JP6430029B2 - 微量サンプル使用高感度光吸収セルを含む測定デバイス - Google Patents

Description

本発明は、少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイス、より正確には、非常に少量の低濃度サンプルで吸光度を測定することができるだけでなく、毛細管(capillary tube)に基づく測定感度を増加させることにおいて効率的でもある、少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイスに関する。

吸光分光法によると、濃度と吸光度との関係を示す検量線は、いくつかの種類の標準溶液で調製される。吸光度は、同じ仕方でサンプル溶液を動作させることによって測定され、サンプルにおける対象成分の濃度は、検量線から得られる。吸光分光法は、速く、非常に正確であり、そのため、無機化合物および有機化合物の微量成分の定量のために広く使用される。

特に、この吸光分光法は、化学分析のために最も広く使用される方法の１つである。化学サンプルの量は、比較的に多く、かかるサンプルは、使用する者が自分自身で調製するのに容易であり、このことは、この方法の有用性を増加させる。しかしながら、生物学的分析の分野においては、サンプルの量は相対的に少なく、高価であり、そのため、吸光分光法を適用することは、しばしば不可能である。

近年、Nanodrop（商標）方法が生物学的分析の分野における吸光分析との関係において発達してきたが、この方法は、水柱を形成するために水溶液の表面張力を使用し、および、水柱を光吸収セルとして使用する。この方法によると、数マイクロリットルの少量サンプルを吸光分光法で分析することができ、それゆえ、少量サンプルに特徴的に適用可能な、かかる吸光分光計が広く使用されている。

このNanodrop（商標）は、最近、成功裏に商品化され、分配されたが、測定感度にはまだ疑問がある。Nanodrop（商標）によって形成される水柱の高さは、０.２〜１ｍｍしかなく、そのため、測定感度は非常に低く、水柱の形成は不安定であって、このことは、測定再現性が減少し、それに応じて測定の信頼性に疑問があることを意味する。

開示
技術的課題
非常に少量の低濃度サンプルで吸光度を測定することができるだけでなく、毛細管に基づく測定感度を増加させることにおいて効率的な、少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイスを提供することが、本発明の目的である。

技術的解決手段
本発明の態様による少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイスは、両方の開放端を伴う中空毛細管を含有する、光吸収セル；光吸収セルの一端上に取り付けられる光吸収セル載置ブロックであって、光吸収セルの上部に配置され、光吸収セルの一端に光を照射する光照射部を含有する、前記光吸収セル載置ブロック；および、サンプルに光吸収セルの他の端を浸し、光吸収セルの一端から他の端へ放出される光を検知して光を測定するための浸漬部を含有する、受光ブロックを含む。

光吸収セルは、光照射部から発せられる光が光吸収セルの一端を通して流れ、光吸収セルの縦方向を通過し、および光吸収セルの他の端に発せられるように、配列され得る。

光吸収セル載置ブロックは、上枠および下枠を含み、および、上枠と下枠との間に配置されるスペーサもまた、追加的に含み得、該スペーサは、光吸収セルの内側の圧力を減少させ、または増加させる流路、および、光吸収セルの一端に接続される取り付け表面を含有する。

光吸収セル載置ブロックは、流路を形成するために、上枠および下枠がその間に流路を含有するスペーサを伴って配列される構造を有し得る。

毛細管の内径は、１００〜４００μｍであり得、および、毛細管の長さは、１〜５ｃｍであり得る。

毛細管は、石英、ガラス、プラスチック、および金属の少なくとも１つで形成され得る。

毛細管が石英またはガラスで形成されるとき、毛細管の側壁の厚さは、１０μｍまでである。本明細書における毛細管は、薄膜毛細管であり得る。

毛細管がプラスチックまたは金属で形成されるとき、毛細管は、毛細管に配備される金属反射面、および、ガラスまたはTeflonでできており、毛細管の内側に配置され、金属反射面を包む保護膜を追加的に含み得る。

光吸収セルは、毛細管を囲む光反射層、および光反射層を囲む保護管を追加的に含み得る。

光照射部は、光を照射する光ファイバを含有し、ならびに、上記の上枠は、光ファイバ、および、光吸収セルの一端と光照射部との間に配備される透明な遮断プレートを固定する光ファイバコネクタを追加的に含有し得る。下枠は、光吸収セルを固定する光吸収セル固定部を追加的に含み得る。

スペーサの流路は、加圧または減圧によって、光吸収セルからサンプルおよび洗浄液を出し入れし得る。

圧力コントローラは、スペーサの流路に接続される場合、流路の内側の圧力を増加させ、または減少させ得るデバイスに、追加的に含まれ得る。

毛細管垂直転送部は、光吸収セルの位置を垂直に調整するためのデバイスにも追加的に含まれ得、光吸収セルの他の端は、光を測定するための浸漬部に含有されるサンプルに浸される。

デバイスは、サンプルが入れ込まれ、および光吸収セル載置ブロックの底に配置されるサンプル収容部、洗浄液収容部、吸光度測定のための測光部、ならびに、サンプル収容部、洗浄液収容部、および吸光度測定のための測光部を水平に動かすための水平転送部も含む。水平転送部は、直線方向または回転方向に動き得る。

