JP2019100875A - 試料を希釈する機能を備えた装置及び試料の希釈方法 - Google Patents

試料を希釈する機能を備えた装置及び試料の希釈方法 Download PDF

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Abstract

【課題】コンタミネーションの発生を防止しかつ試料量の正確性を維持しながら、試料と希釈液とが混合されやすくする。【解決手段】装置は、試料の調製を行なうための試料調製容器、試料を希釈するための希釈液を貯留する希釈液部、及びサンプリングニードルの動作を制御する制御部を備えている。制御部は、試料調製容器においてサンプリングニードルにより試料部から採取した試料に希釈液部から採取した希釈液を添加して試料の希釈を行なうように構成された希釈動作部を備えている。当該希釈動作部は、希釈液を試料よりも先にサンプリングニードルによって試料調製容器に分注し、希釈液が分注された後の試料調製容器に試料をサンプリングニードルによって分注した後で、試料よりも先にサンプリングニードルによって吸入されていた希釈液を試料調製容器に分注するように構成されている。【選択図】図６

Description

本発明は、試料を希釈する機能を備えた液体クロマトグラフ用オートサンプラなどの装置と、試料の希釈方法に関するものである。
生体試料から分析に不要な特定成分を除去して必要成分を試料として抽出する処理や、抽出された試料の濃縮や乾固をする乾固処理といった前処理と、前処理の施された試料についての液体クロマトフラフィー分析などの分析を自動で実行する分析システムが提案され、実施もなされている（特許文献１参照。）。
そのような分析システムでは、前処理装置で所定の前処理がなされた試料が分析装置のオートサンプラに転送され、オートサンプラがサンプリングニードルを用いて前処理済みの試料を採取して分析用の流路へ注入する。分析装置のオートサンプラでは、前処理装置から転送されてきた試料の調製として希釈液による希釈がなされる場合がある。
ＷＯ２０１４／０７２９７９Ａ１
試料の希釈は、オートサンプラ内に用意された試料調製容器内において前処理装置から転送されてきた試料と希釈液をサンプリングニードルに接続されたシリンジポンプによってそれぞれ測り採り、試料調製容器にそれぞれ分注して撹拌することにより行われる。
試料を希釈する際、サンプリングニードルによって試料を採取した後で希釈液の採取を行なうと、試料が希釈液を貯留する容器内に混入して希釈液が汚染されるという問題がある。また、サンプリングニードル内に試料が残留し、コンタミネーションを引き起こしたり、試料量の正確性が損なわれたりするという問題もある。
そのため、サンプリングニードル内に希釈液を吸入してから試料を吸入し、それらをまとめて試料調製容器に分注するようにすることが好ましい。試料よりも先に希釈液を吸入すれば、希釈液の容器内が試料によって汚染されることもなく、サンプリングニードル内の試料が希釈液によって洗い流され、サンプリングニードル内に試料が残存することも防止できる。
しかし、サンプリングニードル内に希釈液を吸入してから試料を吸入し、それらをまとめて試料調製容器に分注すると、希釈液よりも試料が先に試料調製容器に分注され、試料調製容器内の底部に試料の相が形成される。試料は希釈液よりも比重が高いため、試料調製容器の底部に試料が留まることとなる。このような状態では、試料調製容器内でサンプリングニードルによる吸入と吐出を繰り返しても、試料調製容器の底部に試料が溜まった状態は変化せず、試料と希釈液がうまく混合されないという問題がある。
そこで、本発明は、コンタミネーションの発生を防止しかつ試料量の正確性を維持しながら、試料と希釈液とが混合されやすくすることを目的とするものである。
