JP4370510B2 - Electrospray ionization nozzle for mass spectrometry - Google Patents
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Description
本発明は、質量分析に係わる改良技術に関する。詳細には、試料分子を電場印加によりスプレーイオン化(以下ナノスプレーと記述)して導入する構成の質量分析計及び質量分析方法の改良技術に関する。 The present invention relates to an improved technique related to mass spectrometry. Specifically, the present invention relates to a technique for improving a mass spectrometer and a mass spectrometry method in which sample molecules are introduced by spray ionization (hereinafter referred to as nanospray) by applying an electric field.
質量分析計(以下、「MS」(mass spectrometer)と称する。)は、大別すると、試料のイオン化を行うための「イオン源」と、イオンを質量/電荷の比であるm/ze(m:質量、z:電荷数、e:単位電荷)に従って分離するための「アナライザー」と、及び分離されたイオンの「検出・記録部」と、から構成されている。 Mass spectrometer (hereinafter, referred to as "MS" (mass s pectrometer).) Is roughly composed of a "ion source" for ionization of the sample, m / ze is the ratio of ion mass / charge ( (analyzer) for separation according to m: mass, z: number of charges, e: unit charge), and “detection / recording unit” of separated ions.
そして、MSのアナライザーに対して試料分子をイオン化して導入する方法の一つとして、一般に「ESI」(electrospray ionizationの略)とも称される、エレクトロスプレーイオン化技術が知られている。そこでは一般にスプレー装置として高圧のガスを試料溶液に吹き付け噴霧する方法があり、その溶液とMSの試料導入口との間に同時に高電圧を印加し、液滴に電荷を重畳するので、エレクトロスプレーと呼ぶが、その一つの変形とも言える方法に、試料とMSの試料導入口の間に印加した電場のみをスプレー駆動力とし、試料溶液内の分子をイオン化する方法をナノエレクトロスプレーあるいはナノスプレー法(以下、ナノスプレー法と記述)と呼ぶ。 An electrospray ionization technique generally known as “ESI” (abbreviation of electrospray ionization) is known as one of methods for ionizing and introducing sample molecules into an MS analyzer. In general, there is a spraying method in which high-pressure gas is sprayed onto a sample solution as a spray device. A high voltage is simultaneously applied between the solution and the sample inlet of the MS to superimpose electric charges on the droplets. One method that can be said to be a variation of this method is to use only the electric field applied between the sample and the sample inlet of the MS as the spray driving force to ionize the molecules in the sample solution using the nanoelectrospray or nanospray method. (Hereinafter referred to as nanospray method).
このエレクトロスプレーイオン化技術の共通点は、酸などにより溶液中でイオン状態とされた試料分子に高電圧をかけてスプレーして、多プロトン化分子に溶媒分子が多数会合しているミクロンオーダーの液滴(ミスト)を形成し、MS試料導入口付近で窒素などを吹き付け、その後MS試料導入口から内部の真空環境に入ることで溶媒分子が分子化飛散し、試料分子がその荷電を背負いイオン化した後、これを前記アナライザーに導く技術である。この技術は、高分子では生成するイオンの電荷数が多くなるので、ペプチドやタンパク質などの生体高分子の測定にも有用であるとされている。 A common feature of this electrospray ionization technique is that micron-order liquids, in which a large number of solvent molecules are associated with polyprotonated molecules, are sprayed by applying high voltage to sample molecules that have been ionized in solution by acid or the like. A droplet (mist) is formed, nitrogen is blown in the vicinity of the MS sample introduction port, and then the solvent molecules are scattered and molecularized by entering the internal vacuum environment from the MS sample introduction port. This is a technique for guiding this to the analyzer. This technique is said to be useful for measurement of biopolymers such as peptides and proteins because the number of charges of ions generated in the polymer increases.
