JP2014524582A - キュベット - Google Patents

Abstract

分光光度計などの分析装置内の所定の位置に液体試料を取出し可能に維持するためのキュベットは、第１および第２の部分（８，１０）を有する細長い本体を有する。本体は、試料を保持するためのチャンバ（４０，５０，５２）を含み、チャンバは内面を有し、内面の各自の一部が２つの本体部上に含まれる。一方の本体部は、本体の端から間隔を空けられた位置でチャンバに触れることができるようにチャンバを開くように他方の本体部から離れるように可動である。

Description

発明の分野
本発明は、分析装置内の所定の位置に液体試料を取出し可能に維持するためのキュベット、およびそのようなキュベットが取付けられたときのそのような装置に関する。

発明の背景
従来のキュベットは、一端で封止され、かつ液体試料の測光または分光測光分析を行うための装置などの分析装置内に試料を取出し可能に保持する、円形または正方形断面の小さな管である。この種類の装置は、実験室で作製したＤＮＡの水性試料の定量分析に用いられるような、たとえば容量が５μｌ以下の低容量液体試料の分析に用いられることがある。そのようなＤＮＡは貴重な資源であり、通常は非常に少量の試料しか評価に利用できない。

典型的に、紫外線光などの電磁放射のビームがキュベットの透明壁に入射し、キュベット内の試料を通過してから、その後の分析のために対向する透明壁からキュベットを出て、特に異なる波長で吸収された光／放射の量が求められる。

比較的小さい試料を、分析時に当該試料がビームの経路内に適切に位置決めされるように従来のキュベットに入れることは、測定が行われた後の試料の取出しが困難であり得るように、困難であり得る。試料は、測定位置（すなわち使用時にビームが移動する先のキュベットの部分）から少し離れた所にあり得るキュベットの開放端から入れられるか当該開放端から取出される。

米国特許第７，６８８，４９２号には、小さな試料をより容易に取扱うことができるように標準的な分光光度計を適合させるための装置が記載されている。そのため、装置は、分光光度計のキュベットホルダに挿入され、かつキュベットホルダから装置の上部の試料ステージに光を反射するための反射板を含む、ハウジングを有する。装置は反射板で覆われているため、試料ステージの試料を通過する光は下方へ、別の反射板に反射して、この別の反射板は光の方向を器具の分光計に再び向ける。

試料は、比較的触れることが簡単な高い位置にあるが、装置は複雑でもあり、分光光度計によって生成された光の経路をそらす光学素子を使用する。これらの素子によって、装置が取付けられた分光光度計によって行われる測定に誤りが発生し得る。また、装置は上部が大き過ぎ、比較的脆弱である。

発明の要約
本発明によると、液体試料を分析できるように試料を分析装置内の所定の位置に取出し可能に維持するためのキュベットであって、分析は、試料に電磁放射を照射することを含む方法によって行われ、キュベットは、使用時に試料を保持するためのチャンバを含む細長い本体を含み、本体は第１および第２の本体部を有し、本体部の各々はチャンバの内面の各自の一部を有し、一方の本体部は、チャンバに触れることができるようにチャンバを開くように他方の本体部から離れるように可動であるキュベットが提供される。

好ましくは、キュベット本体は、従来の分光光度計のキュベットホルダ内に嵌合できるように成形され、そのため、正方形断面を有する。

たとえば、本体は立方体であり、本体に恒久的にまたは取外し可能に装着されたロッドなどの細長いハンドルによって、キュベットホルダに挿入されるかキュベットホルダから取外され得る。

しかし、好ましくは、本体は細長く、チャンバを開けると、本体のいずれかの端から間隔を置いた位置でチャンバに触れることができる。

このように、チャンバから遠い所にあり得るキュベットの端から使用者がチャンバに触れることなく、試料をチャンバに入れたりチャンバから取出すことができる。キュベットはこのように、少容量の試料の分析を容易にする。

したがって、好ましくは、キュベットは微小容量キュベットである。
このようなキュベットのチャンバの容量は１０μｌ未満であり得るが、好ましくは容量は１〜２μｌの範囲内である。好ましくは、本体は直方体（すなわち平行六面体の形状）であり、好ましくは正方形断面を有する。

本体のこのような形状は、分光光度計で使用する従来のキュベットの形状に対応しており、したがって、そのような装置を変更することなく装置のキュベットホルダ内に受けることができる。典型的に、従来のキュベットの外側寸法は１２．５×１２．５×４５ｍｍである。

