JP2023526435A - 開放ポートサンプリングプローブのための溢流センサ - Google Patents

Abstract

質量分析法のためのサンプリング界面では、サンプリングプローブからサンプルの中への液体溢流を防止するための方法および装置が、記載される。本装置は、サンプリングプローブの開放端において形成されるにつれて、液体の液滴を留保するように適合される、基材と、サンプルの中に溢流する前に、液体の液滴を検出し、液体の液滴を制御するための信号を発生させるように適合される、サンプルと反対の基材の表面上のセンサとを備える。

Description

（関連米国出願）
本願は、その全内容が、参照することによって本明細書に組み込まれる、２０２０年５月２２日に出願された、米国仮出願第６３／０２９，２１６号の優先権の利益を主張する。

（分野）
本発明は、質量分析法システムのためのサンプリング界面に関し、より具体的には、開放ポートサンプリングプローブからサンプルの中への液体溢流を防止するための方法および装置に関する。

（背景）
質量分析法（ＭＳ）は、定質的および定量的用途の両方で試験物質の元素組成を判定するための分析技法である。ＭＳは、未知の化合物を同定し、分子内の元素の同位体組成を判定し、その断片化を観察することによって特定の化合物の構造を判定し、サンプル内の特定の化合物の量を定量化するために有用であり得る。その感度および選択性を前提として、ＭＳは、生命科学用途において特に重要である。

複合サンプル基質（例えば、生物学的、環境、および食品サンプル）の分析では、多くの現在のＭＳ技法が、着目分析物のＭＳ検出／分析に先立って、広範な事前処理ステップがサンプルに実施されることを要求する。そのような事前分析ステップは、サンプリング（すなわち、サンプル収集）およびサンプル調製（基質からの分離、濃度、分別、必要ならば、誘導体化）を含むことができる。例えば、全体的分析プロセスの時間の８０％を上回るものが、ＭＳを介して分析物の検出を可能にする、またはサンプル基質内に含有される干渉の潜在源を除去するために、サンプル収集および調製に費やされる一方、それにもかかわらず、各サンプル調製段階における希釈および／または誤差の潜在源を増加させ得ることが、推定されている。

理想的には、ＭＳのためのサンプル調製およびサンプル導入技法は、高速で、信頼性があって、再生可能であって、安価であるべきであり、いくつかの側面では、自動化に適応可能である。実施例として、最小限のサンプル取扱を用いて、凝縮相サンプルから分析物を脱着／イオン化し得る、種々のイオン化方法が、開発されている。改良されたサンプル導入技法の一実施例は、例えば、「Ｒａｐｉｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ」 ２９（１９），ｐｐ．１７４９－１７５６（２０１５）（参照することによってその全体として組み込まれる）において公開された、Ｖａｎ Ｂｅｒｋｅｌ ｅｔ ａｌ．，の「Ａｎ ｏｐｅｎ ｐｏｒｔ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｆｏｒ ｌｉｑｕｉｄ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ」と題された論文において説明されるように、その中で比較的に未処理のサンプルが、ＭＳシステムのイオン源に送達される持続流動溶媒に導入され得る、「開放ポート」サンプリング界面（ＯＰＩ）等のサンプリングプローブである。

不十分な吸引の場合には、溶媒の滴が、サンプリングプローブの開放端において蓄積し得る。溶媒の表面張力は、サンプリングプローブの底部から滴を垂れさせ、垂下滴を形成する。滴が、ある重量を超えるとき、もはや安定せず、自然に剥落し、下方のサンプルの中に重力下で落下し、汚染が生じる。

（要約）
本明細書のある側面は、サンプリングプローブからサンプルの中への液体溢流を防止するための改良された方法および装置を提供することである。

上記の側面は、サンプリングプローブの開放端において形成されるにつれて、液体の液滴を留保するように適合される、基材と、サンプルの中に溢流する前に、留保された液体の液滴を検出し、液体の液滴を制御するための信号を発生させるように適合される、サンプルと反対の基材の表面上のセンサとを備える、サンプリングプローブからサンプルの中への液体溢流を防止するための装置によって、達成されることができる。