ここでMSの前記イオン源における試料分子のナノプレーイオン化は、色々な方法が試みられているが、その一方法を図1で説明すると、微小口径の開口部を備える細長いガラス製あるいは金属製のノズル1の先端から試料液滴を電場で少量ずつ吐出して霧吹き(スプレー)2とすることによって行われている。電場印加は、その電圧の正負何れかの一端を(プラス電荷でのイオン化とマイナス電荷のイオン化で極性を変える)内部試料溶液3に直接電極4で印加するか、間接的に液絡を介するか、ノズルの一部を金属とするか、または、さらに間接的となるがノズル周囲を金属コーティングし、ノズル後端から僅かな圧力(背圧)をかけ試料液がノズル先端に漏れ出て、周囲の金属コーティング面と接触する瞬間に通電・印加され、一方の電圧端は、MS本体5の試料導入部6の金属部分7に電場を印加し、その間での電場とその駆動力で、電荷を多量に載せた微小液滴となって飛ぶものと考えられている。しかし、直接印加する場合は、その電極となる金属表面で電気分解による気体の発生があり、その為、液流や電通が妨げられたりする問題もあった。
Here, various methods have been attempted for nano-preion ionization of sample molecules in the ion source of MS. One method will be described with reference to FIG. This is done by ejecting sample droplets little by little from the tip of the nozzle 1 to form a spray 2. The electric field is applied by applying either one of the positive and negative voltages to the
図1は、従来のナノスプレーイオン化技術の構成を簡略化して表した図でもあり、符号1は、従来の典型的なナノスプレーノズルの形状を表している。この先端が尖頭形を備えるように形成されたナノスプレーノズル1は、一般には石英ガラス管を加熱延伸して形成されている。 FIG. 1 is also a simplified view of the configuration of a conventional nanospray ionization technique, and reference numeral 1 represents the shape of a typical conventional nanospray nozzle. The nanospray nozzle 1 formed so that the tip has a pointed shape is generally formed by heating and stretching a quartz glass tube.
このナノスプレーノズル1は、質量分析計5のイオン源の構成部材であり、高電圧をノズル周囲にコーティングされた金属に印加し、ナノスプレーノズル1の先端部からは、質量分析計5のスプレー導入口6に向かって、試料分子を含む微細な液滴2を噴霧する構成となっている。しかし、原理的には一見簡単であるが、分析しようとこの手法を採用してみるとなかなか難しく、第一にスプレーの安定化が不可欠で、その為には操作上も問題が多く、ナノスプレーノズルの様々な問題を解決しなくてはならない事が分かった。 The nanospray nozzle 1 is a constituent member of an ion source of the mass spectrometer 5, and applies a high voltage to the metal coated around the nozzle, and the tip of the nanospray nozzle 1 sprays the mass spectrometer 5. A fine droplet 2 containing sample molecules is sprayed toward the inlet 6. However, in principle, it is simple at first glance, but it is quite difficult to adopt this method to analyze it. First of all, stabilization of the spray is indispensable. I found that I had to solve various nozzle problems.
例えば、先端の細い部分が細ければそれだけスプレーの液滴は小さくなり、イオン化そのものは効率が上がるかもしれないが、細い部分が長ければ長い程、試料溶液と管壁との相互作用が生じ表面張力が支配的となり液流が妨げられ、電場のみで吐出する時の抵抗が大きくなる。その結果スプレー2が安定せず、時には液流が断絶し、その後の測定が不可能となることがあった。貴重な試料を、もう一度、別の新しいナノスプレーノズルに充填し、セッティングし直すのは、時間も労力も、また貴重なサンプルのロスにも、また使い捨ての消耗品であるノズルのコストもかかるなど、問題が少なくなかった。 For example, the thinner the tip, the smaller the spray droplets, and the ionization itself may be more efficient, but the longer the tip, the greater the interaction between the sample solution and the tube wall. The tension is dominant, the liquid flow is hindered, and the resistance when discharging only with an electric field is increased. As a result, the spray 2 was not stable, sometimes the liquid flow was interrupted, and subsequent measurement could not be performed. Filling and setting up a valuable sample once again into another new nanospray nozzle takes time, effort, loss of valuable sample, and the cost of a disposable consumable nozzle. There were a lot of problems.
