JPWO2009118775A1 - Electrophoresis / electrospray ionizer - Google Patents
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Abstract
エレクトロスプレイを行う噴霧器(21)とバックグラウンド電解質液(30a)を貯留した制御リザーバ(30)との間をキャピラリ管である制御流路(34)で接続し、電解質液(30a)に浸漬するように制御電極(35)を配置する。制御電極(35)は制御流路(34)の入口端(34a)よりも高い位置とする。制御流路(34)の両端間の電気抵抗値は流路の寸法及び電解質液の電気抵抗率とから計算により精度よく求まるので、その電気抵抗値と高圧電源(16、36)からそれぞれ印加される電圧とから、噴霧器(21)中の電解質液の電位Vpを精度よく算出することができ、高圧電源(36)の出力電圧に応じて電位Vpを安定的に制御することができる。また、酸化還元反応により制御電極(35)表面から発生する気泡が流路(34)に侵入せず、電解質液(30a)と制御電極(35)との確実な接触が確保されるため、分離流路(14)内での成分分離や噴霧器(21)でのイオン化を安定的に行うことができる。A control flow path (34), which is a capillary tube, connects between the sprayer (21) for performing electrospray and the control reservoir (30) storing the background electrolyte liquid (30a), and is immersed in the electrolyte liquid (30a). Thus, the control electrode (35) is arranged. The control electrode (35) is positioned higher than the inlet end (34a) of the control channel (34). Since the electrical resistance value between both ends of the control flow path (34) can be accurately obtained from the dimensions of the flow path and the electrical resistivity of the electrolyte solution, the electrical resistance value and the high voltage power supply (16, 36) are applied respectively. Therefore, the potential Vp of the electrolyte solution in the nebulizer (21) can be calculated with high accuracy, and the potential Vp can be stably controlled according to the output voltage of the high-voltage power source (36). Further, bubbles generated from the surface of the control electrode (35) due to the oxidation-reduction reaction do not enter the flow path (34), and reliable contact between the electrolyte solution (30a) and the control electrode (35) is ensured. Component separation in the flow path (14) and ionization in the sprayer (21) can be performed stably.
Description
本発明は、キャピラリ電気泳動により成分分離された試料をエレクトロスプレイイオン化法を利用してイオン化する電気泳動/エレクトロスプレイイオン化装置に関する。本発明に係る装置は、典型的には、キャピラリ電気泳動装置と質量分析装置とを組み合わせた、キャピラリ電気泳動/質量分析装置に利用することができる。 The present invention relates to an electrophoresis / electrospray ionization apparatus that ionizes a sample separated by capillary electrophoresis using an electrospray ionization method. The apparatus according to the present invention can typically be used in a capillary electrophoresis / mass spectrometer that combines a capillary electrophoresis apparatus and a mass spectrometer.
キャピラリ電気泳動(CE)法は、ペプチド、タンパク質、DNA、糖類等の生体成分の分析のほか、光学分割、同位体の分離等、構造が類似している成分を分離するのに適した方法であり、臨床医学や医薬品、環境物質のモニタリング等の用途に広く利用されている。一般的に、キャピラリ電気泳動装置では、検出器として紫外可視分光光度計、蛍光分光光度計などが利用されることが多いが、高精度、高感度の分析を行うために、キャピラリ電気泳動装置の検出器として質量分析装置を用いた、キャピラリ電気泳動/質量分析装置(以下、「CE/MS」と略す)が従来より知られている。 The capillary electrophoresis (CE) method is suitable for separating components having similar structures, such as optical resolution and isotope separation, as well as analysis of biological components such as peptides, proteins, DNA, and sugars. Yes, it is widely used for applications such as clinical medicine, pharmaceuticals, and monitoring of environmental substances. Generally, in a capillary electrophoresis apparatus, an ultraviolet-visible spectrophotometer, a fluorescence spectrophotometer, or the like is often used as a detector. However, in order to perform high-precision and high-sensitivity analysis, the capillary electrophoresis apparatus Conventionally, a capillary electrophoresis / mass spectrometer (hereinafter abbreviated as “CE / MS”) using a mass spectrometer as a detector is known.
CE/MSでは、キャピラリ分離流路から溶出した試料液中の試料成分をイオン化するために、いわゆる大気圧イオン化インタフェイスが用いられる。代表的な大気圧イオン化インタフェイスの1つとして、ノズルの先端に達した試料液に電荷を付与し、主としてクーロン引力(又は斥力)により試料液を大気圧雰囲気中に噴霧させながら試料成分のイオン化を行う、エレクトロスプレイイオン化法(ESI)がある。液体クロマトグラフ質量分析装置(LC/MS)に用いられるエレクトロスプレイイオン化インタフェイスでは、噴霧器のノズルの先端付近に試料液に接触するように設けた電極に高電圧を直接印加することで、試料液に電荷を付与する構成が一般的である。これに対し、CE/MSのエレクトロスプレイイオン化インタフェイスでは、エレクトロスプレイに適した電位を噴霧器のノズル先端付近に達した試料液に与えるために、従来、様々な構成が提案されている。 In CE / MS, a so-called atmospheric pressure ionization interface is used to ionize sample components in a sample solution eluted from a capillary separation channel. As one of the typical atmospheric pressure ionization interfaces, the sample liquid that reaches the tip of the nozzle is charged, and the sample liquid is ionized mainly by Coulomb attractive force (or repulsive force) while spraying the sample liquid into the atmospheric pressure atmosphere. There is an electrospray ionization method (ESI). In an electrospray ionization interface used in a liquid chromatograph mass spectrometer (LC / MS), a high voltage is directly applied to an electrode provided in contact with the sample liquid in the vicinity of the tip of the nozzle of the nebulizer, so that the sample liquid In general, a structure in which an electric charge is imparted to is used. On the other hand, in the electrospray ionization interface of CE / MS, various configurations have been conventionally proposed in order to apply a potential suitable for electrospray to the sample liquid that has reached the vicinity of the nozzle tip of the sprayer.
例えば特許文献1、2、3などに記載の装置では、キャピラリ分離流路の内部に設けられた、試料液に直接接触する接液電極により、試料成分を分離させつつ移動させるためのバックグラウンド電解質液(バッファ)に所定の高電圧を印加するようにしている。しかしながら、こうした構成では、酸化還元反応により接液電極表面から生じる気泡が分離流路中のバックグラウンド電解質液に混じるため、その影響で噴霧器における試料成分のイオン化が断続的になるという問題が起こる。また、こうした気泡の影響で分離流路両端間の電気抵抗値が変動するため、試料成分の分離が不安定、不正確になる場合がある。
For example, in the devices described in
また特許文献4に記載の装置では、非導電材料で形成されたノズルの出口端外壁面にコーティングされた導電性材料を接液電極として、バックグラウンド電解質液に所定の高電圧を印加するようにしている。しかしながら、ノズルの出口端はほぼ大気圧である気相中に配置されるので、蒸発によってノズル出口端からバックグラウンド電解質液がほぼ連続的に失われてゆくことになる。このため、接液電極とバックグラウンド電解質液との安定的な接触を確保するのが困難であり、分離流路中のバックグラウンド電解質液に安定して電位を与えるのが難しい。その結果、試料を分離流路中に引き込むのが困難であるほか、分離流路中での正確な成分分離や噴霧器における安定したイオン化を行うのも困難である。 In addition, in the apparatus described in Patent Document 4, a predetermined high voltage is applied to the background electrolyte solution using the conductive material coated on the outer wall surface of the outlet end of the nozzle made of a non-conductive material as a wetted electrode. ing. However, since the outlet end of the nozzle is disposed in a gas phase at approximately atmospheric pressure, the background electrolyte solution is almost continuously lost from the nozzle outlet end by evaporation. For this reason, it is difficult to ensure stable contact between the liquid contact electrode and the background electrolyte solution, and it is difficult to stably apply a potential to the background electrolyte solution in the separation channel. As a result, it is difficult to draw the sample into the separation channel, and it is also difficult to perform accurate component separation in the separation channel and stable ionization in the sprayer.
