MEPS

MEPS
MICRO EXTRACTION BY PACKED SORBENT
Online SPE for GC and LC sample preparation - extraction to injection in a single process
MEPS：シリンジニードル一体型固相カートリッジ
サンプルの取扱時間の短縮化
大幅なサンプル処理量の増加（SPMEの20倍、SPEの40倍、SBSEの100倍の処理量）
オートサンプラーの使用によるオートメーションでの抽出および注入
サンプル量および溶媒使用量の少量化
一般的なSPEのバリエーション
一つのカートリッジで40∼100検体の処理が可能
What is MEPS?
Why use MEPS?
MEPSとはシリンジニードルと一体型の固従来の液 - 液抽出法（LLE）
を用いた前
相カートリッジ（特許出願中）で、試料の処理方法では多量の試料および溶媒を
前処理方法に新しい道を開くツールです。使用して、なおかつ複雑な操作を行うた
めに大幅な時間が掛っていました。
MEPSは固相の充填量を従来のmLサイ
ズからμLサイズへと小量化しています。
固相抽出法（SPE）
は液-液抽出法（LLE）
と比較すると分析対象成分の選択性が
MEPSは前処理にあわせて順相ー逆相あり、溶媒の消費量も少なく検体をより短
分配からイオン交換モードまでの固相をご時間で処理することが可能です。また自
選択いただけます。
動固相抽出装置も容易に開発しやすい
前処理法です。
MEPSの固相カートリッジは全て共通で使
用できます。
MEPSは固相抽出法（SPE）
と同じ機能（妨
害物除去、選択性、濃縮など）
をもってい
MEPSは図1に示したように固相カートリッます。
ジとシリンジニードルが一体型になってい MEPSは固相抽出法（SPE）に対し次の
ます。
優位性があります。
◆ 試料の前処理から測定までに費や
す時間を大幅に減らします。
Sample Size and Sensitivity
試料量は10μL程度から、100μLもしくは
250μLを複数回採取することにより合計
で1ｍLを超える試料の濃縮が出来ます。
Automation Sorbent Life
LC＆GCオートサンプラーの使用で試料
抽出から試料導入までがオンラインでの
操作を可能にし、オペレーターの分析操
作への負担を軽減します。
Sorbent Life
固相カートリッジの寿命に関して例えば、
血漿試料の抽出においては40∼100検
体の抽出が一つのカートリッジで行う事
が可能です。またクリーンアップ操作のみ
の場合は試料のマトリックスにも関係しま
すがそれらより多くの検体での使用が可
能です。
Carry Over
◆ LC＆GCオートサンプラーでの使用
が可能です。同一シリンジでのオン
ラインの抽出及び注入操作が可能
です。
◆ 溶媒使用量を大幅に減らします。
一般的な固相抽出法に必要な数
∼100ｍLに対して最小で3.6μLま
で減らせます。
図1．MEPSカートリッジの概略図
TO BARREL
PTEF SEALING RING
MEPS PACED BED
FRITS
END PLUG
NEEDLE
MEPSカートリッジおよびシリンジは容易
にそして効果的な洗浄が行え、
コンタミネ
ーション、
キャリーオーバーを無くす事が可
能です。オートサンプラーの使用時には
前のサンプルを分析している間に洗浄が
できます。
Flexible and easy to use
MEPSは試料の抽出操作等は一般的な
固相抽出法（SPE）
と同じ手法で使用で
きます。
最終試料液量が極少量にする事が可能
なのでLC-MSへのオンラインでの使用が
可能です。
How to use MEPS
STEP1：SAMPLING
ポンピングして試料をカートリッジに通し
ます。分析対象成分によって１回から複
数回行います。
STEP
1
STEP
2
STEP
3
STEP
4
SAMPLING
(1-N TIMES)
WASHING
ELUTION
SOLVENT
INJECTION
STEP2：WASHING
夾雑成分を除くためにカートリッジに洗
浄溶媒20∼50μLをポンピングを行って
通します。
STEP3：ELUTION
溶出溶媒を引くことでカートリッジを通し
て分析対象成分をシリンジの中へ入れ
ます。
STEP4：INJECTION
分析対象成分をLCやGC等の分析機
器に導入します。
次の試料のために50μL程の洗浄溶液で
ポンピングしてカートリッジを洗浄します。
MEPSカートリッジの交換
MEPS用のシリンジはフロントフランジ部
分にハウジング加工を施し、ロッキングナ
ットで締め付ける構造になおり、
カートリッ
ジを付け替えるのはナットを外すだけの簡
単な作業でを行えます。
またMEPSカートリッジには固相の種類が
容易に判別できるようにラベル付けをして
います。
図2．MEPSカートリッジの取り付け部分
MEPS : M I C R O E X T R A C T I O N B Y PA C K E D S O R B E N T
How Does MEPS
Perform ?
