JP5663725B2 - Sample introduction device for mass spectrometer - Google Patents

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Description

本発明は質量分析装置用試料導入装置に関し、特に、超音波音源により試料を霧化する質量分析装置用試料導入装置に関する。   The present invention relates to a sample introduction device for a mass spectrometer, and more particularly to a sample introduction device for a mass spectrometer that atomizes a sample with an ultrasonic sound source.

近来から、野菜や穀類、加工食品等の食料等が、農薬や殺虫剤、抗生物質、環境ホルモン、ダイオキシン類、界面活性剤、プラスチック用添加剤等の汚染物質に汚染されている可能性について指摘されている。汚染物質の分析を行う場合、種々の困難がある。分析(定性、定量分析等)を行う対象となる試料には通常、複数の被検成分が含まれている。また、これらの汚染物質の多くは、有機化合物である。そして、それらの有機化合物は、類似の分子構造を持っていても毒性が大きく異なることも多い。したがって、分析を行う際には、複数の被検成分を個々に分離し、それぞれについて同定する必要が生ずる。   It has been pointed out that foods such as vegetables, cereals, and processed foods have recently been contaminated with contaminants such as agricultural chemicals, insecticides, antibiotics, environmental hormones, dioxins, surfactants, and plastic additives. Has been. There are various difficulties when analyzing pollutants. A sample to be analyzed (qualitative, quantitative analysis, etc.) usually contains a plurality of test components. Many of these contaminants are organic compounds. And even if these organic compounds have a similar molecular structure, the toxicity is often greatly different. Therefore, when performing analysis, it is necessary to separate a plurality of test components individually and identify each of them.

また、食料にどのような有益成分、例えば、ビタミン類、ペプチド、糖類、アミノ酸、脂肪酸等の有機酸、たんぱく質等の生体関連物質が含まれているのかを分析することも望まれている。生体関連物質は、食品に限らず、人体や動物の血液や体液、体組織等にも含まれるため、人体や動物についても分析対象の試料となり得る。   It is also desired to analyze what beneficial components are contained in food, for example, organic acids such as vitamins, peptides, saccharides, amino acids, and fatty acids, and biological substances such as proteins. Biologically related substances are not limited to foods, but are also included in blood and body fluids, body tissues, and the like of human bodies and animals, and therefore human bodies and animals can also be samples to be analyzed.

このような被検成分の同定には、質量分析法が広く用いられている。質量分析法を適用するにあたり、上述のように試料には複数の被検物質が含まれていることが多いため、質量分析の前にガスクロマトグラフ(GC)や液体クロマトグラフ(LC)を用いて各被検成分を分離し、イオン化した後に質量分析が行われている。   Mass spectrometry is widely used to identify such test components. When applying mass spectrometry, a sample often contains a plurality of test substances as described above, so a gas chromatograph (GC) or liquid chromatograph (LC) is used before mass analysis. Mass spectrometry is performed after each test component is separated and ionized.

より具体的には、GCの場合には、被検成分を含む液体試料を加熱によりガス化した後、キャリアガスを用いて分離カラムにこれを導入し、各被検成分を分離処理する。各被検成分はその後、例えば電子衝撃法等によりイオン化され、そのイオンが質量分析される。   More specifically, in the case of GC, a liquid sample containing a test component is gasified by heating and then introduced into a separation column using a carrier gas to separate each test component. Each test component is then ionized by, for example, an electron impact method, and the ions are subjected to mass analysis.

また、LCの場合には、被検成分を含む液体試料をキャリア溶媒で分離カラムに導入し、各被検成分を分離処理する。各被検成分を含むキャリア溶媒をガス化及びイオン化し、そのイオンが質量分析される。このとき、大量のキャリア溶媒をガス化する必要があるため、加熱してガス化する前に、被検成分を含むキャリア溶媒を、例えばネプライザ等により微小液滴化(霧化)し、これを例えば200℃〜500℃程度に加熱してガス化している。   In the case of LC, a liquid sample containing test components is introduced into a separation column using a carrier solvent, and each test component is separated. The carrier solvent containing each test component is gasified and ionized, and the ions are subjected to mass spectrometry. At this time, since it is necessary to gasify a large amount of the carrier solvent, before heating and gasifying, the carrier solvent containing the test component is made into fine droplets (atomized), for example, with a nebulizer or the like. For example, it is gasified by heating to about 200 ° C to 500 ° C.

ここで、霧化を行うものとして、超音波振動を利用したものがある。ネプライザによる霧化に比べて、超音波振動を用いた霧化は、一般的に液滴の粒径を比較的小さくでき、粒径も揃っているという利点がある。例えば、特許文献1には、LCで処理した各被検成分を含むキャリア溶媒を質量分析する前に、被検成分をイオン化するイオン源が開示されている。このイオン源は、超音波霧化部を有するものであり、液体噴出ノズルを超音波振動により振動させて試料溶液を霧化すると共に、液体噴出ノズルに高電圧を与えて霧化された液滴を帯電させるものである。そして、帯電させた液滴と加熱した窒素ガスを混合させ、混ざり合って噴出する過程で、液滴がさらに微細化されるものである。   Here, what atomizes uses the ultrasonic vibration. Compared to nebulizer atomization, atomization using ultrasonic vibration generally has the advantage that the particle size of the droplets can be made relatively small and the particle size is uniform. For example, Patent Document 1 discloses an ion source that ionizes a test component before mass-analyzing a carrier solvent containing each test component processed by LC. This ion source has an ultrasonic atomizing section, and atomizes a liquid sample by atomizing a liquid jet nozzle by ultrasonic vibration and applying a high voltage to the liquid jet nozzle. Is charged. Then, the charged droplets and the heated nitrogen gas are mixed, mixed, and ejected in a mixed manner to further refine the droplets.