また非特許文献1に記載の装置では、分離流路の流路壁に穿設された細孔を通して流路中から浸み出すバックグラウンド電解質液に接触するように該流路の外壁面に接液電極が設置され、その電極に電圧を印加することでバックグラウンド電解質液に電位を与えるようにしている。しかしながら、上記構成と同様に、分離流路の壁面外側は大気圧の気相であるため、蒸発によって、その壁面外側からバックグラウンド電解質液がほぼ連続的に失われてゆく。このため、やはり接液電極とバックグラウンド電解質液との安定的な接触を確保するのが困難である。その結果、試料を分離流路中に引き込むのが困難であるほか、分離流路中での正確な成分分離や噴霧器における安定したイオン化を行うのも困難である。 Further, in the apparatus described in Non-Patent Document 1, the outer wall surface of the flow path is contacted with the background electrolyte solution that oozes out from the flow path through the pores formed in the flow path wall of the separation flow path. A liquid electrode is installed, and a potential is applied to the background electrolyte solution by applying a voltage to the electrode. However, similarly to the above configuration, the outer wall surface of the separation channel is a gas phase at atmospheric pressure, so that the background electrolyte solution is almost continuously lost from the outer wall surface by evaporation. For this reason, it is still difficult to ensure stable contact between the wetted electrode and the background electrolyte solution. As a result, it is difficult to draw the sample into the separation channel, and it is also difficult to perform accurate component separation in the separation channel and stable ionization in the sprayer.
また特許文献5、6や非特許文献2に記載の装置では、分離流路の出口端、噴霧器の入口端、及び接液電極が、同一のリザーバに貯留された溶液に浸漬するように配置され、リザーバ内の溶液に接液電極から電圧が印加される。この場合、分離流路の出口端と噴霧器の入口端とはごく近接して設けられるが、その間隙における電位を意図したように制御するには、その間隙と接液電極との間の電気抵抗値を正確に知る必要がある。しかしながら、リザーバ内の溶液中で上記電気抵抗値を正確に知ることは困難であるから、その間隙における電位を意図するように正確に制御することは困難である。そのため、成分分離やイオン化も正確に制御することは困難である。リザーバ内の溶液中で上記間隙と接液電極との間の距離をできるだけ短くすることにより、その両者の間の電気抵抗値を無視できる程度まで小さくすることは可能である。但し、その場合には、接液電極から発生する気泡が分離流路や噴霧器内の流路に入り易くなり、分離流路中での成分分離や噴霧器におけるイオン化を不安定にする要因となり得る。
In the devices described in
特許文献7、8や非特許文献3に記載の装置では、分離流路の出口端、噴霧器の入口端、及び接液電極が同一のリザーバ内の溶液に浸漬するように配置されるものの、分離流路の出口端と噴霧器の入口端との間の間隙がイオン交換膜、浸透膜、多孔質シリカ等の分離膜より覆われ、その間隙を通過するバックグラウンド電解質液とリザーバ内の溶液との直接的な接触が回避される構成となっている。しかしながら、一般的にバックグラウンド電解質液として用いられる水性緩衝液に比べ分離膜の電気抵抗値は非常に大きく、しかもこの分離膜の電気抵抗値を正確に知ることは困難である。そのため、その間隙における電位を意図するように正確に制御することはやはり困難であり、それ故に分離流路中での成分分離や噴霧器におけるイオン化を正確に制御することも困難である。 In the devices described in Patent Documents 7 and 8 and Non-Patent Document 3, although the outlet end of the separation channel, the inlet end of the sprayer, and the wetted electrode are arranged so as to be immersed in the solution in the same reservoir, the separation The gap between the outlet end of the flow path and the inlet end of the sprayer is covered with a separation membrane such as an ion exchange membrane, a permeable membrane, or porous silica, and the background electrolyte solution passing through the gap and the solution in the reservoir The structure is such that direct contact is avoided. However, the electrical resistance value of the separation membrane is much larger than that of an aqueous buffer generally used as a background electrolyte solution, and it is difficult to accurately know the electrical resistance value of the separation membrane. Therefore, it is still difficult to accurately control the potential in the gap as intended, and therefore it is also difficult to accurately control component separation in the separation channel and ionization in the sprayer.
上述のように、従来知られている各種構成は、
(1)電圧を印加するための接液電極とバックグラウンド電解質液との接触の安定性に欠ける、
(2)酸化還元反応により接液電極表面で発生する気泡が分離流路や噴霧器の流路中に侵入する、
(3)接液電極と噴霧器との間の電気抵抗値を正確に得ることが難しい、
といった問題の少なくとも1つを有する。そのため、イオン化の効率を大きく左右する噴霧器、より詳しくはノズル先端部における試料液の電位を意図したとおりに正確に、且つ安定的に制御することが困難である。その結果、最良又はそれに近い状態のイオン化を行うことが難しく、分析の信頼性を損なうおそれがある。As described above, conventionally known various configurations are:
(1) Lack of stability of contact between the liquid contact electrode for applying voltage and the background electrolyte solution;
(2) Bubbles generated on the surface of the wetted electrode due to the oxidation-reduction reaction enter the separation channel or the channel of the sprayer.
(3) It is difficult to accurately obtain the electrical resistance value between the liquid contact electrode and the sprayer.
At least one of the problems. For this reason, it is difficult to accurately and stably control the potential of the sample liquid at the nozzle tip, more specifically, at the nozzle tip, which greatly affects the efficiency of ionization. As a result, it is difficult to perform ionization at or near the best, and the reliability of analysis may be impaired.
本発明は上記課題に鑑みて成されたものであり、その主たる目的は、上述した(1)、(2)、(3)の問題を解消して噴霧器のノズル先端に達した試料液の電位を意図したとおりに正確に且つ安定的に制御できるようにすることで、分離流路中での成分分離や噴霧器におけるイオン化を安定的に且つ良好に行えるようにした電気泳動/エレクトロスプレイイオン化装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its main purpose is to solve the above-mentioned problems (1), (2), and (3), and the potential of the sample liquid that has reached the nozzle tip of the sprayer. An electrophoretic / electrospray ionization apparatus that can stably and satisfactorily perform component separation in the separation flow path and ionization in the sprayer by enabling accurate and stable control as intended. It is to provide.
