WO2005083416A1 - 質量スペクトルと略同時に吸収・発光・散乱スペクトルを分析する分析装置および分析方法、並びに、エレクトロスプレーイオン化法を用いた質量分析装置および分析方法 - Google Patents

質量スペクトルと略同時に吸収・発光・散乱スペクトルを分析する分析装置および分析方法、並びに、エレクトロスプレーイオン化法を用いた質量分析装置および分析方法 Download PDF

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Shunichi Fukuzumi
Yoshihito Watanabe
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Definitions

  • the present invention relates to an analysis apparatus and an analysis method for analyzing an absorption 'emission' scattering spectrum almost simultaneously with a mass spectrum, and a mass spectrometer and an analysis method using an electrospray ionization method.
  • electrospray ionization method known as one of them is a method utilizing an electrospray (electrostatic spray) phenomenon.
  • This ionization method is characterized by being a very soft ionization method because it does not apply high heat or collide with high energy particles when ionizing sample molecules. Therefore, the electrospray ionization mass spectrometry performed using this electrospray ionization method can be used to identify biological macromolecules such as proteins and nucleic acids, drugs, and to analyze molecular structures such as organometallic complexes. Since the sample can be easily deionized without almost destroying the sample, the field of research using these samples is indispensable as an analytical means. .
  • various absorption, emission, and scattering spectra such as infrared, visible, and ultraviolet light are not limited to biological macromolecules such as proteins and organometallic complexes in solution, but also species. It is known to be an indispensable analytical tool for obtaining structural information of various chemical substances.
  • the compound utilizing these various spectra At the time of structure determination, more reliable analysis results can be obtained by making comprehensive judgments using at least two or more different analysis methods.
  • the above-mentioned absorption 'emission' scattering spectrum and mass spectrum can be measured in a short time, and thus are suitable for determining the structure of a chemical species having a very short life. That is, if the test sample can be measured in real time substantially simultaneously by the plurality of scale analysis means, it becomes possible to accurately analyze the structure of an unstable reaction intermediate or the like.
  • Non-Patent Document 1 (Naoki Sugimoto, “New Central Dokuma in Biochemistry”, published by Kagaku Dojin (2002)) describes the absorption, emission, scattering, and mass spectra of the same test sample. At the same time, a technical concept of real-time measurement has been proposed by the present inventors.
  • Non-Patent Document 1 does not disclose any means for realizing substantially simultaneous measurement of the absorption 'emission' scattering spectrum and the mass vector. Therefore, at present, it was impossible to sample and analyze the mass spectrum and the absorption / emission / scattering spectrum almost simultaneously from the same reaction solution.
  • the optimal concentration of a test sample for performing mass spectrometry is 10 x molZL or less, whereas the optimal concentration for measuring an infrared absorption spectrum is small.
  • Concentration is lmmol / L or more, visible 'ultraviolet absorption spectrum and emission
  • the optimal concentration for measuring the optical spectrum is 100 ⁇ mol / L-10 mmol / L
  • the optimal concentration for measuring the Raman scattering spectrum is 10 ⁇ mol / L-lmmol / L. That is, between electrospray mass spectrometry and various types of spectrum measurement, there is a case where the optimal concentration difference is 1000 times or more. Therefore, it was impossible to measure the mass spectrum and the absorption / emission / scattering spectrum almost simultaneously from the same test sample solution.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-157793, May 2003 sets a desired temperature and suppresses heating during ion vaporization more efficiently than the electrospray ionization mass spectrometer of Patent Document 1. Published on 30th)).
  • each of the electrospray ionization mass spectrometers disclosed in the above-mentioned patent documents focuses on the point of suppressing the heating of the droplet to be ionized, and suppresses and reduces the heating. Is provided. That is, a cooling means is provided for the purpose of preventing the destruction of the molecular structure of the sample ions caused by the temperature rise due to the application of a high voltage in ion vaporization. Therefore, there is a problem that it is difficult to apply these electrospray ionization mass spectrometers when performing mass spectrometry of a sample that is stable only at an extremely low temperature of ⁇ 45 ° C. or less.
  • Patent Documents 1 and 2 described above are electrospray ionization mass spectrometers that use cooling means to cool a nebulizing gas and suppress heating that occurs in a test sample ionized by high voltage application. is there.
  • the cooled nebulizing gas can prevent the molecular structure of the sample ions from being destroyed by heating.
