JP5242787B2 - 前処理装置及びそれを備えた質量分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、血液および血清等の生体サンプル中の成分を分析・検査する前処理装置及びそれを備えた質量分析装置に関する。

血液および血清等の生体サンプルに含まれる微量化合物、例えば薬物等を分析する場合、測定する成分が微量であるため精製・濃縮する必要がある。

精製・濃縮作業を効率的に行うために、固相抽出を用いた自動化が行われており、コンパクトでより多種類の分析ができ、かつ処理速度の高い装置が望まれている。固相抽出は、測定対象物質を、いったん固相抽出材（小径の複数のビーズまたは膜状）を充填した小容器（ミニカラムやカートリッジ）に保持させ、固相抽出材を洗浄し、そして固相抽出材から回収する分離・精製・濃縮方法である。

固相抽出材の回収工程は、（１）有機溶媒を固相抽出材に通液させる固相抽出材のコンディショニング工程と、（２）水系溶媒を固相抽出材に通液させる固相抽出材の平衡化工程と、（３）サンプルを固相抽出材に通液させる測定対象物質の固相抽出材への保持工程と、（４）水を固相抽出材に通液させる洗浄工程と、（５）有機溶媒を固相抽出材に通液させ測定対象物質を固相抽出材から溶出させる工程とからなる。

自動固相抽出装置の例は、例えば特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された装置は、多連の固相抽出プレートを装着するバキュームラックと、液体の吸引及び吐出動作を行う分注ヘッドと分注ヘッドの移送手段が備わった固相抽出装置である。

すなわち、これは一括にバッチ処理すること（９６穴プレート）で血液や血清等の成分を自動的に精製・濃縮することを可能としており、精製・濃縮された測定対象物質が含まれた溶液を液体クロマトグラフィーや質量分析装置に供試することによって、血液および血清等の生体サンプル微量に含まれる測定対象物質、例えば薬剤等の定性および定量解析が行われる。

この技術は、それまで測定者が用手法で前処理を行い、質量分析測定を行っていたものを自動化することで大幅な時間の簡略化とデータのばらつきの均一化を促進させた点で有効である。

特開２００６−７０８１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の装置構成では各工程で使用する溶媒を吸引・吐出する場合、分注ヘッドを移送手段により分注チップ容器まで移動し、分注チップを交換していた。

このため、従来技術の方式では、固相抽出の各工程では複数種類の溶媒（水系溶媒、有機溶媒）を用いるため、例えば、上記工程（１）では有機溶媒を用い、工程（２）では水系溶媒を用いる。したがって、溶媒の種類が変わるごとに分注チップを交換する必要があり、分注チップの廃棄量が増え消耗品のコストが増大するとともに、分注ヘッドがチップ装着位置、溶媒吸引位置および溶媒吐出位置を移動する必要があるため、移動時間が長くなり、１サイクルが長くなって、処理能力が低下してしまうという問題があった。

また、分注ヘッドは多連になっており一連の固相抽出操作を、同一種類のサンプルで複数個同時に行う装置構成になっており、例えば、１つのサンプルを固相抽出する場合にも分注ヘッドには複数個のチップが装着されることとなる。このため、吸引・吐出される溶媒もその分注チップの数だけ消費され無駄が生じていた。

加えて、固相抽出プレート上の試薬の吸引・吐出工程で一度に同種類の溶媒のみしか選択できず、同時に複数の溶媒をウェル内に充填することができないため、異なる溶媒を用いる多項目の抽出処理を行うことができない。

さらに、固相抽出プレートにバキュームラックを装着し吸引している間は、他の操作が行えず一度処理を開始した後の次の処理依頼サンプルは実行中の処理が終了するまで開始できないことなど、臨機応変な処理をすることが難しい。

本発明の目的は、消耗品の使用点数が少なく、多項目の測定対象物質の分離・精製を一連の固相抽出工程により、高効率に行うことが可能な、前処理装置及びそれを用いた質量分析装置を実現することである。

上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。

生体試料前処理装置において、生体試料から特定の成分を精製・濃縮する固相抽出カートリッジと、前記固相抽出カートリッジを保持するカートリッジ保持部と、前記カートリッジ保持部を無限軌道上で搬送できるカートリッジ搬送手段と、生体試料を上記カートリッジ保持部に保持された固相抽出カートリッジに吐出するサンプルプローブと、水系溶媒を上記カートリッジ保持部に保持された固相抽出カートリッジに吐出する水系溶媒プローブと、有機系溶媒を上記カートリッジ保持部に保持された固相抽出カートリッジに吐出する有機系溶媒プローブと、前記カートリッジ保持部に保持された固相抽出カートリッジに空気圧力を負荷する圧力負荷部と、前記カートリッジ搬送手段、サンプルプローブ、水系溶媒プローブ、有機系溶媒プローブ及び圧力負荷部の動作を制御するコントロール部とを備える。

消耗品の使用点数が少なく、多項目の測定対象物質の分離・精製を一連の固相抽出工程により、高効率に行うことが可能な、前処理装置及びそれを用いた質量分析装置を実現することができる。

