(57)【要約】  試料材料をサンプリングするシステムには、試料を捕捉プローブに案内する装置が設けられている。試料材料をプローブに供給する装置は、表面にエネルギーを照射して試料材料から試料を吐出させる装置であってよい。プローブには開口端を持つ外プローブ収容部が設けられる。液体供給管には開口端に液体を送出するように配置された流出口が設けられている。排管により収容部の開口端から液体が取り除かれる。液体供給管は、収容部の開口端に液体を第１体積流量で送出する液体供給部に接続することができる。排液システムは、排液管から液体を第２体積流量で取り除く排液管に流体接続させることができ、第２体積流量は第１体積流量を上回り、これにより試料を含んだガスが液体と共に引き込まれるようになっている。【選択図】図１
2018513973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料スペースに連通する開口端と内壁を持つ外プローブ収容部と、液体が前記収容部の前記開口端に送出されるように配置された流出口が設けられ、前記収容部の中にある液体供給管と、前記収容部の中にあって、前記収容部の前記開口端から液体を取り除く排管と、が設けられたプローブであって、第１体積流量で液体を前記収容部の前記開口端に送出させるために、前記液体供給管が液体供給部に接続可能となっているプローブと、
前記排液管と流体連通して前記排液管から液体を第２体積流量で取り除く排液システムであって、前記第２体積流量が前記第１体積流量を上回り、これにより前記試料スペースからくる試料を含有するガスが、前記排液管に流入して通過する液体と共に引き込まれる、排液システムと、
前記試料スペースに連通する前記プローブの開口端に試料を案内する装置と、
が備えられたことを特徴とする試料材料をサンプリングするシステム。
【請求項２】
前記プローブに試料を案内する装置が、レーザービームを生成するレーザーであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
所定の波長に対し透明な支持体に試料が設けられ、レーザービームが前記支持体を通って前記試料に案内されるように前記レーザーが配置されていることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記レーザーが前記支持体の前記試料と同じ側に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記第２体積流量が前記第１体積流量を少なくとも５％だけ上回ることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記第２体積流量が前記第１体積流量を５％〜５０％だけ上回ることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記プローブが前記排液管の中に液体の渦を生成することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記試料と前記プローブの開口端との間に、ガス流を前記排液管に集束させるガス誘導体がさらに備えられていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
試料表面と前記プローブとの間に電位差を形成するために電気的に接続されている電圧源がさらに備えられていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記プローブに試料を案内する装置に音響脱離装置が備えられていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記プローブに試料を案内する装置に液滴吐出装置が備えられていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記排液システムと液体連通する分析装置がさらに設けられていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
試料スペースに連通する開口端を有するプローブを提供するステップと、
前記プローブの開口端に試料を案内する装置を提供するステップと、
前記プローブの開口端に第１体積流量で液体を供給するステップと、
前記プローブの開口端から第２体積流量で液体を取り除き、前記第２体積流量が前記第１体積流量を上回るステップと、
前記装置を操作して、前記試料スペースに連通する前記プローブの開口端に試料を案内させるステップと、
前記プローブの開口端から前記プローブの排管を通って取り除かれる液体と共に、前記試料材料およびガスを取り除くステップと、
が備えられたことを特徴とする、試料材料をサンプリングする方法。
【請求項１４】
前記プローブに試料を案内する装置が、試料支持体の試料材料に放射ビームを案内する放射源であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記放射源がレーザーであることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
