JPS59120939A - 薄層クロマトグラムの定量的評価装置 - 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】 本発明は、展開された薄層プレートにより反射または発
出された光を濃度計（デンシトメータ）Ｋより記録する
ことにより薄層クロマトグラムを定量的かつ自動的に評
価するための装置に関し、この装置は゛光源、薄層プレ
ート上に光の線像を形成するための手段、その光の線と
薄層プレートの間の相対運動を遂行するための手段、薄
層プレートにより反射または発出された光を記録するた
めの光学ユニット、および物質量に比例したパラメータ
でその反射または発出された光を記録する際に得られる
アナログ信号を変換、記憶および評価するための手段を
包含する。

薄層クロマトグラムの定量的評価は現在本質的に三種類
の方法によって行なわれている。最も普通に用いられる
方法は、一連のＴＬＣスポットがなるべく中心的に記録
されるように、すなわちそれらの濃度プロフィールの焦
点が投射された線の中央にくるように光の線をＴＬＣプ
レートに対して動かすことから成る。その線状測定区域
により反射されろ光を測定する際に得られる信号を物質
濃度と相関させるのである。

この方法には多くの欠点があり、それらは特に測定され
るクロマトクラフィーの順路内に極めて様々な形状およ
び大きさの物質スポットが存在しそしてこれらのために
線の長さくこれは最大の物質スポットの寸法に従って選
択さねねばならない）および線の幅をすべての物質スポ
ットに対しては至適値に調節できないという事実と関係
している。一般に線の長さに沿ってのＴＬＣスポットの
濃度プロフィールはどうしても非線形となるので、濃度
計信号は、数学的に定義できる程にはＴＬＣスポット中
の物質濃度に依存せず、従って、定量的評価には計算に
より線形化されねばならない検量線を集める必要がある
。このことは各々の場合において比較的狭い濃度範囲の
中で可能であるにすぎない。自体必要である、測定すべ
き各物質スポットについての線の大きさおよび線の位置
の至適化には極めて時間がかかる。

線走査を用いる装置のこれら欠点の一部は光点走査装置
により回避することができる。この場合ＴＬＣプレート
の表面はメアンタ一式またはジグザグ式に光の点で走査
される。この光の点の面積は物質スポットに比較して極
めて小さくならざるを得ないので、ＴＬＣプレートの完
全な走査には相当な時間を要する。その光の点は極めて
正確に案内しなければならないので機械的および技術的
制御上相当に問題がある。基線決定はメアンダーまたは
ジグザグ運動が方向を変える各点においてしか行うこと
ができないので、光の点の道筋に沿った基線の変化は記
録されず、そのために定量的評価において相当な誤差を
招くことがある。

最近では、　　ＴＬＣプレート全体をビデオカメラを用
いることによりスクリーンに同時に写す装置も開発され
ている。しかしながら、この場合も厳密な定量的評価に
は困難が伴う。すなわち１ＴＬＣプレートの全域を均一
に照射することは極めて困難であり、また単色光では実
際土全く不可能である。両次元における局部分解度が高
ければＴＬＣスポ′ット内の真正な濃度」１］定的分布
の短い時間分解度および８ヒツトで５００キロバイトよ
り高い分解度を要する極めて大きいワーキングメモリー
を有する極めて高速のアナログ／デジタル変換器が必賛
となろうが、それには相当な出費が伴うことになろう。

そこで、評価を極めて迅速に、高い精度でかつできる限
り自動的に行なうことを可能にする薄層クロマトグラム
の定量的評価装置を見出すことが本発明の目的である。

今般、この目的［ＴＬＣスポットを自体知られた方法で
光の線で走査するが、個々のセンサの走査範囲内の濃変
計プロフィールが線形であると仮定できるように局部配
置された多数の光学センサ（それ故最初の積分は極度の
局部分解度が要求される各個センサにより行なうことが
できる）Ｋより反射された光を記録することによって達
成できることを見出した。各センサで得られる出力信号
は次にコンピュータを用いて自体知られた方法で物質量
に比例する・ξラメータに変換することができ、またこ
の／ξミラメーク次いで、データ記憶装置に貯えておく
ことができ、そして全てのＴＬＣ、Ｚボットが走査され
た後にそれらの・Ｓラメータを合計して最終値とするこ
とができる。

