JP7076288B2 - イオン源、分析装置 - Google Patents
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図1は、本発明の実施形態1に係るマルチイオン源1の構成図である。マルチイオン源1は、イオン源チャンバ2、第1イオン源プローブ3、第2イオン源プローブ4を備える。イオン源チャンバ2に第1イオン源プローブ3と第2イオン源プローブ4が装着される。第1イオン源プローブ3および第2イオン源プローブ4としては、ESI方式、APCI方式、大気圧光方式(APPI)、ソニックスプレー方式(SSI)など、様々な方式のイオン化プローブを用いることができる。
本実施形態1に係るマルチイオン源1は、モード1においては第1イオン源プローブ3に対して流量Aの試料溶液と電圧Aを提供するとともに第2イオン源プローブ4に対して流量Dの試料溶液と電圧Dを提供し、モード2においては第1イオン源プローブ3に対して流量Bの試料溶液と電圧Bを提供するとともに第2イオン源プローブ4に対して流量Cの試料溶液と電圧Cを提供する。これにより、イオン化動作を実施している側のプローブにおけるイオン化感度が他方側からの電界干渉により低下することを抑制するとともに、イオン化動作を実施していない側のプローブにおけるキャピラリー11の詰まりを防止することができる。したがって、幅広い試料に対応可能なマルチイオン源が高感度かつ高ロバスト性で実現できる。
図5は、本発明の実施形態2に係るマルチイオン源1の構成図である。本実施形態2に係るマルチイオン源1は、各イオン化プローブに対して噴霧ガスを供給する。マルチイオン源1は、ガス源22、第1ガス流量制御部23、第2ガス流量制御部24を備える。その他構成は実施形態1と同様であるので、以下では主に差異点について説明する。
図9は、本発明の実施形態3に係るマルチイオン源1の構成図である。本実施形態3に係るマルチイオン源1は、第1イオン源プローブ3に対して2系統のガスを供給するとともに、第2イオン源プローブ4に対して2系統のガスを供給する。本実施形態3においてガス源22から供給されるガスは4分岐される。第1ガス流量制御部23は23-aと23-bの2つに分かれて構成され、第2ガス流量制御部24は24-cと24-dの2つに分かれて構成されている。その他構成は実施形態2と同様であるので、以下では主に差異点について説明する。
図13に示した結果によれば、APCIモード(モード2)における感度を最大限に維持したい場合は、ESIプローブにおける噴霧ガス流量を0にする必要がある。他方でモード2を実施中の全期間においてESIプローブにおける噴霧ガス流量を0にすると、実施形態2で説明したように液垂れなどが生じる可能性がある。そこで本発明の実施形態4では、APCIモードにおいてAPCIプローブに対して試料溶液をパルス状に供給するとともに、そのパルスピーク近傍においてのみESIプローブにおける噴霧ガス流量を0にする構成例を説明する。マルチイオン源1のその他構成は実施形態2~3と同様であるので、以下では差異点について主に説明する。
図17は、本発明の実施形態5に係るマルチイオン源1の動作を説明するタイムチャートである。本実施形態5においては、イオン化動作を実施していない側のイオン化プローブに対して試料溶液を供給することにより洗浄した後、溶液流量を0(または低流量)に切り替える。マルチイオン源1の構成は実施形態1~4と同様である。
マルチイオン源1を用いる分析装置は、複数の検体を連続して検査する場合がある。このときの分析手順によっては、同じイオン化プローブを連続して用いる場合もある。例えばESIプローブを用いて試料をイオン化する検体を9個連続して検査し、その次にAPCIプローブを用いて試料をイオン化する検体を1個検査する、などのパターンが考えられる。この分析手順において、実施形態1~5で説明したように、ESIプローブを用いている間にAPCIプローブを洗浄し続けると、試料溶液を過剰に消費してしまう。そこで本発明の実施形態6では、イオン化動作を実施していない側のプローブを洗浄するために用いる試料溶液量を抑制する手順を説明する。マルチイオン源1の構成は実施形態1~5と同様である。
制御部10は、バーコードラベル42の記述にしたがって、ESIプローブを連続して用いる回数を取得する。ESIプローブを連続して用いる回数がn回以上である場合はステップS1904へ進み、n回未満であればステップS1902へ進む。nの数値は試料溶液を節約したい程度に応じて適宜定めておく。
制御部10は、第1イオン源プローブ3を用いてESI分析を実施するとともに、第2イオン源プローブ4に対して試料溶液を流すことにより洗浄する(S1902)。ESI分析を実施する全ての検体試料41に対してESI分析を完了した場合はステップS1909へ進み、完了していない場合はステップS1902を繰り返す(S1903)。