デバイスは、光吸収セルの他の端から少し離れて配備され、１〜５ｍｍの間隔で配列される電極を含有する、伝導率レベル測定センサ部を追加的に含み得る。

光を測定するための浸漬部の底は、石英で形成され、および、光を測定するための浸漬部は、光吸収セルの他の端の場所を検知するために、光を測定するための浸漬部の底に配備される位置調整部を含有し得る。

受光ブロックは、光を測定するための浸漬部の底とともに光吸収セルの他の端に垂直な位置に配備される測光部を含む。測光部は、光を測定するための浸漬部の底に配備される単色フィルタを含み得る。

水平転送部は、洗浄液収容部を含有し、および、サンプルの吸収および放出、洗浄、および吸光度の測定は、水平転送部を直線方向または回転方向に動かすことにより、サンプル収容部、洗浄液収容部、および測光部を動かすことによって、成し遂げられ得る。

有利な効果
本発明の態様による少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイスは、従来の光吸収セルを含む従来の測定デバイスよりもより少量のサンプルで、より良好な吸光度の測定を容易にする。

本発明のデバイスは、流路に様々なセンサを装備され得、サンプルの吸光度だけでなく、サンプルの他の特徴も測定され得る。

光吸収セルの洗浄を可能にすることによって、１つの光吸収セルで連続して異なる種類のサンプルを測定することも可能である。

本発明の好ましい態様の適用は、付随の図面を参照して最もよく理解される：
図１は、光吸収セルを図示する横断面図である。 図２は、光吸収セルの調製方法を図示する工程図である。

図３は、光吸収セルの調製方法を図示する工程図である。 図４は、光吸収セル上に照射された光の路を図示するダイアグラムである。 図５は、本発明の態様による少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイスを図示する横断面図である。

図６は、本発明の態様による少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイスの一部を図示する横断面図である。 図７は、本発明の態様による少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイスの一部を図示する横断面図である。 図８は、本発明の態様による少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイスのスペーサを図示する横断面図である。

図９は、本発明の態様による少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイスの水平転送部を図示する横断面図である。 図１０は、光吸収セルの吸光度の比較を図示するグラフである。 図１１は、光吸収セルの吸光度の比較を図示するグラフである。

ベストモード
本発明の態様による少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイスは、サンプルの量が限られるときでさえ吸光度の測定を容易にするだけでなく、測定感度も改良し、非常に少量の低濃度サンプルの吸光度の測定に好都合である。

従来技術（Nanodrop（商標））の場合、微量のサンプル溶液を引き寄せるときに作り出される表面張力によって約０．１ｃｍの長さで形成される水柱は、光吸収セルとして使用される。しかしながら、本発明において、サンプル溶液は、数百マイクロメートル以下の内径を有する毛細管に満たされ、光は、毛細管を通して照射され、そのため、数センチメートルの光吸収セルは、数マイクロリットルの溶液で使用され得る。

本発明の好ましい態様は、この後において添付の図面とともに記載される。しかしながら、本発明の態様は、様々に修正され、および変更され得、本発明は、以下の図示に限られない。本発明の態様が、本発明をより正確に説明するために与えられることは、当業者によってよく理解される。

それゆえ、図面における要素の形状およびサイズは、図示を明確にするために誇張されてもよく、図面において同じ印によって示唆される要素は、同じ要素である。類似の機能またはアクティビティを示す要因もまた、すべての図面において同じ印によって示唆される。加えて、明細書全体の要素の包含は、他の要素を排除しないが、特に記述されない限り、他の要素を含んでもよい。

本発明の態様による少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイスは、両方の開放端を伴う中空毛細管を含有する、光吸収セル；光吸収セルの一端上に取り付けられる光吸収セル載置ブロックであって、光吸収セルの上部に配置され、光吸収セルの一端に光を照射する光照射部を含有する、前記光吸収セル載置ブロック；および、サンプルに光吸収セルの他の端を浸し、光吸収セルの一端から他の端へ放出される光を検知して光を測定するための浸漬部を含有する、受光ブロック：を含む。

この後において、本発明の態様による少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイスに含まれる光吸収セルは、図１〜図４で記載される。

図１は、本発明の態様による少量サンプルのための高感度光吸収セルを図示する横断面図である。

図１に示されるとおり、本発明の態様による少量サンプルのための高感度光吸収セル（１０）は、光反射層（１２）が形成される毛細管（１１）および保護管（１４）を含有する。加えて、エポキシ層（１３）は、製造工程次第でさらに含まれ得る。

毛細管（１１）は、測定サンプルで満たされるように、中空形状において形成され、および光反射層（１２）は、その外周面上に形成され得る。毛細管（１１）は、ガラス、石英、プラスチック、金属、および溶融シリカの少なくとも１つによって形成され得る。毛細管は、１０μｍ以下の厚さを有する薄膜であり得る。毛細管（１１）が、光を透過しないプラスチックまたは金属で形成されるとき、それは薄膜である必要はない。毛細管（１１）の内径は、好ましくは１００〜４００μｍである。

毛細管の内径が１００μｍ未満であるとき、毛細管は、実際の測定の過程において微粒子で閉塞されるかもしれず、また、毛細管に照射された光は、毛細管を通過することが難しいかもしれない。それゆえ、毛細管の内径は、好ましくは少なくとも１００μｍである。

