JPH02503354A - 電気泳動‐エレクトロスプレーを結合するインターフェース及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 電気泳動−エレクトロスプレーを結合するインターフェース及び方法 ｌ匪葛１遣 この発明は化学組成の分析方法及び装置、より詳細には、混合物サンプルのフリ ーゾーン電気泳動分離を、オンライン検出装置又はオフライン収集装置に結びつ けるためのエレクトロスプレーと結合させる方法及びシステムに関する。本発明 は特にキャピラリゾーン電気泳動と質量分析との結合（以下ＣＺＥ−ＭＳと略記 する）への適用に有利であることが見出される。

検体の分離及び分析に用いられる多くのシステムが従来の技術において知られて いる。しかし、これらの従来技術のシステムは、混合物質からなる検体又は高分 子量、不揮発性及び極性が高い化合物の分離及び／又は分析には必ずしも広く適 用されていない。

検体混合物の分離の公知方法の１つである小径キャピラリ中でのフリーゾーン電 気泳動、即ちキャピラリゾーン電気泳動（以下ＣＺＥと略記する）は、アミノ酸 、ペプチド、蛋白及び錯塩混合物の高分解能の分離を含む広い様々な分析に用い られる。キャピラリゾーン電気泳動は、検体の成分、特にイオンを、キャピラリ 中の電気浸透流に加えて電気泳動の移動度の差によって分離するために電場の傾 きを伴ったキャピラリを採用する。電気浸透流はキャピラリ表面でイオンの二重 層ができてキャピラリに沿って長く電場がかけられる時に生じる。電場は、各検 体の電気泳動移動度によって決まる速度で反対に負荷をかけられた電極に向かっ て泳動するイオンを生じる。得られるバルク電気浸透流中で、正に帯電したイオ ン、中間種、及び負に帯電したイオンが異なった時間間隔で溶出する。この分離 の範囲と速度は、検体の電気泳動移動度の差、キャピラリの長さ、バルク電気浸 透流及び電場の強さによって決まる。

第１図はＣＺＥシステムの汎用装置の概略図である。

この装置において、完全な高圧電気回路が緩衝液で満たされたキャピラリの向い 合った両端の間に形成されなければならない。これはキャピラリの両端をシステ ムの各端で緩衝液のビーカーに浸すことにより成される。

ＣＺＥ検出は電流的に、分離の質を下げないように、紫外線或いは蛍光紫外線検 出技術による分析に限られる。このような検出技術は、蛍光する、吸光する、又 は、蛍光或いは吸収発色団での誘導体化に馴染みやすい種にとっては足るもので あった。これらの検出器は又、高分離能と高感度が共存するのを妨げるようにな る限界をセル容積及びサンプルサイズに課す。未知の検体及びその成分の正しい 同定に必要な構造情報は、小さなサンプル容積と紫外線や蛍光の検出技術に固有 の限られた分光データとによるこれらの検出器を用いては得ることはできない。

多数の化合物を検出することができず、もし検出できても明白に同定することは できないので、これらの限界は、複雑な混合物の分離及び同定にＣＺＥを使用す ることにおいて多くの欠点を与える。詳細な解説は刊行物「サイエンス（１９８ ３）」第２２２巻２６６頁より［５ｃｉｅｎｃｅ、　Ｊｏｒｇｅｎｓｏｎ。

ｅｔ　ａｌ、］においてのジョーゲンソンらによる論文に明らかにされている。

分離技術と分析検出手段を結合するよく知られた分析技術にはガスクロマトグラ フィー質量分析（以下ＧＣ−ＭＳと略記する）がある。この方法において、ＧＣ は十分揮発性の化合物の分離をもたらすことができ、その化合物はその後イオン 化されて質量分析で分析される。ＧＣ−ＭＳは、扱い易い化合物、つまりＧＣ分 離の為の十分な揮発性と質量分析に用いられる従来の気相電子衝突又は化学的イ オン化法によるイオン化性とを有する化合物の定性分析技術として確立された。

不揮発性化合物及び混合物についてはそのような確立された広い適用可能性の存 在は知られていない。液体クロマトグラフィを質量分析と結合させるシステムが アメリカ合衆国特許第４．２０９．６９６号及びヨーロッパ特許出願第８４３０ ２７５１．７号に記述されている。これらのシステムにおいて、液体クロマトグ ラフからのキャリア液はエレクトロスプレーに供せられ、質量分析によって分析 される。エレクトロスプレーは有効に作用するために約１０−２モル以下のイオ ン強度を要求する。液体クロマトグラフィと質量分析を結合する様々な他の試み は「マイクロカラム高成果液体クロマトグラフィＪＰ、クセラ編［−Ｍｉｃｒｏ ｃｏｌｕｍｎＨｉｇｈ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｈｒｏｍａ ｔｏｇｒａｐｈｙ”。

Ｐ、Ｋｕｃｅｒａｌ　、「ジャーナル　オブ　クロマトグラフィライブラリ」第 ２８巻第８章２６０−３００頁（１９８４）［Ｊ、　Ｃｈｒｏｍａｔｏ　ｒａ　 ｈ　　Ｌｉｂｒａｒ　］及び「小径液体クロマトグラフィカラム：その性質と利 用Ｊ　Ｒ，Ｐ、Ｗ。

スコツト編第７２巻１０４−１１４頁１９８４年［Ｓｍａｌｌ　Ｂｏｒｅ　Ｌｉ ｑｕｉｄ　Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ　Ｃｏｌｕｍｎｓ：　ＴｈｅｉｒＰｒ ｏｐｅｒｔｉｅｓ　ａｎｄ　Ｕｓｅｓ”、　Ｒ，Ｐ、Ｗ、　５ｃｏｔｔ］に記述 されている。不運にも、これらのシステム及び他のＬＣ−ＭＳのアプローチは、 複雑な混合物を効果的に分離することが不可能であること、それらの分離能が限 られていること、及び分析或いは分離に要される時間による重要な限界があるこ とに悩まされている。液体クロマトグラフィー質量分析の結合では高分解能の分 離は得られない。液体クロマトグラフィにおいて１回の載置の理論最大量は相応 な分離時間（約１時間以下）に対して約１００００に限定される。これに対し、 ＣＺＥは同じ時間において１００００００以上の理論載置量が提供可能であるこ とが示されている。

従って、ＣＺＥにおける高分解分離能と、加えて広い範囲の不揮発性化合物を分 析する能力とを有する分離方法に対する需要が残されている。

免肌二且１ 本発明は、生じた溶出液をエレクトロスプレーに供したものの分子成分が時間に よる分布を有し且つ溶媒蒸発により濃縮され得るように、サンプルのフリーゾー ン電気泳動分離とエレクトロスプレーをそれぞれ結合するシステム及び方法に関 する。エレクトロスプレーに供せられた溶出液は次に、質量分析を用いるオンラ イン或いは他の分析方法で分析的に検出することができ、又は、分析或いは高純 度サンプルを必要とする他の適用の為にオフラインで収集することができる。

サンプルの分子成分を分析するシステム及び方法は、サンプル溶液の形成、溶液 を相対電気泳動移動度に従って長手方向に分離された成分溶出液にするキャピラ リ電気泳動による分離、分子成分が時間的分布を有するような帯電した霧状物を 形成するための溶出液をエレクトロスプレーに供すること、及び、分離した成分 を霧状物の時間的分布に従って検出或いは収集することを含む。

第１の高電圧（例えば５〜１００ＫＶ直流）は先ず成分を分離する溶液に印加さ れる。分離した溶出液はエレクトロスプレーに供せられ、その霧状物は、キャピ ラリ出口の溶出液と出口の前に間隔を置いておかれる対極との間の第２の高電圧 （例えば＋／−２〜８　ＫＶ直流）によって帯電する。キャピラリ出口で溶出液 と直接接触する導体によって完全な電気回路が形成される。

キャピラリ電気泳動は、界面動電クロマトグラフィ或いは等速回転電気泳動の様 な変形を含む。エレクトロスプレーは電場を伴うプロセスを含み、霧状化させる 気体あるいは加熱方法の同時使用を含むことができる。

サンプルは、複雑で高分子量、不揮発性の極性の高い化合物を含むことができる 。通常、溶液は緩衝試薬を含む。検出は、成分の蛍光や紫外線によらずに成分の 定性及び定量が可能な、即ち統括的な検出を提供する装置によることができる。

インターフェースは、サンプル液源とキャピラリ出口の間に第１高電圧を印加し てサンプルの電気泳動を達成する手段と、キャピラリ出口と収集装置或いは検出 装置との間に第２高電圧をかけて分離したサンプルが帯電するようにエレクトロ スプレーに供してイオン化する手段とを含んでいる。１つの実施例において、キ ャピラリ出口端を金属で被覆して溶出液を第２高電圧源へ伝導的に結びつけるこ とができる。第２の実施例においては、鞘流液体の環状の鞘流がキャピラリ出口 からのサンプルの流れの周囲で同時に放電される。

後者のインターフェースはより多くのより一様なイオン流を可能にし、キャピラ リの流速と組成に制限されない。それは又インターフェースの形状や組立を単純 にし、キャピラリの末端における電気的接続について、ガス発生の問題、無効部 分による分離能の損失及びエレクトロスプレーの不安定性がないようにすること ができる。

本発明は、キャピラリーゾーン電気泳動と質量分析を結合する（ＣＺＥ−ＭＳ） ことにおいて特に有効であることがわかる。この出願の１つの実施例においてＣ ＺＥ陰極は分離したサンプルを質量分析計中へ噴霧するためのエレクトロスプレ ー針として利用される。

キャピラリ出口で検体溶出液はエレクトロスプレーを生じさせるのに十分な電位 で質量分析計に対してバイアスになっており、それから質量分析計で試験される 。

エレクトロスプレーは大気圧に近い状態で行われる。

従って質量分析計は、差圧的にポンプが駆動される投入室を含むのが好ましい。

インターフェースは更にイオンを検出器へ移送するのを促進するためのイオンレ ンズを含むことが可能である。更にそれはイオン化したスプレーを脱溶媒和又は 蒸気化してイオン蒸気相の流れを形成して質量分析計に送る手段を含むごとがで きる。

前述及び本発明の他の目的、特徴及び利点は図面を参照して以下に続く詳細な説 明からさらに容易に明確になるであろう。

の　　　　な−日 第１図はキャピラリゾーン電気泳動に使用される従来の装置の概略図である。

第２図は本発明によるキャピラリゾーン電気泳動−質量分析（ＣＺＥ−ＭＳ）の 装置の概略図である。

第２Ａ図は第２図の装置の電気回路図である。

第３図は第２図の装置におけるエレクトロスプレー針としても利用されるキャピ ラリゾーン電気泳動陰極の概略断面図である。

第４図は連続的電子移動によって１０−’Ｍ濃度で導入された５種の４級アンモ ニウム塩の混合物のエレクトロスプレーイオン化マススペクトルである。

第５図は本発明のＣＺＥ−ＭＳによって得られる、１０”Ｍ　（１４−１７Ｘ１ ０−”Ｍ注入）濃度での５種の４級アンモニウム塩における通電クロマトグラム である。

第６図は本発明のＣＺＥ−ＭＳによって得られる、１０−’Ｍ　（０，７−０， ９Ｘ　１０−”Ｍ注入）濃度での５種の４級アンモニウム塩における通電クロマ トグラムである。

