JPH0389168A

JPH0389168A - フロー型測定装置及びそれを用いた測定方法

Info

Publication number: JPH0389168A
Application number: JP1226902A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Hashizume; 義雄橋爪; Ryuzo Hayashi; 隆造林; Akio Karigome; 刈米　昭夫
Original assignee: Kanzaki Paper Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kanzaki Paper Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1989-08-31
Filing date: 1989-08-31
Publication date: 1991-04-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、高精度かつ高感度の測定を可能とするフロー
型測定装置及びそれを用いた測定方法に関するものであ
る。

（従来の技術）従来より、分析装置の自動化を推進する上で、試料の一
定量を連続する流れのなかに注入し、フローセルを備え
る分光光度計、電気化学検出器、または原子吸光分析計
等に導き、試料中の被検出物質を定量する方式、つまり
フローインジェクション分析方法は知られている。フロ
ーインジェクション分析方法では、従来人間が手分析で
行ってきた希釈、濃縮、化学反応等の分析操作を連続す
る流れのなかで実行することができるため、測定者によ
る人的間違い、誤差、個人差を極力除くことができる。

また高速液体クロマトグラフィのように高価な分離カラ
ムを用いない構成をとる場合が多く、測定の低コスト化
につながる利点もある。

しかし、フローインジェクション分析では簡単な装置で
測定を行うために、比較的簡単な構造のポンプ、例えば
ペリスタリック型ポンプや単一プランジャを有する吐出
ポンプを用いる例が多い。

これらのポンプは液体を吐出する場合に、本質的に脈動
を伴う。つまり送液される液体は脈流となる。このため
、検出信号にその影響がノイズとして現れ信号／雑音比
率を悪化させ、測定精度および感度の低下をもたらすと
いう問題があった。

その対策としては、ポンプ自体を２連以上設け、ポンプ
の吐出周期をずらして送液し、その複数のポンプからの
流れを合流させて可能な限り脈流を除いて検出器に導き
、影響をなくす方法が知られている。しかし、この方法
では装置が大型化し製造コストが高くなる欠点があった
。

また、検出器の出力値に検出信号の周期に比べて高周波
を除去する、いわゆるローパスフィルターを備える方法
があるが、この方法ではローパスフィルターの設定値が
用いるポンプの吐出周期と合致していないとノイズを除
くことができない。

同様に検出信号をＡ／Ｄ変換器を介してデジタル化し、
そのデジタル化された値を処理する際に、人為的に一定
レベル以下の信号を除去し脈流によるノイズを除去する
方法も考えられるが、その設定を変える方法は試行錯誤
的に行われ煩雑であり、かつポンプの送液速度を変更す
る毎に設定を変える必要があり、充分な対策とはいえな
い。

（発明が解決しようとする課題）本発明は、ポンプの脈動によるノイズを除去し高精度か
つ高感度のフロー型測定装置を提供することを目的とす
る。

（課題を解決するための手段）本発明は、ポンプを用いる送液機構と、試料注入機構と
、検出機構、および一定時間間隔で検出値を格納・解析
する演算機構を備えた測定装置において、ポンプの送液
吐出周期を判断し、格納された各検出値に対して該送液
吐出周期分に相当する検出点数で移動平均を算出し、そ
の算出結果より試料非存在下における検出値と存在下に
おける検出値の差を演算し、被検出物質の濃度を算出す
ることを特徴とするフロー型測定装置である。

本発明は、特に検出機構の検知部が電極である態様を開
示する。

また本発明は、検出機構の検知部が酵素電極である態様
を開示する。

また本発明はポンプを用いる送液機構と、試料注入機構
と、検出機構、および一定時間間隔で出力値を格納・解
析する演算機構を備えたフロー型測定装置を用いた測定
方法において、ポンプの送液吐出周期を判断し、格納さ
れた各出力値に対して該送液吐出周期分に相当する検出
点数で移動平均を算出することにより、検出機構の出力
値に含まれているポンプの送液吐出に起因する脈流ノイ
ズを除去した出力値を計算し、試料非存在下における出
力値と存在下における出力値の差を演算して、被検出物
質の濃度を算出することを特徴とするフロー型測定装置
を用いた測定方法である。

