WO2011108177A1

WO2011108177A1 - 分析装置

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Publication number: WO2011108177A1
Application number: PCT/JP2011/000160
Authority: WO
Inventors: 真野上; 勝弘神田; 伊藤　伸也
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High-Tech Corp
Current assignee: Hitachi High-Tech Corp
Priority date: 2010-03-03
Filing date: 2011-01-14
Publication date: 2011-09-09
Anticipated expiration: 2012-09-03
Also published as: US9128070B2; JPWO2011108177A1; EP2543994A4; EP2543994A1; CN102762980B; CN102762980A; EP2543994B1; JP5396534B2; US20120322139A1

Abstract

　装置を大型化しなくても、血中濃度が低濃度の項目を高精度で分析することができる分析装置を提供する。　検体容器が搭載された検体ディスクと、試薬容器が搭載された試薬ディスクと、前記検体の測定対象成分の精製を行う第１の容器が搭載された第１のディスクと、前記第１の容器内の精製された検体の精製を行う第２の容器が搭載された第２のディスクと、前記第２の容器内で精製された検体を測定する質量分析部と、を備えることを特徴とする分析装置。

Description

分析装置

　本発明は、分析装置に係り、特に抗原－抗体反応による精製と質量分析検出を組合せた分析装置に関する。

　タンパク質，ペプチド，ホルモン及びそれらの代謝物等の生理活性物質は生体内で特定の器官の働きを調整するための情報伝達を担う物質であり、生命活動において重要な役割を果たしている。このため生理活性物質の濃度を検査することは特定の疾患において重要である。例えば、女性ホルモンであるエストロゲンの増減と乳がんのリスクが関連あることが報告されている。生理活性物質は、非常に微量でその作用を発揮し、体内の濃度はｐｇ／ｍＬ～ｎｇ／ｍＬレベルと非常に低い。そこで生体試料中の生理活性物質を簡便に、正確に定量する手法が求められている。

　生理活性物質を定量する手法のひとつとして免疫法がある。免疫法を用いた自動分析装置はランダムアクセス可能であり、スループットが高いことから臨床検査装置として広く用いられている（特許文献２）。例えば免疫法は測定対象成分を特異的に認識する抗体を応用し、例えば検体中の測定対象成分を抗体（一次抗体）で捕捉した後に、その一次抗体をさらに選択的に捕捉する二次抗体を利用して検出する。一方、一般的に免疫法では交差反応性が生じることが知られている。交差反応性は、一次抗体が本来認識すべき測定対象成分だけでなく、例えば測定対象成分の代謝物のように類似した構造を有する分子をも捕捉する現象である。特に、生理活性物質は低分子であり、抗体認識の特異性が低いため交差反応が現れる。

　また、質量分析法の臨床検査への応用も広まっており、生理活性物質を定量する手法として用いられている。質量分析法は対象成分の質量に基づいて測定するため、例えば代謝物等の類似構造分子との識別が可能な測定技術である。特に選択性の高い三連四重質量分析計のＭＲＭ（Multiple Reaction Monitoring）モードは、一段目の四重極でプリカーサ信号のみを通し、その信号を次のコリジョンセルで開裂させ、生成した化合物に特異的なプロダクト信号のみを二段目の四重極でモニターする方法である。この方法では、化合物の特異的な質量および価数情報が得られ、あらかじめ添加しておいた既知濃度の内部標準物質で補正することにより測定対象成分の相対定量が可能となる。

　抗原－抗体反応と質量分析法を応用した特許文献１が公開されている。これはタンパク質の定量を目的としている。手法は、まず、血清等の検体に酵素を加えて、タンパク質をペプチドに消化する。次に、抗ペプチド抗体を固定化した抗体－磁気ビーズおよび測定対象成分であるペプチドに安定同位体標識した内部標準物質を添加し、反応させ測定対象成分であるペプチドおよび内部標準物質を抗体－磁気ビーズに結合させる。そして、処理検体は、測定対象成分を濃縮でき、かつ質量分析により検出できる装置に導入され、ペプチドの定量が行われる。この装置の構成は、前段に複数のバルブを介して配管が繋がれており、一部の配管の外側に磁石が配置されている。濃縮されたペプチドは、エレクトロイオンスプレー法（ＥＳＩ）でイオン化され、高速液体クロマトグラフ／質量分析計（ＬＣ－ＥＳＩ－ＭＳ）で解析が行われる。この装置により抗体－磁気ビーズと結合した測定対象物質の濃縮，抗体－磁気ビーズからの脱離および質量分析計でのオンライン検出が可能となっている。非特許文献１では、抗原－抗体反応と質量分析法を応用し、生理活性作用をもつペプチドの解析を行っている。抗体を固定化したポリスチレンビーズを用いて測定対象物質であるタンパク質を結合させ、濃縮を行っている。そして濃縮したタンパク質を酵素消化し、測定対象物質であるペプチドに切断し、マトリックス支援レーザー脱離イオン化法（ＭＡＬＤＩ）でイオン化し、質量分析装置（ＭＡＬＤＩ－ＭＳ）で解析が行われる。非特許文献２では抗原－抗体反応および酵素消化の工程は同様であるがエレクトロイオンスプレー法（ＥＳＩ）でイオン化され、高速液体クロマトグラフ／質量分析計（ＬＣ－ＥＳＩ－ＭＳ）で解析が行われる。酵素消化までの工程は自動化ピペッティングツールを用いて例えば９６穴プレート内で処理を行い、スループット向上を図っている。

