JP2010060474A - 前処理装置及びそれを備えた質量分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
微小物質の分析において精度よい測定を行うためには、試料の濃縮・精製といった前処理が必須となる。例えば生体試料を、自動分析装置による分析に先駆けて前処理するにおいては、処理のスループットが高いことや、多様で不規則な臨床現場のニーズに臨機応変に対応することが必要となる。
【解決手段】
被検液を通液させて特定成分を選択的に分離させる分離剤と、内部に分離剤を保持する収容部と、収容部を複数保持でき無限軌道を持つ保持部と、収容部内に継続的かつランダムアクセス的に圧力を負荷できる圧力負荷部と、収容部内に収容された分離剤からの抽出溶液を選択的に受ける抽出溶液受機構とを備えた前処理装置と、前記前処理装置に接続可能で、全自動で試料の前処理と分析測定が可能な質量分析装置を提供することで、多数の検体を同時並行的に処理可能にすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、血液，血清，血漿，細胞組織，尿等生体由来のサンプルに含まれる成分を自動分析する検査・分析装置に属する。

近年、環境分析や生体分析などの分析装置において、微小かつ微量な成分を定量的に測定するニーズが高まっている。微小な成分を精度良く測定するためには、一回に多種類の成分を同時に測定するのは望ましくなく、ある程度測定する成分を濃縮させることが必要となる。そこで、微量分析の前には試料を濃縮・精製する前処理が行われている。ここでは例として、特に血液，血清，血漿，細胞組織，尿等の生体由来のサンプルを自動分析装置などで検査・分析する場合の前処理方法について述べる。

自動で前処理を行う装置としては、例えば一つのプレート上にウェルを多数配置した固相抽出プレートを用いた抽出処理方法が知られている。例えば特許文献１には、ウェルを縦横に１２×８本配置した固相抽出プレートに多連にシリンジが配置された分注ヘッドで試薬の吸入・吐出を行い、可動式Ｘ−Ｙ−Ｚ移動機構で固相抽出プレートをバキュームラック上に移動させ、引圧を加えることで抽出処理を行う装置が開示されている。また、特許文献２には、９６個の固相抽出カートリッジが挿入できるサンプルラックを備え、固相抽出カートリッジの上下からポンプ送液が行われている流路を連結することで、固相抽出処理可能な装置が開示されている。生体由来物質の分析に対する前処理方法としては特許文献３，４に記載されたように、カラムを用いて分離を行い、その後質量分析装置やＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフィー）などの分析部に導入するのが一般的である（ＬＣ／ＭＳなど）。特許文献３では７２個の固相抽出カートリッジが円形に挿入できるターンテーブルを備え、ターンテーブルを回転させながら２つのポンプの流路上に固相抽出カートリッジを配置し、サンプルを導入した逆方向から溶出することで分離度が向上する装置が開示されている。また特許文献４では複数のカートリッジ保管部を持つターンテーブルにカートリッジを配置可能で、事前に微量のサンプルをカートリッジに保持させた後にカートリッジ保持部に手動でカートリッジを設置し、カラムスイッチングでターンテーブルを回転させることでＨＰＬＣの流路がターンテーブル内のカートリッジにつながり、カラム内でのサンプル成分の広がりを軽減する装置が開示されている。

特開２００６−７０８１号公報 ＥＰ１１５９５９７Ｂ１ 特開平１１−１２５６２４号公報 特開平１１−２３５４６号公報

例えば生体試料を、自動分析装置による分析に先駆けて前処理するにおいては、処理のスループットが高いことや、多様で不規則な臨床現場のニーズ（緊急依頼検体等）に臨機応変に対応することが必要となる。特許文献１に記載された９６穴プレートを用いた処理装置では、多量のサンプルを一括処理可能である一方、多連シリンジを備えた分注ヘッドが一つしか配置されておらず、固相抽出プレート上の試薬の吸引・吐出工程で同時に複数の試薬をウェル内に充填することができないため、異なる溶媒を用いる多項目の抽出処理を行うことができない。また、臨床検査において９６穴プレートに十分な量のサンプルが処理動作毎に確保されるとは考えにくいことや、プレートを用いた前処理装置の場合、一度処理を開始した後の、次の処理依頼サンプルは実行中の処理が終了するまで開始できないことなど、臨機応変な処理をすることが難しい。特許文献３，４で採用されているターンテーブル式の処理装置では、試料をカラムに導入する機構が一つであるため、一回の抽出動作で一つの検体処理しか行えず、全体の処理効率が悪い。また、特許文献２，３，４に記載されたＨＰＬＣ方式では、ポンプからの送液の流路と、カートリッジ又はカラムと検出器までの流路がつながった（閉じた）状態でしか抽出動作を行えないため、ターンテーブル上に複数のカートリッジ又はカラムを載置している場合であっても、多項目を同時並行的に処理することはできない。

