JP2008256530A - 蛍光検出器及びその蛍光検出器を備えた液体クロマトグラフ - Google Patents

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Abstract

【課題】装置構成のコストを増加させることなく、蛍光検出器の検出結果の再現性を向上させる。
【解決手段】フローセル２は試料用温調ブロック６に収容されている。試料からの蛍光を検出する光検出器１２は光検出器用温調ブロック１４に収容されている。フローセル２の下方には熱伝導性の同時温調ブロック１０と同時温調ブロックに接して同時温調ブロック１０を一定温度に冷却又は加熱する温調機構としてのペルチェ素子８からなる温調部１１が設けられている。同時温調ブロック１０は試料温調用ブロック６及び光検出器用温調ブロック１４と一体化している。光検出器用温調ブロック１４が同時温調ブロック１０と一体化していることにより、光検出器１２の温度が一定温度に調節されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば液体クロマトグラフの検出器として利用される蛍光検出器、特に、フローセルに供給される試料の温度を調節するための温調装置を備えた蛍光検出器と、その蛍光検出器を備えた液体クロマトグラフに関するものである。
例えば液体クロマトグラフにおいて、分離カラムで分離された試料の各成分を検出する検出器として用いられるものの１つに蛍光検出器がある。蛍光検出器は、分析対象となる試料をフローセルと呼ばれる透明容器に導き、フローセルに特定波長の光を励起光として照射し、励起された試料から発せられる蛍光の光量を光検出器で測定することで試料の濃度や含有量を測定するものである。
しかし、液体クロマトグラフで分析される試料の多くはその蛍光発生量の温度依存性が高く、試料温度が変動するような状態で蛍光検出を行なうと光検出器で検出される蛍光光量が試料温度の変動とともに変動してしまうため、良好な検出結果を得ることができないという問題があった。
そこで、試料が流れる流路上でフローセルよりも上流側に熱交換部を設け、その近傍にペルチェ素子からなる温調機構を設置することで、熱交換部を通る試料と温調機構との間で熱交換を行なわせてフローセルに供給される試料の温度を冷却温調することが提案されて実施されている（例えば、特許文献１を参照。）。
特開２０００―３４６８０５号公報
ところで、試料からの蛍光を検出するために設けられている光検出器の感度にも温度依存性が存在する。試料から発せられる蛍光光量の温度依存性による誤差に比べれば光検出器の感度の温度依存性による誤差は小さいものであるため、従来ではフローセルに供給される試料の温度を一定にすることが優先的に行なわれてきた。
しかし、例えば代表的な光検出器である光電子増倍管では、０.５％／℃以上の大きな感度の温度変化率を示すものもあり、そのような温度依存性の大きい感度をもつ光検出器を用いると、蛍光光量の測定結果に大きな誤差を生じる原因となる。そのため、装置の感度を向上させつつ測定結果が装置の環境温度に依存しない再現性の高い分析を実現するためには、温度依存性の小さな検出器を選択する必要があった。その結果、使用可能な検出器は限定されてしまい、装置構成のコストの増加の原因となっていた。
また、光電子増倍管を用いた場合、検出器の温度が高くなると増倍管内を流れる暗電流の量が増加し、ノイズが増加してしまうという問題もあった。
そこで本発明は、蛍光検出器において、装置構成のコストを増加させることなく検出結果の再現性を向上させることを目的とするものである。
本発明の蛍光検出器は、試料が流れる流路上に配置されたフローセルと、フローセル及びフローセルへの入口側流路の温度を一定にする試料用温調ブロックと、励起光を前記フローセルに導く励起側光学系と、光検出器を含み、フローセルを流れる試料からの蛍光をその光検出器に導いて検出する蛍光側光学系と、光検出器の温度を一定にする光検出器用温調ブロックと、両温調ブロックと一体化された同時温調ブロック及び該同時温調ブロックに接触して加熱又は冷却を行なう温調機構からなる温調部と、を備えているものである。
