特許 6982476 フローインジェクション分析方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6982476

(24)【登録日】2021年11月24日

(45)【発行日】2021年12月17日

(54)【発明の名称】フローインジェクション分析方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 33/18 20060101AFI20211206BHJP

   C02F 1/00 20060101ALN20211206BHJP

【ＦＩ】

   G01N33/18 106A

   !C02F1/00 V

【請求項の数】9

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-227725(P2017-227725)

(22)【出願日】2017年11月28日

(65)【公開番号】特開2019-95410(P2019-95410A)

(43)【公開日】2019年6月20日

【審査請求日】2020年7月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004400

【氏名又は名称】オルガノ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】517415849

【氏名又は名称】株式会社アクア・ラボ

(74)【代理人】

【識別番号】100123788

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 昭夫

(74)【代理人】

【識別番号】100127454

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 雅昭

(72)【発明者】

【氏名】高橋 一重

(72)【発明者】

【氏名】菅原 広

(72)【発明者】

【氏名】島田 勝久

【審査官】 草川 貴史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−００８１１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−０６０２５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１７０５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１０７２４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３３８０９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５２４０７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ３３／１８

Ｇ０１Ｎ １／００−１／４４

Ｃ０２Ｆ １／００

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

連続した液体の流れを反応コイル内に形成し、前記反応コイルにおける試薬との反応に基づいて試料液中の目的物質を連続的に定量するフローインジェクション分析方法であって、
キャリア液が流れる前記反応コイルに対してサンプリング弁を用いて前記試料液を導入することを繰り返すことによって前記目的物質の定量を繰り返し実行し、
前記繰り返し実行における、前記サンプリング弁によって前記試料液を前記キャリア液に導入していない期間に対応して、前記試薬の前記反応コイルへの供給を中断し、
前記試薬の前記反応コイルへの供給を中断している期間において、前記試薬の供給に用いるポンプ及び配管を介して、前記試薬に代えて前記試薬以外の液を供給する、フローインジェクション分析方法。

【請求項2】

前記試薬を前記反応コイルに供給している期間を第１の期間とし前記試薬の前記反応コイルへの供給を中断している期間を第２の期間として、前記試料液の導入から前記試薬との反応が完結して定量が終わるまでに要する時間と、前記第２の期間から前記第１の期間への切り替えに伴って系が安定するために要する時間との和が、前記繰り返し実行における前記試料液の導入の間隔よりも短いときに、前記試薬の前記反応コイルへの供給を中断する、請求項１に記載のフローインジェクション分析方法。

【請求項3】

前記試料液は水処理システムからのオンライン接続で得られる水である、請求項１または２に記載のフローインジェクション分析方法。

【請求項4】

前記試薬を調製後、前記試薬の少なくとも１つを冷蔵する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のフローインジェクション分析方法。

【請求項5】

連続した液体の流れを反応コイル内に形成し、前記反応コイルにおける試薬との反応に基づいて試料液中の目的物質を連続的に定量するフローインジェクション分析装置であって、
前記反応コイルに向けて流れるキャリア液に対して一定量の前記試料液を注入するサンプリング弁と、
前記サンプリング弁と前記反応コイルの間の位置において、前記試料液が注入されたキャリア液に試薬を添加する添加手段と、
前記試料液の前記キャリア液への注入を繰り返すように前記サンプリング弁を制御し、前記サンプリング弁によって前記試料液が前記キャリア液に注入されていない期間に対応して前記試薬の添加を中断するように前記添加手段を制御する制御手段と、
を有するフローインジェクション分析装置。

【請求項6】

前記添加手段は、前記試薬を貯える貯槽と、前記貯槽と前記試薬以外の液の供給源との一方を選択する弁と、前記弁で選択された液を送液するポンプとを備え、前記弁は前記制御手段によって制御される、請求項５に記載のフローインジェクション分析装置。

【請求項7】

前記制御手段は、前記試薬を添加する期間を第１の期間とし前記試薬の添加を中断している期間を第２の期間として、前記試料液の注入から前記試薬との反応が完結して定量が終わるまでに要する時間と、前記第２の期間から前記第１の期間への切り替えに伴って系が安定するために要する時間との和が、前記試料液の繰り返しての注入の間隔よりも短いときに、前記試薬の前記反応コイルへの供給を中断する、請求項５または６に記載のフローインジェクション分析装置。

【請求項8】

水処理システムにオンライン接続され、前記水処理システムから得られる水を前記試料液として前記目的物質の定量を行う、請求項５乃至７のいずれか１項に記載のフローインジェクション分析装置。