MEPSは複雑な生体試料の前処理におい
ても使用が可能です。また一般的な固相
抽出と比較して使用する溶媒量を減らし、
かつ抽出操作のステップの効率化を可能
にします。
E XT RACT IO N FRO M RAW URINE
THEOPHYLLINE /
PARAXANTHINE
ABUNDANCE
18000
180
68
m/z 180
123
53
図 3はヒト尿中のキサンチン代謝物質を
C18 MEPSカートリッジを用い抽出を行い、
GC-MSで分析した例です。
95
151
180
THEOBROMINE
m/z 194
55 67
図4はラット血漿中に添加した麻酔薬をC2
MEPSカートリッジで抽出し、LC-MSで測定
した例です。このようにMEPSはヒト尿やラッ
ト血漿など生体試料のような扱いにくいマト
リクスにおいも容易な前処理を行うことが
可能です。
10.0
11.0
12.0
13.0
14.0
82
109
123 137
CAFFEINE
194
RETENTION TIME (MINUTES)
109
55 67
82
42
74
40
60
165
80 100 120 140 160 180 200
図3．MEPSを用いたヒト尿中キサンチン代謝物質のGC-MS分析例
1) ヒト尿100μLを吸い上げてC18カートリッジに通過させます。
2) 水 /メタノールと水で夾雑物を除去します。
3) メタノール30μLで目的成分を溶出・回収します。
4) GC-MSに3)の試料液2μLを注入しGCカラムBPX5を用いて測定します。
E XT RACT IO N FRO M P LASMA
LIDOCAINE (2.4μmol/L)
図4． MEPSを用いたラット血漿中局所麻酔薬の
ROPIVACAINE (2.5μmol/L)
LC-MS分析例
5.17
1) ラット血漿に以下の濃度の局所麻酔薬を
添加します。
BUPIVACAINE (3μmol/L)
3.29
LIDOCAINE:
2.4μmol/L
ROPIVACAINE:
2.5μmol/L
BUPIVACAINE:
3.0μmol/L
2.18
2) 局所麻酔薬を添加したラット血漿をC2カ
ートリッジに通過させます。
3) 水で夾雑物を除去します。
4) 0.1% HCOOH in CH3CN/H2O(1/3）
で目的成分を溶出・回収して、 LCカラム
を用いてLC-MSで
（C18 100 × 2.1mm）
測定します。
1
2
3
4
5
6
7
R E T E N T ION T IME (MIN U T E S )
8
9
10
How Does MEPS
Compare ?
Accuracy and Precision
表１は局所麻酔薬Ropivacaine（ロピバカ
イン）
を用いて4つの手法MEPS、液-液抽
出（LLE）
、固相抽出（SPE）
、固相マイクロ
抽出（SPME）で試料処理した際の各手法
の精度の比較を行った結果です。
MEPSは他の手法に比べてハンドリング時
間を大幅に短縮しながら、精度を実現して
いることが確認できます。
表２は水中のPAH's
（5成分）
についてMEPS
とμSPEの２種類のSPME、SBSE（Stirring
Bar Sorbent Extraction）
を用いて分析
した際の精度、検出下限及び抽出時間に
ついて比較を行った結果です。
検出下限においてはMEPSとSBSEはSPME
と比べ良い結果になっています。
また抽出時間はにおいてはMEPSが他の手
法に比べ非常に短い時間での抽出が可能
であり、SBSEに比べて1/100の時間で試料
を抽出できます。
表1. MEPSと他の手法との局所麻酔薬（Ropivacaine）分析での比較結果
Method
Ropivacaine
LOD(nM)
MEPS / GC-MS
Accuracy Precision (RSD% )
(%)
(Inter-assay)
Handling
time
2
105
5.0
1 min
LLE / GC-MS
2
101
3.8
20 min
SPE / LC-UV
100
101
3.0
20 min
5
100
6.3
40 min
SPME/GC-MS
M. Abdel-Rehim / J. of Chromatography B, 801 (2004) 317-321
表2. MEPSとμSPE（SPME,SBSE）との水中のPAH's（ 5成分）分析での比較結果
Compound
Accuracy
(%)
Precision RSD
(%)
Limit of detection
(ng/L)
Extraction time
(min)
MEPS SPME SBSE MEPS SPME SBSE MEPS SPME SBSE MEPS SPME SBSE
Anthracene
84
81
99
12
3
6
Chrysene
107
81
100
Fluoranthene 100
84
100
1
4
5
9
4
4
5
100
1.2
2
30
5
90
5
100
200
0.2
2
30
200
1.2
2
30
200
Fluorene
103
96
97
5
5
4
1
40
0.7
2
30
200
Pyrene
115
86
100
7
3
3
1
40
0.7
2
30
200
M. Abdel-Rehim / J. Chromatog. A 1114 (2006) 234-238
MEPS : M I C R O E X T R A C T I O N B Y P A C K E D S O R B E N T
Is there significantcarry
over using MEPS?
