【ラボ用純水】Pure LabWater Guide

ELGA の支社および代理店は 60 を超える国にあ ELGA は Veolia Water の実験室用水の国際ブランド名で り、すべての ELGA システムについて完全な す。PureSure は ELGA LabWater の商標および技術です。 トレーニングを受けています。 版権 (2008) ELGA LabWater/VWS UK Ltd. 不許複製 E&OE 最寄の ELGA 代理店を探すには www.elgalabwater.com からお客様の国名をクリッ クすると連絡先の詳細情報が表示されます。 ELGA グローバル オペレーション センター 電話：+44 1494 887 500 Fax：+44 1494 887 505 Email: info@elgalabwater.com Web: www.elgalabwater.com ELGA LabWater ELGA の役割は実験室用水の精製における技術、サービ スの提供を通じて、研究者、技術者の皆様が研究および 試験アプリケーションで正確な結果を得ることに確実に 国際 集中できるようにすることです。 社会への PURE LABWATER GUIDE ELGA は環境および水サービスの分野で世界をリードす 貢献について る企業 Veolia の重要な 1 部門です。Veolia Water は 70,000 An essential overview of lab water 人を擁する世界的企業であり、水の循環のあらゆる局 面で水に関するあらゆる規模のソリューションをお客様 purification applications, monitoring に提供できる企業として高い評価を得ています。ELGA LabWater はその中において、ラボ用純水処理技術のみに and standards. 集中して過去 70 年間にわたり、最先端技術の開発や科学 アプリケーションの専門分野に貢献し続けてきました。そ Veolia Environment 財団は持続可能な開発 して顧客との協議が必要な大規模プロジェクトからユー に貢献する世界的なプロジェクトを (特に福 スポイント 1 か所の水精製システムまで、開発、導入、サー 祉活動、労働力開発、環境を中心に) 支援し ビスの提供により、数多くの問題を解決してきた実績があ ています。 ります。 2004 年以来、当財団では 500 万ユーロの年 間予算で 450 を超えるプロジェクトを支援し ています。 (詳細は www.fondation.veolia.com を参照し てください) ヴェオリア・ウォーター・ソリューション＆テクノロジー株式会社 エルガ・ラボウォーター事業部 〒108-0022 東京都港区海岸 3-20-20 ヨコソーレインボータワー 11階 info@elgalabwater.com www.elgalabwater.com ELGA は Veolia Water の実験室用水の国際ブランド名です。 MEDICA は ELGA LabWater の商標であり、同社の独自技術です。 Copyright 2008 ELGA LabWater/VWS UK Ltd. All rights reserved. E&OE ELJ0005 2009.12 E L G A P U R E L A B W A T E R G U I D E

81-82 THE PURE LABWATER GUIDE Introduction 「Pure LabWater Guide」は純水を 目次 使用する人や純水について詳し く知りたい人向けのガイドブック です。科学および医学分野にお 1 イントロダクション 1 - 4 2 5-22 ける純水精製の要件、技術、アプ研究および試験、分析用水 3 臨床検査用水 23-28 リケーションの概要を説明してい 4 医療機器用水 29-32 ます。 5 水精製の概要 33-72 様々な飲料水とその中に含まれる 6 用語集 73-76 不純物 ほとんどのラボ用および臨床検査用の水は 通常水道水から精製します。しかし、水はあ らゆる化学物質を (ある程度まで) 溶解する というユニークな性質を持つため、原水とし て使用する水には溶解または懸濁した多く の物質が含まれています。水の精製プロセ スで不純物が混入する可能性もあります。 さらに、水道水の水質は地域ごとにおよび 季節によって大幅に変動する可能性があり ます。 メモ

1-2 現在、実験室では必ず純水を利用でき 「純水はラボにお なくてはなりませんが、一般に「純粋」と ける最も重要な要 考える水であっても研究者やヘルスケ 素のひとつであり、 アの専門家には非常に汚れた水とみな その理解は非常に されます。このような汚染物質の多くは 重要です。」 分析対象を含む他の物質と相互作用し て目的とする用途に悪影響を与える可 能性があるため、ppbレベル以下の濃 度の元素や化合物が問題となります。 自然水および水道水中に含まれる不純 The Pure LabWater Guide の使用法 物は次の 5 つに分類されます。 本資料は水精製システムの研究・設計・製造・設置専門メー • 懸濁粒子 カーとして 70 年余りの経験の蓄積のある ELGA が作成しま • 溶解性無機化合物 した。この『Pure LabWater Guide』はそのオリジナルである 『Pure LabWater Guide 1991 年刊行』と『Pure Clinical LabWater • 溶解性有機化合物 Guide 2003 年刊行』を統合したものです。水精製分野の最新 • 微生物および生体分子 情報 (新しい水精製技術、新規アプリケーション、規格改訂) が 容易に得られるように構成されています。水精製に関連した • 溶存ガス ヒントや「知っておくべき」重要な技術、システム、プロセスの ラボにおける純水精製は純水装置に起 概略図が記載されています。巻末には用語集も添付されてい 因する汚染とバクテリアの増殖を最小 ますので、ご参照ください。 限に抑え、原水中から不純物を除去す ることです。 本資料は利用しやすいように次の 4 つのセクションに分かれ ています。 • 研究および試験、分析用水 (セクション 1) • 臨床検査用水 (セクション 2) • 医療機器用水 (セクション 3) • 水精製の概要 (セクション 4。 このセクションはさらに 5 つの サブセクションに分かれています) • 飲料水の製造 • 水道水中の不純物 • 水精製技術 • 純水の純度管理 • 純水の規格 はじめに

