JP6106864B1 - イオン源アダプタ - Google Patents
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Abstract
【課題】ネブライザ側に電圧が印加されるエレクトロスプレーイオン源を持つ質量分析計を、ネブライザ側を接地したエレクトロスプレーイオン源を持つ質量分析計として使用できるようにする。【解決手段】イオン１８を生成するためのイオン源１０のネブライザ１２側に電圧を印加して使用される質量分析計２０を、ネブライザ１２側を接地して使用できるようにするためのイオン源アダプタ３０であって、前記質量分析計２０のキャピラリのイオン導入口２２Ａと前記ネブライザ１２の間に挿入される、内部をイオン１８が通過するようにされたチューブ３２と、該チューブ３２の質量分析計２０側を前記キャピラリのイオン導入口２２Ａに合わせて固定するための固定具４０と、前記チューブ３２のネブライザ１２側に電圧を印加するための電極６０と、を備える。【選択図】図２
Description
本発明は、イオン源アダプタ、分離分析装置及び分離分析方法に係り、特に、キャピラリ電気泳動−質量分析のイオン化に用いるのに好適な、本来はネブライザ側に電圧が印加されるエレクトロスプレーイオン源を持つ質量分析計（ＭＳ）を、ネブライザ側を接地したエレクトロスプレーイオン源を持つＭＳとして使用することが可能なイオン源アダプタ、該イオン源アダプタを利用した分離分析装置及び分離分析方法に関する。
ＭＳで目的成分を気相中にイオンとして取り出す際に用いられる大気圧イオン化法（ＡＰＩ）の一つに、電界中にイオンを含む溶液を噴霧し、その液滴を揮発させる過程でイオンを生成させるエレクトロスプレーイオン化法（ＥＳＩ）がある。このＥＳＩは、キャピラリ電気泳動（ＣＥ）、液体クロマトグラフ（ＬＣ）、イオンクロマトグラフ（ＩＣ）等の分離分析機器で分離された液体をＭＳに導入するためのインターフェースとして広範囲に利用されている（非特許文献１参照）。
この方法は、図１に例示する如く、分離分析機器のキャピラリ８からイオン源１０のネブライザ１２に導入される液流を、イオン源１０内に噴霧させてイオン１８化し、ＭＳ２０のキャピラリ２２に導入するものである。即ち、試料溶液はイオン源１０のキャピラリ８に導かれ、電界を印加して、キャピラリ８の外側からネブライザ１２により霧化ガス（ネブライザガスとも称する）を流し噴霧することで、細かな帯電液滴が作られる。この帯電液滴は、移動の過程で溶媒の蒸発・表面電場の増加が進み、電荷同士の反発力が表面張力を超えると分裂する。蒸発と分裂を繰り返すことにより、微細な液滴になり、最終的には試料イオン１８が気相中に放出される（イオン蒸発）。
電界は、ネブライザ１２とＭＳ２０のキャピラリのイオン導入口（キャピラリ２２の入口２２Ａ）に電位差を持たせることで発生させるが、ＭＳのメーカーにより、エレクトロスプレーイオン源のネブライザ側を接地する場合（特許文献１）と、図１に例示した如く、ネブライザ側に電圧を印加する場合（非特許文献１）がある。
Fenn,J. B. et al.,"Electrospray Ionization for Mass Spectrometry of Large Biomolecules". Science 246 (4926), Oct,6,1989, pp64-71
特に、ＣＥとエレクトロスプレーイオン源を接続する際には、ＣＥの分離条件とＭＳの操作条件を独立に設定できるため、ネブライザ側が接地されていることが望ましい。
しかし、多くのＭＳのメーカーのエレクトロスプレーイオン源は、ネブライザ側に電圧が印加される構造であり、ネブライザ側を接地することができなかった。
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、アダプタを用いることにより、本来はネブライザ側に電圧が印加されるエレクトロスプレーイオン源を持つ既存のＭＳを、ネブライザ側を接地したエレクトロスプレーイオン源を持つＭＳとして使用可能とすることを課題とする。
本発明は、エレクトロスプレーイオン源のネブライザ側に電圧を印加して使用されるＭＳを、ネブライザ側を接地して使用できるようにするためのイオン源アダプタであって、前記ＭＳのキャピラリのイオン導入口と前記ネブライザの間に挿入される、内部をイオンが通過するようにされた、絶縁体でなるチューブと、該チューブのＭＳ側を前記キャピラリのイオン導入口に合わせて固定するための固定具と、前記チューブのネブライザ側に電圧を印加するための電極と、を備え、前記チューブのネブライザ側及び／又は質量分析計側の外周を導電体でコーティングし、通電に利用することにより、前記課題を解決するものである。
ここで、前記チューブを、ガラス素材、もしくは、プラスチック素材、もしくは、セラミック素材とすることができる。