【請求項9】

前記試薬を冷却する冷却手段をさらに備える、請求項５乃至８のいずれか１項に記載のフローインジェクション分析装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、フローインジェクション分析（ＦＩＡ；flow injection analysis）方法及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

液体の連続した流れを細い管の中に形成し、そこに試料液を注入して試薬との反応を生じさせ、管の二次側において反応生成物濃度などを測定するフローインジェクション分析は、試料液中の目的物質の定量分析などに広く用いられている。反応が起きる場である細い管は、一般に反応コイルと呼ばれる。一般的なフローインジェクション装置では、連続的なキャリア液の流れの一部を試料液で置き換えるようにキャリア液に試料液を注入し、これとは別に用意された試薬液を連続的にキャリア液に混合して反応コイル内に導き、反応コイル内で試薬と目的物質とを反応させる構成となっている。例えば特許文献１は、試料水中の微量の尿素濃度の連続的にモニタリングするために、ジアセチルモノオキシムによる比色法による分析をフローインジェクション分析により実施することを開示している。

【0003】

ジアセチルモノオキシムを用いた比色法による定量は、尿素の定量法としてはよく知られたものであり、例えば衛生試験法（非特許文献１）において記載されている。ジアセチルモノオキシムを用いる比色法では、反応を促進するなどの目的で他の試薬（例えば、アンチピリン＋硫酸溶液、塩酸セミカルバジド水溶液、塩化マンガン＋硝酸カリウムの水溶液、リン酸二水素ナトリウム＋硫酸溶液など）を併用することができる。アンチピリンを併用する場合には、ジアセチルモノオキシムを酢酸溶液に溶解させてジアセチルモノオキシム酢酸溶液を調製し、アンチピリン（１，５−ジメチル−２−フェニル−３−ピラゾロン）を例えば硫酸に溶解させてアンチピリン含有試薬液を調製し、試料水に対してジアセチルモノオキシム酢酸溶液とアンリピリン含有試薬液とを順次混合し、波長４６０ｎｍ付近での吸光度を測定し、標準液との対照によって定量を行う。ジアセチルモノオキシムを用いた比色法による尿素の定量方法は、元来は例えばプール水や公衆浴場水における尿素の定量を目指して意図されたものであるが、この方法に特許文献１に記載されるようにフローインジェクション分析を適用して吸光度を測定することにより、ｐｐｂ以下から数ｐｐｍの濃度範囲で連続的に尿素を定量することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００−３３８０９９号公報

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】日本薬学会編、衛生試験法・注解１９９０．４．１．２．３（１３）１（１９９０年版第４刷付追補（１９９５）、ｐ１０２８）、１９９５年

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

フローインジェクション分析を用いて目的物質をオンラインで連続的に定量する場合を考える。この場合、一定の時間間隔で試料液中の目的物質の定量を行うことになる。フローインジェクション法の特徴として、試薬量が少なくて済むということが挙げられるが、長期間、例えば数週間あるいは数ヶ月にわたって連続的に定量を行う場合には、期間全体を通して消費される試薬の量は膨大なものとなる。フローインジェクション分析により連続的に定量を行う場合に消費される試薬量を低減することが求められている。試薬液の流量が仮に０．５ｍＬ／分であったとしても１日に消費される試薬液は７２０ｍＬであり、１ヶ月であれば２０Ｌを超えるものとなる。

【0007】

本発明の目的は、目的物質を連続的に定量するときに消費される試薬量を低減することができるフローインジェクション分析方法及び装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のフローインジェクション分析方法は、連続した液体の流れを反応コイル内に形成し、反応コイルにおける試薬との反応に基づいて試料液中の目的物質を連続的に定量するフローインジェクション分析方法であって、キャリア液が流れる反応コイルに対する試料液の導入を繰り返すことによって目的物質の定量を繰り返し実行し、繰り返し実行における目的物質の定量を行っていない期間に対応して、試薬の反応コイルへの供給を中断する。

【0009】

本発明のフローインジェクション分析装置は、連続した液体の流れを反応コイル内に形成し、反応コイルにおける試薬との反応に基づいて試料液中の目的物質を連続的に定量するフローインジェクション分析装置であって、反応コイルに向けて流れるキャリア液に対して一定量の試料液を注入するサンプリング弁と、サンプリング弁と反応コイルの間の位置において、試料液が注入されたキャリア液に試薬を添加する添加手段と、試料液のキャリア水への注入を繰り返すようにサンプリング弁を制御し、サンプリング弁によって試料液がキャリア水に注入されていない期間に対応して試薬の添加を中断するように添加手段を制御する制御手段と、を有する。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、フローインジェクション分析において、キャリア液に対する試料液の注入を繰り返すことによって目的物質の定量を繰り返し実行し、試料液中の目的物質の連続的な定量を行う際に、目的物質の定量を行っていない期間に対応して試薬の供給を中断することにより、試薬を連続して供給する場合と比べ、定量精度などを低下させることなく全体としての試薬の消費量を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施の一形態のフローインジェクション分析装置の構成を示す図である。