本発明に係る装置は、試料が配置される試料部と、先端からの液の吸入と吐出を行なう移動式のサンプリングニードルと、前記サンプリングニードルにより前記試料部から採取された試料の調製を行なうための試料調製容器と、試料を希釈するための希釈液を貯留する希釈液部と、前記サンプリングニードルの動作を制御する制御部であって、前記試料調製容器において前記サンプリングニードルにより前記試料部から採取した試料に前記希釈液部から採取した希釈液を添加して試料の希釈を行なうように構成された希釈動作部を有する制御部と、を備えている。前記希釈動作部は、希釈液を前記試料よりも先に前記サンプリングニードルによって前記試料調製容器に分注し、希釈液が分注された後の前記試料調製容器に前記試料を前記サンプリングニードルによって分注した後で、前記試料よりも先に前記サンプリングニードルによって吸入されていた前記希釈液を前記試料調製容器に分注するように構成されている。
すなわち、本発明に係る装置では、試料の希釈を行なう際に、試料調製容器に試料を分注する前に希釈液を分注しておき、その後、試料と希釈液を順に分注する。試料の後で試料調製容器に分注される希釈液は、試料よりも先にサンプリングニードルによって吸入されていたものであり、その希釈液が分注されることによってサンプリングニードルや流路内に試料が残留することが防止されるとともに、試料量の正確性が確保される。試料調製容器内には試料よりも先に希釈液が分注されているため、試料が分注された直後から試料調製容器の底部に試料が滞留することがなく、試料と希釈液とが混合されやすい状態となる。
本発明の装置において、前記希釈動作部は、前記試料よりも先に前記サンプリングニードルによって吸入されていた前記希釈液を前記試料調製容器に分注した後で、前記サンプリングニードルによる前記試料調製容器内の液の吸入と吐出を１回以上行なうことにより前記試料及び前記希釈液を撹拌するように構成することができる。
本発明に係る試料希釈方法は、試料調製容器内においてサンプリングニードルを用いて試料に希釈液を添加して試料の希釈を行なう試料希釈方法である。当該方法は、希釈液を前記試料よりも先に前記サンプリングニードルによって前記試料調製容器に分注し、希釈液が分注された後の前記試料調製容器に前記試料を前記サンプリングニードルによって分注した後で、前記試料よりも先に前記サンプリングニードルによって吸入されていた前記希釈液を前記試料調製容器に分注する。
すなわち、本発明に係る試料希釈方法では、試料調製容器に試料を分注する前に希釈液を分注しておき、その後で試料を分注し、さらにその後で試料よりも先にサンプリングニードルによって吸入されていた希釈液を分注する。試料の後で希釈液が分注されることによってサンプリングニードルや流路内に試料が残留することが防止され、試料量の正確性が確保される。試料調製容器内には試料よりも先に希釈液が分注されているため、試料が分注された直後から試料調製容器の底部に試料が滞留することがなく、試料と希釈液とが混合されやすくなる。
本発明の方法では、前記試料よりも先に前記サンプリングニードルによって吸入されていた前記希釈液を前記試料調製容器に分注した後で、前記サンプリングニードルによる前記試料調製容器内の液の吸入と吐出を１回以上行なうことにより前記試料及び前記希釈液を撹拌することができる。
本発明の装置によれば、希釈液が分注された後の試料調製容器に試料が分注され、その後、試料よりも先にサンプリングニードルによって吸入されていた希釈液が分注されるように構成されているので、コンタミネーションを防止しかつ試料量の正確性を確保しながら、試料と希釈液とが混合されやすい状態にすることができる。
本発明の方法によれば、希釈液が分注された後の試料調製容器に試料を分注し、その後、試料よりも先にサンプリングニードルによって吸入されていた希釈液を分注するので、コンタミネーションを防止しかつ試料量の正確性を確保しながら、試料と希釈液とが混合されやすい状態にすることができる。
分析システムの構成の一例を概略的に示すブロック図である。 前処理装置の構成の一例を示す平面図である。 ＬＣシステムの一実施例を示す平面図である。 同実施例の希釈動作を行程順に説明するための概念図である。 図４の希釈動作の続きを説明するための概念図である。 同実施例の希釈動作を説明するためのフローチャートである。
