JP2010529435A - 大気圧イオン源の性能強化 - Google Patents

Abstract

質量分析計に接続されたエレクトロスプレー・イオン化源は、器具分析用途において広く使用されている。エレクトロスプレイ（ＥＳ）イオン化において生じる処理は、試料種のイオン化に影響を及ぼすＨ^＋又は他のカチオン等の帯電種の追加又は除去を一般に含む。新たな一組の電解質は、より多くの従来の電解質を使用して得られる分析ＥＳＭＳ信号と比較する場合に、ＥＳＭＳ分析において測定される陽極性及び陰極性分析種信号を増加することが発見されている。新たな電解質種が、試料液に直接加えられる時に又はエレクトロスプレー膜プローブにおいて第２の溶液流に加えられる時に、ＥＳＭＳ信号が増加する。新たな電解質は、イオン化効率を改善するために大気圧イオン源の組合せとして構成される試薬イオン源にさらに加えることができる。

Description

本願は、２００７年６月１日に出願された特許文献１の利益を主張し、その内容が参照により本明細書に組み込まれる。
本願は、質量分析計に連結される大気圧イオン（API）源の分野に関する。当該API源は、エレクトロスプレー、大気圧化学イオン化（APCI）、複合イオン源、大気圧電荷注入マトリックス支援レーザー脱離（Ａｔｏｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈａｒｇｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍａｔｒｉｘ Ａｓｓｉｔｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、DART及びＤＥＳＩを含むが、これらに制限されない。本願発明は、質量分析計に連結されるこれらのＡＰＩ源から生成された被分析イオン信号を増強するための新たな電解質種の使用法を含む。

帯電液滴生成非支援型エレクトロスプレー又は空気噴霧支援型エレクトロスプレー（ES）は、試料液流路における導電性表面において、種の酸化（陽イオン極性ES）又は種の還元（陰イオン極性）を必要とする。金属エレクトロスプレー針の先端が、一定の電圧又は接地電位に電気的に接続されて使用される場合、上記酸化反応又は還元反応（酸化還元反応）は、エレクトロスプレー・イオン化の間に金属エレクトロスプレー針の内面上で生じる。誘電性エレクトロスプレー先端が、エレクトロスプレー・イオン化において使用される場合、酸化還元反応は、試料液流路に沿って試料液と接触する導電性金属表面上に生じる。この導電性表面は、ステンレス鋼継ぎ手によって、石英ガラス製のエレクトロスプレー先端に一般的に接続される。エレクトロスプレー試料液の流路は、電気化学セル又は電流セルの半分を形成する。エレクトロスプレーにおいて形成された残り半分の電気化学セルは、気相中で機能する。結果として、電気化学セルの液体間の挙動を説明又は予測するために使用可能な作用の法則は、エレクトロスプレー・イオン化において生じるプロセスの一部を説明するために適用できる。電解質は、電気化学セルの液体に浸漬された電極表面において生じる酸化還元反応を促進させるのに役立つ。電解質は、単極性の帯電液滴を形成するために必要とされる最初の酸化還元反応に関与するのみならず、液滴の迅速な蒸発により関連する試料イオンの生成に基本的に影響を及ぼし、それらイオンは、その後気相を介して真空中に移送される。更なる電荷移動反応が、気相中で試料種とともに生じる。電解質が被分析種の液相及び気相イオン化に影響する仕組みは、明確ではない。

電解質種の種類及び濃度は、ESイオン化効率に影響を及ぼす。電解質の種類、濃度、及び試料液の組成物は、試料液の誘電率、導電性及びｐＨに影響する。エレクトロスプレー先端と対電極との間に印加される相対的な電圧と、エレクトロスプレー先端の曲率の有効半径と、流体表面に出現する形状とによって、エレクトロスプレー針の先端において効果的な電場強度が判定される。印加された電場の強度は、エレクトロスプレー・イオン化において気相絶縁破壊又はコロナ放電の開始値直下に一般的に設定される。エレクトロスプレー操作の間にエレクトロスプレー先端において印加される電場の効果的な上限によって、エレクトロスプレーの全イオン電流が、溶液の特性並びに試料液の流路に沿う導電性表面の配置によって判定される。試料液と接触する最も近接する導電性表面とエレクトロスプレー先端との間の試料液の実効導電性が、エレクトロスプレーの全イオン電流を判定する役割を果たす。ESＭS分析信号は、エレクトロスプレーの全イオン電流によって非常に
変化することが、エレクトロスプレー膜プローブを使用する研究によって知られている。エレクトロスプレー膜プローブの説明は、特許文献２及び特許文献３において行われ、参照として本願明細書に組み込まれる。

