JP6198632B2 - 分析用試料前処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、分析用試料を自動的に前処理する装置、例えば、全血試料の溶血処理と除タンパク質処理を自動で行う装置に関する。

個別化医療の台頭とともに、個人ごとに、より安全かつ有効な薬物治療を行うため、投与後の血中濃度に基づき投与量を設定する治療薬物モニタリング（Therapeutic Drug Monitoring，ＴＤＭ）が行われるようになってきた。血中の薬物濃度を正確かつ低濃度まで測定するために、試料の夾雑成分を除く前処理を行う必要がある。前処理を行った試料中の薬物濃度は質量分析計、液体クロマトグラフ等を用いて定量される。免疫抑制剤の治療薬物モニタリングにおいては、免疫抑制剤が血液中の血球分画に高濃度で存在するため、臨床的には血清、血漿でなく全血が用いられる。

一般的な全血の前処理方法は、溶血後、除タンパク質処理を行う方法である。最初に硫酸亜鉛などを用いて溶血処理を行い、次にアセトニトリル、メタノールなどの有機溶媒を用いてタンパク質を凝集させ、凝集したタンパク質を遠心法で沈殿させる除タンパク質処理を行い、上清を回収する。このような複雑な前処理を臨床の現場で行うには熟練した臨床検査技師が必要であり、労働力コストを下げつつ再現性の良い結果を得るには、熟練していない人でも簡単に取り扱える装置が必要である。

汎用的な装置を組み合わせて、全血前処理装置を作った報告（非特許文献１）があるが、遠心機に容器を手で移し替え、手で容器に閉栓をするため、半自動的な動作である。また、攪拌時に容器に蓋をしないため、強く攪拌することが出来ない。特許文献１は、全自動の前処理装置であるが、前処理を液−液抽出法で行う方法であり、容器の下層部にある閉塞部を貫通させて、薬剤を含んだ液体を回収する方法である。

特開平１０−２６０１１８号公報

Vogeser, M. & Spohrer, U., Automated processing of whole blood samples for the determination of immunosuppressants by liquid chromatography tandem-mass spectrometry, Clin Chem Lab Med, 2006, 44, 1126-1130

高スループットかつ小型で、分析試料の前処理を自動化した安価な装置が望まれている。設置体積と製作コストを下げるには駆動機構を減らす必要がある。高スループットの要件を満たすためには、複数の検体を並列処理可能で、検体が一方向に流れていく後戻りできない機構が望ましい。

しかし、後戻りできない機構であると、類似した操作を繰り返す場合でも、類似した駆動機構を装置に複数搭載する必要がある。全血を前処理するときには、容器に試薬を入れた後、閉栓し、攪拌し、開栓し、再び試薬を入れた後に、閉栓し、攪拌し、遠心し、開栓し、上清を回収する必要があるため、閉栓、開栓を何度も繰り返す。そのため、このまま自動化装置を製作すると、類似した駆動機構が装置に複数搭載された大きな装置になってしまうという問題があった。

本発明による分析用試料前処理装置は、
容器を搬送する搬送機構と、
第１の吸引吐出ポンプと、第１の吸引吐出ポンプを水平方向及び垂直方向に移動させる第１の駆動機構とを有し、第１の吸引吐出ポンプによって試料容器内の試料を吸引し吸引された試料を搬送機構に載置された容器の上部開口から容器内に分注する試料分注処理部と、
第１の把持部と、第１の把持部を水平方向及び垂直方向に移動させる第２の駆動機構と、複数のセプタム付きキャップを載置するキャップラックとを有し、キャップラックから取り出した１個のセプタム付きキャップを把持した第１の把持部を搬送機構に載置された容器に降下させることによって容器の上部開口をセプタム付きキャップによって閉栓する閉栓処理部と、
第１のシリンジと、第１のシリンジを水平方向及び垂直方向に移動させる第３の駆動機構と、第１の試薬を入れる容器とを有し、第１のシリンジによって容器から第１の試薬を吸引し、第１のシリンジの針を搬送機構に載置された容器のセプタムを通して容器内に挿入し容器内に第１の試薬を分注する第１試薬分注処理部と、
第２の把持部と、第２の把持部を水平方向及び垂直方向に移動させる第４の駆動機構と、攪拌部とを有し、第２の把持部によって搬送機構に載置された容器を把持し、把持した容器を攪拌部に押しつけて内容物を攪拌させ、撹拌後の容器を搬送機構に戻す攪拌処理部と、
搬送機構及び各処理部を制御する制御部と、を備える。

本発明の分析用試料前処理装置は全血試料の前処理を行うことができる。

本発明の分析用試料前処理装置は、更に、第２の吸引吐出ポンプと、第２の吸引吐出ポンプを水平方向及び垂直方向に移動させる第５の駆動機構と、溶血試薬を入れる容器とを有し、搬送機構に載置された空の容器又は試料分注処理部によって試料が分注された容器の上部開口から第２の吸引吐出ポンプによって容器内に溶血試薬を分注する第２試薬分注処理部を備えてもよい。

全血試料に対しては、試料分注処理部に攪拌部を備え、第１の吸引吐出ポンプによって試料容器内の試料を吸引する前に攪拌部によって試料容器内の試料を攪拌するのが好ましい。

閉栓処理部は、攪拌部を備え、セプタム付きキャップを把持した第１の把持部によって閉栓した容器のセプタム付きキャップを把持して容器を攪拌部に押しつけ、容器の内容物を攪拌させるようにしてもよい。

試料分注処理部は、第１の吸引吐出ポンプのノズルに内径が１ｍｍ〜３ｍｍの使い捨てチップを装着するのが好ましい。

第１のシリンジの針は内径が０．１３ｍｍ〜０．９４ｍｍであることが好ましい。

搬送機構は周方向に複数の容器置き場を有し、一定の時間間隔で間欠的に回転駆動されるロータリーテーブルとすることができる。

本発明の分析用試料前処理装置は、更に、第３の把持部と、第３の把持部を水平方向及び垂直方向に移動させる第６の駆動機構と、第３の把持部を垂直方向に対して傾斜させる揺動駆動部と、遠心機とを有する遠心処理部を備え、遠心処理部は、攪拌処理部で処理されたＮ個（Ｎは２以上の整数）の容器を第３の把持部によって把持して遠心機のロータに挿入し、Ｎ個の前記容器を一括して遠心処理するように構成することができる。

遠心処理部は、それぞれがＮ個の容器載置場所を有する第１の搬送用プレート及び第２の搬送用プレートを備え、搬送機構から遠心機のロータに挿入される容器及び遠心処理が終了して遠心機のロータから取り出される容器は連続するＮ個ずつ順番に第１の搬送用プレートと第２の搬送用プレートに振り分けられるように構成するのが好ましい。

本発明の分析用試料前処理装置は、更に、第２のシリンジと、第２のシリンジを水平方向及び垂直方向に移動させる第７の駆動機構とを有する上清回収処理部を備え、上清回収処理部は、第２のシリンジの針を遠心処理部から送られてくる搬送用プレート上の容器に当該容器のセプタムを通して挿入し、容器から上清液を回収するように構成することができる。

本発明によれば、セプタムを用いて閉栓した容器に試薬を導入し、遠心した容器から閉栓したまま上清を回収可能になるため、一回だけのバイアルの閉栓で全血試料を前処理することが可能になる。

上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明による分析用試料前処理装置のシステム構成例を示す概略平面図。 硫酸亜鉛分注処理部の構成例を示す概略図。 全血攪拌及び分注処理部のうち分注処理部の構成例を示す概略図。 血攪拌及び分注処理部のうち攪拌処理部の構成例を示す概略図。 閉栓及び攪拌処理部の構成例を示す概略図。 バイアルとセプタム付きキャップの概略図。 キャップラックに置かれたキャップを把持部でつかんだ状態を示す一部を破断して示した模式図。 キャップラックに置かれたキャップを把持部でつかんだ状態を示す断面模式図。 キャップの裏側から見た閉栓時のグリッパーの位置を示す模式図。 キャップの裏側から見た撹拌時のグリッパーの位置を示す模式図。 メタノール分注処理部の構成例を示す概略図。 攪拌処理部の構成例を示す概略図。 攪拌処理部が備える把持部の概略図。 攪拌時の様子を示す模式図。 遠心処理部の構成例を示す概略図。 遠心機の平面模式図。 遠心機の上部を覆う防護蓋の他の例を示す平面模式図。 上清回収処理部の構成例を示す概略図。 攪拌前後のチューブの様子を示す図。 前処理工程のタイムチャートの例を示す図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。以下では本発明を全血試料の前処理に適用した例によって説明する。しかし、本発明は全血試料の前処理だけに適用されるものではなく、血清や血漿など他の試料に対しても同様に適用可能である。

