特許 6670315 表面抽出インタフェース

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6670315

(24)【登録日】2020年3月3日

(45)【発行日】2020年3月18日

(54)【発明の名称】表面抽出インタフェース

(51)【国際特許分類】

   G01N 1/00 20060101AFI20200309BHJP

   G01N 30/72 20060101ALI20200309BHJP

【ＦＩ】

   G01N1/00 101G

   G01N30/72 C

【請求項の数】29

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2017-536838(P2017-536838)

(86)(22)【出願日】2016年1月12日

(65)【公表番号】特表2018-502304(P2018-502304A)

(43)【公表日】2018年1月25日

(86)【国際出願番号】US2016013012

(87)【国際公開番号】WO2016115111

(87)【国際公開日】20160721

【審査請求日】2018年11月6日

(31)【優先権主張番号】62/102,321

(32)【優先日】2015年1月12日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】513099751

【氏名又は名称】アドヴィオン インコーポレーテッド

【氏名又は名称原語表記】Ａｄｖｉｏｎ Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100165951

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 憲悟

(72)【発明者】

【氏名】コディ スコット ロリック

(72)【発明者】

【氏名】ネイサン コーウィン

(72)【発明者】

【氏名】ジェイミー ジョーンズ

【審査官】 福田 裕司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１７８１３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０３−０５５５４１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１２５１２７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０２３９６６５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０５−２５６７４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０７００５６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２０１３−５１３０９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 LUFTMAN Heinrich et al.，AUTOMATED INTERFACE FOR HYPHENATION OF PLANAR CHROMATOGRAPHY WITH MASS SPECTROMETRY，Rapid Commun. Mass Spectrom. ，２００７年，Vol.21，pp.3772-3776

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ １／００〜１／４４

Ｇ０１Ｎ ３０／７２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シールアセンブリを備える表面抽出インタフェースシステムであって、
前記シールアセンブリは、
インレット、アウトレット、および開放側とでキャビティを画定するキャビティアセンブリ、
前記キャビティの開放側に面する対向表面に対して前記キャビティアセンブリを押圧可能なアクチュエータ、および
前記シールアセンブリによって前記対向表面に印加される力を測定可能なフォースゲージ、を備え、
前記アクチュエータおよび前記フォースゲージに接続した制御システムをさらに備え、前記制御システムは、前記対向表面の特徴を識別する入力データに応答して、前記シールアセンブリにより該対向表面に対して印加すべき力を決定し、前記アクチュエータを動作させて該力を達成する、表面抽出インタフェースシステム。

【請求項2】

前記アクチュエータは伸縮自在シャフトを有するモータを含む、請求項１に記載の請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記モータはステッピングモータを含む、請求項２に記載のシステム。

【請求項4】

前記フォースゲージは、前記モータに取り付けたセンサおよびバネを備え、前記モータの前記シャフトの一端にはキャビティアセンブリを有し、前記シールアセンブリから前記対向表面に対して印加された力でバネが圧縮されるようにした、請求項２に記載のシステム。

【請求項5】

前記センサはポテンショメータを含む、請求項４に記載のシステム。

【請求項6】

前記キャビティアセンブリは、前記インレットおよび前記アウトレットの少なくとも一部を画定するインレット／アウトレットアセンブリ、および該インレット／アウトレットアセンブリに着脱可能に取り付けた台座を備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

前記キャビティアセンブリは、ロッキングカラー、および該ロッキングカラーにより前記インレット／アウトレットアセンブリに着脱可能に取り付けた前記台座を備える、請求項６に記載のシステム。

【請求項8】

異なる構成を有するキャビティを画定する複数の台座を備える、請求項７に記載のシステム。

【請求項9】

前記シールアセンブリはメカニカル・セルフアライニングワッシャーを備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項10】

前記キャビティの前記アウトレットはフィルタアセンブリを備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項11】

前記フィルタアセンブリは埋め込み型のフィルタまたはインラインフィルタを備える、請求項１０に記載のシステム。

【請求項12】

インレットポートを有する質量分析計、
アウトレットポートおよびシールアセンブリを有する表面抽出インタフェースシステム、および
前記表面抽出インタフェースシステムの前記アウトレットポートを前記質量分析計の前記インレットポートに接続するチャネル、を備えるサンプル分析システムであって、
前記シールアセンブリは、
インレット、アウトレット、および開放側を有するキャビティを画定するキャビティアセンブリ、
伸縮自在シャフトを有するモータであって、キャビティの開放側に面した対向表面に対してキャビティアセンブリを押圧するように動作可能なモータ、
前記シールアセンブリにより前記対向表面に印加された力を測定するように動作可能なフォースゲージであって、該フォースゲージはモータに取り付けたポテンショメータおよびバネを備え、前記モータの前記シャフトの一端にはキャビティアセンブリを有して、前記シールアセンブリにより前記対向表面に印加された力でバネを圧縮させるようにした、フォースゲージ、
アクチュエータおよび前記フォースゲージに接続し、前記対向表面の特徴を特定する入力データに応答して前記シールアセンブリにより前記対向表面に対して印加すべき力を決定し、前記アクチュエータを動作させて該力を達成する制御システムを、
備える、サンプル分析システム。

【請求項13】

前記モータはステッピングモータを備える、請求項１２に記載のシステム。

【請求項14】

前記キャビティアセンブリは、
インレット／アウトレットアセンブリであって、該インレットおよび該アウトレットの少なくとも一部を画定するインレット／アウトレットアセンブリ、および
前記インレット／アウトレットアセンブリに着脱可能に取り付けた台座、を備える、
請求項１２に記載のシステム。

【請求項15】

前記キャビティアセンブリは、ロッキングカラー、および該ロッキングカラーにより前記インレット／アウトレットアセンブリに着脱可能に取り付けた台座を備える、請求項１４に記載のシステム。

【請求項16】

前記シールアセンブリは、メカニカル・セルフアライニングワッシャーを備える、請求項１４に記載のシステム。

【請求項17】

前記チャネルは、前記アウトレットポートを、洗浄システムと、前記質量分析計の前記インレットポートとに交互に接続可能とするバルブアセンブリを含む、請求項１２に記載のシステム。

【請求項18】

前記チャネルはＨＰＬＣカラムを含む、請求項１２に記載のシステム。

【請求項19】

前記チャネルはサンプルループを含む、請求項１２に記載のシステム。

【請求項20】

前記チャネルは、前記アウトレットポートを、洗浄システムと、サンプルループとに交互に接続可能とする第１のバルブアセンブリ、および前記サンプルループの出力を、廃棄ラインと、質量分析計のインレットポートとに交互に接続可能とする第２のバルブアセンブリを含む、請求項１２に記載のシステム。

【請求項21】

前記表面抽出インタフェースシステムは、前記キャビティアセンブリを第１の方向に移動可能なレールアセンブリと、前記第１の方向に実質的に垂直な第２の方向に前記対向表面を移動可能なベースレールアセンブリとを備える、請求項１２に記載のシステム。

【請求項22】

前記キャビティアセンブリは、前記キャビティを画定する隆起構造を含む、請求項１２に記載のシステム。

【請求項23】

前記隆起構造はナイフエッジである、請求項２２に記載のシステム。

【請求項24】

前記隆起構造はリングシールである、請求項２３に記載のシステム。

【請求項25】

分析用のサンプルを作成する方法であって、
サンプルに面した表面の特徴を特定するデータを、アクチュエータおよびフォースゲージに接続した制御システムにより受信するステップ、
シールアセンブリにより前記表面に印加すべき圧力を決定するステップ、
前記制御システムから制御信号を前記アクチュエータに送信して、該アクチュエータを動作させ、インレット、アウトレット、および開放側によりキャビティを画定するキャビティアセンブリを、該キャビティの前記開放側に面した表面に対して前記圧力が達成されるまで押圧するステップ、および
前記表面からサンプルを抽出するステップ、を含み、
前記圧力を決定するステップは、前記表面および関連する圧力のデータベースにアクセスするステップをさらに含む、方法。

