Multikomutacyjna analiza przepływowa (MCFA, ang. multicommutation flow analysis) jest techniką opierającą się na zastosowaniu zaworów elektromagnetycznych sprzężonych ze sobą w sieć odpowiednio zaprojektowanych połączeń. Pochodzenie pojęcia „komutacja” związane jest z elektrotechniką, gdzie słowo to stanowi często synonim „przełączania”. Komutacja jest procesem automatycznego przełączania obwodów elektrycznych za pomocą tzw. komutatora. Pojęcie komutacji występuje też w teleinformatyce gdzie związane jest ze sposobem transferu informacji od węzła źródłowego do węzła końcowego poprzez węzły tranzytowe.

Multikomutację w analizie przepływowej realizuje się zwykle poprzez zastosowanie w układzie przepływowym elementów, które dają się elektrycznie sterować i komputerowo programować. Takimi elementami są przede wszystkim zawory elektromagnetyczne, zwykle trójdrożne. Elementami uzupełniającymi mogą być inne np. pompy pulsowe. Koncepcja multikomutacji w analizie przepływowej rozwijana jest od szeregu lat, jednak w części prac, szczególnie starszych, w których stosowano zawory elektromagnetyczne nie posługiwano się pojęciem analizy multikomutacyjnej [1,2]. Pierwsza praca, w której zaczęto używać pojęcia multikomutacji w odniesieniu do analizy przepływowej ukazała się w 1994 roku [3]. Założenia tej techniki, zalety i wady oraz możliwe przyszłe zastosowania są omówione w obszernych pracach przeglądowych [4-6].

Trójdrożne zawory elektromagnetyczne są elementami, które mogą pozostawać w dwóch pozycjach umożliwiających przepływ cieczy w dwóch różnych kierunkach, przy czym dwa spośród trzech portów zaworu są stale ze sobą połączone. Poniższy rysunek  przedstawia sposób połączenia portów zaworu elektromagnetycznego i przykład zastosowania zaworu w celu wprowadzenia i mieszania próbki ze strumieniem reagentów.

Gdy zawór jest wyłączony (pozycja OFF) do detektora płynie strumień reagentów, bez próbki. Gdy impuls elektryczny o zaprogramowanej długości przełącza zawór w pozycję ON, do strumienia reagentów dostaje się roztwór badanej próbki.

Objętość wprowadzanej w ten sposób próbki zależy od szybkości przepływu reagentów, średnicy przewodu i od czasu trwania impulsu przełączającego zawór w pozycję ON. Wszystkie te parametry można zmieniać i odpowiednio optymalizować. Objętość wprowadzanej próbki może być dość precyzyjnie i płynnie zmieniana, co jest problemem w klasycznej FIA. Elektroniczna kontrola czasu trwania impulsu przełączającego zawór pozwala na uzyskiwanie bardzo powtarzalnych wyników, przy objętościach próbek rzędu mikrolitrów.

Dodatkowym udogodnieniem związanym z zastosowaniem zaworów elektromagnetycznych jest możliwość wprowadzania nawet bardzo małych objętości próbek niewielkimi porcjami poprzedzielanymi segmentami reagentów. Użycie małych segmentów próbki polepsza mieszanie jej z reagentami. Jest to szczególnie istotne gdy zależy nam na tym, aby objętość próbki była stosunkowo duża i niewskazane jest stosowanie długiej spirali reakcyjnej bądź mieszalnika. Dzięki multikomutacyjnemu mieszaniu samych reagentów uniknąć można nadmiernego zużycia odczynników. Jako roztwór nośny można zastosować najtańszy odczynnik i wprowadzać do przepływającego strumienia tego odczynnika niewielkie porcje droższych reagentów. Obniża to koszty wykonania jednostkowej analizy.

Analiza multikomutacyjna dzięki budowaniu sieci połączonych ze sobą zaworów elektromagnetycznych pozwala ona automatyzację oznaczeń, co jest szczególnie istotne w przypadku rutynowych oznaczeń próbek środowiskowych i żywności.

Literatura

1). M.F. Giné, H. Bergamin, E.A.G. Zagato, B.F. Reis, Simultaneous determination of nitrate by flow injection analysis, Anal. Chim. Acta 114, 191 (1980).

2). E.A.G. Zagatto, B.F. Reis, C.C. Oliveira, R.P. Sartini, M.A.Z. Arruda, Evolution of the commutation concept associated with the development of flow analysis, Anal. Chim. Acta, 400, 249 (1999).

3). B.F. Reis, M.F. Gine, E.A.G. Zagatto, J.L.F.C. Lima, R.A. Lapa, Multicommutation in flow analysis. Part 1. Binary sampling: concepts, instrumentation and spectrophotometric de-termination of iron in plant digests, Anal. Chim. Acta, 293, 129 (1994).

4). M. Catala Icardo, J.V. Garcia Mateo, J. Martinez Calatayud, Multicommutation as a pow-erful new analytical tool, Trends in Anal. Chem., 21, 366 (2002).

5). F.R.P. Rocha, B.F. Reis, E.A.G. Zagatto, J.L.F.C. Lima, R.A.S. Lapa, J.L.M. Santos, Mul-ticommutation in flow analysis: concepts, applications and trends, Anal. Chim. Acta, 468, 119 (2002).

6).  M. Trojanowicz (red.), Advances in flow analysis, Wiley-VCH, Weinheim, 2008.