JPS6372336A

JPS6372336A - ケルダ−ル分解のための方法及び装置

Info

Publication number: JPS6372336A
Application number: JP14781787A
Authority: JP
Inventors: エドウイン　デー．ニース; テリー　エス．フロイド
Original assignee: CEM Corp
Current assignee: CEM Corp
Priority date: 1986-06-13
Filing date: 1987-06-12
Publication date: 1988-04-02

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】産業上の利用分野本発明は、高速分解に有用なマイクロ波装置及びマイク
ロ波による高速のケルダール分解法（Ｋｊｅｌｄａｈｌ
　ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ）に関する。

従来の技術有機サンプルの湿式分解、特にケルダール分解のような
ガス発生を伴う組織分解には、過度の発泡及び／又は突
沸による吹きこぼれに基づきサンプルが失われるという
問題点がある。また、腐食性の酸分解剤の煙霧を含む排
ガスの処理を完全に行なわなければならない、分解過程
で酸価が低下する、及び特にケルダール分解に関して分
解時間が長い等の問題点も存する。

近年、アブーサムラ（Ａ　ｂｕ　−Ｓ　ａｍｒａ）達に
発行された米国特許第４０８０１６８号、カワサキ（Ｋ
　ａｖａｓａｋｉ　）達に発行された米国特許第４３４
７２１６号、ピー・バーレット（Ｐ　、　　Ｂ　ａｒｒ
ｅｔｔ）達のアナリティカルφケミストリー（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ　Ｃｈｅｍｌｓｔｒｙ）　、７
．　１０２１　（１９７８）及びプロラボ（Ｐ　ｒｏｌ
ａｂｏ）により作成されたマイクロ波分解装置により示
されているように、マイクロ波に基づく湿式分解に関心
が向けられている。しかしながら、小さなサンプルサイ
ズ、沸きこぼれ、排ガスの安全処理及び酸化の低下の問
題は、尚、存在する。

例えば、上記アブーサムラ達は、突沸及び発泡の問題点
が実質的に解消されると述べているが、その一方で断続
デユーティ−サイクル型のタイマーを設けてサンプルの
沸きこぼれを防止するのが好ましいとも述べている。ま
たカワサキ達は、外部スクラバに連結された中空ガスコ
レクタ及び脱着可能に設置されたサンプル分解容器によ
り排ガスを除去し、そのマイクロ波オーブン内に排気フ
ァンを設置している。しかし、カワサキ達は、分解の早
期の段階での発泡及び突沸をコントロールするべく、照
射時間と照射中断時間とを選択するための複雑な方程式
を記載している。

上記アブーサムラ達の煙霧除去装置のい（つかの欠点、
例えば内部プレクシグラスボックス（Ｐ　Ｉｅｘｉｇｌ
ａｓ　ｂｏｘ）の劣化等を認識し、バーレット達は、ア
スピレータ−に連結されている導出ポートに直接接続さ
れたすり合せガラスジヨイントを備えた丸底フラスコを
記載している。しかしながら、高温の沸騰中の液体の近
傍にあるすり合せガラスジヨイントは、その中に上記液
体が漏れ込むこともあり、固定されてしまう傾向がある
。

プロラボのマイクロ波分解装置は、サイドアームを経由
してスクラバに連結されたコンテナ蓋を通してガスを発
散させる。

アール・ビー・ブラッドストリート（Ｒ，Ｂ。

Ｂ　ｒａｄｓｔｒｅｅｔ　）著、ザ番ケルダール争メソ
ッド・フォー・オーガニック舎ナイトロジエン（Ｔｈｅ
Ｋｊｅｌｄａｈｌ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　Ｏｒｇａｎ
ｉｃ　　Ｎｌｔｒｏｇｅｎ　）、アカデミツクブレス社
（Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｒｅｓｓ）　、ニューヨーク、
１９６５、第４０〜４２頁及びニー／ニス　エヌ　フォ
ス　エレクトリック（Ａ／ＳＮ、　Ｆ６ｓｓ　Ｅｌｅｃ
ｔｒｉｃ　）のケルダールテクニックに示されるように
、過酸化水素が沸きこぼれを減少させるための添加剤と
して有用である。上記フォス（Ｆｏｓｓ）のケルクール
法においては、蛋白質サンプルと慣用的なケルダール分
解成分、特に１０〜１５戒の濃硫酸、０．７５ｇの酸化
第二水銀触媒及び１５ｇの硫酸カルシウムと混合し、該
混合物と１０ｍ１の過酸化水素（３５％）とを混合し、
得られる混合物を高火炎で加熱し、次いで低火炎で加熱
し、ブロワで反応容器を冷却しつつ１１０噌の脱イオン
水を分解物中に添加する。他のケルクール法に比べると
速いものの、この方法は分解されたサンプルを作成する
のに１２分を要する。この方法では、蛋白質含量が４５
％を越える場合には０．５ｇのサンプルを用い、蛋白質
含量が４５％未満の場合には１．０ｇのサンプルを用い
る。この方法で使用される装置は、反応容器のサイドチ
ューブに連結されたスクラバを備えている。

また、例えば、ハックカンパニー（ＨａｃｈＣｏｍｐａ
ｎｙ）のニス会プレイトン（Ｓ　、　　Ｂ　ｒａｙｔｏ
ｎ）著１こなる“アφプラクティカル会ケルダール−ナ
イトロジエンやメソッド（Ａ　　ＰｒａｃｔｉｃａｌＫ
ｊｅｌｄａｈｌ−Ｎｉｔｒｏｇｅｎ　Ｍｅｔｈｏｄ　”
なる名称の刊行物に示されるように、濃硫酸１部と５０
％過酸化水素４部とを混合して得られる硫酸安定化過酸
化水素も知られている。リンビー（Ｌ　１ｎｄｓｅｙ）
に発行された米国特許第３４３７２１１号及びグレート
ン（Ｇｌａｄｏｎ）に発行された米国特許第４３６３６
３９号に示されているように、同軸のインレット／アウ
トレット通路を有するコネクタチューブが知られており
、例えばマツモト（Ｍ　ａｔｓｕｍｏｔｏ）達に発行さ
れた米国特許第３９６３４２０号に示されるようにコン
デンサを備えたサンプル溶解装置が知られている。