全血試料の前処理を自動で行う本実施例の分析用試料前処理装置は、全血試料の分注、溶血処理、後段の分析のための内部標準物質の添加、除タンパク質処理を複数の検体に対して自動的かつ並列に実行する装置である。前処理の大まかな流れは以下の通りである。最初に硫酸亜鉛を空のバイアルに分注しておく。全血試料を分注する前に全血試料の入ったチューブに振動を加え、軽く攪拌する。攪拌直後にチューブから吸引した全血試料をバイアルに吐出し、バイアルをセプタム付きキャップにより閉栓した後、強く攪拌して溶血させる。次に、セプタムのスリットに通したシリンジの針から内部標準物質を含んだメタノールをバイアルに吐出し、強く攪拌する。その後、凝集したタンパク質を遠心機で沈殿させ、除タンパク質を行う。最後に、セプタムのスリットにシリンジの針を通して上清を回収する。溶血後の処理手順として、メタノールの添加と上清の回収があるため、セプタム付きキャップで蓋をするバイアルを用いないと、最低でも、蓋を２回開け、１回閉める操作が必要となる。そこで、本実施例では、セプタム付きキャップで閉栓するバイアルを利用して１つの閉栓機構の設置だけで全ての処理を行うことを可能とし、複数の閉栓機構、開栓機構を不要とした。

図１は、本発明による分析用試料前処理装置のシステム構成例を示す概略平面図である。

本実施例の分析用試料前処理装置は、前処理中の試料を収容するバイアル（スナップバイアル）１０を周方向に複数個保持して一定の時間間隔で所定の角度ずつ間欠的に回転駆動されるロータリーテーブル１００と、ロータリーテーブルの周囲に配置されてバイアル内の試料に対して種々の処理を行う複数の処理部を備える。バイアルは処理の途中でセプタム付きキャップを用いて閉栓される。セプタムにはスリットが設けられている。ロータリーテーブル１００は上方から見て、反時計回りに回転する。ロータリーテーブル１００の周囲には、ロータリーテーブルの回転方向に向かって、硫酸亜鉛分注処理部２００、全血攪拌及び分注処理部３００、閉栓及び攪拌処理部４００、メタノール分注処理部５００、攪拌処理部６００、遠心処理部７００、上清回収処理部８００が順に配置されている。ロータリーテーブル１００が矢印で示した回転方向に一分毎に一定の角度ずつ回転することにより、それぞれの処理部によりバイアル１０内の全血試料に対して硫酸亜鉛分注処理、全血攪拌及び分注処理、閉栓及び攪拌処理、メタノール分注処理、攪拌処理、遠心処理、上清回収処理の各処理が順番に実行される。ロータリーテーブル１００の回転制御及び各処理部２００〜８００における動作制御は、制御部９００によって統一的に実行される。

本実施例では、ロータリーテーブル１００の中心から半径Ｒ１の円周上にバイアル１０を保持する穴（バイアル置き場）が一定間隔で複数設けられ、その内側の半径Ｒ２（Ｒ１＞Ｒ２）の円周上に試料の入ったチューブ５０を保持する穴（チューブ置き場）が複数設けられている。バイアル置き場とチューブ置き場は対になって同数設けられ、対をなすバイアル置き場とチューブ置き場はロータリーテーブルの動径方向に整列している。ここでは、ロータリーテーブルに２０個のバイアル置き場と２０個のチューブ置き場を設けた例によって説明する。

図２は、硫酸亜鉛分注処理部２００の構成例を示す概略図である。硫酸亜鉛分注処理部２００は、容器から一定量の硫酸亜鉛を吸引し、ロータリーテーブルの外周側に保持されたバイアルに吐出する処理を行う。

硫酸亜鉛分注処理部２００は、ノズル２１１の先端に使い捨てチップ２１２を装着可能な吸引吐出ポンプ２１０、ポンプ２１０を水平方向に移動させる水平ステージ２２０、ポンプ２１０を垂直方向に移動させるＺステージ２３０、複数の使い捨てチップ２１２を保持するチップラック２４０、硫酸亜鉛溶液を入れるための容器２５０、使い捨てチップを廃棄するためのチップ廃棄箱２６０を備える。チップ廃棄箱２６０の上部には、使い捨てチップをポンプのノズル２１１から取り外すための切欠き２６１を有するチップ取り外し具２６２が設けられている。

ポンプ２１０のノズル２１１に使い捨てチップ２１２を装着する際には、水平ステージ２２０を駆動してポンプ２１０をチップラック２４０に保持された使い捨てチップ２１２の上方に移動する。そこからＺステージ２３０を駆動してポンプ２１０を下降させ、ポンプ２１０のノズル先端をチップラック２４０に保持された使い捨てチップ２１２に差し込む。その後、Ｚステージ２３０を駆動してポンプ２１０を上昇させることで、ノズル２１１の先端に使い捨てチップ２１２を装着することができる。

ポンプ２１０のノズル２１１から使い捨てチップ２１２を取り外す際には、水平ステージ２２０を駆動してポンプ２１０をチップ廃棄箱２６０の上方に移動する。そこからＺステージ２３０を駆動して、ノズル２１１に装着された使い捨てチップ２１２の上端がチップ取り外し具２６２より下方に位置するまで下降させる。次に、再び水平ステージ２２０を駆動してポンプのノズル２１１をチップ取り外し具２６２の切欠き２６１に挿入する。切欠き２６１は、ノズル２１１の直径よりは大きく、使い捨てチップ２１２の上端の寸法よりは小さく設定されている。その後、Ｚステージ２３０を駆動してポンプ２１０を上昇させると、ノズル２１１はチップ取り外し具２６２の切欠き２６１内を自由に上昇することができるが、使い捨てチップ２１２はチップ取り外し具２６２に衝突して上昇が止められるため、ノズル２１１から使い捨てチップ２１２を取り外すことができる。外された使い捨てチップ２１２はチップ廃棄箱２６０の中に落ちる。

硫酸亜鉛分注処理部２００は、制御部９００による制御のもとで次のように動作する。ロータリーテーブル１００に保持されたバイアル１０に硫酸亜鉛を分注するに先立って、ポンプ２１０のノズル先端にチップラック２４０から新しい使い捨てチップ２１２を装着する。その後、水平ステージ２２０を駆動してポンプ２１０を容器２５０の上方に移動させ、そこからＺステージ２３０を駆動してポンプ２１０を降下させ、使い捨てチップ２１２の先端を容器２５０内に挿入する。ポンプ２１０を駆動して容器２５０から所定量の硫酸亜鉛溶液を使い捨てチップ２１２に吸引する。吸引が終わると、Ｚステージ２３０及び水平ステージ２２０を駆動してポンプ２１０を移動し、ノズル２１１に装着された使い捨てチップ２１２をロータリーテーブル１００に保持されたバイアル１０に挿入し、吸引した硫酸亜鉛溶液をそのバイアル１０に吐出する。その後、ステージ駆動によりポンプ２１０を移動し、ノズル２１１に装着された使用済みの使い捨てチップ２１２をチップ廃棄箱２６０のチップ取り外し具２６２を使って取り外す。

図３は、全血攪拌及び分注処理部３００のうち分注処理部の構成例を示す概略図である。全血分注処理部３００は、制御部９００による制御のもとに、ロータリーテーブル１００の内周側に位置するチューブ５０から全血試料を吸引し、それをロータリーテーブルの外周側に位置するバイアル１０に吐出する処理を行う。

