JP7307062B2 - 連続流動サンプリングプローブを使用する分析器具の音響装填のためのシステムおよび方法 - Google Patents
連続流動サンプリングプローブを使用する分析器具の音響装填のためのシステムおよび方法 Download PDFInfo
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Description
を含む。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
流体サンプル中の分析物を分析器具に輸送するための音響装填システムであって、前記システムは、
(a)分析物を含む流体サンプルを格納しているリザーバであって、前記流体サンプルは、流体表面を有する、リザーバと、
(b)前記流体表面から前記流体サンプルの液滴を出射するために効果的な様式で音響放射を発生させるための音響液滴エジェクタと、
(c)前記流体表面から間隔を置かれた連続流動サンプリングプローブと
を備え、
前記連続流動サンプリングプローブは、
(i)前記流体サンプルの出射された液滴を受け取るためのサンプリング先端と、
(ii)溶媒源から溶媒を受け取るための溶媒入口と、
(iii)前記溶媒入口から前記サンプリング先端に前記溶媒を輸送するための溶媒輸送毛細管であって、前記出射された液滴は、前記溶媒と結合し、分析物-溶媒希釈液を形成する、溶媒輸送毛細管と、
(iv)サンプル出口であって、前記分析物-溶媒希釈液は、前記サンプル出口を通して前記サンプリングプローブから離れて分析器具に向けられる、サンプル出口と、
(v)前記分析物-溶媒希釈液を前記サンプリング先端から前記サンプル出口に輸送するためのサンプル輸送毛細管と
備え、
前記サンプル輸送毛細管と前記溶媒輸送毛細管とは、前記サンプリング先端において流体連通している、システム。
(項目2)
前記連続流動サンプリングプローブは、外側毛細管と、前記外側毛細管の中に同軸に配置された内側毛細管とを備え、前記外側毛細管および内側毛細管は、前記内側毛細管と外側毛細管との間に前記溶媒輸送毛細管を画定し、前記内側毛細管は、前記サンプル輸送毛細管を画定する、項目1に記載のシステム。
(項目3)
前記音響液滴エジェクタは、音響放射発生器と集束手段とを備え、前記集束手段は、発生させられた前記音響放射を前記リザーバ内の流体サンプルの前記表面の近傍の焦点に集束させる、項目1に記載のシステム。
(項目4)
前記音響液滴エジェクタは、前記リザーバと音響結合関係にある、項目3に記載のシステム。
(項目5)
各々が分析物を含む流体サンプルを格納している複数のリザーバを備え、前記流体サンプルのうちの任意のものは、前記流体サンプルのうちの別のものと同一であることも、異なることもある、項目1に記載のシステム。
(項目6)
前記エジェクタを前記リザーバの各々に対して音響結合関係に連続して位置付ける手段をさらに含む、項目5に記載のシステム。
(項目7)
前記リザーバは、アレイにおいて配置されている、項目5に記載のシステム。
(項目8)
前記リザーバは、統合された複数リザーバユニットを備えている基板内に含まれている、項目7に記載のシステム。
(項目9)
前記サンプリング先端に対する前記基板の空間関係を変更する手段をさらに備えている、項目8に記載のシステム。
(項目10)
前記流体サンプルは、約1μL以下の体積を占める、項目9に記載のシステム。
(項目11)
前記流体サンプルは、約10pL~約100nLの体積を占める、項目10に記載のシステム。
(項目12)
前記音響液滴エジェクタは、約3nL以下の体積を有する液滴を出射するように構成されている、項目1に記載のシステム。
(項目13)
前記音響液滴エジェクタは、約1pL以下の体積を有する液滴を出射するように構成されている、項目12に記載のシステム。
(項目14)
前記溶媒入口に動作可能に接続され、前記溶媒入口と流体連通している溶媒ポンプをさらに含み、前記溶媒ポンプは、前記溶媒輸送毛細管内の溶媒流量を制御する、項目1に記載のシステム。
(項目15)
ガス入口をさらに含み、ネブライジングガスが、ガス源から前記ガス入口を通って前記サンプル出口に流動し、それによって、前記サンプル出口から前記分析物-溶媒希釈液を吸引する、項目1に記載のシステム。
(項目16)
前記ネブライジングガス流を制御するために前記ガス入口に動作可能に接続されたガス圧力調整器をさらに含む、項目15に記載のシステム。
