分光光度計は多くの産業で著名な装置であり、多くの目的に価値を提供している。分光光度計のデータを使用して、化学物質の生物学的濃度を決定することができます。検量線の作成は、ユーザーが分光光度計を使用する方法の1つです。この技術は、装置と同様、多くの用途で機能します。HunterLabでは、分光光度計に特化し、検量線を作成する作業をサポートしています。検量線は、分析化学や生物学など、さまざまな分野で応用されています。

検量線とは何か?

検量線は標準曲線とも呼ばれ、未知物質の濃度を特定する方法です。未知物質の濃度、検出限界、定量限界を、濃度既知の標準試料と試料を比較することで算出します。データは未知物質の濃度を予測するモデルに適合する。物質の濃度は、検量線によって示されるように、分析シグナルまたは機器応答に変化を引き起こします。

検量線は、間接的に吸光度を引き起こす化合物にとって有益である。通常、色素が目的の分子と反応し、その色素を測定して、その分子に何が起こっているかを判断する。既知の化学物質から始め、その吸光度を測定し、グラフ化する。次に、未知試料の吸光度を計算し、グラフにプロットし、検量線を適用して推定濃度を求める。 

これらの曲線は、さまざまな濃度の物質のデータポイントを使用し、研究者はこれらの曲線を使用して、未知の物質がどのプロットになるかを見つけることができます。紫外可視(UV-VIS)分光光度計は、電磁スペクトルの紫外または可視部分の光を吸収する化学物質の吸光度を測定する。未知の物質を特定するこのシステムは、多くの産業で重宝されています。例えば、コーヒーの製造では、ローストを決定するための検量線が見られるかもしれません。カフェイン含有量をプロットすることで、焙煎業者は豆がどこに該当するかを発見することができます。食品業界の検量線は、ゼラチンの食品色素濃度を図表化することがあります。

その他の用途としては、以下のようなものがある:

簡単に言えば、分光光度法における検量線は、物質が未知であるあらゆる状況で役に立つ。

校正曲線の作り方

検量線を作成するには、以下のものが必要です:

  • 標準溶液
  • 希釈用溶剤
  • ピペットとチップ
  • マイクロチューブ5本
  • 紫外可視分光光度計
  • コンピューター

主なステップは以下の通り:

  • 標準液の調製: 濃縮標準液を作り、それを希釈して5つの既知の濃度を作る。
  • 試料の測定: 分光光度計を使って、各標準溶液と未知試料の吸光度を測定する。
  • データ分析: 吸光度(y軸)対濃度(x軸)をプロットして、線形検量線を確立する。統計ソフトを使用して、データを線形回帰式(y = mx + b)に適合させ、適合度を評価するために決定係数(R²)を決定する。

検量線の使用方法

検量線は、サンプル中の未知の化学物質の量を計算するために、多くの科学分野で使用されています。一般的なアプリケーションをいくつかご紹介します:

  • 環境モニタリング:検量線は、環境衛生の測定に不可欠である。重金属や農薬など、土壌サンプル中の汚染物質の濃度を測定するために使用されます。
  • 神経科学研究:神経伝達物質レベルの測定は、脳の複雑な働きを理解するために頻繁に使用される。検量線により、研究者は脳液中のこれらのシグナル伝達物質の濃度を計算することができます。
  • 医薬品の品質管理: 医薬品が有効で安全であることを確認することは非常に重要です。検量線は、医薬品サンプル中の活性薬剤やその他の成分の量を正確に測定するために使用されます。
  • 食品および飲料分析:検量線は、飲料中のカフェイン濃度のモニタリングから栄養強化製品中のビタミン効能の確認まで、食品や飲料の品質を保証する上で重要な役割を果たします。

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紫外可視分光光度計は、さまざまな波長の光で電磁エネルギーを測定する装置である。装置内のランプが光の流れを作り、回折格子に送り込む。この回折格子はプリズムのような働きをし、光ビームを異なる波長に分離する。試料が内部にあると、回折格子が各波長を個別に照射し、それぞれの吸光度と透過率を測定する。 

この装置は、光を吸収する波長のサンプルに光を照射するようにプログラムされている。装置は吸光度(A)と透過率(%T)を測定できる。吸光度とは、ブランクと比較して試料が吸収した光の量である。透過率は、ブランクと比較して、吸収されずにサンプルを透過した光の割合です。これら2つの測定基準の関連性は

Aはlog(100/%T)に等しい。

A = 0(%T = 100%)のとき、試料は指定波長の光を吸収しません。この結果がブランクの読み取り値となります。A = 無限大(%T = 0)のとき、試料はすべての光を吸収し、何も透過しません。吸光度と試料濃度の直線関係は次のようになります:

A = kM

A=吸光度

M=モル比

k = 定数。

この式は、試料が濃縮されればされるほど、光を吸収する能力が高くなることを示している。

各装置には、分析する波長とサンプルに固有の定数kがあります。kの値は、装置の年代やその構成部品によって異なる。そのため、kの測定は各実験の前に行わなければならない。この評価は、既知の濃度の物質をいくつか用意し、その吸光度を測定することで行う。 

次に、吸光度(y軸)対濃度(x軸)のグラフを作成する。上の式によれば、このグラフは傾き k の直線プロットとなる。

Graph showcasing how a calibration curve can be used to calculate the concentration of a material

検量線を作成したら、それを使って吸光度を測定し、未知物質の濃度を計算することができます。測定された吸光度はグラフに表示されます。吸光度から検量線まで水平線が引かれ、検量線から濃度まで垂直線が引かれます。縦線がX軸上のどの位置にあっても、未知試料の濃度を示します。

この装置は、ユーザーが検量線を作成するために濃度を特定するのに役立ちます。また、色が製品性能の重要な基準となる産業において、色を理解する上でも価値があります。分光光度計は、人間の目の不一致に頼るのではなく、色の量を提供します。校正の主な目的は、未知のサンプル中の分子の濃度を求めることです。しかし、校正が不可欠な理由は他にもあります:

  • 良好な分析結果の確保
  • 品質保証
  • 手続き規則(例えば、DIN EN ISO 9001:2000 など)。
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分光光度計の利点

分光光度計は、様々な用途の検量線を作成するだけでなく、様々な利点を提供します。研究者、開発者、メーカーがこれらの装置を使用するのは、以下のような利点があるからです:

  • 柔軟性:分光光度計は、光を吸収するものなら何でも測定できるため、さまざまな用途に適応できます。リンゴのような単純なものからバクテリアのような複雑なものまで読み取ることができる。
  • 正確さ:濃度や色を測定する場合、正確さを人間の計算に頼ることはできません。分光光度計なら、毎回高精度の結果が得られます。
  • スピード: 適切な分光光度計モデルを使用すれば、ユーザーは数秒で結果を収集することができ、多くのアプリケーションに最適です。より速い測定により、開発者はより少ない時間でより多くの進歩を遂げることができます。

用途に合った分光光度計を探す

検量線は未知の物質を特定する優れた方法であり、分光光度計はこの貴重なグラフを作成するのに役立ちます。HunterLabでは、分光光度計の豊富な品揃えにより、ユーザーが用途に応じた正確な検量線を作成することができます。弊社チームにご相談ください