特許 7576102 液体クロマトグラフのオートサンプラ、およびこれを備えた液体クロマトグラフ

(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】

(24)【登録日】2024-10-22

(45)【発行日】2024-10-30

(54)【発明の名称】液体クロマトグラフのオートサンプラ、およびこれを備えた液体クロマトグラフ

(51)【国際特許分類】

   G01N 30/24 20060101AFI20241023BHJP

   G01N 30/86 20060101ALI20241023BHJP

   G01N 35/02 20060101ALI20241023BHJP

【ＦＩ】

G01N30/24 Z

G01N30/24 E

G01N30/86 T

G01N35/02

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2022569903

(86)(22)【出願日】2021-12-08

(86)【国際出願番号】 JP2021045055

(87)【国際公開番号】W WO2022131091

(87)【国際公開日】2022-06-23

【審査請求日】2023-05-08

(31)【優先権主張番号】P 2020208191

(32)【優先日】2020-12-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテク

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】弁理士法人開知

(72)【発明者】

【氏名】金井 大輔

(72)【発明者】

【氏名】橋本 雄一郎

【審査官】高田 亜希

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２０／０９０１５９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０８－３１３５３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／２１７７３２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－１７００７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１４５３７３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００９－０４２２２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ３０／００ －３０／９６

Ｂ０１Ｊ ２０／２８１－２０／２９２

Ｇ０１Ｎ ３５／００ －３７／００

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体クロマトグラフのオートサンプラであって、
検体容器を設置可能な複数の検体吸引箇所と、
前記複数の検体吸引箇所にそれぞれ設置された検体容器から検体を吸引する複数の検体吸引ノズルと、
前記検体容器内の検体を廃液吸引機構で吸引して廃棄する廃液吸引箇所と、
当該オートサンプラに投入された検体容器と前記検体吸引箇所から回収した検体容器とを保持可能な退避箇所と、
前記複数の検体吸引箇所、前記退避箇所、及び前記廃液吸引箇所へ前記検体容器を移送する検体移送手段と、を備え、
前記複数の検体吸引箇所、前記退避箇所、及び前記廃液吸引箇所を直線上に配置した液体クロマトグラフのオートサンプラ。

【請求項2】

請求項１に記載の液体クロマトグラフのオートサンプラであって、
１つの駆動要素を動かすことによりアクセス可能な位置に、前記検体吸引箇所と洗浄箇所とを配置した液体クロマトグラフのオートサンプラ。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の液体クロマトグラフのオートサンプラを備えた液体クロマトグラフ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は液体クロマトグラフのオートサンプラ、およびこれを備えた液体クロマトグラフに関する。

【背景技術】

【0002】

一般的な液体クロマトグラフのオートサンプラ（自動試料注入装置）は、前処理部（装置もしくは人）から受け取った検体を吸引ノズルで吸引し、インジェクションバルブの注入ポートに注入し、カラムを含む流路系に導入する。検体導入後、キャリーオーバーを低減させるために、ニードル、インジェクションバルブ、注入ポートおよび流路配管の洗浄は徹底的に行われる。

【0003】

特許文献１には、液体クロマトグラフのオートサンプラに関する記載があり、「自動試料採取および反応システムは、外部試料採取弁と流体連通しているマイクロ反応器を有する。外部試料採取弁は、始動弁に接続されており、反応器または反応器ストリームから試料を引き出すように構成されることが可能である。マイクロ反応器は、試薬弁および注入弁に接続されている。試薬弁は、試薬リザーバから試薬を引き出し、試料と反応させるためにマイクロ反応器に試薬を排出するように、構成されることが可能である。始動弁は、洗浄剤リザーバから洗浄剤を引き出し、外部試料採取弁からマイクロ反応器まで試料を移動させるために外部試料採取弁に洗浄剤を排出するように、構成されることが可能である。注入弁は、カラムまたは検出器と流体連通しており、溶媒組成ストリームの中に２次試料を排出する」と記載されている（要約参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－１２６０１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

オートサンプラのスループットを前処理部のスループットが上回った場合、前処理部とオートサンプラとの間で検体容器が渋滞することになる。このような場合の対処について特許文献１では検討がなされていない。

【0006】

本発明の目的は、オートサンプラのスループットを前処理部のスループットが上回った場合でも検体容器を管理することが可能な液体クロマトグラフのオートサンプラを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。

【0008】

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、液体クロマトグラフのオートサンプラであって、複数のインジェクションバルブと、前記複数のインジェクションバルブのそれぞれのインジェクションポートに接続された検体吸引ノズルと、を備え、前記検体吸引ノズルは、各々の検体吸引箇所に設置された検体容器から検体を吸引し、前記各々の検体吸引箇所へ前記検体容器を移送する検体移送手段と、当該オートサンプラに投入された検体容器と前記検体吸引箇所から回収した検体容器とを保持可能な退避箇所と、を備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、オートサンプラのスループットを前処理部のスループットが上回った場合でも検体容器を管理することが可能な液体クロマトグラフのオートサンプラを提供することができる。