ＵＳ２００８／０２１７２５４　Ａ１特開平５－８００５９号公報

M. F. Lopez, et.al., Selected Reaction Monitoring-Mass Spectrometric Immunoassay Responsive to Parathyroid Hormone and Related Variants, Clin. Chem., 56, 2, 281-290, 2010 V. Kumar, et. al., Quantification of Serum 1-84 Parathyroid Hormone in Patients with Hyperparathyroidism by Immunocapture In Situ Digestion Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry, Clin. Chem., 56, 2, 306-313, 2010 H. A. Hendriks, et. al., Standardized Comparison of Processing Capacity and Efficiency of Five New-Generation Immunoassay Analyzers, Clin. Chem., 46, 1, 105-111, 2000

　しかしながら、特許文献１，非特許文献１および非特許文献２のような従来方法では、「測定精度」，「スループット」および「装置の設置面積」について課題があった。

　「測定精度」の課題について説明する。特許文献１の手法で生理活性物質を定量する場合、酵素消化および抗体－磁気ビーズと生理活性物質（特許文献１ではペプチド）を結合する工程は用手法である。したがって、検体の吸引・吐出，抗体－磁気ビーズとの反応時間，攪拌速度等に起因する測定者の手技間差によりデータが変動する要因になり、正確な定量値を得ることが難しい。同様に非特許文献１および２ではサンプルをプレートに添加する工程および酵素消化処理を行ったサンプルを質量分析計へ導入するために処理溶液を移送する工程は用手法であるため、測定者の手技間差によりデータが変動する要因となる。

　また、特許文献１では、抗体－磁気ビーズに結合した生理活性物質の濃縮，脱離，質量分析までの工程はオンラインで行われる。したがって、配管内を極微量の生理活性物質が送液されることとなり、配管内への吸着によるロスが生じるともに、異なる検体を導入する際にはキャリーオーバー，コンタミネーションが生じ、正確な定量値を得ることが難しい。また、臨床検査に応用する場合、連続的に検体を導入し続けることとなる。すなわち、検体中に含まれる、例えば血清に含まれるタンパク質，脂質等により配管が詰まる可能性があり、その場合にはメンテナンス作業が発生し多大な労力，時間がかかる。

　「スループット」の課題について説明する。特許文献１では、測定対象成分を濃縮でき、かつ質量分析により検出できる装置において、内径５０～３００μｍの配管が複数のバルブを介してオンラインで接続されている。特許文献１および非特許文献２では測定は高速液体クロマトグラフ／質量分析計（ＬＣ－ＥＳＩ－ＭＳ）を用いて解析を行っているので測定時間が長く、一般的な臨床検査装置として必要なスループットである２００検査／時間（非特許文献３）を達成することができない。非特許文献１ではマトリックス支援レーザー脱離イオン化法（ＭＡＬＤＩ）でイオン化し、質量分析装置（ＭＡＬＤＩ－ＭＳ）で解析が行われるため、測定時間は短く測定にかかるスループットは小さいが、ＭＡＬＤＩプレート上に滴下した液体を乾燥させる等の前処理に時間がかかるので全体的なスループットを短縮することはできない。したがって測定時間が長く、ルーチンで、例えば２００検査／時間検査する臨床検査用途には向かない。

　「装置の設置面積」の課題について説明する。上記スループットを向上させるためには、本装置を並列に並べることとなる。その場合には装置設置面積の増大およびコストが増大することが明白である。

　生理活性物質の検出において、簡便で正確に定量することが可能な装置及び方法が提供できると、臨床分野に応用でき、生体内のホルモンの増減に起因した様々な疾病に対する新たなアプローチが実現する。

　本発明の目的は、血中濃度がｐｇ／ｍＬ～ｎｇ／ｍＬレベル程度の小さい測定対象物質に対しても簡便に定量することが可能な分析装置および分析手法を提供することである。

　本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

　すなわち、本発明の分析装置は、検体容器が搭載された検体ディスクと、試薬容器が搭載された試薬ディスクと、前記検体の測定対象成分の精製を行う第１の容器が搭載された第１のディスクと、前記第１の容器内の精製された検体の精製を行う第２の容器が搭載された第２のディスクと、前記第２の容器内で精製された検体を測定する質量分析部と、を備えることを特徴とする分析装置である。例えば第１のディスクでは抗体－磁気ビーズと生理活性物質を結合する工程を行い、第２のディスクでは固相抽出カートリッジにより生理活性物質の結合を行うこととなる。第１のディスクで抗体－磁気ビーズにより濃縮された検体は、そのままでは塩等の不純物の混入やｐＨ等のイオン化条件がイオン化に適さないため直接、質量分析部に導入することはできない。そのため第２のディスクでは固相抽出カートリッジにより生理活性物質の精製を行うことになる。

