(57)【要約】【課題】目的物質を吸着するために用いられる吸着装置に関し、体積が算出できる吸着装置の提供。【解決手段】形状より体積が算出できる形状であるためには、例えば、厚さが一定である板状体であれば、その面積が定まれば、板状体の体積は算出でき、面積は、縦及び横の長さより算出することができるから、縦の長さも既知であると、板状体の体積は長さの変数として求めることができる。体積の必要量に応じて長さを測定すれば、所望の体積を求めることができる。又、柱状体についても一定の面積を仮定すれば、長さより体積を算出することができる。同様にして、肉厚部分の面積が一定の中空の柱状体について体積を長さより算出することができる。これらにより体積が算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
目的物質を吸着するために用いられる吸着装置であって、その形状より体積が算出できる形状であることを特徴とする吸着装置。
【請求項２】
前記その形状より体積が算出できる形状が一定の厚みを有する板状体であることを特徴とする請求項１に記載の吸着装置。
【請求項３】
前記その形状より体積が算出できる形状が一定直径の柱状体であることを特徴とする請求項１に記載の吸着装置。
【請求項４】
前記その形状より体積が算出できる形状が肉厚一定の中空の柱状体であることを特徴とする請求項１に記載の吸着装置。
【請求項５】
前記その形状より体積が算出できる形状が、太さが一定の繊維であることを特徴とする請求項１に記載の吸着装置。
【請求項６】
前記その形状より体積が算出できる形状について、比重が予め測定されている場合には、重量測定によっても体積を求めることができることを特徴とする請求項１に記載の吸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリア流体中から目的物質を吸着（抽出）するのに好適な吸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリジメチルシロキサン等の高分子物質（高分子化合物あるいは高分子構造体ともいう。）からなる吸着材は、脂溶性の化学物質と親和性が高いため、水溶液等の液体試料もしくは気体試料（以下、「キャリア流体」という。）中から極性の低い化学物質（例えば、脂溶性の化学物質。以下、「目的物質」という。）を吸着するのに広く用いられている（例えば、非特許文献１）。また、特許文献１では、攪拌子と化学的に結合した前記吸着材をキャリア流体中に入れ、これを磁気攪拌器で攪拌することによって、目的物質をキャリア流体から吸着（抽出）している。また、特許文献２では、金属片と化学的に結合した吸着材をキャリア流体に接触させることにより、目的物質をキャリア流体から吸着（抽出）している。
吸着材（以下、「吸着装置」という。）の性質と体積が回収率（キャリア流体から目的物質を抽出する効率。）に影響する大きな因子であることは、広く知られている（例えば、非特許文献１）。
【０００３】
上記従来の吸着装置では、吸着量は体積に応じて変化するものであるから、その形状から直ちにその体積を算出できると考えられるが、その形状から体積を算出できるものは存在せず、体積を算出するに際してはその面積と厚みを直接計測して算出することがほとんどであり、必要な体積が明らかにされているときに、どのようにしてその体積のものを特定するかということはできない現状にある。
【特許文献１】特開２０００−２９８１２１号公報
【特許文献２】特開２００３−２５４９５４号公報
【非特許文献１】E. Baltussen他, Sorptive samplepreparation- a review-, Analytical and Bioanalytical Chemistry 373, 3-22, 2002.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の解決しようとする課題は、目的物質を吸着するために用いられる吸着装置に関し、体積が算出できる吸着装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは鋭意前記課題について研究し、以下のことを見いだして本発明を完成させた。
その形状より体積が算出できる形状であるためには、例えば、厚さが一定である板状体（以下、第一の形状）であれば、その面積が定まれば、板状体の体積は算出できる。面積は、縦及び横の長さより算出することができるから、縦の長さも既知であると、板状体の体積は長さの変数として求めることができる。したがって、体積の必要量に応じて長さを測定すれば、所望の体積のものを求めることができる。
同様にして柱状体についても一定の面積を仮定すれば、長さより体積を算出することができる。同様にして、肉厚部分の面積が一定の中空の柱状体について体積を長さより算出することができる。又、太さが一定の繊維については、体積を長さで求めることできる。いずれの形状においても、予め吸着装置の比重が測定されている場合には、重量測定によっても体積を算出することが可能である。
【発明の効果】
【０００６】
吸着装置の材質および体積の一方または両方を目的に応じて選択できるので、後工程の分析における感度と精度を向上させることができる。また、吸着装置のコストを安価にすることができるので使い捨てが可能であり、吸着装置の劣化や汚染の危険性が回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照しながら、本発明を説明する。
図1は、本発明に係る吸着装置の厚さが一定である板状体の１例を示す図である。
