サンプルインジェクション用ニードルユニットおよびそれを用いたシリンジのサンプル吸引、洗浄装置
【課題】本発明は液体クロマトグラフィーでの高感度測定におけるキャリーオーバーを低減させ、スループットを向上させ、定量の精度を確保するためのサンプルインジェクションの方法に関するものである。
【解決手段】サンプルインジェクションのニードルは先端、付け根、及びその間の溶媒保持部から構成され二つの内径をもつ構造となる。溶媒保持部は、大きい内径部分を持つことにより、吸引されたサンプル溶液がニードル内にとどまるようになっている。このためサンプルはシリンジ本体やチューブの内面、プランジャーの先端などのサンプル吸引装置の一部と接触を防止することができる。さらに、非特異的な検体吸着を防止するために、流路の内壁には効果的に研磨処理が施されている。キャリーオーバーを低減するためのサンプルインジェクションの方法も記載した。
【解決手段】サンプルインジェクションのニードルは先端、付け根、及びその間の溶媒保持部から構成され二つの内径をもつ構造となる。溶媒保持部は、大きい内径部分を持つことにより、吸引されたサンプル溶液がニードル内にとどまるようになっている。このためサンプルはシリンジ本体やチューブの内面、プランジャーの先端などのサンプル吸引装置の一部と接触を防止することができる。さらに、非特異的な検体吸着を防止するために、流路の内壁には効果的に研磨処理が施されている。キャリーオーバーを低減するためのサンプルインジェクションの方法も記載した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はオートサンプラーのサンプルインジェクション用ニードルユニットおよびそれを用いたシリンジのサンプル吸引、洗浄装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生物医学及び薬学分野において高感度で高処理量の質量分析へのニーズが高まっている。質量分析計の検出感度の向上に伴い、オートサンプラーを使った連続インジェクションにおける検体のキャリーオーバーを低減させる努力が、データの精度を確保するため、より一層必要になってきている。キャリーオーバーを低減するためのニードル及びシリンジの洗浄方法の確立に向けた多大な努力にもかかわらず、キャリーオーバーの問題を克服するのは困難であった。
【０００３】
従来のオートサンプラーに用いるサンプルインジェクションシリンジ５は、例えば図４（Ａ）に示すように、サンプルインジェクションニードル１と、これに連結して設けられたバレル２と、および該バレルの内壁に適合するように設けられたプランジャー３とからなる。またこのサンプルインジェクションシリンジ５の洗浄装置は、図４（Ｂ）に示すように、該シリンジ５のニードル１を挿入するインジェクションポート７と、該インジェクションポート７に連結されたインジェクションバルブ９と、該インジェクションバルブ９に三叉継手１１および管路１３Ａ、Ｂを介してそれぞれ連結された洗浄溶媒供給手段１５Ａ、Ｂとからなる。
【０００４】
洗浄溶媒供給手段１５Ａ、Ｂは、溶媒容器２５Ａ、Ｂと、該容器にそれぞれ連結され、ライン１３Ａ、Ｂおよび三叉継手１１を介してインジェクションバルブ９に溶媒を送液するためのポンプ２７Ａ、Ｂとを有する。インジェクションバルブ９は、それぞれ前記の洗浄系管路、インジェクションポート７、分離カラム２９、および溶離液調整用ミキサー３１にそれぞれ連結され、インジェクションシリンジ５の洗浄、カラム２９へのサンプルの注入、ミキサー３１からの溶離液の供給を選択的に行なう切替機能を有する。なお、図中、３３は、カラム２９出口に連結されたディテクター、３７Ａ、Ｂは、それぞれ容器３９Ａ、Ｂの溶離液をミキサー３１に供給するためのポンプを示す。
【０００５】
サンプルインジェクションシリンジ５へのサンプルの供給は、サンプル溶液中にニードル１を浸漬し、シリンジ内のプランジャー３を引き上げ、所定量のサンプルをシリンジのバレル内に吸引することによって行なわれる。次いでサンプルインジェクションシリンジ５のニードル１をインジェクションポート７に挿入し、インジェクションバルブ９をロードの経路（バルブ９の破線）に切換えて、吸引したサンプルをループに注入し、インジェクションバルブをインジェクションの経路（バルブ９の実線）に切換えて、サンプルを分析系に導入する。以下、常法に従ってサンプルのカラム分析操作が行われる。
【０００６】
サンプルインジェクションシリンジ５およびその関連系統を洗浄するには、インジェクションシリンジ５が挿入されているインジェクションポート７に、バルブ９のループを合わせ、図４に示すような洗浄モードにする。次いで容器２５Ａ、Ｂからポンプ２７Ａ、Ｂにより、ライン１３Ａ、Ｂおよび三叉継手１１を介して洗浄溶媒Ａ、Ｂを順次インジェクションバルブ９からインジェクションポート７に供給する。インジェクションシリンジ５の洗浄は、インジェクションシリンジ５のニードル１をインジェクションポート７の溶媒中に没入させ、溶媒をニードル１を通してシリンダー３内に吸い込み、吐出することにより行なわれる。
【０００７】
上記装置においては、先ずインジェクションシリンジ５については、サンプルがニードル１からバレル２内に吸引されるので、サンプル吐出（注入）後、サンプルがバレル２とニードル１の接続部や、バレル２の内壁に残存し、溶媒洗浄後もキャリーオーバーとして次のサンプル測定に影響するという問題があった。また上記洗浄系統についても、溶媒ＡおよびＢが三叉継手１１を介してインジェクションバルブ９に供給されるため、例えば溶媒Ａをポンプ２７Ａにより供給している時に、他の溶媒Ａが三叉継手１１を介して溶媒Ｂの流路に逆流したり、また同様にポンプ２７Ｂの作動時にも同様な現象を生じ、溶媒Ａ、Ｂのそれぞれの洗浄効率を悪化させるという問題があった。またインジェクションポート７については、サンプル沈入（吐出）後、シリンジ５内に溶媒を吸引して洗浄する際、残存したサンプルが洗浄溶媒中に混入し、シリンジ内部とニードルユニット内部、外部を汚染してしまうという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように既存のオートサンプラーは、吸引装置（通常はシリンジ）に直接またはフレキシブルチューブを介して接続されたニードルで検体溶液の吸引・注入を行うが、キャリーオーバーの問題は、まずサンプルインジェクションシリンジにおいて、サンプルを洗浄溶媒で完全に置換することが困難であり、また洗浄溶媒の供給系においても、溶媒同士の混入など、洗浄の効率性に問題があることから、完全な解決は困難であった。
【０００９】
本発明の課題は、上記問題を解決し、試料のキャリーオーバーを可及的に最少限にするサンプルインジェクションシリンジのニードルユニットおよびそれを用いたサンプルの吸引方法を提供すること、および洗浄用溶媒同士の混入、残存サンプルによる汚染の拡大等を回避することができる、サンプルインジェクションシリンジのニードルユニット、該ユニットを用いたサンプルの吸引方法、洗浄装置および洗浄方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を達成するため、本発明者は、シリンジ本体やチューブの内壁面・プランジャー先端などサンプル吸引装置のパーツの接触部分がキャリーオーバーの原因であることを発見し、吸引されたサンプル溶液がニードル内にとどまるようニードルの構造を改良し、この改良したニードルを新しく開発した効率的な洗浄方法と組み合わせて使用することにより、ほぼ完全にキャリーオーバーを防ぐことができた。すなわち、例えば従来のサンプルインジェクションシリンジ（図４（Ａ））においては、ニードル１を介してサンプルをバレル２内に吸引するので、サンプルの注入後、洗浄触媒で置換、洗浄したとしても、サンプルはバレル２およびニードル１の内壁に残存し、特に表面積の大きいバレル２内に残存するサンプルがキャリーオーバーの主な原因となることを突きとめた。本発明は、このような知見に基づいてなされたもので、サンプルの吸引および注入に必要な内径および長さを有する吸引用ニードル部に、１回の検出に必要な試料を貯留するのに充分な容積を有する貯留用ニードル部を継ぎ目なしに連設し、これによりバレル内に試料が吸引されないようにし、上記問題を解決したものである。
【００１１】
すなわち、本願で特許請求される発明は以下のとおりである。
（１）サンプル吸引装置であるシリンジに直接、または管路を介して接続されるニードルユニットであって、該ニードルユニットは、サンプルを吸引するための開孔端を有する、細管からなる吸引用ニードル部と、該吸引用ニードル部に継目なしに連結された前記吸引用ニードル部の細管の内径Ａよりも径大の内径Ｂを有する細管からなる液留用ニードル部とを有し、前記液留用ニードル部は注入するサンプルを保留するのに充分な容量を有することを特徴とするサンプルインジェクション用ニードルユニット。
