CN101336370A - 微量液体试料用光学测量装置 - Google Patents

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Abstract

进行微量液体试料的透过光测量的分光光度计中，在圆盘状试料板(11)上间隔90°设置有4个试料保持部(12)，旋转驱动试料板(11)，使各试料保持部(12)依次移动到试料供给位置(U1)、测量位置(U2)、擦拭位置(U3)、待机位置(U4)。在试料供给位置(U1)处，向试料保持部(12)的槽中滴落微量的液体试料，在测量位置(U2)处，使窗板(22)下降到该槽之上，在光程长度决定之后执行透过光的测量，进而，在试料保持部(12)从测量位置(U2)移动到待机位置(U4)的期间，通过清洁垫(26)的接触来吸收、去除液体试料。窗板(22)所附着的液体试料也被其他的垫擦拭。由此，测量完毕的试料的擦拭作业可以实现自动化，因此，能够提高测量的总处理能力。

Description

微量液体试料用光学测量装置
技术领域
本发明涉及对液体试料照射光来测量其透过光的光学测量装置，尤其涉及一种用于测量微量液体试料的透过特性的分光光度计等光学测量装置。
背景技术
在紫外可见分光光度计等分光光度计中，当测量液体试料的透过率或吸光度等透过特性时，一般使用收容液体试料的方形状或圆筒形状的玻璃比色皿(Cuvette cell)。一般的玻璃比色皿内容积为几mL以上，为了将其装满需要准备足够量的液体试料。
近年来，在蛋白质与DNA的定量等的生物化学领域，大多利用紫外可见分光光度计，这种情况下，对于作为分析对象的液体试料而言，其量是极少量的情况较多。尤其在DNA相关的分析中，由于试料贵重且昂贵，所以，需要利用几μL以下的液体试料来进行分析的情况也有。在这样的微量液体试料的分析中，无法使用上述的玻璃比色皿。
作为进行微量液体试料的分光测量的装置，以往公知有美国ナノドロツプテクノロジ一ズ公司贩卖的分光光度计ND-1000(参照非专利文献1)。该分光光度计中如图8所示采用以下结构，即在上下对置且隔开规定距离所设置的上部侧基部50与下部侧基部52之间的空间，基于表面张力沿上下方向桥接着液体试料54，使从设置在上部侧基部50内的投光侧光纤51射出的测量光穿过液体试料54，由设置在下部侧基部52内的受光侧光纤53进行接收。液体试料54中的光程长度被设定为1mm左右，能够实现1～2μL程度的极微量的液体试料分析。
但是，在上述现有的分光光度计中，当在一次试料测量结束之后要进行下一次试料测量时，需要通过例如试验纸对投光侧、受光侧双方的光纤端面进行擦拭来实现清洁化。由于这样的作业需要每次在一个试料测量结束后通过手工作业来进行，所以，很花费时间和劳力。而且，由于无法在对多种试料进行自动更换的同时进行测量，所以，还存在着生产量低的问题。
【非专利文献1】“ナノドロツプND-1000オ一バ一ビユ一(NanoDrop ND-1000Overview)”、[online]、美国ナノドロツプ·テクノロジ一ズ公司(NanoDrop Technologies)、[平成18年3月15日检索]、网址<URL：http://www.nanodrop.com/nd-1000-overview.html>
发明内容
本发明鉴于上述课题而提出，其目的在于，提供一种1～2μL左右或其以下的极微量的液体试料的透过测量在不依赖于繁杂的手工作业而以高的总处理能力就能够进行的微量液体试料用光学测量装置。
为了解决上述课题，本发明的光学测量装置，为了测量微量液体试料的透光特性而向该液体试料照射测量光，对透过液体试料而射出的透过光进行测量，具备：
