(57)【要約】【課題】バッチ式で目的物質を捕集した固相カートリッジを順次測定装置に接続し、目的物質を溶出させながら測定するオンライン測定が可能ように固相カートリッジを自動切換えする固相カートリッジ自動切換装置を提供することを目的とする。【解決手段】目的物質を含む液体試料を通すことにより目的物質を捕集した複数の固相カートリッジを順次送出する固相カートリッジ送出手段と、溶出液の供給源と接続され前記固相カートリッジの入口側に接続されるルアコネクターと、測定装置に接続され前記固相カートリッジの出口側に接続されるルアコネクターと、前記固相カートリッジ送出手段から順次送出される固相カートリッジを保持する保持手段と、固相カートリッジの両端に前記ルアコネクターを脱着するためのルアコネクター脱着手段と、固相カートリッジの両端に前記ルアコネクターが装着された状態において溶出液を固相カートリッジを通して測定装置に送出するポンプとを備えることを特徴としている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
目的物質を含む試料溶液を通すことにより目的物質を捕集した複数の固相カートリッジを順次送出する固相カートリッジ送出手段と、溶出液の供給源と接続され前記固相カートリッジの入口側に接続されるルアコネクターと、測定装置に接続され前記固相カートリッジの出口側に接続されるルアコネクターと、前記固相カートリッジ送出手段から順次送出される固相カートリッジを保持する保持手段と、固相カートリッジの両端に前記ルアコネクターを脱着するためのルアコネクター脱着手段と、固相カートリッジの両端に前記ルアコネクターが装着された状態において溶出液を固相カートリッジを通して測定装置に送出するポンプとを備えることを特徴とする固相カートリッジ自動切換え装置。
【請求項２】
固相カートリッジを振動させるための振動発生器を設けることを特徴とする請求項１記載の固相カートリッジ自動切換え装置。
【請求項３】
固相カートリッジに超音波を加える超音波印加手段を設けることを特徴とする請求項１記載の固相カートリッジ自動切換え装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境水、水道水および土壌などの環境分析、食品分析ならびに材料不純物分析における微量元素等の多検体迅速分析に用いられる測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
分析化学分野では、目的物質の濃度が極めて低い場合、あるいは共存成分により測定が妨害される場合、測定装置により直接分析することが困難である。
このような問題点を解決するためには、目的物質の濃縮、あるいは妨害成分からの分離ののち測定する必要がある。
目的物質を分離・濃縮して測定する手段として、従来、図１に示すような、オンライン分離濃縮・測定システムが知られている（以下、従来技術１という。非特許文献１参照。）。従来技術１のオンライン分離濃縮・測定システムにおいては、まず、図１（ａ）に示すように、ポンプ１を作動して試料液を固相カートリッジに通し、目的物質を捕集する。次に、図１（ｂ）に示すように、バルブを切換えて、ポンプ２を作動し、非特許文献１の場合は目的物質回収のための溶出液として硝酸を固相カートリッジに通し、目的物質を溶出させながら測定装置、例えばＩＣＰ−ＭＳで測定する。
【０００３】
また、目的物質を分離濃縮して測定する手段として、従来、図２に示すような、バッチ式分離濃縮・オフライン測定法が知られている（以下、従来技術２という。非特許文献２参照。）。
従来技術２のバッチ式分離濃縮・オフライン測定法においては、まず、図２（ａ）に示すように、シリンジを作動して試料液を固相カートリッジに通し、目的物質を捕集し、次に、非特許文献２の場合、シリンジを作動して硝酸を固相カートリッジに通し、目的物質を溶出回収することで分離濃縮が達成される。
次に、図２（ｂ）に示すように、濃縮された目的物質を収容した容器を同時に測定装置に接続してオフライン測定する。
【非特許文献１】Y Zhu, A Itoh, H Haraguchi, Bull. Chem. Soc. Jpn., 78:107-115 (2005).
