説明

キャピラリー分離法および定量分析計を連結させるためのデバイスおよび方法

本発明は、少なくとも部分的に金属箔で覆われたキャピラリーと、HPLC、CE(キャピラリー電気泳動)、CEC(キャピラリー電気クロマトグラフィー)またはpCEC(加圧CEC)などの方法のMS(定量分析)への連結におけるそれらの使用に関する。金属箔での本発明の被覆は、スプレーニードルまたは空のキャピラリー部品などのさらなるアダプタなしで、キャピラリーの質量分析計への直結を可能にする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、少なくとも部分的に金属箔で覆われたキャピラリーならびにcHPLC(キャピラリーHPLC)、CE(キャピラリー電気泳動)、CEC(キャピラリー電気クロマトグラフィー)またはpCEC(加圧CEC)などの方法のMS(定量分析)への連結におけるそれらの使用に関する。本発明の金属箔被覆は、さらなるアダプタ、スプレーニードルまたは空のキャピラリー部品などを使うことなく、キャピラリーの質量分析計への直接接続を可能にする。
【背景技術】
【0002】
液体クロマトグラフィー、特にHPLCは、被分析混合物の分離のための非常に広く知られた方法である。他の分離法、特に比較的小さいサンプル量のためのものは、キャピラリー電気泳動(CE)またはキャピラリー等速電気泳動などの電気泳動法、あるいはキャピラリー電気クロマトグラフィー(CEC)およびpCECのように、電気泳動およびクロマトグラフィー法の組み合わせである。これらの方法は、分離カラムまたは分離キャピラリーにおいて、あるいはマイクロチップなどの小型平面システムにおいても行うことができる。今日まで、後続の分析は頻繁に、分光的に行われてきた。必要な量の被分析物に関する、また被分析物の特性の要求事項に関するこの制限を乗り越えるために、現在、前記分離法を質量分析法、特にESI−MS(エレクトロスプレーイオン化定量分析)に組み合わせるおよび連結させる試みが増加している。この組み合わせは、多数のサンプルを迅速に、高い感度で、正確に分析する可能性をもたらし、したがって、特に生物学的用途に、例えばゲノムおよびプロテオーム解析の分野において大きな興味が持たれている。
【0003】
クロマトグラフィーおよび/または電気泳動分離法を質量分析法と組み合わせることにおける中心となる問題は、サンプルの関連部分の質量分析計内への導入にある。理想的な場合、この目的のための追加の手作業のステップは、必要であるべきではない。したがって、サンプルの質量分析計内への直接導入を容易にする対応アダプタ、いわゆるインターフェースが開発された。
【0004】
様々なインターフェースデザインの概要が、例えば、C.J. Herring and J. Qin, Rapid Communications in Mass Spectrometry, 13, 1-7 (1999)に示されている。
【0005】
インターフェースは通常、分離カラムまたは分離キャピラリーに取り付けられたスプレーニードルまたは空のキャピラリーからなる。図1および2は、先行技術に従った様々な可能性を示す。図1は、エレクトロスプレーを生成するための電気接触を、キャピラリーカラム(5)または溶融石英(FS)キャピラリー(6)の周りを流れる追加のシース液(3)を介して確実にする異形を示す。図1a)において、キャピラリークロマトグラフィーベッドから直接スプレーする。図1b)において、分離カラムから質量分析計への移送ラインの働きをする開管状溶融石英(OT−FS)キャピラリー(6)から直接スプレーする。2本の内部キャピラリーの周りを流れる噴霧ガス(4)の助けにより、非常に安定なスプレーを、比較的高い流速でも作ることができる。しかしながら、サンプルがシース液により希釈され、その結果検出感度が大幅に減少するのが欠点である。
【0006】
図2は、シース液を使用しない可能性を示し、個々についてより詳細に以下に説明する。
a)分離キャピラリー(5)およびOT−FS ESIニードル(11)の間の「補給」フロー(10)を送り込むT字部品(8)を介して接続されるOT−FSキャピラリーを介して電気接触が行われる。
b)分離キャピラリー(5)およびOT−FS ESIニードル(11)の間のT字部品(8)を介して接続される電極を介して電気接触が行われる。コネクター(9)自体もまた、電極の働きをすることができる。
c)コネクター(9)を介して分離キャピラリー(5)に接続されるオープン型のステンレス鋼(OT−SS)キャピラリー(7)を介して、直接電気接触が行われる。スプレー末端もまた、外側に尖っていてもよい。
【0007】
d)コネクター(9)を介して分離キャピラリー(5)に接続された後端に(13)導電性被覆を有するOT−FS ESIニードルを介して電気接触が行われる。