以上より、従来の生体試料用前処理方法では、臨床の不規則な要請に臨機応変に対応することが難しく、一種類の前処理又は一時に単一の検体処理しか行えないため、多検体を同時並行的に処理することができずに処理効率が悪いという問題があった。

本発明の目的は、多種類の検体を同時並行的に処理する、マルチ・パラレル方式の前処理システムを構築し、臨床検査の多様で不規則な要請に対して臨機応変に対応することが可能な前処理装置を提供することにある。更に、前述の前処理装置を質量分析装置と組合せ、前処理から検出までを全自動で行うことができる質量分析装置の提供も可能となる。

上記目的を達成するための本発明の構成は以下の通りである。

試料中から特定成分を分離する分離剤と、該分離剤を収容する収容部と、該収容部を複数個保持可能な保持部と、該保持部上に載置された前記収容部に圧力を負荷する少なくとも一つの圧力負荷部と、前記保持部と前記圧力負荷部との相対位置を変化させる相対位置変化機構と、前記収容部に加えられた圧力を保持する圧力保持部と、前記収容部から抽出された試料を受ける抽出溶液受機構とを備えたことを特徴とする前処理装置及び当該前処理装置から得られた抽出試料をイオン化するイオン化部とイオン化された試料を分析する質量分析部とを備えた自動分析装置。

上記において分離剤とは、被検液を通液させて特定成分を選択的に分離させる機能を備えるものであれば、どのようなものであってもよい。特定成分を選択的に分離させる原理としては、特定成分と物理的あるいは化学的に反応して特定成分を捕捉する物質を分離剤（カラム）として用い、捕捉した特定成分を溶剤等を用いて再溶出させることが一般的であるが、特定成分を分離できればこれ以外の方法、例えばフィルター除去等であってもかまわない。分離剤と収容部の関係は、例えば分離剤と収容部が一体となって全体を処理毎に使い捨てとするものや、処理状況に応じて使用済みの分離剤を取り除き、その後の収容部内部へ分離剤をディスペンシング方式で収容するものなどが種々考えられるが、分離剤を収容するものであればどのような構造をもとり得る。保持部は回転する円盤や楕円盤などの無限軌道を持つことで操作性を上げることができる。これによって多数の収容部間で圧力負荷部を共有することができ、たった一つの圧力負荷部を備えることで多検体を同時並行的に前処理することができる。また、保持部上に備える収容部の個数によっては、圧力負荷部を複数配置することも考えられるが、その場合には、圧力負荷部から加えられる力の重心が保持部の重心と一致するように圧力負荷領域を設定するのが望ましい。具体的には、圧力負荷部が偶数個備えられる場合には保持部の重心に対して線対称に、圧力負荷部が奇数個備えられる場合には保持部の重心に対して点対称になるよう、配置して保持部が破損することを防ぐ。収容部内に加えられた圧力を保持する圧力保持部は、一方弁や逆止弁のようにカートリッジ内部の圧力を保つ機能をもつものであれば、どのようなものであってもよい。カートリッジから抽出された抽出試料を受ける抽出溶液受機構はカートリッジと一体構造となっていても、別体構造となっていても良い。

上記前処理装置は、種々の分析装置と組合わせて使用することができる。例えば、イオン化したサンプルを射出し、その質量の違いに基づく射出軌道の変化、または飛行時間の違いを測定することにより、サンプルの質量対電荷比を測定する質量分析装置を組合わせることもできる。その場合は、抽出溶液受機構により集めた抽出溶液を質量分析装置のイオン源まで導入する配管などを備えることとなる。

本発明によれば、保持部が無限軌道を持ち、かつ収容部が負荷された圧力を保持する機構を持つことで、同時並行的に多数の試料を抽出・濃縮といった前処理することが可能となり、前処理時間を飛躍的に減少させることができる。更に、前述の前処理装置から抽出した特定成分を質量分析装置などの検出部に導入する機構を持つことで、全自動で試料の前処理から質量分析を行う自動分析装置を提供することができる。

本発明に係る自動分析装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態は発明の一例を示したものであって、本発明はこれに限定されるものではない。

