WO2006049333A1

WO2006049333A1 - Ｅｓｉ用スプレーニードル及びその製造方法

Info

Publication number: WO2006049333A1
Application number: PCT/JP2005/020686
Authority: WO
Inventors: Masanori Motokawa
Original assignee: Gl Sciences Incorporated
Priority date: 2004-11-04
Filing date: 2005-11-04
Publication date: 2006-05-11
Also published as: JP4863877B2; JPWO2006049333A1

Abstract

試料溶液が低容量でも安定してイオン生成が可能となり、或は高速検出が可能であるように高流速の試料溶液の供給にも対応できるエレクトロスプレーイオン法に使用されるスプレーニードルを提供することを目的とし、フューズドシリカキャピラリーを使用して、該キャピラリー中にモノリス構造多孔質体をゾルゲル法により調製する。該モノリス構造多孔質体を在中のまま加工する部位を加熱し、フューズドシリカキャピラリーを両端から牽引して加熱部分を延伸させ、テーパー状となし、加工する部位を軸力により切断させ、先端にテーパー部を備えたスプレーニードルを形成する。

Description

E S I用スプレーニードル及びその製造方法

技術分野

本発明は、微量物質、就中、生体物質の分析に使用される質量分析用明

の E S I用スプレーユードル及びその製造方法に関するものである。

背景技術書液体ク口マトグラフィ一は、流体の成分の分離により、分析 · 同定が優れている分析方法である。

その利用法の一つとして、特にペプチド、タンパク質同定の基本装置として、 E S I — MS ^eiectrospray ionization mass spectrometry) 所謂エレクトロスプレーイオン化（E S I ) 質量分析法がある。

この方法は、キヤビラリ一に高電圧を印加することにより、キヤビラリ一に導入された試料溶液への高電圧印加の結果、キヤビラリ一先端に電荷を帯びた液滴を発生させ、該帯電液滴はキヤビラリ一先端に形成したノズルより引出され、液体コーンとなり、次いで蒸発によりイオンを放出する、このイオンを取り出し、質量分析計で分析するものである。これらは、特開 2 0 0 3— 3 3 1 7 7 6号公報、特表 2 0 0 2— 5 3 8 4 6 1号公報及び U S P第 5 5 7 2 0 2 3号明細書に開示されている。この手法は、多くの電荷を同時に持つ多価イオンを生成することが出来、蛋白質のような高分子分析には有効な場合がある。

この方法に於いては、従来キヤビラリ一力ラムを用い、直径 3 /z mから 1 0 mの粒子を、直径 1 2 ~ 1 0 0 /i mのキヤビラリ一力ラムに充填してカラムを形成する例が多くあり、このカラム先端から試料を吐出させてスプレーする先端部が形成されるものである。

この場合、キヤビラリーに充填する粒子を保持するために先端に粒子の排出を阻止するフリットを入れたり、粒子自体をフリットとしたりする事が行われている。これらは、 Naturo Bio Technology 19(2001)242,247 又は JOURNAL OF CHROMATOGRAPHY A979(2002)233-239に開示されている。

然し、このフリットは作製や配置が難しく、その上ピーク拡張原因ともなつている。

例えば、テーパーカラムに於いては、充填剤の粒径が大きく、クロマトの分離効率が悪いことと、カラムの先端開口部の内口径が大きいため、試料の吐出量が多くなり、スプレーによって形成される帯電流滴の粒径も大きく、この結果、溶媒が乾燥蒸発される過程で、そこに荷電していた電子の試料分子への移行効率、即ちイオン化効率が悪かったとされている。その対応として、開発した石英ガラスに微小口径の開口部を形成したカラムゃ、キヤピラリーカラム先端を先細に形成したカラムが使用されている。又、カラムをフリットレスに構成し、カラムの先端開口部内口径を 0. 5 m以下とし、カラムの充填剤の粒径を 0. 5 πιより大きく 5 μ πι以下としたスプレーカラムが提案されている。これは特開 2 0 0 3— 1 5 1 48 6号公報に開示されている。

しかし、粒子と内口径やテーパーとの関係は非常に難しく、又先端開口の mの微小径は目詰まりを起こすことが多い。これらは特表 2 0 0 2 - 5 3 8 4 6 1号公報、特開 2 0 0 3— 1 5 1 4 8 6号公報及び Analytical Chemistry Vol.74.No.l8,Septemberl5 2002.4725に開示されている。

L C分析に於いて、スループットを高めるには、 L Cカラム寸法を短く且つ内径を小さく形成し、充填する粒径を小さくしなければならないことは常識である。

然し、小さな粒径を使用する場合、例えば「 1 mの粒子が詰め込まれた 5 c mのカラムは、 5 μ mの粒子が詰め込まれた 2 5 c mのカラムの 5倍高い背圧を生成する。大部分の市販の L Cポンプは、動作圧が 4 0 0パール未満に制御されており、したがって、このような小さな粒子を有する L Cカラムの使用は実現不能である。」と U S P第 5 5 7 2 0 2 3号明細書に記載されるように、粒径の微小化には問題がある。

近年、急速に発展しているプロテオミクス分野に於いて、迅速分離、分析が求められ、これに対応してカラムの圧密化、小型化が始まっている。

このカラムの小型化に対応するものとして、試料流量を小さくし、ィオン形成率を高めるためにキヤビラリ一先端をマイク口チップ化したスプレーチップが開発され、又一方ではキヤピラリー内にポリマー、例えば P S—D V Bのモノリス構造を形成させる方法がある。このスプレー先端部は、試料溶液の流量が低いほど、イオン生成効率が高くなるが、又、 1 μ 1 /m i n以下ではイオン生成効率は低下してしまう。そこで、先端を数 μ〜 1 0 μ mの小型化した石英製のスプレーチップが開発され、溶媒の蒸発効果低減のため、 1 μ 1 /m i nから 1 n 1 /m i nの低容量で安定したイオン生成が出来るようにしている。

