(57)【要約】イオン源への液体サンプルの送達および質量分析による後の分析のための方法およびシステム。本教示の種々の側面によると、ＭＳベースのシステムおよび方法が、提供され、脱離溶媒が、イオン源に結合されるＳＰＭＥデバイスから分析物種を脱離させ、ＭＳ分析のために脱離溶媒の中に脱離させられた分析物種をイオン化するためにサンプリングインターフェースにおいて使用される。本明細書に説明される方法およびシステムの種々の側面において、サンプリングインターフェースを構成することは、ＳＰＭＥデバイスがサンプリングインターフェースの中に挿入されると、ＳＰＭＥ基質からの最適化された条件において脱離させられた１つ以上の分析物種を減少させられた体積の脱離溶媒中に濃縮するように、流体入口の周りの流体体積死空間を低減させるように最適化されることができる。
2021530672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料をサンプリングするための基質であって、前記基質は、
第１の端部から、外面によって前記第１の端部から間隔を置かれた第２の端部まで延びている細長い部材であって、前記第２の端部は、基質サンプリングプローブ内に挿入されるようにサイズを決定され、かつそのように構成され、
前記基質サンプリングプローブは、
近位端から遠位端まで延びている外側毛細管と、
近位端から遠位端まで延び、前記外側毛細管内に配置された内側毛細管と
を備え、
前記内側毛細管の前記遠位端は、前記内側毛細管の前記遠位端と前記外側毛細管の前記遠位端との間に遠位流体チャンバを画定するように、前記外側毛細管の前記遠位端に対して奥まった所に置かれ、前記内側毛細管と外側毛細管とは、前記遠位流体チャンバを介して互いに流体連通している脱離溶媒導管とサンプリング導管とを画定する、細長い部材と、
前記第２の端部から少なくとも部分的に前記細長い部材を通して延びているボアと
を備え、
前記ボアは、前記細長い部材の内面を画定し、前記内面は、少なくとも部分的に前記内側毛細管の前記遠位端を包囲するようにサイズを決定され、かつそのように構成され、
前記細長い部材の前記外面、前記内面、および前記第２の端部の少なくとも一部は、抽出相でコーティングされた表面を備え、前記抽出相は、それに１つ以上の分析物種を吸収するように構成され、前記コーティングされた表面部分における前記細長い部材の断面形状は、前記内面および外面のうちの少なくとも１つの上に複数の突出部を備え、それによって、前記脱離溶媒導管から前記遠位流体チャンバを通して前記サンプリング導管の中に流動する脱離溶媒は、前記コーティングされた表面部分に吸収された前記１つ以上の分析物種を脱離させることができる、基質。
【請求項２】
前記コーティングされた表面部分における前記ボアの前記内面は、円形断面形状を備えている、請求項１に記載の基質。
【請求項３】
前記外面の前記断面形状は、星様形状を備えている、請求項２に記載の基質。
【請求項４】
前記コーティングされた表面部分における前記細長い部材の前記外面は、円形断面形状を備え、前記複数の突出部は、前記内面内において形成されている、請求項１に記載の基質。
【請求項５】
前記細長い部材は、縦方向軸に沿ってその第１の端部からその第２の端部まで延び、前記細長い部材は、前記コーティングされた表面部分において前記縦方向軸対称である、請求項１に記載の基質。
【請求項６】
前記コーティングされた表面は、固相抽出媒体を備えている、請求項１に記載の基質。
【請求項７】
前記細長い部材の第１の端部は、複数の磁石を備えている、請求項１に記載の基質。
【請求項８】
試料の化学組成物を分析するためのシステムであって、前記システムは、
基質サンプリングプローブであって、前記基質サンプリングプローブは、
近位端から遠位端まで延びている外側毛細管と、
近位端から遠位端まで延び、前記外側毛細管内に配置された内側毛細管であって、前記内側毛細管の前記遠位端は、前記内側毛細管の前記遠位端と前記外側毛細管の前記遠位端との間に遠位流体チャンバを画定するように、前記外側毛細管の前記遠位端に対して奥まった所に置かれている、内側毛細管と
を備え、
前記内側毛細管と外側毛細管とは、前記遠位流体チャンバを介して互いに流体連通している脱離溶媒導管とサンプリング導管とを画定し、前記脱離溶媒導管は、脱離溶媒源に流体的に結合するように構成された入口端部から、前記遠位流体チャンバと流体連通している出口端部まで延び、前記サンプリング導管は、前記遠位流体チャンバと流体連通している入口端部から出口端部まで延び、前記出口端部は、前記サンプリング導管の前記入口端部において受け取られた脱離溶媒をイオン化チャンバの中に排出するためにイオン源プローブに流体的に結合するように構成され、前記イオン化チャンバは、質量分析計のサンプリングオリフィスと流体連通している、基質サンプリングプローブと、
第１の端部から、外面によって前記第１の端部から間隔を置かれた第２の端部まで延びている細長い部材を備えている基質と
を備え、
前記第２の端部は、前記遠位流体チャンバ内に挿入されるようにサイズを決定され、かつそのように構成され、前記細長い部材は、ボアを有し、前記ボアは、前記第２の端部から少なくとも部分的に前記細長い部材を通して延び、内面を画定し、前記内面は、前記第２の端部が前記遠位流体チャンバ内に挿入されると、前記内側毛細管の前記遠位端を少なくとも部分的に包囲するように構成され、
前記細長い部材の前記外面、前記内面、および前記第２の端部の少なくとも一部は、抽出相でコーティングされた表面を備え、前記抽出相は、それに１つ以上の分析物種を吸収するように構成され、前記コーティングされた表面部分における前記細長い部材の断面形状は、前記内面および外面のうちの少なくとも１つにおいて複数の突出部を備え、それによって、前記脱離溶媒導管から前記遠位流体チャンバを通して前記サンプリング導管の中に流動する脱離溶媒は、前記コーティングされた表面部分に吸収された前記１つ以上の分析物種を脱離させることができる、システム。
【請求項９】
前記コーティングされた表面部分の前記外面の断面形状は、円形ではなく、前記コーティングされた表面部分における前記外面の最大外側寸法は、前記外側毛細管の内側寸法より小さい、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記コーティングされた表面部分における前記内面の断面形状は、円形であり、前記内側毛細管の前記外側寸法より大きい最小断面寸法を示す、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記コーティングされた表面部分における前記外面の前記断面形状は、星様形状を備えている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記コーティングされた表面部分における前記細長い部材の前記外面は、円形断面形状を備え、前記複数の突出部は、前記内面において形成されている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１３】
前記細長い部材は、縦方向軸に沿ってその第１の端部からその第２の端部まで延び、前記細長い部材は、前記コーティングされた表面部分において前記縦方向軸対称である、請求項８に記載のシステム。
【請求項１４】
前記コーティングされた表面は、固相抽出媒体を備えている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１５】
サンプル保持器をさらに備え、前記サンプル保持器は、前記コーティングされた表面部分が前記遠位流体チャンバ内に配置されるように、前記基質を前記サンプリングプローブ内に挿入するように構成されている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１６】
前記サンプル保持器は、作動機構を備え、前記作動機構は、前記コーティングされた表面部分が前記遠位流体チャンバ内に配置されると、前記細長い部材をその縦方向軸の周りに回転させるように構成されている、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
化学分析を実施する方法であって、前記方法は、
請求項８に記載のシステムを提供することと、
前記内側毛細管の少なくとも一部が前記細長い部材の前記ボア内に配置されるように、前記細長い部材の前記第２の端部を前記基質サンプリングプローブの前記遠位流体チャンバの中に挿入することと、
前記１つ以上の分析物種のうちの少なくとも一部が前記コーティングされた表面部分から脱離させられ、前記サンプリング導管を介して前記脱離溶媒内で前記イオン源プローブに送達されるように、前記脱離流体経路を通して前記脱離溶媒を流動させることと、
前記イオン源プローブから前記１つ以上の分析物種のうちの前記一部を含む前記脱離溶媒を排出し、前記１つ以上の分析物種をイオン化することと、
前記１つ以上のイオン化された分析物種に対して質量分光分析を実施することと
を含む、方法。
【請求項１８】
前記コーティングされた表面部分の前記外面の断面形状は、円形ではなく、前記コーティングされた表面部分における前記外面の最大外側寸法は、前記外側毛細管の内側寸法より小さい、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記コーティングされた表面部分をサンプルと相互作用させ、前記１つ以上の分析物種を前記コーティングされた表面部分に吸収することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記コーティングされた表面部分が前記遠位流体チャンバ内に配置されているとき、前記細長い部材をその縦方向軸の周りに回転させることをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
試料の化学組成物を分析するためのシステムであって、前記システムは、
基質サンプリングプローブであって、前記基質サンプリングプローブは、
近位端から遠位端まで延びている外側毛細管と、
近位端から遠位端まで延び、前記外側毛細管内に配置された内側毛細管であって、前記内側毛細管の前記遠位端は、前記内側毛細管の前記遠位端と前記外側毛細管の前記遠位端との間に遠位流体チャンバを画定するように、前記外側毛細管の前記遠位端に対して奥まった所に置かれている、内側毛細管と
を備え、
前記内側毛細管と外側毛細管とは、前記遠位流体チャンバを介して互いに流体連通している脱離溶媒導管とサンプリング導管とを画定し、前記脱離溶媒導管は、脱離溶媒源に流体的に結合するように構成された入口端部から、前記遠位流体チャンバと流体連通している出口端部まで延び、前記サンプリング導管は、前記遠位流体チャンバと流体連通している入口端部から出口端部まで延び、前記出口端部は、前記サンプリング導管の前記入口端部において受け取られた脱離溶媒をイオン化チャンバの中に排出するためにイオン源プローブに流体的に結合するように構成され、前記イオン化チャンバは、質量分析計のサンプリングオリフィスと流体連通している、基質サンプリングプローブと、
第１の端部から、外面によって前記第１の端部から間隔を置かれた第２の端部まで延びている細長い部材を備えている基質であって、前記第２の端部は、前記遠位流体チャンバ内に挿入されるようにサイズを決定され、かつそのように構成され、前記細長い部材は、ボアを有し、前記ボアは、前記第２の端部から少なくとも部分的に前記細長い部材を通して延び、内面を画定し、前記内面は、前記第２の端部が前記遠位流体チャンバ内に挿入されると、前記内側毛細管の遠位端を少なくとも部分的に包囲するように構成され、
前記細長い部材の前記外面、前記内面、および前記第２の端部の少なくとも一部は、抽出相でコーティングされた表面を備え、前記抽出相は、それに１つ以上の分析物種を吸収するように構成されている、基質と、
前記脱離溶媒導管に流体的に接続された第１および第２の溶媒源と、
コントローラと
を備え、
