JP7240449B2 - 自動式試料濃縮ユニット - Google Patents

Description

本開示は、特に真空およびガスストリームを加えることによって試料から試料溶媒を蒸発させることによってインビトロ診断分析器内でのさらなる分析のための、自動試料濃縮ユニットおよび試料内で被分析物を自動的に濃縮するための方法に関する。

インビトロ診断実験室環境において質量分析（ＭＳ）およびより具体的には質量分析に結合した液体クロマトグラフィ（ＬＣ／ＭＳ）を実装することに関心が高まっている。試料調製はＬＣ／ＭＳ分析において重要な役割を果たす。幾つかの場合、さらなる試料処理、例えば、後続の再懸濁および／またはさらなる分析の前に、特に、液体クロマトグラフィカラム内への注入前に、試料溶媒を交換するおよび／または試料内に存在する被分析物を濃縮することが有利である場合がある。能動的な試料溶媒蒸発をこのために使用することができる。市販の蒸発デバイスは、典型的には、観察および人手の介入を必要とし、低スループットの実験室環境において少数の試料を取り扱うために設計される。しかしながら、インビトロ診断実験室において等、多数の試料の全自動化環境および処理のことになると、市販の蒸発デバイスは適さない。そのような環境では、いずれの人手の介入も、労働コストにかなりの影響を及ぼす可能性があり、プロセスにおける「人的因子（ｈｕｍａｎ ｆａｃｔｏｒ）」による損なわれた結果にさらにつながる場合がある。

高スループットのインビトロ診断実験室のための完全自動化ＬＣ／ＭＳワークフローを可能にするために、試料調製手順をできる限り多く統合し自動化することも重要である。特に、ランダムアクセス手法の場合、任意の所与の試験のために動作条件に迅速に適合することが必要とされる場合がある。ランダムアクセス手法において、試料は、バッチでの試料処理と対照的に、分析器にランダムな順序で挿入され、こうして同様に処理される。ランダムアクセスは、より高いスループット、高い柔軟性、およびより長いウォークアウェイ時間（ｗａｌｋ－ａｗａｙ ｔｉｍｅ）を可能にする。その結果、いずれの統合された試料調製手順およびその基礎にある試料調製ユニットも、迅速適合および柔軟性の同じ要件を満たす必要がある。

従来技術で知られている蒸発デバイスは、蒸発プロセスをサポートするために、試料の表面に直角に方向付けられるガスストリーム（ジェットストリームまたはブローダウンとも呼ばれる）をしばしば使用する。米国特許第４４６５５５４号は、加熱したジェットストリームを試料の表面に直角に加える蒸発用の装置を開示する。それにより、ジェットストリームは、試料が蒸発し始める温度範囲に試料をもたらす。米国特許第５８９７８３８号は、ガス溶媒を運ぶために真空とブローダウンを組み合わせる蒸発装置を開示する。しかしながら、ガスストリームを試料の表面に直角に加えることは、試料、したがって関心の被分析物が、試料容器の側壁にまたはさらに試料容器の外に飛び散る場合があり、それにより、関心の被分析物を喪失し、相互汚染のリスクをとるというリスクを負う。

他の市販の蒸発デバイスは、試料溶媒蒸発をサポートするために、渦生成によって試料を撹拌し、それにより、露出した試料表面積を増加させる。または、蒸発デバイスは、回転蒸発器または遠心分離機内で試料を回転させて、溶媒を取り除き、関心の被分析物を濃縮する。これらのデバイス、すなわち、渦発生器、回転蒸発器、および遠心蒸発器は、しかしながら、かさばり、複雑で、高度のメンテナンスを必要とし、そのことは、それらを、自動化インビトロ診断システムに統合することを不都合にさせる。

本開示の実施形態が従来技術に勝る或る自明でない利点および進歩を提供することは上記を背景にしている。特に、高スループットインビトロ診断分析器に統合される自動化試料調製手順の一部として、完全自動化試料濃縮ユニットの改良についての必要性が認識された。

特に、インビトロ診断分析器における試料調製手順の一部として、完全自動化され、高速で、正確で、信頼性があり、再現性のある被分析物濃縮を可能にする試料濃縮ユニットおよび試料濃縮方法が開示される。本明細書で開示する試料濃縮ユニットおよび試料濃縮方法は、自動化ＬＣ／ＭＳインビトロ診断システム内への統合に特に適する、しかしながら、それらは、自動化試料濃縮手順から利益を得る可能性がある任意のインビトロ診断システムにおいて実装することができる。

本開示の実施形態は、特定の利点または機能に限定されないが、本開示が、制御された方法で試料溶媒を蒸発させることによって、より高速でより正確で再現性のある試料内の被分析物濃縮を可能にする試料濃縮ユニットおよび試料濃縮方法を可能することが留意される。これは、特に対象とするガスのジェットストリームを、試料濃縮ユニット内で生成される真空と組み合わせ、フィードバック制御式プロセスによって蒸発手順全体の間、試料を沸点に維持することによって達成される。

本明細書で開示する試料濃縮ユニットおよび方法の別の利点は、試料を含む容器の側壁またはさらにその外への試料物質の飛び散りをなくすことによって、試料濃縮ユニットおよび方法が被分析物喪失および相互汚染のリスクを低減することである。その結果、これは、感度がより高くかつ信頼性がより高い分析結果を保証する。

本明細書で開示する試料濃縮ユニットおよび方法の別の利点は、コンパクトな設計および完全自動化実装形態であり、それにより、ユニットおよび方法を自動化インビトロ診断分析器内に配備可能にする。ユニットおよび方法は、機械的構成であって、メンテナンス集約的でなく、したがって、その寿命を同時に延長しながら、ユニットおよび方法の信頼性を高める、機械的構成を有する。同様に、ユニットおよび方法は、少ない空間量を必要とし、それは、自動化インビトロ診断分析器内に配備するとき有利である。ユニットおよび方法は、試料調製手順から「人的因子」をさらになくし、より信頼性の高い結果につながる。

特に、本開示の試料溶媒の蒸発によって試料内の被分析物を濃縮するための試料濃縮ユニットは、試料を受容するための開口または試料を含む開放試料容器を有する少なくとも１つの試料受容位置を有する試料受容要素と、少なくとも１つの試料受容位置をシールするためのカバー要素とを備える。カバー要素ならびに少なくとも１つの試料受容位置および／または試料容器は、カバー要素と上側試料表面との間にキャビティを残すように設計される。試料濃縮ユニットは、ガスチャネルを介してガス源に接続され、ガスストリームをキャビティ内に方向付けるためのガスストリーム方向付けノズルを備えるキャビティ入口と、キャビティ内に負圧を生成するための真空ポンプに接続されたキャビティ出口とをさらに備える。ガスストリーム方向付けノズルは、それにより、ガスストリームが、試料表面接平面に平行な方向にキャビティ内入り、それにより、真空ポンプと協働して、キャビティから出る蒸発した試料溶媒を、キャビティ出口を通して輸送するように配置される。試料濃縮ユニットは、所定のレベルの試料溶媒蒸発に達するまで、試料を沸点に維持するためにキャビティ内の負圧を自動調整するように、真空ポンプを制御するように構成されるコントローラをさらに備える。

本明細書で使用される用語「試料（ｓａｍｐｌｅ）」は、その検出―定性的なおよび／または定量的な―を医療状態に関連付けることができる１つまたは複数の被分析物を含むと疑われる生物学的物質を指す。試料は、或る医療状態を検出するために、その物理的特性（例えば、ＰＨ、色、濁度、粘度）に関して分析することもできる。試料は、血液、唾液、つば、眼内レンズ流体、脳脊髄液（ＣＳＦ）、汗、尿、母乳、腹水、粘液、滑液、腹膜液、胸膜液、羊水、組織、骨髄、糞便、細胞、または同様なものを含む生理液等の任意の生物学的供給源に由来するとすることができる。試料は、血液から血漿を調製すること、粘性流体を希釈すること、溶解、または同様なもの等、使用前に前処理することができる。処理方法は、濾過、遠心分離、蒸留、濃縮、干渉成分の不活性化、試薬の添加を含むことができる。試料は、供給源から得られると直接、または、前処理および／または試料調製ワークフローに続いて使用されて、例えば、１つまたは複数のインビトロ診断試験を実施することを可能にするために、例えば、内部標準（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｓｔａｎｄａｒｄ）を添加した後、別の溶液で希釈された後、または試薬と混合された後に、試料の性質を修正することができる。本明細書で使用される用語「試料」は、したがって、必ずしも元の試料を示すために使用されるわけではなく、既に処理された（ピペッティングされた、希釈された、試薬と混合された、富化された、浄化された、増幅された等を行われた）試料に関連することもできる。用語「試料」は、既知のレベルの被分析物を含み、診断デバイスオペラビリティ、例えば、品質管理および／または較正器を確認するために使用される液体をさらに指すことができる。

本明細書で使用される用語「被分析物（ａｎａｌｙｔｅ）」は、分析方法または試験が検出しようとする試料内の任意の物質または化合物、例えば、イオンのような化学元素、または、ペプチド、タンパク質、ＲＮＡ、ＤＮＡ、脂肪酸、炭水化物、および同様なもののような分子を指す。一般に、試料内の被分析物の存在、非存在、および／または濃度に関する情報は、患者の健康状態に関する指標を与えることができ、したがって、診断を導出するために使用することができる、または、その情報は、治療レジメンを決定し調節するために使用することができる。本開示の文脈における関心の被分析物の例は、一般に、ビタミンＤ、乱用薬物、治療薬物、ホルモン、および代謝物質である。しかしながら、リストは網羅的でない。

分析の前に、例えば、液体クロマトグラフィカラムに注入する前に、試料内の関心の被分析物を分離および／または濃縮するために、試料は、溶媒の使用を含む場合がある自動化試料処理または試料調製手順を受けることができる。そのため、処理後の試料または試料成分は、関心の被分析物の溶解特性および下流の分析方法（例えば、液体クロマトグラフィ、イオン化技法）とのその適合性に基づいて選択された試料溶媒と混合することができる。本開示で使用される「試料溶媒（ｓａｍｐｌｅ ｓｏｌｖｅｎｔ）」は、溶液を形成するために溶解化合物の特性を有する任意の液体、例えば、水、アセトニトリル、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、および同様なものを指すことができる。試料溶媒は、酢酸、ギ酸、水酸化アンモニウム、ギ酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、不揮発性塩等のような添加剤を含むことができる。さらに、試料溶媒は、２つ以上の溶媒の混合物、例えば、水とメタノールとの混合物であるとすることができる。しかしながら、用語、試料溶媒は、被分析物がその中で溶解される元の試料の液体溶媒成分を指すこともできる。例えば、血液試料は、当然、或る量の水を含む（例えば、血漿は約９０％の含水率を有し、血清は、＞９０％の含水率を有する）。