又一方モノリス構造は従来 P S— D V B粒子が逆相モードにおける蛋白質分析に効果があつたところから、これを連続層とする構成に至ったものである。これは U S P第 5 5 7 2 0 2 3号明細書に開示されている。又、キヤピラリーカラム内に 0. 5〜 5 μ ιηサイズの細孔（スノレーポァ）と 2〜 5 0 n mサイズの細孔（メソポア）を有する骨格が絡み合つた構造を持つ二重細孔構造のシリ力ゲルを形成したキヤビラリーカラムが提案されている。これは、特表 2 0 0 3— 5 3 4 9 0 5号公報に記載されている。

然しこれらは何れもキヤビラリ一力ラムの構成であって、然も分離力ラムとしての作用、即ち溶質を液相の該カラム内の移動中の相互作用の繰り返しによる分離効率を追求されるものである。

これらのキヤビラリ一力ラムはカラムからダイレクトに質量分析器ィンレツトにスプレーする構成は全くなく、所謂スプレーユードルとして使用することはできない。

一方スプレーニードルとしてカラム先端をテーパー状に形成した構成のものが提案され、使用されている。例えば広く使用されている素管内部中空のェミッタ一 P i c o T i p (登録商標）がある。これを使用した実験では、トータルイオンクロマトグラム（T I C ) のピーク巾が広がり、マススペクトルの S / Nが低く、これはイオン化が不十分であることが判明している。発明の開示

このように所謂スプレーニードルとしてキヤビラリ一力ラムを加工したものは、先端内径を数// ; m以下にしている場合があり、この場合目詰まりを起こしゃすく、しばしば使用できなくなる欠点がある。

又、充填物、粒子を充填していないスプレーチップではキヤビラリ一内部での溶質の拡散が大きく、ピークがプロ一ド化することになる。一方粒子状の充填物を充填するスプレー-一ドルでは、先ず粒子の充填に困難性があり、再現性のよい、ニードルの調製が出来ない。

又、充填した状態が構造変化を起こしやすく、性能変化及び劣化を来たすことが多い。

更にカラム先端をテーパー状に形成した素管ではピーク巾が広がり、 5 イオン化が充分に行われない。

そこで本発明に於いては、キヤビラリースプレーニードルのテーパーと粒子の間の困難な形状を調整する必要もなく、粒子の充填の必要もなく、従って粒子の充填構造の変化も起こることなく、更に構造変化による性能低下もなく、又使用耐久性も向上し、性能的にもピークのシヤープ化ができる他、ェミッダ一としての用途と共に、分離濃縮カラムとしても機能するスプレーニードル及びその製造方法を提案するものである。本発明の目的は、レクトロスプレーイオン化法（E S I ) 又別に補助的に噴霧ガスを使用するエレクトロスプレーイオン法 ( E S I ) に於いて、試料溶液が流速 1 1 i n以下の低容量で安定したイオン生成が可能となるように、或は高速検出が可能であるように高流速にも対応できるようにしょうとするものである。又、イオン生成効率を高めるためにスプレーチップを低流量に形成すれば定められた流速を使用するしかなく、その使用範囲は限られていたのに対し、キヤビラリ一中に一体構造のゲルを調製し、 E S Iスプレーニードルとしてそのまま使用できるように構成し、然も試料溶液の広い流量領域に対応して使用でき、イオン生成効率を高めることが可能であり、更に先端加工なしにスプレ一機能を発揮できるエードルを提供することである。

又、キヤビラリ一中に入出口に貫通する連続孔を有するモノリス構造体を形成し、キヤビラリ一の先端をニードル状に加工してスプレーエードルとして構成した-一ドルを提供する。

特にこの際、フューズドシリカキヤピラリーを用い、その内にゲルのモノリス構造体を構成し、先端を一体的に牽引加工してスプレーニードルを形成し、ナノ E S Iェミッタ一として使用することも目的の一つである。

更に別の目的は、キヤビラリ一中に一体構造のゲルを調製し、ゲルのモノリス構造体通孔表面に化学処理を施し、分離カラム、濃縮カラムとして機能させることである。

又、これに加えて先端をそのまま或は加工してスプレーニードルとして分離カラム兼エミッターとして使用することもできる。

勿論、これらェミッタ一は分離カラムに接続して使用することが可能である。

本発明に於いては、キヤビラリ一はフューズドシリカキヤビラリ一（溶融シリカキヤビラリ一）を使用し、そのキヤビラリ一中にモノリス構造' 体を構成し、先端部加工により E S I用のナノスプレーとして利用できるキヤビラリーを提案するものである。

又、他の一^ 3は、モノリス構造体の通孔の表面処理を行うことにより、キヤピラリーを分離、濃縮カラムの作用を有し、且つェミッタ一として利用可能なキヤビラリ一力ラムを提案する。

