特許 6596277 生体試料の分解容器及び前処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6596277

(24)【登録日】2019年10月4日

(45)【発行日】2019年10月23日

(54)【発明の名称】生体試料の分解容器及び前処理装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 1/00 20060101AFI20191010BHJP

   G01N 1/28 20060101ALI20191010BHJP

   B01J 3/04 20060101ALI20191010BHJP

   B01J 3/03 20060101ALI20191010BHJP

   G01N 31/00 20060101ALI20191010BHJP

   G01N 33/84 20060101ALI20191010BHJP

【ＦＩ】

   G01N1/00 101H

   G01N1/28 J

   B01J3/04 A

   B01J3/04 Z

   B01J3/03 A

   G01N31/00 A

   G01N33/84 Z

【請求項の数】14

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2015-179618(P2015-179618)

(22)【出願日】2015年9月11日

(65)【公開番号】特開2017-53800(P2017-53800A)

(43)【公開日】2017年3月16日

【審査請求日】2018年9月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】595087325

【氏名又は名称】公益財団法人日本分析センター

(73)【特許権者】

【識別番号】504171134

【氏名又は名称】国立大学法人 筑波大学

(74)【代理人】

【識別番号】100092783

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120134

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 規雄

(74)【代理人】

【識別番号】100141025

【弁理士】

【氏名又は名称】阿久津 勝久

(74)【代理人】

【識別番号】100104282

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 康仁

(72)【発明者】

【氏名】松江 登久

(72)【発明者】

【氏名】森本 隆夫

(72)【発明者】

【氏名】伴場 滋

(72)【発明者】

【氏名】瀬戸 博文

(72)【発明者】

【氏名】畢 春蕾

(72)【発明者】

【氏名】山口 友理恵

(72)【発明者】

【氏名】熊田 博明

【審査官】 島田 保

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００５／０５４８１３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 実開昭５９−１４４５６４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０２８３８１３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−３１４８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１７０２１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１７１３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５２３３７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００３−５２６１０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ １／００−１／４４

Ｂ０１Ｊ ３／０３

Ｂ０１Ｊ ３／０４

Ｇ０１Ｎ ３１／００

Ｇ０１Ｎ ３３／８４

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

生体試料を硝酸で分解するための生体試料の分解容器であって、
チタン製の容器本体と、前記容器本体を密閉するチタン製の蓋体と、前記容器本体を前記蓋体で密閉した状態で前記生体試料を加圧及び加熱して分解可能な内部空間とを備える、分解容器。

【請求項2】

請求項１に記載の分解容器において、前記容器本体は一重構造である、分解容器。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の分解容器において、前記蓋体は前記容器本体をねじ止めで密閉する、分解容器。

【請求項4】

請求項３に記載の分解容器において、前記容器本体の外周面に形成される雌ねじ部と、前記蓋体の内周面に形成される雄ねじ部とを備える、分解容器。

【請求項5】

請求項１〜４の何れか一項に記載の分解容器において、前記蓋体と前記容器本体との間にフッ素系ゴム製の緩衝部材を備える、分解容器。

【請求項6】

請求項５に記載の分解容器において、前記フッ素系ゴムは、フッ化ビニリデン系ゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレン系ゴム、またはテトラフルオロエチレン−パープルオロビニルエーテル系ゴムである、分解容器。

【請求項7】

生体試料の前処理装置であって、
請求項１〜６の何れか一項に記載の分解容器と、
前記容器本体を収容する収容部と、
前記容器本体を前記収容部に収容した状態で、前記容器本体が前記収容部に対して回転することを防止する回転防止部とを備える、前処理装置。

【請求項8】

請求項７に記載の前処理装置において、前記回転防止部は、前記容器の外面に形成される凹部と、前記収容部に形成されると共に前記凹部に係合する凸部とから構成される、前処理装置。

【請求項9】

請求項７または８に記載の前処理装置において、前記収容部は、前記容器を加熱する加熱ブロック、前記容器を冷却する冷却ブロック、及び前記容器を供給する供給ラックの少なくとも一つに設けられる、前処理装置。

【請求項10】

請求項７〜９の何れか一項に記載の前処理装置において、
前記容器の前記内部空間に、前記生体試料及び前記硝酸を供給する供給部と、
前記生体試料及び前記硝酸が供給された前記容器を搬送する搬送部とを備える、前処理装置。

【請求項11】

請求項１０に記載の前処理装置において、前記搬送部は、前記蓋体を把持した状態で前記蓋体を前記容器本体に対して開閉する開閉機を備える、生体試料前処理装置。

【請求項12】

請求項１１に記載の前処理装置において、前記開閉機は、前記容器を把持する把持具を備える、前処理装置。

【請求項13】

請求項１２に記載の前処理装置において、前記開閉機は、前記蓋体及び前記把持具を一体的に回転することにより、前記容器本体に対して前記蓋体を開閉する、前処理装置。

【請求項14】

請求項１２に記載の前処理装置において、前記容器本体に対する前記蓋体の開閉中に、前記回転防止部が前記容器本体の回転を防止する、前処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、生体試料を加熱加圧下で酸分解するための生体試料の分解容器に関し、より詳細には、血液等の生体試料中のホウ素等の元素を分析するための前処理として、生体試料を加熱加圧下で硝酸を用いて分解する分解容器に関する。さらに、本発明は、この生体試料分解容器を備えた前処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ホウ素中性子捕捉療法（ＢＮＣＴ：Ｂｏｒｏｎ Ｎｅｕｔｒｏｎ Ｃａｐｔｕｒｅ Ｔｈｅｒａｐｙ）とは、原子炉等から発生する中性子とこれに増感効果のあるホウ素（^１０Ｂ）との反応を利用して腫瘍細胞を選択的に破壊するものである。ＢＮＣＴにおいて十分な治療効果を発揮するには、非特許文献１で述べられているように、適切な線量評価及び治療計画を実行することが大変重要となる。全ての腫瘍組織内の^１０Ｂ濃度を測定することは不可能であることから、ＢＮＣＴ線量評価では、血液中の^１０Ｂ濃度から各組織の^１０Ｂ濃度分布を予測し、患者に付与する照射線量および照射時間を決定している。そのため、安全かつ効果的な治療を行うには、血液中^１０Ｂ濃度の迅速かつ正確な測定が必須となる。

