JP4613279B2 - 高スループットオートサンプラー - Google Patents

Description

本発明は一般に、流体試料の高スループットスクリーニングに関する。より具体的には、本発明は、流体試料の試料スループットを増大するための、自動化システムおよび方法に関する。

薬物の発見および開発、環境検査、ならびに診断のような、多くの応用分野において、効率的かつ再現性のある様式で非常に多くの試料を分析する必要がある。流体試料を分析するために使用される技術の多くでは、それらの試料を連続的に試験する必要がある。そのような応用分野では、連続的分析のプロセスは、コンピューター制御ロボット工学およびコンピューター制御自動化を使用することによって、自動化され得る。そのようなデバイスは、一般に自動注入器と呼ばれ、クロマトグラフィーシステム、質量分析計、および分光学的な検出器を含むがこれらに限定されない、すべての様式の分析システムに、通例、接続されている。

代表的な自動注入器は、自動化およびコンピューター制御システムを伴った、複数の試料レザバ、シリンジ、またはシリンジ様試料輸送システム、および注入バルブを備える。自動注入器は、通例、計量された試料のアリコートが所望の試料レザバから移動シリンジに吸引される、厄介な手動注入方法を真似ている。上記吸引プロセスは、しばしば、プランジャーまたはピストンを引き戻すことによって制御し、負の圧力を作り、上記試料の吸引を生じるようにする。次いで、上記移動シリンジは動き、静止注入バルブとドッキングする。次に、上記試料アリコートは、上記移動シリンジプランジャーを押し下げるか、または上記ピストンを始動させるかによって、上記シリンジから上記注入バルブに移動される。上記試料は、上記注入バルブ内の注入ループを満たす。上記バルブが作動すると、上記試料は、上記流体回路の中に導入され、そして上記分析システムに進路を変える。

そして、上記移動シリンジポートおよび上記注入バルブポートは、適切な緩衝液または溶媒ですすがれ、微量の上記分析物が除かれ、試料間の汚染が最小限にされる。上記流体システムが試料で汚染されると、連続分析システムの操作を成功させるのに顕著な障害になり、繰越および質が落ちたデータを生じる。適切な洗浄プロトコルの後に、全プロセスが次ぎの試料のために繰り返される。

自動注入器へのこの一般的なアプローチの種々の実施形態は、実用化されている。自動注入器に使用される試料レザバは、ガラスバイアルから９６ウェルまたは３８４ウェルのマイクロタイタープレートにおよぶ。試料レザバは、プラスチックフィルムもしくは金属ホイル、またはセプタムで密封され得る。自動注入デバイスでは、ロボットアームに取り付けた種々のサイズの通常のシリンジを使用することがある。他のデバイスでは、小型ピストンに取り付けたチューブを使用する。上記試料は、このチューブ中に吸引され、上記注入バルブに移動する。自動注入器のいくつかのバージョンでは、１つのシリンジで注入されている間、他のシリンジが洗浄されるように複数のシリンジを使用することによって、スループットの増大を試みている。１つの自動注入器では、８つの試料を同時に吸引することでスループットを増大している。そして、これらの試料は、８つの分離注入バルブの上記試料注入ループ中に充填される。次に、上記試料は、上記８つの分離注入バルブの各々から分析システム中に連続的に進路を変える。従って、スループットは、上記プロセスの平行性を介して増大するけれども、コストおよび複雑性が増加する。

大気圧イオン化（ＡＰＩ）を用いる質量分析法（ＭＳ）は、複雑な混合物の分析のために通常使用される技術である。ＡＰＩ−ＭＳの変形としては、電気スプレーイオン化（ＥＳＩ）、大気圧化学イオン化（ＡＰＣＩ）および大気圧光イオン化（ＡＰＰＩ）が挙げられる。ＡＰＩ−ＭＳは、製薬産業、環境および法医学分析、材料科学、ならびに科学的用途に日常的に使用されている。複雑な混合物中の特定化合物に関する、定量的および定性的情報の両方を、ＡＰＩ−ＭＳ法を使用して得ることができる。

しかしながら、ＡＰＩ−ＭＳは、いくつかの欠点を有する。慣例的には、ＭＳは、連続的なプロセスであり、試料は、多くの光学的分析システムにおいて代表的に使われる並行的な分析スキームとは異なり、連続的に分析される。連続的な分析は、実際的ではあり得ず、非常に多くの試料を分析することになっている場合、多くの場合、経済的に実行不能である。

さらに、塩、緩衝液、イオン性界面活性剤もしくは非イオン性界面活性剤、タンパク質または酵素および他の補因子のような、複雑な生物的、化学的、もしくは環境的試料中で代表的に高濃度で見出される、多くの化合物では、質量分析法で観測される標的シグナルの量の有意な減少が起こり得る。高濃度の不揮発性成分からの干渉は、特に厄介である。というのは、シグナルの抑圧を引き起こすことに加えて、不揮発性化合物は、上記ＭＳのソース領域に蓄積しがちであり、そして徐々に装置性能の低下を生じる。

質量分析計を購入および作動するのに関わる本来の出費のため、分析スループット（すなわち、一定の時間に分析され得る試料数）を増大するための方法およびデバイスを工夫することによる生産性を改善することが非常に所望される。ＡＰＩ−ＭＳにおけるスループットを増大しようとするいずれの方法およびデバイスも、次に挙げる、いくつかの主要な問題に対処しなければならない。例えば、１）質量分析計への試料の送達のための迅速なシステムが設計されなければならない；２）標的シグナルを抑圧する複雑な混合物の成分は、目的とする分析物から単離および除去されなければならない；３）ＭＳソースに蓄積し、そして時間の経過とともに装置性能の低下を生じる複雑な混合物の不揮発性成分は、単離および除去されなければならない；そして４）次ぎの試料が分析され、データの汚染を生じる試料対試料の繰越を防ぐ前に、各試料は、分析システムから受容可能なレベルまで洗浄されなければならない。

液体クロマトグラフィー（ＬＣ）は、目的ＭＳシグナルを抑圧し、またはＭＳ装置性能の低下を生じ得る、塩、緩衝液、および他の成分を複雑な混合物から除去するために使用され得る。通常の液体クロマトグラフィー（ＬＣ）および高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）のようなその変形は、代表的には、通例カラム型式中に充填された、固体の、不溶マトリックス（一般に固体相抽出（ＳＰＥ）といわれる）上を渡って流体サンプルを流す工程を包含する。上記液体試料は、ｐＨ，塩濃度、または溶媒組成の特定の条件の下に、上記マトリックスに対する親和性を有する目的とする分析物を含有する。目的とする上記分析物の上記マトリックスに対する親和性は、疎水性もしくは親水性相互作用、イオン性相互作用、分子サイズ、または配位化学に起因し得る。非常に特定の変形では、上記マトリックスに固定化された抗体は、選択的に、複雑な混合物からの非常に特異的なエピトープを含有する分子を選択的に捕獲するために使用される。

上記分析物の上記マトリックスに対する親和性の結果、その分析物は、上記マトリックスに結合して、固定化され、一方上記液体試料の他の（所望されない）成分は、上記マトリックスを通って流れ、そして除去される。そして、目的とする上記分析物は、上記目的分析物がもはや、上記マトリックスに対する親和性を有しないように、流れている上記液体の条件を変化することによって上記マトリックスから溶出される。例えば、ｐＨ、イオン強度、溶媒組成、温度、および／または他の物理化学的なパラメータの変化は、上記マトリックスに対する上記分析物の親和性を弱め得る。

しかし、高スループット質量分析法における液体クロマトグラフィーの慣例的な使用は、限定される。非常にしばしば、連続分析のスループットは、個々の試料からのシグナルを収集する時間によって限定される。液体クロマトグラフィーの用途においては、目的とする分析物からのマトリックス出力シグナルは、ピークの形態であり、このピークの時間単位での幅は、最大のスループットの最終的決定要因である。質量分析法スループットを増大する際の重要因子は、上記不溶マトリックスからの、最も短い時間量で質量分析計に送られる、引き締まった、鋭いバンドとしての目的とする試料の溶出である。例えば、１試料当たり３０秒より大きい全スループットを達成するために、各試料のベースライン分解能の場合、ピーク幅は、３０秒より狭くなければならない。スループットが増大するにつれ、ピーク幅についてのより厳しい要求が強いられなければならない。スループットがピーク幅に近づき始める場合、一連の試料は、重なり始め、ＭＳにおける試料間のベースライン分解能が失われ、そして各試料に対する正確な定量化がもはや不可能である。

慣例的なＬＣでは、不溶固体マトリックス（代表的にはカラム型式に充填されているマトリックス）に結合している目的とする分析物は、上記分析物がもはや、上記カラム上に固定化されないように、このマトリックス上を渡って流れる液体の種々の特性を変化させることによって、そのマトリックスから溶出される。しかし、上記分析物が、上記マトリックスの長さを通して流れるにつれ、バンドの広幅化として公知の現象が起り、線形拡散によって上記対象分析物を含有する体積が膨張する。結果として、質量分析計（または他のアナライザー）に送られる目的とする分析物の濃度は減少され、そして高スループットスクリーニング（ＨＴＳ）を問題化する幅広なピークが形成される。

（発明の要旨）
本発明は、例えば、クロマトグラフィーおよび／または質量分析法を使用して、複雑な生物的、化学的、または環境的マトリックスにおいて、選択された成分の分析のスループットを増大させるためのシステムおよび方法を記載する。種々の実施形態において、１試料当たり３０秒から１試料当たり１秒の範囲に渡るか、またはそれより速いスループット率が、上記特定の適用に依存するが、達成され得る。本発明のさらなる実施形態は、スループットを増大し、試料繰越を最小化する自動注入システムを含有する。

本発明の１つの局面に従って、高スループット試料調製および高スループット分析のためのシステムが提供される。このシステムは、不溶マトリックスを含むクロマトグラフィーカラムを備える。流体回路は、上記不溶マトリックス上を渡って第一方向に流体を通過させることができ、上記流体中の分析物が上記不溶マトリックスに結合し、前記第一方向とは逆の第二方向に上記不溶マトリックス上を渡って溶出液を逆溶出し、上記分析物を含む試料を出力するようにする。コントローラーは、上記不溶マトリックス上を渡って上記流体を通過させる工程と、上記不溶マトリックス上を渡って上記溶出液を逆溶出する工程とを周期的に実施するように上記流体回路を制御して、周期的速度で複数の試料を出力する。

本発明の関連実施形態に従って、上記周期的速度は、１試料当たり３０秒か、またはそれより速い。上記流体回路は、交互に上記不溶マトリックス上を渡って上記第一方向に流体を向け、そして上記第二方向に上記不溶マトリックス上を渡って溶出液を逆溶出することができるバルブモジュールを備え得る。このバルブモジュールは、少なくとも１つの、空気により作動するバルブを備え、および／または１００ミリ秒より速い作動時間を有し得る。

本発明のさらなる関連実施形態に従って、上記システムはさらに１つ以上の上記試料を分析するためのアナライザーを備える。このアナライザーは、例えば、１つ以上の上記試料を示すシグナルを出力する光学アナライザーまたは質量分析計であり得る。上記流体回路は、上記不溶マトリックス上を渡って上記溶出液を逆溶出するように作動されるバルブモジュールを備え、上記コントローラーは、上記バルブモジュールが作動された後、所定の時間の間、上記シグナルを積算して上記試料の特徴を決定する。上記質量分析計としては、限定なく、電気スプレーイオン化ソース、大気圧化学イオン化ソース、または大気圧光イオン化ソースが挙げられ得る。

本発明のさらなる関連実施形態に従って、上記流体回路は、２０μｍと３００μｍとの間の直径を有するチュービングを備え得る。この流体回路は、上記流体と接する１つ以上の表面を含み、各表面は生体不活性であり、従って各表面は非反応性である。各表面は、例えば、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、チタン、および／またはチタン合金を含み得る。上記流体回路は、上記分析物との結合を最小限にするため、ポリテトラフルオロエチレンおよび／またはポリエチレングリコールのような物質で被覆されるスチールで作られた流体通路を備え得る。上記流体回路は、上記不溶マトリックス上を渡って通過される、上記流体のアリコートを吸引するためのアスピレーターを備え得る。上記クロマトグラフィーカラムは、第一端部および第二端部を備え得、上記分析物は、上記第一端部から上記クロマトグラフィーカラムを出入りする。

