JP2002543440A - 気相質量分析計のための疎水性コーティングを有するサンプルホルダー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、表面および表面をコートするフィルムを有する支持層を含む、質量分析計のためのサンプルホルダーを提供する。フィルムは、分析物の提示のための特徴を規定する開口を備える。フィルムはまた、支持層表面の表面張力より低い表面張力を有し、そして１２０°と１８０°との間の水接触を有する。そしてより詳細には、本発明は、プローブの特徴（ｆｅａｔｕｒｅ）に対する液体サンプルの改良された隔離のための、疎水性コーティングを有するサンプルプローブに関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （関連出願の引用） この出願は、１９９９年４月２９日に出願された仮出願Ｕ．Ｓ．Ｓ．Ｎ．６０
／１３１，６５２に対して優先権を主張し、これの開示は、本明細書中でその全
体が参考として援用される。

【０００２】 （連邦政府で後援されている研究および開発のもとでなされた発明に対する権
利に関する陳述） 適用されない。

【０００３】 （発明の背景） 本発明は、質量分析の分野に関し、そしてより詳細には、プローブの特徴（ｆ
ｅａｔｕｒｅ）に対する液体サンプルの改良された隔離のための疎水性コーティ
ングを有するサンプルプローブに関する。

【０００４】 現代のレーザー脱離質量／イオン化質量分析（「ＬＤＩ−ＭＳ」）は、２つの
主なバリエーション：マトリックス補助レーザー脱離／イオン化（「ＭＡＬＤＩ
」）質量分析および表面増強レーザー脱離／イオン化（「ＳＥＬＤＩ」）におい
て実施され得る。ＭＡＬＤＩにおいて、生物学的分子を含み得る分析物が、マト
リックスを含む溶液と混合され、そして一滴の液体がプローブの表面上に置かれ
る。次いで、マトリックス溶液は、生物学的分子と共結晶化される。プローブが
、質量分析計中に挿入される。レーザーエネルギーは、生物学的分子を有意に断
片化することなく、その分子を脱離し、そしてイオン化するプローブ表面に指向
される。しかし、ＭＡＬＤＩは、分析用の道具として制限を有する。サンプルを
分画する手段を提供せず、そしてマトリックス分子は、特に低分子量の分析物に
対して、検出を妨げ得る。例えば、特許出願第５，１１８，９３７号（Ｈｉｌｌ
ｅｎｋａｍｐら）、および同第５，０４５，６９４号（ＢｅａｖｉｓおよびＣｈ
ａｉｔ）を参照のこと。

【０００５】 ＳＥＬＤＩにおいて、プローブ表面が修飾され、その結果、そのプローブ表面
は、脱離プロセスにおける活性に関与する。１つのバリアント（ｖａｒｉａｎｔ
）において、表面は、分析物を選択的に結合する親和性試薬を用いて誘導体化さ
れる。別のバリアントにおいて、表面が、レーザーを当てる場合に脱離されない
、エネルギー吸収分子を用いて誘導体化される。別のバリアントにおいて、表面
は、分析物を結合し、そしてレーザーの適用において破壊される光分解性結合を
含む分子を用いて誘導体化される。これらの方法の各々において、誘導体化薬剤
は、一般にサンプルが適用されるプローブ表面上の特異的な位置に局在される。
例えば、米国特許第５，７１９，０６０号（ＨｕｔｃｈｅｎｓおよびＹｉｐ）お
よびＷＯ ９８／５９３６１（ｈｕｔｃｈｅｎｓおよびＹｉｐ）を参照のこと。

【０００６】 ２つの方法が、例えば、分析物を捕捉するためのＳＥＬＤＩ親和性表面を用い
、そしてエネルギー吸収材料を提供するためのマトリックス含有液体を捕捉され
た分析物に添加することにより、組み合わされ得る。

【０００７】 質量分析の実施において、プローブ表面上にサンプルを局在させることは、利
点を提供する。局在は、レーザーの適用の点において、より濃縮されたサンプル
を提供する。ＳＥＬＤＩの親和性バージョンにおいて、局在は、重要であり得る
。なぜなら、親和性試薬がその分析物をより多く捕捉することを可能にし、それ
によって検出のより高い感度を提供可能であるからである。しかし、液体サンプ
ルは、プローブの表面に広がる傾向にあり、局在を妨げる。これは、プローブが
複数のサンプルを保有するように設計され、そしてサンプルが特異的な位置に隔
離され得ない場合、問題を特に生じる。

