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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を発します。
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。
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
液体取り扱いは、ラボにおける最も重要な作業の1つですが、煩わしく、また単純で退屈な作業でもあります。ただし、正確で再現性のある分析結果を得るためには、サンプル、溶媒、試薬、滴定液、または補助溶液などを適切な量を分取し、使用する必要があります。手動でサンプルや溶液を調製する際には、偽造されるリスクが高まります。このコラムでは、液体の取り扱いを自動化することの多くの利点について説明します。
自動分注とは何ですか？
液体の分注の主な概念は、溶液や試薬を、完全に、正確に、そして精密にある場所から別の場所へ移することです。シリンダーやビュレット、またはピペットなどの体積計とは異なり、自動分注ではピストン駆動の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ビュレットは、ピストン(Piston)、シリンダー(Cylinder)、ドージングドライブ(Dosing drive) の 3 つの主要部品で構成されています (図 1)。ビュレットの内部には、シリンダー(Cylinder)に取り付けられたピストンがあります。ピストン(Piston)は、シリンダ内でピストンを上下させるドージングドライブ(Dosing drive)のスピンドルに連結されています。
図 1.
メトロームのピストン駆動ビュレットの断面図.
使用する自動分注装置に応じて、ドライブは図1に示すように取り付けられるか、180°回転させることができます。この例では、ピストンが下がると液体はINポートから吸引されます。逆に、ピストンが上がると液体はOUTポートから吐出されます。これらのポート間を切り替えるためには、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.
自動分注装置の柔軟性
メトロームは、交換、ドージング、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、例えば滴定液や試薬の添加、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、当社のブログをお読みください。
自動分注を使用するメリット
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、以下のようなメリットが得られます.
自動分注作業がより迅速に、あるいは完全に自動で完了するため、作業者はより負荷の高い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、あるいは一連の滴定作業をラボの人員を必要とせずに一晩で処理することも可能です。
適切に訓練された分析スタッフを見つけることは、装置を購入するよりも難しいかもしれません。ピペットやビュレットの手動による操作練習が必要であり、ユーザーは良い結果を得るために体系化されたルーチン作業を開発する必要があります。しかし、自動分注装置システムでは、様々な作業要件に簡単に適応できます。
分注作業を自動化することにより、潜在的に危険なまた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るているためです。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。
滴定剤の添加、試薬の調製、またはサンプル溶液の正確な分取に、自動分注装置が使用されるか、または手動で分注作業を行うかにかかわらず、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。
医薬品分析の定義では、手動ビュレットからの1滴は約50μLに相当します。この量は非常に小さく思えますが、実際には最新の自動分注装置のビュレットで達成可能な最小添加量（0.02 µL）の2500倍に相当します。
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。
Why your titration results aren’t reproducible: The main error sources in manual titration
分注作業において自動化された工程が増えると共に、再現性が向上します。これは、自動分注装置が毎回、正確にかつ再現性よくその作業を行うため、シフト交代やその他の人員変更があっても影響を与えないためです。
これらのビュレットは ISO 8655-3 の要求事項を満たしているため、その性能はメトロームのサービスエンジニアが実施するドージングテストによって証明され、認証されます。これらのテストは定期的に実施され、ガラスシリンダーとピストンの品質をチェックする必要があります。これら2つの部品は消耗品であり、使用頻度や使用している試薬の種類などにより交換頻度は異なります。
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体積計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、ただ液体を一ある場所から別の場所へ移すだけではありません。自動分注装置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、多くの利点を享受できます。
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