(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学的分離のための装置であって、
サンプルの溶離液を出力するための出口開口を有しているマイクロ流体基板と、
変形可能な端部と、変形可能な端部の付近に位置し、マイクロ流体基板からサンプルの溶離液を受け取る導入口と、サンプルの溶離液のスプレーを放射するための導電性の出口エミッタ管と、エミッタ管の周囲に配置されてエミッタ管に接続された管アセンブリとを有し、管アセンブリが、変形可能な端部を有する第１の管部分と、第１の管部分に端部同士にて当接する第２の管部分と、第２の管部分からすき間によって空間的に隔てられた第３の管部分とを備えているエミッタアセンブリと、
管アセンブリおよびエミッタ管の遠位端の周囲に配置された導電ブロックであって、導電ブロックは、管アセンブリおよびエミッタ管が通される穴を有しており、エミッタ管の先端が、導電ブロックの遠位端よりも突き出している導電ブロックと、
変形可能な端部をマイクロ流体基板に接触して押し付ける力をエミッタアセンブリへと印加する力印加ユニットと
を備えており、
変形可能な端部は、マイクロ流体基板と変形可能な端部との間の接触によってマイクロ流体基板の出口開口とエミッタアセンブリの導入口との間に実質的に流体を漏らさないシールが生み出されるように、マイクロ流体基板よりも弾性的である、装置。
【請求項２】
力印加ユニットが、
管アセンブリに固定的に接続されたばね保持具と、
管アセンブリの周囲に巻かれ、ばね保持具に当接して、変形可能な端部をマイクロ流体基板に接触して押し付ける力をばね保持具へと印加するばねと
を備えている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
管アセンブリの第２の管部分が、導電性材料で構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
エミッタアセンブリが、管アセンブリの周囲に配置された導電性の外側管をさらに備えている、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
導電ブロックが、開口を有しており、霧化用ガスの管が、開口において導電ブロックに接続されている、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
管アセンブリが、管アセンブリの周囲の導電性の外側管をさらに備えており、導電性の外側管は、管アセンブリとエミッタとの間および管アセンブリの第３の管と導電性の外側管との間のすき間への霧化用ガスの進入を可能にするオリフィスを有している、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
導電ブロックおよび管アセンブリの導電性の外側管に電導可能に連絡した電気導体をさらに備えており、電気導体は、エミッタ管の先端から霧化用ガスからなるエレクトロスプレーの放射を生じさせるために、高電圧源からの高電圧を導電ブロックおよび導電性の外側管へと導く、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
マイクロ流体基板を収容する主マイクロ流体カートリッジ部分と、
内部にエミッタアセンブリが可動に配置される着脱可能なマイクロ流体カートリッジ部分と
をさらに備えており、
エミッタ管の先端が、着脱可能なマイクロ流体カートリッジ部分の主マイクロ流体カートリッジ部分への取り付けに応答して着脱可能なマイクロ流体カートリッジ部分から突き出し、着脱可能なマイクロ流体カートリッジ部分の主マイクロ流体カートリッジ部分からの取り外しに応答して着脱可能なマイクロ流体カートリッジ部分へと引っ込む、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
一端の入り口と、他端のエミッタ先端部とを有している細長い導電性のエミッタ管と、
細長いエミッタ管の周囲に配置され、細長いエミッタ管へと接続された管アセンブリと
を備えており、
管アセンブリが、エミッタ管の入り口端を過ぎて突き出す変形可能な端部を有しており、変形可能な端部は、マイクロ流体基板との接触によってマイクロ流体基板の出口開口とエミッタ管の入り口との間に実質的に流体を漏らさないシールが生み出されるように、マイクロ流体基板の縁と接触したときに変形するように構成されているエミッタアセンブリ。
【請求項１０】
管アセンブリへとエミッタ管の入り口端の方向の力を加える力印加ユニットをさらに備えている、請求項９に記載のエミッタアセンブリ。
【請求項１１】
管アセンブリが、
変形可能な端部を有している第１の管部分と、
第１の管部分に端部同士にて当接する第２の管部分と、
すき間によって第２の管部分から空間的に隔てられた第３の管部分と
を備えている、請求項９に記載のエミッタアセンブリ。
【請求項１２】
管アセンブリの第２の管部分が、導電性材料からなる、請求項１１に記載のエミッタアセンブリ。
【請求項１３】
管アセンブリの周囲の導電性の外側管をさらに備えている、請求項１１に記載のエミッタアセンブリ。
【請求項１４】
力印加ユニットが、
管アセンブリに固定的に接続されたばね保持具と、
管アセンブリの周囲に巻かれ、ばね保持具に当接して、変形可能な端部をエミッタ管の入り口の方向に押す力をばね保持具へと印加するばねと
を備えている、請求項１０に記載のエミッタアセンブリ。
【請求項１５】
サンプルの溶離液を出力するための出口開口を有しているマイクロ流体基板を収容するカートリッジ部分への取り付けのための手段と、
変形可能な端部と、変形可能な端部の付近に位置し、マイクロ流体基板からサンプルの溶離液を受け取る導入口と、サンプルの溶離液のエレクトロスプレーを放射するように構成された導電性の出口エミッタ管と、エミッタ管の周囲に配置されてエミッタ管に接続された管アセンブリとを有しているエミッタアセンブリと
を備えており、
取り付けのための手段がマイクロ流体基板を収容しているカートリッジ部分へと取り付けられるときに、マイクロ流体基板よりも弾性的である変形可能な端部が、マイクロ流体基板との接触において変形し、マイクロ流体基板の出口開口とエミッタアセンブリの導入口との間に実質的に流体を漏らさないシールを生み出すスプレーカートリッジ。
【請求項１６】
力印加ユニットが、
管アセンブリに固定的に接続されたばね保持具と、
管アセンブリの周囲に巻かれ、ばね保持具に当接して、変形可能な端部をマイクロ流体基板に接触して押し付ける力をばね保持具へと印加するばねと
を備えている、請求項１５に記載のスプレーカートリッジ。
【請求項１７】
管アセンブリが、
変形可能な端部を有する第１の管部分と、
第１の管部分に端部同士にて当接する第２の管部分と、
第２の管部分からすき間によって空間的に隔てられた第３の管部分と
を備えている、請求項１５に記載のスプレーカートリッジ。
【請求項１８】
管アセンブリの第２の管部分が、導電性材料で構成されている、請求項１７に記載のスプレーカートリッジ。
【請求項１９】
エミッタアセンブリが、管アセンブリの周囲に配置された導電性の外側管をさらに備えている、請求項１７に記載のスプレーカートリッジ。
【請求項２０】
管アセンブリおよびエミッタ管の遠位端の周囲に配置された導電ブロックをさらに備えており、導電ブロックは、管アセンブリおよびエミッタ管が通される穴を有しており、エミッタ管の先端が、導電ブロックの遠位端よりも突き出している、請求項１７に記載のスプレーカートリッジ。
【請求項２１】
導電ブロックが、開口を有しており、霧化用ガスの管が、開口において導電ブロックに接続されている、請求項２０に記載のスプレーカートリッジ。
【請求項２２】
管アセンブリが、管アセンブリの周囲の導電性の外側管をさらに備えており、導電性の外側管は、管アセンブリとエミッタとの間および管アセンブリの第３の管と導電性の外側管との間のすき間への霧化用ガスの進入を可能にするオリフィスを有している、請求項２１に記載のスプレーカートリッジ。
【請求項２３】
導電ブロックおよび管アセンブリの導電性の外側管に電導可能に連絡した電気導体をさらに備えており、電気導体は、エミッタ管の先端から霧化用ガスからなるエレクトロスプレーの放射を生じさせるために、高電圧源からの高電圧を導電ブロックおよび導電性の外側管へと導く、請求項２２に記載のスプレーカートリッジ。
【請求項２４】
サンプルを分析する方法であって、
サンプルを運ぶ移動相を、サンプルの溶離液を出力するための出口開口を有しているマイクロ流体基板に形成されたカラムに通すステップと、
エミッタアセンブリの導入口の付近に配置されたエミッタアセンブリの変形可能な端部を、マイクロ流体基板に接触させて押し付けることで、マイクロ流体基板の出口開口とエミッタアセンブリの導入口との間に実質的に流体を漏らさないシールを生じさせるステップであって、エミッタアセンブリが、導電性のエミッタ管と、エミッタ管の周囲に配置されてエミッタ管に接続された管アセンブリとを備えるステップと、
サンプルの溶離液を、エミッタアセンブリの導入口において、流体を漏らさないシールを通ってマイクロ流体基板の出口開口から受け取るステップと、
エミッタ管の出口において、サンプルの溶離液のエレクトロスプレーを生成するステップと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１１年８月２６日に出願された「Ｒｅｕｓａｂｌｅ  Ｆｉｔｔｉｎｇ  ｆｏｒ  Ａｔｔａｃｈｉｎｇ  ａ  Ｃｏｎｄｕｉｔ  ｔｏ  ａ  Ｐｏｒｔ」という名称の米国特許仮出願第６１／５２７，６３８号、２０１１年８月２６日に出願された「Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｗｉｔｈ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ−Ｂｏｎｄｅｄ  Ｃｏｕｐｌｅｒ」という名称の米国特許仮出願第６１／５２７，６３９号、２０１１年８月２６日に出願された「Ｌｉｑｕｉｄ−Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ  Ｃｏｎｄｕｉｔ  Ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｈｉｇｈ−Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｅａｌｓ」という名称の米国特許仮出願第６１／５２７，７４７号、２０１１年８月２６日に出願された「Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ  ｆｏｒ  ａ  Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ」という名称の米国特許仮出願第６１／５２７，６４８号、および２０１２年４月９日に出願された「Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ  Ｃｏｌｕｍｎ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ」という名称の米国特許仮出願第６１／６２１，８５２号の優先権および利益を主張し、これらの出願の全体が、ここでの言及によって本明細書に援用される。
【０００２】
本発明は、広くには、液体クロマトグラフィ−質量分析器具に関する。より具体的には、本発明は、ＬＣ−ＭＳ装置のマイクロ流体基板部分のためのエレクトロスプレーインターフェイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
高性能液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ）器具は、化合物の分離、同定、および定量化のための分析ツールである。伝統的なＨＰＬＣ器具は、ステンレス鋼管から作られた分析カラムを使用する。典型的には、管の内腔の直径が４．７ｍｍであり、長さは約５ｃｍ〜約２５ｃｍの範囲である。
【０００４】
さらに、ＨＰＬＣ器具の分析カラムは、典型的には、管へと取り付けられるフリット入りの端部フィッティングを有している。種々の官能基で官能化された典型的にはシリカ主体の粒子が、管に詰め込まれる。
