JPH0215814B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は被検出物質の光吸収による発熱を利用
した液体クロマトグラフの検出装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

液体クロマトグラフの光学的検出法として、従
来、示差屈折法、吸光法、蛍光法等が種々提唱さ
れ、実用化されている。

第１図は吸光法による従来の代表的な検出装置
の概略構成図である。この装置は、光源１から発
せられた光をフイルタ２を介して、その特定波長
成分のみを取出し、これをビームスプリツタ３を
介して２分する。そして一方の光を被検液を収容
したセル４を透過させ、また他方の光を上記セル
４と同じ光路長を持ち、且つ上記被検液と同じ溶
媒を収容したセル５を透過させる。そして、これ
らのセル４，５をそれぞれ透過した光の強度を光
検出器６，７にて検出して、前記セル４に収容さ
れた被検液の濃度を検出するものである。尚、図
中８ａ，８ｂ〜８ｅは光学レンズであり、９は反
射ミラーである。

しかして今、このように構成された装置によれ
ば、光検出器７で求められるセル５を介した光の
強度をI₀、光検出器６で求められるセル４を介し
た光の強度をＩとし、その定数をａとしたとき、
前記セル５に収容された被検液の濃度ｃは ｃ＝ａ×log_e（I₀／Ｉ） として求めることが可能となる。

ところで、上記装置にあつて高感度な検出を可
能ならしめる為には、光検出器６，７が、前記セ
ル４，５の透過光の僅かな変化も高感度に検出す
ることが必要である。また装置としては、上記吸
光度（log_eI₀／１）を10^-5〜10^-4程度で検出可能
なことが要求されるが、従来、このような光学測
定系を既存の光検出器６，７を用いて実現するこ
とが非常に困難であつた。

これに対して、高感度な測定を可能とするもの
に、前記蛍光法がある。ところが、生体中の化学
成分の分析を行う場合等ではその測定対象とする
物質の無蛍光性のものが多く含まれており、これ
りの物質を検出可能ならしめるには煩雑な化学的
前処理を必要とした。これ故、その汎用性に欠け
ていた。

このような不具合に鑑み、最近では、例えば特
開昭57−64145号等に紹介されるように、前記無
蛍光物質が光を吸収して発する熱を利用し、上記
光を周期的に断続させたときの熱の繰返し発生を
音波として取出してその検出を行う光音響法が開
発されている。然り乍ら、これによつて得られる
音波の信号波形は一般にマイクロボルトオーダの
微小信号である。この為、Ｓ／Ｎの良い測定がで
きなかつた。また、この種の測定における検出対
象の殆んどの有機物質は可視領域において光吸収
性を持たない。この為、汎用性良く、Ｓ／Ｎの高
い測定を行う為には、その光源として大出力の紫
外レーザ装置等が必要となり、実用性の点で問題
があつた。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、検出対象物質に
対する汎用性が高く、しかも高感度に、且つ容易
にその検出を可能とする実用性の高い液体クロマ
トグラフの検出装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は溶離液に光を照射して上記被溶離液に
含まれる被検出物質に光吸収による発熱を生じさ
せると共に、この熱を伝熱性の薄膜を介して前記
被溶離液と分離して設けられた液体媒質に伝達
し、これによつて液体媒質の屈折率分布の変化を
生じせしめるようにしたものである。そして、こ
の液体媒質を透過する光の前記屈折率分布の変化
による光路変化を利用して、前記溶離液中に含ま
れる被検物質の検出を行わしめるようにしたもの
である。