本発明の実施例が適用される自動分析装置の概略構成図である。 図１に示した自動分析装置の固相抽出部の概略拡大図である。 本発明の実施例における分析工程の進行パターンを示す図である。 図１に示したコントロール部の機能ブロック図である。 本発明の実施例における溶媒用プローブの概念図である。 本発明の実施例における同時並行分析工程の進行パターンのうち、回転のタイミングを表す概念図である。 本発明における実施例の変形例であり、カートリッジ保持部が２箇所および圧力負荷部が１箇所の装置構成概念図である。 本発明における実施例の変形例であり、カートリッジ保持部が１０箇所および圧力負荷部が５箇所の装置構成概念図である。 本発明における実施例の変形例であり、カートリッジ保持部が多連になっている場合の装置構成概念図である。

近年、質量分析法を臨床に応用する動きが広まっている。これは、従来技術である抗原−抗体反応を利用する免疫法を用いた自動分析装置では、交差反応によりデータ精度の信頼性の問題があるのに対して、質量分析法では測定対象物質の質量に基づいて測定するので交差反応なく、高精度識別を可能にする技術であるためである。

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り、特に、ＭＳ／ＭＳ解析やＭＳ^ｎ解析の手法は、測定対象物質および測定対象物質をフラグメント化した物質の両方を質量分析可能なことにより、類似構造成分どうしの高精度識別を可能にする技術である。質量分析法を臨床応用する場合、固相抽出等を用いたサンプルの前処理（精製・濃縮）は必須であり、サンプル前処理から分析・検査までの全工程の自動化が望まれるようになってきている。

このため、本発明の実施例は、サンプル前処理から分析・検査までの全工程の自動化が可能な構成となっている。

以下、本発明に係る自動分析装置の実施例を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に説明する実施例は発明の一例を示したものであって、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は、本発明が適用される自動分析装置の概念図（上面図）であり、図２は、図１に示した例における、特に固相抽出部の概念図である。

まず、本発明の実施例１における固相抽出部の構成について、図１、図２を参照して説明する。

なお、ビーズの種類を異ならせた、複数モードの固相抽出カートリッジが存在し、抽出する試料の物性に応じてモードを変え、複数回、固相抽出工程を行い、分析精度を向上することができる。

図２に示した、本発明の固相抽出部は、全血および血清等の生体サンプルから特定の成分を精製・濃縮する固相抽出カートリッジ３と、固相抽出カートリッジ３を保持するカートリッジ保持部４と、カートリッジ保持部４を無限軌道上（図示した例では、回転起動上）で搬送できるカートリッジ搬送手段１と、カートリッジ保持部４に圧力を負荷する圧力負荷部７と、固相抽出カートリッジ３から溶出された抽出液を受ける受容器５と、受容器５を保持する受容器保持部６と、受容器保持６を搬送する受容器搬送手段２と、サンプルおよび試薬を吸引・吐出するサンプルプローブ１２と、水系溶媒を吐出する水系溶媒プローブ１３と、有機溶媒を吐出する有機溶媒用プローブ１４と、溶出された抽出液を吸引・吐出し質量分析計に導入する溶出液用プローブ２３および溶出液用プローブ２３を洗浄する洗浄ポート２８から構成される。

カートリッジ保持部４は、円環状のカートリッジ搬送手段１に形成され，上面部に固相抽出カートリッジ３が挿入される開口部を有し、下面部は、固相抽出カートリッジ３の径より小の開口部を有し、固相抽出カートリッジ３を支持し、固相抽出カートリッジ３から抽出された溶液等が、カートリッジ保持部４の下面部から下部方向に落下する構成となっている。

また、圧力負荷部７は、２つのシリンダー内に内蔵されており、これらピストンのそれぞれを押圧する手段により、空気圧を下方向、つまり、カートリッジ保持部４に保持された固相抽出カートリッジ３に向けて空気圧力が印加される。

次に、図２に示した固相抽出部以外の自動分析装置全体の装置構成について図１に基づいて説明する。

図１において、自動分析装置の全体の装置構成は、固相抽出カートリッジ３を保管するカートリッジ保管部８と、カートリッジ保管部８から固相抽出カートリッジ３をカートリッジ保持部４へ搬送するカートリッジ搬送アーム９と、受容器５を保管する受容器保管部１０と、受容器保管部１０から受容器５を受容器保持部６へ搬送する受容器搬送アーム１１と、サンプル容器２１を載せるラック２０を搬送するサンプル搬送機構１９と、各測定対象物質に対応した内部標準物質が注入されている試薬容器１６を保管する試薬保管部１５と、ディスポーザブルの分注チップ１８を保管するチップ保管部１７と、分注チップ１８と固相抽出カートリッジ３および受容器５を廃棄する廃棄口２２と、ポンプ２４から質量分析部２７へ送液が行われている流路上に溶出液を導入する溶出液注入部２５と、測定対象物質をイオン化するイオン化部２６と、イオン化された測定対象物質を質量／荷数（ｍ／ｚ）に基づいて分析する質量分析部２７および前述した固相抽出部等の動作を制御するコントロール部２９とを備えている。

