JP2019138855A - イオン化装置、イオン化方法、プログラム、及び分析システム - Google Patents

Abstract

【課題】質量分析により適した構造を有するイオン化装置を提供すること。【解決手段】少なくとも２種類の溶媒を混合して噴霧するイオン化装置１であって、筒状のキャピラリ２０であって、基端部に供給される溶媒を先端部から噴霧可能なキャピラリ２０と、キャピラリ２０の基端部に接続され、少なくとも２種類の溶媒の混合率を動的に変更可能な供給部３０と、を備える。また、キャピラリ２０は、複数設けられ、供給部３０は、それぞれのキャピラリ２０に異なる溶媒を供給するとともに、それぞれのキャピラリ２０に供給される溶媒の供給量を動的に変更可能である。【選択図】図１

Description

本発明は、イオン化装置、イオン化方法、プログラム、及び分析システムに関する。

キャピラリを備え、キャピラリの先端から少なくとも２種類以上の溶媒を含む液滴を噴霧するエレクトロスプレーイオン化装置（以下、ＥＳＩという）が知られている。このＥＳＩは、キャピラリに電圧を印加することで、イオン化した液滴をキャピラリの先端から噴霧する装置である。このような装置の一例として、質量分析装置とセットとして用いられるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

米国特許公報第８２０３１１７号公報

特許文献１に記載された装置は、ステージ上に被測定物を載置するとともに、キャピラリから液滴（以下、一次液滴という）を被測定物に噴霧している。これにより、被測定物の断片を含む液滴（以下、二次液滴という）が飛散する。二次液滴が質量分析装置の入口に進入することにより、質量分析装置によって二次液滴に含まれる分子の質量が分析される。
ところで、質量分析装置において、二次液滴に含まれる分子の質量をより確度良く検出するには、ＥＳＩが質量分析により適した構造であることが好ましい。

本発明は、質量分析により適した構造を有するイオン化装置、イオン化方法、プログラム、及び分析システムを提供することを目的とする。

本発明は、少なくとも２種類の溶媒を混合して噴霧するイオン化装置であって、筒状のキャピラリであって、基端部に供給される溶媒を先端部から噴霧可能なキャピラリと、前記キャピラリの基端部に接続され、少なくとも２種類の溶媒の混合率を動的に変更可能な供給部と、を備えるイオン化装置に関する。

また、前記キャピラリは、複数設けられ、前記供給部は、それぞれのキャピラリに異なる溶媒を供給するとともに、それぞれのキャピラリに供給される溶媒の供給量を動的に変更可能であることが好ましい。

また、前記供給部は、それぞれが異なる溶媒を供給する複数のポンプ部を備えることが好ましい。

また、前記ポンプ部は、プランジャポンプであることが好ましい。

また、前記ポンプ部は、シリンジポンプであることが好ましい。

また、イオン化装置は、前記供給部における溶媒の混合率を最適化する制御部を更に備え、前記制御部は、前記供給部に、少なくとも２種類の溶媒の混合率を動的に変化させるとともに、溶媒を前記キャピラリに供給させる動作指示部と、溶媒の混合率を特定する混合率特定部と、質量分析装置から得られるイオン強度を強度情報として取得する強度情報取得部と、強度情報で示されるイオン強度が所定値以上となるタイミングを検出するタイミング検出部と、検出されたタイミングにおける混合率をイオン化に最適な最適値として決定する最適値決定部と、を備えることが好ましい。

また、本発明は、上記いずれかに記載のイオン化装置と、質量分析装置と、を備える分析システムに関する。

また、本発明は、筒状のキャピラリであって、基端部に供給される溶媒を先端部から噴霧可能なキャピラリと、前記キャピラリの基端部に接続され、少なくとも２種類の溶媒の混合率を動的に変更可能な供給部と、前記供給部における溶媒の混合率を最適化する制御部と、を備え、少なくとも２種類の溶媒を混合して噴霧するイオン化装置におけるイオン化方法であって、前記供給部に、少なくとも２種類の溶媒の混合率を動的に変化させるとともに、溶媒を前記キャピラリに供給させるステップと、混合される溶媒の混合率を特定するステップと、質量分析装置から得られるイオン強度を強度情報として取得するステップと、強度情報で示されるイオン強度が所定値以上となるタイミングを検出するステップと、検出されたタイミングにおける混合率をイオン化に最適な最適値として決定する最適値決定部と、を備えるイオン化方法に関する。

また、本発明は、筒状のキャピラリであって、基端部に供給される溶媒を先端部から噴霧可能なキャピラリと、前記キャピラリの基端部に接続され、少なくとも２種類の溶媒の混合率を動的に変更可能な供給部と、前記供給部における溶媒の混合率を最適化する制御部と、を備え、少なくとも２種類の溶媒を混合して噴霧するイオン化装置において、コンピュータを前記制御部として機能させるプログラムであって、前記コンピュータを、前記供給部に、少なくとも２種類の溶媒の混合率を動的に変化させるとともに、溶媒を前記キャピラリに供給させる動作指示部、混合される溶媒の混合率を特定する混合率特定部、質量分析装置から得られるイオン強度を強度情報として取得する強度情報取得部、強度情報で示されるイオン強度が所定値以上となるタイミングを検出するタイミング検出部、検出されたタイミングにおける混合率をイオン化に最適な最適値として決定する最適値決定部、として機能させるプログラムに関する。

