JP6009542B2 - 複数のエレクトロスプレーエミッタを有するカートリッジ - Google Patents

Description

本出願は、「Ｃａｒｔｒｉｄｇｅ ｗｉｔｈ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ Ｅｍｉｔｔｅｒｓ」という表題の２０１１年４月２５日に出願された同時係属中の米国仮特許出願第６１／４７８，７１３号の利益および優先権を主張するものであり、その内容全体が、参照により本明細書に組み込まれている。

本発明は、一般に、液体クロマトグラフィー質量分析装置に関する。より詳細には、本発明は、この種の分析システムで使用されるマイクロ流体基板の複数のエミッタインターフェースに関する。

高性能液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）装置は、化合物を分離し、同定し、定量化するための分析ツールである。通常の液体クロマトグラフィー分析では、ポンプが、液体溶媒の混合物をサンプルマネージャに受け入れ、吐出し、そしてそこでサンプルと呼ばれる分析下の物質が、溶媒の中への注入を待つ。サンプルは、分析下の物質である。ほんの数例を挙げれば、サンプルの例には、タンパク質、タンパク質先駆体、タンパク質断片、反応生成物、および他の化合物からなる複雑な混合物がある。溶媒の混合物で溶解されたサンプルから成る移動相は、固定相と呼ばれるカラムなどの使用場所に移動する。カラムを通して移動相を通過させることによって、サンプル内のさまざまな成分が、異なる割合で互いから分離し、したがって、それぞれ異なった時間にカラムから溶離する。

液体クロマトグラフィー（ＬＣ）システムの分離技法は、サンプルについて多次元情報を生成するように１つまたは複数の追加の分析技法との組み合わせで使用される場合がよくある。たとえば、質量分析（ＭＳ）は、分子量および構造情報を提供することができる。異なる技法を組み合わせることに伴う困難さは、技法の間のインターフェースで生じる。たとえば、液体クロマトグラフィーと質量分析の組合せは、液体クロマトグラフィーシステムで発生されたサンプル溶離剤を、分析のための質量分析装置に効果的に移送することが必要である。製造工業では、電解離脱、サーモスプレー、およびエレクトロスプレーを含む、このサンプル溶離剤移送を達成するように、さまざまなイオン化技術が考案されている。液体クロマトグラフィー技法に結合して使用される場合には、多数の人々は、エレクトロスプレー（ＥＳＩ）が選り抜きのイオン化法であると考えている。エレクトロスプレーイオン化の場合、ユニオンが、液体クロマトグラフィーカラムをＥＳＩエミッタに連結する。しかしながら、詰まった、または低性能のＥＳＩエミッタは、データ品質の低下を生じ、ＥＳＩエミッタが取り替えられるまでＬＣ−ＭＳシステムの生産性を低下させることになる。

国際公開第２０１０／１０２１９４号

１つの態様においては、本発明は、第２のハウジング部分に着脱自在に連結される第１のハウジング部分を含むポータブルカートリッジハウジングを備える装置を特徴とする。第１のハウジング部分は、溶離剤を移送するためのチャネルを有するマイクロ流体基板、および溶離剤を放出するための出口開口を含む。第２のハウジング部分は、複数のスプレーユニットを有する。各スプレーユニットは、溶離剤を受け入れるための入口、それを通して溶離剤が移動する内腔、および溶離剤のスプレーを放出するための出口を有する。第２のハウジング部分内に収容されるスプレーユニットのうちの第１のスプレーユニットは、マイクロ流体基板の出口開口と流体連通している。

もう１つの態様においては、本発明は、マイクロ流体基板を収容するカートリッジに着脱自在に連結するように適合されたポータブルハウジングと、ハウジング内に配置された複数の別個に作動可能なマイクロ流体エミッタとを備える装置を特徴とする。各マイクロ流体エミッタは、液体を受け入れるための入口、およびスプレーを放出するための出口を有する。ポータブルハウジングがマイクロ流体基板でカートリッジに連結されるのに応じて、各マイクロ流体エミッタは、そのマイクロ流体エミッタの出口がポータブルハウジング内で完全に後退させられる第１の位置と、そのマイクロ流体エミッタの出口がポータブルハウジングから突出する第２の位置との間でポータブルハウジング内で移動することができる。

さらにもう１つの態様においては、本発明は、第１のハウジング部分が、溶離剤を移送するためのチャネルを有するマイクロ流体基板および溶離剤を放出するための出口開口を含み、第２のハウジング部分が、複数のエレクトロスプレーエミッタを有する、第２のハウジング部分に着脱自在に連結される第１のハウジング部分を有するカートリッジを用いた液体クロマトグラフィーシステムにおいて、エレクトロスプレーエミッタを取り替える方法を特徴とする。本方法は、第２のハウジング部分を第１のハウジング部分から切り離すステップを含み、この切り離すステップは、エレクトロスプレーエミッタのうちの第１のエレクトロスプレーエミッタの入口とマイクロ流体基板の出口開口との間の流体連通を取り除く。第２のハウジング部分を第１のハウジング部分から切り離した後に、エレクトロスプレーエミッタのうちの第２のエレクトロスプレーエミッタの入口がマイクロ流体基板の出口開口と位置合わせするように、第１のハウジング部分に対して第２のハウジング部分の向きが変更される。第１のハウジング部分に対して第２のハウジング部分の向きを変更した後に、第２のハウジング部分は、エレクトロスプレーエミッタのうちの第２のエレクトロスプレーエミッタの入口がマイクロ流体基板の出口開口と流体連通の状態になるように、第１のハウジング部分に連結される。