【図2】試薬削減時間を説明する図である。

【図3】実施例１における通水日数とピーク強度との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の一形態のフローインジェクション分析（ＦＩＡ）装置の構成を示している。ここでは、純水製造に用いる原水、あるいは純水を試料液とし、この試料液（ここでは水であるので試料水ともいえる）に含まれる微量の尿素を目的物質としてオンラインで連続的に定量する場合を例に挙げて、使用する試薬量を削減できる本発明を説明する。もちろん、本発明が定量対象とする目的物質は尿素に限られるものではなく、目的物質を含む試料液も水に限られるものではない。例えば本実施形態のＦＩＡ装置は、何らかの水処理システム（純水製造装置も水処理システムの一種であるといえる）に接続して水処理システムからの水を測定対象とすることができる。

【0013】

図１に示されるように、純水製造に用いる原水のライン２０が設けられており、このライン２０では、原水がポンプＰ０によって送水される。原水のライン２０から分岐する試料水配管２１が設けられている。試料水配管２１は、原水から分岐した試料水の配管であり、試料水配管２１の先端は、サンプリング弁１０（インジェクター、インジェクション弁ともいう）に接続している。サンプリング弁１０の詳細は後述する。サンプリング弁１０を含めてサンプリング弁１０から下流の部分は、フローインジェクション分析（ＦＩＡ）装置としての構成を有して実際に尿素の定量に関わる部分となる。後述するようにサンプリング弁１０にはポンプＰ４が接続しているが、尿素を連続的に定量するために、開閉弁２２は常時開とされ、ポンプＰ４は常時駆動される。これにより試料水配管２１には試料水が常時流れることになる。

【0014】

次に、サンプリング弁１０について説明する。サンプリング弁１０は、ＦＩＡ法において一般的に用いられる構成のものであり、六方弁１１とサンプルループ１２とを備えている。六方弁１１は、図示丸付き数字で示される６個のポートを備えている。試料水配管２１はポート２に接続している。また、キャリア液（ここではキャリア水）が供給される配管２３がポート６に接続し、ポンプＰ４を介して試料水を排水するための配管２５がポート３に接続している。ポート１とポート４との間には、所定容量の試料水を採取するためのサンプルループ１２が接続している。ポート５には、サンプリング弁１１の出口となる配管２４の一端が接続している。キャリア水は、尿素を実質含まない水であり、例えば純水である。キャリア水は、配管１９を介してポンプＰ１に供給され、ポンプＰ１から配管２３を介してポート６に向けて送液されている。

【0015】

六方弁１１においてポートＸとポートＹとが連通することを（Ｘ−Ｙ）と表すこととすると、六方弁１１は、（１−２）、（３−４）、（５−６）である第１の状態と、（２−３）、（４−５）、（６−１）である第２の状態とを切り替えられるようになっている。図１において、第１の状態でのポート間の接続関係は実線で示され、第２の状態でのポート間の接続は点線で示されている。第１の状態においてキャリア水は、配管２３→ポート６→ポート５→配管２４と流れてサンプリング弁１０から下流側に流出する。試料水は、試料水配管２１→ポート２→ポート１→サンプルループ１２→ポート４→ポート３と流れて配管２５から排出される。この第１の状態から第２の状態に切り替わると、試料水は、試料水配管２１→ポート２→ポート３と流れて配管２５から排出され、また、キャリア水は、配管２３→ポート６→ポート１→サンプルループ１２→ポート４→ポート５→配管２４と流れ、下流側へ流出する。このとき、第１の状態であったときに既に流入してサンプルループ１２内を満たしている試料水は、キャリア水に先立ってポート５から配管２４へと流れ込み、サンプリング弁１０の下流側へと流れる。配管２４に流れる試料水の体積は、サンプルループ１２によって規定される。したがって、第１の状態と第２の状態とを繰り返し切り替えることによって（例えば六方弁１１を図示矢印方向に回転することによって）、所定容量の試料水を繰り返して配管２４に送り込むことができる。第１の状態と第２の状態との切り替えは、後述する反応に必要な滞留時間、検出器３２で尿素が検出されるまでの時間を考慮して、所定の時間ごとに行うことができる。また、検出器３２に導入した試料水が検出器３２から排出されたことを検知して切り替えを行うこともできる。このように、第１の状態と第２の状態との切り替えを自動的に行うようにすることで、尿素を連続的に定量することができる。

