JP2008209293A

JP2008209293A - 液体クロマトグラフ質量分析計

Info

Publication number: JP2008209293A
Application number: JP2007047229A
Authority: JP
Inventors: 利明 ▲高▼橋; Toshiaki Takahashi
Original assignee: Hitachi High Tech Science Systems Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Science Systems Corp
Priority date: 2007-02-27
Filing date: 2007-02-27
Publication date: 2008-09-11

Abstract

【課題】本発明は、液体クロマトグラフで分離された非極性化合物、低極性化合物、中極性化合物、そして高極性化合物のすべてをイオン化し、同時に測定することが可能となる液体クロマトグラフ質量分析計を提供することを目的とする。
【解決手段】
本発明は、大気圧系に置かれるＥＳＩイオン源またはＡＰＣＩイオン源を含む大気圧イオン源と、高真空系に置かれ、前記大気圧イオン源から供給されるイオンを分析する質量分析部を有する液体クロマトグラフ質量分析計において、前記イオン中から選別した未イオン化の中性分子を前記質量分析部に供給する前にイオンに転化させるＥＩイオン源を前記高真空系に備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体クロマトグラフを用いて測定試料を導入する液体クロマトグラフ質量分析計に関する。

生体中に存在する薬物、アミノ酸、ホルモン、ペプチド等の化合物について測定を行う場合、分離手段として液体クロマトグラフを直結した質量分析計が使用される。

生体から採取した試料（血清、血漿、尿）は、測定対象物質に応じた前処理抽出操作を行った後、液体クロマトグラフに注入する。液体クロマトグラフでは使用する分析カラムと移動相溶媒によって、試料は成分ごとに分離し、質量分析計に送られる。

質量分析計に送られた試料成分は、ＥＳＩ（エレクトロスプレイイオン化）イオン源またはＡＰＣＩ（大気圧化学イオン化）イオン源でイオンに変換される。生成したイオンは質量分析計において質量数ごとに検出され、イオンごとにクロマトグラムが得られる。

このクロマトグラムの高さまたは面積値を算出することにより、測定対象化合物の定性分析、定量分析が可能となる。

上記質量分析形は、例えば、特開２００１−２７３８６９号公報（特許文献１）に示されている。この質量分析形は、大気圧イオン源と電子衝撃イオン源を併せて備える質量分析計が記載されている。

特開２００１−２７３８６９号公報

測定対象の化合物は、液体クロマトグラフ質量分析計のイオン源にてイオン化された後、そのイオンが質量分析計で検出される。

しかし、液体クロマトグラフ質量分析計に装着されているＥＳＩイオン源およびＡＰＣＩイオン源は、中極性化合物から高極性化合物はイオン化できるが、炭素と水素からなる非極性化合物や、分子内に酸素が１〜２個しか存在しない低極性化合物を感度よくイオン化することができない。

したがって、非極性化合物、低極性化合物は、液体クロマトグラフ質量分析計では測定ができないという問題があった。

そのため、非極性化合物または低極性化合物を測定する場合は、ＥＩ（エレクトロンインパクト）イオン源（電子衝撃イオン源）を有するガスクロマトグラフ質量分析計が使用されている。

しかし、測定者は元々の生体試料を２つに分け、一方は液体クロマトグラフ質量分析計に対応した前処理抽出操作、もう一方はガスクロマトグラフ質量分析計に対応した前処理操作を実施しなければならず、作業時間が２倍以上かかっていた。

また測定法が２つに分かれるため、各分析法で検出された同一試料由来の各対象成分について、比較検討ならびに考察を行うことができなかった。

しかし、前述した特許文献１に記載されている質量分析計でも上記の問題に十分応えることができなかった。

すなわち、上記特許文献１に示される質量分析計は、大気圧イオン源と電子衝撃イオン源を併せて備えている。

しかし、電子衝撃イオン源側には、大気圧イオン源でイオン化されたイオンと、イオン化さらなかった未イオン化の中性分子が一緒に入り難い。また、既にイオン化されたイオンは、電子衝撃イオン源の電子衝撃により消滅したりするので、結果的には試料が含む多くの物質成分を分析測定できないと言う課題がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、液体クロマトグラフで分離された非極性化合物、低極性化合物、中極性化合物、そして高極性化合物のすべてをイオン化し、同時に測定することが可能となる。これにより１台の装置（液体クロマトグラフ質量分析計）で１回の前処理抽出操作での測定が期待できる。

本発明は、大気圧系に置かれるＥＳＩイオン源またはＡＰＣＩイオン源を含む大気圧イオン源と、高真空系に置かれ、前記大気圧イオン源から供給されるイオンを分析する質量分析部を有する液体クロマトグラフ質量分析計において、前記イオン中から選別した未イオン化の中性分子を前記質量分析部に供給する前にイオンに転化させるＥＩイオン源を前記高真空系に備えたことを特徴とする。