又、前記チューブのネブライザ側及び質量分析計側の両方の外周を互いに分離された導電体でコーティングすることができる。
又、前記チューブのネブライザ側及び質量分析計側の両方の外周を互いに分離された導電体でコーティングすることができる。
又、前記チューブのネブライザ側を加熱してイオン化を促進するためのヒータを設けることができる。
本発明は、又、前記イオン源アダプタを備えたことを特徴とする、分離分析と質量分析とを組み合わせた分離分析装置を提供するものである。
本発明は、又、前記分離分析装置を用いることを特徴とする分離分析方法を提供するものである。
本発明によれば、アダプタを用いることにより、本来はネブライザ側に電圧が印加されるエレクトロスプレーイオン源を持つ既存のＭＳを、ネブライザ側を接地したエレクトロスプレーイオン源を持つＭＳとして使用することが可能となる。従って、既存のＭＳであっても、ＣＥ等の分離分析機器の分離条件とＭＳの操作条件を独立に設定可能となる。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態及び実施例に記載した内容により限定されるものではない。又、以下に記載した実施形態及び実施例における構成要件には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。更に、以下に記載した実施形態及び実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせてもよいし、適宜選択して用いてもよい。
本発明の基本的な構成を示す第１実施形態は、図１に示した従来例と同様のネブライザ１２を有するイオン源１０と、キャピラリ２２を有するＭＳ２０の間に、図２に示す如く、内部をイオンが通過するようにされたチューブ３２と、該チューブ３２のＭＳ２０側をそのキャピラリ２２のイオン導入口２２Ａに合わせて固定するための固定具４０と、前記チューブ３２のネブライザ１２側に電圧を印加するための電極６０とを備えたイオン源アダプタ３０を挿入配置したものである。
前記チューブ３２としては、例えばＭＳ２０のキャピラリ２２と同じ内径、例えば内径０．１〜１．０ｍｍのガラスチューブを用いることができる。なお、チューブ３２の材質はガラスに限定されず、プラスチックやセラミックであっても良い。
前記電極６０にかける電圧は、陽イオンモードでは例えば−６０００〜−１０００Ｖ、陰イオンモードでは例えば＋１０００〜＋６０００Ｖとすることができる。
このような構成によれば、本来はネブライザ側に電圧が印加されるエレクトロスプレーイオン源を持つＭＳ２０の入り口側にイオン源アダプタ３０を挿入することにより、ネブライザ側を接地した状態でエレクトロスプレーを行って、イオン１８を生成させ、ＭＳ２０のキャピラリ２２に取込むことが可能となる。
次に、本発明の具体例である第２実施形態について図３を参照して説明する。
この第２実施形態において、前記ＭＳ２０のキャピラリ２２は金属製チューブとされている。
前記チューブ３２の両端近傍には、それぞれ、例えば白金やニッケルによる導電性コーティング３２ａ、３２ｂが施されている。
前記固定具４０は、前記チューブ３２のＭＳ２０側先端（図の右端）に、溶接により前記キャピラリ２２を固定された金属製のＵ字状受入口４２と、該受入口４２の中にチューブ３２の先端（図では右端）をＯリング４８を介して固定するための押さえ板５０とを備えている。
ここでＯリング４８は、大気圧下のチューブ３２周辺に対してＭＳ２０内の真空を維持するためのものである。なお、受入口４２とチューブ３２外周の導電性コーティング３２ａの部分を溶接等により密着する場合は、Ｏリング４８と押さえ板５０とを省略可能である。
前記ＭＳ２０のキャピラリ２２、チューブ３２の受入口４２は、チューブ３２外周の導電性コーティング３２ａにより、同じ電位に保たれている。
前記チューブ３２のネブライザ１２側には、前記電極６０として、電極６２、金属製キャップ６４からなる第１の電極と、金属製支持台６６、金属製キャップ６８、金属製支持棒７０、金属製プレート７２からなる第２の電極が設けられている。
前記電極６２はチューブ３２外周の導電性コーティング３２ｂによって金属製キャップ６４と電気的に接続されている。
第２の電極には、第１の電極の電圧１より絶対値の小さな電圧２が印加され、イオン源１０のキャピラリ８先端からネブライザ１２により噴霧された空間に電位差が生成され、第２の電極から第１の電極にイオンが引き込まれるようにされている。チューブ３２以降は大気圧と真空の気圧差により大気圧下のガスと共にイオンが引き込まれる。なお、第２の電極は、省略可能である。
前記チューブ３２のネブライザ１２側には、イオン化を促進するための、従来はＭＳ２０と一体化されていたものと同等のヒータ８０が設けられている。