  • the cooling by the nebulizing gas and the cooling of the desolvation chamber indirectly cool the charged test sample (charge droplet) after the high voltage is applied. It is just doing. In other words, since heat is applied to the test sample from the time when the high voltage is applied, especially when analyzing a test sample that is extremely unstable to heat, the test sample to which heat has already been applied Since the molecular structure of the sample is destroyed, even if it is cooled, no effect is obtained and analysis becomes impossible.
  • the temperature of the test sample before applying high voltage also affects the suppression of heat generation when high voltage is applied.
  • the temperature of the test sample should be at least as low as the temperature at which the test sample is stable, and more preferably below the temperature at which the test sample is stable. Therefore, in the disclosed device as described above, the mass fraction of the test sample that is stable only at cryogenic temperatures This is an insufficient configuration for performing analysis.
  • Patent Document 2 discloses that an error is corrected by a correction table created in advance and precise temperature control is performed. However, the temperature set by the temperature controller and the actual test sample are cooled. The temperature of the test sample may be higher than the set temperature due to the difference between the temperature and the set temperature. is not.
  • the structure of these electrospray ionization mass spectrometers is a sprayer having a capillary for discharging a test sample solution, and a sheath tube having a coaxial shape with the capillary and having a nebulizing gas passing therethrough. It has.
  • the outer periphery of the sheath tube has a structure connected to a sprayer to which a high voltage is applied.
  • a sprayer to which a high voltage is applied.
  • this phenomenon was performed using a sample that is unstable only at extremely low temperatures of about -145 ° C or lower and is unstable due to heat, which is a preferable test sample for the elect-port spray ionization mass spectrometer of the present invention. This is noticeable in some cases.
  • a test sample that is stable only at cryogenic temperatures must minimize the heat applied during its ion vaporization. It is as follows. As described above, when dew condensation occurs on the outer periphery of the sheath tube, the electrospray ionization mass spectrometer having the above-described structure causes the dew condensation to flow to the high voltage application unit of the sprayer for some reason. In such a case, there is a danger that a short circuit or an electric shock may be caused when a high voltage is applied.
  • an object of the present invention is to provide an analyzer capable of performing mass spectrum analysis and absorption / emission 'scattering analysis at substantially the same time.
  • the above-mentioned analyzer that can perform mass spectrometry without decomposing by heat is provided. Even when using a sample that is not only stable but is unstable due to heat, it can perform mass spectrometry without causing thermal decomposition. It is to provide a preionization mass spectrometer.
  • the inventors of the present application have conducted intensive studies in view of the above problems, and as a result, even when a relatively high-concentration test sample used for measurement of an absorption 'emission' scattering spectrum was used, It has been found that ions can be vaporized and the mass scale can be measured, and the present invention has been completed.
  • the analyzer according to the present invention includes an absorption / emission / scattering spectrum analyzer that analyzes at least one of an absorption spectrum, an emission spectrum, and a scattering spectrum;
  • An analyzer comprising a mass spectrometer that performs analysis on the same test sample as the absorption / emission / scattering spectrum analyzer and the mass spectrometer.
  • the analyzer of the present invention can solve the problem of the optimum concentration difference, and can perform mass spectrum analysis and absorption / emission / scattering spectrum analysis substantially simultaneously.
  • Mass spectrometry and absorption 'emission' scattering spectroscopy can be performed almost simultaneously using the same test sample, allowing direct observation of biological reactions, elucidation of biological functions using model metal complexes, Since analysis using multiple spectra is possible in the analysis of reaction intermediates, etc., it is possible to obtain information with high reliability and to obtain information.
  • the ion introduction amount control means is provided in an ionization chamber provided in the mass spectrometer.
  • the ion introduction amount control means can be adjusted in position by a position adjustment knob.
  • test sample ions to be vaporized and the mobility of the test sample ions discharged in the direction of the ion extraction electrode (orifice) due to the tip force of the capillary differ depending on the solvent in which the test sample is dissolved.
  • the amount of test sample ions introduced into the mass spectrometer varies depending on these conditions. That is, the control amount of the test sample ion amount varies depending on these conditions.
  • the ion introduction amount control means adjusts the position by the position adjustment knob. Being able to do this makes it possible to control the amount of test sample ions introduced into the mass spectrometer to an optimal amount.
  • the ion introduction amount control means is a non-conductive material.
  • the ion introduction amount control means has a mesh structure.
  • the ion introduction amount control means has a mesh structure, which does not change the structure of the conventional electrospray ionization mass spectrometer, and is attached to the conventional electrospray ionization mass spectrometer. Therefore, it is possible to provide an analyzer that can easily handle a high-concentration test sample without significantly changing the manufacturing efficiency of the conventional electrospray ionization mass spectrometer.
