JP2003121344A - 光分析用多連装セル - Google Patents
光分析用多連装セルInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 試料溶液を高温に加熱して分光測定を行う場
合でも、試料溶液の揮散を防止して精度の高い測定を行
う。 【解決手段】 マルチセル３２に直線状に設けられた各
セル４０は、光透過窓を有する溶液収容部４１の上部に
逆円錐台形状の試料注入穴４２を有し、その穴４２には
逆円錐台形状の嵌挿部４３１を有する密栓４３を嵌挿す
る。密栓４３はシリコーン樹脂製であって適度な弾力性
を有しているため、試料注入穴４２に嵌め込んだときに
その密着面の密着性が良好である。また、測定時に０〜
１００℃の範囲でマルチセル３２が加温又は冷却されて
も、密栓４３は熱膨張や熱収縮により生じる隙間を塞
ぎ、高い気密性を維持する。これにより、加温時にも蒸
発した溶液がセルの外部へ漏出せず、成分濃度の変化を
防止できる。その結果、Ｔｍ値を精度よく算出でき、ま
た測定終了後の試料を他の測定に再利用できる。
合でも、試料溶液の揮散を防止して精度の高い測定を行
う。 【解決手段】 マルチセル３２に直線状に設けられた各
セル４０は、光透過窓を有する溶液収容部４１の上部に
逆円錐台形状の試料注入穴４２を有し、その穴４２には
逆円錐台形状の嵌挿部４３１を有する密栓４３を嵌挿す
る。密栓４３はシリコーン樹脂製であって適度な弾力性
を有しているため、試料注入穴４２に嵌め込んだときに
その密着面の密着性が良好である。また、測定時に０〜
１００℃の範囲でマルチセル３２が加温又は冷却されて
も、密栓４３は熱膨張や熱収縮により生じる隙間を塞
ぎ、高い気密性を維持する。これにより、加温時にも蒸
発した溶液がセルの外部へ漏出せず、成分濃度の変化を
防止できる。その結果、Ｔｍ値を精度よく算出でき、ま
た測定終了後の試料を他の測定に再利用できる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、紫外可視分光光度
計などの光分析装置において測定対象である試料溶液を
加熱しつつ吸光度や透過率などを測定する際に用いら
れ、複数種類の試料溶液を順次測定するために複数の小
型セルを直線状に並べて配置した多連装セルに関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、人間やそのほかの生物のＤＮＡ
（デオキシリボ核酸）の構造解析が各種の研究機関で非
常に盛んに行われている。一般に、ＤＮＡは、２本のＤ
ＮＡ分子の間でアデニンとチミン、又はグアニンとシト
シンとが相補的塩基対を形成した２本鎖構造を有してい
る。このような２本鎖構造は、ＤＮＡを溶解させたＤＮ
Ａ溶液の温度を上昇させてゆくことによって徐々に解れ
てゆき、高温溶液中では完全に解れて１本鎖構造にな
る。 【０００３】こうしたＤＮＡの２重鎖構造の安定性を示
す指標値である融解温度（以下「Ｔｍ値」という）の測
定は、一般に次のような手順で行われる。ＤＮＡが２本
鎖から１本鎖に変化すると、波長２６０μｍ付近の紫外
光の吸光度が上昇する。そこで、ＤＮＡ溶液を低温度か
ら徐々に加温しつつ、又は逆に高温度から徐々に冷却し
つつ所定の紫外波長での吸光度を紫外可視分光光度計を
用いて繰り返し測定し、横軸を温度、縦軸を吸光度とし
た図４に示すような熱融解曲線を作成する。そして、そ
の熱融解曲線に基づいて（通常、吸光度上昇の中点をと
って）Ｔｍ値を求める。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】上記測定では試料溶液
を最高で約１００℃近くまで加熱する必要があるが、加
熱によって試料溶液中の溶媒が蒸発してしまうと溶液中
のＤＮＡ濃度が上昇し、正確な測定に支障をきたす。そ
こで、試料溶液を収容する試料容器（一般にセルと呼ば
れる）として、従来、フッ素樹脂（例えばデュポン社の
テフロン）製の密栓を有する石英製のセルが利用されて
いる。しかしながら、こうした従来のセルでは、特に１
００℃付近の高温では密栓による密閉性が低下し、揮発
した試料溶液がセル外部へと漏出し易いという問題があ
る。 【０００５】ところで、複数種類のＤＮＡのＴｍ値を並
行して測定するなど効率的な測定を行うためには、マル
チセルと呼ばれる複数の小型セルを連装した多連装セル
を利用すると便利である。このようなマルチセルを使用
したＴｍ値測定では、マルチセルのうちの１個乃至複数
個のセルに溶媒のみのブランク試料溶液を収容し、残り
のセルに分析対象の測定試料溶液を収容した状態で、こ
れら全体を予め作成された温度プログラムに従って加温
又は冷却しつつ、設定された温度間隔毎に各セルの吸光
度を測定する。そして、各温度における測定試料溶液に
よる吸光度からブランク試料溶液による吸光度を差し引
くことによって、溶媒の影響を排除したＤＮＡによる吸
光度を求めることができる。 【０００６】しかしながら、このようなマルチセルを使
用した測定では、隣接するセルに収容された試料溶液が
