JP2006505779A - 分光光度計用フローセル - Google Patents

Abstract

【課題】比較的容易に製造可能な分光光度計用のフローセルを提供する。
【解決手段】分光光度計内で使用されるフローセル100は、中間部材114が他の２つの部材112,116の間に配設されて構成されている。各部材は機械ネジ134,136で互いに締結されている。そのため、セルは容易に製造可能である。互いに締結された部材が流れの通路を規定するが、この流路は中間部材114を貫通する穴118と、前記穴の一端に位置する液体流入領域と前記穴の他端に位置する液体流出領域とを含み、これらの領域は両部材の間に配設されたシール用ガスケット130,132内の回廊150,152によって構成できる。部材112,116はそれぞれ、透明な窓142,146を含み、それにより流れの通路の一部を通過する光路A,A'を構成する。液体流入領域と液体流出領域とは、光路A,A'へ流入し、またそこから流出する液体の流れが、光路に沿った流れを横切るように光の窓に隣接して生じるように構成されている。

Description

本発明は、液体流内に溶解している物質を分析するための分光光度計内で使用されるフローセルに関する。本発明は、高速液体クロマトグラフィーでの使用に特に有用である。

本発明が行われた経緯を説明するために、本発明の背景について以下に述べる。これは、この内容のいずれかの部分が本願の優先日付の時点でオーストラリアにおいて公表されているか、周知であるか、または公知の一般的な知識の一部であることを認めるものではない。
例えば高速液体クロマトグラフの流出液のような流れる液体中に様々な濃度で溶解している様々な化学物質を検出し、その濃度を求めることが有用なことが多い。そのような化学物質が特徴的な波長の光を吸収すると、それらは分光光度計で検出できる。分光光度計による連続測定のためには、フローセルを通して液体流（またはその代表的な部分）を流すことが便利である。クロマトグラフのカラムから流出する各種の化学物質を高い分解能で求めるためには、フローセルを通過するその通路の中で、流出する液体が可能な限り混合しないことが重要である。これは、セルの体積を小さく維持し、またセルを通過する管路または流通路の全体が、流れる液体によって効率的に掃引されるようにすることによって可能となる。かかる特性を有するフローセルの一例が、ＢｅｒｉｃｋおよびＭａｇｎｕｓｓｅｎ．Ｊｒ．によって下記特許文献１（１９８３年２月２２日）で開示されている。別の例がＭａｇｎｕｓｓｅｎ．Ｊｒ．によって下記特許文献２（１９９１年１１月１２日）で開示されている。これらの開示のそれぞれのフローセルでは、通路に流入する液体の流れの特性を調整する手段が、通路を通過する流れの入り口端に隣接し、また通路を取り囲んで備えられている。かかる手段は、通路に流入する流れを円周に沿って一様に分布させ、それにより望ましくない流れの混合を軽減する。しかしこれらのフローセルは両方とも製造が困難である。
米国特許第４，３７４，６２０号明細書 米国特許第５，０６４，２８７号明細書 米国特許第５，０６２，７０６号明細書 米国特許第５，２１４，５９３号明細書

本発明の目的は、比較的容易に製造可能な分光光度計用のフローセルを提供することである。

本発明によれば、流れる液体中に溶解している化学物質を分析するための分光光度計で使用されるフローセルが提供され、前記フローセルは、他の２つの部材の間に配設された中間部材を含む複数の部材を備えており、前記複数の部材は互いに締結されており、体積の小さな流れの通路を形成し、前記流れの通路の一部が、中間部材を貫通する穴と、穴の一端に位置する液体流入領域および穴の他端に位置する液体流出領域とを含み、他の２つの部材が各々、中間部材を貫通する穴のそれぞれの端に位置合わせされた透明な窓と関連付けられ、それにより前記流れの通路の前記部分を通る光路を形成し、前記流入および流出領域はそれぞれ、前記穴の方向を横切って、前記透明な窓に非常に近く隣接して前記領域に流入し、またはそこから流出する液体の流れの通路の一部によって形成されている。

本発明の１実施形態において、前記流れの通路の前記部分は各々、中間部材と前記他の部材の一方との対向する両表面の間に配設された弾力性のあるガスケット内の回廊によって形成され、前記回廊は部材中の穴とオフセット流入／流出ダクトとの間の液体流路を提供している。ガスケットは、各部材が互いに締結されたときにそれらの間のシールを構成する。

