JP2015014616A

JP2015014616A - インタフェース

Info

Publication number: JP2015014616A
Application number: JP2014194609A
Authority: JP
Inventors: 正人小林; Masato Kobayashi
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2014-09-25
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2015-01-22
Anticipated expiration: 2031-12-19
Also published as: JP5888383B2

Abstract

【課題】スプレーチップを固定したり接続したりすることが容易な接続／固定部材を用いたインタフェースの提供。【解決手段】試料をイオン源に噴霧するスプレーチップ８をチップホルダ１の設定位置に固定するために使用される接続／固定部材３を備え、液体クロマトグラフ部と質量分析部との間に配置されるインタフェースであって、スプレーチップ８の外径と同じか、またはそれ以上の大きさの内径を有する筒状部材を備え、筒状部材は、弾性を有する材料で形成されており、筒状部材の内部にスプレーチップ８が挿入された後、筒状部材の外周面がチップホルダ１の固定溝の内周面によって押し付けられることにより、スプレーチップ８がチップホルダ１の設定位置に固定されている。【選択図】図１

Description

本発明は、液体クロマトグラフ質量分析装置（以下、「ＬＣ／ＭＳ」という）に使用されるインタフェースに関し、さらに詳しくは、ＬＣ／ＭＳの液体クロマトグラフ部（ＬＣ部）と質量分析部（ＭＳ部）との間に配置されるインタフェースに関する。

液体クロマトグラフ質量分析装置（ＬＣ／ＭＳ）では、液体クロマトグラフ部（ＬＣ部）で分離された液体成分を霧化、イオン化して質量分析部（ＭＳ部）に導入する。したがって、ＬＣ部からの液体成分の霧化、イオン化をするインタフェースが必要である。ＬＣ／ＭＳに用いられるインタフェースとして、近年、エレクトロスプレーイオン化法（ＥＳＩ）が用いられるようになっている。
エレクトロスプレーイオン化法は、電気伝導性を有する液体を細管に通し、コネクタからスプレーノズル部に高電圧を印加することで生じた電位勾配により、帯電した均一で微細な液滴を噴霧させ、それらの液滴から溶媒を蒸発させることによって試料分子の多価イオンが生成するという原理に基づいている。
ところで、通常のＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフ）で使用するエレクトロスプレーノズルは内径が１００ｕｍ以上であることが多く一般的にＳＵＳ製のニードルを使用している。生体サンプル等の微量サンプルを分析する場合はナノ流量で分析するが、その場合は内径が１００ｕｍ以下のガラス製のスプレーチップを使用することが多い（ｎａｎｏＬＣ、ｎａｎｏＥＳＩ）。ガラス製のスプレーチップはＳＵＳ製ニードルに比べ耐久性が低いので、ＨＰＬＣで使用するインタフェースとは異なる、スプレーチップを交換しやすい構造のインタフェースを使用する。

図７は、ＥＳＩが用いられた従来のインタフェースを備えるＬＣ／ＭＳの概略構成図である。
ＬＣ部１２では、カラム１４を用いて液体試料中に存在する様々な液体成分と、カラム１４内に存在する固定相との吸着の度合いによって、液体試料を個々の液体成分に分離する。次に、ＬＣ部１２のカラム１４から流出する液体成分は、インタフェース１６に導入される。ここで、液体成分は、ＥＳＩで霧化、イオン化が行われてスプレーノズル１８の先端からイオンスプレーとして噴霧される。ｎａｎｏＥＳＩの場合はニードルの代わりにガラス製スプレーチップ８を使用する。ガラス製スプレーチップ８はｎａｎｏＬＣの配管チューブ等と接続後チップホルダ等で加熱キャピラリ２２入り口近傍に固定される。
イオンスプレーの一部は、インタフェース１６とＭＳ部２０との間に設けられた加熱キャピラリ２２を通ってＭＳ部２０へ入り、イオンレンズ系２３によりイオンが集束及び加速されて四重極２４に入射し、四重極２４を通過したイオンがイオン検出器２６により検出される。

