JP2009533690A - パルス式電気化学検出方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】パルス式電気化学検出方法を提供する。
【解決手段】一実施形態において、本発明は、(a)少なくとも1つの検体を含む液体試料流を流入セル内の作動電極を通過して流す段階と、(b)(1)第1の調整電位、(2)第2の検出及び酸化洗浄電位、及び(3)第3の還元洗浄電位であり、かつ第2の電位が第1及び第3の電位よりも高く、第1の電位が第3の電位よりも高い少なくとも3つのパルス電位を作動電極に印加する段階と、(c)第2の電位を印加する期間中に作動電極からの出力を検出する段階とを含むパルス式電気化学検出方法に関する。
【選択図】図1
【解決手段】一実施形態において、本発明は、(a)少なくとも1つの検体を含む液体試料流を流入セル内の作動電極を通過して流す段階と、(b)(1)第1の調整電位、(2)第2の検出及び酸化洗浄電位、及び(3)第3の還元洗浄電位であり、かつ第2の電位が第1及び第3の電位よりも高く、第1の電位が第3の電位よりも高い少なくとも3つのパルス電位を作動電極に印加する段階と、(c)第2の電位を印加する期間中に作動電極からの出力を検出する段階とを含むパルス式電気化学検出方法に関する。
【選択図】図1
Description
貴金属電極、主にAu及びPtでの電子触媒反応に基づく電気活性官能基を有する脂肪族化合物の直接電気化学検出は公知である。電気化学検出は、液体及びイオンクロマトグラフィーにおいて広く受け入れられている検出手段である。電気化学検出器は、流入セル内の作動電極に電位を印加することにより作動する。このような検出器では、一般的に、作動電極、基準電極、及び対極である3つの電極から成るセルを使用する。一般的に、この方法は、電極表面の陽極及び陰極洗浄と共に検出作動を組み込む多段電位波形を使用する。典型的な電位波形においては、陽極検出は、第1の電位で行われ、電流サンプリングは、電位を印加する期間の終わりに行われる。電位は、次に、電極表面の酸化洗浄に向けて第2のより高い電位まで、かつ次に第1及び/又は第2の電位で形成された表面酸化物の陰極溶解による洗浄に向けて第1又は第2の電位よりも低い第3の電位までに段階的に変える。現在「パルスアンペロメトリック検出(PAD)」として公知である電気測定検出を用いるこの方法の解析的応用は、アルコール、多価アルコール、及び炭水化物(還元及び非還元)、アミン及びアミノ酸(第1及び第2)、アミノ配糖体、及び多くの硫黄合成物(硫酸塩、スルホン酸、及びスルホンを除く)に対して明らかにされている。
「パルス電量検出(PCD)」も説明されている。PADとPCD間の重要な違いは、検出信号の測定と関係がある計器プロトコルにある。用語「パルス式電気化学検出」つまり「PED」は、PAD及びPCDを含む一般用語である。PADでは、電極電流は、ある一定の期間(例えば、16.7ms)(1/60Hz-1で)にわたってサンプリングされるか又は平均化され、一方、PCDでは、応答が、1つの周期又は整数の連続した周期にわたって電子的に積分される。PCDは、本質的に、信号強度がより大きいために、かつ60Hz相関ノイズ信号、すなわち、電子計器におけるノイズの支配的な形の積分が積分周期にわたってゼロのままであるために、より大きな信号対ノイズ比(S/N)を有する。
光度検出は、広範囲なπ結合のない脂肪族化合物に関する本質的に低い感度のために、かつ移動相の屈折率の変化を伴う基線変動のために悪影響を受ける。屈折率検出は、濃度勾配の影響を強く受け、かつ移動相組成の小さな変化に対してさえも観察される基線シフトは、検体信号を圧倒する可能性がある。
PAD及びPCDという方法は、液体クロマトグラフィー(LC)と共に電気活性官能基を有する多くの脂肪族有機化合物の検出に向けて導入されたものである。多くのPAD/PCD方法は、学術的及び企業の研究所の日々の仕事の一部となっている。このような方法の大部分は、作動電極の材料として金を利用する。白金作動電極の使用は、金電極の利用に遅れを取っている。多くの分析専門家は、既存の白金電極ベースの方法が金電極を使用する方法よりも使い難く、かつ再現性が低いことを見出している。