(項目17)
前記出口から退出する前記分析物-溶媒希釈液中の分析物をイオン化するためのイオン化源をさらに含む、項目1に記載のシステム。
(項目18)
前記イオン化源は、エレクトロスプレーイオン源である、項目17に記載のシステム。
(項目19)
前記分析器具は、質量分析計を備えている、項目1に記載のシステム。
(項目20)
前記分析器具は、質量分析計を備えている、項目18に記載のシステム。
(項目21)
前記内側毛細管および前記外側毛細管のうちの一方を他方に対して縦方向に移動させるように適合された調節器をさらに含む、項目1に記載のシステム。
(項目22)
分析物を含む流体サンプルを分析器具に輸送する方法であって、前記方法は、
(a)音響放射を発生させる音響液滴エジェクタを流体表面を有する前記流体サンプルを含むリザーバに音響的に結合することと、
(b)前記音響エジェクタを作動させることによって、前記流体サンプルの液滴を前記流体表面から連続流動サンプリングプローブのサンプリング先端の中に出射するために効果的な様式で前記リザーバに向かい前記流体サンプルの中に入る音響放射を発生させることであって、前記出射された液滴は、前記流動プローブ内の循環溶媒と結合し、分析物-溶媒希釈液を形成し、前記サンプリングプローブは、前記流体表面と前記サンプリング先端との間に間隙を提供するために前記流体表面から間隔を置かれている、ことと、
(c)溶媒中の前記受け取られた流体サンプル液滴を前記サンプリングプローブ内のサンプル輸送毛細管を通してサンプル出口に輸送することであって、前記分析物-溶媒希釈液は、前記サンプリングプローブから離れて分析器具に向けられる、ことと
を含む、方法。
(項目23)
前記連続流動サンプリングプローブは、溶媒源から前記溶媒を受け取るための溶媒入口と、前記溶媒入口から前記サンプリング先端に前記溶媒を輸送するための溶媒輸送毛細管とを備えている、項目22に記載の方法。
(項目24)
前記サンプル輸送毛細管および前記溶媒輸送毛細管は、前記サンプリング先端において流体連通している、項目23に記載の方法。
(項目25)
前記連続流動サンプリングプローブは、ガス入口を備えている、項目24に記載の方法。
(項目26)
ステップ(c)は、ネブライジングガスをガス源からガス入口を通して前記サンプル出口に流動させ、前記サンプル出口において前記分析物-溶媒希釈液を吸引することを含む、項目25に記載の方法。
(項目27)
前記ガス入口に動作可能に接続されたガス圧力調整器を用いて、前記サンプル輸送毛細管内のサンプル流量を制御することをさらに含む、項目26に記載の方法。
(項目28)
前記溶媒入口に動作可能に接続され、前記溶媒入口と流体連通している溶媒ポンプを用いて、前記溶媒輸送毛細管内の溶媒流量を制御することをさらに含む、項目27に記載の方法。
(項目29)
前記サンプル流量に対して前記溶媒流量を調節し、前記溶媒輸送毛細管と前記サンプル輸送毛細管とが流体連通している前記サンプリング先端において所望の流動パターンを提供することをさらに含む、項目28に記載の方法。
(項目30)
前記所望の流動パターンは、渦である、項目29に記載の方法。
(項目31)
前記渦は、超臨界渦である、項目30に記載の方法。
(項目32)
前記リザーバは、各々が分析物を含む流体サンプルを格納している複数のリザーバのうちの1つであり、前記リザーバ内の前記流体サンプルは、同一であることも、異なることもある、項目22に記載の方法。
(項目33)
前記リザーバは、アレイにおいて配置されている、項目32に記載の方法。
(項目34)
前記リザーバは、統合された複数リザーバユニットを備えている基板内に含まれている、項目33に記載の方法。
(項目35)
前記液滴を出射した後、前記エジェクタを別のリザーバに対して音響結合関係に位置付け、ステップ(b)および(c)を繰り返すことをさらに含む、項目32に記載の方法。
(項目36)
前記サンプル出口から退出する前記分析物希釈液中の前記分析物をイオン化することをさらに含む、項目22に記載の方法。
(項目37)
前記分析器具は、質量分析計を備えている、項目22に記載の方法。
(項目38)
前記分析器具は、質量分析計を備えている、項目36に記載の方法。
(項目39)
前記分析物は、約100ダルトン~約100キロダルトンの範囲内の分子量を有する化合物を含む、項目22に記載の方法。
(項目40)
