JP2647941B2 - 電気泳動‐エレクトロスプレーを結合するインターフェース及び方法 - Google Patents
電気泳動‐エレクトロスプレーを結合するインターフェース及び方法Info
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- JP2647941B2 JP2647941B2 JP63504549A JP50454988A JP2647941B2 JP 2647941 B2 JP2647941 B2 JP 2647941B2 JP 63504549 A JP63504549 A JP 63504549A JP 50454988 A JP50454988 A JP 50454988A JP 2647941 B2 JP2647941 B2 JP 2647941B2
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/447—Systems using electrophoresis
- G01N27/44704—Details; Accessories
- G01N27/44717—Arrangements for investigating the separated zones, e.g. localising zones
- G01N27/4473—Arrangements for investigating the separated zones, e.g. localising zones by electric means
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/02—Details
- H01J49/10—Ion sources; Ion guns
- H01J49/16—Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field-, thermionic- or photo-emission
- H01J49/165—Electrospray ionisation
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は化学組成の分析方法及び装置、より詳細に
は、混合物サンプルのフリーゾーン電気泳動分離を、オ
ンライン検出装置又はオフライン収集装置に結びつける
ためのエレクトロスプレーと結合させる方法及びシステ
ムに関する。本発明は特にキャピラリゾーン電気泳動と
質量分析との結合（以下CZE−MSと略記する）への適用
に有利であることが見出される。
は、混合物サンプルのフリーゾーン電気泳動分離を、オ
ンライン検出装置又はオフライン収集装置に結びつける
ためのエレクトロスプレーと結合させる方法及びシステ
ムに関する。本発明は特にキャピラリゾーン電気泳動と
質量分析との結合（以下CZE−MSと略記する）への適用
に有利であることが見出される。
検体の分離及び分析に用いられる多くのシステムが従
来の技術において知られている。しかし、これらの従来
技術のシステムは、混合物質からなる検体又は高分子
量、不揮発性及び極性が高い化合物の分離及び／又は分
析には必ずしも広く適用されていない。
来の技術において知られている。しかし、これらの従来
技術のシステムは、混合物質からなる検体又は高分子
量、不揮発性及び極性が高い化合物の分離及び／又は分
析には必ずしも広く適用されていない。
検体混合物の分離の公知方法の１つである小径キャピ
ラリ中でのフリーゾーン電気泳動、即ちキャピラリゾー
ン電気泳動（以下CZEと略記する）は、アミノ酸、ペプ
チド、蛋白及び錯塩混合物の高分解能の分離を含む広い
様々な分析に用いられる。キャピラリゾーン電気泳動
は、検体の成分、特にイオンを、キャピラリ中の電気浸
透流に加えて電気泳動の移動度の差によって分離するた
めに電場の傾きを伴ったキャピラリを採用する。電気浸
透流はキャピラリ表面でイオンの二重層ができてキャピ
ラリに沿って長く電場がかけられる時に生じる。電場
は、各検体の電気泳動移動度によって決まる速度で反対
に負荷をかけられた電極に向かって泳動するイオンを生
じる。得られるバルク電気浸透流中で、正に帯電したイ
オン、中間種、及び負に帯電したイオンが異なった時間
間隔で溶出する。この分離の範囲と速度は、検体の電気
泳動移動度の差、キャピラリの長さ、バルク電気浸透流
及び電場の強さによって決まる。
ラリ中でのフリーゾーン電気泳動、即ちキャピラリゾー
ン電気泳動（以下CZEと略記する）は、アミノ酸、ペプ
チド、蛋白及び錯塩混合物の高分解能の分離を含む広い
様々な分析に用いられる。キャピラリゾーン電気泳動
は、検体の成分、特にイオンを、キャピラリ中の電気浸
透流に加えて電気泳動の移動度の差によって分離するた
めに電場の傾きを伴ったキャピラリを採用する。電気浸
透流はキャピラリ表面でイオンの二重層ができてキャピ
ラリに沿って長く電場がかけられる時に生じる。電場
は、各検体の電気泳動移動度によって決まる速度で反対
に負荷をかけられた電極に向かって泳動するイオンを生
じる。得られるバルク電気浸透流中で、正に帯電したイ
オン、中間種、及び負に帯電したイオンが異なった時間
間隔で溶出する。この分離の範囲と速度は、検体の電気
泳動移動度の差、キャピラリの長さ、バルク電気浸透流
及び電場の強さによって決まる。
第１図はCZEシステムの汎用装置の概略図である。こ
の装置において、完全な高圧電気回路が緩衝液で満たさ
れたキャピラリの向い合った両端の間に形成されなけれ
ばならない。これはキャピラリの両端をシステムの各端
で緩衝液のビーカーに浸すことにより成される。
の装置において、完全な高圧電気回路が緩衝液で満たさ
れたキャピラリの向い合った両端の間に形成されなけれ
ばならない。これはキャピラリの両端をシステムの各端
で緩衝液のビーカーに浸すことにより成される。
CZE検出は電流的に、分離の質を下げないように、紫
外線或いは蛍光紫外線検出技術による分析に限られる。
このような検出技術は、蛍光する、吸光する、又は、蛍
光或いは吸収発色団での誘導体化に馴染みやすい種にと
っては足るものであった。これらの検出器は又、高分離
能と高感度が存在するのを妨げるようになる限界をセル
容積及びサンプルサイズに課す。未知の検体及びその成
分の正しい同定に必要な構造情報は、小さなサンプル容
積と紫外線や蛍光の検出技術に固有に限られた分光デー
タとによるこれらの検出器を用いては得ることはできな
い。多数の化合物を検出することができず、もし検出で
きても明白に同定することはできないので、これらの限
界は、複雑な混合物の分離及び同定にCZEを使用するこ
とにおいて多くの欠点を与える。詳細な解説は刊行物
「サイエンス（1983）」第222巻266頁より［Science,Jo
rgenson,et al.］においてのジョーゲンソンらによる論
文に明らかにされている。
外線或いは蛍光紫外線検出技術による分析に限られる。
このような検出技術は、蛍光する、吸光する、又は、蛍
光或いは吸収発色団での誘導体化に馴染みやすい種にと
っては足るものであった。これらの検出器は又、高分離
能と高感度が存在するのを妨げるようになる限界をセル
容積及びサンプルサイズに課す。未知の検体及びその成
分の正しい同定に必要な構造情報は、小さなサンプル容
積と紫外線や蛍光の検出技術に固有に限られた分光デー
タとによるこれらの検出器を用いては得ることはできな
い。多数の化合物を検出することができず、もし検出で
きても明白に同定することはできないので、これらの限
界は、複雑な混合物の分離及び同定にCZEを使用するこ
とにおいて多くの欠点を与える。詳細な解説は刊行物
「サイエンス（1983）」第222巻266頁より［Science,Jo
rgenson,et al.］においてのジョーゲンソンらによる論
文に明らかにされている。
分離技術と分析検出手段を結合するよく知られた分析
技術にはガスクロマトグラフィ−質量分析（以下GC−MS
と略記する）がある。この方法において、GCは十分揮発
性の化合物の分離をもたらすことができ、その化合物は
そのイオン化されて質量分析で分析される。GC−MSは、
扱い易い化合物、つまりGC分離の為の十分な揮発性と質
量分析に用いられる従来の気相電子衝突又は化学的イオ
ン化法によるイオン化性とを有する化合物の定性分析技
術として確立された。
技術にはガスクロマトグラフィ−質量分析（以下GC−MS
と略記する）がある。この方法において、GCは十分揮発
性の化合物の分離をもたらすことができ、その化合物は
そのイオン化されて質量分析で分析される。GC−MSは、
扱い易い化合物、つまりGC分離の為の十分な揮発性と質
量分析に用いられる従来の気相電子衝突又は化学的イオ
ン化法によるイオン化性とを有する化合物の定性分析技
術として確立された。
不揮発性化学物及び混合物についてはそのような確立
された広い適用可能性の存在は知られていない。液体ク
ロマトグラフィを質量分析と結合させるシステムがアメ
リカ合衆国特許第４、209、696号及びヨーロッパ特許出
願第84302751.7号に記述されている。これらのシステム
において、液体クロマトグラフからのキャリア液はエレ
クトロスプレーに供せられ、質量分析によって分析され
る。エレクトロスプレーは有効に作用するために約10-2
モル以下のイオン強度を要求する。液体クロマトグラフ
ィと質量分析を結合する様々な他の試みは「マイクロカ
ラム高成果液体クロマトグラフィ」P.クセラ編［“Micr
ocolumn High Performance Liquid Chromatography",P.
Kucera］、「ジャーナル オブ クロマトグラフィライ
ブラリ」第28巻第８章260−300頁（1984）［J.Chromato
graphy Library］及び［小径液体クロマトグラフィカラ
ム：その性質と利用］R.P.W.スコット編第72巻104−114
頁1984年［“Small Bore Liquid Chromatography Colum
ns:Their Properties and Uses",R.P.W.Scott］に記述
されている。不運にも、これらのシステム及び他のLC−
MSのアプローチは、複雑な混合物を効果的に分離するこ
とが不可能であること、それらの分離能が限られている
こと、及び分析或いは分離に要される時間による重要な
限界があることに悩まされている。液体クロマトグラフ
ィ−質量分析の結合では高分解能の分離は得られない。
液体クロマトグラフィにおいて１回の載置の理論最大量
は相応な分離時間（約１時間以下）に対して約10000に
限定される。これに対し、CZEは同じ時間において10000
00以上の理論載置量が提供可能であることが示されてい
る。
された広い適用可能性の存在は知られていない。液体ク
ロマトグラフィを質量分析と結合させるシステムがアメ
リカ合衆国特許第４、209、696号及びヨーロッパ特許出
願第84302751.7号に記述されている。これらのシステム
において、液体クロマトグラフからのキャリア液はエレ
クトロスプレーに供せられ、質量分析によって分析され
る。エレクトロスプレーは有効に作用するために約10-2
モル以下のイオン強度を要求する。液体クロマトグラフ
ィと質量分析を結合する様々な他の試みは「マイクロカ
ラム高成果液体クロマトグラフィ」P.クセラ編［“Micr
ocolumn High Performance Liquid Chromatography",P.
Kucera］、「ジャーナル オブ クロマトグラフィライ
ブラリ」第28巻第８章260−300頁（1984）［J.Chromato
graphy Library］及び［小径液体クロマトグラフィカラ
ム：その性質と利用］R.P.W.スコット編第72巻104−114
頁1984年［“Small Bore Liquid Chromatography Colum
ns:Their Properties and Uses",R.P.W.Scott］に記述
されている。不運にも、これらのシステム及び他のLC−
MSのアプローチは、複雑な混合物を効果的に分離するこ
とが不可能であること、それらの分離能が限られている
こと、及び分析或いは分離に要される時間による重要な
限界があることに悩まされている。液体クロマトグラフ
ィ−質量分析の結合では高分解能の分離は得られない。
液体クロマトグラフィにおいて１回の載置の理論最大量
は相応な分離時間（約１時間以下）に対して約10000に
限定される。これに対し、CZEは同じ時間において10000
00以上の理論載置量が提供可能であることが示されてい
る。
従って、CZEにおける高分解分離能と、加えて広い範
囲の不揮発性化合物を分析する能力とを有する分離方法
に対する需要が残されている。
囲の不揮発性化合物を分析する能力とを有する分離方法
に対する需要が残されている。
発明の概要 本発明は、生じた溶出液をエレクトロスプレーに供し
たものの分子成分が時間による分布を有し且つ溶媒蒸発
により濃縮され得るように、サンプルのフリーゾーン電
気泳動分離とエレクトロスプレーをそれぞれ結合するシ
ステム及び方法に関する。エレクトロスプレーに供せら
れた溶出液は次に、質量分析を用いるオンライン或いは
他の分析方法で分析的に検出することができ、又は、分
析或いは高純度サンプルを必要とする他の適用の為にオ
フラインで収集することができる。
たものの分子成分が時間による分布を有し且つ溶媒蒸発
により濃縮され得るように、サンプルのフリーゾーン電
気泳動分離とエレクトロスプレーをそれぞれ結合するシ
ステム及び方法に関する。エレクトロスプレーに供せら
れた溶出液は次に、質量分析を用いるオンライン或いは
他の分析方法で分析的に検出することができ、又は、分
析或いは高純度サンプルを必要とする他の適用の為にオ
フラインで収集することができる。
サンプルの分子成分を分析するシステム及び方法は、
サンプル溶液の形成、溶液を相対電気泳動移動度に従っ
て長手方向に分離された成分溶出液にするキャピラリ電
気泳動による分離、分子成分が時間的分布を有するよう
な帯電した霧状物を形成するための溶出液をエレクトロ
スプレーに供すること、及び、分離した成分を霧状物の
時間的分布に従って検出或いは収集することを含む。
サンプル溶液の形成、溶液を相対電気泳動移動度に従っ
て長手方向に分離された成分溶出液にするキャピラリ電
気泳動による分離、分子成分が時間的分布を有するよう
な帯電した霧状物を形成するための溶出液をエレクトロ
スプレーに供すること、及び、分離した成分を霧状物の
時間的分布に従って検出或いは収集することを含む。
第１の高電圧（例えば５〜100KV直流）は先ず成分を
分離する溶液に印加される。分離した溶出液はエレクト
ロスプレーに供せられ、その霧状物は、キャピラリ出口
の溶出液と出口の前に間隔を置いておかれる対極との間
の第２の高電圧（例えば＋／− ２〜8KV直流）によっ
て帯電する。キャピラリ出口で溶出液と直接接触する導
体によって完全な電気回路が形成される。
分離する溶液に印加される。分離した溶出液はエレクト
ロスプレーに供せられ、その霧状物は、キャピラリ出口
の溶出液と出口の前に間隔を置いておかれる対極との間
の第２の高電圧（例えば＋／− ２〜8KV直流）によっ
て帯電する。キャピラリ出口で溶出液と直接接触する導
体によって完全な電気回路が形成される。
キャピラリ電気泳動は、界面動電クロマトグラフィ或
いは等速回転電気泳動の様な変形を含む。エレクトロス
プレーは電場を伴うプロセスを含み、霧状化させる気体
あるいは加熱方法の同時使用を含むことができる。
いは等速回転電気泳動の様な変形を含む。エレクトロス
プレーは電場を伴うプロセスを含み、霧状化させる気体
あるいは加熱方法の同時使用を含むことができる。
サンプルは、複雑で高分子量、不揮発性の極性の高い
化合物を含むことができる。通常、溶液は緩衝試薬を含
む。検出は、成分の蛍光や紫外線によらずに成分の定性
及び定量が可能な、即ち統括的な検出を提供する装置に
よることができる。
化合物を含むことができる。通常、溶液は緩衝試薬を含
む。検出は、成分の蛍光や紫外線によらずに成分の定性
及び定量が可能な、即ち統括的な検出を提供する装置に
よることができる。
インターフェースは、サンプル液源とキャピラリ出口
の間に第１高電圧を印加してサンプルの電気泳動を達成
する手段と、キャピラリ出口と収集装置或いは検出装置
との間に第２高電圧をかけて分離したサンプルが帯電す
るようにエレクトロスプレーに供してイオン化する手段
とを含んでいる。１つの実施例において、キャピラリ出
口端を金属で被覆して溶出液を第２高電圧源へ伝導的に
結びつけることができる。第２の実施例においては、鞘
流液体の環状の鞘流がキャピラリ出口からのサンプルの
流れの周囲で同時に放電される。後者のインターフェー
スはより多くのより一様なイオン流を可能にし、キャピ
ラリの流速と組成に制限されない。それは又インターフ
ェースの形状や組立を単純にし、キャピラリの末端にお
ける電気的接続について、ガス発生の問題、無効部分に
よる分離能の損失及びエレクトロスプレーの不安定性が
ないようにすることができる。
の間に第１高電圧を印加してサンプルの電気泳動を達成
する手段と、キャピラリ出口と収集装置或いは検出装置
との間に第２高電圧をかけて分離したサンプルが帯電す
るようにエレクトロスプレーに供してイオン化する手段
とを含んでいる。１つの実施例において、キャピラリ出
口端を金属で被覆して溶出液を第２高電圧源へ伝導的に
結びつけることができる。第２の実施例においては、鞘
流液体の環状の鞘流がキャピラリ出口からのサンプルの
流れの周囲で同時に放電される。後者のインターフェー
スはより多くのより一様なイオン流を可能にし、キャピ
ラリの流速と組成に制限されない。それは又インターフ
ェースの形状や組立を単純にし、キャピラリの末端にお
ける電気的接続について、ガス発生の問題、無効部分に
よる分離能の損失及びエレクトロスプレーの不安定性が
ないようにすることができる。
本発明は、キャピラリ−ゾーン電気泳動と質量分析を
結合する（CZE−MS）ことにおいて特に有効であること
がわかる。この出願の１つの実施例においてCZE陰極は
分離したサンプルを質量分析計中へ噴霧するためのエレ
クトロスプレー針として利用される。キャピラリ出口で
検体溶出液はエレクトロスプレーを生じさせるのに十分
な電位で質量分析計に対してバイアスになっており、そ
れから質量分析計で試験される。エレクトロスプレーは
大気圧に近い状態で行われる。従って質量分析計は、差
圧的にポンプが駆動される投入室を含むのが好ましい。
インターフェースは更にイオンを検出器へ移送するのを
促進するためのイオンレンズを含むことが可能である。
更にそれはイオン化したスプレーを脱溶媒和又は蒸気化
してイオン蒸気相の流れを形成して質量分析計に送る手
段を含むことができる。
結合する（CZE−MS）ことにおいて特に有効であること
がわかる。この出願の１つの実施例においてCZE陰極は
分離したサンプルを質量分析計中へ噴霧するためのエレ
クトロスプレー針として利用される。キャピラリ出口で