いくつかの側面では、液体の液滴を制御することは、サンプリングプローブへの液体の供給を停止することを含んでもよい。いくつかの側面では、液体の液滴を制御することは、基材から液体の液滴を吸引するために、サンプリングプローブにおいて吸引を増加させることを含んでもよい。サンプリングプローブへの液体の流動。いくつかの側面では、液体の液滴を制御することは、サンプリングプローブへの液体の供給を低減させることを含んでもよい。いくつかの側面では、制御することは、サンプリングプローブから液体の吸引を増加させることと、サンプリングプローブへの液体の供給を低減または停止することとの組み合わせを含む。

いくつかの側面では、本装置はさらに、基材から留保された液体の液滴を吸引するために、サンプリングプローブに印加される吸引力を増加させるように動作してもよい。

ある実施形態では、基材は、サンプルに面した基材の表面（例えば、底面または下面）から、サンプルと反対の基材の表面（例えば、上面または頂面）に向かって増大するにつれて、張力下で液滴を蓄積および留保するように適合される、オリフィスを含み、オリフィスの上に、液滴は、センサとそれによる検出のために接触する。

実施形態では、センサは、導電性トレース、サンプルと反対の基材の表面上の伝導性ワイヤ、またはサンプルと反対の基材の表面上の温度センサのいずれか１つである。

さらなる実施形態では、温度センサは、熱電対または抵抗温度計のいずれか１つである。

いくつかの実施形態では、サンプリングプローブからサンプルの中への液体溢流を防止するための装置が、提供される。本装置は、サンプリングプローブの開放端において形成されるにつれて、液体の液滴を留保するように適合される、基材と、サンプルの中に溢流する前に、留保された液体の液滴を検出し、液体の液滴を制御するための信号を発生させるように適合される、サンプルと反対の基材の表面上のセンサとを備える。基材は、サンプルに面した基材の表面（例えば、底面または下面）から、サンプルと反対の基材の表面（例えば、上面または頂面）に向かって増大するにつれて、張力下で液滴を蓄積および留保するように適合される、オリフィスを含んでもよく、オリフィスの上に、液滴は、センサとそれによる検出のために接触する。いくつかの側面では、基材は、オリフィス内にサンプリングプローブを位置決めし、センサとサンプルとの間にサンプリングプローブの開放端を位置付けるように、位置付けられてもよい。これらの実施形態では、サンプルから射出されるサンプルの部分は、基材上のセンサを通過せずに、サンプルから開放端に進行する。

別の側面では、サンプリングプローブの開放端において形成されるにつれて、液体の液滴を留保することと、留保された液体の液滴を検出することと、サンプルの中に溢流する前に、液体の液滴を制御するための信号を発生させることとを含む、サンプリングプローブからサンプルの中への液体溢流を防止するための方法が、記載される。

ある実施形態では、留保された液体の液滴は、サンプルと反対の基材表面（例えば、上面または頂面）上で検出される。

別の実施形態では、液体の液滴を留保することは、サンプルに面した基材表面（例えば、下面または底面）から、サンプルと反対の基材表面に向かって増大するにつれて、張力下で液滴を蓄積することを含む。

さらなる実施形態では、溢流条件を示す、通知信号が、発生されることができる。

さらなる実施形態では、液体の液滴を制御することは、基材から留保された液滴を吸引するために、サンプリングプローブに印加される吸引力を増加させることを含む。いくつかの側面では、吸引力を増加させることは、サンプリングプローブから液体を受容する、イオン源のネブライジングガス流率を増加させることを含む。

これらは、続いて明白となるであろう、他の側面および利点とともに、より完全に以降で説明および請求される構造および動作の詳細に存在し、その一部を形成する、付随の図面が参照されるが、同様の数字は、全体を通して同様の部品を指す。

図１は、概略図において、ＭＳシステムにおいて開放ポートサンプリングプローブからサンプルの中への液体溢流を防止するための、本出願人の教示の種々の側面による、例示的システムの実施形態を描写する。

