WO2016046990A1 - サンプル捕集装置及び超臨界流体装置並びにサンプル捕集方法 - Google Patents

サンプル捕集装置及び超臨界流体装置並びにサンプル捕集方法 Download PDF

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WO2016046990A1
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pressure
sample collection
supercritical fluid
mobile phase
sample
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PCT/JP2014/075746
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洋臣 後藤
理沙 梶山
森　隆弘
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株式会社島津製作所
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D11/00—Solvent extraction
    • B01D11/04—Solvent extraction of solutions which are liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
    • G01N1/18—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state with provision for splitting samples into portions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G—PHYSICS
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    • G01N30/28—Control of physical parameters of the fluid carrier
    • G01N30/36—Control of physical parameters of the fluid carrier in high pressure liquid systems

Definitions

  • the present invention relates to a sample collection device, a supercritical fluid device, and a sample collection method.
  • supercritical fluid chromatography SFC
  • supercritical fluid extraction SFE
  • 10 MPa Megapascal
  • liquid CO 2 is back pressure.
  • BPR Back Pressure Regulator
  • the pressure is reduced to atmospheric pressure and vaporized.
  • SFC or SFE having a sorting function for example, a sample dissolved in a mixed fluid of CO 2 and a modifier is collected after passing through the BPR. Since the volume of the vaporized CO 2 is 400 times, the fluid flowing out from the outlet pipe is scattered and the sample is lost.
  • the separation target after passing through the column in SFC or SFE appears as a chromatographic peak group.
  • Each peak in the chromatographic peak group is called a fraction.
  • a large number of fractions (peaks) are separated, for example, in close proximity in seconds. All this fraction needs to be collected.
  • a fraction collector is used to collect fractions.
  • a fraction collector used in an ordinary liquid chromatograph (LC) moves a head having a discharge port in a collection bottle (for example, a test tube, etc.) arranged spatially in the XY direction. As a result, a large number of fractions are dropped into the collection bottle.
  • LC liquid chromatograph
  • the first sorting method is a method in which a gas-liquid separator is provided for each collection bottle for a plurality of collection bottles.
  • This method is disclosed in, for example, Patent Documents 1, 3, and 6.
  • a large number of fractions are switched by a valve and guided to a collection bottle through a gas-liquid separator. Only one fraction passes through one gas-liquid separator. Therefore, this method has an advantage that the size of the dead volume and the cross contamination (for example, the peaks are broadened and intermingled with each other) do not become a problem.
  • the second sorting method is a method that performs gas-liquid separation in a collection bottle. This method has an advantage that the problem of cross contamination does not occur because the dead volume is zero.
  • This method is disclosed in Patent Document 2, for example.
  • the method disclosed in Patent Document 2 enables the fractionation of a large number of fractions by moving the fraction discharge probe to a collection vial arranged in a large number like a LC fraction collector without using a switching valve. It is.
  • the third sorting method is a type having one gas-liquid separator in the flow path upstream of the fraction collector. In this method, since only the liquid is fed to the fraction collector, sorting like conventional LC is possible. This method is disclosed in, for example, Patent Documents 4, 5, and 6.
  • the time for the sample to pass through the gas-liquid separator varies depending on the flow rate of the mobile phase and the addition ratio of the modifier. Therefore, there is a problem that the time at which the sample reaches the fraction collector changes, and the control of the sorting timing becomes very difficult.
  • An object of the present invention is to suppress the generation of a dead volume when a sample contained in a mobile phase containing a supercritical fluid or a liquefied gas is collected in a collection container.
  • a sample collection device is a sample collection device that collects a sample contained in a mobile phase containing a supercritical fluid or a liquefied gas in a collection container, the mobile phase discharge port and the above-described collection device.
  • a collection container is housed, and includes a pressure-resistant container that is held at a pressure higher than the pressure at which the supercritical fluid or the liquefied gas is liquefied, and a pressure control valve that adjusts the pressure in the pressure-resistant container.
  • a supercritical fluid device includes a pump, a back pressure regulator, and a sample collection device according to an embodiment of the present invention.
  • the mobile phase is fed by the pump, and the back pressure adjustment is performed.
  • the mobile phase that has passed through the vessel is introduced into the sample collection device.
  • a sample collection method is a sample collection method for collecting a sample contained in a mobile phase containing a supercritical fluid or a liquefied gas in a collection container, the discharge port of the mobile phase and the above-described collection.
  • a sample collection device, a supercritical fluid device, and a sample collection method generate a dead volume when collecting a sample contained in a mobile phase containing a supercritical fluid or a liquefied gas in a collection container. Can be suppressed.
  • the mobile phase may contain a liquid.
  • the mobile phase may be composed of the supercritical fluid or the liquefied gas and may not contain a liquid.
  • the sample collection method of the embodiment of the present invention when the mobile phase contains a liquid, the liquid remains in the collection container in the vaporization step.
  • the supercritical fluid or the liquefied gas is, for example, CO 2 .
  • the supercritical fluid or the liquefied gas is not limited to CO 2 and may be other substances.
  • the sample collection device of the embodiment of the present invention may be provided with a waste liquid storage container at a position different from the collection container in the pressure container, for example. Furthermore, the sample collection device according to the embodiment of the present invention may include, for example, a switching valve that switches and discharges the mobile phase between the collection container and the waste liquid storage container.
  • the sample collection device may be provided with, for example, a pressurization gas passage for introducing the pressurization gas into the pressure vessel.
  • a pressurization gas passage for introducing the pressurization gas into the pressure vessel.
  • the above-mentioned pressure increasing gas is nitrogen gas
  • the said pressure control valve can mention the example which hold
  • the pressurizing gas is not limited to nitrogen gas, and may be other gas, for example, CO 2 gas.
  • the sample collection device may include, for example, an XY stage that moves the discharge port and a plurality of the collection containers in the pressure-resistant container.
  • the sample collection device may include, for example, a cooler that cools the mobile phase introduced into the pressure vessel.
  • the supercritical fluid device is, for example, a supercritical fluid chromatograph or a supercritical fluid extraction device.
  • the supercritical fluid device determines, for example, a pressure sensor that detects the pressure in the pressure vessel and that the pressure in the pressure vessel detected by the pressure sensor is equal to or higher than a specified value. And a control unit.
  • the supercritical fluid device includes, for example, a temperature detector for detecting the temperature of the mobile phase immediately before being introduced into the sample collection device, and the control unit is configured to detect the temperature. It may be determined that the temperature detected by the vessel has become a specified value or less.
  • the mobile phase is discharged into a waste liquid storage container disposed at a position different from the collection container in the pressure container.
  • the pressure vessel may be pressurized to a pressure higher than the above pressure.
  • the pressure inside the pressure vessel is increased to the pressure or higher by introducing a gas for pressurization into the pressure vessel.
  • a gas for pressurization is, for example, nitrogen gas.
  • the pressurizing gas is not limited to nitrogen gas, and may be other gas, for example, CO 2 gas.
  • sample collection method of the embodiment of the present invention uses, for example, an XY stage arranged in the pressure-resistant container that moves the discharge port and a plurality of the collection containers.
  • the mobile phase may be fractionated by selecting the collection container into which the mobile phase is dropped by moving the discharge port by the XY stage.
  • the mobile phase introduced into the pressure vessel may be cooled to 10 ° C. or lower.
  • sample collection device the supercritical fluid device, and the sample collection method of the embodiment of the present invention can make the dead volume zero, cross contamination and carryover can be prevented.