（作用）本発明においては、検出機構に現れる信号から、これら
の信号に含まれていたポンプの送液吐出に起因する脈流
ノイズのみを効率的に除去して、目的とする信号を再生
させてから、試料が検出機構を通過する過程の試料非存
在下における検出値と存在下における検出値の差を演算
して被検出物質の濃度を算出するので、計測結果の再現
性に優れ、小さな検出信号に対しても測定精度を向上さ
せることが可能となる。

ポンプの送液吐出周期、即ちポンプによる脈流ノイズの
周期は、そのポンプの１ストローク当たりの吐出容量と
送液速度とから算出することができる。

送液吐出周期［ｓｅｃ］＝１ストローク当たりの吐出容
量［ｍｌ］／（送液速度［ｍｌ／ｍｉｎ］／６０）ポンプによる送液速度は、コンピュータ及びＤ／Ａ変換
器等によってその設定を随時変更可能である。

例えば送液吐出周期は、１ストローク当たりの吐出容量
が０．０１６７ｍ１のポンプでは送液速度が１ｍｌ／ｍ
ｉｎの時、約１ｓｅｃとなる。

また予めポンプの送液速度とポンプの送液吐出周期との
関係を実測して記憶しておき、各送液速度におけるポン
プの送液吐出周期を算出してもよい。

検出機構では、ポンプの送液吐出によるノイズを含んだ
生の信号が得られ、一定時間間隔でＡ／Ｄ変換器を通し
てディジタル値としてコンピューターの記憶装置に格納
される。

そして、格納された検出信号に対して、ポンプの送液吐
出周期の時間分の範囲で移動平均演算を行う。

例えば、０．１２ｓｅｃ毎に検出信号が格納され、ポン
プの送液吐出周期が１ｓｅｃである場合には、そのポン
プの送液吐出周期の時間分の１ｓｅｃ分の範囲で各検出
信号を移動平均処理する。

この場合、１ｓｅｃは格納した信号の約８．３点分に相
当すると算出される。

１　ｓ　ｅ　ｃｌｏ、　　１２　ｓ　ｅ　ｃ＝８．　３
３＝従って、この範囲で移動平均を行えばよいのである
が、例えばこの点数に一番近い奇数の点数で、又一番近
い奇数が２個存在する場合には、小さい方の点数で移動
平均処理するという規則をコンピュータに記憶させるこ
とによって移動平均を行う。

この例では注目する検出点とその前後４点ずつを含めた
９点の範囲で移動平均を行うのが好ましい。

この場合、検出信号を格納した先頭４点及び最後の４点
に関しては、移動平均を算出することができないため、
試料非存在下における検出値と存在下における検出値の
差を演算する際には移動平均が算出された範囲で行う。

従って、目的とする信号が余裕をもってこの範囲に収ま
るように検出信号をコンピュータに格納する。

本発明においては検出値をＡ／Ｄ変換して格納する周期
は一般のサンプリング定理からポンプの送液吐出周期の
１／２より短くする。

（実施例）以下に実施例を示し本発明をより具体的に説明するが、
もちろん本発明はこれのみに限定されるものではない。

なお、％は重量％を表す。

実施例１（１）電極の作成方法直径２ｍｍの白金線の側面を熱収縮テフロンで被覆し、
その線の一端をやすりおよび１５００番のエメリー紙で
平滑に仕上げる。この白金線を作用極、１ｃｍ角型白金
板を対極、飽和カロメル電極（ＳＣＥ）を参照極として
、０．１Ｍ硫酸中、＋２．ＯＶでＩＯ分間の電解処理を
行った。白金線をよく水洗した後、４０″Ｃで１０分間
乾燥し、１０％Ｔ−アミノプロピルトリエトキシシラン
の無水トルエン溶液に１時間浸漬後、洗浄した。

牛血清アルブミン（シグマ社製、Ｆｒａｃｔｉｏｎ　　
Ｖ）２０ｍｇを蒸留水１ｍｌに溶解し、その中にグルタ
ルアルデヒドを０．２％になるように加える。この混合
液を手早く先に用意した白金線上に５μｍのせ、４０℃
で１５分間乾燥硬化する。これを過酸化水素電極とした
。