（２）内径Ａが０．１５〜０．４５ｍｍの範囲にある（１）に記載のニードルユニット。
（３）内径Ｂが０．１５〜１．０ｍｍの範囲にある（１）または（２）に記載のニードルユニット。
（４）前記吸引用ニードル部の長さＬ１が３５．８ｍｍ、内径Ａが０．４２ｍｍ、前記液留用ニードル部の長さＬ２が２２．５ｍｍ、内径Ｂが０．７ｍｍである（１）に記載のニードルユニット。
（５）（１）ないし（４）のいずれかに記載のニードルユニットを有するサンプルインジェクションシリンジにサンプルを吸引する際に、前記吸引用ニードル部の開口端から順次、溶媒、空気、サンプルおよび空気の各層を形成するようにサンプルを吸引し、該サンプル層をシリンジのバレル以下の液留用ニードル部内に保留することを特徴とするサンプルインジェクションシリンジのサンプル吸引方法。
（６）（１）ないし（４）のいずれかに記載のニードルユニットを用いたサンプルインジェクションシリンジ。
（７）（６）に記載のサンプルインジェクションシリンジと、該サンプルインジェクションシリンジを挿入するインジェクションポートと、該インジェクションポートに連結されたインジェクションバルブと、該インジェクションバルブに管路を介して連結された複数の洗浄溶媒供給手段とを有する装置であって、前記サンプルインジェクションシリンジのバレル側壁に洗浄溶媒を注入するサイドポートを設け、また前記インジェクションバルブと洗浄溶媒供給手段の間の管路には洗浄ラインスイッチングバルブを設け、該スイッチングバルブを介して洗浄溶媒を前記インジェクションポートの内筒および前記バレル側壁に設けられたサイドポートにそれぞれ供給する管路を設けたことを特徴とする（６）に記載のサンプルインジェクションシリンジの洗浄装置。
（８）前記インジェクションポートは、サンプルインジェクションシリンジが挿入される挿入孔と、該挿入孔を底部に有する内円筒と、その周囲に間隔を隔てて設けられた、前記内円筒よりも高い上端を有する外円筒と、該外円筒の底部に設けられた洗浄液排出口とを有することを特徴とする（７）に記載の洗浄装置。
（９）複数の洗浄溶媒をポンプによりスイッチングバルブおよびインジェクションバルブを介して、インジェクションポート、シリンジサイドポートおよびサンプル排出流路に送液して洗浄すると共に、洗浄溶媒をインジェクションポートの内円筒を溢流させ、該内円筒の溶媒中にニードルを抜き差しすることにより、ニードル外側を洗浄することを特徴とする（８）に記載の洗浄装置の洗浄方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のサンプルインジェクションニードルユニットおよびシリンジによれば、吸引したサンプルがニードルの径大部（貯留用ニードル部）に保留され、そこから径小の吸引用ニードル部を通じて注入されるので、貯留用ニードル部の上流側にあるバレル部にはサンプルが入らず、サンプルをニードル部のみに限定して供給することができるので、残存サンプルによる汚染部分が少なく、サンプル注入後のシリンジおよび関連装置の洗浄効率を著しく高めることができる。また該ニードルユニットを用い、サンプルをエアサンドイッチで吸引して注入するようにすれば、サンプルによる装置の汚染をさらに低減することができる。
【００１３】
また本発明の洗浄装置によれば、複数の洗浄溶媒をシリンジのインジェクションポートおよびサイドインジェクションポートから導入し、洗浄溶媒をそれぞれ別の管路からシリンジのニードル部およびバレル部に供給して洗浄することができるので、洗浄溶媒同士の混入等による洗浄効率の低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明に用いるニードルユニットの説明図である。該ニードルユニット１は、サンプルを吸引するための開孔端４を有する吸引用ニードル部１Ａと、該吸引用ニードル部１Ａに継目なしに連結された、前記吸引用ニードル部１Ａの内径Ａよりも径大の内径Ｂを有する液留用ニードル部１Ｂと、該液留用ニードル部１Ｂの端部に設けられた、前記吸引装置に接続するためのアダプター６とを有する。前記液留用ニードル部１Ｂは注入したサンプル全部を保留するに充分な容量を有する。該ニードルユニット１は吸引装置に接続され、サンプルの吸引および注入に用いられるが、該吸引装置（シリンジ５）は、例えば図２（Ａ）に示されるように、バレル２と、該バレル２に嵌挿されるプランジャー３とからなり、バレル２の下端には、図１のアダプター６を介して液留用ニードル部１Ｂの上端が取り付けられる。サンプルの吸引および注入は、該シリンジ５のプランジャー３を上下に移動することにより行なわれる。サンプル吸引の際、サンプルは吸引用ニードル部１Ａから液留用ニードル部１Ｂに吸い上げられるが、液留用ニードル部１Ｂを径大とし、サンプル全部を保留する充分な容量としているので、吸引されたサンプルはバレルまで到達せずに保持され、従ってバレル内壁、プランジャー等に対する洗浄後の残存サンプルの影響をなくすことができ、洗浄時のサンプルのキャリーオーバーを著しく低減することができる。
【００１５】
本発明のシリンジ５を用いてサンプルを吸引する際には、図３に示すように、吸引用ニードル部１Ａの開口端から、溶媒、エア（空気）、サンプル、エアの順に各層を形成するように、いわゆるエアサンドイッチの形で、サンプルを吸引することが好ましい。この場合上下の空気層の容量はそれぞれ１〜５μｌが好ましい。また上記の観点から、吸引用ニードル部１Ａの内径は０．１５〜０．４５ｍｍの範囲が好ましい。吸引用ニードル部１Ａの内径が小さすぎると、サンプルの吸引が円滑に行なわれず、また大きすぎると、溶媒とエアの層が混ざり合ったり、逆転してサンプルが溶媒で希釈され、安定したサンプルの注入が行なわれなくなる。
【００１６】
一方、液留用ニードル部１Ｂは、１回で注入するサンプルを保留するのに充分な容量を有していればよいが、具体的には、長さＬ２が１５〜１００ｍｍ、内径Ｂが０．１５〜１．０ｍｍの範囲が好ましい。内径Ｂが小さすぎると容積を充分とることができず、また大きすぎると、サンプル吸入時にエアサンドイッチ吸引の動作を行っても、空気層が移動して、エアサンドイッチが行なわれないことがあり、溶媒層とサンプル層の逆転現象を生じることがある。
【００１７】
吸引用ニードル部１Ａと、液留用ニードル部１Ｂとは、継ぎ目の無い段差部を介して一本のステンレスチューブで構成することが好ましい。また非特異的な検体吸着を防止するために、ニードル内壁には電解研磨処理を施すことが好ましい。ニードル内壁に電解研磨処理を施すことは、金属表面に電解による新しい平滑面が形成され、均一な酸化被膜が形成されるので、ニードルの汚染やキャリーオーバーの防止に特に有効である。
【００１８】
上記液留用ニードル部１Ｂの端部（図面上の上端）に設けられるアダプター６は、該ニードル部１Ｂの端部を吸引装置、通常はシリンジの吸引部に気密下に接続できるものであれば、どのような形状、材質のものでもよい。材質は、通常、フッ素樹脂、耐触性ゴム、ステンレス材質のカシメ継手などがよい。
【００１９】
次に本発明のニードルユニットの使用方法を図面により具体的に説明する。
図２は、本発明のニードルユニットを用いた装置の洗浄システムの説明図である。
この装置は、図１に示したニードルユニット１を有するサンプルインジェクションシリンジ５と、該サンプルインジェクションシリンジ５を挿入するインジェクションポート７と、該インジェクションポート７に連結されたインジェクションバルブ９と、該インジェクションバルブ９に管路を介して連結された複数の洗浄溶媒供給手段１５Ａ、１５Ｂとを有している点は図４の従来装置と同じであるが、下記の点で異なっている。すなわち、インジェクションポート７は、サンプルインジェクションシリンジ５が挿入される挿入孔２１と、該挿入孔２１を底部に有する内円筒１７と、その周囲に間隔を隔てて設けられた、前記内円筒１７よりも高い上端を有する外円筒１９と、該外円筒１９の底部に設けられた洗浄液排出口２３とからなり、内円筒１７は、インジェクションシリンジ５のニードル１が挿入され、洗浄されるのに充分な寸法を有し、また外円筒１９は、内円筒１７の上端から洗浄溶媒を溢流させるため、内円筒よりも大きい高さを有する。
【００２０】
一方、前記シリンジ５のバレル２の側壁には洗浄溶媒を注入するサイドポート４１が設けられ、また前記インジェクションバルブ９と洗浄溶媒供給手段１５Ａ、１５Ｂの間の管路には洗浄ラインスイッチングバルブ４０が設けられ、さらに該スイッチングバルブ４０を介して洗浄溶媒を前記インジェクションポート７の内筒１７と、前記バレル側壁に設けられたサイドポート４１にそれぞれ供給する管路４２、４６、４８を有している。インジェクションポート７とインジェクションバルブ９との接合部にはスリーブ（図示省略）が設けられ、ニードルが下端まで下がったときにこのスリーブでシールできるようになっている。
