JP2581347B2 - 化学発光測定方法 - Google Patents

化学発光測定方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は液体クロマトグラフィー
やフローインジェクション分析などの所謂フロー分析
関し、特に検出装置として化学発光測定装置を用いる化
学発光測定方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】化学発光測定装置は流路中を流れている
物質に発光試薬を混合する混合部と、化学発光を検出す
る光検出器と、混合部で発光試薬と混合して化学発光反
応を起こしている混合物を前記光検出器に導く混合物流
路とを備えている。化学発光を用いた分析においては、
検出装置での課題はいかにして発光量を多くするかとい
う点、又はいかに多くの発光を検出するかという点にあ
り、それらの点だけが考慮されている。例えば、シュウ
酸エステルと過酸化水素を用いる所謂過シュウ酸エステ
ル化学反応においては、発光量を多くするために、
(1)触媒の濃度を高くするか、(2)シュウ酸エステ
ルや過酸化水素の濃度を高くするなどの方法が取られて
いる。これらの方法のうち、触媒濃度と過酸化水素濃度
を高くすることは、発光量を増やすことに関しては特に
効果的である。しかし、その場合は発光の反応速度か速
くなり、発光がピークに達するのは、反応条件にもよる
が、ほとんどの場合、反応開始後10秒以内であり、通
常用いられる条件では2〜6秒である。したがって、よ
り多くの発光を検出するためには被測定物質と発光試薬
(この場合はシュウ酸エステルと過酸化水素の混合物)
が混合されて発光反応が開始する点(混合部)と光検出
器との間に、ある長さのチューブを混合物流路として挿
入し、発光強度が最高になったあたりの発光を検出する
ようにそのチューブの長さを調節するがその時間が1
0秒以下のかなり短かい時間になるように設定して強い
発光を検出するようにするのが普通である。混合物流路
のチューブを短かくすることは、サンプルピークの広が
りを防ぐという観点からも有益であると考えられてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のように触媒濃度
を高くしたり過酸化水素濃度を高くして発光量を増や
し、被測定物質と発光試薬とを混合してから発光を検出
するまでの時間を10秒以内の短かい時間に設定する方
法は、確かに高い発光強度を検出できる。しかし、本発
明者の研究によれば、被測定物質と発光試薬とを混合し
てから短かい時間では発光信号と同時に高いバックグラ
ウンドも観測されること、そしてその結果として必ずし
も高いS/N比は得られていないことがわかった。バッ
クグラウンドが高い場合は、ポンプの脈動や周囲温度の
ふらつきなどの種々の外乱の影響を受けやすくなり、安
定した測定が難しくなる。
【0004】本発明者はバックグラウンドの発光に着目
し、その性質を種々究明した結果、バックグラウンドの
発光と被測定物質からの発光の反応速度の間には著しい
違いがあり、被測定物質からの発光の反応速度は遅く、
それに対してバックグラウンドの発光の反応速度はそれ
より遥かに速いことがわかった。この知見によれば、従
来のように反応時間を短かくするのではなく、むしろ1
0秒以上というように長く設定することにより、バック
グラウンドを大幅に低減できる。そこで、本発明はバッ
クグラウンドを十分低減させた状態で検出を行ない、S
/N比を高めることを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明では、混合部で発
光試薬と混合して化学発光反応を起こしている混合物を
光検出器に導く混合物流路を、その混合物が混合部から
光検出器に到達するのに要する時間が10秒以上になる
ように設定し、かつ発光試薬と被測定物質との混合から
10秒以上経過後でも化学発光強度が検出に十分な強度
をもっているように反応条件を設定しておく。
【0006】
【作用】本発明によればバックグラウンドが著しく低減
することにより、ベースラインノイズが大幅に減少して
S/N比が向上する。その結果、外乱の影響を受けにく
くなり、安定したベースラインが得やすくなり、測定の
安定性が増す。
【0007】
【実施例】図1(A)は一実施例が実施されているフロ
ーインジェクション分析装置を表わしている。移動相2
が送液ポンプ4でインジェクタ6を経てステンレスチュ
ーブ8へ送られる。ステンレスチューブ8の下流には被
測定物質に発光試薬を混合するミキサー10が設けられ
ている。検出手段として過シュウ酸エステル化学発光を
用いた場合を例示すると、シュウ酸エステル12と過酸
化水素14がそれぞれの送液ポンプ16,18でミキサ
