JPWO2022003995A5

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Publication number: JPWO2022003995A5
Application number: JP2022533024A
Authority: JP
Filing date: 2020-10-28
Publication date: 2023-02-07

Description

本開示のある局面に従う混合試料を精製する試料精製装置は、重液を用いて混合試料を比重差によって分離するための容器と、重液を容器に導入するための重液導入部と、容器において重液導入部よりも鉛直方向で上方に設けられ、容器内の液体のうち重液の導入によって生じた上澄み液を容器の外部にオーバーフローさせるための排出部と、容器において排出部よりも鉛直方向で下方に設けられ、排出部からオーバーフローした上澄み液から混合試料のうちの重液よりも比重の軽い成分を回収するための回収部とを備える。

本開示の別の局面に従う容器を備えた試料精製装置を用いて混合試料を精製する試料精製方法は、コンピュータが実行する処理として、容器に混合試料を比重差によって分離させるための重液を導入することで、重液の導入によって生じた上澄み液を容器の外部にオーバーフローさせるステップと、オーバーフローした上澄み液から混合試料のうちの重液よりも比重の軽い成分を回収するステップとを含む。

本開示の別の局面に従う容器を備えた試料精製装置を用いて混合試料を精製するための制御プログラムは、コンピュータに、容器に混合試料を比重差によって分離させるための重液を導入することで、重液の導入によって生じた上澄み液を容器の外部にオーバーフローさせるステップと、オーバーフローした上澄み液から混合試料のうちの重液よりも比重の軽い成分を回収するステップとを実行させる。

配管１１は、容器１１０に接続されており、夾雑物を処理するための酸化剤を、当該容器１１０から容器５０に設けられたポート６１に導入する。「夾雑物」は、混合試料のうち回収対象の成分以外の異物である。本実施の形態においては、「夾雑物」として、有機物の性質を有する有機夾雑物を例示する。

「酸化剤」は、夾雑物を処理させるものであればいずれのものでもよい。本実施の形態においては、「酸化剤」は、有機夾雑物を分解する。たとえば、「酸化剤」として、過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）、過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）と酸化鉄（ＩＩ）（ＦｅＯ）との混合物などが挙げられる。「混合試料」が海水および砂である場合、「有機夾雑物」として、海水または砂に混じった木くずおよびプランクトンなどが挙げられる。

配管１２は、容器１２０に接続されており、比重差により試料を分離するための重液を、当該容器１２０から容器５０に設けられたポート６２に導入する。

「重液」は、比重差により試料を分離するものであればいずれのものでもよい。本実施の形態においては、「重液」は、無機物の性質を有する無機夾雑物を比重差で沈降させる。たとえば、「重液」として、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、ヨウ化ナトリウム（Ｎａｌ）、塩化亜鉛（ＺｎＣｌ２）などが挙げられる。「混合試料」が海水および砂である場合、「無機夾雑物」として、砂、ガラス、および石などが挙げられる。「重液」の比重は、試料精製装置１の回収対象となる「成分」の比重よりも大きく、かつ、「無機夾雑物」の比重よりも小さく設定される。たとえば、試料精製装置１の回収対象となる「成分」がマイクロプラスチックであり、「無機夾雑物」が砂、ガラス、および石などの場合、「重液」の比重は、マイクロプラスチックの比重よりも大きく、かつ、砂、ガラス、および石などの比重よりも小さく設定されればよい。具体的には、「重液」の比重は、約１．５～約１．７に設定されればよい。

配管１３は、容器１３０に接続されており、容器５０内を洗浄するためのリンス液を、当該容器１３０から容器５０に設けられたポート６３に導入する。

配管１４は、容器１４０に接続されており、容器５０内の廃液を、当該容器５０に設けられたポート６４から当該容器１４０に排出する。配管１５は、容器１５０に接続されており、容器５０内の廃液を、当該容器５０に設けられたポート６４から当該容器１５０に排出する。

本体部５３は、本体部５２の上方に設けられ、本体部５２の側面１５２に続いて形成される側面１５３を含む。側面１５３は、容器５０の中心軸１６０を取り囲み、かつ、容器５０の下方（底面１５５側）から上方（排出口２０側）に向かって先細りするようなテーパー状で形成されている。別の観点からみると、本体部５３の水平断面積（または内径）は、排出口２０が位置する上方向に向かうにつれて連続的に小さくなるように構成されている。このように、容器５０の水平断面積（または内径）は、当該容器５０の少なくとも所定の高さ（この例では本体部５２の上部５２１が位置する高さ）から排出口２０までの間において上方向に向かうにつれて連続的に小さく構成されている。なお、本実施の形態においては、本体部５３の側面１５３が直線であるが、側面１５３は曲線であってもよく、本体部５３の水平断面積（または内径）が排出口２０が位置する上方向に向かうにつれて連続的に小さくなるように構成されればよい。