さらにもう１つの態様においては、本発明は、マイクロ流体基板を収容するカートリッジに着脱自在に連結されるように適合されたポータブルハウジングと、ポータブルハウジング内に配置された多層構造とを備える装置を特徴とする。多層構造は、複数のマイクロ流体エミッタを形成する。各マイクロ流体エミッタは、液体を受け入れるための入口開口、それを通して液体が移動するチャネル、およびスプレーを放出するための出口オリフィスを有する。

本発明の上記およびさらなる利点は、添付の図面と共に次の説明を参照することによって、よりよく理解されることができ、ここで、同じ符号は、さまざまな図において同じ構造要素および構造的特徴を示している。図面は、必ずしも縮尺通り描かれているとは限らず、それよりも本発明の原理を示すことに重点が置かれている。

基板ハウジングおよびエミッタケースを有するマイクロ流体カートリッジの実施形態の等角図であり、基板ハウジングが、１つまたは複数の液体クロマトグラフィーカラムを有する多層基板を収容し、エミッタケースが複数のスプレーエミッタを収容する図である。 基板ハウジングから分離された場合のエミッタケースを示すマイクロ流体カートリッジのもう１つの実施形態の分解図である。 基板ハウジングおよびエミッタケースで収容されたさまざまな構成要素を示すようにそのハウジングの１つの側面を取り外した状態の、図２のマイクロ流体カートリッジの側面図である。 単一のエミッタを備えるスプレーユニットの側面図である。 基板ハウジングに連結された多重エミッタエミッタケースを有するマイクロ流体カートリッジの側面図である。 基板ハウジングに連結された多重エミッタエミッタケースを有するマイクロ流体カートリッジの側面図であり、各エミッタが、基板ハウジング内で基板に形成された異なる液体クロマトグラフィーカラムに連結された図である。 基板ハウジングに連結された多重エミッタエミッタケースを有するマイクロ流体カートリッジのもう１つの実施形態の端面図であり、エミッタケースの端面図である。 基板ハウジングに連結された多重エミッタエミッタケースを有するマイクロ流体カートリッジのもう１つの実施形態の端面図であり、エミッタケースに連結された基板ハウジングの端面図である。 その端縁に沿って中央に配置されたリテーナを有する基板ハウジングの側面図である。 基板ハウジングに連結された線形多重エミッタエミッタケースを有するマイクロ流体カートリッジのもう１つの実施形態の端面図であり、エミッタケースの端面図である。 基板ハウジングに連結された線形多重エミッタエミッタケースを有するマイクロ流体カートリッジのもう１つの実施形態の端面図であり、エミッタケースに連結された基板ハウジングの端面図である。 基板ハウジングに連結された線形多重エミッタエミッタケースを有するマイクロ流体カートリッジのもう１つの実施形態の端面図であり、エミッタケースの端面図である。 基板ハウジングに連結された線形多重エミッタエミッタケースを有するマイクロ流体カートリッジのもう１つの実施形態の端面図であり、エミッタケースに連結された基板ハウジングの端面図である。 基板ハウジング１４Ｃ内に収容されるマイクロ流体基板の出口開口と流体連通している出口開口７５を有するコネクタ機構の図である。 図９Ａおよび図９Ｂのエミッタケースの簡単化された多層構成を示す概念図である。 ホイール型多重エミッタエミッタケースを有するマイクロ流体カートリッジのもう１つの実施形態の概念図である。 ホイール型多重エミッタエミッタケースを有するマイクロ流体カートリッジのもう１つの実施形態の概念図である。

本明細書において説明されるマイクロ流体カートリッジは、マイクロ流体基板とインラインで位置している複数のスプレーエミッタを収容している。エミッタのうちの少なくとも１つは、そこからスプレーのための液体を受け入れるようにマイクロ流体基板の出口に作動可能に連結される。エミッタケースは、エミッタを収容し、マイクロ流体基板を収容するフレームに連結しかつフレームから分離するのに適合されている。エミッタケースは、不完全にしか機能しないか、または詰まったエミッタの迅速な取り替えを容易にする。使用時にエミッタが詰まると、エミッタケースは、基板ハウジングから切り離され、異なるエミッタをマイクロ流体基板の出口と位置合わせさせるように再方向付けされ、次いで再連結され得る。エミッタのこの取り替えは、人間によって手で、あるいは機械的機構および／またはコンピュータで駆動される機構によって自動的に行われ得る。うまく機能しないエミッタを迅速に取り替えると、ＬＣ−ＭＳ装置の休止時間が効果的に減少する。

図１は、１つまたは複数のＬＣカラム、および複数のエレクトロスプレーエミッタを有するマイクロ流体基板を収容するマイクロ流体カートリッジ１０の実施形態を示している。ＬＣカラムのうちの少なくとも１つは、エレクトロスプレーエミッタのうちの１つに作動可能に連結される。マイクロ流体カートリッジ１０のこの実施形態は、グリップ端部１２、マイクロ流体基板ハウジング１４、およびエミッタケース１６を有し、これは、本明細書において説明されるように複数のエレクトロスプレーエミッタを収容する。エミッタケース１６は、ＬＣカラムと「インラインである（ｉｎ−ｌｉｎｅ）」と考えられ、マイクロ流体カートリッジ１０の残部から着脱自在である。この実施形態においては、エミッタのうちの１つのスプレー先端部１８が、エミッタケース１６の１つの端部から延在している。エミッタ先端部のオリフィスは、直径がミクロンからナノメートルの範囲内にあり得る。スプレー先端部１８がエミッタケース１６から延在するということは、そのエミッタがマイクロ流体基板の出口に作動可能に連結されているという指示である。