発明が解決しようとする問題点上記から判るように、改良されたマイクロ波による装置
の開発が望まれている。加えて、改良された高速マイク
ロ波マクロケルダール分解法の開発も望まれている。

本発明の目的の一つは、改良されたマイクロ波に基づく
装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、改良された高速のマイクロ
波によるマクロケルダール分解法を提供することにある
。

問題点を解決するための手段上記目的を解決すべく、本発明者は、高速分解に有用な
マイクロ波に基づく装置を開発した。この装置は、貫通
孔を有する壁を有するマイクロ波システムを備えており
、マイクロ波システムのチャンバ内に反応容器が設置さ
れている。壁の開口部を通して中空の管状体が伸びてお
り、該管状体は上記反応容器に気密連結されている端部
を備えている。更に、本発明装置は、上記マイクロ波チ
ャンバから上記中空管状体へと流れる空気のフローのた
めの溝を備えている。真空ポンプが数構と流体連通して
いる。

また、本発明は、マイクロ波システムと自蔵されたスク
ラバシステムとを備えた高速分解に有用な装置を提供す
るものである。上記マイクロ波システム内には、反応容
器が設置されており、該反応容器と上記スクラバシステ
ムとが連通している。

該スクラバシステムは、（ａ）相互に間隔をあけて設置
された数個のスクラバディスクを備えたスクラバ塔及び
（ｂ）真空ポンプを包含する。

また、本発明は、マイクロ波による高速ケルダール分解
法を提供するものである。この方法においては、充分な
量のマイクロ波エネルギを、酸／サンプル混合物に適用
して、最適ケルダール分解温度に到達させる。該サンプ
ルは、少なくとも約０．５ｇの量である。充分な量のマ
イクロ波エネルギを、分解物が形成されるまで与える。

マイクロ波エネルギの適用を打切った後、分解物を水で
希釈する。本方法においては、分解及び希釈工程は、分
解排ガスを除去しつつ行なわれ、マイクロ波システム中
で行なわれる。

更に、本発明は、他のマイクロ波による高速ケルダール
分解法をも提供する。この方法においては、充分な量の
マイクロ波エネルギを酸／サンプル混合物に適用して、
最適ケルダール分解温度に到達させる。同時に、酸／サ
ンプル混合物を吸引すると共に分解排ガス発生位置付近
の空気を制御下に導入する。この結果、吸引効率が向上
する。

実施例以下、本発明の装置の一実施例を添附図面を参照しつつ
説明する。

既述の通り、本発明は、高速分解に有用なマイクロ波装
置及び該装置を用いる高速ケルダール分解法に関するも
のである。本発明の重要な特徴は、マクロケルダール分
解、即ち約０．５〜１．　０ｇ又はそれ以上の金のサン
プルの分解に有用である、という点である。

以下の記載において、「上部」、「下部」、「上へ」、
「上方へ」、「下方へ」、「上方に」、「下方に」等の
用語は、添附図面に示された相対的方向を示すべく用い
たものである。

第１図は、本発明の好ましいマイクロ波による装置（１
０）を示す。該装置の説明が進むにつれ、該装置がケル
ダール分解以外の目的で用いられる場合には、該装置は
、ある種の記載された特徴事項を備えていなくてもよい
ことが明らかとなるであろう。

装置（１０）は、マイクロ波システム（１２）を備えて
おり、該マイクロ波システム（１２）は、フロア（１６
）、第２図に示すチャンバ天井（１８）及びドア（２０
）により部分的に構成される内部チャンバ（１４）を有
している。該チャンバは、ステンレススチールであるの
が好ましい。チャンバ（１４）内には、反応容器（２２
）があり、該反応容器（２２）は、好ましくは、バネ支
持プラットフォーム（２４）上に配置され、カップ（２
６）により断熱されている。

反応容器（２２）は平底煮沸フラスコであるのが好まし
い。該反応容器用に特に適した材料は、硼珪酸又は石英
ガラスであり、石英ガラスが好ましい。硼珪酸ガラス容
器に比べ、石英容器はよりマイクロ波透過度が大きいの
で、出力を一定とした場合、分解時間がより短かくなる
。更に、石英容器は、硼珪酸ガラス容器よりも熱ショッ
クに対する耐性が高い。加えて、約３０％以上の蛋白質
を含有するサンプル、特に約４５％以上の蛋白質を含有
するサンプルについては、石英容器はより正確な結果を
与えるという予期せぬ事実が見出された。

第２図において、マイクロ波システム（１２）の上部壁
（３０）の孔（２８）を通して、コネクタチューブ（３
４）が伸びている。該コネクタチューブ（３４）は、反
応容器（２２）に結合する下端部（３６）を有している
。コネクタチューブの上端部（３８）が、上部壁（３０
）の上に突出しており、これはインプット／アウトプッ
トツリー（４０）に結合している。スプリング（４２）
、（４４）は、コネクタチューブの下端部（３６）を引
っ張り、反応容器（２２）との気密シールを形成する。

第１図に関し、ツリー（４０）のインプットチューブ（
４６）には、ポンプ（５２）を通して試薬貯槽（５０）
にインプットチューブ（４６）を連結するチュービング
のセクション（４８）が取付けられている。上記ポンプ
（５２）は、嬬動ポンプであるのが有利である。ケルダ
ール分解用には、貯槽（５０）は、濃硫酸と過酸化水素
の混合物を収容しているのが好ましい。