本発明は、これらの目的を達成するため、第 1に内部にモノリス構造体を形成させたキヤビラリ一力ラムで構成し、該モノリス構造体は該モノリス構造体を貫通する連続孔を有することを特徴とし、第 2に前記モノリス構造体は前記キヤビラリ一力ラムの先端まで形成されると共に、該キヤビラリ一力ラムの先端開口まで貫通する連続孔を有することを特徴とし、第 3に前記キヤビラリ一力ラムは先端をテーパー状に構成したことを特徴とし、第 4にキヤビラリ一力ラム内に先端まで貫通する連続孔を有するモノリス構造体を形成し、キヤビラリ一力ラムを牽くことにより、同時にキヤビラリ一力ラム先端まで形成されているモノリス構造体を牽き、先端部をテーパー状に構成したことを特徴とし、第 5に前記キヤビラリ一力ラム内のモノリス構造体に設けられた先端まで貫通する連続孔に対し、所望の表面修飾を行ったことを特徴とし、第 6にキヤピラリーカラム内にモノリス構造体を形成すると共に、キヤピラリーカラムを両端から牽引することにより、キヤビラリ一力ラム内に形成されたモノリス構造体を共に牽き、加工部位を順次細く形成し、切断することを特徴とする。

本発明の最も特徴的な点は、キヤビラリー中にシリ力等の無機質或は無機質を中心とするモノリス構造体を形成する工程を経て、このキヤピラリ一をその内部に固定形成したモノリス構造体と共に加工する部位を加熱し、両端部を牽引し、加工する部位にて切断することにより、二つのキヤビラリ一がその内部にモノリス構造体を形成したまま、その先端がテーパー状に牽引、形成され、極めて狭い開口部が出来、液体の流量が低下し、イオン生成効率が高く、然も内部のモノリス構造体によって溶出ピークがシャープになるスプレー-一ドルとなる処である。

又、本発明に'於いて、前述のキヤビラリ一中に構成したモノリス構造体に対して、その通孔表面処理を行うことにより、スプレー-一ドルとしての機能の他に、同時に分離 ·濃縮機能を有するカラムとして使用できるスプレーニードルを提供できる。

本発明によれば、キヤビラリ一力ラムの内径にモノリス構造体を形成させたこと、テーパー状の先端開口までモノリス構造体を形成したこと、又、キヤビラリ一力ラム内にモノリス構造体を形成し、キヤビラリ一力ラムを牽くことにより、キヤビラリ一力ラム先端をその内部にモノリス構造体が形成されたテーパー状と為したので、試料溶液が流速 1 μ 1 / m i n以下の低容量でも安定したイオン生成が可能であり、又高速検出が可能であるように、高流速にも対応できる E S I用のスプレーニードルを提供することが出来る。

従って、低容量から高流速の広い範囲に亘つて対応できるスプレー二一ドルを調製形成して提供することが出来る。

然もその製法は容易であり、困難な工程を必要とすることなく、キヤビラリー中にゲルを形成して先端機能を形成させる工程にてスプレー二一ドルを得ることが出来る。

然も得られたスプレーニードルは粒体を充填する場合と異なり、使用による形態変化や先端部の目詰まりがなく、常に安定したイオン生成が達成できる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明一実施例縦断側面図であり、図 2は、本発明他実施例縦断側面図であり、図 3は、本発明製作工程一実施例作動態様図であり、図 4は、本発明製作工程一実施例作動態様図であり、図 5は、本発明一使用例部分説明図であり、図 6は、本発明一使用例部分断面側面図であり、図 7は、本発明一使用例概略説明図であり、図 8は、本発明一実施例顕微鏡写真拡大側面図であり、図 9は、本発明一実施例顕微鏡写真拡大正面図であり、図 1 0は、本発明一実施例顕微鏡写真拡大正面図であり、図 1 1は、本発明使用実施例ク口マトグラムであり、図 1 2は、本発明使用実施例ク口マトグラムであり、図 1 3は、本発明使用実施例ク口マトグラムであり、図 1 4は、本発明使用実施例クロマトグラムであり、図 1 5は、本発明使用実施例クロマトグラムであり、図 1 6は、本発明使用実施例クロマトグラムであり、図 1 7は、本発明使用実施例ク口マトグラムであり、図 1 8は、本発明使用実施例クロマトグラムであり、図 1 9は、本発明使用実施例ク口マトグラムであり、図 2 0は、本発明使用実施例ク口マトグラムであり、図 2 1は、本発明使用実施例ク口マトグラムであり、図 2 2は、本発明使用実施例クロマトグラムであり、図 2 3は、本発明使用実施例クロマトグラムであり、図 2 4は、本発明使用実施例クロマトグラムであり、図 2 5は、本発明使用実施例クロマトグラムであり、図 2 6は、本発明と素管使用による性能比較図であり、図 2 7は、本発明と素管使用による性能比較図であり、図 2 8は、本発明と素管使用による性能比較図であり、図 2 9は、本発明と素管使用による性能比較図であり、図 3 0は、本発明一実施例クロマトグラムであり、図 3 1は、本発明一実施例ク口マトグラムであり、図 3 2は本発明他実施例クロマトグラムであり、図 3 3は、本発明他実施例クロマトグラムであり、図 3 4は、本発明他実施例クロマトグラムであり、図 3 5は、本発明他実施例ク口マトグラムであり、図 3 6は、本発明他実施例クロマトグラムである。