  • the diameter of the through-hole constituting the network structure of the ion introduction amount control means is preferably in the range of 1 ⁇ ⁇ 5 mm.
  • the test sample to be ionized has different wettability and the like depending on the type.
  • the wettability in the present invention refers to the affinity of an ionized test sample with respect to the ion introduction amount control means. Therefore, the size of the through-hole that constitutes the mesh structure is Need to correspond to the nature of the test sample. In other words, by setting the size of the through hole in the above range, it is possible to respond to various types of high-concentration test samples, and a constant amount of ions is always mass regardless of the high-concentration test sample. It can be introduced into the analysis department.
  • the above-mentioned absorption / emission / scattering spectrum analyzer analyzes at least one of an infrared absorption spectrum, a visible-ultraviolet absorption spectrum, a fluorescence spectrum, and a Raman scattering spectrum. .
  • the test sample is preferably temperature-controlled.
  • the inventors of the present application have conducted intensive studies in view of the above-described problems. As a result, by cooling the test sample before being introduced into the sprayer, the heat generated due to the ionization was more effectively reduced. I found that it was possible to suppress it.
  • the analyzer according to the present invention is an electrospray ionization mass spectrometer, wherein the mass spectrometer is provided with a sprayer that ionizes and vaporizes the test sample solution by applying a high voltage, First cooling means for cooling the test sample solution before being introduced into the absorption 'emission' scattering spectrum analyzer and the mass spectrum analyzer; the sprayer; Preferably, a second cooling means for cooling the test sample is provided.
  • the second cooling means has a structure independent of the sprayer.
  • test sample is directly cooled by the second cooling means, so that the heating of the test sample when a high voltage is applied is effectively suppressed. It becomes possible.
  • the second cooling unit cools a region of the sprayer including at least a high-voltage application unit.
  • the second cooling means is configured to cool at least a region including the high voltage application unit in the sprayer, so that the high voltage application unit of the sprayer, which is a heat source, and its surroundings are concentrated. It becomes possible to cool it.
  • the analyzer according to the present invention can effectively cool the test sample to which a high voltage is applied, in addition to the above-described effects, and generate molecules of the test sample ion by heat during ionization. Structural destruction can be further suppressed.
  • the second cooling means is a gas inlet pipe for discharging low-temperature inert gas.
  • the sprayer can be cooled effectively. That is, since the opening of the gas introduction pipe can be brought close to the portion of the sprayer to be cooled, the sprayer can be cooled effectively.
  • the analyzer of the present invention can effectively cool the sprayer and the test sample to which a high voltage is applied. As a result, it is possible to further suppress the heat generated during ion vaporization. That is, it is possible to further suppress the destruction of the molecular structure of the test sample ion due to heat during ion vaporization.
  • the discharge direction of the low-temperature inert gas is more than 30 ° relative to the discharge direction of the nebulizing gas that assists discharge of the test sample to which the high voltage is applied.
  • it is inclined by 60 °.
  • the low-temperature inert gas is discharged so as to be synchronized with the discharge direction of the nebulizing gas.
  • the cooled low-temperature inert gas together with the nebulizing gas, assists the movement of the test sample discharged from the capillary.
  • the temperature of the nebulizing gas becomes lower due to the temperature of the low-temperature inert gas, and it becomes possible to cool the test sample ions discharged from the cavity.
  • the discharge flow rate per unit area at the discharge port of the low-temperature inert gas is a unit at the discharge port of the nebulizing gas that assists the discharge of the test sample to which the high voltage is applied.
  • the discharge flow rate per area is preferably equal to or less than the discharge flow rate.
  • the nebulizing gas is used to assist the effective introduction of the atomized test sample discharged from the cavities into the ion extraction electrode.
  • the gas must be discharged at a rate that does not affect the emission of nebulizing gas. For this reason, by setting the discharge speed to be equal to or lower than the nebulizing gas discharge speed, it is possible to cool the sprayer without affecting the discharge direction of the atomized test sample discharged from the capillary.
  • the discharge flow rate per unit area at the discharge port is a numerical value expressed in the unit of mL / (minute X cm 2 ).
  • the first cooling means and the second cooling means have a structure capable of adjusting the temperature.
  • test sample is a reaction solution, and the reaction is completed with a reaction initiation force of several seconds.
  • the analyzer according to the present invention has a high effect.
  • the same sample can be used for measurement at the same time using a plurality of various spectra that can be measured in a short time, even if the test sample completes the reaction within a few seconds from the start of the reaction, Accurate information on intermediates can be obtained.
