JP5519538B2 - サンプルの前処理装置、及びそれを備えた質量分析装置 - Google Patents

サンプルの前処理装置、及びそれを備えた質量分析装置 Download PDF

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Description

本発明は、血液，尿等の生体サンプルの前処理を行う前処理装置、及びそれを備えた質量分析装置に係り、特に、固相抽出カラムを用いた前処理装置、及びそれを用いた質量分析装置に関する。
血液，尿等の生体サンプルの定性・定量分析を行う方法としては、サンプル中の測定対象成分と反応して色が変る試薬を用いて色の変化を光度計で測定する比色分析，測定対象成分と特異的に結合する物質に直接または間接的に標識体を付加し、標識体をカウントする免疫分析の２つが代表的なものである。近年、質量分析器を用いた物理化学的な方法での生体サンプルの分析が試みられており、今後適用範囲は拡大すると予想される。
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検査・分析する場合、生体成分には数万種類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計測されると精度よい検出を行うことが困難となる。そこで、生体サンプルを濃縮・精製する前処理を行うことが好ましい。薬剤等の低分子化合物を質量分析装置でラボ分析する場合、前処理として液体クロマトグラフィー（ＬＣ）で目的成分を分離することが一般的に行われるが、それ以外にも簡便な成分抽出手法として液−液抽出や固相抽出が挙げられる。固相抽出とは、各種特性を有する担体を、例えばシリンジ状やプレート状の容器に充填し、目的成分を担体に吸着させた状態で夾雑物を洗浄除去した後、目的成分を担体から溶出回収する手法である。固相抽出法はＬＣ分離と比較すると成分分離性能は劣るが、短時間かつ安価に目的成分を回収することが可能である。
固相抽出処理を行う場合には、固相抽出カラムあるいはプレートだけでなく、抽出成分を回収する容器も必要となる。特に、臨床検査等を目的として固相抽出処理を自動化する場合、固相抽出処理で生じる廃液と抽出物を分別できるように、作業工程に合わせて回収容器あるいは流路を切り換える必要がある。例えば、一般的な免疫法等の自動検査装置に適用されているターンテーブル方式を自動固相抽出処理装置に応用する場合、いかに簡便に廃液と抽出物の分別回収を実現するかが課題となる。
一般的に抽出物の回収はフラクションコレクターで行われる。フラクションコレクターとは、液体クロマトグラフィーのカラムを通過する際に、物質の物理的，化学的特性に応じて溶出時間が異なることを利用して、異なる物質を別々の容器に採取（分画）する装置である。すなわち、フラクションコレクター上に予め回収容器を並べ、一定のタイミング（例えば時間，滴下数）で廃液および抽出物の回収を行う仕組みである（特許文献１〜５参照）。
また、固相抽出処理を自動化する装置が市販されている（特許文献６参照）。このような装置は、例えば創薬分野における候補薬剤の高スループットスクリーニング等に用いられている。そのため、同装置に用いる固相抽出器材は９６ウェル等のプレート状となっており、個々のウェルで独立した固相抽出をプレート単位で一斉に行う仕組みになっている。
特開平４−３２９３５６号公報 特開２００７−３０４０７８号公報 特開平２−０２２５５７号公報 特開２０００−２１４１４８号公報 特開平６−１３８１１５号公報 特開２００６−７０８１号公報
フラクションコレクターでは、分画されたサンプルを取り分ける複数の容器を並べるターンテーブルが必要であり、装置が大きくなる。また、処理するサンプルは１分析あたり１種類で、処理カラムも１つであることが前提となっている。
これに対して、臨床検査では、複数の患者から採取した試料を同時並行して分析する必要があり、複数の固相抽出処理を複数の固相抽出カラムを用いて行う必要があるため、フラクションコレクターのような大掛かりな装置では対応できない。
また、固相抽出処理を自動化する装置では、プレート上の全てのウェルは、固相抽出の各工程にしたがって（例えば、充填剤コンディショニング、試料供試、夾雑物洗浄、吸着成分溶出等）、全て同じタイミングで同じ工程を経ることになる。そのため、廃液処理（充填剤コンディショニング、試料供試、夾雑物洗浄）および溶出物回収（吸着成分溶出）はウェルごとに独立して切り換えることはできない。このことは、例えば臨床検査等で求められる検体あるいは検査項目ごとに対応したランダム性が欠如したり、試料がウェル数に満たない場合には未使用のウェルが生じるため、コスト効率を低下させる要因になる。
本発明の目的は、特に臨床検査に適した、固相抽出カラムを用いたサンプルの前処理装置、及びそれを用いた質量分析装置を提供することにある。
本発明では、固相抽出処理における各作業工程に合わせて、例えば固相抽出カラムの底面に廃液および抽出物回収のための流路あるいは容器となる回収デバイスを設置し、その位置を切り換えることにより、抽出物に廃液を混入させることなく、分別して回収する技術に関する。この回収デバイスは、固相抽出カラムに対して一体型の場合や個別型の場合がある。一体型とは、固相抽出カラムの底面に固相抽出デバイスが予め連結しているカートリッジのことを示す。一方、個別型とは、固相抽出カラムの底面に固相抽出デバイスが予め連結しておらず、必要に応じて固相抽出カラム底面に移動してくる仕組みのことを示し、回収デバイスが固相抽出カラムに着脱する場合や、固相抽出カラムを設置しているデバイス（例えばターンテーブル等）の下方に設置した別のデバイス（例えばターンテーブル等）に回収デバイスを設置している場合がある。また、固相抽出カラムの排出口にバルブ機構が備わっており、廃液あるいは抽出物の流路を切り換える構造（例えばスリット等）を有している場合もある。