本発明の装置を実現する装置が組み込まれた分析システムの一実施例について、図１を用いて説明する。
分析システム１は、前処理装置１００、液体クロマトグラフシステム（以下、ＬＣシステム）２００、質量分析計（ＭＳ）３００及びシステム管理装置４００を備えている。前処理装置１００、ＬＣシステム２００及びＭＳ３００はシステム管理装置４００によってその動作管理がなされる。システム管理装置４００は、前処理装置１００、ＬＣシステム２００及びＭＳ３００の制御や管理を行なうためのソフトウェアを備えた専用のコンピュータ又は汎用のＰＣによって実現することができる。
ＬＣシステム２００の詳細については後述するが、ＬＣシステム２００は、前処理装置１００において前処理が施された試料の液体クロマトグラフィー分析を行なうためのものであり、前処理装置１００から転送されてきた試料を採取し、液体クロマトグラフィー用の分析流路にその試料を注入するためのオートサンプラ２０２を備えている。オートサンプラ２０２は、前処理装置１００から転送されてきた試料を希釈する機能を備えており、本発明に係る装置を実現するものである。なお、前処理装置１００が試料の希釈を行なう機能を備えている場合には、本発明に係る装置が前処理装置１００によって実現されてもよい。
前処理装置１００の構成の一例について、図２を用いて説明する。
前処理装置１００は、前処理容器１５０を試料ごとに１つずつ用いて必要な前処理項目を実行する。前処理装置１００には、各前処理項目を実行するための複数の処理ポートが設けられており、試料を収容した前処理容器をいずれかの処理ポートに設置することで、その前処理容器に収容された試料に対し各処理ポートに対応する前処理項目が実行されるようになっている。
前処理容器１５０は搬送アーム１２４によって搬送される。搬送アーム１２４は先端側に前処理容器１５０を保持するための保持部１２５を有し、保持部１２５が円弧状の軌道を描くようにその基端部を保持する鉛直軸１２９を回転中心として水平面内において回転する。前処理容器１５０の搬送先である各処理ポートやその他のポートは、すべて保持部１２５が描く円弧状の軌道に沿って設けられている。
試料を収容した試料容器１０６を設置するための試料設置部１０２が設けられ、その近傍に試料設置部１０２に設置された試料容器から試料を採取するサンプリングアーム１２０が設けられている。試料設置部１０２には複数の試料容器１０６を保持するサンプルラック１０４が円弧状に設置される。
サンプリングアーム１２０は、基端部を鉛直軸１２２が貫通し、軸１２２を中心とする水平面内での回転動作及び軸１２２に沿った鉛直方向への上下動を行なう。サンプリングノズル１２０ａはサンプリングアーム１２０の先端側でその先端が鉛直下方向を向くように保持されており、サンプリングアーム１２０によって水平面内における円弧状の軌道を描く移動と鉛直方向への上下動を行なう。
サンプリングノズル１２０ａの軌道上で、かつ搬送アーム１２４の保持部１２５の軌道上の位置に分注ポート１３２が設けられている。分注ポート１３２は前処理容器１５０に対してサンプリングノズル１２０ａが試料を分注するためのポートである。
試料設置部１０２の内側には、複数の試薬容器１０８が円弧状に並んで配置されている。試薬容器１０８から試薬を採取するための試薬アーム１２６が設けられている。試薬アーム１２６は基端が搬送アーム１２４と共通の鉛直軸１２９によって支持されており、水平面内において回転するとともに上下動を行なうようになっている。試薬アーム１２６の先端部にプローブ１２７が設けられている。プローブ１２７は、その先端が鉛直下方向を向いた状態で設けられており、搬送アーム１２４の保持部１２５と同一の円弧状の軌道を描く水平面内の移動と上下動を行なう。
