JP2001208819A - Nmr用フローセル - Google Patents

Nmr用フローセル

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JP2001208819A
JP2001208819A JP2000014815A JP2000014815A JP2001208819A JP 2001208819 A JP2001208819 A JP 2001208819A JP 2000014815 A JP2000014815 A JP 2000014815A JP 2000014815 A JP2000014815 A JP 2000014815A JP 2001208819 A JP2001208819 A JP 2001208819A
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flow cell
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JP2000014815A
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Hiroaki Uchiumi
内海博明
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Jeol Ltd
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Publication date
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/30Sample handling arrangements, e.g. sample cells, spinning mechanisms
    • G01R33/307Sample handling arrangements, e.g. sample cells, spinning mechanisms specially adapted for moving the sample relative to the MR system, e.g. spinning mechanisms, flow cells or means for positioning the sample inside a spectrometer

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Abstract

(57)【要約】 【課題】NMRプローブに組み込まれた観測セルを、別
の観測セルと容易に交換することができ、しかも高温領
域で液体試料の温度制御を行なうことのできるNMR用
フローセルを提供する。 【解決手段】送液装置から送られてくる液体試料のNM
Rを測定するための観測エリアを備えたNMR用フロー
セルであって、前記観測エリアに液体試料を導入するた
めの導入路と前記観測エリアから液体試料を排出するた
めの排出路とを二重管状に配管した部分を前記観測エリ
アの上方に備え、液体試料の導入と排出を、前記二重管
状に配管した部分を介して前記観測エリアの上方で行な
わせるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液体クロマトグラ
フ装置(LC:Liquid Chromatography)などの送液機
能を有する装置から送られてくる液体試料のNMRスペ
クトルを連続測定する際に用いて好適なNMR用フロー
セルに関する。
【0002】
【従来の技術】最近、液体クロマトグラフ装置(LC)
やゲル浸透クロマトグラフ装置(GPC:Gel Permeati
on Chromatography)などの送液機能を有する分析装置
から流出する液体試料をNMRプローブに直接導入し
て、リアルタイムでNMRスペクトルの測定を行なうこ
とが盛んに試みられている。
【0003】図1は、LCから溶出する試料成分をNM
R装置を用いて分析するLC−NMR装置の構成を示し
たものである。図中1は、高性能液体クロマトグラフ装
置(HPLC:High Performance Liquid Chromatograp
hy)、2は該HPLCを制御するパーソナル・コンピュ
ータ(PC)である。HPLC1は、内蔵された図示し
ないポンプで溶媒溜3から溶媒を吸引すると共に、同じ
く内蔵された図示しない試料溜から試料溶液をも吸引し
て、試料成分を内蔵の図示しないカラムで成分毎に展開
・分離する。
【0004】展開・分離された試料成分は、UV波長帯
に吸収を示すものが多いので、UV検出器4を通過する
際にUV検出器4によって順次検出され、UVクロマト
グラムを与える。その後、試料はNMRのマグネット5
に挿入されたNMRプローブ6に導入され、NMRスペ
クトルの測定に供される。このNMR測定は、UV検出
器4からの検出信号、すなわち、UVクロマトグラムに
同期させて(ただし、UV検出器4で検出された試料成
分がNMRプローブ6に移動するまでの遅延時間(タイ
ム・ラグ)を設けて)行なわれることにより、HPLC
1で分離された試料成分毎のNMRスペクトルを得るこ
とができる。このときのNMR測定は、主にスペクトロ
メータ7によって行なわれ、該スペクトロメータ7はシ
ステム8によって制御される。また、取得されたNMR
データの処理・解析は、主にシステム8によって行なわ
れる。
【0005】図2は、LC−NMR装置で用いられてい
るLC−NMR専用プローブの内部構造を示したもので
ある。図中9は、液体試料のNMRスペクトルを観測す
るための観測セルである。観測セル9の周囲には、馬蹄
型コイル10が近接して置かれ、観測セル9中の液体試
料に対して、液体試料中の核スピンを励起するための高
周波磁界を照射すると共に、励起された核スピンからの
FID信号を検出することが行なわれる。