前記分子量は、約1~約100キロダルトンである、項目39に記載の方法。
(項目41)
前記分析物は、非金属である、項目40に記載の方法。
(項目42)
前記分析物は、有機化合物を含む、項目41に記載の方法。
(項目43)
前記有機化合物は、生体分子である、項目42に記載の方法。
(項目44)
前記生体分子は、ペプチド性である、項目43に記載の方法。
(項目45)
前記流体サンプルは、約10pL以下の体積を占める、項目22に記載の方法。
(項目46)
前記流体サンプルは、約1pL以下の体積を占める、項目45に記載のシステム。
(項目47)
前記流体サンプルは、約10pL~約100nLの体積を占める、項目46に記載のシステム。
(項目48)
前記音響的に出射された液滴は、約3nL以下の体積を有する、項目22に記載の方法。
(項目49)
前記音響的に出射された液滴は、約1pL以下の体積を有する、項目48に記載の方法。
(項目50)
ステップ(a)および(b)を迅速に繰り返し、前記流体サンプルの1回の注入として複数の超単分散液滴を前記サンプリング先端の中に出射することを含む、項目22に記載の方法。
(項目51)
ステップ(a)および(b)を迅速に繰り返し、前記流体サンプルの1回の注入として複数の超単分散液滴を前記サンプリング先端の中に出射することを含む、項目48に記載の方法。
(項目52)
ステップ(a)および(b)は、少なくとも約250Hzの周波数において繰り返される、項目51に記載の方法。
(項目53)
前記流体サンプルは、溶媒中の分析物を含む、項目22に記載の方法。
(項目54)
前記流体サンプルは、生物学的流体サンプルを含む、項目22に記載の方法。
(項目55)
前記生物学的流体サンプルは、組織、組織ホモジネート、細胞、細胞懸濁液、細胞抽出液、全血、血漿、漿液、唾液、痰、鼻汁、脳脊髄液、間質液、リンパ液、精液、膣液、または糞便を含む、項目54に記載の方法。
式中、Sreagは、試薬ブランクに関する信号であり、σreagは、試薬ブランクの信号に関する既知の標準偏差である。
式中、Sreagおよびσreagは、上記のように定義される。
(実験)
(実施例1)
(実施例2)
(実施例3)
(実施例4)
Claims (55)
- 流体サンプル中の分析物を分析器具に輸送するための音響装填システムであって、前記システムは、
(a)分析物を含む流体サンプルを格納しているリザーバであって、前記流体サンプルは、流体表面を有する、リザーバと、
(b)前記流体表面から前記流体サンプルの液滴を出射するために効果的な様式で音響放射を発生させるための音響液滴エジェクタと、
(c)前記流体表面から間隔を置かれた連続流動サンプリングプローブと
を備え、
前記連続流動サンプリングプローブは、
(i)前記流体サンプルの前記出射された液滴を受け取るためのサンプリング先端と、
(ii)溶媒源から溶媒を受け取るための溶媒入口と、
(iii)前記溶媒入口から前記サンプリング先端に前記溶媒を輸送するための溶媒輸送毛細管であって、前記出射された液滴は、前記溶媒と結合し、分析物-溶媒希釈液を形成する、溶媒輸送毛細管と、
(iv)サンプル出口であって、前記分析物-溶媒希釈液は、前記サンプル出口を通して前記連続流動サンプリングプローブから離れて分析器具に向けられる、サンプル出口と、
(v)前記分析物-溶媒希釈液を前記サンプリング先端から前記サンプル出口に輸送するためのサンプル輸送毛細管と
を備え、
前記サンプル輸送毛細管と前記溶媒輸送毛細管とは、前記サンプリング先端において流体連通している、システム。 - 前記連続流動サンプリングプローブは、外側毛細管と、前記外側毛細管の中に同軸に配置された内側毛細管とを備え、前記外側毛細管および内側毛細管は、前記内側毛細管と外側毛細管との間に前記溶媒輸送毛細管を画定し、前記内側毛細管は、前記サンプル輸送毛細管を画定する、請求項1に記載のシステム。
- 前記音響液滴エジェクタは、音響放射発生器と集束手段とを備え、前記集束手段は、発生させられた前記音響放射を前記リザーバ内の流体サンプルの前記表面の近傍の焦点に集束させる、請求項1に記載のシステム。
- 前記音響液滴エジェクタは、前記リザーバと音響結合関係にある、請求項3に記載のシステム。
- 各々が分析物を含む流体サンプルを格納している複数のリザーバを備え、前記流体サンプルのうちの任意のものは、前記流体サンプルのうちの別のものと同一であることも、異なることもある、請求項1に記載のシステム。