図２は、実施形態で使用されるサンプリングプローブの略図である。

図３は、図２におけるサンプリングプローブの開放端における液体液滴の形成を示す。

図４は、ある実施形態による、図３におけるサンプリングプローブの開放端において形成されるにつれて、液体の液滴を検出するための装置を示す。

図５は、ある実施形態による、図４における装置の基材の下面における液体の液滴の留保を描写する。

図６は、ある実施形態による、図５に示される基材の詳細である。

図７は、ある実施形態による、サンプリングプローブからサンプルの中への液体溢流を防止するための方法を描写する。

（詳細な説明）
図１は、サンプリングプローブ３０の開放端内に受容された分析物をイオン化し、質量分析するための、本出願人の教示の種々の側面による、例示的システム１０の実施形態を図式的に描写する。ある側面によると、システム１０は、サンプリングプローブ３０からサンプル２０の中への液体溢流を防止するように構成される、フィードバックベースの制御システムを含む。図１に示されるように、サンプリングプローブ３０（例えば、開放ポートサンプリング界面（ＯＰＩ））は、１つ以上のサンプル分析物を含有する液体を（例えば、エレクトロスプレー電極６４を介して）イオン化チャンバ１２の中に排出するためのネブライザ支援イオン源６０と流体連通し、質量分析器７０が、イオン源６０によって発生されるイオンの下流処理および／または検出のためのイオン化チャンバ１２と流体連通する。流体取扱システム４０（例えば、１つ以上のポンプ４３および１つ以上の導管を含む）が、リザーバ５０からサンプリングプローブ３０に、およびサンプリングプローブ３０からイオン源６０に、液体の流動を提供する。例えば、図１に示されるように、リザーバ５０（例えば、脱着溶媒（例えば、メタノール）等の液体を含有する）が、供給導管を介して、サンプリングプローブ３０に流動的に結合されることができ、それを通して、液体は、全て非限定的実施例として、ポンプ４３（例えば、往復ポンプ、例えば、回転、ギヤ、プランジャ、ピストン、蠕動、ダイヤフラムポンプ等の容積式ポンプ、または重力、衝撃、空気圧、電気運動、および遠心ポンプ等の他のポンプ）によって、選択された体積速度において送達され得る。

下記に詳細に議論されるように、サンプリングプローブ３０の内外への液体の流動は、１つ以上の分析物が、サンプル空間内の液体中に導入され、続いて、イオン源６０に送達され得るように、開放端においてアクセス可能なサンプル空間内で起こる。本出願人の教示の側面によると、システム１０は、サンプリングプローブ３０の開放端において形成されるにつれて、液体の液滴を検出するための装置９０と、液滴形成を示す信号を受信し、それに応答して、サンプル２０の中に溢流する前に、液体の液滴を制御するように、そこに動作可能に結合されるコントローラ８０とを含む。いくつかの実施形態では、液体の液滴は、液体の液滴をサンプリングプローブ３０の中に引き出すために、吸引を維持しながら、サンプリングプローブ３０への液体の供給を低減または停止することによって、制御されてもよい。いくつかの側面では、液体の液滴は、サンプリングプローブ３０の中に液体の液滴を吸引するように、吸引を増加させることによって制御されてもよい。いくつかの側面では、吸引を増加させることと、サンプリングプローブ３０への液体の供給を低減または停止することとの組み合わせが、液体の液滴を制御するために、使用されてもよい。

本教示の種々の側面によると、コントローラ８０によって発生される制御信号は、非限定的実施例として、ポンプ４３の動作を制御することによって、サンプリングプローブ３０への液体流動を低減または停止する、および／またはエレクトロスプレー電極６４の出口端にネブライザガスを供給する、ネブライザガス源６３の動作を制御することによって、吸引を増加させることができる。実施形態では、コントローラ８０はまた、人間オペレータに溢流条件を通知するための通知信号（例えば、可聴および／または視覚的アラーム）を発生させることができる。