a)平板状支承机构，至少其下部是透明的，在上表面形成有多个能够保持从上方滴落的液体试料的试料保持部；
b)移动机构，其使上述支承机构移动，以便设置于所述支承机构的多个试料保持部至少在测量位置与试料供给位置之间顺次移动；
c)试料供给机构，在所述试料供给位置将液体试料滴落到试料保持部；
d)透明的按压机构，按照在所述测量位置处在由试料保持部保持的液体试料之上形成与其底面平行的界面的方式，被设置成可移动到该试料保持部上方；
e)测光机构，在所述测量位置处由所述试料保持部和所述按压机构的下表面包围的空间内保持液体试料的状态下，从其上方向或下方向照射测量光，对沿下方向或上方向透过的光进行测量；
f)第一擦拭机构，其在由所述测光机构结束了测量的试料保持部被所述移动机构从测量位置移动到试料供给位置的期间的移动路径上，与该试料保持部接触且对液体试料进行擦拭；和
g)第二擦拭机构，其在由所述测光机构结束了测量之后，与所述按压机构的下表面接触且对液体试料进行擦拭。
例如，上述试料保持部是底面为平面的槽。该槽可以通过对平板状基体的上表面进行切削来形成，也可以通过在平板状基体的上表面，粘贴形成有开口的平板状部件、或隔开规定距离粘贴2枚平板状部件，来形成槽。而且，上述试料保持部可以是比其周围的平面更向上方突起的、上表面为平面的突部。总之，对于试料保持部而言，需要其底面为平面，从该底面起下部由透明体构成。
发明效果
在本发明的光学测量装置中，当多个试料保持部中的某一个试料保持部位于试料供给位置时，试料供给机构向该试料保持部微量滴落液体试料。滴落的液体试料基于液体的表面张力，例如成为在槽的内部或突部的上表面***的液滴状。然后，当由移动机构移动支承机构使得该试料保持部到达测量位置时，按照覆盖在被试料保持部保持的液滴之上的方式，移动按压机构，使该按压机构的下表面与试料保持部的底面之间充满液体试料。在该状态下通过测光机构向液体试料照射测量光且测量透过光。作为液体试料与按压板的界面的上表面、和作为液体试料与试料保持部的界面的底面之间的间隔，成为液体试料中的光程长度。
如上所述，当测量结束时，由移动机构移动支承机构，使上述试料保持部从测量位置向试料供给位置移动，由于在其移动的中途设置有第一擦拭机构，试料保持部与第一擦拭机构接触或在接触的状态下滑动，所以，试料保持部所保持的液体试料被第一擦拭机构擦拭。然后，处于能够在试料保持部滴落作为下一个测量对象的液体试料的状态，返回到试料供给位置。另一方面，当基于测光机构的测量结束时，第二擦拭机构会擦拭在按压机构的下表面附着的液体试料的残渣，为了下一次测量进行准备。
在对多个各试料保持部依次反复执行上述的作业、或在试料保持部中执行测量时，向其他的试料保持部滴落液体试料，并且，在其他的试料保持部中通过第一擦拭机构执行测量完毕液体试料的擦拭等，同时执行不同的作业。
这样，根据本发明的微量液体试料用光学测装置，与伴随着支承机构的移动的试料保持部的位置切换联动，可以自动执行除去测量后变为不要的液体试料的动作。因此，作业者不需要进行试料的擦拭等繁杂的作业，可以实现省力化。而且，由于液体试料的供给(滴落)→测量→液体试料的除去等各作业能够自动、循环地执行，所以，可以提高测量的效率，能够在比较短的时间内处理大量的试料。
并且，作为本发明的一个方式，可采用以下的构成，即上述移动机构相对垂直的轴旋转驱动所述支承机构，所述多个试料保持部配置在以所述轴为中心的圆上，随着该支承机构沿一个方向旋转，将一个试料保持部在所述测量位置与所述试料供给位置之间移动，在其间的移动路径上配置有所述第一擦拭机构。