- 前記音響液滴エジェクタを前記リザーバの各々に対して音響結合関係に連続して位置付ける手段をさらに含む、請求項5に記載のシステム。
- 前記リザーバは、アレイにおいて配置されている、請求項5に記載のシステム。
- 前記リザーバは、統合された複数のリザーバユニットを備えている基板内に含まれている、請求項7に記載のシステム。
- 前記音響液滴エジェクタに対して前記リザーバユニットを再位置付けする手段をさらに備えている、請求項8に記載のシステム。
- 前記流体サンプルは、約1μL以下の体積を占める、請求項9に記載のシステム。
- 前記流体サンプルは、約10pL~約100nLの体積を占める、請求項10に記載のシステム。
- 前記音響液滴エジェクタは、約3nL以下の体積を有する液滴を出射するように構成されている、請求項1に記載のシステム。
- 前記音響液滴エジェクタは、約1pL以下の体積を有する液滴を出射するように構成されている、請求項12に記載のシステム。
- 前記溶媒入口に動作可能に接続され、前記溶媒入口と流体連通している溶媒ポンプをさらに含み、前記溶媒ポンプは、前記溶媒輸送毛細管内の溶媒流量を制御する、請求項1に記載のシステム。
- ガス入口をさらに含み、ネブライジングガスが、ガス源から前記ガス入口を通って前記サンプル出口に流動し、それによって、前記サンプル出口から前記分析物-溶媒希釈液を吸引する、請求項1に記載のシステム。
- 前記ネブライジングガス流を制御するために前記ガス入口に動作可能に接続されたガス圧力調整器をさらに含む、請求項15に記載のシステム。
- 前記サンプル出口から退出する前記分析物-溶媒希釈液中の分析物をイオン化するためのイオン化源をさらに含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記イオン化源は、エレクトロスプレーイオン源である、請求項17に記載のシステム。
- 前記分析器具は、質量分析計を備えている、請求項1に記載のシステム。
- 前記分析器具は、質量分析計を備えている、請求項18に記載のシステム。
- 前記内側毛細管および前記外側毛細管のうちの一方を他方に対して縦方向に移動させるように適合された調節器をさらに含む、請求項2に記載のシステム。
- 分析物を含む流体サンプルを分析器具に輸送する方法であって、前記方法は、
(a)音響放射を発生させる音響液滴エジェクタを流体表面を有する前記流体サンプルを含むリザーバに音響的に結合することと、
(b)前記音響液滴エジェクタを作動させることによって、前記流体サンプルの液滴を前記流体表面から連続流動サンプリングプローブのサンプリング先端の中に出射するために効果的な様式で前記リザーバに向かい前記流体サンプルの中に入る音響放射を発生させることであって、前記出射された液滴は、前記連続流動サンプリングプローブ内の循環溶媒と結合し、分析物-溶媒希釈液を形成し、前記連続流動サンプリングプローブは、前記流体表面と前記サンプリング先端との間に間隙を提供するために前記流体表面から間隔を置かれている、ことと、
(c)溶媒中の前記受け取られた流体サンプル液滴を前記連続流動サンプリングプローブ内のサンプル輸送毛細管を通してサンプル出口に輸送することであって、前記分析物-溶媒希釈液は、前記連続流動サンプリングプローブから離れて分析器具に向けられる、ことと
を含む、方法。 - 前記連続流動サンプリングプローブは、溶媒源から前記溶媒を受け取るための溶媒入口と、前記溶媒入口から前記サンプリング先端に前記溶媒を輸送するための溶媒輸送毛細管とを備えている、請求項22に記載の方法。
- 前記サンプル輸送毛細管および前記溶媒輸送毛細管は、前記サンプリング先端において流体連通している、請求項23に記載の方法。
- 前記連続流動サンプリングプローブは、ガス入口を備えている、請求項24に記載の方法。
- ステップ(c)は、ネブライジングガスをガス源からガス入口を通して前記サンプル出口に流動させ、前記サンプル出口において前記分析物-溶媒希釈液を吸引することを含む、請求項25に記載の方法。
- 前記ガス入口に動作可能に接続されたガス圧力調整器を用いて、前記サンプル輸送毛細管内のサンプル流量を制御することをさらに含む、請求項26に記載の方法。
- 前記溶媒入口に動作可能に接続され、前記溶媒入口と流体連通している溶媒ポンプを用いて、前記溶媒輸送毛細管内の溶媒流量を制御することをさらに含む、請求項27に記載の方法。
