JPWO2016006022A1 - イオン化装置 - Google Patents

Abstract

イオン化室（２１）と、前記イオン化室（２１）に液体の分析対象試料を送給するための分析対象試料供給管（２２１）と、前記分析対象試料のイオン化を促進するガスを送給するイオン化促進ガス供給管（２２２）と、液体の標準試料を気化させて生成した標準試料ガスを前記イオン化促進ガス供給管（２２２）に送給する標準試料ガス供給部（４０）〜（４３）と、を備えることを特徴とするイオン化装置を提供する。

Description

本発明は、液体クロマトグラフ質量分析装置等の質量分析装置において、液体試料をイオン化するイオン化装置に関する。

液体クロマトグラフ（以下「ＬＣ」という）と質量分析装置（以下「ＭＳ」という）を組み合わせた液体クロマトグラフ質量分析装置（以下「ＬＣＭＳ」という）では、ＬＣのカラムで液体試料中の成分を時間的に分離し、それらを順にＭＳのイオン化室に導入して種々のイオンを生成する。そして、生成したイオンを質量電荷比毎に検出して目的成分の同定や定量を行う。ＬＣＭＳでは、各成分から生成されるイオンの質量電荷比を正確に決定するために、生成されるイオンの質量電荷比が既知である標準試料が用いられる。

標準試料を導入する方法には２つの方法がある。１つはＬＣから溶出する液体試料中の成分（以下、「分析対象成分」という）と標準試料とを同時にイオン化室に導入してイオン化する方法であり、別の１つは分析対象成分と標準試料とを別のタイミングでイオン化室に導入してイオン化する方法である。前者の方法では１つのマススペクトル上に分析対象成分由来のマスピークと標準試料由来のマスピークの両方が存在するものが取得され（内部標準法）、後者の方法では分析対象成分のマススペクトルと標準試料のマススペクトルが独立に取得される（外部標準法）。いずれの方法においても、標準試料由来のマスピークの位置に基づいて分析対象成分由来のマスピークの質量電荷比の値を較正する。

標準試料は、通常、コンタミネーションを防ぐために分析対象成分が導入されるイオン化プローブとは別のイオン化プローブからイオン化室に導入される。例えば、特許文献１には、複数のイオン化プローブを備え、これらのプローブから液体の分析対象成分と液体の標準試料を独立にイオン化室に導入するイオン化装置が記載されている。液体試料からイオンを生成するイオン化プローブとしては、ＥＳＩ（エレクトロスプレーイオン化）プローブやＡＰＣＩ（大気圧化学イオン化）プローブが用いられる。

米国特許第６２０７９５４号明細書

ＥＳＩプローブやＡＰＣＩプローブは、液体試料を送給する液体試料供給管と、該液体試料供給管の外周部を覆うように設けられたネブライズガス供給管を備えている。ネブライズガス供給管に供給される窒素ガス等のネブライズガスはイオン化プローブの出口で液体試料に吹き付けられ、液体試料の霧化を促進する。

特許文献１に記載のイオン化装置では、複数のイオン化プローブに対して、それぞれ液体試料（分析対象成分あるいは標準試料）とネブライズガスを供給する機構が設けられる。このように、複数のイオン化プローブに対してそれぞれ液体試料やネブライズガスを供給する機構を設けると、イオン化装置の構成が複雑になってしまう、という問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、簡素な構成で、液体の分析対象試料と液体の標準試料とをイオン化室に導入することができるイオン化装置を提供することである。

上記課題を解決するために成された本発明に係るイオン化装置は、
a) イオン化室と、
b) 前記イオン化室に液体の分析対象試料を送給するための分析対象試料供給管と、
c) 前記分析対象試料のイオン化を促進するガスを送給するイオン化促進ガス供給管と、
d) 液体の標準試料を気化させて生成した標準試料ガスを前記イオン化促進ガス供給管に送給する標準試料ガス供給部と、
を備えることを特徴とする。

前記イオン化促進ガス供給管としては、例えば、ＥＳＩイオン化プローブやＡＰＣＩプローブが有するネブライズガス供給管を用いることができる。また、イオン化装置において分析対象試料のガスを乾燥させて気化及びイオン化を促す乾燥ガスを供給する乾燥ガス供給管をイオン化促進ガス供給管として用いることもできる。

本発明に係るイオン化装置では、標準試料用として独立にイオン化プローブを設けるのではなく、既存のイオン化促進ガス供給管を通じて気化した標準試料をイオン化室に導入する。そのため、簡素な構成で、液体の分析対象試料と液体の標準試料とを導入することができる。

