JP2005017226A - Fraction collector for liquid chromatograph - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体クロマトグラフから送られる溶出液のみを他の溶液と混合することなくキャピラリから滴下させて分画し分取するフラクションコレクタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、タンパク質の構造解析のためには、液体クロマトグラフで分離したタンパク質を分画し、各成分を酸素消化反応によりペプチドに分解後、再度別の液体クロマトグラフで分離して、質量分析装置による翻訳後修飾解析や、ペプチドシークエンサーによる配列解析がおこなわれる。また、タンパク質の生理活性解析のためには、液体クロマトグラフで分離したタンパク質を分画し、各成分の活性測定、タンパク質・低分子相互作用実験、タンパク質・タンパク質相互作用実験が行なわれる。
【0003】
試料が生体高分子(タンパク質,核酸,糖など)である場合、これらの生体高分子の構造解析、生理活性解析を行なうには、試料量が微量であることが多いことから、流量域が数μL/分以下であるミクロ流量高速液体クロマトグラフ、好ましくは、数nL/分の流量域であるナノ流量高速液体クロマトグラフを用いるのが好ましい。
【0004】
通常の高速液体クロマトグラフにおける流量域の分画の場合、流量が大きいため、通常、電磁弁などを用いたフラクションコレクタが用いられる。しかし、微少流量域のミクロ流量高速液体クロマトグラフやナノ流量高速液体クロマトグラフの場合には電磁弁は使えない。そこで、溶出液を分画して捕集する際は、その最終的な出口となるプローブをサンプルプレートの目的スポットの上部に配置し、サンプルプレートをプローブに接近させて溶出液がサンプルプレートに接触するまで待機し、サンプルプレートの目的スポットに溶出液が付着するのを待つか、又は溶出液が滴下するのを待つといった手法をとっていた(非特許文献1参照。)。
【非特許文献1】
“Interfacing Capillary or Nano LC With MALDI MS”、[online]、[平成14年11月15日検索]、インターネット<URL:http://www.lcpackings.com/products/Instruments/Probot01.html>
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような手法で分取を行なった場合、マイクロプレートなど受け側の部材が液体のしみ込まない素材であったりすると、移動相(溶出液)の表面張力によっては、試料成分が溶出出口の針などに残り、受け側の部材に移動しない場合がある。例えば、タンパク質など水系の移動相を多用する試料の場合、表面張力で液滴が移りにくく、nLオーダーの微量体積での分取は特に困難である。
【0006】
そこで本発明は、液体クロマトグラフからの微量な溶出液の液滴を、その成分によらず、マイクロプレートなどのサンプルプレートに分取ができるフラクションコレクタを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の一局面は、液体クロマトグラフから送られる溶出液のみを他の溶液と混合することなくキャピラリから滴下させて分画し分取するフラクションコレクタであって、前記キャピラリ先端に先端方向に気体を噴出する噴出口をもち、その噴出口から噴出する気体によって、液体クロマトグラフからの溶出液をキャピラリ先端から離脱させるプローブを備えたことを特徴とするものである。
気体の噴出によって溶出液の液滴を強制的に滴下させるので、溶出液成分の表面張力やサンプルプレートなどの受け側の素材による影響を受けることなく分取を行なうことができる。
さらに、このフラクションコレクタは、その先端から液体クロマトグラフからの溶出液のみを滴下することで、液体クロマトグラフによって分離した試料成分をさらに消化液などを添加して分解し、再度液体クロマトグラフなどによって分離するための、前処理装置とすることができる。
【0008】
本発明の他の局面は、高速液体クロマトグラフからの溶出液の流路の出口先端部に設置された導電性キャピラリと、前記導電性キャピラリの下方に配置された対極と、前記導電性キャピラリと前記対極との間にエレクトロスプレー現象により前記導電性キャピラリからイオンを含んだ液滴を放出させる電圧を印加する電源と、を備え、前記導電性キャピラリと前記対極との間に配置されたプレート上に分取を行なうものである。
【0009】
エレクトロスプレー法によって溶出液をマイクロプレートウェルや試験管などに移動させれば、nL領域の微量の液体であっても高効率に移動させることが可能である。
また、エレクトロスプレーは穏やかなイオン化法であるので、生体高分子の変性が起こりにくい。
【0010】
エレクトロスプレー法では、図3に示されるように、導電性キャピラリの出口先端部に高い電圧をかけ対向する電極14に対して高電場を生じさせると、キャピラリ22の先端に溜まる溶液内の成分がイオン化し、イオンを含む液滴が対向の電極14に引き寄せられ電極14側に飛び出す。