多くの検体は、異なる材料で製造した作動電極で検出可能である。様々な電極材料は、関連の検体を伴う試料マトリックスに応答して異なる性能を示している。例1:アルコールは、白金電極及び金電極で検出可能である。アルコールが高濃度の砂糖を有する試料内に存在する場合、白金電極は、金電極ほど過度のレベルの糖により影響を受けないので好ましい。例2:シアン化物アニオンは、銀電極又は白金電極で検出することができる。高濃度の硫化物を有する試料においては、銀電極は、影響を受けやすく、かつ高硫化物試料の非常に僅かな注入後にシアン化物に対する反応がなくなるのが観察されている。白金電極は、比較すると遙かに強固であり、高硫化物試料を何回も注入した後でさえもシアン化物に対する検出反応を供給し続ける。その結果、検体のリストの拡張に適し、かつ高S/Nで性能を発揮することができるより再現可能な電気化学白金ベースの方法を提供する必要性が存在する。
一実施形態においては、本発明は、(a)少なくとも1つの検体を含む液体試料流を流入セル内の作動電極を通過して流す段階と、(b)(1)第1の調整及び検出電位、(2)第2の検出及び酸化洗浄電位、及び(3)第3の還元洗浄電位であり、かつ第2の電位が第1及び第3の電位よりも高く、第1の電位が第3の電位よりも高い少なくとも3つのパルス電位を作動電極に印加する段階と、(c)第2の電位を印加する期間の少なくとも一部の間に作動電極からの出力を検出する段階とを含むパルス式電気化学検出方法に関する。
本発明は、パルス式電気化学検出方法に関する。一実施形態においては、検出は、「パルス電量検出(PCD)」として公知である電流積分により実行される。別の実施形態では、検出は、「パルスアンペロメトリック検出(PAD)」として公知である電流測定法で実行される。本明細書での説明は、特記のない限り、電気化学検出としてこれらの2つの形態の検出を指す。発明の重要な態様は、例えば、PCD又はPADによる検出のための作動電極から出力が、サイクルの最高電位を印加する期間中に検出されるということである。特定的な実施形態では、少なくとも3つの異なるパルス電位を作動電極に印加する。第1のパルスは、調整電位であり、第2のパルスは、検出及び酸化洗浄電位であり、第3のパルスは、還元洗浄電位である。好ましい実施形態では、第2の電位は、第1及び第3の電位より高く、第1の電位は、第3の電位より高い。作動電極からの出力は、第2の電位を印加する期間中に測定する。従って、電位を印加するパルス波形において最高電位中に出力信号を検出する。
一例として、図1A、図1B、及び図1Cの調整電位は、波形と、本発明のために調整電位としてE1、検出及び酸化洗浄電位としてE2、及び還元洗浄電位としてE3とを含む米国特許第4、939、924号に例示されている。’924号特許で示されている方法と本発明の重要な違いは、例示する図において検出が最高電位つまりE2で行われることである。
E2である一定の積分期間を有する適切な段階的3電位波形を図2に示している。本発明の全ての電位は、基準電極Ag/AgCl/3MKClに照らして記録している。
第2の検出及び酸化洗浄電位よりも低く、第3の還元洗浄電位よりも高い第1の調整電位E1は、検出に向けて作動電極を調整又は活性化する役目をする。多くの場合、関連の検体は、電極調整中に電極表面に予吸着されている。一般的に、電極表面は、金属である。調整又は活性化は、電極の金属面上の水酸化物基の形成により又は金属酸化物の不完全な単層の生成により達成される。水酸化物基及び作成したばかりの少量の酸化物は、金属電極での有機化合物及び無機化合物の多くの酸化検出に必要とされる触媒状態の重要な要素である。
第2の又は検出及び酸化洗浄電位では、電極の表面は、一般的に、依然として触媒(基及び/又は酸化物)により覆われている。触媒は、予吸着検体の近くで酸素を利用可能にする本質的に不安定な酸素化合物である。関連の検体は、調整段階中又は検出段階中に予吸着されている。予吸着は、両方の段階にわたって広がることが多い。吸着検体が触媒部位に遭遇すると、酸化脱離が起こり、信号として検出される電子が生成される。電位E2時には、電極反応速度は、電位E1時よりも吸着速度から独立したものになる。吸着速度の独立性の増大により、検出の線形性がかなり改善される。検出信号を生成する酸化脱離と同時に、酸化物により電極表面が覆われる範囲が増大する。特に過度に長い期間がE2電位に選択された場合には、より安定した、より触媒的ではない酸化物が、優勢になる傾向がある。これとは対照的に、従来技術の検出(PAD又はPCD)が電位E1時に行われ、酸化脱離の速度が、吸着速度により制御される遥かに大きな程度まで吸着速度により制御され、従って、較正プロットの線形性は、特に白金電極の場合は劣っている。