互いに混じらないように充分な配慮を行っておかない
と、測定の信頼性を確保することができない。また、一
般にこのような測定対象の試料は非常に貴重であること
が多いため、Ｔｍ値の測定が終了した試料を廃棄するの
ではなく、他の測定に再使用したいという要望が強い。
したがって、測定終了後であっても試料溶液の混合の可
能性を極力小さくしておくことが望ましい。上記のよう
な加温時の揮発試料のセルからの漏出は、こうした試料
の混入の一因となり得る。また、試料溶液を再利用しよ
うとする場合に、成分濃度が変化していると好ましくな
い場合が多い。 【０００７】本発明はこのような課題に鑑みて成された
ものであり、その主たる目的とするところは、上記のよ
うな多連装セルにおいて、各セルの気密性を高めること
によって試料の揮散を確実に防止することができるとと
もに、複数のセルの間での試料の混合を防止することが
できる光分析用多連装セルを提供することにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段、及び効果】上記課題を解
決するために成された本発明は、試料溶液を加熱しつつ
吸光度や透過率などを測定する光分析装置に用いられる
試料容器であって、複数種類の試料溶液を順次測定する
ために複数の小型セルが直線状に並べて配置された光分
析用多連装セルにおいて、前記小型セル上部の試料注入
穴を逆円錐台形状に形成するとともに、該試料注入穴に
逆円錐台形状のシリコーンゴム製の密栓を着脱自在に設
けたことを特徴としている。 【０００９】本発明に係る多連装セルでは、試料注入穴
と密栓とが共に密栓の挿入方向に径が徐々に小さくなる
構造となっているため、各小型セルの試料注入穴に対し
て密栓を押し入れるほど密栓と試料注入穴との密着面の
密着性が向上する。更に、密栓はシリコーンゴム製であ
って弾性力が大きいため、熱収縮や熱膨張などによって
密着面に隙間が生じようとしても、密栓の膨張によって
気密性が維持される。したがって、加温しつつ測定を行
う間にセルに収容された試料溶液が気化しても、セルの
外部へは漏出せず、試料溶液中の成分濃度が大きく変動
することを防止することができる。これにより、吸光度
や透過率などを精度よく求めることができ、例えば、そ
の結果からＤＮＡのＴｍ値を算出する場合にはＴｍ値の
精度が向上する。また、試料溶液がセル内に留まるの
で、貴重な試料を失うことがなく、またその成分濃度も
変化しないので、他の測定に再使用するにも有利であ
る。更にまた、密栓は適度な弾性力を有しているため
に、嵌挿された密栓がきつすぎて外しにくいということ
もなく、取扱いが容易である。 【００１０】また、本発明に係る多連装セルにおいて
は、各小型セル毎に独立に密栓を設けた構成とする。こ
の構成によれば、他の小型セルを密栓で密閉した状態で
１つの小型セルの密栓を抜き、該小型セル内に収容され
ている試料溶液を吸引することができる。したがって、
密栓を抜く際に該密栓の下面に付着している液滴が周囲
に飛散した場合でも、他の小型セルに収容されている試
料溶液に混じることがなく、上述のような試料溶液の再
使用に有効である。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例である多
連装セル（本実施例中では「マルチセル」という）につ
いて図面を参照して説明する。図１は本実施例のマルチ
セルを利用したＴｍ値測定装置の全体構成図である。 【００１２】この装置は、主要部として、いわゆるダブ
ルビーム方式の紫外・可視分光光度計の測光部１と、各
種の演算処理や制御処理を行うパーソナルコンピュータ
（ＰＣ）２０と、マルチセル３２を備えた試料ユニット
３０とを含む。パーソナルコンピュータ２０には所定の
制御プログラムが搭載されており、この制御プログラム
を実行することにより後述するような各種の処理が実行
される。 【００１３】測光部１にあっては、光源２から発した光
は分光器３に入射され、ここで所望の波長を有する単色
光が取り出される。ここで波長としては、230〜280μｍ
位の範囲内の紫外光が利用されることが多い。この単色
光は反射鏡４によりセクタ鏡５に送られ、セクタ鏡５に
より試料側光束Ｓと対照側光束Ｒの２光束に分割され
る。また、セクタ鏡５には光の遮蔽部が設けられてお
り、試料側光束Ｓ及び対照側光束Ｒの発生期間と交互に
遮光期間が発生するようにしている。試料側光束Ｓは反
射鏡６を介して、試料ユニット３０に備えられたマルチ
セル３２のうちの１つのセルに照射され、そのセルを通
過した光は反射鏡８、１０を介して光検出器１１の受光
面に送られる。他方、対照側光束Ｒは反射鏡７を介して
試料ユニット３０内のアパーチャ板３１に照射され、ア
パーチャ板３１を通過することによって試料側と光束径
が揃えられ、その光が反射鏡９を介して同じく光検出器
１１の受光面に送られる。なお、アパーチャ板３１の代
わりにダミーのセルを配置してもよい。 【００１４】光検出器１１の出力信号は、サンプルホー
ルド回路やアナログ−デジタル変換器などを含むインタ
