(57)【要約】  流路内の１つ又は複数の試料化合物の電気特性を検出する非接触検出セルが説明される。非接触検出セルは、ＡＣ電流を流路の検出チャネル内に容量的に結合させるようになっている送り側電極と、検出チャネル内に結合したＡＣ電流を受け取るようになっている受け側電極とを備える。検出チャネルの少なくとも一部のセクションの内部断面は、検出チャネルに向かう流路の内部断面と異なる。【選択図】  図４
2007526462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路内の１つ又は複数の試料化合物の電気特性を検出する非接触検出セルであって、
前記流路内に配列される検出チャネルと、
ＡＣ電流を前記検出チャネル内に容量的に結合させるようになっている送り側電極と、
前記検出チャネル内に結合した前記ＡＣ電流を受け取るようになっている受け側電極とを備え、
前記検出チャネルの少なくとも一部のセクションの内部断面は、該検出チャネルに向かう前記流路の内部断面と異なり、
前記送り側電極及び前記受け側電極が位置する前記検出チャネルのそれぞれの場所において、前記検出チャネルの内部断面は、前記電極間の部分における前記検出チャネルの内部断面より大きいことを特徴とする非接触検出セル。
【請求項２】
前記検出チャネルの前記内部断面は、前記送り側電極と前記受け側電極との間の前記試料容積の電気抵抗が増加するように、前記電極間で狭くなること、
前記送り側電極及び前記受け側電極は、前記流路の軸に沿って互いから離れること、
前記送り側電極及び前記受け側電極は、前記流路の軸に沿って互いから離れ、前記電極間の前記軸方向分離は、前記送り側電極と前記受け側電極との間の相互結合をなくすか、又は、少なくとも減少させるのに十分に大きいこと、
前記全検出チャネル内で、該検出チャネルの前記内部断面は小さく保たれること、
前記検出チャネルは、該検出チャネルの砂時計状の幾何形状が得られるように軸方向に変化する幾何形状を備えること、
前記検出チャネルは、前記送り側電極と前記受け側電極との間の部分において小さい内部断面を有する細管によって実装され、前記電極間の前記検出チャネルの前記部分において、前記細管の外径と該細管の内径との比は、約１．１対５０、好ましくは、１．５対１０に等しいことが好ましいこと、
前記検出チャネルは、前記送り側電極と前記受け側電極との間の前記部分において小さい内部断面を有する細管によって実装され、前記電極間の前記検出チャネルの前記部分において、前記細管の前記内径は、約０．１μｍ〜２００μｍ、好ましくは、１．０μｍ〜２０μｍに等しいのが好ましいこと、
のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の非接触検出セル。
【請求項３】
前記検出チャネル形状は、微小流体チップデバイスを作製するのに一般的である微細構造化技術を使用して実装されること、
前記検出チャネルは、微小流体チップデバイスの一部として実装されること、
のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の非接触検出セル。
【請求項４】
前記電気特性は、導電率、複素導電率、インピーダンス、抵抗、リアクタンス、相対誘電率のうちの少なくとも１つであること、
前記検出セルは、前記試料化合物の導電率を検出するようになっていること、
前記１つ又は複数の試料化合物は、先行する分離流路において分離されていること、
前記検出チャネルの前記内部断面は、該検出チャネルに向かう前記流路の前記内部断面より小さいこと、
前記検出チャネルの前記内部断面は、該検出チャネルに向かう前記流路の前記内部断面より大きいこと、
のうちの少なくとも１つを含み、
前記試料化合物は、先行する分離流路内で分離されており、前記送り側電極及び前記受け側電極は、前記流路の軸に沿って分離され、該送り側電極と該受け側電極との間の前記検出チャネルの前記内部断面は、前記分離流路の前記内部断面より小さいことを特徴とする請求項１又は請求項１〜３のいずれか１項に記載の非接触検出セル。
【請求項５】
所与の試料の試料化合物を分離するようになっている分離流路と、
請求項１又は請求項１〜３のいずれか１項に記載の非接触検出セルと、
を備えることを特徴とする分離システム。
【請求項６】
電気泳動システム、液体クロマトグラフィシステム、電気クロマトグラフィシステム、又はそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つであること、及び、
