CN110419092A - 质谱分析装置 - Google Patents

Abstract

在具备通过激光离子化来进行试样的离子化的离子化室(10)的质谱分析装置中设置：开口部(12)，其设置于离子化室(10)的侧面，具备能够开闭的门(13)；通气口(14)，其设置于离子化室(10)的与开口部(12)相向的面；以及气体供给单元(64)、(67)，其用于经由通气口(14)向离子化室(10)供给高压的清扫用气体。根据这种结构，在打开了门(13)的状态下使高压的清扫用气体从气体供给单元(64)、(67)向离子化室(10)内流入，由此能够通过该清扫用气体的流动将堆积在离子化室(10)内的地面的菌体的碎片等颗粒卷起或者将漂浮在地面附近的颗粒冲走，并排出到外部。

Description

质谱分析装置

技术领域

本发明涉及一种质谱分析装置，特别是涉及一种利用激光进行试样的离子化(激光离子化)的质谱分析装置。

背景技术

作为质谱分析装置的激光离子化法，基质辅助激光解吸离子化(Matrix AssistedLaser Desorption/Ionization：MALDI)众所周知。MALDI是如下一种方法：将分析对象试样和被称为基质的化合物混合后涂布到被称为样品板的金属板上，通过在离子化室内向被涂布后的该金属板照射脉冲激光来进行离子化，随着吸收了激光的基质被急速地加热并气化，试样分子被解吸和离子化。

即，MALDI是试样间接地接收基质所吸收的能量的软离子化法，不使高分子碎片化就能够进行离子化。根据这样的特征，近年来在微生物的鉴定中也使用通过MALDI进行离子化的质谱分析装置(以下称为MALDI-MS)。利用MALDI-MS进行分析所获得的质谱示出与微生物的分类群(属、种、株等)对应的固有的模式，因此通过将利用被检微生物的分析得到的质谱与已知微生物的质谱进行模式匹配，能够确定被检微生物所属的分类群。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2014/171378号([0003]，图3)

发明内容

发明要解决的问题

在利用如上所述的MALDI-MS进行微生物鉴定时，作为分析对象试样，除了能够使用来自菌体的提取液，也能够使用从菌落刮取的菌体或菌体的悬浊液。但是，在将这样的无损的菌体作为试样进行了基于MALDI的离子化的情况下，由于激光的照射导致菌体破裂，其碎片经常散落到离子化室的地面。因此，不但需要定期地去除堆积在离子化室的地面的样品片，而且该作业需要进行装置的拆卸，因此非常费时费力。

此外，在专利文献1中记载了一种质谱分析装置，该质谱分析装置具备用于防止离子化室被在基于MALDI的离子化时产生的细颗粒污染的机构。该质谱分析装置具备：排气管，其形成于离子化室的壳体上部；以及风扇，其配置在排气管内，用于将壳体内的空气吸入排气管，该质谱分析装置能够通过使该风扇驱动来将含有从试样产生的细颗粒的空气抽吸到所述排气管中并排出到壳体的外部。但是，在这种结构中，虽然能够去除比较轻量且长时间在离子化室内漂浮的细颗粒，但是不能够去除如上述菌体的碎片那样比较重且在产生后迅速地落到地面的颗粒。

在此，列举MALDI-MS为例进行了说明，但是这样的问题是在所有进行激光离子化的质谱分析装置中共同存在的问题。

本发明是鉴于上述的问题点而完成的，其目的在于，能够在进行激光离子化的质谱分析装置中容易地去除残留在离子化室的内部的菌体的碎片等颗粒。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题而完成的本发明所涉及的质谱分析装置具有：

a)离子化室，其通过激光离子化来进行试样的离子化；

b)开口部，其设置于所述离子化室的侧面，具备能够开闭的门；

c)通气口，其设置于所述离子化室的与所述开口部相向的面；以及

d)气体供给单元，其经由所述通气口向所述离子化室的内部供给高压气体。

在此，激光离子化是通过向试样照射激光来将该试样离子化的方法，除了MALDI以外，也包括同样使用了激光的硅上解吸离子化法等表面辅助激光解吸离子化法、其它各种激光离子化法等。另外，在本发明中，高压气体是指压力比大气压高的气体。气体的种类没有被特别地限定，例如能够使用空气、氮气等。