本発明によれば、質量分析により適した構造を有するイオン化装置、イオン化方法、プログラム、及び分析システムを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るイオン化装置の概略図を示す。 第１実施形態のキャピラリの軸方向断面の部分拡大図を示す。 第１実施形態の内筒の外周面の平面図を示す。 第１実施形態の二次液滴の状態の変化を示す概略図である。 本発明の第２実施形態に係るイオン化装置の概略図を示す。 本発明の第３実施形態に係るイオン化装置の概略図を示す。 本発明の第７実施形態に係るイオン化装置の制御部のブロック図を示す。 第７実施形態のステージの移動方向を示す概略図である。 第７実施形態の供給部によって変化される溶媒の混合率の変化を示すグラフである。 第７実施形態の強度情報を模式的に示すグラフである。

以下、本発明の各実施形態に係るイオン化装置１、イオン化方法、プログラム、及び分析システムについて、図１〜図１０を参照して説明する。

［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態に係るイオン化装置１及び分析システムについて、図１〜図４を参照して説明する。
分析システム（図示せず）は、被測定物Ｓ（例えば、薬物等の他分子が含浸している生体由来の組織）に含まれる分子質量（イオン強度）を分析するシステムである。分析システムは、質量分析装置１００（図８参照）と、イオン化装置１と、を備える。
質量分析装置１００は、入口Ｅに導入された被測定物Ｓの断片に含まれるイオンの分子質量（イオン強度）を出力可能な装置である。

イオン化装置１は、図１に示すように、被測定物Ｓに向けて２種類以上の溶媒を一次液滴ｆとして噴霧する装置である。また、イオン化装置１は、一次液滴ｆを被測定物Ｓに向けて噴霧することにより、イオン化された被測定物Ｓの断片を含む二次液滴ｇを得る装置である。そして、イオン化装置１は、噴霧される液滴（特に、二次液滴ｇ）を小型化可能な装置である。イオン化装置１は、被測定物Ｓの質量を分析する質量分析装置１００の入口Ｅ（インレット）に隣接配置される。具体的には、イオン化装置１は、質量分析装置１００の内部よりも正圧にされたケーシング（図示せず）を備える。質量分析装置１００の入口Ｅは、ケーシングの内部に配置される。このイオン化装置１は、ステージ１０と、キャピラリ２０と、供給部３０と、電力供給部４０と、音波照射部５０と、制御部６０と、を備える。なお、以下の実施形態において、単に「液滴」と記載される場合は、「一次液滴ｆ」及び「二次液滴ｇ」の少なくとも一方を示すものとする。

ステージ１０は、被測定物Ｓが載置される載置台である。ステージ１０は、例えば、板状に形成される。ステージ１０は、質量分析装置１００の入口Ｅ近傍に配置される。

キャピラリ２０は、筒状であり、基端部に供給される溶媒を先端部から噴霧可能に構成される。キャピラリ２０は、導電材料で形成される。キャピラリ２０は、先端部をステージ１０（被測定物Ｓ）に向けて配置されるとともに、ステージ１０から所定の距離だけ離して配置される。また、キャピラリ２０の先端部は、質量分析装置１００の入口Ｅに対向配置される。キャピラリ２０の軸方向は、質量分析装置１００の入口Ｅと被測定物Ｓとを結ぶ線上に重なるように配置される。キャピラリ２０は、ステージ１０に対して、質量分析装置１００の入口Ｅに向けて二次液滴ｇが入射可能な角度だけ傾けて配置される。本実施形態において、キャピラリ２０は、径方向において、二重構造になっている。即ち、キャピラリ２０は、内筒２１と、外筒２２と、を備える。また、キャピラリ２０は、旋条２３を備える。

内筒２１は、先端がステージ１０に向けて配置される。内筒２１は、混合された２種類の溶媒を内部に流通可能である。

外筒２２は、内筒２１よりも大きな内径を有する。外筒２２は、内筒２１の径方向外方に配置される。即ち、外筒２２は、内周面と内筒２１の外周面との間に補助流体（例えば、Ｎ２，他の溶媒等）を流通可能である。

旋条２３は、図２及び図３に示すように、内筒２１の軸方向に沿って、内周面に配置される。この旋条２３は、内筒２１を流通する溶媒を旋回運動させる。また、旋条２３は、内筒２１の外周面と、外筒２２の内周面との少なくとも一方に、軸方向に沿って配置される。本実施形態において、旋条２３は、内筒２１の外周面と、外筒２２の内周面との双方に配置される。この旋条２３は、内筒２１の外周面と外筒２２の外周面との間を流通する補助流体を旋回運動させる。