イオンを分離する、且つ／又は、分析するようになっていること
のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項５に記載の分離システム。
【請求項７】
非接触検出セルの感度を上げる方法であって、該検出セルは、ＡＣ信号を検出チャネル内に容量的に結合させるようになっている送り側電極と、前記検出チャネル内に結合した前記ＡＣ信号に応答して、ＡＣ応答信号を受け取るようになっている受け側電極とを備え、前記検出セルは、１つ又は複数の試料化合物の電気特性を検出するようになっており、
前記検出チャネルの少なくとも一部のセクションにおいて、該検出チャネルに向かう前記流路の前記内部断面に対して、前記検出チャネルの前記内部断面を減少させるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
前記電気特性は、導電率、複素導電率、インピーダンス、抵抗、リアクタンス、相対誘電率のうちの少なくとも１つであること、
前記検出セルは、前記試料化合物の導電率を検出するようになっていること、
前記１つ又は複数の試料化合物は、先行する分離流路において分離されていること、
前記送り側電極及び前記受け側電極は、前記流路の軸に沿って軸方向に互いから離れること、
のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記送り側電極と前記受け側電極との間の前記試料容積の電気抵抗は、前記電極間の前記検出チャネルの前記内径を狭くすることによって増加すること、
前記検出チャネルの容積は、前記送り側電極と前記受け側電極との間での相互結合をなくすか、又は、少なくとも減少させるために、前記電極間の距離を十分に大きく保ちながら、減らされること、
前記送り側電極及び前記受け側電極がそれぞれ位置する、前記検出チャネルの場所において、前記検出チャネルの内径を増加させることによって、前記電極と前記検出チャネルとの間の前記容量性結合を増加させるステップ、
のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項７、８のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［発明の背景］
本発明は、流路内の１つ又は複数の試料化合物の電気特性を検出する非接触検出セル、非接触検出セルを備える分離システム、及び非接触検出セルの感度を上げる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
試料化合物の電気特性の非接触検出は、光検出技法に対する重要な代替法になってきた。たとえば、液体試料内のイオンを分析する分野では、非接触導電率検出（ＣＣＤ）が競合する技法になってきた。本発明を、任意の電気特性の非接触検出に適用することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
［発明の概要］
流路内の１つ又は複数の試料化合物の電気特性についての改良された非接触検出を提供することが本発明の目的である。この目的は、独立請求項によって解決される。好ましい実施形態は、従属請求項によって示される。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の実施の形態によれば、流路内の１つ又は複数の試料化合物の電気特性を検出する非接触検出セルが提供される。非接触検出セルは、ＡＣ電流を流路の検出チャネル内に容量的に結合させるようになっている送り側電極（transmitter electrode）と、検出チャネル内に結合したＡＣ電流を受け取るようになっている受け側電極（receiver electrode）とを備える。検出チャネルの少なくとも一部のセクションの内部断面は、検出チャネルに向かう流路の内部断面と異なる。
【０００５】
検出流路の少なくとも一部のセクションの内部断面が、先行する流路の寸法に無関係に変化する時、それぞれの非接触検出技法によって課されるニーズに応じて検出チャネルの幾何形状を最適化することが可能である。
【０００６】