前記イオン化促進ガス供給管は、乾燥ガス供給管であることが望ましい。
乾燥ガスは液体試料のイオン化と気化を促進するためのガスであり、通常、加熱して送給される。そのため、乾燥ガス供給管には、乾燥ガスの加熱機構や温調機構が備えられている。従って、イオン化促進ガス供給管として乾燥ガス供給管を用いることにより、沸点が高い標準試料を凝縮させることなくイオン化室に供給することができる。

また、前記標準試料ガス供給部は、前記標準試料ガスの供給と非供給とを切り替える供給切替部を備えることが望ましい。これにより、標準試料ガスを所望のタイミングでイオン化室に導入して分析に供することができる。この供給切替部としては、例えば前記イオン化促進ガス供給管と前記標準ガス供給部との接続部に設けた切替バルブを用いることができる。

本発明に係るイオン化装置を用いることにより、簡素な構成で、液体の分析対象試料と液体の標準試料とを導入することができる。

液体クロマトグラフ質量分析装置の概略構成図。 実施例１のイオン化装置の概略構成図。 実施例２のイオン化装置の概略構成図。

本発明に係るイオン化装置は、例えば、以下に説明するような液体クロマトグラフ質量分析装置（ＬＣＭＳ）において、液体クロマトグラフ部（ＬＣ）と質量分析部（ＭＳ）のインターフェース部として設けられ、ＬＣのカラムにおいて時間的に分離された試料成分をイオン化してＭＳに供給する装置として用いられる。

図１は、後述する実施例のイオン化装置を備えたＬＣＭＳの概略構成図である。ＬＣ１０のインジェクタ１３から導入された分析対象試料は、ポンプ１２により一定の速度で移動相容器１１から供給される移動相の流れに乗ってカラム１４に導入され成分分離される。カラム１４からの溶出液（分離された試料成分とＬＣの移動相の混合液）は、イオン化装置２０のイオン化プローブ２２に送給され、その先端からイオン化室２１内に噴霧されイオン化される。発生したイオンを含む微細な液滴は、図示しないヒータによって加熱された細管（脱溶媒管）２３を通過してＭＳ３０に輸送される。

ＭＳ３０は、脱溶媒管２３から導入されたイオンを収束させつつ後段へと送るイオン輸送光学系３１と、イオンを蓄積する３次元四重極型のイオントラップ３２と、該イオントラップ３２から放出された各種イオンをその飛行時間によって質量分離する飛行時間型質量分析器（ＴＯＦＭＳ）３３と、ＴＯＦＭＳ３３により質量分離されたイオンを検出する検出器３４とを備えている。

以下、本発明に係るイオン化装置の実施例を説明する。
図２は、実施例１のイオン化装置２０の概略構成図である。
このイオン化装置２０は、ＬＣ１０のカラム１４からの溶出液（分離された試料成分とＬＣの移動相の混合液）に含まれる試料成分をＥＳＩ（エレクトロスプレーイオン化）法によりイオン化する装置（ＥＳＩ源）であり、カラム１４からの溶出液を送給する分析対象試料供給管２２１と、分析対象試料供給管２２１の外周部を覆うように設けられたネブライズガス供給管２２２とを備え、先端に数ｋＶの直流高電圧が印加されたＥＳＩプローブ２２を備えている。ネブライズガス供給管２２２には、窒素ガス等のネブライズガスを送給するネブライズガス送給ライン５０が接続されている。

ＥＳＩプローブ２２の分析対象試料供給管２２１に導入された溶出液は、該供給管２２１の先端に到達すると高電圧により帯電し、また、ネブライズガス供給管２２２から放出されるネブライズガスが吹き付けられることにより霧化してイオン化室２１に放出されイオン化される。

本実施例のイオン化装置２０では、ネブライズガス送給ライン５０に、バルブ４３を介して標準試料ガス送給ライン４０が接続されており、その先にはヒータ４２により加熱された標準試料容器４１が配置されている。バルブ４３を開放すると、ヒータ４２により加熱された標準試料容器４１の内部で気化した標準試料が、標準試料ガス送給ライン４０を通じてネブライズガス送給ライン５０に導入され、ネブライズガスとともにネブライズガス供給管２２２に供給される。ネブライズガス供給管２２２の先端に到達した標準試料ガスは、ＥＳＩプローブ２２の先端に印加された直流高電圧によりイオン化されてイオン化室２１内に放出される。

本実施例のイオン化装置２０において、標準試料を内部標準として導入する場合には、バルブ４３は常時開放し、ＬＣ１０のカラム１４から溶出する試料成分と標準試料とを同時にイオン化してＭＳ３０に送る。一方、標準試料を外部標準として導入する場合には、ＬＣ１０のカラム１４から試料成分が溶出している間はバルブ４３を閉じておき、試料成分が溶出していない間にバルブ４３を開くことによって、試料成分と標準試料を別のタイミングでイオン化して検出する。

