JP3181609B2 - キャピラリークロマトグラフィー用光検出器 - Google Patents
キャピラリークロマトグラフィー用光検出器Info
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
- G01N30/02—Column chromatography
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- G01N30/26—Conditioning of the fluid carrier; Flow patterns
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はキャピラリークロマトグ
ラフィー法を用いて分析する分析器で用いられる光検出
器に関し、さらに詳しくはキャピラリー電気泳動装置や
液体クロマトグラフィー装置に用いられる光検出器に関
するものである。
ラフィー法を用いて分析する分析器で用いられる光検出
器に関し、さらに詳しくはキャピラリー電気泳動装置や
液体クロマトグラフィー装置に用いられる光検出器に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】分析器の検出限界、すなわち検出装置の
Ｓ／Ｎ比はできるだけ高い方が望まれる。光検出器にお
いては、光源の輝度には限界があり、またあまり強い光
を用いると試料の劣化やキャピラリーの劣化を招く。ま
た、検出器の感度もその検出原理によりある限界値をも
つ。
Ｓ／Ｎ比はできるだけ高い方が望まれる。光検出器にお
いては、光源の輝度には限界があり、またあまり強い光
を用いると試料の劣化やキャピラリーの劣化を招く。ま
た、検出器の感度もその検出原理によりある限界値をも
つ。
【０００３】感度をよくするためにフォトンカウント領
域で検出しようとすると、時間がかかり過ぎ、ダイナミ
ックレンジがとれなくなる。このような理由により、最
適光源、最適光学系、最適検出器を用いても、その検出
系としてのＳ／Ｎ比には自ずから限界がある。
域で検出しようとすると、時間がかかり過ぎ、ダイナミ
ックレンジがとれなくなる。このような理由により、最
適光源、最適光学系、最適検出器を用いても、その検出
系としてのＳ／Ｎ比には自ずから限界がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明はキャピラリー
クロマトグラフィー用光検出器で用いられる光源や光検
出器の性能がそのままであっても、Ｓ／Ｎ比を向上させ
ることのできる光検出器を提供することを目的とするも
のである。
クロマトグラフィー用光検出器で用いられる光源や光検
出器の性能がそのままであっても、Ｓ／Ｎ比を向上させ
ることのできる光検出器を提供することを目的とするも
のである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】キャピラリーの信号検出
部でその検出場所を少しずらしたとしても元の信号波形
にほとんど変化がないことを利用し、キャピラリーの信
号検出部の幾つかの点からの信号を複数の光検出素子に
導くことができるように光学系を配し、各光検出素子か
ら出力される同じ波形で時間的に少しずつずれて出てく
る信号をその時間のずれ分を計算機処理して重ね合わ
せ、各スペクトルの平均を求めることにより、全測定系
としてのＳ／Ｎ比を向上させる。
部でその検出場所を少しずらしたとしても元の信号波形
にほとんど変化がないことを利用し、キャピラリーの信
号検出部の幾つかの点からの信号を複数の光検出素子に
導くことができるように光学系を配し、各光検出素子か
ら出力される同じ波形で時間的に少しずつずれて出てく
る信号をその時間のずれ分を計算機処理して重ね合わ
せ、各スペクトルの平均を求めることにより、全測定系
としてのＳ／Ｎ比を向上させる。
【０００６】そのため、実施例を示す図１と図２を参照
して説明すると、本発明のキャピラリークロマトグラフ