非接触検出セルの挙動を記述する種々の異なるパラメータが存在する。本発明の実施の形態によれば、上記パラメータの１つ又は複数は、検出チャネルの幾何形状を調整することによって影響を受けることができる。１つの重要なパラメータは、非接触検出セルの分離力(separation power)であり、これが得られる結果の分解能を決める。さらなる態様は、送り側電極と受け側電極との間のクロストークであり、これは得られる結果又はスペクトルの質を損なう。クロストークは、送り側電極によって放出されたＡＣ電場(field)が、試料容積を通過することなく、受け側電極によって直接受け取られる場合に起こる。
【０００７】
別の重要なパラメータは、検出セルの感度である。高い感度を有する検出セルは、濃度の低い試料化合物を検出することを可能にする。セルが敏感であればあるほど、種々の化合物についてのそれぞれの検出限界（ＬＯＤ）は下がるであろう。感度は測定の信号対雑音比と密接に関連し、よって、大きな信号対雑音比は高い感度に相当する。
【０００８】
検出チャネルの少なくとも一部の内部断面を、先行する流路の断面と無関係に選択することによって、さらなる自由度が得られる。このさらなる自由度は、たとえば、分離力を向上させること、信号対雑音比を改善すること、クロストークを減少させること等のうちの少なくとも１つのために、検出セルの任意の特性を改善するのに使用されることができる。それ以外に、このさらなる自由度は、所与の状況において検出セルの特性を改善するために、まだ述べられていない検出セルの任意の他の特性を変更するのにも使用されるであろう。
【０００９】
本発明の好ましい一実施の形態によれば、検出チャネル内の試料容積の抵抗は、送り側電極と受け側電極との間の検出流路の内部断面を小さくすることによって増加する。検出チャネルを狭くすることによって、試料容積が伸張するとともに広がり、その抵抗が増加する。結果として、種々の試料化合物によって生じる抵抗の変化が増大し、より正確に監視することができる。信号対雑音レベルは増加し、検出セルの感度が改善される。さらに、検出チャネルを狭くすることにより、分析物の抵抗が、電極間で測定される全体のインピーダンスに最も大きく寄与するようになる。
【００１０】
本発明の別の実施の形態では、送り側電極及び受け側電極は、軸方向幾何形状(axial g  eometry)で配列される。検出セル容積が十分に小さく保たれる場合、軸方向アプローチ  は、分析物帯域(band)を良好な分解能で記録することを可能にする。
【００１１】
好ましい一実施の形態によれば、送り側電極及び受け側電極は、クロストークに関連する歪みを減少させるか、又はさらに、なくすのに十分に長い距離だけ離れる。一方、電極間の距離を増加させることによって、クロストークの量を減少させることができる。他方、電極間の距離を増加させることによって、検出セルの容積も増加し、結果として、得られる測定値の分解能が低下するであろう。しかしながら、内部断面を減少させることによって、検出セル容積を、電極同士を近づけ過ぎることなく、小さく保つことができる。そのため、小さな検出セル容積と、或る程度大きな距離だけ軸方向に離れて配置された電極とを検出セルに与えることが可能になる。結果として、検出セルは、クロストークに対する低い感受性を有し、高分解能測定値をもたらす。
【００１２】
本発明の好ましい一実施の形態によれば、検出チャネルの内部断面は、検出チャネル全体を通して小さく保たれる。全検出チャネル内で内部断面は一定である。これは、たとえば、製造の観点から有利であるであろう。
【００１３】
代替の一実施の形態によれば、検出チャネルの内部断面は、電極の位置においてその内径が大きく、一方、電極間ではその内部断面が小さいように、軸方向に変化する。そのため、砂時計状の検出チャネルが得られる。この幾何形状は、「逆バブル(inverted bubble)」とも呼ばれるであろう。リング状電極が位置する場所で内径を増加させることによって、送り側電極と試料との間の容量性結合が改善され、受け側電極と試料との間の容量性結合も改善される。試料と共に、それぞれの電極は静電容量を示す。電極の位置において検出チャネルの内径を増加させることによって、それぞれの静電容量の有効「表面」が増加し、試料と電極との間の距離が減少する。結果として、それぞれの静電容量が増加する。容量性結合が改善されるため、電極間の試料の抵抗を、より正確に測定することができる。これは、抵抗が、電極間の全（複素）インピーダンスに主に寄与するためである。
【００１４】
好ましい一実施の形態では、検出チャネルは、送り側電極と受け側電極との間の部分において減少した内部断面を有する細管によって実装される。移動流路を実現する１つの一般的な方法は、ガラス細管を使用することである。