毛細管の内径が４００μｍを超えるとき、毛細管の内径がより大きくなると、毛細管に満たされるサンプルの量は、より多くなる。それゆえ、限られた量のサンプルが使用されるとき、サンプルで満たされる毛細管の長さは、比較的に短く、そのため光透過距離は減少し、および測定感度も減少する。それゆえ、毛細管の内径は、好ましくは４００μｍ以下である。

限られた量のサンプルの測定感度を増加させるためには、長い光透過距離が好ましく、および、毛細管の内径は、透過距離が長いことを保証するために、好ましくは１００〜４００μｍである。

毛細管（１１）が光透過材料でできているとき、毛細管（１１）の側壁の厚さは、好ましくは１０μｍまでであり、より好ましくは５〜１０μｍである。毛細管（１１）の厚さが１０μｍを超える場合、光は、サンプル溶液を通過しないかもしれず、毛細管（１１）を通してこぼれ、吸光度感度の減少という結果になる。毛細管の厚さがより薄いと、上述の問題の機会はより小さいかもしれない。しかしながら、毛細管（１１）の厚さが５μｍ未満の場合、製造することが難しく、取り扱いの過程で簡単に損害を受けるかもしれない。特に、毛細管（１１）が石英またはガラスでできているとき、毛細管（１１）の側壁の厚さは、好ましくは１０μｍまでである。

その間、毛細管の長さが１ｃｍ未満である場合、光透過距離は短く、測定感度は、十分でないかもしれない。毛細管の長さが５ｃｍより長い場合、求められるサンプルの体積は、増加する。長さがより長いと、光吸収セルを通過する光のレベルを示唆する光伝導率は、大幅に減少する。それゆえ、毛細管（１１）の長さは、好ましくは１〜５ｃｍである。

毛細管が薄膜石英またはガラスでできているとき、光吸収セルは、薄膜毛細管の外壁を囲む光反射層（１２）を含有し得る。このとき、毛細管は、光反射層（１２）を覆う保護管（１４）を追加的に含み得る。

毛細管がプラスチックまたは金属でできているとき、毛細管は、毛細管の内側に配備される金属反射面を含み得る。このとき、毛細管は、毛細管の内側に配備され、ガラスまたはTeflonでできており、金属反射面を囲む保護膜を追加的に含み得る。

光反射層（１２）は、少なくとも５０％の光反射率を備える金属ででき得る。この種類の金属は、アルミニウム、銀、金、または白金によって例示される。例えば、光反射層は、化学メッキ（銀鏡反応）によって銀（Ａｇ）で毛細管の外面を被膜することにより形成され得る。または、毛細管の外面は、優れた光反射層（１２）を形成するために、スパッタリングによってアルミニウム、金、または白金で被膜される。

紫外範囲において吸光度を測定するとき、優れた光反射率を有するアルミニウムを使用することは、好ましい。光反射層（１２）は、毛細管に照射された光が進路をそれて、毛細管のガラス材料を通して毛細管の外に行こうとするときの光損失を防ぐ（図４を参照）。光反射層（１２）の厚さは、十分な反射率を提供し得、取り扱いにおいて簡単には損害を受けないレベルに決められる。

保護管（１４）は、光反射層（１２）を備えて形成される毛細管（１１）を物理的衝撃から保護し、毛細管（１１）を支持するために、光反射層（１２）の外面上に形成される。保護管（１４）は、金属またはプラスチックででき得る。保護管の内径は、好ましくは４５０〜５５０μｍであり、保護管の外径は、好ましくは８００〜１６００μｍである。

保護管の内径が４５０μｍ未満である場合、毛細管をそこに挿入することは、非常に難しい。外径は、限られないが、いかなるサイズの問題もなくサンプル管に挿入されるために、好ましくは１６００μｍまでで決められ、しかしそれに限られるわけではなく、および、１６００μｍよりも大きな外径を有する、より厚い保護管もまた、光吸収セルの耐久性を増加させるために使用され得る。上記保護管は、その内径が好ましくは１００〜４００μｍである金属管またはプラスチック管であり得る。

本発明の態様による少量サンプルのための高感度光吸収セル（１０）は、この後の調製方法に記載されるとおり、毛細管（１１）と保護管（１４）との間に形成されるエポキシ層（１３）を含有し得る。エポキシ層（１３）は、毛細管（１１）が保護管（１４）に挿入されるとき、保護管（１４）上に毛細管（１１）を固定するための接着剤としての役割を果たす。エポキシ層（１３）のための材料として黒色エポキシ接着剤を使用することは、光がエポキシ層に導かれることを防ぐために好ましい。

次に、本発明の態様による少量サンプルのための高感度光吸収セルの調製方法は、図２および図３を参照してこの後に記載される。以下において、毛細管（１１）、光反射層（１２）、エポキシ層（１３）、および保護管（１４）の内径、外径、厚さ、および長さの数は、上記と同じであり、それゆえそれらは、この後において繰り返されない。

図２は、本発明の態様による少量サンプルのための高感度光吸収セルの調製方法を図示する。

まず、中空の形状における毛細管（１１）が、調製される（図２（ａ））。

そして、光反射層（１２）は、毛細管（１１）の外面上に形成される（図２（ｂ））。例えば、光反射層は、銀鏡反応によって銀（Ａｇ）で毛細管の外面を被膜することによって形成され得る。