本発明の別の局面に従って、高スループット試料調製および高スループット分析の方法は、不溶マトリックス上を渡って第一方向に流体を通過させる工程を包含し、この流体は、上記不溶マトリックスと結合する分析物を含む。溶出液は、上記不溶マトリックス上を渡って第一方向とは逆の第二方向に逆溶出され、上記分析物を含む試料を出力する。上記流体を通過させる工程および上記溶出液を逆溶出する工程は、周期的速度で複数の試料を出力するために繰り返させられる。

本発明の関連実施形態に従って、上記周期的速度は、１試料当たり３０秒か、またはそれより速い。各試料を分析する工程は、各試料を質量分析計に送る工程を包含し得る。逆溶出は、バルブ要素を作動させ、上記不溶マトリックス上を渡って上記溶出液の流れを開始する工程を包含し得、この方法はさらに、上記バルブが作動された後、所定の時間の間、上記質量分析計の出力を積算し、上記試料の特徴を決定する工程を包含する。洗浄溶液を、上記不溶マトリックス上を渡って上記流体を通過させる前か、または上記溶出液を逆溶出する前に、上記クロマトグラフィーマトリックス上を渡って通過させ得る。上記流体を、不溶マトリックス上を渡ってこの流体を通過させる前に、流体ソースから吸引し得る。上記クロマトグラフィーマトリックスは、カラム型式に詰められ得る。

本発明のさらに別の局面に従って、高スループット試料調製および高スループット試料分析のためのシステムは、複数のクロマトグラフィーカラムおよび質量分析計を備える。バルブは、上記複数のクロマトグラフィーカラムのうちの１つから上記質量分析計に溶出物を選択的に送ることができる。

本発明の関連実施形態に従って、上記バルブは、上記複数のクロマトグラフィーカラムのうちの１つから上記質量分析計に溶出物を送るために作動され得る。プロセッサは、上記質量分析計から出力シグナルを受信し、上記バルブが作動された後、所定の時間の間、上記出力を積算し、上記試料の特徴を決定し得る。

本発明のさらに他の局面では、コンピュータープログラム製品が、クロマトグラフィーカラムと流体連通した流体回路を有する高スループットシステムを制御するためのコンピューターシステムを使用するために提示される。このコンピュータープログラム製品は、コンピューター読み込み可能プログラムコードを有するコンピューター使用可能媒体を含む。このコンピューター読み取り可能プログラムコードは、上記不溶マトリックス上を渡って第一方向に流体を通過させる流体回路を制御するためのプログラムコードを含み、上記流体中の分析物が上記不溶マトリックスに結合するようにする。上記コンピューター読み取り可能プログラムコードはまた、上記第一方向とは逆の第二方向に上記不溶マトリックス上を渡って溶出液を逆溶出する上記流体回路を制御し、上記分析物を含む試料を出力するためのプログラムコード；および上記流体の通過および上記溶出液の逆溶出を繰り返し、周期的速度で試料を出力するためのプログラムコードを含む。

本発明の関連実施形態に従って、上記溶出液を逆溶出する上記流体回路を制御するための上記コンピューター読み取り可能プログラムコードは、上記溶出液が、上記クロマトグラフィーカラムを通って上記第二方向に流れるようにするバルブモジュールを作動するためのプログラムコードを含む。上記高スループットシステムは、上記試料を分析するため質量分析計を備え、上記コンピュータープログラム製品はさらに、上記バルブモジュールの作動後、上記質量分析計の出力を積算し、上記試料の特徴を決定するためのプログラムコードを含む。

本発明の別の実施形態に従って、流体試料の高スループットスクリーニングのための自動注入システムは、試料シッパーチューブ、試料ループ、および注入バルブを備える。この注入バルブは、減圧を上記試料シッパーチューブに印加する。上記注入バルブが第一の位置にあるとき、上記試料ループは、上記試料シッパーチューブと流体連通している。

本発明の関連実施形態では、上記システムはさらに、上記減圧を供給するための減圧手段を備える。この減圧手段は、減圧の連続的印加のための真空ポンプおよび／または減圧の計量印加（ｍｅｔｅｒｅｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）のためのピストンを備え得る。バルブによって、上記減圧のソースとして上記真空ポンプおよび上記ピストンポンプのうちの１つが選択され得る。インライン式トラップでは、上記減圧手段と上記注入バルブとの間に配置され得る。電磁弁であり得る遮断バルブは、上記試料シッパーチューブを介して、上記試料ループに吸引される試料液量を計量し得、上記遮断バルブは、上記減圧手段と上記注入バルブとの間に配置される。上記システムの、流体に接触する表面は、テフロン（登録商標）、溶融シリカ、およびポリエーテルエーテルケトンからなる物質の群からの物質から作られ得る。

本発明のさらなる関連実施形態において、上記注入バルブが第二の位置にあるとき、上記試料ループは、上記注入バルブの出力ポートと流体連通している。上記注入バルブが第二の位置にあるとき、上記試料シッパーチューブは、洗浄液を吸引するために上記減圧のソースと流体連通していてもよく、インライン式トラップがその洗浄液を捕獲する。

本発明のさらに別の局面に従って、流体試料の高スループットスクリーニングのための自動注入システムは、減圧のソース、試料ループ、試料シッパーチューブ、および注入バルブを備える。この注入バルブは、上記試料シッパーチューブと流体連通している第一ポート；上記試料ループと流体連通している第二ポート；上記試料ループと流体連通している第三ポート；および上記減圧のソースと流体連通している第四ポートを備える。

本発明の関連実施形態において、上記注入バルブが第一の位置にあるとき、上記減圧のソース、上記試料ループ、および上記試料シッパーチューブは、流体連通している。上記注入バルブは、上記試料ループから試料液を出力するための第五ポートを備え得る。上記注入バルブが、第二の位置にあるとき、上記試料ループは上記第五ポートと流体連通している。上記システムは、高圧のソースを備え、上記注入バルブはさらに、上記高圧のソースと流体連通している第六ポートを備える。

上記減圧のソースは、真空ポンプおよび／またはピストンを備え得る。バルブによって、上記減圧のソースとして上記真空ポンプおよび上記ピストンポンプのうちの１つが選択され得る。インライン式トラップは、上記減圧のソースと上記注入バルブとの間に配置され得る。上記注入バルブが第二の位置にあるとき、上記試料シッパーチューブは、洗浄液を吸引するために上記減圧のソースと流体連通され得、上記インライン式トラップは、この洗浄液を捕獲する。電磁弁のような遮断バルブは、上記試料シッパーチューブを介して上記試料ループ中に吸引される試料液量を計量するために使用され得、この遮断バルブは、上記減圧のソースと上記注入バルブとの間に配置される。

本発明の別の実施形態に従って、反復試料採取および試料の輸送のためのオートサンプラーシステムは、流体回路を備える。この流体回路は、注入バルブに流体連通している試料ポートを備える。上記流体回路はさらに、上記試料ポートに減圧を印加するための手段を装備し、上記流体回路中に試料を充填する。上記試料は、出力手段を介して、上記試料ポートとは異なる流体回路の出力ポートからアナライザー中に送られる。上記システムはさらに、上記試料ポートに対して上記複数の試料を配置するための自動化手段を備える。

本発明の関連実施形態において、減圧を印加するための上記手段は、トラップを備え得、そして／または試料の輸送の間中、連続的に負の圧力を印加し得る。複数の試料を配置するための上記自動化手段は、マイクロプレートのウェルを連続して送るためのロボットデバイスを備える。上記試料は、３０秒毎に１試料より大きい速度で処理される。上記アナライザーは、質量分析計であり得る。上記試料は、上記試料ポートに断続的に吸引され得、一方流体は、連続的に上記アナライザー中に注入される。

本発明のさらなる関連実施形態では、上記流体回路は、上記試料の精製のための樹脂を含み得る。上記システムはさらに、試料の上記樹脂への導入、洗浄溶液を用いる上記樹脂の洗浄、および輸送前に溶出液を用いる上記試料の逆溶出のための手段を備える。

本発明の別の実施形態に従って、高スループット試料調製および高スループット分析のためのシステムは、不溶マトリックスを含むクロマトグラフィーカラムを備える。流体回路手段は、上記不溶マトリックス上を渡って第一方向に流体を通過させ、上記流体中の分析物が上記不溶マトリックスに結合し、そして上記不溶マトリックス上を渡って溶出液を通過し、上記分析物をアナライザーに出力するようにする。コントローラーは、上記不溶マトリックス上を渡って上記流体を通過させる工程と、上記不溶マトリックス上を渡って上記溶出液を通過させる工程とを周期的に実施するように上記流体回路を制御して、上記アナライザーに周期的速度で複数の試料を出力し、上記上流体回路が記溶出液および上記分析物のうちの少なくとも１つのみを上記アナライザーに送るようにする。

本発明の別の実施形態に従って、流体試料の高スループットスクリーニングのためのシステムは、試料吸引チューブ、バルブ要素、試料ループ、およびアナライザーを備える。コントローラーは、上記バルブ要素を制御して、選択肢として、上記試料吸引チューブを介して第一流体を上記試料ループ中に吸引し、そして、上記試料ループ中の上記第一流体を同時に上記アナライザーに出力しながら、上記吸引チューブを介して第二流体を吸引する。

（特定の実施形態の詳細な説明）
例示的な実施形態において、複雑な生物的、化学的、または環境的マトリックスにおける、選択された成分の試料スループットおよび／または分析を増大するための自動化システムおよび方法が、提示される。一般に、上記システムは、クロマトグラフィーカラム、および質量分析計のようなアナライザーに複数の試料を迅速に出力することのできる流体回路を備える。種々の実施形態において、１試料当たり３０秒から１試料当たり１秒、またはそれより速い領域にある試料スループット率が、特定の応用に依存して達成され得る。本発明のさらなる実施形態は、スループットを増大し試料繰越を最小限にする自動注入システムを備える。詳細は、以下で考察される。

図１は、本発明の１つの実施形態に従って、複雑な混合物から所望されない塩、緩衝液、および他の成分を除去しながら，目的の分析物を迅速に出力するための迅速クロマトグラフィーシステム１００のブロック線図を示す。そのような所望されない成分は、例えば、アナライザーの性能を低下させるか、またはアナライザーからの出力シグナルを抑圧し得る。

上記システム１００は、試料スループットを増大する特定の目的のための逆溶出の原理に依存する。特に、分析されるべき上記複雑な混合物は、流体回路１０４を介して第一方向１０９の不溶マトリックス１０２に送達される。クロマトグラフィーカラムに充填され得るこのマトリックス１０２は、目的の上記分析物が選択的に固定化されるように選択される。上記マトリックス１０２は、限定なく、クロマトグラフィーの分野で公知の種々のレシンであり得る。代表的には、上記分析物は、このマトリックス１０２の第一部分に、集束（ｆｏｃｕｓｉｎｇ）として公知の現象に起因して遭遇して結合する。集束では、大量の上記分析物は、上記マトリックス１０２に対する強い親和性に起因して、このマトリックス１０２の頭部内の非常に小さい物理空間に固定され得る。

塩、緩衝液、および／または界面活性剤を限定なく含み得る、上記複雑な混合物の非結合成分は、それ程固定化されず、上記不溶マトリックス１０２上を渡って通過される。これらの所望されない成分は、代表的には、上記流体回路１０４によって廃物に向きを変える。上記所望されない成分の十分な除去を確実とするために、上記マトリックス１０２は、所定の時間の間、洗浄され得、一方、目的の上記分析物はまだ固定化され、上記マトリックスの頭部に集束される。