さらに入手できる既成のナノスプレーチップには、コストのかかる金属製もあるが先端部内口径dはせいぜい10〜15μm程度に形成され、微細な液滴を形成するには適さず、かといってさらに小さな開口内径に加工することは更にコストがかかり、また鋭利な先端形状をその口径で形成することにもコストがかかる。消耗品として使い捨てするには適さない。石英ガラス製でも先端部内口径は1μm程度あるいはそれ以下で、テーパー状になった先端部をMS機の器壁に押し当て、先端を折ることで、それより大きく、スプレー条件の良い至適口径を設定する。その為一定の条件設定が難しく、そのカット面も平坦にはならない。また拡大鏡で見ながら行うその操作にも煩雑さがあった。更にこの先端を折ることを要求されている為、先端開口部には金属コーティングが施されていないカット面が残り、試料溶液は、開口部を覆うくらいに滲み出ないと、外径壁の金属コーティングとの電気的接触を得ることができず、これもスプレーの不安定化に繋がる。さらに、チップ内に入れた試料は、試料管の内径が1mm以下であり更にその先端がミクロンオーダーで小さい為、そのままでは試料溶液は先端部までには行かず、遠心や反対部分からかなりの高圧で加圧するなどで、先頭先端部まで試料溶液を押し出す必要がある。その際、試料溶液がどこにあるか見えると操作性が良い。金属製であったりしたものでは、コストのみでなく、内面で電気分解により気体が発生し液流が途絶えたり、また管外壁周囲全部を金属コーティングしたりしたものも同様だが、試料を入れた後の内部の試料溶液の位置が分からず、操作性が悪いことも問題であった。 Furthermore, although there are some expensive nanospray chips available, the tip inner diameter d is about 10 to 15 μm at most, which is not suitable for forming fine droplets. Processing to the inner diameter of the opening is further costly, and it is also expensive to form a sharp tip shape with the diameter. Not suitable for disposable use as a consumable. Even with quartz glass, the inner diameter of the tip is about 1 μm or less, and the tapered tip is pressed against the wall of the MS machine, and the tip is folded to obtain an optimum diameter that is larger than that and has good spraying conditions. Set. Therefore, it is difficult to set certain conditions, and the cut surface is not flat. Also, the operation performed while looking through the magnifier was complicated. Furthermore, since it is required to bend the tip, a cut surface that is not coated with metal remains in the opening at the tip, and the sample solution does not exude so much as to cover the opening. An electrical contact with the coating cannot be obtained, which also leads to destabilization of the spray. Furthermore, the sample placed in the tip has a sample tube with an inner diameter of 1 mm or less and the tip of the sample is micron-order, so the sample solution does not go to the tip as it is. It is necessary to extrude the sample solution to the tip of the head, for example by pressurizing with. At that time, if the sample solution is visible, the operability is good. The one made of metal is not only the cost, but also the one that gas is generated by electrolysis on the inner surface and the liquid flow is interrupted, and the whole outer wall of the tube is coated with metal, but after putting the sample Another problem was that the position of the sample solution inside was not known and the operability was poor.
さらに、先端が目に見えない位細いので、良く実験操作中に、当てた覚えが無くとも先端が折れている事があり、操作中の先端のプロテクト対策が必要である。また、ナノスプレーノズルとMS本体試料導入口との位置関係や互いの向きは、安定しかつイオン化分子の多い条件設定には極めて重要であるが、その調整は微妙で、現在では、多くの質量分析機がナノスプレーノズル部をX-Y-Z微動ステージ上に保持し、その先端部とMS本体試料導入部の位置関係が拡大して見える様2方向(上と横から)から拡大してビデオカメラで捉えて調整する様に構成されている。その操作は煩雑で、その為の装置コストも多大である。 Furthermore, because the tip is so thin that it cannot be seen, the tip may be broken even if you do not remember applying it well during experimental operation, and it is necessary to take measures to protect the tip during operation. In addition, the positional relationship between the nanospray nozzle and the MS main sample inlet and the orientation of each other are extremely important for setting conditions that are stable and contain a large number of ionized molecules. The analyzer holds the nanospray nozzle part on the XYZ fine movement stage, and expands from two directions (from the top and side) so that the positional relationship between the tip part and the MS main body sample introduction part appears to expand. It is configured to be captured and adjusted with a video camera. The operation is complicated, and the cost of the apparatus for that is great.
