の温度と圧力を制御し、条件剤
の気ー液状態を制御する。すなわち、気ー液平衡を調節
し、試料容器内の気液組成を制御する。試料容器内の条
件剤を液体の状態となるように条件を設定し、これによ
り、抽出処理の向上をはかる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クロマトグラフィーや
抽出などの分析化学操作を行うための方法に関し、より
詳細には、抽出流体に添加される条件剤(modifier)を使
用した超臨界流体抽出およびクロマトグラフィーに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術とその問題点】抽出は分析化学の分野にお
けるよく知られた方法であり、多くの変形が含まれてい
る。本質的に、抽出には分析対象物(analyte)を取り出
すか、異物物質を除去し、試料マトリックスを残すため
に抽出流体（溶媒）を試料と接触させることがおこなわ
れている。比較的新しいタイプの抽出プロセスでは、溶
媒として超臨界流体を使用している。超臨界流体抽出(S
FE)は多くの利点を有し、その一つとして溶解力(solven
cy)で、これは超臨界流体の密度（すなわち圧力）の関
数であり、高い選択性を提供するものである。溶解度(s
olvency)の範囲を広げる方法のひとつは、「バルク」超
臨界流体("bulk" supercritical fluid)に添加される有
機溶媒混合物を使用することである。結果得られる混合
物は、抽出条件において超臨界流体であっても近臨界流
体(near-supercritical fluid)であってもよい。臨界値
以下の圧縮性流体の輸送特性(transport properties)
は、超臨界状態において見出される数値とほとんど同じ
数値を示す。SFEシステムには、条件剤を使用する他の
方法もある。1992年のACS Symposium Series 251-264ペ
ージに記載された「Supercritical Fluid Extraction:
Developing a Turnkey Method」を参照されたい。ここ
に開示されているように、試料より上流で条件剤を抽出
流体と混合させるのではなく、条件剤を試料に直接添加
することにより、抽出がより効果的になることが見出さ
れた。すなわち、溶媒流体流の組成を上流で変化させる
ことに比べて、試料に条件剤流体を直接添加し、試料マ
トリックスの状態を変化させる(modify)方がより効果的
である。これは、抽出セルまたは試料容器を加圧して抽
出流体流と接触させる前に、抽出セルまたは試料容器に
条件剤を添加することによっておこなわれる。

【０００３】湿潤剤(wetting agents)、膨潤剤(swellin
g agents)、誘導体化剤、消化剤(digesting agents)な
どの試薬(reagents)を抽出流体とともに、例えば、ポン
プやディスペンサ(dispensers)を用いて、典型的には、
直接試料へ添加している。そして、試薬を加熱する（試
薬を蒸発させる）か、あるいは他の流体と直接置換する
ことによって、試薬を除去する。実験室には、液体を調
製する(dispensing)ための自動手段が設置されているこ
とがあり、周囲圧力下で、液体を制御可能な手段で供給
し、他の液体と置換することができる。液体を処理する
(manipulate)ユニットは、例えば、Gilson社、Tecan
社、Zymark社の各社を含む幾つかの製造者から市販され
ている。また多くの液体クロマトグラフのオートサンプ
ラはこのような機能を果す。しかしながら、これらのシ
ステムはいずれも液体の処理をおこなうための熱および
圧力の制御を含んでおらず、また、超臨界流体あるいは
気相流体を取り扱うものもない。代わりに、これらのシ
ステムは流量と体積を制御している。

