JPS6353449A - マイクロカラムクロマトグラフイ−用レ−ザ−螢光検出器 - 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、レーザー分光学に係り、特１こマイクロカラ
ムクロマトグラフィー（ｍｉｃｒｏ−ｃｏｌｕｍｎ　　
ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）用レーザー螢光検出器
（］、ａｓｅｒ　　ｆ１口。−ｒｏｍｅｔｒｉｃ　　ｄ
ｅｔｅｃｔｏｒｓ）に係り、螢光液体の超痕跡量を検出
するために使用できる。

従来の技術 次の要件、すなわち高感度、低い検出限界、低いノイズ
レベル、広い直線性範囲（ｌｉｎｅ−ａｒ　ｉ　ｔｙ　
　ｒａｎｇｅ）を達成することが、通常、ＬＣ検出器を
開発する目標である。加えて、クロマトグラフィーのピ
ーク分解！（ｐｅａｋｒｅｓｏ　ｌｕｔ　ｉ　ｏｎ）も
また、セルの設計にある種の制限を課している。セルは
限られた容積を持つべきであり、分ａされた成分は混ざ
ってはならず、また検出器チャンネルは非常に速く洗浄
され得るものである。

検出器の濃度感受性（ｃｏｎｃｅｎｔｒａ−ｔ＋ｏｎａ
ｌ　　５ｅｎｓ！ｔｉｖｉｔｙ）は測定用セル内の物質
量に比例する。検出器の分解能を変化しないようにする
ために、次の条件を守るべきである。

〔上式中、■。は、セル容積と、クロマトグラフィーカ
ラムの出口から測定用セルまでの検出器チャンネルの容
積とを含んでいる検出された容積であり、■、はクロマ
トグラフィーピークにおける流出液の容積であり、Ｓは
カラムのＩＤ面積であり、１はカラム長さである。〕一
方、Ｖｏ　＜Ｖ、　　の場合、検出器感度は下がる。な
ぜならば、セル内の物質量がより少なくなるからである
。従って、各クロマトグラフィーカラムには選択される
べき最適の検出容量がある。

光学的に接続された数種の構成部材、すなわちレーザー
、レーザー放射（ｌａｓｅｒ　　ｅｒｎｒｓ−ｓ　ｉ　
ｏｎ）を形成するための装置、クロマトグラフィーカラ
ムと連通させるために設計された７゜−スルーセル（ｆ
　１　ｏｗ−ｔ　ｈｒｏｕｇｈｃｅｌｌ）及び螢光放射
のレシーバ−（ｒｅ−ｃｅｉｖｅｒ）を有してなるマイ
クロカラムクロマドグ５フイー用レーザー螢光検出器は
技術上知られている〔例えば、エル、ダブリニー、バー
シュバーガー（Ｌ、Ｗ、Ｈｅｒｓｈｂｅｒｇｅｒ）、ジ
ュー。ビイ、カリス（Ｊ、　　Ｂ、Ｃａ　１１　ｉ　ｑ
）及びノー、ディ、クリスチャン（Ｇ、Ｄ。

Ｃｈｒ　ｉ　ｓｔ　ｉ　ａｎ）　、アナリテイ力ル　ケ
ミストリイ（Ａｒ＋ａｌｙｔｉｃａｌＣｈｅｍｉｓ−ｔ
ｒｙ）、Ｖｏｌ、５１．Ｎｏ、９．１９７９年８月、１
４４４−１４４６頁参ｊ！ｊ（）。

この検出器のフロースルーセルは、４つの側面のそれぞ
れに石英の窓を有しているチャンバーである。チャンバ
ーの内容積は溶出液Ｃ満たされており、この溶出液はま
たクロマトグラフィーカラムの流路内でも使用される。

チャンバーの下方部分は流体力学的ジェットノズルと適
合させられており、試料はこのノズルを通して注入され
る。螢光放射（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ　　ｅｍｉｓ
−８ｉｏｎ）、励起放射線（ｅｘａ　ｉ　ｔ　ａｔ　１
ｏｎｒａｄｉａｔ　１ｏｎ）に対して垂直な方向におけ
るレシーバ−の対物レンズ（ｏｂｊｅｃ−ｔ　ｉ　ｖｅ
）によって集められる。

この検出器の欠点は感度が不充分なことである。

これは、流出液の検出容積がクロマトグラフィーピーク
の容積に対して実質的により少ないという事実による。

なぜならば、セルを通して流れる流れの横断面がクロマ
トグラフィーカラムの内径の横断面よりも実質的に小さ
いからである。もう一つの寄与するファクターは、試料
の流れがこの試料の流れの直径を１０乃至２０倍だけ越
えている厚さを有する溶出液の流れによって囲まれてい
るということにある。ノイズレベルを増す１汗出液の螢
光は、有用な信５・記録に対する重大な障害である。

