JP3424376B2 - 液体クロマトグラフ質量分析装置 - Google Patents
液体クロマトグラフ質量分析装置Info
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Description
一般化学工業、環境等の分野で微量成分の分析に用いら
れる液体クロマトグラフ/質量分析装置(LC/MS)
に関し、特に、その液体クロマトグラフ部と質量分析部
との間のインタフェイスに関する。 【0002】 【従来の技術】図2に示すように、クロマトグラフ/質
量分析装置30では、クロマトグラフ部31で分離され
た成分をイオン化して質量分析部33に与えるインタフ
ェイス32が必要である。このインタフェイスとして、
液体クロマトグラフ/質量分析装置(LC/MS)では
エレクトロスプレイインタフェイス(ESI)、大気圧
化学イオン化インタフェイス(APCI)等の大気圧イ
オン化法(API)が最も広く使用されている。 【0003】ESIでは、液体試料を細いノズルの先端
に送り、そのノズルの先端に高電圧を印加する。これに
より、ノズル先端には強い不平等電界が形成され、この
強い電界により液体試料が帯電液滴として噴霧され、更
に、液滴内でのイオンのクーロン反発により液滴の分裂
が進行してイオン化が行なわれる。一方、APCIで
は、ネブライザ(霧化器)においてガス流により液体試
料を強制噴霧し、これを加熱することにより液滴の脱溶
媒化を行なった後、コロナ放電により生成したバッファ
イオンにより試料のイオン化(化学イオン化)を行な
う。 【0004】ESIは高極性イオンに適した方法であ
り、一方、APCIは中〜低極性のイオンに適した方法
であるというように、両者は相補的な面を持つ。LC/
MSが対象とする化合物は非常に多岐にわたるため、或
る試料についてはESIを使用し、他の試料については
APCIを使用するというように、両者を使い分ける必
要がある。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】従来のLC/MSでは
これらのインタフェイスはそれぞれ別個のものであり、
試料に応じて適切なものを使用するために、その都度イ
ンタフェイスを交換しなければならなかった。このた
め、多数の試料を測定する際にはインタフェイス交換の
作業が煩雑であり、時間を取られると共に、接続部にお
いてナットが摩耗してデッドボリュームを生じる危険性
があった。 【0006】本発明はこのような課題を解決するために
成されたものであり、その目的とするところは、1個で
ESIとAPCIのいずれにも切り替えて使用すること
ができる液体クロマトグラフ質量分析装置用のインタフ
ェイスを提供することにある。 【0007】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明に係る液体クロマトグラフ質量分析装
置は、液体クロマトグラフ部と質量分析部との間に、液
体クロマトグラフ部から与えられる液体試料をイオン化
して質量分析部に与えるインタフェイスを備えた液体ク
ロマトグラフ質量分析装置において、 a)液体クロマトグラフ部側の端部に液体クロマトグラフ
部に接続される試料チューブと噴霧ガス用のチューブが
接続され、質量分析部側の端部にノズルを有するニード
ルと、 b)ニードルの周囲を囲い、かつ、ニードルに対して軸方
向に移動可能なように設けられ、ヒータを備えた筒状の
霧化室と、 c)霧化室に固定され、霧化室の質量分析部側の端部の前
方に先端を有する放電電極と、 d)ニードルのノズルが霧化室の質量分析部側の端部及び
放電電極から突出したESI配置と、ニードルのノズル
が霧化室の内部に位置するAPCI配置との間でニード
ルと霧化室とを移動させる移動機構と、 e)ESI配置においてはニードルに高電圧を印加し、A
PCI配置においては放電電極に高電圧を印加するとと
もに霧化室のヒータを加熱する制御手段と、を有するイ
ンタフェイスを備えることを特徴としている。 【0008】 【作用】移動機構によりニードルと霧化室とを移動させ
てESI配置にすると、ニードルのノズルは霧化室の質
量分析部側の端部及び放電電極から突出し、制御部がニ
ードルに電圧を印加する。これにより、液体クロマトグ
ラフ部から試料チューブを介してニードルに送給される
液体試料はニードル先端に形成される強い電界により噴
霧され、イオン化される。一方、移動機構によりニード
ルと霧化室とを移動させてAPCI配置にすると、ニー
ドルのノズルは霧化室の内部に位置し、制御部は放電電
極に電圧を印加すると共に霧化室のヒータを加熱する。
これにより、液体クロマトグラフ部から試料チューブを
介してニードルに送給される液体試料は、同じくニード
ルの後端部(液体クロマトグラフ部側の端部)に接続さ
れたチューブから供給される噴霧ガスにより霧化室内に
噴霧される。噴霧された試料液滴は霧化室内で加熱され
て脱溶媒化され、霧化室の前方の放電電極付近で生成さ
れるバッファイオンとの接触によりイオン化される。 【0009】なお、移動機構によるニードルと霧化室
(及び放電電極)の移動は手動で行なってもよいし、適
当な駆動手段を用いて制御部が電圧、ヒータの制御と同
時に行なうようにしてもよい。 【0010】 【発明の効果】本発明に係る液体クロマトグラフ質量分
