JPH0242337A - 分光光度計用の検出器セルアセンブリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、分光光度計用の検出器、評言すれば液体クロ
マトグラフィーのために使用される可変波長放射線を利
用する貫流タイプの分光光度計用検出器に関する。

従来の技術 液体クロマトグラフィー（Ｌ　Ｃ）用の分光光度計の主
なタイプにおいては、試料内の定、量的存在を検出すべ
き物質を、適当な担体溶剤に溶解し、ＬＣカラム内で分
離し、かつ配向された紫外線又は可視光線が透過する端
部窓を有する検出器セルを貫流させる。セルから射出し
た放射線は光検出器に当り、該光検出器の出力は、セル
を質流する液体によって吸収された放射線の量を表示す
るように較正された適当な計測器によって記録される。

吸光度は一般にペンレコーダによって連続的にストリッ
プチャートに記録されたグラフによって表示される。被
検物質の定量的存在は、吸収される特定の波長の放射線
の量を表すグラフピークの下の面積を測定することによ
り決定される、特に物質はそれによって特性的に吸収さ
れた特殊な波長によって同定される。

分光光度計検出器セルの感度は、特に前記グラフの基線
の安定性の関数である。グラフ基線は使用溶剤の吸光度
によって確定され、かつ溶剤の反射率の任意の変化に相
関して変化し、該反射率はまたセル内の溶剤の温度の変
化によって変化せしめられる。基線が変化すると、真の
ピーク面積は、正確に測定することができず、かつピー
ク自体は明らかに規定されず、ひいては任意の信頼でき
る正確度をもって同定及び測定することが困難である。

むしろ、溶剤の反射率が一定に保持される場合（即ち、
フローノイズが最低である場合）の最良の状態において
制限される計器の感度は、溶剤の温度の任意の変化、ひ
いてはその反射率の変化及び７０−ノイズの増大によっ
て非比例的に減少せしめられる米国特許第４，１９２．
６１４号明細書には、ボデーを貫通し、端部が放射線透
過性窓で閉鎖された孔を有し、ボデーを貫通して該孔に
通じる流入及び流出通路を備えており、それにより上記
孔を貫流する試料液体を透過した放射線を光検出器によ
って検出する、分光光度計セルアセンブリが開示された
。該ボデー（これは熱伝導性材料からなっているべきこ
とが明記されている）は、セルの体積に対して大きな熱
的質量である。また熱伝導性材料からなる管状流入導管
は、ボデーを包囲しかつ流入路に接続されている、従っ
て孔に流入する流体は、ボデー及び導管のヒートシンク
効果に基づき平衡化されかつ安定な温度に到達しようと
する、従って孔内の流体の反射率は安定化されかつ光検
出の感度は強化される。

米国特許第４，５９８．７６５号及び同第４゜５８９．
４７７号明細書に記載された発明もまた、同種の装置を
包含しかつ同様に温度を平衡化することに関する。前記
の３つの特許明細書はそれぞれ、流入導管に結合された
熱交換装置と、セルを形成する熱伝導性ケーシングとの
複合手段を教示するものである。このような、比較的小
さい寸法を有する耐食性金属セルでの構成、及び精度に
対する要求に基づき、前記先行技術に基く装置は、製造
するのが困難でありかつ費用がかかる。平衡化構造と結
び付いた問題点はまた、流入管長内での流体混合、ひい
ては液体試料のバンド幅の増大、及び高い液体流速のた
めの不完全な平衡を生じることを包含するまた、熱交換
器と関連した長い流入管は、層を閉塞を生じ易い。

セルのシーリングに、信頼性の問題点が生じた。光学レ
ンズのような透明な窓は、金属セル内にシールされねば
ならない。このシールは、米国特許第４．１２１．８５
９号明細書に記載されたようなガスケットによって行わ
れた。セルボデー内に特殊な角度をもった表面が必要と
され、このことが更にコストを高めた。ガスケットは歪
み及び破壊を生じ易く、ひいては流量及び光路の閉塞を
生じる。

前記特許明細書に記載されているような、先行技術のＬ
Ｃ検出器（これは本発明と同じ譲渡人に譲渡された）は
、著しく正確になった。しかしながら、更に改良すべき
重要な要求が生じた。

発明が解決しようとする課題 従って、本発明の課題は、従来公知の前記形式の検出器
セルよりも一層正確でありかつ信頼される液体クロマト
グラフィー用の分光光度計検出器セルを提供すること、
液体流入管と熱伝導性セルボデーとの間に熱交換器を設
ける必要がない前記形式の検出器セルを提供すること、
構成するのが著しく容易でありかつ廉価である前記形式
の検出器を提供すること、及び先行技術に結び付いた光
学窓に関連したガスケットのシール問題を有しない前記
形式の検出器セルを提供することであった。