【０００５】
完成したカラムを使用して最適な分離効率を達成するためには、移動相の適切な流量が重要である。直径５μｍの粒子が詰め込まれた直径４．７ｍｍのカラムについては、望ましい流量が、典型的には、１ｍＬ／分〜約２ｍＬ／分の間である。ＨＰＬＣ器具の配管において非掃引の死空間の存在を最小限にすることが、分離効率を維持するために望まれる。
【０００６】
ＨＰＬＣ器具においては、インジェクタが、典型的にはサンプルを流れている移動相へと不連続な流体プラグとして注入するために使用される。カラムへと移動し、さらには／あるいはカラムから移動するときのプラグバンドの分散が、クロマトグラフシステムの最終的な効率を低下させる。例えば、４．７ｍｍのカラム管および１〜２ｍＬ／分で流れる移動相を使用するクロマトグラフシステムにおいては、１／１６インチの外径および約０．０１０インチの内径を有する管が、種々のＨＰＬＣ構成要素（例えば、ポンプ、インジェクタ、カラム、および検出器）の間の接続を行なうために典型的に使用される。これらの流量および管の寸法においては、ポートの細部を、管の取り合い部分におけるバンドの広がりを最小限に抑える公差で機械加工することが、比較的容易である。
【０００７】
一つには、移動相の溶媒の消費を減らしたいという要望が、カラムの内径を小さくする傾向を動機付けている。したがって、いくつかの規模のクロマトグラフィが、今や一般的に実行されており、それらは、典型的には、表１（ここで、ＩＤは内径である）に示されるように定義される。
【０００８】
【表１】
0006018205.tif 000002
【０００９】
マイクロボアＨＰＬＣは、多くの場合、分析規模のＨＰＬＣに用いられる設備と同様の設備にて、わずかな変更を加えつつ行なわれている。フィッティングの作成に少しの追加の注意を払う必要がある点を除き、マイクロボアＨＰＬＣは、典型的には、分析規模のＨＰＬＣの実施と同様の技術レベルしか必要としない。
【００１０】
対照的に、毛管およびナノ規模のＨＰＬＣは、分析規模のＨＰＬＣに対して、ＨＰＬＣ構成要素の比較的大きな変更を必要とする。分析およびマイクロボアＨＰＬＣシステムにおいて一般的に見られるような標準的な開ループの往復運動ＨＰＬＣポンプを用いると、約５０μＬ／分未満の安定な移動相の流れを生成することが、比較的困難である。
【００１１】
毛管規模のクロマトグラフィにおいては、ステンレス鋼管を構成要素の相互接続に使用することができるが、内径が、典型的には０．００５インチ未満（約１２５μ未満）でなければならない。フィッティングの末端の製造において、わずかな死空間の発生でさえ避けるように、注意が一般的に必要とされる。
【００１２】
ナノ規模のクロマトグラフィにおいては、約２５〜５０μｍの内径を有する管が、器具の構成要素を相互接続する（例えば、ポンプを分離カラムへと接続する）ために典型的に必要とされる。ステンレス鋼管は、典型的には、このような寸法では入手できないため、ポリイミドで被覆された石英ガラス管が、典型的に使用される。石英ガラス管は、優れた寸法公差およびきわめて清浄な非反応性の内壁を有するが、壊れやすく、取り扱いが難しい。さらに、数ナノリットルの非掃引の死空間ですら残されないように、相互接続のポートを正確な公差で機械加工しなければならない。
【００１３】
分析規模のＨＰＬＣをマイクロボア規模のＨＰＬＣで置き換える主たる動機は、溶媒の消費の削減の要望であるかもしれないが、毛管規模およびナノ規模のクロマトグラフィへの移行は、例えば約１０μＬ／分未満の流れが使用される場合、溶媒の消費のさらなる消費に加えて、質量分析計の検出感度の向上を下支えすることができる。さらに、毛管規模またはナノ規模のシステムが、入手可能なサンプルの量が少ない用途（例えば、新生児の血液検査）において典型的に求められる高感度の検出について、唯一の選択肢であることも多い。
【００１４】
毛管規模またはナノ規模のクロマトグラフィの利点にもかかわらず、ＨＰＬＣのユーザは、マイクロボア規模および分析規模のクロマトグラフィシステムを採用する傾向にある。上述のように、これらのシステムは、典型的には、良好な信頼性をもたらし、使用が比較的容易である。対照的に、毛管規模またはナノ規模のクロマトグラフィシステムの運用時に良好なクロマトグラフィ効率を維持するためには、システムを配管する（例えば、管を使用してポンプ、インジェクタ、カラム、および検出器を接続する）ときにかなりの注意が必要である。
【００１５】
実際、分析またはマイクロボア規模のシステムから毛管またはナノ規模のシステムへと乗り換える操作者が、より大流量の（すなわち、分析またはマイクロボア規模の）システムの方がより良好な分離効率を達成できたことに気付くこともある。これは、典型的には、操作者においてバンドの広がりの少ない管の相互接続を実現するために必要な知識または経験が不充分なことに起因して生じる。さらには、より小さな内径の管を用いることで、折に触れて、管の詰まりが頻繁に生じる可能性がある。
【００１６】
毛管規模のＨＰＬＣシステムにおいて典型的に直面され、ナノ規模のシステムにおいてはさらに顕著に直面される相対的な困難さゆえに、このようなシステムは、主として、サンプルのサイズが小さいなどの必須の場合に、比較的熟練した操作者が存在するときに限って使用されてきた。結果として、分析実験室は、毛管規模およびナノ規模のシステムよりも分析規模およびマイクロボア規模のシステムを有する傾向にあり、毛管規模およびナノ規模のＨＰＬＣから得ることができる利益が充分に実現されていない。
【００１７】
ＨＰＬＣなどの分離技術は、サンプルについての多次元の情報をもたらすために、１つ以上の追加の分析技術と組み合わせて利用されることが多い。例えば、質量分析（ＭＳ）が、分子量および構造の情報をもたらすことができる。異種の技術を組み合わせるうえでの１つの問題点は、サンプルのインターフェイスの提供である。
【００１８】
例えば、ＬＣとＭＳとの組み合わせにおいては、典型的には、ＭＳによる分析のために、ＬＣによって生成されたサンプルの溶離液の輸送およびイオン化が必要である。電界脱離、サーモスプレー、およびエレクトロスプレーなどのソフトイオン化技術が、たんぱく質およびペプチドなどの高分子量の分子から由来する無傷の分子イオンを生成するために有益である。的確な生物学的用途によって、好ましいソフトイオン化技術が決まることが多い。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１９】
一態様において、本発明は、サンプルの溶離液を出力するための出口開口を有しているマイクロ流体基板を備えている化学的分離のための装置を取り扱う。エミッタアセンブリが、変形可能な端部と、変形可能な端部の付近に位置し、マイクロ流体基板からサンプルの溶離液を受け取る導入口と、サンプルの溶離液のスプレーを放射するための導電性の出口部分とを有している。力印加ユニットが、変形可能な端部をマイクロ流体基板に接触して押し付ける力をエミッタアセンブリへと印加する。変形可能な端部は、マイクロ流体基板と変形可能な端部との間の接触によってマイクロ流体基板の出口開口とエミッタアセンブリの導入口との間に実質的に流体を漏らさないシールが生み出されるように、マイクロ流体基板よりも弾性的である。
【００２０】
別の態様において、本発明は、一端の入り口と、他端のエミッタ先端部とを有している細長い導電性のエミッタ管を備えるエミッタアセンブリを取り扱う。管アセンブリが、細長いエミッタ管の周囲に配置され、細長いエミッタ管へと接続される。管アセンブリは、エミッタ管の入り口端を過ぎて突き出す変形可能な端部を有している。変形可能な端部は、マイクロ流体基板との接触によってマイクロ流体基板の出口開口とエミッタ管の入り口との間に実質的に流体を漏らさないシールが生み出されるように、マイクロ流体基板の縁と接触したときに変形するように構成されている。
【００２１】
さらに別の態様において、本発明は、サンプルの溶離液を出力するための出口開口を有しているマイクロ流体基板を収容するカートリッジ部分への取り付けのための手段を備えているスプレーカートリッジを取り扱う。エミッタアセンブリが、変形可能な端部と、変形可能な端部の付近に位置し、マイクロ流体基板からサンプルの溶離液を受け取る導入口と、サンプルの溶離液のエレクトロスプレーを放射するように構成された導電性の出口部分とを有している。取り付けのための手段がマイクロ流体基板を収容しているカートリッジ部分へと取り付けられるときに、マイクロ流体基板よりも弾性的である変形可能な端部が、マイクロ流体基板との接触において変形し、マイクロ流体基板の出口開口とエミッタアセンブリの導入口との間に実質的に流体を漏らさないシールを生み出す。
【００２２】
また別の態様において、本発明は、サンプルを分析する方法であって、サンプルを運ぶ移動相を、サンプルの溶離液を出力するための出口開口を有しているマイクロ流体基板に形成されたカラムに通すステップと、エミッタアセンブリの導入口の付近に配置されたエミッタアセンブリの変形可能な端部を、マイクロ流体基板に接触させることで、マイクロ流体基板の出口開口とエミッタアセンブリの導入口との間に実質的に流体を漏らさないシールを生じさせるステップと、サンプルの溶離液を、エミッタアセンブリの導入口において、流体を漏らさないシールを通ってマイクロ流体基板の出口開口から受け取るステップと、エミッタアセンブリの導電性の出口において、サンプルの溶離液のエレクトロスプレーを生成するステップとを含む方法を取り扱う。
【００２３】
本発明の上述の利点およびさらなる利点を、以下の説明を添付の図面と併せて参照することによって、よりよく理解することができる。添付の図面においては、種々の図において、類似の番号は類似の構造要素および特徴を指し示している。図面は必ずしも比例尺でなく、むしろ本発明の原理の説明に重点が置かれている。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】マイクロ流体カートリッジが設置された状態の液体クロマトグラフィモジュールを含む液体クロマトグラフィ−質量分析システムの実施の形態の正面図である。
【図２】液体クロマトグラフィモジュールの実施の形態の正面図である。
【図３】液体クロマトグラフィモジュールの図であり、内部に収容されたクランプアセンブリを見せるためにカバーが開かれている。
【図４】液体クロマトグラフィモジュールの内部に収容されたクランプアセンブリの実施の形態の斜視図である。
【図５】クランプアセンブリの側面図である。
【図６】クランプアセンブリの正面図である。
【図７】クランプアセンブリの端部ハウジングの実施の形態の図である。
【図８】端部ハウジングの分解斜視図である。
【図９】端部ハウジングの後壁の別の実施の形態の外側の図である。
【図１０】端部ハウジングの後壁の別の実施の形態の内側の図である。
【図１１】マイクロ流体カートリッジの一実施の形態の右側の図である。
【図１２】マイクロ流体カートリッジの左側の図である。
【図１３】マイクロ流体カートリッジの分解図である。
【図１４】右側が取り除かれた状態のマイクロ流体カートリッジの側面図である。
【図１５】右側が取り除かれた状態のマイクロ流体カートリッジの別の側面図であり、マイクロ流体カートリッジ内のマイクロ流体基板に重ねられた押しブロックを示している。
【図１６】左側が取り除かれた状態のマイクロ流体カートリッジの側面図である。
【図１７】マイクロ流体カートリッジ内のマイクロ流体基板の一実施の形態の側面図である。
【図１８】自動調心のフィッティングを備えるマイクロ流体基板の別の実施の形態の図である。
【図１９】図１８のマイクロ流体基板の断面図である。
【図２０】クランプアセンブリの正面断面図であり、マイクロ流体カートリッジは設置されていない。
【図２１】マイクロ流体カートリッジが設置された状態のクランプアセンブリの正面断面図であり、クランプアセンブリが非クランプ位置にある。
【図２２】マイクロ流体カートリッジが設置された状態のクランプアセンブリの正面断面図であり、クランプアセンブリがクランプ位置にある。
【図２３】マイクロ流体カートリッジのエミッタ端の図であり、高電圧ケーブルおよびガスノズルが側面に接続されている。
【図２４】図１４のマイクロ流体カートリッジのエミッタ端の図である。
