JP2008020275A - 自動固相抽出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタ付き容器の吐出口に付着した液滴を確実に落下させることができる自動固相抽出装置を提供すること。
【解決手段】液体の吸引及び吐出が可能な分注ヘッド６と、該分注ヘッド６を移動させるためのロボット（移送手段）と、前記分注ヘッド６が移動可能な範囲の鉛直下方向位置に配置されたフィルタ付き容器１１と、該フィルタ付き容器１１から液体を吸引する真空吸引手段と、該真空吸引手段によって真空吸引された液体を回収する回収容器１３ａを備えた自動固相抽出装置において、前記フィルタ付き容器１１に振動を与える加振手段を設ける。
【選択図】図４

Description

本発明は、医薬品、農薬、水等に含まれる有機化学成分の分析の前処理操作としての固相抽出操作を自動的に行うための自動固相抽出装置に関するものである。

医薬品や農薬等の試料溶液に含有された化学物質の分析を行う手法として、例えば液体クロマトグラフィー分析が知られている。この分析には前処理操作としての固相抽出操作が必要であるが、この固相抽出操作は、固定相となる吸着剤を詰めた長形円筒の固相抽出管（カラム）に、その上方から試料溶液を滴下させて溶質を固定相に吸着させた後、溶剤を流して固定相に吸着されている溶質を分離して目的成分を溶かし出す操作である。そして、この前処理操作としての固相抽出操作を行った後、目的成分が含まれた溶液を検出器（例えば、示差屈折検出器、紫外吸収検出器、紫外分光光度計、蛍光光度計等）に掛けて成分を分析する。

ところが、液体クロマトグラフィー分析には、特に目的成分を溶かし出すまでの前処理操作に長時間を要し、マニュアル操作では非効率的であるため、近年、処理の効率化を図るためにこれらの前処理操作を自動的に行うものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２９９９１２号公報

特許文献１において提案されている技術では、固相抽出管（以下、「フィルタ付き容器」と称する）の下部の密閉空間を真空状態にすることによって、フィルタ付き容器内の液体を真空吸引（濾過）する方法が採用されている。この方法では、フィルタ付き容器内の液体は、真空吸引されることによって、フィルタ付き容器の下部に設けられたフィルタ部を通過し、吐出口から液滴となって回収容器に落下して回収される。

ここで、フィルタ付き容器は複数（例えば９６個）のウェルから成り、全てのウェルから液体が完全に回収容器に回収されることが理想であるが、現実には落下しないで吐出口の先端に液滴となって残ってしまう場合がある。これは、フィルタの精度や液体に含まれる不純物の僅かな濃度差等に起因して全てのウェルが完全に同じ速度で吸引されないため、幾つかのウェルに入った液体が他のウェルの液体に比べて早く真空吸引されると、既に空になったウェルを通じて回収容器内の真空度が低下し、他のウェルの真空吸引が十分に行えないためである。

又、液体の表面張力によって液滴が吐出口の外側に回り込んで付着してしまい、真空吸引だけでは完全に液滴を回収できない場合もある。

このように液滴が吐出口の先端に残ってしまうと、固相抽出（又は濾過）の精度に影響を及ぼし兼ねない。又、フィルタ付き容器は、回収容器を交換する必要があるために例えばロボットハンド等を用いて移動させる必要があるが、吐出口に付着した液滴が移動中に落下してコンタミネーションを引き起こす可能性もある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、フィルタ付き容器の吐出口に付着した液滴を確実に落下させることができる自動固相抽出装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、液体の吸引及び吐出が可能な分注ヘッドと、該分注ヘッドを移動させるための移送手段と、前記分注ヘッドが移動可能な範囲の鉛直下方向位置に配置されたフィルタ付き容器と、該フィルタ付き容器から液体を吸引する真空吸引手段と、該真空吸引手段によって真空吸引された液体を回収する回収容器を備えた自動固相抽出装置において、前記フィルタ付き容器に振動を与える加振手段を設けたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記移送手段が前記加振手段を兼ねることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、加振手段によってフィルタ付き容器に振動を与えることができるため、フィルタ付き容器の吐出口先端に付着した液滴を回収容器に落下させて回収することができ、コンタミネーション等の問題を解消することができる。

請求項２記載の発明によれば、移送手段が前記加振手段を兼ねるため、加振手段として特別な機構を追加する必要がなく、自動固相抽出装置のコストダウンと省スペース化を図ることができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る自動固相抽出装置の斜視図、図２は同自動固相抽出装置内の構成の詳細を示す斜視図である。