発明を実施する為の最良の形態

先ず、キヤビラリ一としては、フューズドシリカキヤピラリーを使用する。フューズドシリカキヤビラリ一は通常外径 1 5 0 μ πιから 3 7 5 I mが使用され、又内径は 5 0 μ mから 2 0 0 μ mが使用に便である。外径と内径の組合せについては、外径 3 7 5 111で内径が 5 0 111、外径 3 7 5 /z mで内径が 1 Ο Ο μ ιη、外径 3 7 5 // mで内径が

mと云うように夫々適性に応じて選択できる。

このフューズドシリカキヤビラリ一中にモノリス構造体を形成させるモノリス構造体の構成は、溶媒に溶ける高分子、例えばポリエチレンォキシドのような水溶性高分子に熱分解性の化合物、例えば尿素等を酸性水溶液を加えて溶解させ、この溶解液にテトラメトキシシランのような調整物を加え撹拌する。この撹拌下加水分解反応を行い、得られた溶液をフューズドシリ力キヤビラリーに注入する。これを恒温槽下材質に応じ所望時間、温度に保持した処ゲル化する。

この固化したゲルを所望時間熟成させる。その後ゲルを洗浄乾燥させ、更に 3 0 0 °C以上加熱し、シリカモノリスキヤピラリーを得る。このモノリス構造体の調製物としては、 4官能性アルコキシシラン（S i (O R) ₄)、 3官能性アルコキシシラン（S i (O R) 3)、（Rは CH₃、 C ₂H₅) が挙げられる。又、 4官能性アルコキシシランと 3官能性ァルコキシシランの混合アルコキシシランから調製される。

フューズドシリカキヤビラリ一中で H P L C等に使用されるカラムの調製を行うためには、キヤピラリー壁と一体となったモノリスゲルが理想とされる。然し、反応が縮合重合反応により進行を行うためゲル自体が収縮し、壁と一体となったゲルの調製は非常に困難である。そのためフューズドシリ力キヤビラリ一壁のシラノール基の活性化を行って化学的にキヤビラリ一壁とゲルを結合させることで一体となったシリ力モノリスキヤビラリ一力ラムの調製を行うのがよい。

又このモノリス構造体通孔には、分離試料に適したコーティング剤及ぴノ又は化学的修飾剤を適用して通孔の表面を修飾■ 改質し得る。例えば、コーティング剤としては、ポリエチレングリコール、シリコンオイルなどが挙げられる。

化学的修飾剤としては、トリメチルクロロシラン（TMS ), ジメチノレ一 n -クチノレクロロシラン，ジメチノレ _ n—ォクタデシノレクロロシラン（OD S) などのアルキルクロロシラン，又はトリメチルメトキシシラン、ジメチ /レー n—ォクチノレメトキシシラン、ジメチノレー n—ォクタデシルメトキシシラン（OD S) などのアルキルアルコキシシラン、ァミノプロピルトリエトキシシランなどのアミノアルコキシシラン、フエニノレトリメトキシシランなどのフエニルアルコキシシラン、ェポキ含有シラン（グリシドォキシプロビルトリメトキシシラン）、ビニル基含有シラン（ァリルトリメトキシシラン）、チタンイソプロポキシド、チタンプトキシドなど各種シラン処理剤が挙げられる。

コーティング剤としては、尿素樹脂、ポリアミン、フエニルシリコンオイル、メチルシリコンオイル、ビュルシリコンオイル、ポリエチレングリコーノレ、ブタジエンポリマー、ポリスチレン、ポリジビ-ノレべンゼン、ポリメタクリレートなどのポリマーをコーティングしたり、コポリマーなどをコーティング後、熱重合や光重合などで高分子化し、ポリマ一相を得る事ができる。また、ブタジエン、スチレン、ジビエルべンゼン、メタタリレート、メチルメタクリレート、ヒドロキシメタクリレート、グリシジノレメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレー小などのモノマーに開始剤ゃ重合触媒などを添加された溶液をコーティング後に、熱や光などでポリマー相を作成できる。

また、化学的修飾剤を結合後に上記のコーティングを行い、ビュル基などの開環重合ゃァミノ基などの縮重合やエステル化などにより、強固なポリマー相を形成させることができる。

〔具体例 1〕

ジメチルー n—ォクタデシルクロロシランのトルエン溶液 ( 1 0 % V / V ) をモノリスキヤビラリ一力ラムに送液する。（このときの温度 8 0 °C以上、送液はシリンジポンプ、ガス圧などで行う。）数時間モノリスキヤビラリ一力ラムに送液を行う。その後にトルェン、テトラヒドロフランで洗浄を行う。以上の操作を行い、モノリスキヤビラリ一力ラムのォクタデシ /レ化を行う。

〔具体例 2〕

3—ァミノプロピルトリエトキシシランのトルェン溶液（ 1 0 % V / V ) をモノリスキヤビラリ一力ラムに送液する。（このときの温度 8 0 °C 以上、送液はシリンジポンプ、ガス圧などで行う。）数時間モノリスキャビラリ一力ラムに送液を行う。その後にトルエン、テトラヒドロフランで洗浄を行う。以上の操作を行い、モノリスキヤビラリ一力ラムのァミノ化を行う。

〔具体例 3〕 3一グリシドォキシプロピルトリエトキシシランのトルェン溶液（ 1 0 % V / V ) をモノリスキヤビラリ一力ラムに送液する。（このときの温度 8 0°C以上、送液はシリンジポンプ、ガス圧などで行う。）数時間モノリスキヤビラリ一力ラムに送液を行う。その後にトルエン、テトラヒドロフランで洗浄を行う。以上の操作を行い、モノリスキヤビラリ一力ラムへのエポキシ基の修飾を行う。

〔具体例 4〕

ァゾビスイソプチ口- トリル（ 0. 0 1 w t % ) を添加したブタジェンコポリマーのへキサン溶液（2 % vZv) をモノリスキヤビラリ一力ラムに送液する。ガスを流して溶液を除去する。次に、 8 0°C以上で数時間熱重合する。その後にトルエン、テトラヒドロフランで洗浄を行う。以上の操作を行い、モノリスキヤビラリ一力ラムへポリマー相を形成させる。