すなわち、本発明は、光源、薄層プレート上に光の線像
を形成するための手段、その光の線と薄層プレート間の
相対運動を遂行するだめの手段、薄層プレートにより反
射または発出された光を記録するための光学ユニット、
および物質量に比例したパラメータでその反射または発
出された光を記録する際に得られろアナロク信号を変換
、記憶および評価するための手段を包含する展開された
薄層プレートにより反射または発出された光を記録する
ことにより薄層クロマドグラドを定量的かつ自動的に評
価Ｊ″るための装置であって、前記薄層プレートにより
反射または発出された光を記録するだめの光学ユニット
は多数の光学センツーを含み、個々のセンサにより記録
される薄層ル−ト十のＩＲ丁積はこの面積内の濃度刷分
布を均一とみなすことができる程に小さく、そして、各
光学セ／す（・ζより得られる信号を個々の面積要素に
相当する物質量に比例するパラメータに変換でき、これ
らのパラメータをデータ記憶手段に記憶させることがで
き、そして薄層プレート上の物質スポットのずべてのセ
グメントが記録された後はすべての変換され記憶された
・ξラメータを集合させて観測される薄層スポット中の
物質量に相当する一個の値を与えることのできる変換器
、記憶手段、コンピュータおよび読み出しユニットを備
えたことを特徴とする、薄層クロマトグラムの自動定量
的評価装置に関する。

本発明装置の著しい利点は、それによってスポットの両
側で基線を同時に記録することが可能となるため、各測
定位置について、物質量に比例したパラメータに変換す
る前に、その基線に配分されるべき信号によるすべての
ｍ　ｌ＃：　＃＋倍信号補正することができることであ
る。もう一つの実質的利点は光の線に沿った濃度プロフ
ィールが数多くの個々の測定点に分解され１そのため個
々のセ／すにより観測される面積セグメント内での均質
さがもたらされる結果、各光学センサかも得られる信号
が個々の場所における物質コーテイングの濃度に対して
数学的に規定し得る関係を有していることである。

図面は本発明装置の好適な態様の一部を概略図で示した
ものである。

これらの図において、１はＴＬＣプレートを示し、そし
て２はその上に展開された物質スポットを示す。３ｉ−
ｉ’モノクロメータ（単色光源）であり、４は光の線で
あり、５は案内軌道６を設けた個々の光伝送（伝搬）体
である。７はフォトダイオードを示し、８は焦点合わせ
光学手段を示しそして９は線状列（ライン・アレイ）、
例えば自己走査線状フォトダイオ−ドグ１ハを示す。光
伝送システムの部分として１０は中央ファイバを示しそ
して１１はケーシングファイバを示し１両者は案内軌道
１２に共に収納されている。１３は多要素受光器であり
、１４はポリクロメータ（多色光源）であり、そ［７て
１５は受光器１３が移動できる平面である。１６はラン
プであり、１７はスリットであり、１８は収束レンズで
あり、１９はホログラフィ−格子であり、そして２０は
２次元多吸素受光器を示す。

本発明の特徴を具体化するには多くの可能性がある。各
場合において、物質スポット（２）を有する展開された
ＴＬＣプレート（１）は光の線状帯（４）で照射され、
そして、光の線（４）とＴＬＣプレート（１）との間の
相対運動によって、ＴＬＣプレート（１）の表面の少く
とも一部の面積が評価の通程でギャップなく走査される
ように調整する。この相対運動はクロマトグラムの流動
方向、あるいはそれを横断する方向のいずれでもよく、
それによってクロマトグラフィーの展開スポット（試料
の展開方向の物質スポット）または同じＲｆ値であるが
異なる試料の物質スポットが各工程で評価される。この
相対運動を行なわせるための手段は嶋業者に知られてお
り、ここで説明するまでもない。

単色光を用いる装置は第１図〜第４図に示されている。

使用光源は、例えば低圧または高圧水銀ランプ、重水素
ランプ、キセノンランプまたはタングステンランプなと
であってよい。

前記光源、モノクロメータおよびＴＬＣプレート（１）
上に光の線（４）として単色光の像を作るための手段は
当業者に知られており、これもまたさらに説明するまで
もない。

ＴＩ、Ｃプレート（１）から反射または発出される光を
セグメント式に記録するための光学センナは光のａ　（
４）の像に対し平行な線状として配列するのが好ましい
。観測される面積を効果的に個々のセグメン）Ｋ分解す
るには、この線は少くとも５個の個々のセッサから構成
ずべきである。

