JPH06174667A - 生体高分子熱変性解析装置 - Google Patents

生体高分子熱変性解析装置

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JPH06174667A
JPH06174667A JP32765792A JP32765792A JPH06174667A JP H06174667 A JPH06174667 A JP H06174667A JP 32765792 A JP32765792 A JP 32765792A JP 32765792 A JP32765792 A JP 32765792A JP H06174667 A JPH06174667 A JP H06174667A
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JP
Japan
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cells
thermal denaturation
temperature
control means
sample
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JP32765792A
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Katsutada Takahashi
克忠 高橋
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 広範囲のpH、試料濃度、イオン強度、試料の
化学種等の条件の異なる試料の熱変性温度、熱変性に伴
う熱力学変化量及び熱変性メカニズムを、温度の上昇途
上又は下降途上のいずれにおいても同時に解析すること
ができ、しかも信頼性の高いデータをうることができる
生体高分子熱変性解析装置を提供する。 【構成】 試料溶液セルと、基準溶液セルとを二重の断
熱壁内に収容し、セル及び断熱壁にヒータを設け、両セ
ル及び断熱壁間に熱検出体を設けた複数組のセルユニッ
トの各熱検出体からの出力を入力して、1組の制御手段
がヒータの温度制御を行うとともに、制御手段からの出
力を入力して1組の解析手段が試料溶液の熱変性を解析
し、制御手段は各熱検出体からの出力によってセルユニ
ットの試料溶液ごとにこれに対応した条件でヒータの温
度制御を行い、解析手段は制御手段からの出力情報を入
力して各セルユニットの試料溶液ごとにその熱変性を解
析する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は生体高分子熱変性解析
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ライフサイエンスにおいて重要な位置付
けにある生体高分子の高度な生物的機能を支える熱力学
的安定性を定量的に把握することが求められ、そのため
の生体高分子熱変性解析装置として、試料溶液と、基準
溶液とのそれぞれを保持する比熱測定用の2つのセルを
二重の外壁内に収容し、セル及び外壁にはそれぞれヒー
タが設けられ、両セル及び両外壁に熱検出体が装着され
ている1組のセルユニットと、前記各熱検出体からの出
力を入力して前記各ヒータの温度制御を行う1組の制御
手段と、この制御手段からの出力情報を入力して試料溶
液の熱変性を解析する1組の解析手段とを具えたものは
公知である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところでこのような装
置によって生体高分子熱変性を解析する場合には種々の
条件が求められ、その条件としては、(1)多くの試料
を同時に測定できること、(2)溶液のpH、試料濃度、
イオン強度、試料の化学種等を広範囲に選べること、
(3)試料溶液に含まれるあらゆる成分が装置の一部と
化学的又は物理的反応を起こさないこと、(4)微小な
比熱容量等の物性変化を精度良く検出するため、装置自
体が示す物性変化ができるだけ小さく、かつその温度制
御がきわめて精密なものであること、(5)信頼性の高
いデータをうるために温度の上昇途上におけるととも
に、下降途上における物性変化の測定が可能であること
等をあげることができるが、前記の装置ではこれらの条
件を満足させることができないという問題がある。
【0004】そこでこの発明の目的は、前記のような従
来の生体高分子熱変性解析装置のもつ問題を解消し、広
範囲のpH、試料濃度、イオン強度、試料の化学種等の条
件下にある溶液中の試料の熱変性温度、熱変性に伴う熱
力学変化量及び熱変性メカニズムを同時に解析すること