特開平6−310088号公報JP-A-6-310088

しかしながら、上述のような被検成分の分離やガス化の際の加熱処理は、熱不安定成分や難揮発性成分が熱により分解してしまうおそれがある。このため、従来の技術では、例えばアミノ酸や脂肪酸等の有機酸やビタミン類、ペプチド、糖類、界面活性剤等の熱不安定性成分や難揮発性成分を分析するために、分離処理に相対的に低い温度域で使用できるLC等を用いることで被検成分を分離した後、キャリア溶媒を含む被検成分をネブライザや超音波振動を利用してガス化し、質量分析装置で検出することが行われている。その一方で、LC等の分離処理が必要なため、分析操作に多くの時間と煩雑な操作を伴うので、熱不安定性成分や難揮発性成分を迅速に分析したいというニーズに応えることは従来技術では難しかった。   However, in the heat treatment during the separation or gasification of the test component as described above, there is a possibility that the heat unstable component or the hardly volatile component is decomposed by heat. For this reason, in conventional techniques, for example, in order to analyze organic acids such as amino acids and fatty acids, vitamins, peptides, saccharides, surfactants, and other thermally unstable components and hardly volatile components, it is relatively difficult to perform separation processing. After separating the test components by using LC that can be used in a low temperature range, the test components including the carrier solvent are gasified using a nebulizer or ultrasonic vibration and detected by a mass spectrometer. ing. On the other hand, since separation processing such as LC is necessary, the analysis operation involves a lot of time and troublesome operations, so that it is a conventional technology to meet the need to quickly analyze thermally unstable components and hardly volatile components. It was difficult.

熱不安定成分や難揮発性成分について、液体試料を分離処理無しで質量分析する場合、微小液滴化が可能な超音波霧化部を有する特許文献1の装置やエレクトロスプレーイオン化法を用いることが考えられる。しかしながら、特許文献1の装置やエレクトロスプレーイオン化法では、高電圧を与えて液滴を帯電させるため、被検成分が多価イオンを生じ易く、生成されるイオンも、プロトン付加体、アルカリ金属イオン付加体等が混在する場合には、マススペクトルが複雑となる。このため、分離処理無しでの分析が困難となる。また、被検成分と合わせて、キャリア溶媒として多量の液体を同時にガス化するために、大きな熱エネルギが必要となり、熱不安定成分がこの熱エネルギにより分解してしまうおそれもある。   In the case of mass analysis of a liquid sample with no separation treatment for a thermally unstable component or a hardly volatile component, use the apparatus of Patent Document 1 or an electrospray ionization method that has an ultrasonic atomization unit that can form microdroplets. Can be considered. However, in the apparatus and the electrospray ionization method of Patent Document 1, since a droplet is charged by applying a high voltage, the test component easily generates multivalent ions, and the generated ions are also proton adducts, alkali metal ions. When adducts are mixed, the mass spectrum becomes complicated. For this reason, analysis without separation processing becomes difficult. Moreover, in order to simultaneously gasify a large amount of liquid as a carrier solvent together with the test component, a large amount of heat energy is required, and the thermally unstable component may be decomposed by this heat energy.

また、キャリア溶媒を使用せずに液体試料を超音波振動面に直接接触させることで霧化を行うことで、ガス化に要する熱エネルギを最小化し、ガス化した被検成分をキャリアガスにより質量分析装置まで輸送する装置も考えられ得る。しかしながら、この場合、被検成分の一部が超音波振動面に付着して残留し得る。この残留した被検成分は、次回、他の試料を分析するときにコンタミネーションの問題を引き起こし得る。コンタミネーションを避けるには、別途洗浄操作を加える必要があるが、これにより分析プロセスや分析装置が複雑化してしまう。また、洗浄工程に時間が必要となるため、迅速に分析したいという需要に応えることが難しくなる。   In addition, atomization is performed by bringing a liquid sample into direct contact with the ultrasonic vibration surface without using a carrier solvent, thereby minimizing the heat energy required for gasification and massing the gasified test component by the carrier gas. A device that transports to an analytical device can also be envisaged. However, in this case, a part of the test component may remain attached to the ultrasonic vibration surface. This remaining component to be tested can cause contamination problems the next time another sample is analyzed. In order to avoid contamination, it is necessary to separately perform a cleaning operation, but this complicates the analysis process and the analysis apparatus. In addition, since the cleaning process requires time, it becomes difficult to meet the demand for quick analysis.