酢酸及び蟻酸等の特定の有機酸種が有機溶液及び水溶液に加えられるときに、ES信号が
強化される。逆に、塩酸及びトリフルオロ酢酸等の無機酸がエレクトロスプレー試料液に加えられるときに、ES信号は減少される。様々な電解質対イオン種によるエレクトロスプレー・イオン化効率の変化の基礎となるメカニズムが提案されているが、エレクトロスプレー・イオン化処理の基礎となるこれらのルート調節物質の説明は、未だに推測を含む。エレクトロスプレー・イオン化において試料液に加えられる従来の電解質は、エレクトロスプレーＭSの被分析イオン信号を最大化するために、一般的に選択される。あるいはま
た、電解質種及び濃度が、上流での試料準備又は試料分離システム性能と下流でのエレクトロスプレー性能とを最適化するために、合理的な妥協案として選択され、供給される。トリフルオロ酢酸は、逆相勾配液体クロマトグラフィーの試料分離を改善するために試料液に加えられるが、そのトリフルオロ酢酸の存在は、蟻酸又は酢酸等の有機電解質を試料液に加えてエレクトロスプレーすることと比較してエレクトロスプレーＭS信号を非常に
減少させる。極性被分析種に一般的であるように、最も高いエレクトロスプレーＭS信号
は、電解質として加えられる酢酸及び蟻酸を有する水中で、メタノール等の極性有機溶媒を使用して得られる。一般的に、３０：７０から５０：５０の比率のメタノールと水とが、０．１％から１％を超える範囲の濃度の酢酸又は蟻酸とともに流される。アセトニトリル等の非極性溶液を水とともに流すと、極性化合物のESＭS信号が減少し、無機酸を追加
すると、酢酸又は蟻酸とともに水中において極性有機溶液を使用して得られた信号と比較してESＭS信号が減少する。酸、塩基又は塩のいくつかの種は、ESＭS被分析種を最大化するためにエレクトロスプレー・イオン化において電解質種として、様々な濃度及び様々な溶液組成物において使用される。水溶液に溶解しないいくつかの極性分析試料について、より高いESＭS信号は、試料を電解質を有する純アセトニトリルに流すことによって得ら
れる。低親和性又は非親和性を有する炭水化物等の化合物について、塩電解質を加えると、より高いESＭS信号を生成し得る。

本願発明は、エレクトロスプレー・イオン化に使用され且つ報告された従来の電解質種によって得られたESイオン化効率と比較して、被分析種のエレクトロスプレー・イオン化効率を改善するために、エレクトロスプレー・イオン化において新たな一組の電解質種を使用する工程を含む。新たな電解質種でエレクトロスプレーを行う工程が、酢酸又は蟻酸を使用して得られた最も高いESＭS信号と比較して、２から１０の要因によってESＭS分析信号の振幅を増大させる。ESＭS信号強化は、新たな電解質が、試料液に直接加えられる
、又はエレクトロスプレー膜プローブの第２の溶液に加えられることによって得られる。試料液に加えられた従来の酸又は塩電解質が陽極性モードにおいてエレクトロスプレーされる場合に、この電解質からのアニオンは、陽イオンスペクトルにおいて容易に出現しない。予想されるように、これらの電解質のアニオンは、陰イオン極性のESＭSスペクトル
に出現する。本願発明を含む新たな電解質の特色は、電解質種からの特有のプロトン化又は脱プロトン化親イオンが、エレクトロスプレー・イオン化を使用して得られる正極性スペクトル及び陰極性スペクトルの両方に出現することである。正極性エレクトロスプレー質量スペクトルにおいて出現する陽極性電解質イオンは（Ｍ＋Ｈ）^＋種であり、（Ｍ−Ｈ）⁻種は陰極性エレクトロスプレー質量スペクトルにおいて出現する。

米国特許仮出願第６０／９３２，６４４号明細書 米国特許出願第１１／１３２，９５３号明細書 米国特許仮出願第６０／８４０，０９５号明細書 米国特許出願第１１／１３２，９５３明細書 PCT特許出願第PCT／SE２００５／００１８４４明細書 米国特許出願第１１／３９６，９６８号明細書

本願発明の一実施形態は、安息香酸、シクロヘキサンカルボン酸、又はトリメチル酢酸を含むが、これらに制限されない少なくとも一つの新たな一組の電解質を試料液に直接加えるＭS分析によって、被分析種のエレクトロスプレー・イオン化を実行する工程を含む
。電解質は、その流体搬送システムから試料液に含有され、又はT字型流路接続を通って
エレクトロスプレー先端近くの試料液に加えられる。

本願発明の別の実施形態は、試料液のエレクトロスプレーの間にエレクトロスプレー膜プローブの第２の溶液流に、安息香酸、シクロヘキサンカルボン酸、又はトリメチル酢酸を含むが、これらに制限されない少なくとも一つの新たな一組の電解質を加える工程を含む。新たな電解質の濃度は、第２の溶液流路を通じてステップ関数または勾配を実行することによって変更又は走査できる。第２の溶液流は、ＭS分析でのエレクトロスプレー・
イオン化の間に、試料液流中への新たな電解質の濃度の移行を減少させることを可能にする半透膜によって、試料液流から分離される。

本願発明の別の実施形態は、第２の電解質種を含む試料液のエレクトロスプレーの間にエレクトロスプレー膜プローブの第２の溶液中に、安息香酸、シクロヘキサンカルボン酸、又はトリメチル酢酸を含むが、これらに制限されない少なくとも一つの新たな一組の電解質を加える工程を含む。第２の溶液流への新たな電解質種の追加は、第２の電解質種が単独で使用されたときにESＭS分析信号を減少させても、エレクトロスプレーＭS信号を増加させる。第２の溶液流における新たな電解質の濃度は、分析ESＭS信号を最大化するた
めに段差又は傾斜がつけられる。

