JP4211651B2 - Liquid fractionator - Google Patents
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Description
本発明は、高速液体クロマトグラフなどの分析装置に関し、特にそれらの分析装置に用いる試料又は移動相などの液体をサンプルプレートに滴下させる装置に関する。 The present invention relates to an analyzer such as a high performance liquid chromatograph, and more particularly to an apparatus for dropping a liquid such as a sample or a mobile phase used in these analyzers onto a sample plate.
従来、液体クロマトグラフの分離カラムで分離した試料成分の溶出液を例えば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)用のサンプルプレートなどに自動的に滴下して分画捕集を行なう場合、分離カラムからの溶出液を配管の出口(プローブという)の先端部に送り、プローブ先端部で規定した液滴量が形成されるまで一定時間待ってからサンプルプレートにその液滴を移動させる。
液滴をサンプルプレートに移動させる手段として、サンプルプレートを固定したステージ、又はプローブ自体を上下動させて液滴とサンプルプレートを接触させて液滴をサンプルプレートに移動させる方法や、エアーをプローブ先端部から噴出させて液滴をサンプルプレートに吹き付ける方法などがある。
Conventionally, an eluate of sample components separated by a separation column of a liquid chromatograph is automatically dropped onto a sample plate for MALDI-TOF-MS (Matrix Assisted Laser Desorption / Ionization Time-of-Flight Mass Spectrometry) or the like for separation. When collecting fractions, the eluate from the separation column is sent to the tip of the pipe outlet (referred to as the probe), waits for a certain amount of time until the amount of liquid droplets defined by the probe tip is formed, and then the sample is applied to the sample plate. Move the droplet.
As a means to move the droplet to the sample plate, a stage with the sample plate fixed, or a method of moving the droplet to the sample plate by moving the probe itself up and down to move the droplet to the sample plate, or air to the tip of the probe There is a method in which droplets are ejected from a portion and sprayed onto a sample plate.
通常、高速液体クロマトグラフを用いてタンパク質の分析を行なう場合、移動相として水とアセトニトリルの溶液をグラジエント方式の送液機構により組成を変化させながら送液している。このグラジエント分析では、移動相の組成が水成分を多く含んだ水リッチな状態からアセトニトリルを多く含んだアセトニトリルリッチな状態へと遷移していく。
液滴をプローブ先端部に形成し、その液滴が一定の大きさになったときにプローブ又はサンプルプレートを上下動させて液滴とサンプルプレートを接触させて液滴を移動させる装置では、分画開始直後と分画終了直前では液滴中の成分が異なり、分画開始直後は水成分が多く含まれ、分画終了直前ではアセトニトリルが多く含まれるというように、プローブの先端部に形成される液滴の組成が変化する結果、均一な大きさの液滴が形成されない。
Usually, when protein analysis is performed using a high performance liquid chromatograph, a solution of water and acetonitrile is fed as a mobile phase while changing the composition by a gradient type liquid feeding mechanism. In this gradient analysis, the composition of the mobile phase transitions from a water-rich state containing a lot of water components to an acetonitrile-rich state containing a lot of acetonitrile.
In a device that forms a droplet at the tip of the probe and moves the droplet by moving the probe or sample plate up and down to bring the droplet into contact with the sample plate when the droplet reaches a certain size, The components in the droplets are different immediately after the start of fractionation and immediately before the end of fractionation, with a lot of water components immediately after the start of fractionation and a lot of acetonitrile immediately before the end of fractionation. As a result, the uniform droplet size is not formed.
その原因の1つとして液滴の組成変化に伴なう表面張力の変化が挙げられる。
また、プローブ先端部において分離カラムからの溶出液にマトリックス液を添加して先端部より分画する場合、プローブ部のマトリックス添加管の材質として、液滴がマトリックス添加管を這い上がってこないようにテフロン(登録商標)などの疎水性物質を用いており、分画開始直後は液滴が水成分を多く含んでいるためにマトリックス添加管の内径側に液滴が形成されるが、分画終了直前の液滴にはアセトニトリルが多く含まれるためにマトリックス添加管の外径側にまで液滴が形成されることも挙げられる。液滴の体積が一定であれば、分画開始直後と分画終了直前とではプローブ先端部に形成される液滴の外形が異なったものとなる。その結果、プローブ先端部に形成される液滴のサンプルプレート方向への高さが異なるために、プローブ先端とサンプルプレートとの距離を一定に保つセンサを備えていても、特に液滴量が微量である場合には液滴がサンプルプレートと接触せず、液滴をサンプルプレートに移動させることができないことがある。
One of the causes is a change in the surface tension accompanying a change in the composition of the droplet.