〔発明の効果〕 かくして本発明によれば、被検出物質の光吸収
による発熱によつて、薄膜を介して設けられた液
体媒質の屈折率分布の変化を生じせしめ、該液体
媒質を透過する光の上記屈折率分布の変化による
光路変化から前記被検出物質を検出するので、極
めて簡単に、且つ高精度な検出を行うことが可能
となる。即ち、被検出物質を、液体媒質の屈折率
分布を変化による透過光の光路変化として捕える
ので、例えば光検出器と透過光との光軸変位等と
して、高感度な検出が可能となる。しかも、上記
の如く、透過光の光路変化から被検出物質を検出
するので、前記光音響法等に比して、そのＳ／Ｎ
を十分高くすることができ、また装置構成の簡易
化を図ることができる等の実用上多大なる効果が
奏せられる。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明の一実施例につき
説明する。

第２図は本発明装置の基本構成を示す図であ
る。図中１１は、内部に被検出物質を含む溶離液
を通流する溶離液流路であり、１２は内部に液体
媒質を通流（収容）する液体媒質流路（溶体媒質
収容部）である。これらの流路１１，１２は、伝
熱性の薄膜、例えば貫金属薄膜からなる隔膜１３
を挟んで相互に隔離されて設けられ、流路１１，
１２間で熱の伝達が行われるようになつている。

しかして前記流路１１に通流される溶離液に
は、第１の光１４が照射されるようになつてお
り、また流路１２に通電される液体媒質には、第
２の光１５が透過されるようになつている。この
第２の光１５はビーム光からなり、前記液体媒質
の屈折率分布が安定なとき、つまり屈折率分布差
が生じていないときには前記隔膜１３と平行に液
体媒質中を透過する如く、その光学系が定められ
ている。そして、この第２の光１５は、上記屈折
率分布が安定なときの光軸上に設けられた光検出
器１６により受光検知されるようになつている。
尚、前記液路１２を形成するセルの第２の光１５
に対する入射図および出射面は、上記安定時の光
軸に対して例えばそれぞれ直角となる如く定めら
れている。

しかして今、流路１１を通流する溶離液に第１
の光１４を照射すると、上記溶離液に含まれる被
検出物質が光を吸収して発熱する。この熱は、前
記隔膜１３を介して流路１２中の液体媒質に伝達
する。この結果、液体媒質が温められ、過渡的に
前記隔膜１３に近い方の液体媒質の温度が隔膜１
３から遠い方の液体媒質の温度より高くなり、そ
の後その温度が全体に亘つて一様化する。この液
体媒質の温度変化によつて、その屈折率の分布は
第３図に示す如く変化を呈する。即ち、或る一様
な屈折率分布ａを示していた液体媒質は、過渡的
に隔膜１３に近い程温度が高くなり、従つてその
屈折率分布は同図中ｂに示すように隔膜１３に近
い程屈折率ｎが小さくなるような変化を示す。そ
の後、温度の一様化によつて、その屈折率分布も
同図中ｃに示すように変化し、一様化する。尚、
このとき、供給された熱による温度変化によつ
て、その屈折率は初期状態より低くなることが普
通である。

このような屈折率分布の変化を呈する液体媒質
中を透過する前記第２の光１５は、前記第３図中
ｂに示す液体媒質の屈折率分布の際、その屈折率
差によつて第２図中１５ａに示すように屈折率に
高い側に曲げられる。この結果、第４図に示すよ
うに光検出器１５に対して第２の光１４の到達位
置にずれが生じ、経時的には第５図に示すように
光検出器１６による第２の光１５の受光強度が変
化することになる。従つて、光検出器１６の検出
信号をモニタすれば、第５図に示すように被検出
物質に対するクロマトグラフが得られることにな
る。

また、前記液体媒質の屈折率分布の変化は、前
記溶離液に含まれる被検出物質が多く、この被検
出物質の光吸収による発熱量が多い程大きくなつ
て、屈折率分布の勾配が大きくなる。そして、こ
の屈折率分布の勾配に依存して、前記光検出器１
６に到達する第２の光１５の光軸のずれが大きく
なる。従つて、この光軸のずれによる光検出器１
６での受光量変化は、前記被検出物質の発熱量の
大小に対応したものとなる。

