JP6239257B2 - 充填装置、方法、及び分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、試料を分析する分析装置に係り、特に分析するために用いる固相抽出材である微粒子を充填する充填技術に関する。

微粒子を充填する方法及び装置は、種々存在する。しかし、数mgの少量の微粒子の充填を行う装置はほとんどない。このような充填装置として、例えば、特許文献１に記載された、金属又はプラスチック樹脂などの板上の超音波振動体に取りつけられたパイプ、或いはブロック体にあけられた穴に充填された粉末を超音波振動により排出し、瞬時にしてダイス内に充填する粉末充填装置、或いは特許文献２に記載された、微粒子を圧縮成形した後に、定量を採取、供給する装置などがある。

特開２００１−４９３０２号公報 特表２００６−５０５８０３号公報

上述した特許文献１には、複数本の円筒径のパイプ内に均等に粉末をすり切り状態で充填する際に、各パイプへの充填量のばらつきを、平均に対して±３％以内にすることが可能であると記載されている。ここで、仮に円筒形の体積が１００ｍｇだとすると、パイプ内の充填量の正確性は６ｍｇとなる。さらに、パイプからダイス内へ粉末を供給すると、ダイス内での粉末の供給量の正確性は６ｍｇ＋αとなる。分析に用いる固相抽出材などの微粒子は高価であるため、６ｍｇの差はコスト上昇につながる。さらに、６ｍｇ変動幅は、測定対象によって、抽出効率が著しく低下してしまう可能性がある。

また、特許文献２には、制御された量の粉末をプラグに加圧することによって粉末形態の個体を取り扱うための方法及び装置として、粉末床からの粉末プログラムコア採取による個体の取り扱い、及び、粉末プラグの押し出しによる個体の取り扱いが記載されている。しかしながら、分析装置などに用いる固相抽出材の中には、１０ニュートン（Ｎ）程度の力で崩壊してしまう物質も存在する。抽出材が崩壊すると、分析装置の流路内の詰まり、分析結果の精度の低下に繋がってしまう。また、スラリー懸濁液を製造することによる個体の取り扱いが記載されているが、スラリー内に賦形剤を用いている。一般的に、賦形剤には、乳糖やデンプンなどが一般的に用いられているため、賦形剤入りの抽出材を分析装置で用いると、夾雑成分が増加し、検出器での感度の低下などに繋がり、測定結果の精度が低下する可能性がある。

本発明の目的は、上記の課題を解決し、試料を精度良く検出することを可能とする少量の微粒子の充填装置、方法、及び分析装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明においては、スラリー容器と、スラリー容器内のスラリーの物理量を測定するための光学式検出部と、光学式検出部の出力に基づき、スラリー容器から吸引し、抽出容器に充填するスラリーの充填量を制御する制御部とを備える構成の充填装置を提供する。

また、上記の目的を達成するため、本発明においては、スラリー容器内のスラリーの物理量を光学的検出部で測定し、測定したスラリーの物理量に基づき、スラリー容器から吸引し、抽出容器に充填するスラリーの充填量を制御する構成の充填方法を提供する。

更に、上記の目的を達成するため、本発明においては、抽出容器内に測定試料を注入し抽出試料液を生成する前処理部と、抽出試料液を分析する試料分析部とを備え、前処理部は、スラリー容器内のスラリーの物理量を測定するための光学式検出部と、光学式検出部の出力に基づき、スラリー容器から吸引し、抽出容器に充填するスラリーの充填量を制御する制御部とを備える構成の分析装置を提供する。

本発明によると、固相抽出材などの微粒子の形状を崩壊させることなく、少量の微粒子の充填量の正確性が向上する充填装置、充填方法、分析装置を提供することができる。

実施例１の分析装置の一構成例を示す図である。 実施例１に係る、固相抽出材の充填工程の一例を示す図である。 実施例１に係る、固相抽出材の供給動作の一例を示すフローチャート図である。 実施例１に係る、光学式検出部を用いてスラリーの吸光度測定を行う方法の一例を示す図である。 実施例１に係る、吸光度とスラリー吸引量との関係のグラフの一例を示す図である。 実施例２に関する固相抽出材の供給動作の一例を示すフローチャート図である。 実施例２に係る、吸光度と吸光度測定位置との関係を示すグラフの一例を示す図である。 実施例３に係る、固相抽出材の供給動作を示すフローチャート図である。 実施例３に係る、吸光度とスラリーの回転速度との関係のグラフの一例を示す図である。 各実施例に係る、充填装置の一構成例を示す図である。

以下、適宜図を参照して本発明の種々の実施例を詳細に説明する。なお、種々の実施例において共通する構成要素の説明は、実施例１の説明において行い、他の実施例では説明を省略した。また、各実施例の充填装置において、後で詳述する光学式検出部で検出されるスラリーの物理量として、その吸光度を例示するが、吸光度に限定されるものではなく、濃度、濁度等を用いても良い。また、本発明の種々の実施例においては、検出したスラリーの物理量に基づき、スラリーの充填量の制御を行うが、このスラリーの充填量の制御のため、スラリー吸引量、スラリーの吸引位置、スラリーの回転速度などを決定するが、以下にこれらの実施例を順次説明する。

図１は、スラリーの充填量を制御するため、スラリー吸引量を決定する実施例１に係る分析装置の一構成例を示す図である。同図に示すように、実施例１に係る分析装置１は、固相抽出処理部１０、試料セット部２０、試薬供給部３０、試料分析部４０を含んで構成され、制御部である制御ユニット５０で制御される。なお、この分析装置１の固相抽出処理部１０は、分析装置１の前処理部の一部を構成し、前処理段階として、いわゆる固相抽出（Solid Phase Extraction：ＳＰＥ）を行う。この固相抽出（ＳＰＥ）は、固相抽出材と呼ばれる粒子径数μｍ〜数十μｍの微粒子の表面に、分析・測定対象である化学物質を相互作用により捕捉させることで、試料容器中に存在する他の物質と分離精製する方法である。