第７図は第３図のものと同様の溶融シリカのキャピラリの末端で生じる十分に発 現されたエレクトロスプレーの写真である。

第８図は本発明によるＣＺＥ−ＭＳによって得られる、５種の４級アンモニウム 塩における全イオン及び単一イオンの通電クロマトグラムである。

第９図は第６図の通電クロマトグラムにおける４級アンモニウム塩ＣＺＥ−ＭＳ 混合物の分離された化合物の一式のマススペクトルである。

第１０図は本発明によるＣＺＥ−エレクトロスプレー−質量分析計のインターフ ェースの第１の好適な実施例である。

第１１図は第１０図の１１−１１線に沿った横断面図である。

第１２図は本発明によるＣＺＥ−エレクトロスプレー−質量分析計のインターフ ェースの第２の好適な実施例における長手方向断面図である。

第１３図は第１２図におけるキャピラリ出口の細部を示す拡大図である。

第１４図は負イオン（Ａ）及び正イオン（Ｂ）の形で得られるドデシル硫酸ナト リウム水溶液のＥＳＩのマススペクトルを示す。

第１５図はジフェニル酢酸のＥＳＩ負イオンマススペクトルである。

第１６図は６０ｃｍＸ内径１００μ重のショートキャピラリにおいて得られる４ 級ホスホニウム塩の混合物についてのＣＺＥ−ＭＳＳ全イン通電クロマトグラム である。

第１７図は第１６図の４級ホスホニウム塩混合物についての単一イオンの通電ク ロマトグラムを示す。

第１８図は６０　ａｎ　Ｘ内径１００μｍのショートキャピラリにおいて分離さ れるアミン混合物についての単一イオンの通電クロマトグラムである。

第１９図はプラズマシステムへの結合に適用される、ＣＺＥ−エレクトロスプレ ーのインターフェースの第３の好適な実施例の断面図である。

な　　　の−　な！■ 第２図は本発明の好適な実施例によるＣＺＥ−エレクトロスプレー−質量分析計 を結合した装置（ＣＺＥ−ＭＳ）を示す。第２Ａ図は第２図のシステムの概念の 電気回路図である。

先ず、第２Ａ図に関して、本発明によるＣＺＥ−エレクトロスプレーのインター フェースは通常、キャピラリーゾーン電気泳動（ＣＺ　Ｅ）システム１０、エレ クトロスプレーインターフェース１２、検出或いは収集手段１４及び高電圧電気 回路１６を備えている。ＣＺＥシステム１０及びエレクトロスプレーインターフ ェース１２は電気回路１６の必須部分を形成している。

特にＣＺＥシステムは、第１高電圧電源１８と出口ノズル２２を有するキャピラ リ２０とを含む副回路１６Ａの一部を形成している。エレクトロスプレーインタ ーフェースは副回路１６Ｂを形成しており、それは第２高電圧電源２４と対極２ ６を検出器／収集器１４内に含んでいる。２つの副回路はノズル２２と接続点で 、例えば接地電位で、電気的に相互に接続されている。

任意に、第３電源（図示せず）が、対極を接続点２８に対してバイアスにするた めに使用され得る。

次に第２図に関して、ＣＺＥシステム１０は電気的に絶縁されたサンプリングボ ックス３０を含んでおり、これは第１高電圧システム１６Ａを外界から隔離する ために設けられている。例えば、ルサイト（Ｌｕｃｉｔｅ）或いはプレキシグラ ス（Ｐｌｅｘｉｇｌａｓ　）の箱がこの目的に使用され得る。安全の観点から、 システムのこの部分は、この高電圧の使用によるユーザーへの危険性のにより隔 離されている。

ボックス３０内に、検体サンプルとＣＺＥ緩衝液を個別に含んだサンプル挿入容 器３２と緩衝液容器３３がある。高電圧システム１６Ａは、第１高電圧電源１８ と、電極、即ち容器３３中へ延びているマイクロサンプリングアーム３４とを含 んでいる。検体サンプル溶液３５は分析される物質のサンプルに適切な化学溶媒 を加えることによって容器３２中で形成される。緩衝試薬３６は容器３３に供給 される。典型的には、いずれかの溶液が加えられる容器は標準のマイクロビーカ ーからなり、他方の液体の容器はガラス等でできた容器からなっている。

キャピラリ２０もサンプリングボックス３０内に配置されている。キャピラリ２ ０は、（サンプル導入方法に依存して）垂直の入口部分３７を伴った屈曲部と水 平に配置される出口部分３８とを有することができ、それぞれ入口端部３９と出 口端部４０を含んでいる。

キャピラリ人口端部３９は、サンプル溶液３５の注入の間はサンプル溶液容器３ ２中へ延びており、分離の間は容器３３の緩衝液３６中へ延びている。出口端部 ４０は、後に記述されるように電気的に接続されており、第１高電圧システム１ ６Ａの為の閉じた電気回路を形成している。

キャピラリ２０は、効果的なキャピラリゾーン電気泳動過程に有能ないかなるキ ャピラリ構造の形態にも構成することができる。しかしながら、特に、ガラス、 溶融シリカ、テフロン（商標名）等の非導電性物質がこのようなキャピラリの構 成に好ましい物質である。

キャピラリは、２０から５００ｃｍの長さを有し、通常的２５μｍから約２５０ μｍの範囲の内径を有するのが好ましいが、さらに広い範囲の大きさのものも可 能である。

キャピラリチューブ２０はその出口端部４０に、第２高電圧電源２４を含んだ第 ２高電圧供給システム１６Ｂが接続されている。このシステム１６Ｂはアースさ れ、即ちアース以上の選択される電圧でバイアスにされて、第２Ａ図に示される ように高圧電源１８について第１の閉じた回路を完結している。キャピラリ出口 端部での電気的接続は、ＣＺＥ段階用の電極として、更にエレクトロスプレ一段 階用のスプレー針としての両方に利用される。より詳細には、システム１６Ｂは 高電圧ライン４２との物理的接続を通して高圧電源２４と共に完成された回路を 形成している。このようにして、高圧電源２４は一端４４でアースされ、他端で 高電圧ライン４２を通して出口端部４０に接続されている、この電気的な接続は 又、検体を、電圧源２４からライン４２を通して印加された第２高電圧部分上へ 向けて、エレクトロスプレーに供することができるようにする回路１６Ｂを形成 している。

大きな電圧降下が、キャピラリの入口端部３９から出口端部４０に印加され、検 体溶液３６の電気泳動分離を可能にしている。高電圧は又、キャピラリ出口端部 ４０へ向かう緩衝剤のバルク電気浸透流をも引き起こす。電源１８からマイクロ サンプリングアームを通して容器３３へ高電圧が印加されている。キャピラリに 沿った電圧降下は電源１８からの電圧と電源２４からの電圧との差である。該電 圧降下は緩衝液３６をキャピラリ２０の中へ引き込む。それは又、個々の分子成 分が入口端部３９から出口端部４０へ異なったレベルの電気泳動移動度で通過す るので、溶液３６を電気泳動により個々の分子成分に分離させる。電源１８から サンプル検体溶液３６への電圧量は典型的には約５ＫＶ直流から約１００ＫＶ直 流の範囲である。正と負の両方の電気泳動移動度のイオンが分析される場合は、 対象の全検体がキャピラリ出口の方へ動くように、電気浸透流は、反対方向への 電気泳動による移動を相殺するに十分な大きさが必要である。不導体のキャピラ リは、キャピラリの表面、即ちいかなる表面処理にも依存するような流れの方向 及び速度での電気浸透流を伴った電気二重層を形成することができることに注目 すべきである。そのような状況において、ＣＺＥ分離に必要な電圧の極性は逆に なり得る。

本発明の基本は緩衝液のビーカーにキャピラリ出口を浸すことなく、キャピラリ 出口４０のところ又はその近くでの完成された電気的接触を形成することを含ん でいる。エレクトロスプレー針として用いられるキャピラリゾーン電気誘導電極 の概略図である第３図において、新規なＣＺＥ−エレクトロスプレーインターフ ェース（以下ＥＳＩと略記する）システム１２が設けられている。キャピラリ２ ０の出口端部４０は、その周辺に同心状に設けられた導電性ステンレススチール 製キャピラリ鞘４６を有している。鞘４６は、互に結合された内側部分３７及び 外側部分４８を備えている。鞘４６はエポキシ樹脂等の接着剤によってキャピラ リ２０に付着されている。鞘４６は銅製の導電性ワイヤ４２（第２図及び第２Ａ 図参照）によって高圧電源２４に物理的に接続されている。導電性の金属めっき を施された端部分５０は出口端部４０の出口付近で同心状に覆われており、鞘部 分４７及び４８の各々の出口部分を含み、電気泳動によって分離される溶液３６ と接触する導電性チップを形成している。

本発明の１形態において、非導電性溶融シリカキャピラリ２０の出口から溶出液 が生じるとすぐチップ６０のところで電気的接触が溶出液と直接なされるように 、金属被覆は、鞘４６の出口部分と出口端部４０の各々にスパッターを施される 。例としては、金、銀、プラチナ等の金属がこの目的に用いられる。電気回路の 完成後の無効体積が最小でありキャピラリ２０内の乱れた流れが実際上なく、そ して実質的に検体サンプルのバンドの広がり（即ち分離の低下）の−因となるこ とがないように、導電性チップが形成されるのが好ましい。流れの乱れを最小に し、それによりキャピラリ２０内の溶出液３６の連続的な流れを維持する能力は 、キャピラリの径及び長さに依存する。例えば、長さ１ｍ、内径１００μｍのキ ャピラリにおける実際上の無効体積は約１０ｎＬより多くあるべきでなく、好ま しくは約１ｎＬ未満がよい。

電気的接触は、（１）金属キャピラリの非導電性ＣＺＥキャピラリへの接続、あ るいは（２）キャピラリ出口近くの小さい導電性キャピラリ切片を通る電気的接 触を含む他の方法、によって形成することができる。

後者は多数の方法で行うことができるが、電気的接触後の無効体積を最小にする 研究が分離能の低下を避けるために必要である。

高電圧システム１６Ｂは、キャピラリチップ６０及び溶出液３６と、第２図及び 第２Ａ図に示される質量分析計の対極２６のような収集装置或いは検出装置との 間の電気的な電位差を作る。

正或いは負のどちらに帯電した成分が次のエレクトロスプレーによって好適に生 じるかによって、対極（サンプリングオリフィス）２６に比べて正或いは負のい ずれかの（＋／−）電圧がキャピラリ端部４０に印加される。約＋／−２０００ から８０００Ｖ直流の電圧が一般に使用され、対極との距離によっては約＋／− ３０００から４０００Ｖ直流の電圧が好適となる。得られる電場は溶出液３６を 、キャピラリ管２０の導電性チップ６０から空間６・２に（エレクトロスプル− に供せられて）放出させる。これは、電場によって決定される電荷極性を有した ガスイオン、溶媒及び溶媒が運ぶ検体物質を含む電気的に帯電した小滴の優れた スプレー６４を生じる。

これらのエレクトロスプレー小滴は、高電圧システムＢによって作られた電場に よって、オンライン検出手段或いはオフライン収集手段の為の例えばオリフィス ６３等のサンプリング設備を有する対極２６の方に付着する。第７図はキャピラ リ出口４０から流れる十分に発現したエレクトロスプレーの写真を示す。

エレクトロスプレー分析 エレクトロスプレーに供せられた溶出液６４の分析は、溶出液の分子或いは原子 成分を分析できるオンライン検出装置或いはオフライン収集装置のどれかを用い て行われる。好適な分析技術は更に後に記述される。

オンライン検出技術による分子分析、更には質量分析による分析は、次に記述さ れるように用いられるのが好ましい。

オンライン検出気相分析において、以下に記述されるように、帯電した小滴のス プレー６４の溶媒蒸発を補助するために、高温ガス６８の電流に対向する流れが 典型的に使用される。それ故、蒸気はほぼ大気圧のエレクトロスプレー源の領域 ６２から取除かれる。得られる小滴は、はぼ均一の大きさ、同じ電荷を有し、気 体分子イオンを生じる。

第２図に描かれるように、環状部材６６は空間のガスを加熱するのに用いられ、 退出するエレクトロスプレーに供せられた検体溶出液６４を加熱する。一般的に 、約５０℃から約１２０℃までのガス温度がこの目的に用いられるが、流速に応 じて更に広い範囲の温度を使用することができる。