制御部10は、第2イオン源プローブ4に対して供給する試料溶液を停止する(S1904)。洗浄を実施した後に停止してもよい。制御部10は、第1イオン源プローブ3を用いてESI分析を実施する(S1905)。
制御部10は、現在実施しているESI分析がn-1回目であるか否かを判定する(S1906)。n-1回目である場合、制御部10は、第2イオン源プローブ4に対して試料溶液を流すことにより、APCI分析を開始する前に第2イオン源プローブ4を洗浄する(S1907)。
第2イオン源プローブ4を複数回洗浄する必要がある場合は、例えばステップS1906における判定基準をn-2回などに変更してもよい。すなわちESI分析を実施している間の一部においてAPCIプローブを洗浄し、残部において洗浄を停止すればよい。
制御部10は、現在実施しているESI分析がn回目であるか否かを判定する(S1908)。n回目である場合、制御部10は第1イオン源プローブ3に対して試料溶液を流すことにより洗浄してESI分析を終了するとともに、第2イオン源プローブ4を用いてAPCI分析を実施する。
APCIプローブは、実施形態1で説明したように、キャピラリー11の先端から噴霧される試料溶液に対して放電する針電極21を備える。ESI分析を実施する際に印加する電圧により、ESIプローブと針電極21との間(または後述する入口電極47と針電極21との間)において電界が生じ、その電界がESI分析に対して悪影響を与える場合がある。本発明の実施形態7では、そのような悪影響を抑制する手順を説明する。
図23は、本発明の実施形態8に係るマルチイオン源1の構成図である。本実施形態8に係るマルチイオン源1は、実施形態1~7で説明した構成に加えて、第3イオン源プローブ50を備える。イオン源の種類によっては、洗浄溶液により洗浄効率が異なる場合があるので、その場合はさらに第3溶液51と第3溶液流量制御部52を備え、第3イオン源プローブ50に対して異なる洗浄液を流してもよい。あるいは第1溶液5と第2溶液6を切り替えることにより、イオン化動作を実施していない2つのプローブに対して同じ洗浄液を流してもよい。第3イオン源プローブ50に対して電圧を印加する電源58を備えてもよい。図5、図9などのようなガス供給も必要な場合は、第3イオン源プローブ50にもガスを供給してもよい。
図24は、図10のESIプローブにおいて、ESIイオン化を実施している間にガス供給をON/OFFしたときのヒートブロック29の温度変化を示す図である。ヒータ30によって加熱されたヒートブロック29の内部にガスを流すことによりバランスしていたヒートブロック29の温度が、ガスをOFFしたことにより瞬間的に上昇し、元の温度に復帰するまで3分程度要している。反対に、再度ガスをONした場合は瞬間的に温度が低下し、やはり温度復帰まで3分程度要する。
本発明は、前述した実施形態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、上記した実施形態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、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態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。
2…イオン源チャンバ
3…第1イオン源プローブ
4…第2イオン源プローブ
5…第1溶液
6…第2溶液
7…第1溶液流量制御部
8…第2溶液流量制御部
9…溶液流路切替部
10…制御部
11…キャピラリー
12…電源
13…下流端
14…配管
16…コネクタ
17…加熱管
18…下流端
19…ヒータ
20…電源
21…針電極
22…ガス源
23…第1ガス流量制御部
24…第2ガス流量制御部
25…噴霧管
26…ポート
28…下流端
29…ヒートブロック
30…ヒータ
31…ポート
33…下流端
34…移動相
35…移動相
36…ポンプ
37…ポンプ
38…ミキサー
39…試料注入部
40…分離カラム
41…検体試料
42…バーコードラベル
43…認識手段
44…分注装置
47…入口電極
48…穴
49…カバー
50…第3イオン源プローブ
51…第3溶液
52…第3溶液流量制御部
53…ガス切替部
54…流路
55…流路
58…電源
Claims (9)
- 試料溶液が通過する第1および第2プローブ、
前記第1および第2プローブを通過する試料溶液の流量を制御する流量制御部、
前記第1および第2プローブに対して電圧を供給する電源、
を備えるイオン源であって、