フェイス部（Ｉ/Ｆ）１２を介してパーソナルコンピュ
ータ２０によって具現化される吸光度算出部２２に入力
され、ここで例えば吸光度を算出するための各種の演算
処理が実行される。その演算結果である吸光度はＴｍ値
算出部２３に与えられ、ここで図４に示すような熱融解
曲線が作成されるとともに、この曲線に基づいてＴｍ値
が計算される。中央制御部２１は、測光部１や試料ユニ
ット３０内の各部の動作を制御する機能を有する。ま
た、パーソナルコンピュータ２０に接続された操作部２
４は例えばキーボードやポインティングデバイスなどで
あり、測定に関連する各種パラメータの設定や各種測
定、処理の指示を行うためのものである。更にまた、表
示部２５は操作のための補助的情報や測定結果等を画面
に表示するものである。 【００１５】図２は本実施例のマルチセル３２の側面外
観図（ａ）及び上面外観図（ｂ）である。１個のセル４
０は容量１００μＬの石英製のセルであり、光の透過方
向に細長い立方体形状であって両側に光透過窓を備えた
溶液収容部４１と、溶液収容部４１の上部に連通した逆
円錐台形状の試料注入穴４２とを有している。このセル
４０が一直線状に８個連なった一体物としてマルチセル
３２が構成されている。各セル４０の試料注入穴４２に
は、それぞれ独立した密栓４３が上から嵌挿されるよう
になっており、各密栓４３は試料注入穴４２よりもやや
大きなサイズの逆円錐台形状の嵌挿部４３１とその上部
に一体に設けられた押え部４３２とを有している。この
密栓４３はシリコーン樹脂から形成され、硬度が比較的
高く、且つ適度な弾力性を有している。 【００１６】図３はマルチセル３２を保持するセルホル
ダ５０の概略構成図である。セルホルダ５０にあって
は、マルチセル３２の各セル４０の試料注入穴４２にそ
れぞれ密栓４３が嵌挿された状態で、恒温ブロック３３
の上にセットされる。恒温ブロック３３の下面にはペル
チエ素子３４が配置され、その下にはペルチエ素子３４
を冷却するための水冷式の冷却ブロック５１が設けられ
ている。また、これら全体がモータやリニアガイドなど
を含むスライド駆動部３７により試料側光束Ｓと略直交
する方向に往復直線運動可能となっている。恒温ブロッ
ク３３の上部には、各セル４０の光透過窓を除いてマル
チセル３２を覆う蓋体５２が取り付けられる。蓋体５２
の内側にはポリエチレンフォーム、ウレタンフォームな
どのスポンジ体５３が設けられており、蓋体５２を恒温
ブロック３３に装着してネジ５４を締め付けると、スポ
ンジ体５３が密栓４３の押え部４３２の上面を適度な力
で押圧し、密栓４３と試料注入穴４２との密着性が一層
増す。 【００１７】恒温ブロック３３には３個の温度センサ３
６が埋設されており、それによる検出温度は図１に示す
ように温度制御部３５に与えられている。温度制御部３
５は中央制御部２１より温度の制御目標値Ｔｃを受け取
り、検出温度がその制御目標値Ｔｃになるように、つま
りその差がゼロになるようにペルチエ素子３４に供給す
る電力を制御する。恒温ブロック３３はペルチエ素子３
４により略均一に加温又は冷却され、マルチセル３２は
恒温ブロック３３からの熱伝導によってほぼ同一温度と
なる。したがって、本装置では、制御目標値Ｔｃを適宜
に設定することにより、所定の温度範囲で任意の温度に
おける試料の吸光度の測定が可能である。 【００１８】次に、上記装置によるＴｍ値測定の動作を
概略的に説明する。マルチセル３２の８個のセル４０の
うち、１乃至複数（但し７個以下）のセル４０には溶媒
のみのブランク試料溶液が収容され、他のセル４０には
分析対象のＤＮＡを上記溶媒に溶解した測定試料溶液が
収容され、上述したようにそれぞれ密栓４３で密封され
た後にセルホルダ５０にセットされる。また、操作部２
４より温度プログラムを含む各種の測定条件が入力設定
され、その後、測定の開始が指示される。 【００１９】測定が開始されると、中央制御部２１は設
定された温度プログラムに従って温度の制御目標値Ｔｃ
を温度制御部３５へと送る。温度制御部３５はこれに応
じて温度センサ３６による検出温度が制御目標値Ｔｃと
一致するようにペルチエ素子３４への供給電力を制御す
る。所定の目的温度において、中央制御部２１による制
御の下に、スライド駆動部３７は各セル４０に順番に試
料側光束Ｓが照射されるようにマルチセル３２を順次移
動させ、測光部１は各セル４０に対して紫外光を照射
し、セル４０を通過した光の強度を光検出器１１で検出
するとともに、セクタ鏡５の回転に同期して交互に対照
側光束Ｒの光の強度も光検出器１１で検出する。いま、
対照側光束Ｒの光量に対して光検出器１１で得られる電
気信号がｒ、試料側光束Ｓの光量に対して光検出器１１
で得られる電気信号がｓであり、更に、セクタ鏡５によ
る光の断続的な遮蔽によって、対照側光束Ｒに対応した
ゼロ信号がｚｒ、試料側光束Ｓに対応したゼロ信号がｚ
ｓとしてそれぞれ得られるとき、対照側光束Ｒと試料側
光束Ｓの信号比Ｗは、Ｗ＝（ｓ−ｚｓ）／（ｒ−ｚｒ）
として得られる。これにより、光源２の光量変動などの