【請求項26】

前記フォースゲージは、モータに取り付けたセンサおよびバネを備え、前記キャビティアセンブリを前記表面に対して押圧することで前記バネを圧縮させるようにした、請求項２５に記載の方法。

【請求項27】

台座をインレット／アウトレットアセンブリに着脱可能に装着することにより前記キャビティアセンブリを組み立てるステップを含む、請求項２５に記載の方法。

【請求項28】

異なる構成を有するキャビティを画定する複数の台座から１つの台座を選択するステップを含む、請求項２５に記載の方法。

【請求項29】

インレット／アウトレットアセンブリであって、該インレットおよび該アウトレットの少なくとも一部を画定するインレット／アウトレットアセンブリに、前記選択した台座を着脱可能に装着することにより前記キャビティアセンブリを形成するステップを含む、請求項２８に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【優先権の主張】

【0001】

本開示は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づき２０１５年１月１２日に出願された米国特許出願第６２／１０２，３２１号からの優先権を主張するものであり、この出願の開示全体を参照によりここに援用する。

【技術分野】

【0002】

本開示は、液体抽出および質量分析インタフェースを介した表面からのサンプル分析に関する。

【背景技術】

【0003】

直接表面サンプリングは、簡易で、費用効率が高く、操作性が良い手法であり、紙、薄層クロマトグラフィープレート、組織切片、植物原料、高分子または金属等の技術的表面等、多様な表面形からの化学化合物および生化学化合物の分析に用いられている。物理的、化学的、および／または光学的方法を用いて、技術的表面または生体表面上の被検質を特定し、可視化し、定量化することができる。ごく最近では、このような表面上を液体抽出した後ＭＳ源中でイオン化することによって、液体クロマトグラフィー分離の有無にかかわらず、当該表面について質量分析による標本抽出を可能とするインタフェースが開発されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、汎用性の高い表面抽出質量分析インタフェースシステムおよび方法を提供する。これらのシステムおよび方法は、適切な力を制御可能に印加して、変化する表面に対して該インタフェースのキャビティを封止するシールアセンブリを含む。表面または固体に対してキャビティを封止することにより、表面または固体と当該キャビティを画定しているインタフェース構造との間で、キャビティからの流体の流れが部分的または完全に制限される。このようなシステムとしては、ステッピングモータと組み合わせたポテンショメータとバネ（例えば、ベーシックフォースゲージ）等が挙げられ、接触圧を印加して表面の上からキャビティ中の液体を封止する。

【0005】

これらのシステムおよび方法により、表面および必要な圧力のデータベースに基づき必要とされる圧力を求めることができる。したがって、各物質がそれぞれ異なる表面特性を有し、これら積層物質を表面とキャビティとの間に漏出なく封止するには圧力を変化させる必要がある場合でも、表面上に積層した物質の分析が可能となる。例えば、培養組織、乾燥血液スポット、ＴＬＣプレート、果皮、および生体的または技術的表面等の物質により、その後の分析用に液体抽出により抽出可能な（例えば、表面中または表面上の）被検質を支援することができる。

【0006】

いくつかのシステムにおいては、インタフェースのキャビティを、インレットおよびアウトレットを有するモジュール型のキャビティアセンブリにより規定する。各キャビティアセンブリは、キャビティの横方向範囲を画定する壁部を含む。壁部は、例えば、キャビティの主面から外側に延在する突部により画定することができる。

【0007】

複数台のキャビティアセンブリ（例えば、３つの台座を有するもの）により、オペレータは各台座を交換して特定のサンプルに適した台座を使用することが可能となる。各台座は、それぞれ、キャビティについて異なる大きさおよび形状を有することができる。また、各台座における突部はそれぞれ異なる高さ（例えば５０ミクロン〜１０００ミクロン）を有することができ、異なる物質（例えば、ＰＴＦＥシールからのナイフエッジまたはラウンドエッジ）で形成することができる。

【0008】

いくつかの薄層クロマトグラフィーインタフェースシステムは、インレット、アウトレット、および開放側でキャビティを画定するキャビティアセンブリを含むシールアセンブリと、キャビティアセンブリをキャビティの開放側に面する対向表面に対して押圧可能なアクチュエータと、シールアセンブリにより当該対向表面に印加された力を測定可能なフォースゲージとを含む。本明細書において、用語「アクチュエータ」は、あるものを移動または制御するための機械的装置をいう。例えば、アクチュエータとしては、モータ（例えば、電動ステッピングモータ）、空気圧シリンダ、およびピストンが挙げられる。

【0009】

いくつかのサンプル分析システムとしては、インレットポートを有する質量分析計と、アウトレットポートおよびシールアセンブリを有する薄層クロマトグラフィーインタフェースシステム質量分析計とを結合したものが挙げられる。シールアセンブリとしては、インレット、アウトレット、および開放側とでキャビティを画定するキャビティアセンブリと、伸縮自在シャフトを有し、キャビティの開放側に面する対向表面に対してキャビティアセンブリを押圧可能なモータと、シールアセンブリが対向表面に印加した力を測定可能なフォースゲージと、を備え、フォースゲージは、モータシャフトの一端にキャビティアセンブリを有してシールアセンブリから対向表面に負荷された力によってバネが圧縮されるようにした、モータに取り付けたポテンショメータおよびバネと、薄層クロマトグラフィーインタフェースシステムのアウトレットポートを質量分析計のインレットポートに接続するチャネルとを備える。アセンブリは、さらに、液体クロマトグラフィーカラム、またはサンプルループおよび液体クロマトグラフィーカラムを備えてもよい。液体クロマトグラフィーカラムは、抽出した被検質を時間の経過により分離することができ、被検質を相互に、かつ乾燥血液スポットカードから抽出したタンパク質等の背景マトリックスから分離することにより、被検質を高感度に検出可能となる。システムに記憶ループおよび交換方法を負荷することにより、表面上に形成したキャビティシールとは独立してクロマトグラフィー用カラムを操作することができ、高速分析・高分離分析に対応するＵＨＰＬＣにおける場合のように、高圧クロマトグラフィー分離が可能となる。

【課題を解決するための手段】

【0010】

これらのシステムの各実施形態は以下に記載する特徴点のうち１つ以上を備えることができる。

【0011】

いくつかの実施形態において、アクチュエータは伸縮自在シャフトを有するモータを備える。場合により、モータはステッピングモータを含む。場合により、フォースゲージは、モータに取り付けたセンサおよびバネを備え、モータシャフトの一端にはキャビティアセンブリを有し、シールアセンブリから対向表面に対して印加された力でバネが圧縮されるようにする。例えば、センサはポテンショメータとすることができる。

【0012】

いくつかの実施形態において、キャビティアセンブリは、インレットおよびアウトレットの少なくとも一部を画定するインレット／アウトレットアセンブリおよび当該インレット／アウトレットアセンブリに着脱可能に取り付けた台座を備える。場合により、キャビティアセンブリは、ロッキングカラー、および当該ロッキングカラーによりインレット／アウトレットアセンブリに着脱可能に取り付けた台座を備える。場合により、システムは異なる構成を有するキャビティを画定する複数の台座を備える。場合により、キャビティシールは、金属ナイフエッジまたはＰＴＦＥシールリング、例えばバイトン（登録商標）シールリングを含む。

【0013】

いくつかの実施形態において、シールアセンブリはメカニカル・セルフアライニングワッシャーを備える。

【0014】

いくつかの実施形態において、キャビティのアウトレットはフィルタアセンブリを含む。場合により、フィルタアセンブリは埋め込み型フィルタまたはインラインフィルタを含む。