  • a normal LC fraction collector is stored in a pressure vessel, and fractionation is performed in a state where a pressure of 5 MPa or more at which CO 2 behaves as a liquid is applied. Since CO 2 is a liquid, fractionation similar to conventional LC can be performed without causing volume expansion due to vaporization.
  • the modifier containing the sample remains in the collection bottle (collection vessel) in the fraction collector.
  • the mobile phase is 100% CO 2
  • only the sample remains in the collection bottle. In this way, a sample collection device with a recovery rate of 100% is realized.
  • the sample collection device, the supercritical fluid device, and the sample collection method according to the embodiment of the present invention can, for example, reduce the dead volume to zero, thereby preventing cross-contamination and separating a large number of adjacent fractions. It becomes possible.
  • the sample collection device, supercritical fluid device, and sample collection method of the embodiment of the present invention can, for example, make the dead volume zero, the arrival time of each fraction at the fraction collector is the mobile phase. It is determined only by the flow rate. This arrival time does not change with the mixing ratio of modifiers. Therefore, sorting timing control is facilitated.
  • sample collection device the supercritical fluid device, and the sample collection method according to the embodiment of the present invention have a sample recovery rate of 100%, for example.
  • sample collection device the sample collection device, supercritical fluid device, and sample collection method of the embodiment of the present invention do not require cleaning, for example.
  • sample collection device does not require a heating mechanism for compensating for the heat of vaporization of CO 2 after the back pressure regulator (BPR), for example.
  • BPR back pressure regulator
  • sample collection device can collect a large number of samples even in SFC and SFE with 100% CO 2 (modifier mixing ratio 0%), for example. .
  • FIG. 1 is a schematic perspective view for explaining an embodiment of a sample collection device.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram for explaining an embodiment of the supercritical fluid device. First, the configuration of the supercritical fluid device will be described with reference to FIG.
  • the supercritical fluid device shown in FIG. 2 is a supercritical fluid chromatograph (SFC) equipped with a sample collection device.
  • SFC for example, CO 2 capable of obtaining a supercritical state at a relatively low temperature and low pressure is used as a mobile phase.
  • the mobile phase is mixed with a modifier (mainly MeOH) in order to increase the solubility of the measurement sample.
  • a modifier mainly MeOH
  • the fluid injected with the sample by the autosampler 106 passes through the column 108 installed in the column oven 107. Samples are separated in time. The temporally separated sample is detected by, for example, an ultraviolet (UV) detector 109.
  • UV ultraviolet
  • the pressure in the flow path after the pump is kept constant at about 10 MPa or more by the pressure control valve 110 (back pressure regulator, BPR).
  • BPR back pressure regulator
  • the mobile phase is depressurized to atmospheric pressure after passing through the pressure control valve 110. Thereafter, with the timing detected by the UV detector 109 as a reference, the sample collection device 1 collects each desired component in a collection bottle.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining an example of a chromatographic peak after passing through a column.
  • the vertical axis represents peak intensity (arbitrary unit), and the horizontal axis represents time.
  • What is shown in FIG. 12 is a group of chromatopeaks to be sorted. Each of these peaks is called a fraction. A large number of fractions (peaks) are separated, for example, in close proximity in seconds. In SFC, for example, it is necessary to acquire all these fractions.
  • CO 2 having a volume expanded 400 times by vaporization is ejected vigorously.
  • MeOH containing a sample is scattered and the recovery rate of the sample is lowered.
  • the sample collection device 1 will be described with reference to FIG.
  • the sample collection device 1 includes a pressure vessel 3, a transfer pipe 5, a fraction collector 7, a waste liquid storage container 9, a relief valve 11 (pressure control valve), and a collection container 13.
  • the transfer pipe 5, the fraction collector 7, the waste liquid storage container 9 and the collection container 13 are disposed in the pressure resistant container 3.
  • the pressure vessel 3 is a vessel that can seal the internal space. In FIG. 1, the top plate and the front plate of the pressure vessel 3 are not shown.
  • the transfer pipe 5 is for introducing the mobile phase that has passed through the pressure control valve 110 (see FIG. 2) into the pressure vessel 3.
  • the fraction collector 7 includes an XY stage 15, a switching valve 17, a movable head 19, and a discharge port 21.
  • the XY stage 15 moves the ejection port 21 by moving the movable head 19.
  • the switching valve 17 switches and connects the transfer pipe 5 to the flow path connected to the waste liquid storage container 9 and the discharge port 21.
  • the movable head 19 is moved by the XY stage 15, and the discharge port 21 is arranged at a desired position. A mobile phase is discharged from the discharge port 21 at a desired time.
  • the mobile phase is discharged to the waste liquid reservoir 9 when the flow path connected to the waste liquid reservoir 9 is connected to the transfer pipe 5 by the switching valve 17.
  • the space in the waste liquid reservoir 9 is connected to the space in the pressure vessel 3.
  • the waste liquid storage container 9 is not provided with a lid that covers the upper surface.
  • the relief valve 11 adjusts the pressure in the pressure vessel 3.
  • the relief valve 11 is provided, for example, at the outlet of the waste liquid reservoir 9.
  • the outlet of the liquid reservoir 9 is connected to the external space of the pressure vessel 3 through a relief valve 11.
  • the collection container 13 is, for example, a collection bottle.
  • a plurality of collection containers 13 are arranged in the pressure vessel 3.
  • the pressure inside the pressure vessel 3 is maintained at 5 MPa or more, for example, where CO 2 behaves as a liquid during sorting. As a result, no vaporization of CO 2 occurs, so that the sample is not scattered and the fraction can be collected by a system similar to LC.
  • the fluid is stabilized by flowing only the mobile phase through the system for a certain period of time (for example, several tens of minutes) before injecting the sample into the path after starting the liquid feeding. Meanwhile, the mobile phase flowing from the transfer pipe 5 into the fraction collector 7 is temporarily stored in the waste liquid storage container 9 by the switching valve 17.
  • the pressure vessel 3 As the mobile phase flows into the pressure vessel 3, the pressure vessel 3 is filled with gas CO 2 , and the pressure in the pressure vessel 3 rises. When the pressure exceeds 5 MPa, CO 2 in the pressure vessel 3 starts to liquefy. A pressure of about 6 MPa is maintained by the equilibrium between gaseous CO 2 and liquid CO 2 . Until the pressure vessel 3 is filled with liquid CO 2 , the pressure does not rise any further.
  • a relief valve 11 is installed at the outlet of the waste liquid reservoir 9. The relief valve 11 performs waste liquid when the pressure rises to 9 MPa or more, for example. This avoids an increase in pressure more than necessary.
  • Fraction acquisition is performed according to the detection timing of the UV detector 109. Only while the desired fraction has arrived at the switching valve 17, the mobile phase containing the sample is dropped into the collection container 13 from the discharge port 21 installed in the movable head 19. At this time, since CO 2 discharged from the discharge port 21 is in a liquid state, scattering does not occur. The liquid containing all fractions is collected in a plurality of collection containers 13 as appropriate.
  • the relief valve 11 is opened, and the inside of the pressure-resistant vessel 3 communicates with the outside atmosphere. Then, the liquid inside the waste liquid reservoir 9 and the gas CO 2 in the pressure vessel 3 are discharged to the outside, and the pressure vessel 3 is decompressed to atmospheric pressure.
  • the pressure is reduced to atmospheric pressure, the liquid CO 2 in the collection container 13 evaporates, and a modifier in which the sample is dissolved remains in the collection container 13.
  • the mobile phase is 100% CO 2
  • only the sample remains in the collection container 13. As a result, 100% of the sample is collected.