e)カラム入り口、すなわち統合ESI先端(14)に詰められたFSキャピラリーカラム(16)のスプレー末端よりかなり上(上流)で、電気接触が行われる。
f)統合ESI先端(15)に詰められたFSキャピラリーカラム(16)のスプレー末端で、導電性被覆を介して電気接触が行われる。
g)コネクター(9)を介して分離キャピラリー(5)に接続されたOT−FS ESIニードル(18)のスプレー末端で、導電性被覆を介して電気接触が行われる。
【0008】
異形2a〜dおよびgにおいて、接続した空のキャピラリーが、追加の空所(7)を生じさせ、分離前の質を損なわせてしまうことが、欠点である。
【0009】
図2eにおいて、電気接触が、早ければ分離キャピラリーの入り口で行われ、エレクトロスプレーの先端に最終的に存在する実際の電圧が、異形2a〜dの場合よりも大いに、(例えば勾配溶離中に)移動相の伝導率を変化させるための反応をもたらす。
加えて、キャピラリーにおいて電極レドックス法は、ガスの発生およびしたがって泡の形成をもたらし得、それは次にはエレクトロスプレーの不安定さをもたらし得る。異形2eはまた、これに大いに影響を受ける。
【0010】
図2fおよび2gは、充填したまたは未充填のスプレーニードルが先端に伝導性被覆を備えた形態を示す。したがって、エレクトロスプレー先端での電圧は、移動相の伝導率に独立している。レドックス法が、キャピラリーの外で行われる。図2gに基づく異形はまた、追加の空所(7)の問題を有するのに対し、これは図2fで回避されている。したがって、図2fに基づく態様は、スプレーの動きおよび感受性に関して非常に有利な特性を示すが、しかしながら、それを生産するのは複雑であり、寿命が短い。キャピラリーはまず、詰められ、焼結した入り口フリット(17)を備え、キャピラリーは続いて、先端に伝導性被覆を備え得る。これは、キャピラリー内で分離材料を破壊することなく行われなければならない。
【0011】
したがって、今日まで、被覆を、例えば、スプレーまたは蒸着により行っている。このような方法で形成された層は、非常に薄く、限られた耐久性しか示さない。より耐久性のある層の生産方法は、分離材料またはフリットを攻撃するだろう。被覆は直接キャピラリーカラムに塗布されているので、被覆に欠陥が生じるとすぐに、キャピラリーカラム全部を交換しなければならない。したがって、この異形は、生産するのが複雑であり、非常に耐久性があるともいえない。
【発明の開示】
【0012】
したがって、本発明の目的は、分離カラムまたは分離キャピラリーを、クロマトグラフィーおよび/または電気泳動分離法を行うために、MS装置に直接接続する可能性を高めることであった。空所およびサンプルをシース液で希釈することが、ここで回避されるべきである。さらに、接続を行うことが簡単であり、長寿命であるべきである。
【0013】
これらの要求事項が、一端が少なくとも部分的に金属箔で覆われたカラムまたはキャピラリーにより満たされることが見出された。モノリシック吸着剤を含有するキャピラリーの使用は、特に有利である。分離キャピラリーの好ましい直接被覆は、追加のスプレーニードルまたは空のキャピラリーの必要性を未然に防ぐ。このような方法で、空所は回避される。キャピラリーの金属箔によるかぶせが十分であることが見出された。スプレーまたはスパッタリングによる複雑な被覆は必要ない。被覆は、非常に耐久性があり、分離キャピラリー全部を廃棄する必要がなく、努力することなくいつでも交換することができる。
【0014】
したがって、本発明は、一端が少なくとも部分的に金属箔で覆われたキャピラリーに関する。
好ましい態様において、金属箔は、金箔である。
好ましい態様において、キャピラリーが、吸着剤で充填される。
好ましい態様において、吸着剤は、モノリシック吸着剤である。
【0015】
特に好ましい態様において、吸着剤は、無機モノリシック吸着剤である。
好ましい態様において、空のまたは微粒子吸着剤で充填されたキャピラリーの場合、金属箔で覆われたキャピラリー末端の、外側および内側の両方が細くなり、微細な先端を形成する。
【0016】
さらなる好ましい態様において、モノリシック吸着剤で充填されたキャピラリーの場合、金属箔で覆われたキャピラリー末端は、末端に向かって小さくなるキャピラリーの外径および同じままの毛細管の内径を有し、外側が細くなる。
【0017】
本発明はまた、少なくとも分離を行うためのキャピラリーおよび質量分析装置を有し、キャピラリーが、少なくとも質量分析装置に面する末端が金属箔で覆われている、キャピラリー分離法を質量分析装置に連結するためのデバイスに関する。
好ましい態様において、キャピラリーは、モノリシック吸着剤で充填される。
【0018】