一旦、上記所望されない成分が上記マトリックスから除去されると、溶出液は、上記マトリックス１０２上を渡って上記流体回路１０４を通って通過され、上記分析物が上記マトリックス１０２により固定化されないようになる。しかしながら、上記マトリックス１０２上を渡って上記第一方向１０９に通過される代わりに、上記溶出液は、本発明の好ましい実施形態に従って、上記第一方向１０９とは実質的に逆な第二方向１１１に上記マトリックス１０２上を渡って通過させる。従って、上記分析物は、上記マトリックス１０２の長さを通って移動するのではなく、代わりに、上記分析物が充填された方向とは逆の方向に上記マトリックス１０２から逆溶出される。集束効果のために、上記分析物は、上記クロマトグラフィーマトリックス１０２の全吸着床を通って移動しなくてもよく、最低限の量の線形拡散が起こる。従って、鋭い、濃縮した試料のピークが、最低限の時間のバンド幅内で上記マトリックス１０２から出力され得る。逆溶出により得られた上記鋭い試料ピークは、通常のクロマトグラフィーを使用した場合に得られたピークより有意に鋭い。上記マトリックス１０２からの逆溶出された上記試料は、目的の分析物を含有しており、続いて、迅速で濃縮されてアナライザー１１６中に導入され得る。

本発明の種々の実施形態では、コントローラー１２５は、高試料スループット率を得るために、自動的に上記流体回路１０４を制御して、上記マトリックス１０２上を渡って上記第一方向に上記流体を通過させる工程および上記マトリックス１０２上を渡って上記第二方向に上記溶出液を逆溶出する工程を周期的に実施する。上記コントローラー１２５は、適切に前もってプログラムされるか、または適切なプログラムを搭載されるよう構成され得るプロセッサを、限定なく、備え得る。このコントローラー１２５は、分析される上記複雑な混合物のアリコートを採取するロボットシステムと連動して動作し得、そして分析される各複雑な混合物の一連の輸送を可能にする。分析される各複雑な混合物の容器およびシッパーチューブが、一連の試料採取を可能とするように互いに関連して動き得る種々の方法が使用され得る。これらの方法としては、分析される上記液体の上記容器（例えば、マイクロタイタープレートまたはバイアルのアレイ）が固定された位置に保持され、そして上記シッパーチューブがロボットアームによって移動され、連続的に各容器を試料採取するシステムが挙げられるが、これらに限定されない。他の実施形態では、上記シッパーチューブは、固定化され得、そして分析される各容器は、アリコートが採取され得る位置に動き込み得る。ある実施形態では、液体試料は、一連の分析に対して層状テープまたはベルトシステムを使用して、上記シッパーチューブに輸送され得る。これは、以下の同時係属の米国特許出願に記載されている。すなわち、米国特許出願番号第０９／８４２，３６１号、２００１年４月２５日出願、名称「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ Ｄｒｏｐｌｅｔｓ」；同第１０／２６７，９１２号、２００２年１０月８日出願、名称「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ ｏｆ Ｄｒｏｐｌｅｔｓ」；および同第０９／８９３，３１１、２００１年６月２７日、名称「Ａ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ Ｓａｍｐｌｅ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｕｓｉｎｇ Ｃｏｌｕｍｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ」、それらの全体が本明細書において参考として援用される。両アプローチの要素（例えば、上記試料容器を二次元に、そして上記シッパーチューブを一次元に動かす工程）を組み込むシステムもまた、可能である。

上記流体回路１０４は、交互に、上記マトリックス上を渡って上記第一方向に流体を向け、そして上記マトリックス上を渡って上記第二方向に溶出液を逆溶出することができるバルブモジュール１０６を備え得る。バルブモジュール１０６は、１つ以上のバルブを備え得る。例えば、図２（ａ〜ｃ）は、本発明の一実施形態に従って、クロマトグラフィーマトリックス２２５および２つの注入バルブ２０６および２０７を備えるクロマトグラフィーシステム２００の概略図である。

図２（ａ）は、上記複雑な混合物が試料ループ２０８中に充填されている場合の、上記バルブ２０６および２０７の位置を示す。減圧２２１および増圧２２２は、連続的にポンプによって、例えば、上記バルブ２０６の第一ポートおよび第二ポートに印加される。上記減圧２２１は、シッパーチューブ２０４を介して上記複雑な混合物を吸引するために使用される。上記シッパーチューブ２０４は、限定なく、狭い内径のキャピラリーチュービングであり得る。試料ループ２０８を規定された体積で満たすに十分な上記複雑な混合物が吸引される。従って、上記マトリックス２２５上を渡って通過される複雑な混合物の量は、上記試料ループ２０８のサイズによって制御される。吸引された任意の過剰混合物は、例えば、上記注入バルブ２０６と上記減圧ソース２２１との間に配置され得るトラップ２０９で収集される。

種々の実施形態において、洗浄溶媒または緩衝液溶液は、増圧２２２の領域と上記注入バルブ２０６との間に配置される。上記複雑な混合物が上記試料ループ２０６中に充填されている間、バルブ２０６に印加された上記増圧２２２は洗浄液をバルブ２０７に汲み上げ、この洗浄液を上記マトリックス２２５を通して第一方向２２６に通過させる。上記マトリックス２２５の出力は、上記バルブ２０７により廃物に向きを変える。さらに、バルブ２０７に連続的に印加された増圧２２３は、溶出液をアナライザー２４０に吸い上げ、この溶出液は、増圧２２３の領域とバルブ２０７との間に配置され得る。このようにして、上記複雑な混合物が上記試料ループ２０６中に充填されながら、前の複雑な混合物／試料からの繰越は、上記マトリックス２２５および上記アナライザー２４０から流される。

図２（ｂ）は、本発明の一実施形態に従って、上記試料ループ２０６からの上記計量された複雑な混合物が、上記マトリックス２２５を通って通過される場合の上記バルブ２０６および２０７の位置を示す。上記注入バルブ２０６の作動後、上記複雑な混合物、次いで洗浄液は、上記マトリックス２２５を通って上記第一方向２２６に通過させられる。集束効果に起因して、目的の上記分析物は、上で考察したように、上記マトリックス２２５の第一部分に結合する。上記試料に続く上記洗浄液は、上記マトリックス２２５からの上記所望されない成分（例えば、塩、緩衝液、界面活性剤など）の十分な除去を確実にし、これらの成分は廃物に向きを変える。複雑な混合物の次の試料ループの吸引の前に上記シッパーチューブ２０４を洗浄するために、上記シッパーチューブ１０４は、洗浄溶媒または緩衝液溶液中に浸される。上記シッパーチューブ１０４に印加された上記減圧２２１は、上記シッパーチューブ２０４を通って洗浄溶媒を通過させ、そしてトラップ２０９に入る。

目的の上記分析物が、上記マトリックス２２５上に充填され、そして上記所望されない成分が除去された後、上記バルブ２０６および２０７は、上記マトリックス２２５の頭部から離れて上記複雑な混合物を上記マトリックス２２５上に充填する上記汲み上げシステムの進路を変える。同時に、溶出液は、上記マトリックス２２５を通って上記複雑な混合物が充填された方向から実質的に逆方向２２７に通過させられる。この溶出液は、溶液か溶媒のいずれかであり得るが、目的の上記結合した分析物を上記マトリックス２２５から解離させる。種々の実施形態では、別個の汲み上げシステムが、上記複雑な混合物を充填し、上記マトリックス２２５を横断して上記溶出液を汲み上げるために使用される。

図２（ｃ）は、本発明の一実施形態に従って、溶出液が上記マトリックス２２５を通って逆溶出される場合の上記バルブ２０６および２０７の位置を示す。バルブ２０７は作動され、上記マトリックス２２５まで上記第二方向２２７に上記溶出液を通過させる。上記分析物は、集束効果に起因して上記マトリックス２２５の頭部２２６内に主に固定化され、このマトリックス２２５の全長を移動する必要はないので、従って、拡散を限定し、上記マトリックスの試料出力は、時間の小さいバンド幅内で濃縮されて上記アナライザー２４０に送達される。逆溶出の間、洗浄溶液は、上記試料ループ２０６を通って通過され、上記試料ループ２０６を洗浄および準備し、続いて複雑な混合物が吸引される。

上記アナライザー２４０は、例えば、オプティカルインタロゲーター（ｏｐｔｉｃａｌ ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｏｒ）または質量分析計であり得る。種々の実施形態において、上記試料は、大気圧化学イオン化（ＡＰＣＩ）、電気スプレーイオン化（ＥＳＩ）、または大気圧光イオン化（ＡＰＰＩ）を含む種々の標準システムを使用して、直接、質量分析計に送られ得る。質量分析計は、各化合物の質量対電荷比に基づいて、多数の化合物を定量分析することができる。個々の化合物のさらなる分離は、一般に、必要ではない。というのは、正確な質量選択検出および定量は、質量分析法により実施され得るからである。上記ＭＳの出力は、分析され、そして上記試料中に存在する化合物量は、このＭＳピークの領域を積分することで決定される。

逆溶出後、バルブ２０６および２０７は両方とも、図２（ａ）に示されるように作動される。上記複雑な混合物を上記試料ループ２０８に充填する工程（実施される場合）、上記マトリックス２２５上を渡って上記第一方向にこの複雑な混合物を通過させる工程、および上記マトリックス２２５上を渡って上記第二方向に上記溶出液を逆溶出する工程は、そして高試料スループット率を達成するために、周期的に繰り返される。

（マトリックス試料出力のピーク幅の最小化）
上記マトリックス２２５の出力における試料ピーク幅（半分の高さで）は、上記汲み上げシステム２２１、２２２、および２２３からの適切な流速を選択することによって、そして上記複雑な混合物および試料が上記流体回路１０４を通って動くにつれ線形拡散をさらに最小化するチュービング直径を選択することによって、さらに最小化され得る。代表的には、より狭い内径チュービングによって、ピークがより鋭くなり、より高いスループットが可能となるが、また上記流体汲み上げシステムにおけるより高い逆圧力をもたらす。同様に、より高い流速もまた、一般に、より鋭いピークを生じるが、またより高い逆圧力をもたらす。高流速もまた、不完全な試料イオン化のために質量分析計においてシグナル強度が減少する。上記システムの最大スループットを決定する工程は、従って、モデル化または経験的に決定され得るいくつかの因子の間の妥協となる。使用される種々のパラメーター、例えば、上記不溶マトリックスの性質およびタイプ、汲み上げ流速および圧力、チュービング仕様、上記迅速なクロマトグラフィーを実施するために使われる上記流体の性質、ならびに上記流体バルブ２０６および２０７の開閉のタイミングは、分析される化学化合物の各ファミリーに対して最適化されなければならない。最適化されたパラメーターのこの集合は、高スループット質量分析器分析のための化合物に特定の方法を構成する。本発明の種々の実施形態に従って、チュービング直径に対する代表的な領域は、２０μｍ〜３００μｍであり、流速は、０．１ｍＬ／分〜５ｍＬ／分で、５〜６０００ｐｓｉのどこかに達し得る逆圧が生じる。

（繰越の最小化）
試料スループットを最大化する際の主要な懸念は、試料対試料の繰越の除去である。図１を参照して、上記流体回路１０４、マトリックス１０２、およびアナライザーインターフェース１３０から除去されていない任意の試料は、１つの分析後、次ぎの試料と干渉を起こし得る。分析物が低レベルである試料が、分析物が高レベルである試料の後になる場合、最初の試料からの繰越が第二の低分析物試料において不正確な分析を生じ得る。繰越を最小限にするには、代表的には、上記流体回路１０４、マトリックス１０２、およびアナライザーインターフェース１３０を目的の分析物を十分に溶解する溶媒を用いて洗浄することで、上記システム１００からそれらの分析物が除去し、達成される。本発明の種々の実施形態はまた、この技術を使用し、そして前記流体回路１０４、マトリックス１０２、およびアナライザーインターフェース１３０は、上記溶出緩衝液／洗浄溶液で流され、試料繰越を最小限にし得る。

上記複雑な混合物および／または試料と接する上記流体回路１０４および上記システム１００の他の構成要素を洗浄することは、通常、時間を浪費する工程であり、そして試料間の工程の長い洗浄は、上記システムの全スループットを制限する。従って、許容可能な低レベルの繰越を生じながら最小限量の洗浄を要求するシステムは、非常に所望され得る。この要件は、繰越量を最小限にし、そして洗浄を容易にするために、部分的に上記流体回路１０４におけるそれらの表面および上記複雑な混合物および／または試料に接する、上記システム１００における他の成分（上記試料ループ２０６、バルブモジュール１０６、ＭＳインターフェース１３０などを含む）を生体不活性にすることで達成され得る。さらに、上記汲み上げシステムにより生成した高逆圧のために、そのような表面は、強い機械的抵抗および漏れがなく高圧力液体に抵抗する能力を有しなければならない。

