자동 분석기

AutoAnalyzer
Cobasu 411

Auto Analyzer는 Technicon Corporation이 최초로 개발한 연속 흐름 분석(CFA), 또는 보다 정확하게는 SFA(Segmented Flow Analysis)라고 불리는 흐름 기법을 사용하는 자동 분석기입니다.이 악기는 1957년 레너드 스키그스 박사(Leonard Skegs, PhD)가 발명했으며 잭 화이트헤드의 테크니콘(Technicon Corporation)이 상용화했다.첫 번째 적용은 임상 분석을 위한 것이었지만, 산업 및 환경 분석을 위한 방법들이 곧 뒤따랐다.이 설계는 연속적으로 흐르는 흐름을 기포로 분할하는 것을 기반으로 합니다.

조작 원리

Continuous Flow Analysis(CFA; 연속 흐름 분석)는 Segmented Flow Analysis(SFA; 세그먼트 흐름 분석)와 Flow Injection Analysis(FIA; 흐름 주입 분석)를 모두 포함하는 일반적인 용어입니다.세그먼트 흐름 분석에서는 기포에 의해 화학 반응이 일어나는 개별 세그먼트로 연속적인 물질의 흐름을 나눕니다.액체 샘플과 시약의 연속된 흐름은 튜브와 혼합 코일에 결합되어 운반됩니다.튜브는 증류, 투석, 추출, 이온 교환, 가열, 배양 및 후속 신호 기록과 같은 다양한 기능을 수행하는 각 장치에서 다른 장치로 샘플을 전달합니다.SFA의 기본 원칙은 기포의 도입이다.기포는 각 샘플을 개별 패킷으로 분할하고 패킷 간의 장벽으로 작용하여 유리 튜브의 길이를 따라 이동할 때 교차 오염을 방지합니다.또한 기포는 난류(볼러스 플로우)를 발생시켜 혼합을 지원하며 작업자에게 액체의 플로우 특성을 빠르고 쉽게 확인할 수 있습니다.샘플과 표준은 유체 경로의 길이를 이동할 때 정확히 동일한 방식으로 처리되므로 정상 상태 신호의 필요성이 없어집니다. 단, 거품의 존재는 거의 사각파 프로파일을 생성하기 때문에 시스템을 정상 상태로 유지시켜 스루풋을 크게 감소시키지 않습니다(제3세대 CFA 아나).라이저는 시간당 평균 90개 이상의 샘플을 추출하며 정상 상태 신호(화학적 평형)가 더 정확하고 재현 [1]가능하기 때문에 바람직하다.정상 상태에 도달하면 최저 검출 한계에 도달할 수 있습니다.

연속 세그먼트 플로우 분석기(SFA)는 샘플러, 펌프, 혼합 코일, 옵션 샘플 처리(투석, 증류, 가열 등), 검출기 및 데이터 발생기를 포함한 다양한 모듈로 구성됩니다.대부분의 연속 흐름 분석기는 광도계를 이용한 색 반응에 의존하지만 ISE, 화염 측광, ICAP, 형광 측정 등을 사용하는 방법도 개발되었습니다.

플로우 인젝션 분석기

주요 기사:플로우 인젝션 분석기

플로우 인젝션 분석(FIA)은 1975년 [3][4]Ruzicka와 [2]Hansen에 의해 도입되었습니다.Flow Injection(FI; 플로우 인젝션)이라고 불리는 FIA 테크놀로지의 제1세대는 1950년대 초 Skegs가 발명한 Auto Analyzer 기술에서 영감을 받았습니다.Skegs의 AutoAnalyzer는 공기 분할을 사용하여 플로우 스트림을 여러 개의 개별 세그먼트로 분리하여 플로우 채널을 통해 이동하는 긴 개별 샘플 열을 만드는 반면 FIA 시스템은 캐리어 시약을 사용하여 후속 샘플에서 각 샘플을 분리합니다.AutoAnalyzer가 시약과 균일하게 샘플을 혼합하는 동안 모든 FIA 기법에서 시약과 시약이 합쳐져 분석 결과를 산출하는 농도 구배를 형성합니다.

FIA 방법은 빠른 반응과 느린 반응 모두에 사용할 수 있습니다.반응이 느린 경우에는 히터를 사용하는 경우가 많습니다.모든 샘플과 표준에는 동일한 반응 기간이 주어지기 때문에 반응이 완료될 필요는 없습니다.FIA로 일반적으로 측정되는 일반적인 분석법(예: 아질산염, 질산염, 암모니아, 인산염)의 경우 시간당 60-120개의 샘플 처리량을 갖는 것은 드문 일이 아닙니다.