根据该构成，只要以旋转的轴为中心在其周围适当配置测光机构、试料供给机构及第一擦拭机构即可，而且，移动机构为了使支承机构沿一个方向旋转只要是用一般的电机即可，因此，构造变得极其简单，能够将成本抑制得低。
另外，在上述构成中，所述第一擦拭机构设置在擦拭位置，所述移动机构使所述支承机构间歇性移动，以使所述支承机构所设置的一个试料保持部依次移动停止在所述试料供给位置、所述测量位置及所述擦拭位置。此外，该情况下，伴随着由所述移动机构实施的所述支承机构的间歇移动，该支承机构所设置的多个试料保持部依次移动到所述试料供给位置、所述测量位置及所述擦拭位置。
根据这样的构成，由于能够由多个试料保持部同时执行不同的作业(动作)，所以在动作上不会浪费时间，能够在对多个试料的连续测量中缩短测量间隔，提高总处理能力。
而且，所述按压机构能够上下移动，在该按压机构向上方移动的状态下，所述第二擦拭机构水平移动，进行该按压机构的下表面的擦拭。根据该构成，在按压机构的下表面所附着的液体试料在每次测量结束时都能够迅速擦拭。
附图说明
图1是本发明一个实施例的紫外可见分光光度计的概略构成图。
图2是表示本实施例的紫外可见分光光度计中的试料板的上表面和配置在其上方的部件的图。
图3是图2中的A-A’向视线剖面图。
图4是图1中的B-B’向视线端面图。
图5是表示窗板擦拭用的清洁垫构造的概略俯视图。
图6是表示4个试料保持部的动作的迁移图。
图7是表示试料板上的试料保持部的其他方式的剖面图。
图8是现有的微量液体试料的保持方法的说明图。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的微量液体试料用光学测量装置的一个实施例即紫外可见分光光度计进行说明。图1是表示本实施例的紫外可见分光光度计的概略构成的侧视图。
图1中，在近似水平延展的圆盘形状试料台10上，安装着形成有4个用于保持液体试料的试料保持部12的圆盘形状试料板(相当于本发明中的支承机构)11，该试料板11与试料台10一体地被包括未图示的电机等的驱动机构(相当于本发明的移动机构)驱动，以旋转轴13为中心在近似水平面内旋转自如。其中，试料台10上，在4个试料保持部12的下方分别形成有开口。
从安装在直立设置的支承柱15的上部的光源16沿近似水平方向射出的光，被平面镜17反射后近似朝向正下方且由聚光透镜18聚光而成为测量光，向由位于后述的测量位置的试料保持部12保持的液体试料从近似正上方照射。测量光从液体试料中通过，作为透过光向正下方穿行，由设置在其下方的狭缝19限制了光域之后，被导入到衍射光栅20中。通过该衍射光栅20使得透过光按波长色散后扩散，扩散后的波长色散光例如可以被CCD线性传感器等的多通道型检测器21统一检测到(这些构成要素相当于本发明的测光机构)。
在聚光透镜18与试料板11之间的光路中设置有由透明体构成的窗板22，窗板(相当于本发明的按压机构)22由相对支承柱15上下移动自如的窗板保持器23保持。图1中，窗板22的下表面远离试料板11的上表面，但实际进行测量时，窗板22的下表面与试料板11的上表面接触。
图2是表示试料板11的上表面与配置在其上方的部件的位置关系的图，图3是图2中的A-A’向视线剖面图，而图4是图1中的B-B’向视线端面图。如图2所示，在圆盘形状的试料板11的外周侧且在以旋转轴13为中心的同一个圆上，以90°的旋转角度间隔形成有4个试料保持部12。