カートリッジ搬送手段１と受容器搬送手段２とは、同一の回転軸を有し、カートリッジ搬送手段１が上方に配置され、受容器搬送手段２がカートリッジ搬送手段１の下方に配置されている。そして、カートリッジ搬送手段１には４つのカートリッジ保持部４が形成され、受容器搬送手段２には、４つの受容器保持部６が形成されている。４つのカートリッジ保持部４のそれぞれと４つの受容器保持部６のそれぞれとは、互いに対向する位置に配置され、カートリッジ保持部４に保持された固相カートリッジ３からの抽出又は排出された溶液等が、受容器保持部６に保持された受容器５に収容される。

次に、コントロール部２９の構成について図４を参照して説明する。

図４において、自動分析装置１０１の質量分析部２７から出力された情報は、Ａ／Ｄ変換器１０３を経由しインターフェース１０９を介してコンピュータ１０２に入り、測定対象物質の濃度が計算される。計算された濃度に基づく測定対象物質の分析結果は、インターフェース１０９を介してプリンタ１０４に印字出力するか、またはタッチパネル付ＬＣＤ１０５に画面出力すると共に、メモリ１０６に格納される。インターフェース１０９はシリンジ機構１０７およびポンプ機構１０８にも接続され、サンプルプローブ１２、水系溶媒プローブ１３、有機溶媒プローブ１４、溶出液用プローブ２３による溶液等の吸引・吐出を制御することができる。

また、カートリッジ搬送アーム９及び受容器搬送アーム１１のアーム駆動機構１１０、カートリッジ搬送手段１及び受容器搬送手段２の駆動機構１１１、圧力負荷部７の駆動機構１１２も、インターフェース１０９を介してコンピュータ１０２に接続され、これらの動作がコンピュータ１０２により制御される。

本発明の実施例１における自動分析装置を用いた分析の手順について、図３を参照して、説明する。説明は、固相抽出の５つの工程および質量分析部での測定工程の順番に従って行なうこととする。

図３は分析工程の進行パターンを示す図であり、固相抽出の５つの工程は、具体的には、（１）有機溶媒を固相抽出材に通液させる固相抽出材のコンディショニング工程、（２）水系溶媒を固相抽出材に通液させる固相抽出材の平衡化工程、（３）サンプルを固相抽出材に通液させる測定対象物質の固相抽出材への保持工程、（４）水を固相抽出材に通液させる洗浄工程、（５）有機溶媒を固相抽出材に通液させ測定対象物質を固相抽出材から溶出させる工程である。

まず、有機溶媒を固相抽出材に通液させる固相抽出材のコンディショニング工程について説明する。
なお、以下の動作は、主にコントロール部２９により制御される。

カートリッジ保管部８および受容器保管部１０に、それぞれ保管されている固相抽出カートリッジ３および受容器５が、カートリッジ搬送アーム９および受容器搬送アーム１１によりカートリッジ保持部４および受容器保持部６にそれぞれ装着される。

そして、カートリッジ保持部４に装着された固相抽出カートリッジ３へ有機溶媒用プローブ１４からメタノールが吐出される。この工程は図２に示した位置Ａで行われる。カートリッジ保管部８に保管されている固相抽出カートリッジ３は、例えば逆相、順相、イオン交換およびサイズ排除、または複数のモードをミックスした抽出材ゲルが充填された固相抽出カートリッジが複数用意されており、ユーザーがタッチパネル付ＬＣＤ１０５に測定対象物質を入力するとインターフェース１０９を介してメモリ１０６に格納されている測定対象物質ごとの測定条件が呼び出され、適切な固相抽出カートリッジ３が選択される。

次に、カートリッジ搬送手段１はメタノールを添加した固相抽出カートリッジ３が保持されているカートリッジ保持部４が、図２に示したＢの位置まで回転する。このとき、カートリッジ搬送手段１の下方に位置する受容器搬送手段２は同軸上で回転することとなり、カートリッジ保持部４と受容器保持部６は相対位置を保ったまま移動する。

そして、図２に示した位置ＢおよびＤの上方に位置する圧力負荷部７が、位置Ｂのカートリッジ保持部４に向かって降下し、空気圧力を負荷することで固相抽出カートリッジ３内へメタノールが通液され、固相抽出材のコンディショニングが行われる。通液したメタノールの廃液は、受容器５に溜まることになる。

次に、水系溶媒を固相抽出材に通液させる固相抽出材の平衡化工程について説明する。カートリッジ搬送手段１は、固相抽出カートリッジ３が保持されているカートリッジ保持部４が、図２に示したＣの位置まで回転する。このとき、同様にカートリッジ保持部４と受容器保持部６とは相対位置を保ったまま移動する。