【0015】

いくつかの実施形態において、システムは、アクチュエータおよびフォースゲージに接続した制御システムを備え、制御システムは、前記対向表面の特徴を識別する入力データに応答して、シールアセンブリにより対向表面に対して印加すべき力を決定し、アクチュエータを動作させて当該力を達成する。

【0016】

いくつかの実施形態において、システムは、洗浄を目的として、サンプルラインを窒素ガスでバックフラッシュすることを可能とする配管を備える。

【0017】

分析用サンプルを作成するいくつかの方法は、アクチュエータおよびフォースゲージに接続した制御システムによりサンプルを支持する表面を特定する特徴を受信するステップ、シールアセンブリにより表面に印加すべき圧力を決定するステップ、制御システムから制御信号をアクチュエータに送信して、アクチュエータを動作させ、インレット、アウトレット、および開放側によりキャビティを画定するキャビティアセンブリを、当該キャビティの開放側に面した表面に対して圧力が達成されるまで押圧するステップ、および表面からサンプルを抽出するステップを含む。これらの方法の各実施形態は、以下に記載する１つまたは複数の特徴を含む。

【0018】

いくつかの実施形態において、フォースゲージは、モータに接続したセンサおよびバネを備え、キャビティアセンブリを前記表面に対して押圧することでバネ圧縮させる。

【0019】

いくつかの実施形態において、これらの方法は、台座をインレット／アウトレットアセンブリに着脱可能に装着することにより前記キャビティアセンブリを組み立てるステップを含む。場合により、方法は、複数の台座から台座を選択するステップを含む。

【0020】

いくつかの実施形態において、方法は、異なる構成を有するキャビティを画定する複数の台座から１つの台座を選択するステップを含む。場合により、方法は、インレット／アウトレットアセンブリであって、当該インレットおよび当該アウトレットの少なくとも一部を画定するインレット／アウトレットアセンブリに、前記選択した台座を着脱可能に装着することにより前記キャビティアセンブリを形成するステップを含む。場合により、圧力を決定することは、表面および関連する圧力のデータベースにアクセスするステップを含む。

【0021】

本明細書において説明するシステムおよび方法を用いて、質量分析により得られる対象となる被検質を含むサンプルの高感度、高特異性、および高スループット分析を達成することができる一方、質量分析の開始に先立ち必要とされるサンプル調製を簡便にすることができる。カラムの（大きさおよび材質）、傾斜プロファイル、ランタイム、希釈度、サンプル濃度等の選択等に伴う課題により、液体クロマトグラフィーは多くの場合難易度が高く、かつ費用がかかるが、これらのシステムおよび方法により、これらの課題を減少させることができる。これらのシステムおよび方法により、他の液体クロマトグラフィー法と関連したランタイムを大幅に（例えば１０分〜６０分以上）減少することもでき、関連する費用および廃棄部処理の課題を減少させることができる。

【0022】

本開示において説明するシステムおよび方法よれば、多くの場合、サンプル抽出および分析にかかる時間はわずか数分で済む。例えば、ＴＬＣプレートの発達（development）によりサンプルスポットが識別され、質量分析計へのサンプル抽出は通常１分足らずである一方、溶媒の消費量も１ｍＬ未満である。このような低体積特性（low volume characteristics）により、これらのシステムおよび方法によれば、溶媒消費率、およびランタイム、方法の開発に必要な人材数を大幅に削減することができる。

【0023】

他の対象表面としては、小分子薬剤のＰＫ／ＰＤ検査における小齧歯類動物（ラット、マウス）の全身断面をも含意することができる。利点としては、薬剤および代謝物の高速局在化、生体内および特定の場所に形成される代謝物の高速定量、分析対象種全体にわたる薬剤分布および組織間、臓器間、および異なる薬剤間での半定量比較等が挙げられる。

【0024】

これらのシステムおよび方法を用いて、果実、野菜、その他の食物における、外側表面または内側断面上の農薬などの残留化学物質の分析を行うこともできる。

【0025】

これらのシステムおよび方法を用いて、乾燥血液スポット（ＤＢＳ）の分析を行い、血液（ヒトまたは動物）における、サンプル限定状況下（齧歯動物モデル）における、血液サンプル採取能力に限界がある状況（子供）、血液サンプルの凍結が妨げられるサンプリング状況（第三世界）におけるＰＫ／ＰＤ検証において高速サンプルスループットを得ることができる。ＤＢＳ表面からは、病原菌に対して不活性であるために、血液サンプルと比べて取り扱いが簡便で安全な乾燥血液サンプルが得られる。また、ＤＢＳカードおよび特化表面により、大幅なサンプル浄化、予備濃縮、またはマトリックス除去を行ってから表面抽出−ＭＳ複合分析を行うことができる。

【0026】

これらのシステム及び方法を用いて、表面抽出／ＭＳを介して電気・電子機器廃棄物粒子の分析を行い、プラスチックの種類および／または潜在的な汚染の検出、および／または、さらなる処理に先立ちそれぞれの電気・電子機器廃棄物の価値の判定を行うこともできる。

【0027】

これらのシステム及び方法を用いて、スワブ（綿棒）の分析を行うこともでき、スワブした箇所の間接的な表面分析をすることも可能となる。

【0028】

これらのシステム及び方法を用いて、指紋の付着した紙を分析することもできる。

【0029】

これらのシステムおよび方法についての１つ以上の実施形態は、添付の図面および発明の詳細な説明において詳述する。その他の特徴、課題、および利点は、発明の詳細な説明、図面、および請求の範囲から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】表面抽出インタフェースシステムの透視図である。

【図2】表面抽出質量分析インタフェースシステム用のシールアセンブリの透視図である。

【図3】フォースゲージの模式図である。

【図4】図４Ａおよび図４Ｂは、それぞれ、キャビティアセンブリのインレット／アウトレットアセンブリのより詳細な図におけるキャビティアセンブリの透視図である。

【図5】キャビティアセンブリにおいて用いる台座の透視図である。

【図6】キャビティアセンブリにおいて用いる台座の透視図である。

【図7】質量分析計および表面抽出インタフェースシステムを有するサンプル分析システムの透視図である。

【図8A】窒素パージシステムを有する表面抽出インタフェースシステムの動作を示す図である。

【図8B】窒素パージシステムを有する表面抽出インタフェースシステムの動作を示す図である。

【図8C】窒素パージシステムを有する表面抽出インタフェースシステムの動作を示す図である。

【図9】図９Ａおよび図９Ｂは、それぞれ、サンプル表面抽出前後の、染料サンプルを有するサンプリングプレートの写真である。

【図10】図９Ａおよび図９Ｂの染料Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、およびＩＩＩを示す４つのスポットについて４つの同一のＦＩＡ分析ピークを示すグラフである。

