CN105122422A - 质谱分析装置 - Google Patents

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CN105122422A CN201480022277.2A CN201480022277A CN105122422A CN 105122422 A CN105122422 A CN 105122422A CN 201480022277 A CN201480022277 A CN 201480022277A CN 105122422 A CN105122422 A CN 105122422A
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Abstract

提供一种防止未被引入到导入管或者导入孔的离子、微粒子向腔室内部的扩散的质谱分析装置。一种质谱分析装置(1)，其具备用于通过激光的照射来将试样S上的分析位置离子化的离子化室(10)、具有检测离子的质量分析器(24)的分析室(23)、以及在离子化室(10)与分析室(23)之间配设了的中间真空室(21、22)，并且形成有将离子化室(10)的框体(11)内部与中间真空室(21)的内部连通的导入管(12)或者导入孔，其中，该质谱分析装置具备排出管(13)、以及将空气引入到排气管(13)的风扇(15)，构成为通过驱动风扇(15)，将包括未被导入到导入管(12)或者导入孔的离子以及/或者微粒子的空气吸引到排气管(13)中。

Description

质谱分析装置
技术领域
本发明涉及在大气压气氛下或者接近大气压的气体压力气氛下通过基质辅助激光解吸离子化法(MALDI：MatrixAssistedLaserDesorptionIonization)、激光解吸离子化法(LDI)等，将试样离子化，将所产生的离子输送到高真空气氛中而进行质谱分析的质谱分析装置。
背景技术
在医学(新生物标志物的探索、疾病的机理阐明)、药学(对药物动态/安全性实验的应用)、工程学(对材料开发/劣化解析的应用(有机EL、液晶、太阳能电池))、农学(异物检测(食品安全检査)、品种改良)等领域中，将试样离子化，对所产生的离子进行质谱分析。在分析药物、肽等试样的情况下，使用了例如具备大气压MALDI离子源、四极离子阱和飞行时间型质量分离器(TOFMS)的MALDI质谱分析装置(例如参照专利文献1)。在这样的大气压MALDI质谱分析装置中，通过四极离子阱捕捉由大气压MALDI离子源产生了的离子，根据需要，按多阶段使其裂开，由TOFMS进行质谱分析。
图6是大气压MALDI质谱分析装置的整体构成图。此外，将与地面水平的一个方向设为X方向，将与地面水平并且与X方向垂直的方向设为Y方向，将与X方向和Y方向垂直的方向设为Z方向。
大气压MALDI质谱分析装置201包括用于在大气压气氛(例如105Pa)下将试样S离子化的离子化室210、以及在高真空气氛(例如10-3Pa～10-4Pa)中检测从离子化室210导入了的离子的质谱分析部20。
在质谱分析部20中，设置了与离子化室210邻接的第1中间真空室21、与第1中间真空室21邻接的第2中间真空室22、以及与第2中间真空室22邻接的分析室23。然后，在离子化室210的框体内部，形成大气压气氛(例如105Pa)，在第1中间真空室21的内部，通过回转泵25，进行真空排气成低真空状态(例如102Pa)，在第2中间真空室22的内部，通过涡轮分子泵25，进行真空排气成中真空状态(例如，10-1Pa～10-2Pa)，在分析室23的内部，通过涡轮分子泵25，进行真空排气成高真空状态(例如，10-3Pa～10-4Pa)。即，大气压MALDI质谱分析装置201形成从离子化室210向分析室23而阶段性地提高真空度的多级差动排气系统的构成。