  • the analysis method according to the present invention includes an absorption 'emission' scattering spectrum analysis step of analyzing an absorption spectrum, an emission spectrum, and a scattering spectrum of a test sample; A mass spectrum analysis step of controlling the amount of test sample ions obtained by the chemical analysis to analyze the mass spectra, wherein the absorption-emission / scattering spectrum analysis step and the mass spectrum analysis step are performed. Are performed almost simultaneously in real time.
  • a test sample such as a chemical reaction solution that changes every moment can be analyzed almost simultaneously and in real time by an absorption 'emission' scattering spectrum and a mass spectrum.
  • the difference in the optimum concentration difference between the two which has been a problem so far, is eliminated by controlling the amount of ionized test sample ions, thereby obtaining the structure of the chemical reaction intermediate.
  • in real time means "in time”, meaning that a test sample such as a chemical reaction solution that changes every moment is analyzed in time. I'll do it.
  • the analysis method according to the present invention is characterized in that the ionization method in the above-mentioned mass spectrum analysis step is performed by performing electro- mass spectrometry of the test sample using a sprayer which ionizes and vaporizes the test sample solution by applying a high voltage.
  • the electrospray ionization method By using the electrospray ionization method, it is possible to perform mass spectrometry analysis of a test sample in a solution state. In addition, since the test sample solution can be measured, it becomes possible to analyze the reaction process in the solution in real time until the end of the reaction. In addition, as described above, the electrospray ionization method utilizes an electrospray (electrostatic spray) phenomenon. Therefore, when biomolecules such as proteins and nucleic acids and drugs are identified, and molecular structures such as organometallic complexes are analyzed, these samples can be easily ionized without being almost destroyed. .
  • electrospray electrostatic spray
  • the sprayer in the second cooling step, it is preferable that the sprayer is cooled in advance before the test sample is introduced into the sprayer.
  • the sprayer is cooled before the test sample solution is introduced, and maintains the test sample solution at a low temperature until immediately before a high voltage is applied to the test sample solution. Can be maintained. Therefore, since the test sample solution can be effectively cooled, it is possible to prevent the molecular structure of the test sample from being destroyed by heat generated in the test sample when the sample is ionized.
  • test sample is a sample that is stable only at a temperature of less than or equal to 45 ° C.
  • the electrospray ionization mass spectrometer according to the present invention has an electrospray ionization mass spectrometer equipped with a sprayer for applying a high voltage to vaporize a test sample in order to solve the above-mentioned problem.
  • the mass spectrometry using the electrospray ionization mass spectrometer utilizes the electrospray (electrostatic spray) phenomenon as described above. Therefore, when biomolecules such as proteins and nucleic acids and drugs are identified, and molecular structures such as organometallic complexes are analyzed, these samples can be easily ionized without being almost destroyed. Therefore, in research using these samples, this device is indispensable as one of the structural analysis means.
  • the electrospray ionization mass spectrometer according to the present invention is provided with first cooling means for cooling the test sample solution before being introduced into the sprayer, and introduced into the sprayer and the sprayer. And a second cooling means for cooling the test sample solution. That is, the electrospray ionization mass spectrometer according to the present invention includes two-stage cooling means for a test sample to be ionized. In particular, since the test sample before being introduced into the sprayer is cooled by the first cooling means, the test sample can be effectively cooled as compared with the conventional apparatus.
  • the electrospray ionization mass spectrometer according to the present invention preferably has a structure independent of the second cooling means and the sprayer.
  • test sample is directly cooled by the second cooling means.
  • the electrospray ionization mass spectrometer of the present invention is provided with two-stage cooling means for the test sample and directly cools the test sample to which a high voltage is applied.
  • the heat generated in the test sample ions due to vaporization can be effectively suppressed, and stable mass spectrometry of the test sample can be performed only at extremely low temperatures.
  • the second cooling means cools a region of the sprayer including at least a high-voltage application unit.
  • the cooling method used in the electrospray ionization mass spectrometer described in Patent Documents 1 and 2 suppresses the heat of the test sample, which generates heat during ion vaporization, and prevents the destruction of the molecular structure of the test sample ions.
  • the indirectly charged test sample was cooled through a nebulizing gas cooled by a refrigerant such as liquid nitrogen and the de-solution chamber.
  • This cooling method does not effectively cool the test sample.In particular, when the test sample is a sample that is stable only at extremely low temperatures, such insufficient cooling may cause the destruction of the molecular structure. It becomes high.
  • the second cooling means is configured to cool at least a region including the high voltage application unit in the sprayer, so that the high voltage application unit of the sprayer, which is a heat source, and its surroundings are concentrated. It becomes possible to cool it.