前記コントローラは、前記第１の溶媒源からの第１の溶媒と前記第２の溶媒源からの第２の溶媒との前記脱離溶媒導管への個々の流量を制御するように構成されている、システム。
【請求項２２】
化学分析を実施する方法であって、前記方法は、
請求項２１に記載のシステムを提供することと、
前記内側毛細管の少なくとも一部が前記細長い部材の前記ボア内に配置されるように、前記細長い部材の前記第２の端部を前記基質サンプリングプローブの前記遠位流体チャンバの中に挿入することと、
前記１つ以上の分析物種のうちの少なくとも第１の部分が前記コーティングされた表面部分から脱離させられ、前記サンプリング導管を介して脱離溶媒内で前記イオン源プローブに送達されるように、前記第１および第２の溶媒を含む前記脱離溶媒の第１の組成物を前記脱離溶媒導管の中に流動させることと、
前記１つ以上の分析物種のうちの少なくとも第２の部分が前記コーティングされた表面部分から脱離させられ、前記サンプリング導管を介して脱離溶媒内で前記イオン源プローブに送達されるように、前記第１および第２の溶媒を含む前記脱離溶媒の第２の組成物を前記脱離溶媒導管の中に流動させることであって、前記第２の組成物は、前記第１の組成物と異なる、ことと、
前記イオン源プローブから前記１つ以上の分析物種のうちの前記第１および第２の部分を含む脱離溶媒の前記第１および第２の組成物を排出し、前記１つ以上の分析物種をイオン化することと、
前記１つ以上のイオン化された分析物種に対して質量分光分析を実施することと
を含む、方法。
【請求項２３】
試料の化学組成物を分析するためのシステムであって、前記システムは、
基質サンプリングプローブであって、前記基質サンプリングプローブは、
近位端から遠位端まで延びている外側毛細管と、
近位端から遠位端まで延び、前記外側毛細管内に配置された内側毛細管であって、前記内側毛細管の前記遠位端は、前記内側毛細管の前記遠位端と前記外側毛細管の前記遠位端との間に遠位流体チャンバを画定するように、前記外側毛細管の前記遠位端に対して奥まった所に置かれている、内側毛細管と
を備え、
前記内側毛細管と外側毛細管とは、前記遠位流体チャンバを介して互いに流体連通している脱離溶媒導管とサンプリング導管とを画定し、前記脱離溶媒導管は、脱離溶媒源に流体的に結合するように構成された入口端部から、ポンプを通して、前記遠位流体チャンバと流体連通している出口端部まで延び、前記サンプリング導管は、前記遠位流体チャンバと流体連通している入口端部から出口端部まで延び、前記出口端部は、前記サンプリング導管の前記入口端部において受け取られた脱離溶媒をイオン化チャンバの中に排出するためにイオン源プローブに流体的に結合するように構成され、前記イオン化チャンバは、質量分析計のサンプリングオリフィスと流体連通している、基質サンプリングプローブと、
所望の液体高さを画定する高さにおいて前記遠位流体チャンバの周囲に位置付けられた電極の対と、
前記電極の対および前記ポンプに動作可能に接続されたコントローラであって、前記コントローラは、前記遠位流体チャンバ内である液体高さが到達されると、前記コントローラが前記電極の対から回路が完成されたという信号を受信し、前記コントローラが前記所望の液体高さに前記液体高さを維持するように前記ポンプを制御するように構成されている、コントローラと、
第１の端部から、外面によって前記第１の端部から間隔を置かれた第２の端部まで延びている細長い部材を備えている基質と
を備え、
前記第２の端部は、前記遠位流体チャンバ内に挿入されるようにサイズを決定され、かつそのように構成され、前記細長い部材は、ボアを有し、前記ボアは、前記第２の端部から少なくとも部分的に前記細長い部材を通して延び、内面を画定し、前記内面は、前記第２の端部が前記遠位流体チャンバ内に挿入されると、前記内側毛細管の前記遠位端を少なくとも部分的に包囲するように構成され、
前記細長い部材の前記外面、前記内面、および前記第２の端部の少なくとも一部は、抽出相でコーティングされた表面を備え、前記抽出相は、それに１つ以上の分析物種を吸収するように構成されている、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、その全内容が、参照することによって本明細書に組み込まれる２０１８年６月２９日に出願された米国仮出願第６２／６９２，２７４号からの優先権の利益を主張する。
（分野）
【０００２】
本教示は、概して、質量分析に関し、より具体的に、質量分析システムおよび方法のためのサンプリングプローブおよびサンプリングインターフェースに関する。
【背景技術】
【０００３】
質量分析（ＭＳ）は、定性的および定量的用途の両方で試験物質の元素組成を決定するための分析技法である。ＭＳは、未知の化合物を同定し、分子中の元素の同位体組成を決定し、その断片化を観察することによって特定の化合物の構造を決定し、サンプル中の特定の化合物の量を定量化するために有用であり得る。その感度および選択性を所与として、ＭＳは、生命科学用途において特に重要である。
【０００４】
複雑なサンプルマトリクス（例えば、生物学的、環境、および食物サンプル）の分析において、多くの現在のＭＳ技法は、着目分析物のＭＳ検出／分析に先立って、広範な前処理ステップがサンプルに対して実施されることを要求する。そのような分析前ステップは、サンプリング（すなわち、サンプル収集）およびサンプル調製（マトリクスからの分離、濃縮、分画、および必要に応じて、誘導体化）を含むことができる。例えば、分析プロセス全体の８０％超が、ＭＳを介した分析物の検出を可能にするために、またはサンプルマトリクス内に含まれる潜在的な干渉の源を除去するために、サンプル収集および調製に費やされ得るが、それにもかかわらず、各サンプル調製段階において、希釈および／またはエラーの潜在的な源を増加させていると推定されている。
【０００５】
理想的に、ＭＳのためのサンプル調製技法は、高速であり、信頼性があり、再現可能であり、安価であり、いくつかの側面において、自動化に適しているべきである。改良されたサンプル調製技法の１つの最近の例は、固相マイクロ抽出（ＳＰＭＥ）であり、それは、本質的に、サンプリング、サンプル調製、および抽出を単一の無溶媒ステップに統合する。概して、ＳＰＭＥデバイスは、デバイスがサンプルの中に挿入されると、それにサンプル内の分析物が優先的に吸収され得る抽出相でコーティングされる繊維または他の表面（例えば、ブレード、マイクロ先端、ピン、またはメッシュ）を利用する。抽出は、短い期間にわたって生体適合性デバイスを組織、血液、または他の生物学的マトリクスの中に直接挿入することによって原位置で行われ得るので、ＳＰＭＥは、いかなるサンプル収集も要求しない。代替として、ＳＰＭＥデバイスは、少量の収集されたサンプル（例えば、サンプルアリコート）を使用して、生体外分析のために使用されることができる。
【０００６】
ＳＰＭＥは、概して、正確かつ単純であると考えられ、減少させられたサンプル調製時間および廃棄費用をもたらし得るが、ＳＰＭＥ調製サンプルのＭＳベースの分析は、それにもかかわらず、ＭＳのために要求されるように、ＳＰＭＥデバイスから分析物を直接イオン化するために、またはイオン化に先立ってＳＰＭＥデバイスから分析物を脱離させるために、追加の機器および／または時間のかかるステップを要求し得る。例として、サンプル取り扱いを殆ど伴わない凝縮相サンプルから分析物を脱離／イオン化し得る種々のイオン化方法（例えば、ガスまたはエアロゾル等のイオン化媒体にそれらの表面をさらすことによってサンプルから分析物を「拭き取る」、脱離エレクトロスプレーイオン化（ＤＥＳＩ）およびリアルタイムの直接分析（ＤＡＲＴ））が、開発された。しかしながら、そのような技法も、洗練された高価な機器を要求し得る。加えて、大分子（例えば、タンパク質）のイオン化効率は、概して、これらのイオン化技法に関して小分子ほど良好ではない。
【０００７】
代替として、追加の脱離ステップが、ＤＥＳＩまたはＤＡＲＴ以外のイオン化技法を介して、イオン化に先立ってＳＰＭＥデバイスから分析物を抽出するために利用されている。例えば、エレクトロスプレーイオン化（ＥＳＩ）は、最も一般的なイオン化方法のうちの１つであり、分析物が溶液中にあることを要求するので、一部のユーザは、ＭＳ分析に先立って、液体脱離および高速液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ）を介した抽出／富化された分析物の後の精製／分離を利用している。しかしながら、ＨＰＬＣに先立つ液体脱離は、ＨＰＬＣ移動相に課された要件（弱い溶媒強度）に起因して、分析物をＳＰＭＥコーティングから液相に移行するために数分を要求し得る。典型的に、高有機溶媒が、最良の溶出効率を有するが、それは、典型的に使用される逆相ＬＣカラムに直接注入されることができない。補償するために、より低い有効性を有する溶出溶媒（例えば、有機溶媒および水の混合物）が、典型的に、利用されるか、またはＬＣ注入に先立つ水を用いたフォローアップ希釈ステップが、代替として、提供されるかのいずれかである。しかしながら、両方の選択肢が、感度を低減させ得る。溶出およびＬＣ−ＭＳ射出のそのような従来のワークフローはまた、概して、比較的に大量の液体が溶出ステップにおいて使用されることを要求し、それは、追加の希釈につながる。さらに、上で議論されるように、これらの増加させられたサンプル調製／分離ステップは、処理能力を減少させ、エラーの潜在的源を導入し、希釈を増加させ得、容易に自動化されることができない。代替として、いくつかのグループは、標準的エレクトロスプレーイオン源の実質的な修正を提案した。典型的に、ＥＳＩにおいて、液体サンプルが、導電性毛細管内からイオン化チャンバの中に連続的に排出される一方、毛細管と対電極との間の電位差は、イオン化チャンバ内に強い電場を発生させ、それは、液体サンプルを帯電させる。この電場は、液体の表面に課される電荷が、液体の表面張力を克服するほど十分に強い（すなわち、粒子が電荷を分散させ、より低いエネルギー状態に戻ろうとする）場合、毛細管から排出される液体を対電極に向かって引き込まれる複数の荷電微小液滴に分散させる。微小液滴内の溶媒が、イオン化チャンバ内での脱溶媒和中に蒸発するにつれて、荷電分析物イオンは、次いで、後の質量分光分析のために対電極のサンプリングオリフィスに入射することができる。例えば、「Ａ  Ｐｒｏｂｅ  Ｆｏｒ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｏｆ  Ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ  Ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｅｓｔ  Ｆｒｏｍ  Ａ  Ｓａｍｐｌｅ」と題されたＰＣＴ公開第ＷＯ２０１５１８８２８２号（特許文献１）（参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）は、したがって、イオンが湿潤した基質の縁から直接発生させられるように、イオン化電位を導電性ＳＰＭＥデバイス自体（それに別々の量の脱離溶液が適用される）に印加することによってＳＰＭＥデバイスからエレクトロスプレーイオン化を提供することを主張している。
【０００８】
感度、単純さ、選択性、速度、および処理能力を維持しながら、フロンドエンドの改変を殆ど伴わずにＭＳシステムへのＳＰＭＥデバイスの高速結合を可能にする改良および／または費用削減されたシステムの必要性が依然として存在する。
【０００９】
（サンプリング前精製を受けているかどうかにかかわらず、または別様に質量分析計システムのイオン源への）液体サンプルの効率的な結合の必要性もまた依然として存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際出願公開第２０１５１８８２８２号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