　本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次のとおりである。

　すなわち、第１のディスクにおいて、第１の精製を行い、第２のディスクにおいて、第１のディスクにおいて精製された検体に対して再度精製を行う。第１のディスクおよび第２のディスクはオフラインで接続されており、また第２のディスクで精製が完了したサンプルについてもオフラインで例えば質量分析計のような装置に導入することができる。つまりランダムアクセスが可能となり臨床検査用途に適している。

　これにより、装置を大型化することなく、２回精製を行うことで精製度が十分でなく質量分析部８０１で検出が難しかった血中濃度が低濃度の項目を分析できる。

本発明の抗原－抗体反応による精製と質量分析検出を組合せた分析装置の一実施の形態の概略を示す概略平面図である。図１の分析装置における動作の流れを説明する図である。検体濃縮ディスクのディスポーザブル容器の位置と動作の関係について説明する図である。検体濃縮ディスクの形態の概略を示す側面図である。固相抽出カートリッジディスクの固相抽出カートリッジの位置と動作の関係について説明する図である。検査装置に用いる圧力負荷部の構成を示すブロック図である。

　以下、発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは原則として同一の符号を付すようにし、その繰り返しの説明は可能な限り省略するようにしている。

　なお、本発明では、検体や試薬の搬送機構として、ディスク方式を例にして説明するが、それに限られず、ベルトコンベア等の搬送機構であってもよい。本発明では、検体濃度が低い場合に二段階で精製を行う機構を備えていることが主な特徴である。

　図１は本発明の抗原－抗体反応による精製と質量分析検出を組合せた分析装置の一実施の形態の概略を示す概略平面図であり、図２は、図１の分析装置における動作の流れを説明する図である。図３は検体濃縮ディスクのディスポーザブル容器の位置と動作の関係について説明する図である。図４は検体濃縮ディスクの形態の概略を示す側面図である。また、制御部，表示部，入力部および記憶部の図示は、いずれの図でも敢えて省略している。

　本発明の装置構成を図１により説明する。図１に示した分析装置は、検体濃縮ディスク１０１と、試薬ディスク２０１と、検体ディスク３０１と、固相抽出カートリッジディスク４０１と、受皿ディスク５０１と、ディスポーザブル容器収容部１０３と、消耗品収容部４０４と、質量分析部８０１と、検体プローブ６０１と、試薬プローブ６０２を備えている。

　検体濃縮ディスク１０１は、ディスポーザブル容器１０２が同心円上に所定間隔で配置されている。ディスポーザブル容器１０２では、測定対象成分を特異的に認識する抗体をあらかじめアジビン－ビオチン結合により結合させた磁性ビーズを用いることで測定対象成分の濃縮が行われる。なお、検体濃縮ディスク１０１は抗原－抗体反応の最適温度に保たれており、本実施例では３７℃に設定されている。

　試薬ディスク２０１は、検体濃縮ディスク１０１および固相抽出カートリッジディスク４０１の側方に設けられており、試薬を保管する試薬容器２０２が同心円上に所定間隔で配置されている。試薬は測定対象物質の内部標準物質と、磁性ビーズの懸濁液と、磁性ビーズに保持された測定対象成分以外の夾雑物を洗浄する洗浄液と、測定対象成分を磁性ビーズから溶離させる溶出液が試薬容器２０２に約１０℃で保冷されている。

　検体ディスク３０１は、検体濃縮ディスク１０１および固相抽出カートリッジディスク４０１の側方に設けられており、検体を保持する検体容器３０２が同心円上に所定間隔で配置されている。

　固相抽出カートリッジディスク４０１は、検体濃縮ディスク１０１と、試薬ディスク２０１と、検体ディスク３０１の側方に設けられており、固相抽出カートリッジ４０２が同心円上に所定間隔で配置されている。固相抽出カートリッジ４０２では、検体濃縮ディスク１０１で精製された検体について再度精製が行われる。なお、図示は省略しているが固相抽出カートリッジディスク４０１には、検体もしくは検体濃縮ディスク１０１で濃縮された検体を内部標準物質または試薬と攪拌する攪拌機構と、固相抽出カートリッジの抽出時における液面高さ、つまり固相抽出の進行状況を例えばＣＣＤカメラ等で検知する液面検知機構を備えている。また、固相抽出カートリッジ４０２での精製操作は固相抽出カートリッジ４０２の固相のコンディショニング工程，固相の平衡化工程，検体を固相へ吸着させる工程，固相の洗浄工程，固相から精製された検体を溶離させる溶出工程の５工程からなる。各工程で固相の上方から下方へ溶液を通液ため、圧力負荷部４０３が固相抽出カートリッジ４０２の上方に備わっている。

　固相抽出カートリッジ４０２は、カートリッジ本体４０２ａと、上段フィルタ４０２ｂと、下段フィルタ４０２ｃと、固相抽出剤４０２ｄとから構成されている。固相抽出剤４０２ｄは、上段フィルタ４０２ｂと下段フィルタ４０２ｃの間に挟まれて、カートリッジ本体４０２ａの内部に保持されている。固相抽出剤４０２ｄは、疎水性相互作用により血液試料溶液中の免役抑制剤を吸着する作用がある、一般に逆相系と呼ばれる充填剤を用いることができる。例えば、有機高分子表面にオクダデシル基を付加した微小粒子を用いることができる。上段フィルタ４０２ｂ及び下段フィルタ４０２ｃは、例えば、フィルタ径が１.０μｍ程度のものを用いている。

