JP2007520711A - 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 - Google Patents

Abstract

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。

Description

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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：

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

例
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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。 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。 本発明のキャピラリーの可能な３態様を示す図である。 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。 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。 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。 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

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

Claims (11)

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。

Images