図１に示す自動固相抽出装置１は、装置本体２と、不図示の真空ポンプが内蔵された真空コントローラ１５と、これらを制御する制御装置３とで構成されている。ここで、制御装置３は、例えば汎用のパーソナル・コンピュータで構成され、ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信ケーブル４を介して装置本体２と真空コントローラ１５に電気的に接続されている。

又、装置本体２には、３次元空間を移動して位置決めが可能な移送手段であるロボット５と、このロボット５の先端に設けられた分注ヘッド６と、制御装置３に入力された条件に基づいて装置本体２を駆動する不図示の回路部が設けられている。ここで、ロボット５は、直交座標軸であるＸ軸・Ｙ軸・Ｚ軸に沿って３次元空間を移動可能であって、不図示のステッピングモータによって駆動され、所定の位置に位置決めされる。尚、ロボット５の駆動源としては、サーボモータ等、他の任意の手段を用いることができる。

前記分注ヘッド６は、一列に並んで配置された複数の分注チップ８を着脱可能であって、これに分注チップ８を装着することによって液体の吸引及び吐出を可能となる。即ち、分注ヘッド６に例えば１２本の分注チップ８を装着し、１２連の不図示のシリンジを１つのステッピングモータで駆動することによって、分注チップ８への液体の吸引動作及び分注チップ８からの液体の吐出動作が実行される。尚、シリンジ個々の間隔はフィルタ付き容器１１のウェル間隔と同じ９ｍｍピッチに設定されいる。

又、ロボット５に取り付けられた分注ヘッド６の可動範囲の下方には、２組の分注チップ容器９と、４つのプレート容器群１０と、フィルタ付き容器１１とこれを保持するキャリア１２と、回収容器１３及び試薬の分注に使用されて不要となった分注チップ８を廃棄するための廃棄容器１４が配置されている。

上記各分注チップ容器９には、縦１２本×横８本の計９６本の分注チップ８がフィルタ付き容器１１のウェル間隔と同じ９ｍｍピッチで配置されている。又、４つのプレート容器群１０には、試薬が入った試薬容器１０ａ，１０ｂと、標準溶液が入った標準溶液容器１０ｃ及び固相抽出を行うために前処理として予めサンプルを調製するために使用されるサンプル容器１０ｄが含まれている。尚、試薬容器１０ａ，１０ｂ内は複数の槽に区画されており、これらの槽には複数の試薬が収容されている。又、標準溶液容器１０ｃ及びサンプル容器１０ｄ内は縦１２個×横８この計９６このウェルに区画されており、標準溶液容器１０ｃ内には複数の標準溶液が収容されており、サンプル容器１０ｄには、固相抽出したい検体（サンプル）が予め収容されている。

更に、フィルタ付き容器１１は、回収容器１３の上部に配置されたキャリア１２内に載置されており、キャリア１２の上部左右には上向きに突出する凸部１２ａ，１２ｂが形成されている。

又、分注ヘッド６の左右には、キャリア１２に形成された前記凸部１２ａ，１２ｂに当接できるような幅で下向きにフック６ａ，６ｂが取り付けられており、ロボット５を移動させてフック６ａ，６ｂをキャリア１２の凸部１２ａ，１２ｂに引っ掛けることによって、キャリア１２を回収容器１３の手前側１３ａと奥側１３ｂに移動させることができる。

ここで、キャリア１２を回収容器１３に対して前後方向に移動させるが、固相抽出においては、フィルタ付き容器１１から真空吸引される液が必要な場合と不要な場合とがある。そのため、本実施の形態では、回収容器１３の手前側１３ａを不要な液を受ける側（「Ｌｏａｄ側」と称する）、奥側１３ｂを必要な液を受ける側（「Ｃｏｌｌｅｃｔ側」と称する）としている。

ところで、フィルタ付き容器１１には複数個のウェルが縦ｎ個×横ｍ個格子状に配置されるよう形成されており、例えば縦８個×横１２個の計９６個のウェルが形成されている。又、Ｌｏａｄ側回収容器１３ａに回収される液体は前述のように不要となる液体であるため、Ｌｏａｄ側回収容器１３ａには仕切りの無い容器を使用している。一方、必要な液体を受けるＣｏｌｌｅｃｔ側回収容器１３ｂは、フィルタ付き容器１１のそれぞれのウェルから回収される液体を個別に回収する必要があるため、フィルタ付き容器１１と同じピッチに区分けされたマイクロプレートが使用されている。