　圧力負荷部４０３は、圧力負荷部ホールダ４０３ａと、加圧用シリンジ４０３ｂとを備えている。圧力負荷部ホールダ４０３ａは、固相抽出カートリッジ４０２の上部に隙間無く装着される。

　加圧用シリンジ４０３ｂを固相抽出カートリッジ４０２側（図６の下方向）に移動させることで、カートリッジ内部の気体を圧縮し、カートリッジ内部の圧力を上昇させる。加圧することにより、溶液は下段フィルタ４０２ｃを通じて外部に排出される。

　受皿ディスク５０１は、固相抽出カートリッジディスク４０１の下方に配置し、固相抽出カートリッジ４０２の下方より溶出する溶出液を捕捉することが可能な受皿容器５０２が同心円上に所定間隔で配置されている。上方から見て少なくとも２箇所の固相抽出カートリッジ４０２と受皿容器５０２は重なっている。このことで受皿容器の上方に空間が生じるため、精製後の検体へのアクセスが容易な構成となっている。

　ディスポーザブル容器収容部１０３は、検体濃縮ディスク１０１の側方に設けられている。ディスポーザブル容器１０２は、ディスポーザブル容器移送機構１０４により移送され、検体濃縮ディスク１０１に設置される。

　消耗品収容部４０４は、固相抽出カートリッジディスク４０１の側方に設けられている。消耗品である固相抽出カートリッジ４０２と受皿容器５０２は、消耗品収容部４０４から固相抽出カートリッジディスク４０１と受皿ディスク５０１にそれぞれ設置される。

　検体プローブ６０１は、液体の吸引・吐出を行う検体分注機構を備えており、検体濃縮ディスク１０１と、検体ディスク３０１と、固相抽出カートリッジディスク４０１の側方に設けられている。検体プローブ６０１は回転しながら、検体濃縮ディスク１０１上の１つのディスポーザブル容器１０２と、検体ディスク３０１上の１つの検体容器３０２と、固相抽出カートリッジディスク４０１上の１つの固相抽出カートリッジ４０２から検体を吸引・吐出できる動作範囲を有する。すなわち、検体プローブ６０１の回転軌道は、検体濃縮ディスク１０１の回転軌道と、検体ディスク３０１の回転軌道上と、固相抽出カートリッジディスク４０１の回転軌道とそれぞれ少なくとも１点交差することになる。

　試薬プローブ６０２は、液体の吸引・吐出を行う試薬分注機構を備えており、試薬ディスク２０１と、検体ディスク３０１と、固相抽出カートリッジディスク４０１の側方に設けられている。試薬プローブ６０２は回転しながら、試薬ディスク２０１上の１つの試薬容器２０２と、検体ディスク３０１上の１つの検体容器３０２と、固相抽出カートリッジディスク４０１上の１つの固相抽出カートリッジ４０２から検体を吸引・吐出できる動作範囲を有する。すなわち、試薬プローブ６０２の回転軌道は、試薬ディスク２０１の回転軌道と、検体濃縮ディスク１０１の回転軌道と、固相抽出カートリッジディスク４０１の回転軌道とそれぞれ少なくとも１点交差することになる。

　前処理検体導入機構７０１は、受皿ディスク５０１上に設けられており、液体の吸引・吐出を行う検体分注機構を備えている。受皿ディスク５０１上の１つの受皿容器５０２から前処理が完了した検体を吸引し、質量分析部８０１へ吐出できる。

　質量分析部８０１は、受皿ディスク５０１の側方に設けられており、溶液を押し出しイオン化部へサンプルを導入するポンプと、電圧を負荷することでサンプルのイオン化を行うイオン化部と測定対象物質を分析する質量分析計を備えている。

　つづいて、図１の分析装置における動作の流れを説明する。本実施例では女性ホルモンの１種である１７β－エストラジオールの分析について説明する。１７β－エストラジオールは骨粗鬆症の予防・治療にも用いられる。また、環境ホルモンの一つであり水環境や魚類へ生物濃縮が起こるとの報告例もある。本実施例では、エストラジオールを含む血清を検体として用いた。検体として血清以外に、全血，尿，唾液および細胞組織も分析することが可能である。なお、本分析装置を用いることで検体中の測定対象成分の濃度がｐｇ／ｍＬ以下のホルモン，抗がん剤，分子標的剤およびそれらの代謝物等が分析可能である。これらの測定対象物を分析する場合、固相抽出カートリッジ４０２での精製操作のみでは夾雑物が残存し、質量分析装置の感度が足りず、精度良く分析することが難しいため、検体濃縮ディスク１０１での抗体磁性ビーズ９０１による精製操作を行うことで精度を上げることができる。