本願発明の別の実施形態は、ＭS分析でのエレクトロスプレー・イオン化の間に複数の
膜区分のエレクトロスプレー膜プローブの下流の膜区分の第２溶液流において、安息香酸、シクロヘキサンカルボン酸又はトリメチル酢酸を含むが、これらに制限されない少なくとも一つの新たな一組の電解質を加える工程を含む。一つ以上の膜区分は、下流のエレクトロスプレー膜プローブから試料液流路における上流を構成することができる。上流の膜区分を使用して電子捕捉及び解放された試料種は、電子捕捉処理を独立して最適化する電解質種に加える一方、新たな電解質種が、被分析種のエレクトロスプレー・イオン化効率を最適化するために下流の膜区分の第２の溶液流を通って加えられる。

本願発明のさらに別の実施形態において、安息香酸、シクロヘキサンカルボン酸又はトリメチル酢酸を含むが、これらに制限されない少なくとも一つの新たな電解質が、単一APCI注入口プローブにおける試料液に加えられる、又は大気圧コロナ放電イオン化において生成されたイオン信号を強化するためにAPCI二重注入口プローブにおいて第２の溶液からスプレーされる。

本願発明の別の実施形態において、安息香酸、シクロヘキサンカルボン酸、トリメチル酢酸を含むが、これらに制限されない少なくとも一つの新たな電解質は、エレクトロスプレー・イオン化及び／又は大気圧化学イオン化を含むイオン源の組合せにおいて構成されるエレクトロスプレー・イオン生成源を有する試薬イオン源から溶液エレクトロスプレーされる溶液に加えられる。

本願発明の更に別の実施形態において、安息香酸、シクロヘキサンカルボン酸又はトリメチル酢酸を含むが、これらに制限されない少なくとも一つの新たな電解質が、エレクトロスプレー・イオン化及び／又は大気圧化学イオン化を含むイオン源の組合せにおいて構成される試薬イオン源を形成するコロナ放電イオン化によって霧状化される溶液に加えられる。

質量分析計と相互作用するエレクトロスプレー・イオン源の概略図。 エレクトロスプレー膜プローブの断面図。 試料液流路、第２の溶液流路及びエレクトロスプレー膜プローブにおける半透膜を考慮する拡大図。 エレクトロスプレー・イオン源プローブの取付プレート上に取り付けられた気体噴霧（スプレー）器と一体化された単一区分エレクトロスプレー膜プローブを示す図。 三つ区分のエレクトロスプレー膜プローブの概略図。 試料液エレクトロスプレー注入口プローブ及びエレクトロスプレー試薬イオン源を備える大気圧イオン源の組合せの図。 １０μｌ／ｍｉｎの流量においてエレクトロスプレーされる一方、従来の電解質種及び新たな電解質種を使用するエレクトロスプレー膜プローブの第２の溶液流における電解質濃度勾配を表す、メタノール：水溶液の比が１：１における1μＭヘキサチロシンのESＭSイオン信号曲線を示す図。 １０μｌ／ｍｉｎの流量においてエレクトロスプレーされる一方、エレクトロスプレー膜プローブの第２の溶液流において、及び異なる濃度において試料液に直接加えられた安息香酸とともに、従来の及び新たな電解質種濃度勾配を表す、メタノール：水溶液の比が１：１における1μＭヘキサチロシンのＥＳＭＳ信号曲線を示す図。 試料液に直接加えられる異なる濃度の酢酸およびシクロヘキサンカルボン酸の１０μｌ／ｍｉｎの流量においてエレクトロスプレーされる、メタノール：水溶液の比が１：１における１μＭヘキサチロシンのＥＳＭＳイオン信号を含む一組のＥＳＭＳ信号曲線を示す図。 １０μｌ／ｍｉｎの流量においてエレクトロスプレーされる一方、純溶媒の試料液及び試料液に加えられた０．００１％トリフルオロ酢酸を有するエレクトロスプレー膜プローブ第２の溶液流において酢酸及び安息香酸の電解質濃度勾配を表す、メタノール：水溶液の比が１：１における1μＭヘキサチロシンの陽極性ＥＳＭＳイオン信号を含む一組のＥＳＭＳ信号曲線を示す図。 １０μｌ／ｍｉｎの流量においてエレクトロスプレーされる一方、純溶液の試料液を有するエレクトロスプレー膜プローブの第２の溶液流において酢酸及び安息香酸の電解質濃度勾配を表す、メタノール：水溶液の比が１：１おける1μＭヘキサチロシンの陰極性ＥＳＭＳイオン信号を含む一組のＥＳＭＳ信号曲線を示す図。 異なる濃度において試料液に別々に加えられた酢酸、安息香酸及びトリメチル酢酸の流量１０μｌ／ｍｉｎにおいて溶解する、メタノール：水溶液の比が１：１における1μＭレセルピンの陽極性ＥＳＭＳイオン信号を含む一組のＥＳＭＳ信号曲線を示す図。 異なる濃度において試料液に別々に加えられた酢酸、安息香酸、シクロヘキサンカルボン酸及びトリメチル酢酸の流量１０μｌ／ｍｉｎにおいて溶解される、メタノール：水溶液の比が１：１における1μＭロイシン−エンケファリンの陽極性のＥＳＭＳイオン信号を含む一組のＥＳＭＳ信号曲線を示す図。 安息香酸の陽極性エレクトロスプレーの質量スペクトルの図。 安息香酸の陰極性エレクトロスプレーの質量スペクトルの図。 トリメチル酢酸の陽極性エレクトロスプレーの質量スペクトルの図。 トリメチル酢酸の陰極性エレクトロスプレーの質量スペクトルの図。 シクロヘキサンカルボン酸の陽極性エレクトロスプレーの質量スペクトルの図。 シクロヘキサンカルボン酸の陰極性エレクトロスプレーの質量スペクトルの図。