影響を除去することができる。 【００２０】好ましくは、各セル４０の通過光量の測定
を順次行う間、恒温ブロック３３の温度は一定に維持さ
れる。吸光度算出部２２では、光検出器１１からの検出
信号を受けて、或る温度における測定試料溶液による測
定結果とブランク試料溶液による測定結果から、溶媒の
影響を除外したＤＮＡによる吸光度を算出することがで
きる。このような測定を、予め定められた温度間隔毎に
１巡ずつ実行すると、Ｔｍ値算出部２３では、温度と吸
光度との関係から各測定試料溶液に対する、図４に示す
ような熱溶融曲線が作成できる。そこで、この熱溶融曲
線に基づいてＴｍ値を算出する。 【００２１】本実施例では、上述したような特徴的なマ
ルチセル３２の構成に加えてスポンジ体５３で密栓４３
を押さえ付けることにより、上記のような測定によって
マルチセル３２の温度が０〜１００℃程度の範囲で変化
しても、各セル４０は一貫して高い気密性を保ち、セル
４０に収容された試料溶液の気化溶媒はセル４０から漏
出しない。そのため、セル４０に収容された試料溶液の
成分濃度が大きく変化することを防止することができ
る。また、各セル４０にはそれぞれ独立に密栓４３が設
けられているため、或るセル４０の密栓４３を抜く際に
他のセル４０の密栓４３を閉鎖した状態にすることがで
きる。測定終了後には密栓４３の下面に結露した試料溶
液が付着しており、密栓４３を抜く際にこれが周囲に飛
散する可能性があるが、他のセル４０の密栓４３を閉鎖
しておくことによって、飛散した溶液が他のセル４０に
入ることを防止することができる。これによって、試料
溶液同士の混合を生じることがないので、測定の終了し
た試料溶液を安心して他の測定に再利用することができ
る。 【００２２】上記実施例におけるマルチセル３２の効果
を実証するため、次のような実験を行った。 〔実験１〕上記構成のＴｍ測定装置において、０〜１０
０℃の間で１℃／分の緩やかな速度でもって昇温及び降
温を約４時間継続させ、そのときの溶液の蒸発量を測定
した。上記実施例のシリコーン樹脂製の密栓４３を用い
た場合には、蒸発量は１〜２μＬとごく少量であった。
これに対し、同形状でフッ素樹脂製の密栓を用いた場合
には、蒸発量は約１０μＬであった。このように本実施
例の構成ではセル４０からの蒸発をきわめて少なくでき
ることがわかる。 【００２３】〔実験２〕上記構成のＴｍ測定装置を用
い、マルチセル３２の各セル４０にはそれぞれ同一のＤ
ＮＡでその濃度を変えた複数の試料溶液を収容し、それ
ぞれの熱融解曲線を測定した。その熱融解曲線を図５に
示す。但し、濃度によって吸光度は相違するため、比較
可能であるように縦軸については正規化している。同一
のＤＮＡであってもその濃度が変わると融解温度もシフ
トする、ということが理論的に知られている。図５の結
果を見れば、熱融解曲線のカーブが濃度の相違によって
横軸方向にシフトしていることから、上記理論上の現象
がこの結果に正しく反映されていることがわかる。すな
わち、濃度の相違するＤＮＡ溶液のＴｍ値をそれぞれ正
確に求めることができる。 【００２４】なお、上記実施例は、本発明によるマルチ
セルを、紫外可視分光光度計を用いたＴｍ値測定装置に
適用した例であるが、本発明の適用範囲はこれに限るも
のではない。すなわち、試料溶液を加温しながら、特に
高温に加温しながら、該試料溶液の吸光度や透過率など
を測定する光分析装置全般に適用することができる。ま
た、上記実施例は単に一例であるから、本発明の趣旨の
範囲で適宜に変更や修正を行えることは明らかである。
計などの光分析装置において測定対象である試料溶液を
加熱しつつ吸光度や透過率などを測定する際に用いら
れ、複数種類の試料溶液を順次測定するために複数の小
型セルを直線状に並べて配置した多連装セルに関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、人間やそのほかの生物のＤＮＡ
（デオキシリボ核酸）の構造解析が各種の研究機関で非
常に盛んに行われている。一般に、ＤＮＡは、２本のＤ
ＮＡ分子の間でアデニンとチミン、又はグアニンとシト
シンとが相補的塩基対を形成した２本鎖構造を有してい
る。このような２本鎖構造は、ＤＮＡを溶解させたＤＮ
Ａ溶液の温度を上昇させてゆくことによって徐々に解れ
てゆき、高温溶液中では完全に解れて１本鎖構造にな
る。 【０００３】こうしたＤＮＡの２重鎖構造の安定性を示
す指標値である融解温度（以下「Ｔｍ値」という）の測
定は、一般に次のような手順で行われる。ＤＮＡが２本
鎖から１本鎖に変化すると、波長２６０μｍ付近の紫外
光の吸光度が上昇する。そこで、ＤＮＡ溶液を低温度か
ら徐々に加温しつつ、又は逆に高温度から徐々に冷却し
つつ所定の紫外波長での吸光度を紫外可視分光光度計を
用いて繰り返し測定し、横軸を温度、縦軸を吸光度とし
た図４に示すような熱融解曲線を作成する。そして、そ
の熱融解曲線に基づいて（通常、吸光度上昇の中点をと
って）Ｔｍ値を求める。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】上記測定では試料溶液