  • the test sample to which a high voltage is applied can be effectively cooled, and the destruction of the molecular structure of the test sample ions due to heat during ion vaporization can be further suppressed.
  • the second cooling means is a gas introduction pipe for discharging a low-temperature inert gas.
  • the sprayer can be effectively cooled. That is, since the opening of the gas introduction pipe can be brought close to the portion of the sprayer to be cooled, the sprayer can be cooled effectively.
  • the electrospray ionization mass spectrometer of the present invention can effectively cool the sprayer and the test sample to which a high voltage is applied, and further reduce the heat generated during ion vaporization. It can be suppressed. That is, it is possible to further suppress the destruction of the molecular structure of the test sample ions due to heat during ion vaporization.
  • the second cooling means described above does not change the structure of the conventional electrospray ionization mass spectrometer.
  • the second cooling means is attached to the conventional electrospray ionization mass spectrometer. Therefore, it is possible to provide the electrospray ionization mass spectrometer according to the present invention without significantly changing the manufacturing efficiency of the conventional electrospray ionization mass spectrometer.
  • the discharge direction of the low-temperature inert gas is such that the discharge direction of the nebulizing gas assists the discharge of the test sample solution to which the high voltage is applied. 30 ° — preferably 60 °.
  • the nebulizing gas is for assisting the effective introduction of the discharged atomized test sample into the ion extraction electrode. Therefore, since the low-temperature inert gas is discharged toward the sprayer in the above-described direction, the low-temperature inert gas can effectively cool the sprayer without displacing the discharging direction of the nebulizing gas. Become. If the temperature is out of the above-mentioned range and is less than 30 ° with respect to the nebulizing gas discharge direction, the low-temperature inert gas cannot effectively cool the sprayer, and the nebulizing gas discharge direction cannot be reduced. When the angle is 60 ° or more, the discharge of the low-temperature inert gas impedes the discharge direction of the nebulizing gas.
  • the low-temperature inert gas is discharged so as to be synchronized with the discharge direction of the nebulizing gas.
  • the cooled low-temperature inert gas together with the nebulizing gas, assists the movement of the test sample discharged from the capillary.
  • the temperature of the nebulizing gas is lowered by being affected by the temperature of the low-temperature inert gas, and it becomes possible to cool the test sample ions discharged from the capillary.
  • the discharge flow rate per unit area at the discharge port of the low-temperature inert gas is such that the nebule assists discharge of the test sample solution to which a high voltage is applied. It is preferable that the gas is discharged at a discharge flow rate per unit area or less at a discharge port of the licing gas.
  • the nebulizing gas is for assisting the effective introduction of the atomized test sample discharged from the cavities into the ion extraction electrode, as described above.
  • the gas must be discharged at a rate that does not affect the emission of nebulizing gas. Therefore, by making the discharge speed of the nebulizing gas or lower the sprayer, it is possible to cool the sprayer that does not affect the discharge direction of the atomized test sample discharged from the cabillary.
  • the discharge flow rate per unit area at the discharge port is a numerical value expressed in the unit of mL / (minute X cm 2 ).
  • the first cooling means and the second cooling means have a temperature adjustable configuration.
  • the electrospray ionization mass spectrometry method is an electrospray ionization mass spectrometry method including a sprayer for applying a high voltage to ionize a test sample solution to ionize the test sample solution.
  • a cooling step is provided.
  • a high voltage is applied to the sprayer to ionize the test sample solution.
  • the sprayer in the second cooling step, is cooled beforehand before the test sample solution is introduced into the sprayer. But preferred.
  • the sprayer is cooled in advance before the test sample solution is introduced, and maintains the test sample solution at a low temperature until immediately before a high voltage is applied to the test sample solution. Can be maintained.
  • test sample solution can be effectively cooled, it is possible to prevent the molecular structure of the test sample from being destroyed by the heat generated in the test sample when the sample is ionized.
  • the test sample is preferably a sample that is stable only at a temperature of 45 ° C or less.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a basic structure of an analyzer according to the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged perspective view of an ionizing chamber of the analyzer according to the present invention.
  • FIG. 3 is a chemical reaction formula of iron (III) complex and 13-HPOD in an embodiment of the analyzer according to the present invention.
  • FIG. 4 (a) is a graph showing the mass spectrum of the iron (III) complex and 13-HPOD at the start of the reaction (0 seconds) in the example of the analyzer according to the present invention, and the mass number 677.