用語「試料容器（ｓａｍｐｌｅ ｖｅｓｓｅｌ）」は、液体を受容するように適合される内側空間、および、リムによって制限される開口であって、その開口を通して液体を内側空間内に導入することができる、開口を有する本体を備えるコンテナを示すために本明細書で使用される。試料容器は、主チューブとも呼ばれる試料収集試験チューブであるとすることができ、そのチューブは、インビトロ診断試験のために、患者からの試料を受容し、チューブ内に含まれる試料を分析実験室まで輸送するために使用される。主チューブは、通常、チューブキャップによって閉鎖される。しかしながら、これらのキャップは、さらなる処理の前に、多くの利用可能なインビトロ分析器上に対して自動的に取り外すことができる。特に、用語「試料容器」は、主チューブから試料の少なくとも一部を受容するために使用することができる２次チューブを指す。試料容器は、例えば、１つまたは複数の試料と１つまたは複数の試薬との間の反応を可能にする、および／または、試料容器内に含まれる液体の分析を可能にする、反応容器をさらに指すことができる。試料容器は、より高いスループットまたは多重化を可能にするために、異なる試料または同じ試料からの複数のアリコートを受容する複数のレセプタクル、例えば、マルチウェルプレートをさらに備えることができる。

本明細書で使用される「ユニット（ｕｎｉｔ）」は、特性の動作のセットを実行することに専用である機能実体を指す。したがって、ユニットは、これらの動作を最適に実施する方法で構築される。機能は、分析であるとすることができるが、事前分析または事後分析であるとすることもできる、または、機能は、事前分析機能、分析機能、または事後分析機能のうちの任意の機能に対する補助機能であるとすることができる。ユニットは、他のユニットと協働した独立型装置として自律的に、または、より複雑な装置のサブユニットとして動作することができる。インビトロ診断の分野において、ユニットは、したがって、独立型インビトロ診断分析器またはインビトロ診断デバイスであるとすることができる、ユニットは、１つまたは複数のインビトロ診断分析器／１つまたは複数のデバイスに接続されるかまたはそれらと協働して働くことができる、あるいは、ユニットは、インビトロ診断分析器またはインビトロ診断デバイス内に完全に統合することができる。ユニットの例は、例えば、コンベヤ、把持器、遠心分離機、ピペッティングユニット、培養ユニット、分析（測定）ユニット、試料濃縮ユニット、結果表示ユニット等である。したがって、「試料濃縮ユニット（ｓａｍｐｌｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｎｇ ｕｎｉｔ）」は、例えば、上記試料の所定の量を蒸発させることによって、内部で溶解した試料、その結果、関心の被分析物を濃縮する動作を実施するように設計された機能実体である。本開示の文脈で「濃縮すること（ｃｏｎｃｎｔｒａｔｉｎｇ）」は、或る濃度で溶媒内に溶解している被分析物または化合物を、例えば、溶媒を除去することによって、より高い濃度の状態にもたらすプロセスを指す。

ユニットの機能に応じて、例えば、培養中に、試料濃縮中に等で、試薬を添加するときに、或る時間量の間、試料または試料容器を保持することが必要とされる場合がある。したがって、そのような機能ユニットは、１つまたは複数の試料受容位置を有する試料受容要素を備える。試料受容要素は、試料受容位置とそれらの周囲物との間で熱交換を可能にするために、熱伝導性材料、例えば、金属からなるかまたは熱伝導性材料、例えば、水またはオイルを保持するように設計することができる。または、試料受容要素は、代替的に、試料受容位置とそれらの周囲物との間の熱交換を防止するために、断熱材料からなることができる。試料受容位置は、典型的には、リムによって制限された開口（例えば、凹所、アパーチャ、通路等）を備え、その開口内に、試料を直接挿入することができる、または、その開口内に、試料を含む容器を設置することができる。試料受容位置は、通常、試料物質の傾斜および溢れを回避するために試料または試料容器を、安定してかつ特定の配向で保持し、他のユニット、例えば、ピペッティングユニットまたは把持器等との考えられる相互作用を可能にするように設計される。異なる製造業者からの容器が処理される必要がある場合、または、製造公差が補償される必要がある場合、試料受容位置は、サイズにおける或る適合を可能にするが、試料容器を安定して保持する能力を維持する特性を有する更なるコンポーネント、例えば、コイルバネ、スポンジゴム、Ｓｔｙｒｏｆｏａｍ（商標）インサート等を備えることができる。

本明細書で使用される「上側試料表面（ｕｐｐｅｒ ｓａｍｐｌｅ ｓｕｒｆａｃｅ）」は、試料受容位置の配向と独立に、容器壁にまたは試料受容位置の開口の壁に直接接触していない試料の表面エリアを指す。しかしながら、上側試料表面は、試料容器または試料受容位置を囲む気相と直接接触している。試料の表面張力に応じて、上側試料表面はメニスカスを形成することができる。

本明細書で使用される「インビトロ診断分析器（ｉｎ－ｖｉｔｒｏ ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ ａｎａｌｙｅｒ）」は、試料から分析測定値を得るように構成される自動化分析装置を指す。インビトロ診断分析器は、必要性に応じておよび／または所望の実験室ワークフローに応じて、異なる構成を有することができる。インビトロ診断分析器は、独立型機器として、または、１つ又は複数の他のインビトロ診断分析器および／またはインビトロ診断デバイスと共に（ｉｎ ｃｏｎｊｕｎｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ）動作することができる。本明細書で使用される「インビトロ診断デバイス（ｉｎ－ｖｉｔｒｏ ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ ｄｅｖｉｃｅ）」は、より広い用語であり、―インビトロ診断分析器以外に―任意の事前分析デバイスまたは事後分析デバイスまたはその組み合わせも含む。

本明細書で使用される「蒸発（ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）」は、液体の表面上で起こる液体から蒸気への相転移を指す。液体表面の分子は、十分な運動エネルギーを取得すると、液相から気相に移行する。したがって、分子は、液相分子内力または表面張力ならびに周囲の気相によって加えられる圧力を克服しなければならない。所与の液体の蒸気圧が、液体を囲む圧力と等しくなる温度は、「沸点（ｂｏｉｌｉｎｇ ｐｏｉｎｔ）」と呼ばれる。そのため、沸点は、液体の温度および気相の周囲圧力に依存する。温度および／または圧力のいずれの変化も、沸点（沸騰曲線）の変化をもたらす。例えば、周囲ガス圧を下げることは、液体の沸点を減少させる。沸点および沸騰曲線は、異なる液体の間で変動する。本開示で使用される用語「沸点で（ａｔ ｂｏｉｌｉｎｇ ｐｏｉｎｔ）」は、過熱を回避しながら、沸点のできる限り近くに試料をもたらすことを指す。例えば、試料は、蒸発手順が行われるための沸点よりわずかに低い温度にあるとすることができる。さらに、異なる蒸発特性を有する溶媒の混合物において、沸点は経時的に変化するとすることができる。これは、１つの溶媒が、１つまたは複数の他の溶媒より速く蒸発するときに起こることができ、それにより、１つの溶媒から１つまたは複数の他の溶媒に、容積比をシフトさせる。同様に、溶媒が蒸発すると、試料内の溶質がより濃縮され、それは、液相分子内力または表面張力に対する、したがって、沸点に対する影響を及ぼす。表面張力、したがって、沸点は、溶媒のタイプおよび溶質のタイプに応じて増加または減少することができ、分子が液相から気相に移行することを可能にするために必要とされるエネルギー量に直接影響を及ぼす。液体とその周囲物との間の表面が大きくなればなるほど、また、蒸発したガスが液体表面上で取り除かれると、蒸発はより迅速に進行することがさらに知られている。同様に、分子が蒸発すると、残りの分子は、より低い運動エネルギーを有し、液体温度の減少、蒸発冷却と呼ばれる現象をもたらす。これら全ての効果は、所与の液体の所定の容積の蒸発を正確に制御するために考慮されなければならない。本開示で使用される「試料溶媒の蒸発（ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓａｍｐｌｅ ｓｏｌｖｅｎｔ）」は、蒸発手順の前に試料に添加された溶媒の蒸発に限定されるのではなく、元の試料の液体成分を指すこともできる。実際には、試料が試料溶媒と混合されると、試料の液相は、試料溶媒と均質に混合するため、元の試料の液体成分と添加した試料溶媒とを区別することができない。例えば、約９０％の含水率を有する血漿試料が試料溶媒水と混合される場合、試料溶媒ならびに元の試料の液体成分は、蒸発プロセス中に蒸発することになる。

本明細書で使用される「カバー要素（ｃｏｖｅｒ ｅｌｅｍｅｎｔ）」は、少なくとも１つの試料受容位置をハーメチックシールするために要素である、すなわち、カバー要素は、試料受容位置と試料濃縮ユニットの外側との間のガスまたは液体の交換を防止する。特に、カバー要素は、ガスまたは液体の制御されない交換を防止し、そのことは、カバー要素が、試料受容位置への制御されたガス流入およびそこからの流出を可能にするための入口および出口を備えることができることを意味する。その相手に対する接続エリアにおいて、カバー要素は、シール能力を改善するシール特徴を有する更なる材料、例えば、ゴム、ＰＴＦＥ、エポキシ樹脂等を含むことができる。カバー要素は、他のユニット（例えば、ピペッティングユニット、容器把持器等）による試料受容位置に対するアクセスを可能にするために、試料受容位置から取り外し可能であるとすることができる。したがって、試料受容位置は、開放状態にあると呼ばれる、すなわち、カバー要素は試料受容位置から取り外される、または、閉鎖状態にあると呼ばれる、カバー要素は試料受容位置をシールしている。代替的に、試料受容位置は、試料入口および試料出口チャネルを介してアクセス可能であるとすることができ、したがって、カバー要素は固定することができる。さらに、カバー要素は、蒸発した試料溶媒が凝縮することを防止するために、カバー要素の温度を蒸発した試料溶媒の温度に適合させるように温度制御することができる。カバー要素および試料受容位置は、カバー要素と、試料受容位置内の試料の上側試料表面との間に中空空間を提供するように設計される。

この中空空間は、本開示において「キャビティ（ｃａｖｉｔｙ）」と呼ばれる。カバー要素が試料受容位置のリムまたは試料容器のリムと同一平面上にあるように試料濃縮ユニットが設計される場合、キャビティは、試料表面と試料受容位置のリムとの間の中空空間にまたは試料表面と試料容器のリムとの間の中空空間にそれぞれ制限することができる。代替的に、キャビティは、カバー要素が相応して設計される場合、試料受容位置のリムの上に延在することができる。複数の試料受容位置の場合、設計は、各試料受容位置用のキャビティをそれぞれ提供することができる、または、設計は、複数の試料受容位置によって共有される単一キャビティを提供することができる、または、設計は、単一キャビティおよび共有キャビティの組み合わせを提供することができる。試料受容位置と組み合わせたカバー要素は、溶媒蒸発をサポートするキャビティ構造を提供するように設計される。例えば、キャビティ構造は、テーパ付き端部がキャビティ出口内に移行している状態で、漏斗状であるとすることができる。それにより、漏斗状キャビティは、試料受容位置の上に垂直方向にテーパが付いているとすることができる。代替的に、キャビティ構造は、釣鐘状または円柱または直方体またはその組み合わせであるとすることができる。さらに、キャビティは、キャビティの内部のガスの温度を調節するために温度制御することができる。

