(57)【要約】本発明によれば、分析前に試料（５２）を希釈するために用いることが可能なポンプ装置（５０）が提供される。第１のポンプ（５４）によって、その試料が、混合領域（５８）にポンプ注入されて、そこで、希釈剤（６６）と混ざる。第２のポンプ（６４）によって、その希釈された試料が、分析機器にポンプ注入される。ミキサ部に流入する希釈剤の流量は、ミキサ部に流入する試料の流量と、機器に流入する希釈された試料の流量との差に等しい。各ポンプ（５４，６４）は、機器からのデータを用いてその試料の希釈倍率を決定することができるように構成された制御装置によって別々に制御可能である。従って、その制御装置は、各ポンプの流量のいずれか一方（または両方）を変更することによって、機器からそのようなデータを受け取り次第、リアルタイムでこの希釈倍率を制御することが可能である。
2005535894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
希釈された試料を分析装置に供給するポンプ注入装置であって、
試料を希釈剤と混合して希釈された試料とするように構成され、第１の管路と第２の管路との間に配設されたミキサ部であって、使用に際しては、試料が当該ミキサ部に前記第１の管路を通って第１の流量で流入し、希釈剤が当該ミキサ部に前記第２の管路を通って第２の流量で流入し、前記希釈された試料が当該ミキサ部から第３の管路を通って第３の流量で流出し、前記第３の流量が前記第１の流量と前記第２の流量との和に実質的に等しくなるように構成されているミキサ部と、
前記ミキサ部を通って前記分析装置に流体をポンプ注入するポンプ手段と、
前記試料が希釈されている量を示すデータを前記分析装置から受け取り、前記受け取られたデータに応じて、前記ポンプ手段を制御することで、前記第１の流量、前記第２の流量、または前記第３の流量のいずれかを互いに対して調整可能なように構成されているポンプコントローラと、
を備えるポンプ注入装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記ポンプ手段が、少なくとも２つのポンプで構成されており、１つのポンプが、前記第１の管路、前記第２の管路、または前記第３の管路の１つに配設されている装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の装置であって、前記コントローラが、前記ポンプ手段をリアルタイムで調整するために前記分析装置からリアルタイムでデータを受け取るように構成されている装置。
【請求項４】
請求項１、請求項２、または請求項３に記載の装置であって、前記試料が希釈されている希釈倍率が、前記第１の流量と前記第２の流量との比率から算出可能であり、前記コントローラが、前記ポンプ手段の１つまたは複数を制御することによって、前記希釈倍率を調整するように構成されている装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、前記試料または前記希釈剤のどちらか一方が、所定量の既知の物質で構成される内標準を含有しており、
前記試料が希釈されている希釈倍率が、前記分析装置によって検出された前記内標準の量を前記試料または前記希釈剤における内標準の量と比較することによって算出可能である装置。
【請求項６】
請求項２に記載の装置であって、第１のポンプが前記第３の管路に配設されており、第２のポンプが前記第１の管路または前記第２の管路のどちらか一方に配設されており、
前記第１のポンプが、前記分析装置に流入する前記希釈された試料の流量が実質的に一定になるように構成されている装置。
【請求項７】
請求項４および請求項６、または請求項５および請求項６に記載の装置であって、前記コントローラが、前記第２のポンプの流量を制御することによって、前記希釈倍率を調整するように構成されている装置。
【請求項８】
先行するいずれかの請求項に記載の装置であって、前記ポンプ手段が１つまたは複数のピストンポンプで構成されている装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置であって、前記分析装置が質量分析装置である装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置であって、前記分析装置が誘導結合プラズマ質量分析装置である装置。
【請求項１１】
試料を分析する分析装置であって、先行するいずれかの請求項に記載のポンプ注入装置を備える装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の分析装置であって、前記分析装置が質量分析装置または誘導結合プラズマ質量分析装置である装置。
【請求項１３】
分析装置における分析に先立って試料を希釈する方法であって、
第１のポンプ手段と、
前記試料を希釈する希釈剤と、
前記試料と前記希釈剤とを混合するミキサ部と、
試料容器と前記ミキサ部との間に配設された第１の管路と、
希釈剤容器と前記ミキサ部との間に配設された第２の管路と、
前記ミキサ部と前記分析装置との間に配設された第３の管路と、
を備えるポンプシステムを用いて、
前記第３の管路に沿って流れる希釈された試料の流量が、実質的に、前記第２の管路に沿って流れる希釈剤の流量と前記第１の管路に沿って流れる試料の流量との和となるように、
前記ポンプ手段は、前記ミキサ部を通過するように試料を引き込み、
コントローラによって前記ポンプ手段を制御することで、前記第１の流量、前記第２の流量、または前記第３の流量を互いに対して調整する方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、前記各流量をリアルタイムで調整することが可能である方法。
【請求項１５】
請求項１３または請求項１４に記載の方法であって、前記第３の流量が実質的に一定であり、前記第１の流量および／または前記第２の流量を変更することによって希釈倍率が調整可能である方法。
【請求項１６】
請求項１３に記載の方法であって、
もう１つの試料が希釈を必要とする場合に、さらに、
ｉ）前記試料容器を、第２の試料を収容するもう１つの試料容器と交換して、
ｉｉ）所定の時間、前記第１の流量を実質的に前記第３の流量になるように変更して、
ｉｉｉ）前記所定の時間が経過した後に、前記第１の流量まで低下させ、前記試料が、ある希釈倍率で希釈されるようにすることを含む方法であって、
前記所定の時間が、実質的に、前記第２の試料を前記第１の流量で前記もう１つの容器から前記ミキサ部に移動させるのにかかる時間である方法。
【請求項１７】
試料を希釈する方法であって、
第１のポンプ手段と、
第２のポンプ手段と、
前記試料を希釈する希釈剤と、
前記試料と前記希釈剤とを混合するミキサ部と、
試料容器と前記ミキサ部との間に配設された第１の管路と、
希釈剤容器と前記ミキサ部との間に配設された第２の管路と、
前記ミキサ部と分析装置との間に配設された第３の管路と、
を備えるポンプシステムであって、
前記第１のポンプ手段が、前記試料または前記希釈剤を、第１の流量または第２の流量で前記第１の管路または前記第２の管路に沿ってそれぞれ前記ミキサ部にポンプ注入するように構成されており、
前記第２のポンプ手段が、前記希釈剤または希釈された試料を、第２の流量または第３の流量で前記第２の管路または前記第３の管路に沿って前記ミキサ部または前記分析装置にそれぞれポンプ注入するように構成されているポンプシステムを用いて、
ａ）前記希釈された試料を前記ミキサ部と前記分析装置との間において前記第３の流量でポンプ注入して、
ｂ）所定の時間、前記試料を初期流量でポンプ注入して、
ｃ）前記所定の時間が経過した後に、前記初期流量を前記第１の流量まで低下させて、
ｄ）前記試料を希釈剤と混合することで、前記試料を希釈することを含む方法であって、
前記初期流量が、実質的に、前記第３の流量であり、
前記所定の時間が、前記試料を前記初期流量で前記容器から前記ミキサ部に移動させるのにかかる時間であり、
前記第３の流量、前記第２の流量、または前記第１の流量がそれぞれ、実質的に、前記第２の流量と前記第１の流量との差、前記第３の流量と前記第１の流量との差、または前記第３の流量と前記第２の流量との差にそれぞれ等しくなっている方法。
【請求項１８】
希釈された試料を分析のために分析装置に供給する方法であって、
ミキサ部において試料を希釈剤と混合することによって、前記試料を希釈して、
前記希釈された試料を前記ミキサ部から前記分析装置にポンプ注入して、
前記ミキサ部に流入する前記試料および／または前記希釈剤の流量を制御することによって、前記試料が希釈されている希釈倍率を制御することを含む方法であって、
前記希釈倍率を制御するステップが、前記分析装置からポンプコントローラによって受け取られたデータに応じて行われる方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、前記データが、前記分析装置から実質的にリアルタイムで受け取られる方法。
【請求項２０】
請求項１３〜１９のいずれかに記載の方法であって、さらに、
既知濃度の所定の物質で構成されている内標準を前記試料に添加して、
前記内標準の検出濃度を、希釈していない状態の前記試料における前記内標準の前記既知濃度と比較することによって、前記試料が希釈されている倍率を特定することを含む方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法であって、既知濃度の第２の所定の物質で構成されている第２の内標準を前記試料および前記希釈剤に同一の第２の濃度レベルで添加する方法。