セクション 1 研究および試験、分析用水 様々な実験室で実践されている多様なアプリケーションに 焦点を当てて説明します。このようなアプリケーションには 最も基本的なガラス器具の洗浄とリンスから最先端の分子 生物学や細胞培養に至る幅広い分野が含まれます。それぞ れのカテゴリーに含まれるアプリケーションがどのようなタ イプの水を必要としているのかを説明します。 ELGA について セクション 2 ラボ用純水システムに特化して業 臨床検査用水 界のパイオニアであり続ける ELGA LabWater は、ラボ用純水装置のメー このセクションで強調するように、化学試験で信頼できる結 カーとして 70 年以上の実績を有し 果を得るためには極めて高度な純度を持つ水の使用が不 ており、現在は、水にかかわるあらゆ 可欠です。このセクションではこれらのアプリケーションに課 るサービスで世界の最先端をゆく される国際規格と規制の概要を説明します。 Veolia Water のグループ企業です。 科学、医療分野などあらゆるラボ用 セクション 3 途向けに、高い信頼性を持った高性 医療機器用水 能の純水製造装置を経済性を考慮 ヘルスケアに関連する医療機器の多くは高純度の水を必要 しかつ関連する法規に確実に準拠し とします。たとえば手術機器 (内視鏡など) の洗浄水や滅オー た製品をお届けします。これからも トクレーブへの供給水などがこの分野に含まれます。このセ 革新的かつ人間工学に則した設計 クションではこの分野のアプリケーションに現在適用されて を含む最先端の研究成果を製品に いる厳格なガイドラインや水質規格につい詳しく説明しま 応用し、堅牢で設置の容易なシステ す。 ムを提供することにより日々進化す るお客様のニーズに応えています。 セクション 4 また、600 を超えるサービスセンター 水精製の概要 を世界中に配置し、他社の追従を許 さないサービスを提供ています。ま このセクションではまず、水に含まれる多様な不純物の詳細 た、純水装置を特殊な用途向けにカ と関連技術、それらの不純物を効果的に除去するために必 スタマイズするため何社もの代表的 要なシステム設計と構成要素技術を解説します。純水システ な理化学機器、分析機器メーカーと ムの第 1 ステップとして何を選択するかは供給される水の性 も緊密な協調関係を築いています。 状に依存します。そのため一次処理装置の選定は重要です。 さらに、実験室用水の水質要件を制 つづいて主要な水精製の概要を説明し、その長所と短所や 定して勧告を行う水質規格制定機関 注意点を明らかにします。何種類かの不純物を大量に除去 にも参加して積極的な活動を続けて するのに適する技術もあれば、特定の不純物のみを極微量 います。 レベルまで除去するのに適している技術もあります。

3-4 ラボ用純水装置のパイオニア ELGA のあゆみ 1937 – 1955 Walter Lorch が ELGA を設立。 蒸留がこの時代の アプリケーションごとに必要とされる 水精製の先端技術でしたが、得られる水の純度に 水質を規定した公的規格の数は膨 制限があったため新しい技術が求められていまし 大です。たとえば、ASTM®(American た。 Walter Lorch によるカートリッジ式脱イオン装 Society for Testing and Materials) と 置の発明。 ISO® (International Organization for 1960 – 1970 London School of Pharmacy と共同で病院市場、実 Standardization) 3696 は実験室での 験室、一般産業を対象とした各種製品をを開発。 用途別の水質に関する指針を定めて 1980 – 1989 School of Water Sciences を創設。Walter Lorch が おり、CLSI® (Clinical and Laboratory 著書 "The Handbook of Water Purification" を公 Standards Institute) は臨床検査室で 刊。実験室用精製システムに世界で初めて UV 光 酸化を導入。腎臓治療市場向け専用に設計された 必要とされる水質の指針を定めてい MedRo システム発売。 ます。実験室によっては欧州、米国、ま 1990 – 1999 イオン交換、膜処理、吸着および光酸化を組み合 たは日本薬局方が定める規格を採用 わせてシステム化することにより最小コストで高 しています。しかし、ある特定の用途に 純度水を精製できる PURELAB UHQ を発売。ELGA ついて完璧に当てはまる規格はほと の設計が女王賞を受賞。「タイプ II」 (蒸留交換シス んど無いのが実情です。本資料は適正 テム) を発明し、これを各種製品へ組み込み可能 なタイプの水とその製造方法を見つ なオプションとして提供。臨床診断市場をターゲッ け出し、適正な純度の水を予算と環境 トとする最初の水精製システム MEDICA を開発。 ELGA の TOC のリアルタイムモニタリング法を使 の許す範囲内で経済的に導入するた 用する PureSure システム (マルチステージモニタ めのサポートとなることを意図してい リング）を発売。 ます。 2000 ELGA が Veolia の傘下に入る。処理水を循環して 電気脱イオンを行う最初の実験室用水精製シス テム Option-E5 を発売。 2003 世界最初の革新的な実験室用水精製中央管理シ ステムである CENTRA システムを発売。 2004 医療分野に適用される最新の厳格な水質規格に 対応するべく設計された最初の製品 BIOPURE を 市場に投入。 はじめに

