(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クデルナ−ダニッシュ濃縮管内に収容された、有機溶媒中に微量の分析対象物が溶存している分析試料液を減圧遠心処理によって濃縮するための装置であって、減圧室；減圧室内に設置された回転軸；回転軸に取り付けられ、クデルナ−ダニッシュ濃縮管を収容するための凹部を有するローター；回転軸を駆動するための駆動装置；減圧室内の雰囲気を減圧するための減圧ポンプ；を具備してなり、ローターが、濃縮管収容のための凹部の底部に開口を有する底抜け形ローターであり、ローターの寸法が使用するクデルナ−ダニッシュ濃縮管の太管底部にローターの開口が適合するような寸法であり、回転軸を介してローターを回転させた際に、ローターの凹部内に収容されたクデルナ−ダニッシュ濃縮管の細管部が減圧室の内壁に接触しないように、ローターと減圧室内壁との間に十分な空間を持たせたことを特徴とする装置。
【請求項２】
ローターが、アングルローターである請求項１に記載の装置。
【請求項３】
減圧ポンプによって吸引された空気を導入して、空気内の有機溶媒を除去するための冷却トラップを更に具備する請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
有機溶媒中に微量の分析対象物が溶存している分析試料液を、クデルナ−ダニッシュ濃縮管内に収容し、試料液が収容されたクデルナ−ダニッシュ濃縮管を、請求項１に記載の装置を用いて減圧しながら遠心することによって試料液の濃縮を行う減圧遠心濃縮処理にかけることを特徴とする分析試料液の濃縮方法。
【請求項５】
減圧と共に加熱を行う請求項４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微量分析試料を分析する際に濃縮する方法を提供するものである。本発明は、特に、ダイオキシン類の分析において極めて有用である。
【０００２】
【従来の技術】
ダイオキシン類の環境中への排出・拡散は、社会的に大きな関心を集めている。これに伴い、ダイオキシン分析の検体数が急増しており、ダイオキシン類の分析制度を向上し、分析機関による測定結果のばらつきを小さくすることを目的として、環境省を初め様々な公的機関から分析マニュアルが出されている。
【０００３】
ダイオキシン類の定量分析においては、環境試料中に含まれるダイオキシン類がごく微量であるので、環境試料を多量の溶媒で処理してダイオキシン類を抽出・精製した後、更に正確に濃縮する必要がある。通常、ダイオキシン類の定量分析のためには、ダイオキシンを抽出・精製した試料（通常は数mL〜数十mL程度の量）を、更に数十〜数百μL以下まで正確に濃縮する必要がある。このように、環境試料中のダイオキシン類などを分析する場合などのような、採取試料中にごく微量しか存在しない対象物を正確に定量分析しなければならない分野においては、一般に、クデルナ−ダニッシュ濃縮管（以下、ＫＤ濃縮管と称する）と呼ばれる器具を用いて、相当量の試料液を微小量に精密に濃縮するという方法が用いられている。ＫＤ濃縮管の形態を図１に示す。ＫＤ濃縮管１０は、太管１１と細管１２とが接続されている形状を有しており、その中に収容した試料液を、液のレベルが細管１２内にまで低下するように濃縮する。これによって、例えば、５mLの試料液を２００μL程度の微小量に正確に濃縮することができる。
【０００４】
ＫＤ濃縮管内に収容した試料液を正確に濃縮する方法として従来用いられている方法は、ＫＤ濃縮管を静置した状態で減圧・加熱状態におくと共に、濃縮管内の試料液の液面に窒素を吹き付けて蒸発した溶媒を掃去することによって、溶媒を留去するという方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、窒素吹き付けによる濃縮操作は時間がかかるという問題があり、例えば５mLの試料液（トルエン溶液）を２００μL程度に濃縮するのには少なくとも１時間以上の時間がかかっていた。また、窒素気流の吹き付け方や温度管理が悪いと試料中の成分が溶媒と共に飛散するおそれがあることが指摘されていた。