　つまり、検体中の測定対象成分の濃度がｐｇ／ｍＬ以下のホルモン，抗がん剤，分子標的剤およびそれらの代謝物等を分析する場合は、検体ディスク３０１に保持された検体を検体濃縮ディスク１０１に設置されたディスポーザブル容器１０２の内部に添加することになる。また、試薬ディスク２０１に保持された内部標準物質に関しても、検体濃縮ディスク１０１に設置されたディスポーザブル容器１０２の内部に添加することになる。

　なお、一方で、検体中の測定対象成分の濃度がμｇ／ｍＬ以上の抗てんかん剤や抗菌剤等は検体濃縮ディスク１０１での抗体磁性ビーズ９０１による精製は行わなくてもよい。その場合、検体は検体濃縮ディスク１０１ではなく、固相抽出カートリッジディスク４０１に設置された固相抽出カートリッジ４０２に移送される。また、試薬ディスク２０１に保持された内部標準物質に関しても、固相抽出カートリッジディスク４０１に設置された固相抽出カートリッジ４０２の内部に添加することになる。

　そのため、検体濃度に応じて精製の手順を変えてもよい。例えば、検体濃度をあらかじめ規定しておき、所定濃度以上においては、検体濃縮ディスク１０１を解さずに直接固相抽出カートリッジ４０２の内部に添加し、所定濃度以下においては、検体濃縮ディスク１０１に添加して第１の濃縮，精製を行い、その後検体濃縮ディスク１０１から固相抽出カートリッジ４０２の内部に添加し、再精製を行うように、分析装置を制御することも有効である。

　１７β－エストラジオールの測定において、検体濃縮ディスク１０１のディスポーザブル容器１０２の位置と動作の関係について図３を用いて説明する。検体濃縮ディスク１０１は回転し、４箇所の位置でディスポーザブル容器１０２の設置と、検体および試薬の吸引・吐出および攪拌を行う。位置Ａでは、ディスポーザブル容器収容部１０３からディスポーザブル容器移送機構１０４によりディスポーザブル容器１０２を検体濃縮ディスク１０１に設置および廃棄を行う位置である。位置Ｂは、検体ディスク３０１上の検体容器３０２から検体プローブ６０１により移送された検体の吐出を行う位置である。位置Ｃでは、試薬ディスク２０１から試薬プローブ６０２により移送された内部標準物質，抗体－磁気ビーズ，洗浄液および溶出液の吐出を行う位置である。また、位置Ｃでは、反応溶液の吸引が行われ廃棄される。さらに、精製が完了した検体を検体プローブ６０１で吸引する位置であり、吸引された処理検体は固相抽出カートリッジディスク４０１へ移送される。なお、各溶液の廃棄を行うプローブは試薬プローブ６０２とは別に専用プローブを設けても良い。また、図４のように位置Ｃではディスポーザブル容器１０２の側面に磁石９０２が固定されており磁性ビーズと溶液が混合した懸濁液から磁性ビーズのみを磁石９０２に集めて洗浄液，溶出液との分離を行う。位置Ｄは、攪拌を行う位置である。

　分析の流れについて説明する。まず、検体の前処理として、抗体磁性ビーズ９０１による測定対象成分の濃縮を行い、続いて固相抽出カートリッジによる測定対象成分の精製という流れで前処理が行われる。まず、分析者が１７β－エストラジオールを含む血清が添加された検体容器３０２を検体ディスク３０１にセットする。そして分析者が分析項目を入力部において入力を行う。本実施例では１７β－エストラジオールを選択し入力する。入力した情報に基づいて、あらかじめ制御部に格納されている分析条件に従い、自動的に分析が始まる。

　つぎに、抗体磁性ビーズ９０１による測定対象成分の濃縮操作について説明する。ディスポーザブル容器移送機構１０４が回転し、ディスポーザブル容器収容部１０３からディスポーザブル容器１０２を移送し、検体濃縮ディスク１０１の位置Ａに設置が行われる。

　検体ディスク３０１は回転し、検体容器３０２は検体プローブ６０１の稼動範囲まで移動する。そして検体を吸引し、検体濃縮ディスク１０１の位置Ｂに吐出する。

　つぎに、試薬ディスク２０１が回転し、内部標準物質である１７β－エストラジオール－１６，１６，１７－ｄ３が充填されている試薬容器２０２は試薬プローブ６０２の稼動範囲まで回転し、内部標準物質を吸引する。あらかじめ位置Ｃに移動したディスポーザブル容器１０２に内部標準物質は吐出される。そして、検体濃縮ディスク１０１は回転し、ディスポーザブル容器１０２は位置Ｄまで回転し、攪拌が行われる。

　続いて、試薬ディスク２０１が回転し、抗体磁性ビーズ９０１懸濁液が充填されている試薬容器２０２は試薬プローブ６０２の稼動範囲まで移動し、抗体磁性ビーズ９０１懸濁液を吸引する。あらかじめ位置Ｃに移動したディスポーザブル容器１０２に抗体磁性ビーズ９０１懸濁液は吐出される。そして、検体濃縮ディスク１０１は位置Ｄまで回転し、攪拌が行われる。ここで、抗体磁性ビーズ９０１に１７β－エストラジオールおよび１７β－エストラジオール－１６，１６，１７－ｄ３が特異的に捕捉される。