本発明はまた、連結が、質量分析装置に面する末端が少なくとも部分的に金属箔で覆われたキャピラリーを介して行われることを特徴とする、キャピラリー分離を行うための装置の質量分析装置へ直結するのための方法に関する。
本発明はまた、被分析物のESI−MS装置内への導入用のエレクトロスプレーの製造のための、少なくとも一端が金属箔で覆われたキャピラリーの使用に関する。
【0019】
図1および2は、先行技術に基づくインターフェースの様々な可能性を示す。
図3は、本発明のキャピラリーの3種の異なる態様を示す。キャピラリーカラムの寸法を、表1に示す。
a)微粒子材料を詰めたキャピラリーカラム。電気接触が、統合ESI先端(14)に詰められたFSキャピラリーカラム(16)のスプレー末端に直接貼り付けた金箔(22)を介して行われる。
b)モノリシックキャピラリーカラム(19)。電気接触が、直角に切断したモノリシックFSキャピラリーカラム(20)のスプレー末端に直接貼り付けた金箔(22)を介して行われる。
c)モノリシックキャピラリーカラム(19)。電気接触が、モノリシックFSキャピラリーカラム(21)の外側に尖っているスプレー末端に直接貼り付けた金箔(22)を介して行われる。
図4〜7のより詳細な説明が例1および2に示されている。
【0020】
本発明に従い、キャピラリー分離法は、クロマトグラフィー、電気泳動、等速電気泳動および/または電気クロマトグラフィー分離または分離法、特にHPLC、ミクロ−またはナノ−HPLC、およびCE(キャピラリー電気泳動)、CEC(キャピラリー電気クロマトグラフィー)またはpCEC(加圧CEC)などの液体クロマトグラフィー法を意味する。平面微細構造システムまたはチップなどの小型システムにて行われるクロマトグラフィー、電気泳動、等速電気泳動および/または電気クロマトグラフィー法もさらに、これらに属するものとみなされる。
【0021】
本発明の目的のために、キャピラリーは、上記のキャピラリー分離法を行うことができるカラムまたは管を意味する。本発明に従い、用語、キャピラリーはまた、他の管またはキャピラリーに取り付けることができるキャピラリー部品、管またはニードルにも及ぶ。
【0022】
キャピラリーは、典型的にはガラス、溶融石英、プラスチック(例えばポリイミド)被覆ガラスまたは溶融石英、他のセラミックまたはガラス様の材料、プラスチック(例えばフッ素重合体類、ポリオレフィン類、ポリケトン類、特に、ポリエーテルケトン類(好ましくはPEEK)など、アクリル酸塩類、ポリアミド類またはポリイミド類)または繊維強化プラスチック製である。好ましい態様において、キャピラリーは、プラスチック被覆溶融石英からなる。キャピラリーはさらに、微細構造要素例えば、少なくとも一端が管、ニードルまたはキャピラリーの形で要素から突き出る平面マイクロチップなどにおける管または溝様の構造を意味する。
【0023】
キャピラリー中に位置する空洞の断面およびキャピラリーの断面の外側の両方は、好ましくは円形を有する。しかしながら、断面はまた、あらゆる他の形、例えば楕円形、正方形、長方形または多角形の形を有してもよい。
【0024】
キャピラリーの内径は、典型的には1μm〜5mm、好ましくは10〜100μmである。好ましい径は、キャピラリーの種類および分離に望ましい流速に依存し、様々である。内径は、好ましくはキャピラリーの長さ全部にわたり一定のままである。しかしながら、内径が変わる態様、特にキャピラリーの末端に向かって変わる、すなわち、例えば、円錐状のように小さくなる態様、およびキャピラリーが先端に向かって細くなる態様もまた、可能である。この態様はまた、以下に、内側が細くなった、または内部錘(internal cone)と示される。キャピラリーの直径は通常、長さ1〜2mmにわたり、2〜10の因数で、細くなる。
キャピラリーの外径は典型的にはまた、一定である。しかしながら、好ましい態様において、金属箔で覆われたキャピラリー末端は、尖っている、すなわち外径が、端が形成されるよう、キャピラリーの末端に向かって小さくなる。この態様はまた、以下に、外側が細くなった、または外部錘(external cone)と示される。
【0025】
キャピラリーの種類に依存して、様々なデザインのキャピラリー末端が有利であり得る。空のキャピラリーまたは微粒子吸着剤で充填されたキャピラリーの場合、内側および外側が細くなる末端が有利であることが証明されている。モノリシック吸着剤で充填されたキャピラリーの場合、この追加の複雑性は必要ない。一定の内径および外径を有するキャピラリーの場合、モノリシック吸着剤の使用の際の非常に良好なスプレーの動きも、証拠である。いくつかの場合、キャピラリーが外側に尖っている、したがって外部錘を形成するのが、本発明において有利であり得る。
【0026】