前記流量制御部は、前記第1プローブに第1流量の試料溶液を流すとともに前記第2プローブに第2流量の試料溶液を流す第1モードと、前記第1プローブに第3流量の試料溶液を流すとともに前記第2プローブに第4流量の試料溶液を流す第2モードとを切り替えることができるように構成されており、
前記電源は、前記流量制御部が前記第1モードを実施するときは、前記第1プローブに対して第1電圧を供給するとともに、前記第2プローブに対して第2電圧を供給し、
前記電源は、前記流量制御部が前記第2モードを実施するときは、前記第1プローブに対して第3電圧を供給するとともに、前記第2プローブに対して第4電圧を供給し、
前記イオン源はさらに、前記第1および第2プローブの下流端の近傍に対してガスを供給するガス供給部を備え、
前記ガス供給部は、前記流量制御部が前記第1モードを実施するときは、前記第1プローブの下流端の近傍に対して第1ガス流量の前記ガスを供給するとともに、前記第2プローブの下流端の近傍に対して第2ガス流量の前記ガスを供給し、
前記ガス供給部は、前記流量制御部が前記第2モードを実施するときは、前記第1プローブの下流端の近傍に対して第3ガス流量の前記ガスを供給するとともに、前記第2プローブの下流端の近傍に対して第4ガス流量の前記ガスを供給する
ことを特徴とするイオン源。 - 試料溶液が通過する第1および第2プローブ、
前記第1および第2プローブを通過する試料溶液の流量を制御する流量制御部、
前記第1および第2プローブに対して電圧を供給する電源、
を備え、
前記流量制御部は、前記第1プローブに第1流量の試料溶液を流すとともに前記第2プローブに第2流量の試料溶液を流す第1モードと、前記第1プローブに第3流量の試料溶液を流すとともに前記第2プローブに第4流量の試料溶液を流す第2モードとを切り替えることができるように構成されており、
前記電源は、前記流量制御部が前記第1モードを実施するときは、前記第1プローブに対して第1電圧を供給するとともに、前記第2プローブに対して第2電圧を供給し、
前記電源は、前記流量制御部が前記第2モードを実施するときは、前記第1プローブに対して第3電圧を供給するとともに、前記第2プローブに対して第4電圧を供給し、
前記流量制御部は、前記第1モードから前記第2モードへ切り替わるとき、前記第1プローブに流す試料溶液の流量を前記第1流量から前記第3流量へ漸変させ、
前記流量制御部は、前記第2モードから前記第1モードへ切り替わるとき、前記第2プローブに流す試料溶液の流量を前記第4流量から前記第2流量へ漸変させる
ことを特徴とするイオン源。 - 試料溶液が通過する第1および第2プローブ、
前記第1および第2プローブを通過する試料溶液の流量を制御する流量制御部、
前記第1および第2プローブに対して電圧を供給する電源、
を備え、
前記流量制御部は、前記第1プローブに第1流量の試料溶液を流すとともに前記第2プローブに第2流量の試料溶液を流す第1モードと、前記第1プローブに第3流量の試料溶液を流すとともに前記第2プローブに第4流量の試料溶液を流す第2モードとを切り替えることができるように構成されており、
前記電源は、前記流量制御部が前記第1モードを実施するときは、前記第1プローブに対して第1電圧を供給するとともに、前記第2プローブに対して第2電圧を供給し、
前記電源は、前記流量制御部が前記第2モードを実施するときは、前記第1プローブに対して第3電圧を供給するとともに、前記第2プローブに対して第4電圧を供給し、
前記第2プローブは、前記第1プローブの下流端の近傍に配置された電極を備え、
前記電源は、前記流量制御部が前記第1モードを実施するときは、前記電極に対して、前記第1電圧と同じ極性でありかつゼロではない電圧を印加する
ことを特徴とするイオン源。 - 試料溶液が通過する第1および第2プローブ、
前記第1および第2プローブを通過する試料溶液の流量を制御する流量制御部、
前記第1および第2プローブに対して電圧を供給する電源、
を備えるイオン源であって、
前記流量制御部は、前記第1プローブに第1流量の試料溶液を流すとともに前記第2プローブに第2流量の試料溶液を流す第1モードと、前記第1プローブに第3流量の試料溶液を流すとともに前記第2プローブに第4流量の試料溶液を流す第2モードとを切り替えることができるように構成されており、
前記電源は、前記流量制御部が前記第1モードを実施するときは、前記第1プローブに対して第1電圧を供給するとともに、前記第2プローブに対して第2電圧を供給し、
前記電源は、前記流量制御部が前記第2モードを実施するときは、前記第1プローブに対して第3電圧を供給するとともに、前記第2プローブに対して第4電圧を供給し、
前記イオン源はさらに、前記第1プローブを通過する前記試料溶液を加熱する加熱ブロックを備え、