試薬容器１０８は試料設置部１０２とは独立して水平面内で円軌道を描くように搬送され、所望の試薬容器１０８が所定の試薬採取位置に配置されるようになっている。試薬採取位置とは、試薬アーム１２６のプローブ１２７の軌道に沿った位置であって、プローブ１２７により試薬の採取を行なうための位置である。プローブ１２７は所定の試薬を吸入した後、分注ポート１３２に設置された前処理容器１５０に対して吸入した試薬を分注することで、試料への試薬の添加を行なう。
試料設置部１０２とは異なる位置に前処理容器設置部１１２が設けられている。前処理容器設置部１１２には、未使用の前処理容器１５０が円弧状に並んで設置される。前処理容器設置部１１２は水平面内において回転して前処理容器１５０を円周方向に移動させ、任意の前処理容器１５０を搬送アーム１２４の保持部１２５の軌道に沿った位置に配置する。搬送アーム１２４は、保持部１２５の軌道に沿った位置に配置された未使用の前処理容器１５０を保持することができる。
前処理容器１５０を収容して特定の前処理項目を実行するための前処理部のポートとして、濾過ポート１３０、撹拌ポート１３６ａ、温調ポート１３８及び１４０が設けられている。
濾過ポート１３０は、濾過ポート１３０に設置された前処理容器１５０に対して負圧を付加して、試料の濾過を行なうためのポートである。撹拌部１３６は、各撹拌ポート１３６ａを個別に水平面内で周期的に動作させる機構を有し、各撹拌ポート１３６ａに配置された前処理容器１５０内の試料溶液を撹拌するものである。
この前処理装置１００は、前処理済みの試料をこの前処理装置１００に隣接配置されたＬＣシステム２００へ転送するための試料転送装置１４２を備えている。試料転送装置１４２はラックピニオン機構を有する駆動機構により水平面内で一方向（図２の矢印の方向）へ移動する移動部１４４を備えている。移動部１４４の上面に、抽出試料を収容した前処理容器１５０を設置するための転送ポート１４３が設けられている。
分注ポート１３２の近傍で搬送アーム１２４の保持部１２５の軌道に沿う位置に、使用済みの前処理容器１５０を廃棄するための廃棄ポート１３４を備えている。また、サンプリングノズル１２０ａの軌道に沿う位置に、サンプリングノズル１２０ａの洗浄を行なうための洗浄ポート１４５を備えている。図示は省略されているが、プローブ１２７の軌道に沿う位置に、プローブ１２７の外面及び内面の洗浄を行なうための洗浄ポートが設けられている。
次に、ＬＣシステム２００の一実施例について、図３を用いて説明する。
ＬＣシステム２００は、オートサンプラ２０２のほか、送液装置２０４、カラムオーブン２０６、検出器２０８及び制御部２３６を備えている。送液装置２０４は、例えば２種類の溶媒を送液ポンプによってミキサへ送液し、ミキサで混合された溶液を移動相として送液する装置である。オートサンプラ２０２は、前処理装置１００の転送装置１４２によってＬＣシステム２００側へ転送されてきた前処理容器１５０（試料部）から試料を採取して、液体クロマトグラフィー分析用の分析流路中に注入する。カラムオーブン２０６は試料を成分ごとに分離する分析カラム２０７を備えている。検出器２０８は分析カラム２０７で分離された試料成分を検出する、例えば紫外線吸光検出器などの検出器である。制御部２３６は、少なくともオートサンプラ２０２の動作制御を行なうためのものであり、オートサンプラ２０２の内部に設けられたコンピュータや分析システム２００の全体を統括的に管理するシステムコントローラ等によって実現することができる。
送液装置２０４は上流側分析流路２１８の上流端に位置し、上流側分析流路２１８を通じて移動相を送液する。分析カラム２０７と検出器２０８は下流側分析流路２２０上に設けられている。上流側分析流路２１８と下流側分析流路２２０はともにオートサンプラ２０２に設けられた２ポジションバルブ２１０のポートに接続され、２ポジションバルブ２１０を介して互いに接続されている。