チュービングのセクション（５６）は、ツリー（４０）
のインプットチューブ（５４）を、ケルダール分解の場
合は、水供給源に接続している。

水のインプットチューブ（５４）への運搬及び水圧制御
は、夫々、ソレノイドバルブ（５８）及び圧力レギュレ
ータ（６０）により行なわれる。

チュービングのセクション（６４）が、ツリー（４０）
のアウトプット／インプットチューブ（６２）に連結さ
れており、該チュービングは、チューブ（６２）を、水
冷コンデンサ（６８）、スクラバユニット（７０）及び
フィルタ（７２）を経由して真空ポンプ（６６）に連結
している。

ポンプ（６２）は、ダイヤフラム型のポンプであるのが
適当である。ケルダール分解用には、フィルタ（７２）
は、活性炭フィルタであるのが好ましい。ライン（７４
）が、上記コンデンサをスクラバユニットに連結してお
り、また、ライン（７６）及び（７８）がスクラバユニ
ットを真空ポンプに連結している。

上記コンデンサを冷却するための水は、水供給源から圧
力レギュレータ（６０）を通して送られ、冷却水の制御
されたフローを供給する。コンデンサから凝縮物が重力
によってチュービングセクション（６４）及びアウトプ
ット／インプットチューブ（６２）を経由して反応容器
（２２）に戻る。

スクラバユニット（７０）のスクラバ塔（８０）には、
ソレノイドバルブ（８２）を経由してエアーポンプ（８
４）が連結されている。ライン（７６）及び（８６）は
、連結され、ライン（７６）は、真空ポンプ及びエアー
ポンプ（８４）の双方をスクラバ塔（８０）に共通して
連結している。

上記エアーポンプは、スクラバ塔をフラッシュするため
の加圧空気流を供給するものである。

熱水ライン（８８）は、水供給源を、ソレノイドバルブ
（９０）、ヒータ（９２）及び圧力レギュレータ（６０
）を経由してスクラバ塔に連結している。このラインは
、スクラバ塔をバックフラッシングするための熱水を供
給するものである。

スクラバユニットのコレクタ（９６）のドレーンポート
（９４）には、ドレーンライン（９８）が連結されてお
り、これはソレノイドバルブ（１００）により制御され
ている。ソレノイドバルブ（１００）は、バックフラッ
シングの際にドレーンライン（９８）を開き、コレクタ
内の内容物を排出するものである。

給水ライン（１０２）は、コレクタ（９６）のインレッ
トポート（１０４）を、ソレノイドバルブ（１０６）及
び圧力レギュレータ（６０）を経由して、水供給源に連
結している。給水ライン（１０２）は、Ｗで表わされる
予め決められた量の水を、ドレーンライン（９８）から
の排出完了後に、コレクタ（９６）内へ供給する。

マイクロ波システム（１２）は、マグネトロン（１０８
）、該マグネトロン冷却用のファン（１１０）、ウェー
ブガイド（１１２）及びウェーブガイドオープニング（
１１４）を備えている。マイクロ波は、マイクロ波シス
テムの内部チャンバ（１４）内に、オープニング（１１
４）を経由して供給される。上記チャンバ（１４）内に
は、モータ（１１８）で駆動されるモードスターラ（ａ
ｂｏｄｅ　５ｔｉｒｒｅｒ）　　（１１６）が設けられ
ている。

パネル（１２０）、（１２２）、（１２４）は、駆動ポ
ンプ（５２）、ソレノイドバルブ（５８）、（８２）、
（９０）、（１００）、（１０６）及び真空ポンプ（６
６）のコンピュータ制御を行ない、情報表示を行なう。

例えば、コンピュータ制御の下で、予め決められた量の
液状試薬が貯槽（５０）から反応容器（２２）に所望の
時刻に供給され、また、予め決められた量の別の液体が
所望の時刻に反応容器に連続的に又はパルスとして供給
され、所望の時刻に真空ポンプは停止されエアーポンプ
が起動され、予め決められた量の熱水が所望の時刻にス
クラバ塔に供給される。

第２図に示すように、反応容器（２２）の球状部分の下
部（１３０）は、カップ（２６）により断熱されている
。マイクロ波エネルギーの適用の間中、容器内の内容物
レベルは下部（１３０）の範囲内にあるように意図され
る。

耐熱カップは、保護的な外側ライナー（１３２）を備え
ているのが好ましい。好ましくは合成樹脂製とされるラ
イナー（１３２）は、カップ（２６）の耐久性を高め、
反応容器（２２）の挿入及び除去を容易にする。

カップ（２６）は、下部（１３０）の輪郭に沿う形状を
有している。該カップは、透過性断熱材製であり、好ま
しくはグラスファイバーのように約５００℃までの温度
に耐えることができ且つ型に入れて作り得る材料で形成
される。

グラスファイバーカップが用いられる場合、該カップの
耐熱性を向上させるため、該カップの上部は、反応容器
がカップ内に挿入されてのちに、該容器の輪郭に沿うよ
うに手で整えることができる。グラスファイバーカップ
は、約４．５ｍｍ±１ｍｍの厚みを有しているのが望ま
しい。

第３図に示すように、反応容器（２２）は、内側にテー
パーが形成された開口（１３６）において終結するネッ
ク部（１３４）を備えている。前記内側へのテーパーは
、コネクタチューブ下端部（３６）の、全体的に球形状
に形成されたジヨイント（１４０）の表面（１３８）を
用いて密封状態となるように連結するために、開口（ｉ
３６）に備えられている。前記テーパー角度は、略４５
０であることが望ましい。ネック部（１３４）は、２９
／４２すり合せガラスジヨイントの内方へ削られた開口
に達するのが好ましい。

開口（１３６）に備えられた内方へのテーパー　７によ
り、略２．３８ｍｍ　（３／３２インチ）の幅を有した
円環状をなす細幅の内壁（１４２）が形成されている。

この幅の内壁は、コネクタチューブと反応容器との間に
緊密な結合を形成するのに十分であるが前記コネクタチ
ューブと反応容器との接合部における分離不可能な固着
は避けられる接触域を提供する。