全血分注処理部は、基本的に図２に示した硫酸亜鉛分注処理部と類似の構造を有する。すなわち、ノズル３１１の先端に使い捨てチップ３１２を装着可能な吸引吐出ポンプ３１０、ポンプ３１０を水平方向に移動させる水平ステージ３２０、ポンプ３１０を垂直方向に移動させるＺステージ３３０、複数の使い捨てチップ３１２を保持するチップラック３４０、使い捨てチップ３４０を廃棄するためのチップ廃棄箱３６０を備える。チップ廃棄箱３６０の上部には、使い捨てチップ３１２をポンプ３１０のノズル３１１から取り外すための切欠き３６１を有するチップ取り外し具３６２が設けられている。

全血分注処理部は、制御部９００からの指示に従って次のように動作する。ロータリーテーブル１００に保持されたチューブ５０から全血試料を吸引するに先立って、ポンプ３１０のノズル先端にチップラック３４０から新しい使い捨てチップ３１２を装着する。ノズル３１１の先端への使い捨てチップ３１２の装着、脱着の際の動作手順は前述の通りである。水平ステージ３２０を駆動してノズル先端に新しい使い捨てチップ３１２を装着したポンプ３１０をロータリーテーブル１００の内周側に保持されている全血試料の入ったチューブ５０の上方に移動する。その後、Ｚステージ３３０を駆動してポンプ３１０を降下させ、ノズル先端の使い捨てチップ３１２をチューブ５０内に挿入して全血試料を所定量吸引し、吸引した全血試料をそのチューブ５０に隣接する外周側の硫酸亜鉛が入ったバイアル１０に吐出する。全血試料は粘度が高いため内径の小さな使い捨てチップを用いると詰まりが生じる。そこで、全血分注処理部で用いる使い捨てチップ３１２には、内径が１ｍｍ〜３ｍｍのものを用いるのがよい。本実施例では、内径１．５ｍｍの使い捨てチップを用いた。また、このような先太のチップはスリット付きであってもセプタムを貫通させるのに困難が伴うので、この時点でバイアル１０には蓋をしていない。

図４は、血攪拌及び分注処理部３００のうち攪拌処理部３７０の構成例を示す概略図である。攪拌処理部３７０は、本実施例ではロータリーテーブル１００に保持された全血試料の入ったチューブ５０の下方に設けられており、ポンプ３１０による全血試料の吸引の直前にチューブ５０に振動を与えてチューブ内の全血試料を攪拌し、試料の均一化を図る。

本実施例の攪拌処理部３７０は、両軸シャフト３７１を備えるステッピングモータ３７２を有する。両軸シャフト３７１の一端には突起のあるロータ３７３が取り付けられ、他端には回転円板３７５が取り付けられている。回転円板３７５は、台座３７６に固定されたフォトセンサ３７７と共にロータリエンコーダを構成する。ロータ３７３は周方向の４個所に突起３７４を有し、モータ３７２が１回転する間に突起３７４がロータリーテーブル１００のチューブ置き場の穴から下方に突出しているチューブ５０の底部に４回衝突し、チューブ５０に振動を与えて内部の全血試料を攪拌する。モータ３７２の停止時にはロータリエンコーダによりモータシャフト３７１の回転角度を制御し、ロータ３７３の突起３７４がチューブ５０の下に来ないような回転位置でモータ３７２を停止させる。これにより、ロータリーテーブル１００が回転移動するとき、全血試料の入ったチューブ５０は攪拌処理部のロータ３７３に邪魔されることなくスムーズに移動することが可能になる。

図５は、閉栓及び攪拌処理部４００の構成例を示す概略図である。閉栓処理は、ロータリーテーブル１００によって搬送されてきた硫酸亜鉛と全血試料入りのバイアル１０の上端に蓋、すなわちセプタム付きキャップを押し付けてスナップ式に嵌め込む処理である。これ以降、全血試料の前処理はセプタム付きキャップが嵌められて上部開口が閉じられたバイアル１０内で行われる。

閉栓及び攪拌処理部４００は、複数のセプタム付きキャップ１１を保持するキャップラック４４０、下端にキャップを保持して移動する把持部４１０、把持部４１０を水平方向に移動させる水平ステージ４２０、把持部４１０を垂直方向に移動させるＺステージ４３０を備える。撹拌処理は、セプタム付きキャップで蓋をされたバイアルの内容物を撹拌する処理である。撹拌処理部は、撹拌用ミキサ４５０、及びその上方に設けられて撹拌用ミキサに押し付けられるバイアルを通す穴を備えるガイド４６０を有する。攪拌用ミキサ４５０には、最大回転数が３４００ｒｐｍであり、接触センサを備えるボルテックスミキサを用いた。撹拌用ミキサ４５０のＯＮ／ＯＦＦは接触センサを用いて行った。

図６は、バイアルとセプタム付きキャップの概略図である。左側はセプタム付きキャップ１１を嵌めた状態のバイアル１０の概略図であり、右側はバイアル１０とセプタム１２とキャップ１１の分解図である。セプタム１２には、細い使い捨てチップやシリンジの針を通すスリット１３が設けられ、中央部に開口を有するキャップ１１によってバイアル１０の上端にスナップ式に押しつけることでスナップ式に嵌められる。

閉栓及び攪拌処理部４００は、制御部９００からの指示に基づいて次のように動作する。最初に水平ステージ４２０を駆動して把持部４１０をキャップラック４４０に保持されたセプタム付きキャップ１１の上方位置に移動する。そこからＺステージ４３０を駆動して把持部４１０を下降させ、把持部４１０で１個のキャップ１１をつかむ。その後、Ｚステージ４３０を駆動して把持部４１０を上昇させると共に水平ステージ４２０を駆動して、キャップ１１を把持した把持部４１０をロータリーテーブル１００に保持されたバイアル１０の上方に移動する。次に、Ｚステージ４３０を駆動してキャップ１１を把持している把持部４１０をバイアル１０に向けて下降させ、セプタム付きキャップ１１をバイアル１０に押しつけて閉栓する。

次に、閉栓したバイアル１０のキャップ１１を把持部４１０で把持したまま、Ｚステージ４３０及び水平ステージ４２０を駆動してバイアル１０を攪拌用ミキサ４５０の上方に移動させ、ガイド４６０の穴を通してバイアル１０を攪拌用ミキサ４５０に押しつける。撹拌用ミキサ４５０は接触センサによりバイアルの接触を検知して回転を開始し、それによってバイアル１０の内容物が攪拌される。攪拌が終了すると、Ｚステージ４３０及び水平ステージ４２０を駆動して把持部４１０に把持されているバイアル１０をロータリーテーブル１００の元の位置に戻す。その後、把持部４１０によるバイアル１０の保持を解除し、Ｚステージ４３０及び水平ステージ４２０を駆動して把持部４１０をホームポジションに移動して一連の動作を終了する。

図７から図１０は、閉栓時の把持部の動作を説明する模式図である。本実施例では把持部４１０として、圧縮空気によって駆動されるエアハンドを用いた。エアハンドは圧縮空気によって互いに近づいた閉位置及び互いに遠ざかった開位置に駆動される一対のグリッパー４１１，４１２を備える。グリッパー４１１，４１２を閉位置に駆動することによって間にキャップ１１をつかんだり、開位置に駆動することによってつかんでいるキャップ１１を放したりすることができる。なお、把持部の機構として駆動源に圧縮空気を使うエアハンドに代えてモータでグリッパーを駆動する機構を用いてもよい。

図７は、キャップラック４４０のキャップ台４４１に置かれているセプタム１２付きのキャップ１１をエアハンドのグリッパー４１１，４１２でつかんだ状態を示す一部を破断して示した模式図である。図８はその断面模式図である。キャップ１１はセプタム１２と一体としてキャップラック４４０のキャップ台４４１に置かれている。エアハンドのグリッパー４１１，４１２は先端に内向きの爪４１３，４１４を備え、キャップ台４４１に置かれたキャップ１１の周囲をグリッパー４１１，４１２で囲んで閉じたとき、キャップ１１の下方にグリッパーの爪４１３，４１４が位置するように構成されている。従って、グリッパー４１１，４１２を閉位置に駆動し、その状態でエアハンドを上昇させると、キャップ１１は下端がグリッパー４１１，４１２の爪４１３，４１４に引っかかってエアハンドと共に上昇し、キャップ台４４１から離れてエアハンドに把持される。

