JP3147405B2 - 毛細管を用いた分析装置 - Google Patents
毛細管を用いた分析装置Info
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Description
置に係り、特に分離用毛細管内を移動する試料もしくは
試料成分を測定するのに好適な分析装置に関する。
物質を分析測定するために、電気泳動法やクロマトグラ
フィーなどの分離分析法が広く用いられている。近年、
これらの分離分析法では、試料量が微量で低濃度にしか
含まれない物質をも測定しうるように、毛細管を試料分
離手段として採用することが行われるようになった。
出するために、ガスクロクトグラフィーや液体クロマト
グラフィーにおいても種々の検出法が提案されている
が、特にキャピラリー電気泳動法(CZE)において新
しい検出法に関する研究が注目されている。例えば、第
1の先行技術である“アナリティカル ケミストリー、
第61巻、第292A−303A頁(1989)”(An
alytical Chemistry,vol.61,pp292A−303
A(1989))には、分離用毛細管の下流に電気化学
的検出器の作用電極を配置して分離された成分を検出す
るキャピラリー電気泳動法が記載されている。また、第
2の先行技術である“アプライド スペクトルスコピ
ー、第43巻,第196−201頁(1989)”(Ap
pliedSpectroscopy,vol.43,pp196−201
(1989))には、励起用レーザ光とプローブ用レー
ザ光の両方を分離用毛細管自体に投射し、プローブ光に
よって毛細管内の試料に基づく熱的変化を測定するキャ
ピラリー電気泳動法が記載されている。
ケミストリー、第62巻、第1676−1678頁(199
0)”(Analytical Chemistry,vol.62,pp167
6−1678(1990))には、励起用レーザ光を分
離用毛細管に投射し、これに近接させた空間にプローブ
用レーザ光を投射し、励起光により生ずる毛細管内の試
料の熱的変化に基づく振動をプローブ光の向きの変化で
検出する方法が記載されている。
る検出器を用いた方法では、毛細管によって分離された
試料成分を流路を介して検出器に導くので、毛細管の外
に取りだすことによる成分分離の分解能低下がもたらさ
れる。
は、分離動作のために必要な高圧電源と検出系とを電気
的に分離しなければならないため、分離用毛細管の出口
端部と検出系流路入口端部の間に多孔性ガラスを設ける
接続構成を採用しており、接続部の存在による分離能低
下が避けられない。また、検出感度も十分なものとは言
えない。上述の第2の先行技術による方法では、励起用
レーザ光によって熱的変化のもたらされる試料液自身の
膨張に基づく屈折率変化を検出する構成を採用してお
り、しかも毛細管内の試料を通過したプローブ光を検出
しているので、測定値は毛細管表面におけるプローブ光
の散乱や反射などの影響を受ける。
ブ光を直接毛細管に照射することがないので、測定値は
毛細管表面におけるプローブ光の散乱や反射などの影響
を受けない。しかしながら、毛細管の微小な振動を高感
度に捉えようとするとプローブ光を毛細管にできるだけ
近接させることが望ましく、位置調整が困難であり、再
現性も良くない。また、2系統の光学系を必要とし、装
置構成が複雑となっている。
管の振動をプローブ光を用いなくても高感度に測定し得
る分析装置を提供することにある。
あって機械的振動を直接的に測定し得る毛細管を用いた
分析装置を提供することにある。
得る毛細管の一部に振動可能な領域を形成し、この振動
可能領域に強度変調光又は周期的パルス光を照射し、照
射によって生じる上記毛細管の振動を検出して上記試料
を測定する分析装置であって、上記毛細管の振幅部に接
触する圧電体を設け、当該圧電体によって上記毛細管の
振動を検出するように構成したことを特徴とする。
管の一部に振動可能領域を形成し、この振動可能領域に
強度変調光又は周期的パルス光を照射し、照射によって
生じる上記毛細管の振動を検出して上記試料を測定する
分析装置であって、磁石又はコイルの振動により誘導電
流を発生する誘導電流発生部と、上記毛細管に接触し毛
細管の振動を上記誘導電流発生部に伝達する振動検知部
を設けたことを特徴とする。
は、試料の成分分離機能を有する。長い毛細管の一方の
端部に比較的近い場所には、検出領域が形成される。こ
の検出領域では、毛細管が他の部材とは接触しない区間
が設けられ、その区間の両側部では毛細管が動かないよ
うに支持体によって支持される。毛細管の太さは、内径
が1mm以下であり、外径が2mm以下である。毛細管の材
質は、光吸収の極力少ない材料、例えば溶融シリカや石
英ガラスが選択される。
を有するように形成された励起光ビームが投射される。
このビームのスポット径は上記区間の長さよりもはるか
に小さい。励起光ビームは、所定の周期で強度変調され
るか、オンオフされる。上記区間内では毛細管がたるま
