JP7109731B2 - エレクトロスプレーイオン化装置、質量分析機器、エレクトロスプレーイオン化の方法、及び質量分析方法 - Google Patents
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Description
好ましくは、前記探針部材が探針を含み、前記溶媒供給部材が溶媒貯蔵部及び作動部を含み、前記作動部は、前記探針を前記溶媒貯蔵部が貯蔵する液状の溶媒に接触させて前記試料に前記溶媒を供給するように構成されている。
好ましくは、前記探針が、前記液状の溶媒に接触する時間が10ミリ秒以上100ミリ秒以下である。
好ましくは、前記作動部が、前記探針部材を前記探針部材の長手方向に反復移動させる反復移動手段を含む。
好ましくは、前記作動部が、マニピュレータを含む。
好ましくは、前記探針部材が、探針及び溶媒ローディングチップを含み、前記探針が、前記溶媒ローディングチップの下端から突き出しており、前記溶媒ローディングチップの内側に液状の溶媒を貯蔵するように構成されている。
好ましくは、前記探針が、前記溶媒ローディングチップの下端から0mm以上0.2mm以下の範囲で突き出している。
好ましくは、前記探針部材が、探針及び前記探針を覆う絶縁体を含み、前記絶縁体が、表面で液状の溶媒を保持し、前記試料の一部がイオン化した際に、前記溶媒を供給するように構成されている。
好ましくは、前記絶縁体がボロシリケート又はエポキシ樹脂を含む。
好ましくは、前記探針部材を前記探針部材の長手方向に反復移動させる反復移動手段をさらに含む。
好ましくは、マニピュレータをさらに含む。
前記分析装置で分離されたイオンを検出するイオン検出装置と、を備える質量分析機器が提供される。
好ましくは、前記探針部材が探針を含み、前記溶媒供給工程で、前記探針を液状の溶媒に接触させて前記試料に液状の溶媒を供給する。
好ましくは、前記探針が、前記液状の溶媒に接触する時間が10ミリ秒以上100ミリ秒以下である。
好ましくは、前記溶媒供給工程で、前記探針部材を前記探針部材の長手方向に反復移動させる。
好ましくは、前記捕捉工程で、前記探針部材が、前記試料を全方位から採取する。
好ましくは、前記探針部材が、探針及び溶媒ローディングチップを含み、前記探針が、前記溶媒ローディングチップの下端から突き出しており、前記溶媒ローディングチップに液状の溶媒を充填する溶媒充填工程を有し、前記溶媒供給工程で、前記探針部材を前記試料に接触させ、前記溶媒ローディングチップの内側から前記液状の溶媒を供給する。
好ましくは、前記探針部材が、探針及び前記探針を覆う絶縁体を含み、前記捕捉工程において、前記探針部材が、前記試料に0mmより大きく2mm以下の深さで接触して前記試料を捕捉し、前記イオン化工程において前記試料の一部がイオン化すると共に、前記溶媒供給工程において、前記絶縁体の表面で保持されている液状の溶媒を前記試料に供給する。
好ましくは、前記捕捉工程で、前記探針部材が、前記試料を全方位から採取する。
本発明におけるエレクトロスプレーイオン化装置の一例の概略図を図1に示す。エレクトロスプレーイオン化装置1は、接触することにより試料を捕捉する探針部材10と、前記探針部材10に電圧を印加するように構成された電圧印加部材20とを有し、前記探針部材10が前記試料に溶媒を継続的に供給するように構成されているか、又は前記試料に溶媒を継続的に供給するように構成された溶媒供給部材をさらに有するものである。
本開示のエレクトロスプレーイオン化装置1の第1の実施形態の一例を図4に示す。第1の実施形態は、図1に示すエレクトロスプレーイオン化装置1の構成に加えて、探針部材10が探針11を含み、溶媒供給部材30として溶媒貯蔵部31及び作動部32を含み、作動部32が探針11を移動させることによって、探針11を溶媒貯蔵部31が貯蔵する溶媒に接触させるように構成される。
なお、イオン化工程は後述する分析装置3のイオン導入口(不図示)付近で行うようにすることが望ましい。