本発明は、斯かる実情に鑑み、熱不安定成分や難揮発性成分も比較的低温で分解を抑制しつつガス化することが可能な質量分析装置用試料導入装置を提供しようとするものである。   In view of such circumstances, the present invention is intended to provide a sample introduction device for a mass spectrometer capable of gasifying a thermally unstable component and a hardly volatile component at a relatively low temperature while suppressing decomposition. is there.

上述した本発明の目的を達成するために、本発明による質量分析装置用試料導入装置は、振動子と、該振動子に接続される振動伝達部と、該振動伝達部の振動子が接続される側と反対側に接続される振動板と、該振動板と平行に対向して設けられる反射板と、からなり、振動板と反射板の間に定在波音場の少なくとも1つの節を提供するように構成される超音波音源部であって、その定在波音場の節を通る溶液を霧化する超音波音源部と、超音波音源部の振動板と反射板の間の定在波音場の少なくとも1つの節に、試料の溶液を導入する試料導入部と、超音波音源部により霧化される試料をガス化するガス化部と、ガス化部によりガス化される試料を輸送するためのキャリアガスを供給するガス供給部と、を具備するものである。   In order to achieve the above-described object of the present invention, a sample introduction device for a mass spectrometer according to the present invention includes a vibrator, a vibration transmission unit connected to the vibrator, and a vibrator of the vibration transmission unit. A diaphragm connected to the opposite side to the opposite side, and a reflector provided in parallel with the diaphragm, and providing at least one node of a standing wave sound field between the diaphragm and the reflector An ultrasonic sound source unit configured to atomize a solution passing through a node of the standing wave sound field, and at least one of a standing wave sound field between a diaphragm and a reflector of the ultrasonic sound source unit In one section, a sample introduction part for introducing a sample solution, a gasification part for gasifying the sample atomized by the ultrasonic sound source part, and a carrier gas for transporting the sample gasified by the gasification part And a gas supply unit for supplying the gas.

さらに、ガス化部によりガス化される試料をイオン化するイオン化部を具備するものであれば良い。   Furthermore, what is necessary is just to comprise the ionization part which ionizes the sample gasified by a gasification part.

さらに、イオンを発生させるイオン源部を具備するものであれば良い。   Furthermore, what is necessary is just to comprise the ion source part which generates ion.

ここで、イオン源部は、ガス化部によりガス化された後の試料に対してイオンを供給し、イオン化部はガス化された後の試料をイオン化するものであっても良い。   Here, the ion source unit may supply ions to the sample after gasification by the gasification unit, and the ionization unit may ionize the sample after gasification.

また、イオン源部は、ガス化部によりガス化される前の試料に対してイオンを供給し、イオン化部はガス化されるときの試料をイオン化するものであっても良い。   The ion source unit may supply ions to the sample before being gasified by the gasification unit, and the ionization unit may ionize the sample when it is gasified.

また、超音波音源部は、振動子がボルト締めランジュバン型振動子からなり、振動伝達部がエキスポネンシャルホーン及び半波長共振棒からなり、振動板が矩形たわみ振動板からなるものであれば良い。   In addition, the ultrasonic sound source unit may be any one in which the vibrator is a bolted Langevin type vibrator, the vibration transmitting part is an exponential horn and a half-wave resonator, and the diaphragm is a rectangular flexible diaphragm. .

また、超音波音源部は、振動板と反射板の間の距離が超音波音源部の共振周波数の1/2波長であり、試料導入部は、試料を振動板と反射板の間の中心に導入するものであれば良い。   In the ultrasonic sound source unit, the distance between the vibration plate and the reflection plate is ½ wavelength of the resonance frequency of the ultrasonic sound source unit, and the sample introduction unit introduces the sample to the center between the vibration plate and the reflection plate. I need it.

本発明の質量分析装置用試料導入装置には、熱不安定成分や難揮発性成分も比較的低温で分解を抑制しつつガス化することが可能であるという利点がある。   The sample introduction device for a mass spectrometer of the present invention has an advantage that a thermally unstable component and a hardly volatile component can be gasified while suppressing decomposition at a relatively low temperature.

図1は、本発明の質量分析装置用試料導入装置を説明するための概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining a sample introduction device for a mass spectrometer according to the present invention. 図2は、本発明の他の実施例の質量分析装置用試料導入装置を説明するための概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram for explaining a sample introduction device for a mass spectrometer according to another embodiment of the present invention.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図示例と共に説明する。図1は、本発明の質量分析装置用試料導入装置を説明するための概略構成図である。質量分析装置用試料導入装置は、被検成分が含まれる試料を質量分析装置に導入するために用いられるものであり、図示の通り、本発明の質量分析装置用試料導入装置は、超音波音源部10と、試料導入部20と、ガス化部30と、ガス供給部2とから主に構成される。また、これらはハウジング1に組み付けられている。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining a sample introduction device for a mass spectrometer according to the present invention. The sample introduction device for a mass spectrometer is used for introducing a sample containing a test component into the mass spectrometer, and as shown in the drawing, the sample introduction device for a mass spectrometer of the present invention is an ultrasonic sound source. The unit 10, the sample introduction unit 20, the gasification unit 30 and the gas supply unit 2 are mainly configured. These are assembled to the housing 1.

