JP5740525B2 - イオン化方法、イオン化装置及び質量分析システム。 - Google Patents

Description

本発明は、試料をイオン化する技術およびイオン化した試料を分析する技術に関する。

液体クロマトグラフ質量分析計（ＬＣ／ＭＳ：ｌｉｑｕｉｄ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ ／ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）は、生体試料などの分析で広く使われている。ＬＣ／ＭＳのイオン源において、ＬＣで分離された液体試料から気体状イオンが生成され、質量分析部へ導入される。イオン源におけるイオン化法としては、エレクトロスプレーイオン化法（ＥＳＩ：ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ）による噴霧イオン化法が広く用いられている。ＬＣと質量分析計のイオン源間には、通常、数μｍから数１００ μｍ程度の内径をもつ配管であるキャピラリーが使われる。このエレクトロスプレーイオン化は通常は大気圧で行われ、ＬＣに配管されたキャピラリー末端部の液体試料と対向電極（質量分析部入口）との間に高電圧を印加し、静電噴霧現象により帯電液滴を生成する。生成される帯電液滴は蒸発し、気体状イオンが生成される。最初に生成される帯電液滴のサイズが小さく電荷量が高い程、気体状イオンの生成効率は高くなる。

近年のエレクトロスプレーイオン化では、液体の送液流速を低くするため試料導入に使われるキャピラリーの内径が１００μｍ程度から１〜２ μｍ程度に微細化されたナノエレクトロスプレーが実施されるようになってきた。このナノエレクトロスプレーにより、微量体積の試料が長時間測定できるようになり、微量の生体分子の解析が可能になってきた。

ナノスプレーの出現により、イオン化のための液体の送液流速は、数１００nL／分以下のナノスプレーと、マイクロ流速である数１０ μＬ／分以上の流速の大きく２つに分けられる。数１０ μＬ／分以上の速い送液流速の場合には、液体の脱溶媒を促進させるために、一般的に加熱された噴霧ガスが使用される。

米国特許ＵＳ６２４５２２７号 ＷＯ２００７／１２６１４１号 米国特許ＵＳ７３６４９１３号

エレクトロスプレーやナノエレクトロスプレーでは、内径が数μｍから数１００μｍの細いキャピラリーが配管やイオン源で使われている。特に、ＬＣ／ＭＳで使われる配管は、切り替えバルブなどを用いた複雑かつ長い流路配管を持つ。キャリーオーバーを低減するために、この長い配管は、試料が変わるたびに洗浄する必要がある。また少なくとも数分程度の時間をかけて洗浄する必要がある。もし測定試料が洗浄で十分に流れ落ちずにキャピラリー内に汚れとして残ってしまうと、次の試料を測定する際にノイズとして検出されてしまうキャリーオーバーが発生し、正確な分析ができなくなるという問題が発生するため、念入りな洗浄が必要であり、また試料が通る切り替えバルブや配管の全洗浄が必要である。この洗浄のために、水・メタノール・アセトニトリルなどからなる膨大な送液溶媒量が必要となり、コストも高く、環境への影響も懸念される。さらに別の問題として、試料や試料中に含まれるゴミ・夾雑物によって、測定中にキャピラリー配管内が目詰まりする問題が発生する。このため、これらの問題を解決できる新たなエレクトロスプレーイオン源が望まれている。

これに対し、公知文献の特許文献１から特許文献３には、ＬＣ／ＭＳのような流路や送液溶媒を使用しないイオン源が開示されている。容易に交換可能なイオン化ニードルやプローブを用い、液体試料を導入可能な方法が記載されている。このイオン源の利点は以下があげられる。ＬＣ／ＭＳのように、長い流路を試料送液しないため、送液溶媒量が低減可能である。またこれまでのイオン源と比較して簡単に交換可能なイオン化ニードル・プローブを用いるため、ゴミで詰まる問題もほとんどなく洗浄も不要である。さらに配管とイオン源のキャリーオーバーが大幅に改善することが期待される。しかし、それぞれの公知技術ではいくつかの問題があると推測される。以下、公知例技術の特徴と問題を記載する。

特許文献１には、複数の穴のあいたシリコン基板を用い、穴１つ１つをイオン化ニードルとして用いてイオン化する方法が開示されている。液体試料を保持した液体試料吸引・搬送用チップを、イオン化ニードルに連結して試料を噴霧してイオン化する方法であり、試料毎にイオン化ニードルやチップを変えることが可能な方法である。試料が付着するイオン化ニードルやチップはすべて使い捨て可能であるため洗浄の必要は無く、また目詰まりやキャリーオーバーの問題は大幅に低減する。しかし、シリコンのチップ基板は、高価であるという問題がある。特に数μｍの穴を多数有するシリコン基板の形成には微細加工を必要とするため、部品自体が高価なものとなることが予想され、多数の試料の分析をするには実用上問題がある。また試料を供給する配管の洗浄は必要であるため、試料毎に汚染される問題は完全には解決されない。

特許文献２には、プローブ（縫い針）が原点位置と試料部との間を上下に往復運動することで、プローブへの試料の付着（サンプリング）とイオン化を繰り返し行うイオン化方法が開示されている。プローブの表面に液体試料を付着させ、液体試料はプローブを伝って先端に流れるためプローブに高電圧を印加することでイオン化を行っている。キャピラリーのような中が空洞な配管を用いず、針の表面を送液するために、配管目詰まりする問題なく、さらに針の表面のみを洗浄すればよいため、洗浄が配管の洗浄よりも容易でキャリーオーバーも低減する。試料毎にプローブを交換すれば、洗浄の必要もなくキャリーオーバーの問題も解決される。しかし、この針を振動させたこのイオン化法には、サンプリング中にイオン化されないため、イオン化が断続的・離散的になり、分析のスループットが低下する問題があると推測される。さらには、針が高速に往復運動するため、イオン化が不安定になり、イオン強度も安定しない懸念がある。

特許文献３には、試料吸引・搬送用チップやシリンジをそのままイオン化ニードルとして用いてイオン化する方法が開示されている。イオン化ニードルに試料を吸引した後、イオン化するためのイオン源部のガス噴霧管にイオン化ニードルを連結してイオン化する方式である。チップやニードルは使い捨てであっても、ガス噴霧管を含むイオン源部は使い捨てでないため、イオン源部分は汚染され、キャリーオーバーの問題が発生する。

本開示では、これらの公知文献の問題を解決可能な手段を開示する。

上記課題は、例えば次の解決手段によって解決される。試料を保持するための試料保持部を有するイオン化部と、前記イオン部を駆動するイオン化部駆動部と、前記イオン化部に電圧を印加する電源と、前記イオン化部と接続される配管と、を用いたイオン化方法であって、前記イオン化部と配管とを連結する連結工程と、前記試料容器から前記試料を前記イオン化部の試料保持部に吸引し保持する吸引工程と、前記イオン化部駆動部によって、前記試料を保持したイオン化部を前記イオン化部近傍に移動させるイオン化移動工程と、前記電源により前記イオン化部に電圧を印加して前記保持部からの前記試料の静電噴霧により前記試料をイオン化するイオン化工程と、を含むことを特徴とするイオン化方法である。

本開示によれば、試料毎に使い捨てが可能でかつ交換が容易なイオン化ニードルを用いたイオン化方法を提供する。これにより、これまで問題となっていた測定間の試料のキャリーオーバーやクロストークが低減する。また、配管やニードルがゴミや試料などで目詰まりが大幅に低減する。さらに洗浄工程が不要となるため、分析のスループットが向上する。これらの結果、分析データの再現性が向上し、高い定量精度を持つ分析かつ高スループット分析が可能となる。

実施例のフローチャート 実施例１のイオン源の構造例と使用形態を説明する図（連結工程） 実施例１のイオン源の構造例と使用形態を説明する図（移動工程） 実施例１のイオン源の構造例と使用形態を説明する図（吸引工程） 実施例１のイオン源の構造例と使用形態を説明する図（移動工程） 実施例１のイオン源の構造例と使用形態を説明する図（イオン化工程） 実施例１のイオン源の構造例と使用形態を説明する図（廃棄工程） 実施例１のイオン源の構造例と使用形態を説明する図（全体図） 実施例１における、電圧印加および送液の時間シーケンスを説明する図 実施例１における、別の電圧印加および送液の時間シーケンスを説明する図 アームの構造と動きを説明する図 別のアームの構造と動きを説明する図 金属キャピラリーの内径と送液流速（落下流速）の実験結果 実施例２のイオン源の構造例と使用形態を説明する図（全体図） 実施例２の洗浄方法を説明する図 実施例２の別の洗浄方法を説明する図 実施例２の別の洗浄方法を説明する図 実施例２の別の洗浄方法を説明する図 実施例２の別の洗浄方法を説明する図 実施例３のイオン源の構造例と使用形態を説明する図（連結工程） 実施例３のイオン源の構造例と使用形態を説明する図（移動工程） 実施例３のイオン源の構造例と使用形態を説明する図（吸引工程） 実施例３のイオン源の構造例と使用形態を説明する図（移動工程） 実施例３のイオン源の構造例と使用形態を説明する図（イオン化工程） 実施例３のイオン源の構造例と使用形態を説明する図（廃棄工程） 別の電圧の印加方法の形態を説明する図 別の電圧の印加方法の形態を説明する図 実施例４および５のイオン源の構造例と使用形態を説明する図 実施例５のイオン源の構造例と使用形態を説明する図 実施例６のイオン源の構造例と使用形態を説明する図 実施例７のイオン化ニードルを説明する図 実施例８のイオン化ニードルを説明する図 実施例９の構造例と使用形態を説明する図（移動工程） 実施例の別のフローチャート例を説明する図。 イオン化ニードルのイオン化位置への移動の例を説明する図。 イオン化ニードルへの電圧の印加の例を説明する図。 イオン化ニードルの金属キャピラリーへの電圧印加の例を説明する図。 イオン化室の壁とバルブの例を説明する図。 送液のための配管とイオン化ニードルとの連結の例を説明する図。 ピペッターを用いて送液を行う例を説明する図。 イオン化室が無い例を説明する図。 送液のための配管とイオン化ニードルとの連結の例を説明する図。 配管をイオン化ニードルから切り離す例を説明する図。 配管を切り離さずにシリンジを用いて加圧する例を説明する図。 イオン化室の圧力を制御する例を説明する図。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。なお、後述する装置構成や処理動作の内容は一例であり、実施例と既知の技術との組み合わせや置換により他の実施例を実現することも可能である。