図９は、キャップ１１の裏側から見た閉栓時のグリッパーの位置を示す模式図である。グリッパー４１１，４１２は閉位置にあり、グリッパーの爪４１３，４１４によってキャップ１１は一対のグリッパー４１１，４１２の間に確実に保持されている。この状態で、エアハンドをロータリーテーブル１００に保持されたバイアル１０に対して上方から下降させることで、バイアル１０の上端にセプタム１２付きのキャップ１１をスナップ式に嵌め込むことができる。

図１０は、キャップ１１の裏側から見た撹拌時のグリッパーの位置を示す模式図である。実際には、この状態ではキャップはバイアルに嵌められているが、バイアルは図示を省略している。撹拌時にはグリッパー４１１，４１２は開位置に駆動され、一対のグリッパー４１１，４１２の間には隙間が形成されている。上端が開放しているバイアルではなく閉栓したバイアルを撹拌するので、バイアルの内容物をこぼす心配なく強く撹拌することができる。また、グリッパー４１１，４１２の間に隙間があるので、撹拌時にバイアル１０の内容物が少量セプタム１２のスリット１３を通って漏れ出たとしても、グリッパー４１１，４１２に付着して汚れになる可能性を低下させることができる。

図１１は、メタノール分注処理部５００の構成例を示す概略図である。メタノール分注処理は、内部標準物質含有メタノールを閉栓したバイアルにセプタムのスリットを通して分注する処理である。

メタノール分注処理部５００は、内部標準物質含有メタノールを入れるための容器５４０、シリンジ５１０、シリンジ５１０を水平方向に移動させる水平ステージ５２０、シリンジ５１０を垂直方向に移動させるＺステージ５３０、及びシリンジ５１０を洗浄するための洗浄ユニット５５０を備える。また、ロータリーテーブル１００に載置されてメタノール分注処理部５００の前に位置するバイアル１０の上方に、シリンジ５１０の針５１１は自由に通るがバイアル１０は通らない大きさの穴が設けられたガイド５６０が配置されている。シリンジの針５１１は内径が０．１３ｍｍ〜０．９４ｍｍのものを用いるのがよい。メタノールは粘性が小さいため内径がこれより大きいと、シリンジ５１０内のメタノールが針５１１の先端から自然に滴下してしまい、分注時の制御が困難になる。また、セプタム１２のスリット１３を貫通させるには針５１１の径が細いほうが有利である。本実施例では、シリンジの針５１１として内径０．４８ｍｍ、外径０．７０ｍｍのものを用いた。

メタノール分注処理部５００は、制御部９００からの指示に基づいて次のように動作する。水平ステージ５２０及びＺステージ５３０を駆動してシリンジ５１０の針５１１を内部標準物質含有メタノールが入った容器５４０に挿入し、内部標準物質含有メタノールを所定量吸引する。次に、シリンジ５１０をロータリーテーブル１００に保持されたバイアル１０の上方に移動し、Ｚステージ５３０を駆動してシリンジ５１０を下降させ、シリンジの針５１１をガイド５６０の穴を通してセプタム１２のスリット１３からバイアル１０内に挿入し、閉栓したバイアル１０にメタノールを吐出する。吐出後、Ｚステージ５３０を駆動してシリンジ５１０を上昇させる。この時、シリンジの針５１１がセプタム１２のスリット１３に挟まっていて針５１１と一緒にバイアル１０が持ち上がるため、ガイド５６０によりバイアル１０が持ち上がるのを止めてシリンジの針５１１をセプタム１２から抜く。その後、シリンジ５１０を洗浄ユニット５５０に移動し、シリンジ５１０の内洗、外洗をそれぞれ３回行う。洗浄液にはメタノールを用いる。シリンジ５１０の内洗は、メタノールを吸引し、吐出することで行う。

図１２は、攪拌処理部６００の構成例を示す概略図である。攪拌処理部６００は、メタノール分注処理部においてメタノールを注入されたバイアルの内容物を撹拌する処理を行う。

撹拌処理部６００は、バイアル１０を把持する把持部６１０、把持部６１０を水平方向に移動させる水平ステージ６２０、把持部６１０を垂直方向に移動させるＺステージ６３０、及び撹拌用ミキサ６５０を備える。攪拌用ミキサ６５０には、最大回転数が３４００ｒｐｍであり、接触センサを備えるボルテックスミキサを用いた。撹拌用ミキサ６５０の上方には、バイアルを通し撹拌中のバイアルを保護する穴が設けられたガイド６６０が配置されている。把持部６１０には圧縮空気によって駆動されるエアハンドを用いたが、電動式の機構を用いてもよい。

撹拌処理部６００は、制御部９００の指示に基づいて次のように動作する。水平ステージ６２０を駆動して把持部６１０をロータリーテーブル１００に保持されているバイアル１０の上方に移動し、次にＺステージ６３０を駆動して把持部６１０を降下させ、把持部６１０のグリッパーにより閉栓したバイアル１０のキャップの部分をつかむ。その後、Ｚステージ６３０及び水平ステージ６２０を駆動して把持部６１０を攪拌用ミキサ６５０の上方に移動させ、Ｚステージ６３０を駆動して把持部６１０を降下させ、把持しているバイアル１０をガイド６６０の穴を通して攪拌用ミキサ６５０に押しつける。撹拌用ミキサ６５０は接触センサによりバイアル１０の接触を検知して回転を開始し、それによってバイアル１０の内容物が攪拌される。攪拌が終了すると、Ｚステージ６３０及び水平ステージ６２０を駆動して、把持部６１０に保持されたバイアル１０をロータリーテーブル１００の元の位置に戻し、バイアル１０の把持を解除する。

図１３は攪拌処理部が備える把持部（エアハンド）６１０の概略図、図１４は攪拌時の様子を示す模式図である。

図１３は、グリッパーを開状態にしたエアハンドの概略図である。グリッパー６１１，６１２が開状態のとき、グリッパー６１１，６１２の下端に設けられた内向きの爪６１３，６１４の間を、バイアルのキャップが通過することができる。すなわち、グリッパー６１１，６１２を開状態にして閉栓したバイアル１０の上方からエアハンドを降下させることで、グリッパー６１１，６１２の内側の空間にバイアルを閉栓しているキャップを包み込むことができる。その状態でグリッパー６１１，６１２を閉じると、図１４にも示されているように、グリッパー６１１，６１２の下端に設けられた内向きの爪６１３，６１４の部分がバイアル１０のくびれ部分をクランプする。グリッパー６１１，６１２を閉じたときグリッパーの内部に形成される空間の大きさは、キャップ１１の径及び高さより大きいように設計されている。従って、図１４に示した攪拌時に、エアハンドはグリッパーの爪６１３，６１４によってバイアル１０のくびれ部の下に位置する肩の部分を下方に押してバイアル１０を攪拌用ミキサに押しつけることになる。このとき、撹拌されているバイアル１０のキャップ上方には空間が形成されている。

本実施例では、グリッパー６１１，６１２の形状として、閉栓及び攪拌処理部４００が備える把持部のグリッパー４１１，４１２とは異なる形状を採用した。これは次のような理由による。当初、図９、図１０に示した閉栓及び攪拌処理部４００と共通のグリッパーを用いて攪拌を行っていたが、キャップ１１とセプタム１２の隙間から内容物が染み出す場合があることが判明した。これは、(1)バイアル１０に入っている内容物の量が最初の攪拌時と比べて多いこと、(2)メタノールを加えたために内容物の粘性が下がったこと、が主な原因と考えられた。攪拌時にキャップ１１を押さえてバイアル１０を揺らす方式だと、キャップ１１とバイアル１０の間にどうしても隙間ができてしまうので、上記(1)(2)のような厳しい条件下では内容物が隙間から漏れ出ることが生じる。そこで、攪拌時にバイアル１０のくびれ部の下の肩の部分を押さえると、キャップ１１に力がかからないので隙間ができず、内容物の染み出しを防止することができる。