実施例１のイオン化装置２０では、従来のように、試料成分と標準試料をそれぞれイオン化するためのイオン化プローブを設けるのではなく、ＥＳＩ源が有するネブライズガス送給ライン５０及びネブライズガス供給管２２２を通じて気化した標準試料を導入する。そのため、簡素な構成で、試料成分と標準試料とを効率よく導入することができる。

次に実施例２のイオン化装置について説明する。
図３は、実施例２のイオン化装置の概略構成図である。実施例１のイオン化装置と同じ構成要素には同一の符号を付して適宜説明を省略する。

実施例２のイオン化装置は、ＬＣ１０のカラム１４からの溶出液（分離された試料成分とＬＣの移動相の混合液）をＡＰＣＩ（大気圧化学イオン化）法によりイオン化する装置（ＡＰＣＩ源）であり、分析対象試料供給管２４１及びネブライズガス供給管２４２とを有するＡＰＣＩプローブ２４と、該ＡＰＣＩプローブ２４の先端部近傍に配置されたコロナニードル２５とを備えている。コロナニードル２５には図示しない電源から高電圧が供給される。溶出液中の試料成分はコロナニードル２５におけるコロナ放電によってイオン化された移動相との間で電荷を交換してイオン化される。

また、実施例２のイオン化装置は、ＡＰＣＩプローブ２２の先端部近傍に数百℃に加熱された乾燥ガス（例えば窒素ガス）を供給する乾燥ガス供給管２６を備えている。
ネブライズガス供給管２２２にはネブライズガスを送給するネブライズガス送給ライン５０が接続されており、乾燥ガス供給管２６には乾燥ガスを送給するための乾燥ガス送給ライン６０が接続されている。乾燥ガス供給管２６及び乾燥ガス送給ライン６０には、加熱した乾燥ガスの温度を維持するための温調機構（図示なし）が設けられている。

実施例２のイオン化装置では、乾燥ガス送給ライン６０に、バルブ４３を介して標準試料ガス送給ライン４０が接続されており、その先に標準試料容器４１が配置されている。また、実施例１と同様に、標準試料容器４１には、該容器４１を加熱するためのヒータ４２が設けられている。バルブ４３が開放されると、標準試料ガス送給ライン４０を通じて気化した標準試料が乾燥ガス送給ライン６０に導入され、乾燥ガスとともに乾燥ガス供給管２６に供給される。乾燥ガス供給管２６から放出された標準試料ガスは、その先端近傍に位置するコロナニードル２５におけるコロナ放電によってイオン化する。

実施例２のイオン化装置では、数百℃に加熱した乾燥ガスを供給する乾燥ガス送給ライン６０及び乾燥ガス供給管２６を用いて標準試料を導入する。そのため、標準試料の沸点が高い場合でも、標準試料を凝縮させることなくイオン化室２１に供給しイオン化することができる。

上記実施例は一例であって、本発明の趣旨に沿って適宜に変更することができる。例えば、乾燥ガス供給管を備えたＥＳＩ源において、乾燥ガス供給管から気化した標準試料を供給したり、ＡＰＣＩ源においてネブライズガス供給管から気化した標準試料を供給するようにしてもよい。また、実施例２では、加熱した乾燥ガスをＡＰＣＩプローブ２４の外周部で供給するように乾燥ガス供給管２６を配置したが、加熱した乾燥ガス（及び気化した標準試料）を脱溶媒管２３の近傍において供給するように構成することもできる。

１０…液体クロマトグラフ部
１１…移動相容器
１２…ポンプ
１３…インジェクタ
１４…カラム
２０…イオン化装置
２１…イオン化室
２２、２４…イオン化プローブ
２２１、２４１…分析対象試料供給管
２２２、２４２…ネブライズガス供給管
２３…脱溶媒管
２５…コロナニードル
２６…乾燥ガス供給管
３０…質量分析部
３１…イオン輸送光学系
３２…イオントラップ
３３…ＴＯＦＭＳ
３４…検出器
４０…標準試料ガス送給ライン
４１…標準試料容器
４２…ヒータ
４３…バルブ
５０…ネブライズガス送給ライン
６０…乾燥ガス送給ライン

Claims (3)

1. a) イオン化室と、
   b) 前記イオン化室に液体の分析対象試料を送給するための分析対象試料供給管と、
   c) 前記分析対象試料のイオン化を促進するガスを送給するイオン化促進ガス供給管と、
   d) 液体の標準試料を気化させて生成した標準試料ガスを前記イオン化促進ガス供給管に送給する標準試料ガス供給部と、
   を備えることを特徴とするイオン化装置。
2. 前記イオン化促進ガス供給管が、乾燥ガス供給管であることを特徴とする請求項１に記載のイオン化装置。
3. 前記標準試料ガス供給部が、標準試料ガスの供給と非供給を切り替える供給切替部を有することを特徴とする請求項１または２に記載のイオン化装置。

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