本実施例では、質量分析計のサンプリング部とイオン化部における、イオン化ニードルや試料の搬送動作・イオン化方法について説明する。本実施例のイオン源では、従来のように配管を用いない方法であり、イオン化ニードルは使い捨て可能なニードルを用い、試料が触れる部分はこのイオン化ニードルのみである。イオン化ニードルへの試料の供給（吸引）はシリンジを用いて行い、イオン化時のイオン化ニードルからの試料の送液（排出）は、重力による自然滴下（自然落下）により行う方法である。図１はイオン化の動作のフローチャート、図２〜図７は本発明の実施例であるイオン源と質量分析装置の構成と動作の模式図を横から見た図、図８は上部より見た全体図である。

本実施例の測定動作の工程は、連結工程Ｓ１、移動工程Ｓ２、吸引工程Ｓ３、移動工程Ｓ４、イオン化工程Ｓ５、廃棄工程Ｓ６からなる（図１Ａ）。

連結工程Ｓ１は、イオン化ニードル１の試料容器２に配管５を連結する工程である（図２）。試料の保持とイオン化を行う試料容器２と金属キャピラリー３からなるイオン化ニードル１は、ニードル保管部１６に複数並べられて配置されている。イオン化ニードル１の試料容器２は、上部が解放されており、金属キャピラリー３側よりも開口径は広くなっていて、図のようにテーパー状になっている。テーパー状になっていることで、配管５は試料容器２の内壁に密に連結することが可能で、液漏れを防ぐことができる（図２）。配管５には、搬送駆動部１３で動作制御可能なアーム１２が装着されており、アーム１２はＸ，Ｙ，Ｚの各方向へ移動することが可能である。

移動工程Ｓ２は、試料吸引のために、イオン化ニードル１のニードル先端４が、液体試料１０の内部へ移動する工程である（図３）。イオン化ニードル１にはアーム１４が装着され、アーム１４を駆動する搬送駆動部１５により、イオン化ニードル１は移動する。移動時には、アーム１２は配管５に装着されたまま、アーム１４と同じ動きをして移動してもよいし、またアーム１２が配管５から切り離されていても良い。搬送駆動部１５に接続されたアーム１４によりイオン化ニードル１は一旦上方（Ｚ軸プラス方向）へ移動した後、液体試料１０の入った試料瓶１１の上方まで横（Ｘ軸プラス方向）へ移動する。その後、イオン化ニードル１のニードル先端４が液体試料１０に浸るまで、イオン化ニードル１は下方（Ｚ軸マイナス方向）へ移動する。

吸引工程Ｓ３は、試料容器２へ液体試料１０を吸引する工程である（図４）。イオン化ニードル１の金属キャピラリー３の内部は、液体試料１０が通過することが可能な配管構造である。シリンジ６は試料を吸引するために用い、シリンジピストン７はシリンジポンプ８によりＺ軸方向に上下に動作する。配管５はそのシリンジ６に接続されており、シリンジポンプ８によりピストン７がＺ軸プラス方向へ引き上げられることにより、試料容器２内は減圧される。この時、試料瓶１１に入った液体試料１０はニードル先端４から吸い上げられ、金属キャピラリー３の内部を通過して、試料容器２へ導入される。あらかじめ決められた液体量を吸引したのち、シリンジポンプ８は動作停止し、シリンジ６のピストン７も動作停止する。ピストン７が停止してその位置を維持することで、イオン化ニードル１のニードル先端４から液体試料が流出するのを防ぐことが可能である。液体試料の吸引量は、配管５に液体が触れない程度、すなわち配管５を汚染しない程度の量にすることが望ましい。そうすることで、配管５の洗浄を不要にすることができる。

移動工程Ｓ４は、質量分析計のイオン化の位置へイオン化ニードル１が移動する工程である（図５）。液体試料１０が試料容器２に満たされたイオン化ニードル１は、アーム１４を駆動する搬送駆動部１５により、上部（Ｚ軸プラス方向）へ移動する。イオン化ニードル１のニードル先端４が、質量分析計の導入口である対向電極２１の細孔２２付近へ来るように移動する。

イオン化工程Ｓ５は、イオン化ニードル１の金属キャピラリー３に電圧が印加され、また液体試料が送液されることでイオン化が行われる工程である（図６）。イオン化工程は電圧を印加する工程と試料を送液する工程の２つの工程がある。電圧を印加する工程は、以下の方法で行う。金属キャピラリー３の先端４から静電噴霧するために、高電圧電源１９から金属キャピラリー３へ電圧印加を行う。搬送駆動部１５とアーム１４を用いて、イオン化ニードル１をX軸プラス方向へ移動させ、高電圧電源１９に接続された接触端子１８に金属キャピラリー３を接触させることで、金属キャピラリー３に電圧が印加される。金属キャピラリー３へ電圧印加後、液体試料１０の送液を開始する。試料送液は、配管５を試料容器２から切り離すことで開始される。切り離すと同時に、重力による自然落下により液体試料はイオン化ニードル１の先端４から静電噴霧されエレクトロスプレーが行われる。生成されたイオン１７は、細孔２２から検出部２３に入り、検出される。

廃棄工程Ｓ６は、使用されたイオン化ニードル１が、廃棄される工程である（図７）。あらかじめ設定された時間の間、イオン化が行われ測定が終了したイオン化ニードル１は、アーム１４を駆動する駆動部１５により、ニードル保管部１６のもとの位置へ戻される。この時、イオン化ニードル１は、Ｘ軸マイナス方向への移動と、Ｚ軸マイナス方向への移動が行われる。移動後に、搬送駆動部１５によりアーム１４は開き、イオン化ニードル１はニードル保管部１６へ戻される。または、別に準備された廃棄入れに、イオン化ニードル１が廃棄されてもかまわない。

本イオン化ニードルを用いたイオン源は大気圧下で動作可能である。イオン化ニードル１の金属キャピラリー３は、金属のような導電性の物質であり、かつキャピラリー内部を液体が通過可能な細管である。金属キャピラリー３の先端４は、図のように平らにカットされているものでイオン化可能である。また斜めに鋭利にカットされているものでもイオン化可能である。試料容器２は、数１０〜数１００ μＬ程度の試料を保持することが可能であれば分析可能である。金属キャピラリー３へ印加するエレクトロスプレーの電圧は通常は１ｋＶ〜６ｋＶ程度であり、この電圧によりエレクトロスプレーイオン化が行われる。液体試料の溶媒は、通常のＬＣ／ＭＳや質量分析計で用いられる溶媒と同じで良く、例えばメタノールやアセトニトリル、水、その他の有機溶媒、これらの混合物である。

Ｓ１からＳ６の工程を、装置の上部から見た図である図８を用いてイオン化ニードル１の動きの流れを説明する。イオン化ニードル１はニードル保管部１６に複数並べられている。位置５１、５２、５３には新品のイオン化ニードル、位置５４には測定で使用する新品のイオン化ニードル、位置５５、５６、５７には使用済みのイオン化ニードルが並べられている。イオン化ニードルは位置５１から５２、５３、５４・・・５７とニードル保管部１６上をベルトコンベア式に移動していく。位置５４（場所Ａ）へ移動したイオン化ニードル１は、場所Ａにおいて配管５と連結される（連結工程Ｓ１）。移動工程Ｓ２では、イオン化ニードル１は場所Ｂへ移動し、吸引工程Ｓ３と移動工程Ｓ４が行われる。その後イオン化工程Ｓ５でイオン化ニードル１は場所Ｃへ移動し、廃棄工程Ｓ６で場所Ａへ再び戻る。

続いて、試料瓶１１の動きを説明する。液体試料１０の入った試料瓶１１は、試料瓶保管部４１に複数並べられている。位置４２、４３には測定前の試料瓶、位置４４（場所Ｂ）には測定中の試料瓶、位置４５、４６には測定済みの試料瓶が並べられている。位置Ｂへ移動した試料瓶１１は、吸引工程Ｓ３により試料容器２へ試料が吸引される。測定終了後は、試料瓶は４５、４６へ順次移動していく。試料瓶保管部４１はニードル保管部１６と同様、試料瓶をベルトコンベア式に搬送して次から次へと移動することが可能である。試料吸引後、イオン化して測定する前にただちに位置４５へ移動させ、イオン化部付近から遠ざけておけば、外部からの汚染防止になり液体試料の再利用が可能となる。または試料瓶に蓋をしておくことで同様に汚染防止となる。上記のようにイオン化ニードルや試料瓶を搬送することで、次から次へと試料を測定することが可能である。駆動部や試料瓶保管部４１、ニードル保管部１６などの動作制御は、パーソナルコンピューターなどを用いて行い、全自動または半自動で動作させることも可能である。

イオン化のために高電圧を金属キャピラリー３に印加する構造・方法について図８を用いて説明する。高電圧は高電圧電源１９から接触端子１８を用いて、イオン化ニードル１の金属キャピラリー３に印加される。接触端子１８は、固定部３１にとりつけられたばね３２に取り付けられている。ばね３２または固定部３１の少なくともどちらかには、電流が流れないように、プラスチックやピークなどの物質を用いる方がよい。接触端子１８は、金属などの電気を流す導電性物質であればよい。電圧を印加するために、金属キャピラリーをＸ方向プラス方向へ移動させ、金属キャピラリー３が接触端子１８に接触させる。この時、ばね３２を縮むことにより、金属キャピラリー３と接触端子１８が密に接着することができ、安定して金属キャピラリー３への電圧供給が可能となる。ばね３２は１つ、２つ、３つ以上でもかまわない。

