JPS60115852A - 反応用カラムを含むフロ−ラインのモニタリング装置 - Google Patents

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】 （技術分野） 本発明は、フローインジェクション式分析装固または液
体り［１マドグラフイのように、フローライン中に配置
した反応用カフｌいを用いて、溶液中のサンプルを分析
する分析装置における）［１−ラインおよび反応用カラ
ム内の溶液の性質や状態を検知するモニタ１太ング装置
に関するものである。

〔従来技術〕

液体クロマトグラフィや試お１を空気にＪ、ってレグメ
ント化しないフローインジェクショ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］〜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、空気が侵入したりすることは避ｔ−１
な（づればならない。

もしサンプルを含む液体中に気泡が侵入した状態でフロ
ーラインおよび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、フローラインや反応用カラム内
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［
コーライン中の所望検出位置におけるポイン１〜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
するまでは検出不可能であるため、フローライン全般に
わたって溶液の状態を検出することができない難点があ
り、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って移動させ、いわゆるライン
スキャンにより検出する必要がある。また、そのような
方法を採用したどしても、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８１（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
部分での検出が行なえないことは大きな欠点どなってい
る。

さらに、液体クロマ１〜グラフイや空気によりレグメン
ト化しないフローインジ１クショ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に後、抗体（抗原）を
同相化した担体から反応した被測定抗原（抗体）を解削
剤溶８々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、アフィニ
ティクロマトグラフィーでＪでに確立されている。

アフィニティク１コマトグラフィでは、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ている。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）を解削させて、次
の分析を行なうために解曙剤が用いられる。その方法と
してたとえばＰ）−１を２．５あるいは１１程度まで変
化させる方法、１７？　ｔｉ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Ｈ作用を減少させるカオトロビツ
クイＡンを利用η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、解頭液
により抗原抗体反応を解離させた後は、反応液て゛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［ｌ−ラインに検出器
を設け、反応用緩衝’ａ　’Ｃ＠　ａｄｌ液を洗い流す
際に反応用カラム以後の）（」−ライン中の溶液の電気
伝導度もしくは抵抗値、Ｐｌ−１，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って洗浄の状態を
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
のヒルまたは゛冷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−ライン中に反応
用カラムを配した分析装置にお【フ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
ン全般につぃ゛Ｃ溶液の状態や性質を迅速かつ容易に検
知可能で、しがも構成が一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７１−１−ライン
に沿って、モニタリングの対象とする１メ間をはさむよ
うにそのフローライン内に換数の゛冷極を配置し、フロ
ーライン内の溶液の状態を検知しよ値の変化を検知する
ことによって、反応用カラムを含む所望のフローライン
区間をモニタリングし得るように構成したものである。

刀なわら、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、フローライン中に配置した反応用
カラムを用いてサンプルを分析する分析装置の前記フロ
ーラインに沿う複数箇所に、フローライン内の溶液に接
触しうるようにそれぞれ電極を配置し、それら電極のう
ちの溶液の状態を検知しようとする所望のフローライン
区間をはさむ位置の一対の電極を用いてそのフローライ
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、所望のフローライン
区間または反応用カラム等をはさんでフローライン中に
位置する一対の電極を選択して用い、たどえばそれら電
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、Ｎ極の表面積、および電極間ｆ８
′ａの体積に変化がないかぎり、その電極間の７１］−
ラインまたは反応用カラム内における溶液の電解質の種
類および濃度で決まる。したがって、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って、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（プでなく、）１」−ラインまたは
反応用カラム内に気泡が発生したりあるいは空気が侵入
すると、溶液がフローラインまたは反応用カラム内で空
気によりセグメント化され、それらフローラインまたは
反応用カラムの両端の電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、空気の侵入に伴ってフローラインあるい
は反応用カラムの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がら、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ｑ能である。

さらに、前記一対の電極の一方をＰＨ電極に構成Ｊれば
、フローラインにおけるＰＨ電極の配置位胃の各ポイン
１〜のＰ　Ｈを測定し得るだけではなく、そのＰ　Ｉ−
（電極と他方の仕較電極間のフローライン１メ間ｔこお
ける気泡発生や空気の侵入のモニタリングｂ可ｔＩシと
イｊるものである。