エレクトロスプレーを生成するキャピラリーの末端での内径および外径は、特に重要である。この末端はまた、以下に先端とも呼ばれる。
好ましい内径(ID)および外径(OD)は、以下に、様々な種類のキャピラリーおよびある流速で示される:
【0027】
空のキャピラリー:
先端ID:5〜30μm(8〜15μmが流速100〜350nl/分の場合理想的)
先端OD:できるだけ小さく
【0028】
吸着剤が充填されたキャピラリー:
− 微粒子吸着剤が詰められ、キャピラリーの末端は、内側および外側が細くなる:
先端ID:10〜25μm(流速<500nl/分の場合)
先端OD:できるだけ小さく
− モノリシック吸着剤含有、一定の内径:
ID:50−100μm(流速>500nl/分の場合)
OD:できるだけ小さくまたは好ましくは外側に尖っているキャピラリー
ID:10−50μm(流速<500nl/分の場合)
OD:できるだけ小さくまたは好ましくは外側に尖っているキャピラリー。
【0029】
モノリシック吸着剤含有のキャピラリーの使用の際、これらのモノリシックキャピラリーのための理想的な流速がまた、ミクロ−およびナノエレクトロスプレー用のものにも対応することから、ID<50μmが、原理上有利である。内部および/または外部錘を有するキャピラリー内に直接モノリシック吸着剤を合成することは、イオン化効率のためにも有利である。外部錘をまた、モノリシック吸着剤で充填されたキャピラリーにて、続いて生成することができる。
【0030】
本発明のキャピラリーの長さは、キャピラリーの種類に依存して様々である。キャピラリーは、例えば、他のキャピラリーまたはカラムの取り付けのために、短ニードルまたは先端であり得る。この場合、長さは、典型的には1cm〜20cmである。キャピラリーは同様に、分離キャピラリーであり得る。この場合、長さが、典型的には2〜200cmである。
そうでなければ、本発明のキャピラリーの寸法は、先行技術における通常の寸法に対応する。
【0031】
本発明のキャピラリーは、空であっても、内部が完全にまたは部分的に被覆されていても、あるいは完全にまたは部分的に吸着剤で充填されていてもよい。本発明のキャピラリーは、好ましくは吸着剤で充填される。キャピラリーが、微粒子吸着剤で充填される場合、さらに一般的には、キャピラリー中に吸着剤を固定するために、末端にフリット、ふるいまたはフィルタを有する。
【0032】
吸着剤は、キャピラリー分離を行うことができる材料である。典型的には、無機および/または有機の、粒子またはモノリシック材料を含む固相である。好適な有機材料は、例えば、ラジカル重合、イオン重合または熱重合により、生成される、例えば、粒子またはモノリシック材料である。それらは、例えば、ポリ(メタ)アクリル酸誘導体、ポリスチレン誘導体、ポリエステル類、ポリアミド類またはポリエチレン類であり得る。これに対して用いられるモノマー類は、有機ポリマー類の分野の当業者に既知である。例えば、これらは、ビニルモノマー類、ビニル芳香族およびビニル脂肪族モノマー類などのモノエチレン性またはポリエチレン性不飽和モノマー類、例えばスチレンおよび置換スチレン、酢酸ビニルまたはプロピオン酸ビニルであり、メタクリラート類および他のアルキルアクリラート類などのアクリルモノマー類であり、エトキシメチルアクリラートおよびより高級な誘導体(higher analogue)であり、ならびにアクリルアミドまたはアクリロニトリルなどのそれらの対応するメタクリル酸エステル類またはアミド類である。さらなるモノエチレン性およびポリエチレン性不飽和モノマー類は、例えば、欧州特許第0 366 252号または米国特許第5,858,296号にみられる。
【0033】
好適な無機材料は、例えば、ガラス、セラミック、酸化アルミニウム、二酸化ジルコニウムまたは二酸化チタンなどの無機酸化物類製の、または好ましくはシリカ材料(シリカゲル)製の粒子またはモノリシック材料である。
【0034】
吸着剤はさらに、有機/無機ハイブリッド材料からなってもよい。これらは、例えば、有機被覆を備える無機材料である。これらはさらに、無機/有機コポリマー類であってもよい。例えば、シリカ系の材料の場合、1〜3個の有機基を有するオルガノアルコキシシラン類を、純粋に無機材料を生成するテトラアルコキシシラン類の代わりに用いることができる。
【0035】
微粒子吸着剤は、均一にまたは不均一に形成された多孔性のまたは無孔性の粒子からなってもよい。
モノリシック吸着剤は、多孔性の成形品からなる。細孔分布は、モノモーダル、バイモーダル、トリモーダルまたはポリモーダルであり得る。それらは、典型的にはモノモーダルたはバイモーダル細孔分布を有する材料である。
【0036】
すべての吸着剤は加えて、ある分離特性をもたらすために、分離エフェクタで改変してもよい。