また、質量分析では、試料溶液に不揮発性の塩などが溶解していると、内部が真空の試料導入口が、溶媒が飛び析出した塩で詰まったり、分析したい分子のイオン化が妨げられたりするため、脱塩などの前処理操作が不可欠である。これが、このナノスプレーノズル内で出来ると、操作が簡便になり、かつ微量な試料量で測定が可能となるが、現在は別の装置やプロセスで脱塩して、その後の溶液をナノスプレーノズルに充填してのち測定していることが多い。 In mass spectrometry, if a non-volatile salt or the like is dissolved in the sample solution, the sample inlet with a vacuum inside is clogged with salt from which the solvent has been deposited, or ionization of the molecule to be analyzed is hindered. Therefore, pretreatment operations such as desalting are essential. If this can be done in this nanospray nozzle, the operation becomes simple and it is possible to measure with a small amount of sample, but now it is desalted with another device or process, and the solution after that is nanospray nozzle It is often measured after filling.
これらの問題点の一部を解決する為、エレクトロスプレーの先端を細くせず、実質的に大きい外径を有する毛細管そのものの端面に係合する多孔性ビーズや金メッキした多孔性ビーズを備え、この多くの孔から効率よくスプレーを行う様にしたもの(例えば、特許文献1参照。)や、エレクトロスプレー先端を細くし、その先端径を0.5μm以下で、その先端から内部に0.5μm以上5μm以下のクロマトグラフィー用カラム充填剤を充填し、脱塩や分離を狙ったもの(例えば、特許文献2参照。)が提案されている。
しかし、これらのものは、前記したようなスプレーノズルおよびその使用について要求される、電極のコーティングと内部試料存在確認の両立や、効率的なイオン化、ノズル内での試料の適切な流量確保とコストとの両立といったような課題に対して開示がない。
In order to solve some of these problems, the electrospray has a porous bead or gold-plated porous bead that does not reduce the tip of the electrospray and engages the end face of the capillary itself having a substantially large outer diameter. Efficient spraying from many holes (see, for example, Patent Document 1) or electrospray tip is narrowed, the tip diameter is 0.5 μm or less, and 0.5 μm or more from the tip to the inside A column packing material for chromatography having a size of 5 μm or less and aimed at desalting and separation (for example, see Patent Document 2) has been proposed.
However, these are required for the spray nozzles and their use as described above, and are compatible with electrode coating and internal sample presence confirmation, efficient ionization, securing an appropriate flow rate of the sample in the nozzle and cost. There is no disclosure for issues such as coexistence.
本発明は、上記の様な問題点を解決し、安定した質量分析に使用される質量分析用のノズル、特にナノスプレー法に好ましいスプレーノズルを提供することを目的とするものである。 An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a nozzle for mass spectrometry used for stable mass spectrometry, particularly a spray nozzle preferable for nanospray method.
本発明は、管部材を加熱延伸することにより、一端部をテーパー状とし、管部材の外面であって少なくとも先端の開口の近傍を含む領域に、内部に試料を導入した場合その試料の存在が確認可能なような非付着部分を残し、金属をコーティングして構成したことを特徴とする質量分析用ノズルを提供するものである。 According to the present invention, when a sample is introduced into an area of the outer surface of the tube member that includes at least the vicinity of the opening at the tip by heating and stretching the tube member, the presence of the sample is present. The present invention provides a nozzle for mass spectrometry characterized in that a non-adhered portion that can be confirmed is left and a metal is coated.