超音波音源部10は、溶液を非接触で霧化するものである。ここで、超音波霧化を行うために、超音波音源部10は強力な音場を提供する。また、質量分析装置用試料導入装置に適用する超音波音源部10は、試料導入部20からの試料の溶液を霧化するために用いられるため、ハウジング1内の溶液を導入するポイントにのみ強力な音場を提供すれば良いものである。したがって、例えば従来から存在する点収束型超音波音源は、装置が大型なためこのような用途に適用するには不向きである。また、縞モードたわみ振動板型超音波音源は、反射板と組み合わせて強力な空中音場を提供できるので、本発明の質量分析装置用試料導入装置に適用可能ではあるが、一般的に縞モードたわみ振動板の面積が大きいため、試料導入装置に適用すると装置が大型化する可能性はある。   The ultrasonic sound source unit 10 atomizes the solution in a non-contact manner. Here, in order to perform ultrasonic atomization, the ultrasonic sound source unit 10 provides a strong sound field. Further, since the ultrasonic sound source unit 10 applied to the sample introduction device for the mass spectrometer is used for atomizing the sample solution from the sample introduction unit 20, it is powerful only at the point where the solution in the housing 1 is introduced. It is only necessary to provide a sound field. Therefore, for example, a conventional point-focusing type ultrasonic sound source is unsuitable for application in such applications because the apparatus is large. In addition, since the fringe mode flexural diaphragm type ultrasonic sound source can provide a powerful aerial sound field in combination with a reflector, it is applicable to the sample introduction device for a mass spectrometer of the present invention. Since the area of the flexure diaphragm is large, there is a possibility that the apparatus will become large when applied to a sample introduction apparatus.

本発明の質量分析装置用試料導入装置では、超音波音源部10は、振動子11と、振動伝達部12と、振動板13と、反射板14とからなる。振動伝達部12は、振動子11に接続される。振動板13は、振動伝達部12の振動子11が接続される側と反対側に接続される。反射板14は、振動板13と平行に対向して設けられる。そして、超音波音源部10は、振動板13と反射板14の間に定在波音場の少なくとも1つの節を提供するように構成され、定在波音場の節を通る溶液を霧化するものである。具体的には、例えば振動子11がボルト締めランジュバン型振動子からなるものである。また、振動伝達部12は、エキスポネンシャルホーン12a及び半波長共振棒12bからなるものである。エキスポネンシャルホーン12aの一例を挙げると、ジュラルミン製であり、振幅拡大比が約5.0のものである。また、半波長共振棒12bは、例えばジュラルミン製であれば良い。なお、半波長共振棒12bの長さを調整することで、共振周波数を調整可能である。そして、振動板13は、矩形たわみ振動板からなるものである。振動板13もジュラルミン製の板であれば良い。また、反射板14は、超音波を反射可能なものであれば如何なるものでも良く、例えばジュラルミン製の板であれば良い。そして、振動板13と反射板14の間の距離を調整することで、この間に定在波音場が生成されるように構成する。振動板13と反射板14の間には、定在波音場の少なくとも1つの節が提供されれば良い。具体的には、振動板13と反射板14の間の距離は、n・λ/2(nは自然数である)となるように、振動板13と反射板14が配置されれば良い。例えばn=1のとき、振動板13と反射板14の間に定在波音場が生成され、その中心に1つの節ができる。また、n=2とした場合には、2つの節ができる。   In the sample introduction device for a mass spectrometer of the present invention, the ultrasonic sound source unit 10 includes a vibrator 11, a vibration transmission unit 12, a vibration plate 13, and a reflection plate 14. The vibration transmission unit 12 is connected to the vibrator 11. The diaphragm 13 is connected to the side of the vibration transmitting unit 12 opposite to the side to which the vibrator 11 is connected. The reflector 14 is provided to face the diaphragm 13 in parallel. The ultrasonic sound source unit 10 is configured to provide at least one node of the standing wave sound field between the diaphragm 13 and the reflecting plate 14, and atomizes the solution passing through the node of the standing wave sound field. It is. Specifically, for example, the vibrator 11 is a bolted Langevin type vibrator. Moreover, the vibration transmission part 12 consists of the exponential horn 12a and the half wavelength resonance rod 12b. An example of the exponential horn 12a is made of duralumin and has an amplitude expansion ratio of about 5.0. Further, the half-wave resonator rod 12b may be made of, for example, duralumin. Note that the resonance frequency can be adjusted by adjusting the length of the half-wave resonance rod 12b. The diaphragm 13 is a rectangular flexible diaphragm. The diaphragm 13 may also be a duralumin plate. The reflection plate 14 may be any plate as long as it can reflect ultrasonic waves, and may be a plate made of duralumin, for example. And it is comprised so that a standing wave sound field may be produced | generated in the meantime by adjusting the distance between the diaphragm 13 and the reflecting plate 14. FIG. It is sufficient that at least one node of the standing wave sound field is provided between the diaphragm 13 and the reflector 14. Specifically, the diaphragm 13 and the reflector 14 may be arranged so that the distance between the diaphragm 13 and the reflector 14 is n · λ / 2 (n is a natural number). For example, when n = 1, a standing wave sound field is generated between the diaphragm 13 and the reflector 14, and one node is formed at the center thereof. When n = 2, two nodes are formed.