FIA 방법은 튜브를 통한 이동 시간이 샘플이 서로 병합할 수 있는 지점까지 피크를 넓히는 경향이 있기 때문에 측정 가능한 신호를 얻는 데 필요한 시간에 의해 제한됩니다.일반적으로 FIA 방법은 2분 이내에 적절한 신호를 얻을 수 없는 경우(가능하면 [citation needed]1분 미만)에는 사용하지 않는 것이 좋습니다.더 긴 반응 시간이 필요한 반응은 분할해야 합니다.그러나 FIA의 발행 건수와 FIA의 연재 분석의 폭넓은 활용을 고려할 때, "1분"의 시간 제한은 대부분의 실생활 [citation needed]분석에서 심각한 제한은 아닌 것으로 보인다.그러나 느린 화학 반응에 기초한 분석은 정지 흐름 모드(SIA) 또는 흐름을 분할하여 수행되어야 한다.

OI Analysical은 가스확산암페어메트릭 토탈시안화물 분석방법으로 플로우 인젝션 [5]분석에 의해 최대 10분간의 반응시간을 허용하는 세그먼트화 플로우 인젝션 분석기법을 사용하고 있습니다.

테크니콘은 FIA가 루지카와 한센에 의해 우승되기 훨씬 전에 실험했다.Andres Ferrari는 유량을 늘리고 튜브 직경을 [6]줄이면 거품 없이 분석이 가능하다고 보고했다.사실, Skegg의 자동차 분석기에서의 첫 시도는 분할되지 않았습니다.테크니콘은 [citation needed]시약 소비량과 분석 비용을 높인다는 이유로 FIA를 추진하지 않기로 했다.

순차 주입 분석(SIA)이라고 불리는 FIA 기술의 2세대는 1990년에 Ruzicka와 Marshal에 의해 고안되었으며, 이후 [citation needed]10년 동안 더욱 개발 및 소형화되었습니다.CFA 및 FIA에서 사용되는 연속 흐름 방식 대신 흐름 프로그래밍을 사용하여 흐름 속도와 흐름 방향을 분석 프로토콜의 개별 단계의 필요에 맞게 조정할 수 있습니다.플로우 리버스에 의해 반응물을 혼합하고 플로우를 정지함으로써 검출기 내에서 반응 혼합물을 정지시키면서 측정을 실시한다.마이크로유체조작으로 자동 갱신되는 마이크로컬럼에 대해 마이크로미니화 크로마토그래피를 실시한다.SI에서 사용되는 마이크로리터 샘플 및 시약 부피의 개별 펌핑 및 측정에서는 각 샘플 주입당 폐기물이 발생합니다.FI 및 SI 문헌의 방대한 분량은 FI 및 SI의 다용성과 일상적인 분석(토양, 물, 환경, 생화학 및 생명공학 분석)에 대한 유용성을 문서화하여 다용도 연구 도구로 사용할 수 있는 가능성을 입증했다.

Dialyzer 모듈

의료 테스트 애플리케이션 및 산업용 샘플에 고농도 또는 간섭 물질이 있는 경우 분석 물질이 투석막을 통해 추가 분석을 진행 중인 별도의 흐름 경로로 침투하는 투석기 모듈이 있는 경우가 많습니다.투석기의 목적은 단백질과 같은 간섭 물질로부터 분석 물질을 분리하는 것입니다. 단백질의 큰 분자는 투석막을 통과하지 않고 별도의 폐기물 흐름으로 이동합니다.시약, 검체 및 시약 부피, 유량 및 기타 기기 분석 측면은 측정 중인 분석물에 따라 달라집니다.자동 분석기도 매우 작은 기계입니다.

결과 기록

이전에는 차트 레코더와 최근에는 데이터 로거 또는 퍼스널 컴퓨터가 검출기 출력을 시간의 함수로 기록하여 각 샘플 출력이 샘플의 분석물 수준에 따라 높이가 달라지는 피크로 나타나도록 했다.

상용화

Technicon은 1980년에 Revlon에 사업을 매각했으며, 이후 1987년에 임상(Bayer) 구매자와 산업(Bran+Luebbe-현재의 SEAL Analytical) 구매자를 분리하기 위해 회사를 매각했습니다.당시 산업용 어플리케이션이 판매된 CFA 머신의 약 20%를 차지했습니다.

1974년 덴마크에서 Ruzicka와 Hansen은 플로우 인젝션 분석(FIA)이라고 하는 경쟁 기술에 대한 초기 실험을 수행했습니다.그 이후로 이 기술은 연구 및 일상적 응용 분야에서 전 세계적으로 사용되었으며, 소형화와 연속 흐름의 컴퓨터 제어 프로그래밍 가능 흐름으로 대체함으로써 더욱 수정되었습니다.