【図２５Ａ】図２４のマイクロ流体カートリッジの一部分の三次元（３Ｄ）の図であり、エミッタとマイクロ流体基板との間の境界を示している。
【図２５Ｂ】図２５Ａの境界の詳細図である。
【図２５Ｃ】エミッタをマイクロ流体基板に対して位置決めするための保持具の典型的な使用を説明する側面図である。
【図２６】マイクロ流体カートリッジのスプレーユニットの実施の形態の図である。
【図２７Ａ】保持具−基板組み立てツールの実施の形態の上方からの３Ｄ図である。
【図２７Ｂ】保持具−基板組み立てツールの実施の形態の下方からの３Ｄ図である。
【図２８Ａ】着脱可能なエミッタハウジングを有するマイクロ流体カートリッジの別の実施の形態の外側の３Ｄ図である。
【図２８Ｂ】図２８Ａのマイクロ流体カートリッジおよび着脱可能なエミッタハウジングの内側の３Ｄ図である。
【図２９】液体クロマトグラフィ−質量分析システムにおいて使用するための液体クロマトグラフィモジュールの別の実施の形態の側面図である。
【図３０】内部に収容されたクランプアセンブリを見せるためにカバーが開かれた状態の図２９の液体クロマトグラフィモジュールの図である。
【図３１】後部カバーが取り除かれた状態の図２９の液体クロマトグラフィモジュールの質量分析計インターフェイスの図である。
【図３２】図２９の液体クロマトグラフィモジュールにおいて随意により使用されるマイクロ流体カートリッジの別の実施の形態の左側の外面図（ポート類を示している）である。
【図３３】図３２のマイクロ流体カートリッジのエミッタ端の側面図であり、マイクロ流体カートリッジのハウジングの右側は取り除かれている。
【図３４】図３２のマイクロ流体カートリッジのエミッタ端の一実施の形態の内部要素の概略図である。
【図３５Ａ】図３４に示したマイクロ流体カートリッジのエミッタ端の近位部分の拡大図である。
【図３５Ｂ】図３４に示したマイクロ流体カートリッジのエミッタ端の遠位部分の拡大図である。
【図３６】図３４のカートリッジのエミッタ端部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本明細書に記載されるクロマトグラフィ用マイクロ流体カートリッジおよびエミッタアセンブリのいくつかの実施の形態は、サンプル−溶離液のインターフェイスをスプレーエミッタの弾性変形可能部分と（変形可能部分と比べて）比較的堅固なマイクロ流体基板との間の可逆な機械的接触を通じて実現できるという認識から生まれている。要約すると、スプレーエミッタアセンブリが、好ましくは、流体導管の一端に位置し、マイクロ流体基板に機械的かつ流体連通的に接触する弾性変形可能部分と、他端に位置し、エレクトロスプレーを放射する導電性部分とを備える。
【００２６】
本明細書に記載される高性能液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ）器具は、エレクトロスプレーエミッタを有するマイクロ流体カートリッジを受け入れ、エミッタの先端をＨＰＬＣ器具の質量分析用の構成要素に動作可能に連絡させる設置チャンバを有する。マイクロ流体カートリッジは、例えば、ここでの言及によって本明細書に援用されるＧｅｒｈａｒｄｔらの「Ｃｅｒａｍｉｃ−ｂａｓｅｄ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｍａｋｉｎｇ  Ｓａｍｅ」という名称の米国特許出願第１２／２８２，２２５号に記載されているような実質的に堅固なセラミック主体の多層マイクロ流体基板（本明細書において、セラミックタイルとも称される）を収容する。たんぱく質サンプルにおいては、セラミックが、好ましくは基板内の導管の壁へのサンプルの付着に起因するサンプルの損失の水準が適切に低い高温同時焼成セラミック（ＨＴＣＣ）である。
【００２７】
マイクロ流体基板の層内に形成されるチャネルが、分離カラムとして機能する。例えばレーザエッチングによって形成される基板の側面の開口が、流体をカラムへと導入することができるチャネルへの開口をもたらす。流体が、高圧のもとで開口を通過し、チャネルの出口端に結合されたエレクトロスプレーエミッタに向かって流れる。マイクロ流体カートリッジの側面の穴が、流体を基板へともたらすための流体導入ポートをもたらす。１つ以上の流体導入ポートの各々が、流体開口のうちの１つに位置合わせし、この流体開口を囲う。
【００２８】
クランプ機構が、マイクロ流体カートリッジの片側へと機械的な力を加え、マイクロ流体基板を設置チャンバに結合された流体ノズルに接触して押し付ける。ノズルが、カートリッジの流体導入ポートを通してマイクロ流体基板へと流体をもたらす。
【００２９】
ＨＰＬＣ器具および他の装置の種々の実施の形態が、一部には、ポートおよびノズルなどの種々の構成要素がポリマーなどの変形可能材料で望ましく形成され、各々のノズルと開口を囲むマイクロ流体基板の表面との間に厳重な漏れのないシールを生み出すための充分な強さの機械的な力を実質的に堅固なマイクロ流体基板へと加えることができるという認識から生まれる。好ましくは、マイクロ流体基板と管との間の接触面において加えられる圧力が、マイクロ流体基板へと管を通過する流体の圧力よりも大きい。適切なポリマーは、例えば、ＰＥＥＫ（ＴＭ）ポリマー（英国ＬａｎｃａｓｈｉｒｅのＶｉｃｔｒｅｘ  ＰＬＣから入手可能）などのポリエーテルエーテルケトンである。
【００３０】
セラミック主体の基板は、１つの小さな点に集中する機械的な力ならびに／あるいは（基板の曲げおよび／またはねじりを生じさせる傾向などによって）せん断応力を導入する傾向の形式で加えられる機械的な力に曝された場合に、割れを生じがちになる可能性があるため、クランプ機構は、好ましくは複数の表面を持つプローブを使用し、さらには／あるいは好ましくは基板の片面に（基板の片面に垂直に）加えられる力に、実質的にせん断応力のない圧縮応力を導入するような形式で基板の反対側へと加えられる等しい実質的に同一直線上の力によって対抗する。
【００３１】
複数の表面を持つプローブは、例えば、同時に複数の接触点においてマイクロ流体基板を押す。したがって、プローブは、好ましくは、力を分散させ、せん断応力の可能性を軽減または解消する傾向の形式で、基板に接触するように構成される。好ましくは、プローブに係る複数の接触場所が、マイクロ流体基板の反対側に接触する要素に位置合わせさせられることで、クランプ機構によるせん断応力の導入が軽減または解消される。
【００３２】
各側からマイクロ流体基板に接触する要素のいずれかまたはすべては、随意により気体および／または液体のための導管を備え、随意により電気導体および／または光導体ならびに／あるいは他の連絡経路を備える。
【００３３】
同時の複数の接触点は、随意により、機械的な力をただ１つの接触点の場合よりも広い面積に分散させる。好ましくは、接触点が、円上の実質的に等間隔の点に関連付けられ、さらには／あるいは力の分布の円形パターンを定める。好ましくは、複数の点においてマイクロ流体基板に接触する構成要素が、加えられる力をただ１つの場所で受け取ることで、マイクロ流体基板に加わるねじり力の可能性または程度を軽減できる。さらに、基板が、好ましくはマイクロ流体カートリッジ内で或る程度の運動の自由を有し、クランプ機構が係合するまで自由に浮動できることで、クランププロセスにおいて、圧縮以外の応力がマイクロ流体基板に作用することがなく、マイクロ流体カートリッジのハウジング部分がマイクロ流体基板に実質的な力を（あるいは、いかなる力も）加えることがないように、マイクロ流体基板の位置の「自動調節」が可能にされる。
【００３４】
マイクロ流体カートリッジは、基板に加えて、内部の回路ならびに基板の加熱および冷却のための温度制御ユニットを収容する。マイクロ流体カートリッジの開口が、ポゴピンによって内部の回路へと低電圧および他の電気信号を供給するための窓をもたらす。エレクトロスプレーエミッタの先端の付近のマイクロ流体カートリッジの別の開口が、ガスノズルへとつながるガス導入ポートとして機能する。エミッタ先端部の付近に配置されるさらに別の開口が、高電圧の入力ポートとして機能する。高電圧ケーブルが、この高電圧入力ポートへと接続され、エミッタの先端領域へと高電圧（例えば、約３ｋｅＶの電圧）をもたらす。
【００３５】
管をマイクロ流体基板へと押し付けるために使用される機械的な力は、高電圧ケーブルと高電圧入力ポートとの間、導電ポゴピンと電気コネクタとの間、およびガスノズルとガス導入ポートとの間の接続を確立させるようにも機能する。したがって、マイクロ流体カートリッジを設置チャンバ内にクランプするというただ１つの行為により、分離カラムの動作に必要な種々の流体および電気の接続が同時に確立される。
【００３６】
図１が、本発明を具現化させることができる液体クロマトグラフィ−質量分析（ＬＣ−ＭＳ）システム１０の一実施の形態の正面図を示している。ＬＣ−ＭＳシステム１０が、完全に設置されたマイクロ流体カートリッジ１６が位置するスロット１４を有している液体クロマトグラフィモジュール１２を備えている。図示のとおり、マイクロ流体カートリッジ１６のハンドルが、スロット１４から突き出す。液体クロマトグラフィモジュール１２は、質量分析（ＭＳ）ユニット１８に結合されている。一実施の形態においては、ＬＣ−ＭＳシステム１０が、マサチューセッツ州ＭｉｌｆｏｒｄのＷａｔｅｒｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって製造されているｎａｎｏＡＣＱＵＩＴＹ  ＵＰＬＣ（Ｒ）システムの改良版である。
【００３７】
図２が、ハウジング２０を有している液体クロマトグラフィモジュール１２の実施の形態の正面図を示している。ハウジング２０は、オン−オフスイッチ２３ならびに状態および圧力インジケータ２４を備える上部２２と、マイクロ流体カートリッジ１６を収容するためのスロット１４およびアーム部２８を有している中央部２６と、ハウジング２０の開口から延びた調節ノブ３２を有している下部３０とを有している。調節ノブ３２は、マイクロ流体カートリッジ１６をｘ軸に沿って移動させるための内部のｘ平行移動ステージ（一部分だけが見えている）へと接続されている。さらに、ｙ平行移動ステージおよびｚ平行移動ステージ（図示されていない）のための調節ノブが、ＭＳユニット１８（図１）に対するマイクロ流体カートリッジ１６の位置のｙ軸およびｚ軸に沿った調節を可能にする。そのような調節は、例えば、エミッタの先端の出口について、ＭＳの入り口オリフィスに対する位置決めをもたらす。
【００３８】
枢支点３６を中心にしてクランプ位置と非クランプ位置との間を回転することができるレバー３４が、アーム部２８に接続されている。図２においては、レバー３４が非クランプ位置にある。レバー３４を枢支点を中心にして反時計方向に約１８０度回転させることで、レバー３４はクランプ位置へと移行する。ハウジングの一端において、電気ケーブル３８および電気信号導体４０が、ハウジング２０の前部の開口４２を通ってハウジング２０に進入している。本明細書において説明されるように、マイクロ流体カートリッジ１６へと電気ケーブル３８が高電圧を供給し、電気信号導体４０が低電圧を供給する。図示されていないが、やはり開口４２を通ってハウジング２０に進入するマイクロ流体管およびガス配管が、マイクロ流体カートリッジ１６へと流体および気体をそれぞれもたらす。
【００３９】
図３が、内部のクランプアセンブリ６０を露出させるために前部カバー５０が開かれた状態のハウジング２０を示している。ハウジングの下辺に沿った蝶番が、前部カバー５０を平行移動ステージ支持部５２へと取り付けている。平行移動ステージおよび調節ノブは、説明を単純にするために図から省略されている。ハウジング内に位置する他の構成要素として、回路基板６２が挙げられる。平行移動ステージ支持部５２、クランプアセンブリ６０、および回路基板６２が、ハウジングの後部パネル６４に結合されている。
【００４０】
電気ケーブル３８および電気導管６６が、クランプアセンブリ６０の片側へとつながっている。電気ケーブル３８が、高電圧（例えば、３０００ボルト）を運び、電気導管６６が、複数の低電圧の電気導体を束ねる。図示されていないが、マイクロ流体管およびガス配管も、クランプアセンブリ６０の電気ケーブル３８および電気導管６６と同じ側につながっている。
