JPH09511574A - 分光測光法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 分光測光分析におけるキュベットとしてのサンプル収集装置が開示される。この該装置は、サンプル液を毛管作用により吸引するのに充分に小さな寸法の単数或いは複数のキャビティを有し、該キャビティの表面は断面が略方形で前記キャビティの壁部を形成する透明な固体プレートであり、前記キャビティの反対側の表面は、断面が略方形で前記キャビティの壁部を形成する追加構造体であり、前記プレートの一部には反射性コーティングが施され、前記追加構造体の一部は反射性である

Description

【発明の詳細な説明】 分光測光法 本発明は、特定装置を使用する分光測光法に関するものである。 EP-A-0171148には、化学的（特に生化学的或いは臨床的）検査工程で使用する ための、中でも特異的結合分析工程で使用するための装置が開示されている。こ の装置は標準的にはキャビティを有し、その中にサンプル液が吸引される。キャ ビティの１つの表面は透明な固体プレート表面であり、特異的結合分析で使用す る際に光透過性導波管として作用する。この表面には該装置で実行すべき分析に 適した固定試薬が載っている。プレートには本質的に光学的に滑らかでプレート 平面に対して横向きのエッジがあり、分析工程で使用する際に、該装置は例えば 導波管として作用するプレートに沿って吸収される蛍光物質からの蛍光を伝送し たり、インターフェースにきわめて近い箇所に消失性波により生じる有用な光を プレートの境界を超えて伝達することができる。 本出願人はEP-A-0171148の装置に似た装置を分光測光分析方法におけるキュベ ットとして利用できることを見出した。EP-A-0171148に記載されている装置の通 常の使用モードでは、同装置中にはサンプルの薄いフィルム（０．１ｍ ｍのオーダーが標準的）しか存在しない。この寸法の路程に放射線を通過させる のは、高い信頼性を要求される分光測光には適していない。しかし本出願人は、 装置を改良して中で放射線を完全に内部反射させることにより、放射線がサンプ ルを何回も通過できるようにし、従って適切な路程（例えば、最高１ｃｍ）を設 けることが可能になることを見出した。このような路程であれば、高い信頼性が 要求される分光測光にも適する。 物質分析用の装置で、繰り返し内部反射を採用するものは既に知られている。 US-5273633(Tiansong Wang)では、毛管ゾーン電気泳動用の装置が開示されてい る。この装置は長い透明毛管を有し、その毛管の外面を包囲する反射面を備え、 その反射面には電磁放射用の入射窓及び射出窓が設けられている。同様に、Anal ytical Chem.(Wei Lei 外著)第５５巻第６号１９８３年第９５１〜９５５頁では 、使用時に電磁放射の繰り返し内部反射が生じるような長い毛管セルをリンの比 色測定に採用している。US-3431424(Henry W．Allen)は、やはり使用時に繰り返 し反射する放射線を使用した複雑な光学的液サンプリング装置を開示している。 これらの先行技術の装置はいずれも円形を基礎としているので、特定の欠点が ある。US-5273633でもはっきりと認めているように、半径方向の反射が生じると いうことのために、入射窓の大きさ及び方向が制約され、また既存の放射線は毛 管の周長全体のまわりに分布するので、射出窓や検出装置の好ましい形にも制約 がある。更に、これらの先行技術は比較的大きいので（５０〜１００ｃｍのオー ダー）、日常の分析作業で使用するには実際的でない。しかし、本発明による前 述の装置（EP-A-0171148に開示されている装置の改良型）を使用することで、上 記欠点を克服する事ができる。 