析装置では、移動機構によりニードルと霧化室とを移動
させるだけでESIとAPCIの両インタフェイスの切
り替えを簡単かつ短時間に行なうことができる。このた
め、多数の試料及び成分に対してそれぞれに適したイン
タフェイスを使用し、しかも短時間のうちに分析を行な
うことができる。また、従来のようにインタフェイスの
接続替えを頻繁に行なう必要がないため、デッドボリュ
ームの発生が防止され、高精度の分析を行なうことがで
きるようになる。 【0011】 【実施例】本発明の一実施例であるESI/APCI兼
用インタフェイスを備えた液体クロマトグラフ質量分析
装置を図1により説明する。本実施例の液体クロマトグ
ラフ質量分析装置で用いられるESI/APCI兼用イ
ンタフェイス10はヒーテッドキャピラリ18の後方
(図1では左方)に配置され、ヒーテッドキャピラリ1
8に対して位置が固定された固定部材11に取り付けら
れている。なお、質量分析部はヒーテッドキャピラリ1
8の前方(図1の図示せぬ右外部)に存在する。 【0012】インタフェイス10は、先端に霧化室21
が設けられた円筒状の外筒22と、その内部に嵌挿され
たニードル20から成る。霧化室21にはヒータが内蔵
されている。ニードル20の後端(図1では左側の端
部)及び外筒22の後端にはそれぞれアンカー14、1
5が固定され、両アンカー14、15は、ピボット16
で屈曲可能なVリンク17により連結されている。外筒
22の後端のアンカー15には、更に、前方に延びる絶
縁管24が固定され、その内部には高圧用導線が配線さ
れ、先端には放電電極23が設けられている。放電電極
23の先端は霧化室21のやや前方に位置するように設
定されている。ニードル20の後端には、液体クロマト
グラフ部(図示せず)のカラムの出口に接続される試料
チューブ25と、ネブライザガスチューブ26及び補助
ガスチューブ27が接続されている。 【0013】固定部材11の背面(図1では左側の面)
にはプレート12が固定されており、プレート12には
縦方向にガイドスリット13が設けられている。外筒2
2は固定部材11に設けられた孔を移動可能に貫通して
配置され、Vリンク17のピボット16は、ガイドスリ
ット13内を上下に移動可能に嵌挿されている。 【0014】ニードル20及び放電電極23は図示せぬ
制御部内に設けられた高電圧発生回路に接続されてい
る。 【0015】上記構造を有する本実施例のインタフェイ
ス10をESIとして用いる際は、図1(a)に示すよ
うに、Vリンク17のピボット16をガイドスリット1
3に沿って下げてVリンク17を屈曲させ、閉じるよう
にする。これにより、ニードル20はヒーテッドキャピ
ラリ18の方に押し出されると共に、霧化室21は逆方
向に引き下がる。そして、制御部内の高電圧発生回路よ
りニードル20に3〜5kV程度の高電圧を印加する。
なお、霧化室21のヒータへの通電は行なわない。この
ような配置(ESI配置)とすることにより、試料チュ
ーブ25から送られてくる液体試料は、ニードル20先
端のノズル付近に形成された強い電界によりスプレー状
に引き出され、ヒーテッドキャピラリ18に入る。この
配置では、ニードル20の先端がヒーテッドキャピラリ
18に近くなるように配置されているため、より多くの
試料液滴がヒーテッドキャピラリ18内に入る。液滴は
ヒーテッドキャピラリ18で加熱されることにより溶媒
が蒸発し、試料のイオンのみがヒーテッドキャピラリ1
8の出口からイオンレンズにより引き出され、質量分析
部に送られる。なお、ヒーテッドキャピラリについて
は、米国特許4,977,320に詳細が記載されている。 【0016】このESI配置の際、ニードル20を接地
し、ヒーテッドキャピラリ18の方に高電圧を印加する
ようにしてもよい。このとき、ヒーテッドキャピラリ1
8にはガラスを使用し、キャピラリ(孔)の内壁に導電
体膜をコーティングして高電圧を印加するようにする。
このようにすることにより、本インタフェイスをキャピ
ラリ電気泳動(CE)と質量分析部との間のインタフェ
イスに使用する際に、CEに印加する電圧をそのまま分
離のための用いることができる。すなわち、ニードル2
0の方に例えば5kVの高電圧を印加しておくと、CE
で印加する例えば30kVの分離電圧のうち、このニー
ドル20の5kV分はCEにおいて無効となり、分解能
が悪化する。それに対し、ニードル20を接地すること
により、CEの分離電圧30kVはその全部が有効に分
離のために使用されるようになる。 【0017】一方、このインタフェイス10をAPCI
として用いる際は、図1(b)に示すように、Vリンク
17のピボット16をガイドスリット13に沿って上
げ、Vリンク17を開いてほぼ一直線状になるようにす
る。これにより、霧化室21はヒーテッドキャピラリ1
8の方に押し出されると共に、ニードル20の先端は霧
化室21の内部に入り込む。そして、高電圧発生回路か
ら放電電極23に3〜5kV程度の高電圧を印加し、霧
化室21のヒータに電力を供給して加熱する(通常、2
50〜450℃程度)。この配置(APCI配置)によ
り、試料チューブ25から送られてくる液体試料は、ネ
ブライザガスチューブ26から供給されるネブライザガ
スにより、ニードル20先端のノズルから霧化室21内
に噴霧される。噴霧された液滴は霧化室21のヒータに