【0010】

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施例に係る液体クロマトグラフのオートサンプラの平面図。

【図2】検体吸引機構の駆動範囲と洗浄槽を示す概略図。

【図3】検体吸引箇所が２か所のときの検体供給パターンを示す図。

【図4】図３の（１）の状況のタイムチャート。

【図5】図３の（３）の状況のタイムチャート。

【図6】図３の（６）の状況のタイムチャート。

【図7】図３の（６）の状況で、１サイクルで検体容器を１つしか廃棄できないときのタイムチャート。

【図8】図３の（８）の状況のタイムチャート。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を用いて実施例を説明する。

【実施例】

【0013】

本発明の装置構成について図１を用いて説明する。図１は、実施例に係る液体クロマトグラフのオートサンプラ１０１の概略図である。オートサンプラ１０１は、検体容器１０２、移送機構１０３、検体移送箇所１０４、検体移送手段１０５、検体吸引機構１０６、検体吸引ノズル１０７、洗浄槽１０８、検体吸引箇所１０９、廃液吸引機構１１０、廃液吸引箇所１１１、退避箇所１１２を含む。

【0014】

検体容器１０２は、検体単体や検体に試薬などを混ぜた混合物に代表される測定対象物を保持する容器である。

【0015】

移送機構１０３は、検体容器１０２を前処理部からオートサンプラ１０１に導入する機構である。

【0016】

検体移送箇所１０４は、検体容器１０２を保持するポジションであり、前処理部からオートサンプラ１０１に導入する際に検体容器１０２を置く場所である。本実施例では移送機構１０３に検体移送箇所１０４を設置している。そのため、前処理した検体を入れた検体容器１０２を検体移送箇所１０４に設置し、移送機構１０３をオートサンプラ１０１に導入することで検体容器１０２をオートサンプラ１０１に導入することができる。

【0017】

移送機構１０３と検体移送箇所１０４は必ずしも上記のような構成にする必要はない。たとえば移送機構１０３として人の手を用いて、オートサンプラ１０１に設置されている検体移送箇所１０４に検体容器１０２を設置してもよい。

【0018】

検体移送手段１０５は、検体容器１０２を他の場所に移送する機構である。本実施例では検体容器１０２を把持する機構を用いたが、検体容器１０２をアームやフックなどで押し出すもしくは引き込む機構でも、電磁気力などを利用した非接触の検体移送手段でもよい。

【0019】

検体吸引機構１０６は、検体吸引ノズル１０７を用いて検体容器１０２内の検体を吸引し、カラムや光度計などの分析部へと送る機構である。

【0020】

洗浄槽１０８は、検体吸引前や検体と接触した検体吸引ノズル１０７の主に外壁を洗浄するための機構であり、検体吸引ノズル１０７内部の状態を各測定で同一にするためや検体吸引ノズル１０７内部の洗浄のために検体吸引ノズル１０７に通液した廃液を吐出する機能も兼ねる。この機構は図２で詳細に説明をする。

【0021】

検体吸引箇所１０９は、検体容器１０２を保持し、検体吸引機構１０６により検体を吸引されるためのポジションである。

【0022】

廃液吸引機構１１０は、検体容器内の検体を吸引して廃棄する機構である。

【0023】

廃液吸引箇所１１１は、検体容器１０２を保持し、廃液吸引機構１１０により検体を吸引するためのポジションである。

【0024】

退避箇所１１２は、検体容器１０２を保持し、ひとつの検体容器１０２内の検体を複数の検体吸引機構１０６で吸引することなどの理由で置き場がなくなった検体容器１０２を受け入れるためのポジションである。また、オートサンプラ１０１がエラーで止まるなどして検体移送手段１０５が検体容器１０２を保持しているかどうかオートサンプラ１０１が確認できないときに、退避箇所１１２に検体容器１０２を設置することで検体の損失を防ぐことができる。

【0025】

検体吸引機構１０６の駆動範囲と洗浄槽１０８の詳細について、図２を用いて説明する。図２は、検体吸引機構１０６と洗浄槽１０８に注目した概略図である。図２は、外洗箇所２０１、廃液吐出箇所２０２を含む。