また、光学的に接続された構成部材、すなわち、レーザ
ー、レーザー放射形成装置、クロマトグラフィーカラム
との連絡を意Ｖ士るフロースルーセル、セル内の試料容
積を調整するためのダイヤフラム及び螢光放射レンーパ
ーを有してなるマイクロカラムクロマトグラフィー用レ
ーザー螢光検出器も技術上知られている〔例えば、エッ
チ、トドリキ（Ｈ，Ｔｏｃｌｏｒ　ｉ　ｋｉ）、　エイ
、ヒラカワ（Ａ、Ｈｉ　ｒａｋａｗａ）、　ケミカル　
アンド７アーマセウテイカル　プレティーン（Ｃｈｅｍ
−ｉｃａｌ　　＆　　ＰｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌＢ
ｕｌｌｅｔｉｎ）、Ｖｏｌ、２８．Ｎｏ、４゜１９８０
．１３３７−１３３９頁参照〕。

この装置のフロースルーセルは、石英管であり、この石
英管はもっと小さい直径を有しかつ試料入口としてこれ
に対して垂［ｎに接続する別の石英管を備えている。こ
の７０−セルの上方端に光学繊維が差し込まれており、
この参λ維の出口端にマイクロレンズが取り付けられて
おり、これはレーザー放射形成装置である。

マイクロレンズは、ｌｅ誰の後のレーザー光線の発散を
減するために、２つの管を接続せしめる領域の幾分上部
に置かれている。螢光信号は、流れている試料がより小
さい径の管から大径管へ入る帯域で生じる。マイクロレ
ンズを有する繊維は、発散レーザー光線が螢光放射を集
める帯域において管壁に達しないように置かれている。

この帯域は、試料入口管を備えた１つの細土に設置され
た調整可能な丸形ダイヤフラムによって選択さ汽うる。

この様にして、光レシーバ−（ｐｈｏｔｏ−ｒｅｃｅ　
ｉ　ｖｅｒ）は散乱レーザー光から保：！１される。

この装置は、検出器の分解能が充分に高くないという点
で不充分である。試料流れがより小径の管からより大径
の管へと向って進むとき、クロマトグラフィー画分（ｆ
　ｒａｃｔ　ｉ　ｏｎｓ）はひどくかき肌され、そして
流れの層流性（ｌａｍｔ−ｎａｒｉｔｙ）がくつがえさ
れる。

加えて、上記２つの検出器において、螢光は平行でない
レーザー光線によって励起された。なぜならば、このレ
ーザー光線は球面レンズにより焦点に集められるからで
ある。これは、次々に、種々の屈折率を有する媒質が出
会う境界上で散乱レーザー放射線を増す。

また、上泥検品器は、種々のマイクロカラムに対する試
料容積の最適な選択を考えていない、マイクロカラムを
別のらのに取り替える場合、検出感度又は分解能で影響
を受ける可能性がある。

解決すべき問題点 本発明は、試料の層流をかき乱さないようにしながら、
螢光放射のレシーバ−に対する散乱レーザー放射の効果
を取り除きかつ検出容積をなだらかに調整することを可
能にするような光学配置を特徴としまたそのようにする
レーザー放射形成装置及びフロースルーセルを備えたマ
イクロカラムクロマトグラフィー用レーザー螢光検出器
を提供するものである。

問題、αを解決するための手段 光学的に接続された溝成部材、すなわちレーザー、レー
ザー放射を形成するための装置、クロマトグラフィーマ
イクロカラムとの連絡を意図するフロースルーセル、セ
ル内の試料容積を調整するためのダイヤフラム及ブ螢光
放射のレシーバ−を有り、テなるマイクロカラムクロマ
トグラフィー用レーザー螢光検出器において、本発明に
よれば、レーザー放射形成装置は円筒形望遠鏡（ｔ　ｅ
　１　ｅ−ｓｃｏｐｅ）であり、フロースルーセルは内
部スルーゴーイング（ｔ　ｈｒｏｕｇｈ−ｇｏ　ｉ　ｎ
ｇ）方形チャンネルを有する直角の平行六面体（ｒｉｇ
ｈｔ−ａｎ　　ｇ　ｌｅ　　　　　ｐａｒａｌｌｅｌｅ
−ｐｉｐｅｃｌ）であってかつチャンネルの軸線が平行
レーザー光の方向に対して垂直であるように置かれてお
り、検出試料容積を調整士るためのダイヤフラムは、円
筒形望遠鏡とフロースルーセルとの間に、台形のベース
がチャン木ル細線に対して平行であるように位置せしめ
た直角を持っている台形（ｒｅｃｔａｎｇｕ］ａｒ　　
ｔｒａｐｅｚｉ−ｕｍ）であってまたその平面内でかつ
台形のベースに対して垂直な方向に移動するための手段
を備えているマイクロカラムクロマトグラフィー用螢光
検出器が提供される。