これによって、正確な定量分析が不能になるばかりでなく、特にダイオキシンなどのような有毒物質を分析する場合には、作業者が有毒物質に曝露される危険性が伴い、極めて重大な問題であった。また、窒素吹き付け法では、溶媒が大気中に拡散することが避けられず、注意が必要であった。更には、窒素気流の吹き付けにおいては、ロスのない濃縮を達成するためには、どうしても作業者の細かな手作業に頼らざるを得ず、自動化が極めて困難であると共に、作業者の熟練度が濃縮の精度に大きく影響するという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、例えばダイオキシンを対象とする環境試料分析などのように、ごく微量の分析対象物を正確に定量分析するために、ある程度の量の試料液を正確に濃縮する必要がある分野において、従来の窒素吹き付けによる濃縮法に代わる、短時間で正確な濃縮が可能で、且つ作業者の有機溶媒や有毒物質への曝露の危険性をも防ぐことのできる試料液の濃縮方法を見出すことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、有機溶媒中に微量の分析対象物が溶存している分析試料液を、クデルナ−ダニッシュ濃縮管内に収容し、試料液が収容されたクデルナ−ダニッシュ濃縮管を、減圧しながら遠心することによって試料液の濃縮を行う減圧遠心濃縮処理にかけることを特徴とする分析試料液の濃縮方法を提供する。また、本発明は、かかる分析方法を実施するための分析装置にも関する。即ち、本発明の他の態様は、クデルナ−ダニッシュ濃縮管内に収容された、有機溶媒中に微量の分析対象物が溶存している分析試料液を減圧遠心処理によって濃縮するための装置であって、減圧室；減圧室内に設置された回転軸；回転軸に取り付けられ、クデルナ−ダニッシュ濃縮管を収容するための凹部を有するローター；回転軸を駆動するための駆動装置；減圧室内の雰囲気を減圧するための減圧ポンプ；を具備してなり、ローターが、濃縮管収容のための凹部の底部に開口を有する底抜け形ローターであり、回転軸を介してローターを回転させた際に、ローターの凹部に収容されたクデルナ−ダニッシュ濃縮管の細管部が減圧室の内壁に接触しないように、ローターと減圧室内壁との間に十分な空間を持たせたことを特徴とする装置を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。以下の説明は、本発明の技術思想の一具体例を示すものであり、本発明はこれに限定されるものではない。
【０００９】
本発明は、ＫＤ濃縮管内に収容した試料液を、減圧遠心濃縮装置を用いて濃縮する方法を開発したものである。
分析試料液の濃縮方法として、減圧遠心濃縮装置を用いて、試料液を遠心しながら加熱・減圧して溶媒を揮散させることによって濃縮を行う方法は、バイオテクノロジーの分野において汎用されている。減圧遠心濃縮装置とは、減圧室内に、回転軸を介して回転するローターを設置し、ローター内に試料容器を収容して、試料液を減圧・加熱下で遠心にかけて溶媒を蒸発させて試料液を濃縮する装置であり、この減圧遠心濃縮装置において用いられる試料容器としては、底部がまるみを帯びた形状や或いは底部がＶ字形或いは円錐形状の、試験管、沈殿管又はスピッツと呼ばれるものなどが用いられる。しかしながら、より微量の化合物を分析対象として精密な定量分析が求められる環境試料分析の分野において使用されるＫＤ濃縮管は、太管と細管との接続部（図１の１３）において強度が非常に弱く、試料容器に大きな力がかかる減圧遠心濃縮装置を用いてＫＤ濃縮管内の液を濃縮するという発想は、これまでのところ全く考えられていなかった。
【００１０】
本発明者は、減圧遠心濃縮装置を、ＫＤ濃縮管を用いた濃縮に使用することができないかという従来にない観点で鋭意検討を重ねた結果、従来使用されている減圧遠心濃縮装置に若干の改造を加えることにより、ＫＤ濃縮管を用いた濃縮に適用することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