【0003】

さらに、血液中^１０Ｂ濃度を測定するための前処理として、従来は、ホウ素薬剤が投与された患者より採取された血液から一定量の血液を分取し、これに硝酸を加えて加熱し、有機物を分解した後、希釈操作を行うことが必要とされていた。このような前処理を経た上で、分解希釈された血液試料から、ＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析装置）を用いて血中^１０Ｂの測定を行っていた。

【0004】

この前処理の際、血液は分解容器にセットされ、ヒータ又はマイクロウエイブにより加熱を行いながら、分解されるのが一般的である。分解容器としては、汎用のマイクロ波加熱用の試料分解容器が用いられる。このような分解容器は、一般的に、ステンレスなどの金属性の外容器の内部に、テフロン（フッ素樹脂）等の耐薬品性樹脂を使用した内容器を収容した、二重構造方式となっている。また、分解容器は圧力調整のための弁を備えており、加圧しすぎた場合などは試料が弁から噴き出すため試料のロスが発生する。このような構造を有する容器は、特許文献１に提案されている。

【0005】

また、特許文献２には、有機廃棄物を分解処理するための反応容器の材質として、チタンを採用することが提案されている。しかし、特許文献２の反応容器は、有機廃棄物の処理装置に用いるため、血液等の生体試料中のホウ素濃度測定用前処理に最適化されたものではなく、具体的な分解処理手順も異なっている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】熊田博明、「ＢＮＣＴの線量評価／治療計画」、ＲＡＤＩＯＩＳＯＴＯＰＥＳ、６４巻、ｐ．３７−４６，２０１５年

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】国際公開第２００５／０５４８１３号

【特許文献2】特開２００５−５８９６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

従来の分解容器は、多種多様な試料（環境試料、生体試料、食品等）及び酸試薬（硝酸、塩酸、硫酸、フッ化水素酸等）の分解に対応しなければならず、容器本体の形状・大きさが制限される上、二重構造方式が採用されていた。そのため、血液検体のような分析供試量の限られる試料の分解に従来の分解容器を用いた場合、分解容器そのものの加熱及び冷却が律速となり、血液前処理の迅速化及び効率化に限界があるといった問題があった。

【0009】

具体的には、現状では、血液中^１０Ｂ濃度を測定するための前処理操作を完了させるのに１検体につき３０分から６０分程要するだけでなく、全ての操作を人の手で行っていたため、簡便性、利便性に欠けることが臨床応用の妨げとなっていた。従って、病院内でのＢＮＣＴの治療を実現するには、分析精度を保ちつつ、迅速化、簡便化を図っていく必要がある。

【0010】

血液等の生体試料の分析を迅速かつ自動的に行うための専用の分解容器には次のような要求がある。
１．耐熱性、耐圧性、耐薬品性に優れる材質
２．試料分解効率に優れる形状
３．測定対象元素の損失及び外部からの混入を防止する密封構造

【0011】

ＢＮＣＴの血液分析では、５から１０分以下の短時間で血液を硝酸分解し、血液中の^１０ＢをＩＣＰ−ＭＳ等で測定する必要がある。また、本作業は短時間に連続して行う必要があり、人的作業ミスも許されない作業でもあり、自動装置で行われることが望ましい。現状では、迅速な加熱分解を可能とする反応容器本体は存在しない。分解容器からキャップ（蓋体）の開閉、試料の分注などを、自動的に行う前処理装置は存在しない。

【0012】

本発明は、生体試料をより短時間で分解可能な新規な容器、及び装置を提供することを目的とする。または、本発明は、ＢＮＣＴの血液検査の前処理を迅速に行うための、分解容器及び前処理装置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】

【0013】

本発明は上記課題を解決するために次の通り構成される。
（態様１）生体試料を硝酸で分解するための生体試料の分解容器であって、チタン製の容器本体と、前記容器本体を密閉するチタン製の蓋体と、前記容器本体を前記蓋体で密閉した状態で前記生体試料を加圧及び加熱して分解可能な内部空間とを備える、分解容器。（態様２）態様１に記載の分解容器において、前記容器本体は一重構造である、分解容器。（態様３）態様１又は２に記載の分解容器において、前記蓋体は前記容器本体をねじ止めで密閉する、分解容器。（態様４）態様３に記載の分解容器において、前記容器本体の外周面に形成される雌ねじ部と、前記蓋体の内周面に形成される雄ねじ部とを備える、分解容器。（態様５）態様１〜４の何れか一項に記載の分解容器において、前記蓋体と前記容器本体との間にフッ素系ゴム製の緩衝部材を備える、分解容器。（態様６）態様５に記載の分解容器において、前記フッ素系ゴムは、フッ化ビニリデン系ゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレン系ゴム、またはテトラフルオロエチレン−パープルオロビニルエーテル系ゴムである、分解容器。