（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
また、図２は、厚さが一定である板状体の吸着装置の使用例を示す模式図である。また、図３は、厚さが一定である板状体の吸着装置の他の使用例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
図１に示すように、本発明に係る吸着装置の形状は体積の算出が容易な平板状（以下、「第１の形状」という。）であり、図示の場合、幅Ｗは２５ｍｍ、長さＬは７５ｍｍ、厚さＴは１ｍｍである。また、厚さが一定である板状体の構成材料は、有機高分子化合物が用いられる。有機高分子化合物に要求される特性は、目的物質を吸着する際に一定量を万遍なく吸着することが必要とされる。最終的な体積は重量測定により算出できるが、使用者が所望する体積を概算しやすいことを考慮すると、ここでの一定とは、厚みの誤差が±１０％程度が望ましい。
有機高分子化合物の具体例としては、有機シリコン系ポリマー、ポリエチレングリコール、ポリアクリレート、ポリジビニルベンゼンを挙げることができる。有機シリコン系ポリマーとしては、ポリジメチルシロキサンを用いることができる。実施例では、ポリジメチルシロキサンのモノマーであるシルポット（登録商標）184W/C（ダウコーニングアジア株式会社）をスライドガラス上で硬化（Ｓｈｏｒｅ  Ａ：５０）することにより厚さが一定（厚さ：１−１．２ｍｍ）である板状体を得た。
厚さが一定である板状体の構成材料は、前記有機高分子化合物（モノマー）から、成形加工により製造する。また、大きな面積の板状体を購入し、これを要求される面積或いは縦の長さが一定のシートとして適当にカットして用いることができる。
無機組成物質（例えば、ゼオライト、シリカゲル、酸化アルミニウム、シリカゲル）あるいは活性炭のいずれか、または前記有機高分子との混合物により形成されている。
【０００８】
次に、本発明による吸着装置の具体的な吸着手順について説明する。ここでは、目的物質の性質とその量が予め知られている試験液を用いる場合について説明する
吸着目的物質として、多環芳香族炭化水素の場合について説明する。
（１）吸着目的物質に合わせて吸着装置の板状体の材質を決定する。
目的物質が多環芳香族炭化水素であるので、板状体の材質としてポリジメチルシロキサンを選択した。
（２）分析装置に適した容器に合わせて吸着装置の長さＬを決定する。なお、必要に応じて幅Ｗも決定する。
ここでは、ガスクロマトグラフ装置を使用して分析を行うこととし、ガスクロマトグラフ装置に好適な容器として市販されている微量試料分析用バイアルの内径が４ｍｍ、長さ３０ｍｍであることを考慮して、図１に示す吸着装置から、Ｌを１５ｍｍ、Ｗを６ｍｍの吸着装置を切り出した（選択した）。すなわち、吸着装置の体積を８０μｌとした。
（３）切り出した吸着装置の重量を測定し、その比重で除することにより、正確な体積を求める。
ここでは、正確な体積として８０μｌ（±５％）が得られた。
（４）切り出した吸着装置をキャリア流体中に配置する。
ここでは、図２に示すように、目的物質を含んだ試験液５０ｍｌが入った抽出用容器中に吸着装置を投入し、蓋４により密閉した。
なお、ポリジメチルシロキサンの比重は１．０５であり、水の比重に近い。このため、試験液中に投入した際、吸着装置の表面に気泡が着くと、試験液の表面に浮いてしまい、キャリア流体との接触面積が減少し、結果として、吸着効率が減少することがある。このような場合に備えて、例えば、目的物質と反応しない金属の錘（例えば、綴じ込み用の鉄製ステープル）を吸着装置の任意の場所に留め、吸着装置の見かけの比重を大きくするようにしても良い。
また、図３に示すように、長さＬまたは幅Ｗのいずれか一方を容器の内径よりも長くしておき、吸着装置の弾性を利用して摩擦力により容器内に固定し、この状態で目的物質を含んだ試験液を容器内に注入するようにしても良い。
（５）上記（４）の状態を予め定める期間継続させる。
以下の非特許文献２にあるように、一般的に、脂溶性の高い多環芳香族炭化水素等については、1時間程度で吸着平衡に達することが知られている。また、以下の非特許文献３では、吸着平衡に達しない条件（４０分）であっても、吸着時間を定めれば、再現性が良い（相対標準偏差で１０％以内）ことが報告されていることから、ここでは、予め定める時間を1時間とし、この間振とうした（（非特許文献２）N. Itoh他, Optimization of aqueous acetylation for determination of hydroxyl polycyclic aromatic hydrocarbons in water by stir bar sorptive extraction and thermal desorption-gas chromatography-mass spectrometry, Analytica Chimica Acta 535, 243-250, 2005：
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（６）上記（５）の工程が終了後、吸着装置を前記容器から取り出す。
以上説明したように、この実施形態では、吸着装置の厚さ及び幅が均一な板状であるので、体積の計算が容易である。また、予め吸着装置の比重を調べておくことにより、正確な体積を知ることができる。
【０００９】
次に、上記の工程により吸着・濃縮させた目的物質を分析した結果について説明する。
