(57)【要約】      （修正有）【課題】迅速な分析用試料調製のための付勢された分散型抽出法を提供する。【解決手段】抽出溶媒、吸着剤粒子、及び分析物を含有する試料マトリクス１１を、熱伝導性試料カップ１０に入れる工程；試料カップを、耐圧反応室１２に配置する工程；反応室内の試料カップ中で、溶媒１５及び試料マトリクスを分散させる工程；反応室内の試料カップ中で、試料マトリクス及び溶媒を、大気圧を超える圧を生じる温度に加熱する工程；溶媒抽出物を、大気圧で、試料カップから排出する工程；ならびに、溶媒抽出物を分析用に収集する工程、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散型抽出に基づく試料調製方法であって、以下の工程：
抽出試料及び吸着剤粒子を、反応室により包囲された熱伝導性試料カップに入れる工程、前記熱伝導性試料カップは、１つの開放濾過末端を有する；
抽出溶媒を、前記試料カップの内側、及び前記試料カップの外側の前記反応室の両方に加える工程；ならびに
前記試料カップの外側の前記反応室の前記溶媒を加熱して、その結果、前記試料カップを加熱し、前記試料カップの内側の前記溶媒を加熱し、及び前記試料カップの内側の前記抽出試料及び前記吸着剤粒子を加熱する工程、
を含む、前記方法。
【請求項２】
前記試料カップの外側の前記溶媒を加熱する工程は、前記反応室を加熱することを含む、請求項１に記載の抽出方法。
【請求項３】
請求項１に記載の抽出方法であって、以下：
前記試料カップは、カップの開放濾過末端に対向する開口を有し；及び
前記抽出方法は、さらに以下：
前記加熱工程で、前記抽出溶媒の蒸気圧が、標準温度及び圧での前記溶媒の蒸気圧より高くなるように、前記試料カップを、前記容器開口の密閉蓋と、前記試料カップの前記開放濾過末端と流体連通している排出弁との間で密閉すること、
を含む、請求項１に記載の抽出方法。
【請求項４】
さらに、前記溶媒を前記試料カップに加える工程と前記反応室内の前記溶媒を加熱する工程との間に、前記反応室を約２５ｐｓｉに前加圧することを含む、請求項１に記載の抽出方法。
【請求項５】
抽出溶媒を前記試料カップに加える前記工程は、前記試料カップの頂部、前記試料カップの底部、ならびに前記試料カップの頂部及び底部両方からなる群より選択される位置から行われる、請求項３に記載の抽出方法。
【請求項６】
さらに、以下：
前記試料カップの前記排出弁を開放することで、前記試料カップ中の前記蒸気圧の駆動により、前記抽出溶媒を、前記試料カップから出して前記開放濾過末端を通過させ、さらに前記排出弁を通過させること；ならびに
前記抽出溶媒を、分析用に収集すること
を含む、請求項３に記載の抽出方法。
【請求項７】
さらに、前記溶媒を駆動して、前記抽出溶媒の温度が冷却装置中で周辺圧での前記溶媒の沸点より低く下がるのに十分な時間、前記冷却装置に入れておくことを含む、請求項６に記載の抽出方法。
【請求項８】
前記冷却装置は、前記試料カップの前記開放濾過末端と液体連通している冷却コイルであり、前記冷却コイルは、共通抽出溶媒が、前記冷却コイルの長さを移動している間に、前記溶媒の温度を、約５０℃〜１５０℃から約２５℃〜４０℃へと下げるのに十分な長さを有する、請求項７に記載の抽出方法。
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【請求項９】
分散型固相抽出に基づく試料調製方法であって、以下：
加熱による温度が大気圧を超える圧を生じ、この圧が前記高温と共に、前記分析物を、実質的に試料マトリクスから抽出溶媒へと駆動するまで、耐圧反応室内で、試料カップ、前記試料マトリクス、吸着剤粒子、及び前記抽出溶媒を加熱すること；
その間、前記試料マトリクス、前記吸着剤粒子、及び前記抽出溶媒を、前記試料カップ中に分散させておくこと；ならびに
前記溶媒抽出物を、大気圧で、前記試料カップから冷却管へと放出すること、前記冷却管は、前記溶媒抽出物を周囲温度または周囲温度付近に実質的に冷却するのに十分な長さを有する；ならびに
前記冷却された溶媒抽出物を、分析用に収集すること
を含む、前記方法。
【請求項１０】
前記反応室内で前記試料カップを加熱する前記工程は、熱伝導性室を加熱して、その結果、前記試料カップ、前記抽出溶媒、前記吸着剤粒子、及び前記試料マトリクスを加熱することを含む、請求項９に記載の分散型抽出に基づく試料調製方法。
【請求項１１】
前記抽出溶媒は、水、弱酸、弱塩基、酢酸エチル、メチルｔｅｒｔ−ブチルエーテル（「ＭＴＢＥ」）、塩化メチレン、ヘキサン、アセトン、２−プロパノール、シクロヘキサン、アセトニトリル、メタノール、及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項９に記載の分散型抽出に基づく試料調製方法。
【請求項１２】
さらに、前記加圧下での加熱工程中に、超音波振盪工程を含む、請求項９に記載の分散型抽出に基づく試料調製方法。
【請求項１３】
さらに、前記試料カップの前記加熱工程の前に、緩衝塩を前記試料カップに加えることを含む、請求項９に記載の分散型抽出に基づく試料調製方法。
【請求項１４】
さらに、質量分析法、ガスクロマトグラフィー質量分析法、紫外分光法、赤外分光法、核磁気共鳴分光法、及びそれらの連続または同時使用からなる群より選択される方法を用いて、前記冷却された溶媒抽出物を分析することを含む、請求項９に記載の分散型抽出に基づく試料調製方法。
【請求項１５】
前記吸着剤粒子を、試料カップに、抽出溶媒及び試料マトリクスとともに入れる前記工程は、シリカ、表面に官能基を結合させたシリカ粒子、アルミナ、表面に官能基を結合させたアルミナ粒子、酸性、塩基性、またはｐＨ中性の水スラリーを作るように前処理したアルミナ、及びそれらの組み合わせからなる群より選択される粒子を入れることを含む、請求項９に記載の分散型抽出に基づく試料調製方法。
このページの残部は、意図的に空白にしてある。
【請求項１６】
分子分析用に分析物を調製する分散型抽出法であって、以下：
液体試料マトリクスを、試料カップ中の複数の吸着剤粒子に加えること；
その後、前記試料カップ中の前記溶媒担持吸着剤粒子を分散、加熱、及び加圧して、前記分析物を、前記熱液体試料マトリクスから、前記吸着剤粒子に担持される前記溶媒へと抽出すること；
その後、前記加圧された熱液体マトリクスを、大気圧で、前記試料カップから排出すること；
その後、放出溶媒を、前記抽出溶媒及び前記分析物を担持する前記複数の吸着剤粒子に加えること；
その後、前記放出溶媒及び前記吸着剤粒子を分散、加熱、及び加圧して、前記分析物を前記放出溶媒に放出させること；
その後、前記加圧された熱放出溶媒を、大気圧で排出すること
を含む、前記分散型抽出法。
【請求項１７】
以下：
前記排出工程は、前記排出された放出溶媒が周囲温度に近づくまたは到達するまで行われ；及び
その後、前記冷却された放出溶媒を、分析用に収集することを含む、請求項１６に記載の分散型抽出法。
【請求項１８】
前記吸着剤粒子は、物理的に耐久性のある水不溶性重合体樹脂で形成されており、多孔質スリーブに保持される網目サイズにあり、幅広い孔径分布を持ち、前記抽出工程で生じる温度及び圧で安定であり続ける、請求項１６に記載の分散型抽出法。
【請求項１９】
前記吸着剤粒子は、疎水性架橋ポリスチレン共重合体樹脂、ジビニルベンゼンで架橋されたスチレン系の重合体、及び重合メタクリル酸エステルからなる群より選択される樹脂で形成されている、請求項１６に記載の分散型抽出法。
【請求項２０】
前記分散工程は、前記加熱工程及び加圧工程に先行して行われる、請求項１６に記載の分散型抽出法。
【請求項２１】
前記分散工程は、前記溶媒、前記粒子、及び前記分析物に対して不活性であるガスを、前記試料カップに供給することを含む、請求項１６に記載の分散型抽出法。
【請求項２２】
前記加圧された熱放出溶媒を大気圧で排出する前記工程は、コイル中で前記排出された放出溶媒を冷却して周囲温度に近づけるまたは到達させるのに十分な長さを有する前記コイル中に前記熱放出溶媒を排出することを含む、請求項１６に記載の分散型抽出法。
【請求項２３】
前記粒子中の前記抽出溶媒は、水、弱酸、弱塩基、酢酸エチル、メチルｔｅｒｔ−ブチルエーテル（「ＭＴＢＥ」）、塩化メチレン、ヘキサン、アセトン、２−プロパノール、シクロヘキサン、アセトニトリル、メタノール、及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項１６に記載の分散型抽出法。
