(57)【要約】本発明は、試料プレートホルダー（１１０）に保持された試料プレート（１１５）の平坦な上面（１１７）上に液滴（１３０）を迅速、正確かつ効率的に載置する方法及びシステムを提供する。この試料プレートホルダー（１１０）は、ＭＡＬＤＩ−質量分析法の試料の調製のためのＬＣＭＡＬＤＩ試料分配システム（１００）に含まれている移動テーブル（１０５）上に支持されているか又はその中に組み込まれている。システム（１００）は、少なくとも１つのキャピラリー（１２５）を保持するための保持機構（１１８）をも含む。このキャピラリー（１２５）は、液滴（１３０）が形成されるキャピラリー先端部にて終端している。電源（１３５）が試料プレートの表面（１１７）と液滴（１３０）との間に電場を形成し、この電場により液滴（１３０）が試料プレート（１１５）上に引き付けられる。
2004529325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴から一定距離を置いて試料プレートを設ける工程；及び
前記液滴と前記試料プレートとの間に電場を発生して液滴に極性を与える工程であって、前記液滴を帯電させるか又は接地する前記工程、
を含む液滴を載置する方法であって、
前記電場に沿って前記液滴を前記試料プレートに引き付ける前記方法。
【請求項２】
試料プレートを設ける工程が、試料プレートを目標位置に移動させることを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
液滴を試料プレート上の目標場所に引き付ける、請求項１記載の方法。
【請求項４】
液滴をカラムの先端部にて与える、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記カラムがキャピラリーからなる、請求項４記載の方法。
【請求項６】
電場を発生する工程が、液滴に電圧を印加することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
電場を発生する工程が、試料プレートをグランドに接続することを含む、請求項６記載の方法。
【請求項８】
試料プレートが、該試料プレートの下にある電極プレートを介してグランドに間接的に接続される、請求項７記載の方法。
【請求項９】
電場を発生する工程が、試料プレートに電圧を印加することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記電圧が、試料プレートの下にある電極プレートを介して間接的に試料プレートに印加される、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
電場を発生する工程が、液滴をグランドに接続することを含む、請求項９記載の方法。
【請求項１２】
電場を発生する工程が、より多くの補助電極に電圧を印加することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
液滴と試料プレートとの距離が１０ミリメートルより短い、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
液滴と試料プレートとの距離がほぼ５ミリメートルである、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記電場が１００〜３００ミリ秒の持続時間を有する、請求項１記載の方法。
【請求項１６】
前記電場がほぼ２００ミリ秒の持続時間を有する、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記電圧が５００〜３０００ボルトの範囲にある、請求項１記載の方法。
【請求項１８】
前記電圧がほぼ１０００ボルトである、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
２以上の滴を試料プレート上の各目標場所に載置する、請求項１記載の方法。
【請求項２０】
保持機構；
前記保持機構により保持された複数のカラム；
前記複数のカラムに対して位置決め可能な試料プレート；及び
各カラムと試料プレートとの間に電場を発生するよう構成された電源であって、カラムの端部にて形成し得る液滴が、前記電場に沿って試料プレートに引き付けられる前記電源、
を備えた液滴載置システム。
【請求項２１】
前記各カラムがキャピラリーからなる、請求項２０記載の液滴載置システム。
【請求項２２】
各カラムが、
液滴を形成する液体を含んだカラム；及び
第１端部にて前記カラムに接続され、液滴を与えるべく第２端部にて開放先端を備えるキャピラリー先端部、
を含む、請求項２１記載の液滴載置システム。
【請求項２３】
前記カラムが液体クロマトグラフィーカラムからなる、請求項２０記載の液滴載置システム。
【請求項２４】
前記試料プレートが可動式試料プレートホルダーに連結される、請求項２０記載の液滴載置システム。
【請求項２５】
前記試料プレートがキャピラリーアレイの下に配置される、請求項２０記載の液滴載置システム。
【請求項２６】
前記試料プレートを目標位置に移動させるための手段をさらに含む、請求項２０記載の液滴載置システム。
【請求項２７】
前記電源が、試料プレートに電圧を印加するための電圧源を含む、請求項２０記載の液滴載置システム。
【請求項２８】
請求項２７記載の液滴載置システムであって、電極プレートを備え、該電極プレートを通して試料プレートに前記電圧を間接的に印加する前記液滴載置システム。
【請求項２９】
前記カラム端部にて液滴を接地する電気接続を有する、請求項２７記載の液滴載置システム。
【請求項３０】
前記電源が、複数の液滴の各々に対して電圧を独立に印加できる、請求項２０記載の液滴載置システム。
【請求項３１】
前記電源が、試料プレートの異なる部分に対して電圧を独立に印加できる、請求項２０記載の液滴載置システム。
【請求項３２】
前記電源が、液滴を接地するためのグランド接続をさらに含む、請求項３１記載の液滴載置システム。
【請求項３３】
