(57)【要約】【課題】低分子有機溶媒を使用することなく簡便な操作で測定対象液体成分の濃縮・精製を行うことができ、しかも濃縮された測定対象成分の濃度変化が小さく、かつハンドリング、運搬あるいは保存が容易であり、更にはその作製も容易で、環境に優しい、抽出プレート。測定対象物質が分配された抽出プレートの装着部位を備えてなるセルレス可視・紫外分光光度計を提供する。【解決手段】可視・紫外領域の光を透過する基板上に高分子抽出溶媒を担持してなる抽出プレート。該抽出プレートを利用したセルレス可視・紫外分光光度計。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視・紫外領域の光を透過する基板上に、対象物質を抽出する機能を有する高分子溶液を担持してなる抽出プレート。
【請求項２】
基板が、測定対象物質の吸収波長に対して吸収を有しないことを特徴とする請求項１に記載の抽出プレート。
【請求項３】
高分子溶液が、基板に対して物理的、化学的に均一な膜状に担持可能であり、水溶液に浸漬したときに脱離せずにその形態を維持できることを特徴とする請求項１又は２に記載の抽出プレート。
【請求項４】
対象物質が高分子溶液に分配された請求項１乃至３何れかに記載の抽出プレート。
【請求項５】
請求項４に記載の抽出プレートの装着部位を備えてなる分光光度度計。
【請求項６】
分光光度計が、セルレス可視・紫外分光光度計である請求項５に記載の分光光度計。
【請求項７】
対象物質を含む溶液に請求項１乃至３何れかに記載の抽出プレートを接触させ、対象物質を該抽出プレートに分配することを特徴とする対象物質の抽出方法。
【請求項８】
請求項７に記載の抽出方法で得られる対象物質が分配された抽出プレートに、可視・紫外光を照射し、該対象物質の光学的スペクトルを測定することを特徴とする対象物質の光学的分析方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機溶媒を使用することなく、対象物質を簡便な方法で抽出することが可能な環境に優しい抽出プレート及び該抽出プレートを利用した可視・紫外光分光光度計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、試料溶液中からそれに含まれる対象物質を取り出しこれを分析する方法として、溶媒抽出法と、対象物質の吸光度や蛍光度などの光学的スペクトルを分析測定する分光光度法を組み合わせた方法が広く用いられている。
溶媒抽出法は、たとえば、例えば水相にある脂溶性成分を低分子有機溶媒を用いて、有機溶媒相に移行させる態様に代表されるように、対象物質を含む試料溶液から、より溶解度が高い抽出溶媒を用いて、試料溶液に含まれる対象物質を抽出溶媒相に移送・分配するものである。
【０００３】
しかしながら、この溶媒抽出法は、分析試料の前処理操作として多用されているものの、例えばヘキサン、ジクロロメタン、四塩化炭素、クロロホルム、メタノール、アセトニトリルなどの低分子有機溶媒を使用するため、環境への放出により多大な汚染を生じる上、廃液処理に際しても有害な物質を再生成することも懸念されている。
【０００４】
一方、吸光度測定、蛍光測定などの分光測定装置は、装置が単純なこと、測定操作が簡便なことから環境汚染物質あるいは生体関連物質などの定性、定量などに広く用いられている。
【０００５】
しかし、これらの物質の多くは極低濃度で存在し、かつ測定対象物質以外の夾雑成分が多く存在するために、実際の分光測定では前処理として濃縮、精製操作が必須となる。この試料の濃縮、精製法としては、例えば前記した抽出溶媒法を用い、測定対象物質を試料溶液からヘキサン、ジクロロメタン、酢酸エチルなどの有機溶媒中へ分配させた後に溶媒を揮発して濃縮する方法、あるいは試料溶液から測定対象成分をシリカゲルあるいはシリカゲルに様々な官能基で修飾した固相に吸着あるいは分配させ、有機溶媒を用いて脱離させた後、溶媒を揮発して濃縮する方法などを用いる必要があった（非特許文献１：ＳＰＥ，ＳＰＭＥ法）。
【０００６】
また、実際の分光測定においては、測定対象試料は有機溶媒中に存在するためにハンドリング、運搬あるいは保存などに密閉容器の使用を余儀なくされるため、溶媒の揮発による容器内圧力の増加から爆発や溶液の漏出などが起こることがあり、またこれらを防止するためには特殊な容器や容器の冷却などが必要であった。また、実験者が有機溶媒に暴露することによる健康障害も懸念される上、種々多量の環境試料あるいは生体試料から測定対象物質の濃縮、精製を行うには大量の有機溶媒を使用しなければならず、この結果、大量の廃液を排出することになり、廃液の処理過程における化学物質の環境中への放出も懸念される。この放出を防止するためには高いコストが必要となる。また、従来の濃縮、精製過程は煩雑であり、再現性のある測定結果を得るためには実験者の熟練を必要とするといった難点があった。