【０００４】したがって、ユーザーの介在なしに、流体
試薬を試料容器に直接添加することは困難なことより、
解決されていない問題が存在している。試料前処理の分
野では、分析可能な状態の試料を調製するため、多くの
処理過程がしばしば要求される。これら過程の多くは、
試料を処理する(manipulate)ための装置を使用すること
によって自動化されてきている。試料の抽出あるいは変
化させる(altering)ため、液体の使用がしばしば必要と
なる。しかしながら、流体と試料との相互作用を制御す
るために、流体の気液平衡の差を用いることが望まれて
いる。液相の温度、圧力および組成を制御することによ
って、気ー液平衡(VLE)は試料と相互作用する液体と蒸
気の組成を制御するために「調整する」(tuned)ことが
できる。気体ー液平衡は単純な単一の液相または気相で
あってもよく、複数の液相および混合気相が同時に存在
して極めて複雑なものであってもよい。1991年5月のJ.
High Res. Chrom.、14、312〜316ページに記載されてい
る「Density of Methanol-Carbon Dioxide Mixtures at
Three Temperatures; Comparison with Vapor-Liquid
Equilibria Measurements and Results Obtained」を参
照されたい。温度、圧力および供給流体組成を制御する
ことによって、試料への液体の添加、試料から液体の取
り出しあるいは近臨界流体および超臨界流体と試料との
相互作用の制御をおこなうことができる。温度、圧力お
よび供給流体の組成は容易に自動化されるパラメータな
ので、試料の周囲の流体相の制御は所定の順序で、制御
された時間だけ行われる設定値の慎重な選択によって自
動的に制御することができる。

【０００５】

【発明の目的】本発明の目的は、試料の選択的な溶媒
和、活性部位からの選択的な脱着および、例えば、試薬
の添加によるマトリックスを膨張させる等、マトリック
スの選択的な調節(modification)（またはマトリックス
による選択的な作用）の手段を提供することにある。さ
らに、イオン対化、キレート化および誘導体化の処理
等、分析対象物との選択的な反応の手段を提供する。ま
た、本発明の他の目的は、加圧され、または加圧されて
いない試料容器(CRC)に流体を添加したり、それら試料
容器から流体を取り出すことを可能とする方法および装
置を提供することにある。

【０００６】本発明の別の目的は、種々の化学組成から
なる液体を試料に自動的に供給し、一つの液体を選択的
に蒸気または超臨界流体に変換し、流体混合物から試料
に液体を与え、そして試料に付着した液体を蒸気／超臨
界流体相に戻すことを可能とする方法および装置を提供
することにある。本発明のさらに他の目的は、ユーザの
介在を必要としない、前述の処理を制御し、前述の手段
のひとつまたは幾つかの手段を用いてこのような試料の
処理を自動的に制御する方法および装置を提供すること
にある。

【０００７】

【発明の概要】本発明により、これらの目的および他の
目的は試料容器内の温度と圧力を条件剤の気化点以下に
維持し、条件剤を少なくとも二つの流体相が生成するよ
うに十分高い濃度に維持することによって得られること
が見出された。一つの相は主として近臨界流体および／
または超臨界流体とある量の条件剤よりなり、他の相は
主として少量のバルク流体と液化された条件剤よりな
る。条件剤の少なくとも一部分は試料容器中で液化され
る。したがって、本発明は、抽出流体に条件剤を添加し
て試料容器内で流体混合物を生成し、条件剤を液体とし
て維持するため、流体混合物の温度と圧力の一方または
両方を制御し、抽出をおこない、試料から分析対象物を
選択的に取り出すために流体混合物の温度と圧力の一方
または両方を変化させるステップを含むことが好まし
い。

【０００８】好適な一実施例では、抽出流体と条件剤を
混合することによって流体混合物を生成し、好ましくは
抽出流体と条件剤を別々にポンプで供給する。しかし、
ある実施例では、流体混合物は、加圧され、あらかじめ
混合された源から供給されることもある。加えて、ある
実施例においては、試料容器中の流体を沈殿させ、反応
セル中で試料を沈殿した流体と反応させ、分析対象物を
変化させる(alter)場合に試料の反応過程で生じた反応
生成物を取り出すことによって、分析対象物またはマト
リックスとの誘導体化あるいは他の種類の反応が行われ
る。ある実施例では、試料チャンバの上流または内部の
条件剤成分を備える近臨界または超臨界バルク流体の完
全に均一な溶液は、沈殿過程が生じないように、抽出の
開始前には達成されない。これらの実施例により、本発
明では、液相によって、好ましくは自動的に、抽出の前
の適切なタイミングで、試料を直接湿潤させることがで
きる。