本発明では、モノリシック吸着剤含有の、特に好ましくは無機モノリシック吸着剤含有のキャピラリーの使用が特に好ましい。特に均一なおよび微細なエレクトロスプレーを、モノリシック吸着剤含有のキャピラリーから生成することができることが見出された。
【0037】
したがって、0.1μmより大きい、好ましくは1μm〜10μmの平均径を有するマクロ孔を有するモノリシック材料の使用が好ましい。特に好ましい態様において、これらの材料はさらに、直径2〜100nmのメソ孔を含有する。国際公開第99/38006号および国際公開第99/50654号は、モノリシックシリカ材料で充填されたキャピラリーの生産方法を開示している。国際公開第95/03256号および特に国際公開第98/29350号はまた、ゾルゲル法による無機モノリシック成形品の生産方法を開示している。
【0038】
モノリシック材料の使用における特に安定および微細なエレクトロスプレーの一つの理由は、効果が特にマクロ多孔性のスルーフロー(through-flow)細孔を有するモノリシック材料の場合に見られることから、それらの特有の細孔構造であろう。
本発明で好適なMS装置は、サンプルをエレクトロスプレーの形で導入する質量分析計である。したがって、これは、典型的にはESIおよび/またはナノESI源を有する質量分析計である。
【0039】
本発明の目的のために、用語、金属箔は、伝導性金属または金属合金の箔に使われる。加工性の理由から、箔の厚さは一般的に、10μmより大きく、典型的には20〜100μmである。金の場合、好ましい厚さは、例えば、10〜50μmである。好適な金属類は、好適な厚さに箔として生産および加工でき、導電性のあるものである。それらの例は:
− 金
− アルミニウム
− プラチナ
− チタン
− パラジウム
− 銀
である。
【0040】
また、好適なのは、1種または2種以上のこれらの金属類と、例えば、ステンレス鋼などの他の合金との合金、および/またはそれらを含む合金である。
本発明では、金箔の使用が好ましい。Alfa Aesar社製金箔が、特に好適であると証明されている;25×25mm、厚さ0.025mm、Premion(登録商標)、99.985%(金属類ベース)。
【0041】
被覆に用いられる金属箔の長さおよび幅は、特定のキャピラリーおよび用いられるMS装置に依存する。一般的に、キャピラリーは、一端において、キャピラリーの末端から始まり、少なくとも長さ3mm、典型的には5mm〜10cmにわたり、キャピラリーの外にかぶせられる金属箔による被覆を有する。本明細書においてキャピラリーは、箔で完全にまたは代わりに部分的にのみ囲まれてもよい。典型的に、キャピラリーの外周の少なくとも1/6にかぶせられる。好ましくは、キャピラリーの外周の1/4から半分にかぶせられる。図3に示す態様は、例えば、外周の半分を箔がかぶせられた被覆を有する。キャピラリー中の液相が金属箔と接触することが重要である。金属箔のキャピラリーの末端からの分離、すなわち液出口またはキャピラリーの空洞はしたがって、典型的に約50μmより大きくない。
【0042】
他方では、特にキャピラリーの末端が小さな径の場合、箔は、キャピラリーの出口で形状を著しく変えてはいけない。さもなければ、安定および均一なスプレーを生成することができない。これらの要求事項を確実にするために、金属箔の理想的な形を選択することができる。金属箔の形は、正方形、長方形、三角形、円形、楕円形、多角形などであり得る。理想的なエレクトロスプレーを生成するために、箔の先端がキャピラリーの先端に達するよう、箔がキャピラリーの先端に向かって細くなる形が有利であることが証明された。
【0043】
可能な一態様を、図3に示す。該図において、末端で細くなるキャピラリー(14、21)と共に、箔もまた、金属箔(23)の先端がキャピラリー末端の縁部に対して直接静止するよう、末端に向かって細くなり、キャピラリーの周囲にボート状に設置されている。直径が末端(20)に向かって変化しないキャピラリーの場合、箔は好ましくは、キャピラリー壁の厚さにかぶせられ、内部空洞まで及ぶよう、キャピラリーの末端の周囲にわずかに折り重なる。
【0044】
金属箔を、例えば、加温、接着接合により、または固定材の助けにより、例えばプラスチック被覆またはリングの形態で、固定する。
図3は、本発明のキャピラリーの可能な3態様を示す。この場合、金箔は、各々の場合、接点接続用に使われた。SVは、キャピラリーの側面図を表し、FVは、キャピラリー先端の正面図を表す。
【0045】
図3a)は、内側および外側が細くなる(ナノESIニードルに対応して形成された)キャピラリーが、微粒子吸着剤(16)で充填される態様を示す。金箔(22)は、キャピラリーの末端と直接接触するが、キャピラリーの空洞または溝の中に著しく突出しないよう、キャピラリーの末端の半分を囲い、キャピラリー(23)の先端に向かって細くなる。したがって、出射孔の形状が、損なわれない。