  • the relief valve 11 is installed at the outlet of the waste liquid storage container 9 , but the same effect can be obtained even if the relief valve 11 is installed separately from the waste liquid storage container 9.
  • the relief valve 11 should just be installed in the place which connects the inside of the pressure vessel 3 and the exterior. Further, a relief valve may be provided upstream of the transfer pipe 5 so that CO 2 is discharged and the pressure is reduced by going back through the transfer pipe 5.
  • all components including the collection container 13 do not need to have pressure resistance, and the same components as those of a normal LC fraction collector can be used.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view for explaining another embodiment of the sample collection device.
  • the sample collection device 23 is further provided with a pressurized gas channel 27 in addition to the configuration of the sample collection device 1 shown in FIG.
  • the pressurizing gas flow path 27 connects the internal space of the pressure-resistant vessel 3 to a pressurizing gas supply source (not shown).
  • CO 2 gas is supplied from the CO 2 cylinder as the pressurizing gas supply source via the pressurizing gas flow path 27 into the pressure-resistant vessel 3, and the pressure-resistant vessel 3 is pressurized.
  • a nitrogen cylinder having a cylinder pressure of 14.7 MPa may be used as the pressurized gas supply source. Nitrogen gas is supplied into the pressure vessel 3 from the nitrogen cylinder through the pressure gas passage 27. By supplying nitrogen gas into the pressure vessel 3, the pressure in the pressure vessel 3 is, for example, more reliably maintained at 6 MPa or more at which CO 2 becomes liquid.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view for explaining still another embodiment of the sample collection device.
  • the sample collection device 29 includes a pressure vessel 3, a transfer pipe 5, a waste liquid storage vessel 9, a relief valve 11, a collection vessel 13, a switching valve 17, and a discharge port 21.
  • the sample collection device 29 does not include the XY stage 15 and the movable head 19 (see FIG. 1). The illustration of the full face plate of the pressure vessel 3 is omitted.
  • the mobile phase before sample injection introduced via the transfer pipe 5 is flowed into the waste liquid storage container 9 by the switching valve 17,
  • the pressure is increased to 5 MPa or more in advance.
  • the switching valve 17 is switched according to the detection timing of the UV detector 109 (see FIG. 2), and a desired fraction is dropped from the discharge port 21 to the collection container 13.
  • the relief valve 11 is opened, and the pressure vessel 3 is depressurized. Thereafter, the collection container 13 is taken out.
  • the sample collection device 29 of this embodiment is suitable for acquiring one or several small fractions without acquiring a large number of fractions like the sample collection device 1 shown in FIG. Yes.
  • the number of discharge ports 21 taken out from the switching valve 17 may be one as shown in FIG. 4 or may be plural.
  • the mobile phase can be fractionated into a plurality of collection containers 13 by switching the discharge ports 21 from which the mobile phase is discharged.
  • the switching valve 17 may be outside the pressure vessel 3.
  • the sample collection device 29 In the sample collection device 29, the number of acquisition fractions is limited by the switching valve 17, and a large number of fractions cannot be collected without cross-contamination. However, the sample collection device 29 has an advantage that the recovery rate is high, the sample can be collected in SFC and SFE with 100% CO 2 , and cleaning is not necessary.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram for explaining another embodiment of the supercritical fluid device.
  • the supercritical fluid device of this embodiment includes a cooler 111 between the pressure control valve 110 and the sample collection device 1 as compared with the supercritical fluid device shown in FIG.
  • the cooler 111 may be a part of the configuration of the sample collection device 1.
  • the CO 2 pump 103 is generally cooled to about 5 ° C. or less in order to reliably liquefy CO 2 and send it.
  • separation and extraction are performed by heating the flow path upstream of the back pressure regulator to about 40 degrees or more.
  • the supercritical fluid device of this embodiment cools the mobile phase introduced into the sample collection device 1 to about 5 ° C. or less by the cooler 111 in order to surely liquefy the mobile phase having a high temperature.
  • the cooler 111 is realized by, for example, a Peltier or a low temperature water bath.
  • a cooler 111 is provided on the upstream side of the discharge port 21 (see FIG. 1) that drops into the collection container 13.
  • the effect of natural cooling accompanying the CO 2 adiabatic expansion can be used. Can be omitted.
  • the pressure in the pressure-resistant container 3 of the sample collection device 1 becomes sufficiently high, adiabatic expansion does not occur, so a natural cooling effect cannot be expected. Therefore, it is preferable that forced cooling by the cooler 111 is performed.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram for explaining still another embodiment of the supercritical fluid device.
  • a temperature detector 112 detects the temperature of the cooler 111.
  • the pressure sensor 113 detects the pressure in the pressure vessel 3 of the sample collection device 1.
  • system controller 120 is not essential for the operation of the SFC, it is usually attached to perform various automatic operations. System preparation performed by the system controller 120 will be described with reference to the flowchart of FIG. The preparation of the system here refers to the operation until the autosampler 106 is ready to inject a sample to be dispensed.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining the system preparation operation of the supercritical fluid device.
  • the system controller 120 first cools the CO 2 pump 103, heats the column oven 107, and cools the cooler 111 (step S1).
  • the system controller 120 determines whether or not the temperature of the CO 2 pump 103 has sufficiently decreased using a temperature detector (not shown) (step S2).
  • the system controller 120 CO 2 after the temperature of the pump 103 is equal to or less than a specified value (e.g., 5 ° C.), CO 2 pump 103 and operates the modifier pump 104 starts CO 2 and liquid delivery modifier ( Step S3).
  • a specified value e.g., 5 ° C.
  • the system controller 120 monitors the temperature of the cooler 111 and the pressure in the sample collection device 1 using the temperature detector 112 and the pressure sensor 113.
  • the system controller 120 determines whether the temperature detected by the temperature detector 112 is below a specified value (for example, 5 ° C.) and the pressure detected by the pressure sensor 113 exceeds a specified value (for example, 5 MPa) (step). S4).
  • step S5 the sample injection operation of the autosampler 106 is started (step S5).
  • the system controller 120 may display that the preparatory operation is possible on the monitor 121 in addition to the start of the injection operation, or the system controller 120, the cooler 111, and the sample collection device 1.
  • the display indicator may be turned on, or a combination of these operations may be performed.
  • a temperature detector for detecting the temperature of the mobile phase flowing into the waste liquid reservoir 9 in the sample collection device 1 may be provided.
  • the temperature detector which detects the temperature of the mobile phase just before introduce
  • Such a temperature detector is disposed at a position for detecting the temperature of the flow path between the cooler 111 and the sample collection device, for example.
  • the system controller 120 determines that the result of monitoring the temperatures detected by these temperature detectors has become a specified value or less, and operates the autosampler 106.
  • FIG. 8 is an image showing a state of mobile phase ejection under atmospheric pressure for comparison.
  • FIG. 8 shows a mobile phase outflow from the discharge port 21 when the flow rate of CO 2 is 40 ml / min, the flow rate of MeOH as a modifier is 10 ml / min, and the pressure in the pressure resistant vessel 3 is 0.1 MPa. . It can be seen that the linear velocity is increased by increasing the volume of CO 2 by about 400 times, and MeOH is ejected in a mist form. Even in Patent Document 6, since the pressure is not increased in advance, the same phenomenon as in FIG. 8 occurs at the beginning of the inflow of the fraction, the sample adheres to any part of the collection tank, and the recovery rate of the sample flowing out to the recovery tank decreases. To do. Moreover, a great amount of time is required for cleaning when the sample is changed.