イオンの発生および質量分析による後の分析のためにイオン源に液体サンプルを送達するためのデバイス、方法、およびシステムが、本明細書に提供される。本教示の種々の側面によると、ＭＳベースのシステムおよび方法が、提供され、基質から１つ以上の分析物種を脱離させるためにサンプリングインターフェースにおいて利用される脱離溶媒が、後のＭＳ分析のために脱離溶媒の中に脱離させられた１つ以上の分析物種をイオン化するためのイオン源に流体的に結合される（例えば、サンプリングインターフェースとイオン源との間に液体クロマトグラフィ（ＬＣ）カラムを伴わない）。本明細書に説明されるデバイス、方法、およびシステムの種々の側面によると、サンプリング基質（例えば、それに抽出された分析物が吸収されるＳＰＭＥデバイス）および／またはサンプリングインターフェースの構成は、ＭＳシステムのイオン源に送達された脱離溶媒中で基質から脱離させられた１つ以上の分析物種の増加させられた濃度を提供するように、サンプリングインターフェースの流体チャンバ内で最小体積の脱離溶媒内で脱離を受ける抽出相でコーティングされる基質の表面積を増加させるように最適化されることができる。いくつかの側面において、例えば、基質は、基質がデバイス受け取りポート内の流体体積の少なくとも２０パーセントを占有するように構成されることができる（すなわち、デバイス受け取りポートの容積の８０％未満が、脱離溶媒によって占有される）。非限定的例として、いくつかの側面において、基質は、遠位流体チャンバの少なくとも３０％、少なくとも４０％、または少なくとも５０％を占有することができる。
【００１２】
本教示の種々の例示的側面によると、試料をサンプリングするための基質が、提供され、基質は、第１の端部から、外面によって第１の端部から間隔を置かれた第２の端部まで延びている細長い部材と、第２の端部から少なくとも部分的に細長い部材を通して延びているボアとを備えている。細長い部材の第２の端部は、基質サンプリングプローブ内に（例えば、開放ポートプローブのポート内に）挿入されるようにサイズを決定され、かつそのように構成されることができる。種々の例示的側面において、基質サンプリングプローブは、近位端から遠位端まで延びている外側毛細管と、近位端から遠位端まで延び、該外側毛細管内に（例えば、同軸に）配置される、内側毛細管とを備え、内側毛細管の遠位端は、内側毛細管の遠位端と外側毛細管の遠位端との間に遠位流体チャンバを画定するように、外側毛細管の遠位端に対して奥まった所に置かれることができる。そのような様式において、基質サンプリングプローブの内側および外側毛細管は、遠位流体チャンバを介して互いに流体連通している脱離溶媒導管とサンプリング導管とを画定することができる。種々の側面において、ボアは、例えば、基質が遠位流体チャンバの中に挿入されると、内側毛細管の遠位端を少なくとも部分的に包囲するようにサイズを決定され、かつそのように構成される、細長い部材の内面を画定する。さらに、細長い部材の外面、ボアの内面、および細長い部材の第２の端部の少なくとも一部は、デバイスがサンプルの中に挿入されると、それにサンプル中の１つ以上の分析物が優先的に吸収され得る抽出相でコーティングされた表面を備えていることができる。加えて、コーティングされた表面部分における細長い部材の断面形状は、脱離溶媒導管からサンプリング導管の中に遠位流体チャンバを通して流動する脱離溶媒が、それに吸収された分析物を脱離させるために突出部の周囲で流動し得るように、内面および外面のうちの少なくとも１つの上に複数の該突出部を備えていることができる。
【００１３】
サンプリング基質の内面および外面は、それに分析物が抽出の間に吸収され得、それから分析物がサンプリングインターフェースにおけるイオン源への送達のために脱離させられ得る表面積を増加させるための種々の構成を有することができる。例として、コーティングされた表面部分におけるボアの内面は、円形断面形状を備えていることができる一方、例えば、外面の断面形状は、星様形状（例えば、複数のバッフルのような）を備えている。いくつかの側面において、突出部を備えているコーティングされた表面部分における外面の最大外側寸法は、外側毛細管の内側寸法を下回る一方、円形ボアの最小内径は、内側毛細管の外径を上回り得る。代替として、いくつかの側面において、コーティングされた表面部分における細長い部材の外面は、円形断面形状を備えていることができ、複数の突出部は、例えば、内向きに延びているバッフルとして、内面内に形成されることができる。例えば、非円形ボアの内側突出部の最小内側寸法は、内側毛細管がその中に配置されることを可能にするために、内側毛細管の外径を上回り得る一方、細長い部材の円形外面の直径は、外側毛細管の内側寸法を下回り得る。
【００１４】
種々の側面において、細長い部材は、縦方向軸に沿ってその第１の端部からその第２の端部まで延び、細長い部材の少なくとも一部は、（例えば、コーティングされた表面部分において）それの周りに軸方向に対称であり得る。いくつかの側面において、細長い部材全体が、軸方向に対称であり得る。
【００１５】
ある側面において、サンプリング基質（例えば、ＳＰＭＥデバイス）のコーティングされた表面は、全て非限定的例として、ＨＬＢ−ＰＡＮ、Ｃ１８−ＰＡＮ、抗体等の固相抽出媒体を備えている。
【００１６】
種々の側面において、基質は、質量伝達を改良する（例えば、抽出または脱離速度を増加させる）ように、サンプルおよび／または脱離溶媒内で回転するように構成されることができる。サンプル保持器の作動機構に加えて、例えば、細長い部材の第１の端部は、例えば、交流によって通電されると、一緒にロータとしての役割を果たす複数の磁石を備えていることができる。
【００１７】
本教示の種々の例示的側面によると、本明細書に別様に議論されるようなサンプリング基質に吸収される１つ以上の分析物の化学組成を分析するためのシステムが、提供される。種々の側面において、脱離溶媒導管およびサンプリング導管は、その中に基質が挿入され得る遠位流体チャンバを介して互いに流体連通していることができる。種々の側面において、脱離溶媒導管は、脱離溶媒源に流体的に結合するように構成された入口端部から、遠位流体チャンバと流体連通している出口端部まで延びていることができ、該サンプリング導管は、遠位流体チャンバと流体連通している入口端部から、サンプリング導管の入口端部において受け取られた脱離溶媒を質量分析計のサンプリングオリフィスと流体連通しているイオン化チャンバの中に排出するためにイオン源プローブに流体的に結合するように構成される出口端部まで延びていることができる。
【００１８】
種々の関連側面において、システムはさらに、脱離溶媒導管の入口端部に流体的に結合される脱離溶媒源と、脱離溶媒を脱離溶媒源から脱離溶媒導管の入口端部に送達するためのポンプ機構とを備えていることができる。さらなる側面において、システムはさらに、脱離溶媒導管、サンプリング導管、およびイオン源プローブのうちの１つ以上のものを通して流動する脱離溶媒の流体流量を調節するためのコントローラを備えていることができる。加えて、または、代替として、システムはさらに、イオン源プローブと、イオン化チャンバと、質量分析計システムとを備えていることができ、イオン源プローブは、サンプリング導管の出口端部と流体連通し、イオン化チャンバ内に配置される遠位端を備え、該脱離溶媒内に含まれる分析物は、脱離溶媒がイオン化チャンバの中に排出される際にイオン化するように構成される。
【００１９】
種々の側面において、システムは、加えて、自動化方式でＳＰＭＥ−ＭＳ分析を可能にし得るサンプル保持器を含むことができる。種々の側面において、例えば、サンプル保持器は、コーティングされた表面部分が遠位流体チャンバ内に配置されるように、サンプリングプローブ内に基質を挿入するように構成されることができる。加えて、ある側面において、サンプル保持器は、コーティングされた表面部分が遠位流体チャンバ内に配置されているとき、その縦方向軸の周りに細長い部材を回転させ、それからの脱離を増加させるための作動機構を含むことができる。加えて、または、代替として、サンプル保持器に結合される作動機構は、該基質のコーティングされた表面部分が脱離溶媒と接触するように、基質を外側毛細管の遠位端の中に挿入するように構成されることができる。そのような様式において、本明細書に説明される例示的システムによって実施される化学分析手順の種々のステップは、自動化されることができる（例えば、ロボットシステムによって実施される）。いくつかの側面において、例えば、システムは、複数の基質を支持するように構成される、試料ステージを備えていることができ、作動機構は、該複数の基質のそれぞれを外側毛細管の遠位端の中に連続的に挿入するように構成される。いくつかの関連側面において、脱離プロセスおよびＭＳサンプリングは、連続的に実施され得るが、作動機構は、複数の基質を同時に前処理し、処理能力を増加させるように構成されることができる（例えば、ＳＰＭＥ基質の事前調整、サンプリング、および濯ぎステップ）。
【００２０】
本教示の種々の側面によると、質量分析計システムのイオン源に直接結合されるように構成される、基質サンプリングプローブを備えている試料の化学組成物を分析するためのシステムが、提供される。
【００２１】
本教示の種々の例示的側面によると、化学分析を実施する方法が、提供され、方法は、本明細書に別様に議論されるようなサンプリング基質に吸収される１つ以上の分析物の化学組成を分析するためのシステムを提供することを含む。方法はまた、内側毛細管の少なくとも一部が細長い部材のボア内に配置されるように、細長い部材の第２の端部を基質サンプリングプローブの遠位流体チャンバの中に挿入することと、１つ以上の分析物種のうちの少なくとも一部がコーティングされた表面部分から脱離させられ、サンプリング導管を介して脱離溶媒内でイオン源プローブに送達されるように、脱離流体経路を通して脱離溶媒を流動させることとを含むことができる。１つ以上の分析物種の一部を含む脱離溶媒は、次いで、１つ以上の分析物種をイオン化するように、イオン源プローブから排出されることができ、質量分光分析が、１つ以上のイオン化された分析物種に対して実施されることができる。いくつかの関連側面において、方法は、加えて、１つ以上の分析物種をコーティングされた表面部分に吸収するように、コーティングされた表面部分をサンプルと相互作用させることを含むことができる。加えて、または、代替として、方法はまた、例えば、脱離溶媒内での分析物脱離の効率を高めるために、コーティングされた表面部分が遠位流体チャンバ内に配置されているとき、その縦方向軸の周りに細長い部材を回転させることを含むことができる。
【００２２】
本教示の種々の例示的側面によると、試料の化学組成物を分析するためのシステムおよび方法が、説明され、基質サンプリングプローブであって、近位端から遠位端まで延びている外側毛細管と、近位端から遠位端まで延び、該外側毛細管内に配置された内側毛細管であって、内側毛細管の該遠位端は、内側毛細管の遠位端と外側毛細管の遠位端との間に遠位流体チャンバを画定するように、外側毛細管の遠位端に対して奥まった所に置かれている、内側毛細管とを備え、該内側および外側毛細管は、該遠位流体チャンバを介して互いに流体連通している脱離溶媒導管とサンプリング導管とを画定し、該脱離溶媒導管は、脱離溶媒源に流体的に結合するように構成された入口端部から、該遠位流体チャンバと流体連通している出口端部まで延び、該サンプリング導管は、該遠位流体チャンバと流体連通している入口端部から、サンプリング導管の入口端部において受け取られた脱離溶媒を質量分析計のサンプリングオリフィスと流体連通しているイオン化チャンバの中に排出するためにイオン源プローブに流体的に結合するように構成される出口端部まで延びている、基質サンプリングプローブと、第１の端部から、外面によって第１の端部から間隔を置かれた第２の端部まで延びている細長い部材を備えている基質であって、第２の端部は、遠位流体チャンバ内に挿入されるようにサイズを決定され、かつそのように構成され、細長い部材は、第２の端部から少なくとも部分的にそれを通して延び、第２の端部が遠位流体チャンバ内に挿入されると、内側毛細管の遠位端を少なくとも部分的に包囲するように構成される内面を画定する、ボアを有する、基質とを備え、細長い部材の該外面、該内面、および該第２の端部の少なくとも一部は、それに１つ以上の分析物種を吸収するように構成される抽出相でコーティングされた表面を備え、脱離溶媒導管に流体的に接続された第１および第２の溶媒源と、それぞれ、第１および第２の溶媒源から脱離溶媒導管への第１および第２の溶媒の個々の流量を制御するように構成される、コントローラとを備えている。