検体溶出液はエレクトロスプレーを生じさせるのに十分
な電位で質量分析計に対してバイアスになっており、そ
れから質量分析計で試験される。エレクトロスプレーは
大気圧に近い状態で行われる。従って質量分析計は、差
圧的にポンプが駆動される投入室を含むのが好ましい。
インターフェースは更にイオンを検出器へ移送するのを
促進するためのイオンレンズを含むことが可能である。
更にそれはイオン化したスプレーを脱溶媒和又は蒸気化
してイオン蒸気相の流れを形成して質量分析計に送る手
段を含むことができる。
前述及び本発明の他の目的、特徴及び利点は図面を参
照して以下に続く詳細な説明からさらに容易に明確にな
るであろう。
照して以下に続く詳細な説明からさらに容易に明確にな
るであろう。
図面の簡単な説明 第１図はキャピラリゾーン電気泳動に使用される従来
の装置の概略図である。
の装置の概略図である。
第２図は本発明によるキャピラリゾーン電気泳動−質
量分析（CZE−MS）の装置の概略図である。
量分析（CZE−MS）の装置の概略図である。
第2A図は第２図の装置の電気回路図である。
第３図は第２図の装置におけるエレクトロスプレー針
としても利用されるキャピラリゾーン電気泳動陰極の概
略断面図である。
としても利用されるキャピラリゾーン電気泳動陰極の概
略断面図である。
第４図は連続的電子移動によって10-5M濃度で導入さ
れた５種の４級アンモニウム塩の混合物のエレクトロス
プレーイオン化マススペクトルである。
れた５種の４級アンモニウム塩の混合物のエレクトロス
プレーイオン化マススペクトルである。
第５図は本発明のCZE−MSによって得られる、10-6M
（14−17×10-8M注入）濃度での５種の４級アンモニウ
ム塩における通電クロマトグラムである。
（14−17×10-8M注入）濃度での５種の４級アンモニウ
ム塩における通電クロマトグラムである。
第６図は本発明のCZE−MSによって得られる、10-7M
（0.7−0.9×10-8M注入）濃度での５種の４級アンモニ
ウム塩における通電クロムマトグラムである。
（0.7−0.9×10-8M注入）濃度での５種の４級アンモニ
ウム塩における通電クロムマトグラムである。
第７図は第３図のものと同様の溶融シリカのキャピラ
リの末端で生じる十分に発現されたエレクトロスプレー
の写真である。
リの末端で生じる十分に発現されたエレクトロスプレー
の写真である。
第８図は本発明によるCZE−MSによって得られる、５
種の４級アンモニウム塩における全イオン及び単一イオ
ンの通電クロマトグラムである。
種の４級アンモニウム塩における全イオン及び単一イオ
ンの通電クロマトグラムである。
第９図は第６図の通電クロマトグラムにおける４級ア
ンモニウム塩CZE−MS混合物の分離された化合物の一式
のマススペクトルである。
ンモニウム塩CZE−MS混合物の分離された化合物の一式
のマススペクトルである。
第10図は本発明によるCZE−エレクトロスプレー−質
量分析計のインターフェースの第１の好適な実施例であ
る。
量分析計のインターフェースの第１の好適な実施例であ
る。
第11図は第10図の11−11線に沿った横断面図である。
第12図は本発明によるCZE−エレクトロスプレー−質
量分析計のインターフェースの第２の好適な実施例にお
ける長手方向断面図である。
量分析計のインターフェースの第２の好適な実施例にお
ける長手方向断面図である。
第13図は第12図におけるキャピラリ出口の細部を示す
拡大図である。
拡大図である。
第14図は負イオン（Ａ）及び正イオン（Ｂ）の形で得
られるドデシル硫酸ナトリウム水溶液のESIのマススペ
クトルを示す。
られるドデシル硫酸ナトリウム水溶液のESIのマススペ
クトルを示す。
第15図はジフェニル酢酸のESI負イオンマススペクト
ルである。
ルである。
第16図は60cm×内径100μｍのショートキャピラリに
おいて得られる４級ホスホニウム塩の混合物についての
CZE−MS全イオン通電クロマトグラムである。
おいて得られる４級ホスホニウム塩の混合物についての
CZE−MS全イオン通電クロマトグラムである。
第17図は第16図の４級ホスホニウム塩混合物について
の単一イオンの通電クロマトグラムを示す。
の単一イオンの通電クロマトグラムを示す。
第18図は60cm×内径100μｍのショートキャピラリに
おいて分離されるアミン混合物についての単一イオンの
通電クロマトグラムである。
おいて分離されるアミン混合物についての単一イオンの
通電クロマトグラムである。
第19図はプラズマシステムへの結合に適用される、CZ
E−エレクトロスプレーのインターフェースの第３の好
適な実施例の断面図である。
E−エレクトロスプレーのインターフェースの第３の好
適な実施例の断面図である。
好適な実施例の詳細な説明 第２図は本発明の好適な実施例によるCZE−エレクト
ロスプレー−質量分析計を結合した装置（CZE−MS）を
示す。第2A図は第２図のシステムの概念の電気回路図で
ある。
ロスプレー−質量分析計を結合した装置（CZE−MS）を
示す。第2A図は第２図のシステムの概念の電気回路図で
ある。
先ず、第2A図に関して、本発明によるCZE−エレクト
ロスプレーのインターフェースは通常、キャピラリ−ゾ
ーン電気泳動（CZE）システム10、エレクトロスプレー
インターフェース12、検出或いは収集手段14及び高電圧
電気回路16を備えている。CZEシステム10及びエレクト
ロスプレーインターフェース12は電気回路16の必須部分
を形成している。特にCZEシステムは、第１高電圧電源1
8と出口ノズル22を有するキャピラリ20とを含む副回路1
6Aの一部を形成している。エレクトロスプレーインター
フェースは副回路16Bを形成しており、それは第２高電
圧電源24と対極26を検出器／収集器14内に含んでいる。
２つの副回路はノズル22と接続点で、例えば接地電位
で、電気的に相互に接続されている。任意に、第３電源
（図示せず）が、対極を接続点28に対してバイアスにす
るために使用され得る。
ロスプレーのインターフェースは通常、キャピラリ−ゾ
ーン電気泳動（CZE）システム10、エレクトロスプレー
インターフェース12、検出或いは収集手段14及び高電圧
電気回路16を備えている。CZEシステム10及びエレクト
ロスプレーインターフェース12は電気回路16の必須部分
を形成している。特にCZEシステムは、第１高電圧電源1
8と出口ノズル22を有するキャピラリ20とを含む副回路1
6Aの一部を形成している。エレクトロスプレーインター
フェースは副回路16Bを形成しており、それは第２高電
圧電源24と対極26を検出器／収集器14内に含んでいる。
２つの副回路はノズル22と接続点で、例えば接地電位
で、電気的に相互に接続されている。任意に、第３電源
（図示せず）が、対極を接続点28に対してバイアスにす
るために使用され得る。
次に第２図に関して、CZEシステム10は電気的に絶縁
されたサンプリングボックス30を含んでおり、これは第
１高電圧システム16Aを外界から隔離するために設けら
れている。例えば、ルサイト（Lucite）或いはプレキシ
グラス（Plexiglas）の箱がこの目的に使用され得る。
安全の観点から、システムのこの部分は、この高電圧の
使用によるユーザーへの危険性のにより隔離されてい
る。
されたサンプリングボックス30を含んでおり、これは第
１高電圧システム16Aを外界から隔離するために設けら
れている。例えば、ルサイト（Lucite）或いはプレキシ
グラス（Plexiglas）の箱がこの目的に使用され得る。
安全の観点から、システムのこの部分は、この高電圧の
使用によるユーザーへの危険性のにより隔離されてい
る。
ボックス30内に、検体サンプルとCZE緩衝液を個別に
含んだサンプル挿入容器32と緩衝液容器33がある。高電
圧システム16Aは、第１高電圧電源18と、電極、即ち容
器33中へ延びているマイクロサンプリングアーム34とを
含んでいる。検体サンプル溶液35は分析される物質のサ
ンプルに適切な化学溶媒を加えることによって容器32中
で形成される。緩衝試薬36は容器33に供給される。典型
的には、いずれかの溶液が加えられる容器は標準のマイ
クロビーカーからなり、他方の液体の容器はガラス等で
できた容器からなっている。
含んだサンプル挿入容器32と緩衝液容器33がある。高電
圧システム16Aは、第１高電圧電源18と、電極、即ち容
器33中へ延びているマイクロサンプリングアーム34とを
含んでいる。検体サンプル溶液35は分析される物質のサ
ンプルに適切な化学溶媒を加えることによって容器32中
で形成される。緩衝試薬36は容器33に供給される。典型
的には、いずれかの溶液が加えられる容器は標準のマイ
クロビーカーからなり、他方の液体の容器はガラス等で
できた容器からなっている。
キャピラリ20もサンプリングボックス30内に配置され
ている。キャピラリ20は、（サンプル導入方法に依存し
て）垂直の入口部分37を伴った屈曲部と水平に配置され
る出口部分38とを有することができ、それぞれ入口端部
39と出口端部40を含んでいる。キャピラリ入口端部39
は、サンプル溶液35の注入の間はサンプル溶液容器32中
へ延びており、分離の間は容器33の緩衝液36中へ延びて
いる。出口端部40は、後に記述されるように電気的に接
続されており、第１高電圧システム16Aの為の閉じた電
気回路を形成している。
ている。キャピラリ20は、（サンプル導入方法に依存し
て）垂直の入口部分37を伴った屈曲部と水平に配置され
る出口部分38とを有することができ、それぞれ入口端部
39と出口端部40を含んでいる。キャピラリ入口端部39
は、サンプル溶液35の注入の間はサンプル溶液容器32中
へ延びており、分離の間は容器33の緩衝液36中へ延びて
いる。出口端部40は、後に記述されるように電気的に接
続されており、第１高電圧システム16Aの為の閉じた電
気回路を形成している。
キャピラリ20は、効果的なキャピラリゾーン電気泳動
過程に有能ないかなるキャピラリ構造の形態にも構成す
ることができる。しかしながら、特に、ガラス、溶融シ
リカ、テフロン（商標名）等の非導電性物質がこのよう
なキャピラリの構成に好ましい物質である。キャピラリ
は、20から500cmの長さを有し、通常約25μｍから約250
μｍの範囲の内径を有するのが好ましいが、さらに広い
範囲の大きさのものも可能である。
過程に有能ないかなるキャピラリ構造の形態にも構成す
ることができる。しかしながら、特に、ガラス、溶融シ
リカ、テフロン（商標名）等の非導電性物質がこのよう
なキャピラリの構成に好ましい物質である。キャピラリ
は、20から500cmの長さを有し、通常約25μｍから約250
μｍの範囲の内径を有するのが好ましいが、さらに広い
範囲の大きさのものも可能である。
キャピラリチューブ20はその出口端部40に、第２高電
圧電源24を含んだ第２高電圧供給システム16Bが接続さ
れている。このシステム16Bはアースされ、即ちアース
以上の選択される電圧でバイアスにされて、第2A図に示
されるように高圧電源18について第１の閉じた回路を完
結している。キャピラリ出口端部での電気的接続は、CZ
E段階用の電極として、更にエレクトロスプレー段階用
のスプレー針としての両方に利用される。より詳細に
は、システム16Bは高電圧ライン42との物理的接続を通
して高圧電源24と共に完成された回路を形成している。
このようにして、高圧電源24は一端44でアースされ、他
端で高電圧ライン42を通して出口端部40に接続されてい
る。この電気的な接続は又、検体を、電圧源24からライ
ン42を通して印加された第２高電圧部分上へ向けて、エ
レクトロスプレーに供することができるようにする回路
16Bを形成している。
圧電源24を含んだ第２高電圧供給システム16Bが接続さ
れている。このシステム16Bはアースされ、即ちアース
以上の選択される電圧でバイアスにされて、第2A図に示
されるように高圧電源18について第１の閉じた回路を完
結している。キャピラリ出口端部での電気的接続は、CZ
E段階用の電極として、更にエレクトロスプレー段階用
のスプレー針としての両方に利用される。より詳細に
は、システム16Bは高電圧ライン42との物理的接続を通
して高圧電源24と共に完成された回路を形成している。
このようにして、高圧電源24は一端44でアースされ、他
端で高電圧ライン42を通して出口端部40に接続されてい
る。この電気的な接続は又、検体を、電圧源24からライ
ン42を通して印加された第２高電圧部分上へ向けて、エ
レクトロスプレーに供することができるようにする回路
16Bを形成している。
大きな電圧降下が、キャピラリの入口端部39から出口
端部40に印加され、検体溶液36の電気泳動分離を可能に
している。高電圧は又、キャピラリ出口端部40へ向かう
緩衝剤のバルク電気浸透流をも引き起こす。電源18から
マイクロサンプリングアームを通して容器33へ高電圧が
印加されている。キャピラリに沿った電圧降下は電源18
からの電圧と電源24からの電圧との差である。該電圧降
下は緩衝液36をキャピラリ20の中へ引き込む。それは
又、個々の分子成分が入口端部39から出口端部40へ異な
ったレベルの電気泳動移動度で通過するので、溶液36を
電気泳動により個々の分子成分に分離させる。電源18か
らサンプル検体溶液36への電圧量は典型的には約5KV直
流から約100KV直流の範囲である。正と負の両方の電気
泳動移動度のイオンが分析される場合は、対象の全検体
がキャピラリ出口の方へ動くように、電気浸透流は、反
対方向への電気泳動による移動を相殺するに十分な大き
さが必要である。不導体のキャピラリは、キャピラリの
表面、即ちいかなる表面処理にも依存するような流れの
方向及び速度での電気浸透流を伴った電気二重層を形成
することができることに注目すべきである。そのような
状況において、CZE分離に必要な電圧の極性は逆になり
得る。
端部40に印加され、検体溶液36の電気泳動分離を可能に
している。高電圧は又、キャピラリ出口端部40へ向かう
緩衝剤のバルク電気浸透流をも引き起こす。電源18から
マイクロサンプリングアームを通して容器33へ高電圧が
印加されている。キャピラリに沿った電圧降下は電源18
からの電圧と電源24からの電圧との差である。該電圧降
下は緩衝液36をキャピラリ20の中へ引き込む。それは
又、個々の分子成分が入口端部39から出口端部40へ異な
ったレベルの電気泳動移動度で通過するので、溶液36を
電気泳動により個々の分子成分に分離させる。電源18か
らサンプル検体溶液36への電圧量は典型的には約5KV直
流から約100KV直流の範囲である。正と負の両方の電気
泳動移動度のイオンが分析される場合は、対象の全検体
がキャピラリ出口の方へ動くように、電気浸透流は、反
対方向への電気泳動による移動を相殺するに十分な大き
さが必要である。不導体のキャピラリは、キャピラリの
表面、即ちいかなる表面処理にも依存するような流れの
方向及び速度での電気浸透流を伴った電気二重層を形成
することができることに注目すべきである。そのような
状況において、CZE分離に必要な電圧の極性は逆になり
得る。
本発明の基本は緩衝液のビーカーにキャピラリ出口を
浸すことなく、キャピラリ出口40のところ又はその近く
での完成された電気的接触を形成することを含んでい
る。エレクトロスプレー針として用いられるキャピラリ
ゾーン電気誘導電極の概略図である第３図において、新
規なCZE−エレクトロスプレーインターフェース（以下E
SIと略記する）システム12が設けられている。キャピラ
リ20の出口端部40は、その周辺に同心状に設けられた導
電性ステンレススチール製キャピラリ鞘46を有してい
る。鞘46は、互に結合された内側部分37及び外側部分48
を備えている。鞘46はエポキシ樹脂等の接着剤によって
キャピラリ20に付着されている。鞘46は銅製の導電性ワ
イヤ42（第２図及び第2A図参照）によって高圧電源24に
物理的に接続されている。導電性の金属めっきを施され
た端部分50は出口端部40の出口付近で同心状に覆われて
おり、鞘部分47及び48の各々の出口部分を含み、電気泳
動によって分離される溶液36と接触する導電性チップを
形成している。
浸すことなく、キャピラリ出口40のところ又はその近く
での完成された電気的接触を形成することを含んでい
る。エレクトロスプレー針として用いられるキャピラリ
ゾーン電気誘導電極の概略図である第３図において、新
規なCZE−エレクトロスプレーインターフェース（以下E
SIと略記する）システム12が設けられている。キャピラ
リ20の出口端部40は、その周辺に同心状に設けられた導
電性ステンレススチール製キャピラリ鞘46を有してい
る。鞘46は、互に結合された内側部分37及び外側部分48
を備えている。鞘46はエポキシ樹脂等の接着剤によって
キャピラリ20に付着されている。鞘46は銅製の導電性ワ
イヤ42（第２図及び第2A図参照）によって高圧電源24に
物理的に接続されている。導電性の金属めっきを施され
た端部分50は出口端部40の出口付近で同心状に覆われて
おり、鞘部分47及び48の各々の出口部分を含み、電気泳
動によって分離される溶液36と接触する導電性チップを
形成している。
本発明の１形態において、非導電性溶融シリカキャピ
ラリ20の出口から溶出液が生じるとすくチップ60のとこ
ろで電気的接触が溶出液と直接なされるように、金属被
覆は、鞘46の出口部分と出口端部40の各々にスパッター
を施される。例としては、金、銀、プラチナ等の金属が
この目的に用いられる。電気回路の完成後の無効体積が
最小でありキャピラリ20内の乱れた流れが実際上なく、
そして実質的に検体サンプルのバンドの広がり（即ち分
離の低下）の一因となることがないように、導電性チッ
プが形成されるのが好ましい。流れの乱れを最小にし、
それによりキャピラリ20内の溶出液36の連続的な流れを
維持する能力は、キャピラリの径及び長さに依存する。
例えば、長さ1m、内径100μｍのキャピラリにおける実
際上の無効体積は約10nLより多くあるべきでなく、好ま
しくは約1nL未満がよい。
ラリ20の出口から溶出液が生じるとすくチップ60のとこ
ろで電気的接触が溶出液と直接なされるように、金属被
覆は、鞘46の出口部分と出口端部40の各々にスパッター
を施される。例としては、金、銀、プラチナ等の金属が
この目的に用いられる。電気回路の完成後の無効体積が
最小でありキャピラリ20内の乱れた流れが実際上なく、
そして実質的に検体サンプルのバンドの広がり（即ち分
離の低下）の一因となることがないように、導電性チッ
プが形成されるのが好ましい。流れの乱れを最小にし、
それによりキャピラリ20内の溶出液36の連続的な流れを
維持する能力は、キャピラリの径及び長さに依存する。
例えば、長さ1m、内径100μｍのキャピラリにおける実
際上の無効体積は約10nLより多くあるべきでなく、好ま
しくは約1nL未満がよい。
電気的接触は、（１）金属キャピラリの非導電性CZE
キャピラリへの接続、あるいは（２）キャピラリ出口近
くの小さい導電性キャピラリ切片を通る電気的接触を含
む他の方法、によって形成することができる。後者は多