コントローラ８０は、本教示による種々の様式で実装され得るが、概して、別様に本明細書で議論されるように、システム１０の要素の動作を制御するための制御信号を発生させるように構成される、１つ以上のプロセッサを備えることを理解されたい。非限定的実施例として、コントローラ８０は、装置９０によって提供される信号を処理する（例えば、アルゴリズムを介して）、およびサンプリングプローブ３０内の液体流動を低減または停止するために、ポンプ４３および／またはネブライザガス源６３の動作を制御する、ならびに／もしくはネブライザガス源６３の動作を停止する、および／またはネブライザガス源６３からのネブライジングガスの供給を増加させるように構成される、デジタルコントローラの形態であることができる。本教示のある側面によると、コントローラは、メモリ内に含有される１つ以上の命令のシーケンスを実行するデジタルプロセッサを備え得、これは、別のコンピュータ可読媒体（例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、可撓性ディスク、ハードディスク、磁気テープ、または任意の他の磁気媒体、ＣＤ－ＲＯＭ、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標）ディスク、任意の他の光学媒体、サムドライブ、メモリカード、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、およびＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ－ＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリチップ、またはカートリッジ、もしくはそこからコンピュータが読み取り得る、任意の他の有形媒体）からメモリの中に読み取られ得る。メモリ内に含有される命令のシーケンスの実行は、プロセッサに本明細書に説明されるプロセスを実施させる。代替として、配線回路は、本教示を実装するためのソフトウェア命令の代わりに、またはそれと組み合わせて、使用されてもよい。したがって、本教示の実装が、ハードウェア回路およびソフトウェアの任意の具体的組み合わせに限定されない。種々の実施形態では、コントローラ８０は、ネットワーク化システムを形成するために、ネットワークを横断して１つ以上の他のコンピュータシステムに接続されることができる。ネットワークは、プライベートネットワークまたはインターネット等のパブリックネットワークを含むことができる。ネットワーク化システムでは、１つ以上のコンピュータシステムが、データを記憶し、他のコンピュータシステムに供給することができる。データを記憶および供給する、１つ以上のコンピュータシステムは、クラウドコンピューティングシナリオにおいて、サーバまたはクラウドと称され得る。１つ以上のコンピュータシステムは、例えば、１つ以上のウェブサーバを含むことができる。サーバまたはクラウドにおよびそれからデータを送信および受信する、他のコンピュータシステムは、例えば、クライアントまたはクラウドデバイスと称され得る。

図１を継続して参照すると、イオン源６０は、種々の構成を有し得るが、概して、サンプリングプローブ３０から受容された、液体（例えば、脱着溶媒）内に含有される分析物を発生させるように構成される。図１に描写される例示的実施形態では、サンプリングプローブ３０に流動的に結合される毛細管を備え得る、エレクトロスプレー電極６４が、イオン化チャンバ１２の中に少なくとも部分的に延在する、出口端内で終端し、その中に脱着溶媒を排出する。本教示に照らして当業者に理解されるように、エレクトロスプレー電極６４の出口端は、概して、カーテンプレート開口１４ｂおよび真空チャンバサンプリングオリフィス１６ｂに向かって（例えば、その近くに）指向される、複数のマイクロ液滴を備えるサンプルプルームを形成するために、脱着溶媒をイオン化チャンバ１２の中に、原子化する、エアロゾル化する、霧状にする、または別様に排出する（例えば、ノズルを用いた噴霧）ことができる。当技術分野において公知のように、マイクロ液滴内に含有される分析物が、例えば、サンプルプルームが、発生されるにつれて、イオン源６０によって、イオン化（すなわち、荷電）されることができる。非限定的実施例として、エレクトロスプレー電極６４の出口は、伝導性材料から作製されることができ、電圧源の極（図示せず）に電気的に結合される一方、他の電圧源の極は、接地されることができる。サンプルプルーム内に含有されるマイクロ液滴が、したがって、液滴内の液体または脱着溶媒が、イオン化チャンバ１２内で脱溶媒和の間、蒸発するにつれて、そのような裸荷電分析物イオンが、開口１４ｂ、１６ｂに向かっておよびそれを通して解放および引き出され、（例えば、１つ以上のイオンレンズを介して）質量分析器７０の中に集束され得るように、出口端に印加される電圧によって荷電されることができる。イオン源プローブは、概して、エレクトロスプレー電極６４として本明細書に説明されるが、液体サンプルをイオン化するために当技術分野に公知であり、かつ本教示に従って修正される、任意の数の異なるイオン化技法が、イオン源６０として利用され得ることを理解されたい。非限定的実施例として、イオン源６０は、エレクトロスプレーイオン化デバイス、ネブライザ支援エレクトロスプレーデバイス、化学イオン化デバイス、ネブライザ支援原子化デバイス、光イオン化デバイス、レーザイオン化デバイス、サーモスプレーイオン化デバイス、またはソニックスプレーイオン化デバイスであることができる。