【００４１】
クランプアセンブリ６０は、マイクロ流体カートリッジを受け入れるためのスロット６８と、レバー３４（図２）が取り付けられるポスト７０とを有している。前部カバー５０が閉じられたとき、前部カバー５０のスロット１４が、クランプアセンブリ６０のスロット６８に位置合わせし、図２の調節ノブ３２（図３には示されていない）が、前部カバー５０の開口７２を通って突き出し、ポスト７０が、アーム部２８の側壁によって隠されていて見えない別の開口を通って突き出す。
【００４２】
図４が、端部ハウジング８２へと接続された本体８０を有しているクランプアセンブリ６０の実施の形態を示している。ポスト７０が、レバー３４を本体８０の片面（本明細書においては、前面と呼ぶ）に接続している。端部ハウジング８２は、後壁８６によって空間的に隔てられた反対側の側壁８４−１、８４−２（全体として、８４）を有している。側壁８４−２は見て取ることができず、参照番号が、側壁８４−２の領域を大まかに指している。側壁８４−１が、マイクロ流体カートリッジ１６（図１）を受け入れるように構成されたスロット６８（図３）を有している。側壁８４−２が、側壁８４−１のスロット６８に位置合わせした対応するスロット（図示されていない）を有しており、マイクロ流体カートリッジ１６が、クランプアセンブリ６０へと設置されるときに両方のスロットを貫通する。
【００４３】
端部ハウジング８２の後壁８６は、ポゴピンブロック８８および流体ブロック９０を有している。ポゴピンブロック８８は、電気導管６６（図示されていない）を間に保持するように固定具９４によって接合される２部品からなるブラケット９２を備えている。ポゴピンブロック８８は、図４においては大部分が２部品からなるブラケット９２によって隠されて見えないが、流体ブロック９０の上方に隣接して配置されている。流体ブロック９０のこの実施の形態は、流体をもたらす管の端部を受け入れるための３つの開口９６を有している。スペーサブロック９８が、ポゴピンブロック８８および流体ブロック９０を後壁のスロット（図８に示されている）に固定している。
【００４４】
後壁８６の表面から、３つの開口１０４、１０６、１０８を備えた主表面１０２を有しているＬ字形の保持具１００が突き出している。開口１０４が、クランプアセンブリ６０へと接続されるガス配管（図示されていない）を保持するための開口であり、開口１０６が、高電圧の電気ケーブル３８（図３）を保持するための開口であり、開口１０８が、保持具１００を後壁８６へと接合する固定具を受け入れるための開口である。クランプアセンブリ６０の後面（すなわち、図１のＭＳユニット１８へと向いた側）から、スロット６８へのマイクロ流体カートリッジ１６の挿入の程度を制限するために使用されるアーム１１０が延びている。
【００４５】
図５が、クランプアセンブリ６０の側面図であり、マイクロ流体カートリッジ１６が、クランプアセンブリ６０の側壁８４の両方のスロットを貫通している。アーム１１０が、マイクロ流体カートリッジ１６の上辺の凹所を捕まえ、スロット６８におけるマイクロ流体カートリッジのさらなる摺動を防止している。高電圧の電気ケーブル３８が、開口１０６へと接続され、電気導管６６が、ポゴピンブロックの２部品からなるブラケット９２へと接続されている。さらに、カプラ１１２が、Ｌ字形の保持具１００の開口１０４につながっている。
【００４６】
図６が、クランプアセンブリ６０およびスロット６８を通して見ることができるチャンバ１２０の正面図を示している。チャンバ１２０内に、マイクロ流体カートリッジ１６を受け入れるためのキャリッジ１２２が位置している。キャリッジ１２２の片側（すなわち、図６においては右側）からチャンバ１２０内へと内側に、上側および下側のそれぞれのばね１２４−１、１２４−２ならびにプランジャ１２６の先端部が延びている。反対側から（すなわち、端部ハウジング８２の後壁８６の方向から）チャンバ１２０内へと内側に、案内ピン１２８および複数のマイクロ流体ノズル先端部１３０−１、１３０−２が延びている。この実施の形態においては、マイクロ流体ノズル先端部１３０−２に水平方向において整列した第３のマイクロ流体ノズル先端部１３０−３（図７）が、マイクロ流体ノズル先端部１３０−２によって隠されて見えていない。
【００４７】
図７が、後壁８６によって隔てられた反対側の側壁８４−１、８４−２を備えている端部ハウジング８２の一実施の形態の内部の図を示している。側壁８４−１が、スロット６８−１を有し、側壁８４−２が、スロット６８−２を有している。後壁８６に、ポゴピンブロック８８および流体ブロック９０が設置されている。
【００４８】
ポゴピンブロック８８の内面が、くぼんだ領域１４０を有しており、このくぼんだ領域１４０の表面から内側へとポゴピン電気コネクタ１４２が突き出している。この例では、電気コネクタ１４２が、電気信号を導くための１０本の導電ポゴピン１４４を有している。各々のポゴピン１４４が、電気信号を伝えるための独立した円ポスト形のばねで付勢された電気導体である。
【００４９】
流体ブロック９０の内面から、図６の複数のマイクロ流体ノズル１３０−１、１３０−２、１３０−３（全体として、１３０）が突き出している。一実施の形態においては、ノズル１３０が３つであり、三角形のパターンにて配置されている。これらのノズル１３０の位置は、お互いに対して固定されている。マイクロ流体管によって流体ブロック９０の外側の開口９６（図４）へともたらされた流体が、これらのノズル１３０を通って出る。ノズル１３０の三角形のパターンの下方に、三角形の頂点のノズルに位置合わせして、案内ピン１２８が位置している。
【００５０】
図８が、後壁８６の組み立てプロセスを説明するための端部ハウジング８２の分解図を示している。後壁８６が、流体ブロック９０、ポゴピンブロック８８、およびスペーサ９８が順に挿入されるスロット１５０を有している。スロット１５０は、下部の矩形の領域１５２および段状の上部領域１５４を有している。下部の領域１５２が、流体ブロック９０およびポゴピンブロック８８を受け入れるように構成されている。上部領域１５４の形状は、スペーサ９８を受け入れるように構成されている。スペーサ９８は、穴１５６を備える段部１５５を有しており、これらの穴１５６によって固定具がスペーサ９８を後壁８６のそれぞれの穴１５７へと接続し、したがってブロック８８、９０、９８をスロット１５０内に固定することができる。
【００５１】
図９および図１０が、端部ハウジング８２のための後壁８６’の別の実施の形態を示しており、図９が後壁８６’の外側を示し、図１０が内側を示している。この実施の形態においては、後壁８６’が、図７において説明した流体ブロック１９０の３つのノズル１３０ではなく、マイクロ流体基板に接触するための４つのノズルを有している。後壁８６’は、ひし形のパターンに配置された４つの流体導入ポート１７０−１、１７０−２、１７０−３、１７０−４（全体として、１７０）を備えている。各々の流体導入ポート１７０が、後壁８６’からおおむね直角に突き出している円形のフィッティング（４つのポートのうちのポート１７０−２において最もよく見て取ることができる）を備えている。各々の流体導入ポート１７０は、他のポート１７０に対して浮動であり、すなわち各々の流体導入ポート１７０が残りの流体導入ポート１７０とは無関係に少しだけ移動することができるよう、流体導入ポート１７０そのものは後壁８６’に固定されていない。
【００５２】
流体の配管の例として、マイクロ流体管１７２の先端部が、流体導入ポート１７０−１および１７０−３へと圧入される一方で、流体導入ポート１７０−４は栓１７４で塞がれ（すなわち、使用されず）、流体導入ポート１７０−２が開いている。さらに、後壁８６’は、一列の電気コネクタ１７６（ここでは、例えば１０本である）を有するポゴピンブロック８８’の別の実施の形態を備えている。
【００５３】
図１０は、図９において説明した後壁８６’の別の実施の形態の内側を示している。ポゴピンブロック８８’の内面が、くぼんだ領域１８０を有しており、このくぼんだ領域１８０から、導電ポゴピン１７６の列が突き出している。ポゴピンの列の下方には、第２のくぼんだ領域１８２が位置している。このくぼんだ領域１８２から、後壁８６’の外側のポート１７０のうちの１つにそれぞれ対応する４つのマイクロ流体ノズル１８４が突き出している。マイクロ流体管１７２によって後壁８６’の外側のポート１７０へともたらされた流体が、これらのノズル１８４を通って出る。ノズル１８４のひし形のパターンの下方に、案内ピン１２８と同様の機能の位置合わせピン１８６が位置している。
【００５４】
図１１が、図７において説明したノズル配置の形式と協働するマイクロ流体カートリッジ１６の実施の形態の右側面図を示している。さらに後述されるように、マイクロ流体カートリッジ１６は、エミッタ、マイクロ流体基板、ヒータ、および回路を収容しており、マイクロ流体カートリッジ１６に収容された種々の構成要素へと電圧、電気信号、および流体（気体および液体）をもたらすための電気機械インターフェイスとして働く。
【００５５】
マイクロ流体カートリッジ１６のこの実施の形態は、２つのケーシング部分２００−１、２００−２を、例えば半体同志をスナップ留め、あるいは接着剤または機械的な固定具の使用、もしくはこれらの任意の組み合わせによって接合することによって形成されている。２つのケーシング部分は、本明細書において、マイクロ流体カートリッジ１６の左側および右側とも称され、用語「左」および「右」は、クランプアセンブリ６０へと挿入されるときのマイクロ流体カートリッジ１６の向きによって決まる。「左」、「右」、「上」、「下」、「前」、および「後」などといった用語が、マイクロ流体カートリッジの説明を簡単にする目的のためのものであり、マイクロ流体カートリッジそのものの構造にいかなる限定も課すものではないことを、理解すべきである。
【００５６】
右側ケーシング部分２００−１が、把持端２０２およびエミッタ端２０４を有している。把持端２０２の湾曲領域２０６が、挿入時および液体クロマトグラフィモジュール１２からの取り出し時に、ユーザによるマイクロ流体カートリッジ１６の把持を可能にする指による保持を提供する。
【００５７】
ケーシング部分２００−１の側面に、矩形の窓２０８が位置しており、窓２０８内に押しブロック２１０が位置している。押しブロック２１０の表面が、右側ケーシング部分２００−１の表面と同一面に位置している。さらに後述されるように、押しブロック２１０は、右側ケーシング部分２００−１に堅固に取り付けられているのではなく、わずかな出入り、上下、または左右の移動が可能であり、すなわち押しブロック２１０は、窓２０８において浮動である。一実施の形態においては、押しブロック２１０が、金属で作られている。
【００５８】
押しブロック２１０の下方に、両方のケーシング部分２００−１、２００−２を完全に貫いて延びる開口２１２が配置されている。以下では、開口２１２を、貫通穴２１２と称する。エミッタ端２０４において、マイクロ流体カートリッジ１６の上辺に凹所２１４が位置している。凹所２１４において、可動のフィン２１６が、ケーシング部分２００−１、２００−２の間の上辺を通って突き出している。
【００５９】
図１２が、マイクロ流体カートリッジ１６の左側ケーシング部分２００−２を示している。右側ケーシング部分２００−１と同様に、左側ケーシング部分２００−２は、湾曲領域２０６を有する把持端２０２と、エミッタ端２０４とを有している。左側ケーシング部分２００−２の長さのほぼ中央に、３つのノズル開口２２０が、流体ブロック９０（図７）のノズル１３０の三角形配置に一致する三角形のパターンで存在している。三角形のパターンは、円形の負荷パターンを定めるうえで望ましい。円の中心は、好ましくは、押しブロック２１０の金属板ボス２６０（図１３）への荷重の釣り合いをもたらすために、クランプアセンブリ６０（図６）のプランジャ１２６（図２０）の運動の軸に位置合わせしている。第３の流体ポートが、例えば較正ポートに使用され、操作者が較正流体を流すことができる。他の２つのポートは、例えば分析カラムおよび捕捉カラムへのアクセスを提供する。
【００６０】