課題を解決するための手段 本発明の前記かつその他の課題は、放射線源と、該線源
から間隔を置いた光検出器とからなる分光光度計で使用
するための検出器セルアセンブリにおいて、該セルアセ
ンブリが放射線源と光検出器との間に位置決め可能であ
ることによって解決される。該セルアセンブリは、解放
端部を備えた貫通孔を有するボデーからなる。

放射線透過性窓は、それぞれ孔の端部を閉鎖する。流入
通路及び流出通路は、それぞれ貫流する流体のだめの対
向端部の近くで孔内に開口する。本発明によれば、ボデ
ーは孔内に流入する液体に対して熱絶縁されている。該
ボデーは、孔直径の少なくとも２倍の半径方向距離で孔
から横方向に間隔を置いた外側表面によって規定された
寸法を有する。好ましくは、熱絶縁ボデーは重合体から
なり、かつ透明な窓は光学レンズである。

有利な構成によれば、重合体ボデーは、それぞれそれに
対してほぼ垂直である孔の各端部を包囲する外側に面し
た環状表面を有しかつそれぞれの窓の上の相応する表面
と接触している。

更に、セルアセンブリは、重合体ボデーとそれぞれの透
明な窓との間の流体シールを行うために、それぞれの環
状表面に対して各透明な窓を押圧するための押圧装置を
有する。

実施例 次に、図示の実施例により本発明の詳細な説明する。

添付図面の第１図及び第２図に関して説明すれば、本発
明に基づく検出器セルアセプンリＩＯは、多目的用分光
光度計において検出器セルとして挿入できるように分離
ユニットアセンブリとして構成されていてもよく、又は
組み込まれていてもよい。図示の実施例では、ユニット
アセンブリ１３は、多目的用分光光度計機器内に挿入で
きるように構成された複合体として示されかつ説明され
ている。該ユニットは、分光光度計検出器の放射線源１
１（第２図）からの放射線をアセンブリ１３の窓付きセ
ル孔１２を通過させかつ光検出器１４の感光性表面に衝
突させる位置に挿入されている。光検出器１４は受信さ
れた放射線に比例する出力信号を発生し、従って該信号
はセル孔１２を貫流する試料流体によって吸収された光
の量に比例する。光検出器１４からの信号は、当業者に
十分に公知の手段によって、ペンレコーダにより形成さ
れる連続グラフのような解釈可能な形で分析するために
処理される。

線源１１は好ましくはシュウチリウムアークランプであ
りかつセル孔１２に供給されるべき放射線の特殊な波長
は好ましくは線源１１からセル孔１２に通じる通路内に
設けられたモノクロメータ又はフィルタ（図示せず）に
よって選択される。有利には光学レンズである端部窓１
６．１７は、それぞれ石英のような好適な放射線透過性
材料からなりかつセルボデー１５の同心的端ぐり部内に
嵌合されかつセル孔１２の端部上にシールされている。

これらの窓は、以下に説明するような緻密シールの手段
によって固定シールされている。

アセンブリ１３のボデー１５は、それぞれレンズ１６．
１７が配置されたセル孔１２の拡大端部に隣接して孔１
２内に開口するようにボデー１５に穿孔された流入通路
２５及び流出通路２６を有する。第２図に示されている
ように、セル孔１２の拡大端部は、端ぐり孔内に孔１２
の各端部を包囲するボス３０．３１を形成するために、
孔の各端部を更に端ぐりするが有利である。

それらの外側端部において、流入及び流出通路２５．２
６はそれぞれ、好ましくは耐腐食性材料からなる流入管
２７及び流出管２８に接続されている。管２７．２８の
ためには若干の場合アルミニウム又は黄銅を使用するこ
ともできるが、該機器を高い腐食性材料のためにも使用
できるように、ステンレススチール又はチタン又は同種
のものを使用すべきである。流入管２７は試料の液体流
、典型的には試料を溶解した溶剤を受容する。流出管２
８は、好ましくは排出管又は廃物容器（図示せず）に通
じている。

