(57)【要約】【課題】微量な固体サンプルからの効率的な固液抽出を行なう。【解決手段】固体サンプル１７を収容するための抽出スペース７と、抽出スペース１７に溶液を送入及び送出するためのマイクロ流路９ａ，９ｂを有し、抽出スペース７とマイクロ流路９ａ，９ｂが連結する部分に固体を通さない膜１５ａ，１５ｂを有する構造の部材１を使用する。抽出スペース７にマイクロ流路９ａ，９ｂを通して抽出溶液を満たし、抽出スペース７内の抽出溶液を往復流で流すことで固液抽出する。抽出スペース７内の抽出溶液を往復させることで攪拌以上の抽出効率を実現する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体サンプルを収容するための抽出スペースと、前記抽出スペースに溶液を送入及び送出するためのマイクロ流路を有し、前記抽出スペースと前記マイクロ流路が連結する部分に固体を通さない構造の部材を使用し、
前記抽出スペースに前記マイクロ流路を通して抽出溶液を満たし、前記抽出スペース内の前記抽出溶液を往復流で流すことで固液抽出することを特徴する固液抽出法。
【請求項２】
送液する前記抽出溶液の溶液量を設定することで所定量での抽出を行なう請求項１に記載の固液抽出法。
【請求項３】
前記抽出スペースを加熱しながら、又は前記抽出スペースに超音波もしくはマイクロ波をあてながら抽出を行なう請求項１又は２に記載の固液抽出法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固液抽出法に関し、特に微量な固体サンプルを用いる固液抽出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、分析化学の分野ではμＴＡＳ（Micro Total Analysis Systems）の研究が盛んになりつつあり、マイクロ空間を用いて分析の高速を図ることが期待されている。微小空間中の反応では、従来の化学操作を用いた反応よりも反応効率を向上できる可能性も示されている。
【０００３】
μＴＡＳの分野において固液抽出を行なう場合には、ボルテックスミキサーなどにより攪拌を行ない、濾過された溶液をマイクロチップに送り込む手法が取られている。近年、微量の流体を扱ったマイクロ化学分析システムに対応した固液抽出ユニットが報告された（例えば特許文献１を参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１６０３７７号公報
【特許文献２】特開２００４−１５６９２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的な固液抽出では、振とう法や攪拌法が用いられるが、密閉された微少空間では、チューブの表面張力等により溶液及び固体化合物をうまく振とうさせることができないという問題があった。また、微小な攪拌子を用いて攪拌させる方法は、操作が煩雑になりやすい。
微少量の溶液を攪拌する方法としてボルテックスミキサーを用いた方法があるが、密閉されたマイクロ抽出スペースではほとんど攪拌が起こらないという問題があった。
また、特許文献１に記載の固液抽出ユニットでは抽出効率が高いとは言えない。
【０００６】
そこで本発明は、微量な固体サンプルからの効率的な固液抽出が可能な固液抽出方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる固液抽出法は、固体サンプルを収容するための抽出スペースと、上記抽出スペースに溶液を送入及び送出するためのマイクロ流路を有し、上記抽出スペースと上記マイクロ流路が連結する部分に固体を通さない構造の部材を使用し、上記抽出スペースに上記マイクロ流路を通して抽出溶液を満たし、上記抽出スペース内の上記抽出溶液を往復流で流すことで固液抽出する。
抽出スペースはマイクロ流路内に固体を通さない構造の部材を有することで作製する。固体を通さない構造の部材としては例えば１μｍ以上の固体を通さないものを挙げることができる。固体を通さない構造の部材の具体例として、例えば膜やピラー構造、スリット構造などを挙げることができる。この抽出スペース内の抽出溶液を往復させることで攪拌以上の抽出効率を実現する。本発明の固液抽出法はマイクロ流路内に固体を通さない構造の部材を有した抽出スペースに固体化合物を入れ溶液を往復流させるだけで容易に抽出させることが可能な方法であり、マイクロ空間が狭ければ狭いほど有効な方法である。また、バルクスケールに比べマイクロ空間では溶液の粘性効果が効いてくるので、溶液と固体化合物の摩擦係数が高くなり抽出効率が高くなることが予測される。