【0014】

（態様７）生体試料の前処理装置であって、態様１〜６の何れか一項に記載の分解容器と、前記容器本体を収容する収容部と、前記容器本体を前記収容部に収容した状態で、前記容器本体が前記収容部に対して回転することを防止する回転防止部とを備える、前処理装置。（態様８）態様７に記載の前処理装置において、前記回転防止部は、前記容器の外面に形成される凹部と、前記収容部に形成されると共に前記凹部に係合する凸部とから構成される、前処理装置。（態様９）態様７または８に記載の前処理装置において、前記収容部は、前記容器を加熱する加熱ブロック、前記容器を冷却する冷却ブロック、及び前記容器を供給する供給ラックの少なくとも一つに設けられる、前処理装置。

【0015】

（態様１０）態様７〜９の何れか一項に記載の前処理装置において、前記容器の前記内部空間に、前記生体試料及び前記硝酸を供給する供給部と、前記生体試料及び前記硝酸が供給された前記容器を搬送する搬送部とを備える、前処理装置。（態様１１）態様１０に記載の前処理装置において、前記搬送部は、前記蓋体を把持した状態で前記蓋体を前記容器本体に対して開閉する開閉機を備える、生体試料前処理装置。（態様１２）態様１１に記載の前処理装置において、前記開閉機は、前記容器を把持する把持具を備える、前処理装置。（態様１３）態様１２に記載の前処理装置において、前記開閉機は、前記蓋体及び前記把持具を一体的に回転することにより、前記容器本体に対して前記蓋体を開閉する、前処理装置。（態様１４）態様１２に記載の前処理装置において、前記容器本体に対する前記蓋体の開閉中に、前記回転防止部が前記容器本体の回転を防止する、前処理装置。

【発明の効果】

【0016】

本発明の分解容器は、硝酸による生体試料の迅速な加熱加圧分解を可能とする。また、本発明の前処理装置は、回転防止部により容器本体の回転を防止しつつ、容器本体に対する生体試料や硝酸の移動や各処理を行うことができる。さらに、本発明の前処理装置は、容器本体の回転を防止しつつ容器本体に対して蓋体を開閉することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態に係る分解容器の容器本体に関する、（ａ）側面図、（ｂ）側断面図、及び（ｃ）底面図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る分解容器のキャップに関する、（ａ）側面図、（ｂ）上面図、及び（ｃ）側断面図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る分解容器を加熱ブロックに装着する状態を示す斜視図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る前処理装置の構成を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

〔概要〕
本発明者らは、硝酸を使用した血液等の検体（生体試料）の迅速な加熱加圧分解処理を可能とするため、熱伝導に優れ、加熱及び加圧に耐え、さらには硝酸による溶解が実質的に無い特殊な金属である「チタン」を使用した加熱効率に優れる専用の分解容器を開発した。また、本発明の分解容器は、自動装置にて容器本体のキャップの開閉、生体試料や溶液等の分注を可能とした設計となっている。

【0019】

血液中^１０Ｂ濃度を測定するための前処理に用いる分解容器は、血液等の生体試料（検体）に濃硝酸を添加し、加熱加圧の状態で湿式分解処理に耐える必要がある。したがって分解容器の材質は下記の条件を満たす必要がある。
・耐熱温度：少なくとも２００℃
・耐圧力 ：少なくとも１．６Ｍｐａ
・耐硝酸性
上記条件を満たすべく、本発明者らは、耐熱性、耐圧性、耐食性を兼備したチタンで形成された分解容器を作成した。

【0020】

チタンの溶融点は１６６８℃であることから耐熱性に優れている。さらに、チタンは、硝酸のような酸化性の強い酸に対して特に優れた耐食性を示す。これは、チタン表面に形成される酸化皮膜が強固で安定しており、不動態皮膜として機能するためである。後述の実施例で説明するように、濃硝酸に対する耐薬品性試験を行った結果、ホウ素及びその他金属元素の溶出は認められなかった。加えて、チタンの比重は４．５１ｇ／ｃｍ^３と小さく非常に軽量であるため、分解容器としての操作性にも優れることが期待される。

【0021】

耐薬品性樹脂やガラス、石英などを使用した従来の分解容器とは異なり、本発明の分解容器は、強度及び熱伝達の優れた純チタン製の一重構造とすることで、迅速な加熱冷却を可能とし、加圧に対する強度を十分に確保した。

【0022】

本発明において「生体試料」、「検体」とは、血液、組織、食品などの生体に関連する物質を含む。また、本発明において「チタン」とは、純度が９９％以上のチタン、より好ましくは純チタンを含む。純チタンとは、Ｎ、Ｃ、Ｈ、Ｆｅ、Ｏを合計で約０．２〜約０．５％含み、ＪＩＳ規格で定める１種〜４種の何れかを用いることができる。なお、好ましくは、純チタンの２種を用いることができる。

【0023】

〔分解容器〕
本発明の一実施形態に係る分解容器１００を説明する。図１及び２に示すように、分解容器１００は、チタン製で一重構造の容器本体１１０と、チタン製で一重構造のキャップ（蓋体）１２０と、パッキン１３０（図２（ｃ））とから構成される。容器本体１１０及びキャップ１１０は、好ましくは、チタン製ブロックを切削加工して成形される。図１に示すように、有底円筒状の容器本体１１０は、開口部１１１と、開口部１１１側の外周面に形成された雄ねじ部１１２と、容器本体１１０の底面１１３と、底面１１３側の外周面に等間隔で複数形成される容器本体凹部１１４と、底面１１３に複数形成される円形の底面凹部１１６と、開口部１１１から底面１１３の近傍まで延びる内部空間１１８とを備える。内部空間１１８の下端には、半球状に窪んだ凹部が形成されている。