本発明により、固相抽出処理の自動化において廃液と抽出物と混合させることなく、簡便に分別して回収することが可能となる。
また、固相抽出処理を自動化する装置では、ターンテーブル上の複数の固相抽出カラムが、９６ウェルプレートにおける各固相抽出ウェルのように全て同じ処理に供試されるのではなく、固相抽出カラムごとに異なる処理工程に対応させることが可能となる。
（ａ）、（ｂ）は、固相抽出カートリッジの構成を説明する図である。 バルブ機構を備えた固相抽出カートリッジの構成を説明する図である。 回収デバイスの構成を説明する図である。 （ａ）、（ｂ）は、図３の回収デバイスの位置決め構造を説明する図である。 キュベット構造を説明する図である。 （ａ）〜（ｄ）は、圧力保持弁の構成を説明する図である。 回収デバイス用ターンテーブル構造を説明する図である。 固相抽出処理のフロー図である。 固相抽出処理の個別型におけるシステム構成の上面図である。 固相抽出処理の個別型におけるシステム構成の側面図である。 固相抽出処理の一体型におけるシステム構成の上面図である。 固相抽出処理の個別型におけるシステム構成の側面図である。
本発明の実施例を、図面を用いてより詳細に解説する。ただし、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。なお、理解の便宜のために、同じ部材であっても図毎に付す番号を変えている場合がある。
実施例１では、一体型の固相抽出カートリッジを用いた前処理装置について説明する。一体型の固相抽出カートリッジは、カートリッジとして固相抽出カラムの機構とその廃液および抽出物回収の機構を網羅していることを特徴とする。
図１に、固相抽出処理に用いるカートリッジを示す。図１（ａ）、（ｂ）に示すように、カートリッジ１０１は、固相抽出カラム１０２の底面に回収デバイス１０４を有する。回収デバイス（受皿機構）１０４は、固相抽出の各作業工程で生じる廃液あるいは抽出物を回収するための容器あるいは流路を備える。この回収デバイス１０４は、固相抽出カラム１０２に対して一体型となっている。一体型とは、固相抽出カラム１０２の底面に固相抽出デバイスが予め連結しているカートリッジのことを示す。
固相抽出カラム１０２からの排出口１０９は１箇所となるため、固相抽出カラム１０２底面の回収デバイス１０４は、例えば底面の中心を軸とした回転式の切り換え機構の場合、排出口の位置を中心から外すことにより、廃液用区画１０５（容器あるいは流路）と抽出物回収槽１０６を切り換えた際に、廃液と抽出物とを混合してしまうことのない構造を有する。なお、図１（ａ）において、番号１０３は充填剤を示している。
つまり、この一体型の固相抽出カートリッジ１０１は、固相抽出カラム１０２の排出口１０９の部分に回収容器および廃液容器が接することになるため、廃液および抽出物の飛散回避によるコンタミネーションを防止することができる。
一方、回収デバイス１０４がスライド式あるいは個別型の場合、固相抽出カラム１０２の排出口１０９の位置は問わず、カラム底面の中心であっても構わない。また、そのときのオプションとして、例えば廃液側のみ容器ではない構造であっても良く装置本体側に設置したドレインに廃液を排出させる構造を有しても構わない。
固相抽出カラム１０２で捕捉した目的成分の溶出は、１回だけでなく、固相分離的な用途として複数回に分けて行っても構わない。そのため、図３に示すように、回収デバイス３０１は少なくとも１個以上の抽出物回収槽３０３（図示の例では抽出物回収槽Ａ３０５、抽出物回収槽Ｂ３０６）を有する。なお、図３において、番号３０２は廃液区分を示している。
装置内では、図４（ａ）に示すように、固相抽出カラム４０２および回収デバイス４０４が予め一体化したカートリッジ４０１は、保管用のラックや処理を行うためのデバイス（例えばターンテーブル等）の所定の位置に配向性良く設置する必要があるため、位置決めのための構造（カートリッジ保持部、例えば凹凸等）４０９を有する。
回収デバイス４０４には固相抽出カラムの排出口に合わせて位置を切り換える構造を有する。例えば、一体型の場合には、回収デバイス４０４あるいは固相抽出カラム４０２の位置を切り換えるため（例えば回転、スライド等）、装置本体側に設定した切り換え機構を連結あるいは引っ掛ける等の構造（例えば凹凸等）を有する。なお、図４（ａ）において、番号４０３は充填剤、４０５は廃液区分、４０６は抽出物回収槽、４０７は圧力抜き用細孔、４０８は圧力保持弁を、図４（ｂ）において、番号４１０はターンテーブル、４１１は固相抽出カラム排出口を、それぞれ示している。
また、回収デバイスが固相抽出カラムと一体化している場合に、固相抽出の各作業工程で生じる廃液あるいは抽出物を回収するため、図１（ａ）および図３に示すように、回収デバイス１０４、３０１には圧力を抜く（大気圧に保つ）ための仕組み（例えば細孔等）１０７、３０４を有する。
回収した抽出物は質量分析に供試する。そのため、抽出物回収槽１０６、３０３には抽出物を質量分析に移行させる仕組みがある。例えば、分注あるいは抽出物を捕捉する器材を挿入するための挿入口や、圧力制御により抽出物を移動させる流路がある（図１参照）。後者の場合、圧力制御のために回収デバイス１０４、３０１に設置した圧力抜きの仕組みを機能しないようにするため、例えばその細孔を塞ぐ仕組みを有する。
必要に応じて、固相抽出における各作業工程の加圧状態を保持するため、図１および図６（ａ）に示すように、圧力保持弁１０８、６０８をカラム上面に設置し、加圧による各種溶媒の流動を促すことができる。
装置本体側には、固相抽出カラム１０２、６０２と回収デバイス１０４、６０４間の位置切り換えの機構（区画切換機構）を有する。一体型の場合は、固相抽出カラム１０２、６０２あるいは回収デバイス１０４、６０４を、例えば回転あるいはスライドさせることによって位置を切り換えるディスクやアーム等を有する。なお、図６（ａ）において、番号６０１は固相抽出カートリッジ、６０３は充填剤、６０５は廃液区分、６０６は抽出物回収槽、６０７は圧力抜き用細孔、６０９は固相カラム排出口を、それぞれ示している。また、図６（ｂ）〜（ｄ）において、番号６１０は圧力、試料、試薬等を導入する細孔、６１１、６１２は逆止弁、６１３は逆止ボールを、それぞれ示している。