生体試料の分析方法としては、サンプル中の目的成分と反応して色の変わる試薬を用い、色の変化を多波長光度計で測定することにより分析を行う比色分析法や、抗原・抗体反応を利用し、目的成分と特異的に反応する物質を試薬とし、特異的に反応した物質の量をカウントすることで測定する免疫分析法の主たる二つの分析方法に加え、近年更に微量な物質を測定するため、検出器として質量分析を用いる試みがされている。その主たる目的は、薬剤体内動態観察のための血中濃度モニタリング（Therapeutic Drug Monitoring，ＴＤＭ）である。患者に薬剤を投与する際には、適用する患者の体質や症状に合わせて個別に投与計画することが、有効性・安全性を保障するうえで重要である。同一容量の薬剤を服用しても人によって治療効果の異なる原因として、薬物体内動態の個人差によって血中濃度に違いが出てくることがある。そこで、個々の患者の血中濃度を測定することにより、治療域に収まるように容量・用法を最適化する技術、つまり、ＴＤＭが行われている。ＴＤＭにおける薬物濃度測定には、迅速性と簡便性に加え、少量の血液で臨床的に満足しうる測定感度が要求されることから、免疫測定分析（イムノアッセイ，immunoassay analysis）が広く普及している。しかし、イムノアッセイは、薬物に対する抗体を作製する必要があることから検査コストが高価になる点、代謝物等の類似化合物との交差反応、そもそも抗体が作製できない薬剤については適応できないといった欠点があることから、近年、検出器に質量分析計を用いて物理化学的な検出法で診断する試みがなされている。

検出器として質量分析を用いる場合、質量分析計の前段のイオン化装置部において、試料に高温・高電圧を負荷して気化（イオン化）して質量分析計へ試料の導入を行う。しかし、血液・尿等の生体由来試料中には数万以上の多数の成分が混在しており、多種類の成分が同時にイオン化されるとイオン化の阻害（イオンサプレッション）が起こり、精度よい検出を行うことが困難となるので、質量分析装置へサンプルを導入する前に、試料を濃縮・精製する前処理が必須となる。

図１は、実施例に係る自動分析装置の平面図である。図２は図１のＡ−Ａ′から見た正面図である。本実施例に係る自動分析装置は、図１中の固相抽出部（１Ａ）と検出部（１Ｂ）および制御部（１Ｃ）から構成される。

固相抽出部（１Ａ）はディスポーザブル使用できる固相抽出カートリッジ（１０２）を保持できるカートリッジ保持容器（１０３）が配置されたカートリッジ搬送手段（１０１）を備え、固相抽出カートリッジ（１０２）を保管できるカートリッジ保管部（１０９）を備え、固相抽出カートリッジ（１０２）をカートリッジ保管部（１０９）からカートリッジ保持容器（１０３）に移送できる回転アーム（１０４）を備え、サンプルの搬送を行うサンプル搬送部（１１０）から固相抽出カートリッジ（１０２）にサンプルを移送できる回転アーム（１０５）を備え、検体容器（１１１）が配置された検体搬送手段（１１２）を備え、検体容器（１１１）から固相抽出カートリッジ（１０２）にサンプルを移送できる回転アーム（１０６）を備え、少なくともひとつの固相抽出カートリッジ（１０２）に圧力を負荷することで抽出工程を行うことができる圧力負荷部（１０８）を備え、検体搬送手段（１１２）の下部に固相抽出カートリッジ（１０２）から抽出された溶液を受けることがきる複数の受皿容器（１１８）が配置された抽出溶液受皿機構（１１７）と廃液を受けることができる廃液受（１１９）および廃液口（１２０）を備え、抽出された溶液を受皿容器（１１８）からサンプル導入部（１１４）へ移送できる回転アーム（１０７）から構成される。

検出部（１Ｂ）は、溶液を押し出しイオン化部へ薬剤を導入するポンプ（１１３）と、電圧を印加することで薬剤のイオン化を行うイオン化部（１１５）と、ポンプ（１１３）の後段にイオン化部（１１５）の前段に位置し薬剤を流路内に導入するサンプル導入部（１１４）と、イオン化された薬剤を分析・検査する質量分析部（１１６）から構成される。

制御部（１Ｃ）は、本装置を構成している各々の部位を自動一括制御できる制御装置（１２１）からなる。

以下に、固相抽出操作を含めた装置の検査・分析を工程順に詳しく説明する。なお、本実施例ではカートリッジを移動させる実施態様を説明するが、圧力負荷機構を回転移動，ＸＹ移動等により移動させても良い。ディスクを回転させる場合は、構成が簡単になる効果が期待できるが、圧力負荷機構を移動させることで、圧力の負荷順序の変更が容易となり、前処理のランダムアクセス性の向上が期待できる。

