JP2011007666A - Sample liquid dilution method and device of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、サンプル液を、所望の分析処理に必要な状態に希釈するためのサンプル液希釈装置に関する。 The present invention relates to a sample liquid diluting apparatus for diluting a sample liquid to a state necessary for a desired analysis process.
従来、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)や表面プラズモン共鳴法(SPR法)を自動で行う分析機器を使用する場合、希釈操作を伴うサンプル液調整が必要となる。 Conventionally, when using an analytical instrument that automatically performs high-performance liquid chromatography (HPLC) or surface plasmon resonance (SPR method), sample solution adjustment involving dilution operation is required.
マニュアル操作によるサンプル液希釈方法としては、サンプル液及び希釈液の計量採液手段としてマイクロピペッターと混合手段としてボルテックスミキサーとを用いる方法が一般的であるが、計量採液手段にホールピペットと混合手段にメスフラスコとを用いた単純なサンプル液希釈方法が最も高精度でより定量的な希釈を行うことが出来るのが現状である。 As a sample liquid dilution method by manual operation, a method using a micropipette as a measuring liquid collecting means and a vortex mixer as a mixing means is generally used, but a whole pipette and a mixing means are used as the measuring liquid collecting means. In addition, a simple sample solution dilution method using a volumetric flask can perform more quantitative dilution with the highest accuracy.
また、ラボラトリーオートメーションシステム(以降LAS)においてのサンプル液希釈方法は、ディスペンサーによるピペッティングを行い、ボルテックスミキサーやシェイカーなどによる混合が用いられている(例えば特許文献1、2)。
As a sample liquid dilution method in a laboratory automation system (hereinafter LAS), pipetting by a dispenser is performed, and mixing by a vortex mixer, a shaker or the like is used (for example,
しかし、上述の如き従来の技術におけるマニュアル操作では、個人の技術が必要とされ、誰が行っても高精度であるとは言えず、人為的なミスなども起こりやすいという問題があった。 However, manual operation in the conventional technology as described above requires personal skills, and cannot be said to be highly accurate by anyone, and there is a problem that human error is likely to occur.
また、LASにおいて実装されているディスペンサーは、約10μl〜1000μlの採液容量が一般的であるが、繰り返し分注精度は0.5%以下程度であるものの、この容量範囲を超えた精度の高い分注は難しく、LASによる1回当たりの高精度な希釈倍率は100倍程度であり、通常、希釈を必要とする酵素免疫測定法(ELISA法)や表面プラズモン共鳴法(SPR法)では数万倍以上の希釈が必須であり、LAS内でこの希釈倍率を実現するには複数回の希釈が必要とされ、希釈精度が低下してしまうという問題があった。 In addition, the dispenser mounted in LAS generally has a liquid collection volume of about 10 μl to 1000 μl, but the repeated dispensing accuracy is about 0.5% or less, but the accuracy exceeding this volume range is high. Dispensing is difficult, and the highly accurate dilution rate per one time by LAS is about 100 times. Usually, enzyme immunoassay (ELISA method) and surface plasmon resonance method (SPR method) that require dilution are tens of thousands. There is a problem that dilution more than double is essential, and in order to achieve this dilution ratio in the LAS, multiple dilutions are required, resulting in a reduction in dilution accuracy.
さらに、現在LASを用いての全自動ELISAシステムは数多く販売されているが、非常に高価であり、上述の理由から高精度も期待できない。 Furthermore, although many fully automatic ELISA systems using LAS are currently sold, they are very expensive and high accuracy cannot be expected for the reasons described above.
本発明は、上述の如き従来の問題を鑑み、安価かつ操作が容易で高精度のサンプル液希釈を自動で行うことができるサンプル液希釈方法及びその装置の提供を目的とする。 An object of the present invention is to provide a sample liquid dilution method and an apparatus thereof that can automatically perform high-precision sample liquid dilution that is inexpensive, easy to operate, and in view of the above-described problems.