その他試薬を変更することにより、化学修飾は同一操作で行え、表面官能基が変わってくることになる。

また、これらの表面官能基を結合後に、更にモノマーゃコポリマーやポリマーなどをコーティングゃ重合させることで、ポリマー相を形成でさる。

〔具体例 5〕

3—ァリルトリエトキシシランのトルエン溶液（ 1 0 % vZv) をモノリスキヤビラリ一力ラムに送液する。（このときの温度 6 0 °C以下、送液はシリンジポンプ、ガス圧などで行う。）数時間モノリスキヤビラリーカラムに送液を行う。次に、過酸化ベンゾィル（0. 0 1 w t %) を添加したジビュルベンゼンのベンゼン溶液（S o/o vZv) でキヤビラリー内を満たす。 8 0 °C以上で熱重合を行い、その後にトルエン、テトラヒドロフランで洗浄を行う。以上の操作を行い、モノリスキヤビラリ一力ラムにポリマー相を形成させる。

使用できるシリ力モノリス構造体の原料についてさらに詳述する。 4官能性シリカで作製する場合の原料（アルコキシシラン）は基本的には

S i (O C_nH_{2 n + 1}) ₄ n = l〜； L O

の式で得られるものが 1種類のみで使用可能である。

その一例として

S i (O C H₃) 4 ：テトラメトキシシラン

S i (O C ₂H₅) ₄ ：テトラエトキシシラン

S i (O C ₃H₇) ₄ ：テトラプロボキシシラン

S i (O C ₄H₉) ₄ ：テトラブトキシシラン

等がある。そのいずれか 1種類のみで合成可能である。

3官能性シリカで作製する場合の原料（アルコキシシラン）は基本的には

R S i (O C_nH_{2 n+ 1}) ₄ n = l〜： L 0

の式で得られるものが使用可能である。

その一例として

R S i (O C H ₃) ₃ ：トリメトキシシラン

R S i (O C ₂H₅) 3 : トリエトキシシラン

R S i (O C 3 H ₇) ₃ ：トリプロポキシシラン

R S i (O C₄H₉) 3 ：トリブトキシシラン

等はいずれか 1種類のみで合成可能である。

Rで示した部分に入るものとして

■ アルキル基- C _nH 2 _n+！で表されるもの（n = l〜： L 0 )

例えば

CH₃ S i (O CH₃) 。（メチルトリメトキシシラン） C H ₃ S i (O C ₂H₅) a (メチルトリエトキシシラン）

C ₂H₅ S i (O C ₂H₅) a (ェチルトリエトキシシラン）などの組合せによって種々得られる。

• エポキシ基 = CHO CH₂を含むもの

例えば

CH₂ O CHCH₂0 (CH₂) ₃ S i (O CH₃) ₃ (グリシドォキシプロビルトリメトキシシラン)

• ァリル基 = ~〜CH₂ CHCH₂

例えば

CH₂ CHCH₂ S i (O CH₃) ₃ (ァリルトリメトキシシラン）その他にもアミ'ノ基、チオール基、力ルポキシル基を含むものなど多数あり、上記のものに限定されない。

ハイブリッド系シリ力ゲルに使用されるアルコキシシラン

4官能性アルコキシシラン（一般的には S i (O C H₃) ₄ : テトラメトキシシラン、 S i (O C ₂H₅) ₄ ：テトラエトキシシランのどちら力と、 3官能性アルコキシシランのどれか 1つを混合したアルコキシシランを原料とする。

混合アルコキシシランのアルコキサイドは同一種を使用する。

例えば

S i (O C H₃) a + S i (OHC ₃) ₃C H₃ (実施例 1に示す。）

S i (O C H₃) ₄ + CH₂ CHCH₂ S i (O C H₃) ₃ (ァリルトリメトキシシラン（ァリル基））

S i (O CH₃) ₄ + CH₂O CHCH₂0 (C H₂) ₃ S i (O CH

₃) a (グリシドォキシブロビルトリメトキシシラン（エポキシ基））混合比は 4 : 1， 3 : 1、 2 : 1， 1 : 1で調製可能である。

上記の方法で或は他のゾルゲル法により上面から下面まで貫通している通孔を有する連続構造体或はその内部に開放構造を持ち、ミクロ細孔を持つ多孔質体を形成する。このスプレーニードル 1 0のモノリスは、シングルポア、ダブルポア共に使用可能である。

使用できる範囲としては、スルーポア一 3 0 m〜 0. 1 ιη、メソポアサイズ 2 n m〜 5 0 n m、骨格サイズ（スケルトンサイズ） 5〜0. 1 μ mが適当である。

【実施例 1】

先ず、スプレーニードルの製造例について説明する。

フューズドシリカキヤビラリ一（外径 0. 3 7 5 mm、内径 0. 1 m m、長さ 1 0 c m) に I NN a OHを満たし、 4 0°Cで数時間放置しする。次に 1 NHC 1 に置換を行い、室温で数時間放置する。その後、水で洗浄し、乾燥を行う。

メチルトリメトキシシラン、硝酸水溶液（ 1規定）、メタノールをモル比 1 : 1. 9 ： 2の割合で混合し、ポリオキシエチレンノユルフェ- ルエーテルを加え、数分間混合する。得られた反応溶液をキヤビラリ一中に導入し、 4 0°Cにて数時間ゲル化を行う。その後ゲルを乾燥、洗浄し、シリカモノリスキヤビラリ一力ラムを得た。

