JPH0459585B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、フローインジエクシヨン式分析装置
または液体クロマトグラフイのように、フローラ
イン中に配置した反応用カラムを用いて、溶液中
のサンプルを分析する分析装置における反応用カ
ラムを含むフローラインの溶液の性質や状態を検
知するモニタリング装置に関するものである。

〔従来技術〕

液体クロマトグラフイや試料を空気によつてセ
グメント化しないフローインジエクシヨン式分析
方法等のようにフローライン中に、所定の物質を
固相化した反応用カラムを設け、クロマト操作に
よりサンプルを分析するようにした分析装置にお
いては、反応用カラム内に気泡が発生したり、空
気が進入したりすることは避けなければならな
い。もしサンプルを含む液体中に気泡が侵入した
状態で反応用カラム内を流れた場合には、溶液が
反応用カラム内を均一に流れず反応が不均一、不
安定となり再現性のない拡散が生じ、測定値に信
頼性がなくなる等の不具合を生じる。そのため
に、この種の分析方法による分析装置では、反応
用カラムを含むフローラインの気泡の発生や空気
の侵入を確実に検出することが必要であり、この
検出結果に対応して、分析装置を正常な状態に保
たせることが必要である。

このような検出方法として光学的なポイント検
出法が提案されている。この光学的ポイント検出
法は、フローライン中の溶液と気泡との光学的特
性の差、たとえば溶液と空気との屈折率の差に基
づく気泡表面の反射、屈折を利用してフローライ
ン内の溶液状態を検出する方法である。

しかしながら光学的ポイント検出による方法で
は、フローライン中の所望検出位置におけるポイ
ント測光であるため、測光部を気泡が通過したこ
とは検出できても、それを見過した場合には、次
の測光点にこの気泡が達するまでは検出不能とな
る難点があり、反応用カラムを含むフローライン
全般の検出を行なうためには、前記測光部をフロ
ーラインに沿つて移動させ、いわゆるラインスキ
ヤンにより検出する必要がある。また、そのよう
な方法を採用したとしても、バルブ等不透明部分
のように光学測光の困難な所では、検出は不能で
あるばかりでなく、一般に光学的検出部の構成と
しては、受光部と発光部を必要とするのでコスト
高となる等の欠点がある。特に気泡はバルブ等で
侵入することが多いので、この部分および反応用
カラムを含むフローラインでの検出が行なえない
ことは大きな欠点となつている。

さらに、液体クロマトグラフイや空気によりセ
グメント化しないフローインジエクシヨン式分析
方法の分野において、抗体または抗原を固相化し
た担体を用いて、抗原抗体反応を利用し、被測定
抗原あるいは抗体を測定する場合、抗原抗体反応
を起こさせた後、抗体（抗原）を固相化した担体
から反応した被測定抗原（抗体）を解離剤溶液に
より解離させることにより、反応用カラムを再生
使用する方法がある。このような技術は、アフイ
ニテイクロマトグラフイですでに確立されてい
る。

アフイニテイクロマトグラフイでは、一般に固
相担体としてゲル状の粒子を用い、これを円筒状
の反応用カラムに充てんして用いる。また反応用
カラムで抗原抗体反応を起こした被測定抗原（抗
体）を解離させて、次の分析を行なうために解離
剤が用いられる。その方法としてたとえばPHを
2.5あるいは11程度まで変化させる方法、緩衝液
の極性を下げるジオキサンあるいはエチレングラ
イコールを利用する方法、水の構造を破壊し疎水
性相互作用を減少させるカオトロピツクイオンを
利用する方法等がある。

上述のような各種の方法のうちの任意の方法
で、解離液により抗原抗体応を解離させた後は、
反応液で十分に反応用カラム内の解離液を洗い流
す必要がある。これは反応用カラムを再利用して
次の分析時に安定した抗原抗体反応を起させるた
めに必要なことである。そのために、通常は反応
用カラム以後のフローラインに検出器を設け、反
応用緩衝液で解離液を洗い流す際に反応用カラム
以後のフローライン中の溶液の電気伝導度もしく
は抵抗値、PH、屈折率、紫外線による吸収等をモ
ニタリングすることによつて洗浄の状態を把握し
ている。

このような反応用カラム内のモニタリング方法
の欠点は、測定位置が反応用カラム以後であるた
め測定までに時間を要し、時間的損失があること
およびモニタリング用のセルまたは電極が別途必
要となり、分析装置を小形化する場合の障害にな
ること等である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上述したようなフローライン
中に反応用カラムを配した分析装置におけるモニ
タリング方法の前記諸欠点を解消し、反応用カラ
ムを含むフローラインについて溶液の状態や性質
を迅速かつ容易に検知可能で、しかも構成が比較
的簡易なモニタリング装置を提供しようとするも
のである。