マイクロ流体カートリッジの基板ハウジング１４内に、実質的に剛体の、セラミックベースの、多層流体基板（図示せず）が収容される。基板の層に形成されるチャネルは、分離カラムとして動作する。それぞれが異なる分離チャネルとして役立つ複数の別個のチャネルが形成され得る。基板の側面の開口は、それによって流体がカラムの中に導入され得る各チャネルの中に開口を提供する。流体は、高圧下の開口を通過し、チャネルの出口端で連結されるエミッタの方へ流れる。基板ハウジング１４の側面の開口は、マイクロ流体基板に流体を送出するための流体入口ポートを提供する。

マイクロ流体カートリッジ１０は、ＨＰＬＣ装置の設置チャンバの中に挿入するのに適合されている。チャンバ内に設置されると、機械的な締結力が、マイクロ流体基板を、設置チャンバに連結された流体ノズルに対して強制する。さらに、エミッタのスプレー先端部１８は、ＨＰＬＣ装置の質量分析構成要素と動作可能な連絡状態になる。ノズルは、基板ハウジング１４の流体入口ポートを通してマイクロ流体基板に流体を送出する。基板のカラムから、別個の流体がスプレー先端部１８を通してカートリッジを離れる。マイクロ流体カートリッジ１０の実施例が、２０１０年３月５日に出願され、国際公開第２０１０／１０２１９４Ａ１号として２０１０年９月１０日に公表された「Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｔｏ ａ Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ」という表題の、ＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２６３４２号明細書に見出され得、その内容全体が、参照により本明細書に組み込まれている。

図２は、基板ハウジング１４から引き離された場合のエミッタケース１６を示すマイクロ流体カートリッジ１０のもう１つの実施形態を示している。着脱性により、カートリッジのほとんどまたはすべての他のマイクロ流体構成要素を保持しながら、エミッタケースを交換しかつ／または取り替える際の比較的な容易さが与えられる。基板ハウジング１４は、左および右のハウジング部分２０−１、２０−２を有し、リテーナ２２を保持する。基板ハウジングの端部と同じ平面にあるように示されているが、いくつかの実施形態では、リテーナ２２は、基板ハウジングの端部を越えて延在することができる。エミッタケース１６は、左および右のハウジング部分２４−１、２４−２を有し、これは、スプレー先端部保護要素、すなわち先端部１８を取り囲むブラケットを画定する（先端部は保護要素のいちばん先の端縁を越えて延在しない）。左および右のハウジング部分２４−１、２４−２は、エミッタケース１６を基板ハウジング１４に連結するためのラッチ要素２６を有する。ラッチ要素２６により、本明細書において説明されるように、エミッタを取り替える場合にエミッタケース１６を基板ハウジング１４から引き離すことができるようになる。他の実施形態は、任意の適切な取付け要素、たとえば、ねじ、クリップ、および磁石を使用することができる。

図３は、基板ハウジング１４およびエミッタケース１６で収容されたさまざまな構成要素を示すように右のハウジング部分２０−１、２４−１を取り外した状態の、マイクロ流体カートリッジ１０を示している。基板ハウジング１４内に、リテーナ２２、および１つの端縁でリテーナ２２に連結される多層マイクロ流体基板３０がある。多層基板３０内に、端縁においてリテーナ２２の近くに開いている出口端を有するＬＣカラムが形成される。基板３０は、リテーナ２２を受け入れるための凹形の端縁部分５６（図４）を有する。凹形の端縁は、任意に、たとえばオリフィスの近くに望ましくは滑らかな端縁を作り出し、かつ／または端縁のオリフィス部分を保護するのに使用される。

エミッタケース１６内に、１つのエミッタ３２、ばね３４、および取付物３６が収容され、この取付物３６は、ばね３４をエミッタ３２に固定する。（図３のエミッタケースは、１つのエミッタ３２のみを有し、複数のエミッタを有するエミッタケース内の各エミッタのさまざまな要素、および一般的な機能原理を示している）。ばね３４は、エミッタ３２の長さの部分に巻き付き、ばね３４を保持するような寸法に作られたコンパートメント４０内に配置される。エミッタ３２の入口端部は、リテーナ２２の開口に入る。リテーナ２２は、エミッタ３２の内腔をマイクロ流体基板３０の出口開口と位置合わせさせるように動作する。コンパートメント４０は、ばね３４を固定し、かつ着脱可能なエミッタケース１６が基板ハウジング１４に取り付けられる場合にばね３４に力を加える、ばね保持要素として動作する。連結部は、エミッタ３２の入口端部とマイクロ流体基板３０の出口開口との間にフェースシールを生成する。追加の構成要素（複数可）が、基板３０の出口ポートからのカラムの中から流れる溶離剤の圧力よりも大きな界面圧力を与えるように十分な力で、エミッタ３２を基板３０と接触させることが好ましい。加えて、左のハウジング部分２４−２の内壁が、スプレー先端部１８を取り囲むようにガスを送出するためのガス通路３８を画定する。