イオン化工程Ｓ５の望ましい時間シーケンスを説明する。図９には、イオン化工程Ｓ５時の高電圧電源１９の高電圧と液体試料の送液のｏｎ／ｏｆｆの時間シーケンスを示す。高電圧の縦軸は、高電圧電源１９の電圧のｏｎ時は数ｋＶ印加され、ｏｆｆ時は０Ｖである。また、試料送液の縦軸は、送液がｏｎ時は、配管５を切り離した状態で試料容器２内の液体試料がニードル先端４から自然落下により流出する状態、ｏｆｆは試料容器２に配管５またはふたが付いて、試料容器２の上部が密閉されて送液が止まる状態である。横軸の時間は、イオン化工程Ｓ５開始時をｔ_０ｓ、イオン化工程Ｓ５終了時をｔ_０ｅ、高電圧印加開始時間（ｏｎ）をｔ_１ｓ、高電圧印加終了時間（ｏｆｆ）をｔ_１ｅ、送液開始時間（ｏｎ）をｔ_２ｓ、送液終了時間（ｏｆｆ）をｔ_２ｅで記載した。

高電圧印加や送液は以下のシーケンスに沿って実施される。イオン化工程Ｓ５開始時間ｔ_０ｓからディレイタイムｔ_ｄ１（0から数ｓ程度）後、ｔ_１ｓ時に高電圧を印加開始する。その後、ｔ_１ｓからディレイタイムｔ_ｄ２（数ｍｓから数ｓ程度）の後、ｔ_２ｓ時に送液を開始する。電圧印加開始時間ｔ_１ｓは送液開始時間ｔ_１eよりも前に実施した方が、液体試料の消費が抑えられるため望ましい。送液を開始すると、すぐに静電噴霧が開始されイオン化が行われるため、データ取得が可能となる。所定のデータ取得時間経過後は、ｔ_２ｅに送液をｏｆｆ、少しディレイ時間後のｔ_１ｅに高電圧をｏｆｆする。このｔ_１ｅとｔ_２ｅは同時でも特に問題ない。高電圧と送液は、どちらか１つをｏｆｆにした時点でイオン化されなくなるため、その時点でデータ取得は終了となる。送液をｏｆｆにするタイミングは、通常は試料容器２が空っぽになったタイミングで送液は自然に終了するため、特に送液をｏｆｆにするための操作は必要ない。しかし、液体試料が試料容器２に残っている状態で送液を止めたい場合には、先述のように配管５を再び試料容器２へ連結するか、試料容器２の上部の開口部を密閉するようにふたをすると液体試料の滴下は停止する。

図１０には、もう１つの時間シーケンスの実施例を示す。この例では、イオン化工程開始後ディレイタイムｔ_ｄ１後に、高電圧印加開始時間ｔ_１ｓと送液開始時間ｔ_２ｓで同時にｏｎにする。その後、ディレイタイムｔ_ｄ２後に、データ取得を開始する。測定終了時は、高電圧印加終了時間ｔ_１ｅと送液終了時間ｔ_２ｅで同時にｏｆｆにすることで終了する。ディレイタイムｔ_ｄ２は０でもかまわない。

続いてアームの動作について説明する。イオン化ニードル１用のアーム１４と配管５用のアーム１２は、持ちあげる対象物により形状・サイズが少し異なるが、基本的な動作方法は同様である。そのため、イオン化ニードル用のアーム１４の例を図１１で説明する。搬送駆動部１５により駆動可能なアーム１４は、支持部２５、２つの容器保持部２７・２８、固定点２６で構成される。容器保持部２７および２８は固定点２６で固定されており、また固定点２６を中心に回転運動することで、アームが開いたり閉じたりすることができる。アームが閉じた際には、アームの容器保持部と試料容器との摩擦により、試料容器はアームに連結され、一体となって移動する。動作の流れは、図１１Ａのようにアームが開いた状態で、アーム１４はイオン化ニードル１を挟むことが可能な位置へ移動し、アームを閉じて図１１Ｂのようにニードル１を容器保持部２７・２８で挟む。アーム１４とイオン化ニードル１が連結された状態（図１１Ｂ）において、駆動部１５の駆動によりアーム１４が移動することにより、イオン化ニードル１も一緒に移動する。移動後は、図１１Ａのように容器保持部２７・２８が開き、アーム１４とイオン化ニードル１は切り離すことが可能である。

図１２には、のアームの別の構造形態を示す。図１２Ａは、３本の容器保持部７５を用いて、イオン化ニードル１の試料容器２を図のように３方から固定する。駆動部７７は、容器保持部７５や支持部７４を動作・移動させることができる。これにより、イオン化ニードル１を固定・移動させることができる。図では容器保持部７５は３本で記載したが、２本でも可能であるし、また４本以上でも可能である。また１本のみで磁力を用いて容器保持部７５と試料容器２を固定させて移動させることも可能である。この場合、試料容器２は磁石にくっつく素材であり、容器保持部は磁石であればよい。

図１２Ｂには、別のアームの構造形態を示す。支持部７８に付いている容器保持部７９・８０は、駆動部８５により支持部７８の長手方向と平行な方向に動くことができる。その結果、図のように試料容器２を挟み込み、固定することができる。これにより、イオン化ニードル１を固定・移動させることができる。

図１２Ｃには、別のアームの構造形態を示す。駆動部８８に接続された容器保持部８６・８７は、図のように試料容器２を挟み込み、固定することができる。容器保持部８６・８７の試料容器との接触部分が丸く窪んだ形状であることにより、試料容器２との接触面積が大きく、安定した固定が可能となる。

図１２Ｄには、別のアームの構造形態を示す。駆動部９３に接続された容器保持部８９・９０は、図のように試料容器２を挟み込み、固定することができる。これにより、イオン化ニードル１を固定・移動させることができる。図１２Cと同様に、試料保持部８９・９０の試料容器との接触部分が丸く窪んだ形状になっていても良い。

上記の試料保持部は、金属、プラスチックのような固いもので良いが、試料容器２と接触する部分の試料容器または容器保持部にはスポンジ、ゴムなどの緩衝力のある柔らかい素材がつけられていると、試料容器２が破損することなくてよい。またその接触部分には、滑り止め機能が付いていると試料容器がしっかりと保持できて望ましい。これまでに記載のアーム構造以外にも、既知の技術を用いたアームであればよい。試料容器２を固定・保持した状態で移動できる機構があれば、本実施例を実施可能である。

重力による自然落下の送液方法は、液体試料の流速は金属キャピラリーの内径、溶媒の種類により変化する。図１３に、メタノール溶媒を用いて、送液（落下）速度を測定した結果を示す。各溶媒１００μＬを試料容器２へ注入した場合に、長さ２５mmの金属キャピラリーの配管内径毎に送液速度を調査した。キャピラリーの内径が大きくなればなるほど流速は速くなり、メタノール溶媒ではΦ０．１ｍｍ〜Φ０．４ｍｍの内径の変化により、２０μＬ／ｍｉｎ〜１０００μＬ／ｍｉｎの範囲で変化した。この流速はエレクトロスプレーで良く用いられている流速であり、金属キャピラリーの内径を選ぶことで、重力による自然落下でも十分実用可能であることがわかる。

検出部２３は通常良く使われる質量分析計であればよい。良く用いられる質量分析計である、イオントラップ（ｉｏｎ ｔｒａｐ）、四重極質量フィルター（Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ ｍａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）、三連四重極質量分析計（Ｔｒｉｐｌｅ ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）、飛行時間型質量分析計（Ｔｉｍｅ−ｏｆ−ｆｌｉｇｈｔ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）、磁場型質量分析計、オービトラップ（Ｏｒｂｉｔｒａｐ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）、フーリエ変換型質量分析計（Ｆｏｕｒｉｅｒ−ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）、フーリエ変換型イオンサイクロトロン共鳴質量分析装置（Ｆｏｕｒｉｅｒ−ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｉｏｎ ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）などであればよく、またそれ以外の既知の質量分析計でもよい。また質量分析計以外の既知の検出器でも構わない。例えば、電子増倍管、蛍光検出器、荷電化粒子検出法（ＣＡＤ）などでもよい。

本実施例では、試料が接触するのはイオン化ニードル１のみであるため、イオン化ニードル１を使い捨てにすることで、洗浄不要でかつキャリーオーバーやクロストークが大幅に改善される。また、配管の詰まりも低減する。さらに、送液溶媒も不要となる。

実施例１では、イオン化ニードル１を試料毎に交換する例で説明したが、本実施例では、イオン化ニードル１を洗浄して再利用する方法を説明する。実施例１と異なるところは、廃棄工程Ｓ６の代わりとして、洗浄工程Ｓ７が追加される。すなわち、本実施例の工程は、連結工程Ｓ１、移動工程Ｓ２、吸引工程Ｓ３、移動工程Ｓ４、イオン化工程Ｓ５、洗浄工程Ｓ７の順番に実行される（図１Ｂ）。以下は、洗浄工程Ｓ７の説明と、実施例１と異なる個所のみ説明する。

洗浄工程Ｓ７では、分析に使われ、試料の付着したイオン化ニードル１を洗浄する工程である。イオン化工程Ｓ５が終了後、試料の付着したイオン化ニードル１は、実施例１と同様に位置５４（図１４）へ移動する。移動したイオン化ニードル１は位置５５〜５７を得て洗浄位置６１へ移動する。洗浄位置６１では、以下の流れで洗浄が行われる（図１５）。アーム６２は搬送駆動部６３により駆動し、アーム１２や１４と同様の動作をする。アーム６２が、ニードル保管部１６に置かれたイオン化ニードル１と連結する（図１５Ａ）。連結後、駆動部６３により、イオン化ニードル１は洗浄液６４の入った洗浄瓶６５の上方へ移動する（図１５Ｂ）。その後、アーム６２によりニードル１が洗浄液６４に全部浸るまで下げる。アーム６２が上下することによりイオン化ニードル１は洗浄液を出たり入ったりし、これを複数回繰り返すことでイオン化ニードル１は洗浄される。通常、数回から数１０回程度行えば十分洗浄される。洗浄されたイオン化ニードル１は、ニードル保管部１６へ戻し、その後位置５１へ移動して再度分析に用いることができる（図１４）。洗浄液６４は、メタノール、エタノール、アセトニトリルや、その他の有機溶媒、水、これらの混合物であればよく、また一般に良く使われるプラスチックや金属を洗浄可能な洗浄液でもかまわない。洗浄を繰り返すことで洗浄液は徐々に汚れてくるため、洗浄液は1回毎または定期的に交換するのが望ましい。本洗浄方法によりニードルをきれいに洗浄することで、汚染物質混入を防ぐことができ、再利用した測定でも高精度な分析が可能となる。