【図11】図１１Ａおよび図１１Ｂは、それぞれ、全身薄層組織サンプルからの採取プロセス前および採取プロセス中の表面抽出インタフェースシステムの写真である。

【図12】テルフェナジン摂取後の全身薄層組織サンプル上の様々な箇所で採取した表面サンプル質量分析データのグラフである。

【図13】テストスワブからサンプルを採取するように構成した表面抽出インタフェースシステムの写真である。

【図14】テストスワブから抽出した表面サンプルの質量分析データのグラフである。

【図15】図１５Ａおよび図１５Ｂは、サンプル分析システムおよびサンプル分析用に用意した濾紙上の指紋の写真である。

【図16A】コカイン使用者の指紋を有する濾紙から採取した表面サンプルの質量分析データである。

【図16B】コカイン使用者の指紋を有する濾紙から採取した表面サンプルの質量分析データである。

【図17】手動および自動サンプル位置認識を有する表面抽出インタフェースシステムを示す図である。

【図18A】表面解析インタフェースシステムのヘッドアセンブリの単軸移動の図である。

【図18B】表面解析インタフェースシステムの台座アセンブリの単軸移動の図である。

【図19】カラム上での直接分離および脱塩を含む表面抽出インタフェースシステムの図である。

【図20】短クロマトグラフィーカラム上でＴＬＣプレートから抽出し、脱塩し、分離したペプチドサンプルの例を示す図である。

【図21A】サンプルループを有する表面抽出インタフェースシステムの図である。

【図21B】サンプルループを有する表面抽出インタフェースシステムの図である。

【図22A】サンプルループおよびカラムを有するサンプル分析システムの図である。

【図22B】サンプルループおよびカラムを有するサンプル分析システムの図である。

【図23】シールリングを有するキャビティアセンブリを示す図である。

【0031】

異なる図においても、同一の構成要素には同一の参照符号を付して示す。

【発明を実施するための形態】

【0032】

汎用性のある表面抽出インタフェースシステムおよび方法は、適切な力を制御可能に印加して、様々な表面および固体に対してインタフェースのキャビティを封止するシールアセンブリを備える。操作の簡便性および表面の均一性のため平面が好まれるが、非平面であっても、リンゴ、歯の表面、または他のサンプルとなる非平面に対し、台座／プローブを「手動」で保持することにより適応可能である。

【0033】

表面または固体に対してキャビティを封止することにより、表面または固体とキャビティを画定しているインタフェース構造との間におけるキャビティ内部から外部への流体の流れが部分的または完全に制限される。これらのシステムおよび方法によれば、表面および必要な圧力のデータベースに基づいて適切な圧力が決定されるため、当該システムおよび方法を用いることにより、表面（例えば平面）上に積層した物質であって、表面特性が異なり、当該積層物質を表面とキャビティとの間で漏出なく封止する際に様々な圧力を必要とする物質の分析を行うことができる。例えば、組織切片、乾燥血液スポット、ＴＬＣプレート、果皮、および生体表面または技術的表面等の物質は、液体抽出により抽出可能な被検質を（表面上または表面中において）保持し、さらなる分析を行うことができる。

【0034】

図１に、抽出対象のサンプル含有表面（例えば、ＴＬＣプレート、組織切片、および果皮等）を載置するプラットフォーム１１０を備える表面抽出インタフェースシステム１００の例を示す。ハウジング１１１は、制御システム１１３を内蔵し、表面抽出インタフェースシステム１００を構成する他の要素を支持かつ保護する。シールアセンブリ１１２を使用して、サンプルを抽出しようとする表面に対しインタフェースのキャビティを封止することができる。シールアセンブリ１１２下におけるスポットであって、シールアセンブリ１１２の下端部を下降してサンプル含有表面と接触させた際に、インタフェースのキャビティが載置されることになるスポットをガイド１１４により指定する。表面抽出インタフェースシステム１００は、ガイド１１４としてレーザを用いるが、いくつかの表面抽出インタフェースシステムによっては、他の手段を用いてシールアセンブリ１１２下のスポットを指定するものもある。流体バルブアセンブリ（例えば、６ポートバルブアセンブリ）１１６を用いて、ＬＣシステムまたはＬＣポンプからの抽出液流を質量分析イオン源へと経路制御（ルーティング）する。ルーティングは、抽出液をヘッドアセンブリ経由で送って表面抽出システムを迂回させ、その後質量分析計へと送ることにより、行う。

【0035】

図２に、表面抽出インタフェースシステム１００において用いるシールアセンブリ１１２を示す。シールアセンブリ１１２は、キャビティアセンブリ１１８（詳細は図４に図示）、アクチュエータ１２０、フォースゲージ１２２（詳細は図３に図示）を備える。溶媒ライン１２３（図４にも図示）は、抽出溶媒をシールアセンブリ１１２へと搬送し、抽出したサンプルをシールアセンブリ１１２から搬送する。入力／出力ライン１２４、電気および制御／センサ信号をシールアセンブリ１１２へと送り、シールアセンブリ１１２から制御／センサ信号を送る。

【0036】

キャビティアセンブリ１１８は、開放側を有するキャビティ１２６（詳細は図５および図６に図示）を画定する。アクチュエータ１２０は、キャビティ１２６の開放側に面した対向表面に対してキャビティアセンブリ１１８を押圧するように動作可能である。この動作により、シールアセンブリ１１２により対向表面（例えばサンプル含有表面）に対して圧力が印加される。シールアセンブリ１１２のアクチュエータ１２０はリニアバイポーラステッピングモータであり、そのフルステップ分解能は０．２１１ｍｍ、荷重容量（force capability）は５００ニュートンである。キャビティアセンブリ１１８は、ステッピングモータから延在するシャフトに装着する。

【0037】

ステッピングモータにより、正確な位置決め性、良好な繰り返し性、スタートストップ時の良好な応答性、長寿命が得られる。いくつかのシールアセンブリによっては、他の機械デバイスを用いてキャビティアセンブリ１１８を動かしサンプル含有表面に近づけたり遠ざけたりするものもある。例えば、いくつかのシールアセンブリによっては、エアシリンダ、エアピストン、またはアクチュエータとしての巻き戻しモータを有する簡易バネ等を用いるものもあるが、その制御の分解能は低く、繰り返し性に劣る。

【0038】

図３に、フォースゲージ１２２の例を模式的に示す。フォースゲージ１２２は、シールアセンブリ１１２がアクチュエータ１２０の動作に応答して対向表面に対して印加した圧力を測定するように動作可能である。フォースゲージ１２２は、バネ１２８およびセンサ１３０（例えば、ポテンショメータ）を備える。アクチュエータ１２０が、表面１３２に対してキャビティアセンブリ１１８を押圧すると、キャビティアセンブリ１１８に対する位置を固定した表面１３２に対してバネが圧縮される。例えば、表面１３２は、図２に示すように、キャビティアセンブリ１１８の上端部とすることができる。表面抽出インタフェースシステム１００は、バネ１２８の特徴およびバネ１２８の圧縮量に基づき、バネ力についてのフックの法則を用いて、サンプル含有表面に印加されている圧力を計算する。表面抽出インタフェースシステム１００において、バネの圧縮度を示す信号が入力／出力ライン１２４（図２）を通って制御システム１１３に送られる（図１）。いくつかのインタフェースシステムによっては、この力計算をフォースゲージ上で局所的に行い、算出した力／圧力を制御システム１１３に送るものもある。このシステム例における圧力制御の分解能は１ニュートン程度以下であるが、圧力制御の分解能を約５ニュートンまでとすることが効果的であるとみられている。

【0039】

制御システム１１３はアクチュエータ１２０およびフォースゲージ１２２に接続されている。制御システム１１３は、対向表面の特徴を特定する入力データに応答し、シールアセンブリ１１２により対向表面に対して印加すべき力を決定し、アクチュエータ１２０を操作して当該力を達成する。例えば、制御システム１１３は、様々な表面と関連づけた表面圧力の格納リストのプログラムを（例えば、データベース中に）含むことができる。表面の種類を示すユーザ入力に応答して、制御システム１１３は適切な圧力を決定し、アクチュエータ１２０により当該力を印加する。このアプローチにより、様々な表面状態および表面位置を、数ポンドの圧力〜２００ポンド（約９０ｋｇ）までの範囲にわたる圧力を印加して封止することが可能となる。いくつかのシステムによっては、ユーザが、表面の種類を入力するかわりに、または、入力することに加えて、表面特性（例えば、表面粗さ、表面多孔性、媒体層厚（media bed thickness）等）を入力するものもある。いくつかのシステムによっては、サンプル含有表面の特徴を測定するセンサに制御システムを接続して、測定した特徴を入力として用い、適切な封止圧力を決定するものもある。