【請求項２４】
前記試料マトリクス、前記吸着剤粒子、及び前記抽出溶媒を、約５０℃〜１５０℃の温度に加熱すること、ならびに約５０〜２５０ｐｓｉの圧をそれにより生じさせることを含む、請求項１６に記載の分散型抽出法。
【請求項２５】
分子分析用に分析物を調製するための分散型抽出法であって、以下：
前記抽出溶媒、前記吸着剤粒子、及び分析物を含有する試料マトリクスを試料カップに入れ、分散、加熱、加圧し、その後前記溶媒抽出物を冷却した後、前記試料カップから排出された冷却された抽出溶媒抽出物を分析用に収集すること、
を含む、前記方法。
【請求項２６】
試料カップ中の、抽出溶媒、吸着剤粒子、及び分析物を含有する試料マトリクスの、加熱加圧分散混合物。
【請求項２７】
分散型抽出に基づく試料調製方法であって、以下：
抽出溶媒、吸着剤粒子、及び分析物を含有する試料マトリクスを、耐圧反応室に包囲された熱伝導性試料カップに入れること、前記熱伝導性試料カップは、１つの開放濾過末端を有する；
抽出溶媒を、前記試料カップの内側、及び前記試料カップの外側の前記反応室の両方に加えること；
加熱による温度が大気圧を超える圧を生じ、この圧が前記高温と共に、前記分析物を、実質的に試料マトリクスから抽出溶媒へと駆動するまで、前記試料カップの外側の前記反応室の前記溶媒を加熱して、その結果、前記試料カップ、前記試料マトリクス、前記吸着剤粒子、及び前記抽出溶媒を加熱すること；ならびに
前記溶媒抽出物を、大気圧で、前記試料カップから冷却管へと放出すること、
を含む、前記方法。
【請求項２８】
前記排出工程は、前記排出された放出溶媒が、周囲温度に近づくまたは到達するまで行われ；及び
その後、前記冷却された放出溶媒を、分析用に収集する、
請求項２７に記載の分散型抽出に基づく試料調製方法。
【請求項２９】
さらに、前記試料マトリクス、前記吸着剤粒子、及び前記抽出溶媒を、前記試料カップ中で分散させることを含む、請求項２７に記載の分散型抽出に基づく試料調製方法。
【請求項３０】
さらに、不活性ガスを前記反応室に加えて、合計圧を上昇させることを含む、請求項２７に記載の分散型抽出に基づく試料調製方法。
【請求項３１】
熱伝導性反応室を加熱して、その結果、前記溶媒、前記試料カップ、前記抽出溶媒、前記吸着剤粒子、及び前記試料マトリクスを加熱することを含む、請求項２７に記載の分散型抽出に基づく試料調製方法。
【請求項３２】
前記試料マトリクス、前記吸着剤粒子、及び前記抽出溶媒を、約５０℃〜１５０℃の温度に加熱すること、及び約５０〜２５０ｐｓｉの圧をそれにより生じさせることを含む、請求項２７に記載の分散型抽出に基づく試料調製方法。
【請求項３３】
前記抽出溶媒は、水、弱酸、弱塩基、酢酸エチル、メチルｔｅｒｔ−ブチルエーテル（「ＭＴＢＥ」）、塩化メチレン、ヘキサン、アセトン、２−プロパノール、シクロヘキサン、アセトニトリル、メタノール、及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項２７に記載の分散型抽出に基づく試料調製方法。
【請求項３４】
さらに、前記試料カップの前記加熱工程の前に、緩衝塩を前記試料カップに加えることを含む、請求項２７に記載の分散型抽出に基づく試料調製方法。
【請求項３５】
さらに、質量分析法、ガスクロマトグラフィー質量分析法、紫外分光法、赤外分光法、核磁気共鳴分光法、及びそれらの連続または同時使用からなる群より選択される分析方法を用いた、前記冷却された溶媒抽出物の分子分析を含む、請求項２７に記載の分散型抽出に基づく試料調製方法。
【請求項３６】
前記吸着剤粒子を、試料カップに、抽出溶媒及び試料マトリクスとともに入れる前記工程は、シリカ、表面に官能基を結合させたシリカ粒子、アルミナ、表面に官能基を結合させたアルミナ粒子、酸性、塩基性、またはｐＨ中性の水スラリーを作るように前処理したアルミナ、及びそれらの組み合わせからなる群より選択される粒子を入れることを含む、請求項２７に記載の分散型抽出に基づく試料調製方法。
【請求項３７】
分散型抽出に基づく試料調製方法であって、以下：
抽出溶媒、吸着剤粒子、及び分析物を含有する試料マトリクスを、耐圧反応室により包囲された試料カップに入れること、前記熱伝導性試料カップは、１つの開放濾過末端を有する；
抽出溶媒を、前記試料カップの内側、及び前記試料カップの外側の前記反応室の両方に加えること；ならびに
加熱による温度が大気圧を超える圧を生じ、この圧が前記高温と共に、前記分析物を、実質的に前記試料マトリクスから前記抽出溶媒へと駆動するまで、前記試料カップの外側の前記反応室の前記溶媒を加熱して、その結果、前記試料カップ、前記試料マトリクス、前記吸着剤粒子、及び前記抽出溶媒を加熱すること、
その後、前記加圧された熱液体マトリクスを、大気圧で、前記試料カップ及び前記反応室から排出すること；
その後、放出溶媒を、前記試料カップの内側、及び前記試料カップの外側の前記反応室の両方に、ならびに前記試料カップ中の前記抽出溶媒及び前記分析物を担持する前記複数の吸着剤粒子に加えること；
その後、前記放出溶媒及び前記吸着剤粒子を加熱及び加圧して、前記分析物を前記放出溶媒に放出させること；ならびに
その後、前記加圧された熱放出溶媒を、大気圧で、放出すること
を含む、前記方法。
【請求項３８】
前記排出工程は、前記排出された放出溶媒が、周囲温度に近づくまたは到達するまで行われ；及び
その後、前記冷却された放出溶媒を、分析用に収集する、
請求項３７に記載の分散型抽出法。
【請求項３９】
前記吸着剤粒子は、物理的に耐久性のある水不溶性重合体樹脂で形成されており、前記試料カップに保持される網目サイズにあり、幅広い孔径分布を持ち、前記抽出工程で生じる温度及び圧で安定であり続ける、請求項３７に記載の分散型抽出法。
【請求項４０】
前記吸着剤粒子は、疎水性架橋ポリスチレン共重合体樹脂、ジビニルベンゼンで架橋されたスチレン系の重合体、及び重合メタクリル酸エステルからなる群より選択される樹脂で形成されている、請求項３７に記載の分散型抽出法。
【請求項４１】
さらに、前記試料マトリクス、前記吸着剤粒子、及び前記抽出溶媒を、前記試料カップ中で分散させることを含む、請求項３７に記載の分散型抽出に基づく試料調製法。
【請求項４２】
前記分散工程は、前記加熱工程及び加圧工程に先行して行われる、請求項３７に記載の分散型抽出法。
【請求項４３】
前記分散工程は、前記溶媒、前記粒子、及び前記分析物に対して不活性なガスを、前記試料カップに供給することを含む、請求項３７に記載の分散型抽出法。
【請求項４４】
前記加圧された熱放出溶媒を、大気圧で、排出する前記工程は、コイル中で前記排出された放出溶媒を冷却して周囲温度に近づけるまたは到達させるのに十分な長さを有する前記コイル中に前記熱放出溶媒を排出することを含む、請求項３８に記載の分散型抽出法。
【請求項４５】
前記粒子中の前記抽出溶媒は、水、弱酸、弱塩基、酢酸エチル、メチルｔｅｒｔ−ブチルエーテル（「ＭＴＢＥ」）、塩化メチレン、ヘキサン、アセトン、２−プロパノール、シクロヘキサン、アセトニトリル、メタノール、及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項３７に記載の分散型抽出法。
【請求項４６】
前記試料マトリクス、前記吸着剤粒子、及び前記抽出溶媒を、約５０℃〜１５０℃の温度に加熱すること、及び約５０〜２５０ｐｓｉの圧をそれにより生じさせることを含む、請求項３７に記載の分散型抽出法。
【請求項４７】
解析的分析用に試料を調製するための分散型抽出法であって、以下の工程：
１種または複数の分析物を含有する試料マトリクス及び吸着剤粒子を、熱伝導性試料カップに入れる工程；
前記熱伝導性試料カップを、耐圧反応室内に配置する工程；
前記熱伝導性試料カップに、溶媒を分散させる工程；
前記反応室内の前記熱伝導性試料カップ中で、前記試料マトリクス、前記吸着剤粒子、及び前記抽出溶媒を、前記分散した溶媒が大気圧を超える圧を生じる温度に加熱する工程；ならびに
前記抽出溶媒抽出物を、大気圧で、前記試料カップから放出する工程
を含む、前記抽出法。
【請求項４８】
さらに、以下：