【００２１】
上記サンプルインジェクションシリンジおよびその関連機器を洗浄するには、容器２５Ａ、Ｂからポンプ２７Ａ，Ｂにより洗浄溶媒をインジェクションバルブ９を介してインジェクションポート７に導入する点は図４の装置と同じであるが、溶媒をスイッチングバルブ４０を介して上記のようにインジェクションポート７に供給可能にすると共に、同じスイッチングバルブ４０を介して溶媒をバレル側壁のサイドポート４１からバレル２内に直接供給可能にした点で異なっている。
【００２２】
シリンジ５およびその関連系統を洗浄するには、シリンジ５が挿入されているインジェクションポート７に、バルブ９のループを合わせ、図２に示すような洗浄モードにする。次いで容器２５Ａ、Ｂからポンプ２７Ａ、Ｂにより、ライン１３Ａ、Ｂおよび三叉継手１１を介して洗浄溶媒Ａ、Ｂを順次インジェクションバルブ９からインジェクションポート７に供給する。インジェクションシリンジ５の洗浄は、インジェクションシリンジ５のニードル１をインジェクションポート７の溶媒中に没入させ、溶媒をニードル１を通してシリンジ５内に吸い込み、吐出することにより行なわれる。洗浄後の廃液は、外筒１９の出口２３から系外に排出または排出ポート（図示省略）に吐出する。なお、三叉継手１１に連結されるライン１３Ｃは、インジェクションポート７およびバルブ９内に残存するサンプルを最初に排出するときの廃液を流出させるためのウェストラインとして機能する。これはシリンジ５を溶媒を繰り返し洗浄する際の残存サンプルによる汚染を防止する上で有用である。
【００２３】
上記装置によれば、スイッチングバルブ４０およびインジェクションバルブ９を介してシリンジ５に導入される洗浄溶媒は管路４２を通る一種のみとなるので、従来装置のように逆流による溶媒同士の混合を回避することができる。またサンプルを排出するための管路４３に絞り４４を設けることにより、洗浄溶媒の供給流量を変えることも可能となる。一方、スイッチングバルブ４０を介し、管路４６、４８およびティー（Ｔ字継手）５０を通ってシリンジ２のサイドポート４１に供給される溶媒は、インジェクションポート７を経由せず、直接バレル２内に供給されるので、他の溶媒との混合や残存サンプルによる汚染（キャリーオーバー）を極めて少なくすることができる。さらにインジェクションポート７およびサイドポート４１への洗浄溶液の流路の切替は、スイッチングバルブ４０により行なうので、逆流による溶媒やサンプルの混合は起こらず、またティー５０をサンプルインジェクションシリンジ５に近接させて設けることができるので、溶媒の置換をすばやく行なうことができる。
【００２４】
上述のように本発明ではシリンジ５の洗浄を、ライン４６および４８、ティー５０を経てポンプ２７Ａ，Ｂにより溶媒をサイドポート４１からバレル２内に送液することができるので、従来のインジェクションシリンジの問題点であるニードル部分、シリンジのパレル部分、プランジャーチップ等にサンプルが接触し、特にパレル部分にサンプルが吸着し、洗浄してもその部分が残り易くなるという欠点をなくすことができる。さらに本発明では、液留用ニードル部１Ｂの内容量を大きくし、サンプルがシリンダのバレル部分に接触しない構造としたことに加え、ニードル部分の内面も継ぎ目のない一体加工を行い、かつ内面積を小さくするために、ニードル部分の内面も電解研磨をすることにより、さらに洗浄効率を高めることができる。またサンプル吸い込み時にサンプルを前述のようにエアサンドイッチにして吸引すれば、サンプルがプランジャーチップ等に接触せず、サンプルのキャリーオーバー率をさらに低減することができる。
【実施例】
【００２５】
次に図１のニードルユニットおよび図２の洗浄系統を用いた本発明の実施例について述べる。図２において、容器２５Aおよび２５Bの溶媒W１、W２は洗浄溶媒を示すが、このうちW１は、例えば液体クロマトグラフィでグラジエント開始の前にカラムのコンディショニングをおこなう場合の初期移動相と同じ溶媒が用いられ、またW２は、使用サンプルに対して洗浄効果の高い溶媒を用いることができる。これらの溶媒は一種類のみならず、数種類を使用することもできる。
【００２６】
本発明の洗浄装置の操作としては、(1)シリンジのコンディショニング、(2)サンプルの吸引、(3)インジェクションバルブの洗浄とニードル外側の洗浄、(4)インジェクションポートから溶媒排出、(5)サンプルのインジェクション、(6)ウェストラインの洗浄、(7)シリンジ内の部分洗浄、(8)シリンジ内のフルストローク洗浄、(9)シリンジ内のポンプ洗浄、(10)インジェクションバルブのバルブ洗浄、(11)バルブ流路切換え洗浄などがあり、これらについて以下に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(1)シリンジ５のコンディショニング
ポンプ２７Aを作動させて、溶媒W１をスイッチングバルブ４０を経由してインジェクションポート７の内円筒１７を溶媒１５Aで満たし、次にシリンジ５を移動させて、ニードルユニット１の先端部のみインジェクションポート７の内円筒１７内に差込み、次にシリンジ５のプランジャー３を上下に動かして、シリンジ５内を溶媒W１を吸込み、吐出することにより、内部を洗浄すると同時にシリンジ５内の空気を追い出す。
(2)サンプルの吸引
ニードル吸引部１Aの先端に少量の空気を吸込むだ後、サンプル容器（バイヤル）にニードルを差込み、サンプルを吸引した後、サンプルが空気でサンドイッチされるように先端に空気を吸い込む。
(3)ループ洗浄とニードル外側洗浄
図２のインジェクションバルブをロード（破線）の経路に切換えて、ポンプ２７Bにより溶媒W２をスウィッチングバルブ４０およびインジェクションバルブ９を経由してインジェクションポート７の内円筒１７に供給し、オーバーフローさせる。溶媒W２は洗浄性の高い溶媒なので、この溶媒が通ったルートを洗浄することができる。インジェクションポート内円筒の溶媒中にニードルを差込み、上下にストロークすることによりニードル１の外側洗浄を行う。この時サンプルはすでにニードルの中に保留されているが、下端側は空気層で隔離されているので、サンプルが洗浄溶媒W２に拡散することは無い。次に同じ経路にポンプ２７Aにより溶媒W１を流して、上記経路のコンディショニングを行い、同様にニードルを内円筒１７内に差込んで上下にストロークさせ、ニードル外側をコンディショニングした後、インジェクションバルブ９のポジションを元のポジション（インジェクション）に切替える。
(4)インジェクションポート７からの重力による溶媒の排出
ポンプ２７A、Bが停止した状態で、インジェクションポート７の内円筒の溶媒を、水頭圧でインジェクションバルブ９および排出ライン４４を通って排出させる。
(5)サンプルのインジェクション
サンプルのインジェクションは、ニードルの吸引部１Aをインジェクションポート７の下端まで差込み、このときニードルの下端に隙間ができないように、押さえつけた状態とし、インジェクションバルブ９のポジションを切替えて、ロード（破線）の経路とし、次にシリンジ５のプランジャー３を下降させ、サンプル注入後、インジェクションバルブ９のポジションを切替えてもとに戻す。
【００２７】
(6)ウェストライン４３の洗浄
インジェクションしたサンプルは、インジェクションバルブ９内でライン４３に一部排出される可能性があるので、ライン４３が汚れている可能性がある。このためインジェクションが終了したら、ニードルはそのままの位置で、ポンプ２７Bを作動させ、溶媒W２を流し、ライン４２を通って、インジェクションバルブ９を洗浄し、その廃液をライン４４から排出させる。
(7)シリンジ内の部分洗浄
ニードルをインジェクションポート７の内円筒に浅く差込み、ポンプ２７Bから溶媒W２を上記内円筒１７に満たした後、上記ニードル内に前に使用したサンプルを空気層でサンドイッチさせた合計の容量だけ洗浄溶媒W２を吸込み、次にシリンジ５を排出ポートに移動し、溶媒を吐出する。ここではシリンジのサンプルで汚れた部分だけ予め洗浄するが、洗浄溶媒をインジェクションポート７に供給するのみならず、インジェクションバルブ９内の洗浄も兼ねている。
(8)シリンジ内のフルストローク洗浄
前記シリンジ内洗浄と同じ工程で溶媒を吸い込み、このときプランジャー３はフルストロークの吸込みとし、吸込み、押出しを繰り返し洗浄とする。
(9)シリンジ内のポンプ洗浄
シリンジ５を溶媒排出ポートまで移動し、シリンジのプランジャー３をサイドポート４１の開口位置にまでスライドさせ、溶媒W２をスウィッチングバルブを介して吸引し、溶媒W２をシリンジ内に流して洗浄を行う。