図４は、マイクロ流体カートリッジ１０に使用され得るスプレーユニット５０の実施形態を示している。本明細書において使用されるように、用語「スプレーユニット」には、スプレーユニットを任意の特定の１組の構成要素に限定する、またはこの種の構成要素の位置を限定することが意図されない、便宜上の記載である。好ましくは、スプレーユニット５０は、エミッタケース１６と結合するそれらの構成要素のみとして規定され、構成要素のうちのいくつかは、基板ハウジング１４にあることができるが、スプレーユニット５０の他の構成要素は、エミッタケース１６にあることができる。この実施形態では、スプレーユニット５０は、エミッタ３２、ばね３４、取付部３６、および固定されまたは取り外し可能なリテーナキャップ５２を含む。スプレーユニット５０が動作のために組み立てられると、ばね３４および取付部がキャップ５２によって覆われる（すなわち、これが図４で明らかになる場所から、キャップ５２は、ばね３４および取付部３６の上を摺動してリテーナ２２の端部に当接する）。図３のコンパートメント４０の代わりに、スプレーユニット５０のこの実施形態は、着脱可能なエミッタケース１６が基板ハウジング１４に取り付けられた場合に、ばね３４に力を加えるように表面５４を使用する。

図５は、複数のエミッタを備えるエミッタケース１６Ａを有するマイクロ流体カートリッジ１０Ａの実施形態を示しており、エミッタのうちの１つが、基板ハウジング１４Ａ内に収容されるマイクロ流体基板３０Ａに連結されている。マイクロ流体カートリッジ１０Ａのハウジング部分のさまざまな詳細は、顕著な要素の説明に集中するように図５から省略されている。省略された詳細は、図２から図４と結合して説明されたものと機能的に類似しており、エミッタケース１６Ａ、基板ハウジング１４Ａ、およびマイクロ流体基板３０Ａに関して特定の実施形態に適応させるために、当業者の能力の範囲内でいくつかの構造的な変更を必要とする。

この実施形態では、多重エミッタエミッタケース１６Ａは、２つのエミッタ３２−１、３２−２を有する（付随のばね、取付部、先端部、等と共に）。一方のエミッタ３２−１は、１つの端部においてリテーナ２２に連結される。この連結により、基板ハウジング１４Ａ内で多層基板に形成されるカラム６０からエミッタ３２の先端部１８まで流体経路が生成される。マイクロ流体基板３０Ａを収容する基板ハウジングにエミッタケース１６Ａを連結する作用により、先端部１８がエミッタケース１６Ａから突出することになり、それによって先端部１８を動作位置に配置する。他方のエミッタ３２−２は、後退位置にあり、その先端部１８は、エミッタケース１６Ａ内のままである。後退位置は、エミッタケース１６Ａがマイクロ流体基板３０Ａに連結される前の各エミッタ３２−１、３２−２のデフォルト位置である。

マイクロ流体カートリッジ１０Ａ内に複数のエミッタを有することによって、一方のエミッタは、他方のエミッタが満足に機能しなくなった後に他方のエミッタについての便利な取替え品として役立つ。たとえば、エミッタ３２−２は、エミッタ３２−１の取替え品であり得る。取り替えを行うために、エミッタケース１６Ａは、基板ハウジングから十分遠くに切り離されて、使用中のエミッタ３２−１とマイクロ流体基板３０Ａの出口開口との間のフェースシールを壊す。切り離すことにより、第１のエミッタ３２−１はエミッタケース１６Ａ内で後退するようになる。次いで、エミッタケース１６Ａは、軸線６２を中心に１８０°回転させられ、基板ハウジング１４Ａに再連結され、エミッタ３２−２の入口端部が、リテーナ２２に入り、マイクロ流体基板３０Ａとフェースシールを構成する。基板ハウジング１４Ａに取り付けられる場合にエミッタケース１６Ａの特定の向きに応じて、リテーナ２２が一方のエミッタまたは他方のエミッタと位置合わせされているように、リテーナ２２の位置は、基板ハウジング１４Ａの端部の中心点からオフセットしている。再連結により、他方のエミッタ３２−２の先端部が、エミッタケース１６Ａから突出するようになり、これを動作位置に配置する。取り替えは、自動化プロセスまたは手動プロセスであることができ、プロセスは、マイクロ流体カートリッジ１０Ａが設置されるＬＣ／ＭＳ装置によって、または人間によって行われる。また、自動化プロセスは、エミッタケース１０Ａのエミッタまたはスプレーユニットが既に使用されているトラックを維持し、いかなる取り替えエミッタも利用できない場合にはユーザに通知することができる。

