分光光度計

【課題】１マイクロリットル程度の極微量試料のための試料容器であって、容易に洗浄可能な構造を有する試料容器を備えた分光光度計を実現する。
【解決手段】試料容器３は試料注入口、試料槽、試料排出口が形成され、試料排出口は試料の表面張力により液体試料が試料槽内に保持されるように狭小な開口面積となっている。試料測定が終わると、ポンプ２８が起動されバルブ２３、２１がオンになり、試料槽内の試料が廃液タンク３０に排出された後、試料槽に洗浄液タンク２７より洗浄液が流入し、バルブ２３の切換えによりアルコールタンク２５よりアルコールが流入し洗浄される。その後、バルブ２１をオフ、バルブ３２をオンとし水吸入口１７にタンク３４より精製水を流入させ、アルコールを洗い流させ、バルブ２１を切換え空気を流入させ試料槽に空気を流し、試料槽を乾燥させる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は微量試料を測定する試料容器を備えた分光光度計に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶液中の化学物質（以下これを試料と呼ぶ）の濃度あるいは量を測るのに、分光光度計を用いて光学的に計測することがしばしば行われている。これは、試料がある特定の波長の光を吸収する特性を持つとき、その光の吸収量は試料の濃度と光の透過する光路の長さに比例するという原理（Ｂｏｕｇｕｅｒ−Ｌａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒの法則として知られている）に基づいている。
【０００３】
そのため、通常、試料はある一定の長さの光路を持つ透明な試料容器（これをセルあるいはキュベットと呼ぶ）に入れて測定に供される。試料容器内の光路の長さは１０ｍｍのものを標準とし、ＪＩＳに規定されている。
【０００４】
しかし、通常、試料の濃度は、濃度既知の試料との吸光度の比から相対的に求めるので、光路の長さは、一定であることが保たれる限り、１０ｍｍに限られるものではなく、任意であってかまわない。測定に提供できる試料の量が少ない場合には、光路の長さを短くし、試料容器の容量を小さくして対応することが行われている。
【０００５】
この傾向は核酸や蛋白質を計測するバイオの分野において特に顕著である。もともと、バイオの分野では試料は生体からの抽出によって得られるので、微量にしか得られない場合が多い。加えて、例えば、ＤＮＡ純度検定と呼ばれる測定は、質量分析などを主目的とする測定の前に、試料の調製を確認するために行われる予備的な測定であるが、それに提供する試料は、本来の測定目的ではないので、できるだけ少ないことが望まれている。
【０００６】
試料をセルに入れて測定すると汚染（コンタミネーション）が懸念されるので、その試料は、回収せずに捨てることが多いからである。そのような場合、試料容器の断面積を小さくすると同時に、光路の長さを短くして試料容器の容量を極限まで小さくすることが行われる。
【０００７】
特許文献１は、そのような極限まで容量を小さくした試料容器について記載されており、試料容器の試料注入口を漏斗状にすることにより、試料注入／容器洗浄が容易な１〜５０マイクロリットルの微量試料容器としている。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−１８０３５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１記載の試料容器は、通常、石英ガラスを使った高価なものなので、使い捨てにはできず、使用後には洗浄して再利用するが、１マイクロリットル程度の試料液用に試料容器の形状を小さくすると、この測定後の洗浄が困難であり、測定作業の効率を悪化させている。
【００１０】
１マイクロリットル程度の試料のための容器の内寸法は、例えば、１ｍｍ×１ｍｍ×１ｍｍであり、超小型である。このため、従来技術においては、極微量試料の測定後、残留試料が無く、光透過窓の汚れが無いように、超小型容器内部を洗浄することは、非常に困難であった。
【００１１】
例えば、バイオの分野において、試料が微量でも残ると、次の測定時に新たに注入した試料を汚染し、正確な測定を阻害することになる。
【００１２】