(10)インジェクションバルブ９の洗浄
シリンジ５をインジェクションポート７に移動してニードルをインジェクションポートの下端まで差し込む。次にシリンジ５のプランジャー３をサイドポートが開口する位置４１までスライドさせ、ポンプ２７Bから溶媒W２を流してシリンジのサイドポート４１を通してシリンジ５、インジェクションバルブ９の洗浄を行う。次にポンプ２７Aを作動させ、溶媒W１を上記と同様に流してシリンジ５、およびインジェクションバルブ９のコンディショニングを行う。次にプランジャーおよびシリンジ５をそれぞれ原点位置に戻す。
(11)バルブ流路の切換え洗浄
ライン４２を経由してインジェクションバルブ９に溶媒W２を流し、バルブ内を洗浄する。このときに、インジェクションバルブのポジションを切替えて、バルブ内流路の洗浄を行う。ライン４２を経由してインジェクションバルブにポンプ２７Aで洗浄溶媒W１を流してバルブ内をコンディショニングする。次にインジェクションバルブ９のポジションを切替えて、バルブ内流路の洗浄を行った後、インジェクションバルブ９のポジションを元に戻す。
【００２８】
本発明のニードルにおけるキャリーオーバー率の測定
本発明のニードルユニットの性能を評価するために、レセルピン、イブプロフェン、クロルヘキシジンの3種類の化合物をHPLC/質量分析で以下のセットアップにより分析した。
質量分析計API 5000(Applied Biosystems/MDS Sciex、アプライドバイオシステム社製); オートサンプラーHTC-PAL (CTC Analytics、ＡＧ社製); ポンプ Agilent 1100 binary pump（アジレントテクノロジー社製）; 溶出モード isocratic at 0.2 or 0.25 ml/min; wash 1 (W1) 溶媒 acetonitrile:2-propanol/8:2; wash 2 (W2) 溶媒 移動相と同じ; ダイリューター溶媒: acetonitrile containing 1% formic acid; インジェクションボリューム: 10 μｌ; カラム温度、室温、その他の条件は以下の通り。
【００２９】
【表１】
【００３０】
ESI, ACN, Q1 及び Q3 はそれぞれエレクトロスプレーによるイオン化、アセトにトリル、四重極1、 及び四重極 3, を示す。Cadenzaおよび Unisonはインタクト社のカラムの商品名である。
【００３１】
この実施例ではニードルの内面と外面及びシリンジ本体の内腔の洗浄にAMR 洗浄システムセットアップ して（図２）、キャリーオーバーの度合いを従来のニードル(22s gauge × 58 mm in length)と図１に示す本発明のニードル（吸引用ニードル部１Ａの長さＬ１３５．８ｍｍ、内径Ａ０．４２ｍｍ、液留用ニードル部１Ｂの長さＬ２２２．５ｍｍ、内径Ｂ０．７ｍｍ）とで比較した。
1. 溶媒W2でシリンジ5を洗浄、
2. サンプル溶液のサンドイッチ吸引(溶媒W2 + 気泡+ サンプル＋気泡)、
3. ニードル1の外側を溶媒W1とW2で洗浄、
4. ポンプから送られる溶媒W1とW2でインジェクションバルブ9およびサンプルループを徹底的に洗浄、
5. インジェクション、
6. 溶媒W1でシリンジ5を洗浄、
7. ポンプ27A、Bから送られる溶媒W1とW2でシリンジ5を徹底的に洗浄、
8. ポンプ27A、Bから送られる溶媒W1とW2でインジェクションバルブ9を徹底的に洗浄。
【００３２】
キャリーオーバー率 (%) は以下のように計算した。
まず、バックグラウンドのケミカルノイズのレベルを測定し (injection # 0) 、3種類の異なる濃度のサンプルを濃度が低い順にインジェクト(injections #1-#3)し分析した。最後に、3つのブランク(injections #4-#6)を測定した。キャリーオーバー率(%)は、Blank 1のピーク面積(B1)の、最高濃度サンプルのピーク面積(c)に対する比として算出した。結果を表２に示す。
【００３３】
【表２】
【００３４】
次に表３は、レセルピン、イブプロフェン、クロルヘキシジンの分析結果の比較を示す。イブプロフェンは陰イオンモードでの性能評価に使用され、クロルヘキシジンはキャリーオーバーを起こす傾向が強いことで知られている。 まずレセルピンとイブプロフェンで、従来のニードルと本発明のニードルにおけるキャリーオーバー率を比較した。両化合物とも本発明のニードルにおけるキャリーオーバーは実質的に検出されなかったが、従来のニードルではキャリーオーバーが顕著に発生していた。注目すべきは、従来の洗浄法ではキャリーオーバーを起こしやすいクロルヘキシジンのキャリーオーバーが検出されなかったことである。これらの結果は本発明のニードルが付いたシリンジを装備したAMR洗浄システムが高感度・ハイスループット分析におけるキャリーオーバー解消に大変効果的であることを示している。
【００３５】
【表３】
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明のニードルユニットの構造を示す断面図。
【図２】本発明に用いるサンプルインジェクション装置の洗浄システムの説明図。
【図３】本発明のニードルユニットを用いたサンプルの吸引状態を示す説明図。
【図４】従来のサンプルインジェクション装置の洗浄システムの説明図。
【符号の説明】
【００３７】
１．ニードルユニット、１Ａ. 吸引用ニードル部、１Ｂ． 液留用ニードル部、２．バレル、３．プランジャー、５．サンプルインジェクションシリンジ、７．インジェクションポート、９．インジェクションバルブ、１５Ａ，Ｂ．洗浄溶媒供給手段、４０．スイッチングバルブ、４１．サイドポート。
【技術分野】
【０００１】
本発明はオートサンプラーのサンプルインジェクション用ニードルユニットおよびそれを用いたシリンジのサンプル吸引、洗浄装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生物医学及び薬学分野において高感度で高処理量の質量分析へのニーズが高まっている。質量分析計の検出感度の向上に伴い、オートサンプラーを使った連続インジェクションにおける検体のキャリーオーバーを低減させる努力が、データの精度を確保するため、より一層必要になってきている。キャリーオーバーを低減するためのニードル及びシリンジの洗浄方法の確立に向けた多大な努力にもかかわらず、キャリーオーバーの問題を克服するのは困難であった。
【０００３】
従来のオートサンプラーに用いるサンプルインジェクションシリンジ５は、例えば図４（Ａ）に示すように、サンプルインジェクションニードル１と、これに連結して設けられたバレル２と、および該バレルの内壁に適合するように設けられたプランジャー３とからなる。またこのサンプルインジェクションシリンジ５の洗浄装置は、図４（Ｂ）に示すように、該シリンジ５のニードル１を挿入するインジェクションポート７と、該インジェクションポート７に連結されたインジェクションバルブ９と、該インジェクションバルブ９に三叉継手１１および管路１３Ａ、Ｂを介してそれぞれ連結された洗浄溶媒供給手段１５Ａ、Ｂとからなる。
【０００４】
洗浄溶媒供給手段１５Ａ、Ｂは、溶媒容器２５Ａ、Ｂと、該容器にそれぞれ連結され、ライン１３Ａ、Ｂおよび三叉継手１１を介してインジェクションバルブ９に溶媒を送液するためのポンプ２７Ａ、Ｂとを有する。インジェクションバルブ９は、それぞれ前記の洗浄系管路、インジェクションポート７、分離カラム２９、および溶離液調整用ミキサー３１にそれぞれ連結され、インジェクションシリンジ５の洗浄、カラム２９へのサンプルの注入、ミキサー３１からの溶離液の供給を選択的に行なう切替機能を有する。なお、図中、３３は、カラム２９出口に連結されたディテクター、３７Ａ、Ｂは、それぞれ容器３９Ａ、Ｂの溶離液をミキサー３１に供給するためのポンプを示す。
【０００５】
サンプルインジェクションシリンジ５へのサンプルの供給は、サンプル溶液中にニードル１を浸漬し、シリンジ内のプランジャー３を引き上げ、所定量のサンプルをシリンジのバレル内に吸引することによって行なわれる。次いでサンプルインジェクションシリンジ５のニードル１をインジェクションポート７に挿入し、インジェクションバルブ９をロードの経路（バルブ９の破線）に切換えて、吸引したサンプルをループに注入し、インジェクションバルブをインジェクションの経路（バルブ９の実線）に切換えて、サンプルを分析系に導入する。以下、常法に従ってサンプルのカラム分析操作が行われる。
【０００６】