〔標準試薬添加工程〕
まず、サンプル搬送部１１０で搬送されたサンプルに標準試薬が添加される。添加は、検体搬送手段１１２内の試薬容器中の標準試薬を回転アーム１０５で吸引し、サンプル搬送部１１０内のサンプルへの添加が行われる。標準試薬は通常、サンプル中に含まれる検査・分析の目的となる薬剤の水素（Ｈ）や炭素（Ｃ）を²Ｈや¹³Ｃ等で置換した安定同位体もしくは、目的となる薬剤の類似化合物が用いられる。回転アーム１０５，回転アーム１０６および回転アーム１０７の先端には試薬の吸引・吐出ができるピペットまたはシリンジがあり、試薬の吸引・吐出後先端を自動に洗浄できる機構が備わっている。

本実施例では固相抽出カートリッジとして、特定成分と物理的あるいは化学的に反応して特定成分を捕捉する物質を用いて捕捉した特定成分を、溶剤を用いて再溶出させる方法を用いたが、特定成分が分離できればこれ以外の方法であってもかまわない。上記以外では例えばフィルターによって特定の大きさの成分を除去する方法などが考えられる。

〔固相抽出カートリッジ１０２の脱着〕
カートリッジ保持容器１０３はカートリッジ搬送手段１０１内に中心から同角度で均等に配置されており、固相抽出カートリッジ１０２は処理毎に取り替え可能である。図中には示されていないカートリッジ交換機構により使用後の固相抽出カートリッジを取り外し、カートリッジ搬送手段１０１上の空いた固相抽出カートリッジ保持容器１０３に新しい固相抽出カートリッジを搬送する。未使用の固相抽出カートリッジは、固相抽出カートリッジ保管部１０９に保管されており、回転アーム１０４により順次搬送されカートリッジ保持容器１０３内に設置される。固相抽出カートリッジ１０２はベルトコンベアーのような有限軌道を持つ移送手段でカートリッジ保持容器１０３内へ設置される場合もある。固相抽出カートリッジ内部のカラム自体を処理毎に交換することも考えられる。その場合は、カラムを固相抽出カートリッジから図中には示されていないカラム交換機構により取り出し、空いた固相抽出カートリッジ内へディスペンシング方式でカラムを収容する。カートリッジ自体は処理毎に繰り返し使用できるため運用コスト低下につながる。

また、固相抽出カートリッジやカラムは、カートリッジ搬送手段１０１の上方からカートリッジ保持容器内またはカートリッジ内に落下収容される仕組みも考えられる。

〔固相抽出カートリッジ１０２の抽出前洗浄工程〕
次に固相抽出カートリッジ１０２の洗浄が行われる。洗浄工程は、カートリッジ搬送手段１０１が回転アーム１０６の動作範囲内まで回転し、検体搬送手段１１２内のサンプル容器中の洗浄試薬を回転アーム１０６が吸引し、洗浄試薬が固相抽出カートリッジ１０２へ注入される。そして、カートリッジ搬送手段１０１は、圧力負荷部１０８の動作範囲内まで回転し、圧力が負荷され洗浄試薬が固相抽出カートリッジ１０２の上部から下部へ移動することで洗浄工程が行われる。通常、洗浄溶液はメタノールまたはアセトニトリル等の有機溶媒が用いられるが、本実施例では１００％メタノール溶液を採用した。また、カートリッジ搬送手段１０１の垂直下部に同形状の抽出溶液受皿機構１１７が配置され、カートリッジ搬送手段１０１および抽出溶液受皿機構１１７の回転角度によって、カートリッジ保持容器１０３の垂直下部には、受皿容器１１８と廃液受１１９が交互に配置される。その様子を図２中の２Ａと２Ｂに示す。洗浄工程ではカートリッジ保持容器１０３の下部には廃液受１１９が配置され、固相抽出カートリッジ１０２の下部に移動した洗浄液は廃液受１１９を通り、廃液口１２０から廃棄される。なお、カートリッジ搬送手段１０１および抽出溶液受皿機構１１７の回転方向は時計回りおよび半時計回りどちらも回転可能な機構を持ち、次の操作位置に最短時間で移動できる方向に回転することができる。

カートリッジ搬送手段１０１上には、複数の固相抽出カートリッジ１０２が配置されており、各々の固相抽出カートリッジ１０２に対して試薬の吸引および注入操作と圧力の負荷操作を同時に行うことが可能である。カートリッジ搬送手段１０１の形状とカートリッジ保持容器１０３の位置関係は、円形のカートリッジ搬送手段１０１の中心から同角度で均等にカートリッジ保持容器１０３が位置している。ターンテーブルの形状は楕円形の場合や、複数のカートリッジ保持容器１０３の位置関係は、カートリッジ搬送手段１０１の中心から同角度で位置しない場合も考えられる。