セクション 1 研究および 試験、分析用水 研究者は様々な用途に純水を使用しています。そのため、 必要な操作や器具に応じて水質の異なる水を精製して使 用する必要があります。水は多くの研究、実験で重要な要素 の 1 つですが、水の純度の重要性は認識されていないこと がよくあります。 このセクションでは、いくつかの一般的 水質基準は世界中で数多く定められ な純水の使用用途に注目し、必要とさ ていますが、特定の研究用に適切な れる水質の指針を記載します。また、純 基準はわずかしかありません。そのた 水システム構築の際に採用すべき精製 め、ELGA を始めとした水精製にかかわ 技術についても指針を示します。 る企業の大多数は、測定が容易な物理 的、化学的および微生物学的な基準を 用いて数種類程度のおおまかな分類を 抵抗率 TOC バクテ エンドトキシ 採用しています。このガイドでは、左表 (MΩ-cm) (PPB) リア ン (EU/ml) に示す水の「タイプ」について記載し タイプ I+ 18.2 <5 <1 <0.03 ます。 タイプ I >18 <10 <1 <0.03 タイプ II + >10 <50 <10 NA タイプ II >1 <50 <100 NA タイプ III >0.05 <200 <1000 NA

5-6 タイプ 1+ – タイプ 1 の純度要件を超えたより高純度の超純水 です。 タイプ I – 超純水と呼ばれることが多いこのグレードは水の 純度が最も重要な実験、分析用途、たとえば HPLC (高速液 体クロマトグラフィー) の移動相調製、GC (ガスクロマトグラ フィー)、AAS (原子吸光分光)、ICP-MS (ICP 質量分析) のブラ ンクおよびサンプル希釈に必要です。タイプ I はこの他に分 子生物学での実験用水、また、動物細胞培養、体外受精 (IVF) でも必要です。 タイプ II+ – は無機物に関して高純度であることが必要な一 般実験室用として用いられる高純水のグレードです。 タイプ II – 実験室での一般的用途に適したグレードです。具 体的な用途には、培地調製、ph 溶液および緩衝液、臨床検 査分析機用などがあります。タイプ II システムをタイプ I シス テムへの供給水に使用することも一般に行われています*。 タイプ III – ガラス器具の洗浄、水浴、オートクレーブ、消毒器 の供給水、および環境試験機への供給水、植物生育室など、 それほど水質を重要視しない用途に使用されるグレードで す。これらのシステムはタイプ I システムへの供給水としても 使用できます*。 * 水道水からの超純水 (抵抗率 18.2 MΩ-cm、TOC <5 ppb) の製造は、通常 2 つ の工程 - 前処理とポリッシング - で行われます。前処理で主な不純物 (無機、 有機、微生物、粒状物質) を 95% 超まで除去するのが理想的です。これは逆 浸透、あるいは逆浸透をイオン交換または EDI と組み合わせて使用すれば 最も効果的に行えます。イオン交換も使用できますが、この方法では有機性、 バクテリア、粒状物質の不純物を同程度まで除去することはできません。前処 理法が優れているほど、最終的な超純水の品質が高くなります。 研究および試験、分析用水

分析用水の主な用途 電気化学 2 本の電極 - 指示電極と参照電極 - が入っています。通常、電位差測定はイオ 電気化学分野では微弱電気信号の高 ンごとに電極を交換してイオン選択的 感度測定を行うため、バックグラウンド な方法で行います。最も一般的な電位 上昇による妨害ができるだけ小さい水 差測定計の電極はガラス電極です。 を使用しなければなりません。電気化 学用途には、一般的に TOC (全有機炭素) pH 測定 <50 ppb、バクテリア数 < 1 CFU/ml (1 ml pH は電位差測定の 1 つであり、液体の あたりのコロニー形成単位) の品質の 酸性度またはアルカリ性度の測定に使 タイプ II 水の使用をお奨めします。ただ 用します。純水はイオン濃度が低く測定 し超微量電気化学分析にはタイプ I (超 中にも生じる二酸化炭素の取り込みに 純) 水が必要です。 より測定値に影響するため、純水の pH 測定には注意が必要です。 この分野で水を使用する 操作例： 電量分析 電位差測定 電量分析では試料に電流または電位を印加して、通過した全電流を直接的 電位差測定は 2 本の電極間の溶液の または間接的に測定して試料中を通過 電位を測定します。この方法は受動測 した電子数を決定します。得られた電 定であるため、測定は溶液にほとんど 子数で分析対象物質の濃度、または濃 影響を与えません。この場合、電位は 度が既知の場合はその酸化還元に関 分析対象物質の濃度と関連します。使 与する電子数が示されます。定電位電 用するセル構造は 1 本の電極とみなさ 量測定として知られているのが最も一 れることが多いですが、実際には中に 般的な電量分析です。