【非特許文献２】Y Yamini, M Faraji, S Shariati, R Hassani, M Ghambarian, Analytica Chimica Acta, 612:144-151 (2008).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術１の利点としては、バルブ切換えだけで分離濃縮測定操作ができ、コンタミネーションの低減に有利である。また、オンライン溶出測定のため、最大瞬間信号強度の上昇により、図１（ｃ）に示すように分析感度が向上するという利点がある。
しかしながら、１検体ごとに分離濃縮から測定までの操作を行うため、多検体を分析する場合、測定時の待ち時間が長くなることから測定装置のランニングコストが増加する。また、複数の総役システムおよび切り替えポートが多いバルブを用い、複数検体同時処理システムを構築することも可能だが、装置構築コスト高となること、同時処理できる検体数（４−８検体）にも制限があるという欠点がある。
【０００５】
また、従来技術２の利点としては、同時的に多検体の処理操作ができるため、従来技術１に比べ、測定装置のランニングコストを抑えることができる。
しかしながら、目的物質を溶出した後に測定するため、コンタミネーションの危険性が高くなると共に、目的物質を完全に回収する必要性から、溶出液が多くなるため、図２（ｃ）に示すようにオンライン測定より分析感度が低下するという欠点がある。
【０００６】
本発明は、従来技術１および２の利点を有する分離濃縮測定を可能とするためなされたもので、バッチ式で目的物質を捕集した固相カートリッジを順次測定装置に接続し、目的物質を溶出させながら測定するオンライン測定が可能なように固相カートリッジを自動切換えする固相カートリッジ自動切換装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、併せて、目的物質の均質的な溶出回収を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
図３は、本発明に関連するところの、バッチ式で目的物質を捕集した固相カートリッジを順次測定装置に接続し、目的物質を溶出しながら測定するオンライン測定の原理を説明する図である。
まず、シリンジ等を作動して試料を固相カートリッジ１に通し、目的物質を固相カートリッジ１に捕集する（バッチ式濃縮。図３（ａ）参照。）。
次に、図３（ｂ）に示すように、測定装置２の接続ライン上のバルブ３に固相カートリッジ１の両端を接続する。このとき、バルブ３はバルブ位置１となっており、固相カートリッジ１は測定装置２に接続されていない。
次に、図３（ｃ）に示すように、バルブ３をバルブ位置２に切換え、固相カートリッジ１が測定装置２に接続された状態で、溶出液４をポンプ等で送り出し固相カートリッジ１内の目的物質を溶出させながらオンライン測定する。
図３（ｂ）（ｃ）においては、固相カートリッジ１は１個のみ示されているが、順次、固相カートリッジ１をバルブ３に装着できるようにすること、すなわち、本件発明に係る固相カートリッジ自動切換装置を利用することにより、目的物質を溶出しながらオンライン測定することができるものである。
【０００８】
上記目的を達成するため本発明の固相カートリッジ自動切換え装置は、第１に、目的物質を含む試料溶液を通すことにより目的物質を捕集した複数の固相カートリッジを順次送出する固相カートリッジ送出手段と、溶出液の供給源と接続され前記固相カートリッジの入口側に接続されるルアコネクターと、測定装置に接続され前記固相カートリッジの出口側に接続されるルアコネクターと、前記固相カートリッジ送出手段から順次送出される固相カートリッジを保持する保持手段と、固相カートリッジの両端に前記ルアコネクターを脱着するためのルアコネクター脱着手段と、固相カートリッジの両端に前記ルアコネクターが装着された状態において溶出液を固相カートリッジを通して測定装置に送出するポンプとを備えることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の固相カートリッジ自動切換え装置は、上記第１の特徴において、固相カートリッジを振動させるための振動発生器を設けることを特徴としている。
また、本発明の固相カートリッジ自動切換え装置は、上記第１の特徴において、固相カートリッジに超音波を加える超音波印加手段を設けることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の固相カートリッジ自動切換え装置は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）バルブ切換えだけで分離濃縮および測定操作ができ、コンタミネーションの低減に有利である。