本開示のエレクトロスプレーイオン化装置1の第2の実施形態の一例を図6に示す。第2の実施形態は、図1に示すエレクトロスプレーイオン化装置1の構成に加えて、探針部材10が、探針11及び溶媒ローディングチップ13(例えばゲルローディングチップ等)を含み、探針11が、前記溶媒ローディングチップ13の下端から0mm以上0.2mm以下の範囲で突き出しており、溶媒ローディングチップ13の内側に溶媒を貯蔵するように構成されているという特徴を有するものである。
本開示のエレクトロスプレーイオン化装置1の第3の実施形態の一例を図7に示す。第3の実施形態は、図1に示すエレクトロスプレーイオン化装置1の構成に加えて、探針部材10が、探針11及び探針11を覆う絶縁体15を含み、絶縁体15が、表面で溶媒を保持し、前記試料の一部がイオン化した際に、溶媒を供給するように構成されるという特徴をさらに有するものである。
本開示の質量分析機器2は、エレクトロスプレーイオン化装置1と、分析装置3と、イオン検出装置5とを備えるものである。本開示の質量分析機器2が備えるエレクトロスプレーイオン化装置1は、上述した記載と同様のものを使用することができる。
例えば、エレクトロスプレーイオン化装置1では、電圧を印加しエレクトロスプレーを発生させると、まず試料成分が数秒間スプレーされ、その後溶媒自体のエレクトロスプレーが発生する。溶媒が完全になくなるまでエレクトロスプレーは継続するが、試料が飛び切った時点で電圧を切れば、溶媒消費の節約ができる。ある程度、溶媒をエレクトロスプレーさせて、先端に捕捉した試料を完全に飛ばし切るようにすると、試料の洗浄、Carry Over防止することができる。
探針(セイリン、0.12×40、15Y05E1)と、電圧印加部材と、溶媒貯蔵部及び反復移動手段を有する溶媒供給部材とを含むエレクトロスプレーイオン化装置、分析装置(日本電子(JEOL)製 飛行時間型質量分析計AccuTOF)、及びイオン検出装置を備える質量分析装置を準備した。まず探針先端部を0.5mm程度イクラに穿刺する。穿刺後、溶媒貯蔵部に、水:メタノールが1:1の液状の混合溶媒を準備し、イクラが捕捉されている探針の先端と溶媒貯蔵部が10mmの距離になるように質量分析計に配置した。この探針を溶媒に50ミリ秒間浸潤させて探針先端の試料を溶媒で湿潤化させる。湿潤化させた後、探針を上方に移動させて上至点において、探針に2.1kVの電圧を4秒間印加し、電圧印加開始直後のイクラのマススペクトルを測定した。試料を保持した探針の溶媒への穿刺深さは、約1mmである。
その後、10秒に1回の間隔で前記の液状の溶媒の供給とイオン化の工程を繰り返すことで、イクラのPESI-MSスペクトルをシークエンシャルに測定した結果を図9A~図9Cに示す。図9Aが一回目、図9Bが5回目、図9Cが9回目に測定したスペクトルである。
溶媒ローディングチップ(ポリプロピレン、epT.I.P.S., GELorder, Eppendorf、内径約0.2mm、外径約0.3mm、全長65mm、20μL)の先端からおおよそ0.1mm程度突き抜けるように金属探針を配置し、溶媒ローディングチップの他方の端と金属探針を、エポキシ樹脂で封止した。さらに、溶媒ローディングチップの側面に穴を開け、水:メタノールが1:1の混合溶媒を15μL程度注入した。上記探針部材の先端に、インスタントコーヒーの粒をわずかに接触させて先端にコーヒー成分を溶解させて捕捉した。これを実施例1と同様の質量分析機器にセットし、探針に2.2kVの電圧を2秒間印加して先端からエレクトロスプレーを発生させ、その間のPESI-MSスペクトルを測定した結果を図10A~10Bに示す。図10Aが電圧印加後0.5秒で測定したスペクトルであり、図10Bが電圧印加後2秒で測定したスペクトルである。
実施例2で用いた質量分析機器を使用して、水:メタノール:アセトニトリルが1:1:1の混合溶媒を用いて、ゼブラ社の4色ボールペンで普通紙に書いたインク筆跡を測定した結果を図11A~図11Dに、パイロット社の黒ボールペンで普通紙に書いたインク筆跡を測定した結果を図11Eに示す。ボールペンのインクは、一度紙に文字を書いて、10分程度室温で放置した状態のものを用いた。実施例2と同様の探針部材の先端をボールペンで書いた筆跡に軽く触れさせて、筆跡の一部(直径約0.3mm程度)のインクを溶媒で溶解して先端に抽出捕捉させて測定に供した。