本発明の別の実施形態において、前記流れの通路のそれぞれの前記部分は、部材の中に形成された回廊によって提供され、回廊は部材中の穴とオフセット流入／流出ダクトとの間の液体流路を形成している。この実施形態でも、各部材が互いに締結されたときに隣接する部材の間をシールするために弾力性のあるガスケットを備えることができるが、２つの隣接する部材のうち少なくとも１つを弾力性のある材料で形成することにより、かかるガスケットを省略することができ、この場合はそれらの部材が互いに締結されたときに必要なシールの役割をこの弾力性のある部材が果たす。ガスケットを備えていない実施形態では、中間部材を適当に弾力性のある材料で構成することが好ましい。

ここで、「回廊（ギャラリー）」という言葉は、弾力性のあるガスケットまたは部材中の空間、例えば開口、穴、凹部、空洞、通路またはダクトなどで形成されるものを規定すると理解され、そのガスケットまたは部材が他の部材と共に組み立てられて前記空間を閉じたときに、液体の流路を形成するものである。
上記の２実施形態のいずれにおいても、３個の部材だけ、すなわち光路の主要部分を構成する穴を有する中間部材と、その両側に配設されて、各部材が互いに締結されたときに前記穴と並ぶ透明な窓がそれぞれ取り付けられた他の部材とがあるだけでよい。回廊を含む弾力性のあるガスケットが備えられる場合、これらは３個の部材の間に挟まれる。

別の実施形態では、フローセルは５個の部材、すなわち前記穴を有する中間部材と、その両側に配設（間に弾力性のあるガスケットがはさまれていてもよい。）された透明板と、各透明板の「外」側に配設された別の部材とを備えている。前記別の部材は、中間部材を貫通する前記穴と位置合わせされた穴を有することができる。部材のこのような組み合わせを有するフローセルの実施形態では、前記透明板が透明な窓を構成する。

例えばチタンのような耐腐食性の金属、またはポリエーテルエーテルケトンのような適当なエンジニアリング樹脂で形成することのできる複数の部材でフローセルを構成することは、適当な形状の部材を機械加工または成型によって容易に製造することができるという利点を有する。部材は複雑な形状ではなく、大略的に直方体形状であり、また例えば機械ネジ、ナット付ボルト、または外部固定具により容易に互いに締結することができる。透明な窓は、適当な材料の窓を各部材の間に挿入し、流通路を通過する高圧の液体流に対して部材を適当にシールすることにより形成される。シーリング構造の一例がＭａｇｎｕｓｓｅｎ．Ｊｒ．によって上記特許文献３（１９９１年１１月５日）で開示されているが、当業者であれば別の適当なシール方法を知っているであろう。別の方法として上で述べたように、透明材料製の板を弾力性のあるガスケットと部材との間に挟むことにより、窓を形成することができる。弾力性のあるガスケットを使用することにより、流れる液体の漏れに対するシールが得られ、特に高圧の液体流に耐えるフローセルを容易に製造する上で利点をもたらす。以上のように、本発明は比較的容易に製造できる分光光度計用フローセルを提供する。

ガスケット内で、またはガスケット中で穴に接する部材内で、適当な形状を有する回廊を使用して、流通路の光路の部分を通って液体を流すことにより、混合を最小に抑えながら次々と増加する液体によって光路を効率的に掃引し、または洗うことができることがわかった。光路内に入る方向に、そこから出る方向に、または各光路の間に液体を運ぶ回廊の断面積は、光路を効率的に掃引し、または洗うために適当なように、液体の速度を増加または減少するように設計できる。したがって本発明は、液体流の中の吸光性物質の敏感な検出を可能にしながら、流れの後に続く部分の中に含まれる各種物質の分解能を維持する。

部材は好適には、流通路の別の部分を通る第二の光路をも形成している。流通路のこの他の部分は好適には、最初に述べた光路よりも短い。この特徴は、長さの異なる２つの光路を使用することにより、測定濃度範囲を拡大することを可能にする。例えば、化学物質の濃度が１つの光路内で正確に測定するには高すぎるかまたは低すぎる吸光度を生じるようなレベルである場合は、別の光路でより適当な吸光度を測定することができる。

部材はまた、セルを通過する参照ビームのために、流通路から離れた光路を提供していてもよい。参照ビームが通過するためのこの光路は、流通路を通る光路と同様に構成し、その光学的特性が同様になるようにすることができる。
本発明の他の特徴および利点は、本発明をより良く理解するために、またそれがどの様に実施できるかを示すために、その好適な、しかし限定的ではない実施形態に関する添付の図面を参照しながら以下の説明を読めば明らかになるであろう。