前記電源が、液滴に電圧を印加するための電圧源を含む、請求項２０記載の液滴載置システム。
【請求項３４】
試料プレートの移動、電場の強度、電場の持続時間及び電場の印加周波数からなる群から選択された１以上のパラメータを制御するコントローラをさらに含む、請求項２０記載の液滴載置システム。
【請求項３５】
前記コントローラが、ユーザーインターフェースを与えるソフトウエアによりプログラミングされたコンピュータを含み、該ユーザーインターフェースにより、試料載置用パラメータをオペレータが設定できる、請求項３４記載の液滴載置システム。
【請求項３６】
位置決め自在な試料プレートの上に複数の液滴を与える工程；及び
前記複数の液滴と前記試料プレートとの間に形成された電場により、試料プレート上の目標場所に各液滴を引き付ける工程、
を含む液滴載置方法。
【請求項３７】
前記複数の液滴が８以上の液滴を含む、請求項３６記載の方法。
【請求項３８】
目標場所に各液滴を引き付ける前記工程を、単一目標場所に対して連続して実施する、請求項３６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
関連出願との相互参照
本出願は、２００１年１月１７日付提出の米国出願第０９／７６５，２０７号の優先権を主張し、この出願をここで援用する。
著作権通知
【０００２】
３７Ｃ．Ｆ．Ｒ．１．７１（ｅ）により、この特許書類の一部には、著作権保護を受けるものが含まれている。著作権の所有者は、特許書類又は特許開示につき特許商標庁の特許ファイル又は記録に載る際には、だれがそれを複写複製をしようと異議はないが、そうでないなら総ての著作権を保持する。
発明の背景
発明の分野
【０００３】
本発明は、質量分析に関する。特に、本発明は、質量分析法プロセスのための試料の調製及び取り扱いに関する。
背景
【０００４】
質量分析法（ＭＳ）は、質量−電荷比に基づいて物質から導出されたガス状イオンを分離することにより物質の化学的組成を同定する質量分析方法である。質量分析法で用いられるイオン化の一つは、マトリックス支援レーザ脱離イオン化法（ＭＡＬＤＩ）として知られている。ＭＡＬＤＩでは、試料とマトリックスが溶液から共結晶化される。得られた共結晶をレーザーで照射することにより、マトリックス分子が入射エネルギーのいくらかを吸収する。吸収されたエネルギーにより、マトリックスと試料分子のいくらかがイオン化し脱離してガス相になる。一旦試料分子がイオン化し脱離してガス相になると、質量分析法による分析に適用できる。
【０００５】
化合物の混合物を含んだ試料は、しばしば、質量分析法による分析の前に精製される。精製法の一つは液体クロマトグラフィー（ＬＣ）によるものであり、分離すべき化合物の混合物が液相に溶解し、この液相が、クロマトグラフィーカラム中に含まれる固定相を通って送られる。固定相とより強く相互作用する化合物が、より長い期間の間カラム上に保持され、それにより化合物の混合物が保持時間の差に基づいて分離できる。
【０００６】
異なる保持時間により化合物をさらに分離する手段の一つは、液体相がクロマトグラフィーカラムを出ていく際に液体相を分別することである。ＬＣにより作られた少量の液相の多数生成は、フラクション収集(fraction collection）として知られている。フラクション収集を行う際の精度と速度は、高品質の分離及び分析を達成するには重要である。また、ＬＣによる精製後、試料分子を含んだ液相をマトリックス溶液と直接結合させてＭＳ分析を可能にできる。以後、液体とは、試料分子若しくはマトリックス分子のどちらか又はその両方の混合物を含んだ溶液をいう。試料とは、例えば試料プレート上への載置(deposition)により調製し分析に供される液体の一部をいう。
【０００７】
現在、質量分析法による分析は、ますます複雑な分子及び混合物に適用されつつある。また、医学、科学及び技術の進歩により、洗練された分析機器の需要が増してきた。そして、この需要により、質量分析法による試料の迅速かつ効率的な調製、精製及び分析の方法の開発が求められている。多数の試料のＬＣによる精製を可能にする方法と、多数の試料のＭＳによる分析を可能にする方法は、独立に開発されてきた。しかしながら、ＭＳによる分析のために多数のＬＣフラクションを調製し取扱う迅速かつ効率的な手段の需要は、未だ満たされていない。
【０００８】
一般に、自動フラクション収集システムは、液体試料を載置するためのタッチダウン・サイクル又は圧電ディスペンサーを用いる単一チャネル装置を含む。タッチダウン装置は、液滴をフラクション収集プレート上に物理的に点在させるための機構を用いる。通常、これらの装置は、液体を保持するカラムに連結された狭いキャピラリーを用いる。キャピラリーの先端は、フラクション収集プレートに物理的に接触して液滴を載置する。
【０００９】
周知のように、タッチダウン装置は、位置合わせの誤り、摩耗及び破損を起こしがちである。また、タッチダウン収集においては、クロマトグラフィーの分解能の維持につき、小さなフラクションが収集される場合には問題となる。一つの地点に載置した液体の相当部分が、キャピラリー先端部への固着により次の地点へと持ち越され得る。持ち越しを改善するため、別の溶剤をティー管入力(teeing-in)すること、又はシース流を用いること、又はその両方により、メークアップ流を加えることができる。これらの方策により、収集される体積が増し、それに比例してより小さい試料フラクションが持ち越される。しかしながら、より大きな体積は、フラクション収集プレートに与えられる試料の濃度を稀釈し、このことにより、より小さい試料密度となり、質量分析計により発生される信号中の信号−雑音比がより小さくなる。
【００１０】
圧電ディスペンサーは、非接触式の液滴載置装置の一種であり、圧電素子を用いてパルス駆動圧力をディスペンサーに加える。この圧力により、液滴が力を受け、すなわちディスペンサー中のノズルから外に放出される。一般に、圧電装置を用いて載置した試料は、クロマトグラフィーの分解能を低下させる。液滴を排出するには、より大きなデッド体積が必要であり、マトリックス分子に対する試料分子の濃度が対応して小さくなるからである。また、マトリックス溶剤がより多量の不揮発性物質を含んでいる場合には、ディスペンサーノズルを清浄に維持するという問題が存在する。この場合には、シース流を用いることはできない。