分析用水 7-8 ボルタンメトリ － ボルタンメトリ－では、一定のまたは変 化する電位を電極表面に印加して生じ る電流を測定します。この測定法では 特に分析対象の還元電位と電気化学 的反応性を明らかにすることができま す。また、反応は作用電極と補助電極の 2 次元面のごく少量に限られるため、こ の測定法は実際上非破壊的です。 ポーラログラフィー ポーラログラフィーは滴下水銀電極を 作用電極として使用するボルタンメト リーの 1 つであり、滴下して溜まった水 銀を補助電極として利用します。水銀の 毒性に対する懸念と比較的安価で洗浄 が容易な貴金属やガラス炭素製の高品 質電極の開発により、水銀電極の使用 は大幅に減少しました。 電流測定 (アンペロメトリー) 電流測定もボルタンメトリーの 1 つで あり、電極は様々に時間を変更させ一 飲料水の水質評価 定電位を保たれます。両者の呼び名の 違いは主として歴史的な理由によるも ので。たとえば、微分パルスボルタンメ ラボ用純水装置における ELGA の 70 年をこえる経験 トリーは微分パルス電流測定とも呼ば と多くの水道事業での Veolia の専門知識を併せ持つ れます。電流測定をボルタンメトリーと 弊社には、世界中の供給水の水質に関し他社の追従 区別するものの 1 つは、電流測定では を許さない知識があります。お客様のラボを最初に 通常ある時間の電流を積算するのに対 訪問させて頂く際に現場で試験を実施して共給水の して、ボルタンメトリーでは異なる電位 水質を分析します。ELGA LabWater は、お客様の実験 ごとに電流を評価することです。この積 室の水質、使用用途に必要とされる水精製技術、実験 算によって誤差を小さくすることができ 室の設計と予算についてのデータから、お客様のニ ます。電流滴定も電流を測定することか ーズにあった最良の水精製ソリューションを提案さ ら電流測定とみなすことができる手法 せて頂きます。 ですが、実験の過程で溶液全体が変化 するため、ボルタンメトリーとは言えま せん。 研究および試験、分析用水

分光学と分光分析 分光学あるいは分光法は歴史的には波長 (l) の関数としての放射と物質の相互 作用の研究であり、波長によって分散 (たとえばプリズムを使用) させた可視光を 使用することを指していました。この概念は後に拡大されあらゆる波長、周波数の 関数としての量の測定値が含められました。したがって、分光法は粒子放射線と の相互作用あるいは変動周波数 (v) に対する応答も指すことがあります。光のエ ネルギーと周波数との密接な関係 (E=hv、h はプランク定数) が認識されると、分 光法の定義がさらに拡大され、エネルギー (E) が変数として加わりました。応答を 波長 (より一般的には周波数) の関数としてプロットしたグラフをスペクトルと呼 びます。 分光分析は、ある物質の濃度または量の評価に使用する分光学的技術であり、 このような測定を行う装置を分光分析機、分光計、分光器などと呼びます。 この領域に含まれる技術： ガスクロマトグラフィー - フレーム原子吸光分析 質量分析 (GC-MS) (F-AAS) GC ではブランク、標準の調製、サンプル 前処理 (たとえば固相抽出) に精製水を 多 元 素 分 析 に つ い ては I C P - M S と 使用します。GC-MS では高感度が達成 ICP-ES に入れ替わりつつありますが、 できるため、水の純度に対する要件は 比較的低コストの AAS は小規模実験室 極めて厳格です。非常に低い TOC レベ や特定の分析で広く使用されています。 ル (具体的には 3 ppb 未満) が必要であ この分析法の検出限界は元素に応じて り、これを達成するには逆浸透で前処 ppb から ppm レベルまで変化します。 理した供給水に酸化 UV とポリッシャを タイプ II（ 高純）水は大部分のルーチン 適用してイオンおよび有機化合物を除 AAS に十分な純度であり、有機化合物 去するのが一番よい方法です。 またはバクテリアが低レベルであるこ とは要求されません。