以上のキャピラリ２０によれば、２種類の混合された溶媒が、内筒２１の基端部から先端部に向けて供給される。これにより、２種類の溶媒は、内筒２１の先端からステージ１０上の被測定物Ｓに向けて一次液滴ｆとして噴霧される。このとき、２種類の溶媒は、旋条２３により旋回運動をしながら、内筒２１の先端から噴霧される。

また、補助流体が、内筒２１及び外筒２２の間の基端部から先端部に向けて供給される。このとき、補助流体は、旋条２３により旋回運動をしながら、内筒２１及び外筒２２の間から放出される。一次液滴ｆは、被測定物Ｓに噴霧されることで、被測定物Ｓを断片化する。そして、断片化された被測定物Ｓは、被測定物Ｓで反射した一次液滴ｆに含まれる。これにより、被測定物Ｓで反射した一次液滴ｆは、二次液滴ｇとなる。

供給部３０は、キャピラリ２０の基端部に接続される。具体的には、供給部３０は、内筒２１の基端部に接続される。供給部３０は、少なくとも２種類の溶媒の混合率を動的に変更可能に構成される。本実施形態において、供給部３０は、２種類の溶媒の混合率を動的に変更可能に構成される。供給部３０は、２つのポンプ部３１と、ミキサ３２と、を備える。

ポンプ部３１のそれぞれは、例えばシリンジポンプであり、異なる溶媒を供給可能に構成される。具体的には、ポンプ部３１のそれぞれは、異なる溶媒を設定された供給量で供給可能に構成される。

ミキサ３２は、２つの溶媒の背圧に抗して溶媒を混合する装置である。ミキサ３２は、２つのポンプ部３１に接続されるとともに、内筒２１の基端部に接続される。ミキサ３２は、２つのポンプ部３１のそれぞれから供給される溶媒を混合する。ミキサ３２は、混合した溶媒を内筒２１の基端部に供給する。

電力供給部４０は、キャピラリ２０（内筒２１）に接続される。電力供給部４０は、内筒２１に高電圧を印加する。これにより、電力供給部４０は、内筒２１の内部を流通する混合された溶媒をイオン化する。

音波照射部５０は、噴霧された液滴に所定周波数の音波を照射する。本実施形態において、音波照射部５０は、被測定物Ｓで反射した二次液滴ｇに所定周期の音波を照射する。音波照射部５０は、例えば、超音波を照射する。音波照射部５０は、二次液滴ｇの反射方向に沿う方向において、二次液滴ｇの反射位置よりも前方（キャピラリ２０及び反射位置の間）に配置される。換言すると、音波照射部５０は、二次液滴ｇの反射方向に沿う方向において、反射位置を通って質量分析装置１００の入口Ｅを望む位置に配置される。音波照射部５０は、二次液滴ｇの反射方向に沿って、質量分析装置１００の入口Ｅに向かう方向に音波を照射する。

制御部６０は、２つのポンプ部３１及びステージ１０に接続される。制御部６０は、２つのポンプ部３１の動作量を動的に変更可能に構成される。即ち、制御部６０は、２つのポンプ部３１による溶媒の混合率を動的に変更可能に構成される。なお、本明細書において、「動的に変更可能」とは、連続的（例えば、線形又は曲線）に変更可能であることに制限されず、スポット的に変更可能であることも含む。また、制御部６０は、ステージ１０の動作（例えば、面内方向への移動）を指示可能に構成される。

次に、本実施形態に係るイオン化装置１及び分析システムの動作を説明する。
まず、制御部６０は、予め設定された混合率に基づいて、２つのポンプ部３１の動作量を決定する。制御部６０は、決定した動作量でポンプ部３１を動作させる。これにより、混合された溶媒が内筒２１の基端部に供給される。また、補助流体が内筒２１及び外筒２２の間に供給される。

次いで、電力供給部４０は、内筒２１への電圧の印加を開始する。これにより、内筒２１の基端部に供給された溶媒は、イオン化される。イオン化された溶媒は、一次液滴ｆとして内筒２１の先端部から被測定物Ｓに向けて噴霧される。このとき、溶媒は、内筒２１の内周面に設けられた旋条２３によって旋回運動しながら被測定物Ｓに噴霧される。また、内筒２１及び外筒２２の間を流通した補助流体は、内筒２１の外周面と外筒２２の内周面とに設けられた旋条２３によって旋回運動しながら、被測定物Ｓに向けて放出される。

被測定物Ｓは、イオン化された一次液滴ｆを噴霧されることで、一部断片化される。また、一次液滴ｆは、被測定物Ｓに当たり跳ね返ることで二次液滴ｇとなる。二次液滴ｇは、断片化された被測定物Ｓを含み、質量分析装置１００の入口Ｅに向かって移動する。

音波照射部５０は、二次液滴ｇに対して所定周波数の音波を照射する。二次液滴ｇは、図４に示すように、音波の照射により振動する。振動した二次液滴ｇは、複数の液滴に分裂する。二次液滴ｇの総表面積は、分裂により増加する。これにより、二次液滴ｇに含まれる溶媒は、蒸発しやすくなる。したがって、二次液滴ｇは、溶媒の量を減らした状態で、質量分析装置１００の入口Ｅに導入される。