所定の波長に対し透明な支持体に試料が設けられ、レーザービームが前記支持体を通って前記試料に案内されるように前記レーザーが配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
レーザービームが前記支持体の前記試料と同じ側から発せられることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
試料とガスを含有して取り除かれた液体を化学分析の対象とするステップをさらに備える請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記開口端から取り除かれた液体が排液管の中に渦を形成することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記プローブに試料を案内する装置が液滴吐出装置であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２１】
前記第２体積流量が前記第１体積流量を少なくとも５％だけ上回ることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２２】
前記第２体積流量が前記第１体積流量を５％〜５０％だけ上回ることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２３】
前記試料と前記プローブの開口端との間に設けられ、ガス流を前記排液管に集束させるガス誘導体を提供するステップがさらに備えられていることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２４】
前記試料と前記プローブとの間に電位差を作るステップがさらに備えられていることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２５】
前記プローブに試料を案内する装置が音響脱離エネルギー源であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２６】
前記プローブから取り除かれた液体と共に試料材料とガスを分析装置に案内するステップをさらに備えた請求項１３に記載の方法。
【請求項２７】
試料スペースに連通する開口端と内壁を持つ外プローブ収容部と、
液体を前記収容部の前記開口端に送出させるように配置された流出口が設けられ、前記収容部の中にある液体供給管と、
前記収容部の中にあり前記収容部の前記開口端から液体を取り除く排管と、
が備えられ、液体を第１体積流量で前記収容部の前記開口端に送出させるために前記液体供給管が液体供給部に接続可能となっており、また
前記排液管と流体連通し、前記排液管から液体を第２体積流量で取り除く除液システムであって、前記第２体積流量が前記第１体積流量を上回り、これにより前記試料スペースからくる試料を含有したガスが、前記排液管に流入して通過する液体と共に引き込まれる除液システムが備えられていることを特徴とするサンプリングプローブシステム。
【請求項２８】
液体が渦となって前記排液管に侵入することを特徴とする請求項２７に記載のサンプリングプローブシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連する出願の参照
本出願は、２０１５年４月９日に出願された「捕捉プローブ」と題された米国非仮出願第１４／６８２，８４７号に対する優先権を主張し、その内容の全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載
【０００２】
本発明は、米国エネルギー省によって授与された契約番号DE-AC05-00OR22725に基づく政府支援によりなされた。政府は本発明に関し一定の権利を有する。
【０００３】
本発明は一般にサンプル分析のシステムおよび方法に関し、特にサンプリングプローブを用いたサンプル分析システムに関する。
【背景技術】
【０００４】
試料微粒子や浮遊性の試料材料を捕捉することは、液体サンプリングプローブに課題を提供し、特に、レーザービームなどの放射エネルギーが印加されるか、または音響脱離により、試料材料が試料からまず吐出される場合、あるいは浮遊性または試料表面から吐出される試料材料が存在する場合に、困難となる。試料材料が浮遊性である場合、プローブにより回収される前に分散してしまう虞がある。この種の試料材料を捕捉する効果的な液体プローブシステムが望まれているところである。
【発明の概要】
【０００５】