第3の洗浄還元電位E3では、作動電極表面は、調整期間中及び検出期間中に作成された全ての酸素種がない。酸化物の除去と同時に、過度の量の非触媒酸化物の下に捕捉される場合がある吸着検体及び/又はその酸化生成物の最終残留物も除去される。
本発明は、液体試料流内の検体を検出するのに用いることができる。液体試料流内の1つ又はそれよりも多くの検体を検出するフローインジェクション分析(FIA)に適用可能である。それは、特に、クロマトグラフィーカラムのような分離媒体を通じて先に分離した液体試料流内の検体の検出に有用である。分離検体は、作動電極で検出される。
電位波形は、3つの電位パルスのうちの1つ又はそれよりも多くの間で一定である電位ステップ関数とすることができ、又は3つのパルスの相対電位レベルが上述のように見える限り、電位掃引関数のようなあらゆる他の形とすることができる。
最高電位時での検出により、ノイズレベルを最小にすることができると共に、線形較正の範囲を一部の異なる検体に向けて拡張することができる。更に、最高電位時での検出により、信号検出は、酸素還元の範囲から電極上で0.47V辺りの過酸化水素に移動することになる。そのために、基線パルス発生及び酸素漬けを排除するか又は最小にすることができる。更に、検出中の性能に関係なく調整及び洗浄の低電位化を最適化することができる。従って、例えば、検出前に、波形電位のE1及びE3時に検体の予吸着又は表面予調整を最適化することができる。別の利点は、較正の線形性が多くの検体に対して改善するということである。更に、エーテル又はケトンのような一部の新しいカテゴリの検体を検出することができる。
白金電極の場合のPED波形の電位及び時間の適切な範囲としては、以下が含まれる。
白金電極の場合のPED波形の電位及び時間の好ましいに範囲としては、以下が含まれる。
検出期間は、PEDに対して第2の電位E2を印加する時間全体中に発生すると考えられる。しかし、E2を印加する期間の最終5%から90%、より好ましくは、最終10%から30%のみにわたって検出することが好ましい。
少なくとも第1の調整電位、第2の検出及び酸化洗浄電位、及び第3の還元洗浄電位を含むパルス式電気化学検出に関して本発明を説明してきた。本発明は、本明細書で説明する上述の3つの電位の電位と検出の関係がある限り、これらの電位印加の前、後、又は間での更に別の電位の印加を含むシステムも包含する。
本発明のシステムは、特に、白金、イリジウム、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、及び鉛のような金属材料で形成した外面内の作動電極に有効である。好ましい作動材料電極は、白金である。
本発明の方法により特に上述の作動電極に関して上述の利点が得られる理由の1つの理論的な説明は、以下の通りである。比較的高い電位の選択により、酸素還元から過酸化水素までの電位範囲から信号生成が除去される。従って、溶離剤中の酸素濃度の突発的又は周期的変動から生じる「酸素漬け」又は基線パルス発生のようなアーチファクトが排除される。更に別の利点は、電位の最高時での信号生成酸化脱離をモニタすることによって得られる。信号生成電極反応は、もはや、低電位化と同程度に吸着速度により制御されない。従って、線形較正の範囲が拡張される。
本発明の電気化学検出方法は、特に、無機アニオン、アルコール、硫黄アミノ酸、チオエーテル、スルホキシド、フェノール、エーテル、アルデヒド、ケトン、アルケン、アルキン、ニトリル、アミノ酸、カルボン酸、及びその組合せのような検体に有効である。
米国特許第4、939、924号(’924号特許)に示すようなPCD及びPADの一般的な電位波形を図1A、図1B、及び図1Cに示している。PCD又はPADにおいては、E1の初期値は、電極表面が酸化物不足状態で存在するように選択する(不完全な酸化物単層の形成)。tdの遅延時間後、tsの期間にわたって、高速電位掃引(図1B)又は電位段階(図1C)により電位を値E1(又は、E1'、E1''、E1'''など<E2を有するあらゆる数の電位)に前進させる。E1(又は、E1'、E1''、E1'''など)の値は、利用可能性及び/又は吸着検体の同時電気触媒酸化反応による表面の形成を引き起こすように選択する。次に、電位をE2に変えるか、又は保持期間thにわたって初期値E1に戻し、保持期間th中に、E1への電位変化中に成形された全ての酸化物は、電極表面から陰極剥離する。