化学分析のための導電性導管およびこのような導管の製造方法
流体処理装置の製造方法は、コロイド懸濁液とマトリックス材料とを混合すること、該混合物を導管表面へ塗布すること、および塗布された混合物を硬化し導電性被膜を提供することを包含する。流体処理装置は、導管および導管表面に隣接した導電層を含む。該導電層は、マトリックスに包埋された黒鉛粒子を含む。該流体処理装置は、例えば、質量分析のためのエレクトロスプレーイオン化、キャピラリー電気泳動またはキャピラリー電気クロマトグラフィーを支える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般に化合物の分析に関し、より詳しくは、化合物の分析に使用する導管および導管の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
さまざまな化学分析機器が、化合物の分離および／または流体の送達のために、チューブ、カラムまたはキャピラリーなどの導管を利用している。例えば、液体クロマトグラフィー（ＬＣ）、キャピラリー電気泳動（ＣＥ）およびキャピラリー電気クロマトグラフィー（ＣＥＣ）などの技術は、化合物に導管を通過させて、該化合物を分離する。対照的に、例えばエレクトロスプレーイオン化法（ＥＳＩ）インターフェースは、通常、クロマトグラフィー的に分離された溶離液が通過するエミッタ導管を含み、質量分析法のためのイオン化エアロゾルを作り出す。
【０００３】
導管の中を通って、および／または導管から抜け出て。例えばＣＥＣは、電気浸透流（ＥＯＦ）を利用して、クロマトグラフィーカラムの中を通して移動相を進ませる。これに対し、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）は、加えられた流体の圧力に依存して、クロマトグラフィーカラムの中を通して移動相を進ませる。
【０００４】
ＬＣ、ＣＥおよびＣＥＣのために、例えば、しばしばＥＳＩが使用されて、クロマトグラフィーの導管と質量分析計との間のインターフェースを提供する。ＥＳＩインターフェースにおいて、エミッタキャピラリーと、エミッタキャピラリーの出口オリフィスから距離を開けて配置された対極との間に、約３ｋｅＶから４ｋｅＶの電圧が通常印加される。これに反し、例えばＣＥおよびＣＥＣ機器に関して、電圧は通常、導管のそれぞれの末端に配置された電極の間に印加される。電圧の印加を可能にするために、導管は通常、導電性材料で形成されるか、または導電性の成分を含んでいる。
【０００５】
ＥＳＩにおいて、例えば、検体および溶媒を含むクロマトグラフィーの溶離液は、しばしば、金属性キャピラリーの中をキャリアガスによって押し進められる。電荷が、キャピラリーから、キャピラリーの出口オリフィスよりスプレーされた検体および溶媒のエアロゾルに移動する。通常、中性のキャリアガスは、溶媒の蒸発、および質量分析に適した、分離されイオン化された検体分子の形成を促進するために、該エアロゾルと混合される。
【０００６】
多様なキャピラリー直径が、ＥＳＩインターフェース内のエミッタにおいて使用されている。例えば、比較的細いキャピラリーは、「ナノスプレー」ＥＳＩにしばしば使用され、例えばより小さいサイズの試料に対応し、および／または試料のより穏やかなイオン化を提供する。
【０００７】
いくつかの事例において、ＥＳＩエミッタは、金属製キャピラリーの代わりに絶縁チューブおよび導電性電極層を含む。例えば、いくつかのＥＳＩエミッタは、非導電性のガラスまたはフューズドシリカのキャピラリーから作製される。このようなエミッタの先端は、しばしば非常に小さく、キャピラリーの先端を引き伸ばすことにより、例えば、数マイクロメーターの直径に製造される。例えば、液体がエミッタの先端から離れて配置された電極に接触することによって、または例えば、非導電性キャピラリー上の金の被膜を経て、電圧がエミッタに印加される。しかしこのような取り組みは、作製または制御がしばしば難しく、ならびに時として、望ましい化学的および機械的な安定性または耐久性を下回る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、一つには、化学分析に使用される導管のための堅牢な導電性被膜を、黒鉛のコロイド懸濁液とシロキサン化学グループの化合物などの硬化性化合物との混合物を利用して製造できることの具現化から生まれた。さまざまな実施形態において、この被膜は、優れた均一性、導電性、耐久性および／または再生能力を有する。例えばシリカキャピラリーと組み合わせたこのような被膜は、例えば優れた付着性、優れた疎水性および／またはアーク放電に対する低い感受率を提供する。さらに、本発明のいくつかの実施形態は、クロマトグラフィーカラムと統合されたＥＳＩエミッタを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
したがって本発明の一実施形態は、化学分析のための流体処理装置を製造するための方法を特徴とする。該方法は、コロイド懸濁液とマトリックス材料とを混合し、混合物を導管表面に塗布し、および塗布された混合物を硬化させることを含む。硬化した混合物は、導管を通過する流体に電圧を印加する、導電性の被膜を提供する。コロイド懸濁液は、例えば黒鉛粒子を適切に含む。流体処理装置は、例えばＥＳＩインターフェース、ＣＥ装置、ＣＥＣ装置または動電ポンプとして、さまざまに実現される。ある実例において、導管はキャピラリーであり、比較的少量の流体の処理に対応する。
【００１０】
本発明の第二の実施形態は、分析機器の製造のための方法を特徴とする。該機器は、クロマトグラフィーモジュール、質量分析モジュール、および、前記クロマトグラフィーモジュールと前記質量分析モジュールとに流体連通しているＥＳＩインターフェースを含む。
【００１１】
本発明の他の実施形態は、化合物を分析するための方法を特徴とする。該方法は、エミッタ導管の詰まった部分を除去するためにエミッタ導管を分割または切断することにより、エミッタ導管の先端の詰まりを取ることを含む。
【００１２】
さらに本発明の他の実施形態は、分析機器を特徴とする。該機器は、クロマトグラフィーモジュール、質量分析モジュール、および、前記クロマトグラフィーモジュールと前記質量分析モジュールとに流体連通している、前記クロマトグラフィーモジュールから受けた溶離液を前記質量分析モジュールに送達するためにエレクトロスプレーエアロゾルに変換するための、ＥＳＩインターフェースを含む。
【００１３】
本発明のさらなる実施形態は、導管以外の被膜された要素を特徴とする。このような実施形態は、例えば、マトリックス支援レーザー脱離イオン化法（ｍａｔｒｉｘ−ａｓｓｉｓｔｅｄ ｌａｓｅｒ ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ／ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ（ＭＡＲＤＩ））のプレートおよびポーラスシリコンを用いた脱離イオン化法（ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ／ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｏｎ ｓｉｌｉｃｏｎ（ＤＩＯＳ））のチップを含む。
【００１４】
本明細書中の「クロマトグラフィー系」、「クロマトグラフィーモジュール」、「クロマトグラフィー機器」などの語句は、化学的分離を実施するために使用する器具を指す。このような器具は、他の構成要素を含む機器の一部または独立型のユニットである。クロマトグラフィーの器具は、通常、圧力および／または電気的な力により流体を移動させる。
【００１５】
本発明のいくつかの実施形態は、クロマトグラフィー構成要素および質量分析構成要素の両方を含む機器に関する。これらの実施形態のいくつかにおいて、クロマトグラフィー構成要素は、ＥＳＩインターフェースなどの適切なインターフェースを使用することにより、質量分析構成要素に流体連通して配置されている。いくつかの適切なインターフェースは、時として、イオン状の分離された材料を作り出すかまたは保持し、および通常、イオンを含む流体の流れは大気の中に出されて気化され、イオンは質量分析のためのオリフィスに受け取られる。本明細書中に示される本発明のいくつかの例示的実施形態の説明は、文脈に応じ、例えば「キャピラリー」、「チューブ」および／または「パイプ」を指す、「導管」という言葉を使用する。
【００１６】
説明を明快にするために、「インターフェース」、「エミッタ」および／または「導管」に関し、本発明の例示的実施形態をいくつか本明細書中に記載する。これらの用語の使用は、本発明の範囲を、ＥＳＩインターフェース、ＥＳＩインターフェースに含まれるエミッタまたは特定の導管に限定することを意図していないことが、理解されるべきである。したがって、本明細書中に記載された実施形態により例示された特徴は、例えば、ＥＳＩインターフェース、ＬＣ、ＣＥ、およびＣＥＣの器具、動電ポンプならびに他の導管を基にした化学分析関連構成要素に関連する本発明の実施形態に対し、適用可能である。