【0006】液体試料は、試料導入管11を通して、観
測セル9の下端部から観測セル9の内部に導入される。
導入された液体試料は、観測セル9の内部を通った後、
観測セル9の上端部を経て、試料排出管12を通り、L
C−NMR専用プローブの外部に排出される。一般に、
LC−NMR専用プローブは、このように観測セル9の
下方から液体試料が導入され、上方から液体試料が排出
される構造になっているため、観測セル9が測定中に動
かないように、観測セル9の上下端は、図示しないLC
−NMR専用プローブの本体に堅く固定されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このような構成におい
て、従来のLC−NMR専用プローブでは、少ない量の
液体試料の測定を主目的にしているので、単位スピン当
たりの感度を向上させるために、観測セルの容積を意図
的に小さくしている。その結果、現在作られている観測
セルは、だいたい30μl〜200μlの範囲の容積し
か持っていない。このため、NMRスペクトルの信号強
度が弱い場合などに、液体試料の観測体積を増やすこと
によってNMRスペクトルのS/N比を改善させること
ができないという問題があった。
【0008】また、従来のLC−NMR専用プローブで
は、前述したように、液体試料を観測セルの下方から導
入して上方に排出する方式であるため、観測セルはLC
−NMR専用プローブの本体に堅く固定されている。そ
のため、液体試料の量が充分にあって観測セルの容量を
増やしたい場合や、液体試料が観測セル内部で固形化し
た場合などにも、観測セルの部分のみをプローブから取
り外して簡単に交換することはできず、観測セルを交換
する際には、プローブを一旦分解した上でなければ交換
することができないという問題があった。
【0009】また、測定試料の温度を制御する場合に
は、通常、温度制御されたガスを観測セルの下方から流
すことによって行なうが、従来のLC−NMR専用プロ
ーブでは、前述したように、観測セルの下方から液体試
料を導入する方式であるため、観測セルの下方には試料
導入管が存在する。したがって、試料導入管が温度制御
されたガスにさらされることになるため、試料導入管自
身の耐熱温度、例えば80℃以上の高温に温度制御する
ことができないという問題があった。
【0010】本発明の目的は、上述した点に鑑み、NM
Rプローブに組み込まれた観測セルを、別の観測セルと
容易に交換することができ、しかも高温領域で液体試料
の温度制御を行なうことのできるNMR用フローセルを
提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明にかかるNMR用フローセルは、送液装置か
ら送られてくる液体試料のNMRを測定するための観測
エリアを備えたNMR用フローセルであって、前記観測
エリアに液体試料を導入するための導入路と前記観測エ
リアから液体試料を排出するための排出路とを二重管状
に配管した部分を前記観測エリアの上方に備え、液体試
料の導入と排出を、前記二重管状に配管した部分を介し
て前記観測エリアの上方で行なわせるようにしたことを
特徴としている。
【0012】また、前記NMR用フローセルのうち、少
なくともNMR観測エリアの部分は、NMR装置の静磁
場の均一性を乱すことが少ない非磁性な素材で作られて
いることを特徴としている。
【0013】また、前記NMR用フローセルのうち、少
なくともNMR観測エリアの部分は、所定のNMR観測
周波数帯域において、NMRのバックグラウンド信号の
発生が少ない素材で作られていることを特徴としてい
る。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。図3は、本発明にかかるNMR
用フローセルの一実施例を模式的に示したものである。
このうち、左図(a)は、本発明にかかるNMR用フロ
ーセルを横方向から見た側面図、右図(b)は、本発明
にかかるNMR用フローセルを左図に示す破線の位置で
切った場合の断面図である。
【0015】左図(a)において、送液機構を備えた図
示しない分析装置から送られてくる液体試料は、フロー
セル本体13の上端部に開口した試料導入口14から、
フローセル本体13の内部に導入される。導入された液
体試料は、フローセル本体13の中心軸に沿って穿たれ
た試料導入路15を通って、フローセル本体13の下部
に設けられた観測エリア16に送られる。
【0016】この観測エリア16には、NMRの測定に
悪影響を及ぼさないような特別な配慮がなされている。
すなわち、観測エリア16は、NMR装置の静磁場の均
一性を乱すことが少なく、しかも、NMR観測周波数帯
域においてNMRのバックグラウンド信号の発生が少な
い、非磁性な素材、例えば硝子などで作られている。ま
た、図の黒い部分は、同じく硝子で埋められた部分であ
る。
【0017】観測エリア16においてNMRスペクトル
の測定に供された液体試料は、試料導入路15の外周部
分に二重管状に設けられた試料排出路17を通って、試
料排出口18に送られ、試料排出口18から図示しない
廃液溜または試料回収装置に向けて排出される。また、
このとき、試料排出路17の上端部は斜めに構成されて
いて、例えば、試料排出路17の流路の途中で気泡が発
生した場合などに、極めて容易に、発生した気泡を試料
排出口18に向けて抜き取ることができるようになって
いる。
【0018】また、観測エリア16の側方向には、NM
Rプローブの馬蹄型コイル19が配置されており、観測
エリア16に対して高周波磁界を照射すると共に、観測
エリア16からのFIDを検出する。この馬蹄型コイル
19の長さは1.5cmである。尚、観測エリア16の
上方に位置する二重管部分は、NMRプローブ自身に備
わっている図示しないシールド材によって遮蔽されてい
るため、該二重管内の液体試料に高周波が印加されるこ
とはない。