〔発明の概要〕

本発明は、上記した種類の分析装置のフローラ
インに沿つて、反応用カラムを挟んで一対の電極
を設け、それら両電極間の抵抗値などを測定し、
その抵抗値の変化を検知することによつて、反応
用カラムを含むフローライン区間をモニタリング
し得るように構成したものである。

すなわち、本発明の反応用カラムを含むフロー
ラインのモニタリング装置は、サンプル中の被測
定物質を固定し得る反応用カラムと、この反応用
カラムを経てサンプルおよび解離液を流すための
フローラインと、このフローラインを経て前記反
応用カラムにサンプルおよび解離液を選択的に導
入するためのサンプル導入手段および解離液導入
手段と、前記フローラインに沿つて前記反応用カ
ラムを挟んで設けた一対の電極とを具え、それら
一対の電極を用いて反応用カラムを含むフローラ
イン区間の抵抗値もしくは電位差を測定すること
により、前記反応用カラムを含むフローライン区
間内の溶液の状態や性質を検知することを特徴と
するものである。

なお、本発明において、溶液の状態や性質と
は、気泡の有無だけでなく溶液の電気伝導度、PH
等を意味するものとする。

上述の本発明装置の構成において、反応用カラ
ムを挟んでフローラインに設けた一対の電極を用
いて、たとえばそれら電極間の抵抗値をモニタリ
ングする場合、電極間の抵抗値は当該電極間の距
離、電極の表面積、および電極間溶液の体積に変
化がないかぎり、その電極間の反応用カラムを含
むフローラインにおける溶液の電解質の種類およ
び濃度で決まる。したがつて、当該電極間の抵抗
値あるいはその区間に流れる溶液の性質に応じて
発生する電位差を測定することによつて、溶液の
電解質の状態、特に濃度が把握できる。これはこ
の種の分析装置を免疫学的な分析に用いて抗原抗
体反応および酵素反応を再現性良く起こさせるた
めに、コントロールまたは把握しなければならな
い要素である。

また溶液の電解質だけでなく、反応用カラムを
含むフローライン内に気泡が発生したりあるいは
空気が侵入すると、溶液が空気によりセグメント
化されて極間が絶縁状態となり、抵抗値がほぼ無
限大となる。また、セグメント化されないまでも
気泡の発生、空気の侵入に伴つて一定容積当り溶
液の体積の変化により、電極間の抵抗値が変化す
ることから、気泡の発生や空気の侵入も容易にモ
ニタリングすることが可能である。

さらに、前記一対の電極の一方をPH電極に構成
すれば、そのPH電極と他方の比較電極間の反応用
カラムを含むフローライン区間における気泡発生
や空気の侵入のモニタリングも可能となるもので
ある。

実施例 １ 第１図は、本発明のモニタリング装置を有する
フローインジエクシヨン式分析装置の一例の構成
を示す。１は注入容器で、この注入容器１からの
フローライン中に、反応用カラム２、その流入口
側および流出口側に設けられかつ制御信号によつ
て切り換え制御される三方弁３，４と、反応用カ
ラム２の下流側に設けた反応検出部５が縦続的に
配置されており、ポンプ６によつて前記注入容器
１内の溶液を反応用カラム２に吸引し、反応検出
部５を経て排液タンク７に排出する構成となつて
いる。

前記注入容器１には、注入制御部８によつて動
作する試薬用シリンジポンプ９，１０およびサン
プル用シリンジポンプ１１により、各試薬容器１
２，１３内の試薬１４，１５およびサンプル容器
１６のサンプル液１７が、選択的に所定量づつ注
入され、液面コントロール用タンク１８を介し
て、一定の液面レベルとなるように供給されてい
る注入容器１内の反応用緩衝液内に導入される。

注入容器１から緩衝液とともに反応用カラム２
に導かれたサンプルおよび試薬は反応を起こし発
色して反応検出部５に流入し、ここで吸光度等の
測定により分析が行われる。

また、測定後は三方弁３，４の操作によりフロ
ーラインを切り換え解離剤用タンク１９内の解離
剤２０を反応用カラム２内に下方からポンプ６に
より吸引して逆流させ、バイパスライン２１を介
して排液タンク７に排出させ得る構成となつてい
る。なお２２は反応用緩衝液タンク、２３はその
タンク２２内の緩衝液２４を液面コントロール用
タンク１８に供給するためのポンプである。