本発明の上記目的及び他の目的は添付図面と共に説明す
る次の記載から明らかになる。

実施例 第１図は、本発明によるクロマトグラフィーマイクロカ
ラムを特徴とするマイクロカラムクロマトグラフィー用
レーザー螢光検出器の光学配置の概略図を示す。第２図
は、本発明による、第１図の概略図であって検出器の等
角投影図を示すがマイクロカラムは示されていない。

第１図及び第２図に示されているマイクロカラムクロマ
トグラフィー用レーザー螢光検出器（ｆｌｕｏｒｏｍｅ
ｔｒｉｃ　　ｄｅｔｅｃｔｏｒ）は、光学的に接続され
かつ連続的に配置された構成部材、すなわちレーザー１
、円筒形望遠鏡２であるレーザー放射を形成するための
装置、検出試料容積（ｃｉｅｔｅｃｔｅｃｌ　　ｓａｍ
ｐｌ、ｅｖｏｌｕｍｅ）を調整するためのダイヤフラム
３、検出器の測定用セルであるフロースルーセル４、螢
光放射のレシーバ−５及び遮光装置６を備元ている。レ
シーバ−５は、その入口対物レンズの光学軸がレーザー
光線の袖に対して垂直であるように置かれている。円筒
形望遠鏡２は２枚のレンズ２′及ゾ２＃、すなわち負の
レンズ（発散レンズ（ｎｅｇａｔｉｖｅ　　１ｅｎｓ）
）２’　及ゾ正のレンズ（収束レンズ（ｐｏｓｉｔｉｖ
ｅ　　１ｅｎｓ））２＃から構成されている。フロース
ルーセル４は、正方形の横断面を持っているスローゴー
イング内部チャンネル７を有する直方体である。フロー
スルーセル４は、チャンネル７のＭ線（Ｉｏｎｇｉ−ｔ
ｕｃｌｉｎａｌ　　ａｘｉｓ）が平行レーザー光の方向
にか↑して垂直であるように置かれる。検出試料容積を
調整するためのダイヤフラム３は、円筒形望遠鏡２とフ
ロースルーセル４との間に、台形のベースがチャンネル
７の細線に平行であるように置かれている直角を持って
いる台形（ｒｅｃ−ｔａｎｇｕｌａｒ　　ｔｒｅｐｅｚ
ｉｕｍ）である。

ダイヤフラム３は、その平面内でかつ第２図において矢
印Ａによって示されている台形のベースに対して垂直な
方向で移動するための手段８を端えている０手段８は、
例えば、マイクロメータねじであることができる。

クロマトグラフィーカラム９は、金属ホルダー１０内に
拘束されているフロースルーセル４の出口突合わせ４部
においてねじ込み接続によって固定されている。サーメ
ットフィルター１１を有するテフロン環がフロースルー
セル４とカラム９との開に置かれている。

本発明によれば、レーザー螢光検出器は次の様に動作す
る。

分析すべき物質の分離された両分からなるクロマトグラ
フィーカラム９の流出液を、サーメットフィルター１１
を通して、フロースルーセル４のスルーゴーイングチャ
ンネル７へ供給せしめ、層流をかき乱さないようにする
。レーザー光線（ｌａｓｅｒ　　１）ｅａｍ）を、円筒
形望遠鏡２によって、円形の光線（ｂｅａＴｌｌ）から
平べったい（ｆｌａｔ）光線へと変換せしめる。平べっ
たい光線の横断面の幅は、試料が流れるチャンネル７の
幅に等しい。レーザー光線の横断面の長さは、検出器の
測定用セルであるフロースルーセル４の前方に位置して
いる台形形状のダイヤフラム３によって調整することが
できる。レーザー光線を、セル４及び分析される液体の
カラムを通過せしめる０ｇｋ光は、この液体カラム内で
励起されかつ遮光装置６内で消光される。螢光放射を、
レーザー光線に対して垂直な平面内にある光電子倍増管
であることができるレシーバ−５の対物レンズによって
集める。

レーザー放射線の敢６しは、非発光石英（ｎｏｎ−１ｕ
ｍｉｎｅｓｃｅｎｔ　　ｑｕａｒｔｚ）で造られたフロ
ースルーセル４の長方形形状＜ｒｅｃ−ｔａｎｇｕｌａ
ｒ　　５ｈａｐｅ）及び内部スルーゴーイングチャンネ
ル７の正方形形状によって、実質的に減少される。

