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公開番号2024136132
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-04
出願番号2023047120
出願日2023-03-23
発明の名称物質抽出装置
出願人学校法人甲南学園
代理人個人,個人,個人
主分類B01D 11/04 20060101AFI20240927BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】イオン液体の生成反応を利用した物質抽出において、目的物質を迅速かつ簡便に抽出することができる物質抽出装置を提供する。
【解決手段】遠心機2と、遠心機2に取り付けられる回転部材1と、を備える、物質抽出装置10であって、回転部材1は、抽出ユニット11を備えており、抽出ユニット11は、少なくとも、サンプル水溶液を収容するリザーバーAと、陽イオン水溶液又は陰イオン水溶液のいずれか一方を収容するリザーバーBと、対イオン水溶液を収容するリザーバーCと、各リザーバーと接続された溶液混合槽Dと、溶液混合槽Dに連なるイオン液体貯留部Eと、を備えており、回転部材1の回転による遠心力により、サンプル水溶液、陽イオン水溶液又は陰イオン水溶液、対イオン水溶液が、時間差をもってこの順に溶液混合槽Dで混合され、イオン液体が、イオン液体貯留部Eへ移動するよう、回転部材の回転速度が制御される、物質抽出装置。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
遠心機と、前記遠心機に取り付けられる回転部材と、を備える、物質抽出装置であって、
前記回転部材は、抽出ユニットを備えており、
前記抽出ユニットは、少なくとも、目的物質を含むサンプル水溶液を収容するリザーバーＡと、イオン液体を構成する陽イオン水溶液又は陰イオン水溶液のいずれか一方を収容するリザーバーＢと、前記イオン液体を構成する対イオン水溶液を収容するリザーバーＣと、前記各リザーバーと接続された溶液混合槽と、前記溶液混合槽に連なるイオン液体貯留部と、を備えており、
前記遠心機に取り付けられた前記回転部材の回転による遠心力により、前記リザーバーＡに収容された前記サンプル水溶液、前記リザーバーＢに収容された前記陽イオン水溶液又は陰イオン水溶液のいずれか一方、及び前記リザーバーＣに収容された前記対イオン水溶液が、時間差をもってこの順に前記溶液混合槽へ送り込まれることで混合液が生成されると共に、前記混合液中において前記陽イオン及び前記陰イオンから生成したイオン液体が、前記イオン液体貯留部へ移動するよう、前記回転部材の回転速度が制御される、物質抽出装置。
続きを表示（約 2,500 文字）【請求項２】
遠心機と、前記遠心機に取り付けられる回転部材と、を備える、物質抽出装置であって、
前記回転部材は、抽出ユニットを備えており、
前記抽出ユニットは、少なくとも、目的物質を含む水溶液とイオン液体を構成する陽イオン水溶液又は陰イオン水溶液のいずれか一方との混合サンプル水溶液を収容するリザーバーＡと、前記イオン液体を構成する対イオン水溶液を収容するリザーバーＢと、前記各リザーバーと接続された溶液混合槽と、前記溶液混合槽に連なるイオン液体貯留部と、を備えており、
前記遠心機に取り付けられた前記回転部材の回転による遠心力により、前記リザーバーＡに収容された前記混合サンプル水溶液、及び前記リザーバーＢに収容された前記対イオン水溶液が、時間差をもってこの順に前記溶液混合槽へ送り込まれることで混合液が生成されると共に、前記混合液中において前記陽イオン及び前記陰イオンから生成したイオン液体が、前記イオン液体貯留部へ移動するよう、前記回転部材の回転速度が制御される、物質抽出装置。
【請求項３】
前記溶液混合槽へ前記対イオン水溶液が送り込まれた時点で、前記回転部材及び／又は前記抽出装置を振動させる手段を備える、請求項１または２に記載の物質抽出装置。
【請求項４】
複数の前記抽出ユニットを前記回転部材に備える、請求項１または２に記載の物質抽出装置。
【請求項５】
前記イオン液体貯留部は、光透過性のプラスチック部材により構成されている、請求項１または２に記載の物質抽出装置。
【請求項６】
遠心機に取り付けられる回転部材であって、
前記回転部材は、抽出ユニットを備えており、
前記抽出ユニットは、少なくとも、目的物質を含むサンプル水溶液を収容するリザーバーＡと、イオン液体を構成する陽イオン水溶液又は陰イオン水溶液のいずれか一方を収容するリザーバーＢと、前記イオン液体を構成する対イオン水溶液を収容するリザーバーＣと、前記各リザーバーと接続された溶液混合槽と、前記溶液混合槽に連なるイオン液体貯留部と、を備えており、