そして、コンディショニング後の固相抽出カートリッジ３へ水系溶媒用プローブ１３から水が吐出される。続いて、カートリッジ搬送手段１は固相抽出カートリッジ３が保持されているカートリッジ保持部４がＤの位置まで回転する。このとき、同様にカートリッジ保持部４と受容器保持部６とは相対位置を保ったまま移動する。そして、位置ＢおよびＤの上方に位置する圧力負荷部７が、位置Ｄのカートリッジ保持部４に向かって降下し、空気圧力を負荷することで固相抽出カートリッジ３内へ水が通液され、固相抽出材の平衡化が行われる。通液した水の廃液は、受容器５に溜まることになる。

次に、サンプルを固相抽出材に通液させる測定対象物質の固相抽出材への保持工程について説明する。カートリッジ搬送手段１は、固相抽出カートリッジ３が保持されているカートリッジ保持部４がＡの位置まで回転する。このとき、同様にカートリッジ保持部４と受容器保持部６は互いの相対位置を保ったまま移動する。そして、サンプルプローブ１２がチップ保管部１７の上方まで移動し分注チップ１８が、サンプルプローブ１２に装着される。そして、分注チップ１８が装着されたサンプルプローブ１２が、試薬容器１６の上方まで移動し、試薬容器１６から内部標準物質の吸引を行い、平衡化後の固相抽出カートリッジ３へ吐出する。

そして、サンプルプローブ１２は、サンプル搬送機構１９により搬送されてきたラック２０の上方に移動し、サンプル容器２１からサンプルの吸引を行い、カートリッジ搬送手段１の固相抽出カートリッジ３へ吐出すると同時に、カートリッジ３内のサンプル及び内部標準物質が混合した溶液の吸引・吐出を複数回繰り返すことで溶液を攪拌する。

次に、サンプルプローブ１２は、廃棄口２２の上方まで移動し使用済みのチップ１８を廃棄する。そして、カートリッジ搬送手段１は、固相抽出カートリッジ３が保持されているカートリッジ保持部４がＢの位置となるように回転する。このとき、同様にカートリッジ保持部４と受容器保持部６とは、互いに相対位置を保ったまま移動する。

そして、位置ＢおよびＤの上方に位置する圧力負荷部７が、位置Ｂのカートリッジ保持部４に向かって降下し、空気圧力を負荷することで固相抽出カートリッジ３内へサンプルおよび内部標準物質が通液され、測定対象物質の固相抽出材への保持が行われる。通液したサンプル溶液は、受容器５に溜まることになる。

次に、水を固相抽出材に通液させる洗浄工程について説明する。カートリッジ搬送手段１は固相抽出カートリッジ３が保持されているカートリッジ保持部４がＣの位置になるまで回転する。このとき、同様にカートリッジ保持部４と受容器保持部６とは互いに相対位置を保ったまま移動する。そして、測定対象物質が保持された固相抽出カートリッジ３へ水系溶媒用プローブ１３から水が吐出される。

続いて、カートリッジ搬送手段１は、固相抽出カートリッジ３が保持されているカートリッジ保持部４がＤの位置となるまで回転する。このとき、同様にカートリッジ保持部４と受容器保持部６とは相対位置を保ったまま移動する。そして、位置ＢおよびＤの上方に位置する圧力負荷部７が、位置Ｄのカートリッジ保持部４に向かって降下し、空気圧力を負荷することで固相抽出カートリッジ３内へ水が通液され、固相抽出材の洗浄が行われる。通液した水は、受容器５に溜まることになる。

次に、有機溶媒を固相に通液させ測定対象物質を固相抽出材から溶出させる工程について説明する。カートリッジ搬送手段１は固相抽出カートリッジ３が保持されているカートリッジ保持部４がＡの位置となるまで回転する。このとき、同様にカートリッジ保持部４と受容器保持部６とは互いに相対位置を保ったまま移動する。

そして、受容器搬送アーム１１により廃液が溜まっている受容器５が廃棄口２２の上方まで移動され、廃棄される。そして、受容器搬送アーム１１が受容器保管部１０の上方に移動し、新しい受容器５を受容器保持部６に装着する。

次に、上述したようにして洗浄が行われた固相抽出カートリッジ３へ有機溶媒用プローブ１４からメタノールが吐出される。そして、カートリッジ搬送手段１は固相抽出カートリッジ３が保持されているカートリッジ保持部４がＢの位置となるまで回転する。このとき、同様にカートリッジ保持部４と受容器保持部６とは互いに相対位置を保ったまま移動する。

そして、位置ＢおよびＤの上方に位置する圧力負荷部７が、位置Ｂのカートリッジ保持部４に向かって降下し空気圧力を負荷することで固相抽出カートリッジ３内へメタノールが通液され、測定対象物質の溶出が行われる。溶出された測定対象物質は、受容器５に収容される。

以上の工程について、簡略化して説明すると、固相抽出材のコンディショニングにおいては、位置Ａで有機溶媒が、固相抽出カートリッジ３に添加され（１工程）、位置Ｂで圧力負荷により有機溶媒が固相に通液され（２工程）、位置Ｃで水系溶媒が固相抽出材に添加され（３工程）、位置Ｄで圧力負荷により水系溶媒が固相に通液される（４工程）。