直角を持っている台形である３１ｖ、可能なダイヤフラ
ム３は、そのベースに対して垂直な側面がフロースルー
セル４（これにクロマトグラフィーマイクロカラム９が
取り付けられている）の壁体に平）テでもありかつセル
４の突合せ端部と同一水平面上に位置しているように置
かれている。このようなダイヤプラムの位置は、試料が
カラム９を離れた直後に試料内に螢光を励起せしめると
いう利煮を提供する。従って、流出液穿積を最小にする
ことがでさる。更に、ダイヤフラム３は矢印Ａの方向に
移動せしめることができ、そしてこのようにして、レー
ザー光によって励起された液体のカラムの高さは、出力
密度を変えないままにしながら、なめらかに調整するこ
とができる。これにより、分析の感度及び分解能に寄与
する各特別のクロマトグラフィーカラムのだめの最適の
試料検出容積の選択が可能になる。

マイクロカラムクロマトグラフィー用レーザー螢光検出
器の原型が本発明に従って製造された。

正方形形状の検出器（ｑｑｕａｒｅ−８ｈａｐ−ｅａ　
　ｃｌｅｔｅｃｔｏｒ）の助１定用セル４はレーザー放
射線を受けたときにどんなルミネセンスも生じない石英
で造られた。測定用セルの寸法は４Ｘ１０Ｘ２０Ｙｔ１
１であり、内部チャンネルは０．５　Ｘ　Ｏ１５ｆｌで
あった。円筒形望遠鏡は、横断面が０．５Ｘ７ｍのスト
ライプであるレーザー光線を生じせしめた。ダイヤフラ
ム３は、出力（Ｐｏｗｅｒ）が均一に配分されてν）る
レーザー光線の精確に長方形の横断面を生じせしめるた
めに、ストライブを１ないし６ｎの長さに限定した。

試料検出容積を０．２ＳＡから１．５４へとなめらかに
調整することができた。総ての場合に、検出器の７７タ
カラム容積（ａｆ　ｔｅｒ−ｃｏｌｕｍｎｖｏ　１　ｕ
ｍｅ）は０．０５！を越えなかった。螢光放ＩＬは３２
５ｎｍの波長において励起された、５５０ｎｍにおいて
記録された−０．６Ｘ１７０ｍマイクロカラム（Ｍ＝８
・１００）を用いると、検出器の限界感度は、アミノ酸
の二す）　＋７ウム塩のクロマトグラフィービークにお
いて２・ＩＱ−１６モルであった。

発明の効果 本発明によれば、マイクロカラムクロマトグラ７−用レ
ーザー螢光検出器は、使用する特別のクロマトグラフィ
ーマイクロカラムの特性に応じて試料検出容積のなめら
かな調整を可能にする。検出器の感度及び分解能は、試
料検出容積の最適な選択のために高い、フロースルーセ
ルを平行レーザー放射線と組合せた設計により、螢光放
射のレシーバ−に対する散乱レーザー光の効果が最小に
なる。フロースルーセルは、試料の流れが螢光放射線（
ｆｌｕｏ−ｒｅｓｃｅｎｃｅ　　ｒａｃｌｉａｔｉｏｎ
）を集める帯域においてＦ１４流のままでいるように設
計される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるクロマトグラフィーマイクロカ
ラムを特徴とするマイクロカラムクロマトグラフィー用
レーザー螢光検出器の光学配置の概略図を示す。ｍ２図
は、本発明による、第１図の概略図であって検出器の等
角投影図を示すがマイクロカラムは示されていない。 図面中の参照各号 １−レーザー、　　　　　２−円筒形望遠鏡、２’、２
”−レンズ、　　　；３−ダイヤフラム、４−フロース
ルーセル、 ５−螢光放射のレシーバ−１ ６−１ｇ：光装置、　　　　　７−スルーチャンネル、
８−ダイヤフラム３を移！！ｊＪ士るための手段、９−
クロマトグラフィーマイクロカラム、１０−セルホルグ
ー、 １１−フィルター。 代　　理　　人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光学的に接続される構成部材、すなわちレーザー、レー
   ザー放射形成装置、クロマトグラフィーカラムとの連絡
   のために設計されたフロースルーセル、フロースルーセ
   ル内の流出液の検出容積を調整するためのダイヤフラム
   及び螢光放射レシーバーを有してなるマイクロカラムク
   ロマトグラフィー用レーザー螢光検出器において、 レーザー放射形成装置が円筒形望遠鏡であり、フロース
   ルーセルが、横断面が長方形である内部スルーチャンネ
   ルを有する直角の平行六面体でありかつ該チャンネルの
   軸線が平行レーザー光の方向に対して垂直であるように
   置かれており、流出液の検出容積を調整するためのダイ
   ヤフラムが、円筒形望遠鏡とフロースルーセルとの間に
   、台形のベースがチャンネルの軸線に対して平行である
   ように位置せしめた直角を持っている台形であってかつ
   その平面内でベースに対して垂直な方向に移動するため
   の手段を備えていることを特徴とするマイクロカラムク
   ロマトグラフィー用レーザー螢光検出器。