【００２３】
本教示の種々の例示的側面によると、化学分析を実施するためのシステムおよび方法が、（例として本明細書に説明されるデバイスを利用して）説明され、方法は、内側毛細管の少なくとも一部が細長い部材のボア内に配置されるように、細長い部材の第２の端部を基質サンプリングプローブの遠位流体チャンバの中に挿入することと、該１つ以上の分析物種のうちの少なくとも第１の部分がコーティングされた表面部分から脱離させられ、サンプリング導管を介して該脱離溶媒内でイオン源プローブに送達されるように、第１および第２の溶媒を含む脱離溶媒の第１の組成物を該脱離溶媒導管の中に流動させることと、該１つ以上の分析物種のうちの少なくとも第２の部分がコーティングされた表面部分から脱離させられ、サンプリング導管を介して該脱離溶媒内でイオン源プローブに送達されるように、第１および第２の溶媒を含む脱離溶媒の第２の組成物を該脱離溶媒導管の中に流動させることであって、第２の組成物は、第１の組成物と異なる、ことと、該１つ以上の分析物種をイオン化するように、該イオン源プローブから１つ以上の分析物種の該第１および第２の部分を含む脱離溶媒の該第１および第２の組成物を排出することと、該１つ以上のイオン化された分析物種に対して質量分光分析を実施することとを含む。
【００２４】
本教示の種々の例示的側面によると、試料の化学組成物を分析するためのシステムが、提供され、基質サンプリングプローブであって、近位端から遠位端まで延びている外側毛細管と、近位端から遠位端まで延び、該外側毛細管内に配置された内側毛細管であって、内側毛細管の該遠位端は、内側毛細管の遠位端と外側毛細管の遠位端との間に遠位流体チャンバを画定するように、外側毛細管の遠位端に対して奥まった所に置かれている、内側毛細管とを備え、該内側および外側毛細管は、該遠位流体チャンバを介して互いに流体連通している脱離溶媒導管とサンプリング導管とを画定し、該脱離溶媒導管は、脱離溶媒源に流体的に結合するように構成された入口端部から、ポンプを通して、該遠位流体チャンバと流体連通している出口端部まで延び、該サンプリング導管は、該遠位流体チャンバと流体連通している入口端部から、サンプリング導管の入口端部において受け取られた脱離溶媒を質量分析計のサンプリングオリフィスと流体連通しているイオン化チャンバの中に排出するためにイオン源プローブに流体的に結合するように構成される出口端部まで延びている、基質サンプリングプローブと、所望の液体高さを画定する高さにおいて遠位流体チャンバの周囲に位置付けられた電極の対と、電極の対およびポンプに動作可能に接続されたコントローラであって、遠位流体チャンバ内である液体高さが到達されると、コントローラが、電極の対から回路が完成されたという信号を受信し、コントローラが、所望の液体高さにその液体高さを維持するようにポンプを制御するように構成されている、コントローラと、第１の端部から、外面によって第１の端部から間隔を置かれた第２の端部まで延びている細長い部材を備えている基質であって、第２の端部は、遠位流体チャンバ内に挿入されるようにサイズを決定され、かつそのように構成され、細長い部材は、第２の端部から少なくとも部分的にそれを通して延び、第２の端部が遠位流体チャンバ内に挿入されると、内側毛細管の遠位端を少なくとも部分的に包囲するように構成される内面を画定する、ボアを有する、基質とを備え、細長い部材の該外面、該内面、および該第２の端部の少なくとも一部は、それに１つ以上の分析物種を吸収するように構成される抽出相でコーティングされた表面を備えている。
【００２５】
本出願者の教示のこれらのおよび他の特徴が、本明細書に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
当業者は、下で説明される図面が、例証のみを目的とすることを理解するであろう。図面は、本出願者の教示の範囲をいかようにも限定することを意図していない。
【００２７】
【図１】図１は、本出願者の教示の種々の側面による、質量分析計システムのエレクトロスプレーイオン源に流体的に結合された基質と、基質サンプリングインターフェースとを備えている例示的システムを概略図において図示する。
【００２８】
【図２】図２Ａ−Ｂは、本出願者の教示の種々の側面による、図１の例示的基質および基質サンプリングインターフェースを概略図においてさらに詳細に図示する。
【００２９】
【図３】図３Ａ−Ｂは、本教示の種々の側面による、図１のシステムとの使用のために好適な例示的基質を図式的に描写する。
【００３０】
【図４】図４は、本教示の種々の側面による、図１のシステムとの使用のために好適な別の例示的基質を図式的に描写する。
【００３１】
【図５】図５は、本教示の種々の側面による、図１のシステムとの使用のために好適な別の例示的基質を図式的に描写する。
【００３２】
【図６】図６は、本教示の種々の側面による、図１のシステムとの使用のために好適な別の例示的基質を図式的に描写する。
【００３３】
【図７】図７は、本出願者の本教示の種々の側面による、サンプル分析のための例示的自動化システムを概略図において描写する。
【００３４】
【図８】図８は、本出願者の本教示の種々の側面による、例示的回転可能基質を描写する。
【００３５】
【図９】図９は、本出願者の本教示の種々の側面による、サンプル分析のための別の例示的自動化システムを概略図において描写する。
【００３６】
【図１０】図１０Ａ−Ｄは、本教示の種々の側面による、図１のシステムとの使用のために好適ないくつかの例示的基質を描写する。
【００３７】
【図１１】図１１は、本教示の種々の側面による、押し出し金型から作製されるいくつかの例示的基質を描写する。
【００３８】
【図１２】図１２は、本教示の種々の側面による、図１および１３のシステムとの使用のために好適な別の例示的基質を描写する。
【００３９】
【図１３】図１３は、本出願者の教示の種々の側面による、その中に液体を維持するためのフィードバック機構を有し、質量分析計システムのエレクトロスプレーイオン源に流体的に結合される基質サンプリングインターフェースを備えている例示的システムを概略図において図示し、図は、液体レベル高さを維持するためのフィードバック機構を描写する。
【００４０】
【図１４】図１４は、図１３のシステムの中に挿入されている例示的基質を概略図において描写する。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
明確化のために、以下の議論は、そうすることが便宜または適切であるときは常に、ある具体的詳細を省略しながら、本出願者の教示の実施形態の種々の側面を詳述するであろうことを理解されたい。例えば、代替実施形態における同様または類似する特徴の議論は、若干略記され得る。周知の構想または概念も、簡潔にするために、詳細には議論されないこともある。当業者は、本出願者の教示のいくつかの実施形態が、実施形態の徹底的な理解を提供するためにのみ本明細書に記載されるあらゆる実装において具体的に説明される詳細のうちのあるものを要求しないこともあることを認識するであろう。同様に、説明される実施形態は、本開示の範囲から逸脱することなく、共通の一般的知識に従って、改変または変動を受けやすくあり得ることが明白であろう。実施形態の以下の詳細な説明は、いかなる様式でも本出願者の教示の範囲を限定すると見なされるものではない。
【００４２】
本出願者の教示の種々の側面によると、ＭＳベースの分析システムおよび方法が、本明細書に提供され、基質から１つ以上の分析物種を脱離させるためにサンプリングインターフェースにおいて利用される脱離溶媒が、後の質量分光分析のために脱離溶媒中に脱離させられた１つ以上の分析物種をイオン化するためのイオン源に流体的に結合される（例えば、サンプリングインターフェースとイオン源との間に液体クロマトグラフィ（ＬＣ）カラムを伴わない）。ＳＰＭＥデバイスから導出される液体サンプルをイオン化するための現在の方法は、多くの場合、抽出された分析物が、最初に基質から脱離させられ、続けて、イオン化／質量分光分析に先立って自動化に適していないこともある追加のサンプル処理ステップ（例えば、ＬＣを介した濃縮／精製）を受ける、複雑なサンプル調製ステップを利用する一方、本教示の種々の側面によるシステムおよび方法は、その上に吸収された１つ以上の分析物を有する基質が、ＭＳシステムのイオン源に直接結合され得る簡略化されたワークフローを提供する。種々の側面において、本明細書に説明されるシステムおよび方法は、１つ以上の時間のかかるサンプル調製ステップの必要性を排除する一方、公知のシステムのフロンドエンドの改変を殆ど伴わずにＭＳシステムへの基質の高速結合（およびそれからの高速脱離）を可能にし、それにもかかわらず、感度、単純さ、選択性、速度、および処理能力を維持することができる。さらに、種々の側面において、本教示は、完全または部分的自動化ワークフローを可能にし、それによって、抽出されたサンプルの分析における人的エラーの源を潜在的に排除しながら、処理能力をさらに増加させることができる。下で詳細に議論されるように、本教示の種々の側面によるデバイス、方法、およびシステムは、抽出ベースのワークフローの感度を高めるように、互いに対して最適化される基質および／またはサンプリングインターフェースを提供する。
【００４３】
種々の側面において、基質は、サンプリング導管入口の近傍において流動する脱離溶媒と接触して配置され得る基質のコーティング表面積を最大限にしながら、基質受け取りポート内の流体体積の少なくとも２０パーセントを占有することができる（すなわち、基質受け取りポートの容積の８０％未満が、脱離溶媒によって占有される）。基質サンプリングプローブの中に挿入される基質の部分は、基質の表面積を増加させ、それによって、遠位流体チャンバ内で脱離溶媒によって脱離させられ得るサンプルの量を増加させるように、種々の形状を有することができる。いくつかの側面において、例えば、抽出相コーティングは、基質の外面上、および基質が外側毛細管の遠位端を通して挿入されると、内側毛細管の遠位端を包囲し得る基質の凹状内面（例えば、ボア）上に形成されることができる。種々の側面において、基質の外面または凹状内面は、サンプリング導管の入口端部の近傍において脱離させられる分析物を最大限にするように、コーティングされた表面の表面積を増加させるように構成される、表面特徴（例えば、複数の突出部）を有する、実質的に連続的に湾曲した表面であり得る。
【００４４】
図１は、基質から抽出された分析物をイオン化および質量分析するための、本出願者の教示の種々の側面による、例示的システム１０の実施形態を図式的に描写する。図１に示されるように、例示的システム１０は、概して、１つ以上のサンプル分析物を含む液体をイオン化チャンバ１２の中に排出するためにイオン源４０と流体連通する基質サンプリングプローブ３０（例えば、開放ポートプローブ）と、イオン源によって発生させられるイオンの下流処理および／または検出のためにイオン化チャンバ１２と流体連通する質量分析器６０とを含む。下でより詳細に議論されるであろうように、基質サンプリングプローブ３０は、概して、それにサンプルからの１つ以上の分析物が吸収される抽出相２２を用いてコーティングされる表面を有し、脱離溶媒源３１とイオン源プローブ（例えば、エレクトロスプレー電極４４）との間に延びている基質サンプリングプローブ３０内の流体経路内に設置される基質２０（例えば、ＳＰＭＥ基質）の少なくとも一部を受け取るように構成される。このように、脱離溶媒によって基質２０のコーティングされた表面から脱離させられた分析物は、それによるイオン化のために脱離溶媒内でイオン源４０に直接流動する。