数の方法で行うことができるが、電気的接触後の無効体
積を最小にする研究が分離能の低下を避けるために必要
である。
キャピラリへの接続、あるいは（２）キャピラリ出口近
くの小さい導電性キャピラリ切片を通る電気的接触を含
む他の方法、によって形成することができる。後者は多
数の方法で行うことができるが、電気的接触後の無効体
積を最小にする研究が分離能の低下を避けるために必要
である。
高電圧システム16Bは、キャピラリチップ60及び溶出
液36と、第２図及び第2A図に示される質量分析計の対極
26のような収集装置或いは検出装置との間の電気的な電
位差を作る。
液36と、第２図及び第2A図に示される質量分析計の対極
26のような収集装置或いは検出装置との間の電気的な電
位差を作る。
正或いは負のどちらに帯電した成分が次のエレクトロ
スプレーによって好適に生じるかによって、対極（サン
プリングオリフィス）26に比べて正或いは負のいずれか
の（＋／−）電圧がキャピラリ端部40に印加される。約
＋／−2000から8000V直流の電圧が一般に使用され、対
極との距離によっては約＋／−3000から4000V直流の電
圧が好適となる。得られる電場は溶出液36を、キャピラ
リ管20の導電性チップ60から空間62に（エレクトロスプ
レーに供せられて）放出させる。これは、電場によって
決定される電荷極性を有したガスイオン、溶媒及び溶媒
が運ぶ検体物質を含む電気的に帯電した小滴の優れたス
プレー64を生じる。
スプレーによって好適に生じるかによって、対極（サン
プリングオリフィス）26に比べて正或いは負のいずれか
の（＋／−）電圧がキャピラリ端部40に印加される。約
＋／−2000から8000V直流の電圧が一般に使用され、対
極との距離によっては約＋／−3000から4000V直流の電
圧が好適となる。得られる電場は溶出液36を、キャピラ
リ管20の導電性チップ60から空間62に（エレクトロスプ
レーに供せられて）放出させる。これは、電場によって
決定される電荷極性を有したガスイオン、溶媒及び溶媒
が運ぶ検体物質を含む電気的に帯電した小滴の優れたス
プレー64を生じる。
これらのエレクトロスプレー小滴は、高電圧システム
Ｂによって作られた電場によって、オンライン検出手段
或いはオフライン収集手段の為の例えばオリフィス63等
のサンプリング設備を有する対極26の方に付着する。第
７図はキャピラリ出口40から流れる十分に発現したエレ
クトロスプレーの写真を示す。
Ｂによって作られた電場によって、オンライン検出手段
或いはオフライン収集手段の為の例えばオリフィス63等
のサンプリング設備を有する対極26の方に付着する。第
７図はキャピラリ出口40から流れる十分に発現したエレ
クトロスプレーの写真を示す。
エレクトロスプレー分析 エレクトロスプレーに供せられた溶出液64の分析は、
溶出液の分子或いは原子成分を分析できるオンライン検
出装置或いはオフライン収集装置のどれかを用いて行わ
れる。好適な分析技術は更に後に記述される。オンライ
ン検出技術による分子分析、更には質量分析による分析
は、次に記述されるように用いられるのが好ましい。
溶出液の分子或いは原子成分を分析できるオンライン検
出装置或いはオフライン収集装置のどれかを用いて行わ
れる。好適な分析技術は更に後に記述される。オンライ
ン検出技術による分子分析、更には質量分析による分析
は、次に記述されるように用いられるのが好ましい。
オンライン検出気相分析において、以下に記述される
ように、帯電した小滴のスプレー64の溶媒蒸発を補助す
るために、高温ガス68の電流に対抗する流れが典型的に
使用される。それ故、蒸気はほぼ大気圧のエレクトロス
プレー源の領域62から取除かれる。得られる小滴は、ほ
ぼ均一の大きさ、同じ電荷を有し、気体分子イオンを生
じる。
ように、帯電した小滴のスプレー64の溶媒蒸発を補助す
るために、高温ガス68の電流に対抗する流れが典型的に
使用される。それ故、蒸気はほぼ大気圧のエレクトロス
プレー源の領域62から取除かれる。得られる小滴は、ほ
ぼ均一の大きさ、同じ電荷を有し、気体分子イオンを生
じる。
第２図に描かれるように、環状部材66は空間のガスを
加熱するのに用いられ、退出するエレクトロスプレーに
供せられた検体溶出液64を加熱する。一般的に、約50℃
から約120℃までのガス温度がこの目的に用いられる
が、流速に応じて更に広い範囲の温度を使用することが
できる。
加熱するのに用いられ、退出するエレクトロスプレーに
供せられた検体溶出液64を加熱する。一般的に、約50℃
から約120℃までのガス温度がこの目的に用いられる
が、流速に応じて更に広い範囲の温度を使用することが
できる。
不活性或いは反応性のガスによる電流に対向したガス
流68は、単独で或いはスプレー小滴を脱溶媒和するため
の前述の加熱と組合せて用いることができる。典型的な
不活性ガスには、窒素、ヘリウム等が含まれ、典型的な
反応性ガスには、アンモニア、酸素等が含まれる。電流
に対向するガス流はチャンバー69を通って空間62内のエ
レクトロスプレーに供せられた検体溶出液64に当るよう
に導かれる。約0.1リットル／分から約20リットル／分
までの典型的なガス流速がこの目的の為に用いられる。
流68は、単独で或いはスプレー小滴を脱溶媒和するため
の前述の加熱と組合せて用いることができる。典型的な
不活性ガスには、窒素、ヘリウム等が含まれ、典型的な
反応性ガスには、アンモニア、酸素等が含まれる。電流
に対向するガス流はチャンバー69を通って空間62内のエ
レクトロスプレーに供せられた検体溶出液64に当るよう
に導かれる。約0.1リットル／分から約20リットル／分
までの典型的なガス流速がこの目的の為に用いられる。
CZE−エレクトロスプレーインターフェースの操作 この発明の方法及びシステムは、水或いは極性溶媒に
可溶なあらゆる物質、個々のイオン化された或いは部分
的にイオン化された種の分析に広く適用することができ
る。このプロセスで扱い易い化合物には通常、緩衝液組
成の操作によって電荷が誘導され得る中性化合物、及
び、バルク液体とミセル相の間を分割することによりミ
セル相或いはマイクロエマルジョンを含有する緩衝液に
よって分離される中性化合物が含まれる。これは、CZE
とキャピラリ等速回転電気泳動によって分離可能なもの
と同様に、界面動電クロマトグラフィによって分離可能
なものを含む。概して、溶液中の正、負及び中性の成分
の完全な混合物は、本発明による分離及び分析で扱い易
い。この方法及びシステムは、更に詳細には、水溶液中
の有機、無機及び生物有機分子の分離に適用可能であ
る。非水溶媒も又使用できる。幾つかの有機溶媒、特に
あるイオン的性質を伴うもの、即ちイオン的構成を植付
けた或いは混ぜたものが又適用できる。検体サンプル溶
液36の溶媒部分に関して、少なくとも最小の導電性を示
す限りここにおいてはいかなる溶媒も使用に適してい
る。溶液36は、もし気体相イオン検出方法で使用される
ならば、次のエレクトロスプレーにおいて最大の脱溶媒
和を可能にするために、最小の表面張力を有するものが
好ましい。それ故、もし形成される検体溶液の最小イオ
ン強度がある程度に達成されるならば、溶媒の構成の混
合物について水性のものから有機溶媒までの範囲の化合
物を用いることができる。水性のサンプル溶液は緩衝剤
を含むのが好ましい。これらの溶液は約0.01M以下の濃
度で提供されるのが好ましい。
可溶なあらゆる物質、個々のイオン化された或いは部分
的にイオン化された種の分析に広く適用することができ
る。このプロセスで扱い易い化合物には通常、緩衝液組
成の操作によって電荷が誘導され得る中性化合物、及
び、バルク液体とミセル相の間を分割することによりミ
セル相或いはマイクロエマルジョンを含有する緩衝液に
よって分離される中性化合物が含まれる。これは、CZE
とキャピラリ等速回転電気泳動によって分離可能なもの
と同様に、界面動電クロマトグラフィによって分離可能
なものを含む。概して、溶液中の正、負及び中性の成分
の完全な混合物は、本発明による分離及び分析で扱い易
い。この方法及びシステムは、更に詳細には、水溶液中
の有機、無機及び生物有機分子の分離に適用可能であ
る。非水溶媒も又使用できる。幾つかの有機溶媒、特に
あるイオン的性質を伴うもの、即ちイオン的構成を植付
けた或いは混ぜたものが又適用できる。検体サンプル溶
液36の溶媒部分に関して、少なくとも最小の導電性を示
す限りここにおいてはいかなる溶媒も使用に適してい
る。溶液36は、もし気体相イオン検出方法で使用される
ならば、次のエレクトロスプレーにおいて最大の脱溶媒
和を可能にするために、最小の表面張力を有するものが
好ましい。それ故、もし形成される検体溶液の最小イオ
ン強度がある程度に達成されるならば、溶媒の構成の混
合物について水性のものから有機溶媒までの範囲の化合
物を用いることができる。水性のサンプル溶液は緩衝剤
を含むのが好ましい。これらの溶液は約0.01M以下の濃
度で提供されるのが好ましい。
緩衝剤物質は又大抵のCZE手段において必要である。
緩衝剤及び溶媒混合物は、選択された緩衝剤に対応し
て、電気泳動に用いられるサンプルに従って選ばれる。
溶液36の緩衝剤部分は多くの重要な性質を提供する。第
１に、緩衝剤は、導電性を高め且つ個々の成分の分離を
ゆがめるフィールド降下を最小限にするイオン強度を与
える。それは又、溶液を安定化させ且つ効果的成分分離
が異なった電気泳動移動度レベルで行われ得るような安
定なpH手段を提供する。溶液は次のエレクトロスプレー
が効果的に行われるような十分な導電性レベルに形成さ
れる。約10-6から約10-2モルの範囲に好適にある緩衝剤
濃度がこの発明において特に有益である。緩衝剤として
用いられる典型的な化合物に、アンモニウム塩のような
イオン性の塩、塩化ナトリウム及び塩化カリウムのよう
な無機塩、及びフタル酸カリウムのような有機塩が含ま
れる。
緩衝剤及び溶媒混合物は、選択された緩衝剤に対応し
て、電気泳動に用いられるサンプルに従って選ばれる。
溶液36の緩衝剤部分は多くの重要な性質を提供する。第
１に、緩衝剤は、導電性を高め且つ個々の成分の分離を
ゆがめるフィールド降下を最小限にするイオン強度を与
える。それは又、溶液を安定化させ且つ効果的成分分離
が異なった電気泳動移動度レベルで行われ得るような安
定なpH手段を提供する。溶液は次のエレクトロスプレー
が効果的に行われるような十分な導電性レベルに形成さ
れる。約10-6から約10-2モルの範囲に好適にある緩衝剤
濃度がこの発明において特に有益である。緩衝剤として
用いられる典型的な化合物に、アンモニウム塩のような
イオン性の塩、塩化ナトリウム及び塩化カリウムのよう
な無機塩、及びフタル酸カリウムのような有機塩が含ま
れる。
システムに表われる電流に関して、高電圧−低電流の
関係がシステム内で典型的に維持されることに注目すべ
きである。本発明のシステム及び方法を助成し、検体成
分の分離を最大にすることができるような電流が用いら
れる。電流は、溶液のイオン強度、キャピラリカラムの
長さ及びキャピラリの内径のような多くのものに依存す
るが、電流は100μＡのレベルかそれ以下に維持される
のが好ましい。電流は典型的には電圧に直接比例し、最
大電圧は通常キャピラリ内の緩衝液の加熱が最小限にな
るように選択される。これは緩衝液の加熱が分離能を低
下させる対流を生じるためである。
関係がシステム内で典型的に維持されることに注目すべ
きである。本発明のシステム及び方法を助成し、検体成
分の分離を最大にすることができるような電流が用いら
れる。電流は、溶液のイオン強度、キャピラリカラムの
長さ及びキャピラリの内径のような多くのものに依存す
るが、電流は100μＡのレベルかそれ以下に維持される
のが好ましい。電流は典型的には電圧に直接比例し、最
大電圧は通常キャピラリ内の緩衝液の加熱が最小限にな
るように選択される。これは緩衝液の加熱が分離能を低
下させる対流を生じるためである。
本発明発明の方法及びシステムに従って分子成分を分
析するために、サンプル溶液36は電気泳動的に分子成分
に分離される。本発明の内容に従った電気泳動の利用は
複雑な物質の高能率な分離或いは分析を助成する。先
ず、電圧が検体サンプル溶液36に簡潔にかけられ、少量
のサンプル溶液のキャピラリ20への移動が最初に電気浸
透流によってなされる。そして緩衝液容器33がサンプリ
ングボックス30の中へ導入され、キャピラリはサンプル
容器から取除かれて緩衝液容器に導入され、そこへ高電
圧が印加されて電気泳動が行われる。
析するために、サンプル溶液36は電気泳動的に分子成分
に分離される。本発明の内容に従った電気泳動の利用は
複雑な物質の高能率な分離或いは分析を助成する。先
ず、電圧が検体サンプル溶液36に簡潔にかけられ、少量
のサンプル溶液のキャピラリ20への移動が最初に電気浸
透流によってなされる。そして緩衝液容器33がサンプリ
ングボックス30の中へ導入され、キャピラリはサンプル
容器から取除かれて緩衝液容器に導入され、そこへ高電
圧が印加されて電気泳動が行われる。
電気浸透は、キャピラリ表面に接線方向に課された電
場の影響下でキャピラリ表面の電気二重層の拡散層から
の電子の移動によって引き起こされる。検体中に存在す
るイオンはそれから、反対に負荷をかけられた電極に向
かってキャピラリの内容物を一緒に運びながら移動す
る。電気浸透流は、正に帯電したイオン、中性分子化合
物及び負に帯電したイオンを短時間、典型的には1mのキ
ャピラリについて約５〜30分、で溶出させるのに十分な
速さである。正の電圧勾配においては、正イオンは、最
も大きい純移動度を有し、高電圧陽極によって退けられ
るので最初に溶出し、正の電気泳動移動度になり、更に
溶媒の電気浸透バルク流によっても運ばれるであろう。
最も大きい負の電気泳動移動度を有する負イオンは最後
に溶出するであろう。高い電気泳動移動度をもつ負イオ
ンは、もし電気浸透流が十分に速くなければ、カラムか
ら溶出することはないかもしれないが、通常、電気浸透
流の移動度が常に検体の電気泳動移動度より大きくなる
ように条件設定を変えることができる。
場の影響下でキャピラリ表面の電気二重層の拡散層から
の電子の移動によって引き起こされる。検体中に存在す
るイオンはそれから、反対に負荷をかけられた電極に向
かってキャピラリの内容物を一緒に運びながら移動す
る。電気浸透流は、正に帯電したイオン、中性分子化合
物及び負に帯電したイオンを短時間、典型的には1mのキ
ャピラリについて約５〜30分、で溶出させるのに十分な
速さである。正の電圧勾配においては、正イオンは、最
も大きい純移動度を有し、高電圧陽極によって退けられ
るので最初に溶出し、正の電気泳動移動度になり、更に
溶媒の電気浸透バルク流によっても運ばれるであろう。
最も大きい負の電気泳動移動度を有する負イオンは最後
に溶出するであろう。高い電気泳動移動度をもつ負イオ
ンは、もし電気浸透流が十分に速くなければ、カラムか
ら溶出することはないかもしれないが、通常、電気浸透
流の移動度が常に検体の電気泳動移動度より大きくなる
ように条件設定を変えることができる。
それ故、キャピラリカラムを通る移動時間は大部分に
おいて、キャピラリの長さ、電場中の分子の電気泳動移
動度、電場強度、及び支持している緩衝液の電気浸透流
の組合せによって決まる。検体サンプル36を形成する多
数の成分は異なった比電気泳動移動度を有する。これら
の電気泳動移動度の差はキャピラリ20の入口39から出口
40への分子成分移動についての異なった速度を生じる。
これにより、各成分の定性及び定量が個々に分析的に決
定され或いは収集されるように、時間に関して、これら
の異なった分子成分を効果的、高能率な分離がもたらさ
れる。
おいて、キャピラリの長さ、電場中の分子の電気泳動移
動度、電場強度、及び支持している緩衝液の電気浸透流
の組合せによって決まる。検体サンプル36を形成する多
数の成分は異なった比電気泳動移動度を有する。これら
の電気泳動移動度の差はキャピラリ20の入口39から出口
40への分子成分移動についての異なった速度を生じる。
これにより、各成分の定性及び定量が個々に分析的に決
定され或いは収集されるように、時間に関して、これら
の異なった分子成分を効果的、高能率な分離がもたらさ
れる。
入口39から出口40への検体溶出液36の電気泳動流につ
いての最適条件の規定において、以下のものが幾つかの
好適な条件である： エレクトロスプレー形成点近くで電気回路を完成する
ための、キャピラリ中を流れる検体との間の最小金属表
面接触又は他の電気的接触、 入口39から出口40への実質的に一定の電圧降下、及
び、 いかなる乱流効果もできる限り導入されない状態でキ
ャピラリ中の検体溶出液36の電気浸透流が生じるよう
に、有する不連続面領域が最小であり且つ実質的に無効
体積が存在しない連続的な内部流の界面。
いての最適条件の規定において、以下のものが幾つかの
好適な条件である： エレクトロスプレー形成点近くで電気回路を完成する
ための、キャピラリ中を流れる検体との間の最小金属表
面接触又は他の電気的接触、 入口39から出口40への実質的に一定の電圧降下、及
び、 いかなる乱流効果もできる限り導入されない状態でキ
ャピラリ中の検体溶出液36の電気浸透流が生じるよう
に、有する不連続面領域が最小であり且つ実質的に無効
体積が存在しない連続的な内部流の界面。
本発明のエレクトロスプレーは正と負の両方のイオン
化形態に使用できる。とは言え、少量の酸素や他の電子
捕集剤を容器のガスに添加することは、負イオンを生成
して電気的消耗を避けるのに有益である。
化形態に使用できる。とは言え、少量の酸素や他の電子
捕集剤を容器のガスに添加することは、負イオンを生成
して電気的消耗を避けるのに有益である。
質量分析計の分析の為に、この大気圧のイオン源はそ
の後典型的に、イオンの焦点を合わせるイオンレンズシ
ステム或いはRFのみの四重極場をもったノズルスキマー
装置と質量分析及び検出の為の四重極質量分析計とを具
備する分子ビームサンプリング装置にかけられる。質量
分析計の他の入口形状も適用できる。例えば、C.M.ホワ
イトハウスらの「液体クロマトグラフ及び質量分析計の
為のエレクトロスプレーインターフェース」、アナリテ
ィカル ケミストリ第57巻675−679頁（Whitehouse,C.
M.,et al.,“Electrospray Interface for Liquid chro
matographs and Mass Spectrometers",Analytical Chem
istry）に開示されるように、非導電性キャピラリが使
用できる。
の後典型的に、イオンの焦点を合わせるイオンレンズシ
ステム或いはRFのみの四重極場をもったノズルスキマー
装置と質量分析及び検出の為の四重極質量分析計とを具
備する分子ビームサンプリング装置にかけられる。質量
分析計の他の入口形状も適用できる。例えば、C.M.ホワ
イトハウスらの「液体クロマトグラフ及び質量分析計の
為のエレクトロスプレーインターフェース」、アナリテ
ィカル ケミストリ第57巻675−679頁（Whitehouse,C.