【０００９】本願明細書では抽出を行うための装置も開
示されており、この装置は流体混合物を生成するために
混合される少なくとも二つの流体源、流体混合物の温度
と圧力の一方または両方を制御するための手段、前記流
体混合物と流体連絡している試料を含む試料容器、試料
から一つの成分を選択的に取り出すために流体混合物の
温度と圧力の一方または両方を変化させるための手段を
含むものである。

【００１０】

【発明の実施例】本発明は、現在満たされていない加圧
されている容器の中の試料に添加する液体の量を制御す
る要求を満足するものである。特に、超臨界流体抽出お
よびクロマトグラフィーにおいては、当業者には既に周
知でさらに本願明細書に述べた、超臨界二酸化炭素(CO
2)などの単一の流体では、抽出あるいはクロマトグラフ
による分離を実施するためには十分でないことがしばし
ばある。この限界は、例えば、二酸化炭素等の一次抽出
流体に、水、アルコール等の条件剤、あるいは添加剤を
伴うこれら条件剤を添加することによって克服すること
ができる。また、前述のように、条件剤流体を試料に直
接添加し、試料容器の上流で流体流の組成を変化させる
代わりに、試料マトリックスを変化させることが重要で
あることが見出されている。

【００１１】ユーザの介在なしに、条件剤を自動的に添
加および取り出して(remove)、これらの操作を単一の試
料に対して繰返し行うか、あるいはこれらの操作を一連
の試料に対して自動的にしかも再現性良く行うことがで
きるシステムを提供するために本発明による方法および
装置が開発された。当業者には周知のように、条件剤を
液体状で試料に添加することにより、試料からの分析対
象物の抽出可能性を変化させることができる。条件剤を
抽出流体に添加して、近臨界流体または超臨界流体の均
一な混合物の一成分として存在する場合には、これは成
立しない。このような状況の下では、条件剤はそれが液
体状態にあるときと同じようには試料と接触していな
い。本発明によれば、試料が抽出／反応流体および条件
剤と相互に作用し合う状態を制御することができる。

【００１２】本発明の利点の一つとして、試料と条件剤
を含む抽出流体との相互作用を制御することができるこ
とである。本発明では、このような温度、圧力および供
給流体の組成の制御を利用して、他の多くのアプリケー
ションに適用することができる。

【００１３】換算パラメータは、ある圧力、温度および
密度(P,T,ρ)における流体の条件と臨界点条件(Pc,Tc,
ρc)におけるパラメータの数値との比として定義され、
したがって次の式で表わされる。 Ｐr＝Ｐ/Ｐc （換算圧力） Ｔr＝Ｔ/Ｔc （換算温度） ρr＝ρ/ρc （換算密度） 実験室において、通常使用される二つの対象流体の条件
の一例は次のとおりである。(1)周囲条件(T＝25℃、P＝
1.0atm)において、0.65g/mlの密度(ρ)を有するヘキサ
ン、(2)超臨界条件(T＝40℃、P＝1,100psi (75atm)にお
いて、0.25g/mlの密度(ρ)を有する超臨界二酸化炭素(C
O2)。

【００１４】換算パラメータは、所与の流体のパラメー
タの正規化をおこなうように無次元数(dimensionless n
umbers)である。これにより、これら状態の方程式の定
数の値を概算するための方法を提供する相応状態の法則
を用いることができる。

【００１５】したがって、本発明の目的のために「近臨
界流体(near-critical fluid)」は次の換算パラメータ
の範囲内の、温度および圧力条件下で存在する物質とし
て定義される。 0.4 ≦Ｐr≦10 0.8 ≦Ｔr≦1.6 0.15≦ρr≦2.0 上述の範囲は、臨界温度以上およびそれ以下の温度で
の、パラメータにおける値を包含している。臨界温度以
下の温度では、対象の密度は圧縮性液相の密度であるこ
とに注目されたい。例えば、35バール、０℃(273゜K)
で、0.93g/mlの密度を有する液体二酸化炭素(CO2)は前
述の定義によって近臨界流体と考えることができる。