【００４５】
描写される実施形態において、イオン化チャンバ１２は、大気圧に維持されることができるが、いくつかの実施形態において、イオン化チャンバ１２は、大気圧より低い圧力まで排気されることができる。その中で基質２０から脱離させられ、エレクトロスプレー電極４４から排出される脱離溶媒中に含まれる分析物がイオン化され得るイオン化チャンバ１２は、カーテン板開口１４ｂを有する板１４ａによってガスカーテンチャンバ１４から分離される。示されるように、質量分析器６０を格納する真空チャンバ１６が、真空チャンバサンプリングオリフィス１６ｂを有する板１６ａによってカーテンチャンバ１４から分離される。カーテンチャンバ１４および真空チャンバ１６は、１つ以上の真空ポンプポート１８を通した排気によって、選択された圧力（例えば、同じまたは異なる減圧、イオン化チャンバより低い圧力）に維持されることができる。
【００４６】
イオン源４０は、種々の構成を有することができるが、概して、基質サンプリングプローブ３０から受け取られる液体（例えば、脱離溶媒）内に含まれる分析物からイオンを発生させるように構成される。図１に描写される例示的実施形態において、基質サンプリングプローブ２０に流体的に結合される毛細管を備え得るエレクトロスプレー電極４４が、イオン化チャンバ１２の中に少なくとも部分的に延び、その中に脱離溶媒を排出する出口端部において終端する。本教示に照らして当業者によって理解されるであろうように、エレクトロスプレー電極４４の出口端部は、イオン化チャンバ１２の中に脱離溶媒を霧化、エアロゾル化、噴射、または別様に排出（例えば、ノズルを用いて噴霧）し、概して、カーテン板開口１４ｂおよび真空チャンバサンプリングオリフィス１６ｂに向かって（例えば、その近傍に）向けられる複数の微小液滴を含むサンプルプルーム５０を形成することができる。当技術分野で公知であるように、微小液滴内に含まれる分析物は、例えば、サンプルプルーム５０が発生させられる際、イオン源４０によってイオン化（すなわち、荷電）されることができる。非限定的例として、エレクトロスプレー電極４４の出口端部は、導電性材料から作製され、電圧源（図示せず）のある極に電気的に結合されることができる一方、電圧源の他方の極は、接地されることができる。サンプルプルーム５０内に含まれる微小液滴は、したがって、液滴内の脱離溶媒がイオン化チャンバ１２内での脱溶媒和中に蒸発するにつれて、裸荷電分析物イオンが放出され、開口１４ｂ、１６ｂに向かってそれを通して引き込まれ、質量分析器６０の中に（例えば、１つ以上のイオンレンズを介して）集中させられるように、出口端部に印加される電圧によって帯電させられることができる。イオン源プローブは、概して、エレクトロスプレー電極４４として本明細書に説明されるが、液体サンプルをイオン化するために当技術分野で公知であり、本教示に従って修正される任意の数の異なるイオン化技法が、イオン源４０として利用され得ることを理解されたい。非限定的例として、イオン源４０は、エレクトロスプレーイオン化デバイス、ネブライザ支援エレクトロスプレーデバイス、化学イオン化デバイス、ネブライザ支援霧化デバイス、光イオン化デバイス、レーザイオン化デバイス、熱スプレーイオン化デバイス、またはソニックスプレーイオン化デバイスであり得る。
【００４７】
継続して図１を参照すると、質量分析計システム１０は、随意に、エレクトロスプレー電極４４の出口端部を包囲し、それから排出される流体と相互作用し、例えば、高速ネブライジング流および液体サンプルのジェットの相互作用を介して、サンプルプルーム５０の形成および１４ｂおよび１６ｂによるサンプリングのためのプルーム内でのイオン放出を増進する高速ネブライジングガス流を供給する加圧ガス（例えば、窒素、空気、または貴ガス）の源７０を含むことができる。ネブライザガスは、種々の流量において、例えば、約０．１Ｌ／分〜約２０Ｌ／分の範囲内で供給されることができる。
【００４８】
また、質量分析器６０は、種々の構成を有し得ることが、当業者によって、本明細書の教示に照らして理解されるであろう。概して、質量分析器６０は、イオン源４０によって発生させられるサンプルイオンを処理（例えば、濾過、分類、解離、検出等）するように構成される。非限定的例として、質量分析器６０は、三連四重極質量分析計、または当技術分野で公知であり、本明細書の教示に従って修正される任意の他の質量分析器であり得る。例えば、それらの質量電荷比ではなく、ドリフトガスを通したそれらの移動度に基づいてイオンを分離するように構成されるイオン移動度分光計（例えば、微分移動度分光計）を含む任意の数の追加の要素が、質量分析計システム内に含まれ得ることをさらに理解されたい。加えて、質量分析器６０は、分析器６０を通過するイオンを検出し得、例えば、検出される１秒あたりのイオンの数を示す信号を供給し得る検出器を備え得ることを理解されたい。
【００４９】
ここで図２Ａ−２Ｂを参照すると、基質２２０から１つ以上の分析物を脱離させるための、かつ図１のシステムにおいて使用するために好適な例示的基質サンプリングプローブ２３０（例えば、開放ポートプローブ）が、図式的に描写される。図２Ａに示されるように、基質サンプリングプローブ２３０は、近位端２３２ａから遠位端２３２ｂまで延びている外側管（例えば、外側毛細管２３２）と、外側毛細管２３２と同軸に配置される内側管（例えば、内側毛細管２３４）とを含む。示されるように、内側毛細管２３４も、近位端２３４ａから遠位端２３４ｂまで延びている。内側毛細管２３４は、それを通して流体チャネルを提供する軸方向ボアを備え、それは、図２の例示的実施形態に示されるように、それを通して液体が基質サンプリングプローブ２３０から図１のイオン源４０に伝達され得るサンプリング導管２３６を画定する（すなわち、サンプリング導管２３６は、エレクトロスプレー電極４４の内側ボアに流体的に結合される）。一方、外側毛細管２３２の内面と内側毛細管２３４の外面との間の環状空間は、脱離溶媒源２３１に（例えば、導管２３１ａを介して）結合される入口端部２３８ａから、（内側毛細管２３４の遠位端２３４ｂに隣接する）出口端部まで延びている脱離溶媒導管２３８を画定することができる。本教示のいくつかの例示的側面において、内側毛細管２３４の遠位端２３４ｂは、内側毛細管２３４の遠位端２３４ｂと外側毛細管２３２の遠位端２３２ｂとの間に延び、それらによって画定される、基質サンプリングプローブ２３０の遠位流体チャンバ２３５を画定するように、外側毛細管２３２の遠位端２３２ｂに対して（例えば、図２に示されるような距離ｈだけ）奥まった所に置かれることができる。したがって、遠位流体チャンバ２３５は、基質サンプリングプローブ２３０の開放遠位端と内側毛細管２３４の遠位端２３４ｂとの間に流体を含むように適合される空間を表す。さらに、図２の湾曲した矢印によって示されるように、脱離溶媒導管２３８は、この遠位流体チャンバ２３５を介してサンプリング毛細管２３６と流体連通する。このように、それぞれのチャネルの流体流量に応じて、脱離溶媒導管２３８を通して遠位流体チャンバ２３５に送達される流体は、その出口端部２３６ａへの、続けて、イオン源への伝達のために、サンプリング導管２３６の入口端部に進入することができる。内側毛細管２３４が、上で説明され、サンプリング導管２３６を画定するものとして図２に示され、内側毛細管２３４と外側毛細管２３２との間の環状空間が、脱離溶媒導管２３８を画定するが、内側毛細管２３４によって画定される導管は、代わりに、（脱離溶媒導管を画定するように）脱離溶媒源２３１に結合され得、内側および外側毛細管２３４、２３２の間に画定される環状空間は、サンプリング導管を画定するように、イオン源に結合され得ることを理解されたい。
【００５０】
図２Ａに示されるように、脱離溶媒源２３１は、全て非限定的例として、それを通して脱離溶媒が選択された体積流量において脱離溶媒のリザーバから送達され得る供給導管２３１ａを介して（例えば、往復ポンプ、回転、ギヤ、プランジャ、ピストン、蠕動、ダイヤフラムポンプ等の容積式ポンプ、および液体サンプルを圧送するために使用され得る重力、衝撃、および遠心ポンプ等の他のポンプを含む１つ以上の圧送機構を介して）、脱離溶媒導管２３８に流体的に結合されることができる。デバイスから分析物を脱離させるために効果的であり、イオン化プロセスに適している任意の脱離溶媒が、本教示において使用するために好適である。同様に、１つ以上の圧送機構が、サンプリング導管２３６および／またはエレクトロスプレー電極（図示せず）を通した体積流量（これらの体積流量は、互いに同じまたは異なるように選択される）および脱離溶媒導管２３８を通した脱離溶媒の体積流量を制御するために提供され得ることを理解されたい。いくつかの側面において、基質サンプリングプローブ２３０および／またはエレクトロスプレー電極４４の種々のチャネルを通したこれらの異なる体積流量は、システム全体を通した流体の移動を制御するように、（例えば、ネブライザガスの流量を調節することによって）独立して調節されることができる。非限定的例として、脱離溶媒導管２３８を通した体積流量は、遠位流体チャンバ２３５内の流体が、基質サンプリングプローブ２３０の開放端から越流し、抜去された基質によって堆積されたいかなる残留サンプルも洗浄するように、および／またはいかなる空中物質もサンプリング導管２３６の中に伝達されないように防止するように、（例えば、基質の抜去後に）サンプリング導管２３６を通した体積流量に対して一時的に増加させられることができる。他の側面において、体積流量は、流体流動がより少ない体積の脱離溶媒中に脱離させられた分析物を濃縮するように基質の挿入に応じて減少させられるように、調節されることができる。
【００５１】
本教示の種々の側面によると、基質２２０の少なくとも一部は、その上に１つ以上の分析物種が吸収される基質のコーティングされた表面が、脱離溶媒（例えば、遠位流体チャンバ２３５内の脱離溶媒）中に配置されるように、基質サンプリングプローブ２３０の開放端を通して挿入されることができる。例えば、図２Ａおよび２Ｂに示されるように、例示的基質２２０は、その上に抽出相（例えば、層）が形成され、それに１つ以上の着目分析物が抽出の間に吸収されているコーティングされた表面２２２を備えている。コーティングされた表面２２２が遠位流体チャンバ２３５の中に挿入されることに応じて、脱離溶媒導管２３８から、サンプリング導管２３６の中に、遠位流体チャンバ２３５を介して流動する脱離溶媒は、いずれの脱離させられた分析物も、脱離溶媒とともにサンプリング導管２３６の入口の中に流動するように、コーティングされた表面２２２上に吸収された１つ以上の分析物の少なくとも一部を脱離させるために効果的であり得る。下で詳細に議論されるように、本教示の種々の側面による基質は、概して、公知のデバイスの対して有意に増加させられた表面積を示すコーティングされた表面を有し、それは、概して、質量分析システムによる分析のために脱離させられ得る１つ以上の分析物の量を増加させ、それによって、本明細書に説明されるデバイス、方法、およびシステムの感度を高めることができる。例えば、図２に示されるように、基質２２０は、概して、その外面上に形成される複数の突出部を有する細長い円筒形部材を備え、それによって、同じ最大直径を有する円筒形デバイスに対して、それに標的分析物が付着し得る表面積を増加させる。本教示によるデバイスは、概して、その中の脱離溶媒が基質のコーティングされた表面２２２から１つ以上の着目分析物を脱離させるために効果的であるように、例えば、遠位流体チャンバにおける脱離溶媒導管２３２の最小内側寸法を下回るコーティングされた表面積における最大外側寸法を示すことによって、基質サンプリングプローブ２３０によって提供される流体経路の中に少なくとも部分的に挿入されることが可能であることを理解されたい。さらに、図３−６、８、および１０Ａに描写される例示的基質を参照して下で詳細に議論されるように、本教示の種々の側面による基質は、基質が遠位流体チャンバ２３５の中に挿入されると、内側毛細管の遠位端を包囲し得る基質の内面を加えて提供するように、細長い部材を通して少なくとも部分的に延びているボアを含み、基質の内面および外面は、脱離溶媒導管２３２とサンプリング導管２３６との間の環内に配置され、それによって、コーティングされ、サンプリングプローブ２３０の脱離溶媒内に配置され得る表面積をさらに増加させることができる。例えば、図２に示されるように、それは、基質の軸に沿ったコーティングされた表面積２２２の長さが、距離ｈ（すなわち、外側毛細管２３２の遠位端２３２ｂと内側毛細管２３４の遠位端２３４ｂとの間の距離）を上回ることを可能にする。外面上に形成される複数の突出部に加えて、またはその代替として、内面は、加えて、サンプリング導管の入口端部の近傍において脱離させられる分析物を最大限にするように、同じ最小内径を伴う略円筒形ボアを有する（例えば、連続的に湾曲する表面を有する）デバイスに対して基質の表面積を同様に増加させるために、複数の突出部（例えば、半径方向に内向きに延びている突出部）を含むことができる。