ー20へ送られて混合し、高いエネルギーを持つ中間体
を生成し、この高エネルギー中間体がミキサー10で被
測定物質と混合される。ミキサー10で混合された混合
物は化学発光反応を起こしながら混合物流路としてのス
テンレスチューブ22を経て光検出器24へ導かれ、光
検出器24で発光が検出され、ドレインへ排出される。
ステンレスチューブ22は混合物がミキサー10から光
検出器24へ到達するのに10秒以上かかるように設定
されている。
【0008】このフローインジェクション分析装置で化
学発光のメカニズムを説明すると、ミキサー20でシュ
ウ酸エステルと過酸化水素が混合されて、次式に従って
高いエネルギーの中間体を生成する。 シュウ酸エステル+過酸化水素 → 高エネルギー中間
体 この中間体はインジェクタ6から注入された被測定物質
とミキサー10で混合されて反応し、次式のように被測
定物質を励起する。 被測定物質+高エネルギー中間体 → 被測定物質* *印は励起状態を表わしている。励起した被測定物質は
光を放出してもとの基底状態に戻る。 被測定物質* → 被測定物質+光 この時放出される光は光検出器24で検出される。この
時の光放出量は被測定物質の量に比例するから、この光
の量を測定することにより被測定物質の量を検出するこ
とができる。
【0009】化学発光の時間的経過を図1(B)に示
す。この発光反応は瞬時に起こるものではなく、その反
応速度はかなり遅い。(B)でt1はミキサー10で発
光試薬と混合されて反応を開始した被測定物質がステン
レスチューブ22を経て光検出器24に到達するまでに
要する時間であり、t2はその反応混合物が光検出器2
4内に留まっている時間である。t2の間に光が検出さ
れる。t1,t2はそれぞれ次の式で表わされる。 t1=(ミキサー10の容積+チューブ22の容積)/
総流量 t2=光検出器24のセルの容積/総流量 光検出器24は(B)の図で斜線で示された部分の発光
を検出する。t1の式から明らかなように、ステンレス
チューブ22の内径又は長さを調節することにより、発
光のどの部分を検出するかを調節することができる。高
いシグナル強度を得るためだけであれば、t1は発光の
最高点近くにセットされるのが普通である。
【0010】過シュウ酸エステル化学発光の発光強度及
び反応速度は様々な因子の影響を受ける。下記の測定条
件で測定した触媒(イミダゾール)濃度変化によるダン
シルアラニンの発光反応の時間変化を図2に示す。 ダンシルアラニン:25μM シュウ酸エステル:トリクロロフェニルシュウ酸エステ
ル0.5mM H22:2.5mM これらを(200mlH2O+800mlアセトニトリ
ル)に溶解し、HNO3によりpH=7.0に調節し
た。測定温度は30℃とした。
【0011】従来の測定方法であれば、強い発光シグナ
ルを得ることが重要課題と考えられているので、図2の
場合にはイミダーゾールの濃度を10〜50mMになる
ように測定条件を調節し、t1が1.5〜5秒になるよ
うにステンレスチューブ22の内径又は長さを調節して
測定するところである。しかし、そのような従来の測定
では、通常の光源励起による蛍光法に比べてバックグラ
ウンドレベルは著しく低いものの、まだかなりのバック
グラウンドが存在しており、測定のS/N比を下げ、測
定を不安定なものにする。そこで、本発明者は従来あま
り考慮されていなかったバックグラウンドの発光に着目
して、下記の条件でバックグラウンドの発光曲線を測定
した。 イミダーゾール:2mM シュウ酸エステル:トリクロロフェニルシュウ酸エステ
ル0.5mM H22:2.5mM これらを(200mlH2O+800mlアセトニトリ
ル)に溶解し、HNO3によりpH=7.0に調節し
た。測定温度は30℃とした。そのバックグラウンドの
測定結果と同一条件化で測定したダンシルアラニンの発
光曲線を図3に示す。バックグラウンドの発光BGはダ
ンシルアラニンの発光Sと比べて反応速度が非常に速
く、t1を10秒未満に設定した場合にはバックグラウ
ンドレベルはまだ高く、10秒以上に設定すればバック
グラウンドレベルを低く抑えることができる。
【0012】図4にt1を3秒にした場合(A)と20
秒にした場合のダンシルアミノ酸のクロマトグラムを示
す。それぞれの測定条件は下記のとおりである。 (A)移動相:2mMイミダーゾール(750mlH2
O+250mlアセトニトリル中)、pH=7.0、流
速=0.8ml/分 シュウ酸エステル溶液:トリクロロフェニルシュウ酸エ
ステル0.5mM(1000mlアセトニトリル中)、
流速=0.5ml/分 H22溶液:H22 10mM(1000mlアセトニ
トリル中)、流速=1.2ml/分 t1=3秒 (B)移動相:1.8mMイミダーゾール(750ml
2O+250mlアセトニトリル中)、pH=7.