ができ、それは温度の上昇途上又は下降途上のいずれに
おいても実施することができ、しかも信頼性の高いデー
タをうることができる生体高分子熱変性解析装置を提供
するにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は前記のような
目的を達成するために、請求項1の発明は、試料溶液
と、基準溶液とのそれぞれを保持する比熱測定用の2つ
のセルを二重の外壁内に収容し、セル及び外壁にはそれ
ぞれ熱検出体及びヒータが設けられているセルユニット
と、前記各熱検出体からの出力を入力して前記各ヒータ
の温度制御を行う制御手段と、制御手段からの出力情報
を入力して試料溶液の熱変性を解析する解析手段とを具
えた生体高分子熱変性解析装置において、前記セルユニ
ットは複数組設けるとともに制御手段及び解析手段をそ
れぞれ1組設け、制御手段は各熱検出体からの出力によ
って各セルユニットの試料溶液ごとにこれに対応した条
件でヒータの温度制御を行い、解析手段は制御手段から
の出力情報を入力して各セルユニットの試料溶液ごとに
その熱変性を解析することを特徴とするものである。請
求項2の発明は、請求項1の発明において、各セルは溶
液が接触する部分が金によって構成されているものであ
る。請求項3の発明は、請求項1又は2の発明におい
て、ヒータはエッチング法又は金属蒸着法によって形成
されているものである。請求項4の発明は、請求項1又
は2の発明において、熱検出体は金属蒸着法によって形
成されているものである。
【0006】
【作用】前記のようなこの発明において、所定の温度に
維持された各セルユニット内の両セル内にそれぞれ試料
溶液及び基準溶液を注入して温度平衡に達しさせ、つい
で制御手段から両セル間のヒータに、試料溶液に対応し
てあらかじめプログラムされた一定の電流を送って両セ
ル内の試料溶液及び基準溶液の加熱を開始し、この際の
電流値は必要とされる昇温速度に対応したものである。
この加熱により試料に熱変性が起って、試料溶液の比熱
が基準溶液のそれに比較して大きくなると、それによっ
て生じた両セル間の温度差を両セルに装着された熱検出
体で検出し、その検出信号が制御手段に入力し、この信
号によって制御手段が作動して、この信号に比例した電
流を試料溶液を含むセルのヒータに送られている昇温用
電流に加算して送り、それによって両セル間の温度差を
消去する。この間両セルの温度を示す熱検出体の電位
と、温度差を消去するために加算された電流とを解析手
段に入力し、これらの情報により試料の熱変性温度、熱
変性に伴う熱力学変化量及び熱変性メカニズムを解析す
る。一方制御手段は、両セルと両外壁との温度差をこれ
らに装着された熱検出体によって検出し、その検出信号
が制御手段に入力し、この信号によって制御手段がこの
信号に比例した電流を両外壁に装着されているヒータに
送られている昇温用電流に加算して送り、それによって
両セルと両外壁との間の温度差を消去し、常に両外壁は
両セルとほぼ同一温度に保たれることとなることから、
両者間の熱交換を小さくすることができて、極めて微小
な比熱変化を精度良く検出する。
【0007】
【実施例】図面に示すこの発明の実施例において、1は
複数個(この実施例では6個)のセルユニット、2はこ
れらのセルユニット1が並列に接続されたワークステー
ションからなる制御手段、3はこの制御手段2に接続さ
れたマイクロコンピュータ27及び作図機28を含む解析手
段をそれぞれ示している。セルユニット1は図2に示す
ように試料溶液セル5と、基準溶液セル6とを二重の外
壁7,8内に配置し、これらを断熱ケース9内に収容し
たものからなっており、試料溶液用セル5と基準溶液用
セル6との一側面には等価のヒータ10が装着され、外壁
7,8にはヒータ11,12及び熱検出体13,14が装着され
ており、試料溶液セル5と基準溶液セル6との他側面が
熱検出体15で接続されており、ヒータ10,11,12及び熱
検出体13,14,15はそれぞれ制御手段2に接続されてこ
れにより制御されるようになっている。試料溶液セル5
及び基準溶液セル6は図3に示すように、内部に溶液収
容部18を有する金製の中空の内管16と、それを包被する
銀、白金等の金属製の外管17とによって構成されてい
る。
【0008】図4には試料溶液セル5又は基準溶液セル
6にヒータ10が装着されている状態が示されており、こ
のようなヒータ10の装着に際しては、図5に示すように
ヒータ部をプリント等で形成した台材19をセル5又は6
に張着し、点で示す部分をエッチング液で溶解して形成
し、外壁7,8の内面に装着したヒータ11,12もこれと
同様にして形成する。この場合台材19の代わりに表裏に