なお、「温調」は温度調節の意味である。
同時温調ブロックと光検出器用温調ブロックとが１つのブロックで構成されていてもよいし、同時温調ブロックと試料用温調ブロックとが１つのブロックで構成されていてもよい。さらには、同時温調ブロック、光検出器用温調ブロック及び試料用温調ブロックが１つのブロックで構成されていてもよい。そうすれば、各ブロック間の熱伝達率が向上し、より優れた温調効果を得ることができる。
温調機構として、ペルチェ素子の他、冷媒を循環させるための流路上に圧縮器、凝縮器及び冷却部を備えた冷却サイクルを利用したものを挙げることができる。
本発明の液体クロマトグラフは、移動相が送液される分析流路中に試料を注入するための試料注入部と、分析流路上の試料注入部よりも下流側に設けられ、試料注入部から注入された試料を成分ごとに分離する分離カラムと、分析流路上の分離カラムよりもさらに下流側に設けられ、分離カラムで分離された各成分を検出する検出器と、を備え、検出器が本発明の蛍光検出器であることを特徴とするものである。
本発明の蛍光検出器では、フローセル及びフローセルへの入口側流路の温度を一定にする試料用温調ブロックと、光検出器の温度を一定にする光検出器用温調ブロックと、両温調ブロックと一体化された同時温調ブロック及びその同時温調ブロックに接触して加熱又は冷却を行なう温調機構とからなる温調部とを備えているので、新たな温調機構を設けることなく、フローセルやフローセルに導入される試料の温度を調節するための既存の温調機構を利用して光検出器の温度も調節することができ、環境温度の影響を受けにくい蛍光検出器とすることができる。この構成では、フローセルやフローセルに導入される試料の温度を調節するための既存の温調機構を利用しているので、コストの増大化を抑制することができる。
本発明の液体クロマトグラフは分離カラムで分離された試料成分を検出する検出器として本発明の蛍光検出器を用いているので、光検出器の検出結果が環境温度の影響を受けることが防止され、分析結果の再現性を高めることができる。
本発明の蛍光検出器の一実施例を図面を参照しながら説明する。図１は蛍光検出器の一実施例を示す概略構成図であり、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）はその上面図である。
試料が搬送される分析流路４上に透明容器からなるフローセル２が設けられている。フローセル２を含む空間は試料用温調ブロック６に収容されている。試料用温調ブロック６は例えばアルミニウムなどの熱伝導性材料により構成されている。なお、図１（Ａ）及び（Ｂ）においては、フローセル２や熱交換部５を実線で示し、試料用温調ブロック６を破線で示している。
フローセル２に励起光を照射すべく、励起光をフローセル２に導くための励起側光学系として、キセノンランプからなる光源２２、集光ミラー２４、入口スリット２６、凹面回折格子２８及び出口スリット３０が設けられている。
試料からの蛍光を検出するための光検出器１２が温調部１１の近傍に設けられている。試料から発せられた蛍光を集光する集光ミラー１６、集光ミラー１６によって集光された光を通過させるスリット１８、及びスリット１８を通過した光を分光して光検出器１２の検出面に導く凹面回折格子２０が設けられている。光検出器１２、集光ミラー、スリット１８及び回折格子２０は蛍光側光学系を構成している。なお、図１（Ａ）では蛍光側光学系の構成を解り易く示すために励起側光学系の図示を省略し、（Ｂ）では励起側光学系の構成を解り易く示すために蛍光側光学系の図示を省略している。
光検出器１２の周囲には光検出器１２の温度を一定温度にする光検出器用温調ブロック１４が設けられている。光検出器用温調ブロック１４は例えばアルミニウムなどの熱伝導性材料で構成されている。光検出器用温調ブロック１４は回折格子２０によって光検出器１２の検出面に導かれる光を遮らないように検出面側に開口部が設けられている。