次に、光反射層で形成される毛細管は、保護管に挿入される（図２（ｃ））。

そして、毛細管および保護管は、エポキシを使用することによって接着される。本明細書におけるエポキシ接着剤は、商用の黒色エポキシ接着剤をよく混ぜて調製される。毛細管の一部は、保護管の外に突出され、適切な量のエポキシは、突出した領域に与えられる。そして突出した毛細管は、保護管に押し戻され、このときに、そこに与えられたエポキシ接着剤もまた、そこに押し戻される。

保護管の外側に残っているエポキシ接着剤は、固まる前に拭き取られる。この工程は、他の側で繰り返される。この工程において、端が閉じられた薄膜毛細管または長い薄膜毛細管は、好ましくは使用され、エポキシ接着剤が入ってくることを防ぐ。保護層における毛細管は、エポキシ接着剤が完全に乾くように、一日の間室温に留まる（図２（ｄ））。

図３は、本発明の他の態様による少量サンプルのための高感度光吸収セルの調製方法を図示する。

まず、保護管（１４）が調製される。本明細書における保護管（１４）は、ステンレス鋼管またはプラスチックでできた管であり得る（図３（ａ））。

そして、保護管の内面は、平滑になるように化学的または電気化学的にエッチングを施され、および光反射層（１２）は、処理された保護管の内面上に形成される。

本明細書における化学的エッチングは、従来のステンレス鋼エッチング方法によって行われる。保護管の内径が非常に小さいという事実を考慮すると、エッチング溶液は、内径内へ流れるように連続的に注がれる。

電気的エッチングのために、エッチングカソード電極は、保護管の内側に挿入される。このとき、適切な絶縁体は、カソード電極の中間に挿入され、そのためカソード電極は、アノードとしての金属管と電気的に短絡されない。

エッチングを施される表面の反射率が５０％以上となるように十分に高いとき、別の光反射層の形成は、省略される。反射率が十分高くない場合に備えて、反射層は、銀鏡反応を介して形成される。銀鏡反応のために、反応溶液は、保護管の内面において高速に流され得、および、残りの溶液は、窒素で吹き出され得る（図（ｂ））。銀鏡反応に加えて、アルミニウム真空蒸着が、使用され得る。

次に、上記で形成される光反射層を備える保護管の内面は、毛細管（１１）を形成するために、化学的に不活性の保護膜（例えば、不定形のTeflon）で被膜される。不定形Teflon被膜は、AF 601S2-100-6（DuPont）を使用してこの材料と一緒に提示されるコーティング膜形成方法によって、実行される（図３（ｃ））。

本発明の態様による少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイスは、図５〜図９を参照してこの後に記載される。

図５および図６に示されるとおり、光吸収セルは、光照射部から発せられる光が光吸収セルの一端を通して流れ、光吸収セルの縦方向を通過し、および光吸収セルの他の端に発せられるように、配列され得る。

光吸収セルがそのように配備されるとき、サンプルが光吸収セル（１０）に入れ込まれると、光吸収セル（１０）の他の端は、蒸留水、脱イオン水、または他のいずれの清潔な液体などの液体によって閉じられ、光を測定するための浸漬部によってサンプルの流れを止めると同時に、光吸収セル（１０）の他の端は、そこで水溶液に浸され、サンプルの蒸発による光路の不規則な変化を防止するという結果になる。それゆえ、本発明の方法によると、高感度吸光度測定は、微量のサンプルですぐに、かつ簡便に行われ得る。

光吸収セル載置ブロック（２０）は、上枠（１００）および下枠（２００）を含み、ならびに、上枠（１００）と下枠（２００）との間に配置されるスペーサ（３００）も追加的に含み得、該スペーサ（３００）は、光吸収セル（１０）の内側の圧力を減少させ、または増加させる流路、および、光吸収セル（１０）の一端に接続される取り付け表面を含有する。

上枠（１００）における光照射部（１１０）は、光ファイバを含有し得る。上枠（１００）は、光ファイバを保持する光ファイバコネクタ、および、光吸収セルの一端と光照射部との間に配備される透明な遮断プレート（１６０）を含む。透明な遮断プレート（１６０）は、サンプルを分離し、光を送出する役割を果たす。

下枠（２００）は、光吸収セル（１０）を固定する光吸収セル固定部（２２０）を含む。固定された光吸収セルの他の端は、照射された光が毛細管の内径において流れるために、光照射部（１１０）の底に接続される。

図に示されるとおり、本発明の態様による少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイスは、光吸収セル載置ブロック（２０）、垂直転送部（３０）、および測光部（４１０）を装備する水平転送部（４００）を含み得る。光吸収セル載置ブロック（２０）は、上枠（１００）および下枠（２００）を含有し得る。

上枠（１００）および下枠（２００）は、プラスチック材料で形成され得る。例えば、ポリカーボネートなどの優れた強度および加工性を有するプラスチック材料が、使用され得る。上枠（１００）および下枠（２００）は、別に調製され、そしてその間にスペーサ（３００）を介在して接続される。このとき、上枠（１００）および下枠（２００）は、締付けボルトによって互いに堅く結び付けられ得る。光吸収セル載置ブロック（２０）は、上枠（１００）を下枠（２００）に接続することによって形成される。