如图3(a)所示，试料板11在由光透过性良好的材料例如石英玻璃等构成的薄平板状基台11a的上表面粘贴有沿径向形成了细长矩形状开口部的且由具有遮光性的材料例如金属构成的薄的遮光部件11b。该开口部的边缘近似形成为V字形。由此，在基台11a上形成了垂直截面为梯形状(底边比上边短)且沿试料板11的径向为细长的上表面是矩形状的槽，该槽成为试料保持部12。遮光部件11b的开口部的内侧面是该试料保持部12的侧面，基台11a的上表面成为试料保持部12的底面。
如上所述，试料板11以旋转轴13为中心被旋转驱动，在伴随着该旋转的试料保持部12的移动轨迹上，固定设定有4个位置。即，在上述窗板22的正下方设置有测量位置U2，在从该测量位置U2旋转90°的后方位置设置有试料供给位置U1，在从上述测量位置旋转90°的前方位置设置有擦拭位置U3，在与测量位置U2呈180°对置的位置设置有待机位置U4。
而且，试料板11按照4个试料保持部12在上述4个位置U1～U4停止一定时间的方式，每隔90°角度就被间歇地旋转驱动。因此，如果着眼于某一个试料保持部12，则该试料保持部12伴随着试料板11的间歇旋转，按照试料供给位置U1→测量位置U2→擦拭位置U3→待机位置U4的顺序移动，然后，再次返回到试料供给位置U1，循环重复上述移动。另外，如果仅在某个时刻进行观察，则4个试料保持部12中的一个位于试料供给位置U1、一个位于测量位置U2、一个位于擦拭位置U3，而另一个位于待机位置U4。因此，如上所述，如果按每90°角度使试料板11旋转，则可以依次切换到达各位置U1～U4的试料保持部12。
在测量位置U2的上下存在窗板22及衍射光栅20，但除此之外，可以如图4所示，在试料供给位置U1的上方设置使微量液体试料滴下的试料滴落部25，在擦拭位置U3的上方配置以适当的压力按压而与试料板11的上表面接触的、由无纺布等吸收材料构成的清洁垫(相当于本发明的第一擦拭机构)26。另外，实际上，并非如图2所示那样，清洁垫26仅存在于擦拭位置U3，而是被配置成覆盖着夹住该位置U3的前后某一程度的广阔范围进行。
虽然没有图示，但试料滴落部25具有能够按规定的顺序采取预先准备的多种液体试料且使其滴落的构成。该滴落量为几μL以下，优选为1～2μL或其以下的极微量。
对本实施例的基于紫外可见分光光度计的分析动作进行说明。现在，着眼于试料板11上的一个试料保持部12来进行说明，首先，在该试料保持部12位于待机位置U4时，处于通过在此之前的擦拭动作将试料保持部12的槽内部的液体试料的残渣擦拭干净的状态。从该状态开始试料板11(及试料台10)被旋转驱动90°，则上述试料保持部12到达试料供给位置U1。于是，试料滴落部25会滴下规定量的预先准备的液体试料。滴落的液体试料基于表面张力在试料保持部12的槽内几乎不扩张，如图3(b)所示，成为接近于球形状的液滴，以***的状态被保持。
接着，从该状态开始试料板11被旋转驱动90°，则上述试料保持部12到达测量位置U2。在此期间的移动之际，窗板22通过窗板保持器23退避到上方，窗板22的下表面不与试料板11上表面或液体试料接触。如果暂时停止试料板11的旋转，则窗板22如图3(c)所示，其下表面下降到与试料板11的上表面轻微接触的位置。由此，被窗板22按压，上述***的多余液体试料向试料保持部12的槽的长度方向(即，试料板11的径向)扩展流动。并且，在测量光的通过位置，处于在试料保持部12的槽与窗板22的下表面之间所形成的截面为梯形状的空间中充满了液体试料的状态。