【0016】

この装置では、ジアセチルモノオキシムを用いる比色法による尿素の定量に対してＦＩＡ法を適用する。そのため、尿素の定量に用いる反応試薬として、ジアセチルモノオキシム酢酸溶液（以下、試薬Ａともいう）とアンチピリン含有試薬液（以下、試薬Ｂともいう）を使用する。ここではジアセチルモノオキシムと併用される試薬としてアンチピリン含有試薬液を用いる場合を説明するが、ジアセチルモノオキシムと併用される試薬はアンチピリン含有試薬液に限定されるものではない。試薬Ａ及び試薬Ｂは、それぞれ、貯槽４１，４２に貯えられる。

【0017】

本発明者らは、これらの試薬を調製後、尿素の連続定量のために長期間（例えば数日間以上）にわたって室温に保持した場合に吸光度測定でのピーク強度が低下すること、及び、このピーク強度の低下は試薬（特に試薬Ｂ）を冷蔵することにより防ぐことができることを見出している。安定した定量を行うためには吸光度測定でのピーク強度が低下しないことが好ましいので、本実施形態のＦＩＡ装置では、貯槽４１，４２を冷蔵部４０内に設けている。試薬Ａはジアセチルモノオキシムを酢酸溶液に溶解させて調製されるが、冷蔵部４０を設ける場合には、調製自体を貯槽４１で行う、あるいは、試薬Ａをその調製後、貯槽４１に貯えるようにする。同様に、試薬Ｂは、アンチピリンを例えば硫酸に溶解させて調製されるが、調製自体を貯槽４２で行う、あるいは、試薬Ｂをその調製後、貯槽４２に貯えるようにする。冷蔵部４０は、貯槽４１，４２を遮光するとともに、貯槽４１，４２を冷却し、これによって、貯槽４１，４２内の試薬Ａ、試薬Ｂの温度を２０℃以下、好ましくは３℃以上２０℃以下、より好ましくは５℃以上１５℃以下に維持する。なお、試薬Ａを貯える貯槽４１については、遮光保管できるものであれば、必ずしも冷蔵部４０内に配置する必要はない。試薬の冷蔵温度は、５℃未満であっても、試薬において結晶の析出が生じなければ差し支えない。衛生試験法（非特許文献１）には、アンチピリンを硫酸に溶解させたアンチピリン硫酸溶液について、褐色瓶に保管すれば２〜３箇月は使用できることと、結晶が析出し室温に戻しても再溶解しないため冷蔵保管は適さないこととが記載されているが、本発明者らは、衛生試験法にしたがって調整されたアンチピリン硫酸溶液は３℃でも結晶化しないことを実験により確認した。

【0018】

配管２４には、貯槽４１に貯えられた試薬Ａが供給されて配管２４内を流れる液体に試薬Ａを混合する混合部４３と、貯槽４２に貯えられた試薬Ｂが供給されて配管２４内を流れる液体に試薬Ｂを混合する混合部４４とが設けられている。混合部それぞれ、試薬Ａ、試薬Ｂを配管２４内の液体の流れに対して均一に混合する機能を有する。配管２４の他端は、反応恒温槽３０内に設けられた反応コイル３１の入口に接続している。反応コイル３１は、その内部においてアンチピリンの存在下での尿素とジアセチルモノオキシムとによる発色反応を起こさせるものであり、その長さと反応コイル３１の内部での流速とは、反応に必要な滞留時間に応じて適宜に選択される。反応恒温槽３０は、反応コイル３１を反応に適した温度まで昇温するものであって、例えば、５０℃以上１５０℃以下、好ましくは９０℃以上１２０℃以下の温度に反応コイル３１を加熱する。

【0019】

反応コイル３１の末端すなわち出口には、反応コイル３１から流れ出る液を対象として、発色反応によって液中に生じた発色の吸光度を測定するための検出器３２が設けられている。検出器３２によって、例えば、波長４６０ｎｍ付近での吸光度のピーク強度あるいはピーク面積を求める。キャリア水が流れているときの吸光度をベースラインとし、尿素濃度が既知の標準液に対する吸光度から検量線を求めることにより、試料水に対する吸光度から試料水での尿素の濃度を求めることができる。検出器３２の出口には、ポンプＰ１からサンプリング弁１０、配管２４及び反応コイル３１を経て検出器３２に至る管路に対して背圧を与える背圧コイル３３が設けられている。検出器３２の出口と背圧コイル３３の入口との間の位置に対し、圧力計ＰＩが接続している。背圧コイル３３の出口から、このＦＩＡ装置の排液が流出する。