  • FIG. 4B is a spectrum analysis diagram in which the ionic strength of the iron ( ⁇ ) is plotted against time, and (b) is the mass spectrum 7 seconds after the start of the reaction between the iron ( ⁇ ) complex and 13-HPOD in the embodiment of the analyzer according to the present invention.
  • FIG. 3 is a graph showing the outer diameter and a statistic analysis diagram in which the ionic strength at a mass number of 929 is plotted against time.
  • FIG. 4 (c) shows the iron (III) in the embodiment of the analyzer according to the present invention.
  • FIG. 3 is a graph showing a mass spectrum 12 minutes after the start of the reaction between the complex and 13-HPOD, and a spectrum analysis diagram in which the ionic strength of mass number 911 is plotted against time.
  • FIG. 5 (a) shows the visible ultraviolet absorption spectra at the start of measurement (0 seconds) ((A) in the figure) and after 7 seconds ((B) in the figure) in the embodiment of the analyzer according to the present invention.
  • FIG. 3B is a graph showing visible ultraviolet absorption statues after 7 seconds ((B) in the figure) and 12 minutes ((C) in the figure) after the start of the reaction.
  • FIG. 6 is a chemical reaction formula showing a reaction between 13-HPOD and EtN in an embodiment of the analyzer according to the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a basic structure of one embodiment of the electrospray ionization mass spectrometer according to the present invention.
  • FIG. 8 is a chemical structural formula of a manganese (IV) methoxy complex used in an example of the electrospray ionization mass spectrometer according to the present invention.
  • FIG. 9 (a) is a chemical reaction formula for producing a manganese (IV) peroxo complex measured in the example of the electrospray ionization mass spectrometer according to the present invention
  • (b) is FIG. 4 is a graph showing the mass spectrum of a manganese (IV) peroxo complex in an example of the electrospray ionization mass spectrometer according to the present invention
  • (c) is an electrospray ionization mass spectrometer according to the present invention.
  • a statistic plotting the ionic strength of the manganese (IV) peroxy complex (mass number 716) detected in the embodiment of the apparatus against time.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a basic structure of another embodiment of the analyzer according to the present invention.
  • FIG. 2 schematically shows a state in which a large amount of charged ions are discharged into the ionizing chamber of the analyzer according to the present invention.
  • the charged ions in the ioni are discharged into the ionizing chamber of the analyzer according to the present invention.
  • the mass spectrometer After passing through the ion extraction electrode (orifice), the mass spectrometer is measured in the subsequent mass spectrometer.
  • an ion introduction control means 8 for controlling the amount of test sample ions flowing into the mass spectrometer (not shown) is provided on the sprayer side from the introduction port of the ion extraction electrode.
  • the amount of test sample ions introduced into the mass spectrometry unit is approximately the same as the amount of test sample ions in the state where the test sample having the optimum concentration in the conventional mass spectrometer is ionized and vaporized. . Therefore, it becomes possible to measure the mass spectrum with a normal amount of ions. This will be described in detail below.
  • the ion introduction control means 8 has a mesh structure provided with a plurality of holes penetrating from the ionization chamber side to the ion extraction electrode side.
  • the diameter of the through hole is in the range of 1 / im-5mm. This diameter is appropriately set depending on the problem of wettability of the test sample and the like. If the test sample has a higher concentration than the optimal test sample used for conventional mass spectrometry, a high voltage is applied to the high-concentration test sample in the ionization chamber. Apply to make the test sample charged ions. A large amount of ionized test sample ions move toward the ion extraction electrode as usual.
  • the amount of ions introduced into the ion extraction electrode is controlled by the ion introduction control means provided at the position described above. That is, the test sample ions generated in large quantities are divided into test sample ions adhering to the surface of the ion introduction control means and test sample ions passing through the hole through the ion introduction control means to the ion extraction electrode side. By dividing, the amount of test sample ions introduced into the mass spectrometer can be reduced.
  • the analyzer according to the present invention can measure a mass spectrum normally even when the concentration of the test sample is higher than the optimum concentration in the analysis.
  • FIG. 1 is an example of an analyzer according to the present invention, and is a diagram showing a basic structure of an analyzer 10 using a test sample adjusted to a concentration equal to or higher than the optimum concentration for mass spectrometry, that is, higher than the optimum concentration. is there.
  • the analyzer 10 shown in Fig. 1 has an absorption 'emission' scattering spectrum analyzer 30 for analyzing at least one of the absorption spectrum 'emission spectrum and scattering spectrum', and an analysis system for analyzing the mass spectrum. And a mass spectrum analyzer 20.