続いて、搬送手段１は、位置Ｄから位置Ａに回転し、位置Ａで試薬及びサンプルが固相抽出カートリッジ３に添加され（５工程）、位置Ｂで圧力負荷により試料が固相抽出材に保持され（６工程）、位置Ｃで水系溶媒が固相抽出材に添加され（７工程）、位置Ｄで圧力負荷により水系溶媒が固相抽出材に通液され、洗浄される（８工程）。

続いて、搬送手段１は、位置Ｄから位置Ａに回転し、位置Ａで有機溶媒が固相抽出カートリッジ３に添加され（９工程）、位置Ｂで圧力負荷により固相抽出材の測定対象物が溶出され（１０工程）、受容器５に収容される。

上述したように、１０工程について、Ａ〜Ｄの４つの位置で、カートリッジ保持部１、受容器搬送手段２の回転動作、プローブ１２〜１４、圧力負荷部７が動作することにより実行されている。

次に、質量分析部２７での測定工程について説明する。カートリッジ搬送手段１は固相抽出カートリッジ３が保持されているカートリッジ保持部４がＣの位置となるまで回転する。このとき、同様にカートリッジ保持部４と受容器保持部６とは互いに相対位置を保ったまま移動する。

そして、溶出液用プローブ２３により受容器５内の測定対象物質を含む溶出液が吸引され、溶出液注入口２５に溶出液が注入される。溶出液注入口２５は、ポンプ２４から送液が行われる流路上に位置し、Ｆｌｏｗ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ（ＦＩＡ）法でイオン化部２６まで到達した測定対象物質は、高温、高電圧化でイオン化され質量分析部２７へ導入される。

ＦＩＡは、ポンプ２４から送液が行われている流路上にサンプルを導入する方法であり、通常の高速液体クロマトグラフィー／質量分析計（ＬＣ／ＭＳ）に比べて時間は大幅に短縮されるが、カラムによる分離は行わないため、サンプル成分が同時にＭＳに導入されることになる。

溶媒は、１０ｍＭのギ酸アンモニウムを含む７０％メタノール溶液を用いて、流速１００マイクロリットル／分で送液を行った。質量分析部２７においては、ＭＳモードは、選択性の高い三連四重極質量分析計のＭＲＭ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｒｅａｃｔｉｏｎ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ）モード用い、分析時間２分に設定した。

ＭＲＭ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情報で同定が可能となる。質量分析部２７は、三連四重極質量分析計のほかにイオントラップ型質量分析計、飛行時間型質量分析計、四重極質量分析計およびフーリエ変換質量分析計を用いることも可能である。

次に、カートリッジ搬送手段１は固相抽出カートリッジ３が保持されているカートリッジ保持部４がＤの位置となるまで回転し、圧力負荷部７により空気圧力が負荷される。そして、カートリッジ搬送手段１は固相抽出カートリッジ３が保持されているカートリッジ保持部４がＡの位置となるまで移動する。そして、カートリッジ搬送アーム９および受容器搬送アーム１１により固相抽出カートリッジ３および受容器５が廃棄口２２の上方まで移動され、それぞれ廃棄される。

そして、カートリッジ搬送アーム９および受容器搬送アーム１１がカートリッジ保管部９および受容器保管部１０の上方に移動し、新しい固相抽出カートリッジ３および受容器５がカートリッジ保持部４および受容器保持部６にそれぞれ装着される。

この実施例１においては、４箇所のカートリッジ保持部４および２箇所の圧力負荷部７を備え、位置Ｂと位置Ｄにある圧力負荷位置と、位置Ａと位置Ｃにあるサンプルおよび溶媒添加位置（圧力負荷部７の下部に位置しないカートリッジ保持部４）とが、回転体であるカートリッジ搬送手段１に、円周上に交互に配置されているため、カートリッジ搬送手段１が回転することで、サンプル添加、溶媒添加、圧力負荷動作が行なわれる位置を切り換えることができる。これによって、これらサンプル添加、溶媒添加、圧力負荷動作を連続して行なうことができ、プローブやアームの移動距離が短くアクセス効率が良く、機構の簡素化が図れる。

また、位置Ａと位置Ｃの溶媒添加位置において、溶媒抽出の工程進行パターンから有機溶媒は常に位置Ａの溶媒添加位置で添加され、水系溶媒は常に位置Ｃの溶媒添加位置で添加されるため、水系溶媒専用の水系溶媒用プローブ１３と有機溶媒専用の有機溶媒用プローブ１４を設けることができ、かつ、プローブ１３、１４が、吸引・吐出動作のための回転や上下移動以外には移動する必要がない。

水系溶媒用プローブ１３と有機溶媒用プローブ１４は、図５に示すように溶媒を貯めておく貯留タンク２０５と、溶媒を送液するポンプ２０４と、給水バルブ２０３と、適量の溶媒を吸引するシリンジ機構２０２と、溶媒を吐出するプローブ２０１とを備える。

吐出位置は固定でありプローブ１３、１４は移動する必要なく、またプローブ１３、１４ごとに溶媒は専用であるため、専用以外のチップの交換も必要なく、構成要素が単純であり装置のコンパクト化および低コスト化が可能である。