上述の構成において、25〜30は、本発明に実施
するためにフローラインに沿つて設けた複数の電
極のそれぞれを示している。それらの電極２５〜
３０は、たとえば第２図により、具体的な構成例
を後記するように、適当な方法でフローラインを
形成するパイプ内にフローライン内の溶液に対し
接触しうるように設けてある。また、それらの電
極２５〜３０は、少なくとも反応用カラム２の溶
液流入口部および流入口部を含めてフローライン
中の複数個所に配置してある。この実施例では図
示のように、反応用カラム２の流入口部および流
出口部に設けた電極２６，２７、注入容器１の下
端のフローライン端部に設けた電極２５、その注
入容器１の溶液を反応用カラム２等を含えたフロ
ーラインに吸引し、あるいは解離剤２０をバイパ
スライン２１によつて逆方向から反応用カラム１
に吸引するためのポンプ６の両排出口に設けた電
極２８，２９および解離剤用容器１９の解離剤吸
引チユーブの端部に設けた電極３０がそれであ
る。

これらの電極２５〜３０は、それぞれ測定制御
部３１に接続され、測定制御部３１を操作するこ
とによつてそれら電極２５〜３０のうちの任意の
所定のフローライン区間をはさむ位置の一対の電
極を選択し、たとえば交番電圧をその一対の電極
間に印加して、それら電極間のフローライン内の
抵抗値を測定し、その測定結果に応じて三方弁３
を自動制御し得る構成となつている。

このように構成することによつて、たとえば反
応用カラム２の流入口側の三方弁３をはさんで隣
接する電極２５，２６の抵抗値を測定することに
よつて、その抵抗値の変化から、その区間の反応
用緩衝液、サンプルおよび試薬の別、ならびにそ
れら各溶液の混在状態を把握することが可能とな
る。また、その区間に気泡が発生した場合には抵
抗値は著しく増大し、特に侵入した空気層によつ
て流体が分割された場合には、その区間の抵抗値
は、ほぼ無限大を示すので、反応用カラム２によ
つて反応させるには不適当であることを容易に検
知することができる。この実施例においては、そ
の区間の抵抗値が増大したとき、前記三方弁制御
用信号を発生して前記三方弁３をバイパスライン
２１側に自動的切り換え、ついでそのバイパスラ
イン２１をはさんで隣接する電極２５，２９間の
抵抗値を測定し、これら電極２５，２９間の抵抗
値がこれら電極２５，２９間が反応用緩衝液で満
たされた時の抵抗値となるまで反応用緩衝液のみ
を流し、所定の抵抗値となつたとき、前記三方弁
３が旧に復するように自動制御するものである。
従つて反応用カラム２の分析と不適当な状態の溶
液の流入を未然に防止することがきるので、反応
検出部５による測定結果の信頼性は一段と向上
し、制度高く分析することが可能となる。また反
応用カラムに一度気泡が侵入すると、これを除去
するのにきわめて長い時間が掛かるが、本実施例
のようにカラムの上流側で気泡を検知してカラム
をバイパスさせるようにすると、分析時間全体を
短くすることができる。反応検出後に、次の分析
のために反応用カラム２を再生するに際しては、
反応用カラム２の流入口側の三方弁３および流出
口側の三方弁４を、測定部３１からの制御信号も
しくは手操作により解離剤用容器１９内の解離剤
が、前記反応用カラム２を逆流してバイパスライ
ン２１を通り、ポンプ６により排液容器７に排出
するように切り換えれば、反応用カラム２に解離
剤用タンク１９内の電解質濃度の高い解離剤を、
ポンプ６により流すことができるので、反応用カ
ラム２を再生することができる。

この実施例においては、このような場合、三方
弁４をはさんで隣接する電極２７，３０を測定制
御部３１によつて選択し、それら電極２７，３０
間に交番電圧を印加してその区間の抵抗値の変化
を検出することにより、その区間の解離剤の状態
を容易に把握することが可能である。たとえば、
解離剤の変化、その区間での気泡の発生、空気の
侵入等により、抵抗値の変化が検出された場合、
三方弁４を測定制御部３１からの制御信号または
手操作等により、解離剤の流れを検出部５側に切
り換えて反応用カラム２をバイパスさせないよう
にする。電極３０および２８を抵抗電極にして交
番電圧によりそれら電極３０，２８間の三方弁
４、検出部５、ポンプ６を含むフローライン区間
の抵抗値を測定し、この区間に解離剤が満された
時の抵抗値となるまで解離剤を流した後、前記三
方弁４を旧に復して反応用カラム２の方へ流すよ
う制御すればよい。同様に、反応用カラム２をは
さんで隣接する電極２６，２７を用いて、その区
間の抵抗値の変化を測定することにより、当該反
応用カラム２内の溶液の状態を容易に検出するこ
とができる。また、サンプル分析後、解離剤２０
により反応用カラム２内の抗原抗体反応を解離さ
せた後は、反応用カラム２内を反応用緩衝液２４
で反応用カラム２内を洗浄する。この際、電極２
６，２７を用いて反応用カラム２内の洗浄の状態
を監視する。このように、反応用カラム２を挟ん
で設けた一対の電極２６，２７によつて反応用カ
ラム２の洗浄の状態を監視するようにすれば、従
来のように、反応用カラムの下流側に設けた検出
器で監視する場合に比べ、洗浄状態を迅速に把握
することができる。