冷却コイル中で前記溶媒抽出物の温度を低下させて周囲温度または周囲温度付近にするのに十分な長さを有する前記コイル中に前記溶媒を放出すること；及び
前記濾過された溶媒抽出物を、前記コイルから収集すること、
を含む、請求項４７に記載の抽出法。
【請求項４９】
前記試料カップは、一端に開口を有し、反対端に部分的に開いた床を有し、溶媒を前記試料カップに分散させる前記工程は、前記試料カップの頂部、前記試料カップの底部、ならびに前記試料カップの頂部及び底部からなる群より選択される位置から行われる、請求項４７に記載の抽出法。
【請求項５０】
前記部分的に開いた床は、フィルターまたはフィルター媒体を支持し、溶媒抽出物が前記試料カップから排出されることを可能にする、請求項４９に記載の抽出法。
【請求項５１】
さらに、前記試料マトリクス及び吸着剤粒子に対して不活性なガスを、前記試料カップの底部を通じてバブリングすることを含む、請求項４７に記載の抽出法。
【請求項５２】
さらに、前記加圧された加熱工程中に超音波振盪を適用することを含む、請求項４７に記載の抽出法。
【請求項５３】
さらに、前記試料室を、約５０℃〜１５０℃の温度に伝導熱で加熱すること、及び約５０〜２５０ｐｓｉの圧をそれにより生じさせることを含む、請求項４７に記載の抽出法。
【請求項５４】
前記抽出溶媒は、水、弱酸、弱塩基、酢酸エチル、メチルｔｅｒｔ−ブチルエーテル（「ＭＴＢＥ」）、塩化メチレン、ヘキサン、アセトン、ヘキサン、２−プロパノール、シクロヘキサン、アセトニトリル、メタノール、及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項４７に記載の抽出法。
【請求項５５】
前記溶媒抽出物の大気圧への前記放出は、前記溶媒抽出物を前記冷却コイルへと駆動する、請求項４７に記載の抽出法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、本明細書と同時出願の出願番号第＿＿＿＿＿＿号、‘‘Ｒａｐｉｄ  Ｓａｍｐｌｅ  Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｅｎｅｒｇｉｚｅｄ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ’’及び本明細書と同時出願の出願番号第＿＿＿＿＿＿号、‘‘Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  ｆｏｒ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｓａｍｐｌｅ  Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ’’に関連する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、分析化学に関し、より詳細には、分子分析用の試料調製に関する。
【０００３】
必要性、特性、または他の要因に応じて、分析化学の多くは、元素分析と分子分析に分けることができる（議論するため）。元素分析は必要にして有用であり、単純な燃焼及び酸消化から、例えば（中でもとりわけ）、様々な形式の原子分光測定及び複数の異なるＸ線使用法などの高度な機械技術にまで及ぶ道具を組み込む。
【０００４】
１１８の元素が存在することが示されてきたものの、地球上で自然に生じるのは９４種のみであり、「極めて微量な痕跡」量よりも多いのは、８８種のみである。話をさらに進めると、１０種類の元素が地殻の９９．８％を占める。すなわち、組成物に存在する元素の調査及び分析は、概して、明確である。
【０００５】
対照的に、分子分析−試料中の１種または複数の化合物を同定するという任務−は、それよりはるかに膨大な可能性をまとめて提供する。「天然起源」化合物（植物または動物により産生されるもの）の数は、数え切れないほど多く、現代の有機及び無機合成の能力は、−比喩的にまたは文字どおり−同じぐらい多くの合成化合物を生成してきた。
【０００６】
そのような莫大な数の化合物のうち、大部分（特に合成によるもの）は、研究用途及び学術的関心に限られる。それにもかかわらず、多くの化合物について、同定または定量あるいはその両方の測定が有用または必要であり続けている。認識可能な代表的試料の小さな集団でさえ、食物に含まれる農薬、食物に含まれる他の合成化学物質（抗生物質、ホルモン、ステロイド）、土壌中の合成組成物（ベンゼン、トルエン、精製炭化水素）、ならびに日用品に含まれる望ましくない組成物（例えば、ポリカーボネートボトル及び他の食品包装用プラスチックに含まれるビスフェノール−Ａ（「ＢＰＡ」）など）を含むと思われる。
【０００７】
単離された分子化合物の同定は、現代の計測手段を用いることで、比較的、直接的である。典型的な道具として、液体またはガスクロマトグラフィー；可視、赤外、及び紫外分光測定；質量分析、及び核磁気共鳴（「ＮＭＲ」）が挙げられる（が、これらに限定されない）。分子化合物がいったん同定されると、その濃度は、既知の標準物質及び較正曲線に基づいて明らかにできる場合が多い。
【０００８】
しかしながら、これらの技法は実質的に純粋な単離された試料を必要とするため、関心対象の化合物（既知または不明であるもの）を、それらが見つかる可能性があるマトリクス（土壌、プラスチック、食物など）から単離し、それらを機器分析にかけることができるように、何かしらの中間工程−一般に「試料調製」と称するもの−を行わなければならない。
【０００９】
これら及び関連する要因に基づき、分子分析の市場は、元素分析の市場よりも約１０倍の規模がある。
【００１０】
一般的な意味で、抽出、すなわち、混合した場合に所望の化合物（複数可能）がその溶媒に移動すると思われるような溶媒と試料を混合することにより、関心対象の１種または複数の化合物を、固体または液体（または半固体）試料から引き出すことが、試料調製の主な形式となっていた。
【００１１】
数世代にわたり（そして今日に続くまで）、抽出形式での試料調製は、よく知られたソックスレー法により行われてきた。この方法は１９世紀に発明されたもので、基本的には、抽出が完了するまで、ある分量の溶媒を、試料マトリクスを通して繰り返し循環させるものである。ソックスレー法に利点があるという範囲内で、煮沸フラスコを加熱するとともに冷却管を冷却する限り、この方法は抽出が自発的に続くことを可能にする。
【００１２】
ここ数十年で、液体クロマトグラフィーの発展が、固相抽出（「ＳＰＥ」）と称する技法における充填カラムの類似の利用をもたらした。元来、クロマトグラフィーは、分析目的で、混合試料から画分を分離するのに使用されていたもので、実際これは、今でもこの目的を非常に良く果たす。
【００１３】
ＳＰＥでは、クロマトグラフィー技法は、マトリクスから分析物を抽出するように修飾される。それでもなお、ＳＰＥは、根本的に液体クロマトグラフィー技法のままであり、ＳＰＥにおいて分子は、それらの極性、粒子径、及び充填カラム（固定相）の極性、流れる液体（移動相）の極性、カラムの寸法（長さ及び直径）、ならびに特殊要素、例えば「ホールドアップ体積」、「線速度」、及び「流速」などに基づいて、カラム内で拡散する（異なる速度で移動する）。例えば、Ａｒｓｅｎａｕｌｔ，  Ｊ．  Ｃ．  ２０１２．  Ｂｅｇｉｎｎｅｒ’ｓ  Ｇｕｉｄｅ  ｔｏ  ＳＰＥ．  Ｍｉｌｆｏｒｄ  ＭＡ：  Ｗａｔｅｒｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ．  （Ａｒｓｅｎａｕｌｔ  ２０１２）を参照。
【００１４】
ＳＰＥは、有用であるものの、限界となる特性を有している。そのような特性のいくつかとして以下の要因が挙げられる。第一に、ＳＰＥの説明は、正しくは、「液固相抽出」である。なぜなら分析物を保持する試料マトリクスは、ほぼ常に液体だからである。
【００１５】
第二に、ＳＰＥは基本的に液体クロマトグラフィー技法であるため、ＳＰＥは、試験ごとにカラムの充填工程または新たなカラムいずれかを必要とし、これに合わせて、固定相として選択したまたは必要とされる材料に応じて予備膨潤工程の可能性がでてくる。ＳＰＥは、典型的には、分析物が異なれば異なる方法及び操作工程を必要とし、充填は、適切な流れを許容しかつ流路形成を回避するように、非常に緊密でなければならない。