【００１７】
本明細書中で使用される用語「ナノスプレー」および「ナノエレクトロスプレー」は、比較的低流速の、通常、およそ１０００ナノリットル／分より遅い（即ち、およそ１．０マイクロリットル／分より遅い）ＥＳＩインターフェースを指す。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態による流体処理装置１００の一部の断面図を示している。この装置１００は、導管１２０および導管１２０に隣接した導電性被膜１１０を含む。導管１２０は、任意の適した導管、例えば質量分析またはクロマトグラフィーにおいて通常の性能を有するとして公知のキャピラリーである。
【００１９】
導管１２０は、例えば金属材料および／または絶縁材料から形成可能である。適した材料は、鋼鉄、フューズドシリカまたは裏打ちされた材料などの、公知の材料を含む。導管１２０は、複数のチューブを含み得る。例えば、導管１２０は、１つまたはそれ以上のキャピラリーを含み得る。いくつかの従来のＥＳＩエミッタと対照的に、該導管は、引き伸ばされた先端を形成せずに、ガラスまたはフューズドシリカで形成できる。本発明のいくつかのより詳細な実施形態において、装置１００は、例えばＥＳＩエミッタインターフェース、ＣＥカラムまたはＣＥＣカラムである。
【００２０】
導電性被膜１１０は、導管１２０の外部表面の全てまたは一部に隣接している。被膜１１０は、導管１２０中の流体に対し電圧を印加する電極として機能する。本発明の代替的実施形態において、導電性被膜１１０は、物理的に分散された１箇所または２箇所もしくはそれ以上の部分を含む。例えば、ＣＥまたはＣＥＣを実施するために、本発明のいくつかの実施形態は、導管１２０の末端に対向して配置された導電性被膜１１０の部分を含む。
【００２１】
本発明の代替的実施形態において、被膜１１０は均一でない。例えばいくつかの実施形態において、被膜１１０は複数の層を有する。このような一実施形態において、被膜１１０は、導管１２０に接触するマトリックス材料の層、ならびにマトリックス材料の層上の、マトリックス材料および導電性粒子を含有する複合材料の層を含む。
【００２２】
いくつかの実施形態は、導電性被膜１１０と導管１２０との間に配置された１層または複数の付加的な層を含む。いくつかの任意選択の被膜は、例えば、導管１１０に対する被膜１２０の付着を促進する。同様に、本発明のいくつかの代替的実施形態は、導電性層１１０の上に配置された１層または複数の付加的な層を含み、例えば、導電性の層１１０を化学的および／または機械的損傷から保護する。上記のマトリックス材料などのマトリックス材料の層（１つまたは複数）は、付着層および／または保護被膜層を提供できる。いくつかの実施形態において、このような層は、導電性層１１０のいくつかの実施形態における粒子密度より低い密度の導電性粒子を含む。
【００２３】
導電性層１１０は、硬化したポリマー材料を含むマトリックス材料に包埋された黒鉛粒子を含む。本発明のいくつかの実施形態において、該材料は熱硬化性ポリマーである。さまざまな実施形態において、該ポリマーは、有機ポリマーおよび／または無機ポリマーを含む。１つの好ましいマトリックス材料は、シロキサンベースの熱硬化性ポリマー、例えばポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ）である。エレクトロスプレー用途のために、導電性被膜１１０が疎水性表面を有することが好ましい。
【００２４】
例えば、本発明のいくつかの実施形態におけるマトリックス材料は、
【００２５】
【化２】
（式中、各Ｒは、場合によりＨ、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ＝ＣＨ２、ＣＨ２＝ＣＨ２、ＣＨ３≡ＣＨ３、ＣＨＯＨ、アミノアルキルおよびヒドロキシアルキルを含む群より独立して選択される。）
の化学構造を有する化合物を含む。
【００２６】
導電性層１１０は、場合により、実質的に均一な厚みを有する。この厚みは、場合によりおよそ２０μｍより厚くなるように選択される。この厚みは、所望のレベルの機械的耐久性などの、１つまたはそれ以上の望ましい特徴を提供するように選択される。均一な厚みを有しおよび／または特定の厚み値を有する層を作製するためのいくつかの例示的方法は、図３ａ、３ｂおよび３ｃを参照して以下に記載する。
【００２７】
本発明のいくつかの実施形態は、ＥＳＩエミッタを有するＥＳＩインターフェースである。このようなエミッタは、図１を参照して記載された装置１００の特徴を有するキャピラリーおよび導電性被膜を、場合により含む。本明細書中の説明を考慮して、質量分析分野の技術者は、ＥＳＩのいくつかの実例が、例えばＬＣ、ＣＥおよび／またはＣＥＣ器具から得た液体試料をイオン化に対応することを理解するであろう。
【００２８】
これらのＥＳＩインターフェースのいくつかは、ナノスプレーＥＳＩに適宜対応する。ナノスプレーＥＳＩに対応するために、キャピラリーは、任意の適した内径、例えばおよそ１００μｍより小さい内径、例えばおよそ１μｍからおよそ５０μｍの範囲の直径、例えばおよそ２０μｍの直径を有する。本発明のさまざまな実施形態において、キャピラリーが引き伸ばされた先端を有する必要はない。すなわち、１つの好ましい実施形態において、キャピラリーは、実質的に均一な内径および実質的に均一な外径を有する。
【００２９】
いくつかの実施形態によるＥＳＩエミッタにおいて、導電性被膜は、キャピラリーの末端のエミッタの先端に沿って、すなわちキャピラリーの出口オリフィスに隣接して配置される。場合により、被膜はキャピラリーの外部表面全体を覆う。
【００３０】
動電マイクロポンプ（ＥＫポンプ）は、帯電した多孔質媒体中の電気浸透を使用して、微小デバイスにおける圧力および流れを発生させる。ＥＫポンプは、多孔質層、通常モノシリック多孔質ポリマーまたはシリカ粒子を充填した層にわたって電圧を印加することにより実現される。
【００３１】
本発明のいくつかの実施形態は、動電ポンプを有し、そのいくつかはキャピラリーを含み、流体がそこを通してくみ上げられる。これらの実施形態のいくつかは、不可動部分、良好な周波数特性、および／または高圧力、低流速において流れを正確に制御する能力を含む。これらの実施形態のいくつかは、小型化された液体クロマトグラフィーならびに小型化された触媒反応器に対応する。
【００３２】
次に図２ａ、図２ｂおよび図２ｃを参照し、装置１００などの流体処理インターフェースの製造方法および再生方法を、本発明のさらなる実施形態に従って記載する。該方法は再生可能な製造方法に対応する。
【００３３】
図２ａは、導管２２０および導管２２０に塗布するための被膜材料の未硬化混合物２１０が通って流れるハウジング２９０ａの部分の断面図である。この図は、本発明の一実施形態による化学分析のための流体処理装置を製造する方法を例示している。該方法は、例えば、図１に関して記載された流体処理装置１００の作製に適している。
【００３４】
該方法は、未硬化混合物２１０を形成するためにコロイド懸濁液をマトリックス材料と混合すること、混合物２１０を導管２２０表面の少なくとも一部に塗布すること、および塗布された混合物２１０を硬化させることを含む。硬化した被膜２１５は、電圧を導管２２０を通過する流体に印加するための導電性材料を提供し、流体の処理に対応する。例えば、導管は、次いでＥＳＩエミッタとして場合により使用される。あるいは例えば、導管は、流体中に存在する化合物の分離のために使用される。
【００３５】
未硬化混合物２１０は、任意の適した方法で導管２２０に対し塗布される。例えば、図２ａに示されるように、導管２２０はハウジング２９０ａのオリフィスの内に位置付けされ、および混合物がハウジング２９０ａを通って流れ、導管２２０と接触するようになる。この方法での混合物２１０の塗布は、しばしば、例えばはけ塗りによる混合物２１０の塗布によって提供された被膜よりもより均一な被膜を提供する。
【００３６】
ハウジング２９０ａは、任意の適したハウジング、例えばチューブである。再生可能な製造を促進するために、流速および／または他の流れに関連するパラメータの調節を場合により提供する方法で、混合物はハウジングへ導かれる。例えば、混合物２１０は場合により、手動ポンプなどのポンプから、ハウジング２９０ａを通してくみ上げられる。
【００３７】
１つの代替的実施形態において、ハウジング２９０ａは、ｔコネクタの一部であるかまたはｔコネクタに連結している。混合物２１０は、ｔコネクタの第一のオリフィスを通して導かれ、導管２２０は、上記のようにハウジング２９０ａのオリフィス内に位置する。
【００３８】
コロイド懸濁液およびマトリックス材料は、それぞれ任意の適した材料を含む。例えば、コロイド懸濁液はコロイド状黒鉛であるか、またはコロイド状黒鉛を含んでいる。適した市販のコロイド状黒鉛の１つは、ＰＥＬＣＯ（登録商標）コロイド状黒鉛であり、これは黒鉛およびイソプロパノールを含む（Ｔｅｄ Ｐｅｌｌａ， Ｉｎｃ．， Ｒｅｄｄｉｎｇ， ＣＡより入手可能）。
【００３９】