本発明の態様による少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイスは、光吸収セルの他の端が光を測定するための浸漬部に含有されるサンプルに浸されるように、光吸収セルの位置を垂直に調整するための毛細管垂直転送部（４０）を含有し得る。毛細管垂直転送部（４０）は、光吸収セル載置ブロック（２０）に接続され得る。特に、毛細管垂直転送部（４０）は、上枠（１００）または下枠（２００）上に配備され得るが、それに限られない。毛細管垂直転送部（４０）は、光吸収セル（１０）の他の端の位置を制御し、それによって光吸収セル（１０）の他の端は、所望の深さにおいて受光ブロック（３０）の光を測定するための浸漬部（４４０）に浸され得る。

図８は、本発明の態様による少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイスの、スペーサを図示する横断面図である。

図８に示されるとおり、スペーサ（３００）は、上枠（１００）と下枠（２００）との間の所望の流路を形成する役目を果たす。スペーサ（３００）は、光吸収セルの一端に接続される取り付け表面、および、光吸収セルの内側の減圧または加圧のための流路を含み得る。サンプルおよび洗浄液は、減圧または加圧のための流路によって、光吸収セルに出入りし得る。スペーサの流路は、流路の内側を加圧し、または減圧するように機能する圧力制御部に接続され得る。

レーザーカッターが使用されるとき、様々なタイプの流路スペーサが、精密な形状において構築され得る。スペーサ（３００）は、プラスチックシート、シリコーンゴムプレート、または接着剤テープであり得る。上枠（１００）および下枠（２００）は、ボルトで堅く合わせられ得、および液体が漏れることを防ぐように挿入する。

管（１２１）は、流路から上枠（１００）または下枠（２００）に接続され、そして圧力制御部（１２０）に伸び、所望の速さおよび方向でサンプルを光吸収セル（１０）に、および流路（Ａ）に動かす。このとき、コネクタは、光吸収セルから水平にいくらかの距離を備えて管（１２１）を固定するために、含まれ得る。圧力制御部（１２０）は、真空ポンプまたは圧力ポンプであり得る。

上枠（１００）において、光照射部（１１０）、圧力制御部（１２０）、第１サンプルセンサ部（１３０）、および第２サンプルセンサ部（１４０）が、形成され得る。

光照射部（１１０）は、吸光度の測定のために光を光吸収セル（１０）に照射するために、光吸収セル（１０）の上側上に形成される。光照射部（１１０）は、例えば、光ファイバケーブルで形成され得る。光照射部（１１０）は、光照射部（１１０）が光吸収セル（１０）と重なる位置で形成される。そうするために、光照射部載置部（１１１）は、光照射部に対応する形状において上枠（１００）上に形成され得る。それゆえ、光照射部（１１０）から照射される光は、光吸収セル（１０）の上へ直接照射され得る。

スペーサ（３００）の上部は、上枠（１００）であり、光吸収セルの一端と光照射部との間に配列される。透明な遮断プレート（１６０）は、光吸収セルを通して流入するサンプルと光照射部との間の直接の接触を防ぐために、そこに形成され得る。例えば、透明な遮断プレート（１６０）は、薄い石英プレートであり得る。透明な遮断プレート（１６０）は、サンプルを分離し、光を送出する役割を果たす。

圧力制御部（１２０）は、スペーサ（３００）に形成される流路（Ａ）を減圧し、または加圧することによって、サンプルが、流路（Ａ）に接続された光吸収セル（１０）を通して動くことを可能にする。すなわち、スペーサ（３００）に形成される流路（Ａ）の減圧によって、吸光度の測定のためにサンプル収容部（４２０）に入れ込まれるサンプルは、流路（Ａ）に接続された光吸収セル（１０）に流れ得る。

流路（Ａ）の加圧によって、サンプルは、光吸収セル（１０）から放出され、および、サンプル収容部（４２０）に収集され、またはさらに洗浄液収容部（４３０）を介して廃液貯蔵タンク中へ放出される。圧力制御部（１２０）において、流路（Ａ）に接続される管（１２１）が形成され得、および、真空ポンプまたは圧力ポンプ（１２２）は、流路（Ａ）の圧力を制御するために管（１２１）の端に取り付けられ得る。

第１サンプルセンサ部（１３０）は、サンプルが流路（Ａ）を通して流れているかどうかを検知する。第１サンプルセンサ部（１３０）は、ピン型の伝導率測定センサであり得る。非常に低い伝導率を備える脱塩水で満たされた流路がサンプルを受け入れるとき、伝導率センサは、伝導率における大きな変化を感知し、ストップバルブをアクティベートするためにそれをバルブ動作部に送る。ピン型の伝導率センサの構造および動作原理の記載は、以下の参考文献において与えられ、本明細書において適用可能である（S-R Park and H Swerdlow, A Miniature Electrolytic Conductivity Probe with a Wide Dynamic Range, Electro analysis 2007, 19, 2294-2300.）。

第１サンプルセンサ部（１３０）は、圧力制御部（１２０）の動作によるサンプルの動きを検知する。すなわち、吸収測定の早い段階において、圧力制御部は、流路を減圧し、そのため、サンプルが光吸収セル（１０）を満たし、そして流路を通して流れるとき、ストップバルブは、サンプルがそれ以上吸収されないようにするために、閉じるようにアクティベートされる。ストップバルブは、流路を十分に速く閉じるために高速電気バルブであり、および、できる限り光吸収セルの近くに配置され、それによってバルブは、バルブが閉じられた後の加圧によるサンプルの吸収を最小化する。この方法は、サンプルの廃棄を防ぐことにおいてもまた効率的である。

