JPH04127055A - 試料導入方法，装置及びこれを用いた診断システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液体クロマトグラフあるいはフローインジェク
ションアナライザ（Ｆ　Ｉ　Ａ）の試料導入方法、その
装置及びそれを利用した診断システムに関する。

〔従来の技術〕

従来の方法及び装置は、高速液体クロマトグラフィーハ
ンドブック９日本分析化支部間東支部編（１９８５）　
、丸善、第４８頁から第５０頁に記載されているように
、キャリアを送液するポンプを止めないで注入を行うた
めに六方以上の切換バルブを使用するのが一般的である
。また、同様のバルブを使用したコンピュータ制御によ
る自動化装置もある。この場合には、サンプルを入れた
容器をサンプルラック上に設置し、ＸＹＺ駆動機構を持
つノズルからサンプルを吸引し、一定量を注入ボートに
注入するようになっている。このサンプリング法におい
ては、注入ボートから六方切換バルブまでの管の容積を
極力小さくして濃度の安定したサンプル区域を計量管で
切り取るのが精度を保つための原則的手段となっている
。また、このような従来技術を利用して、複数の分析系
にサンプルを供給する分析システムは、分析系の数と同
じ回数だけ検体を入れたバイアルに吸引に行き、必要が
あれば計量コイルの前に希釈のプロセスを加える方式と
なっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、１つの分析系に対して１つの試料導入
装置を具備するように考えられており、１つの試料導入
装置から複数の分析系にサンプルを導入するという点に
ついて配慮がされておらず、１回のサンプル吸引により
複数の分析系の流路にサンプルを導入できないため、装
置内の分析系の数に等しい回数だけノズルでサンプルを
吸引しなければならないという問題があった。また、複
数の分析系がそれぞれに異なる濃度のサンプルを必要と
する場合には、サンプルを吸引後容器を使用して希釈の
プロセスを経た後、もう１度希釈されたサンプルをノズ
ルから吸引し、分析系に導入しなければならないという
問題があった。このことは、診断システムで１回分析を
するたびに吸引、吐出を行うシリンジポンプの作動回数
が、通常の分析システムに比較して、３倍以上にも増加
することになり、シリンジの磨耗を早め、計量精度を著
しく低下させる原因となっていた。また、濃度の異なる
サンプルを必要とする分析系を持つ診断システムでは（
１）特定の希釈槽が必要であること、（２）前希釈に時
間がかかり分析時間が長くなること、（３）連続して分
析する場合のキャリーオーバーをなくするための希釈槽
を１検体ごとに十分洗浄しなければならず酌量の洗浄液
が必要となり、排液も増えることなどの問題点がある。

本発明は、このような事情に基づいてなされたものであ
り、診断の精度を高め、かつ分析時間を短くするととも
にランニングコストを低くできるようにした試料導入装
置とこれを利用した診断システムを提供することを目的
とする。

［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するために、本発明は、装置内分
析系の数だけ試料導入弁を設けるとともに、第１の導入
弁と第２の導入弁の間にサンプルの希釈を目的としたサ
ンプル希釈導入管を設け、オートサンプラによる１回の
吸引・吐出の動作で装置内にある複数の分析系に濃度の
異なるサンプルを導入できるようにしたものである。

〔作用〕

キャリア（液体）が流れている細管にサンプルを注入す
ると、キャリアが層流である時には、第２図ａのように
サンプルの移動距離に比例してサンプルはキャリア中に
分散する。この分散の状態を横軸を管の長さ、縦軸をサ
ンプルの濃度として表すと第２図す、または第２図Ｃの
ようになる。

図のＡ点が注入位置、Ｂ点が移動距離Ｑだけ流れた時の
分散の中心位置を示している。分散は流路にデッドスペ
ースのない理想的な系においては正規分布になるとされ
、この時には ２４　・　Ｏｍ で示される。

ここで、γは管の半径、Ωは管の長さ、Ｑはキャリアの
流速、Ｄｍはサンプルのキャリア中での拡散係数である
。

実際の流路系においては分散は必ずしも正規分布になら
ず、第２図Ｃのように後端に尾を引く、いわゆるテーリ
ングを示す場合が多い。

以上、細管内における分散の理論的背景を説明したが、
本発明は以上のような論理により、連通した複数の試料
導入弁に、それぞれ、濃度の異なるサンプルを導入する
ことを骨子とするものである。