一般的な固相抽出（SPE）の固相カートリッ
ジは一回限りの使用を前提でディスポーザ
ブルになっています。MEPSの固相カートリッ
ジは精密な工学技術で設計製造されており、
簡単な方法での洗浄が可能なため一つの
カートリッジで複数回繰り返して使う事がで
きます。
これについて排水中のフェノールの抽出に
おける分析間のキャリーオーバーを測定し
て評価を行いました。
試験方法はフェノール類濃度25ppbの排
水をC18カートリッジに100μL×10回（計1mL）
通過させサンプリングを行い、次にメタノー
ル10μLで３回の溶出を行いました。そして３
回の溶出液をGCカラムBPX5を用いてGCMS測定を行い、各溶出液中のフェノール
類を確認しました。
図５に各溶出液中のフェノール類のGCMSクロマトグラムを示します。
この結果からフェノール類のほぼ全量が
1回目のメタノール10μLで溶出されています。
そして、MEPSカートリッジが簡単な操作で
の洗浄でキャリーオーバーを無くす事が可
能です。
表3は5種類の分析におけるMEPSカートリッ
ジのキャリーオーバーと洗浄方法の検討結
果です。
MEPSカートリッジはに溶出溶媒と洗浄溶
媒を用いることで簡単にキャリーオーバーを
減らせます。
一般的な固相抽出（SPE）の固相カートリッ
ジでは同じ効果をだすのに１時間もしくはそ
れ以上の時間と大量の溶媒が必要となり
ます。
Summary
表4はMEPS、SPME、及び一般的な固相
抽出（SPE）の比較です。
MEPSはSPEやSPMEより試料前処理に掛
かる時間が短く、
そしてSPMEより良い回収
率と感度が得られます。
またMEPSは試料前処理後からGCまたLC
へ導入までの試料液調整などの手間も大
幅に減らせます。
2.4-dichlorophenol
TIC
4-chloro-3-methylphenol
220000
2.4-dimethyphenol
2.4.6-trichlorophenol
2-chlorophenol
phenol
1st Extraction
2nd Extraction
3rd Extraction
5
3
7
13
11
9
RE T E NT IO N T IME (MINUT E S)
図5. 各溶出液中のフェノール類のクロマトグラム
表3. MEPSカートリッジのキャリーオーバーと洗浄方法
Wash volume
(μL)
# of washes and
wash solution
Carry-over Source
PAH's in water
50μL
4×methanol,
5×water
0.2% - 1%
Anesthetics in
Human Serum
50μL
4×methanol,
4×water
∼0.2%(I.S.) M.Abdel-Rehim /
J. of Chromatography
B,801(2004)317-321
Roscovitine in
plasma and urine
50μL
5×95%methanol/water
5×10%water/methanol
<0.1%
M. Abdel-Rehim/
J.of Chromatography
B,817(2005)303-307
Roscovitine in
Human plasma
50μL
4×methanol,
4×water
<0.01%
M. Abdel-Rehim /
J.Mass Spectrom.
204;39:1488-1493
Olomoucine in
Human plasma
50μL
5×95%methanol/water,
5×10%water/methanol
<0.1%
M.Abdel-Rehim et al./
Analytica Chimica
Acta 2005
M.Abdel-Rehim /
J.of Chromatog.