試料セット部２０は、分析対象の測定成分が溶解した溶液である試料液Ｌｉｑ２が分注された試料容器２１を周回に搬送する試料搬送テーブル２２、試料搬送テーブル２２によって所定位置まで搬送された試料容器２１から試料液Ｌｉｑ２を固相抽出処理部１０に移す試料分注機構２３を含んで構成される。そして、試料搬送テーブル２２の周囲の所定位置には、例えば試料液Ｌｉｑ２を試料容器２１に注入する、図示を省略した注入機構が備わり、この注入機構によって試料液Ｌｉｑ２が試料容器２１に分注される。

また、試料搬送テーブル２２の周囲の所定位置には、試料分注機構２３が設置される。試料分注機構２３には、試料セット部２０と固相抽出処理部１０の間を移動可能に構成される試料分注アーム２３ａが備わる。試料分注アーム２３ａは試料搬送テーブル２２の上方（図１の垂直方向）に備わり、その端部には試料液Ｌｉｑ２を吸い上げる試料用ノズル２３ａ１が備わる。そして、試料分注機構２３は、試料搬送テーブル２２によって所定位置まで搬送された試料容器２１に分注されている試料液Ｌｉｑ２を試料用ノズル２３ａ１で吸い上げ、吸い上げた試料液Ｌｉｑ２を試料分注アーム２３ａによって固相抽出処理部１０に移動可能に構成される。

前処理部の一部を構成する固相抽出処理部１０は、複数の固相抽出容器１１が取り付けられ、この固相抽出容器１１を周回に搬送する抽出容器テーブル１２と、抽出処理部１３と、固相抽出容器１１に固相抽出材を充填する固相抽出材充填機構１４と、固相抽出容器１１から固相抽出材を排出する排出機構１５と、試薬注入機構１６と、容器洗浄機構１７と、を含んで構成される。抽出容器テーブル１２は、例えば円形の円盤状に形成され、中心部が分析装置１に回転可能に取り付けられて、複数の固相抽出容器１１を周回に搬送するように構成される。本実施例の固相抽出容器１１は、試料液Ｌｉｑ２に含まれる測定成分を吸着する固相抽出材が充填される容器として機能する。

固相抽出材充填機構１４は、測定成分が含まれる試料液からゴミなどを除去するフィルタを固相抽出容器１１に供給するフィルタ供給機構１４ａと、固相抽出容器１１におけるフィルタの位置を決定するフィルタ位置決め機構１４ｂと、測定成分を吸着する固相抽出材を固相抽出容器１１に供給する固相抽出材供給機構１４ｃと、スラリー供給部１４ｄと、スラリー容器１４ｅを含んで構成される。

固相抽出材供給機構１４ｃには、抽出容器テーブル１２とスラリー供給部１４ｄの間を移動可能に構成されるスラリー分注アーム１４ｃ１が備わる。スラリー分注アーム１４ｃ１はスラリー供給部１４ｄのスラリー容器１４ｅの上方に備わり、その端部にはスラリーを吸い上げるスラリー用ノズル１４ｃ２が備わる。そして、固相抽出材供給機構１４ｃは、スラリー供給部１４ｄのスラリー容器１４ｅ内のスラリーＬｉｑ１をスラリー用ノズル１４ｃ２で吸い上げ、吸い上げたスラリーＬｉｑ１をスラリー分注アーム１４ｃ１によって抽出容器テーブル１２に移動可能に構成される。

また、フィルタ供給機構１４ａは分析装置１に取り付けられた抽出容器テーブル１２の上方に配置され、例えば球形のフィルタを固相抽出容器１１に落下するように構成される。また、固相抽出材供給機構１４ｃは分析装置１に取り付けられた抽出容器テーブル１２の上方に配置される。フィルタ位置決め機構１４ｂは分析装置１に取り付けられた抽出容器テーブル１２の上方に配置され、１４aのフィルタ供給後フィルタの位置決めを行う。

分析装置１に取り付けられた抽出容器テーブル１２は試料分注機構２３の試料分注アーム２３ａの下方（図１の垂直方向）に配置されて、試料分注アーム２３ａの直下に固相抽出容器１１を搬送するように備わる。そして、試料分注アーム２３ａの試料用ノズル２３ａ１が試料セット部２０で試料容器２１から吸い上げた試料液Ｌｉｑ２が、固相抽出容器１１中に吐出されるように構成される。

また、抽出容器テーブル１２は固相抽出材供給機構１４ｃのスラリー分注アーム１４ｃ１の下方に配置されて、スラリー分注アーム１４ｃ１の直下に固相抽出容器１１を搬送するように備わる。そして、スラリー分注アーム１４ｃ１のスラリー用ノズル１４ｃ２がスラリー供給部１４ｄでスラリー容器１４ｅから吸い上げたスラリーＬｉｑ１が固相抽出容器１１に吐出されるように構成される。

更に、抽出処理部１３、排出機構１５、試薬注入機構１６、容器洗浄機構１７、および抽出機構洗浄部１８は、抽出容器テーブル１２の周囲の所定位置に適宜配置される。抽出処理部１３には、高圧空気を出力する加圧ノズル１３ａが備わり、高圧空気を固相抽出容器１１内に吐出して固相抽出容器１１を加圧する機能を有する。

排出機構１５は使用済みの固相抽出材を固相抽出容器１１から排出する機能を有する。抽出機構洗浄部１８は、使用済みの固相抽出材を固相抽出容器１１から排出した後の排出機構１５を洗浄する。なお、符号１５ａは排出機構１５の作業アームである。試薬注入機構１６は、試薬供給部３０から供給される試薬である固相抽出容器１１を洗浄する洗浄用試薬Ｌｉｑ３や、測定成分を固相抽出する溶出用試薬Ｌｉｑ４を固相抽出容器１１に注入する機能を有する。また、容器洗浄機構１７は、固相抽出に使用された固相抽出容器１１を洗浄する。

