JP7616432B2

JP7616432B2 - 精製装置

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Publication number: JP7616432B2
Application number: JP2023570689A
Authority: JP
Inventors: 将晶寺田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2021-12-28
Filing date: 2022-10-28
Publication date: 2025-01-17
Anticipated expiration: 2042-10-28
Also published as: WO2023127276A1; CN118434507A; EP4458474A1; US20250044199A1; EP4458474A4; JPWO2023127276A1

Description

本開示は、試料を精製する精製装置に関する。

従来、試料を精製することによって成分を回収する技術が公知である。たとえば、非特許文献１には、水性堆積物を精製することによってマイクロプラスチックを回収する方法が開示されている。非特許文献１に開示されたマイクロプラスチックの回収方法においては、水性堆積物を収容する容器にスタンドパイプが取り付けられるとともに、ボール弁を介してスタンドパイプにフィルタホルダが取り付けられる。容器に収容された水性堆積物は、容器の下方に配置されたロータによって撹拌されながら分離液が導入されて分離され、その後、さらに分離液が追加されることによって液面が上昇し、マイクロプラスチックが回収可能となる。

「A novel, highly efficient method for the separation and quantification of plastic particles in sediments of aquatic environments」、［令和３年１２月１０日検索］、インターネット<URL:https://aslopubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.4319/lom.2012.10.524>

非特許文献１に開示されたマイクロプラスチックの回収方法によれば、水性堆積物からマイクロプラスチックを回収することが可能であるが、水性堆積物などの液体の処理中に容器とスタンドパイプとの間、あるいは、フィルタホルダを介して、処理中の液体が外部に漏れるおそれがある。容器から漏れた液体が容器の下方に配置されたロータ装置にかかると、ロータ装置に不具合が生じることによって試料精製の精度が低下するなどの不都合が生じるおそれがある。

本開示は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、試料の精製中における液漏れによる不都合の発生を防止する技術を提供することである。

本開示のある局面に従う精製装置は、試料を収容する容器と、容器の下方に配置され、容器に収容された試料を加熱する加熱装置と、容器と加熱装置との間に配置され、容器に熱的に接続される第１の主面と、加熱装置に熱的に接続されかつ第１の主面と反対側の第２の主面とを有する伝熱板と、第１の主面における容器の周辺に配置された封止部材と、第１の主面における容器の周辺において、第１の主面に重なるように配置された支持板とを備え、封止部材は、断熱性を有し、かつ第１の主面と支持板との隙間に配置される。

本開示によれば、試料の精製中に容器からの液漏れが発生したとしても、伝熱板および封止部材によって液体が加熱装置にかかることを防ぐことができるため、液漏れによる不都合の発生を防止することができる。

実施の形態に係る精製装置を模式的に示す図である。実施の形態に係る精製器の構成を示す図である。実施の形態に係る精製装置のハードウェア構成を説明するための図である。実施の形態に係る精製装置が実行する精製処理のフローチャートである。実施の形態に係る精製器の断面図である。実施の形態に係る精製器の一部分を拡大した断面図である。

本実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一の符号を付して、その説明は原則的に繰り返さない。

［精製装置の主な構成］
図１および図２を参照しながら、実施の形態に係る精製装置１および精製装置１に含まれる精製器１００の主な構成を説明する。図１は、実施の形態に係る精製装置１を模式的に示す図である。図２は、実施の形態に係る精製器１００の構成を示す図である。

図１に示すように、精製装置１は、混合試料を精製するための精製器１００と、精製器１００を制御する制御装置５００とを備える。実施の形態に係る精製装置１は、制御装置５００によって精製器１００を制御することによって、混合試料を精製し、混合試料に含まれる回収対象となる成分を回収する。「精製」とは、混合物から純物質（成分）を取り出すことを含む。

精製装置１によって精製される「混合試料」は、回収対象となる成分を含むものであればいずれのものでもよい。たとえば、「混合試料」としては、海中または海岸から収集される海水および砂、食品および化粧品などの加工品などが挙げられる。実施の形態においては、「混合試料」として、海中または海岸から収集される海水および砂が例示される。なお、以下では、「混合試料」を単に「試料」とも称する。

精製装置１の回収対象となる「成分」は、精製装置１によって回収される成分であればいずれのものでもよい。たとえば、「成分」としては、５ｍｍ以下の大きさを有する微細なプラスチック粒子であるマイクロプラスチックが挙げられる。実施の形態においては、「成分」として、海中または海岸から収集される海水および砂に含まれるマイクロプラスチックが例示される。

図１および図２に示すように、精製器１００は、試料を収容する容器５０と、配管１１～２２と、ポンプ３１～３３と、電磁弁４１～４３と、ポート６１～６４と、スターラ７１と、撹拌子７２と、排出管８０と、分解液リザーバ１１０と、重液リザーバ１２０と、リンス液リザーバ１３０と、廃液リザーバ１４０，１５０と、検出フィルタ２１０と、上澄み液リザーバ２１５と、ケース３００とを備える。