上記課題を解決するために成された本発明は、電気泳動により試料成分を分離し、その分離された試料成分に電荷を付与しつつ略大気圧雰囲気中に噴霧することでイオン化する電気泳動/エレクトロスプレイイオン化装置において、
a)試料成分を分離するための分離流路と、
b)所定の溶液が貯留され、前記分離流路の入口端が浸漬される入口リザーバと、
c)前記入口リザーバ内の溶液に浸漬され、且つ前記分離流路の入口端よりも高い位置に配設された入口電極と、
d)所定の溶液が貯留された制御リザーバと、
e)前記制御リザーバ内の溶液に入口端が浸漬されるように配置された制御流路と、
f)前記制御リザーバ内の溶液に浸漬され、且つ前記制御流路の入口端よりも高い位置に配設された制御電極と、
g)前記分離流路の出口端と前記制御流路の出口端とが接続され、両流路中の溶液が接触可能であるとともに、前記分離流路から送られてきた溶液を略大気圧雰囲気中に噴霧可能である噴霧器と、
h)前記入口電極及び前記制御電極にそれぞれ電圧を印加する電圧印加手段と、
を備え、前記分離流路、前記噴霧器、及び前記制御流路中の溶液を介して前記入口電極と前記制御電極とが電気的に接続された状態で、前記電圧印加手段により両電極に電圧を印加し、それにより前記分離流路中で試料成分を電気泳動させて分離するとともに、前記噴霧器中の溶液に生じる電位により溶液に電荷を付与して噴霧させるようにしたことを特徴としている。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is an electrophoresis / electrophoresis method in which sample components are separated by electrophoresis, and ionized by being sprayed in a substantially atmospheric pressure atmosphere while applying charges to the separated sample components. In electrospray ionization equipment,
a) a separation channel for separating sample components;
b) an inlet reservoir in which a predetermined solution is stored and an inlet end of the separation channel is immersed;
c) an inlet electrode immersed in the solution in the inlet reservoir and disposed higher than the inlet end of the separation channel;
d) a control reservoir in which a predetermined solution is stored;
e) a control flow path arranged such that the inlet end is immersed in the solution in the control reservoir;
f) a control electrode immersed in the solution in the control reservoir and disposed at a position higher than the inlet end of the control flow path;
g) The outlet end of the separation channel and the outlet end of the control channel are connected so that the solution in both channels can be contacted, and the solution sent from the separation channel can A sprayer that can be sprayed into,
h) voltage applying means for applying a voltage to each of the inlet electrode and the control electrode;
In the state where the inlet electrode and the control electrode are electrically connected via the solution in the separation channel, the sprayer, and the control channel, a voltage is applied to both electrodes by the voltage applying means. The sample component is electrophoresed and separated in the separation channel by application, and the solution is sprayed by applying a charge to the solution by the potential generated in the solution in the sprayer.
本発明に係る電気泳動/エレクトロスプレイイオン化装置において、典型的には、前記分離流路及び前記制御流路は非導電性のキャピラリ管である構成とすることができる。また、各リザーバ内に貯留される溶液は、適度な導電性を有する電解質液とすることができる。 In the electrophoresis / electrospray ionization apparatus according to the present invention, typically, the separation channel and the control channel can be configured to be non-conductive capillary tubes. Moreover, the solution stored in each reservoir can be an electrolyte solution having appropriate conductivity.
本発明に係る電気泳動/エレクトロスプレイイオン化装置では、分離流路内や制御流路内ではなく、入口リザーバ及び制御リザーバ内に貯留された溶液(例えばバックグラウンド電解質液)に浸漬するように接液電極(入口電極及び制御電極)が配置されるので、この接液電極と溶液との接触は確実に且つ安定的に行われる。したがって、分離流路内の溶液に確実に電位を与え、分離流路内に注入された試料を円滑に移動させながら成分分離することができる。また、噴霧器中の溶液に確実に電位を与え、エレクトロスプレイによるイオン化を行うことができる。 In the electrophoresis / electrospray ionization apparatus according to the present invention, the liquid contact so as to be immersed in a solution (for example, background electrolyte solution) stored in the inlet reservoir and the control reservoir, not in the separation channel or the control channel. Since the electrodes (inlet electrode and control electrode) are arranged, the contact between the liquid contact electrode and the solution is reliably and stably performed. Therefore, it is possible to reliably separate the components while applying a potential to the solution in the separation channel and moving the sample injected into the separation channel smoothly. Moreover, an electric potential can be reliably given to the solution in a nebulizer, and ionization by electrospray can be performed.
また、各リザーバ内において、分離流路及び制御流路の入口端の開口部よりも高い位置、つまりは溶液の界面に近い位置に配設されているため、酸化還元反応により電極表面から気泡が発生した場合でも、気泡は溶液界面まで上昇して気相中に拡散し、分離流路や制御流路内に気泡が侵入することがない。したがって、気泡によって溶液の流通や試料液の流通が妨害されることがない。また、気泡によって溶液を通した導電性が阻害されることもない。 Further, in each reservoir, since it is disposed at a position higher than the opening at the inlet end of the separation channel and the control channel, that is, a position close to the interface of the solution, bubbles are generated from the electrode surface by the oxidation-reduction reaction. Even when the bubbles are generated, the bubbles rise to the solution interface and diffuse into the gas phase, and the bubbles do not enter the separation channel or the control channel. Therefore, the flow of the solution and the flow of the sample liquid are not hindered by the bubbles. Further, the conductivity through the solution is not inhibited by bubbles.
また、制御電極と噴霧器との間は制御流路を介して接続されており、噴霧器において溶液に掛かる電位は、制御流路の電気抵抗値、より正確に言うと制御流路中に満たされた溶液による制御流路両端の間の電気抵抗値に依存する。即ち、この電気抵抗値が精度よく求まれば、噴霧器において溶液に掛かる電位を高い精度で制御することが可能である。上述のように制御流路がキャピラリ管である場合、その流路断面積はかなり小さいので、制御流路両端の間の電気抵抗値は或る程度大きな値を示す。それ故に、制御リザーバ内の溶液中で制御流路の入口端と制御電極との間の間隙の電気抵抗値は、その間隙が狭ければ、制御流路両端の間の電気抵抗値に比べて無視できる程度に小さい。 In addition, the control electrode and the sprayer are connected via a control flow path, and the potential applied to the solution in the sprayer is filled in the control flow path, more precisely, the electrical resistance value of the control flow path. It depends on the electric resistance value between both ends of the control channel by the solution. That is, if this electrical resistance value is obtained with high accuracy, the potential applied to the solution in the sprayer can be controlled with high accuracy. As described above, when the control flow path is a capillary tube, the cross-sectional area of the flow path is quite small, and thus the electric resistance value between both ends of the control flow path shows a somewhat large value. Therefore, the electrical resistance value of the gap between the control channel inlet end and the control electrode in the solution in the control reservoir is smaller than the electrical resistance value between the control channel ends if the gap is narrow. Small enough to be ignored.
制御流路中に溶液が満ちている場合、制御流路両端の間の電気抵抗値は、制御流路の断面積と長さ、及び溶液の電気抵抗率から計算することができる。そこで、本発明に係る電気泳動/エレクトロスプレイイオン化装置の一態様として、前記制御流路の断面積と長さ、及び該流路に満たされる溶液の電気抵抗率から、該制御流路の両端間の電気抵抗値を計算し、該電気抵抗値を用いて前記噴霧器中の溶液に生じる電位を算出する演算手段をさらに備える構成とすることができる。 When the control channel is filled with the solution, the electrical resistance value between both ends of the control channel can be calculated from the cross-sectional area and length of the control channel and the electrical resistivity of the solution. Therefore, as one aspect of the electrophoresis / electrospray ionization apparatus according to the present invention, from the cross-sectional area and length of the control channel and the electrical resistivity of the solution filled in the channel, the distance between both ends of the control channel is determined. The electric resistance value can be calculated, and the electric resistance value can be used to calculate the potential generated in the solution in the sprayer.
この構成により、噴霧器中の溶液に生じる電位を精度よく算出することができるので、エレクトロスプレイイオン化が適切に行えるように、例えばイオン化効率が最良又はそれに近い状態に安定的に保持されるように、制御電極に印加する電圧の制御を行うことが容易になる。 With this configuration, the potential generated in the solution in the nebulizer can be accurately calculated, so that the electrospray ionization can be appropriately performed, for example, so that the ionization efficiency is stably maintained at the best state or a state close thereto. It becomes easy to control the voltage applied to the control electrode.