ここで、圧力負荷部１０８の方式について説明する。固相抽出カートリッジ１０２内の抽出カラム６０７に試料を吸着または溶出させるためには、ある程度の時間，試料や試薬と抽出カラム６０７が接することが必要であり、例えば、１ccの抽出カラムを通過するために必要な時間は約１分である。一方、固相抽出カートリッジ１０２に試料や試薬を注入する時間は数秒であるので、圧力負荷部１０８が一箇所しかない場合はスループットが低下する。そこで圧力負荷部および試薬を注入するための回転アーム１０６を複数箇所備え、またランダムアクセス性のあるターンテーブル上にカートリッジを設置することで、同時に複数のサンプルを処理してスループットの向上を図ることができる。また、一旦圧力を負荷した後も一定時間圧力を保つ機構を備えることでスループットの向上を図ることも可能である。一例として、図６に開口部に一方弁機能を持つ蓋が設けられた固相抽出カートリッジの概要図を示す。図６に示した固相抽出カートリッジ１０２の上部には一方弁機能を持つ弁蓋６０５が備わっており、圧力負荷部１０８で固相抽出カートリッジ１０２内に加えられた圧力を保つことができる。この機構により、カートリッジ搬送手段１０１を回転させながら、固相抽出カートリッジ１０２に対して試料，試薬の吸引および注入操作と圧力の負荷操作が同時に行うことが可能であり、スループットが向上する。

図４は圧力負荷部の正面図であり、圧力負荷部が押圧負荷方式の場合の図である。固相抽出カートリッジ１０２に注入された溶液は固相抽出カートリッジ１０２中の抽出カラムによる抵抗により、溶液は自重に従って固相抽出カートリッジ１０２上部から下部に移動することはできないため、固相抽出カートリッジに溶液が注入された後に圧力を負荷してカラムへの浸透を促進させる必要がある。本実施例では、カートリッジ搬送手段１０１の上部に圧力負荷部１０８を備え、固相抽出カートリッジ１０２の上部からポンプなどで加圧することで固相抽出カートリッジ内へ通液を促進する。カートリッジ内に圧力を負荷する際には、ターンテーブルにかかる圧力によってターンテーブルが損傷するのを防ぐために、ターンテーブル下部に支えを設ける。また、同様にターンテーブルにかかる圧力による損傷を防ぐために、ターンテーブル上部から垂直方向に均等に圧力がかかるようにターンテーブルの中心から対称となる位置に複数の圧力負荷部を設ける場合も考えられる。図５は圧力負荷部が引圧方式の場合の図である。バキュームラック５０７と真空ポンプ５０８および蓋５０６が備わっており、引圧時に固相抽出カートリッジ１０２と受皿容器１１８もしくは廃液受１１９が引圧になるような機構をもち、引圧状態で試薬や試料が固相抽出カートリッジ１０２の上部から下部へ移動することで通液が行われる。

〔固相抽出カートリッジ１０２の平衡化工程〕
一旦有機溶媒で洗浄された固相抽出カートリッジ１０２は、試料中の目的成分が固相抽出カートリッジ１０２へ吸着できる状態になるように平衡化が行われる。平衡化工程は、検体搬送手段１１２が回転アーム１０６の動作範囲内まで回転し、検体搬送手段１１２内の試薬容器中の平衡化試薬を回転アーム１０６が吸引し、平衡化試薬が固相抽出カートリッジ１０２へ注入される。そして、カートリッジ搬送手段１０１は、圧力負荷部の動作範囲内まで回転し、圧力が負荷され平衡化試薬が固相抽出カートリッジ１０２の上部から下部へ移動することで平衡化工程が行われる。通常、平衡化溶液は水系の溶液が用いられるが、本実施例では１００％水の溶液を採用した。平衡化工程ではカートリッジ保持容器１０３の下部には廃液受１１９が配置されることになり、固相抽出カートリッジ１０２の下部に移動した洗浄液は廃液受１１９を通り、廃液口１２０から廃棄される。

〔固相抽出カートリッジへの吸着工程〕
平衡化が行われた固相抽出カートリッジ１０２へ標準試薬の添加が行われた試料を注入し、試料中の目的成分の吸着を行う。吸着工程は、検体搬送部１１０が回転アーム１０５の動作範囲内まで移動し、回転アーム１０５が検体搬送部１１０内から試料を吸引し、固相抽出カートリッジ１０２上部へ注入する。そして、カートリッジ搬送手段１０１は、圧力負荷部の動作範囲内まで回転し圧力が負荷され、試料が固相抽出カートリッジ１０２の上部から下部へ移動することで吸着工程が行われる。吸着工程ではカートリッジ保持容器１０３の下部に廃液受１１９が配置されることになり、固相抽出カートリッジ１０２の下部に移動した試料中の成分のうち、固相抽出カートリッジ１０２に吸着しなかった溶液は廃液受１１９を通り、廃液口１２０から廃棄されることとなる。