得られたモノリス構造体は中心径 2 β m程度の揃った貫通孔が 3次元的に絡み合った構造で存在していることが電子顕微鏡により確認された。【実施例 2】

実施例 1の如く処理したフューズドシリカキヤビラリ一（外径 0. 3 7 5 mm、内径 0. 1 mm、長さ 1 0 c m) を用い、水溶性高分子であるポリエチレンォキシド 0 · 8 8 _§、尿素0. 9 _§を 0. 0 1規定酢酸水溶液 1 0m l に溶解した。この溶液にテトラメトキシシラン 4m l を撹拌下で加水分解反応を行った。数分間撹拌した後、得られた溶液を内面処理、即ちシラノール基の活性化を行ったフューズドシリ力キヤビラリーに注入し、 4 0 °Cの恒温槽中で保持したところ、固化した。固化したゲルを更に数時間熟成を行った。更に 1 0 0 °C以上で数時間熟成を行つた。その後、ゲルを洗浄、乾燥させ、 3 0 0 °C以上に加熱し、シリカモノリスキヤビラリ一力ラムを得た。

得られた多孔質体中には、中心孔径 2 . 0 μ m程度の揃った貫通孔が 3次元的に絡み合った構造で存在していることが電子顕微鏡により確認された。その貫通孔の内壁には直径 1 0 n m程度の孔が存在している。上記のように得られたモノリス構造多孔質体 1 を形成したキヤビラリ一力ラム 2をテーパー部 3先端から適宜長さに切断してスプレー-一ドル 1 0を形成する。このスプレーニードル 1 0は M S 1 1に連通するィオン取入口（図示せず）に液滴を噴射する構成をとつてある。一方このスプレーニードル 1 0は L Cポンプ 1 2に接続するキヤピラリー 1 3に連結部 1 4を介して連通してある。この連結部 1 4は導電性で電圧印加装置 1 6に接続してあり、該連結部 1 4を介して溶出溶液に電圧を印加する構造である。 ' このスプレーニードル 1 0は M S 1 1等にイオンを供給するための一つのスプレー構成であり、イオンの捕捉、検出には種々の構成が利用されること当然である。

上記のように形成したモノリスキヤビラリ一力ラム 2を所望長さに形成して、両端或は一端を牽引してニードル部を形成させる。この具体的方法としてキヤビラリ一力ラム 2両端を固定器具 2 1， 2 1により固定し、加工する部位、例えば中央部であれば、中央部 2 2を加熱する。この加熱は、ガスバーナー、レーザー等を使用し、キヤビラリ一力ラム 2 のガラス転位温度以上に加熱する。この際、内部に形成されているモノリス構造多孔質体 1 も加熱される。次いで、キヤビラリ一力ラム両端から外方への張力を加える。これにより、中央部がテーパー状に細くなり、最後に両端から軸力により切断され、夫々の先端がテーパー部 3 , 3 となる。

' この結果、ニードル状の先端までモノリス構造多孔質体が形成されたニードル 1 0が形成される。

更に、必要に応じてニードル先端部のエッチング、切断乃至研磨等の作業を行う。

尚、この牽引加工操作は既存のプーラ一によつても行われる。

【実施例 3】

上記実施例 1により得られたシリカモノリスキヤピラリー 1 5 c mをレーザープーラ一（Sutter Instrument Co.米国）に力け、温度 1 2 0 0で、張カ 0. 5 k g f にて引張した。

その結果、内径 0. 0 5 mm、外径 0. 3 7 5 mmの先端テーパー部は外径 9 0 μ ΐη、内径 3 0 /i m、テーパー状部 1. 5 mmのェミッタ一を得た。

図 8〜 1 0はその先端径状の S EM写真である。

S EM写真で先端の状態を見ると、モノリス骨格はキヤビラリーに保持され、モノリス骨格自体は引伸ばされることにより、縮小されている構造となっている。メソポアの構造については測定方法なく判明しない。

このように形成されたニードル 1 0の顕微鏡写真図 8、図 9、図 1 0 を示す。

写真は内径 0. 0 5 mm、外径 0. 3 7 m mのキヤビラリ一で調製し、長さ 5 0 mmとしたモノリス構造のスプレーニードル 1 0で、図 8は外側斜面図、図 9は外径 1 7 0 mの正面図、図 1 0は内径約 2 5 mの正面図であり、牽引加工を行ってもモノリス構造体とキヤビラリーとの一体構造の維持が示されている。

上記先端の形成に於いて、先端径状は、内径 2 0 0 μ πι、外径 3 7 0 /i mのキヤビラリーカラムについては、内径 1 0 0 μ πι、外径 1 5 0 m以下である。内径 7 5 μ 外径 3 7 5 /z mのキヤビラリ一力ラムは、内径 4 0 μ m_s 外径 1 5 0 μ πι以下とする。内径 1 0 0 μ ΐη、外径 3 7 5 /x mのキヤビラリ一力ラムは、先端径内径 5 0 m、外径 1 5 0 m 以下とする。又、内径 5 0 πι、外径 3 7 のキヤビラリ一力ラムは、先端径 3 0 m、外径 1 5 0 / m以下に加工を行うが、これに限定されるものではない。

一般に E S I用のスプレーニードルはイオン化が可能な、使用できる流速を定めている。例えば広く使用されている P i c o T i p (登録商標）は、素管のスプレーニードルであるが、チップ内径に対し、使用レンジを次のように推奨している。

【表 1 】

このように P i c o T i p (登録商標）では最大でも 1 μ 1 /m i n までにしか対応できない。例示例で云えば、先端内径 3 0 /X mのものでは 0. 3 0 μ 1 /m i n〜： L μ 1 / m. i nである。【実施例 4】