（２）固定化酵素カラムの作成方法耐火煉瓦（６０メツシュ〜８０メツシュ分級品）１５０
ｍｇをよく乾燥し、Ｔ−アミノプロピルトリエトキシシ
ランのｌＯ％無水トルエン溶液１ｍｌを加え１時間放置
する。シランカップリング剤をトルエンとメタノールで
よく洗浄後、１２０°Ｃで２時間乾燥する。放冷後、５
％グルタルアルデヒド水溶液を０．５ｍｌ加え、室温で
１時間放置する。この担体をよく水洗する。最後にｐＨ
７゜０のリン酸ナトリウム緩衝液で洗浄し、可能な限り
緩衝液を除く。

このアミノシラン化担体に、アルコールオキシダーゼ（
シグマ社製、Ｐｉｃｈｉａ　　−Ｌｌ：Ｌｌ」−１ｉｓ
由来の液状酵素標品）５０μｍをｐＨ７゜０のリン酸ナ
トリウム緩衝液で１０倍に希釈した酵素溶液を加え、水
冷下で１時間放置する。放置後緩衝液でよく洗浄する。

この酵素固定化担体を外径３ｍｍ、内径２ｍｍ、長さ１
０ｃｍのポリテトラフルオロ樹脂管中に充填する。

（３）測定装置第１図に示したフロー型計測装置を使用した。

このフロー型測定装置は高速液体クロマトグラフィ用の
インジェクタ（レオダイン社製７１２５型インジエクタ
）（３）と上述したように作成された過酸化水素電極（
６）及び参照電極としてのＡｇ／ＡｇＣ１電極（７）が
取り付けられ対極（８）としてステンレス鋼から戒る配
管が備えられた測定用セル（５）とを含んで構成される
。内径０．５ｍｍ、長さ０．５ｍのテフロン製配管でイ
ンジェクタ（３）と固定化酵素カラム（４）、および固
定化酵素カラム（４）と測定用セル（５）とを接続した
。測定用セ、ル（５）の内容積は４０μｌであり、過酸
化水素電極（６）とＡ　ｇ／Ａ　ｇＣ１電極（７）とが
緩衝液の管路を介して対向して配置される。過酸化水素
電極（６）にはポテンシオスタット（９）によってＡｇ
／ＡｇＣ！電極に対して＋〇、６Ｖの電圧が印加される
。これらは、恒温槽（１２）の内部に設置される。恒温
槽（１２）内の温度は３７°Ｃ±　０．２°Ｃに保持さ
れる。

緩衝液リザーバ（１）からの緩衝液の送液には１ストロ
ーク当たりの吐出容量が０．０１６７ｍ１の単一プラン
ジャを有する吐出ポンプを送液ポンプ（２）として用い
、コンピュータ（１３）によってＤ／Ａ変換器（１４）
を介して制御される。

本実施例では１．０ｍｌ／ｍｉｎの流量で送液されるよ
うに設定した。

緩衝液は、１ｍＭのアジ化ナトリウムを含む１００ｍＭ
リン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７，０）である。測定を
終えた緩衝液は、廃液リザーバ（１０）で捕捉される。

検出信号はＡ／Ｄ変換器（１１）で０．１２ｓｅｃ毎に
コンピュータ（１３）に合計５００点数を格納するよう
に設定した。

（４）測定方法固定化直後のカラムを測定装置に装着し、恒温槽温度が
平衡に達した後、１００ｍＭのエタノール溶液１０μｌ
を注入した。

ポンプの送液吐出によるノイズを含んだ元の信号第２図
（Ａ）と、ポンプの送液吐出周期に応じて移動平均処理
した信号第２図（Ｂ）を示した。

第２図から明かなようにポンプによる周期的なノイズが
効果的に改善され、測定の精度及び感度が向上した。

実施例２（１）電極の作成方法直径２ｍｍの白金線の側面を熱収縮テフロンで被覆し、
その線の一端をやすりおよび１５００番のエメリー紙で
平滑に仕上げる。この白金線を作用極、１ｃｍ角型白金
板を対極、飽和カロメル電極（ＳＣＥ）を参照極として
、０，１Ｍ硫酸中、＋２．ＯＶで５分間の電解処理を行
う。白金線をよく水洗した後、４０″Ｃで１０分間乾燥
し、１０％Ｔ−アミノプロピルトリエトキシシランの無
水トルエン溶液に１時間浸漬後、洗浄した。このアミノ
シラン化した白金線上に酵素を以下のようにに固定化し
た。

