JP3121568U

JP3121568U - 質量分析計

Info

Publication number: JP3121568U
Application number: JP2006001429U
Authority: JP
Inventors: 和男向畑
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2006-03-01
Filing date: 2006-03-01
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2016-03-01

Abstract

【課題】安価で正確なチューニングが可能な送液システムを備えた質量分析計を提供する。
【解決手段】圧力制御バルブ２２及び圧力センサ２３を挿入した乾燥ガス流路２１に三方バルブ２４を接続して標準試料容器２５側と大気圧イオン化部１１側に切替え可能にする。また、標準試料容器２５とプローブ１１ａ間に三方バルブ２７を設けてプローブ１１ａを標準試料Ｒ側と分析試料Ｓ側に切替え可能にする。これにより、チューニング時標準試料Ｒは制御部３の設定圧力で加圧され、所定の標準試料流量がプローブ１１ａに導入される。
【選択図】図１

Description

本考案は、試料をイオン化してその試料の質量分析を行う質量分析計に係り、特にパラメータをチューニングするための標準試料の導入を良好にできる質量分析計に関する。

質量分析計においてマス軸補正、感度調整のためには装置パラメータをチューニングする必要がある。このために従来、図２に示すようなシリンジポンプ５１によって標準試料（標準サンプル）Ｒを大気圧イオン化部５２に導入する送液システムが使用されている（特許文献１参照）。この送液システムは、シリンジ５１Ａ、モータ５１Ｂ及びプランジャ５１Ｃからなるシリンジポンプ５１と流路切替部としての三方バルブ５３と、液体クロマトグラフ４のカラムからの溶出液と標準試料Ｒを切り替えて前記大気圧イオン化部５２に導入する三方バルブ５４を備え、前記三方バルブ５３の第１ポートはシリンジ５１Ａに、第２ポートは標準試料容器５５に、第３ポートは三方バルブ５４の第３ポートに接続され、三方バルブ５４の第１ポートは大気圧イオン化部５２に、第２ポートは液体クロマトグラフ４側に接続されている。前記三方バルブ５３、５４を実線側に切替えプランジャ５１Ｃをモータ５１Ｂで移動させ標準試料Ｒを吸入した後、三方バルブ５３を点線側に切替えてモータ５１Ｂでプランジャ５１Ｃを定速で移動させることにより、一定流量の標準試料Ｒを大気圧イオン化部５２に導入している。

このほか、六方バルブ内にループを形成しそのループ内に標準試料を蓄積し、六方バルブを切り替えて送液ポンプにより標準試料を押し出すサンプルループ方式や密閉された容器内に標準試料を収容してガスで加圧することにより標準試料を押し出す送液方法も従来から用いられている。
特開平０９−１５９６６１号公報

上記のようなシリンジポンプ５１を用いた送液系はプランジャ駆動部品にモータを必要とし、サンプルループ方式によるサンプル導入系は六方バルブを必要とするのでともに製造コストが高くなる欠点がある。また、従来から行われている標準試料Ｒの加圧ガスＫのガス加圧による送液方法は安価であるが、図３に示すように大気圧イオン化方式の質量分析部５に供給する噴霧ガスＦ、乾燥ガスＧおよび標準試料容器５５中の標準試料Ｒは、その各供給量を制御する圧力制御バルブ５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃを備えたガス系統５７Ａ、５７Ｂ、５７Ｃおよび液体クロマトグラフ４からの分析試料Ｓと標準試料Ｒを切り替える三方バルブ５４を設けて供給しているので、これらガス系統の設置のためやはり製造コストが高くなるという欠点がある。
本考案は、このような事情に鑑みてなされたものであって、安価で正確に標準試料を送液できる質量分析計を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本考案の質量分析計は分析試料を質量分析部の大気圧イオン化プローブを介し大気圧イオン化部に供給する分析試料供給手段と、質量分析のパラメータのチューニング用の標準試料を加圧するためのガスを供給する加圧ガス供給流路と、分析試料を前記プローブから大気圧イオン化部に噴霧するためのガスを供給する噴霧ガス供給手段と、噴霧された分析試料を乾燥させる乾燥ガスを大気圧イオン化部へ供給する乾燥ガス供給流路とを備えた質量分析計において、前記乾燥ガス供給路に、この乾燥ガスを前記加圧ガス供給路を介して前記標準試料容器に導入するための流路切替器を設け、標準試料を加圧して前記プローブに送液できるようにした。
さらに本考案の質量分析計は標準試料の送液量をガス圧力の制御により可変できる圧力制御バルブを設けた。
また本考案の質量分析計は標準試料の送液量を入力する送液量入力手段と、標準試料の粘度に対応して前記送液量を送液するに必要なガス圧力を算出するガス圧力算出手段とを備えている。