図６は、もう１つの簡単化した図であり、マイクロ流体カートリッジ１０Ｂのもう１つの実施形態であるこの実施形態は、基板ハウジング１４Ｂに連結される多重エミッタエミッタケース１６Ｂを有し、この基板ハウジング１４Ｂは、複数の別個に作動可能なカラム６０−１、６０−２がその中にある多層基板３０Ｂを収容する。また、基板ハウジング１４Ｂは、一対のリテーナ２２−１、２２−２（全体として、２２）を有し、これらは、基板ハウジング１４Ｂの端縁の中心点から対称的にオフセットしている。多重エミッタエミッタケース１６Ｂは、図５のエミッタケース１６Ａと同様に２つのエミッタ３２−１、３２−２（全体として、エミッタ３２）を有する。各エミッタ３２は、その入口端部においてリテーナ２２−１、２２−２２のうちの１つに連結される。基板ハウジング１４Ｂにエミッタケース１６Ｂを連結すると、エミッタ３２がエミッタケース１６Ｂから突出するようになり、両方のエミッタ３２を動作位置に配置する。基板ハウジング１４Ｂへの多重エミッタエミッタケース１６Ｂの連結は、可逆的であることができ、エミッタ３２−１がリテーナ２２−１またはリテーナ２２−２に連結され得ることを意味する（エミッタ３２−２は、他のリテーナに連結される）。このエミッタケース１６Ｂの実施形態は、基板ハウジング１４Ｂから着脱自在であっても、着脱自在でなくてもよい。１つのものが基板ハウジング１４Ｂの異なるカラムに連結される、マイクロ流体カートリッジ１０Ｂ内に複数のエミッタを有すると、複数のカラムの同時動作が可能になる。さらに、作業者はまた、他方のエミッタ−カラムの組合せが使用できなくなる（たとえば、使用により詰まった）場合に、スペアとして一方のエミッタ−カラムの組合せを使用する選択肢を有する。

図７Ａおよび図７Ｂは、図７Ｃに示される基板ハウジング１４Ｃに連結される多重エミッタエミッタケース１６Ｃを有するマイクロ流体カートリッジ１０Ｃのもう１つの実施形態を示している。図７Ａは、エミッタケース１６Ｃの端面図であり、図７Ｂは、エミッタケース１６Ｃに連結される基板ハウジング１４Ｃの端面図である。図７Ｃは、エミッタケース１６Ｃに面する端縁のほぼ中心点に配置される（ここで、図５のリテーナ２２と類似した）コネクタ機構２２Ａを有する基板ハウジング１４Ｃを示しているが、端縁に沿った他の位置も使用できる。マイクロ流体基板３０Ｃの出口開口は、コネクタ機構２２Ａの出口開口７５と位置合わせされる。再び、マイクロ流体カートリッジ１０Ｃのハウジング部分のさまざまな詳細は、顕著な要素の説明に集中するように省略されている。

図７Ａでは、エミッタケース１６Ｃは、４個のエミッタ３２−１、３２−２、３２−３、および３２−４（全体として、３２）を有し、それらの入口は、コンパスの４つの点に配置されている。他の実施形態は、この種のエミッタについて３つの点、または４つの点よりも大きい点を有することができる。本明細書において、入口によって形成される配置パターンは、抽象的に多角形と呼ばれており、すなわち、もしラインがエミッタ入口を連結するように描かれるとすれば、生成されるパターンは３つ（すなわち、三角形）またはより多くの辺を有する。

図７Ｂでは、基板ハウジング１４Ｃは、エミッタ３２−４と位置合わせされ、それに連結されている。エミッタ３２−４の入口端部が、コネクタ機構２２Ａの出口開口７５に入り、マイクロ流体基板３０Ｃの出口開口とフェースシールを生成する。この構成では、エミッタ３２−１、３２−２、および３２−３は、未使用であり、取替え品として利用できる。未使用の場合、エミッタは、図５に示されるものと同様に、後退位置にある。取り替えを行うために、エミッタケース１６Ｃは、基板ハウジング１４Ｃから切り離され、（矢印７０によって示されるバレルのように）９０°回転され、次いで基板ハウジング１４Ｃに再連結される。取り替えは、自動化プロセスまたは手動プロセスであり得る。

図８Ａおよび図８Ｂは、基板ハウジング１４Ｃ（図７Ｃ）に連結される多重エミッタエミッタケース１６Ｄを有するマイクロ流体カートリッジ１０Ｄのもう１つの実施形態を示している。図８Ａは、エミッタケース１６Ｄの端面図であり、図８Ｂは、エミッタケース１６Ｄに連結される基板ハウジング１４Ｃの端面図である。エミッタケース１６Ｄは、北および南に延びる直線配列で４個のエミッタ３２−１、３２−２、３２−３、および３２−４（全体として、３２）を有する。他の実施形態においては、エミッタの直線配列は、東および西に延びることができる。図８Ｂでは、基板ハウジング１４Ｃは、エミッタ３２−４と位置合わせされ、それに連結されている。エミッタ３２−４の入口端部は、コネクタ機構２２Ａの出口開口７５に入り、マイクロ流体基板３０Ｃの出口開口とフェースシールを生成する。この構成では、エミッタ３２−１、３２−２、および３２−３は、未使用であり、取替え品として利用できる。未使用の場合、エミッタは、図５に示されるものと同様に、後退位置にある。取り替えを実行するために、エミッタケース１６Ｄが、基板ハウジング１４Ｃから切り離され、矢印７２によって示されるように、位置を１つまたは複数インデッキシングされ、あるいは下方（または上方）にステッピングされ、次いで基板ハウジング１４Ｃに再連結される。切り離しは、使用中のエミッタのフェースシールを壊し、エミッタハウジング１６Ｄのステッピングを可能にするに足りるだけ十分遠くにエミッタの入口端部をコネクタ機構２２Ａから完全に引っ込める。取り替えは、自動化プロセス（コンピュータで駆動される機構）または手動プロセスであり得る。