好ましくは、チャンバは、一方の本体部に装着された窓と、この窓に対向する、他方の本体部に装着された表面と、チャンバの厚みを、したがって試料を通る電磁放射の経路長を規定する少なくとも１つの剛性スペーサ部材とによって規定され、窓または対向する表面は、その各自の本体部に弾性的に装着される。

好ましくは、対向する表面は別の窓または反射板であり、スペーサ部材はリングを含む。

好ましくは、キュベットは一対の対向する窓を含み、窓は、チャンバの一部を規定し、使用時に分析装置内で窓と整列する電磁放射のビームがチャンバに入ってチャンバ内の試料と相互に作用した後に、装置によって分析されるためにチャンバから出ることを可能にする。

このように、ビームは、試料を従来のキュベットに入れた場合と同じように試料と相互に作用することができ、試料に照射するために、および試料を出るビームが分析装置の関連部分（たとえば分光光度計の分光計）に達するようにするために、ビームの方向を変える必要がない。

これに関連して、窓は有利に、装置の底部から窓の中心線までの距離が１５ｍｍまたは８．５ｍｍであるように位置付けられ得る。

これらの距離は分光光度法で用いられる２つの基準に対応しているため、キュベットを装置のキュベットホルダに入れると、キュベットの窓は、使用時に、いずれか一方の基準に準拠する装置によって生成された電磁放射のビームと自動的に整列する。

好ましくは、各窓は各自の本体部に装着され、各本体部は少なくとも１つの表面を有し、この表面はチャンバと反対の方向を向き、この表面上で上記本体部が下の平面支持面上に立つことができ、窓は、本体部がそのように支持されると表面から間隔を置くように位置決めされる。

そのため、窓は好ましくは本体の内側に凹んでいる。
この結果、本体またはその一部を支持面上において、窓が支持面と接触することなく、チャンバの内面の各自の一部を露出することができる。これによって、たとえば、いずれの窓もひっかいたり汚したりすることなくチャンバを空にしたり補充することが容易になる。

好ましくは、各本体部はキュベットの長さに沿って延在し、本体部同士は縦方向の境界面で互いに出合う。

したがって、境界面の面積をチャンバのサイズに対して大きくすることができ、これは、本体部を互いに対して正確に位置決めすること、および本体部を正確な相対位置に維持することに役立つ。

好ましくは、本体部は別個の部品である。
したがって、本体部は、たとえばヒンジまたは他の連結装置によって互いに結合される。これはキュベットの構造を単純化し、境界面全体にわたって均一な接触力を確保することに役立ち、本体部を（互いに分離したときに）個別に取扱うことができるようにする。

本体部は有利に、互いにはめ合い係合するように成形され得る。
これによって、本体部の場所が互いに合うこと、したがってチャンバの内面上に本体部を正確に位置決めすることが容易になる。少なくとも一方の本体部は有利に、１つ以上の突起を有し得、この突起の各々は、使用時に、他方の本体部の各自の凹部にはめ合い係合する。

好ましくは、キュベットは、２つの本体部を取外し可能にともに保持するための少なくとも１つの磁石を含む。

チャンバは有利に、２つの窓と、一方の窓に装着されたスペーサリングとによって規定され得る。この場合、一方の窓は好ましくは、各自の本体部に弾性的に装着されて、組立てられたキュベットにおいて、窓を互いに向けて駆立てる圧縮付勢力を及ぼす。これによって、キュベット本体内の適切な容器（たとえば格納リング）に排出され得る余分な試料の衝撃をキュベットが吸収することができる。

また、試料を通る光の経路長はスペーサリングによって規定され、高い寸法精度で作られたスペーサリングを用いることによって正確に予め決めることができる。これによって、上記経路長を決めた精度に悪影響を及ぼさずに、本体部がより高い寸法公差を有する（すなわち自身の寸法に対してより大きい不正確さ／変動を有する）ことができる。

本発明はさらに、キュベットホルダおよび上述のキュベットを有する分光光度計、蛍光光度計または蛍光分光光度計に関し、キュベットはキュベットホルダ内に取外し可能に嵌合するように寸法決めされる。