【0011】
【実施例】
(実施例1)
本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図1は一局面の一実施例をミクロ流量高速液体クロマトグラフとともに示す概略図である。
高速液体クロマトグラフのカラム44から検出器42を介して溶出液を送液するために内径0.1mmのキャピラリ2が接続されており、キャピラリ2の先端部にはプローブ4が取り付けられている。プローブ4には開閉バルブ9を介して空気を供給する管18が三方ジョイント16によって接続されている。プローブ4の出口ではキャピラリ2の先端の周囲に空気出口が配置され、空気出口からの空気がキャピラリ2先端方向に噴出される。サンプルプレート6はプローブ4の出口の下方に設置され、水平面内(X−Y方向)で移動させられる。
【0012】
また、キャピラリ2はプローブ4の手前で分岐し、ミクロ体積電磁弁5によってプローブ2に流体を送るか、又は、排出するかを選択して操作できるようになっている。
【0013】
ミクロ体積電磁弁5及び開閉バルブ9の流路切替え、流路開閉動作は制御器20によって制御される。制御器20は検出器42から送信される信号を読み取り、ミクロ体積電磁弁5と開閉バルブ9とを独立して動作させることができる。
【0014】
検出器42からミクロ体積電磁弁5、検出器42からプローブ4の出口先端までの距離は既知であり、高速液体クロマトグラフから送液される溶出液の流速が1〜5μL/分で一定であるので、検出器42によって検出された試料成分が所定の位置につくまでにかかる時間を計算することが可能である。したがって、制御器20は検出器42によって試料が検出されると、その検出器42からの信号に基づいてミクロ体積電磁弁5の位置及びプローブ4の出口先端まで試料成分が到達する時間を算出する。
【0015】
算出した結果に基づいて、制御器20はミクロ体積電磁弁5を制御して検出された試料成分を含む液だけをプローブ4側に流す。さらに、試料成分を含む液がプローブ4の出口先端に到達し溜まると、制御器20が開閉バルブ9を開いてプローブ4内に空気を送り込み、サンプルプレートに滴下させる。
【0016】
以下に動作を説明する。
試料はインジェクター46から注入されカラム44に送られる。カラム44で分離した試料はポンプ48によって送られてくる溶離液に溶解し溶出液となって検出器42で検出されキャピラリ2で送液されるが、試料成分を含まない溶離液も流れているため、制御器20によって制御されているミクロ体積電磁弁5を切り替えることで、分取しようとする試料成分を含んだ溶出液のみがプローブ4に送られる。プローブ4に送られた溶出液は、表面張力によってプローブ4の出口先端に液滴として溜まり、目的の試料成分が先端に溜まった時にバルブ9が開き、流入する空気の圧力によって先端から液が離脱し、滴下される。
【0017】
(実施例2)
次に、他の局面の一実施例を以下に示す。
溶媒中で電荷を持つような高極性化合物は、エレクトロスプレー現象により生じた試料由来イオンとして静電的に空間移動させることが可能である。カラム分離後の溶出液の出口に導電性キャピラリを用い、これに2〜5kVの電圧を印加し、エレクトロスプレーさせる。これにより、生体高分子などの目的化合物をスプレーし、対になる電極の手前に置いた受け部(マイクロプレートなど)に分取する。
【0018】
図2は同実施例のフラクションコレクタをナノ流量高速液体クロマトグラフとともに示す概略図である。液体クロマトグラフの構成は図1のものと基本的に同じであるが、それよりも流量が小さくなっているためにカラム44aの内径は図1のカラム44よりも小さいものが使用されている。
内径75μmのキャピラリ2aの出口付近は金属製キャピラリ22となっていて、2〜5kVの高電圧を供給する電源10とスイッチ12を介して接続され、スイッチ12をオンにすることにより高電圧が印加される。また、電源10の金属キャピラリ22と反対側のコネクタには対極14が接続されており、対極14は金属キャピラリ22の下方に配置されている。サンプルプレート6は金属キャピラリ22と対極14の間に設置され、水平面内(X−Y方向)に移動させられる。
【0019】
また、キャピラリ2aは金属キャピラリ22の手前で分岐し、ミクロ体積電磁弁5によって、金属キャピラリ22側に試料溶液を送るか、又は排出するかを選択できるようになっている。
ミクロ体積電磁弁5及びスイッチ12は制御器20に接続され動作を制御される。制御器20は検出器42から送信される信号を読み取り、ミクロ体積電磁弁5とスイッチ12とを独立して動作させることができる。
【0020】
検出器42からミクロ体積電磁弁5、検出器42からキャピラリ2aの出口先端までの距離は既知であり、高速液体クロマトグラフから送液される溶出液の流速が50〜100nL/分で一定であるので、検出器によって検出された試料成分が所定の位置につくまでにかかる時間を計算することが可能である。したがって、制御器20は検出器42によって試料が検出されると、その検出器42からの信号に基づいてミクロ体積電磁弁5の位置及びキャピラリ2aの出口先端まで試料成分が到達する時間を算出する。