以上のように、本実施の形態に係る試料精製装置１によれば、容器５０の一部の側面１５３が、底面１５５側から排出口２０側に向かってテーパー状に形成されており、言い換えると、容器５０の水平断面積が当該容器５０の少なくとも所定の高さから排出口２０までの間において上方向に向かうにつれて連続的に小さく構成されている。このため、容器５０の側面１５３と排出口２０との境目を極力滑らかにすることができる。これにより、重液によって比重分離された試料の上澄み液が排出口２０を介して外部に排出される際に、マイクロプラスチックが容器５０内で滞留することを極力防止することができる。たとえば、容器５０の側面と排出口２０との境目が滑らかでなく角張っているような場合、重液によって比重分離された試料の上澄み液が当該角張った部分に当たって回収対象のマイクロプラスチックが容器５０内に付着し、マイクロプラスチックが排出口２０へと向かうことなく容器５０内で滞留する虞がある。これに対して、本実施の形態に係る容器５０のように容器５０の側面１５３と排出口２０との境目を極力滑らかにすることで、マイクロプラスチックが容器５０内に付着して滞留してしまうことを極力防止することができる。したがって、ユーザは、精度良く試料を精製することができる。

容器５０の一部の側面１５２が、上部５２１および下部５２２から当該上部５２１と当該下部５２２との間に位置する部分に向かって膨張するように形成されているため、容器５０内でマイクロプラスチックが付着して滞留することを極力防止することができる。さらに、容器５０の一部（本体部５２）の側面１５２が一旦膨張し、さらにその上方において容器５０の一部（本体部５３）の水平断面積が排出口２０に向かうにつれて連続的に小さくなることで、重液の導入によって上昇した試料の上澄み液を本体部５２で広げた後、本体部５３の先細りした部分を利用して上澄み液を勢いよく排出口２０に向かわせることができる。

テーパー状に先細りした本体部５３と、膨張するように形成された本体部５２とが、一体的に形成されているため、容器５０の強度を上げることができる。さらに、本体部５３と本体部５２との間に境目がないため、重液の導入によって上昇した試料の上澄み液が本体部５３と本体部５２との間の境目に付着することもなく、上澄み液をより効率良く排出口２０に向かわせることができる。

分級装置６００は、試料精製装置１によって回収されたマイクロプラスチックを、粒子の大きさごとに分ける。分級装置６００としては、たとえば、遠心分離を用いて粒子を分けるフィールドフローフラクショネーション装置などが挙げられる。

これにより、コンピュータ５００Ｂの制御によって、容器５０からオーバーフローした試料の上澄み液は、電磁弁４５および排出管２５Ａを介して検出フィルタ２１に向けて排出される。また、コンピュータ５００Ｂの制御によって、外部から導入された試料は、導入管２５Ｂおよび電磁弁４５を介して容器５０に導入される。

