JP4479461B2

JP4479461B2 - 静電噴霧型キャピラリ

Info

Publication number: JP4479461B2
Application number: JP2004309398A
Authority: JP
Inventors: 裕之梶田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-10-25
Filing date: 2004-10-25
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2024-10-25
Also published as: JP2006119072A

Description

本発明は、静電噴霧型キャピラリに関し、より詳細にはキャピラリの構造に関する。

従来のエレクトロスプレーデポジション装置のキャピラリは図９に示すとおりの構造である。エレクトロスプレーデポジション装置とは、たんぱく質等の試料を含む溶液を静電噴霧するエレクトロスプレー手段によって、溶液中の試料を基板上に堆積させることができる装置である。このエレクトロスプレーデポジション装置にはシングルキャピラリシステムと呼ばれるキャピラリが１本だけの装置がある。このシングルキャピラリシステムのキャピラリには内部にたんぱく質等の溶液を収めることができ、内部に電極を持ち溶液に電気を伝達できる構造であり、かつキャピラリ上部より必要に応じて加圧空気を注入できる。また、溶液の吸引時には減圧が可能である。キャピラリはガラス製であり、先端部の大きさは数μｍから数１０μｍ（特許文献）である。
特開２００１−２８１２５２号公報

前記従来の構成ではキャピラリの交換時にまずキャピラリの入り口側から電極である導電性ワイヤを挿入しなければならない。それから減圧装置を作動させて、溶液を吸引する必要がある。キャピラリはガラス製で、かつ先端部が非常に細く見えにくいため、キャピラリの先端部を溶液が入った容器の底部に押し当てて破損する場合があった。また、キャピラリに溶液を注入した後キャピラリ部を装置に取り付ける時も、取り付け部の穴の内壁に干渉して破損する事があり、高価な試料を無駄にする場合があった。破損したキャピラリの破片で怪我をする可能性もあり、キャピラリの交換時には使用者は慎重に作業を進める必要があり、作業時間が長くなる。

前記従来の課題を解決するために、本発明の静電噴霧型キャピラリは、試料溶液を静電噴霧する静電噴霧型キャピラリにおいて、前記試料溶液を貯留するキャピラリと、前記キャピラリ内に配置され前記試料溶液を静電噴霧する電圧を印加するための電極と、前記キャピラリ上部から試料溶液を注入するための細管を挿入可能な穴を有し、前記キャプラリの上部に挿入する穴空きキャップと、前記試料溶液を前記キャピラリに注入後前記穴空きキャップ上に重ねて前記キャピラリの上部に挿入して加圧する密封キャップと、前記キャピラリを保持するホルダーと、を備え、前記電極は、中空管部とその一端部に設置する導電性ワイヤとから成り、該導電性ワイヤが前記キャピラリの先端部まで伸びており、前記ホルダーは、静電噴霧用電源に接続されるホルダー端子を有し、前記キャピラリを保持するとともに当該ホルダー端子を介して前記キャピラリの電極を前記静電噴霧用電源用の高圧電源に接続することを特徴としたものである。

本発明の静電噴霧型キャピラリによれば、取り扱いが容易でかつキャピラリの着脱時や、溶液の注入時にキャピラリの破損を防止することが可能なエレクトロスプレー装置の静電噴霧型キャピラリを提供することができる。

以下に本発明の静電噴霧型キャピラリの実施の形態を図面とともに詳細に説明する。

図１は、実施例１における静電噴霧型キャピラリの全体構成を表す斜視図を示す。
図１において、キャピラリ１は溶液を貯留する部分２、電圧を印加することができる金属製の電極３、導電性ワイヤの電極４、溶液の注入を容易にする穴あきキャップ５、加圧を可能にする密封キャップ６、キャピラリ１を保持するホルダー７から構成される。

以上のように構成されたキャピラリ１について、以下その動作、作用を説明する。
キャピラリ１はガラス製であるため、金属製のキャピラリに比べて加工が容易であり製造コストが安く、使い捨てに適している。また、使い捨てとすることで、洗浄して繰り返し使用する場合に比べて試料の混合が無くなる。電極３は、金属製の中空管であり溶液に反応しにくいステンレス製が好ましい。中空管であることからキャピラリ１の入り口側からの溶液の注入を可能とし、高圧電源と接続することにより静電噴霧を可能としている。