【０００８】 液体サンプルをプローブ表面上の位置に隔離するための、より良い手段の必要
性が存在する。

【０００９】 （発明の要旨） 本発明は、プローブ表面の特異的な位置または特徴に液体サンプルを隔離可能
にする質量分析プローブを提供する。このプローブは、表面を有する支持層およ
び表面をコートするフィルムを含む。一般に、質量分析において使用されるサン
プルは、水溶液中に溶解される。従って、フィルムは、表面より疎水性であるよ
う選択される（より低い表面張力）。

【００１０】 これらのコーティングは、力学的境界と比較して、いくつかの利点を提供する
。第１に、それらは、質量分解能および質量精度を妨げる電界の混乱を避ける。
第２に、コーティングは、可能なサンプルプールの領域およびプローブ化された
領域以外の領域における優先的な結晶化を避ける。第３に、それらは、例えば質
の低い分子量決定精度または正確性を生じ得る、上昇されたサンプルリッジ（ｒ
ｉｄｇｅ）または押し下げられたサンプルウェルのような、厳密な力学的許容を
維持する必要性を避ける。第４に、それらは、上昇された縁とは異なり、プロー
ブ化された領域を制限する光学的停止を避ける。

【００１１】 有効ではないとされる問題の一つの解決策は、プローブ表面に対して、疎水性
サークルを手動で適用することを含む。このサークルは、Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃ
ｅｓ（Ｗａｒｒｉｎｇｔｏｎ，ＰＡ，ＵＳＡ）から入手可能なＰＡＰペンを使用
して適用され得る（Ｗａｒｒｉｎｇｔｏｎ，ＰＡ，ＵＳＡ）。ＰＡＰペンは、ス
タイラス中に含まれる有機溶媒ベースにおいて疎水性材料を含む。このコーティ
ングは、支持層表面上にスタイラスを用いて囲われた線を描くことにより、適用
される。ＰＡＰペンにより送達される材料は、約９０°の接触角を有する。

【００１２】 一つの局面において、本発明は、気相イオン検出器（例えば、質量分析計）中
に、取り外し可能に挿入されるプローブを提供する。このプローブは、ａ）イオ
ン化源に分析物を提示するために適用された表面を有する支持層およびｂ）表面
をコートするフィルムを含み、ここでフィルムは、ｉ）表面を曝露する、少なく
とも１つの開口を含み、それにより分析物を含む液体を適用するための特徴を規
定し；ｉｉ）１２０°と１８０°との間の水との接触角を有し；そしてｉｉｉ）
支持層表面より小さい表面張力を有し、これによりこの特徴に適用される液体は
、この特徴において隔離される。

【００１３】 別の局面において、本発明は、入口ポートを含む気相イオン検出器；および入
口ポート中に挿入される本発明のプローブを備える系を提供する。

【００１４】 別の局面において、本発明は、分析物を検出する方法を提供し、この方法は、
ａ）本発明のプローブの表面の特徴上に分析物を置くこと；ｂ）気相イオン検出
器の入口ポート中にプローブを挿入すること（この気相イオン検出器は、ｉ）プ
ローブ表面から気相中に分析物を脱離し、そして分析物をイオン化するイオン化
源；およびｉｉ）脱離されたイオンを検出する、プローブ表面と連絡するイオン
検出器を備える）；ｃ）イオン化源を用いて分析物を脱離し、そしてイオン化す
ること；およびｄ）イオン化分析物をイオン検出器を用いて検出することを含む
。

【００１５】 （発明の詳細な説明） （Ｉ．定義） 他に定義されていない場合、本明細書中に使用される全ての技術用語および科
学用語は、本発明が属する分野の当業者により一般的に理解される意味を有する
。以下の参考文献は、本発明で使用される多くの用語の一般的な定義を当業者に
提供する：Ｓｉｎｇｌｅｔｏｎら、Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｂ
ｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ（第２版、１９９
４）；Ｔｈｅ Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎ
ｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｗａｌｋｅｒ編、１９８８）；Ｔｈｅ
Ｇｌｏｓｓａｒｙ ｏｆ Ｇｅｎｅｔｉｃｓ、第５版、Ｒ．Ｒｉｅｇｅｒら（編
）、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｖｅｒｌａｇ（１９９１）；およびＨａｌｅおよびＭａ
ｒｈａｍ、Ｔｈｅ Ｈａｒｐｅｒ Ｃｏｌｌｉｎｓ Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ ｏ
ｆ Ｂｉｏｌｏｇｙ（１９９１）。本明細書中で使用される場合、以下の用語が
、その他で特定されない場合、それらに帰された意味を有する。