本開示で呼ばれる「キャビティ入口（ｃａｖｉｔｙ ｉｎｌｅｔ）」は、キャビティ内へのガスの制御された流入を可能にする開口である。キャビティ入口はカバー要素内に形成することができる、または、キャビティ入口は試料受容要素内に形成することができる、または、キャビティ入口は両方の要素によって部分的に形成することができる。そのため、キャビティ入口の一端はキャビティ内につながり、キャビティ入口の他端は、キャビティの外で「ガスチャネル（ｇａｓ ｃｈａｎｎｅｌ）」を介して「ガス源（ｇａｓ ｓｏｕｒｃｅ）」に接続される。試料濃縮ユニットは、異なる位置でキャビティ内へのガス流入を可能にするために、さらなる補助キャビティ入口を備えることができる。それにより、「ガス源」は、ガス、例えば、試料濃縮ユニットを囲む空気の混合物を提供することができる、または、「ガス源」は、特定の種類のガス、例えば窒素を提供することができる。典型的には、提供されるガスは、試料または関心の被分析物とのいずれの反応も回避するために不活性である。ガス源は、受動的にまたは能動的にガスを提供することができる。例えば、受動設定では、ガスは、真空ポンプによってキャビティの内部に生成される負圧によって、ガスチャネルおよびキャビティ入口を通りキャビティに受動的に引き込まれる。一方能動設定では、ガス源は、ポンプに動作可能に結合されたガスコンテナであるとすることができ、ポンプは、ガスコンテナからガスチャネルを通りキャビティ入口までガスを能動的に輸送する。本開示の文脈における「ガスチャネル」は、ガス源をキャビティ入口に動作可能に接続するチューブ状要素または他の流体構造であるとすることができ、ガスチャネルは、負圧がキャビティの内部で生成されるときのガスチャネルの圧壊を回避するのに十分に安定した材料で作られるかまたはその材料で強化される。ガスチャネルは、異なるガス源からのガスを混合するための、または、ガスチャネルの内部のガスを温度調節するための、または、ガスの流れを制御するための区画をさらに備えることができる。

試料濃縮ユニットは、キャビティ入口がキャビティ内につながる移行ポイントに設置される「ガスストリーム方向付けノズル（ｇａｓ－ｓｔｒｅａｍ ｄｉｒｅｃｔｉｎｇ ｎｏｚｚｌｅ）」をさらに備える。ガスストリーム方向付けノズルは、円柱形状、すなわち、その全体長さにわたって同じ断面積を有することができ、断面積は、ガスチャネルおよびキャビティ入口の断面積以下である。例えば、断面積は、１ｍｍ以下の幅を有することができる。代替的に、ガスストリーム方向付けノズルは、キャビティに向かってテーパが付いているとすることができる。ガスストリーム方向付けノズルは、ガスストリームを集束させることを可能にし、キャビティ内へのガスストリームの高い入力速度をもたらす。ガスストリーム入力速度は、理想的には、キャビティ内への乱流のないガスの流れ（層流）を保証し、かつ、入力ガスストリームが、試料受容位置の開口を横切って、ガスストリーム方向付けノズルから最も離れてまたはそれを超えて位置決めされるリムの部分まで進むことを可能にする範囲内にある。さらに、ガスストリーム方向付けノズルは、入力ガスストリームを所望の角度または配向に方向付けることを可能にする。特に、ガスストリームは、試料表面接平面に平行な方向でキャビティ内に方向付けられる。用語「試料表面接平面（ｓａｍｐｌｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｔａｎｇｅｎｔ ｐｌａｎｅ）」は、試料表面が、試料受容位置または試料容器において凹状メニスカスを形成する可能性があるために、本開示で使用される。それにより、試料表面接平面は、メニスカスの最低ポイント（凸状メニスカスの場合、最高ポイント）を近似する平面を指す。しかしながら、ガスストリームの方向は、キャビティの内部で変化し、試料表面接平面に平行に流れることから逸脱する。これは、キャビティ設計によって、例えば、キャビティ出口がキャビティ入口に対して直角に位置する場合に、または、キャビティの内部の障害物によって引き起こされる乱流の出現によって、起こる場合がある。さらに、ガスストリーム方向付けノズルは、入力ガスストリームの高さを、試料受容位置のリムと同じレベルであるようにまたは容器が試料受容位置から突出する場合、試料受容位置に位置する試料容器のリムと同じレベルであるように調整することを可能にする。例えば、ガスストリーム方向付けノズルは、高さ調整を可能にするため柔軟材料で作ることができる。試料表面接平面に平行なガスストリームの配向およびその制御された入力速度は、試料の飛び散りを同時に回避しながら、蒸発した溶媒の高速除去をサポートし、したがって、相互汚染のリスクおよび望ましくない被分析物喪失を低減する。それにより、２つの効果が作用し始める：予め規定された速度でかつ試料表面接平面に平行な方向に試料受容位置の開口を横切って移動するガスストリームは、隣接するガス層を引っ張り、それにより、試料受容位置においてガス層の移動を誘起し、それは、試料表面の上で渦様のガス移動をもたらす。第２に、ガスストリームは、ベルヌーイの定理（Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ）に従って試料表面の上のガス相に対して静圧の減少を誘起し、それにより、試料表面からの蒸発したガス分子の除去効率を増加させる。さらに、ガスストリームは、蒸発した試料溶媒をキャビティ出口に向かって効果的に方向付け、それにより、ガスストリームを試料濃縮ユニットの外に効率的に輸送するときに真空ポンプと協働する。本明細書で使用される「協働する（ｃｏｏｐｅｒａｔｉｎｇ）」は、少なくとも２つのサブユニットが、単独で動作することになる場合に比べて、相加効果を生成するために協調して動作することを指す。それにより、少なくとも２つのサブユニットは、同時にまたは交互に動作することができる。制御された入力速度と組み合わせた、試料受容位置または試料容器のリムの高さにノズルを向けるノズルの高さ位置合わせは、ガスストリーム方向付けノズルの最も近くに位置決めされる、それぞれ、試料受容位置のリムまたは試料容器のリムを超えてガスストリームを部分的に引き裂く（ｔｅａｒ ｏｆｆ）。特に、試料受容位置または試料容器のリムは、層状ガスストリームの部分に乱流を引き起こす障害物を呈する。ガスストリームの或る部分は、試料表面接平面に対して平行方向に開口にわたって流れ続け、一方、ガスストリームの別の部分は、リムによって方向転換し、試料受容位置内に入り、それにより、試料表面の上でのガス渦の生成をサポートし、それは、試料溶媒蒸発および蒸発した試料溶媒の試料表面からの外方への除去をさらにサポートする。ガスストリーム方向付けノズルは、試料受容位置の垂直中心軸に対して半径方向に方向付ける（中心軸に向く）ことができる、または、ガスストリーム方向付けノズルは、試料表面の上のキャビティ内で所望の形状の渦を達成するために非中心的に方向付けることができる。

本明細書で使用される「キャビティ出口（ｃａｖｉｔｙ ｏｕｔｌｅｔ）」は、キャビティからのガスの制御された流出を可能にする開口を指す。キャビティ出口はカバー要素内に形成することができる、または、キャビティ出口は試料受容位置を備える要素内に形成することができる、または、キャビティ出口は両方の要素によって部分的に形成することができる。そのため、キャビティ出口の一端はキャビティに向いて方向付けられ、一方、キャビティ出口の他端は真空ポンプに動作可能に接続される。それにより、キャビティ出口の直径は、キャビティの内部に負圧を生成するのに十分なガス流量を可能にする寸法に作られる。

本明細書で使用される「真空ポンプ（ｖａｃｕｕｍ ｐｕｍｐ）」は、負圧、すなわち、周囲圧力より低い圧力を生成し、試料から蒸発したガス分子をおそらくは含むガス分子をキャビティから除去するように構成されるデバイスを指す。そのようなデバイスは、当技術分野でよく知られており、広く使用されており、したがって、さらに詳細には述べられない。試料濃縮ユニットが複数の試料受容位置および複数のキャビティを備える場合、各キャビティは、各キャビティ内で負圧を独立に生成するために別個の真空ポンプに動作可能に接続することができる。または、１つまたは複数のキャビティは、同じ真空ポンプに対する運用接続部（ｏｐｅｒａｂｌｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）を共有することができる。真空ポンプは、蒸発した試料溶媒を捕捉し、その後廃棄するために凝縮器に動作可能に結合することができる。

真空ポンプによってキャビティ内に生成される「負圧（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）」の程度は、選択されたインビトロ診断試験、試料内の関心の被分析物、および試料溶媒に依存する。コントローラは、試料溶媒の沸点を下げるために、キャビティの内部の圧力を減少させるように真空ポンプを制御する。これは、試料濃縮ユニットが、試料溶媒を所望の蒸発温度により高速にかつよりエネルギー効率的にもたらすことを可能にする。真空ポンプは、試料溶媒をその沸点に維持するために、蒸発プロセス中に、変化する条件、例えば、変化する試料容積および／または試料温度に対してキャビティ内の負圧を絶えず調整するようにさらに制御される。負圧の適合は、予め規定されたプロファイルに従うことができる、または、負圧の適合は、フィードバック制御に基づくことができる。その結果、負圧は大気圧未満に維持される。蒸発手順中に、キャビティ内の圧力は、とりわけ溶媒沸騰曲線に基づく所定の蒸発プロファイルに従って絶えず調整される。圧力は、典型的には、過熱を防止するために、目標圧力より最大５％大きい値に設定される。キャビティ内に負圧を生成するために、真空ポンプは、キャビティ入口を通るキャビティへのガスの流入を補償しなければならない。そのため、キャビティからのガスの流出は、所望の程度の負圧が達成されるまで、ガス流入より高いレートで起こることを必要とする。

本明細書で使用される「コントローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）」は、動作計画に従って動作を実施する命令を備えるコンピュータ可読プログラムを実行するプログラマブルロジックコントローラまたはプロセッサである。該用語は、中央処理ユニット、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、論理回路、および、本明細書で述べる機能／方法を実行することが可能な任意の他の回路またはプロセッサを意味することができる。プロセッサのタイプによらず、コントローラは、本明細書で述べる方法の１つまたは複数を実行するように構成される。

コントローラは、インビトロ診断デバイスに統合することができる、インビトロ診断デバイスのユニットまたはサブユニットに統合することができる、または、有線または無線の直接接続によって、あるいは、ワイドエリアネットワーク、例えば、インターネットまたはヘルスケアプロバイダーのローカルエリアネットワークまたはイントラネット等の、有線または無線の通信ネットワークを通じて間接的に、ネットワークインタフェースデバイスを介して、インビトロ診断デバイスあるいはそのユニットまたはサブユニットと通信している別個の論理実体であるとすることができる。幾つかの実施形態において、コントローラは、データ管理ユニットと統合される、例えば、デスクトップコンピュータ、ラップトップ、スマートフォン、タブレット、ＰＤＡ等のようなコンピューティングデバイス上に実装される場合がある、サーバーコンピュータからなる、および／または、複数のインビトロ診断デバイスにわたって／その間で分散／共有される場合がある。さらに、システムは、有線でまたは無線で（例えば、赤外線、セルラー、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））で通信する、リモートデバイス、リモートサーバ、およびクラウドベース要素、または、リモートＰＣ／サーバまたはクラウドベースシステムを含むことができる。プロセッサは、１つまたは複数のワークフローおよび１つまたは複数のワークフローステップがインビトロ診断デバイスによって実施されるようにインビトロ診断デバイスを制御するように構成可能であるとすることもできる。特に、コントローラは、所定のレベルの溶媒蒸発に達するまで、試料を沸点に維持するためにキャビティ内の負圧を自動調整するように真空ポンプを制御するように構成される。