根据由上述结构形成的本发明所涉及的质谱分析装置，通过在打开了所述门的状态下从所述气体供给单元经由所述通气口向离子化室内导入高压气体，能够利用该高压气体吹飞存在于离子化室的地面及其附近的颗粒，并将该颗粒从处于打开状态的所述开口部向离子化室的外部排出。因此，不对离子化室进行拆卸就能够去除堆积在离子化室内的颗粒和漂浮在离子化室的地面附近的颗粒。

本发明所涉及的质谱分析装置期望将所述开口部设为用于将涂布有试样的样品板向所述离子化室放入并且从所述离子化室取出的板出入口。

根据这种结构，能够将利用高压气体吹飞的颗粒从以往被设置于离子化室的板出入口排出到外部。因此，不需要为了排出颗粒而新设置开口部，能够实现低成本。

另外，期望的是，本发明所涉及的质谱分析装置还具有：

e)真空泵，其用于从所述离子化室排出气体；以及

f)切换单元，其在所述真空泵经由所述通气口连通于所述离子化室的状态与所述气体供给单元经由所述通气口连通于所述离子化室的状态之间进行切换。

以往，质谱分析装置具备用于对离子化室进行抽真空的真空泵，利用真空泵经由设置于离子化室的通气口抽吸离子化室内的空气。由上述结构形成的本发明所涉及的质谱分析装置将以往被设置于质谱分析装置的抽真空用的通气口利用于上述的高压气体的导入。根据这种结构，不需要为了导入高压气体而新设置通气口，因此能够实现低成本。

另外，为了解决上述问题而完成的本发明所涉及的质谱分析装置也可以具有：

g)门驱动单元，其用于使所述门打开和关闭；以及

h)控制单元，其控制所述门驱动单元和所述气体供给单元(或者，所述门驱动单元和所述切换单元)，使得在打开了所述门的状态下利用所述气体供给单元进行所述高压气体的供给。

根据这种结构，能够在装置侧自动地进行开口部的门的开闭以及高压气体向离子化室的供给/供给停止，因此能够进一步减轻去除来自离子化室的颗粒所需的用户的作业负担。

发明的效果

如以上所说明的那样，根据本发明所涉及的质谱分析装置，能够容易地去除残留在离子化室的内部的颗粒。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施例所涉及的质谱分析装置的整体结构的示意图。

图2是在该实施例中使用的样品板的立体图。

图3是该实施例的离子化室的纵剖视图。

图4是该实施例的离子化室的水平剖视图。

图5是表示本发明的离子化室的其它结构例的图。

图6是表示本发明的气体供给单元的其它结构例的图。

图7表示本发明的其它实施例所涉及的质谱分析装置的整体结构的示意图。

具体实施方式

下面，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。

图1是表示本发明的一个实施例所涉及的质谱分析装置的整体结构的示意图。本实施例的质谱分析装置具有离子化室10和分析室20，在执行试样分析时，离子化室10和分析室20的内部均维持规定的真空度。在离子化室10与分析室20之间设置有能够开闭的闸阀30。

在试样分析时，如图2所示，在薄的平板状的样品板40上的多个部位(在大多情况下为几百个部位)点状地涂布试样和基质的混合物，并将该样品板40放置在设置于离子化室10的水平的试样台15上。下面，将样品板40上的被涂布了所述混合物的部位称为试样点41。

用于将试样离子化的激光被从激光光源50射出，在被反射镜51反射后从设置在分析室20的上表面的窗部21通过而进入分析室20，并经由打开状态的闸阀30进入离子化室10内。载置有样品板40的试样台15能够通过被电动机等驱动的XY工作台16沿水平方向(图2中的X轴方向和Y轴方向)进行移动，由此能够使包含分析对象的试样的试样点41移动到激光照射位置(图2中的P的位置)。

