紫外可視分光光度計 - 微量&セル測定

UV/VIS分光光度計

紫外可視分光測定ワークフローに適した機器

設置面積が小さく、ウォームアップ時間なしで、完全なスペクトルスキャンをわずか1秒で取得します。 メトラー・トレドの紫外可視分光光度計は、アレイ技術と長寿命キセノンランプとの組み合わせにより、メンテナンスコストを大幅に削減します。 機器単独で使用しても柔軟な操作性を活用できますが、LabX® PCソフトウェアで作業環境を強化することで、データインテグリティを確保したり(FDA 21 CFR Part 11)、 マルチパラメータシステムをその他のメトラー・トレド機器と接続したりできます。

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FAQ(よくある質問)

メトラー・トレドのExcellence UV/VIS分光光度計の仕組み

メトラー・トレドの紫外可視分光光度計は、アレイ技術に基づいて、セル内のサンプル溶液を通過する前後の光の強度を測定します。 主なコンポーネントは、光源(キセノンランプなど)、サンプルホルダ、光の異なる波長を分離させる分散機器、フォトダイオード検出器などの適切な検出器です。 詳しくは以下のビデオをご覧ください。

メトラー・トレドの分光光度計の動作原理は以下のステップに基づいています。

溶媒を通過した光の強度を測定するブランク値測定:

  1. 溶媒(水やアルコールなど)を、光を吸収しない透明な容器(セル)に添加します。
  2. 光源から放出された光線が、溶媒が入ったセルを通過します。
  3. 異なる波長での透過光の強度が、セルの後ろに配置された検出器によって測定され、記録されます。

 

ブランク測定後、サンプルを以下のように測定します。

  1. サンプルを溶媒に溶解し、セルに添加します。
  2. 光源から放出された光線が、サンプルが入ったセルを通過します。
  3. セルを通過するときに、光の一部が溶液中のサンプル分子に吸収されます。
  4. 次に、透過光を検出器で測定します。
  5. 光の強度は波長によって異なり、サンプル溶液の透過強度を対応するブランク値で割ることで計算します。 この比がレコーダーによって保存されます。

紫外可視分光分析アプリケーション

製薬業界

UV/VIS分光光度計は、定性分析プロセスと定量分析プロセスの双方に大きく貢献しており、医薬品有効成分(API)の純度と用量を管理するために必要です。 たとえば、UV/VIS分光光度計を使用してイブプロフェンのAPI分析を迅速に実行し、標準とサンプルの両方について264nmと273nmの波長における吸光係数を確認できます。 吸光係数の割合に関する標準とサンプルとの差を品質管理基準として使用できます。米国薬局方(USP)モノグラフによると、この値は3.0%未満でなければなりません。

バイオテクノロジー業界

UV/VIS分光法は、バイオテクノロジー研究室で標準的な手法として日常的に使われるようになりました。 核酸やタンパク質の濃度測定(例: 吸光度A260とA280を使用)やDNAの純度チェック(例: 吸光度比260/280を使用)に使用できます。 ブラッドフォードアッセイの595nmやローリーアッセイの750nmなど、可視スペクトルの他の波長を使用すると、生体サンプルのタンパク質含有量を定量できます。

さらに、波長600nmで測定された細胞培養サンプルの光学密度、つまりOD600をUVスペクトロスコピーによって測定し、細菌や他の細胞(Escherichia coliなど)の数を推定できます。

詳しくは、メトラー・トレドのライフサイエンス分野のアプリケーションのカタログをご覧ください。

食品・飲料業界

製品品質をモニタリングし、改善するためにUV/VIS分光法を使用しています。 たとえば、オリーブオイルは、1%イソプロパノール溶液での200~400nmの吸光挙動を観察することで確認します。この範囲の吸光度レベルの上昇はオイルの酸化、つまり品質の低下を示しています。

ワインは、ワイン中での細菌増殖などの汚染によって変色する可能性があり、これをUV/VIS分光法を使用して評価することができます。

紫外可視分光光度測定は、ビールメーカーでも、品質管理のモニタリング用に一般的に使用されています。 多くの場合、色、苦み、イソアルファ酸/アルファ酸、全炭水化物、遊離アミノ窒素(FAN)を測定します。

詳しくは、メトラー・トレドのビール分析アプリケーションのカタログをご覧ください

化学業界

紫外可視透過・吸収分光法は、有機溶液の純度測定に最適なメソッドの1つです。 化学業界での使用例として、ベンゼンにより汚染される可能性のあるアルコールの純度管理を挙げることができます。 ベンゼンは280nmの光を吸収し、アルコールは210nmの光を吸収するため、スペクトルの280nmに余分なピークが見られる場合は、ベンゼンによる汚染を示す可能性があります。

化学業界では、紫外可視分光光度計を使用した色度測定が広く使用されています。 たとえば、ASTM D1209メソッドに記載のある透明な液体の白金コバルト(Pt/Co)スケールは、化学薬品や、グリセリン、可塑剤、溶媒、四塩化炭素、石油精など石油化学物質の色の視覚測定に適用できます。