【００１６】加えて、本願明細書において条件剤として
使用される典型的な液体は、周囲条件(T＝25℃、P＝1.0
atm)において、以下の換算パラメータの値を有する流体
であることが好ましい。 0.004≦Ｐr≦0.04 0.4≦Ｔr≦0.6 ρr≒2.0〜3.0

【００１７】実施例１ 二酸化炭素(CO2)とメタノールよりなる二成分混合物を
試料容器へ流入させる。本願実施例で用いていられ試料
容器は、抽出または分離が試みられるシステム内の抽出
セルまたは他の位置を含むものである。二酸化炭素CO2
を、加圧シリンダから液体としてポンプによって供給
し、第２のポンプを使用することによってメタノールを
添加する。二つの流体流を組み合わせ、二成分混合物の
組成を二つのポンプの流量を制御することによって制御
する。試料容器内の温度、圧力および供給流体組成をメ
タノールの気化点(vaporization point)以下に維持する
ことによって、そして組成物中のメタノールの百分率
を、それが二酸化炭素(CO2)によって完全には溶解しな
い値に維持することによって、メタノールの一部を試料
容器中において液化させる(liquify)ことができる。本
実施例においては、2.5ml/分で15分間流れる５モル％の
メタノール/二酸化炭素(CO2)混合物によって、40℃、11
17psiの条件下で、試料容器内に約1.0mlのメタノールを
デポジットさせる。試料容器中の試料は、この温度、圧
力そして供給流体組成においては静止の状態で保持さ
れ、すなわち「ノーフロー」モード(no flow mode)とな
り、液体メタノールを試料と相互作用させることが可能
となる。そして、５モル％のメタノール/二酸化炭素(CO
2)混合物あるいは純粋な二酸化炭素(CO2)をシステムに
流れさせ、そして温度を80℃に圧力を5200psiに上昇さ
せることにより、温度と圧力の上昇によって、メタノー
ルを取り出すことができる。そして、抽出流体を15分間
試料容器中を流すことによって、以前にデポジットした
液体メタノールも取り出すことができる。したがって、
温度、圧力および組成のパラメータを、最初に流体混合
物を少なくとも二つの流体相に分離して試料との相互作
用を向上させるために選択し、続いて、流体組成物の向
上した混和性を支持しながら、これらパラメータを所与
のアプリケーションに適した程度に試料から液体条件剤
を取り除くために選択する。このようなステップから成
る自動制御は、本願出願人であるヒューレット・パッカ
ード・カンパニーで市販されている超臨界流体抽出装置
ＨＰ7680のいくつかの例と同様な装置によって実施する
ことができる。

【００１８】よって、上述の第１の実施例によって開示
される簡単なシステムにおいては、本発明では次に述べ
るステップが必要となる。まず、多ポンプ・システムを
用いて、少なくとも一つの溶媒と一つの条件剤を含む流
体混合物を生成し、この混合物を試料容器へ供給し、温
度と圧力を制御することによって、試料容器中の成分の
少なくとも一つを選択的に液化させ、そして、温度と圧
力制御によって、試料容器から選択的に液体を取り出す
ステップが要求される。