いくつかの適したマトリックス材料は、例えば熱硬化性ポリマーを含む。いくつかの適した熱硬化性ポリマーは、図１を参照して上に記載したようにシロキサン材料の化学物質群の部材、例えばＰＤＭＳを含む。上記の方法の実現の一例示的実施例において、ＰＤＭＳベースの未硬化マトリックス材料は、基材と硬化剤とを混合することにより調製される。
【００４０】
基材と硬化剤とを、例えば、１０：１の体積比で混合する。次に、例えば、未硬化マトリックス材料とコロイド状黒鉛とを１：３の体積比で混合する。あるいは、基材、硬化剤およびコロイド懸濁液を、任意の適した順番で互いに混合する。
【００４１】
いくつかの代替的実施形態において、マトリックス材料のコロイド懸濁液に対する比は、例えば、導管に塗布するための混合物の所望の粘度を提供するために選択される。該粘度は、例えば、被膜の所望の厚みおよび／または均一性を提供するために選択される。あるいは、該比は、硬化後の被膜の導電性の所望のレベルを提供するために選択される。いくつかの代替において、該比は、機械的耐久性と被膜の導電性との間の、選択された均衡に応じて選択される。例えば、いくつかの実例において、硬化された被膜中の黒鉛の体積組成は、十分な導電性を満たすほどに大きく、および導管に対して十分に付着するほどに小さくなるよう選択される。
【００４２】
未硬化の混合物を塗布した後、混合物を硬化する。混合物を、例えば加熱により硬化する。加熱による硬化の一例は、ＰＤＭＳコロイド状黒鉛混合物に関しては、およそ１１０℃の温度に、およそ１２時間加熱することである。
【００４３】
硬化の温度および時間は、例えば、実質的に完全に硬化するが、過剰に硬化しないように、適宜選択される。硬化が不十分な場合、被膜は、時として完全に硬化した被膜より柔らかくなる。硬化が過剰である場合、被膜は、時として適切に硬化された被膜より脆くなる。
【００４４】
図２ｂは、導管２２０の一部および導管２２０に塗布するための未硬化混合物２１０を含む容器２９０ｂの断面図である。この図は、本発明の一実施形態による、化学分析のための流体処理インターフェースの別の製造方法を示している。この例示的実施形態において、ハウジング、この場合には容器２９０ａに保持された未硬化混合物２１０に、導管２２０を浸す。
【００４５】
上記のおよびいくつかの他の代替的実施形態において、導管（例示のような）は、密閉された末端を有する。密閉された末端は、導管２２０内に混合物２１０が入ることを避けるために、有利に利用される。導管２２０の末端は、例えばレーザーまたは他の適した手段の使用により密閉される。
【００４６】
本発明のいくつかの実施形態は、図１を参照して上に記載したように、同一の被膜混合物および／または異なる被膜混合物の２つ以上の被膜に関する。例えば、付加的な被膜が上記の技術により塗布される。したがって、例えば、所望の多層被膜を作製するために、導管を複数回浸すことができる。例えば、第一の層はＰＤＭＳであり得、次の層は、導電性の所望のレベルを提供するために、ＰＤＭＳに包埋された黒鉛粒子を含んでよい。
【００４７】
図２ｃは、導電性硬化被膜２１５を有する導管２２０の断面図である。導管２２０の末端を開くために、導管２２０の先端の一部を、例えば分割または切断により除去する。導管２２０は、例えば、セラミック、ダイアモンドもしくはサファイアの切断用具または分割用具により切断される。
【００４８】
さらに、導管２２０の開いた先端が、例えばＥＳＩインターフェースにおける使用により詰まった、破損したおよび／または損傷した場合、導管２２０の一部を同様にして除去することにより、導管を開くかまたは再生することができる。本発明のいくつかの実施形態により、ＥＳＩエミッタを再生できることは、引き伸ばしたガラスを基にしたエミッタなどのいくつかの従来のエミッタより有利である。
【００４９】
本発明のさまざまな実施形態による多様な装置が、上記の方法に関するさまざまな代替的実施形態により製造される。このような装置は、上記のような１つまたはそれ以上の導管、および／または被膜が施された他の基材を含む。
【００５０】
例えば、いくつかの実施形態において、基材は、例えば、マトリックス支援レーザー脱離イオン化法（ＭＡＬＤＩ）プレート、脱離イオン化法（ＤＩＯＳ）のシリコンチップまたは他の実例に関連のある基材を伴う。したがって、本明細書中のいくつかの実施形態は導管を含むが、本発明はチューブ形状でない基材を含む実施形態も包含する。
【００５１】
図３は、本発明の一実施形態による、分析機器内に包含するための流体処理インターフェース３００の実施形態の構成図である。インターフェース３００は、ＥＳＩエミッタ３１０（例えば、導電性被膜を有する第１のキャピラリーを含んでいる）、クロマトグラフィー用の導管３７１（第２のキャピラリーなど）、導管３７１に充填された固定相３７２、および導管３７１をエミッタ３１０に固定する接着剤３５０を含む。インターフェース３００は、例えば、ＬＣ／質量分析系における統合されたカラム‐エミッタとして使用される。ＥＳＩエミッタ３１０は、例えば、図１を参照して記載された装置１００と同類である。
【００５２】
導管３７１は、例えば、クロマトグラフィーにおける技術者に公知のキャピラリーおよびカラムを含む、クロマトグラフィー分離に適した任意のカラムである。導管３７１は、例えば金属材料または絶縁材料から形成される。適した材料は、鋼鉄、フューズドシリカ、または裏打ちされた材料などの、クロマトグラフィー分野の技術者に公知の材料を含む。いくつかの代替的実施形態において、導管３７１は、複数のチューブを含む。導管３７１は、場合によりキャピラリーカラムであり、場合により複数のキャピラリーチューブを含む。
【００５３】
接着剤３５０は、クロマトグラフィーのカラムをエミッタキャピラリーに取り付けるために適した公知の接着剤を含む、任意の接着剤である。該接着剤は例えば、ＰＤＭＳを含む。
【００５４】
インターフェース３００は、例えば、好都合に統合されたカラム‐エミッタを提供する。エミッタの先端は、図２ｃを参照して上に記載したように、破損した、および／または詰まった先端部分を除去することによって、場合により再生される。
【００５５】
図４は、本発明の一実施形態による分析機器４００の実施形態の構成図である。機器４００は、クロマトグラフィーモジュール４７０、質量分析モジュール４８０およびＥＳＩインターフェース４２０を含む。インターフェース４２０は、クロマトグラフィーモジュール４７０からの溶離剤を受け、溶離剤のイオン化された部分を質量分析モジュール４８０へ導く。いくつかの代替的実施形態において、インターフェース４２０は、図１、図２および／または図３を参照して上に記載した実施形態と類似の特徴を有する。
【００５６】
クロマトグラフィーモジュール４７０は、カラムに基づく機器などの公知の機器を含む、任意の適したクロマトグラフィー機器を含む。適したカラムは、クロマトグラフィー分野の技術者に公知のカラムを含む。カラムは、例えば金属材料または絶縁材料から形成できる。適した材料は、鋼鉄、フューズドシリカ、または裏打ちされた材料などの、公知の材料を含む。カラムは、直列および／または並列配置で配列される複数のカラムを含み得る。例えば、カラムは、キャピラリーカラムであり得、複数のキャピラリーチューブを含み得る。
【００５７】
機器４００は、モジュール４７０、４８０からのデータを受け取りおよびモジュール４７０、４８０に調節シグナルを提供する、パーソナルコンピュータまたはワークステーションなどの調節ユニットを、場合により含む。該調節ユニットは、例えば自動試料分析に対応する。さまざまな代替的実施形態において、該調節ユニットは、ソフトウェア、ファームウェア、および／またはハードウェア（例えば、アプリケーション特有の集積回路として）において実現され、所望の場合、ユーザーのインターフェースを含む。
【００５８】
本明細書中に記載されたものの変形、改良および他の実現については、特許請求した本発明の精神および範囲を逸脱すること無く、当業者は思い付くであろう。例えば、本発明のいくつかの実施形態は、化学処理のラボオンチップの研究を包含する。したがって、本発明は、前記の例示的説明によってでなく、上記の特許請求の精神および範囲により、規定される。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
図面において、参照番号は全般に、異なる図面を通して同じ部分を指す。さらに、図面は必ずしも縮小、拡大したものではなく、むしろ全般に本発明の原理を例示するために示してある。
【図１】本発明の一実施形態による、流体処理インターフェースの一部の断面図である。
【図２ａ】本発明の一実施形態による、導管の一部および導管に塗布するための被膜材料の未硬化混合物が通って流れるハウジングの断面図である。
【図２ｂ】本発明の一実施形態による、ハウジング中に保持された未硬化混合物に浸された、図３ａと同様の導管の一部の断面図である。
【図２ｃ】図２ａおよび図２ｃｂに従った、導電性被膜の塗布および先端除去の後の導管の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による、分析機器に内在する流体処理インターフェースの構成図である。