これに対し、上記により得られた本発明スプレーニードルを使用して実験したク口マトグラムを図 1 1〜図 2 5に示す。

本発明スプレーニードルは内径 0. 1 mm X長さ 5 0 mmを使用溶液： Me OH

流速： 1 0 1〜 0. 5 ju l / m i n

実験例に於いて示すように、本発明スプレーニードルでは 0. 5 1 /m i n〜 1 0 1 /m i nと広い流領域に適応し、イオン化できることを示している。この実験例に於いて本発明のモノリス型スプレーニードルは内径 0. 1 mm X長さ 5 0 mmを使用し、 L Cに連通したキヤピラリ一に設けてイオン源から発生させた帯電粒子をイオンと共にィンタ一フェースを経て送り、 M Sにて分析するものである。

これにより、高流速の試料にも対応が可能であり、高速検出が出来、このことは分析時間の短縮を意味し、イオン化効率のよいことを示している。

【実施例 5】

素管のスプレーユードノレ、 P i c o T i p (F S 3 6 0— 5 0— 3 0 一 C E) と本発明スプレーニードルの使用例の比較を行った。（図 2 6， 2 7 , 2 8， 2 9 )

ェミッタ一のサイズ

P i c o T i 内径 5 0 μ πι、外径 3 6 0 μ πι T i p内径 3 0 μ

本発明スプレーニードル内径 5 0 /X m、外径 3 6 0 μ m T i p 内径 1 5 μ m

L C条件

溶液 A H₂0 ( 0. 1 %H C O OH) B C H₃ C N ( 0. 1 % H C O O H )

A/B = 5 0 5 0

F l o w r a t e ： 0. 5 μ 1 / m i n

試料： Au g i o t e n s i n II ( 1 n g / μ 1 )

Mw = 1 046

I n j e c t . V o l : 1 00 n l

MS条件

ニードル電圧： 200 0 V

検出器電圧： 2 6 00 V

素管のエミッターでは（図 26、図 2 7図示） T I Cのピーク巾が広がり (約 2 0秒）マススぺクトルでの SZNが低い ( S /N = 1 1 6)。これではイオン化が不充分、本発明スプレーニードルの使用により（図 2 8、図 2 9図示）イオン化が促進され、 T I Cのピーク巾の減少（約 1 0秒）マススペクトルの SZNの上昇が得られた。イオン化が促進されている。

T I Cを比較すると、本発明スプレーユードル使用のものの方がピーク巾が小さくシャープであると共に、強度が強い。

マススペクトルに於いては、 M/Zは一致しているが、強度、 SZN は本発明のものがよい。

【実施例 6】

本発明スプレーニードルを使用した図 7に示す装置使用による実験結果を示す。

該実験により得たクロマトグラムを図 3 0に示す。

L C条件

溶媒 A H₂ O (0. 1 %HC OOH)

B C H₃ C N ( 0. 1 % H C O O H ) A/B = 8 0/ 2 0 - l O m i n— 4 0/ 6 0

F l o w r a t e - 0. 5 β 1 / m i n

a m l e : 1 A n g i o t e n s i n III

2 A n g i o t e n s i n II

3 A n g i o t e n s i n I

4 I n s u 1 i n c h a i n B ( 1 n g /i 1 )

I n j e c t i o n • V o 1 • 1 0 0 n 1

S条件

ニードル電圧 - 2 5 0 0 V

検出器電圧： 2 8 0 0 V

ーク巾の小さいシャ ―プなク nマ卜が得られた

【実施例 7】

本発明スプレーエードルのモノリス表面処理の有無による分析結果の比較を行った。モノリス表面処理を施していない本発明スプレーエードルのみを用い、質量分析により得られた T I C (トータルイオンク口マトグラム）を図 3 1に、モノリス表面をォクタデシル基にて処理した本発明スプレーニードルのみを使用し得られた T I Cを図 3 2に、分離力ラムの下流に表面処理を施していない本発明スプレーニードルを接続して使用し得られた T I Cを図 3 3に示す。

L C条件

溶液 A H ₂ O ( 0. 1 %H C O OH)

B C H₃ C N ( 0. 1 % H C O O H )

A/B = 1 0 0/0 - ( 1 5 m i n ) 一 5 0/ 5 0 F l o w r a t e 2 μ 1 / m i n

試料 1. An g i o t e n s i n III 2. A n g i o t e n s i n II 3. An g i o t e n s i n ! 4. I n s u l i n c h a i n B 図 3 1に示すようにモノリス表面処理を施していない本発明スプレーニードルでは、イオン化は良好に行われているが、分離能が低く、試料 1. An g i o t e n s i n III と 2. An g i o t e n s i n II は分離されていない。 '

図 3 2に示すようにモノリス表面をォクタデシル基処理した本発明スプレーニードルでは、イオン化能、分離能ともに良好であった。

図 3 3に示すように、分離力ラムの下流に未処理の本発明スプレー二一ドルを接続したものでは、分離カラムによる分離を低下させることなく、良好にイオン化されている。

【実施例 8】

本発明の表面処理済スプレーニードルを使用した実験に於いて、モノリス構造体の表面加工の加工形態の差異によるクロマトグラムを示す。 (図 3 4、図 3 5 )

図 3 4は実施例 2に示す如く、レーザープーラ一により牽引加工してスプレー-一ドル 1 0を形成した後に、表面処理加工を行って得たスプレーニードル 1 0によるものである。