図９Ａおよび図９Ｂは、基板ハウジング１４Ｃ（図７Ｃ）に連結される多重エミッタエミッタケース１６Ｅを有するマイクロ流体カートリッジ１０Ｅのもう１つの実施形態を示している。図９Ａは、エミッタの線形ストリップ７８を収容するエミッタケース１６Ｅの端面図であり、図９Ｂは、エミッタケース１６Ｅに連結される基板ハウジング１４Ｃの端面図である。コネクタ機構２２Ａは、基板ハウジング１４Ｃ内に収容されるマイクロ流体基板の出口開口と流体連通している出口開口７５を有する。この実施形態では、コネクタ機構２２Ａの面７７（図９Ｃ）は、下記でより詳細に説明されるように、耐漏洩性のフェースシールを生成する。また、コネクタ機構２２Ａは、通常、当業者に知られているように、基板ハウジング１４Ｃへの多重エミッタエミッタケース１６Ｅの連結を案内するために出口開口７５の周りに位置している位置合わせピン７９を含むことができる。

この実施形態では、線形エミッタストリップ７８は、北−南に延びる線形−ストリップ配置で６個のエミッタ３２Ａ−１、３２Ａ−２、３２Ａ−３、３２Ａ−４、３２Ａ−５、および３２Ａ−６（全体として、３２Ａ）を有する。エミッタの単一の直線カラムのみが示されているが、もう１つの実施形態は、第１のカラムに隣接するエミッタの第２の直線カラムを有することができ、その第２の直線カラムのエミッタは、第１のカラムのエミッタと反対の方向に延在する。線形ストリップ７８は、そのエミッタ３２Ａに入口ポートを与えるエミッタ３２Ａのそれぞれのための開口７４と、コネクタ機構２２Ａのピン７９を受け入れるための各開口７４に隣接したピン孔（図示せず）とを有する。エミッタケース１６Ｅは、これらの開口７４と位置合わせされる対応する開口を有し、この種のエミッタケース開口は、基板ハウジングをエミッタケース１６Ｅに連結する場合に、コネクタ機構２２Ａおよび基板ハウジング１４Ｃの出口開口７５を所与の開口７４と位置合わせさせる助けとなり得る。そのそれぞれの開口７４から、各エミッタ３２Ａの内腔が、エミッタケース１６Ｅの側面から突出するように概ね直交して湾曲する。図８Ａおよび図８Ｂのエミッタ３２と対照的に、これらは、エミッタケース１６Ｅおよび基板ハウジング１４Ｃが接合される場合にマイクロ流体基板の出口開口に対して同軸であることになる内腔を有し、エミッタ３２Ａは直交する。（もう１つの実施形態では、エミッタ３２Ａの内腔またはチャネルは、基板ハウジング１４Ｃと対向する他の側面から延在するように、エミッタ３２Ａの入口開口７４から同軸に延在することができる）。

たとえば、図９Ｂは、エミッタ３２Ａ−４と位置合わせされ、それに連結される基板ハウジング１４Ｃを示している。コネクタ機構２２Ａの面７７は、エミッタ３２Ａ−４の開口７４の周りにフェースシールを生成する。他のエミッタ３２Ａ−１、３２Ａ−２、３２Ａ−３、３２Ａ−５、および３２Ａ−６は、この構成では未使用であり、取替え品として利用できる。取り替えを実行するために、エミッタケース１６Ｅは、基板ハウジング１４Ｃから切り離され、矢印７６によって示されるように、位置を１つ下方（または上方）にステッピングされ、次いで基板ハウジング１４Ｃに再連結される。エミッタケース１６Ｅを移動させる代わりに、基板ハウジング１４Ｃが、上方または下方にステッピングされ得る。取り替えは、自動化プロセスまたは手動プロセスであり得る。

エミッタケース１６Ｅは、所与の基板ハウジングに連結するのに適合される別個の消耗品として、かつエミッタのすべてが使用された後にディスペンス可能な消耗品として製造され、市販されることができる。エミッタケース１６Ｅ内に収容されるエミッタ３２Ａの線形ストリップは、基板ハウジング１４Ｃの面７７とフェースシールを構成するのに特に適した物質で構成され得る。この種の物質の例には、ポリイミド、ＰＥＥＫ、およびＶＥＳＰＥＬ（Ｒ）がある。エミッタ３２Ａの結果として得られる線形ストリップ７８は、フレックス回路の可撓性特性と同様な可撓性特性を有する。

図１０は、図９Ａおよび図９Ｂの線形エミッタストリップ７８の簡単化された構成を示している。線形エミッタストリップ７８は、ポリマー物質、たとえばＰＥＥＫ、あるいは金属、たとえばチタニウムの層８０で構成される。この種の層８０の倍数が、各エミッタ３２Ａを構成するのに使用され得る。たとえば、第１の層８０−１は、その後ろに次の層８０−２がそこに形成される側方チャネル８２を有する入口ポート（開口７４）を有することができ、チャネル８２は、層８０−２の側縁部まで延在し、この側縁部のところで開口し、入口ポート７４は、チャネル８２の１つの端部の中に開口する。エミッタ先端部１８は、チャネル開口において、層８０−２の端縁から形成される。物質の第３の層８０−３は、これと第１の層８０−１との間にチャネル層８０−２を挟み込む。また、第１の層８０−１は、構成されるべき他のエミッタ３２Ａの各入口ポートのための開口を有する。他のエミッタ３２Ａは、同様に構成され得る。加熱プロセスおよび硬化プロセスが層のすべてを結合する。