【請求項２２】
請求項２０または請求項２１に記載の方法であって、さらに、
前記分析装置によって検出された第１の内標準の量から前記希釈倍率を特定して、
特定された前記希釈倍率を、予想希釈倍率と比較することによって、修正係数を特定して、
前記修正係数を用いて、分析装置データを修正することを含む方法。
【請求項２３】
コンピュータ上で動作するときに、請求項１３〜２２のいずれかに記載の方法を実行するコンピュータプログラム。
【請求項２４】
請求項２３に記載のコンピュータプログラムが記録されている電子保持手段（電子媒体）。
【請求項２５】
分析装置による分析のために試料を希釈する希釈装置であって、
第１のポンプ手段と、
第２のポンプ手段と、
前記試料を希釈する希釈剤と、
前記試料と前記希釈剤とを混合するミキサ部と、
試料容器と前記ミキサ部との間に配設された第１の管路と、
希釈剤容器と前記ミキサ部との間に配設された第２の管路と、
前記ミキサ部と前記分析装置との間に配設された第３の管路と、
を備えており、
前記ポンプ手段の一方が、前記第１の管路に沿って試料を引き込み、前記ミキサ部を通過させるように構成されており、
前記ポンプ手段の他方が、前記第２の管路に沿って希釈剤を引き込み、前記ミキサ部を通過させるように構成されており、
前記第３の管路に沿って流れる希釈された試料の流量が、実質的に、前記第２の管路に沿って流れる希釈剤の流量と前記第１の管路に沿って流れる試料の流量との和となるように、前記各ポンプ手段が構成されている装置。
【請求項２６】
希釈された試料を分析のために分析装置にポンプ注入するポンプ注入装置であって、
前記試料を第１の管路を通過させて第１の流量または第２の流量でミキサ部にポンプ注入する第１のポンプ手段と、
前記希釈された試料を第２の流量で第３の管路を通過させて前記分析装置にポンプ注入する第２のポンプ手段と、
前記試料を希釈するために前記試料を希釈剤と混合するように構成されているミキサ部と、
を備えており、
第１の管路が、試料容器と前記ミキサ部との間に配設されており、第２の管路が、希釈剤容器と前記ミキサ部との間に配設されており、第３の管路が、前記ミキサ部と前記分析装置との間に配設されており、
前記第３の流量が、実質的に、前記第２の流量と前記第１の流量との和に等しくなっている装置。
【請求項２７】
請求項２５または請求項２６に記載の装置であって、さらに、
動作時に前記第１のポンプまたは前記第２のポンプをモニタおよび／または調整するポンプコントローラを備える装置。
【請求項２８】
請求項２７に記載のシステムであって、前記コントローラがＰＣであり、
前記コントローラが、前記各ポンプをリアルタイムで調整するために前記分析装置からデータを受け取るように構成されているシステム。
【請求項２９】
請求項２５または請求項２６に記載のシステムであって、前記ミキサ部が、２つ以上の入口チューブと、混合部と、出口チューブと、で構成されており、
第１の入口チューブが前記試料を前記混合部に伝達するように構成されており、
第２の入口チューブが前記希釈剤を前記混合部に伝達するように構成されているシステム。
【請求項３０】
請求項２５〜２９のいずれかに記載のシステムであって、前記第３の流量が実質的に前記第１の流量以上であり、前記第１の流量と前記第２の流量との比率によって希釈倍率が特定可能であるシステム。
【請求項３１】
請求項２５または請求項２６に記載のシステムであって、前記第２のポンプ手段が、実質的に一定の流量となるように構成されており、前記希釈倍率が、前記第１の流量を変更することによって調整することが可能であるシステム。
【請求項３２】
請求項２６に記載のシステムであって、前記第１のポンプ手段が、前記第２の管路に配設されているか、または前記第２のポンプ手段が、前記第２の管路に配設されているシステム。
【請求項３３】
分析装置における分析に先立って試料を希釈する方法であって、
第１のポンプ手段と、
第２のポンプ手段と、
前記試料を希釈する希釈剤と、
前記試料と前記希釈剤とを混合するミキサ部と、
試料容器と前記ミキサ部との間に配設された第１の管路と、
希釈剤容器と前記ミキサ部との間に配設された第２の管路と、
前記ミキサ部と前記分析装置との間に配設された第３の管路と、
を備えるポンプシステムを用いて、
前記第３の管路に沿って流れる希釈された試料の流量が、実質的に、前記第２の管路に沿って流れる希釈剤の流量と前記第１の管路に沿って流れる試料の流量との和となるように、
前記ポンプ手段の一方が、前記第１の管路に沿って試料を引き込み、前記ミキサ部を通過させて、
前記ポンプ手段の他方が、前記第２の管路に沿って希釈剤を引き込み、前記ミキサ部を通過させる方法。
【請求項３４】
請求項３３に記載の方法であって、前記システムが、さらに、前記第１のポンプまたは前記第２のポンプを、またはそれらのそれぞれの流量を、モニタおよび／または調整するコントローラを備えており、
前記各流量をリアルタイムで調整することが可能である方法。
【請求項３５】
請求項３３または請求項３４に記載の方法であって、前記第３の流量が実質的に一定であり、前記第１の流量または前記第３の流量を変更することによって前記希釈倍率を調整可能である方法。
【請求項３６】
請求項３３に記載の方法であって、
もう１つの試料が希釈を必要とする場合に、さらに、
ｉ）前記試料容器を、第２の試料を収容するもう１つの試料容器と交換して、
ｉｉ）所定の時間、前記第１の流量を実質的に前記第３の流量になるように変更して、
ｉｉｉ）前記所定の時間が経過した後に、前記第１の流量まで低下させ、前記試料が、ある希釈倍率で希釈されるようにすることを含む方法であって、
前記所定の時間が、実質的に、前記第２の試料を前記第１の流量で前記もう１つの容器から前記ミキサ部に移動させるのにかかる時間である方法。
【請求項３７】
試料を希釈する方法であって、
第１のポンプ手段と、
第２のポンプ手段と、
前記試料を希釈する希釈剤と、
前記試料と前記希釈剤とを混合するミキサ部と、
試料容器と前記ミキサ部との間に配設された第１の管路と、
希釈剤容器と前記ミキサ部との間に配設された第２の管路と、
前記ミキサ部と分析装置との間に配設された第３の管路と、
を備えるポンプシステムであって、
前記第１のポンプ手段が、前記試料または前記希釈剤を、第１の流量または第２の流量で前記第１の管路または前記第２の管路に沿ってそれぞれ前記ミキサ部にポンプ注入するように構成されており、
前記第２のポンプ手段が、前記希釈剤または希釈された試料を、第２の流量または第３の流量で前記第２の管路または前記第３の管路に沿って前記ミキサ部または前記分析装置にそれぞれポンプ注入するように構成されているポンプシステムを用いて、
ａ）前記希釈された試料を前記ミキサ部と前記分析装置との間において前記第３の流量でポンプ注入して、
ｂ）所定の時間、前記試料を初期流量でポンプ注入して、
ｃ）前記所定の時間が経過した後に、前記初期流量を前記第１の流量まで低下させて、
ｄ）前記試料を希釈剤と混合することで、前記試料を希釈することを含む方法であって、
前記初期流量が、実質的に、前記第３の流量であり、
前記所定の時間が、前記試料を前記初期流量で前記容器から前記ミキサ部に移動させるのにかかる時間であり、
前記第３の流量、前記第２の流量、または前記第１の流量がそれぞれ、実質的に、前記第２の流量と前記第１の流量との差、前記第３の流量と前記第１の流量との差、または前記第３の流量と前記第２の流量との差にそれぞれ等しくなっている方法。
【請求項３８】
コンピュータ上で動作するときに、請求項３３〜３７のいずれかに記載の方法を実行するコンピュータプログラム。
【請求項３９】
請求項３８に記載のコンピュータプログラムが記録されている電子保持手段（電子媒体）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を、試験または分析する前に、あるいはその他の何らかの理由のために希釈する方法および装置に関する。
【０００２】
本発明について、本明細書では、質量分析装置で分析する前に希釈を必要とする液体試料に関して説明する。但し、本発明は、液体試料または質量分析に限定されるものではなく、溶解試料または懸濁試料およびその他のどのような試験装置または分析装置であっても同様に応用可能である。
【背景技術】
【０００３】
液体中の微量元素を分析するための分析機器においては、比較的高いレベルの溶解固体材料またはマトリックス（例えば、ＣａＣＯ3または水に溶解させられた塩等）を含有する試料を測定する能力が限られている。使用者にとって関心がある微量元素が、わずか１０億分の１以下にすぎないことも少なくないのに、マトリックスが、１００万分の１以上ほども多い場合がある。そのような高いレベルのマトリックスの場合には、その試料が、適切に希釈されないと、例えば、オリフィス、ガラス器具、またはイオン光学素子に材料が沈殿（付着）するというような、分析機器に対する好ましくない影響を及ぼす場合がある。
【０００４】
誘導結合プラズマ質量分析装置（ＩＣＰ−ＭＳ）においては、このいわゆるスワンピング作用（swamping effect）を防ぐために、一般に、全体の溶解固体レベルが２０００ｍｇ／ｌ未満であることを必要とする。その機器の内部における各部品、例えば、プラズマをサンプリングして、超音速ジェットの一部をすくい取る各コーン（サンプリングコーンおよびスキマーコーン）に沈殿した溶解固体によって、試験結果およびその他のその後に行われるあらゆる試験の結果に対する信頼性は、著しく低下する。材料の沈殿が生じると、その機器は、完全に汚れを落とさなければならず、正確な試験を再開することができるのはその後である。