In addition, when adding a matrix solution to the eluate from the separation column at the tip of the probe and fractionating from the tip, as a material for the matrix addition tube of the probe, a droplet should not crawl up the matrix addition tube. A hydrophobic substance such as Teflon (registered trademark) is used, and immediately after the start of fractionation, the droplet contains a lot of water components, so a droplet is formed on the inner diameter side of the matrix addition tube. Since the previous droplet contains a lot of acetonitrile, the droplet may be formed to the outer diameter side of the matrix addition tube. If the volume of the droplet is constant, the outer shape of the droplet formed on the probe tip is different immediately after the start of fractionation and immediately before the end of fractionation. As a result, the height of the droplets formed at the probe tip in the direction of the sample plate is different, so even with a sensor that keeps the distance between the probe tip and the sample plate constant, the droplet volume is particularly small. In this case, the droplet does not come into contact with the sample plate, and the droplet may not be moved to the sample plate.
そこで本発明は、プローブ先端部に形成される液滴のサンプルプレート方向への高さを一定にして、確実にサンプルプレートに液滴を移動させることの可能な液体分画装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a liquid fractionation device that can move a droplet to the sample plate reliably while keeping the height of the droplet formed at the probe tip in the direction of the sample plate constant. Objective.
本発明は、移動相をその組成を変化させながら送液する送液機構と、分離カラムからの溶出液を先端部より滴下するプローブとを備えた液体分画装置であって、プローブは送液機構により送液される移動相とは別の第2の移動相を先端部に送る流路を備え、第2の移動相は送液機構により送液される移動相の組成をプローブ先端部において一定の組成に近づける組成をもったものであることを特徴とするものである。 The present invention is a liquid fractionation apparatus comprising a liquid feeding mechanism for feeding a mobile phase while changing its composition, and a probe for dropping an eluate from a separation column from the tip, the probe being a liquid feeding device A flow path for sending a second mobile phase different from the mobile phase fed by the mechanism to the tip, and the second mobile phase has a composition of the mobile phase sent by the liquid feed mechanism at the tip of the probe. It has a composition close to a certain composition.
プローブは、2以上の流路が形成された多重管構造とすることができる。
その場合、プローブは3重管構造であり、最内側を分離カラムからの溶出液が流れ、その外側をマトリックス支援レーザ脱離イオン化法による質量分析計で分析を行なうための試料作成用のマトリックス化合物の溶液であるマトリックス液が流れ、最外側を第2の移動相が流れるようになっているか、又は最内側を分離カラムからの溶出液が流れ、その外側を第2の移動相が流れ、最外側をマトリックス液が流れるようになっているのが好ましい。
The probe can have a multi-tube structure in which two or more flow paths are formed.
In that case, the probe has a triple tube structure, the eluate from the separation column flows on the innermost side, and the outer side of the probe is a matrix compound for sample preparation for analysis with a mass spectrometer based on matrix-assisted laser desorption / ionization The matrix liquid, which is a solution of the above, flows, and the second mobile phase flows on the outermost side, or the eluate from the separation column flows on the innermost side, and the second mobile phase flows on the outermost side. It is preferable that the matrix liquid flows on the outside.
プローブの先端部に形成される液滴中の移動相組成を一定にする第2の移動相をプローブ先端部に送る流路をプローブに備えたので、移動相の組成が変化してもプローブ先端では液滴の組成が一定に保たれるので、液滴の外形の変化を抑制することができ、安定した分画動作を行なうことが可能となる。 Since the probe is provided with a flow path for sending the second mobile phase to the probe tip, which makes the mobile phase composition in the droplet formed at the tip of the probe constant, the probe tip even if the composition of the mobile phase changes In this case, since the composition of the droplet is kept constant, a change in the outer shape of the droplet can be suppressed, and a stable fractionation operation can be performed.