図１に示されるように、例示的イオン源６０は、随意に、エレクトロスプレー電極６４の出口端を囲繞し、それから排出される液体と相互作用する、高速ネブライジングガス流を供給する、加圧ガス（例えば、窒素、空気、または希ガス）の源６３を含み、例えば、液体サンプルの高速ネブライジング流およびジェットの相互作用を介して、サンプルプルームの形成と、１４ｂおよび１６ｂによるサンプリングのためのプルーム内のイオン放出とを強化させることができる。ネブライザガスは、種々の流率において、例えば、約０．１Ｌ／分～約２０Ｌ／分の範囲内で供給されることができ、これはまた、コントローラ８０の影響下で（例えば、弁６５の開放および／または閉鎖を介して）制御されることができる。本教示の種々の側面によると、ネブライザガスの流率は、サンプリングプローブ３０から引き出される液体の流率が、例えば、（例えば、ベンチュリ効果に起因して）これがエレクトロスプレー電極６４から排出されている際のネブライザガスおよび脱着溶媒の相互作用によって発生される吸込／吸引力に基づいて調節され得るように、（例えば、コントローラ８０の影響下で）調節され得ることを理解されたい。このように、コントローラ８０は、加えて、または代替として、ネブライザガスの圧力または流率を制御するためのポンプおよび／または弁６５のうちの１つ以上を調節することによって、サンプリングプローブ３０内から引き出される脱着溶媒の流率を制御することができる。非限定的実施例として、コントローラ８０は、ネブライザ源６３から提供されるネブライザガスの流動を調節することによって、実験条件の変化（例えば、溶媒／サンプル粘度、サンプル空間の中への液体サンプルの導入率／体積における変化をもたらす、例えば、温度効果、ポンプ４３の不安定性、溶媒／サンプル組成物の変化）を考慮しながら、ポンプ４３によって提供される液体の供給された流率を実質的に一定であるように、維持するように構成され、それによって、サンプリングプローブ３０から引き出される液体の流動を調節することができる。

描写される実施形態では、イオン化チャンバ１２は、大気圧において維持されることができるが、いくつかの実施形態では、イオン化チャンバ１２は、大気圧より低い圧力まで排気されることができる。その中で、サンプル２０から脱着される分析物がエレクトロスプレー電極６４から排出される際に脱着溶媒がイオン化され得る、イオン化チャンバ１２は、カーテンプレート開口１４ｂを有するプレート１４ａによって、ガスカーテンチャンバ１４から分離される。示されるように、質量分析器７０を格納する真空チャンバ１６は、真空チャンバサンプリングオリフィス１６ｂを有するプレート１６ａによってカーテンチャンバ１４から分離される。カーテンチャンバ１４および真空チャンバ１６は、１つ以上の真空ポンプポート１８を通した排気によって選択された圧力（例えば、同一または異なる亜大気圧、イオン化チャンバよりも低い圧力）で維持されることができる。