キャピラリーのおよび金箔の寸法のより正確な詳細を表1に示す。
【0046】
図3b)は、末端がきれいに切断され、先端(20)に向かって細くならない、モノリシック吸着剤(19)含有のキャピラリーを示す。金箔(22)は、キャピラリーの開口部と直接接触するが、キャピラリーの空洞または溝の中に大いに突出しないよう、キャピラリーの末端の半分を囲い、キャピラリーの(23)縁部の周囲にわずかに折り重なる。したがって、出射孔の形状が、損なわれない。キャピラリーのおよび金箔の寸法のより正確な詳細を表1に示す。
【0047】
図3c)は、末端(21)の外側が細くなる、モノリシック吸着剤(19)含有のキャピラリーを示す。金箔(22)は、キャピラリーの末端と直接接触するが、キャピラリーの空洞または溝の中に著しく突出しないよう、キャピラリーの末端の半分を囲い、キャピラリー(23)の先端に向かって細くなる。したがって、出射孔の形状が、損なわれない。
【0048】
キャピラリーのおよび金箔の寸法のより正確な詳細は、表1にある。
【表1】

【0049】
本発明の金属箔で覆われたキャピラリーは、被分析物の事前分離が望ましい場合、被分析物の分離に既知の方法で用いられる。同様に、オフラインナノESI測定、すなわち事前分離なしでの測定に用いることもできる。MS装置に連結するために、他のスプレーニードルの場合のように、エレクトロスプレーを形成するよう、電圧を金属箔に印加する。本発明のキャピラリーを使って、50nl/分〜5μl/分の流速で安定なスプレーを生成することができる。本発明における好適な流速は、約10μmの先端内径について、50〜1000nl/分、好ましくは200〜300nl/分である。好適な流速は、約100μmの先端内径について、0.5〜5μl/分、好ましくは1〜2μl/分である。モノリシック吸着剤含有の態様の場合、より高い流速でさえも、すなわち>5μl/分、例えば10〜20μl/分でも、内径約100μmの場合、生成することができる。加えて、モノリシック吸着剤含有のキャピラリーは、より大きな流速差異を示す。
流速<500nl/分で、MS装置入り口からのキャピラリー分離は、約3〜10mmのはずである。流速>500nl/分で、分離は、約7〜25mmのはずである。
【0050】
理想的なMSモードおよび電圧は、先端ID、先端OD、流速、先端⇔オリフィス(orifice)(MS装置入り口)分離、およびまた、スプレーする溶離剤の種類(例えば誘電率、伝導率、表面張力、粘度、蒸気圧)に依存する。すべてのこれらのパラメータは、互いに適合しなければならない。
ナノESIモードについては、1600〜2300Vの電圧が一般に好適である。通常ESIモードについては、2800〜5500Vがの電圧一般に好適である。
【0051】
好適な溶離剤は、この種類の用途のためのものは、先行技術から既知である。溶離剤は、好ましくは98%より多い脱イオン水およびメタノールの混合物、エタノール、プロパノールおよび/またはアセトニトリルからなるべきである。電解質添加物(酸類、塩基類、緩衝剤類)もまた、揮発性の性質のものであるべきである(例えばギ酸、酢酸、アンモニア、第二級および第三級アミン、ギ酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム)。
【0052】
本発明のキャピラリーは、非常に長い耐久性が特徴である。それにもかかわらず、金属箔が破損した場合は、簡単に取り外し、新しい箔に交換することができる。本発明では、離キャピラリーも交換する必要はない。モノリシック吸着剤含有のキャピラリーの場合、破損したキャピラリーの末端を、必要な場合、簡単に切断する(および必要な場合再度削る)ことができ、新しく作った末端を同じ金属箔で再度覆う。
【0053】
したがって、本発明のキャピラリーは、生産および使用が簡単である。破損した部品を、キャピラリー全部を新しくする必要なく、交換することができる。例1からわかるように、本発明のキャピラリーは、非常に長い寿命を有する。安定なスプレーを生成することができる。ランダムな電気アークおよび多数の中断も、事実上安定性に影響がない。
【0054】
先行技術に対してさらなる利点、特に好ましい態様は:
− スプレーが、好ましくは分離キャピラリーから直接作り出されるため、追加の空所が、取り付けたスプレーニードルにより形成されない。
− 電極レドックス法がキャピラリー内で行われない。
− キャピラリーの末端(ESI先端)での電界強度が一定である。
− シース液による希釈が行われない。