【００５２】
本教示による基質サンプリングプローブは、種々の構成およびサイズを有し、図２の基質サンプリングプローブ２３０の描写は、一例示的描写を表し得ることを理解されたい。非限定的例として、内側毛細管２３４の内径の寸法は、約１ミクロン〜約１ｍｍの範囲内（例えば、２００ミクロン）であり、内側毛細管２３４の外径の例示的寸法は、約１００ミクロン〜約３または４センチメートルの範囲内（例えば、３６０ミクロン）であり得る。また、例として、外側毛細管２３２の内径の寸法は、約１００ミクロン〜約３または４センチメートルの範囲内（例えば、約２〜３ｍｍ）であり、外側毛細管２３２の外径の典型的寸法は、約１５０ミクロン〜約３または４センチメートルの範囲内であり得る。内側毛細管２３４および／または外側毛細管２３２の断面形状は、円形、楕円形、スーパー楕円形（すなわち、スーパー楕円のような形状）、またはさらには多角形（例えば、正方形）であり得る。さらに、内側または外側毛細管２３４、２３２の内径（または断面積）は、毛細管の長さに沿って一定である必要はなく、代わりに、同じ内側または外側毛細管２３４、２３２の他の部分に対してより小さいまたはより大きい直径または断面積を有する、少なくとも一部を含むことができる。いくつかの他の側面において、遠位流体チャンバ２３５の一部の断面積または直径は、外側毛細管２３２の遠位端２３２ｂが、外側毛細管の近位部分の直径に対してより大きい少なくとも１つの寸法を有するデバイス（例えば、約２ｍｍを上回る幅を有する基質）を受け取ることを可能にするように、外側毛細管２３２の近位部分の内部断面積または内径より大きくあり得る。図１のシステムにおいて使用するために好適であり、本教示に従って修正されるサンプリングプローブに関する追加の詳細が、例えば、「Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｒｅａｃｔｉｏｎ  Ｐｒｏｂｅ」と題された米国公開第２０１３０２９４９７１号、および「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｗｉｔｈｄｒａｗａｌ  ｏｆ  ａ  Ｓａｍｐｌｅ  Ｆｒｏｍ  ａ  Ｓｕｒｆａｃｅ  ｔｏ  ｂｅ  Ａｎａｌｙｚｅｄ」と題された米国公開第２０１４０２１６１７７号（その教示が、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に見出されることができる。
【００５３】
本教示の種々の側面による、図３−６、８、および１０−１２を参照して下で説明される例示的基質に加えて、図１のシステムとの使用のために好適な基質構成（例えば、繊維、ブレード、マイクロ先端、ピン、またはメッシュ）および／またはＳＰＭＥコーティング（例えば、ＨＬＢ−ＰＡＮ、Ｃ１８−ＰＡＮ、抗体等）は、特に限定されないことを理解されたい。実際に、当技術分野で公知である、または以降で開発され、本教示に従って修正される任意の公知の基質およびコーティング化学が、本明細書に開示される方法およびシステムにおいて使用されることができる。本教示の種々の側面に従って使用するために好適な例示的デバイスが、例えば、「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｄｅｖｉｓｅ  ｆｏｒ  Ｓｏｌｉｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｍｉｃｒｏｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ」と題された米国特許第５，６９１，２０５号、および「Ａ  Ｐｒｏｂｅ  ｆｏｒ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ  ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｅｓｔ  ｆｒｏｍ  ａ  Ｓａｍｐｌｅ」と題されたＰＣＴ公開第ＷＯ２０１５１８８２８２号（その教示が、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に説明されている。
【００５４】
任意の公知のデバイスが、本教示の種々の側面による基質サンプリングプローブ３０を組み込む図１のシステム１０において使用される、または使用されるように修正されることができるが、本教示の追加のまたは代替側面は、基質および／または基質サンプリングプローブが本明細書に説明される抽出ベースのワークフローの感度を高めるように構成されるシステムを提供する。公知のデバイスは、概して、細い円筒形繊維または対向する平面表面を備えている（例えば、米国特許第５，６９１，２０５号およびＰＣＴ公開第ＷＯ２０１５１８８２８２号参照）一方、本教示のいくつかの側面は、基質（またはその一部）が、脱離溶媒と接触して設置される基質のコーティング部分の表面積を最大限にし、それによって、それに吸収され、続けて、サンプリング導管の入口端部に隣接する脱離溶媒の中に脱離させられ得る分析物の量を増加させるように成形されるようなデバイスおよび／または基質サンプリングプローブの構成を提供する。加えて、または、代替として、いくつかの側面において、デバイスおよび／または基質サンプリングプローブは、基質のコーティング部分を中心とする脱離溶媒の流動のために十分な遊隙を提供しながら、サンプリング導管の入口端部を中心とする死空間を最小化するように構成されることができる。このように、脱離させられた分析物は、最小体積の脱離溶媒内に含まれ、それによって、希釈および／またはサンプル損失を減少させ、器具応答および感度を改良することができる。本教示に照らして当業者によって理解されるであろうように、脱離溶媒と接触して配置される基質のコーティング部分の表面積を増加させるための考慮点は、開示されるデバイス、システム、および方法の感度を最適化するように、死空間の容積を低減させる（例えば、脱離溶媒の体積を減少させる）ための考慮点と両立され得る。
【００５５】
図３Ａおよび３Ｂを参照すると、本教示の種々の側面による、公知の基質に対して増加させられた脱離可能表面積を示すコーティングされた表面３２２を有する例示的基質３２０が、描写される。示されるように、図２の例示的サンプリングプローブ２３０の開放端の中への挿入のために構成される基質３２０は、概して、中心縦方向軸（Ａ）の周りに軸対称の断面形状を有する外面３２４に沿って第１の端部３２０ａと第２の端部３２０ｂとの間に延びている細長い部材を備えている。細長い部材の外面の断面形状は、本教示による任意の形状であり得るが、図３Ａおよび３Ｂに描写される外面３２４の特定の例示的断面形状は、複数の突出部（例えば、少なくとも３つ）が外面３２４の最小直径から半径方向に外向きに６つの点まで延びている点において、星に類似する。突出部の相対的サイズ、数、および位置付けは、図に描写されるものに限定されず、例えば、コーティングされた表面３２２において同じ最大外径を有する円筒形ＳＰＭＥデバイスに対して、それに分析物が吸収し得るデバイスの表面積を増加させるように、種々の構成であり得ることが、本教示に従って理解されるであろう。例として、図４に示されるように、本教示による別の例示的基質は、丸形末端面において終端する１０個の突出部を含む。いずれにしても、（例えば、図２Ｂに描写されるような）サンプリングプローブ２３０によってそれから分析物が脱離させられ得るコーティングされた表面３２２の最大外径は、少なくとも部分的に外側毛細管２３２によって画定される遠位流体チャンバ２３５の最小内径未満であるべきである。
【００５６】
さらに、図３Ａに透視して示されるように、本教示の種々の側面によると、基質３２０は、加えて、その全長を通して第１の端部３２０ａから第２の端部３２０ｂまで延び、それによって、それに吸収コーティング３２２が加えて適用され得る内面３２１を画定するボア３２３を含むことができる。例示的ボア３２３は、円形断面形状を有するように示されるが、本教示によるボアは、種々の形状および長さを有し得ることを理解されたい。例えば、ボア３２３は、図３Ａに示されるように細長い部材を通して完全に延びている必要はなく、好ましくは、少なくとも部分的にボア３２３内に内側毛細管２３４を収容し、サンプリングプローブ２３０の開放ポート内での基質３２０からのサンプリングの間に、脱離溶媒が脱離溶媒導管２３８からサンプリング導管２３６の中に流動することを可能にするように、遠位流体チャンバ２３５内に挿入されるように、少なくとも第２の端部３２０ｂを通して延びている。例えば、ボア３２３は、基質の軸に沿ったコーティングされた表面積２２２の長さが、遠位流体チャンバ２３５において脱離溶媒内に完全に挿入されることを可能にするために十分な長さにわたって第２の端部３２０ｂから延びている、ブラインドボアであり得る。
【００５７】
同様に、ボア３２３は、円形である必要はなく、例えば、内側毛細管２３４の形状に対応する種々の形状を有することができ、それは、上記のように、円形、楕円形、スーパー楕円形（すなわち、スーパー楕円のような形状）、またはさらには多角形（例えば、正方形）であり得る。さらに、図５を参照すると、突出部は、代替として、ボアの内面上に形成され、それによって、ボア内の内側表面積を増加させ、ボアの最小直径は、（図２Ａに描写されるような）内側毛細管２３４の最大外径より大きくあり得ることを理解されたい。図５に示されるそのような側面において、外面は、サンプリングプローブの外側毛細管の内径未満である直径を有する円形断面形状を示すことができる。実際に、本教示による種々の側面において、図６に描写されるように、外面および内面の各々は、各表面が、サンプリングプローブ内の脱離溶媒にさらされ得るコーティングされた表面積３２２の表面積をさらに増加させるように複数の突出部を含むように、断面形状の外周を中心とする最大および最小断面直径の間の変動を含むことができる。
【００５８】