分析用水 9-10 黒鉛炉原子吸光分析 (GFAAS) (フレームレス原子吸光分析と も呼ばれる) 炎（フレーム）を、電気加熱した黒鉛 チューブ (またはロッド) で置き換えた PureSure システム AAS の変法であり、非常に高感度の元 素分析を行うことができます。ppt レベル の元素分析が可能なので、18.2 MΩ-cm の抵抗率、低 TOC の最上級のタイプ I （超 純）水 が 必 要で す。一 方で、マル チ ス テ ー ジ モ ニ タリング (例 ELGA PureSure システム - 右参照) のような技 術による純度の確実な保証が望まれま す。最高の性能を得るためには、高度の 1 4 前処理の後にポリッシング（超純水化 処理）した水の精製能力と連続再循環 および再精製による純度維持を行う必 要があります。 質量分析 2 3 質量分析は、複雑な混合物の微量分析 を可能にする非常に感度の高い方法で 1 一次精製カートリッジ あるため、高純度の水が必要です。固相 2 中間水質センサ R1 抽出のようなサンプル前処理およびサ ンプル調製ステップにもタイプ I (超純) 3 出口水質センサ R2 水が必要です。このような純水は、最上 4 ポリッシングカートリッジ 級の超純水システムで製造することが できます。これにより、ppt レベルの元 素不純物、18.2 MΩ-cm の抵抗率、極め て低い TOC (一般的に <3 ppb) の水を PureSure システム： 得ることができます。この高純度レベル ELGA LabWater では超純水システムの 2 つの精 を保証する唯一の方法がマルチステー 製カートリッジの間に中間水質センサ R1 を追加 ジモニタリングであり、最高の性能を得 しています。このマルチステージモニタリング機 るためには、高度の前処理の後にポリ 能により、弱く荷電した不純物が採水される超純 ッシング（超純水化）した水の精製能力 水からリークする前に 2 番目のポリッシングカー と連続再循環および再精製による純度 トリッジを確実に交換できるようになります。 維持を行う必要があります。 研究および試験、分析用水

ICP 発光分光分析 (ICP-AES) 分光測光法 ICP-AES の感度は元素により大きく異な 分光分析用の純水には、少なくともタイ りますが、金属、半金属、リンおよびイオ プ II の品質であり、無機、有機またはコ ンの検出限界は ppb (μg/l) レベルであ ロイド状の汚染物質のレベルが低いも るため、用いる水も 18 MΩ-cm を超える のが推奨されます。このような水は、一 抵抗率が達成できるタイプ I （超純水） 般には抵抗率が 1 MΩ-cm 超の精密ろ が好ましいですが、TOC に関する要件 過したものです。検出に UV を使用する は通常重要ではないため、逆浸透また 手法では溶解性有機物が検出を妨害 はイオン交換を前処理に使用すること する恐れがあるため、TOC 含量が低い ができます。 (<50 ppb) ことが求められます。 ICP 質量分析 (ICP-MS) クロマトグラフィー 最近の分析装置の進歩により、微量金 属分析の感度は上昇し続けています。 クロマトグラフィーは分取にも分析にも 現在、ICP-MS を使用することにより元 用いられます。分取クロマトグラフィー 素が ppt またはそれ以下のレベルで は混合物中の成分をその後使用するた 測定できます。微量分析では測定対象 めに分離することを目的とします。分析 成分を含まない水が必要であり、最も クロマトグラフィーは通常少量物質が 高純度なタイプI水（超純水）が要求さ 対象で、混合物中の分析対象物質の検 れます。一般に、このような分析ではブ 出や相対比率の測定が目的です。 ランク分析用の高品質試薬調製、標準 の希釈、サンプル調製にクリーンルー ム施設が好ましいと考えられています。 このような目的の水システムは専用に 設計された超純水システムです。純度 レベルを保証するため、このようなシス テムはマルチステージモニタリング機 能 (PureSure システム、p.10 参照) を含 む必要があります。最高の性能を達成 するには、再循環機能を有するタイプ II （高純水）システムを利用して高度の 前処理を行う必要があります。