ガラスキャピラリー(プライムテック社製、PT Micropipettes for PMM, "Ultra-thin", PINUS06-20FT)の先端を加熱して封止し、その内部に金属探針を挿入した。挿入後、ガラスキャピラリーの根元にエポキシ樹脂を接着し、探針とガラスキャピラリーを固定した。
それ以外は、実施例1と同様の機器を用いて、ヨーグルト(明治社:プロビオヨーグルトR-1)に対して質量分析を行った結果を図12A~図12Bに示す。図12Aが電圧印加1秒後、図12Bが電圧印加5秒後のスペクトルである。
Claims (17)
- エレクトロスプレーイオン化装置であって、
接触することにより先端に試料を捕捉する探針部材と、
前記探針部材に電圧を印加するように構成された電圧印加部材とを有し、
前記探針部材が前記試料への液状溶媒の連続供給機構又は液状溶媒の断続供給機構を備え、
前記液状溶媒は前記探針部材によって保持され、
前記探針部材が、探針及び溶媒ローディングチップを含み、
前記探針が、前記溶媒ローディングチップの下端から突き出しており、
前記溶媒ローディングチップの内側に前記液状溶媒を貯蔵するように構成された、
エレクトロスプレーイオン化装置(但し、前記溶媒ローディングチップへ前記液状溶媒を充填するシリンジポンプを有するエレクトロスプレーイオン化装置は除く)。 - エレクトロスプレーイオン化装置であって、
接触することにより先端に試料を捕捉する探針部材と、
前記探針部材に電圧を印加するように構成された電圧印加部材と、
を有し、
前記探針部材が前記試料への液状溶媒の連続供給機構又は液状溶媒の断続供給機構を備え、
前記液状溶媒は前記探針部材によって保持され、
前記探針部材が、探針及び溶媒ローディングチップを含み、
前記探針が、前記溶媒ローディングチップの下端から突き出しており、
前記溶媒ローディングチップの内側に前記液状溶媒を貯蔵するように構成された、
エレクトロスプレーイオン化装置(但し、前記溶媒ローディングチップに前記液状溶媒を充填するために前記溶媒ローディングチップに直接接続された供給路を有するエレクトロスプレーイオン化装置は除く)。 - 前記探針が、前記溶媒ローディングチップの下端から0mm以上0.2mm以下の範囲で突き出している、請求項1又は請求項2に記載のエレクトロスプレーイオン化装置。
- エレクトロスプレーイオン化装置であって、
接触することにより先端に試料を捕捉する探針部材と、
前記探針部材に電圧を印加するように構成された電圧印加部材と、
液状溶媒を貯蔵する溶媒貯蔵部と、を有し、
前記探針部材が前記試料への前記液状溶媒の断続供給機構を備え、
前記液状溶媒の断続供給機構は、前記先端に前記試料を捕捉した状態の前記探針部材を前記溶媒貯蔵部が貯蔵する前記液状溶媒に接触させることにより、前記液状溶媒を前記探針部材に保持させる、エレクトロスプレーイオン化装置。 - エレクトロスプレーイオン化装置であって、
接触することにより先端に試料を捕捉する探針部材と、
前記探針部材に電圧を印加するように構成された電圧印加部材と、を有し、
前記探針部材が前記試料への液状溶媒の連続供給機構又は液状溶媒の断続供給機構を備え、
前記液状溶媒は前記探針部材によって保持され、
前記探針部材が、探針及び前記探針を覆う絶縁体を含み、
前記絶縁体が、表面で前記液状溶媒を保持し、前記試料の一部がイオン化した際に、前記液状溶媒を供給するように構成された、
エレクトロスプレーイオン化装置。 - 前記探針部材を前記探針部材の長手方向に反復移動させる反復移動手段をさらに含む、請求項1~請求項5のいずれか1つに記載のエレクトロスプレーイオン化装置。
- マニピュレータをさらに含む、請求項1~請求項6のいずれか1つに記載のエレクトロスプレーイオン化装置。