ないように毛細管は支持される。試料もしくは分離され
ている試料成分のバンドが毛細管の検出区間に入り、励
起光ビームの照射位置に到達すると、そのような試料は
励起光を吸収し加熱される。また、励起光がオフされて
いる周期は加熱状態が低減する。励起光のオンオフは、
毛細管内を試料が照射位置を通過し終る間に多数回数周
期的に行われる。これに伴い熱の盛衰の繰返しも周期的
に生ずる。このため、毛細管の検出区間特に励起光照射
場所における張力が変化し、毛細管は弦の力学的振動と
同様な振動をする。
し、試料の吸収量に依存する。振動の強度に基づく情報
を適正な検出器で測定することにより試料の濃度や成分
の量を知ることができる。励起光の照射位置は、毛細管
の検出区間の中央付近であることが好ましい。毛細管の
振動を測定するための方法は、振動の力学的エネルギー
を直接電気信号に変換する圧電効果を用いるなどによる
振動の直接測定である。
説明する。この実施例装置は、キャピラリ電気泳動装置
(CZE)に適用したものである。
31は、分離用領域32及び検出領域33を有してい
る。毛細管31の各端部は電気泳動用緩衝液を収容した
液槽35,36内の緩衝液に通じている。電極37及び
38は、高電圧電源部39に接続されている。毛細管3
1は、二つの支持装置41,42によって2点で支持さ
れ、毛細管31の検出用領域33が他の部材とは接触せ
ずに振動可能となっている。
は、電圧が20kVに設定される。分離用毛細管31の
試料導入部44から支持装置42に至るまでの区間の長
さは50cmとし、毛細管31は内径が50μmで外径が
150μmの溶融シリカ管を用いた。注入試料の容量は
200μlとした。支持装置41と42の区間における
毛細管31の長さは10cmとした。励起用光源となるア
ルゴンレーザ光源45からの光束を光強度変調器(例え
ばチョッパ)46によって周期的に変調し、検出用領域
33の毛細管の中央に照射する。励起光束47の照射方
向はミラー48で調整されている。検出器は、コネクタ
51に保持した圧電素子77を用いて構成し、毛細管の
検出領域33の振幅52を有する振動を直接検出するよ
うにした。すなわち、板状の圧電素子77の一端側を固
定し、他端側を検出領域33の毛細管に連結し、振動を
電気信号に変換させるピックアップを構成した。検出し
た信号はプリアンプ53で増幅した後、ロックインアン
プ54を経て、励起光の変調周波数に一致する成分のみ
を信号として得るようにした。圧電素子は、PZT(チ
タン酸ジルコン酸鉛 Pb(Zr・Ti)O3)を用い
た。なお、バイモルフ型のほうが高感度検出できる。
て、選択することができるが、ここでは488nm及び
458nmの波長を用いた。レーザ光源45の出力は7
0mWとした。光強度変調器46による変調周波数は
1.2kHz に設定した。
について説明する。
の濃度の水溶液を用意し、試料注入部44から毛細管3
1内へ各試料を導入し、検量線を作成した。結果を図4
に示す。検量線は、良好な直線性を示した。S/N比を
2とした場合の検出下限は、サンセットイエローの絶対
量で6fg(6X10-15g)であり、極めて高感度であ
った。
ナトリウムを含む溶液200μlを試料とし、電気泳動
展開させた。泳動展開によって得られた測定例を図5に
示す。検量線を作成して求めたリボフラビンの検出限界
は0.05pg であった。
た。励起光としては、アルゴンレーザの457.9nm
の発振線を用いた。アミノ酸は、フルオレセインイソチ
オサイアネイト(FITC)または4−(ジメチルアミ
ノ)アゾベンゼン−4′−スルホニルクロライド(DABS
YLクロライド)等を用いて誘導体化した。測定例を図6
に示す。なお、この場合、試料注入部44から支持装置
42までの毛細管31の長さは100cmとした。
8および図9にそれぞれ示す。これらの変形例では圧電
体の取り付け方が図2のものとは違っている。
01とPZTからなる圧電素子102の間で張設されてい
る。圧電素子102は固定具103によって固定されて
おり、圧電素子102の点から延びている毛細管31
は、おもり105によって引張られる。おもり105を
毛細管に接続した箇所にはプーリ104を配置し毛細管
31の折損を防止している。検出領域33に励起光47
が照射されることによって生ずる振動は、圧電素子10
2で検出される。
圧電素子112の一端が、毛細管31の検出領域の支持
体を兼ねている。図8において、図7の例と同様の機能
を有するものには同じ符号を付してある。
表面を被覆するように、フィルム状の有機圧電体80を
取り付け、圧電体80上の電極81a,81bをリード
線94,95を介してプリアンプ78に接続する。この
場合の有機圧電体80としては、ポリ弗化ビニリデン
(PVDF)が好適である。他の圧電性のポリマーとし
てはZNOを毛細管31に蒸着して使用することもでき
る。
0を参照して説明する。この実施例はキャピラリ電気泳