【００１６】
第三に、ＳＰＥは、移動相及び固定相（充填カラムの吸着剤）を、分析物の予想される特性に対して適合させなければならない。
【００１７】
第四に、充填カラムを通る流れが慎重であるほど（遅いほど）、画分をより良好に分離する傾向がある。すなわち、事実上、遅いＳＰＥの方が、速いＳＰＥよりも良好である。
【００１８】
さらなる短所の可能性として、加圧式方法によっては、適切な抽出セルは、気化溶媒の蒸気圧ならびに試料から生じるあらゆる分解産物により発生するものに耐えるのに十分な強さのものでなければならない。状況に応じて、そのようなセルは、相対的に厚くならざるを得ず、そのことは、抽出サイクル中の加熱時間及び冷却時間を増大させる。
【００１９】
個別抽出セルによっては、複数の部品から形成されており、安全上重要不可欠な工程である、正確な組み立てが困難である可能性がある。場合によっては、そのようなセルを使用する装置の設計及び構造が、さらに複雑であり、したがって、一般的にはより高価であり、場合によっては安全に測定するためにより気を配らなければならず、このこともまた、サイクル時間及び費用を増大させる。
【００２０】
さらに、抽出セルを１つ１つの注入口及び流出口に取り付ける場合、粘稠混合またはバブリングなどどのような種類の対向流も、困難または不可能になる可能性がある。
【００２１】
最後に、ＳＰＥカラムを通じて溶媒を移動させるために、追加の圧が（すなわち、単純な重力流に加えて）必要とされる場合、外部ポンプまたは真空吸引を適用しなければならず、その結果、システム及び技法に多かれ少なかれさらなる複雑さが追加される。
【００２２】
さらに最近では、「ＱｕＥＣｈＥＲＳ」または「ＱｕＥＣｈＥＲＳ」（「迅速簡便安価効率的頑健安全型」）と称する分散型固相抽出（「ｄＳＰＥ」）法が、分子試料の抽出調製の標準となってきている。分散型ＳＰＥは、ＳＰＥの短所のいくつかに対処するが、依然として抽出工程を必要とし、適切なイオン塩を用いたｐＨ調整は労力がかかり（他の方法に比べて有利とはいえ）、遠心工程を別々に２回必要とする。
【００２３】
ＱｕＥＣｈＥＲＳは、多くの点で、ソックスレー抽出ほど複雑ではないが、依然として多段階プロセスを必要とする。文献では、ＱｕＥＣｈＥＲＳを、「三段階プロセス」と呼ぶこともあるが（例えば、米国特許出願公開第２０１６０３７００３５号の段落０１５３）、実際には、ＱｕＥＣｈＥＲＳは、少なくとも以下を必要とする：関心対象の分析物を含有するマトリクスのホモジナイズ；抽出溶媒の添加及び吸着剤粒子をゆるめること；手による振盪；緩衝化；第二の振盪工程；遠心分離工程；デカンテーション；分散型固相抽出（「ｄＳＰＥ」）完了；第二の遠心分離工程；及び遠心工程後の上清液のデカンテーション。
【００２４】
溶媒、試料、及び様々な混合物の多段階取り扱い及び移動に加えて、各遠心工程は、５分かけることが推奨される；そのため、ＱｕＥＣｈＥＲＳ試料調製全体では、少なくとも約１５〜２０分かかる。ＱｕＥＣｈＥＲＳは、また、室温に限定される。
【００２５】
したがって、ソックスレー法、ＳＰＥ法、及びＱｕＥＣｈＥＲＳ（ｄＳＰＥ）法は、それぞれ利点があるもの、それぞれ依然として相対的に時間がかかる。結果として、必要なまたは所望の情報を得るために複数の試料が必要であるまたは所望される場合、どのような所与の抽出を利用した分子調製工程に行うにしても必要とされる時間のために、どのような長さであれ所定の時間中に調製可能な試料数が減少してしまい、その結果、どのような長さであれ所定の時間間隔で入手可能な情報量が減少してしまう。連続プロセスで測定が有用であるまたは必要とされる限りにおいて、このことは、試料間のギャップまたは異例もしくは問題のある結果を同定することができるまでのギャップがより長くなることを表す。
【００２６】
まとめると、現在の試料調製技法は、短所のなかでもとりわけ、遅い、多数の分離工程を必要とする、過剰な溶媒を使用する、自動化が困難である、及び高圧の液体下で操作されるという短所がある。
【００２７】
したがって、効率的な迅速抽出に基づく分子調製技法に対する需要が存在し続けている。
【発明の概要】
【００２８】
第一の態様において、本発明は、分散型抽出に基づく試料調製方法であり、本方法は、抽出溶媒、吸着剤粒子、及び分析物を含有する試料マトリクスを、試料カップに入れる工程、ならびに耐圧室内で、加熱による温度が大気圧を超える圧を生じさせ、この圧が高温と共に、分析物を、実質的に試料マトリクスから抽出溶媒へと駆動するまで、試料カップ、試料マトリクス、吸着剤粒子、及び抽出溶媒を加熱しつつ、一方で、試料マトリクス、吸着剤粒子、及び抽出溶媒は、試料カップ中に分散させる工程、ならびにその後、大気圧で、溶媒抽出物を試料カップから冷却管へと放出する工程、を含む。
【００２９】
別の態様において、本発明は、分子分析用の分析物調製のための分散型抽出法であり、本方法は、液体試料マトリクスを、試料カップ中の、抽出溶媒を担持する潜在力のある複数の吸着剤粒子に加える工程、その後、溶媒担持吸着剤粒子を、分散、加熱、及び加圧して、分析物を、熱液体試料マトリクスから吸着剤粒子が担持する溶媒中に抽出する工程、その後加圧された熱液体マトリクスを、大気圧で、試料カップから排出する工程、その後、放出溶媒を、抽出溶媒及び分析物を担持する複数の吸着剤粒子に加える工程、その後、放出溶媒及び吸着剤粒子を分散、加熱、及び加圧して、分析物を放出溶媒へと放出させる工程、ならびにその後、加圧された熱放出溶媒を、大気圧で、排出する工程を含む。
【００３０】
さらに別の態様において、本発明は、分子分析用の分析物調製のための分散型抽出法であり、本方法は、抽出溶媒、吸着剤粒子、及び分析物を含有する試料マトリクスが試料カップに入れられ、分散、加熱、及び加圧され、その後溶媒抽出物が冷却された後に、試料カップから排出された分析用の冷却された抽出溶媒抽出物を収集することを含む。
【００３１】
さらに別の態様において、本発明は、耐圧反応室内の試料カップに入った、抽出溶媒、吸着剤粒子、及び分析物を含有する試料マトリクスの、加熱、加圧、分散混合物である。
【００３２】
本発明の上記及び他の目的及び利点ならびに同じものが達成される様式は、添付の図面と合わせて以下の詳細な説明に基づいてより明白になるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の方法を行うために使用される要素のいくつかの模式図である。
【図２】本発明の方法を用いて行われた実施例３の大豆抽出の結果のフルスキャンクロマトグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本方法を説明するため、複数の用語が本明細書中使用される。その中のいくつかをここで列挙する。
【００３５】
「溶媒」という用語は、その語が化学でよく理解される意味で使用される；例えば、「別の物質（溶質）を溶解して、分子またはイオンサイズレベルで均一な分散混合物（溶液）を形成することができる物質」である。「有機」という形容詞は、その語がよく理解される意味で使用され、炭素と、酸素、硫黄、及び金属、ならびに場合によってはハロゲンとを組み合わせたある特定の小分子以外の「全ての炭素化合物を包含する」。Ｌｅｗｉｓ，  Ｈａｗｌｅｙ’ｓ  Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ，  １５ｔｈ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，  ２００７，  Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓを参照。
【００３６】
「試料マトリクス」とは、分析物の存在及び任意選択で量についての検査対象となる材料である。
【００３７】
「分析物」とは、関心対象の分子化合物である。
【００３８】
「溶媒抽出物」とは、抽出後の、溶媒に分析物が溶解した溶液である。
【００３９】
「試料カップ」とは、試料マトリクス及び溶媒用の容器である。
【００４０】
「耐圧反応室」とは、選択された試料カップを保持するのに十分な大きさ、及び共通抽出溶媒がその沸点より高温に加熱されることにより生じる圧に少なくとも耐えるのに十分な強さの、区画または閉鎖空間である。
【００４１】