あるいは、吸着工程で試料中の目的成分以外の成分を吸着させ目的成分をカートリッジ保持容器１０３下部の受容器に収容するようにしてもよい。その場合は抽出工程に要するステップが簡略化されるので短時間での抽出が可能となる。先に述べたようにフィルターなど、カラム以外の抽出方法を用いる場合も考えられる。

〔液面感知機構〕
ここで、液面感知機構について説明する。図７は液面感知機構の概略図である。試料により粘性等の性状が異なることがあり、固相抽出カラムへ吸着を行う際に同じ圧力を負荷しても均一に抽出できないことがある。そこで、カートリッジ搬送手段１０１の外側にＣＣＤカメラ１（７０１）を配置し、カートリッジ搬送手段１０１を順次回転させながら固相抽出カートリッジ１０２の液面を観察し、至適液面高さでない場合カートリッジ搬送手段１０１は、圧力負荷部の動作範囲内まで回転し再度圧力が負荷される。抽出溶液受皿機構１１７の外側のＣＣＤカメラ２（７０２）にも同機構は備わっており、抽出溶液受皿機構１１７が回転しながら受皿容器の液面感知を行う。ＣＣＤカメラ１（７０１）とＣＣＤカメラ２（７０２）は両方用いても、片方だけを用いて液面検出しても良い。またＣＣＤカメラを用いた液面感知機構以外にも、一般的に液面検知として用いられる機構であれば固相抽出の再現性を向上させることができる。

〔カラム内不要成分の洗浄工程〕
吸着工程で、固相抽出カートリッジ１０２に吸着した試料成分のうち、洗浄工程を行うことで、非特異的に吸着した成分が固相抽出カートリッジ１０２から脱離し、目的となる成分の濃縮が行われる。洗浄工程は、検体容器１１１が回転アーム１０６の動作範囲内まで回転し、検体容器１１１内の試薬容器中の洗浄試薬を回転アーム１０６が吸引し、カートリッジ搬送手段１０１上で吐出することで固相抽出カートリッジ１０２に注入される。そして、カートリッジ搬送手段１０１は、圧力負荷部の動作範囲内まで回転し、圧力が負荷され、洗浄試薬が固相抽出カートリッジ１０２の上部から下部へ移動することで洗浄工程が行われる。通常、洗浄溶液はメタノールまたはアセトニトリル等の有機溶媒を含む溶液が用いられるが、本実施例では５％メタノール溶液を採用した。洗浄工程ではカートリッジ保持容器１０３の下部には廃液受１１９が配置されることになり、固相抽出カートリッジ１０２の下部に移動した洗浄液は廃液受１１９を通り、廃液口１２０から廃棄される。

〔目的成分の溶出工程〕
固相抽出カートリッジ１０２に吸着している目的成分の溶出を行う。溶出工程は洗浄工程と同様に溶出試薬が固相抽出カートリッジ１０２へ注入され、圧力が負荷され、溶出試薬が固相抽出カートリッジ１０２の上部から下部へ移動することで溶出工程が行われる。通常、溶出溶液はメタノールまたはアセトニトリル等の有機溶媒が用いられるが、本実施例では１００％メタノール溶液を採用した。溶出工程ではカートリッジ搬送手段１０１および抽出溶液受皿機構１１７の回転角度によって、カートリッジ保持容器１０３の垂直下部には、受皿容器１１８が配置され、固相抽出カートリッジ１０２の下部に移動した溶出溶液は受皿容器１１８に注入される。

〔イオン化試薬添加工程〕
溶出工程で抽出された抽出試料は、回転アーム１０７によって吸引・吐出され、試料を流路内に導入するサンプル導入部へ送られる。図３中の３．Ａは回転アーム１０７の正面図である。回転アーム１０７は、受皿容器１１８からの試料の吸引およびサンプル導入部への注入を行うために用いられる。回転アーム１０７の形状は、固定軸２０１から水平方向に部材１（２０２）が配置され、部材１（２０２）の先端から垂直方向に部材２（２０３）が配置され、部材２（２０３）の先端から水平方向に部材３（２０４）が配置され、部材３（２０４）の先端から垂直方向に部材４（２０５）が配置された形状であり、部材４（２０５）の先端にはシリンジもしくはシリンジチップが備わっており溶液の吸引および吐出を行うことができる。受皿容器１１８は抽出溶液受皿機構１１７に固定されており、上部にカートリッジ搬送手段１０１が配置されていることから、回転アーム１０７は、カートリッジ搬送手段１０１と抽出溶液受皿機構１１７の間を移動可能な形状になっている。図３．Ｂに回転アーム１０７の代替案を示す。本回転アームは、固定軸３０１から斜めに部材１（３０２）が配置されており、部材１（３０２）の先端にはシリンジもしくはシリンジチップが備わっており溶液の吸引および吐出を行うことができる。本回転アームは回転アーム３．Ａに比べて、簡素な構成になっており安価に作製することが可能である。また、回転アームではなく、配管構造によって試料導入部へ抽出試料を導入することも考えられる。