【０００８】
本発明の固液抽出法において、送液する上記抽出溶液の溶液量を設定することで所定量での抽出を行なうようにしてもよい。これにより、連続流で溶出させる場合と比較して、一定容量の溶液を往復させるので抽出された溶液が均一な濃度になり、所定量の抽出溶液での固液抽出を行なうことができる。
【０００９】
さらに、上記抽出スペースを加熱しながら、又は上記抽出スペースに超音波もしくはマイクロ波をあてながら抽出を行なうようにしてもよい。これにより、抽出効率をさらに向上させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の固液抽出法では、固体サンプルを収容するための抽出スペースと、上記抽出スペースに溶液を送入及び送出するためのマイクロ流路を有し、上記抽出スペースと上記マイクロ流路が連結する部分に固体を通さない構造の部材を使用し、上記抽出スペースに上記マイクロ流路を通して抽出溶液を満たし、上記抽出スペース内の上記抽出溶液を往復流で流すことで固液抽出するようにしたので、微量な固体サンプルからの効率的な固液抽出が可能になる。
【００１１】
また、送液する上記抽出溶液の溶液量を設定することで所定量での抽出を行なうようにすれば、連続流で溶出させる場合と比較して、一定容量の抽出溶液を往復させるので抽出された溶液が均一な濃度になり、所定量の抽出溶液での固液抽出を行なうことができる。
【００１２】
さらに、上記抽出スペースを加熱しながら、又は上記抽出スペースに超音波もしくはマイクロ波をあてながら抽出を行なうようにすれば、抽出効率をさらに向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は一実施例を説明するための固液抽出装置の構成を示す図である。図２はその装置で用いる固液抽出チップを示す断面図である。
まず、図１及び図２を参照して装置の構成について説明する。
【００１４】
固液抽出装置は固液抽出チップ１と２つのシリンジポンプ３ａ，３ｂを備えている。
図２に示すように、固液抽出チップ１は例えばアクリル板からなる３枚の基板５ａ，５ｂ，５ｃが重ね合わされて形成されている。
平板状の基板５ａ上に、貫通孔をもつ基板５ｂが貼り付けられている。基板５ｂの貫通孔により抽出スペース７が形成されている。
【００１５】
基板５ｂの基板５ａとは反対側の面に基板５ｃが貼り付けられている。基板５ｃの基板５ｂに対向する面に２本の溝が形成されており、基板５ｂ，５ｃが貼り合わされてマイクロ流路９ａ，９ｂが形成されている。マイクロ流路９ａ，９ｂの一端は抽出スペース７に接続されている。マイクロ流路９ａの他端は基板３ｃに形成された貫通孔１１ａに接続されている。マイクロ流路９ｂの他端は基板３ｃに形成された貫通孔１１ｂに接続されている。貫通孔１１ａにシリンジポンプ３ａが接続され、貫通孔１１ｂにシリンジポンプ３ｂが接続されている。
【００１６】
基板３ｃには抽出スペース７に対応する位置に貫通孔からなるサンプル導入口１３も形成されている。マイクロ流路９ａ，９ｂに固体を通さない構造の部材としての膜１５ａ，１５ｂが配置されている。膜１５ａ，１５ｂとして１μｍ以上の固体を通さないもの、例えばメンブレンフィルター（MILLIPORE社製）を用いた。
抽出スペース７にはサンプル導入口１３を介して固体化合物サンプル１７が導入される。固体化合物サンプル１７の導入後、サンプル導入口１３に栓１９が配置されて抽出スペース７が封止される。
【００１７】
固体化合物サンプル１７に含まれる目的成分の抽出時には、シリンジポンプ３ａ，３ｂを用いて抽出スペース７及びマイクロ流路９ａ，９ｂに抽出溶液を充填する。そして、シリンジポンプ３ａ，３ｂの動作を制御して、抽出スペース７内及びマイクロ流路９ａ，９ｂ内で抽出溶液を往復流にすることで抽出操作を行なう。
【００１８】