容器５０は、第１の部材５１と、第１の部材５１の上方に位置する第２の部材５２とを含み、第１の部材５１と第２の部材５２とに分割可能である。ユーザは、第１の部材５１から第２の部材５２を分離させることによって、第１の部材５１の内部に試料を収容し、固定具（図示せず）などを用いて第２の部材５２を第１の部材５１に接続させることによって、容器５０の内部に試料を収容することが可能である。実施の形態に係る容器５０においては、第１の部材５１が円形の底面を有する円柱状で構成されている。なお、第１の部材５１の底面は、円形に限らず、多角形または楕円など、その他の形状を有していてもよい。

配管１１は、分解液リザーバ１１０と電磁弁４１とを接続する。配管１２は、電磁弁４１とポンプ３１とを接続する。配管１３は、ポンプ３１と容器５０の外周部分に設けられたポート６１とを接続する。このように、分解液リザーバ１１０と容器５０のポート６１とは、電磁弁４１およびポンプ３１を介して、配管１１，１２，１３によって接続されている。

配管１４は、重液リザーバ１２０と電磁弁４２とを接続する。配管１５は、電磁弁４２とポンプ３２とを接続する。配管１６は、ポンプ３２と容器５０の外周部分に設けられたポート６２とを接続する。このように、重液リザーバ１２０と容器５０のポート６２とは、電磁弁４２およびポンプ３２を介して、配管１４，１５，１６によって接続されている。

配管１７は、リンス液リザーバ１３０と電磁弁４１とを接続する。すなわち、電磁弁４１は、配管１１によって分解液リザーバ１１０に接続されている一方で、配管１７によってリンス液リザーバ１３０にも接続されている。このように、リンス液リザーバ１３０と容器５０のポート６１とは、電磁弁４１およびポンプ３１を介して、配管１７，１２，１３によって接続されている。

配管１８は、リンス液リザーバ１３０と電磁弁４２とを接続する。すなわち、電磁弁４２は、配管１４によって重液リザーバ１２０に接続されている一方で、配管１８によってリンス液リザーバ１３０にも接続されている。このように、リンス液リザーバ１３０と容器５０のポート６２とは、電磁弁４２およびポンプ３２を介して、配管１８，１５，１６によって接続されている。

配管１９は、廃液リザーバ１４０と電磁弁４３とを接続する。配管２０は、電磁弁４３とポンプ３３とを接続する。配管２１は、ポンプ３３と容器５０の外周部分に設けられたポート６３とを接続する。このように、廃液リザーバ１４０と容器５０のポート６３とは、電磁弁４３およびポンプ３３を介して、配管１９，２０，２１によって接続されている。

配管２２は、ポンプ３３と容器５０の外周部分に設けられたポート６４とを接続する。すなわち、ポンプ３３は、配管２１によって容器５０のポート６３に接続されている一方で、配管２２によって容器５０のポート６４にも接続されている。このように、廃液リザーバ１４０と容器５０のポート６４とは、電磁弁４３およびポンプ３３を介して、配管１９，２０，２２によって接続されている。

配管２３は、廃液リザーバ１５０と電磁弁４３とを接続する。すなわち、電磁弁４３は、配管１９によって廃液リザーバ１４０に接続されている一方で、配管２３によって廃液リザーバ１５０にも接続されている。このように、廃液リザーバ１５０と容器５０のポート６３とは、電磁弁４３およびポンプ３３を介して、配管２３，２０，２１によって接続されている。また、廃液リザーバ１５０と容器５０のポート６４とは、電磁弁４３およびポンプ３３を介して、配管２３，２０，２２によって接続されている。

分解液リザーバ１１０は、夾雑物を処理するための分解液を貯留する。「夾雑物」は、混合試料のうち、回収対象の成分以外の異物である。実施形態においては、「夾雑物」として、有機物の性質を有する有機夾雑物が例示される。「分解液」は、夾雑物を分解処理させるものであればいずれのものでもよい。実施形態においては、「分解液」は、有機夾雑物を分解する。たとえば、「分解液」としては、過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）、過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）と酸化鉄（ＩＩ）（ＦｅＯ）との混合物などの酸化剤が挙げられる。「混合試料」が海水および砂である場合、「有機夾雑物」としては、海水または砂に混じった木くずおよびプランクトンなどが挙げられる。