したがって、本発明の目的は、１マイクロリットル程度の極微量試料のための試料容器であって、容易に洗浄可能な構造を有する試料容器を備えた分光光度計を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の分光光度計の試料容器は、集光手段と分光手段との間に配置され、液体試料を収容し、収容した液体試料に集光手段からの光束を通過させる試料槽と、この試料槽の底部側に配置された試料排出流路と、この試料排出流路に連通する水吸入口とを有し、液体試料による表面張力を発生させ、液体試料を試料槽内に保持する試料排出口が上記試料槽の底部に形成される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、１マイクロリットル程度の極微量試料のための試料容器であって、容易に洗浄可能な構造を有する試料容器を備えた分光光度計及び分光光度計に用いる試料容器を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明が適用される分光光度計の概略構成図である。図１において、光源１で放射された光は集光ミラー２で集光され、細いビームとなって試料容器３の中にある試料４を照射する。試料４を透過した光は、試料容器３の近傍に設けられたスリット５に入射する。スリット５、凹面回折格子６および光検知器７は分光器を構成しており、スリット５に入射した光を凹面回折格子６により波長に応じて分散させて光検知器７の上に結像させる。
【００１７】
このようにして、試料４を透過した光のスペクトルが光検知器７の上に得られる。光検知器７はダイオードアレーになっており、スペクトルもしくは単一波長の光情報と取り出す。ここで、光検知器７として単一の光検知器を使用する場合には凹面回折格子６を回転させることでスペクトル情報を得るものであってもかまわない。
【００１８】
試料容器３には、洗浄液供給機構８が接続されており、測定終了後に洗浄液を洗浄液供給機構８から試料容器３に供給し、試料容器３の中にある試料４を廃液槽９に排出して、試料容器３内の洗浄を行なう。
【００１９】
続いて、洗浄液供給機構８から試料容器３にアルコールを供給し、さらに、試料容器３に空気を供給する事で、試料容器３の内部をアルコールの気化作用により乾燥させ、乾燥時間を短縮することができる。
【００２０】
図２は、試料容器３の構造を示す図であり、図２の［Ａ］のＸ−Ｘ'線に沿った断面を図２の［Ｂ］に示し、図２の［Ａ］のＹ−Ｙ'線に沿った断面を図２の［Ｃ］に示す。
【００２１】
図２において、試料容器３は透明ガラス板で構成され、試料注入口１０、試料槽１１、および試料排出口１２が形成されている。試料注入口１０は漏斗形状とし、試料の注入が容易な形状となっている。そして、試料排出口１２は、試料の表面張力により、液体試料が試料槽１１内に保持されるように、狭小な開口面積となっており、例えば、縦１ｍｍ、横０．３ｍｍの長方形状となっている。
【００２２】
試料槽１１は、測定時に注入された試料が、上述したように試料排出口１２における表面張力で保持され、測定の間、試料を留め置き、光を透過させて測定を行う空間である。つまり、試料槽１１は、集光ミラー２からの光束が透過する２つの互いに対向する透明な側面を有し、これら側面に挟まれた空間中に液体試料を収容する。この試料槽１１が保持し得る試料の容量は、例えば、１マイクロリットル程度であるが、１マイクロリットルに限るものではない。
【００２３】
試料排出口１２は、測定の後、試料を試料槽１１から排出するものであり、水平な平面である底面１３に形成されている。上記のごとく、試料容器３は試料注入および測定時には固定セルとして機能し、洗浄および乾燥時にはフローセルとして機能するものである。
【００２４】
図３は、試料容器３を保持する試料ホルダ１４の説明図であり、図３の［Ａ］は縦断面を示し、図３の［Ｂ］は横断面を示す。この試料容器ホルダ１４によって試料容器３は、分光光度計内に保持され、洗浄液供給機構８に接続される。
【００２５】
試料容器ホルダ１４は試料容器３を密着して保持するために、Ｏリング１５を備えるが、Ｏリングに限るものではなく、他の接合方法、例えば接着によるものであってもかまわない。試料ホルダ１４には、試料容器３の試料排出口１２に連通する排出路１６が形成されるとともに、この排出路１６に連通する吸入口１７と排出路１８とが形成されている。
【００２６】
図３［Ｂ］に示すように、試料排出口１２は、排出路１６の中央部付近となるように位置関係が調整されている。
【００２７】
上述したように、試料排出口１２において試料の表面張力が有効に作用するためには、試料排出口１２の周囲には水平な平面が必要であり、そのため、試料排出口１２と試料ホルダ１４の上面とは接してはならず、好ましくは１ｍｍ以上の距離をもつように、排出路１６の形状寸法を決定することが望ましい。
【００２８】
なお、試料容器ホルダ１４は分光光度計側に付いていても良いし、試料容器３と一体となっていても良い。試料容器ホルダ１４が試料容器３と一体となっていれば、試料容器３の分光光度計からの着脱が容易になるメリットがある。