貫通したスリットのあるマスク材を張着し、スリット部
に対して金属を蒸着することにより、ヒータを形成する
ことも可能である。図6には試料溶液セル5と基準溶液
セル6とに熱検出体15が交互に装着されている状態が示
されており、このような熱検出体15の装着に際しては、
図7,8に示すように両端に透孔20を有する複数の傾斜
した凹部21が設けられている台材22を、透孔20が両セル
5,6に対向するように位置させて張着し、その表面か
ら金属蒸着を行って台材22を溶解し、ついで図9に示す
ように台材22の凹部21と反対方向に傾斜したそれと同様
の凹部13を有する台材24により、同様にして金属蒸着を
行って形成する。
【0009】前記のようなものにおいて、図示しない恒
温装置によって所定の温度、例えば5℃に維持された各
セルユニット1内の両セル5,6内にそれぞれ試料溶液
及び基準溶液を注入して温度平衡に達しさせ、ついで制
御手段2から両セル5,6のそれぞれに装着されている
等価のヒータ10に、試料溶液に対応してあらかじめプロ
グラムされた一定の電流を送って両セル5,6内の試料
溶液及び基準溶液の加熱を同時に開始し、この際の電流
値は必要とされる昇温速度に対応したものである。この
加熱により試料溶液内の試料に熱変性が起って、比熱が
基準溶液のそれに比較して大きくなると、それによって
生じた両セル5,6間の温度差を両セル5,6に装着さ
れた熱検出体15で検出し、その検出信号が制御手段2に
入力し、この信号によって制御手段2の第1制御回路が
作動して、この信号に比例した電流を昇温用にヒータに
送られている電流に加算して送り、それによって両セル
5,6間の温度差を消去する。この間両セル5,6の温
度を示す熱検出体15の電位と、温度差を消去するために
加算された電流とを解析手段3に入力し、これらの情報
により試料の熱変性温度、熱変性に伴う熱力学変化量及
び熱変性メカニズムを解析する。
【0010】一方制御手段2の第2制御回路は、両セル
5,6と両外壁7,8との温度差をこれらに装着された
熱検出体13,14,15によって検出し、その検出信号が制
御手段2に入力し、この信号によって制御手段2の第2
制御回路が作動して、この信号に比例した電流を両外壁
7,8に装着されている昇温用ヒータに送られている電
流に加算して送り、それによって両セル5,6と両外壁
7,8との間の温度差を消去する。これにより両外壁
7,8は常に両セル5,6とほぼ同一温度に保たれるこ
ととなることから、両者間の熱交換を小さくすることが
できて、極めて微小な比熱変化を精度良く検出すること
ができる。
【0011】図10,11は前記の際におけるマイクロコン
ピュータ27の表示部にあらわれる測定データの例を示
し、両図において横軸は試料の温度、縦軸はその比熱を
示し、図10は温度を上昇させながらの比熱の変化を、ま
た図11は温度を下降させながらの比熱の変化を、それぞ
れ示していて、いずれも矢印に示すように変化すること
となるが、図11で点線で示したのは図10で示した温度上
昇時における変化であり、これからわかるように温度の
上昇時又は下降時に観測されることにより、異なる結果
が得られることがあることを示している。
【0012】
【発明の効果】この発明は前記のようであって、請求項
1の発明は、試料溶液と、基準溶液とのそれぞれを保持
する比熱測定用の2つのセルを二重の外壁内に収容し、
セル及び外壁にはそれぞれヒータが設けられ、両セル間
に熱検出体が装着されているセルユニットと、前記各熱
検出体からの出力を入力して前記各ヒータの温度制御を
行う制御手段と、制御手段からの出力情報を入力して試
料溶液の熱変性を解析する解析手段とを具え、前記セル
ユニットは複数組設けるとともに制御手段及び解析手段
をそれぞれ1組設け、制御手段は各熱検出体からの出力
によって各セルユニットの試料溶液ごとにこれに対応し
た条件でヒータの温度制御を行い、解析手段は制御手段
からの出力情報を入力して各セルユニットの試料溶液ご
とにその熱変性を解析するので、広範囲のpH、試料濃
度、イオン強度、試料の化学種等の条件の異なる複数個
の試料について熱変性温度、熱変性に伴う熱力学変化量
及び熱変性メカニズムを同時に解析することができ、こ
の間常に外壁は両セルとほぼ同一温度に保たれることと
なることから、両者間の熱交換を小さくすることができ
て、極めて微小な比熱変化を精度良く検出することがで
き、またそれは温度の上昇途上又は下降途上のいずれに
おいても実施することができ、しかも信頼性の高いデー
タをうることができるという効果がある。請求項2の発
明は、請求項1の発明において、各セルは溶液が接触す