「収集容器」とは、冷却後の溶媒抽出物を収集する容器である。
【００４２】
「フィルター」または「フィルター媒体」とは、固体試料マトリクスは保持するが、それ以外では液体を通過させる、カップまたは試料カップ中のバリアである。
【００４３】
「液体試料マトリクス」とは、固体マトリクスではない、液体中に分析物が存在している試料である。
【００４４】
「吸収」は、ある物質が別の物質の内部構造に浸透することを示す。
【００４５】
「吸着」は、ある物質が、別の物質表面に、濃縮された形で集まることを示す。例えば、Ｌｅｗｉｓ，  Ｈａｗｌｅｙ’ｓ  Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ，  １５ｔｈ  Ｅｄｉｔｉｏｎ  Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ，  Ｉｎｃ．  （２００７）及びＵｒｄａｎｇ，  Ｔｈｅ  Ｒａｎｄｏｍ  Ｈｏｕｓｅ  Ｃｏｌｌｅｇｅ  Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ，  Ｒａｎｄｏｍ  Ｈｏｕｓｅ，  Ｉｎｃ．  （１９７２）を参照。
【００４６】
これに関して、「吸着剤」という総称は、本明細書中、その語が化学辞典で持つ意味で、水分、気体、または他の組成物を吸着する大容量を有する物質として使用することになる。「何かを吸収、吸着、または捕捉する化合物」である。（Ｌｅｗｉｓ）。
【００４７】
本明細書中使用される場合、「固体」は、「液体でも気体でもなく」及び「相対的に硬く、粒子の一貫性、または形状の持続性」を有する物体を意味する（Ｕｒｄａｎｇ）。
【００４８】
一般に当業者のよく知るとおり、「分散する」という用語は、分散体を生じる作用を記載する。Ｌｅｗｉｓの規定によれば、分散体とは、２相系であり、系中の１つの相は、バルク物質全体に分配された微細化粒子からなり、粒子を分散相、バルク物質を外部相と称する。本発明の文脈では、試料が分散相であり、抽出溶媒が外部相である。試料に応じて、試料と溶媒の組み合わせは、混合物と記載することも可能である。
【００４９】
第一の態様において、本発明は、分子分析用の試料調製のための分散型抽出法である。本方法では、抽出溶媒、吸着剤粒子、及び試料マトリクス（すなわち、関心対象の分析物を含有すると推定されるもの）は、試料カップに入れられる。典型的には、試料マトリクスとして、食物、食品包装、土壌などの固体、液体、及び半固体が挙げられる（が、限定されない）。
【００５０】
本発明の文脈において、典型的な試料カップは、熱伝導性、耐圧材料で形成されたシリンダーである。
【００５１】
本発明の文脈において、典型的な試料カップは、シリンダー形の熱伝導性材料である。試料カップ１０は、反応室１２内部にあるため、差次的圧をほとんどまたは全く受けず、そのため、その質量は、熱伝導を促進するように最小限にすることができる。本実施形態では、直径約１．２５インチ、長さ約３．５インチ、及び壁厚さ約０．０１インチのアルミニウムシリンダーが適切であることがわかった。本明細書中使用される場合、「熱伝導性」という用語は、その語のよく理解された意味で使用され、その材料を通じて熱が比較的迅速に伝わる材料を表す。その反対語は、当然ながら、「断熱性」という用語であり、この語も同様に、その材料を通じて熱がより遅く伝わる材料を記載する用語としてよく理解されている。このような前提で、そのような伝導性がほとんどの金属及び合金にとって際立った特徴の１つであることを考慮して、多くの金属及び合金は、容器に特別有用である。あるいは、多くの重合体材料は、本発明の文脈において断熱性であるとみなされ、通常それほど有用ではない。多くの金属及び合金の熱伝導性は、公開されていて広く流布しており、当業者なら、過度の実験をすることなく適切な金属または合金を選択することができる。
【００５２】
適切な試料カップは、一端に開口を有し、反対端に部分的に開いた床（例えば、小孔を有する床）を有する。部分的に開いた床は、フィルターまたはフィルター媒体を支持することができ、溶媒抽出物を試料カップから排出できるようにする。
【００５３】
本発明の方法において、試料マトリクスは、試料カップにゆるく充填されるとも記載することができる。「ゆるい」という用語は同様に相対的であるものの、この語は、本明細書中、その通常の意味で、束縛するまたは拘束をかけるものを何も持たず、締め付けまたは固定から自由であるまたは開放されているとして使用される（Ｕｒｄａｎｇ，  Ｔｈｅ  Ｒａｎｄｏｍ  Ｈｏｕｓｅ  Ｃｏｌｌｅｇｅ  Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ，  Ｒａｎｄｏｍ  Ｈｏｕｓｅ  Ｉｎｃ．  （１９７２））。試料マトリクスはゆるいため、頂部、底部、または両方から溶媒を加えることで、試料マトリクスは溶媒に分散できる。
【００５４】
当業者には当然のことながら（例えば、米国環境保護庁法第３５４５）、試料は、関心対象の濃度において試料マトリクスから関心対象の分析物を回収するのに最適で再現可能な回収をもたらす溶媒系を用いて、抽出されなければならない。抽出溶媒の選択は、関心対象の分析物に依存し、全ての分析物に対して普遍的に応用可能な単独溶媒はない。
【００５５】
典型的な分子分析用の固液抽出溶媒として、水、弱酸、弱塩基、アセトン、ヘキサン、２−プロパノール、シクロヘキサン、アセトニトリル、メタノール、及びそれらの混合物が挙げられる（が限定されない）。
【００５６】
液体／液体抽出に使用される共通溶媒は、酢酸エチル、メチルｔｅｒｔ−ブチルエーテル（「ＭＴＢＥ」）、塩化メチレン、ヘキサン、及びそれらの混合物である。
【００５７】
抽出溶媒、吸着剤粒子、及び試料マトリクスは、反応室内の試料カップ中で混合される。混合動作は、溶媒を加えること、熱勾配を作ること、または試料マトリクス、分析物、もしくは溶媒と特に反応しないガス流を用いることを含むことができる。抽出分野の当業者は、ガスは、適宜、既知パラメーターに基づいて選択することができ、場合によっては、圧縮空気が適切となるものの、それ以外では、窒素または水素が最適な場合があり（水素の可燃性特性に基づき注意を要する）、あるいは、場合によっては希ガスの１種（例えば、ヘリウム、アルゴン）が最適な場合があることを認識するだろう。
【００５８】
吸着剤は、典型的には（とはいえ排他的ではない）、従来型ＳＰＥまたは分散型ＳＰＥの固液クロマトグラフィーで使用されるものと同じまたは類似のものである。シリカ及びアルミナならびにそれらの改変形態が、最も一般的であり、それらは、多くの場合、その表面に結合された官能基を有する。アルミナは、前処理することで、酸性（「Ａ」）、塩基性（「Ｂ」）、またはｐＨ中性（「Ｎ」）の水スラリーを作ることができる。官能基として、様々な形のアミンまたは炭化水素を含むことが多く、「ＰＳＡ」（一次−二次アミン）及び「Ｃ１８」（オクタデシルシリル化シリカゲル）が多く選択される。
【００５９】
当業者なら、吸着剤の選択には馴染みがあり、希望及び必要に応じて、過度の実験をすることなくそれらを選択することができる。
【００６０】
他の混合技法を用いることができるが（例えば、磁気攪拌子及び他の器械装置）、より複雑な装置が必要になるだろう。
【００６１】
次いで、試料マトリクス、吸着剤粒子、及び溶媒を、反応室内の試料カップ中で、気化溶媒が大気圧を超える圧を生じる温度に加熱する。５０℃〜１５０℃という温度は、例示として、特定温度での吸着剤及び分析物（複数可）の不安定性または安定性に依存する。これらの温度では、典型的な有機抽出溶媒は、５０〜２５０ポンド毎平方インチ（ｐｓｉ）の対応圧を生じる。実験ではこれまで、この温度に到達する時間は、約９０秒であり、その時点で抽出は実質的に完了している（当然のことだが、抽出とは平衡プロセスである）。次いで、溶媒蒸気により生じた圧を用いて、溶媒抽出物を、試料カップから冷却コイルへと排出する。冷却コイルは、溶媒抽出物がコイル中にある間に、抽出物の温度を周囲温度（例えば、２５℃）付近まで下げるのに十分な長さを有する。別の言い方をすると、溶媒抽出物の大気圧への放出が、溶媒抽出物を冷却管へと駆動する。次いで、溶媒抽出物をコイルから、典型的には、収集容器に収集する。例示の実験において、長さ約１０フィートの金属配管は、滞留時間が約３０秒となる傾向にあるが、これは、溶媒抽出物を周囲温度または周囲温度付近に冷却するのに十分である。すなわち、コイルは、典型的には空間節約の目的で使用されるが、コイルの形状は、強制されるものではなく任意選択である。