【0024】

図２に示すように、キャップ１２０は、容器本体１１０の開口部１１１側の部分を収容する収容部１２１と、収容部１２１の内周面に形成される雌ねじ部１２２と、キャップ１２０の上面縁から側面にかけて等間隔で形成される複数のキャップ切欠部１２４と、キャップ１２０の上面に等間隔で形成される複数の凹部１２６と、キャップ１２０の上面の中心に形成される円形の凹部１２８とを備える。図２（ａ）の側面図から明らかなように、キャップ切欠部１２４は、好ましくは縦が短いＬ字状に形成されている。キャップ切欠部１２４にはキャップ１２０の上面と一体化された張出部１２５を有する。キャップ切欠部１２４には、後述する開閉ヘッド７２０のフィンガー（把持具）が嵌め込まれた状態で、開閉ヘッド７２０及びキャップ１２０を容器本体１１０に対して回転することにより、分解容器を開閉することができる。

【0025】

図２（ｃ）に示すパッキン１３０（緩衝部材）は、好ましくは円盤状またはリング状に形成され、収容部１２１内の上面に嵌め込み等で取り付けられる。パッキン１３０の材料としては、耐熱性、耐薬品性が優れたフッ素系ゴムを用いることができる。フッ素系ゴムとしては、フッ化ビニリデン系ゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレン系ゴム、テトラフルオロエチレン−パープルオロビニルエーテル系ゴム等を用いることができる。フッ化ビニリデン系ゴムとして、特に好ましくは、バイトン（登録商標）、ダイエル（登録商標）、ダイニオン（登録商標）等を用いることができる。

【0026】

図３の模式図には、分解容器１００を、後述する加熱ブロック５１０等の収容部に装着しようとする状態を記載している。なお、図３において、キャップ１２０の形状は簡略化のため、図２とは異なる形状で図示している。加熱ブロック５１０には、有底円筒状の容器本体１１０を熱伝導可能に隙間なく収容する円柱状の容器本体収容空間５１２を備える。容器本体収容空間５１２の内面には、容器本体１１０の複数の凹部１１４と係合する複数の凸部５１４が配置される。凹部１１４は容器本体１１０の長手方向に延び、凸部５１４は容器本体収容部５０２の長手方向に延びている。凹部１１４及び凸部５１４から容器本体１１０の回転防止部が構成される。容器本体１００を容器本体収容空間５１２に収容する際に、凸部５１４及び凹部１１４が整合した状態で容器本体１１０を容器本体収容空間５１２の底まで押し込むと、凸部５１４が凹部１１４に嵌り込む。これによって、加熱ブロック５１０の円周方向に容器本体１１０が回転することを防止できる。なお、図３では、加熱ブロック５１０の容器本体収容空間５１２の内面に凸部５０４を設けたが、後述する冷却ブロック５２０や供給ラック２１０の容器本体収容部に同様に複数の凸部を設けることができる。

【0027】

〔前処理装置〕
本発明の一実施形態に係る前処理装置１０００を説明する。前処理装置１０００は、検体（生体試料）を収容した分解容器１００を備え、好ましくは自動的に検体の前処理を行う。図４の上面図に示すように、前処理装置１０００は、検体等を装置に供給する検体供給部２００と、検体を容器本体１１０に分注する検体分注部３００と、濃硝酸を容器本体１１０に分注する硝酸分注部４００と、加熱加圧下で検体を分解した後冷却する加熱冷却部５００と、分解検体を希釈して取り出す検体希釈部６００と、分解容器１００を搬送する検体搬送部７００と、レール８００と、図示しない制御部とを備える。

【0028】

検体供給部２００は供給ラック２１０を備える。供給ラック２１０は、前処理の手順にしたがって、レール８００にそって検体供給部２００から検体分注部３００を経て硝酸分注部４００に向かうｘ軸方向に移動可能である。また、供給ラック２１０は逆方向にも移動可能である。供給ラック２１０の移動は、好ましくはモータ等により制御部が自動的に行うことができる。供給ラック２１０には、容器本体１１０と、キャップ１２０と、分注用のチップ２２０と、採血管２３０とをそれぞれ収容する収容部が形成されている。

【0029】

検体分注部３００には、検体分注ノズル３１０が設けられている。検体分注ノズル３１０は、供給ラック２１０に対して分注可能な分注位置（実線）と、分注位置から退避した退避位置（破線）との間で回動可能に設けられている。検体分注ノズル３１０は、図４のｘ軸及びｙ軸に対して垂直な方向に移動可能である。供給ラック２１０が分注位置に移動した状態で、供給ラック２１０の重量を測定する天秤３３０が分注位置の下方に設けられている。制御部は、好ましくは検体分注ノズル３１０の回動、垂直方向の移動、吸引、及び吐出を自動的に制御することができる。

【0030】

硝酸分注部４００には、硝酸分注ノズル４１０と、硝酸容器４２０と、水容器４３０とが設けられている。硝酸分注ノズル４１０は、硝酸容器４２０から濃硫酸を吸引可能な硫酸吸引位置（破線）と、レール８００上で供給ラック２１０に対して水または濃硝酸を分注可能な分注位置（破線）と、水容器４３０から水を吸引可能な水吸引位置（実線）との間で回動可能に設けられている。硝酸分注ノズル４１０は、図４のｘ軸及びｙ軸に対して垂直な方向に移動可能である。制御部は、好ましくは硝酸分注ノズル４１０の回動、垂直方向の移動、吸引、及び吐出を自動的に制御することができる。