【図４】本発明の一実施形態による、分析機器の構成図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般に化合物の分析に関し、より詳しくは、化合物の分析に使用する導管および導管の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
さまざまな化学分析機器が、化合物の分離および／または流体の送達のために、チューブ、カラムまたはキャピラリーなどの導管を利用している。例えば、液体クロマトグラフィー（ＬＣ）、キャピラリー電気泳動（ＣＥ）およびキャピラリー電気クロマトグラフィー（ＣＥＣ）などの技術は、化合物に導管を通過させて、該化合物を分離する。対照的に、例えばエレクトロスプレーイオン化法（ＥＳＩ）インターフェースは、通常、クロマトグラフィー的に分離された溶離液が通過するエミッタ導管を含み、質量分析法のためのイオン化エアロゾルを作り出す。
【０００３】
導管の中を通って、および／または導管から抜け出て。例えばＣＥＣは、電気浸透流（ＥＯＦ）を利用して、クロマトグラフィーカラムの中を通して移動相を進ませる。これに対し、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）は、加えられた流体の圧力に依存して、クロマトグラフィーカラムの中を通して移動相を進ませる。
【０００４】
ＬＣ、ＣＥおよびＣＥＣのために、例えば、しばしばＥＳＩが使用されて、クロマトグラフィーの導管と質量分析計との間のインターフェースを提供する。ＥＳＩインターフェースにおいて、エミッタキャピラリーと、エミッタキャピラリーの出口オリフィスから距離を開けて配置された対極との間に、約３ｋｅＶから４ｋｅＶの電圧が通常印加される。これに反し、例えばＣＥおよびＣＥＣ機器に関して、電圧は通常、導管のそれぞれの末端に配置された電極の間に印加される。電圧の印加を可能にするために、導管は通常、導電性材料で形成されるか、または導電性の成分を含んでいる。
【０００５】
ＥＳＩにおいて、例えば、検体および溶媒を含むクロマトグラフィーの溶離液は、しばしば、金属性キャピラリーの中をキャリアガスによって押し進められる。電荷が、キャピラリーから、キャピラリーの出口オリフィスよりスプレーされた検体および溶媒のエアロゾルに移動する。通常、中性のキャリアガスは、溶媒の蒸発、および質量分析に適した、分離されイオン化された検体分子の形成を促進するために、該エアロゾルと混合される。
【０００６】
多様なキャピラリー直径が、ＥＳＩインターフェース内のエミッタにおいて使用されている。例えば、比較的細いキャピラリーは、「ナノスプレー」ＥＳＩにしばしば使用され、例えばより小さいサイズの試料に対応し、および／または試料のより穏やかなイオン化を提供する。
【０００７】
いくつかの事例において、ＥＳＩエミッタは、金属製キャピラリーの代わりに絶縁チューブおよび導電性電極層を含む。例えば、いくつかのＥＳＩエミッタは、非導電性のガラスまたはフューズドシリカのキャピラリーから作製される。このようなエミッタの先端は、しばしば非常に小さく、キャピラリーの先端を引き伸ばすことにより、例えば、数マイクロメーターの直径に製造される。例えば、液体がエミッタの先端から離れて配置された電極に接触することによって、または例えば、非導電性キャピラリー上の金の被膜を経て、電圧がエミッタに印加される。しかしこのような取り組みは、作製または制御がしばしば難しく、ならびに時として、望ましい化学的および機械的な安定性または耐久性を下回る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、一つには、化学分析に使用される導管のための堅牢な導電性被膜を、黒鉛のコロイド懸濁液とシロキサン化学グループの化合物などの硬化性化合物との混合物を利用して製造できることの具現化から生まれた。さまざまな実施形態において、この被膜は、優れた均一性、導電性、耐久性および／または再生能力を有する。例えばシリカキャピラリーと組み合わせたこのような被膜は、例えば優れた付着性、優れた疎水性および／またはアーク放電に対する低い感受率を提供する。さらに、本発明のいくつかの実施形態は、クロマトグラフィーカラムと統合されたＥＳＩエミッタを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
したがって本発明の一実施形態は、化学分析のための流体処理装置を製造するための方法を特徴とする。該方法は、コロイド懸濁液とマトリックス材料とを混合し、混合物を導管表面に塗布し、および塗布された混合物を硬化させることを含む。硬化した混合物は、導管を通過する流体に電圧を印加する、導電性の被膜を提供する。コロイド懸濁液は、例えば黒鉛粒子を適切に含む。流体処理装置は、例えばＥＳＩインターフェース、ＣＥ装置、ＣＥＣ装置または動電ポンプとして、さまざまに実現される。ある実例において、導管はキャピラリーであり、比較的少量の流体の処理に対応する。
【００１０】
本発明の第二の実施形態は、分析機器の製造のための方法を特徴とする。該機器は、クロマトグラフィーモジュール、質量分析モジュール、および、前記クロマトグラフィーモジュールと前記質量分析モジュールとに流体連通しているＥＳＩインターフェースを含む。
【００１１】
本発明の他の実施形態は、化合物を分析するための方法を特徴とする。該方法は、エミッタ導管の詰まった部分を除去するためにエミッタ導管を分割または切断することにより、エミッタ導管の先端の詰まりを取ることを含む。
【００１２】
さらに本発明の他の実施形態は、分析機器を特徴とする。該機器は、クロマトグラフィーモジュール、質量分析モジュール、および、前記クロマトグラフィーモジュールと前記質量分析モジュールとに流体連通している、前記クロマトグラフィーモジュールから受けた溶離液を前記質量分析モジュールに送達するためにエレクトロスプレーエアロゾルに変換するための、ＥＳＩインターフェースを含む。
【００１３】
本発明のさらなる実施形態は、導管以外の被膜された要素を特徴とする。このような実施形態は、例えば、マトリックス支援レーザー脱離イオン化法（ｍａｔｒｉｘ−ａｓｓｉｓｔｅｄ ｌａｓｅｒ ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ／ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ（ＭＡＲＤＩ））のプレートおよびポーラスシリコンを用いた脱離イオン化法（ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ／ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｏｎ ｓｉｌｉｃｏｎ（ＤＩＯＳ））のチップを含む。
【００１４】
本明細書中の「クロマトグラフィー系」、「クロマトグラフィーモジュール」、「クロマトグラフィー機器」などの語句は、化学的分離を実施するために使用する器具を指す。このような器具は、他の構成要素を含む機器の一部または独立型のユニットである。クロマトグラフィーの器具は、通常、圧力および／または電気的な力により流体を移動させる。
【００１５】
本発明のいくつかの実施形態は、クロマトグラフィー構成要素および質量分析構成要素の両方を含む機器に関する。これらの実施形態のいくつかにおいて、クロマトグラフィー構成要素は、ＥＳＩインターフェースなどの適切なインターフェースを使用することにより、質量分析構成要素に流体連通して配置されている。いくつかの適切なインターフェースは、時として、イオン状の分離された材料を作り出すかまたは保持し、および通常、イオンを含む流体の流れは大気の中に出されて気化され、イオンは質量分析のためのオリフィスに受け取られる。本明細書中に示される本発明のいくつかの例示的実施形態の説明は、文脈に応じ、例えば「キャピラリー」、「チューブ」および／または「パイプ」を指す、「導管」という言葉を使用する。
【００１６】
説明を明快にするために、「インターフェース」、「エミッタ」および／または「導管」に関し、本発明の例示的実施形態をいくつか本明細書中に記載する。これらの用語の使用は、本発明の範囲を、ＥＳＩインターフェース、ＥＳＩインターフェースに含まれるエミッタまたは特定の導管に限定することを意図していないことが、理解されるべきである。したがって、本明細書中に記載された実施形態により例示された特徴は、例えば、ＥＳＩインターフェース、ＬＣ、ＣＥ、およびＣＥＣの器具、動電ポンプならびに他の導管を基にした化学分析関連構成要素に関連する本発明の実施形態に対し、適用可能である。
【００１７】