また、本発明の実施例１では、溶媒添加位置と圧力負荷部とを交互に配置していることで、４つの動作を同時に並列処理可能となり、スループットが向上する。具体的には、図６に示すように、１つめのサンプル処理のために、固相抽出カートリッジ３および受容器５を装着し、メタノールが添加され、カートリッジ搬送手段１が位置Ｂまで回転した後に、２つめのサンプル処理を始めることができる。

同様に、３つめのサンプル処理は１つめのサンプルが位置Ｃに位置し、２つめのサンプルが位置Ｂに位置した後に始めることができる。４つめのサンプルも同様である。同時並列処理をする場合、カートリッジ搬送手段１の回転のタイミングは、図６に示すように、並行処理しているサンプル全ての回転までの工程が完了した後に回転することになる。

また、使用する溶液量も少なく、低コスト化を図ることができる。例えば、１サンプルあたり、固相抽出工程ではメタノールが、４００マイクロリットル（２００マイクロリットル掛ける２）、水が４００マイクロリットル（２００マイクロリットル掛ける２）、サンプルが１００マイクロリットル、内部標準物質が１０マイクロリットル、質量分析工程を合わせても１ｍリットル程度の溶液使用量で抑えられるため低コスト化が実現でき、廃液量も少ないので廃液処理コストも低減できる。

本発明の実施例１では、カートリッジ保持部４および圧力負荷部７の数はそれぞれ４箇所および２箇所である構成であるが、カートリッジ保持部４および圧力負荷部７の数は、相反する装置のコンパクト化とスループット向上の要因となる。コンパクト化を優先する場合は、例えば、図７に示したように２箇所のカートリッジ保持部４および１箇所の圧力負荷部７を備えた装置構成が適当である。この構成では、並列処理はできないためスループットの点では劣り、また、試薬および溶媒を添加する位置が一箇所になってしまい、それぞれプローブおよびアーム類の稼動位置が干渉しないようにする必要が生じる。

一方、スループットを優先する場合は、例えば図８に示すように１０箇所のカートリッジ保持部４および５箇所の圧力負荷部７を備えた装置構成が適当である。この構成では、カートリッジ搬送手段１が一周する間に固相抽出の一連の工程が終了することになるが、受容器保管部１０、受容器搬送アーム１１および廃棄口２２が多数箇所必要となる。また、水およびメタノールの添加位置は固定されないので、水溶媒用プローブ１３および有機溶媒用プローブ１４の溶媒添加位置は可動式となり、装置面積が大きくなるとともに、装置構成および個々のパーツの構成が複雑になる。

また、スループットを優先する場合、図９に示すように、本発明の実施例１のカートリッジ保持部４を多連（図示した例では３連）の構成とすることも考えられる。図９に示した場合であれば、装置面積を大きくすることなしにスループットの向上が望め、水溶媒用プローブ１３および有機溶媒用プローブ１４の溶媒添加位置は固定できる。図９には、３連の場合の例を示したが少なくとも２連以上の場合が考えられる。

また、本発明の実施例においては、サンプルの精製度を高めるためにモードの異なる固相抽出カートリッジ３で複数回、例えば一段目ではイオン交換モードで抽出を、２段目では逆相モードで抽出を行うことで精製度が向上し、個体差があるサンプル等でもデータ信頼性が向上する。この場合は通常の工程進行パターンとは異なるが、通常の工程進行パターンはカートリッジ搬送手段２が３周することで終了するが、この場合は６周することとなる。

以上に示したように、４箇所のカートリッジ保持部４が無限軌道上で搬送できるカートリッジ搬送手段１に等間隔で位置し、２箇所の圧力負荷部７がカートリッジ搬送手段１の、互いに対向するカートリッジ保持部４の上方に位置することで、固相抽出の５つの工程を繰り返し実行し、消耗品のコストを抑え、多項目の測定対象物質を分離・精製する場合に一連の固相抽出工程が効率良く行うことができ、かつ、コンパクトで処理速度の高い自動分析装置を提供することが可能である。

なお、上述した例においては、円形カートリッジ搬送手段１と円形受容器搬送手段２とが、同一の回転軸を中心にして回転し、カートリッジ保持部４と受容器保持部６とが、上下方向に対外に対向して回転するように構成したが、円形カートリッジ搬送手段１と円形受容器搬送手段２とは、互いに異なる回転軸を中心にして回転するように構成することもできる。

この場合、円形カートリッジ搬送手段１と円形受容器搬送手段２とは、互いにオフセット状態となるように配置され、カートリッジ搬送手段１の位置Ｂにおいて、カートリッジ保持部４と受容器搬送手段２の受容器保持部６とが、上下方向に互いに対向する構成とし、他の位置Ａ、Ｃ、Ｄでは、互いに対向しない構成とすることもできる。

つまり、受容器搬送手段２の受容器保持部６に保持された受容器５は、カートリッジ保持部４に保持された固相抽出カートリッジ３からの測定対象物の溶出液を収容し、固相抽出材コンディショニングにおける溶媒等は、他の容器に収容する構成とすることもできる。