まず図１Ａを参照して、３つの部材１１２，１１４および１１６を備えたフローセル１００を示す。部材１１４は、部材１１２と１１６との間に配設されている中間部材である。これは平行な２つの平坦な面を有しており、その１つの面からそれを通って垂直に延びる４つの穴１１８，１２０，１２２および１２４を含む。部材１１２および１１６はそれぞれ平行な平坦面１２６および１２８を備えている。部材１１２および１１６は、中間部材１１４を通る穴１２２および１２４と一直線に並ぶ貫通穴を含み、以下で述べるようにフローセルを組み立てるようにしている。部材１１２を貫通する穴には、参照符号１２９で示すようにネジを切ってもよい。セル１００を形成するために、例えばテトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレン共重合体（デュポン社製のＦＥＰ）製のガスケット１３０（図１Ｂ参照）を部材１１２の平らな面１２６の上に載置し、部材１１４をガスケット１３０上に載置し、ガスケット１３２（図１Ｃ参照）を部材１１４の反対側の平らな面上に載置し、そして部材１１６の平らな面１２８をガスケット１３２上に載置する。機械ネジ１３４および１３６を、それぞれ穴１２２および１２４に通し、部材１１６内の位置合わせされた穴と、ガスケット１３０および１３２内の対応する穴とに通し、更に部材１１２内のねじ穴１２９にねじ込むことにより、図示のように各部材が互いに締結されたアセンブリーが固定される。部材１１６中の凹部１４０内に配設された座金セット１３８（皿座金（ベルヴィルワッシャ））とネジ１３４および１３６とが組み合わされて、ガスケット１３０および１３２に対する部材１１２，１１４および１１６の封止圧力が維持される。

部材１１２には、高圧周辺シール１４４（例えば上記特許文献３に開示）を含む第一の光学的窓アセンブリー１４２が備えられ、部材１１６にはそれに対応して高圧周辺シール１４８を含む第二の光学的窓アセンブリー１４６が備えられている。窓アセンブリー１４２および１４６は、それぞれ部材１１２および１１６を通る透明な光路を形成する。窓アセンブリー１４２および１４６は、それぞれの表面１２６および１２８と面一である平らな透明の表面を形成している。セル１００が図１Ａに示すように組み付けられると、窓１４２はガスケット１３０の中で回廊（ギャラリー）１５０と位置合わせされ、窓１４６はガスケット１３２の中で回廊１５２と位置合わせされる。回廊（ギャラリー）１５０および１５２は、それぞれ穴１１８の隣接する端と位置合わせされ、その結果、セル１００内を通る光路Ａ，Ａ’が形成される。部材１１２には、平坦面１２６内の穴を終端とするダクト１５６に開口する液体ポート１５４が備えられている。ガスケット１３０内の回廊１５０は、ダクト１５６を、中間部材１１４を貫通する穴１１８の隣接する端部に結合している。同様に部材１１６には、平坦面１２８内の穴を終端とするダクト１６０に開口する液体ポート１５８が備えられ、ガスケット１３２内の回廊１５２は、ダクト１６０を穴１１８の隣接する端部に結合している。これにより、液体ポート１５４と１５８との間で回廊１５０，１５２および穴１１８を通って流れる液体の通路が構成される。この通路を通って流れる液体は光路Ａ，Ａ’内にあり、窓アセンブリー１４２と窓アセンブリー１４６との間の穴１１８に含まれる液体部分に対して分光光度測定を行うことができる。液体の前記部分を通る光の光路長は、それぞれ部材１１２および１１６の対応する平坦面１２６と平坦面１２８との間の距離で規定される。この距離は第一義的には穴１１８の長さ、すなわち中間部材１１４の厚みによって定められる。光路Ａ，Ａ’内の液体の体積は、主に穴１１８の長さと直径とで規定される。

図１Ａに、フローセル１００を示す。フローセル１００は、かくして他の２つの部材１１２，１１６の間に配設された中間部材１１４を含む複数の部材を含み、前記複数の部材は（ネジ１３４、１３６によって）互いに締結されており、体積の小さな流れの通路（ポート１５４−ダクト１５６−回廊１５０−穴１１８−回廊１５２−ダクト１６０−ポート１５８）を形成し、前記流れの通路の一部が、中間部材１１４を貫通する穴１１８と、穴１１８（回廊１５０）の一端に位置する液体流入領域および穴１１８の他端に位置する液体流出領域（回廊１５２）とを含む。他の２つの部材１１２，１１６が各々、中間部材１１４を貫通する穴１１８のそれぞれの端に位置合わせされた透明な窓１４２，１４６と結び付けられ、それにより前記流れの通路の前記部分を通る光路Ａ，Ａ’を形成している。穴１１８のそれぞれの端の前記液体流入および流出領域を形成する回廊１５０および１５２は、前記穴１１８の方向を横切って、前記透明な窓１４２または１４６に非常に近く隣接して前記領域に流入し、またはそこから流出する液体の流れを実現するようになされる。