このように構成される超音波音源部10を用いて、振動板13と反射板14の間に強力な定在波音場が生成されるように各寸法を調整すれば良い。例えば、共振周波数が28kHzとなるように構成すると、半波長共振棒12bの寸法としては、例えば長さが76mm、直径が8mmであれば良い。また、振動板13の寸法は、例えば長さ45mm、幅25mm、厚み3mmの板であれば良い。このとき、振動板13と反射板14の間の距離を、6.5mmとすると1/2波長となり、1つの節が中心にできる。また、13mmとすると、1波長の定在波音場となり、節が2つできる。   Using the ultrasonic sound source unit 10 configured as described above, each dimension may be adjusted so that a strong standing wave sound field is generated between the diaphragm 13 and the reflector 14. For example, when the resonance frequency is 28 kHz, the half-wave resonance rod 12b may have a length of 76 mm and a diameter of 8 mm, for example. Moreover, the dimension of the diaphragm 13 should just be a board of length 45mm, width 25mm, and thickness 3mm, for example. At this time, if the distance between the diaphragm 13 and the reflecting plate 14 is 6.5 mm, the wavelength becomes ½ wavelength and one node can be centered. Moreover, if it is set to 13 mm, it will become a standing wave sound field of 1 wavelength, and two nodes will be made.

なお、上述の超音波音源部10の具体的構成について、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の質量分析装置用試料導入装置では、超音波音源部の振動板と反射板の間に発生する定在波音場の音圧が高く、そこを通る溶液を霧化可能なように構成された超音波音源部であれば、如何なる構成であっても良い。   Note that the present invention is not limited to the specific configuration of the ultrasonic sound source unit 10 described above. In the sample introduction device for a mass spectrometer according to the present invention, the supersonic wave is configured so that the sound pressure of the standing wave field generated between the diaphragm and the reflector of the ultrasonic sound source is high, and the solution passing therethrough can be atomized. Any configuration may be used as long as it is a sound source.

そして、試料導入部20は、超音波音源部10の振動板13と反射板14の間の定在波音場の少なくとも1つの節に、試料の溶液を導入するものである。試料導入部20は、例えば図示例のように、ニードル21とニードルシール22とからなり、これらを介して液状の試料がハウジング1内に導入される。ニードル21の先端を、超音波音源部10の振動板13と反射板14の間の定在波音場の節、より具体的には、例えば振動板13と反射板14の間の距離が超音波音源の共振周波数の1/2波長の場合には、振動板13と反射板14の間の中心に合わせ、節の部分を通る溶液が超音波音源部10によって霧化されるように構成する。   The sample introduction unit 20 introduces a sample solution into at least one node of the standing wave sound field between the diaphragm 13 and the reflection plate 14 of the ultrasonic sound source unit 10. The sample introduction unit 20 includes a needle 21 and a needle seal 22 as shown in the figure, for example, and a liquid sample is introduced into the housing 1 through these. The tip of the needle 21 is connected to the node of the standing wave sound field between the diaphragm 13 and the reflector 14 of the ultrasonic sound source unit 10, more specifically, for example, the distance between the diaphragm 13 and the reflector 14 is an ultrasonic wave. In the case of ½ wavelength of the resonance frequency of the sound source, the ultrasonic sound source unit 10 is configured to atomize the solution that passes through the node portion in alignment with the center between the vibration plate 13 and the reflection plate 14.

試料導入部20から液状の試料を超音波音源部10に導入すると、超音波音源部10では例えば100μm以下、好ましくは30μm以下の粒径で液体を霧化する。これにより、試料は容易にガス化し、試料に含まれる被検成分は1つ1つの分子に分かれ得る。そして、このように霧化された試料は、ハウジング1に接続されるガス供給部2による気流により、ガス化部30へ移動される。ガス供給部2は、ガス化部30によりガス化される試料を輸送するためのキャリアガスを供給するものである。例えば、ガス供給部2は、バルブを介してハウジング1に接続されており、窒素やヘリウム、空気等のキャリアガスをハウジング1内に導入する。また、パージガスをハウジング1内に導入するバルブ3を設けても良い。パージガスについても、例えば窒素やヘリウム、空気等が挙げられる。   When a liquid sample is introduced from the sample introduction unit 20 into the ultrasonic sound source unit 10, the ultrasonic sound source unit 10 atomizes the liquid with a particle size of, for example, 100 μm or less, preferably 30 μm or less. Thereby, the sample can be easily gasified, and the test component contained in the sample can be divided into individual molecules. Then, the sample atomized in this way is moved to the gasification unit 30 by the air flow by the gas supply unit 2 connected to the housing 1. The gas supply unit 2 supplies a carrier gas for transporting the sample gasified by the gasification unit 30. For example, the gas supply unit 2 is connected to the housing 1 via a valve, and introduces a carrier gas such as nitrogen, helium, or air into the housing 1. Further, a valve 3 for introducing purge gas into the housing 1 may be provided. Examples of the purge gas include nitrogen, helium, and air.