また、上記のような計算によらず、制御流路の両端間の電気抵抗値を実測により求めるようにすることもできる。即ち、本発明に係る電気泳動/エレクトロスプレイイオン化装置の別の態様として、
所定の溶液が貯留され、前記制御流路の出口端が浸漬される基準リザーバと、
前記基準リザーバ内の溶液に浸漬され、接地電位に維持される基準電極と、
前記制御流路中の溶液を介して前記制御電極と前記基準電極とが電気的に接続された状態で、前記電圧印加手段により前記制御電極に電圧を印加したときに、その印加電圧及びそれに応じて流れる電流から前記制御流路の両端間の電気抵抗値を計算し、該電気抵抗値を用いて前記噴霧器中の溶液に生じる電位を算出する演算手段と、
をさらに備える構成としてもよい。この構成によれば、溶液の電気抵抗率の測定や制御流路の正確な寸法情報の収集が不要である。In addition, the electric resistance value between both ends of the control flow path can be obtained by actual measurement without using the above calculation. That is, as another aspect of the electrophoresis / electrospray ionization apparatus according to the present invention,
A reference reservoir in which a predetermined solution is stored and an outlet end of the control channel is immersed;
A reference electrode immersed in the solution in the reference reservoir and maintained at ground potential;
When a voltage is applied to the control electrode by the voltage application means in a state where the control electrode and the reference electrode are electrically connected via the solution in the control flow path, the applied voltage and correspondingly Calculating an electric resistance value between both ends of the control flow path from the flowing current, and calculating an electric potential generated in the solution in the nebulizer using the electric resistance value;
It is good also as a structure further equipped with. According to this configuration, it is not necessary to measure the electrical resistivity of the solution and to collect accurate dimensional information of the control channel.
また本発明に係る電気泳動/エレクトロスプレイイオン化装置においては、前記入口リザーバ及び前記制御リザーバはそれぞれ密閉可能であり、前記入口リザーバ内の溶液に掛かる圧力を調整する入口調圧手段と、前記制御リザーバ内の溶液に掛かる圧力を調整する制御調圧手段と、をさらに備え、前記入口調圧手段及び前記制御調圧手段により前記各リザーバ内の溶液を加圧することにより、前記分離流路及び前記制御流路内に溶液を満たすようにした構成とすることができる。 Further, in the electrophoresis / electrospray ionization apparatus according to the present invention, the inlet reservoir and the control reservoir can be sealed, respectively, an inlet pressure adjusting means for adjusting the pressure applied to the solution in the inlet reservoir, and the control reservoir Control pressure adjusting means for adjusting the pressure applied to the solution in the inside, and by pressurizing the solution in each reservoir by the inlet pressure adjusting means and the control pressure adjusting means, the separation flow path and the control It can be set as the structure filled with the solution in the flow path.
分離流路の出口端及び制御流路の出口端は噴霧器において略大気圧に開放されているので、入口リザーバ及び制御リザーバ内の溶液を大気圧よりも高い適度な圧力にすると、分離流路の入口端及び制御流路の入口端から溶液が円滑に該流路内に送り込まれ、比較的短時間で流路内を溶液で満たすことができる。また、入口調圧手段及び制御調圧手段による溶液の加圧は、試料を成分分離する際に試料を移動させるために補助的に利用することもできる。これにより、成分分離に要する時間を短縮することができる。また、分離流路内に溶液を満たした後にその入口端から試料液を分離流路内に注入する際にも、入口調圧手段による加圧を利用することができる。この際には、溶液が貯留された入口リザーバに代えて試料液が貯留されたリザーバを用意し、該リザーバ内の試料液に分離流路の入口端を浸漬させ、該リザーバ内を加圧すればよい。もちろん、こうした分離流路内への試料液の注入は、加圧によらず、入口電極と制御電極とに印加する電圧の電位差を利用して行うこともできる。 Since the outlet end of the separation channel and the outlet end of the control channel are opened to a substantially atmospheric pressure in the sprayer, if the solution in the inlet reservoir and the control reservoir is set to an appropriate pressure higher than the atmospheric pressure, the separation channel The solution is smoothly fed into the channel from the inlet end and the inlet end of the control channel, and the channel can be filled with the solution in a relatively short time. Further, the pressurization of the solution by the inlet pressure control means and the control pressure control means can be used supplementarily to move the sample when the sample is separated into components. Thereby, the time required for component separation can be shortened. Further, when the sample liquid is injected into the separation channel from the inlet end after the separation channel is filled with the solution, pressurization by the inlet pressure adjusting means can be used. At this time, a reservoir for storing the sample liquid is prepared instead of the inlet reservoir for storing the solution, the inlet end of the separation channel is immersed in the sample liquid in the reservoir, and the inside of the reservoir is pressurized. That's fine. Of course, the injection of the sample liquid into the separation channel can be performed by utilizing the potential difference between the voltages applied to the inlet electrode and the control electrode, regardless of pressurization.
また本発明に係る電気泳動/エレクトロスプレイイオン化装置の一態様として、前記噴霧器は、前記分離流路からの溶液と前記制御流路からの溶液とが合流する合流部を噴霧器の内部に有し、合流した溶液がノズルから外部へ流出する構造であるものとすることができる。また、本発明に係る電気泳動/エレクトロスプレイイオン化装置の別の態様として、前記噴霧器は、前記分離流路からの溶液が流れる管路と前記制御流路からの溶液が流れる管路が二重管構造となっており、両管路の開放端の外側で両溶液が接触する構造であるものとすることもできる。いずれの態様でも、噴霧器において分離流路から供給される溶液と制御流路から供給される溶液とは接触しており、溶液を通して入口電極と制御電極との間の電気的な接続が確保できる。 Moreover, as an aspect of the electrophoresis / electrospray ionization apparatus according to the present invention, the nebulizer has a confluence portion where the solution from the separation channel and the solution from the control channel merge inside the nebulizer, It may be a structure in which the merged solution flows out from the nozzle to the outside. As another aspect of the electrophoresis / electrospray ionization apparatus according to the present invention, the nebulizer has a double pipe in which a pipe through which the solution from the separation channel flows and a pipe through which the solution from the control channel flows. It can also be set as the structure where both solutions contact on the outer side of the open end of both pipe lines. In any embodiment, the solution supplied from the separation channel and the solution supplied from the control channel in the sprayer are in contact with each other, and electrical connection between the inlet electrode and the control electrode can be ensured through the solution.
本発明に係る電気泳動/エレクトロスプレイイオン化装置によれば、分離流路、噴霧器、制御流路と連なった溶液に電圧を印加するための接液電極と溶液との接触が確実に且つ安定的に確保され、また流路中に気泡が混入することもない。それによって、噴霧器中の溶液に確実に且つ安定的に電位を与えることができ、噴霧器でのエレクトロスプレイイオン化を良好に行うことができる。また、分離流路内の溶液に安定的に電位を与えることで、成分分離も良好に行うことができる。 According to the electrophoresis / electrospray ionization apparatus according to the present invention, the contact between the liquid contact electrode and the solution for applying a voltage to the solution connected to the separation channel, the nebulizer, and the control channel is reliably and stably performed. In addition, air bubbles are not mixed in the flow path. Thereby, an electric potential can be reliably and stably applied to the solution in the nebulizer, and electrospray ionization in the nebulizer can be favorably performed. Moreover, component separation can also be performed satisfactorily by applying a stable potential to the solution in the separation channel.
また、制御流路の両端間の電気抵抗値を精度よく求め、これを利用することにより、噴霧器中の溶液に与えられる電位を安定的に且つ正確に、そしてユーザが意図したとおりに制御することが可能となるので、従来に比べて、良好なイオン化状態を安定的に保つことができるし、分離流路内での成分分離の精度も向上する。 In addition, the electrical resistance value between both ends of the control flow path is accurately obtained, and by using this value, the potential applied to the solution in the sprayer can be controlled stably and accurately as the user intended. Therefore, it is possible to stably maintain a good ionization state as compared with the conventional case, and to improve the accuracy of component separation in the separation channel.