本明細書中で使用される用語「ナノスプレー」および「ナノエレクトロスプレー」は、比較的低流速の、通常、およそ１０００ナノリットル／分より遅い（即ち、およそ１．０マイクロリットル／分より遅い）ＥＳＩインターフェースを指す。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態による流体処理装置１００の一部の断面図を示している。この装置１００は、導管１２０および導管１２０に隣接した導電性被膜１１０を含む。導管１２０は、任意の適した導管、例えば質量分析またはクロマトグラフィーにおいて通常の性能を有するとして公知のキャピラリーである。
【００１９】
導管１２０は、例えば金属材料および／または絶縁材料から形成可能である。適した材料は、鋼鉄、フューズドシリカまたは裏打ちされた材料などの、公知の材料を含む。導管１２０は、複数のチューブを含み得る。例えば、導管１２０は、１つまたはそれ以上のキャピラリーを含み得る。いくつかの従来のＥＳＩエミッタと対照的に、該導管は、引き伸ばされた先端を形成せずに、ガラスまたはフューズドシリカで形成できる。本発明のいくつかのより詳細な実施形態において、装置１００は、例えばＥＳＩエミッタインターフェース、ＣＥカラムまたはＣＥＣカラムである。
【００２０】
導電性被膜１１０は、導管１２０の外部表面の全てまたは一部に隣接している。被膜１１０は、導管１２０中の流体に対し電圧を印加する電極として機能する。本発明の代替的実施形態において、導電性被膜１１０は、物理的に分散された１箇所または２箇所もしくはそれ以上の部分を含む。例えば、ＣＥまたはＣＥＣを実施するために、本発明のいくつかの実施形態は、導管１２０の末端に対向して配置された導電性被膜１１０の部分を含む。
【００２１】
本発明の代替的実施形態において、被膜１１０は均一でない。例えばいくつかの実施形態において、被膜１１０は複数の層を有する。このような一実施形態において、被膜１１０は、導管１２０に接触するマトリックス材料の層、ならびにマトリックス材料の層上の、マトリックス材料および導電性粒子を含有する複合材料の層を含む。
【００２２】
いくつかの実施形態は、導電性被膜１１０と導管１２０との間に配置された１層または複数の付加的な層を含む。いくつかの任意選択の被膜は、例えば、導管１１０に対する被膜１２０の付着を促進する。同様に、本発明のいくつかの代替的実施形態は、導電性層１１０の上に配置された１層または複数の付加的な層を含み、例えば、導電性の層１１０を化学的および／または機械的損傷から保護する。上記のマトリックス材料などのマトリックス材料の層（１つまたは複数）は、付着層および／または保護被膜層を提供できる。いくつかの実施形態において、このような層は、導電性層１１０のいくつかの実施形態における粒子密度より低い密度の導電性粒子を含む。
【００２３】
導電性層１１０は、硬化したポリマー材料を含むマトリックス材料に包埋された黒鉛粒子を含む。本発明のいくつかの実施形態において、該材料は熱硬化性ポリマーである。さまざまな実施形態において、該ポリマーは、有機ポリマーおよび／または無機ポリマーを含む。１つの好ましいマトリックス材料は、シロキサンベースの熱硬化性ポリマー、例えばポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ）である。エレクトロスプレー用途のために、導電性被膜１１０が疎水性表面を有することが好ましい。
【００２４】
例えば、本発明のいくつかの実施形態におけるマトリックス材料は、
【００２５】
【化２】
（式中、各Ｒは、場合によりＨ、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ＝ＣＨ２、ＣＨ２＝ＣＨ２、ＣＨ３≡ＣＨ３、ＣＨＯＨ、アミノアルキルおよびヒドロキシアルキルを含む群より独立して選択される。）
の化学構造を有する化合物を含む。
【００２６】
導電性層１１０は、場合により、実質的に均一な厚みを有する。この厚みは、場合によりおよそ２０μｍより厚くなるように選択される。この厚みは、所望のレベルの機械的耐久性などの、１つまたはそれ以上の望ましい特徴を提供するように選択される。均一な厚みを有しおよび／または特定の厚み値を有する層を作製するためのいくつかの例示的方法は、図３ａ、３ｂおよび３ｃを参照して以下に記載する。
【００２７】
本発明のいくつかの実施形態は、ＥＳＩエミッタを有するＥＳＩインターフェースである。このようなエミッタは、図１を参照して記載された装置１００の特徴を有するキャピラリーおよび導電性被膜を、場合により含む。本明細書中の説明を考慮して、質量分析分野の技術者は、ＥＳＩのいくつかの実例が、例えばＬＣ、ＣＥおよび／またはＣＥＣ器具から得た液体試料をイオン化に対応することを理解するであろう。
【００２８】
これらのＥＳＩインターフェースのいくつかは、ナノスプレーＥＳＩに適宜対応する。ナノスプレーＥＳＩに対応するために、キャピラリーは、任意の適した内径、例えばおよそ１００μｍより小さい内径、例えばおよそ１μｍからおよそ５０μｍの範囲の直径、例えばおよそ２０μｍの直径を有する。本発明のさまざまな実施形態において、キャピラリーが引き伸ばされた先端を有する必要はない。すなわち、１つの好ましい実施形態において、キャピラリーは、実質的に均一な内径および実質的に均一な外径を有する。
【００２９】
いくつかの実施形態によるＥＳＩエミッタにおいて、導電性被膜は、キャピラリーの末端のエミッタの先端に沿って、すなわちキャピラリーの出口オリフィスに隣接して配置される。場合により、被膜はキャピラリーの外部表面全体を覆う。
【００３０】
動電マイクロポンプ（ＥＫポンプ）は、帯電した多孔質媒体中の電気浸透を使用して、微小デバイスにおける圧力および流れを発生させる。ＥＫポンプは、多孔質層、通常モノシリック多孔質ポリマーまたはシリカ粒子を充填した層にわたって電圧を印加することにより実現される。
【００３１】
本発明のいくつかの実施形態は、動電ポンプを有し、そのいくつかはキャピラリーを含み、流体がそこを通してくみ上げられる。これらの実施形態のいくつかは、不可動部分、良好な周波数特性、および／または高圧力、低流速において流れを正確に制御する能力を含む。これらの実施形態のいくつかは、小型化された液体クロマトグラフィーならびに小型化された触媒反応器に対応する。
【００３２】
次に図２ａ、図２ｂおよび図２ｃを参照し、装置１００などの流体処理インターフェースの製造方法および再生方法を、本発明のさらなる実施形態に従って記載する。該方法は再生可能な製造方法に対応する。
【００３３】
図２ａは、導管２２０および導管２２０に塗布するための被膜材料の未硬化混合物２１０が通って流れるハウジング２９０ａの部分の断面図である。この図は、本発明の一実施形態による化学分析のための流体処理装置を製造する方法を例示している。該方法は、例えば、図１に関して記載された流体処理装置１００の作製に適している。
【００３４】
該方法は、未硬化混合物２１０を形成するためにコロイド懸濁液をマトリックス材料と混合すること、混合物２１０を導管２２０表面の少なくとも一部に塗布すること、および塗布された混合物２１０を硬化させることを含む。硬化した被膜２１５は、電圧を導管２２０を通過する流体に印加するための導電性材料を提供し、流体の処理に対応する。例えば、導管は、次いでＥＳＩエミッタとして場合により使用される。あるいは例えば、導管は、流体中に存在する化合物の分離のために使用される。
【００３５】
未硬化混合物２１０は、任意の適した方法で導管２２０に対し塗布される。例えば、図２ａに示されるように、導管２２０はハウジング２９０ａのオリフィスの内に位置付けされ、および混合物がハウジング２９０ａを通って流れ、導管２２０と接触するようになる。この方法での混合物２１０の塗布は、しばしば、例えばはけ塗りによる混合物２１０の塗布によって提供された被膜よりもより均一な被膜を提供する。
【００３６】
ハウジング２９０ａは、任意の適したハウジング、例えばチューブである。再生可能な製造を促進するために、流速および／または他の流れに関連するパラメータの調節を場合により提供する方法で、混合物はハウジングへ導かれる。例えば、混合物２１０は場合により、手動ポンプなどのポンプから、ハウジング２９０ａを通してくみ上げられる。
【００３７】
１つの代替的実施形態において、ハウジング２９０ａは、ｔコネクタの一部であるかまたはｔコネクタに連結している。混合物２１０は、ｔコネクタの第一のオリフィスを通して導かれ、導管２２０は、上記のようにハウジング２９０ａのオリフィス内に位置する。
【００３８】
コロイド懸濁液およびマトリックス材料は、それぞれ任意の適した材料を含む。例えば、コロイド懸濁液はコロイド状黒鉛であるか、またはコロイド状黒鉛を含んでいる。適した市販のコロイド状黒鉛の１つは、ＰＥＬＣＯ（登録商標）コロイド状黒鉛であり、これは黒鉛およびイソプロパノールを含む（Ｔｅｄ Ｐｅｌｌａ， Ｉｎｃ．， Ｒｅｄｄｉｎｇ， ＣＡより入手可能）。
【００３９】
いくつかの適したマトリックス材料は、例えば熱硬化性ポリマーを含む。いくつかの適した熱硬化性ポリマーは、図１を参照して上に記載したようにシロキサン材料の化学物質群の部材、例えばＰＤＭＳを含む。上記の方法の実現の一例示的実施例において、ＰＤＭＳベースの未硬化マトリックス材料は、基材と硬化剤とを混合することにより調製される。
【００４０】