圧力制御部（１２０）は、ストップバルブが大きな駆動圧力の下で流体の微量の流れを正確に制御するようにストップバルブを制御するために、高速デジタル断続信号を提供する回路を追加的に含み得る。回路は、特に限られず、高速断続信号を生成するためのデジタル回路であり得る。

第２サンプルセンサ部（１４０）は、流路（Ａ）を通して動くサンプルの特徴を検知し、または測定するための、少なくとも１つのセンサで構成される。説明の簡便のために、１つのセンサ部だけが図面に示される。様々なタイプの測定センサは、上枠上に接触するように、または接触しないように提供され得、光照射部（１１０）による吸光度の測定の後に、サンプルを使用する他の項目の測定を可能にする。

下枠（２００）において、光吸収セル固定部（２２０）、および、光吸収セル固定部（２２０）が挿入される挿入孔（２１０）が、形成される。挿入孔（２１０）の上部は、流路（Ａ）に接続される。光吸収セル固定部（２２０）は、光吸収セル（１０）に接続される接続トンネルを含有し、その上部は、挿入孔（２１０）の上部と合致する。その間に、光吸収セル固定部（２２０）の下部は、使用する者によって手動で光吸収セル固定部（２２０）を下枠（２００）に固定するための固定ツールを有し得る。

図５は、本発明の態様による少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイスを図示する横断面図である。図７は、本発明の態様による少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイスの一部を図示する横断面図である。

図５および図７に示されるとおり、受光ブロック（３０）は、光照射部（１１０）によって照射され、光吸収セル（１０）を通過した光を受け入れるために、下枠（２００）の下部上に装備され得る。受光ブロック（３０）は、中間に光測定のための浸漬部の底を共有する、光吸収セルの他の端に垂直に配列された測光部（４１０）を含み得る。加えて、測光部は、光測定のための浸漬部の底の下に配備された単色フィルタを含み得る。測光部（４１０）は、光検知器の光受入面、または、光検知器に接続された光ファイバケーブルの光受入面であり得る。

圧力を減少させる圧力制御部（１２０）のアクションによって、サンプルは、光吸収セル（１０）に吸収され、測光が続く。測光の過程で、端部におけるサンプルは、排出経路の変化を引き起こすように超えて流れ得、または蒸発し、それに応じて導光効率は、変化し得る。上記の問題を防ぐために、光吸収セル（１０）の他の端は、受光ブロック（３０）において好ましくは約１ｍｍ浸され、そのために光測定のための浸漬部（４４０）が、追加的に含まれ得る。

光測定のための浸漬部（４４０）は、測光の間、浸された光吸収セル（１０）の他の端を蒸留水でブロックすることによって、サンプルの流れを防ぎ、同時に、水−空気界面で偶然に起こり得る光路の不規則な変化を防ぐ。光測定のための浸漬部（４４０）は、皿のような薄い石英プレートの形状において調製され得、および、測光部（４１０）のちょうど上に別に置かれ得る。

光測定のための浸漬部（４４０）は、水溶液を検知するためのセンサおよび配管（示されない）も含み得、それは、吸収測定中に完全に乾かないように、水溶液が自動的に補充され得ることを意味する。供給および排水配管を装備した光吸収セル浸漬部（４４０）は、光を測定するためだけではなく、洗浄液収容部（４３０）の洗浄タンクの代わりに光吸収セル（１０）の内側および外側を洗うためにも、使用され得る。

図９は、本発明の態様による少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイスの、水平転送部を図示する横断面図である。

水平転送部（４００）は、図９を参照してこの後に記載される。光吸収セル載置ブロック（２０）の底は、水平転送部（４００）を含み得る。水平転送部（４００）は、測光部（４１０）、サンプル収容部（４２０；４２１、４２２）、および洗浄液収容部（４３０）を含有し得る。測光部（４１０）は、上記と同じであるため、その詳細な記載は、省略されるだろう。サンプル収容部（４２０；４２１、４２２）は、吸光度の測定のために使用される。

光吸収セル（１０）中へ導入されるサンプルは、プラスチック容器に収容され得る。２つのサンプル収容部が図面に図示されるが、本発明は、それに限られず、１以上のサンプル収容部が、形成されてもよい。洗浄液収容部（４３０）は、光吸収セルの内側および外側を洗浄するための洗浄液を含有する。本明細書における洗浄液は、蒸留水などであり得る。

本明細書において前に説明されたとおり、水平転送部は、直進または回転方向において水平に動き、そのため、光吸収セルの他の端は、サンプル収容部、洗浄液収容部または測光部に配置され得る。そして、サンプルの吸収および放出、洗浄、ならびに吸光度の測定は、成し遂げられ得る。

水平転送部（４００）は、回転軸の周りを回転すること、または、直線の動きを行うことによって、必要な動作を行い得る。すなわち、吸光度の測定のために、水平転送部（４００）は、光吸収セル（１０）の下で回転する。サンプル吸引のために、サンプル収容部（４２０；４２１、４２２）は、光吸収セル（１０）の下に配置されるように回転する。

洗浄のために、洗浄液収容部（４３０）は、光吸収セル（１０）の下に配置されるように回転する。このとき、水平転送部（４００）は、上方または下方に光吸収セル載置ブロック（２０）の位置を規制し、それは、水平転送部の回転の邪魔をしないようにするためと同時に、サンプル溶液または浸漬タンク溶液において適切な深さに浸すように光吸収セルの他の端の高さを制御するために、光吸収セル（１０）の場所を垂直に制御することを示唆する。