を最高で約１００℃近くまで加熱する必要があるが、加
熱によって試料溶液中の溶媒が蒸発してしまうと溶液中
のＤＮＡ濃度が上昇し、正確な測定に支障をきたす。そ
こで、試料溶液を収容する試料容器（一般にセルと呼ば
れる）として、従来、フッ素樹脂（例えばデュポン社の
テフロン）製の密栓を有する石英製のセルが利用されて
いる。しかしながら、こうした従来のセルでは、特に１
００℃付近の高温では密栓による密閉性が低下し、揮発
した試料溶液がセル外部へと漏出し易いという問題があ
る。 【０００５】ところで、複数種類のＤＮＡのＴｍ値を並
行して測定するなど効率的な測定を行うためには、マル
チセルと呼ばれる複数の小型セルを連装した多連装セル
を利用すると便利である。このようなマルチセルを使用
したＴｍ値測定では、マルチセルのうちの１個乃至複数
個のセルに溶媒のみのブランク試料溶液を収容し、残り
のセルに分析対象の測定試料溶液を収容した状態で、こ
れら全体を予め作成された温度プログラムに従って加温
又は冷却しつつ、設定された温度間隔毎に各セルの吸光
度を測定する。そして、各温度における測定試料溶液に
よる吸光度からブランク試料溶液による吸光度を差し引
くことによって、溶媒の影響を排除したＤＮＡによる吸
光度を求めることができる。 【０００６】しかしながら、このようなマルチセルを使
用した測定では、隣接するセルに収容された試料溶液が
互いに混じらないように充分な配慮を行っておかない
と、測定の信頼性を確保することができない。また、一
般にこのような測定対象の試料は非常に貴重であること
が多いため、Ｔｍ値の測定が終了した試料を廃棄するの
ではなく、他の測定に再使用したいという要望が強い。
したがって、測定終了後であっても試料溶液の混合の可
能性を極力小さくしておくことが望ましい。上記のよう
な加温時の揮発試料のセルからの漏出は、こうした試料
の混入の一因となり得る。また、試料溶液を再利用しよ
うとする場合に、成分濃度が変化していると好ましくな
い場合が多い。 【０００７】本発明はこのような課題に鑑みて成された
ものであり、その主たる目的とするところは、上記のよ
うな多連装セルにおいて、各セルの気密性を高めること
によって試料の揮散を確実に防止することができるとと
もに、複数のセルの間での試料の混合を防止することが
できる光分析用多連装セルを提供することにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段、及び効果】上記課題を解
決するために成された本発明は、試料溶液を加熱しつつ
吸光度や透過率などを測定する光分析装置に用いられる
試料容器であって、複数種類の試料溶液を順次測定する
ために複数の小型セルが直線状に並べて配置された光分
析用多連装セルにおいて、前記小型セル上部の試料注入
穴を逆円錐台形状に形成するとともに、該試料注入穴に
逆円錐台形状のシリコーンゴム製の密栓を着脱自在に設
けたことを特徴としている。 【０００９】本発明に係る多連装セルでは、試料注入穴
と密栓とが共に密栓の挿入方向に径が徐々に小さくなる
構造となっているため、各小型セルの試料注入穴に対し
て密栓を押し入れるほど密栓と試料注入穴との密着面の
密着性が向上する。更に、密栓はシリコーンゴム製であ
って弾性力が大きいため、熱収縮や熱膨張などによって
密着面に隙間が生じようとしても、密栓の膨張によって
気密性が維持される。したがって、加温しつつ測定を行
う間にセルに収容された試料溶液が気化しても、セルの
外部へは漏出せず、試料溶液中の成分濃度が大きく変動
することを防止することができる。これにより、吸光度
や透過率などを精度よく求めることができ、例えば、そ
の結果からＤＮＡのＴｍ値を算出する場合にはＴｍ値の
精度が向上する。また、試料溶液がセル内に留まるの
で、貴重な試料を失うことがなく、またその成分濃度も
変化しないので、他の測定に再使用するにも有利であ
る。更にまた、密栓は適度な弾性力を有しているため
に、嵌挿された密栓がきつすぎて外しにくいということ
もなく、取扱いが容易である。 【００１０】また、本発明に係る多連装セルにおいて
は、各小型セル毎に独立に密栓を設けた構成とする。こ
の構成によれば、他の小型セルを密栓で密閉した状態で
１つの小型セルの密栓を抜き、該小型セル内に収容され
ている試料溶液を吸引することができる。したがって、
密栓を抜く際に該密栓の下面に付着している液滴が周囲
に飛散した場合でも、他の小型セルに収容されている試
料溶液に混じることがなく、上述のような試料溶液の再
使用に有効である。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例である多
連装セル（本実施例中では「マルチセル」という）につ
いて図面を参照して説明する。図１は本実施例のマルチ
セルを利用したＴｍ値測定装置の全体構成図である。 【００１２】この装置は、主要部として、いわゆるダブ
ルビーム方式の紫外・可視分光光度計の測光部１と、各
種の演算処理や制御処理を行うパーソナルコンピュータ