0、流速=0.8ml/分 シュウ酸エステル溶液:(A)のものと同じ H22溶液:H22 40mM(1000mlアセトニ
トリル中)、流速=1.2ml/分 t1=20秒 サンプルは:(A)、(B)ともに共通であり、50f
molのダンシルアミノ酸である。ピーク(1)はアラ
ニン、(2)はバリン、(3)はイソロイシン、(4)
はフェニルアラニンである。 カラム:島津テクノ社製ODS 内径4.6mm、長さ
15mm 移動層の組成は各アミノ酸の良好な分離が得られるよう
に決定した。分離の関係でイミダゾールの濃度は2mM
以上にはできなかった。図4の結果から明らかなよう
に、t1を長く設定した方がS/N比が良好である。
(A)の場合バックグラウンドは約70nA、(B)の
場合はバックグラウンドは約3.5nAであった。
【0013】化学発光は実施例で説明した過シュウ酸エ
ステル化学反応に限らない。他の発光試薬としてはルミ
ノールと過酸化水素を用いるものや、ルシフェリンとル
シフェラーゼを用いるものなどがある。いずれの発光試
薬を用いる場合も発光反応でバックグラウンドの発光と
の間に反応速度に差があれば同様にしてバックグラウン
ドを低減し、S/N比の大きな状態で測定することがで
きる。
【0014】
【発明の効果】本発明では被測定物質に発光試薬が混合
されてから10秒以上経過後に光検出器で発光を検出す
るように混合物流路を設定し、かつ化学発光強度が発光
試薬と被測定物質との混合から10秒以上経過後でも検
出に十分な強度を持っているように反応条件を設定して
おくので、バックグラウンドレベルが十分低下し、S/
N比の高い検出を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例を示す図であり、(A)は本発明が適
用されるフローシンジェクション分析装置を示す流路
図、(B)は化学発光強度と検出までの時間との関係を
示す図である。
【図2】触媒(イミダゾール)濃度と化学発光の反応速
度との関係を示す図である。
【図3】ダンシルアラニンの発光曲線とバックグラウン
ドの発光曲線を示す図である。
【図4】化学発光反応開始から光検出までの時間を変え
た場合のクロマトグラムを示す図である。
【符号の説明】
2 移動相 6 インジェクタ 8 ステンレスチューブ 10 ミキサー 12 シュウ酸エステル 14 過酸化水素 22 混合物流路のステンレスチューブ 24 光検出器

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流路中を流れている被測定物質に発光試
    薬を混合する混合部と、化学発光を検出する光検出器
    と、混合部で発光試薬と混合して化学発光反応を起こし
    ている混合物を前記光検出器に導く混合物流路とを備え
    た化学発光測定装置を用い、 前記混合物流路は混合物が前記混合部から前記光検出器
    に到達するのに要する時間が10秒以上になるように設
    定し、 かつ前記発光試薬と被測定物質との混合から10秒以上
    経過後でも 化学発光強度が検出に十分な強度をもってい
    るように反応条件を設定しておくことを特徴とする化学
    発光測定方法
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