【００６２】
試料マトリクス、吸着剤粒子、及び抽出溶媒は、この分野で典型的な量で加えることができる。例えば、固体マトリクスは、関心対象の試料マトリクスを約０．５〜１０グラム（ｇ）提供する様式で収集される。抽出溶媒の量は、比例することになる；典型的には、約５〜１００ミリリットル（ｍＬ）である。吸着剤粒子の量は、典型的には、０．５〜５ｇの範囲になり、約１ｇが一般的である。
【００６３】
「使い捨て」は使用者の選択権利という意味であるものの、試料カップは、フィルターとともに使用することができ、ほとんどの場合において、フィルターの控えめな費用は、特定の事前対策の経済性及び反応容器材料の選択に応じて、使用者が抽出ごとに新たに新鮮なフィルターを組み込むことを可能にする−または抽出の性質が、そうすることを必要とする場合があり−、さらには試料カップ自身を、使い捨てとすることができる。
【００６４】
図１は、本方法の複数の特長を、模式図に即して例示する。図１は、耐圧反応室１２に包囲された熱伝導性試料カップ１０を図示する。抽出溶媒、吸着剤粒子、及び分析物を含有する試料マトリクスの組み合わせ（水平線１１により図示される）は、１つの開口したフィルター端１３を用いて、試料カップ１０中に維持される。フィルター媒体は、１４で指定される。
【００６５】
図１は、追加の抽出溶媒を、試料カップ１０のジャケットに対して点線１５で示されるとおり、反応室１２中の試料カップ１０の外側に、任意選択で加えることができることも示す。
【００６６】
ヒーター１６は、加熱による温度が大気圧を超える圧を生じさせ、この圧が高温と共に、分析物を、実質的に試料マトリクスから抽出溶媒へと駆動するまで、反応室１２中の試料カップ１０の外側にある溶媒１５を加熱し、その結果、試料カップ１０、試料マトリクス１１、吸着剤粒子、及び抽出溶媒を加熱する。
【００６７】
次いで、溶媒抽出物が冷却管１７に移動できるように、開放端で（例えば、弁２１を用いて）試料カップ及び反応室を大気圧に開放することにより溶媒抽出物を放出する。冷却管１７は、溶媒抽出物を周囲温度または周囲温度付近に冷却するのに十分な長さを有するので、冷却された溶媒抽出物を、例えば、収集容器２０中に、すぐに分析できるように収集することができる。
【００６８】
図１は、本発明の方法工程を行う装置の基本要素の模式図である。図１では、試料カップは、１０で例示されており、熱伝導性耐圧加熱室１２内に配置されて示される。
【００６９】
分子分析用試料の調製を行う際は、試料マトリクス及び吸着剤粒子を試料カップ１０に入れ、次いでこれを反応室１２に入れる。溶媒は、供給源２２（または複数のそのような供給源）から、回転弁３０を通り、シリンジポンプ３０で計量され、回転弁３０を通って戻され、次いで弁３３、付随通路２４及び２５、そして送達頭部２６へと進み、試料カップ１０に（すなわち試料マトリクスに）送達される。液体マトリクス試料は、同じ様式で送達することができる。
【００７０】
図１は、不活性ガスを、弁４２により制御して、供給源３７から通路４０及び４１を用いて試料カップの底部または底部付近の場所に送達することにより、ガス振盪を行うことも例示する。二次振盪が必要な場合は、超音波発生器４３などの装置を用いて行うことができ、この装置は、典型的には、圧電変換器であると思われる。
【００７１】
排出工程は、弁２１を大気圧に開放することで、反応室３０の加圧された溶媒蒸気により、液体溶媒抽出物が、通路３１を通り、次いで弁２１を通り、次いで冷却コイル１７へと押し出されることで、行われる。冷却コイルは、収集管３２により収集容器２０に接続されている。
【００７２】
熱電対４４及び圧力計２３を用いて、選択した抽出溶媒の蒸気圧に関して試料カップ１０の温度を正確に求めることができる。詳細には、溶媒温度と蒸気圧の間に相関性を築くことができる。図１に図式で示すとおり、この目的でプロセッサー３８を使用することができる。その後、蒸気圧を測定して、高い精度で試料カップ１０の溶媒温度を示すことができる。
【００７３】
さらなる利点として、この実施形態は、試料カップ１０を反応室１２内に密閉するため、空気または不活性ガス（すなわち、試料及び抽出溶媒に対して不活性なガス）を用いて、系をその頭部空間（すなわち、溶媒及び試料より上のガス）で前加圧（例えば、約２５ポンド毎平方インチまで）して、溶媒が所望の蒸気圧を生じる前に熱液体溶媒をさらに高温にするのを助けることもできる。溶媒を液状に維持することは、反応容器の内側及び外側の所望の熱伝導も助ける。おそらく、同じぐらい重要なこととして、頭部空間の圧がより高いことは、抽出溶媒が全て、試料カップ１０から、任意のフィルター媒体１４を通って、その後冷却コイル１７へと押し出されることを確実にする助けとなる。
【００７４】
ガス弁３２は、系を（例えば、ベント３５に）放出することができ、または圧力計２３での圧測定のためガスを向かわせることができ、または不活性ガスを、供給源３７から反応容器１０へと向かわせることができる。
【００７５】
さらに図１に対して、及び可能性を全て説明するため、溶媒は、溶媒供給源２２から、ライン２４を通って、回転弁３０へと流れることができる。ライン４７は、回転弁３０を補助弁３３と接続する。ライン２８は、補助弁３３をガス弁２１に接続し、ガス弁２１は次いで、ライン３１を使用して、溶媒を反応室１２の底部へと送達することができる。
【００７６】
ライン４８は、回転弁３０をシリンジ４０に接続して、供給源２２からの液体を計量して供給源２２からシリンジ４０に入れることができ、その後、シリンジ４０から試料カップへと、及びライン３５を通じてライン２５及び吐出頭部２６へと送ることができるようにする。点線１５は、溶媒を用いて試料カップ１０のジャケットとする場合の、試料カップ１０と反応室１２の間の溶媒の位置を表す。
【００７７】
ガス供給源３７は、ライン５０及びライン４７を通じて頭部空間に余分な圧を加えることができ、余分な圧は、複数の他の部分へのガス流と合わせて、弁３２により制御される。ライン５１は、弁３２を弁３５に接続する。
【００７８】
ガス圧をモニタリングする部分として、ライン５２は、弁３２を圧力計２３に接続し、圧力計２３は、連通ライン５３を通じてプロセッサー３８に接続されている。プロセッサー３８は、連通ライン５４を用いて熱電対４４にも接続されているので、種々の試料抽出に関して観測された温度と蒸気圧の組み合わせを用いて、有用な標準化情報を築くことができる。
【００７９】
攪拌ガスを反応室１２の底部及び試料カップ１０に提供する目的で、ガス供給源３７は、適切なラインまたは管１８４を通じて弁２１にも接続されている。
【００８０】
頭部圧力シール４６は、反応室内で試料カップを密閉する。ライン５６は、溶媒を弁２１からコイル１７へと排出し、ライン３２は、コイル１７から収集容器４６へと排出する。
【００８１】
本方法の性質は、いくつかの追加態様で表すことができるということである。第二の態様において、工程は、抽出溶媒、吸着剤粒子、及び分析物を含有する試料マトリクスを、試料カップに入れることを含む。その後、試料マトリクス、吸着剤粒子、及び抽出溶媒を、支持スリーブ中で分散、加熱、及び加圧して、熱試料マトリクスから分析物を抽出し、加熱された有機固体へと移す。次いで、加圧された熱抽出溶媒抽出物を、排出された抽出溶媒抽出物が周囲温度に近づくまたは到達するまで、大気圧で、試料カップから排出する。次いで、冷却された抽出溶媒抽出物を分析用に収集する。
【００８２】
様々な実施形態において、最初に分散（または振盪）工程（すなわち、不活性ガスを用いて）を行ってから、加熱工程及び加圧工程を行うことにより、優れた結果が得られている。そのような分散は、溶媒の添加、温度勾配、不活性ガスの添加、または超音波振動により駆動することができる。
【００８３】