また、当業者によって、本明細書の教示に照らして、質量分析器７０が種々の構成を有し得ることが理解されるであろう。概して、質量分析器７０は、イオン源６０によって発生されるサンプルイオンを処理（例えば、濾過、分類、分離、検出等）するように構成される。非限定的実施例として、質量分析器７０は、三連四重極質量分析計または当技術分野で公知であり、本明細書の教示に従って修正される任意の他の質量分析器であり得る。本明細書に開示されるシステム、デバイス、および方法の種々の側面に従って修正され得る、他の非限定的例示的質量分析計システムは、例えば、Ｊａｍｅｓ Ｗ．Ｈａｇｅｒ、およびＪ．Ｃ．Ｙｖｅｓ ＬｅＢｌａｎｃによって執筆され、「Ｒａｐｉｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ」 ２００３；１７：１０５６－１ ０６４において公開された、「Ｐｒｏｄｕｃｔ ｉｏｎ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｕｓｉｎｇ ａ Ｑ－ｑ－Ｑ ｌｉｎｅａｒ ｉｏｎ ｔｒａｐ（Ｑ ＴＲＡＰ（登録商標））ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ」と題された論文、および「Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ｃｅｌｌ ｆｏｒ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ」と題された米国特許第７，９２３，６８１号（参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）において見出され得る。限定ではないが、本明細書に説明されるものおよび当業者に公知であるその他を含む、他の構成もまた、本明細書に開示されるシステム、デバイス、および方法と併用されることができる。例えば、他の好適な質量分析計は、単一四重極、三連四重極、ＴｏＦ、トラップ、およびハイブリッド分析器を含んでもよい。例えば、他の好適な質量分析計は、単一四重極、三連四重極、ＴｏＦ、トラップ、およびハイブリッド分析器を含んでもよい。例えば、イオン化チャンバ１２と質量分析器７０との間に配置され、それらの質量／電荷比ではなく高および低場内のドリフトガスを通したその移動度に基づいてイオンを分離するように構成される、イオン移動度分析計（例えば、微分移動度分析計）を含む、任意の数の付加的要素が、システム１０に含まれ得ることをさらに理解されたい。加えて、質量分析器７０は、分析器７０を通過するイオンを検出し得、例えば、検出される１秒あたりのイオンの数を示す信号を供給し得るセンサを備え得ることを理解されたい。

サンプリングプローブ３０は、図２に図式的に示されるように、種々の構成を有し得るが、概して、それによってリザーバ５０から送達される液体が大気に開放される、開放端を含み、したがって、サンプルを捕捉するための液体空気界面を呈する。いくつかの実施形態では、サンプリングプローブ３０は、開放端に液体を供給するための第２の円筒形部材２１０内に配置される液体を排出するための第１の円筒形部材２０５と、共軸配列に配列されている、第１の円筒形部材２０５および第２の円筒形部材２１０と、１つ以上の分析物を含有する、またはそれを含有すると疑われる、サンプル２０の分子を受容するように構成される、開口先端２１５とを含むことができる。

動作時、サンプル２０が、サンプル容器３１０（図３）から、サンプリングプローブ３０の開口先端２１５の中に、射出される、例えば、音響的に射出されてもよい。サンプリングプローブ３０内で、捕捉流体（例えば、有機溶媒）は、２つの円筒形部材の間の環状空間２２０を通して、先端部２１５に向かって進行し、次いで、流体経路を画定する図２における矢印で描写されるように、内側円柱を通して、先端部から離れるように進行する。捕捉流体およびサンプル２０の分子は、上記に議論されるように、先端部２１５からイオン化チャンバ１２に流動する。

非限定的実施例として、いくつかの実施形態では、サンプル２０は、音響的に、先端部２１５においてサンプル空間内に存在する液体中に直接、サンプル容器３１０から射出され得る、液体サンプルを備えてもよい。同様に、液体サンプルを直接受容するために好適であり、例えば、イオン化プロセスに適応可能な、任意の液体（例えば、溶媒）は、本教示の種々の側面による、リザーバ５０によって提供され得ることが、本明細書の教示に照らして、当業者によって理解されるであろう。他の実施形態では、サンプルは、溶解のためにサンプル空間内に存在する液体中に直接導入され得る、固体サンプルを備えてもよい。いくつかの実施形態では、固体サンプルは、固相ＭｉｃｒｏＥｘｔｒａｃｔｉｏｎ（ＳＰＭＥ）ファイバまたは磁気粒子等の薬物分子の選択されたタンパク質のための結合親和性を有する、固相基材を備えることができる。

図３に戻ると、サンプリングプローブ３０の外部物理的構造が、描写され、図２は、その略図である。開口先端２１５において、例えば、開口先端部２１５における不十分な吸引の結果として、液体液滴３００を形成するように示される。上記に議論されるように、ある重量を超えることに応じて、液体液滴３００が、サンプリングプローブ３０から自然に剥落し、サンプル容器３１０（例えば、サンプルウェルプレート）の中に重力下で落下し、それによって、サンプル２０の汚染を生じさせる。本発明者らによる実験は、滴を形成するために十分な重量を有する前に、サンプリングプローブのテーパ状面積を「這い上がり」得るような、有機溶媒の粘度特性を示している。２００μＬ／分流率に基づいて、液滴形成は、サンプリングプローブ３０への溶媒供給と、ネブライジングガスの流動に起因する開放端における吸引による溶媒の排出との間に不均衡を伴う状態で、約３０ミリ秒で生じることが観察されている。