本明細書で使用される「所定のレベルの溶媒蒸発（ｐｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ｓｏｌｖｅｎｔ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）」は、残りの試料内で所望の量の被分析物濃度を達成し、後続の分析手順のために試料を処理可能にするために、蒸発することが必要とされる試料溶媒の容積を指す。蒸発容積は、アッセイ開発活動の状況下で製造業者によって決定され、関心の被分析物、試料溶媒内における被分析物の溶解度、後続の分析手順の感度、およびインビトロ診断デバイスに関する所与の時間レジメンによる考えられる時間制約に依存する。溶媒は、蒸発して乾燥状態（ｄｒｙｎｅｓｓ）になることができる、または、溶媒は、部分的に蒸発することができる。組織内実験（ｉｎ－ｈｏｕｓｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ）が示したところによれば、初期試料容積の２０％までの部分的蒸発が、蒸発なしの試料に比べて、最大５倍の被分析物が後続の分析手順に移行されることにつながり、最大５倍の信号増加をもたらすということである。部分的蒸発が、より高い被分析物収量およびより高い信号利得を提供し、乾燥状態になる蒸発と比べて再現性が良好であることがさらに示された。

１つの実施形態によれば、試料濃縮ユニットは、真空ポンプによってキャビティ内に生成される負圧を測定しモニターするための圧力ゲージを備え、コントローラは、圧力ゲージによって測定される圧力に応答して、キャビティ内の負圧を自動調整するように、真空ポンプを制御するように構成される。換言すれば、圧力ゲージは、キャビティの内部で負圧のフィードバック制御式調整を可能にする。圧力ゲージは、機械式圧力ゲージ、例えばブルドンチューブゲージ（Ｂｏｕｒｄｏｎ－ｔｕｂｅ ｇａｕｇｅ）、膜式マノメータ、または電子圧力ゲージ、例えばピエゾ抵抗または静電容量ゲージ、または同様なものである場合がある。圧力ゲージは、キャビティの内部に、またはキャビティ出口と真空ポンプとの間の接続部内に設置される場合がある、または、圧力ゲージは真空ポンプの一部である場合がある。特に、圧力ゲージは、圧力記録を、予め規定された時間間隔でコントローラに送信して、キャビティの内部の圧力状態のモニタリングを保証し、コントローラが、真空ポンプを相応して制御することを可能にする。

さらなる実施形態によれば、試料濃縮ユニットは、ガスチャネルに結合されたガス温度調節要素をさらに備える。ガスの正確に制御可能な温度調整を可能にできる、ガス温度を調節するためのいずれの原理も使用することができる。ガス温度調節要素は、ガス源とキャビティ入口との間のどこにでも設置することができる。典型的には、ガス温度調節要素はガスチャネルに直接接触している、ガス温度調節要素はガスチャネルを完全に囲むことができる、または、ガス温度調節要素はガスチャネルに統合することができる。ガス温度調節要素は、高熱伝導率を有する１つまたは複数の材料を含むことができる。例えば、ガス温度調節要素は、液体熱交換器、あるいは、加熱ワイヤまたは加熱コイルのような金属抵抗加熱素子を備えることができる、または、ガス温度調節要素は、ペルチエ素子のような熱電加熱素子を備えることができる。

キャビティの内部とキャビティに入るガスストリームとの間の温度差が高ければ高いほど、例えば、冷却を通して、蒸発に対抗する効果が大きくなる、また、気相が均質に混合しない可能性が高くなる。その結果、制御されない乱流がキャビティの内部で起こる場合があり、それは、試料溶媒蒸発プロセスの有効性を減少させる。ガス温度は、キャビティの内部の温度の＋／－１０℃の範囲内になるように調整される。特に、ガスチャネル内のガス温度は、試料が冷却するのを防止し、同時に、過熱を防止するために、本試料の沸騰温度の０～＋１０℃の範囲内にもたらされる。混合する前におけるガスチャネル内のガス温度のキャビティ内のガス温度に対する等化は、制御されない乱流が起こることをさらに防止する。

コントローラは、ガス温度を自動調整するようにガス温度調節要素を制御するように構成される。温度調整は固定動作プロファイルに従うことができる、または、温度調整をフィードバック制御することができる。例えば、固定動作プロファイルでは、ガス温度調節要素は、所定の時間量の間、加熱状態に切り換わることができ、その後、所定の時間量の間、非加熱状態に切り換わることができ、これらのステップを、選択される動作プロファイルに応じて、１回～ｎ回繰り返すことができる。ガス温度調節要素を加熱状態にまたは非加熱状態に切り換えることは、したがって、ガスチャネル内の実際のガスストリーム温度またはキャビティ内のガス温度と独立に行われる。代替的に、フィードバック制御式温度調整において、実際のガスストリーム温度がモニターされ、所定の温度範囲より高くまたは低くなると、ガス温度調節要素は、ガスストリーム温度を所定の温度範囲内に戻すために、加熱状態にまたは非加熱状態にそれぞれ切り換わることになる。この場合、ガス温度調節要素は、ガスストリーム温度をモニターするための温度計を備える。

１つの実施形態によれば、試料濃縮ユニットは、ガス容積調節弁を備え、コントローラは、キャビティに入るガス容積を自動調整するために、ガス容積調節弁を制御するように構成される。本明細書で使用される「ガス容積調節弁（ｇａｓ－ｖｏｌｕｍｅ－ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ－ｖａｌｖｅ）」はガスチャネルに統合することができる、または、ガス容積調節弁はガス源の一部であるとすることができる。典型的には、ガス容積調節弁は、ガスチャネルを閉鎖する、開放する、または部分的に遮断することによって所与の期間においてガスチャネルを通ってキャビティ内に流れるガスの容積を調節する。キャビティに入るガスの容積は、ガスストリーム方向付けノズルによるジェットストリームの生成およびキャビティの内部での負圧の生成に直接影響を及ぼす。したがって、コントローラは、ガスストリーム方向付けノズルおよび真空ポンプと協働してガス容積調節弁を制御する。

１つの実施形態によれば、試料濃縮ユニットは、少なくとも１つの試料温度調節要素を備え、コントローラは、試料温度を自動調整するように試料温度調節要素を制御するように構成される。概して、「試料温度調節要素（ｓａｍｐｌｅ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ－ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ－ｅｌｅｍｅｎｔ）」は、試料受容位置の試料にまたはそこから直接的にまたは間接的に熱を伝達する。試料温度調節要素は、最適な熱交換のために試料または試料容器と直接接触しているとすることができる、または、試料温度調節要素は、試料受容要素を介してまたは試料を囲むガス（例えば、温度調節式空気ストリーム）を介して試料受容位置に熱を伝達することができる。温度調整は固定動作プロファイルに従うことができる、および／または、温度調整をフィードバック制御することができる。例えば、固定動作プロファイルでは、試料温度調節要素は、所定の時間量の間、加熱状態に切り換わることができ、その後、所定の時間量の間、非加熱状態に切り換わることができ、これらのステップを、実際の試料温度と独立に、必要である場合１回～ｎ回繰り返すことができる。代替的に、実際の試料温度または試料受容要素の温度は、例えば、赤外線温度計を用いて、より適切かつリアルタイムの温度調整を可能にするためにモニターすることができる。動作プロファイルは、試料溶媒および試料容積に基づき、蒸発プロセス中に試料温度が沸騰温度に維持されるように設計される。試料温度調節要素は、例えば、加熱ワイヤまたは加熱コイルのような金属抵抗加熱素子を備えることができる、または、試料温度調節要素は、ペルチエ素子のような熱電加熱素子を備えることができる、または、試料温度調節要素は厚膜加熱器を備えることができる、または、試料温度調節要素はレーザー加熱器を備えることができる。試料温度調節要素は、試料受容要素および／または試料受容位置および／またはカバー要素に動作可能に結合することができる。

１つの実施形態によれば、ガスストリーム方向付けノズルは、直径が自動調整可能である、または、異なる直径を有する別のガスストリーム方向付けノズルと自動的に交換可能である。先に述べたように、インビトロ診断デバイスの動作条件は、特に、ランダムアクセス手法に従うときに、選択されたインビトロ診断試験に基づいて迅速に適合されなければならない。ガスストリーム方向付けノズルの直径が、キャビティに入るガスストリームの特徴（速度、層流対乱流等）に影響を及ぼすため、ガスストリーム方向付けノズルは、その直径が、選択されたインビトロ診断試験に応じて調整可能であるように構築することができる。テーパ付きガスストリーム方向付けノズルの場合、本明細書で言及される直径は、キャビティに向くオリフィスの直径である。ガスストリーム方向付けノズルの直径を調整することは、当業者に知られているメカニズムに従って、ノズル自身の断面積を機械的に減少または拡大することを指す。または、ガスストリーム方向付けノズルの直径を調整することは、ガスストリーム方向付けノズルを、異なる直径を有するガスストリーム方向付けノズルと交換することを指す。例えば、それぞれが異なる直径を有する複数のガスストリーム方向付けノズルを、円柱回転手段に取り付けることができる。選択されたインビトロ診断試験に基づいて、円柱回転手段は、キャビティ入口とキャビティとの間の移行ポイントに適切なガスストリーム方向付けノズルが位置するような位置に移動する。

別の実施形態において、試料濃縮ユニットは、複数の試料受容位置および試料受容位置のそれぞれ用のそれぞれのガスストリーム方向付けノズルを備え、各ガスストリーム方向付けノズルは異なる直径を有する。ガスストリーム方向付けノズルは、互いに干渉しないように配置される、すなわち、ガスストリーム方向付けノズルは、試料受容位置の間に配置された分離部材によって互いから部分的にまたは完全に分離される場合がある。選択されたインビトロ診断試験に基づいて、試料は、適切な直径を有するガスストリーム方向付けノズルに割り当てられた試料受容位置内に設置される。

１つの実施形態によれば、コントローラは、蒸発中の試料容積および濃度の変化を考慮するために、試料内の１つまたは複数の被分析物のタイプおよび／または溶媒のタイプおよび／または初期試料容積および／または所定のレベルの試料溶媒蒸発に基づいて、所定の蒸発プロファイルに従って、負圧および／またはガス温度および／またはガス容積および／または試料温度および／またはガスストリームを調整するように構成される。本明細書で使用される「蒸発プロファイル（ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｆｉｌｅ）」は、製造業者の開発中に予め決定される。それにより、蒸発プロファイルは、高速かつ信頼性のある方法で試料をその沸点にもたらすために、試料の考えられる過熱またはバンピングを同時に防止しながら、所定のレベルの溶媒蒸発に達するまで試料をその沸点に維持するために、ならびに、蒸発手順が終了すると、上記で述べた機能サブユニットを徐々に削減するために、コントローラが、機能サブユニットの動作をどのように協調させるかに関する命令を含む。上記で述べたパラメータは、コントローラにリアルタイム状態情報を提供し、したがって、高速調整を可能にするためにモニターすることができる。さらに、試料容積は、例えば、光学液面レベル検出器によって蒸発手順中にモニターすることができ、コントローラが、利用可能な試料容積に応答してリアルタイムにサブユニットの動作を調整することを可能にする。

