JP2009031113A - 液体クロマトグラフ質量分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】標準試料をガス圧で圧送するための標準試料容器のガス漏れを検知する手段を備えたＬＣ／ＭＳを提供する。
【解決手段】標準試料を圧送するための加圧ガスをネブライザガスまたはドライイングガスの流量制御弁２１の下流側で分岐された流路から開閉弁６を通して標準試料容器５に供給するように構成すると共に、流量制御弁２１の制御電圧Ｅの変化をモニターするモニター部１１を備える。このように構成することにより、ガス漏れがないときは開閉弁６の開時と閉時とでモニター出力値に殆ど差がないが、ガス漏れがあればその差が大きくなることから、ガス漏れを直ちに検知することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、大気圧イオン化インターフェイスを備えた液体クロマトグラフ質量分析装置（以下、ＬＣ／ＭＳと略記する）に関し、特に、ガス圧方式によりチューニング用の標準試料を導入する標準試料導入部を備えたＬＣ／ＭＳに関する。

ＬＣ／ＭＳでは、質量分析部（以下、ＭＳ部）のチューニングのために所定流量の標準試料を導入する必要がある。チューニングとは、ＭＳ部の分解能調整、感度調整、質量数校正、イオン化プローブの最適温度設定などを行うことである。

従来、標準試料を導入する方式として、シリンジポンプ方式とガス圧方式とがある。
シリンジポンプ方式は、例えば特許文献１において提案されているように、シリンジポンプと３方、４方または６方バルブを組み合わせて、シリンジポンプで所定流量の標準試料を加圧して送液するものである。
一方、ガス圧方式は、標準試料容器に収めた標準試料の液面より上の容器内空間に連通する加圧管を通して加圧ガスを導入することにより容器内の液面下に連通する送液管から標準試料を送り出すものである。

図２にガス圧方式による従来の標準試料導入部の構成例を示す。
大気圧イオン化インターフェイスを備えたＬＣ／ＭＳでは、試料を噴霧するためのネブライザガス、或いは、噴霧された液滴中の溶剤の揮発を促進させるためのドライイングガスとして窒素ガスを供給する必要がある。
同図において、１はネブライザガス／ドライイングガスの供給源となるボンベ等のガス源、２はこれらのガスの流量を制御するガスコントロール部であって、流量制御弁２１、圧力センサ２２、流路抵抗２３等で構成され、圧力センサ２２で検出される流量制御弁２１の出口側圧力が設定値に一致するように調節する制御電圧Ｅがコントローラ２４により流量制御弁２１に印加される。なお、コントローラ２４は独立したユニットでなく、このＬＣ／ＭＳ全体を制御するコンピュータ内にソフトウェア的に構成されることもある。
３は調圧弁であって、ネブライザガス／ドライイングガスとガス源１を共有する加圧ガスの圧力を所定圧に調整する。

４は、３つのポートａ、ｂ、ｃを有する３方電磁弁であって、非励磁状態ではポートｂ−ｃ間が連通し、励磁されるとポートａ−ｃ間が連通するように動作する。なお、ポートｂは大気に通じている。５は、標準試料５３を収容する標準試料容器であって、その内部は液面上空間Ａに連通する加圧管５１と液面下に連通する送液管５２とを介してのみ外部と連通している。７は液体クロマトグラフ部（以下、ＬＣ部）であって、４方バルブ７１とインターフェイス部９を介してＭＳ部８に連結されてＬＣ／ＭＳを構成する。

このような構成において、標準試料導入は以下のように行われる。
通常分析時はガス源１から供給された窒素ガスが、ネブライザガスまたはドライイングガスとしてガスコントロール部２で例えば圧力３００ｋＰａ程度に調節されてインターフェイス部９へ流れている。流量は、ネブライザガスの場合は１．５Ｌ／ｍｉｎ程度、ドライイングガスの場合は２０Ｌ／ｍｉｎ程度である。一方、同じガス源１から分岐された加圧ガスは非励磁状態にある３方電磁弁４の入口（ポートａ）で止められており、また、４方バルブ７１は点線で示すように流路が接続された状態にあり、ＬＣ部７からの溶出液がインターフェイス部９を介してＭＳ部８に導入されている。

標準試料５３を送液するときは、先ず、４方バルブ７１を切り換えて実線で示すように流路が接続された状態にすると、送液管５２の末端がインターフェイス部９に接続される。続いて３方電磁弁４に通電する。これによりポートａ−ｃ間が連通し、調圧弁３で１００ｋＰａ程度に調圧された加圧ガスが加圧管５１を経て標準試料容器５内の液面上空間Ａに導入され、これに押されて標準試料５３が送液管５２を通ってインターフェイス部９内の図示しないイオン化プローブに向けて送液され、そこでイオン化されてＭＳ部８に導入される。
送液を止めるには、３方電磁弁４の通電を停止する。これによりポートｂ−ｃ間が連通するので標準試料容器５内の圧力が大気圧となることで送液が止まる。送液流量は調圧弁３の圧力設定により調節され、通常は５０μＬ／ｍｉｎ程度であり、チューニングにはおよそ３０分を要するから、送液量は１回のチューニング当たり約１．５ｍＬとなる。