本発明に基づき、ボデー１５は熱絶縁材料、有利には高
強度であり、しかもセルを通過させるべき任意の腐食性
液体に対して化学的抵抗性を有する硬質重合体からなる
。該ボデーのための好適な重合体は、デュポン（Ｄｕｐ
ｏｎ）社製のベスペル（Ｖｅｓｐａｌ）（ＴＭ）ポリア
ミド及びアモコ（Ａｍｏｃｏ）社製のトルロン（Ｔｏｒ
ｌｏｎ）（ＴＭ）４２０３である。有利な構成法は、管
のための各社を通路２５２６と整合して穿孔しかつボデ
ーの外部表面に各社からボデーの相応する端面までスロ
ット３２．３３をカットすることよりなる。多管２７．
２８は内側区分４８と外側区分４９を有するように予め
曲げておき、かつその孔及びスロットに嵌合させ、そこ
にまた化学的抵抗性を有しかつ有利には熱絶縁性である
適当なセメント３４、例えばエポキシで固定保持する。

該孔はセメントを受容するために管よりも僅かに大きく
てもよい。好適なエポキシは、マスターボンド社（Ｍａ
ｓａｔｅｒ　Ｂｏｎｄ、　Ｉｎｃ、）製のＥＰ４１　Ｈ
Ｔである。

ユニットアセンブリ１３は、固定接合された流入及び流
出管２７．２８を有するボデー１５からなる。第１図及
び第２図によれば、ボデー１５は、該ボデー１５を締付
は固定するためにスロット３８及びねじ４０を有するホ
ルダ３６内に嵌合されている。管２７．２８は、セル１
０の外に案内する必要から湾曲せしめられている。管２
７は、管を一緒に導き出すことができるように、ボデー
１５の端部上の肩部切欠き４１を回って外に出るように
半分が湾曲して示されている。しかしながら、ユニット
１３の構造の１つの利点は、異なったＬＣ計器構成への
交換自在性にある。従って、ホルダ３６は任意の別の簡
便な形状と交換することができ、又は計器内に組込むこ
とができる。

熱絶縁材料からなるボデー１５を用いると、流入管２７
のためには、熱交換器をボデーと係合させる必要はない
。管は任意の好適な通路に沿って案内するだけでよく、
かついずれかの管を流入のために選択することができる
、但し流入管は孔１２の底部からかつ流出管は頂部から
案内するのが一般的である。流入管、孔及び流出管の２
字状通路が便利かつ有利である。熱絶縁を行うために、
該ボデーは孔の半径方向外側に向かって若干の重要な壁
厚さを有する。従って、孔からボデーの外側表面までの
横方向（半径方向）距離は、孔直径の少なくとも２倍、
有利には５倍であるべきである。１．０ｍ＋ｍの孔のた
めには、１２．７ｍ＋ｍの直径を有するボデーが有利で
ある。熱絶縁ボデーの効果として、セル孔１２を連続的
に貫流する試料流体は、実質的に均一な温度を有するは
ずである。従って、溶剤の反射率は実質的に一定に維持
される、それにより７０−ノイズは排除され、ひいては
実施される測定の感度及び正確度は強化される。

第２図について説明すると、レンズ１６．１７はそれぞ
れ、黄銅又は同種のものから成るプッシュ１９によって
相応するボス３０．３１に対して固定保持され、該プッ
シュはレンズの外周面に対して支持する内側に向いたフ
ランジ表面１９ａ、及び外側フランジ１９ｂを有する。

プッシュ１９のそれぞの回りに３個以上のベルビレ（Ｂ
ｅ１ｌｖｉｌｌｅ）スプリングワッシャ２２が配置され
ており、該スプリングワッシャは、ねじ２２（第１図）
の軸上に配置された保持クランプ２１によって外側フラ
ンジ１９ｂに対して圧縮作用を受けて保持されている。

保持クランプはそれぞれ、ばね２０の圧縮力を補正する
ためにホルダ３６上にクランプを位置決めしかつ間隔を
設けるために注入されかつ配置された１対の支持体５０
を有する。

内側フランジ表面１９ａは、相応するレンズの凸面状の
外面と係合し、結像力に対する半径方向内側成分を形成
する。従って、レンズが係止する端ぐり部が一般にレン
ズを位置決めし、かつブッシュ１９自体はレンズを心合
わせしかつレンズの曲率中心に向かう軸方向のシール力
を提供する。また、内側フランジ１９ａの心合わせ作用
に対向するための、先行技術のＬＣ計器におけるいよう
な、プッシュ内のレンズのための相応する端ぐり部は設
けられていない。