不活性或いは反応性のガスによる電流に対向したガス流６８は、単独で或いはス プレー小滴を脱溶媒和するための前述の加熱と組合せて用いることができる。

典型的な不活性ガスには、窒素、ヘリウム等が含ま枳典型的な反応性ガスには、 アンモニア、酸素等が含まれる。電流に対向するガス流はチャンバー６９を通っ て空間６２内のエレクトロスプレーに供せられた検体溶出液６４に当るように導 かれる。約０．１リットル７分から約２０リツトル／分までの典型的なガス流速 がこの目的の為に用いられる。

ＣＺＥ−エレクトロスプレー インターフェースの操作 この発明の方法及びシステムは、水或いは極性溶媒に可溶なあらゆる物質、個々 のイオン化された或いは部分的にイオン化された種の分析に広く適用することが できる。このプロセスで扱い易い化合物には通常、緩衝液組成の操作によって電 荷が誘導され得る中性化合物、及び、バルク液体とミセル相の間を分割すること によりミセル権威いはマイクロエマルジョンを含有する緩衝液によって分離され る中性化合物が含まれる。

これは、ＣＺＥとキャピラリ等速回転電気泳動によって分離可能なものと同様に 、界面動電クロマトグラフィによって分離可能なものを含む。概して、溶液中の 正、負及び中性の成分の完全な混合物は、本発明による分離及び分析で扱い易い 。この方法及びシステムは、更に詳細には、水溶液中の有機、無機及び生物有機 分子の分離に適用可能である。非水溶媒も又使用できる。

幾つかの有機溶媒、特にあるイオン的性質を伴うもの、即ちイオン的構成を植付 けた或いは混ぜたものが又適用できる。検体サンプル溶液３６の溶媒部分に関し て、少なくとも最小の導電性を示す限りここにおいてはいかなる溶媒も使用に適 している。溶液３６は、もし気体相イオン検出方法で使用されるならば、次のエ レクトロスプレーにおいて最大の脱溶媒和を可能にするために、最小の表面張力 を有するものが好ましい。それ故、もし形成される検体溶液の最小イオン強度が ある程度に達成されるならば、溶媒の構成の混合物について水性のものから有機 溶媒までの範囲の化合物を用いることができる。水性のサンプル溶液は緩衝剤を 含むのが好ましい。これらの溶液は約０．０１Ｍ以下の濃度で提供されるのが好 ましい。

緩衝剤物質は又大抵のＣＺＥ手段において必要である。緩衝剤及び溶媒混合物は 、選択された緩衝剤に対応して、電気泳動に用いられるサンプルに従って選ばれ る。溶液３６の緩衝剤部分は多くの重要な性質を提供する。第１に、緩衝剤は、 導電性を高め且つ個々の成分の分離をゆがめるフィールド効果を最小限にするイ オン強度を与える。それは又、溶液を安定化させ且つ効果的成分分離が異なった 電気泳動移動度レベルで行われ得るような安定なｐＨ手段を提供する。溶液は次 のエレクトロスプレーが効果的に行われるような十分な導電性レベルに形成され る。約１０−”から約１０−８モルの範囲に好適にある緩衝剤濃度がこの発明に おいて特に有益である。緩衝剤として用いられる典型的な化合物に、アンモニウ ム塩のようなイオン性の塩、塩化ナトリウム及び塩化カリウムのような無機塩、 及びフタル酸カリウムのような有機塩が含まれる。

システムに表われる電流に関して、高電圧−低電流の関係がシステム内で典型的 に維持されることに注目すべきである。本発明のシステム及び方法を助成し、検 体成分の分離を最大にすることができるような電流が用いられる。電流は、溶液 のイオン強度、キャピラリカラムの長さ及びキャピラリの内径のような多くのも のに依存するが、電流は１００μＡのレベルかそれ以下に維持されるのが好まし い。電流は典型的には電圧に直接比例し、最大電圧は通常キャピラリ内の緩衝液 の加熱が最小限になるように選択される。これは緩衝液の加熱が分離能を低下さ せる対流をを生じるためである。

本発明発明の方法及びシステムに従って分子成分を分析するために、サンプル溶 液３６は電気泳動的に分子成分に分離される。本発明の内容に従った電気泳動の 利用は複雑な物質の高能率な分離或いは分析を助成する。先ず、電圧が検体サン プル溶液３６に簡潔にかけられ、少量のサンプル溶液のキャピラリ２０への移動 が最初に電気浸透流によってなされる。そして緩衝液容器３３がサンプリングボ ックス３０の中へ導入され、キャピラリはサンプル容器から取除かれて緩衝液容 器に導入され、そこへ高電圧が印加されて電気泳動が行われる。

電気浸透は、キャピラリ表面に接線方向に課された電場の影響下でキャピラリ表 面の電気二重層の拡散層からの電子の移動によって引き起こされる。検体中に存 在するイオンはそれから、反対に負荷をかけられた電極に向かってキャピラリの 内容物を一緒に運びながら移動する。電気浸透流は、正に帯電したイオン、中性 分子化合物及び負に帯電したイオンを短時間、典型的には１ｍのキャピラリにつ いて約５〜３０分、で溶出させるのに十分な速さである。正の電圧勾配において は、正イオンは、最も大きい純移動度を有し、高電圧陽極によって退けられるの で最初に溶出し、正の電気泳動移動度になり、更に溶媒の電気浸透バルク流によ っても運ばれるであろう。最も大きい負の電気泳動移動度を有する負イオンは最 後に溶出するであろう。

高い電気泳動移動度をもつ負イオンは、もし電気浸透流が十分に速くなければ、 カラムから溶出することはないかもしれないが、通常、電気浸透流の移動度が常 に検体の電気泳動移動度より大きくなるように条件設定を変えることができる。

それ故、キャピラリカラムを通る移動時間は大部分において、キャピラリの長さ 、電場中の分子の電気泳動移動度、電場強度、及び支持している緩衝液の電気浸 透流の組合せによって決まる。検体サンプル３６を形成する多数の成分は異なっ た比電気泳動移動度を有する。これらの電気泳動移動度の差はキャピラリ２０の 入口３９から出口４０への分子成分移動についての異なった速度を生じる。これ により、各成分の定性及び定量が個々に分析的に決定され或いは収集されるよう に、時間に関して、これらの異なった分子成分を効果的、高能率な分離がもたら される。

入口３９から出口４０への検体溶出液３６の電気泳動流についての最適条件の規 定において、以下のものが幾つかの好適な条件である： エレクトロスプレー形成点近くで電気回路を完成するための、キャピラリ中を流 れる検体との間の最小金属表面接触又は他の電気的接触、 入口３９から出口４０への実質的に一定の電圧降下、及び、 いかなる乱流効果もできる限り導入されない状態でキャピラリ中の検体溶出液３ ６の電気浸透流が生じるように、有する不連続面領域が最小であり且つ実質的に 無効体積が存在しない連続的な内部流の界面。

本発明のエレクトロスプレーは正と負の両方のイオン化形態に使用できる。とは 言え、少量の酸素や他の電子捕集剤を容器のガスに添加することは、負イオンを 生成して電気的消耗を避けるのに有益である。

質量分析計の分析の為に、この大気圧のイオン源はその後典型的に、イオンの焦 点を合わせるイオンレンズシステム或いはＲＦのみの四重極場をもったノズルス キマー装置と質量分析及び検出の為の四電極質量分析計とを具備する分子ビーム サンプリング装置にかけられる。質量分析計の他の入口形状も適用できる。例え ば、Ｃ，Ｍ、ホワイトハウスらの［液体クロマトグラフ及び質量分析計の為のエ レクトロスプレーインターフェース」、アナリティ力ル　ケミストリ第５７巻６ ７５−６７９頁（Ｗｈｉｔｅｈｏｕｓｅ、　Ｃ，Ｍ、、　ｅｔ　ａｌ、、　”Ｅ ｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｆｏｒ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｈｒ ｏｍａｔｏｇｒａｐｈｓａｎｄ　Ｍａｓｓ　Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒｓ−、Ａ ｎａｌ　ｔｉｃａｌ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒ　）に開示されるように、非導電性キャ ピラリが使用できる。

この発明の好適な形態において、エレクトロスプレーにかけられた小滴は大気圧 に近い範囲で絶えず分けられて蒸発させられることができ、アメリカ合衆国特許 第４．２０９．６９６号及びヨーロッパ特許出願第８４３０２７５１．７号に記 述されているものと同様のエレクトロスプレー技術を用いて検体のガスイオンを 形成することができる。分離能が低下しないように、キャピラリ内の溶液流は、 いかなる圧力降下よりもむしろ電気浸透流から得られるのが好ましい。それ故、 スプレー６４は、通電クロマトグラムの実質的歪みがないように形成され、それ によって多数の分析的検出器による分析を可能にする。

質量分析の検出に使用されるエレクトロスプレープロセスは以前の研究者らによ って開発されたも゛のと同様である。小滴はエレクトロスプレープロセスによっ て形成される時、小滴からの溶媒の脱溶媒和が起こり始め、検体成分は液体相か らガス相へ移動し、ガス相は検体成分のガスイオンを含んでいる。小滴が出口４ ０から離れ去る時、絶えずサイズが減少し、イオン蒸気相スチームが質量分析計 で検出可能な形態になるまで、質量対電荷の割合が絶えず小さくなる。溶媒の小 滴における会合状態からの脱溶媒和は熱によって及び／又は電流に対向するガス 流によって助成される。エレクトロスプレーは電場を伴うプロセスを含み、霧状 にするためのガス或いは加熱方法の同時使用を含むことができる。

いかなる場合においても、生じた脱溶媒和蒸気相イオンは、空間６２内に存在す る検体の残り部分と一緒に、検体サンプルに含まれる個々の成分の定性及び定量 をするための質量分析計へ運ばれる。

ＣＺＥ−質量分析システムの為の 質量分析計における改良 エレクトロスプレーに供せられた溶出液６４の分析に関して、質量分析を用いて 分析を改良或いは助成するようなある性質が又明らかにされている。これらは例 えば、質量分析計の第１真空領域におけるＲＦのみのレンズの使用を含んでいる 。これらのレンズは三電極、画電極質量分析計におけるイオンのほぼ１００％の 抑制を提供し、そこではレンズは、ＣＺＥ−ＭＳシステムインターフェースの第 １真空領域に用いられる圧力と同様の、約５　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒの中間的な 真空において操作される。このＲＦのみのレンズは又、対象となる所定質量以上 のイオンのみを質量分析計へ通過させることができる高通過質量フィルターとし ても働く。

このクレンジング効果は、（低い質量で用いられる緩衝剤から高イオン電流が予 期されるので）分析者が対象としていないイオンを含む高イオン電流が通常の画 電極質量分析計に入って質量分析の間に退けられる時に、生じた空間電荷効果か ら潜在的に自由なスペクトルを提供する。

好適に組合されたＲＦ−ＲＦ／ＤＣ対の四電極レンズは又、レンズの組合せがＤ Ｃ−ＲＦ／ＤＣである時に観察されるフリンジフィールド効果を最小限にするの に用いられる。これは質量分析計の中へのイオンの移送を最大限にするように働 く。

最後に、大気圧エレクトロスプレーイオン化源からイオンを移送するための水晶 の入口キャビラリの使用は、移送されるイオンのＲＦのみの４電極への直接的注 入を可能にするノズルスキマー誘導法との択一的な方法として適している。

好適な分析応用 エレクトロスプレーインターフェースは又、ＣＺＥ分離を他のオンライン分析技 術と結合させる基礎を提供する。これらの方法においてエレクトロスプレーは、 小さな液体の小滴或いは気体相イオンが分析或いは検出手段へ誘導されるような 見本となるものである。それ故、この発明はフリーゾーン電気泳動（及び、界面 動電クロマトグラフィと等速回転電気泳動とを含む変形による）分離方法を含み 、エレクトロスプレーを用いており、以下の他の検出方法を伴う。

