JPS5834355A - ツインエレクトロ−ド型ボルタンメトリ−検出システム - 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】 本発明はツインエレクトロード型ポルタンメトリー検出
器を用いた新規の測定システム及び測定方法に関するも
のである。

液体クロマトグラフ、ミクロ液体クロマトグラフ、フロ
ーインジェクションアナライザ、その他化会物の分離分
析装置における検出器として使用される７０−セル構造
のポルタンメトリー検出器は、一般には作用電極が１個
、これに対する対極及び参照電極からなる電極構成にお
いて三極式ポテンショ々タット回路により所望の作用電
極一対極間電圧を印加し、７０−セル中の試料を電気化
学的に検出するものである。

このような検出器においては、検出すべき分離成分と、
他の物質との関係で測定の不安定又は不正確を来たすこ
とがある。すなわち、特定の電位により酸化物質あるい
は還元物質のみを検出したい場合、前記三極式で直流加
電圧方式とすれば、検出対象の物質より低電位で反応す
る物質があれば、これは前放電物質として対象物質の電
解電流に重畳した電流を生ずる。従ってこの前放電物質
は妨害物質となる。

このような場合、交流ポーラログラフ、ディ７アレンシ
ヤルパルスホーラロクラフ（Ｄ、Ｐ。

Ｐ、）等が有用とされるが、やはりその影響は無視でき
ない。

本発明は、上記のようなフローセル型ポルタンメトリー
検出器における問題点を解消するため、フローセル中に
２個の作用電極（ツインエレクトロード）を形成し、こ
れらの電極に互いに異った電位を加え、各別に引き出し
たこれらの電解電流の減算又は加算を行うようにしたも
のである。この場合、２つの作用電極から各別に電解電
流を引き出すための電気Ｎ路は、それらの電極に同一電
位を印加して同一試料を分析する場合に、同一の出力信
号を発生するように較正される。

これにより、一方の作用電極に対象物質のだめの電位を
、他方の作用電極にこれより低い電位をそれぞれ印加す
ることにより、前者の電極による電解電流から後者の電
解電流を差引くと、前記低電位により反応する物質（妨
害物質）の電解電流成分は実質上除去されることになる
。

この場会、各作用電極の電位は一定であるため、蓄電気
電流の影響は勿論無視できる。

同様の利益は、特定の可逆的酸化−還元物質のための酸
化電位を一方の作用電極に、還元電位を他方の作用電極
に印加する方式においても得られる。Ｔなわち、両件用
電極による電解電流の差は、前記特定成分（可逆反応物
質）については正電流（酸化電流）とｆＩ電流（酸化分
の可逆的還元による還元電流）の差であるから、結果的
にはそれらの絶対値の和であり、理論上増幅と同じ形と
なる。そして、例えば非可逆的な酸化成分があれば、こ
れは還元電流を生じないから、前記の電解電流の引算に
よっては増幅されない。

また、上記の電圧印加方式において、二つの電解電流の
加算を行うと、非可逆的成分は反応が生じた側の電解電
流のみであるからこの値が維持され、可逆反応成分は正
電流と負電流の和によって理論上はぼ消減し、非可逆的
成分を効果的に検出できることとなる。

本発明は上述したように、高感度でしかも再現性よく特
定成分を分′析する技術を提供するものである。特に、
本発明によれば、クロマトグラフで分離できなかった妨
害成分が対象成分と混在もしくは近接していても、酸化
又は還元電位に差があればその対象成分を効果的に測定
できることが明らかである。

以下、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

第１図において、（１）はマイクロフローセル、（２１
は定電位発生器、（３）は丁−Ｖ変換器、（４）は引算
又は足算のだめの演算増幅及び電力増幅器、（５）は減
衰器、（６）はレコーダ、そして（７）は中火処理装置
である。

マイクロフローセル（１）は上部ブロック（８）に液入
口（９）と、液出口兼対極（１０１、及び参照電極旧）
を有し、下部ブロック１２１に第１及び第２の作用電極
（Ｉ３）及び１４１を有する。上部ブロック［８１及び
下部ブロック（１２１の間には、液入口＋９１及び液出
口ｆ１．０１に連通した細畏いフローチャネル（１５）
が形成され、各軍Ｗ　ｆｌｏｌ、１ｌｌｌｌ１３１及ヒ
（圓は、７１：ｌ−ｆヤ不ル（１５）に に流通する試料岐種触する電極面を有する。

定電位発生器＋２＋はライン（Ｉ６）によって参照電極
１ｌｌ）に接続さ九た参照端子圓と、ライン（１８１に
よって対極００１１Ｃ接続された対極電位端子！＋９）
を有し、これらと作用電極電位端子（２０）及び（２１
）との間においてそれぞれ三極式ポテンショスタッｌ［
−構成するものである。作用電極電位端子１２０１及び
＋２１１はＩ−Ｖ変換器（３）の対応Ｔる内部回路を介
してそれぞれ作用電極（１３１及び■に接続される。従
って、Ｉ−Ｖ変換器（３）は作用電極（１３及び■にそ
れぞれ独立的に電位を加え、るための互いに独立した内
部回路を含み、各回路の電流を電圧出力に変換するもの
である。これらの内部回路は、作用電極ｔ１３１及び（
１４に同一の電位を加え、同一試料を測定するものとす
れば、前記二つの出力が同一の値になるように利得調整
できるようにしである。演算増幅及び電力増幅器（４）
はＩ−Ｖ変換器（３）の二出力を引算又は足し算して適
当に電力増幅し、その演算及び増幅出力は減衰器（５）
により適当に減衰されてからレコーダ（６１に指示記録
される。