サンプルインジェクションシリンジ５およびその関連系統を洗浄するには、インジェクションシリンジ５が挿入されているインジェクションポート７に、バルブ９のループを合わせ、図４に示すような洗浄モードにする。次いで容器２５Ａ、Ｂからポンプ２７Ａ、Ｂにより、ライン１３Ａ、Ｂおよび三叉継手１１を介して洗浄溶媒Ａ、Ｂを順次インジェクションバルブ９からインジェクションポート７に供給する。インジェクションシリンジ５の洗浄は、インジェクションシリンジ５のニードル１をインジェクションポート７の溶媒中に没入させ、溶媒をニードル１を通してシリンダー３内に吸い込み、吐出することにより行なわれる。
【０００７】
上記装置においては、先ずインジェクションシリンジ５については、サンプルがニードル１からバレル２内に吸引されるので、サンプル吐出（注入）後、サンプルがバレル２とニードル１の接続部や、バレル２の内壁に残存し、溶媒洗浄後もキャリーオーバーとして次のサンプル測定に影響するという問題があった。また上記洗浄系統についても、溶媒ＡおよびＢが三叉継手１１を介してインジェクションバルブ９に供給されるため、例えば溶媒Ａをポンプ２７Ａにより供給している時に、他の溶媒Ａが三叉継手１１を介して溶媒Ｂの流路に逆流したり、また同様にポンプ２７Ｂの作動時にも同様な現象を生じ、溶媒Ａ、Ｂのそれぞれの洗浄効率を悪化させるという問題があった。またインジェクションポート７については、サンプル沈入（吐出）後、シリンジ５内に溶媒を吸引して洗浄する際、残存したサンプルが洗浄溶媒中に混入し、シリンジ内部とニードルユニット内部、外部を汚染してしまうという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように既存のオートサンプラーは、吸引装置（通常はシリンジ）に直接またはフレキシブルチューブを介して接続されたニードルで検体溶液の吸引・注入を行うが、キャリーオーバーの問題は、まずサンプルインジェクションシリンジにおいて、サンプルを洗浄溶媒で完全に置換することが困難であり、また洗浄溶媒の供給系においても、溶媒同士の混入など、洗浄の効率性に問題があることから、完全な解決は困難であった。
【０００９】
本発明の課題は、上記問題を解決し、試料のキャリーオーバーを可及的に最少限にするサンプルインジェクションシリンジのニードルユニットおよびそれを用いたサンプルの吸引方法を提供すること、および洗浄用溶媒同士の混入、残存サンプルによる汚染の拡大等を回避することができる、サンプルインジェクションシリンジのニードルユニット、該ユニットを用いたサンプルの吸引方法、洗浄装置および洗浄方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を達成するため、本発明者は、シリンジ本体やチューブの内壁面・プランジャー先端などサンプル吸引装置のパーツの接触部分がキャリーオーバーの原因であることを発見し、吸引されたサンプル溶液がニードル内にとどまるようニードルの構造を改良し、この改良したニードルを新しく開発した効率的な洗浄方法と組み合わせて使用することにより、ほぼ完全にキャリーオーバーを防ぐことができた。すなわち、例えば従来のサンプルインジェクションシリンジ（図４（Ａ））においては、ニードル１を介してサンプルをバレル２内に吸引するので、サンプルの注入後、洗浄触媒で置換、洗浄したとしても、サンプルはバレル２およびニードル１の内壁に残存し、特に表面積の大きいバレル２内に残存するサンプルがキャリーオーバーの主な原因となることを突きとめた。本発明は、このような知見に基づいてなされたもので、サンプルの吸引および注入に必要な内径および長さを有する吸引用ニードル部に、１回の検出に必要な試料を貯留するのに充分な容積を有する貯留用ニードル部を継ぎ目なしに連設し、これによりバレル内に試料が吸引されないようにし、上記問題を解決したものである。
【００１１】
すなわち、本願で特許請求される発明は以下のとおりである。
（１）サンプル吸引装置であるシリンジに直接、または管路を介して接続されるニードルユニットであって、該ニードルユニットは、サンプルを吸引するための開孔端を有する、細管からなる吸引用ニードル部と、該吸引用ニードル部に継目なしに連結された前記吸引用ニードル部の細管の内径Ａよりも径大の内径Ｂを有する細管からなる液留用ニードル部とを有し、前記液留用ニードル部は注入するサンプルを保留するのに充分な容量を有することを特徴とするサンプルインジェクション用ニードルユニット。
（２）内径Ａが０．１５〜０．４５ｍｍの範囲にある（１）に記載のニードルユニット。
（３）内径Ｂが０．１５〜１．０ｍｍの範囲にある（１）または（２）に記載のニードルユニット。
（４）前記吸引用ニードル部の長さＬ１が３５．８ｍｍ、内径Ａが０．４２ｍｍ、前記液留用ニードル部の長さＬ２が２２．５ｍｍ、内径Ｂが０．７ｍｍである（１）に記載のニードルユニット。
（５）（１）ないし（４）のいずれかに記載のニードルユニットを有するサンプルインジェクションシリンジにサンプルを吸引する際に、前記吸引用ニードル部の開口端から順次、溶媒、空気、サンプルおよび空気の各層を形成するようにサンプルを吸引し、該サンプル層をシリンジのバレル以下の液留用ニードル部内に保留することを特徴とするサンプルインジェクションシリンジのサンプル吸引方法。
（６）（１）ないし（４）のいずれかに記載のニードルユニットを用いたサンプルインジェクションシリンジ。
（７）（６）に記載のサンプルインジェクションシリンジと、該サンプルインジェクションシリンジを挿入するインジェクションポートと、該インジェクションポートに連結されたインジェクションバルブと、該インジェクションバルブに管路を介して連結された複数の洗浄溶媒供給手段とを有する装置であって、前記サンプルインジェクションシリンジのバレル側壁に洗浄溶媒を注入するサイドポートを設け、また前記インジェクションバルブと洗浄溶媒供給手段の間の管路には洗浄ラインスイッチングバルブを設け、該スイッチングバルブを介して洗浄溶媒を前記インジェクションポートの内筒および前記バレル側壁に設けられたサイドポートにそれぞれ供給する管路を設けたことを特徴とする（６）に記載のサンプルインジェクションシリンジの洗浄装置。
（８）前記インジェクションポートは、サンプルインジェクションシリンジが挿入される挿入孔と、該挿入孔を底部に有する内円筒と、その周囲に間隔を隔てて設けられた、前記内円筒よりも高い上端を有する外円筒と、該外円筒の底部に設けられた洗浄液排出口とを有することを特徴とする（７）に記載の洗浄装置。
（９）複数の洗浄溶媒をポンプによりスイッチングバルブおよびインジェクションバルブを介して、インジェクションポート、シリンジサイドポートおよびサンプル排出流路に送液して洗浄すると共に、洗浄溶媒をインジェクションポートの内円筒を溢流させ、該内円筒の溶媒中にニードルを抜き差しすることにより、ニードル外側を洗浄することを特徴とする（８）に記載の洗浄装置の洗浄方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のサンプルインジェクションニードルユニットおよびシリンジによれば、吸引したサンプルがニードルの径大部（貯留用ニードル部）に保留され、そこから径小の吸引用ニードル部を通じて注入されるので、貯留用ニードル部の上流側にあるバレル部にはサンプルが入らず、サンプルをニードル部のみに限定して供給することができるので、残存サンプルによる汚染部分が少なく、サンプル注入後のシリンジおよび関連装置の洗浄効率を著しく高めることができる。また該ニードルユニットを用い、サンプルをエアサンドイッチで吸引して注入するようにすれば、サンプルによる装置の汚染をさらに低減することができる。
【００１３】
また本発明の洗浄装置によれば、複数の洗浄溶媒をシリンジのインジェクションポートおよびサイドインジェクションポートから導入し、洗浄溶媒をそれぞれ別の管路からシリンジのニードル部およびバレル部に供給して洗浄することができるので、洗浄溶媒同士の混入等による洗浄効率の低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明に用いるニードルユニットの説明図である。該ニードルユニット１は、サンプルを吸引するための開孔端４を有する吸引用ニードル部１Ａと、該吸引用ニードル部１Ａに継目なしに連結された、前記吸引用ニードル部１Ａの内径Ａよりも径大の内径Ｂを有する液留用ニードル部１Ｂと、該液留用ニードル部１Ｂの端部に設けられた、前記吸引装置に接続するためのアダプター６とを有する。前記液留用ニードル部１Ｂは注入したサンプル全部を保留するに充分な容量を有する。該ニードルユニット１は吸引装置に接続され、サンプルの吸引および注入に用いられるが、該吸引装置（シリンジ５）は、例えば図２（Ａ）に示されるように、バレル２と、該バレル２に嵌挿されるプランジャー３とからなり、バレル２の下端には、図１のアダプター６を介して液留用ニードル部１Ｂの上端が取り付けられる。サンプルの吸引および注入は、該シリンジ５のプランジャー３を上下に移動することにより行なわれる。サンプル吸引の際、サンプルは吸引用ニードル部１Ａから液留用ニードル部１Ｂに吸い上げられるが、液留用ニードル部１Ｂを径大とし、サンプル全部を保留する充分な容量としているので、吸引されたサンプルはバレルまで到達せずに保持され、従ってバレル内壁、プランジャー等に対する洗浄後の残存サンプルの影響をなくすことができ、洗浄時のサンプルのキャリーオーバーを著しく低減することができる。