〔実施例１〕 ８１′！１図は、本発明のモニタリング装置を有するフ
［１−インジェクション式分析装置の一例の構成を承？
ｌｏ１は注入容器で、この注入容器１がらの７１１−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っ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によって
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に排出りる構成となっＣ
いる。

前記注入容器１には、注入制御部８にＪ、って動作する
試薬用シリンジポンプ９，１ｏおよびサンプル用シリン
ジポンプ１１により、各試薬容器１２．１３内の試薬１
４．１５およびサンプル容器］６のリンプル液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７８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Ｍ新液内に導入される。

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、ここで吸光磨等の測定により分析が行わ
れる。

また、測定後は三方弁３，７Ｉの操作にＪ：リフ（」−
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を介してツノＬ液タンク７
に排出ざｔ！得る構成となっている。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′ａ２４
を液面コントロール用タンク１８に供給するだめのポン
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っ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つるように設けである。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Ｂ１０部を含めてフローライン
中の複数個所に配置しである。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ｇｉ２５、その注入容器１の溶液を反応用
カラム２等を含めたフローラインに吸引し、あるいは解
ＨＩ剤２０をバイパスライン２１によって逆り向から反
応用カラム１に吸引するためのポンプ６の両ｔＪＦ出口
に設けた電極２８．２９および解離剤用容器１９内の解
離剤吸込チコーブの端部に段重］た電Ｆｉ３０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ってそれ
ら電極２５〜３０のうちの任意の所定のフ［］−ライン
区間をはさむ位置の一対の′ｔ２ｉ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［１−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っている。

このように構成することによってまたとえば反応用カラ
ム２の流入口側の三方弁３をはさ／υｉｌ’　ＦｊＪ接
する電極２５．２６間の抵抗値を測定することにＪ、っ
て、その抵抗値の変化から、その区間の反応用Ｍ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って流体が分割され
た場合には、その区間の抵抗値は、はぼ無限大を示りの
で、反応用カラム２によってｊン１心８する＋Ｊ　＋Ｊ
不溺当Ｃあることを容易に検知１ろことかＣさる。この
実施例においては、その区間の抵抗ｆ＋ｆｉか増大した
とき、前記三方弁制御用信）Ｃ（！−介午しＣ前記Ｅ　
ｉ５弁３をバイパスライン２１仰ｊに自動的切り換え、
ついでそのバイパスライン２１をはさんひ隣接り−る電
Ｊｆｉ　２５，２９間の抵抗値を測定し、これら′１°
ｈ極２’、＋、２り間の抵抗値がこれら電極２ｂ、へ〕
間か反応用緩衝液で満たされた時の抵抗値と／、するま
−ＣＩＱ応用緩衝液のみを流し、所定の抵抗値と／７つ
だとき、前記三方弁３が旧に復するように自動制御Ｊる
ものひある。従って反応用カラム２に分析と不）凶当４
丁状態の溶液の流入を未然に防止りることがでいるのＣ
１反応検出部５による測定結果の（Ｍ　ｌ・Ｉｉ　１／
口、ト」と向上し、精度高く分析することが用能と４ｆ
る１、また反応用カラムに一度気泡か（９人りるど、こ
れを除去するのにきわめて長い１１、目１１１が掛かる
が、本実施例のＪ、うにカラムの上流Ｉｔｌｌｌ　′Ｃ
気泡を検知し−（カラムをバイパスさせるように（Ｊる
ど、分析時間令体を知くすることができる。

陵応検出後に、次の分析のために反応用カラム２をρＪ
生するに際して（１、反応用カラム２の流入１］側の三
方弁３　Ｊ＞よび流出「Ｊ側の二ｌｊ　フｒ　４を、１
ｌｌｌｌ定部３１からの制御伯丹もしくは」操イ′１に
より解〜１剤用容器１９内の前頭１剤が、前記反応用Ｉ
Ｊラム２を逆流してバイパスライン２１を通り、ポンプ
６にＪ、り排液容器７に４ノ＋出するようにｕＪり換え
れば、反応用カラム２に解離剤用タンク１９内のめ電解
質ｊ麹用の高い解離剤を、ポンプ６により流りことかで
きるので、反応用カラム２を再〈トすることができる。