本考案の質量分析計は、ガス加圧によって標準試料を送液する送液システムを使用しているので安価に構成することができる。また、乾燥ガス系統を切り替えて加圧ガス系統として使用するので圧力制御バルブの共用化が可能となりコスト低減が図れる。さらに流体の粘性による影響を考慮することにより加圧送液において正確な流量で分析を行なうことができる。

以下、本考案の実施例による質量分析計を図面を参照しながら説明する。図１は本考案による質量分析計の概略構成図である。１は大気圧中で分析試料Ｓに高電圧を与えてイオン化するエレクトロスプレーイオン化（ＥＳＩ）法または分析試料Ｓを高温加熱してイオン化する大気圧化学イオン化（ＡＰＣＩ）法を用いた質量分析部、２は質量分析計のマス軸補正や感度調整のためのパラメータチューニングに用いられる標準試料Ｒ、質量を分析する分析試料Ｓ、乾燥ガスＧなどを前記質量分析部１に供給するための送液システム、３はマイクロコンピュータを主体として構成された制御部で、加圧ガス圧力、標準試料Ｒの送液量、測定開始指令等を入力し、この入力に応じて前記質量分析部１の各部や送液システム２の圧力センサ２３からの信号を検出して圧力制御バルブ２２を制御したり三方バルブ２４、２７の切替えなどの一連の制御動作を行う。

前記質量分析部１は、液体クロマトグラフ（ＬＣ）４のカラムからの溶出液などの分析試料Ｓまたはチューニング用に用いられる標準試料Ｒを大気中でイオン化する大気圧イオン化部１１と、イオン粒子流を収束して送り出す収束レンズ部１２、この収束されたイオンを質量数に応じて分離するマスフィルタ部１３と、分離されたイオンを検出する検出器１４から構成されている。

また、前記送液システム２は、圧力制御バルブ２２、圧力センサ２３及び三方バルブ２４が挿入された乾燥ガス流路２１と、三方バルブ２７が挿入され標準試料容器２５中の標準試料Ｒを送液する流路２６と、噴霧ガスＦを送液する流路２９から構成されている。前記三方バルブ２４の第１ポートは圧力センサ２３側に、第２ポートは前記大気圧イオン化部１１に、第３ポートは乾燥ガスＧを逃がす排気流路２１Ａの分岐点を経て前記標準試料容器２５の上部に接続され、前記三方バルブ２７の第１ポートは大気圧イオン化ポート１１のプローブ１１ａの中心孔に、第２ポートは標準試料容器２５内の標準試料Ｒ内に、第３ポートは液体クロマトグラフ（ＬＣ）４からの溶出液流路２８に、前記流路２９は前記プローブ１１ａ周辺の隙間部にそれぞれ接続されている。乾燥ガス系統は圧力制御バルブ２２、圧力センサ２３を配設しているのでその制御系をそのまま送液システムに使用することができる。なお、３０は加圧ガス供給路である。

前記制御部３への指令入力によって標準試料Ｒを質量分析部１に注入してチューニングを行う場合は、図１に示すように三方バルブ２４、２７のポートを実線で示す位置に切替え、液体クロマトグラフ４のカラムからの溶出液などの分析試料Ｓの質量分析を行う場合は、図１に示すように三方バルブ２４、２７のポートを点線で示す位置に切り替えるとともに、制御部３に設定された圧力設定値と圧力センサ２３の検出信号が一致するように圧力制御バルブ２２が制御される。

次に、本質量分析計のチューニング時の動作手順を説明する。この状態において乾燥ガスＧは圧力制御バルブ２２及び圧力センサ２３を介して前記標準試料容器２５の上部から送入される。標準試料Ｒは圧力制御バルブ２２の出口圧力で加圧され、一定の流量で大気圧イオン化部１１のプローブ１１ａに噴霧ガスＦとともに注入され、高電圧または高温過熱によりイオン化される。このイオン流は収束レンズ部１２で収束され、マスフィルタ部１３で質量数に対応して分離され、検出器１４で各イオンが検出される。標準試料Ｒが注入される流量は、圧力制御バルブ２２の出口圧力によって決められる。

また、分析試料Ｓを質量分析する場合は、分析試料Ｓは三方バルブ２７を経由して前記噴霧ガスＦとともに前記プローブ１１ａに注入され、大気圧イオン化部１１内で高電圧印加または高温加熱された状態で噴出されイオン化されるとともに、大気圧イオン化部１１に送入され乾燥ガスＧにより分析試料Ｓ中の溶剤が除去され、以後前記標準試料Ｒの場合と同様の手順で質量分析が行われる。