【０００５】
各試験機関においては、それぞれの試料のマトリックス含有量が大幅に異なる数多くの試料を迅速に分析することが要求されることが少なくない。一般に、使用者は、それぞれの試料を特定の量で希釈して、それぞれの試料中に存在する分析物を特定するとともに、その試料を希釈していない状態で分析することが可能かどうかを判断することを望むであろう。希釈が必要な場合には、この最初の試験によって、全体の溶解固体を、その機器の許容レベルまで下げるために必要な希釈倍率を示す値が得られる。
【０００６】
そのような手動の操作は、１日当たりに分析しなければならない試料が多い場合にあっては、あまりにも煩雑で、時間がかかり、費用がかさむものである。現在のところ、その機器にとってあまりにも大量で対処しきれないほどの投入量の溶解固体をもたらす試料については、一旦、分析装置の汚れを落とし終えてから、再度、分析される。機器の汚れを落とすために分析を中断しなければならないばかりではなく、汚れが生じた後に誤って分析された試料については、再度、分析しなれければならない。これらの追加の工程では、かなりの作業者による操作が必要となる。試料の処理量に対するそのような制限は好ましくないものであり、作業者による操作は費用がかさむ。
【０００７】
自動希釈システムは、これまでにも用いられてきており、図１に、当該技術分野において知られているそのような自動化されたシステム１０が、きわめて簡略化された形で示されている。試料１２が、容器から試料ポンプ１４によって混合チューブ１６に引き込まれる。同様に、希釈剤１８が、別の希釈剤容器から混合チューブ１６に希釈剤ポンプ２０によって引き込まれる。試料は、これが希釈剤と完全に混合させられる混合チューブ内で希釈される。機器ポンプ２２が、希釈された試料を、混合チューブから、図１には図示しない機器つまり分析装置に引き込む。
【０００８】
試料が正確に希釈されることを確実にするためには、試料ポンプおよび希釈剤ポンプの両方が、それぞれの流量を正確に維持することができなければならない。希釈度が、既知のレベルに、かつ比較的余裕のない許容誤差の範囲内に収まるように維持されないと、分析結果の精度は、許容しがたいものになる場合がある。同様に、希釈された試料が分析装置の入口に既知であって制御可能な流量でポンプ注入されることを確実にするためには、機器流量が、正確な流量に維持されなければならない。従って、正確な試験結果を維持するためには、全てのポンプ（およびそれらに対応付けられた流量）を正確に制御する必要がある。
【０００９】
現在、希釈システムにおいて、試料、希釈剤、および希釈された試料をポンプ注入するためには、蠕動ポンプが用いられている。一般に、質量分析に用いられる希釈剤と試料との希釈比は、５０：１である。よって、希釈剤ポンプ流量は、通常、試料ポンプ流量の５０倍多い。蠕動ポンプの流量の範囲は限られており、試料ポンプおよび希釈剤ポンプが、それらの流量範囲における極端な流量で動作することも少なくない。また、この蠕動ポンプの限られた流量のために、試料を希釈することが可能な希釈倍率が制限される。
【００１０】
希釈された試料が機器（図示せず）に流入する流量は、使用されている機器のタイプによるが、比較的少ない流量であって、一般に、毎分数ミリリットルである。一般に、試料ポンプと希釈剤ポンプとの合わせた流量は、機器ポンプ流量を上回る。これは、全てのポンプは、これらが動作可能な、比較的同じような範囲の流量を有するからである。従って、例えば、１０倍よりも大きい希釈倍率では、希釈ポンプ２０は、一般に、分析機器の許容可能な流量を上回る高い流量で動作しているはずである。このため、そのシステムにおいて圧力が高まらないように廃物排出口２４を設けて、機器にポンプ注入されない余分な希釈された試料が、廃物容器２６に流れていくようにすることが必要である。高い希釈倍率では、廃物として流れていく溶液が、分析装置に流入する溶液よりも５０倍も多い場合がある。廃物容器のなかの材料は廃棄されるのであって、正確な試験結果を得るために必要な高品質の希釈剤が比較的高価なことから、このような無駄は、試験機関にとって余計な経済的負担である。
【００１１】
例えば、シリンジポンプのようなその他のタイプのポンプを用いることも可能である。シリンジポンプでは、シリンジが、流体（試料であれ希釈剤であれ）を、分析機器にポンプ注入する前に吸い上げる必要がある。従って、流体が、そのシステムを正しく流れていくことを確実にするためには、一連のバルブが必要とされる。流体をシリンジに引き込むために必要とされる余計な時間によって、試験機関（または分析機器）の、ある期間において数多くの試料を試験する能力が制限される。さらに、これらのバルブを制御するために必要とされる時間によって、試験試料の処理量がさらに制限される上に、システムコントローラがバルブを制御するために別の制御アルゴリズムが必要となって、システムがさらに複雑になる場合もある。
【００１２】
上述したようなポンプ注入システムは、米国特許第５，００７，２９７号明細書（パシフィックサイエンティフィック社（Pacific Scientific Company））に開示されている。
【００１３】
当該技術分野において知られているもう１つの自動ポンプ注入システム２８が、図２にきわめて簡略化された形で示されている。試料２９が、シリンジポンプ３１によって第１のパイプ３０に沿ってポンプ注入されて、シリンジ（図示せず）に充填される。バルブ３２は、流体がポンプ排出パイプ３３からシリンジに流入しないように閉弁されている。ポンプに適切な量の試料が装填されると、バルブが開弁されるとともに、シリンジプランジャが一定の速度で駆動されて、パイプ３３に沿って、矢印Ｚで示す全体的な方向に試料が流れることになる。このポンプのなかの一方向弁（図示せず）によって、試料がパイプ３３に沿って流れる段階において、試料が、容器２９に逆流するのを防ぐ。
【００１４】
このパイプにおける混合領域３４が、概ねＴ字形またはＹ字形の形状で、パイプ３３に隣接する第２のパイプ３５によって画定される。溶液が機器ポンプシステム（例えば、ネブライザ）によって吸引されるのに従って、パイプ３５において、制御されていない圧力低下が生じる。このため、混合領域３４からパイプ３３’に沿って制御されていない溶液の流れが生じる。この流量は、シリンジポンプからの制御された流量の溶液と、パイプ３５に沿った制御されていない流量の希釈剤とを合わせたものである。希釈剤の流量を制御できないことによって、結果として、希釈倍率が制御されないことになる。この構成において希釈された試料を分析装置にポンプ注入する機器ポンプはない。
【００１５】
この構成に依拠するシステムでは問題が生じる。例えば、特に、分析装置が、希釈された試料を特定の流量でポンプ注入することを必要とする場合において、このシステムが提供可能な希釈倍率には限界がある。この問題は、図１に示したもののように、機器ポンプおよび圧力除去システムを備えることによって解決することが可能であろう。しかしながら、この場合、図１のシステムに付随する問題、例えば、希釈剤の無駄が、このシステムに及ぶようになる。
【００１６】
米国特許第４，８０４，５１９号明細書には、試料分析装置について記載されている。１つのモータによって、一対のポンプが、同一の角速度で駆動されるが、各々のポンプにおいて異なる内径のチューブを用いることによって、異なるポンプ流量が実現される。この構成では、異なる流量でポンプに溶液を流すことが必要になるたびに、これらのポンプの一方または両方のチューブをこのシステムから取り外すことを必要とする。
【００１７】
米国特許第４，２４５，５０９号明細書には、複数のシリンジポンプを用いて流体をポンプ注入して混合領域を通過させるサンプリング装置について記載されている。各シリンジは、シリンジプランジャの各々が、同一の速度で動かされるように配置されている。従って、各シリンジから流入する流体の流量の差は、シリンジ径および／またはチューブ径を変更することによって制御されるにすぎない。
【００１８】
米国特許出願公開第２００２／００１１４３７号明細書には、各々、異なる液体をポンプ注入する２つのポンプ注入装置の流量を別々に制御することによって、２つの液体の混合比を、液体が混合領域に到達する前に制御する液体クロマトグラフシステムについて記載されている。
【００１９】
【特許文献１】米国特許第５，００７，２９７号明細書
【特許文献２】米国特許第４，８０４，５１９号明細書
【特許文献３】米国特許第４，２４５，５０９号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００２／００１１４３７号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の１つの目的は、従来の技術に付随する問題を改善することである。さらに、本発明の１つの目的は、既に知られているシステムに改良を加える装置を提供することである。すなわち、希釈された試料を分析装置に供給するポンプ注入装置であって、試料を希釈剤と混合して希釈された試料とするように構成され、第１の管路と第２の管路との間に配設されたミキサ部であって、使用に際しては、試料が当該ミキサ部に前記第１の管路を通って第１の流量で流入し、希釈剤が当該ミキサ部に前記第２の管路を通って第２の流量で流入し、前記希釈された試料が当該ミキサ部から第３の管路を通って第３の流量で流出し、前記第３の流量が前記第１の流量と前記第２の流量との和に実質的に等しくなるように構成されているミキサ部と、前記ミキサ部を通って前記分析装置に流体をポンプ注入するポンプ手段と、前記試料が希釈されている量を示すデータを前記分析装置から受け取り、前記受け取られたデータに応じて、前記ポンプ手段を制御することで、前記第１の流量、前記第２の流量、または前記第３の流量のいずれかを互いに対して調整可能なように構成されているポンプコントローラと、を備えるポンプ注入装置を提供する。