分析用水 11-12 高速液体クロマトグラフィー (HPLC) HPLC は、複雑な混合物中の多量成分 RO 透過水および超純水の と微量成分の直接分析および測定に 使用できます。一般的には、高純水グ HPLC によるグラジェント分析例 レード (タイプ II) の純水 (TOC が一般 に <50 ppb、抵抗率 >1 MΩ-cm) を移 動相、ブランク、標準の調製、サンプル 前処理に使用します。 しかし、HPLC は極めて低い検出限界 RO 透過水 (たとえば 1 ppb よりもはるかに下) を達 成できるため、ブランク、標準、サンプル 前処理には TOC が一般的に 3 ppb 未 超純水 満の極めて高純度の超純水が必要とす る場合が多くなっています (チャート参 照)。このような高品質純水を得るには、 ブランク 専用に設計された最上級のタイプ I 水 システム (超純水装置) に RO (逆浸透) で前処理を行ったタイプ II（ 高純）水を 供給することを推奨します。 イオンクロマトグラフィー (IC) イオンクロマトは、主成分と微量成分を 0.1 ppm まで測定できます (10 ～ 50 μl のサンプルを直接注入)。ブランク、標 準、溶離液の調製に高純度の水が必要 時間 で、タイプ I（ 超純）水の使用が望まれま す。分離および分析には、短いイオン交 能を得るには、高度の前処理の後にタ 換カラムでイオンを前濃縮し、その溶 イプ I 超純水の製造と連続再循環およ 出液を溶離液流に合流させれば、IC を び再精製により純度維持行う必要があ 使用して極めて低い検出感度 (低 ppt ります。 レベルまで) を達成できます。この方法 で 50 または 100 ml のサンプルを分析 できます。最上級のタイプ I (超純水) 水 システム、元素不純物が ppt レベル、抵 抗率が 18.2 MΩ-cm、および低 TOC 水 の供給が不可欠です。マルチステージ モニタリング (PureSure システム、p.10 参照) で純度が保証されます。最高の性 mAU 研究および試験、分析用水

一般実験室用水の主な用途 一般化学 定性分析 一般化学アプリケーションには、抵抗率 主成分または微量成分のための大部 >1 MΩ-cm、TOC 50 ppb 未満、バクテリ 分の定性分析法には、一般実験室グレ ア数 <10 CFU/ml の実験室グレードの ードの精製水 (抵抗率 >1 MΩ-cm、TOC 純水の使用が推奨されています。 < 50 ppb、低い粒状物質数およびバク テリア数) が必要です。しかし、ICP-MS ガラス器具の洗浄/リンス などのより高感度の分析法には、元素 ガラス器具の洗浄はほとんどの実験 不純物が ppt レベルであり、抵抗率が 室で日常的な作業です。必要な水のグ 18.2 MΩ-cm 、および TOC が低い水の製 レードは使用目的によって異なります。 造に最上級の超純水装置が必要です。 コスト削減のため (および地域の飲料水 の水質により) 大部分の一般用ガラス器 サンプル希釈と試薬調製 具の洗浄にはタイプ III 水を使用できま サンプル、ブランク、試薬、標準の希釈 す。高感度分析・研究技術で使用するガ に必要な水は、後の分析に影響を与え ラス器具には、抵抗率 1 ～ 15 MΩ-cm の ない十分に高い純度のものでなけれ タイプ II 高純水を使用すべきです。微量 ばなりません。一般化学の技術、およ 分析法 (たとえば ICP-MS)、細胞培養な び 1 ppm を超える分析のための汎用 どの重要なアプリケーションには、超純 緩衝液、ブランク、標準の調製に一般 度の緩衝液、培地または希釈液を入れ 実験室グレードの純水 (一般的に 抵抗 るガラス器具が「汚染されていない」こ 率 >1 MΩ-cm、TOC < 50 ppb、低バクテ とを確実にするため、ガラス器具の洗 リア数) を使用することで正確な結果 浄、特に最後にリンスには超純水を使 が得られます。しかし、ppb レベル以下 用しなければなりません。そのため、タ の微量分析のブランクおよび標準の イプ I (超純) 水の無機物は 18.2 MΩ-cm、 調製にはタイプ I (超純) 水を使用する TOC < 10 ppb、バクテリア数 <1 CFU/ml 必要があります。 でなければなりません。

分析用水 13-14 SPE – 固相抽出 が 1 ～ 50 μS/cm (0.02 ～ 1.0 MΩ-cm) のタイプ III の水を使用できます。この SPE は、マトリックスの主成分から目的 水は一般に適切な前処理後に RO 処理 の微量成分を分離する前処理として有 して製造します。 機微量分析で広く使用されています。 微量分析のブランクおよび標準の調製 全有機炭素 (TOC) 分析 ならびに固相のリンスには有機物純度 が最高の水が必要です。これを達成す この非特異的な全有機炭分析法では るには、最も厳しい TOC 規格に対応し 物質中の炭素の総含量を定量できま た (目的に特化して設計した) 最上級の す。対象範囲は、廃水および工程流など タイプ I 超純水システムを使用し、高純 の高レベルから、超純水中の ppb 以下 度を継続的に確保するために追加の操 の濃度にまで及びます。サンプルは水 作手順が必要な場合があります。 で希釈します。試薬や標準は水を使用 して調製します。高濃度の測定にはタイ 蒸気発生器 プ II（ 高純）水で十分ですが、微量測定 にはタイプ I (超純) 水が必要です。 蒸気発生器はクリーンルームの加湿、 湿度調節、直接蒸気加熱、蒸気注入な どのアプリケーションおよびオートクレ ーブや滅菌器で使用されます。大部分 の蒸気発生器では、メインテナンス削 減、性能改善、衛生レベルの向上のた め、供給水を前処理することで堆積、沈 殿物または 汚染の発生を防ぐことがで きます。蒸気発生器には、抵抗率の範囲 研究および試験、分析用水