１つの実施形態によれば、カバー要素は、試料および／または試料容器を試料受容位置に自動挿入するために、または、試料および／または試料容器を試料受容位置から取り除くために試料受容位置から自動的に取り外し可能である。インビトロ診断デバイス上で１つの相互作用位置から別の相互作用位置に試料を輸送する異なるオプションが存在し、相互作用位置は、例えば、混合位置、引き渡し位置、培養位置、渦生成位置、測定位置等である。典型的には、試料は、ピペットによって吸引され、試料がその後吐出される次の相互作用位置まで―ピペット内で―移動される。そのようなセットアップでは、相互作用位置は、ピペットが試料物質を吸引または吐出するためにアクセス可能である必要がある。本試料濃縮ユニットにおいて、カバー要素を、ピペットが試料受容位置にアクセスすることを可能するために試料受容位置から自動的に離すことができる。カバー要素は、並進方式でまたは回転方式で可動であるとすることができ、回転運動は、例えばボルトの周りの水平回転またはヒンジの回転を指すことができ、それにより、カバー要素を試料受容位置から離してはじく。

１つの実施形態によれば、キャビティ出口は、ガスストリーム方向付けノズルに対向して配置されるか、または、ガスストリーム方向付けノズルに対して約９０°の角度で試料または試料受容位置の上でカバー要素内に配置される。特に、キャビティ出口は、試料表面に対してガスストリーム方向付けノズルとほぼ同じ高さに配置される。ガスストリーム方向付けノズルに対向するキャビティ出口の配置は、ガスストリーム方向付けノズルを通してキャビティに入るガスストリームが、キャビティ出口に向かって試料表面にわたって少なくとも部分的に流れ、それにより、上述した効果に従って、蒸発した試料溶媒を試料表面の上から取り除くときに真空ポンプと協働することを保証する。代替的に、キャビティ出口は、ガスストリーム方向付けノズルに対して約９０°の角度で配置され、キャビティ出口は、かならずしも試料受容位置または試料容器の上で中心的に配置されなければならないわけではない。この配置は、蒸発した溶媒の除去をサポートし、試料濃縮ユニットが２つ以上の試料受容位置を備える場合に試料キャリーオーバー（ｃａｒｒｙ－ｏｖｅｒ）を防止する試料表面上での渦の生成を可能にする。

試料溶媒の蒸発によって試料内の被分析物を濃縮する自動式方法も本明細書で述べられる。方法は、少なくとも１つの試料、または、試料受容要素の少なくとも１つの試料受容位置に試料を含む開放試料容器を設置すること、カバー要素によって少なくとも１つの試料受容位置をシールすることであって、カバー要素ならびに少なくとも１つの試料受容位置および／または試料容器は、カバー要素と上側試料表面との間にキャビティを残すように設計される、シールすること、キャビティ出口に接続された真空ポンプによって、キャビティ内に負圧を生成すること、ガスチャネルを介してガス源に接続されたキャビティ入口を通して、キャビティ内にガスストリームを導入することであって、キャビティ入口はガスストリーム方向付けノズルを備え、ガスストリーム方向付けノズルは、生成されたガスストリームが、試料表面接平面に平行な方向にキャビティ内に方向付けられ、それにより、真空ポンプと協働して、キャビティから出る蒸発した試料溶媒を、キャビティ出口を通して輸送するように配置される、導入すること、および、所定のレベルの試料溶媒蒸発に達するまで、試料を沸点に維持するように試料濃縮ユニットを制御することを含む。

１つの実施形態によれば、方法は、圧力ゲージによって測定される圧力に応答して、真空ポンプを制御することによってキャビティ内の負圧を自動調整することを含む。

１つの実施形態によれば、方法は、ガスチャネルに結合されたガス温度調節要素を制御することによってガス温度を調整することを含む。

１つの実施形態によれば、方法は、ガス容積調節弁を制御することによってガス容積を調整することを含む。

１つの実施形態によれば、方法は、試料受容位置における試料の温度を調整するために少なくとも１つの試料温度調節要素を制御することを含む。

１つの実施形態によれば、方法は、蒸発中の試料容積および濃度の変化を考慮するために、試料内の１つまたは複数の被分析物のタイプおよび／または溶媒のタイプおよび／または初期試料容積に基づいて、所定の蒸発プロファイルに従って、負圧および／またはガス温度および／またはガス容積および／または試料温度および／またはガスストリームを調整することを含む。

他のおよびさらなる目的、特徴、および利点は、図面および添付特許請求の範囲と組み合わせた例示的な実施形態の以下の説明から明らかになる。特許請求項の範囲が、本明細書の記載によって規定され、本説明で述べる特徴および利点の特定の議論によって規定されないことが留意される。

試料濃縮ユニットを側面断面図で概略的に示す図である。 さらなる要素を備えるさらなる実施形態による、試料濃縮ユニットを側面断面図で概略的に示す図である。 図１の実施形態の変形を概略的に示す図である。 複数の試料受容位置を備える試料濃縮ユニットを上からの断面図で概略的に示す図である。 図５ａは、試料濃縮ユニットのさらなる詳細を上からの断面図で概略的に示す図である。図５ｂは、試料濃縮ユニットのさらなる詳細を側面断面図で概略的に示す図である。

図の要素が、簡潔さおよび明確さのために示され、必ずしも一定比例尺に従って描かれていないことを当業者は認識する。例えば、図の要素のうちの一部の要素の寸法は、本開示の実施形態の理解を改善するのを助けるために、他の要素に対して誇張される場合がある。

図１は、試料濃縮ユニット１００の例を概略的に示す。試料濃縮ユニット１００は、試料１および試料１を含む開放試料容器１３を受容するための、リムによって画定された開口１２を有する試料受容位置１１を有する試料受容要素１０を備える。試料容器１３は、内側空間およびリムによって制限された開口１４を有する本体を備える。試料受容位置１１内の試料１は、先行する試料調製ステップにおいて試料溶媒と混合されている場合がある、または、試料溶媒は、試料受容位置１１内で試料１に添加されている場合がある。いずれにしても、図１の実施形態に示す試料１は、試料溶媒を含み、蒸発手順の前に、初期上側試料表面２を有する。試料表面接平面３は点線で示される。

試料濃縮ユニット１００はカバー要素２０をさらに備える。図１では、カバー要素２０は、試料受容位置１１をハーメチックシールする位置に、すなわち、閉鎖した状態にあり、それにより、試料濃縮ユニット１００の外側との試料受容位置１１からのガスの制御されない交換を防止する。カバー要素２０、試料受容要素１０、試料受容位置１１、および試料容器１３は、シールされると、カバー要素２０と上側試料表面２との間にキャビティ３０が生成されるように設計される。試料濃縮ユニット１００は、カバー要素２０内に形成され、真空ポンプ５０に接続されたキャビティ出口３２をさらに備える。真空ポンプ５０のタイプは、キャビティ３０内で負圧を確実にかつ再現性よく生成するときのその有効性に基づいて選択される。

蒸発手順中に、キャビティ３０の内部の圧力は、所与の温度、すなわち室温において本試料１の蒸気圧まで減少され、したがって、試料１の沸点を相応して下げる。例えば、試料が１００％メタノールであると仮定すると、圧力は、約１６．９ｋＰａまで減少されて、室温（２５℃であると仮定する）におけるメタノールの蒸気圧に達することになる。別の例では、試料が１００％水であると仮定すると、圧力は、約３．１７ｋＰａまで減少されて、室温における水の蒸気圧に達することになる。圧力が試料１の蒸気圧に達すると、試料１は、その沸点にある。

試料濃縮ユニット１００は、ガスチャネル４１を介してガス源４０に接続されたキャビティ入口３１をさらに備える。キャビティ入口３１は、ガスストリームをキャビティ内に方向付けるためのガスストリーム方向付けノズル３３ａを備える。図１に示すガスストリーム方向付けノズル３３ａは、ガスストリームを集束させるためにテーパ付き形状を有し、それにより、キャビティ３０内へのガスストリームの入力速度を増加させ、また、試料表面接平面３に平行な方向（図１の実線の右方向矢印で示す）に入力ガスストリームを方向付けるように配向する。図１に示さない実施形態において、ガスストリーム方向付けノズル３３ａはｚ方向に調整可能である。蒸発手順中に、平行なガスストリームは、蒸発した分子を試料容器１３の開口１４からキャビティ出口３２に向かって効果的移動させ、それにより、真空ポンプ５０と協働する。さらに、ガスストリームは、試料容器１３の開口１４のリムを超えて部分的に引き裂かれる。これは、部分的なガスストリームが試料容器１３に入ることにつながり、それにより、図１の破線矢印で示す、試料表面２の上の渦を生成する。渦は、上側試料表面２から外方へのかつ試料容器２から出る、蒸発した試料溶媒の除去率をさらに増加させ（図１の点線で示す）、したがって、蒸発プロセスを加速する。蒸発したガス分子は、キャビティ出口３２を通ってキャビティ３０の外に輸送される。

試料濃縮ユニット１００は、所定のレベルの溶媒蒸発に達するまで、試料１を沸点に維持するために、キャビティ３０内の負圧を自動調整するように真空ポンプ５０を制御するように構成されるコントローラ６０をさらに備える。溶媒蒸発の所定のレベルは、蒸発手順前の初期上側試料表面２と蒸発手順後の最終上側試料表面４との差として図１に示される。キャビティ３０内部の負圧は、試料１を沸点に維持するために蒸発手順中に絶え間ない調整を必要とする。特に、試料溶媒が、２元混合物、例えば、メタノールと水である場合、その中で一方の成分が他方より速く蒸発し、それにより、１つの成分から他の成分に濃度をシフトさせ、その結果、蒸発手順中に試料１の蒸気圧を変化させる。蒸発手順中に蒸発条件に影響を及ぼし、したがって、キャビティ３０内の負圧の調整を必要とする更なる因子は：蒸発中の、すなわち、初期上側試料表面２から最終上側試料表面４までの試料１の容積変化、上側試料表面２および４の上の気相の除去によって引き起こされる蒸発冷却を通した試料１の温度変化、および試料１内の被分析物または他の成分の濃度の変化であり、試料１内の分子内力および表面張力に影響を及ぼす。蒸発手順の前に、コントローラ６０は、蒸発手順のために意図される試料１に関する情報、例えば、試料タイプ、初期試料容積、添加される試料溶媒のタイプおよび容積、関心の被分析物、予想される溶媒蒸発のレベル、ならびに、他の添加剤または試薬の存在可能性等を提供される。これらのパラメータに基づいて、コントローラ６０は、蒸発プロファイルを選択し、キャビティ３０内の負圧を相応して調整するように真空ポンプ５０を制御する。コントローラ６０は、真空ポンプ５０の動作と協調してキャビティ３０内にガスを提供するようにガス源４０をさらに制御する。圧力ゲージなしの実験セットアップにおいて、初期容積の２０％までの水の部分的蒸発は、約３．５分で達成され、乾燥状態までの蒸発は約９分で達成された。