【0040】

図４Ａおよび図４Ｂに、キャビティアセンブリ１１８の例を示す。キャビティアセンブリ１１８は、台座１３６（詳細は図４に、さらなる詳細は図５に図示）を支持するインレット／アウトレットアセンブリ１３４を備える。台座１３６は、インレット／アウトレットアセンブリ１３４に着脱可能に装着して、異なる表面および／または被検質について異なる台座を使用できるようにする。台座１３６は、キャビティ１２６の横方向範囲を画定する壁部を有する。この場合、キャビティ１２６は楕円形状キャビティである。

【0041】

表面抽出インタフェースシステム１００は、異なる構成を有するキャビティを画定する複数の台座を備える。例えば、このモジュール設計（標準寸法設計）により、直径３００ｕｍからはるかに大きな円または楕円に至るまで、様々なキャビティ形状を用いることが可能となる。約４ｍｍ×２ｍｍの大きさの楕円形の抽出キャビティは、一般に、サンプル濃度に応じてライン厚さを変化させて行ったサンプルクロマトグラフィー後の被検質のラインの長さが４ｍｍとなる中性能薄層クロマトグラフィー表面についての使用に適する。直径１ｍｍ〜４ｍｍの円形キャビティは、プラスチック、電気電子機器廃棄物、食用品、および乾燥血液スポット等の表面について用いることができる。これらの表面は、通常、表面抽出の高い空間分解能を必要としないが、サンプル表面が増大する利益がある。なぜなら、このようにサンプルの表面積を増大させることで、抽出した被検質の絶対量が増加し、それに伴って分析の感度も増加するからである。３００ｕｍ〜１０００ｕｍの円形キャビティは、空間情報および薬剤または代謝物の分布分析を対象とする組織切片の分析、または、被検質が通常１ｍｍのスポットに凝縮される高性能２次元ＴＬＣについて用いることができる。

【0042】

溶媒ライン１２３（図２にも図示）は、流体インレットライン１３８および流体アウトレットライン１４０（図４Ａおよび図４Ｂに図示）を含む。流体インレットライン１３８および流体アウトレットライン１４０は、インレット／アウトレットアセンブリ１３４を通って台座１３６内へと延在する。インレット／アウトレットアセンブリ１３４と台座１３６との間の流体インレットライン１３８および流体アウトレットライン１４０の周囲には２つのＯリング１４２を配設し、流体インレットライン１３８および流体アウトレットライン１４０周囲の漏出を制限または防止する。流体インレットライン１３８により、台座１３６により画定されたキャビティ１２６へ溶媒を搬送する。流体アウトレットライン１４０は、抽出したサンプル物質をキャビティ１２６から離れる方向に搬送する。

【0043】

インレット／アウトレットアセンブリ１３４により、位置決めダウエルピン１４６を収容する側部ボア１４４を画定する。位置決めダウエルピン１４６は、キャビティアセンブリ１１８に対するインレット／アウトレットアセンブリ１３４のアライメントを維持する。インレット／アウトレットアセンブリ１３４は、また、位置決めダウエルピン１５０を収容する端部ボア１４８を画定する。位置決めダウエルピン１５０は、インレット／アウトレットアセンブリ１３４に対する台座１３６のアライメントを維持する。キャビティアセンブリ１１８の組み立てにおいて、位置決めダウエルピン１４６、１５０をインレット／アウトレットアセンブリ１３４に挿入する。インレットライン１３８および流体アウトレットライン１４０はインレット／アウトレットアセンブリ１３４に貫通させて、インレット／アウトレットアセンブリ１３４と面一または０．０５ｍｍの略面一とする。Ｏリング１４２を流体インレットライン１３８および流体アウトレットライン１４０の各端部上に載置する。台座１３６をインレット／アウトレットアセンブリ１３４に装着した後、台座１３６に保持カラー１５２を載置して、台座１３６を正しい位置に保持する。キャビティアセンブリ１１８においては、保持カラー１５２をインレット／アウトレットアセンブリ１３４の外面に画定したネジ溝に螺合して留める。いくつかのキャビティアセンブリによっては、例えばラッチ等のその他の保持機構を用いるものもある。

【0044】

キャビティアセンブリ１１８は、キャビティアセンブリ１１８に全方向運動の自由度を意図的に与えるセルフレベリング機能を備える。他のキャビティアセンブリは、例えば、Ｏリングまたは皿バネ等の他のセルフレベリング機能を用いる。キャビティアセンブリ１１８のセルフアライメント機能により、サンプル含有表面を均一に圧縮することができる。この均一圧縮により、サンプル含有表面とキャビティアセンブリとの間におけるキャビティ１２６からの漏出の虞を低減することができる。

【0045】

図５は、台座１３６をより詳細に示す図である。図６は、図２、図４Ａ、および図４Ｂのキャビティアセンブリ１１８と共に用いることのできる別の台座１３６”を示す。各キャビティアセンブリ１１８は、それぞれ、キャビティ１２６の横方向範囲を画定する壁部を備える。これらの台座１３６、１３６”のキャビティ１２６は、キャビティ１２６の主面から外側に延在する突部１５１により画定される壁部を有する。ナイフエッジ状の突部により形成された壁部は、サンプル含有表面と良好な封止を形成することが所期される。これらの台座１３６、１３６”は、キャビティ１２６の主面から２５０ミクロン外側へ延在する突部を有する。その他の台座は、表面要求事項に応じて、異なる高さ（例えば５０ミクロン〜１００ミクロン）の突部を有する。ナイフエッジ状の突部により画定される深さは、例えば、５００ｕｍ、１５０ｕｍ、１５０ｕｍ、および１００ｕｍとすることができ、縁部（リム）の大きさは、例えば２×４ｍｍ〜１ｍｍ径までとすることができる。

【0046】

各キャビティ１２６は、流体インレットライン１３８および流体アウトレットライン１４０とそれぞれ流体連通するインレット１５６およびアウトレット１５８を有する。いくつかの台座によっては、フィルタアセンブリを備え、抽出物質中の粒子がシステムの下流部品に詰まるのを防止するものもある。例えば、図５に示す台座１３６は埋め込み型のフィルタを備えたフィルタアセンブリを有する。いくつかのキャビティアセンブリによっては、流体アウトレットライン１４０中に、例えばインラインフィルタ等、その他のフィルタを含むものもある。

【0047】

マルチピースキャビティアセンブリ（例えば、インレット／アウトレットアセンブリ１３４、台座１３６、保持カラー１５２を有するもの）によれば、オペレータは、各台座を交換して特定のサンプルに適した台座１３６を用いることが可能となる。台座により大きさおよびキャビティの形状を異ならせることができる。例えば、図５に示す台座１３６は楕円形のキャビティ１２６を有し、その縦軸１６０の長さは４ｍｍかつ横軸１６２の長さは２ｍｍである。壁部高さを２５０ミクロンとすると、この構成によりキャビティの容積は約１６．６ｍｍ^３となる。別の例において、図６に示す台座１３６”は、直径１ｍｍの円形キャビティを有する。壁部高さを２５０ミクロンとすると、この構成によりキャビティの容積は約１．８３ｍｍ^３となる。楕円形キャビティの縦軸の長さは、１ｍｍ〜４ｍｍの範囲とすることができ、横軸の長さは１ｍｍ〜２ｍｍの範囲とすることができる。これらのキャビティ（例えば、２×４キャビティ等）は、分解能の低いＴＬＣ、食用品、プラスチック、電気電子機器廃棄物の分析のほか、空間分解能に対して感受性を示さない他の用途に適している。円形キャビティの直径は１ｍｍ〜２ｍｍの範囲とすることができる。直径１ｍｍの円形キャビティは、高分解能ＴＬＣに適しているが、直径３００ｕｍの円形キャビティは組織切片のほか空間分解能に対して感受性を示す用途に適している。大きさを規定したキャビティは血液サンプルの絶対量を規定するため、一般に、ＤＢＳ分析において非常に有用である。なぜなら、血液サンプルは、カードに滴下した体積によって分散（カード表面で飽和）し伸び拡がるからである。