このようなオフセット構成とすれば、受容器搬送手段２の上方空間を開放空間とすることができ、溶出液取り出しプローブ２３の設計自由度を大きくすることができる。

１・・・カートリッジ搬送手段、２・・・受容器搬送手段、３・・・固相抽出カートリッジ、４・・・カートリッジ保持部、５・・・受容器、６・・・受容器保持部、７・・・圧力負荷部、８・・・カートリッジ保管部、９・・・カートリッジ搬送アーム、１０・・・受容器保管部、１１・・・受容器搬送アーム、１２・・・サンプルプローブ、１３・・・水系溶媒用プローブ、１４・・・有機溶媒用プローブ、１５・・・試薬保管部、１６・・・試薬容器、１７・・・チップ保管部、１８・・・分注チップ、１９・・・サンプル搬送機構、２０・・・ラック、２１・・・サンプル容器、２２・・・廃棄口、２３・・・溶出液用プローブ、２４・・・ポンプ、２５・・・溶出液注入部、２６・・・イオン化部、２７・・・質量分析部、２８・・・洗浄ポート、２９・・・コントロール部、１０１・・・自動分析装置、１０２・・・コンピュータ、１０３・・・Ａ／Ｄ変換器、１０４・・・プリンタ、１０５・・・タッチパネル付ＬＣＤ、１０６・・・メモリ、１０７・・・シリンジ機構、１０８・・・ポンプ機構、１０９・・・インターフェース、１１０・・・アーム駆動機構、１１１・・・搬送手段駆動機構、１１２・・・圧力負荷部駆動機構、２０１・・・プローブ、２０２・・・分注機構、２０３・・・給水バルブ、２０４・・・ポンプ、２０５・・・タンク

Claims (14)