図２は、本開示のさらなる実施形態による、試料濃縮ユニット１００の例を概略的に示す。試料濃縮ユニット１００は、真空ポンプ５０によって生成される負圧を測定しモニターするために、キャビティ出口３２と真空ポンプ５０との間の運用接続部に結合された圧力ゲージ５１を備える。キャビティ出口３２と真空ポンプ５０との間の接続部に結合する代わりに、圧力ゲージ５１は、代替的に、キャビティ２０内に設置されるかまたは真空ポンプ５０の一部であるとすることができる。圧力ゲージ５１は、圧力状態に関する連続情報をコントローラ６０に提供し、コントローラ６０は、上記情報を、所与の試料１のために特に選択される蒸発プロファイルと比較する。コントローラ６０は、所定の蒸発プロファイルに従うために、圧力ゲージ５１によって測定された圧力に応答して、キャビティ２０内の負圧を自動調整するように真空ポンプ５０を制御するように構成される。

図２に示す試料濃縮ユニット１００は、ガスチャネル４１に結合したガス温度調節要素４２をさらに備える。ガス温度調節要素４２は、ガスストリームの実際の温度をモニターするためにガスストリーム４２ａおよび温度計４２ｂにまたはそれから熱を供給または除去するための要素を備える。コントローラ６０は、ガス温度を自動調整し、それにより、必要とされる温度範囲にガス温度をもたらすように、ガス温度調節要素４２を制御するように構成される。必要とされる温度範囲に対するガスストリームの調整は、キャビティ３０内の温度がモニターされ、コントローラ６０にフィードバックされた場合、より正確でであることになる（図２に示さず）。試料濃縮ユニット１００は、ガスチャネル４１に結合したガス容積調節弁４３をさらに備える。コントローラ６０は、キャビティ３０に入るガス容積を自動調整するようにガス容積調節弁４３を制御するように構成される。より高い沸点を有する試料溶媒は、高速蒸発を可能にするために、より低い沸点を有する試料溶媒より高いガス流量を必要とする。例えば、組織内実験において、約９．８ｌ／分のガス流量が、試料の１００マイクロリットルの初期容積を２０マイクロリットルに濃縮するために使用された。それにより、コントローラ６０は、ガス容積調節弁４３の動作を真空ポンプ５０の動作と協調させて、蒸発した試料溶媒を上側試料表面２から外方に取り除くのに十分なキャビティ３０内へのガスストリームの流入を提供しながら、キャビティ３０の内部の負圧の生成を可能にする。ガス源４０に結合したポンプがキャビティ３０内にガスを提供する図１に示す実施形態と比較して、ガス容積調節弁４３は、ガス容積がより正確に調整されることを可能にし、したがって、試料濃縮ユニット１００の内部の変換する条件に対する高速適合を可能にする。本開示に示さないさらなる実施形態において、試料濃縮ユニット１００は、ガス温度調節要素４２を備えるが、ガス容積調節弁４３を備えないとすることができる、または、試料濃縮ユニット１００は、ガス容積調節弁４３を備えるが、ガス温度調節要素４２を備えないとすることができる。

図２に示す試料濃縮ユニット１００は、試料受容要素１０に動作可能に結合した試料温度調節要素１５およびカバー要素２０に動作可能に結合した補助温度調節要素１６をさらに備える。試料温度調節要素１５および補助温度調節要素１６は、熱を供給または除去するための要素（１５ａ、１６ａ）、例えば、ペルチエ素子、ならびに、試料受容要素１０およびカバー要素２０の温度をそれぞれモニターするための温度計（１５ｂ、１６ｂ）をそれぞれ備える。試料温度調節要素１５は、熱伝導性材料、例えば金属で作られる試料受容要素１０を介して間接的に試料１に熱を供給するかまたはそこから熱を除去する。補助温度調節要素１６は、一方、カバー要素２０に熱を供給して、キャビティ３０内の気相を介して試料１に熱を間接的に供給し、カバー要素２０上での気相の凝縮を防止する。蒸発手順が開始すると、コントローラ６０は、試料１に関する情報、例えば、試料タイプ、初期試料容積、添加される試料溶媒のタイプおよび容積、関心の被分析物、予想される溶媒蒸発のレベル、他の添加剤または試薬の存在可能性等を提供される。これらのパラメータに基づいて、コントローラ６０は、適切な蒸発プロファイルを選択し、上記蒸発プロファイルに従って、試料受容要素１０を介して試料１に熱を提供するように試料温度調節要素１５を制御し、真空ポンプ５０によるキャビティ３０内での負圧の生成と協調してカバー要素２０に熱を提供するように補助温度調節要素１６を制御する。キャビティ３０の内部で負圧を生成し、同時に、試料１を制御された方法で加熱することによって、試料１の沸点はより速く達成される。所定のレベルの溶媒蒸発に達すると、コントローラ６０は、試料受容要素またはカバー要素またはガスチャネルに熱をそれぞれ供給することを停止するように、または代替的に、熱をそこから取り除くことによって、試料受容要素またはカバー要素またはガスチャネルをそれぞれ能動的に冷却するように、温度調節要素１５、１６、４２を制御する。さらに、コントローラ６０は、蒸発手順を停止するするために、キャビティ３０の内部の負圧を生成することを停止するように真空ポンプ５０を制御する。

図２に示す試料濃縮ユニット１００のキャビティ入口３１は、ガスストリームをキャビティ内に方向付けるためのガスストリーム方向付けノズル３３ｂを備える。ガスストリーム方向付けノズル３３ｂは円柱形状を有し、その断面積は、ガスストリームを集束させ、キャビティ３０内へのガスストリームの入力速度を増加させるために、ガスチャネル４１の断面積より小さい。ガスストリーム方向付けノズル３３ｂは、ガスストリームが、試料表面接平面３に平行な方向にかつ試料容器１３のリム１４のレベルでキャビティ３０に入る（実線矢印で示す）位置でカバー要素２０に固定して設置される。図２のキャビティ３０は、キャビティ３０から取り除かれるときに、キャビティ出口３２に向かって気相を方向付けることをサポートするために、キャビティ出口３２に向かって水平方向にテーパ付き形状を有する。

試料溶媒（８０％メタノールと２０％水の混合物）と混合された血清試料である試料１についての蒸発手順の例において、コントローラ６０は、主に有機化合物が蒸発することになる試料の沸点に達するために、約２９．７ｋＰａの負圧を生成するように真空ポンプ５０を制御し、同時に、試料を約３９．５℃に加熱するように試料温度調節要素１５を制御する。蒸発中、条件は、混合物内でのメタノール画分の減少に対応して調整されることになる。

図３は、本開示の更なる実施形態による試料濃縮ユニット１００の例を概略的に示す。この例では、カバー要素２０は、閉鎖状態で位置決めされる、すなわち、カバー要素２０は試料受容要素１１をハーメチックシールし、それにより、上側試料表面２とカバー要素２０との間にキャビティ３０を形成する。キャビティ出口３２は、ガスストリーム方向付けノズル３３ｃに対して９０°の角度で、試料受容要素１１の上方でカバー要素２０内に形成される。キャビティ入口３１およびガスストリーム方向付けノズル３３ｃは試料受容要素１１内に形成される。ガスストリーム方向付けノズル３３ｃは、回転可能リングに固定された金属薄板セグメントを備え、金属薄板セグメントは、リングが回転すると、互いに対して可動であり、それにより、ガスストリーム方向付けノズル３３ｃがその直径を自動的に調整することを可能にする。ガスストリーム方向付けノズル３３ｃの直径の調整は、コントローラ６０によって制御され、選択される蒸発プロファイルに依存する。蒸発手順中に、ガスストリームは、試料表面接平面３に平行な方向にキャビティ３０に入り、ついには、試料容器１３のリム１４に達し、そこで、ガスストリームはリム１４を超えて部分的に引き裂かれ、試料容器１３に入り、それにより、試料表面２の上方に渦を生成する部分的ガスストリーム（図３の破線矢印で示す）と、試料受容位置１１の上方に位置するキャビティ出口３２の方向に方向転換する前に、試料表面接平面３に平行な方向に継続する部分的ガスストリーム（図３の実線矢印で示す）とをもたらす。やはり、上側試料表面２の上方の生成される渦は、蒸発した試料溶媒の除去率をさらに増加させ（図３の点線矢印で示す）、したがって、蒸発プロセスを加速させる。蒸発した試料溶媒は、ガスストリームおよび真空ポンプ５０によってキャビティ出口３２を通してキャビティ３０を出るように輸送される。

図４は、試料濃縮ユニット１００の例を上からの断面で概略的に示す。試料濃縮ユニット１００は、４つの試料受容位置（１０’、１０’’、１０’’’、１０’’’’）を備える。試料濃縮ユニット１００は、試料受容位置（１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）をハーメチックシールするカバー要素２０を備える。断面図は、４つのキャビティ（３０’、３０’’、３０’’’、３０’’’’）を示す。４つのキャビティ出口（３２’、３２’’、３２’’’、３２’’’’）は、各試料受容位置（１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）に対応してカバー要素２０内に形成され、真空ポンプ（５０’、５０’’、５０’’’、５０’’’’）に動作可能に接続される。さらに、４つのキャビティ入口（３１’、３１’’、３１’’’、３１’’’’）は、各試料受容位置（１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）に対応してカバー要素２０内に形成され、各キャビティ入口（３１’、３１’’、３１’’’、３１’’’’）はガスストリーム方向付けノズル（３３’、３３’’、３３’’’、３３’’’’）を備える。ガスストリーム方向付けノズル３３’、３３’’、３３’’’、３３’’’’は、一定直径を有し、ガスストリーム方向付けノズル３３’および３３’’の直径は、同じであるが、ガスストリーム方向付けノズル３３’’’の直径と異なる。ガスストリーム方向付けノズル３３’’’’は調整可能直径を有する。ガスストリーム方向付けノズル（３３’、３３’’、３３’’’、３３’’’’）は、試料受容位置（１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）の垂直中心軸に対して半径方向に方向付けられる（中心軸に向く）。蒸発手順の前に、コントローラ６０は、適切で所定のどの蒸発プロファイルを選択するかに基づいて、蒸発のために意図される試料（１’、１’’）に関する情報を提供される。コントローラ６０は、蒸発プロファイルに対応して、試料受容位置（１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）ののうちの１つの試料受容位置内への試料（１’、１’’）の設置を制御する。