固相抽出処理後のカートリッジは、回収アームによりターンテーブルから取り外されて、保存あるいは廃棄することが可能である。抽出物を再測定する場合には、保存しているカートリッジをターンテーブルの空いた区画に設置する。例えばカートリッジがバーコード管理されている場合には、それを自動認識し、そのカートリッジに関しては固相抽出に関わる各工程を行わずに、質量分析装置（以下、ＭＳ部ともいう。）にロードする位置に移動し、再測定を行う。
保存中のカートリッジは、必要に応じて抽出物の乾燥を避けるためにカートリッジ上端に蓋をしても構わない。乾燥した場合であっても、溶媒で再溶解することで再測定を行うことができる。そのときの溶媒添加量は、例えば固相抽出時の抽出物の液面（あるいは容量）のモニタリング値から、測定に消費した容量を差し引いた値に制御する。
実施例２では、個別型の固相抽出カートリッジを用いた前処理装置について説明する。個別型の固相抽出カートリッジは、固相抽出カラムと回収デバイスが分離しているため、両者をタイミング良く同調させることを特徴とする。
図１に、固相抽出処理に用いるカートリッジを示す。このカートリッジ１０１は、実施例１で述べたように、固相抽出カラムの底面に回収デバイス１０４を有し、回収デバイス１０４は、固相抽出の各作業工程で生じる廃液あるいは抽出物を回収するための容器あるいは流路を備える。この回収デバイス１０４には個別型の場合がある。個別型とは、固相抽出カラム１０２の底面に固相抽出デバイスが予め連結しておらず、必要に応じて固相抽出カラム底面に移動してくる仕組みのことを示し、回収デバイス１０４が固相抽出カラム１０２に着脱する場合や、固相抽出カラム１０２を設置しているデバイス（例えばターンテーブル等）の下方に設置した別のデバイス（例えばターンテーブル等）に回収デバイス１０４を設置している場合がある。
固相抽出カラム１０２からの排出口１０９は１箇所となるため、回収デバイス１０４が個別型の場合、実施例１でも述べたように、固相抽出カラム１０２の排出口の位置は問わず、カラム底面の中心であっても構わない。また、そのときのオプションとして、例えば廃液側のみ容器ではない構造であっても良く、装置本体側に設置したドレインに廃液を排出させる構造を有しても構わない。
一体型の場合と同様に、固相抽出カラムで捕捉した目的成分の溶出は、１回だけでなく、固相分離的な用途として複数回に分けて行っても構わない。そのため、回収デバイス３０１は少なくとも１個以上の抽出物回収槽３０５、３０６を有する（図３参照）。
装置内では、固相抽出カラム４０２および回収デバイス４０４は、保管用のラックや処理を行うためのデバイス（例えばターンテーブル等）の所定の位置に配向性良く設置する必要がある場合は、位置決めのための構造（例えば凹凸等）４０９を有する（図４参照）。
回収デバイスには固相抽出カラムの排出口に合わせて位置を切り換える構造を有する。例えば、個別型の場合は、回収デバイス４０４と装置本体側に設定した運搬機構とが連動して、固相抽出処理の各作業工程に応じて、回収デバイス４０４を固相抽出カラム４０２の下方に移動する。
また、回収デバイスが固相抽出カラムと接する場合には、固相抽出の各作業工程で生じる廃液あるいは抽出物を回収するため、回収デバイスには圧力を抜く（大気圧に保つ）仕組み（例えば細孔等）を有する（図１および図３参照）。
一体型の場合と同様に、回収した抽出物は質量分析に供試する。そのため、抽出物回収層には抽出物を質量分析に移行させる仕組みがある。例えば、分注あるいは抽出物を捕捉する器材を挿入するための挿入口や、圧力制御により抽出物を移動させる流路がある（図１参照）。後者の場合、圧力制御のために回収デバイスに設置した圧力抜きの仕組みを機能しないようにするため、例えばその細孔を塞ぐ仕組みを有する。
例えば、個別型の場合には、装置本体側に廃液機構と回収機構を設ける必要がある。その場合、処理工程のタイミング等を指標にして、廃液側と回収側の切り換えを随時行う。特に、抽出物回収槽の位置決めは、回転式あるいはスライド式等、仕組みを問わないが、抽出物回収のタイミングに合わせて回収槽が規定の位置（例えば、固相抽出カラムの排出口の直下等）に切り換えられる。
必要に応じて、固相抽出における各作業工程の加圧状態を保持するため、圧力保持弁をカラム上面に設置し、加圧による各種溶媒の流動を促すことができる（図１および図６参照）。
装置本体側には、固相抽出カラムと回収デバイス間の位置切り換えの機構を有する。例えば個別型の場合は、回収デバイスを固相抽出カラム下方の所定の位置に運搬するディスクやアーム等を有する。
個別型のうち、固相抽出カラムを設置しているデバイス（例えばターンテーブル等）の下方に設置した別のデバイス（例えばターンテーブル等）に回収デバイスを設置している場合、図７（ｂ）〜（ｇ）に示すように、例えば回収デバイス側のターンテーブル構造には複数パターンある。例えば、廃液および抽出物回収部は、図７（ａ）に示した固相抽出処理部７０４の固相抽出カラム側のターンテーブル７０３と同形のターンテーブルの場合で、回収デバイス（廃液区画および抽出物回収槽）の数が固相抽出カラム数と同じ場合や、図７（ｂ）〜（ｅ）に示すように異なる場合７０５〜７０８がある。また、例えば図７（ｆ）および（ｇ）に示すように、固相抽出カラム側のターンテーブルと異形のターンテーブル７０９あるいはベルト状７１０の場合もある。なお、図７において、番号７０１は固相抽出カラムの挿入部、７０２は圧力印加部を、それぞれ示している。