【００１１】
ＬＣ試料のマイクロ載置の他の方法には、エレクトロスプレー(electrospray)やストリーキング(streaking）が挙げられる。エレクトロスプレーは、非接触式の試料載置法であり、これは溶剤の組成と流速に敏感であり、より大きな領域に亘って試料を広げる。ストリーキングは、接触式の載置であり、クロマトグラフィーの分解能を維持すべくフラッシュ蒸発又は凍結が必要とされる。エレクトロスプレーとストリーキングプロセスの両方とも、溶剤の組成に敏感である。
【００１２】
従って、後続の質量分析法による分析のためにプレート上に液滴を載置する改善システムが必要とされる。
発明の概要
【００１３】
本発明は、新規な非接触式の液滴載置システム及び方法を提供する。有利には、本発明は、多数の試料ターゲットの調製及び取り扱いをサポートし、それにより、液体の流速、サンプリング速度及び溶剤組成のより優れた制御を可能にすることにより柔軟性を与える一方で、より高いスループットをもたらす。また、本発明によるシステム及び方法は、スループット又は柔軟性を犠牲にすることなく、液体クロマトグラフィーを用いて作られる試料のクロマトグラフィー分解能を高める。
【００１４】
本発明の実施態様によるシステム及び方法は、質量分析計における分析用の試料プレート上に、１以上の液体クロマトグラフィーカラムの出力を載置するための迅速、正確かつ効率的なインターフェースを提供する。このシステムは柔軟であり、ほぼ任意の間隔、滴サイズ及び溶剤組成にて試料を載置することができる。また、試料は、導電性及び絶縁性の物質の両方を含めて様々な試料プレート物質上に載置され得る。非接触式の載置は、試料プレートに高電圧パルスを印加して試料プレートとキャピラリー先端部との間に電場を発生させることにより、微細なキャピラリー先端部から試料プレート上に液滴を脱離させる新規な方法により達成される。
【００１５】
本発明を具体化する方法は、試料プレートを液滴の下に配置し、液滴と試料プレートとの間に電場を加えることを含む。この電場が液滴に極性を与える。極性の与えられた液滴は、印加された電場に沿って力を受け、試料プレートに向かって引き付けられる。
【００１６】
本発明を具体化する別の方法は、位置決め自在な試料プレートの上方に一定距離を置いて液滴アレイを与え、液滴と試料プレートとの間に電場を印加することを含む。電場の影響下、液滴は試料プレート上の目標場所に移動する。
【００１７】
本発明の別の実施態様では、液滴載置システムは、保持機構と、該保持機構により保持され位置決めされるキャピラリーアレイとを含み、各キャピラリーは、液体の少なくとも一部を含み、キャピラリーアレイは、１以上の液滴を同時に与える。このシステムは、複数のキャピラリーの下で位置決め自在な試料プレートと、電源とをさらに含む。この電源は、キャピラリー及び／又は試料プレートに接続され、液体と試料プレートとの間に電圧差を与える。
【００１８】
さらに別の実施態様では、試料はいくつかの連続した液滴載置から形成され、その際に各載置は、液滴形成キャピラリーが試料プレート上の目標場所の上方にくるように試料プレートと液滴形成キャピラリーを配置することを含む。複数の電圧パルスの連続的な印加により、個々の液滴が試料プレート上の同じ場所に引き付けられる。
図面の簡単な説明
【００１９】
図１は、本発明による液体クロマトグラフィー試料載置システムの簡略図である。
【００２０】
図２は、本発明による試料載置の別の実施態様を示す。
【００２１】
図３Ａ〜３Ｃは、載置システムの簡略図であり、本発明による液滴載置方法を示す。
【００２２】
図４Ａ〜４Ｆは、本発明の方法により電場パルスを印加する種々の方法を示す。
【００２３】
図５は、本発明の試料載置装置を制御するのに用いることができるグラフィカルユーザーインターフェースの例を示す。
【００２４】
図６は、較正プレートを調製するのに使用するグラフィカルユーザーインターフェースの例を示す。
詳細な説明
【００２５】
本発明は、液体試料を試料プレート上に載置する装置及び方法を提供する。この装置は、例えばＭＡＬＤＩ質量分析法による後続の分析のための試料プレートを調製するのに有効である。しばしば、試料は、試料を分別するのに用いる液体クロマトグラフィーカラムから得られる。試料載置システムを用いて分離した液滴の形態を有したフラクションを収集して分析に供する。
【００２６】
図１は、本発明の実施態様によるＬＣ  ＭＡＬＤＩ試料載置システム１００を示す簡略図である。システム１００は、移動テーブル１０５とコントローラを含み得る。移動テーブル１０５は、コントローラの指示の下、少なくとも図示した長手方向に移動自在である。移動テーブル１０５は、横方向、垂直方向又は回転方向に移動することもできる。
【００２７】
試料プレートホルダー１１０は、移動テーブル１０５上に載っており、好ましくは移動テーブル１０５に固定される。実施態様の一つでは、試料プレートホルダー１１０は、移動テーブル１０５の小組立部品である。他の構成も可能であり、例えば、試料プレートホルダー１１０と移動テーブル１０５を単一のユニットとして設けることもできる。試料プレートホルダー１１０が台を与え、この台に試料プレート１１５が留められ得る。１以上の試料プレートホルダーを移動テーブル１０５上に置くことで、１以上の試料プレートをシステム１００上に正確かつ確実に位置決めする正確な機構を提供できる。例えば、移動テーブルは、２、３、４、５又はそれより多いプレートに対する複数の試料プレートホルダーを有し得る。移動テーブルは、例えばコンベヤ式システムにて構成でき、順次式又は非順次式に試料プレートホルダーをディスペンサー下の装填位置に移動させる。ある実施態様では、試料プレートホルダー１１０は、組込みばねを用いて試料プレートを保持し、１以上のピンを用いて試料プレートを正確に整列させる。
【００２８】