第１図に示されるように、フォトダイオード（７）、例
えば感光起電ンリコンダイオードまたは／リコン拡散ビ
ンーフォトダイオード、などを前記センサとして用いる
場合は、線は５〜５０．好ましくは約２０個のダイオー
ドから構成されるべきである。他の光学セッサ、例えば
線あたり１，０００個までまたはそれ以上の要素を有す
る自己走査線状列（９）、例えばフォトダイオードまた
一電荷結合素子ないし電荷結合イメージセン−ザ（ＣＣ
Ｄ列ンも知られでいる。５０〜１．［］０［Ｊ特に約２
５０側力要素を有する線状列を用いるのが好ましい。

セッサの使用数は光の線（４）の長さにもマツチさせる
。１個のセンサにより観測される面積要素は約υ０１５
〜０．８ｍのエツジ長さを有するべきである。５個のセ
ッサを用いる場合には従って、光の線（４）の長さは３
〜Ａｍｍを超えるべきではない。

それ故さらに幅の広いクロマトグラフィーの展開スポッ
トを測定する場合にはさらに多数のセンサを用いるのが
好ましい。セッサの数は、１個のセッサにより観測され
る面積要素のエツジ長さが約［〕、００５〜０．２ｍと
なるように選択するのが好ましい。

ＴＬＣプレー１−　（１１により反射または発出された
光の転送は例えば第１図および第６図に示されるように
光伝導体（５，１１）を用いて、あるいは第２図に示さ
れるように焦点合わせ光学手段（８）を用いて行なうこ
とができる。第２図に示されるようｅこ、ＴＬＣブレー
１・（１）を、光伝送体を用いて光の線（４）で照射す
るとともできる。ファイバ束より成る中央ファイバ’（
１ｏ）Ｉｄモノクロメータ（３）から発せられる光で照
射するのに用いられ、一方ケーシングファイバ（１１）
は、反射または発出された光を多要素受光器（１３）Ｋ
伝送するのに役立つ。光伝送体（５，１１）はそれぞれ
個々のフオＩ・ダイオードに接続するのが好ましい。

石英の光伝送ファイバを光伝送体として用いることがで
き、またそれが好ましい。焦点合わせ光学手段（８）、
例えば収束レンズまたは凹面鏡などは、線状列（９）と
組み合わせて用いるのが好ましい。

第１図〜第３図に示されるように、ＴＬＣブレー　）　
（１）は単色光で照射することができる。これは、通常
のモノクロメータ、例えば干渉フィルタまたはグリッド
モノクロメータなとを用いて作られる。照射を多色光で
行なえば、より広範な情報を得ることができる。ポリク
ロメータ、例えば、グリッドモノクロメータ（出口スリ
ットを除いたもの）またはホログラフィ−格子ポリクロ
メータなどを用いる場合には各光波長は像を結んだ光の
線に対して垂直、したがって光学センサの軸に対しても
垂直な位置座標に変換される。このような装置は第４図
に示されており、その場合、測定波長はポリクロメータ
（１４）の焦点面（１５）内で多要素受光器（１０）の
位置を変化させることにより調整することができる。

このような装置は、光分散要素としてモノクロメータを
用いる必要がないので、光源出力が満たさなければなら
ない要件は一段と少くなる利点がある。例えば［］Ｖ域
用の水銀ランプまたは重水素ランプと可視域用のタング
ステンランプを用いた通常の双子式光源に代えて、さら
に低い出力の単一光源、例えば５０〜１００ワツトギセ
ノンラ／ブを用いることもできる。さらに、ポリクロメ
ータは、従来技術で可能とされていた立体角よりも一段
と広い立体角でＴＬＣブレー１）Ｋより反射または発出
される光が記録されるように配設することができる。そ
れによって反射率またはケイ光お変化をより高感度に検
出できる。さらにまた濃度側の構築は極めて簡単である
。最少限の光学的構成部品を用いて高性能の濃度計を作
ることができる。

受光面（１５）の方向に移動自在に配設された線状多要
素受光器（１６ンに代えて、いくつかの線状多要素受光
器を受光面内に並設して、各受光装置にある波長を割り
当てることもできる。このような場合には第６図の装置
に示されるような二次元多要素受光装置（２０）を用い
ることができまたそれが好ましい。この場合、収束レン
ズ（１８）を用いてスリット（１７）を通してランプ（
１６）からＴＬＣプレート（１）上に投射された光の線
（４）はホログラフィ−格子（１９）により全波長域に
わたって分解される。