そのようなシステムに通例使用される物質は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）で、これは、強い耐薬品性を有し、また広範囲の内径および外径で製造され得る。しかし、本発明の好ましい実施形態では、上記流体回路１０４内のチュービングは、ポリイミドから製造される。ポリイミドチュービングは、たとえ非常に高い疎水性の化合物においても並外れて低い繰越を有し、機能不全前には高圧に耐性があり得、そして線形拡散を最小化するために最適である２０〜３００マイクロメータの内径で製造され得る。ポリイミド流体システムを使用すれば、広範囲の分析物に対し最低限の繰越で試料間の非常に迅速な洗浄工程が可能になる。上記複雑な混合物および／または試料に接する上記流体回路１０４および別の成分の構成に対する別の選択としては、低い繰越特性を有することで公知のチタンまたはチタン合金である。上記流体回路１０４はまた、限定なく、最低限の線形拡散のために最適化されている、２０〜３００マイクロメータの間の直径を有するチャネルを有し得る微小流体バイオチップを備え得る。

本発明の別の実施形態は、ステンレススチールのような物質から全体または部分的に上記流体通路を構築することである。ステンレススチールは、特に生体不活性基材ではなく、その表面における疎水性化合物を強く吸着する傾向がある。しかし、上記複雑な混合物および／または試料に接する、上記流体回路１０４の表面および他の成分は、分析物の結合を最小限にするように、すなわち繰越を最小限にするように、当業者に公知の方法によって、化学的または物理的に疎水性または親水性被膜（例えば、テフロン（登録商標）、ポリエチレングリコール）で被覆され得る。

（流体バルブ）
本発明の種々の実施形態に従って、上記流体回路１０４における流体バルブは上記クロマトグラフィーマトリックス１０２を横断して流れの方向を逆にするように作動される。代表的には、上記マトリックス１０２を横断する流れは、上記マトリックス１０２からの各試料出力に対して二回逆方向にされる必要がある；上記複雑な混合物１０２は、最初に一方向に上記マトリックス１０２上に充填され、そして上記分析物は結合されるが、他の成分（例えば、塩、緩衝液、界面活性剤など）は結合されない；次いで、流れは逆方向にされ、上記分析物は、充填された方向とは逆の方向に、上記マトリックス１０２から溶出され上記アナライザー１１６に進路を変え、分析される；最後に、流れは再度、次の試料に備えて逆方向にされる。そのような微小流体用途に使用される多くの流体バルブでは、上記バルブを通る液体の流れは、このバルブが作動されている時間の間、物理的に停止される。代表的な電子的に作動されるバルブモジュール１０６は、１００ミリ秒または、それより遅い状態の間で切り換えられ得る。空気により作動するバルブは、いっそう速く切り換えられ得、そして３０〜４０ミリ秒の作動時間に達し得る。この作動時間中の流れのこの短い遮断は、代表的には稼動が数分続く、通常のＬＣ間では懸念ではない。

しかし、流れの遮断が、上記試料スループット時間が１秒当たり１試料に近づくと、非常に高スループット率では懸念となる。代表的には、本システムで使用され得る上記注入バルブは、二つのポートの間の流体連通を可能にし、そして二つの作動位置を有する。しかし、上記バルブが上記作動位置の間の中間状態に調節される場合、上記流体連通は物理的に切断され、そして流体が上記バルブを通って通過され得ない。この作動手順の間、上記バルブが一位置からもう一つの位置に回転するにつれ、上記バルブを通る流体の流れが切断される一定の時間量が存在する。上記バルブを通って流体を押圧している上記高圧ポンプは、この時下の間、作動し続ける。上記作動プロセス中の上記バルブにおける流れの遮断が生じると、上記バルブと上記高圧ポンプとの間の上記流体回路内で上記圧力が増加する。圧力増加が十分に大きい場合、これがいずれは上記流体システムの機能不全を生じ、そして漏れを生じ得る。通常のバルブシステムの場合、圧力増大は一時的であり、そして圧力の増大は、実際に上記流体回路の機能不全を起こすほど十分ではない。しかし、流れの遮断は、質量分析計シグナルのベースラインにおいて観測される。バックグラウンドＭＳシグナルを生じる上記溶媒中の不純物は、流れの遮断で除去されるので、このベースラインは、バルブ作動中に顕著に低下する傾向がある。上記バルブが回転を終わり、そして流体連絡が再確立されると、上記ポンプと上記バルブとの間の増圧が解除され、そして通常より高い溶媒の流れが、質量分析計に送達される。これによって、質量分析計に入る不純物量が増加し、そしてバックグラウンドシグナルが増大する。この事象が分析物シグナルと重なる場合、非対称ピーク、歪んだベースライン、および一般に低定量性をもたらし得る。

流れの逆が、流れ開閉操作中の流速および圧力における検出可能な妨害がないような速さで起こるのが理想的である。一秒当たり１試料の試料スループットが実施されているある用途に使われる１００ミリ秒の作動時間ができるバルブモジュール１０６は、上記アナライザー１１６への流れが、１秒当たり２００ミリ秒の間か、または全試料分析時間の２０％の間、物理的に遮断されることを意味する。本発明の種々の実施形態では、限定なく、１００ミリ秒より速い作動速度が可能な空気バルブを利用するバルブモジュール１０６が、そして好ましくは約３０ミリ秒以下で、利用される。

上に記載された実施形態の通常のシステムに対するさらなる利点は、同じ溶媒が常に上記質量分析計に送達されるように上記流体回路が配置されることである。溶出工程を行う場合ですら、上記溶出溶媒は、上記質量分析計中に噴霧される唯一の溶液である。上記反応混合物の質量分析計に不適合な成分を含有する洗浄溶液が廃物に向きを変える間、溶出溶媒は、質量分析計注入口に噴霧される。このようにして、安定なＡＰＩ噴霧は常に維持され、そして洗浄溶液および溶出溶液からの異なったバックグラウンドシグナルに起因するベースラインの変動は除去される。いくつかの高度な通常のシステムは、上記ＭＳ注入口から上記洗浄溶液の進路を変えて、上記ソース領域における不揮発性化合物の蓄積を避ける。しかし、上記溶出溶媒が上記ＭＳに進路を変える場合、ＭＳ注入口における安定した噴霧を再確立するのに数秒がかかり得る。上記試料シグナルが、不安定な噴霧のこの領域と重なる場合、ピーク対称性、ベースライン安定性、および低い定量性について問題をもたらし得る。

（ソフトウェア）
上記アナライザー１１６により生成したデータを分析するために使用されるソフトウェアは、上記コントローラー１２５か、別のプロセッサによって実行され得、高スループット分析に非常に重要である。例えば、高スループットでの長い分析の終わりでの質量分析計出力は、一連のデータポイントからなり、時間対強度値が分析されている各質量チャネルで記録されている。直交座標系でプロットすると、これらのグラフは、一連のピークからなるクロマトグラムを生じ、各ピークの下領域の積分が分析された試料の濃度に相関し得る。

この積分事象は、本発明の一実施形態に従って、上記流体回路１０４における種々のバルブの開閉に連動し得る。バルブが作動して、上記クロマトグラフィーマトリックスからの試料を上記質量分析計（または他のアナライザー）中に上記試料を逆溶出する時間は、正確に記録され得る。この事象が起こるまで分析物は、上記質量分析計に送達され得ないことが知られている。上記バルブの作動後、上記クロマトグラフィーマトリックスから逆溶出されている分析物からの質量分析計シグナルが観測され得る。バルブ作動時間および質量分析計ピークの開始は、正確に時間単位で互いに正確にマッピングされ得、その結果、ピーク積算アルゴリズムは、各バルブ作動後、選択された時間の間、質量分析計シグナルの積算からなる。検出可能な分析物を含有しないそれらの試料でも、このようにして正確に分析され得る。というのは、同等のシグナルウィンドウが、各場合およびどの場合においても、モニターされ、また積算されるからである。

いくつかの場合、上記流体回路１０４におけるエラーは、質量分析計でシグナルが見られなくなることにつながり得る。そのようなエラーの例は、試料が存在しなかった流体レザバであり得る。これは、試料のアリコートというよりむしろ上記カラム２２５上に注入された空気によってもたらされる。そのような場合、ベースラインシグナルのみが、全ての分析物に対して検出される。最終の定量化は、相対的な測定（すなわち、基質対生成物、または分析物対内部標準）に依存するので、そのようなエラーは、たやすく検出され得る。２つ以上の分析物シグナルの合計が特定の閾値より低い場合、その試料は、エラーとして警告され得る。

（多重化）
本発明の種々の実施形態では、迅速なクロマトグラフィーおよび試料間洗浄に対して必要な時間は、上記マトリックスの出力で試料ピーク幅（半分の高さで）よりはるかに大きい。そのような実施形態では、分析される次の試料が上記質量分析計に送達される前に、数秒のベースライン質量分析計（または他のアナライザー）シグナルが存在し得る。この期間は、事実上、生産性の損失である。というのは、上記質量分析計は、能動的に試料を定量していないからである。

質量分析計は、顕著に大きな支出を要求する大きな場所を取る装置であるため、本発明の一実施形態に従って、図３に示すように、２つ以上の高スループット質量分析法インターフェース３０３および３０４が試料を単一の質量分析計３０２に供するために使用される。各質量分析法インターフェース３０３および３０４は、限定なく、上に記載されたように迅速なクロマトグラフシステム１００を備え得る。選択バルブ３１０は、上記複数の高スループット質量分析法インターフェース３０３および３０４と上記質量分析計３０２との間に設置される。一定の高スループット質量分析法インターフェース３０３または３０４からの試料が分析されようとしている場合、上記選択バルブ３１０は、その試料を上記質量分析計３０２に向けるために使用され、一方上記残りのインターフェース３０３または３０４は、廃物に向きを変える。上記質量分析計３０２への上記試料送達を、一インターフェースが能動的に分析されている間、他の面は洗浄工程か、または試料獲得工程にあるようにずらすことによって、複数のインターフェース３０３および３０４は、単一の質量分析計３０２により使用され得、スループットが最大化される。

（自動注入デバイス）
図４は、本発明の一実施形態に従って、単一の注入バルブ４０５を備える自動注入デバイス４００の概略図である。上記自動注入デバイス４００は、上に記載された実施形態におけるようにさらなるバルブと組み合わせて使用され得、そして試料を試料レザバから、限定なく、アナライザーおよび／またはクロマトグラフィーカラムを備え得る流体回路に移動するために使用され得る。

図５（ａ）により詳細に示され、そして図２（ａ〜ｂ）におけるバルブ２０６と同様に、前記注入バルブ４０５が第一の位置に存在する場合（例えば、始動していない）、減圧のソース４１１は、試料シッパーチューブ４０７を通って試料４０１を試料ループ４０３中に吸引するために使用される。上記注入バルブ４０５の作動後、上記試料は、図５（ｂ）に示したように、増圧を印加することによって流体回路４１３に導入される。バルブ４０５の停止および次の試料の吸引の前に上記シッパーチューブ４０７を洗浄するために、上記アスピレーターチューブ４０５は、洗浄液または緩衝液中に浸され得、減圧が印加され、洗浄液が上記アスピレーターチューブ１０４を通ってトラップ１０９中に吸引される。従って、上記一定の負の圧力と上記インライン式トラップとの組み合わせによって、反復吸引およびシリンジを通した洗浄溶液の分与の必要がなくなる。

試料が過剰に利用できる場合、上記減圧ソース４１１は、限定なく、連続的真空を上記試料シッパーチューブ４０７の遠位端に印加できる真空ポンプであり得る。十分に大きい体積の試料４０１が上記試料ループ４０３中に、それを完全に満たすために吸引された場合、上記注入バルブ４０５は作動され、そして上記試料は、上記流体回路４１３中に出力される。上記注入バルブ４０５と上記真空ポンプ４１１との間に位置するトラップ４０９は、過剰な試料を収集するために使用される。注入体積を変化させることは、上記試料ループ４０３の長さを変化させることによって達成され得る。