【0020】

このＦＩＡ装置では、サンプリング弁１０によってキャリア液に対して試料水を反復して注入することにより、連続した液体の流れ（キャリア水または試料水の流れ）が反応コイル３１内に形成されるとともに、試料水が反応コイル３１に繰り返し導入されることになる。反応コイル３１では尿素と試薬Ａ及び試薬Ｂとの反応が生じており、この反応生成物による吸光度の変化を測定することで、試料水中の尿素を連続的に定量することができる。

【0021】

従来のＦＩＡ装置であれば、貯槽４１，４２にそれぞれ貯えられている試薬Ａ及び試薬Ｂは、試薬液として、常時、一定の流量で、連続して配管２４内のキャリア水の流れに供給される。試薬液としての設定流量が０．５ｍＬ／分であっても、１日当たりに換算すれば７２０ｍＬが消費されることになる。ところで、オンラインでの目的物質（ここでは尿素）の連続定量では、一般に、一定の測定間隔時間（例えば、６０分）ごとにサンプリング弁１０によって一定体積の試料水を取り込み、定量操作を行っている。したがって、測定間隔時間の１周期の中には、試料水がサンプリング弁１０よりもＦＩＡ装置としての下流側の部分には存在しない期間がある。この期間は、定量操作を行っていないので、試薬の供給を停止しても構わない期間であるといえる。

【0022】

そこで本実施形態のＦＩＡ装置では、尿素の定量を繰り返し実行しているときに、この繰り返しにおいて尿素の定量を行っていない期間に対応して、試薬Ａ及び試薬Ｂの供給を中断する。これにより、長期間にわたって連続的に試料水中の尿素の定量を行う場合において、試薬Ａ及び試薬Ｂの消費量を削減する。試薬Ａ及び試薬Ｂの消費量が削減するということは、調製されて貯槽４１，４２に貯えられる試薬量が従来の装置と同じであれば、従来の装置に比べて貯槽４１，４２での試薬Ａ及び試薬Ｂが貯えられる期間が長くなることを意味する。このように長期間にわたって各試薬を貯槽４１，４２に保管しなければならないから、試薬の劣化を防ぐために、上述したように冷蔵部４０の内部に貯槽４１，４２を配置することが特に好ましい。以下の説明において、各試薬を反応コイル３１に供給している期間、より具体的には混合部４３，４４を介して各試薬を供給する期間を第１の期間とし、各試薬の反応コイル３１への供給を中断している期間、より具体的には混合部４３，４４を介した各試薬の供給を停止している期間を第２の期間とする。

【0023】

次に、試薬Ａ及び試薬Ｂの供給を中断するための構成の一例について説明する。試薬Ａ及び試薬Ｂの供給を中断した場合、配管２４を流れる液体に対して混合部４３，４４でこれらの試薬が合流しないとすると、その分、反応コイル３１に流れ込む液体の流量が減少し、反応コイル３１での流れの状態が変化して、装置全体の安定度が損なわれたり、定量精度に悪影響を与えたりする恐れがある。また、単純にポンプＰ２，Ｐ３を停止して試薬Ａ及び試薬Ｂの供給を停止しただけでは、これらの試薬がポンプＰ２，Ｐ３や配管２６，２７の中に溜まり続けることとなる。これらの溜まり続けた試薬は、試薬Ａ及び試薬Ｂの供給を再開したときの定量精度に悪影響を及ぼす恐れがある。そこで本実施形態では、試薬の供給を中断している第２の期間において、反応コイル３１での流量が変化しないように、またポンプＰ２，Ｐ３や配管２６，２７の中に試薬が滞留しないように、供給を中断していなかったならば配管２４に供給されたであろう試薬の流量（言い換えれば第１の期間における試薬の流量）と同じ流量のキャリア水を、各試薬の代わりに、混合部４３，４４を介して配管２４に供給する。そのため図１に示す装置では、試薬Ａとキャリア水とを切り替えるための三方弁５５と、試薬Ｂとキャリア水とを切り替えるための三方弁５６が設けられている。三方弁５５，５６の各々は、１つの共通ポートと２つの供給ポートとを備えており、２つの供給ポートのいずれかを選択して選択された供給ポートに供給された液体を共通ポートから排出できるようにしたものである。貯槽４１，４２、三方弁５５，５６、ポンプＰ２，Ｐ３によって添加手段が構成されている。定量精度や装置の安定度への影響が少ないのであれば、第２の期間において配管２６，２７を介して混合部４３，４４に流れるキャリア水の流量は、第１の期間での流量と異なっていてもよい。