有利な重合体に関する約２ＢＴＵ−ｉｎ／ｈｒ　ｆｔ２
０Ｆよりも小さいボデー材料の低い熱伝導度によりセル
の熱交換器の必要性を排除することが可能になった。今
日まで、カラム流体は熱い又は冷たいステンレススチー
ルセル内に流入する場合には、それらの間で熱伝達が丑
われ、分離した溶剤の反射率の変化をもたらし、ひいて
は−定でない読出し出力を生じた。従って、熱交換器は
カラム流体をそれがセル孔に流入する前にセル温度に調
整するように設計されていた。

本発明の重合体ボデー１５は熱を流動溶剤に伝達するこ
ともなく、またそれから放出もしない、従って所定の試
料に対して安定性が維持されかつ熱交換器の必要性を排
除する。先行技術の熱交換器は、流動セルのコストの大
きな一因となり、かつ同時に計器のバンド幅を増大させ
ることにより流動セルの効率を低下させた、それという
のも長い流入管により流体内で好ましくない混合が生じ
たからである。意想外にも、本発明の検出器は、改善さ
れたバンド幅及び流体の流速における変化に対する低い
感度を示す。

尚もう１つの利点は、交換コストが低いことにある、該
コストは一部分ユニットアセンブリのパーツを構成すべ
きであった熱交換器を排際することにより可能になった
。

東に、ボデーが選択された特性を有する重合体からなっ
ており、レンズと協働して一定の力でかつ一定の接触面
積をもってボデーに対して押圧されていれば、各レンズ
とボデーとの間のガスケットが不必要であることが判明
した。スズリングワッシャ２０を有するアセンブリ１０
は、各窓レンズを約３０ボンド（１，３×１０７ダイン
）〜約４０ボンド（１，８Ｘ１０７ダイン）の力で押圧
すべきである。ボデーの各端部の突出ボス３０．３１が
それぞれ孔を数社に対してほぼ垂直に包囲する外側に面
した環状表面を形成し、該表面はレンズの相応する表面
と接触嵌合している（ボス表面はまたそれぞれ３０゜３
１で示されている）。これらの表面は、約０．００６ｉ
ｎ２（３，８７ｍｍ２）−約０．００８４ｎ２（５，１
６ｍｍ２）のレンズ上の一定の面積を有するべきである
。各ボスに対して約１．４Ｘ１０−４ｉｎ（３，５Ｘ　
１０−３＋ｉ＋ｍ）　〜約０．５〜ＩＯ−４ｉｎ（１，
３Ｘ　Ｉ　Ｏ−３ｍｍ）の変形を行うように十分に低い
クリープ及び高い弾性率を有している選択された熱絶縁
材料を用いると、少なくとも３６００ｐｓｉ（２４８ダ
イン／　Ｉ　Ｏ−０−３ａに対する、セル内の高圧液体
流のための優れたシーリングが行われる。

先行技術の検出器セルで所望されたような、分離された
ガスケット及びその特殊な受座を排除することにより、
セル信頼性は著しく改良された。着座は確実であり、か
つ流体の流れ又は光路に干渉するガスケットの変形離脱
又は破壊はもはや生じない。ガスケットアライメントが
不必要になるために、組立て時間は短縮される本発明の
検出器のもう１つの利点は、コストの著しい減少及び製
造信頼性にある。該セルは全く小さく、かつ精度を必要
とする。例えば、孔１２は長さ１．０ｃ＋＋＋及び直径
１．０１１麓を有し、かつ流入及び流出通路２５．２６
は、直径０゜４５ｍｍを有する。管付属品を含めてステ
ンレススチールから製作することは、極めて困難であり
かつ手間がかかった、かつ工具破壊、特に小型ドリルの
破壊に基づき高いスクラップ率が存在した。これらの問
題点は、バイオ技術のために必要であるチタンを用いる
際には一層大きくなる。特に管内に接着された前記構造
を有する重合体ボデーを使用すること並びにガスケット
を排除することは、大きな進歩性をもたらすものである
。

