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自動分注装置システムを購入する際には、初期投資が必要ですが、その費用はすぐに回収されます。これは、労働力の効率的な活用、人為的ミスの削減、製品の不良を防ぐことによって達成されます。さらに、高性能なビュレットは、誤った溶液の使用を回避するために分析作業が開始される前に警告してくれます。
【コラム】溶液の自動分注 - 正確かつ再現性のある結果を得るためのカギ
2024/05/20
記事
液体の取り扱いは、分析ラボにおける最も重要な作業の1つですが、同時に手間のかかる作業でもあります。しかし、試料、溶媒、試薬、滴定試薬、補助溶液を正確に必要な量だけ使用して初めて、正確で再現性のある分析結果が確保されます。
試料や溶液を手作業で調製するたびに、分析結果が誤ったものになるリスクが高まります。
この記事では、液体分注の工程を自動化することによって得られる、さまざまな利点について解説します。
自動分注とは何ですか? またどのような装置が必要となりますか？
自動分注の基本は、溶液や試薬をある場所から別の場所へ、残さず、正確かつ精密に移送することです。メスシリンダー、ガラス製ビュレット、ピペットなどを使用して手作業で液体を取り扱う方法とは異なり、自動分注では、ピストン駆動式の電動ビュレットを使用してこの作業を行います。
メトロームのピストン駆動式電動ビュレットは、ピストン、シリンダー、ドージングドライブ（分注駆動部）の3つの主要部品で構成されています（図1）。
ビュレット内部には、シリンダーに取り付けられたピストンがあります。このピストンは、モーター駆動式のドージングドライブのスピンドルに連結されており、ドージングドライブが作動すると、ピストンがシリンダー内を上下に移動します。
Figure 1.
Illustrative cross-section of a piston-driven buret from Metrohm.
使用するドージングデバイスの種類によって、ドライブは図1に示す向き、または180°回転させた向きに取り付けることができます。
ここに示す例では、ピストンが下降すると、INポートから液体が吸引されます。反対に、ピストンが上昇すると、OUTポートから液体が吐出されます。
これらのポートの切り替えには、バルブディスクが使用されます。
図2.
メトローム 807 ドージングユニットには、2 mLから50 mLまでの様々なサイズがあります。
分注デバイスの柔軟性
メトロームは、交換ユニット、ドージングユニット、シリンダーユニットのいずれにも対応できるドージングデバイスを提供しています。メトロームのビュレット、例えば、807ドージングユニットには、2 mLから50 mLまでの様々なサイズがあります（図2）。
用途に応じて、特定の作業に最適な異なる材料が使用されます。ガラスシリンダー（図2）は汎用の液体分注に用いられ、ETFE 807ドージングユニット（図3）は、より刺激性の高い化学薬品、他えばアルカリ試薬やフッ化水素酸（HF）の分注に使用されます。
図3..
フッ化水素酸のような侵食性の高い化学物質の分注に使用される807注入ユニットETFE（5 mL）の例.
制御の柔軟性とは、これらのドージングユニットを様々な分注作業、例えば滴定溶液の試薬の添加、ピペッティング、希釈、サンプル前処理などに使用できることを意味します。この柔軟性により、自動分注は、サンプルの測定、サンプルの前処理、希釈、自動滴定やイオンクロマトグラフィー（IC）などの分析技術用の標準液添加など、さまざまな用途に使用できます。
製薬、石油化学、化学、環境分析など、あらゆる産業分野で自動分注装置を使用することは非常に有用です。正確で既知の量の液体を使用しなければならない場合、この作業を自動化することは、最も正確で信頼できる結果を得るために必須なことになります。
石油化学業界向けの自動分注については、メトロームのブログをお読みください。
自動分注にする利点
分注作業を自動化することで、毎日のラボルーチンを劇的に改善することができます。手作業による分注作業を自動化すると、以下のような利点があります。
自動分注作業がより迅速で完全に自動で完了するため、作業者は他の作業に集中することができます。例えば、ボタンを押すだけで溶離液を自動的に調製したり、一連の滴定作業をラボ人員を必要とせずに一晩で処理することもできます。
自動滴定装置を使用することで、どのようにコストを削減できるのでしょうか？ 詳しくはコラムをご覧ください。
分注作業を自動化することにより、潜在的に危険な、もしくは有毒な試薬をより安全に扱うことができます。直接的な接触を最小限に抑えているためです。試薬は、自動分注装置に取り付けられたボトルから分取されて分注されます。試薬が必要な場合、ユーザーはボタンを押すだけで済みます。
滴定試薬の滴下、試薬の調製、サンプル溶液の正確な採取に、自動分注装置を使用するか、手動で分注作業を行うかに関わらず、分注作業は分析結果に良い影響も悪い影響も与えます。 その主な要因のひとつは最小添加量であり、自動分注装置を用いた場合と手動分注では大きな差が生じます。
医薬品分野における1滴の定義は、約50 µLに相当します。この容量はごくわずかに聞こえますが、実際には、最新の電子ビュレットで実現可能な最小の分注ステップ(0.008 µL)の6000倍にあたります。
さらに、標準的なガラスビュレットや計量シリンダーを使用した手作業による分注作業の結果は、容積を読み取る人や機器の取り扱いに大きく依存します。自動分注装置のビュレットでは、容積は自動的に測定され、結果はデジタル表示されます。これにより、結果の高い客観性が保証されます。
手動滴定の際の分注による主なエラーの原因については、関連コラムをご覧ください。
自動分注を使用することで、すべての分注作業の追跡による、より正確な文書化が可能になります。これは、医薬品、バイオテクノロジー、食品・飲料製造などの規制産業において特に重要なことです。使用された試薬、容量、時間、その他の関連パラメータなどの自動データ取得により、実験の完全な記録が得られます。全体として、これはデータの完全性を向上させ、コンプライアンス要件を満たし、ラボのプロセスの効率を高めるのに役立ちます。
メトロームのビュレットの大部分には、溶液の力価、有効性、有効期限に関するすべての情報を保存する電子チップが実装されており、正しい溶液と条件でのみ分析や分注作業が行えるようになっています。
結論
もし、ピペット、ガラスビュレット、メスシリンダーなどの計量器具を手動で使用しているなら、その作業の自動化を検討する時期です。現在の自動分注装置や自動ビュレットは、ただ液体をある場所から別の場所へ移すだけではありません。自動分注システムの導入により、正確で精密かつコスト効率の良い液体の添加やサンプル調製などにおいて、多くの利点があります。
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