分光光度計用のフローセルの設計にはつきものであるが、非常に小さな体積（分解能の点から好ましい）を実現することと、許容可能な信号雑音比を得るために十分な光のスループットを実現することとの間での兼ね合いの問題がある。本発明者は、穴１１８の直径を１．４ｍｍ、長さを９．０ｍｍとすることで、本発明者が使用する分光光度計では非常に満足すべき性能が得られることを見いだした。この寸法を有する穴１１８の体積は１３．９マイクロリットルである。穴１１８のそれぞれの端部での回廊１５０および１５２の部分の体積を追加すると、光路Ａ，Ａ’内の液体の体積は合計で約１５マイクロリットルとなる。穴１１８の寸法として別の有用な組み合わせは、例えば直径０．５ｍｍ、長さ４．０ｍｍである。当業者であれば、そのセルが使用される分光光度計のビーム形状を考慮して穴１１８の寸法を選定しなければならないことを理解するであろう。ここで述べた寸法は単なる例に過ぎない。

中間部材１１４内の穴１２０と、部材１１２および１１６内の対応する穴１６２および１６４と、更にガスケット１３０および１３２内の穴１６６および１６８とにより、それぞれ光路Ａ，Ａ’と平行な第二の光路Ｂ，Ｂ’がフローセル１００を通って形成されている。中間部材１１４内の穴１２０の中には光学的スペーサー１７０が備えられ、また部材１１２および１１６内に窓アセンブリー１７２および１７４が備えられ、それにより第二の光路Ｂ，Ｂ’が光路Ａ，Ａ’と同様の光学的特性を有するようになされている。第二の光路Ｂ，Ｂ’は、参照ビームをフローセル１００に通すのに有用である。このような参照ビームは、当該技術で知られているように、光路Ａ，Ａ’内の液体の分光光度測定に有用である。レンズ１７６，１７８，１８０および１８２が、対応する窓アセンブリー１４６，１７４，１７２および１４２の一部を形成し、それぞれの光路を通る光を焦点に集める。使用時には、分光光度計のサンプルビームがＡ，Ａ’に沿って通過し、参照ビームがＢ，Ｂ’に沿って通過するように、セル１００を分光光度計（図示せず）内に配設する。流れる液体の分光光度測定を行うためには、２つの液体ポート１５４および１５８の一方を、高速液体クロマトグラフのカラムの流出口のような液体流の発生源に接続する。前記２つの液体ポート１５４および１５８の他方は排出ダクトに接続され、液体流が制御された仕方で流出できるようにする。

ここで図２Ａを参照して、フローセル２００は３個の部材２１２，２１４および２１６を含む。中間部材２１４は平行な２つの平坦な面を有し、その１つの面から垂直に延びる５つの穴２１８，２２０，２２２，２２４および２２６を含む。光学的スペーサー／窓アセンブリー２２８を取り付けられるように、穴２２２は図示のように段差を有し、また面取りされている。窓アセンブリー２２８は高圧周辺シール（例えば上記特許文献３に開示されているもの）を含む。部材２１２および２１６はそれぞれ平行な平面２３０と２３２とを有する。セル２００を構成するために、部材２１２の平面２３０上にガスケット２３４（図２Ｂ参照）が載置され、ガスケット２３４上に部材２１４が載置され、部材２１４の反対の平面上にガスケット２３６（図２Ｃ参照）が載置され、ガスケット２３６上に部材２１６の平面２３２が載置される。中間部材２１４内の穴２２４および２２６をそれぞれ貫通し、部材２１６および２１２内およびガスケット２３４および２３６の対応する穴を貫通する（図１Ａの実施形態と同様に）機械ネジ２３８および２４０が、図示のようにアセンブリーを締結している。図１Ａの実施形態と同様に、座金２４２，２４４を備えたネジ２３８および２４０の頭は部材２１６内の凹部２４５の中に納められ、各ネジは部材２１２内のねじ穴２４７に係合している。座金セット２４２および２４４（皿座金）はネジ２３８および２４０と共に、ガスケット２３４および２３６上における部材２１２，２１４の封止圧力を保持する。