  • FIG. 9 is an image showing a state of dripping from the discharge port when the pressure in the pressure vessel is 5.0 MPa. As shown in FIG. 9, when the pressure in the pressure vessel 3 exceeds 5 MPa, all the fluid from the discharge port 21 is dropped into the collection vessel 13 without the mist-like scattering as seen in FIG. Is confirmed.
  • FIG. 10 is an image for explaining how the pressure vessel is decompressed.
  • the pressure in the pressure vessel 3 is reduced, only CO 2 out of CO 2 and MeOH recovered in the collection vessel 13 evaporates and disappears.
  • the pressure in the pressure vessel 3 has returned to atmospheric pressure (0.1 MPa), only MeOH remains in the collection vessel 13.
  • FIG. 11 is an image showing a state in which a mobile phase of 100% CO 2 is dropped from the discharge port in a state where the pressure in the pressure vessel is 5.0 MPa.
  • the mobile phase is 100% CO 2 and no modifier is mixed, but it is confirmed that CO 2 is collected as a liquid in the collection container 13.

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Abstract

本発明の実施形態のサンプル捕集装置は、超臨界流体又は液化気体を含む移動相に含まれるサンプルを捕集容器に捕集する。本発明の実施形態のサンプル捕集装置は、移動相の吐出口及び上記捕集容器が収容され、上記超臨界流体又は上記液化気体が液化する圧力以上に保持される耐圧容器と、上記耐圧容器内の圧力を調節する圧力制御弁と、を備えている。

Description

サンプル捕集装置及び超臨界流体装置並びにサンプル捕集方法
　本発明は、サンプル捕集装置及び超臨界流体装置並びにサンプル捕集方法に関するものである。
　超臨界流体クロマトグラフ（ＳＦＣ：Super－Critical Fluid Chromatography）や超臨界流体抽出装置（ＳＦＥ：Super－Critical Fluid Extraction）では、１０ＭＰａ（メガパスカル）以上の超臨界流体又は液体状態のＣＯ2が背圧調整器（ＢＰＲ：Back Pressure Regulator）通過後に大気圧に減圧され気化する。分取機能を備えたＳＦＣやＳＦＥでは、例えばＣＯ2とモディファイアの混合流体に溶解しているサンプルをＢＰＲ通過後に捕集する。気化したＣＯ2はその体積が４００倍にもなるため、出口配管から流出する流体は飛散し、サンプルが失われるという問題が生じる。
　この問題を解決するため、気体（ＣＯ2）と液体（モディファイア、主にはＭｅＯＨ）を分離し、液体のみを回収する気液分離器が必要となる。このような気液分離器は例えば特許文献１－６に開示されている。
　ＳＦＣやＳＦＥにおいてカラムを通過した後の分取対象はクロマトピーク群として現れる。クロマトピーク群におけるピークの一つ一つはフラクションと呼ばれる。多数のフラクション（ピーク）は例えば秒単位で近接した状態で分離している。このフラクションすべてを採取する必要がある。
　フラクションの採取にはフラクションコレクタが用いられる。例えば通常の液体クロマトグラフ（ＬＣ：liquid chromatograph）で用いられるフラクションコレクタは、空間的に多数並べられた捕集瓶（例えば試験管など）に吐出口のついたヘッドをＸ－Ｙ方向に移動させることによって多数のフラクションを捕集瓶に滴下する。
　ここでフラクションの分取方式を例えば３つに分けて説明する。
　１つ目の分取方式は、複数の採集瓶に対して採集瓶ごとに気液分離器を設ける方式である。この方式は例えば特許文献１，３，６に開示されている。多数のフラクションはバルブによって流路を切り替えられて気液分離器を介して採集瓶に導かれる。１つの気液分離器には１つのフラクションしか通過しない。したがって、この方式は、デッドボリュームの大きさや、クロスコンタミネーション（例えばピーク個々がブロードになったりして互いに交じり合うこと）は問題とはならない利点がある。しかし、例えば市販の切り替えバルブは６方が最大であり、それ以上の個数のフラクション（分取対象クロマトピーク）を分取するためには複数段数にバルブを接続する必要があり、系が大規模複雑化するという問題が生じる。
　２つ目の分取方式は、捕集瓶内で気液分離を行う方式である。この方式は、デッドボリュームがゼロであるので、クロスコンタミネーションの問題は発生しない利点がある。この方式は例えば特許文献２に開示されている。特許文献２に開示された方式は、切り替えバルブを使用せずに、ＬＣ用フラクションコレクタと同様に空間的に多数並んだ回収バイアルにフラクション排出プローブを移動させることによって多数のフラクションの分取が可能である。しかし、特許文献２に開示された方式はプローブのＸ－Ｙ方向の移動の時間的前後にプローブ先端をＺ方向に移動させ、回収バイアルとプローブ先端の脱着を行う必要がある。このため、特許文献２に開示された方式は、そのデッドタイムの間はフラクションの分取は行えず、非常に近接したフラクションを分取することは困難である。
　３つ目の分取方式は、フラクションコレクタの上流側の流路に１つの気液分離器を有するタイプである。この方式は、フラクションコレクタに液体のみを送液するので、従来のＬＣのような分取が可能である。この方式は例えば特許文献４，５，６に開示されている。
　しかし、特許文献４のようにドリッパと呼ばれる内径拡大管が用いられると、特許文献５で示されるように管内径拡大部で旋回流が発生し、時間的に近接した複数のフラクションが互いに交じり合うクロスコンタミネーションが発生する。また、ドリッパと内管内におけるデッドボリュームによってピークがブロードになる。このことからもクロスコンタミネーションが発生する。
　さらには、移動相の流量やモディファイアの添加割合に応じてサンプルが気液分離器を通過する時間が変化する。したがって、フラクションコレクタにサンプルが到達する時刻が変化し、分取タイミングの制御が非常に困難となる問題があった。
特表２００９－５４４０４２２号公報 特開２０１０－７８５３２号公報 特許第４９１８６４１号公報 特表２０１２－５０８８８２号公報 特開２００８－９３５７２号公報 特許第３２２１５７４号公報