しかしながら、過剰の試料４０１が利用できないか、または上記試料が浪費するには価値がありすぎる場合には、計量された試料４０１が、上記注入バルブ４０５中に吸引され得る。上記注入の好ましい実施形態では、この計量は、上記真空ポンプ４１１と上記注入バルブ４０５との間に位置する遮断バルブ４１５を使用することによって実行される。好ましい実施形態では、上記遮断バルブ４１５は、ミリ秒の時間尺度で正確かつ精密な作動を可能にする非常に迅速な応答時間を有する電磁弁である。上記遮断バルブ４１５は、非常に精密で制御された時間の間、上記シッパーチューブ４０７を通して試料のアリコートを上記試料ループ４０３中に吸引するのに使用され得る。上記試料ループ４０３中に吸引された試料の体積は、シッパーチューブ４０７の直径、上記試料ループ４０３、および上記遮断バルブ４１５のタイミングに基づいて精密に較正され得る。上記遮断バルブ４１５が開放位置に維持されるのが長ければ長いほど、上記試料の吸引はより長くなり、そして上記注入バルブ４０５中に吸引される試料の体積はより大きくなる。

本発明の別の実施形態に従って、上記連続真空システムは、特に遮断バルブ４１５が非実用的か、または分析される上記複数の試料が、粘度に大きな差を有する場合には、上記注入バルブ４０３と流体連通しているピストンデバイスで置換され得る。粘度の変化は、試料吸引の速度に変化を起こし得る。上記試料ループ４０３中に吸引される試料の量は、例えば、シリンダー内で上記ピストンが引かれる距離を制御することによって計量され得る。十分な時間が、吸引プロセスに割り当てられるため、試料の全計測量が上記試料ループ４０３中に充填され得る。従って、試料粘度により引き起こされる吸引の速度における差に起因する、注入体積の不精密さは、除去され得る。上記試料は、間接的に上記試料ループ４０３中に吸引され、次に上記流体システム中に注入される。上記ピストンがシリンダー内でその横断の端部に達するまで、そのピストンからの正の圧力を加える必要がない。

本発明の他の実施形態では、上記シッパーチューブを通して試料を上記注入ループ中に吸引するための上で記載されたアプローチの種々の組み合わせが使用され得る。例えば、選択バルブは、連続真空ソースと組み合わせた遮断バルブを上記注入バルブと流体連通して設置させるか、または、あるいは、ピストンデバイスを上記注入バルブと流体連通して配置させるかを選択して使用され得る。過剰の試料が利用できる場合、上記選択バルブは、上記注入バルブと流体連通した上記遮断バルブおよび連続真空を設置するために、作動され、上記選択バルブは開放位置に維持される。上記試料の吸引が計量されなければならない場合、上に記載したように、上記遮断バルブが始動され得るか、または選択バルブが作動され得るかのいずれかで、上記ピストンベースの吸引システムを使用する。

上記自動注入デバイス４００は、いくつかの理由で通常の自動注入器より有利である。上記試料を移動シリンジ中に吸引するのではなく、上記試料を上記注入ループ中に直接吸引することによって、各注入に要求される上記コンピューター制御ロボット動作は、削減される。通常の自動注入器システムでは、上記移動シリンジは、最初に、上記試料レザバ中に動き、試料のアリコートを吸引しなければならない。次に、この移動シリンジは、上記注入バルブに動かなければならず、そしてこの試料のアリコートは、上記注入ループ中に充填されなければならない。上記注入後、上記シリンジは、さらなる時間、１つ以上の洗浄場所に動かなければならない。本発明では、上記試料は直接に上記注入ループ中に吸引されるので、上記移動シリンジが上記試料レザバから上記注入バルブに動く必要は、除去される。上記デバイス内のロボットの動きを最小限にする工程によって、上記スループットおよび上記システムの信頼性の両方が増加する。同じ試料から繰り返し吸引および注入することによって、より大きな試料体積が、必要以上の遅延なく、分析され得る。上記注入がクロマトグラフィーの樹脂への場合、試料の複数のアリコートは、さらなる洗浄工程および溶出工程の前に、上記カラムに添加され得る。

本発明の別の利点は、試料間の上記自動注入器の洗浄において実現化される。試料と接触する表面はすべて、一般に、次ぎの試料が注入され得る前に、完全に洗浄されなければならない。通常の自動注入器においては、これは、上記注入バルブおよび上記移動シリンジを含む。この移動シリンジの洗浄は特に、問題が多くて時間を消耗し得、特に標準シリンジが使用される場合がそうである。シリンジは殆どがガラスおよびステンレススチールから製造されるので、特定の試料は特に除去するのが困難である。多くの親油性の化合物は、強くステンレススチールに吸着する傾向があり、そして試料繰越をもたらすか、または浸出をもたらす。移動シリンジは、代表的には、種々の直径のチュービングを有し、そして連続的で平坦な生体不活性チュービングより洗浄するのがより困難である複数の物質（例えば、ガラスおよびステンレススチール）から構成される。本発明では、試料がシッパーチューブを通して上記注入バルブ中に直接吸引されるので、移動シリンジを洗浄する必要がない。これは、上記デバイスのスループットを増大もしつつ、試料繰越を減少させるのに二重の効果をもたらす。

試料繰越を最低限にするために重要なのは、上記シッパーチューブのために使用する物質の選択である。本発明の好ましい実施形態において、同心円管注入器が使用され、広範囲の試料と化学的に適合性がないステンレススチールのような物質と試料を接触する必要がなく、密閉した試料レザバを突き刺す能力を提供する。これは、同時係属米国特許出願番号第１０／８２１，１２４号、２００４年４月８日出願、名称「Ｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃ Ｔｕｂｅ Ｍｉｃｒｏｐｌａｔｅ Ａｕｔｏｓａｍｐｌｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ」に記載され、それらの全体が本明細書において参考として援用される。

上述したように、上記デバイスの浄化は、目的である上記試料が、図５（ｂ）に示されるように、分析のため上記流体回路に進路を変えられながら、上記シッパーチューブ４０７を通って大きな体積の流体を単に吸引することによって達成され得る。小さい表面積の上記シッパーチューブおよび洗浄される必要のある注入バルブと連動された生体適合性材料を使用することで、迅速なスループットを維持しながら試料繰越の非常に効果的な削減を可能にする。

以下は、限定なく、上に記載された実施形態の種々の配置を使用する高スループット試料採取の実施例である。

（実施例１ 薬物−薬物相互作用（ＤＤＩ）アッセイ）
多くの生体異物化合物は、シトクロームＰ−４５０として公知の酵素のファミリーによりインビボで、主に肝臓で代謝される。Ｐ−４５０酵素による代謝活性には多くの低分子製薬が含まれる。多くの活性化合物の治療活性は、非常に用量依存性があるので、これらの化学薬品の代謝宿命を理解することは有利である。多くの場合、特定の化学薬品の高用量は有毒であるか、または長期の副作用をもたらし得る。

多くの化合物は、インヒビターまたはアクチベーターとして作用して、特定のＰ−４５０酵素の代謝に影響することが公知である。これは、治療薬として現在使用されているある範囲の化学薬品に対して正しい。薬物の安全性の観点から、個人によって摂取される薬学的化合物の代謝プロフィールが、個人が摂取しているかもしれない他の化学薬品により影響され得るか否かを知ることは非常に重要である。個人が、特定のＰ４５０酵素の作用を阻害する特定の薬物を現在摂取している場合、同じＰ４５０酵素により代謝される第二の薬物も摂取すると、破滅的な結果になり得る。上記第一の薬物の上記Ｐ４５０酵素への阻害的効果によって、予想した速度で上記第二の薬物が代謝され得ず、そして予想以上の高いインビボでの濃度が生じる。いくつかの場合では、これは有毒か、または致命的にすらなり得る。

新しい潜在的な薬学的化合物のありうる効果を研究するために、薬物−薬物相互作用アッセイとして公知のインビボにおける一連のアッセイが開発され、そして当業者になじみがある。上記アッセイは、精製された組換えタンパク質、または種々の細胞の大きさのもしくは細胞より小さい（例えば、ミクロソーム、Ｓ９画分など）、肝臓組織の調製物のいずれかとして、Ｐ４５０酵素の種々の調製物を使用する。上記酵素調製物は、上記試験化合物の存在で制御された条件の下、プローブとして公知の、Ｐ４５０酵素の公知の基質と反応させられる。上記試験化合物が上記アッセイで活性な場合、その化合物は、上記プローブ分子の来るべき代謝でシフトを起こす。広範な各種プローブおよびアッセイが、科学文献に記載されている。これらの型式には、細胞より小さい肝臓調製物の使用を促進する、組換え酵素調製物および質量分析的アプローチと共に代表的に使用される光学活性プローブならびに非常に選択的で、かつ特定のプローブの両方が含まれる。光学アッセイのスループットが非常に高くなり得るが、研究者は一般に、質量分析法ベースのアッセイを実施することを好む。というのは、より生物学に関連したデータが獲得され得るからである。

本発明の上述された実施形態は、質量分析法ベースの薬物−薬物相互作用アッセイのスループットを大幅に改善するために使用され得る。試験化合物のシトクロームＰ４５０−２Ｄ６（ＣＹＰ２Ｄ６）に対する活性を試験するアッセイを、９６ウェルマイクロタイタープレートで実施した。ヒト肝臓組織からのミクロソーム調製物を、リン酸カリウムおよび塩化マグネシウムを含有するｐＨ７．４の緩衝液中のデキストロメトルファン、上記試験化合物、およびＮＡＤＰＨの存在下でインキュベートした。３０分のインキュベーション後、この反応を１０％（ｖ／ｖ）０．１％ギ酸の添加でこの反応を酸性化することによってクエンチした。ヒト肝臓ミクロソームは、種々の異なった酵素を有するが、デキストロメトルファンはＣＹＰ２Ｄ６の特異的基質であり、デキストロファンへと代謝される。残りのデキストロメトルファン基質およびこの反応で生成したデキストロファン生成物は、１試料当たり数分のオーダーである通常の液体クロマトグラフィー−質量分析法を使用して定量され得るが、本発明の上述の実施形態によって同様な分析が５秒程度で実施される。

本発明の実施形態に従って、そして図２（ａ〜ｃ）を参照にして、上記バルブ２０６に取り付けた上記シッパーチューブ２０４を、９６ウェルマイクロタイタープレートで分析される上記第一の試料に対して動かす。上記シッパー２０４の遠位端を上記反応緩衝液に浸し、そしてアリコートを上記シッパーチューブ２０４の遠位端に印加した真空２２１を使用することで５．０マイクロリットル注入ループ２０８中に吸引する。吸引が始まって５０ミリ秒後に、十分な流体が上記バルブ２０６中に吸引され、５．０マイクロリットル注入ループ２０８が完全に満たされる。このとき、上記注入バルブ２０６が作動され、そして上記ループ２０８中の試料が高圧流体ポンプ２２２からの出力と流体連通され、この高圧流体ポンプが５．０マイクロリットル試料アリコートを上記注入ループ２０８を通して、そして不溶マトリックスを含有するクロマトグラフィーカラム２２５上に押圧する。このマトリックスは、直径の平均が４０ミクロンである不浸透性ビーズからなる。各ビーズの表面は、４炭素長のアルカン鎖で誘導体化され、疎水性環境を生成する。多孔性フリットは、上記カラム２２５内に上記不溶マトリックスビーズを圧迫するが、上記粒子の性質が、圧力の受け入れられないほどに高い増加なく、流体は自由に動き回り、そして上記粒子間を動くことが可能になる。

上記高圧流体ポンプ２２２を使って、毎分１．２ミリリットルの流速で水を汲み上げる。上記試料が上記カラム２２５に到達したとき、親油性の分子であるデキストロファンおよびデキストロメトルファン分析物は、上記カラム内で不溶マトリックスビーズと相互作用し、上記カラム２２５上に吸着される。上記リン酸ナトリウム緩衝液、塩化マグネシウム、ＮＡＤＰＨおよびＮＡＤＰを含む、質量分析と干渉する、上記反応緩衝液中の化合物は、非常に親水性であるため、それらは上記カラムを通って廃物容器中に流される。上記試料と共に吸引され得るアッセイ緩衝液中の不溶性成分は十分小さいので、４０ミクロンビーズ間の空間を通って動き、そしてまた上記分析物から除去される。