試料材料をサンプリングするシステムに、試料を捕捉プローブに供給する装置が設けられている。試料材料をプローブに供給する装置は、試料材料にエネルギーを照射して試料材料から試料を吐出させる装置であってよい。本システムとして、試料スペースに連通する開口端と内壁を持つ外プローブ収容部を有するプローブを設けることもできる。収容部の中に液体供給管が設けられ、液体供給管には収容部の開口端に液体が送出されるように配置された流出口が設けられている。収容部の開口端から液体を取り除くため、収容部の中に排管が設けられている。液体供給管は、液体を収容部の開口端に第１体積流量で送出する液体供給部に接続することができる。排液システムは、排液管から液体を第２体積流量で取り除く排液管に流体接続させることができる。第２体積流量は第１体積流量を上回り、試料スペースからくる試料を含有するガスが、排液管の中を流れる液体と共に引き込まれる。このプローブは、排液管の中に液体からなる渦を生成できる。
【０００６】
エネルギーを照射する装置は、レーザービームを生成するレーザーとすることができる。一定の波長に対して透明な支持体に試料を設けることが可能で、レーザービームが支持体から試料に案内されるようにレーザーを配置させることができる。このレーザーは、支持体の試料と同じ側に配置することができる。
【０００７】
第２体積流量は第１体積流量を少なくとも５％だけ上回ることができる。第２体積流量は第１体積流量を５％〜５０％だけ上回ることができる。
【０００８】
本システムには、プローブの開口端と試料材料との間に、ガス流を排液管に集束させるガス誘導体をさらに設けることができる。
【０００９】
電圧源を電気的に接続させることにより、試料材料とプローブの間に電位差を形成することができる。
【００１０】
試料材料をサンプリングする方法には、試料を捕捉プローブに案内する装置を提供するステップを備えることができる。試料支持体に試料材料を配置させることができる。試料材料に放射ビームを案内する放射エネルギー源を設けることができる。開口端を持つプローブを設けることができる。試料および試料支持体から距離を置いて開口端を配置させることにより試料スペースを形成できる。プローブの開口端に、第１体積流量で液体を供給できる。プローブの開口端から液体を第２体積流量で取り除くことが可能で、第２体積流量は第１体積流量を上回る。放射エネルギー源を操作して試料から試料材料を吐出させることができる。吐出された試料材料と試料スペースからくるガスを、プローブの開口端から取り除かれる液体を用いて取り除くことができる。試料とガスを含有して取り除かれた液体を、化学分析の対象とすることができる。開口端から取り除かれた液体を排液管に進入させて渦を形成することができる。
【００１１】
放射エネルギーをレーザービームとすることができる。所定の波長に対して透明な支持体に試料を設けることが可能で、レーザービームが支持体を通って試料に案内されるようにレーザーを配置させることができる。このレーザービームは、支持体の試料と同じ側から発することができる。
【００１２】
第２体積流量は第１体積流量を少なくとも５％だけ上回ることができる。第２体積流量は第１体積流量を５％〜５０％だけ上回ることができる。
【００１３】
本方法には、ガス流を試料スペースの中と排液管に集束させるガス誘導体を、プローブの開口端と試料との間に提供するステップをさらに備えることができる。
【００１４】
本方法は、試料とプローブとの間に電位差を形成するステップをさらに備えることができる。
【００１５】
サンプリングプローブシステムには、内壁と、試料スペースに連通する開口端とを有する外プローブ収容部と、液体が前記収容部の開口端に送出されるように配置する流出口が設けられる前記収容部内部の液体供給管と、前記収容部の開口端から液体を取り除く前記収容部内部の排管と、を備えることができる。液体供給管は、液体を収容部の開口端に第１体積流量で送出する液体供給部に接続できる。排液システムは、液体を排液管から第２体積流量で取り除く排液管と流体接続することができる。第２体積流量は第１体積流量を上回り、これにより試料スペースからくる試料を含有するガスが、排液管の中を流れる液体と共に引き抜かれる。液体は渦となって排液管に進入する。
【００１６】
図面には現在好ましい実施形態が示されているが、本発明は図示の構成および手段に限定されないことが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は表面をサンプリングするシステムの概略図である。
【図２】図２Ｂは図１における領域Ａの拡大概略図である。図２Ａは図２における領域Ｂの拡大概略図である。
【図３】図３Ａはプローブから表面への距離（ｍｍ）に対する相対面積（％）のプロットである。図３Ｂはプローブから試料までの長さｈを示す概略図である。
【図４】図４Ａは、縦中央線からのプローブオフセット（ｍｍ）に対する相対面積（％）のプロットである。図４Ｂは中央線からのプローブ位置ｘを図示した概略図である。
【図５】図５Ａはポリプロピレングリコールの質量対電荷比に対する相対強度（％）のプロットを表す。図５Ｂはウシインスリン側鎖Ｂである。図５Ｃはウマ心筋シトクロムｃである。
【図６】図６Ａは青油性マーカーインクに存在する染料ベーシックブルー７の化学式を示す。図６Ｂはオーバーサンプリング法を示した概略図を示す。図６Ｃは印字されたブルーインクグリッドパターンの光学画像である。図６Ｄは印字された同一インクパターンのベーシックブルー７の化学画像である。