マトリックス液を添加する場合、通常、マトリックス液は水:アセトニトリル=1:1を溶媒とし、それにマトリックス化合物を溶解させた飽和溶液である。プローブ先端部において、分離カラムからの溶出液にマトリックス液を添加して先端部より分画する場合、分画開始直後の移動相組成は水成分を多く含んだ状態であるため、マトリックス液と混合されることで飽和マトリックス溶液中のマトリックスがプローブ先端に析出し、安定な分画動作の阻害となり、また、マトリックス中への測定対象成分の浸入によるキャリーオーバーが問題となる。
しかし、本発明によれば、プローブ先端部に形成される液滴中の移動相組成が一定に保たれるので、プローブ先端部でのマトリックスの析出を防止する効果もある。
When adding a matrix solution, the matrix solution is usually a saturated solution in which water: acetonitrile = 1: 1 is used as a solvent and the matrix compound is dissolved therein. When the matrix solution is added to the eluate from the separation column at the tip of the probe and fractionation is performed from the tip, the mobile phase composition immediately after the start of fractionation contains a large amount of water components. As a result, the matrix in the saturated matrix solution is deposited on the probe tip, which inhibits the stable fractionation operation, and there is a problem of carry-over due to the penetration of the component to be measured into the matrix.
However, according to the present invention, since the mobile phase composition in the droplet formed at the probe tip is kept constant, there is also an effect of preventing matrix precipitation at the probe tip.
以下に一実施例を説明する。図1は本発明を適用した分画装置の構成を高速液体クロマトグラフとともに概略的に示す図である。
分析流路に移動相を供給する送液機構として、流路切換えバルブ51、送液ポンプ48、ミキサ52、開閉バルブ53を備えている。この送液機構は、流路切換えバルブ51により流路を切り換えながら、A液とB液を送液ポンプ48により吸入してミキサ52に送って混合し、それらの溶液を移動相として分析流路に供給するグラジエント方式の送液機構である。A液、B液は例えば水とアセトニトリルであり、ミキサ52で混合される溶液の組成は時間的に変化しながら分析流路に送液される。
One embodiment will be described below. FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a fractionation apparatus to which the present invention is applied together with a high performance liquid chromatograph.
As a liquid feed mechanism for supplying a mobile phase to the analysis flow path, a flow
分析流路としてはキャピラリ2を用いており、キャピラリ2に移動相の流れに沿って、インジェクションポート46、分離カラム44、検出器42が設けられている。キャピラリ2はプローブ1の先端部まで接続されている。
試料はインジェクションポート46に注入されると分離カラム44で分離されて溶出し、その溶出液は検出器42で検出された後、プローブ1の先端部までキャピラリ2を通って流れてサンプルプレートに滴下される。
The
When the sample is injected into the
この実施例において、プローブ1は上下方向と水平方向に移動が可能であり、図示していないが、側方にサンプルプレートとプローブ1の先端との距離を検出するセンサを備えている。サンプルプレートに液体を分画する際は、プローブ1の先端に形成された液滴が所定の大きさとなったときにプローブ1が移動してサンプルプレートの所定の位置に接近し、液滴とサンプルプレートを接触させて液滴をサンプルプレート上に移動させる。
In this embodiment, the
J1はマトリックス液を送液する配管16とプローブ1とを合流させる3方ジョイントである。配管16はポンプ49を備え、マトリックス液をプローブ1に供給する。
J1 is a three-way joint that joins the
J2は第2の移動相を送液する配管17とプローブ1とを合流させる3方ジョイントである。配管17は第2の移動相を供給する送液機構として、流路切換えバルブ54、送液ポンプ50、ミキサ56、開閉バルブ57を備えている。この送液機構は、流路切換えバルブ54により流路を切り換えながら、A液とB液を送液ポンプ50により吸入してミキサ56に送って混合し、それらの溶液を移動相として分析流路に供給するグラジエント方式の送液機構である。ミキサ56で混合されるA液とB液の溶液の混合比は、ミキサ52で混合されるA液とB液の溶液の混合比の逆となるように調整される。
J2 is a three-way joint that joins the
図示されていないが、プローブ1の先端部は3重管構造となっており、分離カラム44からの溶出液と、3方ジョイントJ1で合流したマトリックス液、及び3方ジョイントJ2で合流した第2の移動相はプローブ1の先端で混合されて液滴となり、サンプルプレートに滴下される。
Although not shown in the drawing, the tip of the
図2にポンプ48によって送液される移動相(第1の移動相)と第2の移動相の組成の時間的変化を示す。(A)は第1の移動相の組成の時間的変化を示す図であり、(B)は第2の移動相の組成の時間的変化を示す図である。
図2(A)に示されるように、第1の移動相は分画開始直後はA液(水)の溶液中に占める割合がほとんどであるが、B液の割合は時間とともに直線的に増加していく。それに対し、(B)に示されるように、第2の移動相は分画開始直後はB液(アセトニトリル)の溶液中に占める割合がほとんどであるが、A液の割合は時間とともに直線的に増加していく。
第2の移動相は、第1の移動相と第2の移動相の混合液の組成が常時、A液:B液=1:1となるようにその組成が調節されている。
例えば、分画開始後ある時間が経過したときに第1の移動相の組成がA液90%、B液10%であったとすると、第2の移動相の組成はA液10%、B液90%となるように調節されている。したがって、プローブ1先端部において混合された溶出液と第2の移動相中の水とアセトニトリルの混合比は、水:アセトニトリル=1:1となる。
FIG. 2 shows temporal changes in the composition of the mobile phase (first mobile phase) and the second mobile phase fed by the
As shown in FIG. 2 (A), the first mobile phase occupies most of the liquid A (water) in the solution immediately after the start of fractionation, but the ratio of liquid B increases linearly with time. I will do it. On the other hand, as shown in (B), the proportion of the second mobile phase in the solution B (acetonitrile) is almost immediately after the start of fractionation, but the proportion of solution A is linear with time. It will increase.