基材と硬化剤とを、例えば、１０：１の体積比で混合する。次に、例えば、未硬化マトリックス材料とコロイド状黒鉛とを１：３の体積比で混合する。あるいは、基材、硬化剤およびコロイド懸濁液を、任意の適した順番で互いに混合する。
【００４１】
いくつかの代替的実施形態において、マトリックス材料のコロイド懸濁液に対する比は、例えば、導管に塗布するための混合物の所望の粘度を提供するために選択される。該粘度は、例えば、被膜の所望の厚みおよび／または均一性を提供するために選択される。あるいは、該比は、硬化後の被膜の導電性の所望のレベルを提供するために選択される。いくつかの代替において、該比は、機械的耐久性と被膜の導電性との間の、選択された均衡に応じて選択される。例えば、いくつかの実例において、硬化された被膜中の黒鉛の体積組成は、十分な導電性を満たすほどに大きく、および導管に対して十分に付着するほどに小さくなるよう選択される。
【００４２】
未硬化の混合物を塗布した後、混合物を硬化する。混合物を、例えば加熱により硬化する。加熱による硬化の一例は、ＰＤＭＳコロイド状黒鉛混合物に関しては、およそ１１０℃の温度に、およそ１２時間加熱することである。
【００４３】
硬化の温度および時間は、例えば、実質的に完全に硬化するが、過剰に硬化しないように、適宜選択される。硬化が不十分な場合、被膜は、時として完全に硬化した被膜より柔らかくなる。硬化が過剰である場合、被膜は、時として適切に硬化された被膜より脆くなる。
【００４４】
図２ｂは、導管２２０の一部および導管２２０に塗布するための未硬化混合物２１０を含む容器２９０ｂの断面図である。この図は、本発明の一実施形態による、化学分析のための流体処理インターフェースの別の製造方法を示している。この例示的実施形態において、ハウジング、この場合には容器２９０ａに保持された未硬化混合物２１０に、導管２２０を浸す。
【００４５】
上記のおよびいくつかの他の代替的実施形態において、導管（例示のような）は、密閉された末端を有する。密閉された末端は、導管２２０内に混合物２１０が入ることを避けるために、有利に利用される。導管２２０の末端は、例えばレーザーまたは他の適した手段の使用により密閉される。
【００４６】
本発明のいくつかの実施形態は、図１を参照して上に記載したように、同一の被膜混合物および／または異なる被膜混合物の２つ以上の被膜に関する。例えば、付加的な被膜が上記の技術により塗布される。したがって、例えば、所望の多層被膜を作製するために、導管を複数回浸すことができる。例えば、第一の層はＰＤＭＳであり得、次の層は、導電性の所望のレベルを提供するために、ＰＤＭＳに包埋された黒鉛粒子を含んでよい。
【００４７】
図２ｃは、導電性硬化被膜２１５を有する導管２２０の断面図である。導管２２０の末端を開くために、導管２２０の先端の一部を、例えば分割または切断により除去する。導管２２０は、例えば、セラミック、ダイアモンドもしくはサファイアの切断用具または分割用具により切断される。
【００４８】
さらに、導管２２０の開いた先端が、例えばＥＳＩインターフェースにおける使用により詰まった、破損したおよび／または損傷した場合、導管２２０の一部を同様にして除去することにより、導管を開くかまたは再生することができる。本発明のいくつかの実施形態により、ＥＳＩエミッタを再生できることは、引き伸ばしたガラスを基にしたエミッタなどのいくつかの従来のエミッタより有利である。
【００４９】
本発明のさまざまな実施形態による多様な装置が、上記の方法に関するさまざまな代替的実施形態により製造される。このような装置は、上記のような１つまたはそれ以上の導管、および／または被膜が施された他の基材を含む。
【００５０】
例えば、いくつかの実施形態において、基材は、例えば、マトリックス支援レーザー脱離イオン化法（ＭＡＬＤＩ）プレート、脱離イオン化法（ＤＩＯＳ）のシリコンチップまたは他の実例に関連のある基材を伴う。したがって、本明細書中のいくつかの実施形態は導管を含むが、本発明はチューブ形状でない基材を含む実施形態も包含する。
【００５１】
図３は、本発明の一実施形態による、分析機器内に包含するための流体処理インターフェース３００の実施形態の構成図である。インターフェース３００は、ＥＳＩエミッタ３１０（例えば、導電性被膜を有する第１のキャピラリーを含んでいる）、クロマトグラフィー用の導管３７１（第２のキャピラリーなど）、導管３７１に充填された固定相３７２、および導管３７１をエミッタ３１０に固定する接着剤３５０を含む。インターフェース３００は、例えば、ＬＣ／質量分析系における統合されたカラム‐エミッタとして使用される。ＥＳＩエミッタ３１０は、例えば、図１を参照して記載された装置１００と同類である。
【００５２】
導管３７１は、例えば、クロマトグラフィーにおける技術者に公知のキャピラリーおよびカラムを含む、クロマトグラフィー分離に適した任意のカラムである。導管３７１は、例えば金属材料または絶縁材料から形成される。適した材料は、鋼鉄、フューズドシリカ、または裏打ちされた材料などの、クロマトグラフィー分野の技術者に公知の材料を含む。いくつかの代替的実施形態において、導管３７１は、複数のチューブを含む。導管３７１は、場合によりキャピラリーカラムであり、場合により複数のキャピラリーチューブを含む。
【００５３】
接着剤３５０は、クロマトグラフィーのカラムをエミッタキャピラリーに取り付けるために適した公知の接着剤を含む、任意の接着剤である。該接着剤は例えば、ＰＤＭＳを含む。
【００５４】
インターフェース３００は、例えば、好都合に統合されたカラム‐エミッタを提供する。エミッタの先端は、図２ｃを参照して上に記載したように、破損した、および／または詰まった先端部分を除去することによって、場合により再生される。
【００５５】
図４は、本発明の一実施形態による分析機器４００の実施形態の構成図である。機器４００は、クロマトグラフィーモジュール４７０、質量分析モジュール４８０およびＥＳＩインターフェース４２０を含む。インターフェース４２０は、クロマトグラフィーモジュール４７０からの溶離剤を受け、溶離剤のイオン化された部分を質量分析モジュール４８０へ導く。いくつかの代替的実施形態において、インターフェース４２０は、図１、図２および／または図３を参照して上に記載した実施形態と類似の特徴を有する。
【００５６】
クロマトグラフィーモジュール４７０は、カラムに基づく機器などの公知の機器を含む、任意の適したクロマトグラフィー機器を含む。適したカラムは、クロマトグラフィー分野の技術者に公知のカラムを含む。カラムは、例えば金属材料または絶縁材料から形成できる。適した材料は、鋼鉄、フューズドシリカ、または裏打ちされた材料などの、公知の材料を含む。カラムは、直列および／または並列配置で配列される複数のカラムを含み得る。例えば、カラムは、キャピラリーカラムであり得、複数のキャピラリーチューブを含み得る。
【００５７】
機器４００は、モジュール４７０、４８０からのデータを受け取りおよびモジュール４７０、４８０に調節シグナルを提供する、パーソナルコンピュータまたはワークステーションなどの調節ユニットを、場合により含む。該調節ユニットは、例えば自動試料分析に対応する。さまざまな代替的実施形態において、該調節ユニットは、ソフトウェア、ファームウェア、および／またはハードウェア（例えば、アプリケーション特有の集積回路として）において実現され、所望の場合、ユーザーのインターフェースを含む。
【００５８】
本明細書中に記載されたものの変形、改良および他の実現については、特許請求した本発明の精神および範囲を逸脱すること無く、当業者は思い付くであろう。例えば、本発明のいくつかの実施形態は、化学処理のラボオンチップの研究を包含する。したがって、本発明は、前記の例示的説明によってでなく、上記の特許請求の精神および範囲により、規定される。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
図面において、参照番号は全般に、異なる図面を通して同じ部分を指す。さらに、図面は必ずしも縮小、拡大したものではなく、むしろ全般に本発明の原理を例示するために示してある。
【図１】本発明の一実施形態による、流体処理インターフェースの一部の断面図である。
【図２ａ】本発明の一実施形態による、導管の一部および導管に塗布するための被膜材料の未硬化混合物が通って流れるハウジングの断面図である。
【図２ｂ】本発明の一実施形態による、ハウジング中に保持された未硬化混合物に浸された、図３ａと同様の導管の一部の断面図である。
【図２ｃ】図２ａおよび図２ｃｂに従った、導電性被膜の塗布および先端除去の後の導管の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による、分析機器に内在する流体処理インターフェースの構成図である。
【図４】本発明の一実施形態による、分析機器の構成図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学分析のための流体処理装置の製造方法であり、
コロイド懸濁液と未硬化状態を有するマトリックス材料との混合物を提供すること、