る部分が金によって構成されているので、試料溶液に含
まれるほとんどの化学物質と化学的又は物理的反応を起
こさず、それに伴って偽比熱変化を防止することができ
て比熱変化測定の精度を著しく高めることができるとい
う効果がある。請求項3の発明は、請求項1又は2の発
明において、ヒータはエッチング法によって形成され、
請求項4の発明は、請求項1又は2の発明において、熱
検出体は金属蒸着法によって形成されているので、セル
ユニット自体がもつ比熱容量が小さくなり、微小な比熱
容積等の物性変化を精度良く検出することができると同
時に測定に要する試料を微量化することができるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例の線図的説明図である。
【図2】同上のセルユニットの平面図である。
【図3】同上のセルの平面図である。
【図4】同上のセルに対するヒータの装着状態を示す正
面図である。
【図5】同上のセルに対するヒータの装着途中の状態を
示す正面図である。
【図6】同上のセルに対する熱検出体の装着状態を示す
正面図である。
【図7】同上のセルに対する熱検出体の1次装着の状態
を示す正面図である。
【図8】図7の線8−8による断面図である。
【図9】同上のセルに対する熱検出体の2次装着の状態
を示す正面図である。
【図10】同上の温度上昇時において測定した仮想的な
比熱変化曲線図である。
【図11】同上の温度下降時において測定した仮想的な
比熱変化曲線図である。
【符号の説明】
1 セルユニット 2 制御手段 3 解析手段 4 連結部材 5 試料溶液セル 6 基準溶液セル 7 外壁 8 外壁 9 断熱ケース 10 ヒータ 11 ヒータ 12 ヒータ 13 熱検出体 14 熱検出体 15 熱検出体 16 内管 17 外管 18 溶液収容部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 試料溶液と、基準溶液とのそれぞれを保
    持する比熱測定用の2つのセルを二重の外壁内に収容
    し、セル及び外壁にはそれぞれヒータが設けられ、両セ
    ル間及びセルと両外壁との間の温度差を検出するための
    熱検出体がセルと外壁とにそれぞれ装着されているセル
    ユニットと、前記各熱検出体からの出力を入力して前記
    各ヒータの温度制御を行う制御手段と、制御手段からの
    出力情報を入力して試料溶液の熱変性を解析する解析手
    段とを具えた生体高分子熱変性解析装置において、前記
    セルユニットは複数組設けるとともに制御手段及び解析
    手段をそれぞれ1組設け、制御手段は各熱検出体からの
    出力によって各セルユニットの試料溶液ごとにこれに対
    応した条件でヒータの温度制御を行い、解析手段は制御
    手段からの出力情報を入力して各セルユニットの試料溶
    液ごとにその熱変性を解析することを特徴とする生体高
    分子熱変性解析装置。
  2. 【請求項2】 2つのセルは溶液が接触する部分が金に
    よって構成されている請求項1の生体高分子熱変性解析
    装置。
  3. 【請求項3】 ヒータはエッチング法又は金属蒸着法に
    よって形成されている請求項1又は2の生体高分子熱変
    性解析装置。
  4. 【請求項4】 熱検出体は金属蒸着法によって形成され
    ている請求項1又は2の生体高分子熱変性解析装置。
JP32765792A 1992-12-08 1992-12-08 生体高分子熱変性解析装置 Withdrawn JPH06174667A (ja)

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JP (1) JPH06174667A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012228184A (ja) * 2011-04-22 2012-11-22 Npo Keihanna Bunka Gakujutsu Kyokai 生物活性測定装置
JP2013019712A (ja) * 2011-07-08 2013-01-31 Palmetrics Co Ltd 比熱測定装置および比熱測定方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012228184A (ja) * 2011-04-22 2012-11-22 Npo Keihanna Bunka Gakujutsu Kyokai 生物活性測定装置
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