  • the absorption 'emission' scattering spectrum analyzer 30 and the mass spectrum analyzer 20 are both connected to the reaction vessel 1 containing the test sample, and the same test sample is to be analyzed.
  • a high voltage is applied to the test sample in the analyzer 10, and the test sample ion that has been ionized is passed through the ion introduction control means 8 provided in the ionization chamber to thereby introduce the test sample.
  • a mass spectrometer 20 is provided to measure the mass spectrum by controlling the amount of sample ions.At the same time, the absorption spectrum and the emission spectrum are measured using the same test sample as the test sample for the mass spectrum measurement.
  • An absorption / emission / scattering spectrum analyzer 30 capable of measuring a spectrum 'scattering spectrum is provided.
  • the analyzer 10 described in the present embodiment is described based on an electrospray ionization mass spectrometer equipped with an electrospray ionization method, but the present invention is not limited to this. Not something.
  • the analyzer 10 includes a reaction vessel 1, an inert gas introduction pipe 2, and a capillary 3 , A sprayer 4, a magnetic stirrer controller 5, a thermostat 6, a sheath tube 7, an ion introduction amount control means 8, an ion extraction electrode 9, and a spectrum observation probe 12.
  • the inert gas introduction tube 2, the capillary 3, the sprayer 4, the sheath tube 7, the ion introduction amount control means 8, and the ion extraction electrode 9 are provided in the mass spectrum analyzer 20.
  • the above-described spectrum observation probe 12 is provided in an absorption 'emission' scattering spectrum analyzer 30.
  • the reaction vessel 1 is filled with the solution containing the test sample as described above, is installed in the constant temperature bath 6 described below, and is controlled to a predetermined temperature. Further, in the reaction container 1, there is a magnetic stirrer for stirring the test sample solution in the container by the magnetic stirrer controller 5, also described later. Therefore, the reaction container 1 is installed in the constant temperature bath 6 and can stir the test sample in a temperature-controlled state to make the temperature of the test sample uniform. Further, an inert gas inlet tube 2, a capillary 3 and a spectrum observation probe 12 described later are arranged at the upper part of the reaction vessel 1, and the upper part of the reaction vessel 1 is fixed with a rubber for the purpose of fixing them. A stopcock is located. As the structure of the reaction vessel 1, any material can be used as long as it can be installed in the thermostat 6, for example, glass or stainless steel.
  • the magnetic stirrer controller 5 is provided for stirring the test sample solution in the reaction vessel 1 installed in the thermostated soda 6 as described above.
  • the above-mentioned magnetic stirrer controller 5 is used as the above-mentioned stirring means.
  • the stirring means which can make the temperature of the test sample solution and the test sample solution concentration uniform is not limited to this. It may be a mechanical type as long as it is provided.
  • a solvent for the test sample solution a solvent for the test sample solution analyzed by a conventional electrospray ionization mass spectrometer may be used. , Methanol or an acetonitrile solution as described below.
  • concentration of the test sample solution varies depending on the ionization efficiency of the test sample by electrospray.For high molecular weight compounds such as proteins and nucleic acids, the range of about 11 SOpmol / zzL is preferable, For compounds, about 11 A range of 50 ng / ⁇ L is preferred.
  • One end of the inert gas introduction pipe 2 is in contact with the test sample solution in the reaction vessel 1 at one end of the upper part of the reaction vessel 1, specifically, one end of the inert gas introduction pipe 2 is contacted.
  • the inert gas is introduced from an inert gas source (not shown) from the other end.
  • the pressure of the introduced inert gas is adjusted by a pressure regulator (not shown).
  • the pressure of the inert gas is adjusted so that the flow rate of the test sample solution sent from the capillary 3 to the sprayer 4 is preferably 24 a LZ, more preferably about 3 a LZ.
  • the inert gas introduction pipe 2 for example, a PTFE tube having an inner diameter of 0.8 mm and an outer diameter of 1.58 mm can be used, but the inert gas introduction pipe 2 in the present embodiment is not limited thereto. Not something. Note that, for example, an argon gas or the like can be used as the inert gas.
  • the capillary 3 connects the reaction vessel 1 and the sprayer 4, and the test sample solution in the reaction vessel 1 is formed by the inert gas introduced from the inert gas introduction pipe 2. It is passed through the capillary 3 by pressure and sent to the sprayer 4.
  • the length of the capillary 3 is preferably relatively short in order to minimize the temperature change of the test sample solution whose temperature is controlled by the thermostat 6 and to minimize the measurement time lag.
  • the force S at which a deactivated silica capillary tube having a length of 20 cm and an inner diameter of 0.075 mm can be used, and the capillary 3 in the present embodiment are not limited to these.