1960년대에 산업 실험실은 자동 분석기를 사용하는 것을 주저했다.규제 기관의 수용은 결국 이 기법이 전통적으로 수용된 수동 [8]방법처럼 정확한 화학 비율로 시약과 샘플을 첨가한 기록 분광 광도계와 다르지 않다는 것을 입증함으로써 이루어졌다.

Technicon의 CFA 기기 중 가장 잘 알려진 것은 AutoAnalyzer II(1970년 도입), 순차 다중 분석기(SMA, 1969년 도입), 순차 다중 분석기(SMAC, 1974)입니다.자동 분석기 II(AAII)는 대부분의 EPA 방법이 기록되고 [citation needed]참조된 기기이다.AAII는 2mm ID 유리 튜브를 사용하고 분당 2~3mm의 유량으로 시약을 펌프하는 2세대 세그먼트 흐름 분석기입니다.AAII의 일반적인 샘플스루풋은 [9]시간당 30~60 샘플입니다.제3세대 세그먼트 플로우 분석기는 [10]문헌에 제안되었지만, Alpkem이 1984년에 RFA 300을 도입할 때까지 상업적으로 개발되지 않았습니다.RFA 300은 1mm ID 유리 혼합 코일을 통해 분당 1mm 미만의 유량으로 펌프합니다.RFA의 throughput은 시간당 360샘플에 도달할 수 있지만 대부분의 환경 테스트에서는 평균 시간당 90샘플에 가깝습니다.1986년 Technicon(Bran+Luebe)은 자체 마이크로플로우 TRAACS-800 [11]시스템을 도입했습니다.

Bran+Luebe는 AutoAnalyzer II의 제조를 계속하고 있으며 환경 및 기타 샘플의 마이크로플로우 분석기인 TRAACS는 1997년에 AutoAnalyzer 3과 2004년에 QuAAtro를 도입했습니다.Bran+Luebbe CFA 사업은 2006년에 SEAL Analytical에 인수되어 Auto Analyzer II/3 및 Qu의 제조, 판매 및 지원을 계속하고 있습니다.AAtro CFA 시스템 및 이산 분석기.

그리고 다른 CFA 악기 제조업체들도 있습니다.

1965년에 설립된 Skalar Analytical의 자회사인 Skalar Inc.는 브레다(NL)에 본사를 두고 있으며, 직원이 완전히 소유한 독립 회사를 설립한 이후 설립되었습니다.로봇 분석기, TOC 및 TN 기기 및 모니터 개발로 SAN++ Continuous Flow Analyzer 제품군이 확장되었습니다.데이터 수집 및 분석기 제어를 위한 소프트웨어 패키지도 사내에서 최신 소프트웨어 요구에 따라 실행되며 모든 분석기 하드웨어 조합을 처리합니다.

예를 들어, 아스토리아-퍼시픽 인터내셔널은 이전에 알펨을 소유했던 레이몬드 파빗에 의해 1990년에 설립되었다.미국 오리건주 Clackamas에 본사를 둔 Astoria-Pacific은 자체 마이크로 플로우 시스템을 제조하고 있습니다.제품에는 환경 및 산업 애플리케이션용 Astoria Analyzer 라인, 신생아 선별용 SPOTCHECK Analyzer, 데이터 수집 및 컴퓨터 인터페이스용 FASPac(Flow Analysis Software Package) 등이 있습니다.

워싱턴주 시애틀에 있는 FIAlab Instruments, Inc.는 여러 분석기 시스템도 제조하고 있습니다.

Alpkem은 Perstorp Group에 의해 인수되었고, 이후 Texas College Station에 있는 OI Analytical에 의해 인수되었습니다.OI Analytical은 유리 혼합 코일 대신 고분자 튜브를 사용하는 유일한 세그먼트 흐름 분석기를 제조합니다.또한 OI는 동일한 플랫폼에서 SFA(segmented flow analysis) 및 FIA(flow injection analysis) 옵션을 제공하는 유일한 주요 기기 제조업체입니다.

임상 분석

AutoAnalyzer는 주로 반복적인 의료 실험실 분석에 사용되었지만, 지난 몇 년 동안 시약 소비를 줄일 수 있는 개별 작업 시스템으로 점점 더 많이 대체되었습니다.이러한 기구는 일반적으로 혈청 또는 기타 신체 샘플에서 알부민, 알칼리성 포스파타아제, 아스파르트산 트랜스아미나아제(AST), 혈중 요소 질소, 빌리루빈, 칼슘, 콜레스테롤, 크레아티닌, 포도당, 무기 인, 단백질 및 요산의 수준을 결정합니다.Auto Analyzers는 앞에서 설명한 의료 테스트에 대해 기술자가 수동으로 수행하는 반복 샘플 분석 단계를 자동화합니다.이렇게 하면 Auto Analyzer는 운영 기술자 한 명과 함께 매일 수백 개의 샘플을 분석할 수 있습니다.초기 자동 분석기기는 각각 개별 분석물에 대해 여러 검체를 순차적으로 테스트했습니다.SMAC와 같은 최신 모델의 자동 분석기는 샘플에서 여러 분석 물질을 동시에 테스트했습니다.