该状态下，如上所述测量光从正上方朝向垂直下方进行照射，该测量光的光轴在试料保持部12的中心附近通过，如上所述，在充满于近似梯形状的空间的液体试料中通过的透过光向下穿行，通过狭缝19。因此，试料保持部12的槽的深度成为液体试料的光程长度，从而光程长度不依赖于最初滴落的液体试料的量而能够毫无疑义地决定。由于测量光中的特定的波长成分在液体试料中被吸收，所以，通过由未图示的信号处理部对检测器21统一检测出的各波长的光强度信号进行处理，可以生成反映了液体试料的透过特性的光谱。另外，由于液体试料存在的部分之外被遮光部件11b覆盖，所以，即使照射到试料板11的上表面的测量光的光束直径大于试料保持部12的槽的宽度，其突出的部分也不会被遮光材料11b遮蔽。
当由检测器21得到的光强度信号的输入结束而完成了测量时，通过窗板保持器23使窗板22上升，试料板11被旋转驱动90°，使得上述试料保持部12到达擦拭位置U3。如上所述，实际上由于在试料保持部12到达擦拭位置U3之前，试料保持部12与清洁垫26的下表面接触并滑动，所以，试料保持部12的槽内的液体试料被清洁垫26吸收，并且，在试料保持部12暂时停止在擦拭位置U3的期间，液体试料被进一步吸收而完全除去。
另一方面，伴随着测量的结束而上升的窗板22停止在上升位置，则如图5所示，与试料板11的旋转动作联动，退避到侧方的臂28会摆动，使得设置在臂28的端部的、由和上述清洁垫26相同材料构成的清洁垫(相当于本发明的第二擦拭机构)27的上表面，与窗板22的下表面接触并滑动。虽然在刚才测量之际还在窗板22的下表面附着有液体试料，但通过上述滑动，使得液体试料的残渣被擦除。该窗板22下表面的擦拭动作，在测量结束的试料保持部12从测量位置U2到达擦拭位置U3为止的期间中执行。由此，可以从试料保持部12及窗体22双方除去测量完毕的液体试料。
然后，试料板11进而被旋转驱动90°，则上述试料保持部12从擦拭位置U3移动到待机位置U4，在待机位置U4暂时待机之后再次前进到试料供给位置U1，反复重复上述的动作。
上述一系列动作着眼于试料板11上的某一个试料保持部12，由于如上所述，4个试料保持部12以90°角度间隔设置，以试料供给位置U1为代表的4个位置U1～U4都同样以90°角度间隔设置，所以，相对4个试料保持部12，可以同时且循环执行各位置U1～U4处的动作。即，在将4个试料保持部设为12a～12d时，试料板11每旋转90°对各试料保持部12a～12d执行的动作如图6所示。这样，每使试料板11旋转90°，就可以分别执行对一个液体试料的测量，可以减少不进行测量的空闲时间，能够高效地进行连续分析。
图7是表示在试料板11上设置的试料保持部12的不同形态的剖面图。如图7(a)所示，在由具有遮光性的材料构成的圆盘状基台11c上，设置有上下贯通的圆形状孔，在该孔中插设有由透明材料构成的圆柱体11d。圆柱体11d的平坦下表面与基台11c的下表面处于同一平面，圆柱体11d的平坦上表面比基台11c的上表面向上方突出。如图7(b)所示，在该圆柱体11d的上表面之上滴落有微量的液体试料，滴落的液体试料基于表面张力成为球形状。
从其上使窗板22下降到其下表面与圆柱体11d的上表面之间的间隔成为规定距离的位置。如图7(c)所示，被窗板22按压的液体试料从上述球形的液滴变形扩展，在窗板22的下表面与圆柱体11d的上表面之间的狭小空间中充满液体试料。因此，即使如此，液体试料中的测量光的光程长度也是确定的，通过对穿过圆柱体11d向下方穿行的透过光进行测量，可以进行与上述同样的透过测量。这样，在为试料保持部12向上方突出的构造的情况下，与上述为槽形状的情况相比，具有清洁垫容易擦拭液体试料的优点。
而且，除此之外，还可以在由光透过性良好的材料例如石英玻璃等构成的薄平板状基台的上表面，将具有遮光性的材料所构成的2枚平板状隔离物隔开规定间隔粘贴，在该2枚隔离物之间形成替代上述槽的凹形状槽，将其作为试料保持部12。