マイクロ流体カートリッジに収容されたマイクロ流体基板の側面に、微視的流体開口が、各々のノズル開口２２０の背後に同心に位置している。流体ブロック９０のマイクロ流体ノズル１３０の流体導管が、マイクロ流体基板の微視的開口のサイズよりもはるかに大きい内径を有していることで、両者の間の位置合わせが容易にされる。一実施の形態においては、各々の微視的流体開口が、０．００３インチの正方形断面を有し、各々のマイクロ流体ノズル１３０が、０．００３インチのヴィア（正方形断面を有する開口）などの基板上の微視的流体開口に位置合わせしてこの開口を囲む０．０１３インチのオリフィス（円形の断面を有する管腔）を有する。
【００６１】
マイクロ流体ノズル１３０は、流体のシールをもたらすために、クランプアセンブリ６０（図６）によってもたらされる圧縮応力だけに頼るポリマー−セラミックのインターフェイスを利用し、すなわちクランプアセンブリ６０が、作動流体圧力よりも高い圧力をポリマー−セラミックのインターフェイスにもたらす。例えば、５，０００ｐｓｉという作動流体圧力、または１５，０００ｐｓｉなどの別の圧力が、ノズル−基板のインターフェイスの全表面積にわたる１３０ポンドのクランプ荷重によって実現され、選択された作動圧力における有効な流体の封止が生み出される。
【００６２】
左側ケーシング部分２００−２において、三角形配置のノズル開口２２０の頂点の直上に、矩形のくぼみ２２２が位置している。くぼんだ領域２２２が、電気接点２２６のアレイへのアクセスをもたらす矩形の窓２２４を囲んでいる。電気接点２２６は、ポゴピンブロック８８（図７）のポゴピン１４４と電気的に接触する導電パッドである。電気接点２２６のアレイは、図１３に関連してさらに後述されるように、マイクロ流体基板上に置かれる可撓回路の一部分である。
【００６３】
左側ケーシング部分２００−２は、エミッタ端２０４に、ガスノズルを受け入れるためのガス導入ポート２２５と、高電圧の電気ケーブル３８（図５）の先端部（ポゴピン）を受け入れるための高電圧入力ポート２２８とを有している。複数の穴２３４が、ケーシング部分２００−１、２００−２の接合時に両者を位置合わせさせるために用いられる位置合わせピン２３６を保持している。
【００６４】
左側ケーシング部分２００−２は、下辺に沿って矩形の溝２３０をさらに備えている。溝２３０は、エミッタ端２０４に開放端２３２を有し、そこから横へと延び、ノズル開口２２０の下方に位置する貫通穴２１２を終端としている。さらに、溝２３０は、マイクロ流体カートリッジ１６がクランプアセンブリ６０のスロット６８（図４）へと挿入されるときに案内ピン１２８（図７）を受け入れる。案内ピン１２８が貫通穴２１２に達するとき、マイクロ流体カートリッジ１６はチャンバ１２０に完全に設置され、クランプ可能な位置にある。
【００６５】
図１３が、マイクロ流体カートリッジ１６およびマイクロ流体カートリッジ１６に収容された種々の構成要素の分解図を示している。右側ケーシング部分２００−１と左側ケーシング部分２００−２との間に、マイクロ流体基板２５０と、マイクロ流体基板につながるエミッタアセンブリ２５２（本明細書において、「スプレーユニット」とも称される）と、シャッタ２５４とが配置されている。右側ケーシング部分２００−１の内側に、押しブロック２１０をぴったりと受け入れるように構成された矩形の凹所２５６が位置している（すなわち、押しブロック２１０が、凹所２５６にはまり込み、凹所２５６において浮動する）。押しブロック２１０がこの凹所２５６に位置するとき、押しブロックの隆起部（見て取ることができない向こう側に位置している）が、右側ケーシング部分２００−１の側面の窓２０８に進入する。
【００６６】
さらに、押しブロック２１０のこの実施の形態は、各々が平坦な面を備えている３つの隆起ボス２６０を有している。３つのボスの平坦な面が、駆動力が第１のケーシング部分２００−１の外側から押しブロック２１０へと加えられるときにマイクロ流体基板の側面を同時に押し、単一の集中した接触の点を避けるために力を分散させる。各々の隆起部２６０が、マイクロ流体基板２５０の流体開口のうちの対向する１つに直接位置合わせすることで、（押しブロックが押されるときに）左側ケーシング部分２００−２のノズル開口２２０のうちの対向する１つに直接圧力を加え、例えばマイクロ流体基板２５０のねじりおよび／または曲げによるせん断応力の発生を回避する。
【００６７】
他の実施の形態は、３つよりも多数または少数のボスを有することができる。一般に、ボスの数は、各々の流体開口に１つのボスが直接向かい合って位置合わせするように、マイクロ流体基板２５０の流体開口（ダミーの開口を含んでもよい）の数に一致する。一般に、ボスの数は、すべてのボスが対応するノズルに位置合わせするように、マイクロ流体基板２５０に接触する流体ノズルおよびダミーノズルの数に一致する。ボスおよびノズルの数および配置は、マイクロ流体基板２５０への望ましくない応力の印加を抑えるように随意により選択される。
【００６８】
エミッタアセンブリ２５２は、エミッタ２６６と、エミッタ２６６を位置決めし、さらには／あるいはマイクロ流体基板２５０に位置合わせさせるエミッタ保持具２４１Ａと、シースガス部品２７９とを備えている。シースガス部品２７９は、ハウジング部分２００−１、２００−２に配置された管２７８を介してシースガスを受け取る。エミッタ保持具２４１Ａは、エミッタ２６６の管腔をマイクロ流体基板２５０の出口ポートに位置合わせする。好ましくは、追加の構成部品が、出口ポートを通ってエミッタ２６６の管腔へと流れる溶離液の圧力よりも大きい圧力を界面にもたらすように充分な力でエミッタ２６６をマイクロ流体基板２５０に接触させる。
【００６９】
マイクロ流体基板２５０の上辺に被さるように折り曲げられた可撓回路アセンブリ２５８が、電気接点２２６のアレイを備えている。図１２において説明したとおり、これらの電気接点２２６は、左側ケーシング部分２００−２の窓２２４を介してアクセス可能である。さらに、シャッタ２５４は、マイクロ流体基板２５０の表面の微視的流体開口が露出するように、左側ケーシング部分２００−２の側面のノズル開口２２０に位置合わせする穴２６２を有している。さらに、シャッタ２５４は、フィン２１６（図１１）と、エレクトロスプレーエミッタ２６６を部分的に包むエミッタ管２６４を有している。
【００７０】
基板２５０は、随意により、以下の形式で形成される。多数の基板２５０のための５枚のグリーンシート層が、所望のパターンの形成後に、一体に押し合わせられる。押し合わせられた積層体の片面または両面に、流体開口用のヴィアがレーザエッチングされる。縁部分が、レーザエッチングによって定められる。焼成後に、的確な基板２５０が離し分けられる。縁または縁の一部分が、随意により研磨される。
【００７１】
図１４が、マイクロ流体カートリッジ１６の右側面図を示しており、内部に収容された種々の構成要素を露わにするとともに、左側ケーシング部分２００−２の内面の種々要素を図示するために、右側ケーシング部分は取り除かれている。種々の構成要素として、マイクロ流体基板２５０およびシャッタ２５４が挙げられ、どちらも図示のように左側ケーシング部分２００−２に結合されている。
【００７２】
マイクロ流体基板２５０の表面に、制御回路部２５７およびヒータ部（以下では、ヒータ２７０）からなる可撓回路アセンブリ２５８が位置している。可撓回路アセンブリ２５８は、マイクロ流体基板２５０の上辺に被さるように折り曲げられ、マイクロ流体基板２５０の反対側の一部分を覆っている。集積回路（ＩＣ）素子２７２が、可撓回路アセンブリ２５８の制御回路部に取り付けられている。一実施の形態においては、ＩＣ素子２７２が、プログラムコードおよびデータを記憶するためのメモリ素子（例えば、ＥＰＲＯＭ）である。ヒータ２７０が、マイクロ流体基板２５０内の分離カラムを覆っている。ヒータ２７０には、温度センサ２７４が取り付けられている。
【００７３】
可撓回路アセンブリ２５８は、多数（例えば、３つ、４つ、または５つ）の層の積み重ねで構成される。各層のポリマー基板が、種々の相互接続または回路を保持する。層のうちの１つが、ヒータ２７０の抵抗性の配線を含んでいる。抵抗性の配線の２つの端部に位置する電気接点が、制御回路部２５７の２つのパッド２５９につながっている。可撓回路アセンブリ２５８の別の層が、抵抗性の配線の端部に電気的につながるヴィアを有しており、他の層が、電気部品２７２、２７４への電気的接続のための接点を有しており、さらに別の層が、ポゴピン接点パッド２２６（図１３）を有している。可撓回路アセンブリ２５８を介して、電気部品２７２、２７４の各々および抵抗性の配線が、接点パッド２２６へと電気的に接続される。ガス導入ポート２２５が、注入されたガスをエミッタ端２０４へともたらすガス管２７８へと導くくぼみ２７６へと開いている。
【００７４】
図１５が、図１４のマイクロ流体カートリッジ１６の右側面図を示しており、やはり右側ケーシング部分が取り除かれ、追加の要素としての押しブロック２１０（図１３）が、おおむねマイクロ流体基板２５０に当接する位置に取り付けられている。この位置は、可撓回路アセンブリ２５８の直下かつ（マイクロ流体カートリッジ１６の前部に位置するエミッタ端２０４に対して）ヒータ２７０の後方のマイクロ流体基板２５０の南西の四分の１の付近である。押しブロック２１０は、大きな矩形のブロック２８０の上に配置され、あるいは大きな矩形のブロック２８０の一体の延長部である小さな矩形のブロック２８２を備えている。小さな矩形のブロック２８２は、右側ケーシング部分２００−１の窓２０８（図１３）にぴったりとはまるように寸法付けられている。
【００７５】
図１６が、マイクロ流体カートリッジ１６の左側面図を示しており、内部に収容された種々の構成要素を露わにするとともに、右側ケーシング部分２００−１の内面の種々要素を図示するために、左側ケーシング部分は取り除かれている。可撓回路アセンブリ２５８が、マイクロ流体基板２５０のこの面へと巻き付けられ、図１２の電気接点２２６のアレイを備えている。さらに、マイクロ流体基板２５０が、高電圧の電気ケーブル３８（図５）の導電性の端子を受け入れるための高電圧入力ポート２９０を有している。高電圧入力ポート２９０は、図１７に関連して後述されるマイクロ流体基板２５０内の分離カラムの出口端の付近に配置されている。
【００７６】
右側ケーシング部分２００−１の内側は、エミッタ端２０４から延びて貫通穴２１２で終わるケーシングの素材からなる畝２９２を備えている。ケーシング部分２００−１、２００−２が接合されたとき、畝２９２が、左側ケーシング部分２００−２の外側の溝２３０（図１２）のすぐ後ろを延びる。畝２９２は、マイクロ流体カートリッジ１６に構造的な支持をもたらす。さらに、溝２３０に直接向かい合うことによって、畝２９２は、万が一にユーザが時期尚早にもマイクロ流体カートリッジ１６が適切な位置に完全に達する前にマイクロ流体カートリッジ１６をクランプしようと試みた場合に、案内ピン１２８（図７）によるカートリッジ１６の曲げに抵抗する。さらに、時期尚早なクランプの試みの場合に案内ピン１２８によってマイクロ流体基板２５０が曲げられることを回避する予防の措置として、マイクロ流体基板２５０のいかなる部分も、溝２３０の直後には位置しない。
【００７７】
右側ケーシング部分２００−１の内側は、ガス用のくぼみ２７６の残りの半分を提供し、その壁が、左側ケーシング部分２００−２のくぼみ２７６を定めている壁に位置合わせして当接する。気体を気体用のくぼみ２７６に閉じ込めるしっかりとした封止を向上させるために、固定具またはピン２９６（図１４）が、くぼみ２７６に隣接する開口２９８においてケーシング部分の間の接続を引き締める。
【００７８】
図１７が、マイクロ流体基板２５０の実施の形態の左側面図を示している。簡単に要約すると、マイクロ流体基板２５０は、おおむね矩形、平坦、かつ薄く（約０．０５０インチ）、多層の構成である。マイクロ流体基板２５０の層内に、液体を運ぶための曲がりくねったチャネル３００が形成されている。マイクロ流体基板２５０は、トラップ領域３０２およびカラム領域３０４を備えている。図示の実施の形態においては、マイクロ流体基板２５０が、３つの微視的流体開口３０６−１、３０６−２、３０６−３（全体として、３０６）を有している。１つの流体開口３０６−１が、トラップ領域３０２の一端においてチャネル３００と交わり、もう１つの流体開口３０６−２が、トラップ領域３０２の他端においてチャネル３００に交わる。この実施の形態においては、第３の流体開口３０６−３は、使用されていない。あるいは、第３の流体開口３０６−３を、例えば操作者が較正流体を流すことができる較正ポートとして使用することができる。チャネル３００は、マイクロ流体基板２５０の出口端を終端としている。トラップ領域３０２の「下流」端に位置する流体開口３０６−２が、随意により、例えばトラップ領域３０２の充てん時に流体出口開口として使用され、随意により、例えば充てんされたサンプルをトラップ領域３０２からチャネル３００へと注入する際に流体の流れに対して閉じられる。