ガス化部30は、超音波音源部10により霧化される試料をガス化するものである。ガス化部30は、例えば図1のように、インサート31とOリング32と加熱器33とからなる。ハウジング1内にインサート31がOリング32を介して固定されており、ここを通る霧化された試料が加熱器33で加熱されることでガス化される。このとき、試料は超音波音源部10により微小な粒径で霧化されているため、ガス化部30では比較的低温でガス化可能である。例えば、加熱温度としては、200℃以下、より好ましくは、80℃〜150℃程度であれば良い。ガス化部30により、試料に含まれる被検成分が1個1個の分子に分解される。   The gasification unit 30 gasifies the sample atomized by the ultrasonic sound source unit 10. The gasification unit 30 includes an insert 31, an O-ring 32, and a heater 33 as shown in FIG. An insert 31 is fixed in the housing 1 via an O-ring 32, and the atomized sample passing through the insert 31 is gasified by being heated by a heater 33. At this time, since the sample is atomized with a fine particle size by the ultrasonic sound source unit 10, the gasification unit 30 can gasify the sample at a relatively low temperature. For example, the heating temperature may be 200 ° C. or lower, more preferably about 80 ° C. to 150 ° C. The gasification unit 30 decomposes the test component contained in the sample into individual molecules.

さて、このように構成された本発明の質量分析装置用試料導入装置によりガス化された試料は、その後例えば図1に示されるように、イオン化部40に減圧導入される。イオン化部40は、例えばガス化部30によりガス化される試料をイオン化するものである。例えば、イオン化部40には、被検成分のイオン化を行うためのイオンを発生させるイオン源部41が接続されている。なお、イオン源部41はイオン化部40に内蔵されていても良い。図1の例では、イオン源部41は、ガス化部30によりガス化された後の試料に対してイオンを供給し、イオン化部40においてガス化された後の試料をイオン化する。即ち、ガス化部30によりガス化された試料に含まれる被検成分が未だイオン化されていない状態でイオン化部40に導入され、イオン源部41から発生するイオンを用いて被検成分をイオン化する。また、イオン源部41から被検成分に照射する光子エネルギ等により被検成分の分子の一部(通常はプロトン)を破壊することでイオン化しても良い。   Now, the sample gasified by the sample introduction device for a mass spectrometer of the present invention configured as described above is then introduced into the ionization section 40 under reduced pressure as shown in FIG. The ionization part 40 ionizes the sample gasified by the gasification part 30, for example. For example, the ionization unit 40 is connected to an ion source unit 41 that generates ions for ionizing a test component. The ion source unit 41 may be built in the ionization unit 40. In the example of FIG. 1, the ion source unit 41 supplies ions to the sample after being gasified by the gasification unit 30, and ionizes the sample after being gasified in the ionization unit 40. That is, the test component contained in the sample gasified by the gasification unit 30 is introduced into the ionization unit 40 in a state where it is not yet ionized, and the test component is ionized using ions generated from the ion source unit 41. . Alternatively, ionization may be performed by destroying a part (usually proton) of the molecule of the test component by photon energy or the like irradiated from the ion source 41 to the test component.

イオン化部40におけるイオン化は、質量分析部50において得られるマススペクトルを単純化するために行われるものである。これは、例えばソフトイオン化法により行われれば良い。より具体的には、ソフトイオン化法の中でも、擬分子イオンスペクトルのみを検出できるソフトイオン化法が用いられる。このようなソフトイオン化法としては、例えば、被検成分へのイオン付着によるイオン化、被検成分からの光電子放出によるイオン化、被検成分へのプロトン移動反応によるイオン化が挙げられる。   The ionization in the ionization unit 40 is performed in order to simplify the mass spectrum obtained in the mass analysis unit 50. This may be performed by, for example, a soft ionization method. More specifically, among the soft ionization methods, a soft ionization method capable of detecting only the quasi-molecular ion spectrum is used. Examples of such soft ionization methods include ionization by ion attachment to the test component, ionization by photoelectron emission from the test component, and ionization by proton transfer reaction to the test component.

このような主として擬分子イオンスペクトルを検出可能なソフトイオン化法においては、被検成分(分子)はフラグメントに分解されることがないか、又はあっても大きなフラグメントに分解されるだけである。このため、複数の被検成分を同時にイオン化しても、同じ分子量のイオンが生じる可能性は小さい。したがって、個々の被検成分(分子)完全に、又は相当程度同定することが可能となる。   In such a soft ionization method capable of mainly detecting a quasi-molecular ion spectrum, the test component (molecule) is not decomposed into fragments, or is only decomposed into large fragments. For this reason, even if it ionizes a some test component simultaneously, possibility that the ion of the same molecular weight will arise is small. Therefore, individual test components (molecules) can be identified completely or to some extent.