【００１６】 「気相イオン分光計」は、サンプルが気相中にイオン化される場合、形成され
たイオンの質量対電荷の比に解釈され得るパラメータを測定する装置をいう。一
般的に、目的のイオンは、単一の電荷を保有し、そして質量対電荷の比は、しば
しば簡単に質量といわれる。

【００１７】 「質量分析計」は、入口系、イオン化源、イオン光学的アセンブリ、質量アナ
ライザー、および検出器を含む気相イオン分光計をいう。

【００１８】 「レーザー脱離質量分析計」は、分析物を脱離するために、イオン化源として
レーザーを使用する質量分析計をいう。

【００１９】 「プローブ」は、気相イオン検出器（例えば、質量分析計）中に取り外し可能
に挿入されるデバイスをいい、このデバイスは支持層を含み、支持層は検出のた
めの分析物の提示に適応された表面を有する。このプローブは、分析の結果とし
て修飾され得、そして使い捨てされ得る。

【００２０】 「支持層」は、分析物を支持することが可能である固体材料をいう。

【００２１】 「表面」は、本体または支持層の外部境界または上部境界をいう。

【００２２】 「フィルム」は、ポリマー材料また分子有機材料（例えば、Ｌａｎｇｍｕｉｒ
−Ｂｌｏｄｇｅｔｔフィルムまたは自己集合モノマー）の薄いコーティングをい
う。

【００２３】 「表面張力」は、一定の温度および圧力および組成における一単位の表面積を
作るのに必要とされる可逆的な仕事をいう。表面張力は、ｇ＝（ｄＧ／ｄＡ）Ｔ
，Ｐ，ｎにより測定され、ここでｇ＝表面張力；Ｇ＝系のギブスの自由エネルギ
ー；Ａ＝表面積；Ｔ＝温度；Ｐ＝圧力；およびＮ＝組成である。

【００２４】 「接触角」は、固体表面の平面と３相の接触（固体／液体／蒸気）の点で起こ
る液体境界に対して接線の方向との間の角度をいう。

【００２５】 「ストリップ」は、実質的に扁平かまたは平面である材料の長い狭い１片をい
う。

【００２６】 「プレート」は、実質的に扁平かまたは平面である材料の薄い１片をいい、そ
して任意の適切な形（例えば、長方形、正方形、横長の長方形、円など）であり
得る。

【００２７】 「実質的に扁平」は、副表面（例えば、ストリップまたはプレート）と本質的
に平行であり、そして明瞭に副表面より大きい主要表面を有する支持層をいう。

【００２８】 「電気的に電導」は、電気または電子を伝達することが可能である材料をいう
。

【００２９】 「吸着剤」は、分析物を吸着する結合官能基を含む材料をいう。

【００３０】 「結合官能基」は、分析物を結合するものの官能基をいう。結合官能基は、以
下を含むがこれらに限定されない：カルボキシル基、スルホネート基、リン酸基
、アンモニウム基、親水基、疎水基、反応基、金属キレート基、チオエーテル基
、ビオチン基、ボロネート（ｂｏｒｏｎａｔｅ）基、色素基、コレステロール基
、その誘導体、またはその任意の組み合わせ。結合官能基は、個々の構造特性（
例えば、抗原との抗体の相互作用、基質アナログとの酵素、結合タンパク質との
核酸、およびレセプターとのホルモン）に基づいて分析物に結合し得る他の官能
基をさらに含み得る。

【００３１】 「分析物」は、望ましくは検出されるサンプルの成分をいう。この用語は、サ
ンプルにおける単一の成分または１組の成分をいい得る。

【００３２】 「吸着」は、溶離液（選択性閾値モディファイアー）を用いた洗浄の前または
後のいずれかで結合官能基と分析物との間での検出可能な結合をいう。

【００３３】 「分解する」、「分解」、または「分析物の分解」は、サンプルにおける少な
くとも１つの分析物の検出をいう。分解は、分離および後の差示的検出により、
サンプル中の複数の分析物の検出を含む。分解は、混合物中の全ての他の分析物
からの完全な分離を必要としない。むしろ、少なくとも２つの分析物との間の区
別が可能な、任意の分離で十分である。

【００３４】 「検出」は、検出されるべき対象の存在、非存在または量を同定することをい
う。

【００３５】 「エネルギー吸収分子」または「ＥＡＭ」は、質量分析計におけるエネルギー
源からのエネルギーを吸収し、これにより、プローブ表面からの分析物の脱離を
可能にする分子をいう。ＭＡＬＤＩにおいて使用されるエネルギー吸収分子は、
しばしば、「マトリックス」という。ケイ皮酸誘導体、シナピン酸（ｓｉｎａｐ
ｉｎｉｃ ａｃｉｄ）およびジヒドロキシ安息香酸が、生物有機分子のレーザー
脱離におけるエネルギー吸収分子としてしばしば使用される。エネルギー吸収分
子のさらなる説明については、米国特許第５，７１９，０６０号（Ｈｕｔｃｈｅ
ｎｓおよびＹｉｐ）を参照のこと。