【0048】

図７に示すように、サンプル分析システム２００は質量分析計２１０を備えることができる。この質量分析計２１０は、薄層クロマトグラフィーインタフェースシステムのアウトレットポートを質量分析計のインレットポートに接続するチャネル２１４経由で、表面抽出インタフェースシステム１００から被検質を受け取るものである。

【0049】

動作中、表面抽出インタフェースシステム１００を用いて、質量分析計による分析用のサンプルを作成することができる。ブドウの皮、リンゴの皮、または桃の皮等の一般的な食用品からサンプルを抽出し、ＭＳにおける残留農薬を検出する際に用いた場合の動作について説明するが、各サンプルは、同様の動作により、ＴＬＣプレート、乾燥血液スポットカードまたは他の改質媒体または薄い全身組織切片等の他のサンプル含有表面から抽出可能である。本システムは他の用途に用いることもでき、例えばプリンタからの紙を自動的に分析する等、製紙業界における製品制御に用いることができる。

【0050】

マルチピースキャビティアセンブリを有するシステムにおいて、ユーザは、台座１３６をインレット／アウトレットアセンブリ１３４に着脱可能に装着することにより、キャビティアセンブリ１１８を組み立てる。ユーザは、表面から得られた情報の空間要件に基づいて、例えば、空間分解能は低いが被検質感度は最大である４×２ｍｍの抽出キャビティ等、キャビティ構成の異なる複数の台座から台座１３６を選択した後、選択した台座１３６をインレット／アウトレットアセンブリ１３４に着脱可能に装着することができる。ユーザは、その後、組み立てたキャビティアセンブリ１１８を表面抽出インタフェースシステム１００に装着する。

【0051】

ユーザは、サンプルを抽出しようとするブドウの皮の表面の一部がシールアセンブリ１１２下のスポットを示すレーザマーカ下に来るようにして、ブドウの皮の断面をプラットフォーム１１０上に置く。シールアセンブリ１１２下のスポットは、シールアセンブリ１１２を下降して表面に接触させた際にインタフェースのキャビティが載置されることになる位置である。制御システム１１３は、そのブドウの表面の特徴を特定するデータ（例えば、表面の種類を示すユーザ入力、表面特徴を示すユーザ入力、および／またはサンプル含有表面の特徴を測定するセンサからの出力）を受信する。受信したデータに基づき、制御システム１１３は、シールアセンブリ１１２によってブドウ表面に付加すべき圧力を決定する。上述したとおり、制御システム１１３は、封止される種々の表面と関連する望ましい表面圧力の（例えばデータベース中の）格納リストを有するプログラムを含むことができる。システムによっては、圧力を決定することは、表面のデータベースおよび関連する圧力を評価することを含む。

【0052】

制御システム１１３は、制御システム１１３からの制御信号をアクチュエータ１２０に送信して、アクチュエータを動作させ、ブドウ表面に対してキャビティアセンブリ１１８を圧力が達成されるまで押圧する。制御システム１１３は、また、実際に表面に印加される力を測定するフォースゲージ１２２からデータを受信し、印加した圧力を正確に制御するためのフィードバックループを可能とする。圧力を印加することにより、キャビティの開放側がブドウ表面に対して皮を貫通することなく実質的に封止される。

【0053】

流体インレットライン１３８およびインレット１５６を介してキャビティ１２６に溶媒を供給し、ブドウ表面からサンプルを抽出する。抽出したサンプルを、キャビティ１２６からアウトレット１５８および流体アウトレットライン１４０を介して取り出した後、質量分析計２１０または他のサンプル分析装置に送る。

【0054】

本明細書に記載のシステムおよび方法を用いることにより、質量分析により得られた対象の被検質の高感度、高特異性、かつ高スループットの分析を効果的に行うことができ、一方で、質量分析計による分析を開始する前に必要なサンプルを簡便に作成することができる。液体クロマトグラフィーは、多くの場合、カラム（大きさおよび材質）、傾斜プロファイル、ランタイム、希釈度、サンプル濃度等の選択等に伴う課題により、難易度が高く、かつ費用がかかるが、これらのシステムおよび方法により、これらの課題を減少することができる。これらのシステムおよび方法により、他のクロマトグラフィー法に関連する（１０分~６０分以上の）ランタイムを大幅に減少させることができ、関連コストおよび廃棄物処理の課題を減少する。

【0055】

本明細書に開示のシステムおよび方法は、多くの場合、サンプル抽出および分析に要する時間はほんの数分である。例えば、ＴＬＣプレートの展開によりサンプルスポットが識別され、質量分析計へのサンプル抽出にかかる時間は一般に１分以内であり、消費する溶媒は１ｍＬ未満である。

【0056】

図８Ａ〜図８Ｃに、窒素パージングシステムを有する表面抽出インタフェースシステム８００の動作を示す。表面抽出インタフェースシステム８００は、空気／液体バックフラッシュシステムを用いて、抽出ヘッド１３７を洗浄する。図８Ａ〜図８Ｃに、残留溶媒および窒素ガスを有する抽出ヘッド１３７のバックフラッシュを可能にする配管を示す。詳細には、図８Ａ〜図８Ｃに示す表面抽出インタフェースシステム８００は、溶媒送達システム８１１、ＭＳ検出システム２１０、およびポートバルブ８７０を有する表面抽出システム８０１を備える。６ポートバルブ８７０により、表面抽出システム８０１の抽出ヘッド１３７を窒素ガス源、溶媒送達システム８１０、およびＭＳ検出システム２１０に接続することが可能となる。動作中、６ポートバルブ８７０は、単一閉塞ポートおよび５つの開放ポート８７１を使用して、図８Ａおよび図８Ｃの構成において、サンプルリターンライン（溶出ライン８８１）のパージングを可能とし、図８Ｂの構成において、ＭＳ検出システム２１０に対する溶媒送達システム８１１からの溶媒流８８８の送達およびサンプル８１０からの溶媒流８８８の送達の両方を可能とする。

【0057】

図８Ａにおいて、先のサンプルをパージングした後、抽出ヘッド１３７は、サンプル８１０から外れており、溶出ライン８８１にはＮ２が充填している。図８Ｂにおいて、抽出ヘッド１３７は接触圧を制御しつつサンプル８１０に係合する。送達システム８１１からの溶媒流８８８は、サンプル表面８１０内または上を流動し、抽出した被検質をＭＳ検出システム２１０に送達する。図８Ｃにおいて、抽出ヘッド１３７をサンプルから外し、窒素パージライン８８１を開放して、当該ラインにまず先の溶媒、次に窒素ガスを勢いよく流す。これにより、取り込まれたフリットを一掃し、次のサンプルに向けてシステム８００の準備をする。

【0058】

図９Ａ〜図１６Ｂに、乾燥血液スポットカード（図９Ａおよび図９Ｂ）、例えばマウス全身薄層断面等の薄組織切片（図１１Ａおよび図１１Ｂ）、テストスワブ（図１３）、および、濾紙上の指紋（図１５Ａおよび図１５Ｂ)等の薄組織切片をはじめとする様々な種類の表面から抽出したサンプルを分析した結果を示す。その他の様々な種類の表面を、例えば、金属およびプラスチック表面からサンプリングしてもよい。

【0059】

図９Ａおよび図９Ｂは、それぞれ、サンプル表面抽出前後の、染料サンプルを有するサンプリングプレートの写真である。図９Ａに、スダンレッド染料混合物の同一の４滴９９０ａ〜９９０ｄを有する乾燥血液スポットカード９８０を示す。図９Ｂに、表面抽出インタフェースシステム１００が、スダンレッド染料混合物の同一の４滴９９０ａ〜９９０ｄの位置に相当する対象領域９９１ａ〜９９１ｄそれぞれから４つのサンプルを採取した後の乾燥血液スポットカード９８０を示す。