【0031】

加熱冷却部５００は、容器１００を加熱する加熱ブロック５１０と、容器１００を冷却する冷却ブロック５２０とを備える。加熱ブロック５１０には、図示しない撹拌ユニットを備えてもよい。搬送部７００は、硝酸分注部４００と、加熱冷却部５００と、検体希釈部６００との何れか２つの間で、分解容器１００（容器本体１１０及びキャップ１２０）をクランプ（把持）した状態で移動枠７１０にそってｘ軸方向に移動可能である。また、搬送部７００の開閉ヘッド（開閉機）７２０は、供給ラック２１０上でキャップ１２０をクランプした状態で回転することにより、キャップ１２０を容器本体１１０に対して取り付けまたは取り外すことができる。制御部は、好ましくは加熱ブロック５１０の加熱、冷却ブロック５２０の冷却、搬送部７００による移動、開閉ヘッド７２０によるキャップの開閉動作を、自動的に制御することができる。

【0032】

検体希釈部６００は回転可能なターンテーブル形状の希釈クラック６１０を備え、希釈ラック６１０上には、分解検体を回収する回収容器６１１と、容器本体１１０を保持する容器本体保持部６１２と、希釈容器６１３と、共洗い用希釈容器６１４と、分注用チップ収容部６１５とが設けられている。さらに、検体希釈部６００は、希釈検体を収容する検体収容部６２０と、検体収容部６２０に検体を分注するために、希釈ラック６１０上で希釈検体を吸引する検体吸引ノズル６３０と、希釈ラック６１０上で希硝酸を吸引して分注する希硝酸分注ノズル６４０とを備える。検体吸引ノズル６３０は、検体収容部６２０に希釈検体を分注可能な検体分注位置（破線）と、希釈ラック６１０上の希釈検体を吸引可能な検体吸引位置（実線）との間で回動可能に設けられている。検体吸引ノズル６３０、希硝酸分注ノズル６４０は、図４のｘ軸及びｙ軸に対して垂直な方向に移動可能である。さらに、希釈ラック６１０の下には、好ましくは、希釈容器本体の重量を測定する天秤６５０と、希釈試料を含む溶液を撹拌する撹拌ユニット６６０との一方または双方を設けることができる。制御部は、好ましくは希釈ラック６１０の回動、検体吸引ノズル６３０や希硝酸分注ノズル６４０の垂直方向の移動、吸引、及び吐出を、自動的に制御することができる。

【0033】

前処理装置１０００は、好ましくは図示しないＩＣＰ−ＭＳに接続することができる。具体的には、分解希釈された検体を、検体希釈部６００の検体収容部６２０からＩＣＰ-ＭＳの測定部に移送可能に接続することができる。前処理装置１０００には、好ましくは各部の操作を外部から視認できるように、窓等を設けることができる。

【0034】

〔開閉ヘッド〕
開閉ヘッド７２０は、容器１００を開閉するために、キャップ１２０を容器本体１１０に取り付けるか、取り外すものである。開閉ヘッド７２０は、キャップ１２０のキャップ切欠部１２４に対して嵌め込み及び取り外しが可能な複数のフィンガー（不図示）を備える。フィンガーは、キャップ切欠部１２４の側面形状に合わせて略Ｌ字状に形成され、キャップ切欠部１２４に嵌め込まれた嵌込位置と、キャップ切欠部１２４から取り外した取外位置との間で移動可能である。例えば、フィンガの上端をモータ等の回動装置で回動可能に開閉ヘッドに取り付けることにより、嵌込位置と取外位置との間で移動可能となる。また、開閉ヘッド自体は、不図示のモータ等の駆動装置を用いて容器１００の長手方向軸線に対して回転に構成されている。したがって、開閉ヘッド７２０のフィンガーがキャップ１２０に嵌め込まれた状態で、開閉ヘッド７２０を回転することにより、開閉ヘッド７２０とキャップ１２０とが一体となって容器本体１１０に対して回転して、分解容器を開閉することができる。

【0035】

〔前処理の動作〕
本発明の分解容器及び前処理装置を用いた血等の検体の前処理操作を説明する。検体供給部２００は、検体の供給を行う専用ユニットである供給ラック２１０に、予め血液等の検体、反応用の容器本体１１０、キャップ１２０、及び検体分注用のチップ搭載し、装置１０００に供給する。これらが供給された状態で前処理が開始される。前処理が開始されると、制御部は供給ラック２１０を検体供給部２００から検体分注部３００に移動する。
検体分注部３００では、検体供給部２００より送られた検体ラック２１０より、分注ノズル３１０が分注用チップを取得し、検体を容器本体１１０へ分注する。好ましくは、この容器本体１１０の下方に設置された天秤３３０により、分注量の測定も行われる。検体分注部３００で容器本体１１０に検体を分注した後、検体ラック２１０は、検体分注部３００から硝酸分注部４００に移送される。

【0036】

硝酸分注部４００では、検体が分注された容器本体１１０に、硝酸分注ノズル４１０を用いて硝酸の分注を行う。分注に使用するチップは手差しまたは自動で行うことができる。好ましくは、分注時に硝酸分注ノズル４１０に装着されたチップに付着した硝酸を薄めるために、水容器４３０を用いて分注後チップの洗浄を行うことができる。チップは硝酸容器の交換時に交換することができる。硝酸分注部４００で容器本体１１０に硝酸を分注した後、検体ラック２１０上で、開閉ヘッド７２０のフィンガー（把持具）がキャップ１２０をクランプし、容器本体１１０に装着して容器１００を密閉する。容器１００の密閉後、開閉ヘッド７２０が容器１００のキャップ１２０をクランプしたまま、硝酸分注部４００から加熱冷却部５００に容器１００を移送する。