フローセル２の下方には熱伝導性の同時温調ブロック１０と、同時温調ブロックに接して同時温調ブロック１０を一定温度に冷却又は加熱するペルチェ素子からなる温調機構８を含む温調部１１が設けられている。同時温調ブロック１０は例えばアルミニウムなどの熱伝導性材料により構成されている。
なお、温調機構８としては、ペルチェ素子の他、冷媒が循環する流路上に、冷媒を圧縮する圧縮器、圧縮器で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器、及び冷媒を気化させることによってその周囲を冷却する冷却部等を備えた、冷媒の冷却サイクルを利用したものを用いることができる。
同時温調ブロック１０は試料温調用ブロック６及び光検出器用温調ブロック１４と一体化している。試料用温調ブロック６は同時温調ブロック１０と一体化していることにより、同時温調ブロック１０を介してペルチェ素子８による冷却又は加熱が行なわれ、一定温度に調節される。それにより、試料用温調ブロック６に収容されているフローセル２、熱交換部５及びその周囲の空間も一定温度に維持される。また、光検出器用温調ブロック１４も同時温調ブロック１０と一体化していることにより、同時温調ブロック１０を介してペルチェ素子８による冷却又は加熱が行なわれ、一定温度に調節される。それにより、光検出器用温調ブロック１４に収容されている光検出器１２の温度も一定温度に維持される。
分析や製品の組立ての都合上、特に問題がないのであれば、試料温調用ブロック６と同時温調ブロック１０は１つのブロックとして構成されていてもよい。そうすれば、試料温調用ブロック６と同時温調ブロック１０の間の熱伝達率が向上し、フローセル２を含む空間の温度調節をより高精度に行なうことができる。また、光検出器用温調ブロック１４と同時温調ブロック１０が１つのブロックとして構成されていてもよい。そうすれば、光検出器用温調ブロック１４と同時温調ブロック１０の間の熱伝達率が向上し、光検出器１２の温度調節をより高精度に行なうことができる。
さらに、同時温調ブロック１０と、試料温調用ブロック６と光検出器用温調ブロック１４が１つのブロックとして構成されていてもよい。
また、分析流路４のフローセル２への入口側の一部区間は同時温調ブロック１０に密接しており、分析流路４中を流れる試料と同時温調ブロック１０との間で熱交換を行なう熱交換部を構成している。
ここで、試料温調用ブロック６と光検出器用温調ブロック１４は熱伝導性金属からなるブロックで温調対象のまわりを取り囲み、その外側を断熱材で取り囲んでもよい。また、試料温調用ブロック６と光検出器用温調ブロック１４は温調対象のまわりを囲む部材の一部であってもよく、ブロックと断熱材で温調対象のまわりを囲んでもよい。
この実施例の蛍光検出器の動作を説明する。
分析流路４中を搬送される試料は一定温度に調節された後、フローセル２に導入される。光源２２から発せられた光は集光ミラー２４によって集光され、入口スリット２６を経て回折格子によって分光され、出口スリット３０により特定の波長の光が励起光として取り出されてフローセル２中の試料に照射される。試料から発せられた蛍光は集光ミラー１６によって集光され、スリット１８を透過して回折格子２０により分光されて、光検出器用温調ブロック１４により一定温度にされた光検出器１２の検出面に導かれ、その光量が検出される。
励起光が照射される試料の温度は一定温度に調節され、さらにフローセル２及びその周囲の温度も試料用温調ブロック６によって一定温度に維持されているため、試料から発せられる蛍光量が環境温度の影響を受けることはない。さらに、光検出器１２の温度も光検出器用温調ブロック１４によって一定温度に調節されているため、光検出器１２の感度が環境温度の影響を受けて変動することがなく、一定感度を維持した状態で試料からの蛍光光量が検出される。
フローセル２及びフローセル２に導入される試料の温度を調節するための温調機構８を利用して光検出器１２の温度を一定温度に調節するように構成されているので、新たな温調機構を設けたり、感度の温度依存性の低い光検出器を選定して用いたりする必要がない。それにより、コストの低減を図ることができ、安価で分析結果の再現性に優れた蛍光検出器とすることができる。