【００１５】
好ましい一実施の形態では、送り側電極と受け側電極との間において、細管の内径は、約０．１μｍ〜２００μｍ、さらに好ましくは、１．０μｍ〜２０μｍに等しい。電極間における細管の外径と細管の内径との比は、約１．１対５０、好ましくは、１．５対１０に等しい。
【００１６】
本発明の代替の一実施の形態によれば、検出チャネル形状は、微小流体チップデバイスを作製するのに一般的である微細構造化技術を使用して実装される。こうした微細構造化技術は、たとえば、エッチング、レーザアブレーション、直接成形を含むであろう。これらの技法を使用して、検出チャネルを高精度で形作ることができる。微細システム(microsystem)技術により、検出容積に対する非接触電極の正確な配置が可能となる。さらに別の好ましい実施の形態では、検出チャネルは、微小流体チップデバイスの一部として実装される。
【００１７】
さらなる好ましい実施の形態では、電気特性は、導電率、複素導電率、インピーダンス、抵抗、リアクタンス、相対誘電率のうちの少なくとも１つである。分析物帯域が検出セルを通過する時、これらの電気特性のうちの任意の電気特性が変更されるであろう。そのため、それぞれの電気特性を監視することによって、それぞれの分析物帯域を検出することが可能である。特に、検出セルは、たとえば、試料化合物の導電率を検出するようになっているであろう。この場合、検出セルは、一般に、非接触導電率検出（ＣＣＤ）セルと呼ばれる。しかし、本発明は、ＣＣＤ検出に限定されない。
【００１８】
好ましい一実施の形態によれば、１つ又は複数の試料化合物は、先行する分離流路において分離されてしまっている。最初に、種々の試料化合物は、分離流路を通って移動する時に分離される。次に、分析物帯域を、検出セルによって分析することができる。
【００１９】
別の好ましい実施の形態によれば、検出チャネルの内部断面は、検出チャネルに向かう流路の内部断面より小さい。分離流路において、穴の大きな細管が十分な試料装填(loading)能力を提供するため、穴の大きな細管を使用することが有利であろう。穴の大きな細管は、十分な容積の明確な試料充填物(plug：プラグ)を分離流路内に注入することを可能にする。しかしながら、検出流路では、特に、クロストーク、感度、分離力等に関して、或る程度小さい内径を有する細管を利用することが有利となるであろう。
【００２０】
代替の一実施の形態によれば、検出チャネルの内部断面もまた、検出チャネルに向かう流路の内部断面より大きいであろう。
【００２１】
本発明の実施の形態による分離システムは、所与の試料の試料化合物を分離するようになっている分離流路と、上述したタイプの非接触検出セルとを備える。
【００２２】
好ましい一実施の形態によれば、分離システムは、電気泳動システム、液体クロマトグラフィシステム、電気クロマトグラフィシステム、又はそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つである。非接触検出セルは、これらの技法のそれぞれと共に使用されることができる。
【００２３】
好ましい一実施の形態では、分離システムは、イオン分析に採用される。試料内におけるイオン又はイオン化可能な化合物の存在は、試料の導電率を変更するため、非接触検出、特に、ＣＣＤが、異なるタイプのイオン又はイオン化可能な化合物に対応する分析物帯域を検出するのに好適である。イオン分析は、たとえば、飲料（ビール、ワイン、ミネラルウォーター、ジュース等）を分析するため、電力プラントの冷却水を分析するため等のために採用されるであろう。
【００２４】
さらに、本発明の実施の形態は、非接触検出セルの感度を上げる方法に関し、上記検出セルは、１つ又は複数の試料化合物の電気特性を検出するようになっている。検出セルは、ＡＣ信号を検出チャネル内に容量的に結合させるようになっている送り側電極と、検出チャネル内に結合したＡＣ信号に応答して、ＡＣ応答信号を受け取るようになっている受け側電極とを備える。本方法は、検出チャネルの少なくとも一部のセクションにおいて、検出チャネルに向かう流路の内部断面に対して、検出チャネルの内部断面を減少させるステップを含む。
【００２５】
本発明の他の目的及びそれに伴う利点の多くは、添付図面と共に考えられる時に、以下の詳細な説明を参照することによって容易に認識され、よりよく理解されるであろう。実質的に、又は、機能的に、同じであるか、又は、同様である特徴は、同じ参照符号（複数可）で参照されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