The composition of the second mobile phase is adjusted so that the composition of the mixed liquid of the first mobile phase and the second mobile phase is always A liquid: B liquid = 1: 1.
For example, assuming that the composition of the first mobile phase is 90% of liquid A and 10% of liquid B after a certain time has elapsed after the start of fractionation, the composition of the second mobile phase is 10% of liquid A and liquid B. It is adjusted to be 90%. Therefore, the mixing ratio of the eluate mixed at the tip of the
以下にこの実施例のプローブ1を図3を参照してさらに詳細に説明する。図3はこの実施例のプローブ部の構造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出液が送液される一番細いキャピラリ2が横断する。上流側のジョイントaはメイルナットなどの配管部品10aを用いて密封するが、その際必要に応じてスリーブ12などを用いる。
Hereinafter, the
The
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で密封する。一番細いキャピラリ2が出ているジョイントbには、キャピラリ4をかぶせてメイルナットなどの配管部品10bを用いて密封するが、その際必要に応じてスリーブ22などを用いる。
A
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、メイルナットなどの配管部品20aを用いて密封するが、その際必要に応じてスリーブ32などを用いる。キャピラリ2,4と直交するジョイントcには第2の移動相を供給する管17が接続され、メイルナットなどの配管部品20cで密封する。最も下流側のジョイントbには、配管8をかぶせてメイルナットなどの配管部品20bを用いて密封する。
The downstream side T-shaped three-way joint J2 is inserted with
プローブ1の先端部はキャピラリ2,4及び配管8により3重管構造となっており、最内側の流路を液体クロマトグラフからの溶出液が流れ、その外側の流路をマトリックス液が流れ、最外側の流路を第2の移動相が流れる。これらの液体はプローブ1の先端で混合されて液滴となり、所定の液滴量となったところでサンプルプレートに滴下される。
The tip of the
図4、図5はプローブ1の先端部における液体分画時の様子を示した図であり、図4は第2の移動相を添加しない従来の場合を示し、図5は第2の移動相を添加した場合を示している。また、(A)はそれぞれ分画開始直後を示しており、(B)はそれぞれ分画終了直前を示している。
図4に示されるように、溶出液中の移動相成分の組成を調整する第2の移動相を添加しない場合では、(A)分画開始時と(B)分画終了時とでプローブ1先端部に形成される液滴の組成が変化し液滴の外形が変化してしまうため、サンプルプレート方向(垂直方向)への高さが変化してしまい、液滴を確実にサンプルプレートに移動させることができないことがある。また、マトリックス液が水:アセトニトリル=1:1の飽和溶液である場合、分画開始直後の移動相組成は水成分を多く含んだ状態であるため、マトリックス液と混合されることで飽和マトリックス溶液中のマトリックスがプローブ先端に析出し、安定な分画動作の阻害となる。
4 and 5 are diagrams showing the state of liquid fractionation at the tip of the
As shown in FIG. 4, in the case where the second mobile phase that adjusts the composition of the mobile phase component in the eluate is not added, (A) at the start of fractionation and (B) at the end of fractionation, the
図5に示されるように、溶出液中の移動相成分の組成を調整する第2の移動相を添加すると、プローブ1の先端に形成される液滴中の移動相成分の組成は常時一定となるので、(A)分画開始時でも(B)分画終了時でもプローブ1先端に形成される液滴の外形は同様のものとなり、安定した分画動作を行なうことができるようになる。また、液滴中の移動相成分の組成が常時、水:アセトニトリル=1:1となるので、プローブ1先端で溶出液がマトリックス液と混合されてもマトリックスが析出することがない。
As shown in FIG. 5, when the second mobile phase that adjusts the composition of the mobile phase component in the eluate is added, the composition of the mobile phase component in the droplet formed at the tip of the
MALDI−TOF−MS分析において、分画される液滴量は微量である上に一定であることが前提であるため、前述のように液滴内の移動相の組成が変化するとプローブ先端に形成される液滴の形状が変化してしまう。分画開始直後のプローブ先端と液滴先端との距離は大きくなり、分画終了直前にはその距離は小さくなってしまうので、特に分画の液滴設定量が小さい場合にはその距離の差は顕著になり、予め設定したプローブとプレートの間の距離では、液滴をプレートに移動させることができないことがある。
本発明は、プローブ先端に形成される液滴内の移動相組成を一定にするようにしたので、プローブ先端に形成される液滴の大きさ(高さ)を一定にすることができ、安定した分画動作を行なうことができる。