前記遠心機に取り付けられた前記回転部材の回転による遠心力により、前記リザーバーＡに収容された前記サンプル水溶液、前記リザーバーＢに収容された前記陽イオン水溶液又は陰イオン水溶液のいずれか一方、及び前記リザーバーＣに収容された前記対イオン水溶液が、時間差をもってこの順に前記溶液混合槽へ送り込まれることで混合液が生成されると共に、前記混合液中において前記陽イオン及び前記陰イオンから生成したイオン液体が、前記イオン液体貯留部へ移動するよう、前記回転部材の回転速度が制御される、回転部材。
【請求項７】
遠心機に取り付けられる回転部材であって、
前記回転部材は、抽出ユニットを備えており、
前記抽出ユニットは、少なくとも、目的物質を含む水溶液とイオン液体を構成する陽イオン水溶液又は陰イオン水溶液のいずれか一方との混合サンプル水溶液を収容するリザーバーＡと、前記イオン液体を構成する対イオン水溶液を収容するリザーバーＢと、前記各リザーバーと接続された溶液混合槽と、前記溶液混合槽に連なるイオン液体貯留部と、を備えており、
前記遠心機に取り付けられた前記回転部材の回転による遠心力により、前記リザーバーＡに収容された前記混合サンプル水溶液、及び前記リザーバーＢに収容された前記対イオン水溶液が、時間差をもってこの順に前記溶液混合槽へ送り込まれることで混合液が生成されると共に、前記混合液中において前記陽イオン及び前記陰イオンから生成したイオン液体が、前記イオン液体貯留部へ移動するよう、前記回転部材の回転速度が制御される、回転部材。
【請求項８】
請求項１に記載の物質抽出装置を利用した物質抽出方法であって、
前記回転部材の前記抽出ユニットの前記リザーバーＡに目的物質を含むサンプル水溶液を収容し、前記リザーバーＢにイオン液体を構成する陽イオン水溶液又は陰イオン水溶液のいずれか一方を収容し、前記リザーバーＣに前記イオン液体を構成する対イオン水溶液を収容する工程と、
前記回転部材を前記遠心機に取り付ける工程と、
前記遠心機に取り付けられた前記回転部材の回転による遠心力により、前記リザーバーＡに収容された前記サンプル水溶液、前記リザーバーＢに収容された前記陽イオン水溶液又は陰イオン水溶液のいずれか一方、及び前記リザーバーＣに収容された前記対イオン水溶液が、時間差をもってこの順に前記溶液混合槽へ送り込まれることで混合液が生成されると共に、前記混合液中において前記陽イオン及び前記陰イオンから生成したイオン液体が、前記イオン液体貯留部へ移動するよう、前記回転部材の回転速度を制御する工程と、
を備える、物質抽出方法。
【請求項９】
請求項２に記載の物質抽出装置を利用した物質抽出方法であって、
前記回転部材の前記抽出ユニットの前記リザーバーＡに、目的物質を含む水溶液とイオン液体を構成する陽イオン水溶液又は陰イオン水溶液のいずれか一方との混合サンプル水溶液を収容し、前記リザーバーＢに前記イオン液体を構成する対イオン水溶液を収容する工程と、
前記回転部材を前記遠心機に取り付ける工程と、
前記遠心機に取り付けられた前記回転部材の回転による遠心力により、前記リザーバーＡに収容された前記混合サンプル水溶液、及び前記リザーバーＢに収容された前記対イオン水溶液が、時間差をもってこの順に前記溶液混合槽へ送り込まれることで混合液が生成されると共に、前記混合液中において前記陽イオン及び前記陰イオンから生成したイオン液体が、前記イオン液体貯留部へ移動するよう、前記回転部材の回転速度を制御する工程と、
を備える、物質抽出方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、物質抽出装置に関する。さらに、本発明は、当該物質抽出装置に利用される回転部材、及び当該物質抽出装置を利用した物質抽出方法に関する。
続きを表示（約 4,400 文字）【背景技術】
【０００２】
目的物質を抽出する手段として、溶媒抽出法が１００年以上前から利用されている。溶媒抽出法は、水に難溶な有機溶媒であるベンゼンやヘキサンなどを使用して、水の中から有用な物質を有機相中に抽出する手法である。この手法には、分液漏斗や共栓付き遠沈管など、２相を激しく振とうするためのガラス製容器が用いられている。
【０００３】
近年、有機溶媒の代替溶媒として、イオン液体が利用され始めてきた。イオン液体も水に難溶で、かつ、蒸気圧がほとんどないことから、従来利用されてきた有機溶媒のような吸収毒性がなく、目的物質の抽出手段への利用の研究が進んでいる（特許文献１及び特許文献２を参照）。
【０００４】