而して、ロボット５を移動させてフック６ａ，６ｂでキャリア１２の凸部１２ａ，１２ｂを押し付けることによって、キャリア１２内に載置されたフィルタ付き容器１１の下面と回収容器１３のＬｏａｄ側１３ａ又はＣｏｌｌｅｃｔ側１３ｂとで形成される空間を密閉し、前記真空コントローラ１５を駆動制御して前記空間内を選択的に真空状態とすることによって、フィルタ付き容器１１内の液体を回収容器１３のＬｏａｄ側１３ａ又はＣｏｌｌｅｃｔ側１３ｂに真空吸引する。

ところで、本実施の形態に係る自動固相抽出装置１においては、運転中に装置本体２の内部に手等を入れることができないように装置本体２が安全カバー１６で覆われており、万一、運転中に安全カバー１６を開けた場合には、ロボット５に供給する電源を遮断して該ロボット５の移動を停止するよう構成されている。

次に、本発明に係る自動固相抽出装置１を用いた具体的な運転例を図３に基づいて説明する。

図３は本発明に係る自動固相抽出装置１を用いた具体的な運転工程例を示す図であり、先ず、自動固相抽出装置１を使用する実験者は、運転を開始する前に制御装置３を用いて予め運転工程を決定し、決定した運転工程から必要とする分注チップ８や試薬類を制御装置３の画面に表示される配置画面に従って配置しておく。

図３に示す運転工程例３０のＳｔｅｐ１では、標準溶液容器１０ｃに予め入れられたＭｅＯＨ（メタノール）溶媒を５０μｌ吸引し、これをサンプル容器１０ｄに吐出する処理がなされるが、その処理は下記の要領に従ってなされる。

即ち、先ず、ロボット５を移動させ、分注チップ容器９に入れられた分注チップ８の上側開口部に、分注ヘッド６の下側先端のノズル部を圧入することによって、分注ヘッド６に分注チップ８を装着する。その後、分注ヘッド６を上方へ移動させて分注チップ８の装着を完了する。

次に、ＭｅＯＨ溶媒が収容されている標準溶液容器１０ｃの所定の列に分注ヘッド６を移動させ、これに装着された分注チップ８の先端がＭｅＯＨ溶媒に漬かる位置まで該分注ヘッド６を下降させる。そして、不図示のシリンジを吸引方向にコントロールして分注ヘッド６に装着された分注チップ８の内部にＭｅＯＨ溶媒を５０μｌ吸引した後、分注ヘッド６を上方へ移動させてＭｅＯＨ溶媒の吸引動作を完了する。

次に、サンプル容器１０ｄの指定されたエリアに分注ヘッド６を移動させ、シリンジを吐出方向にコントロールして分注チップ８内のＭｅＯＨ溶媒をサンプル容器１０ｄに吐出する。

上記ＭｅＯＨ溶媒の吸引及び吐出動作を指定された回数だけ繰り返した後、分注ヘッド６を廃棄容器１４の上方へと移動させ、不図示の分注チップ取り外し機構を駆動して不要となった分注チップ８を分注ヘッド６から取り外して廃棄容器１４内に廃棄すことによってＳｔｅｐ１の工程を終了する。

Ｓｔｅｐ２からＳｔｅｐ６までの工程は、試薬が異なることによる吸引する位置の違いや、分注する量に違いがあるものの、分注チップ８の装着から試薬の吸引、試薬の吐出、分注チップ８の廃棄に至るまでの流れは上記したＳｔｅｐ１の場合と同様である。

Ｓｔｅｐ２〜Ｓｔｅｐ６の工程は、試薬が異なることによる吸引位置の違いや、分注量に違いがあるものの、分注チップ８の装着から試薬の吸引と吐出を経て分注チップ８の廃棄に至るまでの流れは前記Ｓｔｅｐ１の流れと同様である。

次に、Ｓｔｅｐ７における「試薬→Ｌｏａｄに分注→真空吸引」の自動固相抽出装置１の動作について説明する。

先ず、キャリア１２が回収容器１３のＬｏａｄ側１３ａに移動していなければならない。ここで、キャリア１２がＬｏａｄ側１３ａに無い場合、分注ヘッド６のフック６ａ，６ｂをキャリア１２の凸部１２ａ，１２ｂに引っ掛けてキャリア１２をＬｏａｄ側１３ａに移動する。この場合、分注ヘッド６に分注チップ８を装着した状態では、分注ヘッド６のフック６ａ，６ｂがキャリア１２の凸部１２ａ，１２ｂに接触する前に分注チップ８がフィルタ付き容器１１に衝突してしまうため、分注チップ８を装着する前にキャリア１２の移動を行うようにしている。