　本発明は、超臨界流体又は液化気体を含む移動相に含まれるサンプルを捕集容器に捕集する際のデッドボリュームの発生を抑制することを目的とするものである。
　本発明の実施形態のサンプル捕集装置は、超臨界流体又は液化気体を含む移動相に含まれるサンプルを捕集容器に捕集するサンプル捕集装置であって、移動相の吐出口及び上記捕集容器が収容され、上記超臨界流体又は上記液化気体が液化する圧力以上に保持される耐圧容器と、上記耐圧容器内の圧力を調節する圧力制御弁と、を備えているものである。
　本発明の実施形態の超臨界流体装置は、ポンプと、背圧調整器と、本発明の実施形態のサンプル捕集装置と、を備え、上記ポンプによって移動相が送液され、上記背圧調整器を通過した移動相が上記サンプル捕集装置に導入されるものである。
　本発明の実施形態のサンプル捕集方法は、超臨界流体又は液化気体を含む移動相に含まれるサンプルを捕集容器に捕集するサンプル捕集方法であって、移動相の吐出口及び上記捕集容器が収容された耐圧容器内を上記超臨界流体又は上記液化気体が液化する圧力以上に保持する加圧ステップと、上記耐圧容器内が上記圧力以上に保持された状態で上記吐出口から移動相を吐出させて上記捕集容器に捕集する吐出ステップと、上記耐圧容器内を減圧して上記捕集容器内の上記超臨界流体又は上記液化気体を気化させる気化ステップと、を含む。
　本発明の実施形態のサンプル捕集装置及び超臨界流体装置並びにサンプル捕集方法は、超臨界流体又は液化気体を含む移動相に含まれるサンプルを捕集容器に捕集する際のデッドボリュームの発生を抑制することができる。
サンプル捕集装置の一実施形態を説明するための概略的な斜視図である。 超臨界流体装置の一実施形態を説明するための概略的な構成図である。 サンプル捕集装置の他の実施形態を説明するための概略的な斜視図である。 サンプル捕集装置のさらに他の実施形態を説明するための概略的な斜視図である。 超臨界流体装置の他の実施形態を説明するための概略的な構成図である。 超臨界流体装置のさらに他の実施形態を説明するための概略的な構成図である。 超臨界流体装置のシステム準備動作を説明するためのフローチャートである。 大気圧下における移動相噴出の様子を示す画像である。 耐圧容器内の圧力が５.０ＭＰａの場合の吐出口からの滴下の様子を示す画像である。 耐圧容器内の減圧時の様子を説明するための画像である。 耐圧容器内の圧力が５.０ＭＰａの状態でＣＯ2１００％の移動相を吐出口からの滴下させたときの様子を示す画像である。 カラムを通過した後のクロマトピークの一例を説明するための図である。
　本発明の実施形態のサンプル捕集装置及び本発明の実施形態のサンプル捕集方法において、例えば、上記移動相に液体が含まれているようにしてもよい。ただし、上記移動相は、上記超臨界流体又は上記液化気体で構成されて液体を含んでいなくてもよい。本発明の実施形態のサンプル捕集方法において、上記移動相が液体を含む場合には、上記気化ステップにおいて上記捕集容器内に上記液体が残留する。
　本発明の実施形態のサンプル捕集装置及び本発明の実施形態のサンプル捕集方法において、上記超臨界流体又は上記液化気体は例えばＣＯ2である。ただし、上記超臨界流体又は上記液化気体はＣＯ2に限定されず、他の物質であってもよい。
　本発明の実施形態のサンプル捕集装置は、例えば、上記耐圧容器内で上記捕集容器とは異なる位置に廃液溜め容器を備えているようにしてもよい。
　さらに、本発明の実施形態のサンプル捕集装置は、例えば、移動相を上記捕集容器と上記廃液溜め容器とに切り替えて吐出させる切り替えバルブを備えているようにしてもよい。
　また、本発明の実施形態のサンプル捕集装置は、例えば、上記耐圧容器内に昇圧用ガスを導入するための昇圧用ガス流路を備えているようにしてもよい。さらに、上記昇圧用ガスは窒素ガスである例を挙げることができる。さらに、上記圧力制御弁は上記窒素ガスが導入された上記耐圧容器内の圧力を６ＭＰａ以上に保持する例を挙げることができる。ただし、上記昇圧用ガスは、窒素ガスに限定されず、他のガス、例えばＣＯ2ガスであってもよい。
　本発明の実施形態のサンプル捕集装置は、例えば、上記耐圧容器内に、上記吐出口を移動させるＸ－Ｙステージと複数の上記捕集容器を備えているようにしてもよい。
　本発明の実施形態のサンプル捕集装置は、例えば、上記耐圧容器に導入される移動相を冷却する冷却器を備えているようにしてもよい。
　本発明の実施形態の超臨界流体装置は、例えば超臨界流体クロマトグラフ又は超臨界流体抽出装置である。
　本発明の実施形態の超臨界流体装置は、例えば、上記耐圧容器内の圧力を検出する圧力センサと、上記圧力センサが検出した上記耐圧容器内の圧力が規定値以上になったことを判断する制御部と、を備えているようにしてもよい。
　さらに、本発明の実施形態の超臨界流体装置は、例えば、上記サンプル捕集装置に導入される直前の移動相の温度を検出するための温度検出器を備え、上記制御部は、上記温度検出器が検出した温度が規定値以下になったことを判断するようにしてもよい。
　本発明の実施形態のサンプル捕集方法は、例えば、上記加圧ステップにおいて、上記耐圧容器内で上記捕集容器とは異なる位置に配置された廃液溜め容器に移動相が吐出されることによって上記耐圧容器内が上記圧力以上に昇圧されるようにしてもよい。
　また、本発明の実施形態のサンプル捕集方法は、例えば、上記加圧ステップにおいて、上記耐圧容器内に昇圧用ガスが導入されることによって上記耐圧容器内が上記圧力以上に昇圧されるようにしてもよい。さらに、上記昇圧用ガスは例えば窒素ガスである。さらに、上記耐圧容器内が６ＭＰａ以上に昇圧される例を挙げることができる。ただし、上記昇圧用ガスは、窒素ガスに限定されず、他のガス、例えばＣＯ2ガスであってもよい。
　また、本発明の実施形態のサンプル捕集方法は、例えば、上記耐圧容器内に配置された、上記吐出口を移動させるＸ－Ｙステージと複数の上記捕集容器が用いられ、上記吐出ステップにおいて、上記Ｘ－Ｙステージによって上記吐出口が移動されることによって移動相が滴下される上記捕集容器が選択されて移動相が分画されるようにしてもよい。
　また、本発明の実施形態のサンプル捕集方法は、例えば、上記吐出ステップにおいて、上記耐圧容器に導入される移動相は１０℃以下に冷却されるようにしてもよい。
　本発明の実施形態のサンプル捕集装置及び超臨界流体装置並びにサンプル捕集方法は、デッドボリュームをゼロにすることができるので、クロスコンタミネーションやキャリーオーバーを防止できる。例えば、通常のＬＣ用フラクションコレクタを耐圧容器の中に格納し、ＣＯ2が液体として振る舞う５ＭＰａ以上の圧力をかけた状態で分取を行う。ＣＯ2が液体であるため、気化による体積膨張も起きずに従来のＬＣ同様の分取が実行可能となる。
　全てのフラクションの捕集が終了した後に耐圧容器内を減圧すれば、フラクションコレクタ内の捕集瓶（捕集容器）にサンプルを含んだモディファイアが残留する。また、移動相がＣＯ2１００％の場合にはサンプルのみが捕集瓶に残留する。このように、回収率１００％のサンプル捕集装置が実現される。
　本発明の実施形態のサンプル捕集装置及び超臨界流体装置並びにサンプル捕集方法は、例えば、デッドボリュームをゼロにすることができるので、クロスコンタミネーションを防止でき、近接した多数のフラクションを分取可能となる。