（Ａ）目的物質を吸着させた吸着装置を上記した微量試料分析用バイアル（容積２５０μｌ；内径４ｍｍの円筒容器）に入れた後、アセトニトリル２００μｌを加え、分析用バイアルに付属しているキャップにより密封し、周囲温度６０°Ｃの状態で１時間放置することにより、吸着装置から目的物質（多環芳香族炭化水素）をアセトニトリル中へと移行させた。
（Ｂ）吸着装置をアセトニトリル中から取り出し、アセトニトリル中の目的物質の質量をガスクロマトグラフ装置により分析した。
表１は、分析結果を示す表であり、比較のために従来の場合も示してある。ここで、従来技術として用いた吸着装置は特許文献１の技術に基づいて作成・販売されているものであり、ポリジメチルシロキサンの体積は２４μlである。（なお、市販のされているもののポリジメチルシロキサンの体積は２４μlと４８μlの２種類である。また、特許文献２の技術に基づいて作成・販売されているポリジメチルシロキサンの体積は１．６μlと７．８μlの２種類である。）
同表から明らかなように、従来の技術と比較して、１．６〜１０．９倍の高い回収率が得られた。なお、このように既知濃度の試験液において回収率が高いと言うことは、未知量の目的物質が含まれている試験液を分析する際の感度が上昇することを意味する。
【００１０】
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【００１１】
以上の結果から明らかなように、吸着装置の体積を正確に算出できるので、分析工程における分析精度を向上させることができる。
【００１２】
次に、本発明に係る吸着装置の他の実施形態（形状）について説明する。
図４は、本発明に係る吸着装置の他の形状を示す外観図であり、（ａ）は円柱状（以下、「第２の形状」という。）とした場合を、（ｂ）は中空の円柱状（以下、「第３の形状」という。）とした場合を、（ｃ）は内外面に凹凸を設けた中空の柱状（以下、「第４の形状」という。）で場合を、（ｄ）はコイル状（以下、「第５の形状」という。）とした場合を、（ｅ）は繊維状（以下、「第６の形状」という。）とした場合を、それぞれ示している。
同図（ａ）に示す第２の形状の場合、例えば、直径を３ｍｍ、長さＬを１００ｍｍとしておき、必要量を切断して用いるようにすればよい。このような形状は、例えば材質をポリジメチルシロキサンとする場合、押し出し加工あるいは成型加工により容易に形成することができる。この形状の場合、単位体積当たりの表面積は第１の形状に比べて小さくなるが、一般的な加熱脱着装置やバイアルに適した形態であり、目的物質を取り出すための工程における作業が容易になる。
同図（ｂ）に示す第３の形状の場合、例えば、外径を３ｍｍ、内径を1ｍｍ、長さＬを１００ｍｍとしておき、必要量を切断して用いるようにすればよい。このような形状は、例えば材質をポリジメチルシロキサンとする場合、押し出し加工あるいは成型加工により容易に形成することができる。さらに、この形状の場合、単位体積当たりの表面積が第２の形状よりも大きくなるため、効率良く目的物質を吸着（抽出）することができる。
同図（ｃ）に示す第４の形状の場合、例えば、最大外径を３ｍｍ、最小内径を1ｍｍ、長さＬを１００ｍｍとしておき、必要量を切断して用いるようにすればよい。このような形状は、例えば材質をポリジメチルシロキサンとする場合、押し出し加工あるいは成型加工により容易に形成することができる。この形状の場合、単位体積当たりの表面積が第１〜第３の形状の場合よりも大きくなるため、効率良く目的物質を吸着（抽出）することができる。
同図（ｄ）に示す第５の形状の場合、例えば、線径を１ｍｍ、コイル外径を５ｍｍ、長さＬを１００ｍｍとしておき、必要量を切断して用いるようにすればよい。このような形状は、例えば材質をポリジメチルシロキサンとする場合、成型加工により容易に形成することができる。この形状の場合、単位体積当たりの表面積が第１〜第４の形状の場合よりも大きくなるため、効率良く目的物質を吸着（抽出）することができる。また、吸着装置としての弾性（伸縮性）が大きいので、使用者の目的に応じた選択性を向上させることができる。
同図（e）に示す第６の形状の場合、例えば、直径を０．５ｍｍ、長さＬを１００ｍｍとしておき、必要量を切断して用いるようにすればよい。このような形状は、例えば材質をポリジメチルシロキサンとする場合、押し出し加工により容易に形成することができる。この形状の場合、単位体積当たりの表面積が第１〜第５の形状の場合よりも大きくなるため、効率良く目的物質を吸着することができる。また、吸着装置の占有体積を容易に選択できるので、使用者の目的に応じた選択性を向上させることができる。
なお、第１〜第６の形状のいずれの場合も、軸線方向と直角な断面を一様としているので、体積の算出が容易である。また、長さLは任意の値にすることができる。
また、素材としての吸着装置毎に比重と単位長さあたりの体積（または断面積）を表記しておくようにすると、所望の大きさに加工する際、正確な体積を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る吸着装置の形状を説明する図である。
【図２】本発明に係る吸着装置板状体の一使用例を示す模式図である。
【図３】本発明に係る吸着装置の他の使用例を示す図である。
【図４】本発明に係る吸着装置の他の形状を示す外観図である。
【符号の説明】
【００１４】
1     吸着装置（吸着材）
2     目的物質を含む水溶液
3     容器
4     蓋
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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