【００１９】図１に示されるように、システムは、抽出
流体100、条件剤源102の各源をポンプ110、112に接続す
ることによって実施例１に従って構成される。当業者に
は周知のように、制御可能な可変速度ポンプを容易に利
用することができ、場合によっては加熱（または冷却）
制御もポンプによって実施することができる。ポンプ11
0、112はそれぞれコントローラまたは制御回路を有し、
これらのポンプ・コントローラは外部装置として図示さ
れた、第３のコントローラ120によって制御される。し
かし、コントローラ120もポンプ110、112の一方または
両方の一部を構成する場合もあることは明らかである。
さらに、場合によってはコントローラ120はシステム全
体を制御するソフトウェアの機能の役割をする。各ポン
プ110、112の出口にはそれぞれの流体流に関する圧力、
温度または流量を測定するセンサ130、132が設けられる
ことが好ましい。当業者には周知のように、センサ13
0、132とこれらの配置は測定される変数とこの変数の期
待値に応じて選択される。ある実施例においては、ピス
トンの変位および／またはステッパ・モータ速度を測定
するセンサを有する計量ポンプ(metering pumps)を使用
することが好ましい。計量ポンプの圧力トランスジュー
サは、過圧状態(over pressure condition)および減圧
状態(under pressure condition)を検出するために使用
される。制御圧力トランスジューサは可変ノズル付近に
設置され、背圧レギュレータとしても機能する。好適な
実施例においては、センサ130、132は温度と圧力を測定
し、コントローラ120にフィードバック信号を供給し、
次に、コントローラ120がポンプ110、112を制御して要
求されるフロー特性を生成する。前述したように、ある
実施例では、ポンプ110、112と、それらの各コントロー
ラとセンサの一方または両方、さらにコントローラ120
を装置200に組み込むこともできる。

【００２０】一またそれ以上のセンサ230を試料容器210
に接続させ、試料容器210内の状態を支持するためにフ
ィードバック信号をコントローラ120に供給する。これ
により、試料容器内の条件剤の状態を決定することが可
能となる。混合された流体流が試料容器210を通過する
と、出口ポート250を通って次の処理ステップ、例え
ば、バルク抽出流体とある量の条件剤を抽出された成分
から分離するトラップ装置へ流入させる。このような抽
出は、参考としてここに取入れられている米国特許第5,
009,778号に開示されているようなノズルを使用して、
トラップへ直接に拡張させることによって実施すること
ができる。

【００２１】実施例１Ａ 実施例１においては、抽出チャンバに供給される混合物
の組成を制御するため、デュアル・ポンプ・システム(d
ual pump system)を使用した。また、単一のポンプ・シ
ステムを用いて、同様に実現することも可能である。こ
の場合、単一のポンプは、予め混合された二成分混合物
を供給する(deliver)ために使用される。気体供給装置
からの、予め混合するためのシリンダを得ることができ
る。例えば、カリフォルニア州のScott Specialty Gase
s社やペンシルバニア州のAllentownのAir Products社な
どの供給者は、注文に応じて混合シリンダを製造してい
る。したがって、上述の第１の実施例と同様の方法を実
施するために、５モル％メタノール／二酸化炭素シリン
ダをポンプまたは他の供給系と接続させて、温度、圧
力、流れおよび供給流体の組成に関して第１の実施例と
同様な結果を得る。本願実施例は、条件剤を試料に直接
添加しないが、フロー・パラメータ(flow parameters)
を制御することによって、条件剤の液相を上述するよう
に制御し、これにより、条件剤は試料容器において液体
で、したがって最も効果的である。

【００２２】本発明では、流体混合物を試料容器に供給
し、温度と圧力を制御することによって試料容器中で抽
出時において少なくとも一つの成分を選択的に液化し、
試料容器中の温度と圧力状態を制御することによって、
試料容器から液体を選択的に取り出すことができる。

【００２３】本実施例に用いられるシステムを図２に示
す。図示するように、好ましくは流体混合物を含む気体
シリンダ300が備えられており、この流体混合物は供給
されるもので、センサ330からコントローラ320に伝達さ
れるフィードバック信号によって制御されるポンプ310
を介して、フローシステムと接続している。前述のよう
に、これらの構成素子は、装置の操作システムと連結し
ているかまたは独立してもよく、そして、その一部を構
成するものであってもよい。ポンプ310は、装置200の一
部分であり、シリンダ300からの流体流を制御し、装置2
00によって、温度、圧力および供給流体組成の所定の値
が得られる。ポンプ310はそれ自体のセンサを有する計
量ポンプであることが最も好ましい。混合流は装置200
の一部である試料容器210と連結する。試料容器200の中
を流れた後、流体は再び出口ポート250から流出する。