本発明に係る減圧遠心濃縮装置の概念を図２に示す。本発明に係る減圧遠心濃縮装置２０は、回転軸（シャフト）２２と、回転軸２２の周りに配置されたローター２１とを具備し、これらは、減圧室２６内に配置されている。運転の際には、回転軸に接続された駆動装置（図示せず）を回転させて、回転軸を介してローターを回転させる。減圧室の周りには、加熱装置として保温ジャケット２７が配置されており、減圧室内を所定の温度に保持する。また、減圧室２６には、排気管２８が接続されており、減圧ポンプ２９によって減圧室２６内を減圧するようになっている。また、排気管２８には、更に排気中の有機溶媒を除去するための冷却トラップ３０を接続することができる。ローター２１は、所謂底抜け型ローターと呼ばれ、試料容器を受容する凹部２３の底部に開口２４を有している形状のもので、バイオテクノロジーの分野で汎用されているものである。バイオテクノロジーの分野でこの型のローターを用いるのは、逆円錐形のスピッツと称される容器を用いて遠心濃縮を行う場合であり、スピッツの逆円錐の先端部（即ち容器底部）が開口２４から突き出るように収容するためである。本発明においては、使用するＫＤ濃縮管の太管底部に開口２４が適合するような寸法のものを採用する。このような寸法のローターを採用することにより、遠心時において、ＫＤ濃縮管の太管と細管との接続部（図１の１３）に力がかかることがなく、遠心時におけるＫＤ濃縮管の破損を避けることができる。なお、ローターの形状としては、図２に示すような、回転軸にローター（回転部）が固定されていて、試料容器がローターに斜めに収容されるようになっている所謂アングルローターと、回転軸に対して水平に固定されているアームに試料容器ホルダーが回転自在に取り付けられていて、遠心時においては、遠心力によってホルダーが水平状態に保持される形式の所謂スイングローターとがある。本発明においては、アングルローターの形式の方が、凹部に収容されたＫＤ濃縮管が回転中によりしっかりと保持され、ＫＤ濃縮管の太管と細管との接続部に対してより力がかかることがない点で優れているが、スイングローターも用いることができる。
【００１２】
なお、この形式の従来の減圧遠心濃縮装置は、逆円錐形のスピッツを用いることを念頭にしており、減圧室内の減圧をより効率的にするためには減圧室の容積をできるだけ小さくする必要があることから、試料容器収容部の底部に形成された開口と減圧室の内壁面との間には必要最小限の間隔しか設けられていない。これは、逆円錐形のスピッツを収容部内に収容する際には、円錐の頂部がごく僅か突出するだけであるので、ローターの回転時にスピッツの先端が減圧室内壁に接触しないようにするためのローターと減圧室内壁との空間的余裕をあまり考えなくてもよいからである。
【００１３】
しかしながら、本発明においては、ＫＤ濃縮管という、太管から相当の長さを有する細管が突出している形状の試料容器を用いるので、従来の減圧遠心濃縮装置をそのまま用いることはできない。そこで、本発明に係る装置においては、従来の減圧遠心濃縮装置に対して、ローターを回転させた際に、ローター内に収容したＫＤ濃縮管の細管先端が減圧室の内壁に接触しないように試料容器収容部（凹部）の開口と減圧室内壁との間に空間的に余裕を持たせる必要がある。ローターが、図２に示すようなアングルローターである場合には、回転軸を嵩上げしてローターの位置を高くすることによって対処することが可能であるが、スイングローターの場合には、減圧室全体を径方向に大きくする必要がある。
【００１４】
本発明に係る減圧遠心濃縮装置の運転にあたっては、所定量の分析試料液を入れたＫＤ濃縮管２５を、ローター２１の試料容器収容部（凹部）２３に収容し、減圧ポンプ２９で減圧室２６内を減圧し、且つ保温ジャケット２７によって減圧室内を一定の加熱条件に保持しながら、回転軸２２を介してローター２１を回転させることによって、減圧遠心濃縮を行う。減圧ポンプ２９によって吸引された空気は、必要な場合には冷却トラップ３０に通してトルエンなどの溶媒を除去した後に、排出管３１から系外に排出する。
【００１５】
【実施例】