オートサンプラ２０２の２ポジションバルブ２１０は６つのポートを備えている。２ポジションバルブ２１０の各ポートには、上流側分析流路２１８、下流側分析流路２２０のほか、試料導入流路２１２、ドレイン流路２１４、サンプルループ２１６の一端及び他端が接続されている。２ポジションバルブ２１０の切替えにより、試料導入流路２１２、サンプルループ２１６及びドレイン流路２１４が直列に接続され、上流側分析流路２１８のすぐ下流に下流側分析流路２２０が接続された状態（図３の状態）、又は上流側分析流路２１８、サンプルループ２１６及び下流側分析流路２２０が直列に接続された状態、のいずれか一方の状態に切り替えられるように構成されている。試料導入流路２１２はインジェクションポート２１３に通じている。
オートサンプラ２０２は、先端から液の注入と吐出を行なうサンプリングニードル２２２と、そのサンプリングニードル２２２とは流路を介して接続されたシリンジポンプ２２６を備えている。サンプリングニードル２２２は、図示されていない駆動機構によって水平方向と鉛直方向に移動することができる。サンプリングニードル２２２は、前処理装置１００の転送装置４２によってＬＣシステム２００側へ転送されてきた前処理容器１５０から試料を採取し、インジェクションポート２１３を通じて液体クロマトグラフィー用の分析流路中に試料を注入する。
シリンジポンプ２２６は、流路切替バルブ２３０の切替えによって、洗浄液を貯留した洗浄液容器２２８とも接続されるようになっている。洗浄液を吸入したシリンジポンプ２２８をサンプリングニードル２２２と接続し、サンプリングニードル２２２をインジェクションポート２１３に接続した状態でシリンジポンプ２２６から洗浄液を送液することで、サンプルループ２２４やサンプリングニードル２２２、試料導入流路２１２の内面洗浄を行なうことができる。
また、オートサンプラ２０２内には、サンプリングニードル２２２によって前処理容器１５０から採取された試料の調製を行なうための試料調製容器２３２と、試料の希釈を行なうための希釈液を貯留する希釈液部２３４が設けられている。サンプリングニードル２２２は、前処理装置１００から転送されてきた前処理容器１５０の試料と希釈液部２３４の希釈液をそれぞれ試料調製容器２３２に分注し、試料調製容器２３２内において試料を希釈する機能を有する。なお、試料調製容器２３２は、プレートの主平面に設けられたウエルによって実現される場合もある。
オートサンプラ２０２の動作制御を行なう制御部２３６には、試料の希釈動作をオートサンプラ２０２に実行させるように構成された希釈動作部２３８が設けられている。希釈動作部２３８は、所定のプログラムが演算素子によって実行されることで得られる機能である。
ここで、希釈動作部２３８によって実現される希釈動作の一例について、図４、図５の行程図とともに図６のフローチャートを用いて説明する。
試料の希釈を行なう際は、まず、サンプリングニードル２２２によって希釈液容器２３４から吸入し（ステップＳ１、図４（Ａ）参照）、試料調製容器２３２に吸入した希釈液を分注する（ステップＳ２、図４（Ｂ）参照）。次に、サンプリングニードル２２２によって希釈液容器２３４から希釈液を再度、吸入し（ステップＳ３、図４（Ｃ）参照）、さらにサンプリングニードル２２２によって前処理容器１５０から試料を吸入する（ステップＳ４、図４（Ｄ）参照）。
その後、サンプリングニードル２２２によって吸入した試料及び希釈液を試料調製容器２３２に分注する（ステップＳ５、図５（Ｅ）参照）。これにより、試料調製容器２３２内では、試料による相の上下に希釈液による相が形成された状態となる。試料調製容器２３２に分注される希釈液の合計量は、試料を所定の希釈率で希釈するために必要な量である。この状態で、サンプリングニードル２２２の先端部を試料調製容器２３２の液中に進入させ、吸入と吐出を１回以上実施することで試料調製容器２３２内を撹拌し、試料と希釈液とを混合する。
なお、上記の希釈動作は一例にすぎず、本発明の装置及び希釈方法はこれに限定されない。例えば、上記実施例の希釈動作では、サンプリングニードル２２２によって吸入した希釈液の全量を試料調製容器２３２に分注した後で、希釈液と試料を順にサンプリングニードル２２２によって吸入しているが、サンプリングニードル２２２によって吸入した希釈液の一部のみを試料調製容器２３２に分注した後で、試料のみをサンプリングニードル２２２によって吸入し、試料及び希釈液を試料調製容器２３２に分注するようにしてもよい。