試料プレート１１５は、試料を載置して分析するのに十分な長さの時間の間その形状を維持する物質から形成できる。例えば、試料プレートは、硬質又は半硬質物質とし得、好ましくは平坦な上面１１７を有する。上面１１７は、上面１１７中にウエル又は小窪みのアレイを含み得、その各々は試料の載置部分を固定させる。例えば、各々のウエルは、上面１１７内に埋め込まれて独立にアドレス指定可能な目標場所とし得、マイクロアレイ化の用途に適している。しかしながら、このようなウエルや窪みは必ずしも必要でない。試料プレート１１５は、ガラス（例えばガラススライド）、金属（例えばステンレス鋼、アルミニウム、チタニウム又は他の金属）、ポリマー、セラミック、多孔性又は非多孔性膜、ゲル、凍結液体などから形成できる。試料プレート自体は電気導体とし得、その場合には、試料プレートを直接帯電又は接地できる。別法として、後に説明するように、試料プレートの下にある電極プレートに電荷を付与するか又は接地できる。
【００２９】
一般に、システム１００は、１以上の非常に小径のカラム１２５又はキャピラリーを保持する保持機構１１８をさらに含む。本発明の実施態様の一つでは、キャピラリー１２５が、ＨＰＬＣ液体を与える高圧液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）ソースに連結される。キャピラリー１２５は、キャピラリー先端部１２７にて終端している。キャピラリー先端部１２７は、一方の端部にてキャピラリー１２５に連結されている。キャピラリー先端部１２７の第２端部は、開放先端にて終端している。キャピラリー先端部１２７は、限定するものではないが金属又はシリカガラスを含めて硬性又は半硬性物質から形成され得る。キャピラリー先端部１２７に用いられる物質は、後にさらに詳細に説明するように、ここに与えられた液体に電気エネルギーを伝えるため、その物質の所望の電気特性にも依存し得る。
【００３０】
この液体は、試料分子、マトリックス分子又は試料分子とマトリックス分子の混合物を含み得る。本発明の実施態様の一つでは、この液体は、試料分子を含有した試料溶液であり、マトリックス分子は独立に試料プレート１１５に与えられる。マトリックス分子を試料プレート１１５に与える方法は、限定的ではないが上面１１７に形成された個々のウエル中にマトリックス溶液を載置すること、上面１１７全体をマトリックス組成物で覆うことなどを含めて公知である。試料溶液は、試料プレート１１５への載置の際にマトリックス溶液又は組成物と混合される。別の実施態様では、マトリックス溶液は、キャピラリー１２５中の試料溶液と混合される。例えば、マトリックスは、液体が適当な接合継手を通ってクロマトグラフィーソースから出ていく際にこの液体と混合し得る。
【００３１】
キャピラリー１２５とキャピラリー先端部１２７は、流れる液体部分１３０を受け入れる。好ましくは、液体のこの部分１３０は液滴である。液滴は、キャピラリー１２５を通る流速及び試料の所望のサイズと密度に依存して制御され調節自在なサイズ又は体積を有し得る。一般に、液滴の形成は、電場によるよりもむしろクロマトグラフィーポンプにより強いられる。液滴が印加電場の影響で引き付けられて離れるまで、液滴は、液滴の表面張力によりキャピラリー先端部１２７にてぶら下がる。この部分１３０は、噴霧のような液滴の集まり、又は液体の連続的な流れとし得る。
【００３２】
本発明により、システム１００は電源１３５を含み得る。ある実施態様では、電源１３５は、出力電圧の調節ができる。電源１３５は、グランド、すなわち零電位に接続された電極をも含み得る。電源１３５は、試料プレート又は液体のどちらかを付勢して液体と試料プレート１１７との間に電位差を作り出すように構成され、また、液体と試料プレート１１７のどちらかを特定の極性に事前に帯電させる得る。例えば、ある実施態様では、キャピラリー中の液体又はキャピラリー先端部の端の液滴中の液体が接地され、一方、試料プレートが帯電される。別法として、液体が帯電され、試料プレートは接地される。
【００３３】
好ましい実施態様では、電圧パルスが液体を介して液滴、及び試料プレートに加えられる。よって、この電圧パルスの印加により、試料液滴１３０と試料プレート１１５との間に電位差が作られる。後に説明するように、電圧パルスは、試料プレートと液体とへの電気接続の任意の組合せよって与えることができる。このパルスの電圧レベルは、手動又は自動により設定でき、電圧パルスのタイミングと持続時間は、手動又は載置システム１００を動かすソフトウエアにより制御され得る。また、図１に示す電源１３５は、試料プレート１１５及びキャピラリー先端部１２７の第２の開放端に接続されている。しかしながら、電源１３５からの実際の物理的な接続は、試料プレート又は液体のどちらかを付勢する任意の場所にて実現し得る。従って、本発明は図１に示される特定の実施態様には限定されない。
【００３４】
システム１００は、説明を簡単にするために図１には図示していない廃棄・洗浄プレートをさらに含むことができる。廃棄・洗浄プレートにより、キャピラリー先端部（それを通って試料を載置する）の洗浄が可能となり、試料を試料プレートに点在させた前及び／又は後に余分な試料を滴下する場所を与える。
【００３５】
図２は、本発明の別例の実施態様による液滴載置システム２００を示す。システム２００は、キャピラリー１２５のアレイを保持するよう構成された保持機構１１８を含む。各キャピラリーは、キャピラリー先端部１２７に接続され、キャピラリー先端部が液滴１３０を生じる。試料プレート１１５は、キャピラリー１２５のアレイの下の所望の場所に配置できる。試料プレート１１５は、例えばウエルやエッチングされた輪郭箇所のような目標場所１１６のアレイを適宜含み得る。目標場所１１６のアレイは、ただ１つ列を有しているように示されているが、当業者ならば、液滴の所望のスポットサイズに幾分か基づいて目標場所１１６の複数の列及び行が可能なことが分かるであろう。
【００３６】