例えば、コントローラ６０は、その抽出のために試料溶媒の添加を必要としない関心の被分析物を検出するために、試料１’に対して診断試験を実施する命令を受信する。試験アプリケーションは、それでも、関心の被分析物を濃縮するために、試料１’の液体成分、例えば、水の或る容積が蒸発されることを必要とする。対応する蒸発プロファイルは、蒸発がその下で起こる必要がある条件を決定する。そのため、コントローラ６０は、試料受容位置１１’内に設置されるように、試料１’を含む容器１３’を制御する。なぜならば、上記試料受容位置１１’および対応するキャビティ入口３１’、ガスストリーム方向付けノズル３３’の直径および真空ポンプ５０’が、このタイプの蒸発プロファイルについて調整されたからである。試料容器１３’が試料受容位置１１’に設置されると、コントローラ６０は、蒸発プロファイルに従って蒸発手順を始動するようにそれぞれのサブユニットを制御する。特に、真空ポンプ５０’は、ガスストリームをキャビティ３０’内に導入する（図４の実線右方向矢印で示す）ガスストリーム方向付けノズル３３’と協調してキャビティ３０’内に負圧を生成し、それは、上記で述べたように、試料１’の蒸発した液体成分の除去をサポートする。

別の例では、コントローラ６０は、或る容積の試料溶媒（８０％対２０％の関係でのメタノールと水の混合物）の添加を必要とする、試料１’’内の関心の被分析物、例えば、テストステロンを検出するために、診断試験を実施する命令を受信する。テストステロン用の試験アプリケーションは、液体クロマトグラフィの前に、関心の被分析物を濃縮するために、或る容積の試料溶媒の蒸発を必要とする。テストステロン用の対応する蒸発プロファイルは蒸発条件を決定する。蒸発プロファイルに従って、コントローラ６０は、試料受容位置１１’’’’内に設置されるように、試料１’’を含む容器１３’’を制御し、その直径を相応して調整するように、対応するガスストリーム方向付けノズル３３’’’’を制御する。スループットを最大にするために、コントローラ６０は、蒸発サイクル中にできる限り多くの試料受容位置（１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）を有することを目標とする。

図５ａは、さらなる実施形態による、試料濃縮ユニット１００のセクションを上からの断面図で概略的に示す。図５ｂは、同じ試料濃縮ユニット１００を側面断面図で概略的に示す。図４の例に対する差において、試料濃縮ユニット１００は、試料受容位置１１に向かって非中心的に方向付けられる（図５ａの実線右方向矢印で示す）ガスストリーム方向付けノズル３３を備える。非中心的配置構成は、コルクスクリュー状渦を生じ、コルクスクリュー状渦は、ガスストリームの一部が試料容器１３のリム１４を超えて引き裂かれるときに試料１の上側試料表面２の上方で生成され、試料容器１３に入り（図５ａおよび図５ｂの破線矢印で示す）、上側試料表面２から外方への蒸発した試料溶媒の除去をサポートする（図５ｂの点線矢印で示す）。

先行する明細書において、種々の実施形態によるデバイスおよび方法が詳細に述べられる。デバイスおよび方法は、多くの異なる形態で具現化することができ、本明細書で述べられ示される実施形態に限定されるものと解釈されるべきでない。したがって、デバイスおよび方法が、開示される特定の実施形態に限定されないこと、および、修正形態および他の実施形態が、添付特許請求項の範囲内に含まれることを意図されることが理解される。特定の用語が本明細書で使用されるが、特定の用語は、一般的かつ記述的な意味でのみ使用され、制限のために使用されない。別段に規定しない限り、本明細書で使用される全ての技術的および科学的用語は、本開示が関連する当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書で述べるものと同様のまたはそれと同等の任意の方法および材料を、方法の実施または試験において使用することができるが、好ましい方法および材料が本明細書で述べられる。

さらに、不定冠詞「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」による要素に対する参照は、１つでかつ１つだけの要素が存在することを文脈が明確に要求しない限り、２つ以上の要素が存在する可能性を排除しない。そのため、不定冠詞「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」は、通常、「少なくとも１つ（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ）」を意味する。同様に、用語「有する（ｈａｖｅ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、または「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、あるいはその任意の文法的変形は、非排他的な方法で使用される。そのため、これらの用語は共に、これらの用語によって導入される特徴以外に、本文脈で述べる実体内にさらなる特徴が存在しない状況、および、１つまたはさらなる複数の特徴が存在する状況を指す。例えば、表現「ＡはＢを有する（Ａ ｈａｓ Ｂ）」、「ＡはＢを備える（Ａ ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ Ｂ）」、および「ＡはＢを含む（Ａ ｉｎｃｌｕｄｅｓ Ｂ）」は共に、Ｂ以外に、他の要素がＡ内に存在しない状況（すなわち、Ａが、唯一かつ排他的にＢからなる状況）、または、Ｂ以外に、要素Ｃ、要素ＣおよびＤ、またはさらなる要素等の１つまたは複数のさらなる要素がＡ内に存在する状況を指すことができる。

同様に、「１つの実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「或る実施形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「１つの例（ｏｎｅ ｅｘａｍｐｌｅ）」、または「或る例（ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ）」に対する本明細書全体を通しての参照は、実施形態または例に関連して述べる特定の特徴部、構造、または特徴が、少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。そのため、本明細書全体を通しての種々の場所におけるフレーズ「１つの実施形態において（ｉｎ ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「或る実施形態において（ｉｎ ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「１つの例」、または「或る例」の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態または例を参照するわけではない。

さらに、特定の特徴部、構造、または特徴は、限定はしないが特に、ガスストリーム方向付けノズルの種々の形態および位置に対して、１つまたは複数の実施形態または例において任意の適切な組み合わせおよび／または部分的組み合わせで組み合わすことができる。

Claims (17)