本発明によれば、安定して、安価で、操作性もよいノズルを得ることができる。
また、この中の発明によれば、簡便な質量分析の為の分子イオン化が達成でき、誤ってノズル先端を実験準備操作中に折ることも少なく、位置設定も簡単なノズルが得られる。
さらに、他のこの中の発明では、簡便に前処理濃縮や分離あるいは選択的物質の捕獲や酵素消化など、質量分析の為の様々な前処理とイオン化が極めて容易に行えるノズルを得ることができる。
According to the present invention, it is possible to obtain a nozzle that is stable, inexpensive, and has good operability.
In addition, according to the invention, molecular ionization for simple mass spectrometry can be achieved, and the nozzle tip is less likely to be accidentally bent during the preparatory operation of the experiment, and a nozzle that can be easily set in position can be obtained.
Furthermore, in other inventions in this, it is possible to obtain a nozzle that can perform various pretreatments and ionizations for mass spectrometry, such as pretreatment concentration and separation, or selective substance capture and enzyme digestion. .
以下、本発明の実施の形態を図2〜図6に基づいて説明する。
図2は、本発明に係るノズルの製造工程を示す説明図である。
まず、(イ)に示すように、線材9が内部に配置された管材8を用意する。管材8は、石英ガラス製の管で、内部の線材9は管材と同じ石英ガラス製の細線で、管と同じ長さでその全長に渡り管材8の内壁に付着させてある。線材9の材質は必ずしも管材8と同じである必要はなく、管材を加熱伸張したとき同じように溶融し伸張するものであれば良い。
次に、(ロ)に示すように、(イ)の管材8の途中、好ましくは略中央を環状の加熱延伸用発熱体(例えばヒーター)10で加熱し、管材8および線材9をその溶融温度以上に加熱し、同時に管材8を、加熱延伸用発熱体(例えばヒーター)の両側、例えば両端で管の長手方向に引っ張り、(ハ)で示すような状態にする。これによって、管材8の中央部に1次延伸により細くなった部分11が、またその両側に第一のテーパー部分8aが形成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is an explanatory view showing a manufacturing process of the nozzle according to the present invention.
First, as shown in (a), a pipe 8 having a wire 9 disposed therein is prepared. The tube 8 is a quartz glass tube, and the inner wire 9 is a thin quartz glass wire that is the same as the tube, and is attached to the inner wall of the tube 8 over the entire length of the tube. The material of the wire 9 is not necessarily the same as that of the tube 8, and any material that melts and stretches in the same way when the tube is heated and stretched may be used.
Next, as shown in (b), the tube 8 of (b), preferably the center, is heated with an annular heating and stretching heating element (for example, heater) 10, and the tube 8 and the wire 9 are melted at the melting temperature. At the same time, the tube material 8 is pulled in the longitudinal direction of the tube on both sides, for example, both ends of the heating and heating element (for example, a heater), and brought into a state as shown in (c). As a result, a
その後、(ハ)に示される管材8の中央部の1次延伸により最も細くなった部分11を、環状の2次加熱延伸用発熱体12によって、1次と同様にその部分の管材8および線材9を溶融温度以上に加熱し、伸張する。この2次の伸張は、1次よりも大きく伸ばすことにより、管材8が二つに分離し、第一のテーパー部分8aの先に第二のテーパー部分8bが形成され、管材8の内部空間はテーパー部分8bの先端で、好ましくは1〜3μmの内径を有する先端開口8cで外部空間と連通する構成となる。即ち、二次の伸張により、(ホ)に示すように、元の管材と同じ内径を有する本体部8dと、その先に内径が大きく減少する第一のテーパー部分8aと、さらにその先に内径が緩やかに減少する第二のテーパー部分8bで構成され、内部が両端の先端開口8cと8eで、外部空間につながるノズル本体13が、二つ形成される。
Thereafter, the
ノズル本体13の内部の線材9は、テーパー部では細くなるものの、管材と同様に伸張され、開口8eから先端開口8cまで連続して伸び、端部が開口8cに臨んだ形になっている。