任意の印加電場のエレクトロスプレーの全イオン電流は、試料液流路におけるエレクト
ロスプレー先端と第1の導電性表面との間の試料液の導電性の関数である。陽極性イオン
・エレクトロスプレーにおける主要な電荷担体は、エレクトロスプレー膜プローブにおける従来のエレクトロスプレー又は第２の溶液において試料液と接触する電極表面において生じる酸化還元反応から生成される一般的なＨ^＋イオンである。試料又は第２の溶液に加えられた電解質は、エレクトロスプレー・イオン化の間に溶液にＨ^＋イオンを加える又は除去する直接的又は非直接的な役割を果たす。Ｈ^＋イオンを生成する非直接的な役割は、電解質がＨ^＋イオンを生成するために電極表面において水の電気分解を補助する場合が考えられる。直接的な電解質の役割は、電極表面において酸の電離及び電子の損失により直接的にＨ^＋イオンを供給することである。陽イオン極性における電解質アニオン又は中性分子の種類及び濃度、さらに陰イオン極性は、多くの分析種のエレクトロスプレー・イオン化効率に非常に影響を及ぼす。電解質がエレクトロスプレー・イオン化においてイオン生成に影響を及ぼすように働く仕組み又は構成は、未だ良く知られていない。さらにエレクトロスプレー帯電液滴形成の間に生じる酸化還元反応において機能する電解質の役割は、未だ良く特徴付けられていない。結果として、エレクトロスプレー・イオン化において使用される電解質種の種類及び濃度は、特定のエレクトロスプレーＭS分析用途の実験に
基づく証拠による決定とともに、試行錯誤を通して多くが判定される。この目的を達成するために、多数の電解質種は、電解質種が従来の又は過去に提供され改善されたエレクトロスプレー性能を使用する電解質とは異なる場合を判定するために、エレクトロスプレー膜プローブを使用してスクリーニングされる。一組の上記新たな電解質は、陽極性及び陰極性モードの両方において改善された被分析ESＭS信号を明らかにすることにより、見出
された。一組の新たな電解質は、安息香酸、トリメチル酢酸及びシクロヘキサンカルボン酸を含むが、これらに制限されない。

上述したように、エレクトロスプレー・イオン化において従来又は過去に使用される電解質とは異なり、新たな電解質でエレクトロスプレーされる時には、特徴的な電解質イオンピークは、陽極性及び陰極性イオン極性モードの両方において生成される。（Ｍ＋Ｈ）^＋イオンは、陽極性エレクトロスプレー・イオン化において、安息香酸、トリメチル酢酸、及びシクロヘキサンカルボン酸により生成される。反対に、（Ｍ−Ｈ）⁻イオンは、予想されるように、図１４、１５、及び１６に示されるように陰極性において、安息香酸、トリメチル酢酸及びシクロヘキサンカルボン酸をエレクトロスプレーするときに生成される。新たな電解質がエレクトロスプレー信号を強化する仕組み又は構成は、液相、気相又は両方に生じる。安息香酸は低い気相プロトン親和力を有し、プロトン化された安息香酸イオンは、気相の中性分析種にＨ^＋を容易に提供し、又は気相においてより高いプロトン親和力の汚染種と競合する、移送プロトンによって分析イオンを生成したエレクトロスプレーの中和反応を減少する。

エレクトロスプレー・イオン源１の断面概略図が、図1に示される。
エレクトロスプレー試料液の注入口プローブ２は、気体噴霧ガス７が、エレクトロスプレー先端４の周りに円錐形６に流出する、試料液流路又は管３、エレクトロスプレー先端４及び環５を備える。様々な電圧が、エレクトロスプレー・プルーム10において単一極性の帯電液滴を生成するように、エンドプレート及びノーズピース電極１１、キャピラリー入口電極１２及び円筒形レンズ１３に印加される。一般的に、陽極性エレクトロスプレー・イオン化において、エレクトロスプレー先端４は接地電位において操作され、円筒形レンズ１３、ノーズピース及びエンドプレート電極１１及びキャピラリー入口電極１２のそれぞれには−３KV、−５KV、及びー６KVが印加される。ガスヒータ１５は、逆電流乾燥気体流１７を加熱する。非支援型エレクトロスプレー又は気体噴霧支援型エレクトロスプレーによって生成された帯電液滴プルーム１０を含む帯電液滴は、それら帯電液滴がエレクトロスプレー源チャンバ１８を通過するのに伴い蒸発する。ノーズピース電極１１におけるオリフィスを流出する加熱逆電流乾燥ガス１４は、エレクトロスプレー・プルーム１０を含む帯電液滴を乾燥させる役割を果たす。帯電液滴を迅速に蒸発させることにより生成
された一部のイオンは、電場によって、誘電性キャピラリー２１のオリフィス２０の中に入れられ又はこれを通過して真空内に入るように方向付けられる。キャピラリー・オリフィス２０を出ていくイオンは、拡張中性ガス流及びキャピラリー出口レンズ２３とスキマー電極２４とに印加される相対的な電圧によってスキマー・オリフィス２７を通るように方向付けられる。スキマー・オリフィス２７を出ていくイオンは、イオンガイド２５を通過し、当業者に公知の帯電分析及び帯電検出のために帯電分析器２８に集積される。