演算及び電力増幅器（４）による引算と足算の選択、減
衰器（５）の減衰率等は、中央処理装置（７）によシ指
令することができる。

次に、上記の構成を用いたポルタンメｌ−ＩＪ　−検出
方法の実施例を説明する。

第２図はカテコールアミンを含む生体試料中の諸成分に
内部標準試料を加えたものについて、一つの作用電極の
印加電圧を順次変えるか、又は数個以上の作用電極を特
別に形成したマルチエレクトロード型フローセルの前記
複数の作用電極に互いに異る電位を同時に印加して得ら
れたボルタモダラムである。各曲線が代表する成分は、
カテコールアミン中のＮＥ（ノルエピネレリン）、Ｅ（
エピネフリン）、ＤＡ（ドーパミン）と、生体試料中に
混在する代謝物であるＮＭ（ノルメタネフリン）、ＶＭ
Ａ（パニールマンデリックアシツド）、アミノ酸中のＴ
ｙｒ（チロシン）、及び内部標準試料としてのＤＨＢＡ
（３，４−ジハイドロキシベンジールアミン）で′ある
。なお、作用電極は白金、対極は銀／塩イヒ銀である。

そこでまず、第２図の１．ＯＶから０．８Ｖの間の各成
分の勾配に注目すると、その電圧間で電流変化が最も著
しいのはＴｙｒ、これに次いで■ＭＡ４’＄す、カテコ
ールアミンや５部標準試料の安住率はきわめて小さいこ
とがわかる。第３図は、本発明のツインエレクトロード
型ポルタンメトリー検出器において、作用電極Ｗ１α３
）に１ｏｏｏｍＶ４、作用電極Ｗ２Ｏ４１にＢｏｏｍＶ
を加え、クロマトグラフで分離された諸成分を検出器フ
ローチャネルに供給してそれらの電解電流の差を求めた
グラフであり、Ｗ１グラフ　は１０００７７２Ｖ印加に
よるクロマトグラムを、Ｗｌ−Ｗｌ　　グラフは前記電
流の差を示すグラフである。すなわち、　Ｗ、　−Ｗ２
グラフは、本発明の方法により、特定成分（この場合、
ＴｙｒとＶＭＡ）を明確に検出できることを示している
。

第４図は、同様の試料について異にＢｏｏｍＶを、Ｗｌ
に６００ｍＶを加えた場合のグラフである。この場合に
は、１０００ｍ１００Ｏ’Ｏｍ■で最も明確であったＴ
ｙｒは、７００ｍＶ以下では反応しないため、Ｗ、（Ｂ
ｏｏｍＶ）における微小なピークしかなく、代諌物質で
あるＮＭの電流変化が最も太き（、ＶＭＡがこれに続き
、他はやはり小さいことを示している。

次に、第５図はＷｌにＢｏｏｍＶ、Ｗｌに３００ｍＶを
加えた場合であり、この場合には、Ｗｌ−Ｗｌ　　グラ
フにより内部標準試料ＤＨＢＡと共に、カテコールアミ
ンＮＢ、Ｅ及びＤＡが明確に検出できることを示してい
る。

以上の第３〜５図は示差的な特定成分の分析に関するが
、第６図のグラフは可逆反応成分（カテコールアミン及
び内部標準試料）の効果的な検出方法を示すものである
。第２図から明らかなように、これらの成分の酸化開始
電位は０゜４ｖよりやや低いところにあり、Ｗｌに４０
０ｍＶを、異に２０　ｏｍＶをそれぞれ印加すれば、Ｗ
ｌにはこれらの酸化電流が、またＷｌ　　にはこれらの
還元電流が流れることになる。これらの電流の向きは逆
であり、’ｗ、−’ｗ２グラフは、結果として両軍流の
絶対値の和を表わすことになり、Ｗｌ　　グラフ（及び
図示しないがＷ２グラフ）の各ピークを増幅した形にな
っている。従って、もし非可逆成分がいずれかの電極で
検出されたとしても、この成分はＷ　−Ｗ２グラフには
増幅した形で現れないことが明らかである。

逆に、ｗ、　−１−ｗ２グラフを作図するために、Ｗｌ
及びＷｌの電解電流を足し算すればカテコールアミン及
び内部標準試料等の可逆的成分は相殺され、いずれかの
電極で検出されうる非可逆成分がそのままの大きさでＷ
ｌ　＋　Ｗ２グラフに現れることになる。