添付の図面を参照して、本発明を例としてのみ説明する。

本発明に従うキュベットの第１の実施形態の等角図である。 キュベットの断面側面図である。 キュベットの２つの本体部を分離したときのキュベットを示す分解断面側面図である。 一方の本体部の等角図である。 同じ本体部に液体試料の液滴を載せたときの当該本体部の断面側面図である。 図５に示すように試料を載せた後に互いに装着された２つの本体部を示す対応図である。 分光光度計のキュベットホルダ内に装着された、試料が入ったキュベットを示す図である。 本発明に従うキュベットの第２の実施形態の側面正面図である。 図８のキュベットの下面の正面図である。 キュベットの第２の実施形態の、図２に対応する断面側面図である。 分離されたときのキュベットの２つの本体部を示す、キュベットの第２の実施形態の分解断面側面図である。 キュベットの第２の実施形態の一方の本体部の正面図である。 当該実施形態の第２の本体部の対応図である。 図１２の本体部の反対側の側面、すなわち組立てられたキュベットの外側にある側面を示す図である。 図１３の本体部の反対側の側面、すなわち組立てられたキュベットの外側にある側面を示す図である。 図１２および図１４に示す本体部の等角図である。 他方の本体部の対応図である。 当該実施形態の２つの本体部の分解等角図である。

詳細な説明
図１を参照して、本発明に従うキュベットは、平行六面体の形状を有し、かつ正方形横断面および長方矩形縦断面を有する、全体が１の参照符号を付された本体を含む。本体の幅および深さ、すなわち辺２および４の長さは１２．５ｍｍであり、本体の高さ、すなわち辺６の長さは５０ｍｍである。

本体１は２つの本体部、すなわち第１の本体部８および第２の本体部１０からなり、これらは本体１を縦方向に分割するように分離され得、実質的に矩形の縦方向の境界面１２に沿って互いに出合う。図２および図３を参照して、各本体部は本体１と幅および高さが同じであり、厚みは本体１の半分である。本体部８および１０はＰＥＥＫ熱可塑性樹脂からなる。

本体部８は、本体部８の上部および下部領域から垂直に突き出る円筒ボスの形態の２つの突起１４および１６を含む。図１から認識できるように、突起１４および１６は本体部８の長辺から等距離にある。各突起は、本体部８の各自の止まり穴１８および２０の端に位置付けられる。止まり穴によって、磁石２２および２４を本体部８に入れて、突起１４および１６の反対側、すなわち境界面１２の一部を形成する側とは反対の側に接して置くことができる。

本体部１０には、境界面１２の一部を形成する部分の表面に、円筒止まり穴２６および２８の形態の一対の凹部が設けられる。凹部２６および２８はボス１４および１６に対して相補的な形状を有しており、それらボスに対応する位置にあるため、２つの本体部８および１０を互いに接合すると、ボス１４および１６は凹部２６および２８内に延在して、本体部８および１０の場所を互いに合わせることに役立つ。凹部２６および２８の各々の後ろには、自身の内側の端に各自の磁石３４および３６を収納する各自の止まり穴３０および３２がある。

穴３０の内側の端に接して置かれる磁石３４の極は、穴１８の端に接して設置される磁石２２の極とは反対であり、磁石２４および２６は互いに対して同様に向けられているため、２つの本体部８および１０を互いに接合すると（突起１６が凹部２８内に延在し、突起１４が凹部２６内に延在した状態）、磁石は互いに引力を及ぼす。

図４から分かるように、本体部１０は、境界面１２を形成する自身の側面および表面に、２９および３１の符号を付された、一対の対向するくぼんだ凹部を含む。本体部８は対応する一対の凹部を有し、その１つが図１に３３として見える。本体部８のこれら凹部の各々は、組立てられたキュベットにおいて凹部２９および３１の各自の一方と整列するため、４つの凹部は、磁石の作用に逆らって、使用者が本体部８および１０を分離するのを容易にするための、２つの対向する親指把持部を規定する。

本体部８はテーパ状の貫通孔３８をさらに有し、貫通孔３８の内側の端は、円形窓４０が装着されて適切な接着剤によって所定の位置に保持される環状肩部を含む。窓４０の構成材料は、窓が、キュベットを使用する分光光度計で用いられる波長の光を透過させることができるようにするための必要性に従って選択される。本例では、当該光の波長は２００ｎｍと低くてもよく、窓４０は溶融石英からなる。

窓４０は、環状リッジ４２によって囲まれている。そして、リッジ４２は、オーバーフロー捕獲リング形状の流路４４によって囲まれており、本体部８の主面４３よりも非常にわずかに下にあるため、窓がその静止位置に落ち着くまで余分な試料がリング４４内に逃げる際に通ることができる開口部を提供する。本体部１０は、薄いＰＥＥＫ膜４８を自身の内側の端に残すのに十分な深さまで本体部１０内に機械加工された円筒穴４６を有する。円形の隙間が、したがって環状の膜４８の中心に形成され、第２の溶融石英円形窓５０が膜４８の内側端縁に接着剤によって取付けられる。ステンレス鋼スペーサリング５２が窓５０の内側の側面に接着され、組立てられたキュベットにおいて窓４０に接して位置して、試料が入ったチャンバの厚みを、したがって試料を通る光の経路長を規定する。

