KR20150052005A - 샘플을 완충액에 분배하기 위한 시스템 - Google Patents

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Abstract

샘플(5)을 완충액에 분배하기 위한 시스템은 가압 챔버 내부에 과압을 발생시키기 위한 압력 공급 수단을 갖는 상기 가압 챔버(1)를 포함한다. 유입 모세관(2)이 상기 가압 챔버 중에 배열된 유출 단부(6)에 완충액(9)을 공급하기 위해 제공된다. 또한, 유출 모세관(3)이 상기 가압 챔버로부터 완충액 및/또는 샘플을 방출시키기 위해 제공된다. 상기 유출 모세관(3)은 상기 유입 모세관(2)의 유출 단부(6)와 대향하여 모세관 간극(8)을 형성하는, 상기 가압 챔버(1) 중에 배열된 유입 단부(7)를 갖는다. 분배 단부(10)를 갖는 분배기(4)가, 상기 샘플(5)이 상기 분배 단부(10)에서 상기 분배 단부(10)로부터 상기 유출 모세관(3)의 유입 단부(7)로 들어가는 완충액내로 분배되게 상기 모세관 간극(8)에서 상기 가압 챔버(1) 중에 배열된다. 상기 가압 챔버(1)는 상기 분배 단부(10)를 갖는 상기 분배기(4)가 상기 가압 챔버(1)의 안팎으로 이동되게 하기에 적합한 내압성(pressure-tight) 샘플 배출구(13)를 포함하며, 여기에서 상기 가압 챔버(1)는 상기 분배 단부(10)를 갖는 상기 분배기(4)가 상기 가압 챔버(1)의 안팎으로 이동되게 하기에 적합한 내압성 샘플 배출구를 포함한다.

Description

샘플을 완충액에 분배하기 위한 시스템{SYSTEM FOR DISPENSING A SAMPLE INTO A BUFFER LIQUID}
본 발명은 청구항 1에 따른, 샘플을 완충액에 분배하기 위한 시스템에 관한 것이다.
생체분자를 함유하는 생물학적 샘플을 완충액에 분배하는 것은 다수의 분야에서 수행되어야 하는 작업이다. 일례로, 약물 발견 공정에서 약물에 대한 잠재적인 후보 물질을 확인하기 위해서 다수의 물질들을 선별해야 하고 상기와 같은 물질에 대해 많은 시험을 수행해야 한다. 예를 들어, 상기 약물 발견 공정에서 중요한 문제 중 하나는 특정 후보 물질이 특정 표적 단백질 또는 효소에 결합하는지의 여부이다. 이를 위해서, 상기 후보 물질을 세포 배양물 또는 조직 샘플(조직)에 투여할 수 있으며, 소정의 시간 후에 상기 후보 물질이 상기 조직 중에 존재하는 표적 단백질 또는 효소에 결합하는지의 여부를 분석해야 한다.
상기 분석을 수행하기 위해서, 상기 물질(상기 단백질 또는 효소에 결합된 또는 결합되지 않은)을 상기 조직으로부터 회수해야 한다. 상기 조직을 기판, 예를 들어 유리 플레이트상에 배열된 얇은 조직 박편으로서 제공할 수 있다. 이어서 상기 단백질 또는 효소에 결합된 또는 결합되지 않은 상기 물질을 상기 조직으로부터 회수해야 한다. 다양한 방법 및 기법들이, 상기 단백질 또는 효소에 결합된 또는 결합되지 않은 상기 물질을 상기 조직 박편으로부터 어떻게 회수할 수 있는지를 알고 있다.
이어서 상기 회수된 물질을 상기 물질이 상기 표적 단백질 또는 효소에 결합되어 있는지의 여부에 대해서 분석해야 한다. 이는 상기 물질을 질량 분석계에 전기-분무함으로써 수행될 수 있다. 전기분무는 특히 생화학적 또는 생물학적 물질과 관련하여 수행되는데, 그 이유는 상기 물질이, 파괴되거나 손상됨 없이 이온화되어 상기 질량 분석계의 진공내로 이동되는 거대 분자를 함유하고 있기 때문이다. 이어서 상기 질량-분석계의 측정 결과는 상기 물질이 상기 표적 단백질 또는 효소에 결합되어 있는지의 여부를 밝혀낸다.
전기분무 이온화는 당해 분야에 널리 공지된 기법이다. 분석물을 함유하는 샘플 용액이 유리 또는 금속으로 제조된 모세관을 통해 이동하고, 상기 모세관의 유출 단부는 매우 좁은 팁을 형성한다. 적어도 상기 팁의 영역에서 상기 모세관의 외면은 금속으로 제조되거나 또는 금속화되어 전극을 형성한다. 상대전극이 상기 전극에 멀리 배열되고 상기 두 전극 사이에 고전압(전형적으로 1 kV 내지 5 kV)이 인가되어 상기 용액을 통과한다. 이온의 전기영동 이동을 통해, 상기 전극의 극성과 동일한 극성을 갖는 현저한 수의 이온이 상기 팁에 축적된다. 상기 전극과 동일한 극성을 갖는 현저한 수의 이온을 함유하는 하전된 소적들이 상기 팁으로부터 분무된다. 용매가 증발함에 따라 상기 소적은 점점 더 작아지고 상기 소적 중에 함유된 이온들은 상기 소적의 표면을 향해 이동한다. 상기 용매의 증발이 진행되고 상기 소적의 크기가 일정 한계(레일리 한계) 이하로 감소함에 따라, 상기 소적은 폭발하고(쿨롱 폭발) 상기 이온들은 용매 없이 상기 질량 분석계에 도달하며 여기에서 검출되고/되거나 측정된다.
전형적으로, 질량 분석 측정은 공지된 완충액의 기준 측정 및 분석물을 함유하는 액체 샘플의 측정을 포함한다. 상기 완충액은 표적 물질을 분명하게 확인하기 위해서 제공되는 기준 물질을 함유할 수 있다. 상기 완충액은 기준으로서 제공되는 것과 별개로 계속 공급되어 모세관이, 상기 완충액 또는 액체 샘플이 분무되어지는 팁으로부터 건조되는 것을 방지할 수 있다는 추가적인 이점을 갖는다. 상기 액체 샘플을 수득하는 것은, 함유된 다양한 성분들을 분리시키는 고압 액체 크로마토그래피(HPLC)를 사용하여 전형적으로 수행된다. 그러나, 이는 상당한 길이의 분리 컬럼 및/또는 모세 공급관을 필요로 한다. 이어서 상기 모세 분무관에의 완충액 또는 액체 샘플의 공급을 레오다인(Rheodyne)(등록상표)이라는 상표명으로 판매되는 특수한 기계 밸브(미국 워싱톤주 소재의 IDEX 헬쓰 앤드 사이언스 코포레이션(Health and Science Corporation)으로부터 입수할 수 있다)를 사용하여 수행한다. 상기 밸브는 회전식 선택기에 의해 선택적으로 연결될 수 있는 상이한 배출구들을 포함하며, 따라서 상기 회전식 선택기의 제1 위치에서 완충액 유입구(이를 통해 완충액이 공급된다)가 모세 분무관 유출구에 연결되고, 상기 유출구에는 상기 모세 분무관으로 안내되는 모세관이 연결될 수도 있다. 상기 액체 샘플은 상기 밸브내 모세관 및 채널 부분을 포함하는 루프 중에 제공된다. 상기 회전식 선택기의 제1 위치에서, 상기 액체 샘플이 상기 루프를 통해 펌핑된다. 상기 액체 샘플을 완충액의 흐름내에 도입시키기 위해서, 상기 선택기를 상기 제1 위치에서 제2 위치로 회전시킨다. 상기 제2 위치에서, 상기 밸브의 완충액 유입구가 소량의 상기 액체 샘플을 함유하는 상기 밸브의 채널 부분의 유입 단부에 연결된다. 상기 소량의 액체 샘플이 함유된 상기 채널 부분의 유출 단부는 상기 밸브의 모세 분무관 유출구에 연결된다. 따라서, 상기 소량의 액체 샘플이 상기 루프로부터, 상기 모세 분무관으로 안내되는 모세관으로 공급되며, 이는 완충액에 각각 선행 및 후행된다. 따라서, 상기 소량의 액체 샘플이 전기-분무된 후에 다시 상기 모세 분무관의 유출 단부로부터 완충액이 전기-분무된다. 이어서 상기 회전식 선택기는 상기 제1 위치로 돌아갈 수 있으며, 상기 모세관 루프는 세정되고 또 다른 액체 샘플로 충전될 수 있다.
상기 완충액 및 액체 샘플은 고압으로 공급되기 때문에, 상기 제1 위치에서 제2 위치로, 및 이와 역으로의 상기 회전식 선택기의 스위칭은 액체-밀폐성이어야 하며 상기 고압을 견뎌야 한다. 이러한 요건을 충족시키기 위해서, 상기 스위칭은 중합체성 로터 실(seal)과 세라믹 스테이터면 사이에서 발생한다. 상기 언급된 레오다인(등록상표)-밸브는 상기와 같은 스위칭을 수행할 수 있지만, 상기 스위칭 작용은 마모를 야기하며, 심지어 상기 로터 실을 교체해야 하기 전에 수천 또는 수만 번의 스위칭 작용이 신뢰성있게 수행될 수 있다 하더라도, 때때로 상기 로터 실을 교체해야 할 필요가 있다. 이는 시간 소모적이며 상기 밸브를, 단시간에 수백만 개의 물질을 시험해야 하는 대량처리 선별 용도에 부적합하게 한다. 또 다른 단점은 상기 밸브 및 그의 교체 부품(예를 들어 상기 언급한 실)이 비싸다는 것이다.
더욱 추가의 단점은 비교적 큰 부피의 액체 샘플이 상기 모세관 및 채널을 포함하는 루프에 제공되어야 한다는 것이다. 이는 생화학적 또는 생물학적 물질의 경우에 전형적으로 상기 물질을 단지 매우 작은 부피로만 입수할 수 있기 때문에 특히 단점이다.
더욱 추가의 단점은 상기 밸브의 모세 분무관 유출구에 연결된 모세 분무관의 길이가 상당한 길이를 갖는다는 것인데, 그 이유는 상기 밸브의 배출구들에 부속품들이 연결되고 상기 액체가 상기 부속품들을 통해 연장 배열된 모세관내에서 상기 부속품들로부터 떨어진 매우 좁은 팁으로 운반되며, 따라서 상기 모세 분무관의 전체 길이가 무시될 수 없기 때문이다. 이는 상기 완충액의 흐름내에 도입되는 생화학적 또는 생물학적 샘플이 상기 긴 모세관을 통해 보급될 때 완충액으로 희석된다는 점에서 단점이다. 상기 분무 모세관이 길수록, 작은 샘플의 상기와 같은 희석이 발생할 확률이 높아진다. 상응하게, 상기 모세관이 길수록, 상기 질량 분석계의 측정의 신호 대 소음비가 악화된다. 더욱이, 다음 액체 샘플을 분무할 수 있기 전에 상기 팁으로부터 분무되어야 하는 완충액의 비교적 큰 부피로 인해, 2 개의 연속적인 액체 샘플(분석물)의 분무간의 시간 간격이 비교적 길며 십분의 수초 또는 심지어 그 이상이 걸릴 수도 있다. 이는 다수의 작은 액체 샘플의 대량처리 샘플링의 경우 너무 오래 걸린다. 요약하면, 종래 기술은 질량 분석계의 유입구에서 매우 작은 전기분무 이온화 팁에 결합되는 비교적 굵은 유체 시스템을 제안한다.
최신 장치가 US 2009/0020555 A1에 개시되어 있다. 상기 장치는 제1 운송관으로부터 제 2 운송관(이들은 공기 간극에 의해 분리된다)으로 액체 대상을 운송하거나 분배할 수 있게 한다. 상기 공기 간극을 둘러싸는 가압 챔버가 제안되어 있다. 그러나, 피펫을 상기 가압 챔버에 삽입하고 나중에 상기 챔버로부터 제거할 때 상기 챔버에서 압력 손실이 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 언급한 종래 기술 시스템의 단점들을 극복하거나 적어도 크게 감소시키는, 샘플을 완충액에 도입하거나 분배하기 위한 시스템을 제공하는 것이다. 또한, 상기 샘플을 완충액에 분배하기 위한 시스템은, 생화학적 또는 생물학적 샘플의 경우와 같이, 큰 분자를 함유하는 샘플의 공급에 적합해야 할 것이다. 더욱 추가로, 필요한 샘플의 양을 감소시켜야 한다. 또한, 상기 시스템은 대량처리 샘플링 용도, 예를 들어 대량선별, 또는 조직 박편의 분자 영상화에 사용될 수 있어야 한다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 샘플을 완충액에 분배하기 위한 시스템에 대한 독립항의 특성들을 특징으로 하는 상기 시스템에 의해 성취된다. 본 발명에 따른 시스템의 유리한 실시형태들은 상기 시스템에 대한 종속항들의 주제이다.
본 발명의 하나의 실시형태에 따라, 완충액에 샘플, 특히 액체 샘플을 분배하기 위한 시스템은 가압 챔버 밖의 압력에 비해 상기 가압 챔버 내부에 과압을 발생시키는 압력 공급 수단을 갖는 가압 챔버를 포함한다. 상기 시스템은 완충액을 유입 모세관의 유출 단부에 공급하기 위한 유입 모세관을 추가로 포함한다. 상기 유입 모세관의 유출 단부는 상기 가압 챔버 중에 배열된다. 상기 시스템은 상기 완충액 및/또는 상기 샘플을 상기 가압 챔버로부터 방출하기 위한 유출 모세관을 추가로 포함한다. 상기 유출 모세관은, 상기 유입 모세관의 유출 단부와 상기 유출 모세관의 유입 단부가 서로 대면하여 모세관 간극을 형성하도록 하는 방식으로 상기 가압 챔버 중에 배열되는 유입 단부를 갖는다. 이는 상기 완충액이 상기 유입 모세관의 유출 단부를 나와 상기 모세관 간극을 가로질러 상기 유출 모세관의 유입 단부로 들어가게 한다. 상기 시스템은 더욱 또한 분배기를 포함한다. 상기 분배기는 상기 샘플의 분배 중에 상기 가압 챔버에서 상기 모세관 간극에 배열되는 분배 단부를 갖는다. 예를 들어, 상기 분배기는 고체 핀, 피펫, 또는 임의의 다른 적합한 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 분배기는 분배 단부에 편평한 표면을 갖는 고체 팁을 갖거나, 또는 상기 분배 단부에 개구가 있는 채널을 포함하는 중공 분배기일 수 있다. 이는, 상기 분배 팁에 부착되어 있거나 또는 상기 팁으로부터 나오는 샘플이 상기 분배 단부로부터 상기 유출 모세관의 유입 단부로 들어가는 완충액에 분배되게 한다. 액체 샘플의 경우에 상기 샘플은 상기 유출 모세관의 유입 단부로 들어가는 완충액에 대한 액체 가교를 형성할 수도 있다.
이미 언급한 바와 같이, 상기 분배기는 액체 소적이 부착되는 분배 단부에 편평한, 예를 들이 친수성인 표면을 갖는 고체 핀(따라서 핀 도구라 칭함), 피펫팅 팁, 또는 샘플을 샘플 플레이트 또는 조직 박편으로부터 상기 모세관 간극의 액체 가교로 운송하기에 적합한 임의의 종류의 중공 팁 또는 컬럼을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 중공 팁 또는 컬럼은 젤, 예를 들어 아가로스 기질이 충전될 수 있다. 상기 젤에 전기장을 인가함으로써 샘플 분자를 상기 젤에 로딩(loading) 및 언로딩(unloading)할 수 있다. 상기 젤은 상기 샘플 분자가, 상기 중공 팁 또는 컬럼에 인가되는 전기장에 의해 상기 중공 팁 또는 컬럼의 안팎으로 전기영동에 의해 이동하는 동안 대류방지 매질로서 작용한다. 상기 팁 또는 컬럼에서의 전기장은 샘플로부터 젤로의 분자의 로딩과, 상기 분배 단부로부터 상기 유출 모세관의 유입 단부로 들어가는 완충액에의 언로딩 사이에서 극성을 변화시킨다. 상기 유입 모세관과 유출 모세관 사이에 형성된 액체 가교의 경우에, 상기 샘플은 상기 유입 모세관과 유출 모세관 사이의 모세관 간극에 형성된 액체 가교에 언로딩될 수 있다.
오직 하기의 경우들에서 "모세관(capillary)"은 모세 관(capillary tube)으로서 구현되는 것으로 논의되지만, "모세관(capillary)"이란 용어는 또한 다른 유형의 모세관 채널들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 일례로서, 모세관은 폐쇄된 모세관 채널을 형성하기 위해 각자의 뚜껑에 의해 덮힌 플레이트의 표면에서 개방 채널에 의해 형성될 수 있다.
일반적으로, 샘플을 유출 모세관의 유입 단부로 들어가는 완충액에 분배할 수 있는 방법에 대해서 2 개의 주요 시나리오를 생각할 수 있다.
첫 번째 시나리오에서, 유입 모세관의 유출 단부와 유출 모세관의 유입 단부사이의 간극에 걸쳐 있는 완충액의 가교는 계속해서 유지되지 않는다. 그러나, 상기 유출 모세관의 유입 단부에 소적의 형태로 일부 완충액이 여전히 남아있다. 샘플이 분배기의 분배 단부로부터 분배됨에 따라, 상기 샘플은 상기 유출 모세관의 유입 단부에 존재하는 완충액의 소적 및 상기 분배 단부에 존재하는 샘플의 소적이 액체 가교를 형성할 때까지 또한 소적을 형성한다. 또한, 상기 간극에 걸쳐 있는 액체 가교가 상기 분배된 샘플에 의해 재확립될 수도 있다. 상기 액체 표면상에 작용하는 표면 압력은 상기 유출 모세관의 유입 단부의 액체 소적 및 상기 액체 가교가 아래로 떨어지는 것을 방지한다. 상기 샘플은 상기 유출 모세관내로 끌어당겨지며, 상기 가압 챔버 중의 과압과 상기 유출 모세관 밖의 압력간의 압력 차로 인해 상기 유출 모세관으로부터 방출된다. 상기 가압 챔버 중의 과압과 상기 유출 모세관 밖의 압력간의 압력 차는 상기 유출 모세관을 통과하는 액체의 유량을 결정한다.
두 번째 시나리오에서, 상기 유입 모세관의 유출 단부와 상기 유출 모세관의 유입 단부 사이의 모세관 간극에 걸쳐 완충액의 액체 가교가 계속해서 유지된다. 샘플이 분배기의 분배 단부로부터 분배됨에 따라, 상기 샘플은 소적을 형성하고 이어서 상기 소적은 액체 가교를 형성하며, 이때 상기 유입 모세관의 유출 단부와 상기 유출 모세관의 유입 단부 사이의 모세관 간극에 걸쳐 완충액의 가교가 계속해서 유지된다. 상기 샘플은 상기 유출 모세관내로 끌어당겨지며, 상기 가압 챔버 중의 과압과 상기 유출 모세관 밖의 압력간의 압력 차로 인해 상기 유출 모세관으로부터 방출된다. 상기 가압 챔버내의 과압은 상기 유입 모세관의 유출 단부와 상기 유출 모세관의 유입 단부 사이의 간극에 걸쳐 있는 액체 가교를 제한하고 조절하는 것을 돕는다. 또한, 이미 언급한 바와 같이, 상기 가압 챔버 중의 과압은 상기 유출 모세관을 통과하는 액체의 유량을 결정한다.
전형적으로, 상기 가압 챔버 중의 과압은 0.1 바 내지 2 바(각각 상기 챔버 밖, 또는 상기 유출 모세관의 유출 단부 밖의 압력에 대해)의 범위 이내일 수 있다. 일단 상기 유출 모세관을 통해 목적하는 유량이 상기 가압 챔버내 과압의 적합한 수준을 통해 성취되면, 상기 유입 모세관의 유출 단부와 상기 유출 모세관의 유입 단부 사이의 간극에 걸쳐 있는 액체 가교를, 상기 유입 모세관을 통한 완충액의 유량을 감소 또는 증가시키거나 또는 상기 가압 챔버내 과압을 변화시킴으로써 조절할 수 있다.
상기 유출 모세관의 유입 단부는 예를 들어 분무 모세관의 유입 단부일 수 있으며 상기 단부로부터 이미 상술한 바와 같이, 상기 완충액 및 샘플이 질량 분석계내로 전기 분무될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 시스템에 의해, 단지 매우 소량의 액체를 다소 직접적으로, 즉 상기 유입구에 매우 가까운 위치에서 상기 유출 모세관(상기 언급한 바와 같이 분무 모세관일 수도 있다)의 유입 단부내로 분배할 수 있다. 상기 샘플을 제공하기 위해서 루프가 필요하지 않으며, 오히려 매우 소량의 샘플이, 예를 들어 상술한 바와 같이 분배기에 의해 획득될 수 있고, 이어서 상기 샘플을 상기 가압 챔버내로 도입시킬 수 있다. 이어서 상기 분배기에 의해 획득된 매우 소량의 샘플은 상기 간극에 걸쳐 있는 액체 가교에 직접 분배될 수 있다. 상응하게, 분무 모세관일 수도 있는 상기 유출 모세관을 통과하는 상기 샘플의 거리는 단지 매우 짧으며, 이는 생화학적 또는 생물학적 샘플의 큰 분자에 대해서 특히 유리한데, 그 이유는 상기 분자가 모세관 벽에 부착되는 경향이 있으며 상기 부착이 발생하는 확률은 상기 유출 모세관이 길수록 높아지기 때문이다. 그러나, 상기 샘플 중에 함유된 분자가 상기 질량 분석계에 많이 도달할수록, 신호 대 소음비도 양호해진다. 상응하게, 본 발명에 따른 시스템은 또한, 상기 샘플 및 완충액이 분무되어 지는 질량 분석계의 신호 대 소음비를 개선시킨다는 점에서 유리하다.
상기 방법의 일부 실시형태에서, 상기 질량 분석 검출기의 제한된 동적 범위는 분석물을 질량 분리기에 주입하기 전에 분석학적 분리 단계를 필요로 할 수도 있다. 이는 상기 유출 모세관을 분할하고 상기 샘플링 간극과 대면하는 유출 모세관 부분과 상기 질량 분석계와 대면하는 유출 모세관 부분 사이에 분리 매질을 도입시킴으로써(전형적으로 선택성 흡착 표면으로서 작용하도록 변형된 내부 벽을 갖는 유리 모세관의 형태로 실행된다) 수행될 수 있다. 이때 상기 유출 모세관에 연속적으로 공급되는 완충액은 시간-가변 조성을 가질 수 있다(예를 들어 용리 단계 또는 구배를 형성시키기 위해서). 이러한 배열은 단일 분리 매질로 제한되지 않으며, 생각컨대 다수의 직교하는 분리 설비로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 시스템은, 단지 매우 소량의 샘플만을 분리시키고 분무해야 하며, 따라서 상기와 같은 작은 분량의 분무는 다음 샘플을 분무할 수 있을 때까지의 시간을 감소시키기 때문에, 대량처리 샘플링 용도에 사용하기에 적합하다.
본 발명에 따른 시스템의 하나의 태양에 따라, 상기 가압 챔버는 분배 단부를 갖는 분배기가 상기 가압 챔버의 안팎으로 이동되도록 하기에 적합한 내압성(pressure-tight) 샘플 배출구를 포함할 수 있다. 이는 분배기, 예를 들어 고체 핀, 피펫 또는 임의의 다른 적합한 장치를 어떻게 상기 가압 챔버에 삽입하고 나중에 상기 챔버로부터 제거할 수 있는에 대한 유리한 구성적 실시형태이다. 이는 대량처리 샘플링 용도에서의 경우와 같이 다수의 샘플을 측정해야 하는 경우 특히 유리한데, 그 이유는 예를 들어 고체 핀, 피펫 또는 임의의 다른 적합한 장치가 미세플레이트의 웰로부터 샘플을 신속하게 획득할 수 있고 이어서 상기 샘플을 모세관 간극에 분배하기 위해 상기 가압 챔버에 신속하게 도입시킬 수 있기 때문이다. 분배후, 상기 고체 핀, 피펫 또는 임의의 다른 적합한 장치를 상기 내압성 샘플 배출구를 통해 상기 가압 챔버로부터 재빨리 제거할 수 있다.
본 발명에 따른 시스템의 추가의 태양에 따라, 상기 내압성 샘플 배출구는 관통하는 통로를 갖는 잠금 부재를 포함할 수 있다. 상기 잠금 부재는, 상기 분배기가 상기 가압 챔버 내로 들어가도록 상기 통로가 배열되는 제1 위치와 상기 잠금 부재가 상기 가압 챔버를 내압 방식으로 잠그는 제2 위치 사이를 이동할 수 있다. 상기 실시형태는, 내압식 접근을 허용하거나 또는 상기 가압 챔버에의 접근을 방지하는 상기 잠금 부재를 저렴하게 제작할 수 있기 때문에 유리하다. 예를 들어, 상기 분배기가 연장된 고체 핀, 피펫 또는 임의의 다른 적합한 장치로서 형성되는 경우, 상기 분배 단부가 먼저 실을 통해 삽입될 수 있는 반면 상기 잠금 부재는 상기 가압 챔버를 내압 방식으로 잠그는 상기 제2 위치로 배열된다. 상기 고체 핀, 피펫 또는 임의의 다른 적합한 장치가 상기 실을 통과했을 때, 상기 잠금 부재는 상기 제2 위치에서 상기 제1 위치로 이동될 수 있으며 이때 상기 잠금 부재의 통로는 상기 고체 핀, 피펫 또는 임의의 다른 적합한 장치가 상기 가압 챔버내로 이동될 수 있게 한다. 일단 상기 샘플이 상기 고체 핀, 피펫 또는 임의의 다른 적합한 장치로부터 분배되었으면, 상기 분배 단부는 상기 가압 챔버로부터 제거된다. 이는 상기 분배 단부가 여전히 상기 실에 의해 둘러싸여 있으면서 상기 통로를 통해 완전히 철회될 때까지 상기 고체 핀, 피펫 또는 임의의 다른 적합한 장치를 제거함으로써 수행될 수 있다. 이어서 상기 잠금 부재는 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 이동되며, 이때 상기 가압 챔버를 내압 방식으로 닫는다. 이어서 상기 고체 핀, 피펫 또는 임의의 다른 적합한 장치는 상기 실을 통해 완전히 철회될 수 있으며, 이때 상기 가압 챔버는 내압 방식으로 닫힌 채로 유지된다.
이미 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 시스템의 추가의 실시형태에 따라, 상기 시스템은 상기 잠금 부재를 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로, 및 이와 역으로 이동시키기 위한 모터를 포함할 수도 있다. 모터의 도움으로 상기 잠금 부재를 이동시키는 것은, 상기 잠금 부재의 이동을 매우 단시간 안에, 예를 들어 수십분의 1초 내에 또는 심지어 더 빠르게 수행할 수 있고, 동시에 상기 시스템에 대한 진동이나 충격을 실질적으로 또는 심지어 완전히 피할 수 있기 때문에 바람직하다.
본 발명에 따른 시스템의 또 다른 태양에 따라, 상기 분배기는 채널, 및 분배 단부에 배열된 분배 개구를 포함한다. 상기 분배 개구는 상기 채널과 연통하여 상기 분배 개구를 통한 샘플의 분배를 허용한다. 상기 채널은, 상기에 개시된 바와 같이, 비어 있거나(예를 들어 통상적인 피펫에서) 또는 크로마토그래픽 물질, 예를 들어 아가로스 젤로 충전될 수도 있다. 그렇게 구현된 분배기는 샘플을 상기 채널에 쉽고 빠르게 흡입되게 하고 또한 상기 분배 개구를 통해 상기 샘플을 쉽고 빠르게 분배되게 한다.
본 발명에 따른 시스템의 또 다른 태양에 따라, 상기 시스템은 상기 가압 챔버내에서 상기 유입 모세관의 유출 단부 및 상기 유출 모세관의 유입 단부를 서로 정렬되게 위치시키기 위해서 유입 모세관 홀더 및 유출 모세관 홀더를 추가로 포함할 수 있다. 상기 유입 모세관의 유출 단부 및 상기 유출 모세관의 유입 단부를 전형적으로는 +/- 0.02 ㎜ 내지 +/- 0.1 ㎜ 범위의 정확도로 정렬시킬 수 있다. 예로서, 상기 모세관 홀더를 상기 가압 챔버의 대향 측면에 제공된 나사 구멍내로 나사로 조일 수 있다. 추가로, 상기 홀더는 서로 대면하는 모세관들의 단부의 축간 거리를 조절하기에 적합할 수 있다.
본 발명에 따른 시스템의 더욱 추가의 태양에 따라, 상기 가압 챔버는 상기 유입 모세관의 유출 단부, 상기 유출 모세관의 유입 단부, 상기 분배기의 분배 단부, 및 상기 모세관 간극을 볼 수 있도록 창을 포함할 수도 있다. 따라서, 상기 정렬, 상기 모세관들의 단부들의 거리, 상기 간극에 걸쳐 있는 액체 가교의 형성 및 유지 등을 하기에 설명하는 바와 같이 조절하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 시스템의 또 다른 태양에 따라, 상기 시스템은 적어도 상기 모세관 간극의 상을 촬영하기 위한 카메라 및 상기 카메라에 의해 촬영된 상을 분석하기에 적합한 조절 유닛을 추가로 포함하여 상기 압력 공급 수단 및/또는 상기 유입 모세관을 통한 완충액의 공급을 자동적으로 조절할 수 있다. 상기 상 분석은 상기 유체 가교가 상기 포착된 상의 분석을 근거로 상기 챔버내 과압을 조절함으로써 확립되고 유지될 수 있도록 상기 모세관 간극에 걸쳐 있는 액체 가교의 실시간 조절을 허용한다. 또한, 상기 분석은 상기 유입 모세관의 유출 단부와 상기 유출 모세관의 유입 단부를 서로에 대해 정확하게 위치시킬 수 있게 한다. 이는 상기 분배기에 대해서도 적용되며, 상기 분배기의 분배 단부를 상기 포착된 상의 분석의 도움으로 정확하게 위치시킬 수 있다.
본 발명에 따른 시스템의 추가의 태양에 따라, 상기 가압 챔버는 상기 모세관 간극과 유체 연통하게 배열된 폐쇄식 드레인을 포함할 수 있다. 일반적으로, 상기와 같은 드레인의 위치는 상기 가압 챔버의 특정 부분으로 제한되지 않는다. 그러나, 액체가 우연히 상기 유출 모세관의 유입 단부에 들어가지 않은 경우에(예를 들어 상기 가압 챔버내 과압이 너무 작은 경우에), 상기 액체는 중력으로 인해 상기 가압 챔버의 기부로 떨어질 수 있다. 상응하게, 상기와 같은 드레인의 바람직한 위치는 상기 가압 챔버의 기부, 상기 모세관 간극의 아래이다. 또한, 상기 드레인은, 상기 가압 챔버를 통과하고 상기 드레인을 통해 상기 챔버 밖으로 흐르는 퍼징 기체 스트림의 도움으로 상기 가압 챔버의 퍼징을 허용한다. 상기와 같은 드레인은 단순히 개폐될 수 있는 개구로서 구현될 수도 있다.
본 발명에 따른 시스템의 추가의 태양에 따라, 상기 압력 공급 수단은 과압 공급원, 및 가압된 기체를 상기 가압 챔버에 도입시키기 위해 상기 과압 공급원 및 상기 가압 챔버 모두와 유체 연통하는 공급 채널을 포함할 수 있다. 또한, 상기 압력 공급 수단은 가압된 기체가 상기 가압 챔버로부터 방출될 수 있게 하는 압력 드레인을 포함할 수 있다. 상기 압력 드레인은 방출 채널 및 방출 밸브를 포함할 수 있다. 상기 방출 채널은 상기 가압 챔버내 압력과 상기 가압 챔버 밖 압력간에 일정한 차이를 확립시키기 위해서 상기 가압 챔버 및 상기 방출 밸브 모두와 유체 연통한다. 상기 압력 차이는 전형적으로 0.1 바 내지 2 바의 범위이다. 상기 압력 공급 수단의 주목적은, 상기 간극에 걸쳐 있는 액체 가교의 조절과 별개로, 상기 유출 모세관을 통한 유량을 조절하는 것이다. 상기 유출 모세관을 통한 유량은 상기 가압 챔버내 과압과 상기 유출 모세관 밖 압력간의 압력 차이와 직접적으로 관련된다. 상기 압력 드레인에서 잘 한정된 압력 누출은 상기 가압 챔버내 과압을 정확하게 조절하고 유지하는데 도움이 될 수 있다.
본 발명에 따른 시스템의 추가의 태양에 따라, 상기 유입 모세관 및 유출 모세관은 5 ㎛ 내지 100 ㎛ 범위, 특히 5 ㎛ 내지 50 ㎛ 범위의 내부 직경, 및 50 ㎛ 내지 500 ㎛ 범위의 외부 직경을 가질 수 있다. 상기 외부 직경은 상기 내부 직경보다 항상 더 크다. 상기 범위는 단지 바람직한 범위일 뿐임에 유의한다. 상기 유입 모세관의 유출 단부와 상기 유출 모세관의 유입 단부간의 간극의 최적 폭은 상기 유입 및 유출 모세관들의 외부 직경의 범위이다. 상응하게, 상기 모세관들의 외부 직경이 상기 명시된 범위일 때, 상기 모세관 간극에 걸쳐 있는 액체의 부피는, 특히 1 나노리터 이하 내지 수십 나노리터의 범위 이내로 작게 유지될 수 있다. 이는 본 발명의 추가 실시형태의 후속으로 논의되는 태양과 병행될 때 특히 유리하다.
본 발명에 따른 시스템의 더욱 추가의 태양에 따라, 상기 유출 모세관은 10 ㎜ 내지 50 ㎜ 범위의 길이를 가질 수 있다. 언급한 바와 같이, 상기 유출 모세관의 짧은 길이는, 전형적으로 생화학적 또는 생물학적 샘플 중에 함유되는 큰 분자의 상기 유출 모세관 내벽에의 부착을 피한다는 점에서 특히 유리하다. 다른 한편으로, 상기 유출 모세관은, 바람직하게는 모세관 홀더의 도움으로 상기 가압 챔버에 적재되어야 하며, 전기-분무를 위해서 상기 유출 모세관에 높은 전압을 인가할 수 있어야 한다. 따라서, 상기 유출 모세관의 길이는 짧게 유지시켜야 하지만, 상기 요건에 부합할 수 있기 위해서는 일정한 최소 길이를 가져야 한다.
한편으로, 본 발명에 따른 시스템의 더욱 추가의 태양에 따라, 상기 유출 모세관은 상기 샘플링 물질 부분의 선택적인 흡착을 허용하는 내부 표면을 갖는 물질 구획을 포함할 수 있다. 전형적으로, 상기와 같은 물질은 역상 분리 매질 또는 양이온성 또는 음이온성 수착 매질을 포함한다.
본 발명에 따른 추가의 태양에 따라, 상기 유입 모세관 및/또는 유출 모세관은 용융 실리카, 유리 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(테플론(Teflon)(등록상표)) 또는 금속, 예를 들어 스테인레스 강 또는 금 또는 백금으로 제조된다. 이들 물질은 상기 의도된 목적에 적합한 것으로 나타났다. 유리하게는, 상기 모세관들이 친수성 물질로부터 제조되는 경우에, 상기 모세관들의 단부 표면은 코팅되지 않은 채로 두면서 상기 모세관들의 외부 표면을 소수성 물질, 예를 들어 테플론(등록상표) AF로 코팅하여 액체가 상기 모세관들의 외부 표면을 습윤시키는 것을 피할 수 있다. 상기 코팅층은 예를 들어 10 ㎚의 두께를 갖는 박층일 수 있다.
유사하게, 상기 분배기의 외부 표면을 같은 이유로 상기와 같은 테플론(등록상표) AF 물질의 박층으로 코팅할 수 있다.
본 발명에 따른 시스템의 추가의 태양에 따라, 상기 유출 모세관은 점점 가늘어지는 유출 단부를 가질 수 있다. 상기 유출 모세관은 적어도 상기 점점 가늘어지는 유출 단부에서 그의 외부 표면에 금속이 제공된다. 상기 유출 모세관은 상기 가압 챔버 및 상기 유출 모세관 홀더 각각에 대해서 추가로 전기 절연된다. 상기 시스템은 상기 유출 모세관의 점점 가늘어지는 단부에서 그의 외부 표면에 제공된 금속에 전압을 인가하기 위해서, 상기 유출 모세관의 유출 단부와 전기 접촉되게 배열되는 전압 전극을 추가로 포함한다. 상기 실시형태는 특히 상기 유출 모세관이 상기 샘플 및/또는 완충액을 질량 분석계로 전기-분무하기 위한 짧은 모세관인 실시형태에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 태양은 샘플을 완충액에 분배하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 방법은
- 샘플을 분배하기 위한 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 시스템을 제공하고,
- 가압 챔버내에 과압을 발생시키고,
- 유입 모세관의 유출 단부를 통해 유출 모세관의 유입 단부로의 완충액 흐름을 생성시키고,
- 상기 가압 챔버내 압력과 상기 가압 챔버 밖 압력간의 차이가 상기 유출 모세관에 일정한 유량을 확립시키기 위해 일정하도록 상기 가압 챔버내 과압을 조절하고,
- 샘플을 샘플 분배기의 분배 단부를 통해 분배하여 상기 유출 모세관의 유입 단부내로 들어가는 완충액에 액체 가교를 형성시키는
단계들을 포함한다.
본 발명에 따른 방법의 더욱 또 다른 태양에 따라, 완충액의 모세관 간극 가교를 상기 유입 모세관의 유출 단부와 상기 유출 모세관의 유입 단부 사이에 계속해서 유지시킨다. 상기 샘플을 상기 분배기의 분배 단부를 통해 분배하는 단계는 상기 샘플을 상기 계속해서 유지되는 완충액의 모세관 간극 가교에 분배함을 포함한다. 본 발명에 따른 방법의 실시형태들의 이점은 본 발명에 따른 시스템의 논의시 이미 언급한 이점들에 상응한다.
본 발명의 추가의 유리한 태양들은 첨부되는 도면을 참조하여 하기 본 발명의 실시형태들의 설명으로부터 자명해지며, 도면에서:
도 1은 가압 챔버내에 배열된 유입 모세관, 유출 모세관, 및 분배기를 포함하는 본 발명에 따른 시스템의 실시형태의 측면도를 도시하고;
도 2는 분배기 없이, 완충액의 모세관 간극 가교의 형성 초기의 도 1의 시스템의 실시형태를 도시하고;
도 3은 완충액의 모세관 간극 가교의 형성 진행 중의 도 2의 시스템의 실시형태를 도시하고;
도 4는 완충액의 가교가 유입 모세관 및 유출 모세관 사이의 모세관 간극에 걸쳐지도록 모세관 간극 가교가 형성된, 도 2 및 도 3의 시스템의 실시형태를 도시하고;
도 5는 본 발명에 따른 방법의 첫 번째 실시형태에 따른 완충액의 모세관 간극 가교내로의 샘플의 분배 초기의 도 1의 시스템의 실시형태를 도시하고;
도 6은 완충액의 모세관 간극 가교내로의 샘플의 분배 중의 도 5의 시스템의 실시형태를 도시하고;
도 7은 샘플이 모세관 간극 가교내로 분배된 후의 도 5 및 도 6의 시스템의 실시형태를 도시하고;
도 8은 샘플이 유출 모세관으로부터 방출된 후 분배기가 가압 챔버로부터 제거되고 완충액의 모세관 간극 가교가 다시 상기 모세관 간극에 걸쳐있는, 도 4의 시스템의 실시형태의 측면도를 도시하고;
도 9는 본 발명에 따른 방법의 두 번째 실시형태에 따른 유출 모세관의 유입구 내로의 샘플의 분배 초기의 도 5의 시스템의 실시형태를 도시하고;
도 10은 샘플 분배 중의 도 9의 시스템의 실시형태를 도시하고;
도 11은 모세관 간극 가교가 샘플에 의해 형성되는, 샘플이 분배된 후 및 모세관 간극 가교가 재확립된 후의 도 9 및 도 10의 시스템의 실시형태를 도시하고;
도 12는 샘플이 유출 모세관을 통해 방출되는 동안, 모세관 간극 가교가 다시 중단되는, 도 9 내지 도 11에 도시된 시스템의 실시형태를 도시하고;
도 13은 샘플이 유출 모세관으로부터 방출된 후, 및 완충액의 모세관 간극 가교가 재확립된 후의 도 9 내지 도 12에 도시된 시스템의 실시형태를 도시하고;
도 14는 본 발명에 따른 시스템의 추가의 실시형태의 단면도를 도시하고;
도 15는 본 발명에 따른 시스템의 추가의 실시형태의 투시도를 도시한다.
도 1은 가압 챔버(1), 유입 모세관(2) 및 유출 모세관(3)뿐만 아니라 분배기(4)를 포함하는, 샘플을 완충액(9)에 분배하기 위한 시스템의 첫 번째 실시형태를 도시한다. 상기에 추가로 이미 언급한 바와 같이, 하기의 실시형태에서 "모세관"은 그에 대한 제한 없이 모세관으로서 구현된다. 완충액(9)은 유입 모세관(2)을 통해 상기 유입 모세관(2)의 유출 단부(6)에 공급된다. 상기 유입 모세관(2)의 유출 단부(6)는 가압 챔버(1)의 내부에 배열된다. 유출 모세관(3)은 상기 유입 모세관(2)의 유출 단부(6) 및 상기 유출 모세관(3)의 유입 단부(7)가 서로 대면하도록 하는 방식으로 가압 챔버(1)에 배열된다. 따라서, 모세관 간극(8)은 상기 유입 모세관(2)과 상기 유출 모세관(3) 사이, 또는 보다 정확하게는, 상기 유입 모세관(2)의 유출 단부(6)와 상기 유출 모세관(3)의 유입 단부(7) 사이로 한정된다. 상기 완충액(9)은 상기 유입 모세관(2)을 통해 흐르며, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 유입 모세관(2)의 유출 단부(6)에서 소적을 형성한다. 상기 유입 모세관(2)을 통한 완충액의 추가의 공급은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 유입 모세관(2)의 유출 단부(6)에서 소적을, 상기 유출 모세관(3)의 유입 단부(7)와 접촉할 때까지 성장시킨다. 이어서 액체 가교(11)가 도 4에 도시된 바와 같이, 모세관 간극(8)에 걸쳐 형성된다. 상기 가압 챔버(1) 밖의 압력에 비해, 또는 보다 정확하게는 상기 유출 모세관(3)의 유출 단부(12)(도 1 참조) 밖의 압력에 비해 상기 가압 챔버(1) 내부의 과압으로 인해, 상기 유출 모세관(3)으로 들어가는 완충액(9)이 상기 유출 모세관(3)의 유출 단부(12)로부터 방출된다. 상기 유출 모세관(3)을 통한 유량은 상기 압력 차이에 의해 결정된다. 즉, 상기 유출 모세관(3)을 통한 일정한 유량은 일정한 압력 차이에 의해 성취될 수 있다.
일단 완충액의 모세관 간극 가교(11)가 확립되었으면, 이는 계속해서 유지된다. 상기 모세관 간극 가교(11)의 유지는 상기 유입 모세관(2)을 통해 공급되는 완충액의 유량을 조절함으로써 조절될 수 있다. 도 1에서, 상기 모세관 간극 가교(11)를 분배 단부(10)에 샘플(5)의 소적을 갖는 분배기(4)와 함께 도시한다. 이어서 상기 샘플(5)의 소적은, 도 5 내지 도 8의 도움으로 개시된 본 발명의 방법의 첫 번째 실시형태에 따라, 또는 도 9 내지 도 13의 도움으로 개시된 본 발명에 따른 방법의 두 번째 실시형태에 따라 완충액의 모세관 간극 가교(11)내로 분배된다.
도 5 내지 도 8에서, 분배기(4)의 분배 단부(10)를 통한 샘플(5) 소적의, 완충액의 모세관 간극 가교(11)내로의 분배를 도시한다. 볼 수 있는 바와 같이, 상기 모세관 간극 가교(11)는, 샘플 액체가 분배되지 않은 때의 완충액의 모세관 간극 가교(11)(도 1 또는 도 8 참조)에 비해 상기 모세관 간극 가교(11)내로 상기 소적이 분배될 때 약간 수축된다. 상기 분배기(4)는 상기 분배 단부(10)가 모세관 간극(8) 위에 배치되도록 배열되며, 이때 완충액의 모세관 간극 가교(11)는 상기 유입 모세관(2)의 유출 단부(6)와 상기 유출 모세관(3)의 유입 단부(7) 사이의 모세관 간극(8)에 걸쳐 있다(도 5 참조). 상기 샘플(5)이 상기 모세관 간극 가교(11)의 완충액내로 분배될 때(도 6 참조), 상기 분배기(4)의 분배 단부(10)의 샘플(5)과 상기 모세관 간극 가교(11)의 완충액 사이에 액체 가교가 형성된다(도 6 참조). 이어서 상기 샘플 액체(5)는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 유출 모세관(3)내로 끌어당겨진다. 일단 상기 샘플 액체가 상기 유출 모세관(3)으로부터 완전히 방출되었으면, 상기 완충액(9)의 모세관 간극 가교(11)가 재확립되고, 상기 분배 단부는 가압 챔버(1)로부터 제거된다(도 8 참조). 이어서 다음 샘플 액체가 상술한 바와 같이 상기 완충액의 모세관 간극 가교(11)내로 분배될 수 있다.
도 9 내지 도 13에서, 모세관 간극(8)에 걸쳐 있는 완충액의 모세관 간극 가교(11)가 계속해서 유지되지 않는 두 번째 방법에 따른 샘플 분배기(4)의 분배 단부(10)를 통한 샘플(5)의 분배를 도시한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 출발 시나리오는 상술한 방법의 경우와 유사하다(또한 도 5 참조). 그러나, 상기 유입 모세관(2)을 통한 완충액(9)의 공급이 실질적으로 감소하며, 상기 완충액의 모세관 간극 가교(11)가 중단된다. 그 결과, 단지 2 개의 소적만이 상기 유입 모세관(2)의 유출 단부(6) 및 상기 유출 모세관(3)의 유입 단부(7)에 남아있는다. 샘플(5)이 상기 모세관 간극(8)내로 분배되며(도 10 참조), 따라서 상기 샘플(5)은 모세관 간극 가교를 형성하거나(도 11 참조), 또는 상기 샘플(5)은 상기 유출 모세관(3)의 유입 단부(7)의 소적과 가교를 형성하고, 따라서 샘플 액체(5)의 모세관 간극 가교는 확립되지 않는다(도 12 참조). 어느 경우든, 상기 샘플은 상기 가압 챔버(1)내 과압과 상기 유출 모세관(3) 밖의 압력간의 압력 차이의 결과로서 상기 유출 모세관(3)으로부터 후속으로 방출된다. 그 후에, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 모세관 간극(8)에 걸쳐 있는 완충액의 모세관 간극 가교(11)가 다시 형성되도록 상기 완충액의 공급을 다시 증가시킨다.
도 14는 본 발명에 따른 시스템의 추가의 실시형태를 도시한다. 도 14에 도시된 시스템의 실시형태는 블록형 하우징내에 가압 챔버(1)를 포함하며, 여기에서 유입 모세관(2)의 유출 단부 및 유출 모세관(3)의 유입 단부가 서로 정렬하도록 배열된다. 상기 유입 모세관(2)의 유출 단부와 상기 유출 모세관(3)의 유입 단부 사이에 모세관 간극이 형성된다. 상기 유입 모세관(2)의 유출 단부와 상기 유출 모세관(3)의 유입 단부의 정렬은 각각 유입 모세관 홀더(15) 및 유출 모세관 홀더(16)의 도움으로 성취된다. 상기 유입 모세관 홀더(15) 및 유출 모세관 홀더(16)는 모두 상기 블록형 하우징의 상응하는 나사 구멍내로 나사로 조여진다. 상기 유입 모세관 홀더(15) 및 유출 모세관 홀더(16)에 의해, 상기 유입 모세관(2)의 유출 단부 및 상기 유출 모세관(3)의 유입 단부의 배치를 성취할 수 있으며, 이때 상기 유입 모세관(2) 및 유출 모세관(3)의 축들은 예를 들어 +/- 0.02 ㎜ 내지 +/- 0.1 ㎜의 정확도로 정렬된다. 또한, 상기 유입 모세관(2)의 유출 단부 및 상기 유출 모세관(3)의 유입 단부 사이의 축간 거리를 유입 모세관 홀더(15) 및 유출 모세관 홀더(16)의 도움으로 조절할 수 있다.
분배기(4), 예를 들어 고체 핀, 피펫 또는 임의의 다른 적합한 장치는 상술한 바와 같이, 상기 분배기(4)의 분배 단부(10)를 통해 샘플을 분배하기 위해 상기 가압 챔버(1)내로 연장된다. 상기 분배기는 채널(102), 및 상기 분배 단부(10)에 배열된 분배 개구(101)를 추가로 포함한다. 상기 분배 개구(101)는 상기 채널(102)과 유체 연통하여 상기 샘플을 상기 분배 개구(101)를 통해 분배될 수 있게 한다. 임의로, 상기 채널을 크로마토그래픽 물질로 충전할 수도 있다.
상기 분배기(4)는, 잠금 부재(14)를 관통하여 연장되는 통로(19)를 갖는 잠금 부재(14)를 포함하여 상기 분배 단부를 갖는 분배기(4)가 상기 가압 챔버(1)의 안팎으로 이동될 수 있게 하는 내압성 샘플 배출구(13)를 통해 연장된다. 상기 잠금 부재(14)는 이동식이다. 도 14에 도시된 실시형태에서, 상기 잠금 부재(14)는 상기 잠금 부재(14)를 밀거나 당김으로써, 표시된 면의 안팎으로 이동될 수 있다. 따라서, 상기 잠금 부재(14)는, 상기 통로(19)가 도 14에 도시된 바와 같이 배열되고 상기 분배기(4)가 상기 통로(19)를 통해 가압 챔버(1) 내로 들어가게 하는 제1 위치와, 상기 통로(19)가 표시된 면의 안팎으로 이동하도록 밀거나 당겨진 잠금 부재로 인해 상기 분배기(4)가 상기 통로(19)를 통과하지 못하는 위치에 배열된 제2 위치 사이를 이동할 수 있다. 상기 제2 위치에서, 상기 잠금 부재(14)는 상기 가압 챔버(1)를 내압식으로 잠근다. 한편으로, 환상 횡단면을 갖는 잠금 부재를 사용할 수 있다(도 14에 도시되지 않음). 이어서 상기와 같은 잠금 부재를 상기 제1 위치와 제2 위치 사이에서 회전시킴으로써 이동시킬 수 있다. 임의의 다른 유형의 잠금 부재를 또한 사용할 수 있음은 물론이다.
상기 샘플을 분배한 후에, 상기 분배기(4)는 상기 분배기(4)의 단부가 상기 통로(19)를 통해 수축되었지만 여전히 실(25)을 관통할 때까지 제거될 수 있다. 이어서 상기 잠금 부재(14)는 상기 가압 챔버(1)를 닫는 제2 위치로 이동하기 위해서 밀거나 당겨질 수 있다. 그 후에, 상기 분배기(4)는 상기 실(25)을 통해 완전히 수축될 수 있으며 이러는 동안 상기 가압 챔버(1)는 내압식으로 잠긴다. 상기 분배기(4)의 삽입은 반대로 수행되어야 한다. 상기 분배기(4)는 상기 실(25)을 통해 삽입되어야 하지만, 오직 상기 분배기의 단부가 상기 잠금 부재(14)의 위에 배열되는 정도로만 삽입되어야 한다. 이어서 잠금 부재(14)는 상기 제1 위치로 이동되며, 이 위치에서 상기 통로(19)는 상기 분배기가 상기 통로를 관통하여 가압 챔버(1)내로 이동되게 하고, 따라서 상기 분배기는 도 14에 도시된 위치로 배열된다.
임의의 샘플이 상기 가압 챔버 중에 우연히 남아있거나 또는 중력으로 인해 떨어진 경우, 상기와 같은 액체를 폐쇄식 드레인(17)(상기 가압 챔버(1)와 유체 연통하게 배열된다)에 의해 상기 가압 챔버(1)로부터 방출시킬 수 있다. 도 14의 실시형태에서, 드레인(17)은 상기 블록형 하우징의 기부에 배열된다.
압력 공급 채널(18)이 또한 도 14에 도시되며 이는 상기 가압 챔버(1)와 유체 연통한다. 또한, 압력 드레인(도 14에 도시되지 않음)이 상기 가압 챔버(1)와 유체 연통하게 배열되는 것이 바람직할 수 있다. 상기 압력 드레인은 방출 채널 및 방출 밸브를 포함할 수 있으며, 이들은 함께 상기 가압 챔버(1) 내부의 일정한 압력의 조절 및 유지를 촉진할 수 있는 잘-한정된 압력 누출을 형성한다.
상기 유입 모세관(2) 및 유출 모세관(3)의 전형적인 치수는 약 5 ㎛ 내지 50 ㎛ 범위의 내부 직경 및 50 ㎛ 내지 500 ㎛ 범위의 외부 직경일 수 있으며, 상기 범위들은 경계값들을 분명히 포함한다. 모세관의 각 외부 직경이, 같은 모세관의 각 내부 직경보다 항상 더 큰 것은 물론이다. 상기 유출 모세관(3)의 길이는 10 ㎜ 내지 50 ㎜의 범위일 수 있다.
도 14에 도시된 실시형태에서, 상기 유출 모세관(3)은 점점 가늘어지는 유출 단부(20)를 갖는다. 상기 유출 모세관(3)의 외부 표면에 금속이 제공되어(예를 들어 상기 표면이 금속화될 수도 있다) 전기 접촉부를 형성한다. 상기 금속 표면은 상기 가압 챔버(1) 및 유출 모세관 홀더(16)에 대해 전기적으로 절연되어야 한다. 전압 전극(21)이 상기 금속화된 외부 표면과 전기 접촉되게 배열되어 상기 유출 모세관(3)의 유출 단부(12)에 전기 접촉부를 형성한다. 전압 전극(21)은 상기 유출 모세관(3)의 유출 단부(20)를 통한 상기 액체의 질량 분석계로의 전기 분무가 가능하도록 인접한 상대전극(도시되지 않음)에 대해 전위를 갖는다.
도 15는 상기 가압 챔버(1)가, 상기 유입 모세관의 유출 단부, 상기 유출 모세관의 유입 단부, 상기 분배기의 분배 단부, 및 상기 모세관 간극을 카메라(24)에 의해 볼 수 있도록 배열된 창(23)을 포함하는, 본 발명에 따른 시스템의 추가의 실시형태를 도시한다. 카메라(24)의 도움으로, 상기 유입 모세관 및 유출 모세관의 단부들뿐만 아니라 상기 모세관 간극 및 상기 액체 모세관 간극 가교의 상을 촬영할 수 있다. 조절 유닛이 상 분석에 근거하여 상기 샘플의 분배 전, 분배 중 및 분배 후 상기 유입 모세관을 통한 완충액의 흐름을 조절할 수 있다. 또한, 상기 유입 모세관 및 유출 모세관의 단부들의 서로에 대한 조절을 상 분석을 사용하여 수행할 수 있다. 더욱 또한, 상기 모세관 간극에서 상기 분배기의 단부의 위치를 상 분석을 사용하여 조절할 수 있다. 최종적으로, 상기 잠금 부재를 이동시키기 위한 모터(22)를 상 분석을 사용하여 조절할 수 있다.
본 발명의 실시형태들을 도면의 보조 하에 개시하였다. 그러나, 상기 개시된 실시형태들에 대한 다양한 변형 및 변화가, 본 발명에 기초가 되는 일반적인 교시로부터 이탈됨 없이 가능하다. 따라서, 본 발명을 상기 개시된 실시형태들로 제한되는 것으로 이해해서는 안 되며, 오히려 첨부된 특허청구범위에 의해 보호 범위가 한정된다.

Claims (15)

  1. 샘플(5), 특히 액체 샘플을 완충액에 분배하기 위한 시스템으로,
    가압 챔버(1) 밖의 압력에 비해 상기 가압 챔버(1) 내부에 과압을 발생시키기 위한 압력 공급 수단을 갖는 가압 챔버(1),
    유입 모세관(2)의 유출 단부(6)에 완충액(9)을 공급하기 위한 유입 모세관(2)으로, 상기 유입 모세관(2)의 유출 단부(6)가 상기 가압 챔버(1) 중에 배열되는 유입 모세관(2),
    상기 가압 챔버(1)로부터 상기 완충액(9) 및/또는 상기 샘플을 방출시키기 위한 유출 모세관(3)으로, 유입 단부(7)를 갖는 상기 유출 모세관(3)이, 상기 유입 모세관(2)의 유출 단부(6) 및 상기 유출 모세관(3)의 유입 단부(7)가 서로 대면하여 상기 유입 모세관(2)의 유출 단부(6)를 나가는 완충액(9)이 모세관 간극(8)을 횡단하고 상기 유출 모세관(3)의 유입 단부(7)로 들어가게 하는 방식으로 상기 가압 챔버(1) 중에 배열되는 유출 모세관(3), 및
    분배 단부(10)를 갖는 분배기(4)로, 상기 샘플(5)의 분배 중에, 상기 샘플(5)이 상기 분배 단부(10)로부터 상기 유출 모세관(3)의 유입 단부(7)로 들어가는 완충액내로 분배되게 상기 가압 챔버(1) 중에서 상기 모세관 간극(8)에 배열되는 분배기(4)
    를 포함하고, 상기 가압 챔버(1)가, 상기 분배 단부(10)를 갖는 상기 분배기(4)가 상기 가압 챔버(1)의 안팎으로 이동되게 하기에 적합한 내압성(pressure-tight) 샘플 배출구(13)를 포함하는 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    내압성 샘플 배출구(13)가, 관통하는 통로(19)를 갖는 잠금 부재(14)를 포함하고, 상기 잠금 부재(14)가, 상기 통로(19)가 분배기(4)를 가압 챔버(1)에 들어가게 하도록 배열된 제1 위치와, 상기 잠금 부재(14)가 상기 가압 챔버(1)를 내압 방식으로 잠그는 제2 위치 사이를 이동할 수 있는 시스템.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    분배기가 채널(102), 및 분배 단부(10)에 배열되고 상기 채널(102)과 유체 연통하는 분배 개구(101)를 포함하여 상기 분배 개구(101)를 통해 샘플을 분배시키는 시스템.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    유입 모세관(2)의 유출 단부(6) 및 유출 모세관(3)의 유입 단부(7)를 가압 챔버(1)내에, 특히 +/- 0.02 ㎜ 내지 +/- 0.1 ㎜ 범위의 정확도로 서로 정렬되게 위치시키기 위해 유입 모세관 홀더(15) 및 유출 모세관 홀더(16)를 또한 포함하는 시스템.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    가압 챔버(1)가, 유입 모세관(2)의 유출 단부(6), 유출 모세관(3)의 유입 단부(7), 분배기(4)의 분배 단부(10), 및 모세관 간극(8)을 볼 수 있도록 배열된 창(23)을 포함하는 시스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    적어도 모세관 간극(8)의 상을 촬영하기 위한 카메라(24) 및 상기 카메라(24)에 의해 촬영된 상을 분석하여 압력 공급 수단(18) 및/또는 유입 모세관(2)을 통한 완충액(9)의 공급을 자동적으로 조절하기에 적합한 조절 유닛을 또한 포함하는 시스템.
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    가압 챔버(1)가, 모세관 간극(8)과 유체 연통하게 배열된 밀폐식 드레인(17)을 포함하는 시스템.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    압력 공급 수단이 과압 공급원, 및 가압된 기체를 가압 챔버(1)에 도입시키기 위한 상기 가압 챔버(1)의 과압 공급원 및 가압된 기체를 상기 가압 챔버로부터 방출시키기 위한 압력 드레인 모두와 유체 연통하는 공급 채널(18)을 포함하고, 상기 압력 드레인이 방출 채널 및 방출 밸브를 포함하며, 상기 방출 채널이 상기 가압 챔버(1)내 압력과 상기 가압 챔버(1) 밖의 압력 사이에 일정한 차이, 특히 0.5 바 내지 5 바의 압력 차이를 확립시키기 위해서 상기 가압 챔버(1) 및 상기 방출 밸브 모두와 유체 연통하는 시스템.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    유입 모세관(2) 및 유출 모세관(3)이 5 ㎛ 내지 100 ㎛ 범위의 내부 직경 및 50 ㎛ 내지 500 ㎛ 범위의 외부 직경을 가지며, 상기 외부 직경이 상기 내부 직경보다 더 큰 시스템.
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    유출 모세관이, 샘플의 흡착 및 탈착을 허용하는 물질로 된 적어도 하나의 내부 표면 구획을 포함하는 시스템.
  11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    유출 모세관(3)이 10 ㎜ 내지 50 ㎜ 범위의 길이를 갖는 시스템.
  12. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    유입 모세관(2) 및/또는 유출 모세관(3)이 용융 실리카, 유리 또는 폴리테트라플루오로에틸렌으로 제조되는 시스템.
  13. 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    유출 모세관(3)이 점점 가늘어지는 유출 단부(20)를 가지며, 상기 유출 모세관(3)이 적어도 상기 점점 가늘어지는 유출 단부(20)에서 그의 외부 표면상에 금속이 제공되고, 상기 유출 모세관(3)이 또한 가압 챔버(1) 및 유출 모세관 홀더(16)에 대해 각각 전기 절연되며, 상기 유출 모세관의 점점 가늘어지는 단부에서 그의 외부 표면상에 제공된 금속에 전압을 인가하기 위해 상기 유출 모세관(3)의 유출 단부(12)와 전기 접촉하도록 배열된 전압 전극(21)을 또한 포함하는 시스템.
  14. 샘플(5)을 완충액에 분배하기 위한 방법으로,
    - 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 따른 샘플을 분배하기 위한 시스템을 제공하고,
    - 가압 챔버(1)내에 과압을 발생시키고,
    - 유입 모세관(2)의 유출 단부(6)를 통해 유출 모세관(3)의 유입 단부(7)로의 완충액 흐름을 생성시키고,
    - 상기 가압 챔버(1)내 압력과 상기 가압 챔버(1) 밖의 압력간의 차이가 상기 유출 모세관(3)에 일정한 유량을 확립시키기 위해 일정하도록 상기 가압 챔버(1)내 과압을 조절하고,
    - 샘플(5)을, 샘플 분배기(4)의 분배 단부(10)를 통해 상기 유출 모세관(3)의 유입 단부(7)내로 들어가는 완충액에 분배하는
    단계들을 포함하는 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    완충액의 모세관 간극 가교(11)를 유입 모세관(2)의 유출 단부(6)와 유출 모세관(3)의 유입 단부(7) 사이에 계속해서 유지시키고, 샘플(5)을 분배기(4)의 분배 단부(10)를 통해 분배하는 단계가 상기 샘플(5)을 상기 계속해서 유지되는 모세관 간극 가교(11)에 분배함을 포함하는 방법.
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