（２）また、オンライン溶出測定のため、最大瞬間信号強度の上昇により、分析感度が向上するという利点がある。
（３）同時的に多試料の処理操作ができ、測定の待ち時間がなくなるため測定装置のランニングコストが最小限になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の固相カートリッジ自動切換装置の実施の形態について詳細に説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加えうるものである。
【００１２】
図４は、本発明の固相カートリッジ自動切換装置に用いられる部品を示したものである。
図４（ａ）は、固相カートリッジ１の断面図を示すもので、例えば、株式会社日立ハイテクフィールディング社製の「ノビアスカートリッジ」として知られている。
この固相カートリッジ１は、コマ形の容器内に、上フリット１−ａと下フリット１−ｂが挿入され、これらのフリットの間に固相充填剤１−ｃが充填されている。入口１−ｄから試料を注入すると試料中に存在する目的物質が固相充填剤１−ｃで捕集され、残液は出口１−ｅから排出される。
【００１３】
図４（ｂ）は、ルアコネクター・雄５を示すものである。
ルアコネクター・雄５の入口５−１は溶出液（例えば硝酸）の供給源と接続された供給管５−３と接続しており、出口５−２は固相カートリッジ１の入口１−ｄと接続され、溶出液を固相カートリッジ１に導く役割を奏する。
図４（ｃ）は、ルアコネクター・雌６を示すものである。
ルアコネクター・雌６の入口６−１は固相カートリッジ１の出口１−ｅに接続され、出口６−２は測定装置と接続された送出管６−３と接続しており、固相カートリッジ１内の目的物質を溶出させながら測定装置に送る役割をもっている。
【００１４】
図５〜図８は、本発明の固相カートリッジ自動切換装置の実施の形態を示す説明図である。
〔実施の形態１〕
図５は、本発明の固相カートリッジ自動切換装置の実施の形態１を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ矢視図、（ｃ）は固相カートリッジと保持手段との位置関係を説明する平面図である。
図５（ａ）において、床から立設して支柱７が設けられ、該支柱７には固相カートリッジ１を上下位置で保持する保持手段８が装着されている。
また、支柱７には、保持手段８の上方に位置してルアコネクター・雄５を固相カートリッジ１に脱着させる脱着手段９および保持手段８の下方に位置してルアコネクター・雌６を固相カートリッジ１に脱着させる脱着手段１０が装着されている。
【００１５】
固相カートリッジ１を保持手段８に送り出すためのコンベヤ１１が、その先端を保持手段８に隣接するようにして設けられている。このコンベヤ１１は、例えば、多数の固相カートリッジ１を上下左右の支持部材１２で一定間隔に保持し、間歇的に駆動されるアーム（図示されていない）で順次、先送りするように構成されている。
【００１６】
図５（ｃ）に示すように、固相カートリッジ１は、予備位置、接続位置および回収位置の３つの位置を取るように公知の駆動手段で移動される。
予備位置はコンベヤ１１で支持された状態にあり、予備位置から接続位置へはアーム等で移動され、接続位置では保持手段８で保持された状態にあり、接続位置から回収位置へはアーム等で移動され、回収位置では保持手段８から離脱し、回収用の容器に収納される。このため、保持手段８としては、弾性変形可能な帯状部材で図５（ｃ）に示す形状に形成され、その基部が支柱７に固定され、基部から延びる保持部で固相カートリッジ１を狭持するようになっており、 上下に一対設けられる。
【００１７】
固相カートリッジ１が接続位置に移動されると、ルアコネクター・雄５を固相カートリッジ１に脱着させる脱着手段９およびルアコネクター・雌６を固相カートリッジ１に脱着させる脱着手段１０が支柱７に沿って駆動され、ルアコネクター・雄５およびルアコネクター・雌６を固相カートリッジ１に接続させる。また、測定が終了すると、固相カートリッジ１からルアコネクター・雄５およびルアコネクター・雌６が離脱され、固相カートリッジ１は回収位置に移動される。
【００１８】
〔実施の形態２〕
図６は、本発明の固相カートリッジ自動切換装置の実施の形態２を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は図（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。