前記混合物の少なくとも一部を導管表面の少なくとも一部に塗布すること、および
塗布した前記混合物を硬化して、前記導管を通過する流体に電圧を印加するための硬化導電性被膜を形成すること、
を含む方法。
【請求項２】
コロイド懸濁液が黒鉛粒子を含む、請求項１の方法。
【請求項３】
マトリックス材料が、シロキサンベースの熱硬化性ポリマーの化学物質群から選択される少なくとも１つの化学物質を含む、請求項１の方法。
【請求項４】
マトリックス材料が、ポリ（ジメチルシロキサン）を含む、請求項３の方法。
【請求項５】
硬化することが、約９０℃より高く約１３０℃より低い範囲の温度で加熱することを含む、請求項３の方法。
【請求項６】
硬化することが、約６時間より長く約２４時間より短い範囲の時間長で加熱することを含む、請求項５の方法。
【請求項７】
導管が、キャピラリーを含む、請求項１の方法。
【請求項８】
塗布することが、混合物を導管の長さに実質的に平行な方向に流れさせることを含む、請求項１の方法。
【請求項９】
塗布することが、導管の少なくとも一部をハウジング内に配置すること、および前記導管に接触するように前記ハウジングを通して混合物を流すことを含む、請求項１の方法。
【請求項１０】
塗布することが、ハウジングに流体連通するポンプからハウジング内に混合物を流入させることをさらに含む、請求項９の方法。
【請求項１１】
塗布することが、導管の少なくとも一部を混合物に浸すことを含む、請求項１の方法。
【請求項１２】
塗布することが、混合物に、導管表面の少なくとも一部の上へ、実質的に均一な層を形成させることを含む、請求項１の方法。
【請求項１３】
導管表面の一部が、少なくとも導管の放出末端に近接している、請求項１の方法。
【請求項１４】
硬化導電性被膜が、実質的に疎水性である、請求項１の方法。
【請求項１５】
硬化導電性被膜が、約２０μｍより大きい厚みを有する、請求項１の方法。
【請求項１６】
導管が、密閉された末端を有するキャピラリーを含む、請求項１の方法。
【請求項１７】
前記密閉された末端が、レーザーで密閉された末端である、請求項１６の方法。
【請求項１８】
密閉された末端を含む導管の一部を除去するために、被覆された導管を分割または切断することをさらに含む、請求項１６の方法。
【請求項１９】
未硬化状態のマトリックス材料が、基材および硬化剤を含む、請求項１の方法。
【請求項２０】
混合物を提供することが、約８：１から約１２：１の範囲から選択される比の体積の基材料と硬化剤とを混合することにより、未硬化状態のマトリックス材料を提供することを含む、請求項１９の方法。
【請求項２１】
混合物を提供することが、マトリックス材料の体積のコロイド懸濁液の体積に対する比を約１：２から約１：４の範囲で選択することを含む、請求項１の方法。
【請求項２２】
未硬化状態のマトリックス材料が、本質的に酢酸エチルを含まない、請求項１の方法。
【請求項２３】
導管が電気的に絶縁性の材料を含む、請求項１の方法。
【請求項２４】
電気的に絶縁性の材料が、シリカを含む、請求項２３の方法。
【請求項２５】
流体処理装置が、エレクトロスプレーイオン化インターフェース、キャピラリー電気泳動装置、キャピラリー電気クロマトグラフィー装置または動電ポンプを含む、請求項１の方法。
【請求項２６】
請求項２５の方法により製造される、エレクトロスプレーイオン化インターフェース。
【請求項２７】
クロマトグラフィーモジュール、質量分析モジュール、および、前記クロマトグラフィーモジュールと前記質量分析モジュールとに流体連通している、前記クロマトグラフィーモジュールから受けた溶離液を前記質量分析モジュールに送達するためにエレクトロスプレーエアロゾルに変換するための、請求項２５のエレクトロスプレーイオン化インターフェースを含む分析機器。
【請求項２８】
化合物を分析する方法であり、
コロイド懸濁液と未硬化状態を有するマトリックス材料とを混合すること
前記混合物の少なくとも一部を、エミッタ導管表面の少なくとも一部に塗布すること、および
塗布された混合物を硬化して、前記エミッタ導管からエレクトロスプレーエアロゾルを放出させるために、前記エミッタ導管を通過する流体に電圧を印加するための硬化導電性被膜を形成すること、
を含む方法により作製されたエレクトロスプレーイオン化インターフェースを含む分析機器を提供すること、ならびに
前記エミッタ導管の詰まった部分を除去するために、前記エミッタ導管を分割または切断することにより、前記エミッタ導管の先端の詰まりを取ること、
の段階を含む、分析方法。
【請求項２９】
エミッタ導管、ならびに
前記エミッタ導管中の流体に電圧を印加するための、前記エミッタ導管の外部表面の少なくとも一部に隣接した導電層を含み、前記導電層は硬化したシロキサンベースの熱硬化性ポリマーおよび黒鉛粒子を含有する、
エレクトロスプレーイオン化のための質量分析インターフェース。
【請求項３０】
エミッタ導管がキャピラリーを含む、請求項２９のインターフェース。
【請求項３１】
キャピラリーが、約５μｍより小さい内径を有する、請求項３０のインターフェース。
【請求項３２】
キャピラリーが、キャピラリーの長さに沿って実質的に一定である外径を有する、請求項３０のインターフェース。
【請求項３３】
キャピラリーに直接取り付けられたクロマトグラフィーカラムをさらに含む、請求項３０のインターフェース。
【請求項３４】
熱硬化性ポリマーが、ポリ（ジメチルシロキサン）を含む、請求項２９のインターフェース。
【請求項３５】
導電層が、実質的に疎水性の表面を有する、請求項２９のインターフェース。
【請求項３６】
導電層が、約２０μｍより大きく、実質的に均一な厚みを有する、請求項２９のインターフェース。
【請求項３７】
エミッタ導管と導電層との間に配置された層をさらに含む、請求項２９のインターフェース。
【請求項３８】
エミッタ導管が、電気的に絶縁性の材料を含む、請求項２９のインターフェース。
【請求項３９】
エミッタ導管が、引き伸ばされた先端を有さない、請求項３８のインターフェース。
【請求項４０】
硬化したシロキサンベースの熱硬化性ポリマーが
【化１】
（式中、各Ｒは、Ｈ、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ＝ＣＨ２、ＣＨ２＝ＣＨ２、ＣＨ３≡ＣＨ３、ＣＨＯＨ、アミノアルキルおよびヒドロキシアルキルを含む群より選択される。）
の化学構造を有する化合物を含む、請求項２９のインターフェース。
【請求項４１】
さらに、少なくとも、導電層と電気的に伝達をする第一の電気的接触を含む、請求項２９のインターフェース。
【請求項４２】
クロマトグラフィーモジュール、
質量分析モジュール、および
前記クロマトグラフィーモジュールと前記質量分析モジュールとに流体連通している、前記クロマトグラフィーモジュールから受けた溶離液を前記質量分析モジュールに送達するためにエレクトロスプレーエアロゾルに変換するための、エレクトロスプレーイオン化インターフェースを含む分析機器であり、前記エレクトロスプレーイオン化インターフェースは
エミッタキャピラリー、ならびに
前記エミッタキャピラリー中の流体に電圧を印加するための、前記エミッタキャピラリーの外部表面の少なくとも一部に隣接した導電層を含み、前記導電層は、硬化したシロキサンベースの熱硬化性ポリマーおよび黒鉛粒子を含む、
分析機器。
【請求項４３】
モノマー中に懸濁されたコロイド状材料を含む、組成物。
【請求項４４】
硬化したポリマー中に黒鉛のコロイド懸濁液を含む、組成物。
【請求項４５】
コロイド懸濁液と未硬化状態を有するマトリックス材料とを混合すること、
前記混合物の少なくとも一部を基材表面の少なくとも一部に塗布すること、および
塗布された混合物を硬化して、硬化導電性被膜を形成すること、
を含む、化学分析のための装置の製造方法。
【請求項４６】
請求項４５の方法により作成されるＭＡＬＤＩプレート。
【請求項４７】
請求項４５の方法により作成されるＤＩＯＳチップ。
【請求項４８】
マトリックス材料が熱硬化性ポリマーを含む、請求項１の方法。
【請求項１】
化学分析のための流体処理装置の製造方法であり、
コロイド懸濁液と未硬化状態を有するマトリックス材料との混合物を提供すること、
前記混合物の少なくとも一部を導管表面の少なくとも一部に塗布すること、および
塗布した前記混合物を硬化して、前記導管を通過する流体に電圧を印加するための硬化導電性被膜を形成すること、
を含む方法。
【請求項２】
コロイド懸濁液が黒鉛粒子を含む、請求項１の方法。
【請求項３】
マトリックス材料が、シロキサンベースの熱硬化性ポリマーの化学物質群から選択される少なくとも１つの化学物質を含む、請求項１の方法。
【請求項４】
マトリックス材料が、ポリ（ジメチルシロキサン）を含む、請求項３の方法。
【請求項５】
硬化することが、約９０℃より高く約１３０℃より低い範囲の温度で加熱することを含む、請求項３の方法。
【請求項６】
硬化することが、約６時間より長く約２４時間より短い範囲の時間長で加熱することを含む、請求項５の方法。
【請求項７】