【０００７】
特に、可視・紫外分光分析法では、特定な低分子有機抽出溶媒を用いる必要があり、しかも測定対象試料は低分子有機溶媒中に存在するために、これを運搬あるいは保存するための密閉容器を用いなければならず、更には、該有機抽出溶媒を揮発させた後に得られる濃縮された測定対象物質の吸光度などの光学的性質を測定するには、これを収納する試料セルが必要であり、そのためにコスト増加を招き、またセルの洗浄工程などの煩雑な工程を要するといった、多くの問題があった。
【０００８】
【非特許文献１】Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｏｌｉｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｍｉｃｒｏｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ，  Ｊａｎｕｓｚ  Ｐａｗｌｉｓｚｙｎ  編，  Ｔｈｅ  Ｒｏｙａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，  １９９９，  ｐｐ３−２１，
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような従来技術の実情に鑑みなされたものであって、その第１の目的は、低分子有機溶媒を使用することなく簡便な操作で測定対象物質の濃縮・精製を行うことができ、しかも濃縮された測定対象物質の濃度変化が小さく、かつハンドリング、運搬あるいは保存が容易であり、更にはその作製も容易で、環境に優しい、抽出プレートを提供することにあり、第２の目的は、該抽出プレートに測定対象物質が保持された抽出プレートを提供することにあり、第３の目的は、測定対象物質が保持された抽出プレートを利用してなる分光光度計特にセルレス可視・紫外分光光度計を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、従来から溶媒抽出法で用いられている低分子有機溶媒に代えて、光学的に透明な基板上に測定対象物質を抽出し得る高分子溶液を担持してなる抽出プレートを測定対象物質を含む試料溶液に浸漬すると、液−液分配の法則により測定対象物質を高分子溶液側に効果的に抽出でき、しかも該抽出においては濃縮も同時に行なわれているので、直ちに光学的な分析操作に移すことができることを知見し本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明によれば、以下の発明が提供される。
（１）可視・紫外領域の光を透過する基板上に、対象物質を抽出する機能を有する高分子溶液を担持してなる抽出プレート。
（２）基板が、測定対象物質の吸収波長に対して吸収を有しないことを特徴とする上記（１）に記載の抽出プレート。
（３）高分子溶液が、基板に対して物理的、化学的に均一な膜状に担持可能であり、水溶液に浸漬したときに脱離せずにその形態を維持できることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の抽出プレート。
（４）対象物質が高分子溶液に分配された上記（１）乃至（３）何れかに記載の抽出プレート。
（５）上記（４）に記載の抽出プレートの装着部位を備えた分光光度度計。
（６）分光光度計が、セルレス可視・紫外分光光度計である上記（５）に記載の分光光度計。
（７）対象物質を含む溶液に上記（１）乃至（３）何れかに記載の抽出プレートを接触させ、対象物質を該抽出プレートに分配することを特徴とする対象物質の抽出方法。
（８）上記（７）に記載の抽出方法で得られる、対象物質が分配された抽出プレートに、可視・紫外光を照射し、該対象物質の光学的スペクトルを測定することを特徴とする対象物質の光学的分析方法。
【００１１】
【発明の実施の態様】
本発明の抽出プレートは、可視・紫外領域の光を透過する基板上に、対象物質を抽出する機能を有する高分子溶液を担持したものである。基板上に安定に担持するには化学結合なども利用する。
【００１２】
可視・紫外領域の光を透過する基板としては、可視光又は紫外線領域の光を吸収せず、これらの光を透過するものであれば特に制限はない。このような基板としては、たとえば、ガラス板、石英板などの無機性基板、シリコン板、ポリエステル板などの有機性基板などが挙げられる。
基板の厚みも特に制限はないが、光の透過性、機械的強度、取り扱いのし易さなどの観点からみて、通常０．１〜３．０ｍｍ、好ましくは０．５〜１．５ｍｍである。
また、基板の形状にも特に制限はなく、板状、管状、棒状等の種々の形状が採られる。
【００１３】