本発明による試料導入装置の主要部分は前記従来例で説
明したものと同方式の複数の試料導入弁と、各導入弁の
間に設けられた試料希釈導入管から構成される。また、
自動装置の場合には、試料容器と注入ボートの間を自在
に移動し、シリンジポンプによりサンプルの吸引・吐出
を行う分注ノズル及びサンプリングを制御する制御系が
加えられる。各試料導入弁に連通ずる試料希釈導入管は
分析目的に応じて、内径及び長さを決定し、装置内に組
込まれる。

〔実施例〕

本発明による試料導入装置及びこれを利用した診断シス
テムについて第１図により説明する。

オートサンプラ１にはサンプルステージ２．洗浄槽３．
ドレンボート４．注入ボート６が設けられている。測定
されるサンプルは試料容器７に収容され、サンプルラッ
ク８に配列されてサンプルステージ２に装着される。分
注ノズル９は細管１０、切換弁１１を介してシリンジポ
ンプ１２゜希釈液槽１３に連結されており、ＸＹ駆動機
構１４により各試料容器や、処理ボートの位置に移動し
て必要な作業を行なう。注入ボート６の下流には細管を
介して試料導入弁１８ａが連結され、さらに°この下流
には試料希釈導入管２３を介してもう１つの試料導入弁
１８ｂが連結されている。

試料導入弁１８ａにはポンプ１６ａ９分析手段４２ａが
細管を介して連結されており１つの分析系を構成してい
る。また、他の試料導入弁１８ｂにもポンプ１６ｂ、も
う１つの分析手段４２ｂが同様に細管を介して連結され
ており、別の分析系を構成している。

本装置におけるサンプリングは次の手順で行われる。

（１）分注ノズル９により試料容器７から一定量のサン
プルを吸引する。

（２）分注ノズル９を注入ポート６に挿入し、シリンジ
ポンプ１２により一定流量で試料導入弁１８に注入する
。この時、試料導入弁１８ａは実線に示す流路になって
いる。

（３）試料導入弁１８ａに連通している計量管２０ａに
サンプルが満ちて、サンプルの１部が試料希釈導入管２
３に流入した時点で、試料導入弁１８ａを実線の流路か
ら破線の流路に切換える。

この時、計量管２０ａ内のサンプルはポンプ１６ａで送
られる移動液４０により、分析手段４２ａに搬送され、
分析が開始される。

（４）もう１つの試料導弁１８ｂを破線で示す流路に切
換え、シリンジポンプ１２により一定流量で移動させ、
試料希釈導入管２３を経由して計量管２０ｂに満たす。

この時、サンプルは第２図に示すようにキャリア中に分
散する。

（５）分散しながら流れるサンプルの濃度分布の特定の
区域、例えば第２図す、ｃの斜線で示す区域が計量管に
到達した時点で試料導入弁１８ｂを破線から実線で示す
流路に切換る。この時、計量管２Ｏｂ内の希釈されたサ
ンプルはボンブ１６ｂで送られる分析液１７により、分
析手段４２ｂに搬送され、分析が開始される。

試料希釈導入管２３の内径や長さは注入ボート６に注入
するサンプルの容量、必要な希釈倍率から予め決定し、
装置に組込まれる。この場合、前記した計算式（１）と
は必ずしも一致しないので実験により値を確認するのが
望ましい。希釈倍率を大きくするためには管の内径を太
くするほど効果があるが管の内容積が大きくなると管の
洗浄に時間がかかり、洗浄液の使用量も増加する。そこ
で、分散曲線の裾の部分、第２図す、ｃに示す斜線部分
をサンプリングすると希釈倍率を上げ、洗浄時間も短く
することができる。しかし、この場合、サンプリング精
度は若干低下する。したがって、試料希釈導入管２３の
内径と長さは、これらを勘案して決定する必要がある。

本実施例による実験からは、試料希釈導入管２３の内径
は０．５〜１ｍｍ、長さは０．５〜２ｍ、シリンジポン
プの流量は１〜３ｍＡ／ｍｉｎ、注入するサンプル量は
３〜１０ｍｆｌが適当であり、この範囲で分散曲線のサ
ンプリング区域を選択することで、数十〜数百倍に希釈
されたサンプルを分析系４２ｂに導入することができる
。