水平転送部（４００）は、図面において円で図示されるが、本発明は、それに限られず、矩形などの形態において実現されてもよい。このとき、測光部（４１０）、サンプル収容部（４２０；４２１、４２２）、および洗浄液収容部（４３０）は、好ましくは直線において配列され、および、水平転送部（４００）は、直線の動きをすることによって必要な動作を行い得る。

本発明の態様による少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイスは、光吸収セルの他の端から少し離れて配備され、１〜５ｍｍの間隔で配列される電極を含む伝導率レベル測定センサ部を含み得る。これは、光吸収セルにおけるサンプルの量が適当かどうかを決定するために使用され得る。

次に、本発明の態様による少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイスの動作手順が、記載される。

１．吸光度の測定
吸光度を測定するために、光吸収セル（１０）の他の端は、測定のターゲットであるサンプル収容部（４２０；４２１、４２２）に含有されたサンプルに浸される。本明細書におけるサンプルは、溶液などの液体であり得る。この状態において、圧力制御部（１２０）が流路（Ａ）を減圧するとき、サンプル収容部に含有されたサンプルは、圧力差によって光吸収セル（１０）を通して吸収される。吸収されたサンプルは、光吸収セル（１０）を通して、および光吸収セル（１０）の一端に接続された流路（Ａ）を通して動く。サンプルの流入が第１サンプルセンサ部（１３０）によって検知されるとき、ストップバルブは、不必要なサンプルがさらに吸収されることを防ぐように動作する。

サンプルが光吸収セル（１０）中へ導入されるとき、水平転送部（４００）は、測光部（４１０）が光吸収セルの他の端の下に配置されるように回転する。このとき、垂直転送部（４０）は、水平転送部（４００）の回転を平滑にするために、光吸収セル載置ブロック（２０）を上に動かす。

光吸収セル載置ブロック（２０）は、垂直転送部（４０）によって垂直に下げられる一方、光吸収セル（１０）の他の端は、受光ブロック（３０）の測光部（４１０）と垂直に整列される。このとき、光吸収セル（１０）の他の端がターゲット領域に配置され、場所が場所センサによって検知されるとき、垂直転送部（４０）は、作動を停止する。

光照射部（１１０）によって光吸収セル（１０）に照射される光は、光吸収セル（１０）を縦に通過し、内側に入れ込まれたサンプルによって部分的に吸収され、そして、受光ブロック（３０）の測光部（４１０）によって最終的に検知される。光吸収セル（１０）におけるサンプルの吸光度は、測定される光量をＢｅｅｒ方程式に適用することによって計算される。

２．光吸収セルの洗浄
サンプルの吸光度の測定が完了すると、光吸収セルは、他のサンプルの吸光度の将来の測定に向けた保存／維持のために、洗浄される。

まず、光吸収セル載置ブロック（２０）が垂直転送部（４０）によって完全に上げられた後、水平転送部（４００）は、洗浄液収容部（４３０）が光吸収セル（１０）の下に配置されるように回転する。光吸収セル載置ブロック（２０）は、光吸収セル（１０）が洗浄液収容部（４３０）における洗浄液につかるように、垂直転送部（４０）によって降下する。

この状態において、圧力制御部（１２０）が流路（Ａ）を減圧するとき、洗浄液収容部における洗浄液は、圧力差によって光吸収セル（１０）を通して吸収される。吸収された洗浄液は、光吸収セル（１０）を通して、および光吸収セルの一端に接続された流路（Ａ）を通して動き、光吸収セルおよび流路の内側を洗浄する。圧力制御部（１２０）が流路（Ａ）を加圧するとき、洗浄液は、逆に流れる。そうして、光吸収セルおよび流路の内側は、圧力制御部（１２０）による流路の減圧および加圧を繰り返すことによって洗浄される。

洗浄が完了すると、圧力制御部（１２０）は、洗浄液が洗浄液収容部（４３０）に戻って放出されるまで、流路（Ａ）を加圧する。洗浄液は、別の圧力デバイスによって必要とされる場合、貯蔵タンクから洗浄タンクへ転送され、および洗浄廃液は、別の減圧デバイスによって廃液タンクに転送され得る。

次に、本発明の態様による少量サンプルのための高感度光吸収セルの吸光度は、図１０および図１１を参照して記載される。図１０および図１１は、本発明の態様による少量サンプルのための高感度光吸収セルと、１ｃｍの光路（光透過距離）および１０００μｌのサンプルの体積を備える標準光吸収セルとの間の吸光度の比較を図示するグラフである。

吸光度（サンプル）の測定のための試剤として、赤色アルカリ性フェノールフタレイン溶液が、使用された。フェノールフタレイン溶液は、異なる濃度で調製され、光吸収セルに挿入されて、可視光域における光吸収の度合を示唆するスペクトラムの観察が続いた。この実験において使用される測定溶液はまた、標準光吸収セルに適用された（光路長：１ｃｍ、サンプル体積：１０００μｌ）。