重液リザーバ１２０は、比重差により試料を分離させるための重液を貯留する。「重液」は、比重差により試料を分離させるものであればいずれのものでもよい。実施形態においては、「重液」は、無機物の性質を有する無機夾雑物を比重差で沈降させる。たとえば、「重液」としては、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、ヨウ化ナトリウム（Ｎａｌ）、塩化亜鉛（ＺｎＣｌ２）などが挙げられる。「混合試料」が海水および砂である場合、「無機夾雑物」としては、砂、ガラス、および石などが挙げられる。「重液」の比重は、精製装置１の回収対象となる「成分」の比重よりも大きく、かつ、「無機夾雑物」の比重よりも小さく設定されている。たとえば、精製装置１の回収対象となる「成分」がマイクロプラスチックであり、「無機夾雑物」が砂、ガラス、および石などの場合、「重液」の比重は、マイクロプラスチックの比重よりも大きく、かつ、砂、ガラス、および石などの比重よりも小さく設定されればよい。具体的には、「重液」の比重は、約１．５～約１．７に設定されればよい。

リンス液リザーバ１３０は、容器５０内を洗浄するためのリンス液を貯留する。「リンス液」は、容器５０内を洗浄するためのものであればいずれのものでもよい。たとえば、「リンス液」としては、水が挙げられる。なお、「リンス液」は、容器５０内を洗浄する役割の他、容器５０に導入される分解液を薄める役割を有する。

廃液リザーバ１４０，１５０は、容器５０から排出された重液、リンス液、および混合試料に含まれる海水などの廃液を貯留する。

ポンプ３１は、制御装置５００の制御に基づき、分解液リザーバ１１０から吸い込んだ分解液またはリンス液リザーバ１３０から吸い込んだリンス液を、ポート６１を介して容器５０に導入する。

ポンプ３２は、制御装置５００の制御に基づき、重液リザーバ１２０から吸い込んだ重液またはリンス液リザーバ１３０から吸い込んだリンス液を、ポート６２を介して容器５０に導入する。

ポンプ３３は、制御装置５００の制御に基づき、ポート６３またはポート６４を介して容器５０から吸い込んだ廃液を、廃液リザーバ１４０または廃液リザーバ１５０に排出する。

電磁弁４１は、制御装置５００の制御に基づき、分解液リザーバ１１０と容器５０のポート６１との間の経路（配管１１，１２，１３を介した経路）と、リンス液リザーバ１３０と容器５０のポート６１との間の経路（配管１７，１２，１３を介した経路）とで、ポート６１に接続される経路を切り替える。

電磁弁４２は、制御装置５００の制御に基づき、重液リザーバ１２０と容器５０のポート６２との間の経路（配管１４，１５，１６を介した経路）と、リンス液リザーバ１３０と容器５０のポート６２との間の経路（配管１８，１５，１６を介した経路）とで、ポート６２に接続される経路を切り替える。

電磁弁４３は、制御装置５００の制御に基づき、廃液リザーバ１４０と容器５０のポート６３，６４との間の経路（配管１９，２０，２１を介した経路または配管１９，２０，２２を介した経路）と、廃液リザーバ１５０と容器５０のポート６３，６４との間の経路（配管２３，２０，２１を介した経路または配管２３，２０，２２を介した経路）とで、ポート６３，６４に接続される経路を切り替える。

ポート６１は、「第１ポート」の一例である。ポート６１は、ポンプ３１によって吸い込まれた分解液リザーバ１１０内の分解液またはリンス液リザーバ１３０内のリンス液を容器５０に導入する。ポート６２は、「第２ポート」の一例である。ポート６２は、ポンプ３２によって吸い込まれた重液リザーバ１２０内の重液またはリンス液リザーバ１３０内のリンス液を容器５０に導入する。ポート６３，６４は、「排出ポート」の一例である。ポート６３，６４は、ポンプ３３によって吸い込まれた容器５０内の廃液を廃液リザーバ１４０または廃液リザーバ１５０に排出する。

ポート６１～６４の内部には、フィルタ（図示せず）が設けられており、試料に含まれる成分が容器５０から排出されないようになっている。フィルタは、回収対象のマイクロプラスチックをトラップできる大きさの網目を有するメッシュである。たとえば、フィルタ（メッシュ）は、ＳＵＳ（Steel Use Stainless）製の金網またはＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene)（テフロン（登録商標））製のメンブレンフィルタである。マイクロプラスチックを回収対象とする場合、フィルタ（メッシュ）の網目の大きさは、０．１～５．０ｍｍの粒子を通さない大きさが必要であり、約０．１ｍｍが好ましい。

スターラ７１は、「加熱装置」の一例である。スターラ７１は、たとえば、マグネティックス恒温スターラであり、容器５０の下方に配置されている。スターラ７１は、制御装置５００の制御に基づき磁力を発生することによって、容器５０内に設けられた撹拌子７２を回転させる。撹拌子７２は、スターラ７１から受けた磁力によって回転または振動することによって、容器５０内の試料を撹拌する。