波形周期の総時間は、E1、E2、及びE3の印加時間の合計である。積分器(アナログ又はデジタルの)は、E1(又はE1')印加期間中に起動させると印加期間を通して使用中のままである。積分器からの出力信号は、検出期間終了時にサンプリングされ、その値又は比例値は、記録装置に供給される。次に、それぞれ、陽極洗浄、陰極洗浄をもたらすE2及びE3のような正パルス及び負パルスを印加することができる。積分器は、E1印加終了時にリセットされる。値E1'は、可溶性及び吸着された検体の酸化反応の範囲を最大にするように選択する。しかし、最高電位は、02発生と共に大きな陽極溶剤分解を引き起こすほど大きい正電位であるべきでない。
’924号特許の図1B及び図1C中のPCD波形に対しては、E1の値及び時間は、電極の完全な酸化洗浄を行うのに十分に大きなものとすることができるので、更に別の酸化洗浄のためのE2までのその後の段階は必要ではないと考えられる。
一般的に、本発明は、他の不可逆又は可逆過程と重畳したか又は一致する関連の検体と関係がある不可逆的電気化学過程の測定に適用可能である。表面酸化物の形成中の表面酸化物触媒反応の測定は、PCD及び/又はPAD技術の1つの例である。
本明細書で説明するように、本発明の最高電位PCD又はPAD法は、特に、液体クロマトグラフィー、特に、高速液体クロマトグラフィー(HPLC))により分離した液体試料中の複数の化学成分の検出に適用可能である。液体試料は、通常、現像試薬としての電解液を含み、かつクロマトグラフィーカラムを通過した溶離液と混合される。カラムの充填物としては、一般的にジェル又は粒状の形態のイオン交換体又は逆位相充填物があると考えられる。この技術は、十分に開発されている。例えば、C.F.Simpson著「液体クロマトグラフィー技術」(1983年)、J.H.Knox著「高速液体クロマトグラフィー」(1981年)、及びK.Polkar他著「臨床分析における液体クロマトグラフィー」(1981年)を参照されたい。
更に、PCD法は、フローインジェクション分析(FIA)の検出方法として有用である。このようなシステムは、Skeggs、「Amer.J.Clin、Path.」、28、311頁から322頁(1957年)において、及び米国特許第4、013、413号、米国特許第4、022、575号、米国特許第4、177、677号、米国特許第4、224、033号、米国特許第4、227、973号、米国特許第4、314、824号、米国特許第4、315、754号、米国特許第4、352、780号、米国特許第4、399、102号、米国特許第4、399、225号、及び米国特許第4、504、443号においてに説明されている。このようなシステムにおいては、これらの試料は、例えば、液体クロマトグラフィーで分離することによってではなく、連続液体搬送流で検出器に供給する。この技術は、上述の液体のクロマトグラフィーシステムと比較すると用途が限定される。
本発明のパルス式電気化学検出方法は、基準電極及び作動電極を含む2電極セル、及び基準電極、作動電極、及び対極を含む3電極セルの使用に適用される。
実験部分
化学物質
適切な溶液は、試薬のための化学物質(「Fisher Scientific」、ニュージャージー州フェアローン)及び純水(「NANOpure II」、「Barnisted Co.」、マサチューセッツ州ボストン)から調製することができる。
化学物質
適切な溶液は、試薬のための化学物質(「Fisher Scientific」、ニュージャージー州フェアローン)及び純水(「NANOpure II」、「Barnisted Co.」、マサチューセッツ州ボストン)から調製することができる。
計装
本発明の電気化学法の適切な計装は、’924号特許に示されている形式のものとすることができる。
本発明の電気化学法の適切な計装は、’924号特許に示されている形式のものとすることができる。
注入する試料容積は、0.1から200μlとすることができ、かつ流量は、0.0001から5.000ml/minであった。電気化学流入セルは、Pt電極(約0.0078cm2)を有する「薄層」デザイン(「Dionex Corporation」、カリフォルニア州サニーベール)のものとすることができる。メーカー支給品であるAg/AgCl電極を全ての実験で使用した。
手順
図1Bの波形におけるE1からE1'までの電位掃引を含む図1の全てのPED波形を直接「Dionex ED50」検出器内でプログラムするか、又はChromeleonソフトウエアで作成して、クロマトグラフィープログラム実行中に検出器にダウンロードすることができる。