特開平９−１５９６６１号公報

標準試料容器としてはガラス瓶を用い、パッキン付きの蓋で密閉されるが、例えば、蓋が緩んでいるとガス漏れが生じ、送液時に内圧が下がって、送液が適切に行われない。このため、標準試料容器にガス漏れをチェックする手段を備えることが望まれるが、従来のＬＣ／ＭＳにはその手段がなく、強いてガス漏れをチェックしようとすれば標準試料容器に圧力センサ等を設ける必要があり、コストアップにつながることが問題であった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、標準試料をガス圧で圧送するための標準試料容器のガス漏れを検知する手段を備えたＬＣ／ＭＳを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、標準試料を圧送するための加圧ガスをネブライザガスまたはドライイングガスの流量制御弁の下流側で分岐された流路から開閉弁を通して標準試料容器に供給するように構成すると共に、前記流量制御弁の制御信号の変化をモニターするモニター手段を備える。
このように構成することにより、ガス漏れがないときは開閉弁の開時と閉時とでモニター出力値に殆ど差がないが、ガス漏れがあればその差が大きくなることから、ガス漏れを直ちに検知することができる。

本発明は上記のように構成されているので、圧力センサを追加することなくガス漏れを検知することができる。これにより、ガス漏れのないことを確認した上で標準試料を導入するので、正確なチューニングが可能となり、分析の信頼性が向上する。

本発明が提供するＬＣ／ＭＳ装置は次のような特徴を有する。即ち、第１の特徴は標準試料を圧送するための加圧ガスをネブライザガスまたはドライイングガスの流量制御弁の下流側で分岐された流路から開閉弁を通して供給するように構成した点にあり、第２の特徴は流量制御弁の制御信号の変化をモニターするモニター手段を備えるように構成した点である。
従って、最良の形態の基本的な構成は、上記２つの要件を具備するＬＣ／ＭＳ装置である。

図１に本発明の一実施例を示す。同図において、図２と同符号を付したものは図２と同一物であるからここで再度の説明は省く。
本実施例が図２の従来例と相違する点は、加圧ガスの流路が、ネブライザガス／ドライイングガスの供給流路からその流量制御弁２１の下流側で分岐され、２方電磁弁（以下、一般化して開閉弁６と記す）を介して標準試料容器５の加圧管５１に通じるように構成され、さらにネブライザガス／ドライイングガスと加圧ガスとの共通の流量を制御する流量制御弁２１の開度を調節するために印加される制御電圧Ｅをモニターするモニター部１１と、このモニター部１１からの信号を処理してガス漏れの有無を示す情報を抽出するガス漏れ検知部１２とを設けた点である。

流量制御弁２１は、前述したように、フィードバック制御によりこの弁の出口側圧力が設定値に一致するように弁開度が調節されており、そのような制御の結果として流量制御弁２１に印加される制御電圧Ｅはこの弁を通過するガスの流量と一定の関係（例えば、比例関係）にある。モニター部１１は、この関係を利用して制御電圧Ｅを測定することでガス流量をモニターするために設けられたもので、流量制御弁２１に印加される制御電圧Ｅをデジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換器で構成される。

ガス漏れ検知部１２は、モニター部１１からの信号（ガス流量を示す信号）を処理してガス漏れの有無を表す情報を抽出するもので、本ＬＣ／ＭＳ全体を制御するコンピュータ内にソフトウェア的に構成される。

このように構成された本実施例において、標準試料導入は以下のように行われる。
通常分析時は、従来と同様に、ガス源１から供給された窒素ガスが、ネブライザガスまたはドライイングガスとしてガスコントロール部２で調節されてインターフェイス部９へ流れており、流量制御弁２１の下流側で分岐された加圧ガスは閉止されている開閉弁６の入口で止められている。また、４方バルブ７１は点線で示すように流路が接続された状態にある。

標準試料５３を送液するときは、最初に加圧ガスを標準試料容器５内の液面上空間Ａに導入する。即ち、４方バルブ７１を実線で示すように流路が接続された状態に切り換えると共に流量制御弁２１の設定圧を送液のための所定圧力（例えば１００ｋＰａ程度）に変更し、続いて開閉弁６を短時間（例えば１０秒間）だけ開き、すぐに閉じる。この間に加圧ガスが加圧管５１を経て標準試料容器５内の液面上空間Ａに導入され、その圧力は開閉弁６が閉じた後も蓄えられ、この蓄えられた圧力（蓄圧）により継続的に標準試料５３がインターフェイス部９に送液される。