【0024】

キャリア水をポンプＰ１に供給する配管１９から分岐して配管５１が設けられており、配管５１の先端には開閉弁５２が設けられている。開閉弁５２の出口には配管５３が接続し、配管５３から配管５４が分岐している。配管５３，５４は、それぞれ、三方弁５５，５６に対してキャリア水を供給するためのものである。三方弁５５の２つの供給ポートのうち、一方の供給ポートは配管５３に接続し、他方の供給ポートは配管４５を介して試薬Ａの貯槽４１に接続している。三方弁５５の共通ポートは、配管２６を介して混合部４３に接続し、配管２６には、試薬Ａについて規定された流量で常時稼動するポンプＰ２が設けられている。同様に、三方弁５６の２つの供給ポートのうち、一方の供給ポートは配管５４に接続し、他方の供給ポートは配管４６を介して試薬Ｂの貯槽４２に接続している。三方弁５６の共通ポートは、配管２７を介して混合部４４に接続し、配管２７には、試薬Ｂについて規定された流量で常時稼動するポンプＰ３が設けられている。

【0025】

さらにこのＦＩＡ装置には、サンプリング弁１０、開閉弁５２及び三方弁５５，５６を制御する制御部５０が設けられている。制御部５０は、制御手段に対応するものであって、各試薬の供給を行う第１の期間において、開閉弁５２を閉じるとともに、三方弁５５，５６がそれぞれ試薬Ａ及び試薬Ｂの供給ポートを選択するように制御を行う。また制御部５０は、各試薬の供給を中断する第２の期間において、開閉弁５２を開けるとともに、三方弁５５，５６がいずれもキャリア水の供給ポートを選択するように制御を行う。その結果、試薬Ａは、第１の期間において、三方弁５５及びポンプＰ２を介して所定の流量で混合部４３に給送され、混合部４３においてキャリア水に混合される。第２の期間においては、三方弁５５からポンプＰ２を経て混合部４３にキャリア水が給送されるが、ポンプＰ２は規定の流量で常時稼動しているので、第１の期間中に混合部４３に供給されていた試薬Ａと同じ流量でキャリア水が混合部４３に送られることになり、このキャリア水が、配管２４内の液体すなわちキャリア水に対して追加供給されることになる。同様に、試薬Ｂは、第１の期間において、三方弁５６及びポンプＰ３を介して所定の流量で混合部４４に給送されてキャリア水に混合される。第２の期間においては、第１の期間中に混合部４４に供給されていた試薬Ｂと同じ流量で三方弁５６からポンプＰ３を経て混合部４４にキャリア水が給送され、このキャリア水が、配管２４内のキャリア水に対して追加供給される。このようにして本実施形態のＦＩＡ装置では、各試薬の供給を行う第１の期間と試薬の供給を行わない第２の期間との間で反応コイル３１を流れる液体の流量が変化しないこととなる。本実施形態では三方弁５５，５６にキャリア水が供給されているが、キャリア水とは別のラインでキャリア水と同等の水質の液を貯える貯槽を設置し、この貯槽内の液を三方弁５５，５６に対し試薬の代わりに追加供給してもよい。要は、第２の期間において、試薬以外の液がポンプＰ２，Ｐ３及び配管２６，２７を介して混合部４３，４４に供給されるようになっていればよい。

【0026】

ここでどのようなタイミングで試薬Ａ及び試薬Ｂの供給を中断するかを説明する。ＦＩＡ法により繰り返して定量を行う場合、サンプリング弁１０を上述した第１の状態から第２の状態に切り替えることにより、サンプリング弁１０のサンプルループ１２内に既にあった試料水が配管２４に流れ始めてから、試料水や反応生成物が検出器３２から完全に排出されるまでの期間は、目的物質の定量のために必要な期間であり、この１サイクルを１サイクル測定時間と呼ぶ。１サイクル測定時間は、測定間隔時間とは独立して、装置の構成や寸法、目的物質と試薬との組み合わせ、流量設定値などによって自ずと定まる値である。試薬の供給を中断しない場合であっても、原則として、１サイクル測定時間よりも測定間隔時間を短くすることはできない。１サイクル測定時間の期間中は、試薬Ａ及び試薬Ｂを供給し続ける必要がある。また、各試薬の供給を中断していた状態から各試薬の供給を再開したとき、直ちに試料水の定量を行うことはできず、ＦＩＡ装置内の状態が安定するまで待つ必要がある。各試薬の供給を再開してから装置内の状態が安定して試料水の定量が可能になるまでの時間を安定時間と呼ぶ。