M.,et al.,“Electrospray Interface for Liquid chro
matographs and Mass Spectrometers",Analytical Chem
istry）に開示されるように、非導電性キャピラリが使
用できる。
この発明の好適な形態において、エレクトロスプレー
にかけられた小滴は大気圧に近い範囲で絶えず分けられ
て蒸発させられることができ、アメリカ合衆国特許第
４、209、696号及びヨーロッパ特許出願第84302751.7号
に記述されているものと同様のエレクトロスプレー技術
を用いて検体のガスイオンを形成することができる。分
離能が低下しないように、キャピラリ内の溶液流は、い
かなる圧力降下よりもむしろ電気浸透流から得られるの
が好ましい。それ故、スプレー64は、通電クロマトグラ
ムの実質的歪みがないように形成され、それによって多
数の分析的検出器による分析を可能にする。
にかけられた小滴は大気圧に近い範囲で絶えず分けられ
て蒸発させられることができ、アメリカ合衆国特許第
４、209、696号及びヨーロッパ特許出願第84302751.7号
に記述されているものと同様のエレクトロスプレー技術
を用いて検体のガスイオンを形成することができる。分
離能が低下しないように、キャピラリ内の溶液流は、い
かなる圧力降下よりもむしろ電気浸透流から得られるの
が好ましい。それ故、スプレー64は、通電クロマトグラ
ムの実質的歪みがないように形成され、それによって多
数の分析的検出器による分析を可能にする。
質量分析の検出に使用されるエレクトロスプレープロ
セスは以前の研究者らによって開発されたものと同様で
ある。小滴はエレクトロスプレープロセスによって形成
される時、小滴からの溶媒の脱溶媒和が起こり始め、検
体成分は液体相からガス相へ移動し、ガス相は検体成分
のガスイオンを含んでいる。小滴が出口40から離れ去る
時、絶えずサイズが減少し、イオン蒸気相スチームが質
量分析計で検出可能な形態になるまで、質量対電荷の割
合が絶えず小さくなる。溶媒の小滴における会合状態か
らの脱溶媒和は熱によって及び／又は電流に対向するガ
ス流によって助成される。エレクトロスプレーは電場を
伴うプロセスを含み、霧状にするためのガス或いは加熱
方法の同時使用を含むことができる。
セスは以前の研究者らによって開発されたものと同様で
ある。小滴はエレクトロスプレープロセスによって形成
される時、小滴からの溶媒の脱溶媒和が起こり始め、検
体成分は液体相からガス相へ移動し、ガス相は検体成分
のガスイオンを含んでいる。小滴が出口40から離れ去る
時、絶えずサイズが減少し、イオン蒸気相スチームが質
量分析計で検出可能な形態になるまで、質量対電荷の割
合が絶えず小さくなる。溶媒の小滴における会合状態か
らの脱溶媒和は熱によって及び／又は電流に対向するガ
ス流によって助成される。エレクトロスプレーは電場を
伴うプロセスを含み、霧状にするためのガス或いは加熱
方法の同時使用を含むことができる。
いかなる場合においても、生じた脱溶媒和蒸気相イオ
ンは、空間62内に存在する検体の残り部分と一緒に、検
体サンプルに含まれる個々の成分の定性及び定量をする
ための質量分析計へ運ばれる。
ンは、空間62内に存在する検体の残り部分と一緒に、検
体サンプルに含まれる個々の成分の定性及び定量をする
ための質量分析計へ運ばれる。
CZE−質量分析システムの為の質量分析計における改良 エレクトロスプレーに供せられた溶出液64の分析に関
して、質量分析を用いて分析を改良或いは助成するよう
なある性質が又明らかにされている。これらは例えば、
質量分析計の第１真空領域におけるRFのみのレンズの使
用を含んでいる。これらのレンズは三重極、四重極質量
分析計におけるイオンのほぼ100％の抑制を提供し、そ
こではレンズは、CZE−MSシステムインターフェースの
第１真空領域に用いられる圧力と同様の、約５×10-4To
rrの中間的な真空において操作される。このRFのみのレ
ンズは又、対象となる所定質量以上のイオンのみを質量
分析計へ通過させることができる高通過質量フィルター
としても働く。このクレンジング効果は、（低い質量で
用いられる緩衝剤から高イオン電流が予期されるので）
分析者が対象としていないイオンを含む高イオン電流が
通常の四重極質量分析計に入って質量分析の間に退けら
れる時に、生じた空間電荷効果から潜在的に自由なスペ
クトルを提供する。
して、質量分析を用いて分析を改良或いは助成するよう
なある性質が又明らかにされている。これらは例えば、
質量分析計の第１真空領域におけるRFのみのレンズの使
用を含んでいる。これらのレンズは三重極、四重極質量
分析計におけるイオンのほぼ100％の抑制を提供し、そ
こではレンズは、CZE−MSシステムインターフェースの
第１真空領域に用いられる圧力と同様の、約５×10-4To
rrの中間的な真空において操作される。このRFのみのレ
ンズは又、対象となる所定質量以上のイオンのみを質量
分析計へ通過させることができる高通過質量フィルター
としても働く。このクレンジング効果は、（低い質量で
用いられる緩衝剤から高イオン電流が予期されるので）
分析者が対象としていないイオンを含む高イオン電流が
通常の四重極質量分析計に入って質量分析の間に退けら
れる時に、生じた空間電荷効果から潜在的に自由なスペ
クトルを提供する。
好適に組合されたRF−RF/DC対の四重極レンズは又、
レンズの組合せがDC−RF/DFである時に観察されるフリ
ンジフィールド効果を最小限にするのに用いられる。こ
れは質量分析計の中へのイオンの移送を最大限にするよ
うに働く。
レンズの組合せがDC−RF/DFである時に観察されるフリ
ンジフィールド効果を最小限にするのに用いられる。こ
れは質量分析計の中へのイオンの移送を最大限にするよ
うに働く。
最後に、大気圧エレクトロスプレーイオン化源からイ
オンを移送するための水晶の入口キャピラリの使用は、
移送されるイオンのRFのみの４重極への直接的注入を可
能にするノズルスキマー誘導法との択一的な方法として
適している。
オンを移送するための水晶の入口キャピラリの使用は、
移送されるイオンのRFのみの４重極への直接的注入を可
能にするノズルスキマー誘導法との択一的な方法として
適している。
好適な分析応用 エレクトロスプレーインターフェースは又、CZE分離
を他のオンライン分析技術と結合させる基礎を提供す
る。これらの方法においてエレクトロスプレーは、小さ
な液体の小適或いは気体相イオンが分析或いは検出手段
へ誘導されるような見本となるものである。それ故、こ
の発明はフリーゾーン電気泳動（及び、界面動電クロマ
トグラフィと等速回転電気泳動とを含む変形による）分
離方法を含み、エレクトロスプレーを用いており、以下
の他の検出方法を伴う。
を他のオンライン分析技術と結合させる基礎を提供す
る。これらの方法においてエレクトロスプレーは、小さ
な液体の小適或いは気体相イオンが分析或いは検出手段
へ誘導されるような見本となるものである。それ故、こ
の発明はフリーゾーン電気泳動（及び、界面動電クロマ
トグラフィと等速回転電気泳動とを含む変形による）分
離方法を含み、エレクトロスプレーを用いており、以下
の他の検出方法を伴う。
1.水素炎イオン化検出 2.誘導結合プラズマによる成分分析或いは成分分析の為
のマイクロ波プラズマ原子分光 3.イオン移動度検出 4.光イオン化検出 5.成分限定イオン化検出 6.電子捕獲検出 7.表面高感度分析法 8.エレクトロスプレーに供された沈着物の赤外線分析 上記の分析方法の通常の性質は気体或いはエアロゾル
サンプルが要求されることである。エレクトロスプレー
プロセスはこれらの検出手段に支障なく結び付けられる
ような気体やエアロゾルを生じる。各分析方法はエレク
トロスプレーをサンプリングするためにいくらか異なっ
た方法を要する。しかしその方法は、上記の技術にかな
り熟達したものが、ここに開示された情報を得て、選択
した分析方法にCZEをうまく結合することができるよう
なものである。いくつかの方法には限界感度による困難
が存在し、それ故CZEの実行や分析検出手段に何等かの
制限（分離能を下げる最大サンプル量より多くサンプル
を使用すること等）が課され得ることに注目すべきであ
る。
のマイクロ波プラズマ原子分光 3.イオン移動度検出 4.光イオン化検出 5.成分限定イオン化検出 6.電子捕獲検出 7.表面高感度分析法 8.エレクトロスプレーに供された沈着物の赤外線分析 上記の分析方法の通常の性質は気体或いはエアロゾル
サンプルが要求されることである。エレクトロスプレー
プロセスはこれらの検出手段に支障なく結び付けられる
ような気体やエアロゾルを生じる。各分析方法はエレク
トロスプレーをサンプリングするためにいくらか異なっ
た方法を要する。しかしその方法は、上記の技術にかな
り熟達したものが、ここに開示された情報を得て、選択
した分析方法にCZEをうまく結合することができるよう
なものである。いくつかの方法には限界感度による困難
が存在し、それ故CZEの実行や分析検出手段に何等かの
制限（分離能を下げる最大サンプル量より多くサンプル
を使用すること等）が課され得ることに注目すべきであ
る。
オフライン収集或いは分析方法は又、エレクトロスプ
レーを使用するのに適している。これらの方法におい
て、エレクトロスプレーは固定或いは液体表面に収集さ
れる。個々の検体の時間分布が空間分布として該表面に
置かれるように、該表面は移動可能である。表面に収集
された分離サンプルは他のオフライン分析方法や少量の
サンプルのみを必要とする他の目的に用いられることが
可能である。空間的に分布した物質は又、表面で固体サ
ンプルと共存できる分析方法によって分析することがで
きる。これらの分析方法には以下のものが含まれる。
レーを使用するのに適している。これらの方法におい
て、エレクトロスプレーは固定或いは液体表面に収集さ
れる。個々の検体の時間分布が空間分布として該表面に
置かれるように、該表面は移動可能である。表面に収集
された分離サンプルは他のオフライン分析方法や少量の
サンプルのみを必要とする他の目的に用いられることが
可能である。空間的に分布した物質は又、表面で固体サ
ンプルと共存できる分析方法によって分析することがで
きる。これらの分析方法には以下のものが含まれる。
1.イオン衝撃或いは原子衝撃を含むイオン化法を伴うリ
ボン或いは帯を使用する質量分析 2.表面の赤外線分析 3.あらゆる表面高感度分析法 実 施 例 （実施例１） 第２図に詳細に示したCZE−質量分析計システムを用
いて、検体サンプルの同定及び定量を行った。
ボン或いは帯を使用する質量分析 2.表面の赤外線分析 3.あらゆる表面高感度分析法 実 施 例 （実施例１） 第２図に詳細に示したCZE−質量分析計システムを用
いて、検体サンプルの同定及び定量を行った。
グラスマン高電圧有限会社（Glassman High Voltage
Inc.ホワイトハウスステーション、ニュージャージ州）
製のLG60P2.5型の０〜60KV電源を用いて、CZEを作動さ
せた。溶液の交換及び注入を容易にするためのリモート
コントロールのサンプリングアーム及び注入タイマーを
備えた絶縁されたサンプリングボックスに、高電圧電極
及びキャピラリ端部（陽極）及び溶液ビンを配置した。
ポリミクロテクノロジーズ有限会社（Polymicro Techno
logies フェニックス、アリゾナ州）製の内径100μ
ｍ、長さ100cmの溶融シリカキャピラリを全ての実験に
そのまま使用した。溶融シリカキャピラリの陰極（低電
圧端部）は、内径300μｍ、外径450μｍのステンレスス
チール製キャピラリ鞘中にその末端を置いた（第３図参
照）。鞘の電位は０〜5KVの直流電源で制御され、CZEの
陰極とエレクトロスプレー針との両方の作用をする（第
2A図参照）。
Inc.ホワイトハウスステーション、ニュージャージ州）
製のLG60P2.5型の０〜60KV電源を用いて、CZEを作動さ
せた。溶液の交換及び注入を容易にするためのリモート
コントロールのサンプリングアーム及び注入タイマーを
備えた絶縁されたサンプリングボックスに、高電圧電極
及びキャピラリ端部（陽極）及び溶液ビンを配置した。
ポリミクロテクノロジーズ有限会社（Polymicro Techno
logies フェニックス、アリゾナ州）製の内径100μ
ｍ、長さ100cmの溶融シリカキャピラリを全ての実験に
そのまま使用した。溶融シリカキャピラリの陰極（低電
圧端部）は、内径300μｍ、外径450μｍのステンレスス
チール製キャピラリ鞘中にその末端を置いた（第３図参
照）。鞘の電位は０〜5KVの直流電源で制御され、CZEの
陰極とエレクトロスプレー針との両方の作用をする（第
2A図参照）。
エレクトロスプレーのイオン化は、大気圧下で長さ2.
54cm、内径2.29cmのステンレススチール容器の中で行っ
た。その容器の末端は、電気的にバイアスになった（直
流190V）開口部が0.475cmの集束リング44の中に置かれ
た。イオンサンプリングオリフィス（或いはノズル）63
は開口部の内径が0.5mmの銅製のものであり接地電位の
銅容器に接している。この容器はエレクトロスプレー部
分を囲んでおり、カートリッジ式ヒーターのシステム
（図示せず）により60℃に加熱された。エレクトロスプ
レー針、集束リング66及びイオンサンプリングノズル63
は質量分析計と同心状に配置された。たとえ高電圧がか
かった時でも最大のイオン生成及び輸送が可能となるよ
うに、これらの部品は、（直線動作伝導装置の助けを借
りて）固定したスキマー70に関して独立に位置させられ
ることが可能である。集束リング66とノズル63の間に
は、流速2.5L/分のエアカーテンを窒素流によって形成
し、その流れは脱溶媒和過程を促進するためにエレクト
ロスプレーと逆方向に流れるように方向が定められた。
54cm、内径2.29cmのステンレススチール容器の中で行っ
た。その容器の末端は、電気的にバイアスになった（直
流190V）開口部が0.475cmの集束リング44の中に置かれ
た。イオンサンプリングオリフィス（或いはノズル）63
は開口部の内径が0.5mmの銅製のものであり接地電位の
銅容器に接している。この容器はエレクトロスプレー部
分を囲んでおり、カートリッジ式ヒーターのシステム
（図示せず）により60℃に加熱された。エレクトロスプ
レー針、集束リング66及びイオンサンプリングノズル63
は質量分析計と同心状に配置された。たとえ高電圧がか
かった時でも最大のイオン生成及び輸送が可能となるよ
うに、これらの部品は、（直線動作伝導装置の助けを借
りて）固定したスキマー70に関して独立に位置させられ
ることが可能である。集束リング66とノズル63の間に
は、流速2.5L/分のエアカーテンを窒素流によって形成
し、その流れは脱溶媒和過程を促進するためにエレクト
ロスプレーと逆方向に流れるように方向が定められた。
多くの異なった変形が可能であるが、真空系は３段階
の別々に脱気するチャンバからなっている。第１段階
は、超音波ビームの拡散がイオンサンプリングノズル63
を通るのを可能にする。この部分は0.85Torrまで150L/
秒のルーツブロワーにより吸引される。超音波ビームの
一部は、ビーム ダイナミックス有限会社（ミネアポリ
ス、ミネソタ州）製１型の内径1.2mmのビームスキマー
により集められる。第２の別な脱気段階は、長さ22cm、
系が0.95cmの四重極フィルター72からなる。この四重極
は直流１〜1.8Vのロッドバイアスで、RFのみのモードで
操作され、分析用四重極へのイオンの通過を容易にする
イオンレンズとして働く。この部分の気圧は、1500L/秒
のターボモレキュラーポンプにより10-4〜10-5Torrに維
持される。本装置の別な型式では、排気速度が約50000L
/秒である一体式クライオポンプに置き換えて、オリフ
ィス開口部とスキマー直径をより大きくすることが可能
である。内径0.635cmのオリフィスをもつ電気的に絶縁
されたステンレススチール板（直流−28V）は、550L/秒
のターボモレキュラーポンプを用いて質量分析計のチャ
ンバを２×10-6Torrに維持することができる。エクスト
レル社（Extrel Co.ピッツバーグ、ペンシルベニア州）
CQPS1HV型の2000amuの範囲の４重極マスフィルタ及びデ
ィテクタ テクノロジーズ有限会社（Detector Technol
ogies,Inc.ブルックフィールド、マサチューセッツ州）
203型チャンネルトロン電子増幅器74をアナログモード
で操作した。データと取込と質量数の走査はテクニベン
ト株式会社（Teknivent Corp.セントルイス、ミズーリ
州）1050型インターフェース−IBM PC/XT準拠システム
により行った。付随する操作上の変数は次の通りであ
る。つまり、使用電圧：直流40000V、エレクトロスプレ
ー電圧：直流3000V、集束リングの電圧：直流190V、窒
素流速2.5L/分、エレクトロスプレー源温度60℃、RFの
みの四重極直流バイアス：直流−1.8V、そしてイオン入
口開口部：直流−28Vである。
の別々に脱気するチャンバからなっている。第１段階
は、超音波ビームの拡散がイオンサンプリングノズル63
を通るのを可能にする。この部分は0.85Torrまで150L/
秒のルーツブロワーにより吸引される。超音波ビームの
一部は、ビーム ダイナミックス有限会社（ミネアポリ
ス、ミネソタ州）製１型の内径1.2mmのビームスキマー
により集められる。第２の別な脱気段階は、長さ22cm、
系が0.95cmの四重極フィルター72からなる。この四重極
は直流１〜1.8Vのロッドバイアスで、RFのみのモードで
操作され、分析用四重極へのイオンの通過を容易にする
イオンレンズとして働く。この部分の気圧は、1500L/秒
のターボモレキュラーポンプにより10-4〜10-5Torrに維
持される。本装置の別な型式では、排気速度が約50000L
/秒である一体式クライオポンプに置き換えて、オリフ
ィス開口部とスキマー直径をより大きくすることが可能
である。内径0.635cmのオリフィスをもつ電気的に絶縁
されたステンレススチール板（直流−28V）は、550L/秒
のターボモレキュラーポンプを用いて質量分析計のチャ
ンバを２×10-6Torrに維持することができる。エクスト
レル社（Extrel Co.ピッツバーグ、ペンシルベニア州）
CQPS1HV型の2000amuの範囲の４重極マスフィルタ及びデ
ィテクタ テクノロジーズ有限会社（Detector Technol
ogies,Inc.ブルックフィールド、マサチューセッツ州）
203型チャンネルトロン電子増幅器74をアナログモード
で操作した。データと取込と質量数の走査はテクニベン
ト株式会社（Teknivent Corp.セントルイス、ミズーリ
州）1050型インターフェース−IBM PC/XT準拠システム
により行った。付随する操作上の変数は次の通りであ
る。つまり、使用電圧：直流40000V、エレクトロスプレ
ー電圧：直流3000V、集束リングの電圧：直流190V、窒
素流速2.5L/分、エレクトロスプレー源温度60℃、RFの
みの四重極直流バイアス：直流−1.8V、そしてイオン入
口開口部：直流−28Vである。
CZEキャピラリへのサンプル注入はヨルゲンセン（Jor
gensen）らの電子移動法を用いて行った。電子移動法に
おいては、カラムの陽極端部39が検体サンプル溶液中に
導入れ、所定時間の間、注入電圧が印加され、電圧が断
たれて緩衝液に置き換えられ、次にCZE印加電圧（Vapp
＝直流40000V）及びエレクトロスプレー電圧（VESI＝30
00V）の電圧がかけられ、分離が続けられる。（この場
合、CZE電圧（VCZE）とは陰極電圧がエレクトロスプレ
ー電圧に維持されているために、伝統的な意味とは異
り、CZEカラムを通じての電圧降下のことである。即
ち、VCZE＝Vapp−VESIである。） 10-4MのKC1の（50−50）水−メタノール溶液を分離媒
体及びエレクトロスプレー媒体として使用した。溶融シ
リカキャピラリを使用する時、水−メタノールは相当な
電気浸透移動度（3.6×10-4cm2/V秒）を示すことが観察
された。従って、正にイオン化した物質は12.5分より速
い時間に長さ100cmのカラム（VCZE＝37000Vの時）から
流出する。
gensen）らの電子移動法を用いて行った。電子移動法に
おいては、カラムの陽極端部39が検体サンプル溶液中に
導入れ、所定時間の間、注入電圧が印加され、電圧が断
たれて緩衝液に置き換えられ、次にCZE印加電圧（Vapp
＝直流40000V）及びエレクトロスプレー電圧（VESI＝30
00V）の電圧がかけられ、分離が続けられる。（この場
合、CZE電圧（VCZE）とは陰極電圧がエレクトロスプレ
ー電圧に維持されているために、伝統的な意味とは異
り、CZEカラムを通じての電圧降下のことである。即
ち、VCZE＝Vapp−VESIである。） 10-4MのKC1の（50−50）水−メタノール溶液を分離媒
体及びエレクトロスプレー媒体として使用した。溶融シ
リカキャピラリを使用する時、水−メタノールは相当な
電気浸透移動度（3.6×10-4cm2/V秒）を示すことが観察
された。従って、正にイオン化した物質は12.5分より速
い時間に長さ100cmのカラム（VCZE＝37000Vの時）から
流出する。
（実施例1:結果と考察） ５種のアンモニウム塩について試験を行った。即ち、
臭化テトラメチルアンモニウム、過塩素酸テトラエチル
アンモニウム、水酸化テトラプロピルアンモニウム、水
酸化テトラブチルアンモニウム及びヨウ化トリメチルフ
ェニルアンモニウムである。これらの４級アンモニウム