次に試料分析部４０は、固相抽出容器１１から抽出される、測定成分を含む溶出液を収容する容器である溶出液収容容器４１を周回に搬送する溶出液搬送テーブル４２と、溶出液収容容器４１に収容された溶出液を分析実施部４３に送液する送液部４４と、質量分析法（Mass Spectrometry：ＭＳ）を用いた分析実施部４３が溶出液中の測定成分を測定して取得した測定値である測定データに対し、所定の分析処理プログラムを実行、演算する演算システム部４５と、演算システム部４５が演算して得た分析結果を、図示を省略したモニタ、プリンタ等の出力装置に出力する外部通信インタフェース４５ａと、溶出液収容容器４１を保管する容器保管部４６と、を含んで構成される。

溶出液収容容器４１は、分析装置１に取り付けられた抽出容器テーブル１２の固相抽出容器１１から滴下する、測定成分を含む溶出液を収容する構成であることが好ましく、溶出液搬送テーブル４２は抽出容器テーブル１２の下方に備わる構成が好ましい。分析実施部４３は、固相抽出処理部１０で抽出された、溶出液中の測定成分を測定してデータを取得する装置であって、分析装置１の目的に適した、上述したＭＳなどを使った装置で構成される。分析実施部４３における、測定成分の測定方法は、液体クロマトグラフィ、質量分析などであるがこれは限定されない。

そして、分析実施部４３で取得された測定値は演算システム部４５に入力される。演算システム部４５は入力された測定値に基づいて測定成分の分析結果を演算する。また、演算システム部４５は必要に応じて演算した分析結果を外部通信インタフェース４５ａ経由で出力する。ここで、演算システム部４５として通常のコンピュータを用いることができる。

すなわち、演算システム部４５は、分析実施部４３からの各種の測定データが入力され、測定データを演算処理する中央処理部（Central Processing Unit：ＣＰＵ）や、測定データや処理結果のデータや各種の制御、処理プログラムを記憶するメモリや、入出力部や、入出力インタフェース部等を備えたコンピュータで構成できる。その場合、上記の外部通信インタフェース４５ａ、出力装置として、コンピュータの入出力インタフェース部や入出力部を用いることができる。また、このコンピュータを、上述した制御ユニット５０を構成するコンピュータと兼用することも可能であり、この場合、演算システム部４５と制御ユニット５０を総称して制御部と呼ぶ。必要に応じて、制御ユニット５０の制御用プログラム、演算システム部４５の演算プログラム、更には分析結果データを図示しない記憶媒体（Hard Disk Drive：ＨＤＤ）に記憶することもできる。

なお、使用されない溶出液収容容器４１は容器保管部４６に保管され、必要に応じて図示しない搬送アーム等の搬送装置で溶出液搬送テーブル４２にセットされる構成とすればよい。

試薬供給部３０は、固相抽出容器１１を洗浄する洗浄用試薬Ｌｉｑ３や試料液に含まれる測定成分を固相抽出する溶出用試薬Ｌｉｑ４が充填される試薬容器３１を周回に搬送する試薬搬送テーブル３２を備える。試薬搬送テーブル３２は試薬注入機構１６の試薬注入アーム１６ａの下方に配置され、試薬容器３１を試薬注入アーム１６ａの直下に搬送する。試薬注入アーム１６ａには試薬容器３１から洗浄用試薬Ｌｉｑ３や溶出用試薬Ｌｉｑ４を吸い上げる試薬用ノズル１６ａ１が備わり、試薬容器３１から吸い上げた洗浄用試薬Ｌｉｑ３や溶出用試薬Ｌｉｑ４を分析装置１に取り付けられた抽出容器テーブル１２の固相抽出容器１１に吐出する。このため、試薬注入アーム１６ａは抽出容器テーブル１２より上方に備わる。

また、試薬供給部３０には、洗浄用試薬Ｌｉｑ３や溶出用試薬Ｌｉｑ４が吸い上げられて空の状態になった試薬容器３１に洗浄用試薬Ｌｉｑ３や溶出用試薬Ｌｉｑ４を補充する補充機構（図示せず）が備わっている。なお、洗浄用試薬Ｌｉｑ３や溶出用試薬Ｌｉｑ４を補充する方法は、試薬容器３１ごと取り替える方法や、溶液である洗浄用試薬Ｌｉｑ３，溶出用試薬Ｌｉｑ４のみを試薬容器３１に供給する方法などがあるが、これらの方法に限定されない。以上のような本実施例の分析装置の構成によって、試薬供給部３０は連続的に洗浄用試薬Ｌｉｑ３や溶出用試薬Ｌｉｑ４を供給できる。

また、例えば、外部通信インタフェース４５ａに接続されるパーソナルコンピュータ等のコンピュータの入出力部から、試薬搬送テーブル３２にセットされた試薬容器３１の試薬である洗浄用試薬Ｌｉｑ３，溶出用試薬Ｌｉｑ４などの情報が、試薬搬送テーブル３２における試薬容器３１の位置情報とともに入力されて演算システム部４５に書き込まれる構成が好ましい。

更に、制御ユニット５０は演算システム部４５から試薬容器３１の位置情報と補充される試薬の情報を取得することによって、試薬容器３１に補充される試薬と、その試薬容器３１がセットされている試薬搬送テーブル３２の位置を識別できる。または、試薬容器３１に、充填された試薬の情報を示すバーコードが添付され、バーコードリーダ３３が試薬容器３１のバーコードから読み取った情報を制御ユニット５０に送信する構成であってもよい。制御ユニット５０は試薬注入アーム１６ａがバーコードから読み取った情報に基づいて試薬容器３１の試薬を識別できる。