図1Bの波形におけるE1からE1'までの電位掃引を含む図1の全てのPED波形を直接「Dionex ED50」検出器内でプログラムするか、又はChromeleonソフトウエアで作成して、クロマトグラフィープログラム実行中に検出器にダウンロードすることができる。
検出限界及び解析的較正
検出限界を推定する2つの主な方法がある。2つの方法の第1の方法においては、基線ノイズの平均値を指定の期間にわたって判断し、関連の検体の既知の量の注入の助けを借りて濃度単位で調整する。大部分の場合、濃度又は量単位で表す基線ノイズの3倍の倍数を検出限界として指定する。2つの方法の第2の方法においては、オペレータは、既知の濃度の1つの標準液の一連(n>3)の注入の濃度又は量単位で標準偏差を判断する。次に、検出限界を計算標準偏差の倍数として表す。増倍率は、選択信頼水準から導出して統計数表から取得することができる。解析的較正は、異なる濃度の一連の標準液の注入から生成される。濃度範囲は、未知の濃度の予想範囲を超えるように選択すべきである。標準液の既知の濃度に対する解析的応答から、濃度に対する解析的応答の依存を示す較正プロットが構成される。線形較正プロットは、非線形較正プロットよりも良好な精度及び正確性を示すことは公知である。
検出限界を推定する2つの主な方法がある。2つの方法の第1の方法においては、基線ノイズの平均値を指定の期間にわたって判断し、関連の検体の既知の量の注入の助けを借りて濃度単位で調整する。大部分の場合、濃度又は量単位で表す基線ノイズの3倍の倍数を検出限界として指定する。2つの方法の第2の方法においては、オペレータは、既知の濃度の1つの標準液の一連(n>3)の注入の濃度又は量単位で標準偏差を判断する。次に、検出限界を計算標準偏差の倍数として表す。増倍率は、選択信頼水準から導出して統計数表から取得することができる。解析的較正は、異なる濃度の一連の標準液の注入から生成される。濃度範囲は、未知の濃度の予想範囲を超えるように選択すべきである。標準液の既知の濃度に対する解析的応答から、濃度に対する解析的応答の依存を示す較正プロットが構成される。線形較正プロットは、非線形較正プロットよりも良好な精度及び正確性を示すことは公知である。
酸素の影響
E1での信号積分の従来の手法を用いると、注入試料及び移動相の酸素の不揃いの濃度により、「酸素漬け」と呼ばれている実質的なアーチファクトが発生することがある。酸素漬けは、作動電極の表面での過酸化水素への溶存酸素の還元のために検出信号により引き起こされる。大部分の場合、酸素濃度は、クロマトグラフィー移動相におけるよりも試料における方が高い。酸素濃度が高くなると、その結果、負電流の値が増大する。これは、負方向の基線レベルのかなり大きな変化としてクロマトグラムで明示される。クロマトグラフィー条件によっては、結果として生じる基線外乱は、数分以上にわたって拡大する可能性がある。クロマトグラフィーピークの開始及び終了の再現可能な検出は、関連の検体により引き起こされない低い基線ノイズ及び基線規定外変動の欠如に依存する。白金電極をクロマトグラフィー検出に使用した場合、酸素漬けは、もし存在すれば、多くの場合に重要な検体(例えば、メタノール及びエタノール)と共溶出し、それらの形状に歪みを発生させる。
E1での信号積分の従来の手法を用いると、注入試料及び移動相の酸素の不揃いの濃度により、「酸素漬け」と呼ばれている実質的なアーチファクトが発生することがある。酸素漬けは、作動電極の表面での過酸化水素への溶存酸素の還元のために検出信号により引き起こされる。大部分の場合、酸素濃度は、クロマトグラフィー移動相におけるよりも試料における方が高い。酸素濃度が高くなると、その結果、負電流の値が増大する。これは、負方向の基線レベルのかなり大きな変化としてクロマトグラムで明示される。クロマトグラフィー条件によっては、結果として生じる基線外乱は、数分以上にわたって拡大する可能性がある。クロマトグラフィーピークの開始及び終了の再現可能な検出は、関連の検体により引き起こされない低い基線ノイズ及び基線規定外変動の欠如に依存する。白金電極をクロマトグラフィー検出に使用した場合、酸素漬けは、もし存在すれば、多くの場合に重要な検体(例えば、メタノール及びエタノール)と共溶出し、それらの形状に歪みを発生させる。
波形の比較