ある実施形態による、図４－６に目を向けると、サンプリングプローブ３０の開放端２１５において形成されるにつれて、液滴３００を留保するように適合される基材５００を備える、装置９０が、示される。ある実施形態では、図６に示されるように、基材５００は、サンプリングプローブ３０の開放端２１５を収容し、開放端２１５の中へのサンプルの通過を許可するように位置決めされる、オリフィス６１０を含む。オリフィス６１０は、５１５に示されるように、液滴３００が、基材の上面５１０に向かって、オリフィスの壁に沿って、基材の下面５２０（すなわち、サンプル２０に面する）から増大するにつれて、張力下で液滴３００を蓄積するように適合され、それに応じて、液滴は、上面５１０上でセンサ６００と接触する。いくつかの実施形態では、サンプリングプローブ３０は、サンプル２０とセンサ６００との間に開放端２１５を設置するために、上面５１０を越えて、オリフィス６１０の中に突出する。開放端２１５の中に射出されるサンプルが、センサ６００を通過する前に捕捉される、これらの実施形態では、センサ６００がサンプルの軌道に干渉する可能性を低減させる。

センサ６００は、蓄積された液体の液滴３００を検出し、サンプリングプローブ３０への液体流動の供給を低減または停止するためのコントローラ９８０への信号を発生させるように適合される一方、開放端２１５から過剰液体を排出するように、吸引を持続する。このように、液滴３００は、サンプルの中に溢流する前に、阻止および除去される。いくつかの実施形態では、コントローラ９８０はさらに、対応して、開放端において吸引を増加させるために、ネブライジングガスの流動を増加させるように動作してもよい。いくつかの側面では、コントローラ９８０は、吸引を増加させるようにネブライジングガスの流動を増加させながら、一定流率でサンプリングプローブ３０への液体流動供給を維持するように動作し、故に、開放端２１５の中に液滴３００を吸引し得る。

実施形態では、サンプル容器３１０からの流入射出液滴から離れるように、センサ６００を頂面５１０上に位置決めすることは、センサ６００からサンプル射出軌道までの任意の電場による干渉を低減または排除する。音響的に射出されるナノ液滴が、電荷に非常に敏感であり、非制御静電電荷が、液滴の体積および／または軌道に影響を及ぼすことが、公知である（例えば、米国特許第７．０７０，２６０号参照）。センサ６００が、サンプル液滴の音響射出に影響を及ぼすために十分な電荷を発生させない、実施形態では、センサ６００は、便宜的であり得るように、センサ６００の底部上またはオリフィス６１０自体のオリフィス壁内に位置し得る。

実験によって、装置９０が、溢流した溶媒を留保し、サンプルの中に滴下する実際の液体が生じるためにかかる時間を約３０ミリ秒から約３０秒まで長くし、これは、入手プロセスを停止し、人間オペレータに溢流条件を警告するための通知信号を発生させ、および／または溢流液体を吸引して取り除くことによって問題を補正するために、十分な時間であることが示されている。

他の実施形態では、センサ６００は、溶媒との接触に応じて、抵抗における変化を検出するための、例えば、上面５１０上に位置する、導電性トレースまたは伝導性ワイヤ、もしくは溶媒と接触するとき、温度における変化を検出するための、熱電対または抵抗温度計等の温度センサのいずれかの１つである。他の実施形態では、副毛細管が、サンプルの中に滴下する前に、センサ６００から離れるように溢流液体を吸引するように、位置してもよい。