第２図は、上記の実施例における各電極２５〜
３０中、特に反応用カラム２の流出口部に位置す
る電極２７の構成例を示す断面図であり、その他
の位置における電極についてもほぼこれと同一構
成によつて配置することができる。

同図において、固定相物質としてたとえばアガ
ローズゲルをフイルタ３２により流出しないよう
に充てんした反応用カラム２のクロマト管３３
と、図示しない三方弁４との間のフローラインを
形成するテフロンチユーブ３４の端部に固着した
アダプタ３５とを、耐蝕性でかつ導電性のたとえ
ばステンレスにより形成した電極２７を兼ねるカ
ツプリング３６を中介にして螺合手段により結合
する。当該カツプリング３６は、ほぼ中央部が反
応用カラム２とテフロンチユーブ３４につなぐフ
ローラインの一部となるように形成してあり、こ
の部分が電極２７となる構成となつている。すな
わち、反応用カラム２から流出した溶液は、この
電極２７によつて形成されるフローラインを通つ
てテフロンチユーブ３４に流れ込むようになつて
いる。したがつて、この部分を流れる溶液は、必
ずその電極２７に接触することになる。なお、同
図において、３７はリード線を示す。

実施例 ２ つぎに、第１図の構成によつて、PHをモニタリ
ングする場合の実施例について説明する。

前述の実施例において、反応用緩層液、サンプ
ル、試薬および解離剤は、それぞれ固有のPH値を
持つている。特に解離剤にPH値の高いものや低い
もの、たとえばPH11もしくはPH2.5の解離剤を用
いた場合、そのPH値は反応用緩衝液、サンプルお
よび試薬のそれとは大きく異なる値を示す。よつ
て第１図に２５，２６，２８および３０で示した
電極を指示電極すなわちPH電極として構成し２７
および２９で示した電極を参照電極として用い、
それらPH電極と参照電極の任意の組み合わせを測
定部３１により選択し、選択したPH電極と参照電
極間に発生する電位差からPH値を読み取るように
構成する。このように構成することによつて、測
定部３１により選択した一対をなすPH電極と参照
電極間のフロラインおよびカラム内等の溶液の状
態、たとえば読み取つたPH値からその両電極間の
区間におけるフローラインおよびカラム内の溶液
の種類や性質を容易に把握することが可能とな
る。

しかも、選択したPH電極と参照電極の区間のフ
ローラインあるいは反応用カラム内の溶液が、気
泡の発生もしくは空気の侵入によりセグメント化
していれば、それら両電極間が電気的に遮断され
るので、PH値を読み取り得ない状態となることか
ら、気泡の発生、空気の侵入を容易に検知するこ
とが可能となる。したがつて、この実施例におい
てもさきの実施例と同様に、この種の分析装置の
反応用カラムを含むフローライン全体について、
溶液の状態を迅速にモニタリングすることができ
るので、その検知結果に応じて、それに対処する
ようにさきの実施例の場合と同様の操作によつて
溶液の流れを正常な状態に保たせ得ることが可能
となり、異常な分析データの発生を未然に防ぐこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明によれば、
フローライン中に配置した反応用カラムを用いる
種類の分析装置において、比較的に簡易な構成に
より反応用カラム内の溶液の状態、特に分析後の
洗浄の状態を迅速に把握することができるばかり
ではなく、従来のような光学的手段を用いてない
ので十分小型化し得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、フローインジエクシヨン式分析装置
に本発明を実施した実施例の一例を示す構成図、
第２図は、第１図の実施例におけるフローライン
中に設けた電極の構成例を示す断面図である。 １……注入容器、２……反応用カラム、３，４
……三方弁、５……反応検出部、６，２３……ポ
ンプ、７……排液タンク、８……注入制御部、
９，１０，１１……シリンジポンプ、１８……液
面コントロール用タンク、１９……解離剤用タン
ク、２１……バイパスライン、２２……緩衝液用
タンク、２５〜３０……電極、３１……測定制御
部、３２……フイルタ、３３……クロマト管、３
４……テフロンチユーブ、３５……アダプタ、３
６……カツプリング、３７……リード線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ サンプル中の被測定物質を固定し得る反応用
   カラムと、この反応用カラムを経てサンプルおよ
   び解離液を流すためのフローラインと、このフロ
   ーラインを経て前記反応用カラムにサンプルおよ
   び解離液を選択的に導入するためのサンプル導入
   手段および解離液導入手段と、前記フローライン
   に沿つて前記反応用カラムを挟んで設けた一対の
   電極とを具えることを特徴とする反応用カラムを
   含むフローラインのモニタリング装置。