　続いて、検体濃縮ディスク１０１は回転し、ディスポーザブル容器１０２は位置Ｃまで回転する。図５に示すように、ディスポーザブル容器１０２の側面に固定された磁石９０２の磁力により抗体磁性ビーズ９０１はディスポーザブル容器１０２の壁面に集められる。ディスポーザブル容器１０２内の溶液は試薬プローブ６０２により吸引され、廃棄される。

　続いて、試薬ディスク２０１が回転し、最初の洗浄液である１００mmol／Ｌの酢酸アンモニウムが充填されている試薬容器２０２は試薬プローブ６０２の稼動範囲まで移動し、１００μＬの酢酸アンモニウムを吸引する。そして、あらかじめ位置Ｃに移動したディスポーザブル容器１０２に酢酸アンモニウムは吐出される。そして、検体濃縮ディスク１０１は位置Ｄまで回転し、攪拌が行われる。そして、検体濃縮ディスク１０１は回転し、ディスポーザブル容器１０２は位置Ｃまで回転し、さきほどと同様に磁石９０２により抗体磁性ビーズ９０１は集められ、試薬プローブ６０２によりディスポーザブル容器１０２内の溶液は吸引され、廃棄される。

　続いて、試薬ディスク２０１が回転し、２つめの洗浄液であるＨ₂Ｏが充填されている試薬容器２０２は試薬プローブ６０２の稼動範囲まで移動し、１００μＬのＨ₂Ｏを吸引する。そして、あらかじめ位置Ｃに移動したディスポーザブル容器１０２にＨ₂Ｏは吐出される。そして、検体濃縮ディスク１０１は位置Ｄまで回転し、攪拌が行われる。そして、検体濃縮ディスク１０１は回転し、ディスポーザブル容器１０２は位置Ｃまで回転し、さきほどと同様に磁石９０２により抗体磁性ビーズ９０１は集められ、試薬プローブ６０２によりディスポーザブル容器１０２内の溶液は吸引され、廃棄される。

　続いて、試薬ディスク２０１が回転し、溶出液である２％の酢酸水溶液が充填されている試薬容器２０２は試薬プローブ６０２の稼動範囲まで移動し、酢酸水溶液を吸引する。そして、あらかじめ位置Ｃに移動したディスポーザブル容器１０２に酢酸水溶液は吐出される。そして、検体濃縮ディスク１０１は位置Ｄまで回転し、攪拌が行われる。ここで、抗体磁性ビーズ９０１に捕捉されていた１７β－エストラジオールおよび１７β－エストラジオール－１６，１６，１７－ｄ３が遊離し、酢酸水溶液中に溶出する。そして、検体濃縮ディスク１０１は回転し、ディスポーザブル容器１０２は位置Ｃまで回転し、磁石９０２により抗体磁性ビーズ９０１は集められ、試薬プローブ６０２によりディスポーザブル容器１０２内の溶液は吸引される。そして試薬プローブ６０２は固相抽出カートリッジディスク４０１上の固相抽出カートリッジ４０２まで回転し、固相抽出カートリッジディスク４０１上のサンプル添加位置にて固相抽出カートリッジ４０２に溶液が吐出される。なお、洗浄液に酢酸アンモニウムと水を用いたが、求めている精製度によって省略または複数回洗浄を行っても良い。溶出液に酢酸を用いたが、ギ酸，塩酸等を用いた酸性処理の他に、アルカリ性処理，イオン強度性処理で磁性ビーズから測定対象物質を遊離させても良い。

　以上のように一連の流れによって検体濃縮ディスク１０１上で、血清試料から１７β－エストラジオールおよび１７β－エストラジオール－１６，１６，１７－ｄ３の精製が行われる。本分析装置では、ホルモンであるテストステロン，アルドステロン，サイロキシン，トリヨードサイロニン等の他に、例えば抗がん剤であるトラスツズマブ，イリノテカン等、抗ＨＩＶ剤であるサキナビル，リトナビル等およびそれらの代謝物が精製可能である。

　つぎに、固相抽出カートリッジによる測定対象成分の精製について図５を用いて説明する。図５は固相抽出カートリッジディスクの固相抽出カートリッジの位置と動作の関係について説明する図である。

　固相抽出は５つの工程から成り立ち、その各工程は具体的には（１）有機溶媒を固相に通液させる固相のコンディショニング工程　（２）水系溶媒を固相に通液させる固相の平衡化工程　（３）サンプルを固相に通液させる測定対象物質の固相への保持工程　（４）水を固相に通液させる洗浄工程　（５）有機溶媒を固相に通液させ測定対象物質を固相から溶出させる工程である。