質量分析計において測定された分析イオン信号は、主に、特定の分析種についてのエレクトロスプレー・イオン化の効率のためである。エレクトロスプレー・イオン化効率は、大気圧イオン源において中性分子をイオンに変換する処理と、大気圧において生成されたイオンが真空内に移送される処理による効率とを含む。新たな電解質種は、エレクトロスプレー・イオン化効率に影響を及ぼす両方の仕組みに関与する。本願発明の一実施形態において、安息香酸、トリメチル酢酸及びシクロヘキサンカルボン酸を含む少なくとも一つの新たな電解質は、試料液がエレクトロスプレー先端４からエレクトロスプレー・イオン源チャンバ１８内にエレクトロスプレーされる場合に、試料液流路３を通ってエレクトロスプレー先端４に搬送された試料液８に加えられる。

図２は、本願発明の変形実施形態に使用されるエレクトロスプレー膜プローブ３０の断面図を示す。エレクトロスプレー膜プローブ３０は、特許文献４にさらに詳細に記載され、参照として本願明細書に組み込まれるが、試料液流３１がエレクトロスプレー先端４において流出する試料液流路３１Aを含む。図１と共通の要素には同じ符号が付されている
。電極３３と接触する第２溶液が、第２溶液流路３２Aを通過する。電圧が、電源装置３
５から電極３３に印加される。試料液３１及び第２溶液３２が、半透膜３４によって分離されている。半透膜３４は、カチオン又はアニオン交換膜を含み得る。一般的なカチオン交換膜は、エレクトロスプレー膜プローブ組立体３０において様々な厚み及び／又は導電性特性を有するように構成されるナフィオン（Ｎａｆｉｏｎ：登録商標）である。第２の溶液３２の流れは、流路３６を通ってアイソクラチック又は勾配流体搬送システム３７から第２の溶液流路３２A内に搬送され、通路３８を通って流出する。試料液３１の流れは
、流路４１を通ってアイソクラチック又は勾配流体搬送システム４０から試料液流路３１Aに搬送される。誘電性プローブ本体区分４２及び４３は、試料液３１及び第２溶液３２
と化学的に反応しない化学的不活性物質を含む。流路３１Aを通過する試料液３１は、エ
レクトロスプレー・プルーム１０を形成する空気噴霧支援とともに又は空気噴霧支援無しに、エレクトロスプレー先端４からエレクトロスプレーされる。空気噴霧支援を有するエレクトロスプレーは、エレクトロスプレーの先端４周り６において集中的に流出する、環５を通る流出噴霧ガス７によって実現される。単一極性帯電液滴のエレクトロスプレー生成を生じさせるために、相対的な電圧が、電源装置３５，４９及び５０をそれぞれ使用して、第２の溶液電極３３、ノーズピース及びエンドプレート電極１１及びキャピラリー注入口電極１２に印加される。加熱逆電流乾燥ガス１４は、それら乾燥ガスが、印加電場によって駆動されるキャピラリー・オリフィス２０に向かって移動するのに伴い、スプレー・プルーム１０において帯電液滴を乾燥させる役割を果たす。エレクトロスプレー・プルーム１０において液滴を迅速に蒸発することにより生成された一部のイオンは、キャピラリー・オリフィス２０を通過し、帯電分析され且つ帯電検出されるように帯電分析器２８内に集積される。

図３は、本願発明の変形実施形態を用いる陽極性エレクトロスプレー・イオン化のエレクトロスプレー膜プローブ３０操作モードの図である。安息香酸、トリメチル酢酸及びシクロヘキサンカルボン酸を含む少なくとも一つの新たな電解質種は、より高い濃度で、流体搬送システム３７のシリンジ５４に含まれる溶液に加えられる。シリンジ５５は、シリンジ５４内に投入されているような同じ溶媒組成物で充填されるが、新たな電解質種を加えられること無く充填される。第２の溶液３２の特定の新たなイソクラチック電解質濃度
又は新たな電解質濃度勾配は、流体搬送システム３７におけるシリンジ５４及び５５のポンプスピードの適切な比率を設定することによって、第２の溶液流路３２Aに搬送される
。陽イオン極性エレクトロスプレー・イオン化の間に、Ｈ^＋は、第２の溶液電極３３の表面において生成され、電場によって駆動されることにより、ほとんどＨ_３Ｏ^＋として、半透膜３４を通過し試料液３１内に流入する。第２の溶液流路３２Ａを流通する新たな電解質種の一部は、半透膜３４をさらに通過して試料液３１に入り、試料液３１において新たな電解質の正味の濃度を形成する。エレクトロスプレー操作の間に溶液３１における新たな電解質濃度は、第２の溶液における新たな電解質濃度をはるかに下回る。エレクトロスプレーの全イオン電流及び結果としてエレクトロスプレー先端４における局所的な試料液ｐＨ、試料液３１における新たな電解質濃度及び試料イオン・エレクトロスプレーＭＳ信号反応は、第２の溶液流路３２Ａを流通する第２の溶液３２において、新たな電解質濃度を調節することによって制御される。第２の溶液３２の溶媒組成物は、新たな電解質種の溶解度及び性能を最適化するために、試料液の溶媒組成物とは異なるように構成される。

図４は、エレクトロスプレー・イオン源プローブ・プレート６１上に取り付られた空気噴霧エレクトロスプレー注入口プローブ組立体５９に接続された単一膜区分組立体５８を含むエレクトロスプレー膜プローブ５７の一つの実施形態を示す。図１，２及び３に図示される共通する要素には同じ符号を付してある。