ィー用光検出器は、所定長さをもち試料液が流れるキャ
ピラリーセル４と、光源６からの光をキャピラリーセル
４に集光させる光照射部１２と、複数の光検出素子が配
列されたアレー光検出器１４と、キャピラリーセル４か
らの信号光をキャピラリーセル４の位置とアレー光検出
器１４上の光検出素子とが対応するようにアレー光検出
器１４上に導く光学系１８と、アレー光検出器１４の各
光検出素子の出力を取り込んでデータ処理するデータ処
理部２０とを備え、データ処理部２０は各光検出素子の
出力を記憶する記憶部２４と、取り込んだデータに基づ
いて各光検出素子の出力における同一試料成分のピーク
位置のズレ時間Δｔを求め、記憶部２４に記憶された各
光検出素子の出力についてズレ時間Δｔを用いて同一試
料部分の出力の積算平均値を算出する積算平均演算部２
６とを備えている。
して説明すると、本発明のキャピラリークロマトグラフ
ィー用光検出器は、所定長さをもち試料液が流れるキャ
ピラリーセル４と、光源６からの光をキャピラリーセル
４に集光させる光照射部１２と、複数の光検出素子が配
列されたアレー光検出器１４と、キャピラリーセル４か
らの信号光をキャピラリーセル４の位置とアレー光検出
器１４上の光検出素子とが対応するようにアレー光検出
器１４上に導く光学系１８と、アレー光検出器１４の各
光検出素子の出力を取り込んでデータ処理するデータ処
理部２０とを備え、データ処理部２０は各光検出素子の
出力を記憶する記憶部２４と、取り込んだデータに基づ
いて各光検出素子の出力における同一試料成分のピーク
位置のズレ時間Δｔを求め、記憶部２４に記憶された各
光検出素子の出力についてズレ時間Δｔを用いて同一試
料部分の出力の積算平均値を算出する積算平均演算部２
６とを備えている。
【０００７】光学系も含めてアレー光検出器１４の光検
出素子間に感度の違いがあるときは、その感度の違いを
補正するためには、補正係数を有し、その補正係数によ
り各光検出素子出力を補正する補正部２２を更に備え
る。
出素子間に感度の違いがあるときは、その感度の違いを
補正するためには、補正係数を有し、その補正係数によ
り各光検出素子出力を補正する補正部２２を更に備え
る。
【０００８】
【作用】アレー光検出器１４のｎ番目の光検出素子とｎ
＋１番目の光検出素子について考えると、ｎ番目の光検
出素子の検出出力Ｖｆ（ｎ）とｎ＋１番目の光検出素子
の検出出力Ｖｆ（ｎ＋１）の時間軸波形は例えば図３に
示されるようになり、Ｖｆ（ｎ）とＶｆ（ｎ＋１）とは
Δｔ時間だけずれた波形になる。そこで、これらのデー
タを一度記憶部２４に記憶し、Ｖｆ（ｎ）とＶｆ（ｎ＋
１）からΔｔ時間ずらしたものとを積算平均する。この
ような積算平均演算をアレー光検出器１４の全ての光検
出素子について行なわせる。
＋１番目の光検出素子について考えると、ｎ番目の光検
出素子の検出出力Ｖｆ（ｎ）とｎ＋１番目の光検出素子
の検出出力Ｖｆ（ｎ＋１）の時間軸波形は例えば図３に
示されるようになり、Ｖｆ（ｎ）とＶｆ（ｎ＋１）とは
Δｔ時間だけずれた波形になる。そこで、これらのデー
タを一度記憶部２４に記憶し、Ｖｆ（ｎ）とＶｆ（ｎ＋
１）からΔｔ時間ずらしたものとを積算平均する。この
ような積算平均演算をアレー光検出器１４の全ての光検
出素子について行なわせる。
【０００９】隣接光検出素子間のずれ時間Δｔを求める
には、２通りの方法がある。１つの方法は、図４に示さ
れるように、単一ピークの得られる試料を測定し、その
分析条件におけるΔｔをピーク位置のずれから求める方
法である。他の方法は、測定試料の信号ピークそのもの
から求める方法である。
には、２通りの方法がある。１つの方法は、図４に示さ
れるように、単一ピークの得られる試料を測定し、その
分析条件におけるΔｔをピーク位置のずれから求める方
法である。他の方法は、測定試料の信号ピークそのもの
から求める方法である。
【００１０】積算平均するとノイズが積算回数Ｎの平方
根に反比例して減少する。積算平均によりノイズが減少
することは次のように説明することができる。ｉ番目の
光検出素子のある時刻での出力をＶｉとすると、Ｖｉ＝
Ｖｍ＋Ｖｎｉとおくことができる。ＶｍはＶｉの平均
値、ＶｎｉはＶｉのノイズ成分である。積算平均を計算
すると、次式のようになる。
根に反比例して減少する。積算平均によりノイズが減少
することは次のように説明することができる。ｉ番目の
光検出素子のある時刻での出力をＶｉとすると、Ｖｉ＝
Ｖｍ＋Ｖｎｉとおくことができる。ＶｍはＶｉの平均
値、ＶｎｉはＶｉのノイズ成分である。積算平均を計算
すると、次式のようになる。
【００１１】
【数１】
【００１２】次に、検出素子間の感度を補正する方法に
ついて説明する。蛍光検出の場合はキャピラリー内に蛍
光を発する物質を大量に注入し、またＵＶ吸収検出の場
合はＵＶ吸収物質をキャピラリー内に大量に注入し、複
数個の光検出素子で信号光を受光する部分全体にそれら
の物質が満たされた状態にしておく。その状態で全ての
光検出素子の出力をとると、本来は同一信号電圧（電荷
量）の筈であるが、各光検出素子間の感度のばらつきや
光学系の収差などにより各光検出素子の出力が異なる。
ついて説明する。蛍光検出の場合はキャピラリー内に蛍
光を発する物質を大量に注入し、またＵＶ吸収検出の場
合はＵＶ吸収物質をキャピラリー内に大量に注入し、複
数個の光検出素子で信号光を受光する部分全体にそれら
の物質が満たされた状態にしておく。その状態で全ての
光検出素子の出力をとると、本来は同一信号電圧（電荷
量）の筈であるが、各光検出素子間の感度のばらつきや
光学系の収差などにより各光検出素子の出力が異なる。
【００１３】一方、光検出素子に入射する信号量と出力
電荷は比例することにより、各光検出素子間の感度の差
はその比例係数が異なるだけであると考えられる。
電荷は比例することにより、各光検出素子間の感度の差
はその比例係数が異なるだけであると考えられる。
【００１４】また、クロマトグラムの縦軸は任意スケー
ルとなるため、例えば１番目の光検出素子を基準とする
場合には、１番目の光検出素子の出力をＶｏ１とし、任
意のｎ番目の光検出素子の出力をＶｏｎとすると、ｎ番
目の光検出素子の補正係数Ｆｎは、Ｆｎ＝Ｖｏ１／Ｖｏ
ｎとして求めることができる。これをメモリ装置に記憶
しておき、実際の測定の場合に各光検出素子の出力にこ
の補正係数を乗じて補正後の出力Ｖｆｎを、Ｖｆｎ＝Ｖ
ｏｎ・Ｆｎとして求める。
ルとなるため、例えば１番目の光検出素子を基準とする
場合には、１番目の光検出素子の出力をＶｏ１とし、任
意のｎ番目の光検出素子の出力をＶｏｎとすると、ｎ番
目の光検出素子の補正係数Ｆｎは、Ｆｎ＝Ｖｏ１／Ｖｏ
ｎとして求めることができる。これをメモリ装置に記憶
しておき、実際の測定の場合に各光検出素子の出力にこ
の補正係数を乗じて補正後の出力Ｖｆｎを、Ｖｆｎ＝Ｖ
ｏｎ・Ｆｎとして求める。
【００１５】
【実施例】図１は本発明をキャピラリー電気泳動装置の
検出器に用いた実施例を表わしている。２はキャピラリ
ーであり、光検出器部分では一定の長さにわたって被覆
材が剥離されてキャピラリーセル４が形成されている。
キャピラリー２には蛍光物質で標識された物質、例えば
ＤＮＡが流れる。この標識蛍光物質は約６００ｎｍの蛍
光を発するものを用いているものとする。
検出器に用いた実施例を表わしている。２はキャピラリ
ーであり、光検出器部分では一定の長さにわたって被覆
材が剥離されてキャピラリーセル４が形成されている。
キャピラリー２には蛍光物質で標識された物質、例えば
ＤＮＡが流れる。この標識蛍光物質は約６００ｎｍの蛍
光を発するものを用いているものとする。
【００１６】キャピラリーセル４の一方の側には光源と
して紫外線ランプ６が配置されており、紫外線ランプ６
とキャピラリーセル４の間には紫外線ランプ６からの光
を制限するアパーチャー８及び３００ｎｍを中心波長と
する光束にするための光学フィルタ１０と、光学フィル
タ１０を通った光をキャピラリーセル４に集光させるた
めのレンズ１２が配置されている。
して紫外線ランプ６が配置されており、紫外線ランプ６
とキャピラリーセル４の間には紫外線ランプ６からの光
を制限するアパーチャー８及び３００ｎｍを中心波長と
する光束にするための光学フィルタ１０と、光学フィル
タ１０を通った光をキャピラリーセル４に集光させるた
めのレンズ１２が配置されている。
【００１７】キャピラリーセル４の他方の側には一次元
アレー光検出器１４が配置されており、キャピラリーセ
ル４と一次元アレー光検出器１４の間にはキャピラリー
セル４から発生した光を一次元アレー光検出器１４上に
集光させるためのレンズ１８と、キャピラリーセル４か
ら発生した約６００ｎｍの蛍光を通し、励起光を遮光す
るための６００ｎｍを中心波長する光学フィルタ１６が
配置されている。
アレー光検出器１４が配置されており、キャピラリーセ
ル４と一次元アレー光検出器１４の間にはキャピラリー
セル４から発生した光を一次元アレー光検出器１４上に
集光させるためのレンズ１８と、キャピラリーセル４か
ら発生した約６００ｎｍの蛍光を通し、励起光を遮光す
るための６００ｎｍを中心波長する光学フィルタ１６が
配置されている。
【００１８】キャピラリーセル４上のＡの位置で発せら
れた蛍光は一次元アレー光検出器１４のＡ’の位置に像
を結び、キャピラリーセル４上のＢの位置で発せられた
蛍光は一次元アレー光検出器１４のＢ’の位置に像を結
び、キャピラリーセル４上のＣの位置で発せられた蛍光
は一次元アレー光検出器１４のＣ’の位置に像を結ぶ。
一次元アレー光検出器１４においては、各光検出素子か
ら５０ミリ秒（２０Ｈｚ）より高速のサンプリングレー
トでサンプリングが行なわれる。
れた蛍光は一次元アレー光検出器１４のＡ’の位置に像
を結び、キャピラリーセル４上のＢの位置で発せられた
蛍光は一次元アレー光検出器１４のＢ’の位置に像を結
び、キャピラリーセル４上のＣの位置で発せられた蛍光
は一次元アレー光検出器１４のＣ’の位置に像を結ぶ。
一次元アレー光検出器１４においては、各光検出素子か
ら５０ミリ秒（２０Ｈｚ）より高速のサンプリングレー
トでサンプリングが行なわれる。
【００１９】２０はデータ処理部であり、一次元アレー
光検出器１４から各光検出素子の検出出力を取り込み、
各光検出素子の感度の違いによる補正を行ない、積算平
均を行なう。データ処理部２０は、図２に示されるよう
に、感度補正を行なう補正部２２、補正されて取り込ま
れた検出出力を一時記憶する記憶部２４、積算平均演算
を行なう積算平均演算部２６を備えている。
光検出器１４から各光検出素子の検出出力を取り込み、
各光検出素子の感度の違いによる補正を行ない、積算平
均を行なう。データ処理部２０は、図２に示されるよう
に、感度補正を行なう補正部２２、補正されて取り込ま
れた検出出力を一時記憶する記憶部２４、積算平均演算
を行なう積算平均演算部２６を備えている。
【００２０】次に、本実施例の動作について説明する。
一次元アレー光検出器１４の各光検出素子が受光する信
号光が発生するキャピラリーセル４上の長さは、キャピ
ラリー２の全長に比べると非常に短かいので、一次元ア
レー光検出器１４のＡ’の位置の光検出素子で得られる
波形プロファイルと、Ｃ’の位置の光検出素子で得られ
る波形プロファイルとはほとんど違いがない。しかし、
時間的には差が生じ、図５に示されるように両者は時間
のずれのあるスペクトルとなる。図５にはＡ’の位置の
光検出素子とＣ’の位置の光検出素子の信号光出力が示
されているが、実際には一次元アレー光検出器１４の光
検出素子の数だけのスペクトルが得られる。
一次元アレー光検出器１４の各光検出素子が受光する信
号光が発生するキャピラリーセル４上の長さは、キャピ
ラリー２の全長に比べると非常に短かいので、一次元ア
レー光検出器１４のＡ’の位置の光検出素子で得られる
波形プロファイルと、Ｃ’の位置の光検出素子で得られ
る波形プロファイルとはほとんど違いがない。しかし、
時間的には差が生じ、図５に示されるように両者は時間
のずれのあるスペクトルとなる。図５にはＡ’の位置の
光検出素子とＣ’の位置の光検出素子の信号光出力が示
されているが、実際には一次元アレー光検出器１４の光
検出素子の数だけのスペクトルが得られる。
【００２１】データ処理は図６のように行なわれる。一
次元アレー光検出器１４の各光検出素子の出力が読み取
られ、補正された後、メモリ装置に記憶されていく。記
憶された各光検出素子のスペクトルから時間差分をずら
して読み出され、積算平均が算出される。積算平均によ
り単検出素子からのスペクトルに比べてＳ／Ｎ比が光検
出素子の個数の平方根に反比例してよくなる。
次元アレー光検出器１４の各光検出素子の出力が読み取
られ、補正された後、メモリ装置に記憶されていく。記
憶された各光検出素子のスペクトルから時間差分をずら
して読み出され、積算平均が算出される。積算平均によ
り単検出素子からのスペクトルに比べてＳ／Ｎ比が光検
出素子の個数の平方根に反比例してよくなる。
【００２２】上記の実施例はキャピラリーが１本の場合
であったが、キャピラリーが複数本存在する場合でも本
発明を適用することができる。図７は例えば内径７５μ
ｍの２０本のキャピラリー２０−１〜２０−２０を平面
上に配列して束ねたものである。キャピラリーセル４０
−１〜４０−２０となる部分は被覆材が一定の長さにわ
たって剥離されている。これを、図１のキャピラリー２
の部分に光軸に垂直に配置し、図１の一次元アレー光検
出器１４に代えて二次元アレー光検出器（ＣＣＤなど）
を用いる。その他の構成は図１と同じである。図７によ
れば、複数本のキャピラリーを同時にＳ／Ｎ比よく測定
することができる。
であったが、キャピラリーが複数本存在する場合でも本
発明を適用することができる。図７は例えば内径７５μ
ｍの２０本のキャピラリー２０−１〜２０−２０を平面
上に配列して束ねたものである。キャピラリーセル４０
−１〜４０−２０となる部分は被覆材が一定の長さにわ
たって剥離されている。これを、図１のキャピラリー２
の部分に光軸に垂直に配置し、図１の一次元アレー光検
出器１４に代えて二次元アレー光検出器（ＣＣＤなど）
を用いる。その他の構成は図１と同じである。図７によ
れば、複数本のキャピラリーを同時にＳ／Ｎ比よく測定
することができる。
【００２３】光検出器としては信号光に感度を有するも
のであればよく、ＣＣＤなどのアレー光検出器の他に、
例えば撮像管を用いることもできる。
のであればよく、ＣＣＤなどのアレー光検出器の他に、
例えば撮像管を用いることもできる。
【００２４】
【発明の効果】本発明ではキャピラリーセルを流れる試
料からの信号光をアレー光検出器の複数の光検出素子で
受光し、同一試料について複数の光検出素子からの時間
の異なる出力を積算平均することにより、従来の方法に
比べて高いＳ／Ｎ比で測定することができる。また、光
検出素子間の感度の違いを補正すれば、さらにＳ／Ｎ比
の高い測定を行なうことができる。
料からの信号光をアレー光検出器の複数の光検出素子で
受光し、同一試料について複数の光検出素子からの時間
の異なる出力を積算平均することにより、従来の方法に
比べて高いＳ／Ｎ比で測定することができる。また、光
検出素子間の感度の違いを補正すれば、さらにＳ／Ｎ比
の高い測定を行なうことができる。
【図１】一実施例の概略構成図である。
【図２】データ処理部の機能を表わすブロック図であ
る。
る。
【図３】隣接光検出素子の検出信号波形を示す図であ
る。
る。
【図４】単一ピークの得られる試料を測定したときの隣
接光検出素子の検出波形を示す図である。
接光検出素子の検出波形を示す図である。
【図５】光検出素子出力の一例を表わす図である。
【図６】一実施例の動作を示すフローチャート図であ
る。
る。
【図７】複数のキャピラリーを用いた実施例のキャピラ
リーセル部を示す正面図である。
リーセル部を示す正面図である。
２，２０−１〜２０−２０ キャピラリー ４，４０−１〜４０−２０ キャピラリーセル ６ 紫外線ランプ １４ 一次元アレー検出器 １８ レンズ ２０ データ処理部 ２２ 補正部 ２４ 記憶部 ２６ 積算平均部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−222750（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−4546（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−289749（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−122945（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−126553（ＪＰ，Ｕ)
Claims (2)
- 【請求項１】 所定長さをもち試料液が流れるキャピラ
リーセルと、光源からの光を前記キャピラリーセルに集
光させる光照射部と、複数の光検出素子が配列されたア
レー光検出器と、キャピラリーセルからの信号光をキャ
ピラリーセルの位置とアレー光検出器上の光検出素子と
が対応するようにアレー光検出器上に導く光学系と、ア
レー光検出器の各光検出素子の出力を取り込んでデータ
処理するデータ処理部とを備え、前記データ処理部は前
記各光検出素子の出力を記憶する記憶部と、取り込んだ
データに基づいて前記各光検出素子の出力における同一
試料成分のピーク位置のズレ時間Δｔを求め、前記記憶
部に記憶された各光検出素子の出力について前記ズレ時
間Δｔを用いて同一試料部分の出力の積算平均値を算出
する積算平均演算部とを備えていることを特徴とするキ
ャピラリークロマトグラフィー用光検出器。 - 【請求項２】 前記アレー光検出器の光検出素子間の感
度の違いを補正する補正係数を有し、その補正係数によ
り各光検出素子出力を補正する補正部を更に備えた請求
項１に記載のキャピラリークロマトグラフィー用光検出
器。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41604190A JP3181609B2 (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | キャピラリークロマトグラフィー用光検出器 |
| US07/810,873 US5303021A (en) | 1990-12-28 | 1991-12-20 | Optical detector for capillary chromatography |
| CH3824/91A CH682846A5 (de) | 1990-12-28 | 1991-12-20 | Optischer Detektor für Kapillarchromatographie. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41604190A JP3181609B2 (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | キャピラリークロマトグラフィー用光検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04232840A JPH04232840A (ja) | 1992-08-21 |
| JP3181609B2 true JP3181609B2 (ja) | 2001-07-03 |
Family
ID=18524296
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP41604190A Expired - Fee Related JP3181609B2 (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | キャピラリークロマトグラフィー用光検出器 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
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