【００７９】
さらに、マイクロ流体基板２５０は、高電圧入力ポート２９０（図１６）と、左側ケーシング部分２００−２の内側から突き出したペグをそれぞれ受け入れる１対の位置合わせ穴３１０−１、３１０−２（全体として、３１０）とを有している。位置合わせ穴３１０は、マイクロ流体カートリッジ１６におけるマイクロ流体基板２５０の位置決めを助ける。ペグのサイズに対する位置合わせ穴３１０のサイズが、マイクロ流体カートリッジ１６内でのマイクロ流体基板２５０の或る程度の遊びを許容する。
【００８０】
マイクロ流体カートリッジ１６は、ただ１つのマイクロ流体基板２５０よりもむしろ、複数の相互接続されたマイクロ流体基板を収容することができる。図１８が、フィッティングによって接合された複数のマイクロ流体基板２５０−１、２５０−２を備える一実施の形態を示している。マイクロ流体基板２５０−１、２５０−２が、カラムタイル２５０−２へと接続されたトラップタイル２５０−１を備えている。トラップタイル２５０−１が、流体案内チャネル３００−１を有し、カラムタイル２５０−２が、流体案内チャネル３００−２を有している。
【００８１】
トラップタイル２５０−１のこの実施の形態は、３つの流体開口を有している（タイル２５０−１の空き場所３１８が、４つの流体開口を有する実施の形態も可能であることを示している）。各々の流体開口の周囲に、フィッティング３２０−１、３２０−２、３２０−３（全体として、３２０）が結合されている。フィッティング３２０は、さらに詳しく後述されるようにマイクロ流体カートリッジ１６がチャンバに設置されるときに、流体ブロック９０のノズル（例えば、図７のノズル１３０または図１０のノズル１８４）の先端を自動的に位置合わせさせる役目を果たす。これらのフィッティング３２０を、金属、プラスチック、セラミック、またはこれらの材料の任意の組み合わせで製作することができる。フィッティング３２０を基板２５０−１に結合させるために、接着、締め付け、融着、ろう付け、またはこれらの組み合わせが可能である。
【００８２】
図１９が、フィッティング３２０−１および３２０−２を通って切断されたトラップタイル２５０−１およびカラムタイル２５０−２の断面図を示している。トラップタイル２５０−１のチャネル３００−１が、フィッティング３２０−１からフィッティング３２０−２へと延びている。カプラ３２２−１、３２２−２（全体として、３２２）が、トラップタイル２５０−１をカラムタイル２５０−２へと接続している。各々のカプラ３２２は、一方がトラップタイル２５０−１の下面に位置し、他方がカラムタイル２５０−２の上面に位置する１対の位置合わせしたフィッティングで構成されている。カプラ３２２−１が、トラップタイル２５０−１のチャネル３００−１を通過する流体をカラムタイル２５０−２のチャネル３００−２に到達させるためのチャネル３２４をもたらしている。フィッティング３２０と同様に、カプラ３２２を、金属、プラスチック、セラミック、またはこれらの材料の任意の組み合わせで製作することができ、タイル２５０−１、２５０−２へと接着、締め付け、融着、ろう付けすること、またはこれらの任意の組み合わせが可能である。
【００８３】
好ましくは、カプラ３２２は、例えばノズル１３０の材料と同様または同一な変形可能な物質で形成され、機械的な圧力だけで、トラップタイル２５０−１とカプラ３２２との間に流体を漏らさないシールをもたらすことができる。カプラ３２２などの位置合わせ補助用の要素は、随意により、図１７に示した実施の形態および他の実施の形態に備えられる。
【００８４】
図２０、図２１、および図２２が、クランプアセンブリ６０へのマイクロ流体カートリッジ１６の設置を説明している。図２０が、チャンバ１２０が空である状態のクランプアセンブリ６０の断面を示しており、図２１が、マイクロ流体カートリッジ１６がチャンバ１２０へと挿入されたが、クランプはされていない状態の断面を示しており、図２２が、クランプ後の断面を示している。図２０、図２１、および図２２の各々において、クランプアセンブリ６０の本体８０が、カム３５０およびカムフォロワ３５２を収容している。カムフォロワ３５２は、キャリア３５４内に位置し、カムフォロワ３５２の一部分がキャリア３５４より突き出し、カム３５０に当接している。プランジャ１２６の一端が、キャリア３５４内でカムフォロワ３５２へと接続されている。荷重ばね３５６が、プランジャ１２６の後方部分の周囲に巻き付けられ、戻りばね３５８が、プランジャ１２６の前方部分の周囲に巻き付けられている。随意により、いくつかの実施の形態においては、ばねによって付勢されたプランジャがカムの回転によって閉鎖位置へと移動させられ、ばね３５８などの第２のばねが、１３０ポンドの力などの所望の力のより一貫的かつ正確な導入のための荷重の釣り合いをもたらす。
【００８５】
図２０においては、荷重ばね３５６および戻りばね３５８が減衰させられておらず、カム３５０へと接続されたレバー３４（図６）が、非クランプの開放位置にある。さらに、後壁８６とキャリッジ１２２との間のばね３６０−１、３６０−２（全体として、３６０）も、減衰させられていない。端部ハウジング８２の後壁から空のチャンバ１２０へと、ポゴピン電気コネクタ１４４、ガスノズル１３０−１、１３０−２（第３のノズルは隠れていて見えない）、および案内ピン１２８が突き出している。
【００８６】
図２１においては、マイクロ流体カートリッジ１６が、カートリッジのエミッタ端をチャンバ１２０に最初に進入させてチャンバ１２０に位置している。マイクロ流体カートリッジ１６がチャンバ１２０に進入するとき、案内ピン１２８が、左側ケーシング部分２００−２の溝２３０に沿って摺動する。チャンバ１２０へのマイクロ流体カートリッジ１６の挿入が極限に達するとき、プランジャ１２６が、マイクロ流体カートリッジ１６の右側の押しブロック２１０に当接し、案内ピン１２８が、溝２３０の端部の貫通穴２１２（図１２）に達する。案内ピン１２８がこの開口に位置合わせしていない場合、マイクロ流体カートリッジ１６をクランプすることはできない。一実施の形態においては、マイクロ流体カートリッジ１６の上辺の凹所（図１１）へのアーム１１０（図５）の係合により、マイクロ流体カートリッジ１６がチャンバへとどこまで進入できるかが決定される。さらに、ばね１２４−１、１２４−２が、マイクロ流体カートリッジ１６の右側に当接している。図２０と同様に、図２１においても、荷重ばね３５６、戻りばね３５８、およびばね３６０は、レバー３４が開放位置にあるがゆえに、減衰させられていない。
【００８７】
図２２においては、レバー３４が閉じられ、カム３５０が荷重ばね３５６および戻りばね３５８を圧縮し、プランジャ１２６を押しブロック２１０へと押し付けている。押しブロック２１０の反対側に間隔を空けて位置しているボス２６０（図１３）が、この力をマイクロ流体基板２５０へと分配する。押しブロック２１０への力が、キャリッジ１２２およびマイクロ流体カートリッジ１６を一緒に端部ハウジング８２の後壁８６に向かって移動させる。さらに、ばね１２４−１が、マイクロ流体カートリッジ１６を下方かつ後壁８６に向かって押すように働く一方で、ばね３６０−１、３６０−２（図２１）が縮んで、左方への運動に抵抗する。
【００８８】
キャリッジがカートリッジ１６とともに移動する結果として、案内ピン１２８が、マイクロ流体カートリッジ１６の貫通穴２１２に進入する。後壁８６から内側へと突き出しているノズル１３０が、マイクロ流体カートリッジ１６の左側ケーシング部分のそれぞれのノズル開口２２０（図１２）に進入し、マイクロ流体基板２５０の表面に当接する。当接力は、各々のノズルと流体開口との間に漏れのない流体の経路を生み出すために充分である。さらに、クランプによってポゴピン１４４が左側ケーシング部分の窓２２４に進入し、電気接点２２６のアレイとの電気的な接続が形成される。
【００８９】
流体ブロックのノズルとマイクロ流体基板との間の流体の取り合い、およびポゴピン１４４と電気接点２２６のアレイとの間の電気的な取り合いの確立に加えて、このクランプの作用は、（１）高電圧ポゴピンとマイクロ流体基板との間の電気的な取り合い、および（２）ガスノズルとマイクロ流体カートリッジ１６との間の流体の取り合いも確立させる。図２３が、ポゴピン３８０をマイクロ流体カートリッジ１６の左側ケーシング部分に進入させた状態の高電圧電気ケーブル３８、および左側ケーシング部分のガス導入ポートに進入するガスノズル先端部３８２を示している。
【００９０】
いくつかの好ましい実施の形態は、ＬＣ−ＭＳにもとづく既存の分析設備などの既存の装置と比べて低いコストおよび小さなサイズの装置をもたらす。小型化は、サイズの縮小に加えて、例えば信頼性の向上、試薬の量およびコストならびに使用済み試薬の廃棄のコストの削減、およびＬＣ関連の構成要素における分散を少なくする性能の向上など、多数の潜在的利益をもたらす。本明細書に記載される好ましい実施の形態は、液体クロマトグラフィに関係しているが、当業者であれば、本発明を他の分離技術にも適用できることを理解できるであろう。
【００９１】
図２４が、マイクロ流体カートリッジ１６のエミッタ端２０４（図１４を参照）の図である。エミッタ端２０４は、管２６４（この実施の形態においては、全長にわたって開いている）によって機械的な損傷から保護されたエレクトロスプレーエミッタ２６６を備えている。管２６４は、カートリッジ１６をクランプアセンブリ６０へと挿入することによってシャッタ２５４が動かされる（挿入時に、アセンブリ６０が可動のフィン２６１、したがってシャッタ２５４を、カートリッジ１６のエミッタ端２０４から遠ざかるように押す）ときに、エミッタ２６６を露出させるように移動する。カートリッジ１６がクランプアセンブリ６０から取り出されるときに、シャッタ２５４および保護管２６４が保護位置へと戻るように、ばね２６５がシャッタ２５４を付勢している。
【００９２】
エミッタ２６６に加えて、図２４の実施の形態のスプレーユニットは、保持具２４０（本明細書において、位置合わせユニットとも称される）と、力印加ユニット（この例では、ばね２４１）と、力受け止め部品（この例では、エミッタ２６６に取り付けられたフィッティング２４２）とを備えている。保持具２４０が、エミッタ２６６を受け入れ、マイクロ流体基板２５０に位置合わせさせる。保持具２４０は、好ましくは、マイクロ流体基板２５０に固定に取り付けられている。ばね２４１が、保持具２４０内に囲まれており、保持具２４０がばね２４１をフィッティング２４２へと押し付け、フィッティング２４２によってばね力がエミッタ２６６に伝えられて、エミッタ２６６がマイクロ流体基板２５０に接触して押し付けられる。フィッティング２４２は、随意により、かしめられたスリーブであり、例えば管腔Ｌの入り口端から約１／８インチに位置する。
【００９３】
図２５Ａが、エミッタ２６６とマイクロ流体基板２５０との間の境界Ａを説明する３Ｄ図である。上述のように、エミッタ２６６がマイクロ流体基板２５０に接触して押し付けられ、好ましくは、エミッタ２６６のうちのマイクロ流体基板２５０に接触する部位が、好ましくはより堅固なマイクロ流体基板２５０に接触して押し付けられたときに流体を漏らさないシールを形成するように、充分な程度の変形性（好ましくは、弾性）を有する材料で形成される。エミッタ２６６の管腔Ｌは、基板の導管の出口オリフィスＥに位置合わせして位置する（基板２５０の出口オリフィスＥに対する管腔Ｌの入り口端の位置ＬＥが示されている図２５Ｂの境界領域Ａの詳細図を参照）。
【００９４】