【００２４】第１の実施例および実施例1Aでは、本発明
を二成分流体系に関して説明するものである。しかしな
がら、上述したように、三成分および他の多成分流体流
も本発明に利用することができる。図３では、第３のポ
ンプ114をどのように、第３の供給源から第３の流体103
をポンプ供給するために、図１のシステムに導入してい
るかを示している。図示するように、第３のポンプ114
に関連する第３のセンサ134は、既存の制御システムに
組み込むことができる。第４または他の付加的流体流も
このようにして追加されることは容易に理解される。

【００２５】本発明に用いられる、流体混合物に付加的
成分を導入するための別の手段を図４に示す。本実施例
では、クォータナリー・ポンプ(quaternary pump)99が
備えられている。このクォータナリー・ポンプは、四つ
の異なる流れ95、96、97、98の中から選択するかあるい
は四つの流れを選択的に混合して、図１に基づいて説明
したように、システムへ流れ込む単一の出力流102を生
成する。図３の、多ポンプ・システム(multiple pump s
ystem)と比べると、クォーターナリー・ポンプ99などの
多チャネル・ポンプ(multiple channel pump)の使用
は、複数の条件剤をシステムに添加するために一つの物
理的ポンプ供給「チャネル」を用いる技術である。条件
剤の組成およびレベル（即ち、濃度）を変化させること
ができる。図３と図４に示す実施例において、条件剤流
体の選択によって、多成分条件剤の混合物を供給し、バ
ルク抽出流体（例えば、二酸化炭素）に溶解(merge)さ
せることが可能となる。しかしながら、図３および図４
に示される実施例は、順番にまたは同時に操作すること
ができるので、多成分条件剤混合物を運搬し、抽出流体
流と合流させることができる。ポンプ99は、あらかじめ
選択された条件で、選択された流体流の添加を可能とす
るそれ自体のコントローラとセンサを有している。当業
者には明らかなように、ポンプ99の制御はシステム・コ
ントローラ120と独立して行われるか、または、システ
ム全体に統合されて行われる。最後に、２チャンネル、
３チャンネルおよびその他の多チャンネル・ポンプを使
用したシステムも図４に従って構成することができる。

【００２６】実施例２ 第１の実施例及び実施例1Aにおいては、試料容器内の圧
力および温度の制御によって、一つの成分を沈殿させ(p
recipitate)、試料から取り出す。このプロセスの変形
として、流体を試料容器中で沈殿させ、試料と反応させ
て反応生成物を取り出すことが可能である。ガスクロマ
トグラフィーや液体クロマトグラフィーにおいては、分
析対象物を化学的に変化させる(modify)ことは通常実施
されている。このステップの一例として、誘導体化(der
ivatization)が挙げられる。これは、分析対象物を変化
させて(alter)、検出可能性、抽出可能性または後続の
分析分離手段への適合性（揮発性）を向上させるために
用いられるものである。誘導体化試薬を、直接ポンプに
よって供給するかまたは試薬を試料に添加する前述の第
１の実施例の手段を利用することによって、試料容器に
導入することができる。次に、試料容器の温度と圧力を
変化させ、誘導体化反応を助長および／または促進させ
る。温度と圧力の条件を再び変化させ、誘導体化された
分析物または過剰の試薬を取り除く。このステップをさ
らに付加的に使用することにより、特定の分析対象物や
試薬を選択的に取り出して他の成分を後に残し、またそ
の逆のことを実施することができる。また、このような
付加的ステップは、たくさんの試薬を導入させるかまた
は溶媒和を向上させる成分を導入させるために用いるこ
とができる。例えば、マトリックスとの相互作用が密接
している(intimate contact)ために起り、これにより、
前述のACS Symposium Seriesの論文に記載されたように
分析対象物の化学的な脱着が生じることになる。加え
て、いくつかのアプリケーションにおいては、液体調節
成分が試料マトリックスを化学的に変化させることによ
って(modify or alter)、分析対象成分を分離すること
ができる。