部材２１２には第一の光学的窓アセンブリー２４６が備えられ、部材２１６には対応する第二の光学的窓アセンブリー２４８が備えられている。窓アセンブリー２４６および２４８はそれぞれ、部材２１２および２１６を通る透明な光路を形成し、また液体の流れに対する障壁となる。窓アセンブリー２４６および２４８はそれぞれ表面２３０および２３２と同一平面内にある透明な平面を形成している。セル２００が図示のように組み付けられると、窓２４６はガスケット２３４内の回廊２５０と位置合わせされ、窓２４８はガスケット２３６内の回廊２５２と位置合わせされる。回廊２５０および２５２はそれぞれ穴２１８の隣接する端部と位置合わせされ、図示のようにセル２００を通って第一の光路Ｃ，Ｃ’が形成される。

部材２１６には、平面２３２内の穴で終端するダクト２５６に開口する液体ポート２５４が備えられている。ガスケット２３６内の回廊２５２は、ダクト２５６を中間部材２１４を通る穴２１８の隣接する端部に接続する。穴２１８の反対側の端は、ガスケット２３４内の第一の回廊２５０の一端と連通している。回廊２５０の反対側の端は、中間部材２１４を通る穴２２２の端と連通している。部材２１２には、回廊２５０を通って穴２２２に入る光路を形成する第三の窓アセンブリー２５８が備えられている。穴２２２内の環状スペーサー２６０（図５Ａおよび図５Ｂ参照）が、回廊２５０によって作られる間隙を除いてガスケット２３４に対するシールを行う。スペーサー２６０の反対側の面は部材２１４内の光学的スペーサー／窓アセンブリー２２８の窓２６２に嵌合している。光学的スペーサー／窓アセンブリー２２８は、部材２１４と２１６との間のガスケット２３６内の穴２６４を通って、部材２１６内の第四の窓アセンブリー２６６への光路を形成している。これにより、セル２００を通る第二の光路Ｄ，Ｄ’が形成される。光学的スペーサー／窓アセンブリー２２８の窓２６２に隣接する環状スペーサー２６０は、部分２６８および２７０（図５Ａおよび図５Ｂ参照）が切り欠かれており、スペーサー２６０の内部２７２からガスケット２３４内の第二の回廊２７４への通路が形成されている。第二の回廊２７４は、ガスケット２３６内の穴２７６と連通する中間部材２１４を通る穴２２０への経路を形成している。ガスケット２３６内の穴２７６は、部材２１６内の液体ポート２８０につながるダクト２７８と連通している。これにより、液体ポート２５４と液体ポート２８０との間の液体流のための通路が形成されている。

液体は光路Ｃ，Ｃ’およびＤ，Ｄ’内の前記通路を流れ、窓アセンブリー２４６と２４８との間の穴２１８の中に含まれる液体部分に対して、また窓アセンブリー２５８と光学的スペーサー／窓アセンブリー２２８との間の流路のその部分の中に含まれる液体部分に対して、分光光度測定を別々に行うことができる。穴２１８内の液体の部分を通る光の光路長は、部材２１２および２１６のそれぞれの対応する平面２３０と平面２３２との間の距離によって規定される。この距離は第一義的には穴２１８の長さ、すなわち部材２１４の厚みによって定められる。光路Ｃ，Ｃ’内の液体の体積は主に穴２１８の長さと直径とで規定される。本発明者は、穴２１８の有用な寸法は、例えば長さが９．０ｍｍで直径が１．９ｍｍであり、ある特定の分光光度計でセル２００を使用した場合は長さが４．０ｍｍで直径が２．０ｍｍであることを見いだした。当業者であれば、そのセル２００が使用される分光光度計のビーム形状を考慮して穴２１８の寸法を選定しなければならないことを理解するであろう。ここで述べた寸法は単なる例に過ぎない。