実施例によって本発明をより具体的に説明する。以下の実施例においては、微量試料定量分析として、ダイオキシンの定量分析を例にとって説明するが、これは本発明を限定するものではなく、本発明は、ごく微量の物質を定量分析するための任意の分析試料液の濃縮に適用することができる。
【００１６】
実施例１
Wellington社製の13Ｃラベル化１７種類２３７８異性体ダイオキシン標準品ＮＫ−ＬＣＳ−ＡＤ（４，７塩素化物＝４０pg/μL、８塩素化物＝８０pg/μL）を、ハミルトン社製マイクロシリンジで２５μL採取し、１０mL容のＫＤ濃縮管に入れた。これにトルエンを添加して、標線を２００μL、２mL及び５mLの位置に合わせて３種類の試料を調整した。
【００１７】
減圧・遠心濃縮装置としては、図２に示す構成を有するSavant社製のＡＥＳ２０１０を用いた。ローターとしては、図２に示す底抜け型のアングルローターで、底部の開口が、使用した１０mL容のＫＤ濃縮管の太管底部に適合する寸法のものを用いた。なお、ローター内に収容したＫＤ濃縮管の細管先端が装置の底壁に接触しないように、回転軸を嵩上げして、ローター下部と減圧室底壁との間に十分な空間を確保する改造を加えた。保温ジャケットによって恒温槽を４３℃に保持した。ＡＥＳ２０１０装置は、装置の上部に赤外加熱ランプを具備しているが、本実験においては、赤外ランプはオフとして用いなかった。
【００１８】
上記で調整した３種類の試料のうち、２００μLの試料はそのままＧＣ−ＭＳ／ＭＳ測定にかけて、ダイオキシン類の定量分析を行った。ＧＣ−ＭＳ／ＭＳ装置は、サーモクエスト社製のＧＣＱplusイオントラップ型質量分析計を用いた。２．５mL及び５mLの試料については、上記減圧・遠心濃縮装置によって、減圧・恒温槽を真空ポンプによって１０Torrで減圧しながら回転数３０００rpmで減圧遠心処理にかけて２００μLに濃縮した後に、同様にＧＣ−ＭＳ／ＭＳ測定にかけた。２．５mL及び５mLの試料を２００μLに濃縮するのに、ほぼ１０分〜２０分間程度の時間であった。２００μLの試料の測定値を基準（１００％）としてダイオキシンの回収率を求めたところ、２．５mL試料、５mL試料共に、４〜８塩素化物の全てに関してほぼ１００％の回収率が得られた。従来の窒素吹き付け法では５mLのトルエン溶液を２００μLに濃縮するのに少なくとも１〜２時間以上かかっていたのと比較すると、本発明方法によれば、大幅に作業時間が短縮され、また、濃縮作業に伴う分析対象物（ダイオキシン）の散逸も全く認められなかった。
【００１９】
また、真空ポンプで吸引した空気は、−５５℃の冷却トラップに通して、溶媒トルエンを除去した後に排出した。排出口周辺でのトルエン濃度を、ガステック社製の検知管を用いて測定したところ、２ppm以下であり、トルエンの作業環境基準値である５０ppmを大幅に下回っていた。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、特にダイオキシン類などを含む環境試料の分析において、従来窒素吹き付け法によって行っていた試料液の濃縮作業を、減圧遠心濃縮装置を用いた減圧・濃縮法によって行うことができ、作業時間を大幅に短縮すると共に、濃縮作業に伴う分析対象物の散逸もなく、更には作業者のダイオキシンへの曝露を防ぐことができる。吸引した空気は、冷却トラップに通して溶媒を除去した後に大気中に放出することにより、作業環境の劣化を防ぐことができる。本発明は、従来、バイオテクノロジーの分野において汎用されている減圧遠心濃縮装置に多少の改造を加えることによって、ＫＤ濃縮管内に収容した試料液の濃縮に使用することを可能にするもので、従来、当業者間では全く考えられていなかった発想であり、産業に資すること大である。本発明は、微量の分析対象物を定量分析するために、ある程度の量の試料液を正確に微量に濃縮する必要がある全ての分野において用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＫＤ濃縮管の形状を示す図である。
【図２】本発明に係る減圧遠心濃縮装置の概念を示す図である。
【図１】
0003718459.tif 000002
【図２】
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