本発明による試料導入方法のサンプリング手順を図３に
示す。

この方法、装置によれば分注ノズル９による１回の吸引
・吐出でシステム内にある複数の分析系に濃度の異なる
サンプルを導入することができる。

次に、本発明による試料導入装置を具備した診断システ
ムについて説明する。第１図において、分析手段４２ａ
はグルコースセンサーを中心とするグルコース分析部で
あり、分析手段４２ｂは分離カラム１９と可視光度計２
１からなるグリコヘモグロビン分析部である。この場合
、分析に供される試料は全血であり、試料導入装置にも
全血が注入される。グルコース分析部では高濃度のサン
プルを分析し、グリコヘモグロビン分析部ではサンプル
を５０〜２００倍希釈・溶血してグリコヘモグロビン分
画成分ＡＩＣを分析する。

分析手段４２ａのグルコースセンサは、その詳細を第４
図に示すようである。同図（ａ）は拡大図、同図（ｂ）
は全体図である。同図において、白金電極１１１．銀電
極１１０．電気絶縁体１１２、リード線１１４からなる
過酸化水素電極及び固定化グルコースオキシダーゼ（Ｇ
ＯＤ）膜１１３、本体１１５’、流路１１９を有するカ
バー１１７から構成されている。白金電極１１１を陽極
、銀電極を陰極とすると以下の反応により、グルコース
濃度に応じた電流値が得られる。すなわち、固定化ＧＯ
Ｄ膜１１３では、 グルコース＋Ｏｚ　＋　Ｈｚ　Ｏ→ グルコン酸十Ｈｚ　Ｏｚ となり、過酸化水素電極の陽極及び陰極では、２８２０
２−４４８＋＋　２０ｚ千４　ｅ−４Ｈ十＋　Ｑ２−＋
　２　ＨｚＯ−４ｅ　−となる。

第５図に、第１図診断システムのグルコース分析部で得
られた分析例を示す。ここで、移動液にはリン酸バッフ
ァーＰＨ７，０を用い、流量は２ｍΩ／　ｍ　ｉ　ｎと
した。また、試料導入弁１８ａの計量管２０ａの容量は
１０μρである。各ピーク高さが血中のグルコース濃度
と良好な直線関係にあることが分かる。このようにして
得られたデータは記憶、演算９表示部４３のメモリに記
憶される。

次に、もう１つの分析手段であるグリコヘモグロビン分
析部について説明する。分離カラムには陽イオン交換カ
ラムを用い、検出波長は４１５ｎｍを使用する。溶離方
法はる液のステップワイズグラジェントを採用し、溶離
液１７ａ、ｂ、ｃのバルブ２２ａ、ｂ、ｃを開閉するこ
とで実行する。分析条件は、日本臨床検査自動化学会誌
第１２巻（昭和６２年）第１３７頁がら第１１４頁に記
載された方法に準じている。試料である全血は、試料希
釈導入管２３を移動する間に溶血剤を含む希釈液１３に
より希釈されて、溶血する。ここで、赤面中のヘモグロ
ビンが溶出し、溶離液１７により分離カラム１９に運ば
れ、各ヘモグロビン分画に分離される。このようにして
得られるクロマトグラムの一例を第６図に示す。ここで
、溶離液流量は２　ｍ　Ｑ　／　ｍ　ｉ　ｎ、全血を２
００倍に希釈して１０μＱを分析系に導入した。データ
処理装置２６では各ピーク面積を求め、全ヘモグロビン
に対するＡＩＣの百分率を得ることができるここで得ら
れたデータも記憶演算、表示部４３のメモリに記憶され
る。記憶、演算１表示部４３はこのようにして記憶され
た血中グルコース濃度とグリコヘモグロビン濃度を組合
せ、第７図に示すような診断用基準グラフをプロットす
る。このプロットで斜線で示した領域を越える者は、７
５ｇの糖負荷試験が必要である（日本総合健診医学会勧
告案（′　８７年４月）とされている。

上述した実施例では、グルコース分析部とグリコヘモグ
ロビン分析部を有する診断システムについて説明したが
、これ以外の場合でも濃度の異なる試料を要求する複数
の分析系を有する診断システムであれば効果は同様であ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明による試料導入装置は、分
注ノズルによる１回のサンプル吸引・吐出でシステム内
の複数の分析系に濃度の異なるサンプルを供給できるの
で、シリンジポンプの磨耗によるサンプリング精度の低
下が防止できる効果がある。