一体型の場合と同様に、固相抽出処理後のカートリッジは、回収アームによりターンテーブルから取り外されて、保存あるいは廃棄することが可能である。抽出物を再測定する場合には、保存しているカートリッジをターンテーブルの空いた区画に設置する。例えばカートリッジがバーコード管理されている場合にはそれを自動認識し、そのカートリッジに関しては固相抽出に関わる各工程を行わずに、ＭＳ部にロードする位置に移動し、再測定を行う。
保存中のカートリッジは、必要に応じて抽出物の乾燥を避けるためにカートリッジ上端に蓋をしても構わない。乾燥した場合であっても、溶媒で再溶解することで再測定を行うことができる。そのときの溶媒添加量は、例えば固相抽出時の抽出物の液面（あるいは容量）のモニタリング値から、測定に消費した容量を差し引いた値に制御する。
実施例３では、バルブ切り換え型の固相抽出カートリッジを用いた前処理装置について説明する。
図２に、固相抽出処理に用いるカートリッジを示す。図２に示すように、カートリッジ２０１は、図１で示したカートリッジ１０１と同様に、固相抽出カラム２０２の底面に回収デバイスを有する。回収デバイス２０４は、固相抽出の各作業工程で生じる廃液あるいは抽出物を回収するための容器あるいは流路を備える。この回収デバイスは、固相抽出カラム２０２に対して一体型の場合や個別型の場合がある。一体型とは、固相抽出カラム２０２の底面に固相抽出デバイスが予め連結しているカートリッジのことを示す。一方、個別型とは、固相抽出カラム２０２の底面に固相抽出デバイスが予め連結しておらず、必要に応じて固相抽出カラム底面に移動してくる仕組みのことを示し、回収デバイスが固相抽出カラム２０２に着脱する場合や、固相抽出カラム２０２を設置しているデバイス（例えばターンテーブル等）の下方に設置した別のデバイス（例えばターンテーブル等）に回収デバイスを設置している場合がある。
固相抽出カラム２０２からの排出口２０９は１箇所となるため、固相抽出カラム２０２の排出口部２０９にバルブ２１０を設置し、廃液あるいは抽出物の流路を切り換える構造（例えばスリット等）を有していても構わない（図２参照）。なお、図２において、番号２０３は充填剤、２０５は廃液区分、２０６は抽出物回収槽、２０７は圧力抜き用細孔、２０８は圧力保持弁を、それぞれ示している。
図１で示したカートリッジ１０１と同様に、固相抽出カラム２０２で捕捉した目的成分の溶出は、１回だけでなく、固相分離的な用途として複数回に分けて行っても構わない。そのため、回収デバイスは少なくとも１個以上の抽出物回収槽３０５、３０６を有する（図３参照）。
装置内では、固相抽出カラム４０２および回収デバイス４０４、あるいは両者が予め一体化したカートリッジ４０１は、保管用のラックや処理を行うためのデバイス（例えばターンテーブル等）の所定の位置に配向性良く設置する必要がある場合には、位置決めのための構造（例えば凹凸等）４０９を有する（図４参照）。
回収デバイスには固相抽出カラムの排出口に合わせて位置を切り換える構造を有する場合がある。例えば、一体型の場合には、実施例１と同様に、回収デバイス４０４あるいは固相抽出カラム４０２の位置を切り換えるため（例えば回転，スライド等）、装置本体側に設定した切り換え機構を連結あるいは引っ掛ける等の構造（例えば凹凸等）を有する。一方、個別型の場合は、実施例２と同様に、回収デバイス４０４と装置本体側に設定した移動機構とが連動して、固相抽出処理の各作業工程に応じて、個相抽出カラム４０２の下方に移動する。
また、図１で示したカートリッジ１０１と同様に、回収デバイスが固相抽出カラムと接した場合に、固相抽出の各作業工程で生じる廃液あるいは抽出物を回収するため、回収デバイスには圧力を抜く（大気圧に保つ）仕組み（例えば細孔等）を有する（図２および図３参照）。
回収した抽出物は質量分析に供試する。そのため、抽出物回収層には抽出物を質量分析に移行させる仕組みがある。例えば、分注あるいは抽出物を捕捉する器材を挿入するための挿入口や、圧力制御により抽出物を移動させる流路がある（図１参照）。後者の場合、圧力制御のために回収デバイスに設置した圧力抜きの仕組みを機能しないようにするため、例えばその細孔を塞ぐ仕組みを有する。
例えば、個別型の場合には、図１で示したカートリッジ１０１と同様に、装置本体側に廃液機構と回収機構を設ける必要がある。その場合、処理工程のタイミング等を指標にして、廃液側と回収側の切り換えを随時行う。特に、抽出物回収槽１０６の位置決めは、回転式あるいはスライド式等、仕組みを問わないが、抽出物回収のタイミングに合わせて回収槽が規定の位置（例えば、固相抽出カラムの排出口の直下等）に切り換えられる。
必要に応じて、固相抽出における各作業工程の加圧状態を保持するため、圧力保持弁をカラム上面に設置し、加圧による各種溶媒の流動を促すことができる（図２および図６参照）。
装置本体側には、固相抽出カラム２０２の排出口２０９に設置したバルブ（例えばスリット等）２１０を切り換える機構を有している。また、固相抽出カラム２０２と回収デバイス２０４間の位置切り換えの機構を有する場合がある。一体型の場合は、固相抽出カラム２０２あるいは回収デバイス２０４を、例えば回転あるいはスライドさせることによって位置を切り換えるディスクやアーム等を有する。また、個別型の場合も同様に、回収デバイス２０４を固相抽出カラム下方の所定の位置に移動させるディスクやアーム等を有する。
図１で示したカートリッジ１０１と同様に、個別型のうち、固相抽出カラムを設置しているデバイス（例えばターンテーブル等）の下方に設置した別のデバイス（例えばターンテーブル等）に回収デバイスを設置している場合、例えば回収デバイス側のターンテーブル構造には複数パターンある（図７参照）。例えば、固相抽出カラム側のターンテーブルと同形のターンテーブルの場合で、回収デバイス（廃液区画および抽出物回収槽）の数が固相抽出カラム数と同じ場合や異なる場合がある。また、例えば固相抽出カラム側のターンテーブルと異形のターンテーブルあるいはベルト状の場合もある。