１、水素炎イオン化検出 ２、誘導結合プラズマによる成分分析或いは成分分析の為のマイクロ波プラズマ 原子分光 ３、イオン移動度検出 ４、光イオン化検出 ５、成分限定イオン化検出 ６、電子捕獲検出 ７、表面高感度分析法 ８、エレクトロスプレーに供された沈着物の赤外線分析 上記の分析方法の通常の性質は気体或いはエアロゾルサンプルが要求されること である。エレクトロスプレープロセスはこれらの検出手段に支障なく結び付けら れるような気体やエアロゾルを生じる。各分析方法はエレクトロスプレーをサン プリングするためにいくらか異なった方法を要する。しかしその方法は、上記の 技術にかなり熟達したものが、ここに開示された情報を得て、選択した分析方法 にＣＺＥをうまく結合することができるようなものである。いくつかの方法には 限界感度による困難が存在し、それ故ＣＺＥの実行や分析検出手段に何等かの制 限（分離能を下げる最大サンプル量より多くサンプルを使用すること等）が課さ れ得ることに注目すべきである。

オフライン収集成いは分析方法は又、エレクトロスプレーを使用するのに適して いる。これらの方法において、エレクトロスプレーは固体或いは液体表面に収集 される。個々の検体の時間分布が空間分布として該表面に置かれるように、該表 面は移動可能である。表面に収集された分離サンプルは他のオフライン分析方法 や少量のサンプルのみを必要とする他の目的に用いられることが可能である。空 間的に分布した物質は又、表面で固体サンプルと共存できる分析方法によって分 析することができる。これらの分析方法には以下のものが含まれる。

１、イオン衝撃或いは原子衝撃を含むイオン化法を伴うリボン或いは帯を使用す る質量分析２、表面の赤外線分析 ３、あらゆる表面高感度分析方法 支−ＩＬＪＩ （実施例１） 第２図に詳細に示したＣＺＥ−質量分析計システムを用いて、検体サンプルの同 定及び定量を行った。

グラスマン高電圧有限会社（Ｇｌａｓｓｍａｎ　Ｈｉｇｈ　ＶｏｌｔａｇｅＩｎ ｃ、　ホワイトハウスステーション、ニュージャージ州）製のＬＧ６０Ｐ２．５ 型のＯ〜６０Ｋｖ電源を用いて、ＣＺＥを作動させた。溶液の交換及び注入を容 易にするためのリモートコントロールのサンプリングアーム及び注入タイマーを 備えた絶縁されたサンプリングボックスに、高電圧電極及びキャピラリ端部（陽 極）及び溶液ビンを配置した。ポリミクロチクノロシーズ有限会社（Ｐｏｌｙｍ ｉｃｒｏ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　　フェニックス、アリシナ州）製の内径 １００μｍ１長さ１００ｃｍの溶融シリカキャピラリを全ての実験にそのまま使 用した。

溶融シリカキャピラリの陰極（低電圧端部）は、内径３００μｍ１外径４５０μ ｍのステンレススチール製キャピラリ鞘中にその末端を置いた（第３図参照）。

鞘の電位はＯ〜５ＫＶの直流電源で制御され、ＣＺＥの陰極とエレクトロスプレ ー針との両方の作用をする（第２Ａ図参照）。

エレクトロスプレーのイオン化は、大気圧下で長さ２．５４ａｎ、内径２．２９ ｃｍのステンレススチール容器の中で行った。その容器の末端は、電気的にバイ アスになった（直流１９０Ｖ）開口部が０．４７５ａｎの集束リング４４の中に 置かれた。イオンサンプリングオリフィス（或いはノズル）６３は開口部の内径 が０゜５　ｍの銅製のものであり接地電位の銅容器に接している。この容器はエ レクトロスプレ一部分を囲んでおり、カートリッジ式ヒーターのシステム（図示 せず）により６０℃に加熱された。エレクトロスプレー針、集束リング６６及び イオンサンプリングノズル６３は質量分析計と同心状に配置された。たとえ高電 圧がかかった時でも最大のイオン生成及び輸送が可能となるように、これらの部 品は、（直線動作伝導装置の助けを借りて）固定したスキマー７０に関して独立 に位置させられることが可能である。集束リング６６とノズル６３の間には、流 速２．５Ｌ／分のエアカーテンを窒素流によって形成し、その流れは脱溶媒和過 程を促進するためにエレクトロスプレーと逆方向に流れるように方向が定められ た。

多くの異なった変形が可能であるが、真空系は３段階の別々に脱気するチャンバ からなっている。第１段階は、超音波ビームの拡散がイオンサンプリングノズル ６３を通るのを可能にする。この部分は０．８５Ｔｏｒｒ＊で１５０Ｌ／秒のル ーツブロワ−により吸引される。超音波ビームの一部は、ビーム　ダイナミクス 有限会社（ミネアポリス、ミネソタ州）製１型の内径１．２關のビームスキマー により集められる。第２の別な脱気段階は、長さ２２ｃｎ、系が０．９５ｃＩＴ ｌの四重極フイルタ−７２からなる。この四電極は直流１〜１゜８ｖのロッドバ イアスで、ＲＦのみのモードで操作され、分析用四電極へのイオンの通過を容易 にするイオンレンズとして働く。この部分の気圧は、１５００Ｌ／秒のターボモ レキュラーポンプにより１０−４〜１０−”Ｔｏｒｒに維持される。本装置の別 な型式では、排気速度が約５００００Ｌ／秒である一体式クライオポンプに置き 換えて、オリフィス開口部とスキマー直径をより大きくすることが可能である。

内径０．６３５国のオリフィスをもつ電気的に絶縁されたステンレススチール板 （直流−２８Ｖ）は、５５０Ｌ、／秒のターボモレキュラーポンプを用いて質量 分析計のチャンバを２×１０″″’Ｔｏｒｒに維持することができる。エクスト レル社（Ｅｘｔｒｅｌ　Ｃｏ、ピッツバーグ、ペンシルベニア州）ＣＱＰＳＩＨ Ｖ型の２０００　ａｍｕの範囲の４電極マスフイルタ及びディテクタ　チクノロ シーズ有限会社（Ｄｅｔｅｃｔｏｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、　Ｉｎｃ、ブ ルックフィールド、マサチューセッツ州）２０３型チャンネルトロン電子増幅器 ７４をアナログモードで操作した。データの取込と質量数の走査はテクニベント 株式会社（Ｔｅｋｎｉｖｅｎｔ　Ｃｏｒｐ、セントルイス、ミズーリ州）１０５ ０型インターフェース−ＩＢＭ　　ＰＣ／ＸＴ準拠システムにより行った。付随 する操作上の変数は次の通りである。つまり、使用電圧：直流４００００Ｖ、エ レクトロスプレー電圧：直流３０００Ｖ、集束リングの電圧：直流１９０Ｖ、窒 素流速２．５Ｌ／分、エレクトロスプレー源温度６０℃、ＲＦのみの四電極直流 バイアス：直流−１，８Ｖ、そしてイオン入口開口部：直流−２８Ｖである。

ＣＺＥキャピラリへのサンプル注入はヨルゲンセン（Ｊｏｒｇｅｎｓｅｎ　）ら の電子移動法を用いて行った。電子移動法においては、カラムの陽極端部３９が 検体サンプル溶液中に導入され、所定時間の間、注入電圧が印加され、電圧が断 たれて緩衝液に置き換えられ、次にＣＺＥ印加電圧ＣＶ−ｐｅ”直流４００００ ■）及びエレクトロスプレー電圧（Ｖｔｓ＋　＝　３０００　Ｖ）　ノミ圧がか けられ、分離が続けられる。（この場合、ＣＺＥ電圧（ＶＣ！、）とは陰極電圧 がエレクトロスプレー電圧に維持されているために、伝統的な意味とは異り、Ｃ ＺＥカラムを通じての電圧降′下のことである。即ち、Ｖ　（１１＝　Ｖ　６１ ｇ　　Ｖ　ｚ＠１である０）１０−’ＭのＫＣＩの（５０−５０）水−メタノー ル溶液を分離媒体及びエレクトロスプレー媒体として使用した。溶融シリカキャ ピラリを使用する時、水−メタノールは相当な電気浸透移動度（３，６Ｘ１０− ’ａｎ　”　／　Ｖ秒）を示すことが観察された。従って、正にイオン化した物 質は１２．５分より速い時間に長さ１００ａｎのカラム（Ｖｃｚｔ　＝３７００ ０Ｖの時）から流出する。

（実施例１：結果と考察） ５種のアンモニウム塩について試験を行った。即ち、臭化テトラメチルアンモニ ウム、過塩素酸テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラプロピルアンモニウム 、水酸化テトラブチルアンモニウム及びヨウ化トリメチルフェニルアンモニウム である。これらの４級アンモニウム塩はどれも４級アンモニウムカチオンに相当 するマススペクトル位置に明瞭なピークとして良好なエレクトロスプレーシグナ ルを与える。

第４図には１０−”Ｍの濃度で注入した５種の成分を、ＣＺＥ分離を行わずに連 続的電子移動をした場合のマススペクトルを示す。主なピークは４級アンモニウ ムカチオンに起因するものである。即ち、臭化テトラメチルアンモニウム（ｍ／ Ｚ＝７４）、過塩素酸テトラエチルアンモニウム（＋＋＋／Ｚ＝１３０）、ヨウ 化トリメチルフェニルアンモニウム（ｍ／Ｚ＝１３６）、水酸化テトラプロピル アンモニウム（ｍ／Ｚ＝１８６）、水酸化テトラブチルアンモニウム（ｍ／Ｚ　 ＝　２４２）及びＮａ−ＭｅＯＨ＋に起因するバックグランドピーク（ｍ／Ｚ＝ ５５）である。

このような混合物を、対応する４級アンモニウムカチオンビークについて多重イ オンモニタリングを用いて行った最初のＣＺＥ−ＭＳ分離を第５図に示す。第５ 図は５種の４級アンモニウム塩について濃度１０−＠Ｍ（１４〜１７フ工ムトモ ル注入）でＣＺＥ−ＭＳにより得られた電子フェログラムである。即ち、（Ａ） 臭化テトラメチルアンモニウム、（Ｂ）ヨウ化トリメチルアンモニウム、（Ｃ） 過塩素酸テトラエチルアンモニウム、（Ｄ）水酸化テトラプロピルアンモニウム 、（Ｅ）水酸化テトラブチルアンモニウムの５種である。

４級アンモニウム塩の注入量が１４〜１７フ工ムトモル、良好なピーク形状及び シグナル／ノイズ比でシグナルイオンの通電クロマトグラムが得られた。

第６図は５種の４級アンモニウム塩について濃度１０−’Ｍ　（０，７〜０．９ フ工ムトモル注入）テｃＺＥ−ＭＳにより得られた通電クロマトグラムである。

臭化テトラメチルアンモニウム（ｍ／Ｚ　＝７４）　、過塩素酸テトラエチルア ンモニウム（ｍ／Ｚ＝１３０）、ヨウ化トリメチルフェニルアンモニウム（ｍ／ Ｚ　＝　１３６）、水酸化テトラプロピルアンモニウム（ｍ／Ｚ＝１８６）、水 酸化テトラブチルアンモニウム（ｌＩｌ／Ｚ＝２４２）。

第６図は、０．７〜０．９フ工ムトモルを注入し、Ｖｉを２００００　Ｖ　ｊ、 ：、Ｃを１０−’Ｍ？、：下げた時に得られる同様な分離を示している。

第５図の分離能は２６０００から１０００００の理論段数に変化するが、第６図 では理論段数が３５０００から１４００００へ増加した。このようにサンプルの 濃度及びサイズが減少すると分離能が上昇することから、緩衝液のイオン強度が より高く且つキャピラリの径がより小さいか或いは長さが長い時にはいっそう改 良がなされることが示唆される。