【0060】

図１０は、サンプリングライン上にわたって検出した図９Ａおよび図９Ｂのスダン染料Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、およびＩＩＩを示す４つのスポットについて４つの同一のＦＩＡ分析ピークを示すグラフである。

【0061】

図１１Ａおよび図１１Ｂは、全身薄層組織サンプルからの採取プロセス前および採取プロセス中の表面抽出インタフェースシステムをそれぞれ示す。図１１Ａに、キャビティアセンブリ１１１８およびキャビティ（不可視）および全身薄層組織サンプルを有するサンプルプレート１１８０を有する表面抽出インタフェースシステム１１００を示す。表面抽出インタフェースシステム１１００は、キャビティアセンブリ１１１８を組織サンプル１１８２の対象箇所と位置合わせするレーザガイド１１１４を備える。図１１Ｂに示すキャビティアセンブリ１１１８は、サンプルプレート１１８０に向かって下降し、キャビティ（図示せず）を全身薄層組織サンプル１１８２の対象箇所に封止接触させている。４つの異なる臓器組織サンプルを組織サンプル１１８２の表面から採取し、図１２に示すように、ＭＳを用いて分析した。

【0062】

図１２は、テルフェナジン摂取後の全身薄層組織サンプル上の様々な箇所で採取した表面サンプル質量分析データのグラフである。図１２に、図１１の全身薄層組織サンプル１１８２から採取した４つの表面サンプルに対応するデータを示す。この４つの表面サンプルは、全身薄層組織サンプルを採取したマウスの胃、肝臓、腸、および肺に相当する。サンプリング対象のマウスは、組織サンプル採取前に１回量５０ｍｇ／ｋｇのテルフェナジンを摂取しており、図１２のデータからは、胃の組織のサンプル中にテルフェナジンの検出可能な量が存在していることが分かる。

【0063】

図１３は、テストスワブからのサンプルを採取するように構成した表面抽出インタフェースシステムの写真である。図１３に示す表面抽出インタフェースシステム１３００は、キャビティ１３２６（キャビティウォールとしてのみ見える）を有するキャビティアセンブリ１３１８、およびサンプルプレート１３１０上に位置するテストスワブ１３９９を備える。動作中、キャビティアセンブリ１３１８のキャビティ１３２６がテストスワブ１３９９に接触して封止するまで、表面抽出インタフェースシステム１３００によりキャビティアセンブリ１３１８を下降させる。当該実験において、実験結果を図１４に示すが、テストスワブはチョコレートを含有していたため、サンプルから生じるＭＳは、テオブロミンおよびカフェインを検出することが所期される。

【0064】

図１４は、テストスワブから抽出した表面サンプルの質量分析データのグラフである。図１４に、図１３に示すテストスワブ１３９９から採取した表面サンプルからのＭＳデータを示す。図１４の各グラフは、テオブロミンおよびカフェインがテストスワブ１３９９から採取したサンプルにおいて存在したことを示す。

【0065】

図１５Ａおよび図１５Ｂは、サンプル分析システムおよびサンプル分析用に準備した紙上の指紋の写真である。図１５Ａに、質量分析システム１５０１に取り付けた表面抽出インタフェースシステム１５００を示す。図１５Ｂに示す表面抽出インタフェースシステム１５００は、レーザ目標領域インジケータを有するキャビティアセンブリ１５１８およびコカインユーザの指紋を押圧した濾紙１５９９のサンプル箇所を載せたサンプルプレート１５１０を備える。

【0066】

図１６Ａおよび図１６Ｂは、コカイン使用者の指紋を有する濾紙１６９９から採取したサンプルの質量分析データである。結果１６００は、コカイン使用者の指紋（指スワブ）を採取して濾紙１６９９に汗を吸収させた後の指汗をコカイン分析することにより得られたものである。上段のトレースパターン１６１０は全イオンクロマトグラムであり、中段のトレースパターン１６１１はコカインからの抽出イオンクロマトグラムであり、下段のトレースパターン１６１０は、インソース・フラグメンテーション条件下における既知のコカイン断片であるｍ／ｚ１８２．１の抽出イオンクロマトグラムである。分析を実行し、同様の紙片上に置いた分析基準との比較を行うと、滞留時間とインソース・フラグメンテーションの両方によりコカインの存在を確認することができる。図１６Ｂに、コカインの生理的代謝物（ＢＺＥ）の検出を示すデータ１６０１を示すが、ＢＺＥはコカインから十分に区別されており、ＢＺＥを追加的に用いることにより、指汗においてコカインの使用を識別してもよい。

【0067】

図１７は、手動および自動のサンプル位置認識を有する表面抽出インタフェースシステムを示す図である。図１７に示す表面抽出インタフェースシステム１７００は、手動および自動のサンプル位置スポット認識を有する。表面抽出インタフェースシステム１７００はタッチスクリーン１７０１インタフェースを備えることにより、システム１７００は独立したアプリケーションを実行すること、または、取り付けたＭＳシステム（図７の２１０）に追従して動作することが可能となる。表面抽出インタフェースシステム１７００は照明システム１７０２を備え、照明システム１７０２は例えば波長の異なる２つのＵＶランプおよびターゲットプレート１７１０を撮像するカメラシステムを備えてもよい。照明システム１５０２により、表面抽出インタフェースシステム１７００は手動制御および自動制御の両方が可能となる。例えば、ユーザは手動でサンプルプレートおよび抽出ヘッドを移動させて（動作の詳細は図１８Ａおよび図１８Ｂに図示）、所望の対象表面箇所からサンプル表面を抽出することができる。手動動作において、ユーザは、例えば、サンプル上に現れるレーザヘッドインジケータを用いて抽出ヘッドを直接目視でサンプル上に位置合わせすることができ、または、タッチスクリーン１７０１およびカメラシステムを用いてサンプルおよび抽出ヘッドの向きを確認することができる。代案として、ユーザは、タッチスクリーン１７０１によって、表面抽出インタフェースシステム１７００に、タッチスクリーン１７０１上でユーザが特定した対象領域からサンプリングするよう指示することができ、また、サンプルの好ましい領域を自動的に特定し、特定した領域から表面サンプルを採取するように表面抽出インタフェースシステム１７００に指示することができる。

【0068】

図１８Ａおよび図１８Ｂは、それぞれ、表面解析インタフェースシステムのヘッドアセンブリまたは台座アセンブリの単軸移動を示す図である。表面抽出インタフェースシステム１７００は、ヘッドアセンブリ１８２０を単一方向に沿って動かすことにより、かつサンプルプレート１８１０を鉛直方向に動かすことにより、キャビティアセンブリ１８１８の位置をサンプルプレート１８１０上のサンプルの所望の領域上にわたって動かす。図１６Ａに、２つのレール１６２１をガイドとして用いたヘッドアセンブリ１８２０の左右動作を示す。図１６Ｂに、ベースレール１８１９上のベースアセンブリ１８１０の前後動作を示す。

【0069】

図１９は、カラム上での直接分離および脱塩を含む表面抽出インタフェースシステムの図である。対象の表面をＴＬＣプレートとした場合と、葉または他の植物材料、乾燥血液スポット、全身または単一臓器薄層組織、スワブ等の他の表面とした場合とで差異がある。例えば、ＴＬＣプレート上では、サンプル中に存在する多数の被検質は、ＴＬＣの展開により、表面抽出の前に各被検質が離間することにより既に単純化されている。しかしながら、他の表面は、対象となる被検質に加え、多数の被検質および／または相当量のマトリックス成分を示す。このような場合において、感度および選択性のいずれの観点からも、被検質同士を分離して有すること、およびマトリックスからの被検質を対象の表面から抽出したものとして分離して有することが有益である。図１９に、例えば塩等のマトリックス成分を除去するための上記のような構成を示す。同様の構成の例としては、一般に、被検質が既に予め分離されている（例えば、展開したＴＬＣ上またはセルロースプレート上における場合等）のであれば、分離の大きさを別のものとして、被検質の異なる物性に基づいて分離の大きさを異ならせることが挙げられる。図１９に示すシステムは、例えば、シリカゲル６０ＴＬＣプレート上における部分分離後、短ＨＰＬＣカラム上にＣ１８分離を備えてもよい。代案として、ＴＬＣプレート上におけるＣ１８分離の後に強カチオン交換クロマトグラフィ（ＳＣＸ）を行ってもよい。