または、情報を書き込み自在なＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）などのチップが試薬容器３１に備わり、バーコードリーダ３３に、チップに書き込まれた情報を読み取るリーダが備わる構成としてもよい。そして、バーコードリーダ３３が当該チップから読み取った情報を制御ユニット５０に送信する構成としてもよい。さらに、図示しない補充機構が試薬容器３１に補充した試薬である洗浄用試薬Ｌｉｑ３や溶出用試薬Ｌｉｑ４を識別する情報をこのチップに書き込む構成とすれば、バーコードリーダ３３がチップに書き込まれた情報を読み取って制御ユニット５０に送信することで、制御ユニット５０は試薬容器３１の試薬を識別できる。

以上、図１に示すように、本実施例に係る分析装置１は、固相抽出処理部１０、試料セット部２０、試薬供給部３０等の前処理部と、試料分析部４０を含んで構成され、制御部を構成する制御ユニット５０で制御される。そして、制御ユニット５０は、以下で詳述する固相抽出容器１１に固相抽出材を充填する工程（固相抽出材充填工程）と、固相抽出材が充填された固相抽出容器１１で試料液に含まれる測定成分を固相抽出する工程（固相抽出工程）と、固相抽出後の固相抽出容器１１を洗浄する工程（容器洗浄工程）を適宜実行し、固相抽出材の充填量を制御し、試料液に含まれる測定成分を固相抽出し、測定成分を分析する。

＜固相抽出材の充填動作＞
図２は、本実施例の分析装置１の制御ユニット５０が固相抽出材充填機構１４を制御して固相抽出容器１１に固相抽出材Ｍ１を充填する固相抽出材充填工程を示している。すなわち、制御部である制御ユニット５０は、本工程を実行することにより、固相抽出容器１１に充填する固相抽出材Ｍ１の充填量を制御する。

図２に示すように、固相抽出材充填工程では７つの工程（第１工程ＳＡ１〜第７工程ＳＡ７）で固相抽出容器１１に固相抽出材Ｍ１が充填される。なお、図２には、粉末状の固相抽出材Ｍ１を固相抽出容器１１に充填する固相抽出材充填工程を示す。以下、図２を参照して本実施例における固相抽出材充填工程を説明する。

第１工程ＳＡ１で制御ユニット５０は、抽出容器テーブル１２を制御して固相抽出容器１１をフィルタ供給機構１４ａの直下に搬送する。そして制御ユニット５０はフィルタ供給機構１４ａを制御して、固相抽出容器１１にフィルタとして下フィルタＦ１を供給する。本実施例において下フィルタＦ１は球形であって伸縮性を有し、フィルタ供給機構１４ａは直下に搬送された固相抽出容器１１に球形の下フィルタＦ１を落下する機能を有する。

そして、フィルタ供給機構１４ａから球形の下フィルタＦ１が固相抽出容器１１の胴体部１１ａに投入される。フィルタの径は排出路１１ｂの内面の径より大きく形成され、下フィルタＦ１は縮径部１１ｃと排出路１１ｂの境界で停止する。

なお、この下フィルタＦ１の形状は球形に限定されるものではない。円柱形状、テーパの付いた円柱形状、段の付いた円柱形状、などであってもよい。また、断面形状が、台形、菱形、正方形、長方形等を呈する角柱形状のフィルタであってもよい。

第２工程ＳＡ２で制御ユニット５０は、抽出容器テーブル１２を制御して下フィルタＦ１が投入された固相抽出容器１１をフィルタ位置決め機構１４ｂの直下に搬送する。さらに制御ユニット５０はフィルタ位置決め機構１４ｂの位置決めロッド１４ｂ１を下方に移動する。下フィルタＦ１が投入された固相抽出容器１１に位置決めロッド１４ｂ１が入り込み、さらに、位置決めロッド１４ｂ１は下フィルタＦ１を排出路１１ｂに押し込んで進行させながら自身も排出路１１ｂに進入する。下フィルタＦ１が凸部１１ｄに当接すると、位置決め機構１４ｂは進行を停止し、下フィルタＦ１の位置決めを完了する。

第３工程ＳＡ３で制御ユニット５０は、抽出容器テーブル１２を制御して下フィルタＦ１が充填された固相抽出容器１１を固相抽出材供給機構１４ｃの直下に搬送する。そして制御ユニット５０は固相抽出材供給機構１４ｃを制御して、固相抽出材Ｍ１を固相抽出容器１１に充填する。

具体的に固相抽出材供給機構１４ｃは粉末状の固相抽出材Ｍ１が溶液に分散しているスラリーＬｉｑ１を固相抽出容器１１の胴体部１１ａに注入するように構成される。なお、スラリーは、エタノール、メタノールなどの有機溶媒と固相抽出材の微粒子の混合液、あるいは水と微粒子の混合液、水と有機溶媒と微粒子の混合液などを用いるが、それに限るものではない。固相抽出容器１１の胴体部１１ａに注入されたスラリーＬｉｑ１は排出路１１ｂに流れ込み下フィルタＦ１によって堰き止められて下フィルタＦ１の上方に溜まる。

第４工程ＳＡ４で制御ユニット５０は、抽出容器テーブル１２を制御してスラリーＬｉｑ１が注入された固相抽出容器１１を抽出処理部１３の直下に搬送する。そして制御ユニット５０は抽出処理部１３を制御して、抽出処理部１３に備わる加圧ノズル１３ａを固相抽出容器１１の胴体部１１ａに嵌め込む。そして制御ユニット５０は抽出処理部１３を制御して加圧ノズル１３ａの先端部から高圧空気を固相抽出容器１１に送り込む。固相抽出容器１１は加圧され、スラリーｌｉｑ１の液体成分Ｌｉｑ１ａは加圧によって下フィルタＦ１を通って排出され、スラリーｌｉｑ１に分散していた粉末状の固相抽出材Ｍ１が下フィルタＦ１の上方に残存する。つまり、固相抽出材Ｍ１は下フィルタＦ１で係止される。

