JP2014134554A - におい嗅ぎ−ガスクロマトグラフ質量分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】試料の構成成分を高精度に分離して、各成分の化学構造と「におい」を同時に分析できるにおい嗅ぎ−ガスクロマトグラフ質量分析装置を提供する。
【解決手段】予め既知のにおい成分を分析して化合物名、マススペクトル、保持指標、においの質および閾値を登録したデータベースと、においを有する試料中の成分を時間方向に分離・展開するクロマトグラフ手段と、前記クロマトグラフ手段で得られたクロマトグラムを表示する機構とを備え、試料測定前に選択された成分のデータベース情報から、前記クロマトグラム表示機構の当該ピーク位置ににおい情報を通知する通知機構を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、試料の構成成分を高精度に分離して、各成分の化学構造と「におい」を同時に分析できるにおい嗅ぎ−ガスクロマトグラフ質量分析装置（以下、におい嗅ぎ−ＧＣ−ＭＳ装置と称する）に関する。

近年、食品・日用品分野において、さまざまな商品が開発され、「におい」に対する定性分析・定量分析の研究が注目されている。また、環境分析においても、異臭・悪臭分析への需要が高まっている。

従来、「におい」の識別や評価は、実際に人間の嗅覚を用いて行なわれるのが一般的であった。しかしながら、実際に「におい」を嗅ぐ人（パネル）の個人差やその日の体調によって嗅覚が変動することを想定する必要があるため、客観的な結果を精度良く得るには、パネルを一定人数以上確保し、試験場所の環境等にも十分な配慮を必要とする。そのため、手間と時間が膨大なものとなる。仮に前記の点を配慮しても、人間の嗅覚は「におい」に順応するという特性を有しているため、常に一定基準で確定的な判断を下すことは困難である。

これに対し、「におい」に関する機器分析として、ガスクロマトグラフ装置（ＧＣ）やガスクロマトグラフ質量分析装置（ＧＣ−ＭＳ）などを用いた成分分析法が知られている。しかしながら、これら成分分析法では、「におい」を揮発性化学物質として捉えるので、その原因物質を特定するなどの目的には有効であるが、人間の嗅覚による官能値との相関をとるのは難しいなどの問題がある。

前記成分分析法の欠点を補うため、ＧＣ−ＭＳ装置に「におい」嗅ぎのための装置（におい嗅ぎポート）を取り付けて使用するにおい嗅ぎ−ＧＣ−ＭＳ装置が知られている。

図３は従来のにおい嗅ぎ−ＧＣ−ＭＳ装置の構成例を示す。
すなわち、所定の速度で昇温するように制御されたＧＣ３１０のカラムオーブン３０２の内部に分離カラム３０３を設置し、分析試料を試料注入・気化室３０１から分離カラム３０３に向けて導入する。導入された試料は、カラムオーブン３０２の昇温の温度勾配、移動相ガスの流速、そして分離カラムの液相の種類およびサイズ等の複合的な作用により、構成成分ごとに時間方向に分離・展開される。時間方向に分離・展開された成分は、スプリッタ３０５を介して、ＭＳ装置３０６（例えば四重極型質量分析装置）に導入され、分子イオンおよびそのフラグメントイオンの質量電荷比と強度が正確に測定され、成分の定性・定量分析が行なわれる。

分離カラム３０３によって時間方向に分離・展開された成分の一部は、トランスファライン３０８を介してにおい嗅ぎポート３０９にも送られる。におい嗅ぎポート３０９では、測定者は、「におい」が検出されるとレベルスイッチを操作することで「におい」の強度と種類を表現する。

スプリッタ３０５からＭＳ装置３０６およびにおい嗅ぎポート３０９に「におい」成分を効率良く送り出すための補助手段として、メークアップガス発生器３０４から、ヘリウムガスなどの補助ガスがスプリッタ３０５に供給される。

以上の操作を経て、ＧＣ−ＭＳと人間の嗅覚を組み合わせたにおい嗅ぎ−ＧＣ−ＭＳ測定を行なうことにより、「におい」成分の識別と、「におい」強度やその成分の定性・定量情報とを同時に得ることができる。

なお、「におい」分析では測定者の嗅覚に依存するために、ＧＣでの試料の分離・展開はゆっくり行う必要があり、測定時間は３０〜５０分と非常に長い。その間測定者は嗅覚に注意を集中する必要があり、長時間の緊張が求められる。この負担を軽減するため、特許文献１では成分ピークが出現し始めるタイミングで成分が出現する旨を知らせる発明が紹介されている。