図示した実施態様では、保持機構１１８により８つのキャピラリー１２５が適所に保持されているが、本発明のシステム２００により異なる数のキャピラリーを与えることもできる。従って、キャピラリーアレイにおけるキャピラリー１２５の数は、特定の数には限定されない。キャピラリーの数は、システム２００で用いられる試料プレート１１５の目標場所１１６の数により制限され得る。
【００３７】
この実施態様で示されている電源１３５は、保持機構１１８と試料プレート１１５との間に接続されている。上述のように、この接続は、液滴と試料プレートとの間のどこにでも構成し得る。ある実施態様では、より大きな柔軟性を得るために、別の電源又は電源からの別の電気接続が、各々のキャピラリー１２５及びその先端１２７に対して設けられ得る。このような実施態様では、特定のキャピラリーにより発生される各液滴のサイズと直径は独立に調節でき、各液滴は、他のキャピラリーからの載置とは独立に、試料プレート上に載置し得る。別の実施態様では、試料プレート１１５又は試料プレート１１５に接続された基板が、電気的にアドレス指定可能な載置サイト又は独立な反対電極のアレイを備えて構成される。差電圧を試料プレート１１５に加えるべく、これらのサイト又は電極が目標場所１１６に対応し得る。例えば、試料プレート又は試料プレートの下にある電極プレートは、各試料場所を分離コネクターに接続する回路を含み得、この分離コネクターが、試料載置システム上の対応するコネクターにプラグインされる。各々の特定の目標場所は、このように独立にアドレス指定可能である。
【００３８】
図３Ａ〜３Ｃは、本発明による液滴載置方法を示すシステムの簡略図である。図３Ａでは、液体の少なくとも一部がキャピラリー１２５に与えられる。キャピラリー及びキャピラリー先端部１２７を所定の位置に配置するために、保持機構１１８を調節し得る。試料プレート１１５は、キャピラリー先端部１２７の下の位置に移動させる。
【００３９】
次に、図３Ｂを参照すると、キャピラリー１２５を通る液体の流れは、キャピラリー先端部１２７の開放端にて液滴１３０を形成する。液滴のサイズと含有物は、特定の所望の試料スポットサイズ及び／又は試料密度となるように制御される。一定の実施態様では、各液滴は、１０マイクロリットルより小さい体積を有する。好ましくは、各液滴の体積は、１００〜２００ナノリットルの範囲である。図３Ｃに示されるように、電圧差１３５が液滴１３０と試料プレート１１５との間に加えられ、キャピラリー先端部１２７から試料プレート１１５上の目標場所１１６へと液滴を引き離し、試料スポット１３２を形成する。
【００４０】
本発明による方法は、高電圧パルスを用いて液体試料と試料プレートとの間に電場を作る。実施態様の一つでは、キャピラリー先端部の端にて形成された液滴を帯電させる。別の実施態様では、試料プレートを帯電させる。電圧パルスの持続時間、及び各パルス間の間隔は調節自在であり、所望のスポットサイズのサイズに幾分は基づいて、試料載置の所望のスループットを得るべく制御される。
【００４１】
図４Ａ〜４Ｅは、液体の一部と試料プレートとの間に電場を作る様々な方法を示す。まず、図４Ａを見ると、液滴を載置する方法が示されており、試料プレート１１０は、正又は負の高電圧電源に接続されている。電圧は１又はそれより多いパルスにて加えられ、これらのパルスが、載置が実施される期間に対応する。
【００４２】
キャピラリー先端部１２７の端に形成された液滴は、中性に帯電され、これにより、正又は負の電圧パルスを試料プレートに加えている間、液滴と試料プレートとの間に電位差を生じ得る。液滴と試料プレートとの間の電位差によって電場が発生し、この電場に沿って液滴が移動する。図４Ａでは、保持機構１１８の一部である金属ティー(tee)１４０を介して液体が接地され、キャピラリー先端部１２７は、溶融シリカガラスのような非導電性物質から形成される。図４Ｂでは、キャピラリー先端部１２７は、金属のような導電性物質から作られ、直接グランドに接続されている。
【００４３】
図４Ｃは、電場を作って試料を載置する別の方法を示す。この場合、キャピラリー先端部１２７は、シース１２８中に設けられる。シース１２８は、キャピラリー先端部１２７をその長さに沿って包囲する。シース液体１２９が、シース１２８中に送られる。シース液体１２９は、試料プレート１１０に印加される電圧パルスの極性とは反対の極性が与えられる。別法として、シース液体１２９は、中性の極性又はグランド電位を有し得る。シース液体は、キャピラリー先端部１２７の端にて液滴と接触する。
【００４４】
図４Ｄ及び４Ｅに示すように、液体又は試料プレートのどちらかを帯電させるために、電極を用いることもできる。図４Ｄでは、試料プレート１１０は接地され、短い持続時間の間、電極が液滴１３０と接触して配置される。この電極は、キャピラリー先端部１２７に永続的に接続させることもでき、又はキャピラリー先端部が非導電性物質から形成されている場合には液体に直接接触すべく物理的に移動可能とすることもできる。さらに、電極は、所望の時間間隔にて液体又は液滴に切換自在に連結され得る。図４Ｅでは、液体は、上述した方法を含めて任意の方法によって接地される。そして、電極が試料プレート１１０に連結されて高電圧パルスを印加する。上述のように、この電極は、電圧パルスが必要とされるとき試料プレートに物理的に接続するためのスイッチを含み得る。
【００４５】
図４Ｆは、本発明によるシステム及び方法の別の実施態様を示す。試料プレート１１０が、電極プレート１５０の上に取り付けられ、電極プレート１５０が電源に接続される。好ましくは、電源は、所定の時間間隔にて且つ所定の調節自在な持続時間の間電極プレート１５０に電圧パルスを印加するように構成される。この実施態様及び上述の他の実施態様では、電圧パルスの持続時間は、１００〜３００ミリ秒の範囲にあり、約２００ミリ秒であるのが好ましい。しかしながら、本発明の範囲を離れることなく他のパルス持続時間を用いることもできる。例えば、所望ならば、３００ミリ秒よりも長い持続時間のパルスを印加すると、試料プレートへの試料のエレクトロスプレーが達成される。この実施態様及び上述の他の実施態様では、試料の液滴と試料プレートとの間の距離は、１〜１０ミリメートルの範囲にあり、好ましくは約５ミリメートルである。しかしながら、本発明の範囲を逸脱することなく他の距離を用いることもできる。