【００２７】したがって、本発明はさらに反応試薬を直
接または第１の実施例のようにして試料容器へ供給し、
誘導体化反応をおこない、誘導体化された分析対象物を
試料容器から取り出すかまたは過剰の試薬と誘導体化さ
れた分析対象物を取り出すことも包含するものである。

【００２８】前述の全ての実施例より、本発明では、温
度、圧力および供給された流体の組成を特定することに
よって、供給液体の組成と量を制御することができる。
さらに、本発明では、温度、圧力および供給された流体
の組成を特定することによって、取り出した液体の組成
と量を制御することができる。本発明のもう一つの特徴
は、前述のパラメータが設定される順序を特定すること
によって、液体の供給と取り出しの順序、そして。当初
の形態もしくは化学的に反応した形態の残っている成分
の選択性を制御することである。最後に、これらの実施
例から容易に理解されるように、本発明は二成分流体混
合物を超えて他の流体組成物にまで拡張することができ
る。図３に見られるように、付加流体103の第３の供給
源を第３のポンプ114と第３のセンサ134を設けること
で、図１のシステムと同様のシステムに接続することが
できる。このようにして任意の数の付加流体源を設置す
ることが可能であることは明らかである。

【００２９】ある実施例においては、試料チャンバの上
流またはチャンバ内の条件剤成分を含む近臨界あるいは
超臨界バルク流体の十分に均一な溶液は抽出を開始する
前に決して達成することができないので、沈殿過程は生
じない。このような実施例に対しては、本発明は、抽出
に先立って適切な時間に、好ましくは自動的に液相で直
接試料を湿らせる(wetting)能力を付加するものであ
る。現在のところ、試料に適用される試料の前処理プロ
セスにわたって任意のタイミングで、試料を液相で自動
的に湿らせることができる超臨界流体抽出(SFE)機器あ
るいは他の種類の抽出機器は存在しない。超臨界流体抽
出の技術は、単一の試料から複数の抽出フラクションを
生成するのに極めて適切なものである。これは、温度、
密度（圧力）および抽出流体の組成のパラメータを調節
することによって実現される。上述するように、凝縮さ
れた(condensed)液相の組成である第４のパラメータで
試料を処理することは重要となる。現在の超臨界流体抽
出技術では、SFE機器中に設置される前に試料を従来の
湿潤を利用して達成することができる。このアプローチ
では、初期の抽出過程以外の時間では、液相との接触を
利用することができない。また、一連の(queue)処理す
べき試料がある場合、現存のSFE機器では、試料の処理
を施す前に、各試料に液相を添加しなければならない。
すべての試料を一度に湿らせると、順序が最後の試料は
最初の試料よりも長い時間湿潤剤に露出されてしまう。
これは、分析結果の繰り返し性に悪影響を及ぼす。試料
をSFE機器に導入する直前に、順番に試料を湿潤させる
ことを選んだ場合、一連の試料を自動的に処理する能力
を失うことになる。

【００３０】抽出流体混合物の気液平衡(VLE)を利用す
る自動的な凝縮／沈殿は、(1)人手の介在なしに、試料
前処理の自動化を提供し、(2)最初の抽出過程以外の抽
出過程において試料を自動的に液体に接触させる能力が
得られ、これにより、試料への抽出／化学反応による前
処理(extraction/reaction chemical processes)の適用
においてより多くの適応性を与える、(3)液体相露出時
間を含む全てのパラメータが試料にわたって十分に制御
される試料前処理シーケンスで試料を処理することか
ら、分析結果の良好な繰り返し性を得る。

【００３１】条件剤成分が成分の溶解時に近臨界または
超臨界バルク流体と混合しなくとも、あるいは試料を湿
らせるなどのステップにおいて、条件剤が一時的にバル
ク流体となっても、本発明は前述のプロセスにおいて、
任意の時間に液相を試料に自動的に供給する手段を提供
する。例えば、装置は、純粋な二酸化炭素を生成するフ
ラクションに可溶の成分を抽出し、そして、試料を湿ら
せるために誘導化剤水溶液を供給し、さらに反応のため
の条件を維持し、最後に誘導体化された分析対象物を回
収するのに適した抽出プロセスを実施するために利用す
ることができる。