以下に、別の洗浄方法の実施例を示すが、どの例においても、イオン化工程Ｓ５が終了後、試料が付着したイオン化ニードル１は、洗浄位置６１へ移動するのは先例と同様である。図１６に示す実施例は、超音波を用いた洗浄方法である。洗浄位置において、駆動部６３により駆動可能なアーム６２を用いて、イオン化ニードル１を洗浄液６４に浸す（図１６Ａ）。イオン化ニードル１のすべてを洗浄液に浸した後、超音波洗浄機６６を用いて、数秒から数分間、洗浄液６４を振動させて超音波洗浄を行う（図１６Ｂ）。

別の洗浄方法の実施例を図１７Ａに示す。本例は、高圧洗浄機を用いる方法である。高圧洗浄機６７は、洗浄液を高圧に洗浄用配管６８の先端から放出し、イオン化ニードル１を洗浄する装置である。洗浄位置６１において、イオン化ニードル１はニードル保管部１６に置かれたまま洗浄が行われる（図１７Ａ）。高圧洗浄機６７により放出される洗浄液がイオン化ニードル１に吹き付けられ、イオン化ニードル１が洗浄される。イオン化ニードル１の内壁および外壁がともに洗浄される。

高圧洗浄機を用いた別の実施例を図１７Ｂに示す。図１７Ａとの違いは、搬送駆動部６３で動作可能なアーム６２を用いてイオン化ニードル１を持ちあげ、ニードル保管部１６から浮かせることである。この方法では、イオン化ニードル１の外壁や、金属キャピラリー３の外壁もよりきれいに洗浄可能になり、またニードル保管部１６もきれいに洗浄可能となる。

高圧洗浄機を用いた別の実施例を図１８に示す。アーム６２により、容器６９の上部へイオン化ニードル１を移動後に、高圧洗浄機６７により洗浄を行う（図１８Ｂ）。容器６９は噴霧された洗浄液の受け皿であり、洗浄に使われた洗浄液は、容器６９にためられ回収される。使用済みの洗浄液は、容器６９が満たされる前に、定期的に廃棄する。同時にニードル保管部１６も、高圧洗浄機６７により洗浄しておくことが望ましい。

高圧洗浄機により、電圧印加用の接触端子１８（図８、図１４）やその他の試料で汚染される個所も洗浄しておくとさらに望ましい。

別の洗浄方法の実施例を図１９に示す。本例は、試料の吸引方法と同様な方法である、シリンジ６やシリンジポンプ８を用いる方法であり、洗浄液の吸引・排出を繰り返してイオン化ニードル１を洗浄する。実施例１と同様に、駆動部１３により移動可能なアーム１２を用い、配管５をイオン化ニードル１に結合する（図１９Ａ）。その後、洗浄液６４の入った洗浄瓶６５の上部へイオン化ニードル１は移動し、イオン化ニードル１の先端４を洗浄液６４の中へ浸ける（図１９Ｂ）。その後、液体試料を試料容器２へ導入する方法と同様に、シリンジポンプ８を上方に引くことで、試料容器２内は減圧され、洗浄液６４が試料容器２内へ入り込む。試料容器２が洗浄液でほぼ満たされるところで、シリンジポンプは止める。続いて今度は逆に、シリンジポンプ８でシリンジ６を下方へ押すことで、洗浄液６４は洗浄瓶６５へ排出される。このシリンジポンプの動作を数回繰り返すことで、イオン化ニードル１の洗浄を行う。試料容器２に入った洗浄液６４を排出する際に、洗浄液６４の入った洗浄瓶６５へ排出するのではなく、別の廃棄用の瓶へ排出しても良い。その方が、瓶６５に入っている未使用の洗浄液６４が汚染されないために好ましい。配管まで洗浄液を吸い上げて、配管も同時に洗浄することも可能である。

上記に示した洗浄方法は一例にすぎず、その他の既知の技術を用いた洗浄方法でも構わない。

本実施例では、先述の移動用アームに、さらに高電圧印加機能を持たせた構造による実施方法を説明する。本実施例は、イオン化ニードル１を搬送駆動部７２で制御するアーム７１を用いて移動し、またアーム７１を通して高電圧電源７３から高電圧を印加する方法である。アーム７１の表面は金属メッキ等の導電性物質で形成されており、その導電性物質を伝ってイオン化ニードル１の金属キャピラリー３に電圧が印加される。基本的な分析の流れは、実施例１と同様であり、連結工程Ｓ１、移動工程Ｓ２、吸引工程Ｓ３、移動工程Ｓ４、イオン化工程Ｓ５、廃棄工程Ｓ６が行われる（図１Ａ）。実施例１と違う個所を中心に説明する。

連結工程Ｓ１は、イオン化ニードル１の試料容器２に配管５を連結する工程である（図２０）。実施例１との違いは、イオン化ニードル１にはアームが連結されていないことであるが、イオン化ニードル１はニードル保管部１６により固定されるため、連結をスムーズに実施することが可能である。その他は、実施例１と同様である。

移動工程Ｓ２は、試料吸引のために、イオン化ニードル１のニードル先端４が、液体試料１０の内部へ移動する工程である（図２１）。イオン化ニードル１の移動は、搬送駆動部１３につながれたアーム１２を用いて移動する。イオン化ニードル１は軽量であるため、配管５につながれたアーム１２のみで、配管５もイオン化ニードル１も移動させることが可能である。その他は、実施例１と同様である。

吸引工程については、実施例１と同様であるため、説明は省略する。（図２２）
移動工程Ｓ４は、質量分析計のイオン化の位置へイオン化ニードル１が移動する工程である（図２３）。液体試料１０が試料容器２に満たされたイオン化ニードル１は、アーム１２を駆動する駆動部１３により、上部へ移動し、質量分析計の導入口である対向電極２１の細孔２２付近へニードル先端４が移動する。この際に、液体試料の重みにより、イオン化ニードル１が配管５と切り離されてしまうのであれば、イオン化ニードル１を保持するようなアームを用意しておけばよい。

イオン化工程Ｓ５は、イオン化ニードル１の金属キャピラリー３に電圧が印加され、送液の開始とともにイオン化が行われる工程である（図２４）。搬送駆動部７２につながれたアーム７１はイオン化ニードル１の金属キャピラリー３に結合し、イオン化ニードル１の位置を保持・固定する役割を果たす。アーム７１とイオン化ニードル１の結合方法は、図１１の説明と同様な方法で行う。まず、高電圧電源７３の電圧は、アーム７１の表面を伝って、イオン化ニードル１の金属キャピラリー３に印加される。この状態で、アーム１２とアーム７１を用いて、配管５をイオン化ニードル１から切り離す。例えば、アーム７１を固定し、アーム１２を上方へ移動させればよい。切り離されたと同時に送液が開始され、イオン化により生成されたイオン１７は細孔２２から検出部に導入され分析される。

廃棄工程Ｓ６は、測定終了後に、使用されたイオン化ニードル１が廃棄される工程である（図２５）。アーム７１を駆動する搬送駆動部７２により、使用済みのイオン化ニードル１はニードル保管部１６の上部へ移動する。移動した後に、駆動部７２によりアーム７１は開き、ニードル保管部１６に戻る。その後は、イオン化ニードル１は廃棄してもいし、また実施例２に示したように、洗浄して再利用することも可能である。

電圧印加のための別の接触端子の構造を図２６Ａに示す。実施例１との違いは、固定部３１と接触端子１８の間にばねが１つで、片側は直接固定されている。実施例１と同様、イオン化ニードル１の金属キャピラリー３が接触端子１８に接触することにより、電圧が印加される。

電圧印加のための別の接触端子の構造を図２６Ｂに示す。高電圧電源１９につながれた接触端子３３がＶ字構造になっており、その間に金属キャピラリー３が入り、接触する方法である。

電圧印加のための別の接触端子の構造を図２６Ｃに示す。２つの接触端子３４が駆動部２０により動き、イオン化ニードル１の金属キャピラリー３を挟み込む。また高電圧電源１９により接触端子３４を伝って金属キャピラリー３に電圧印加される。

電圧印加のための別の接触端子の構造を図２６Ｄに示す。２つの接触端子３５に丸いくぼみがあり、金属キャピラリー３とも接触面積が拡大し接触しやすいようになっている。その他は、図２６Ｃの例と同様である。

また別の実施例として、アーム７１と駆動部７２のみを用いる方法を説明する。上記実施例では、アーム１２と駆動部１３を用いたが、本例では、アーム１２と駆動部１３を用いず、図２０の連結工程ににおいて、イオン化ニードル１の金属キャピラリー３にアーム７１を結合する方法である。ニードル保管部１６の構造を工夫すれば、直接金属キャピラリー３をアーム７１でつかむことが可能である。すなわち、金属キャピラリー３の周辺のみ、ニードル保管部１６の壁をなくしておけばよい。この方法では、アームが１つで済むため、構造が簡潔である。

本実施例で説明した電圧印加方法は、他の実施例においても使用可能である。

これまでの実施例のイオン化工程Ｓ５において、イオン化を開始するために配管５をイオン化ニードル１から切り離すときに、配管５を上方（Z軸方向プラス側）に移動させていた。しかしこの際に、試料容器２内が減圧されるために液体試料が吸い上がり、結果として金属キャピラリー３の先端４に空気が少し入ってしまう可能性がある。その結果、金属キャピラリーがΦ０．１ｍｍやΦ０．２ｍｍなど内径が細い場合には、液体試料が自然落下の方法では送液できないことある。そのため、イオン化ニードル１の先端４に空気が入り込むことを防止して送液を実施する方法を開示する。

１つ目の実施例は、シリンジ６のピストン７で加圧しながら配管５を切り離す方法である。すなわち、実施例１のイオン化工程Ｓ５（図６）において、シリンジポンプ８によりピストン７を図の下方（Z軸方向マイナス側）に押しながら、配管５を取り外す方法である。この際、金属キャピラリー３の先端４から液体試料が少し流れ出るくらいに加圧しておけば、空気が先端から金属キャピラリー３の中に入り込まなくて望ましい。