図４から分かるように、リング５２は、３つの等角間隔を置いた（すなわち１２０°の間隔を有する）半球状突起５４を有する。使用時、これらは、窓４０に係合し、したがってリングと窓との間の小さな間隙も規定するリングの部分である。使用時、図５に示すように、試料の液滴（１〜２μｌ）５６を窓５０の上面に載せる。そして、図６に示すように、２つの本体部８および１０を互いに接合する。これが起こると、試料５６が広がって窓４０と５０との間の空間を満たす。すべての余分な試料を圧縮する衝撃（すなわち、試料の容量がチャンバの容量よりも大きい場合）は膜４８によって吸収され、余分な試料は突起５４同士の間の空間を通ってオーバーフロー捕獲リング４４に流れ込むことができる。

そして、図７に示すように、分光光度計のキュベットホルダ５７にキュベットを入れることができ、この内部で紫外線（または他の）光のビーム５８が窓４０上に導かれ、ビームは窓４０から試料チャンバに入り、試料５６と相互に作用し、窓５０からチャンバを出て、矢印６０によって示される経路を通って分光光度計の分光計に進む。入力されたビーム５８の焦点は一般にキュベット（すなわち試料チャンバ）の中心に合わせられるため、ビーム５８は収束円錐形状を有する。穴３８のテーパ状の設計は、ビーム５８がキュベットの本体によって不必要に切取られないことを確実にすることに役立つ。

試料が入ったチャンバは、窓４０および５０ならびにスペーサリング５２によって規定され、チャンバの内面は窓の対向する面と、リング５２の内周と、半球状突起５４の内側部分とによって構成されることが認識されるであろう。チャンバの厚みはリング５２（および突起５４）の軸方向の大きさによって決まり、９９％よりも高い精度（誤差１％未満）で典型的に０．２または０．５ｍｍである。

経路長がその表示値の１％以内であることが分かっている場合（スペーサリングによって支配されるように）は、使用者は、分光光度計を用いて得られた測定値にベールの法則式を適用できるようにするために時間のかかる較正を行う必要がなくなる。本設計では、経路長の精度を達成するためには、リング５２（突起５４を有する）のみを高い寸法精度で作ればよい。

図５から分かるように、本体部１０を下の支持面（本体部１０の境界面の一部を形成する面とは反対側の面に接して位置する）に置くと、窓５０は本体１０の中に凹んでいるために下の表面とは接触しないようにされつつ、液滴を加える（または取出す）ために窓５０に容易に触れることができる。

図９〜図１８に示すような本発明に従うキュベットの第２の実施形態は、第１の実施形態と実質的に同一であり、第１の実施形態の部分に対応する第２の実施形態の部分には、図１〜図７で用いた参照番号を１００増加させた参照番号が付されている。

図１０および図１１から分かるように、たとえば、本体部１１０の穴１４６は直線状の円筒ではなく、代わりに、穴の入口に小径部１４７を有し、小径部１４７は、膜１４８および窓１５０によって終端する大径部１４９につながっている。もう１つの主な相違点は、本体部１０８が、分光光度計にキュベットを入れること、およびその後で分光光度計からキュベットを取出すことを容易にするハンドル２００を有することである。しかし、２つの本体部１０８および１１０は、第１の実施形態の本体部８および１０とまったく同じように互いに嵌合する。図１４および図１５から分かるように、磁石１２２，１２４，１３４および１３６の向きは、本体部同士が合わさると、磁石１３４のＮ極が磁石１２２のＳ極に隣接し、磁石１３６のＳ極が磁石１２４のＮ極に隣接することによって、それら二対の磁石同士の間の引力によって本体部が取外し可能にともに保持されるようなものである。

ハンドル２００のために、キュベットの第２の実施形態は第１の実施形態よりも長く、外側寸法は１２．５ｍｍ×１２．５ｍｍ×６０ｍｍである。第２の実施形態では、本体部１０８をたとえば図１１に示す向きで支持面上に水平方向に置いたときに、滴を最初に本体部１０８に置くのがより便利になる。

ハンドルは、キュベットの経路長を表わすラベルが貼られる凹部２０２（図１８）を自身の上部に有する。代替的にまたは追加的に、ハンドルはねじ保持器（図示せず）によって本体部１０８に付けられ、陽極酸化することによって着色されて、仕様内で（色識別システムを用いて）経路長変動を示す。