- 請求項1~請求項7のいずれか1つに記載のエレクトロスプレーイオン化装置と、
前記エレクトロスプレーイオン化装置によってイオン化されたイオンを分離する分析装置と、
前記分析装置で分離されたイオンを検出するイオン検出装置と、
を備える、質量分析機器。 - 接触することにより探針部材が先端に試料を捕捉する捕捉工程と、
前記探針部材に電圧を印加して前記試料をイオン化するイオン化工程と、
前記試料に連続的又は断続的に液状溶媒を供給する溶媒供給工程と、
溶媒ローディングチップに前記液状溶媒を充填する溶媒充填工程と、
を有し、
前記探針部材が、探針及び前記溶媒ローディングチップを含み、
前記探針が、前記溶媒ローディングチップの下端から突き出しており、
前記溶媒供給工程で、前記探針部材を前記試料に接触させ、前記溶媒ローディングチップの内側から前記液状溶媒を供給する
エレクトロスプレーイオン化の方法(但し、前記溶媒ローディングチップへ前記液状溶媒をシリンジポンプによって充填する方法は除く)。 - 接触することにより探針部材が先端に試料を捕捉する捕捉工程と、
前記探針部材に電圧を印加して前記試料をイオン化するイオン化工程と、
前記試料に連続的又は断続的に液状溶媒を供給する溶媒供給工程と、
溶媒ローディングチップに前記液状溶媒を充填する溶媒充填工程と、
を有し、
前記液状溶媒は前記探針部材によって保持され、
前記探針部材が、探針及び前記溶媒ローディングチップを含み、
前記探針が、前記溶媒ローディングチップの下端から突き出しており、
前記溶媒供給工程で、前記探針部材を前記試料に接触させ、前記溶媒ローディングチップの内側から前記液状溶媒を供給する、
エレクトロスプレーイオン化の方法(但し、前記溶媒ローディングチップに直接接続された供給路を介して前記液状溶媒を前記溶媒ローディングチップへ充填する方法は除く)。 - 接触することにより探針部材が先端に試料を捕捉する捕捉工程と、
前記探針部材に電圧を印加して前記試料をイオン化するイオン化工程と、
前記試料に連続的又は断続的に液状溶媒を供給する溶媒供給工程と、
を有し、
前記先端に前記試料を捕捉した状態の前記探針部材を溶媒貯蔵部が貯蔵する前記液状溶媒に接触させることにより、前記液状溶媒を前記探針部材に保持させる、
エレクトロスプレーイオン化の方法。 - 接触することにより探針部材が先端に試料を捕捉する捕捉工程と、
前記探針部材に電圧を印加して前記試料をイオン化するイオン化工程と、
前記試料に連続的又は断続的に液状溶媒を供給する溶媒供給工程と、
を有し、
前記探針部材が、探針及び前記探針を覆う絶縁体を含み、
前記捕捉工程において、前記探針部材が、前記試料に0mmより大きく2mm以下の深さで接触して前記試料を捕捉し、
前記イオン化工程において前記試料の一部がイオン化すると共に、前記溶媒供給工程において、前記絶縁体の表面で保持されている前記液状溶媒を前記試料に供給する、
エレクトロスプレーイオン化の方法。 - 前記溶媒供給工程で、前記探針部材を前記探針部材の長手方向に反復移動させる、請求項9~請求項12のいずれか1つに記載のエレクトロスプレーイオン化の方法。
- 前記捕捉工程で、前記探針部材が、前記試料を全方位から採取することができる、請求項9~請求項13のいずれか1つに記載のエレクトロスプレーイオン化の方法。
- 請求項9~請求項14のいずれか1つに記載のエレクトロスプレーイオン化の方法と、
前記イオン化の方法によってイオン化されたイオンを分離する分析工程と、
前記分析工程で分離されたイオンを検出するイオン検出工程と、
を有する、質量分析方法。 - 前記探針部材の前記試料への接触時に前記溶媒ローディングチップの内側から前記液状溶媒を供給するように構成された、
請求項1又は請求項2に記載のエレクトロスプレーイオン化装置。 - 前記試料が、前記絶縁体上に捕捉されるように構成された、
請求項5に記載のエレクトロスプレーイオン化装置。
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