【００４６】
一般に、電圧差は５００〜３０００ボルトの範囲にある。しかしながら、本発明の範囲を逸脱することなく他の電圧差を用いることもできる。帯電した電極プレート１５０は、図４Ｆの簡略図に一般的に示されている電場を発生する。キャピラリー先端部１２７の端に形成されている液滴１３０は、電場１５５により極性が与えられ、電場１５５の経路に沿って電極プレート１５０に向かって試料プレート１１０に引っ張られる。
【００４７】
別例の実施態様では、液体部分が、試料プレート上の単一場所に引き付けられる一連の液滴として、試料プレートに載置される。この実施態様では、試料プレート上の目標場所は、載置されるべき液体に対して位置決めされる。一連の電場が、好ましくはいくつかの電圧パルスにより発生され、それと同数の液滴が目標場所に引き付けられる。キャピラリーに対して試料プレートを移動させることなくパルス数を増加させることにより、目標場所での液体の体積が増加される。この実施態様により、載置された試料溶液の分解能が改善され、液滴中の分子の液体への逆混合が抑えられる。
【００４８】
各目標場所での複数パルスの使用は、クロマトグラフィーからフラクションを収集するのに特に有効である。説明例として、特定のフラクション体積を収集するために、１０秒間、１秒毎に１回２００ミリ秒のパルスを与え得る。各目標場所でのパルス数、及びパルスの周波数と持続時間は、各場所にて所望の体積の試料を得るべく調節し得る。各場所でのパルス数は、特定の用途の必要性により変わり得る。一般に、２以上のパルスが各試料場所にて用いられる場合には、１００以下のパルスが用いられ、ある実施態様ではパルス数は５０以下であり、２０以下とすることもできる。特定の用途に依存して、パルスの周波数もまた大きく変わり得る。例えば、パルスサイクルは、電圧オン、電圧オフの時間を等しくでき、又は各サイクルにおいて電圧オン時間を電圧オフ時間より長く若しくは短くできる。ある実施態様では、電荷が交流として与えられるので、電流が零である期間により分離される反対方向の電流パルスを生じる。本発明の目的のためには、電流の方向性は、液体の移動には重要ではない。
【００４９】
一般に、本発明のシステムは、様々なシステムコンポーネントに作動自在に接続されているか又はその中に含まれている少なくとも１つのコンピュータ（又は他の情報機器）を含む。一般に、コンピュータは、試料プレート輸送及びパルス化システムに指示するシステムソフトウエアを含み、例えば、プレートをキャピラリーの下の位置に移動させ、所望の目標場所が対応するキャピラリーの下に位置するようにプレートを移動させ、パルスの持続時間、周波数及び強度を制御し、クロマトグラフィーシステムを通して液体をポンプ送りする速度を制御等する。また、試料載置システムは、適当にプログラミングされたプロセッサー又はコンピュータに適宜接続され、事前にプログラミングされた又はユーザー入力された命令によりこれらの機器の動作を指令し、これらの機器からデータと情報を受け取り、この情報を解釈し、操作し、ユーザーに報告する機能を有する。このようなものとして、一般にコンピュータは（例えば必要とされるアナログ−デジタル又はデジタル−アナログ変換器を含んだ）機器に適当に接続される。
【００５０】
一般に、コンピュータは、例えばＧＵＩにおける１組のパラメータフィールド中へのユーザー入力の形態にて、又は例えば様々な異なる特定操作のために事前にプログラミングされた事前プログラミング命令の形態にて、ユーザー命令を受け取るための適当なソフトウエアを含む。次に、このソフトウエアは、これらの命令を適当な言語に変換し、１以上の取扱いシステム、流体方向付けシステムなどの動作を命令して所望の動作を実行し、例えば様々なシステムコンポーネントの動きの速度又はモードを変え又は選択等する。次に、コンピュータは、システム内に含まれる１以上のセンサー／検出器からデータを受け取り、そのデータを解釈し、例えば流体の流速、流体の体積、パルスの持続時間や周波数などにつき、プログラミングに従って、それをユーザーが理解できるフォーマットにするか又はそのデータを用いて別のコントローラ命令を開始させる。
【００５１】
一定の実施態様では、機器制御言語（ＩＣＬ）スクリプトを用いて書かれたＭｉｃｒｏｓｏｆｔ  ＷＩＮＤＯＷＳ（登録商標）が、本発明の試料載置システムで用いるのに適応される。適宜、ワードプロセッシングソフトウエア（例えば、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｗｏｒｄ（登録商標）又はＣｏｒｅｌ  ＷｏｒｄＰｅｒｆｅｃｔ（登録商標））やデータベースソフトウエア（例えば、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｅｘｃｅｌ（登録商標）、Ｃｏｒｅｌ  Ｑｕａｔｔｒｏ  Ｐｒｏ（登録商標）のようなスプレッドシートソフトウエアや、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ａｃｃｅｓｓ（登録商標）若しくはＰａｒａｄｏｘ（登録商標）のようなデータベースプログラム）のような標準のデスクトップアプリケーションが、試薬又はその質量に対応する文字ストリングを入力することにより、本発明に適応され得る。例えば、本システムは、適宜、例えばユーザーインターフェース（例えば、Ｗｉｎｄｏｗｓ、Ｍａｃｉｎｔｏｓｈ又はＬＩＮＵＸシステムのような標準的なオペレーティングシステムにおけるＧＵＩ）と共に用いられる適当な情報を有する上述のソフトウエアを含み、関連情報を操作する。適当なグラフィカルユーザーインターフェースの一例を図５に示す。このＧＵＩは、例えば１試料プレート当たりの試料目標場所の数、各パルスの持続時間、使用すべき特定の較正プレート及び図６に示された他のパラメータを含めて様々なパラメータをユーザーが入力するのに資する。図６は、機器の較正に用いられるＧＵＩの例を示す。
【００５２】