図６において、図５に付された符号と同じ符号は図５の部材と同じ部材を示しており、詳細な説明は省略する。
図６に示されたコンベヤ１３は、支柱７に平行に立設されたコンベヤ用支柱１４、１４に支持され、その周囲を一定方向に周回するようにエンドレスに設けられる。このコンベヤ１３は、例えば、多数の固相カートリッジ１の上フリット１−ａと下フリット１−ｂが突出するように上下の支持部材１５で一定間隔に保持し、間歇的に駆動されるようになっている。コンベヤ１３は、上記した固相カートリッジ１の接続位置を通るように脱着手段９および１０の間に配置されている。この実施の形態２の場合、実施の形態１の保持手段８を省略できる。また、測定後の固相カートリッジ１の回収は、例えば、接続位置と反対側の位置でコンベヤ１３から回収できるようにしておくとよい。
【００１９】
〔実施の形態３〕
図７は、本発明の固相カートリッジ自動切換装置の実施の形態３を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は図（ａ）のＣ−Ｃ矢視図である。
図７において、図５に付された符号と同じ符号は図５の部材と同じ部材を示しており、詳細な説明は省略する。
図７において、多数の固相カートリッジ１は、平面視で矩形状のテーブル１６に保持されるようになっている。このテーブル１６は、固相カートリッジ１の上フリット１−ａと下フリット１−ｂが突出するようにして支持する上下の支持部材１７から形成され、支持部材１７は、テーブル用の支柱１８に支持されている。支柱１８は、基板１９に対して、前後および左右に間歇的に移動自在に支持されており、多数の固相カートリッジ１は、順次、上記した固相カートリッジ１の接続位置を通るように脱着手段９および１０の間に配置されている。この実施の形態３の場合、実施の形態１の保持手段８を省略できる。また、測定後の固相カートリッジ１の回収は、例えば、接続位置と反対側の位置でテーブル１６から回収できるようにしておくとよい。
【００２０】
〔実施の形態４〕
図８は、本発明の固相カートリッジ自動切換装置の実施の形態４を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は図（ａ）のＤ−Ｄ矢視図である。
図８において、図５に付された符号と同じ符号は図５の部材と同じ部材を示しており、詳細な説明は省略する。
図８において、多数の固相カートリッジ１は、平面視で円形状のテーブル２０に保持されるようになっている。このテーブル２０は、固相カートリッジ１の上フリット１−ａと下フリット１−ｂが突出するようにして支持する上下の支持部材２１から形成され、支持部材２１は、テーブル用の支柱２２に支持されている。支柱２２は、基板２３に対して、水平回転および左右水平移動が間歇的にできるように支持されており、多数の固相カートリッジ１は、順次、上記した固相カートリッジ１の接続位置を通るように脱着手段９および１０の間に配置されている。この実施の形態４の場合、実施の形態１の保持手段８を省略できる。また、測定後の固相カートリッジ１の回収は、例えば、接続位置と反対側の位置でテーブル２０から回収できるようにしておくとよい。
【００２１】
〔実施の形態５〕
図９は、本発明の固相カートリッジ自動切換装置の実施の形態５を説明する図である。
本実施の形態５は、実施の形態１において、固相カートリッジ１に振動を加える手段を付加したものであって、その他の構成は実施の形態１と同じである。
図９において、振動付加手段２４は、例えば、公知の振動発生器を固相カートリッジ１に接触可能に支柱７に装着しておき、固相カートリッジ１が接続位置にセットされた場合、振動発生器が固相カートリッジ１に接触するように移動するように構成しておく。
このように、固相カートリッジ１に振動を加えることにより、目的物質の均質的溶出を実現することができる。
【００２２】
〔実施の形態６〕
図１０は、本発明の固相カートリッジ自動切換装置の実施の形態６を説明する図である。
本実施の形態６は、実施の形態２において、固相カートリッジ１に振動を加える手段を付加したものであって、その他の構成は実施の形態２と同じである。
【００２３】
〔実施の形態７〕
図１１は、本発明の固相カートリッジ自動切換装置の実施の形態７を説明する図である。
本実施の形態７は、実施の形態３において、固相カートリッジ１に振動を加える手段を付加したものであって、その他の構成は実施の形態３と同じである。
【００２４】
〔実施の形態８〕
図１２は、本発明の固相カートリッジ自動切換装置の実施の形態８を説明する図である。