また、希釈のために特別な希釈槽が不要であるので、洗
浄に要する時間が短縮できるためシステムの処理能力を
増大させることができる。

さらに、本発明による試料導入装置を用いる診断システ
ムは、分注ノズルの全血への浸漬を最低限にできるので
、全血によるシステムの汚染を防止できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による試料導入装置の実施例及びこれを
用いた診断システムの一実施例を示す図、第２図ａ、ｂ
、ｃは試料希釈導入管内におけるサンプルの分散を示す
説明図、第３図は本発明による試料導入方法を示すブロ
ック図、第４図は第１図実施例に示したグルコース分析
部の詳細図、第５図は第４図グルコース分析部で得られ
る測定結果を示す図、第６図は第１図実施例に示したグ
リコヘモグロビン分析部で得られるグロマトグラムを示
す図、第７図は第１図実施例で示した診断システムから
出力される診断用基準グラフを示す図である。 １・・・オートサンプラ、６・・・注入ボート、７・・
・試料容器、９・・・分注ノズル、１２・・・シリンジ
ポンプ、１６・・・ポンプ、１８・・・試料導入弁、２
ｏ・・・計量管、２３・・・試料希釈導入管、２６・・
・データ処理装置、第 記 ｌ 茶２図久 ハ Ｘ−０−−Ｘ 第３ 図 ＄１２］ （ａ） 第 第 乙 昭 尋怜埼薊 第 目 −８榎崎九屹喀櫃

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、試料導入口から一定量のサンプルを導入し、その後
   方から希釈液を送液して第１の試料導入弁の計量管を満
   たし、第１の試料導入弁と第２の試料導入弁を接続する
   試料希釈用導入管に一定量のサンプルが到達した時点で
   第１の試料導入弁の流路を切換え、さらに希釈液を送液
   してサンプルが導入管を流れる間に形成される濃度分布
   の特定の区域を第２の試料導入弁の計量管に導くことに
   より、１回のサンプル導入で濃度の異なる複数のサンプ
   ルを各分析系に供給することを特徴とする試料導入方法
   。 ２、試料注入口と、試料容器の試料を吸引して注入口に
   注入する分注ノズルと、分注ノズルに連結しノズルの後
   方から希釈液を送液するポンプと、注入口から注入され
   たサンプルを計量管で計量して分析部に導入する試料導
   入弁からなる試料導入装置において、複数の試料導入弁
   の間に注入するサンプル量よりも十分大きな容量を有す
   る試料希釈用導入管を設け、注入したサンプルの後方か
   ら希釈液を送液し、サンプルの移動に伴なつて形成され
   る濃度勾配の特定の区域をそれぞれの試料導入弁の計量
   管に導き、濃度の異なるサンプルの複数の分析系に導入
   することを特徴とする試料導入装置。 ３、オートサンプラと、オートサンプラの試料注入口に
   細管を介して連結された第１の試料導入弁と、第１の試
   料導入弁と試料希釈用導入管を介して連結された第２の
   試料導入弁を有し、オートサンプラの分注ノズルから注
   入されるサンプルを１つの試料導入弁にはそのままの濃
   度で、他の試料導入弁には、サンプルが希釈液により送
   液されて試料希釈用導入管を移動する間に形成される濃
   度勾配の特定の区域を導入することにより２倍以上に希
   釈されたサンプルを導入し、各分析系において濃度の異
   なるサンプルを同時に分析し、得られた複数の分析デー
   タから診断用の数値あるいは１及び数値を加工したグラ
   フを出力することを特徴とする診断システム。 ４、請求項第３記載において、複数の分析系がそれぞれ
   グルコース分析部とグリコヘモグロビン分析部であり、
   グルコース分析部には高濃度のサンプルを、グリコヘモ
   グロビン分析部には希釈されたサンプルを導入すること
   を特徴とする診断システム。 ５、請求項第４記載において、グルコース分析部はグル
   コースセンサを、グリコヘモグロビン分析部はグリコヘ
   モグロビン分析用液体クロマトグラフを備えたことを特
   徴とする診断システム。