JP2008209280A - 分光測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】濃度が薄く、長い光路長を要する液体試料の透過分光測定を簡便に行う。
【解決手段】互いに平行な第１の面及び第２の面を繋ぐ貫通孔を有し、且つ、第１の面の表面に該貫通孔に繋がる液体逃げ溝が設けられている、光を透過不能な主体部と、光を透過可能な材料から成り、前記貫通孔の第２の面側の端部を封止する、前記主体部と一体に形成された平板状の底面部と、光を透過可能な材料から成る平板状の蓋部とから成るサンプラを用いる。サンプラの第１の面を上に向けた状態で貫通孔と底面部とから成る試料保持孔中に液体試料を充填した後、蓋部を載置することにより液体試料を保持させ、その液体試料に対して上方向又は下方向から測定光を照射する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体試料に光を照射してその透過光を測定する液体試料の分光測定方法に関し、より詳細には、低濃度の試料を測定するのに好適なサンプラを用いた分光測定方法に関する。

従来から広く利用されている汎用的な紫外可視分光光度計等の分光光度計では、例えば、光源から出射した光を分光器により波長分散させて特定の波長を有する測定光を取り出し、その測定光を試料室内に設置された試料に照射して該試料を通過した光を検出器で検出する、という光学系が利用される。そして、分析目的や試料の種類などに応じて試料室内には様々な試料セルや試料交換機構などが設置されるようになっている。例えば液体試料の透過率や吸光度などの透過特性を測定する際には、液体試料を収容する角形状或いは円筒形状のキュベットセルが用いられる。

昨今では、タンパク質やＤＮＡの定量などの生化学分野で紫外可視分光光度計が用いられることが多くなっているが、こうした際に分析対象とされる液体試料はその量が１μＬ程度と極めて少ない。このようなごく微量な液体試料の分光測定を行うことができる装置の一例に、米国ナノドロップテクノロジーズ社が販売している分光光度計ＮＤ−１０００がある（非特許文献１参照）。この分光光度計では、上下に対向させて所定距離離間して設けた上部側基部と下部側基部との間の空間に、表面張力によって設けた受光側光ファイバ５１から出射した測定光を液体試料中に通過させ、その測定光を下部側基部内に設けた受光側光ファイバで受ける構成となっている。

ごく微量な液体試料の分光測定を行うことを目的とした装置の他の例として、本願出願人が出願した、特許文献１に記載の発明もある。これによると、平板状部材の厚さ方向に第１の面から第２の面に向かって開口面積が単純減少する形状の試料保持孔を穿通させたサンプラを用いる。下方に向かって試料保持孔が小さくされているため、表面張力によって液状の試料が保持孔内に保持される。この保持孔内に保持されている試料に対して上方向又は下方向から光を照射する。この分光光度計はサンプラの構成が極めて単純であるため、メンテナンスが非常に楽である。

特開２００６−３２２８４１号 「ナノドロップ ＮＤ−１０００ オーバービュー (NanoDrop ND-1000 Overview)」、米国ナノドロップ・テクノロジーズ社 (NanoDrop Technologies)、インターネット<http://www.nanodrop.com/nd-1000-overview.html>、[平成１９年２月６日検索]

分光光度計によって液体試料の分析を行う場合、試料の濃度に応じて光路長（測定光が実質的に液体試料を通過する距離）を適宜に設定する必要がある。試料の濃度が高い場合には短い光路長で良く、上述したような微量な液体試料用の分光測定装置を用いることができるが、試料の濃度が薄い場合には光路長を長く設定する必要があり、上記のような分光測定装置では適切な測定を行うことができない。試料を濃縮するという方法もあり得るが、これには試料自体が変性してしまうおそれが伴うため、あまり好ましくない。このように、従来、長い光路長を要する液体試料を簡便に測定することができないという問題があった。

本発明は、比較的長い光路長（例：5mm〜10mm程度）を設定することが要求される液体試料の分光測定方法を提供する。

以上のようにして成された本発明に係る液体試料の分光測定方法は、
空間内に上下方向に測定光の通過経路を形成する光学系と、該光学系による測定光の通過経路中に挿入され液体試料を保持するサンプラと、を具備し、前記液体試料の透過特性を測定するための分光光度計において、
前記サンプラは、
互いに平行な第１の面及び第２の面を繋ぐ貫通孔を有し、且つ、第１の面の表面に該貫通孔に繋がる液体逃げ溝が設けられている、光を透過不能な主体部と、
光を透過可能な材料から成り、前記貫通孔の第２の面側の端部を封止する、前記主体部と一体に形成された平板状の底面部と、
光を透過可能な材料から成る平板状の蓋部と、
から構成されており、
前記サンプラの第１の面を上に向けた状態で、主体部の貫通孔及び底面部によって形成される試料保持孔に液体試料を充填した後、前記蓋部を前記主体部の第一の面に載置することにより前記貫通孔の第１の面側の端部を封止して液体試料を保持させ、その保持されている液体試料に対し上方向又は下方向から測定光を照射して、該液体試料を通過した透過光を分析することを特徴とする。