また、二つのテーパー部分8a、8bは、第一のテーパー部分8aが全体として傾斜の大きな、すなわち、急激に内径が減少する、径減少率の大きなテーパー形状となっているのに対し、第二のテーパー部分8bは、先端開口8cに向けて減少率の小さな、緩やかなテーパー形状として形成される。なお、2次加熱延伸用発熱体12は前記した1次の加熱延伸用発熱体10で兼用しても良い。
The wire 9 inside the
In addition, the two tapered portions 8a and 8b have a tapered shape with a large diameter reduction rate in which the first tapered portion 8a has a large inclination as a whole, that is, the inner diameter is suddenly decreased. The tapered portion 8b is formed as a gentle tapered shape with a small decrease rate toward the
図2の(ホ)で得られた、ナノスプレーノズル本体13には、その後、石英ガラスの外表面に、金をスパッタリングや真空蒸着でコーティングし、電圧印加のための導電部でありかつ試料に電圧をかけるための電極となる、金属コーティング部14(コーティング部分を斜線で示す)を形成する。
コーティングされる金属は金以外に白金でも良く、また、コーティングの方法としては真空蒸着でも良い。
金属コーティング部14はナノスプレーノズル本体13の全外面に形成されているのではなく、その長手方向の略全体に渡り、本体部8dおよび少なくとも第一のテーパー部8aにコーティングのない、内部の試料が見える金属コーティング非付着部15が形成されている。金属コーティング非付着部15は、可能であれば第二のテーパー部分8bの一部にも形成できれば好ましい。
The
The metal to be coated may be platinum other than gold, and vacuum coating may be used as a coating method.
The metal coating portion 14 is not formed on the entire outer surface of the
図4に示すように、金属コーティングは、ナノスプレーノズル本体13の先端開口8cの近傍では金属コーティング非付着部15を形成することなく、全外面に亘って行われ、特に先端開口8cを構成する、環状のナノスプレーノズル先端端面16の全面にコーティングされる。好ましくは、さらに一部が先端端面口内側18までコーティングされ、先端端面16などにコーティングされた金属に、試料が接触することにより電圧が印加されこととなる。 ナノスプレーノズル13の先端内口径17は、前記したように1〜3μmの内径となっており、また、内部の線材9がナノスプレーノズル先端内面18まで、開口8cに臨んで、連続して配置されている。
As shown in FIG. 4, the metal coating is performed over the entire outer surface in the vicinity of the tip opening 8c of the
図2〜図4に示すノズルにおいては、図2の様に、テーパー状になった毛細管内の試料溶液の先端付近までの浸潤を良くするために、内部に管部材8の一部として線材9を配設し、液がより細い先端まで行きやすくした。製法も当該線材9が配設された部分を線材9と管材8ともに同時に加熱延伸することにより、図2および図4の様に、一端部をテーパー状でかつその先端の開口の近傍にまでに内部の線材9が延長配置されて構成される様にした。更に図3の様に、透明あるいは半透明で内部の試料溶液の端面が見える様な材質の管部材8でナノスプレーノズル13を作製し、その外面に金属コーティング14を施し、その際内部に試料溶液を導入した場合その存在が確認可能なような非付着部分15を(例えば長手方向に)残すことを特徴とするナノスプレーノズルとした。さらに、特に先端部の細い部分での試料溶液の位置が重要であるため、先端付近のできるだけ近傍まで(先端部は導電性を全周に持たせ、電場印加を溶液にしたいので、可能な限り先端部近くまで)非付着部分15を(例えば長手方向に)残すことにより、内部の試料溶液の位置の視認性を確保し、操作性を向上させた。
また、先端の細い部分が細く長いとそれだけ試料溶液と管壁との表面張力が支配して液流が妨げられ、電場のみで吐出する時の抵抗が大きくなり、液流が断絶するなど、ナノスプレーが安定しない。これを解決するため、管部材と線材の加熱延伸を、図2の様に、もとの大きな内径から、少なくとも2段階の加熱(図内の発熱体、10および12を用いて)延伸する事により、13の様に、2段階のテーパを持ち、短い延伸距離で、先端の最少径をもたらし、試料溶液の液流が管壁との表面張力で妨げられにくくした。
In the nozzle shown in FIGS. 2 to 4, as shown in FIG. 2, in order to improve the infiltration of the sample solution in the tapered capillary to the vicinity of the tip, the wire 9 is formed as a part of the tube member 8 inside. To make it easier for the liquid to reach the tip. In the manufacturing method, the wire 9 and the tube 8 are simultaneously heated and stretched at the portion where the wire 9 is disposed, so that one end is tapered and close to the opening at the tip as shown in FIGS. The inner wire 9 is extended and arranged. Further, as shown in FIG. 3, the