　まず、有機溶媒を固相に通液させる固相のコンディショニング工程について説明する。固相抽出カートリッジディスク４０１の位置ａに消耗品収容部４０４から固相抽出カートリッジ４０２が移送され、設置される。そして、固相抽出カートリッジディスク４０１上の固相抽出カートリッジ４０２が位置ｂに回転し、メタノールディスペンサー（図示省略）から２００μＬのメタノールが固相抽出カートリッジ４０２に添加される。そして、固相抽出カートリッジディスク４０１上の固相抽出カートリッジ４０２が位置ｃに回転し、圧力負荷部４０３が固相抽出カートリッジ４０２の上部に密着して加圧され、メタノールが固相抽出カートリッジ４０２を通液することで固相のコンディショニングが完了する。溶出した廃液であるメタノールは、固相抽出カートリッジ４０２の下方に位置し、位置ｃ，ｅ，ｉ，ｋからの溶出液を受けることができる受皿１００２に落下する。この受皿１００２は水平方向より傾いており溶出液が廃液タンク１００１に自然と流れ込む仕組みになっている。

　次に水系溶媒を固相に通液させる固相の平衡化工程について説明する。固相抽出カートリッジディスク４０１上の固相抽出カートリッジ４０２が位置ｄに回転し、水ディスペンサー（図示省略）から２００μＬの水が固相抽出カートリッジ４０２に添加される。そして、固相抽出カートリッジディスク４０１上の固相抽出カートリッジ４０２が位置ｅに回転し、圧力負荷部４０３が固相抽出カートリッジ４０２の上部に密着して加圧され、水が固相抽出カートリッジ４０２を通液することで固相の平衡化工程が完了する。

　続いて、サンプルを固相に通液させる測定対象物質の固相への保持工程について説明する。固相抽出カートリッジディスク４０１上の固相抽出カートリッジ４０２が位置ｆに回転するのと同期して、検体濃縮ディスク１０１で測定対象成分の精製が完了した検体が試薬プローブ６０２で吸引され、位置ｆの固相抽出カートリッジ４０２に吐出される。そして、固相抽出カートリッジディスク４０１上の固相抽出カートリッジ４０２が位置ｇに回転し、圧力負荷部４０３が固相抽出カートリッジ４０２の上部に密着して加圧され、サンプルを含む溶液が固相抽出カートリッジ４０２を通液することで測定対象物質の固相への保持工程が完了する。

　続いて、水を固相に通液させる洗浄工程について説明する。固相抽出カートリッジディスク４０１上の固相抽出カートリッジ４０２が位置ｈに回転するのと同期して、水ディスペンサーから２００μＬの水が固相抽出カートリッジ４０２に添加される。

　そして、固相抽出カートリッジディスク４０１上の固相抽出カートリッジ４０２が位置ｉに回転し、圧力負荷部４０３が固相抽出カートリッジ４０２の上部に密着して加圧され、水が固相抽出カートリッジ４０２を通液することで洗浄工程が完了する。

　続いて、有機溶媒を固相に通液させ測定対象物質を固相から溶出させる工程について説明する。固相抽出カートリッジ４０２上の固相抽出カートリッジ４０２が位置ｊに回転するのと同期して、メタノールディスペンサーから１００μＬのメタノールが固相抽出カートリッジ４０２に添加される。そして、固相抽出カートリッジディスク４０１上の固相抽出カートリッジ４０２が位置ｋに回転するのと同期して、受皿ディスク５０１の位置ｋに消耗品収容部４０４から受皿容器５０２が移送され設置される。その後、圧力負荷部４０３が固相抽出カートリッジ４０２の上部に密着して加圧され、サンプルが固相抽出カートリッジ４０２を通液し、固相抽出が行われたサンプルが受皿容器５０２に溶出される。そして、固相抽出カートリッジ４０２上の固相抽出カートリッジ４０２が位置ｌに回転しカートリッジの廃棄が行われる。

　前処理済み検体が保持されている受皿容器５０２は、前処理検体導入機構７０１の駆動位置まで回転し、受皿容器５０２から吸引された前処理済み検体が質量分析部８０１に導入される。質量分析計のＱ１／Ｑ３のパラメーターは、１７β－エストラジオールがネガティブモードでイオン化が行われＱ１／Ｑ３＝２７１／１４５，１７β－エストラジオール－１６，１６，１７－ｄ３がＱ１／Ｑ３＝２７４／１４８に設定され、検出されたイオン量が計測値として出力される。この出力値を、あらかじめ制御部に格納されているＱＣ（クォリティーコントロール）サンプルの検量線データにフィッティングを行うことで測定対象成分である１７β－エストラジオールの定量値が算出される。

　このように、本発明の分析装置では、固相抽出処理の前段で検体濃縮ディスク１０１上で抗体－磁性ビーズによる抗原－抗体反応の原理により測定対象成分の濃縮を行う機構となっている。これにより前処理に固相抽出処理した後に質量分析計で検出する従来の分析装置では定量が困難であった低濃度領域の測定対象成分、例えば血中濃度がｎｇ／ｍＬ程度のホルモン類においても、検出することができる。また、５つのディスクの配置，各ディスク間を検体および試薬を移送するプローブをディスクごとに専用とせず、機能を共用化することで装置を大型化することなく、分析の高精度化かつ低コスト化を実現できる。