前記には、特殊な実施例を参照して本発明の詳細な説明
して来たが、本発明の技術思想及び前記特許請求の範囲
内に入る種々の変化及び変更が可能であることは、当業
者にとっては自明のことである。従って、本発明は前記
特許請求の範囲又はそれらの等価思想だけによって制限
されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による検出器セルアセンブリの一方端部
の立面図及び第２図は第１図の２−２線に沿った断面図
である。 １０・・・検出器セルアセンブリ、１１・・・分光光度
計線源、１２・・・セル孔、１３・・・ユニットアセン
ブリ、１４・・・光検出器、１５・・・セルボデー１６
．１７・・・端部窓（光学レンズ）、１９・・・プッシ
ュ、１９ａ・・・内側フランジ表面、１９ｂ・・・外側
フランジ表面、２０・・・スプリングワッシャ２１・・
・クランプ、２２・・・ねじ、２５・・・流入通路、２
６・・・流出通路、２７・・・流入管、２８・・・流出
管、３０．３１・・・ボス、３２．３３・・・切欠きス
ロット、３４・・・セメント、３６・・・ホルダ、３８
・・・スロット、４０・・・ねじ、４１・・・肩部切欠
き４８・・・内側区分、４９・・・外側区分、５０・・
・支持体 図面のｉγトｉ、！ｊ、（内容に変更なし）、ノ 手 続 補 正 書 （方式） 平成　１　年　８月タ　ミ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、放射線源と、該線源から間隔を置いて配置された光
   検出器とからなる分光光度計で使用するための検出器セ
   ルアセンブリであって、該セルアセンブリが放射線源と
   光検出器との間に位置決め可能であり、かつ貫通孔を備
   えたボデーを有し、該貫通孔は解放端部と、孔の端部を
   閉鎖するそれぞれの放射線透過性窓を有し、かつ更に流
   体を貫流させるための、前記孔内にそれぞれ該孔の対向
   端部の近くで開口する流入通路及び流出通路を有する形
   式のものにおいて、前記ボデーが孔内を流動する流体に
   対して熱絶縁されていることを特徴とする分光光度計用
   の検出器セルアセンブリ。 ２、熱絶縁ボデーが、孔直径の少なくとも約２倍の半径
   方向距離によってボデーから間隔を置いた外側表面によ
   って規定された寸法を有する請求項１記載の検出器セル
   アセンブリ。 ３、熱絶縁ボデーが重合体からなる請求項１記載の検出
   器セルアセンブリ。 ４、重合体ボデーがそれぞれ孔に対してほぼ垂直な孔の
   各端部を包囲しかつそれぞれの窓上の相応する表面と接
   触した外側に面した環状表面を有し、かつセルアセンブ
   リが更にそれぞれの透明な窓を重合体ボデーと各透明な
   窓との間に流体シールを行うためにそれぞれの透明な窓
   を押圧する押圧装置を有している請求項３記載の検出器
   セルアセンブリ。 ５、各環状表面がボデー上の突出ボス上に形成されてい
   る請求項４記載の検出器セルアセンブリ。 ６、押圧装置が各透明な窓を約３０ボンド（１．３×１
   ０＾７ダイン）〜約４０ボンド（１．８×１０＾７ダイ
   ン）の力で押圧するように構成されており、各環状表面
   が約０．００６ｉｎ＾２（約０．０３８７ｃｍ＾２）〜
   約０．００８ｉｎ＾２（約０．０５１６ｃｍ＾２）のそ
   れぞれの透明な窓上の一定の面積を有し、かつ重合体絶
   縁材料が押圧装置の下のそれぞれの透明な窓によって、
   約０．５〜１０＾−＾４ｉｎ（１．３×１０＾−＾３ｍ
   ｍ）〜約１．４×１０＾−＾４ｉｎ（３．５×１０＾−
   ＾３ｍｍ）の変形を行うように各ボスに対して十分に低
   いクリープ及び高い弾性率を有している請求項４記載の
   検出器セルアセンブリ。 ７、ボデーが孔と同心的な端部に端ぐり部を備えた重合
   体であり、各窓がそれぞれの中ぐり部に嵌合されかつ曲
   率の中心を有する凸面状の円周外面を有する光学レンズ
   であり、かつ押圧装置が該レンズの凸面状外周外面に対
   して支持する内側フランジ面を備えたプッシュを有し、
   それにより該レンズと環状表面との間にシール力を均一
   に分配するように曲率中心に向かう半径方向力を及ぼす
   請求項４記載の検出器セルアセンブリ。 ８、各透明な窓が光学レンズである請求項１記載の検出
   器セルアセンブリ。 ９、付加的に、試料液体流を受容しかつ流入通路と接続
   された流入管、及び流出通路と接続された流出管を有し
   、流入及び流出管がそれぞれ重合体セメントでボデー内
   にシールした状態で取付けられている請求項１記載の検
   出器セルアセンブリ。 １０、流入通路、流出通路及び孔がボデー内にＺ字状で
   配置されており、各管が相応する流路と心合わせされか
   つ接続された内側区分を有し、該区分がボデーの外側表
   面の交差点に案内されており、ボデーの外側表面が該ボ
   デー内に各交差点からボデーの相応する端部まで延びる
   スロットを有しており、かつ各管が相応するスロット内
   に着座するために前記内側区分から湾曲した外側区分を
   有する請求項９記載の検出器セルアセンブリ。