（ＰＣ）２０と、マルチセル３２を備えた試料ユニット
３０とを含む。パーソナルコンピュータ２０には所定の
制御プログラムが搭載されており、この制御プログラム
を実行することにより後述するような各種の処理が実行
される。 【００１３】測光部１にあっては、光源２から発した光
は分光器３に入射され、ここで所望の波長を有する単色
光が取り出される。ここで波長としては、230〜280μｍ
位の範囲内の紫外光が利用されることが多い。この単色
光は反射鏡４によりセクタ鏡５に送られ、セクタ鏡５に
より試料側光束Ｓと対照側光束Ｒの２光束に分割され
る。また、セクタ鏡５には光の遮蔽部が設けられてお
り、試料側光束Ｓ及び対照側光束Ｒの発生期間と交互に
遮光期間が発生するようにしている。試料側光束Ｓは反
射鏡６を介して、試料ユニット３０に備えられたマルチ
セル３２のうちの１つのセルに照射され、そのセルを通
過した光は反射鏡８、１０を介して光検出器１１の受光
面に送られる。他方、対照側光束Ｒは反射鏡７を介して
試料ユニット３０内のアパーチャ板３１に照射され、ア
パーチャ板３１を通過することによって試料側と光束径
が揃えられ、その光が反射鏡９を介して同じく光検出器
１１の受光面に送られる。なお、アパーチャ板３１の代
わりにダミーのセルを配置してもよい。 【００１４】光検出器１１の出力信号は、サンプルホー
ルド回路やアナログ−デジタル変換器などを含むインタ
フェイス部（Ｉ/Ｆ）１２を介してパーソナルコンピュ
ータ２０によって具現化される吸光度算出部２２に入力
され、ここで例えば吸光度を算出するための各種の演算
処理が実行される。その演算結果である吸光度はＴｍ値
算出部２３に与えられ、ここで図４に示すような熱融解
曲線が作成されるとともに、この曲線に基づいてＴｍ値
が計算される。中央制御部２１は、測光部１や試料ユニ
ット３０内の各部の動作を制御する機能を有する。ま
た、パーソナルコンピュータ２０に接続された操作部２
４は例えばキーボードやポインティングデバイスなどで
あり、測定に関連する各種パラメータの設定や各種測
定、処理の指示を行うためのものである。更にまた、表
示部２５は操作のための補助的情報や測定結果等を画面
に表示するものである。 【００１５】図２は本実施例のマルチセル３２の側面外
観図（ａ）及び上面外観図（ｂ）である。１個のセル４
０は容量１００μＬの石英製のセルであり、光の透過方
向に細長い立方体形状であって両側に光透過窓を備えた
溶液収容部４１と、溶液収容部４１の上部に連通した逆
円錐台形状の試料注入穴４２とを有している。このセル
４０が一直線状に８個連なった一体物としてマルチセル
３２が構成されている。各セル４０の試料注入穴４２に
は、それぞれ独立した密栓４３が上から嵌挿されるよう
になっており、各密栓４３は試料注入穴４２よりもやや
大きなサイズの逆円錐台形状の嵌挿部４３１とその上部
に一体に設けられた押え部４３２とを有している。この
密栓４３はシリコーン樹脂から形成され、硬度が比較的
高く、且つ適度な弾力性を有している。 【００１６】図３はマルチセル３２を保持するセルホル
ダ５０の概略構成図である。セルホルダ５０にあって
は、マルチセル３２の各セル４０の試料注入穴４２にそ
れぞれ密栓４３が嵌挿された状態で、恒温ブロック３３
の上にセットされる。恒温ブロック３３の下面にはペル
チエ素子３４が配置され、その下にはペルチエ素子３４
を冷却するための水冷式の冷却ブロック５１が設けられ
ている。また、これら全体がモータやリニアガイドなど
を含むスライド駆動部３７により試料側光束Ｓと略直交
する方向に往復直線運動可能となっている。恒温ブロッ
ク３３の上部には、各セル４０の光透過窓を除いてマル
チセル３２を覆う蓋体５２が取り付けられる。蓋体５２
の内側にはポリエチレンフォーム、ウレタンフォームな
どのスポンジ体５３が設けられており、蓋体５２を恒温
ブロック３３に装着してネジ５４を締め付けると、スポ
ンジ体５３が密栓４３の押え部４３２の上面を適度な力
で押圧し、密栓４３と試料注入穴４２との密着性が一層
増す。 【００１７】恒温ブロック３３には３個の温度センサ３
６が埋設されており、それによる検出温度は図１に示す
ように温度制御部３５に与えられている。温度制御部３
５は中央制御部２１より温度の制御目標値Ｔｃを受け取
り、検出温度がその制御目標値Ｔｃになるように、つま
りその差がゼロになるようにペルチエ素子３４に供給す
る電力を制御する。恒温ブロック３３はペルチエ素子３
４により略均一に加温又は冷却され、マルチセル３２は
恒温ブロック３３からの熱伝導によってほぼ同一温度と
なる。したがって、本装置では、制御目標値Ｔｃを適宜
に設定することにより、所定の温度範囲で任意の温度に
おける試料の吸光度の測定が可能である。 【００１８】次に、上記装置によるＴｍ値測定の動作を
概略的に説明する。マルチセル３２の８個のセル４０の
うち、１乃至複数（但し７個以下）のセル４０には溶媒
のみのブランク試料溶液が収容され、他のセル４０には
分析対象のＤＮＡを上記溶媒に溶解した測定試料溶液が