このようにすれば、いくつかの波長または全スはクトル
域に対し濃度側測定を同時に行なうことができ、異なる
スｇりｉ・ル域を記録するのに光源を変える必要がなく
なる。評価がより迅速に行なわれるばかりでなく、この
ことにより、クロマトグラフィーにより不完全に分離さ
れた物質を、とＩ］ら物質の吸収スー々クトルが異なる
限りさらに色学的（（分離する可能性が捺洪窟れる。二
次元多要素受光器（２９）、例えばフォトダイオードマ
トリックスまたはビデオカメラなどの好ましい使用にお
いては、調整、保守の必要となるようないかなる機械的
に動作される光学的構成部品はもはや全く不必要となる
。全スズクトル域を記録する代わりに、連結されたコン
ピュータを対応させてプログラム化することによって目
的のスにクトル域を問題なく選択することができる。他
方において、完全なス２りトルをミリ秒単位でスクリー
ン上に得ることができるので、定射的評価な至適化する
のに決定的な所要の情報が極めて迅速（に利用できる。

これらの利点は反射率測定に限らず、ケイ光測定（・て
も利用できる。ある吸光波長をフィルりを増やすことに
よって光源から除去することができ、またいずれの場合
もケイ光域に相当する〕第１・夕゛イオートマ］・リツ
クス域が評価されるように、ポリクロメータに入る前に
フィルタで再び除かれるかまたは評価の際に抑止される
。

自体知られており、また測定波長と標準波長の至適化に
極めて時間のかかる二波長濃度削を用いる場合には、時
間の点で著しい利点が得られる。何故ならば、例えばす
べての情報が数秒以内に装置に連接したスクリーン上に
現われ、そして吸収極大の波長を測定波長としてまた吸
収帯外の適当な波長を標準波長として即座に決めること
ができるからである。本発明の装置は両方の情報項目が
常にＴＬＣプレート上の同じ点に起源しそして同時に得
られることを保証する。

従来技術による装置では、このために極めて複雑な光学
装置を必要とし、また個々の清報項目を交互にしか記録
できなかった。

例えば第６図に示される本発明装置を用いれば、測定波
長のほかに少くとも２つの標準波長を用いて、あるいは
それよりも多い標準波長を用いてさえ実施することもは
じめて可能になる。

ＴＬＣプレート上のコーティング材料の吸収、散乱は波
長に依存するので、一つの標準波長しか用いない場合に
は、パックグラウンドノイズを完全には排除しきれない
。しかしながら少くとも２つの標準波長（それらは測定
波長に対し短波長側と長波長側とにおいて選択するのが
好ましい）を用いた場合この波長域にわたってコーティ
ング材料の吸収、散乱の線形スはクトル過程を記録する
際に実際上完禽にノイズを排除することができる。

本発明は濃度計評価に必要な測定値の記録を目的として
いる。得られたアナログ信号のデジタル測定値への変換
およびその記憶、加算および評価は自体知られた手段お
よび自体知られた方法によって行なうことができる。コ
ンピュータに受容可能な出力、コンピュータおよびソフ
トウェアを有する線状列または７トリツクス状列（二次
元列）またはアナログ−デジタル変換器がこれには必要
である。

本発明装置によって物質スポット（２）の位置、大きさ
および形から独立した測定値を得ることがはじめて可能
となる。これによって光の線（４）における個々の物質
スポット（２）の位置を人手によりあるいは高“価なコ
ンピユータ化された制御装置によりいちいち至適化する
必要もなく、物質濃度に対する測定信号の線形依存性を
達成することが可能である。測定信号が物質スポット（
２）の形状から独立しているので、濃度帯を有するＴＬ
Ｃプレートおよび数回二次元的に展開されたプレートの
いずれも問題なく評価できる。本発明装置によれば、ス
ポ゛ット区域と物質不含バックグラウンド区域（その部
分は全測定値からコンピュータにより排除される）の区
別を明瞭に行なうことができる。このため既知の評価装
置とは対照的Ｋ、線の幅は臨界的でなくなＩ）、またス
ポットの大小によるシダノール／ノイズ比の違いに１全
くなくなる。

反射率または発光値を光の線（４）に沿って個々の測定
点に分解することによって、その線の万福に並んで存在
する物質を互いに完全に分離することはもはや不要とな
る。それ故これによって、ＴＬＣプレート（１）を光の
ａ（４）でクロマトクラフィーの方向をｊｉ４切る方向
に是査する可能性が提供される。何故ならば分離されて
いない物質ピークを、カスクロマトグラフィーおよび液
体り１−７７トグラフイーについて知られているのと同
様の方法によりコンピュータにより解（３）することが
できるからである。同様にして、隣接ばしているがなお
接してはいない程に相互に接近したりＵマトグラノイー
の展開スポットを位置付けることができろ。またいくつ
かのクロマトグラフィーの展開スポットを同時記録でき
るように光の線（４）の長さを選択することさえも可能
である。既知の評価装置はこれらの方法のいずれをも可
能としない。