図１５は、遠心処理部７００の構成例を示す概略図である。遠心処理部７００は、メタノールの添加により凝固した全血試料中の余分なタンパク質を遠心分離してバイアルの底に沈殿させる処理を行う。

遠心処理部７００は、バイアルを把持する把持部７１０、把持部７１０を水平方向に移動させる水平ステージ７２０、把持部７１０を垂直方向に移動させるＺステージ７３０、Ｚステージ７３０を垂直方向に対して傾斜させる揺動ステージ７４０、一度に１０個のバイアルを収容して処理することのできる遠心機７５０、それぞれ１０個のバイアル１０と１０個のサンプリングカップ１５を載置して移動することのできる２個の搬送用プレート７６０、搬送用プレート７６０を遠心処理部が備える水平ステージ７２０の下方と後述する上清回収処理部が備える水平ステージの下方の間の所望位置に移動させるプレート搬送ステージ７７０を有する。各搬送用プレート７６０には予め１０個の空のサンプリングカップ１５が載置されており、その横にバイアルを載置する場所が１０個分設けられている。２個の搬送用プレート７６０とプレート搬送ステージ７７０は、遠心処理部７００と次段の上清回収処理部との間で共有される。遠心機７５０のロータ７５１の上部には、遠心機運転中の安全確保のために防護用のカバー７５２，７５３が設けられている。一方のカバー７５２は固定であり、他方の可動カバー７５３は開閉可能である。把持部７１０には、閉栓処理部４００が備えるエアハンドと同様の機構を用いた。

遠心処理部７００は、制御部９００の制御下に次のように動作する。水平ステージ７２０を駆動して把持部７１０をロータリーテーブル１００に保持されたバイアル１０の上方に移動させ、次にＺステージ７３０を駆動して把持部７１０を降下させ、把持部７１０のグリッパーの開閉動作によりバイアル１０を把持する。ロータリーテーブルから引き上げられたバイアルは搬送用プレート７６０に移され、一時的にそこで保管される。その後、搬送用プレート７６０上のバイアルは、把持部７１０により把持されて１個ずつ遠心機７５０のロータ７５１に設けられたバイアル保持穴に挿入される。バイアル保持穴はロータ７５１の回転軸に対して斜め下方を向いているため、バイアル挿入時には縦長のバイアル１０の中心軸をロータ７５１のバイアル挿入穴の軸方向に一致させる必要がある。そのため、揺動ステージ７４０を駆動して把持部７１０が取り付けられているＺステージ７３０の軸を鉛直方向に対して傾斜させ、把持部７１０に把持されたバイアルの中心軸がロータ７５１のバイアル挿入穴の軸方向と一致するように調整する。その後、水平ステージ７２０とＺステージ７３０を同時に駆動して、把持部７１０に把持されたバイアル１０を遠心機７５０のロータ７５１のバイアル挿入穴に挿入する。

ロータ７５１を所定角度回転させてバイアル挿入動作を反復し、１０個のバイアル挿入穴の全てにバイアルを挿入する。このときロータ７５１の正しい位置にバイアルを配置する必要があるため、ロータ７５１の回転位置を自動的に認識する必要がある。本実施例では、ロータ７５１の位置合わせを高速に行うために２つのセンサを用いた。最初にロータに照射したＬＥＤの反射光をファイバーセンサで検知し、ラフな原点合わせを高速で行う。次に、遠心機７５０に備わっているエンコーダを用いて、精密な位置合わせを低速で行う。ロータ７５１へのバイアル挿入が完了すると、ロータ上部の可動カバー７５３を閉じる。その後、ロータ７５１を回転させて遠心処理を行う。遠心は６０００Ｇで２分間行う。ロータ７５１に挿入した１０個のバイアルについての遠心処理が終わると、挿入時と逆の動作を反復して遠心機７５０のロータ７５１からバイアルを抜き取り、搬送用プレート７６０の所定の位置に載置する。１０個のバイアルが載置された搬送用プレート７６０は、プレート搬送ステージ７７０によって次段の上清回収処理部８００に搬送される。

図１６は、遠心機７５０の平面模式図である。遠心機７５０はロータケース７５４の中にロータ７５１を収容した構造を有し、高速回転中のロータ７５１がロータケース７５４から飛び出すことがないように上部に防護用のカバー７５２，７５３が設けられている。本実施例の遠心機は、ロータ７５１のバイアル挿入穴４個分の上部を覆う固定カバー７５２と、残りのバイアル挿入穴６個分の上部を覆う開閉可能な可動カバー７５３を備える。ロータ上部の一部だけを堅牢な固定カバー７５２で覆い、他の部分を開閉可能な可動カバー７５３で覆っているのはバイアルの挿入、取り出しのためにロータ７５１に上部からアクセスする必要があるためである。

図１７は、遠心機の上部を覆う防護用カバーの他の例を示す平面模式図である。本例では、ロータへのバイアルの挿入や取り出しのために最低限必要な領域を開閉可能なカバーで覆い、残りの大部分の領域を堅牢な固定カバーで覆う構造とした。すなわち、ロータの直径上に位置する２個のバイアル挿入穴の上部領域のみを開閉可能な可動カバー７５６で覆い、残りの８個のバイアル挿入穴を含むロータ上部は２つの固定カバー７５２，７５５で覆う構造とした。可動構造は固定構造に比べて堅牢性に劣るため、本実施例のように可動カバーで覆う面積を小さくする方が遠心機の安全性は増す。なお、２個のバイアル挿入穴の上部を覆う可動カバー７５６を除去し、バイアル挿入のためにロータへのアクセスが必要な領域を常時開放した構造としても構わない。

図１８は、上清回収処理部８００の構成例を示す概略図である。上清回収処理部８００では、遠心処理が終了したバイアル１０から上清液を回収し、サンプリングカップ１５に注入する処理を行う。この段階で全血試料の前処理は終了し、次にサンプリングカップ内に回収された上清液に対して液体クロマトグラフィや質量分析計を用いた所望の分析が実行されることになる。

上清回収処理部８００は、バイアル１０を閉栓しているセプタムを介して上清を吸引するシリンジ８１０、シリンジ８１０を水平方向に移動させる水平ステージ８２０、シリンジ８１０を垂直方向に移動させるＺステージ８３０、シリンジ８３０を洗浄する洗浄ユニット８４０を備える。また、搬送用プレート７６０上のバイアル１０やサンプリングカップ１５に対してシリンジ８１０によって吸引、吐出動作をする位置の上方に、シリンジの針８１１は自由に通過できるがバイアル１０やサンプリングカップ１５は通過できない大きさの穴が設けられたガイド８５０が配置されている。搬送用プレート７６０とプレート搬送ステージ７７０は、遠心処理部７００と上清回収処理部８００の間を往復移動する。シリンジの針８１１は内径が０．１３ｍｍ〜０．９４ｍｍのものを用いるのがよい。また、セプタムを貫通させるには針８１１の径が細いほうが有利である。本実施例では、シリンジの針８１１として内径０．４８ｍｍ、外径０．７０ｍｍのものを用いた。

上清回収処理部８００は、制御部９００の制御下に次のように動作する。水平ステージ８２０を駆動してシリンジ８１０を搬送用プレート７６０に載置されているバイアル１０の上方に移動する。次に、Ｚステージ８３０を駆動してシリンジ８１０を降下させ、シリンジの針８１１をガイド８５０の穴を通過させてセプタムのスリットからバイアル１０内に挿入し、上清を吸引する。吸引後、Ｚステージ８３０を駆動してシリンジ８１０を上昇させる。この時、シリンジの針８１１がセプタムのスリットに挟まっていてシリンジの針８１１と共にバイアル１０が持ち上がるので、ガイド８５０を利用してバイアル１０の上昇を止め、シリンジの針８１１をセプタムのスリットから引き抜く。