収容され、上述したようにそれぞれ密栓４３で密封され
た後にセルホルダ５０にセットされる。また、操作部２
４より温度プログラムを含む各種の測定条件が入力設定
され、その後、測定の開始が指示される。 【００１９】測定が開始されると、中央制御部２１は設
定された温度プログラムに従って温度の制御目標値Ｔｃ
を温度制御部３５へと送る。温度制御部３５はこれに応
じて温度センサ３６による検出温度が制御目標値Ｔｃと
一致するようにペルチエ素子３４への供給電力を制御す
る。所定の目的温度において、中央制御部２１による制
御の下に、スライド駆動部３７は各セル４０に順番に試
料側光束Ｓが照射されるようにマルチセル３２を順次移
動させ、測光部１は各セル４０に対して紫外光を照射
し、セル４０を通過した光の強度を光検出器１１で検出
するとともに、セクタ鏡５の回転に同期して交互に対照
側光束Ｒの光の強度も光検出器１１で検出する。いま、
対照側光束Ｒの光量に対して光検出器１１で得られる電
気信号がｒ、試料側光束Ｓの光量に対して光検出器１１
で得られる電気信号がｓであり、更に、セクタ鏡５によ
る光の断続的な遮蔽によって、対照側光束Ｒに対応した
ゼロ信号がｚｒ、試料側光束Ｓに対応したゼロ信号がｚ
ｓとしてそれぞれ得られるとき、対照側光束Ｒと試料側
光束Ｓの信号比Ｗは、Ｗ＝（ｓ−ｚｓ）／（ｒ−ｚｒ）
として得られる。これにより、光源２の光量変動などの
影響を除去することができる。 【００２０】好ましくは、各セル４０の通過光量の測定
を順次行う間、恒温ブロック３３の温度は一定に維持さ
れる。吸光度算出部２２では、光検出器１１からの検出
信号を受けて、或る温度における測定試料溶液による測
定結果とブランク試料溶液による測定結果から、溶媒の
影響を除外したＤＮＡによる吸光度を算出することがで
きる。このような測定を、予め定められた温度間隔毎に
１巡ずつ実行すると、Ｔｍ値算出部２３では、温度と吸
光度との関係から各測定試料溶液に対する、図４に示す
ような熱溶融曲線が作成できる。そこで、この熱溶融曲
線に基づいてＴｍ値を算出する。 【００２１】本実施例では、上述したような特徴的なマ
ルチセル３２の構成に加えてスポンジ体５３で密栓４３
を押さえ付けることにより、上記のような測定によって
マルチセル３２の温度が０〜１００℃程度の範囲で変化
しても、各セル４０は一貫して高い気密性を保ち、セル
４０に収容された試料溶液の気化溶媒はセル４０から漏
出しない。そのため、セル４０に収容された試料溶液の
成分濃度が大きく変化することを防止することができ
る。また、各セル４０にはそれぞれ独立に密栓４３が設
けられているため、或るセル４０の密栓４３を抜く際に
他のセル４０の密栓４３を閉鎖した状態にすることがで
きる。測定終了後には密栓４３の下面に結露した試料溶
液が付着しており、密栓４３を抜く際にこれが周囲に飛
散する可能性があるが、他のセル４０の密栓４３を閉鎖
しておくことによって、飛散した溶液が他のセル４０に
入ることを防止することができる。これによって、試料
溶液同士の混合を生じることがないので、測定の終了し
た試料溶液を安心して他の測定に再利用することができ
る。 【００２２】上記実施例におけるマルチセル３２の効果
を実証するため、次のような実験を行った。 〔実験１〕上記構成のＴｍ測定装置において、０〜１０
０℃の間で１℃／分の緩やかな速度でもって昇温及び降
温を約４時間継続させ、そのときの溶液の蒸発量を測定
した。上記実施例のシリコーン樹脂製の密栓４３を用い
た場合には、蒸発量は１〜２μＬとごく少量であった。
これに対し、同形状でフッ素樹脂製の密栓を用いた場合
には、蒸発量は約１０μＬであった。このように本実施
例の構成ではセル４０からの蒸発をきわめて少なくでき
ることがわかる。 【００２３】〔実験２〕上記構成のＴｍ測定装置を用
い、マルチセル３２の各セル４０にはそれぞれ同一のＤ
ＮＡでその濃度を変えた複数の試料溶液を収容し、それ
ぞれの熱融解曲線を測定した。その熱融解曲線を図５に
示す。但し、濃度によって吸光度は相違するため、比較
可能であるように縦軸については正規化している。同一
のＤＮＡであってもその濃度が変わると融解温度もシフ
トする、ということが理論的に知られている。図５の結
果を見れば、熱融解曲線のカーブが濃度の相違によって
横軸方向にシフトしていることから、上記理論上の現象
がこの結果に正しく反映されていることがわかる。すな
わち、濃度の相違するＤＮＡ溶液のＴｍ値をそれぞれ正
確に求めることができる。 【００２４】なお、上記実施例は、本発明によるマルチ
セルを、紫外可視分光光度計を用いたＴｍ値測定装置に
適用した例であるが、本発明の適用範囲はこれに限るも
のではない。すなわち、試料溶液を加温しながら、特に
高温に加温しながら、該試料溶液の吸光度や透過率など
を測定する光分析装置全般に適用することができる。ま
た、上記実施例は単に一例であるから、本発明の趣旨の
範囲で適宜に変更や修正を行えることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態によるマルチセルを利用