并且，上述实施例只是本发明的一个例子，在本发明的主旨范围内能够进行适当的变更、修正和追加。
例如，作为清洁垫26、27可以不是具有吸收性(吸水性)的所谓干式擦拭机构，而是含有水或规定溶剂的所谓湿式擦拭机构，还可以是两者的并用。另外，在上述说明中可以明确，由于在待机位置U4处对试料保持部12不进行任何动作，所以，也可以在该位置U4处进行擦拭动作。
此外，由于当清洁垫26、27被弄脏时会成为污染的原因，所以，例如可以设置无纺布等吸收材料的自动输送机构，不循环利用已经一度被用于液体试料吸收的吸收材料。
而且，在上述实施例中，试料保持部12的数量和试料板11上的配置只是一个例子，显然能够进行适当的变更。并且，也可以不像上述那样旋转驱动试料板11，例如以直线状或圆弧状往复驱动。

Claims (7)

1、一种微量液体试料用光学测量装置，为了测量微量液体试料的透光特性向该液体试料照射测量光，对透过液体试料而射出的透过光进行测量，具备：
a)平板状支承机构，至少其下部是透明的，在上表面形成有多个能够保持从上方滴落的液体试料的试料保持部；
b)移动机构，其使上述支承机构移动，以使所述支承机构所设置的各试料保持部至少在测量位置与试料供给位置之间移动；
c)试料供给机构，在所述试料供给位置将液体试料滴落到所述试料保持部；
d)透明的按压机构，按照在所述测量位置处在由所述试料保持部保持的液体试料之上形成与其底面平行的界面的方式，被设置成可移动到该试料保持部上方；
e)测光机构，在所述测量位置处由所述试料保持部和所述按压机构的下表面所包围的空间内保持有液体试料的状态下，从其上方向或下方向照射测量光，对沿下方向或上方向透过的光进行测量；
f)第一擦拭机构，其在由所述测光机构结束了测量的试料保持部被所述移动机构从测量位置移动到试料供给位置的期间的移动路径上，与该试料保持部接触且对液体试料进行擦拭；和
g)第二擦拭机构，其在由所述测光机构结束了测量后，与所述按压机构的下表面接触且对液体试料进行擦拭。
2、根据权利要求1所述的微量液体试料用光学测量装置，其特征在于，
所述试料保持部是底面为平面的槽。
3、根据权利要求1所述的微量液体试料用光学测量装置，其特征在于，
所述试料保持部是比其周围的平面更向上方突起的、上表面为平面的突部。
4、根据权利要求1～3中任意一项所述的微量液体试料用光学测量装置，其特征在于，
所述移动机构相对垂直的轴旋转驱动所述支承机构，所述多个试料保持部配置在以所述轴为中心的圆上，随着该支承机构沿一个方向旋转，将一个试料保持部在所述测量位置与所述试料供给位置之间移动，在其间的移动路径上配置有所述第一擦拭机构。
5、根据权利要求4所述的微量液体试料用光学测量装置，其特征在于，
所述第一擦拭机构设置在擦拭位置，所述移动机构使所述支承机构间歇性移动，以使所述支承机构所设置的一个试料保持部依次移动停止在所述试料供给位置、所述测量位置及所述擦拭位置。
6、根据权利要求5所述的微量液体试料用光学测量装置，其特征在于，
伴随着由所述移动机构实施的所述支承机构的间歇性移动，该支承机构所设置的多个试料保持部依次移动到所述试料供给位置、所述测量位置及所述擦拭位置。
7、根据权利要求1所述的微量液体试料用光学测量装置，其特征在于，
所述按压机构能够上下移动，在该按压机构向上方移动后的状态下，所述第二擦拭机构水平移动，进行该按压机构的下表面的擦拭。
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