窓アセンブリー２５８と光学的スペーサー／窓アセンブリー２２８との間の液体部分を通る光の光路長は、第一義的には窓アセンブリー２５８の窓と光学的スペーサー／窓アセンブリー２２８の窓２６２との間の距離で規定される。この距離は第一義的には環状スペーサー２６０の厚みによって定められる。窓２６２の長さは、窓２６２のガスケット２３４に環状スペーサー２６０を押しつけたときに、環状スペーサー２６０とガスケット２３４との間がしっかりとシールされるようなものでなければならない。光路Ｄ，Ｄ’内の液体の体積は主に、環状スペーサー２６０内のスペース２７２の長さおよび直径と、窓２５８と窓２６２との間の回廊２５０のその部分とで規定される。本発明者は、適切な環状スペーサー２６０の内径が２．４ｍｍで厚みが１ｍｍであることを見いだした。穴２１８の内径が１．９ｍｍで長さが９ｍｍのときに、流れる液体を通る光路長Ｃ，Ｃ’およびＤ，Ｄ’の比が９：１となるので、これらの寸法が有用である。当業者であれば、セル２００が使用される分光光度計のビーム形状を考慮してスペーサー２６０内のスペース２７２の寸法を選定しなければならないことを理解するであろう。ここで述べた寸法は単なる例に過ぎない。

使用においては、当該技術で既知のように（例えば上記特許文献４を参照）、２つのサンプルビームを有する特殊な分光光度計（図示せず）内にセル２００を配設する。セル２００は、分光光度計の一方のサンプルビームがＣ，Ｃ’に沿って通過し、他のサンプルビームがＤ，Ｄ’に沿って通過するような位置に置かれる。Ｃ，Ｃ’を通る液体流路を通過する光路長は、Ｄ，Ｄ’を通る光路長よりもはるかに大きい。吸光量は、吸収する化学種の濃度と同時に光路長にも比例する。したがって、既知のように長さの異なる２つの光路を使用することにより、測定濃度範囲を拡大することができる。流れる液体の分光光度測定を行うには、液体ポート２５４を高速液体クロマトグラフのカラムの流出口のような液体流の発生源に接続し、液体ポート２８０を排出ダクトに接続し、液体流が制御された仕方で流出できるようにする。

図３Ａ〜図３Ｄおよび図４Ａ〜図４Ｄに、本発明者が試験をした回廊１５０および１５２（図１Ｂおよび図１Ｃに示したガスケット１３０および１３２内）の各種形状１５０ａ〜１５０ｄおよび１５２ａ〜１５２ｄをそれぞれ示す。これらすべてにおいて、図１Ａのセル１００が前に述べたように組み付けられたとき、回廊１５０および１５２の広くなった端は、穴１１８内の中に開口する。回廊１５０および１５２の狭い方の端は、それぞれセル１００の対応するダクト１５６または１６０内の中に開口する。回廊１５０および１５２に対して図示された形状を試験して、異なる形状の回廊から予想された異なる流れの特性がフローセル１００の性能に何らかの影響を有するかどうかを調べた。その結果、そのような影響は見いだされなかった。図示した各種形状のすべてが、試験された流量についてセル１００を十分に洗うという結論が得られた。

ただし、セル１００の流れの通路の入り口側にあるガスケット内の回廊を螺旋形状、例えば図９で示したガスケット１３２ｅ内の回廊１５２ｅのような形状に作ることにより得られる利点がある（図９のガスケットは図４Ａ〜図４Ｄのガスケットと類似している）。その結果、そうでない場合と比べて、流入する液体が回廊１３２ｅを通って移動するのにある程度長い時間を要する。その理由は、セルと、クロマトグラフからセル内に流入する液体との間に、わずかな温度差があるからである。この温度差の結果、流入する液体の密度、したがってまた屈折率が、既にセル内にある液体のものと少し異なることになる。液体をクロマトグラフに流すポンプ中の機械的な脈動のために、液体をセル内に供給する流量は完全に一様ではない。ポンプが送り出す液体とセルとの間に温度差がある場合は、この供給する流量の変化のためにベースラインが変化するが、これは明らかに望ましくない。本発明者は、ほぼ螺旋形の形状を有する回廊１３２ｅは流入する液体の温度がセルの温度に近づくことを可能とし、その結果ベースラインの顕著な安定化が得られることを見い出した。回廊１３２ｅが厳密に螺旋形であることは重要ではなく、液体のための滑らかな長細い経路を形成すればよい。

図６，図７および図８は、１つの光路を含む本発明の別の実施形態の部分の模式的な横断面を示す等角投影図である。各部を互いに適当に締結した状態に維持して、上の説明において例示されたセルを形成する手段（図示せず）が備えられていると理解すべきであり、またそのようなセルは全て上の説明において例示したように、１つよりも多くの光路を含むことができると理解されるべきである。