さらに、スターラ７１は、制御装置５００の制御に基づき容器５０の下方から容器５０に熱を加えることによって、容器５０内の試料の温度を一定に保つ。スターラ７１の温度は、約６０℃～約７０℃に設定されており、設定温度に従ってスターラ７１によって加熱された容器５０内の液体は、約５０℃に保たれる。なお、実施の形態に係る精製装置１は、「加熱装置」としてスターラ７１を用いているが、容器５０内の試料を撹拌することなく、単に試料に対して熱を加える装置を「加熱装置」として用いてもよい。

排出管８０は、「排出部」の一例である。排出管８０は、容器５０の最上部に設けられた排出口５５に接続されており、容器５０からオーバーフローした試料の上澄み液を外部に排出する。

検出フィルタ２１０は、排出管８０から排出した試料の上澄み液を濾過することによって、上澄み液に含まれる回収対象の成分を回収する。検出フィルタ２１０を通過した上澄み液は、上澄み液リザーバ２１５によって回収される。検出フィルタ２１０は、回収対象のマイクロプラスチックをトラップできる大きさの網目を有するメッシュである。たとえば、検出フィルタ２１０（メッシュ）は、ＳＵＳ製の金網またはＰＴＦＥ製のメンブレンフィルタである。マイクロプラスチックを回収対象とする場合、検出フィルタ２１０（メッシュ）の網目の大きさは、０．１～５．０ｍｍの粒子を通さない大きさが必要であり、約０．１ｍｍが好ましい。

ケース３００は、容器５０およびスターラ７１を収容する。ケース３００には、ポンプ３１，３２，３３をそれぞれ配置するための開口部３１０，３２０，３３０が形成されている。

制御装置５００は、汎用コンピュータで実現されてもよいし、精製器１００を制御するための専用コンピュータで実現されてもよい。制御装置５００は、精製器１００における、ポンプ３１～３３、電磁弁４１～４３、およびスターラ７１を制御する。

ポンプ３１～３３は、モータ（図示せず）と弁（図示せず）とを含む。制御装置５００は、モータを制御する。モータは、制御装置５００の制御に基づき、弁を開閉させる。これにより、ポンプ３１～３３は、各種の液体の吸込または吐出を行う。

電磁弁４１～４３は、弁（図示せず）を含む。制御装置５００は、弁を制御することによって、弁を開閉させる。これにより、電磁弁４１～４３は、各種の液体が通る経路を切り替える。

スターラ７１は、モータ（図示せず）と、磁石（図示せず）、ヒータ（図示せず）とを含む。制御装置５００は、モータを制御する。モータは、制御装置５００の制御に基づき、磁石を回転させる。これにより、磁石の磁力によって、容器５０内の撹拌子７２が回転する。さらに、制御装置５００は、ヒータ（図示せず）を作動することによって、容器５０に一定の熱を加える。

［精製装置のハードウェア構成］
図３を参照しながら、実施の形態に係る精製装置１のハードウェア構成を説明する。図３は、実施の形態に係る精製装置１のハードウェア構成を説明するための図である。図３に示すように、制御装置５００は、主なハードウェア要素として、演算装置５０１と、メモリ５０２と、通信装置５０３と、表示装置５０４と、入力装置５０５と、データ読取装置５０６と、ストレージ５１０とを備える。

演算装置５０１は、ストレージ５１０に記憶されたプログラム（たとえば、制御プログラム５１１およびＯＳ（Operating System）５１３）を読み出し、読み出したプログラムをメモリ５０２に展開して実行するコンピュータである。たとえば、演算装置５０１は、制御プログラム５１１を実行することによって、精製器１００を制御するための精製処理（図４で後述する）を実行する。演算装置５０１は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、またはＭＰＵ（Multi Processing Unit）などで構成される。なお、演算装置５０１は、演算回路（Processing Circuitry）で構成されてもよい。

メモリ５０２は、演算装置５０１が任意のプログラムを実行するにあたって、プログラムコードやワークメモリなどを一時的に格納する記憶領域を提供する。メモリ５０２は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）またはＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）などの揮発性メモリ、あるいは、ＲＯＭ（Read Only Memory）またはフラッシュメモリなどの不揮発性メモリで構成される。

通信装置５０３は、ネットワーク（図示せず）を介して、他の装置との間でデータを送受信する。通信装置５０３は、たとえば、イーサネット（登録商標）、無線ＬＡＮ（Local Area Network）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの任意の通信方式に対応する。

表示装置５０４は、たとえば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などで構成され、プログラムの設計画面および異常時のアラート画面などを表示する。

入力装置５０５は、たとえば、キーボードまたはマウスなどで構成され、プログラムの設計時に、ユーザによって設計情報などの入力に用いられる。入力装置５０５は、演算装置５０１による精製処理の実行を開始するためのスタートスイッチを含んでいてもよい。