离子化室210具备长方体形状(例如宽度60cm×纵深60cm×高度80cm)的腔室11(框体)、试样台50、光学显微镜30以及激光光源41。由此，在腔室11的内部形成空间。
在腔室11的内部的下表面，设置试样台50。试样台50具备用于载置试样S的块状的试样台、以及在X方向、Y方向与Z方向上驱动试样台的驱动机构。
在腔室11的内部的左部，配置有光学显微镜30。光学显微镜30具备在腔室11的内部的上部设置了的反射照明用光源部31和图像取得装置33、以及在腔室11的内部的下部配置了的透射照明用光源部32。
根据这样的光学显微镜30，从反射照明用光源部31射出了的光从-Z方向照射到通过试样台50，被配置于规定的观察位置P1的试样S的设定区域。然后，在试样S的设定区域向Z方向反射了的光被引导到图像取得装置33。另外，从透射照明用光源部32射出了的光通过试样台50，从Z方向照射到被配置于规定的观察位置P1的试样S的设定区域。然后，在试样S的设定区域向Z方向透射了的光被引导到图像取得装置33。其结果，图像取得装置33根据所检测到的光，将试样S的设定区域的放大图像显示于监视器等中。由此，操作者在观察试样S的设定区域的放大图像的同时，进行试样S上的分析位置(特定位置)的确定等。然后，根据进行分析位置(特定位置)的确定等而得到的信息，计算机等通过试样台50将试样S从观察位置P1移动到离子化位置P2。此外，反射照明用光源部31与透射照明用光源部32根据基板、试样S的透射性等而分别使用。
另外，在腔室11的内部的右上部，设置射出脉冲状的激光L的激光光源41，并执行基质辅助激光解吸离子化法。
然后，在腔室11的右侧侧壁，固定有内置了温度调节机构的加热器组件，在加热器组件中，形成了圆管形状的导入管12，腔室11的内部与第1中间真空室21的内部经由导入管12而连通。此外，导入管12为L字形状，被配置成导入口朝向下方(－Z方向)，出口在第1中间真空室21的内部朝向右方(X方向)。
在这样的离子化室210中，从激光光源41射出了的激光L从上方照射到通过试样台50被配置于规定的离子化位置P2的试样S的分析位置。如果激光L照射到试样S的分析位置，则试样S的分析位置的目标物质被急速地加热、气化而离子化。此时，在腔室11的内部存在的空气由于腔室11的内部与第1中间真空室21的内部的压差，通过导入管12而流入到第1中间真空室21的内部，随着该空气流，在腔室11的内部生成了的离子也被引入到导入管12，并被排出到第1中间真空室21的内部。
在第1中间真空室21的内部，设置了第1离子透镜。由第1离子透镜产生的电场有助于经由导入管12引入离子，并且使离子聚束。
在第2中间真空室22的内部，设置了由1个圆环状的环电极、以及以夹着该环电极的方式相对配置了的一对端盖电极构成的三维四极型的离子阱。然后，被导入到第2中间真空室22的内部的离子通过三维四极型的离子阱，被输送到分析室23的内部。
在分析室23的内部，设置了飞行管与离子检测器24。然后，具有规定的质量(严格地说是质荷比m/z)的离子在规定的时间内穿过飞行管的空间。穿过了飞行管的离子到达离子检测器24，在离子检测器24中，输出与到达了的离子量相应的离子强度信号来作为检测信号。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009－054441号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
然而，在上述那样的大气压MALDI质谱分析装置201中，存在在腔室11的内部生成了的离子随着空气流被引入到导入管12，但一部分的离子及在离子化时产生的微粒子不被引入到导入管12而扩散到腔室11内从而污染腔室11的内部整体这样的问题点。特别是在试样S使用了从人、动物等提取到的组织切片等生物体样本的情况下，根据生物学的安全性的观点，在使离子、微粒子(气溶胶)扩散方面存在问题。