［本発明の実施形態の詳細な説明］
図１では、非接触検出セルを備える測定機構が示される。非接触検出セル１は、先行する分離流路２を通って移動した化合物を検出するようになっており、よって、分離流路２は、たとえば、キャピラリ電気泳動（ＣＥ）システム、又は、液体クロマトグラフィ（ＬＣ）システム等の一部であるであろう。非接触検出セル１は、検出容積４にＡＣ電場を印加するようになっている送り側電極３と、検出容積４を通過するＡＣ電流を検出するようになっている受け側電極５とを備える。送り側電極３と受け側電極５は、流れ方向に一定距離だけ離れて配置されることを意味する軸方向幾何形状で配列される。送り側電極３は、高周波（ＨＦ）ＡＣ電圧信号７を送り側電極３に供給するＨＦ  ＡＣ電源６に接続され、よって、ＨＦ  ＡＣ電圧の周波数は、たとえば、数ｋＨｚ〜数百ＭＨｚの範囲にあることになる。ＨＦ  ＡＣ電圧信号の振幅は、ＨＦ  ＡＣ電源６に入力される制御電圧８によって決められる。
【００２７】
受け側電極５は、受け取ったＡＣ電流を対応する電圧信号に変換するようになっている電流／電圧変換器９に接続される。この電圧信号は、整流器及びフィルタユニット１０に供給される。整流器及びフィルタユニット１０の出力では、アナログＤＣ信号１１が得られ、上記ＤＣ信号１１は、検出容積４の導電率を示す。アナログ／デジタル変換器１２によって、アナログＤＣ信号１１は、対応する導電率表示（read-out）１３に変換される。
【００２８】
図２は、本発明の一実施形態による非接触検出セルの幾何形状を示す。図２では、分離流路１４の一部は、非接触検出セル１５と共に示される。非接触検出セル１５は、リング状電極として実装される送り側電極１６を備える。リング状電極と溶質は、静電容量を形成し、上記リング状電極を介して、ＡＣ電流が溶質に容量的に結合することができる。受け側電極１７は、軸方向距離Ｌだけ送り側電極１６から軸方向に離れる。受け側電極１７もまた、リング状電極として実現され、上記リング状電極と溶質は静電容量を形成する。溶質に容量的に結合する受け側電極１７は、送り側電極１６を介して溶媒に結合されたＡＣ電流を受け取り、検出することができる。
【００２９】
溶媒の電気特性を時間の関数として記録することによって、種々の異なる分析物帯域を検出することが可能になる。非接触検出セル１５の分離力は、送り側電極１６と受け側電極１７との間に包含される検出容積によって主に決まる。もちろん、分解能を改善するために、２つの電極同士を或る程度近づけることが考えられるであろう。しかしながら、電極が互いに非常に接近した状態になる場合、クロストークと呼ばれる現象が、得られる信号を劣化させることになる。クロストークは、送り側電極によって放出されたＡＣ電場が、試料容積を通過することなく、受け側電極によって直接受け取られる場合に起こる。
【００３０】
以下の計算例は、分離流路を通って移動する分析物帯域の半分の幅を求めることができる方法を理解するのに役立つであろう。拡散による軸方向分散ｓ2は、式
ｓ2＝２Ｄ・ｔ
によって与えられる。Ｄは拡散係数であり、ｔは移動時間である。媒体−分子分析物の典型的な拡散係数は、２×１０-10ｍ2／ｓ〜５×１０-10ｍ2／ｓの範囲であり、典型的な移動時間は、３０ｓ〜１００ｓの範囲である。これらの範囲の下限が、上記式内に挿入されると、分析物帯域の軸方向分散は、ｓ2＝１．２×１０-8ｍ2として得られる。ガウス形状の分析物帯域が仮定される場合、分析物帯域の半分の幅ｐは、ｐ＝２．３５ｓ≒０．２５ｍｍとして表すことができる。
【００３１】
この結果は、分析物帯域を良好な分解能で検出するためには、検出セルの２つの電極同士を非常に近づけなければならないことを示す。しかしながら、電極同士がそのように近づく場合、送り側電極によって放出されたＨＦ電場が、受け側電極に直接結合されることになり、検出されるＡＣ信号が乱れることになることを意味するクロストークが起こることになる。
【００３２】
本発明の実施形態によれば、２つの電極の間の流路の少なくとも一部において、検出流路の内径が減少する。結果として、検出セル容積は、電極を近づけ過ぎることなく減少する。
【００３３】