このようにしてイオン化部40でイオン化された被検成分が、質量分析部50に導入され、質量分析が行われ、マススペクトル等が得られる。   The test component ionized by the ionization unit 40 in this way is introduced into the mass analysis unit 50, mass analysis is performed, and a mass spectrum or the like is obtained.

このように、本発明の質量分析装置用試料導入装置によれば、非接触で比較的低温でのガス化が可能であるため、熱不安定成分や難揮発性成分も分析できる。さらに、非接触で霧化が可能なため、コンタミネーションの問題も起こり難く、霧化部の洗浄作業等も必要なく、迅速な分析が可能である。また、ソフトイオン化により分離処理も不要となる。   As described above, according to the sample introduction device for a mass spectrometer of the present invention, it is possible to gasify at a relatively low temperature without contact, and therefore it is possible to analyze a thermally unstable component and a hardly volatile component. Further, since the atomization can be performed without contact, the problem of contamination hardly occurs, and the atomization part is not required to be cleaned, and a rapid analysis is possible. In addition, the separation process becomes unnecessary due to soft ionization.

次に、図2を用いて本発明の他の実施例の質量分析装置用試料導入装置について説明する。図2は、本発明の他の実施例の質量分析装置用試料導入装置を説明するための概略構成図である。図中、図1と同一の符号を付した部分は同一物を表わしているため、詳説は省略する。図1に示される実施例では、ガス化された後の試料をイオン化した例を説明したが、図2に示される実施例は、ガス化されるときに同時にイオン化するものである。以下、図2を参照して説明する。   Next, a sample introduction device for a mass spectrometer according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic configuration diagram for explaining a sample introduction device for a mass spectrometer according to another embodiment of the present invention. In the figure, the parts denoted by the same reference numerals as those in FIG. In the embodiment shown in FIG. 1, the example in which the sample after gasification is ionized has been described. However, the embodiment shown in FIG. 2 is ionized simultaneously when gasified. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

図2に示される本発明の質量分析装置用試料導入装置では、ガス供給部2によりハウジング1内に供給されるキャリアガスをイオン源部44の放電部に導入し、針状電極に印加された電圧によりイオン又は励起状態の活性な化学種を生成させている。即ち、イオン源部44は、ガス化部30によりガス化される前の試料に対してイオンや励起分子を供給している。このようなキャリアガスやバルブ3からのパージガスがハウジング1内に充満し、超音波音源部10により霧化された試料と共にガス化部30へ移動される。ガス化部30において、霧化された試料と共にイオンや励起分子を加熱することで、被検成分のガス化と同時にイオン化が起こる。これは、試料に含まれる被検成分にイオンが付着したり、被検成分と励起分子とが気相反応したりすることで起こる。   In the sample introduction device for a mass spectrometer of the present invention shown in FIG. 2, the carrier gas supplied into the housing 1 by the gas supply unit 2 is introduced into the discharge unit of the ion source unit 44 and applied to the needle electrode. An active chemical species in an ion or excited state is generated by a voltage. That is, the ion source unit 44 supplies ions and excited molecules to the sample before being gasified by the gasification unit 30. The carrier gas and the purge gas from the valve 3 are filled in the housing 1 and moved to the gasification unit 30 together with the sample atomized by the ultrasonic sound source unit 10. In the gasification unit 30, the ions and excited molecules are heated together with the atomized sample, whereby ionization occurs simultaneously with the gasification of the test component. This occurs when ions adhere to the test component contained in the sample or when the test component and the excited molecule react in a gas phase.

このようにしてガス化部30内でイオン化された被検成分が、直接質量分析部50に導入され、質量分析が行われ、マススペクトル等が得られる。   The test component ionized in the gasification unit 30 in this way is directly introduced into the mass analysis unit 50, mass analysis is performed, and a mass spectrum or the like is obtained.

このように、本発明の質量分析装置用試料導入装置では、イオン化の手法は種々のものを用いることが可能である。   Thus, in the sample introduction device for a mass spectrometer of the present invention, various ionization methods can be used.

なお、本発明の質量分析装置用試料導入装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。また、上述した具体的な寸法や温度等については、あくまでも単なる一例として例示したものであり、本発明はこれらに限定されることは無いことは明らかである。   It should be noted that the sample introduction device for a mass spectrometer of the present invention is not limited to the illustrated examples described above, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. In addition, the specific dimensions, temperatures, and the like described above are merely given as examples, and it is clear that the present invention is not limited to these.