【００３６】 （ＩＩ．プローブ） 本発明は、質量分析計中に取り外し可能に挿入されるプローブを提供する。こ
のプローブは、表面および表面をコートし、そして表面を曝露する開口を含むフ
ィルムを有する支持層を含む。このフィルムは、１２０°と１８０°との間の水
接触角を有する。フィルムはまた、支持層表面より低い表面張力を有し、その結
果、曝露された領域に適用される液体が、その領域に隔離される傾向がある。特
定の実施形態において、本発明のコーティングは、手動で適用され得るコーティ
ングより有意に疎水性である。

【００３７】 （Ａ．支持層） 支持層は、フィルムおよびサンプルを支持することが可能な任意の適切な材料
から作製され得る。例えば、支持層材料は、以下を含み得るがこれらに限定され
ない：ガラス、セラミック（酸化チタン、酸化シリコン）、有機ポリマー、金属
（例えば、ニッケル、黄銅、鋼、アルミニウム、金）、紙、金属およびポリマー
の複合物、またはそれらの組み合わせ。

【００３８】 支持層は、種々の特性を有し得る。支持層は、一般に、非多孔性（例えば、固
体）であり、そして構造的安定性を提供するために実質的に硬い。さらに、支持
層は、電気的に絶縁または電導であり得る。好ましい実施形態において、支持層
は、電気的に電導であり、表面電荷を減少させ、そして質量分解を改善する。電
気的電導性は、電導性ポリマー（例えば、炭化されたポリエーテルエーテルケト
ン、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオ
フェンなど）、または電導性粒子フィラー（例えば、カーボンブラック、金属粉
末、電導性ポリマー粒子、ファイバーガラス充填プラスチック／ポリマー、エラ
ストーマなど）のような材料を用いることにより、達成され得る。

【００３９】 支持層は、プローブを、質量分析計中に取り外し可能に挿入されることを可能
にする場合に限り、任意の形であり得る。１つの実施形態において、支持層は、
実質的に扁平であり、そして実質的に硬い。代表的には、プローブは、棒状の形
をとり得、ここでその棒状の一端の表面は、サンプル提示表面（ストリップまた
は長方形もしくは円形のプレート）である。さらに、支持層は、約０．１ｍｍ〜
約１０ｃｍ以上の間、好ましくは約０．５ｍｍ〜約１ｃｍ以上の間、あるいは最
も好ましくは、約０．８ｍｍ〜約０．５ｃｍ以上の間の厚さを有し得る。好まし
くは、支持層自体は、手で握ることが可能なほどに十分大きい。例えば、支持層
の最も長い断面寸法は、少なくとも約１ｃｍ以上、さらに、より好ましくは、約
２ｃｍ以上、さらに最も好ましくは少なくとも約５ｃｍ以上であり得る。

【００４０】 代表的には、プローブは、質量分析計の入口ポートおよび検出器を用いた使用
に適応される。例えば、プローブは、水平および／または垂直に移動するキャリ
ジに据え付けるのに適応され得、このキャリジは、連続した位置にプローブを水
平および／または垂直に移動する。このようなキャリジは、エネルギービームの
通路にあるべき、複数の特徴をプローブ上に提供し、それにより、プローブの再
配置を必要とすることなく分析物の検出を可能にする。

【００４１】 好ましい実施形態において、本発明のプローブは、ＳＥＬＤＩに適応される。
従って、特徴を形成する表面の領域は、分析物を選択的に結合する、付着された
吸着剤を有し得る。吸着剤は、分析物に対して非常に特異的であり得るか（例え
ば、抗体）、または吸着剤は、比較的、非特異的であり得る（例えば、陽イオン
交換樹脂または陰イオン交換樹脂）。あるいは、表面は、エネルギー吸収分子ま
たは光不安定性付着基を付着させ得る。各々の例について、米国特許第５，７１
９，０６０号（ＨｕｔｃｈｅｎｓおよびＹｉｐ）およびＷＯ ９８／５９３６１
（ＨｕｔｃｈｅｎｓおよびおよびＹｉｐ）を参照のこと。