データ読取装置５０６は、記録媒体５０７に格納されているデータを読み出す。記録媒体５０７は、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、またはＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリなど、各種のデータを記録することができるものであればいずれのものであってもよい。

ストレージ５１０は、精製処理などに必要な各種のデータを格納する記憶領域を提供する。ストレージ５１０は、たとえば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）またはＳＳＤ（Solid State Drive）などの不揮発性メモリデバイスで構成される。ストレージ５１０は、制御プログラム５１１と、制御用データ５１２と、ＯＳ５１３とを格納する。

制御プログラム５１１は、精製処理の内容が記述されたプログラムであり、演算装置５０１によって実行される。制御プログラム５１１は、入力装置５０５を用いてユーザによって設計されてもよいし、データ読取装置５０６によって記録媒体５０７から読み取られてもよいし、通信装置５０３によってサーバなどの他の装置からネットワークを介して取得されてもよい。

制御用データ５１２は、演算装置５０１が制御プログラム５１１を実行する際に用いるデータである。たとえば、制御用データ５１２は、ポンプ３１～３３、電磁弁４１～４３、およびスターラ７１を制御するための設定値などのデータを含む。制御用データ５１２は、入力装置５０５を用いてユーザによって入力されてもよいし、データ読取装置５０６によって記録媒体５０７から読み取られてもよいし、通信装置５０３によってサーバなどの他の装置からネットワークを介して取得されてもよい。

ＯＳ５１３は、演算装置５０１によって各種の処理を実行するための基本的な機能を提供する。

［試料の精製処理］
次に、図４を参照しながら、精製装置１が実行する試料の精製処理を説明する。図４は、実施の形態に係る精製装置１が実行する精製処理のフローチャートである。図４に示す各ステップは、制御装置５００の演算装置５０１が、ＯＳ５１３および制御プログラム５１１を実行することによって実現される。なお、図中において、「Ｓ」は「ＳＴＥＰ」の略称として用いられる。

準備として、ユーザは、精製装置１の容器５０に試料を導入する。たとえば、ユーザは、第２の部材から第１の部材を分離させることによって容器５０を開放し、容器５０の内部に試料を投入する。その後、ユーザは、制御装置５００の入力装置５０５を用いて開始操作を行うことによって、制御装置５００による精製器１００の制御を開始する。

制御装置５００による精製器１００の制御が開始すると、図４に示すように、制御装置５００は、ポンプ３３および電磁弁４３を制御することによって、配管２０～２３およびポート６３，６４を介して、容器５０内の廃液を廃液リザーバ１５０に排出する（Ｓ１）。なお、試料に含まれる回収対象となるマイクロプラスチックなどは、ポート６３，６４の内部に設けられたフィルタによって外部に排出されず、容器５０内に残る。

次に、制御装置５００は、排出側のポンプ３３を停止し、ポンプ３１および電磁弁４１を制御することによって、配管１１～１３およびポート６１を介して、分解液リザーバ１１０内の分解液を容器５０に導入する（Ｓ２）。

次に、制御装置５００は、スターラ７１を制御することによって、容器５０に一定の熱を加えながら容器５０内に設けられた撹拌子７２を回転させて試料を撹拌する（Ｓ３）。容器５０の温度と、撹拌子７２の回転速度および回転時間は、ユーザによって予め設定されている。このようにして試料が撹拌されることによって、酸化剤による酸化処理が行われ、試料に含まれる有機夾雑物が分解される。なお、試料の撹拌時においては、必ずしも加熱は必要ないが、加熱によって試料の温度を一定温度に保つことによって酸化処理による分解が促進し易くなる。

次に、制御装置５００は、ポンプ３３および電磁弁４３を制御することによって、配管２０～２３およびポート６３，６４を介して、有機夾雑物が分解された後の試料に含まれる容器５０内の廃液を廃液リザーバ１５０に排出する（Ｓ４）。なお、試料に含まれる回収対象となるマイクロプラスチックなどは、ポート６３，６４の内部に設けられたフィルタによって外部に排出されず、容器５０内に残る。

次に、制御装置５００は、排出側のポンプ３３を停止し、ポンプ３１および電磁弁４１を制御することによって、配管１７，１２，１３およびポート６１を介して、リンス液リザーバ１３０内のリンス液を容器５０に導入し、容器５０内を洗浄する（Ｓ５）。このとき、制御装置５００は、ポンプ３１の吸込量を制御することによって、ユーザによって予め設定された量のリンス液を容器５０に導入する。

次に、制御装置５００は、ポンプ３３および電磁弁４３を制御することによって、配管２０～２３およびポート６３，６４を介して、リンス液が導入された後の容器５０内の廃液を廃液リザーバ１５０に排出する（Ｓ６）。これにより、リンス液によって容器５０内が洗浄される。なお、試料に含まれる回収対象となるマイクロプラスチックなどは、ポート６３，６４の内部に設けられたフィルタによって外部に排出されず、容器５０内に残る。なお、その後、制御装置５００は、所定期間（たとえば、１日間）に亘って試料をそのまま放置することによって試料を乾燥させてもよい。