さらに別の態様として表されるのは、本発明が、分散型抽出に基づく試料調製方法だということであり、本方法は、溶媒、吸着剤粒子、及び分析物を含有する試料マトリクスを試料カップに入れる工程を含み、合わせて、耐圧室内で、加熱による温度が大気圧を超える圧を生じさせ、この圧が高温と共に、分析物を、実質的に試料マトリクスから抽出溶媒へと駆動するまで、容器、試料マトリクス、吸着剤粒子、及び抽出溶媒を加熱する改善工程を含む。本方法は、試料マトリクス、吸着剤粒子、及び溶媒を、容器中で分散させる工程、続いて溶媒抽出物を、大気圧で、試料カップから冷却管へと放出させること、この冷却管は、溶媒抽出物を周囲温度または周囲温度付近に実質的に冷却するのに十分な長さを有し、次いで、冷却された溶媒抽出物を分析用に収集することを含む。
【００８４】
別の態様において、抽出方法は、少し変化させて、詳細には関心対象の分析物を含む液体マトリクスで行うことができる。この態様では、本方法は、液体試料マトリクスを複数の粒子に加える工程を含み、複数の粒子は、任意選択で抽出溶媒を担持することができる。そのような粒子は、溶媒含浸樹脂（「ＳＩＲ」）とも称する。粒子を試料カップに配置し、その後、粒子及び液体マトリクスを、反応容器中で、分散、加熱、及び加圧して、分析物を、熱液体試料マトリクスから、粒子に担持された溶媒へと抽出する。
【００８５】
その後、反応室を大気圧に開放することにより、加圧された熱液体マトリクスを、排出する。
【００８６】
次の工程では、放出溶媒を、抽出溶媒及び分析物を担持する多孔質粒子に加える。分散工程、加熱工程、及び加圧工程を、放出溶媒及び粒子に対して繰り返して、分析物を放出溶媒へと放出させる。次いで、熱伝導性室を大気圧に開放することにより、放出溶媒を排出して、排出された放出溶媒が、周囲温度または周囲温度付近に達するまで、放出溶媒を冷却管に移動させ、その後、放出溶媒を分析用に収集する。
【００８７】
適切な粒子とは、一般的に、当該分野でよく理解されたものであり、典型的には、物理的に耐久性のある水不溶性重合体樹脂から形成されており、多孔質スリーブに保持されることになる網目サイズ（または複数の網目サイズの範囲）にあり、及び典型的には幅広い孔径分布を持つものである。重合体は、当然ながら、抽出工程で生じる温度及び圧で安定であり続けなければならない。
【００８８】
典型的な粒子は、疎水性架橋ポリスチレン共重合体重合体、ジビニルベンゼンで架橋されたスチレン系の重合体、及び重合メタクリル酸エステルなどの樹脂から形成される。例えば、Ｋａｂａｙ  ｅｔ  ａｌ，  Ｓｏｌｖｅｎｔ−ｉｍｐｒｅｇｎａｔｅｄ  ｒｅｓｉｎｓ  （ＳＩＲｓ）  −  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｔｈｅｉｒ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ；Ｒｅａｃｔｉｖｅ  ＆  Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ  ７０  （２０１０）  ４８４−４９６を参照。吸着剤粒子の場合と同様に、当業者なら樹脂をよく知っており、過度な実験を行わずに適切な樹脂を選択することができる。
【００８９】
本発明の他の態様と同様に、分散工程は、加熱工程及び加圧工程に先立って行うと有用であることが多く、第二工程が必要な場合には、分散工程は、加熱工程及び加圧工程と同時に行われる。
【００９０】
先の実施形態と同様に、放出溶媒の排出工程は、熱放出溶媒をコイルに排出することを含み、コイルは、排出された放出溶媒がコイル中にある間に、放出溶媒が周囲温度に近づくまたは到達するように冷却するのに十分な長さを有する。この時点で、分析物を含有する放出溶媒は、従来の設備で分子分析ができる温度にある。
【００９１】
基本的に、本発明の方法は、予想される温度及び圧で安定であればどのような分析物の調製にも適している。
【００９２】
本明細書中記載される方法に適した分析物のいくつかの例として、とりわけ、農薬、残留農薬、芳香族及び脂肪族化合物、例えば：ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、クメン、リモネン、ニトロベンゼン、クレゾール、高級アルキル化フェノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、ヘキサン、ヘプタン、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、テトラヒドロチオフェン、ｃｓ２、テトラメチルテトラヒドロフラン、及びメチルｔｅｒｔ−ブチルエーテル（ＭＴＢＥ）、などが挙げられる。
【００９３】
本発明は、ハロゲン化／塩素化化合物、例えば、モノクロロメタン、ジクロロメタン、トリクロロメタン、テトラクロロメタン、ジクロロエタン（１，１＆１，２）、トリクロロエタン、テトラクロロエタン、クロロエチレン、ジクロロエチレン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、トリクロロプロパン、クロロブタジエン、ヘキサクロロブタジエン、モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼン、クロロベンゼン、クロロナフタレン、ヘキサクロロシクロヘキサン、モノクロロフェノール、ジクロロフェノール、トリクロロフェノール、ジクロロ−ジ−イソプロピルエーテル、及びジオキサンなどを含有する試料も調製することができる。
【００９４】
本発明は、ポリ芳香族炭化水素、例えば、ＰＣＢ、ナフタレン、アセナフチレン、アセナフテン、フルオレン、フェナントレン、アントラセン、フルオランテン、ピレン、ベンゾ（ａ）アントラセン、クリセン、及びジベンゾチオフェンなどを含有する試料も調製することができる。
【００９５】
別の態様において、本方法は、抽出溶媒、吸着剤粒子、及び分析物を含有する試料マトリクスが多孔質スリーブライナーに入れられ、分散、加熱、及び加圧され、さらにその後溶媒抽出物が冷却された後、剛性内側ライナー支持体と一緒に多孔質スリーブライナーを保持している剛性外側ライナー支持体の小孔を有する部分から排出された冷却された抽出溶媒抽出物を、分析用に収集するものとして表すことができる。
【００９６】
各実施形態において、溶媒は、水、弱酸、弱塩基、酢酸エチル、メチルｔｅｒｔ−ブチルエーテル（「ＭＴＢＥ」）、塩化メチレン、ヘキサン、アセトン、２−プロパノール、シクロヘキサン、アセトニトリル、メタノール、及びそれらの混合物からなる群より選択することができるが、この特定の群に限定されない。
【００９７】
各実施形態は、加圧された加熱工程中に、超音波分散または振盪工程を用いることができる。
【００９８】
各実施形態において、溶媒抽出物を大気圧に開放することで、溶媒抽出物を冷却管へと駆動する。
【００９９】
各実施形態において、多孔質スリーブライナーは、固体マトリクスまたは溶媒含浸粒子いずれかを試料カップ中に最終的に維持するバリアを形成する。
【０１００】
各実施形態において、代表的な加熱温度は、５０〜１５０℃であり、それで生じる代表的な圧は、約５０〜２５０ｐｓｉである。
【０１０１】
さらに別の態様において、本発明は、剛性内側ライナー支持体と剛性外側ライナー支持体の間に支持された多孔質スリーブライナーに入った、抽出溶媒、吸着剤粒子、及び分析物を含有する試料マトリクスの、加熱、加圧、分散混合物として表すことができる。
【実施例】
【０１０２】
実施例３−大豆からの農薬抽出
【０１０３】
別の態様において、本発明は、当該分野でＱｕＥＣｈＥＲＳと称する分散型ＳＰＥ（「ｄＳＰＥ」）方法の改善を提供する。ＱｕＥＣｈＥＲＳは、多種多様なマトリクスで、複数残渣分析物の抽出及びマトリクスクリーンアップに広く受け入れられた手順である。本発明は、ＱｕＥＣｈＥＲＳに匹敵する結果を簡単、迅速、かつ信頼性を持って提供する代替選択肢であり、さらに高温対応能力を有する（ＱｕＥＣｈＥＲＳは室温に限定される）。
【表１】
2019015729.tif 000003
【０１０４】
本発明は、ＱｕＥＣｈＥＲＳより速く及び自動化されるので、より効率的な試験環境を作ることができる。
【０１０５】
実施例３では、本発明を、ＡＯＡＣ２００７．０１９（ＱｕＥＣｈＥＲＳ）手順と比較したが、この手順は、以下の工程を含む
【０１０６】
試料抽出
１．ホモジナイズした試料１０〜１５ｇを５０ｍＬ遠心管に移す；
２．試料１５ｇあたり、１％酢酸含有アセトニトリル１５ｍＬ＋アセテートチューブ内容物を加える