質量分析装置１００による分子質量の分析精度が悪い場合、二次液滴ｇに含まれる被測定物Ｓの断片の質量が少ないことが考えられる。そこで、制御部６０は、溶媒の混合率を動的に変化させる。制御部６０は、変化させた混合率に応じて、ポンプ部３１の動作量を変化させる。制御部６０は、より良い分析精度を得られる混合率になるまでポンプ部３１の動作量を変化させる。

以上の第１実施形態のイオン化装置１及び分析システムによれば、以下の効果を奏する。

（１）イオン化装置１は、筒状のキャピラリ２０であって、基端部に供給される溶媒を先端部から噴霧可能なキャピラリ２０と、キャピラリ２０の基端部に接続され、少なくとも２種類の溶媒の混合率を動的に変更可能な供給部３０と、を備える。これにより、キャピラリ２０から噴霧される溶媒の混合量を動的に変化させることができるので、適した混合量の溶媒を容易に生成することができる。したがって、イオン化装置１を質量分析により適した構造とすることができる。

（２）供給部３０は、それぞれが異なる溶媒を供給する複数のポンプ部３１を備える。これにより、複数のポンプ部３１の動作量を変化させることで、容易に混合率を変更することができる。

（３）イオン化装置１は、液滴を噴霧するキャピラリ２０と、噴霧された液滴に所定周期の音波を照射する音波照射部５０と、を備える。これにより、液滴を分裂させて、液滴の総表面積を増加させることで、液滴に含まれる溶媒の蒸発量を増やすことができる。したがって、質量分析装置１００の入口Ｅに入る二次液滴ｇに含まれる溶媒の量を減らすことができ、イオン化装置１の構造をより質量分析に適したものとすることができる。

（４）キャピラリ２０は、被測定物Ｓに向けて一次液滴ｆを噴霧し、音波照射部５０は、被測定物Ｓで反射した二次液滴ｇに所定周期の音波を照射する。これにより、二次液滴ｇを分裂させて、二次液滴ｇの総表面積を増加させることができる。二次液滴ｇは、総表面積の増加により溶媒の蒸発量を増やすことができる。したがって、質量分析装置１００の入口Ｅに入る二次液滴ｇに含まれる溶媒の量を減らすことができ、イオン化装置１の構造をより質量分析に適したものとすることができる。

（５）音波照射部５０は、二次液滴ｇの反射方向に沿う方向において、二次液滴ｇの反射位置よりも前方に配置される。これにより、音波照射部５０が二次液滴ｇの移動方向に沿って音波を照射でき、二次液滴ｇの分裂効率が向上する。したがって、質量分析装置１００の入口Ｅに入る二次液滴ｇに含まれる溶媒の量を減らすことができ、イオン化装置１の構造をより質量分析に適したものとすることができる。

（６）音波照射部５０は、超音波を照射する。これにより、二次液滴ｇに、比較的高い振動数の音波を照射するので、二次液滴ｇの分裂効率が向上する。したがって、質量分析装置１００の入口Ｅに入る二次液滴ｇに含まれる溶媒の量を減らすことができ、イオン化装置１の構造をより質量分析に適したものとすることができる。

（７）基端部に供給される溶媒を先端から噴霧する筒状のキャピラリ２０を備えるイオン化装置１であって、前記キャピラリ２０は、軸方向に沿って、その内周面に、溶媒に旋回運動を与える旋条２３を備える。溶媒に旋回運動を与えることで一次液滴ｆの直進性が増加する。これにより、被測定物Ｓで反射する一次液滴ｆの量が増える。したがって、より多くの被測定物Ｓを二次液滴ｇに含めることができる。また、旋回運動により、単に直進する場合に比べ、一次液滴ｆ及び二次液滴ｇの質量分析装置１００の入口Ｅまでの経路がより長くなる。これにより、一次液滴ｆ及び二次液滴ｇの放電が少なく、溶媒をより効率的に蒸発させることができる。以上のように、イオン化装置１の構造をより質量分析に適したものとすることができる。

（８）キャピラリ２０は、筒状であり、溶媒を内部に流通可能な内筒２１と、内筒２１の径方向外方に配置される外筒２２であって、内周面と前記内筒２１の外周面との間に補助流体を流通可能な外筒２２と、を更に備え、旋条２３は、内筒２１の内周面に、軸方向に沿って配置されるとともに、内筒２１の外周面及び外筒２２の内周面の少なくとも一方に、軸方向に沿って更に配置される。これにより、補助流体についても旋回運動を与えることができ、直進性を増加させることができる。補助流体が一次流体の周方向を覆うように存在するので、一次流体が拡散することを抑制できる。したがって、イオン化装置１の構造をより質量分析に適したものとすることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係るイオン化装置１及び分析装置について、図５を参照して説明する。第２実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
第２実施形態に係るイオン化装置１及び分析システムは、キャピラリ２０が複数設けられる点で第１実施形態と異なる。また、第２実施形態に係るイオン化装置１は、供給部３０がそれぞれのキャピラリ２０に異なる溶媒を供給するとともに、それぞれのキャピラリ２０に供給される溶媒の供給量を動的に変更可能である点で、第１実施形態と異なる。