この典型的な実施の形態においては、管腔Ｌが円形の断面を有しており、出口オリフィスＥがほぼ矩形である。管腔Ｌの直径は、オリフィスの対角線よりも小さい。境界は、望ましくは死空間がわずかまたは皆無であり、多くの既存のＬＣ−スプレーの境界と比べて分散の作用を小さくする。これらの寸法は、好ましくは、管腔Ｌの入り口を基板２５０の出口オリフィスＥに対して正しい関係に配置し、エミッタ２６６と基板２５０との間に良好な機械的取り合いを実現するための適切な位置合わせが多少困難になる対象とするいくつかの用途のために小さい。エミッタ管２６６は、随意により管２６６の中心軸位置に対する管腔Ｌの位置公差に関して選択される。
【００９５】
例えば少量のサンプルに適する一実施の形態においては、エミッタ２６６が、０．０３０インチの外径および０．００１インチの内径を有し、オリフィス出口が、０．００３９インチ×０．００３６インチの寸法を有する。図２５Ｃが、エミッタ２６６の位置決めのための保持具３４５の使用を説明する側面図である。保持具３４５が、この例では、０．０３２インチの内径を有している。したがって、エミッタ２６６が保持具３４５内に配置されるとき、保持具３４５におけるエミッタ２６６の横方向の公差ゆえに、出口オリフィスＥに対する管腔Ｌの配置に約０．００２インチの横方向のばらつきが存在する。保持具３４５、出口オリフィスＥに対する保持具の位置、出口オリフィスＥのサイズ、エミッタ２６６、管腔Ｌのサイズ、およびエミッタ２６６における管腔Ｌの位置が、出口オリフィスＥの境界の完全に内側への管腔Ｌの入り口の位置合わせを達成するように協働する。一般に、マイクロ流体基板２５０に対する保持具３４５の配置は、保持具３４５が位置合わせプロセスにおいて自身の役割を果たすために充分な精度を有さなければならない。そのような充分な精度を達成するようにマイクロ流体基板２５０および保持具３４５の組み合わせを組み立てる１つの方法が、図２７Ａおよび図２７Ｂを参照して後述される。
【００９６】
この例では、ばね２４１が、例えば約７ポンドの力を加える。いくつかのＬＣ−ＭＳの実施の形態においては、マイクロ流体基板の出口において必要な封止の圧力が、入り口において必要な封止の圧力よりも小さい。なぜならば、出口の付近においては液体の圧力が入り口における圧力と比べて低いからである。好ましくは、加えられる力が、境界に、境界を通過する溶離液の圧力よりも高い圧力をもたらすために充分である。
【００９７】
図２６が、図２５Ａに示した特徴を備えるスプレーユニット３４０の実施の形態の３Ｄ図である。スプレーユニット３４０は、保持具３４５、エミッタ２６６、ばね３４１、エミッタ２６６に取り付けられたフィッティング３４２、および保持具キャップ３４２Ａを備えている。保持具キャップ３４２Ａは、例えばはめ込みまたはねじ山によって保持具３４５へと固定または着脱可能に取り付けられている。ばね３４１およびフィッティング３４２は、スプレーユニット３４０が動作のために組み立てられたときに保持具キャップ３４２Ａおよび保持具３４５の内部に位置する。
【００９８】
図２７Ａおよび図２７Ｂが、保持具−基板組み立てツール４００の実施の形態の（それぞれ上方および下方からの）３Ｄ図である。ツール４００は、基板クランプ部４１０、保持具クランプ部４２０、保持具ｘ位置制御部４３０、および保持具ｘ位置制御部４４０を備えている。ツール４００は、作業者がクランプされた基板の出口オリフィスをクランプされた保持具を介して観察できるよう、顕微鏡に隣接して配置される。保持具３４５が、上述のように保持具の内径が基板２５０の出口オリフィスに対して充分な公差の範囲内に配置されるまで平行移動させられる。次いで、保持具３４５が、好ましくは例えば接着剤の塗布によって基板へと固定される。保持具３４５および／または基板２５０の構成は、随意により、にじんだ接着剤が出口オリフィスへと引き寄せられることがないように選択される（出口オリフィスにおいて接着剤が硬化すると、エミッタと基板２５０との間の取り合いを妨げかねない）。
【００９９】
基板および保持具の組み立ての方法の一実施の形態においては、保持具３４５が、最初にマイクロ流体基板に当接させられ、次いで保持具をマイクロ流体基板とのこすれを生じることなく移動させることが辛うじて可能になるように、例えば０．０１０インチ未満など、わずかに（ｙ方向に）後退させられる。保持具３４５の位置のｘ−ｚ調節の際に、オリフィスが、通路の隣接する端部の円の内側に観察される。保持具３４５が、保持具３４５によってエミッタの管腔をオリフィスに対して適切に位置合わせさせることができるようなオリフィスに対する正しい位置に位置した後で、マイクロ流体基板へと取り付けられる。恒久的な取り付けは、随意である。
【０１００】
例えば、接着剤が、位置合わせの調節を受け入れるために意図的に導入された保持具と基板との間の空間に対応する（スペーサとして機能する）。上述のように、保持具および／または基板が、随意により、接着剤がオリフィスの付近へとにじむことがないように、保持具の表面とオリフィスとの間に間隔をもたらす。
【０１０１】
例えば、加熱された接着剤の滴が保持具３４５および基板２５０に配置され、毛管作用によって接着剤が保持具３４５と基板２５０との間のすき間に引き込まれる。毛管作用が、好ましくは狭い保持具３４５と基板２５０との間のすき間を超えて接着剤がにじむことがないように好ましく利用される。
【０１０２】
いくつかの他の実施の形態が、例えばマシンビジョンを用いて基板および保持具の組み立てを自動化する。いくつかの他の実施の形態は、光学的な位置合わせを必要としない機械的公差を有する基板および保持具を利用する。例えば、基板が、人間の視覚またはマシンビジョンによる位置合わせを必要とせずに保持具を受け入れるスロットを随意により備える。随意により、基板の縁のうちのエミッタ２６６に接触する部分および／またはエミッタ２６６の接触端を、接触の境界の改善をもたらすために平滑にすることができ、例えば機械的に研磨することができる。
【０１０３】
エミッタを保持具へと取り付けるために、多数の適切な手段の内のいずれかが、随意により使用される。例えば、保持具／ハウジングが、随意によりエミッタを覆って配置され、ガイド（すなわち、保持具３４５）へと取り付けられる。マイクロ流体基板との密封を形成するための機械的な力をエミッタへと加えるために、一例においては、金属リングがエミッタへとかしめられ、ばねが保持具／ハウジング内に配置され、次いでハウジングがガイド（すなわち、保持具３４５）へと取り付けられる。
【０１０４】
図２６に戻ると、保持具３４５が、組み立ての最中および組み立て後に基板のオリフィスの領域の観察を可能にする切り欠きを有している。この典型的な実施の形態において、基板２５０は、保持具３４５との対合に切り欠かれた縁部分を有している。切り欠かれた縁は、随意により、オリフィスの近傍に望ましく平滑な縁を生み出し、さらには／あるいは縁のオリフィス部分を保護するために使用される。保持具３４５を基板２５０へと接合するための接着剤は、随意により、オリフィスが接着剤からさらに保護されるよう、縁が切り欠かれていない場所に塗布される。図示の実施の形態においては、保持具３４５が、切り欠き部分を境界付けている基板２５０の縁の面の周辺のいずれにも接触していない。
【０１０５】
マイクロ流体基板の縁（本明細書において、辺とも称される）は、例えばエッチング、割断、および／または研磨などのいくつかの適切な形式のいずれかで形成される。例えば、一実施の形態においては、縁が、基板材料の焼結後に割断することによって形成され、別の実施の形態においては、焼結前の基板材料のパターン加工によって形成される。縁は、随意により、焼成前および／または焼成後にさらに整形および／または平滑化される。
【０１０６】
図２８Ａおよび図２８Ｂを参照すると、いくつかの実施の形態は、スプレーユニットを保持する交換可能および／または着脱可能部分を有するマイクロ流体カートリッジを提供する。スプレーユニットは、これらの実施の形態において、随意により上述のスプレーユニットと同様である。
【０１０７】
図２８Ａおよび図２８Ｂが、主カートリッジ部分３１６および着脱可能なカートリッジ部分３１７を有している別のマイクロ流体カートリッジの外側および内側の３Ｄ図をそれぞれ示している。マイクロ流体カートリッジは、例えばエレクトロスプレーエミッタなどのカートリッジのエミッタを、一つには、カートリッジの他の大部分またはすべてのマイクロ流体部品を維持しながら入れ換えおよび／または交換することを比較的容易にする。
【０１０８】
主カートリッジ部分３１６は、左側および右側ハウジング部分４５０−１、４５０−２を有しており、保持具３４５を保持している（随意であるが上述の保持具３４５と同様であるとして示されている）。着脱可能なカートリッジ部分３１７は、スプレー先端部の保護用の要素３１１を定める右側および左側ハウジング部分４６０−１、４６０−２を有している。右側および左側ハウジング部分４６０−１、４６０−２が、エミッタ２６６、ばね３４１、およびフィッティング３４２を保持し、スプレー先端部を囲むようにガスをもたらすためのガス通路３７６を定めている。左側ハウジング部４６０−２は、ばね３４１を固定し、着脱可能部分３１７が主カートリッジ部分３１６へと取り付けられるときにばね３４１へと力を加えるばね保持用の要素３４３を定めている。また、左側および右側ハウジング部分４６０−１、４６０−２は、着脱可能なカートリッジ部分３１７を主カートリッジ部分３１６へと接続するための係止要素３１２も定める。別の実施の形態は、随意により、ねじ、クリップ、および磁石などといった公知の特徴を含む任意の適切な取り付け用の特徴を利用する。
【０１０９】
当業者であれば、「スプレーユニット」という表現が、本明細書において使用されるとき、説明を便利にするためのものであって、スプレーユニットを構成部品のいずれかの特定の組に限定しようとするものでも、そのような構成部品の位置を限定しようとするものでもないことを、理解できるであろう。例えば、図２８Ａおよび図２８Ｂのスプレーユニットの一部分（すなわち、保持具３４５）が主カートリッジ部分３１６に位置する一方で、スプレーユニットの他の部分は、着脱可能なカートリッジ部分３１７に位置する。あるいは、図２８Ａおよび図２８Ｂの目的において、スプレーユニットを、着脱可能なカートリッジ部分３１７に結合された部品だけを含むと定義することもできる。
【０１１０】
いくつかの実施の形態は、近位端においてマイクロ流体基板に接触し、遠位端において導電性のエミッタ部分に接触する変形可能なカートリッジ部分を含むエミッタアセンブリをもたらす。これらの実施の形態のいくつかは、マイクロ流体基板への漏れのない流体シール、およびマイクロ流体基板から受け取られる溶離液の良好に制御されたエレクトロスプレー出力の両方をもたらす。エミッタアセンブリのいくつかの実施の形態は、随意により、上述のエミッタ２６６および関連の構成要素の代わりに使用される。
【０１１１】
図２９〜図３６が、エミッタアセンブリのいくつかの実施の形態、ならびにエミッタアセンブリを含むマイクロ流体カートリッジを使用するように構成されたＬＣ−ＭＳ装置を示している。
【０１１２】
図２９が、液体クロマトグラフィ−質量分析システムの液体クロマトグラフィモジュール５００の別の実施の形態の側面図を示している。液体クロマトグラフィモジュール５００は、図２に示した液体クロマトグラフィモジュール１２の改良形である。液体クロマトグラフィモジュール５００は、前部カバー５０６に窓５０４を有するハウジング５０２を備えている。窓５０４が、本明細書においてすでに説明したとおり、マイクロ流体カートリッジを受け入れるように構成されたスロット５０８へのマイクロ流体カートリッジの出し入れのための通路をもたらす。アーム部５１０が、液体クロマトグラフィモジュール５００の片側から延びている。アーム部５１０に、スロット５０８内に配置されたマイクロ流体カートリッジのクランプおよび解放のための回転ノブ５１２が結合されている。
【０１１３】
図３０が、図２９の液体クロマトグラフィモジュール５００を示しており、マイクロ流体カートリッジを受け入れるためのスロット５０８を備えるクランプアセンブリ５２０、ｘ、ｙ、およびｚ平行移動ステージ５２２−１、５２２−２、５２２−３、ならびにそれらのそれぞれの調節ノブ５２４−１、５２４−２、および５２４−３を示すために、前部カバーは取り除かれている。クランプアセンブリ５２０の片側に、電気ケーブル５２６（高電圧を運ぶ）、電気導管５２８（低電圧の電気導体を束ねる）、マイクロ流体管５３０、霧化用ガス配管５３２、および冷却ガス配管５３４が接続されている。