【００２１】
さらに、分析装置における分析に先立って試料を希釈する方法であって、第１のポンプ手段と、前記試料を希釈する希釈剤と、前記試料と前記希釈剤とを混合するミキサ部と、試料容器と前記ミキサ部との間に配設された第１の管路と、希釈剤容器と前記ミキサ部との間に配設された第２の管路と、前記ミキサ部と前記分析装置との間に配設された第３の管路と、を備えるポンプシステムを用いて、前記第３の管路に沿って流れる希釈された試料の流量が、実質的に、前記第２の管路に沿って流れる希釈剤の流量と前記第１の管路に沿って流れる試料の流量との和となるように、前記ポンプ手段は、前記ミキサ部を通過するように試料を引き込み、コントローラによって前記ポンプ手段を制御することで、前記第１の流量、前記第２の流量、または前記第３の流量を互いに対して調整する方法を提供する。
【００２２】
これらの実施の形態によれば、システムを簡素化し、システムが良好に動作可能な希釈倍率範囲を広げ、試料処理量を増加させ、作業者の操作を低減するという利点がある。分析装置からポンプコントローラにデータをフィードバックすることで、試料を希釈する量を、ほぼ即時に自動制御することが可能である。これによって、例えば、作業者が操作する必要性が減少するので、分析装置の時間効率（稼働率）を大幅に向上することが可能である。
【００２３】
本発明の実施の形態によれば、希釈倍率の範囲における実質的な向上を伴った上で、試料を、分析する前に正確に希釈するために必要なポンプの数が少なくなるという更なる利点がある。ポンプシステムおよび希釈倍率を、より高い精度のレベルに、より簡単に制御することが可能である。希釈される試料を変更するのにかかる時間は、本発明の実施の形態を用いることで大幅に短縮され、これに伴って、分析装置によって試験できる試料の数が増加する。また、通常の動作において、無駄になる希釈剤はほとんどない。
【００２４】
本発明の更なる態様としては、前記方法であって、さらに、ｉ）前記試料容器を、第２の試料を収容するもう１つの試料容器と交換して、ｉｉ）所定の時間、前記第１の流量を実質的に前記第３の流量になるように変更して、ｉｉｉ）前記所定の時間が経過した後に、前記第１の流量まで低下させ、前記試料が、ある希釈倍率で希釈されるようにすることを含む方法であって、前記所定の時間が、実質的に、前記第２の試料を前記第１の流量で前記もう１つの容器から前記ミキサ部に移動させるのにかかる時間である方法がある。
【００２５】
この更なる態様によれば、希釈される試料を交換するのにかかる時間を実質的に短縮するという利点があって、ひいては、所定の時間期間に試験または分析することが可能な試料の数が増加する。
【００２６】
本発明によれば、試料を希釈する方法であって、第１のポンプ手段と、第２のポンプ手段と、前記試料を希釈する希釈剤と、前記試料と前記希釈剤とを混合するミキサ部と、試料容器と前記ミキサ部との間に配設された第１のパイプと、希釈剤容器と前記ミキサ部との間に配設された第２のパイプと、前記ミキサ部と分析装置との間に配設された第３のパイプと、を備えるポンプシステムであって、前記第１のポンプ手段が、前記試料または前記希釈剤を、第１の流量または第２の流量で前記第１のパイプまたは前記第２のパイプに沿ってそれぞれ前記ミキサ部にポンプ注入するように構成されており、前記第２のポンプ手段が、前記希釈剤または希釈された試料を、第２の流量または第３の流量で前記第２のパイプまたは前記第３のパイプに沿って前記ミキサ部または前記分析装置にそれぞれポンプ注入するように構成されているポンプシステムを用いて、ａ）前記希釈された試料を前記ミキサ部と前記分析装置との間において前記第３の流量でポンプ注入して、ｂ）所定の時間、前記試料を初期流量でポンプ注入して、ｃ）前記所定の時間が経過した後に、前記初期流量を前記第１の流量まで低下させて、ｄ）前記試料を希釈剤と混合することで、前記試料を希釈することを含む方法であって、前記初期流量が、実質的に、前記第３の流量であり、前記所定の時間が、前記試料を前記初期流量で前記容器から前記ミキサ部に移動させるのにかかる時間であり、前記第３の流量、前記第２の流量、または前記第１の流量がそれぞれ、実質的に、前記第２の流量と前記第１の流量との差、前記第３の流量と前記第１の流量との差、または前記第３の流量と前記第２の流量との差にそれぞれ等しくなっているもう１つの方法を提供する。
【００２７】
本発明によれば、希釈された試料を分析のために分析装置に供給する方法であって、ミキサ部において試料を希釈剤と混合することによって、前記試料を希釈して、前記希釈された試料を前記ミキサ部から前記分析装置にポンプ注入して、前記ミキサ部に流入する前記試料および／または前記希釈剤の流量を制御することによって、前記試料が希釈されている希釈倍率を制御することを含む方法であって、前記希釈倍率を制御するステップが、前記分析装置からポンプコントローラによって受け取られたデータに応じて行われるさらにもう１つの方法を提供する。
【００２８】
本発明の実施の形態によれば、作業者の操作を実質的に低減するという更なる利点があって、試料処理速度が上昇する。これらの実施の形態は、試料が分析装置に投入される前に、均一かつ安全なレベルで試料を自動希釈できるようにすることを目的とする。また、試料を安全なレベルに希釈することで、試料を自動希釈することによって、試料のなかの微量レベルについて、必要とされる精度で分析を行うことができるようになるという利点がある。また、試料取り込み口の流量を制御することによって、混合領域まで、新しい（つまり異なる）試料溶液を比較的速やかに投入することによって、試料処理量を増加させることも可能である。試料を希釈する費用については、希釈システムにおいて用いられる希釈剤の量を減らして、必要とされる安全なレベルに試料を希釈するために必要とされる希釈剤の量のみを消費することが可能であって、無駄になる希釈剤がほとんどないか、全くないようにすることによって、その費用を低減することが可能である。（‘安全なレベル’とは、分析機器類の汚染を防ぐために必要な希釈倍率のことをいう。）
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に、本発明の実施の形態について、具体例として、図面を参照して説明する。
【００３０】
図３に、本発明を実施するポンプシステム５０を、簡略化された形で示す。分析対象である試料５２が、容器から第１のポンプ５４によって第１のパイプ５６に沿って混合部５８に引き込まれる。試料がこのシステムに入る第１のパイプの端部を、試料のなかに完全に沈めることで、確実に、このシステムに空気が入らないようになっている。混合部において、第１のパイプ５６が、第２のパイプ６０に連結されて、単一のパイプ６２を形成する。
【００３１】
ミキサ部は、これらの配管つまり各パイプにおける“Ｙ”字形または“Ｔ”字形に構成された接続部である。その他の、より複雑な構成のパイプジョイントを用いて、第１および第２のパイプから混合領域に流入する流体を完全に混合することを確実にすることもできる。混合部の出口は、混合部と、分析のために混合部から機器（図示せず）に流体をポンプ注入する第２のポンプ６４と、の間に配設された単一のパイプ６２で構成されている。
【００３２】
試料および希釈剤を混合して希釈された試料とすることは、第１、第２、および第３のパイプの境界において行われる。また、更なる混合が、ミキサ部から分析装置に向かう第３のパイプに沿って多少の長さの間、行われることも考えられる。混合は、接続部における、また場合によっては第３のパイプに沿った試料および希釈剤の乱流の作用として、また、これら２つの流体の拡散によって行われる。また、この実施の形態において、特に、第２のポンプが蠕動ポンプである場合には、流体が第３のパイプに沿って第２のポンプを通過する際に混合が行われる場合もある。
【００３３】
第１のポンプは、望ましくは、グローバルＦＩＡ社（Global FIA Inc.）製のミリガット（milliGAT）ポンプヘッド（米国特許第６，０７９，３１３号明細書に記載）のようなピストンタイプのポンプである。このタイプのポンプは、例えば、蠕動ポンプと比べて、はるかに広い範囲の流量を可能にするものであり、比較的大量の、あるいは少量の試料を、一定の流量または変動する流量で所望のように継続的にポンプ注入するように動作可能である。さらに、このタイプのポンプは、非常に少ない流量（一般に、毎分およそ数マイクロリットル）でＩＣＰ−ＭＳに用いるために必要とされる精度で正確に動作することが可能である。このピストンポンプシステムには、上述した従来の技術によるシステムに付随する欠点はない。第２のポンプは、第１のポンプと同じタイプであってもよいし、しかるべき場合にあっては、（はるかに安価な）蠕動ポンプであってもよい。当然のことながら、第１および第２のポンプは、互いに異なる流量で、互いに別々に動作可能である。
【００３４】