【0026】

外洗箇所２０１は、検体吸引前や検体と接触した検体吸引ノズル１０７の主に外壁を洗浄するための機構である。本実施例では洗浄液が下から湧き出てくる方式の洗浄箇所を用いたが、洗浄液を検体吸引ノズルに吐出する方式でもよい。また、洗浄液として複数種類を用いる場合、外洗箇所２０１の数を増やしてもよい。廃液吐出箇所２０２は、検体吸引ノズル１０７内部の状態を各測定で同一にするためや検体吸引ノズル１０７内部の洗浄のために、検体吸引ノズル１０７に通液した廃液を吐出する機構であり、廃液流路に接続されている。検体吸引ノズル１０７は、検体吸引ノズルの回転中心２０３を中心に回転することができる。検体吸引箇所１０９と外洗箇所２０１と廃液吐出箇所２０２が検体吸引ノズルの軌跡２０４上にあるよう配置することで、検体吸引ノズル１０７が１サイクルでアクセスする全ポジションへの平面上の移動を検体吸引機構１０６に備えた１つの駆動要素で完結できる。

【0027】

本発明の工程について図１を用いて説明する。

【0028】

移送機構１０３を用い、前処理部から検体容器１０２をオートサンプラ１０１に導入する。検体移送箇所１０４に置かれている検体容器１０２を、検体移送手段１０５を用いて検体吸引箇所１０９に設置する。検体吸引ノズル１０７を洗浄槽１０８にて洗浄した後、検体吸引箇所１０９にある検体容器１０２から検体吸引ノズル１０７を介してカラムや光度計などの分析部へ検体を導入する。検体容器１０２は検体移送手段１０５により廃液吸引箇所１１１に運ばれ、廃液吸引機構により検体容器内の検体を吸引する。検体容器１０２を検体移送手段１０５により検体移送箇所１０４に再度移し、移送機構１０３により前処理部へ返送する。

【0029】

検体吸引箇所が２か所のときの検体供給パターンについて図３を用いて説明する。図３は検体容器１０２を検体移送箇所１０４から検体吸引箇所１０９に移送する直前の検体容器１０２の位置と情報を表した図である。

【0030】

測定開始時は検体吸引箇所に検体がないため、図３の（１）～（４）のいずれかの状態になる。ただし、（３）と（４）は後で供給する検体の種類によって測定する順番を変えられるため、同一とみなしてよい。（１）と（２）は、次のサイクル開始時には（５）＝（１）～（４）の初期状態に戻る。（３）は（６）～（９）のいずれかの状態になる。（６）は次のサイクル開始時には（５）の初期状態に戻る。（８）は次のサイクル開始時には（１０）＝（６）～（９）の状態に戻る。（７）と（９）は検体吸引箇所２に検体容器が置かれている状態で、検体移送箇所から検体吸引箇所２へ検体容器が置かれようとしている状況である。このような状況を回避するため、「１－２」の検体容器の次に「２」や「２－１」が置かれるような設置場所が干渉してしまう場合は測定順序を変えるスケジューリングをする。具体的には、（９）は（８）の状況に、（７）は（３）の状態ではなく（４）の状態にしてから（７’）とする。（７’）は次のサイクル開始時には（５）の初期状態に戻る。以上より、（１）と（３）と（６）と（８）の４通りのタイムチャートを作成することで装置を制御することが可能になる。

【0031】

図３の（１）の状況のタイムチャートを図４に示す。初期状態として検体移送手段は検体移送箇所にあり検体容器を把持しておらず、検体吸引機構と廃液吸引機構は洗浄位置にあり、移送機構は検体容器を保持した状態で装置部にいる。

【0032】

１ｓのときに検体移送手段は検体移送箇所の検体容器を把持し、３ｓのときに検体吸引箇所１に移動する。４ｓのときに検体容器を設置し、その後廃液吸引箇所に移動する。洗浄中だった検体吸引機構１０６は７ｓのときに検体吸引箇所にアクセスし、８ｓのときに検体を吸引し、１０ｓのときに分析部に試料を導入する。導入後は洗浄動作をする。一方で検体移送手段は６ｓのときに廃液吸引箇所に移動し、７ｓのときに前サイクルで使用した検体容器を把持し、１０ｓのときに検体移送箇所に検体容器を設置する。移送機構は受け取った検体容器を前処理部に移動させ、前処理部で廃棄する。検体移送手段は１２ｓのときに検体吸引箇所１に移動し、測定に使われた検体容器をつかんで廃液吸引箇所に移動させる。さらに１９ｓのときに廃液吸引機構により残液を吸引する。