塩はどれも４級アンモニウムカチオンに相当するマスス
ペクトル位置に明瞭なピークとして良好なエレクトロス
プレーシグナルを与える。
臭化テトラメチルアンモニウム、過塩素酸テトラエチル
アンモニウム、水酸化テトラプロピルアンモニウム、水
酸化テトラブチルアンモニウム及びヨウ化トリメチルフ
ェニルアンモニウムである。これらの４級アンモニウム
塩はどれも４級アンモニウムカチオンに相当するマスス
ペクトル位置に明瞭なピークとして良好なエレクトロス
プレーシグナルを与える。
第４図には10-5Mの濃度で注入した５種の成分を、CZE
分離を行わずに連続的電子移動をした場合のマススペク
トルを示す。主なピークは４級アンモニウムカチオンに
起因するものである。即ち、臭化テトラメチルアンモニ
ウム（m/Z＝74）、過塩素酸テトラエチルアンモニウム
（m/Z＝130）、ヨウ化トリメチルフェニルアンモニウム
（m/Z＝136）、水酸化テトラプロピルアンモニウム（m/
Z＝186）、水酸化テトラブチルアンモニウム（m/Z＝24
2）及びNa−MeOH＋に起因するバックグランドピーク（m
/Z＝55）である。
分離を行わずに連続的電子移動をした場合のマススペク
トルを示す。主なピークは４級アンモニウムカチオンに
起因するものである。即ち、臭化テトラメチルアンモニ
ウム（m/Z＝74）、過塩素酸テトラエチルアンモニウム
（m/Z＝130）、ヨウ化トリメチルフェニルアンモニウム
（m/Z＝136）、水酸化テトラプロピルアンモニウム（m/
Z＝186）、水酸化テトラブチルアンモニウム（m/Z＝24
2）及びNa−MeOH＋に起因するバックグランドピーク（m
/Z＝55）である。
このような混合物を、対応する４級アンモニウムカチ
オンピークについて多重イオンモニタリングを用いて行
った最初のCZE−MS分離を第５図に示す。第５図は５種
の４級アンモニウム塩について濃度10-6M（14〜17フェ
ムトモル注入）でCZE−MSにより得られた電子フェログ
ラムである。即ち、（Ａ）臭化テトラメチルアンモニウ
ム、（Ｂ）ヨウ化トリメチルアンモニウム、（Ｃ）過塩
素酸テトラエチルアンモニウム、（Ｄ）水酸化テトラプ
ロピルアンモニウム、（Ｅ）水酸化テトラブチルアンモ
ニウムの５種である。４級アンモニウム塩の注入量が14
〜17フェムトモル、良好なピーク形状及びシグナル／ノ
イズ比でシグナルイオンの通電クロマトグラムが得られ
た。
オンピークについて多重イオンモニタリングを用いて行
った最初のCZE−MS分離を第５図に示す。第５図は５種
の４級アンモニウム塩について濃度10-6M（14〜17フェ
ムトモル注入）でCZE−MSにより得られた電子フェログ
ラムである。即ち、（Ａ）臭化テトラメチルアンモニウ
ム、（Ｂ）ヨウ化トリメチルアンモニウム、（Ｃ）過塩
素酸テトラエチルアンモニウム、（Ｄ）水酸化テトラプ
ロピルアンモニウム、（Ｅ）水酸化テトラブチルアンモ
ニウムの５種である。４級アンモニウム塩の注入量が14
〜17フェムトモル、良好なピーク形状及びシグナル／ノ
イズ比でシグナルイオンの通電クロマトグラムが得られ
た。
第６図は５種の４級アンモニウム塩について濃度10-7
M（0.7〜0.9フェムトモル注入）でCZE−MSにより得られ
た通電クロマトグラムである。臭化テトラメチルアンモ
ニウム（m/Z＝74）、過塩素酸テトラメチルアンモニウ
ム（m/Z＝130）、ヨウ化トリメチルフェニルアンモニウ
ム（m/Z＝136）、水酸化テトラプロピルアンモニウム
（m/Z＝186）、水酸化テトラブチルアンモニウム（m/Z
＝242）。第６図は、0.7〜0.9フェムトモルを注入し、V
iを20000Vに、Ｃを10-7Mに下げた時に得られる同様な分
離を示している。
M（0.7〜0.9フェムトモル注入）でCZE−MSにより得られ
た通電クロマトグラムである。臭化テトラメチルアンモ
ニウム（m/Z＝74）、過塩素酸テトラメチルアンモニウ
ム（m/Z＝130）、ヨウ化トリメチルフェニルアンモニウ
ム（m/Z＝136）、水酸化テトラプロピルアンモニウム
（m/Z＝186）、水酸化テトラブチルアンモニウム（m/Z
＝242）。第６図は、0.7〜0.9フェムトモルを注入し、V
iを20000Vに、Ｃを10-7Mに下げた時に得られる同様な分
離を示している。
第５図の分離能は26000から100000の理論段数に変化
するが、第６図では理論段数が35000から140000へ増加
した。このようにサンプルの濃度及びサイズが減少する
と分離能が上昇することから、緩衝液のイオン強度がよ
り高く且つキャピラリの径がより小さいか或いは長さが
長い時にはいっそう改良がなされることが示唆される。
するが、第６図では理論段数が35000から140000へ増加
した。このようにサンプルの濃度及びサイズが減少する
と分離能が上昇することから、緩衝液のイオン強度がよ
り高く且つキャピラリの径がより小さいか或いは長さが
長い時にはいっそう改良がなされることが示唆される。
前述したように、陰極は緩衝液容器にある必要はな
く、ただ陽極に対して負にバイアスにされればよい。つ
まり、キャピラリ管の金属被覆部分或いは緩衝液との他
の電気的接点により電場の基本的制御がなされる。もし
キャピラリの全長に渡っての圧力降下を無くすると、
（質量分析用インターフェースに不可欠な）この方法
は、少なくともエレクトロスプレーの直前の蛍光検出器
で検出される程度にまで電気浸透流を変化させることは
ない。この方法の成功は、より高い分離能での分離が得
られることにより更に支持される。これらの結果から、
エレクトロスプレーイオン化法は、高分離能の分離技術
であるCZEと質量分析計による高感度且つ高選択製の検
量器とを結合するための理想的インターフェースとなる
のが明らかである。
く、ただ陽極に対して負にバイアスにされればよい。つ
まり、キャピラリ管の金属被覆部分或いは緩衝液との他
の電気的接点により電場の基本的制御がなされる。もし
キャピラリの全長に渡っての圧力降下を無くすると、
（質量分析用インターフェースに不可欠な）この方法
は、少なくともエレクトロスプレーの直前の蛍光検出器
で検出される程度にまで電気浸透流を変化させることは
ない。この方法の成功は、より高い分離能での分離が得
られることにより更に支持される。これらの結果から、
エレクトロスプレーイオン化法は、高分離能の分離技術
であるCZEと質量分析計による高感度且つ高選択製の検
量器とを結合するための理想的インターフェースとなる
のが明らかである。
化合物の複雑な混合物は、各成分の同定や定量が簡単
にできないために、熟練した質量分析者にとってさえも
問題を提起する。本発明のシステムと手法とを利用し
て、上述の５種の４級アンモニウム塩の一連の通電クロ
マトグラムを得た（第８図参照）。これらの通電クマト
グラムは、分離の過程を通して（時間に沿って）質量m/
Zの特定のイオンについてイオン電流を測定することに
より得られる。測定される各成分についての単一のマス
スペクトル（第９図参照）は分離過程のある特定の時間
について得られる。これらのマススペクトルは特定の成
分の分子量を確認するために用いられ、一方、通電クロ
マトグラムのピーク面積は定量するのに用いられる。
にできないために、熟練した質量分析者にとってさえも
問題を提起する。本発明のシステムと手法とを利用し
て、上述の５種の４級アンモニウム塩の一連の通電クロ
マトグラムを得た（第８図参照）。これらの通電クマト
グラムは、分離の過程を通して（時間に沿って）質量m/
Zの特定のイオンについてイオン電流を測定することに
より得られる。測定される各成分についての単一のマス
スペクトル（第９図参照）は分離過程のある特定の時間
について得られる。これらのマススペクトルは特定の成
分の分子量を確認するために用いられ、一方、通電クロ
マトグラムのピーク面積は定量するのに用いられる。
鞘電極流を有する好適な実施態様 前述したCZE−MSインターフェースにはいくつかの興
味深い点があるが、その中には、有効検出体積が無視で
きるもので且つCZEバンド巾に寄与しないことが含まれ
る。その上、エレクトロスプレーはCZEキャピラリの端
部で直接形成され、（層流に起因する）カラム外のバン
ドの広がり或いは検体の吸着に寄与するようなカラム分
離の後の部分を全て除いてある。エレクトロスプレーイ
ンターフェース操作の前述した例では、LC−MSについて
ヘニオン（Henion）らが述べた“イオンスプレー”の形
状、及び、より大きな液滴径の分布に関する付随した問
題におけるような霧状化を目的とするいかなる気体流を
も更に必要とはしなかった。これらの問題は、“軸から
外れる”エレクトロスプレーを集める必要があること、
及び、より大きな液滴は効率良くイオン化されないので
感度が低下することを含んでいる（A.P.ブルインズ、T.
R.コーベイ、J.D.ヘニオン、“アナリティカルケミスト
リ”［Bruins,A.P.;Covey,T.R.;J.D.,“Anal.Chem."］1
987年59巻、2642−2646頁）。
味深い点があるが、その中には、有効検出体積が無視で
きるもので且つCZEバンド巾に寄与しないことが含まれ
る。その上、エレクトロスプレーはCZEキャピラリの端
部で直接形成され、（層流に起因する）カラム外のバン
ドの広がり或いは検体の吸着に寄与するようなカラム分
離の後の部分を全て除いてある。エレクトロスプレーイ
ンターフェース操作の前述した例では、LC−MSについて
ヘニオン（Henion）らが述べた“イオンスプレー”の形
状、及び、より大きな液滴径の分布に関する付随した問
題におけるような霧状化を目的とするいかなる気体流を
も更に必要とはしなかった。これらの問題は、“軸から
外れる”エレクトロスプレーを集める必要があること、
及び、より大きな液滴は効率良くイオン化されないので
感度が低下することを含んでいる（A.P.ブルインズ、T.
R.コーベイ、J.D.ヘニオン、“アナリティカルケミスト
リ”［Bruins,A.P.;Covey,T.R.;J.D.,“Anal.Chem."］1
987年59巻、2642−2646頁）。
しかしながら、CZE−MSインターフェースの先の例で
は、著しい制限がCZEの分離条件に関わっている。第１
の制限は安定したエレクトロスプレーを生成するのに要
する最小限の流速に関与している。CZEに相当する溶融
シリカキャピラリ中の電気浸透の流速は０から数μL/分
程度であり、それはキャピラリの表面処理、半径方向の
電場勾配及び緩衝液組成（即ち、イオン強度とpH）に依
存している。安定したエレクトロスプレーは、流速が0.
5μＬ以下の場合に維持するのが著しく難しくなり、電
場からの反れ、機械的な乱れ（例えば振動）或いは微細
な流速変化によって乱される。そして、流速が減少する
に従って性能に揺らぎが大きくなる。第２の制限は緩衝
液の組成に関連している。例えば、イオン強度が約10-2
M以上の水溶液或いは緩衝液では効率良く噴霧すること
ができない。アルコールと水との混合物は容易にエレク
トロスプレーに供することができるので、これらの制限
は予想されるほど厳しいものではないが、ある種の検体
については、有用なCZEの条件範囲と同様、適用に制限
がある。更に、緩衝液の化学的条件はESI過程に強く影
響し、成分によってはイオン化効率を抑制したり増大さ
せたりするが、分離の過程に対しては必ずしも望ましい
影響を与えるものではない。発明者のもともとのインタ
ーフェースにおける最後の制限は、CZEとESIとの電場勾
配を設定するのに用いられる電気的接触を供給するため
にキャピラリ端部に金属を蒸着する必要があることであ
る。金属を蒸着するためと、機械的強度を出すのに使わ
れる周囲を囲むステンレススチールの鞘と接触させるた
めに数段開が必要であり、キャピラリの調整過程に長い
時間が要される。その上、蒸着した金属はゆっくりと腐
食するので、数日の操作を行った後に交換する必要があ
る。
は、著しい制限がCZEの分離条件に関わっている。第１
の制限は安定したエレクトロスプレーを生成するのに要
する最小限の流速に関与している。CZEに相当する溶融
シリカキャピラリ中の電気浸透の流速は０から数μL/分
程度であり、それはキャピラリの表面処理、半径方向の
電場勾配及び緩衝液組成（即ち、イオン強度とpH）に依
存している。安定したエレクトロスプレーは、流速が0.
5μＬ以下の場合に維持するのが著しく難しくなり、電
場からの反れ、機械的な乱れ（例えば振動）或いは微細
な流速変化によって乱される。そして、流速が減少する
に従って性能に揺らぎが大きくなる。第２の制限は緩衝
液の組成に関連している。例えば、イオン強度が約10-2
M以上の水溶液或いは緩衝液では効率良く噴霧すること
ができない。アルコールと水との混合物は容易にエレク
トロスプレーに供することができるので、これらの制限
は予想されるほど厳しいものではないが、ある種の検体
については、有用なCZEの条件範囲と同様、適用に制限
がある。更に、緩衝液の化学的条件はESI過程に強く影
響し、成分によってはイオン化効率を抑制したり増大さ
せたりするが、分離の過程に対しては必ずしも望ましい
影響を与えるものではない。発明者のもともとのインタ
ーフェースにおける最後の制限は、CZEとESIとの電場勾
配を設定するのに用いられる電気的接触を供給するため
にキャピラリ端部に金属を蒸着する必要があることであ
る。金属を蒸着するためと、機械的強度を出すのに使わ
れる周囲を囲むステンレススチールの鞘と接触させるた
めに数段開が必要であり、キャピラリの調整過程に長い
時間が要される。その上、蒸着した金属はゆっくりと腐
食するので、数日の操作を行った後に交換する必要があ
る。
そこで発明者らはCZE−MS用の改良型エレクトロスプ
レーイオン化インターフェース（ESI）110、110A（第10
から第14図）と110B（第19図）及び前述した設計におけ
る制限を除くための他の応用技術を開発した。改良型の
設計の目的は前述の設計の内、魅力的な点（即ち、カラ
ム外体積を無くすること、良好に作動するエレクトロス
プレー過程等）は保持するが、一方、操作上新たな制限
を全く付け加えないことである。この改良では、CZE出
口40の金属接点を薄い鞘状の流れる導電性の溶液に換え
た。この改良により全体として、CZE流速と緩衝液組成
に関わる前述の制限を解消する一方、発明者らのもとも
とのインターフェースの望ましい点を維持する結果とな
っている。更に、これらの改良によりESIの安定性は定
量的に改善され、CZEキャピラリに特別な処理をする必
要のない設計であり、且つCZEキャピラリを容易に交換
することができるようになっている。次の実施例２の中
で述べるこれら及び他の利点から、改良されたESIイン
ターフェースはCZE−MS法をより広く応用可能にし、他
のキャピラリ電気泳動法に展開するための基礎となるこ
とが示唆される。
レーイオン化インターフェース（ESI）110、110A（第10
から第14図）と110B（第19図）及び前述した設計におけ
る制限を除くための他の応用技術を開発した。改良型の
設計の目的は前述の設計の内、魅力的な点（即ち、カラ
ム外体積を無くすること、良好に作動するエレクトロス
プレー過程等）は保持するが、一方、操作上新たな制限
を全く付け加えないことである。この改良では、CZE出
口40の金属接点を薄い鞘状の流れる導電性の溶液に換え
た。この改良により全体として、CZE流速と緩衝液組成
に関わる前述の制限を解消する一方、発明者らのもとも
とのインターフェースの望ましい点を維持する結果とな
っている。更に、これらの改良によりESIの安定性は定
量的に改善され、CZEキャピラリに特別な処理をする必
要のない設計であり、且つCZEキャピラリを容易に交換
することができるようになっている。次の実施例２の中
で述べるこれら及び他の利点から、改良されたESIイン
ターフェースはCZE−MS法をより広く応用可能にし、他
のキャピラリ電気泳動法に展開するための基礎となるこ
とが示唆される。
（実施例２） CZE−MS装置の使用 この例におけるCZE−MS用のシステムの改良及び装置
の使用は、大部分が実施例１について上述したものと同
じであり、第10図から第13図で同様の部分を示すのに同
じ参照符号を使用したである。CZEは、高電圧（10〜50K
V）電極で電気浸透サンプルの導入により溶融シリカキ
ャピラリ20中で行われた。緩衝液とサンプル容器とを有
する高電圧部は連結されたプレキシグラスの箱30の中で
電気的に絶縁されている。未処理の内径100μｍの溶融
シリカキャピラリを全ての実験に用いた。
の使用は、大部分が実施例１について上述したものと同
じであり、第10図から第13図で同様の部分を示すのに同
じ参照符号を使用したである。CZEは、高電圧（10〜50K
V）電極で電気浸透サンプルの導入により溶融シリカキ
ャピラリ20中で行われた。緩衝液とサンプル容器とを有
する高電圧部は連結されたプレキシグラスの箱30の中で
電気的に絶縁されている。未処理の内径100μｍの溶融
シリカキャピラリを全ての実験に用いた。
先に示したように、CZEとESIの両方を操作するには、
キャピラリ端部或いはその近傍で、電気浸透的に流出す
る溶液が妨害されずに電気的に接触することが要求され
る。本実施例では、キャピラリ20の低電圧側（検出）端
部の緩衝液への電気的接触は液体116の鞘流によりなさ
れ、その液体は通常はメタノール、プロパノール、アセ
トニトリル或いは容易にエレクトロスプレーに供せられ
る次の節で述べるようなものである。この電気的接触も
又、典型的例では３〜5KVの範囲にESI電圧を設定するも
のである。ESI集束電極26は典型的例では＋300V（陽イ
オン操作）であった。ノズルスキマーのバイアスは80〜
150Vで最良の作動状態が得られるのが分かった。スキマ
ー70は実施例１と同じく接地電位とした。鞘電極流の為
の脈動のない正確な溶液の流れは、サージ インストロ
メンツ（Sage Instruments ケンブリッジ、マサチュー
セッツ州）の341B型の小さなシリンジポンプ（図示せ
ず）により得られた。
キャピラリ端部或いはその近傍で、電気浸透的に流出す
る溶液が妨害されずに電気的に接触することが要求され
る。本実施例では、キャピラリ20の低電圧側（検出）端
部の緩衝液への電気的接触は液体116の鞘流によりなさ
れ、その液体は通常はメタノール、プロパノール、アセ
トニトリル或いは容易にエレクトロスプレーに供せられ
る次の節で述べるようなものである。この電気的接触も
又、典型的例では３〜5KVの範囲にESI電圧を設定するも
のである。ESI集束電極26は典型的例では＋300V（陽イ
オン操作）であった。ノズルスキマーのバイアスは80〜
150Vで最良の作動状態が得られるのが分かった。スキマ
ー70は実施例１と同じく接地電位とした。鞘電極流の為
の脈動のない正確な溶液の流れは、サージ インストロ
メンツ（Sage Instruments ケンブリッジ、マサチュー
セッツ州）の341B型の小さなシリンジポンプ（図示せ
ず）により得られた。
予備的な気体の流れ136もしばしば用いられ、キャピ
ラリ端部（ESI電極）の周囲の鞘として、0.1〜1L/分の
流速で導入された。この気体の流れの目的は、（１）陰
イオンモードで操作する際の放電を抑制するために酸素
を付加すること、（２）高いCZE電流の時に鞘液流を冷
却すること、である。この気体の流れの２番目の利点
は、限界になる（即ち用いられる鞘電極液流の流速にし
てはイオン強度が通常は高過ぎる）傾向のある緩衝液に
ついて、重力起因のエレクトロスプレーの不安定さを抑
制することにあった。
ラリ端部（ESI電極）の周囲の鞘として、0.1〜1L/分の
流速で導入された。この気体の流れの目的は、（１）陰
イオンモードで操作する際の放電を抑制するために酸素
を付加すること、（２）高いCZE電流の時に鞘液流を冷
却すること、である。この気体の流れの２番目の利点
は、限界になる（即ち用いられる鞘電極液流の流速にし
てはイオン強度が通常は高過ぎる）傾向のある緩衝液に
ついて、重力起因のエレクトロスプレーの不安定さを抑
制することにあった。
ESI過程によって生成されるイオンは、１段階のルー
ツブロウを用いて150L/秒で機械的に吸引されている領
域に1mmのオリフィス（ノズル）63を通して集められ
た。この領域に入ったイオンはノズルオリフィス63の0.
5cm後に配置されスキマー70の径2mmのオリフィスを通し
て集められた。スキマー70を通過したイオンはラジオ周
波数（rf）のみの集束四重極72に入る。この領域は特別
に設計されたレイボールド ヘレアウス（Leybold Here
aus）のクライオポンプにより差圧的に脱気した。この
ポンプは標準的なコンプレッサーの約14Kに冷却された
特性の円筒状の２段調整器を備えたコールドヘッドとを
備え、四重極を包み込んで、窒素で30000L/秒以上の効
率のよい排気速度が得られる。分析用の四重極チャンバ
はターボモレキュラーポンプにより、500L/秒で排気さ
れた。開口部0.64cmの単一イオンレンズはイオン集束部
と分析用四重極チャンバを分けている。集束部及び分析
用チャンバの気圧は、それぞれ約１×10-6及び２×10-7
Torrであった。エレクトロスプレーから脱溶媒和するた
めの逆方向の窒素の流れ68（−70℃）は、３〜6L/分の
範囲にあった。質量分析計（エクストレル社（Extrel C
o.）、ピッツバーグ、ペンシルベニア州）はm/Z 2000の
測定範囲を有していた。
ツブロウを用いて150L/秒で機械的に吸引されている領
域に1mmのオリフィス（ノズル）63を通して集められ
た。この領域に入ったイオンはノズルオリフィス63の0.