またこの発熱量は、被検出物質に吸収された光
エネルギー量に比例し、 （発熱量）（定数）×I₀×（吸光度） として表わすことができる。従つて、前記第１の
光１４の光量を大きくするだけで、その発熱量を
大きくし、これによつて第２の光１５の曲がり量
を大きくすることができるので、簡易にして高感
度な検出が可能となる。そして、前記被検出物質
の吸光度と光検出器１６によつて検出される光強
度Ｐとの間には第６図に示す如き関係が得られ、
例えば光強度の測定フルレンジを、その吸光度に
して０〜10^-4、或いは０〜10^-5とすることによ
り、光の微弱吸収による極低濃度の被検出物質に
対する高感度な検出が可能となる。また前述した
ように第１の光１４の強度を高めなくても、流路
１２と光検出器１６との距離を長く設定すること
により、屈折率分布の勾配による光軸のずれ量を
大きくすることができるので、これによつても検
出感度の向上を図ることが可能となる。

また本装置では、光検出器１６と第２の光１５
の光軸のずれを利用して上述した検出を行うの
で、そのＳ／Ｎを十分に高くすることができ、そ
の実用的利点は絶大である。

次に本発明装置の具体例について説明する。第
７図はその概略構成を示すもので、２１は溶離液
流路１１を為すセル、２２は液体媒質流路１２を
為すセルである。これらのセル２１，２２間は、
白金薄膜からなる熱伝導性の良い隔膜１３を介し
て隔離されている。また２３は、上記セル２１，
２２を第８図に示す如く包囲し、内部に恒温度を
循環させる恒温セルである。

しかして、液体クロマトグラフのカラムを通過
して供給される溶離液は、セル２１の導入口２１
ａよりセル２１内に導びかれ、排出口２１ｂより
排出される。またセル２２の導入口２２ａ、排出
口２２ｂ間には環流装置２４が設けられ、これに
よつて前記セル２２内に液体媒質が環流されるよ
うになつている。また前記恒温セル２３に充填さ
れた恒温液は、恒温装置２５により循環され、前
記セル２１，２２内の温度を或る一定条件下に保
つように作用している。

一方、上記セル２１内を通流する溶離液に照射
される第１の光１４は、重水素ランプ２６を光源
とし、スリツト２７、レンズ２８を介して平行化
されたのちフイルタ２９を介して単色光化され、
更にスリツト３０、レンズ３１を介して絞り込ま
れたのち前記セル２１内に導入されるようになつ
ている。このようにしてセル２１内に導入される
第１の光１４によつて、前記溶離液中に含まれる
被検出物質の光吸収による発熱が生起される。

また第２の光１５は、He−Neレーザ装置３２
を光源とするレーザビーム光として発生される。
このレーザビーム光は、チヨツパ駆動装置３３に
よつて回転駆動されるスリツト円板３４によつて
一定周期で断続され、パルスレーザ・ビーム光と
して、ミラー３５，３６を介して前記セル２２に
導入される。セル２２は、前記隔膜１３に直角
で、相互に平行に対向するように、例えば石映板
からなる入射面２２_x、出射面２２_yを備えてお
り、前記第２の光１５（パルスレーザビーム光）
は、上記入射面２２_xに対して直角に入射される
ようになつている。そして、前記セル２２内の液
体媒質が屈折率分布の勾配を有さないとき、前記
第２の光１５は該液体媒質内をそのまま直進し
て、前記出射面２２_yから直角に射出するように
なつている。

この出射面２２_yに対向する位置には、２枚の
ミラー３７，３８が平行に設けられており、前記
出射面２２_yより出射した第２の光１５は、上記
ミラー３７，３８間を反射し乍ら、フオトダイオ
ードからなる光検出器３９に導びかれるようにな
つている。このミラー３７，３８は、前記セル２
２から光検出器３９までの光路長を実質的に長く
設定し、且つこれらの配置関係をコンパクトにま
とめる機能を呈するものでる。そして、上記光検
出器３９で受光され、光電変換されて出力される
受光信号は、ロツクインアンプ４０にて前記チヨ
ツパ駆動装置３３に同期して増幅されたのちモニ
タ４１に供給され、適宜記録されるようになつて
いる。