図において、１４はネブライザ１２を接地する金属製筐体、１６はその排気口、２４は、固定具４０を固定するためのＭＳ２０側の金属製固定具、２６は、固定具４０を金属製固定具２４に接続した状態でＭＳ２０内の真空を維持するためのＯリング、２８はプラスチック製スペーサ、８２はプラスチック製支持台、８４はプラスチック製スペーサである。前記金属製筐体１４は接地電位に保たれている。
前記金属製固定具２４は、ＭＳ２０から固定具４０を介してキャピラリ２２へ電圧を印加する電極としても利用できる。
前記プラスチックとしては、ふっ素樹脂やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂を用いることができ、前記金属としては、例えばステンレスを用いることができる。
本実施形態においては、ヒータ８０を設けているので、イオン化を促進することができる。
又、チューブ３２の外周を導電体３２ａ、３２ｂでコーティングしているので、通電に利用することができ、構成を簡略化することができる。
前記チューブ３２の長さは調整して最適化することができる。内径、外径も、ＭＳ２０側のキャピラリ２２の管径に合わせて変えることができる。
第２実施形態を用いて陽イオンを分析した例を図４に示す。図４（Ａ）はイソロイシン及びロイシンのエレクトロフェログラム、図４（Ｂ）はイソロイシンのマススペクトラムであり、理論値通りであることが確認できた。
この陽イオン分析におけるＭＳのイオン源条件は、表１に示すとおりであり、ＣＥ条件は表２に示すとおりであり、イオン源アダプタ条件は表３に示すとおりである。
又、同じく第２実施形態を用いて陰イオンを分析した例を図５に示す。図５（Ａ）はヘキソ−スリン酸のエレクトロフェログラム、図５（Ｂ）はヘキソ−スリン酸のマススペクトラムであり、やはり理論値通りであることが確認できた。
この陰イオン分析におけるＭＳのイオン源条件は表４に示すとおりであり、ＣＥ条件は表５に示すとおりであり、イオン源アダプタ条件は表６に示すとおりである。
なお前記実施形態においては、本発明が、ＣＥ−ＭＳに適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、例えば、ＬＣ−ＭＳ等他の分離分析機器との組合せにも同様に適用できる。
８…キャピラリ
１０…イオン源
１２…ネブライザ
１４…金属製筐体
１６…排気口
１８…イオン
２０…質量分析計（ＭＳ）
２２…キャピラリ
２２Ａ…キャピラリのイオン導入口
２４…金属製固定具
２６…Ｏリング
２８…プラスチック製スペーサ
３０…イオン源アダプタ
３２…チューブ
３２ａ…チューブ３２外周の導電性コーティング（質量分析計２０側）
３２ｂ…チューブ３２外周の導電性コーティング（ネブライザ１２側）
４０…固定具
４２…受入口
４８…Ｏリング
５０…押さえ板
６０、６２、６４、６６、６８、７０、７２…電極
８０…ヒータ
８２…プラスチック製支持台
８４…プラスチック製スペーサ
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８４…プラスチック製スペーサ
Claims (6)
- イオンを生成するためのイオン源のネブライザ側に電圧を印加して使用される質量分析計を、ネブライザ側を接地して使用できるようにするためのイオン源アダプタであって、
前記質量分析計のキャピラリのイオン導入口と前記ネブライザの間に挿入される、内部をイオンが通過するようにされた、絶縁体でなるチューブと、
該チューブの質量分析計側を前記キャピラリのイオン導入口に合わせて固定するための固定具と、
前記チューブのネブライザ側に電圧を印加するための電極と、
を備え、
前記チューブのネブライザ側及び／又は質量分析計側の外周が導電体でコーティングされ、通電に利用されていることを特徴とするイオン源アダプタ。 - 前記チューブが、ガラス素材、もしくは、プラスチック素材、もしくは、セラミック素材であることを特徴とする請求項１に記載のイオン源アダプタ。
- 前記チューブのネブライザ側及び質量分析計側の両方の外周が互いに分離された導電体でコーティングされていることを特徴とする請求項１又は２に記載のイオン源アダプタ。
- 前記チューブのネブライザ側を加熱してイオン化を促進するためのヒータが設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のイオン源アダプタ。
- 請求項１乃至４のいずれかに記載のイオン源アダプタを備えたことを特徴とする、分離分析と質量分析とを組み合わせた分離分析装置。
- 請求項５に記載の分離分析装置を用いることを特徴とする分離分析方法。
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