イオン化部１１５に導入された試料は、高温・高電圧下で成分〔Ｍ〕にプロトン〔Ｈ⁺〕が付加した〔Ｍ＋Ｈ⁺〕の電荷をもった状態でイオン化が行われ、質量分析部１１６に導入される。イオン化部ではプロトン多荷の状態が必須であるため、固相抽出カートリッジ１０２で目的となる成分が濃縮された溶液にイオン化試薬が添加される。通常、イオン化試薬はギ酸や酢酸の有機酸が用いられるが、本実施例では添加後の濃度が０.１％になるようにギ酸溶液を添加した。

〔検出部への導入工程〕
イオン化試薬が添加された成分試料が検出部１Ｂに導入され、検査・分析が行われる。検出部１Ｂへの薬剤の導入は、抽出溶液受皿機構１１７が回転アーム１０７の動作範囲内まで回転し、受皿容器１１８から成分試料を吸引して、サンプル導入口へ注入する。

本実施例では、イオン化部１１５は、エレクトロイオンスプレーイオン化法（ＥＳＩ）または大気圧化学イオン化法（ＡＰＣＩ）を用いた。図８に検出部の代替案（その１）の構成図を示す。イオン化部には、ＭＡＬＤＩプレート８０２とレーザー光線８０１でイオン化を行うマトリックス支援レーザー脱離イオン化（ＭＡＬＤＩ）法も考えられる。図９に検出部の代替案（その２）の構成図を示す。サンプル導入口９０３の後段、イオン化部９０５の前段に分離カラム９０４を配置した構成も考えられる。測定前に分離カラム９０４で成分試料を分離することで、目的成分の他に夾雑物が多く含まれ精度良い測定が難しい場合にも、単位時間あたり質量分析器に導入される成分数が減少するために精度良い測定が可能となる。分離カラム９０４として、逆相カラム，順相カラム，陽イオン交換カラム，陰イオン交換カラム等が用いられる。採用した分離カラムに合わせて、ポンプ１（９０１）とポンプ２（９０２）の溶離液は適宜選択し、グラジエント勾配をかけながら成分の分離を行う。また、図１０に検出部の代替案（その３）の構成図を示す。スループット向上させるために、分離カラム１００４をリボルバー式に多連に配置した構成になっている。目的の薬剤が分離カラム１００４から溶出する時間に合わせてイオン化部１００５と分離カラム１００４を直列に配置させることで、分離カラムの洗浄や平衡化を行う時間を分離カラム間で並行に進めることが可能となりスループットが向上する。

〔制御部の構成〕
図１１に制御装置１２１による制御方法を示す。なお、本装置を構成しているカートリッジ搬送手段１０１，回転アーム１０４，回転アーム１０５，回転アーム１０６，回転アーム１０７，圧力負荷部１０８，検体容器１１１，検体搬送手段１１２，カートリッジ保管部１０９，サンプル導部１１４，質量分析部１１６，ポンプ１１３およびイオン化部１１５は制御装置１２１で処理可能であり、一連の工程を自動制御できるため全体の処理時間が効率良く管理できる。

本発明の一実施例である、自動質量分析装置の概略構成を示す平面図。 本発明の一実施例である、自動質量分析装置の概略構成を示す正面図。 本発明の一実施例に用いられる回転式アームの正面図。 圧力負荷部が押圧負荷方式の場合の、圧力負荷部の正面図。 圧力負荷部が引圧負荷方式の場合の、圧力負荷部の正面図。 弁機能がついた固相抽出カートリッジの概要図。 液面感知機能の概略図。 検出部の代替案図（その１）。 検出部の代替案図（その２）。 検出部の代替案図（その３）。 制御装置による、固相抽出部および検出部の制御方法。

符号の説明

１０１ カートリッジ搬送手段
１０２ 固相抽出カートリッジ
１０３ カートリッジ保持容器
１０４−１０７ 回転アーム
１０８ 圧力負荷部
１０９ カートリッジ保管部
１１０ 検体搬送部
１１１ 検体容器
１１２ 検体搬送手段
１１３ ポンプ
１１４ サンプル導入部
１１５ イオン化部
１１６ 質量分析部
１１７ 抽出溶液受皿機構
１１８ 受皿容器
１１９ 廃液受
１２０ 廃液口
１２１ 制御装置

Claims (20)