【００２９】
試料容器３の洗浄過程で、試料容器３にアルコールを流すが、アルコールを流す流路内に僅かでもアルコールが残留すると、試料槽１１に収容された場合、残留アルコールの気化により、アルコール流路と繋がる試料槽１１内の試料４に気泡を発生させる。
【００３０】
試料槽１１内の試料４に気泡が発生することを抑えるには、試料容器３にアルコールを流した後に、試料容器３に繋がる試料容器ホルダ１４に水を水吸入口１７より流し込み、試料槽１１以下の流路内残留アルコールを洗い流す。
【００３１】
図４は、試料容器３の洗浄部の概略構成図である。図４において、試料容器３の試料注入口１０にはノズル１９が密着している。ノズル１９には管２０を介してＶ２バルブ２１が接続されている。このＶ２バルブ２１は三方弁で、Ｃｏｍｍｏｎは、管２０を介してノズル１９に接続されており、ＮｏｒｍａｌＣｌｏｓｅには管２２を介してＶ１バルブ２３が接続されている。Ｖ２バルブ２１のＮｏｒｍａｌＯｐｅｎは大気に開放されている。
【００３２】
Ｖ１バルブ２３は三方弁で、Ｃｏｍｍｏｎは管２２を介してＶ２バルブ２１に接続されており、ＮｏｒｍａｌＣｌｏｓｅには管２４を介してアルコールタンク２５に繋がっている。Ｖ１バルブ２３のＮｏｒｍａｌＯｐｅｎは管２６を介して洗浄液タンク２７に繋がっている。
【００３３】
また、試料容器ホルダ１４の排出路１８は、管を介してポンプ２８に接続されており、さらにポンプ２８は管２９を介して廃液タンク３０に繋がっている。また、試料容器ホルダ１４の水吸入口１７は、管３１を介してＶ３バルブ３２に接続されている。
【００３４】
このＶ３バルブ３２は二方弁であり、Ｏｕｔは管３１を介して試料容器ホルダ１４の水吸入口１７に接続されている。Ｖ３バルブ３２のＩｎは管３３を介して精製水タンク３４に繋がっている。試料容器３内の試料やアルコールは、ポンプ２８より吸引され、廃液タンク３０に排出される。
【００３５】
図５は、試料容器３の洗浄動作を示すタイムチャートである。
【００３６】
図５において、チャート３６、３７、３８はそれぞれＶ１バルブ２３、Ｖ２バルブ２１、Ｖ３バルブ３２の状態を示しており、チャート３９はポンプ２８の状態を示している。また、試料容器と記したチャート４０は試料槽１１内の試料あるいは洗浄液の量を示している。
【００３７】
試料容器３の試料槽１１の洗浄／乾燥の動作は次のように行われる。なお、以下の説明文の冒頭に記した（１）〜（５）は図５に記したフェーズの番号（丸内の数字）に対応している。また、バルブ２１、２３、３２、ポンプ２８の動作制御は、コントローラ（図示せず）により行われる。
【００３８】
（１）試料測定が終わって、洗浄開始の合図がなされると、ポンプ２８が起動され、同時にＶ１バルブ２３、Ｖ２バルブ２１がオンになる。すると、ポンプ２８の作用により、まず、試料槽１１内の試料が、試料排出口１２において形成されていた表面張力に打ち勝って、吸引されて廃液タンク３０に排出される。
【００３９】
（２）続いて、試料槽１１には洗浄液タンク２７より洗浄液が流入し洗浄される。
【００４０】
（３）さらに、コントローラによるＶ１バルブ２３の切換えにより、試料槽１１にアルコールタンク２５よりアルコールが流入し洗浄される。
【００４１】
（４）その後、コントローラは、Ｖ２バルブ２１をオフ、Ｖ３バルブ３２をオンとし、水吸入口１７に精製水タンク３４より精製水を流入させ、アルコールを洗い流させる。
【００４２】
（５）続いて、ポンプ２８を駆動させ、Ｖ２バルブ２１を切換え空気を流入させ試料槽１１に空気を流し、試料槽１１を乾燥させる。一定時間の後、ポンプ２１は停止され、洗浄動作が終了する。
【００４３】
なお、この第１の実施形態においては、洗浄開始の合図は、例えば操作者が押しボタンを押すことによって与えられる。その後は、装置のコントローラにより自動的に試料の排出、試料容器の洗浄やアルコール特有の揮発性による乾燥を促し実行するので、操作者の手間や時間をかけずに、また、試料容器のサイズによらずに、適切に試料容器を洗浄することができる。
【００４４】
また、Ｖ２バルブ２１及びＶ１バルブ２３とポンプ２８をオンにしている時間は固定で構わないが、調整可能であることが望ましい。一実施形態においては、（１）、（２）の動作は、約１５秒、（３）〜（５）の動作は２５〜３０秒程度である。
【００４５】
次に、図６を参照して、試料容器３への液体試料の注入方法を説明する。
図６において、ノズル１９は試料容器３から外せる構造になっており、試料注入時にはノズル１９を試料容器３から外して試料槽１１をオープンにし、操作者はピペット３５で試料を、直接、試料槽１１に注入することができる。
【００４６】
図７は、試料容器３の洗浄・乾燥の動作フローチャートである。