【００１５】
本発明のシリンジ５を用いてサンプルを吸引する際には、図３に示すように、吸引用ニードル部１Ａの開口端から、溶媒、エア（空気）、サンプル、エアの順に各層を形成するように、いわゆるエアサンドイッチの形で、サンプルを吸引することが好ましい。この場合上下の空気層の容量はそれぞれ１〜５μｌが好ましい。また上記の観点から、吸引用ニードル部１Ａの内径は０．１５〜０．４５ｍｍの範囲が好ましい。吸引用ニードル部１Ａの内径が小さすぎると、サンプルの吸引が円滑に行なわれず、また大きすぎると、溶媒とエアの層が混ざり合ったり、逆転してサンプルが溶媒で希釈され、安定したサンプルの注入が行なわれなくなる。
【００１６】
一方、液留用ニードル部１Ｂは、１回で注入するサンプルを保留するのに充分な容量を有していればよいが、具体的には、長さＬ２が１５〜１００ｍｍ、内径Ｂが０．１５〜１．０ｍｍの範囲が好ましい。内径Ｂが小さすぎると容積を充分とることができず、また大きすぎると、サンプル吸入時にエアサンドイッチ吸引の動作を行っても、空気層が移動して、エアサンドイッチが行なわれないことがあり、溶媒層とサンプル層の逆転現象を生じることがある。
【００１７】
吸引用ニードル部１Ａと、液留用ニードル部１Ｂとは、継ぎ目の無い段差部を介して一本のステンレスチューブで構成することが好ましい。また非特異的な検体吸着を防止するために、ニードル内壁には電解研磨処理を施すことが好ましい。ニードル内壁に電解研磨処理を施すことは、金属表面に電解による新しい平滑面が形成され、均一な酸化被膜が形成されるので、ニードルの汚染やキャリーオーバーの防止に特に有効である。
【００１８】
上記液留用ニードル部１Ｂの端部（図面上の上端）に設けられるアダプター６は、該ニードル部１Ｂの端部を吸引装置、通常はシリンジの吸引部に気密下に接続できるものであれば、どのような形状、材質のものでもよい。材質は、通常、フッ素樹脂、耐触性ゴム、ステンレス材質のカシメ継手などがよい。
【００１９】
次に本発明のニードルユニットの使用方法を図面により具体的に説明する。
図２は、本発明のニードルユニットを用いた装置の洗浄システムの説明図である。
この装置は、図１に示したニードルユニット１を有するサンプルインジェクションシリンジ５と、該サンプルインジェクションシリンジ５を挿入するインジェクションポート７と、該インジェクションポート７に連結されたインジェクションバルブ９と、該インジェクションバルブ９に管路を介して連結された複数の洗浄溶媒供給手段１５Ａ、１５Ｂとを有している点は図４の従来装置と同じであるが、下記の点で異なっている。すなわち、インジェクションポート７は、サンプルインジェクションシリンジ５が挿入される挿入孔２１と、該挿入孔２１を底部に有する内円筒１７と、その周囲に間隔を隔てて設けられた、前記内円筒１７よりも高い上端を有する外円筒１９と、該外円筒１９の底部に設けられた洗浄液排出口２３とからなり、内円筒１７は、インジェクションシリンジ５のニードル１が挿入され、洗浄されるのに充分な寸法を有し、また外円筒１９は、内円筒１７の上端から洗浄溶媒を溢流させるため、内円筒よりも大きい高さを有する。
【００２０】
一方、前記シリンジ５のバレル２の側壁には洗浄溶媒を注入するサイドポート４１が設けられ、また前記インジェクションバルブ９と洗浄溶媒供給手段１５Ａ、１５Ｂの間の管路には洗浄ラインスイッチングバルブ４０が設けられ、さらに該スイッチングバルブ４０を介して洗浄溶媒を前記インジェクションポート７の内筒１７と、前記バレル側壁に設けられたサイドポート４１にそれぞれ供給する管路４２、４６、４８を有している。インジェクションポート７とインジェクションバルブ９との接合部にはスリーブ（図示省略）が設けられ、ニードルが下端まで下がったときにこのスリーブでシールできるようになっている。
【００２１】
上記サンプルインジェクションシリンジおよびその関連機器を洗浄するには、容器２５Ａ、Ｂからポンプ２７Ａ，Ｂにより洗浄溶媒をインジェクションバルブ９を介してインジェクションポート７に導入する点は図４の装置と同じであるが、溶媒をスイッチングバルブ４０を介して上記のようにインジェクションポート７に供給可能にすると共に、同じスイッチングバルブ４０を介して溶媒をバレル側壁のサイドポート４１からバレル２内に直接供給可能にした点で異なっている。
【００２２】
シリンジ５およびその関連系統を洗浄するには、シリンジ５が挿入されているインジェクションポート７に、バルブ９のループを合わせ、図２に示すような洗浄モードにする。次いで容器２５Ａ、Ｂからポンプ２７Ａ、Ｂにより、ライン１３Ａ、Ｂおよび三叉継手１１を介して洗浄溶媒Ａ、Ｂを順次インジェクションバルブ９からインジェクションポート７に供給する。インジェクションシリンジ５の洗浄は、インジェクションシリンジ５のニードル１をインジェクションポート７の溶媒中に没入させ、溶媒をニードル１を通してシリンジ５内に吸い込み、吐出することにより行なわれる。洗浄後の廃液は、外筒１９の出口２３から系外に排出または排出ポート（図示省略）に吐出する。なお、三叉継手１１に連結されるライン１３Ｃは、インジェクションポート７およびバルブ９内に残存するサンプルを最初に排出するときの廃液を流出させるためのウェストラインとして機能する。これはシリンジ５を溶媒を繰り返し洗浄する際の残存サンプルによる汚染を防止する上で有用である。
【００２３】
上記装置によれば、スイッチングバルブ４０およびインジェクションバルブ９を介してシリンジ５に導入される洗浄溶媒は管路４２を通る一種のみとなるので、従来装置のように逆流による溶媒同士の混合を回避することができる。またサンプルを排出するための管路４３に絞り４４を設けることにより、洗浄溶媒の供給流量を変えることも可能となる。一方、スイッチングバルブ４０を介し、管路４６、４８およびティー（Ｔ字継手）５０を通ってシリンジ２のサイドポート４１に供給される溶媒は、インジェクションポート７を経由せず、直接バレル２内に供給されるので、他の溶媒との混合や残存サンプルによる汚染（キャリーオーバー）を極めて少なくすることができる。さらにインジェクションポート７およびサイドポート４１への洗浄溶液の流路の切替は、スイッチングバルブ４０により行なうので、逆流による溶媒やサンプルの混合は起こらず、またティー５０をサンプルインジェクションシリンジ５に近接させて設けることができるので、溶媒の置換をすばやく行なうことができる。
【００２４】
上述のように本発明ではシリンジ５の洗浄を、ライン４６および４８、ティー５０を経てポンプ２７Ａ，Ｂにより溶媒をサイドポート４１からバレル２内に送液することができるので、従来のインジェクションシリンジの問題点であるニードル部分、シリンジのパレル部分、プランジャーチップ等にサンプルが接触し、特にパレル部分にサンプルが吸着し、洗浄してもその部分が残り易くなるという欠点をなくすことができる。さらに本発明では、液留用ニードル部１Ｂの内容量を大きくし、サンプルがシリンダのバレル部分に接触しない構造としたことに加え、ニードル部分の内面も継ぎ目のない一体加工を行い、かつ内面積を小さくするために、ニードル部分の内面も電解研磨をすることにより、さらに洗浄効率を高めることができる。またサンプル吸い込み時にサンプルを前述のようにエアサンドイッチにして吸引すれば、サンプルがプランジャーチップ等に接触せず、サンプルのキャリーオーバー率をさらに低減することができる。
【実施例】
【００２５】
次に図１のニードルユニットおよび図２の洗浄系統を用いた本発明の実施例について述べる。図２において、容器２５Aおよび２５Bの溶媒W１、W２は洗浄溶媒を示すが、このうちW１は、例えば液体クロマトグラフィでグラジエント開始の前にカラムのコンディショニングをおこなう場合の初期移動相と同じ溶媒が用いられ、またW２は、使用サンプルに対して洗浄効果の高い溶媒を用いることができる。これらの溶媒は一種類のみならず、数種類を使用することもできる。
【００２６】