【0027】

試薬の供給を中断する場合には、中断の後に安定時間が経過してから試料水の定量を行う必要がある。試料水の定量には、上述した１サイクル測定時間が必要である。したがって、本実施形態で説明するように試薬の供給を中断するためには、１サイクル測定時間と安定時間との和が測定間隔時間よりも短いことが必要である。図２は、このような各時間の関係を示している。測定間隔時間から１サイクル測定時間と安定時間との和を差し引いた残りの時間が試薬の供給を中断できる試薬削減時間すなわち第２の期間である。１サイクル測定時間と安定時間では各試薬の供給を続ける必要があるから、これらは第１の期間に相当する。初期状態において装置内の状態が安定しているとして、各測定間隔時間は、１サイクル測定時間で開始し、これに引き続いて試薬削減時間と安定時間とがこの順で配置したものとなる。本実施形態によれば、従来のように連続して試薬を供給し続ける場合に比べ、試薬削減時間（すなわち第２の期間）を測定間隔時間で除算して得られる値の分だけ全体としての試薬消費量を削減することができる。

【0028】

制御部５０は、連続定量を行うために定量を行う間隔すなわち測定間隔時間が設定されると、１サイクル測定時間と安定時間との和が測定間隔時間よりも短いかどうかを判断し、短い場合には、１サイクル測定時間の開始時点においてサンプリング弁１０の第１の状態から第２の状態への切り替えを行うとともに、第１の期間において各試薬の供給を行い第２の期間においては各試薬の供給を中断するように、開閉弁５２及び三方弁５５，５６の制御を行う。一方、１サイクル測定時間と安定時間との和が設定された測定間隔時間よりも短くない場合には、制御部５０は、１サイクル測定時間の開始時点においてサンプリング弁１０を第１の状態から第２の状態へ切り替えるとともに、各試薬を常時供給するように、開閉弁５２を閉じたままとし、試薬を常時選択するように三方弁５５，５６を制御する。この場合、１サイクル測定時間の終了後、１つの測定間隔時間が終了するまでの間は、試薬が供給され続けるアイドル時間となる。

【0029】

試薬の供給の中断の有無にかかわらずサンプルループ１２内に既にあった試料水がすべて配管２４に流出した後であれば、１サイクル測定時間内であってもサンプリング弁１０を元の状態すなわち第１の状態に戻すことができるが、サンプリング弁１０の操作に伴ってキャリア水の流れの瞬断が発生し、それが反応や吸光度測定に悪影響を及ぼす恐れがあるので、サンプリング弁１０を元の状態に戻すのは、１サイクル測定時間の終了後としてもよい。

【0030】

本実施形態の装置では、ＦＩＡ法を利用し、ジアセチルモノオキシムを用いる比色法によって試料水中の尿素をオンラインで連続的に測定することができる。このとき、測定に影響を与えない範囲で試薬の供給を中断する期間を設定することにより、長期にわたる連続定量を行うときの各試薬の消費量を削減することができる。さらに、反応に用いる試薬Ａ（ジアセチルモノオキシム酢酸溶液）及び試薬Ｂ（アンチピリン含有試薬液）として、特に試薬Ｂについて、それらの試薬の調製後、２０℃以下に維持されたものを使用することにより、長期にわたって安定して尿素の連続的な定量を行うことが可能になる。以上の説明では、第２の期間において試薬Ａ及び試薬Ｂの両方の供給を中断しているが、いずれか片方の供給を中断するようにしてもよい。２つの試薬を用いる場合を説明しているが、分析に用いられる試薬の数は２に限定されるものではなく、また、ジアセチルモノオキシムを用いる尿素の比色分析で使用されるものに限定されるものでもない。

【実施例】

【0031】

次に、実施例により、本発明をさらに詳しく説明する。ここでは、試薬Ａや試薬Ｂを冷蔵することの効果を示す実験結果について説明する。

【0032】

（実施例１）
図１に示すＦＩＡ装置を組み立てた。ただし、ライン２０から流量計ＦＩに至る部分は設けず、サンプリング弁１０に対して試料水が直接供給される構成とした。また、配管５１，５３，５４、開閉弁５２及び三方弁５５，５６を設けず、貯槽４１内の試薬ＡがポンプＰ２を介して混合部４３に直接供給され、貯槽４２内の試薬ＢがポンプＰ３を介して混合部４４に直接供給されるようにした。したがって、試薬Ａ及び試薬Ｂは、常時、連続的に配管２４に対して供給されていることになる。