実施例４では、抽出物回収槽にキュベット構造を設けたときの測光検出について説明する。
固相抽出する成分は、測定対象成分あるいは標識（例えば蛍光等）した測定対象成分でも構わない。ただし、後者の場合は、固相抽出処理前に試料に対して蛍光標識処理する。なお、蛍光標識処理では、固相抽出後の測定対象成分を標識しても構わない。
図５に示すように、抽出物回収槽５０６に回収された抽出物は、抽出物回収槽５０６そのものあるいはそれに対して構造的に付加されたキュベット５１０内に留まる（図５）。このキュベット５１０内の抽出物に対して光源５１１を用いて測光検出系５１２で検出を行うことにより、抽出物の定量を行う。
実施例５では、個別型の固相抽出カートリッジを用いた場合の固相抽出処理を自動化するためのシステム構成について説明する。
まず、図８に固相抽出処理のフローを示す。図８に示すように、固相抽出処理は、有機溶媒とＨ２Ｏを用いた固相抽出充填剤のコンディショニング工程、固相抽出充填剤への試料供試工程、固相抽出充填剤に非特異吸着した夾雑物の洗浄除去工程、固相抽出充填剤に特異的に吸着させたターゲット成分の溶出回収工程等で構成される。得られた抽出物は、例えば質量分析装置等に供試することにより、それに含まれている成分の同定あるいは定量を行うことで臨床検査に用いることができる。
各工程では、試薬あるいは試料等を固相抽出剤に対して通液させるため、圧力印加を行う（固相抽出カートリッジ上流側の加圧処理あるいは下流側の陰圧処理で実施）。固相抽出剤を通過して排出される溶液は、最終工程の溶出回収工程で得られるもののみを回収して分析に供試するが、それ以外の各工程から排出される溶液はいずれも廃液として処置する。
図９に、固相抽出カラムと回収デバイスが分離している個別型の固相抽出カートリッジを用いた場合の固相抽出処理を自動化するためのシステム構成の上面図の例を示す。臨床検査等で求められる検体あるいは検査項目ごとに対応したランダム性を実現するため、例えば格子状に９６個のウェルを備えた固相抽出カートリッジをターンテーブルの同心円周上に１４区画配列する（区画Ａ〜Ｎに位置するカートリッジ保持部９０１〜９１４に配置）。そして、図８に示したフローにしたがって、固相抽出処理を構成する各工程を同円周上で並行して順次実施する仕組みになっている。以下に、血中薬物濃度測定を例として具体的な操作手順を説明する。なお、図９および図１０に示すように、システムには処理工程の状況をモニタリングするための機構９３８、１００８を備え、システム全体の制御およびデータ解析等の演算はＰＣ（パーソナルコンピュータ）９３７で行う。
最初に、固相抽出カートリッジ移動機構９４１が、固相抽出カートリッジストック機構９３１から１本の固相抽出カートリッジを、ターンテーブル上の区画Ａに位置するカートリッジ保持部９０１に搬送する。なお、この固相抽出カートリッジを、便宜的に以下Ｃ１と称する。
続いて、ターンテーブル９２１、１００５が時計回りに１区画分回転し、Ｃ１は区画Ｂに位置するカートリッジ保持部９０２に移動する。Ｃ１に対してコンディショニング用有機溶媒分注機構９４２が一定量の有機溶媒（例えば１００％メタノール）を分注する。
続いて、ターンテーブル９２１、１００５が時計周りに１区画分回転し、Ｃ１は区画Ｃに位置するカートリッジ保持部９０３に移動する。Ｃ１に対して圧力付加機構９４３で加圧することにより、有機溶媒を固相抽出剤に通液させる。廃液は、ドレインあるいは廃液回収容器等で回収した後、廃棄する。
続いて、ターンテーブル９２１、１００５が時計周りに１区画分回転し、Ｃ１は区画Ｄに位置するカートリッジ保持部９０４に移動する。Ｃ１に対してコンディショニング用Ｈ２Ｏ分注機構９４２が一定量のＨ２Ｏを分注する。
続いて、ターンテーブル９２１、１００５が時計周りに１区画分回転し、Ｃ１は区画Ｅに位置するカートリッジ保持部９０５に移動する。Ｃ１に対して圧力付加機構９４３で加圧することにより、有機溶媒を固相抽出剤に通液させる。廃液は、ドレインあるいは廃液回収容器等で回収した後、廃棄する。
続いて、ターンテーブル９２１、１００５が時計周りに１区画分回転し、Ｃ１は区画Ｆに位置するカートリッジ保持部９０６に移動する。Ｃ１に対して、検体分注機構９４２が検体配置機構９３２の検体分注位置に配置した検体容器から一定量の検体を採取して分注する。
続いて、ターンテーブル９２１、１００５が時計周りに１区画分回転し、Ｃ１は区画Ｇに位置するカートリッジ保持部９０７に移動する。Ｃ１に対して、内部標準物質分注機構９４２が内部標準物質配置機構９３３の内部標準物質分注位置に配置した内部標準物質容器から一定量の内部標準物質を採取して分注する。
続いて、ターンテーブル９２１、１００５が時計周りに１区画分回転し、Ｃ１は区画Ｈに位置するカートリッジ保持部９０８に移動する。Ｃ１に対して、撹拌機構９４４で検体と内部標準物質を撹拌する。
続いて、ターンテーブル９２１、１００５が時計周りに１区画分回転し、Ｃ１は区画Ｉに位置するカートリッジ保持部９０９に移動する。Ｃ１に対して圧力付加機構９４３で加圧することにより、検体と内部標準物質の混合溶液を固相抽出剤に通液させる。廃液は、ドレインあるいは廃液回収容器等で回収した後、廃棄する。
続いて、ターンテーブル９２１、１００５が時計周りに１区画分回転し、Ｃ１は区画Ｊに位置するカートリッジ保持部９１０に移動する。Ｃ１に対して、洗浄液分注機構９４２が一定量の洗浄液を分注する。
続いて、ターンテーブル９２１、１００５が時計周りに１区画分回転し、Ｃ１は区画Ｋに位置するカートリッジ保持部９１１に移動する。Ｃ１に対して圧力付加機構９４３で加圧することにより、洗浄液を固相抽出剤に通液させる。廃液は、ドレインあるいは廃液回収容器等で回収した後、廃棄する。
続いて、ターンテーブル９２１、１００５が時計周りに１区画分回転し、Ｃ１は区画Ｌに位置するカートリッジ保持部９１２に移動する。Ｃ１に対して、溶出液分注機構９４２が一定量の溶出液を分注する。