第５工程ＳＡ５で制御ユニット５０は、抽出容器テーブル１２を制御して固相抽出材Ｍ１が充填された固相抽出容器１１をフィルタ供給機構１４ａの直下に搬送する。そして制御ユニット５０はフィルタ供給機構１４ａを制御して、固相抽出容器１１の胴体部１１ａにフィルタである上フィルタＦ２を供給する。上フィルタＦ２は縮径部１１ｃと排出路１１ｂの境界で停止する。

第６工程ＳＡ６で制御ユニット５０は、抽出容器テーブル１２を制御して上フィルタＦ２が投入された固相抽出容器１１をフィルタ位置決め機構１４ｂの直下に搬送する。そして、制御ユニット５０はフィルタ位置決め機構１４ｂを制御して、下フィルタＦ１の位置決めと同様に上フィルタＦ２を位置決めする。

位置決めロッド１４ｂ１で排出路１１ｂに押し込まれた上フィルタＦ２は適宜固相抽出材Ｍ１を圧縮した位置で停止する。このように、フィルタ位置決め機構１４ｂで上フィルタＦ２の位置が決定されることによって固相抽出材Ｍ１の位置が決定され、固相抽出材Ｍ１が固相抽出容器１１に充填される。

このような第１工程ＳＡ１から第７工程ＳＡ７を含んでなる固相抽出材充填工程によって、固相抽出容器１１の排出路１１ｂに下フィルタＦ１と上フィルタＦ２に挟まれて固相抽出材Ｍ１が充填される。

＜抽出材の充填（第３工程ＳＡ３）＞
図３は、本実施例の分析装置１の制御ユニット５０により制御される、上述した図２の第３工程ＳＡ３の固相抽出材の供給・充填動作の一例の詳細を示す図である。固相抽出材の供給動作が開始（Ｓ０１）で、制御ユニット５０から測定成分毎に応じて固相抽出材の充填量を読み込み（Ｓ０２）、スラリー容器１４ｅ内の吸光度測定を開始する（Ｓ０３）。測定した吸光度と固相抽出材の充填量からスラリー吸引量Ｘμｌ（０．０１≦Ｘ≦２０００）を演算システム部４５により算出し（Ｓ０４）、スラリー用ノズル１４ｃ２からスラリー容器１４ｅ内のスラリー（ｌｉｑ１）を上記の充填量に対応するスラリー吸引量Ｘμｌ吸引する（Ｓ０５）。なお、本実施例における光学式検出部を用いて吸光度の測定方法は、後で図４を用いて詳述する。充填量に対応するスラリー吸引量Ｘμｌのスラリー吸引後、スラリー供給アーム１４Ｃ１が回転移動し、抽出容器テーブル１２の固相抽出容器１１内にスラリー（ｌｉｑ１）を供給し（Ｓ０６）、固相抽出材の供給動作を完了する（Ｓ０７）。

＜スラリーの吸光度の測定方法＞
図４は、図３の吸光度測定Ｓ０３に対応し、スターラなどにより常時攪拌されているスラリーの吸光度を、光学式検出部を用いて測定する方法を説明する図である。本実施例においては、スラリーの吸光度測定は、スラリー容器１４ｅに対し、直交座標系ｘｙｚの３軸方向で実施する。図４の構成において、光源Ｘと受光部Ｘ、光源Ｙと受光部Ｙ、光源Ｚと受光部Ｚは、それぞれ光学式検出部を構成する。

図４上段の（ａ）は、透過光方式および透過光散乱方式、図４下段の（ｂ）は、散乱光方式の吸光度の測定例を示している。ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の吸光度は、それぞれの光源からの入射光強度Ｉ_ｏｘ、Ｉ_０ｙ、Ｉ_０ｚ、受光部で検出される透過光強度Ｉ_ｘ、Ｉ_ｙ、Ｉ_ｚとし、Ａ_λｘ＝−ｌｏｇ_１０（Ｉ_ｘ／Ｉ_０ｘ）、Ａ_λｙ＝−ｌｏｇ_１０（Ｉ_ｙ／Ｉ_０ｙ）、Ａ_λｚ＝−ｌｏｇ_１０（Ｉ_ｚ／Ｉ_０ｚ）から算出する。各軸の吸光度は、測定開始からｙ秒（１０^−６≦ｙ≦１０^２）の積算値、あるいは微分値、平均値などの演算を演算システム部４５で行い算出する。

なお、吸光度の測定箇所、測定方向が１方向の場合、スラリーの吸引位置はライン上に複数個所存在するため、吸引位置によって、スラリー吸引量がばらつく可能性が高い。そのため、吸光度は、図４の示すように、相異なる２軸方向以上から交点を持つように測定し、その交点で、スラリーを吸引することが望ましいが、これに限るものではない。図中は、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３軸方向の測定を実施しているが、最低で１軸方向以上測定すれば良い。また光学式検出部による吸光度測定方法は、透過光方式、散乱光方式、透過光散乱方式に限定されるものではなく、表面散乱光方式、積分急測定方式などを始めとする他の方式を用いてもよい。