ｎａｎｏＬＣの配管チューブなどとスプレーチップとを接続するには、ユニオン１３やマイクロＴｅｅを用いる。また、ユニオン１３はカラム一体型チップやオフライン型チップの固定にも使用している。各種スプレーチップの先端の位置決めはチップホルダで行う。
図８は、ＰＥＥＫ（登録商標；ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂）製のユニオン１３の概略構成図である。スプレーチップ８を円筒状のスリーブ（図示せず）に通した後、メイルナット６０で略円筒状のユニオン１３に固定し、さらにチップホルダ本体部とチップホルダカバーとの間の設定位置（複雑な形状の固定溝）にユニオン１３を置き、カバーをネジで押さえつけて固定している（この場合のスプレーチップはカラム一体型スプレーチップを示し、チップはユニオン１３を貫通している）。

しかしながら、ＰＥＥＫ製のユニオン１３を用いてスプレーチップ８をチップホルダ１の設定位置（固定溝）に固定することは容易ではなかった。また、マイクロＴｅｅを用いてＬＣ部１２のカラム１４とＭＳ部２０のスプレーチップ８とを接続することも容易ではなかった（さらに、ユニオン１３やマイクロＴｅｅは高価であった）。
なお、このような課題に着目した先行技術文献は見当たらなかった。
そこで、本発明は、スプレーチップを固定したり接続したりすることが容易な接続／固定部材を用いたインタフェースを提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明のインタフェースは、試料をイオン源に噴霧するスプレーチップやカラム一体型チップなどの各種スプレーチップをチップホルダの固定溝に固定するために使用される接続／固定部材と、前記固定溝を有するチップホルダとを備え、液体クロマトグラフ部と質量分析部との間に配置されるインタフェースであって、前記接続／固定部材は、前記スプレーチップの外径と同じか、またはそれ以上の大きさの内径を有する筒状部材を備え、前記筒状部材は、弾性を有する材料で形成されており、前記筒状部材の内部に前記スプレーチップやカラム一体型チップが挿入された後、前記筒状部材の外周面がチップホルダの固定溝の内周面によって押し付けられることにより、前記スプレーチップやカラム一体型チップがチップホルダの設定位置に固定されているようにしている。

ここで、「設定位置」とは、設計者等によって予め決められた任意の位置であり、例えば、スプレーチップの先端の位置決めをするための位置等となる。

以上のように、本発明のインタフェースによれば、ユニオンを使用しないため、ネジ締めの作業が不要である簡便な接続を実現するとともに、コストを下げることができる。さらに、チップホルダの固定溝形状も簡素化することができる。

（他の課題を解決するための手段及び効果）
また、本発明のインタフェースは、前記チップホルダの固定溝の断面は、角穴形状やＶ字形状が代表例として考えられるが、その他の形状でもよい。
そして、本発明のインタフェースは、試料をイオン源に噴霧する各種スプレーチップと試料を分離するカラムまたはＨＰＬＣに使用する配管チューブとを接続し、チップホルダの固定溝に固定するために使用される接続／固定部材と、前記固定溝を有するチップホルダとを備え、液体クロマトグラフ部と質量分析部との間に配置されるインタフェースであって、前記接続／固定部材は、前記スプレーチップの外径並びにカラムまたは配管チューブの外径と同じか、またはそれ以上の大きさの内径を有する筒状部材を備え、前記筒状部材は、弾性を有する材料で形成されており、前記筒状部材の一端部の内部に前記スプレーチップが挿入されるとともに、前記筒状部材の他端部の内部に前記カラムまたは配管チューブが挿入されることにより、前記スプレーチップと前記カラムまたは配管チューブとが接続されるとともに固定されるようにしている。
以上のように、本発明のインタフェースによれば、ユニオンやマイクロＴｅｅを使用しないため、ネジ締めの作業が不要である簡便な接続を実現するともに、コストを下げることができる。