【００４７】
図７において、ステップ４１でポンプ２８を起動させ、ステップ４２でＶ１バルブ２３、Ｖ２バルブ２１を開きの状態にし、ステップ４３により試料容器３を洗浄・乾燥する。ステップ４３は、上述した動作（３）〜（５）に対応する。
【００４８】
以上述べたように、本発明の第１の実施形態は、自動的に試料容器３内の液体試料を排除し、試料容器３の洗浄／乾燥をするので、操作者の手を煩わすことなく、試料容器３の大きさにはかかわり無く適切な洗浄を行うことができる。これにより、試料の汚染のない正確な測定が容易に連続で得られる分光光度計を提供することができる。特に、１マイクロリットル程度の微量試料を扱う分光光度計に適用した場合に、自動的に洗浄することが可能である。
【００４９】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、説明する。
【００５０】
上述した第１の実施形態は、ＤＮＡ試料のような微量試料を測定する場合の例であり、試料容器３はフローセルとしては使用できない場合の例であるが、微量試料用としてのみなならず、フローセルとしても使用可能な例が第２の実施形態である。
【００５１】
図８は、本発明の第２の実施形態の説明図であり、試料容器３をフローセルとして使用する場合の説明図である。この図８の例と、図４に示した例との相違点は、バルブ２１とバル２３との間の配管２２に、バルブ４４が配置され、このバルブ４４に管４５を介して試料容器４６が繋げられている点である。図８の他の構成は、図４の例と同様となっている。
【００５２】
試料容器３をフローセルとして使用する場合、つまり、ＤＮＡ試料以外の生体試料（尿等）を測定する場合、ノズル１９は、試料容器３の試料注入口１０に密着される。また、試料は、試料容器４６に収容される。そして、バルブ４４により、管２２と４５とを連通させ、バルブ２１により管２２と２０とを連通させる。そして、バルブ３２は管３２と３１とを連通させない設定とされる。
【００５３】
そして、ポンプ２８を起動し、試料容器４６内の試料が、管４５、バルブ２２、管２２、バルブ２１、管２０、ノズル１９、使用容器３、使用ホルダ１４、ポンプ２８、管２９を介して、廃液タンク３０に流される。
【００５４】
測定が終了すると、バルブ４４は、管２２と管４５との連通を停止し、管２２と２３とを連通させる。そして、第１の実施形態と同様にして、試料容器３の洗浄を行う。
【００５５】
次に、ＤＮＡ試料等の微小試料の測定に試料容器３を使用する場合について、図９を参照して説明する。
この場合、ノズル１９は、試料容器３の使用供給口１０から離間されており、試料はピペット３５により、試料容器３の試料槽１１に供給される。
【００５６】
試料の測定が終了すれば、第１の実施形態と同様にして、試料容器３の洗浄が行われる。
【００５７】
ただし、バルブ４４は、管２２と管４５との連通を停止し、管２２と２３とを連通させる状態となっている。
【００５８】
以上のように、本発明の第２の実施形態は、第１の実施形態と同様な効果が得られる他、試料容器３をフローセルとして使用することも可能という効果を得ることができる。
【００５９】
なお、上述した例においては、アルコールを用いて洗浄したが、アルコールに限らず、揮発性溶液であれば、例えば、アセトン等を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明が適用される分光光度計の概略構成説明図である。
【図２】本発明における試料容器の構造説明図である。
【図３】本発明における試料容器ホルダの構造説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における洗浄系の構成説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態における洗浄・乾燥を説明する動作タイムチャートである。
【図６】本発明の第１の実施形態における試料注入説明図である。
【図７】本発明の第１の実施形態における試料容器の洗浄・乾燥の動作フローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態において、試料容器をフローセルとして使用する場合の説明図である。
【図９】本発明の第２の実施形態において、微小試料を測定する場合の説明図である。
【符号の説明】
【００６１】