従って、本発明の１つの側面によれば、分光測光分析におけるキュベットとし て使用するサンプル収集装置であって、該装置は、サンプル液を毛管作用により 吸引するのに充分に小さな寸法の単数或いは複数のキャビティを有し、該キャビ ティの表面は断面が略方形で前記キャビティの壁部を形成する透明な固体プレー トであり、前記キャビティの反対側の表面は、断面が略方形で前記キャビティの 壁部を形成する追加構造体であり、前記プレートの一部には反射性コーティング が施され、前記追加構造体の一部は反射性である、サンプル収集 装置が提供される。 本発明の別の側面によれば、前記サンプル収集装置を使用した液体サンプルに おける種の分光測光分析方法であって、（ａ）前記サンプル収集装置にサンプル 液を充填する工程と、（ｂ）前記サンプル収集装置を、放射線が中で全体的に内 部反射するように適切な光源で照射する工程と、（ｃ）サンプル中に種が存在す るか否かや、種がどの程度存在するかを判断するために、前記サンプル収集装置 から出される放射線を従来の方法で監視する工程と、よりなる分光測光分析方法 が提供される。 追加構造体も透明なプレートであり、その一部に反射性コーティングが施され ているのが好ましい。ただし、これは必要条件ではなく、単に一部が適切な反射 材料で作られている構造を使用するのが適していろということである。このよう な実施例では、問題の材料はキャビティ内に入れられるサンプル液に対して不活 性であることが好ましい。 外面、即ち、キャビティから遠い側の表面に透明なプレートの反射性コーティ ングを施すのが好ましい。ただし、透明なプレートのコーティングは、内面 即ち外面と反対側の面（毛管キャビティの壁部の一部を形成する面）に施しても よい。或いは、透明なプレートが２枚ある場合には、１枚は外面にコーティング し、もう１枚は内面にコーティングするという形でもよい。 透明なプレート及び追加構造体の反射部分は、サンプルを通過する放射線の適 切な路程を構築するために使用中のサンプル収集装置内で放射線が全面的に内部 反射するのを容易にする。 反射性コーティングを透明なプレートのどの箇所にするかは、それによってど のような成果を得ようとするのかに照らして選択する。 透明なプレートに適したコーティングは、例えばアルミニウムコーティングな ど被覆ガラスの作製に通常使用される金属コーティングである。 本発明によるサンプル収集装置は、便利に製造されるものであり、その毛管現 象によってサンプル収集を都合よく行うことができる。また特に少量の液体サン プルの取り扱いや正確な定量に適しているもので、サンプルが入るキャビティの 容積は標準的な実施例では０．１ｍｌのオーダーである。 本発明に従って使用される装置は、EP-A-0171148の装置について詳述されて いるものと似た方法で構築できるが、透明なプレートの適切な表面に反射性コー ティングをするというステップが追加されている。 従って、これまでに述べたサンプル収集装置を製造するための標準的な方法は 、次の工程より成る。 （ａ）多数の装置の一部となろ透明シート材料の表面の一部に反射材料のコーテ ィングを施し、 （ｂ）ステップ（ａ）の前或いは後に、該シート材料に平行、且つ間隙を置いて 追加構造体を付着させ、その追加構造体はその一部が反射性であり、且つ前記シ ート材料と共に多数の装置のそれぞれに、ある容積のサンプル液を毛管現象によ り採集して保持するための毛管寸法のキャビティを提供し、 （ｃ）組み立てたラミネートを、それぞれが単数或いは複数のサンプル収集装置 を提供する部分に仕切る。 追加構造体が透明シート材料で、その一部に反射性材料のコーティングをして ある場合には、このコーティングというステップが追加される。 （ｂ）における付着の方向によって、キャビティのどちらの表面（内面或いは 外面）に反射性材料のコーティングをするかが決まる。 本発明による装置の透明なプレートは、該装置を使用して実行する分光測光法 に応じて、赤外線、可視光線、紫外線のいずれか或いは複数に対して透過性の様 々な材料から作製できる。