【0021】
算出した結果に基づいて制御器20はミクロ体積電磁弁5を制御し、検出された試料成分を含む液だけを滴下出口方向に流す。そして、試料成分を含む液がキャピラリ2aの出口先端に到達すると、滴下するタイミングでスイッチ12を閉じて金属キャピラリ22とその下方に位置する対極14との間に高電場を生じさせ、溶出液をエレクトロスプレー現象によってサンプルプレート6に移動させる。
【0022】
以下に動作を説明する。
金属キャピラリ22の先端と対極14との間に試料を捕集するサンプルプレート6を設置する。
試料はインジェクター46から注入されカラム44aに送られる。カラム44aで分離した試料はポンプ48によって送られてくる溶離液に溶解し溶出液となって検出器42で検出されキャピラリ2a内を送液されるが、試料成分を含まない溶離液も流れているため、制御器20がミクロ体積電磁弁5を制御することで、分取しようとする試料成分を含んだ溶出液のみが滴下出口方向に送られる。
【0023】
滴下出口方向に送られた溶出液は、表面張力によってキャピラリ2aの出口先端に液滴として溜まる。目的の試料成分が先端に溜まると制御器20がスイッチ12を閉じて、金属キャピラリ22と対極14との間に高電場を生じさせる。試料成分を含む溶液はエレクトロスプレー現象によって電極14に向かって飛び出す。このとき、金属キャピラリ22の先端と対極14の間にはサンプルプレートが設けられているため、飛び出した試料成分はサンプルプレート6上に捕集されることになる。目的となる試料成分がサンプルプレート6上に移動すると、スイッチ12を開いて電源10との接続を遮断する。1つの分画の捕集が終わるとサンプルプレート6を水平面内で移動させてサンプルプレート6上の新しい位置で次の分取に備える。この動作を繰り返し行ない、試料成分を分画捕集していく。
【0024】
【発明の効果】
本発明の一局面により、気体の噴出によって強制的に試料成分を含む液を滴下することによって、キャピラリの出口先端部分に試料が残りにくいので、相互汚染を防止することができる。
また、気体の噴出量を調節すれば、溶出分画の乾燥を防ぐ効果が期待でき、タンパク質など乾燥で変性の恐れのある試料であっても失活させずに分画を行なうことができる。
【0025】
本発明の他の局面により、エレクトロスプレーによって試料を移動させれば、穏やかなイオン化法であることから生体高分子の変性が起こりにくく、高効率に微少量の試料液を分取することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】一局面の実施例を液体クロマトグラフとともに示す概略構成図である。
【図2】他の局面の実施例を液体クロマトグラフとともに示す概略構成図である。
【図3】エレクトロスプレーイオン化の説明図である。
【符号の説明】
2,2a キャピラリ
4 プローブ
5 ミクロ体積電磁弁
6 サンプルプレート
9 開閉バルブ
10 電源
12 スイッチ
14 電極
16 3方ジョイント
18 空気供給管
20 制御器
22 金属キャピラリ
42 検出器
44 カラム
46 インジェクター
48 ポンプ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fraction collector for dropping and fractionating only an eluate sent from a liquid chromatograph from a capillary without mixing with another solution.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for protein structure analysis, proteins separated by liquid chromatography are fractionated, each component is decomposed into peptides by oxygen digestion reaction, separated again by another liquid chromatograph, and then analyzed by mass spectrometry. Post-translational modification analysis and sequence analysis using a peptide sequencer are performed. In order to analyze the physiological activity of a protein, the protein separated by liquid chromatography is fractionated, and the activity of each component is measured, a protein / low molecular interaction experiment, and a protein / protein interaction experiment.