上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項1に記載の発明は、一対のシリンジを、シリンジ筒体間連通路を介して連通させた装置を使用し、前記両シリンジとシリンジ筒体間連通路によって構成される希釈攪拌液収容部内にサンプル液と希釈液とを注入し、前記シリンジ筒体間連通路をオリフィスとしこれを通じて前記両液を両シリンジ内へ往復移動させることによってサンプル液と希釈液とを混合させることを特徴としてなるサンプル液希釈方法にある。
The invention according to
請求項2に記載の発明は、一端が閉鎖された筒状の第一シリンジ筒体と、該シリンジ筒体内に往復動自在に挿入され、手動又は往復駆動機構によって強制往復動作されるプランジャーとからなる第1シリンジと、少なくとも一端が閉鎖された筒状の第二シリンジ筒体と、該シリンジ筒体内に往復動自在に挿入されたプランジャー又はピストンからなる第二シリンジと、前記両シリンジのシリンジ筒体閉鎖端部間を連通させるシリンジ筒体間連通路と、前記両シリンジの何れか一方内にサンプルを定量供給するサンプルインジェクターと、前記両シリンジの何れか一方内に希釈液を供給する希釈液供給手段とを備え、前記両シリンジとシリンジ筒体間連通路から構成される液収容部内に前記サンプルインジェクターからサンプル液を、希釈液供給手段から希釈液をそれぞれ注入させ、前記プランジャーを往復動作させることによって前記両液を、前記シリンジ筒体間連通路を通して両シリンジ内へ往復移動させて混合させるようにしたことを特徴としてなるサンプル液希釈装置にある。 The invention according to claim 2 is a cylindrical first syringe cylinder whose one end is closed, and a plunger which is reciprocally inserted into the syringe cylinder and is forced to reciprocate manually or by a reciprocating drive mechanism. A first syringe comprising: a cylindrical second syringe cylinder having at least one end closed; a second syringe comprising a plunger or a piston reciprocally inserted into the syringe cylinder; and the two syringes A communication path between syringe cylinders for communicating between the closed ends of the syringe cylinders, a sample injector for quantitatively supplying a sample into one of the two syringes, and a diluent to be supplied into one of the two syringes A diluent supply means, and the sample solution is supplied from the sample injector into the liquid storage portion constituted by the syringe and the communication path between the syringe barrels. The sample is characterized in that the diluent is injected from each means, and the plunger is reciprocated to reciprocate the two solutions into the syringes through the communication path between the syringe barrels. In the liquid diluter.
請求項3に記載の発明の特徴は、請求項2の構成に加え、前記シリンジ筒体間連通路に給排液路を連通させ、該給排液路に切り換え弁を介して前記希釈液供給手段からの希釈液供給路と前記希釈混合液排出路とを切り換え連通自在としたことにある。 According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the second aspect, a supply / drain liquid path is connected to the communication path between the syringe cylinders, and the dilution liquid supply is connected to the supply / drain liquid path via a switching valve. The dilute supply path from the means and the dilute mixture discharge path can be switched and communicated.
請求項4に記載の発明の特徴は、請求項2又は3の何れか1項の構成に加え、第二シリンジは、そのピストンによって仕切られた第二シリンジ筒体のシリンジヘッド側を液収容部とし、前記ピストンは、その背面側を復帰用加圧手段によって常時シリンジヘッド側に付勢されていることにある。 According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration of any one of the second and third aspects, the second syringe is configured such that the syringe head side of the second syringe cylinder partitioned by the piston is disposed on the liquid storage portion. The piston is always urged toward the syringe head by the return pressurizing means on the back side.
請求項5に記載の発明の特徴は、請求項4の構成に加え、復帰用加圧手段は、ピストンの背面側を密閉空間とし、該密閉空間内に圧力空気を充填した空気圧式加圧装置であることにある。 According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the fourth aspect, the return pressurizing means includes a pneumatic pressurizing device in which the back side of the piston is a sealed space and the sealed space is filled with pressurized air. It is to be.
本発明においては、一対のシリンジを、シリンジ筒体間連通路を介して連通させた装置を使用し、前記両シリンジとシリンジ筒体間連通路によって構成される希釈攪拌液収容部内にサンプル液と希釈液とを注入し、前記シリンジ筒体間連通路をオリフィスとしこれを通じて前記両液を両シリンジ内へ往復移動させることによってサンプル液と希釈液とを混合させるようにしたことにより、希釈液とサンプル液との混合液が、オリフィスから何れかのシリンジ内に流入する際に、激しい渦流が生じ、希釈液に対するサンプル液量が微少な、大希釈率である場合にあっても、均一な混合状態が短時間で容易に得られることとなり、希釈精度が向上する。 In the present invention, a device in which a pair of syringes are communicated with each other via a communication path between syringe barrels, and the sample liquid and The diluent is injected, and the sample liquid and the diluent are mixed by reciprocating the two solutions into the syringe through the syringe cylinder communication path as an orifice. Even when the mixed liquid with the sample liquid flows into one of the syringes from the orifice, a violent vortex occurs, and even if the sample liquid volume is very small and the dilution ratio is high, uniform mixing is possible. The state can be easily obtained in a short time, and the dilution accuracy is improved.