【0033】

尿素濃度を６０ｐｐｂに調製した標準液を試料水としてサンプリング弁１０に連続供給できるようにした。そしてこの標準液に関して尿素濃度の連続モニタリングを行った。ここでは、標準液について連続的に測定を行ったときに、検出器３２における吸光度の検出ピークの測定値として得られる尿素濃度がどのように変化するかを調べた。この実施例１では、ジアセチルモノオキシム２ｇを１０％酢酸１００ｍＬに溶解させて試薬Ａ（ジアセチルモノオキシム酢酸溶液）を調製し、アンチピリン０．２ｇをとり、９ｍｏｌ／Ｌの硫酸に溶かし、全量を１００ｍＬとして試薬Ｂ（アンチピリン含有試薬液）を調製し、調製後直ちにそれらの試薬をそれぞれ貯槽４１，４２に貯え、貯槽４１，４２から各試薬を配管２４に向けて連続的に供給するようにした。連続測定の最初に各試薬を貯槽４１，４２に注入した後は、連続測定中には試薬を補充しないようにした。また、試薬Ａの貯槽４１については常温に維持した。試薬Ｂについては、その調製後の保管温度を１０℃とした場合と２５℃とした場合の２通りについて実験を行った。尿素濃度の変化は、波長４６０ｎｍでの吸光度のピーク強度で確認した。結果を図３に示す。図３では、試薬Ａ及び試薬Ｂを調製してそれぞれ貯槽４１，４２に貯えた直後に６０ｐｐｂの尿素標準液を測定した際のピーク強度を１００％として、同じ標準液を測定したときの測定値が日時の経過とともにどのように変化したかを示している。

【0034】

図３に示すように、アンチピリン含有試薬液（試薬Ｂ）を２５℃に維持した場合には、徐々にピーク強度が低下し、連続測定のための１０日間の運転の間にピーク強度が７２％まで低下した。すなわち、尿素の定量を安定して行えなくなっていた。これに対しアンチピリン含有試薬液を冷蔵保管して１０℃に維持した場合には、１０日間の連続運転の後にもピーク強度が低下せず、長期にわたって安定して尿素の連続定量を行えることが分かった。

【0035】

（実施例２）
実施例１と同様に試薬Ｂ（アンチピリン含有試薬液）を調製後、５℃、１０℃、１５℃、２０℃及び２５℃でそれぞれ１０日間保管した。そして、この保管の後に試薬Ｂを実施例１の装置に供給した。試薬Ｂを装置に供給したのち直ちにこの装置を用いて尿素濃度６０ｐｐｂの標準液を測定し、そのピーク強度を求めた。その際、試薬Ｂの調製直後に標準液を測定したときのピーク強度を１００％とした。試薬Ａ（ジアセチルモノオキシム酢酸溶液）については実施例１と同様に調製したのち、常温で保管したものを使用した。結果を表１に示す。

【0036】

【表1】

【0037】

表１に示されるように、保管温度が５℃の場合と１０℃の場合にはピーク強度の低下はほとんど見られず、１５℃で保管した場合には、約１割程度のピーク強度の低下が見られた。２０℃で保管した場合には約２割のピーク強度の低下であったが、２５℃では３割近くピーク強度が低下した。これらから、微量の尿素濃度を連続的に測定するためには、反応に用いる試薬（ジアセチルモノオキシム酢酸溶液及びアンチピリン含有試薬液）のうち少なくともアンチピリン含有試薬液を冷蔵保存すべきであること、その場合、アンチピリン含有試薬液の温度を２０℃以下に維持することが好ましく、３℃以上２０℃以下に維持することがさらに好ましく、５℃以上１５℃以下に維持することがより好ましいことが分かった。

【0038】

（実施例３）
実施例２の試薬Ａ（ジアセチルモノオキシム酢酸溶液）を実施例２の試薬Ｂ（アンチピリン含有試薬液）と同様の保管温度にて保管したことを除いて、実施例２と同様の試験を行った。

【0039】

試薬Ａと試薬Ｂの両方を冷蔵して測定を行った場合、試薬Ｂのみを冷蔵して測定を行った結果（表１）と同様の結果が得られた。

【符号の説明】

【0040】

１０ サンプリング弁
１２ サンプルループ
２２，５２ 開閉弁
３１ 反応コイル
３２ 検出器
４０ 冷蔵部
４１，４２ 貯槽
４３，４４ 混合部
５０ 制御部
５５，５６ 三方弁

【図1】

【図2】

【図3】