前述したように、陰極は緩衝液容器にある必要はなく、ただ陽極に対して負にバ イアスにされればよい。

つまり、キャピラリ管の金属被覆部分或いは緩衝液との他の電気的接点により電 場の基本的制御がなされる。

もしキャピラリの全長に渡っての圧力降下を無くすると、（質量分析用インター フェースに不可欠な）この方法は、少なくともエレクトロスプレーの直前の蛍光 検出器で検出される程度にまで電気浸透流を変化させることはない。この方法の 成功は、より高い分離能での分離が得られることにより更に支持される。これら の結果から、エレクトロスプレーイオン化法は、高分離能の分離技術であるＣＺ Ｅと質量分析計による高感度且つ高選択性の検量器とを結合するための理想的イ ンターフェースとなるのが明らかである。

化合物の複雑な混合物は、各成分の同定や定量が簡単にできないために、熟練し た質量分析者にとってさえも問題を提起する。本発明のシステムと手法とを利用 して、上述の５種の４級アンモニウム塩の一連の通電クロマトグラムを得た（第 ８図参照）。これらの通電クマトグラムは、分離の過程を通して（時間に沿って ）質量ｍ／Ｚの特定のイオンについてイオン電流を測定することにより得られる 。測定される各成分についての単一のマススペクトル（第９図参照）は分離過程 のある特定の時間について得られる。これらのマススペクトルは特定の成分の分 子量を確認するために用いられ、一方、通電クロマトグラムのピーク面積は定量 するのに用いられる。

組電極流を有する好適な実施態様 前述したＣＺＥ−ＭＳインターフェースにはいくつかの興味深い点があるが、そ の中には、有効検出体積が無視できるもので且つＣＺＥバンド巾に寄与しないこ とが含まれる。その上、エレクトロスプレーはＣＺＥキャピラリの端部で直接形 成され、（層流に起因する）カラム外のバンドの広がり或いは検体の吸着に寄与 するようなカラム分離の後の部分を全て除いである。

エレクトロスプレーインターフェース操作の前述した例では、ＬＣ−ＭＳについ てヘニオン（Ｈｅｎ１ｏｎ）らが述べた”イオンスプレー”の形状、及び、より 大きな液滴径の分布に関する付随した問題におけるような霧状化を目的とするい かなる気体流をも更に必要とはしなかった。これらの問題は、′軸から外れる” エレクトロスプレーを集める必要があること、及び、より大きな液滴は効率良く イオン化されないので感度が低下することを含んでいる（Ａ、Ｐ、ブルインズ、 Ｔ、Ｒ。

コーベイ、Ｊ、Ｄ、ヘニオン、”アナリティ力ルケミストリ″　［Ｂｒｕｉｎｓ 、　Ａ、Ｐ、；Ｃｏｖｅｙ、　Ｔ、Ｒ，；　Ｊ、Ｄ、、　”Ａｎａｌ。

Ｃｈｅｍ、”］　１９８７年５９巻、２６４２−２６４６頁）。

しかしながら、ＣＺＥ−ＭＳインターフェースの先の例では、著しい制限がＣＺ Ｈの分離条件に関わっている。第１の制限は安定したエレクトロスプレーを生成 するのに要する最小限の流速に関与している。ＣＺＥに相当する溶融シリカキャ ピラリ中の電気浸透の流速は０から数μＬ／分程度であり、それはキャピラリの 表面処理、半径方向の電場勾配及び緩衝液組成（即ち、イオン強度とｐＨ）に依 存している。安定したエレクトロスプレーは、流速が０．５μＬ以下の場合に維 持するのが著しく難しくなり、電場からの反れ、機械的な乱れ（例えば振動）或 いは微細な流速変化によって乱される。そして、流速が減少するに従って性能に 揺らぎが大きくなる。第２の制限は緩衝液の組成に関連している。例えば、イオ ン強度が約１０−１Ｍ以上　。

の水溶液或いは緩衝液では効率良く噴霧することができない。アルコールと水と の混合物は容易にエレクトロスプレーに供することができるので、これらの制限 は予想されるほど厳しいものではないが、ある種の検体については、有用なＣＺ Ｅの条件範囲と同様、適用に制限がある。更に、緩衝液の化学的条件はＥＳＩ過 程に強く影響し、成分によってはイオン化効率を抑制したり増大させたりするが 、分離の過程に対しては必ずしも望ましい影響を与えるものではない。発明者の もともとのインターフェースにおける最後の制限は、ＣＺＥとＥＳＩとの電場勾 配を設定するのに用いられる電気的接触を供給するためにキャピラリ端部に金属 を蒸着する必要があることである。金属を蒸着するためと、機械的強度を出すの に使われる周囲を囲むステンレススチールの鞘と接触させるために数段間が必要 であり、キャピラリの調整過程に長い時間が要される。

その上、蒸着した金属はゆっくりと腐食するので、数日の操作を行った後に交換 する必要がある。

そこで発明者らはＣＺＥ−ＭＳ用の改良型エレクトロスプレーイオン化インター フェース（ＥＳＩ）１１０．１１０Ａ（第１０から第１４図）とｌｌ０Ｂ（第１ ９図）及び前述した設計における制限を除くための他の応用技術を開発した。改 良型の設計の目的は前述の設計の内、魅力的な点（即ち、カラム外体積を無くす ること、良好に作動するエレクトロスプレー過程等）は保持するが、一方、操作 上新たな制限を全く付は加えないことである。この改良では、ＣＺＥ出口４０の 金属接点を薄い鞘状の流れる導電性の溶液に換えた。

この改良により全体として、ＣＺＥ流速と緩衝液組成に関わる前述の制限を解消 する一方、発明者らのもともとのインターフェースの望ましい点を維持する結果 となっている。更に、これらの改良によりＥＳＩの安定性は定量的に改善され、 ＣＺＥキャピラリに特別な処理をする必要のない設計であり、且つＣＺＥキャピ ラリを容易に交換することができるようになっている。

次の実施例２の中で述べるこれら及び他の利点から、改良されたＥＳＩインター フェースはＣＺＥ−ＭＳ法をより広く応用可能にし、他のキャピラリ電気泳動法 に展開するための基礎となることが示唆される。

（実施例２） ＣＺＥ−ＭＳの この例におけるＣＺＥ−ＭＳ用のシステムの改良及び装置の使用は、大部分が実 施例１について上述したものと同じであり、第１０図から第１３図で同様の部分 を示すのに同じ参照符号を使用したである。ＣＺＥは、高電圧（１０〜５０ＫＶ ）電極で電気浸透サンプルの導入により溶融シリカキャピラリ２０中で行われた 。

緩衝液とサンプル容器とを有する高電圧部は連結されたプレキシグラスの箱３０ の中で電気的に絶′縁されている。未処理の内径１００μｍの溶融シリカキャピ ラリを全ての実験に用いた。

先に示したように、ＣＺＥとＥＳＩの両方を操作するには、キャピラリ端部或い はその近傍で、電気浸透的に流出する溶液が妨害されずに電気的に接触すること が要求される。本実施例では、キャピラリ２０の低電圧側（検出）端部の緩衝液 への電気的接触は液体１１６の鞘流によりなされ、その液体は通常はメタノール 、プロパツール、アセトニトリル或いは容易にエレクトロスプレーに供せられる 次の節で述べるようなものである。この電気的接触も又、典型的例では３〜５Ｋ Ｖの範囲にＥＳＩ電圧を設定するものである。ＥＳＩ集東電極２６は典型的例で は＋３００Ｖ　（陽イオン操作）であった。ノズルスキマーのバイアスは８０〜 １５０Ｖで最良の作動状態が得られるのが分かった。スキマー７０は実施例１と 同じく接地電位とした。組電極流の為の脈動のない正確な溶液の流れは、サージ インストロメンツ（Ｓａｇｅ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　　ケンブリッジ、マサ チューセッツ州）の３４１Ｂ型の小さなシリンジポンプ（図示せず）により得ら れた。

予備的な気体の流れ１３６もしばしば用いられ、キャピラリ端部（ＥＳＩ電極） の周囲の鞘として、０゜１〜ＩＬＺ分の流速で導入された。この気体の流れの目 的は、（１）陰イオンモードで操作する際の放電を抑制するために酸素を付加す ること、（２）高いＣＺＥ電流の時に鞘液流を冷却すること、である。この気体 の流れの２番目の利点は、限界になる（即ち用いられる組電極液流の流速にして はイオン強度が通常は高過ぎる）傾向のある緩衝液について、重力起因のエレク トロスプレーの不安定さを抑制することにあった。

ＥＳＩ過程によって生成されるイオンは、１段階のルーツブロウを用いて１５０ Ｌ／秒で機械的に吸引されている領域にｌｌｌ１１のオリフィス（ノズル）６３ を通して集められた。この領域に入ったイオンはノズルオリフィス６３の０．５ ａｎ後に配置されるスキマー７０の径２關のオリフィスを通して集められた。ス キマー７０を通過したイオンはラジオ周波数（ｒｆ）のみの集束四重枠７２に入 る。この領域は特別に設計されたレイボールド　へレアウス（Ｌｅｙｂｏｌｄ　 Ｈｅｒｅａｕｓ　）のクライオポンプにより差圧的に脱気した。このポンプは標 準的なコンプレッサーと約１４Ｋに冷却された特性の円筒状の２段調整器を備え たコールドヘッドとを備え、四電極を包み込んで、窒素で３００００Ｌ／秒以上 の効率のよい排気速度が得られる。分析用の四電極チャンバはターボモレキュラ ーポンプにより、’５００Ｌ／秒で排気された。開口部０．６４ａｎの単一イオ ンレンズはイオン集束部と分析用四重枠チャンバを分けている。集束部及び分析 用チャンバの気圧は、それぞれ約ｌＸｌ０−’及び２　ｘ　１０−’Ｔｏｒｒで あった。エレクトロスプレーから脱溶媒和するための逆方向の窒素の流れ６８（ −７０℃）は、３〜６Ｌ／分の範囲にあった。質量分析計（エクストレル社（Ｅ ｘｔｒｅｌ　Ｃｏ、’）、ピッツバーグ、ペンシルベニア州）はｍ／２２０００ の測定範囲を有していた。

ＥＳＩインターフェースの！ルーと且へこの研究で開発された組電極ＥＳＩイン ターフェースの望ましい型式の図解を第１２図及び第１３図に示す。ＥＳＩプロ ーブ本体１１４はポリカーボネートを加工した中心軸の溝１１５を有するもので 、小さな光学的ベンチレール（図示せず）上を移動可能な特別注文のホルダーの 上に取付けである。ＣＺＥキャピラリ２０及び鞘液１１６はプローブ本体の外側 にテフロン台（図示せず）を通して外径１／１６インチのテフロン管１２６の中 央に納められている。ポリカーボネートチップホルダ１１８は、長さ１．９ａｎ 、２１ゲージ（内径０．５１ｍｍ、外径０．８１ｍ５）のステンレススチール管 １２２の中に同心状にハンダ付けされた長さ３．３ａｏ、２６ゲージ（内径０． ２５ｍｍ、外径０．４６ｍｍ）のステンレススチール管から作られた導電性エレ クトロスプレー電極１２０を保持する。管１２２はチップホルダーの後にある軸 孔１２３に取付けられ、テフロン管１２６の端部に向かって後ろ向きに延びてい る。ステンレススチール電極のＥＳＩ端部１２１は約４５°のテーパーに加工さ れてから電解研磨されている。チップホルダー１１８はプローブ本体１１４の中 に同心状に捩じ込まれているので、ステンレススチール電極１２０は、突き出て いる溶融シリカキャピラリ２０の上に滑り出て、環状の通路とキャピラリ２０の 端部周囲の出口１２５を形成し、導線４２に組合され且つバネのついたクリップ 型高電圧コネクターと接続され、テフロン台につながった中心のテフロン管１２ ６の中にきちんと接続されている。ステンレススチール電極１２０との比較によ るキャピラリ２０のＣＺＥ端部４０の軸上における位置は、前述のテフロン台の 中のキャピラリをスライドさせて簡単に合わせることができる。

通常の操作条件では必要ないが、（高いＣＺＥ電圧による）鞘電極或いは加熱さ れた窒素の逆方向の流れから出る熱に起因するあらゆる妨害となる影響を予備的 な鞘気体流の能力により抑制することができる。中心軸の溝１１５はプローブの 気体の鞘として窒素或いは酸素を流す（０，１〜ＩＬ／分）６本の外径１／１６ インチのテフロン管１２８（２本を図示した）、及び、ＣＺＥ溶融シリカキャピ ラリ２０と組電極液体１１５とを有する中央の管１２６を有している。２つの内 径１／１６インチの穴１３０がチップホルダ１１８の後半分に開けられており、 チップホルダの前半分でＥＳＩ電源を囲っている単一の同心状の溝１３２につな がっている。これらの通路は、６本のテフロン管１２８によって供給される気体 の約半分を、チップホルダを通してＥＳＩチップの上へ向かって前方へと送るこ とができる。残りの気体は溝１１５を通り、管１２６及び１２８の間の空間にあ るプローブ本体１１４の中へ後ろ向きに流れる。長さ０．５ｃｍ、１１ゲージ（ 内径２．４　ｍ、外径３．２ｍ）のステンレススチール管１３４からなる電極が 更に、ＥＳＩチップの上且つチップホルダの中央の溝１３２の中に置かれる。そ の電極は同心状の気体の流れ１３６をチップ状に流し、管１３４に接触する２つ 目のクリップ型バネコネクター（図示せず）によってＥＳＩ電位に保たれる。

２番目の、もう一方の実施態様１１０Ａは第１０図及び第１１図に示されている 。キャピラリ２０は銅板１４２上に置かれたルサイトプラスチック台１４０を通 っている。短いステンレススチール管１４４は銅板１４２を通り、台１４０の一 方の脚の中を同心状に通り、キャピラリ出口端部４０の周りを囲む。キャピラリ 出口４０の周囲の鞘液流の為に環状の通路１４５を形成するように、ステンレス スチール管１４４はキャピラリ２０と関係をもたせた大きさになっている。この 様な流れは短い銅管１４８により、台のもう一方の脚に接続された２つ目のキャ ピラリ１４６を介して導入される。ステンレススチール管、鋼管、銅板及び２つ 目のキャピラリを通して導入される緩衝液はＥＳＩ電位に維持される。

（実施例２：結果と考察） ＥＳＩインターフェースの 第１０図から第１３図に示されたインターフェースにより得られる重要な改良点 は、マススペクトル検出に適用できるようなＣＺＥ操作条件の範囲が更に広がる ことである。例えば、安定なＥＳＩ性能の為にインターフェースを用いることで ＣＺＥ流速を予め著しく小さく　（く０．５μＬ／分）して操作することができ る。電気的接触が導電性液体１１６を介して作られている場合、理想的なエレク トロスプレーが溶融シリカキャピラリ２０から放出される。この様な操作モード ではスプレー用気体を用いる時と同じく、イオンの生成は安定しており、大きな 液滴は生成しない。同様のエレクトロスプレーは、金属キャピラリ又はＣＺＥ− ＭＳについて前述の金属を塗布した溶融シリカキャピラリを用いることにより更 に大きい流速の時にも得られた（第７図参照）。しかしながら、より遅い流速で はエレクトロスプレーは、いっそう大きな液滴及び液流が時々生じるような不安 定な状態に陥る。そのように不安定な作動状態は、エレクトロスプレーが金属表 面の様々な部分から生じ、或いはある部分から他の部分へと移動し、そして結果 として測定されるイオン電流が大きく変化することによって特徴づけられる。金 属表面はより頻繁にコロナ放電を起こし、その為に通常は検体のシグナルが欠失 するのがわかる。金属表面のないところでは、エレクトロスプレーは通常は体積 が５〜１０ｎＬの範囲であるような小さな液体円錐の頂点（第１３図）から放出 される。この型のエレクトロスプレーは理想的な状態と考えられたので、発明者 らは首尾よく新しいインターフェースと同じものを作った。

第１３図はキャピラリ端部（第１１図の末端から見た図も参照）の詳細な図であ る。電気浸透によって緩衝液が流れ込むＣＺＥキャピラリ２０の低圧側端部４０ の電気的接触をエレクトロスプレーイオン化に不可欠なものでもある。それ故ス テンレススチールキャピラリ１２０の電圧（陽イオン生成の為に＋３〜６　ＫＶ ）がＣＺＥとＥＳＩとの電場勾配を決定する。実際のＣＺＥの電気的接触は溶融 シリカキャピラリの上を流れる薄い鞘の液体１１６により効率良く作られる。Ｃ ＺＥキャピラリは、良好に作動するように、軸方向に僅かな距離（＞０．２ｍ） だけ金属キャピラリ１２０を越えて延される必要がある。組電極を通しての電圧 降下は鞘液１１６バルク導電性に基づいて予想されるものより小さくなるが、典 型的な条件では、ＥＳＩとＣＺＥの両成果は予想される電場勾配に一致する。従 って、ＣＺＥからの流出液はどんな金属表面との接触も避け、電気化学反応によ る損失から切り離されている。

興味深いことに、もしＣＺＥキャピラリがステンレススチールキャピラリの中に 引き込まれていると、見た目には乱されていないエレクトロスプレーが依然とし て生じていても、検体のシグナルは失われてしまう。

おそらく、検体イオンがステンレススチールキャピラリでの電気化学的過程によ って失われるのであろう。

組電極液１１６はＣＺＥ緩衝液と同じでよいが、別の液体を使用することはエレ クトロスプレーの状態を改善するのにしばしば有利に働く。水溶液の緩衝液をエ レクトロスプレーに供せられなかったので、発明者らのＣＺＥ−ＭＳを用いた最 初の実験では少量の電解質（例えばＫｌ）を加えたメタノール／水の緩衝液（５ ０１５０、Ｖ％／Ｖ％）を用いた。しかし、組電極液にメタノール或いはプロパ ツールを用いる時には、０．０５Ｍまでのイオン強度であるような水溶液のＣＺ Ｅ緩衝液を用いることができる。同様に、メタノール／水緩衝液でのイオン強度 は０．０１Ｍ以下という先程の制限を逃れることができる。典型的な組電極流速 は５〜１０μＬ／分であるが、２〜３０μＬ／分が実際的である。内径１００μ ｍのキャピラリでは典型的なＣＺＥ流速は０．２から０．５μｍＬ／分の範囲で あるから、鞘液によってかなりの効率で希釈されるために更に大きなイオン強度 （約０．１Ｍ）の緩衝液をより小さな径のキャピラリに用いることができると予 想した。高いＣＺＥ電流（〉５０μＡ）では、鞘液に少量の電解質を添加するこ とで、過剰な電圧降下、熱、及び、結果として起こる電気的接触の破壊を有効に 防ぐことができた。メタノールとインプロパツールはあまり導電性の高い液体で はないが、それらの導電性は、通常のＣＺＥ電流（く３０μＡ）に対してステン レススチールキャピラリからエレクトロスプレー発生部までの距離が短か＜　（ ０，３〜０．４ｍ＋）定められた場合には充分である。検体のシグナルは鞘型極 液の流速に対してどちらかというと無関係である。

鞘型極液は又、イオン脱離に関連する液相化学の操作や或いは、顕著なマススペ クトル情報或いはより効率的なイオン化が得られる検体をもたらすようなカラム 後の誘導体化によって潜在的にエレクトロスプレー過程を改良するのに使用され る。他の点では述べられなかったがＣＺＥ緩衝液（つまり水溶液）によりＥＳＩ の作動状態は著しく変わるので、発明者らの結果からエレクトロスプレー円錐１ ３８（第１３図）中の混合は広範囲に渡るのが分かる。発明者らは更に、エレク トロスプレーに成分を導入するために鞘型極液１１６（例えば酢酸アンモニウム 、トリフルオロ酢酸等）を用いており、この様な方法はＥＳＩ効率に影響を及ぼ す充分な可能性がある。

本発明のインターフェースは基本的にはどのようなＣＺＥ緩衝液組成やＥＳＩの ための流速制限であっても除去することができる。現在においては小さな径のキ ャピラリ及びゲルを含めた高粘度のＣＺＥ媒体を用いることが可能である。加え て、他の型のキャピラリ電気泳動（等速回転電気泳動及び等電集束法）やキャピ ラリ界面動電クロマトグラフィについても同様にできるだけ早く質量分析計と接 続されるべきである。

ＥＳＩスペクトル ＣＺＥ−ＭＳインターフェースは、先立って処理するのが難しい緩衝液を効率よ くエレクトロスプレーに供することができる。第１４図に、０．０５ドデシル硫 酸ナトリウム（以下ＳＤＳと略記する）水溶液をＣＺＥ緩衝液とした時に、鞘型 極液としてインプロパツールを用い、その流速を約５μＬ／分として得られたＥ ＳＩマススペクトルを示す。この陰イオン界面活性剤の臨界ミセル濃度（以下Ｃ ＭＣと略記する）は約８Ｘ　１０−’Ｍであり、従って大部分のＳＤＳはＣＺＥ 緩衝液中にミセルとして存在する。陰イオンスペクトルは、フェンらにより最初 に示された方法と同様に、電子を消費し電荷を抑制するために、更に酸素の鞘気 体流を用いて測定した（Ｃ，Ｍ、ホワイトハウス、ＲｏＮ、ドレイヤー、Ｍ、ヤ マシタ、Ｊ、Ｂ、フェン［Ｗｈｉｔｅｈｏｕｓｅ、　Ｃ，Ｍ、；　Ｄｒｅｙｅｒ 、　Ｒ，Ｎ、；　Ｕａｍａｓｈｉｔａ、　Ｍ、；Ｆｅｎｎ、　Ｊ、Ｂ、、］　　 ”アナリティカル　ケミストリ”１９８５年５７巻６７５−６７９ページ）。第 １４“へ図に示した陰イオンスペクトルは、ｍ／Ｚ　２６５にドデシル硫酸陰イ オンのみを示している。少量の１価に帯電した２Ｍ体も高いＳＤＳ条件の時に観 測されることがあった。同様のスペクトルが更に希釈した１０−ｓの溶液につい て得られる。正のＥＳＩスペクトルを第１４Ａ図に示す。ナトリウムの付加によ る強い分子イオンが観測され、感度は陰イオンモードと同程度である。スペクト ル中の他のイオンはナトリウム陽イオンと不純物とに起因する。この結果は大変 期待できるものである。というのは、ＣＭＣを越える濃度の不揮発性界面活性剤 を必要とするキャピラリ界面動電クロマトグラフィ（Ｓ、テラベ、Ｋ、オオクカ 、Ｔ、アンドウ、”アナリティ力ル　ケミストリ”１９８５年第５８巻８３４− ８４１頁）と質量分析計をインターフェースで結合することにより、様々な分離 選択性と中性物質への応用が可能になることが明らかであるからである。

更に２つの観察がＥＳＩマススペクトルに関してなされ得る。第１に、陽イオン モードでは普通フラグメンテーションは認められないが、陰イオンスペクトルは 時折有用なフラグメントビークを示す。例えば、酢酸ジフェニルのスペクトル（ 第１５図）は、分子イオン（Ｈ”欠失に起因）と同様にｖｎ／Ｚ　９７と１６７ に大きなシグナルを示す。第２に、第１４図と第１５図に示したマススペクトル は、＊／Ｚ　１５０以下に大きなバックグランドシグナルを示す他の脱イオン化 法（即ち、サーモスプレー、粒子衝突及びレーザー脱離）とは全く異なっている 。このことは、他の脱離イオン化法と比べてＥＳＩ過程が相対的に単純であるこ と、及びこの方法ではサンプルのバルクや一部を加熱することがないという事実 に関与しているであろう。

ＣＺＥ−ＭＳ 鞘電極流を用いたＣＺＥ−ＭＳインターフェースについて先に検討した４級アン モニウム塩の混合物を用い、水／メタノール緩衝液により評価した。基本的には 、同一の操作により理論段数が１〜３Ｘ１０’、検出限界が１０〜１００アトモ ルの範囲が得られた。前述のインターフェースと比較して、同程度の分離が水溶 液の緩衝液についても得られた。

４級ホスホニウム塩混合物のＣＺＥ−ＭＳ全イオン通電クりマトダラムを第１６ 図に示す。約１ピコモル／成分で含まれるサンプルプラグを注入するのに、前述 した方法により電気浸透を用いた。分離はどちらかというと短い６０ｃｍのキャ ピラリにより、１１に■のＣＺＥ電圧降下を用いて行った。緩衝液の導電率を通 常は１０１μｗｈｏ／ｃｍのオーダーに設定した。第１６図に示した分離は、Ｎ ａＯＨで規定してｐＨを４．８とした１０−’ＭのＫＣＩを含有する０、０５Ｍ フタル酸水素カリウム水溶液を緩衝液として用いた時に得られた。

（ｐＨが高い時には著しいテーリングを伴う悪い状態になることに注意すべきで ある。）鞘型極液は１０−４Ｍの酢酸アンモニウムを含むインプロパツールであ った。第１７図のシグナルイオンの通電クロマトグラムに示すように、理論段数 ４００００〜８００００が個々の成分を分離する際に得られたが、４種の混合物 では第１６図のように２つのピークしか認められない。

ビニルトリフェニル及びエチルトリフェニルホスホニウムイオンが同時に溶出す るのは、電気泳動移動度が類似することが予想されるので、驚くべきことではな いが、テトラブチル及びテトラフェニルホスホニウムイオンも同様に溶出するの は殆ど予測がつかないことである。より小さな内径又はより長いキャピラリ或い は別な緩衝液系を用いて得られる分離は、これらの成分の電気泳動的分離能を改 良できることが予想される。

交感神経作用性の、及びその関連のアミン４種類の混合物のシグナルイオン通電 クロマトグラムを第１８図に示す。どの場合でもプロトンの付加した分子イオン が際立った。分離は、前述の緩衝液と同様の、塩酸によりｐＨを３．８とし、１ ０−’ＭのＫＣＩを含有するものを用い、１１に■のＣＺＥ電圧、長さ６０ｃｍ ×内径１００μｍのキャピラリを用いて行った。ドーパミンと５−ヒドロキシト リプタミンとは電気泳動では分離しないが、ノルエピネフリン及びエピネフリン は他の成分と分離する。ＣＺＥ分離の最適化の為の実験は行わなかったが、これ らの物質は生物学的に重要であるので、この様な結果は今後に大変期待がもてる 。

ここで述べたＣＺＥ−ＭＳインターフェースはより広範な応用の基礎となる。液 体の鞘電極によりエレクトロスプレーイオン化インターフェースを、ＣＺＥにと って興味深い殆ど全ての緩衝液系に用いることができる。これには、他の方法で はエレクトロスプレーにかけられなかった水溶液やイオン強度の高い緩衝液も含 まれる。その上、インターフェースにより操作が容易になり、以前には得られな かった日間の再現性が得られる。ＣＺＥキャピラリは簡単に、短時間で交換する のが可能であり、準備としての特別な処理を必要としない。エレクトロスプレー インターフェースはＣＺＥの効率には影響せず、キャピラリを通じての圧力降下 や他の方法では問題となる点を避けることができる。

組電極流も、質量分析計のキャリブレーション、ＥＳＩ過程の調整、カラム後の 誘導体化の為の便利な試薬導入方法を提供する。鞘流速をより速くしたいならば 、エレクトロスプレー過程を補助するためにスプレー用気体を導入することがで きる（Ａ、Ｐ、ブルインズ、Ｔ、Ｒ，コベイ、Ｊ、Ｄ、ヘニオン、［Ｂｒｕｉｎ ｓ、Ａ、Ｐ、；Ｃｏｖｅｙ、Ｔ、Ｒ，；　Ｈｅｎ１ｏｎ、　Ｊ、Ｄ、］　”アナ リティカルケミストリ”１９８７年第５９巻２６４２−２６４６頁）。

ＣＺＥ−ＭＳ法は、それを多くの生物学的サンプルに対して唯−適しているよう にするような分離能と検出限界との組合せである。例えば、マイクロピペットと ＣＺＥとを直結させることが可能であり、それは単細胞を直接サンプリングして 細胞成分を迅速に質量分析によるキャラクタリゼーションを行うための基礎を提 供する。より高い分解能が必要な時には、ＬＣ−ＭＳ１イオンクロマトグラフィ 及びＩ　ＰＣ−ＭＳによって行われる通常の有機及び無機分析でもＣＺＥ−ＭＳ の恩恵を受けるであろう。数分以内の分離が必要な時は、より短いカラムを使用 すれば可能であり、とりわけその場合には、感度の高い検出法によりサンプル体 積を最小限にすることができる。等電果末法、キャピラリ界面動電クロマトグラ フィ及び等速回転電気泳動（Ｆ、Ｍ、工ヴエレット、Ｊ、Ｌ、ベラカース、Ｔ　 ｈ。

Ｐ、Ｅ、Ｍ、フェアヘーゲン、”等速回転電気泳動”、ジャーナルオブクロマト グラフィライブラリ第６巻、エルゼビアサイエンス出版、アムステルダム、１９ ７６年）を含むキャピラリ電気泳動の他の応用法は、新しいインターフェースを 用いることにより質量分析検出に接続することが可能である。

鞘流エレクトロスプレーインターフェースも他の形式の分析法のインターフェー スとなることができる。

第１９図には、例えば元素発光、原子吸光或いは他の公知の形式の分光法の為の プラズマにＣＺＥ−エレクトロスプレーインターフェースを取付けた第３の別の 具体例１１０Ｂを示しである。このインターフェースは２つのテフロン取付は具 １５０及び１５２を使っている。キャピラリ２０はテフロン管１５４と栓１５６ とを通ってＴ型取付具１５２に入ってから、向い側の管１６２の中を通る。鞘液 は管１６０を通り、Ｔ型取付具１５２に導入されて、キャピラリ２０の外側の管 １６２を通って、四方取付具１５０の中のキャピラリ２０を囲んでいるステンレ ススチール管に入る。ＥＳｌ電圧調整器４２はテフロン管１６４と栓１６６を通 って取付は具１５０に入り、ステンレススチール管１２０に接続される。鞘気体 １３６はテフロン管１６８を通って取付は具１５０に導入され、キャピラリ出口 １４０に向ってステンレススチール管１２０の外側を流れる。取付具１５０の４ 本の脚はＣＺＥ溶出液、鞘型極液流及び鞘気体流の為の同心状の出口を有してお り、円筒状のガラス製のスプレー室１７０の入口端部に接続されている。これら の出口から軸方向に離れたところに、スプレー室１７０はステンレススチール製 のカラー１７２を有している。このカラーはインターフェース全体をプラズマ分 析装置（図示せず）につないでおり、エレクトロスプレーの的としておかれてい る２番目の高電圧回路１６Ｂに接続されている。インターフェース１１０Ｂの操 作は全般的に１１０及び１１０Ａの具体例について上述した通りである。主な違 いはエレクトロスプレー液滴の脱溶媒和の為の逆方向の気体の流れである。しか も、典型的にはヘエリウムかアルゴンである鞘気体はプラズマの生成を補助する のに必要である。この鞘気体流も、上述した軸方向の流れ、例えば０．１〜０， ２Ｌ／分よりも大きい値である。

好適な実施態様において本発明の原理を図示し、説明したので、この様な原理か ら逸脱することな〈発明が配列や詳細において変形され得るものであることは当 業者にとって容品に明白になるであろう。更に液体或いは気体流、加熱或いは集 束の為の供給を含むエレクトロスプレー過程の変形も又、この発明の一部である 。発明者らは添付する請求の範囲及び精神の範囲に於ける全ての変形を保護しよ うとするものである。

第４図 第５図 第９図 Ｍ／Ｚ 区 罷 第１７図 時間（分） 賊 補正書の翻訳文提出帯 （特許法第１８４条の７第１項） 平成１年１０月　６日

Claims (59)

【特許請求の範囲】
1. １．多数の分析検出器によって分析されることが可能な高分解能検体分離物を生 成する方法において、検体サンプル溶液源を供給することと、該検体サンプル溶 液を電気泳動的に分離して高分離検体溶出液を形成することと、 電気的に帯電した該被分離検体溶出液をエレクトロスプレーに供すること とを備える分離方法。
2. ２．電気的に非導電性のキャピラリ中でサンプル溶液の該電気泳動分離を実施す ることと、該キャピラリの出口付近の溶出液に電気的に接触するための導電性手 段を供給することと、サンプル溶液を電気泳動的に分離して被分離検体溶出液を エレクトロスプレーに供するための高電圧回路手段に、該導電性の手段を結びつ けることとを含む請求の範囲第１項記載の方法。
3. ３．上記サンプル溶液源と該電気泳動分離を行う為の導電性手段との間のサンプ ル溶液に高電圧電位差を供給することを含む請求の範囲第２項記載の方法。
4. ４．導電性手段と、該被分離検体溶出液をエレクトロスプレーに供するために近 接しておかれる検出器或いは収集器との間に、電圧電位差を供給することを含む 請求の範囲第２項記載の方法。
5. ５．非導電性キャピラリ中で電気泳動分離を実施することと、 該被分離検体溶出液が該キャピラリの出口から生じた時ににエレクトロスプレー に供することとを含む請求の範囲第１項記載の方法。
6. ６．非導電性キャピラリ中で電気泳動分離を実施することと、 該キャピラリの出口からの該被分離検体溶出液をエレクトロスプレーに供するこ とと、 該検体サンプルを電気泳動的に分離するための電極と該被分離検体溶出液をエレ クトロスプレーに供するためのエレクトロスプレー源との両方を形成するように 該キャピラリ出口を電気的に接続することとを含む請求の範囲第１項記載の方法 。
7. ７．検体の通電クロマトグラムに実質的な歪みがなく、エレクトロスプレーに供 せられた溶出液が、多数の分析器によって該検体サンプルを形成する成分の定性 及び定量を分析的に決定するための高分解能分離を維持するように、該エレクト ロスプレーに先立って直に検体溶出液に電気的電位差を直接与えることを含む請 求の範囲第１項記載の方法。
8. ８．該電気泳動分離を実施することと、直接的に電気的に帯電させることと、 検体の電気浸透流がいかなる乱流効果もできる限り取り込まれない状態で供給さ れるように、実際上の無効体積が最小の状態で該エレクトロスプレーを行うこと とを含む請求の範囲第１項記載の方法。
9. ９．実際上の無効体積が約１ｎＬ未満である請求の範囲第８項記載の方法。
10. １０．検体サンプル溶液の供給及び電気泳動分離過程が 成分の各々が異なった電気泳動移動度を有している成分の混合物からなるサンプ ル溶液の容器と、緩衝液の容器とを供給することと、 入口端部と出口端部とを有し、該溶液の電気浸透流をもたらすことが可能な非導 電性物質で形成される開口した管状のキャピラリを供給することと、キャピラリ を緩衝液で満たすことと、 キャピラリの入口端部において少量のサンプル溶液を導入することと、 キャピラリの入口端部を緩衝液の中に置くことと、該成分の各々が異なった時間 間隔で該キャピラリの該入口端部から出口端部へ電気泳動移動度に従って移動す ることにより、該サンプル混合物を電気泳動的に分離してサンプル成分にするた めにキャピラリの入口端部と出口端部との間の緩衝液に第１高電圧電位差を供給 することを含み、 各成分が電気泳動によって決められる時間間隔でエレクトロスプレーに供せられ るように、エレクトロスプレー過程が、該被分離成分をエレクトロスプレーに供 するために該出口端部で該被分離サンプルに直接第２電圧電位差をつなげること を含み、 該時間間隔に従って該サンプル混合物を形成する成分の定性及び定量の分析及び 検出を行うことを更に含む 請求の範囲第１項記載の方法。
11. １１．成分の各々が異なった電気泳動移動度を有するような複数成分からなるサ ンプルの分子成分を分析するための方法であって、 分離段階が、キャピラリゾーン電気泳動により溶液を、相対電気泳動移動度に従 って長手方向に分離される成分の溶出液に分離することによってなされ、溶出液 のエレクトロスプレー過程が、分子成分が時間的分布を有するような帯電したス プレーを形成し、スプレー中の時間的分布に従って分離された成分を検出或いは 収集することを更に含む、 請求の範囲第１項記載の方法。
12. １２．完全な電気回路を形成することを含み、キャピラリ出口で溶出液に直接接 触する導体を含み、電気泳動的にサンプルを分離して被分離溶出液をエレクトロ スプレーに供するために、サンプル源と検出器或いは収集器との両方に対して該 導体をバイアスにする請求の範囲第１項記載の方法。
13. １３．電気泳動的に分離され、エレクトロスプレーに供せられた溶液から溶媒を 取り去るために帯電したスプレーを脱溶媒和することを含む請求の範囲第１項記 載の方法。
14. １４．電気泳動的に分離されたイオンのガススプレーを生じさせるために全ての 溶媒を取り去ることを含む請求の範囲第１３項記載の方法。
15. １５．検出及び分析が質量分光分析を含む請求の範囲第１４項記載の方法。
16. １６．スプレーに供せられたイオンを軸方向流路へ拘束するための４重極イオン レンズを形成することを含む請求の範囲第１５項記載の方法。
17. １７．分離された検体が大気に近い圧力の中へ向かってエレクトロスプレーに供 せられる請求の範囲第１項記載の方法。
18. １８．電気泳動分離が実質的に一定の圧力下で行われる請求の範囲第１項記載の 方法。
19. １９．分析検出器が質量分析器であり、エレクトロスプレー段階が、イオン化さ れたスプレーが生じるに十分な電圧で検体溶出液を質量分析計に対してバイアス にすることと、質量分析を用いてイオン化されたスプレーをサンプリングするこ とを含む請求の範囲第１項記載の方法。
20. ２０．検体が大気に近い圧力の領域の中へ向かってエレクトロスプレーに供せら れる請求の範囲第１９項記載の方法。
21. ２１．イオン化されたスプレーのサンプリングの後、分析に先立つ段階において 圧力が下げられることを含む請求の範囲第２０項記載の方法。
22. ２２．イオン化されたスプレーを脱溶媒和してサンプリングの為の気体相イオン スプレーを形成することを含む請求の範囲第１９項記載の方法。
23. ２３．気体相イオンスプレーのサンプリングされる部分を質量分析計の入口に集 束させることを含む請求の範囲第２２項記載の方法。
24. ２４．鞘電極液源を供給することと、被分離検体溶出液及び隣接した流れにおけ る鞘電極液を帯電させることとを含み、 エレクトロスプレー段階が、被分離検体溶出液及び鞘電極液を−緒にエレクトロ スプレーに供して電気的に帯電したスプレーを形成することを含む請求の範囲第 １項記載の方法。
25. ２５．鞘電極液が被分離検体溶出液の流れを取囲む鞘流れに放出される請求の範 囲第２４項記載の方法。
26. ２６．電気的に非導電性のキャピラリ中のサンプル溶液の該電気泳動分離を行う ことと、 鞘電極液に電気的に接触するための導電性手段を供給することと、 サンプル溶液を電気泳動的に分離して被分離検体溶出液と鞘電極液をエレクトロ スプレーに供するための高電圧回路に該導電性手段をつなげることとを含む請求 の範囲第２５項記載の方法。
27. ２７．キャピラリ中のサンプル溶液の該電気泳動的分離を行うことと、 キャピラリの中央出口開口部から被分離検体溶出液を放出することと、 キャピラリの出口付近の環状の鞘流れに鞘電極液を独立して放出することとを含 む請求の範囲第２４項記載の方法。
28. ２８．サンプル溶液源と鞘電極液へとの間のサンプル溶液に高電圧電位差を供給 して該電気泳動的分離を行うことを含む請求の範囲第２７項記載の方法。
29. ２９．被分離検体溶出液を鞘電極液と共にエレクトロスプレーに供するために、 キャピラリ出口開口部に軸方向に近接して位置する検出器或いは収集器と鞘電極 液との間に電圧電位差を供給することを含む請求の範囲第２７項記載の方法。
30. ３０．一緒になった検体溶出液流と鞘電極液がエレクトロスプレーに供せられる ように、鞘電極液の流速及び組成の一方を調整することを含む請求の範囲第２４ 項記載の方法。
31. ３１．鞘電極液が１０−３モル以下のイオン強度と１〜５０マイクロリットル／ 分の範囲の流速を有する請求の範囲第２４項記載の方法。
32. ３２．電気泳動的分離とエレクトロスプレー段階を独立に制御することを含む請 求の範囲第２４項記載の方法。
33. ３３．分析検出器による分析の為の検体組成物の高分解能分離を行うためのシス テムにおいて、検体サンプル溶液源と、 該検体サンプル溶液を電気泳動的に分離して高分解度の検体溶出液を形成するた めの手段と、該被分離検体溶出液を検体分離について実質的な歪みなしにエレク トロスプレーするための手段とを具備するシステム。
34. ３４．該エレクトロスプレーに先立って直に該被分離検体溶出液に電気的電位差 を直接与えるための手段を含む請求の範囲第３３項記載のシステム。
35. ３５．該電気泳動分離を行うための電気的に非導電性のキャピラリと、該被分離 検体溶出液と電気的接触を形成するために該キャピラリの出口端部に配置される 電気的接触手段とを含む請求の範囲第３３項記載のシステム。
36. ３６．電気泳動的に分離するために該検体溶出液を通して第１高電圧回路を形成 するための、該電気的接触手段につなげられる第１高電圧供給部を更に含む請求 の範囲第３５項記載のシステム。
37. ３７．溶出液をエレクトロスプレーに供するために、該出口端部に近接して位置 させられる検出器或いは収集器と検体溶出液との間に第２電圧電位差を形成する ための、該電気的接触手段につなげられる第２高電圧供給部を更に含む請求の範 囲第３５項記載のシステム。
38. ３８．該電気泳動分離を行うための電気的に非導電性のキャピラリを含み、該キ ャピラリが、電気泳動的に該検体サンプル溶液を分離するための電極と該被分離 検体溶出液をエレクトロスプレーに供するためのエレクトロスプレー源との両方 を示す導電性手段を備える出口部分を含む、請求の範囲第３３項記載のシステム 。
39. ３９．該出口部分が、それにつなげられる導電性端部で、且つ該溶出検体に電気 的に接触するためにキャピラリの出口付近に同心状に位置させられるものを含ん でいる請求の範囲第３８項記載のシステム。
40. ４０．該導電性端部分が、軸方向の端部分を含むキャピラリの端部分に配置され る導電性金属被覆を備える請求の範囲第３８項記載のシステム。
41. ４１．検体の電気浸透流が乱流の導入が最小限の状態で供給されるために、該電 気泳動的分離手段と該導電性手段とが、実質的な無効体積が最少量であるような 連続流表面を示すように配列される請求の範囲第３８項記載のシステム。
42. ４２．検体溶液のスプレーの成分を検出するための検出器手段と、 検体サンプルを電気泳動的に分離するための電極と源の間に第１高電圧電位差を 供給するための該導電性手段につなげられる第１電圧供給手段と、エレクトロス プレー針と検出器手段との間に第２電圧電位差を供給するための該導電性手段に つなげられる第２電圧供給手段 とを含む請求の範囲第３８項記載のシステム。
43. ４３．検出器手段が質量分析計である請求の範囲第３８項記載のシステム。
44. ４４．質量分析計が、検体溶出液がエレクトロスプレーに供せられて通る空間間 隔だけキャピラリの出口部分から離れて位置する請求の範囲第４３項記載のシス テム。
45. ４５．空間間隔が大気に近い圧力の領域を画成し、質量分析計が差圧的に排気さ れる入力室を含む請求の範囲第４４項記載のシステム。
46. ４６．質量分析計によるサンプリングの為に気体相イオンスプレーを生じさせる ための、エレクトロスプレーを脱溶媒和する手段を含む請求の範囲第４４項記載 のシステム。
47. ４７．気体相イオンスプレーのサンプリングされる部分を質量分析計に集束させ るためのイオンレンズを規定するための手段を含む請求の範囲第４６項記載のシ ステム。
48. ４８．鞘電極液源と、 被分離検体溶出液と鞘電極液とを近接した流れの中に放出するための手段と、 該鞘電極液と被分離検体溶出液を−緒にエレクトロスプレーするための手段 とを含む請求の範囲第３３項記載のシステム。
49. ４９．該鞘電極液へ、及びそれによってエレクトロスプレーのすぐ先の被検体溶 出液へ、電気的な電位差を直接与えるための手段を含む請求の範囲第４８項記載 のシステム。
50. ５０．該電気泳動的分離を行うための電気的に非導電性のキャピラリと、放出さ れる検体溶出液の周りの環状の鞘流に鞘電極液を放出するための該キャピラリの 出口端部付近に配置される手段とを含む請求の範囲第４８項記載のシステム。
51. ５１．該鞘電極液とそれによる被分離検体溶出液とに電気的接触を形成する手段 と、電気泳動的に分離するために該検体溶出液を通して第１高電圧回路を形成す るための、該電気的接触手段につながれる第１高電圧供給部とを更に含む請求の 範囲第５０項記載のシステム。
52. ５２．該鞘電極液とそれによる被分離検体溶出液とに電気的接触を形成する手段 と、溶出液をエレクトロスプレーに供するためのキャピラリの該出口端部に近接 して位置される検出器或いは収集器と検体溶出液との間の第２電圧電位差を形成 するための、該電気的接触手段につながれる第２電圧供給部とを更に含む請求の 範囲第５０項記載のシステム。
53. ５３．該電気泳動的分離を行うための電気的に非導電性のキャピラリであり出口 部分を含むキャピラリと、出口部分を囲む通路を供給するために該出口端部を囲 みそこから外方へ向かって位置する導電性の菅と、鞘電極液を通路へ導くための 手段とを含み、上記管とキャビラリが放出された検体溶出液の周りの鞘電極液の 鞘流れを放出するために位置させられる軸方向に近接した出口を有する請求の範 囲第４８項記載のシステム。
54. ５４．キャピラリ出口部分が導電性の管の出口から突き出る請求の範囲第５３項 記載のシステム。
55. ５５．該溶出検体と電気的に接触するための導電性の管に電圧電位差を結合させ るための手段を含む請求の範囲第５３項記載のシステム。
56. ５６．導電性の管との電気的接触を作るための導電性手段と、 検体溶液のスプレーの成分を検出するための検出器手段と、 電気泳動的に検体サンプルを分離するためにキャピラリ出口で鞘電極液とサンプ ル液源との間に第１高電圧電位差を供給するための該導電性手段につなげられる 第１電圧供給手段と、 キャピラリ出口の鞘電極液と検出器手段との間に第２電圧電位差を供給するため の、該導電性手段につながれる第２電圧供給手段 とを含む請求の範囲第５３項記載のシステム。
57. ５７．鞘電極液の流れを導入する手段が、その向い合った脚部を通過するキャピ ラリであって且つ管とキャピラリの出口を関連させて位置させるための管から独 立して軸方向に移動可能なものであるキャピラリを有するティを含む請求の範囲 第５３項記載のシステム。
58. ５８．キャピラリの流れと独立に鞘電極液の流れを調整するための手段を含む請 求の範囲第４８項記載のシステム。
59. ５９．検体溶出液と鞘電極液とが結合された流れを囲んでいる鞘気体流を導入す るための手段を含む請求の範囲第４８項記載のシステム。