続いて、ターンテーブル９２１、１００５が時計周りに１区画分回転し、Ｃ１は区画Ｍに位置するカートリッジ保持部９１３に移動する。Ｃ１に対して圧力付加機構９４３で加圧することにより、洗浄液を固相抽出剤に通液させる。図１０に、区画Ｍにおけるシステム構成の側面図を示す。固相抽出カートリッジ１００１（Ｃ１）から排出された溶出液は、回収容器配置機構（実施例５では回収対象切換機構として作用）９３４、１００６上のＣ１排出口直下の位置に待機している、固相抽出カートリッジと同様、９６個に格子状に区画された回収容器（受皿機構）１００２で回収する。また、質量分析工程に移行するために、溶出液を回収した回収容器１００２は回収容器設置機構９３４、１００６の所定の位置に移動した後、溶出液はＭＳ部９３６、１００７にオンラインあるいはオフライン方式により供試され、溶出液中の目的成分を分離しながら定量する。
オフライン方式によるＭＳ部へのサンプル供試例としては、例えば、サンプル供試機構９３９、１００９が必要量吸液し、ＭＳ部のイオン源に直接的あるいは間接的（例えばフローインジェクション方式）に導入することが挙げられる。
続いて、ターンテーブル９２１、１００５が時計周りに１区画分回転し、Ｃ１は区画Ｎに位置するカートリッジ保持部９１４に移動する。固相抽出カートリッジ移動機構９４１が、ターンテーブル９２１、１００５からＣ１を回収してカートリッジ廃棄部９３５に廃棄する。カートリッジ廃棄部９３５は、回収したカートリッジを再利用等のために保管しておくこともできる。
以上がターンテーブル上で行われる一連の作業であり、次にターンテーブル９２１、１００５が時計周りに１区画分回転すると、Ｃ１廃棄後の空のカートリッジ保持部は区画Ａ９５１に戻り、固相抽出処理が１処理分完了となる。
固相抽出処理後の回収容器１００２は、廃棄する代わりに回収アームによりターンテーブル９２１、１００５から取り外されて、保存することも可能である。抽出物を再測定する場合には、保存している回収容器１００２をターンテーブルの空いた区画に設置し、例えば回収容器がバーコード管理されている場合にはそれを自動認識し、その回収容器１００２をＭＳ部９３６、１００７にロードする位置に移動し、再測定を行う。
保存中の回収容器１００２は、必要に応じて抽出物の乾燥を避けるために回収容器上端に蓋をしても構わない。乾燥した場合であっても、溶媒で再溶解することで再測定を行うことができる。そのときの溶媒添加量は、例えば固相抽出時の抽出物の液面（あるいは容量）のモニタリング値から、測定に消費した容量を差し引いた値に制御する。
なお、前述においてＣ１が区画Ｂに位置するカートリッジ保持部９０２に移動した後の区画Ａに位置することになる空のカートリッジ保持部には、例えば、新たな固相抽出カートリッジ１００１としてＣ２が投入され、Ｃ２により２検体目の処理がＣ１に続いて１区画（作業）遅れで開始される。３検体目以降も同様にＣ２に引き続いて処理されるため、ターンテーブル９２１、１００５上では区画数に相当する合計１４検体分の処理が順繰りに並行して行われることになる。また、再検査の場合も同様に処理される。
実施例６では、一体型のカートリッジを用いた場合の固相抽出処理を自動化するためのシステム構成について説明する。
図１１に、固相抽出カラムと回収デバイスが連結している一体型のカートリッジを用いた場合の固相抽出処理を自動化するためのシステム構成の上面図の例を示す。臨床検査等で求められる検体あるいは検査項目ごとに対応したランダム性を実現するため、例えば図９で示した個別型の場合と同様に、固相抽出カートリッジをターンテーブル（実施例６では回収対象切替機構として作用）の同心円周上に１４区画配列する（区画Ａ〜Ｎに位置するカートリッジ保持部９０１〜９１４に配置）。そして、図８に記載のフローにしたがって、固相抽出処理を構成する各工程を同円周上で並行して順次実施する仕組みになっている。以下に、血中薬物濃度測定を例として具体的な操作手順を説明する。なお、図１１および図１２に示すように、システムには処理工程の状況をモニタリングするための機構９３８、１００８を備え、システム全体の制御およびデータ解析等の演算はＰＣ９３７で行う。
最初に、固相抽出カートリッジ移動機構９４１が、固相抽出カートリッジストック機構９３１から1本の固相抽出カートリッジを、ターンテーブル９２１、１００５上の区画Ａに位置するカートリッジ保持部９０１に搬送する。その際、図１２に示すように、固相抽出カラム底面の回収デバイス（回収容器）１００２は、抽出物回収槽ではなく廃液用区画（容器あるいは流路）に切り換えられている。この固相抽出カートリッジ１００１を、便宜的にＣ１と称する。
以降は、個別型の場合と同様にして、ターンテーブル９２１、１００５が時計回りに１区画分回転し、Ｃ１は区画Ｂに位置するカートリッジ保持部９０２に移動する。Ｃ１に対して、コンディショニング用有機溶媒分注機構９４２が一定量の有機溶媒（例えば１００％メタノール）を分注する。
続いて、ターンテーブル９２１、１００５が時計周りに１区画分回転し、Ｃ１は区画Ｃに位置するカートリッジ保持部９０３に移動する。Ｃ１に対して圧力付加機構９４３で加圧することにより、有機溶媒を固相抽出剤に通液させる。廃液は、ドレインあるいは廃液回収容器等で回収した後、廃棄する。
続いて、ターンテーブル９２１、１００５が時計周りに１区画分回転し、Ｃ１は区画Ｄに位置するカートリッジ保持部９０４に移動する。Ｃ１に対して、コンディショニング用Ｈ２Ｏ分注機構９４２が一定量のＨ２Ｏを分注する。
続いて、ターンテーブル９２１、１００５が時計周りに１区画分回転し、Ｃ１は区画Ｅに位置するカートリッジ保持部９０５に移動する。Ｃ１に対して圧力付加機構９４３で加圧することにより、有機溶媒を固相抽出剤に通液させる。廃液は、ドレインあるいは廃液回収容器等で回収した後、廃棄する。