図５は、電気捕捉二重膜区分６７及び単一エレクトロスプレー膜区分６８を含む３つの膜区分エレクトロスプレー膜プローブ組立体６４の図である。各膜区分は、図２及び３に記載される単一区分エレクトロスプレー膜プローブと同様な方法で操作される。電気捕捉二重膜区分６７は、電極７１及び半透膜区分７６を有する第２の溶液流路７０と、電極７３及び半透性膜区分７７を有する第２の溶液流路７２とを含む。単一膜区分６８は、第２の溶液流路７４、及び半透膜７８を有する電極７５を含む。電解質の種類、濃度及び溶液組成物は、以前に記載されるように、第２の溶液８０，８１及び８２において制御される。図１〜４に記載される共通の要素には図５において同じ符号が付してある。電位曲線８４は、陽極性エレクトロスプレー・イオン化及び陽極性イオン電気捕捉の試料液流路に沿ってセットされる相対的な電位の一例の図である。二重膜電気捕捉区分６７は、係属中の特許文献５に記載され、参照として本明細書に組み込まれ、試料液において陽極又は陰極性試料イオンを捕捉し及び解放するために操作される。本願発明の変形実施形態において、安息香酸、トリメチル酢酸又はシクロヘキサンカルボン酸種を含む少なくとも一つの新たな電解質は、上述のようにエレクトロスプレー試料イオン信号を最大化するように制御される濃度を有する第２の溶液８２に加えられる。第２の溶液８２の組成物及び流量は変更可能であり、電気捕捉及びライン上のエレクトロスプレー性能を独立して最適化するよう、第２の溶液８０及び８１の組成物及び流量とは独立して制御される。

図６は、空気噴霧支援を有するエレクトロスプレー注入口プローブ組立体９０及び９１を含む大気圧イオン源８８の組合せの図である。エレクトロスプレー注入口プローブ９０は、エレクトロスプレー先端４、及びエレクトロスプレー・プルーム１０を含む帯電液滴を乾燥するのに役立つガス流９３を加熱するガスヒータ９２補助装置を含む。環電極９４及び９５に印加される電圧は、エレクトロスプレー注入口プローブ９０及び９１のそれぞれから、正味の中性液滴又は単一極性帯電液滴の生成制御を可能とする一方、スプレー混合領域９６において不要電場を最小化する。エレクトロスプレー注入口９１は、スプレー・プルーム１０における帯電液滴を蒸発させることにより生成された揮発中性分子試料の一部の大気化学的イオン化に影響を及ぼす電場９７によって、スプレー・プルーム１０から取り出される場合の、試薬イオンの源を提供する。イオン源８８の組合せは、係属中の特許文献６に記載され、参照として本明細書に組み込まれ、エレクトロスプレーのみのモード、APCIのみのモード、又はエレクトロスプレー及びAPCIモードの組合せとして操作される。本願発明の変形実施形態において、安息香酸、トリメチル酢酸、又はシクロヘキサ
ンカルボン酸を含む少なくとも一つの新たな電解質は、混合領域９６において気相大気圧化学イオン化を促進させるために試薬イオンを生成する、エレクトロスプレー注入口プローブ９０の試料液流及び／又はエレクトロスプレー注入口プローブ９１の試薬溶液に加えられる。試料液に流れ込む新たな電解質種は、上述のように試料ESＭSイオン信号を増加
できる。さらに、エレクトロスプレー・プローブ９１からエレクトロスプレーされる試薬溶液における新たな電解質は、大気圧化学イオン化又はESの組合せ及びAPCI操作において電荷移動のための試薬イオンとして供給される、陽イオン極性エレクトロスプレーにおいてイオンをプロトン化する低プロトン親和力を形成する。新たな電解質種は、さらにAPCI性能源を改善するために、コロナ放電試薬イオン源又はAPCI源における試料液に加えられ得る。

図７は、図１，２及び３に図示されるようにエレクトロスプレー膜プローブ構成３０を使用してエレクトロスプレーされる、メタノール：水の比が１：１である試料液における１μＭヘキサチロシン試料の一組のESＭSイオン信号曲線を示す。すべての試料液は、１
０μｌ／ｍｉｎの流量で流される。異なる電解質種の濃度勾配が第２の溶液流路に形成されるときにエレクトロスプレー質量スペクトルが取得される。第２の溶液の溶媒組成物は、メタノール第２の溶液に流れ込んだナフトキシ酢酸を除いて流れる全ての電解質についてのメタノール：水の構成である。第２の溶液流において追加された電解質の濃度が増加すると、エレクトロスプレーの全イオン電流が増加する。図７に示される各曲線は、エレクトロスプレーの全イオン電流上にプロットされたヘキサチロシンのピーク振幅を有する効率的なベースイオンクロマトグラフである。ヘキサチロシン対エレクトロスプレーの全イオン電流の信号応答曲線１００，１０１，１０２，１０３及び１０４は、酢酸（１０％まで）、２−ナフタキシ酢酸（０．３７Ｍまで）、トリメリット酸（０．２４４Ｍまで）、１，２，４，５ベンゼンカルボン酸（０．２３３Ｍまで）及びテレフタル酸（飽和）のそれぞれの第２の溶液濃度勾配を形成するときに取得される。従来の電解質である酢酸は、図６に示されるように、この一組の電解質のために、最も高いヘキサチロシンESＭS信
号振幅を提供する。ヘキサチロシン信号応答曲線１０８は、新たな電解質のシクロヘキサカルボン酸（０．１９５Ｍまで）の第２の溶液に濃度勾配を形成するときに取得される。新たな電解質がエレクトロスプレー膜プローブ３０の第２の溶液に流れ込んで得られる最大のヘキサチロシン信号は、電解質として酢酸で得られる最大振幅の２倍である。試料液と接触する半透膜の制限された断面積は、新たな電解質のシクロヘキサカルボン酸が第２の溶液に流れ込んだ状態で、エレクトロスプレーの全イオン電流範囲を制限する。以降の図面に示されるように、より高い分析信号は、新たな電解質種を試料液に直接加えることによって得られる。曲線１０８の形状及び振幅における相違は、新たな電解質のシクロヘキサカルボン酸が使用される場合に、エレクトロスプレー・イオン化処理の性能において明確な相違を例示する。