また、本発明に係る分光光度計用サンプラは、
互いに平行な第１の面及び第２の面を繋ぐ貫通孔を有し、且つ、第１の面の表面に該貫通孔に繋がる液体逃げ溝が設けられている、光を透過不能な主体部と、
光を透過可能な材料から成り、前記貫通孔の第２の面側の端部を封止する、前記主体部と一体に形成された平板状の底面部と、
光を透過可能な材料から成る平板状の蓋部と、
から構成されていることを特徴とする。

本発明に係る分光測定方法によれば、以下に列挙するような効果が得られる。
・サンプラの主体部に設けられる貫通孔の長さによって光路長を決定することができるので、長い光路長を必要とする低濃度試料の測定にも容易に対応することができる。
・サンプラの主体部が光を透過不能な材料から成るため、ノイズに成り得る外部からの光が混入してしまうことがない。
・光路長は底面部と蓋部との距離によって確実に決定されるため、光路長の変動に起因する吸光度の補正を行う必要がない。
・光学系が上下方向に設けられているため、分光測定装置をコンパクトにすることができる。

本発明に係る分光測定方法を具現化する分光光度計の一実施例である紫外可視分光光度計について、図面を参照して説明する。図１は本実施例の紫外可視分光光度計の概略構成図、図２はこの分光光度計で使用するサンプラ１５の平面図であり、図２(A)はサンプラ１５の上面平面図、図２(B)はサンプラの側面平面図、図２(C)はサンプラの底面平面図である。

図１において、光源１０からの出射光は、レンズ１４により集光されて、測定光として分析対象である液体試料にほぼ真上から照射される。サンプラ１５により保持された液体試料が分析対象であり、サンプラ１５はサンプラホルダ１６によりレンズ１４と窓板１７の間の空間内の所定位置に支持されている。測定光が試料Ｓを通過する過程で試料Ｓ中の試料成分に応じた吸収を受け、透過光として下方に出射する。この透過光は透明な窓板１７を通過し、スリット１８で光域が制限された後に回折格子１９に導入される。この回折格子１９で透過光は波長分散され、その波長分散光は例えばＣＣＤリニアセンサ等であるマルチチャンネル型検出器２０によりほぼ同時に検出される。

サンプラ１５について説明する。図２に示すように、サンプラ１５は主体部４及び底面部３を備えている。サンプラ１５は更にガラスやプラスチックといった、光を透過可能な材料から成る平板状の蓋部を含むが、蓋部は図２には描いていない。
主体部４は互いに平行な第１の面及び第２の面を有しており、第１の面Ｆ１及び第２の面Ｆ２を繋ぐ貫通孔２が設けられている。測定光にノイズが混入することを防止するために、主体部４は光を透過不能とする。光が主体部４を通過しないようにするためには、主体部４自体が黒く着色されたガラスや不透明プラスチックから成るようにするか、或いは主体部４の表面に遮光性物質をコーティングするとよい。
また、主体部の第１の面Ｆ１には貫通孔２に繋がる液体逃げ溝５が設けられている。液体逃げ溝５の形状や大きさは限定されないが、後述するように、表面張力によって保持される過剰な液体試料を含むことができる程度のサイズを最低限備える必要がある。

底面部３は平面状の部材であり、ガラスやプラスチックといった、光を透過可能な材料から成る。底面部３は主体部４の第２の面と一体に形成され、貫通孔２の第２の面側の端部を封止する。「底面部３が主体部４（第２の面）と一体に形成される」とは、貫通孔２の第２の面側の端部から液体試料が漏れることがないように底面部３と主体部４とが隙間無く合わさっていることを意味している。もちろん、底面部３と主体部４とを分離不能に形成するのではなく、底面部３と主体部４とを互いに分離可能に構成しておいても構わない。これにより、サンプラ１５の洗浄を行いやすくなる。
本発明では、貫通孔２と底面部３とによって形成される上部開口空間を「試料保持孔」と呼ぶ。