　また、本発明の実施形態のサンプル捕集装置及び超臨界流体装置並びにサンプル捕集方法は、例えば、デッドボリュームをゼロにすることができるので、フラクションコレクタへの各フラクションの到着時刻が移動相の送流量によってのみ決定される。この到着時刻はモディファイアの混合比率によって変化しない。したがって、分取タイミング制御が容易となる。
　また、本発明の実施形態のサンプル捕集装置及び超臨界流体装置並びにサンプル捕集方法は、例えば、サンプルの回収率１００％となる。
　また、本発明の実施形態のサンプル捕集装置及び超臨界流体装置並びにサンプル捕集方法は、例えば、洗浄の必要がなくなる。
　また、本発明の実施形態のサンプル捕集装置及び超臨界流体装置並びにサンプル捕集方法は、例えば、背圧調整器（ＢＰＲ）以降のＣＯ2の気化熱を補償するための加熱機構が不要となる。
　また、本発明の実施形態のサンプル捕集装置及び超臨界流体装置並びにサンプル捕集方法は、例えば、ＣＯ2１００％（モディファイア混合率０％）のＳＦＣ、ＳＦＥにおいても多数のサンプルを回収できる。
　図面を参照しながら本発明の一実施形態を説明する。
　図１は、サンプル捕集装置の一実施形態を説明するための概略的な斜視図である。図２は、超臨界流体装置の一実施形態を説明するための概略的な構成図である。まず、図２を参照して、超臨界流体装置の構成について説明する。
　図２に示された超臨界流体装置は、サンプル捕集装置を備えた超臨界流体クロマトグラフ（ＳＦＣ）である。ＳＦＣでは、例えば、比較的低温度、低圧力で超臨界状態が得られるＣＯ2が移動相として用いられる。また、移動相には、測定試料の溶解性を高めるためにモディファイア（主にはＭｅＯＨ）が混合される。このため、ＣＯ2ボンベ１０１から得られる液体ＣＯ2とモディファイア１０２がＣＯ2ポンプ１０３とモディファイアポンプ１０４にてそれぞれ送液され、ミキサー１０５にて混合される。
　オートサンプラ１０６（試料注入器）によって試料を注入された流体はカラムオーブン１０７内に設置されたカラム１０８を通る。試料は時間的に分離される。時間的に分離された試料は例えば紫外線（ＵＶ：ultraviolet）検出器１０９によって検出さる。
　ポンプ以降の流路の圧力は圧力制御バルブ１１０（背圧調整器、ＢＰＲ）によって１０ＭＰａ程度以上に一定に保たれる。移動相は圧力制御バルブ１１０通過後に大気圧に減圧される。その後、ＵＶ検出器１０９によって検出したタイミングを基準にして、サンプル捕集装置１により、所望の成分がそれぞれ採集瓶に回収される。
　図１２は、カラムを通過した後のクロマトピークの一例を説明するための図である。図１２において、縦軸はピーク強度（任意単位）、横軸は時間を示す。
　図１２に示されたものが分取対象であるクロマトピーク群である。これらのピークの一つ一つはフラクションと呼ばれる。多数のフラクション（ピーク）が例えば秒単位で近接した状態で分離している。ＳＦＣでは、例えばこれらのフラクションすべてを取得する必要がある。
　サンプル捕集装置１内の配管出口からは気化により体積が４００倍に膨張したＣＯ2が勢い良く噴出する。一般には、サンプルを含んだＭｅＯＨが飛散し、サンプルの回収率が低下する。
　サンプル捕集装置１について図１を参照して説明する。
　サンプル捕集装置１は、耐圧容器３と、移送管５と、フラクションコレクタ７と、廃液溜め容器９と、リリーフバルブ１１（圧力制御弁）と、捕集容器１３を備えている。移送管５、フラクションコレクタ７、廃液溜め容器９及び捕集容器１３は、耐圧容器３内に配置されている。
　耐圧容器３は内部空間を密閉可能な容器である。図１では、耐圧容器３の天板と前面板の図示は省略されている。
　移送管５は圧力制御バルブ１１０（図２を参照。）を通過した移動相を耐圧容器３に導入するためのものである。
　フラクションコレクタ７は、Ｘ－Ｙステージ１５と切り替えバルブ１７と可動ヘッド１９と吐出口２１を備えている。Ｘ－Ｙステージ１５は可動ヘッド１９を移動させることによって吐出口２１を移動させる。切り替えバルブ１７は移送管５を廃液溜め容器９につながる流路と吐出口２１に切り替えて接続する。可動ヘッド１９はＸ－Ｙステージ１５によって移動され、吐出口２１を所望の位置に配置する。吐出口２１からは所望の時期に移動相が吐出される。
　廃液溜め容器９には、廃液溜め容器９につながる流路が切り替えバルブ１７によって移送管５と接続されているときに移動相が吐出される。廃液溜め容器９内の空間は耐圧容器３内の空間とつながっている。例えば、廃液溜め容器９には上面を覆う蓋が設けられていない。
　リリーフバルブ１１は耐圧容器３内の圧力を調節する。リリーフバルブ１１は例えば廃液溜め容器９の出口に設けられている。液溜め容器９の出口はリリーフバルブ１１を介して耐圧容器３の外部空間と接続される。
　捕集容器１３は例えば捕集瓶である。耐圧容器３内に複数の捕集容器１３が配列されている。
　耐圧容器３内は、分取が行われる間、例えばＣＯ2が液体として振る舞う５ＭＰａ以上に圧力が保持される。これによって、ＣＯ2の気化が起こらないためサンプルの飛散がなく、ＬＣ同様のシステムによってフラクションを捕集可能となる。
　ＳＦＣ、ＳＦＥでは送液を開始してからサンプルを経路に注入する前に移動相のみを系に一定時間（例えば数十分）流し、流体の安定化を図る。その間、移送管５からフラクションコレクタ７に流入する移動相は切り替えバルブ１７によって廃液溜め容器９に一旦貯蔵される。
　移動相の耐圧容器３内への流入によって耐圧容器３内は気体ＣＯ2で満たされ、耐圧容器３内の圧力は上昇する。圧力が５ＭＰａを超えると耐圧容器３内のＣＯ2は液化し始める。気体ＣＯ2と液体ＣＯ2の平衡によっておおよそ６ＭＰａ付近の圧力が維持される。
　耐圧容器３内が液体ＣＯ2で満たされるまでは圧力がそれ以上に上昇することはない。廃液溜め容器９の出口にはリリーフバルブ１１が設置されている。リリーフバルブ１１は圧力が例えば９ＭＰａ以上に上昇する場合には廃液を行う。これにより、必要以上の圧力上昇が避けられる。
　圧力が例えば５ＭＰａ以上となった段階で、フラクションを採集する準備が整う。その後、サンプルインジェクション（ＳＦＣ）又は抽出（ＳＦＥ）を開始する。
　フラクションの取得はＵＶ検出器１０９の検出タイミングに従って行われる。所望のフラクションが切り替えバルブ１７に到着している間のみ、可動ヘッド１９に設置された吐出口２１からサンプルを含む移動相が捕集容器１３に滴下される。この時、吐出口２１から吐出されるＣＯ2は液体状態であるため、飛散は起きない。全てのフラクションを含む液体は複数の捕集容器１３に適宜捕集される。
　分取及び抽出が終了した時点でリリーフバルブ１１を開放して、耐圧容器３内と外雰囲気を連通させる。すると、廃液溜め容器９内部の液体及び耐圧容器３内の気体ＣＯ2は外部に排出され、耐圧容器３内は大気圧に減圧される。大気圧まで減圧されると、捕集容器１３内の液体ＣＯ2は蒸発し、サンプルが溶解したモディファイアが捕集容器１３内に残留する。移動相がＣＯ2１００％の場合にはサンプルのみが捕集容器１３内に残留する。これにより、サンプルは１００％捕集される。
　上記では、廃液溜め容器９の出口にリリーフバルブ１１が設置されている例について説明したが、リリーフバルブ１１は廃液溜め容器９とは別に設置されていても同様の効果が得られる。リリーフバルブ１１は、耐圧容器３内と外部を連通させる場所に設置されていればよい。また、移送管５の上流にリリーフバルブを設け、移送管５を遡ってＣＯ2が排出されて減圧される系としてもよい。