ここで図１０Ａを参照すると、その上に抽出材料が堆積され得る別の例示的基質１０２０が、本教示の種々の側面に従って、図式的に描写される。本明細書に別様に示され、議論されるように、特定の断面形状を有する基質が、押し出し形状の断面を画定する形状を有する金型を通して、液体、半液体、または軟質化材料の押し出しによって作製されることができる。材料が形成されることに応じて、押し出し材料は、固化することを可能にされることができる。例えば、ある場合、より高い温度から材料を冷却する行為は、材料を固化させるために効果的であり得る。金型を通して押し出される軟質化ポリマー材料の場合において、高温および／またはＵＶ硬化等の使用による硬化ステップが、材料を固化させることを補助するために使用されることができる。別の非限定的例において、軟質化ガラス様材料が、特定の形状を有する伸長基質を作成するために、金型を通して押し出されることができる。本教示に照らして理解されるであろうように、金型の断面形状はまた、結果として生じる基質がボアを含有せず、例えば、図１０Ｂに示されるように、例えば、湾曲する断面形状を含む基質を含み得るように作製されることができる。いくつかの側面において、基質は、例えば、図１０Ｃに示されるように、それらの長さに沿って回転して異なる断面形状を有する基質につながるように、これが押し出されている際に捻じられることができる。類似する効果がまた、金型が回転される場合に達成されることができる。図１１に描写されるように、材料の種々の捻転度は、様々な形状が同じ金型から生産されることにつながり得る。基質の縦方向長さの単位あたりの捻じり／巻きの数（または、代替として、捻じられている材料の引きが一定であるか、または変動するかのいずれかであるとき、捻じり／時間の単位）を増加させることは、表面積の程度を増加させることにつながり得る。そのような捻じられた基質はまた、そのような基質が溶媒の中に挿入され、回転されると、分析物脱離の増加させられた程度を可能にすることができる。例えば、基質の追加の折畳および表面積は、乱流の程度を増加させることができ、溶媒の中に設置されるときに表面からの増加させられた質量伝達を補助することができる。捻じられた基質はまた、表面からの質量伝達を支援する、溶媒の垂直移動を誘発することを補助することができる。種々の側面において、金型または基質は、押し出しプロセスの間に様々な速度において回転／捻じられることができる。また他の側面において、金型は、押し出しプロセスの間に修正され、例えば、図１０Ｄに描写されるようなＨａｒｍａｎ  Ｌｉｌｙ  Ｉｍｐｅｌｌｅｒ等の形状を提供することができる。
【００５９】
加えて、本明細書に別様に説明されるようなボアおよび複数の突出部を含む基質のうちの１つ以上のもの等の本明細書に描写される基質に加えて、これらの基質は、図１０Ｂ、１０Ｃ、１１、および１２に描写されるもの等の中実コアを備えている基質を作成するために、ボアの除去によって修正され得ることを理解されたい。ボアを含有しないそのような基質、または以前に公知のＳＰＭＥ基質であったものが利用される場合において、例えば、基質サンプリングプローブの修正が行われ得ることを理解されたい。例えば、ボアを含有しない基質を収容するために、拡大された遠位流体チャンバが、内側毛細管の遠位端が外側毛細管の遠位端からさらに奥まった所に置かれるような位置において本明細書に説明される開放ポートプローブの内側毛細管を位置付けることによって、作製され得る。
【００６０】
このように、本明細書に説明される例示的基質は、サンプル内の分析物の吸収のために比較的に大きいコーティング表面積を暴露し、および、サンプリングプローブの中への基質３２０の挿入時、入口端部に比較的に近接してコーティング表面積を配置することができる。さらに、ボア３２１が図２Ｂの例示的内側毛細管２３４を包囲するような基質３２０の挿入時、基質３２０は、通常、遠位流体チャンバ２３５を占有する脱離流体の実質的な部分を変位させるために効果的であり、それによって、死容積空間を減少させ、サンプリング導管２３６の入口端部によってサンプリングされる脱離流体内の分析物の濃度をさらに増加させ得ることを理解されたい。種々の側面において、本教示の種々の側面による基質は、したがって、基質サンプリングデバイスの基質受け取りポート（例えば、基質サンプリングプローブ２３０の遠位流体チャンバ２３５）の容積の少なくとも３０パーセントを占有するように構成されることができる。すなわち、種々の側面において、例えば、遠位流体チャンバの容積の７０％未満が、基質の挿入時、脱離溶媒によって占有され得る。非限定的例として、本教示の種々の側面による基質は、基質の挿入時、遠位流体チャンバの少なくとも３０パーセント（例えば、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％）を占有するように構成されることができる。また、基質および／またはサンプリングインターフェースの特定の構成は、ＭＳシステムのイオン源に送達された脱離溶媒中でデバイスから脱離させられた１つ以上の分析物種の増加させられた濃度を提供するように、最小体積の脱離溶媒内で脱離を受ける抽出相の表面積を増加させるように最適化され得ることが、本明細書に説明されるデバイス、方法、およびシステムの種々の側面に従って、当業者によって理解されるであろう。さらに、本教示の種々の側面によるデバイスによって提供される増加させられた表面積に照らして、抽出時間は、短縮される（それによって、処理能力を増加させ、希釈を低減させる）ことができる、および／またはコーティング表面積３２２の厚さは、低減させられることができ、これも同様に、公知の基質構成（例えば、繊維、ブレード、マイクロ先端、ピン、またはメッシュ）に対して本明細書に説明される基質の抽出および脱離ステップを低減させることができる。
【００６１】
ここで図７を参照すると、本教示の種々の側面による、例示的自動化サンプル分析システム７１０が、描写される。図７に示され、本明細書に別様に議論されるように、本教示は、液体クロマトグラフィ等の複雑かつ時間のかかるサンプル調製ステップの必要性を低減および／または排除し、したがって、自動化方式における基質抽出ＭＳ分析を可能にする。示されるように、例示的システム７１０は、基質７２０を握持する、保持する、または別様にそれに結合するように構成されるサンプル保持器７０２に結合される、作動機構７０４（例えば、ロボットアーム、ステージ、電気機械的トランスレータ、ステップモータ等）を含む。本教示に従って使用するために好適な一例示的ロボットシステムは、ＰＡＳ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓによって販売されるＣｏｎｃｅｐｔ−９６オートサンプラである。コントローラ（図示せず）の制御下で、人間介入を伴わずに、例えば、作動機構７０４は、基質７２０を、例えば、要素７０５内で基質を調整するステップ（例えば、着目分析物の抽出を可能にするために表面をコーティングまたは別様に官能化するステップ）、要素７０６内でのサンプルからの分析物の抽出／富化（例えば、攪拌の有無を問わず、サンプル中にコーティングされた表面を浸漬させることによって）、要素７０７内で抽出されたサンプルを濯ぐステップ（例えば、一部の干渉分子、塩、タンパク質等を除去するように、それに吸収される分析物を有する基質をＨ２Ｏ中に浸漬させることによって）、および、例えば、サンプリングプローブ７３０の内側毛細管が基質７２０のボア内に配置されるように、濯がれた基質を基質サンプリングプローブ７３０の中に挿入するステップを含む完全なサンプル調製ワークフローを通して移送するように構成されることができる。本明細書に別様に議論されるように、基質サンプリングプローブ７３０は、基質のコーティング部分と流動する流体で接触する脱離溶媒を利用して基質から分析物を脱離させ、該脱離させられた分析物を含む脱離溶媒をイオン化／質量分光分析のためにイオン源７４０／質量分析計システム７６０に直接送達するように構成される。種々の側面において、脱離溶媒は、基質サンプリングプローブ７３０を通して連続的に圧送されることができる、または、代替として、例えば、抽出ステップの間にスタンバイモードに設定されることができる。また、これらのステップのうちの１つ以上のものは、自動化サンプルプロトコルにおいて除外され得ることを理解されたい。非限定的例として、システム７１０を用いて流れ作業の繊維調整および抽出（サンプルからの吸収）を実施するのではなく、これらのステップは、例えば、遠隔場所において「流れ作業から離れて」実施され、それに吸収される分析物を有する基質は、脱離およびＭＳ分析のために実験室に送られ得る。
【００６２】
本教示の種々の側面によると、システム７１０は、加えて、基質７２０のコーティングされた表面が要素７０６内のサンプルおよび／またはサンプリングプローブ７３０の脱離溶媒内に配置される間、基質の回転（例えば、その中心縦方向軸の周りに）を提供し、基質７２０と周辺溶液との間の効率を改良することができる。本明細書に別様に議論されるような基質７２０の内面および／または外面上の突出部は、サンプル内に乱流を生成し得、それは、サンプル抽出／脱離のための動力学を有意に改良し得ることを理解されたい。非限定的例として、当業者は、サンプル保持器７０２および／または作動機構７０４が、基質を回転させるように構成され得ることを理解するであろう。代替として、図８を参照すると、いくつかの例示的側面において、基質８２０自体が、その中心縦方向軸（Ａ）を中心とする基質の回転を提供するように、サンプル保持器７０２内に配置されるステータに対するロータとして機能することができる。例として、基質８２０は、コーティング端部８２２と対向するその端部上に、基質８２０の回転を発生させるために利用され得る磁石８２３のアレイを含むことができる。
【００６３】
ここで図９を参照すると、本教示の種々の側面による、別の例示的自動化システム９１０が、描写される。システム９１０は、それが作動機構９０４を含む点において図７に描写されるものと類似するが、システム９１０が、複数の基質９２２（例えば、基質のアレイ）を支持するように構成される試料ステージ９０６を含む点において異なる。そのようなシステムにおいて、例えば、コントローラ（図示せず）が、ｘ−ｙ−ｚ平面におけるアクチュエータの移動を制御し、それから分析物を脱離させ、脱離させられた分析物をイオン化／質量分光分析のために流体結合を介してイオン源９４０／質量分析計システム９６０に直接送達するために、ＳＰＭＥ繊維のそれぞれを基質サンプリングプローブ９３０に連続的に移送することができる。加えて、図７のシステム７１０のように、システム９１０は、段階的プロトコル（例えば、ステップ７０５、７０６、７０７…）を利用することができる。そのようなステップは、高処理能力のために複数のデバイスのために同時に達成されることができる。
【００６４】
例示的サンプリングプローブ３０は、水平向きにおいて（すなわち、左から）基質２０を受け取るものとして図１に描写されるが、図１のシステムにおいて使用するために好適であり、本教示に従って修正されるサンプリングプローブは、図９に示され、例えば、「Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｒｅａｃｔｉｏｎ  Ｐｒｏｂｅ」と題された米国公開第２０１３０２９４９７１号、および「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｗｉｔｈｄｒａｗａｌ  ｏｆ  ａ  Ｓａｍｐｌｅ  Ｆｒｏｍ  ａ  Ｓｕｒｆａｃｅ  ｔｏ  ｂｅ  Ａｎａｌｙｚｅｄ」と題された米国公開第２０１４０２１６１７７号（その教示が、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に説明されるような逆さま（すなわち、垂直向きにおけるプローブおよび下に向く遠位開放ポートを伴う）を含む種々の向きにおいて向けられ得ることを理解されたい。本明細書に開示されるシステム、デバイス、および方法の種々の側面に従って修正され得る他の非限定的例示的サンプリングプローブが、例えば、Ｖａｎ  Ｂｅｒｋｅｌ  ｅｔ  ａｌ．によって著され、Ｒａｐｉｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ  ２９（１９），１７４９−１７５６に公開される、「Ａｎ  ｏｐｅｎ  ｐｏｒｔ  ｓａｍｐｌｉｎｇ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｆｏｒ  ｌｉｑｕｉｄ  ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ  ｍａｓｓ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ」と題された論文（参照することによってその全体として組み込まれる）に見出されることができる。
【００６５】