高分子溶液としては、基板に対して物理的、化学的に均一な膜状に担持可能であり、水溶液に浸漬したときに脱離せずにその形態を維持できるもので、測定対象物質を選択的に抽出でき、かつ分光光度法に付した場合に対象物質のスペクトルと区別できるものであれば特に制限はなく、ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）で固定相液相として用いられる高分子化合物などを用いればよい。
このような高分子化合物としては、ポリエステル類、ポリグリコール類などの含酸素系高分子、ポリアミド類、ポリアミン類等の含窒素系高分子、メチルシリコン、メチルビニルシリコン、メチルフェニルシリコン、メチルフェニルビニルシリコン等の含珪素系高分子などを挙げることができる。本発明で好ましく使用される高分子溶液は、シリコン系の高分子化合物であり、更に好ましくは、基板との高密着性を発現させる官能基を有するシリコン系の高分子化合物である。
【００１４】
本発明で抽出可能な物質は、上記高分子溶液に分配されるものであれば特に制限されず、たとえば、脂肪族化合物、芳香族化合物、脂溶性色素、界面活性剤などが挙げられる。抽出補助剤を添加すれば、金属イオン、無機イオンなどの抽出なども可能である。
【００１５】
本発明の抽出プレートは、上記基板の片面あるいは両面に高分子溶液を塗布、浸漬などの適宜付着手段により担持させればよい。すなわち、ポリジメチルシロキサンあるいはその誘導体などの高分子化合物を少量の揮発性有機溶媒に溶解し、ガラス板あるいは石英板などの基板上に滴下後、自然乾燥等により溶媒を揮発させて、高分子溶液を基板に担持させればよい。この場合、高分子溶液をより安定に基板に担持させ、その抽出効果を高め、測定対象物質を選択的に濃縮し、夾雑物の混入を防止するために結合剤などを使用することが好ましい。結合剤としては、高分子溶液の測定対象物質に対する抽出効果（分配効果）を阻害しないもので、分光感度に影響を与えないものであれば何れのものも使用できる。このような結合剤としては例えばガスクロマトグラフィー（ＧＣ）や液体クロマトグラフィー（ＬＣ）などで用いられるスペーサー（リンカー）を用いればよい。具体的には基板表面のシラノール基と反応するクロロシリル基、アルコキシルシリル基などを有し、かつ高分子溶液と結合するためのヒドロシリル基、アミノ基あるいはエステル基などの反応性官能基を有するシリル化剤などが挙げられる。これらのシリル化剤により基板を処理し、ヒドロシリル化反応、アミド結合の形成あるいはエステル化反応などにより高分子液体を化学結合させる。また、シリル化剤により予め処理した基板上で高分子液体を重合させることも可能である。本発明で好ましく使用される結合剤は、基板表面をクロロアルキルシランにより処理した後、基板上で重合させてアルキルシリコンポリマー層を形成するものである。また、このような結合剤で基板に化学結合させた後、さらにポリマーを加えて溶媒の量増加することも有効である。
【００１６】
本発明に係る、可視・紫外領域の光を透過する基板上に高分子溶液を担持してなる抽出プレートは、抽出時に生じる有機溶媒からなる廃液がほとんどない、新しい概念の抽出プレートであり、たとえば、このものを、測定対象物質を含む試料溶液に浸漬すると、液−液分配の法則により、測定対象物質を高分子溶液側に効果的に抽出することが可能である。しかも抽出後は濃縮も同時に行なわれているので、直ちに光学的な分析操作に移すことができる。
すなわち、本発明においては、従来法とは異なり、有機溶媒を用いる必要がないので、環境汚染の問題が回避されると共に測定対象物質を含む有機溶媒を運搬あるいは保存するための密封容器が不要化される。また、従来の可視・紫外線分光光度計においては、その分析に当たり、抽出有機溶媒を揮発させた後に得られる濃縮された測定対象物質を収納するための試料セルが必要であるが、本願発明の抽出プレートはそのようなセルを用いることなく、単に可視・紫外分光光度計の試料室等に装着するだけで、測定対象物質の光学的なスペクトルを簡単に分析することができるので、現在汎用されている分光光度計をそのままあるいはこれに若干の改変を加えるだけ、セルレス可視・紫外光分光光度計を作製することが可能となる。
【００１７】
つぎに、本願発明の抽出プレートを用いた測定対象物質の抽出操作及びそれに引き続く測定対象物質の光学分析操作の代表例を図面を用いて説明する。
図１は、抽出操作の説明図であり、１は容器、２は測定対象物質を含む試料溶液、３は測定対象物質、４は抽出プレート、４−１は基板、４−２は高分子溶液、５は対象物質が高分子溶液に分配された抽出プレートである。図２は分光光度計の概念図であり、６は分光光度計、７は光源部、８はモノクロメータ、９は抽出プレート装着部、１０は検出器である。
抽出プレート４を用いて測定対象物質３を抽出するには、試料溶液２が収納された容器１に抽出プレート４を挿入し、適宜攪拌しながら、一定時間、抽出操作を行う。抽出操作後、測定対象物質３が高分子溶液４−２に分配された抽出プレート５を取り出す。