例えば、シリンジポンプ３ａにより抽出溶液をマイクロ流路９ａ及び抽出スペース７に充填する。さらに、その抽出溶液をシリンジポンプ３ｂに吸引してマイクロ流路９ｂに充填する。その吸引したシリンジポンプ３ｂの抽出溶液を押し出して抽出スペース７側へ送液し、かつシリンジポンプ３ａで吸引動作を行なう。シリンジポンプ３ａ，３ｂの吸引動作及び送液動作を繰り返すことで往復流を作り、固体化合物サンプル１７から目的成分の抽出を行なう。
【００１９】
図３は本発明の固液抽出法を用いた六価クロム模擬土壌試料の固液抽出結果を振とう方式（従来法）と比較したグラフである。
図３のグラフに示すように、公定法で決められている振とう方式による抽出操作での６時間の抽出時間（従来法）に比べ、本発明の固液抽出法では短時間（約１５分）での抽出が行なえる。この結果は効率的な抽出が行なえていることを示す結果である。
【００２０】
以上のように、本発明の固液抽出法及び上記抽出装置の構成によって、目的とする微量な固体サンプルからの効率的な固液抽出が可能にできる。なお、ここに挙げた例は一例であり、同様の機能を有する構造は他にも考えられる。
【００２１】
例えば、図４（Ａ）に示すように抽出スペース７を加温するための例えばヒータからなる加熱器２１を固液抽出チップ１に配置し、加熱器２１により抽出スペース７を所定温度に加温しながら固体化合物サンプル１７に含まれる目的成分の抽出を行なってもよい。これにより、抽出効率をさらに向上させることができる。
【００２２】
また、図４（Ｂ）に示すように抽出スペース７に超音波をあてるための超音波発生器２３を固液抽出チップ１に配置し、超音波発生器２３により抽出スペース７に超音波をあてながら固体化合物サンプル１７に含まれる目的成分の抽出を行なってもよい。これにより、抽出効率をさらに向上させることができる。
【００２３】
また、図４（Ｃ）に示すように抽出スペース７にマイクロ波をあてるためのマイクロ波発生器２５を固液抽出チップ１に配置し、マイクロ波発生器２５により抽出スペース７にマイクロ波をあてながら固体化合物サンプル１７に含まれる目的成分の抽出を行なってもよい。これにより、抽出効率をさらに向上させることができる。
また、抽出スペース７の加温と超音波又はマイクロ波の照射を組み合わせてもよい。
【００２４】
また、上記実施例では固体を通さない構造の部材として膜１５ａ，１５ｂを用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。
図５から図８は固液抽出チップの他の例をそれぞれ示す図であり、各図において（Ａ）は断面図、（Ｂ）は固体を通さない構造の部材を説明するための概略構成図である。
【００２５】
図５に示した固液抽出チップ２７では、図２に示した固液抽出チップ１と比較して膜１５ａ，１５ｂに代えて複数のピラー２９ａ，２９ｂにより形成されたピラー構造を備えている。ピラー２９ａ，２９ｂは例えば基板５ｃに支持されている。ピラー２９ａ，２９ｂは例えば直径が５００ｎｍの円柱状であり、ピッチが５００ｎｍで配置されている。ピラー２９ａ，２９ｂの高さはマイクロ流路９ａ，９ｂを形成するための基板５ｃの溝の深さと同じである。ピラー構造の形成方法は例えば特許文献２に記載されている。
【００２６】
ピラー２９ａ，２９ｂは円柱状のものに限定されるものではなく、例えば四角柱状であってもよい。
図６に示した固液抽出チップ３１では、ピラー３３ａ，３３ｂは例えば上面及び底面の一辺が５００ｎｍの正四角柱状であり、ピッチが５００ｎｍで配置されている。ピラー３３ａ，３３ｂの高さはマイクロ流路９ａ，９ｂを形成するための基板５ｃの溝の深さと同じである。
図５及び図６ではピラー２９ａ，２９ｂ，３３ａ，３３ｂは一列に配置されているが、特許文献２に記載されているようにピラーは複数列の配列をもつようにしてもよい。
【００２７】
また、図７に示した固液抽出チップ３５では、図２に示した固液抽出チップ１と比較して膜１５ａ，１５ｂに代えて突起部３７ａ，３７ｂにより形成されたスリット構造を備えている。突起部３７ａ，３７ｂは例えば基板５ｃに支持されている。突起部３７ａ，３７ｂはマイクロ流路９ａ，９ｂを形成するための基板５ｃの溝の内部にその溝と同じ幅をもって形成されている。突起部３７ａ，３７ｂの高さは例えば基板５ｃの溝深さよりも５００ｎｍだけ小さく形成されており、突起部３７ａ，３７ｂの先端面は基板５ｃとは５００ｎｍの間隔をもって配置されてスリット構造を形成する。マイクロ流路９ａ，９ｂの長手方向での突起部３７ａ，３７ｂの幅は例えば２０μｍである。