さらに、本発明のインタフェースにおいて、前記接続／固定部材に電圧を印加する手段を備え、前記筒状部材は、導電性を有する材料で形成されているようにしてもよい。

本発明の実施形態に係る接続／固定部材を用いてチップホルダに固定した概略構成図。スプレーチップの先端の位置決めをする方法を説明する図。スプレーチップの先端の位置決めをする方法を説明する図。本発明の実施形態に係る接続／固定部材を用いてチップホルダに固定した概略構成図。スプレーチップとカラムとを接続する方法を説明する図。スプレーチップとカラムとを接続する方法を説明する図。従来のインタフェースを備えるＬＣ／ＭＳの概略構成図。ユニオンの概略構成図。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。

図１は、実施形態に係る接続／固定部材を用いてスプレーチップをチップホルダに固定した概略構成図であり、図４は、実施形態に係る接続／固定部材を用いてスプレーチップとカラム（またはＨＰＬＣに使用する配管チューブ）とが接続され、さらにチップホルダに固定した概略構成図である。
接続／固定部材３は、スプレーチップ８の外径及びカラム１４（またはＨＰＬＣに使用する配管チューブ）の外径と同じか、またはそれ以上の大きさの内径を有する筒状部材（例えば、円筒状部材）である。例えば、スプレーチップ８の外径及びカラム１４の外径が０．３７５ｍｍである場合、接続／固定部材３の内径は０．３７５ｍｍ以上となる（接続／固定部材３の外径は例えば２〜３ｍｍであり、接続／固定部材３の長さは１０〜２０ｍｍ程度である）。また、接続／固定部材３の内径は、ここでは０．３７５ｍｍ以上としたが、使用するスプレーチップの外径やカラムの外径の大きさに合わせたものを選択して使用することになる。また、接続／固定部材３の外径や長さも、使用するスプレーチップやカラムの大きさに合わせたものを選択して使用すればよい。

接続／固定部材３の材質としては、弾性や導電性を有する材料が挙げられ、例えば、ゴムや導電性ポリマー等が使用される。
チップホルダ１、２は、チップホルダ本体部１ａ、２ａとチップホルダカバー１ｂ、２ｂとを有する。チップホルダカバー１ｂ、２ｂは平板形状であり、チップホルダ本体部１ａ、２ａの上面には断面が角穴（四角）形状である固定溝が形成されている。固定溝の断面は、筒状部材がチップホルダカバー１ｂ、２ｂで抑えられたときの変形を吸収できる形状と大きさである。また、固定溝の長さは筒状部材の長さと同じかそれ以上の寸法である。チップホルダ１、２の材質としては、ＰＥＥＫ等が挙げられる。

ここで、スプレーチップ８をチップホルダ１に固定する方法について説明する。図１〜図３は、スプレーチップ８をチップホルダ１に固定する方法を説明するための図である。なお、図１（ａ）と図２（ａ）と図３（ａ）とは軸方向の断面図であり、図１（ｂ）と図２（ｂ）と図３（ｂ）とは、軸方向に垂直な断面図である。
まず、接続／固定部材３の内部をスプレーチップ８が貫通するようにスプレーチップ８を挿入する（図２参照）。次に、チップホルダ本体部１ａの設定位置（固定溝）に接続／固定部材３を配置して（図３参照）、チップホルダ本体部１ａとチップホルダカバー１ｂとの間に接続／固定部材３を、カバーネジ（図示せず）を用いて固定する（図１参照）。このとき、接続／固定部材３が弾性を有するため変形して、スプレーチップ８がしっかり固定される。