図６を参照して、セル３００は部材３０１，３０２および３０３と、弾力性のあるガスケット３０４および３０５と、そして透明板３１１および３１２とを含む。光路Ａ，Ａ’が部材３０２内の穴３０８を通る。穴３０８は、部材３０３内の液体ポート３０９から透明板３１２内の穴３１３，ガスケット３０５内の回廊３０７、穴３０８、ガスケット３０４内の回廊３０６および透明板３１１内の穴３１４を通って部材３０１内の液体ポート３１０まで延びる体積の小さな流れる液体の流路の一部を形成する。本発明のこの実施形態の不利な点は、透明板３１２および３１１を貫通する穴３１３および３１４を開ける必要があることである。これは、図７および図８に示す別の実施形態を使用することにより回避できる。

図７を参照して、セル５００は部材５０１，５０２および５０３と、透明板５１１および５１２と、弾力性のあるガスケット５０４および５０５とを含む。光路Ａ，Ａ’が中間部材５０２内の穴５０８を通っている。穴５０８は、中間部材５０２内の液体ポート５０９から中間部材５０２内の回廊５０７と、中間部材５０２内の穴５０８および別の回廊５０６とを通って中間部材５０２内の液体ポート５１０まで延びる体積の小さな流れる液体の流路の一部を形成している。本発明のこの実施形態では、回廊５０６および５０７が穴５０８に入る点は、透明板５１１および５１２のすぐ隣ではなく、それぞれ弾力性のあるガスケット５０４および５０５の厚みだけ透明板５１１および５１２から離れて透明板に隣接している。その結果、液体ポート５０９と液体ポート５１０との間を流れる液体によって、透明板５１１と透明板５１２との間に形成される光学的セルを洗う効率が多少減少する可能性がある。これは、図８に示す別の実施形態を使用することにより回避できる。この不利を回避する更に別の方法は、ガスケット５０４および５０５を省略できるように、中間部材５０２を適当に弾力性のある材料で構成することである。

図８を参照して、フローセル６００は、部材６０１，６０２および６０３と、透明板６１１および６１２と、弾力性のあるガスケット６０４および６０５とを含んでいる。光路Ａ，Ａ’が中間部材６０２内の穴６０８を通っている。穴６０８は、中間部材６０２内の液体ポート６０９からガスケット６０５内の回廊６０７、中間部材６０２内の穴６０８およびガスケット６０４内の回廊６０６を通って中間部材６０２内の液体ポート６１０まで延びる体積の小さな流れる液体の流路の一部を形成している。

本発明によるフローセルの使用によって得られる分解能の改善が、実験結果により示された。その実験では、高速液体クロマトグラフからの流出液を従来技術のセル（１５マイクロリットルのＶａｒｉａｎ Ｐｒｏｓｔａｒ ３１０フローセル）を使用して分析し、次に同じサンプルを図１Ａに示した本発明の実施形態による１５マイクロリットルのフローセルを使用して同じ条件で分析した。従来技術のセルで得られたピークの半値幅は９．７マイクロリットルであったが、図１Ａに示したセルの場合はわずか７．０マイクロリットルであった。半値幅が小さいほど分解能が高いことを示す。分解能を規定する示性数（フィギュアオブメリット）は分散と呼ばれる。これは、従来のセルでは１６．９マイクロリットル２乗であり、図１Ａに示したセルの場合は８．８４マイクロリットル２乗であった。

更に上に述べた全ての実施形態から、通常の形状（例えば直方体）を有する複数の部材を互いに締結したものを含むフローセルは、比較的簡単に製造できることが理解できるであろう。かかる部材は容易に製造でき、またそれらを互いに締結することは簡単に達成できる。また、一対の透明な窓の間の光路に流入し、またそこから流出する液体の流れは、光路に沿った流れを横切って窓にかなり近く隣接して生じる。したがって流入および流出する液体は窓を横切って掃引し、そしてこの動作が、後から続く液体が、混合を最小にしながら光路を十分に洗う、すなわち掃引すると考えられる。

以上説明した発明には、具体的に説明した以外の様々な変形や変更および／または追加を行うことができ、本発明は以下に述べる特許請求の範囲内のかかる変形や変更および／または追加を全て含むものと理解されるべきである。