動装置に適用したものであり、毛細管の振動はムービン
グマグネット型のピックアップによって測定する。
パルスレーザ光源70を設け、そのレーザの4倍波(波
長266nm)を用いた。この基本波は1065nmで
ある。パルス幅は1ps、繰り返し周波数は1kHzで
ある。毛細管の振動を検出する手段として、市販のレコ
ード用ピックアップ85を用いた。毛細管の振動にとも
なって、ピックアップ内のマグネット82が振動し、コ
イル84に誘導電流が生じる。これを電流計で測定する
ことができる。
細管33を接続し、毛細管31の振動を検出した。測定
信号は、プリアンプ86で増幅した後、信号処理回路8
7で処理し、記録計88で記録した。励起光の波長を2
66nmとしたので、蛋白質(吸収極大280nm)、
核酸(吸収極大260nm)等の生化学物質を化学修飾
等の前処理なしで測定できる。この例ではムービングマ
グネット型のピックアップを用いたが、ムービングコイ
ル型で構成することもできる。
直接照射するが、測定には毛細管を通過してきた光を用
いない。毛細管の振動に基づく情報を測定するので、毛
細管による散乱などの影響を受けにくい。検出感度が高
く、フェムトグラム(fg,10-15g)レベルの微量物
質でも測定可能である。毛細管内から試料を取り出さず
に、試料が毛細管に入っている状態で測定できる。
し、その振動に基づく情報に基づいて毛細管内の試料を
測定できるので、高感度測定が達成できる。
る図である。
量線例を示す図である。
る。
支持体、47,71…励起光、51…ヒネクタ、77,
102,112…圧電素子、85…振動ピックアップ。
Claims (5)
- 【請求項1】試料を流通し得る毛細管の一部に振動可能
な領域を形成し、この振動可能領域に強度変調光又は周
期的パルス光を照射し、照射によって生じる上記毛細管
の振動を検出して上記試料を測定する分析装置であっ
て、 上記毛細管の振幅部に接触する圧電体を設け、当該圧電
体によって上記毛細管の振動を検出するように構成した
ことを特徴とする毛細管を用いた分析装置。 - 【請求項2】請求項第1項記載の分析装置において、 上記圧電体は板状圧電素子であることを特徴とする毛細
管を用いた分析装置。 - 【請求項3】請求項第1項記載の分析装置において、 上記圧電体は上記毛細管を被覆する膜状圧電体であるこ
とを特徴とする毛細管を用いた分析装置。 - 【請求項4】請求項第1項記載の分析装置において、 上記毛細管はキャピラリ電気泳動装置の展開管であるこ
とを特徴とする毛細管を用いた分析装置。 - 【請求項5】試料を流通し得る毛細管の一部に振動可能
領域を形成し、この振動可能領域に強度変調光又は周期
的パルス光を照射し、照射によって生じる上記毛細管の
振動を検出して上記試料を測定する分析装置であって、 磁石又はコイルの振動により誘導電流を発生する誘導電
流発生部と、 上記毛細管に接触し毛細管の振動を上記誘導電流発生部
に伝達する振動検知部を設けたことを特徴とする毛細管
を用いた分析装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11284991A JP3147405B2 (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 毛細管を用いた分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11284991A JP3147405B2 (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 毛細管を用いた分析装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04340442A JPH04340442A (ja) | 1992-11-26 |
JP3147405B2 true JP3147405B2 (ja) | 2001-03-19 |
Family
ID=14597071
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11284991A Expired - Lifetime JP3147405B2 (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 毛細管を用いた分析装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3147405B2 (ja) |
-
1991
- 1991-05-17 JP JP11284991A patent/JP3147405B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04340442A (ja) | 1992-11-26 |
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