JP4207782B2 - 液体クロマトグラフの分画装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフ）などの送液機構から送液される試料液又はそれに添加剤を添加したものを液滴として先端部からマイクロプレートやサンプルプレートなどのプレート上に滴下して、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ（マトリックス支援レーザ脱離イオン化法飛行時間型質量分析）やＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換型赤外分光光度計）などで分析するサンプルを調製するための分画装置に関するものである。

従来、例えば液体クロマトグラフからの溶離液などの試料液をＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳなどの分析装置用サンプルプレートに分画捕集する場合、その試料液をプローブからサンプルプレートに自動的に滴下させて分画を行なう。通常、分画装置にはＸ−ＹステージとＺステージが備えられており、サンプルプレートを水平方向と垂直方向に移動させて試料液の分画捕集を行なう。試料液を滴下する際は、サンプルプレートを上昇させてプローブの下端面に接近させ、プローブの下端面から出てくる試料液とサンプルプレートとを接触させて試料液をサンプルプレート上に移動させる。
そのような分画装置のプローブは、ステンレスやフューズドシリカ（溶融石英）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などの材質で構成されている。

しかし、プローブの材質として用いられているステンレスやフューズドシリカ、ＰＥＥＫなどは疎水性が乏しく、水のように表面張力の大きい液体を流した場合のように、滴下させる試料液の表面張力によっては液滴がプローブの外側表面を伝って上ってしまうことがある。その結果、本来サンプルプレートに均一量を分画できるはずの試料液量になってサンプルプレートが上昇してプローブ下端面に接近しても、液滴とサンプルプレートが接触せず分画が行なわれないことが起こり、スポットごとに分画量が異なる結果になる。

このような問題を解決するために、プローブの材質をフューズドシリカキャピラリとし、そのキャピラリの表面の疎水性を増すためにテフロン（登録商標）をコーティングすることが行なわれている。しかし、テフロンをプローブ表面にコーティングするには特殊なコーティング技術を要し、また、テフロンがコーティングされたプローブ表面はコーティングの寿命があるので、長時間の使用が困難である。
そこで本発明は、長期間にわたって安定して試料液滴をサンプルプレート上に均一に滴下することのできる分画装置を提供することを目的とする。

本発明の分画装置は、プレート上に液体クロマトグラフなどの送液機構から送液される試料液を液滴として先端部から滴下させるプローブを備え、前記プローブの先端部は一重又は多重の管構成になっており、前記管のうち前記液滴と接触する最も外側の管が疎水性材料で構成されていることを特徴とするものである。

好ましい形態では、プローブの先端部は、試料液を送液する中心の管と、その管と同軸上でその管の外側に配置された添加剤供給用の管とからなる二重管を備えており、その添加剤供給用管が疎水性材料で構成されているものである。

疎水性材料の好ましい例はフッ素樹脂である。そのようなフッ素樹脂としては、テフロン（登録商標）などの四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）を初めとして、それを改質した種々のフッ素樹脂を用いることができる。そのような改質フッ素樹脂としては、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン樹脂（ＦＥＰ）、四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体樹脂（ＰＦＡ）のほか、テフゼル（登録商標)などの四フッ化エチレン−エチレン共重合体樹脂（ＥＴＦＥ）なども用いることができる。
本発明の分画装置を利用して調製するのに適するサンプルは、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳやＦＴ−ＩＲで分析を行なうためのサンプルである。

本発明の分画装置では、プローブの先端部で滴下させようとする試料液滴と接触する最も外側の管を疎水性材料で構成したので、液滴がプローブ先端部の外側表面に付着するという不具合を防止することができ、均一な液滴をサンプルプレート上に分画することができる。
また、疎水性材料で構成した管は、管そのものが疎水性材料で構成され疎水性材料をコーティングしたものではないので、コーティングという特殊技術が不要となり、分画装置を安価に製造することができるようになる。

図１に本発明の分画装置を備えた液体クロマトグラフの一例を示す。
溶離液を送るポンプ４８、試料を注入するインジェクター４６、試料成分を分離するカラム４４、及び検出器４２を溶離液の流路に沿って配置した高速液体クロマトグラフの検出器４２の下流にキャピラリ２を介して液滴を滴下するプローブ１が接続されている。

プローブ１はＴ型３方ジョイントＪ１、Ｊ２を備え、上流側のジョイントＪ１は溶離液を送液するキャピラリ２とマトリックス溶液を送液する管１６とを接続させ、下流側のジョイントＪ２は空気及び洗浄液としてのアセトンを供給する管１８を接続させ、プローブ１の出口側の先端部は３重管構造を形成している。