【0037】

加熱冷却部５００では、最初に容器１００が加熱ブロック５１０にセットされ、所定時間、容器１００が１５０℃〜２００℃に加熱される。好ましくは、検体の分解を促進するため、容器１００を震盪撹拌装置で撹拌しつつ加熱してもよい。所定時間経過後、容器１００は、検体搬送部７００を用いて加熱ブロック５１０から冷却ブロック５２０に移送され冷却される。冷却後、検体搬送部７００が容器１００を冷却ブロック５１０から検体希釈部６００に移送する。

【0038】

検体希釈部６００は、分解された検体の希釈を行うために、下記の動作を実行する。
（ａ）検体希釈部６００の希釈ラック６１０で、開閉ヘッド７２０により容器本体１１０からキャップ１２０を取り外す。
（ｂ）キャップ１２０が外された容器本体１１０に、共洗い用の希硝酸を分注する。
（ｃ）容器本体１１０から共洗い用の希硝酸が加えられた分解検体を希釈容器６１３に分注する。
（ｄ）希釈容器６１３の重さ測定し、共洗いに使用する液量を決定する。
（ｅ）共洗い用の希硝酸で、容器本体１１０を共洗いし、その全量を検体吸引ノズル６３０を用いて希釈容器６１３に分注する。（複数回）
（ｆ）希釈容器６１３の重さを天秤６６０で測定後、希釈容器６１３を撹拌する。
（ｇ）希釈容器６１３から希釈検体を検体吸引ノズル６３０を用いて吸引し、ＩＣＰ−ＭＳの測定部に供給する。

【0039】

〔まとめ〕
本発明により、血液試料中のホウ素を迅速、正確に計測するための酸分解処理用の容器として機能するチタン製の加圧分解用の容器を提供することができる。本発明の容器は、本発明者らが開発した血中ホウ素濃度測定用の前処理装置に使用され、同装置をＢＮＣＴに適用することにより、血液試料前処理の迅速化、自動化、効率化に貢献でき、得られる測定結果の信頼性も高くなることが期待される。さらに、加速器中性子源装置の発展及び血液前処理装置の小型化、簡便化により、治療の一連の工程を病院内で実施することが可能となる。

【0040】

本発明の分解容器は耐硝酸性に優れ、容器本体からの元素溶出の可能性が極めて低いことから、ＢＮＣＴ用血液前処理に用いる容器以外の利用として、チタン以外の元素の分析（硝酸使用）にも使用できる。また、密封型の容器となっているため、水銀、ヨウ素、セレン等といった揮発性元素の分析にも利用可能となる。血液中の重金属の分析については、近年、重金属による中毒の診断等のほか、作業環境との関連や生活環境からの摂取に対する疫学調査等にも用いられることが多く、その需要は増している。

【実施例】

【0041】

本発明の実施例では、上述したチタン製の分解容器を製作するために行った実験や考慮した事項について説明する。

【0042】

〔形状の最適化〕
従来は、汎用性に優れる分解容器本体の使用が主流であったが、本発明では、加熱加圧効率の向上及び容器本体冷却時間の短縮化のため、血液試料の分解に特化した、寸法及び厚みを最小化した密封型小型容器本体を提案する。従来のテフロンを使用した樹脂製の内容器よりも熱伝達効率が良く、さらに、加圧に耐える強度も十分であり、容器の小型化による、迅速な加熱冷却を可能とした。血液分解用専用容器として設計し、自動機による、容器の開閉や、試薬注入を可能とし、煩雑な処理が不要となる、迅速かつ正確な生体試料の分解処理を可能とした。また、耐硝酸性に優れる純チタンを用いることで、容器からの金属元素の溶出のおそれを最小限に抑えることができ、チタン以外の幅広い元素の分析を可能とした。

【0043】

本発明の容器、及びこの容器に対応する前処理装置を使用することで、血液試料前処理の大幅な迅速化、簡便化を図ることができ、最終的には、正確な測定結果が得られることにつながる。すなわち、下記に示す通り、諸分野の研究の発展に貢献できることが期待される。
・ＢＮＣＴにおいては、臨床応用のみならず、新規ホウ素化合物の開発等、腫瘍細胞へ
の集積度／選択性の向上を目的とした分野の研究の発展につながる。
・血液中の重金属の分析にも適用できる。近年、重金属による中毒の診断等のほか、
作業環境との関連や生活環境からの摂取に対する疫学調査等にも用いられることが多く、その需要は増している。
・ＢＮＣＴにおいて、ホウ素薬剤を投与した患者より採取された血液検体の酸分解処理に用いる。

【0044】

〔材質の選択〕
そこで、表１に示す通り、耐圧性、耐熱性、耐酸・耐塩化物腐食性を兼備した純チタンのみで形成された一重構造の容器本体を作成した。従来の分解容器本体の外容器の材質として多用されＳＵＳ３０４と、本発明に用いた純チタンとの物理的特性を表２に示す。

【0045】

表２に示す通り、純チタンの溶融点は１６６８℃であることから耐熱性にも優れる。さらに、チタンは、硝酸のような酸化性の強い酸に対して特に優れた耐食性を示す。これは、チタン表面に形成される酸化皮膜が強固で安定しており、不動態皮膜として機能するためである。硝酸に対する耐食性は、０．１２７ｍｍ／ｙｅａｒ未満である。加えて、チタンの比重は４．５１（ｇ／ｃｍ^３）と小さく非常に軽量であるため、分解容器としての操作性にも優れることが期待される。