社会インフラシステム

UV/VIS分光光度計は、インフラ設備での水質や排水の分光分析に適した機器です。 数百ものパラメータ(COD、アンモニウム、硬度、塩素など)を正確に測定し、すばやく結果を提供してタイムリーな品質管理を確保します。

さらに、多くの発電所ではppbレベルのイオン(鉄、ケイ酸塩など)をモニタリングする必要がありますが、これは、ボイラーの補正なしにUV/VIS分光光度計で行うことができます。

UV/VIS分光法による水質テストについて詳しくはこちらへ

スキャン式分光光度計とアレイ式分光光度計の違い

UV/VIS分光光度計は、透過・吸収スペクトルの記録を行う光学システムを構成する部品の形状に応じて次の2種類に分類することができます。

  • スキャン式分光光度計
  • アレイ式分光光度計

スキャン式分光光度計では、次の図に示すように、反射回折格子を回転させることにより、サンプルを個別に通過する光の波長を継続的に変化させ取得(スキャン)します。 アレイ式分光光度計では、サンプルを通過するすべての波長の光が、セルの後部に配置された反射回折格子で回折し、アレイ検出器(CCDセンサなど)によって受信されます。これにより、すべての波長の光を短時間で同時に測定することができます。 その結果、アレイ式分光光度計は数秒以内に完全なスペクトルスキャン(200〜800nmなど)を提供できます。これに対し、スキャン式分光光度計では同じタスクの実行に少なくとも数分間が必要です。

スキャン式分光光度計では、機械的に回転するコンポーネントが波長の正確度と再現性に影響を与える可能性があります。 これを回避するために、定期的な再校正と関連するメンテナンス費用が必要になります。 アレイ式分光光度計には可動部品が使用されていないため、機械の不正確な動きによる波長の偏差が発生することはありません。

アレイ式分光光度計のもう1つの利点は、その光学設計により環境光の影響を受けることがないため、密閉式サンプルコンパートメントが不要なことです。このため、サンプルの交換が簡単です。

タングステンハロゲンランプ、重水素ランプ、キセノンランプの違い

タングステンハロゲンランプは、最も一般的に分光光度計に使用されている光源です。 これは、ガラス球内に密封されたタングステン製フィラメントと、蒸発したタングステンをフィラメントへ戻すために含まれるハロゲン片で構成されています。 このランプは330~1100nmの有用な波長を可視光線波長域や近赤外線波長域で放出できるため、寿命は約3000時間です。

重水素ランプは、重水素ガスを電球内に密封した放電光源です。 重水素ランプは光強度の均衡な190~450nmの紫外線領域に対応し、寿命は約1000時間です。

多くの場合、この2つのランプを組み合わせて紫外可視光の全範囲をカバーしています。

キセノンランプは、キセノンガスを石英ガラス球内に密封した放電光源です。 紫外から近赤外波長域190~1100nmの連続したスペクトルを生成します。 キセノンフラッシュランプは特定の時間間隔ごとにまとめて発光し、検出後のスキャンを全スペクトルで実行できます。ウォームアップ時間は不要です。 時間間隔ごとのまとまった発光により熱の発生を抑えるため、その寿命はおよそ5,500時間にものぼり、常時点灯した50Hzのフラッシュランプとほぼ同等です。 キセノンランプを使用すると、必要なメンテナンスの頻度が下がり、ランプの寿命が長くなります。

メトラー・トレドのFastTrack™テクノロジーは、キセノンフラッシュランプ、石英ガラス繊維、アレイ配置で構成されています。

モデルUV5とUV7の相違点と最適のラボ分析装置

紫外可視分光光度計UV5は操作が簡単で、1秒以内ですばやくスペクトルルスキャンを実行します。 直接測定とメソッドの2つの測定オプションがあり、直感的なOne Click™タッチスクリーンから操作できます。 当社のUV/VIS分光光度計は高速スキャンで、品質管理、水質テスト、色度測定の分析ワークフローに必要な時間が短縮されます。

UV7にもUV5と同じ機能が搭載されています。欧州/米国薬局方に基づいて性能評価が実施され、いくつかのメソッドが事前にプログラムされています。 また、製薬業界など厳しい規制の対象となる業界に適したメトラー・トレドの定評あるメソッドに基づいて、測定性能適格性評価向けの高度な自動化機能を提供します。 LabXソフトウェアを使用することで、21 CFR Part 11とデータインテグリティの規制遵守をサポートします。

2つのモード(直接測定とメソッド)について詳しくは、以下のビデオをご覧ください。

モデルUV5BioとUV5Nanoの違い 微量測定 分光光度計とは

紫外可視分光光度計 UV5Bioは、ライフサイエンス分野のアプリケーションに特化したセル測定システムです。 ブラッドフォードアッセイ、ローリーアッセイ、OD600、酵素反応速度など、22個の事前に定義されたバイオアプリケーションが含まれるメソッドライブラリがインストール済みです。 UV5Bioは、温度依存分析(タンパク質変性、酵素反応速度の確認、DNA融点、リパーゼ活性など)の実行を可能にする温度管理ユニットなど、さまざまなアクセサリと互換性があります。