続いて、ターンテーブル９２１、１００５が時計周りに１区画分回転し、Ｃ１は区画Ｆに位置するカートリッジ保持部９０６に移動する。Ｃ１に対して、検体分注機構９４２が検体配置機構９３２の検体分注位置に配置した検体容器から一定量の検体を採取して分注する。
続いて、ターンテーブル９２１、１００５が時計周りに１区画分回転し、Ｃ１は区画Ｇに位置するカートリッジ保持部９０７に移動する。Ｃ１に対して、内部標準物質分注機構９４２が内部標準物質配置機構９３３の内部標準物質分注位置に配置した内部標準物質容器から一定量の内部標準物質を採取して分注する。
続いて、ターンテーブル９２１、１００５が時計周りに１区画分回転し、Ｃ１は区画Ｈに位置するカートリッジ保持部９０８に移動する。Ｃ１に対して、撹拌機構９４４で検体と内部標準物質を撹拌する。
続いて、ターンテーブル９２１、１００５が時計周りに１区画分回転し、Ｃ１は区画Ｉに位置するカートリッジ保持部９０９に移動する。Ｃ１に対して、圧力付加機構９４３で加圧することにより、検体と内部標準物質の混合溶液を固相抽出剤に通液させる。廃液は、ドレインあるいは廃液回収容器等で回収した後、廃棄する。
続いて、ターンテーブル９２１、１００５が時計周りに１区画分回転し、Ｃ１は区画Ｊに位置するカートリッジ保持部９１０に移動する。Ｃ１に対して、洗浄液分注機構９４２が一定量の洗浄液を分注する。
続いて、ターンテーブル９２１、１００５が時計周りに１区画分回転し、Ｃ１は区画Ｋに位置するカートリッジ保持部９１１に移動する。Ｃ１に対して圧力付加機構９４３で加圧することにより、洗浄液を固相抽出剤に通液させる。廃液は、ドレインあるいは廃液回収容器等で回収した後、廃棄する。
続いて、ターンテーブル９２１、１００５が時計周りに１区画分回転し、Ｃ１は区画Ｌに位置するカートリッジ保持部９１２に移動する。Ｃ１に対して、溶出液分注機構９４２が一定量の溶出液を分注する。
続いて、ターンテーブル９２１、１００５が時計周りに１区画分回転し、Ｃ１は区画Ｍに位置するカートリッジ保持部９１３に移動する。Ｃ１に対して圧力付加機構９４３で加圧することにより、洗浄液を固相抽出剤に通液させる。図１２に、区画Ｍにおけるシステム構成の側面図を示す。固相抽出カートリッジ１００１（Ｃ１）から排出された溶出液は、排出口直下の位置に備えられて９６個に格子状に区画された回収デバイス１００２で回収する。また、質量分析工程に移行するために、溶出液はＭＳ部９３６、１００７にオンラインあるいはオフライン方式により供試され、溶出液中の目的成分を分離しながら定量する。
オフライン方式によるＭＳ部へのサンプル供試例としては、例えば、個別型の場合と同様に、抽出物を分注機構が必要量吸液し、ＭＳ部のイオン源に直接的あるいは間接的（例えばフローインジェクション方式）に導入することが挙げられる。
続いて、ターンテーブル９２１、１００５が時計周りに1区画分回転し、Ｃ１は区画Ｎに位置するカートリッジ保持部９１４に移動する。固相抽出カートリッジ移動機構９４１が、ターンテーブル９２１からＣ１を回収してカートリッジ廃棄部９３５に廃棄する。なお、先に述べたように、カートリッジ廃棄部９３５ではカートリッジの保管をすることもできる。
以上がターンテーブル上で行われる一連の作業であり、次にターンテーブル９２１、１００５が時計周りに１区画分回転すると、Ｃ１廃棄後の空のカートリッジ保持部は区画Ａ９５１に戻り、固相抽出処理が１処理分完了となる。
なお、前述においてＣ１が区画Ｂに位置するカートリッジ保持部９０２に移動した後の区画Ａに位置することになる空のカートリッジ保持部には、個別型の場合と同様に、例えば、新たな固相抽出カートリッジ１００１としてＣ２が投入され、Ｃ２により２検体目の処理がＣ１に続いて１区画（作業）遅れで開始される。３検体目以降も同様にＣ２に引き続いて処理されるため、ターンテーブル上では区画数に相当する合計１４検体分の処理が順繰りに並行して行われることになる。再検査の場合も同様に処理される。
以上の実施例５および６は、ターンテーブル上の１４本の固相抽出カートリッジは、いずれも並行して固相抽出処理されているにもかかわらず、各々独立した作業に対応していることになる。すなわち、同一プラットフォーム（ターンテーブル）上の複数の固相抽出カートリッジのうち、少なくとも２個以上のカートリッジの廃液および抽出液の回収容器、あるいはカートリッジと一体化した回収デバイスを個々に切り換えられることを示している。
本発明は、複数検体の固相抽出処理をパラレル処理できるとともに、検体あるいは検査項目に対してランダムに対応可能である。また、固相抽出カートリッジの消費本数は固相抽出処理数に応じて決定する。このことは、従来のプレート方式による高スループット固相抽出とは異なり、臨床検査で求められるランダムな高スループットパラレル固相抽出処理を実現できるとともに、未使用の固相抽出カートリッジが生じないため、コスト効率の高いシステムを提供できることを意味する。
１０１，２０１，４０１，５０１，６０１ 固相抽出カートリッジ
１０２，２０２，４０２，５０２，６０２ 固相抽出カラム
１０３，２０３，４０３，５０３，６０３ 充填剤
１０４，２０４，３０１，４０４，５０４，６０４ 回収デバイス（受皿機構）
１０５，２０５，３０２，４０５，５０５，６０５ 廃液区分
１０６，２０６，３０３，４０６，５０６，６０６ 抽出物回収槽
１０７，２０７，３０４，４０７，５０７，６０７ 圧力抜き用細孔
１０８，２０８，４０８，５０８，６０８ 圧力保持弁
１０９，２０９，５０９，６０９ 固相カラム排出口
２１０ バルブ
３０５ 抽出物回収槽−Ａ
３０６ 抽出物回収槽−Ｂ
４０９ 位置決め構造
４１０ ターンテーブル
４１１ 固相抽出カラム挿入部
５１０ キュベット
５１１ 光源
５１２ 測光検出系
６１０ 細孔（圧力，試料，試薬等導入）
６１１ 逆止弁−Ａ
６１２ 逆止弁−Ｂ
６１３ 逆止ボール
７０１ 固相抽出カラム（挿入部）
７０２ 圧力印加部
７０３ 固相抽出カラム側ターンテーブル
７０４ 固相抽出処理部