溶離液がポンプ４８によって送られ、インジェクター４６から試料が注入される。インジェクター４６に注入された試料はカラム４４で成分ごとに分離され検出器４２で検出される。溶離液はキャピラリ２を通ってプローブ１よりサンプルプレートＳ上に滴下され捕集される。

溶離液に添加する添加剤の一例としてマトリックス溶液を使用する。マトリックスとしては、ニコチン酸、２−ピラジンカルボン酸、シナピン酸（３，５−ジメトキシ−４−ヒドロキシケイ皮酸）、２，５−ジヒドロキシ安息香酸、５−メトキシサリチル酸、痾−シアノ−４−ヒドロキシケイ皮酸（ＣＨＣＡ）、３−ヒドロキシピコリン酸、ジアミノナフタレン、２−（４−ヒドロキシフェニルアゾ）安息香酸、ジスラノール、コハク酸、５−（トリフルオロメチル）ウラシル、グリセリン等を使用することができる。

このようなマトリックスを溶解する洗浄液は、アセトン、アセトニトリルなどの有機溶剤である。
ここでは、マトリックス溶液として、例えば、ＣＨＣＡ（α−シアノ−４−ヒドロキシケイ皮酸）を水とアセトニトリルの混合溶液で溶解した飽和溶液（１０ｍｇ／ｍＬ）を使用し、洗浄液としてアセトンを使用する。

マトリックス溶液は、ポンプ４９によってＴ型３方ジョイントＪ１でキャピラリ２と接続されている管１６中を送液され、キャピラリ２の外側を流れてプローブ１の先端部から試料成分を含む溶離液と同時に滴下される。
空気供給管２４及び洗浄液供給管２６はＴ型３方ジョイントＪ３によって合流し、その共通の流路となっている配管１８は３方Ｔ型ジョイントＪ２によって溶離液が流れるキャピラリ２及びマトリックス溶液が流れる管と接続され、空気及び洗浄液はマトリックス溶液が流れる管のさらに外側を流れるようになっている。洗浄液としては、ここでは例えばアセトンを使用する。

空気供給管２４にはバルブ２８が取り付けられており、バルブ２８の開閉によって空気の供給が制御される。洗浄液供給管２６にはポンプ３０が設けられており、ポンプ３０が動作することで洗浄液のアセトンが洗浄液供給管２６を流れてプローブ１に供給される。

液体クロマトグラフからの溶離液を滴下する際は、サンプルプレートＳに溶離液と同時にマトリックス溶液がプローブ１の先端より滴下される。液体の滴下後はマトリックスがプローブ１の先端部に析出することがあるため、洗浄液供給管２６より洗浄液のアセトンをプローブ１の先端部に供給し、プローブ１の先端部を洗浄する。プローブ１先端部の洗浄後、洗浄液がプローブ１の先端部に残留しないように、バルブ２８を開いて空気をプローブ１先端部に供給し、プローブ１の先端部に残留した洗浄液を蒸発させる。

図２は一実施例のプローブを詳細に示す断面図である。
上流側の第１のＴ型３方ジョイントＪ１の直交しないジョイントａ,ｂの２つを高速液体クロマトグラフからの溶離液が送液される一番細いキャピラリ２が横断している。上流側のジョイントａはスリーブ１２を介し、メイルナットなどの配管部品１０ａを用いて密封されている。キャピラリ２としては、フューズドシリカキャピラリを用いる。

Ｔ型３方ジョイントＪ１の直交するジョイントｃにはマトリックス溶液が送液される配管１６が接続され、メイルナットなどの配管部品１０ｃで密封されている。一番細いキャピラリ２が出ているジョイントｂでは、キャピラリ２に隙間をもってキャピラリ４が被せられ、スリーブ２２を介してメイルナットなどの配管部品１０ｂを用いて密封されている。キャピラリ４としてはＦＥＰチューブを用いる。

下流側のＴ型３方ジョイントＪ２には、上流側のジョイントａからキャピラリ２,４が挿入され、スリーブ３２を介してメイルナットなどの配管部品２０ａを用いて密封されている。キャピラリ２,４と直交するジョイントｃには空気及び洗浄液のアセトンを供給する管１８が接続され、メイルナットなどの配管部品２０ｃで密封されている。最も下流側のジョイントｂでは、キャピラリ２,４に隙間をもって配管８が被せられ、メイルナットなどの配管部品２０ｂを用いて密封されている。配管８としてはステンレスチューブを用いる。