【００４２】 （Ｂ．フィルム） 本発明のプローブの支持層は、フィルムを用いてコートされる。フィルムの目
的は、二通りある。第一に、フィルムは、サンプルが置かれるべき位置を規定し
、また特徴と呼ばれる。第二に、高い水接触角を有し、そしてプローブ表面より
小さい表面張力を有することから、フィルムは、特徴上に置かれた液体サンプル
のあふれに対する境界を提供する。

【００４３】 フィルムが液体サンプルを隔離するために、プローブの表面より小さい表面張
力を有すべきである。一般に、サンプルは、水性溶液である。この場合、その機
能を実施するために、フィルムは、疎水性である。しかし、本発明は、他の液体
サンプルも同様に意図する。この場合、フィルムは、サンプルの液体中に溶解し
ない材料から作製される。最も良い結果は、フィルムが少なくとも１２０°およ
び１８０°の水接触角を有する場合にもまた得られる。最も好ましくは、水接触
角は、１６０°より大きい。

【００４４】 フィルムは、１Åと１ｍｍとの間のプローブ表面上の厚さを有する。好ましく
は、厚さは、１ミクロンと１０００ミクロン（１ｍｍ）との間である。最も好ま
しくは、フィルムは、約１０ミクロンと５００ミクロンとの間の厚さを有する。
約１００ミクロンの厚さは、特に有用である。

【００４５】 フィルムは、コーティングにおいてプローブの表面を曝露する少なくとも１つ
の開口または小腔（ｌａｃｕｎａ）を残すようにプローブの表面をコートする。
開口は、サンプルが適用される特徴を規定する。従って、フィルムはプローブ全
体をコートする必要がないが、液体の流出に対するバリアを提供する機能を実行
するための十分な広さを有する開口を取り囲むべきである。一般に、小腔を取り
囲むフィルムのバンドは、少なくとも０．３ｍｍの広さであり、そしてより好ま
しくは、少なくとも１．５ｍｍの広さである。

【００４６】 より一般的には、フィルムは、連続表面の全体に配置される複数の開口を有し
、プローブの実質的な表面を覆う連続したコーティングを形成する。特徴は、好
ましくは、容易なアドレス可能性のために、線状アレイ、長方形アレイまたは円
形アレイのような規則的な様式で配置される。

【００４７】 プローブがＳＥＬＤＩの表面増強親和性捕捉バージョンに適応される場合、フ
ィルムは、一般に、付着された親和性材料を有する特徴を囲む。従って、フィル
ムは、親和性材料の島を囲む疎水性の海として作用する。

【００４８】 フィルムは、好ましくは、ポリマーを含む。例えば、ポリマーは、過フッ化（
ｐｅｒｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ）炭化水素、ハロゲン化炭化水素、脂肪族炭化水
素、芳香族炭化水素、ポリシラン、オルガノシラン、およびこれらの組み合わせ
から選択され得る。ポリマーコーティングの１つの販売源は、Ｃｙｔｏｎｉｘ、
Ｂｅｌｔｓｖｉｌｌｅ、ＭＤ、ＵＳＡである。他の実施形態において、フィルム
は、分子有機材料である（例えば、Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔｔフィル
ムまたは自己集合単分子層（例えば、金担持デカンチオール））。

【００４９】 ポリマーは、好ましくは、過フッ化ポリマーである。例示的なフッ化ポリマー
としては、以下が挙げられる：ポリ（ヘキサフルオロプロピレン）；ポリ（テト
ラフルオロエチレン）（例えば、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標））；ポリ（トリフル
オロエチレン）；ポリ（フッ化ビニル）；ポリ（フッ化ビニリデン）；ポリ（（
ヘプタフルオロイソプロポキシ）エチレン）；ポリ（１−（（ヘプタフルオロイ
ソプロポキシ）メチル）プロピレン−ｓｔａｔ−マレイン酸）；ポリ（１−（ヘ
プタフルオロイソプロポキシ）プロピレン）；ポリ（（１−クロロジフルオロメ
チル（ｃｈｌｏｒｏｄｉｆｌｙｏｒｏｍｅｔｈｙｌ））テトラフルオロエチルア
クリレート）；ポリ（ジ（クロロジフルオロメチル）フルオロメチルアクリレー
ト）；ポリ（１，１−ジヒドロヘプタフルオロブチルアクリレート）；ポリ（ヘ
プタフルオロイソプロピルアクリレート）；ポリ（２−（ヘプタフルオロプロポ
キシ）エチルアクリレート）；ポリ（ノナフルオロイソブチルアクリレート）、
およびポリ（ｔ−ノナフルオロブチルメタクリレート）。１つの有用なフッ化ポ
リマーは、米国特許第５，８５３，８９１号（Ｂｒｏｗｎ）に記載される。