次に、制御装置５００は、ポンプ３２および電磁弁４２を制御することによって、配管１４～１６およびポート６２を介して、重液リザーバ１２０の重液を容器５０に導入する（Ｓ７）。このとき、制御装置５００は、ポンプ３２の吸込量を制御することによって、ユーザによって予め設定された量の重液を容器５０に導入する。

その後、制御装置５００は、所定期間（たとえば、１～３時間）に亘って試料をそのまま放置する（Ｓ８）。このようにして重液が容器５０内の試料に導入されて放置されると、試料に含まれる無機夾雑物が比重差によって容器５０の底付近に沈降する。

次に、制御装置５００は、再びポンプ３２および電磁弁４２を制御することによって、配管１４～１６およびポート６２を介して、重液リザーバ１２０の重液を容器５０に再び導入する（Ｓ９）。このとき、制御装置５００は、ポンプ３２の吸込量を制御することによって、ユーザによって予め設定された量の重液を容器５０に導入する。このようにして重液が容器５０内の試料に再び導入されると、比重分離された試料の液面が容器５０内を徐々に上昇し、やがて試料の上澄み液が容器５０の排出口５５に到達する。そして、試料の上澄み液は、排出口５５および排出管８０を介して外部に排出される。

排出管８０を介して排出された試料の上澄み液は、検出フィルタ２１０によって濾過され、廃液のみが上澄み液リザーバ２１５によって回収される。検出フィルタ２１０には、重液よりも比重の軽い成分であるマイクロプラスチックが残る。

試料の精製によってマイクロプラスチックが回収された後、制御装置５００は、後処理として容器５０を洗浄する。具体的には、制御装置５００は、ポンプ３３および電磁弁４３を制御することによって、配管１９～２２およびポート６３，６４を介して、マイクロプラスチックが回収された後の容器５０内の廃液を廃液リザーバ１４０に排出する（Ｓ１０）。

次に、制御装置５００は、排出側のポンプ３３を停止し、ポンプ３２および電磁弁４２を制御することによって、配管１８，１５，１６およびポート６２を介して、リンス液リザーバ１３０内のリンス液を容器５０に導入し、容器５０内を洗浄する（Ｓ１１）。このとき、制御装置５００は、ポンプ３２の吸込量を制御することによって、ユーザによって予め設定された量のリンス液を容器５０に導入する。

次に、制御装置５００は、ポンプ３３および電磁弁４３を制御することによって、配管１９～２２およびポート６３，６４を介して、リンス液が導入された後の容器５０内の廃液を廃液リザーバ１４０に排出する（Ｓ１２）。これにより、リンス液によって容器５０内が洗浄される。

以上のように、実施の形態に係る精製装置１によれば、制御装置５００は、適切なタイミングおよび適切な時間に亘って自動的に、容器５０に収容された試料に対して分解液および重液を導入し、また、容器５０から廃液を排出する。このため、ユーザは、自ら、容器５０に分解液および重液を導入し、また、容器５０から廃液を排出する必要がない。これにより、ユーザの手間が掛かることも、ユーザの技量に応じてマイクロプラスチックの回収精度にばらつきが生じるおそれもなく、ユーザは、手間を掛けることなく精度良く試料を精製することができる。

さらに、実施の形態に係る精製装置１によれば、制御装置５００は、マイクロプラスチックを回収した後、使用した容器５０を自動的に洗浄する。このため、ユーザは、自ら、容器５０を洗浄する必要がない。

［支持部の構成］
上述したように、試料の精製中においては、容器５０の下方に配置されたスターラ７１によって容器５０内の試料が撹拌されながら、試料に熱が加えられる。ここで、試料の精製中において、処理中の液体が容器５０から外部に漏れるおそれがあることも考慮しなければならない。たとえば、図２に示すように、容器５０は、第１の部材５１と第２の部材５２とに分割可能であるが、第１の部材５１と第２の部材５２との接続部分から液漏れが生じたり、あるいは、廃液を排出するためのポート６３，６４から液漏れが生じたりすることもあり得る。容器５０から漏れた液体が容器５０の下方に設置されたスターラ７１にかかると、スターラ７１に不具合が生じることによって試料精製の精度が低下するなどの不都合が生じるおそれがある。

そこで、実施の形態に係る精製装置１は、上述したような液漏れによる不都合が生じることを防止するように構成されている。以下、図５および図６を参照しながら、実施の形態に係る精製装置１における液漏れ防止について説明する。

図５は、実施の形態に係る精製器１００の断面図である。図６は、実施の形態に係る精製器１００の一部分を拡大した断面図である。なお、図５においては、図２に示す精製器１００を上下方向（たとえば、鉛直方向）に切断した場合の断面図が示されている。また、図６においては、図５に示す破線部Ｓの拡大図が示されている。