複数のキャピラリ２０の一方は、第１実施形態におけるキャピラリ２０と同様に配置される。複数のキャピラリ２０の他方は、先端部をステージ１０（被測定物Ｓ）に向けて配置される。本実施形態において、他方のキャピラリ２０は、被測定物Ｓの上方に配置される。

以上の第２実施形態のイオン化装置１及び分析装置によれば、上記（１）〜（８）に加え、以下の効果を奏する。
（９）キャピラリ２０は、複数設けられる。供給部３０は、それぞれのキャピラリ２０に異なる溶媒を供給するとともに、それぞれのキャピラリ２０に供給される溶媒の供給量を動的に変更可能である。これにより、被測定物Ｓの上方で溶媒を混合することができるとともに、混合量を動的に変化させることができる。それぞれのキャピラリ２０に供給される溶媒の供給量をそれぞれ独立して変化させることができるので、混合率及び供給量の双方を変化させることができる。したがって、溶媒を混合する際の柔軟性を向上することができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係るイオン化装置１及び分析システムについて、図６を参照して説明する。第３実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
第３実施形態に係るイオン化装置１及び分析システムでは、図６に示すように、音波照射部５０が、二次液滴ｇの反射方向の先に配置される質量分析装置１００の入口Ｅ近傍に配置される点で、第１及び第２実施形態と異なる。

以上の第３実施形態のイオン化装置１及び分析システムによれば、上記（１）〜（９）に加え、以下の効果を奏する。
（１０）音波照射部５０は、二次液滴ｇの反射方向の先に配置される質量分析装置１００の入口Ｅ近傍に配置される。このような構成であっても、二次液滴ｇの分裂効率を高めることができる。したがって、質量分析装置１００の入口Ｅに入る二次液滴ｇに含まれる溶媒の量を減らすことができ、イオン化装置１の構造をより質量分析に適したものとすることができる。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係るイオン化装置１及び分析システムについて説明する。第４実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
第４実施形態に係るイオン化装置１及び分析システムでは、音波照射部５０が、一次液滴ｆに向けて所定周期の音波を照射する点で第１〜第３実施形態と異なる。

以上の第４実施形態のイオン化装置１及び分析システムによれば、上記（１）〜（１０）に加え、以下の効果を奏する。
（１１）キャピラリ２０は、被測定物Ｓに向けて一次液滴ｆを噴霧し、音波照射部５０は、一次液滴ｆに向けて所定周期の音波を照射する。これにより、一次液滴ｆから小型化することができる。一次液滴ｆを小型化することで、二次液滴ｇに含まれる被測定物Ｓの量をより多くすることができると考えられる。

［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態に係るイオン化装置１及び分析システムについて説明する。第５実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
第５実施形態に係るイオン化装置１及び分析システムでは、キャピラリ２０が、被測定物Ｓを含む二次液滴ｇを噴霧する点で、第１〜第４実施形態と異なる。また、第５実施形態に係るイオン化装置１では、音波照射部５０が、二次液滴ｇに所定周波数の音波を照射する点で、第１〜第４実施形態と異なる。

以上の第５実施形態に係るイオン化装置１及び分析システムによれば、上記（１）〜（１１）に加え、以下の効果を奏する。

（１２）キャピラリ２０は、被測定物Ｓを含む二次液滴ｇを噴霧し、音波照射部５０は、二次液滴ｇに所定周波数の音波を照射する。これにより、キャピラリ２０が噴霧する二次液滴ｇの分裂効率が向上する。したがって、質量分析装置１００の入口Ｅに入る二次液滴ｇに含まれる溶媒の量を減らすことができ、イオン化装置１の構造をより質量分析に適したものとすることができる。

［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態に係るイオン化装置１及び分析システムについて説明する。第６実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
第６実施形態に係るイオン化装置１及び分析システムでは、旋条２３が、内筒２１又は外筒２２の基端部から先端部に向かうにしたがって、ピッチが大きくなる点で、第１〜第５実施形態と異なる。

以上の第６実施形態に係るイオン化装置１及び分析システムによれば、上記（１）〜（１２）に加え、以下の効果を奏する。

（１３）旋条２３は、内筒２１又は外筒２２の基端部から先端部に向かうにしたがって、ピッチが大きくなる。これにより、基端部の液滴に与えられる角加速度は小さく、先端部の液滴に与えられる角加速度は大きくなる。液滴は、基端部から先端部に向かうにしたがって、電圧の印加により流速が増大する。流速が遅い場合には角加速度を小さくすることで、基端部における乱流の発生を抑制することができる。一方、流速が速い先端部では角加速度を大きくすることで、より旋回運動を早くすることができる。したがって、一次液滴ｆに効率的に旋回運動を与えることができる。

［第７実施形態］
次に、本発明の第７実施形態に係るイオン化装置１、イオン化方法、プログラム、及び分析システムについて、図７〜図１０を参照して説明する。第６実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。