In the MALDI-TOF-MS analysis, since it is premised that the amount of droplets to be fractionated is small and constant, as described above, when the composition of the mobile phase in the droplet changes, it is formed at the probe tip. The shape of the droplet to be changed will change. The distance between the probe tip and the droplet tip immediately after the start of fractionation increases, and the distance decreases immediately before the end of fractionation. Becomes prominent, and at a predetermined distance between the probe and the plate, the droplet may not be able to move to the plate.
In the present invention, since the mobile phase composition in the droplet formed at the probe tip is made constant, the size (height) of the droplet formed at the probe tip can be made constant and stable. Fractionation operation can be performed.
実施例では低圧グラジエント方式の移動相送液を例にしているが、高圧グラジエント方式でもよい。また、実施例の分画装置はプローブ1が垂直方向又は水平方向に移動して分画動作を行なう方式のものであるが、サンプルプレートを固定する台が移動して分画動作を行なう方式のものであってもよい。
本発明は、プローブが2重管又は4重管以上の構造を持つものに対しても適用させることができ、例えばアセトンなどの洗浄液が流れる流路を有したものであってもよい。また、この実施例では最内側の流路を液体クロマトグラフからの溶出液が流れ、その外側の流路をマトリックス液が流れ、最外側の流路を第2の移動相が流れる構造としたが、最内側を分離カラムからの溶出液が流れ、その外側を第2の移動相が流れ、最外側をマトリックス液が流れる構造であってもよい。
In the embodiment, the mobile phase liquid feeding of the low pressure gradient method is taken as an example, but the high pressure gradient method may be used. The fractionation apparatus of the embodiment is of a type in which the
The present invention can be applied to a probe having a structure of a double tube or a quadruple tube or more. For example, the probe may have a flow path through which a cleaning liquid such as acetone flows. In this embodiment, the eluate from the liquid chromatograph flows through the innermost flow path, the matrix liquid flows through the outer flow path, and the second mobile phase flows through the outermost flow path. The eluate from the separation column may flow on the innermost side, the second mobile phase may flow on the outer side, and the matrix liquid may flow on the outermost side.
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 マトリックス供給管
18 第2の移動相供給管
42 検出器
44 カラム
46 インジェクションポート
48,49、50 ポンプ
51、54 流路切換えバルブ
52、56 ミキサ
53、57 ストップバルブ
S サンプルプレート
J1,J2 T型3方ジョイント
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記プローブは前記送液機構により送液される移動相とは別の第2の移動相を先端部に送る流路を備え、
前記第2の移動相は前記送液機構により送液される移動相の組成を前記プローブ先端部において一定の組成に近づける組成をもったものであることを特徴とする液体分画装置。 In a liquid fractionation apparatus comprising a liquid feeding mechanism for feeding a mobile phase while changing its composition, and a probe for dropping an eluate from a separation column from the tip.
The probe includes a flow path for sending a second mobile phase different from the mobile phase fed by the liquid feeding mechanism to the tip,
The liquid fractionation apparatus, wherein the second mobile phase has a composition that brings the composition of the mobile phase fed by the liquid feeding mechanism close to a constant composition at the tip of the probe.
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