また、本発明は、一端が閉鎖された筒状の第一シリンジ筒体と、該シリンジ筒体内に往復動自在に挿入され、手動又は往復駆動機構によって強制往復動作されるプランジャーとからなる第1シリンジと、少なくとも一端が閉鎖された筒状の第二シリンジ筒体と、該シリンジ筒体内に往復動自在に挿入されたプランジャー又はピストンからなる第二シリンジと、前記両シリンジのシリンジ筒体閉鎖端部間を連通させるシリンジ筒体間連通路と、前記両シリンジの何れか一方内にサンプルを定量供給するサンプルインジェクターと、前記両シリンジの何れか一方内に希釈液を供給する希釈液供給手段とを備え、前記両シリンジとシリンジ筒体間連通路から構成される液収容部内に前記サンプルインジェクターからサンプル液を、希釈液供給手段から希釈液をそれぞれ注入させ、前記プランジャーを往復動作させることによって前記両液を、前記シリンジ筒体間連通路を通して両シリンジ内へ往復移動させて混合させるようにしたことによって、簡易で製造コストが低い装置によって高精度の希釈がなされる。 The present invention also includes a first cylindrical syringe barrel whose one end is closed and a plunger which is reciprocally inserted into the syringe barrel and is forced to reciprocate manually or by a reciprocating drive mechanism. 1 syringe, a cylindrical second syringe cylinder closed at least at one end, a second syringe consisting of a plunger or piston reciprocally inserted into the syringe cylinder, and syringe cylinders of both syringes A communication path between syringe cylinders for communicating between the closed ends, a sample injector for quantitatively supplying a sample into one of the two syringes, and a diluent supply for supplying a diluent into one of the two syringes Means for supplying the sample liquid from the sample injector into the liquid storage part constituted by the syringe and the communication path between the syringe barrels, from the diluent supply means. By injecting each of the diluents and reciprocating the plunger, the two liquids are reciprocated into the syringes through the communication path between the syringe barrels to be mixed. High precision dilution is achieved with low equipment.
更に、本発明では、前記シリンジ筒体間連通路に給排液路を連通させ、該給排液路に切り換え弁を介して前記希釈液供給手段からの希釈液供給路と前記希釈混合液排出路とを切り換え連通自在としたことにより、流路構成が簡略化され、装置の製造が容易となる。 Further, in the present invention, a supply / discharge liquid path is communicated with the syringe cylinder communication path, and the dilution liquid supply path and the diluted mixed liquid discharge from the dilution liquid supply means are connected to the supply / discharge liquid path via a switching valve. By making it possible to switch and communicate with the path, the flow path configuration is simplified, and the manufacture of the device is facilitated.
更に、本発明では、第二シリンジは、そのピストンによって仕切られた第二シリンジ筒体のシリンジヘッド側を液収容部とし、前記ピストンは、その背面側を復帰用加圧手段によって常時シリンジヘッド側に付勢させることにより、一方のシリンジのプランジャー飲みの操作によって、両シリンジ間への混合液の移動が効率よくなされる。 Furthermore, in the present invention, the second syringe uses the syringe head side of the second syringe cylinder partitioned by the piston as the liquid storage portion, and the piston is always on the syringe head side by the return pressurizing means on the back side. By energizing the plunger, the liquid mixture is efficiently moved between the syringes by an operation of drinking the plunger of one syringe.
更に、本発明は、前記復帰用加圧手段として、ピストンの背面側を密閉空間とし、該密閉空間内に圧力空気を充填した空気圧式加圧装置を使用することによって、構造が簡略化された装置とできる。 Further, according to the present invention, the structure is simplified by using a pneumatic pressurizing device in which the back side of the piston is a sealed space and the sealed space is filled with pressurized air as the return pressurizing means. Can with equipment.