グルコースオキシダーゼ（シグマ社製、タイプＩＩ）５
ｍｇ、および牛血清アルブミン（シグマ社製、Ｆｒａｃ
ｔ　ｉｏｎ　　Ｖ）５ｍｇを１００ｍＭリン酸ナトリウ
ム緩衝液（ｐＨ７）１ｍｌに溶解し、グルタルアルデヒ
ドを０．２％になるように加える。この混合液を手早く
先に用意した白金線上に５μｌのせ、４０℃で１５分間
乾燥硬化する。

その後、１００ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ６）
中に保存する。

（２）測定装置第３図に示した本発明に係わるフロー型計測装置を使用
した。

即ち、固定化酵素カラムの代わりにフッ素樹脂製チュー
ブ（内系０．５ｍｍ、長さ１ｍ）よりなるミキシングコ
イル（２４）を接続し、検出器において過酸化水素電極
の代わりに上記の方法で作成した固定化酵素電極を用い
た他は実施例１と同様とした。

（３）測定方法恒温槽温度が平衡に達した後、１０ｍＭのグルコース溶
液１０μｌを注入して計測したところ測定の精度及び感
度が向上した。ポンプの送液吐出によるノイズを含んだ
元の信号第４図（Ａ）と、ポンプの送液吐出周期に応じ
て移動平均処理した信号第４図（Ｂ）を示した。

（効果）本発明のフロー型測定装置によると、ポンプの送液吐出
周期の脈流によるノイズを効率的に取り除くことができ
、又逆浪速度の変更により吐出周期が変わった場合にも
、同様の効果を得ることができるため、高精度かつ高感
度の測定が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わるフロー型計測装置を例示したも
ので検出１機構の検知部が過酸化水素電極である系統図
を示す。（Ｌ）緩衝液リザーバ（２）送液ポンプ（３）インジェクタ（４）固定化酵素カラム（５）測定セル（６）過酸化水素電極（７）Ａｇ／ＡｇＣｌ参照電極（８）対極（９）ポテンシオスタット（１０）廃液リザーバ（１１）Ａ／Ｄ変換器（１２）恒温槽（１３）コンピュータ（１４）Ｄ／Ａ変換器（１５）プリンター第２図はポンプの送液吐出によるノイズを含んだ元の信
号（Ａ）とポンプの送液吐出周期に応じて移動平均処理
を行った信号（Ｂ）をそれぞれ示す。第３図は本発明に係わるフロー型計測装置を例示したも
ので検出機構の検知部が酵素電極である系統図を示す。（２１）緩衝液リザーバ（２２）送液ポンプ（２３）インジェクタ（２４）ξキシングコイル（２５）測定セル（２６）固定化酵素電極（２７）Ａｇ／ＡｇＣ１参照電極（２８）対極（２９）ポテンシオスタット（３０）廃液リザーバ（３１）　Ａ／Ｄ変換器（３２）恒温槽（３３）コンピュータ（３４）Ｄ／Ａ変換器（３５）プリンター第４図はポンプの送液吐出によるノイズを含んだ元の信
号（Ａ）とポンプの送液吐出周期に応じて移動平均処理
した信号（Ｂ）をそれぞれ示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ポンプを用いる送液機構と、試料注入機構と、検
出機構、および一定時間間隔で検出値を格納・解析する
演算機構を備えた測定装置において、ポンプの送液吐出
周期を判断し、格納された各検出値に対して該送液吐出
周期分に相当する検出点数で移動平均を算出し、その算
出結果より試料非存在下における検出値と存在下におけ
る検出値の差を演算し、被検出物質の濃度を算出するこ
とを特徴とするフロー型測定装置。
（２）検出機構の検知部が電極であることを特徴とする
請求項（１）記載のフロー型測定装置。
（３）検出機構の検知部が酵素電極であることを特徴と
する請求項（１）記載のフロー型測定装置。
（４）ポンプを用いる送液機構と、試料注入機構と、検
出機構、および一定時間間隔で出力値を格納・解析する
演算機構を備えたフロー型測定装置を用いた測定方法に
おいて、ポンプの送液吐出周期を判断し、格納された各
出力値に対して該送液吐出周期分に相当する検出点数で
移動平均を算出することにより、検出機構の出力値に含
まれているポンプの送液吐出に起因する脈流ノイズを除
去した出力値を計算し、試料非存在下における出力値と
存在下における出力値の差を演算して、被検出物質の濃
度を算出することを特徴とするフロー型測定装置を用い
た測定方法。