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全自動流動注射分析器の一般的な原理紹介
日付:2025-08-15読み:0
全自動流動注射分析器の一般的な原理は流動注射分析(FIA)技術に基づいて、サンプルを連続流動のキャリアに注入することによって、サンプルと試薬の混合、反応及び検査の自動化を実現し、その核心原理はサンプル注入、制御分散、タイミング制御及び光学/電気化学検査をカバーし、モジュール化設計とソフトウェア制御を結合して、迅速、正確にマルチパラメータ分析を完成することができる。以下に原理基礎、機器構造、ワークフロー、検査方法、技術優位の5つの方面から紹介を展開する:
原理基礎
流動注射分析(FlowInjectionAnalysis、FIA)はデンマークの学者RuzickaとHansenによって1975年に提案され、その核心は非平衡状態で、液体流中のサンプルと試薬の分散と混合過程を制御することによって定量分析を実現することである。この技術はサンプルを「試料プラグ」の形で連続的に流れるキャリア流(例えば試薬溶液或いは水)に注入し、サンプルは流動中にキャリア流中の試薬と混合、反応し、検出可能な物質を形成し、最終的に検出器を通じて信号変化(例えば吸光度、電極電位など)を測定し、標準曲線法と結合してサンプル濃度を計算する。
けいきこうぞう
全自動流射出分析器は通常、次のモジュールで構成されています。
輸液システム:蠕動ポンプまたは注射ポンプを用いてキャリア流と試薬流を推進する。クリープポンプはローラー押出弾性ポンプ管を通じて負圧吸液を発生し、流速はポンプヘッド回転数、ポンプ管内径と圧縮程度によって決定する、射出ポンプはステッピングモーターを通じてスクリューロッドを駆動し、より安定した流速制御を実現し、高精度の需要シーンに適している。
注入システム:回転注入バルブ(例えば六方弁)を使用して、ある体積のサンプルを正確に負荷流に注入する。サンプリングリングリングリングリングとキャリア/試薬流路との連通状態を回転切換することにより、試料定量採取と注入を完了した。
反応システム:試料と試薬は反応コイル(通常はポリテトラフルオロエチレン管)中で混合して反応する。コイル設計は径方向拡散を増加させ、軸方向拡散を減少させることによって混合効果を最適化すると同時に、サンプルの過度な分散を回避し、反応再現性を確保する。
検出システム:分光光度計などの光学検出器またはイオン選択電極などの電気化学検出器を装備する。光検出器は流通池を通じてサンプルの吸光度変化を測定し、電気化学検出器は電極電位変化を通じて定量分析を実現した。
制御システム:コンピュータと専用ソフトウェアにより機器の自動制御を実現し、流路切替、パラメータ設定、データ収集と処理などの機能を含む。
ワークフロー
キャリア推進:クリープポンプまたは射出ポンプは、キャリア流(水または試薬溶液など)を一定流速でシステムにポンプする。
試料注入:注入バルブは定量試料を「試料プラグ」形式で負荷流に注入し、試料テープを形成する。
混合反応:試料テープは反応コイル中でキャリア中の試薬と混合し、発色反応またはその他の化学反応を起こす。
信号検出:反応後の溶液は流通槽に流入し、検出器は吸光度、電極電位などの信号変化を測定する。
データ処理:コンピュータは標準曲線法に基づいてサンプル濃度を計算し、分析報告書を出力する。
検出方法
光学的検出:
吸光光度法:試料の特定波長光に対する吸収程度(吸光度)を測定することにより定量分析を実現し、総リン、総窒素、アンモニア窒素などのパラメータ測定に広く応用されている。
蛍光法:試料が励起された後に放出される蛍光強度を利用して検査を行い、微量物質分析に適用する。
化学発光法:化学反応による光信号強度を測定することにより測定を実現し、高感度の特徴がある。
電気化学検査:
イオン選択電極法:特定イオンに対する電極の選択的応答を利用して電位変化を測定し、フッ化物などのパラメータ検出に適用する。
ボルタンメトリー:電極電位を制御し、電流変化を測定することにより検出を実現し、重金属イオン分析によく用いられる。
技術上の利点
分析速度が速い:1時間あたり60〜120個のサンプルを分析でき、特殊な場面(例えば廃水S²の測定)で720個のサンプル/時間に達することができる。
精度が高い:相対標準偏差(RSD)は通常1%未満で、再現性に優れている。
試薬消費量が低い:1回の分析に数十〜数百マイクロリットルの試薬しか必要なく、検出コストを著しく低減する。
自動化の程度が高い:モジュール化設計は多チャンネル独立運行をサポートし、総リン、総窒素、アンモニア窒素、揮発フェノールなどの複数のパラメータを同時に測定でき、国家標準方法に合致する。
広範な応用:水質モニタリング、土壌分析、食品検査、環境応急監視などの分野に適用し、携帯型モデル(例えばiFIA 5+)は応急監視車に装備でき、現場の迅速な検査ニーズを満たす。