図５および図６に示すように、精製装置１の精製器１００は、支持部９０をさらに備える。支持部９０は、ケース３００の内部に設けられ、伝熱板９１と、支持板９２と、封止部材９３とを含む。

伝熱板９１は、容器５０の底面とスターラ７１の上面との間に配置されており、伝熱板９１の第１の主面９１Ａ（たとえば、表面）は容器５０の底面に熱的に接続する一方で、伝熱板９１の第２の主面９１Ｂ（たとえば、裏面）はスターラ７１の上面に熱的に接続している。具体的には、第１の主面９１Ａは容器５０の底面に接し、かつ／または、第２の主面９１Ｂはスターラ７１の上面に接している。伝熱板９１は、たとえば、アルミニウムなど、伝熱性能を有する非磁性体で構成されている。これにより、スターラ７１からの磁力が伝熱板９１を介して容器５０内の撹拌子７２に伝わることによって撹拌子７２が回転するとともに、スターラ７１からの熱によって容器５０内の試料が効率よく加熱される。

支持板９２は、伝熱板９１の第１の主面９１Ａよりも上方に配置されており、伝熱板９１の第１の主面９１Ａにおける容器５０の周辺において、第１の主面９１Ａに重なるように配置されている。具体的には、支持板９２は、容器５０の底面を囲むように形成された開口部９２Ａを有する。開口部９２Ａの面積は、容器５０の底面の面積よりも大きい。図２に示すように、実施の形態に係る容器５０の底面（第１の部材５１の底面）は、円で構成されているが、開口部９２Ａは、容器５０の底面（第１の部材５１の底面）よりも大きい面積を有する円で構成されている。

容器５０は、開口部９２Ａの概ね中心部分に配置され、開口部９２Ａを介して伝熱板９１の第１の主面９１Ａ上に設置される。なお、開口部９２Ａは、円形に限らず、多角形または楕円など、その他の形状を有していてもよい。さらに、開口部９２Ａは、第１の部材５１の底面の形状に合わせて形成されてもよい。たとえば、第１の部材５１の底面が四角形で構成される場合、開口部９２Ａは、第１の部材５１の底面よりも面積の大きい四角形で構成されてもよい。

支持板９２は、たとえば、ＳＵＳ（Steel Use Stainless）など、比較的、熱伝導率が低い材料で構成されており、アルミニウムである伝熱板９１よりも熱伝導率が低い。

封止部材９３は、伝熱板９１の第１の主面９１Ａにおける容器５０の周辺に配置されている。具体的には、図６に示すように、封止部材９３は、第１の主面９１Ａと支持板９２との隙間に介在するように配置されている。実施の形態に係る支持板９２の開口部９２Ａは円形であるため、第１の主面９１Ａと支持板９２との隙間も環状に構成される。すなわち、封止部材９３は、第１の主面９１Ａと支持板９２との隙間において、環状に配置される。封止部材９３は、たとえば、シリコンなど、断熱性を有する材料で構成されている。

上述したような構成を備える精製器１００によれば、容器５０とスターラ７１との間に伝熱板９１が介在するため、試料の精製中に容器５０から液体が漏れたとしても、液体がスターラ７１にかかることを伝熱板９１によって防ぐことができる。さらに、伝熱板９１と支持板９２との隙間に断熱性を有する封止部材９３が設けられているため、試料の精製中に容器５０から液体が漏れたとしても、封止部材９３によって伝熱板９１と支持板９２との隙間に液体が入り込むことを防止することができる。すなわち、容器５０から漏れた液体は、開口部９２Ａにおいて、伝熱板９１の第１の主面９１Ａ上に留まる。さらに、封止部材９３は、断熱性を有するため、スターラ７１によって加熱された伝熱板９１の熱が支持板９２に伝わり難くなるため、容器５０に対して効率よく伝熱させることができる。

［態様］
上述した複数の例示的な実施の形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

（第１項）一態様に係る精製装置は、試料を収容する容器と、容器の下方に配置され、容器に収容された試料を加熱する加熱装置と、容器と加熱装置との間に配置され、容器に熱的に接続される第１の主面と、加熱装置に熱的に接続されかつ第１の主面と反対側の第２の主面とを有する伝熱板と、第１の主面における容器の周辺に配置された封止部材とを備える。

第１項に記載の精製装置によれば、試料の精製中に容器から液体が漏れたとしても、液体が加熱装置にかかることを伝熱板および封止部材によって防ぐことができるため、液漏れによる不都合の発生を防止することができる。