上記カラム２２５の全内容積は、４．０マイクロリットルである。受容可能なレベルで妨害塩を除去するために、数体積の水で上記カラムを流す必要がある。毎分１．２ミリリットルの流速で、毎秒全体で２０マイクロリットルの水が汲み上げられる。従って１秒間の洗浄で、全体で５カラム体積の水が上記マトリックスの吸着床上を渡って汲み上げられ、上記質量分析法に不適合な成分を除去した。

この全プロセス中に、第二の流体ポンプ２２３を、電気スプレーイオン化（ＥＳＩ）モードで作動している三連四重極質量分析計２４０上に、毎分１．０ミリリットルの流速で水中の８０％アセトニトリルの溶液を直接汲み上げるために使用する。この質量分析計２４０を、具体的には複数の反応モニター（ＭＲＭ）モードで上記デキストロファンおよびデキストロメトルファン分析物をモニターするために最適化した。安定なＥＳＩの流れを保持し、上記８０％アセトニトリル溶液で一定のベースラインを確立した。上記バルブ２２２が上記試料を上記注入ループから上記マトリックス上に押圧した後正確に１．０秒して、上記第二のバルブ２０７を作動した。このバルブ２０７により上記８０％アセトニトリルが、上記試料が充填された方向とは逆の方向から上記カラムに入った。同時に、上記第一のポンプ２２２の出力を、上記カラムから廃物に進路を変えた。上記第二のバルブ２０７の作動によって上記カラム２２５を、上記第二のポンプ２２３と流体接触させ、そしてそのカラム２２５上に吸着した上記分析物を、８０％アセトニトリルで溶出し、上記質量分析計２４０のＥＳＩソース中に押圧し、ここで分析した。上記２種の分析物を、同時に溶出し、そしてその質量対電荷比に基づいて上記質量分析計内で分析した。

上記溶出工程は、上記充填工程の方向とは逆になされるので、上記分析物は上記カラム２２５を貫通して移動することはない。これが重要な点である。というのは、カラム２２５上を渡って移動する流体は、混合および線形拡散を生じ得る乱れを起こしがちであるからである。この線形拡散を最小限にすることが非常に重要である。というのは、これが、上記試料を上記質量分析計に送る際に流体の体積を増加させるからである。最も良好な分析データは、上記試料が最も短い時間量で最小であり得る溶出体積で送られるとき、得られる。小さい溶出体積は、分析物の高局所濃度をもたらし、そして上記バックグラウンドシグナルおよびショットノイズから区別され得る対応する高シグナルレベルをもたらす。毎分１．０ミリリットルの流速で１．５秒すると、２５マイクロリットルの全溶出液を、上記カラム２２４上を渡って押圧した。これは、カラム体積の６倍超の溶出液に対応し、上記カラムを流出し、そして次ぎの試料に対する繰越を除去するのに十分以上である。

このとき、バルブ２２２および２０７の両方とも再度、その出発位置に作動された。上記注入ループ２０８は、次ぎの試料を吸引するために利用可能であった。上記第二の高圧ポンプ２２３からの８０％アセトニトリルを、上記カラム２２５から直接上記質量分析計２４０に進路を変え、そして第一の高圧ポンプ２２２からの水は上記カラム２２５上を渡って、最初の方向に押圧した。この状態を最小で２カラム体積（最小で４００ミリ秒）の間、保持し、上記カラム２２５のマトリックス内の局所環境を水で流し、次ぎの試料における分析物を結合を可能にした。このプロセスは、カラム平衡化として公知であり、そして十分な時間で実施され、適切な分析を可能にしなければならない。上記カラム２２５の平衡化後、次ぎの試料を準備し、分析した。

上記試料を分析しながら、レザバからの８０％アセトニトリルを上記シッパーチューブ２０４を通して吸引し、上記シッパーチューブ２０４中のいずれの汚染も除去し、そして繰越を除去して次ぎの分析に入った。このようにして、試料を１試料当たり５秒の周期的速度で分析した。２つより多い分析物を同時に分析することも可能であり、従って複数のＰ４５０イソフォームに対するアッセイを多重化することが可能である。

（実施例２ 代謝安定性アッセイ）
本発明の種々の実施形態に従って、本システムの特定の特質は、スループットを犠牲にして有利に高められ得る。そのような応用の例としては、代謝安定性アッセイがある。この代謝安定性アッセイは、試験分子に関する肝臓酵素の活性を評価する。それは、代表的には、細胞より小さい肝臓の調製物（例えば、肝臓ミクロソームまたはＳ９画分）を、および適切な緩衝液システム中のエネルギー源（例えば、ＮＡＤＰＨ）および上記試験化合物とともにインキュベートすることによって実施されるインビトロアッセイである。肝臓酵素は、上記試験化合物を代謝し得、その速度は、質量分析法を使用する制御された時間で上記試験化合物の量を定量することによって定量され得る。

このアッセイは、各々および各試験化合物が質量分析計でモニターされなければならないという点で、ＤＤＩアッセイとは異なる。ＤＤＩアッセイでは、特定の一連のプローブのみが、上記システムの完全な最適化を可能にするためにモニターされる必要があった。非常に広範囲の試験化合物が、代謝安定性アッセイにおいて分析される必要があるということからして、多くの異なった化学構造を分析できる一般法が要求される。この応用では、上記システムのスループットは、より広範囲の分析物の分析を促進するために、わずかに低下される。

代謝安定性アッセイを実施するために、ＤＤＩアッセイとは異なったアプローチが使用される。逆溶出（すなわち、分析物を上記カラムに充填した方向とは逆の方向で上記カラムから分析物を溶出すること）は、使用されない。むしろ、分析物は、それらがカラム上に充填された方向と同じ方向にカラムから溶出される。これは、分析物が上記不溶マトリックスビーズ上を渡って押圧されるにつれ、分析物は乱流を受けるので線形拡散を生じ、より幅広なピークとなり、従ってより低いスループットとなる。しかしながら、ＤＤＩアッセイに使用される本発明の局面の多くは、まだ上記アッセイに適用され得、上記アッセイの感度の犠牲なく、通常の方法より顕著にスループットが増加する。これらの利点は、以下に詳細に記載される。

上記試料アリコートは、注入ループ中に吸引され、洗浄溶液を汲み上げるために使用される第一の高圧ポンプで用いるＤＤＩアッセイにおけると同じ様式で上記カラム中に充填される。この溶液は、代表的には水か、または水溶性緩衝液であり、上記塩、緩衝液成分、ＮＡＤＰＨおよび上記反応混合物の不溶成分を廃物容器に流す。この時間の間、第二の高圧ポンプは、上記質量分析計のＥＳＩソースまたはＡＰＣＩソース中に溶出液を汲み上げるために使用される。上記第二のバルブが作動するとき、上記溶出液は、上記分析物がカラム上に充填された同じ方向に上記カラム上を渡るよう強いられる。非常に広範囲の化学物質を溶解できるが、大気圧イオン化質量分析法に適合性がある溶出液が使用される。これらの緩衝液としては、アルコール（例えば、メタノール、エタノール、またはイソプロパノール）、アセトニトリル、アセトン、テトラヒドロフラン、またはこれらの溶媒の混合物が挙げられる。上記混合物が少量の水を含むことが一般に所望され、酢酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、またはＤＭＳＯのような添加物を上記溶出液へ添加すると、より鋭いピークが生じ得る。

目的の分析物の質量分析法的特徴が既に公知である場合、上記質量分析計は、具体的には、ＭＲＭモードでそれらの化合物をモニターするために設定され得る。しかしながら、前もって上記分析物に関する情報が入手不能の場合、質量分析計を使用してある質量範囲を走査することが所望され得る。飛行時間質量分析計、イオントラップ質量分析計、混成四重極／イオントラップ質量分析計、または混成四重極／飛行時間質量分析計を使用すると、シグナル強度の最低限の損失で広範囲の質量の走査を促進し得る。良好な定量データを得るために、内部標準が反応のクエンチングの後添加され、上記分析物からのシグナルはこの内部標準に対して正規化される。

本発明は、段階的溶出システムを使用して、カラムクロマトグラフィーを使用して試料を精製し、それらを質量分析法を使用して分析する。しかしながら、上記システムは、通常の段階的溶出システムより顕著に改善したものを使用する。すなわち、同じ溶媒系（上記溶出液）が常に上記質量分析計の注入口中に噴霧される。通常のシステムでは、上記洗浄液および溶出液は、各試料に対して交互に流し、２つの異なった溶液が質量分析計注入口に交互に噴霧される。これによって、観測されるベースラインシグナルに大きな衝撃を与える。ベースラインシグナルの変更は、ピークの定量化、特に低レベルのシグナルを有するピークの定量化に大きな影響を与え得る。

より高度な通常のシステムのいくつかにおいては、上記洗浄溶液は、上記質量分析計注入口から廃物容器に進路を変え、上記溶出液のみが上記質量分析計中に噴霧される。しかしながら、これはまた、上記質量分析計で見られるバックグラウンドシグナルの変化を生じる。というのは、カラム充填および洗浄工程中では、流れがないからである。さらに、上記ＭＳ注入口での安定な噴霧を再確立するために数秒がかかり得る。本明細書で記載したような高スループットシステムでは、分析物ピークの主要な端は、不安定な流れの領域と重なり得、貧弱な感度、不均一なピーク形状、および定量化のエラーの増加を生じる。

本発明が通常のシステムをしのいで提供するさらなる改善は、速い開閉バルブにある。代表的に電子的に作動するバルブは、１００ミリ秒を超える開閉速度を提供する。しかしながら、本発明に使用される、この非常に速い開閉（例えば、５０ミリ秒以下）は、平坦なベースラインを有する対称なピークを提供する上記質量分析計において無パルスの噴霧を可能にし、正確な定量化を促進する。

（実施例３ 化合物純度試験）
いくつかの適用では、分析される上記試料は、質量分析法に適合している緩衝液中にすでに存在する。そのような適用では、いかなる精製も必要としない、ＡＰＩ中に直接噴霧され得る水性緩衝液または有機緩衝液における試験化合物の品質制御分析であり得る。上述の実施形態の種々の局面が、そのような適用に対し上記試料スループットを増大するために使用され得る。

この適用においては、単一注入バルブのみが使用される。試料のアリコートは、上記注入ループ中に吸引され、そのバルブの作動後、上記試料は直接上記質量分析計中に噴霧される。単一流体ポンプからの流れは、上記注入ループを通って上記試料を質量分析計の注入口中に押圧するために使用される。本発明の好ましい実施形態では、上記試料を上記質量分析計上に押圧するために使用される上記流体は、上記分析物がそれに非常に溶解されやすく、かつ上記質量分析計注入口において良好なイオン化を提供する流体である。これらの溶液としては、アルコール（例えば、メタノール、エタノール、またはイソプロパノール）、アセトニトリル、アセトン、テトラヒドロフランまたは１種以上のこれらの溶媒と水との混合物が挙げられる。

上記システムは、いくつかの手段を通して通常のシステムよりスループットが増大する。レザバから上記注入バルブに試料アリコートを動かすための輸送シリンジを除去すると、上記ロボットの全速度が増加する。上記注入バルブおよび上記試料レザバは、お互いに対して動き、試料のアリコートは、直接序器注入ループに吸引され得るようになる。より速いロボットを促進することに加え、上記システムはまた、注入間の輸送シリンジを洗浄する必要性を除去する。通常のシステムでは、上記輸送シリンジおよび上記注入シリンジの両方とも試料間で完全に洗浄される必要がある。しかしながら、本発明では輸送シリンジが存在しない。