本発明の洗浄装置の操作としては、(1)シリンジのコンディショニング、(2)サンプルの吸引、(3)インジェクションバルブの洗浄とニードル外側の洗浄、(4)インジェクションポートから溶媒排出、(5)サンプルのインジェクション、(6)ウェストラインの洗浄、(7)シリンジ内の部分洗浄、(8)シリンジ内のフルストローク洗浄、(9)シリンジ内のポンプ洗浄、(10)インジェクションバルブのバルブ洗浄、(11)バルブ流路切換え洗浄などがあり、これらについて以下に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(1)シリンジ５のコンディショニング
ポンプ２７Aを作動させて、溶媒W１をスイッチングバルブ４０を経由してインジェクションポート７の内円筒１７を溶媒１５Aで満たし、次にシリンジ５を移動させて、ニードルユニット１の先端部のみインジェクションポート７の内円筒１７内に差込み、次にシリンジ５のプランジャー３を上下に動かして、シリンジ５内を溶媒W１を吸込み、吐出することにより、内部を洗浄すると同時にシリンジ５内の空気を追い出す。
(2)サンプルの吸引
ニードル吸引部１Aの先端に少量の空気を吸込むだ後、サンプル容器（バイヤル）にニードルを差込み、サンプルを吸引した後、サンプルが空気でサンドイッチされるように先端に空気を吸い込む。
(3)ループ洗浄とニードル外側洗浄
図２のインジェクションバルブをロード（破線）の経路に切換えて、ポンプ２７Bにより溶媒W２をスウィッチングバルブ４０およびインジェクションバルブ９を経由してインジェクションポート７の内円筒１７に供給し、オーバーフローさせる。溶媒W２は洗浄性の高い溶媒なので、この溶媒が通ったルートを洗浄することができる。インジェクションポート内円筒の溶媒中にニードルを差込み、上下にストロークすることによりニードル１の外側洗浄を行う。この時サンプルはすでにニードルの中に保留されているが、下端側は空気層で隔離されているので、サンプルが洗浄溶媒W２に拡散することは無い。次に同じ経路にポンプ２７Aにより溶媒W１を流して、上記経路のコンディショニングを行い、同様にニードルを内円筒１７内に差込んで上下にストロークさせ、ニードル外側をコンディショニングした後、インジェクションバルブ９のポジションを元のポジション（インジェクション）に切替える。
(4)インジェクションポート７からの重力による溶媒の排出
ポンプ２７A、Bが停止した状態で、インジェクションポート７の内円筒の溶媒を、水頭圧でインジェクションバルブ９および排出ライン４４を通って排出させる。
(5)サンプルのインジェクション
サンプルのインジェクションは、ニードルの吸引部１Aをインジェクションポート７の下端まで差込み、このときニードルの下端に隙間ができないように、押さえつけた状態とし、インジェクションバルブ９のポジションを切替えて、ロード（破線）の経路とし、次にシリンジ５のプランジャー３を下降させ、サンプル注入後、インジェクションバルブ９のポジションを切替えてもとに戻す。
【００２７】
(6)ウェストライン４３の洗浄
インジェクションしたサンプルは、インジェクションバルブ９内でライン４３に一部排出される可能性があるので、ライン４３が汚れている可能性がある。このためインジェクションが終了したら、ニードルはそのままの位置で、ポンプ２７Bを作動させ、溶媒W２を流し、ライン４２を通って、インジェクションバルブ９を洗浄し、その廃液をライン４４から排出させる。
(7)シリンジ内の部分洗浄
ニードルをインジェクションポート７の内円筒に浅く差込み、ポンプ２７Bから溶媒W２を上記内円筒１７に満たした後、上記ニードル内に前に使用したサンプルを空気層でサンドイッチさせた合計の容量だけ洗浄溶媒W２を吸込み、次にシリンジ５を排出ポートに移動し、溶媒を吐出する。ここではシリンジのサンプルで汚れた部分だけ予め洗浄するが、洗浄溶媒をインジェクションポート７に供給するのみならず、インジェクションバルブ９内の洗浄も兼ねている。
(8)シリンジ内のフルストローク洗浄
前記シリンジ内洗浄と同じ工程で溶媒を吸い込み、このときプランジャー３はフルストロークの吸込みとし、吸込み、押出しを繰り返し洗浄とする。
(9)シリンジ内のポンプ洗浄
シリンジ５を溶媒排出ポートまで移動し、シリンジのプランジャー３をサイドポート４１の開口位置にまでスライドさせ、溶媒W２をスウィッチングバルブを介して吸引し、溶媒W２をシリンジ内に流して洗浄を行う。
(10)インジェクションバルブ９の洗浄
シリンジ５をインジェクションポート７に移動してニードルをインジェクションポートの下端まで差し込む。次にシリンジ５のプランジャー３をサイドポートが開口する位置４１までスライドさせ、ポンプ２７Bから溶媒W２を流してシリンジのサイドポート４１を通してシリンジ５、インジェクションバルブ９の洗浄を行う。次にポンプ２７Aを作動させ、溶媒W１を上記と同様に流してシリンジ５、およびインジェクションバルブ９のコンディショニングを行う。次にプランジャーおよびシリンジ５をそれぞれ原点位置に戻す。
(11)バルブ流路の切換え洗浄
ライン４２を経由してインジェクションバルブ９に溶媒W２を流し、バルブ内を洗浄する。このときに、インジェクションバルブのポジションを切替えて、バルブ内流路の洗浄を行う。ライン４２を経由してインジェクションバルブにポンプ２７Aで洗浄溶媒W１を流してバルブ内をコンディショニングする。次にインジェクションバルブ９のポジションを切替えて、バルブ内流路の洗浄を行った後、インジェクションバルブ９のポジションを元に戻す。
【００２８】
本発明のニードルにおけるキャリーオーバー率の測定
本発明のニードルユニットの性能を評価するために、レセルピン、イブプロフェン、クロルヘキシジンの3種類の化合物をHPLC/質量分析で以下のセットアップにより分析した。
質量分析計API 5000(Applied Biosystems/MDS Sciex、アプライドバイオシステム社製); オートサンプラーHTC-PAL (CTC Analytics、ＡＧ社製); ポンプ Agilent 1100 binary pump（アジレントテクノロジー社製）; 溶出モード isocratic at 0.2 or 0.25 ml/min; wash 1 (W1) 溶媒 acetonitrile:2-propanol/8:2; wash 2 (W2) 溶媒 移動相と同じ; ダイリューター溶媒: acetonitrile containing 1% formic acid; インジェクションボリューム: 10 μｌ; カラム温度、室温、その他の条件は以下の通り。
【００２９】
【表１】
【００３０】
ESI, ACN, Q1 及び Q3 はそれぞれエレクトロスプレーによるイオン化、アセトにトリル、四重極1、 及び四重極 3, を示す。Cadenzaおよび Unisonはインタクト社のカラムの商品名である。
【００３１】
この実施例ではニードルの内面と外面及びシリンジ本体の内腔の洗浄にAMR 洗浄システムセットアップ して（図２）、キャリーオーバーの度合いを従来のニードル(22s gauge × 58 mm in length)と図１に示す本発明のニードル（吸引用ニードル部１Ａの長さＬ１３５．８ｍｍ、内径Ａ０．４２ｍｍ、液留用ニードル部１Ｂの長さＬ２２２．５ｍｍ、内径Ｂ０．７ｍｍ）とで比較した。
1. 溶媒W2でシリンジ5を洗浄、
2. サンプル溶液のサンドイッチ吸引(溶媒W2 + 気泡+ サンプル＋気泡)、
3. ニードル1の外側を溶媒W1とW2で洗浄、
4. ポンプから送られる溶媒W1とW2でインジェクションバルブ9およびサンプルループを徹底的に洗浄、
5. インジェクション、
6. 溶媒W1でシリンジ5を洗浄、
7. ポンプ27A、Bから送られる溶媒W1とW2でシリンジ5を徹底的に洗浄、
8. ポンプ27A、Bから送られる溶媒W1とW2でインジェクションバルブ9を徹底的に洗浄。
【００３２】
キャリーオーバー率 (%) は以下のように計算した。
まず、バックグラウンドのケミカルノイズのレベルを測定し (injection # 0) 、3種類の異なる濃度のサンプルを濃度が低い順にインジェクト(injections #1-#3)し分析した。最後に、3つのブランク(injections #4-#6)を測定した。キャリーオーバー率(%)は、Blank 1のピーク面積(B1)の、最高濃度サンプルのピーク面積(c)に対する比として算出した。結果を表２に示す。
【００３３】
【表２】
【００３４】