続いてチューニングが行われる。即ち、開閉弁６が閉じると共に流量制御弁２１の設定をガス供給のための所定圧に戻すことによりネブライザガス／ドライイングガスを通常分析時の所定流量で供給し、この状態でチューニングを行う。前述したように、チューニングには約３０分を要するが、この間、標準試料容器５内の液面上空間Ａに蓄えられた加圧ガスの圧力低下は、例えば送液流量が５０μＬ／ｍｉｎで液面上空間Ａの容積が３００ｍＬの場合、０．５％程度に過ぎないから、チューニング中ほぼ一定の流量で送液が可能である。

チューニングが終わると、流量制御弁２１を閉止し、次に開閉弁６を開く。ネブライザガス／ドライイングガスの流路の末端は大気圧であるから、これにより液面上空間Ａに蓄えられた加圧ガスの残圧が抜け、標準試料５３の送液が止まるので、４方バルブ７１を点線で示すように流路が接続された状態に切り換えれば通常分析を行うことができる。

上記のチューニングの過程で、もし標準試料容器５に、例えば蓋の密閉不完全等の原因でガス漏れがあると、ガス圧低下により途中で送液が止まり、チューニングが完遂できなくなる。このような事態を防ぐために、本実施例ではモニター部１１で流量制御弁２１の制御電圧Ｅをモニターしている。加圧ガス導入の過程で、開閉弁６を開くと加圧ガスは標準試料容器５に過渡的に流入するが、ガス漏れがなければ間もなくガス流入は止まり、モニター部１１の出力は開閉弁６の閉時と同じになる。厳密には、送液流量分だけガス流入が続くが、これは微量であるから無視できる。しかし、ガス漏れがあれば、開閉弁６が開いている間、継続して加圧ガスが流入するので、モニター部１１の出力は開閉弁６を開く前よりも大きい値を示す。従って、開閉弁６を開く前後（但し、弁を開いた直後の過渡状態を除く）でモニター部１１の出力の変化を見れば、ガス漏れの有無を判別することが可能である。

ガス漏れ検知部１２は上記の原理に基づいてガス漏れを検知するもので、モニター部１１の出力信号を受けて以下のように動作する。
先ず開閉弁６を開く直前のモニター出力Ｅ１を記憶し、次に開閉弁６を開いた直後の過渡期を避けて数秒後のモニター出力Ｅ２を、先に記憶したＥ１から差し引き、この差（Ｅ１−Ｅ２）が予め設定した閾値を超えていれば「ガス漏れあり」と判定して、警報出力を発し、或いは、オートチューニングの場合はチューニングを中止する。

なお、本発明のより簡単な実施例として、図１におけるモニター部１１として電圧計を用いると共にガス漏れ検知部１２を省いて構成することもできる。この場合、開閉弁６を開く前後の電圧計（モニター部１１）の指示値をオペレータが読みとり、その変化幅からガス漏れの有無を自ら判断する。このような構成では自動化はできないが、基本的なガス漏れ検知機能を備えている。
また、ガスコントロール部２は、上記説明のものに限らず、例えば、圧力センサ２２の代わりに流量センサを用いるタイプ、或いは制御信号として電流を用いるタイプなどがあるが、いずれのタイプであっても本発明に適用可能である。

本発明は大気圧イオン化インターフェイスを備えたＬＣ／ＭＳに利用できる。

本発明の一実施例を示す図である。 従来の構成を示す図である。

符号の説明

１ ガス源
２ ガスコントロール部
３ 調圧弁
４ ３方電磁弁
５ 標準試料容器
６ 開閉弁
７ ＬＣ部
８ ＭＳ部
９ インターフェイス部
１１ モニター部
１２ ガス漏れ検知部
２１ 流量制御弁
２２ 圧力センサ
２３ 流路抵抗
２４ コントローラ
５１ 加圧管
５２ 送液管
５３ 標準試料
７１ ４方バルブ
Ａ 液面上空間

Claims (2)

1. 液体クロマトグラフ部と質量分析部が大気圧イオン化インターフェイス部を介して連結されて構成され、ガス源から流量制御弁を通して前記大気圧イオン化インターフェイス部にガスを供給するガス供給流路を有すると共に、チューニング時には標準試料を収めた標準試料容器内の液面上空間に連通する加圧管を通して加圧ガスを前記液面上空間に導入することにより前記標準試料の液面下に連通する送液管から前記標準試料を前記大気圧イオン化インターフェイス部に向けて送給するように構成された液体クロマトグラフ質量分析装置において、前記加圧ガスの流路が、前記流量制御弁の下流側で前記ガス供給流路から分岐され、開閉弁を介して前記加圧管に通じるように構成すると共に、前記流量制御弁に印加される制御信号の変化をモニターするモニター手段を備えたことを特徴とする液体クロマトグラフ質量分析装置。
2. 開閉弁の開時と閉時における前記モニター手段の出力値の差に基づき前記標準試料容器のガス漏れを検知するガス漏れ検知手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の液体クロマトグラフ質量分析装置。

Images