【００５０】 例示的なハロゲン化ポリマーは、；ポリ（クロルトリフルオロエチレン（ｃｈ
ｌｏｒｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ））；ポリ（塩化ビニル）；および
ポリ（塩化ビニリデン）を含む。

【００５１】 例示的な脂肪族ポリマーとしては、以下が挙げられる：ポリ（イソブテン）；
ポリ（エチレン）；ポリ（イソプレン）；ポリ（４−メチル−ｌ−ペンテン）；
ポリ（酪酸ビニル）；ポリ（ドデカン酸ビニル）；ポリ（ヘキサデカン酸ビニル
）；ポリ（プロピオン酸ビニル）；ポリ（オクタン酸ビニル）；ポリ（メタクリ
ロニトリル）；ポリ（ビニルアルコール）；およびポリ（ビニルブチラール）。

【００５２】 例示的なエポキシ樹脂としては、ｇ−グリシドキシ（ｇｌｙｃｉｄｏｘｙ）プ
ロピルトリメトキシシランを用いて硬化される０．５％のｇ−グリシドキシプロ
ピルトリメトキシ−シランを含む、ビスフェノール−Ａのグリシジルエーテル、
２，３−ジ（グリシドキシ−１，４−フェニレン）プロパン；およびビスフェノ
ール−Ａのジグリシジルエーテルが挙げられる。

【００５３】 例示的芳香族ポリマーとしては、ポリ（スチレン）；ポリ（２−メチルスチレ
ン）；ポリ（キシリレン（ｘｙｌｅｌｅｎｅ））およびノボラック樹脂のような
フェノールホルムアルデヒド樹脂が挙げられる。

【００５４】 例示的なポリシランおよびオルガノシランとしては以下が挙げられる：ポリ（
オキシジエチルシリレン）；ポリ（オキシジメチルシリレン）；ポリ（オキシメ
チルフェニルシリレン）、縮合したメチルトリメトキシシランおよび縮合したｇ
−アミノプロピルトリエトキシシラン（ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌｔｉｒｅｔｈｏ
ｘｙｓｉｌａｎｅ）。

【００５５】 このようなポリマーの堆積は、例えば以下に記載される：Ｃｈａｒａｃｔｅｒ
ｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ；Ｕｌｍａｎ，
Ａ．、編；Ｍａｎｎｉｎｇ；Ｇｒｅｅｎｗｉｃｈ、１９９５（ＩＳＢＮ ０−７
５０６−９４６７−Ｘ）およびＰｏｌｙｍｅｒ Ｈａｎｄｂｏｏｋ、第３版；Ｂ
ｒａｎｄｒｕｐ，Ｊ．およびＩｍｍｅｒｇｕｔ，Ｅ．Ｈ．、編；Ｊｏｈｎ Ｗｉ
ｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ：Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９８９（ＩＳＢＮ ０−４７１−
８１２４４−７）。

【００５６】 ポリマーの表面張力は、一般に、４０より少なく、好ましくは３０より少なく
、より好ましくは２０より少ない。ポリマーの表面張力は、ポリマーを細孔性に
することにより増加され得る。細孔性フィルムは、大きさが約５ミクロの穴を有
する。

【００５７】 フィルムは、当該分野で公知の任意の方法（例えば、スクリーン印刷、エレク
トロスプレイ、インクジェット、蒸着、プラズマ堆積またはスピンコーティング
を含む）により支持層に適用され得る。特徴を作製するために、リソグラフィッ
クプロセスが、使用され得る。これは、堆積前に領域をマスクすることによるか
、あるいは電子、レーザーもしくはイオンビームプロセスを用いたエッチングま
たは燃焼により、堆積した材料を除去することによるか、あるいはより高度な感
光性リソグラフィック（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ）プロセスを使用
することにより、なされ得る。

【００５８】 （ＩＩＩ．検出方法） 本発明のプローブは、プローブの特徴上に置かれた分析物の検出に有用である
。これらの方法において、プローブは、気相イオン分光計と関連して使用される
。これは、例えば、質量分析計、イオン移動分光計または全イオン電流測定デバ
イスを含む。