また、電極３の先端部にはステンレス製の導電性ワイヤ４が接続してあり、キャピラリ１の先端部まで延長されて配置されており、液量が減少しても静電噴霧可能である。このため高価な試料を無駄にすることなく噴霧させることが可能である。図２に空の状態のキャピラリ１と電極３を示す。この電極3はキャピラリ１に溶液を注入する前にキャピラリ1が空の状態で挿入される。図３はキャピラリ１に電極３が挿入された状態を示す図である。

キャップ５は、キャピラリ１に溶液を注入する場合に使用される。キャップ５はゴムまたは樹脂製であり、図４のように２箇所の穴、又はくぼみを備えている。このキャップ５を中空管状の電極３を挿入した状態のキャピラリ１の電極３の内側に挿入する。この時キャップ５の２箇所の穴は塞がれていない。静電噴霧させる溶液を細管８のついた注射器（図示せず）に吸引し、どちらか２箇所のうちの一方の穴に細管８を入れ注射器内の溶液をキャピラリ１内に注入する。

ここでキャップ５に細管８を挿入するための穴しか開いてない場合、溶液９がキャピラリ１内部に貯留されるにつれ、キャピラリ１の先端部は溶液９により塞がれているためキャピラリ１内部の空気の圧力が上昇し、キャピラリ１の先端部から溶液９が噴出してしまう。

しかしキャップ５には、もう１箇所空気抜きのための穴２２があるため、キャピラリ１内の空気がその穴２２から排出され、注入された溶液はキャピラリ１から噴出することなく貯留される。また、キャップ５の穴は電極３の内壁に接するように開いているため、注射器の細管８がキャピラリ１の内壁に接したままの状態となり、溶液が電極３の内壁を伝って貯留され、気泡が発生しにくくなる。

図１０に、従来のキャピラリ１９に溶液を注入する場合の図を示す。キャピラリ１９の先端部でない側はチューブ２０が接続されてあり、その先端には吸引ポンプ（図示せず）が接続されている。図１０のように、キャピラリ１９の先端部から溶液を注入するために容器１８内の溶液にキャピラリ１９の先端部を沈めた場合、容器１８の底部から液面までの距離を目測し誤ると、キャピラリ１９の先端部を容器１８の底部に押し付けてしまう場合がある。また、同時に吸引ポンプの操作も行う必要があり、吸引しすぎるとチューブ２０内まで溶液が吸引されてしまう可能性もある。このように、キャピラリ１９の破損や、吸引の失敗により高価な試料溶液を無駄にしてしまう場合があった。

しかし、本発明の方式によると、溶液をキャピラリ１の先端部と反対側の入り口側から注入することにより、キャピラリ１の先端部分から溶液を吸引させる必要が無くなるので、キャピラリ１の先端部を容器の底部に押し付けて破損することが防止できる。

更に、キャピラリ１の先端部側でない上部を密封するための密封キャップ６を、キャップ５に重ねるように挿入する。密封キャップ６には穴が開けられていないため、キャピラリ内部を密封することが可能になる。密封キャップ６を用いてキャピラリ１を密封する事により、試料溶液が注入されたキャピラリ1内にエアを用いてキャピラリ１内を加圧することができる。キャピラリ内に圧力を加えることにより、キャピラリ１の先端部まで、試料溶液を移動させることができ、また、粘度の高い試料溶液であっても、確実に先端部まで移動させることができる。

加圧することができないキャピラリの場合、溶液がキャピラリ内部に付着したままであったり、一部分しか先端部に移動しない。よって溶液を最後まで噴霧できない場合があり、試料の無駄につながる。

図７はモーターを使用した場合の加圧方法の例を図に示すものである。図７においてモーター１４とボールネジ１６を接続して上下動が可能な機構を準備し、その機構にピンを取り付け、押し出しピン１７が上下動できるようにする。その押し出しピン１７の先端部でキャピラリのキャップ６を押すことにより加圧が可能となる。モーター１４とボールネジ１６の接続にはハーモニックギア１５を用いると、より微小な速度で加圧制御が可能になる。

本実施例では加圧が可能になることにより、粘度の高い溶液をキャピラリ１の先端部に送り込むことが可能になり、噴霧させやすくなる。また、溶液が先端部に移動しないために静電噴霧させることができず、高価な試料を無駄にするようなことが無くなる。