図２に示す実施形態では、検出流路の内径ＩＤDETは、先行する分離流路の内径ＩＤSEPよりかなり小さい。流路の２つの部分の間に、肩部１８が形成される。検出セルの容積が或る程度小さいことにより、分析物帯域のそれぞれを十分な分解能で別々に検出することが可能になる。検出セル容積を減少させることによって、機器の分離力が改善される。送り側電極１６と受け側電極１７は、両者間のクロストークをなくす、又は、少なくとも減少させるために互いから十分に遠くに離れて設置されることができ、よって、検出セル容積は、依然として、良好な分解能を得るのに十分に小さいままである。
【００３４】
送り側電極１６と受け側電極１７との間の距離Ｌが小さ過ぎてはならないさらに別の理由が存在する。検出セルを通過するＡＣ電流は、検出セルを加熱する傾向がある。したがって、特に、送り側電極１６と受け側電極１７との間の検出流路の部分において、冷却設備が設けられなければならない。この点で、２つの電極の間の距離Ｌが小さくなり過ぎないことが有利である。
【００３５】
分離流路１４の内径ＩＤSETが、或る程度大きく、検出流路の内径ＩＤDETを超えるため、かなりの容積の試料充填物を分離流路内に注入することが可能であり、よって、上記試料充填物は、軸方向に広がり過ぎない。ＩＤSEP＞ＩＤDETによって、優れた注入充填物の限定(superior definition of injection plug)が得られる。分離流路の穴の大きな細管の試料装填能力は、検出流路内で採用される穴の狭い細管の優れた分離力及び感度と組み合せることができる。
【００３６】
分離流路及び検出流路は、２つの異なる内部断面を有するガラス細管によって実装することができる。検出セルの部分の内径ＩＤDETは、たとえば、５０μｍに等しく、一方、ガラス細管の外径ＯＤは、破裂放電（又はＨＶ絶縁破壊）をなくすために、３６０μｍ程度の大きさであるであろう。
【００３７】
ガラス細管を利用する代わりに、電気移動チャネル及び検出流路はまた、微小流体チップデバイスによって実現されるであろう。微小流体チップデバイスは、流路の幾何形状を形作る、より好都合な方法を可能にする。微小流体チップは、一般に、サンドイッチ層構造で配列される２つ以上の基材を備える。この構造は、たとえば、エッチング、レーザアブレーション、又は直接成形によって作り上げることができる。次に、異なる基材は、アニーリングされるか、又は、接合される。微細システム技術は、検出チャネルに対する電極の正確な配置を可能にする。
【００３８】
非接触検出の分野における別の重要な特性は、記録された信号の信号対雑音比である。信号対雑音比は、システム感度についての尺度であり、よって、大きな信号対雑音比は高い感度に相当する。図３では、３つの異なる電気泳動非接触導電率検出器のトレースが示される。以下において、測定条件がより詳細に示される。
緩衝液：            アジレント基本陰イオン緩衝液(anion buffer)（ＰＮ  ５０６４−８２０９）
試料：              ホスフェート１００ｍｇ／ｌ
炭水化物２００ｍｇ／ｌずつ
他５０ｍｇ／ｌずつ
事前条件調整：      連続緩衝液で(at run buffer)４分
細管：            石英ガラス
注入：              ４００ｈＰａ（４００ｍｂａｒ）*ｓ
温度：              ３０℃
電圧：              −２０ｋＶ（逆極性）
電流：              −３６μＡ
検出：              ＣＣＤデータレート２Ｈｚ
【００３９】
それぞれのＣＣＤ信号は、時間の関数として示され、曲線１９は７５μｍの内径に相当し、曲線２０はＩＤ＝５０μｍに関し、曲線２１は２０μｍの内径を有する細管を利用して記録された。曲線１９、２０、２１のそれぞれの信号対雑音比の比較を簡略化するために、曲線は、それぞれの雑音レベルが１つの共通の値になるように個々にスケーリングされた。これらのトレースを共通窓内に入れるために、オフセットが付加される。
【００４０】
穴の狭い（ＩＤ＝２０μｍ）細管について記録されたエレクトロフェログラムは、最も大きなピークを示し、一方、穴の大きな（ＩＤ＝７５μｍ）細管について得られたエレクトロフェログラムは、高さが比較的低いピークを含む。小さい内径（ＩＤ＝２０μｍ）を有する検出流路を利用することによって、優れた信号対雑音比が達成され、一方、大きな内径（ＩＤ＝７５μｍ）を有する細管は、かなり小さい信号対雑音比をもたらす。結論付けられることは、検出流路内で、又は、検出流路の所定の部分内で内径を減少させることによって、非接触検出の分離力（分解能）と感度（信号対雑音比）の両方を改善することが可能であるということである。２つの電極の間に包含されるそれぞれの試料化合物の絶対量は、内径が減少する時に小さくなるため、優れた信号品質が得られる。