　また、捕集容器１３を含む全てのコンポーネントは耐圧性を有する必要はなく、通常のＬＣ用フラクションコレクタと全く同様のものを用いることができる。
　また、耐圧容器３内の予昇圧は、サンプル注入前の移動相によってではなく、昇圧用ガスによって行われてもよい。
　図３は、サンプル捕集装置の他の実施形態を説明するための概略的な斜視図である。
　サンプル捕集装置２３には、図１に示されたサンプル捕集装置１の構成に、昇圧ガス用流路２７がさらに設けられている。昇圧ガス用流路２７は耐圧容器３の内部空間と図示しない昇圧ガス供給源を接続する。
　例えば、昇圧ガス供給源としてのＣＯ2ボンベから昇圧ガス用流路２７を介して耐圧容器３内にＣＯ2ガスが供給されて、耐圧容器３内が昇圧される。
　また、昇圧ガス供給源として例えばボンベ圧が１４.７ＭＰａである窒素ボンベが用いられてもよい。該窒素ボンベから昇圧ガス用流路２７を介して耐圧容器３内に窒素ガスが耐圧容器３内に供給される。耐圧容器３内への窒素ガスの供給によって、耐圧容器３内の圧力は、例えば、より確実にＣＯ2が液体となる６ＭＰａ以上に保持される。
　図４は、サンプル捕集装置のさらに他の実施形態を説明するための概略的な斜視図である。
　サンプル捕集装置２９は、耐圧容器３、移送管５、廃液溜め容器９、リリーフバルブ１１、捕集容器１３、切り替えバルブ１７、吐出口２１を備えている。サンプル捕集装置２９は、Ｘ－Ｙステージ１５及び可動ヘッド１９（図１を参照。）を備えていない。耐圧容器３の全面板の図示は省略されている。
　例えば、図１に示されたサンプル捕集装置１と同様に、移送管５を介して導入されるサンプル注入前の移動相が切り替えバルブ１７によって廃液溜め容器９に流入され、耐圧容器３内があらかじめ５ＭＰａ以上に昇圧される。サンプル注入後はＵＶ検出器１０９（図２を参照。）の検出タイミングに従って、切り替えバルブ１７が切り替えられて所望のフラクションが吐出口２１から捕集容器１３に滴下される。
　分取又は抽出が終了したら、リリーフバルブ１１が開放され、耐圧容器３内が減圧される。その後、捕集容器１３が取り出される。
　この実施態様のサンプル捕集装置２９は、図１に示されたサンプル捕集装置１のように多数のフラクションを取得せずに、１個又は数個の少数のフラクションを取得するのに適している。
　切り替えバルブ１７から取り出される吐出口２１の数は、図４のように１本であってもよいし、複数本であってもよい。複数の吐出口２１が配置されている場合は、移動相が吐出される吐出口２１を切り替えて複数の捕集容器１３に移動相を分画できる。
　また、切り替えバルブ１７は耐圧容器３外にあってもよい。
　サンプル捕集装置２９は、取得フラクションの数は切り替えバルブ１７によって制限され、多数のフラクションをクロスコンタミネーションなく捕集することはできない。しかし、サンプル捕集装置２９は、回収率が高い、ＣＯ2１００％のＳＦＣ、ＳＦＥにおいてサンプルを回収できる、洗浄の必要がない、といった利点を有する。
　図５は、超臨界流体装置の他の実施形態を説明するための概略的な構成図である。
　この実施形態の超臨界流体装置は、図２に示された超臨界流体装置と比較して、圧力制御バルブ１１０とサンプル捕集装置１の間に冷却器１１１を備えている。冷却器１１１はサンプル捕集装置１の構成の一部であってもよい。
　ＣＯ2ポンプ１０３はＣＯ2を確実に液化させて送液するために５℃以下程度に冷却されるのが一般的である。また、ＳＦＣやＳＦＥでは背圧調整器よりも上流側の流路を４０度以上程度に加熱して分離、抽出を行う。
　そこで、この実施形態の超臨界流体装置は、温度の高い移動相を確実に液化させるために、サンプル捕集装置１に導入される移動相を冷却器１１１によって５℃以下程度に冷却を行う。
　冷却器１１１は、例えばペルチェや低温恒温水槽などで実現される。例えば特許文献６のように捕集槽を冷却する構成では、吐出口から滴下される移動相は十分に冷却されず、わずかに気体となってしまい回収率が低下する。これに対して、この実施形態の超臨界流体装置では、捕集容器１３に滴下する吐出口２１（図１を参照。）よりも上流側に冷却器１１１が設けられる。
　ＣＯ2ポンプ１０３の送液量が十分に大きい（例えば２０ｍｌ／ｍｉｎ（ミリリットル／分）以上）場合にはＣＯ2断熱膨張に伴う自然冷却の効果が利用できるため、冷却器１１１の冷却動作は初期には省略することができる。しかし、サンプル捕集装置１の耐圧容器３内の圧力が十分に高くなると、断熱膨張が起きないので自然冷却効果は期待できない。したがって、冷却器１１１による強制冷却が行われることが好ましい。
　図６は、超臨界流体装置のさらに他の実施形態を説明するための概略的な構成図である。
　この実施形態の超臨界流体装置は、図５に示された構成と比較して、温度検出器１１２と圧力センサ１１３とシステムコントローラ１２０（制御部）とモニタ１２１が追加されたものである。温度検出器１１２は冷却器１１１の温度を検出する。圧力センサ１１３はサンプル捕集装置１の耐圧容器３内の圧力を検出する。
　システムコントローラ１２０はＳＦＣの動作には必須ではないが、各種自動操作を行う上で、通常付属されている。システムコントローラ１２０が行うシステムの準備について図７のフローチャートを用いて説明する。ここで言うシステムの準備とは、オートサンプラ１０６が分取されるサンプルを注入してよい状態となるまでの動作のことである。
　図７は、超臨界流体装置のシステム準備動作を説明するためのフローチャートである。
　システムコントローラ１２０は、まずＣＯ2ポンプ１０３の冷却、カラムオーブン１０７の加熱、冷却器１１１の冷却を行う（ステップＳ１）。
　システムコントローラ１２０は、図示しない温度検出器を用いてＣＯ2ポンプ１０３の温度が十分に低下したかどうかを判断する（ステップＳ２）。
　システムコントローラ１２０は、ＣＯ2ポンプ１０３の温度が規定値（例えば５℃）以下になった後、ＣＯ2ポンプ１０３及びモディファイアポンプ１０４を動作させてＣＯ2とモディファイアの送液を開始する（ステップＳ３）。
　システムコントローラ１２０は、温度検出器１１２と圧力センサ１１３を用いて冷却器１１１の温度とサンプル捕集装置１内の圧力をモニタリングする。システムコントローラ１２０は、温度検出器１１２が検出した温度が規定値（例えば５℃）を下回り、かつ、圧力センサ１１３が検出した圧力が規定値（例えば５ＭＰａ）を超えたか否かを判断する（ステップＳ４）。
　システムコントローラ１２０は、冷却器１１１の温度が規定値を下回り、かつサンプル捕集装置１内の圧力が規定値を超えたと判断したとき、オートサンプラ１０６の試料注入動作の開始する（ステップＳ５）。ステップＳ５で、システムコントローラ１２０は、インジェクション動作の開始の他、モニタ１２１に分取操作が可能な状態となった表示させてもよいし、システムコントローラ１２０や冷却器１１１、サンプル捕集装置１の表示インジケータを点灯させてもよいし、これらの動作の組み合わせを行ってもよい。
　図６の超臨界流体装置において、サンプル捕集装置１内の廃液溜め容器９に流入する移動相の温度を検出する温度検出器が設けられていてもよい。また、サンプル捕集装置に導入される直前の移動相の温度を検出する温度検出器が設けられていてもよい。そのような温度検出器は、例えば冷却器１１１とサンプル捕集装置の間の流路の温度を検出する位置に配置される。システムコントローラ１２０はこれらの温度検出器が検出した温度をモニタリングした結果が規定値以下になったことを判断してオートサンプラ１０６を動作させる。