本発明は以上の通り、二作用電極に異った電位を印加す
ると共に、これらの電極に流れる電解電流の差又は和を
求めることにより、対象成分以外を減殺した形で正確か
っ、高感度なポルタンメトリーを得ることを可能にする
ものである。

なお、両電解電流を加算する場合には、対応する二作用
電極の電位を同一にすれば、理論上、２倍増幅をした成
分ピークを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明システムの構成図、第２図はカテコール
アミンを含む生体試料及び内部標準試料のポルタモグラ
フ、第３図〜第６図は二作用電極の一方の電解電流で表
したクロマトグラム、及び両電極によるクロマトグラム
の差を示すグラフをそれぞれ対比して示したものである
。 １１−−−−−ツインエレクトロード型ホルタンメトリ
ー検出器 ｆ９＋　−−−−一液入口 （ＩＱ＋−−−−一液出口兼対極 １１．１１−−−−一参照電極 ０．３１−−−−一第１作用電極 ａ４１−−−−−第２作用電極 止−−−一−フローチャネル 特許出願人　　株式会社柳本製作所 代　理　　人　　　新　　天　　　健　　部（外１名） （） 賃　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　メー≧ 繊　　　　　　　　　　　　　　　　−Ｏり 鋺 ２８２− 第５図　　■［ 第６ −−ラ賭聞 手続補正書 特許庁長官　　　　殿 ■事件の表示　　昭和５６年特許願第１３４５７４号３
補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 氏名（名称）　　株式会社　柳本製作所４、代理人　　
　　〒６０４ ６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象　　明細書全文 ８、補正の内容 （１）　　明細書の浄書（内容に変更、なし）９添附書
類の目録

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）少くとも２個の作用電極及び１個の対極を含むフ
   ローセル型ポルタンメトリー検出器と、前記２個の作用
   電極に、前記対極に関して互いに異った電位を印加する
   ための定電位発生器と、 前記定電位発生器と前記２個の作用電極との間にそれぞ
   れ形成された定電位印加＠１線中にそれぞれ介在して対
   応する各作用電極に流れる電解電流を各別に検出するた
   めの２個のＩ−Ｖ変換器と、 前記２個のＩ−Ｖ変換器の各出力信号の差又出器。
2. （２）前記２個のＩ−Ｖ変換器が各対応する作用電極に
   同一電位を印加して同一試料を分析する際に、同一の出
   力信号を発生するように較正された利得制御回路を含む
   ものであることを特徴とする特許請求の範囲第（１１項
   記載の検出器。
3. （３）　　フローセル型ポルタンメトリー検出器が作用
   電極と対極以外に参照電極を有し、前記定電位発生器が
   各作用電極について前記参照電極の電位を基準としてこ
   れと作用電極及び対極間に二極式ポテンショスタット回
   路を構成したものであることを特徴とする特許請求の範
   囲第（１）項又は第（２）項に記載の検出器。
4. （４）２個の作用電極を有するフローセル型ポルタンメ
   トリー検出器における第１の前記作用電極に目的成分を
   検出するための電位を印加すると共に、第２の前記作用
   電極に前記第１の作用電極電位より低い電位を印加し、
   前記第１及び第、２の作用電極の各々に流れる電解電流
   をそれぞれ検出し、前記検出した各電解電流に対応する
   信号の差を求めることにより、前記第２作用電極に印加
   した電位により電解した妨１害成分の影響を実質的に除
   去して目的成分を定量すること全特徴とするツインエレ
   クトロード型ポルタンメトリー検出方法。
5. （５）　　前記２個の作用電極による各電解電流の検出
   において、各検出利得が対応する作用電極に同一電位を
   印加して同−試料を分析する際に、互いに同一の出力信
   号を発生するように較正されたものであることを特徴と
   する特許請求の範囲第（４）項記載の方法。
6. （６）２個の作用電極を有するフローセル型ポルタンメ
   トリー検出器における第１の前記作用電極に可逆的酸化
   −還元成分のための酸化電位を、第２の前記作用電極に
   還元電位をそれぞれ印加し、前記２個の作用電極の各々
   に流′ｉ″した電解電流を各別に検出し、前記電解電流
   に対応する＝６ユ。エヶよゎあ。８よう１，１ｏ、イ、
   えは還元成分による妨害を軽減すると共に前記可逆的酸
   （ｅ−還元成分を増幅的に検出することを特徴とするツ
   インエレクトロード型ポルクンメトリー検出方法。
7. （７）２個の作用電極を有するフローセル型ポルタンメ
   トリー検出器における第１の前記作用′ＩＫ極に非可逆
   的酸化又は還元成分のだめの酸化又は還元電位を印加し
   、第２の前記作用電極に前記第１の作用電極電位により
   酸化又は還元する可逆的酸化−還尤成分のための可逆反
   応電位を印加し、前記２個の作用電極の各々に流れた電
   解電流を各別に検出し、前記各電解電流の和を求めるこ
   とにより前記酊逆的酸往還元成分の妨害ヲ天質的に除去
   して非可逆的酸化又は還元成分を定量することを特徴と
   するツインエレクトロード型ポルタンメトリー検出方法
   。