図１１Ａおよび図１１Ｂは、多重エミッタエミッタケース１６Ｆを有するマイクロ流体カートリッジ１０Ｆのもう１つの実施形態を示しており、これは、基板ハウジング１４Ｃ（図７Ｃ）に連結される、エミッタのホイール１００を収容する。図１１Ａは、エミッタケース１６Ｆの円周の端縁から延在する８個のエミッタ３２Ｂ−１、３２Ｂ−２、３２Ｂ−３、３２Ｂ−４、３２Ｂ−５、３２Ｂ−６、３２Ｂ−７、および３２Ｂ−８（全体として、３２Ｂ）を有するエミッタケース１６Ｆの端面図である。また、エミッタホイール１００は、エミッタ３２Ｂのそれぞれの入口ポートとして役立つ開口９４を有する。（エミッタケース１６Ｆは、これらの開口９４と位置合わせされる対応する開口を有し、この種のエミッタケース開口は、基板ハウジングをエミッタケースに連結する場合に、基板ハウジング１４Ｃの出口開口７５を所与の開口９４と位置合わせさせる助けとなる）。各エミッタ３２Ｂの内腔は、そのそれぞれの開口９４から概ね直交して回転し、エミッタケース１６Ｆの周方向端縁の方に延在する。したがって、エミッタ３２Ｂの内腔は、基板ハウジング１４Ｃの開口７５に主として直交している。（もう１つの実施形態においては、エミッタ３２Ｂの内腔またはチャネルは、エミッタ３２Ｂの入口開口９４から同軸上に延在し、基板ハウジング１４Ｃに対向する他の側面から延在することができる）。また、エミッタケース１６Ｆは、１つのエミッタ３２Ｂから次のエミッタ３２Ｂまでステッピングまたはインデッキシングする場合にダイヤルのようにエミッタケース１６Ｆを回転させるように機械的機構によって使用するための、その中央にキー付き開口９０を有することができる。

エミッタのホイール１００は、ポリマー物質、たとえばＰＥＥＫ、あるいは金属、たとえばチタニウムで構成され得る。ポリマー物質で構成される場合には、エミッタのホイール１００は、フレックス回路の可撓性特性と同様な可撓性特性を有することができ、基板ハウジングの面７７と有効な耐漏洩性のフェースシールを確立することができる。金属で構成される場合には、エミッタホイール１００は、開口９４を取り囲むポリマーガスケット９２を含み、ガスケット９２が接触する基板ハウジング１４Ｃの出口開口７５の周りに耐漏洩性のフェースシールを生成することが好ましい。あるいは、シーリング物質が出口開口７５の周りで基板ハウジング１４Ｃの面７７に配置されることができ、これは、エミッタの開口９４を取り巻いて金属と接触し、フェースシールを生成する。図９Ａおよび図９Ｂのエミッタケース１６Ｅと同様に、エミッタケース１６Ｆは、所与の基板ハウジングに連結するのに適合される別個の消耗品、およびそのエミッタすべてが使用された後にディスペンス可能な消耗品として製造され、市販され得る。

図１１Ｂは、例として、エミッタ３２Ｂ−７と位置合わせされ、それに連結される基板ハウジング１４Ｃを示している。他のエミッタ３２Ｂ−１、３２Ｂ−２、３２Ｂ−３、３２Ｂ−５、３２Ｂ−６、および３２Ｂ−８は、この構成では未使用であり、取替え品として利用できる。取り替えを実行するために、エミッタケース１６Ｆが基板ハウジング１４Ｃから切り離され、矢印９６によって示されるように、１つまたは複数の位置だけ時計回りまたは反時計回りに回転され、次いで基板ハウジング１４Ｃに再連結される。回転は、自動化された形で行われることができ、または手動プロセスであり得る。エミッタホイール１００の構成は、図１０と結合して説明された線形エミッタストリップの構成と同様な多層で実現され得る。

「１つの実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」または「ある１つの実施形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」に関する明細書の参照には、実施形態と結合して説明される特定の特徴、構造、または特性が、教示のために少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。明細書のさまざまな場所での成句「１つの実施形態において」という状況は、必ずしも同じ実施形態にすべて言及しているとは限らない。

本発明が、特定の好ましい実施形態を参照して示され説明されているが、次の特許請求の範囲によって規定されるように本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく、形態および詳細のさまざまな変更がその中で行われ得ることを当業者は理解されたい。

Claims (19)