このように、本発明の評価装置は展開されたＴＬＣブレ
ー１・を擾めて迅速に、しかもこれまで達し得なかった
精度をもって市川的に評価することのできる多くの着１
規で有利な評価方法を提供する。

【図面の簡単な説明】

第１図は光の線の像が単色光によりＴＬＣプレート土ｅ
こ形成され、そして表面から反射または発出した光を光
伝送体を介して受光器に送られる装置を示す。 第２図は同様の装置を示し、表面から反射または発出さ
れる光は焦点合わせ光学手段により線状列に配向される
。 第３図はＴＬＣプレートの照射および反射または発出さ
れた光の案内の両方が光伝送体を用すて行なわれる装置
を示す。 第４図は光伝送体の断面図を示す。 第５図はＴＬＣプレートを多色光で照射するのに適した
装置を示す。 第６図は多色光を使用できる別の装置を示す。 １・・・ＴＬＣプレート、２　物質スポット、３・・モ
ノクロメータ、５・・光伝送体、７・・・フォトダイオ
ード、１６・・・受光器、１４・ポリクロメータ、２０
・・受光器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）光源、薄層プレート上に光の線像を形成するための
   手段、その光の線と薄着プレート間の相対運動を遂行す
   るための手段、薄層プレートにより反射または発出され
   た光を記録するための光学ユニツｌ−、および物質量に
   比例したパラメータでその反射または発出された光を記
   録する際に得られるアナログ信号を変換、記憶および評
   価するための手段を包含する、展開された薄層プレート
   により反射または発出された光を濃度計により記録する
   ことにより薄層クロマトグラムを定量的かつ自動的に評
   価するための装置であって、前記薄層プレートにより反
   射または発出された光を記録するための光学ユニットは
   多数の光学センサを含み、個々のセンサにより記録され
   る薄層プレート上の面積はこの面積内の濃度側による分
   布を均一とみなすことができる程に小さく、そして各光
   学センサにより得られる信号を個々の面積要素に相当す
   る物質量に比例するパラメータに変化できこれらの・ξ
   ラメータをデータ記憶手段に記憶させることができそし
   て薄層プレート上の物質スポットのすべてのセグメント
   が記録された後はすべての変換され記憶されたパラメー
   タを集合させて観測される薄層スポット中の物質量に相
   当する一個の値を与えることのできる変換器、記憶手段
   、コンピュータおよび読み出しユニットを備えたことを
   特徴とする、薄層クロマトグラムの自動定量的評価装置
   。 ２）光学センサが薄層プレート上の光の線像に平行な線
   状に配設される特許請求の範囲第１項記載の装置。 ′５）約５〜約１．ＩＪＯＯの個々のセンサが線状に配
   設される特許請求の範囲第２項記載の装置。 ４）５〜５０個の光伝送体が線状に配設され、その各々
   がフォトダイオードに接続される特許請求の範囲第２項
   記載の装置。 ５）光学センサとして約５０〜１，０００個の要素を有
   する線状列を用いる特許請求の範囲第２項記載の装置。 ６）多色光源が用いられ、そして薄層プレートにより反
   射または発出された光がボリク゛ロメータにより光学セ
   ンサに向けられる特許請求の範囲第１項記載の装置。 ７）センサラインが異なる波長を受けるために移動自在
   に配設されている特許請求の範囲第２〜第６項のいずれ
   か一つに記載の装置。 ８）異なる波長を同時に受けるためしこ二次元多要素受
   光器を用いる特許請求の範囲第６項記載の装置。 ９）装置が多波長装置として設期され、少くとも一つの
   標準波長と一つの測定波長とを、それぞれの場合につい
   て二次元多要素受光Ｒ％の、特定の波長に割り当てられ
   た線形または線：因の光学センサで同時測定する特許請
   求の範囲第７項または第８項記載の装置。 １０）特許請求の範囲第１項記載の装置を用いることを
   特徴とする、展開された薄層プレートにより反射または
   発出された光を濃度計により記録することによる薄層ク
   ロマトグラムの自動定量的評価方法。