別の側面では、図７に記載されるように、サンプリングプローブ３０からサンプル２０の中への液体溢流を防止するための方法が、記載される。ある実施形態では、本方法は、サンプリングプローブの開放端２１５において形成されるにつれて、液体の液滴３００を留保すること（７００）と、留保された液体の液滴を検出すること（７１０）と、留保された液滴がサンプル２０の中に溢流する前に、サンプリングプローブ３０に供給される液体流動を低減または停止するための信号を発生させること（７２０）とを含む。いくつかの実施形態では、通知信号はまた、溢流条件を人間オペレータに示すために発生されてもよい（７３０）。いくつかの側面では、本方法は、サンプリングプローブの開放端３０への流体の供給を制御するための溶媒供給の少なくとも１つの流率、および／またはサンプリングプローブの開放端３０からの流体の排出を制御するためのネブライジングガス流率を調節することを含んでもよい。

実施形態では、液体の液滴３００は、サンプル２０の反対の上面５１０上で検出される。別の実施形態では、液滴３００を留保すること（７００）は、基材５００の底面５２０から増大するにつれて、張力下で液滴を蓄積することを含む。

本発明の多くの特徴および利点は、詳細な明細書から明白であり、したがって、添付の請求項によって、本発明の範囲内に該当する本発明の全てのそのような特徴および利点を網輪することが、意図される。さらに、多数の修正および変更が、容易に当業者に想起され得るため、本発明を図示および説明される正確な構造ならびに動作に限定することは所望されず、故に、全ての好適な修正および均等物が、本発明の範囲内に該当すると見なされ得る。

Claims (13)

1. サンプリングプローブからサンプルの中への液体溢流を防止するための装置であって、
   前記サンプリングプローブの開放端において形成されるにつれて、液体の液滴を留保するように適合される、基材と、
   前記サンプルの中に溢流する前に、前記留保された液体の液滴を検出し、前記液体の液滴を制御するための信号を発生させるように適合される、前記サンプルと反対の前記基材の表面上のセンサと
   を備える、装置。
2. 前記液体の液滴は、
   前記サンプリングプローブへの液体の供給を停止することと、
   前記基材から前記液体の液滴を吸引するために、前記サンプリングプローブにおいて吸引を増加させることと、
   前記サンプリングプローブへの液体の前記供給を低減させることと、
   吸引を増加させることと、前記サンプリングプローブへの液体の前記供給を低減または停止することとの組み合わせと
   のうちの少なくとも１つによって制御される、請求項１に記載の装置。
3. 前記基材は、前記サンプルに面した前記基材の表面から、前記サンプルと反対の前記基材の表面に向かって増大するにつれて、張力下で前記液滴を蓄積および留保するように適合される、オリフィスを含み、前記オリフィスの上に、前記液滴は、前記センサとそれによる検出のために接触する、請求項１または請求項２に記載の装置。
4. 前記センサは、前記サンプル、と反対の前記基材の前記表面上の導電性トレースである、請求項１－３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記センサは、前記サンプルと反対の前記基材の前記表面上の伝導性ワイヤである、請求項１－３のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記センサは、電気トレース、前記サンプルと反対の前記基材の前記表面上の温度センサである、請求項１－３のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記温度センサは、熱電対である、請求項６に記載の装置。
8. 前記温度センサは、抵抗温度計である、請求項６に記載の装置。
9. サンプリングプローブからサンプルの中への液体溢流を防止するための方法であって、
   前記サンプリングプローブの開放端において形成されるにつれて、液体の液滴を留保することと、
   前記留保された液体の液滴を検出することと、
   前記サンプルの中に溢流する前に、前記液体の液滴を制御するための信号を発生させることと
   を含む、方法。
10. 前記液体の液滴を制御することは、
    前記サンプリングプローブへの液体の供給を停止することと、
    前記基材から前記液体の液滴を吸引するために、前記サンプリングプローブにおいて吸引を増加させることと、
    前記サンプリングプローブへの液体の前記供給を低減させることと、
    吸引を増加させることと、前記サンプリングプローブへの液体の供給を低減または停止することとの組み合わせと
    のうちの少なくとも１つを含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記液体の液滴は、前記サンプルと反対の基材表面上で検出される、請求項９または１０に記載の方法。
12. 液体の液滴を留保することは、前記サンプルに面した基材表面から、前記サンプルと反対の基材表面に向かって増大するにつれて、張力下で前記液滴を蓄積することを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 溢流条件を示す通知信号を発生させることをさらに含む、請求項９－１２のいずれか１項に記載の方法。

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