1…キャピラリ電気泳動部
2…大気圧イオン化インタフェイス部
3…質量分析部
4…質量分離器
5…検出器
10…入口リザーバ
10a、30a、37a…バックグラウンド電解質液
12、32…ガス供給管
13、33…調圧部
14…分離流路
14a…入口端
14b…出口端
15…接液電極(入口電極)
16、36…高圧電源
17…試料用入口リザーバ
17a…試料液
20…噴霧室
21…噴霧器
21a…ノズル
21b…分離入口端
21c…制御入口端
21d…噴霧口
22…対向電極
23…イオン導入口
24…制御部
30…制御リザーバ
34…制御流路
34a…入口端
34b…出口端
35…接液電極(制御電極)
37…基準リザーバ
38…基準電極
40…噴霧器
41…電解質液管路
42…シース液管路
43…シースガス管路DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
16, 36 ... High-
37 ...
以下、本発明に係る電気泳動/エレクトロスプレイイオン化装置を搭載したCE/MSの一実施例について図面を参照して説明する。図1は本実施例のCE/MSの概略構成図である。 Hereinafter, an embodiment of CE / MS equipped with an electrophoresis / electrospray ionization apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the CE / MS of the present embodiment.
キャピラリ電気泳動部(CE)1では、与えられた試料中の複数の試料成分が分離され、時間的に差がついて大気圧イオン化インタフェイス部2に導入される。大気圧イオン化インタフェイス部2は後述するようにエレクトロスプレイイオン化法により、分離された試料成分を含有する試料溶液を大気中に噴霧することで、試料成分をイオン化するものである。生成されたイオンは質量分析部3の質量分離器4により質量(厳密にはm/z)毎に分離され、検出器5により検出される。質量分析部3としては四重極、飛行時間、イオントラップなど、各種の態様のものを用いることができる。
In the capillary electrophoresis unit (CE) 1, a plurality of sample components in a given sample are separated and introduced into the atmospheric pressure
図2及び図3はキャピラリ電気泳動部1及び大気圧イオン化インタフェイス部2の要部の構成図である。
2 and 3 are configuration diagrams of the main parts of the capillary electrophoresis unit 1 and the atmospheric pressure
大気圧イオン化インタフェイス部2は略大気圧雰囲気に維持される噴霧室(イオン化室)20を有し、噴霧室20内には質量分析部3にイオンを送るイオン導入口23が形成された対向電極22が設置されている。対向電極22は図2中に示すように接地されるか、或いは図示しない電源により適宜の直流バイアス電圧が印加される。この対向電極22に対向して、試料成分を含む微小液滴を噴霧室20内に噴霧しつつその試料成分をイオン化する噴霧器21が設けられている。この噴霧器21は噴霧室20を形成する壁面に着脱可能である。
The atmospheric pressure
図4はこの噴霧器21の一例を示す概略断面図である。この噴霧器21は、溶液を噴き出す噴霧口21dを先端に有する先細り形状のノズル21aと、後述の分離流路14の出口端14bが接続される分離入口端21bと、同じく後述の制御流路34の出口端34bが接続される制御入口端21cとを有し、両入口端21b、21cの流路は噴霧器21の内部で合流し、ノズル21aに向かう構造となっている。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing an example of the
キャピラリ電気泳動部1にあって、試料成分を分離するための、非導電性材料(例えばガラスなど)から成るキャピラリ管である分離流路14の入口端14aは、入口リザーバ10内に貯留された溶液10a中に浸漬される。入口リザーバ10は略密閉可能な容器であり、第1調圧部13により所定のガス圧に調整されたガス(例えば窒素、合成空気など)がガス供給管12を通して供給されるようになっている。また、入口リザーバ10内に貯留された溶液10aに浸漬するように接液電極(以下「入口電極」と称す)15が設置され、第1高圧電源16により入口電極15から溶液10aに所定の高電圧が印加可能となっている。この例では、溶液10aは電気泳動のためのバックグラウンド電解質液である。また、入口リザーバ10とは別に、分析対象の試料液17aが貯留された試料用入口リザーバ17が、図示しないリザーバ自動交換機構により交換自在に設けられている。
In the capillary electrophoresis unit 1, the inlet end 14 a of the
一方、分離流路14とは別のキャピラリ管である制御流路34の入口端34aは、制御リザーバ30内に貯留された溶液30a中に浸漬される。制御リザーバ30は入口リザーバ10と同様に略密閉可能な容器であり、第2調圧部33により所定のガス圧に調整されたガス(例えば窒素、合成空気など)がガス供給管32を通して供給されるようになっている。また、制御リザーバ30内に貯留された溶液30aに浸漬するように接液電極(以下「制御電極」と称す)35が設置され、第2高圧電源36により制御電極15から溶液30aに所定の高電圧が印加可能となっている。この例では、溶液30aもバックグラウンド電解質液である。
On the other hand, the inlet end 34 a of the
さらに、図3に示すように、付加的に(例えばオプションとして)、入口リザーバ10、17や制御リザーバ30とは別に溶液37aが貯留された基準リザーバ37が設けられ、制御流路34の出口端34bは噴霧器21の制御入口端21cから取り外されて溶液37a中に浸漬され得るようになっている。このような制御流路34の出口端34bの空間的な移動は、分析担当者が手動で行ってもよいし、自動的に接続先を切り換えるような機構を設けてもよい。溶液37aは制御リザーバ30に貯留されている溶液30aと同じものであり、この例ではバックグラウンド電解質液である。また、溶液37aに浸漬するように、接地された基準電極38が設けられている。これにより、基準電極38は安定的にゼロ電位に固定される。
Further, as shown in FIG. 3, a
図5は制御リザーバ30の拡大図である。図5に示すように、制御流路34の入口端34aはバックグラウンド電解質液30a中で制御リザーバ30の内底面近くに達するまで深く挿設され、それにごく近接して制御電極35が設置されている。制御電極35の下端は制御流路34の入口端34よりも少し(高さdだけ)高い位置、つまりバックグラウンド電解質液30aの界面に近い位置になるように、両者はそれぞれ位置決めされている。そのため、後述するように電極15、35への通電時に酸化還元反応により電極35表面に気泡が発生しても、気泡はそのまま上昇して制御リザーバ30内の上部空間中に拡散し、入口端34aから制御流路34内に侵入することはない。このように気泡の侵入を回避するには、高さdは大きいほうがよいが、dが大きいほど制御電極35と入口端34aとの間の間隙の電気抵抗値が大きくなる。この電気抵抗値はできるだけ小さいことが望ましいから、両者の兼ね合いで適宜のdを定めることが好ましい。
FIG. 5 is an enlarged view of the
なお、入口リザーバ10、17でも、上述した制御リザーバ30と同様に、分離流路14の入口端14aと入口電極15との位置関係を定めることができる。但し、通電時に気泡の発生がない場合には、dをゼロ又はマイナスの値にしても構わない。
In the
調圧部13、33、及び、高圧電源16、36はいずれも、CPUなどを含む制御部24によりその動作が制御される。また、高圧電源16、36は、制御部24より指示された電圧値の直流電圧を出力するのに対応して流れる出力電流をモニタし、その電流値を制御部24へと送る機能を有している。制御部24は、質量分析部3の動作を制御する制御部と一体であってもよいし、別体であってもよい。
The operations of the
次に、上記構成のCE/MSにおける電気泳動/質量分析について順に説明する。 Next, electrophoresis / mass spectrometry in the CE / MS having the above configuration will be described in order.