＜吸引量の決定方法＞
図５は、制御ユニット５０による図３のＳ０４のスラリー吸引量の決定方法を説明するために示したグラフである。縦軸は吸光度、横軸は、スラリー吸引量を示す。吸光度は、図４の３軸方向の吸光度Ａ_λｘ、Ａ_λｙ、Ａ_λｚのうち少なくとも１軸方向以上の吸光度あるいは吸光度を演算した値を用いる。吸光度が低い場合、スラリー吸引量を少なくし（Ａ_１）、吸光度が高い場合多くする（Ａ_２）。なお、図中の縦軸は、３軸方向の吸光度の積を記載したが、３軸方向の和、差、商、２軸方向の吸光度の積（Ａ_λｘ・Ａ_λｙ、Ａ_λｘ・Ａ_λｚ、Ａ_λｙ・Ａ_λｚ）、和（Ａ_λｘ＋Ａ_λｙ、Ａ_λｘ＋Ａ_λｚ、Ａ_λｙ＋Ａ_λｚ）、差、商、１軸方向の吸光度（Ａ_λｘ、Ａ_λｙ、Ａ_λｚ）などでもよい。また、本実施例では、スラリーの充填量を制御するためにスラリー吸引量を決定する条件であるスラリーの物理量として吸光度を用いたが、吸光度のかわりにスラリーの濃度や濁度をスラリーの物理量として用いても良いことは先に述べた通りである。

次に、実施例２として、上述した実施例１の図２中の抽出材の充填（第３工程ＳＡ３）の変形を示す実施例を説明する。本実施例においては、スラリーの充填量を制御するため、光学式検出部でスラリーの物理量を計測する測定位置を調整するアクチュエータを備え、制御部は、スラリーの吸光度に基づき、スラリーを吸引する吸引位置を決定し、この位置でスラリーを吸引する吸引位置を決定する演算システム部を含む。よなお、第３工程ＳＡ３以外の分析装置１の実施例１の装置と同様の構成動作については、ここでは説明を省略する。

図６は、本実施例における、図２の第３工程ＳＡ３の固相抽出材の供給動作の詳細である。固相抽出材の供給動作が開始（Ｓ２１）で、制御ユニット５０から測定成分毎に応じて固相抽出材の充填量を読み込み（Ｓ２２）、スラリー容器１４ｅ内のスラリーの物理量である吸光度の測定を開始する（Ｓ２３）。本実施例では、スラリー吸引量を一定とする。次に、固相抽出材Ｍ１の充填量の正確性を±０．０５ｍｇ以下（１ｍｇの固相抽出材の充填にて、分析性能に影響を与えない重量の範囲）にするため、充填量から±０．０５ｍｇに該当する吸光度の許容範囲（Ａ_ｌ１≦吸光度≦Ａ_ｈ１）を設け、範囲内か否かを判定する。（Ｓ２４）。なお、Ａ_ｌ１およびＡ_ｈ１は、充填量毎に演算システム部４５にて算出する。あるいは、予め設定した許容範囲をメモリ中のテーブルから読みだすことも可能である。

許容範囲内（Ａ_ｌ１≦吸光度≦Ａ_ｈ１）の場合、スラリー用ノズル１４ｃ２からスラリー容器１４ｅ内のスラリーｌｉｑ１を吸引する（Ｓ２６）。スラリー吸引後、スラリー供給アーム１４Ｃ１が回転移動し、抽出容器テーブル１２の固相抽出容器１１内にスラリーｌｉｑ１を供給し（Ｓ２７）、固相抽出材Ｍ１の供給動作を完了する（Ｓ２８）。

許容範囲外（吸光度＜Ａ_ｌ１、Ａ_ｈ１＜吸光度 ）の場合、吸光度の測定位置を変更し(Ｓ２５)、再度スラリーの吸光度を測定する（Ｓ２３）。

吸光度の測定位置である光学式検出部である光源および受光部の位置制御は、制御ユニット５０を介して、２軸のアクチュエータで行う。２軸のアクチュエータの詳細を、後で、図１０を用いて説明する。なお、測定位置の調整は、光学式検出部である光源および受光部の駆動に限るものではなく、スラリー供給部１４ｄに設置した図示されていないｘｙｚの直交座標軸系を利用した３軸のアクチュエータにより、スラリー容器の位置を調整してもよい。なお、図６のフローには図示を省略したが、本実施例においては、許容範囲外が連続で３０回検出された場合、装置は異常停止する。

＜吸光度の測定位置変更＞
図７は、図６のＳ２４の吸光度の許容範囲を示したグラフである。縦軸は吸光度、横軸は測定位置を示す。吸光度の定義は、図５と同じである。許容範囲内にあるＡ_Ｏ１は、スラリー吸引の動作（Ｓ２６）へ移り、許容範囲外のＡ_Ｎ１およびＡ_Ｎ２は、測定位置を変更し（Ｓ２５）、吸光度を再測定する（Ｓ２３）。再測定の結果、吸光度が許容範囲内となったら、その位置を吸引位置としてスラリー吸引を行う（Ｓ２６）。なお、本実施例ではスラリー測定位置を決定する条件に、吸光度を用いているが、吸光度のかわりにスラリーの濃度や濁度を用いても良いことは実施例１と同様である。

実施例３として、上述した実施例１、２の変形の実施例を説明する。本実施例では、スラリーの充填量を制御するため、スラリー容器内のスラリーの回転速度を制御するスターラを備え、制御部は、スラリーの吸光度に基づき演算システム部が決定した回転速度に従い、このスターラを制御する。本実施例においても、図２の第３工程ＳＡ３以外の実施例１と同様の構成・処理については、ここでは説明を省略する。

図８は、図２の第３工程ＳＡ３の固相抽出材の供給動作例の詳細を示す図である。同図において、固相抽出材の供給動作が開始（Ｓ３１）で、制御ユニット５０から測定成分毎に応じて固相抽出材の充填量を読み込み（Ｓ３２）、スラリー容器１４ｅ内の吸光度測定を開始する（Ｓ３３）。本実施例では、上述した実施例と異なり、スラリー吸引量を一定、吸光度の測定位置を固定とする。次に、固相抽出材Ｍ１の充填量の正確性を±０．０５ｍｇ以下、すなわち、１ｍｇの固相抽出材の充填にて、分析性能に影響を与えない重量の範囲にするため、充填量から±０．０５ｍｇに該当する吸光度の許容範囲（Ａ_ｌ２≦吸光度≦Ａ_ｈ２）を設け、範囲内か否かを判定する（Ｓ３４）。なお、Ａ_ｌ２およびＡ_ｈ２は、充填量毎に演算システム部４５にて算出する。あるいは、予め用意して、図示を省略したメモリに蓄積したテーブルの内容を読み出すよう構成することもできる。