Claims (24)

1. 液体試料を分析できるように前記試料を分析装置内の所定の位置に取出し可能に維持するためのキュベットであって、分析は、前記試料に電磁放射を照射することを含む方法によって行われ、前記キュベットは、使用時に試料を保持するためのチャンバを含む本体を含み、前記本体は第１および第２の本体部を有し、前記本体部の各々は前記チャンバの内面の各自の一部を有し、一方の本体部は、前記チャンバに触れることができるように前記チャンバを開くように他方の本体部から離れるように可動である、キュベット。
2. 前記本体は細長く、前記チャンバを開けると、前記本体の端から間隔を置いた位置で前記チャンバに触れることができる、請求項１に記載のキュベット。
3. 前記キュベットは微小容量キュベットである、請求項１または２に記載のキュベット。
4. 前記チャンバの容量は１０μｌ未満である、請求項３に記載のキュベット。
5. 前記チャンバの容量は１〜２μｌの範囲内である、請求項４に記載のキュベット。
6. 前記本体は直方体である、請求項１〜５のいずれかに記載のキュベット。
7. 前記本体は正方形断面を有する、請求項６に記載のキュベット。
8. 前記キュベットは一対の対向する窓を含み、前記窓は、前記チャンバの一部を規定し、使用時に前記分析装置内で前記窓と整列する電磁放射のビームが前記チャンバに入って前記試料と相互に作用した後に、前記装置によって分析されるために前記チャンバから出ることを可能にする、請求項１〜７のいずれかに記載のキュベット。
9. 前記窓は、前記キュベットの底部から各窓の中心線までの距離が１５ｍｍまたは８．５ｍｍであるように位置付けられる、請求項８に記載のキュベット。
10. 各窓は各自の１つの前記本体部に装着される、請求項８または９に記載のキュベット。
11. 前記窓は前記本体の内側に凹んでいる、請求項１０に記載のキュベット。
12. 各本体部は前記キュベットの長さに沿って延在し、前記本体部同士は縦方向の境界面で互いに出合う、請求項１〜１１のいずれかに記載のキュベット。
13. 前記本体部は前記キュベットの別個の部品である、請求項１〜１２のいずれかに記載のキュベット。
14. 前記本体部は、使用時に互いにはめ合い係合するように成形される、請求項１〜１３のいずれかに記載のキュベット。
15. 少なくとも一方の前記本体部は１つ以上の突起を有し、前記突起の各々は、前記本体部を互いに接合すると、他方の前記本体部の各自の凹部にはめ合い係合する、請求項１４に記載のキュベット。
16. 前記キュベットは、２つの前記本体部を取外し可能にともに保持するための少なくとも１つの磁石を含む、請求項１〜１５のいずれかに記載のキュベット。
17. 前記チャンバは、２つの前記窓と、前記チャンバの厚みを、したがって前記試料を通る電磁放射の経路長を規定する剛性スペーサ部材とによって規定される、請求項８〜１１のいずれかに記載のキュベット。
18. 一方の前記窓は、各自の本体部に弾性的に装着されて、組立てられた前記キュベットにおいて、前記窓を互いに向けて駆立てる圧縮付勢力を及ぼす、請求項１７に記載のキュベット。
19. 前記剛性スペーサ部材はスペーサリングを含む、請求項１７または１８に記載のキュベット。
20. 前記キュベットは、キュベットホルダに前記キュベットを入れること、およびそのようなホルダから前記キュベットを取出すことを容易にするためのハンドルを含む、請求項１〜１９のいずれかに記載のキュベット。
21. 前記ハンドルは、一方の前記本体部に装着されるか、一方の前記本体部とともに形成される、請求項２０に記載のキュベット。
22. 前記チャンバは、一方の本体部に装着された窓と、前記窓に対向する、他方の本体部に装着された表面と、前記チャンバの厚みを、したがって前記試料を通る電磁放射の経路長を規定する少なくとも１つの剛性スペーサ部材とを含み、前記窓または対向する前記表面は、その各自の本体部に弾性的に装着される、請求項１に記載のキュベット。
23. 対向する前記表面は別の窓または反射板であり、前記スペーサ部材はリングを含む、請求項２２に記載のキュベット。
24. 請求項１〜２３のいずれかに記載のキュベットを受けるキュベットホルダを有する、分光光度計、蛍光光度計または蛍光分光光度計。

Images