本コンピュータは、例えばＰＣ（Ｉｎｔｅｌ  ｘ８６又はＰｅｎｔｉｕｍとチップコンバチブルなＤＯＳ（登録商標）、ＯＳ２（登録商標）、ＷＩＮＤＯＷＳ  ＮＴ（登録商標）、ＷＩＮＤＯＷＳ９５（登録商標）、ＷＩＮＤＯＷＳ９８（登録商標）、ＷＩＮＤＯＷＳ  ２０００（登録商標）、ＷＩＮＤＯＷＳ  ＸＰ（登録商標）、ＬＩＮＵＸベースの機械、ＭＡＣＩＮＴＯＳＨ（登録商標）、Ｐｏｗｅｒ  ＰＣ又はＵＮＩＸベース（例えばＳＵＮ（登録商標）ワークステーション）機械）、又は当業者には公知の他の一般の市販コンピュータとし得る。試料載置方法を実施するためのソフトウエアは、ビジュアルベーシック、フォートラン、ベーシック、ジャバなどのような標準プログラミング言語を用いて当業者により適宜容易に構成される。コントローラ又はコンピュータは、モニターを適宜含み、このモニターは、しばしば、ブラウン管（ＣＲＴ）ディスプレイ、フラットパネルディスプレイ（例えばアクティブマトリックス液晶ディスプレイ、液晶ディスプレイ）などである。コンピュータ回路は、しばしば箱（例えば本発明の試料載置システムに隣接している）中に配置され、これはマイクロプロセッサー、メモリ、インターフェース回路などのような多数の集積回路チップを含む。この箱は、ハードディスクドライブ、フロッピーディスクドライブ、書き込み可能なＣＤ−ＲＯＭのような高容量リムーバブルドライブ、及び他の共通の周辺要素をも適宜含む。キーボード（例えばタッチスクリーンなど）やマウスのような入力デバイスが、ユーザーからの入力に適宜用いられる。
【００５３】
ここに記載の例と実施態様は単に説明目的であること、及びそれを考慮して様々な変更が当業者に示唆されるが、それらは本出願の精神や範囲、添付の特許請求の範囲の範囲内に含まれることが分かる。ここに引用した総ての刊行物、特許及び特許出願は、あらゆる目的のためここに援用される。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明による液体クロマトグラフィー試料載置システムの簡略図である。
【図２】本発明による試料載置の別の実施態様を示す。
【図３】図３Ａ〜３Ｃは、載置システムの簡略図であり、本発明による液滴載置方法を示す。
【図４Ａ−Ｃ】本発明の方法により電場パルスを印加する種々の方法を示す。
【図４Ｄ−Ｆ】本発明の方法により電場パルスを印加する種々の方法を示す。
【図５】本発明の試料載置装置を制御するのに用いることができるグラフィカルユーザーインターフェースの例を示す。
【図６】較正プレートを調製するのに使用するグラフィカルユーザーインターフェースの例を示す。
【符号の説明】
【００５５】
１００    試料分配システム
１０５    移動テーブル
１１０    試料ホルダー
１１５    試料プレート
１１６    目標場所
１１７    試料プレートの表面
１１８    保持機構
１２５    キャピラリー
１２７    キャピラリー先端部
１２８    シース
１２９    シース液体
１３０    液滴
１３２    試料スポット
１３５    電源
１４０    金属ティー
１５０    電極プレート
１５５    電場
２００    液滴載置システム
【図１】
2004529325.tif 000003
【図２】
2004529325.tif 000004
【図３】
2004529325.tif 000005
【図４Ａ−Ｃ】
2004529325.tif 000006
【図４Ｄ−Ｆ】
2004529325.tif 000007
【図５】
2004529325.tif 000008
【図６】
2004529325.tif 000009
【国際公開パンフレット】
2004529325.tif 000010
2004529325.tif 000011
2004529325.tif 000012
2004529325.tif 000013
2004529325.tif 000014
2004529325.tif 000015
2004529325.tif 000016
2004529325.tif 000017
2004529325.tif 000018
2004529325.tif 000019
2004529325.tif 000020
2004529325.tif 000021
2004529325.tif 000022
2004529325.tif 000023
2004529325.tif 000024
2004529325.tif 000025
2004529325.tif 000026
2004529325.tif 000027
2004529325.tif 000028
2004529325.tif 000029
2004529325.tif 000030
2004529325.tif 000031
2004529325.tif 000032
2004529325.tif 000033
2004529325.tif 000034
2004529325.tif 000035
2004529325.tif 000036
2004529325.tif 000037
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004529325.tif 000038
2004529325.tif 000039
【手続補正書】
【提出日】平成14年8月19日(2002.8.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴から一定距離を置いて試料プレートを設ける工程；及び
前記液滴と前記試料プレートとの間に電場を発生して液滴に極性を与える工程であって、前記液滴を帯電させるか又は接地する前記工程、
を含む液滴を載置する方法であって、
前記電場に沿って前記液滴を前記試料プレートに引き付ける前記方法。
【請求項２】
試料プレートを設ける工程が、試料プレートを目標位置に移動させることを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
液滴を試料プレート上の目標場所に引き付ける、請求項１記載の方法。
【請求項４】