１・・・光源、２・・・集光ミラー、３・・・試料容器、４・・・試料、５・・・スリット、６・・・凹面回折格子、７・・・光検知器、８・・・洗浄液供給機構、９・・・廃液槽、１０・・・試料注入口、１１・・・試料槽、１２・・・試料排出口、１３・・・試料容器底面、１４・・・試料容器ホルダ、１５・・・Ｏリング、１６・・・排出路、１７・・・水吸入口、１８・・・排出路開口部、１９・・・ノズル、２０・・・管、２１・・・Ｖ２バルブ、２２・・・管、２３・・・Ｖ１バルブ、２４・・・管、２５・・・アルコールタンク、２６・・・管、２７・・・洗浄液タンク、２８・・・ポンプ、２９・・・‥管、３０・・・廃液タンク、３１・・・管、３２・・・Ｖ３バルブ、３３・・・管、３４・・・精製水タンク、３５・・・ピペット、４４・・・バルブ、４５・・・管、４６・・・試料槽

【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、この光源から放射された光を集光し光束を作る集光手段と、この集光手段から照射された光束を波長に応じて分散させる分光手段と、この分光手段により分光された光を検知する光検知手段とを有する分光光度計において、
上記集光手段と分光手段との間に配置され、液体試料を収容し、収容した液体試料に、上記集光手段からの光束を通過させる試料槽と、この試料槽の底部側に配置された試料排出流路と、この試料排出流路に連通する水吸入口とを有し、上記試料排出路と連通し、液体試料による表面張力を発生させ、液体試料を上記試料槽内に保持する試料排出口が上記試料槽の底部に形成される試料容器と、
上記試料容器の試料槽に洗浄液及び揮発性液体を供給する洗浄液供給手段と、
上記試料容器の上記水吸入口に水を供給する水供給手段と、
を備えることを特徴とする分光光度計。
【請求項２】
光源と、この光源から放射された光を集光し光束を作る集光手段と、この集光手段から照射された光束を波長に応じて分散させる分光手段と、この分光手段により分光された光を検知する光検知手段とを有する分光光度計において、
上記集光手段と分光手段との間に配置され、液体試料を収容し、収容した液体試料に、上記集光手段からの光束を通過させる試料槽と、この試料槽の底部側に配置された試料排出流路と、この試料排出流路に連通する水吸入口とを有し、上記試料排出路と連通し、液体試料による表面張力を発生させ、液体試料を上記試料槽内に保持する試料排出口が上記試料槽の底部に形成される試料容器と、
上記試料容器の試料槽に試料液を連続的に供給可能な試料連続供給手段と、
上記試料容器の試料槽に洗浄液及び揮発性液体を供給する洗浄液供給手段と、
上記試料容器の上記水吸入口に水を供給する水供給手段と、
を備えることを特徴とする分光光度計。
【請求項３】
請求項１又は２記載の分光光度計において、上記試料容器の試料槽は、上記光束が透過する２つの互いに対向する透明な側面を有し、これら側面に挟まれた空間中に液体試料を収容することを特徴とする分光光度計。
【請求項４】
請求項１又は２記載の分光光度計において、上記洗浄液供給手段は、上記試料容器の試料槽開口部に密着及び離間するノズルを有し、このノズルは上記試料容器への試料注入時には試料槽開口部から離間し、上記資料容器の洗浄時には試料槽開口部に密着することを特徴とする分光光度計。
【請求項５】
請求項１又は２記載の分光光度計において、上記試料容器の試料槽は、漏斗形状の試料注入部を有することを特徴とする分光光度計。
【請求項６】
請求項１又は２記載の分光光度計において、上記洗浄液供給手段は、上記試料容器に洗浄液を供給して洗浄した後に、揮発性液体を上記試料容器に供給し、その後、上記水吸入口から水を試料排出流路に供給した後に、上記試料容器内に空気を流すことを特徴とする分光光度計。
【請求項７】
請求項１又は２記載の分光光度計において、上記試料容器は、上記試料槽と分離可能であり、上記試料排出路及び水吸入口が形成された試料容器ホルダからなることを特徴とする分光光度計。
【請求項８】
分光光度計に用いられ、液体試料を収容し、収容した液体試料に照射された光束を通過させる試料槽を有する液体試料容器において、
上記試料槽の底部側に配置された試料排出流路と、この試料排出流路に連通する水吸入口とを有し、上記試料排出路と連通し、液体試料による表面張力を発生させ、液体試料を上記試料槽内に保持する試料排出口が上記試料槽の底部に形成されていることを特徴とする液体試料容器。
【請求項９】
請求項８記載の液体試料容器において、上記試料槽は、上記光束が透過する２つの互いに対向する透明な側面を有し、これら側面に挟まれた空間中に液体試料を収容することを特徴とする液体試料容器。
【請求項１０】
請求項８記載の液体試料容器において、上記試料槽は、漏斗形状の試料注入部を有することを特徴とする液体試料容器。
【請求項１１】
請求項８記載の液体試料容器において、上記試料槽と分離可能であり、上記試料排出路及び水吸入口が形成された試料容器ホルダを備えることを特徴とする液体試料容器。

【図１】