前記乾燥ガス流量はＥＳＩ法の場合、１０Ｌ／ｍｉｎ程度で使用することが多く、また分析試料Ｓの送液量が少ない場合には乾燥ガスＧの流量も少なくてよいが、一般的には分析試料Ｓの特性や流量に応じて決められる。一方、ＡＰＣＩ法の場合、高温化でイオン化を行うためＥＳＩ法に比較して乾燥ガスＧの必要量は一般的に減少する。特に質量分析部１のチューニングを行う場合は乾燥ガスＧを使用せず行うことができる。

本質量分析計では標準試料Ｒの送液量は圧力制御バルブ２２によって制御された圧力とそれ以降の配管抵抗によって決められるので標準試料Ｒの代わりに分析試料Ｓを標準試料容器２５に収容し、この分析試料Ｓの分析（インフュージョン分析）を行うことも可能である。この場合、分析試料Ｓの送液量は圧力調整により容易に少なくすることができるので、分析試料量の少ない分析も可能になる。

また本考案の質量分析計では、粘度の大きい標準試料Ｒに対しても正確な流量Ｑを前記質量分析部１に送液するに必要な加圧ガス圧力Ｐ_２を算出する演算式を前記制御部３に記憶し、入力された流量Ｑから必要な加圧Ｐ_２を演算する機能を備えている。圧力センサ２３の検出圧力をＰ_２、プローブ１１ａの先端圧力をＰ_０（大気圧）、プローブ１１ａ内の標準試料Ｒの流量をＱとすると、次式（ｌ）、（２）に示す関係がある。

ここでａ_１、ｌ_１及びａ_２、ｌ_２は流路２６、プローブ１１ａの内半径及び長さ、ηは標準試料Ｒの流体粘度である。
上記質量分析計において、必要とする流量Ｑを前記制御部３に入力すると上記（１）式に基づいて加圧ガス圧力Ｐ_２が算出され、乾燥ガスＧの圧力は前記圧力制御バルブ２２により圧力Ｐ_２に制御され、標準試料Ｒは圧力Ｐ_２で加圧される。これにより粘度の差にかかわらず入力した流量Ｑが正確に得られる。上記から明らかなようにマイクロコンピュータを主体とする制御部３と入力機器で、請求の範囲にて特定するガス圧力算出する手段が構成される。

なお、本考案は上記実施例に限定されるものではなく、乾燥ガス系統に配管詰りに伴う異常圧力上昇対策としてリリーフバルブを取付けたり、大気圧イオン化部前でストップバルブを配置することも可能である。また、標準試料容器２５を大気に開放するためのバルブも必要に応じて使用することができる。

本考案の質量分析計は、エレクトロスプレーイオン化または大気圧化学イオン化方式の質量分析計に利用される。

本考案の実施例による質量分析計の構成を示す図である。従来の質量分析計の構成例を示す図である。従来の質量分析計の他の構成例を示す図である。

符号の説明

１質量分析部
１１大気圧イオン化部
１２収束レンズ部
１３マスフィルタ部
１４検出器
２送液システム
２１乾燥ガス流路
２１Ａ排気流路
２２圧力制御バルブ
２３圧力センサ
２４三方バルブ
２５標準試料容器
２６流路
２７三方バルブ
２８溶出液流路
２９流路
３制御部
３０加圧ガス供給路
４液体クロマトグラフ（ＬＣ）
５質量分析部
５１シリンジポンプ
５１Ａシリンジ
５１Ｂモータ
５１Ｃプランジャ
５２大気圧イオン化部
５３三方バルブ
５４三方バルブ
５５標準試料容器
５６Ａ圧力制御バルブ
５６Ｂ圧力制御バルブ
５６Ｃ圧力制御バルブ
５７Ａガス系統
５７Ｂガス系統
５７Ｃガス系統
Ｆ噴霧ガス
Ｇ乾燥ガス
Ｋ加圧ガス
Ｒ標準試料
Ｓ分析試料

Claims

分析試料を質量分析部の大気圧イオン化プローブを介し大気圧イオン化部に供給する分析試料供給手段と、質量分析のパラメータのチューニング用の標準試料を加圧するためのガスを供給する加圧ガス供給流路と、分析試料を前記プローブから大気圧イオン化部に噴霧するためのガスを供給する噴霧ガス供給手段と、噴霧された分析試料を乾燥させる乾燥ガスを大気圧イオン化部へ供給する乾燥ガス供給流路とを備えた質量分析計において、前記乾燥ガス供給路に、この乾燥ガスを前記加圧ガス供給路を介して前記標準試料容器に導入するための流路切替器を設け、標準試料を加圧して前記プローブに送液できるようにしたことを特徴とする質量分析計。
標準試料の送液量をガス圧力の制御により可変できる圧力制御バルブを設けたことを特徴とする請求項１記載の質量分析計。
標準試料の送液量を入力する送液量入力手段と、標準試料の粘度に対応して前記送液量を送液するに必要なガス圧力を算出するガス圧力算出手段とを備えてなる請求項１記載の質量分析計。