図 3 5はモノリス構造体の表面処理加工を施した後、レーザープーラ一により牽引加工してスプレーエードル 1 0を得たものを使用したクロマトグラムである。

何れもスプレー-一ドル分離カラムとして使用できる結果を得た。 L C条件

溶液 A H ₂ O ( 0. 1 % H C O O H )

B CH₃ CN (0. l %HCOOH)

A/ B = 1 0 0 /0 - ( 1 5 m i n ) 一 5 0/ 5 0 F l o w r a t e 2 1 / m i n

試料 1. An g i o t e n s i n III 2. A n g i o t e n s i n II 3. A n g i o t e n s i n l 4. I n s u l i n c h a i n B 【実施例 9】

本発明スプレー-一ドルを使用し、試料としてゥシ血清アルブミンをトリプシンにより消化して得られたぺプチド断片の質量分析を行った。同一試料を用いて、流速を 1 0 1 /m i n、 5 μ 1 /m i η、 1 μ 1 /m i n , 0. 5 1 Zm i nのそれぞれに設定し、分析を行った。本実験では、分離カラムを使用せず、本発明スプレーニードルのみによる分離及びイオン化により質量分析を行った。質量分析によって得られた T I Cを図 3 6に示す。

使用した本発明スプレー-一ドル

内径 0. 1 mm、外径 0. 3 7 5111111、丁 1 1)内径2 0 111、長さ 4 5 mmモノリス表面にオタタデシル基を修飾したものを使用

L C条件

溶媒 A H₂0 ( 0. 1 % H C O O H )

B C H₃ C N ( 0. 1 % H C O O H )

F 1 o w r a t e r l O l / m i ri s 5 μ 1 / m i n

1 μ \ / i n _N 0. o μ \ / i n

F 1 o w r a t e毎に、以下の条件のグラジェント分析を行った。 1 0 μ 1 /m i n ： A/B = 9 0 / 1 0 - 1 0 m i n - 5 0 / 5 0 5 μ 1 /m i n ： A/B = 9 0/ l 0 - 1 0 m i n - 5 0 / 5 0

1 μ 1 /m i n ： A/B = 9 0 / l 0 - 3 0 m i n - 5 0 / 5 0

0. 5 μ 1 /m i n ： A/B = 9 0 / l 0 - 4 0 m i n - 5 0 / 5 0 試料：ゥシ血清アルブミントリプシン消化物（ 1 5 0 f m o 1 ) MS条件ニードル電圧 3 0 0 0 V

検出器電圧 2 8 0 0 V

0. 5 μ 1 /m i n〜 1 0 μ 1 /m i nの流速範囲において、分離されたピークが検出された。このことは、試料であるペプチド断片が本発明スプレーニードル内において分離され、その分離されたぺプチド断片が随時イオン化されることにより、質量分析計によって検出されたことを示す。流速の上昇に伴い、分析時間の短縮が見られ、流速の低下に伴い、検出強度の上昇が見られた。

以上のことから、本発明スプレー-一ドルは、高速分離に対応した高流速から、高感度分析を目的とした低流側まで、広範囲の流速を同一のスプレーニードルで分離及ぴィオン化が可能であった。産業上の利用可能性

本発明によれば、キヤビラリ一力ラムの内径にモノリス構造体を形成させたこと、テーパー状の先端開口までモノリス構造体を形成したこと、又、キヤビラリ一力ラム内にモノリス構造体を形成し、キヤビラリ一力ラムを牽くことにより、キヤビラリ一力ラム先端をその内部にモノリス構造体が形成されたテーパー状と為したので、試料溶液が流速 1 μ 1 / m i n以下の低容量でも安定したイオン生成が可能であり、又高速検出が可能であるように、高流速にも対応できる E S I用のスプレー- 一ドルを提供することが出来る。

従って、低容量から高流速の広い範囲に亘つて対応できるスプレー二 — ドルを調製形成して提供することが出来る。

然も得られたスプレー-一ドルは粒体を充填する場合と異なり、使用による形態変化や先端部の目詰まりがなく、常に安定したイオン生成が達成できる。

Claims

請求の範囲

1 . 内部にモノリス構造体を形成させたキヤビラリーカラムで構成し、該モノリス構造体は該モノリス構造体を貫通する連続孔を有することを特徴とする E S I用スプレー-一ドル。

2 .モノリス構造体はキヤビラリー力ラムの先端まで形成されると共に、該キヤビラリ一力ラムの先端開口まで貫通する連続孔を有することを特徴とする請求項 1記載の E S I用スプレーニードル。

3 . キヤビラリ一力ラムは先端をテーパー状に構成したことを特徴とする請求項 1又は 2記載の E S I用スプレーニードル。

4 . キヤビラリ一力ラム内に先端まで貫通する連続孔を有するモノリス構造体を形成し、キヤビラリ一力ラムを牽くことにより、同時にキヤピラリ一力ラム先端まで形成されているモノリス構造体を牽き、先端部をテーパー状に構成したことを特徴とする E S I用スプレー-一ドル。

5 . キヤピラリーカラム内のモノリス構造体に設けられた先端まで貫通する連続孔に対し、所望の表面修飾を行ったことを特徴とする請求項 1 乃至請求項 4の何れか 1項に記載の E S I用スプ ^一ニードル。

6 . キヤビラリ一力ラム内にモノリス構造体を形成すると共に、キヤピラリーカラムを両端から牽引することにより、キヤビラリ一力ラム内に形成されたモノリス構造体を共に牽き、加工部位を順次細く形成し、切断することを特徴とする E S I用スプレーニードルの製造方法。