【図７】図７Ａはホスファチジルコリン脂質の化学構造式である。図７Ｂは小動物脳の薄片の一部の光学画像である。図７Ｃは前記薄片の同一部分に由来するホスファチジルコリン脂質の化学画像である。
【図８】図８Ａはラクロプリドの化学構造式である。図８Ｂは小動物脳の薄切片の光学画像である。図８Ｃは当該薄切片の拡大光学画像である。図８Ｄは前記薄片の同一部分に由来するラクロプリドの化学画像である。
【図９】図９Ａはノボラック樹脂の化学構造式である。図９Ｂはノボラック樹脂から形成されるフォトレジストパターンの光学画像である。図９Ｃは前記フォトレジストパターンの同一部分に由来するノボラック樹脂の化学成分の化学画像である。
【図１０】図１０Ａはノボラック樹脂の化学構造である。図１０Ｂはノボラック樹脂から形成された第２のフォトレジストパターンの光学画像である。図１０Ｃは前記第２のフォトレジストパターンの同一部分に由来するノボラック樹脂の化学成分の化学画像である。
【図１１】図１１は渦液流のあるプローブの概略図である。
【図１２】図１２は集煙ガス流のあるプローブの概略図である。
【図１３】図１３はプローブの排管に流入するガスのコンピューターモデル結果を説明した図である。
【図１４】図１４Ａは、プローブと試料支持体に間隔が空けられている集煙ガス誘導体を備えるシステムの概略図である。図１４Ｂは第１の集束ガス流入口の形状をとるガス誘導体の断面図である。図１４Ｃは第２の集束ガス流入口の形状をとるガス誘導体の断面図である。
【図１５】図１５Ａはバッフル形状にある集煙ガス誘導体が設けられたシステムの概略図である。図１５Ｂはガス誘導体の断面図である。
【図１６】図１６Ａは集煙ガス誘導体の断面図である。図１６Ｂは集煙ガス誘導体の断面図である。図１６Ｃは集煙ガス誘導体のない概略図である。図１６Ｄは第１の高さｈを持つガス誘導体である。図１６Ｅは第２の高さｈ’を持つガス誘導体である。図１６Ｆは第３の高さｈ”を持つガス誘導体である。
【図１７】図１７Ａは試料支持体から集煙ガス誘導体が切り離されたシステムの概略図である。図１７Ｂはガス誘導体の断面図である。
【図１８】図１８Ａは試料支持体から切り離された集煙ガス誘導体の断面図である。図１８Ｂは誘導体の壁高を示した概略図である。図１８Ｃは集煙ガス誘導体のない概略図である。図１８Ｄは第１の高さｈを持つガス誘導体である。図１８Ｅは第２の高さｈ’を持つガス誘導体である。図１８Ｆは第３の高さｈ”を持つガス誘導体である。
【図１９】図１９は試料とプローブの間に電圧を印加させることを可能にするシステムの概略図である。
【図２０】図２０Ａは表面をサンプリングするシステムの概略図である。図２０Ｂは拡大された領域Ｂである。図２０Ｃはプローブに入る液体とガスの流れを描写している。
【図２１】図２１は試料をプローブに供給する液滴吐出装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１〜図２は表面をサンプリングするシステムの概略図である。図には試料表面９６を有し試料領域３２をサンプリングするシステム２０であって、エネルギーを表面９６に照射して試料材料から試料を吐出させる装置２８を備えるシステムが図示されている。本発明は、試料材料を生成して、その試料材料をプローブの中に、あるいはプローブへと案内する様々なシステムおよび方法に利用することができる。プローブが縦方向で図示されているが、別の向きで使用することもできる。本システムは、内壁４１と、試料スペース１０４に連通する開口端４２とが設けられた外プローブ収容部４０を備えたプローブ３９を、備えることもできる。収容部の中に液体供給管４３が設けられ、液体供給管には収容部の開口端に液体を送出するように配置された流出口が設けられている。排管５２の開口端から液体を取り除くため、収容部４０の中に排管５２が設けられている。プローブの開口端４２に対する開口端６８の位置を変化させて、排管５２への流動状態を調節することができる。液体供給管は、排管５２と収容部４０の内壁４１との間の環状空間とすることができる。溶媒を収容部の開口端へと送出するための別の構造、例えば、一以上の管状液体供給管などの構造を考えることができる。
【００１９】
液体を収容部４０の開口端４２に、矢印５６で示される第１体積流量で送出させるため、液体供給管を吸液ライン７２などの液体供給部に接続させることができる。液体を排液管５２から矢印６０により示される第２体積流量で取り除くため、排液システムを排液管５２と流体接続させることができる。第２体積流量は第１体積流量を上回り、これにより試料スペース１０４からくる試料を含有するガスが、排液管５２の中を流れる液体により引き抜かれる。プローブ３９は、図示の通り、排液管５２の中に液体の渦４５を生成することができるが、渦は装置の機能として必ずしも必須なものではない。排液管５２ｄｉ、液体供給管４３ｄ２およびプローブ３９の外径ｄ３の相対的な直径は、変化することができる。図２Ａに矢印ｈと示されている通り、試料と液体表面６４との距離は変化できる。排液管５２の流入口および収容部４０の開口端４２からの距離も変化できる。
【００２０】