- 前記サンプル流量に対して前記溶媒流量を調節し、前記溶媒輸送毛細管と前記サンプル輸送毛細管とが流体連通している前記サンプリング先端において所望の流動パターンを提供することをさらに含む、請求項28に記載の方法。
- 前記所望の流動パターンは、渦である、請求項29に記載の方法。
- 前記渦は、超臨界渦である、請求項30に記載の方法。
- 前記リザーバは、各々が分析物を含む流体サンプルを格納している複数のリザーバのうちの1つであり、前記リザーバ内の前記流体サンプルは、同一であることも、異なることもある、請求項22に記載の方法。
- 前記リザーバは、アレイにおいて配置されている、請求項32に記載の方法。
- 前記リザーバは、統合された複数のリザーバユニットを備えている基板内に含まれている、請求項33に記載の方法。
- 前記液滴を出射した後、前記音響液滴エジェクタを別のリザーバに対して音響結合関係に位置付け、ステップ(b)および(c)を繰り返すことをさらに含む、請求項32に記載の方法。
- 前記サンプル出口から退出する前記分析物-溶媒希釈液中の前記分析物をイオン化することをさらに含む、請求項22に記載の方法。
- 前記分析器具は、質量分析計を備えている、請求項22に記載の方法。
- 前記分析器具は、質量分析計を備えている、請求項36に記載の方法。
- 前記分析物は、約100ダルトン~約100キロダルトンの範囲内の分子量を有する化合物を含む、請求項22に記載の方法。
- 前記分子量は、約1~約100キロダルトンである、請求項39に記載の方法。
- 前記分析物は、非金属である、請求項40に記載の方法。
- 前記分析物は、有機化合物を含む、請求項41に記載の方法。
- 前記有機化合物は、生体分子である、請求項42に記載の方法。
- 前記生体分子は、ペプチド性である、請求項43に記載の方法。
- 前記流体サンプルは、約10μL以下の体積を占める、請求項22に記載の方法。
- 前記流体サンプルは、約1μL以下の体積を占める、請求項45に記載の方法。
- 前記流体サンプルは、約10pL~約100nLの体積を占める、請求項46に記載の方法。
- 前記音響的に出射された液滴は、約3nL以下の体積を有する、請求項22に記載の方法。
- 前記音響的に出射された液滴は、約1pL以下の体積を有する、請求項48に記載の方法。
- ステップ(a)および(b)を迅速に繰り返し、前記流体サンプルの1回の注入として複数の超単分散液滴を前記サンプリング先端の中に出射することを含む、請求項22に記載の方法。
- ステップ(a)および(b)を迅速に繰り返し、前記流体サンプルの1回の注入として複数の超単分散液滴を前記サンプリング先端の中に出射することを含む、請求項48に記載の方法。
- ステップ(a)および(b)は、少なくとも約250Hzの周波数において繰り返される、請求項51に記載の方法。
- 前記流体サンプルは、溶媒中の分析物を含む、請求項22に記載の方法。
- 前記流体サンプルは、生物学的流体サンプルを含む、請求項22に記載の方法。
- 前記生物学的流体サンプルは、組織、組織ホモジネート、細胞、細胞懸濁液、細胞抽出液、全血、血漿、漿液、唾液、痰、鼻汁、脳脊髄液、間質液、リンパ液、精液、膣液、または糞便を含む、請求項54に記載の方法。
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SINCLAIR, Ian et al.,Novel Acoustic Loading of a Mass Spectrometer: Toward Next-Generation High-Throughput MS Screening,Journal of Laboratory Automation,米国,Society for Laboratory Automation and Screening,2016年,Vol. 21, No. 1,pp. 19-26,インターネット<URL : https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/2211068215619124?url_ver=Z39.88-2003&rfr_id=ori%3Arid%3Acrossref.org&rfr_dat=cr_pub++0pubmed&> |
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