次に、本発明の実施の態様を図面に示した実施例に基づいて説明する。図において1は混合攪拌部であり、2はサンプルインジェクター、3は希釈液供給部である。 Next, embodiments of the present invention will be described based on examples shown in the drawings. In the figure, 1 is a mixing and stirring unit, 2 is a sample injector, and 3 is a diluent supply unit.
混合攪拌部1には、第一シリンジ5及び第二シリンジ6とからなる 一対のシリンジを有している。第一シリンジ5は、円筒状をした第一シリンジ筒体10とプランジャー11とから構成されている。プランジャー11は、第一シリンジ筒体10内を気密性を維持させて仕切るピストン11aとこれに先端が固定された操作軸部11bとからなっている。
The mixing and stirring
第二シリンジ6は、円筒状の第二シリンジ筒体13と、その内部を気密性を維持させて仕切るピストン14と、該ピストン14を後述するシリンジヘッド20側に付勢するための復帰用加圧手段である空気圧室15とから構成されている。空気圧室15には圧縮空気が充填され、ピストン14の背面を常時加圧している。
The
両シリンジ5,6は、それぞれの先端が第一シリンジ筒体10と第二シリンジ筒体13が共通のシリンジヘッド20と一体となっており、後端が共通のフランジブロック21と一体となっている。第一シリンジ筒体10の後端はフランジブロック21の背面に開放され、その開口部よりプランジャー11が挿入されている。第二シリンジ筒体13の後端は栓体22によって閉鎖された密閉空間となっている。栓体22には逆止弁つきの空気注入口23が備えられている。
Both
尚、この実施例ではピストン14の背面を押圧する復帰用加圧手段として空気圧を利用しているが、この他コイルスプリングなどの弾性材を使用しても良い。
In this embodiment, air pressure is used as the return pressurizing means for pressing the back surface of the
シリンジヘッド20には、両シリンジ筒体10,13の閉鎖端部間を連通させるシリンジ筒体間連通路25が形成されている。このシリンジ筒体間連通路25は、両シリンジ筒体10,13の内径に比べては小径に形成され両シリンジ筒体10,13を連通させるオリフィス(絞り流路)を構成している。このシリンジ筒体間連通路25と両シリンジ5,6内が希釈攪拌液収容部となっている。
The
シリンジ筒体間連通路25にはその中央部分を開閉弁26によって開閉できるようになっているとともに、その第一シリンジ筒体10側に給排液路27が連通され、第二シリンジ筒体13側にはサンプル注入路28が連通されている。尚、サンプル注入路28はシリンジ筒体間連通路25ではなく、直接第二シリンジ筒体13の閉鎖端部に連通させても良い。
A central portion of the syringe
サンプルインジェクター2は、ステータ30内に回転可能に収容しロータ31を有し、ロータ31には計量ループ32が備えられ、その両端がロータ外周に開口されている。ステータ30には計量ループ32の両端が整合する2つのサンプル計量用のポート32a,32b及びサンプル送出用のポート33a,33bが備えられ、サンプル計量用の一方のポート32aにはサンプルを注入するためのサンプルシリンジ34が連通され、他方のポート32bには余剰サンプル収容容器35に通じる余剰サンプル排出流路36が連通されている。
The sample injector 2 is rotatably accommodated in a
また、サンプル送出用の一方のポート33aにはサンプル送出シリンジ37が連通され、他方のポート33bにはサンプル注入路28が連通されている。サンプル注入路28には3方切り換え弁38を介して排液容器39に通じる排液路40が連通されるようになっている。
A
このように構成されるサンプルインジェクター2は、図2に示す状態で、サンプルシリンジ34によりサンプル液を注入して計量ループ32内にサンプル液を満たし、次いでロータを図3の状態に旋回させて送出シリンジ37より希釈液を注入することによって計量ループ32内のサンプル液がサンプル注入路28を通じて第二シリンジ筒体13内に注入されるようになっている。
In the state shown in FIG. 2, the sample injector 2 configured as described above injects the sample liquid by the
尚、3方切り換え弁38は、サンプル液を第二シリンジ筒体13内に注入した後、送出シリンジ37内に希釈液を廃液容器39側に流すことによって計量ループ32内を洗浄する際に使用する。
The three-