希釈剤６６が、希釈剤容器６７から第２のパイプ６０に沿って混合部５８に引き込まれて、そこで試料と混ざることで、試料を希釈する。希釈剤がこのシステムに入る第２のパイプの端部を、希釈剤のなかに完全に沈めることで、確実に、このシステムに空気が入らないようになっている。ミキサ部から機器に向かう希釈された試料の流れは、フロー３において第２のポンプ６４によって正確に制御され、また、この第２のポンプは、コントローラ５５によって制御される。従って、フロー１＜フロー３である場合に、各パイプのなかの液体は非圧縮性であると仮定すると、希釈剤は、次の数式に従って、フロー２の流量で、第２のパイプ６０に沿ってミキサ部に引き込まれる。（流量は、毎分リットル単位で測定可能である。）
フロー１＋フロー２＝フロー３
【００３５】
望ましくは、フロー３は、第２のポンプ６４によって一定に保たれ、これによって、希釈された試料が機器に到達する速度が一定となる。このため、第１のポンプの流量を変動させることで、試料を希釈する希釈倍率Ｄが変更される。このとき、
Ｄ＝フロー２／フロー１、または
Ｄ＝（フロー３／フロー１）−１である。
【００３６】
従って、上記の数式に基づいて、フロー３が一定であると仮定すると、第１のポンプの流量（フロー１）が低下すると、ミキサ部に向かう希釈剤の流量、ひいては希釈倍率Ｄが上昇する。
【００３７】
本発明を実施するポンプシステムがどのようにＩＣＰ−ＭＳ機器とともに動作可能であるかについての具体例を以下に示す。動作時において、全ての試料は、決まった手順に従って、試料を分析する前に離散的な所定の希釈倍率Ｄ1で希釈される。Ｄ1は、当初、比較的高いレベルに設定され、試料を分析するときに試料のなかに溶解したあらゆる固体（またはマトリックス）が十分に希釈されるような程度まで、試料を希釈するようにする。このようにして、分析機器類あるいは試験結果に対する悪影響を防止または低減することが可能である。一般に、Ｄ1＝１００である。
【００３８】
分析装置の結果を確認する分析ソフトウェアによって、試料における希釈されたマトリックスの程度を特定し、更なる希釈が必要かどうかを判断する。また、分析データつまり分析結果を処理して、測定された分析物信号の精度を特定する。このデータをコントローラ５５に供給して、分析結果に応じて、希釈倍率をリアルタイムで調整するようにすることが可能である。例えば、分析物信号が弱すぎる場合には、希釈倍率を下げる必要があるかもしれない。さらに、分析物信号が強すぎる場合には、機器において、分析物濃度を、必要とされる精度で測定することができないことも考えられる（この場合に、試料は、倍率Ｄ2でさらに希釈することを必要とする場合もある）。流量情報またはデータを、コントローラにおいて用いるために各ポンプ（または何らかの流量計（図示せず））からコントローラに戻すことも可能である。
【００３９】
従って、コントローラにおいて、分析装置の結果を考慮して希釈倍率を（必要に応じて）変更することが可能である。例えば、希釈された試料に残っているマトリックスが、正確な分析を行うためには多すぎるということを示す結果であった場合に、コントローラは、上述したように、第１のポンプの流量を減少させることによって、希釈倍率を上昇させることができる。
【００４０】
Ｄ2は、分析装置からのマトリックス信号を、十分に正確な結果を提供するために用いられる所定の最大レベルと比較することによって計算することが可能である。上述したように、新しい希釈倍率Ｄ2は、第１のポンプ５４のフロー１を調整することによって実現される。その結果、分析結果が分析装置から提供されるのに従って、希釈倍率をリアルタイムで制御することが可能である。従って、機器の処理量を大幅に向上させることが可能であって、作業者である人間による操作が必要とされることが少なくなる。さらに、希釈倍率が比較的高いレベルに維持される場合には、分析装置の入口が、マトリックス材料によって汚染されることを防ぐことが可能であり、これに伴って、機器の汚れを落とすために必要な動作停止時間が少なくなる。
【００４１】
新しい、つまり異なる試料が分析に必要とされる場合に、第１のポンプ５４は、その新しい試料を容器からフロー３よりもほんの少しだけ少ない流量、つまりフロー３にほとんど等しい流量で期間Ｔ１にわたってポンプ注入する。期間Ｔ１は、次の数式を用いて、この新しい試料が、第１のパイプを、ミキサ部５８から第１のポンプ５４まで完全に満たすように計算される。
【００４２】
Ｔ１＝Ｖ／（フロー１）
式中、Ｖは、試料取り込み口からミキサ部までの配管５６の体積であって、第１のポンプ５４の内部において試料が占めるあらゆる体積を含む。
【００４３】
時間期間Ｔ１が経過した後に、第１のポンプの流量が減少させられ、これによって、上述したように、試料は、ある希釈倍率で希釈され始める。この希釈された新しい試料が分析機器類に到達するのにかかる時間は、第２のポンプ６４において希釈された試料が占めるあらゆる体積を含めて、ミキサ部から分析機器までのパイプの体積が分かっていれば計算することが可能である。従って、ポンプシステムがそれ自体、各ポンプまたは配管に残っているかもしれない前回のあらゆる試料を“パージ”した場合にだけ、その新しい試料の分析を開始するように機器にプログラム設定することが可能である。
【００４４】
代替的な実施の形態において、第２のポンプは、希釈剤容器と混合領域との間に配設される。この実施の形態では、ポンプコントローラは、各々のポンプの流量を細かく均衡させて、分析機器に流入する流体の流量が一定のままの状態にすることが可能である。上述した試料入れ替え、つまりパージ工程の間は、その新しい試料がミキサ部における接続部にポンプ注入されるまで機器ポンプ（または希釈剤ポンプ）を停止させることが可能であり、その時点において、希釈剤ポンプ流量を急速に増加させて、その新しい試料を、希釈するとともに、分析に備えて分析装置にポンプ注入するようにすることが可能である。同時に、第１の流量を減少させて、分析装置に流入する流量を一定に保つようにする。
【００４５】
更なる実施の形態には、第１のポンプが、第２のパイプ上に配設され、第２のポンプがミキサ部と分析装置との間に位置するようにした構成が含まれる。
【００４６】
もう１つの実施の形態が、単一のポンプをミキサ部と分析装置との間に配設して、第１または第２のパイプにおける流量の一方または両方を、少なくとも１つのバルブ、または可変的な収縮部（くびれ）によって制御する構成によって提供される。このバルブ、あるいはこれらのバルブを、ポンプコントローラ、またはポンプコントローラと通信可能な状態にある別のバルブコントローラによって制御することが可能である。
【００４７】
上述した各ポンプシステムは、‘閉じた’配置であって、これは、試料および希釈剤が入口から出口までそのシステムのなかに収容されており、廃物パイプ（従来の技術にあったような）がないことを意味する。システムを閉じた状態に保つことによって、上記の数式が、動作中を通じて維持される。従って、動作中に、希釈剤および試料が無くならないことを確実にして、空気がシステムのなかに入らないようにすることが重要である。
【００４８】
ポンプシステム５０における配管またはパイプ部品は、どのような圧力下であっても膨張または収縮しないように適度に硬質な材料で作られるべきである。そのような膨張または収縮は、試料、希釈剤、および希釈された試料が占める体積Ｖに影響するので望ましくない。膨張および収縮は、それらの程度が、特定または予想できるのであれば許容することができる。
【００４９】
ミキサ部は、望ましくは、パイプの混合領域に乱流を作り出すことによって試料および希釈剤が完全に混合されることが確実となるように設計されるべきである。
【００５０】
第１および第２のポンプは、実質的に連続的な流れを、いかなる脈動も伴うことなく提供するべきである。各々のポンプからの流量は、それぞれのポンプの前または後ろに、ポンプコントローラに対する適切なフィードバックループを伴って配設された独立した流量計を用いることによって求めることが可能である。代替的に、内標準を用いて希釈倍率を測定することも可能である。コントローラにおいて、適切なソフトウェアプログラムを用いることで、上述したように、各試料の希釈および１つの試料から次の試料への入れ替えを自動化することが可能である。コントローラは、適切なソフトウェアプログラムを用いて各ポンプをモニタおよび制御するための適切な入力装置および出力装置を備えたデスクトップ型ＰＣで構成される場合もある。
【００５１】
希釈倍率を特定する代替的な方法としては、試料溶液を既知の物質で既知の濃度レベルに“スパイク添加（spiking）”または“レーシング（lacing）”（少量添加）することを含むことが可能である。スパイクとは、通常、内標準と呼ばれる。分析装置の結果を分析することで、その結果における既知の物質のレベル低下によって、その試料がどの程度希釈されているかが示される。当然のことながら、この既知の物質は、スパイクが添加される前には試料または希釈剤に存在しないものでなければならない。そのような既知の物質としては、例えば、ロジウムまたはインジウムが含まれる場合がある。
【００５２】
きわめて正確な希釈倍率レベルを求めるためには、試料および希釈剤の両方に対してスパイク（内標準物質添加）することが望ましい。例えば、試料に対して、１０億分の１００（１００ｐｐｂ）の濃度レベルのロジウムおよび１０ｐｐｂのインジウムでスパイクすることが可能である。希釈剤に対しては、ロジウムをスパイクしないで、１０ｐｐｂの濃度レベルでインジウムをスパイクする。試料が、例えば、５０倍に希釈された場合に、ロジウム濃度は、２ｐｐｂである（希釈後）。インジウム内標準については、試料および希釈剤の両方が１０ｐｐｂのインジウムを含有しており、依然として、１０ｐｐｂの濃度レベルである。