許容範囲内（Ａ_ｌ２≦吸光度≦Ａ_ｈ２）の場合、スラリー用ノズル１４ｃ２からスラリー容器１４ｅ内のスラリーｌｉｑ１を吸引する（Ｓ３８）。スラリー吸引後、スラリー供給アーム１４Ｃ１が回転移動し、抽出容器テーブル１２の固相抽出容器１１内にスラリーｌｉｑ１を供給し（Ｓ３９）、固相抽出材Ｍ１の供給動作を完了する（Ｓ４０）。

図８に示すように、許容範囲外（吸光度＜Ａ_ｌ２）の場合、制御ユニット５０から、電気信号をスターラへ送り、スラリーの回転速度を１０ｒｐｍ上げ（Ｓ３６）、再度スラリー溶液の吸光度を測定する（Ｓ３３）。許容範囲外（Ａ_ｈ２＜吸光度）の場合、制御ユニットから、電気信号をスターラへ送り、スラリーの回転速度を１０ｒｐｍ下げ（Ｓ３７）、再度スラリー溶液の吸光度を測定する（Ｓ３３）。許容範囲内となった場合、先の実施例同様スラリー吸引（Ｓ３８）を行う。なお、図８のフローでは省略したが、許容範囲外が連続で２０回検出された場合、装置は異常停止する。

＜スラリーの回転速度の決定方法＞
図９は、図８のＳ３４の吸光度の許容範囲を示したグラフである。縦軸は吸光度、横軸は、スラリーの回転速度を示す。吸光度の定義は、図５と同じである。許容範囲内のＡ_Ｏ２は、スラリー吸引（Ｓ３８）の動作へ移り、許容範囲外（吸光度＜Ａ_ｌ２）のＡ_Ｎ３は、スラリーの回転速度を１０ｒｐｍ上げ（Ｓ３６）、再度スラリー溶液の吸光度を測定する（Ｓ３３）。許容範囲外（Ａ_ｈ２＜吸光度）のＡ_Ｎ３は、スラリーの回転速度を１０ｒｐｍ下げ（Ｓ３７）、再度スラリー溶液の吸光度を測定する（Ｓ３３）。スラリーの回転速度の制御は、制御ユニット５０を介して、スラリー供給部１４ｄに設置したスターラが行う。このスターラの構成については、後で説明する図１０の充填装置に示した。スラリーｌiｑ１の攪拌方法としてスターラを用いるのは一例であり、これに限るものではなく他の攪拌手段を用いてもより。また、本実施例では、スラリーの充填量を制御するためのスラリー回転数を決定する条件に、吸光度を用いているが、吸光度のかわりにスラリーの濃度や濁度を用いても良いことは先の実施例同様である。

＜充填装置の構成＞
図１０は、以上説明した各実施例における図１の分析装置１中の固相抽出材充填機構１４である充填装置の構成の一例を示す図である。充填機構は、スラリー用ノズル１４ｃ２、スラリーを吸引するシリンジポンプ５１、配内の洗浄用の洗浄用電磁弁５２、溶媒を送液するポンプ５３、溶媒循環用電磁弁５４、制御ユニット５０、演算システム部４５、スターラ５５、ｙ方向、ｚ方向アクチュエータ５６、５７で構成される。光学式検出部を構成する光源Ｘおよび受光部Ｘの位置決めは、演算システム部４５で算出した測定位置情報に基づき、制御ユニット５０を介して、鉛直方向（ｚ方向）および奥行き方向（ｙ方向）のアクチュエータにより行う。

制御ユニット５０は、スラリーｌｉｑ１の吸光度から演算システム部４５により算出したシリンジポンプの吸引量、吸光度の測定位置、或いはスターラの回転数により、シリンジポンプの吸引量、吸光度測定位置、スターラの回転数の制御を行う。

なお、本図は、図示の関係上、３軸方向の吸光度測定のうちの１軸方向、すなわち、図４のＹＺ平面の光学式検出部である光源Ｘおよび受光部Ｘのみを記載している。ＸＺ平面の光学式検出部を構成する光源Ｙおよび受光部Ｙ、ＸＹ平面の光学式検出部を構成する光源Ｚおよび受光部Ｚに関しても同様に吸光度の測定位置を制御することが可能であることは言うまでもない。

以上、本発明の種々の実施例を図面に従い説明したが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。上記した実施例は本発明のより良い理解のために詳細に説明したのであり、必ずしも説明の全ての構成を備えるものに限定されものではない。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が可能である。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、上述したスラリー吸引量、吸光度測定位置の測定値の変更、スラリーの回転速度の変更を組み合わせて充填量を制御しても良い。

更に、上述した各構成、機能、処理部等は、それらの一部又は全部を実現するプログラムを作成する例を説明したが、それらの一部又は全部を例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良いことは言うまでもない。