【0070】

図１９に示す表面分析システム１９００は、ワークフロー中の高圧液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）カラム１９８０、溶媒送達システム１９１１、およびＭＳ検出システム２１０を備える。ＨＰＬＣは、例えば、２．１×５０ｍｍのＣ１８カラムとすればよい。この構成では、サンプリング装置において接触圧制御を行い、背圧の増加または代替的なループ挿入法に起因する溶媒の漏出を防ぐ必要がある。

【0071】

ＨＰＬＣカラム１９８０を表面分析システム１９００に付加したことで、被検質の分離に用いたＨＰＬＣ１９８０中の粒子の抵抗に起因して抽出ライン中の背圧が増加し、抽出ヘッド１３７は接触圧を増大しサンプル表面８１１を継続して封止し、抽出中の漏出を防ぐことができる。フォースゲージ（図２の１２２）を用いて、表面分析システム１９００は、生じた背圧および対象のサンプル表面８１１を考慮して、正確に接触圧を制御し、２０ｐｓｉ〜１０００ｐｓｉ（溶媒送達システム１９１１中のポンプヘッドにおいて測定した場合）の範囲にある背圧の大部分に対応可能である。

【0072】

例えば、ＴＬＣプレート上にペプチドサンプルを堆積させた場合、表面分析システム１９００は表面８１１に接触して、当該表面から被検質をＨＰＬＣ１９８０上へと洗い流すことができる。すると、例えば、０．５５分で塩および他のマトリックス成分を表す単一かつ早期の溶出ピークを示し、０.８９分で対象の被検質（ＭＳにより特定したもの、図２０、ｍ／ｚ１０６３．５５）を表す広域かつ早期の溶出ピークを示し、同じくサンプル中に存在する追加で後に溶出する成分（Ｒｔ＞１.５分）を示す、アイソクラティック（均一濃度）なクロマトグラムが生成される。

【0073】

図２０に、ＴＬＣ表面から上記のようなシステム中においてＴＬＣ表面から脱塩した後のペプチドサンプルの例を示す。

【0074】

図２１Ａおよび図２１Ｂは、サンプルループを有する表面抽出インタフェースシステムの図である。表面分析システム２１００は、表面８１０から被検質を抽出するように改変したものであり、それらをＨＰＬＣカラム１７８０上に直ちに動かすかわりに、流量を減少して溶媒の抽出プラグをゆっくりとサンプルループ２１５０内へと動かす（例えば、１ｕＬ〜１００ｍＬとすることができる）。流量が低いため、背圧が制限されフォースゲージ（図２の１２２）は表面上の圧力に反作用して表面８１０上を封止することができる。これは、３ｕｍ粒子カラム等の粒子径の小さいカラムの場合、または、カラム長が１０ｃｍ〜２０ｃｍ等の長尺カラムの場合に、非常に有用である。適切に配管した６ポートバルブ８７０を用いて、表面分析システム２１００は、表面抽出デバイス２１１０の洗浄段階において、常用流量すなわち高背圧に戻ることとなり、溶媒の抽出プラグをループからＨＰＬＣカラム１７８０上へと動かし、分離およびさらなる分析を行う。

【0075】

図２１Ａにおいて、溶媒送達システム８１１のアイソクラティックポンプまたはバイナリポンプは、低流量（低背圧）で運転して、抽出したサンプル（１ｕＬ〜１００ｍＬ）をループ２１５０のみに移動させるようにプログラムされている。図２１Ｂに、標準的な洗浄工程用に、サンプル８１０から外したプレートエクスプレス抽出ヘッド１３７を示す。同時に、表面分析システム２１００は勾配を有して、ＬＣ−ＭＳにより、今度はサンプルを高／常用流量および高背圧で分析する。

【0076】

図２２Ａおよび図２２Ｂは、サンプルループおよびカラムを有するサンプル分析システムの図である。図示した例示的なシステム２２００は、第２の６ポートバルブ２２７０または単一の１０ポートバルブ（図示せず）を配管する必要がある。インジェクターモードにおいて、図２２Ａに示すように、抽出流２２８０は、まず表面８１０上を流動して抽出を行い、廃棄ライン２２８１に接続されたループ２１５０へと低背圧で流入することになる。溶媒送達システム８１１のポンプは、ループが廃棄ライン２２８１へ開放した状態で常用流量にて運転しているため、低背圧および送達量が１ｕＬ〜１００ｍＬとなる。図２２Ｂにおいて、溶媒プラグ８７２をループ内に（関連する既知の配管サイズを用いて、溶媒送達の時間と容量により計算したタイミングで）配置し、システム２２００は、２つの６ポートバルブ８７０、２２７０を同時に切り替えて、溶媒送達システム８１１の勾配ポンプをループおよびＨＰＬＣカラム１７８０に直接接続し、標準ＬＣ動作が開始する（インジェクターモード）。抽出ヘッド１３７はサンプル８１０から外れ、標準的な洗浄工程（例えば、窒素パージ）を行う。同時に、システム２２００は勾配を有して、常用流量およびカラム１７８０による高背圧で、ＬＣ−ＭＳによるサンプル分析を行う。このアプローチにより、上記の標準的なＨＰＬＣ分析に加えて、２次元カラムクロマトグラフィー（２ＤＬＣ）、その他のトラップおよび溶出アプローチ、および超高圧／性能液体クロマトグラフィーを追加的に使用することが可能になる。図２１Ａおよび図２１Ｂのシステムに比べ、この構成により抽出時間を短縮することができる。

【0077】

図２３は、シールリングを有するキャビティアセンブリを示す図である。図２３に示す表面抽出インタフェースシステム１００用の台座２３３６は、シールリング２３５１を有して形成したキャビティ２３２６を有する。キャビティ２３２６は、先に図５を参照して詳述したインレット２３５６およびアウトレット２３５８を備える。動作中、シールリング２３５１により、ナイフエッジ（図５および図６参照）と同様の全圧を生成することができる一方、表面に与える損傷が少なくてすむ。このシールリング２３５１構成により、ナスの葉等の柔軟表面から表面抽出インタフェースシステム１００により表面サンプルを採取する性能が向上する。シールリング２３５１はＰＴＦＥで作成すればよく、またはバイトン（登録商標）シールリングとすればよい。

【0078】

本システムおよび方法について多数の実施形態について説明したが、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な改良形態が可能であることが理解されよう。

【0079】

例えば、シーリングキャビティを、ＭＳハウジングに一体形成した６ポート液体アセンブリを有するハンドヘルドデバイスであって、当該ハンドヘルドデバイス上のボタンによりトリガされるバルブスイッチを有するハンドヘルドデバイスに設置してもよい。このデバイスの本実施形態は、分析対象のサンプルを掲げる支持表面を備えないため、デバイスを手で対象物に押圧しなければならず、デバイスは、例えば、対象物表面を押圧する際に印加すべき圧力を示すインジケータを備えうる。

【0080】

したがって、その他の実施形態も添付の特許請求の範囲に含まれる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16A】

【図16B】

【図17】

【図18A】

【図18B】

【図19】

【図20】

【図21A】

【図21B】

【図22A】

【図22B】

【図23】