− 非常に低い流速を使うことができ、より小さな液滴の形成が可能となり、加えてキャピラリー末端が、MS装置オリフィスにより近く持っていく。したがって、イオン化効率およびイオン抽出率が著しく増加し得る。
【0055】
したがって本発明のキャピラリーは、クロマトグラフィー、電気泳動、電気クロマトグラフィーおよび/または等速電気泳動分離法のMSへの連結の価値ある改善を示す。
これ以上の解説がなくても、当業者は上記の記載を最も広い範囲で利用することが可能であると考えられる。したがって、好ましい態様および例は、単に記述による開示であると考えられるべきであって、如何なる意味においても決して限定するものではない。
【0056】
本明細書中に記載するすべての出願、特許および刊行物、特に2004年2月5日出願の対応独国出願第10 2004 005 888.1号のすべての開示内容は、参考文献の形態によって本明細書中に組み込まれる。
【0057】

1.エレクトロスプレーの安定性
本発明のデバイスおよびキャピラリーと既知のおよび市販のシステムとの安定性および寿命の比較のために、本発明のキャピラリーを、New Objective社製の溶融石英ニードルと比較した。確認できる限りにおいて、New Objective社製のニードルは、金または金の合金を蒸着している。
【0058】
用いられるキャピラリーについてのさらなるデータおよび実験手順は、表2にある。
【表2】

【0059】
図4aは、本発明に用いられるキャピラリーを示す。それは、溶融石英(11)からなり、先行技術のキャピラリーと同じ形状を有し、矢の形をした金箔(Alfa Aesar社製金箔;25×0.57mm、厚さ0.025mm、Premion(登録商標)、99.985%(金属ベース))で末端が覆われている、すなわち、OT−FSニードル(22)の、内側および外側が細くなるESI先端のスプレー末端に直接貼り付けた金箔を介して、電気接触が行われる。
【0060】
図4bは、後端を金(13)でスパッタした、すなわち、OT−FS ESIニードルのスタブ(stub)後端で伝導性被覆(金属蒸着)を介して電気接触が行われる、先行技術に基づくキャピラリーを示す。
【0061】
図4cは、先端を金(18)でスパッタした、すなわち、OT−FSニードルの内側および外側が細くなるESI先端のスプレー末端で、導電性被覆(金属蒸着)を介して電気接触が行われる、先行技術に基づくキャピラリーを示す。
【0062】
図5は、3種のキャピラリー(図4に対応してa、bおよびc)のスプレー特性の比較を示す。y軸は、総イオン電流をcps(秒あたりカウント)で示し、x軸は、時間を時間(h)で示す。キャピラリーa)およびb)は、48時間にわたり安定なスプレーを生成するのに対し、キャピラリーc)は、たった8時間で不規則性を示すことがわかる。本発明のキャピラリーa)は、本実験の後さらに2000時間使われたが、質の低下がみられなかった。
【0063】
2.モノリシック/微粒子吸着剤の比較
図6は、スプレー特性を比較した本発明の3種のキャピラリーの構成を示す。
a)モノリシックキャピラリーカラム(19)。電気接触が、モノリシックFSキャピラリーカラム(21)の外側に尖っているスプレー末端に直接貼り付けた金箔(22)を介して行われる。
b)モノリシックキャピラリーカラム(19)。電気接触が、直角に切断したモノリシックFSキャピラリーカラム(20)のスプレー末端に直接貼り付けた金箔(22)を介して行われる。
c)微粒子材料を詰めたキャピラリーカラム(19)。電気接触が、FSキャピラリーカラムに詰められた統合ESI先端(14)のスプレー末端に直接貼り付けた金箔(22)を介して行われる。
用いられるキャピラリーについてのさらなるデータおよび実験手順は、表3にある。
【0064】
【表3】

【0065】
図7は、3種のキャピラリー(図6に対応してa、bおよびc)のスプレー特性の比較を示す。実験条件を、表3に示す。y軸は、総イオン電流をcps(秒当たりカウント)で示し、x軸は、時間を時(h)で示す。モノリシックキャピラリー(図6b)およびc))は、内側が小さくなる径でなくても、微粒子吸着剤で充填されたスプレーニードル(図6a))と同様の良好なスプレー特性を有することがわかる。3種すべての態様(図6a)〜c))は、先行技術(図5b)およびc)参照)よりも良好なスプレー特性を示す。3種のキャピラリーカラムの違いは、安定なエレクトロスプレーが可能な、それらに可能な流速範囲にある(先端OD/IDに依存する)。これはまた、イオン化効率およびイオン抽出率に影響を及ぼし、これら両方は、流速が低いほどより高い。加えて、移動相の可能な組成物については、流速の増加に伴い、制限が増加する(好適な追加の被覆フローなしで)。
【図面の簡単な説明】
【0066】