【0046】

【表1】

【0047】

【表2】

【0048】

〔形状の選択〕
従来は、汎用性に優れる分解容器の使用が主流であったが、本発明では、加熱加圧効率の向上及び容器本体冷却時間の短縮化のため、血液試料の分解に特化した、寸法及び厚みを最小化した密封型小型容器を提案する。最大加熱温度２００℃での蒸気圧が１．６Ｍｐａ（水換算）に耐え得る最小制限厚さに可能な限り近い厚みとした。具体的には、次の通りである。分解容器本体のサイズは、内径１５ｍｍ×長さ５０ｍｍとする（内容量は約９ｍＬ）。

【0049】

圧力：Ｐ＝１．６ＭＰａ
容器本体外径：Ｄ＝１７ｍｍ
許容引張応力：ρ×η＝３０Ｎ／ｍｍ^２
腐食α＝０
パイプ材の厚さｔを求める第１の式：ｔ_１＝ＰＤ／（２×ρ×η＋０．８×Ｐ）＋０
パイプ材の厚さｔを求める第２の式：ｔ_２＝（ＰＤ／（２×ρ×η））＋α
加熱温度：２００℃
蒸気圧：１６４５０ｈＰａ（１５．８４ｋｇｆ／ｃｍ^２）

【0050】

上記条件及び式から求めたパイプ材の厚さは、ｔ_１＝０．４４４ｍｍ、ｔ_２＝０．４５３ｍｍとなった。したがって、必要な壁厚は約０．４６ｍｍ以上である。また切削加工のため、３ｍｍ以上とすることが好ましい。本発明のチタン製の容器本体及びキャップの壁厚は、０．４〜５ｍｍとすることができ、生体試料分解容器の容量は５〜２０ｍｌとすることができる。
また、測定対象元素の損失及び外部からの混入を防ぐため、本発明の容器は密封状態での加熱冷却処理が行える構造とした。密封した容器内で加熱処理を施すことで分解反応を促進させることができる。

【0051】

〔チタンの耐薬品性試験〕
チタン製の分解容器の製作に際し、濃硝酸に対するチタンの耐薬品性試験を行った。同時に、チタン及びその他元素がホウ素定量上干渉元素となり得るか確認するために、予備試験を通じて基礎データを取得することとした。予備試験の目的は下記の通りである。
・濃硝酸環境下におけるチタン及びその他元素の溶出の有無の確認
・チタン及びその他元素のホウ素定量への影響の有無の確認

【0052】

濃硝酸に純チタンで形成された棒を１時間程浸し、その一部を分取した後、一定量のホウ素標準液を添加、さらに０．５Ｍ硝酸を用いて２０倍希釈した上で、ＩＣＰ−ＯＥＳ（誘導結合発光分光装置：Ａｇｉｌｅｎｔ５１００）によりチタン及びその他金属元素の定量試験及びホウ素濃度定量試験を行った。定量の結果、チタンの溶出量は３２０ｎｇ／ｈｏｕｒと非常に微量であった。また、その他の元素の溶出は認められなかった。ホウ素濃度定量結果は、表３の通りである。

【0053】

【表3】

【0054】

以上の結果より、チタンは耐硝酸性に優れ、また、微量溶出チタンもホウ素の定量に影響をほとんど及ぼさないことが確認されたため、加圧分解容器本体の材質としてチタンを用いることとした。

【0055】

〔チタン加圧分解容器本体の製作及び性能試験〕
次に、加熱加圧下でのチタン加圧分解容器本体の耐熱圧性及び耐食性を確認した。手順としては、先ずは濃硝酸のみを添加した分解試験により容器本体の耐圧性、耐熱性及び耐食性に問題がないことを確認した上で、第二段階として実際に血液試料、濃硝酸を添加し分解処理を施すことで、血液試料の分解状況の確認を行った。
チタン製の加圧分解用の容器を用いて、先ずは濃硝酸のみによる耐食性試験を行った。表４の通り、加熱温度：１５０℃／２００℃条件下での計３回の分解試験を行った。

【0056】

【表4】

【0057】

分解試験の加熱直後は、ＮＯ_２の発生により、容器中の溶液は一部赤褐色を示した。分解試験実施から１５時間経過後、全ての溶液は、無色透明を示した。このことから、温度が１５０℃〜２００℃、分解時間が２分程では、チタン含めその他元素の溶出の可能性は極めて低いことがわかった。

【0058】

チタン製の容器が十分な耐熱性及び耐圧性を備えることが確認されたことから、続いて、実際に血液試料を用いて分解試験を行った。表５に示す分解温度が１３０℃〜２００℃の条件下で計１２回の分解試験を行った。分解試験実施から１５時間経過後の、分解溶液の状況を表6に示す。（加熱直後は、ＮＯ_２の発生により、一部赤褐色を示した。）

【0059】

【表5】

【0060】

分解溶液の外観を目視にて確認し、沈殿や浮遊物が残存していない状態のものを“完全分解”、濁りや沈殿、浮遊物が生じたものについては“不完全分解”とした。

【0061】

【表6】

【0062】

i）分解温度、分解時間
表６に示す通り、１３０℃及び１５０℃条件下では、目標値である分解時間が２分以内では完全分解が実現されなかった。一方、２００℃条件下では、分解時間が２分間で完全分解された。