【００５９】 １つの実施形態において、質量分析計は、本発明のプローブを用いて使用され
る。本発明のプローブの特徴上に置かれたサンプルは、質量分析計の入口系に導
入される。次いで、このサンプルは、イオン化源によりイオン化される。代表的
なイオン化源としては、例えば、レーザー、高速原子衝撃、またはプラズマが挙
げられる。生成されたイオンは、イオン光学アセンブリ（ｉｏｎ ｏｐｔｉｃ
ａｓｓｅｍｂｌｙ）により回収され、次いで、質量分析器が、通過イオンを分散
させ、そして分析する。質量分析器を出たイオンは、検出器により検出される。
次いで、検出器は、検出されたイオンの情報を、質量対電荷比に翻訳する。分析
物の検出は、代表的に、シグナル強度を検出することを含む。これは、順番に、
プローブに連結された分析物の量を示す。質量分析計に関するさらなる情報につ
いて、例えば、以下を参照のこと：Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｉｎｓｔｒｕ
ｍｅｎｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ、第３版、Ｓｋｏｏｇ，Ｓａｕｎｄｅｒｓ Ｃ
ｏｌｌｅｇｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ，Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ、１９８５；
およびＫｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｃｈｅｍｉ
ｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、第４版、第１５巻（Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆
Ｓｏｎｓ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ １９９５）１０７１〜１０９４頁。

【００６０】 好ましい実施形態において、レーザー脱離飛行時間型質量分析計が本発明のプ
ローブを用いて使用され得る。レーザー脱離質量分析において、プローブ上のサ
ンプルが、入口系に導入される。このサンプルは、イオン化源からのレーザによ
り、脱離され、そして気相にイオン化される。生成されたイオンは、イオン光学
アセンブリにより回収され、次いで、飛行時間型質量分析器において、イオンが
、短い高電圧場を通って加速され、そして高真空箱中に流される。高真空箱の遠
端において、加速されたイオンは、異なる時間に高感度検出器表面に突き当たる
。飛行時間は、イオンの質量の関数であることから、イオン化と衝撃との間の経
過時間は、特定の質量の分子の存在または非存在を同定するために使用され得る
。当業者が理解するように、レーザー脱離飛行時間型質量分析計のこれらの成分
のいずれかは、堆積、加速、検出、時間の測定などの種々の手段を使用する質量
分析計のアセンブリにおいて、本明細書中に記載される他の成分と組み合わされ
得る。

【００６１】 さらに、イオン移動度分光計は、サンプルを分析するために使用され得る。イ
オン移動度分光分析の原理は、イオンの異なる移動度に基づく。詳細には、イオ
ン化により生成されるサンプルのイオンは、イオンの違い（例えば、質量、電荷
、または形）に起因して、異なる速度で、電界の影響下で管を通って移動する。
イオン（代表的には電流の形態において）は検出器において記録され、次いでサ
ンプルを同定するのに使用され得る。イオン移動度分光分析の１つの利点は、大
気圧で作動し得る点である。

【００６２】 なおさらに、全イオン電流測定デバイスは、サンプルを分析するために使用さ
れ得る。このデバイスは、プローブが、分析物の単一の型のみが結合されること
を可能にする表面化学を有する場合、使用され得る。分析物の単一の型がプロー
ブ上に結合される場合、イオン化された分析物から生成される全電流は、分析物
の性質を反映する。次いで、分析物からの全イオン電流は、公知の化合物の備え
られた全イオン電流と比較され得る。従って、プローブ上に結合された分析物の
同一性が決定され得る。

【００６３】 （実施例） 本発明のプローブを、以下のように構築する。（図１を参照のこと）寸法８０
ｍｍ×９ｍｍ×２５ｍｍを有するアルミニウムストリップ１０１を準備した。ポ
リ（テトラフルオロエチレン）が、ストリップの長い表面上にスクリーンプリン
トされ、フィルム１０２を作製した。フィルムは、特徴１０３を規定する円（２
．４ｍｍ直径）の形の８個の開口を除いて、事実上表面全体を覆った。次いで、
３−（メタクリロイルアミノ）プロピルトリメチルアンモニウムクロライド（１
５ｗｔ％）、Ｎ，Ｎ’−メチレン−ビスアクリルアミド（０．４ｗｔ％）、（−
）−リボフラビン（０．０１ｗｔ％）および過硫酸アンモニウム（０．２ｗｔ％
）の水性溶液を、各開口（１つの開口当たり０．５μＬ）に蓄積した。次いで、
ストリップを、近ＵＶ曝露系を用いて５分間照射した（Ｈｇショートアークラン
プ、３６５ｎｍで、２０ｍＷ／ｃｍ２）。これは、分析物をアンモニウム官能基
と結合するために、プローブ表面を官能基化させる。この表面を、塩化ナトリウ
ム（１Ｍ）の溶液で１回、および脱イオン水で２回洗浄後、プローブを使用のた
めに準備した。