【００５３】
但し、ロジウム濃度の値は、希釈において不安定な状態があった場合に変動する（そのような不安定な状態は、例えば、ミキサ部における気泡によって、あるいは試料が希釈剤と不均一に混合されていることによって生じる場合がある）。気泡がシステムを通過している場合にあっては、ロジウム濃度レベルは、１．２ｐｐｂの値を示し、続いて、次のバッチでは、１．９９ｐｐｂ、最後のバッチでは、２．０ｐｐｂとなる場合がある。これにより、１．７３ｐｐｂの平均値、つまり５０：１の予想希釈倍率における１３．５％の誤差が導かれる。各バッチに対する修正は、各バッチに対する値を増減させることによって行うことが可能である。すなわち、第１のバッチに対する換算係数（倍率）は、２／１．２となり、第２のバッチに対する換算係数は、２／１．９９となり、第３のバッチに対する換算係数は、２／２．０となるであろう。これによって、その試料の知覚された濃度レベルは、そのあらゆる誤差を取り除くことが可能であって、そうでなければ、希釈倍率における異常に気付かなかった場合に間違っていることになるであろう。このスパイク添加、つまり内標準を用いることによって、微小な気泡または混合による影響に起因してデータに間違いが生じる危険性を伴うことなく、５０：１を上回る希釈を行うことが可能となる。
【００５４】
さらに、希釈剤および試料に対して、同一の濃度レベルのインジウムをスパイクすることは、試料がミキサ部にポンプ注入されるとともに、ミキサ部における流体が機器にポンプ注入される一方で、希釈剤がミキサ部に能動的にポンプ注入されてはいない状況（すなわち、希釈剤容器とミキサ部との間のライン上にポンプがなく、希釈剤の流量が、試料ポンプと機器ポンプの相対的な流量に関連づけられている状況）において、特に、都合がよい。必要とされる希釈倍率がゼロの場合に問題が生じる場合もある。ゼロ希釈を実現するためには、機器ポンプおよび試料ポンプの両方が同一の流量で動作しなければならない。しかしながら、試料ポンプが、機器ポンプよりもわずかに速く動作している場合には、その試料の一部が、希釈剤のなかに押し込まれて、希釈剤を汚染する。従って、試料ポンプを、機器ポンプの流量よりも１０％程度少ない流量で動作させることが望ましい。このようにして、試料は、わずかだけ希釈される。ロジウムの濃度レベルを検出することで、この小さな希釈倍率を明らかにし、これを特定することが可能である。
【００５５】
また、インジウムスパイクを用いて、試料イオン化プロセスにおいて生じるかもしれないあらゆるばらつきを検出および／または特定することが可能である。ＩＣＰ−ＭＳの場合に、イオン化は、プラズマトーチにおいて行われるのであって、トーチの均一性またはプラズマの状態におけるばらつきは、質量スペクトルにおいて検出されたインジウムのレベルによって検出することが可能である。これはなぜならば、インジウム濃度レベルは、常に、１０ｐｐｂであるはずであるが、この濃度に満たない濃度が検出された場合には、修正を加えて、例えば、イオン生成における不均一性を、その結果に織り込むことが可能であるからである。
【００５６】
本発明の各実施の形態を、自動試料供給装置等とともに用いることが可能である。さらに、各実施の形態を、例えば、クロマトグラフィ機器のような、あらゆるタイプの分析機器類とともに用いることが可能である。
【００５７】
本発明の各実施の形態に用いられる試料の具体例としては、飲料水、廃水、海水、希酸、尿、血液、髄液、溶解固体、または気体試料等が含まれる。これらの具体例は、限定的なものでは決してなく、分析を必要とするあらゆる液体試料を、分析装置に流入させるのに先立って、本発明を実施するシステムによって希釈することが可能である。当然のことながら、異なる試料のためには、適切な希釈剤が必要とされるのであって、所定の試料のための希釈剤の選択は、本発明の一部を構成するものではない。希釈剤は、脱イオン水、エタノール等であってもよいが、分析対象となっている試料に応じて最適なものであれば何であってもよい。
【００５８】
本発明の更なる各実施の形態は、当業者によって予見されるはずである。例えば、各実施の形態について、インラインポンプを用いて説明してきたが、その他のポンプ注入システムを用いることが望ましい場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】当該技術分野において知られており、上述したポンプシステムを示す概略図である。
【図２】当該技術分野において知られており、上述したポンプシステムを示す概略図である。
【図３】本発明を実施するもう１つのポンプシステムを示す概略図である。
【図１】
2005535894.tif 000003
【図２】
2005535894.tif 000004
【図３】
2005535894.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成17年4月15日(2005.4.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
希釈された試料を質量分析装置に供給する質量分析装置用のポンプ注入装置であって、
試料を希釈剤と混合して希釈された試料とするように構成され、第１の管路と第２の管路との間に配設されたミキサ部であって、使用に際しては、試料が当該ミキサ部に前記第１の管路を通って第１の流量で流入し、希釈剤が当該ミキサ部に前記第２の管路を通って第２の流量で流入し、前記希釈された試料が当該ミキサ部から第３の管路を通って第３の流量で流出し、前記第３の流量が前記第１の流量と前記第２の流量との和に実質的に等しくなるように構成されているミキサ部と、
前記ミキサ部を通って前記分析装置に流体をポンプ注入するポンプ手段と、
前記試料が希釈されている量を示すデータを前記分析装置から受け取り、前記受け取られたデータに応じて、前記ポンプ手段を制御することで、前記第１の流量、前記第２の流量、または前記第３の流量のいずれかを互いに対して調整可能なように構成されているポンプコントローラと、
を備えるポンプ注入装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記ポンプ手段が、少なくとも２つのポンプで構成されており、１つのポンプが、前記第１の管路、前記第２の管路、または前記第３の管路の１つに配設されている装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の装置であって、前記コントローラが、前記ポンプ手段をリアルタイムで調整するために前記分析装置からリアルタイムでデータを受け取るように構成されている装置。
【請求項４】
請求項１、請求項２、または請求項３に記載の装置であって、前記試料が希釈されている希釈倍率が、前記第１の流量と前記第２の流量との比率から算出可能であり、前記コントローラが、前記ポンプ手段の１つまたは複数を制御することによって、前記希釈倍率を調整するように構成されている装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、前記試料または前記希釈剤のどちらか一方が、所定量の既知の物質で構成される内標準を含有しており、
前記試料が希釈されている希釈倍率が、前記分析装置によって検出された前記内標準の量を前記試料または前記希釈剤における内標準の量と比較することによって算出可能である装置。
【請求項６】
請求項２に記載の装置であって、第１のポンプが前記第３の管路に配設されており、第２のポンプが前記第１の管路または前記第２の管路のどちらか一方に配設されており、
前記第１のポンプが、前記分析装置に流入する前記希釈された試料の流量が実質的に一定になるように構成されている装置。
【請求項７】
請求項４および請求項６、または請求項５および請求項６に記載の装置であって、前記コントローラが、前記第２のポンプの流量を制御することによって、前記希釈倍率を調整するように構成されている装置。
【請求項８】
先行するいずれかの請求項に記載の装置であって、前記ポンプ手段が１つまたは複数のピストンポンプで構成されている装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置であって、前記分析装置が誘導結合プラズマ質量分析装置である装置。
【請求項１０】
試料を分析する質量分析装置であって、先行するいずれかの請求項に記載のポンプ注入装置を備える装置。
【請求項１１】
分析装置において試料に対して質量分析を行うのに先立って試料を希釈する方法であって、
第１のポンプ手段と、
前記試料を希釈する希釈剤と、
前記試料と前記希釈剤とを混合するミキサ部と、
試料容器と前記ミキサ部との間に配設された第１の管路と、
希釈剤容器と前記ミキサ部との間に配設された第２の管路と、
前記ミキサ部と前記分析装置との間に配設された第３の管路と、
を備えるポンプシステムを用いて、
前記第３の管路に沿って流れる希釈された試料の流量が、実質的に、前記第２の管路に沿って流れる希釈剤の流量と前記第１の管路に沿って流れる試料の流量との和となるように、
前記ポンプ手段は、前記ミキサ部を通過するように試料を引き込み、