【図1】先行技術に基づくインターフェースの様々な可能性を示す図である。
【図2】先行技術に基づくインターフェースの様々な可能性を示す図である。
【図3】本発明のキャピラリーの可能な3態様を示す図である。
【図4】本発明のまたは先行技術に基づくキャピラリーを示す図である。
【図5】3種のキャピラリーのスプレー特性の比較を示す図である。
【図6】スプレー特性を比較した本発明の3種のキャピラリーの構成を示す図である。
【図7】3種のキャピラリーのスプレー特性の比較を示す図である。
【符号の説明】
【0067】
図において、参照番号1〜22は、以下の用語に割り当てられる:
(1)ステンレス鋼キャピラリー(SS)
(2)高電圧源(HV)
(3)シース液
(4)シースガス
(5)キャピラリーカラム
(6)移送ラインとしての開管溶融石英(OT−FS)キャピラリー
(7)空所
(8)T字部品
(9)コネクター
(10)補給フロー
(11)OT−FS ESIニードル
(12)OT−SS ESIニードル
(13)遠位末端被覆のOT−FS ESIニードル
(14)統合ESIニードル
(15)先端末端被覆の統合ESIニードル
(16)先端に詰められたキャピラリーカラム
(17)焼結した入り口フリット
(18)先端末端被覆OT−FS ESIニードル
(19)モノリシックキャピラリーカラム
(20)直角に切断した末端
(21)統合ESIニードル(外側に尖っている)
(22)ESI先端に直接貼り付けた金箔
(23)金箔の矢じり形

【特許請求の範囲】
【請求項1】
キャピラリーの少なくとも一端が金属箔で覆われていることを特徴とするキャピラリー。
【請求項2】
金属箔が、金箔であることを特徴とする、請求項1に記載のキャピラリー。
【請求項3】
キャピラリーが、吸着剤で充填されることを特徴とする、請求項1または2に記載のキャピラリー。
【請求項4】
吸着剤が、モノリシック吸着剤であることを特徴とする、請求項3に記載のキャピラリー。
【請求項5】
吸着剤が、無機モノリシック吸着剤であることを特徴とする、請求項4に記載のキャピラリー。
【請求項6】
金属箔で覆われたキャピラリー末端が、外側に尖っていることを特徴とする、請求項4または5に記載のキャピラリー。
【請求項7】
キャピラリーが、空であるか、または微粒子吸着剤で充填され、金属箔で覆われた末端は、内側および外側が細くなることを特徴とする、請求項1または2に記載のキャピラリー。
【請求項8】
少なくとも分離を行うためのキャピラリーおよび質量分析装置を有し、キャピラリーの少なくとも質量分析装置に面する末端が金属箔で覆われていることを特徴とする、キャピラリー分離法を質量分析装置に連結するためのデバイス。
【請求項9】
キャピラリーが、モノリシック吸着剤で充填されることを特徴とする、請求項8に記載のデバイス。
【請求項10】
連結が、少なくとも質量分析装置を向いている末端が金属箔で覆われたキャピラリーを介して行われることを特徴とする、キャピラリー分離を行うための装置の質量分析装置へ直結するのための方法。
【請求項11】
被分析物のESI−MS装置内への導入用のエレクトロスプレーの製造のための、少なくとも一端が金属箔で覆われたキャピラリーの使用。

【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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【図6】
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【図7】
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【公表番号】特表2007−520711(P2007−520711A)
【公表日】平成19年7月26日(2007.7.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−551770(P2006−551770)
【出願日】平成17年1月25日(2005.1.25)
【国際出願番号】PCT/EP2005/000712
【国際公開番号】WO2005/075976
【国際公開日】平成17年8月18日(2005.8.18)
【出願人】(591032596)メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフトング (1,043)
【氏名又は名称原語表記】Merck Patent Gesellschaft mit beschraenkter Haftung
【住所又は居所原語表記】Frankfurter Str. 250,D−64293 Darmstadt,Federal Republic of Germany
【Fターム(参考)】