本発明によれば、従来イオン化されず測定できなかった非極性化合物と低極性化合物を、他の極性化合物と同時に測定することが可能となる。

このため、ガスクロマトグラフ質量分析計と液体クロマトグラフ質量分析計の２台を用いる必要がなくなるほか、前処理抽出操作に要する作業時間の短縮、使用する有機溶媒等試薬の使用量の低減が可能である。

本発明の実施例について、図１に基づいて説明する。この図は、液体クロマトグラフ質量分析計のイオン源部を主に示している。

この液体クロマトグラフ質量分析計は、大気系３１と、真空系３２を有する。

ＥＳＩプローブ１は、大気系３１に配置される。ＥＳＩプローブ１はＥＳＩイオン源を有する。イオン源はＡＰＣＩイオン源でも良い。大気圧系３１には、ＥＳＩイオン源、またはＡＰＣＩイオン源を含む大気圧イオン源（ＡＰＩ）が用いられる。

ＥＳＩプローブ１から放出される試料分子は、ＥＳＩプローブに印加されている高電圧によってイオン化され、転化イオンが生成される。

差動排気部４０は、大気圧系３１と高真空系３２の気圧差を保つ。高真空系３２は、１０^−５〜１０^−７Ｔｏｒｒ程度の真空度である。この差動排気部４０は、多段に配置された第１〜第３の差動プレート３．４．５を有する。

差動排気部４０は、中心に大気圧系３１で生成されたイオンを高真空系３２に導入する細孔４１を有する。差動プレート３．４．５の間は、高真空系３２の高真空度を維持するための排気ポンプＰ１．Ｐ２．Ｐ３により排気されている。

多段の差動プレート３．４．５、および第１〜第３の排気ポンプＰ１．Ｐ２．Ｐ３を用いて高真空度が維持される。排気ポンプＰ１は真空度が低く、排気ポンプＰ３は真空度が高くなる圧力差を担っている。

大気圧系３１のＥＳＩプローブ１で作られたイオンは、差動排気部４０の細孔４１を通り、高真空系３２内に移動する。差動排気部４０の差動プレート３．４．５は電位差がある。

高真空系３２には、イオン偏向電極５、第１イオンガイド電極（第１イオンガイド）６、試料分子ガイドパイプ（中性分子ガイド）７、ＥＩイオン源８、フィラメント９、リペラー電極１０、ＥＩイオン源出口１１、４重極の質量分析部１２、第２イオンガイド電極（第２イオンガイド）２０が配置される。

イオン偏向電極５は、差動排気部４０の細孔４１を通過して高真空系３２内に流入したイオンを選別する選別手段である。すなわち、イオンは、既にイオン化されている既転化イオンと未イオン化の中性分子（非極性化合物、や低極性化合物等）とが混在している。

既転化イオンは、イオン偏向電極５の選別手段により、下方に偏向が加えられる。未イオン化の中性分子は、イオン偏向電極５の選別手段による偏向が加えられずに直進する。

行く手方向を下方に偏向された既転化イオンは、第１イオンガイド電極（第１イオンガイド）６内を斜め下向きに進行し、質量分析部１２内に流入して質量の測定が行なわれる。

偏向せずに直進する未イオン化の中性分子は、細孔４１から覗いた直線上に延在するように設けられている試料分子ガイドパイプ（中性分子ガイド）７内を進行し、ＥＩイオン源８に流入する。

ＥＩイオン源に入った未イオン化の中性分子（試料分子）は、フィラメント９から生じた熱電子にぶつかりイオン化する。熱電子にぶつかりイオン化するので、ＥＩイオン源をエレクトロンインパクトイオン源または電子衝撃イオン源と言う。

熱電子の衝撃で生成された転化イオンは、リペラー電極１０によりＥＩイオン源出口１１から押し出され、第２イオンガイド電極（第２イオンガイド）２０内を進行して質量分析部１２に流入して、質量の計測が行なわれる。

このように、大気圧系３１の大気圧イオン源で生成されたイオンが、高真空系３２内に流入ると、既転化イオンと未イオン化の中性分子に選別される。既転化イオンはそのまま質量分析部１２に流れて質量分析の測定が行なわれる。

大気圧イオン源では、イオン化されなかった未イオン化の中性分子（非極性化合物、や低極性化合物等）だけが、既転化イオンと分かれてＥＩイオン源（エレクトロンインパクトイオン源または電子衝撃イオン源）でイオン化される。

このため、大気圧イオン源でイオン化された既転化イオンと未イオン化の中性分子をＥＩイオン源に入れて更にイオン化をするものと違って、既転化イオンがＥＩイオン源の電子衝撃により消滅することがない。これにより、試料が含む多くの物質成分を分析測定できる。