因此，本发明的目的在于，提供一种防止未被引入到导入管的离子、微粒子扩散到腔室的内部的质谱分析装置。
解决技术问题的技术手段
为了解决上述课题而完成的本发明的质谱分析装置具备：离子化室，其用于通过激光的照射来将试样上的分析位置离子化；以及分析室，其具有检测离子的质量分析器，所述质谱分析装置上形成有用于将离子从所述离子化室的框体内部引导到所述分析室的内部的导入管或者导入孔，其中，所述质谱分析装置具备：排气管，其形成于所述离子化室的框体内部；以及风扇，其将空气引入到所述排气管中，所述质谱分析装置通过驱动所述风扇，将包括未被导入到所述导入管或者导入孔的离子以及/或者由所述试样产生的微粒子的空气吸引到所述排气管中。
此处，“微粒子”是指通过激光的照射而从试样中放出的目标物质的分子、目标物质以外的分子、混杂有目标物质的分子与目标物质以外的分子的物质等的集合体。
另外，“导入管或者导入孔”用于将离子从离子化室的框体内部引导到分析室的内部，在离子化室与分析室之间配设了用于阶段性地提高真空度的中间真空室的情况下，成为将离子化室的框体内部与中间真空室的内部连通的导入管或者导入孔。
发明效果
如上所述，根据本发明的质谱分析装置，未被引入到导入管、导入孔的离子、微粒子(气溶胶)被吸引到排气管，所以能够防止向离子化室的框体内部的扩散，能够限定污染区域。此时，通过使风扇的风量最优化，大尺寸的微粒子较大程度地受到气流的影响，不易被引入到导入管、导入孔，另一方面，小尺寸的离子不易受到气流的影响，容易被引入到导入管、导入孔。其结果，能够防止对MS灵敏度造成影响。
(用于解决其他课题的手段以及效果)
另外，在本发明的质谱分析装置中，也可以是所述排气管与所述离子化室的框体外部连通，在所述离子化室的器壁形成有空气流入路径，包括未被导入到所述导入管或者导入孔的离子以及/或者微粒子的空气被排出到所述离子化室的框体外部。
另外，在本发明的质谱分析装置中，也可以在所述空气流入路径配置有去除尘埃的过滤器。
根据本发明的质谱分析装置，能够抑制尘埃入侵到离子化室的框体内部。
另外，在本发明的质谱分析装置中，也可以是所述排气管与回收部连接，未被导入到所述导入管或者导入孔的离子以及/或者微粒子被所述回收部回收。
另外，在本发明的质谱分析装置中，也可以是包括未被导入到所述导入管或者导入孔的离子以及/或者微粒子的空气在通过所述回收部回收了离子以及/或者微粒子之后，返回到所述离子化室的框体内部。
另外，在本发明的质谱分析装置中，也可以在所述回收部配置有具有抗菌作用的过滤器。
另外，在本发明的质谱分析装置中，在所述离子化室中执行的离子化法也可以是基质辅助激光解吸离子化法或者激光解吸离子化法。
并且，在本发明的质谱分析装置中，也可以是所述排气管的导入口的大小大于所述导入管或者导入孔的导入口的大小，在所述排气管的导入口的内部配置有所述导入管或者导入孔。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的大气压MALDI质谱分析装置的整体构成图。
图2是示出第一实施方式所涉及的离子化室的主要部件结构的立体图。
图3是对轴流风扇的风量、与扩散到腔室的内部的离子及微粒子的量的关系进行说明的照片。
图4是示出轴流风扇的风量、与由离子检测器检测到的离子产量的关系的图表。
图5是示出第二实施方式所涉及的离子化室的主要部件结构的立体图。
图6是以往的大气压MALDI质谱分析装置的整体结构图。
符号说明
1大气压MALDI质谱分析装置
10离子化室
11腔室(框体)
12导入管
13排气管道
15轴流风扇
21第1中间真空室
22第2中间真空室
23分析室
24离子检测器(质量分析器)
具体实施方式