特開２００８−１７０３３３号公報

「におい」分析の分析時間は長時間に渡ることは珍しくはない。また、腐敗臭などの刺激臭を持つ試料では嗅覚が麻痺し、「におい」感知の闘値が低い「におい」成分を嗅ぎ逃す問題がある。更に測定試料の中には有害な化合物が含まれ、測定者の健康被害を及ぼす危険性もある。
本発明の目的は、上述した点に鑑み、長時間に渡って集中力を維持しなければならない測定者の負担軽減と健康被害を軽減できるにおい嗅ぎ−ＧＣ−ＭＳ装置を提供することにある。

本発明によるにおい嗅ぎ−ＧＣ−ＭＳ装置は、
においを有する試料中の成分を時間方向に分離・展開するクロマトグラフ手段と、
前記クロマトグラフ手段で得られたクロマトグラムを実時間表示する機構と
前記分離・展開された成分の一部を取り出して、順次質量分析する質量分析手段と、
前記成分の残余をにおい嗅ぎポートへ送るトランスファラインと
を備えたにおい嗅ぎ−ガスクロマトグラフ質量分析装置において、
予め既知のにおい成分を分析して前記クロマトグラフ手段により分離・展開された成分のクロマトグラムピークの質量分析結果及びにおい情報を登録したデータベースと、
試料測定前に前記データベース中の成分情報を選択する手段を備え、
前記選択された成分情報を前記データベースから抽出し、前記クロマトグラム表示機構の当該保持時間位置に、におい情報を通知する手段を設けたことを特徴とする。

前記当該保持時間位置に描かれるにおい情報は、短冊状に色塗りされた表示もしくは文字もしくは記号とすることが好ましい。

選択された成分情報は試料のクロマトグラムが表示される画面に重ね表示される。したがって、成分情報とクロマトグラムの表示位置関係から、試料の「におい」を嗅ぐ前に、データベースに登録されている「におい」か否か、もし該当するものであればその成分情報はいかなるものかを認識した上で「におい」を嗅ぐことになり、データベース内に登録されている刺激臭成分による嗅覚の麻痺による測定ミスや、毒性成分による健康被害を避けることができる。

本発明によるにおい嗅ぎ−ＧＣ−ＭＳ装置の構成例を示す図である。 本発明によるにおい嗅ぎ−ＧＣ−ＭＳ装置のモニター表示例を示す図である。（Ａ）はデータベース中の選択された四種類の「におい」情報を当該保持時間位置に表示した例。（Ｂ）は試料分析のクロマトグラムを重ね描画した例を示す。 従来のにおい嗅ぎ−ＧＣ−ＭＳ装置の構成例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

本発明のにおい嗅ぎ−ＧＣ−ＭＳ装置の基本構成を図１に示す。
本発明のにおい嗅ぎ−ＧＣ−ＭＳ装置では、予め既知の「におい」成分を分析して“化合物名”、“マススペクトル”、化合物の保持時間を基準となる物質（ n-アルカン）により指標化した“保持指標”、例えば、バナナの香り、腐った「におい」などの“「におい」の質”および「におい」を感知する最小濃度もしくは最小クロマトグラムピーク値の“閾値”などを登録したデータベース１１３をパーソナルコンピュータ（以下ＰＣという）１０７内のメモリに構築する。

所定の速度で昇温するように制御されたＧＣ１１０のカラムオーブン１０２の内部に分離カラム１０３を設置し、分析試料を試料注入・気化室１０１から分離カラム１０３に向けて導入する。導入された試料は、構成成分ごとに時間方向に分離・展開されたクロマトグラムとしてＰＣ１０７のモニター１１２に表示する。

時間方向に分離・展開された成分は、メークアップガス発生器１０４から、ヘリウムガスなどの補助ガスがスプリッタ１０５に供給され、ＭＳ装置１０６（例えば四重極型質量分析装置）に導入され、他はトランスファライン１０８に送られ、におい嗅ぎポート１０９に届き、測定者が「におい」を嗅ぎ、「におい」情報を入力する。