Ｓｔｅｐ１の場合と同様に、ロボット５を移動させ、分注チップ容器９に収容された分注チップ８の上側開口部に、分注ヘッド６の下側先端のノズル部を圧入することによって、分注ヘッド６に分注チップ８を装着する。その後、分注ヘッド６を上方へ移動させて分注チップ８の装着を完了する。

次に、分注する試薬であるＭｅＯＨが収容されている試薬容器１０ａ又は１０ｂの列に分注ヘッド６を移動させ、分注チップ８の先端がＭｅＯＨに漬かる位置まで分注ヘッド６を下降させる。そして、不図示のシリンジを吸引方向にコントロールして分注ヘッド６に装着された分注チップ８の内部にＭｅＯＨを５００μｌ吸引した後、分注ヘッド６を上方へ移動させてＭｅＯＨの吸引動作を完了する。

次に、Ｌｏａｄ側１３ａに移動しているキャリア１２に載置されたフィルタ付き容器１１の指定されたエリアに分注ヘッド６を移動させ、シリンジを吐出方向にコントロールして分注チップ８内のＭｅＯＨをフィルタ付き容器１１に吐出する。

上記ＭｅＯＨの吸引及び吐出動作を指定された回数だけ繰り返した後、分注ヘッド６を廃棄容器１４の上方へと移動させ、不図示の分注チップ取り外し機構を駆動して不要となった分注チップ８を分注チップ６から取り外して廃棄容器１４内に廃棄する。

次に、ロボット５を移動させて分注ヘッド６のフック６ａ，６ｂでキャリア１２の凸部１２ａ，１２ｂを下方へ押し付けることによって、Ｌｏａｄ側１３ａにあるキャリア１２内に載置されたフィルタ付き容器１１の下面と回収容器１３のＬｏａｄ側１３ａとで形成される空間を密閉する。そして、この状態から、真空コントローラ１５内の真空ポンプを駆動し、密閉された前記空間内を真空状態（減圧状態）にしてフィルタ付き容器１１内の液体を回収容器１３のＬｏａｄ側１３ａに真空吸引する。この状態を１分間保持した後、真空コントローラ１５は真空ポンプの運転を停止し、分注ヘッド６を上方へ移動させてＳｔｅｐ７の工程を終了する。

Ｓｔｅｐ８〜Ｓｔｅｐ１２までの工程は、吸引する位置（試薬薬容器１０ａ又は１０ｂ、サンプル容器１０ｄ）や分注量、フィルタ付き容器１１の位置（即ち、キャリア１２の位置）が異なるものの、キャリア１２の移動、分注チップ８の装着、試薬の吸引と吐出、分注チップ８の廃棄、キャリア１２の凸部１２ａ，１２ｂの押し付け、真空コントローラ１５の制御に至るまでの流れは前記Ｓｔｅｐ７の流れと同様である。

そして最終的に、Ｓｔｅｐ１２で回収容器１３のＣｏｌｌｅｃｔ側１３ｂに真空吸引された液が固相抽出した結果として残り、この液を検出器（例えば、示差屈折検出器、紫外吸収検出器、紫外分光光度計、蛍光光度計等）に掛けて成分を分析する。

以上が本発明に係る自動固相抽出装置１の運転の流れである。

図４はフィルタ付き容器１１内の液体が真空コントローラ１５の制御によってＬｏａｄ側回収容器１３ａに回収された状態を示す側断面図であり、例として、フィルタ付き容器１１の一番左端の吐出口１７ａと左から６番目の吐出口１７ｂの先端に液滴が付着している様子を示している。

フィルタ付き容器１１の吐出口１７に液滴が付着する要因は、フィルタの精度や液体に含まれる不純物の僅かな濃度差等に起因して全てのウェルが完全に同じ速度で吸引されないため、幾つかのウェルに入った液体が他のウェルの液体に比べて早く真空吸引されると、既に空になったウェルを通じて回収容器１３ａ内の真空度が低下し、他のウェルの真空吸引が十分に行えないためである。

又、液体の表面張力によって、液滴が吐出口１７の外側に回り込んで付着してしまい、真空吸引だけでは完全に液滴を回収できない場合もある。

ところで、フィルタ付き容器１１の位置は常に同じ位置にあれば良い訳ではない。図３に示す運転例においては、Ｓｔｅｐ１１まではフィルタ付き容器１１はＬｏａｄ側１３ａの位置にあるが、Ｓｔｅｐ１２においては、フィルタ付き容器１１はＣｏｌｌｅｃｔ側１３ｂに移動させる必要がある。