【0063】

ii）冷却時間
冷却時間が不十分であると判断されたものについては、冷却時間の左側に「*」を付した。表６に示す通り、＃１５ついては、冷却後、蓋を開けた際に二酸化窒素ガスと思われる赤褐色の気体が発生した。分析対象元素であるホウ素は蒸気圧が比較的高く、蒸気の外部への放出の過程で揮散し損失する可能性が大いにあることから、分解時間に対し十分な冷却が必要である。表６によると、分解温度２００℃条件下で処理したものについては、分解時間が５分を超える場合は冷却時間を４分以上確保する必要があると思われる。分解時間が4分以下のものについては、冷却時間は３分程で十分であると考えられた。
以上より、加熱加圧下でもチタンは優れた耐熱圧性及び耐食性を示すことが確認された。また、５〜１０分の加圧時間で血液試料が完全に分解されることが確認できた。

【0064】

〔チタン加圧分解容器本体を用いたホウ素添加回収試験〕
続いて、分解処理をした際に、ホウ素を損失させることなく確実に回収できるか確認するために、ホウ素添加回収試験を実施した。濃硝酸のみを添加したホウ素添加回収試験により、分解・希釈処理の一連の過程でのホウ素の損失の有無を確認した上で、次に実際に血液試料に濃硝酸を添加して分解処理し、血液試料の分解過程でのホウ素の揮散の有無を確認した。

【0065】

チタン加圧分解容器本体に、Ｂ_４Ｈ_１６Ｎ_２Ｏ_１１溶液（ホウ素濃度：１μｇ/ｍＬ）を１ｍＬ及び濃硝酸３ｍＬを添加後、上述したように分解温度が２００℃、分解時間が２分の条件下で分解処理を行った。なお、添加したホウ素１μｇ（＝１μｇ／ｍＬ×１ｍＬ）は、実際の治療にて採血検体として想定される血中ホウ素濃度２０μｇ／ｍＬの５０ｍｇ相当分に対応する。

【0066】

３分間容器本体を冷却後、分解溶液を１００ｍＬに定容し、最終濃度が１０μｇ／Ｌとなるよう希釈操作を行った。また、ホウ素濃度の測定は内標準法、ホウ素同位体比の測定は比較標準化法を用いた。なお、Ｂ_４Ｈ_１６Ｎ_２Ｏ_１１溶液を添加しない濃硝酸溶液中のホウ素濃度をブランク濃度とし、得られた回収率よりブランク差し引きを行った。この操作により、濃硝酸に含有するホウ素の他、容器本体からのホウ素溶出分も同時に差し引くことが出来る。ホウ素濃度及び同位体比の繰り返し測定（ｎ＝３）を行った結果を表７に示す。

【0067】

【表7】

【0068】

ホウ素の損失は無く、同位体比についても良好な結果が得られた。
チタン製の容器を用いた分解処理において、ホウ素の損失がないことが確認されたため、続いて、血液試料を用いたホウ素添加回収試験を行った。

【0069】

全血液試料５０ｍｇを分解容器に秤量し、Ｂ_４Ｈ_１６Ｎ_２Ｏ_１１溶液（ホウ素濃度：１μｇ／ｍＬ） １ｍＬ及び濃硝酸３ｍＬをそれぞれ添加後、分解温度が２００℃、分解時間が2分の条件下で加熱分解処理を行った。なお、添加したホウ素１μｇ（＝１μｇ／ｍＬ×１ｍＬ）は、実際の治療にて採血検体として想定される血中ホウ素濃度２０μｇ／ｍＬの血液試料５０ｍｇ相当分に対応する。

【0070】

３分間容器本体を冷却後、分解溶液を１００ｍＬに定容し、最終濃度が１０μｇ／Ｌとなるよう希釈操作を行った。また、ホウ素濃度の測定は内標準法、ホウ素同位体比の測定は比較標準化法を用いた。なお、Ｂ_４Ｈ_１６Ｎ_２Ｏ_１１溶液を添加しない濃硝酸溶液中のホウ素濃度をブランク濃度とし、得られた回収率よりブランク差し引きを行った。この操作により、血液中のホウ素濃度の他、容器本体からのホウ素溶出、硝酸に含有するホウ素分も同時に差し引くことができる。分解操作は２回実施した。ホウ素濃度及び同位体比の測定結果を表８に示す。

【0071】

【表8】

【0072】

回収率については、本来得られるべき値から±３％程の差が生じたが、これは、血液試料に元来含まれるホウ素濃度が試料毎に一定ではなかったため、正確なブランク差し引きが出来なかったことが原因として考えられた。
以上より、チタン加圧分解容器本体を用いた分解処理において、血液試料中のホウ素を損失させることなく、確実に分解処理できることが確認された。

【0073】

〔性能試験結果のまとめ〕
・加熱加圧下、濃硝酸存在下においてもチタンは優れた耐熱圧性及び耐食性を示すことが確認された。
・市販分解容器本体を用いた場合、血液試料の分解及び容器本体の冷却に３０分以上要していたが、本発明において血液試料の全分解に特化した小型の容器を使用することで、前処理総時間を５〜１０分に短縮することが可能となった。
・測定対象元素であるホウ素を損失させることなく、確実に血液試料を分解・溶液化できることも確認できた。

【符号の説明】

【0074】

１００ 分解容器
１１０ 容器本体
１２０ キャップ（蓋体）
１３０ パッキン
２００ 検体供給部
３００ 検体分注部
４００ 硫酸分注部
５００ 加熱冷却部
６００ 検体希釈部
７００ 搬送部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】