【００３２】本発明はまた試料に適用される種々の化学
プロセスの自動化を提供し、自動化分析「方法」を実現
する結果となる。一連の複数の試料に対する自動化のた
め、本発明では各試料について異なるか同じであるかに
かかわらず、各試料にどの分析方法を適用するかを選択
することができる。例えば、好適な一実施例では、本発
明は、複数の試料と試料を取扱う自動試料連続処理装置
(automated sample sequencing device)を含む。自動化
連続処理装置は当業者には周知のもので、本願明細書に
開示されているシステムを使用するために容易に採用す
ることができる。このような連続処理装置を組み込むこ
とによって、複数の試料のそれぞれについて自動的に処
理を施すことができ、すなわち、ユーザーがさらに介入
することなく、抽出を実施することができる。

【００３３】したがって、本願明細書に記載されるよう
な完全自動化超臨界流体抽出システムにおいては、複数
の条件剤を使用することができる。条件剤は組成および
濃度を変化させ、複数の抽出過程および／または複数の
試料に供給される。

【００３４】本発明の特定の実施例が前述のように示さ
れ、詳細に説明されてきたが、このような実施例は本発
明の有用性の実例を提供しその操作を説明するものと考
えられ、本発明を限定するものではない。本願明細書の
詳細な検討に際して、当業者には、開示された発明につ
いての多数の変形、変更態様および他のアプリケーショ
ンが可能であることは容易に理解されるものである。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、条件剤を自動的に
添加および取り出して(remove)、これらの操作を単一の
試料に対して繰返し行うか、あるいはこれらの操作を一
連の試料に対して自動的にしかも再現性良く行うことが
できる。また、試料が抽出／反応流体および条件剤と相
互に作用し合う状態を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である抽出装置の概略図。

【図２】本発明の他の実施例である抽出装置の概略図。

【図３】多ポンプ・システムを使用した本発明の一実施
例の概略図。

【図４】多チャネルポンプ・システムを用いた本発明の
一実施例の概略図。

【符号の説明】

110、114、120、310：ポンプ 120、320：コントローラ 230、330、130、132、134：センサ 210：試料容器 300：シリンダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デビット・アール・ハーク アメリカ合衆国ペンシルバニア州ランデン バーグ・ロード １ (72)発明者 リー・イチ・アルトメイヤー アメリカ合衆国デラウェア州ウィルミント ン・ファルコン・レーン 3207

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バルク流体と条件剤成分の流体混合物を生
   成するために、混合される少なくとも二つの流体源と、
   前記流体混合物の温度、圧力および組成の組合わせを制
   御するための手段と、前記流体混合物と連結する、前記
   試料が含まれる試料容器を備える抽出装置において、前
   記流体混合物の温度と圧力のいずれかまたは両方を変化
   させて、前記試料から少なくとも一成分を選択的に取り
   出すための手段が設けられ、前記試料を前記条件剤の気
   化点以下の温度および圧力条件下で維持し、均一な流体
   相を維持するために、前記条件剤は前記バルク抽出流体
   によってすべて溶解されない程度の高い濃度に設定し、
   前記条件剤の少なくとも一部を前記試料容器ので液化す
   ることを特徴とする抽出装置。
2. 【請求項２】次の（イ）から（二）の工程を備えること
   を特徴する抽出方法。 （イ）試料を含む試料容器に条件剤をバルク抽出流体へ
   添加し、これにより、前記試料容器内において流体混合
   物が生成され、（ロ）前記流体混合物の温度と圧力のい
   ずれまたは両方を制御し、前記試料容器内に少なくとも
   一つの液体相を生成し、（ハ）前記試料と接触している
   前記流体混合物の前記液体相を維持しながら、抽出をお
   こない、（二）前記流体混合物の温度と圧力のいずれま
   たは両方を変化させて、前記試料から所望の分析対象物
   を選択的に取り出す。