前記分析装置から受け取られた、前記試料が希釈されている量を示すデータに応じて、コントローラによって前記ポンプ手段を制御することで、前記第１の流量、前記第２の流量、または前記第３の流量を互いに対して調整する方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、前記各流量をリアルタイムで調整することが可能である方法。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２に記載の方法であって、前記第３の流量が実質的に一定であり、前記第１の流量および／または前記第２の流量を変更することによって希釈倍率が調整可能である方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載の方法であって、
もう１つの試料が希釈を必要とする場合に、さらに、
ｉ）前記試料容器を、第２の試料を収容するもう１つの試料容器と交換して、
ｉｉ）所定の時間、前記第１の流量を実質的に前記第３の流量になるように変更して、
ｉｉｉ）前記所定の時間が経過した後に、前記第１の流量まで低下させ、前記試料が、ある希釈倍率で希釈されるようにすることを含む方法であって、
前記所定の時間が、実質的に、前記第２の試料を前記第１の流量で前記もう１つの容器から前記ミキサ部に移動させるのにかかる時間である方法。
【請求項１５】
分析装置において試料に対して質量分析を行うのに先立って試料を希釈する方法であって、
第１のポンプ手段と、
第２のポンプ手段と、
前記試料を希釈する希釈剤と、
前記試料と前記希釈剤とを混合するミキサ部と、
試料容器と前記ミキサ部との間に配設された第１の管路と、
希釈剤容器と前記ミキサ部との間に配設された第２の管路と、
前記ミキサ部と分析装置との間に配設された第３の管路と、
を備えるポンプシステムであって、
前記第１のポンプ手段が、前記試料または前記希釈剤を、第１の流量または第２の流量で前記第１の管路または前記第２の管路に沿ってそれぞれ前記ミキサ部にポンプ注入するように構成されており、
前記第２のポンプ手段が、前記希釈剤または希釈された試料を、第２の流量または第３の流量で前記第２の管路または前記第３の管路に沿って前記ミキサ部または前記分析装置にそれぞれポンプ注入するように構成されているポンプシステムを用いて、
ａ）前記希釈された試料を前記ミキサ部と前記分析装置との間において前記第３の流量でポンプ注入して、
ｂ）所定の時間、前記試料を初期流量でポンプ注入して、
ｃ）前記所定の時間が経過した後に、前記初期流量を前記第１の流量まで低下させて、
ｄ）前記試料を希釈剤と混合することで、前記試料を希釈して、
ｅ）前記分析装置から受け取られた、前記試料が希釈されている量を示すデータに応じて、前記第１のポンプ手段または前記第２のポンプ手段を制御することで、前記第１の流量、前記第２の流量、または前記第３の流量を調整することを含む方法であって、
前記初期流量が、実質的に、前記第３の流量であり、
前記所定の時間が、前記試料を前記初期流量で前記容器から前記ミキサ部に移動させるのにかかる時間であり、
前記第３の流量、前記第２の流量、または前記第１の流量がそれぞれ、実質的に、前記第２の流量と前記第１の流量との差、前記第３の流量と前記第１の流量との差、または前記第３の流量と前記第２の流量との差にそれぞれ等しくなっている方法。
【請求項１６】
希釈された試料を分析のために質量分析装置に供給する方法であって、
ミキサ部において試料を希釈剤と混合することによって、前記試料を希釈して、
前記希釈された試料を前記ミキサ部から前記分析装置にポンプ注入して、
前記ミキサ部に流入する前記試料および／または前記希釈剤の流量を制御することによって、前記試料が希釈されている希釈倍率を制御することを含む方法であって、
前記希釈倍率を制御するステップが、前記分析装置からポンプコントローラによって受け取られたデータに応じて行われる方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、前記データが、前記分析装置から実質的にリアルタイムで受け取られる方法。
【請求項１８】
請求項１１〜１７のいずれかに記載の方法であって、さらに、
既知濃度の所定の物質で構成されている内標準を前記試料に添加して、
前記内標準の検出濃度を、希釈していない状態の前記試料における前記内標準の前記既知濃度と比較することによって、前記試料が希釈されている倍率を特定することを含む方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、既知濃度の第２の所定の物質で構成されている第２の内標準を前記試料および前記希釈剤に同一の第２の濃度レベルで添加する方法。
【請求項２０】
請求項１８または請求項１９に記載の方法であって、さらに、
前記分析装置によって検出された第１の内標準の量から前記希釈倍率を特定して、
特定された前記希釈倍率を、予想希釈倍率と比較することによって、修正係数を特定して、
前記修正係数を用いて、分析装置データを修正することを含む方法。
【請求項２１】
コンピュータ上で動作するときに、請求項１１〜２０のいずれかに記載の方法を実行するコンピュータプログラム。
【請求項２２】
請求項２１に記載のコンピュータプログラムが記録されている電子保持手段（電子媒体）。
【請求項２３】
質量分析装置による分析のために試料を希釈する質量分析装置用の希釈装置であって、
第１のポンプ手段と、
第２のポンプ手段と、
前記試料を希釈する希釈剤と、
前記試料と前記希釈剤とを混合するミキサ部と、
試料容器と前記ミキサ部との間に配設された第１の管路と、
希釈剤容器と前記ミキサ部との間に配設された第２の管路と、
前記ミキサ部と前記分析装置との間に配設された第３の管路と、
を備えており、
前記ポンプ手段の一方が、前記第１の管路に沿って試料を引き込み、前記ミキサ部を通過させるように構成されており、
前記ポンプ手段の他方が、前記第２の管路に沿って希釈剤を引き込み、前記ミキサ部を通過させるように構成されており、
前記第３の管路に沿って流れる希釈された試料の流量が、実質的に、前記第２の管路に沿って流れる希釈剤の流量と前記第１の管路に沿って流れる試料の流量との和となるように、前記各ポンプ手段が構成されている装置であって、さらに、
前記分析装置から受け取られた、前記試料が希釈されている量を示すデータに応じて、動作時に前記第１のポンプまたは前記第２のポンプをモニタおよび／または調整するポンプコントローラを備える装置。
【請求項２４】
希釈された試料を分析のために質量分析装置にポンプ注入する質量分析装置用のポンプ注入装置であって、
前記試料を第１の管路を通過させて第１の流量または第２の流量でミキサ部にポンプ注入する第１のポンプ手段と、
前記希釈された試料を第２の流量で第３の管路を通過させて前記分析装置にポンプ注入する第２のポンプ手段と、
前記試料を希釈するために前記試料を希釈剤と混合するように構成されているミキサ部と、
を備えており、
第１の管路が、試料容器と前記ミキサ部との間に配設されており、第２の管路が、希釈剤容器と前記ミキサ部との間に配設されており、第３の管路が、前記ミキサ部と前記分析装置との間に配設されており、
前記第３の流量が、実質的に、前記第２の流量と前記第１の流量との和に等しくなっている装置であって、さらに、
前記分析装置から受け取られた、前記試料が希釈されている量を示すデータに応じて、動作時に前記第１のポンプまたは前記第２のポンプをモニタおよび／または調整するポンプコントローラを備える装置。
【請求項２５】
請求項２３または請求項２４に記載のシステムであって、前記コントローラがＰＣであり、
前記コントローラが、前記各ポンプをリアルタイムで調整するために前記分析装置からデータを受け取るように構成されているシステム。
【請求項２６】
請求項２３または請求項２４に記載のシステムであって、前記ミキサ部が、２つ以上の入口チューブと、混合部と、出口チューブと、で構成されており、
第１の入口チューブが前記試料を前記混合部に伝達するように構成されており、
第２の入口チューブが前記希釈剤を前記混合部に伝達するように構成されているシステム。
【請求項２７】
請求項２３〜２６のいずれかに記載のシステムであって、前記第３の流量が実質的に前記第１の流量以上であり、前記第１の流量と前記第２の流量との比率によって希釈倍率が特定可能であるシステム。
【請求項２８】
請求項２３または請求項２４に記載のシステムであって、前記第２のポンプ手段が、実質的に一定の流量となるように構成されており、前記希釈倍率が、前記第１の流量を変更することによって調整することが可能であるシステム。
【請求項２９】
請求項２４に記載のシステムであって、前記第１のポンプ手段が、前記第２の管路に配設されているか、または前記第２のポンプ手段が、前記第２の管路に配設されているシステム。
【請求項３０】
分析装置において質量分析を行うのに先立って試料を希釈する方法であって、
第１のポンプ手段と、
第２のポンプ手段と、
前記試料を希釈する希釈剤と、
前記試料と前記希釈剤とを混合するミキサ部と、
試料容器と前記ミキサ部との間に配設された第１の管路と、
希釈剤容器と前記ミキサ部との間に配設された第２の管路と、
前記ミキサ部と前記分析装置との間に配設された第３の管路と、
を備えるポンプシステムを用いて、
前記第３の管路に沿って流れる希釈された試料の流量が、実質的に、前記第２の管路に沿って流れる希釈剤の流量と前記第１の管路に沿って流れる試料の流量との和となるように、
前記ポンプ手段の一方が、前記第１の管路に沿って試料を引き込み、前記ミキサ部を通過させて、
前記ポンプ手段の他方が、前記第２の管路に沿って希釈剤を引き込み、前記ミキサ部を通過させる方法であって、さらに、
前記分析装置から受け取られた、前記試料が希釈されている量を示すデータに応じて、前記第１のポンプ手段または前記第２のポンプ手段を制御することによって前記試料の希釈を調整することを含む方法。