次に、スプレーチップ８とカラム１４（またはＨＰＬＣに使用する配管チューブ）とを接続する方法について説明する。図４〜図６は、スプレーチップ８とカラム１４（またはＨＰＬＣに使用する配管チューブ）とを接続する方法を説明するための図である。なお、図４（ａ）と図５（ａ）と図６（ａ）とは軸方向の断面図であり、図４（ｂ）と図５（ｂ）と図６（ｂ）とは、軸方向に垂直な断面図である。
まず、接続／固定部材３の一端部から内部中央部にスプレーチップ８の先端部を挿入するとともに、接続／固定部材３の他端部から内部中央部にカラム１４（またはＨＰＬＣに使用する配管チューブ）の先端部を挿入する（図５参照）。次に、チップホルダ本体部２ａの設定位置（固定溝）に接続／固定部材３を配置して（図６参照）、チップホルダ本体部２ａとチップホルダカバー２ｂとの間の接続／固定部材３を、カバーネジ（図示せず）を用いて固定する（図４参照）。このとき、接続／固定部材３が弾性を有するため変形して、スプレーチップ８とカラム１４（またはＨＰＬＣに使用する配管チューブ）とがしっかり固定される。また、接続／固定部材３を導電性材料で形成し、チップホルダ２に設けた金属部材に接触させ、電圧印加部（図示せず）より高電圧を印加することで、接続／固定部材３内に送液されている移動相と液体成分とに高電圧を印加することも可能である。

以上のように、本発明のインタフェースによれば、ユニオンを使用しないため、ネジ締めの作業が不要である簡便な接続を実現するともに、コストを下げることができる。さらに、チップホルダ１の溝形状も簡素化することができる。また、ユニオンやマイクロＴｅｅを使用しないため、ネジ締めの作業が不要である簡便な接続を実現するともに、コストを下げることができる。さらに、チップホルダ２の溝形状も簡素化することができる。

＜他の実施形態＞
上述した接続／固定部材３は、スプレーチップ８に限らず、オフライン型チップやカラム一体型チップなど各種チップに使用されてもよい。チップ材質はガラスに限らず他の材質のものでもよい。また、前記チップホルダの固定溝の断面は、角穴形状やＶ字形状が代表例として考えられるが、その他の形状でもよい。チップホルダカバーの固定方法はネジ止めに限らずほかの方法でもよい。外壁面に電極がコーティングしてあるスプレーチップや金属スプレーチップなどを使用してスプレーチップに直接電圧を印加することも可能である。

本発明は、液体クロマトグラフ部と質量分析部との間に配置されるインタフェース等に利用することができる。

１、２チップホルダ
３接続／固定部材
８スプレーチップ
１２液体クロマトグラフ部（ＬＣ部）
２０質量分析部（ＭＳ部）

Claims

試料をイオン源に噴霧するスプレーチップやカラム一体型チップなどの各種スプレーチップをチップホルダの固定溝に固定するために使用される接続／固定部材と、
前記固定溝を有するチップホルダとを備え、
液体クロマトグラフ部と質量分析部との間に配置されるインタフェースであって、
前記接続／固定部材は、前記スプレーチップの外径と同じか、またはそれ以上の大きさの内径を有する筒状部材を備え、
前記筒状部材は、弾性を有する材料で形成されており、
前記筒状部材の内部に前記スプレーチップやカラム一体型チップが挿入された後、前記筒状部材の外周面がチップホルダの固定溝の内周面によって押し付けられることにより、前記スプレーチップやカラム一体型チップがチップホルダの設定位置に固定されていることを特徴とするインタフェース。
試料をイオン源に噴霧する各種スプレーチップと試料を分離するカラムまたはＨＰＬＣに使用する配管チューブとを接続し、チップホルダの固定溝に固定するために使用される接続／固定部材と、
前記固定溝を有するチップホルダとを備え、
液体クロマトグラフ部と質量分析部との間に配置されるインタフェースであって、
前記接続／固定部材は、前記スプレーチップの外径並びにカラムまたは配管チューブの外径と同じか、またはそれ以上の大きさの内径を有する筒状部材を備え、
前記筒状部材は、弾性を有する材料で形成されており、
前記筒状部材の一端部の内部に前記スプレーチップが挿入されるとともに、前記筒状部材の他端部の内部に前記カラムまたは配管チューブが挿入されることにより、前記スプレーチップと前記カラムまたは配管チューブとが接続されるとともに固定されることを特徴とするインタフェース。
前記接続／固定部材に電圧を印加する手段を備え、
前記筒状部材は、導電性を有する材料で形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインタフェース。