JP3948096B2 - Ｌｃ／ｍｓインタフェース - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
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）に関し、さらに詳しくはＬＣ／ＭＳの液体クロマトグラフ部と質量分析部との間に配置され、ＬＣ部（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ＭＳ部（質量分析部）に導入するためのＬＣ／ＭＳインタフェースに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、液体クロマトグラフ質量分析装置（ＬＣ／ＭＳ）の一例を示す概略構成図である。ＬＣ部１０のカラム１１内により成分分離された液体試料はインタフェース部２０に導入され、ニードル２２先端のノズルから霧化室２１内に噴霧されてイオン化される。発生したイオンは、インタフェース部２０とＭＳ部３０との間に設けられた加熱キャピラリ等の脱溶媒パイプ２３を通ってＭＳ部３０へと送り込まれる。
【０００３】
ＭＳ部３０は第１中間室３１、第２中間室３２及び分析室３３の３室から成り、霧化室２１と第１中間室との間に脱溶媒パイプ２３、第１中間室３１と第２中間室３２との間には極小径の通過孔（オリフィス）を有するスキマー３６が設けられている。第１中間室３１はロータリポンプにより粗引き排気され、第２中間室３２および分析室３３はターボ分子ポンプによって高真空排気される。
【０００４】
脱溶媒パイプ２３を通過したイオンはスキマー３６の通過孔を通って第１中間室３１から第２中間室３２に導入され、イオンレンズ３７により収束及び加速されて分析室３３に送られる。そして、特定の質量数（質量ｍ／電荷ｚ）を有する目的イオンのみが分析室３３内に配置された四重極フィルタ３４を通り抜け、検出器３５に到達する。検出器３５ではイオン数に応じた電流が取り出される。
【０００５】
上記インタフェース部２０は、液体試料を加熱、高速気流、高電界等によって霧化されることで気体イオンを生成するものであって、エレクトロスプレイイオン化法（ＥＳＩ）、大気圧イオン化法（ＡＰＣＩ）等の大気圧イオン化法が最も広く使用されている。
【０００６】
図４は同一出願人が特願平９―２８６０００号で開示するネブライズ法を用いたＥＳＩによるイオン化の場合のインタフェース部周辺の詳細構成図である。二重管の外側管であるネブライズ管２４から霧化用の乾燥窒素が送り出されるとともに、内側管であるニードル２２から液体試料が流出する。ニードル２２の先端には、電圧源Ｖ１により数ＫＶの高電圧が印加されている。これによりニードル２２先端に到達した液体試料は強く帯電し、その周囲を取り巻く霧化のためのネブライズ管２４から噴出する補助ガス（主に窒素ガス）の助けを受けて帯電液滴として噴霧される。液滴は周囲の大気成分と衝突して微細化され、液滴中の溶媒が蒸発して気体イオンが発生する。発生したイオンや微細液滴は、霧化室２１内で拡散しながらニードル２２の正面前方に配置されている脱溶媒パイプ２３の方へ進行し、拡散されたイオンや微細液滴の一部が脱溶媒パイプ２３中に入り込む。この脱溶媒パイプ２３は電圧源Ｖ２により電圧源Ｖ２によりマイナス数十Ｖ程度の電圧が印加されるとともに、図示しないヒータにより摂氏２００度程度に加熱されている。このため、脱溶媒パイプ２３に入った微細液滴は、そのパイプ23中を通過する間に溶媒の蒸発が進行し、より多くのイオンが発生して脱溶媒パイプ２３の出口から放出される。
【０００７】
一方、他の従来例としては、図５に示すようなニードル２２の正面側に設けた噴出口４０から乾燥窒素を供給するカウンターフロー法、図６に示すような乾燥窒素をニードル２２の噴出方向に対して斜め方向に設けた噴出口４１から乾燥窒素を供給する第２のフロー法（例えば米国特許５４１２２０８号）などがあった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