水質分析 環境試験機と植物生育室 水質分析は広範囲の様々な目的に必要 この用途における大きな問題は塩濃度 です。たとえば、水道水が水質基準に適 とバクテリア汚染です。また、シリカ (供 合していることの確認、精製プロセスに 給水に含まれ、精製技術によっては十 問題がないことの確認、湖沼や河川の 分に除去されないことがあります) の除 環境試験などです。水質分析ではサン 去も析出(植物またはサンプル上にシリ プル、標準、ブランクの調製に精製水が カが堆積すること) の回避に重要と考え 必要であり、その水は分析法を妨害し られます。ウォークインチャンバーを使 ない高純度のものでなければなりませ 用する研究機関では、空中浮遊バクテ ん。通常、このような分析には、抵抗率 リアが結果に悪影響を及ぼす恐れがあ >5 MΩ-cm、TOC <50 ppb、バクテリア数 るためバクテリア汚染への懸念が高ま <1 CFU/ml のタイプ II 水を使用して行 っています。通常はタイプ II またはタイ います。 プ III 水システムで問題ありませんが、 バクテリアレベルが問題となる場合は 緩衝液および培地調製 純水装置に完全再循環とオンライン 試薬の調製または希釈に必要な純水 UV 再循環を装備する必要があります。 のグレードは分析の感度に依存しま このような状況では、菌管理が重要な す。多くの一般化学分析では感度は重 ヘルスケア分野向けに設計された純水 要なファクターではないためタイプ II システムをご利用く採用する必要があ 高純水の純度で十分です。タイプ II 水 ります。 はイオンに関して十分に高純度であ り、また、再循環とともに UV とろ過技 術が組み込まれていれば有機汚染物 質および微生物のレベルを確実に低 下させることもできます。

分析用水 15-16 分析および一般実験用水の要求水質 抵抗率* TOC フィルタ バクテリア エンドトキシン ヌクレア 純水の 技術 感度 MΩ-cm ppb µm CFU/ml EU/ml ーゼ グレード 電気化学 一般 >5 <50 <0.2 NA NA NA 高純水 高 >18 <10 <0.2 <1 NA NA 超純粋 蒸留器への給水 低 >0.05 <500 NA NA NA NA RO 水 超純水システムへの給水 一般 >0.05 <50 NA NA NA NA RO 水 高 >1 <10 <0.2 <1 NA NA 超純粋 フレームAAS 一般 >5 <500 <0.2 NA NA NA 高純水 GC-MS 高 >18 <3 <0.2 <1 NA NA 超純水 一般化学 一般 >1 <50 <0.2 <10 NA NA 高純水 GF-AAS 高 18.2 <10 <0.2 <10 NA NA 超純水 ガラス器具洗浄 一般 >1 <50 <0.2 <10 NA NA 高純水 高 >18 <10 <0.2 <1 NA NA 超純水 HPLC 一般 >1 <50 <0.2 <1 NA NA 高純水 高 >18 <3 <0.2 <1 NA NA 超純水 ICP-AES 一般 >5 <50 <0.2 NA NA NA 高純水 高 >18 <10 <0.2 <1 NA NA 超純水 ICP-MS 一般 >10 <50 <0.2 <10 NA NA 高純水 高 18.2 <10 <0.2 <1 NA NA 超純水 イオンクロマトグラフィー 一般 >5 <50 <0.2 <10 NA NA 高純水 高 18.2 <10 <0.2 <1 NA NA 超純水 サンプル希釈および試薬調製 一般 >1 <50 <0.2 <1 NA NA 高純水 高 >18 <10 <0.2 <1 NA NA 超純水 固相抽出 一般 >1 <50 <0.2 <10 NA NA 高純水 高 >18 <3 <0.2 <1 NA NA 超純水 分光測光法 一般 >1 <50 <0.2 <1 NA NA 高純水 高 >18 <10 <0.2 <1 NA NA 超純粋 蒸気発生 一般 >1 <50 <0.2 <1 NA NA 高純水 TOC 分析 一般 >1 <50 <0.2 <10 NA NA 高純水 高 >18 <3 <0.2 <1 NA NA 超純水 微量金属検出 一般 >5 <50 <0.2 <10 NA NA 高純水 高 18.2 <10 <0.2 <1 NA NA 超純水 水分析 一般 >5 <50 <0.2 <10 NA NA 高純水 高 >18 <10 <0.2 <1 NA NA 超純水 *25oC NA - 該当なし ND - 非検出 赤色数字 - 重要不純物 研究および試験、分析用水