【００２８】
また、図８に示した固液抽出チップ３９では、図２に示した固液抽出チップ１と比較して膜１５ａ，１５ｂに代えて突起部４１ａ，４１ｂ，４３ａ，４３ｂにより形成されたスリット構造を備えている。マイクロ流路９ａ，９ｂは基板５ｂに形成された溝と基板５ｃに形成された溝により形成されている。
【００２９】
突起部４１ａ，４１ｂは基板５ｂに支持され、基板５ｂの溝の内部にその溝と同じ幅をもって形成されている。突起部４１ａ，４１ｂの高さは例えば基板５ｂの溝深さよりも
２５０ｎｍだけ小さく形成されている。
突起部４３ａ，４３ｂは基板５ｃに支持され、基板５ｃの溝の内部でその溝と同じ幅をもって突起部４１ａ，４１ｂに対向する位置に形成されている。突起部４３ａ，４３ｂの高さは例えば基板５ｃの溝深さよりも２５０ｎｍだけ小さく形成されている。
【００３０】
基板５ｂ，５ｃが貼りあわされた状態で、突起部４１ａ，４１ｂの先端面と突起部４３ａ，４３ｂの先端面は５００ｎｍの間隔をもって配置され、スリット構造を形成する。マイクロ流路９ａ，９ｂの長手方向での突起部４１ａ，４１ｂ，４３ａ，４３ｂの幅は例えば２０μｍである。
【００３１】
図５から図８に示した固液抽出チップを用いても、本発明の固液抽出方法を実現することができる。
また、マイクロ流路に形成される固体を通さない構造の部材は、膜、ピラー構造及びスリット構造に限定されるものではなく、他の構造のものであってもよい。
【００３２】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、実施例で用いた部材の形状、材料、配置、個数などは一例であり、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。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、例えば、土壌分析、固体薬品中の成分分析、植物及び動物中の細胞に含まれる成分分析などのチップ分析の前処理ユニットとして利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】一実施例を説明するための固液抽出装置の構成を示す図である。
【図２】図１の装置で用いる固液抽出チップを示す断面図である。
【図３】本発明の固液抽出法を用いた六価クロム模擬土壌試料の固液抽出結果を振とう方式（従来法）と比較したグラフである。
【図４】（Ａ）は固液抽出チップに加熱器を配置した状態、（Ｂ）は固液抽出チップに超音波発生器を配置した状態、（Ｃ）は固液抽出チップにマイクロ波発生器を配置した状態を示す図である。
【図５】固液抽出チップの他の例を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は固体を通さない構造の部材を説明するための概略構成図である。
【図６】固液抽出チップのさらに他の例を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は固体を通さない構造の部材を説明するための概略構成図である。
【図７】固液抽出チップのさらに他の例を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は固体を通さない構造の部材を説明するための概略構成図である。
【図８】固液抽出チップのさらに他の例を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は固体を通さない構造の部材を説明するための概略構成図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  固液抽出チップ
３ａ，３ｂ  シリンジポンプ
５ａ，５ｂ，５ｃ  固液抽出チップを構成する基板
７  抽出スペース
９ａ，９ｂ  マイクロ流路
１１ａ，１１ｂ  貫通孔
１３  サンプル導入口
１５ａ，１５ｂ  膜
１７  固体化合物サンプル
１９  栓
２１  加熱器
２３  超音波発生器
２５  マイクロ波発生器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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