在分析室20的内部，以与试样台15和样品板40的上表面相向的方式配设引出电极22，该引出电极22形成用于将从处于激光照射位置P的试样点41产生的离子从其产生位置的附近向上方引出的电场。利用该引出电极22从离子化室10向分析室20引出通过激光照射从试样点41产生的离子，该离子被设置在分析室20内的离子输送光学系统23弄弯前进路径而被导入离子阱24。此外，离子输送光学系统23具备沿图1的纸面方向延伸的四根杆状电极23a～23d，通过控制对各电极23a～23d施加的电压，能够使进入由这些电极围成的空间的离子的前进路径沿大致直角方向弯曲。

离子阱24具备圆环状的一个环电极24a以及夹着该环电极24a相向地配置的入口侧端盖电极24b和出口侧端盖电极24c。在入口侧端盖电极24b的大致中央贯穿设置有离子入射口，在出口侧端盖电极24c的大致中央贯穿设置有离子射出口。由环电极24a和端盖电极24b、24c围成的空间是离子捕捉空间，通过控制对这三个电极24a～24c施加的电压，能够在离子阱24内捕捉离子或者从离子阱24选择性地排出具有规定的质荷比的离子。

如上所述，被离子输送光学系统23弄弯前进路径的离子从入口侧端盖电极24b的离子入射口进入离子阱24内，在离子捕捉区域被捕捉并被暂时存储。之后，通过适当地控制对电极24a～c施加的施加电压，将具有规定的质荷比的离子从出口侧端盖电极24c的离子射出口排出并利用检测部25检测该离子。此时，通过使对电极24a～24c施加的施加电压随时间变化，能够扫描从离子阱24排出并被送到检测部25的离子的质荷比。

检测部25具备转换打拿极(Conversion dynode)25a和二次电子倍增管25b，从离子阱24排出的离子通过转换打拿极25a被转换为电子，该电子被二次电子倍增管25b放大之后被检测。

二次电子倍增管25b将与各时刻的入射离子量相应的检测信号依次输出到未图示的数据处理部。接收到检测信号的数据处理部通过将所述时刻换算为质荷比，来生成将横轴设为质荷比、将纵轴设为相对强度的质谱。

根据以上内容，如果一个试样的质谱分析结束，则使试样台15移动来将包含下一个分析对象试样的试样点41配置在激光照射位置P处并同样地执行质谱分析。通过重复这样的操作，执行针对样品板40上的多个试样的质谱分析。

下面，参照图1、图3以及图4对作为本发明的特征的离子化室的结构进行说明。离子化室10具有设置在壳体11的内部的试样台15和用于使试样台15沿水平方向移动的XY工作台16。本实施例中的壳体11的形状期望是薄型的长方体、即上下方向(图中的Z轴方向)的内部尺寸比左右方向(图中的X轴方向)的内部尺寸及前后方向(图中的Y轴方向)的内部尺寸中的较小的一方小(期望是二分之一以下，更期望是三分之一以下)。由此，能够收容沿XY平面占据空间的样品板40、试样台15以及XY工作台16，并且能够将壳体11的容积抑制为最小限度，能够缩短离子化室10的抽真空所需要的时间。另外，通过将壳体11设为这种薄型的壳体，能够更有效地去除离子化室10内的残留颗粒(详细内容后述)。

在壳体11的一个侧面设置有用于取出并且放入样品板40的板出入口12。板出入口12的尺寸与所述一个侧面的尺寸大致相同。在板出入口12处设置有门13，门经由铰链13a以能够转动的方式被固定在板出入口12的一边。在门13的外侧设置有把手(省略图示)，用户通过把持该把手，能够手动地将门13打开和关闭。在壳体11的与板出入口12相向的侧面设置有通气口14，共用配管61的一端连接于通气口14。共用配管的另一端连接于切换阀62，在切换阀62上还连接有第一配管63的一端、第二配管64的一端以及第三配管65的一端。在第一配管63的另一端连接有真空泵66，在第二配管64的另一端连接有储气瓶67，第三配管65的另一端开放。在储气瓶67中例如填充有氮气或空气来作为清扫用气体。此外，在本实施例中，板出入口12相当于本发明的开口部，切换阀62相当于本发明的切换单元，储气瓶67和第二配管64相当于本发明的气体供给单元。