カウンターフロー法や第２のフロー法は、試料の流れの進行方向とは異なる方向に乾燥窒素を与えるため、乾燥窒素との衝突により脱溶媒化が促進されたとしても、試料のほとんどが乾燥窒素との衝突により拡散し、加熱キャピラリ又はオリフィスを通過する試料の総量が低減することとなり、測定感度の向上を図る上で問題がある。これに対し、ネブライズ管により試料の流れと同方向に乾燥窒素を供給する図２のようなネブライズ法では、試料ガスの進行方向に設けた加熱キャピラリに向かって試料が進むのでオリフィスを通過する試料量はカウンターフロー法に比べれば改善されるが、それでもニードル先端から噴出された後、先端から離れるにしたがって試料が拡散することとなり、加熱キャピラリを通過する試料量は多くはない。
【０００９】
したがって、本発明は脱溶媒化を促進するとともに、加熱キャピラリに向かう試料の総量が増大するようにしたＬＣ／ＭＳを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するためになされた本発明のＬＣ／ＭＳインタフェースは、液体クロマトグラフ質量分析装置の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導入するためのＬＣ／ＭＳインタフェースにおいて、内側管から試料が導入され、外側管から霧化ガスが導入される二重管を有し、この二重管の外側周囲に、前記外側管から噴出される霧化用のガスよりも流速の大きい加熱された乾燥窒素を供給するための細管パイプ群が設けられ、前記細管パイプ群は先端が斜めに切り出され、外周側が突出するように構成され、二重管から噴出される試料を含んだ霧化ガスを、細管パイプ群から噴出される加熱された乾燥窒素により脱溶媒化を促進させ、さらに拡散を抑えつつ質量分析部に導入するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
本発明のＬＣ／ＭＳでは、二重管の外側にある細管パイプ群から加熱された乾燥窒素が供給されるので、この乾燥窒素により試料を含んだ霧化ガスが一様の流れとなって進み、霧化室内であまり拡散されずに分析部に導入されることとなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。図１は本発明の一実施例を示すＬＣ／ＭＳの断面構成図である。なお、本発明のＬＣ／ＭＳで特に示さない部分は従来例である図３のものと同じであるので、説明においては同符号を付することにより説明を省略する。
【００１３】
図において、２０はインタフェース部、２１は霧化室、２２はＬＣ部から送られてくる試料を噴出するニードル、２３はニードルの先端に対向する位置に取り付けられる加熱キャピラリ、２４は霧化用の窒素を噴出するためのネブライズ管であり、このネブライズ管２４とニードル２２とで二重管を構成している。本発明のＬＣ／ＭＳでは図２に示すように、ネブライズ管２４の外側を取り囲むようにキャピラリ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅ、２５ｆが取り付けてあり、キャピラリ２５ａ〜２５ｆにはヒータ２８により加熱された乾燥窒素が供給されるようになっている。キャピラリ２５ａ〜２５ｆの先端は斜めに切り出されており、図１に示すように外周側が突出するようにしてある。この突出形状とすることによりキャピラリ２５ａ〜２５ｆから噴出するガスは流れ方向が中心側（ニードル２２側）に偏る作用を有する。
【００１４】
以下、本発明の動作を説明する。ＬＣ部１０のカラムにより成分分離された液体試料はインタフェース部２０に導入され、ニードル２２先端のノズルから霧化室２１内に噴霧される。ニードル２２先端には従来例と同様にあらかじめ高電界Ｖ１が印加されている。このとき、同時にネブライズ管２４からネブライズ用の窒素が噴出されることにより、試料は霧化されてイオン化される。発生したイオンは、インタフェース部２０とＭＳ部３０との間に設けられた加熱キャピラリ２３に向かって進行するが、ネブライズ管の外側に取り付けたキャピラリ２５ａ〜２５ｆからも加熱された乾燥窒素が噴出されているので、霧化されたイオンのほとんどが外側方向には拡散せずに、そのまま直進して加熱キャピラリ２３方向に進む。また、キャピラリ２５ａ〜２５ｆから噴出する乾燥窒素は加熱されているので、脱溶媒化が促進されることとなる。このようにして試料を多く含む霧化ガスが加熱キャピラリ２３に導入されることとなり、ＭＳ部３０へ送り込まれる試料の絶対量を増大することができる。
【００１５】