導管が、キャピラリーを含む、請求項１の方法。
【請求項８】
塗布することが、混合物を導管の長さに実質的に平行な方向に流れさせることを含む、請求項１の方法。
【請求項９】
塗布することが、導管の少なくとも一部をハウジング内に配置すること、および前記導管に接触するように前記ハウジングを通して混合物を流すことを含む、請求項１の方法。
【請求項１０】
塗布することが、ハウジングに流体連通するポンプからハウジング内に混合物を流入させることをさらに含む、請求項９の方法。
【請求項１１】
塗布することが、導管の少なくとも一部を混合物に浸すことを含む、請求項１の方法。
【請求項１２】
塗布することが、混合物に、導管表面の少なくとも一部の上へ、実質的に均一な層を形成させることを含む、請求項１の方法。
【請求項１３】
導管表面の一部が、少なくとも導管の放出末端に近接している、請求項１の方法。
【請求項１４】
硬化導電性被膜が、実質的に疎水性である、請求項１の方法。
【請求項１５】
硬化導電性被膜が、約２０μｍより大きい厚みを有する、請求項１の方法。
【請求項１６】
導管が、密閉された末端を有するキャピラリーを含む、請求項１の方法。
【請求項１７】
前記密閉された末端が、レーザーで密閉された末端である、請求項１６の方法。
【請求項１８】
密閉された末端を含む導管の一部を除去するために、被覆された導管を分割または切断することをさらに含む、請求項１６の方法。
【請求項１９】
未硬化状態のマトリックス材料が、基材および硬化剤を含む、請求項１の方法。
【請求項２０】
混合物を提供することが、約８：１から約１２：１の範囲から選択される比の体積の基材料と硬化剤とを混合することにより、未硬化状態のマトリックス材料を提供することを含む、請求項１９の方法。
【請求項２１】
混合物を提供することが、マトリックス材料の体積のコロイド懸濁液の体積に対する比を約１：２から約１：４の範囲で選択することを含む、請求項１の方法。
【請求項２２】
未硬化状態のマトリックス材料が、本質的に酢酸エチルを含まない、請求項１の方法。
【請求項２３】
導管が電気的に絶縁性の材料を含む、請求項１の方法。
【請求項２４】
電気的に絶縁性の材料が、シリカを含む、請求項２３の方法。
【請求項２５】
流体処理装置が、エレクトロスプレーイオン化インターフェース、キャピラリー電気泳動装置、キャピラリー電気クロマトグラフィー装置または動電ポンプを含む、請求項１の方法。
【請求項２６】
請求項２５の方法により製造される、エレクトロスプレーイオン化インターフェース。
【請求項２７】
クロマトグラフィーモジュール、質量分析モジュール、および、前記クロマトグラフィーモジュールと前記質量分析モジュールとに流体連通している、前記クロマトグラフィーモジュールから受けた溶離液を前記質量分析モジュールに送達するためにエレクトロスプレーエアロゾルに変換するための、請求項２５のエレクトロスプレーイオン化インターフェースを含む分析機器。
【請求項２８】
化合物を分析する方法であり、
コロイド懸濁液と未硬化状態を有するマトリックス材料とを混合すること
前記混合物の少なくとも一部を、エミッタ導管表面の少なくとも一部に塗布すること、および
塗布された混合物を硬化して、前記エミッタ導管からエレクトロスプレーエアロゾルを放出させるために、前記エミッタ導管を通過する流体に電圧を印加するための硬化導電性被膜を形成すること、
を含む方法により作製されたエレクトロスプレーイオン化インターフェースを含む分析機器を提供すること、ならびに
前記エミッタ導管の詰まった部分を除去するために、前記エミッタ導管を分割または切断することにより、前記エミッタ導管の先端の詰まりを取ること、
の段階を含む、分析方法。
【請求項２９】
エミッタ導管、ならびに
前記エミッタ導管中の流体に電圧を印加するための、前記エミッタ導管の外部表面の少なくとも一部に隣接した導電層を含み、前記導電層は硬化したシロキサンベースの熱硬化性ポリマーおよび黒鉛粒子を含有する、
エレクトロスプレーイオン化のための質量分析インターフェース。
【請求項３０】
エミッタ導管がキャピラリーを含む、請求項２９のインターフェース。
【請求項３１】
キャピラリーが、約５μｍより小さい内径を有する、請求項３０のインターフェース。
【請求項３２】
キャピラリーが、キャピラリーの長さに沿って実質的に一定である外径を有する、請求項３０のインターフェース。
【請求項３３】
キャピラリーに直接取り付けられたクロマトグラフィーカラムをさらに含む、請求項３０のインターフェース。
【請求項３４】
熱硬化性ポリマーが、ポリ（ジメチルシロキサン）を含む、請求項２９のインターフェース。
【請求項３５】
導電層が、実質的に疎水性の表面を有する、請求項２９のインターフェース。
【請求項３６】
導電層が、約２０μｍより大きく、実質的に均一な厚みを有する、請求項２９のインターフェース。
【請求項３７】
エミッタ導管と導電層との間に配置された層をさらに含む、請求項２９のインターフェース。
【請求項３８】
エミッタ導管が、電気的に絶縁性の材料を含む、請求項２９のインターフェース。
【請求項３９】
エミッタ導管が、引き伸ばされた先端を有さない、請求項３８のインターフェース。
【請求項４０】
硬化したシロキサンベースの熱硬化性ポリマーが
【化１】
（式中、各Ｒは、Ｈ、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ＝ＣＨ２、ＣＨ２＝ＣＨ２、ＣＨ３≡ＣＨ３、ＣＨＯＨ、アミノアルキルおよびヒドロキシアルキルを含む群より選択される。）
の化学構造を有する化合物を含む、請求項２９のインターフェース。
【請求項４１】
さらに、少なくとも、導電層と電気的に伝達をする第一の電気的接触を含む、請求項２９のインターフェース。
【請求項４２】
クロマトグラフィーモジュール、
質量分析モジュール、および
前記クロマトグラフィーモジュールと前記質量分析モジュールとに流体連通している、前記クロマトグラフィーモジュールから受けた溶離液を前記質量分析モジュールに送達するためにエレクトロスプレーエアロゾルに変換するための、エレクトロスプレーイオン化インターフェースを含む分析機器であり、前記エレクトロスプレーイオン化インターフェースは
エミッタキャピラリー、ならびに
前記エミッタキャピラリー中の流体に電圧を印加するための、前記エミッタキャピラリーの外部表面の少なくとも一部に隣接した導電層を含み、前記導電層は、硬化したシロキサンベースの熱硬化性ポリマーおよび黒鉛粒子を含む、
分析機器。
【請求項４３】
モノマー中に懸濁されたコロイド状材料を含む、組成物。
【請求項４４】
硬化したポリマー中に黒鉛のコロイド懸濁液を含む、組成物。
【請求項４５】
コロイド懸濁液と未硬化状態を有するマトリックス材料とを混合すること、
前記混合物の少なくとも一部を基材表面の少なくとも一部に塗布すること、および
塗布された混合物を硬化して、硬化導電性被膜を形成すること、
を含む、化学分析のための装置の製造方法。
【請求項４６】
請求項４５の方法により作成されるＭＡＬＤＩプレート。
【請求項４７】
請求項４５の方法により作成されるＤＩＯＳチップ。
【請求項４８】
マトリックス材料が熱硬化性ポリマーを含む、請求項１の方法。
【図１】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図３】
【図４】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図３】
【図４】
【公表番号】特表２００８−５４２７５４（Ｐ２００８−５４２７５４Ａ）
【公表日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５１４６９６（Ｐ２００８−５１４６９６）
【出願日】平成１８年５月２４日（２００６．５．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０２０１１４
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１３０４０８
【国際公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【出願人】（５０４４３８２５５）ウオーターズ・インベストメンツ・リミテツド (80)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月２４日（２００６．５．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０２０１１４
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１３０４０８
【国際公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【出願人】（５０４４３８２５５）ウオーターズ・インベストメンツ・リミテツド (80)
【Ｆターム（参考）】
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