コネクタチューブの下端部（３６）は鐘形状であるのが
好ましく、球形状ジヨイント（１４０）の表面’（１３
８）はすりガラスであるのが望ましい。ジヨイント（１
４２）の球形状は、下方へ押すことによるコネクタチュ
ーブに対する反応容器の述語操作を容易にする。

第４図にまた示すように、表面（１３８）を通ってジヨ
イント（１４０）に達する溝（１４６）が設けられてい
る。数構（１４６）は、コネクタチューブと反応容器と
の接合部を通って内方へ流れる空気流を形成する。前記
溝により供給される内部への空気流の位置は、反応容器
の開口のすぐ近くとされるのが適切である。空気は、真
空ポンプ（６６）により、内部チャンバ（１４）からこ
れらの溝を通ってコネクタチューブ内に入り吸引される
。

谷溝は、表面（１３８）と反応容器の開口の内壁（１４
２）との間の気密なシールを絶つように方向づけられて
いる。そのため、谷溝は、コネクタチューブの長手方向
に適切に方向づけられ、該長手方向軸線に対し平行にさ
れている。

前記溝は、内部チャンバ（１４）から真空ポンプにより
吸引される空気の流れを最大にし、反応容器開口を通る
空気流速を高速度にする。本発明者らは、大きな溝が空
気流速を比較的低速にするが故に、いくつかの小さな溝
の働きが、同じ空気流量を供給する極少数の大きな溝の
働きよりもより良いということを見出した。ボールジヨ
イント（１４０）の周囲に、開口面積が０．　９６８ｍ
ｍ２（０，００１５平方インチ）の溝が均等に８つに配
設されて用いられるのが好ましい。この面積は、１つの
溝において１９２６ｃｏ？／分（０，０６８立方フイ一
ト／分）の流速をもたらし、総計で１５４０４ｃｎｆ／
分（０，５４４立方フイ一１□／分）の流速をもたらす
。

理解され得るように、溝は、反応容器から排ガスと該排
ガスに随伴される固型物とを吸引する真空ポンプととも
に共働する。ここで、溝は、チャンバ（１４）内への煙
霧の漏出及び圧力上昇を防止する。さもなくば、コネク
タチューブと反応容器との接合部を通って排ガスが漏出
するときに該接合部を瞬間的に開閉する機械的衝突を引
き起こし得る。

更に、溝により供給される空気流は、コネクタチューブ
と反応容器との接合部、該コネクタチューブ及びツリー
（４０）を冷却する。その結果、ツリー（４０）に連結
するチューブは、より長持ちする。

第２図に再び示すように、コネクタチューブ（３４）は
、−Ｌ壁（３０）の開口（２８）を通って延びる。開口
（２８）は、約３８．１ｍｍ（１，５インチ）の直径を
有しているのが好ましい。テフロンのような耐熱性材料
製であることが望ましい割りブユシュ（１４８）は、コ
ネクタチューブと土壁の外部パネル（１５０）との間の
緊密な適合をもたらす。第６図に示すように、ブツシュ
（１４８）は、組み立てのために２つの断片（１４８Ａ
）及び（１４８Ｂ）に分割される。

ヒ壁に対する外部は、コネクタチューブの上端部（３８
）の雄型ジョインテ（１５２）である。

雄型ジヨイント（１５２）は、インプット／アウトプッ
ト　ツリー（４０）の雌型ジヨイント（１５４）ととも
に空気密閉摩擦シールを形成する。

コネクタチューブ（３４）及びツリー（４０）はガラス
製であり、ジヨイント（１５２）、（１５４）はテーパ
ーが設けられたすりガラスジヨイントである。

ばね上端部（１５６）、（１５８）はそれぞれツリーア
ーム（１６０）、（１６２）に取り付けられており、ば
ね下端部（１６４）、（１６６）はそれぞればねアンカ
ークリップ（１６８）、（１７０）に取り付けられてい
る。ねじ（１７２）は、外部パネル（１５０）にクリッ
プと裾付はブラケット（１７４）とを固定している。裾
付はブラケット（１７４）は、所定の位置で割りブツシ
ュ（１４８）を保持している。

第５図に詳細に示しているように、雄型ジヨイント（１
５２）よりも下方に配置されたコネクタチューブ肩部（
１７６）は、コネクタチューブの下方への偏った移動を
制限するためにブツシュ（１４８）のフランジ（１８０
）に置かれている。

コネクタチューブに作用するばね力は、該コネクタチュ
ーブと反応容器との間に容易に堅固なシールを形成し、
維持する。更に、ばね力は、シールの破壊及び容器の除
去を容易にする。第３図は、上方へずらされたコネクタ
チューブを示している。

再び第２図を参照すると、短筒（１８２）により、コネ
クタチューブ（３４）とチャンバ　シーリング（土壁）
（１８）との間における放射に対する緊密なシールが得
られる。短筒（１８２）はワッシャ（１８４）及びナツ
ト（１８６）によりシーリング（１８）に対して固定さ
れている。

第６図に示すように、ツリー（４０）のインプットチュ
ーブ（４６）、（５４）は相互に連結され、コネクタチ
ューブ（３４）を通って延びるインレットチューブ（１
９０）に通じている。インレットチューブ（１９０）は
コネクタチューブ内に同心状に配置されている。

更に第２図を参照するとインレットチューブ（１９０）
の下端は、コネクタチューブの下端部（３６）にあるベ
ル形状部分の上部（１９２）に位置している。インレッ
トチューブの放出端（１９６）における開口（１９４）
は下端部（３６）の内壁面（２００’）に向けて流体を
放出するようにインレットチューブの側壁（１９８）に
設けられている。これに代えてインレットチューブ（１
９８）の下端を開いておくことも可能である。コネクタ
チューブにおける丸い形状のジヨイント（１４０）の開
口（２０２）からアウトプット／インプット　チューブ
（６２）の口部（２０４）には通路（２０６）が延びて
おり、この通路をとおして反応容器から排ガス及びこれ
に伴われた固体が放出される（第５図参照）。