【０１１４】
図３１が、図２９の液体クロマトグラフィモジュール５００の後面図を示しており、クランプアセンブリ５２０のうちの液体クロマトグラフィ−質量分析器具と取り合う側を見せるために、後部パネルは取り除かれている。
【０１１５】
図３２が、随意により図２９の液体クロマトグラフィモジュール５００において使用されるマイクロ流体カートリッジ５５０の別の実施の形態の左側面の外側の図を示している。マイクロ流体カートリッジ５５０は、図１１〜図１６に示したマイクロ流体カートリッジ１６の改良形である。マイクロ流体カートリッジ５５０のこの実施の形態は、主カートリッジ部分５５２−１および着脱可能なカートリッジ部分５５２−２を備えている。主カートリッジ部分５５２−１の側面に、４つのノズル開口５５４が、ひし形のパターンにて配置されている。これらのノズル開口５５４は、図９に示したノズル１７０などの流体ノズルを受け入れるように構成されている。ノズル開口の上方に、図９に示した電気コネクタ１７６などの１列の電気コネクタを受け入れるように構成された電気ポートの列５５６が位置している。着脱可能なカートリッジ部分５５２−２が、マイクロ流体カートリッジ５５０のエミッタアセンブリ（すなわち、スプレーユニット）を収容している。
【０１１６】
図３３が、図３２のマイクロ流体カートリッジ５５０の着脱可能なカートリッジ部分５５２−２の３Ｄ側面図を示しており、着脱可能なカートリッジ部分５５２−２の右側は、内部の構成要素を見せるために省略されている。着脱可能なカートリッジ部分５５２−２は、導電性の金属（好ましくは、鋼）からなるエミッタ管５６２と、エミッタ管５６２の周囲の管アセンブリ５６４と、管アセンブリ５６４の周囲に巻かれたエミッタ荷重ばね５６６とで構成されたエミッタアセンブリ５６０（全体が想像線による四角で囲まれている）を備えている。エミッタ管５６２および管アセンブリ５６４が、エミッタ荷重ばね５６６が閉じ込められた区画５６８を通って延びている。この実施の形態においては、着脱可能なカートリッジ部分５５２−２の２つの半型に成形された要素が、区画５６８を定めている。金属板５７０が、区画５６８の一端を定めている。エミッタアセンブリ５６０は、区画５６８の近位端の開口を通過し、マイクロ流体基板２５０に結合された保持具３４５に進入している。区画５６８の遠位端において、エミッタアセンブリ５６０は、金属板５７０の開口を通過し、導電性の金属（好ましくは、鋼）ブロック５７６を通過している。この文脈において使用されるとき、「近位」および「遠位」は、マイクロ流体基板２５０に対して「近位」および「遠位」であり、「近位」のアセンブリ要素または構成要素は、「遠位」のアセンブリ要素または構成要素と比べ、マイクロ流体基板２５０により近い。エミッタアセンブリ５６０の遠位端において、エミッタ管５６２の先端５７２が、金属ブロック５７６を過ぎて延びている。ガス管５７８が、着脱可能なカートリッジ部分５５２−２の右側の入力ポート５８０から、金属ブロック５７６の片側へと延びている。一実施の形態においては、入力ポート５８０が、玉軸受が一端に圧入されたＴＹＧＯＮ（ＴＭ）管を備えている。
【０１１７】
着脱可能なカートリッジ部分５５２−２が主カートリッジ部分５５２−１に取り付けられるとき、着脱可能なカートリッジ部分５５２−２の内部の金属板５７０が、エミッタ荷重ばね５６６の遠位端を押す。ばね５６６が、ばね保持具５８２を押す。エミッタアセンブリ５６０の近位端に結合されたこのばね保持具５８２が、管アセンブリ５６４の近位端を、マイクロ流体基板２５０の溶離液出口ポートにおいて予想される圧力について流体の封止をもたらすための充分な力で、マイクロ流体基板２５０へと押し付ける。図３３においては、図３４における圧縮された状態のばね５６６との比較によってばね保持具３４５によって閉じ込められたときのばね５６６の圧縮の程度を示すために、ばね５６６が圧縮されていない状態で示されている（ばね保持具５８２を隠して見えなくしている）。
【０１１８】
図３４が、マイクロ流体カートリッジ５５０の着脱可能なカートリッジ部分５５２−２の内部要素の断面概略図を示しており、図３５Ａおよび図３５Ｂが、図３４の断面概略図の拡大図（それぞれ、左側および右側の部分）を示し、図３６が、着脱可能なカートリッジ部分５５２−２のエミッタ先端部５７２の領域の断面詳細図を示している。エミッタアセンブリ５６０が、導電性の金属エミッタ管５６２およびエミッタ管５６２の周囲の管アセンブリ５６４を備えている。要約すると、エミッタアセンブリ５６０は、マイクロ流体基板２５０と物理的に接触する変形可能な管を近位端に有し、エレクトロスプレーを放射する導電性の金属管（すなわち、エミッタ管５６２）を遠位端に有する。近位端の変形可能な管が、マイクロ流体基板２５０に物理的に接触するときに流体を漏らさないシールを好都合に生じさせる一方で、遠位端の導電性の金属管は、エレクトロスプレーの放射にとくに適している。
【０１１９】
この特定の実施の形態において、管アセンブリ５６４は、外側鋼管６００ならびに複数のポリマー中間管６０２−１、６０２−２、および６０２−３（全体として、６０２）を備えている。ポリマー中間管６０２−１は、エミッタアセンブリ５６０の近位端に位置し、例えば管の実施の形態に関して材料について上述したようにＰＥＥＫ（ＴＭ）ポリマーで形成されている。近位側の中間管６０２−１の端部が、好ましくは外側鋼管６００よりも延びている（外側鋼管６００が、ほぼ区画５６８の近位側の開口で終わっている）。さらに、近位側の中間管６０２−１の端部は、好ましくは、マイクロ流体基板２５０に機械的に接触したときに流体を漏らさない流体シールをもたらすために充分な長さだけ内側の金属エミッタ管５６２よりも突き出している。この突出の長さ６０４は、例えば０．００１インチ〜０．００５インチの範囲である。この突出の長さにより、近位側の中間管６０２−１のこの端部が、マイクロ流体基板２５０が堅固な内側の金属製のエミッタ管５６２に接触する前に、マイクロ流体基板２５０の堅固な縁に当接して充分に変形して、流体を漏らさないシールを生み出すことができる。
【０１２０】
第２のポリマー中間管６０２−２は、近位側の中間管６０２−１に当接し、一実施の形態においてはカーボン充てんＰＥＥＫ（ＴＭ）ポリマー管である。この中間管６０２−２は、外側の鋼管６００と内側の鋼製のエミッタ管５６２との間に導電性の経路をもたらす。第３のポリマー中間管６０２−３は、エミッタアセンブリ５６０の遠位端において、すき間６０６によって第２の中間管６０２−２から隔てられている。外側の鋼管６００が、霧化用ガスの進入を可能にするための開口６０８をすき間６０６の領域に有している。
【０１２１】
管アセンブリ５６４のポリマー管６０２は、随意により、外側鋼管６００のかしめによって互いに機械的に固定される。１つ以上のかしめを、随意により管アセンブリ５６４の近位端に沿って形成することができる。あるいは、外側鋼管６００の１つ以上の部位の一様な機械的変形を伴うシールを採用することができる。
【０１２２】
エミッタアセンブリ５６０の遠位端に、導電性の金属ブロック５７６が位置する。金属ブロック５７６は、貫通穴６１２を有している。穴６１２は、管アセンブリ５６４をぴったりと受け入れるように寸法付けられている。金属ブロック５７６は、霧化用ガスの流れが通過し、内側の金属製のエミッタ管５６２の遠位端が突出する出口（遠位）部分６３０を有している。
【０１２３】
金属ブロック５７６の穴６１２の一端に、パッキン保持部６１４が位置しており、パッキン保持部６１４に、管アセンブリ５６４および内側の金属製のエミッタ管５６２を通過させるＯリング６１６が配置されている。Ｏリング６１６が、穴６１２を封じ、霧化用ガスが穴６１２から近位方向に逃げ出すことを防止する。さらに、金属ブロック５７６は、遠位端において穴６１２に交わる入力ポート６１８を有している。霧化用ガスの管５８０（図３３）が、霧化用ガスを金属ブロック５７６の穴６１２へともたらす。
【０１２４】
エミッタアセンブリ５６０の遠位端において、すき間６２０が、外側鋼管６００を金属ブロック５７６の穴６１２から隔て、別のすき間６２２が、第３のポリマー中間管６０２−３を内側の鋼製のエミッタ管５６２から隔て、さらに別のすき間６２３が、第３のポリマー中間管６０２−３を外側鋼管６００から隔てている。すき間６２０は、第３のポリマー中間管６０２−３の遠位端において狭くなる。一部の霧化用ガスが、外側鋼管６００と穴６１２との間のすき間６２０を通って遠位方向に穴６１２を出る。さらに、開口６０８を通ってすき間６２０に進入する霧化用ガスが、第３のポリマー中間管６０２−３と内側の鋼製のエミッタ管５６２との間のすき間６２２および第３のポリマー中間管６０２−３と外側鋼管６００との間のすき間６２３を通って遠位方向に穴６１２を出る。一実施の形態においては、すき間６２０の狭い部分のすき間寸法が、０．００１〜０．００３インチの範囲であり、内側の鋼製のエミッタ管５６２と第３のポリマー中間管６０２−３との間のすき間６２２のすき間寸法が、例えば０．００１〜０．００３インチの範囲であり、第３のポリマー中間管６０２−３と外側鋼管６００との間のすき間６２３のすき間寸法が、例えば０．０００５〜０．００１５インチの範囲である。
【０１２５】
高電圧（ＨＶ）ストラップ６２４が、エレクトロスプレーの生成のための高電圧を高電圧入力６２６から金属板５７０へともたらす。この金属板５７０と金属ブロック５７６との間に接続された高電圧ばね６２８が、金属ブロック５７６へと高電圧を導く。圧縮された状態において、高電圧ばね６２８の一端が金属ブロック５７６のポケット（図示されていない）へと延び、他端が金属板５７０に接触して押し付けられる。高電圧の導通が、外側鋼管６００およびカーボン充てん中間管６０２−２へと続き、さらに内側の金属製のエミッタ管５６２へと続く。金属ブロック５７６のオリフィス６３０の寸法およびエミッタ管５６２の突出距離６３２は、エレクトロスプレーの所望の性能をもたらすように選択される。例えば、先端の突出距離（図３５Ｂ）は、例えば０．０５〜０．０９インチの範囲である。金属ブロック５７６の出口部分の長さ６３４は、例えば０．０３〜０．０７インチの範囲である。
【０１２６】
エミッタ荷重ばね５６６が、着脱可能なカートリッジ部分５５２−２の主カートリッジ部分５５２−１への係止に対抗する力をもたらす。この力によって、エミッタアセンブリ５６０の変形可能な端部がマイクロ流体基板２５０に接触して押し付けられる。さらに、一実施の形態においては、エミッタ管５６２の先端部５７２が、着脱可能なカートリッジ部分５５２−２の主カートリッジ部分５５２−１への取り付けに応答してマイクロ流体ブロック５７６の延長部６３０から突出でき、着脱可能なカートリッジ部分５５２−２の主カートリッジ部分５５２−１からの取り外しに応答してマイクロ流体ブロック５７６の延長部６３０へと引っ込むことができる。
【０１２７】
本発明を、特定の好ましい実施の形態に関して図示および説明したが、それらの実施の形態において、本発明の技術的範囲から離れることなく、形態および詳細における種々の変更が可能であることを、当業者であれば理解すべきである。例えば、エミッタ管アセンブリに含まれる管の各部分および／または各層の数は、随意によりより多数またはより少数であってよく、それらを随意により適切な他のポリマー材料および／または他の金属材料および／または他の導電性材料で形成することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２５Ｃ】
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【図２６】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５Ａ】
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【図３５Ｂ】
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【図３６】
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