本実施例ではキャピラリ２５ａ〜２５ｆに送る乾燥窒素の加熱のためのヒータを流路途中に設けたが、これに限らず、キャピラリ２５ａ〜２５ｆにヒータ線を巻き付けるようにして取り付けてもよいし、２つのヒータを併用してもよい。
【００１６】
また、流量制御弁または圧力制御弁など噴出流量を調整することができる配管に設けて、かかる制御弁により、ネブライズ管２４に流す窒素の流速よりもキャピラリ２５ａ〜２５ｆに流す窒素の流速を速くすることにより、本発明の試料の拡散の低減という効果はより顕著になる。
【００１７】
以下、本発明の実施態様をまとめておく。
（１）液体クロマトグラフ質量分析装置の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導入するためのＬＣ／ＭＳインタフェースにおいて、内側管から試料が導入され、外側管から霧化ガスが導入される二重管を有し、この二重管の外側周囲に加熱された乾燥窒素を供給するための細管パイプ群が設けられ、さらに前記細管パイプ群の各パイプの先端は外周側が突出するように切り出され、二重管から噴出される試料を含んだ霧化ガスを、細管パイプ群から噴出される乾燥窒素により拡散を抑えつつ質量分析部に導入するようにしたことを特徴とするＬＣ／ＭＳインタフェース。
【００１８】
（２）液体クロマトグラフ質量分析装置の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導入するためのＬＣ／ＭＳインタフェースにおいて、内側管から試料が導入され、外側管から霧化ガスが導入される二重管を有し、二重管の外側周囲に、前記外側管から噴出される霧化用のガスよりも流速の大きい乾燥窒素を供給するための細管パイプ群が設けられ、二重管から噴出される試料を含んだ霧化ガスを、細管パイプ群から噴出される前記乾燥窒素により拡散を抑えつつ質量分析部に導入するようにしたことを特徴とするＬＣ／ＭＳインタフェース。
【００１９】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明のＬＣ／ＭＳでは、内側管であるニードルから噴出する試料を外側管であるネブライズ管から噴出する霧化用ガスにより霧化させるとともに、その外側管のさらに外側周囲に細管パイプ群を設けて、これより乾燥窒素を流すようにしたので、試料を含んだ霧化ガスがそのまままっすぐ進んで対向する加熱キャピラリに入ることができ、分析の感度を向上させることができる。また、乾燥窒素を加熱しておくことにより、脱溶媒化をさらに促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である液体クロマトグラフ質量分析装置のＬＣ／ＭＳインタフェースの断面構成図。
【図２】図１のニードル、ネブライズ管、細管パイプ群の断面図。
【図３】従来の液体クロマトグラフ質量分析装置の全体概略図。
【図４】図３のＬＣ／ＭＳインタフェースの拡大図。
【図５】他の従来からのＬＣ／ＭＳインタフェースの断面図。
【図６】他の従来からのＬＣ／ＭＳインタフェースの断面図。
【符号の説明】
１０：液体クロマトグラフ部
２０：インタフェース部
２２：ニードル
２３：加熱キャピラリ
２４：ネブライズ管
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅ、２５ｆ：キャピラリ
２８：ヒータ
３０：ＭＳ部
３１：第１中間室
３３：分析室
Claims (1)
- 液体クロマトグラフ質量分析装置の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導入するためのＬＣ／ＭＳインタフェースにおいて、内側管から試料が導入され、外側管から霧化ガスが導入される二重管を有し、この二重管の外側周囲に、前記外側管から噴出される霧化用のガスよりも流速の大きい加熱された乾燥窒素を供給するための細管パイプ群が設けられ、前記細管パイプ群は先端が斜めに切り出され、外周側が突出するように構成され、二重管から噴出される試料を含んだ霧化ガスを、細管パイプ群から噴出される加熱された乾燥窒素により脱溶媒化を促進させ、さらに拡散を抑えつつ質量分析部に導入するようにしたことを特徴とするＬＣ／ＭＳインタフェース。
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