第７実施形態に係るイオン化装置１、イオン化方法、プログラム、及び分析システムは、ステージ１０上に、予め含まれる分子の種類及び混合率が判明している溶液（以下、標準溶液Ｐという）を質量分析装置１００において分析するものである。この分析は、被測定物Ｓの分析に際して前もって行われる予備分析である。本実施形態に係るイオン化装置１、イオン化方法、プログラム、及び分析システムは、被測定物Ｓに含浸されている分子と同等の分子を標準溶液Ｐに含ませることで、被測定物Ｓの分析に最適な溶媒の混合率を最適化する。第７実施形態に係る制御部６０は、図７に示すように、動作指示部６１と、混合率特定部６２と、強度情報取得部６３と、タイミング検出部６４と、最適値決定部６５と、を備える。

動作指示部６１は、供給部３０及びステージ１０に対して動作信号を送信する。これにより、動作指示部６１は、供給部３０に、少なくとも２種類の溶媒（一次液滴ｆ）の混合率を動的に変化させる。動作指示部６１は、例えば、２種類の溶媒の一方の混合率を０％から１００％までリニアに変更することで、２種類の溶媒の混合率を動的に変化させる。また、動作指示部６１は、ステージ１０を移動させる。具体的には、動作指示部６１は、動的に混合率の変化する溶媒を被測定物Ｓの異なる位置に噴霧可能であるように、面内方向の一方にステージ１０を移動させる。動作指示部６１は、例えば、図８の点Ｃから点Ｄの方向にステージ１０を移動させる。動作指示部６１は、例えば、図９に示すように、点Ｃから点Ｄへの移動速度に応じて混合率（全体の溶媒に対する一方の溶媒の量）を０％〜１００％まで動的に変化させる。動作指示部６１は、供給部３０に、溶媒をキャピラリ２０に供給させる。

混合率特定部６２は、溶媒の混合率を特定する。混合率特定部６２は、例えば、動作指示部６１によって供給部３０に送信される動作信号に含まれるポンプ部３１の動作速度を取得することで、動作指示部６１によって指示されている溶媒の混合率を特定する。

強度情報取得部６３は、質量分析装置１００から得られるイオン強度を強度情報として取得する。具体的には、強度情報取得部６３は、被測定物Ｓに噴霧された結果、質量分析装置１００で得られたイオン強度を強度情報として取得する。強度情報取得部６３は、例えば、図１０に示すように、点Ｃから点Ｄまでステージ１０を移動した結果におけるそれぞれの位置のイオン強度を強度情報として取得する。

タイミング検出部６４は、強度情報取得部６３によって取得された強度情報を参照する。タイミング検出部６４は、強度情報で示されるイオン強度が所定値以上となるタイミング（例えば時刻）を検出する。タイミング検出部６４は、例えば、強度情報で示されるイオン強度が所定値以上になったタイミングを検出する。本実施形態において、タイミング検出部６４は、所定値以上となるイオン強度のタイミングとして、最も強度の高いイオン強度となるタイミングを検出する。タイミング検出部６４は、検出したタイミングを出力する。

最適値決定部６５は、検出されたタイミングおける混合率をイオン化に最適な最適値として決定する。具体的には、最適値決定部６５は、出力されたタイミングを取得するとともに、混合率特定部６２から、取得したタイミングにおける溶媒の混合率を取得する。混合率特定部６２は、取得した溶媒の混合率を最適値に決定する。

次に、本実施形態に係るイオン化装置１、イオン化方法、プログラム、及び分析システムに関する動作を説明する。
まず、図８に示すように、標準溶液Ｐがステージ１０上に載置される。

次いで、動作指示部６１は、点Ｃの位置から点Ｄの位置までステージ１０を移動させる。また、動作指示部６１は、点Ｃの位置から点Ｄの位置までステージ１０が移動する間、供給部３０に、少なくとも２種類の溶媒の混合率を動的に変化させるとともに、混合された溶媒をキャピラリに供給させる。これにより、キャピラリは、図９に示すように、点Ｃから点Ｄにかけて異なる位置に、異なる混合率の溶媒を噴霧する。噴霧された溶媒は、質量分析装置１００の入口に取り込まれて質量分析される。

ここで、混合率特定部６２は、動作指示部６１によって指示されている溶媒の混合率を特定する。混合率特定部６２は、例えば、動作指示部６１によって指示されているポンプ部３１の動作速度に基づいて、溶媒の混合率を特定する。

強度情報取得部６３は、質量分析装置１００の入口Ｅに取り込まれた結果として得られるイオン強度を強度情報として取得する。強度情報取得部６３は、例えば、図９に示すような強度情報を質量分析装置１００から取得する。強度情報取得部６３は、取得した強度情報をタイミング検出部６４に送る。

タイミング検出部６４は、強度情報に含まれるイオン強度が所定値以上となるタイミングを検出する。タイミング検出部６４は、例えば、図９に示すように、時刻ｔを検出されたタイミングとして、最適値決定部６５に出力する。