在本实施例所涉及的质谱分析装置中，在要将样品板40放置在离子化室10内时，首先将分析室20与离子化室10之间的闸阀30封闭，之后用户手动地切换切换阀62来变为将共用配管61与第三配管65连接的状态，由此将离子化室10向大气开放。之后，用户手动地将门13打开并将样品板40放置在离子化室10内的试样台15的上面，并将门13封闭。之后，切换切换阀62来变为将共用配管61与第一配管63连接的状态，利用真空泵66对离子化室10内进行抽真空。如果离子化室10的内部达到规定的真空度，则将分析室20与离子化室10之间的闸阀30打开，向样品板40照射激光来进行试样的离子化以及基于所产生的离子的质荷比的分离和检测。

在通过XY工作台16使样品板40在XY平面内移动的同时进行激光的照射，如果对样品板40上的所有试样点完成测量，则用户通过与上述同样的过程将离子化室10向大气开放，在将门13打开后从离子化室10取出样品板40。

之后，在对离子化室10内进行清扫的情况下，在将门13打开的状态下，用户切换切换阀62来变为将共用配管61与第二配管64连接的状态。由此，从通气口14向离子化室10内吹入储气瓶67内的清扫用气体，该清扫用气体如图3和图4中的箭头所示那样在离子化室10内通过并从板出入口12向离子化室的外部流出。此时，通过所述清扫用气体的流动将落在离子化室10的地面的菌体的碎片等颗粒卷起，该颗粒随着该清扫用气体的流动被从离子化室10排出。另外，在离子化室10的地面附近漂浮的颗粒也通过所述清扫用气体的流动被冲走并被从离子化室10排出。

像这样，根据本实施例所涉及的质谱分析装置，不对装置进行拆卸就能够去除残留在离子化室10内的菌体的碎片等。另外，在本实施例所涉及的质谱分析装置中，如上所述，离子化室10的壳体11是薄型的壳体，因此在向离子化室10内导入了清扫用气体时，在地面附近通过的气体的比例变大，能够更有效地去除存在于地面附近的颗粒。

上面，列举实施例对用于实施本发明的方式进行了说明，但是本发明不限定于上述实施例，允许在本发明的主旨的范围内适当地变更。例如，在上述实施例中，设为在离子化室10中只设置一个用于导入清扫用气体的通气口的结构，但本发明所涉及的质谱分析装置也可以设为设置两个以上这样的通气口的结构。图5表示这种质谱分析装置的离子化室10的结构的一例。在该例中，两个通气口14a、14b以相互隔开规定距离的方式被设置于离子化室10的与板出入口12相向的面。在该结构中，将共用配管61的一端分支为两个，将其中一方(图5中的附图标记61a)连接于通气口14a，将另一方(图5中的附图标记61b)连接于通气口14b。根据这种结构，与通气口为一个的情况相比能够使水平方向的清扫用气体的扩散更均匀，因此能够进一步有效地进行颗粒的去除。

另外，例如本发明所涉及的气体供给单元是能够利用正压向离子化室导入清扫用气体的单元即可，不限于如上述实施例那样的从储气瓶供给清扫用气体的单元，例如也能够设为利用泵供给清扫用气体的单元。图6表示具备泵的气体供给单元的一例。在该例中，利用柱塞泵68压缩后的大气被导入离子化室10(即，柱塞泵68和第二配管64相当于本发明的气体供给单元)。此外，如果大气中的水分流入离子化室10，则之后在对离子化室10进行抽真空时需要大量的时间，因此期望在柱塞泵68的下游侧配置用于去除大气中的水分的除湿过滤器69。