次に、本発明の蛍光検出器を用いた液体クロマトグラフについて説明する。図２は液体クロマトグラフの一実施例を示す概略構成図である。
分析装置に接続されている分析流路４０中には移動相が送液ポンプ３２により一定流量で送液されている。分析流路中に試料を注入するための試料注入部３４が設けられており、その下流側に試料注入部３４に注入された試料を成分ごとに分離する分離カラム３６が設けられている。分離カラム３６の下流側には分離カラム３６で分離された各成分を検出する検出器３８が設けられている。
検出器３８として、本発明の蛍光検出器、例えば図１を用いて説明した蛍光検出器が用いられている。分析流路４０は図１の分析流路４に該当し、分離カラム３６で成分ごとに分離された試料の溶出液が同時温調ブロック１０との間で熱交換を行なうことによって一定温度に温度調節されながらフローセル２に導入されるようになっている。
このような液体クロマトグラフでは、検出器３８として本発明の蛍光検出器が用いられているので、検出器２８の検出結果がその周囲温度の影響を受けにくく、正確な分析を行なうことができる。
蛍光検出器の一実施例を示す図であり、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）はその上面図である。 液体クロマトグラフの一実施例を示す概略構成図である。
符号の説明
２ フローセル
４ 分析流路
６ 断熱部材
８ ペルチェ素子
１０ 断熱性ブロック
１１ 温調部
１２ 光検出器
１４ 光検出器用温調ブロック
１６，２４ 集光ミラー
１８，２６，３０ スリット
２０，２８ 回折格子
３２ 送液ポンプ
３４ 試料注入部
３６ 分離カラム
３８ 検出器
４０ 分析流路

Claims (7)

  1. 試料が流れる流路上に配置されたフローセルと、
    前記フローセル及びフローセルへの入口側流路の温度を一定にする試料用温調ブロックと、
    励起光を前記フローセルに導く励起側光学系と、
    光検出器を含み、前記フローセルを流れる試料からの蛍光を前記光検出器に導いて検出する蛍光側光学系と、
    前記光検出器の温度を一定にする光検出器用温調ブロックと、
    前記両温調ブロックと一体化された同時温調ブロック及び該同時温調ブロックに接触して加熱又は冷却を行なう温調機構からなる温調部と、を備えている蛍光検出器。
  2. 前記同時温調ブロックと前記光検出器用温調ブロックとが１つのブロックで構成されている請求項１に記載の蛍光検出器。
  3. 前記同時温調ブロックと前記試料用温調ブロックとが１つのブロックで構成されている請求項１に記載の蛍光検出器。
  4. 前記同時温調ブロック、前記光検出器用温調ブロック及び前記試料用温調ブロックが１つのブロックで構成されている請求項１に記載の蛍光検出器。
  5. 前記温調機構はペルチェ素子である請求項１から４のいずれか一項に記載の蛍光検出器。
  6. 前記温調機構は、冷媒が循環する流路上に、冷媒を圧縮する圧縮器と、圧縮器よりも下流側に設けられ、圧縮器で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、冷媒を気化させることによってその周囲を冷却する冷却部と、を備え、前記冷却部が前記同時温調ブロックに接しているものである請求項１から４のいずれか一項に記載の蛍光検出器。
  7. 移動相が送液される分析流路中に試料を注入するための試料注入部と、分析流路上で試料注入部よりも下流側に設けられ、試料注入部から注入された試料を成分ごとに分離する分離カラムと、分析流路上で分離カラムよりもさらに下流側に設けられ、分離カラムで分離された各成分を検出する検出器と、を備えた液体クロマトグラフにおいて、
    前記検出器が請求項１から６のいずれか一項に記載の蛍光検出器であることを特徴とする液体クロマトグラフ。
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