次に表３は、レセルピン、イブプロフェン、クロルヘキシジンの分析結果の比較を示す。イブプロフェンは陰イオンモードでの性能評価に使用され、クロルヘキシジンはキャリーオーバーを起こす傾向が強いことで知られている。 まずレセルピンとイブプロフェンで、従来のニードルと本発明のニードルにおけるキャリーオーバー率を比較した。両化合物とも本発明のニードルにおけるキャリーオーバーは実質的に検出されなかったが、従来のニードルではキャリーオーバーが顕著に発生していた。注目すべきは、従来の洗浄法ではキャリーオーバーを起こしやすいクロルヘキシジンのキャリーオーバーが検出されなかったことである。これらの結果は本発明のニードルが付いたシリンジを装備したAMR洗浄システムが高感度・ハイスループット分析におけるキャリーオーバー解消に大変効果的であることを示している。
【００３５】
【表３】
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明のニードルユニットの構造を示す断面図。
【図２】本発明に用いるサンプルインジェクション装置の洗浄システムの説明図。
【図３】本発明のニードルユニットを用いたサンプルの吸引状態を示す説明図。
【図４】従来のサンプルインジェクション装置の洗浄システムの説明図。
【符号の説明】
【００３７】
１．ニードルユニット、１Ａ. 吸引用ニードル部、１Ｂ． 液留用ニードル部、２．バレル、３．プランジャー、５．サンプルインジェクションシリンジ、７．インジェクションポート、９．インジェクションバルブ、１５Ａ，Ｂ．洗浄溶媒供給手段、４０．スイッチングバルブ、４１．サイドポート。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプル吸引装置であるシリンジに直接、または管路を介して接続されるニードルユニットであって、該ニードルユニットは、サンプルを吸引するための開孔端を有する、細管からなる吸引用ニードル部と、該吸引用ニードル部に継目なしに連結された前記吸引用ニードル部の細管の内径Ａよりも径大の内径Ｂを有する細管からなる液留用ニードル部とを有し、前記液留用ニードル部は注入するサンプルを保留するのに充分な容量を有することを特徴とするサンプルインジェクション用ニードルユニット。
【請求項２】
内径Ａが０．１５〜０．４５ｍｍの範囲にある請求項１に記載のニードルユニット。
【請求項３】
内径Ｂが０．１５〜１．０ｍｍの範囲にある請求項１または２に記載のニードルユニット。
【請求項４】
前記吸引用ニードル部の長さＬ１が３５．８ｍｍ、内径Ａが０．４２ｍｍ、前記液留用ニードル部の長さＬ２が２２．５ｍｍ、内径Ｂが０．７ｍｍである請求項１に記載のニードルユニット。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のニードルユニットを有するサンプルインジェクションシリンジにサンプルを吸引する際に、前記吸引用ニードル部の開口端から順次、溶媒、空気、サンプルおよび空気の各層を形成するようにサンプルを吸引し、該サンプル層をシリンジのバレル以下の液留用ニードル部内に保留することを特徴とするサンプルインジェクションシリンジのサンプル吸引方法。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれかに記載のニードルユニットを用いたサンプルインジェクションシリンジ。
【請求項７】
請求項６に記載のサンプルインジェクションシリンジと、該サンプルインジェクションシリンジを挿入するインジェクションポートと、該インジェクションポートに連結されたインジェクションバルブと、該インジェクションバルブに管路を介して連結された複数の洗浄溶媒供給手段とを有する装置であって、前記サンプルインジェクションシリンジのバレル側壁に洗浄溶媒を注入するサイドポートを設け、また前記インジェクションバルブと洗浄溶媒供給手段の間の管路には洗浄ラインスイッチングバルブを設け、該スイッチングバルブを介して洗浄溶媒を前記インジェクションポートの内筒および前記バレル側壁に設けられたサイドポートにそれぞれ供給する管路を設けたことを特徴とする請求項６に記載のサンプルインジェクションシリンジの洗浄装置。
【請求項８】
前記インジェクションポートは、サンプルインジェクションシリンジが挿入される挿入孔と、該挿入孔を底部に有する内円筒と、その周囲に間隔を隔てて設けられた、前記内円筒よりも高い上端を有する外円筒と、該外円筒の底部に設けられた洗浄液排出口とを有することを特徴とする請求項７に記載の洗浄装置。
【請求項９】
複数の洗浄溶媒をポンプによりスイッチングバルブおよびインジェクションバルブを介して、インジェクションポート、シリンジサイドポートおよびサンプル排出流路に送液して洗浄すると共に、洗浄溶媒をインジェクションポートの内円筒を溢流させ、該内円筒の溶媒中にニードルを抜き差しすることにより、ニードル外側を洗浄することを特徴とする請求項８に記載の洗浄装置の洗浄方法。
【請求項１】
サンプル吸引装置であるシリンジに直接、または管路を介して接続されるニードルユニットであって、該ニードルユニットは、サンプルを吸引するための開孔端を有する、細管からなる吸引用ニードル部と、該吸引用ニードル部に継目なしに連結された前記吸引用ニードル部の細管の内径Ａよりも径大の内径Ｂを有する細管からなる液留用ニードル部とを有し、前記液留用ニードル部は注入するサンプルを保留するのに充分な容量を有することを特徴とするサンプルインジェクション用ニードルユニット。
【請求項２】
内径Ａが０．１５〜０．４５ｍｍの範囲にある請求項１に記載のニードルユニット。
【請求項３】
内径Ｂが０．１５〜１．０ｍｍの範囲にある請求項１または２に記載のニードルユニット。
【請求項４】
前記吸引用ニードル部の長さＬ１が３５．８ｍｍ、内径Ａが０．４２ｍｍ、前記液留用ニードル部の長さＬ２が２２．５ｍｍ、内径Ｂが０．７ｍｍである請求項１に記載のニードルユニット。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のニードルユニットを有するサンプルインジェクションシリンジにサンプルを吸引する際に、前記吸引用ニードル部の開口端から順次、溶媒、空気、サンプルおよび空気の各層を形成するようにサンプルを吸引し、該サンプル層をシリンジのバレル以下の液留用ニードル部内に保留することを特徴とするサンプルインジェクションシリンジのサンプル吸引方法。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれかに記載のニードルユニットを用いたサンプルインジェクションシリンジ。
【請求項７】
請求項６に記載のサンプルインジェクションシリンジと、該サンプルインジェクションシリンジを挿入するインジェクションポートと、該インジェクションポートに連結されたインジェクションバルブと、該インジェクションバルブに管路を介して連結された複数の洗浄溶媒供給手段とを有する装置であって、前記サンプルインジェクションシリンジのバレル側壁に洗浄溶媒を注入するサイドポートを設け、また前記インジェクションバルブと洗浄溶媒供給手段の間の管路には洗浄ラインスイッチングバルブを設け、該スイッチングバルブを介して洗浄溶媒を前記インジェクションポートの内筒および前記バレル側壁に設けられたサイドポートにそれぞれ供給する管路を設けたことを特徴とする請求項６に記載のサンプルインジェクションシリンジの洗浄装置。
【請求項８】
前記インジェクションポートは、サンプルインジェクションシリンジが挿入される挿入孔と、該挿入孔を底部に有する内円筒と、その周囲に間隔を隔てて設けられた、前記内円筒よりも高い上端を有する外円筒と、該外円筒の底部に設けられた洗浄液排出口とを有することを特徴とする請求項７に記載の洗浄装置。
【請求項９】
複数の洗浄溶媒をポンプによりスイッチングバルブおよびインジェクションバルブを介して、インジェクションポート、シリンジサイドポートおよびサンプル排出流路に送液して洗浄すると共に、洗浄溶媒をインジェクションポートの内円筒を溢流させ、該内円筒の溶媒中にニードルを抜き差しすることにより、ニードル外側を洗浄することを特徴とする請求項８に記載の洗浄装置の洗浄方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−３０９９３８（Ｐ２００７−３０９９３８Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１３１４５９（Ｐ２００７−１３１４５９）
【出願日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【出願人】（５０４３５９１３４）エーエムアール株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【出願人】（５０４３５９１３４）エーエムアール株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
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