別の実施例は、配管５の途中にバルブが付いていて、そのバルブを開く方法である。図２７のように、配管５の途中にバルブ８１がついており、制御部８２によりバルブ８１を開閉できる構造になっている。バルブ８１を開いて解放し、配管５の内部を大気開放して大気圧にする。この動作により配管５をイオン化ニードル１から切り離す時に、試料容器２内部が下夏されなくなり、試料容器２に入っている液体試料１０が配管の上昇とともに吸引されることなく、空気が金属キャピラリー先端に入るのを防ぐことができる。バルブの例で説明したが、バルブ以外の方法でも、配管５の内部や試料容器２の内部を大気圧にする方法であればどのような方法でもよい。

また別の実施例は、配管５を金属キャピラリーと同じＺ方向（上下方向）に動かして外すのではなく、Ｘ方向（横方向）にスライドさせて、配管５を試料容器２から取り外す方法である。スライドさせることで、試料容器２の内部が減圧されずに大気開放され、空気が金属キャピラリー先端から入るのを防ぐことができる。この方法は、既知の技術で可能なスライド式の連結方法を用いればよい。

本実施例で説明した方法は、他の実施例においても使用可能である。

イオン化工程時の液体試料の送液流速の調整方法の実施例について説明する。実施例１では、イオン化ニードル１の金属キャピラリー３の内径を変えることにより送液流速を変える方法を説明したが、本実施例では、別の方法を説明する。

実施例を図２７に示す。本実施例では、配管５を試料容器２から切り離さずに試料送液とイオン化を行う。液体の流速制御を、バルブ８１の開閉により調整する。バルブが閉じていれば、液体は滴下せず、流速は０となる。一方、バルブを完全に開いて解放すれば、流速は、図１３のように、金属キャピラリーの内径と溶媒の粘性で決まる流速で流れる。その間の流速は、バルブの開閉率により調整することが可能である。すなわちこのバルブの開閉を調整することで、任意の流速に送液速度を設定することが可能となる。バルブ８１は制御部８２につながれていて、試料ごとに流速を変えることも可能である。また制御部８２はパソコンなどにつながれており、あらかじめ決められた設定の通りに自動制御も可能である。

また別の実施例を図２８に示す。イオン化工程時に、配管５を切り離した後、穴８４のあいたふた８３で試料容器２の上部に蓋をする方法である。穴８４の面積により、送液流速が調整可能である。例えば、穴８４の面積が大きければ流速は大きくなり、穴の面積が小さければ流速は小さくなる。数１００μｍ〜数１０ｍｍ程度の直径の穴があいていればよい。様々な穴のサイズのふたが複数準備されていて、パソコンで設定した流速に従い、自動にふたをする機構があってもよい。

実施例１および図１３の送液流速の結果もイオン化ニードル１は、重力の方向と平行であるＺ軸に平行に配置した。本実施例では、送液流速の別の調整方法として、イオン化ニードル１の角度を傾けることで送液流速を調整する方法を説明する。図２９Ａには、Ｚ軸方向から４５度傾けた例を示す。４５度傾けることで、図１３の時に比べて送液速度は低下する。これはニードルを傾けることにより、液体面とニードル先端４のＺ軸方向の距離（高さ）が、距離ａから距離ｂに小さくなるために流速が低下するためと推測される（図２９Ｂ）。このようにニードルの角度の調整により、送液速度が自由に調整可能である。本例では４５度傾けた例で説明したが、所定の流速にするために様々な角度を適宜調整して、流速を調整することが可能である。またニードルを傾けた際には、試料が試料容器2の上部からこぼれ出ないように、上面の一部に蓋をするまたは試料容器２の構造を工夫して試料がこぼれないようにする必要がある。または試料容器２はZ軸に平行に配置し、ニードル１のみを傾けたようなニードルであればよい（図２９Ｃ）。

別の送液速度の調整方法の実施例を説明する。本実施例では、図３０のように、試料容器２の内側の底に、紙などの多孔質な物質を設置する方法である。この多孔質な物質は、物質内部に隙間があいているため、液体試料がこの多孔質物質を透過することが可能である。しかしこれらの多孔質物質は液体の流れの抵抗として機能するために、液体が通過しにくくなり、結果として送液流速が遅くすることが可能となる。図３０Ａには、紙や布などでできた多孔質物質９１を設置した例を示す。図３０Ｂには、木、プラスチック、スポンジなどの多孔質物質９２を設置した例を示す。この多孔質物質の設置により、落下による送液流速を遅くすることが可能となる。また多孔質物質の量、厚みにより送液速度が調整可能である。その他の既知の多孔質物質であっても同様に実施可能である。

本実施例は、イオン化ニードル１の金属キャピラリー９５の先端４が先鋭である例である。図３１に実施例の例を示す。良く使われる注射針の用に、例えば先端の直径が数μｍ〜数１００μｍ程度に先鋭に尖っている。液体はこれまでの例と同様に、金属キャピラリー９５の内部を通って先端４から噴霧される。先鋭にとがっていることで、放電の安定によるイオン化の安定し、また先端部において局所的なナノスプレーが実現できる可能性がある。

別の実施形態として、上記実施例のようにイオン化ニードル１だけでなく、試料瓶を上下に移動させることで試料吸引を行う方法を説明する。実施例３の応用例として説明する。測定動作の工程は、連結工程Ｓ１、移動工程Ｓ２、吸引工程Ｓ３、移動工程Ｓ４、イオン化工程Ｓ５、廃棄工程Ｓ６からなり、実施例１と同じである（図１Ａ）。廃棄工程Ｓ６は洗浄工程Ｓ７と入れ替えてもかまわない。

連結工程Ｓ１は、実施例１や３と同様なので省略する。

移動工程Ｓ２は、これまでの実施例と違い、イオン化ニードル１と試料瓶１１の両方が移動する工程である。イオン化ニードル１は質量分析計のイオン化位置に移動する。その後試料瓶１１がニードル１の位置へ移動する。液体試料１０の入った試料瓶１１はステージ９６の上に乗り、制御部９７によりステージ９６がＺ軸方向に上下することで、試料瓶１１も同時に上下する。ニードルの先端４が液体試料１０内に浸かるように、試料瓶１１がＺ軸プラス方向に移動する（図３２Ａ→図３２Ｂ）。試料瓶１１は、試料が複数並べられている試料瓶保管部４１（図８）から１つピックアップしてステージ９６上へ乗せればよい。

吸引工程Ｓ３は、実施例１や３と同様なので省略する。

移動工程Ｓ４は、試料瓶１１が移動する工程である。ステージ９６がＺ軸マイナス方向に動くことで、試料瓶は図３２Ａのようなもとの位置へ戻る。その後、使われた試料瓶は廃棄または試料瓶保管部４１へ移動される。

イオン化工程Ｓ５と廃棄工程Ｓ６は、実施例１や３と同様なので省略する。

公知の特許文献１〜３に共通する問題は、イオン化中に次の測定試料を吸引、補充ができないために、分析のスループットが高くできないことである。共通の問題と個別の問題を、文献毎に以下に整理して説明する。

特許文献１では、イオン化の最中は、試料吸引・搬送用ピペッターとチップが、イオン化ニードルであるシリコン基板に連結されているため、次の試料を吸引することはできず、分析のスループットは高くできない問題がある。また別の問題として、イオン化ニードルの配管内径は、数μm程度であるため、ゴミや試料が詰まりやすいという問題がある。特に前処理できれいにゴミを除去していない試料、つまり簡便な前処理のみ行った試料では使用できない。また、イオン化促進のためのネブライザーガス等を用いていないため、送液流速が小さいナノスプレーは可能であるが、送液流速が大きくなれば、感度低下が予想される。

特許文献２では、イオン化の最中は、物理的に針への試料の吸引・供給ができないために、イオン化が断続的・離散的になり、分析のスループットを高くすることはできない。また別の問題として、プローブが高速に往復運動するため、イオン化が不安定になり、イオン強度も安定しない懸念がある。

特許文献３では、イオン化の最中は、試料吸引・搬送用ピペッターが、イオン化ニードルに連結されているため、次の試料を吸引することはできず、分析のスループットは高くできない問題がある。また、試料吸引時に、イオン化ニードルの外壁にも試料が付着してしまうために、その後イオン化ニードルをイオン化部のガス噴霧管（ネブライザーガス管）に挿入する際に、ガス噴霧管内部を汚染してしまう問題がある。その結果、キャリーオーバーが発生し、定量精度が低下する問題もおこる可能性がある。

本実施例以降では、これまでの実施例と同様に、共通する問題であるイオン化中に次の試料を吸引できないために、分析のスループットが低下する問題を解決する方法・構成を開示する。また、特許文献１の問題である、イオン化ニードル径が小さく試料が詰まりやすい問題、送液流速が小さいナノスプレーイオン化しかできない問題を解決し、送液流速の大流量化にも対応したイオン化促進のためのガスを用いた方法・構成を開示する。また、特許文献２の問題である、イオン化が不安定になる問題を解決する方法・構成を開示する。さらに、特許文献３の問題である、試料が付着後にイオン化ニードルを噴霧管に挿入することにより起こるキャリーオーバーの問題を解決する方法・構成を開示する。これらの問題を同時に解決可能な手段を開示する。

本実施形態は、圧力差を用いて試料溶液の送液流速を制御する方法を開示する。本開示の利点は、圧力制御により、これまでの重力による制御方法よりも、より精度良く送液流速を制御可能である。また、イオン化ニードル１の金属キャピラリー３の外壁は液体試料と接触しないために汚れず、その結果、金属キャピラリー３の外壁と接するネブライザーガス管１０４内部の汚染を大幅に低減可能である。これまでの実施例では、重力による送液方法であり積極的に送液速度を制御しない受動的な方法であったが、本実施例では送液速度を制御可能な能動的な方法を開示する。本方法は、イオン化ニードル１をイオン化室１０１の台１０８に配置し、その後液体試料１０を上部より試料容器２へ供給し、イオン化する方法である。これらの構成は図３４に示してある。送液流速の制御は、試料容器２にある液体試料１０の上面側の空気の圧力と下面側の空気の圧力の差を用いて送液制御を行う方法を説明する。本実施例は、図３３Ａにあるように、圧力制御工程S８、移動工程S２、電圧印加工程S９、試料供給工程S１０、イオン化工程S５、廃棄工程S６、洗浄工程S７からなる。