第７図に示すように、プラットフォーム（２４）はスプ
リング（２１０）により上方への力を受けており、スプ
リング（２１０）は、マイクロ波システムの内部チャン
バの下部フロア（１６）に位置するカップ（２１２）内
に配置されている。ブツシュ（２１４）及び短筒（２１
６）により、プラットフォームの脚（２１８）とフロア
（１６）との間の緊密な嵌合が得られている。短筒（２
１６）はカップ（２１２）内に螺入されており、これに
より両者が固定されている。短筒（２１６）は放射に対
する緊密なシールを形成している。スプリング（２１０
）が、チャンバ（１４）の外部に位置する場合には、該
スプリングは金属製とすることができる。

プラットフォーム及びコネクタチューブにおけるスプリ
ング作用により、コネクタチューブ及び反応容器の間の
緊密なシールの形成及び維持が容易となる。更に、この
スプリング作用はシールの解除及び容器の分離をも容易
にする。

第８図に示すように、スクラバタワー（８０）及びコレ
クタ（９６）はスクラバユニット（７０）を形成してい
る。コンデンサに通じるインレットチューブ（２３０）
はウォータトラップを形成するために水（Ｗ）の表面よ
り下に端部（２Ｂ　２）を有する。コンデンサは排ガス
の冷却工程を開始し、スクラバユニットは、冷却工程を
完結させ、有害な排ガスの煙霧及び搬送される固体分を
除去する。

スクラバタワーのネック部（２３６）が、蓋（２３４）
通ってコレクタ内に延びている。ネツり部の内部にはス
ペーサ（２４０）により相互に離反されたスクラバディ
スク（２３８）が配設されている。これらのスクラバデ
ィスク（２３８）は、塩化ビニル樹脂により形成される
のが望ましい。これらのディスク及びスペーサを緊密に
取り囲むように可撓性スリーブ（２４２）が設けられて
いる。該スリーブはシリコンゴムで形成されるのが望ま
しい。

望ましくは、スクラバディスク（２３８）は焼結ガラス
で形成される。スクラバディスクの多孔質を形成する適
切な孔の大きさ及び数は用途に応じて決められ、例えば
除去の対象がガスであるか、固体分であるか或いはこれ
らの双方であるかに応じたものとされる。

ケルダール分解のためには、下側に２枚の粗いディスク
を配置し、上側に細かい２枚のディスクを配置するのが
極めて効果的であることが見出された。

また、ケルダール分解のための粗いディスクの好ましい
孔径は、約２５０μ〜５００μであり、スコツトの方法
により製造されたものである。細かいディスクの好まし
い形態は、約４０μ〜６０μの孔径を有し、コーニング
の方法で製造されたものである。望ましくは、これらの
ディスクは約２８、　５ｍｓ＋（１１／８インチ）の直
径及び約６．４ｇｍ（１／４インチ）の厚さとされる。

排ガスはそれが発生するのと同じくらい速やかにスクラ
ブ洗浄されるのを望むのが通常である。

しかしながら、排ガスが蓄積されコレクタ（９６）内に
保持される程度に排ガスの流れを制限するような孔径を
スクラバディスクが持つようにすることが有利であるこ
とが見出だされた。この場合コレクタ（９６）は未洗浄
の排ガスの蓄積容器として機能する。ケルダール分解の
場合、コレクタ（９６）は４Ｑから５９の体積を持つの
が望ましい。

コレクタの外側にはスクラバタワーのチャンバ（２４４
）が配置されており、該チャンバ内にはドーム状の跳返
し用シールド（２４６＞が配置されている。シールド（
２４６）は３本の脚によりチャンバ（２４４）の内壁（
２５０）に結合されているが、図には２本のみが示され
ている。シールド（２４６）はスクラバディスクとチュ
ーブ（２５２）との間に配置されている。チューブ（２
５２）は、凝結物質が跳返りによりフィルタに達するの
を防止するようにフィルタ（７２）に通じている。シー
ルド（２４６）の下方には温水インレットボート（２５
４）が配置されている。

次にマクロケルダール分解法のためのマイクロ波を使用
した装置（１０）の使用について説明する。種々の成分
及び前述の特定の時間についての量としては、４５％又
はそれ以上の蛋白質を含んだ０．５ｇの蛋白質サンプル
が適切である。サンプルが４５％より少ない蛋白質を含
む場合にはその倍の量の蛋白質サンプルが使用されるで
あろう。

望ましくは０．５ｇ又は１．０ｇのサンプルが蛋白質の
含有量（％）に応じて、従来のケルダール分解法におけ
る成分をもって反応容器（２２）に加えられる。即ち、
約１０−から１５戒の濃硫酸、約０．７５ｇの酸化第二
水銀、及び約１５ｇの硫酸カリウムを成分とするもので
あり、第２図に示すように容器の内容物（Ｌ）となる。

マイクロウェーブシステム（１２）の内部チャンバ内に
おいてプラットフォーム上に隔離された容器がおかれる
。該システムは約７００から１０００ワツトの出力を有
している。容器とコネクタチューブとの間に緊密なシー
ルが形成される。マイクロウェーブシステムのドアが閉
じられ、真空ポンプが作動せしめられる。

過酸化水素水のような激しい沸騰を緩和させるための添
加剤を反応容器に加えるのが望ましい。

制御が襦動ポンプ（５２）により行なわれる。添加材は
ツリー（４０）のインプットチューブ（４６）及びイン
レットチューブ（１９０）を経て反応容器に達する。

望ましくは約５０％の過酸化水素水１２ｍＧが三個所で
加えられる。即ち分解が開始されたとき約２０〜４０秒
後、及び約５０〜７０秒後である。

これに代えて過酸化水素水をゆっくりと連続的に加える
ことも可能である。断続的であるか連続的であるかを問
わず、前記添加剤は激しい沸騰を緩和させるのに十分な
世を供給される。過酸化水素が迅速な分解を助けること
も考えられる。