より加熱され、脱溶媒化された後、放電電極23におい
て生成されるバッファイオンとの接触によりイオン化さ
れる。液滴はヒーテッドキャピラリ18内で更に溶媒が
除去され、試料のイオンのみがヒーテッドキャピラリ1
8の出口からイオンレンズにより引き出され、質量分析
部に送られる。本APCI配置においては、液滴がガス
の噴霧により形成されるため液滴が大きく、電荷による
自己分裂もないため、ヒーテッドキャピラリ18の加熱
温度は上記ESI配置の場合よりもやや高くしておくこ
とが望ましい。 【0018】このAPCI配置において、ニードル20
は通常は加熱は不要であるが、分析対象物の性質や液体
クロマトグラフの移動相の流量によっては、加熱を行な
ってもよい(例えば、100〜350℃程度)。 【0019】なお、Vリンク17のピボット16の移動
をモータ、空気圧シリンダ等で行なうようにし、その制
御を制御部で行なうようにしてもよい。また、ネブライ
ザガスチューブ26、補助ガスチューブ27にも電磁弁
を設け、それらの送給も同様に制御部で制御するように
してもよい。更に、プレート12にマイクロスイッチを
設けておき、Vリンク17のピボット16が下がるとこ
のマイクロスイッチが入って自動的に高電圧の印加部分
がニードル20から放電電極23に切り替わるようにし
ておいてもよい。 【0020】上記実施例では放電電極23は霧化室21
に固定されていたが、放電電極23を霧化室21から切
り離し、独立に移動させるようにしてもよい。インタフ
ェイスは大気圧下に置かれるものであるため、このよう
にしても放電電極の脱着は容易に行なうことができる。
質量分析装置で用いられるESI/APCIインタフェ
イスの断面図。 【図2】 液体クロマトグラフ質量分析装置の概略構成
図。 【符号の説明】 10…インタフェイス 11…固定部材 12…プレート 13…ガイドスリット 14、15…アンカー 16…ピボット 17…Vリンク 18…ヒーテッドキャピラリ 20…ニードル 21…霧化室 22…外筒 23…放電電極 24…絶縁管 25…試料チューブ 26…ネブライザガスチューブ 27…補助ガスチューブ
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 液体クロマトグラフ部と質量分析部との
間に、液体クロマトグラフ部から与えられる液体試料を
イオン化して質量分析部に与えるインタフェイスを備え
た液体クロマトグラフ質量分析装置において、 a)液体クロマトグラフ部側の端部に液体クロマトグラフ
部に接続される試料チューブと噴霧ガス用のチューブが
接続され、質量分析部側の端部にノズルを有するニード
ルと、 b)ニードルの周囲を囲い、かつ、ニードルに対して軸方
向に移動可能なように設けられ、ヒータを備えた筒状の
霧化室と、 c)霧化室に固定され、霧化室の質量分析部側の端部の前
方に先端を有する放電電極と、 d)ニードルのノズルが霧化室の質量分析部側の端部及び
放電電極から突出したESI配置と、ニードルのノズル
が霧化室の内部に位置するAPCI配置との間でニード
ルと霧化室とを移動させる移動機構と、 e)ESI配置においてはニードルに高電圧を印加し、A
PCI配置においては放電電極に高電圧を印加するとと
もに霧化室のヒータを加熱する制御手段と、 を有するインタフェイスを備えることを特徴とする液体
クロマトグラフ質量分析装置。
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JP06676795A JP3424376B2 (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | 液体クロマトグラフ質量分析装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08236064A JPH08236064A (ja) | 1996-09-13 |
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ID=13325367
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06676795A Expired - Fee Related JP3424376B2 (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | 液体クロマトグラフ質量分析装置 |
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GB2530966B (en) * | 2013-09-05 | 2018-05-30 | Hitachi High Tech Corp | Hybrid ion source and mass spectrometric device |
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WO2018100612A1 (ja) * | 2016-11-29 | 2018-06-07 | 株式会社島津製作所 | イオン化装置及び質量分析装置 |
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