1. 第２のハウジング部分に着脱自在に連結される第１のハウジング部分を含むポータブルカートリッジを備える装置であって、第１のハウジング部分が、溶離剤を移送するためのチャネルを有するマイクロ流体基板、および溶離剤を放出するための出口開口を含み、第２のハウジング部分が、複数のスプレーユニットを有し、各スプレーユニットが、溶離剤を受け入れるための入口、それを通して溶離剤が移動する内腔、および溶離剤のスプレーを放出するための出口を有し、第２のハウジング部分内に収容されるスプレーユニットのうちの１つの入口が、マイクロ流体基板の出口開口と流体連通しており、
   マイクロ流体基板の出口開口と流体連通しているスプレーユニットが、第２のハウジング部分から延在するが、他の各スプレーユニットは、第２のハウジング部分内に後退させられ、予備のスプレーユニットとして利用できる、装置。
2. マイクロ流体基板が、溶離剤を移送するための第２のチャネル、および第２のチャネルによって移送される溶離剤を放出するための第２の出口開口を含み、第２のハウジング部分内に収容されるスプレーユニットのうちの第２のスプレーユニットが、マイクロ流体基板の第２の出口開口と流体連通している、請求項１に記載の装置。
3. 第２のハウジング部分が第１の向きで第１のハウジング部分に連結する場合には第１のスプレーユニットの入口がマイクロ流体基板の出口開口と流体連通するために方向付けられ、かつ第２のハウジング部分が第２の向きで第１のハウジング部分に連結する場合には第２のスプレーユニットの入口がマイクロ流体基板の出口開口と流体連通するために方向付けられるように、スプレーユニットの入口が、第２のハウジング部分の連結端部のところにある、請求項１に記載の装置。
4. マイクロ流体基板が、第２のハウジング部分に面する端縁を有し、出口開口が、端縁に沿って中心点からオフセットした位置においてマイクロ流体基板の端縁上にある、請求項３に記載の装置。
5. マイクロ流体基板が、第２のハウジング部分に面する端縁を有し、出口開口が、端縁に沿って中心点においてマイクロ流体基板の端縁上にある、請求項３に記載の装置。
6. 複数のスプレーユニットの入口が、第２のハウジング部分の連結端部で直線的に方向付けられる、請求項３に記載の装置。
7. 複数のスプレーユニットの入口が、第２のハウジング部分の連結端部で多角形パターンを有する、請求項３に記載の装置。
8. 出口開口に連結される第１のスプレーユニットの内腔が、第１のスプレーユニットの入口から概ね直交して延在する、請求項１に記載の装置。
9. 第２のハウジング部分が、回転装置であり、スプレーユニットの出口が、回転装置の周方向端縁から半径方向に延在する、請求項１に記載の装置。
10. スプレーユニットのうちのいずれの１つが目下マイクロ流体基板の出口開口に連結されるかを自動的に変更するための機械的手段をさらに備える、請求項１に記載の装置。
11. マイクロ流体基板を収容するカートリッジに着脱自在に連結するように適合されたポータブルハウジングと、
    ポータブルハウジング内に配置された複数のマイクロ流体エミッタであり、各マイクロ流体エミッタは、液体を受け入れるための入口およびスプレーを放出するための出口を有し、ポータブルハウジングがマイクロ流体基板でカートリッジに連結されるのに応じて、各マイクロ流体エミッタは、そのマイクロ流体エミッタの出口がポータブルハウジング内で完全に後退させられる第１の位置と、そのマイクロ流体エミッタの出口がポータブルハウジングから突出する第２の位置との間でポータブルハウジング内で移動することができるマイクロ流体エミッタと、を備える装置。
12. 複数のエミッタの入口が、ポータブルハウジングの連結端部で直線的に方向付けられる、請求項１１に記載の装置。
13. 複数のエミッタの入口が、ポータブルハウジングの連結端部で多角形パターンを有する、請求項１１に記載の装置。
14. 各エミッタの内腔が、そのエミッタの入口から概ね直交して延在する、請求項１１に記載の装置。
15. ポータブルハウジングが、回転装置であり、エミッタの出口が、回転装置の周方向端縁から半径方向に延在する、請求項１１に記載の装置。
16. 第１のハウジング部分が、溶離剤を移送するためのチャネルを有するマイクロ流体基板、および溶離剤を放出するための出口開口を含み、第２のハウジング部分が、複数のエレクトロスプレーエミッタを有する、第２のハウジング部分に着脱自在に連結される第１のハウジング部分を有するカートリッジを用いた液体クロマトグラフィーシステムにおいて、エレクトロスプレーエミッタを取り替える方法であって、
    第２のハウジング部分を第１のハウジング部分から切り離すステップであり、エレクトロスプレーエミッタのうち第１のエレクトロスプレーエミッタの入口とマイクロ流体基板の出口開口との間の流体連通を取り除く前記ステップと、
    第２のハウジング部分を第１のハウジング部分から切り離した後に、エレクトロスプレーエミッタのうちの第２のエレクトロスプレーエミッタの入口が第１のハウジング部分の出口開口と位置合わせするように、第１のハウジング部分に対して第２のハウジング部分の向きを変更するステップと、
    第１のハウジング部分に対して第２のハウジング部分の向きを変更した後に、エレクトロスプレーエミッタのうちの第２のエレクトロスプレーエミッタの入口がマイクロ流体基板の出口開口と流体連通の状態になるように、第２のハウジング部分を第１のハウジング部分に連結するステップと、を含む方法。
17. 第１のハウジングに対して第２のハウジング部分の向きを変更するステップが、第１のハウジング部分に対して第２のハウジング部分を回転させるステップを含む、請求項１６に記載の方法。
18. 第２のハウジング部分の相対回転が、およそ１８０°である、請求項１７に記載の方法。
19. 第２のハウジング部分の向きを第１のハウジングに対して変更するステップが、第２のハウジング部分を第１のハウジング部分に対して直線的にステッピングするステップを含む、請求項１６に記載の方法。

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