(A)分離流路14及び制御流路34へのバックグラウンド電解質液の充填
まず、キャピラリ電気泳動部1における電気泳動の準備段階として、分離流路14と制御流離34、及び噴霧器21内の流路中にバックグラウンド電解質液を満たす。即ち、図2に示すように、制御流路34の出口端34bは噴霧器21の制御入口端21cに接続され、入口端34aは制御リザーバ30内のバックグラウンド電解質30a中に浸漬される。また、分離流路14の出口端14bは噴霧器21の分離入口端21bに接続され、入口端14aは入口リザーバ10内のバックグラウンド電解質液10a中に浸漬される。制御部24の制御の下に、第1調圧部13により適宜に調圧されたガスが入口リザーバ10内に送給されると、分離流路14の出口端14bは略大気圧であるため、分離流路14の両端の差圧により入口リザーバ10内のバックグラウンド電解質液は分離流路14内に吸い上げられ、その内部に充填される。(A) Filling the
これと並行して、制御リザーバ30側の第2調圧部33でも、適宜に調圧されたガスが制御リザーバ30内に送給される。制御流路34の出口端34bも略大気圧であるため、制御流路34の両端の差圧により制御リザーバ30内のバックグラウンド電解質液30aは制御流路34内に吸い上げられ、その内部に充填される。分離流路14中に満ちたバックグラウンド電解質液と制御流路34中に満ちたバックグラウンド電解質液とは、噴霧器21の内部で合流し、ノズル21aの内部流路を満たした後に噴霧口21dから流出する。その後に、調圧部13、33による加圧は停止され、入口リザーバ10及び制御リザーバ30内は略大気圧に戻される。このように分離流路14、制御流路34、及び噴霧器21の内部流路に導電性を有するバックグラウンド電解質液が満ちることにより、入口リザーバ10側の入口電極15と制御リザーバ30側の制御電極35とはバックグラウンド電解質液を介して電気的に接続される(少なくとも絶縁状態ではなくなる)。
In parallel with this, also in the second
(B)分離流路14への試料注入
次に、分離流路14内の入口付近に所定量の試料液を注入して保持させる。即ち、上述した図示しないリザーバ自動交換機構により、入口リザーバ10が試料用入口リザーバ17に交換され、分離流路14の入口端14aは試料用入口リザーバ17内の試料液17a中に浸漬される。この状態から、試料液17aを分離流路14内に導入するのであるが、その方法としては、加圧注入と動電注入のいずれかを選択することができる。(B) Sample Injection into
(B−1)加圧注入
上述したバックグラウンド電解質液の充填時と同様に、制御部24の制御の下に、第1調圧部13により適宜に調圧されたガスが試料用入口リザーバ17内に送給され、試料液17aが加圧されて分離流路14内に吸い上げられる。適宜の量の試料液17aが分離流路14内に注入されると、第1調圧部13による加圧は停止され、試料用入口リザーバ17内は略大気圧に戻される。それにより、分離流路14の入口端14aから所定範囲の流路中に試料液が保持される。この場合、それ以前に分離流路14内に充填されていたバックグラウンド電解質液の一部が噴出口21dから外部に排出されるため、後述する動電注入時のような特段の配慮を行わなくても、ノズル21a先端の噴霧口21dが乾くことはない。(B-1) Pressurized injection As in the case of filling the background electrolyte solution described above, the gas appropriately adjusted by the first
(B−2)動電注入
制御部24の制御の下に、第1高圧電源16から試料液17a中に浸漬された入口電極15に所定の電圧V1が印加され、一方、第2高圧電源36からバックグラウンド電解質液30a中に浸漬された制御電極35に所定の電圧V2が印加される。ここで、試料液17aが分離流路14中に円滑に注入されるようにするには、分離流路14の両端の電位差を適切に設定する必要があるが、それとともにノズル21a内に存在するバックグラウンド電解質液の電位Vpをエレクトロスプレイが起こらないような適切に低い範囲に収める必要がある。こうしたことを考慮して、印加電圧V1、V2は決められるが、一般的にはV2はV1とは逆の極性とされる。第1高圧電源16の出力電圧が固定されているとすると、ノズル21a内のバックグラウンド電解質液の電位Vpは、第2高圧電源36の出力電圧V2と、バックグラウンド電解質液が満ちた状態である制御流路34の両端間の電気抵抗値と第2高圧電源36の出力電流値との積(つまりは制御流路34両端間の電位差)と、から算出することが可能である。そこで、電位Vpが適宜の値になるように第2高圧電源36の出力電圧を制御すればよい。Under the control of (B-2) electrokinetic
なお、制御流路34の両端間の電気抵抗値は、バックグラウンド電解質液の電気抵抗率と、制御流路34の断面積及び流路長と、から計算により求めることができる。したがって、こうして求めた値を制御部24に記憶させておくことで、通電時の電位Vpを計算し、これが適宜の値になるように制御を行うことができる。また、それ以外に、制御流路34の両端間の電気抵抗値は、後述の手法により実測することもできる。
The electrical resistance value between both ends of the
適宜の量の試料液17aが分離流路14内に注入されると、第1高圧電源16、第2高圧電源36による電圧印加はともに停止され、入口電極15、制御電極35はいずれも接地電位に戻される。それにより、分離流路14の入口端14aから所定範囲の流路中に試料液17aが保持される。
When an appropriate amount of the
この動電注入の場合、分離流路14への試料液17aの注入の際にも、分離流路14中に充填されているバックグラウンド電解質液はノズル21a先端の噴霧口21dからは殆ど流出しない。そのため、噴霧口21dから蒸発によりバックグラウンド電解質液が失われ、噴霧口21dが乾燥して詰まり等が生じるおそれがある。そこで、例えば前述のように噴霧器21が噴霧室20壁面から取り外し自在である構成では、動電注入を実行する間、噴霧器21を取り外してノズル21aの先端を基準リザーバ37内のバックグラウンド電解質液37a中に浸漬させておくとよい。これにより、噴霧口21dの乾燥を防止することができる。
In the case of this electrokinetic injection, even when the
(C)試料成分の分離及びイオン化
上述したような加圧注入又は動電注入により分離流路14の入口付近に試料液17aを保持した後、上述した図示しないリザーバ自動交換機構により、試料用入口リザーバ17が入口リザーバ10に交換される。そして、分離流路14の入口端14aは入口リザーバ10内のバックグラウンド電解質液10a中に再び浸漬される。制御部24の制御の下に、第1高圧電源16からバックグラウンド電解質液10a中に浸漬された入口電極15に所定の電圧V1’が印加され、第2高圧電源36からバックグラウンド電解質液30a中に浸漬された制御電極35に所定の電圧V2’が印加される。ここでは、上述の動電注入時と同様の手法により、ノズル21a中のバックグラウンド電解質液の電位Vpがエレクトロスプレイが起こる所望の値になるように、第2高圧電源36の出力電圧を調整する。(C) Separation and ionization of sample components After the
分離流路14の両端に生じる電位差により、分離流路14の入口付近に保持されていた試料液17aは全体として出口端14bの方向へと移動しつつ、試料成分が分離される。また、ノズル21a中のバックグラウンド電解質液はエレクトロスプレイに十分な電位となるため、電荷を付与された電解質液が噴霧口21dからクーロン引力又は斥力により引きちぎられるように噴霧室20内に噴霧される。分離流路14内で分離された試料成分がノズル21aに到達すると、噴霧される微小液滴中に試料成分が混じり、該成分はイオン化されて対向電極22に向かい、イオン導入口23を通って質量分析部3へと送られる。
Due to the potential difference generated at both ends of the
なお、このとき、ガス供給管12を通して所定圧に調整したガスを入口リザーバ10内に供給してバックグラウンド電解質液10aを適度に加圧することにより、分離流路14における試料液17aの移動を補助するようにしてもよい。
At this time, the gas adjusted to a predetermined pressure through the