特に好ましい過酸化水素水は、硫酸により安定化され、
１部の濃硫酸及び４〜８部の５０％過酸化水素の混合に
よって得られたものである。過酸化水素を添加するため
に硫酸安定化過酸化水素水が使用される場合は、硫酸も
又これにより添加される。従って、この場合にはより少
ない硫酸が当初に反応容器に加えられる。

突沸緩和用添加剤の最初の添加が容器（２２）に行なわ
れると容器内容物に対するマイクロ波の照射により分解
が開始され得る。分解の最初の段階に於て、容器内容物
は、通常的３２５℃から３５０℃の範囲である分解温度
にまで急速に加熱される。発泡及び／又は気泡による隆
起を伴うガスの発生は、この加熱段階に於て特徴的に現
われる。

適切な温度を越えると、蛋白質の数を減少させることと
なる。

通常、１００％の出力を使用すれば約１分〜２分で急速
に分解温度に到達する。比較のために離隔用カップを取
除いたとすると反応容器の壁を通じての熱損失のため、
分解工程におけるこの段階に要する時間は増加するであ
ろう。更に、離隔用カップが無い場合には、同時に分解
され得るサンプルの数は出力に起因して制限される。

第２の加熱段階において、出力は分解が完了するまで最
適の分解温度約３７５℃から４２５℃に調節される。こ
の段階は通常、約７０％の出力を使用して約２〜４分の
時間で完了する。

コネクタチューブ及びコンデンサ（６８）が酸の損失を
減少させるように作用することが判るであろう。更に、
反応容器として、５００　ｍＱの大きさのものを用いる
と酸の損失が減少する。

分解工程が終了し、マイクロ波の照射を停止した後、直
ちに希釈工程を開始してもよい。この工程では、水はツ
リー（４０）のインプットチューブ（５４）及びインレ
ットチューブ（１９０）を通って反応容器中に注入され
る。熱い分解物と水との混合によって、大量のガスが放
出される。添加する水の口は、触媒に依存し、酸化第二
水銀触媒の場合には約１４０〜１５０ｒ！ｃ！程度の水
が適当である。

酸化第二水銀触媒に対しては、約１４０〜１５０−の水
、約１２ｍＱの過酸化物、及び約１３−の濃硫酸が最少
量である。特に、分解工程で比較的液量が多いと、出カ
一定では、最適温度に達するのに相対的に長時間を要す
るので、この様な量が好ましい。

希釈工程を直ちに開始できる様に、即ち、冷却工程が入
ることをさけるために、水を脈動的に添加（パルス添加
）し、続１いて連続的に水を添加することが好ましい。

パルス添加はソレノイドバルブ（５８）によって行なわ
れる。

好ましいパルシング方法は、約４０〜７０秒間水のイン
プットラインの開閉を断続的に行なう方法である。各パ
ルスでは、水のインプットラインを、約０．　１〜０．
３秒間開き、約１〜４秒開閉じることが適当である。

その後、水の残曾を約２０−８０秒間で連続的に添加す
る。

もし、希釈工程の開始時に、パルス添加が行なわれない
ならば、ガスの放出が突然おこることをさけるために、
冷却工程を行なうべきである。冷即時間は数分間以上で
よい。この様にすると反応の全体時間は、実質上増加す
るであろう。

インレットチューブ（１９０）の開口（１９４）は、コ
ネクタチューブ内壁表面（２００）に流体を向け、この
流体は内壁面を流れおちて、反応容器（２２）に入る。

その結果、水は反応容器（２２）に入る前に、予め加熱
される。この予備加熱は、更に、ガス発生を調節するか
もしれない。

分解及び希釈工程の間に、真空ポンプ（６６）は、反応
排ガス及びそれに伴われた脂肪粒子を反応容器から、通
路（２０６）及びツリー（４０）のアウトプット／イン
プットチューブ（６２）を通って、水冷コンデンサ（６
８）に引き込む。溝（１，４６）は、真空ポンプによっ
て、上記作用が効果的に働くことを可能とし、その結果
、反応容器及び／又はコネクタチューブ内が高圧になる
ことがさけられる。

コンデンサ中では、排ガスの凝縮液が形成される。水冷
による凝縮では、同伴脂肪粒子は通過して、スクラバユ
ニット（７０）に入る。凝縮液は、重力によって反応フ
ラスコにもどる。ツリー（４０）のチューブ（６２）の
上向き角によって、凝縮液が、急速にもどされる。

分解温度、真空ポンプと溝（１４６）の両者の作用によ
って生じた空気流、及び水冷コンデンサによって行なわ
れる凝縮の程度の組合わせによって、反応容器から脂肪
を吹き飛ばし、スクラバユニット中に入れることができ
るので有利である。

さもなければ、脂肪の分解は分解時間を増加させること
になるであろう。従って、この方法は、分解物からの脂
肪の選択的分離を提供する。

凝縮されてない排ガス及び同伴脂肪粒子は真空ポンプに
よって、インレットチューブ（２３０）を通って、スク
ラバユニットのコレクタ（９６）のウォータートラップ
に引き込まれる。

ウォータートラップからのがれた水分含有二酸化イオウ
を含む排ガス及び同伴脂肪粒子は、次いでスクラバ塔の
スクラバディスク（２３８）に引き込まれる。スクラバ
ディスク（２３８）は、すべての二酸化イオウ及び同伴
脂肪粒子を実質的に除去する。

はねよけ（Ｓ　ｐｌａｓｈ　　ｇｕａｒｄ）　　（２４
６）は、最上部のスクラバディスクの上の凝縮物が飛び
散ってライン（２５２）に入ってフィルタ（７２）に引
き込まれることをさける。凝縮していない二酸化イオウ
は真空ポンプにより、好ましくは活性炭フィルタである
フィルタ（７２）に引かれ、除去される。