【請求項３１】
請求項３０に記載の方法であって、前記システムが、さらに、前記第１のポンプまたは前記第２のポンプを、またはそれらのそれぞれの流量を、モニタおよび／または調整するコントローラを備えており、
前記各流量をリアルタイムで調整することが可能である方法。
【請求項３２】
請求項３０または請求項３１に記載の方法であって、前記第３の流量が実質的に一定であり、前記第１の流量または前記第３の流量を変更することによって前記希釈倍率を調整可能である方法。
【請求項３３】
請求項３０に記載の方法であって、
もう１つの試料が希釈を必要とする場合に、さらに、
ｉ）前記試料容器を、第２の試料を収容するもう１つの試料容器と交換して、
ｉｉ）所定の時間、前記第１の流量を実質的に前記第３の流量になるように変更して、
ｉｉｉ）前記所定の時間が経過した後に、前記第１の流量まで低下させ、前記試料が、ある希釈倍率で希釈されるようにすることを含む方法であって、
前記所定の時間が、実質的に、前記第２の試料を前記第１の流量で前記もう１つの容器から前記ミキサ部に移動させるのにかかる時間である方法。
【請求項３４】
分析装置において試料に対して質量分析を行うのに先立って試料を希釈する方法であって、
第１のポンプ手段と、
第２のポンプ手段と、
前記試料を希釈する希釈剤と、
前記試料と前記希釈剤とを混合するミキサ部と、
試料容器と前記ミキサ部との間に配設された第１の管路と、
希釈剤容器と前記ミキサ部との間に配設された第２の管路と、
前記ミキサ部と分析装置との間に配設された第３の管路と、
を備えるポンプシステムであって、
前記第１のポンプ手段が、前記試料または前記希釈剤を、第１の流量または第２の流量で前記第１の管路または前記第２の管路に沿ってそれぞれ前記ミキサ部にポンプ注入するように構成されており、
前記第２のポンプ手段が、前記希釈剤または希釈された試料を、第２の流量または第３の流量で前記第２の管路または前記第３の管路に沿って前記ミキサ部または前記分析装置にそれぞれポンプ注入するように構成されているポンプシステムを用いて、
ａ）前記希釈された試料を前記ミキサ部と前記分析装置との間において前記第３の流量でポンプ注入して、
ｂ）所定の時間、前記試料を初期流量でポンプ注入して、
ｃ）前記所定の時間が経過した後に、前記初期流量を前記第１の流量まで低下させて、
ｄ）前記試料を希釈剤と混合することで、前記試料を希釈して、
ｅ）前記分析装置から受け取られた、前記試料が希釈されている量を示すデータに応じて、前記第１のポンプ手段または前記第２のポンプ手段を制御することで、前記第１の流量、前記第２の流量、または前記第３の流量を調整することを含む方法であって、
前記初期流量が、実質的に、前記第３の流量であり、
前記所定の時間が、前記試料を前記初期流量で前記容器から前記ミキサ部に移動させるのにかかる時間であり、
前記第３の流量、前記第２の流量、または前記第１の流量がそれぞれ、実質的に、前記第２の流量と前記第１の流量との差、前記第３の流量と前記第１の流量との差、または前記第３の流量と前記第２の流量との差にそれぞれ等しくなっている方法。
【請求項３５】
コンピュータ上で動作するときに、請求項３０〜３４のいずれかに記載の方法を実行するコンピュータプログラム。
【請求項３６】
請求項３５に記載のコンピュータプログラムが記録されている電子保持手段（電子媒体）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、試料に対して質量分析を行う前に、その試料を希釈する方法および装置に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
本発明について、本明細書では、質量分析装置で分析する前に希釈を必要とする液体試料に関して説明する。但し、本発明は、液体試料に限定されるものではなく、溶解試料または懸濁試料であっても同様に応用可能である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本発明の１つの目的は、従来の技術に付随する問題を改善することである。さらに、本発明の１つの目的は、質量分析において、既に知られているシステムに改良を加える装置を提供することである。すなわち、希釈された試料を質量分析装置に供給する質量分析装置用のポンプ注入装置であって、試料を希釈剤と混合して希釈された試料とするように構成され、第１の管路と第２の管路との間に配設されたミキサ部であって、使用に際しては、試料が当該ミキサ部に前記第１の管路を通って第１の流量で流入し、希釈剤が当該ミキサ部に前記第２の管路を通って第２の流量で流入し、前記希釈された試料が当該ミキサ部から第３の管路を通って第３の流量で流出し、前記第３の流量が前記第１の流量と前記第２の流量との和に実質的に等しくなるように構成されているミキサ部と、前記ミキサ部を通って前記分析装置に流体をポンプ注入するポンプ手段と、前記試料が希釈されている量を示すデータを前記分析装置から受け取り、前記受け取られたデータに応じて、前記ポンプ手段を制御することで、前記第１の流量、前記第２の流量、または前記第３の流量のいずれかを互いに対して調整可能なように構成されているポンプコントローラと、を備えるポンプ注入装置を提供する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
さらに、分析装置において試料に対して質量分析を行うのに先立って試料を希釈する方法であって、第１のポンプ手段と、前記試料を希釈する希釈剤と、前記試料と前記希釈剤とを混合するミキサ部と、試料容器と前記ミキサ部との間に配設された第１の管路と、希釈剤容器と前記ミキサ部との間に配設された第２の管路と、前記ミキサ部と前記分析装置との間に配設された第３の管路と、を備えるポンプシステムを用いて、前記第３の管路に沿って流れる希釈された試料の流量が、実質的に、前記第２の管路に沿って流れる希釈剤の流量と前記第１の管路に沿って流れる試料の流量との和となるように、前記ポンプ手段は、前記ミキサ部を通過するように試料を引き込み、前記分析装置から受け取られた、前記試料が希釈されている量を示すデータに応じて、コントローラによって前記ポンプ手段を制御することで、前記第１の流量、前記第２の流量、または前記第３の流量を互いに対して調整する方法を提供する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
本発明によれば、分析装置において試料に対して質量分析を行うのに先立って試料を希釈する方法であって、第１のポンプ手段と、第２のポンプ手段と、前記試料を希釈する希釈剤と、前記試料と前記希釈剤とを混合するミキサ部と、試料容器と前記ミキサ部との間に配設された第１のパイプと、希釈剤容器と前記ミキサ部との間に配設された第２のパイプと、前記ミキサ部と分析装置との間に配設された第３のパイプと、を備えるポンプシステムであって、前記第１のポンプ手段が、前記試料または前記希釈剤を、第１の流量または第２の流量で前記第１のパイプまたは前記第２のパイプに沿ってそれぞれ前記ミキサ部にポンプ注入するように構成されており、前記第２のポンプ手段が、前記希釈剤または希釈された試料を、第２の流量または第３の流量で前記第２のパイプまたは前記第３のパイプに沿って前記ミキサ部または前記分析装置にそれぞれポンプ注入するように構成されているポンプシステムを用いて、ａ）前記希釈された試料を前記ミキサ部と前記分析装置との間において前記第３の流量でポンプ注入して、ｂ）所定の時間、前記試料を初期流量でポンプ注入して、ｃ）前記所定の時間が経過した後に、前記初期流量を前記第１の流量まで低下させて、ｄ）前記試料を希釈剤と混合することで、前記試料を希釈して、ｅ）前記分析装置から受け取られた、前記試料が希釈されている量を示すデータに応じて、前記第１のポンプ手段または前記第２のポンプ手段を制御することで、前記第１の流量、前記第２の流量、または前記第３の流量を調整することを含む方法であって、前記初期流量が、実質的に、前記第３の流量であり、前記所定の時間が、前記試料を前記初期流量で前記容器から前記ミキサ部に移動させるのにかかる時間であり、前記第３の流量、前記第２の流量、または前記第１の流量がそれぞれ、実質的に、前記第２の流量と前記第１の流量との差、前記第３の流量と前記第１の流量との差、または前記第３の流量と前記第２の流量との差にそれぞれ等しくなっているもう１つの方法を提供する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
本発明によれば、希釈された試料を分析のために質量分析装置に供給する方法であって、ミキサ部において試料を希釈剤と混合することによって、前記試料を希釈して、前記希釈された試料を前記ミキサ部から前記分析装置にポンプ注入して、前記ミキサ部に流入する前記試料および／または前記希釈剤の流量を制御することによって、前記試料が希釈されている希釈倍率を制御することを含む方法であって、前記希釈倍率を制御するステップが、前記分析装置からポンプコントローラによって受け取られたデータに応じて行われるさらにもう１つの方法を提供する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
本発明の各実施の形態を、自動試料供給装置等とともに用いることが可能である。
【国際調査報告】
2005535894.tif 000006
2005535894.tif 000007
2005535894.tif 000008