前記加熱ブロックは、加熱ガスを通過させる第1および第2流路を備え、
前記第1流路は、前記第1プローブの下流端に向かって前記加熱ガスを通過させるように配置されており、
前記第2流路は、前記第1プローブの下流端から離れかつ前記第2プローブの下流端からも離れる方向に向かって前記加熱ガスを通過させるように配置されており、
前記加熱ブロックはさらに、前記加熱ガスを前記第1流路と前記第2流路のいずれに流すかを切り替えるガス切替部を備え、
前記ガス切替部は、前記流量制御部が前記第1モードを実施するときは前記第1流路に前記加熱ガスを流し、前記流量制御部が前記第2モードを実施するときは前記第2流路に前記加熱ガスを流す
ことを特徴とするイオン源。 - 前記ガス供給部は、前記第1プローブの下流端の近傍に対して第1種別の前記ガスを供給するとともに、前記第2プローブの下流端の近傍に対して前記第1種別とは異なる第2種別の前記ガスを供給する
ことを特徴とする請求項1記載のイオン源。 - 前記流量制御部は、前記試料溶液を前記第2プローブに対して供給するタイミングを制御する制御機構を備え、
前記制御機構は、前記流量制御部が前記第2モードを実施しているとき、前記第4流量の前記試料溶液を前記第2プローブに対して間欠的に供給し、
前記ガス供給部は、前記流量制御部が前記第2モードを実施するとともに前記制御機構が前記第4流量の前記試料溶液を前記第2プローブに対して供給しているとき、前記第1プローブの下流端の近傍に対して前記第3ガス流量の前記ガスを供給し、
前記ガス供給部は、前記制御機構が前記第4流量の前記試料溶液を前記第2プローブに対して供給していないとき、前記第1プローブの下流端の近傍に対して前記第1ガス流量の前記ガスを供給し、
前記第3ガス流量は前記第1ガス流量よりも小さい
ことを特徴とする請求項1記載のイオン源。 - 前記第1プローブは、第1イオン化方式を用いて前記試料溶液をイオン化させるように構成されており、
前記第2プローブは、前記第1イオン化方式とは異なる第2イオン化方式を用いて前記試料溶液をイオン化させるように構成されている
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載のイオン源。 - 請求項1から7のいずれか1項記載のイオン源、
前記試料溶液を収容した容器から前記試料溶液を取り出して前記第1および第2プローブに対して引き渡す分注機構、
前記分注機構が前記容器から前記試料溶液を取り出すとき、前記流量制御部が前記第1モードと前記第2モードのいずれを実施すべきかを指定する条件を取得する条件取得部、 を備え、
前記流量制御部は、前記条件取得部が取得した前記条件にしたがって、前記第1モードと前記第2モードを実施する
ことを特徴とする分析装置。 - 前記流量制御部は、前記第1モードを複数回連続して実施するように前記条件が指定している場合は、前記第1モードを実施する回のうち一部において、前記第2プローブに前記第2流量の試料溶液を流し、前記第1モードを実施する回のうち残部において、前記第2流量よりも少ない試料溶液を流すかまたは全く流さない
ことを特徴とする請求項8記載の分析装置。
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JP2018105124A JP7076288B2 (ja) | 2018-05-31 | 2018-05-31 | イオン源、分析装置 |
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Citations (2)
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---|---|---|---|---|
JP2001516140A (ja) | 1997-09-12 | 2001-09-25 | アナリティカ オブ ブランフォード インコーポレーテッド | 多重試料導入質量分光測定法 |
JP2009222445A (ja) | 2008-03-13 | 2009-10-01 | Univ Of Yamanashi | 超音波距離センサシステム及びこれを用いた超音波距離センサ |
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2018
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JP2009222445A (ja) | 2008-03-13 | 2009-10-01 | Univ Of Yamanashi | 超音波距離センサシステム及びこれを用いた超音波距離センサ |
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