しかしながら、特許文献１では水溶液からアルコールを抽出するための溶媒としてあらかじめ調製したイオン液体を使用しているが、その過程において撹拌機等で激しく混合する（振とう）操作が必要である。また、特許文献２では、激しい振とう操作などを必要とせずイオン液体生成反応を利用して水溶液中から目的物質を抽出する技術が開示されているが、目的物質の分離・定量、分取などのためには、上澄み溶液を除去し、フィルターで濾過するなど面倒な手順が必要であり、相分離にも一定の時間を要している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特表２０１１－５２６２５９号
特開２０１５－７７５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記の通り、溶媒抽出法において、従来の有機溶媒の代わりにイオン液体を用いる場合には、抽出目的とする物質を、２相間の界面を移動させるための振とうなどの操作が必要であり、また、イオン液体生成反応を利用する場合であっても、相分離に時間を要し煩雑な手順が必要であり、目的物質を迅速かつ簡便に抽出する装置が求められる。
【０００７】
本発明は、イオン液体の生成反応を利用する物質抽出において、この一連の操作を可能とした目的物質を迅速かつ簡便に抽出することができる物質抽出装置を提供することを主な目的とする。さらに、本発明は、当該物質抽出装置に利用される回転部材、及び当該物質抽出装置を利用した物質抽出方法を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、目的物質を含むサンプル水溶液、イオン液体を構成する陽イオン水溶液、及びイオン液体を構成する陰イオン水溶液を収容する複数のリザーバーを有する、所定の抽出ユニットを備える回転部材を設計し、当該回転部材に遠心力を加えることで、抽出ユニット中でイオン液体を生成させ、目的物質がイオン液体中に迅速かつ簡便に抽出されることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて、更に検討を重ねることにより完成したものである。
【０００９】
即ち、本発明は、下記に掲げる態様の発明を提供する。
項１．遠心機と、前記遠心機に取り付けられる回転部材と、を備える、物質抽出装置であって、
前記回転部材は、抽出ユニットを備えており、
前記抽出ユニットは、少なくとも、目的物質を含むサンプル水溶液を収容するリザーバーＡと、イオン液体を構成する陽イオン水溶液又は陰イオン水溶液のいずれか一方を収容するリザーバーＢと、前記イオン液体を構成する対イオン水溶液を収容するリザーバーＣと、前記各リザーバーと接続された溶液混合槽と、前記溶液混合槽に連なるイオン液体貯留部と、を備えており、
前記遠心機に取り付けられた前記回転部材の回転による遠心力により、前記リザーバーＡに収容された前記サンプル水溶液、前記リザーバーＢに収容された前記陽イオン水溶液又は陰イオン水溶液のいずれか一方、及び前記リザーバーＣに収容された前記対イオン水溶液が、時間差をもってこの順に前記溶液混合槽へ送り込まれることで混合液が生成されると共に、前記混合液中において前記陽イオン及び前記陰イオンから生成したイオン液体が、前記イオン液体貯留部へ移動するよう、前記回転部材の回転速度が制御される、物質抽出装置。
項２．遠心機と、前記遠心機に取り付けられる回転部材と、を備える、物質抽出装置であって、
前記回転部材は、抽出ユニットを備えており、
前記抽出ユニットは、少なくとも、目的物質を含む水溶液とイオン液体を構成する陽イオン水溶液又は陰イオン水溶液のいずれか一方との混合サンプル水溶液を収容するリザーバーＡと、前記イオン液体を構成する対イオン水溶液を収容するリザーバーＢと、前記各リザーバーと接続された溶液混合槽と、前記溶液混合槽に連なるイオン液体貯留部と、を備えており、
前記遠心機に取り付けられた前記回転部材の回転による遠心力により、前記リザーバーＡに収容された前記混合サンプル水溶液、及び前記リザーバーＢに収容された前記対イオン水溶液が、時間差をもってこの順に前記溶液混合槽へ送り込まれることで混合液が生成されると共に、前記混合液中において前記陽イオン及び前記陰イオンから生成したイオン液体が、前記イオン液体貯留部へ移動するよう、前記回転部材の回転速度が制御される、物質抽出装置。
項３．前記溶液混合槽へ前記対イオン水溶液が送り込まれた時点で、前記回転部材及び／又は前記抽出装置を振動させる手段を備える、項１または２に記載の物質抽出装置。
項４．複数の前記抽出ユニットを前記回転部材に備える、項１～３のいずれか１項に記載の物質抽出装置。