３．１分間激しく振盪する；
４．１５００Ｕ／分超で１分間遠心する。
【０１０７】
試料クリーンアップ
１．アセトニトリル層１ｍＬをｄＳＰＥ用２ｍＬ管に移す；
２．１分間激しく振盪する；
３．１５００Ｕ／超で１分間遠心する；
４．上清を、同時ＧＣＭＳ分析用にＧＣバイアルに移す。
【０１０８】
手順全体では、中断なく手作業して２０分間かかる。
【０１０９】
実施例３：本発明では、試料抽出及び試料クリーンアップは、同時に行われる：
１．ホモジナイズした食物試料を、試料カップに移し、ｄＳＰＥ吸着剤を加える；
２．試料カップを、耐圧反応室に入れる；
３．本明細書中記載される工程を実行する；
４．溶媒抽出物を、同時ＧＣ−ＭＳ分析用にＧＣバイアルに移す。
【０１１０】
プロセス全体で、１試料あたり５分間しかからず、しかも自動化可能である。
【０１１１】
【表２】
2019015729.tif 000004
【０１１２】
表５は、大豆からの農薬抽出について本発明の実施例３の結果とＱｕＥＣｈＥＲＳ結果を比較するものである。ＱｕＥＣｈＥＲＳデータは、ＡＯＡＣ法２００１．０１について公表された回収率に基づく（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ  Ａ，  １２７１  （２０１０）  ２５４８−２５６０）。本発明（実施例３）は、公表されたものに匹敵する結果を達成した。比較すると、ＱｕＥＣｈＥＲＳデータは、手順が手作業であるという性質故に、広く変わる可能性がある。
【０１１３】
図２は、本発明の方法を用いて行った実施例３の大豆抽出の結果のフルスキャンクロマトグラムである。
【０１１４】
図面及び明細書には、本発明の好適な実施形態が記載されており、具体的な用語が採用されてきたものの、それらは総称的及び説明的意味でのみ使用されており、限定することを目的とせず、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって定義される。
【図１】
2019015729.tif 000005
【図２】
2019015729.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月10日(2018.8.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散型抽出に基づく試料調製方法であって、以下の工程：
抽出試料及び吸着剤粒子を、反応室により包囲された熱伝導性試料カップに入れる工程、前記熱伝導性試料カップは、１つの開放濾過末端を有する工程；
液体抽出溶媒を、前記試料カップの内側、及び前記試料カップの外側の前記反応室の両方に加える工程； 
加熱による温度が大気圧を超える圧を生じ、この圧が前記高温と共に、前記分析物を、実質的に試料マトリクスから液体抽出溶媒へと駆動するまで、前記試料カップの外側の前記反応室の前記液体溶媒を加熱して、その結果、前記試料カップ、前記試料マトリクス、前記吸着剤粒子、及び前記液体抽出溶媒を加熱する工程；
【請求項２】
前記抽出試料は液体試料マトリクスであり、前記吸着剤粒子は溶媒担持吸着剤粒子であり、
前記方法は、
その後、前記試料カップ中の前記溶媒担持吸着剤粒子を分散、加熱、及び加圧して、前記分析物を、前記熱液体試料マトリクスから、前記吸着剤粒子に担持される前記溶媒へと抽出すること；
その後、前記加圧された熱液体マトリクスを、大気圧で、前記試料カップ及び前記反応室から排出すること；
その後、液体放出溶媒を、前記試料カップの内側、及び前記試料カップの外側の前記反応室の両方に、ならびに前記試料カップ中の前記抽出溶媒及び前記分析物を担持する前記複数の吸着剤粒子に加えること；
その後、前記液体放出溶媒及び前記吸着剤粒子を分散、加熱及び加圧して、前記分析物を前記放出溶媒に放出させること；ならびに
その後、前記加圧された熱液体放出溶媒を、大気圧で、放出すること
を含む、請求項１に記載の分散型抽出法。
【請求項３】
前記分散工程は、前記溶媒、前記粒子、及び前記分析物に対して不活性なガスを前記試料カップに供給すること、超音波振盪すること、及びその組み合わせ、からなる群から選択される、請求項２に記載の分散型抽出法。
【請求項４】
前記試料カップの外側の前記溶媒を加熱する工程は、前記反応室を加熱することを含む、請求項１に記載の抽出方法。
【請求項５】
請求項１に記載の抽出方法であって、以下：
前記試料カップは、カップの開放濾過末端に対向する開口を有し；及び
前記抽出方法は、さらに以下：
前記加熱工程で、前記抽出溶媒の蒸気圧が、標準温度及び圧での前記溶媒の蒸気圧より高くなるように、前記試料カップを、前記容器開口の密閉蓋と、前記試料カップの前記開放濾過末端と流体連通している排出弁との間で密閉すること、
を含む、請求項１に記載の抽出方法。
【請求項６】
さらに、前記溶媒を前記試料カップに加える工程と前記反応室内の前記溶媒を加熱する工程との間に、前記反応室を約２５ｐｓｉに前加圧することを含む、請求項１に記載の抽出方法。
【請求項７】
抽出溶媒を前記試料カップに加える前記工程は、前記試料カップの頂部、前記試料カップの底部、ならびに前記試料カップの頂部及び底部両方からなる群より選択される位置から行われる、請求項５に記載の抽出方法。
【請求項８】
さらに、以下：
前記試料カップの前記排出弁を開放することで、前記試料カップ中の前記蒸気圧の駆動により、前記抽出溶媒を、前記試料カップから出して前記開放濾過末端を通過させ、さらに前記排出弁を通過させること；ならびに
前記抽出溶媒を、分析用に収集すること
を含む、請求項５に記載の抽出方法。
【請求項９】
さらに、前記溶媒を駆動して、前記試料カップの前記開放濾過末端と液体連通している冷却コイル中に入れておくことを含み、前記冷却コイルは、共通抽出溶媒が、前記冷却コイルの長さを移動している間に、前記溶媒の温度を、約５０℃〜１５０℃から約２５℃〜４０℃へと下げるのに十分な長さを有する、請求項１または２に記載の抽出方法。
【請求項１０】
前記抽出溶媒は、水、弱酸、弱塩基、酢酸エチル、メチルｔｅｒｔ−ブチルエーテル（「ＭＴＢＥ」）、塩化メチレン、ヘキサン、アセトン、２−プロパノール、シクロヘキサン、アセトニトリル、メタノール、及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項１に記載の分散型抽出に基づく試料調製方法。
【請求項１１】
さらに、前記試料カップの前記加熱工程の前に、緩衝塩を前記試料カップに加えることを含む、請求項１に記載の分散型抽出に基づく試料調製方法。
【請求項１２】
さらに、質量分析法、ガスクロマトグラフィー質量分析法、紫外分光法、赤外分光法、核磁気共鳴分光法、及びそれらの連続または同時使用からなる群より選択される方法を用いて、前記冷却された溶媒抽出物を分析することを含む、請求項１または２に記載の分散型抽出に基づく試料調製方法。
【請求項１３】
前記吸着剤粒子を、試料カップに、抽出溶媒及び試料マトリクスとともに入れる前記工程は、シリカ、表面に官能基を結合させたシリカ粒子、アルミナ、表面に官能基を結合させたアルミナ粒子、酸性、塩基性、またはｐＨ中性の水スラリーを作るように前処理したアルミナ、及びそれらの組み合わせからなる群より選択される粒子を入れることを含む、請求項１に記載の分散型抽出に基づく試料調製方法。
【請求項１４】
前記吸着剤粒子は、物理的に耐久性のある水不溶性重合体樹脂で形成されており、前記試料カップの前記開放濾過末端に保持される網目サイズにあり、幅広い孔径分布を持ち、前記抽出工程で生じる温度及び圧で安定であり続ける、請求項１に記載の分散型抽出法。
【請求項１５】
前記分散工程は、前記加熱工程及び加圧工程に先行して行われる、請求項２に記載の分散型抽出法。
【請求項１６】
前記試料マトリクス、前記吸着剤粒子、及び前記抽出溶媒を、約５０℃〜１５０℃の温度に加熱すること、ならびに約５０〜２５０ｐｓｉの圧をそれにより生じさせることを含む、請求項２に記載の分散型抽出法。
【請求項１７】
請求項１に記載の方法により製造される試料カップ中の、抽出溶媒、吸着剤粒子、及び分析物を含有する試料マトリクスの、加熱加圧分散混合物の組み合わせ。
【外国語明細書】
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