その後、水平ステージ８２０を駆動してシリンジ８１０を搬送用プレート７６０に載置されているサンプリングカップ１５の上方に移動させる。次に、Ｚステージ８３０を駆動してシリンジ８１０を降下させ、シリンジの針８１１をガイド８５０の穴及びサンプリングカップ１５を閉栓しているセプタムのスリットを通してサンプリングカップ１５に挿入し、回収した上清を吐出する。上清吐出後、ガイド８５０を利用してセプタムのスリットに挟まったシリンジの針８１１を引き抜き、シリンジ８１０を上昇させる。その後、水平ステージ８２０及びＺステージ８３０を駆動してシリンジ８１０を洗浄ユニット８４０に移動させ、シリンジ８１０の内洗、外洗をそれぞれ３回行う。洗浄液にはメタノールを用いる。シリンジの内洗は、メタノールを吸引し、吐出することで行う。なお、サンプリングカップ１５には、キャップやセプタムで閉栓していない上部開口が開放したものを用いてもよい。

表１は、本実施例の試料前処理装置による全血試料前処理工程の詳細例を示す工程図である。本実施例では、患者の全血検体が５００μＬ入った容量２．０ｍＬのチューブ５０を２０本準備し、それをロータリーテーブル１００の内周側のチューブ置き場に設置する。その後、制御部９００の制御下に、各処理部２００〜８００による工程Ｉ〜IXの試料前処理が自動で実行される。

工程Ｉは、図２に示した硫酸亜鉛分注処理部２００によって行われる。最初に、吸引吐出ポンプ２１０のノズル２１１に装着されている使用済みの使い捨てチップ２１２がチップ廃棄箱２６０に廃棄され、チップラック２４０に置かれた新しい使い捨てチップ２１２がノズル２１１に装着される。次に、ポンプ２１０により容器２５０から０．５Ｍ硫酸亜鉛水溶液が２１０μＬ吸引され、ロータリーテーブル１００の外周側のバイアル置き場に載置されたバイアル１０に分注される。なお、工程Ｉでは使い捨てチップ２１２を必ずしも毎回新しい使い捨てチップに交換する必要はなく、数回あるいは数十回の硫酸亜鉛水溶液を分注した後に新しい使い捨てチップに交換するようにしてもよい。使い捨てチップの利用により、洗浄ユニットの設置や洗浄処理を省略することができる。

工程IIは、図３及び図４に示した全血攪拌及び分注処理部３００によって行われる。最初に、吸引吐出ポンプ３１０のノズル３１１に装着されている使用済みの使い捨てチップ３１２がチップ廃棄箱３６０に廃棄され、チップラック３４０に置かれた新しい使い捨てチップ３１２がノズル３１１に装着される。次に、攪拌部３７０が駆動されて全血試料の入ったチューブ５０が１０秒以上攪拌される。攪拌が終了した直後に吸引吐出ポンプ３１０と使い捨てチップ３１２により、チューブ５０からバイアル１０に全血試料が７０μＬ移し替えられる。

図１９は、攪拌前後のチューブの様子を示す図である。チューブ内の全血試料は、攪拌前には下部の濃い液層と上部の薄い液層に分離しているように見えるが、攪拌することによって均質化されていることが分かる。なお、硫酸亜鉛水溶液の入ったバイアルに全血試料を分注した後は、できるだけ早く攪拌することができるように、全血試料の分注は１分毎に回転するロータリーテーブルの回転直前のタイミングで行うのが好ましい。そうすることにより、分注が終了したバイアルは直ちに次段の閉栓及び撹拌処理部に搬送され、硫酸亜鉛水溶液と混合された全血試料は混合ののち最短時間で撹拌される。

工程ＩＩＩは、図５に示した閉栓及び攪拌処理部４００によって行われる。最初に把持部４１０でキャップラック４４０からセプタム付きキャップ１１が１個取られ、それが硫酸亜鉛水溶液と全血試料の入ったバイアル１０に対して上方から降下されてバイアルの閉栓が行われる。その後、キャップを把持したままの把持部４１０が上方に移動され、ロータリーテーブル１００から閉栓したバイアル１０が取り出される。取り出されたバイアル１０は攪拌用ミキサ４５０に押しつけられ、１０秒以上、３４００ｒｐｍで撹拌されて溶血される。攪拌処理が終了すると、バイアル１０はロータリーテーブル１００の元の位置に戻される。

工程IVは、図１１に示したメタノール分注処理部５００によって行われる。最初に、シリンジ５１０が洗浄ユニット５５０に移動され、シリンジ５１０の内洗、外洗がそれぞれ３回行われる。次に、シリンジ５１０を用いて容器５４０から内部標準物質含有メタノールが２８０μＬ吸引され、シリンジの針５１１がセプタムのスリットを通して閉栓されたままのバイアル１０に挿入され、吐出する。

工程Ｖは、図１２に示した攪拌処理部６００によって行われる。把持部６１０によってロータリーテーブル１００から内部標準物質含有メタノールが分注されたバイアル１０が取り出される。取り出されたバイアル１０は攪拌用ミキサ６５０に１０秒以上押しつけられて３４００ｒｐｍで攪拌される。攪拌が終わると、バイアル１０はロータリーテーブル１００に戻される。

工程VI〜VＩＩＩは、図１５に示した遠心処理部７００によって行われる。

工程VIでは、把持部７１０を用いてロータリーテーブル１００から取り出されたバイアル１０が遠心機７５０のロータ７５１に設けられたバイアル保持穴に挿入される。このとき、搬送用プレート７６０がバイアルの仮置き場として利用され、ロータリーテーブル１００から取り出されたバイアル１０が一旦搬送用プレート７６０に搬送され、そこから遠心機７５０のロータに搬送される場合もある。

工程VIIでは、遠心機７５０のロータが高速回転（６０００Ｇ、２分間）され、１０個のバイアルに対して同時に遠心処理が行われる。遠心処理によって余分なタンパク質が沈殿する 除タンパク質が行われる。

工程VＩＩＩでは、把持部７１０を用いて遠心機７５０のロータからバイアル１０が１個ずつ取り出され、元の搬送用プレート７６０に並べて載置される。

工程IXは、図１８に示した上清回収処理部８００によって行われる。最初に、シリンジ８１０が洗浄ユニット８４０に移動され、シリンジの内洗、外洗がそれぞれ３回行われる。次に、シリンジの針８１１が搬送用プレート７６０に置かれた閉栓されたままのバイアル１０のセプタムのスリットからバイアル内に挿入され、上清が３５０μＬ回収され、サンプルカップ１５に移し替えられる。

図２０は、前処理工程のタイムチャートの例を示す図である。横軸が時間（単位は分）、縦軸が検体番号である。それぞれの工程を表１に示したＩからIXの工程番号で示した。工程Ｉ〜VI及び工程VＩＩＩ〜IXはそれぞれ１分以内に処理が終了し、１分の間隔で次の工程に進む。工程VIIは１分以内に終了できない処理であるため、１０検体をまとめて３分以内に処理する。

図２０に示したタイムチャートで処理開始後６分〜１５分に工程VIを行う＃１〜１０のバイアルは、２個ある搬送用プレートのうち第１の搬送用プレートをバイアルの仮置き場として利用して、タイミングを調整しながら停止状態にある遠心機のロータのバイアル挿入穴に順次挿入される。より詳細には、処理開始後６分〜１０分に工程VIを行う＃１〜５のバイアルは、２個ある搬送用プレートのうち第１の搬送用プレートをバイアルの仮置き場として利用し、第１の搬送用プレートに運ばれ、一旦そこに載置される。その後、＃１〜４のバイアルは処理開始後１１分に第１の搬送用プレートから順次遠心機のロータに挿入される。＃５のバイアルは処理開始後１２分に第１の搬送用プレートから遠心機に搬送され、ロータに挿入される。＃６〜１０のバイアルは、ロータリーテーブルから直接遠心機のロータに搬送され、バイアル挿入穴に挿入される。図中の工程VIに続く右向き矢印は、ロータリーテーブルから取り出されたバイアルが一時的に搬送用プレートに仮置きされ、矢印の右端の時間に遠心機のバイアル挿入穴に挿入されることを示している。