最適値決定部６５は、タイミング検出部６４からタイミングを取得するとともに、混合率特定部６２から時刻ｔにおける混合率を取得する。これにより、最適値決定部６５は、標準溶液Ｐにおける最適な混合率を決定する。

以上の第７実施形態に係るイオン化装置１、イオン化方法、プログラム、及び分析システムによれば、上記（１）〜（１３）の効果に加え、以下の効果を奏する。
（１４）イオン化装置１は、供給部３０における溶媒の混合率を最適化する制御部６０を更に備え、制御部６０は、供給部３０に、少なくとも２種類の溶媒の混合率を動的に変化させるとともに、溶媒をキャピラリに供給させる動作指示部６１と、溶媒の混合率を特定する混合率特定部６２と、質量分析装置１００から得られるイオン強度を強度情報として取得する強度情報取得部６３と、強度情報で示されるイオン強度が所定値以上となるタイミングを検出するタイミング検出部６４と、検出されたタイミングにおける混合率をイオン化に最適な最適値として決定する最適値決定部６５と、を備える。質量分析装置１００において、分析予定の分子を含む標準溶液Ｐに対して、混合率を予め最適化することができる。これにより、実際に分析すべき被測定物Ｓに含まれると考えられる分子に対して混合率を最適化できるので、被測定物Ｓの分析精度を向上することができる。イオン化方法、プログラム、及び分析システムについても同様である。

以上、本発明のイオン化装置、イオン化方法、プログラム、及び分析システムの好ましい各実施形態につき説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。

例えば、上記実施形態において、混合する溶媒の種類を２種類としたが、更に多くの溶媒を混合するようにしてもよい。この場合、第１実施形態ではポンプ部３１の数を増やしてもよい。第２実施形態では、キャピラリ２０及びポンプ部３１の数を増やしてもよい。

また、上記実施形態において、ポンプ部３１は、２つ以上のシリンジポンプを備える形態を説明したが、これに代えて、ポンプ部３１は、２つ以上のプランジャポンプを備えてもよい。

また、上記実施形態において、キャピラリ２０は、一重であってもよい。この場合、旋条２３は、軸方向に沿って、その内周面に配置される。これにより、溶媒に対して旋回運動を与えることができる。

また、上記第２実施形態において、他方のキャピラリ２０は、被測定物Ｓの上方に配置されるとしたが、これに制限されない。他方のキャピラリ２０は、先端部が被測定物Ｓに向けて配置されていれば、被測定物Ｓに溶媒を噴霧できる限り、どのように配置されていてもよい。

また、上記第７実施形態において、標準溶液Ｐが分析される例を示した。これに加え、被測定物Ｓのホモジネイトに標準溶液Ｐを加えたものに対して分析してもよい。即ち、液状化した被測定物Ｓに標準溶液Ｐを加えたものに対して分析してもよい。これにより、実際の分析に則した予備的な分析に基づいて、混合率の最適化を更に図ってもよい。

また、上記第７実施形態において、混合率特定部６２は、ポンプ部３１の動作速度に基づいて混合率を特定したが、これに制限されない。混合率特定部６２は、例えば、ポンプ部３１の圧力比に基づいて混合率を特定してもよい。また、混合率得意部は、例えば、ミキサ３２に設けられ、それぞれのポンプ部３１の流路に配置されるバルブ（図示せず）の開度に基づいて混合率を特定してもよい。

また、上記第７実施形態において、タイミング検出部６４は、強度情報に含まれるイオン強度が所定値以上となるタイミングを検出したが、これに制限されない。タイミング検出部６４は、キャピラリ２０から溶媒が供給された時刻から質量分析装置１００において質量分析が行われるまでの時刻をディレイ時間としてもよい。この場合、タイミング検出部６４は、所定値以上のイオン強度が得られたタイミングからディレイ時間を引いたタイミングを出力してもよい。これにより、キャピラリ２０の先端から溶媒が噴霧される時刻と、質量分析装置１００への溶媒の到達時刻とを補正して、混合率をより最適化することができる。

また、上記第７実施形態において、強度情報取得部６３は、図１０に示すような、時刻に対してイオン強度が示される強度情報を取得したが、これに制限されない。強度情報取得部６３は、瞬間的なイオン強度を強度情報として取得してよい。この場合、タイミング検出部６４は、強度情報を蓄積した上で、タイミングを検出してもよい。

また、上記第７実施形態において、動作指示部６１は、供給部３０に、混合率をリニアに変化させる例を示したが、これに制限されない。動作指示部６１は、供給部３０に、スポット的に混合率を変化させてもよく、間欠的に混合率を変化させるようにしてもよい。

また、上記第７実施形態において、制御部６０は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組合せにより実現することができる。ここで、ソフトウェアによって実現されるとは、コンピュータがプログラムを読み込んで実行することにより実現されることを意味する。ハードウェアで構成する場合、制御部６０の一部又は全部を、例えば、ＬＳＩ(Large Scale Integrated circuit)、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)、ゲートアレイ、ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)等の集積回路（ＩＣ）で構成することができる。