液体の流れを通る単一の光路と参照ビームの通過を可能にする分離した光路とを提供する本発明の実施形態の断面図である。 図１Ａの実施形態のガスケットを示す図である。 図１Ａの実施形態のガスケットを示す図である。 液体の流れを通る長さの異なる２つの光路を提供する本発明の実施形態の断面図である。 図２Ａの実施形態のガスケットを示す図である。 図２Ａの実施形態のガスケットを示す図である。 本発明の実施形態で使用するための回廊を含む図１Ｂのものと類似するガスケットの例を示す図である。 本発明の実施形態で使用するための回廊を含む図１Ｂのものと類似するガスケットの例を示す図である。 本発明の実施形態で使用するための回廊を含む図１Ｂのものと類似するガスケットの例を示す図である。 本発明の実施形態で使用するための回廊を含む図１Ｂのものと類似するガスケットの例を示す図である。 本発明の実施形態で使用するための回廊を含む図１Ｃのものと類似するガスケットの例を示す図である。 本発明の実施形態で使用するための回廊を含む図１Ｃのものと類似するガスケットの例を示す図である。 本発明の実施形態で使用するための回廊を含む図１Ｃのものと類似するガスケットの例を示す図である。 本発明の実施形態で使用するための回廊を含む図１Ｃのものと類似するガスケットの例を示す図である。 図２Ａに示した本発明の実施形態で使用される環状スペーサーを示す図である。 図２Ａに示した本発明の実施形態で使用される環状スペーサーを示す図である。 平坦な透明板を窓として有する本発明の実施形態の一部の断面を示す模式的な等角投影図である。 平坦な透明板を窓として有し、またガスケット内ではなく部材内に形成された回廊を有する本発明の実施形態の一部の断面を示す模式的な等角投影図である。 平坦な透明板を窓として有する本発明の別の実施形態の一部の断面を示す模式的な等角投影図である。 本発明の実施形態における流通路の入り口側で使用するための螺旋形の回廊を含むガスケットの別の例を示す図である。

Claims (13)

1. 流れる液体中に溶解している化学物質を分析するための分光光度計で使用されるフローセルであって、
   他の２つの部材の間に配設された中間部材を含む複数の部材であって、互いに締結されて体積の小さな流れの通路を形成するようになされた複数の部材を備え、
   前記流れの通路の一部が、前記中間部材を貫通する穴と、前記穴の一端に位置する液体流入領域および前記穴の他端に位置する液体流出領域とを含み、
   前記他の２つの部材が各々、前記中間部材を貫通する穴のそれぞれの端に位置合わせされた透明な窓と関連付けられ、それにより前記流れの通路の前記一部を通る光路を形成しており、
   前記流入および流出領域はそれぞれ、前記穴の方向を横切って、前記透明な窓に非常に近く隣接する前記領域に液体が流入、またはそこから流出する前記流れの通路の一部によって提供されているフローセル。
2. 前記中間部材と前記他の２つの部材の各々との対向する表面の間に配設された弾力性のあるシール用ガスケットを含み、各ガスケットが前記流れの通路の前記部分を提供する回廊を含む、請求項１記載のフローセル。
3. 前記流れの通路の流入側の前記ガスケット内の前記回廊が大略的に螺旋形である、請求項２記載のフローセル。
4. 前記他の２つの部材の各々が、前記流れの通路の前記部分を提供する回廊を含むことを特徴とする請求項１のフローセル。
5. 少なくとも前記中間部材、または少なくとも前記他の２つの部材の各々が弾力性を有し、隣接する部材の間がシール性を有して接触している、請求項４記載のフローセル。
6. 前記他の２つの部材の各々と関連付けられた前記透明な窓が、１つの部材内の穴の中にシール作用を有するように取り付けられた窓アセンブリーである、請求項１ないし５のいずれかに記載のフローセル。
7. 前記他の２つの部材の各々と関連付けられた前記透明な窓が、前記中間部材と前記他の部材の一方との間に挟まれた透明板によってそれぞれ構成されている、請求項１ないし５のいずれかに記載のフローセル。
8. 前記各部材が直方体の形状を有する、請求項１ないし７のいずれかに記載のフローセル。
9. 前記部材がネジ式固定具によって互いに締結されている、請求項１ないし８いずれかに記載のフローセル。
10. 前記ネジ式固定具が前記他の部材の一方および前記中間部材内の穴を貫通し、前記他の部材内のねじ穴に係合している、請求項９記載のフローセル。
11. 前記流れの通路が、前記他の２つの部材と関連付けられた別の透明な窓の間に位置している別の部分を含み、それにより第二の光路を規定している、請求項１ないし１０のいずれかに記載のフローセル。
12. 前記第二の光路が最初に規定された前記光路よりも短い、請求項１１記載のフローセル。
13. 前記セル内を通過する参照ビームのために、前記流れの通路から離れた光路を前記部材が形成している、請求項１ないし１０のいずれかに記載のフローセル。

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