ＭＳ装置１０６とＧＣ１１０に送られた成分は、ＭＳおよびＧＣで解析され、成分情報はＰＣ１０７のモニター１１２に表示する。

上述の構成からなるにおい嗅ぎ−ＧＣ−ＭＳ装置において、試料測定開始時、操作者はデータベース中の成分から、試料に含まれると予想される成分もしくは嗅覚や健康被害を与えると思われる「におい」成分を選択する。選択された成分情報はデータベースから抽出し、ＰＣ１０７のモニター１１２の当該保持時間位置に「におい」情報を表示する。図２（Ａ）はその表示例を示す。

本例では四種類の「におい」（リモネン、オクタノール、スカトール、メントール）が選択され、夫々の保持時間位置（７．５１分、１１．３４分、１３．８４分、１６．３４分）に短冊状の塗り潰しが現れその中に選択された「におい」情報２０１〜２０４が表示されている。

次に試料を試料注入・気化室１０１から分離カラム１０３に向けて導入する。導入された試料は、構成成分ごとに時間方向に分離・展開されたクロマトグラムとして、ＰＣ１０７のモニター１１２に重ね表示する。図２（Ｂ）はその一例を示す。約１０分間のクロマトグラム２０５が描画されている。本例であればリモネンの発臭は既に終わり、約１．３分後に石鹸臭のオクタノールが、約３．８分後に糞便臭のスカトールが、そして６．３分後にハッカ臭のメントールの「におい」がにおいポートに届くことが予想できる。

前記のとおり操作者は、試料に含まれると予想される「におい」情報と試料の「におい」成分が時間方向に分離・展開され描かれるクロマトグラムとの表示位置関係から次に嗅ぐ「におい」情報を予想することができる。従って、データベース内に登録されている刺激臭成分による嗅覚の麻痺による測定ミスや、毒性成分による健康被害を避けることができる。

実施例１の変形例として、ＰＣモニターに表示される短冊状の塗り潰しは、例えば健康被害を及ぼすものであれば赤色で、例えば刺激臭であれば黄色で「におい」の質を表現することもできる。

実施例１の変形例として、ＰＣのモニターに表示される「におい」情報は当該保持時間位置に参照番号だけを表示し、詳細情報は別途ウィンドウに表示し、参照番号から詳細情報を参照することもできる。

実施例１の変形例として、におい嗅ぎポート近傍で測定者の視野内にＰＣ１０７と同じ内容を表示するＰＣモニターを別途設けることも可能である。

１０１ 試料注入・気化室
１０２ カラムオーブン
１０３ 分離カラム
１０４ メークアップガス発生器
１０５ スプリッタ
１０６ ＭＳ装置
１０７ パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
１０８ トランスファライン
１０９ におい嗅ぎポート
１１０ ＧＣ
１１２ モニター
１１３ データベース
２０１ 選択された「におい」情報１
２０２ 選択された「におい」情報２
２０３ 選択された「におい」情報３
２０４ 選択された「におい」情報４
２０５ クロマトグラム
３０１ 試料注入・気化室
３０２ カラムオーブン
３０３ 分離カラム
３０４ メークアップガス発生器
３０５ スプリッタ
３０６ ＭＳ装置
３０８ トランスファライン
３０９ におい嗅ぎポート
３１０ ＧＣ

Claims (2)

1. においを有する試料中の成分を時間方向に分離・展開するクロマトグラフ手段と、
   前記クロマトグラフ手段で得られたクロマトグラムを実時間表示する機構と、
   前記分離・展開された成分の一部を取り出して、順次質量分析する質量分析手段と、
   前記成分の残余をにおい嗅ぎポートへ送るトランスファラインと
   を備えたにおい嗅ぎ−ガスクロマトグラフ質量分析装置において、
   予め既知のにおい成分を分析して前記クロマトグラフ手段により分離・展開された成分のクロマトグラムピークの質量分析結果及びにおい情報を登録したデータベースと、
   試料測定前に前記データベース中の成分情報を選択する手段を備え、
   前記選択された成分情報を前記データベースから抽出し、前記クロマトグラム表示機構の当該保持時間位置に、におい情報を通知する手段を設けたことを特徴とするにおい嗅ぎ−ガスクロマトグラフ質量分析装置。
2. 前記当該保持時間位置に通知されるにおい情報は、短冊状に色塗りされた表示もしくは文字もしくは記号であることを特徴とする請求項１記載のにおい嗅ぎ−ガスクロマトグラフ質量分析装置。