JPS5840699B2 - 液体クロマトグラフと質量分析計とを結合した分析装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体クロマトグラフと質量分析計とを結合した
新規な分析装置に関するものである。

多成分混合試料を分離分析するにはクロマトグラフは有
用な装置であるが、高沸点成分や熱的に不安定な成分を
含む試料の分析には気相分析装置であるガスクロマトグ
ラフよりも液相分析装置である液体クロマトグラフが適
している。

しかし、液体クロマトグラフで分離された成分が何であ
るかを正確に判定することは一般的には困難である。

それを知るためには分子量や分子構造に関する情報が得
られる質量分析計の併用が望ましい。

近年、ｉ体りロマトグラフで分離した成分を直接質量分
析計を導入して分析することが種々試みられている。

しかし、試料成分に対し量的に極めて大量な溶離液を選
択的に除去する有効な方法は未だ開発されていない。

特に、現在広く使用されている電子衝撃型イオン源を具
えている質量分析計に訃いてこの要望が強い。

本発明の目的は上記問題点を解決し、液体クロマトグラ
フで分離された試料成分を変質させずに濃縮し、連続し
て質量分析計に導入することができる液体クロマトグラ
フと質量分析計とを結合した分析装置を提供するにある
。

本発明の要点は、液体クロマトグラフよりの流出液を霧
化加温して試料成分の霧と溶離液の蒸気との混合流体と
し、その混合流体に運動力を与え質量の差異によって軽
質な溶離液成分を除去するものである。

このようにすれば、重質である試料成分は濃縮され例等
変質することなく霧状で質量分析計のイオン源に連続導
入することが可能となる。

第１図は本発明の１実施例である液体クロマトグラフと
質量分析計とを結合した分析装置を説明するブロック図
である。

本発明の横取は液体クロマトグラフ１、霧化装置５、加
温器１８、分離器６および質量分析計７を主要部として
いる。

液体クロマトグラフ１の分離カラム２には溶離液１２が
定常的に供給されており、それに分析試料１３が注入さ
れる。

この分析試料１３は溶離液１２の流れに乗って分離カラ
ム２内を通過する間に、分離カラム内に充てんされてい
る充てん剤との親和力の差によって試料成分毎に展開さ
れる。

分離カラム２の出力には適当な検出器３が置かれてむり
、分離カラムの流出液１４をモニタすることによりクロ
マトグラム４が得られる。

流出液１４を更に霧化装置５に導いて連続的に霧化し、
不活性のキャリアーガス２５によって運ばれる混合流体
１５を加温器１８に供給する。

上記霧化装置５は霧吹き式又は超音波式のものが使用で
きる。

上記混合流体１５は溶離液の霧、試料成分を含んだ溶離
液の霧釦よびキャリアーガスの混合流体であるので、こ
れを溶離液の沸点より僅かに高い温度に加温された加温
器１８に導びくと溶離液だけが気化するっこの加温器１
８より排出される混合流体を質量差あるいは分子量差に
よって分離する。

例えば分子分離器と呼ばれる分離器６に導びいて軽質の
溶離液成分の蒸気を除去する。

気相中に残存する試料成分の霧は濃縮流体１７となって
質量分析計７のイオン源８に導入され、気化されると共
にイオン化されて分析される。

一方、分離された軽質成分１６である溶離液の蒸気は排
出除去される。

本発明の主な特徴は、分子量の比較的大きい試料成分が
分子量が小さく軽質である溶離液からほぼ完全に分離で
きる点である。

更に特記すべき特徴としては、試料成分はイオン源に入
って初めて加熱気化されるので熱的変質を最小限にする
ことができるので正確なマス・スペクトル１１が得られ
ることである。

第２図は本発明の１実施例である第１図の結合分析装置
の具体的な説明図である。

第２図の実施例の霧化装置は超音波霧化装置２７を用い
、混合流体の分離にはノズル噴流中での気体分離効果を
利用したいわゆるジェット型分離器３６を採用している
。

ｉＫクロマトグラフ１の分離カラム２からの流出液１４
は超音波霧化装置２７に導びかれ、超音波素子２８の表
面を流下する間に霧化される。

ここで発生した流出液の霧は不活性キャリアーガス２５
によって霧排出口３２に運ばれ、一方霧化されなかった
流出液の残りはドレン３１として排出される。

上記不活性キャリアーガスは絶対的に必要なものではな
く、例えは上記流出液を加温して気化させその蒸気圧で
低圧方向に霧を搬出する方法でも良い。

これについては第３図の説明にむいて後述する。

上記のごとく超音波霧化装置２７より排出される霧とキ
ャリアーガスの混合流体１５は加瓢器３３内の加温チュ
ーブ３４に導ひかれる。

この加温器３３は予め溶離液の沸点以上に加温されてい
るので、溶離液の霧は加温チューブ３４内で気化する。

したがって、加温チューブ３４から排出する混合流体１
５はキャリアーガス、溶離液の蒸気釦よび試料成分の霧
から構成されたものである。

この混合流体をジェット型分離器３６の第１段ノズル３
７に導入し、ジェット噴流として排気ポンプ４２によっ
て減圧とされた空間に噴射される。

キャリアーガス訃よび溶離液成分の蒸気からなる軽質流
体３９は拡散して排気ポンプ４２の方向に移動する間に
溶離液はトラップ４０で捕集される。

一方、重質成分である試料成分の霧は噴射方向に直進し
、第１段ノズル３７に対向する開口を持つ第２段ノズル
３８内に流入する。

このようにして濃縮された流体１７は質量分析計７のイ
オン源８に導ひかれ、イオン源内の加熱器４３によって
試料成分の沸点以上に加熱気化され、更に、イオン化さ
れて分析される。

以上本実施例の効果は、溶離液を気相とし試料成分を霧
状にすることによって、質量の差を利用して試料成分を
濃縮し質量分析計に導入することができることである。

更に、液体クロマトグラフにより分離流出した試料成分
を変質させることなく質量分析計のイオン源に連続して
導入することができるという効果も有する。

第３図は本発明の他の実施例である結合分析装置の説明
図である。

第２図の実施例に釦いては霧化装置とジェット型分離器
との間に加温器を置いているが、本実施例にち−いては
霧化装置の前に加温器を置いている。

即ち、液体クロマトグラフのカラム２よりの流出液は、
溶離液の沸点より僅かな高温に加熱された加温器３３内
の加温チューブ３４を通る間に温められる。

この加温液体５１は霧化装置２７内の霧化室２９に入る
と超音波素子の表面を流下する間に霧化され、その溶離
液成分は気化して混合流体５２となってジェット型分離
器６の第１ノズルより出射する。

上記第１ノズルのある部屋は減圧となっているので上記
混合流体５２中の溶離液成分は拡散して除去され、試料
成分の霧は対向する第２段ノズル内に流入する。

本実施例の効果は、第２図の場合と異なり不活性キャリ
アーガスを必要としないので装置が簡単であると共に、
より濃縮された状態で試料成分の分析が行うことができ
るということである。

第４図は第３線の変形例である結合分析装置を説明する
図である。

この分離器はサイクロン型分離器を使用したものである
。

霧化装置２７の霧排出口３２より出る混合流体１５はサ
イクロン分離器５５の上部に入れられ、溶離液蒸気の軽
質成分は上記排出口５６を通り排気ポンプ４２の方向に
移動し、トラップ４０で捕集除去される。

一方、重質な試料成分霧は濃縮流体１７となって質量分
析計７のイオン源に導入される。

第５図は第３図の他の変形例である結合分析装置の説明
図である。

この場合の分離器は湾曲噴流型分離器６０を使用したも
のである。

霧化装置２７より流出する混合流体１５を噴出口６１よ
り噴出させると、重質である試料成分の霧は分離曲面６
２に沿って排出口６３より排出されて濃縮流体１７とな
り質量分析計７のイオン源に入る。

方、運動モーメントの小さな軽質成分は分離曲面６２に
直交する方向に拡散し排気される。

排気ポンプ４２はこの分離器内を排気するに用いられ上
記軽質成分はトラップ４０に捕集される。

第６図および第７図は第２図に示す本発明の実施例装置
を用いた分析例を示す線図である。

第６図は芳香族物質の３成分混合試料の液体クロマトグ
ラムである。

縦軸は検出器の出力を示し、横軸は時間を示す。

液体クロマトグラフのカラム２にはポーラスポリマーを
充てんしており、溶離液１．２はｎ−へキサンとエタノ
ールとの混合液を用いている。

その流出液は紫外吸光検出器を用いて吸尤度を測定した
。

第７図は第６図の第１ピークであるベンゼン成分を質量
分析計に導入して得たマス・スペクトルである。

第７図はほぼ完全なベンゼンのマス・スペクトルとなっ
ており本発明の有用性を立証している。

以上本発明の効果は、分析に供される試料成分を分離濃
縮し、かつ、熱的な変質を試料成分に与えることなく試
料成分の良質なマス・スペクトルが連続して得られるこ
とである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例である液体クロマトグラフと
質量分析計とを結合した分析装置を説明するブロック図
、第２図は本発明の１実施例である第１図の結合分析装
置の具体的な説明図、第３図は本発明の他の実施例であ
る結合分析装置の説明図、第４図は分離器としてサイク
ロン分離器を使用した結合分析装置の説明図、第５図は
分離器として湾曲噴流型分離器を使用した結合分析装置
の説明図、第６図は第２図に示す本発明の実施例装置を
用いた分析例を示す液体クロマトグラム、第７図は第６
図の第１ピークを画いたベンゼル成分を質量分析計に導
入して得たマス・スペクトルである。 符号の説明、１・・・・・・液体クロマトグラフ、２・
・・・・・分離カラム、３・・・・・・検出器、５・・
・・・・霧化装置、６・・・・・・分離器、７・・・・
・・質量分析計、８・・・・・・イオン源、１２・・・
・・・溶離液、１３・・・・・・試料、１４・・・・・
・流出液、１５・・・・・・混合流体、１６・・・・・
・軽質成分、１７・・・・・・濃縮流体、１８・・・・
・・加温器、２３・・・・・・試料注入口、２４・・・
・・・充てん剤、２５・・・・・・キャリアーガス、２
６・・・・・・流量調節器、２７・・・・・・超音波霧
化装置、２８・・・・・・超音波素子、２９・・・・・
・霧化室、３０・・・・・・ドレン排出口、３１・・・
・・・ドレン、３２・・・・・・霧排出口、３３・・・
・・・加温器、３４・・・・・・加温チューブ、３６・
・・・・・ジェット型分離器、３７・・・・・・第１段
ノズル、３８・・・・・・第２段ノズル、３９・・・・
・・軽質流体、４０・・・・・・トラップ、４２・・・
・・・排気ポンプ、４３・・・・・・加熱器、５１・・
・・・・加温液体、５２・・・・・・混合流体、５５・
・・・・・サイクロン分離器、５６・・・・・・上部排
出口、５７・・・・・・下部排出口、６０・・・・・・
湾曲噴流型分離器、６１・・・・・・噴出口、６２・・
・・・・分離曲面、６３・・・・・・重質成分排出口、
６４・・・・・・軽質成分排出口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液体クロマトグラフで分離した試料成分を質量分析
   計に導入して分析する装置に釦いて、上記液体クロマト
   グラフからの流出物の内、少なくとも試料成分を霧化す
   る装置と、上記液体クロマトグラフからの流出物を溶離
   液の沸点より高く試料成分の沸点より低い温度に加熱し
   溶離液成分を気化する加温気化装置と、上記溶離液成分
   の気体と上記試料成分の霧を含む混合流体を噴射し、気
   体状物質を減圧して取り除き霧状物質を上記質量分析計
   に供給する気体分離器と、を備えたことを特徴とする液
   体クロマトグラフと質量分析計とを結合した分析装置。 ２、特許請求の範囲第１項に唱いて、上記気体分離器と
   して、ジェット型分離器、サイクロン型分離器および湾
   曲噴流型分離器の内のいずれかを用いたことを特徴とす
   る液体クロマトグラフと質量分析計とを結合した分析装
   置。