図８は、エレクトロスプレー装置本体側のホルダー装着壁面２１に、キャピラリを保持したホルダーを装着した場合の断面図を示す。

ホルダー７は、キャピラリ１を保持すると同時に、ホルダー装着壁面２１に装着するとキャピラリの電極３とホルダー端子１０を通して高圧電源１３と接続側状態となる。即ち、このホルダー端子１０は、キャピラリ１を保持したホルダー７を、エレクトロスプレー装置（図示せず）のホルダー装着壁面２１に装着したときに、ホルダー装着壁面２１に取り付けられているコンタクトプローブ１１とホルダー端子１０が接触することにより、静電噴霧用高電圧電源と接続される。ホルダー装着壁面２１には、ホルダー７に係合するための窪みがあるためホルダー７とホルダー装着壁面２１の取り付け部とがかみ合い、ホルダー装着壁面２１にホルダー７が固定される。ホルダー７は、ホルダー端子１０以外は、噴霧以外の放電を防ぐために樹脂製であることが好ましい。

またホルダー７は、キャピラリ１を保持して一体として扱うため、キャピラリに直接触れることなくエレクトロスプレー装置からキャピラリ１を着脱自在にできる。万一キャピラリが破損しても着脱時にキャピラリ１を直接手で触れること無くホルダー７をつかんで処理できるので、破損部分で怪我をすることも防止できる。

本発明のキャピラリの構造は、取り扱いが容易で破損防止を可能とし、エレクトロスプレー装置のスプレー部等の静電噴霧型キャピラリとして有用である。

本発明の実施例１における静電噴霧型キャピラリの全体構成を示す斜視図本発明の実施例１における静電噴霧型キャピラリのキャピラリと電極部の斜視図本発明の実施例１における静電噴霧型キャピラリの電極をキャピラリに挿入した状態の斜視図本発明の実施例１における静電噴霧型キャピラリのキャピラリと穴あきキャップの構成を示す斜視図本発明の実施例１における静電噴霧型キャピラリのキャピラリに溶液を注入する場合を説明するための斜視図本発明の実施例１における静電噴霧型キャピラリのキャピラリに加圧用キャップを挿入した場合の断面図本発明の実施例１における静電噴霧型キャピラリのキャピラリ内の加圧方法を説明するための図本発明の実施例１における静電噴霧型キャピラリのホルダーをホルダー装着壁面の取り付けを説明するための断面図従来のエレクトロスプレー装置のキャピラリの構造を示す斜視図従来のキャピラリに溶液の注入を説明するための図

符号の説明

１キャピラリ
２溶液を貯留する部分
３電極（中空金属）
４電極（導電性ワイヤ）
５穴あきキャップ
６密封キャップ
７ホルダー
８溶液注入用細管
９溶液
１０ホルダー側端子
１１装置側コンタクトプローブ
１２基板
１３高圧電源
１４モーター
１５ハーモニックギア
１６ボールネジ
１７押し出しピン
１８容器
１９従来のESD装置のキャピラリ
２０チューブ
２１エレクトロスプレー装置のホルダー装着壁面
２２キャップの空気抜き用の穴

Claims

試料溶液を静電噴霧する静電噴霧型キャピラリにおいて、
前記試料溶液を貯留するキャピラリと、
前記キャピラリ内に配置され前記試料溶液を静電噴霧する電圧を印加するための電極と、
前記キャピラリ上部から試料溶液を注入するための細管を挿入可能な穴を有し、前記キャプラリの上部に挿入する穴空きキャップと、
前記試料溶液を前記キャピラリに注入後前記穴空きキャップ上に重ねて前記キャピラリの上部に挿入して加圧する密封キャップと、
前記キャピラリを保持するホルダーと、を備え、
前記電極は、中空管部とその一端部に設置する導電性ワイヤとから成り、該導電性ワイヤが前記キャピラリの先端部まで伸びており、
前記ホルダーは、静電噴霧用電源に接続されるホルダー端子を有し、前記キャピラリを保持するとともに当該ホルダー端子を介して前記キャピラリの電極を前記静電噴霧用電源用の高圧電源に接続する
ことを特徴とする静電噴霧型キャピラリ。
前記穴空きキャップは、試料溶液を注入するための細管を挿入可能な穴とは別に、空気抜きのための穴もしくはくぼみを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の静電噴霧型キャピラリ。
前記密封キャップを押し出しピンを用いてキャピラリ内部へ挿入して加圧して、前記試料溶液を前記キャピラリ先端部へ注入する
ことを特徴とする請求項１に記載の静電噴霧型キャピラリ。