5cm後に配置されスキマー70の径2mmのオリフィスを通し
て集められた。スキマー70を通過したイオンはラジオ周
波数（rf）のみの集束四重極72に入る。この領域は特別
に設計されたレイボールド ヘレアウス（Leybold Here
aus）のクライオポンプにより差圧的に脱気した。この
ポンプは標準的なコンプレッサーの約14Kに冷却された
特性の円筒状の２段調整器を備えたコールドヘッドとを
備え、四重極を包み込んで、窒素で30000L/秒以上の効
率のよい排気速度が得られる。分析用の四重極チャンバ
はターボモレキュラーポンプにより、500L/秒で排気さ
れた。開口部0.64cmの単一イオンレンズはイオン集束部
と分析用四重極チャンバを分けている。集束部及び分析
用チャンバの気圧は、それぞれ約１×10-6及び２×10-7
Torrであった。エレクトロスプレーから脱溶媒和するた
めの逆方向の窒素の流れ68（−70℃）は、３〜6L/分の
範囲にあった。質量分析計（エクストレル社（Extrel C
o.）、ピッツバーグ、ペンシルベニア州）はm/Z 2000の
測定範囲を有していた。
ESIインターフェースの設計と組立 この研究で開発された鞘電極ESIインターフェースの
望ましい型式の図解を第12図及び第13図に示す。ESIプ
ローブ本体114はポリカーボネートを加工した中心軸の
溝115を有するもので、小さな光学的ベンチレール（図
示せず）上を移動可能な特別注文のホルダーの上に取付
けてある。CZEキャピラリ20及び鞘液116はプローブ本体
の外側にテフロン台（図示せず）を通して外径1/16イン
チのテフロン管126の中央に納められている。ポリカー
ボネートチップホルダ118は、長さ1.9cm、21ゲージ（内
径0.51mm、外径0.81mm）のステンレススチール管122の
中に同心状にハンダ付けされた長さ3.3cm、26ゲージ
（内径0.25mm、外径0.46mm）のステンレススチール管か
ら作られた導電性エレクトロスプレー電極120を保持す
る。管122はチップホルダーの後にある軸孔123に取付け
られ、テフロン管126の端部に向かって後ろ向きに延び
ている。ステンレススチール電極のESI端部121は約45゜
のテーパーに加工されてから電解研磨されている。チッ
プホルダー118はプローブ本体114の中に同心状に捩じ込
まれているので、ステンレススチール電極120は、突き
出ている溶融シリカキャピラリ20の上に滑り出て、環状
の通路とキャピラリ20の端部周囲の出口125を形成し、
導線42に組合され且つバネのついたクリップ型高電圧コ
ネクターと接続され、テフロン台につながった中心のテ
フロン管126の中にきちんと接続されている。ステンレ
ススチール電極120との比較によるキャピラリ20のCZE端
部40の軸上における位置は、前述のテフロン台の中のキ
ャピラリをスライドさせて簡単に合わせることができ
る。
望ましい型式の図解を第12図及び第13図に示す。ESIプ
ローブ本体114はポリカーボネートを加工した中心軸の
溝115を有するもので、小さな光学的ベンチレール（図
示せず）上を移動可能な特別注文のホルダーの上に取付
けてある。CZEキャピラリ20及び鞘液116はプローブ本体
の外側にテフロン台（図示せず）を通して外径1/16イン
チのテフロン管126の中央に納められている。ポリカー
ボネートチップホルダ118は、長さ1.9cm、21ゲージ（内
径0.51mm、外径0.81mm）のステンレススチール管122の
中に同心状にハンダ付けされた長さ3.3cm、26ゲージ
（内径0.25mm、外径0.46mm）のステンレススチール管か
ら作られた導電性エレクトロスプレー電極120を保持す
る。管122はチップホルダーの後にある軸孔123に取付け
られ、テフロン管126の端部に向かって後ろ向きに延び
ている。ステンレススチール電極のESI端部121は約45゜
のテーパーに加工されてから電解研磨されている。チッ
プホルダー118はプローブ本体114の中に同心状に捩じ込
まれているので、ステンレススチール電極120は、突き
出ている溶融シリカキャピラリ20の上に滑り出て、環状
の通路とキャピラリ20の端部周囲の出口125を形成し、
導線42に組合され且つバネのついたクリップ型高電圧コ
ネクターと接続され、テフロン台につながった中心のテ
フロン管126の中にきちんと接続されている。ステンレ
ススチール電極120との比較によるキャピラリ20のCZE端
部40の軸上における位置は、前述のテフロン台の中のキ
ャピラリをスライドさせて簡単に合わせることができ
る。
通常の操作条件では必要ないが、（高いCZE電圧によ
る）鞘電極或いは加熱された窒素の逆方向の流れから出
る熱に起因するあらゆる妨害となる影響を予備的な鞘気
体流の能力により抑制することができる。中心軸の溝11
5はプローブの気体の鞘として窒素或いは酸素を流す
（0.1〜1L/分）６本の外径1/16インチのテフロン管128
（２本を図示した）、及び、CZE溶融シリカキャピラリ2
0と鞘電極液体115とを有する中央の管126を有してい
る。２つの内径1/16インチの穴130がチップホルダ118の
後半分に開けられており、チップホルダの前半分でESI
電源を囲っている単一の同心状の溝132につながってい
る。これらの通路は、６本のテフロン管128によって供
給される気体の約半分を、チップホルダを通してESIチ
ップの上へ向かって前方へと送ることができる。残りの
気体は溝115を通り、管126及び128の間の空間にあるプ
ローブ本体114の中へ後ろ向きに流れる。長さ0.5cm、11
ゲージ（内径2.4mm、外径3.2mm）のステンレススチール
管134からなる電極が更に、ESIチップの上且つチップホ
ルダの中央の溝132の中に置かれる。その電極は同心状
の気体の流れ136をチップ状に流し、管134に接触する２
つ目のクリップ型バネコネクター（図示せず）によって
ESI電位に保たれる。
る）鞘電極或いは加熱された窒素の逆方向の流れから出
る熱に起因するあらゆる妨害となる影響を予備的な鞘気
体流の能力により抑制することができる。中心軸の溝11
5はプローブの気体の鞘として窒素或いは酸素を流す
（0.1〜1L/分）６本の外径1/16インチのテフロン管128
（２本を図示した）、及び、CZE溶融シリカキャピラリ2
0と鞘電極液体115とを有する中央の管126を有してい
る。２つの内径1/16インチの穴130がチップホルダ118の
後半分に開けられており、チップホルダの前半分でESI
電源を囲っている単一の同心状の溝132につながってい
る。これらの通路は、６本のテフロン管128によって供
給される気体の約半分を、チップホルダを通してESIチ
ップの上へ向かって前方へと送ることができる。残りの
気体は溝115を通り、管126及び128の間の空間にあるプ
ローブ本体114の中へ後ろ向きに流れる。長さ0.5cm、11
ゲージ（内径2.4mm、外径3.2mm）のステンレススチール
管134からなる電極が更に、ESIチップの上且つチップホ
ルダの中央の溝132の中に置かれる。その電極は同心状
の気体の流れ136をチップ状に流し、管134に接触する２
つ目のクリップ型バネコネクター（図示せず）によって
ESI電位に保たれる。
２番目の、もう一方の実施態様110Aは第10図及び第11
図に示されている。キャピラリ20は銅板142上に置かれ
たルサイトプラスチック台140を通っている。短いステ
ンレススチール管144は銅板142を通り、台140の一方の
脚の中を同心状に通り、キャピラリ出口端部40の周りを
囲む。キャピラリ出口40の周囲の鞘液流の為に環状の通
路145を形成するように、ステンレススチール管144はキ
ャピラリ20と関係をもたせた大きさになっている。この
様な流れは短い銅管148により、台のもう一方の脚に接
続された２つ目のキャピラリ146を介して導入される。
ステンレススチール管、導管、銅板及び２つ目のキャピ
ラリを通して導入される緩衝液はESI電位に維持され
る。
図に示されている。キャピラリ20は銅板142上に置かれ
たルサイトプラスチック台140を通っている。短いステ
ンレススチール管144は銅板142を通り、台140の一方の
脚の中を同心状に通り、キャピラリ出口端部40の周りを
囲む。キャピラリ出口40の周囲の鞘液流の為に環状の通
路145を形成するように、ステンレススチール管144はキ
ャピラリ20と関係をもたせた大きさになっている。この
様な流れは短い銅管148により、台のもう一方の脚に接
続された２つ目のキャピラリ146を介して導入される。
ステンレススチール管、導管、銅板及び２つ目のキャピ
ラリを通して導入される緩衝液はESI電位に維持され
る。
（実施例2:結果と考察） ESIインターフェースの操作 第10図から第13図に示されたインターフェースにより
得られる重要な改良点は、マススペクトル検出に適用で
きるようなCZE操作条件の範囲が更に広がることであ
る。例えば、安定なESI性能の為にインターフェースを
用いることでCZE流速を予め著しく小さく（＜0.5μL/
分）して操作することができる。電気的接触が導電性液
体116を介して作られている場合、理想的なエレクトロ
スプレーが溶融シリカキャピラリ20から放出される。こ
の様な操作モードではスプレー用気体を用いる時と同じ
く、イオンの生成は安定しており、大きな液滴は生成し
ない。同様のエレクトロスプレーは、金属キャピラリ又
はCZE−MSについて前述の金属を塗布した溶融シリカキ
ャピラリを用いることにより更に大きい流速の時にも得
られた（第７図参照）。しかしながら、より遅い流速で
はエレクトロスプレーは、いっそう大きな液滴及び液流
が時々生じるような不安定な状態に陥る。そのように不
安定な作動状態は、エレクトロスプレーが金属表面の様
々な部分から生じ、或いはある部分から他の部分へと移
動し、そして結果として測定されるイオン電流が大きく
変化することによって特徴づけられる。金属表面はより
繁雑にコロナ放電を起こし、その為に通常は検体のシグ
ナルが欠失するのがわかる。金属表面のないところで
は、エレクトロスプレーは通常は体積が５〜10nLの範囲
であるような小さな液体円錐の頂点（第13図）から放出
される。この型のエレクトロスプレーは理想的な状態と
考えられたので、発明者らは首尾よく新しいインターフ
ェースと同じものを作った。
得られる重要な改良点は、マススペクトル検出に適用で
きるようなCZE操作条件の範囲が更に広がることであ
る。例えば、安定なESI性能の為にインターフェースを
用いることでCZE流速を予め著しく小さく（＜0.5μL/
分）して操作することができる。電気的接触が導電性液
体116を介して作られている場合、理想的なエレクトロ
スプレーが溶融シリカキャピラリ20から放出される。こ
の様な操作モードではスプレー用気体を用いる時と同じ
く、イオンの生成は安定しており、大きな液滴は生成し
ない。同様のエレクトロスプレーは、金属キャピラリ又
はCZE−MSについて前述の金属を塗布した溶融シリカキ
ャピラリを用いることにより更に大きい流速の時にも得
られた（第７図参照）。しかしながら、より遅い流速で
はエレクトロスプレーは、いっそう大きな液滴及び液流
が時々生じるような不安定な状態に陥る。そのように不
安定な作動状態は、エレクトロスプレーが金属表面の様
々な部分から生じ、或いはある部分から他の部分へと移
動し、そして結果として測定されるイオン電流が大きく
変化することによって特徴づけられる。金属表面はより
繁雑にコロナ放電を起こし、その為に通常は検体のシグ
ナルが欠失するのがわかる。金属表面のないところで
は、エレクトロスプレーは通常は体積が５〜10nLの範囲
であるような小さな液体円錐の頂点（第13図）から放出
される。この型のエレクトロスプレーは理想的な状態と
考えられたので、発明者らは首尾よく新しいインターフ
ェースと同じものを作った。
第13図はキャピラリ端部（第11図の末端から見た図も
参照）の詳細な図である。電気浸透によって緩衝液が流
れ込むCZEキャピラリ20の低圧側端部40の電気的接触を
エレクトロスプレーイオン化に不可欠なものでもある。
それ故ステンレススチールキャピラリ120の電圧（陽イ
オン生成の為に＋３〜6KV）がCZEとESIとの電場勾配を
決定する。実際のCZEの電気的接触は溶融シリカキャピ
ラリの上を流れる薄い鞘の液体116により効率良く作ら
れる。CZEキャピラリは、良好に作動するように、軸方
向に僅かな距離（＞0.2mm）だけ金属キャピラリ120を越
えて延される必要がある。鞘電極を通しての電圧降下は
鞘液116バルク導電性に基づいて予想されるものより小
さくなるが、典型的な条件では、ESIとCZEの両成果は予
想される電場勾配に一致する。従って、CZEからの流出
液はどんな金属表面との接触も避け、電気化学反応によ
る損失から切り離されている。興味深いことに、もしCZ
Eキャピラリがステンレススチールキャピラリの中に引
き込まれていると、見た目には乱されていないエレクト
ロスプレーが依然として生じていても、検体のシグナル
は失われてしまう。おそらく、検体イオンがステンレス
スチールキャピラリでの電気化学的過程によって失われ
るのであろう。
参照）の詳細な図である。電気浸透によって緩衝液が流
れ込むCZEキャピラリ20の低圧側端部40の電気的接触を
エレクトロスプレーイオン化に不可欠なものでもある。
それ故ステンレススチールキャピラリ120の電圧（陽イ
オン生成の為に＋３〜6KV）がCZEとESIとの電場勾配を
決定する。実際のCZEの電気的接触は溶融シリカキャピ
ラリの上を流れる薄い鞘の液体116により効率良く作ら
れる。CZEキャピラリは、良好に作動するように、軸方
向に僅かな距離（＞0.2mm）だけ金属キャピラリ120を越
えて延される必要がある。鞘電極を通しての電圧降下は
鞘液116バルク導電性に基づいて予想されるものより小
さくなるが、典型的な条件では、ESIとCZEの両成果は予
想される電場勾配に一致する。従って、CZEからの流出
液はどんな金属表面との接触も避け、電気化学反応によ
る損失から切り離されている。興味深いことに、もしCZ
Eキャピラリがステンレススチールキャピラリの中に引
き込まれていると、見た目には乱されていないエレクト
ロスプレーが依然として生じていても、検体のシグナル
は失われてしまう。おそらく、検体イオンがステンレス
スチールキャピラリでの電気化学的過程によって失われ
るのであろう。
鞘電極液116はCZE緩衝液と同じでよいが、別の液体を
使用することはエレクトロスプレーの状態を改善するの
にしばしば有利に働く。水溶液の緩衝液をエレクトロス
プレーに供せられなかったので、発明者らのCZE−MSを
用いた最初の実験では少量の電解質（例えばKI）を加え
たメタノール／水の緩衝液（50/50、Ｖ％/V％）を用い
た。しかし、鞘電極液にメタノール或いはプロパノール
を用いる時には、0.05Mまでのイオン強度であるような
水溶液のCZE緩衝液を用いることができる。同様に、メ
タノール／水緩衝液でのイオン強度は0.01M以下という
先程の制限を逃れることができる。典型的な鞘電極流速
は５〜10μL/分であるが、２〜30μL/分が実際的であ
る。内径100μｍのキャピラリでは典型的なCZE流速は0.
2から0.5μmL/分の範囲であるから、鞘液によってかな
りの効率で希釈されるために更に大きなイオン強度（約
0.1M）の緩衝液をより小さな径のキャピラリに用いるこ
とができると予想した。高いCZE電流（＞50μＡ）で
は、鞘液に少量の電解質を添加することで、過剰な電圧
降下、熱、及び、結果として起こる電気的接触の破壊を
有効に防ぐことができた。メタノールとイソプロパノー
ルはあまり導電性の高い液体ではないが、それらの導電
性は、通常のCZE電流（＜30μＡ）に対してステンレス
スチールキャピラリからエレクトロスプレー発生部まで
の距離が短かく（0.3〜0.4mm）定められた場合には充分
である。検体のシグナルは鞘電極液の流速に対してどち
らかというと無関係である。
使用することはエレクトロスプレーの状態を改善するの
にしばしば有利に働く。水溶液の緩衝液をエレクトロス
プレーに供せられなかったので、発明者らのCZE−MSを
用いた最初の実験では少量の電解質（例えばKI）を加え
たメタノール／水の緩衝液（50/50、Ｖ％/V％）を用い
た。しかし、鞘電極液にメタノール或いはプロパノール
を用いる時には、0.05Mまでのイオン強度であるような
水溶液のCZE緩衝液を用いることができる。同様に、メ
タノール／水緩衝液でのイオン強度は0.01M以下という
先程の制限を逃れることができる。典型的な鞘電極流速
は５〜10μL/分であるが、２〜30μL/分が実際的であ
る。内径100μｍのキャピラリでは典型的なCZE流速は0.