1. 被検液中から特定の成分を分離する分離剤と、
   前記分離剤を収容する収容部と、
   前記収容部を複数個保持する保持部と、
   前記収容部に圧力を負荷する圧力負荷部と、
   前記保持部と前記圧力負荷部との相対位置を変化させる相対位置変化機構と、
   前記圧力負荷部から前記収容部に加えられた圧力を保持する圧力保持部とを備えたことを特徴とする前処理装置。
2. 請求項１記載の前処理装置において、
   前記圧力保持部は前記収容部の上部に設けられた蓋状であり、前記相対位置変化機構で移送されて圧力負荷部による圧力負荷が行われていない時でも圧力を保持することを特徴とする前処理装置。
3. 請求項１記載の前処理装置において、
   前記収容部から滴下する抽出試料を受ける受容器と、廃液を受ける廃液容器と、廃液を排出する廃液口を配置した抽出溶液受機構を備えたことを特徴とする前処理装置。
4. 請求項３記載の前処理装置において、
   前記抽出溶液受機構は前記保持部の下方に配置され、前記相対位置変化機構によって移送されることを特徴とする前処理装置。
5. 請求項１記載の前処理装置において、
   前記圧力負荷部は、前記相対位置変化機構によって前記圧力負荷部の動作範囲内に移送された任意の収容部に圧力を負荷することを特徴とした前処理装置。
6. 請求項１から５いずれか一項記載の前処理装置において、
   前記圧力負荷部は前記保持部の上方に配置され、前記圧力負荷部の下方に位置付けられた収容部を加圧することを特徴とする前処理装置。
7. 請求項１から５いずれか一項記載の前処理装置において、
   前記圧力負荷部は前記保持部の下方に配置され、前記複数の収容部のうち少なくともいずれかの収容部の上方に圧力保持部を備え、前記蓋を備える収容部に対して前記圧力負荷部は負圧を負荷することを特徴とする前処理装置。
8. 請求項６記載の前処理装置において、
   前記圧力負荷部の動作範囲内の前記保管部下部に支えを設置したことを特徴とする前処理装置。
9. 請求項６記載の前処理装置において、
   前記圧力負荷部は複数配置され、前記保持部上に圧力が負荷する位置が前記保持部の中心から対称となることを特徴とする前処理装置。
10. 請求項１から９いずれか一項記載の前処理装置において、
    前記保持部は無限軌道を有し、その軌道上に複数の収容部を保持可能で、前記相対位置変化機構によって移送されることを特徴とする前処理装置。
11. 請求項１０記載の前処理装置において、
    前記相対位置変化機構は前記保持部及び前記溶液受機構を次の操作位置に最短時間で到着する方向に移送することを特徴とする前処理装置。
12. 請求項２から１１のいずれか一項記載の前処理装置において、
    前記収容部中または抽出溶液受容器中の被検液量感知のため、前記保持部の外側又は抽出溶液受機構の外側、あるいはその両方にＣＣＤカメラを設置したことを特徴とする前処理装置。
13. 請求項１２記載の前処理装置において、
    前記ＣＣＤカメラで検出された被検液量に応じて抽出試料を受ける受容器と廃液を受ける廃液容器とを切り替えることを特徴とする前処理装置。
14. 請求項１から１３のうちいずれか一項記載の前処理装置において、
    前記分離剤は通液された被検液中から特定の成分を分離することを特徴とする前処理装置。
15. 請求項１から１４のうちいずれか一項記載の前処理装置において、
    前処理完了毎に新しい収容部と交換する収容部交換機構を備えたことを特徴とする前処理装置。
16. 請求項１から１４のうちいずれか一項記載の前処理装置において、
    前処理完了毎に新しい分離剤と交換する分離剤交換機構を備えたことを特徴とする前処理装置。
17. 請求項１から１６のうちいずれか一項記載の前処理装置において、
    前記前処理装置で得られた抽出試料をイオン化部へ輸送する輸送機構と、前記抽出試料をイオン化するイオン化部と、前記イオン化部においてイオン化された抽出試料を分析する質量分析部と、全工程を自動制御する自動制御部とを備えた分析装置。
18. 請求項１７記載の分析装置において、
    前記イオン化部の前段に分離カラムを設けたことを特徴とする自動分析装置。
19. 請求項１８記載の自動分析装置において、
    前記分離カラムは、逆相カラム，順相カラム，陽イオン交換カラム，陰イオン交換カラムが用いられ、これらの分離カラムはリボルバー式に多連に配置されたことを特徴とする自動分析装置。
20. 請求項１９記載の自動分析装置において、
    前記分離カラムから抽出試料が溶出する時間に合わせて前記分離カラムと前記イオン化部を直列に配列することを特徴とする自動分析装置。

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