ライフサイエンス用の主な用途 (p. 22 の表にまとめてあります) 電気泳動 研究、実験内容 高分子を他の高分子から分離するには、化学的方法、超遠心、電気泳動など のいくつかの異なる手法を用いること 分子生物学 ができます。電気泳動で使用する水に 核酸、タンパク質、酵素の研究が主体と 対する重要な要件は、エンドトキシンな なる分子生物学研究は、汚染微生物な どの生物活性分子が存在せず (一般的 らびに細胞破片および生成物により大 に <0.005 EU/ml)、ヌクレアーゼおよび きく影響を受けることがあります。電気 プロテアーゼが検出されないことです。 泳動およびブロッティング用に調製し このような要件を満たすには、抵抗率 た溶液の塩濃度ならびに DNA 塩基配 18.2 MΩ-cm、TOC <10 ppb C で、0.1 μm 列決定および PCR (ポリメラーゼ連鎖 以下の粒子をろ過した、バクテリア数 反応) の試薬の調製に影響が出ないよう 1 CFU/ml 未満の超純水を使用するのが 水の純度に注意を払う必要があります。 一番良い方法です。 フミン酸が DNA 阻害剤として働くこと も見落とされがちです。専用の分子生 電気生理学 物実験用超純水システムを使用してタ 電気生理学の手法は多様であり、動物 イプ I を超える純水を製造すれば、これ 全体での電流や電磁場に対する生物 らの問題すべてに対応できます。 学的応答の測定から、微小電極とパッ チクランプ法を用いた単一細胞での研 究にまで及びます。これらの技術の多く

ライフサイエンス用純水 17-18 は非常に感度が高いため、TOC が高い ハイブリダイゼーション 水を使用した場合には結果が不正確に なることがあります。一般的には、タイ – 分子生物学参照 プ II の高純水 (抵抗率 >1 MΩ-cm、TOC <50 ppb、バクテリア数 <1 CFU/ml) を使 用すべきです。 エンドトキシン分析 透析、注射剤、細胞培養などの幅広い 水の用途についてエンドトキシンの 規格が設定されています。許容レベル は、0.25 EU/ml (エンドトキシン単位/ml) から 0.03 EU/ml までの幅があります。 エンドトキシン分析には、適切なエンド トキシンの規格 (一般的に 0.05 EU/ml 以下) を満たすタイプ I (超純) 水を使用 する必要があります。このためには、限 外ろ過膜または荷電フィルタによるろ 過が必要であり、UV 光酸化の併用が好 ましいとされています。 組織学 組織学の研究対象となる細胞は固定 されており増殖能を持たないため、タ イプ II 水の純度で十分です。一般的な 値は、抵抗率 >1 MΩ-cm、TOC < 50 ppb、 バクテリア数 < 1 CFU/ml です。 研究および試験、分析用水

水耕栽培 製した水を超純水化、さらに限外ろ過 を行って、ヌクレアーゼとエンドトキシ 水耕栽培に用いる水は、添加したミネ ンを確実に除去します。 ラルおよび栄養素の濃度を正確に計 測するのに十分な純度でなければなら 微生物分析 ず、また、溶存残留物質が引き起こす可 能性のある間接的な影響から保護する 日常的な微生物分析では、バクテリア 必要があります。たとえば、ある種の溶 汚染が無く、イオン性、有機性、粒状物 解性元素 (特にカルシウムとマグネシ 質の不純物のレベルが低いタイプ II 純 ウム) の濃度が高いと高いアルカリ性 水が必要です。一般的な値は、抵抗率 (液面からの深さによって異なる) を示 >1 MΩ-cm、TOC < 50 ppb、バクテリア数 す可能性があります。ナトリウムおよび < 1 CFU/ml です。 塩素イオンも高濃度では植物に対して 毒性を示すことがあり、また、カルシウ モノクローナル抗体研究 ム、マグネシウム、硝酸塩、微量元素の モノクローナル抗体は、新しい治療薬や 取り込みを妨害して間接的に損傷を与 　　　診断製品の開発で貴重なツール えます。水耕栽培には、イオン、有機物、 です。モノクローナル抗体を発現する感 バクテリアの汚染レベルの低いタイプ 受性細胞株の培養には高純度の培地ま II 水を推奨します。 たはバッファーが欠かせません。高濃度 の汚染性有機物、無機物、溶存ガスが培 免疫細胞化学 養に直接的または間接的に影響を与え 免疫細胞化学では特定のタンパクの分 る (たとえば pH が変化する) 可能性もあ 布の検出に抗体を使用しますが、この りますが、細胞培養にとって重大な問題 操作は微生物とそれに起因する細胞破 は汚染微生物とそれに起因する細胞破 片および生成物の妨害を受ける傾向が 片および生成物の影響です。モノクロー あります。このため、エンドトキシンフリ ナル抗体を発現する細菌の培養には、 ーのタイプ I (超純) 水の使用を推奨し 最 低 で も一 般 実 験 室グレ ード の 水 ます。このような純水を製造するには、 (抵抗率 >10 MΩ-cm、TOC < 50 ppb、バク 脱イオン化、逆浸透または蒸留で前精 テリア数 < 1 CFU/ml) を使用しなければ