1. 生体試料から特定の成分を精製・濃縮する固相カートリッジ（３）と、
   前記固相カートリッジ（３）を保持するカートリッジ保持部（４）と、
   前記カートリッジ保持部（４）を無限軌道上で搬送できるカートリッジ搬送手段（１）と、
   生体試料を前記カートリッジ保持部（４）に保持された固相カートリッジ（３）に吐出するサンプルプローブ（１２）と、
   水系溶媒を上記カートリッジ保持部（４）に保持された固相カートリッジ（３）に吐出する水系溶媒プローブ（１３）と、
   有機系溶媒を上記カートリッジ保持部（４）に保持された固相カートリッジ（３）に吐出する有機系溶媒プローブ（１４）と、
   前記カートリッジ保持部（４）に保持された固相カートリッジ（３）に空気圧力を負荷する圧力負荷部（７）と、
   前記カートリッジ搬送手段（１）、サンプルプローブ（１２）、水系溶媒プローブ（１３）、有機系溶媒プローブ（１４）及び圧力負荷部（７）の動作を制御するコントロール部（２９）と、
   前記固相抽出カートリッジ（３）から溶出された抽出液を受ける受容器（５）と、
   前記受容器（５）を保持する受容器保持部（６）と、
   前記受容器保持部（６）を搬送できる受容器搬送手段（２）と、
   を備え、
   前記受容器搬送手段（２）の上方に前記カートリッジ搬送手段（１）を配置し、前記コントロール部（２９）は、サンプル添加工程、溶媒添加工程、圧力負荷工程の３工程を制御し、少なくとも２つの前記工程を前記少なくとも２つの固相抽出カートリッジに対して同時に行い、
   前記圧力負荷工程において、少なくとも一つの受容器（５）が圧力負荷部の下部に位置するように前記カートリッジ搬送手段（１）と前記受容器搬送手段（２）とを駆動すること、
   を特徴とする生体試料前処理装置。
2. 請求項１に記載の生体試料の前処理装置において、
   前記受容器搬送手段（２）は前記受容器保持部（６）を無限軌道上で搬送できることを特徴とする生体試料の前処理装置。
3. 請求項２に記載の生体試料前処理装置において、前記コントロール部（２９）は、前記カートリッジ搬送手段（１）を回転させ、前記サンプルプローブ（１２）により吐出された試料が添加された固相カートリッジ（３）を、前記圧力負荷部（７）が位置する近辺まで移動させ、前記圧力負荷部（７）により前記固相カートリッジ（３）に空気圧力を負荷して、前記試料を固相カートリッジ（３）の固相に保持させ、前記水系溶媒プローブ（１３）が位置する近辺まで、前記固相カートリッジ（３）を移動させ、前記水系溶媒プローブ（１３）により前記固相カートリッジ（３）の固相に水系溶媒を吐出させ、前記固相カートリッジ（３）を、前記圧力負荷部（７）が位置する近辺まで移動させ、前記圧力負荷部（７）により前記固相カートリッジ（３）に空気圧力を負荷して洗浄し、前記有機系溶媒プローブ（１４）が位置する近辺まで、前記固相カートリッジ（３）を移動させ、前記有機系溶媒プローブ（１４）により前記固相カートリッジ（３）の固相に所定の有機系溶媒を吐出させ、前記固相カートリッジ（３）を、前記圧力負荷部（７）が位置する近辺まで移動させ、前記圧力負荷部（７）により前記固相カートリッジ（３）に空気圧力を負荷して前記特定成分を溶出させることを特徴とする生体試料の前処理装置。
4. 請求項２に記載の生体試料の前処理装置から溶出された生体試料の特定の成分を導入する溶出液注入部（２５）と、この溶出液注入部（２５）に注入された溶出液を質量分析する質量分析部（２７）とを備えることを特徴とする質量分析装置。
5. 請求項２に記載の生体試料の前処理装置において、４箇以上の前記カートリッジ保持部（４）が無限軌道上で搬送できるカートリッジ搬送手段（１）に等間隔で位置し、２箇の前記圧力負荷部（７）は、前記カートリッジ保持部（４）が移動する無限軌道上の上方に位置することを特徴とする生体試料の前処理装置。
6. 請求項５に記載の生体試料の前処理装置において、前記受容器搬送手段（２）は、前記カートリッジ保持部（４）と上下対となる４箇の受容器保持部（６）を備えることを特徴とする生体試料の前処理装置。
7. 請求項２に記載の生体試料の前処理装置において、２箇の前記カートリッジ保持部（４）が無限軌道上で搬送できるカートリッジ搬送手段（１）に等間隔で位置し、１箇の前記圧力負荷部（７）が前記カートリッジ保持部（４）が移動する無限軌道上の上方に位置することを特徴とする生体試料の前処理装置。
8. 請求項７に記載の生体試料の前処理装置において、前記受容器搬送手段（２）は、前記カートリッジ保持部（４）と上下対となる２箇の受容器保持部（６）を備えたことを特徴とする生体試料の前処理装置。
9. 請求項２に記載の生体試料の前処理装置において、１０箇の前記カートリッジ保持部（４）が無限軌道上で搬送できるカートリッジ搬送手段（１）に等間隔で位置し、５箇の前記圧力負荷部（７）は、前記カートリッジ搬送手段（１）の上方に位置することを特徴とする前処理装置。
10. 請求項９に記載の生体試料の前処理装置において、前記受容器搬送手段（２）は、前記カートリッジ保持部（４）と上下対となる１０箇所の受容器保持部（６）を備えたことを特徴とする生体試料の前処理装置。
11. 請求項２に記載の生体試料の前処理装置において、前記カートリッジ保持部（４）が無限軌道上で搬送できるカートリッジ搬送手段（１）に等間隔で位置し、かつ少なくとも２以上の多連の構成になっていることを特徴とする生体試料の前処理装置。
12. 請求項２に記載の生体試料の前処理装置において、前記カートリッジ搬送手段（１）は円形であり、３周することで一連の工程が終了することを特徴とする生体試料の前処理装置。
13. 請求項２に記載の装置において、固相カートリッジ（３）から溶出された抽出液を受ける受容器（５）から、溶出液をモードの異なる固相カートリッジ（５）で再度固相抽出工程を行うことを特徴とする生体試料の前処理装置。
14. 生体試料から特定の成分を精製・濃縮する少なくとも２つの固相カートリッジ（３）と、
    前記固相カートリッジ（３）を保持するカートリッジ保持部（４）と、
    前記カートリッジ保持部（４）を無限軌道上で搬送できるカートリッジ搬送手段（１）と、
    生体試料を上記カートリッジ保持部（４）に保持された固相カートリッジ（３）に吐出するサンプルプローブ（１２）と、
    水系溶媒を上記カートリッジ保持部（４）に保持された固相カートリッジ（３）に吐出する水系溶媒プローブ（１３）と、
    有機系溶媒を前記カートリッジ保持部（４）に保持された固相カートリッジ（３）に吐出する有機系溶媒プローブ（１４）と、
    前記カートリッジ保持部（４）に保持された固相カートリッジ（３）に空気圧力を負荷する圧力負荷部（７）と、
    前記カートリッジ搬送手段（１）、サンプルプローブ（１２）、水系溶媒プローブ（１３）、有機系溶媒プローブ（１４）及び圧力負荷部（７）の動作を制御するコントロール部（２９）と、
    前記固相抽出カートリッジ（３）から溶出された抽出液を受ける受容器（５）と、
    前記受容器（５）を保持する受容器保持部（６）と、
    前記受容器保持部（６）を搬送できる受容器搬送手段（２）と、
    を備え、
    圧力負荷部（７）を少なくとも２つ以上有し、
    前記受容器搬送手段（２）の上方に、前記カートリッジ搬送手段（１）を配置し、前記コントロール部（２９）は、サンプル添加工程、溶媒添加工程、圧力負荷工程の３工程を制御し、少なくとも２つの前記工程を前記少なくとも２つの固相抽出カートリッジに対して同時に行い、
    前記圧力負荷工程において、少なくとも２つの受容器（５）が圧力負荷部の下部に位置するように前記カートリッジ搬送手段（１）と前記受容器搬送手段（２）とを駆動すること、
    を特徴とする生体試料前処理装置。

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