【0033】

図３の（３）の状況のタイムチャートを図５に示す。図４では測定終了後に検体容器を廃液吸引箇所に運ぶところ、この状況では検体吸引箇所２に移動させる。

【0034】

図３の（６）の状況のタイムチャートを図６に示す。初期状態として検体吸引箇所２に検体容器が置かれている。この状況では検体移送箇所の検体容器を検体吸引箇所１に設置する。検体を吸引した後に、まず検体吸引箇所２にある検体容器を廃液吸引箇所に送り、検体移送箇所に送り、前処理部へ送る。次に検体吸引箇所１にある検体容器を廃液吸引箇所に送り、検体移送箇所に送り、前処理部へ送る。これは前処理部が検体容器の廃棄を余計に行える場合である。その余裕がない場合のタイムチャートが図７である。退避箇所を活用し、次のサイクルに検体容器を１つ持ち越す。

【0035】

図３の（６）の状況のタイムチャートを図８に示す。図６では測定終了後に検体吸引箇所１の検体容器を廃液吸引箇所に運ぶところ、この状況では検体吸引箇所２に移動させる。

【0036】

本実施例による液体クロマトグラフのオートサンプラは、各々の検体吸引箇所に設置された検体容器から検体を吸引する複数の検体吸引ノズルと、各々の検体吸引箇所へ検体容器を移送する検体移送手段（グリッパー）と、当該オートサンプラに投入された（検体前処理部から受け入れた）検体容器と、検体吸引箇所から回収した検体容器とを保持する退避箇所と、を備える。本実施例によれば、例えばひとつの検体で複数の測定を行うために複数の検体吸引箇所で吸引した場合に、検査が終了した検体容器を廃棄する場所（たとえば前処理部）に返却するまでの置き場所として退避箇所を用いることが可能である。また、エラー発生時など検体移送手段が検体容器を保持しているかどうか確認できない場合に、退避箇所に検体容器を設置する動作を行うことで、検体を損失することなく動作を停止したり、状況を確認したりすることが可能である。

【0037】

また、検体容器を前処理部との受け渡し箇所や検体吸引箇所や廃液吸引箇所や退避箇所に移動させるための検体移送手段を備えていることにより、前処理部との検体の受け渡しに関して自動で実施可能である。

【0038】

また、退避箇所を検査が終了した検体容器を廃棄する場所（たとえば前処理部）に返却するまでの置き場所としての役割や、装置がエラーで止まるなどして検体移送手段が検体容器を保持しているかどうか装置が確認できないときに、検体移送手段が退避箇所に検体容器を設置する動作をすることで、検体を損失することなく動作を停止したり、状況を確認したりすることが可能である。

【0039】

また、吸引ノズルが１サイクルでアクセスする全ポジションへの平面上の移動を１つの駆動要素で完結できる。さらに、検体吸引箇所が直線上に並んでいるため、ターンテーブル形式の検体吸引箇所配置と比べて占有面積を小さくできる。また、平面上に格子状に並べる配置と比べて、検体移送手段の駆動要素を１つ減らすことができる。

【0040】

本発明によれば、装置面積に関して「省スペース」、スループット性に関して「前処理部のスループット向上の容認」「１検体複数測定によるスループット低下の防止」、ロバスト性に関して「構造の簡素さ」「検体の損失防止」を満たすことができる。

【0041】

ここでいう「省スペース」とは、吸引箇所を一直線上に配置したり、吸引ノズルがアクセスすべき場所を１つの駆動要素でカバーしたりすることにより、使用する面積や駆動要素の数を減らした構造のことである。

【0042】

ここでいう「１検体複数測定によるスループット低下の防止」とは、１つの検体容器で複数の分析を行うときにもスループットの低下を防止するよう運用できることである。１つの検体容器で複数の分析を行うとき、つまり複数の検体吸引箇所に順に設置して吸引する必要がある場合に、置き場所がなくなった検体容器の置き場を提供することである。

【0043】

ここでいう「構造の簡素さ」とは、吸引箇所を一直線上に配置したり、吸引ノズルがアクセスすべき場所を１つの駆動要素でカバーしたりすることにより、モーターの数を減らした構造のことである。

【0044】

ここでいう「検体の損失防止」とは、装置がエラーで止まるなどして検体移送手段が検体容器を保持しているかどうか装置が確認できないときに、検体を損失することなく動作を停止できることや状況確認できることである。

【0045】

なお、実施例では液体クロマトグラフのオートサンプラ１０１を用いたが、本発明は自動分析装置やＤＮＡ等の分析装置においても適用可能なものである。

【0046】

また、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

【符号の説明】

【0047】

１０１：オートサンプラ、１０２：検体容器、１０３：移送機構、１０４：検体移送箇所、１０５：検体移送手段、１０６：検体吸引機構、１０７：検体吸引ノズル、１０８：洗浄槽、１０９：検体吸引箇所、１１０：廃液吸引機構、１１１：廃液吸引箇所、１１２：退避箇所、２０１：外洗箇所、２０２：廃液吐出箇所、２０３：検体吸引ノズルの回転中心、２０４：検体吸引ノズルの軌跡

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】