所定時間、上記のような試料成分分離及びイオン化を行って質量分析を終了した後、第1高圧電源16、第1高圧電源36による電圧印加は停止され、入口電極15、制御電極35はいずれも接地電位に戻される。
After completion of mass analysis by performing sample component separation and ionization as described above for a predetermined time, voltage application by the first high-
(D)制御流路14の両端間の電気抵抗値の計測
上述したように制御流路34の両端間の電気抵抗値は計算により求めることも可能であるが、基準リザーバ37を利用した実測で求めることもできる。即ち、図3に示すように、制御流路34の出口端34bを噴霧器21の制御入口端21cから取り外し、基準リザーバ37に貯留されたバックグラウンド電解質液37a中に浸漬する。こうした制御流路34の出口端34bの移送は、一般的には分析担当者が手動で行えばよいが、適宜の移送機構などを設けて自動的に行えるようにしてもよい。そして、第2調圧部33により適度に調圧したガスを制御リザーバ30に送り込んでバックグラウンド電解質液30aを加圧することにより、制御流路34内にバックグラウンド電解質液30aを満たす。(D) Measurement of electric resistance value between both ends of
次いで、第2高圧電源36から制御電極35に所定の電圧を印加する。制御電極35と制御流路34の入口端34aとの間の距離は非常に短く、両者の間の電気抵抗値は無視できる程度に小さい。一方、基準リザーバ37内にあって基準電極38と制御流路34の出口端34bとの間の距離も非常に短く、両者の間の電気抵抗値も無視できる程度に小さい。したがって、制御流路34の入口端34aの電位は第2高圧電源36の出力電圧に等しく、制御流路34の出口端34bの電位は接地電位に等しい、とみなすことができる。よって、制御流路34の両端間の電位差ΔVcは、高圧電源36の出力電圧と接地電位(通常ゼロ)との差である。また、この電位差ΔVcに応じて制御流路34中に流れる電流Icは、第2高圧電源36における出力電流に等しい。制御流路34の両端間の電気抵抗値RcはΔVc/Icであるから、高圧電源36の出力電圧と出力電流とから電気抵抗値Rcを計算することができる。このようにして電気抵抗値Rcが求まると、第2高圧電源36による電圧印加は停止され、制御電極35は接地電位に戻される。
Next, a predetermined voltage is applied from the second high
以上のように本実施例のCE/MSによれば、分離流路14内や制御流路34内、或いは噴霧器21の流路内などではなく、入口リザーバ10や制御リザーバ30に貯留されたバックグラウンド電解質液10a、30a中に入口電極15、制御電極35が置かれるので、該電極15、35と電解質液10a、30aとの接触が確実に且つ安定的に(例えば液の蒸発などの影響を受けることなく)確保される。これにより、確実に流路中のバックグラウンド電解質液に電位を与え、電流を供給することができる。また、分離流路14、制御流路34の入口端14a、34aよりも高い位置に入口電極15、制御電極35が設置されているので、酸化還元反応によりそれら電極15、35の表面から気泡が発生しても、その気泡が流路14、34内に侵入することを防止できる。これにより、流路14、34内に気泡が溜まって電解質液を通した導電性を損ねたり、試料液の円滑な移動を妨げられたりすることを回避できる。
As described above, according to the CE / MS of this embodiment, the bag stored in the
さらにまた、制御電極35と噴霧器21との間はキャピラリ管である制御流路34で接続され、その制御流路34の両端の間の電気抵抗値と第2高圧電源36の出力電圧とにより、噴霧器21のノズル21a中の電解質液に掛かる電位が高い精度で求まる。これにより、エレクトロスプレイの状態、つまりはイオン化の状態に大きな影響を与えるこの電位を容易に、且つ安定的に高い精度で制御することができる。それによって、分離流路14内の成分分離の状態や噴霧器21でのイオン化の状態を安定的に制御することができる。
Furthermore, the
上記実施例のCE/MSにおいて大気圧イオン化インタフェイス部2の噴霧器の別の形態の例として、図6に示すような構成としてもよい。この噴霧器40は三重管構造であり、中心の電解質液管路41には分離流路14から供給されるバックグランド電解質液が流される。その外側のシース液管路42には、制御流路34から供給される、例えばアセトニトリルやメタノールなどの極性有機溶媒が多く含まれるシース液が流される。さらに最も外側のシースガス管路43には例えば窒素などのシースガスが供給され、シースガス管路43の端部から噴き出すシースガスで包み込まれることにより、シース液管路42の端部から流出するシース液が外周に広がるのが抑えられる。図6に示すように、電解質液管路41の端部から流出するバックグラウンド電解質液とシース液管路42の端部から流出するシース液とは端部外側に形成される液溜まり44でつながり、それにより両管路41、42内の溶液、ひいては分離流路14内と制御流路34内の溶液の導電性が確保される。エレクトロスプレイに十分な電位が与えられたとき、噴霧はこの液溜まり44の外側で生じる。
As another example of the atomizer of the atmospheric pressure
この噴霧器40の構成の場合、溶液の合流部、つまり液溜まり44は噴霧室20内に面しているため乾燥し易い。そこで、上述のような動電注入の際に、第2調圧部33により制御リザーバ30内を加圧することで制御流路34を通してシース液を噴霧器40に送給するとよい。これにより、シース液管路42の端部からほぼ連続的にシース液が滲み出て、液溜まり44を維持することができる。また、試料成分の分離及びイオン化の際にも同様に、加圧によりシース液を送給するようにするとよい。
In the case of the structure of the
なお、上記実施例は本発明の一例にすぎないから、本発明の趣旨の範囲で適宜変更、修正、追加などを行っても本願請求の範囲に包含されることは明らかである。 It should be noted that the above embodiment is merely an example of the present invention, and it is obvious that any appropriate changes, modifications, additions, etc. within the scope of the present invention are included in the scope of the claims of the present application.
また、各リザーバ内において、分離流路及び制御流路の入口端の開口部よりも高い位置、つまりは溶液の界面に近い位置に電極が配設されているため、酸化還元反応により電極表面から気泡が発生した場合でも、気泡は溶液界面まで上昇して気相中に拡散し、分離流路や制御流路内に気泡が侵入することがない。したがって、気泡によって溶液の流通や試料液の流通が妨害されることがない。また、気泡によって溶液を通した導電性が阻害されることもない。
In each reservoir, the electrode is disposed at a position higher than the opening at the inlet end of the separation channel and the control channel, that is, a position close to the interface of the solution. Even when bubbles are generated, the bubbles rise to the solution interface and diffuse into the gas phase, and the bubbles do not enter the separation channel or the control channel. Therefore, the flow of the solution and the flow of the sample liquid are not hindered by the bubbles. Further, the conductivity through the solution is not inhibited by bubbles.