この実施例においＣ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ｆｆ１ｌ＋定制御部
３１によっ−Ｃ選択し、それら電極２７，３０ｕ↓１に
交番電圧を印加してその区間の抵抗値の変化を検出部る
ことにより、その区間の解離剤の状態を容易に把握づ−
ることが可能である。たとえば、解回剤の変化、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
御イハ号または手操作等にＪ：す、前向１剤の流れを検
出部す側に切り換えＣ反応用カラム２をバイパスさびる
ようにする。電極３゜ｄ５よび２８を対抗電極にして交
番電圧によりそれら電４４ｉ　３０，２９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ｗＩｌｌｌｌＩ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。

第２図は、−１−記の実施例にＪ５　Ｌプる各電極２５
〜３０中、特に反応用カラム２の流出口部に位置する電
（Φ２７の構成例を示づ断面図であり、その他の位置に
お＋ｊる電極につい−Ｃもほぼこれと同一構成によって
配置づることができる。

同図において、固定相物質としてたとえばアガ［１−ス
゛ゲルをフィルタ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［］ンヂュー
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
を兼ねるカップリング３６を中介にして螺合手段により
結合する。当該カップリング３６は、はぼ中央部が反応
用カラム２とテフロンチューブ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２
７となる構成どなっている。すなわち、反応用カシｌｘ
　２から流出した溶液は、この電極２７ににって形成さ
れるフローラインを通ってデフ１コンチコーブ３４に流
れ込むようになっている。したがつＣ１この部分を流れ
る溶液は、必ずその電極２７に接触り−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図の構成によって、Ｐ　Ｈ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１反応用緩衝液、サンプル、試薬
および解離剤は、それぞれ固有のＰ　Ｈ値を持っている
。特に解離剤にＰ　Ｈ伯の高いものや低いもの、たとえ
ばＰＩ−１１１もしくはＰＨ２，５の前頭剤を用いた場
合、その［〕Ｈ値は反応用緩衝液、４ノンプルおよび試
薬のそれとは大きく異なる値を示づ。よって第１図に２
５．２６．２７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、２８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っ
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、
たとえば読み取ったＰＨ値からその両電極間の区間にお
（）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、３双択したＰ　Ｈ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レグメン１〜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、Ｐ　Ｈ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づることが可能となる。したがって
、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って溶液の流れを
正常な状態に保たせ得ることか可能となり、異常な分析
テ′−夕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１＼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分析装置全体の
フローライン内おＪ、ひ反応用カラム内の溶液の状態を
迅速に把ＩＲすることか６（能であり、しかもフローラ
イン中に配置＾“Ｊる７１ｉ極をフローライン中の適当
な所望の（ｉ’ｉ　”Ｎそれぞれ設けることによって、
フローライン中の所望の区間を単位に溶液の状態を検知
することか（・きるばかりてはなく、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。

また、たとえば第１図のように、反応用カラム２と反応
検出部５に対してバイパスライン２１を備えたフローイ
ンジェクション式分析装置に実施した場合、バイパスラ
イン２１への切り換え用三方弁３を含む反応用カラムへ
の流入路をなすフローライン区間の両端に配置した二個
の電極を用いて、その区間のフローライン内の抵抗値の
変化を検知り′ることにより、事前に分析に不適当な状
態の溶液を気泡などとともにバイパスライン２１側に排
出し、あるいは分析装置を一時停止させることも可能と
なり、これらの操作を自動的に行なわ°ぜることも容易
であるから、再現性のない拡散によって引き起こされる
再現性のないクロマトビークおよび不正確なデータ取り
を未然に防止することが可能な、この種の分析装置の提
供に大きく寄与し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、フローインジェクショ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・・・フィルタ３３・・・クロ
マト管　３４・・・テフロンチコーブ３５・・・アダプ
タ　３６・・・カップリング３７・・・リード線。 第１図 第２紘１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、フローライン中に配置した反応用カラムを用いてサ
   ンプルを分析する分析装置の前記フ［１−ラインに沿う
   複数箇所に、フローライン内の溶液に接触しうるように
   それぞれ電極を配冒し、それら電極のうちの溶液の状態
   を検知しようとする所望のフローライン区間をはさむ位
   置の一対の電極を用いてその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、前記フローライ
   ン区間内の溶液の性質および／または状態を検知するこ
   とを特徴とづ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。