次に、本実施例の紫外可視分光光度計を用いた分析手順を説明する。図１に示すように略水平に保持されたサンプラ１５の試料保持孔１５２内に、分析者は図３(a)に示すようにピペット３０等を用いて液体試料を滴下し、試料保持孔内に充填する。液体試料には表面張力が働くので、試料保持孔の上端部は第１の面Ｆ１と連続した面を形成することはなく、図３(b)に示すように、盛り上がった弧形状を呈する（過剰試料Ｓ２）。
次いで分析者は、図３(c)に示すように、蓋部１を主体部４の第１の面Ｆ１上に載置することによって貫通孔２の第１の面Ｆ１側の端部を封止する（図３(d)）。このとき過剰試料Ｓ２は、サンプラ１５の上面平面図である図４に示すように液体逃げ溝５を伝って広がるから、蓋部１は浮いてしまうことなく第１の面Ｆ１に密接し、液体試料Ｓが試料保持孔に充填保持される。また、試料保持孔１５２中の液体試料Ｓに空気が混入してしまうこともない。
本サンプラ１５による光路長Ｌは、図３(d)に示すように、主体部４の貫通孔２（試料保持孔１５２）の長さ、すなわち蓋部１の下面と底面部３の上面との距離となる。

上記のようにサンプラ１５の試料保持孔に液体試料Ｓを準備したならば、既に説明したように試料保持孔中に保持されている液体試料Ｓに真上から下方に向けて測定光を照射する。測定光の光軸は図３(d)に示すように試料保持孔１５２の中心軸に一致するように設定されており、液体試料Ｓ中を通過した透過光が底面部３を通過して真下に抜ける。
そして、液体試料Ｓを通過する間に吸収を受けた透過光を波長分散し、その波長分散光の強度に基づいて吸光度スペクトルを算出することができる。このように、本実施例の紫外可視分光光度計によれば、長い光路長を要する液体試料の吸光度や透過率などの透過分光測定を非常に簡単に行うことができる。

なお、上記実施例は一例に過ぎず、本発明の精神内で適宜に変更や修正を行っても構わない。サンプラ１５の材料やサイズ、形状などは上記記載に限定されるものではない。例えば、主体部４の形状を円柱状としたり、貫通孔の形状を円柱状としてもよい。
また、上記実施例における測定光学系の構成は適宜に変更することができ、一例を挙げると、サンプラ１５の下方から測定光を照射して、上方に抜けた透過光を分析測定するような構成としても構わない。
サンプラ１５の試料保持孔１５２への液体試料の注入は分析者がピペット等を用いて行ってもよいし、自動的に行うようにしてもよい。

本発明の一実施例である紫外可視分光光度計の概略構成図。 本発明の一実施例におけるサンプラの(A)上面平面図、(B)側面平面図、(C)サンプラの底面平面図。 (a)試料保持孔に液体試料を滴下する手順を示す図、(b)試料保持孔に液体試料が充填された状態を示す図、(c)主体部に蓋部を載置する手順を示す図、(d)試料保持孔に液体試料が充填保持された状態を示す図。 試料保持孔に液体試料が充填保持された状態における、サンプラの上面平面図。

符号の説明

１…蓋部
２…貫通孔
１５２…試料保持孔
３…底面部
４…主体部
５…液体逃げ溝
１０…光源
１４…レンズ
１５…サンプラ
１６…サンプラホルダ
１７…窓板
１８…スリット
１９…回折格子
２０…マルチチャンネル型検出器
５１…受光側光ファイバ
３０…ピペット
Ｌ…光路長
ＮＤ…分光光度計
Ｓ…液体試料
Ｓ２…過剰試料

Claims (3)

1. 空間内に上下方向に測定光の通過経路を形成する光学系と、該光学系による測定光の通過経路中に挿入され液体試料を保持するサンプラと、を具備し、前記液体試料の透過特性を測定するための分光光度計において、
   前記サンプラは、
   互いに平行な第１の面及び第２の面を繋ぐ貫通孔を有し、且つ、第１の面の表面に該貫通孔に繋がる液体逃げ溝が設けられている、光を透過不能な主体部と、
   光を透過可能な材料から成り、前記貫通孔の第２の面側の端部を封止する、前記主体部と一体に形成された平板状の底面部と、
   光を透過可能な材料から成る平板状の蓋部と、
   から構成されており、
   前記サンプラの第１の面を上に向けた状態で、主体部の貫通孔及び底面部によって形成される試料保持孔に液体試料を充填した後、前記蓋部を前記主体部の第一の面に載置することにより前記貫通孔の第１の面側の端部を封止して液体試料を保持させ、その保持されている液体試料に対し上方向又は下方向から測定光を照射して、該液体試料を通過した透過光を分析することを特徴とする液体試料の分光測定方法。
2. 互いに平行な第１の面及び第２の面を繋ぐ貫通孔を有し、且つ、第１の面の表面に該貫通孔に繋がる液体逃げ溝が設けられている、光を透過不能な主体部と、
   光を透過可能な材料から成り、前記貫通孔の第２の面側の端部を封止する、前記主体部と一体に形成された平板状の底面部と、
   光を透過可能な材料から成る平板状の蓋部と、
   から構成されている、分光光度計用サンプラ。
3. 請求項２に記載の分光光度計用サンプラを備えたことを特徴とする分光光度計。

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