希釈液供給部3には、希釈液容器41が備えられ、該容器内の希釈液をデガッサ46を通して前述した混合攪拌部1の給排液路27に通じる希釈液供給路42を有している。希釈液供給路42は、給排液路27に対して切り換え連通されるように3方切り換え弁43の一方の切り換えポートに連通されている。この3方切り換え弁34の他方の切り換えポートには、希釈混合済み液を収容するための希釈済み液容器44に通じる希釈混合液排出路45が連通されている。
The
このように構成される装置を使用したサンプル液希釈方法について説明する。先ず、図3に示すように、第一シリンジ5のプランジャー11及び第二シリンジ6のピストン14が最もシリンジヘッド側に押し込まれた状態とする。この時、3方切り換え弁38は、サンプル注入流路28トポート33bが連通される側に動作させ、開閉弁26を閉じた状態とする。
A sample solution dilution method using the apparatus configured as described above will be described. First, as shown in FIG. 3, the
この状態で送出シリンジ37を操作し、予め計量ループ32内に収容されているサンプル液を第二シリンジ6内に注入する。注入完了後切り換え弁38を操作してサンプル注入路28を閉じる。
In this state, the
次いで、図4に示すように3方切り換え弁43を希釈液流路42側が給排液路27に通じる側に向け、第一シリンジ5のプランジャー11を後退させる方向に動作させ、これによって希釈液容器41内の希釈液を第一シリンジ5内に吸引する。
Next, as shown in FIG. 4, the three-
このようにしてサンプル液と希釈液とを第一、第二のシリンジ5,6内に所望の希釈割合となるように収容した後、図1に示すように、3方切り換え弁43を廃液流路27が閉じられる側に動作させるとともに開閉弁26を開ける。
In this way, after the sample liquid and the diluted liquid are accommodated in the first and
この状態で、プランジャー11を押し込むことにより第一シリンジ5内の希釈液を第二シリンジ6内に注入する。この時シリンジ筒体間連通路25がオリフィスとなり、第二シリンジ筒体内入って急激に拡開されるため渦流が発生し、第二シリンジ6内にあるサンプル液と混合されて攪拌されることとなる。この時ピストン14はその背面の空気圧に抗して後退する。
In this state, the diluent 11 in the
このようにして第二シリンジ6内に希釈液が移動された後、プランジャー11を後退方向に動作させることによって、第二シリンジ6内の混合液が第一シリンジ5内に移動され、オリフィスとなっている連通路25から第一シリンジ筒体10内に流入する際に攪拌がなされる。このプランジャー11の操作を複数回行うことによって希釈液とサンプル液とが均一に混合される。
After the diluted solution is moved into the
この混合操作が終了した後、プランジャー11を後退側に動作させて混合液を第一シリンジ5内側に移動させた状態で図5に示すように、開閉弁26を閉じ、3方切り換え弁43を給排液路27が希釈混合液排出路44に通じるように操作し、しかる後プランジャー11を押し込み方向に動作させる。これによって第一シリンジ5内の混合液は、希釈済み液容器43内に送り出される。
After this mixing operation is completed, the
尚、希釈混合液の希釈済み液容器43内への押し出しは、第二シリンジ6内に混合液を移動させた状態で、3方切り換え弁43を操作することによって、ピストン14に対するその背面の空気圧によって押し出させるようにしても良い。
The pushing of the diluted liquid mixture into the diluted
また、この実施例では、プランジャー11を手動によって操作させる場合を示しているが、例えば、ステッピングモータとクランク機構とを組み合わせた電動駆動機構を使用してプランジャーを動作させるようにしてもよい。
In this embodiment, the
1 混合攪拌部
2 サンプルインジェクター
3 希釈液供給部
5 第一シリンジ
6 第二シリンジ
10 第一シリンジ筒体
11 プランジャー
11a ピストン
11b 操作軸部
13 第二シリンジ筒体
14 ピストン
15 空気圧室
20 シリンジヘッド
21 フランジブロック
22 栓体
23 空気注入口
25 シリンジ筒体間連通路
26 開閉弁
27 給排液路
28 サンプル注入路
30 ステータ
31 ロータ
32 計量ループ
32,32b サンプル計量用のポート
33a,33b サンプル送出用のポート
34 サンプルシリンジ
35 余剰サンプル収容容器
36 余剰サンプル排出流路
37 サンプル送出シリンジ
38 3方切り換え弁
40 排液路
41 希釈液容器
42 希釈液供給路
43 3方切り換え弁
44 希釈済み液容器
45 希釈混合液排出路
46 デガッサ
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