したがって、液体クロマトグラフで分離された非極性化合物、低極性化合物、中極性化合物、そして高極性化合物のすべてをイオン化し、同時に測定することが可能となる。

なお、図示の実線は大気圧イオン源でイオン化された中性分子の流れ、点線は未イオン化の既転化イオンに表す。中性分子、既転化イオンが図示のように流れるのは、気圧差によるものである。

図示されていないが、第１イオンガイド電極（第１イオンガイド）６、第２イオンガイド電極（第２イオンガイド）２０、ＥＩイオン源８、質量分析部１２等に設けた排気ポンプにより、気圧差が保たれている。質量分析部１２側の真空度が高くなっている。

また、上記実施例において、測定対象のイオンに応じて、イオン偏向電極へ印加する電圧を可変することができる。

またこの電圧可変のタイミングは、質量分析部の検出イオンのスイッチング時間と同期させて可変することもできる。試料分子ガイドパイプは、対象とする試料成分に合わせて、長さ、位置を可変することで最適な検出感度を得ることが可能となる。

本発明の実施例に係わる液体クロマトグラフ質量分析計の構成を示す図である。

符号の説明

１…ＥＳＩプローブ、２…第１の差動プレート、第２の差動プレート、第３の差動プレート、５…イオン偏向電極、６…第１イオンガイド電極（第１イオンガイド）、７…試料分子ガイドパイプ（中性分子ガイド）、８…ＥＩイオン源、９…フィラメント、１０…リペラー電極、１１…ＥＩイオン源出口、１２…質量分析部、２０…第２イオンガイド電極（第２イオンガイド）、４０…差動排気部、４１…細孔、３１…大気系、３２…高真空系、Ｐ１…第１の排気ポンプ、Ｐ２…第２の排気ポンプ、Ｐ３…第３の排気ポンプ。

Claims

大気圧系に置かれるＥＳＩイオン源またはＡＰＣＩイオン源を含む大気圧イオン源と、高真空系に置かれ、前記大気圧イオン源から供給されるイオンを分析する質量分析部を有する液体クロマトグラフ質量分析計において、
前記イオン中から選別した未イオン化の中性分子を前記質量分析部に供給する前にイオンに転化させるＥＩイオン源を前記高真空系に備えたことを特徴とする液体クロマトグラフ質量分析計。
大気圧系に置かれるＥＳＩイオン源またはＡＰＣＩイオン源を含む大気圧イオン源と、高真空系に置かれ、前記大気圧イオン源から供給されるイオンを分析する質量分析部を有する液体クロマトグラフ質量分析計において、
前記イオンを既にイオン化されている既転化イオンと未イオン化の中性分子とに選別する選別手段と、前記未イオン化の中性分子を前記質量分析部に供給する前にイオンに転化するＥＩイオン源とを、前記高真空系に備えたことを特徴とする液体クロマトグラフ質量分析計。
請求項２記載の液体クロマトグラフ質量分析計において、
前記選別手段は、前記未イオン化の中性分子と、前記既転化イオンの行く手方向を偏向するイオン偏向電極と、前記イオン偏向電極の印加電圧を調整する電圧調整手段を有することを特徴とする液体クロマトグラフ質量分析計。
大気圧系に置かれるＥＳＩイオン源またはＡＰＣＩイオン源を含む大気圧イオン源と、高真空系に置かれ、前記大気圧イオン源から供給されるイオンを分析する質量分析部を有する液体クロマトグラフ質量分析計において、
前記イオンを既にイオン化されている既転化イオンと未イオン化の中性分子とに選別する選別手段と、
未イオン化の中性分子をイオン転化させるＥＩイオン源と、
前記既転化イオンを前記ＥＩイオン源を介さずに直に前記質量分析部に導く第１イオンガイドと、
前記未イオン化の中性分子を前記質量分析部に導く中性分子ガイドと、
前記ＥＩイオン源でイオン化された転化イオンを前記質量分析部に導く第２イオンガイドとを、前記高真空系に備えたことを特徴とする液体クロマトグラフ質量分析計。
請求項４に記載された液体クロマトグラフ質量分析計において、
前記選別手段は、前記既転化イオンの行く手方向を偏向するイオン偏向電極を有することを特徴とする液体クロマトグラフ質量分析計。
請求項５に記載された液体クロマトグラフ質量分析計において、
前記大気系と前記真空系の気圧差を保つ差動排気部は、前記大気圧イオン源で生成されたイオンを前記真空系内に導く細孔を有し、
前記細孔から覗く直線上に前記中性分子ガイドが延在することを特徴とする液体クロマトグラフ質量分析計。