[0003]
When the sample is a biopolymer (protein, nucleic acid, sugar, etc.), the amount of flow is limited because the amount of the sample is often very small for structural analysis and bioactivity analysis of these biopolymers. It is preferable to use a micro flow rate high performance liquid chromatograph that is μL / min or less, preferably a nano flow rate high performance liquid chromatograph that is a flow rate range of several nL / min.
[0004]
In the case of fractionation in the flow rate region in a normal high performance liquid chromatograph, since the flow rate is large, a fraction collector using a solenoid valve or the like is usually used. However, a solenoid valve cannot be used in the case of a micro flow rate high-performance liquid chromatograph or a nano flow rate high-performance liquid chromatograph in a minute flow rate range. Therefore, when fractionating and collecting the eluate, place the probe that will be the final outlet above the target spot on the sample plate, bring the sample plate close to the probe, and the eluate contacts the sample plate. And waiting until the eluate adheres to the target spot of the sample plate or waiting for the eluate to drop (see Non-Patent Document 1).
[Non-Patent Document 1]
"Interfacing Capillary or Nano LC With MALDI MS", [online], [November 15, 2002 search], Internet <URL: http: // www. lcpackings. com / products / Instruments / Probot01. html>
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
When sorting is performed using the method described above, if the receiving member such as a microplate is made of a material that does not soak in liquid, the sample component may become a needle at the elution outlet depending on the surface tension of the mobile phase (eluent). May not move to the receiving member. For example, in the case of a sample that frequently uses an aqueous mobile phase such as protein, it is difficult for a droplet to move due to surface tension, and it is particularly difficult to sort in a minute volume of nL order.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide a fraction collector capable of separating a minute amount of eluate droplets from a liquid chromatograph into a sample plate such as a microplate regardless of its components.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
One aspect of the present invention is a fraction collector for dropping and fractionating only an eluate sent from a liquid chromatograph from a capillary without mixing with another solution, and gas in the tip direction of the capillary. And a probe for detaching the eluate from the liquid chromatograph from the tip of the capillary with the gas ejected from the ejection port.
Since the droplets of the eluate are forcibly dropped by the gas ejection, the separation can be performed without being affected by the surface tension of the eluate components and the receiving material such as the sample plate.
Furthermore, this fraction collector drops only the eluate from the liquid chromatograph from its tip, thereby further decomposing the sample components separated by the liquid chromatograph by adding digestive fluid etc., and again using the liquid chromatograph etc. It can be set as the pre-processing apparatus for isolate | separating.
[0008]
Another aspect of the present invention includes a conductive capillary installed at an outlet tip of a flow path of an eluate from a high performance liquid chromatograph, a counter electrode disposed below the conductive capillary, and the conductive capillary. A power source for applying a voltage for discharging a droplet containing ions from the conductive capillary by an electrospray phenomenon between the counter electrode and a counter electrode disposed on the plate disposed between the conductive capillary and the counter electrode. It will be sorted out.
[0009]
If the eluate is moved to a microplate well or a test tube by the electrospray method, even a very small amount of liquid in the nL region can be moved with high efficiency.
In addition, since electrospray is a gentle ionization method, biopolymer denaturation is unlikely to occur.
[0010]
In the electrospray method, as shown in FIG. 3, when a high voltage is applied to the
[0011]
【Example】
(Example 1)
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of one aspect together with a micro flow rate high performance liquid chromatograph.