【００６４】 本発明は、サンプルを隔離する、プローブの表面上にフィルムを有する気相イ
オン検出器のための新規のプローブを提供する。特定の例が提供されるが、上記
の説明は、例証となるが、制限ではない。本発明の多くのバリエーションが、本
明細書の総説において当業者に明らかとなる。従って、本発明の範囲は、上記記
載の参照により決定されるべきではなく、代わりに、均等物の全範囲と共に、添
付される特許請求の範囲により決定されるべきである。

【００６５】 本出願に引用される全ての刊行物および特許文書は、各個々の刊行物または特
許文書をこのように個々に示したのと同じ範囲に対して、全ての目的のためにそ
の全体が参考として援用される。この文書における種々の参考文献のこれらの引
用により、本出願人は、いかなる特定の参考文献も、本発明に対して「先行技術
」であるとは認めない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明のサンプル質量分析プローブを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ， ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，Ｋ Ｐ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ， ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，Ｓ Ｇ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ビーチャー， ジォディ アメリカ合衆国 カリフォルニア 95125， サン ノゼ， カークランド アベニュ ー 1919 (72)発明者 シェウフェル， フランク アメリカ合衆国 カリフォルニア 94303， パロ アルト， ノーザンプション ド ライブ 809 (72)発明者 ボイボドフ， カーメン アメリカ合衆国 カリフォルニア 94542， ヘイワード， パイン ウッド コート 3382 (72)発明者 ウェインバーガー， スコット アメリカ合衆国 カリフォルニア 94307， モンタラ， ジョージ ストリート 657 (72)発明者 ランドグラフ， ウィリアム シー． アメリカ合衆国 カリフォルニア 94303， パロ アルト， ストーン レーン 762 Ｆターム(参考） 5C038 EE02 EF15 EF16 EF17 EF21 GG07 GH05

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気相イオン検出器に取り外し可能に挿入されるプローブであ
   って、以下： ａ）イオン化源に分析物を提示するために適合された表面を有する支持層；お
   よび ｂ）該表面をコートするフィルムであって、ここで該フィルムは、以下： ｉ）該表面を曝す少なくとも１つの開口を備え、それによって分析物を含む
   液体を適用するための特徴を規定し； ｉｉ）１２０°と１８０°との間の水接触角を有し；そして ｉｉｉ）該支持層表面より少ない表面張力を有し、 これにより、該特徴に適用された液体は、該特徴において隔離される、フィル
   ム、 を備える、プローブ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のプローブであって、前記フィルムが過フッ
   化炭化水素、ハロゲン化炭化水素、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、ポリシラ
   ン、オルガノシランまたはその組み合わせを含む、プローブ。
3. 【請求項３】 前記フィルムが過フッ化炭化水素を含む、請求項１に記載の
   プローブ。
4. 【請求項４】 前記フィルムが規則的アレイで配置される複数の開口を備え
   る、請求項１に記載のプローブ。
5. 【請求項５】 前記フィルムが電気伝導性である、請求項１に記載のプロー
   ブ。
6. 【請求項６】 前記支持層表面が金属を備える、請求項２に記載のプローブ
   。
7. 【請求項７】 結合官能基を含む吸着剤が、前記特徴に付着される、請求項
   ２に記載のプローブ。
8. 【請求項８】 システムであって、以下： ａ）入口ポートを備える気相イオン検出器；および ｂ）該入口ポート中に挿入される請求項１に記載のプローブ、 を備える、システム。
9. 【請求項９】 前記気相イオン検出器が質量分析計である、請求項８に記載
   のシステム。
10. 【請求項１０】 前記質量分析計がレーザー脱離質量分析計である、請求項
    ９に記載のシステム。
11. 【請求項１１】 分析物を検出する方法であって、該方法は、以下： ａ）特許請求の範囲に記載のプローブの表面の特徴上に該分析物を置く工程； ｂ）気相イオン検出器の入口ポート中に該プローブを挿入する工程であって、
    該気相イオン検出器が、以下： ｉ）該プローブ表面から気相中に該分析物を脱離し、そして該分析物をイオ
    ン化するイオン化源；および ｉｉ）脱離されたイオンを検出する、該プローブ表面と連絡するイオン検出
    器； を備える、工程、 ｃ）該分析物を脱離し、そしてイオン化源を用いてイオン化する工程；および ｄ）該イオン化分析物を該イオン検出器を用いて検出する工程、 を含む、方法。
12. 【請求項１２】 前記気相イオン検出器が、質量分析計である、請求項１１
    に記載の方法。
13. 【請求項１３】 前記質量分析計がレーザー脱離質量分析計である、請求項
    １２に記載の方法。