2から0.5μmL/分の範囲であるから、鞘液によってかな
りの効率で希釈されるために更に大きなイオン強度（約
0.1M）の緩衝液をより小さな径のキャピラリに用いるこ
とができると予想した。高いCZE電流（＞50μＡ）で
は、鞘液に少量の電解質を添加することで、過剰な電圧
降下、熱、及び、結果として起こる電気的接触の破壊を
有効に防ぐことができた。メタノールとイソプロパノー
ルはあまり導電性の高い液体ではないが、それらの導電
性は、通常のCZE電流（＜30μＡ）に対してステンレス
スチールキャピラリからエレクトロスプレー発生部まで
の距離が短かく（0.3〜0.4mm）定められた場合には充分
である。検体のシグナルは鞘電極液の流速に対してどち
らかというと無関係である。
鞘電極液は又、イオン脱離に関連する液相化学の操作
や或いは、顕著なマススペクトル情報或いはより効果的
なイオン化が得られる検体をもたらすようなカラム後の
誘導体化によって潜在的にエレクトロスプレー過程を改
良するのに使用される。他の点では述べられなかっなが
CZE緩衝液（つまり水溶液）によりESIの作動状態は著し
く変わるので、発明者らの結果からエレクトロスプレー
円錐138（第13図）中の混合は広範囲に渡るのが分か
る。発明者らは更に、エレクトロスプレーに成分を導入
するために鞘電極液116（例えば酢酸アンモニウム、ト
リフルオロ酢酸等）を用いており、この様な方法はESI
効率に影響を及ぼす充分な可能性がある。
や或いは、顕著なマススペクトル情報或いはより効果的
なイオン化が得られる検体をもたらすようなカラム後の
誘導体化によって潜在的にエレクトロスプレー過程を改
良するのに使用される。他の点では述べられなかっなが
CZE緩衝液（つまり水溶液）によりESIの作動状態は著し
く変わるので、発明者らの結果からエレクトロスプレー
円錐138（第13図）中の混合は広範囲に渡るのが分か
る。発明者らは更に、エレクトロスプレーに成分を導入
するために鞘電極液116（例えば酢酸アンモニウム、ト
リフルオロ酢酸等）を用いており、この様な方法はESI
効率に影響を及ぼす充分な可能性がある。
本発明のインターフェースは基本的にはどのようなCZ
E緩衝液組成やESIのための流速制限であっても除去する
ことができる。現在においては小さな径のキャピラリ及
びゲルを含めた高粘度のCZE媒体を用いることが可能で
ある。加えて、他の型のキャピラリ電気泳動（等速回転
電気泳動及び等電集束法）やキャピラリ界面動電クロマ
トグラフィについても同様にできるだけ早く質量分析計
と接続されるべきである。
E緩衝液組成やESIのための流速制限であっても除去する
ことができる。現在においては小さな径のキャピラリ及
びゲルを含めた高粘度のCZE媒体を用いることが可能で
ある。加えて、他の型のキャピラリ電気泳動（等速回転
電気泳動及び等電集束法）やキャピラリ界面動電クロマ
トグラフィについても同様にできるだけ早く質量分析計
と接続されるべきである。
ESIスペクトル CZE−MSインターフェースは、先立って処理するのが
難しい緩衝液を効率よくエレクトロスプレーに供するこ
とができる。第14図に、0.05ドデシル硫酸ナトリウム
（以下SDSと略記する）水溶液をCZE緩衝液とした時に、
鞘電極液としてイソプロパノールを用い、その流速を約
５μL/分として得られたESIマススペクトルを示す。こ
の陰イオン界面活性剤の臨界ミセル濃度（以下CMCと略
記する）は約８×10-4Mであり、従って大部分のSDSはCZ
E緩衝液中にミセルとして存在する。陰イオンスペクト
ルは、フェンらにより最初に示された方法と同様に、電
子を消費し電荷を抑制するために、更に酸素の鞘気体流
を用いて測定した（C.M.ホワイトハウス、R.N.ドレイヤ
ー、M.ヤマシタ、J.B.フェン［Whitehouse,C.M.;Dreye
r,R.N.;Uamashita,M.;Fenn,J.B.,］“アナリティカル
ケミストリ"1985年57巻675−679ページ）。第14A図に示
した陰イオンスペクトルは、m/Z 265にドデシル硫酸陰
イオンのみを示している。少量の１価に帯電した２量体
も高いSDS条件の時に観測されることがあった。同様の
スペクトルが更に希釈した10-5の溶液について得られ
る。正のESIスペクトルを第14A図に示す。ナトリウムの
付加による強い分子イオンが観測され、感度は陰イオン
モードと同程度である。スペクトル中の他のイオンはナ
トリウム陽イオンと不純物とに起因する。この結果は大
変期待できるものである。というのは、CMCを越える濃
度の不揮発性界面活性剤を必要とするキャピラリ界面動
電クロマトグラフィ（S.テラベ、K.オオクカ、T.アンド
ウ、“アナリティカル ケミストリ"1985年第58巻834−
841頁）と質量分析計をインターフェースで結合するこ
とにより、様々な分離選択性と中性物質への応用が可能
になることが明らかであるからである。
難しい緩衝液を効率よくエレクトロスプレーに供するこ
とができる。第14図に、0.05ドデシル硫酸ナトリウム
（以下SDSと略記する）水溶液をCZE緩衝液とした時に、
鞘電極液としてイソプロパノールを用い、その流速を約
５μL/分として得られたESIマススペクトルを示す。こ
の陰イオン界面活性剤の臨界ミセル濃度（以下CMCと略
記する）は約８×10-4Mであり、従って大部分のSDSはCZ
E緩衝液中にミセルとして存在する。陰イオンスペクト
ルは、フェンらにより最初に示された方法と同様に、電
子を消費し電荷を抑制するために、更に酸素の鞘気体流
を用いて測定した（C.M.ホワイトハウス、R.N.ドレイヤ
ー、M.ヤマシタ、J.B.フェン［Whitehouse,C.M.;Dreye
r,R.N.;Uamashita,M.;Fenn,J.B.,］“アナリティカル
ケミストリ"1985年57巻675−679ページ）。第14A図に示
した陰イオンスペクトルは、m/Z 265にドデシル硫酸陰
イオンのみを示している。少量の１価に帯電した２量体
も高いSDS条件の時に観測されることがあった。同様の
スペクトルが更に希釈した10-5の溶液について得られ
る。正のESIスペクトルを第14A図に示す。ナトリウムの
付加による強い分子イオンが観測され、感度は陰イオン
モードと同程度である。スペクトル中の他のイオンはナ
トリウム陽イオンと不純物とに起因する。この結果は大
変期待できるものである。というのは、CMCを越える濃
度の不揮発性界面活性剤を必要とするキャピラリ界面動
電クロマトグラフィ（S.テラベ、K.オオクカ、T.アンド
ウ、“アナリティカル ケミストリ"1985年第58巻834−
841頁）と質量分析計をインターフェースで結合するこ
とにより、様々な分離選択性と中性物質への応用が可能
になることが明らかであるからである。
更に２つの観察がESIマススペクトルに関してなされ
得る。第１に、陽イオンモードでは普通フラグメンテー
ションは認められないが、陰イオンスペクトルは時折有
用なフラグメントピークを示す。例えば、酢酸ジフェニ
ルのスペクトル（第15図）は、分子イオン（H+欠失に起
因）と同様にm/Z 97と167に大きなシグナルを示す。第
２に、第14図と第15図に示したマススペクトルは、m/Z
150以下に大きなバックグランドシグナルを示す他の脱
イオン化法（即ち、サーモスプレー、粒子衝突及びレー
ザー脱離）とは全く異なっている。このことは、他の脱
離イオン化法と比べてESI過程が相対的に単純であるこ
と、及びこの方法ではサンプルのバルクや一部を加熱す
ることがないという事実に関与しているであろう。
得る。第１に、陽イオンモードでは普通フラグメンテー
ションは認められないが、陰イオンスペクトルは時折有
用なフラグメントピークを示す。例えば、酢酸ジフェニ
ルのスペクトル（第15図）は、分子イオン（H+欠失に起
因）と同様にm/Z 97と167に大きなシグナルを示す。第
２に、第14図と第15図に示したマススペクトルは、m/Z
150以下に大きなバックグランドシグナルを示す他の脱
イオン化法（即ち、サーモスプレー、粒子衝突及びレー
ザー脱離）とは全く異なっている。このことは、他の脱
離イオン化法と比べてESI過程が相対的に単純であるこ
と、及びこの方法ではサンプルのバルクや一部を加熱す
ることがないという事実に関与しているであろう。
CZE−MS分離 鞘電極流を用いたCZE−MSインターフェースについて
先に検討した４級アンモニウム塩の混合物を用い、水／
メタノール緩衝液により評価した。基本的には、同一の
操作により論理段数が１〜３×105、検出限界が10〜100
アトモルの範囲が得られた。前述のインターフェースと
比較して、同程度の分離が水溶液の緩衝液についても得
られた。
先に検討した４級アンモニウム塩の混合物を用い、水／
メタノール緩衝液により評価した。基本的には、同一の
操作により論理段数が１〜３×105、検出限界が10〜100
アトモルの範囲が得られた。前述のインターフェースと
比較して、同程度の分離が水溶液の緩衝液についても得
られた。
４級ホスホニウム塩混合物のCZE−MS全イオン通電ク
ロマトグラムを第16図に示す。約１ピコモル／成分で含
まれるサンプルプラブを注入するのに、前述した方法に
より電気浸透を用いた。分離はどちらかというと短い60
cmのキャピラリにより、100KVのCZE電圧降下を用い行っ
た。緩衝液の導電率を通常は103μmho/cmのオーダーに
設定した。第16図に示した分離は、NaOHで規定してpHを
4.8とした10-4MのKClを含有する0.05Mフタル酸水素カリ
ウム水溶液を緩衝液として用いた時に得られた。（pHが
高い時には著しいテーリングを伴う悪い状態になること
に注意すべきである。）鞘電極液は10-4Mの酢酸アンモ
ニウムを含むイソプロパノールであった。第17図のシグ
ナルイオンの通電クロマトグラムに示すように、理論段
数40000〜80000が個々の成分を分離する際に得られた
が、４種の混合物では第16図のように２つのピークしか
認められない。ビニルトリフェニル及びエチルトリフェ
ニルホスホニウムイオンが同時に溶出するのは、電気泳
動移動度が類似することが予想されるので、驚くべきこ
とではないが、テトラブチル及びテトラフェニルホスホ
ニウムイオンも同様に溶出するのは殆ど予測がつかない
ことである。より小さな内径又はより長いキャピラリ或
いは別な緩衝液系を用いて得られる分離は、これらの成
分の電気泳動的分離能を改良できることが予想される。
ロマトグラムを第16図に示す。約１ピコモル／成分で含
まれるサンプルプラブを注入するのに、前述した方法に
より電気浸透を用いた。分離はどちらかというと短い60
cmのキャピラリにより、100KVのCZE電圧降下を用い行っ
た。緩衝液の導電率を通常は103μmho/cmのオーダーに
設定した。第16図に示した分離は、NaOHで規定してpHを
4.8とした10-4MのKClを含有する0.05Mフタル酸水素カリ
ウム水溶液を緩衝液として用いた時に得られた。（pHが
高い時には著しいテーリングを伴う悪い状態になること
に注意すべきである。）鞘電極液は10-4Mの酢酸アンモ
ニウムを含むイソプロパノールであった。第17図のシグ
ナルイオンの通電クロマトグラムに示すように、理論段
数40000〜80000が個々の成分を分離する際に得られた
が、４種の混合物では第16図のように２つのピークしか
認められない。ビニルトリフェニル及びエチルトリフェ
ニルホスホニウムイオンが同時に溶出するのは、電気泳
動移動度が類似することが予想されるので、驚くべきこ
とではないが、テトラブチル及びテトラフェニルホスホ
ニウムイオンも同様に溶出するのは殆ど予測がつかない
ことである。より小さな内径又はより長いキャピラリ或
いは別な緩衝液系を用いて得られる分離は、これらの成
分の電気泳動的分離能を改良できることが予想される。
交感神経作用性の、及びその関連のアミン４種類の混
合物のシグナルイオン通電クロマトグラムを第18図に示
す。どの場合でもプロトンの付加した分子イオンが際立
った。分離は、前述の緩衝液と同様の、塩酸によりpHを
3.8とし、10-4MのKClを含有するものを用い、11KVのCZE
電圧、長さ60cm×内径100μｍのキャピラリを用いて行
った。ドーパミンと５−ヒドロキシトリプタミンとは電
気泳動では分離しないが、ノルエピネフリン及びエピネ
フリンは他の成分と分離する。CZE分離の最適化の為の
実験は行わなかったが、これらの物質は生物学的に重要
であるので、この様な結果は今後に大変期待がもてる。
合物のシグナルイオン通電クロマトグラムを第18図に示
す。どの場合でもプロトンの付加した分子イオンが際立
った。分離は、前述の緩衝液と同様の、塩酸によりpHを
3.8とし、10-4MのKClを含有するものを用い、11KVのCZE
電圧、長さ60cm×内径100μｍのキャピラリを用いて行
った。ドーパミンと５−ヒドロキシトリプタミンとは電
気泳動では分離しないが、ノルエピネフリン及びエピネ
フリンは他の成分と分離する。CZE分離の最適化の為の
実験は行わなかったが、これらの物質は生物学的に重要
であるので、この様な結果は今後に大変期待がもてる。
ここで述べたCZE−MSインターフェースはより広範な
応用の基礎となる。液体の鞘電極によりエレクトロスプ
レーイオン化インターフェースを、CZEにとって興味深
い殆ど全ての緩衝液系に用いることができる。これに
は、他の方法ではエレクトロスプレーにかけられなかっ
た水溶液やイオン強度の高い緩衝液も含まれる。その
上、インターフェースにより操作が容易になり、依然に
は得られなかった日間の再現性が得られる。CZEキャピ
ラリは簡単に、短時間で交換するのが可能であり、準備
としての特別な処理を必要としない。エレクトロスプレ
ーインターフェースはCZEの効率には影響せず、キャピ
ラリを通じての圧力降下や他の方法では問題となる点を
避けることができる。鞘電極流も、質量分析計のキャリ
ブレーション、ESI過程の調整、カラム後の誘導体化の
為の便利な試薬導入方法を提供する。鞘流速をより速く
したいならば、エレクトロスプレー過程を補助するため
にスプレー用気体を導入することができる（A.P.ブルイ
ンズ、T.R.コベイ、J.D.ヘニオン、［Bruins,A.P.;Cove
y,T.R.;Henion,J.D.］“アナリティカル ケミストリ"1
987年第59巻2642−2646頁）。
応用の基礎となる。液体の鞘電極によりエレクトロスプ
レーイオン化インターフェースを、CZEにとって興味深
い殆ど全ての緩衝液系に用いることができる。これに
は、他の方法ではエレクトロスプレーにかけられなかっ
た水溶液やイオン強度の高い緩衝液も含まれる。その
上、インターフェースにより操作が容易になり、依然に
は得られなかった日間の再現性が得られる。CZEキャピ
ラリは簡単に、短時間で交換するのが可能であり、準備
としての特別な処理を必要としない。エレクトロスプレ
ーインターフェースはCZEの効率には影響せず、キャピ
ラリを通じての圧力降下や他の方法では問題となる点を
避けることができる。鞘電極流も、質量分析計のキャリ
ブレーション、ESI過程の調整、カラム後の誘導体化の
為の便利な試薬導入方法を提供する。鞘流速をより速く
したいならば、エレクトロスプレー過程を補助するため
にスプレー用気体を導入することができる（A.P.ブルイ
ンズ、T.R.コベイ、J.D.ヘニオン、［Bruins,A.P.;Cove
y,T.R.;Henion,J.D.］“アナリティカル ケミストリ"1
987年第59巻2642−2646頁）。
CZE−MS法は、それを多くの生物学的サンプルに対し
て唯一適しているようにするような分離能と検出限界と
の組合せである。例えば、マイクロピペットとCZEとを
直結させることが可能であり、それは単細胞を直接サン
プリングして細胞成分を迅速に質量分析によるキャラク
タリゼーションを行うための基礎を提供する。より高い
分解能が必要な時には、LC−MS、イオンクロマトグラフ
ィ及びIPS−MSによって行われる通常の有機及び無機分
析でもCZE−MSの恩恵を受けるであろう。数分以内の分
離が必要な時は、より短いカラムを使用すれば可能であ
り、とりわけその場合には、感度の高い検出法によりサ
ンプル体積を最小限にすることができる。等電集束法、
キャピラリ界面動電クロマトグラフィ及び等速回転電気
泳動（F.M.エヴェレット、J.L.ベッカース、Th.P.E.M.
フェアヘーゲン、“等速回転電気泳動”、ジャーナルオ
ブクロマトグラフィライブラリ第６巻、エルゼビアサイ
エンス出版、アムステルダム、1976年）を含むキャピラ
リ電気泳動の他の応用法は、新しいインターフェースを
用いることにより質量分析検出に接続することが可能で
ある。
て唯一適しているようにするような分離能と検出限界と
の組合せである。例えば、マイクロピペットとCZEとを
直結させることが可能であり、それは単細胞を直接サン
プリングして細胞成分を迅速に質量分析によるキャラク
タリゼーションを行うための基礎を提供する。より高い
分解能が必要な時には、LC−MS、イオンクロマトグラフ
ィ及びIPS−MSによって行われる通常の有機及び無機分
析でもCZE−MSの恩恵を受けるであろう。数分以内の分
離が必要な時は、より短いカラムを使用すれば可能であ
り、とりわけその場合には、感度の高い検出法によりサ
ンプル体積を最小限にすることができる。等電集束法、
キャピラリ界面動電クロマトグラフィ及び等速回転電気
泳動（F.M.エヴェレット、J.L.ベッカース、Th.P.E.M.