A,1114(2006)234-238
表4. MEPS・SPME・SPEの比較表
Factor
MEPS
SPE
SPME
充填材量
0.5-2 mg
50-2000 mg
thickness 150 mm
試料処理時間
1-2 min
10-15 min
10-40 min
40 to 100 extractions
once
50-70 extractions
回収率
good
good
low
検出下限
good
good
low
使用回数
M. Abdel-Rehim / J. of Chromatography B, 801 (2004) 317-321
MEPS Syringe
交換用
プランジャー
容量シリンジコードパーツ# 入数定価（円）入数
パーツ#
定価（円）
CTC (GC-PAL,LC-PAL) & Thermo Scientific オートサンプラー用
100μL
100R-THERMO/CTC-MEPS
005291
1
15,000
031826
1
4,200
CTCオートサンプラー (GC-PAL,LC-PAL)用
250μL
250R-CTC-MEPS
006292
1
15,000
031831
1
4,200
Thermo Scientific オートサンプラー用
250μL
250R-THERMO-MEPS
006291
1
15,000
031831
1
4,200
＊MEPSシリンジにはMEPSカートリッジは含まれておりません、別途、目的に応じたカートリッジをご購入下さい。
＊全てのMEPSシリンジはマニュアル注入用としても使えます。
MEPS Cartridge/Needle for GC applications
容量型式パーツ# 入数定価（円） CTC & Thermo Scientific用 100μL MEPSシリンジ（P/N 005291）, Thermo Scientific用 250μL MEPSシリンジ（P/N 006291）
C18 MEPS-C18-THERMO/CTC 23GA PK5 NEEDLES 2900101 5
45,000
Silica MEPS-SIL-THERMO/CTC 23GA PK5 NEEDLES 2900102 5
45,000
C8 + SCX MEPS-M1-THERMO/CTC 23GA PK5 NEEDLES 2900103 5
45,000
C2 MEPS-C2-THERMO/CTC 23GA PK5 NEEDLES 2900104 5
45,000
C8 MEPS-C8-THERMO/CTC 23GA PK5 NEEDLES 2900106 5
45,000
2900105 各1
45,000
2900301 5
45,000
MEPS-DEVELOPMENT KIT-THERMO/CTC 23GA PK5
（C18, C8, C2, SILICA & C8+SCX） CTC オートサンプラー用 250μL MEPSシリンジ（P/N 006292）
C18 MEPS-C18-CTC 23GA PK5 NEEDLES Silica MEPS-SIL-CTC 23GA PK5 NEEDLES 2900302 5
45,000
C8 + SCX MEPS-M1-CTC 23GA PK5 NEEDLES 2900303 5
45,000
C2 MEPS-C2-CTC 23GA PK5 NEEDLES 2900304 5
45,000
C8
MEPS-C8-CTC 23GA PK5 NEEDLES 2900306 5
45,000
2900305 各1
MEPS-DEVELOPMENT KIT-CTC 23GA PK5
（C18, C8, C2, SILICA & C8+SCX）
＊GC用MEPSカートリッジの針仕様は23ゲージ（0.63mmOD）で針先はコーンチップになっています。
＊MEPSカートリッジにはMEPSシリンジは含まれておりません、別途、カートリッジに適したシリンジをご購入下さい。
45,000
MEPS Cartridge / Needle for LC applications
固相型式パーツ# 入数定価（円）
CTC & Thermo Scientific用 100μL MEPSシリンジ（P/N 005291）, Thermo Scientific用 250μL MEPSシリンジ（P/N 006291）
C18 MEPS-C18-THERMO/CTC 22GA PK5 NEEDLES 2900401 5
45,000
Silica MEPS-SIL-THERMO/CTC 22GA PK5 NEEDLES 2900402 5
45,000
C8 + SCX MEPS-M1-THERMO/CTC 22GA PK5 NEEDLES 2900403 5
45,000
C2 MEPS-C2-THERMO/CTC 22GA PK5 NEEDLES 2900404 5
45,000
C8 MEPS-C8-THERMO/CTC 22GA PK5 NEEDLES 2900406 5
45,000
MEPS-DEVELOPMENT KIT-THERMO/CTC 22GA PK5
（C18, C8, C2, SILICA & C8+SCX） CTC オートサンプラー用 250μL MEPSシリンジ（P/N 006292）
C18 MEPS-C18-CTC 22GA PK5 NEEDLES 2900405
各1
2900501 5
45,000
Silica MEPS-SIL-CTC 22GA PK5 NEEDLES 2900502 5
45,000
C8 + SCX MEPS-M1-CTC 22GA PK5 NEEDLES 2900503 5
45,000
C2 MEPS-C2-CTC 22GA PK5 NEEDLES 2900504 5
45,000
C8 MEPS-C8-CTC 22GA PK5 NEEDLES 2900506 5
45,000
2900505 各1
45,000
MEPS-DEVELOPMENT KIT-CTC 22GA PK5
（C18, C8, C2, SILICA & C8+SCX）＊LC用MEPSカートリッジの針仕様は22ゲージ（0.72mmOD）で針先はLCチップになっています。
＊MEPSカートリッジにはMEPSシリンジは含まれておりません、別途、
カートリッジに適したシリンジをご購入下さい。
070727
45,000

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