1 ハウジング
2 ガス供給部
3 バルブ
10 超音波音源部
11 振動子
12 振動伝達部
12a エキスポネンシャルホーン
12b 半波長共振棒
13 振動板
14 反射板
20 試料導入部
21 ニードル
22 ニードルシール
30 ガス化部
31 インサート
32 Oリング
33 加熱器
40 イオン化部
41 イオン源部
44 イオン源部
50 質量分析部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Housing 2 Gas supply part 3 Valve 10 Ultrasonic sound source part 11 Vibrator 12 Vibration transmission part 12a Exponential horn 12b Half wavelength resonance rod 13 Diaphragm 14 Reflecting plate 20 Sample introduction part 21 Needle 22 Needle seal 30 Gasification part 31 Insert 32 O-ring 33 Heater 40 Ionization part 41 Ion source part 44 Ion source part 50 Mass analysis part

Claims (7)

被検成分が含まれる試料を質量分析装置に導入する質量分析装置用試料導入装置であって、該質量分析装置用試料導入装置は、
振動子と、該振動子に接続される振動伝達部と、該振動伝達部の振動子が接続される側と反対側に接続され鉛直方向に配置される振動板と、該振動板と平行に対向して鉛直方向に配置される反射板と、からなり、振動板と反射板の間に定在波音場の少なくとも1つの節を提供するように構成される超音波音源部であって、その定在波音場の節を通る溶液を霧化する超音波音源部と、
前記超音波音源部の振動板と反射板の間の定在波音場の少なくとも1つの節に、試料の溶液を鉛直方向下向きに導入する試料導入部と、
前記超音波音源部により霧化される試料をガス化するガス化部と、
前記ガス化部によりガス化される試料を輸送するためのキャリアガスを供給するガス供給部と、
を具備することを特徴とする質量分析装置用試料導入装置。
A sample introduction device for a mass spectrometer for introducing a sample containing a test component into a mass spectrometer, wherein the sample introduction device for a mass spectrometer is
Vibrator and a vibration transmitting portion to be connected to the oscillator, to the side where the vibrator of the vibration transmitting portion is connected to the opposite side connected to the vertical direction and arranged Ru diaphragm parallel to the said vibrating plate opposed to vertically disposed Ru reflector consists, an ultrasonic tone generator configured to provide at least one node of the standing wave field to the diaphragm and the reflecting plates, the standing An ultrasonic sound source that atomizes the solution passing through the nodes of the wave field;
A sample introduction unit for introducing a sample solution vertically downward into at least one node of a standing wave sound field between the diaphragm and the reflection plate of the ultrasonic sound source unit;
A gasification unit for gasifying a sample atomized by the ultrasonic sound source unit;
A gas supply unit for supplying a carrier gas for transporting the sample gasified by the gasification unit;
A sample introduction device for a mass spectrometer, comprising:
請求項1に記載の質量分析装置用試料導入装置であって、さらに、前記ガス化部によりガス化される試料をイオン化するイオン化部を具備することを特徴とする質量分析装置用試料導入装置。   2. The sample introduction device for a mass spectrometer according to claim 1, further comprising an ionization unit that ionizes a sample gasified by the gasification unit. 請求項2に記載の質量分析装置用試料導入装置であって、さらに、イオンを発生させるイオン源部を具備することを特徴とする質量分析装置用試料導入装置。   The sample introduction device for a mass spectrometer according to claim 2, further comprising an ion source unit for generating ions. 請求項3に記載の質量分析装置用試料導入装置において、前記イオン源部は、ガス化部によりガス化された後の試料に対してイオンを供給し、イオン化部はガス化された後の試料をイオン化することを特徴とする質量分析装置用試料導入装置。   4. The sample introduction apparatus for a mass spectrometer according to claim 3, wherein the ion source section supplies ions to the sample after gasification by the gasification section, and the ionization section is sampled after gasification. A sample introduction device for a mass spectrometer characterized by ionizing a gas. 請求項3に記載の質量分析装置用試料導入装置において、前記イオン源部は、ガス化部によりガス化される前の試料に対してイオンを供給し、イオン化部はガス化されるときの試料をイオン化することを特徴とする質量分析装置用試料導入装置。   The sample introduction device for a mass spectrometer according to claim 3, wherein the ion source unit supplies ions to the sample before being gasified by the gasification unit, and the ionization unit is a sample when gasified. A sample introduction device for a mass spectrometer characterized by ionizing a gas. 請求項1乃至請求項5の何れかに記載の質量分析装置用試料導入装置において、前記超音波音源部は、振動子がボルト締めランジュバン型振動子からなり、振動伝達部がエキスポネンシャルホーン及び半波長共振棒からなり、振動板が矩形たわみ振動板からなることを特徴とする質量分析装置用試料導入装置。   The sample introduction device for a mass spectrometer according to any one of claims 1 to 5, wherein the ultrasonic sound source section includes a bolt-clamped Langevin type vibrator, and a vibration transmission section including an exponential horn and A sample introduction device for a mass spectrometer, comprising a half-wave resonance rod, wherein the diaphragm is a rectangular flexible diaphragm. 請求項1乃至請求項6の何れかに記載の質量分析装置用試料導入装置において、前記超音波音源部は、振動板と反射板の間の距離が超音波音源部の共振周波数の1/2波長であり、試料導入部は、試料を振動板と反射板の間の中心に導入することを特徴とする質量分析装置用試料導入装置。   The sample introduction device for a mass spectrometer according to any one of claims 1 to 6, wherein the ultrasonic sound source unit has a distance between a diaphragm and a reflector at a half wavelength of a resonance frequency of the ultrasonic sound source unit. A sample introduction unit for introducing a sample into a center between a diaphragm and a reflector;
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