図８は、図１，２及び３に図示されるようにエレクトロスプレー膜プローブ構成３０を使用してエレクトロスプレーされた、メタノール：水の比が１：１である試料液における１μＭヘキサチロシン試料の別の一組のESＭSイオン信号曲線を示す。エレクトロスプレ
ー膜プローブ３０の第２の溶液流において電解質濃度勾配を形成するとき、１１０から１１２及び１１５のヘキサチロシン・エレクトロスプレーＭS信号応答曲線が取得される。
ヘキサチロシン・エレクトロスプレーＭS信号応答曲線１１８は、試料液に直接加えられ
た異なる濃度の新たな電解質安息香酸を有する異なる試料液をエレクトロスプレーすることによって得られる。ヘキサチロシンのデータ終了ポイント１１３を有するESＭS信号応
答曲線１１４は、試料液に直接加えられた異なる濃度のクエン酸を含む異なる試料液をエレクトロスプレーすることによって得られる。曲線１１４又は１１８を生成するために使用されるエレクトロスプレー膜プローブはない。ヘキサチロシン対エレクトロスプレーの全イオン電流の信号応答曲線１１０，１１１，１１２及び１１５は、従来の電解質、酢酸（第２の溶液において１０％まで）、蟻酸（５％まで）及び硝酸（１％まで）及び新たな
電解質安息香酸（第２の溶液において０．４１Ｍまで）のそれぞれの第２の溶液濃度勾配を形成するときに得られる。ヘキサチロシンESＭS信号応答と、膜プローブ３０の第２の
溶液に加えられた又はエレクトロスプレー・イオン化の間に試料液に直接加えられた新たな電解質安息香酸とを比較すると、同様なイオン信号は、生成された同じエレクトロスプレー・イオン電流について得られる。エレクトロスプレー膜プローブの第２の溶液に加えられた電解質を有するエレクトロスプレー性能は、一般的に同様のエレクトロスプレーの全イオン電流のエレクトロスプレー・イオン化の間に試料液に直接加えられた同じ電解質を有するエレクトロスプレー性能と非常に相互関連がある。曲線１１５及び１１８によって示されるように、増加されたヘキサチロシンESＭS信号は、新たな電解質安息香酸がエ
レクトロスプレー膜プローブ３０の第２の溶液に加えられる又はエレクトロスプレー・イオン化の間に試料液に直接に加えられる場合に、得られる。信号応答曲線１１８によって示される最大ヘキサチロシンESＭS信号は、任意の従来の電解質酢酸、蟻酸又は硝酸又は
非従来の電解質クエン酸とともに得られるものの５倍を超える。

メタノール：水の比が１：１である溶液における１μＭヘキサチロシン試料のエレクトロスプレーＭS信号応答曲線１２０及び１２１が、図９に示される。曲線１２１は、従来
の電解質酢酸の異なる濃度を含む異なる試料液をエレクトロスプレーすることによって生成される。曲線１２０は、新たな電解質シクロヘキサカルボン酸の異なる濃度を含む異なる試料液をエレクトロスプレーすることによって生成される。新たな電解質シクロヘキサカルボン酸で得られる最大ヘキサチロシンESＭS信号は、従来の電解質酢酸で得られる最
大ヘキサチロシン信号の２倍を超える。

メタノール：水の比が１：１である溶液における１μＭヘキサチロシン試料の、エレクトロスプレー膜プローブ３０を使用する３つのESＭS信号応答曲線が、図１０に示される
。曲線１２２はエレクトロスプレー膜プローブの第２の溶液流において酢酸の濃度勾配を形成することによって生成される。ヘキサチロシン信号における２つの増加要因に関して、信号応答曲線１２３によって示されるように、エレクトロスプレー膜プローブの第２の溶液において安息香酸の濃度勾配を形成することによって得られる。無機電解質の試料液への追加は、一般に所定のエレクトロスプレーの全イオン電流の分析信号応答を減少させる。ヘキサチロシン信号応答曲線１２４は、エレクトロスプレー膜プローブの第２の溶液において安息香酸の濃度勾配を形成するときに、試料液に加えられた０．００１％トリフルオロ酢酸（TFA）で得られる。略１００ｎAのエレクトロスプレーの全イオン電流は、曲線１２４上のデータポイント１２５において測定される。データポイント１２５、ヘキサチロシンのエレクトロスプレー信号は、ＥＳ膜プローブの第２の溶液に加えられた酢酸を有するＥＳＭＳ信号応答と比較して試料溶液に加えられた０．００１％ＴＦＡより低い。非常に低い濃度の安息香酸は、データポイント１２５が必要とされた場合に、第２の溶液に加えられる。第２の溶液において安息香酸の濃度を増加させると、ヘキサチロシン信号が増大して、ESＭS信号が試料液におけるTFAの影響を減少させることを克服する。試料液に０．００１％TFAを加えても、新たな電解質安息香酸のES膜プローブの第２の溶液への
追加が、酢酸を第２の溶液に加えることで得られた最大ヘキサチロシンESＭS信号の２倍
を超える最大値にまでヘキサチロシン信号を増大させる。