本実施の形態８は、実施の形態４において、固相カートリッジ１に振動を加える手段を付加したものであって、その他の構成は実施の形態４と同じである。
【００２５】
〔実施の形態９〕
図１３は、本発明の固相カートリッジ自動切換装置の実施の形態９を説明する図である。
本実施の形態９は、実施の形態１〜４のいずれかにおいて、固相カートリッジ１に超音波を加えられるように一部の構成を変更したものであって、基本的な構成は実施の形態１〜４と同じである。
図１３において、コンベヤまたはテーブルで送り出された固相カートリッジ１を把持して水平状態に保持するアーム２５を支柱７に装着し（この場合、実施の形態１における保持手段８は不要。）、また、ルアコネクター・雄５およびルアコネクター・雌６を固相カートリッジ１に脱着させる脱着手段２６が、ルアコネクター・雄５とルアコネクター・雌６との水平方向距離を調節自在なるように水平状態に配設されている（図１３（ａ）参照。）。水平状態に保持された固相カートリッジ１にルアコネクター・雄５およびルアコネクター・雌６を接続し（図１３（ｂ）参照。）、アーム２５を固相カートリッジ１から離脱させ、脱着手段２６により固相カートリッジ１を保持した状態で脱着手段２６を支柱７に沿って下方に移動させ、固相カートリッジ１を超音波槽２７内に浸漬する（図１３（ｃ）参照。）。
固相カートリッジ１に超音波を加えることにより、目的物質の均質的溶出を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来のオンライン濃縮・測定システムを説明する図である。
【図２】従来のバッチ式濃縮・オフライン測定法を説明する図である。
【図３】本発明に関連するところの、バッチ式で目的物質を捕集した固相カートリッジを順次測定装置に接続し、目的物質を溶出しながら測定するオンライン測定の原理を説明する図である。
【図４】本発明の固相カートリッジ自動切換装置に用いられる部品を示したものである。
【図５】本発明の固相カートリッジ自動切換装置の実施の形態１を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ矢視図、（ｃ）は固相カートリッジと保持手段との位置関係を説明する平面図である。
【図６】本発明の固相カートリッジ自動切換装置の実施の形態２を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は図（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。
【図７】本発明の固相カートリッジ自動切換装置の実施の形態３を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は図（ａ）のＣ−Ｃ矢視図である。
【図８】本発明の固相カートリッジ自動切換装置の実施の形態４を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は図（ａ）のＤ−Ｄ矢視図である。
【図９】本発明の固相カートリッジ自動切換装置の実施の形態５を説明する図である。
【図１０】本発明の固相カートリッジ自動切換装置の実施の形態６を説明する図である。
【図１１】本発明の固相カートリッジ自動切換装置の実施の形態７を説明する図である。
【図１２】本発明の固相カートリッジ自動切換装置の実施の形態８を説明する図である。
【図１３】本発明の固相カートリッジ自動切換装置の実施の形態９を説明する図である。
【符号の説明】
【００２７】
１     固相カートリッジ
２     測定装置
３     バルブ
４     溶出液
５     ルアコネクター・雄
６     ルアコネクター・雌
７     支柱
８     保持手段
９     脱着手段
１０   脱着手段
１１   コンベヤ
１２   支持部材
１３   コンベヤ
１４   コンベヤ用支柱
１５   支持部材
１６   テーブル
１７   支持部材
１８   支柱
１９   基板
２０   テーブル
２１   支持部材
２２   支柱
２３   基板
２４   振動付加手段
２５   アーム
２６   脱着手段
２７   超音波槽
【図１】
2010014417.tif 000003
【図２】
2010014417.tif 000004
【図４】
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【図１３】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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