　図８から図１１を参照して、ＣＯ2が液体として振る舞う５ＭＰａ以上の圧力で吐出口２１からサンプルが飛散することなく捕集容器１３に滴下される様子の確認実験結果について説明する。
　図８は、比較のために大気圧下における移動相噴出の様子を示す画像である。
　図８はＣＯ2の流量が４０ｍｌ／ｍｉｎ、モディファイアであるＭｅＯＨの流量が１０ｍｌ／ｍｉｎ、耐圧容器３内の圧力が０.１ＭＰａとした場合の吐出口２１からの移動相流出の様子である。ＣＯ2の体積が約４００倍となることにより線速度が増し、ＭｅＯＨがミスト状に噴出している様子がわかる。特許文献６においても、あらかじめ昇圧を行っていないため、フラクション流入初期には図８と同様の現象となり、捕集槽のあらゆる箇所にサンプルが付着し、回収槽へ流出するサンプルの回収率は低下する。またサンプルを変更した際の洗浄に多大な時間を要する。
　図９は、耐圧容器内の圧力が５.０ＭＰａの場合の吐出口からの滴下の様子を示す画像である。
　図９で確認される通り、耐圧容器３内の圧力が５ＭＰａを超過すると、図８で見られたようなミスト状の飛散なく、吐出口２１からの流体が全て捕集容器１３に滴下されている様子が確認される。
　図１０は、耐圧容器内の減圧時の様子を説明するための画像である。
　耐圧容器３内の圧力が減圧されると、捕集容器１３に回収されたＣＯ2とＭｅＯＨのうち、ＣＯ2のみが蒸発して消滅する。耐圧容器３内の圧力が大気圧（０.１ＭＰａ）に戻った状態ではＭｅＯＨのみが捕集容器１３の中に残留している。
　図１１は、耐圧容器内の圧力が５.０ＭＰａの状態でＣＯ2１００％の移動相を吐出口からの滴下させたときの様子を示す画像である。
　移動相はＣＯ2１００％であり、モディファイアが混入されていないが、捕集容器１３内にＣＯ2が液体として捕集されている様子が確認される。
　以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態における構成、配置、数値等は一例であり、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
１，２５，２９　サンプル捕集装置
３　耐圧容器
９　廃液溜め容器
１１　リリーフバルブ（圧力制御弁）
１３　捕集容器
１５　Ｘ－Ｙステージ
１７　切り替えバルブ
２１　吐出口
１０３，１０４　ポンプ
１１０　圧力制御バルブ（背圧調整器）
１１１　冷却器
１１２　温度検出器
１２０　制御部

Claims (24)

  1. 　超臨界流体又は液化気体を含む移動相に含まれるサンプルを捕集容器に捕集するサンプル捕集装置であって、
    　移動相の吐出口及び前記捕集容器が収容され、前記超臨界流体又は前記液化気体が液化する圧力以上に保持される耐圧容器と、
    　前記耐圧容器内の圧力を調節する圧力制御弁と、を備えているサンプル捕集装置。
  2. 　前記移動相に液体が含まれている請求項１に記載のサンプル捕集装置。
  3. 　前記超臨界流体又は前記液化気体はＣＯ2である請求項１又は２に記載のサンプル捕集装置。
  4. 　前記耐圧容器内で前記捕集容器とは異なる位置に廃液溜め容器を備えている請求項１から３のいずれか一項に記載のサンプル捕集装置。
  5. 　移動相を前記捕集容器と前記廃液溜め容器とに切り替えて吐出させる切り替えバルブを備えている請求項４に記載のサンプル捕集装置。
  6. 　前記耐圧容器内に昇圧用ガスを導入するための昇圧用ガス流路を備えている請求項１から５のいずれか一項に記載のサンプル捕集装置。
  7. 　前記昇圧用ガスは窒素ガスである請求項６に記載のサンプル捕集装置。
  8. 　前記圧力制御弁は前記窒素ガスが導入された前記耐圧容器内の圧力を６ＭＰａ以上に保持する請求項７に記載のサンプル捕集装置。
  9. 　前記耐圧容器内に、前記吐出口を移動させるＸ－Ｙステージと複数の前記捕集容器を備えている請求項１から８のいずれか一項に記載のサンプル捕集装置。
  10. 　前記耐圧容器に導入される移動相を冷却する冷却器を備えている請求項１から９のいずれか一項に記載のサンプル捕集装置。
  11. 　ポンプと、背圧調整器と、請求項１から１０のいずれか一項に記載のサンプル捕集装置と、を備え、
    　前記ポンプによって移動相が送液され、前記背圧調整器を通過した移動相が前記サンプル捕集装置に導入される超臨界流体装置。
  12. 　該超臨界流体装置は超臨界流体クロマトグラフである請求項１１に記載の超臨界流体装置。
  13. 　該超臨界流体装置は超臨界流体抽出装置である請求項１１に記載の超臨界流体装置。
  14. 　前記耐圧容器内の圧力を検出する圧力センサと、
    　前記圧力センサが検出した前記耐圧容器内の圧力が規定値以上になったことを判断する制御部と、を備えている請求項１１から１３のいずれか一項に記載の超臨界流体装置。
  15. 　前記サンプル捕集装置に導入される直前の移動相の温度を検出するための温度検出器を備え、
    　前記制御部は、前記温度検出器が検出した温度が規定値以下になったことを判断する請求項１４に記載の超臨界流体装置。
  16. 　超臨界流体又は液化気体を含む移動相に含まれるサンプルを捕集容器に捕集するサンプル捕集方法であって、
    　移動相の吐出口及び前記捕集容器が収容された耐圧容器内を前記超臨界流体又は前記液化気体が液化する圧力以上に保持する加圧ステップと、
    　前記耐圧容器内が前記圧力以上に保持された状態で前記吐出口から移動相を吐出させて前記捕集容器に捕集する吐出ステップと、
    　前記耐圧容器内を減圧して前記捕集容器内の前記超臨界流体又は前記液化気体を気化させる気化ステップと、を含むサンプル捕集方法。
  17. 　前記移動相に液体が含まれており、
    　前記気化ステップにおいて前記捕集容器内に前記液体が残留する請求項１６に記載のサンプル捕集方法。
  18. 　前記超臨界流体又は前記液化気体はＣＯ2である請求項１６又は１７に記載のサンプル捕集方法。
  19. 　前記加圧ステップにおいて、前記耐圧容器内で前記捕集容器とは異なる位置に配置された廃液溜め容器に移動相が吐出されることによって前記耐圧容器内が前記圧力以上に昇圧される請求項１６から１８のいずれか一項に記載のサンプル捕集方法。
  20. 　前記加圧ステップにおいて、前記耐圧容器内に昇圧用ガスが導入されることによって前記耐圧容器内が前記圧力以上に昇圧される請求項１６から１８のいずれか一項に記載のサンプル捕集方法。
  21. 　前記昇圧用ガスは窒素ガスである請求項２０に記載のサンプル捕集方法。
  22. 　前記耐圧容器内が６ＭＰａ以上に昇圧される請求項２１に記載のサンプル捕集方法。
  23. 　前記耐圧容器内に配置された、前記吐出口を移動させるＸ－Ｙステージと複数の前記捕集容器が用いられ、
    　前記吐出ステップにおいて、前記Ｘ－Ｙステージによって前記吐出口が移動されることによって移動相が滴下される前記捕集容器が選択されて移動相が分画される請求項１６から２２のいずれか一項に記載のサンプル捕集方法。
  24. 　前記吐出ステップにおいて、前記耐圧容器に導入される移動相は１０℃以下に冷却される請求項１６から２３のいずれか一項に記載のサンプル捕集方法。
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