プローブに第１体積流量で流入する液体の量に対する、排液管５２を第２体積流量で流出する余剰量により、排液管５２への入り口に、試料スペース１０４から排液管５２の中へと向かうガスの引き込みが生じる。試料９６の下の開口端４２を、放射エネルギーが試料９６に衝突する位置に配置させることにより、試料材料が液体表面６４に向かって落下または吐出される。捕捉された試料材料を含む液体は、排液管５２に進入し、さらなる解析のために回収される。試料から吐出された浮遊性の試料材料は、ガス流により排液管５２の中心部に案内され、当該ガス流は、供給管４３を通ってプローブ３９に流入する液体の体積流量よりも大きな体積流量を持つ、排管５２を通ってプローブ３９から流出する液体の体積流量により形成される。
【００２１】
第２体積流量が第１体積流量を上回る体積流量は変化することができ、試料、液体、およびプローブの特性ならびに形状に一部依存するであろう。一態様において、第２体積流量は第１体積流量を少なくとも５％だけ上回る場合がある。また別の一態様において、第２体積流量は第１体積流量を５〜５０％だけ上回る場合がある。
【００２２】
試料を捕捉プローブ３９に案内する装置２８は、レーザービーム９２など、エネルギーを照射するレーザーとすることができる。エネルギーを照射する装置は、強力な熱を照射することができる。エネルギーの波長および強度は、被試験試料の特性に応じて変化できる。支持体１００に試料９６を提供することができる。支持体１００は、照射エネルギーの波長に対して透明とすることができて、レーザービーム９２が支持体から試料９６に案内されるようにレーザー２８を配置させることができる。このレーザー２８を支持体１００の試料９６と同じ側に配置させて、レーザービーム９３が支持体１００を通過することなく、直接試料９６に照射させることができる。試料を捕捉プローブに案内させる装置は、音響脱離装置とすることができて、レーザーその他のエネルギー供給装置を使用することで、試料支持体を伝播する音波を生成し、これにより試料にエネルギーを供給して、試料から試料材料を吐出させることができる。この音響脱離はレーザー誘起された音響脱離とすることができる。本発明は、試料材料を試料からプローブに吐出させる別の手段に使用することができ、また試料を捕捉プローブに案内させる他の様々な装置および方法に使用することができる。
【００２３】
本システム２０は、あらゆる適当な手段を用いて、プローブ３９に溶媒を送出するか、またはプローブ３９から溶媒を移動することができる。吸液ライン７２は容器や液体供給ラインなど、適当な供給源から液体を受け取る。ＨＰＬＣポンプなどのポンプ（図示せず）を使用してプローブ３９への溶媒の流れを測定することができる。液体は、水、メタノール、アセトニトリルなど、試料材料用のあらゆる好適な溶媒とすることができる。また別の溶媒を考えることもできる。Ｔ接続部７６にプローブ３９と係合する継ぎ手７８を含めることが可能で、継ぎ手７９と流体連通し、液体供給ライン７２と液体供給管７３の間を流体連通させることができる。継ぎ手８０は、排液管５２と排液ライン８６との間を接続することができる。排液ライン８６は、質量分析計などの化学分析装置の入り口１２０に接続できる。また別の接続材料および方法を考えることもできる。
【００２４】
本システム２０は別の特徴を有することができる。９０度プリズム８８を設けることで、レーザービームを顕微鏡対物８４に案内させることができる。光源１０８を設けることができる。ビデオモニター１１６を設けることができる。質量分析計１２４その他の化学分析装置を設け、また、これにモニター１２８ならびに適当な操作棒１３２、または他の制御器などを設けることができる。
【００２５】
図３のうち、図３Ａはプローブから表面への距離（ｍｍ）に対する相対面積（％）のプロットであり、また図３Ｂはプローブから試料までの長さｈを示す概略図である。図３Ａは、表面から吐出された試料の捕捉が１．５ｍｍの間隔に対して比較的一定であることを図示している。
【００２６】
図４のうち、図４Ａは、縦中央線からのプローブオフセット（ｍｍ）に対する相対面積（％）のプロットであって、図４Ｂは中央線からのプローブの位置ｘを示す概略図である。図４Ａのプロットは表面から吐出された材料の捕捉が、図４Ｂの矢印ｘにより図示されるプローブの動きに対して、縦中央線から最大１ｍｍまで、比較的安定的であることが図示されている。この態様では、アブレーションされた材料は、重力の助けを借りて捕捉液へと下に案内される。
【００２７】
図５は、検出に正イオンモードのエレクトロスプレーイオン化質量分析を使用して得られた、質量対電荷比（ｍ／ｚ）に対する相対強度（％）のプロットであって、図５Ａはポリプロピレングリコール、図５Ｂはウシインスリン側鎖Ｂ、図５Ｃはウマ心筋シトクロムｃに対応する。図５Ａは、Director（登録商標）スライドに付けられたＰＰＧ４２５−０．１ナノモルを含有するプロピレングリコール混合物の分析結果を示す。捕捉溶媒は、２００μL／分の、８０／２０／０．１（ｖ／ｖ／ｖ）のメタノール／水／ギ酸であった。図５ＢはDirector（登録商標）スライドに付けられたウシインスリン側鎖Ｂ（３４９４Ｄａ）−０．３ナノモルの解析結果を示している。捕捉溶媒は、２００μL／分で流れる、５０／５０／０．１（ｖ／ｖ／ｖ）のアセトニトリル／水／ギ酸であった。図５Ｃは、Director（登録商標）スライドに付けられたウマ心筋シトクロムｃ（１2360.2Da）−８１ピコモルに対する結果である。これらの質量スペクトルは、このシステムを使用すると、幅広い種類の有機分子および生体分子を、レーザーを使って表面から吐出させ、液体の中に捕捉し、分子をそのままの状態でイオン化して質量分析することができる。