図３に戻って説明を続けると、オートサンプラ２００は、上記の希釈動作が終了した後、試料調製容器２３２内の希釈試料をサンプリングニードル２２２によって吸入し、インジェクションポート２１３を介して分析流路中に試料を注入する。インジェクションポート２１３を通じて分析流路に試料を注入する際、２ポジションバルブ２１０は、試料導入流路２１２、サンプルループ２１６及びドレイン流路２１４を直列に接続した状態となり、インジェクションポート２１３から注入された試料をサンプルループ２１６に保持させる。その後、２ポジションバルブ２１０を切り替えて、上流側分析流路２１８、サンプルループ２１６及び下流側分析流路２２０が直列に接続された状態にし、送液装置２０４からの移動相によってサンプルループ２１６に保持された試料を分析カラム２０７に導入する。分析カラム２０７に導入された試料中の各成分は分離され、検出器２０８によって検出された後、さらにＭＳ３００に導入される。
検出器２０８やＭＳ３００で得られた信号はシステム管理装置４００（図１参照。）に取り込まれ、分析カラム２０７で分離された各成分の定量や各成分の組成分析などの演算処理が、システム管理装置４００に組み込まれたソフトウェアとそのソフトウェアを実行するＣＰＵなどのハードウェアによってなされる。
１ 分析システム
１００ 前処理装置
２００ ＬＣシステム
２０２ オートサンプラ
２２２ サンプリングニードル
２３２ 試料調製容器
２３４ 希釈液部
２３６ 制御部
２３８ 希釈動作部

Claims (4)

  1. 試料が配置される試料部と、
    先端からの液の吸入と吐出を行なう移動式のサンプリングニードルと、
    前記サンプリングニードルにより前記試料部から採取された試料の調製を行なうための試料調製容器と、
    試料を希釈するための希釈液を貯留する希釈液部と、
    前記サンプリングニードルの動作を制御する制御部であって、前記試料調製容器において前記サンプリングニードルにより前記試料部から採取した試料に前記希釈液部から採取した希釈液を添加して試料の希釈を行なうように構成された希釈動作部を有する制御部と、を備え、
    前記希釈動作部は、希釈液を前記試料よりも先に前記サンプリングニードルによって前記試料調製容器に分注し、希釈液が分注された後の前記試料調製容器に前記試料を前記サンプリングニードルによって分注した後で、前記試料よりも先に前記サンプリングニードルによって吸入されていた前記希釈液を前記試料調製容器に分注するように構成されている、分注装置。
  2. 前記希釈動作部は、前記試料よりも先に前記サンプリングニードルによって吸入されていた前記希釈液を前記試料調製容器に分注した後で、前記サンプリングニードルによる前記試料調製容器内の液の吸入と吐出を１回以上行なうことにより前記試料及び前記希釈液を撹拌するように構成されている、請求項１に記載の装置。
  3. 試料調製容器内においてサンプリングニードルを用いて試料に希釈液を添加して試料の希釈を行なう試料希釈方法であって、
    希釈液を前記試料よりも先に前記サンプリングニードルによって前記試料調製容器に分注し、希釈液が分注された後の前記試料調製容器に前記試料を前記サンプリングニードルによって分注した後で、前記試料よりも先に前記サンプリングニードルによって吸入されていた前記希釈液を前記試料調製容器に分注する、試料希釈方法。
  4. 前記試料よりも先に前記サンプリングニードルによって吸入されていた前記希釈液を前記試料調製容器に分注した後で、前記サンプリングニードルによる前記試料調製容器内の液の吸入と吐出を１回以上行なうことにより前記試料及び前記希釈液を撹拌する、請求項３に記載の試料希釈方法。
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