本教示の種々の側面によると、本明細書に開示される例示的基質は、分離をもたらすために基質サンプリングプローブにおいて利用されることができる。特に、１つを上回るそれに吸収される分析物を有する基質が、その中に溶媒が流動している基質サンプリングプローブの開口部の中に挿入されることができる。勾配が、次いで、溶媒中に生成されることができ、それは、連続的または段階的方式のいずれかで、経時的に遠位流体チャンバの中に流動する溶媒の組成を変動させる。基質に吸収される分析物は、異なる溶媒組成に対する種々の親和性を有し得るので、分析物は、遠位流体チャンバ内に存在する溶媒の組成に応じて、異なる時点で脱離させられるであろう。故に、分析物は、選択的様式で抽出され、さらなる分析のために下流に（例えば、質量分析計の中に）導入されることができる。そのような例示的側面において、方法および装置は、追加の装置またはサンプル調製が要求されることなく、ＬＣにおいて実施されるものと類似する分離を実施することができる。さらに、開放ポートプローブの中に導入される溶媒組成物は、液体クロマトグラフィにおいて利用されるであろうものと類似し得る。実際に、いくつかの側面において、基質サンプリングプローブによって実施される分離は、本明細書に説明されるもの以外の基質を使用して実施されることができる。例えば、米国第６，７５９，１２６号（参照することによって本明細書に組み込まれる）に開示されるもの等の、例えば、基質は、基質サンプリングプローブの中に導入され、遠位流体チャンバの中に導入される溶媒組成物は、溶出勾配の間にコーティング材料からの選択的脱離を引き起こすように、経時的に変動されることができる。
【００６６】
種々の側面において、分離は、２つのポンプを使用することによって実施されることができ、一方のポンプは、高水性溶媒の送達のためのものであり、他方のポンプは、高有機溶媒の送達のためのものであり、コントローラが、ポンプおよび各溶媒の流量を制御し、それは、いくつかの側面において、連続的に調節されることができる。２つの流れは、次いで、遠位流体チャンバまたは基質サンプリングプローブの中に導入される前にともに混合されることができる。組み合わせられた流れの合計流量が一定に保たれるＨＰＬＣ勾配と異なり、高水性溶媒比を伴う合計流量は、吸引およびネブライジング流量が粘度依存性であることに起因して、基質サンプリングプローブと共に使用されるとき、高有機溶媒比を伴う合計流量より低い。すなわち、サンプリング導管を通して遠位流体チャンバを離れる溶媒の流量は、粘度に応じて変動し得、水性溶媒等の高粘度溶液に関してより低い吸引流量である。流量と溶媒組成との間の関係は、実際の工程の前に事前決定される、および／またはフィードバック制御機構によってリアルタイム制御を受け得ることを理解されたい。
【００６７】
ある側面において、分離は、単一の溶媒入口を利用する、ステップ勾配を利用して実施されることができる。２つの異なるポンプからの２つの流れ（例えば、水性および有機）が、脱離溶媒導管の中に導入される前にともに併合されることができる。この例示的設定において、溶媒組成物は、連続的に調節されず、いくつかのある比率の間で変化する（例えば、純粋な水性、３０：７０水／有機、５０：５０水／有機、７０：３０水／有機、純粋な有機）。これは、より厚い固定相コーティングの使用を可能にし、次の溶媒組成に切り替わる前に標的分析物の完全溶出を可能にする。
【００６８】
ここで図１３を参照すると、本教示の種々の側面によるシステム１３００は、チャンバ内の液体レベルを監視するために、基質サンプリングプローブの遠位流体チャンバ１３３５内に、かつその周囲に存在し得る液体レベルセンサシステム１３００を含むことができる。フィードバック回路が、脱離溶媒導管１３３８への溶媒の流動を制御する液体レベルモニタに関連付けられ得る。いくつかの側面において、液体レベルモニタは、間隔を置かれ、液体のレベルが維持されることが所望される遠位流体チャンバ１３３５内のある高さに設定される、２つの電極１３８０の間の導電率を決定することができる。その液体高さが２つの電極に接触すると、回路が、完成され、液体が定義された高さに到達したことを示す信号が、コントローラ１３８１に送信される。そのようなレベルに到達すると、液体レベルは、溶媒レベルが２つの電極１３８０のレベルを下回って低下するような時間まで脱離溶媒の流動を低減させる信号をポンプ１３８２に送信することによって、コントローラ１３８１に、脱離溶媒導管１３３８の中への溶媒の流量を低下させることによって低減させられることができる。そのような機構は、基質が、そうでなければ溢流を引き起こすであろう遠位流体チャンバ１３３５中に挿入されるとき、溶媒の越流および流出を低減させることを補助することができる。基質を遠位流体チャンバ内の脱離溶媒と接触させることに応じて流量を自動的に低減させることによって、溶媒の流出は、低減させられる、または完全に回避されることができる。いくつかの側面において、電極１３８０は、電極対１３８３のアレイの部分であり、各対は、遠位流体チャンバ内の異なる高さに置かれ、コントローラ１３８１に動作可能に接続されることができる。各電極対は、チャンバ内の液体の異なる高さを画定することができ、コントローラは、液体のあるレベルが維持され得るようにポンプ１３８２を制御するように動作され得る。例えば、遠位流体チャンバ１３３５の底部に置かれる電極対１３８４を参照すると、脱離溶媒の流動が本レベルを下回って低下する場合、コントローラ１３８１と電極対１３８４との間の回路は、遮断され、遠位流体チャンバ１３３５が空であることをコントローラ１３８４に信号伝達するであろう。コントローラ１３８１は、次いで、回路が電極１３８０によって完成されるとき等、これが充填されるまで、脱離溶媒導管および遠位流体チャンバの中への脱離溶媒の流量を増加させるようにポンプ１３８２を制御することによって、是正措置を行うことができる。理解されるであろうように、液体の任意の他のレベルが、コントローラにアレイ１３８３内の他の電極対の流体高さを監視させることによって、脱離溶媒導管内で維持されることができる。ここで図１４を参照すると、その上にコーティングされるＳＰＭＥ材料１４２２を有する基質１４２０が、図１３のシステムにおける遠位流体チャンバ１３３５内に描写される。基質１４２０が遠位流体チャンバ１３３５の中に挿入される際、液体のレベルは、維持され、脱離溶媒の溢流は、最小化され、分析物は、ＳＰＭＥコーティングから脱離させられ、次いで、質量分析計分析器１３６０に移送される。
【００６９】
本明細書に別様に説明されるようなサンプリングプローブ９３０に対する個々の基質９２２の移動を制御するための作動機構９０４の使用に加えて、図９に描写されるシステム９１０は、加えて、プローブの溶媒流れの中への液体の直接注入を含むサンプリングプローブ９３０の中に試験されるべきサンプルを送達するための代替技法の組み込みを提供することができる。直接液体注入の代替として、本教示は、液体サンプルが、例えば、試料ステージ上のサンプルウェル（例えば、マイクロタイタプレート）の下に配置される、音響液体液滴分注器を介して開放ポートプローブの中に注入されることを可能にする。代替として、液滴を音響トランスデューサからサンプリングプローブに送達するための管が、代わりに、サンプルプレート自体と対照的に、作動され得る。システムとの使用のために好適な例示的音響液体取り扱いデバイスが、ＬａｂＣｙｔｅ，Ｉｎｃ．（Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）によって製造されるＥｃｈｏ（登録商標）  ５２５液体ハンドラという名称で販売されており、それは、液体サンプルウェルから垂直に液滴を射出することが可能な音響トランスデューサを含む。ある側面において、音響分注器は、液滴をサンプルウェルから垂直にプローブの遠位流体チャンバの中に射出するために、「逆さま」サンプリングプローブ９３０の下方に（かつ同様に垂直に向けられ得るイオン源９４０の真下に）配置され、それによって、音響分注器およびサンプリングインターフェースの両方がイオン源の上方にある、および／または長い距離によってそれから分離される向きに関連付けられる長い流体移送ラインを回避することができる。そのような向きは、より短い液体輸送ライン、比較的により小さい直径の管類、より低い流量、より短い分析時間、および、多くの場合、流体をサンプリングプローブ９３０のサンプリング導管から駆動する負圧を発生させる、イオン源９４０への減少させられたネブライザ流の使用を可能にすることができる。加えて、音響分注器は、非接触移送を提供するので、サンプルの間の飛沫同伴のリスクは、低減させられることができる。
【００７０】
加えて、プローブ９３０の中への液体サンプリングのための音響分注器の使用は、加えて、（本明細書に別様に議論される脱離溶媒以外の）異なるキャリア流体の使用を可能にすることができる。例えば、サンプルと非混和性であるキャリア流体を使用することによって、音響分注器は、小さい水性サンプル液滴（例えば、２．５ｎＬと同程度に小さい）を「逆さま」プローブ９３０の遠位流体チャンバの中に射出し、サンプルとキャリア流体との間の非混和性に起因して、イオン源までの輸送ライン（例えば、サンプリング導管）の長さにわたって液滴濃度を維持し、それによって、液体サンプルプラグの有意な希釈を防止し、質量分析計において検出される有意により鮮明なピークを提供することができる。例として、キャリア流体は、鉱油、フロリナート、または液体サンプルと非混和性である他の好適な液体であり得る。例えば、約５０ｃｍの移送ラインを使用するとき、約１，０００倍の希釈が、典型的であろうが、注入体積を２．５ｎＬに保ち、「逆さま」構成を使用して輸送ラインを約１０ｃｍに短縮することによって、サブアトモル検出限界が、サンプル毎に非常に短いタイムフレーム（例えば、数秒）で取得されることができる。非混和性油内のサンプル液滴のプラグから発生させられるＭＳ信号は、例えば、Ｓｕｎ  ｅｔ  ａｌ．によって著され、Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ８４（１３），５７９４−５８００  （２０１２）に公開される、「Ｌａｂｅｌ  ｆｒｅｅ  ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ  ｏｆ  ｅｎｚｙｍｅ  ｉｎｈｉｂｉｔｏｒｓ  ａｔ  ｆｅｍｔｏｍｏｌｅ  ｓｃａｌｅ  ｕｓｉｎｇ  ｓｅｇｍｅｎｔｅｄ  ｆｌｏｗ  ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ  ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ  ｍａｓｓ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ」と題された論文（参照することによってその全体として組み込まれる）に説明されるように、サンプルプラグの前縁と後縁との間に鮮明なコントラストを提供することが実証されている。
【００７１】
本明細書で使用される節の見出しは、編成目的のみのためであり、限定的として解釈されるものではない。本出願者の教示は、種々の実施形態と併せて説明されるが、本出願者の教示が、そのような実施形態に限定されることは意図されない。それとは反対に、本出願者の教示は、当業者によって理解されるであろうように、種々の代替物、修正、および均等物を包含する。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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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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【国際調査報告】
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