本発明に含まれる制御部６０の備える機能の全部又は一部をソフトウェアで構成する場合、本発明に含まれる制御部６０の動作の全部又は一部を記述したプログラムを記憶した、ハードディスク、ＲＯＭ等の記憶部、演算に必要なデータを記憶するＤＲＡＭ、ＣＰＵ、及び各部を接続するバスで構成されたコンピュータにおいて、演算に必要な情報をＤＲＡＭに記憶し、ＣＰＵで当該プログラムを動作させることで実現することができる。

また、本発明に含まれる制御部６０の備える各機能を、適宜１つ又は複数のサーバ上で実行する構成としてもよい。また、クラウド上で仮想サーバ機能等を利用して、本発明に含まれる制御部６０の備える各機能を実現してもよい。

プログラムは、様々なタイプのコンピュータ可読媒体（computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。コンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。コンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えば、フレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば、光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。

１ イオン化装置
１０ ステージ
２０ キャピラリ
２１ 内筒
２２ 外筒
２３ 旋条
３０ 供給部
３１ ポンプ部
３２ ミキサ
４０ 電力供給部
５０ 音波照射部
６０ 制御部
６１ 動作指示部
６２ 混合率特定部
６３ 強度情報取得部
６４ タイミング検出部
６５ 最適値決定部
１００ 質量分析装置
Ｅ 入口
ｆ 一次液滴
ｇ 二次液滴
Ｓ 被測定物

Claims (9)

1. 少なくとも２種類の溶媒を混合して噴霧するイオン化装置であって、
   筒状のキャピラリであって、基端部に供給される溶媒を先端部から噴霧可能なキャピラリと、
   前記キャピラリの基端部に接続され、少なくとも２種類の溶媒の混合率を動的に変更可能な供給部と、
   を備えるイオン化装置。
2. 前記キャピラリは、複数設けられ、
   前記供給部は、それぞれのキャピラリに異なる溶媒を供給するとともに、それぞれのキャピラリに供給される溶媒の供給量を動的に変更可能である請求項１に記載のイオン化装置。
3. 前記供給部は、それぞれが異なる溶媒を供給する複数のポンプ部を備える請求項１に記載のイオン化装置。
4. 前記ポンプ部は、プランジャポンプである請求項３に記載のイオン化装置。
5. 前記ポンプ部は、シリンジポンプである請求項３に記載のイオン化装置。
6. 前記供給部における溶媒の混合率を最適化する制御部を更に備え、
   前記制御部は、
   前記供給部に、少なくとも２種類の溶媒の混合率を動的に変化させるとともに、溶媒を前記キャピラリに供給させる動作指示部と、
   混合される溶媒の混合率を特定する混合率特定部と、
   質量分析装置から得られるイオン強度を強度情報として取得する強度情報取得部と、
   強度情報で示されるイオン強度が所定値以上となるタイミングを検出するタイミング検出部と、
   検出されたタイミングにおける混合率をイオン化に最適な最適値として決定する最適値決定部と、
   を備える請求項１〜５のいずれか一項に記載のイオン化装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載のイオン化装置と、
   質量分析装置と、
   を備える分析システム。
8. 筒状のキャピラリであって、基端部に供給される溶媒を先端部から噴霧可能なキャピラリと、
   前記キャピラリの基端部に接続され、少なくとも２種類の溶媒の混合率を動的に変更可能な供給部と、
   前記供給部における溶媒の混合率を最適化する制御部と、
   を備え、少なくとも２種類の溶媒を混合して噴霧するイオン化装置におけるイオン化方法であって、
   前記供給部に、少なくとも２種類の溶媒の混合率を動的に変化させるとともに、溶媒を前記キャピラリに供給させるステップと、
   混合される溶媒の混合率を特定するステップと、
   質量分析装置から得られるイオン強度を強度情報として取得するステップと、
   強度情報で示されるイオン強度が所定値以上となるタイミングを検出するステップと、
   検出されたタイミングにおける混合率をイオン化に最適な最適値として決定する最適値決定部と、
   を備えるイオン化方法。
9. 筒状のキャピラリであって、基端部に供給される溶媒を先端部から噴霧可能なキャピラリと、
   前記キャピラリの基端部に接続され、少なくとも２種類の溶媒の混合率を動的に変更可能な供給部と、
   前記供給部における溶媒の混合率を最適化する制御部と、
   を備え、少なくとも２種類の溶媒を混合して噴霧するイオン化装置において、コンピュータを前記制御部として機能させるプログラムであって、
   前記コンピュータを、
   前記供給部に、少なくとも２種類の溶媒の混合率を動的に変化させるとともに、溶媒を前記キャピラリに供給させる動作指示部、
   混合される溶媒の混合率を特定する混合率特定部、
   質量分析装置から得られるイオン強度を強度情報として取得する強度情報取得部、
   強度情報で示されるイオン強度が所定値以上となるタイミングを検出するタイミング検出部、
   検出されたタイミングにおける混合率をイオン化に最適な最適値として決定する最適値決定部、
   として機能させるプログラム。

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