圧力制御工程S８は、イオン化室１０１の内部の圧力を調整・設定する工程である。本実施形態の送液速度は、大気圧とイオン化室の圧力の差により制御される。送液速度を一定にするためには、イオン化室の内部の圧力を制御し、圧力差を一定にする必要がある。詳細については後述する。

移動工程S２は、図３４において、イオン化ニードル１がイオン化位置へ移動する工程である。イオン化ニードル１は、ニードル保管部１６に複数並べられて配置されている。搬送駆動部１５により駆動するアーム１４はイオン化ニードル１に連結され、イオン化ニードル１はイオン化位置であるイオン化ニードルの固定台１０８へ移動する。イオン化ニードルは、最初、保管部１６から上方（Z軸プラス方向）へ移動し、その後台１０８の上方へ水平移動（Z軸プラス方向）し、最後に下方（Z軸マイナス方向）へ移動する。イオン化ニードル１は、イオン化室１０１のネブライザーガス管１０４の内部に挿入され、台１０８に固定される。

電圧印加工程S９は、イオン化（静電噴霧）のためにイオン化ニードル１に電圧を印加する工程である。工程及び構成は図３５に示してある。液体試料１０が試料容器２に供給されると、重力や前記圧力差により直ちに液体送液が開始されるため、試料供給前にあらかじめイオン化ニードル１に電圧を印加しておくことが望ましい。電圧は高電圧電源１９を用いて印加される。高電圧電源１９はネブライザーガス管１０４に電気的に接続されており、あらかじめネブラーザーガス管に高電圧が印加されている。ネブライザー管の内部には接触端子１１５が付いており、イオン化ニードル１が挿入されると、接触端子１１５と金属キャピラリー３は接触する構造になっている。このように接触端子１１５を伝って、イオン化ニードル１の金属キャピラリー３に電圧印加される。通常は、エレクトロスプレーイオン化のために数kV程度印加される。または、イオン化ニードル１を台１０８に設置した後に、電源より電圧を印加する方法でも良い。この方法では、イオン化ニードル１の移動中に放電するなどの危険を防ぎ、安全な装置制御が可能となる。

試料供給工程S１０は、イオン化ニードル１の試料容器２に液体試料１０を供給する工程である。試料容器２の広開口部側（図の上部）に、ピペッターを用いて液体試料１０を供給する。以下の手順でピペッターを用いた試料供給が行われる。(a)ピペッター１１０に使い捨てのチップ１１１を取りつける。(b)瓶１１に入った液体試料１０を、ピペッター１１０を用いてチップ１１１に一定量吸い取る。典型的には数１００nLから数１００μL程度である。(c)試料の入ったチップ１１１とピペッター１１０をイオン化ニードル１の上部まで移動させ、ピペッター１１０により液体試料１０を試料容器２へ供給する。(d)試料を供給後、チップ１１１は廃棄される。この作業を繰り返し行うことで、繰り返し測定することが可能となる。

イオン化工程S５は、イオン化ニードル１の金属キャピラリー３に電圧が印加された状態で、液体試料が送液されることで静電噴霧（スプレー）が行われる工程である。すなわち、チップ１１１による試料供給と同時に送液は開始され、すなわちイオン化が開始される。ネブライザーガス管内部１０４には、ネブラーザーガス１０５が流れており、イオン化のための脱溶媒を促進する。ネブライザーガス管１０４の外側にある補助ガス管１０６の内部には温められた補助ガス１０７が流れており、液体の気化を促進する。補助ガスは数１００℃に温められていると気化が進行しやすくて良い。イオン化領域１２５にイオン化されたイオン１７は、検出部２３である質量分析計に入り分析される。イオン化は、送液の終了とともに、すなわち液体試料１０が試料容器２から無くなることで終了する。また試料容器２の上部の広開口部にふた（栓）をすることで、液体試料が残っていても途中で送液を止めることも可能である。イオン化工程S５時には、イオン化ニードル１は、アーム１４等により台１０８に固定しておくことが望ましい。固定しておくことで、イオンニードル１が圧力差や気流等により動いたりずれることなく、安定した静電噴霧が可能となる。

廃棄工程Ｓ６は、使用されたイオン化ニードル１が、廃棄される工程である。測定が終了したイオン化ニードル１は、搬送駆動部１５により駆動するアーム１４により、ゴミ箱１１３に運ばれて廃棄される。

洗浄工程S７は、ネブライザーガス管を洗浄する工程である。廃棄工程S６において、測定で使われたイオン化ニードル１をネブライザーガス管から抜き取った際に、イオン化ニードル１の内部に残った液体試料がネブライザー管１０４の内壁に付着し汚染する可能性がある。その結果、次の測定のキャリーオーバーが発生し、測定精度が低下する問題が発生する。このために、ネブライザーガス管を測定毎に洗浄する、または定期的に洗浄する必要がある。洗浄方法は、測定後にイオン化ニードル１を取り除いた後、洗浄液１１７を含むピペッター１１６を用いて、ネブライザーガス管１０４の上部から洗浄液を滴下することで、ネブライザーガス管１０４の内部を洗浄する。通常、数10μLから数10mL程度の洗浄液を用い数回程度洗浄する。洗浄器具は、ピペッターを用いた例で説明したが、シリンジやその他の洗浄溶液を放出可能な代替品でかまわない。洗浄工程は測定毎に毎回行うことが望ましいが、汚れが許容できる測定であれば、測定数回に1回の洗浄でもよい。また、洗浄工程を行わなくても本発明は実施可能である。

以下、本実施例特有の送液速度の制御方法について説明する。

送液流速の制御方法を以下に説明する。流速制御のために、圧力の制御を行う。圧力制御工程S８について、図３４を用いて説明する。イオン化室１０１は試料溶液の飛散防止のために図のように壁１００で追われており、台１０８とネブライザー管１０４でのみイオン化室内部と外部（大気圧）は気体が行き来できるような状態である。このため、イオン化室１０１に液体試料１０の入ったイオン化ニードル１を設置した時には、イオン化室の内部と外部は遮断される。イオン化室外部は大気圧であるが、イオン化室内部は気密されている。その機密されたイオン化室内部は、ネブライザーガスや補助ガスで加圧されている、一方、質量分析計に設置されたポンプにより減圧されている。ネブライザーガスや補助ガスは、ガスフローメータなのでガス流量制御部１２３〜１２４を用いて行う。典型的には、ネブラーザーガス（1L/min）や補助ガス（4L/min）で加圧し、一方、質量分析計（−1L/min）で減圧されるため、イオン化室内部は4L/min程度で加圧されていることになる。この状態では、イオン化ニードル１に供給された液体試料が、これまでの実施例で説明してきた重力のみでは液体試料を落下させて送液することができないことが考えられる。さらに言えば、イオン化ニードル１を設置した瞬間に液体試料１０が上部へ噴射してしまうという問題が起こることも考えられる。このため、イオン化室内部を減圧する手段が必要となる。さらにイオン化室内部へ液体送液するためには、イオン化室外部よりも、イオン化室内部の圧力を低くする必要がある。

ここで問題となるのが、イオン化室外部（大気圧）の圧力変動である。大気圧は環境や日により90~110kPa(変動幅20kPa)の間で変動する。このためイオン化室の内部の圧力を一定に制御しても、大気圧の圧力変化により圧力差が日々変動するため、送液速度も日々変動してしまう。この問題を解決し送液速度を一定にするために、イオン化室内部と外部（大気圧）の圧力差を一定にする必要がある。このため、大気圧の変化に応じて、イオン化室内部の圧力を変化させる必要がある。本実施例では、常に一定の送液速度で送液しイオン化するために、イオン化室の内部の圧力を制御することで、外部（大気圧）との圧力差を制御する方法を開示する。イオン化室の内部の圧力を調整する機構として、ポンプ１０３およびバルブ１０２を設置する。

送液速度を一定にするためにどの程度の精度で圧力制御が必要かを見積もる。大気圧（〜100kPa）中において、イオン化ニードル１の配管内部におよそ高さ5cmの液体が存在している時の、その液体の上面と下面の圧力差を見積もる。
（数１）

上記数式１により、5cmの水柱は0.5kPaの圧力差を持ち、その圧力差により液体は下方に流れ始める。この0.5kPa程度の圧力差を常に一定に保つために、少なくとも0.1kPa（大気圧の約1/1000）程度またはそれ以下の精度で圧力差を一定に制御することが必要となる。一方で、送液速度を変動させる要因である圧力変動要因で、最も影響が大きいのは上記の大気圧の変動である。この問題を解決するために、毎日1回から数回程度、イオン化室の内部の圧力を制御して圧力差を一定にして、送液流速を一定に制御する必要がある。

イオン化室の内部の圧力制御方法としてポンプ１０３とバルブ１０２を用いる。また圧力を計測する圧力センサー１１８〜１１９を、イオン化室の内部および外部に設置し、圧力をモニターする。圧力センサーより計測される２つの圧力差が一定になるように、イオン化室の内部の圧力を調整・制御する。制御方法は、人間が定期的にチェックして手動でポンプ１０３やバルブ１０２を制御する方法でもよいが、コンピュータによる自動制御が望ましい。イオン化室内部の圧力を変化させる方法として、ポンプの排気速度を変化させる、またはバルブによりポンプの実効排気速度を変化させる方法を用いる。

イオン化室内部の圧力を変える別の方法として、排気ファン、フローメータ等を用いることも可能である。またその他の既知の減圧手段であればよい。

圧力モニター手段として、差圧計を用いる方法もある。差圧計を用いて圧力差が一定になるように、イオン化室の内部の圧力を制御することで、本実施例では、送液速度を一定にすることが目的であるため、定期的に送液速度をモニターする手段があることが望ましい。1つの方法は、超音波やレーザーなどの液面センサーによる液面探知により、液体上面の位置情報を調べる方法である。この上面の位置情報と経過時間から、消費した液体量を計算し、液体の送液流速を算出することが可能である。モニターの結果、送液速度が指定した値からずれた場合は、イオン化室内部の圧力を再度調整し直すことも可能である。圧力制御の頻度は、測定中に液体残量が変わるたびに行っても良く、また測定試料が変わる毎に行っても良い。1日の大気圧の圧力変動はそれほど大きくないため、一日1回、または数回程度行う方法でも良い。