このように構成された装置によれば、液体媒質
の屈折率分布の変化によつて第２の光１５の液体
媒質を透過する光路の曲がりが生じるので、光検
出器３９と、そこに到達する光の光軸ずれによつ
て前述したように、そのクロマトグラフの検出を
行うことが可能となる。また上述した構成によれ
ば、第２の光１５がセル２２の入射面２２_xに対
して直角に入射し、且つ定常時（屈折率分布の勾
配が零のとき）に出射面２２_yから直角に出射す
るので、液体媒質の屈折率の相対的な変化に拘ら
ず、その光路を安定なものとすることができる。
この結果、クロマトグラフのベースラインの安定
化を図ることが可能となる。また前記隔膜１３と
して白金からなる貫金属薄膜を用いているので、
その良好な熱伝導性を確保すると共に、耐腐食性
を十分高くすることができる。従つて、各種被検
出物質に対する汎用性を十分高くすることが可能
となる。

更には前記第２の光１５をチヨツパし、そのチ
ヨツパと同一周波数成分で、第２の光１５の変調
位相と一定のずれを持つ成分のみを検出している
ので、その検出Ｓ／Ｎを十分に高くすることがで
きる等の効果が奏せられる。更にはセル２１，２
２を恒温化しているので、上述した光学系の若干
の誤差に対しても、クロマトグラフのベースライ
ンを安定に保ち得る等の効果が奏せられる。

このように本装置によれば液体クロマトグラフ
を高感度に、且つ信頼性良く検出することがで
き、またコンパクトに装置を組立てることができ
るので、実用上多大な効果が奏せられる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。例えば光検出器３９としてフオトダイオー
ドアレイを用い、そのフオトダイオードの受光量
をそれぞれモニタしたり、またその光ビームの位
置そのものを検出したりするようにしても良い。
また、第２の光を一般的なタングステンランプや
水銀ランプ等で得、これをビーム化して用いるこ
とも可能である。その他、本発明はその要旨を逸
脱しない範囲で種々変形して実施することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の概略構成図、第２図は本発
明の一実施例装置の基本構成図、第３図乃至第６
図は実施例装置の作用を説明する為の図、第７図
および第８図は実施例装置の具体的構成例を示す
図である。 １１……溶離液流路、１２……液体媒体流路、
１３……隔膜、１４……第１の光、１５……第２
の光、１６……光検出器、２１，２２，２３……
セル、３２……He−Neレーザ装置、３９……光
検出器、４０……ロツクインアンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 伝熱性の薄膜を介して相互に隔てて設けられ
   た溶離液流路および液体媒質収容部と、上記溶離
   液流路に通流される溶離液に第１の光を照射して
   該溶離液に含まれる被検出物質の光吸収による発
   熱を生起させる手段と、この被検出物質の発熱の
   前記薄膜を介した伝達により前記液体媒質収容部
   に収容された液体媒質に生じた屈折率分布の変化
   を該液体媒質に第２の光を透過させて検出する手
   段とを具備したことを特徴とする液体クロマトグ
   ラフの検出装置。 ２ 伝熱性の薄膜は、貴金属膜からなるものであ
   る特許請求の範囲第１項記載の液体クロマトグラ
   フの検出装置。 ３ 第２の光はレーザビーム光である特許請求の
   範囲第１項記載の液体クロマトグラフの検出装
   置。 ４ 液体媒質収容部は、第２の光の入射面と出射
   面を平行に対向させて設け、液体媒質が屈折率分
   布差を生じていないときには、上記第２の光を上
   記入射面および出射面に対してそれぞれ直角に入
   出力するものである特許請求の範囲第１項記載の
   液体クロマトグラフの検出装置。