PCDに対する波形、例えば、図1Cに対する図1A又は図1Bの選択したものの最適化は、関連の検体の影響を受ける。検出が表面酸化物の形成により妨げられる検体、例えば、アルコールに対しては、図1Cに示す波形が適切と考えることはできないのは、E1からE2への電位の段階的変化が解析的応答の停止による酸化物の迅速かつ広範囲な形成をもたらすからである。表面酸化物、例えば、硫黄合成物の形成により引き起こされる機構により検出される吸着検体は、いずれの波形によっても十分に検出されると予想される。多くの他の検体に対して当て嵌まるように、ケトン及びエーテルも、表面酸化物の形成により引き起こされる過程により検出される。図3B及び図12のクロマトグラムは、図2の波形を使用して取得したものである。
PCDに対する波形、例えば、図1Cに対する図1A又は図1Bの選択したものの最適化は、関連の検体の影響を受ける。検出が表面酸化物の形成により妨げられる検体、例えば、アルコールに対しては、図1Cに示す波形が適切と考えることはできないのは、E1からE2への電位の段階的変化が解析的応答の停止による酸化物の迅速かつ広範囲な形成をもたらすからである。表面酸化物、例えば、硫黄合成物の形成により引き起こされる機構により検出される吸着検体は、いずれの波形によっても十分に検出されると予想される。多くの他の検体に対して当て嵌まるように、ケトン及びエーテルも、表面酸化物の形成により引き起こされる過程により検出される。図3B及び図12のクロマトグラムは、図2の波形を使用して取得したものである。
本発明を例示するために、その実施の以下の非限定的な実施例を提供する。
実施例1:新しい方法は、従来技術の方法により検出されなかった化合物の部類を検出する。
図3Aは、従来技術法(0.25Vでの信号積分)によりアセトン及びブタノンを検出する試みの失敗例を示している。未知の不純物、おそらくアルコール(ピーク2)のみにより、検出応答が生成される。同一波形であるが、E2=1.15Vでの信号積分を用いて(図3B)、両方のケトンが容易に検出される。
実施例2:酸素漬けの排除
従来技術の方法を用いると、多くのクロマトグラムは、「酸素漬け」(負のピーク3、下部トレース)という特徴を示している。図4を参照すると、新しい方法(上部トレース)では、酸素還元から過酸化水素までの電位範囲から遥かに離れた電位での信号積分により酸素漬けが最小にされる。たとえホルムアルデヒドのピーク高さが新しい方法により低減(46から15nCまで)されたとしても、基線ノイズの同時の降下(0.125から0.034nCまで)により、新しい方法により0.82から0.66μMに検出限界が改善した。
実施例3:新しい方法によるパルス発生の最小化
図5を参照すると、従来技術の手法及び新しい方法により、亜硫酸塩アニオン(45対41nC)に対して類似のサイズの反応が生じる。しかし、新しい方法は、ポンプピストンによる溶離液流への酸素挿入により引き起こされる規則的な基線パルス発生が最小にされる。基線ノイズの対応する低減(0.5から0.03nCまで)により、新しい方法で検出限界が著しく改善する(0.34から0.02ppmまで)。
実施例4:低ノイズ化による感度改善
従来技術の方法による7つの異なるアルコールの検出を図6の下部トレースで示す(積分:E1)。図6の上部トレースは、改良型方法で取得したクロマトグラムである(積分:E2)。ピーク高さは、実はこの特定の適用例においては、改良型方法に対しては、実際には幾分低めである。しかし、信号減少は、ノイズの改善(0.3567から0.0286nCまで)により補正されるものよりも大きい。ノイズの3xの倍数として計算した検出限界は、4倍から6倍改善する(例えば、エタノールのLOD、4倍)。
実施例5:線形性の改善
図7のプロットは、従来技術の方法によるエタノールに対する較正曲線を示す(E1での信号積分(図1の波形を参照されたい))。
図8のプロットでは、エタノールのデータは、波形の最高電位での信号積分により取得した(図2の波形のE2を参照されたい)。
較正の線形性は、波形の最高電位での信号積分によって明確に改善される。
図9及び図10のプロットは、1−プロパノールの線形性の改善を示している。
実施例6:二重結合を有する化合物の検出
図11は、飽和及び不飽和有機酸の検出を示している。
プロピオン酸は、アクリル酸と同数の炭素原子及びカルボキシルを有する。アクリル酸は、二重結合を有する点のみが異なる。2つのトレースのうちで低い方において検出信号が高いことは、白金電極でのアクリル酸の二重結合の酸化により説明可能である。