別の送液流速のモニター方法として、液体試料１０の重量を計測して送液流速を算出し、送液流速を制御する方法がある。台１０８に重量測定の機能が付いて液体試料の重さを常時計測して、送液速度を算出することも可能である。その他、既知の液面探知や液体重量計測によって、送液速度を算出することも可能である。

本実施例では、廃棄工程を設けているが、イオン化ニードル１を再利用することも可能である。その際には、廃棄工程は洗浄工程に変わる。洗浄して再利用するために、イオン化ニードル１は洗浄場所へ移動する。洗浄方法は、これまでの実施例で説明した方法と同様で良い。

イオン化ニードル１の金属キャピラリー３への電圧印加方法は、ほかの方法でもかまわない。1つの方法は、図３６にあるように、試料容器２の外壁に金属などの導電性物質１２２でメッキされており、金属キャピラリー３と電気的に導通している。高電圧電源１９から導電体でできた台１０８に電圧印加され、台１０８に置かれたイオン化ニードル１の導電性物質１２２にも電圧印加され、導通している金属キャピラリー３に電圧印加されてスプレーされる。

通常、イオン化室外部の圧力が大気圧である100kPa程度に対し、イオン化室内部の圧力は例えば1kPa~100kPaで使用可能である。圧力の下限は針の内径を、液体試料の両を決めた時に、どれだけの時間送液されるかによって決められる。また圧力差を0にする、すなわちイオン化室内部と外部の圧力を同じになるように制御する方法でもよい。この場合は、圧力差による送液ではなく、重力による落下送液になる。

別の実施形態を説明する。本実施例の工程や構成はほぼ実施例１０と同じである。実施例１０とは異なる部分である、構成と圧力制御工程について以下説明する。本実施例は図３７のような構成で行う。実施例１０との違いは、イオン化室１０１の壁１００にバルブ１０９が付いていることである。イオン化室の内部と外部の空間がこのバルブの穴をかいして接続され、イオン化室の内部と外部の両空間の間のコンダクタンスを調整することができる。バルブ１０９を開いた時には、圧力の高い方から低い方へガスが流れ込み、イオン化室の外部と内部の圧力差が小さくなる。このようにバルブ１０９を設けることで、イオン化室の内部と外部で圧力差を小さくするもしくは一定にすることができる。その結果として、バルブ１０２やポンプ１０３による制御範囲が狭くなるまたは不要になるメリットがある。バルブ１０９に空く穴の直径は、およそ0.1mmから数100mm程度で良く、バルブで開閉することでコンダクタンスが調整でき、圧力差を調整可能である。

別の実施形態として、シリンジと送液ポンプを用いて送液する方法を説明する。本実施例の利点は、送液ポンプを用いた送液により、一定の送液流速で安定して送液可能となる。本実施例は、図３３Ｂにあるように、移動工程S２、電圧印加工程S９、試料供給工程S１０、連結工程S１、イオン化工程S５、廃棄工程S６、洗浄工程S７からなる。実施例１０と異なる、連結工程S１とイオン化工程S５のみ説明する。その他は実施例１０と同様である。

連結工程S１は、送液のための配管１１４とイオン化ニードル１を連結する工程である。図３８にあるように、配管１２０はシリンジ６に接続されており、配管１２０とシリンジ６の内部には液体１２１でほぼ満たされている。その配管１２０をイオン化ニードル１の試料容器２に図のように連結する。この際に、液体試料１０が配管１２０や液体１２１には触れないようにするために、空気層１１２があらかじめ設けられている。これにより、配管１２０や液体１２１の汚染を防ぎ、測定のキャリーオーバーを低減させることができる。

本方式では、空気層１１２の体積が大きいと、シリンジポンプ８でシリンジ６を押したとしても、空気層１１２の膨張や圧縮により、シリンジ６から先端の液体試料１０にまで正確に圧力が伝わりにくいために、液体を一定速度で押すことができず、結果として試料の送液速度が安定しないことが考えられる。このため、空気層１１２は、液体試料１０と液体１１３が混ざり合わない程度に微小な体積であることが望ましい。つまり液体１１３をできるだけ多量に充填されていることが望ましい。液体１１３は水や有機溶媒、試料の溶媒等で良い。

イオン化工程S５は、シリンジポンプ８によりシリンジ６を押すことにより送液され、噴霧を開始し、イオン化を行う工程である。従来の送液ポンプを用いた方法と同様に、あらかじめ指定した送液速度でシリンジ６のピストン７を押すことにより、安定した流速で液体送液が可能となる。

また別の方法として、実施例１０のように、試料を上部からピペッターで供給した後に、シリンジ６に接続して、シリンジ６を送液用シリンジとして加圧することで送液する方法も可能である。この方法により、決められた送液速度で安定した送液が可能となる。

さらに別の方法として、試料吸引用のシリンジと送液用のシリンジを２つ用意する方法でも良い。それぞれ役割を分担することで、分析のスループットを高くすることが可能となる。これらの方法に置いても、空気層１１２は、液体試料１０と液体１１３が混ざり合わない程度に微小な体積であることが望ましい。つまり液体１１３をできるだけ多量に充填されていることが望ましい。

別の実施形態として、ピペッターを用いて供給だけでなく送液も行う方法を図３９を用いて説明する。本実施例は、図３３Ｃにあるように、移動工程S２、電圧印加S９、試料供給とイオン化工程S１１、廃棄工程S６、洗浄工程S７からなり、試料供給とイオン化工程S１１以外は実施例１２と同じである。実施例１２と異なる工程である試料供給とイオン化工程S１１のみ説明する。

試料供給とイオン化工程S１１は、イオン化ニードル１への試料の供給を行う工程であるが、それと同時にイオン化が開始される。実施例１０と同様、イオン化ニードル１はイオン化室１０１に挿入され、台１０８に設置されている。ピペッター１１０にはチップ１１１が装着され、ピペッターは液体試料１０を瓶１１からイオン化ニードル１へ移す役割を果たす。ピペッター１１０は、液体試料１０をチップ１１１に決められた一定量吸い取る。その後、イオン化室１０１のイオン化ニードル１の上部へ移動し、液体が漏れないようにイオン化ニードル１とチップ１１１を密に連結する。その連結した状態で、ピペッターを一定の速度で押すことにより、液体試料を一定の流速で安定に送液する。ピペッターはシリンジポンプ等を設けることにより、一定速度で送液が可能である。

別の実施形態として、実施例１０において、イオン化室が無い構成における実施例を図４０を用いて説明する。本実施例は、図３３Ｄにあるように、移動工程S２、電圧印加工程S９、試料供給工程S１０、イオン化工程S５、廃棄工程S６、洗浄工程S７からなる。イオン化室が無いため、圧力差は無くなるため、圧力制御は不要となる。そのため、圧力制御工程S８が無い以外は、実施例１０と工程は同じである。本実施例の試料溶液の送液方法は、実施例１同様に重力（液面の圧力差）により送液する。実施例1との違いは、イオン化ニードル１への液体試料１０の供給方法である。液体試料１０は実施例１０と同様に、ピペッター１１０でチップ１１１に吸い取り、イオン化ニードル１へ上部から導入する。試料導入後、ただちに送液が開始され、イオン化が行われる。

別の実施形態として、実施例１０の応用例を説明する。実施例１０と同じ構成であるが、イオン化ニードル１への試料供給方法が異なる。試料の供給が、イオン化ニードルの先端から吸い上げることでイオン化ニードルへ供給される。本実施例の測定動作の工程は、圧力制御工程S８、連結工程Ｓ１、移動工程Ｓ２、吸引工程Ｓ３、移動工程Ｓ４、イオン化工程Ｓ５、廃棄工程Ｓ６からなる（図３３E）。

圧力制御工程S８は、イオン化室の圧力を制御する工程である。実施例１０に記載のように、あらかじめ所定の送液流速になるように、バルブ１０２やポンプ１０３を制御することで、イオン化室の内部の圧力を調整する。

連結工程Ｓ１、移動工程Ｓ２、吸引工程Ｓ３、移動工程Ｓ４は、実施方法は、実施例１と同様である。

イオン化工程S５は、イオン化ニードル１の金属キャピラリー３に電圧印加され、液体試料が送液されることで静電噴霧（スプレー）が行われる工程である。電圧印加と試料供給とともに送液は開始され、イオン化が開始される。イオン化のための試料送液は、配管５をイオン化ニードル１から切り離すことで開始される。これらは図４２に示されている。実施例１０と同様、圧力差を用いて送液を行う。

廃棄工程Ｓ６は、使用されたイオン化ニードル１が、廃棄される工程である。測定が終了したイオン化ニードル１は、搬送駆動部１５で制御されるアーム１４により、ゴミ箱に捨てられる。

廃棄工程S６は、実施例１０に記載のように、洗浄工程に置き換わることも可能である。

別の実施形態として、実施例１の応用例を説明する。実施例1の構成に、さらにイオン化室を設け、イオン化室内部で噴霧してイオン化する方法である。本実施例の測定動作の工程は、連結工程Ｓ１、移動工程Ｓ２、吸引工程Ｓ３、移動工程Ｓ４、イオン化工程Ｓ５、廃棄工程Ｓ６からなり、図１Aにあるように、実施例１と工程は同じである。イオン化工程S５のみ構成と方法が異なるので図４３を用いて説明する。

イオン化工程S５では、イオン化ニードル１の金属キャピラリー３に電圧印加が行われ、液体試料が送液されることで静電噴霧（スプレー）が行われる工程である。実施例１との違いは、図４３に示すように、配管５を切り離さずに、そのままシリンジ６およびシリンジポンプ８を用いて加圧することにより送液を行うことである。シリンジポンプ８を用いることで、常に一定の流速で安定した送液が可能である。

別の実施形態として、実施例１２、１３、１６の応用例を説明する。これらの実施例において、イオン化部がイオン化室１０１で覆われていない場合、すなわち開放系であってもイオン化は可能である。これらの方法は、液体試料の送液をシリンジポンプやピペッター等の送液ポンプを用いる方法であり、イオン化室の有無にかかわらず安定した試料送液が可能である。

別の実施形態として、実施例１―９において、ネブライザーガスや補助ガスを使用する構成であってもかまわない。利点は、ネブライザーガスや加熱された補助ガスを液体試料に向けて流すことで、脱溶媒が促進され感度向上が期待できる。ただし一方、ネブライザーガス管が、試料で汚染されキャリーオーバーの原因になる。そのため、実施例１０に記載のように、ネブライザーガス管の洗浄は必要になる。