一方、分離流路14とは別のキャピラリ管である制御流路34の入口端34aは、制御リザーバ30内に貯留された溶液30a中に浸漬される。制御リザーバ30は入口リザーバ10と同様に略密閉可能な容器であり、第2調圧部33により所定のガス圧に調整されたガス(例えば窒素、合成空気など)がガス供給管32を通して供給されるようになっている。また、制御リザーバ30内に貯留された溶液30aに浸漬するように接液電極(以下「制御電極」と称す)35が設置され、第2高圧電源36により制御電極35から溶液30aに所定の高電圧が印加可能となっている。この例では、溶液30aもバックグラウンド電解質液である。
On the other hand, the inlet end 34 a of the
図5は制御リザーバ30の拡大図である。図5に示すように、制御流路34の入口端34aはバックグラウンド電解質液30a中で制御リザーバ30の内底面近くに達するまで深く挿設され、それにごく近接して制御電極35が設置されている。制御電極35の下端は制御流路34の入口端34aよりも少し(高さdだけ)高い位置、つまりバックグラウンド電解質液30aの界面に近い位置になるように、両者はそれぞれ位置決めされている。そのため、後述するように電極15、35への通電時に酸化還元反応により電極35表面に気泡が発生しても、気泡はそのまま上昇して制御リザーバ30内の上部空間中に拡散し、入口端34aから制御流路34内に侵入することはない。このように気泡の侵入を回避するには、高さdは大きいほうがよいが、dが大きいほど制御電極35と入口端34aとの間の間隙の電気抵抗値が大きくなる。この電気抵抗値はできるだけ小さいことが望ましいから、両者の兼ね合いで適宜のdを定めることが好ましい。
FIG. 5 is an enlarged view of the
(A)分離流路14及び制御流路34へのバックグラウンド電解質液の充填
まず、キャピラリ電気泳動部1における電気泳動の準備段階として、分離流路14と制御流路34、及び噴霧器21内の流路中にバックグラウンド電解質液を満たす。即ち、図2に示すように、制御流路34の出口端34bは噴霧器21の制御入口端21cに接続され、入口端34aは制御リザーバ30内のバックグラウンド電解質液30a中に浸漬される。また、分離流路14の出口端14bは噴霧器21の分離入口端21bに接続され、入口端14aは入口リザーバ10内のバックグラウンド電解質液10a中に浸漬される。制御部24の制御の下に、第1調圧部13により適宜に調圧されたガスが入口リザーバ10内に送給されると、分離流路14の出口端14bは略大気圧であるため、分離流路14の両端の差圧により入口リザーバ10内のバックグラウンド電解質液は分離流路14内に吸い上げられ、その内部に充填される。
(A) Filling the
(B−1)加圧注入
上述したバックグラウンド電解質液の充填時と同様に、制御部24の制御の下に、第1調圧部13により適宜に調圧されたガスが試料用入口リザーバ17内に送給され、試料液17aが加圧されて分離流路14内に吸い上げられる。適宜の量の試料液17aが分離流路14内に注入されると、第1調圧部13による加圧は停止され、試料用入口リザーバ17内は略大気圧に戻される。それにより、分離流路14の入口端14aから所定範囲の流路中に試料液が保持される。この場合、それ以前に分離流路14内に充填されていたバックグラウンド電解質液の一部が噴霧口21dから外部に排出されるため、後述する動電注入時のような特段の配慮を行わなくても、ノズル21a先端の噴霧口21dが乾くことはない。
(B-1) Pressurized injection As in the case of filling the background electrolyte solution described above, the gas appropriately adjusted by the first
(D)制御流路34の両端間の電気抵抗値の計測
上述したように制御流路34の両端間の電気抵抗値は計算により求めることも可能であるが、基準リザーバ37を利用した実測で求めることもできる。即ち、図3に示すように、制御流路34の出口端34bを噴霧器21の制御入口端21cから取り外し、基準リザーバ37に貯留されたバックグラウンド電解質液37a中に浸漬する。こうした制御流路34の出口端34bの移送は、一般的には分析担当者が手動で行えばよいが、適宜の移送機構などを設けて自動的に行えるようにしてもよい。そして、第2調圧部33により適度に調圧したガスを制御リザーバ30に送り込んでバックグラウンド電解質液30aを加圧することにより、制御流路34内にバックグラウンド電解質液30aを満たす。
(D) Measurement of electric resistance value between both ends of
Claims (7)
a)試料成分を分離するための分離流路と、
b)所定の溶液が貯留され、前記分離流路の入口端が浸漬される入口リザーバと、
c)前記入口リザーバ内の溶液に浸漬され、且つ前記分離流路の入口端よりも高い位置に配設された入口電極と、
d)所定の溶液が貯留された制御リザーバと、
e)前記制御リザーバ内の溶液に入口端が浸漬されるように配置された制御流路と、
f)前記制御リザーバ内の溶液に浸漬され、且つ前記制御流路の入口端よりも高い位置に配設された制御電極と、
g)前記分離流路の出口端と前記制御流路の出口端とが接続され、両流路中の溶液が接触可能であるとともに、前記分離流路から送られてきた溶液を略大気圧雰囲気中に噴霧可能である噴霧器と、
h)前記入口電極及び前記制御電極にそれぞれ電圧を印加する電圧印加手段と、
を備え、前記分離流路、前記噴霧器、及び前記制御流路中の溶液を介して前記入口電極と前記制御電極とが電気的に接続された状態で、前記電圧印加手段により両電極に電圧を印加し、それにより前記分離流路中で試料成分を電気泳動させて分離するとともに、前記噴霧器中の溶液に生じる電位により溶液に電荷を付与して噴霧させるようにしたことを特徴とする電気泳動/エレクトロスプレイイオン化装置。In an electrophoresis / electrospray ionization apparatus that separates sample components by electrophoresis and ionizes them by spraying them in a substantially atmospheric pressure atmosphere while applying charge to the separated sample components.
a) a separation channel for separating sample components;
b) an inlet reservoir in which a predetermined solution is stored and an inlet end of the separation channel is immersed;
c) an inlet electrode immersed in the solution in the inlet reservoir and disposed higher than the inlet end of the separation channel;
d) a control reservoir in which a predetermined solution is stored;
e) a control flow path arranged such that the inlet end is immersed in the solution in the control reservoir;
f) a control electrode immersed in the solution in the control reservoir and disposed at a position higher than the inlet end of the control flow path;
g) The outlet end of the separation channel and the outlet end of the control channel are connected so that the solution in both channels can be contacted, and the solution sent from the separation channel can A sprayer that can be sprayed into,
h) voltage applying means for applying a voltage to each of the inlet electrode and the control electrode;
In the state where the inlet electrode and the control electrode are electrically connected via the solution in the separation channel, the sprayer, and the control channel, a voltage is applied to both electrodes by the voltage applying means. Electrophoresis characterized in that the sample components are electrophoresed and separated in the separation channel by application, and the solution is sprayed with an electric potential generated by the potential generated in the solution in the nebulizer. / Electrospray ionizer.
所定の溶液が貯留され、前記制御流路の出口端が浸漬される基準リザーバと、
前記基準リザーバ内の溶液に浸漬され、接地電位に維持される基準電極と、
前記制御流路中の溶液を介して前記制御電極と前記基準電極とが電気的に接続された状態で、前記電圧印加手段により前記制御電極に電圧を印加したときに、その印加電圧及びそれに応じて流れる電流から前記制御流路の両端間の電気抵抗値を計算し、該電気抵抗値を用いて前記噴霧器中の溶液に生じる電位を算出する演算手段と、
をさらに備えることを特徴とする電気泳動/エレクトロスプレイイオン化装置。The electrophoresis / electrospray ionization apparatus according to claim 1,
A reference reservoir in which a predetermined solution is stored and an outlet end of the control channel is immersed;
A reference electrode immersed in the solution in the reference reservoir and maintained at ground potential;
When a voltage is applied to the control electrode by the voltage application means in a state where the control electrode and the reference electrode are electrically connected via the solution in the control flow path, the applied voltage and correspondingly Calculating an electric resistance value between both ends of the control flow path from the flowing current, and calculating an electric potential generated in the solution in the nebulizer using the electric resistance value;
An electrophoretic / electrospray ionization apparatus, further comprising:
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