実施例7:三重結合を有する化合物の検出
図12は、有機化合物における三重結合の検出を示している。
ブタノン及び3−ブチン−2−オンは、同数の炭素原子及び同じケトン基を有する。3−ブチン−2−オンは、付加的な三重結合のみが異なる。2つのトレースのうちで低い方において検出信号が高いことは、白金電極での3−ブチン−2−オンの三重結合の酸化により説明可能である。
表1は、白金電極で現在検出可能である全ての化合物及び化合物部類のリストを示す。2つの新しい化合物部類が、電気化学検出でアクセス可能となった(エーテル及びケトン)。検出の感度は、表中に説明した全ての化合物に対して改善された。
E1 調整電位
E2 検出及び酸化洗浄電位
E3 還元洗浄電位
E2 検出及び酸化洗浄電位
E3 還元洗浄電位
Claims (14)
- (a)少なくとも1つの検体を含む液体試料流を流入セル内の作動電極を通過して流す段階、
(b)(1)第1の調整電位、(2)第2の検出及び酸化洗浄電位、及び(3)第3の還元洗浄電位であり、かつ該第2の電位が該第1及び第3の電位よりも高く、該第1の電位が該第3の電位よりも高い少なくとも3つのパルス電位を前記作動電極に印加する段階、及び
(c)前記第2の電位を印加する期間の少なくとも一部の間に前記作動電極からの出力を検出する段階、
を含むことを特徴とするパルス式電気化学検出方法。 - 前記作動電極は、白金、イリジウム、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、及び鉛から成る群から選択された材料で形成された外面を有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記作動材料外面は、白金であることを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記出力は、前記第1又は第3の電位を印加する期間中には検出されないことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記流入セルは、基準電極及び作動電極を含む2電極セルであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記流入セルは、3電極セルであリ、該3つの電極の1つは、基準電極であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記液体試料流は、少なくとも1つの検体を含み、
分離媒体を通して前記液体試料流を流し、前記検体を分離して該液体試料内に分離検体を形成する段階と、該分離検体を検出する段階とを更に含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記分離は、液体クロマトグラフィーによって実行されることを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 前記検体は、無機アニオン、アルコール、硫黄アミノ酸、チオエーテル、スルホキシド、フェノール、エーテル、アルデヒド、ケトン、アルケン、アルキン、ニトリル、アミノ酸、及びカルボン酸から成る群から選択された1つ又はそれよりも多くの化合物を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記検出する段階は、電流積分によって実行されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記検出する段階は、電流測定的に実行されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記作動電極の前記外面は、前記第2の電位の印加中は表面酸化物を含み、前記第3の電位の印加中は酸化物のない状態にあることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1の電位は、少なくとも部分的に電位掃引関数で印加されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1の電位は、少なくとも部分的に電位ステップ関数で印加されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
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