同様な理由で、実施例１０以降において、ネブライザーガスや補助ガスが無い構成であってもかまわない。感度が低下する問題あるが、汚れによるキャリーオーバーは低減するメリットがある。

また補助ガス１０７を流す補助ガス管１０６は、金属キャピラリー３と同軸管で説明したが、公知の技術のように別の場所から液体試料にガス流をあてる方法であっても良い。

別の実施形態として、実施例１の応用例を説明する。実施例１０の構成に、開閉可能な扉１２２がついた構成であり、実施例１０と異なりイオン化ニードルや試料溶液全体がイオン化室内部に入るため、試料溶液の上面と下面で圧力差は無い。すなわち、イオン化室の内部において、重力落下で送液する方法である。液体試料の供給はイオン化室外部で行い、実施例１のようにイオン化ニードル１の先端から供給する方法または、実施例１０のようにイオン化ニードル１の試料容器２の上部から供給する方法どちらでも用いることが可能である。また別の供給方法でも構わない。イオン化ニードルに試料供給後、イオン化室１０１についた、扉１２２が開き、イオン化ニードル１は、イオン化室内部の台１０８に配置される。イオン化ニードル１は、イオン化室内部にあるために、液面の上下で大気の圧力は同じである。そのため、実施例1と同様に、重力落下により送液される。その他、詳細な方法は実施例1と同様である。本実施例も、ネブライザーガスや補助ガスはあってもなくてもどちらでも実施可能である。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…イオン化ニードル、２…試料容器、３…金属キャピラリー、４…ニードル先端、５…配管、６…シリンジ、７…シリンジピストン、８…シリンジポンプ、１０…液体試料、１１…試料瓶、１２…アーム、１３…搬送駆動部、１４…アーム、１５…搬送駆動部、１６…ニードル保管部、１７…イオン、１８…接触端子、１９…高電圧電源、２０…駆動部、２１…対向電極、２２…細孔、２３…検出部、２５…支持部、２６…固定点、２７〜２８…容器保持部、３１…固定部、３２…ばね、３３…接触端子、３４…接触端子、３５…接触端子、４１…試料瓶保管部、４２〜４６…分析試料（瓶）の位置、５１〜５７…イオン化ニードルの位置、６１…洗浄位置、６２…アーム、６３…搬送駆動部、６４…洗浄液、６５…洗浄瓶、６６…超音波洗浄機、６７…高圧洗浄機、６８…洗浄用配管、６９…容器、７１…アーム、７２…搬送駆動部、７３…高電圧電源、７４…支持部、７５〜７６…容器保持部、７７…駆動部、７８…支持部、７９〜８０…容器保持部、８１…バルブ、８２…制御部、８３…ふた、８４…穴、８５…駆動部、８６〜８７…容器保持部、８８…駆動部、８９〜９０…容器保持部、９１…多孔質物質、９２…多孔質物質、９３…駆動部、９５…金属キャピラリー、９６…ステージ、９７…制御部、１００…壁、１０１…イオン化室、１０２…バルブ、１０３…ポンプ、１０４…ネブライザーガス管、１０５…ガス流、１０６…補助ガス管、１０７…ガス流、１０８…台、１０９…バルブ、１１０…ピペッター、１１１…チップ、１１２…空気層、１１３…ゴミ箱、１１５…接触端子、１１６…ピペッター、１１７…洗浄液、１１８〜１１９…圧力センサ、１２０…配管、１２１…液体、１２２…扉、１２３〜１２４…ガス制御部、１２５…イオン化領域

Claims (19)

1. 試料を保持するための試料保持部を有するイオン化部と、前記イオン化部を駆動するイオン化部駆動部と、前記イオン化部に電圧を印加する電源と、試料吸引用の配管と、を用いたイオン化方法であって、
   前記イオン化部と前記配管とを連結する連結工程と、
   試料容器から前記試料を前記イオン化部の試料保持部に吸引し保持する吸引工程と、
   前記イオン化部駆動部によって、前記試料を保持したイオン化部を検出部近傍に移動させる移動工程と、
   前記イオン化部と前記配管を切り離し、前記電源により前記イオン化部に電圧を印加して前記試料保持部からの前記試料の静電噴霧により前記試料をイオン化するイオン化工程と、
   を含み、前記イオン化工程では、前記イオン化部と前記配管とが切り離されることにより、前記イオン化部に導入された試料の上端と下端とが同じ圧力の空間に解放された状態で重力による自然落下により送液して噴霧されることを特徴とするイオン化方法。
2. 請求項１に記載のイオン化方法であって、前記イオン化部駆動部によって、前記イオン化部を前記試料の入った前記試料容器近傍に移動させる移動工程と、をさらに有することを特徴とするイオン化方法。
3. 請求項１に記載のイオン化方法であって、前記イオン化部駆動部によって、前記試料を保持したイオン化部を前記検出部近傍に移動させる移動工程と、をさらに有することを特徴とするイオン化方法。
4. 請求項１に記載のイオン化方法であって、前記試料の入った前記試料容器を前記イオン化部近傍に移動させる移動工程と、をさらに有することを特徴とするイオン化方法。
5. 請求項１に記載のイオン化方法であって、前記イオン化部駆動部によって、前記検出部近傍から移動して前記イオン化部を廃棄する廃棄工程と、をさらに有することを特徴とするイオン化方法。
6. 請求項１に記載のイオン化方法であって、前記イオン化部は、金属キャピラリーとテーパー状の開口を有する試料保持容器と、を含むイオン化ニードルであって、前記連結工程において、前記試料保持容器の開口部と前記配管が連結されることを特徴とするイオン化方法。
7. 請求項１に記載のイオン化方法であって、前記イオン化工程において、前記電圧を印加したと同時又は後に、前記試料を送液することを始め、前記試料の送液を終えたと同時又は後に、前記電圧の印加を解除することを特徴とするイオン化方法。
8. 請求項５に記載のイオン化方法であって、前記廃棄工程において、前記イオン化部駆動部によって、前記イオン化部を前記連結工程前の位置に移動させることを特徴とするイオン化方法。
9. 請求項１に記載のイオン化方法であって、さらに洗浄液を用い、前記イオン化工程の後に、前記イオン化部を洗浄する洗浄工程を有することを特徴とするイオン化方法。
10. 請求項１に記載のイオン化方法であって、前記イオン化工程では、前記イオン化部と前記配管を切り離すことにより、前記試料の送液を開始することを特徴とするイオン化方法。
11. 請求項10に記載のイオン化方法であって、前記イオン化部は前記試料保持部に連結されたイオン化ニードル又は金属キャピラリーを含み、前記イオン化部の内壁と外壁を洗浄する洗浄工程を有することを特徴とするイオン化方法。
12. 請求項１に記載のイオン化方法であって、前記イオン化工程において、前記イオン化部の前記試料保持部内部が減圧されない状態で前記配管を取り外すことを特徴とするイオン化方法。
13. 請求項１２に記載のイオン化方法であって、ポンプによる加圧手段、バルブを用いた圧力調整手段、又は前記配管を水平方向にスライドさせる手段により、前記イオン化部の前記試料保持部内部が減圧されない状態で前記配管を取り外すことを特徴とする請求項12に記載のイオン化方法。
14. 請求項１に記載のイオン化方法であって、さらに、前記イオン化部の送液の速度を制御する流速制御部を有し、前記イオン化工程において、前記流速制御部によって、前記送液の流速を制御することを特徴とするイオン化方法。
15. 請求項１４に記載のイオン化方法であって、前記イオン化部は、金属キャピラリーとテーパー状の開口を有する試料保持容器と、を含むイオン化ニードルであって、前記金属キャピラリーの内径により送液の速度を制御する、または前記金属キャピラリーの傾きにより送液の速度を制御することを特徴とするイオン化方法。
16. 請求項１４に記載のイオン化方法であって、前記イオン化部に多孔質物質を設け、前記試料を前記多孔質物質を通過させることにより送液の速度を制御することを特徴とするイオン化方法。
17. 試料を保持するための試料保持部を有するイオン化部と、
    前記イオン化部を駆動するイオン化部駆動部と、
    前記イオン化部に電圧を印加する電源と、
    試料吸引用の配管と、
    前記イオン化部と前記配管とを連結する連結部と、
    試料容器から試料を前記イオン化部の試料保持部に吸引し保持する吸引部と、
    前記イオン化部駆動部によって、前記試料を保持したイオン化部を検出部近傍に移動させる移動部と、
    前記イオン化部と前記配管を切り離し、前記電源により前記イオン化部に電圧を印加して前記試料保持部からの前記試料の静電噴霧により前記試料をイオン化するイオン源部と、
    を含み、前記イオン源部では、前記イオン化部と前記配管とが切り離されることにより、前記イオン化部に導入された試料の上端と下端とが同じ圧力の空間に解放された状態で重力による自然落下により送液して噴霧されることを特徴とするイオン化装置。
18. 試料を保持するための試料保持部を有するイオン化部と、
    前記イオン化部を駆動するイオン化部駆動部と、
    前記イオン化部に電圧を印加する電源と、
    試料吸引用の配管と、
    前記イオン化部と前記配管とを連結する連結部と、
    試料容器から試料を前記イオン化部の試料保持部に吸引し保持する吸引部と、
    前記イオン化部駆動部によって、前記試料を保持したイオン化部を検出部近傍に移動させる移動部と、
    前記イオン化部と前記配管を切り離し、前記電源により前記イオン化部に電圧を印加して前記試料保持部からの前記試料の静電噴霧により前記試料をイオン化するイオン源部と、
    前記イオン化された試料を分析する質量分析部と、
    を含み、前記イオン源部では、前記イオン化部と前記配管とが切り離されることにより、前記イオン化部に導入された試料の上端と下端とが同じ圧力の空間に解放された状態で重力による自然落下により送液して噴霧されることを特徴とする質量分析システム。
19. 請求項１に記載のイオン化方法であって、さらに、前記イオン化部と前記試料容器は複数備えており、搬送部によって前記イオン化部と前記試料容器を搬送することを特徴とするイオン化方法。

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