必要であれば、活性炭フィルタ（図示せず）を真空ポン
プの出口に設けてもよい。このフィルタは、二酸化イオ
ウのヒユームのような有毒なヒユームが外気中に放出さ
れることを保護するであろう。

希釈工程終了後、真空ポンプを停止し、空気ポンプ（８
４）からの加圧空気及びインレット（２５４）からの所
定量の温水でスクラバ塔を逆流させる。ソレノイドバル
ブ（８２，９０）は、各々加圧空気及び温水の流れをコ
ントロールする。

逆流させた水は、コレクタ（９６）に集められる。逆流
によってス、クラバディスクから、捕捉された排ガス及
び脂肪を洗浄し、こうしてスクラバディスクを再使用で
きる様にする。

逆流の間、ソレノイドバルブ（１００）は、コレクタ中
の内容物を放出するためにライン（９８）を開く。その
後、ソレノイドバルブ（１０６）はコレクタを洗浄する
ためにライン（１０２）を開き、ソレノイドバルブ（１
００）（ｉライン（９８）を閉じて、所定量の充填水を
ライン（１０２）からコレクタに供給する。注入される
水の量は、インレットチューブ（２３０’）の端（２３
２）を浸すために充分な量とすることが必要である。こ
の様にしてマイクロ波システム／スクラバシステムは、
他の試料の測定のための準備をされる。

以上の記載から判る様に、本発明は、分解に有用なマイ
クロ波による装置の一部として、それ自体で再充填する
自蔵スクラバシステムを提供する。

フィルタ（７２）の交替だけが時々必要である。

フィルタ交替は、指示光（図示せず）によって示される
。

ツリー（４０）を経る反応容器への流体の送り出し及び
コンデンサへの水の送り出しのための流体供給システム
は、軽便でコンパクトなユニットとして備えられる。こ
の様なユニットには、望ましくは、充填水のコントロー
ルのためのバルブ／ソレノイド（１０６）及びコレクタ
のドレインライン（９８）のコントロールのためのバル
ブ／ソレノイド（１００）が含まれる。

第１図には、自蔵コンパクトスクラバシステムが参照番
号２６０で示され、軽便かつコンパクトな流体供給シス
テムが番号２６２で示されている。

パネル（１２０，１２２及び１２４）を、駆動ポンプ（
５２）、バルブ／ソレノイド（５８，８２，９０，１０
０，１０６）及び真空ポンプ（６６）のコンピュータ制
御及び情報表示のために準備することが好ましい。それ
により、スクラバシステム及び流体供給システムの両者
は、コンピュータ制御される。

以下の実施例、明細書全体及び特許請求の範囲において
、パーセントはすべて重曾／重曾てあり、また特に記載
しなければ、すべての操作は、室温及び大気圧下で行な
われる。

実験例食用試料１．０ｇを２４Ｘ４０マイクロスライドカバー
グラス上にはかりとり、石英ネックの２９／４２すり合
せガラスジヨイントを通って、平底の煮沸フラスコ（２
２）（５００ｍＧ）中に落とす。濃硫酸１１．５ｆｎＱ
、酸化第二水銀０．７５ｇ及び硫酸カリウム１５ｇをこ
のフラスコに添加する。

フラスコ下部（１３０）を厚さ４．５ｍｍ±１ｍｍの成
形したガラスファイバーキャップで断熱する。

断熱したフラスコをマイクロ波装置（１２）の内部室（
１４）の台上におき、フラスコ口（１３６）をコネクタ
チューブのボールジヨイント（１４０）のすり合せガラ
ス表面（１３８）に密閉してつなぎ、マイクロ波装置の
ドアを閉じる。

８個の溝（１４６）がボールジヨイント（１４０）のま
わりに均一に分布している。溝の開口の面積は、０．９
６８ｍｒ＋＋２　（０，００１５平方インチ）である。

一つの溝について１９２６ｃＪ／分（０，０６８立方フ
イ一ト／分）の流量、全体で１５４０４ｃＪ／分（０，
５４４立方フイ一ト／分）の流量である。

コンピュータ制御によって、真空ポンプ（６６）を作動
させ、フラスコの内容物にマイクロ波エネルギーを与え
て分解を開始する。コンピュータ制御によって、濃硫酸
１部及び５０％過酸化水素水６部の混合物的５１Ｔ１１
２を駆動ポンプ（５２）でインレットチューブ（１９０
）を通って反応フラスコ中に急速に添加する。次いで３
０秒間隔で、第２及び第３回目の過酸化物混合物５ｍ＋
２を急速に添加する。

コンピュータ制御により、加熱段階を２回行なう。第１
回目の加熱段階は、１００％出力で１、　５分間行ない
、第２回目の加熱段階は、７０％出力で２分４０秒間行
なう。

２回の加熱処理後、直ちにコンピュータ制御下で、イン
レットチューブ（１９０）から反応フラスコへ水のパル
ス添加を行ない、次いで水の連続添加を行なう。最初の
６回のパルスの間は、水のインプットラインは、約０．
２５秒間開き、約３．７５秒間閉じ、残りのパルスの間
は、ラインを約０．２５秒間開き、約１．７５秒間閉じ
、パルス添加を約５０秒間行なう。その後水の出力うイ
ンを約３０〜６０秒間開く。

分解及び希釈工程の間、反応排ガス及び同伴脂肪粒子を
水冷コンデンサ（６８）に引き込むために、真空ポンプ
は、溝（１４６）とともに作用する。コンデンサ中では
、排ガスの凝縮液が生成する。凝縮液は、重力によって
反応フラスコへもどる。

凝縮していない排ガス及び同伴脂肪粒子は、真空ポンプ
でコレクタ（９６）中のウォータートラップ中に引き込
まれる。ウォータートラップからのがれた排ガス及び同
伴脂肪粒子は、次いでスクラバディスク（２３８）中に
引き込まれる。凝縮してない二酸化イオウは真空ポンプ
で活性炭フィルタ（７２）に引き込まれて、除去される
。