精製される必要のない試料は、試料間の最低限の繰越を有する上記システムを使用して、１試料当たり約１秒のスループットでの大気圧イオン化によって分析されている。

種々の実施形態において、上記開示されたシステムおよび方法は、コンピューターシステムと共に使用するために、コンピュータープログラム製品として実施され得る。そのような実施としては、媒体上を渡ってネットワークに連結した通信アダプターのような、モデムまたは他のインターフェースデバイスを介する、コンピューター読み取り可能媒体（例えば、ディスケット、ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭ、または固定ディスク）のような実体のある媒体に固定された一連のコンピューター指令、またはコンピューターシステムに送信できる実体のある媒体に固定された一連のコンピューター指令のいずれかを含む。媒体としては、実体のある媒体（例えば、光学コミュニケーションラインまたはアナログコムニケーションライン）または無線技術（例えば、マイクル波、赤外または他の伝送技術）で実行される媒体のいずれかがあり得る。上記一連のコンピューター指令は、上記システムに対して、本明細書で前に記載された機能性の全てまたは一部を具体化する。当業者は、そのようなコンピューター指令が、多くのコンピューター設計またはオペレーションシステムと共に使用されるための多くのプログラム言語で書かれ得ることを、理解するはずである。さらに、そのような指令は、半導体、磁気、光学、または他のメモリーデバイスのような任意のメモリーデバイスに記憶され得、そして光学、赤外線、マイクロ波、または他の伝送技術のような任意の通信技術を使用することで伝送され得る。そのようなコンピュータープログラム製品は、印刷文書または電子文書（例えば、シュリンクラップソフトウェア（ｓｈｒｉｎｋ ｗｒａｐｐｅｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ））を伴う、移動可能媒体として配布され得るか、コンピューターシステムに前もって搭載され得るか（例えば、システムＲＯＭ上または固定ディスク上に）、またはネットワーク（例えば、インターネット、またはワールドワイドウェブ）上でサーバーまたは電子掲示板から配布され得ることが期待される。

本発明の種々の例示的実施形態が開示されたけれども、本発明の真の範囲から逸脱することなく、本発明のいくつかの利点を達成する種々の変更および修正がなされ得ることが当業者にとって明らかであるはずである。

本発明の上述の特徴は、添付の図面の参照と共に、詳細な説明を参照にすることで、よりたやすく理解される。
図１は、本発明の実施形態に従った、迅速なクロマトグラフィーシステムのブロック線図である。 図２（ａ）は、本発明の実施形態に従った、２つの注入バルブを備える、迅速なクロマトグラフィーシステムの概略図である。 図２（ｂ）は、本発明の実施形態に従って、複雑な混合物がマトリックスを通って第一方向に通過される場合の、図２（ａ）の迅速なクロマトグラフィーシステムの概略図である。 図２（ｃ）は、本発明の実施形態に従って、溶出液が上記マトリックスを通って第二方向に通過される場合の、図２（ａ）の迅速なクロマトグラフィーシステムの概略図である。 図３は、本発明の実施形態に従った、多重アナライザーシステムの概略図である。 図４は、本発明の実施形態に従った、自動注入デバイスの概略図である。 図５（ａ）は、本発明の実施形態に従った、試料吸引の間の、図４の自動注入デバイスの概略図である。 図５（ｂ）は、本発明の実施形態に従った、吸引された試料が流体回路に出力される場合の図４の自動注入デバイスの概略図である。

Claims (78)