A capillary 2 having an inner diameter of 0.1 mm is connected to send an eluate from a high-speed
[0012]
Further, the capillary 2 branches before the probe 4 and can be operated by selecting whether the fluid is sent to the probe 2 or discharged by the micro volume
[0013]
Channel switching and channel opening / closing operations of the micro
[0014]
The distances from the
[0015]
Based on the calculated result, the
[0016]
The operation will be described below.
The sample is injected from the
[0017]
(Example 2)
Next, an example of another aspect is shown below.
A highly polar compound having a charge in a solvent can be electrostatically moved in space as a sample-derived ion generated by an electrospray phenomenon. A conductive capillary is used at the outlet of the eluate after the column separation, and a voltage of 2 to 5 kV is applied thereto for electrospraying. As a result, the target compound such as a biopolymer is sprayed and dispensed into a receiving part (such as a microplate) placed in front of the paired electrodes.
[0018]
FIG. 2 is a schematic view showing the fraction collector of the same example together with the nano flow rate high performance liquid chromatograph. The configuration of the liquid chromatograph is basically the same as that of FIG. 1, but since the flow rate is smaller than that, the inner diameter of the
The vicinity of the outlet of the capillary 2a having an inner diameter of 75 μm is a
[0019]
Further, the
The micro
[0020]
The distances from the
[0021]
Based on the calculated result, the
[0022]
The operation will be described below.
A
The sample is injected from the
[0023]
The eluate sent in the direction of the dropping outlet collects as droplets at the outlet tip of the capillary 2a due to surface tension. When the target sample component accumulates at the tip, the
[0024]
【The invention's effect】
According to one aspect of the present invention, when a liquid containing a sample component is forcibly dropped by gas ejection, the sample is unlikely to remain at the tip of the outlet of the capillary, so that cross-contamination can be prevented.
Moreover, if the amount of gas ejection is adjusted, the effect of preventing the elution fraction from drying can be expected, and even a sample such as protein that may be denatured by drying can be fractionated without being deactivated.
[0025]
According to another aspect of the present invention, if a sample is moved by electrospray, it is a gentle ionization method, so that biopolymer denaturation hardly occurs and a small amount of sample solution can be collected with high efficiency. It is.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of one aspect together with a liquid chromatograph.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example of another aspect together with a liquid chromatograph.
FIG. 3 is an explanatory diagram of electrospray ionization.
[Explanation of symbols]
2,2a Capillary 4
Claims (2)
前記キャピラリ先端に先端方向に気体を噴出する噴出口をもち、その噴出口から噴出する気体によって、液体クロマトグラフからの溶出液をキャピラリ先端から離脱させるプローブを備えたことを特徴とするフラクションコレクタ。In a fraction collector that drops and fractionates only the eluate sent from the liquid chromatograph by dropping from the capillary without mixing with other solutions,
A fraction collector, comprising: a probe at a tip of the capillary for ejecting gas in a tip direction, and a probe for detaching an eluate from a liquid chromatograph from the tip of the capillary by the gas ejected from the nozzle.
前記導電性キャピラリの下方に配置された対極と、
前記導電性キャピラリと前記対極との間にエレクトロスプレー現象により前記導電性キャピラリからイオンを含んだ液滴を放出させる電圧を印加する電源と、を備え、
前記導電性キャピラリと前記対極との間に配置されたプレート上に分取を行なうフラクションコレクタ。A conductive capillary installed at the outlet tip of the flow path of the eluate from the high performance liquid chromatograph;
A counter electrode disposed below the conductive capillary;
A power source for applying a voltage for discharging a droplet containing ions from the conductive capillary by an electrospray phenomenon between the conductive capillary and the counter electrode;
A fraction collector for sorting on a plate disposed between the conductive capillary and the counter electrode.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009168785A (en) * | 2008-01-15 | 2009-07-30 | Liponics Inc | Sample applicator |
WO2020155728A1 (en) * | 2019-02-01 | 2020-08-06 | 清华大学 | Method and device for operating microdroplets by means of electrical discharge machining fine hydrophilic probe |
CN115078558A (en) * | 2021-03-16 | 2022-09-20 | 株式会社岛津制作所 | Preparative liquid chromatograph and analysis method |
-
2003
- 2003-06-27 JP JP2003185606A patent/JP2005017226A/en active Pending
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080909 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090310 |