另外，在上述实施例中设为用户手动地进行门13的开闭、切换阀62的切换，但是也可以设为装置侧自动地进行这些操作的结构。图7示出这种情况下的结构的一例。此外，在该图中对与图1相同或对应的构成要素标注相同的附图标记并省略说明。图7示出的质谱分析装置具有均包括电动机等的门驱动部71和切换阀驱动部72，还具备用于控制这些驱动部的控制部73。在该质谱分析装置中，在预先决定的定时或由用户指示清扫离子化室的时间点，控制部73通过控制门驱动部71来使板出入口12的门13打开，之后，控制部73通过控制切换阀驱动部72来变为将共用配管61与第二配管64连接的状态。由此，高压的清扫用气体在离子化室10内通过，通过该清扫用气体的流动来去除离子化室10内的颗粒。

另外，也可以是，在开口14处仅连接用于向离子化室10供给清扫用气体的配管(第二配管64)，至真空泵66的配管、大气开放用的配管(即，共用配管61、第一配管63、第三配管65)以及切换阀62连接于与开口14分开地形成于离子化室10的壁面的开口。在这种情况下，在用于向离子化室10供给清扫用气体的配管64的另一端也连接填充有清扫用气体的储气瓶67。此时，在配管64上设置有开闭阀，控制部通过控制该开闭阀和所述门驱动部来使门13的开/闭与清扫用气体的供给/供给停止连动(在该情况下，储气瓶67、配管64以及所述开闭阀相当于本发明的气体供给单元)。另外，也可以在所述配管64的另一端连接如上述那样的柱塞泵68来替代设置这样的储气瓶67和开闭阀(在该情况下，柱塞泵68和配管64相当于本发明的气体供给单元)。在这种结构中，控制部通过控制柱塞泵68和门驱动部71来使门13的开/闭与清扫用气体的供给/供给停止连动。

附图标记说明

10：离子化室；11：壳体；12：板出入口；13：门；13a：铰链；14：通气口；15：试样台；16：XY工作台；20：分析室；21：窗部；22：引出电极；23：离子输送光学系统；24：离子阱；25：检测部；30：闸阀；40：样品板；41：试样点；50：激光光源；61：共用配管；62：切换阀；63：第一配管；64：第二配管；65：第三配管；66：真空泵；67：储气瓶；68：柱塞泵；69：除湿过滤器；71：门驱动部；72：切换阀驱动部；73：控制部。

Claims (5)

1.一种质谱分析装置，其特征在于，具有：

a)离子化室，其通过激光离子化来进行试样的离子化；

b)开口部，其设置于所述离子化室的侧面，具备能够开闭的门；

c)通气口，其设置于所述离子化室的与所述开口部相向的面；以及

d)气体供给单元，其经由所述通气口向所述离子化室的内部供给高压气体。

2.根据权利要求1所述的质谱分析装置，其特征在于，

所述开口部是用于将涂布有试样的样品板向所述离子化室放入并且从所述离子化室取出的板出入口。

3.根据权利要求1所述的质谱分析装置，其特征在于，还具有：

e)真空泵，其用于从所述离子化室排出气体；以及

f)切换单元，其在所述真空泵经由所述通气口连通于所述离子化室的状态与所述气体供给单元经由所述通气口连通于所述离子化室的状态之间进行切换。

4.根据权利要求1所述的质谱分析装置，其特征在于，还具有：

g)门驱动单元，其用于使所述门打开和关闭；以及

h)控制单元，其用于控制所述门驱动单元和所述气体供给单元，使得在打开了所述门的状态下利用所述气体供给单元进行所述高压气体的供给。

5.根据权利要求3所述的质谱分析装置，其特征在于，还具有：

g)门驱动单元，其用于使所述门打开和关闭；以及

h)控制单元，其用于控制所述门驱动单元和所述切换单元，使得在打开了所述门的状态下利用所述气体供给单元进行所述高压气体的供给。