このように＃１〜１０のバイアルの全てについてロータリーテーブルから遠心機のロータに直接搬送することができないのは、＃１１〜２０のバイアルに対するタイムチャートを見れば分かるように、ロータリーテーブルからバイアルを取り出したタイミングと工程VII及び工程VＩＩＩにおける処理との関係で遠心機のロータのバイアル挿入穴にアクセスすることが不可能な時間帯があるからである。その時間帯に入った時には、ロータリーテーブルから取り出したバイアルを一旦搬送用プレート７６０に仮置きしてタイミングを調整し、遠心機のロータ７５１が停止してバイアル挿入穴にアクセル可能になったときに、搬送用プレート７６０から遠心機のロータのバイアル挿入穴に順次挿入するように制御される。

その後、処理開始後１６〜１８分に、ロータに挿入された＃１〜１０の１０個のバイアルに対して同時に工程VIIの遠心処理が行われる。工程VIIが終了した処理開始後１９〜２０分に工程VＩＩＩが行われる。これは、本実施例の場合、１分間でロータから５個のバイアルを取り出すことが可能なため、遠心機のロータから１０個のバイアルを取り出す処理には２分間を要するためである。遠心機のロータから取り出された＃１〜１０の１０個のバイアルは第１の搬送用プレートに載置される。

処理開始後１６分〜２５分に工程VIが終了した＃１１〜２０のバイアルは、２個ある搬送用プレートのうち第２の搬送用プレートをバイアルの仮置き場として利用し、タイミングを調整しながら停止状態にある遠心機のロータのバイアル挿入穴に順次挿入される。２６分以降に工程VIが終了したバイアルに対しては、１０個ずつ上記第１の搬送用プレート及び第２の搬送用プレートへの振り分けを繰り返す。処理開始後１９分〜２０分に工程VＩＩＩが終了した＃１〜１０のバイアルは遠心機のロータから第１の搬送用プレートに戻され、処理開始後２９分〜３０分に工程VＩＩＩが終了した＃１１〜２０のバイアルは第２の搬送用プレートに戻される。これ以降、同様にバイアルは１０個ずつ上記第１の搬送用プレート及び第２の搬送用プレートへの振り分けが繰り返される。

全処理時間を合計すると２１分であるため、１検体の処理にかかる時間は２１分である。全ての動作が並列で行われる２１分以降は１分ごとに上清を回収できるため、定常状態のスループットは１０検体／１０分である。

ここで、工程Ｉと工程IIは順序を入れ替えても構わない。すなわち、バイアルに最初に全血試料を分注し、そのあとで硫酸亜鉛を分注してもよい。内部標準物質は工程IVのメタノールではなく、工程Ｉの硫酸亜鉛に含有させてもよい。また、硫酸亜鉛は溶血させるための試薬である。溶血は、硫酸亜鉛、塩化アンモニウム、塩化ナトリウムなどを用いて浸透圧が高い溶媒を調製し、赤血球を破裂することで行われる。また、赤血球の細胞膜を構成する脂質を溶解、損傷させる界面活性剤やメタノール、アセトニトリル、エタノール、イソプロパノール、アセトンなどの有機溶媒を用いても溶血を起すことができる。溶血試薬として、硫酸亜鉛に代えて上記試薬を用いても良い。

また、工程IVで用いるメタノールは血液に含まれる不要なタンパク質を除去する目的で用いる試薬である。メタノールでタンパク質を凝集させると８，０００Ｇ程度の遠心力で不要なタンパク質を 除去することができようになる。タンパク質凝集試薬として、メタノールに替えてアセトニトリル、エタノール、イソプロパノール、アセトンなどの有機溶媒を用いても同様の効果が得られる。有機溶媒は水で希釈してあってもよい。例えば、５０％メタノールを用いてもよい。

また、上記実施例では、セプタムとして一方向にスリットが入ったものを用いたが、十字に切り込みが入ったセプタムを用いても良い。シリンジの針先の形状としては、スリットが入ったセプタムを前提として、先端が９０°にカットされ研磨されたＬＣチップを用いたが、針先端を丸め、研磨したドームチップやセプタムを押し分けて通るコーンチップを用いてもよい。また、スリットの入っていないセプタムを用いることもできる。セプタムによって容器に蓋をするため、強い力で攪拌することが可能になる。

なお、閉栓時にスリットの入っていないセプタムを用いることも可能である。その場合には、シリンジの針として、セプタムを貫通可能な先の尖った針先形状を有するベベルチップを用いると良い。スリットの入っていないセプタムを用いると完全に密閉した容器内で溶血させることができ、スリットの入ったセプタムで蓋をした容器よりも、強い力で攪拌できる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

例えば、上記実施例ではロータリーテーブルに２０個のチューブ置き場を用意し、装置の運転に先立ってオペレータがマニュアルでチューブ置き場に試料の入ったチューブを載置することによって、２０個の検体を連続処理する例を説明した。しかし、本発明の分析用試料前処理装置は簡単な変更を加えるだけで、より多くの検体を連続処理することが可能である。すなわち、バイアルに試料を分注し終わったチューブをロータリーテーブルから取り出すチューブ取り出し機構と共に、ロータリーテーブルの傍に新しい試料の入ったチューブを搬送するチューブ搬送機構、及び搬送されてきたチューブをチューブ搬送機構からロータリーテーブルのチューブ置き場に移し替えるチューブ載置機構を追加設置する。更に、未使用のバイアルを搬送するバイアル搬送機構と、搬送されてきたバイアルをバイアル搬送機構からロータリーテーブルのバイアル置き場に移し替えるバイアル載置機構を追加設置する。これによりロータリーテーブル上にバイアルと試料の入ったチューブが連続的に供給され、２０個以上の検体に対する連続前処理が可能になる。チューブ取り出し機構、チューブ載置機構及びバイアル載置機構は、例えば図５や図１２に示したようなエアハンドを用いて構成することができる。また、チューブ搬送機構やバイアル搬送機構は、コンベアやラックを用いた既知の機構を用いて容易に実現することができる。

また、２０個以上の検体を連続前処理するには、硫酸亜鉛分注処理部２００や全血攪拌及び分注処理部３００における使い捨てチップの補充機構、閉栓及び攪拌処理部４００におけるセプタム付きキャップの補充機構、遠心処理部７００及び上清回収処理部８００に付随するプレート搬送ステージ７７０へのサンプルカップ１５の補充機構、及びプレート搬送ステージ７７０からのバイアル１０及びサンプルカップ１５の取り出し機構、あるいはサンプルカップ１５やバイアル１０を載置したままプレート搬送ステージ７７０を交換する機構も必要となる。これらの機構も既知の搬送機構などを用いて容易に実現可能である。

更に、上記実施例では試料の入ったチューブを空のバイアルと共にロータリーテーブルの上に保持し、チューブからバイアルに試料を分注するように構成したが、この構成は本発明にとって必須ではない。チューブ搬送機構によって試料の入ったチューブをロータリーテーブルの傍に搬送し、先端に使い捨てチップを装着した吸引吐出ポンプによってチューブ搬送機構に保持されているチューブから試料を吸引し、それをロータリーテーブルに保持されているバイアルに吐出するように構成してもよい。この場合には、ロータリーテーブルの内周側に設けたチューブ置きは不要になる。なお、全血試料に対しては試料吸引の直前にチューブ内の試料を攪拌するのが望ましく、チューブ搬送機構の近傍に攪拌部を設置し、チューブ一本だけエアハンド等を用いて攪拌部に移動させ攪拌しても良いし、複数個のチューブを置いた容器ごと移動させ、ロータリーテーブルと同様の方法で攪拌させても良い。

また、バイアルを各処理部に決められたタイミングで搬送する機構として上記実施例ではロータリーテーブルを用いた。ロータリーテーブルを用いると複数の処理部をロータリーテーブルの周囲に配置することができるので、分析用試料前処理装置をコンパクトに構成できる。他の例として、複数の処理部の間を直線的なバイアル搬送機構によって結んでも構わない。