（第２項）第１の主面は容器に接し、かつ／または、第２の主面は前記加熱装置に接している。

第２項に記載の精製装置によれば、伝熱板を介して加熱装置によって容器に収容された試料を効率的に加熱することができる。

（第３項）精製装置は、第１の主面における容器の周辺において、第１の主面に重なるように配置された支持板をさらに備える。封止部材は、第１の主面と支持板との隙間に配置されている。

第３項に記載の精製装置によれば、試料の精製中に容器から液体が漏れたとしても、封止部材によって伝熱板と支持板との隙間に液体が入り込むことを防止することができる。

（第４項）精製装置において、封止部材は、断熱性を有する。
第４項に記載の精製装置によれば、試料の精製中に容器から液体が漏れたとしても、断熱性を有する封止部材によって支持板に伝熱することを防ぐことができる。

（第５項）精製装置において、加熱装置は、恒温スターラである。精製装置は、容器の内部に設けられ、加熱装置からの磁力によって試料を撹拌する撹拌子をさらに備える。伝熱板は、非磁性体である。

第５項に記載の精製装置によれば、加熱装置によって伝熱板を介して容器内の撹拌子を回転させることによって、容器内の試料を撹拌することができる。

（第６項）精製装置は、容器に設けられ、容器内の廃液を排出するための排出ポートをさらに備える。

第６項に記載の精製装置によれば、ポートから排出された液体が漏れたとしても、液体が加熱装置にかかることを伝熱板によって防ぐことができる。

（第７項）精製装置において、容器は、第１の部材と第２の部材とに分割可能である。

第７項に記載の精製装置によれば、容器の分割可能な部分から液体が漏れたとしても、液体が加熱装置にかかることを伝熱板によって防ぐことができる。

（第８項）精製装置は、試料に含まれる夾雑物を処理するための分解液を容器に導入するための第１ポートと、試料を比重差によって分離するための重液を容器に導入するための第２ポートと、重液の導入によって生じた上澄み液を容器の外部に排出するための排出部と、第１ポートにおける分解液の導入および第２ポートにおける重液の導入を制御する制御装置とをさらに備える。

第８項に記載の精製装置によれば、制御装置によって自動で試料を精製する精製装置において、試料の精製中に容器から液体が漏れたとしても、液体が加熱装置にかかることを伝熱板および封止部材によって防ぐことができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１精製装置、１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９，２０，２１，２２，２３配管、３１，３２，３３ポンプ、４１，４２，４３電磁弁、５０容器、５１第１の部材、５２第２の部材、５５排出口、６１，６２，６３，６４ポート、７１スターラ、７２撹拌子、８０排出管、９０支持部、９１伝熱板、９１Ａ第１の主面、９１Ｂ第２の主面、９２支持板、９２Ａ，３１０，３２０，３３０開口部、９３封止部材、１００精製器、１１０分解液リザーバ、１２０重液リザーバ、１３０リンス液リザーバ、１４０，１５０廃液リザーバ、２１０検出フィルタ、２１５上澄み液リザーバ、３００ケース、５００制御装置、５０１演算装置、５０２メモリ、５０３通信装置、５０４表示装置、５０５入力装置、５０６装置、５０７記録媒体、５１０ストレージ、５１１制御プログラム、５１２制御用データ。

Claims

試料を精製する精製装置であって、
前記試料を収容する容器と、
前記容器の下方に配置され、前記容器に収容された前記試料を加熱する加熱装置と、
前記容器と前記加熱装置との間に配置され、前記容器に熱的に接続される第１の主面と、前記加熱装置に熱的に接続されかつ前記第１の主面と反対側の第２の主面とを有する伝熱板と、
前記第１の主面における前記容器の周辺に配置された封止部材と、
前記第１の主面における前記容器の周辺において、前記第１の主面に重なるように配置された支持板とを備え、
前記封止部材は、断熱性を有し、かつ前記第１の主面と前記支持板との隙間に配置される、精製装置。
前記第１の主面は前記容器に接し、かつ／または、前記第２の主面は前記加熱装置に接している、請求項１に記載の精製装置。
前記加熱装置は、恒温スターラであり、
前記容器の内部に設けられ、前記加熱装置からの磁力によって前記試料を撹拌する撹拌子をさらに備え、
前記伝熱板は、非磁性体である、請求項１に記載の精製装置。
前記容器に設けられ、前記容器内の廃液を排出するための排出ポートをさらに備える、請求項１に記載の精製装置。
前記容器は、第１の部材と第２の部材とに分割可能である、請求項１に記載の精製装置。
前記試料に含まれる夾雑物を処理するための分解液を前記容器に導入するための第１ポートと、
前記試料を比重差によって分離するための重液を前記容器に導入するための第２ポートと、
前記重液の導入によって生じた上澄み液を前記容器の外部に排出するための排出部と、
前記第１ポートにおける前記分解液の導入および前記第２ポートにおける前記重液の導入を制御する制御装置とをさらに備える、請求項１に記載の精製装置。