フィルタ付き容器１１の移動方法については前述の通りであるが、図４に示すようにフィルタ付き容器１１の吐出口１７に液滴が付着した状態でフィルタ付き容器１１を移動させると、移動中に液滴がＬｏａｄ側回収容器１３ｂに落下する可能性がある。

Ｃｏｌｌｅｃｔ側回収容器１３ｂは、フィルタ付き容器１１から真空吸引される液体をウェル毎に個別に回収する必要があり、他のウェルの液体と混ざる（コンタミネーション）は絶対に回避しなければならない。つまり、フィルタ付き容器１１の吐出口１７に付着した液滴を取り除くことが重要となる。

そこで、本実施の形態では、真空コントローラ１５の制御によって、フィルタ付き容器１１から液体を回収容器１３に真空吸引した後、分注ヘッド６を一旦上方（矢印Ａ方向）に移動させ、次にフィルタ付き容器１１の下面と回収容器１３の上面とが突き当たる位置（真空吸引するときと同じ位置）まで分注ヘッド６を下方（矢印Ｂ方向）へ移動させ、これらの動作を数回繰り返すことによってフィルタ付き容器１１に振動を与えるようにした。

即ち、本実施の形態では、分注ヘッド６を移動させる移送手段であるロボット５が加振手段を兼ね、分注ヘッド６を図４の矢印Ａ，Ｂ方向に上下動させる動作を複数回繰り返すことによって、該分注ヘッド６でキャリア１２の凸部１２ａ，１２ｂを叩いて該キャリア１２を介してフィルタ付き容器１１に振動を与えるようにした。すると、フィルタ付き容器１１の吐出口１７に振動が加わり、吐出口１７に付着した液滴が振動によって回収容器１３に確実に矢印Ｃ方向に落下して回収される。尚、液滴を確実に落下させるためには、本実施の形態のように分注ヘッド６でキャリア１２の凸部１２ａ，１２ｂを叩く動作を複数回行うことが好ましい。

以上のように、本発明に係る自動固相抽出装置１によれば、加振手段としてのロボット５によってフィルタ付き容器１１に振動を与えることができるため、フィルタ付き容器１１の吐出口１７の先端に付着した液滴を回収容器１３に落下させて回収することができ、コンタミネーション等の問題を解消することができる。

又、本実施の形態では、移送手段であるロボット５が加振手段を兼ねるため、加振手段として特別な機構を追加する必要がなく、自動固相抽出装置１のコストダウンと省スペース化を図ることができる。

尚、本実施の形態では、移送手段であるロボット５が加振手段を兼ねる構成を採用したが、フィルタ付き容器１１に振動を与える加振手段としては、ソレノイド、電動モータ等の他の任意の手段を用いることができる。

本発明は、創薬スクリーニング、バイオテクノロジー、医学分野等における化学成分分析に対して有用である。

本発明に係る自動固相抽出装置の斜視図である。 本発明に係る自動固相抽出装置の構成の詳細を示す斜視図である。 本発明に係る自動固相抽出装置１を用いた具体的な運転例を示す図である。 本発明に係る自動固相抽出装置においてフィルタ付き容器内の液体がＬｏａｄ側回収容器に回収された状態を示す側断面図である。

符号の説明

１ 自動固相抽出装置
２ 自動固相抽出装置本体
３ 制御装置
４ 通信ケーブル
５ ロボット（移送手段）
６ 分注ヘッド
８ 分注チップ
９ 分注チップ容器
１０ 容器群
１１ フィルタ付き容器
１２ キャリア
１３ 回収容器
１４ 廃棄容器
１５ 真空コントローラ（真空吸引手段）
１６ 安全カバー
１７ 吐出口

Claims (2)

1. 液体の吸引及び吐出が可能な分注ヘッドと、該分注ヘッドを移動させるための移送手段と、前記分注ヘッドが移動可能な範囲の鉛直下方向位置に配置されたフィルタ付き容器と、該フィルタ付き容器から液体を吸引する真空吸引手段と、該真空吸引手段によって真空吸引された液体を回収する回収容器を備えた自動固相抽出装置において、
   前記フィルタ付き容器に振動を与える加振手段を設けたことを特徴とする自動固相抽出装置。
2. 前記移送手段が前記加振手段を兼ねることを特徴とする請求項１記載の自動固相抽出装置。

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