項５．前記イオン液体貯留部は、光透過性のプラスチック部材により構成されている、項１～４のいずれか１項に記載の物質抽出装置。
項６．遠心機に取り付けられる回転部材であって、
前記回転部材は、抽出ユニットを備えており、
前記抽出ユニットは、少なくとも、目的物質を含むサンプル水溶液を収容するリザーバーＡと、イオン液体を構成する陽イオン水溶液又は陰イオン水溶液のいずれか一方を収容するリザーバーＢと、前記イオン液体を構成する対イオン水溶液を収容するリザーバーＣと、前記各リザーバーと接続された溶液混合槽と、前記溶液混合槽に連なるイオン液体貯留部と、を備えており、
前記遠心機に取り付けられた前記回転部材の回転による遠心力により、前記リザーバーＡに収容された前記サンプル水溶液、前記リザーバーＢに収容された前記陽イオン水溶液又は陰イオン水溶液のいずれか一方、及び前記リザーバーＣに収容された前記対イオン水溶液が、時間差をもってこの順に前記溶液混合槽へ送り込まれることで混合液が生成されると共に、前記混合液中において前記陽イオン及び前記陰イオンから生成したイオン液体が、前記イオン液体貯留部へ移動するよう、前記回転部材の回転速度が制御される、回転部材。
項７．遠心機に取り付けられる回転部材であって、
前記回転部材は、抽出ユニットを備えており、
前記抽出ユニットは、少なくとも、目的物質を含む水溶液とイオン液体を構成する陽イオン水溶液又は陰イオン水溶液のいずれか一方との混合サンプル水溶液を収容するリザーバーＡと、前記イオン液体を構成する対イオン水溶液を収容するリザーバーＢと、前記各リザーバーと接続された溶液混合槽と、前記溶液混合槽に連なるイオン液体貯留部と、を備えており、
前記遠心機に取り付けられた前記回転部材の回転による遠心力により、前記リザーバーＡに収容された前記混合サンプル水溶液、及び前記リザーバーＢに収容された前記対イオン水溶液が、時間差をもってこの順に前記溶液混合槽へ送り込まれることで混合液が生成されると共に、前記混合液中において前記陽イオン及び前記陰イオンから生成したイオン液体が、前記イオン液体貯留部へ移動するよう、前記回転部材の回転速度が制御される、回転部材。
項８．項１に記載の物質抽出装置を利用した物質抽出方法であって、
前記回転部材の前記抽出ユニットの前記リザーバーＡに目的物質を含むサンプル水溶液を収容し、前記リザーバーＢにイオン液体を構成する陽イオン水溶液又は陰イオン水溶液のいずれか一方を収容し、前記リザーバーＣに前記イオン液体を構成する対イオン水溶液を収容する工程と、
前記回転部材を前記遠心機に取り付ける工程と、
前記遠心機に取り付けられた前記回転部材の回転による遠心力により、前記リザーバーＡに収容された前記サンプル水溶液、前記リザーバーＢに収容された前記陽イオン水溶液又は陰イオン水溶液のいずれか一方、及び前記リザーバーＣに収容された前記対イオン水溶液が、時間差をもってこの順に前記溶液混合槽へ送り込まれることで混合液が生成されると共に、前記混合液中において前記陽イオン及び前記陰イオンから生成したイオン液体が、前記イオン液体貯留部へ移動するよう、前記回転部材の回転速度を制御する工程と、
を備える、物質抽出方法。
項９．項２に記載の物質抽出装置を利用した物質抽出方法であって、
前記回転部材の前記抽出ユニットの前記リザーバーＡに、目的物質を含む水溶液とイオン液体を構成する陽イオン水溶液又は陰イオン水溶液のいずれか一方との混合サンプル水溶液を収容し、前記リザーバーＢに前記イオン液体を構成する対イオン水溶液を収容する工程と、
前記回転部材を前記遠心機に取り付ける工程と、
前記遠心機に取り付けられた前記回転部材の回転による遠心力により、前記リザーバーＡに収容された前記混合サンプル水溶液、及び前記リザーバーＢに収容された前記対イオン水溶液が、時間差をもってこの順に前記溶液混合槽へ送り込まれることで混合液が生成されると共に、前記混合液中において前記陽イオン及び前記陰イオンから生成したイオン液体が、前記イオン液体貯留部へ移動するよう、前記回転部材の回転速度を制御する工程と、
を備える、物質抽出方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、イオン液体の生成反応を利用した物質抽出において、目的物質を迅速かつ簡便に抽出することができる物質抽出装置を提供することができる。さらに、本発明によれば、当該物質抽出装置に利用される回転部材、及び当該物質抽出装置を利用した物質抽出方法を提供することもできる。
（【００１１】以降は省略されています）

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