以下，使用附图来说明本发明的实施方式。此外，本发明不限定于以下所说明的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内包括各种形式。
<第一实施方式>
图1是本发明的实施方式所涉及的大气压MALDI质谱分析装置的整体构成图。此外，试样S是例如从人提取到的组织切片(生物体样本)等，被载置于导电性的样板(sampleplate)(例如76mm×26mm×1mm)上来使用。另外，关于与上述的大气压MALDI质谱分析装置201相同的部件，附加相同的符号。
大气压MALDI质谱分析装置1包括用于在大气压气氛(例如105Pa)下将试样S离子化的离子化室10、以及在高真空气氛(例如10－3Pa～10－4Pa)中检测从离子化室10导入了的离子的质谱分析部20。
此处，图2是示出第一实施方式所涉及的离子化室10的主要部件的构成的立体图。此外，为了容易观察，切断其中一部分来示出。
离子化室10具备长方体形状(例如宽度60cm×纵深60cm×高度80cm)的腔室(框体)11、试样台50、光学显微镜30、以及激光光源41。由此，在腔室11的内部形成空间。
然后，在第一实施方式所涉及的腔室11的内部的右上部，形成了圆管形状(直径外径6cm、内径5cm)的排气管道(排气管)13。排气管道13被配置成导入口13a在配置于规定的离子化位置P2的试样S的上方朝向下方(－Z方向)，排气口处于腔室11的外部。然后，在排气管道13中，配置了用于将空气向Z方向(上方)引入到排气管道13中的轴流风扇15。此外，轴流风扇15能够调整风量。
在腔室11的右侧侧壁，固定有内置了温度调节机构的加热器组件，在加热器组件中，形成了圆管形状的导入管12。导入管12为L字形状，被配置成导入口朝向下方(－Z方向)，导入口附近被配置于排气管道13的内部的中心，出口附近贯通排气管道13的侧壁之后，出口在第1中间真空室21的内部朝向右方(X方向)。
另外，在第一实施方式所涉及的腔室11的左侧侧壁的下部，形成了圆形状(例如直径5cm)的空气流入路径19。然后，在空气流入路径19中，配置了能够抑制尘埃入侵到腔室11的内部的过滤器19a。
根据这样的离子化室10，通过按适当的风量驱动轴流风扇15，将规定量的空气吸引到排气管道13中，并排出到腔室11的外部，并且从空气流入路径19向腔室11内部导入规定量的空气。然后，从激光光源41射出了的激光L从上方照射到通过试样台50被配置于规定的离子化位置P2的试样S的分析位置。如果激光L照射到试样S的分析位置，则试样S的分析位置的目标物质被急速地加热、气化而离子化。在该离子化时，还产生微粒子。
然后，在腔室11的内部存在的空气由于腔室11的内部与第1中间真空室21的内部的压差，通过导入管12而流入到第1中间真空室21的内部，随着该空气流，在腔室11的内部生成了的离子也被引入到导入管12，并被排出到第1中间真空室21的内部。另一方面，未被导入到导入管12的离子、微粒子与在腔室11的内部存在的规定量的空气一起，通过排气管道13被排出到腔室11的外部。
此处，对轴流风扇15的风量、与扩散到腔室11的内部的离子及微粒子的量的关系进行说明。图3是用于说明轴流风扇15的风量、与扩散到腔室11的内部的离子及微粒子的量的关系的照片。
图3是从激光光源41对“荧光物质”(试样)S照射激光照射直径100μm的激光L34小时而得到的分析后的照片，上部的照片是成为试样台的下方(－Z方向)的腔室11的下表面，下部的照片是对试样台上的样板的周边部进行摄影而得到的照片。
比较例1是未驱动轴流风扇15时(风量0)的照片，实施例1是按风量0.025m3/min驱动轴流风扇15时的照片，实施例2是按风量0.05m3/min驱动轴流风扇15时的照片。