１ 分析装置
１１ 固相抽出容器
１１ａ 胴体部
１１ｂ 排出路
１１ｃ 縮径部
１１ｄ 凸部
１２ 抽出容器テーブル
１３ 抽出処理部
１３ａ 加圧ノズル
１４ 固相抽出材充填機構
１４ａ フィルタ供給機構
１４ｂ フィルタ位置決め機構
１４ｂ１ 位置決めロッド
１４ｃ 固相抽出材供給機構
１４ｃ１ スラリー分注アーム
１４ｃ２ スラリー用ノズル
１４ｄ スラリー供給部
１４ｅ スラリー容器
１５ 排出機構
１５ａ 排出機構１５の作業アーム
１６ 試薬注入機構
１６ａ 試薬注入アーム
１６ａ１ 試薬用ノズル
１７ 容器洗浄機構
１８ 抽出機構洗浄部
２０ 試料セット部
２１ 試料容器
２２ 試料搬送テーブル
２３ 試料分注機構
２３ａ 試料分注アーム
２３ａ１ 試料用ノズル
３０ 試薬供給部
３１ 試薬容器
３２ 試薬搬送テーブル
４０ 試料分析部
４１ 溶出液収容容器
４２ 溶出液搬送テーブル
４３ 分析実施部
４４ 送液部
４５ 演算システム部
４５ａ 外部通信インタフェース
４６ 容器保管部
５０ 制御ユニット
５１ シリンジポンプ
５２、５４ 電磁弁
５３ ポンプ
５５ スターラ
５６、５７ アクチュエータ

Claims (20)

1. スラリー容器と、
   前記スラリー容器内のスラリーの物理量を測定するための光学式検出部と、
   前記光学式検出部の出力に基づき、前記スラリー容器から吸引し、抽出容器に充填する前記スラリーの充填量を制御する制御部とを、備える、
   ことを特徴とする充填装置。
2. 請求項１に記載の充填装置であって、
   前記光学式検出部は、前記スラリーの物理量として前記スラリーの吸光度、あるいは濁度を検出する、
   ことを特徴とする充填装置。
3. 請求項１に記載の充填装置であって、
   前記制御部は、前記スラリーの物理量に基づき、前記スラリー容器から吸引するスラリー吸引量を決定する演算システム部を含む、
   ことを特徴とする充填装置。
4. 請求項１に記載の充填装置であって、
   前記光学式検出部が前記スラリーの物理量を測定する測定位置を調整するアクチュエータを更に備え、
   前記制御部は、前記スラリーの物理量に基づき、前記スラリー容器から前記スラリーを吸引する吸引位置を決定する演算システム部を含む、
   ことを特徴とする充填装置。
5. 請求項１に記載の充填装置であって、
   前記スラリー容器内の前記スラリーの回転速度を制御するスターラを更に備え、前記制御部は、前記スラリーの物理量に基づき、前記スターラを制御する、
   ことを特徴とする充填装置。
6. 請求項１に記載の充填装置であって、
   前記光学式検出部を相異なる２つ以上の方向にそれぞれ設置する、
   ことを特徴とする充填装置。
7. 請求項４に記載の充填装置であって、
   前記制御部は、
   前記スラリーの物理量が許容範囲外の場合、前記測定位置を調整して、再度前記スラリーの物理量を測定するよう制御する、
   ことを特徴とする充填装置。
8. 請求項５に記載の充填装置であって、
   前記制御部は、
   前記スラリーの物理量が許容範囲外の場合、前記回転速度を制御し、再度前記スラリーの物理量を測定するよう制御する、
   ことを特徴とする充填装置。
9. スラリー容器内のスラリーの物理量を光学式検出部で測定し、測定した前記スラリーの物理量に基づき、前記スラリー容器から吸引し、抽出容器に充填する前記スラリーの充填量を制御する、
   ことを特徴とする充填方法。
10. 請求項９に記載の充填方法であって、
    前記スラリーの物理量として前記スラリーの吸光度、あるいは濁度を測定する、
    ことを特徴とする充填方法。
11. 請求項９に記載の充填方法であって、
    前記スラリーの物理量に基づき、前記スラリー容器から吸引するスラリー吸引量を決定する、
    ことを特徴とする充填方法。
12. 請求項９に記載の充填方法であって、
    前記光学式検出部で前記スラリーの物理量を測定する測定位置を調整し、
    前記スラリーの物理量に基づき、前記スラリー容器から前記スラリーを吸引する吸引位置を決定する、
    ことを特徴とする充填方法。
13. 請求項９に記載の充填方法であって、
    前記スラリーの物理量に基づき、前記スラリー容器内の前記スラリーの回転速度を制御する、
    ことを特徴とする充填方法。
14. 請求項９に記載の充填方法であって、
    複数の前記光学式検出部を相異なる２つ以上の方向に設置し、前記スラリーの物理量を検出する、
    ことを特徴とする充填方法。
15. 抽出容器内に測定試料を注入し抽出試料液を生成する前処理部と、
    前記抽出試料液を分析する試料分析部とを備え、
    前記前処理部は、
    スラリー容器内のスラリーの物理量を測定するための光学式検出部と、
    前記光学式検出部の出力に基づき、前記スラリー容器から吸引し、前記抽出容器に充填する前記スラリーの充填量を制御する制御部とを、備える、
    ことを特徴とする分析装置。
16. 請求項１５に記載の分析装置であって、
    前記光学式検出部は、前記スラリーの物理量として前記スラリーの吸光度、あるいは濁度を検出する、
    ことを特徴とする分析装置。
17. 請求項１５に記載の分析装置であって、
    前記制御部は、前記スラリーの物理量に基づき、前記スラリー容器から吸引するスラリー吸引量を決定する演算システム部を含む、
    ことを特徴とする分析装置。
18. 請求項１５に記載の分析装置であって、
    前記光学式検出部が前記スラリーの物理量を測定する測定位置を調整するアクチュエータを更に備え、
    前記制御部は、前記スラリーの物理量に基づき、前記スラリー容器から前記スラリーを吸引する吸引位置を決定する演算システム部を含む、
    ことを特徴とする分析装置。
19. 請求項１５に記載の分析装置であって、
    前記スラリー容器内の前記スラリーの回転速度を制御するスターラを更に備え、前記制御部は、前記スラリーの物理量に基づき、前記スターラを制御する、
    ことを特徴とする分析装置。
20. 請求項１５に記載の分析装置であって、
    前記光学式検出部を相異なる２つ以上の方向にそれぞれ設置する、
    ことを特徴とする分析装置。

Images