In addition, if the tip is thin and long, the surface tension between the sample solution and the tube wall dominates and the liquid flow is obstructed, increasing the resistance when discharging only with an electric field, and the liquid flow is interrupted. Spray is not stable. In order to solve this, the heating and stretching of the tube member and the wire is performed by at least two stages of heating (using the
また、使用時に先端部を折って、至適な先端内径にするような煩雑な操作を省けるよう、図2の製法で、あらかじめ至適な先端内径に(試料の粘性により数段階の内径に設定して)製作し、その後、図3の様にするため、真空蒸着やスパッタリングなどで金属コーティングを行うようにした。こうする事で外面にコーティングされる金属が、図4の様に、少なくとも先端の開口端面16、そして一部は開口端面内部18にも金属コートできるよう製法を改善し、内部の試料溶液がノズル口17まで来れば、導電部分に容易に接触できる様にし、安定なナノスプレーを実現することを特徴とした。更に、ノズルの外面への金属の付着が、試料を導入した場合テーパー状部分にある試料溶液の存在も確認可能なように非付着部分が存在するよう、図3の15の様に、テーパー状の部分の外面にも行われていることを特徴とするものを考案し実現した。
In addition, in order to save the troublesome operation of folding the tip part to the optimum tip inner diameter during use, the process shown in FIG. Then, in order to make it as shown in FIG. 3, metal coating was performed by vacuum deposition or sputtering. In this way, the manufacturing method is improved so that the metal coated on the outer surface can be metal-coated at least at the opening
図5は他の実施の形態を示すもので、スプレーノズル13の外側に、その先端およびテーパー部分8a、8bを保護するとともに、質量分析するにあたってノズルを分析器にセッティングする場合助けとなる鞘19を装着したものである。鞘19はプラスチックの透明もしくは半透明素材でノズルの外筒よりも内径が若干大きく筒状に形成されており、外側に目盛り20が印刷もしくは刻印で表示されている。鞘19はノズル13の外筒に嵌め合わされ試験者の操作で先端開口との位置を調整可能に構成されている。この鞘19は、商品の搬送時も含め先端の保護が出来るのみでなく、試料溶液をスプレーノズルに充填するなどの操作中に気づかずに先端を折ることの無いように保護するとともに、質量分析するにあたってノズルを分析器にセッティングする場合助けとなるものである。質量分析するにあたってノズルを分析器にセッティングする場合、図5(イ)に示すように、スプレーノズル13とMS本体試料導入口6、先端から何ミリのところに試料導入口があれば最適と分かっていれば、鞘19の外側面につけてある目盛り20で、その長さにあらかじめ設定し、角度とともに、その先端が、試料導入口のセンターに位置し、接触した所で止める様にすれば、簡単に距離や位置を設定できる。ナノスプレー開始時には、この鞘は図5(ロ)の様に移動し、電場を印加する。この場合も、あやまって手で触れるなどの感電を防止する効果がある。何より現在市販の質量分析計に付属している高価なX-Y-Z微動ステージや、拡大ビデオカメラやモニターなどの位置調整機器が不要となり、簡単な拡大鏡程度で位置設定できる様になり、操作性およびコスト両面の改善につながる事も特徴とした。
FIG. 5 shows another embodiment. The
この鞘の形状や色は自由で、特に先端部は例えば、先端部の位置が良く分かる様、赤や、蛍光色で先端部が染められていても良く、また、形状も先端テーパ部が鞘にはまる様にテーパ状(ただし鞘をノズルに押しつけた状態ではノズル先端部が出てナノスプレーができるように設定)に細くなっていても良い。また、先端部に上下左右に線や点が刻印され、MSの試料導入口のセンター合わせが簡単にできる様になっていても良く、先端部が、対象に2面あるいは4面に斜めに削ぎ落とされて、上下および左右の位置決めと、スプレー時の気流の流れをスムーズにするなどの工夫がなされていても良い。先端の色や形状は、目的に応じ、色々なものが考えられる。 The shape and color of this sheath is free, and the tip part may be dyed in red or fluorescent color so that the position of the tip part can be seen well, and the tip tapered part is also sheathed. It may be tapered so that it fits (however, when the sheath is pressed against the nozzle, the tip of the nozzle comes out and nanospraying is possible). In addition, lines and dots may be engraved in the top, bottom, left, and right, so that the center of the MS sample inlet can be easily centered, and the tip is cut diagonally on two or four sides of the object. It may be dropped and devised such as vertical and horizontal positioning and smooth airflow during spraying. Various colors and shapes at the tip are conceivable depending on the purpose.