【００２８】
このシステムの化学イメージング機能についての試験を、染料ベーシックブルー７（ｍ／ｚ  ４７８、図６Ａに図示される化学構造を有する）を含有する印字されたインクグリッドを用いて行った。図６Ｂにはオーバーサンプリングと称されるサンプリング法を説明する概略図が示されており、レーザースポット１８０が、インクライン１８４上で、サンプル化領域１９６から離れる矢印１９２の方向に、段階的なステップ１８８でスキャンされている。レーザースポットサイズは５０μm、表面スキャンスピードは１００μm／秒であり、各レーンの間に２．５μmのステップを有し、５１のレーンスキャンであった。捕捉液流は２００μL／分のメタノール＋０．１％のギ酸であった。分析はAB Sciex社製Triple TOF 5600+を用いて行い、正イオンモードのエレクトロスプレーイオン化、２５０msの収集時間を用いたフルスキャンm/z 100-1000が使用された。３５５ｎｍのＮｄ：ＹＡＧレーザーを１０Ｈｚ，６０μJ／パルスで使用した。図６Ｄに図示される化学画像は、図６Ｃに図示される光学画像と高い相関性がある。画素サイズは２．５μm×２．５μmであった。
【００２９】
図７Ａにはマウス脳に由来するホスファチジルコリン脂質の化学構造式が図示されており、これは検知の選択制を向上させるため、選択反応モニタリング、タンデム質量分析モードを使用して検知したものである。マウス脳組織がＰＥＮ１．０スライドに置かれた。レーザースポットは５０μmであった。取得パラメタは、５０μm/sおよび１５１のレーンを持つ２０μmのステップであった。溶媒流は２００μL／分、メタノール＋０．１％ギ酸であった。AB Sciex社製Triple TOF 5600+を用いて分析が行われ、正イオンモードのエレクトロスプレーイオン化生成イオン、ｍ／ｚ  ７６０．６→１８４．０６（ＣＥ＝４５ｅＶ）、２５０msの収集時間が用いられた。３５５ｎｍのＮｄ：ＹＡＧレーザーを１０Ｈｚ，６０μJ／パルスで使用した。図７Ｃに図示される化学画像は、図７Ｂに図示される光学画像と高い相関性がある。画素サイズは１２μm×２０μmであった。
【００３０】
図８Ａにはラクロプリドの化学構造式が示されている。ラクロプリドはラット脳のドーパミンＤ−２受容体に高い親和性を有する。ラットに２ｍｇ／ｋｇのラクロプリドが静脈内投与され、投与後５分で殺処分された。切除した脳は瞬間凍結され、６μm厚に薄片化され、ＰＥＮ１．０スライド上で解凍された。９μm×１０μm画素、１２×１０μmのレーザースポットで画像化処理を実行した。取得パラメタは、４０μm/sおよび１５１のレーンを持つ１０μmのステップであった。溶媒流は２００μL／分のメタノール＋０．１％ギ酸であった。AB Sciex社製Triple TOF 5600+を用いて分析が行われ、正イオンモードのエレクトロスプレーイオン化および選択反応モニタリングが使用され、ｍ／ｚ  ３４７．１→１１２（ＣＥ＝４５ｅＶ）、２５０msの収集時間であった。３５５ｎｍのＮｄ：ＹＡＧレーザーを、１０Ｈｚ，６０μJ／パルスで使用した。図８Ｄに図示される化学画像は、図８Ｃに図示される光学画像と高い相関性がある。
【００３１】
図９Ａには１２０Ｄａモノマー単位を有するノボラック樹脂の化学構造式が図示されている。ガラス上にノボラック樹脂が形成されたポジ型フォトレジスト（１．５μm厚）に、試験を行った。３５５ｎｍのＮｄ：ＹＡＧレーザーを１０Ｈｚ、２５μJ／パルスで使用した。AB Sciex社製5500を用いて分析が行われ、負イオンモードのエレクトロスプレーイオン化および選択反応モニタリング（ｍ／ｚ  ２２７．２→１０７．２（ＣＥ＝３０ｅＶ）、５０msのドウェル時間）が用いられた。表面スキャン速度は６．７μm/sであって、２．５μmのレーンステップおよび１７μmのアブレーションスポットが用いられた。溶媒流は２００μL／分メタノールであった。合計収集時間は４．５時間であった。図９Ｃに図示される化学画像は、図９Ｂに図示される光学画像と高い相関性がある。画素サイズは２．５μm×２．５μmであった。
【００３２】
図１０Ａにはノボラック樹脂の化学構造式が図示されている。溶媒流は２００μL／分メタノールであった。３５５ｎｍのＮｄ：ＹＡＧレーザーを１０Ｈｚ，２５μJ／パルスで使用した。AB Sciex社製5500を用いて分析が行なわれ、負イオンモードのエレクトロスプレーイオン化および選択反応モニタリングが使用された（ｍ／ｚ  ２２７．２→１０７．２（ＣＥ＝３０ｅＶ）、５０msのドウェル時間）。スキャン速度は６．７μm/sであって、０．５μm／レーンステップおよび１７μmのアブレーションスポットが用いられた。溶媒流は２００μL/分メタノールであった。合計収集時間は2時間であった。図10Cに図示される化学画像は、図１０Ｂに図示される光学画像と高い相関性がある。画素サイズは0.5μm×０．５μmであった。