１０１　検体濃縮ディスク
１０２　ディスポーザブル容器
１０３　ディスポーザブル容器収容部
１０４　ディスポーザブル容器移送機構
２０１　試薬ディスク
２０２　試薬容器
３０１　検体ディスク
３０２　検体容器
４０１　固相抽出カートリッジディスク
４０２　固相抽出カートリッジ
４０２ａ　カートリッジ本体
４０２ｂ　上段フィルタ
４０２ｃ　下段フィルタ
４０２ｄ　固相抽出剤
４０３，４０３ｃ　圧力負荷部
４０３ａ　圧力負荷部ホールダ
４０３ｂ　加圧用シリンジ
４０４　消耗品収容部
５０１　受皿ディスク
５０２　受皿容器
６０１　検体プローブ
６０２　試薬プローブ
７０１　前処理検体導入機構
８０１　質量分析部
９０１　抗体磁性ビーズ
９０２　磁石
１００１　廃液タンク
１００２　受皿

Claims

　検体容器が搭載された検体ディスクと、
　試薬容器が搭載された試薬ディスクと、
　前記検体の測定対象成分の精製を行う第１の容器が搭載された第１のディスクと、
　前記第１の容器内の精製された検体の精製を行う第２の容器が搭載された第２のディスクと、
　前記第２の容器内で精製された検体を測定する質量分析部と、
を備えることを特徴とする分析装置。
　請求項１の分析装置において、
　前記検体容器，前記第１の容器，前記第２の容器にアクセス可能なプローブと、
　前記試薬容器，前記第１の容器，前記第２の容器にアクセス可能なプローブと、
を備え、当該各プローブは、前記各容器内の溶液の吸入，吐出を行うことを特徴とする分析装置。
　請求項１の分析装置において、
　前記第２のディスクの容器内で精製された検体を収容する第３の容器が搭載された第３のディスクが、前記第２のディスクより下に配置され、第２の容器から滴下した精製された検体を第３の容器に収容することを特徴とする分析装置。
　請求項１の分析装置において、
　前記第１の容器内で抗原－抗体反応を用いて検体を精製し、前記第２の容器内で、精製された検体を固相抽出により精製することを特徴とする分析装置。
　請求項１の分析装置において、
　検体濃度が所定値以下の検体を分析する場合には、前記検体容器内の前記検体を前記第１の容器内で検体の精製を行い、当該第１の容器内で精製された検体を前記第２の容器内で検体を精製し、
　検体濃度が所定値以上の検体を分析する場合には、前記検体容器内の前記検体を前記第２の容器内で精製を行うことを特徴とする分析装置。
　請求項１の分析装置において、
　検体濃度が所定値以下の検体を分析する場合には、前記試薬容器内の第１の試薬を前記第１の容器内に吐出して検体の精製を行った後、当該精製された検体が収容された前記第２の容器内に前記試薬容器内の第２の試薬を吐出して検体の精製を行い、
　検体濃度が所定値以上の検体を分析する場合には、前記検体容器内の前記検体が収容された前記第２の容器内に前記試薬容器内の第２の試薬を吐出して検体の精製を行うことを特徴とする分析装置。
　請求項１の分析装置において、
　前記第１のディスクが設定した温度で保つ温度調節機構を備えたことを特徴とする分析装置。
　検体容器が搭載された検体搬送手段と、
　試薬容器が搭載された試薬搬送手段と、
　前記検体の測定対象成分の精製を行う第１の容器が搭載された第１の搬送手段と、
　前記第１の容器内の精製された検体の精製を行う第２の容器が搭載された第２の搬送手段と、
　前記第２の容器内で精製された検体を測定する質量分析部と、
を備えることを特徴とする分析装置。
　請求項８の分析装置において、
　前記検体容器，前記第１の容器，前記第２の容器にアクセス可能なプローブと、
　前記試薬容器，前記第１の容器，前記第２の容器にアクセス可能なプローブと、
を備え、当該各プローブは、前記各容器内の溶液の吸入，吐出を行うことを特徴とする分析装置。
　請求項８の分析装置において、
　前記第２の搬送手段の容器内で精製された検体を収容する第３の容器が搭載された第３の搬送手段が、前記第２の搬送手段より下に配置され、第２の容器から滴下した精製された検体を第３の容器に収容することを特徴とする分析装置。
　検体容器が搭載された無限軌道をもった検体搬送手段と、
　試薬容器が搭載された無限軌道をもった試薬搬送手段と、
　前記検体の測定対象成分の精製を行う第１の容器が搭載された第１の無限軌道をもった搬送手段と、
　前記第１の容器内の精製された検体の精製を行う第２の容器が搭載された第２の無限軌道をもった搬送手段と、
　前記第２の容器内で精製された検体を測定する質量分析部と、
を備えることを特徴とする分析装置。
　請求項１１の分析装置において、
　前記検体容器，前記第１の容器，前記第２の容器にアクセス可能なプローブと、
　前記試薬容器，前記第１の容器，前記第２の容器にアクセス可能なプローブと、
を備え、当該各プローブは、前記各容器内の溶液の吸入，吐出を行うことを特徴とする分析装置。
　請求項１１の分析装置において、
　前記第２の無限軌道をもった搬送手段の容器内で精製された検体を収容する第３の容器が搭載された第３の無限軌道をもった搬送手段が、前記第２の無限軌道をもった搬送手段より下に配置され、第２の容器から滴下した精製された検体を第３の容器に収容することを特徴とする分析装置。