JP2003270018A - 微小流量の測定及び分配の方法と装置 - Google Patents

微小流量の測定及び分配の方法と装置

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JP2003270018A JP2002071926A JP2002071926A JP2003270018A JP 2003270018 A JP2003270018 A JP 2003270018A JP 2002071926 A JP2002071926 A JP 2002071926A JP 2002071926 A JP2002071926 A JP 2002071926A JP 2003270018 A JP2003270018 A JP 2003270018A
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Masashi Kamata
昌史 鎌田
Yasuki Nishimura
泰樹 西村
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 微小流量、とりわけmL/min〜μL/m
in及びそれ以下の流量の測定を正確且つ簡単に行うこ
とができ、更に微小流量の流体の正確な分配、分取が連
続的に行える。 【解決手段】 経路9端に微小流量ポンプ1を設置自在
とする。経路9にはサンプルインジェクター3及び検定
管5を連結しておく。又、検定管5の両端には気泡検出
部4及び6を設置する。微小流量ポンプ1からキャリヤ
ーを送液する。送液中にサンプルインジェクター3から
気泡を注入する。その気泡の流れを2つの気泡検出部4
及び6にて検出し、その経過時間を測定し、検定管5の
内容積を経過時間で割算することにより、コンピュータ
7にて計算し、流量を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】 本発明は、微小流量の測定
及び分配の方法と装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】 従来流量測定は、一次的には天秤によ
る重量で計量することが計量法における方法として定め
られ、実質的には天秤法で公正されたマイクロシリンジ
やメスシリンダーを用いて行われている。就中mL/m
in〜数μL/minの流量は、メスシリンダー、ボー
ルピペット、マイクロシリンジなどを用い、その目盛を
利用して流量を測定していた。
【0003】又、HPLCのマイクロ化に伴い、微小流
量を正確に送液するポンプが必要になり、その流量を測
定する技術が必要となってきた。この微小流量ポンプの
低流領域(μL)における流量測定は、通常マイクロシ
リンジを用いた5μL/minまでの測定が限界であっ
た。
【0004】然して、微量の移送流体を分配するための
装置として特開平10−114394号公報に記載され
た例がある。これは、ガラス毛細管に取付けられた圧電
変換器を使用するマイクロデイスペンサーと該マイクロ
ディスペンサーに移送流体を充填し、同マイクロディス
ペンサーから移送流体を吸引し、システム流体の圧力を
制御し、移送と移送との間にマイクロディスペンサーを
洗浄する容積式ポンプとシステム流体の圧力を測定し、
且つ対応する電気信号を発する圧力センサーとを有する
ものである。要するにマイクロディスペンサーにより流
体を圧力信号により微量分配するものである。
【0005】又、スプリッター法として、流量の測定方
法ではないが、極微量流量を供給する方法が知られてい
る。これは一次側ポンプから送液された溶媒等を正確に
スプリットして供給するもので、セミミクロ対応用ポン
プ等を併用してミクロLC、LC/MSなどシステムに
ミクロ流量で安定した溶媒等を供給するのに適してい
る。
【0006】更に、微量濃度を検出測定する手段とし
て、蛍光法が利用されている。蛍光検出器は、紫外線を
照射して励起された物質の蛍光エネルギーを測定するも
のである。検出感度が高く、比較的安価な設備装置で測
定可能なため、例えば細胞の測定必要部分(遺伝子DN
Aなども含む)を蛍光物質でマーキングしておいて、あ
る反応を行わせ、行った後の蛍光物質の量や位置を測定
したり、更には液体クロマトグラフィーの検出器として
汎用使用されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】メスシリンダー、マイ
クロシリンジ等を用い、その目盛を利用した流量の測定
は、mL/min〜数μL/min及びそれ以下の流量
の測定は困難で、且つ不正確であった。然も、流速が遅