この抽出プレート５を用いてそれに含まれる測定対象物質の光学的性質を分析するには、これを図２に示される分光光度計６の抽出プレート装着部９に装着し、光源部７から可視・紫外光を照射し、モノクロメータ８によりこれを適宜分光した後、抽出プレート５に透過させ、測定対象物質の吸光度などの光学的性質を検出器１０により測定すればよい。
なお、分光光度計の構成は上記のものに限定されず、たとえば、モノクロメーターの代わりに簡易な光学フィルターを用いてもよいし、ポリクロメーターとダイオードアレイ検出器の組み合わせを用いてもよい。後者のものを用いると、多波長同時検出が行えるメリットがある。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。
実施例１
［抽出プレートの作製］
アミノプロピルメチルシロキサン（ＡＰＭＳ）−ジメチルシロキサン（ＤＭＳ）コポリマー（ＡＰＭＳモル含有率６〜７％，  分子量４，０００〜５，０００）をジクロロメタンに溶解した高分子溶液を、ガラス板（幅１２ｍｍ，  長さ３８ｍｍ）の中央部に滴下した。溶媒を自然乾燥により揮発させ、直径１０ｍｍの円盤状に高分子溶液を塗布した。塗布した高分子の重量は約３ｍｇであり、その比重（０．９８ｇ／ｍｌ）から換算すると、高分子膜（液相）の膜厚は約４μｍと算出された。
【００１９】
［抽出操作及び分析操作］
モデル試料として極少量のｐ−フェニル−アゾ−フェノールを水に溶解させ、試料溶液とした。この試料溶液の一部を１０ｍｍ角のガラスセルにとり、吸収スペクトルの測定を行ったところ、最大吸収波長は３６０ｎｍであり、この波長における吸光度は約０．１１であった。
一方、前記抽出プレートをそのまま図２に示されるような光学光度計に装着し、吸収スペクトルの測定を行ったところ、３００ｎｍから６００ｎｍの範囲では０．０３以下の吸光度であり、３６０ｎｍにおいては吸収が認められなかった。
次に、試料溶液を円柱状のガラス瓶（内容積２０ｍｌ）に１５．５ｍｌとり、前記抽出プレートがすべて溶液中に浸漬するように設置した後、試料溶液を静かに撹はんした。  一定時間濃縮操作を行った後、抽出プレートを取り出して付着した試料溶液を除去した後、この抽出プレートの高分子膜の３６０ｎｍにおける吸光度を図２に示されるような光学光度計を用いて測定した。
その結果、４０分間、抽出操作を行った後の高分子膜の吸光度は約０．２６となった。この値は、試料溶液の吸光度（光路長１０ｍｍ）の約２．４倍であった。高分子膜の膜厚（４μｍ）から換算すると、単位光路長あたりの濃縮率は、約６，０００倍と推定された。さらに２０分濃縮操作を行っても高分子膜の吸光度はほとんど変化しなかったことから、４０分の濃縮操作でモデル試料は試料溶液と液相間で分配平衡に達したものと推定された。
このことから、本発明に係る抽出プレートは測定対象物質を低分子有機溶媒を用いることなく効率的に抽出することができ、また、抽出後に取り出される対象物質が高分子溶液に分配された抽出プレートをそのまま分光光度計に装着するだけでその分析操作を行うことが可能であることが分かる。
【００２０】
【発明の効果】
（１）本発明の抽出プレートを用いれば、簡便な操作で測定対象物質の濃縮、精製を行うことができ、また、液相が揮発しないためにプレート上に濃縮された測定対象物質の濃度は変化しにくく、ハンドリング、運搬あるいは保存が容易であり、さらに、濃縮、精製操作においては低分子有機溶媒を全く使用しないことから、実験者だけではなく、環境にも優しい方法である。また、本発明の抽出プレートは特殊な材料を必要とせず、かつ容易に作製することができることから、安価に大量生産することが可能である。
（２）また、従来の可視・紫外線分光光度計においては、その分析に当たり、抽出有機溶媒を揮発させた後に得られる濃縮された測定対象物質を収納するための試料セルが必要であるが、本発明の抽出プレートによれば、そのようなセルを用いることなく、これを、可視・紫外線分光光度計の試料室等に装着するだけで、測定対象物質の光学的なスペクトルを簡単に分析することができるので、現在汎用されている分光光度計をそのままあるいはこれに若干の改変を加えるだけ、セルレス可視・紫外光分光光度計の作製が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の抽出プレートを用いた抽出操作の説明図。
【図２】本発明の抽出プレートを利用した可視・紫外光光度計の説明図。
【図１】
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【図２】
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