コンピュータ制御で、真空ポンプを停止させ、加圧空気
及び温水を放出して、スクラバ塔を逆流させる。コンピ
ュータ制御で、コレクタ（９６）の内容物を放出し、コ
レクタに充填水を注入する。

本発明のマイクロ波による装置は、急速な試料の分解、
特にマクロケルダール分解に有用である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示すもので、第１図は分解装置の
概略をマイクロ波装置の斜視図と共に示す図、第２図は
第１図の装置の一部を第１図２−２線に沿う断面で示す
断面図、第３図は第２図に示す部材を一部分解した状態
で示す部分断面図、第４図は第２図の４−４線に沿う断
面図、第５図は第２図の５−５線に沿う断面図、第６図
は第１図に示す装置の一部を分解して示す斜視図、第７
図は第１図の装置におけるプラットフォーム及びその近
傍部分を一部断面で示す正面図、第８図は第１図の装置
におけるスクラバユニットの縦断正面図である。（１０）・・・分解装置（１２）・・・マイクロ波装置（１４）・・・内部チャンバ（２０）・・・ドア（２２）・・・反応容器（２４）・・・プラットフォーム（３４）・・・コネクタチューブ（４２）、（４４）・・・スプリング（４６）・・・インプットチューブ（５４）・・・インプットチューブ（６０）・・・圧力レギュレータ（７０）・・・スクラバユニット（１０８）・・・マグネトロン（１９８）・・・インレットチューブ（２３８）・・・スクラバディスク（以　上）１　事件の表示昭和６２年特許願第１４７８１７号２　発明の名称ケルダール分解のための方法及び装置３　補正をする者事件との関係　　特許出願人シーイーエム　コーボレイション４代理人大阪市東区平野町２の１０　沢の鶴ビル昭和６２年８月
２５日６　補正の対象願書中「特許出願人　代表者」の項、代理権を証明する
書面及び図面７　補正の内容

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一つの開口を壁部に有したマイクロ波装置と、該
マイクロ波装置のチャンバ内に配置された反応容器と、
前記開口を通って延び前記反応容器にシールを伴って結
合された中空の環状部材と、前記チャンバから前記環状
部材内に空気を流すための気体流通部と、該気体流通部
に接続された流体のための吸引装置とを備えている急速
分解のための装置。
（２）前記環状部材が、前記マイクロ波装置のチャンバ
の外側に配置された付勢部材により前記反応容器に結合
されている特許請求の範囲第１項に記載の装置。
（３）前記付勢部材が、一端を前記マイクロ波装置に結
合され他端を前記環状部材に結合されている特許請求の
範囲第２項に記載の装置。
（４）前記環状部材と前記反応容器との分離不可能な固
着の発生を防止するために、前記環状部材における全体
が丸くされた端部が、前記反応容器の内方へ傾斜した口
部の内壁における狭い幅の部分と接触するようにされて
いる特許請求の範囲第１項に記載の装置。
（５）前記反応容器がマイクロ波透過性の絶縁部材によ
り取り囲まれている特許請求の範囲第１項に記載の装置
。
（６）前記気体流通部が、前記環状部材と前記反応容器
との結合部分における溝により形成されている特許請求
の範囲第１項に記載の装置。
（７）前記環状部材内に配置されたインレットチューブ
を更に備えている特許請求の範囲第１項に記載の装置。
（８）前記インレットチューブの放出側端部における側
壁に開口が設けられている特許請求の範囲第７項記載の
装置。
（９）前記反応容器が石英ガラスにより形成されている
特許請求の範囲第１項に記載の装置。
（１０）マイクロ波装置と、該マイクロ波装置内に配置
された反応容器と、該反応容器に連通する自給式のスク
ラバ装置とを備えており、該スクラバ装置は、相互に離
反して配置された複数のスクラバディスクと、吸引装置
とを備えている急速分解のための装置。
（１１）水冷式コンデンサ及びウォータトラップを更に
備えている特許請求の範囲第１０項に記載の装置。
（１２）（ｉ）少なくとも約０．５ｇのサンプルサイズ
をなすサンプルと酸との混合物に最適のケルダール分解
温度を与えるように十分なエネルギー量のマイクロ波を
照射し、（ｉｉ）分解が完了するまで十分な量のマイクロ波を照
射し、（ｉｉｉ）マイクロ波照射を停止した後、分解物を水で
希釈するマイクロ波によるケルダール分解法であって、前記（ｉ
）から（ｉｉｉ）の工程が、排ガスの除去を伴いつつマ
イクロ波装置内で行なわれる該方法。
（１３）前記マイクロ波装置内にある前記サンプル及び
酸の混合物に対し、突沸を緩和するのに十分な量の突沸
緩和用添加剤を排ガス除去の間添加する工程を更に含む
特許請求の範囲第１２項に記載の方法。
（１４）希釈水が、供給量をパルス状に変化させつつ供
給される特許請求の範囲第１２項に記載の方法。
（１５）希釈水が、前記分解物に混合される前に予め加
熱される特許請求の範囲第１２項に記載の方法。
（１６）サンプル及び酸の混合物に対し最適のケルダー
ル分解温度を賦与するように十分なエネルギー量のマイ
クロ波を照射し、これと同時に前記サンプル及び酸の混
合物に対し吸引を及ぼし、該吸引量を十分に保つために
排ガス発生領域側に於て周囲空気を制御下に供給するこ
とを特徴とするマイクロ波による急速なケルダール分解
法。
（１７）前記サンプルが脂肪含有蛋白質サンプルであり
、前記吸引作用の賦与及びこれに伴う制御下の周囲空気
の吸引により前記サンプル及び酸の混合物から脂肪が除
去される特許請求の範囲第１６項に記載の方法。