７０５ 廃液および抽出物回収部（回収デバイス少数型）
７０６ 廃液および抽出物回収部（回収デバイス多数型）
７０７ 廃液および抽出物回収部（回収デバイス三頂点型）
７０８ 廃液および抽出物回収部（回収デバイス直列型）
７０９ 廃液および抽出物回収部（オーバル型）
７１０ 廃液および抽出物回収部（ベルトコンベア型）
９０１ 区画Ａに位置するカートリッジ保持部
９０２ 区画Ｂに位置するカートリッジ保持部
９０３ 区画Ｃに位置するカートリッジ保持部
９０４ 区画Ｄに位置するカートリッジ保持部
９０５ 区画Ｅに位置するカートリッジ保持部
９０６ 区画Ｆに位置するカートリッジ保持部
９０７ 区画Ｇに位置するカートリッジ保持部
９０８ 区画Ｈに位置するカートリッジ保持部
９０９ 区画Ｉに位置するカートリッジ保持部
９１０ 区画Ｊに位置するカートリッジ保持部
９１１ 区画Ｋに位置するカートリッジ保持部
９１２ 区画Ｌに位置するカートリッジ保持部
９１３ 区画Ｍに位置するカートリッジ保持部
９１４ 区画Ｎに位置するカートリッジ保持部
９２１、１００５ ターンテーブル
９３１ 固相抽出カートリッジストック機構
９３２ 検体配置機構
９３３ 内部標準物質配置機構
９３４、１００６ 回収容器配置機構
９３５ 固相抽出カートリッジ廃棄部
９３６、１００７ ＭＳ部
９３７ 制御／演算用ＰＣ
９３８、１００８ モニタリング機構
９３９、１００９ サンプル供試機構
９４１ 固相抽出カートリッジ移動機構
９４２ 分注機構
９４３、１００４ 圧力付加機構
９４４ 撹拌機構
９５１ 区画Ａ（固相抽出カートリッジ設置位置）
９５２ 区画Ｂ（コンディショニング用有機溶媒分注位置）
９５３ 区画Ｃ（圧力付加によるコンディショニング用有機溶媒通液位置）
９５４ 区画Ｄ（コンディショニング用Ｈ２Ｏ分注位置）
９５５ 区画Ｅ（圧力付加によるコンディショニング用Ｈ２Ｏ通液位置）
９５６ 区画Ｆ（検体分注位置）
９５７ 区画Ｇ（内部標準物質分注位置）
９５８ 区画Ｈ（検体および内部標準物質撹拌位置）
９５９ 区画Ｉ（圧力付加による試料溶液通液位置）
９６０ 区画Ｊ（洗浄液分注位置）
９６１ 区画Ｋ（圧力付加による洗浄液通液位置）
９６２ 区画Ｌ（溶出液分注位置）
９６３ 区画Ｍ（圧力付加による溶出液通液位置）
９６４ 区画Ｎ（固相抽出カートリッジ廃棄位置）
１００１ 固相抽出カートリッジ
１００２ 回収容器（回収デバイス）
１００３ 区画Ｍ

Claims (13)

  1. 固相抽出用充填剤を保持できるカートリッジと、
    該カートリッジを複数個保持可能な固相抽出カートリッジ保持部と、
    前記カートリッジから抽出されたサンプルを受ける受皿機構と、
    を備えた生体サンプルの前処理装置であって、
    前記カートリッジの底面と前記受皿機構の上面が同一形状であり、前記カートリッジの底面と前記受皿機構の上面が連結され、
    前記受皿機構が複数の区画からなり、前記カートリッジから抽出されたサンプルを受ける区画を切り換える、区画切換機構を備えたことを特徴とする生体サンプルの前処理装置。
  2. 請求項１記載の生体サンプルの前処理装置において、
    前記区画切換機構が、流路を切り換える機構であることを特徴とする生体サンプルの前処理装置。
  3. 請求項１記載の生体サンプルの前処理装置において、
    前記区画切換機構が、受皿を移動させる機構であることを特徴とする生体サンプルの前処理装置。
  4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の生体サンプルの前処理装置において、
    前記受皿機構と前記カートリッジが一体となっていることを特徴とする生体サンプルの前処理装置。
  5. 請求項３記載の生体サンプルの前処理装置において、
    前記受皿を移動させる機構が受皿を回転する機構であることを特徴とする生体サンプルの前処理装置。
  6. 請求項３記載の生体サンプルの前処理装置において、
    前記受皿を移動させる機構が受皿をスライドする機構であることを特徴とする生体サンプルの前処理装置。
  7. 請求項５記載の生体サンプルの前処理装置において、
    前記カートリッジから抽出されたサンプルを受ける溶液排出口が前記カートリッジの底面の中心から外れていることを特徴とする生体サンプルの前処理装置。
  8. 請求項１記載の生体サンプルの前処理装置において、
    前記区画切換機構が、装置本体側に設けられていることを特徴とする生体サンプルの前処理装置。
  9. 請求項２記載の生体サンプルの前処理装置において、
    前記流路を切り換える機構が前記カートリッジから抽出されたサンプルを受ける溶液排出口に設けたバルブ機構であることを特徴とする生体サンプルの前処理装置。
  10. 請求項９記載の生体サンプルの前処理装置において、
    前記バルブ機構は、装置本体側に設けられていることを特徴とする生体サンプルの前処理装置。
  11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の生体サンプルの前処理装置において、
    前記固相抽出用充填剤を保持できるカートリッジ内の圧力を開放する圧力開放機構を備えたことを特徴とする生体サンプルの前処理装置。
  12. 請求項１記載の生体サンプルの前処理装置において、
    少なくとも２個以上の前記カートリッジおよび前記受皿機構の一方または双方を廃液回収用と抽出されたサンプルの回収用とで切り換える回収対象切換機構を備えたことを特徴とする生体サンプルの前処理装置。
  13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の生体サンプルの前処理装置を備えたことを特徴とする質量分析装置。
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