可知在比较例1中，在成为试样台的下方的腔室11的下表面(样板的正下方)、在试样台上的样板的周边部(侧面)都附着有大量的离子、微粒子。另一方面，可知在实施例1以及实施例2中，在成为试样台的下方的腔室11的下表面、在试样台上的样板的周边部都几乎没有附着离子、微粒子。
接下来，对轴流风扇15的风量、与由离子检测器24检测到的离子产量的关系进行说明。图4是用于对轴流风扇15的风量、与由离子检测器25检测到的离子产量的关系进行说明的图表。
此外，图4的图表是将“AngiotensinII+DHB”作为试样S进行分析时的离子产量比，将未驱动轴流风扇15时的离子产量设为作为基准的1.0。
实施例1是按风量0.025m3/min驱动轴流风扇15时的离子产量比，实施例2是按风量0.05m3/min驱动轴流风扇15时的离子产量比，实施例3是按风量0.4m3/min驱动轴流风扇15时的离子产量比。
可知，在实施例1与实施例2中，离子产量几乎没有变化，但在实施例3中，离子产量变低，如果吸引到排气管道13中时的风量过强，则影响到离子产量。
如上所述，根据本发明的大气压MALDI质谱分析装置1，未被引入到导入管12的离子、微粒子被吸引到排气管道13中，所以能够防止向腔室11内部的扩散，能够限定污染区域。此时，通过使轴流风扇15的风量最优化，离子不易受到气流的影响，容易被引入到导入管。其结果，能够防止对MS灵敏度造成影响。
<第二实施方式>
在上述的大气压MALDI质谱分析装置1中，构成为将排气管道13的出口配置在腔室11的外部，但也可以构成为在排气管道113中形成回收部114，将排气管道113的出口113b配置在腔室111的内部。图5是示出第二实施方式所涉及的离子化室110的主要部件的构成的立体图。此外，关于与上述的大气压MALDI质谱分析装置1相同的部件，附加相同符号，从而省略说明。
离子化室110具备长方体形状(例如宽度60cm×纵深60cm×高度80cm)的腔室(框体)111、试样台50、光学显微镜30、以及激光光源41。由此，在腔室111的内部形成空间。
然后，在第二实施方式所涉及的腔室111的内部的右上部，形成了圆管形状(直径外径6cm、内径5cm)的排气管道(排气管)113。排气管道113配置成导入口113a在被配置于规定的离子化位置P2的试样S的上方朝向下方(－Z方向)，出口113b在腔室111的内部的上部朝向左方(－X方向)。然后，在排气管道113中，配置了回收部114、以及用于将空气向Z方向(上方)引入到排气管道13中并且在腔室111的内部的上部向左方(－X方向)排出的轴流风扇115。
回收部114具有四方管形状的框体、以及在框体内部的过滤器，能够使包含未被导入到导入管12的离子、微粒子的空气从一端部流通到框体内部，在框体内部的过滤器回收离子、微粒子之后，将被去除了离子、微粒子的空气排出到另一端部。
上述过滤器优选具有抗菌作用，可列举例如分离器、HEPA(HighEfficiencyParticulateAir，高效粒子空气)过滤器(商品名“杀菌·酶Pac-Man”，日本Cambridge过滤器株式会社生产)等。
根据这样的离子化室110，通过按适当的风量驱动轴流风扇115，将规定量的空气吸引到排气管道113中，在通过了回收部114之后，排出到腔室11的内部。然后，从激光光源41射出了的激光L从上方照射到通过试样台50被配置于规定的离子化位置P2的试样S的分析位置。如果激光L照射到试样S的分析位置，则试样S的分析位置的目标物质急速地被加热、气化而离子化。在该离子化时，还产生微粒子。