【００４１】
感度の増加は、検出限界（ＬＯＤ）によって表すこともでき、検出限界は、基礎にある雑音レベルから対応する測定ピークを識別することを可能にする、或る物質の最低濃度として規定される。検出流路の内径を減少させることによって、それぞれの試料化合物についての検出限界が下がる。
【００４２】
図４は、本発明の別の実施形態を示す。分離流路２２を通って移動した試料化合物は、その後、非接触検出セル２３によって分析される。電極２４、２５の間で、検出チャネルの内径ＩＤDETは、先行する分離流路２２の内径ＩＤSEPに対して減少する。こうして、検出セル容積２６の容積は、２つの電極２４、２５の間の距離を減少させることなく減少する。検出セル容積２６を減少させることによって、非接触検出セルの分解能及び感度を、共に改善することができる。さらに、電極２４、２５が位置する流路の場所２７、２８において、それぞれの内径ＩＤC1及びＩＤC2は、電極２４、２５の間の流路のセクションの内径ＩＤDETに対して増加し、検出セルの砂時計状の幾何形状が得られる。この点で、図４に示す実施形態は、図２の実施形態と異なる。
【００４３】
ＩＤC1＞ＩＤDETであるため、リング状電極２４及び試料によって形成される静電容量Ｃ1は増加し、結果として、電極２４と試料との間の容量性結合が改善される。それに応じて、ＩＤC2＞ＩＤDETであるため、リング状電極２５及び試料によって形成される静電容量Ｃ2もまた増加する。図４に示す配置は、電極間で試料容積の抵抗Ｒと直列に接続される、第１複素導電率ＸC1＝１／（ｉ・ω・Ｃ1）と、第２複素導電率ＸC2＝１／（ｉ・ω・Ｃ2）として見ることができ、ωはＡＣ信号の周波数を示す。Ｃ1、Ｃ2を増加させることによって、ＸC1、ＸC2に対して、抵抗Ｒの寄与が増大する。これは、検出セルを通過する分析物帯域によると思われる抵抗Ｒの変化ｄＲを、改善された精度で追跡することを可能にする。
【００４４】
図４では、内径ＩＤSEPは、ＩＤC1及びＩＤC2に等しい。分離流路の内径ＩＤSEPを、内径ＩＤC1及びＩＤC2に無関係に選択することができることが指摘されなければならない。分離流路の内径ＩＤSEPは、ＩＤC1及びＩＤC2と異なることもある。
【００４５】
図５は、非接触検出セルの近似等価回路を示す。原理上、検出チャネル内の実際の電解液抵抗に対する、両方の電極、すなわち、送り側電極と受け側電極の容量性結合は、空間的に分布したＲＣ網を形成する。こうした空間的に分布した構造は、正確に分析することが難しく、したがって、本発明者等は、検出チャネル内の試料の固有抵抗(resistivity)が、個々の抵抗器Ｒ１〜Ｒ６を形成する複数のセグメントに等間隔に分割されることができると仮定する。全ての抵抗器は、直列に接続される。検出チャネル内の溶液と、送り側電極と受け側電極との結合は、一組のコンデンサＣ１〜Ｃ８によってモデル化される。Ｒｇは、送り側電極と受け側電極との間に設置された試料の固有抵抗を表す抵抗器である。両方の電極の間の、あり得る容量性クロストークは、静電容量ＣVでモデル化される。さらに、Ｕは、高周波ＡＣ電源の電圧である。受け側２９は、受け側電極によって検知される電流を読み取る。
【００４６】
こうした等価回路（おそらく、分離チャネルをより多くのセグメントに分割することを用いる）は、全てのループ内の複素電流、並びに、受け側で検知される電流の完全な計算を十分な精度で可能にする。これは、非接触検出セルの幾何形状及び他のパラメータの最適化を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】非接触検出セルを備える測定機構を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による検出流路を示す図である。
【図３】検出チャネルの３つの異なる内径について記録された３つのエレクトロフェログラムを示す図である。
【図４】本発明の別の実施形態による検出流路を示す図である。
【図５】非接触検出セルの等価回路を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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