【００３３】
図１１はプローブと内部の液体渦の概略図である。液体供給管４３から供給された液体は、プローブ４０の開口端に液体表面６４を形成する。液体表面６４は、放射エネルギーその他の試料導入方法により、試料から吐出された試料材料を捕捉する。排液管５２からの液体吸引量が液体供給管４３からくる液体体積流量を超えると、浮遊性の試料材料を含有するガスがスペース６８から排液管に引き込まれる。液流と形状に依存して、排液管に流入する液体から渦４５を形成することができる。
【００３４】
図１２は集煙ガス流を用いたプローブの概略図である。透過モードのレーザービーム９２、または支持体の試料と同じ側からくる反射モードのビーム１６０などの放射エネルギーは、試料９６に衝突して吐出試料材料の煙１７８を形成し、これらは粒子状、ガス種、またはその他浮遊上の材料となり得る。プローブにより周囲環境から引き込まれたガス流１８２は通常、半径方向内向きに煙１７８に向かって流れこみ、煙を集束させ、粒子とガスを表面６７に案内し、矢印４８の方向に向かって排液管５２に案内する。集束するガス流の向きと程度は、システム形状と操作特性に応じて変化させることができる。周囲の集束ガスは空気その他のガスとすることができる。図１３はプローブ２０２のモデル化された排管２０４に、ガス流１９８を集束させるためのコンピューターモデル結果を説明した図である。このモデルは、集束ガスが如何にして試料煙を中央スペース２０３に誘導し、さらに排管２０４の中に誘導するのかを図示している。
【００３５】
図１４Ａは、プローブ４０と試料支持体１００の間に間隔が空けられた集煙ガス誘導体２３２を備えるシステムの概略図である。ガス誘導体２３２に、集束ガス流２３４を半径方向内向きに案内する一連の開口部２３３が設けられている。図１４Ｂはガス誘導体２３２の断面図であって、半径方向内向きに集束するガス流２３４を示している。図１４Ｃは、第２の集束ガス流入口の形状をとる、別のガス誘導体２３８の断面図であって、より接線に近い方向を向いている案内口２３９が設けられ、集束ガス流２４０をサイクロン状に向け、ガス渦２４２が形成されるようになっている。
【００３６】
図１５Ａ〜図１５Ｂはバッフル形状にあり支持体１００に接続される集煙ガス誘導体２８０が設けられたシステムの概略図である。集束ガス２８４はバッフル誘導体２８０の下を流れ、ここで支持体１００に接触し、矢印２９４に示されている通り、半径方向内側に案内される。
【００３７】
図１６Ａ〜図１６Ｆは種々の高さを有する集煙ガス誘導体バッフル２９０を図示したものである。図１６Ｃはバッフルガイドがない場合、図１６Ｄ−１６Ｆは、各々がより大きな高さｈを有するバッフルガイド２９０、２９０’および２９０”を図示している。
【００３８】
図１７Ａ〜図１７Ｂは試料支持体１００から分離された集煙ガス誘導体３２０が設けられたシステムの概略図である。ガス誘導体３２０が分離された配置により環状流路３２４が形成され、ここから半径方向内側に案内された集束ガス流３２８が通過可能となっており、フロー３３２から排液管５２に向かって移動する。図１８Ａ〜図１８Ｆは、種々の高さｈを持つ集煙ガス誘導体３２０が図示されており、ここにはガス誘導体のないものも含まれている。
【００３９】
図１９は電圧印加源３４０ならびに支持体１００とプローブ３９への電気配線３４４が設けられたシステムの概略図である。電圧の印加により煙１７８の中の荷電成分がプローブ３９に輸送されることが補助される。印加可能な電圧は変化できる。
【００４０】
図２０Ａは表面をサンプリングするシステム４００の概略図である。本システム４００には、プローブ３９および液体供給部を有するベースユニット４０２と、領域Ｃと図２０Ｂに図示されている上記の排液組立体が備えられている。カメラ１１２および接眼レンズ４１２を設けることができる。紫外線遮光体４１６を設けることもできる。ライカ製ＬＭＤ７０００などの商用レーザマイクロダイセクションシステムが利用可能であって、レーザーアブレーション機能に加えて、明視野光学系（optical bright field）と蛍光顕微鏡が設けられている。試料を生成してこれをプローブへと案内する他のシステムおよび構成も可能である。図２０Ｃはプローブの開口端における渦流を図示している。
【００４１】
試料材料から試料を吐出させる以外の手段を用いて、試料を捕捉プローブに案内させることも可能である。図２１Ａには、試料をプローブ３９に供給する液滴吐出装置４３０の概略図が示されている。液滴吐出装置はあらゆるソースからくる試料および溶媒を含有可能であって、これをあらゆる方向に指向させることにより、適当な手段を用いて液滴をプローブの中またはプローブに案内することができる。液滴４３４は液滴吐出装置４３０のオリフィス直径と流量により寸法指定可能であって、液滴４３４の直径を排液管５２の直径より小さくし、排液管５２の中に直接吐出させることができる。排管へのガス流４４４は、試料液滴４４２を排液管５２の中に誘導する。