図１０および図１１における円形の点線によって示唆される域を参照すると、本発明の態様による少量サンプルのための高感度光吸収セルは、標準光吸収セルと異なり、微量の、低濃度フェノールフタレイン溶液のためであっても、優れた感度を備えた安定した吸収曲線を提供するということが見られ得る。すなわち、数百μｌのサンプルが、標準光吸収セルのために使用された一方、数μｌのサンプルが、本発明の光吸収セルのために使用された。本発明の光吸収セルが使用されたとき、吸光度は、少しのサンプルでさえも、より良い感度（感度において約４倍の改良）で測定され得た。

各図面に示される印は、以下のとおりである。
１０：光吸収セル
２０：光吸収セル載置ブロック
３０：受光ブロック
４０：垂直転送部
１００：上枠
２００：下枠
３００：スペーサ
４００：水平転送部

当業者は、前述の記載において開示された概念および具体的な態様が、本発明と同じ目的を実行するために他の態様を修正し、または設計するための基礎として容易に利用されてもよいことを、よく理解するだろう。当業者はまた、かかる同等の態様が、添付の請求項において明らかにされる本発明の精神と範囲から出発しないことをよく理解するだろう。

Claims (18)

1. 少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイスであって、以下：
   両方に開放端を備えた中空毛細管を含む、光吸収セル；
   光吸収セルの一端上に取り付けられる光吸収セル載置ブロックであって、光吸収セルの上部に配置され、光吸収セルの一端に光を照射する光照射部を含む、前記光吸収セル載置ブロック；および
   サンプルに光吸収セルの他の端を浸し、光吸収セルの一端から他の端へ放出される光を検知して光を測定するための浸漬部を含む、受光ブロック
   を含む、前記測定デバイス。
2. 光照射部によって照射された光が、光吸収セルの一端において吸収され、光吸収セルを通して縦に流れ、そして、光吸収セルの他の端から放出される、請求項１に記載の少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイス。
3. 光吸収セル載置ブロックが、上枠および下枠を含み、および、上枠と下枠との間に配置されるスペーサを追加的に含み、該スペーサは、光吸収セルの内側の圧力を減少させ、または増加させる流路、および、光吸収セルの一端に接続される取り付け表面を含む、請求項１に記載の少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイス。
4. 毛細管の内径が、１００〜４００μｍであり、毛細管の長さが、１〜５ｃｍである、請求項１に記載の少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイス。
5. 毛細管が、石英、ガラス、プラスチック、および金属からなる群から選択される少なくとも１つの材料でできている、請求項１に記載の少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイス。
6. 毛細管が石英またはガラスでできているとき、毛細管の側壁の厚さが１０μｍまでである、請求項５に記載の少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイス。
7. 光吸収セルが、毛細管を囲む光反射層、および光反射層を囲む保護管を追加的に含む、請求項６に記載の少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイス。
8. 毛細管がプラスチックまたは金属で形成されるとき、毛細管が、毛細管に配備される金属反射面、および、ガラスまたはTeflonでできており、毛細管の内側に配置され、金属反射面を包む保護膜を追加的に含む、請求項５に記載の少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイス。
9. 光照射部が、光を照射する光ファイバを含み、上枠が、光ファイバ、および、光吸収セルの一端と光照射部との間に配備される透明な遮断プレートを固定する光ファイバコネクタを追加的に含み、ならびに、下枠が、光吸収セルを固定する光吸収セル固定部を追加的に含む、請求項３に記載の少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイス。
10. スペーサの流路が、加圧または減圧によって光吸収セルへのサンプルおよび洗浄液の出入りを可能にする、請求項３に記載の少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイス。
11. 流路の内側の圧力を増加させ、または減少させるためにスペーサの流路に接続される圧力制御部が追加的に含まれる、請求項３に記載の少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイス。
12. 圧力制御部が、高速断続信号を生成するためのデジタル回路を含む、請求項１１に記載の少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイス。
13. 毛細管垂直転送部が、光吸収セルの位置を垂直に調整することによって、光吸収セルの他の端を、光を測定するための浸漬部に入れ込まれたサンプルに浸すために、追加的に含まれる、請求項１に記載の少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイス。
14. サンプルが入れ込まれ、および光吸収セル載置ブロックの底に配置されるサンプル収容部、洗浄液収容部、測光部、ならびに、サンプル収容部、洗浄液収容部、および測光部を水平に動かすための水平転送部が追加的に含まれ、水平転送部は、直線方向または回転方向に動かされる、請求項１に記載の少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイス。
15. 光吸収セルの他の端から少し離れて配備され、１〜５ｍｍの間隔で配列される電極を含む伝導率レベル測定センサ部が追加的に含まれる、請求項１に記載の少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイス。
16. 光を測定するための浸漬部の底が石英でできており、光吸収セルの他の端の場所を検知するための位置調整部が、光を測定するための浸漬部の底に追加的に配列される、請求項１に記載の少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイス。
17. 受光ブロックが、光を測定するための浸漬部の底とともに光吸収セルの他の端に垂直な位置に配備される測光部を含み、測光部は、光を測定するための浸漬部の底に配備される単色フィルタを含む、請求項１に記載の少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイス。
18. 水平転送部が、洗浄液収容部を含み、サンプルの吸収および放出、洗浄、ならびに吸光度の測定は、水平転送部を直線方向または回転方向に動かすことにより、サンプル収容部および洗浄液収容部を動かすことによって成し遂げられる、請求項１４に記載の少量サンプルのための高感度光吸収セルを含む測定デバイス。