然后，在腔室111的内部存在的空气由于腔室111的内部与第1中间真空室21(参照图1)的内部的压差，通过导入管12而流入到第1中间真空室21的内部，随着该空气流，在腔室111的内部生成了的离子也被引入到导入管12，并被排出到第1中间真空室21的内部。另一方面，未被导入到导入管12的离子、微粒子与在腔室111的内部存在的规定量的空气一起，通过排气管道113而被引导到回收部114。回收部114使包括未被导入到导入管12的离子、微粒子的空气流通到框体内部，在由过滤器回收了离子、微粒子之后，将被去除了离子、微粒子的空气排出到腔室111的内部。
如上所述，根据本发明的第二实施方式所涉及的大气压MALDI质谱分析装置，未被引入到导入管12的离子、微粒子被排气管道113吸引而被回收至回收部114，所以能够防止向腔室111内部的扩散，并且，能够将污染区域仅限定于回收部114。
<其他实施方式>
(1)在上述的大气压MALDI质谱分析装置1中，示出了使用基质辅助激光解吸离子化法的构成，但也可以采用使用激光解吸离子化(Laserdesorptionionization)、将带电液滴喷到试样的解吸电喷射离子化(Desorptionelectrosprayionization)、使用He等亚稳原子的彭宁离子化等离子化的单元的构成。
(2)在上述的大气压MALDI质谱分析装置1中，为了进行试样S上的分析位置(特定位置)的确定等，示出了具备光学显微镜30的构成，但也可以采用具备变焦透镜等来作为观察单元的构成。
(3)在上述的大气压MALDI质谱分析装置1中，示出了在腔室11的右侧侧壁形成了L字形状的圆管形状的导入管12的构成，但也可以采用在腔室的右侧侧壁形成一直线形状的圆管形状的导入管、或者形成圆形状、四边形状的导入孔的构成。
产业上的可利用性
本发明能够适合利用于在大气压气氛下或者接近大气压的气体压力气氛下通过基质辅助激光解吸离子化法、激光解吸离子化法等，将试样离子化，并将所产生的离子输送到高真空气氛中而进行质谱分析的大气压MALDI质谱分析装置等。

Claims (8)

1.一种质谱分析装置，其具备：
离子化室，其用于通过激光的照射来将试样上的分析位置离子化；以及
分析室，其具有检测离子的质量分析器，
所述质谱分析装置上形成有用于将离子从所述离子化室的框体内部引导到所述分析室的内部的导入管或者导入孔，
所述质谱分析装置的特征在于，具备：
排气管，其形成于所述离子化室的框体内部；以及
风扇，其将空气引入到所述排气管中，
所述质谱分析装置通过驱动所述风扇，将包括未被导入到所述导入管或者导入孔的离子以及/或者由所述试样产生的微粒子的空气吸引到所述排气管中。
2.根据权利要求1所述的质谱分析装置，其特征在于，
所述排气管与所述离子化室的框体外部连通，
在所述离子化室的器壁形成有空气流入路径，
包括未被导入到所述导入管或者导入孔的离子以及/或者微粒子的空气被排出到所述离子化室的框体外部。
3.根据权利要求2所述的质谱分析装置，其特征在于，
在所述空气流入路径中配置有去除尘埃的过滤器。
4.根据权利要求1所述的质谱分析装置，其特征在于，
所述排气管与回收部连接，
未被导入到所述导入管或者导入孔的离子以及/或者微粒子被所述回收部回收。
5.根据权利要求4所述的质谱分析装置，其特征在于，
包括未被导入到所述导入管或者导入孔的离子以及/或者微粒子的空气在通过所述回收部回收了离子以及/或者微粒子之后，返回到所述离子化室的框体内部。
6.根据权利要求4或者权利要求5所述的质谱分析装置，其特征在于，
在所述回收部中配置有具有抗菌作用的过滤器。
7.根据权利要求1～权利要求6中的任一项所述的质谱分析装置，其特征在于，
在所述离子化室中执行的离子化法是基质辅助激光解吸离子化法或者激光解吸离子化法。
8.根据权利要求1～权利要求7中的任一项所述的质谱分析装置，其特征在于，
所述排气管的导入口的大小大于所述导入管或者导入孔的导入口的大小，在所述排气管的导入口的内部配置有所述导入管或者导入孔。
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