【００４２】
表面をサンプリングするための方法として、試料を捕捉プローブに案内するステップが含まれていてもよい。前記案内するステップに試料を保持する試料支持体を提供するステップが含まれていてもよい。放射エネルギー源、音響アブレーション源、または液滴吐出装置などの装置を設けることが可能で、例えば、試料がプローブの中に吐出されるように、放射ビームを試料に衝突させることにより、試料をプローブに案内することができる。開口端を有するプローブが設けられている。試料および試料支持体から距離を置いて開口端を位置させることで、試料スペースを形成することができる。プローブの開口端に液体を第１体積流量で供給することができる。プローブの開口端から液体を第２体積流量で取り除くことが可能であって、第２体積流量は第１体積流量を上回る。放射エネルギー源を操作して試料から試料材料を吐出させることができる。試料スペースから吐出された試料材料とガスは、プローブの開口端から取り除かれる液体を用いて取り除くことができる。試料とガスを含有して取り除かれる液体を、化学分析の対象とすることができる。開口端から移動した液体により渦を形成することができる。本方法として、プローブの開口端と試料との間に、ガス流を排液管に集束させるガス誘導体を提供するステップを、さらに設けることができる。本方法として、試料とプローブの間に電位差を形成するステップをさらに設けることができる。
【００４３】
本方法は、排管を通って中に引きこまれる液体に対して化学分析を行うステップをさらに備えることができる。このような化学分析装置は、高速液体クロマトグラフィーと質量分析からなる群より選択される少なくとも１つの化学分析装置とすることができる。分析機器は、被分析水溶液を分析するために使用されるあらゆる機器とすることができる。分析機器の例としては、これらに限られるわけではないが、各種質量分析計、イオン化源、分光装置、分離方法、およびこれらの組み合わせを挙げることができる。イオン化源の例としては、これらに限られるわけではないが、エレクトロスプレーイオン化（ＥＳＩ）、大気圧化学イオン化（ＡＰＣＩ）、エレクトロスプレー化学イオン化（ＥＳＣｉ）、大気圧光イオン化（ＡＰＰＩ）、または誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）、を挙げることができる。分離方法の例としては、これらに限られるわけではないが、液体クロマトグラフィー、固相抽出、ＨＰＬＣ、キャピラリー電気泳動、その他適当な液相試料洗浄／分離プロセスを挙げることができる。質量分析計の例としては、これらに限られるわけではないが、セクター型、飛行時間型、四重極マスフィルター三次元四重極型イオントラップ、線形四重極イオントラップ、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴オービトラップおよびトロイダル型イオントラップを挙げることができる。
【００４４】
図２０に図示されているプロセッサー４０４を設けることで、装置の制御、特に液体供給部、排液および渦の流量を望み通りに制御することができる。このプロセッサーはまた、レーザー２００等の試料供給装置の操作を制御することができる。プロセッサーはセンサー信号を受信して、適当なバルブと制御回路に制御信号を提供可能であって、これによりこれらの装置およびシステムの運転を全般的に制御することができる。
【００４５】
本発明のシステムはまた、第１体積流量が第２体積流量を上回る越流モードで運転することができる。この種のシステムは、本願と同日に出願され、「開口サンプリングインターフェース」と題する同時係属中の米国特許出願に記載されており、その開示は参照により完全に組み込まれている。
【００４６】
数値範囲：本開示を通して、本発明の種々の態様は数値範囲によって提示される。数値範囲の記載は単に便宜と簡潔のために用いられるものであって、本発明の範囲を不必要に制限するように解釈してはならない。したがって、数値範囲の記載は、具体的に開示された可能なすべての部分範囲、ならびにその範囲に含まれる個々の数値を含んでいるものと考えるべきである。例えば、１〜６のような数値範囲の記載は、１〜３、１〜４、１〜５、２〜４、２〜６、３〜６等の具体的に開示された部分範囲、ならびに、１、２、２．７、３、４、５、５．３や６など、その範囲に含まれる個々の数値を含んでいるものと考えるべきである。これは、範囲の幅に関係なく当てはまる。
【００４７】
本発明は、本発明の精神または本質的な特性から逸脱することなく、他の形態で実施することができ、したがって、本発明の範囲を決定するために、以下の特許請求の範囲を参照すべきである。
【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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【国際調査報告】
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