図6は、他の実施形態を示すもので、図3、図4に示すナノスプレーノズル13の内部空間に、液体クロマトグラフィー用樹脂あるいは試料前処理濃縮用樹脂あるいは表面にリガンド、酵素、蛋白質ないし遺伝子を固定化した樹脂22を充填したものである。これらのノズル13は、少なくともそのノズル先端部の充填剤終端部、具体的には第二テーパー部8bの部分に、試料の液体は通過できるが充填剤22は通過できない充填材の止め部材を設置する必要がある。図6の(イ)はこの止め部材として、例えば、ガラスメッシュや化学繊維製フリットあるいはステンレス製のフィルター部材あるいは簀の子状部材21を設置したものである。また、図6(ロ)のものは、止め部材として、例えば、その先端付近に試料液体は通過できるが充填剤22は通過できないプラスチックもしくはセラミックスの多孔部材、発泡多孔部材23を設けたものである。多孔部材、発泡多孔部材23は好ましくは、液体クロマトグラフ用の多孔性樹脂が好ましい。これらの止め部材21、23は、ノズルの先端開口内径より外形が大きく形成され、ノズル13の先端開口の前で止まっている。それより内部に、簀の子あるいはフリットの細孔径より大きな、液体クロマトグラフィー樹脂、前処理用樹脂ないし表面にリガンド、酵素、蛋白質ないし遺伝子を固定化した樹脂を充填することで、脱塩や分離のみでなく、分析対象分子を狙った試料前処理濃縮や、蛋白質や遺伝子の選択的捕獲や選択的酵素消化などが、超微量定量ポンプなどの高価なものを使用しなくても、さほど高くない加圧のみで、電場駆動を中心とした自然な液流を内部に形成しながら、ナノスプレーで質量分析できる。
FIG. 6 shows another embodiment. In the interior space of the
1 ナノスプレーノズル
2 ナノスプレーによるスプレー部分
3 試料溶液
4 試料溶液への電場印加点
5 質量分析計本体
6 質量分析計試料(イオン化)導入部
7 質量分析計試料(イオン化)導入部電場印加点
8 管材
9 線材
10 1次加熱延伸用発熱体(例えばヒーター)
11 1次延伸により細くなった部分
12 2次加熱延伸用発熱体
13 ナノスプレーノズル本体
14 金属コーティング部
15 金属コーティング非付着部
16 ナノスプレーノズル先端端面(金属コーティングされている)
17 ナノスプレーノズル先端内口径
18 ナノスプレーノズル先端内面
19 ナノスプレーノズルにつけた鞘
20 鞘につけた距離設定用目盛り
21 簀の子状部材
22 各種樹脂
23 簀の子状樹脂
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nano spray nozzle 2 Spray part by
DESCRIPTION OF
17 Nanospray nozzle tip inner diameter 18 Nanospray nozzle tip
Claims (8)
The electrospray ionization nozzle for mass spectrometry according to claims 1 to 7, further comprising a sheath-like insulator that moves along the outer surface of the tube member.
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