【0019】試料導入路15と試料排出路17の位置関
係は、右図(b)に示すように、同心・同軸の二重管構
造になっている。本実施例では、フローセル本体13の
外径が5mm、試料導入路15の孔の直径が1mm、試
料排出路17の隙間の幅が0.5mmという寸法になっ
ている。また、ドーナツ状の黒い部分は硝子で埋めてあ
る部分である。液体試料は、中心に位置する試料導入路
15を通って、フローセルの下方にある観測エリア16
に向けて送り込まれた後に、観測エリア16から試料導
入路15の外周に位置する試料排出路17を通って、フ
ローセルの上方に向けて送り戻される。その結果、液体
試料の導入と排出は、観測エリア16の上端部から同時
に並行して行なうことができ、従来のように、観測エリ
ア16の下端部から行なう必要がない。
【0020】尚、中心の細い管から液体試料を観測エリ
ア16に導入する理由は、例えば、LCやGPCなどの
分析装置から分離・流出される試料のピークを、ブロー
ド化することなく、シャープな状態のままで観測エリア
16に導くためであり、逆に、NMR測定後の廃液を外
周部の広い隙間を通して排出する理由は、NMR測定後
であれば、試料のピークが広い隙間の中でブロード化し
ても差し支えないためである。
【0021】NMR用フローセルをこのような構造にす
ることにより、従来のようにNMRプローブの内部に観
測セルを予め組み込んで固定することが不要になり、通
常のNMRプローブを用いて、測定の都度、該NMRプ
ローブの上方から本発明のNMR用フローセルをセット
し、NMRスペクトルの測定を行なわせることが可能に
なった。
【0022】また、測定時にNMR用フローセルの下方
に試料導入管が存在しないので、通常のNMRプローブ
に通常の温度可変装置を組み合わせて、NMR用フロー
セルの下方から温度制御されたガスを流すことが可能に
なり、仮に試料温度を高温に制御する場合でも、従来の
ように耐熱温度の低い試料導入管がガス流路に存在する
ことによって制御温度の上限が80℃に制限されるよう
な心配はなくなった。
【0023】また、本発明のNMR用フローセルは、測
定に供される際には、通常のNMRプローブに通常の方
法で挿入されているだけなので、測定しないときには、
NMRプローブから容易に抜き取ることができる。この
ため、フローセルの観測エリアの容量を変更したい場合
や、フローセルの内部で試料が固化した場合などには、
NMRプローブを全く分解することなくフローセルのみ
の交換を行なうことができ、極めて効率的である。
【0024】また、ラインナップされている通常のNM
Rプローブの口径に合わせて、5φの他に、10φ、1
5φ、20φなど、所定の外径を持つフローセルを予め
用意しておけば、使用するNMRプローブに応じて、フ
ローセルの観測容量を大きくしたり小さくしたりするこ
とも、極めて容易に行なえる。
【0025】また、専用のプローブではなく、ラインナ
ップされている通常のNMRを使用することができるの
で、従来は1H核に限定されていた観測核の核種を、13
C核や29Si核など、比較的自由に選択することが可能
になった。
【0026】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明のNMR用フ
ローセルによれば、NMRプローブにセットされたフロ
ーセルを、別のフローセルと容易に交換することがで
き、しかも、液体試料の温度制御を高温領域で行なうこ
とが可能になった。また、測定時に通常のNMRプロー
ブを使用することができるので、従来はプローブの仕様
により制限されていた観測核を、様々な核種に対して拡
張できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のLC−NMR装置を示す図である。
【図2】従来のLC−NMR専用プローブの内部構造を
示す図である。
【図3】本発明のNMR用フローセルの一実施例を示す
図である。
【符号の説明】
1・・・HPLC、2・・・PC、3・・・溶媒溜、4・・・UV検
出器、5・・・マグネット、6・・・NMRプローブ、7・・・
スペクトロメータ、8・・・システム、9・・・観測セル、1
0・・・馬蹄型コイル、11・・・試料導入管、12・・・試料
排出管、13・・・フローセル、14・・・試料導入口、15
・・・試料導入路、16・・・観測エリア、17・・・試料排出
路、18・・・試料排出口。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】送液装置から送られてくる液体試料のNM
    Rを測定するための観測エリアを備えたNMR用フロー
    セルであって、前記観測エリアに液体試料を導入するた
    めの導入路と前記観測エリアから液体試料を排出するた
    めの排出路とを二重管状に配管した部分を前記観測エリ
    アの上方に備え、液体試料の導入と排出を、前記二重管
    状に配管した部分を介して前記観測エリアの上方で行な
    わせるようにしたことを特徴とするNMR用フローセ
    ル。
  2. 【請求項2】前記NMR用フローセルのうち、少なくと
    もNMR観測エリアの部分は、NMR装置の静磁場の均
    一性を乱すことが少ない非磁性な素材で作られているこ
    とを特徴とする請求項1記載のNMR用フローセル。
  3. 【請求項3】前記NMR用フローセルのうち、少なくと
    もNMR観測エリアの部分は、所定のNMR観測周波数
    帯域において、NMRのバックグラウンド信号の発生が
    少ない素材で作られていることを特徴とする請求項1記
    載のNMR用フローセル。
JP2000014815A 2000-01-24 2000-01-24 Nmr用フローセル Withdrawn JP2001208819A (ja)

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