適切な材料の例としてはガラス、例えば厚さ約１ｍｍ のソーダ板ガラス、シリカ、またアクリルプラスチック材料などのプラスチック 板材料、更に分光光度セル製造に従来から使われている材料、例えば石英、Ｎａ Ｃｌ、ＣａＦ₂が挙げられる。追加構造体を単純に反射性物質により製造する場 合には、例えば金或いは白金など化学的に不活性の反射性金属という材料でもよ い。 EP-A-0171148に詳しく開示されていろ装置の多数の改良を、本発明に従って利 用するための装置に応用でき、これには例えばサンプル液をキャビティに選択的 に取り込むための障壁の使用、サンプル液１滴を載せられるような装置の収集表 面の使用、装置の固定ホルダー或いは取り外し可能ホルダーの用意などがある。 本発明は、このような機能を組み込んだ前記の装置の利用にまで拡大 される。 前記のサンプル収集装置は、従来の分光光度検出法で使用され、生体サンプル 中の化学成分の検出及び測定に特に有用であることがわかるであろう。例えば、 このような装置はフィンガースポットなどから採取したごく少量の血液サンプル を吸入することができるので、ヘモグロビン、糖、尿素など通常測定する成分に 関してこのようなサンプルを分析することが想定される。 一定の検査方法では、補助試薬が必要になることがあり、これらは別途投与す るか、もしくは遊離可能な乾燥した形で装置の一部で使用時に液体サンプルと接 触する部分、例えば毛管キャビティの表面或いはフィルターがあればフィルター の表面に付けておくことができる。このような技法についてはＥＰ−Ａ−０１７ １４８に図示されている。 図１は、本発明の１実施例によるサンプル収集装置の線断面図である。 図２は、図１の装置の線平面図であり、線Ｉ−Ｉは図１の断面線を示す。 図１及び図２に図示された装置は、透明なプレート１及び２よりなる。これら 両プレートは間に間隙、好ましくは１ｍｍ以下の間隙をおいて互いに平行に 対向しており、適切な接着性（例えばエポキシ）の結合部３で固定されて毛管セ ル４を形成している。このセル４は両端が開いおり、結合部３の最初の断続部分 から外部と通じていて、プレート１の側面５でセル開口部を形成している。結合 部３の他端には別の断続部があり、別の開口部を形成し、サンプル液がセル内に 入ってきた時に空気を出すようになっている。プレート２には、開口部から突き 出た部分６があり、これはサンプル液１滴を載せるプラットフォーム或いは閾値 、もしくはリップとして、このサンプル液が毛管現象によって毛管セルキャビテ ィ４に充填されるようにする。キャビティ４はこのようにして載せられた液体を 適切に定めた補充可能な量だけ吸引して蓄えている。プレート１及びプレート２ の外面の一部には、反射性コーティングの７及び８がそれぞれ施されている。 このような装置の製造において、アレートの外面のコーティングは従来からの 方法で、例えば真空及び銀或いはアルミニウムなど適切な金属の蒸発を利用して 行う。エポキシ樹脂の１プレートラインにスクリーン・プリント法によりシール するのが好ましく、これは固体粒子（例えば、実質的に単分散の微小ガ ラスビーズ）より成り、所望の間隙を確保するのが適切である。次いで２枚のシ ートを合わせ、真空にして紫外線照射により粘着処理する。その後、プレートに 刻みを入れて個々のセル単位に分ける。 本発明によるサンプル収集装置の前記間隙の好ましい寸法は０．１ｍｍから０ ．５ｍｍであるが、約０．２ｍｍの方がより好ましい。透明なプレートの好まし い厚さは０．５〜１．５ｍｍであり、更に好ましくは約１．０ｍｍである。サン プル収集装置を分光測光分析で使用する時に、サンプルを通過する放射線の路程 の好ましい寸法は０．１〜２．０ｃｍであり、約０．０ｃｍが更に好ましい。装 置の好ましい長さは２０〜６０ｍｍであり、約４０ｍｍが更に好ましい。また装 置の好ましい幅は５〜２０ｍｍであり、約１０ｍｍが更に好ましい。 本発明の更に他の側面によれば、寸法が長さ約２０〜６０ｍｍ、幅約５〜２０ ｍｍであり、透明なプレートと追加構造体との間の隙間が約０．