1. 試料溶媒の蒸発によって試料（１、１’、１’’）内の被分析物を濃縮するための試料濃縮ユニット（１００）であって、
   試料（１、１’、１’’）または試料（１、１’、１’’）を含む開放した試料容器（１３、１３’、１３’’）を受容するための、縁によって画定された開口（１２）を有する少なくとも１つの試料受容位置（１１、１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）を有する試料受容要素（１０）と、
   前記少なくとも１つの試料受容位置（１１、１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）をシールするためのカバー要素（２０）であって、前記カバー要素（２０）ならびに前記少なくとも１つの試料受容位置（１１、１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）および／または試料容器（１３、１３’、１３’’）は、前記カバー要素（２０）と上側試料表面（２）との間にキャビティ（３０、３０’、３０’’、３０’’’、３０’’’’）を残すように設計される、カバー要素（２０）とを備え、
   前記試料容器は、液体を受容するように構成された内側空間を有する本体と、液体を内側空間内に導入することができる、縁によって画定された開口（１４）とを備え、
   前記試料濃縮ユニット（１００）は、
   ガスチャネル（４１）を介してガス源（４０）に接続され、ガスのストリームを前記キャビティ（３０、３０’、３０’’、３０’’’、３０’’’’）内に方向付けるためのガスストリーム方向付けノズル（３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３’、３３’’、３３’’’、３３’’’’）を備えるキャビティ入口（３１、３１’、３１’’、３１’’’、３１’’’’）と、
   前記キャビティ（３０、３０’、３０’’、３０’’’、３０’’’’）内に負圧を生成するための真空ポンプ（５０、５０’、５０’’、５０’’’、５０’’’’）に接続されたキャビティ出口（３２、３２’、３２’’、３２’’’、３２’’’’）と、
   所定のレベルの試料溶媒蒸発に達するまで、前記試料（１、１’、１’’）を沸点に維持するために前記キャビティ（３０、３０’、３０’’、３０’’’、３０’’’’）内の前記負圧を自動調整するように、前記真空ポンプ（５０、５０’、５０’’、５０’’’、５０’’’’）を制御するように構成されるコントローラ（６０）とをさらに備え、
   前記ガスストリーム方向付けノズル（３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３’、３３’’、３３’’’、３３’’’’）は、ガスストリームが、試料表面接平面（３）に平行な方向で前記キャビティ（３０、３０’、３０’’、３０’’’、３０’’’’）に入り、かつ、前記ガスストリームが、
   前記試料受容位置（１１、１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）に前記試料が受容される場合には、前記試料受容位置（１１、１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）の縁と同じレベルで、
   前記試料受容位置（１１、１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）に前記試料容器（１３、１３’、１３’’）が受容される場合には、前記試料容器（１３、１３’、１３’’）の縁と同じレベルで、
   前記キャビティ（３０、３０’、３０’’、３０’’’、３０’’’’）に入るように構成され、
   それにより、前記真空ポンプ（５０、５０’、５０’’、５０’’’、５０’’’’）と協働して、前記キャビティ（３０、３０’、３０’’、３０’’’、３０’’’’）から出る蒸発した試料溶媒を前記キャビティ出口（３２、３２’、３２’’、３２’’’、３２’’’’）を通して輸送するように配置される、試料濃縮ユニット（１００）。
2. 前記真空ポンプ（５０）によって前記キャビティ（３０）内に生成される前記負圧を測定しモニターするための圧力ゲージ（５１）をさらに備え、前記コントローラ（６０）は、前記圧力ゲージ（５１）によって測定される圧力に応答して、前記キャビティ（３０）内の前記負圧を自動調整するように、前記真空ポンプ（５０）を制御するように構成される、請求項１に記載の試料濃縮ユニット（１００）。
3. 前記ガスチャネル（４１）に結合されたガス温度調節要素（４２）をさらに備え、前記コントローラ（６０）は、前記ガス温度を自動調整するように前記ガス温度調節要素（４２）を制御するように構成され、および／または、ガス容積調節弁（４３）を備え、前記コントローラ（６０）は、前記キャビティ（３０）に入る前記ガス容積を自動調整するように前記ガス容積調節弁（４３）を制御するように構成される、請求項１または２に記載の試料濃縮ユニット（１００）。
4. 少なくとも１つの試料温度調節要素（１５）をさらに備え、前記コントローラ（６０）は、前記試料受容位置（１１）における試料温度を自動調整するように前記試料温度調節要素（１５）を制御するように構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の試料濃縮ユニット（１００）。
5. 前記ガスストリーム方向付けノズル（３３ｃ、３３’’’’）は、直径が自動調整可能である、または、異なる直径を有する別のガスストリーム方向付けノズル（３３ａ、３３ｂ、３３’、３３’’、３３’’’）と交換可能である、請求項１から４のいずれか一項に記載の試料濃縮ユニット（１００）。
6. 複数の試料受容位置（１１、１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）および前記試料受容位置（１１、１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）のそれぞれ用のそれぞれのガスストリーム方向付けノズル（３３’、３３’’、３３’’’、３３’’’’）を備え、各ガスストリーム方向付けノズル（３３’、３３’’、３３’’’、３３’’’’）は異なる直径を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の試料濃縮ユニット（１００）。
7. 前記コントローラ（６０）は、溶媒蒸発中の試料容積および濃度の変化を考慮するために、前記試料（１、１’、１’’）内の１つまたは複数の被分析物のタイプおよび／または溶媒のタイプおよび／または初期試料容積および／または所定のレベルの試料溶媒蒸発に基づいて、所定の蒸発プロファイルに従って、前記負圧および／またはガス温度および／またはガス容積および／または試料温度および／または前記ガスストリームを調整するように構成される、請求項１から６のいずれか一項に記載の試料濃縮ユニット（１００）。
8. 前記カバー要素（２０）は、前記試料（１、１’、１’’）および／または前記試料容器（１３、１３’、１３’’）を前記試料受容位置（１１、１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）に自動挿入するために、または、前記試料（１、１’、１’’）および／または前記試料容器（１３、１３’、１３’’）を前記試料受容位置（１１、１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）から取り除くために、前記試料受容位置（１１、１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）から自動的に取り外し可能である、請求項１から７のいずれか一項に記載の試料濃縮ユニット（１００）。
9. 前記キャビティ出口（３２、３２’、３２’’、３２’’’、３２’’’’）は、前記ガスストリーム方向付けノズル（３３ａ、３３ｂ、３３’、３３’’、３３’’’、３３’’’’）に対して対向して配置されるか、または、前記ガスストリーム方向付けノズル（３３ｃ）に対して約９０°の角度で前記試料受容位置（１１）の上で前記カバー要素（２０）内に配置される、請求項１から８のいずれか一項に記載の試料濃縮ユニット（１００）。
10. 試料溶媒の蒸発によって試料（１、１’、１’’）内の被分析物を濃縮する自動式方法であって、
    少なくとも１つの試料（１、１’、１’’）、または、試料（１、１’、１’’）含む開放した試料容器（１３、１３’、１３’’）を試料受容要素（１０）の少なくとも１つの試料受容位置（１１、１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）に設置することであって、前記試料受容位置（１１、１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）は、試料（１、１’、１’’）を受容するための、または試料（１、１’、１’’）を含む試料容器（１３、１３’、１３’’）を受容するための、縁によって画定された開口（１２）を有し、前記試料容器は、液体を受容するように構成された内側空間を有する本体と、液体を内側空間内に導入することができる、縁によって画定された開口（１４）とを備える、試料容器（１３、１３’、１３’’）を試料受容要素（１０）の少なくとも１つの試料受容位置（１１、１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）に設置すること、
    カバー要素（２０）によって前記少なくとも１つの試料受容位置（１１、１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）をシールすることであって、前記カバー要素（２０）ならびに前記少なくとも１つの試料受容位置（１１、１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）および／または試料容器（１３、１３’、１３’’）は、前記カバー要素（２０）と上側試料表面（２）との間にキャビティ（３０、３０’、３０’’、３０’’’、３０’’’’）を残すように設計される、前記少なくとも１つの試料受容位置（１１、１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）をシールすること、
    キャビティ出口（３２、３２’、３２’’、３２’’’、３２’’’’）に接続された真空ポンプ（５０、５０’、５０’’、５０’’’、５０’’’’）によって、前記キャビティ（３０、３０’、３０’’、３０’’’、３０’’’’）内に負圧を生成すること、
    ガスチャネル（４１）を介してガス源（４０）に接続されたキャビティ入口（３１、３１’、３１’’、３１’’’、３１’’’’）を通して、前記キャビティ（３０、３０’、３０’’、３０’’’、３０’’’’）内にガスストリームを導入すること、および
    所定のレベルの試料溶媒蒸発に達するまで、前記試料（１、１’、１’’）を沸点に維持するように試料濃縮ユニット（１００）を制御すること
    を含み、
    前記キャビティ入口（３１、３１’、３１’’、３１’’’、３１’’’’）はガスストリーム方向付けノズル（３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３’、３３’’、３３’’’、３３’’’’）を備え、
    前記ガスストリームを導入することにおいて、
    前記ガスストリーム方向付けノズル（３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３’、３３’’、３３’’’、３３’’’’）は、生成された前記ガスストリームが、試料表面接平面（３）に平行な方向で前記キャビティ（３０、３０’、３０’’、３０’’’、３０’’’’）内に方向付けられ、
    かつ、前記ガスストリームが、
    前記試料受容位置（１１、１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）に前記試料が受容される場合には、前記試料受容位置（１１、１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）の縁と同じレベルで、
    前記試料受容位置（１１、１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）に前記試料容器（１３、１３’、１３’’）が受容される場合には、前記試料容器（１３、１３’、１３’’）の縁と同じレベルで、
    前記キャビティ（３０、３０’、３０’’、３０’’’、３０’’’’）に入るように構成され、
    それにより、前記真空ポンプ（５０、５０’、５０’’、５０’’’、５０’’’’）と協働して、前記キャビティ（３０、３０’、３０’’、３０’’’、３０’’’’）から出る蒸発した試料溶媒を前記キャビティ出口（３２、３２’、３２’’、３２’’’、３２’’’’）を通して輸送するように配置される、自動式方法。
11. 圧力ゲージ（５１）によって測定される圧力に応答して、前記真空ポンプ（５０、５０’、５０’’、５０’’’、５０’’’’）を制御することによって前記キャビティ（３０、３０’、３０’’、３０’’’、３０’’’’）内の負圧を自動調整することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記ガスチャネル（４１）に結合されたガス温度調節要素（４２）を制御することによって前記ガス温度を調整することをさらに含む、請求項１０または１１に記載の方法。
13. ガス容積調節弁（４３）を制御することによってガス容積を調整することをさらに含む、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記試料受容位置（１１）における前記試料（１、１’、１’’）の温度を調整するために少なくとも１つの試料温度調節要素（１５）を制御することをさらに含む、請求項１０から１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 溶媒蒸発中の試料容積および濃度の変化を考慮するために、前記試料（１、１’、１’’）内の１つまたは複数の被分析物のタイプおよび／または溶媒のタイプおよび／または初期試料容積および／または所定のレベルの試料溶媒蒸発に基づいて、所定の蒸発プロファイルに従って、前記負圧および／またはガス温度および／またはガス容積および／または試料温度および／または前記ガスストリームを調整することをさらに含む、請求項１０から１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 試料溶媒の蒸発によって試料（１、１’、１’’）内の被分析物を濃縮するための試料濃縮ユニット（１００）であって、
    試料（１、１’、１’’）または試料（１、１’、１’’）を含む開放した試料容器（１３、１３’、１３’’）を受容するための開口（１２）を有する少なくとも１つの試料受容位置（１１、１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）を有する試料受容要素（１０）と、
    前記少なくとも１つの試料受容位置（１１、１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）をシールするためのカバー要素（２０）であって、前記カバー要素（２０）ならびに前記少なくとも１つの試料受容位置（１１、１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）および／または試料容器（１３、１３’、１３’’）は、前記カバー要素（２０）と上側試料表面（２）との間にキャビティ（３０、３０’、３０’’、３０’’’、３０’’’’）を残すように設計される、カバー要素（２０）とを備え、
    前記試料濃縮ユニット（１００）は、
    ガスチャネル（４１）を介してガス源（４０）に接続され、ガスのストリームを前記キャビティ（３０、３０’、３０’’、３０’’’、３０’’’’）内に方向付けるためのガスストリーム方向付けノズル（３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３’、３３’’、３３’’’、３３’’’’）を備えるキャビティ入口（３１、３１’、３１’’、３１’’’、３１’’’’）と、
    前記キャビティ（３０、３０’、３０’’、３０’’’、３０’’’’）内に負圧を生成するための真空ポンプ（５０、５０’、５０’’、５０’’’、５０’’’’）に接続されたキャビティ出口（３２、３２’、３２’’、３２’’’、３２’’’’）と、
    所定のレベルの試料溶媒蒸発に達するまで、前記試料（１、１’、１’’）を沸点に維持するために前記キャビティ（３０、３０’、３０’’、３０’’’、３０’’’’）内の前記負圧を自動調整するように、前記真空ポンプ（５０、５０’、５０’’、５０’’’、５０’’’’）を制御するように構成されるコントローラ（６０）とをさらに備え、
    前記ガスストリーム方向付けノズル（３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３’、３３’’、３３’’’、３３’’’’）は、ガスストリームが、試料表面接平面（３）に平行な方向で前記キャビティ（３０、３０’、３０’’、３０’’’、３０’’’’）に入り、それにより、前記真空ポンプ（５０、５０’、５０’’、５０’’’、５０’’’’）と協働して、前記キャビティ（３０、３０’、３０’’、３０’’’、３０’’’’）から出る蒸発した試料溶媒を前記キャビティ出口（３２、３２’、３２’’、３２’’’、３２’’’’）を通して輸送するように配置され、
    前記ガスストリーム方向付けノズル（３３ｃ、３３’’’’）は、直径が自動調整可能である、または、異なる直径を有する別のガスストリーム方向付けノズル（３３ａ、３３ｂ、３３’、３３’’、３３’’’）と交換可能である、試料濃縮ユニット（１００）。
17. 試料溶媒の蒸発によって試料（１、１’、１’’）内の被分析物を濃縮するための試料濃縮ユニット（１００）であって、
    試料（１、１’、１’’）または試料（１、１’、１’’）を含む開放した試料容器（１３、１３’、１３’’）を受容するための開口（１２）を有する少なくとも１つの試料受容位置（１１、１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）を有する試料受容要素（１０）と、
    前記少なくとも１つの試料受容位置（１１、１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）をシールするためのカバー要素（２０）であって、前記カバー要素（２０）ならびに前記少なくとも１つの試料受容位置（１１、１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）および／または試料容器（１３、１３’、１３’’）は、前記カバー要素（２０）と上側試料表面（２）との間にキャビティ（３０、３０’、３０’’、３０’’’、３０’’’’）を残すように設計される、カバー要素（２０）とを備え、
    前記試料濃縮ユニット（１００）は、
    ガスチャネル（４１）を介してガス源（４０）に接続され、ガスのストリームを前記キャビティ（３０、３０’、３０’’、３０’’’、３０’’’’）内に方向付けるためのガスストリーム方向付けノズル（３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３’、３３’’、３３’’’、３３’’’’）を備えるキャビティ入口（３１、３１’、３１’’、３１’’’、３１’’’’）と、
    前記キャビティ（３０、３０’、３０’’、３０’’’、３０’’’’）内に負圧を生成するための真空ポンプ（５０、５０’、５０’’、５０’’’、５０’’’’）に接続されたキャビティ出口（３２、３２’、３２’’、３２’’’、３２’’’’）と、
    所定のレベルの試料溶媒蒸発に達するまで、前記試料（１、１’、１’’）を沸点に維持するために前記キャビティ（３０、３０’、３０’’、３０’’’、３０’’’’）内の前記負圧を自動調整するように、前記真空ポンプ（５０、５０’、５０’’、５０’’’、５０’’’’）を制御するように構成されるコントローラ（６０）とをさらに備え、
    前記ガスストリーム方向付けノズル（３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３’、３３’’、３３’’’、３３’’’’）は、ガスストリームが、試料表面接平面（３）に平行な方向で前記キャビティ（３０、３０’、３０’’、３０’’’、３０’’’’）に入り、それにより、前記真空ポンプ（５０、５０’、５０’’、５０’’’、５０’’’’）と協働して、前記キャビティ（３０、３０’、３０’’、３０’’’、３０’’’’）から出る蒸発した試料溶媒を前記キャビティ出口（３２、３２’、３２’’、３２’’’、３２’’’’）を通して輸送するように配置され、
    複数の試料受容位置（１１、１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）および前記試料受容位置（１１、１１’、１１’’、１１’’’、１１’’’’）のそれぞれ用のそれぞれのガスストリーム方向付けノズル（３３’、３３’’、３３’’’、３３’’’’）を備え、各ガスストリーム方向付けノズル（３３’、３３’’、３３’’’、３３’’’’）は異なる直径を有する、試料濃縮ユニット（１００）。

Images