また、上記実施例では全血試料の前処理について説明した。しかし、本発明の分析用試料前処理装置は全血試料以外の試料、例えば血清や血漿の前処理にも使用することができる。血清や血漿の前処理においては、溶血処理は不要である。従って、本発明の分析用試料前処理装置を血清や血漿の前処理に適用する場合には、工程Iの硫酸亜鉛を分注する硫酸亜鉛分注部を停止させた状態で使用すればよい。血清、血漿試料においても、全血試料のように工程IIで行う直前の事前攪拌が望ましいが、必ずしも必須ではない。工程IIIの攪拌は不要になる。

１０ バイアル
１１ キャップ
１２ セプタム
１３ スリット
１５ サンプルカップ
５０ チューブ
１００ ロータリーテーブル
２００ 硫酸亜鉛分注処理部
２１０ 吸引吐出ポンプ
２１１ ノズル
２１２ 使い捨てチップ
２２０ 水平ステージ
２３０ Ｚステージ
２４０ チップラック
２６０ 廃棄箱
２６２ チップ取り外し具
３００ 全血攪拌及び分注処理部
３１０ 吸引吐出ポンプ
３１２ 使い捨てチップ
３７０ 攪拌部
３７２ ステッピングモータ
３７３ ロータ
３７４ 突起
４００ 閉栓及び攪拌処理部
４１０ 把持部
４１１，４１２ グリッパー
４１３，４１４ 爪
４４０ キャップラック
４５０ 撹拌用ミキサ
４６０ ガイド
５００ メタノール分注処理部
５１０ シリンジ
５４０ 容器
５５０ 洗浄ユニット
５６０ ガイド
６００ 攪拌処理部
６１０ 把持部
６１１，６１２ グリッパー
６１３，６１４ 爪
６５０ 攪拌用ミキサ
６６０ ガイド
７００ 遠心処理部
７１０ 把持部
７４０ 揺動ステージ
７５０ 遠心機
７５１ ロータ
７６０ 搬送用プレート
７７０ プレート搬送ステージ
８００ 上清回収処理部
９００ 制御部

Claims (14)

1. 容器を搬送する搬送機構と、
   第１の吸引吐出ポンプと、前記第１の吸引吐出ポンプを水平方向及び垂直方向に移動させる第１の駆動機構とを有し、前記第１の吸引吐出ポンプによって試料容器内の試料を吸引し前記吸引された試料を前記搬送機構に載置された前記容器の上部開口から前記容器内に分注する試料分注処理部と、
   第１の把持部と、前記第１の把持部を水平方向及び垂直方向に移動させる第２の駆動機構と、複数のセプタム付きキャップを載置するキャップラックとを有し、前記キャップラックから取り出した１個のセプタム付きキャップを把持した前記第１の把持部を前記搬送機構に載置された前記容器に降下させることによって前記容器の上部開口を前記セプタム付きキャップによって閉栓する閉栓処理部と、
   第１のシリンジと、前記第１のシリンジを水平方向及び垂直方向に移動させる第３の駆動機構と、第１の試薬を入れる容器とを有し、前記第１のシリンジによって前記容器から前記第１の試薬を吸引し、前記第１のシリンジの針を前記搬送機構に載置された前記容器の前記セプタムを通して前記容器内に挿入し前記容器内に前記第１の試薬を分注する第１試薬分注処理部と、
   第２の把持部と、前記第２の把持部を水平方向及び垂直方向に移動させる第４の駆動機構と、攪拌部とを有し、前記第２の把持部によって前記搬送機構に載置された前記容器を把持し、把持した前記容器を前記攪拌部に押しつけて内容物を攪拌させ、撹拌後の前記容器を前記搬送機構に戻す攪拌処理部と、
   前記搬送機構及び前記各処理部を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする分析用試料前処理装置。
2. 請求項１記載の分析用試料前処理装置において、
   前記試料は全血試料であることを特徴とする分析用試料前処理装置。
3. 請求項２記載の分析用試料前処理装置において、
   第２の吸引吐出ポンプと、前記第２の吸引吐出ポンプを水平方向及び垂直方向に移動させる第５の駆動機構と、溶血試薬を入れる容器とを有し、前記搬送機構に載置された空の前記容器又は前記試料分注処理部によって試料が分注された前記容器の上部開口から前記第２の吸引吐出ポンプによって前記容器内に溶血試薬を分注する第２試薬分注処理部を更に備えることを特徴とする分析用試料前処理装置。
4. 請求項３記載の分析用試料前処理装置において、
   前記試料分注処理部は、攪拌部を備え、前記第１の吸引吐出ポンプによって前記試料容器内の試料を吸引する前に前記攪拌部によって前記試料容器内の試料を攪拌することを特徴とする分析用試料前処理装置。
5. 請求項１記載の分析用試料前処理装置において、
   前記第１の試薬は試料中のタンパク質を凝集させる試薬であることを特徴とする分析用試料前処理装置。
6. 請求項１記載の分析用試料前処理装置において、
   前記第１の試薬は有機溶媒であることを特徴とする分析用試料前処理装置。
7. 請求項１記載の分析用試料前処理装置において、
   前記閉栓処理部は、攪拌部を備え、前記セプタム付きキャップを把持した前記第１の把持部によって閉栓した前記容器の前記セプタム付きキャップを把持して前記容器を前記攪拌部に押しつけ、前記容器の内容物を攪拌させることを特徴とする分析用試料前処理装置。
8. 請求項２記載の分析用試料前処理装置において、
   前記試料分注処理部は、前記第１の吸引吐出ポンプのノズルに内径が１ｍｍ〜３ｍｍの使い捨てチップを装着することを特徴とする分析用試料前処理装置。
9. 請求項１記載の分析用試料前処理装置において、
   前記第１のシリンジの針は内径が０．１３ｍｍ〜０．９４ｍｍであることを特徴とする分析用試料前処理装置。
10. 請求項１記載の分析用試料前処理装置において、
    前記搬送機構は周方向に複数の容器置き場を有し、一定の時間間隔で間欠的に回転駆動されるロータリーテーブルであることを特徴とする分析用試料前処理装置。
11. 請求項１記載の分析用試料前処理装置において、
    第３の把持部と、前記第３の把持部を水平方向及び垂直方向に移動させる第６の駆動機構と、前記第３の把持部を垂直方向に対して傾斜させる揺動駆動部と、遠心機とを有する遠心処理部を備え、
    前記遠心処理部は、前記攪拌処理部で処理されたＮ個（Ｎは２以上の整数）の前記容器を前記第３の把持部によって把持して前記遠心機のロータに挿入し、前記Ｎ個の前記容器を一括して遠心処理することを特徴とする分析用試料前処理装置。
12. 請求項１１記載の分析用試料前処理装置において、
    前記遠心処理部は、それぞれがＮ個の容器載置場所を有する第１の搬送用プレート及び第２の搬送用プレートを備え、前記搬送機構から前記遠心機のロータに挿入される前記容器及び遠心処理が終了して前記遠心機のロータから取り出される前記容器は連続するＮ個ずつ順番に前記第１の搬送用プレートと前記第２の搬送用プレートに振り分けられることを特徴とする分析用試料前処理装置。
13. 請求項１２記載の分析用試料前処理装置において、
    第２のシリンジと、前記第２のシリンジを水平方向及び垂直方向に移動させる第７の駆動機構とを有する上清回収処理部を備え、
    前記上清回収処理部は、前記第２のシリンジの針を前記遠心処理部から送られてくる前記搬送用プレート上の前記容器に当該容器のセプタムを通して挿入し、前記容器から上清液を回収することを特徴とする分析用試料前処理装置。
14. 請求項７記載の分析用試料前処理装置において、
    前記把持部で把持した前記容器を前記撹拌部に押し付けるとき、前記容器の前記キャップと前記把持部の間に隙間が形成されることを特徴とする分析用試料前処理装置。

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