フェアヘーゲン、“等速回転電気泳動”、ジャーナルオ
ブクロマトグラフィライブラリ第６巻、エルゼビアサイ
エンス出版、アムステルダム、1976年）を含むキャピラ
リ電気泳動の他の応用法は、新しいインターフェースを
用いることにより質量分析検出に接続することが可能で
ある。
鞘流エレクトロスプレーインターフェースも他の形式
の分析法のインターフェースとなることができる。第19
図には、例えば元素発光、原子吸光或いは他の公知の形
式の分光法の為のプラズマにCZE−エレクトロスプレー
インターフェースを取付けた第３の別の具体例110Bを示
してある。このインターフェースは２つのテフロン取付
け具150及び152を使っている。キャピラリ20はテフロン
管154と栓156とを通ってＴ型取付具152に入ってから、
向い側の管162の中を通る。鞘液は管160を通り、Ｔ型取
付具152に導入されて、キャピラリ20の外側の管162を通
って、四方取付具150の中のキャピラリ20を囲んでいる
ステンレススチール管に入る。ESI電圧調整器42はテフ
ロン管164と栓166を通って取付け具150に入り、ステン
レススチール管120に接続される。鞘気体136はテフロン
管168を通って取付け具150に導入され、キャピラリ出口
140に向ってステンレススチール管120の外側を流れる。
取付具150の４本の脚はCZE溶出液、鞘電極液流及び鞘気
体流の為の同心状の出口を有しており、円筒状のガラス
製のスプレー室170の入口端部に接続されている。これ
らの出口から軸方向に離れたところに、スプレー室170
はステンレススチール製のカラー172を有している。こ
のカラーはインターフェース全体をプラズマ分析装置
（図示せず）につないでおり、エレクトロスプレーの的
としておかれている２番目の高電圧回路16Bに接続され
ている。インターフェース110Bの操作は全般的に110及
び110Aの具体例について上述した通りである。主な違い
はエレクトロスプレー液滴の脱溶媒和の為の逆方向の気
体の流れである。しかも、典型的にはヘエリウムかアル
ゴンである鞘気体はプラズマの生成を補助するのに必要
である。この鞘気体流も、上述した軸方向の流れ、例え
ば0.1〜0.2L/分よりも大きい値である。
の分析法のインターフェースとなることができる。第19
図には、例えば元素発光、原子吸光或いは他の公知の形
式の分光法の為のプラズマにCZE−エレクトロスプレー
インターフェースを取付けた第３の別の具体例110Bを示
してある。このインターフェースは２つのテフロン取付
け具150及び152を使っている。キャピラリ20はテフロン
管154と栓156とを通ってＴ型取付具152に入ってから、
向い側の管162の中を通る。鞘液は管160を通り、Ｔ型取
付具152に導入されて、キャピラリ20の外側の管162を通
って、四方取付具150の中のキャピラリ20を囲んでいる
ステンレススチール管に入る。ESI電圧調整器42はテフ
ロン管164と栓166を通って取付け具150に入り、ステン
レススチール管120に接続される。鞘気体136はテフロン
管168を通って取付け具150に導入され、キャピラリ出口
140に向ってステンレススチール管120の外側を流れる。
取付具150の４本の脚はCZE溶出液、鞘電極液流及び鞘気
体流の為の同心状の出口を有しており、円筒状のガラス
製のスプレー室170の入口端部に接続されている。これ
らの出口から軸方向に離れたところに、スプレー室170
はステンレススチール製のカラー172を有している。こ
のカラーはインターフェース全体をプラズマ分析装置
（図示せず）につないでおり、エレクトロスプレーの的
としておかれている２番目の高電圧回路16Bに接続され
ている。インターフェース110Bの操作は全般的に110及
び110Aの具体例について上述した通りである。主な違い
はエレクトロスプレー液滴の脱溶媒和の為の逆方向の気
体の流れである。しかも、典型的にはヘエリウムかアル
ゴンである鞘気体はプラズマの生成を補助するのに必要
である。この鞘気体流も、上述した軸方向の流れ、例え
ば0.1〜0.2L/分よりも大きい値である。
好適な実施態様において本発明の原理を図示し、説明
したので、この様な原理から逸脱することなく発明が配
列や詳細において変形され得るものであることは当業者
にとって容易に明白になるであろう。更に液体或いは気
体流、加熱或いは集束の為の供給を含むエレクトロスプ
レー過程の変形も又、この発明の一部である。発明者ら
は添付する請求の範囲及び精神の範囲に於ける全ての変
形を保護しようとするものである。
したので、この様な原理から逸脱することなく発明が配
列や詳細において変形され得るものであることは当業者
にとって容易に明白になるであろう。更に液体或いは気
体流、加熱或いは集束の為の供給を含むエレクトロスプ
レー過程の変形も又、この発明の一部である。発明者ら
は添付する請求の範囲及び精神の範囲に於ける全ての変
形を保護しようとするものである。
フロントページの続き (72)発明者 オリバーズ ジョゼ エー アメリカ合衆国 99337 ワシントン州 ケンネウィック トラビス レーン 901 (56)参考文献 特開 昭63−154960（ＪＰ，Ａ) 米国特許4209696（ＵＳ，Ａ) 米国特許4708782（ＵＳ，Ａ)
Claims (65)
- 【請求項１】多数の分析検出器によって分析されること
が可能な高分解能検体分離物を生成する方法において、 検体サンプル溶液源を供給することと、 該検体サンプル溶液を電気泳動的に分離して高分離検体
溶出液を形成することと、 電気的に帯電したスプレーを形成するために被分離検体
溶出液が電気泳動分離から溶出する時に被分離検体溶出
液をエレクトロスプレーに供すること とを備える分離方法。 - 【請求項２】電気的に非導電性のキャピラリ中でサンプ
ル溶液の該電気泳動分離を実施することと、 該キャピラリの出口付近の溶出液に電気的に接触するた
めの導電性手段を供給することと、 サンプル溶液を電気泳動的に分離して被分離検体溶出液
をエレクトロスプレーに供するための高電圧回路手段
に、該導電性の手段を結びつけること とを含む請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項３】上記サンプル溶液源と該電気泳動分離を行
う為の導電性手段との間のサンプル溶液に高電圧電位差
を供給することを含む請求の範囲第２項記載の方法。 - 【請求項４】導電性手段と、該被分離検体溶出液をエレ
クトロスプレーに供するために近接しておかれる検出器
或いは収集器との間に、電圧電位差を供給することを含
む請求の範囲第２項記載の方法。 - 【請求項５】非導電性キャピラリ中で電気泳動分離を実
施することと、 該被分離検体溶出液が該キャピラリの出口から生じた時
にエレクトロスプレーに供すること とを含む請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項６】非導電性キャピラリ中で電気泳動分離を実
施することと、 該キャピラリの出口からの該被分離検体溶出液をエレク
トロスプレーに供することと、 該検体サンプルを電気泳動的に分離するための電極と該
被分離検体溶出液をエレクトロスプレーに供するための
エレクトロスプレー源との両方を形成するように該キャ
ピラリ出口を電気的に接続すること とを含む請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項７】検体の通電クロマトグラムに実質的な歪み
がなく、エレクトロスプレーに供せられた溶出液が、多
数の分析器によって該検体サンプルを形成する成分の定
性及び定量を分析的に決定するための高分解能分離を維
持するように、該エレクトロスプレーに先立って直に検
体溶出液に電気的電位差を直接与えることを含む請求の
範囲第１項記載の方法。 - 【請求項８】該電気泳動分離を実施することと、 直接的に電気的に帯電させることと、 検体の電気浸透流がいかなる乱流効果もできる限り取り
込まれない状態で供給されるように、実際上の無効体積
が最小の状態で該エレクトロスプレーを行うこと とを含む請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項９】実際上の無効体積が約1nL未満である請求
の範囲第８項記載の方法。 - 【請求項１０】検体サンプル溶液の供給及び電気泳動分
離過程が、 成分の各々が異なった電気泳動移動度を有している成分
の混合物からなるサンプル溶液の容器と、緩衝液の容器
とを供給することと、 入口端部と出口端部とを有し、該容液の電気浸透流をも
たらすことが可能な非導電性物質で形成される開口した
管状のキャピラリを供給することと、 キャピラリを緩衝液で満たすことと、 キャピラリの入口端部において少量のサンプル溶液を導
入することと、 キャピラリの入口端部を緩衝液の中に置くことと、 該成分の各々が異なった時間間隔で該キャピラリの該入
口端部から出口端部へ電気泳動移動度に従って移動する
ことにより、該サンプル混合物を電気泳動的に分離して
サンプル成分にするためにキャピラリの入口端部と出口
端部との間の緩衝液に第１高電圧電位差を供給すること
を含み、 各成分が電気泳動によって決められる時間間隔でエレク
トロスプレーに供せられるように、エレクトロスプレー
過程が、該被分離成分をエレクトロスプレーに供するた
めに該出口端部で該被分離サンプルに直接第２電圧電位
差をつなげることを含み、 該時間間隔に従って該サンプル混合物を形成する成分の
定性及び定量の分析及び検出を行うことを更に含む 請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項１１】成分の各々が異なった電気泳動移動度を
有するような複数成分からなるサンプルの分子成分を分
析するための方法であって、 分離段階が、キャピラリゾーン電気泳動により溶液を、
相対電気泳動移動度に従って長手方向に分離される成分
の溶出液に分離することによってなされ、 溶出液のエレクトロスプレー過程が、分子成分が時間的
分布を有するような帯電したスプレーを形成し、 スプレー中の時間的分布に従って分離された成分を検出
或いは収集することを更に含む、 請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項１２】完全な電気回路を形成することを含み、
キャピラリ出口で溶出液に直接接触する導体を含み、電
気泳動的にサンプルを分離して被分離溶出液をエレクト
ロスプレーに供するために、サンプル源と検出器或いは
収集器との両方に対して該導体をバイアスにする請求の
範囲第１項記載の方法。 - 【請求項１３】電気泳動的に分離され、エレクトロスプ
レーに供せられた溶液から溶媒を取り去るために帯電し
たスプレーを脱溶媒和することを含む請求の範囲第１項
記載の方法。 - 【請求項１４】電気泳動的に分離されたイオンのガスス
プレーを生じさせるために全ての溶媒を取り去ることを
含む請求の範囲第13項記載の方法。 - 【請求項１５】検出及び分析が質量分光分析を含む請求
の範囲第14項記載の方法。 - 【請求項１６】スプレーに供せられたイオンを軸方向流
路へ拘束するための４重極イオンレンズを形成すること
を含む請求の範囲第15項記載の方法。 - 【請求項１７】分離された検体が大気に近い圧力の中へ
向かってエレクトロスプレーに供せられる請求の範囲第
１項記載の方法。 - 【請求項１８】電気泳動分離が実質的に一定の圧力下で
行われる請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項１９】分析検出器が質量分析器であり、エレク
トロスプレー段階が、イオン化されたスプレーが生じる
に十分な電圧で検体溶出液を質量分析計に対してバイア
スにすることと、質量分析を用いてイオン化されたスプ
レーをサンプリングすることを含む請求の範囲第１項記
載の方法。 - 【請求項２０】検体が大気に近い圧力の領域の中へ向か
ってエレクトロスプレーに供せられる請求の範囲第19項
記載の方法。 - 【請求項２１】分析に先立つ段階において、イオン化さ
れたスプレーのサンプリングの後、圧力が下げられるこ
とを含む請求の範囲第20項記載の方法。 - 【請求項２２】イオン化されたスプレーを脱溶媒和して
サンプリングの為の気体相イオンスプレーを形成するこ
とを含む請求の範囲第19項記載の方法。 - 【請求項２３】気体相イオンスプレーのサンプリングさ
れる部分を質量分析計の入口に集束させることを含む請
求の範囲第22項記載の方法。 - 【請求項２４】鞘電極液源を供給することと、被分離検
体溶出液及び隣接した流れにおける鞘電極液を帯電させ
ることとを含み、 エレクトロスプレー段階が、被分離検体溶出液及び鞘電
極液を一緒にエレクトロスプレーに供して電気的に帯電
したスプレーを形成することを含む請求の範囲第１項記
載の方法。 - 【請求項２５】鞘電極液が被分離検体溶出液の流れを取
囲む鞘流れに放出される請求の範囲第24項記載の方法。 - 【請求項２６】電気的に非導電性のキャピラリ中のサン
プル溶液の該電気泳動分離を行うことと、 鞘電極液に電気的に接触するための導電性手段を供給す
ることと、 サンプル溶液を電気泳動的に分離して被分離検体溶出液
と鞘電極液をエレクトロスプレーに供するための高電圧
回路に該導電性手段をつなげること とを含む請求の範囲第25項記載の方法。 - 【請求項２７】キャピラリ中のサンプル溶液の該電気泳
動的分離を行うことと、 キャピラリの中央出口開口部から被分離検体溶出液を放
出することと、 キャピラリの出口付近の環状の鞘流れに鞘電極液を独立
して放出することとを含む請求の範囲第24項記載の方
法。 - 【請求項２８】サンプル溶液源と鞘電極液との間のサン
プル溶液に高電圧電位差を供給して該電気泳動的分離を
行うことを含む請求の範囲第27項記載の方法。 - 【請求項２９】被分離検体溶出液を鞘電極液と共にエレ
クトロスプレーに供するために、キャピラリ出口開口部
に軸方向に近接して位置する検出器或いは収集器と鞘電
極液との間に電圧電位差を供給することを含む請求の範
囲第27項記載の方法。 - 【請求項３０】一緒になった被検体溶出液と鞘電極液が
エレクトロスプレーに供せられるように、鞘電極液の流
速及び組成の一方を調整することを含む請求の範囲第24
項記載の方法。 - 【請求項３１】鞘電極液が10-3モル以下のイオン強度と
１〜50マイクロリットル／分の範囲の流速を有する請求
の範囲第24項記載の方法。 - 【請求項３２】電気泳動的分離とエレクトロスプレー段
階を独立に制御することを含む請求の範囲第24項記載の
方法。 - 【請求項３３】分析検出器による分析の為の検体組成物
の高分解能分離を行うためのシステムにおいて、 検体サンプル溶液源と、 該検体サンプル溶液を電気泳動的に分離して高分解度の
検体溶出液を形成するための手段と、 該被分離検体溶出液を検体分離について実質的な歪みな
しにエレクトロスプレーするための手段 とを具備するシステム。 - 【請求項３４】該エレクトロスプレーに先立って直に該
被分離検体溶出液に電気的電位差を直接与えるための手
段を含む請求の範囲第33項記載のシステム。 - 【請求項３５】該電気泳動分離を行うための電気的に非
導電性のキャピラリと、該被分離検体溶出液と電気的接
触を形成するために該キャピラリの出口端部に配置され
る電気的接触手段とを含む請求の範囲第33項記載のシス
テム。 - 【請求項３６】電気泳動的に分離するために該検体溶出
液を通して第１高電圧回路を形成するための、該電気的
接触手段につなげられる第１高電圧供給部を更に含む請
求の範囲第35項記載のシステム。 - 【請求項３７】溶出液をエレクトロスプレーに供するた
めに、該出口端部に近接して位置させられる検出器或い
は収集器と検体溶出液との間に第２電圧電位差を形成す
るための、該電気的接触手段につなげられる第２高電圧
供給部を更に含む請求の範囲第35項記載のシステム。 - 【請求項３８】該電気泳動分離を行うための電気的に非
導電性のキャピラリを含み、該キャピラリが、電気泳動
的に該検体サンプル溶液を分離するための電極と該被分
離検体溶出液をエレクトロスプレーに供するためのエレ
クトロスプレー源との両方を示す導電性手段を備える出
口部分を含む、請求の範囲第33項記載のシステム。 - 【請求項３９】該出口部分が、それにつなげられる導電
性端部で、且つ該溶出検体に電気的に接触するためにキ
ャピラリの出口付近に同心状に位置させられるものを含
んでいる請求の範囲第38項記載のシステム。 - 【請求項４０】該導電性端部分が、軸方向の端部分を含
むキャピラリの端部分に配置される導電性金属被覆を備
える請求の範囲第38項記載のシステム。 - 【請求項４１】検体の電気浸透流が乱流の導入が最小限
の状態で供給されるために、該電気泳動的分離手段と該
導電性手段とが、実質的な無効体積が最少量であるよう
な連続流表面を示すように配列される請求の範囲第38項
記載のシステム。 - 【請求項４２】検体溶液のスプレーの成分を検出するた
めの検出器手段と、 検体サンプルを電気泳動的に分離するための電極と源の
間に第１高電圧電位差を供給するための該導電性手段に
つなげられる第１電圧供給手段と、 エレクトロスプレー針と検出器手段との間に第２電圧電
位差を供給するための該導電性手段につなげられる第２
電圧供給手段 とを含む請求の範囲第38項記載のシステム。 - 【請求項４３】検出器手段が質量分析計である請求の範
囲第38項記載のシステム。 - 【請求項４４】質量分析計が、検体溶出液がエレクトロ
スプレーに供せられて通る空間間隔だけキャピラリの出
口部分から離れて位置する請求の範囲第43項記載のシス
テム。 - 【請求項４５】空間間隔が大気に近い圧力の領域を画成
し、質量分析計が差圧的に排気される入力室を含む請求
の範囲第44項記載のシステム。 - 【請求項４６】質量分析計によるサンプリングの為に気
体相イオンスプレーを生じさせるための、エレクトロス
プレーを脱溶媒和する手段を含む請求の範囲第44項記載
のシステム。 - 【請求項４７】気体相イオンスプレーのサンプリングさ
れる部分を質量分析計に集束させるためのイオンレンズ
を規定するための手段を含む請求の範囲第46項記載のシ
ステム。 - 【請求項４８】鞘電極液源と、 被分離検体溶出液と鞘電極液とを近接した流れの中に放
出するための手段と、 該鞘電極液と被分離検体溶出液を一緒にエレクトロスプ
レーするための手段 とを含む請求の範囲第33項記載のシステム。 - 【請求項４９】該鞘電極液へ、及びそれによってエレク
トロスプレーのすぐ先の被検体溶出液へ、電気的な電位
差を直接与えるための手段を含む請求の範囲第48項記載
のシステム。 - 【請求項５０】該電気泳動的分離を行うための電気的に
非導電性のキャピラリと、放出される検体溶出液の周り
の環状の鞘流に鞘電極液を放出するための該キャピラリ
の出口端部付近に配置される手段とを含む請求の範囲第
48項記載のシステム。 - 【請求項５１】該鞘電極液とそれによる被分離検体溶出
液とに電気的接触を形成する手段と、電気泳動的に分離
するために該検体溶出液を通して第１高電圧回路を形成
するための、該電気的接触手段につながれる第１高電圧
供給部とを更に含む請求の範囲第50項記載のシステム。 - 【請求項５２】該鞘電極液とそれによる被分離検体溶出
液とに電気的接触を形成する手段と、溶出液をエレクト
ロスプレーに供するためのキャピラリの該出口端部に近
接して位置される検出器或いは収集器と検体溶出液との
間の第２電圧電位差を形成するための、該電気的接触手
段につながれる第２電圧供給部とを更に含む請求の範囲
第50項記載のシステム。 - 【請求項５３】該電気泳動的分離を行うための電気的に
非導電性のキャピラリであり出口部分を含むキャピラリ
と、出口部分を囲む通路を供給するために該出口端部を
囲みそこから外方へ向かって位置する導電性の管と、鞘
電極液を通路へ導くための手段とを含み、上記管とキャ
ピラリが放出された検体溶出液の周りの鞘電極液の鞘流
れを放出するために位置させられる軸方向に近接した出
口を有する請求の範囲第48項記載のシステム。 - 【請求項５４】キャピラリ出口部分が導電性の管の出口
から突き出る請求の範囲第53項記載のシステム。 - 【請求項５５】該溶出検体と電気的に接触するための導
電性の管に電圧電位差を結合させるための手段を含む請
求の範囲第53項記載のシステム。 - 【請求項５６】導電性の管との電気的接触を作るための
導電性手段と、 検体溶液のスプレーの成分を検出するための検出器手段
と、 電気泳動的に検体サンプルを分離するためにキャピラリ
出口で鞘電極液とサンプル液源との間に第１高電圧電位
差を供給するための該導電性手段につなげられる第１電
圧供給手段と、 キャピラリ出口の鞘電極液と検出器手段との間に第２電
圧電位差を供給するための、該導電性手段につながれる
第２電圧供給手段 とを含む請求の範囲第53項記載のシステム。 - 【請求項５７】鞘電極液の流れを導入する手段が、その
向い合った脚部を通過するキャピラリであって且つ管と
キャピラリの出口を関連させて位置させるための管から
独立して軸方向に移動可能なものであるキャピラリを有
するティを含む請求の範囲第53項記載のシステム。 - 【請求項５８】キャピラリの流れと独立に鞘電極液の流
れを調整するための手段を含む請求の範囲第48項記載の
システム。 - 【請求項５９】検体溶出液と鞘電極液とが結合された流
れを囲んでいる鞘気体流を導入するための手段を含む請
求の範囲第48項記載のシステム。 - 【請求項６０】多数の分析検出器によって分析されるこ
とが可能な高分解能検体分離方法において、 検体サンプル溶液源を供給することと、 該キャピラリの出口付近の溶出液に電気的に接触するた
めの導電性手段を供給することと、該電気泳動分離を行
うためにサンプル溶液源と導電性手段との間のサンプル
溶液に第１電圧電位差を供給することとを含んだ、高分
解能で分離される検体溶出液を形成するために入口及び
出口を有する電気的に非導電性のキャピラリ中で該検体
サンプル溶液を電気泳動的に分離することと、 被分離検体溶出液が該キャピラリの出口から生じる時に
該溶出液をエレクトロスプレーに供するために、そこに
近接して位置させられる検出器或いは収集器と導電性手
段との間に第２電圧電位差を供給することを含んだ、電
気的に帯電したスプレーを形成するために被分離検体溶
出液をエレクトロスプレーに供することとを備える分離
方法。 - 【請求項６１】キャピラリの入口と出口との間の圧力降
下を最小限にし且つスプレー中にイオンを生じさせるた
めに、ほぼ大気圧でキャピラリの入口及び出口の周囲の
圧力を維持することを含む請求の範囲第60項記載の方
法。 - 【請求項６２】分析検出器による分析の為の検体組成の
高分解能分離を行うためのシステムにおいて、 検体サンプル溶液源と、 該電気泳動分離を行うための入口端部及び出口端部を有
する非導電性キャピラリと、該被分離検体溶出液と電気
的接触を形成するために該キャピラリ出口端部に配置さ
れる電気的接触手段と、電気泳動的に分離するために、
該検体溶出液を通る第１高電圧回路を形成するための該
電気的接触手段を介してキャピラリ入口端部及び出口端
部とつなげられる第１高電圧源とを含んだ、該検体サン
プル溶液を電気泳動的に分離して高分解度の検体溶出液
を形成するための手段と、 溶出液をエレクトロスプレーに供するために、該出口端
部に近接して位置させられる検出器或いは収集器と検体
溶出液との間に第２電圧電位差を形成するための、該電
気的接触手段につなげられる第２電圧源を含んだ、該被
分離検体溶出液を検体分離について実質的な歪みなしに
エレクトロスプレーするための手段と、 電気的接触手段が第１及び第２電圧電位差間の電気的接
続点をキャピラリ出口において形成するものである通常
の電気回路につなげられている第１及び第２電圧源 とを具備するシステム。 - 【請求項６３】化学成分が複雑な混合物から分離されて
即時に分析され、電気泳動的に分離される化学物質の分
子量及び構造情報が得られる電気泳動的質量分析方法に
おいて、 多量の電気的に導電性の緩衝剤物質をキャピラリ管中へ
導くことと、 分離及び分析をなされる混合物をキャピラリ管内の緩衝
剤中へ導くことと、 該キャピラリ管に電気的電位差を提供することと、 混合物がキャピラリの内部に沿って移動する時に電気泳
動によって混合物から化学物質を分離することと、 分離される成分を直接キャピラリ出口から大気圧に近い
圧力の領域へエレクトロスプレーしてイオンスプレーを
形成することと、 イオンスプレーの一部をオリフィスを通して質量分析計
の真空領域へ導くことと を具備する電気泳動的質量分析方法。 - 【請求項６４】キャピラリ出口が第１及び第２電圧電位
差の為の通常の接続点を形成するために、 キャピラリ管に電気的電位差を提供することが、電気泳
動を行うためにキャピラリ出口からキャピラリ入口へ第
１の電気的電位差を供給することを含み、 分離された成分をエレクトロスプレーに供することが、
キャピラリ出口から、大気圧に近い領域と質量分析計の
真空領域との間のキャピラリ出口から間隔をおいて位置
させられる対極へ、第２の電気的電位差を供給すること
を含む、 請求の範囲第63項記載の方法。 - 【請求項６５】イオン化を可能にするために周囲の気体
分子を供給するのに充分な圧力を有する領域に向って検
体がエレクトロスプレーに供せられる請求の範囲第１項
記載の方法。
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