１〜１ｍｍであ る前記の種のサンプル収集装置が提供される。 図３は、分光光度測定における本発明に従ったサンプル収集装置を示したもの で、入ってきた放射線は装置内部で反射し、適切な路程が形成された後に射 出される。 サンプルを通過する路程は、装置の長さ、プレートの厚み、装置表面上の反射 性材料層の位置、放射線入射角により制御される。プレートの外面の反対側にあ る内面の一方或いは両方にコーティングをすると、装置内の放射線のはね返りご との跳躍距離が変化するので、全体の路程に影響する。 例えば、図３に示すように各透明なプレートの幅が１．１ｍｍ、放射線の入射 角が２０°の装置では、光が１回はね返る時の跳躍距離は装置の下方に約１．７ ５ｍｍ（４．８×ｔａｎ２０°）になり、サンプルを通過する光路は約０．４２ ｍｍになる。従って、長さ３５ｍｍ以上のこの種の装置のサンプル通過路程は０ ．８ｃｍ以上になる。実際には、取り扱いを容易にするために装置はこれよりや や長く、例えば４０ｍｍ程度である。装置の内側の幅が１０ｍｍ（両結合トラッ クの間の距離）であれば、サンプル容積は約８０μｌになる。 更に別の構成として、装置内のサンプル及び標準ビームを図４のようにするこ ともできる。１つの光源を２つに分割してチョップしたものを使用し、装置の両 側を照らすのが理想的である。装置に２つの別個のキャビティを作り、一 方のキャビティには分析対象のサンプルを入れてサンプルビームを通し、他方の キャビティには標準溶液（基本的にはサンプル液の「溶媒」）を入れて標準ビー ムを通す。或いは、２つのはっきりと分かれた装置を従来の二重ビーム分光測光 法に似た方法で使用することもできる。いずれの場合も、複数の検出器のマッチ ングという問題を回避するために、１台の検出器を使用するのがよい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｇ０１Ｎ 21/75 0276−2Ｊ Ｇ０１Ｎ 21/75 Ｚ (72)発明者 クックサン，アラン デレク アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 02109 ボストン市 コマーシャル スト リート 300 アパートメント 801

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．分光測光分析におけるキュベットとして使用するサンプル収集装置であって 、該装置は、サンプル液を毛管作用により吸引するのに充分に小さな寸法の単数 或いは複数のキャビティを有し、該キャビティの表面は断面が略方形で前記キャ ビティの壁部を形成する透明な固体プレートであり、前記キャビティの反対側の 表面は、断面が略方形で前記キャビティの壁部を形成する追加構造体であり、前 記プレートの一部には反射性コーティングが施され、前記追加構造体の一部は反 射性である、サンプル収集装置。 ２．前記追加構造体も透明なプレートであり、その一部に反射性コーティングが 施されている、請求項１に記載のサンプル収集装置。 ３．前記透明なプレートに施された反射性コーティングは外面に施されている、 請求項１或いは２に記載のサンプル収集装置。 ４．請求項１乃至３の何れかに記載のサンプル収集装置を使用した液体サンプル における種の分光測光分析方法であって、 （ａ）前記サンプル収集装置にサンプル液を充填する工程と、 （ｂ）前記サンプル収集装置を、放射線が中で全体的に内部反射するように適切 な光源で照射する工程と、 （ｃ）サンプル中に種が存在するか否かや、種がどの程度存在するかを判断する ために、前記サンプル収集装置から出される放射線を従来の方法で監視する工程 と、よりなる分光測光分析方法。 ５．寸法が、長さ約２０〜６０ｍｍ、幅約５〜２０ｍｍであり、前記透明なプレ ートと前記追加構造体との間の隙間が約０．１〜１ｍｍである、請求項１記載の サンプル収集装置。