プローブ１先端部では、キャピラリ２の先端が突出しており、キャピラリ４の先端位置はキャピラリ２の先端よりも後退し、配管８の先端位置はキャピラリ４の先端よりもさらに後退するように、それぞれの先端位置が設定されている。

Ｔ型３方ジョイントＪ２の側方に位置するＴ型３方ジョイントＪ３には、ジョイントａから空気供給管２４が挿入され、ジョイントｂからＴ型３方ジョイントＪ２と接続する配管１８が挿入され、ジョイントｃから洗浄液供給管２６が挿入されて、それぞれの管２４，１８，２６がメイルナットなどの配管部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを用いて密封されている。

空気供給管２４にはバルブ２８が設けられており、バルブ２８が開閉することにより空気のプローブ１先端部への供給のオン／オフが切り換えられる。洗浄液供給管２６にはポンプ２９が設けられており、ポンプ２９の動作のオン／オフによってアセトンが配管１８を通ってプローブ１先端部に供給されるオン／オフが切り換えられ。

分画操作にあたり、プローブ１の先端部に先の分画操作でマトリックスが析出している場合はポンプ２９を作動させてアセトンを供給してマトリックスを溶解して除去した後、ポンプ２９の作動を停止し、バルブ２８を開いてプローブ１の先端部に空気を送って残っているアセトンを蒸発させる。
その後、液体クロマトグラフによりキャピラリ２に溶離液を供給し、キャピラリ４にマトリックス液を供給して試料液滴を滴下させ、分画を行なう。

通常、生体試料の分離分析を行なうＨＰＬＣはグラジエント法により分析が行なわれ、移動相組成の初期値としては有機溶媒濃度の低い値が選択され、移動相成分として水の割合が高くなる。水は表面張力が大きいため、移動相中の水の割合が高いとプローブの先端部から出てくる液滴がプローブの外側を伝って上ってくる傾向が強くなる。

物質の疎水性・親水性を評価するひとつの目安として接触角を用いることができ、接触角が大きいほど疎水性が強い。一般にプローブの材料として用いられているものの中で最も接触角の大きいＰＥＥＫは約８８度であるのに対し、ＦＥＰの接触角は約１２０度である。この実施例ではキャピラリ４としてＦＥＰチューブを用いているので、疎水性に優れ、液体クロマトグラフからの溶離液とマトリックス液との混合液の液滴がキャピラリ４の外側を伝いにくく、プローブ１の先端部に均一な液滴を形成することが可能となるので、その液滴はステージの上昇によりサンプルプレートと接触し、サンプルプレート上に均一に分画されていく。

この実施例では３重管構造のプローブを持つ液体クロマトグラフを示したが、３重管以外の多重管構造又は多重管構造をとらない構造のプローブであっても、本発明を適用することができる。
また、疎水性を高める管として、実施例のＦＥＰチューブに替えて他のフッ素樹脂を使用しても同様の効果を得ることができる。

一実施例の分画装置を液体クロマトグラフとともに示す概略構成図である。 同実施例のプローブの構造を詳細に示す縦断面図である。

符号の説明

１ プローブ
２,４ キャピラリ
８ 配管
１０ａ,１０ｂ,１０ｃ,２０ａ,２０ｂ,２０ｃ,３０ａ,３０ｂ,３０ｃ 配管部品
１２,２２,３２ スリーブ
１６ 添加剤供給管
１８ 接続管
２４ 空気供給管
２６ 洗浄液供給管
２８ バルブ
４２ 検出器
４４ カラム
４６ インジェクター
２９,４８,４９ ポンプ
Ｓ サンプル容器
Ｊ１,Ｊ２,Ｊ３ Ｔ型３方ジョイント

Claims (2)

1. 液体クロマトグラフの送液機構から送液される試料液を液滴として先端部からサンプルプレート上に滴下させるプローブを備えた分画装置において、
   前記プローブは液滴をサンプルプレートと接触させて滴下させるものであり、
   前記プローブの先端部は、試料液を送液する中心の管と、その管と同軸上でその管の外側に配置され、先端位置が前記中心の管の先端位置よりも後退している添加剤供給用の管とからなる二重管を備えており、
   前記添加剤供給用管が疎水性材料で構成されていることを特徴とする分画装置。
2. 前記疎水性材料はフッ素樹脂である請求項１に記載の分画装置。

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