1. 高スループット試料調製および分析の方法であって、該方法は、
   不溶マトリックスと結合する分析物を含む流体を該不溶マトリックス上を渡って第一方向に通過させる工程；
   該第一方向とは逆の第二方向に該不溶マトリックス上を渡って溶出用溶媒を逆溶出して、該分析物を含む試料を出力する工程；
   周期的速度で複数の試料を出力するために、該流体を通過させ、そして該溶出用溶媒を逆溶出する工程を繰り返し、反応混合物中の質量分析計に不適合な成分を含有する洗浄溶液を廃物にするように向ける間、溶出用溶媒が質量分析計注入口に噴霧されるようにし、次いでバルブでの経路切り換え操作で、溶出用溶媒を用いて、分析物を含む試料を逆溶出して、溶出用溶媒に溶質たる分析物を含む試料を溶かした溶液を該質量分析計に供給する工程
   を包含する、方法。
2. 前記周期的速度が１試料当たり３０秒か、それより速い、請求項１に記載の方法。
3. 各試料を分析する工程をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
4. 請求項１に記載の方法であって、前記逆溶出する工程は、バルブ要素を作動して、前記不溶マトリックス上を渡る前記溶出用溶媒の流れを開始する工程を包含し、該方法はさらに、
   前記バルブが作動された後、所定の時間の間、前記質量分析計の出力を積算して前記試料の特徴を決定する工程
   を包含する、方法。
5. 請求項１に記載の方法であって、さらに、
   前記溶出用溶媒を逆溶出する前に、前記クロマトグラフィーマトリックス上を渡って洗浄溶液を通過させる工程
   を包含する、方法。
6. 請求項１に記載の方法であって、さらに、
   前記不溶マトリックス上を渡って前記分析物を含む前記流体を通過させる前に、前記クロマトグラフィーマトリックス上を渡って洗浄溶液を通過させる工程
   を包含する、方法。
7. 請求項１に記載の方法であって、さらに、
   不溶マトリックス上を渡って前記流体を通過させる前に、流体ソースから該流体を吸引する工程
   を包含する、方法。
8. 請求項１に記載の方法であって、さらに
   カラム型式で前記クロマトグラフィーマトリックスを充填する工程
   を包含する、方法。
9. 高スループット試料調製および分析のためのシステムであって、該システムは、
   複数のクロマトグラフィーカラム；
   質量分析計とのインターフェースをとるための手段；および
   該複数のクロマトグラフィーカラムのうちの１つから該質量分析計に溶出物を選択的に送りつつ、反応混合物中の質量分析計に不適合な成分を含有する洗浄溶液を廃物にするように向ける間、溶出用溶媒が質量分析計注入口に噴霧されるようにし、次いでバルブでの経路切り換え操作で、溶出用溶媒を用いて、分析物を含む試料を逆溶出して、溶出用溶媒に溶質たる分析物を含む試料を溶かした溶液を該質量分析計に供給することのできるバルブ、
   を備える、システム。
10. 請求項９に記載のシステムであって、前記バルブが作動され、前記複数のクロマトグラフィーカラムのうちの１つから前記質量分析計に溶出物を送り、該システムはさらに
    該質量分析計からの出力シグナルを受信し、該バルブが作動された後所定の時間の間、該出力を積算し前記試料の特徴を決定するプロセッサ
    を備える、システム。
11. 請求項１０に記載のシステムであって、前記プロセッサは、前記質量分析計から第一出力シグナルを受信し、そして前記所定の時間量の間、該第一出力シグナルを積算し、該プロセッサは、該質量分析計から第二出力シグナルを受信し、そして該所定の時間量の間、該第二出力シグナルを積算し、該プロセッサは、該第一出力シグナルの積算と該第二出力シグナルの積算との和が閾値より小さい場合、エラーシグナルを提供する、システム。
12. 前記出力は、予め定義されたウィンドウに渡って積算される、請求項１０に記載のシステム。
13. 高スループット試料調製および分析のためのシステムであって、該システムは、
    不溶マトリックスを含むクロマトグラフィーカラム；および
    該不溶マトリックス上を渡って第一方向に流体を通過させ、該流体中の分析物が該不溶マトリックスに結合するようにし、そして該不溶マトリックス上を渡って該第一方向とは逆の第二方向に溶出用溶媒を逆溶出して該分析物を含む試料を出力し、反応混合物中の質量分析計に不適合な成分を含有する洗浄溶液を廃物にするように向ける間、溶出用溶媒が質量分析計注入口に噴霧されるようにし、次いでバルブでの経路切り換え操作で、溶出用溶媒を用いて、分析物を含む試料を逆溶出して、溶出用溶媒に溶質たる分析物を含む試料を溶かした溶液を該質量分析計に供給するための流体回路；および
    該流体回路を、該不溶マトリックス上を渡って該流体を通過させる工程と該不溶マトリックス上を渡って該溶出用溶媒を逆溶出する工程とを周期的に実施するように制御し、周期的速度で複数の試料を出力するためのコントローラー、
    を備える、システム。
14. 前記周期的速度は、１試料あたり３０秒か、それより速い、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記流体回路は、前記不溶マトリックス上を渡って前記第一方向に流体を向けることと、該不溶マトリックス上を渡って前記第二方向に溶出用溶媒を逆溶出することとを交互にできるバルブモジュールを備える、請求項１３に記載のシステム。
16. 前記バルブモジュールは、少なくとも１つの空気により作動されるバルブを備える、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記バルブモジュールは、１００ミリ秒より速い作動時間を有する、請求項１５に記載のシステム。
18. 前記バルブモジュールは、電気機械的である、請求項１５に記載のシステム。
19. 前記質量分析計は、前記１つ以上の試料を表すシグナルを出力する、請求項１３に記載のシステム。
20. 請求項１９に記載のシステムであって、前記質量分析計は、電気スプレーイオン化質量分析法ソース、大気圧化学イオン化ソース、および大気圧光イオン化ソースからなるソースの群より選択される大気圧イオン化質量分析法ソースを備える、システム。
21. 請求項１９に記載のシステムであって、
    前記流体回路は、作動して、前記不溶マトリックス上を渡って前記溶出用溶媒を逆溶出するバルブモジュールを備え、そして
    該バルブモジュールが作動された後、前記コントローラーは、所定の時間の間、前記シグナルを積算して前記試料の特徴を決定する、
    システム。
22. 請求項２１に記載のシステムであって、前記バルブモジュールが作動された後、前記コントローラーは、無差別に、所定の全時間の間、前記シグナルを使用して前記試料の特徴を決定する、システム。
23. 前記流体回路は、２０μｍと３００μｍとの間の直径を有するチュービングを備える、請求項１３に記載のシステム。
24. 前記流体回路は、２０μｍと３００μｍとの間の直径を有する微小流体バイオチップ中にチャネルを備える、請求項２３に記載のシステム。
25. 前記流体回路は、前記流体に接する１つ以上の表面を含み、そして各表面は、生体不活性である、請求項１３に記載のシステム。
26. 前記各表面は、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、テフロン（登録商標）、チタン、およびチタン合金からなる物質の群より選択される物質である、請求項２５に記載のシステム。
27. 前記流体回路は、前記分析物との結合を最小限にする物質で被覆したスチールで作られた流体通路を備える、請求項１３に記載のシステム。
28. 前記物質は、ポリテトラフルオロエチレンおよびポリエチレングリコールからなる物質の群より選択される、請求項２７に記載のシステム。
29. 前記流体回路は、前記不溶マトリックス上を渡って通過されるべき前記流体のアリコートを吸引するためのアスピレーターを備える、請求項１３に記載のシステム。
30. 前記クロマトグラフィーカラムは、第一端部および第二端部を備え、前記分析物は、該第一端部から該クロマトグラフィーカラムに出入りする、請求項１３に記載のシステム。
31. クロマトグラフィーカラムと流体連通している流体回路を備える高スループットシステムを制御するためのコンピューターシステムに使用するためのコンピュータープログラム製品であって、該コンピュータープログラム製品は、コンピューター読み取り可能プログラムコードを有するコンピューター使用可能媒体を含み、該コンピューター読み取り可能プログラムコードは、
    該不溶マトリックス上を渡って第一方向に流体を通過させて、該流体中の分析物が該不溶マトリックスと結合するように該流体回路を制御し、反応混合物中の質量分析計に不適合な成分を含有する洗浄溶液を廃物にするように向ける間、溶出用溶媒が質量分析計注入口に噴霧されるようにし、次いでバルブでの経路切り換え操作で、溶出用溶媒を用いて、分析物を含む試料を逆溶出して、溶出用溶媒に溶質たる分析物を含む試料を溶かした溶液を該質量分析計に供給するためのプログラムコード；
    該不溶マトリックス上を渡って該第一方向とは逆の第二方向に溶出用溶媒を逆溶出して、該質量分析計へ送るために該分析物を含む試料を出力するように該流体回路を制御するためのプログラムコード；および
    該流体の通過および該溶出用溶媒の逆溶出を繰り返して、周期的速度で試料を出力するためのプログラムコード、
    を含む、コンピュータープログラム製品。
32. 前記周期的速度が、１試料当たり３０秒か、それより速い、請求項３１に記載のコンピュータープログラム製品。
33. 請求項３１に記載のコンピュータープログラム製品であって、前記流体回路を制御して前記溶出用溶媒を逆溶出するためのコンピュータープログラムコードは、該溶出用溶媒が前記クロマトグラフィーカラムを通って前記第二方向に流れるようにするバルブモジュールを作動させるためのプログラムコードを含む、コンピュータープログラム製品。
34. 請求項３１に記載のコンピュータープログラム製品であって、該コンピュータープログラム製品はさらに、前記バルブモジュールの作動後に前記質量分析計の出力を積算して前記試料の特徴を決定するためのプログラムコードを含む、コンピュータープログラム製品。
35. 流体試料の高スループットスクリーニングのための自動注入システムであって、該システムは、
    試料シッパーチューブ；
    試料ループ；
    該試料シッパーチューブに減圧を印加するための注入バルブ；
    クロマトグラフィーカラム；および
    該クロマトグラフィーカラムから質量分析計へ溶出物を選択的に送り、反応混合物中の質量分析計に不適合な成分を含有する洗浄溶液を廃物にするように向ける間、溶出用溶媒が質量分析計注入口に噴霧されるようにし、次いでバルブでの経路切り換え操作で、溶出用溶媒を用いて、分析物を含む試料を逆溶出して、溶出用溶媒に溶質たる分析物を含む試料を溶かした溶液を該質量分析計に供給するための溶出バルブ；
    を備え、
    該注入バルブが第一の位置にある場合、該試料ループは該試料シッパーチューブと流体連通している、
    自動注入システム。
36. 請求項３５に記載のシステムであって、さらに、前記減圧を供給するための減圧手段を備える、システム。
37. 前記減圧手段は、減圧の連続的印加のための真空ポンプを備える、請求項３６に記載のシステム。
38. 前記減圧手段は、減圧の計量印加のためのピストンを備える、請求項３７に記載のシステム。
39. 請求項３６に記載のシステムであって、前記減圧手段は、前記減圧の連続的印加のための真空ポンプ、および該減圧の計量印加のためのピストンを備え、該システムはさらに、該真空ポンプおよび該ピストンポンプの１つを該減圧のソースとして選択するためのバルブを備える、システム。
40. 請求項３６に記載のシステムであって、さらに前記減圧手段と前記注入バルブとの間に配置されたインライン式トラップを備える、システム。
41. 請求項３５に記載のシステムであって、前記試料シッパーチューブを通して前記試料ループ中に吸引されるべき試料液量を計量するための遮断バルブをさらに備え、該遮断バルブは、前記減圧手段と前記注入バルブとの間に配置される、システム。
42. 前記遮断バルブは、電磁弁である、請求項４１に記載のシステム。
43. 前記システムの前記流体と接触している前記表面は、テフロン（登録商標）、溶融シリカ、およびポリエーテルエーテルケトンからなる物質の群からの物質から作られる、請求項３５に記載のシステム。
44. 前記注入バルブが第二の位置にある場合、前記試料ループは、該注入バルブの出力ポートと流体連通している、請求項３５に記載のシステム。
45. 請求項４４に記載のシステムであって、前記減圧のソースと前記注入バルブとの間に配置されるインライン式トラップをさらに備え、そして前記注入バルブが前記第二の位置にある場合、前記試料シッパーチューブは、洗浄液を吸引するように該減圧のソースと流体連通しており、該インライン式トラップが該洗浄液を捕獲する、システム。
46. 流体試料の高スループットスクリーニングのための自動注入システムであって、該システムは、
    減圧のソース；
    試料ループ；
    試料シッパーチューブ；
    注入バルブ、
    クロマトグラフィーカラム；および
    該クロマトグラフィーカラムから質量分析計へ溶出物を選択的に送り、反応混合物中の質量分析計に不適合な成分を含有する洗浄溶液を廃物にするように向ける間、溶出用溶媒が質量分析計注入口に噴霧されるようにし、次いでバルブでの経路切り換え操作で、溶出用溶媒を用いて、分析物を含む試料を逆溶出して、溶出用溶媒に溶質たる分析物を含む試料を溶かした溶液を該質量分析計に供給するための、溶出バルブ；
    を備え、該注入バルブは、
    該試料シッパーチューブと流体連通している第一ポート、
    該試料ループと流体連通している第二ポート、
    該試料ループと流体連通している第三ポート、および
    該減圧のソースと流体連通している第四ポート、
    を備える、自動注入システム。
47. 前記注入バルブが第一の位置にある場合、前記減圧のソース、前記試料ループ、および前記試料シッパーチューブは、流体連通している、請求項４６に記載のシステム。
48. 前記注入バルブがさらに、前記試料ループから試料液を出力するための第五ポートを備える、請求項４６に記載のシステム。
49. 前記注入バルブが第二の位置にある場合、前記試料ループが前記第五ポートと流体連通している、請求項４８に記載のシステム。
50. 請求項４８に記載のシステムであって、さらに高圧のソースを備え、そして前記注入バルブがさらに、該高圧のソースと流体連通している第六ポートを備える、システム。
51. 前記減圧のソースが真空ポンプを備える、請求項４６に記載のシステム。
52. 前記減圧のソースがピストンを備える、請求項４６に記載のシステム。
53. 請求項４６に記載のシステムであって、前記減圧のソースが、該減圧の連続的印加のための真空ポンプ、および該減圧の計量印加のためのピストンを備え、該システムはさらに、該減圧のソースとして該真空ポンプおよび該ピストンポンプのうちの１つを選択するためのバルブを備える、システム。
54. 請求項４６に記載のシステムであって、さらに前記減圧のソースと前記注入バルブとの間に配置されるインライン式トラップを備える、システム。
55. 前記注入バルブが第二の位置にある場合、前記試料シッパーチューブは、洗浄液を吸引するために前記減圧ソースと流体連通しており、前記インライン式トラップは該洗浄液を捕獲する、請求項５４に記載のシステム。
56. 請求項４６に記載のシステムであって、さらに前記試料シッパーチューブを通して前記試料ループ中に吸引されるべき前記試料液の量を計量するための遮断バルブを備え、該遮断バルブは、前記減圧ソースと前記注入バルブとの間に配置されている、システム。
57. 前記遮断バルブが、電磁弁である、請求項５６に記載のシステム。
58. 前記システムの前記流体接触表面が、テフロン（登録商標）、溶融シリカ、およびポリエーテルエーテルケトンからなる物質の群からの物質で作られる、請求項４６に記載のシステム。
59. 反復試料採取および試料の輸送のためのオートサンプラーシステムであって、
    注入バルブと流体連通している試料ポートと、該試料の精製のための樹脂とを備える流体回路であって、該流体回路は、試料を該流体回路中に充填するために減圧を該試料ポートに印加するための手段を備える、流体回路；
    該樹脂に試料を導入し、該樹脂を洗浄溶液で洗浄し、該試料を送る前に溶出溶液で逆溶出するための手段；
    該試料ポートとは区別される該流体回路の出力ポートから、質量分析計中に該試料を送るための出力手段；および
    該試料ポートに対して複数の試料を配置させる自動化手段、
    を備え、
    反応混合物中の質量分析計に不適合な成分を含有する洗浄溶液を廃物にするように向ける間、溶出用溶媒が質量分析計注入口に噴霧されるようにし、次いでバルブでの経路切り換え操作で、溶出用溶媒を用いて、分析物を含む試料を逆溶出して、溶出用溶媒に溶質たる分析物を含む試料を溶かした溶液を該質量分析計に供給する、
    オートサンプラーシステム。
60. 減圧を印加するための前記手段がトラップを備える、請求項５９に記載のシステム。
61. 減圧を印加するための前記手段が連続的に、試料の輸送の間ずっと、負の圧力を前記試料ポートに印加する、請求項５９に記載のシステム。
62. 複数の試料を配置するための前記自動化手段が、マイクロプレートのウェルを連続的に送るためのロボットデバイスを備える、請求項５９に記載のシステム。
63. 前記試料が、３０秒毎に１試料より大きい速度で処理される、請求項５９に記載のシステム。
64. 前記試料が断続的に前記試料ポートに吸引される、請求項５９に記載のシステム。
65. 減圧を印加するための前記手段がトラップを備える、請求項５９に記載のシステム。
66. 減圧を印加するための前記手段が、試料の輸送の間ずっと、負の圧力を前記試料ポートに連続的に印加する、請求項５９に記載のシステム。
67. 複数の試料を配置するための前記自動化手段が、マイクロプレートのウェルを連続的に送るためのロボットデバイスを備える、請求項６６に記載のシステム。
68. 前記試料が、３０秒毎に１試料より大きい速度で処理される、請求項５９に記載のシステム。
69. 試料が断続的に前記試料ポートに吸引される、請求項５９に記載のシステム。
70. 高スループット試料調製および高スループット試料分析のためのシステムであって、該システムは、
    不溶マトリックス；
    シッパーチューブ；
    該シッパーチューブに対してマイクロウェルプレートの試料ウェルを配置するロボットデバイスであって、各ウェルは試料を保持することができる、ロボットデバイス；
    質量分析計；
    減圧を該シッパーチューブに印加して、該マイクロウェルプレートから試料ループ中に試料を吸引することと、増圧を該試料ループに印加して、該試料を出力し、次いで洗浄溶液を該不溶マトリックスに流すこととを交互に行なうための自動制御手段であって、該制御手段は、該試料中の分析物を該不溶マトリックスと結合させるように、第一方向に該試料および該洗浄溶液を該不溶マトリックス上に通過させ、そして増圧を印加して、該第一方向とは逆の第二方向に該不溶マトリックス上を渡って溶出用溶媒を逆溶出して、該分析物を該質量分析計に出力ポートを介して出力し、該制御手段は、周期的速度で該質量分析計に分析物を提供する、自動制御手段、
    を備え、
    反応混合物中の質量分析計に不適合な成分を含有する洗浄溶液を廃物にするように向ける間、溶出用溶媒が質量分析計注入口に噴霧されるようにし、次いでバルブでの経路切り換え操作で、溶出用溶媒を用いて、分析物を含む試料を逆溶出して、溶出用溶媒に溶質たる分析物を含む試料を溶かした溶液を該質量分析計に供給する、
    システム。
71. 前記周期的速度は、１分析物当たり３０秒か、それより速い、請求項７０に記載のシステム。
72. 請求項７０に記載のシステムであって、前記制御手段は、メモリーデバイスおよび少なくとも１つの注入バルブを備え、該メモリーデバイスは、前記質量分析計で行なわれた読み取りに関連して該注入バルブが誘発された場合に記憶するためのものである、システム。
73. 前記シッパーチューブが前記不溶マトリックスに対して固定される、請求項７０に記載のシステム。
74. 高スループット試料調製および高スループット試料分析のためのシステムであって、該システムは、
    不溶マトリックスを備えるクロマトグラフィーカラム；
    質量分析計；
    流体中の分析物が該不溶マトリックスと結合するように該不溶マトリックス上を渡って第一方向に該流体を通過させ、そして該不溶マトリックス上を渡って溶出用溶媒を通過させて該分析物を含む試料を該質量分析計へと出力するための流体回路手段であって、反応混合物中の質量分析計に不適合な成分を含有する洗浄溶液を廃物にするように向ける間、溶出用溶媒が質量分析計注入口に噴霧されるようにし、次いでバルブでの経路切り換え操作で、溶出用溶媒を用いて、分析物を含む試料を逆溶出して、溶出用溶媒に溶質たる分析物を含む試料を溶かした溶液を該質量分析計に供給する流体回路手段；ならびに
    該流体回路を制御するためのコントローラーであって、該不溶マトリックス上を渡って該流体を通過させる工程、および該不溶マトリックス上を渡って該溶出用溶媒を通過させる工程を周期的に実施し、周期的速度で複数の試料を出力し、該流体回路が該溶出用溶媒および該分析物の少なくとも１つのみを該質量分析計に送るようにするコントローラー、
    を備える、システム。
75. 前記流体回路手段が、前記不溶マトリックス上を渡って前記第一方向に前記溶出用溶媒を通過させ、前記複数の試料を出力する、請求項７４に記載のシステム。
76. 前記流体回路手段が、前記第一方向とは逆の第二方向に前記不溶マトリックス上を渡って前記溶出用溶媒を通過させて前記複数の試料を出力させる、請求項７４に記載のシステム。
77. 前記周期的速度が、１試料当たり３０秒か、それより速い、請求項７４に記載のシステム。
78. 前記流体回路手段がバルブモジュールを備える、請求項７４に記載のシステム。

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