くなるにつれて、液面がシリンジの目盛を通過する挙動
を正確に視認することが難しく、視認に個人差が出て流
量の絶対値が厳密に得られるか疑問である。
【0008】又、微小流量ポンプを用いた場合、その信
頼性ある流量測定は5μL/minまでの測定しかその
方法がなく、従って又微小流量を正確に送液するポンプ
流量の検証は出来ず、その流量測定技術が要望されてい
る。一方バイオ分野等の貴重な試料の極微量流量を供給
する方法及び装置、更にはその送液手段としての微小流
量ポンプ及びその微小流量ポンプの送液流量の測定の重
要性が指摘されている。
【0009】又、特開平10−114394号記載の装
置は、移送流体を測定分配すると云う点では優れている
が、流体の流量測定にとり、大掛りの装置であり、且つ
その製造コストは極めて高い。従って何時、何処でもと
簡便に使用することは困難である。又スプリッター法に
おいては、設定流量が機械的に得られるものではなく、
流量は抵抗管の内容抵抗に大きく依存するため、得られ
る流量が温度の影響を受け易いことが実験上判ってい
る。このため、室温一定となる環境下での測定が必要で
ある。更に溶媒の組成が変ったり(液体クロマトグラフ
ィーのグラジエント分析では必須の操作)、温度が変化
したりすることは体積変化を受け、流量で3%ぐらいふ
らつくことは仕方ないというレベルである。又、蛍光法
については、物質の濃度や分子量の測定に利用され、代
謝産物やビタミン、アミノ酸、アミン、ステロイド等の
検出に利用されている。
【0010】
【課題を解決するための手段】 そこで、本発明におい
ては、数μL/min以下の流量の測定が容易であり、
且つmL/min〜数μL/minの微小流量域でのポ
ンプ流量の測定が再現性良く、且つ正確に行える方法、
更にはその方法を利用することにより微小流量の測定、
分取乃至分配が容易に行える方法を提案せんとするもの
で、第1に経路に測定すべきポンプ等の対象物を設置自
在とし、該経路にはサンプルインジェクター、検定管を
設置すると共に、該検定管の両端には気泡検出部を設置
したことを特徴とし、第2に経路に測定すべきポンプ等
の対象物を設置自在とし、該経路にはサンプルインジェ
クター、検定管を設置すると共に、該ポンプから一定流
量でキャリヤー溶液を送液させつつ気泡注入を行い、検
定管両端の2つの気泡検出部の通過時間により流量を得
ることを特徴とし、第3に経路端に微小流量ポンプを設
置し、該経路にはサンプルインジェクター、検定管及び
該検定管の両端に気泡検出部を設置することを特徴と
し、第4に経路端に微小流量ポンプを設置し、該経路に
はサンプルインジェクター、検定管及び該検定管の両端
に気泡検出部を設置すると共に、該ポンプから一定流量
でキャリヤー溶液を送液させつつ気泡注入を行い、2つ
の気泡検出部間の通過時間により流量を得ることを特徴
とし、第5に経路端に微小流量ポンプを設置し、該経路
にはサンプルインジェクター、検定管及び該検定管の両
端に気泡検出部を設置すると共に、該ポンプから一定流
量でキャリヤー溶液を送液させつつ、所望の一定間隔で
気泡を連続注入し、気泡と気泡間の一定量を連続的に取
出すことを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図に示す実施形態により、
本発明を詳細に説明する。1は測定対象物又は通常は送
液のための微小流量ポンプで、送液するキャリヤー2と
しては検出器の種類に応じて選択使用する。キャリヤー
2の安定化を図るための抵抗管を設けることは推奨され
る。これにはデッドボリュームをなくすために毛細管が
用いられる。例えば、フューズドシリカキャピラリー
管、ガラスキャピラリー管、ステンレスキャピラリー管
等を使用するのが便である。3はサンプルインジェクタ
ーで、所望数のニードルポートを有するバルブタイプの
ものを使用するがのが便で、サンプルローターも0.1
μLより適宜容量のものを選択使用する。4,6は気泡
検出部としての気泡検出器で、発光ダイオードセンサー
等を使用する。流路を形成する経路9は抵抗管と同じフ
ューズトシリカキャピラリー管を使用するのが便であ
る。該抵抗管と経路9は種々のキャピラリー管を使用し
得るが、フューズドシリカ管が便である。5は検定管
で、内容積が測定されたキャピラリー管を用いるが、フ
ューズドシリカキャピラリー管を使用するのが便であ
る。7はコンピュータで、発光ダイオードセンサー4,
6により検知した気泡の通過時間を計り、検定管5の検
定管内容積(μL)を割算すると、流量(μL/mi
n)が得られるように構成してある。抵抗管は直径0.