紫外可視分光光度計 U5Nanoにもライフサイエンス分野のアプリケーションが既にインストールされています。この機器は、わずかな量のサンプル(最小で1µL)だけを必要とする微量測定システムです。 UV/VIS分光測定は、微量プラットフォームかセルで実行できます。UV5Nanoに組み込まれたLockPath技術により、最大15,000ng/μのdsDNAなど、高濃度サンプルもそれ以上希釈することなく測定できます。 経路長は0.1または1mmに設定可能です。

紫外可視分光法の微量測定: LockPath技術詳細は、以下動画をご参照ください。

メトラー・トレドの紫外可視分光光度計で使用できるライフサイエンス分野のメソッド

  • メトラー・トレドのUV5Nano/UV5Bio分光光度計は、以下のような幅広いライフサイエンス分野のメソッドで使用できます。
    • DNA、RNA、タンパク質の定性分析
    • DNA、RNA、タンパク質の定量分析
    • BCA、ブラッドフォード法、ローリー法、その他の比色タンパク質分析
    • 事前定義済み染料、カスタム染料を追加するためのオプション
    • DNA/RNAオリゴの濃度測定用のオリゴカリキュレーター
    • 生細胞のOD600 
  • さらに、UV5Bio/UV7は、酵素の反応速度を確認するための反応速度メソッドを提供します
  • メトラー・トレドの紫外可視分光光度計を使用できるライフサイエンス分野のアプリケーションについて詳しくは、ライフサイエンスのツールボックスをダウンロードしてください。

メトラー・トレドの紫外可視分光光度計が提供するカラースケールと色数

メトラー・トレドの分光光度計には、APHA、Gardner、Saybolt、CIELAB、EBC、ASBCなどのカラースケールが事前に組み込まれているため、透明な液体の色度測定に適したソリューションです。

APHA色空間(Pt-CoやHazenと同義)に加え、Gardnerカラースケールでは、透明に近い物質の黄色度を定量できるため、物質の純度と品質または分解のレベルを確認するために役立ちます。

CIELABは色を3つの値で表します(L*は明度、a*は緑から赤、b*は青から黄)。  このカラースケールは、染料やフレーバーなどの液体の色が一定であることを確認するために使用します。Sayboltカラースケールは、明るい色の石油製品のグレード設定に使用します。

Sayboltカラーは、ガソリンやジェット燃料などの製品の品質や汚染レベルを表すインジケータです。EBCカラースケールやASBCカラースケールは、ビールの種類を区別するための色の確認に使用します。

色度測定について詳しくはこちらへ

紫外可視分光光度計による温度に敏感なサンプルの測定方法

メトラー・トレドの循環恒温槽ユニットは、タンパク質分析、酵素活性、またはDNA融点など、高い温度正確度と再現性が必要なアプリケーションに分光光度計の機能を拡張します。 このアクセサリを使用すると、分光測定の前後と測定中のサンプルの温度条件を4〜95ºCの範囲で制御できます。

UV/VIS分光光度法の温度管理について詳しくは、ガイドをご覧ください。

コロナウイルス(COVID-19) ワクチン開発へのUV/VIS分光光度法の応用

UV/VIS分光光度法は、核酸(DNA/RNA)、タンパク質、添加剤/防腐剤など、UV/VIS吸収スペクトルで特徴的な吸光度を示すワクチン成分の特性評価と定量をすばやく簡単に、また正確に実施できます。 このため、ダウンストリーム/アップストリームの両方のプロセスの結果を取得するまでの時間のほか、品質管理に影響を与える可能性があります。 さらに、開発の各段階でワクチン成分の純度チェックを行うためたの効率的なツールです。

COVID-19のワクチンの研究開発におけるUV/VISアプリケーションについて詳しくはこちらへ

紫外可視分光光度計の校正

メトラー・トレドは、紫外可視分光光度計の校正ソリューションCertiRef™/LinSet™ユニットを提供しています。これらのユニットにより、分光光度計が欧州/米国薬局方に準拠しているかのテストを自動的に実行します。  認証標準物質(CRM)を含むCertiRef™ユニットを使用して、波長精度と繰返し性、測光精度と繰返し性、分解能、迷光、光度測定ノイズとドリフト、ベースラインの平坦性を自動でテストします。

CertiRef™/LinSet™ユニットについて詳しくはこちらへ

紫外可視分光光度計とLabX® UV/VISソフトウェアを使用する利点

メトラー・トレドのLabX®ソフトウェアにより、ユーザーのニーズに適したカスタムワークフローを作成できるため、柔軟性が向上します。 計算ミスと転記ミスを完全に防ぐことができます。また、すべての性能検証とサービスのデータを含め、安全なデータベースに安全に保存されているすべての情報のデータインテグリティが保証されます。 電子署名やユーザー管理などのセキュリティ機能が内蔵されているため、FDAの21 CFR part 11規制への完全な準拠にも役立ちます。

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