液滴をキャピラリーの先端部にて与える、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記キャピラリーがカラムに接続される、請求項４記載の方法。
【請求項６】
電場を発生する工程が、液滴に電荷を与えることを含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
電場を発生する工程が、試料プレートをグランドに接続することを含む、請求項６記載の方法。
【請求項８】
試料プレートが、該試料プレートの下にある電極プレートを介してグランドに間接的に接続される、請求項７記載の方法。
【請求項９】
電場を発生する工程が、試料プレートに電荷を与えることを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記電荷が、試料プレートの下にある電極プレートを介して間接的に試料プレートに与えられる、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
電場を発生する工程が、液滴をグランドに接続することを含む、請求項９記載の方法。
【請求項１２】
電場を発生する工程が、１以上の補助電極に電荷を与えることを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
液滴と試料プレートとの距離が１０ミリメートルより短い、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
液滴と試料プレートとの距離がほぼ５ミリメートルである、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記電場が１００〜３００ミリ秒の持続時間を有する、請求項１記載の方法。
【請求項１６】
前記電場がほぼ２００ミリ秒の持続時間を有する、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記電場が５００〜３０００ボルトの電位差を有する、請求項１記載の方法。
【請求項１８】
前記電位差がほぼ１０００ボルトである、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
２以上の滴を試料プレート上の各目標場所に載置する、請求項１記載の方法。
【請求項２０】
前記液滴が試料分子を含む、請求項１記載の方法。
【請求項２１】
前記液滴がＭＡＬＤＩに適したマトリックス分子を含む、請求項１記載の方法。
【請求項２２】
前記試料液滴が試料分子とマトリックス分子との混合物を含む、請求項１記載の方法。
【請求項２３】
保持機構；
前記保持機構により保持された複数のキャピラリー；
前記複数のキャピラリーに対して位置決め可能な試料プレートホルダー；及び
前記試料プレートが前記試料プレートホルダーの上に設置されたとき各キャピラリーと試料プレートとの間に電場を発生するよう構成された電源であって、キャピラリーの端部にて形成し得る液滴が、前記電場に沿って試料プレートに引き付けられる前記電源、
を備えた液滴載置システム。
【請求項２４】
各キャピラリーが、
液滴を形成する液体を含むためのカラム；及び
第１端部にて前記カラムに接続され、液滴を与えるべく第２端部にて開放先端を備えるキャピラリー、
を含む、請求項２３記載の液滴載置システム。
【請求項２５】
前記カラムが液体クロマトグラフィーカラムからなる、請求項２３記載の液滴載置システム。
【請求項２６】
前記試料プレートホルダーが可動式である、請求項２３記載の液滴載置システム。
【請求項２７】
前記試料プレートがキャピラリーアレイの下にて試料プレートホルダー上に配置される、請求項２３記載の液滴載置システム。
【請求項２８】
前記試料プレートを目標位置に移動させるための手段をさらに含む、請求項２７記載の液滴載置システム。
【請求項２９】
前記電源が、試料プレートに電荷を与えるための電圧源を含む、請求項２７記載の液滴載置システム。
【請求項３０】
請求項２９記載の液滴載置システムであって、電極プレートを備え、該電極プレートを通して試料プレートに前記電荷を間接的に与える前記液滴載置システム。
【請求項３１】
前記キャピラリー端部にて液滴を接地する電気接続を有する、請求項２９記載の液滴載置システム。
【請求項３２】
前記電源が、複数の液滴の各々に対して電荷を独立に付与できる、請求項２３記載の液滴載置システム。
【請求項３３】
前記電源が、試料プレートの異なる部分に対して電荷を独立に付与できる、請求項２３記載の液滴載置システム。
【請求項３４】
前記電源が、液滴を接地するためのグランド接続をさらに含む、請求項３３記載の液滴載置システム。
【請求項３５】
前記電源が、液滴に電荷を付与するための電圧源を含む、請求項２３記載の液滴載置システム。
【請求項３６】
試料プレートの移動、電場の強度、電場の持続時間及び電場の印加周波数からなる群から選択された１以上のパラメータを制御するコントローラをさらに含む、請求項２３記載の液滴載置システム。
【請求項３７】
前記コントローラが、ユーザーインターフェースを与えるソフトウエアによりプログラミングされたコンピュータを含み、該ユーザーインターフェースにより、試料載置用パラメータをオペレータが設定できる、請求項３６記載の液滴載置システム。
【請求項３８】
前記キャピラリーが液体クロマトグラフィーカラムに接続される、請求項２３記載の液滴載置システム。
【請求項３９】
位置決め自在な試料プレートの上に複数の液滴を与える工程；及び
前記複数の液滴と前記試料プレートとの間に形成された電場により、試料プレート上の目標場所に各液滴を引き付ける工程であって、前記液滴を帯電させるか又は接地する前記工程、
を含む液滴載置方法。
【請求項４０】
前記複数の液滴が８以上の液滴を含む、請求項３９記載の方法。
【請求項４１】
目標場所に各液滴を引き付ける前記工程を、単一目標場所に対して連続して実施する、請求項３９記載の方法。
【国際調査報告】
2004529325.tif 000040
2004529325.tif 000041