図１１は、エレクトロスプレー膜プローブを使用する、メタノール：水の比が１：１である溶液における１μＭヘキサチロシン試料の陰イオン極性ESＭS信号応答曲線を示す。
第２の溶液において酢酸の濃度勾配を形成しつつ、曲線１２７が得られる。エレクトロスプレー膜プローブ３０の第２の溶液において安息香酸の濃度勾配を形成するときに、信号応答曲線１２８が得られる。新たな電解質安息香酸で得られる最大陰イオン極性ヘキサチロシンESＭS信号は、従来の電解質酢酸で得られる最大ESＭS信号の２倍を超える。

メタノール：水の比が１：１の溶液における１μＭレセルピン試料は、図１２に示され
るESＭS信号応答曲線を生成するようにエレクトロスプレーされる。新たな電解質安息香
酸及びトリメチル酢酸及び従来の電解質酢酸は、ESＭS信号応答を比較するために異なる
試料液に異なる濃度で加えられる。レセルピンESＭS信号応答曲線１２７，１２８及び１
２９によって示されるように、新たな電解質種安息香酸及びトリメチル酢酸が試料液に加えられた場合、従来の電解質酢酸を試料液に加えてエレクトロスプレーを行った場合に得られるESＭS信号と比較して、２倍の信号増大が達成される。

試料液に加えられた４つの電解質を使用する、メタノール：水の比が１：１の溶液における１μＭロイシン−エンケファリン試料のESＭS信号応答の比較が、図１３に示される
。新たな電解質、安息香酸、トリメチル酢酸及びシクロヘキサンカルボン酸及び従来の電解質酢酸は、ESＭS信号応答曲線１３０，１３１，１３２及び１３３をそれぞれ生成する
ために異なるロイシン−エンケファリン試料液に異なる濃度で加えられる。新たな電解質を入れた場合、電解質酢酸で得られる最大信号応答と比較して、最大ロイシン−エンケファリン信号応答が２倍に増大した。個別に、ロイシン−エンケファリンESＭS最大信号応
答における増加する要因は、試料液に安息香酸を加えることによって得られる。

新たな電解質の特徴は、安息香酸、トリメチル酢酸、及びシクロヘキサンカルボン酸についてのそれぞれの図１４A、１５A及び１６Aに示されるように、陽極性エレクトロスプ
レーで得られたESＭSスペクトルにおいて、（Ｍ＋Ｈ）^＋電解質親イオンピークのイオン
が存在することである。上記親陽イオンは、エレクトロスプレー・イオン化において従来の電解質を入れる場合には一般に観察されない。予想されるように、（Ｍ-Ｈ）⁻電解質
種のピークの存在は、図１４B、１５B及び１６Bに示されるように陰イオン極性モードに
おいて得られるESＭSスペクトルにおいて観察される。陽イオン極性エレクトロスプレー
において気相電解質親イオンの存在は、ESＭS分析信号を増加させるのに役立ち得る。

新たな安息香酸、トリメチル酢酸及びシクロヘキサンカルボン酸の電解質の使用は、陽極又は陰極イオン極性エレクトロスプレー・イオン化における試料についてESＭS信号振
幅を増加させる。エレクトロスプレーＭS分析信号の増大は、試料液に新たな電解質を直
接加えることによって又はエレクトロスプレー・イオン化の間にエレクトロスプレー膜プローブの第２の溶液に新たな電解質を流し込むことによって達成される。特定の実施形態に関する本願発明が記載されるが、さらなる改良及び変更が明かであり、又はそれら改良及び変更を示唆する、その記載は制限を意味しないことが理解されよう。本願は、全ての上記改良及び変形を包含することを意図する。

Claims (4)

1. エレクトロスプレー・イオン化の間に、の安息香酸、トリメチル酢酸、又はシクロヘキサンカルボン酸のうちの一つの電解質を試料液に加える工程を有する、エレクトロスプレーＭS分析イオン信号振幅を増大させるための方法。
2. エレクトロスプレー・イオン化の間に、安息香酸、トリメチル酢酸、又はシクロヘキサンカルボン酸のうちの一つの電解質を、エレクトロスプレー膜プローブの第２の溶液に加える工程を有する、エレクトロスプレーＭS分析イオン信号振幅を増大させるための方法
   。
3. 安息香酸、トリメチル酢酸、又はシクロヘキサンカルボン酸のうちの少なくとも一つの電解質種を、試薬イオン源溶液に加える工程を有する、エレクトロスプレー及びAPCI源の組合せによって生成されたＭS分析イオン信号を増大させるための方法。
4. 安息香酸、トリメチル酢酸、又はシクロヘキサンカルボン酸のうちの少なくとも一つの電解質種を試料液に加える工程を有する、APCI源によって生成されたＭS分析イオン信号
   を増大させるための方法。