Claims

混合試料を精製する試料精製装置であって、
重液を用いて前記混合試料を比重差によって分離するための容器と、
前記重液を前記容器に導入するための重液導入部と、
前記容器において前記重液導入部よりも鉛直方向で上方に設けられ、前記容器内の液体のうち前記重液の導入によって生じた上澄み液を前記容器の外部にオーバーフローさせるための排出部と、
前記容器において前記排出部よりも鉛直方向で下方に設けられ、前記排出部からオーバーフローした前記上澄み液から前記混合試料のうちの前記重液よりも比重の軽い成分を回収するための回収部とを備える、試料精製装置。
前記混合試料に含まれる夾雑物を処理するための分解剤を前記容器に導入するための分解剤導入部と、
前記容器内の廃液を排出するための廃液排出部と、
前記分解剤導入部、前記重液導入部、および前記廃液排出部の各々に設けられ、かつ、液体の出入りを切り替える少なくとも１つの切替部と、
前記少なくとも１つの切替部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記少なくとも１つの切替部を制御することで、
前記混合試料が収容された前記容器に前記分解剤導入部から前記分解剤を導入し、
前記分解剤によって前記夾雑物が処理された後の前記容器内の前記廃液を前記廃液排出部から排出し、
前記容器に前記重液導入部から前記重液を導入する、請求項１に記載の試料精製装置。
前記分解剤導入部および前記重液導入部の各々に設けられた前記少なくとも１つの切替部は、前記廃液排出部に設けられた前記少なくとも１つの切替部と異なる、請求項２に記載の試料精製装置。
前記容器内を洗浄するためのリンス液を前記容器に導入するためのリンス液導入部と、
前記リンス液導入部に設けられ、かつ、液体の出入りを切り替える少なくとも１つの切替部とを備え、
前記制御部は、前記リンス液導入部に設けられた前記少なくとも１つの切替部を制御することで、廃液が排出された前記容器に前記リンス液導入部から前記リンス液を導入する、請求項２または請求項３に記載の試料精製装置。
前記重液導入部に設けられた前記少なくとも１つの切替部は、前記リンス液導入部に設けられた前記少なくとも１つの切替部と共用されている、請求項４に記載の試料精製装置。
前記制御部は、前記重液の導入によって生じた前記上澄み液が前記容器の外部に排出した後、前記少なくとも１つの切替部を制御することで、
前記重液が導入された前記容器内の廃液を前記廃液排出部から排出し、
廃液が排出された前記容器に前記リンス液導入部から前記リンス液を導入し、
前記リンス液が導入された前記容器内の廃液を前記廃液排出部から排出する、請求項４に記載の試料精製装置。
前記容器内の前記混合試料を撹拌する撹拌部を備え、
前記制御部は、前記撹拌部を制御することで、前記分解剤が導入された前記容器内の前記混合試料を撹拌する、請求項２に記載の試料精製装置。
前記容器内の前記混合試料を加熱する加熱部を備え、
前記制御部は、前記加熱部を制御することで、前記分解剤が導入された前記容器内の前記混合試料を加熱する、請求項７に記載の試料精製装置。
前記容器に設けられ、かつ、前記少なくとも１つの切替部との間で液体が出入する少なくとも１つのポートを備え、
前記少なくとも１つのポートは、フィルタを含む、請求項２に記載の試料精製装置。
前記容器内の前記混合試料の温度を測定する温度センサを備え、
前記制御部は、前記温度センサの測定値に基づき前記加熱部を制御する、請求項８に記載の試料精製装置。
前記容器内の前記混合試料を冷却する冷却部と、
前記容器内の前記混合試料の温度を測定する温度センサとを備え、
前記制御部は、前記温度センサの測定値に基づき前記冷却部を制御する、請求項８に記載の試料精製装置。
前記容器内の前記混合試料を撮影するカメラを備え、
前記制御部は、前記カメラによって取得された前記混合試料の撮影画像に基づき前記加熱部を制御する、請求項８に記載の試料精製装置。
前記容器内の前記混合試料を冷却する冷却部と、
前記容器内の前記混合試料を撮影するカメラとを備え、
前記制御部は、前記カメラによって取得された前記混合試料の撮影画像に基づき前記冷却部を制御する、請求項８に記載の試料精製装置。
水を前記容器に導入するための水導入部と、
前記水導入部に設けられ、かつ、液体の出入りを切り替える少なくとも１つの切替部とを備え、
前記制御部は、前記分解剤導入部から前記分解剤が導入される前に、前記水導入部に設けられた前記少なくとも１つの切替部を制御することで、前記容器に前記水導入部から前記水を導入する、請求項２に記載の試料精製装置。
前記制御部は、前記分解剤導入部に設けられた前記少なくとも１つの切替部を制御することで、前記混合試料が収容された前記容器に前記分解剤導入部から前記分解剤を一定周期で所定量ごとに導入する、請求項２に記載の試料精製装置。
請求項１に記載の前記試料精製装置と、
前記試料精製装置の前記回収部によって回収された前記成分を分析する分析装置とを備える、分析システム。
容器を備えた試料精製装置を用いて混合試料を精製する試料精製方法であって、
前記試料精製方法は、コンピュータが実行する処理として、
前記容器に前記混合試料を比重差によって分離させるための重液を導入することで、前記重液の導入によって生じた上澄み液を前記容器の外部にオーバーフローさせるステップと、
オーバーフローした前記上澄み液から前記混合試料のうちの前記重液よりも比重の軽い成分を回収するステップとを含む、試料精製方法。
容器を備えた試料精製装置を用いて混合試料を精製するための制御プログラムであって、
前記制御プログラムは、コンピュータに、
前記容器に前記混合試料を比重差によって分離させるための重液を導入することで、前記重液の導入によって生じた上澄み液を前記容器の外部にオーバーフローさせるステップと、
オーバーフローした前記上澄み液から前記混合試料のうちの前記重液よりも比重の軽い成分を回収するステップとを実行させる、制御プログラム。