して測定を行う紫外可視分光光度計を用いたＴｍ値測定
装置の全体構成図。 【図２】 本実施例のマルチセルの側面外観図（ａ）及
び上面外観図（ｂ）。 【図３】 本実施例のマルチセルを保持するセルホルダ
の概略構成図。 【図４】 熱融解曲線の一例を示す図。 【図５】 図１のＴｍ値測定装置を用い、同一ＤＮＡで
濃度の相違する複数の試料に対して得られた熱融解曲線
を示す図。 【符号の説明】 １…測光部 ２０…パーソナルコンピュータ ２１…中央制御部 ２２…吸光度算出部 ２３…Ｔｍ値算出部 ２４…操作部 ２５…表示部 ３０…試料ユニット ３１…アパーチャ板 ３２…マルチセル ３３…恒温ブロック ３４…ペルチエ素子 ３５…温度制御部 ３６…温度センサ ３７…スライド駆動部 ４０…セル ４１…溶液収容部 ４２…試料注入穴 ４３…密栓 ４３１…嵌挿部 ４３２…押え部 ５０…セルホルダ ５１…冷却ブロック ５２…蓋体 ５３…スポンジ体 ５４…ネジ
して測定を行う紫外可視分光光度計を用いたＴｍ値測定
装置の全体構成図。 【図２】 本実施例のマルチセルの側面外観図（ａ）及
び上面外観図（ｂ）。 【図３】 本実施例のマルチセルを保持するセルホルダ
の概略構成図。 【図４】 熱融解曲線の一例を示す図。 【図５】 図１のＴｍ値測定装置を用い、同一ＤＮＡで
濃度の相違する複数の試料に対して得られた熱融解曲線
を示す図。 【符号の説明】 １…測光部 ２０…パーソナルコンピュータ ２１…中央制御部 ２２…吸光度算出部 ２３…Ｔｍ値算出部 ２４…操作部 ２５…表示部 ３０…試料ユニット ３１…アパーチャ板 ３２…マルチセル ３３…恒温ブロック ３４…ペルチエ素子 ３５…温度制御部 ３６…温度センサ ３７…スライド駆動部 ４０…セル ４１…溶液収容部 ４２…試料注入穴 ４３…密栓 ４３１…嵌挿部 ４３２…押え部 ５０…セルホルダ ５１…冷却ブロック ５２…蓋体 ５３…スポンジ体 ５４…ネジ
─────────────────────────────────────────────────────
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Ｆターム(参考） 2G045 DA13 GC10
2G057 AA01 AB01 AB03 AB06 AC01
BA01 BA03 BB04 BD08 EA06
2G059 AA02 AA05 BB04 BB12 CC16
DD16 EE01 FF09 GG10 HH02
HH03 HH06 JJ01 JJ13 JJ22
KK01 KK03 MM01 MM09 MM11
MM15 PP04
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 試料溶液を加熱しつつ吸光度や透過率な
どを測定する光分析装置に用いられる試料容器であっ
て、複数種類の試料溶液を順次測定するために複数の小
型セルが直線状に並べて配置された光分析用多連装セル
において、 前記小型セル上部の試料注入穴を逆円錐台形状に形成す
るとともに、該試料注入穴に逆円錐台形状のシリコーン
ゴム製の密栓を着脱自在に設けたことを特徴とする光分
析用多連装セル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001313469A JP3791384B2 (ja) | 2001-10-11 | 2001-10-11 | 光分析用多連装セル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001313469A JP3791384B2 (ja) | 2001-10-11 | 2001-10-11 | 光分析用多連装セル |
Publications (3)
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|---|---|
| JP2003121344A true JP2003121344A (ja) | 2003-04-23 |
| JP2003121344A5 JP2003121344A5 (ja) | 2005-04-07 |
| JP3791384B2 JP3791384B2 (ja) | 2006-06-28 |
Family
ID=19131936
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001313469A Expired - Lifetime JP3791384B2 (ja) | 2001-10-11 | 2001-10-11 | 光分析用多連装セル |
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| JP (1) | JP3791384B2 (ja) |
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|---|---|
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