010〜0.050mm、検定管5、経路9は0.02
0〜0.100mmが使用に便である。ここで、経路9
は一端には微小流量ポンプ1を接続し、中間に検定管5
を接続し、末端はドレイン10に至る部分を云う。
【0012】次いで、測定方法について説明する。先
ず、流量の測定を行う対象の微小流量ポンプ1を抵抗
管、サンプルインジェクター3、検定管5をキャピラリ
ー管等の経路9により連結し、検定管5の両端に発光ダ
イオードセンサー4,6を設けてなる検定装置8に接続
する。次いで、このポンプ1よりキャリヤーを送液し、
経路9を満たしておく。このキャリヤーとしては水、メ
タノール等を使用する。
【0013】微小流量ポンプ1の設定流量に合せてキャ
リヤー2の送液を開始し、背圧が安定するまで放置して
おく。背圧が安定した処で、シリンジを用い、サンプリ
ングインジェクター3のニードルポートから空気を注入
し、サンプルローター内を空気で満たす。このサンプル
ローターは0.2μLのものを使用した。
【0014】その後、サンプルインジェクター3のバル
ブをINJECTモードに切換え、検定管5内部に気泡
Xを注入する。検定管5内部に注入された気泡Xが、発
光ダイオードセンサー4を通過した時点から検定管5を
経て、発光ダイオードセンサー6に検知されるまでの経
過時間を計測し、コンピュータ7に入力する。所定の時
間経過後、コンピュータ7により予め定められている検
定管5の内容量を時間で割算することにより、流量(μ
L/min)が容易に計算される。又、上記経路9のド
レイン10に対応してターンテーブルなどに載置したサ
ンプル容器を設置し、或は多数配列したサンプルウェル
を順次移動させる装置により、1容器に一定量の液体を
分配導入させることができる。
【0015】以上により得られた結果は、各流量につい
て良好な再現性が得られると共に、微小流量ポンプの設
定流量値からの差は何れも非常に小さな結果となった。
これらの結果より、測定すべき微小流量ポンプの送液流
量が正確であること、及び本測定法の結果も正確なもの
であろうと推測される。
【0016】
【発明の効果】 上記の如き本発明の請求項1乃至4に
よれば、mL/min〜数μL/min及びそれ以下の
微小流量域で、極めて性格且つ容易に送液流量を測定す
ることができる。又、その測定のための装置は極めて簡
単で製造容易、且つ取扱い簡単であり、微小流量の測定
に資する処大である。更に、この微小流領域で、ポンプ
流量が再現性よく正確に行える。このため、正確な流量
の微小流量ポンプを提供できる。
【0017】又、本発明の請求項5によれば、経路端に
微小流量ポンプを設置し、該経路にはサンプルインジェ
クター、検定管及び該検定管の両端に気泡検出部を設置
すると共に、該ポンプから一定流量でキャリヤー溶液を
送液させつつ、所望の一定間隔で気泡を連続注入し、気
泡と気泡間の一定量を連続的に取出したので、微小流量
の試料が正確に気泡で区切られて移送され、且つその特
定量は気泡で区切られた部分のみを取出すことができ、
試料のロスがなく、フローを止めたり再開したりの手間
がかからず、正確な試料の微量注入が可能であり、試料
への微量反応薬注入や試料そのものの微量分注に幅広い
用途に使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明一実施例概略説明図
【符号の説明】
1 ポンプ 2 キャリヤー管 3 サンプルインジェクター 4 気泡検出器(発光ダイオードセンサー) 5 検定管 6 気泡検出器(発光ダイオードセンサー) 7 コンピュータ 8 検定装置 9 経路

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 経路に測定すべきポンプ等の対象物を設
    置自在とし、該経路にはサンプルインジェクター、検定
    管を設置すると共に、該検定管の両端には気泡検出部を
    設置したことを特徴とする微小流量測定装置。
  2. 【請求項2】 経路に測定すべきポンプ等の対象物を設
    置自在とし、該経路にはサンプルインジェクター、検定
    管を設置すると共に、該ポンプから一定流量でキャリヤ
    ー溶液を送液させつつ気泡注入を行い、検定管両端の2
    つの気泡検出部の通過時間により流量を得ることを特徴
    とする微小流量測定方法。
  3. 【請求項3】 経路端に微小流量ポンプを設置し、該経
    路にはサンプルインジェクター、検定管及び該検定管の
    両端に気泡検出部を設置することを特徴とする微小流量
    測定装置。
  4. 【請求項4】 経路端に微小流量ポンプを設置し、該経
    路にはサンプルインジェクター、検定管及び該検定管の
    両端に気泡検出部を設置すると共に、該ポンプから一定
    流量でキャリヤー溶液を送液させつつ気泡注入を行い、
    2つの気泡検出部間の通過時間により流量を得ることを
    特徴とする微小流量測定方法。
  5. 【請求項5】 経路端に微小流量ポンプを設置し、該経
    路にはサンプルインジェクター、検定管及び該検定管の
    両端に気泡検出部を設置すると共に、該ポンプから一定
    流量でキャリヤー溶液を送液させつつ、所望の一定間隔
    で気泡を連続注入し、気泡と気泡間の一定量を連続的に
    取出すことを特徴とする微小流量分配方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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