1959년 리서치 스페셜리티 컴퍼니의 Hans Baruch에 의해 경쟁적인 분석 시스템이 도입되었습니다.그 시스템은 이산 샘플 분석으로 알려지게 되었고 "로봇 화학자"로 알려진 기구에 의해 표현되었다.수년간 이산 검체 분석 방법은 임상 [12]실험실의 연속 흐름 시스템을 서서히 대체했습니다.

산업 분석

최초의 산업 애플리케이션(주로 물, 토양 추출물 및 비료)은 임상 방법과 동일한 하드웨어와 기술을 사용했지만, 1970년대 중반부터 특수 기술과 모듈이 개발되어 1990년까지 연속 흐름에서 용매 추출, 증류, 온라인 여과 및 UV 소화를 수행할 수 있게 되었다.인 스트림2005년에 전 세계에서 판매된 시스템의 약 3분의 2는 바닷물의 영양소 수준에서부터 폐수의 훨씬 높은 수준까지 모든 종류의 [citation needed]물 분석을 위한 것이었다. 다른 일반적인 적용 분야는 토양, 식물, 담배, 식품, 비료 및 와인 분석이다.

현재 사용 현황

AutoAnalyzer는 신생아 스크리닝 또는 Anti-D와 같은 일부 임상 애플리케이션에 여전히 사용되지만, 현재 대부분의 기기는 산업 및 환경 작업에 사용됩니다.ASTM(ASTM International), 미국 환경보호청(EPA) 및 국제표준기구(ISO)가 아질산염, 질산염, 암모니아, 시안화물, 페놀 등의 환경분석물질에 대해 표준화된 방법을 발표했다.자동 분석기는 토양 시험소, 비료 분석, 공정 관리, 해수 분석, 대기 오염 물질 및 담배 잎 분석에도 일반적으로 사용됩니다.

방법 시트

주요 기사:측색 분석

테크니콘은 광범위한 분석을 위한 방법서를 발표했으며, 그 중 몇 가지를 아래에 열거했다.이러한 방법 및 이후 방법은 SEAL Analysical에서 사용할 수 있습니다.제조업체 계측기의 방법 목록은 해당 웹 사이트에서 쉽게 확인할 수 있습니다.

시트 번호 결정. 샘플 주 시약 측색계
N-1c 요소 질소 혈액 또는 소변 디아세틸 모노옥심 520 nm
N-2b 포도당 피 펠리시안화칼륨 420 nm
N-3b 킬달 질소 식료품 페놀 및 차아염소산염 630 nm
P-3b 인산염 보일러 물 몰리브덴테 650 nm

메모들

  1. ^ Coakly, William A., Handbook of Automated Analysis, Mercel Dekker, 1981 p 61
  2. ^ J., Rulika; Hansen, E. H. (1975). "Flow injection analyses: I. New concept of fast continuous-flow analysis". Anal. Chim. Acta. 78: 145–157. doi:10.1016/S0003-2670(01)84761-9.
  3. ^ "Technicon AutoAnalyzer Sampler Unit". Chemical Heritage Foundation. Archived from the original on 5 January 2016. Retrieved 7 December 2015.
  4. ^ Rocco, Richard M., ed. (2006). Landmark papers in clinical chemistry (1st ed.). Amsterdam: Elsevier. ISBN 978-0-444-51950-4. Retrieved 7 December 2015.
  5. ^ "Archived copy". Archived from the original on 30 October 2007. Retrieved 2 August 2008.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  6. ^ (테크니콘 심포지엄, 1967, 제1권)
  7. ^ Whitehead Institute – 2010년 6월 26일 Wayback Machine에 임상 진척 기록
  8. ^ Coakly, William A., 자동 분석 핸드북, Marcel Dekker, Inc., 1981.
  9. ^ 유잉, 갤런 우드, 분석 계측 핸드북, 제2판 pp152
  10. ^ C.J. 패튼, 박사 미시간 주립 대학교 논문(1982년)
  11. ^ 유잉, 갤런 우드, 분석 계측 핸드북, 제2판 pp153
  12. ^ 로젠펠트, 루이스4세기의 임상 화학.Gordon and Break Science Publishers, 1999년ISBN 90-5699-645-2.페이지 490-492

외부 링크