  • the sprayer 4 has a double structure in which the sheath tube 7 described later is formed coaxially with the capillary 3.
  • the test sample solution introduced into the capillary 3 is discharged from the capillary 3 at one end.
  • the voltage applied to the sprayer 4 is preferably in the range of about 3-6 kV, more preferably in the range of about 4-5 kV.
  • the operator can also adjust the tip of the sprayer 4 to an optimum position by using a position adjustment knob (not shown) while watching the analysis spectrum of the test sample. It is possible to obtain a suitable analysis spectrum.
  • the constant temperature bath 6 is provided as a temperature control means for controlling the temperature of the test sample solution in the reaction container 1 as described above.
  • the constant temperature bath 6 for example, the temperature of the constant temperature bath 6 containing water can be controlled, and the temperature of the test sample solution in the reaction container 1 can be controlled by placing the reaction container 1 in the constant temperature bath 6. .
  • liquid nitrogen can be used, and the test sample solution can be cooled by immersing the reaction vessel 1 in liquid nitrogen. it can.
  • the use of liquid nitrogen makes it possible to measure test samples that are stable only at low temperatures, such as extremely low temperatures.
  • the reaction vessel 1 which is not limited to a coolant such as water as described above, is tightly attached. It is also possible to use a metal provided with a structure that can be held. That is, by controlling the temperature of this metal by an electronic device or the like, it is possible to install the reaction vessel 1 in close contact with the metal and control the temperature of the test sample solution in the reaction vessel 1.
  • the metal has relatively high thermal conductivity, such as copper or aluminum.
  • the sheath tube 7 is formed coaxially with the outside of the capillary 3, and the nebulizing gas supplied from the nebulizing gas supply source (not shown) Discharge coaxially with the test sample discharged from capillary 3.
  • the ion introduction amount control means 8 controls the amount of test sample ions discharged from the end of the capillary 3 when a high voltage is applied to the sprayer 4 and introduced into the ion extraction electrode 9. It is provided in order to. The details will be described below.
  • the ion introduction amount control means 8 is supported in the ionization chamber by support means (not shown). Specifically, the test sample force is provided between the position where the tip force of the capillary 3 is discharged while the S ion is vaporized and the ion extraction electrode 9, and the ion introduction amount control means 8 is provided with the ion vaporization means 8. It is provided so as to be substantially perpendicular to the moving direction of the test sample ions.
  • the ion introduction amount control means 8 preferably has a network structure composed of a plurality of through holes, and the opening of the through hole has a test sample from the capillary 3. It is preferably provided so as to be directed to the ion discharge side and the ion extraction electrode 9 introduction side.
  • the size of the ion introduction amount control means 8 is preferably a size covering the diffusion range of test sample ions that are discharged from the capillary 3 and diffuse in the direction of the ion extraction electrode 9. It is preferable to have a size that covers the 9 inlets.
  • the installation position of the ion introduction amount control means 8 is the above-mentioned position, that is, the test sample power W on. There is no particular limitation as long as it is provided between the position where the tip force of the capillary 3 is also discharged while being vaporized and the ion extraction electrode 9. However, if the size of the ion introduction amount control means 8 does not cover the above-mentioned diffusion range, the installation position of the ion introduction amount control means 8 is determined by the introduction port of the ion extraction electrode 9. Preferably, it is near.
  • the through hole has a diameter in the range of 1 ⁇ 5 mm.
  • the reason for setting the above range is that the test sample to be ionized has different wettability depending on its type, and it is preferable to appropriately set the diameter according to the difference in the properties.
  • the thickness of the ion introduction amount control means 8 is preferably relatively thin. Specifically, it is preferably in the range of 1 / im-1 mm.
  • the thickness of the ion introduction amount control means 8 is the width of the ion introduction amount control means 8 with respect to the moving direction of the test sample ions.
  • the reason for setting the above range is that if the thickness of the ion introduction amount control means 8 becomes relatively thick, the test sample ions adhere to the wall of the through hole while passing through the through hole, and the ion This is because the control by the introduction amount control means 8 cannot be performed accurately.
  • the operator can adjust the position of the ion introduction amount control means 8 to an optimum position by a position adjustment knob (not shown) while the operator looks at the analysis spectrum of the test sample. This makes it possible to obtain the optimal analysis spectrum. It is possible.
  • the ion introduction control means 8 has a detachable structure, and when the concentration of the test sample is the optimum concentration for the mass spectrum measurement, it is removed from the position shown in FIG. It is also possible. That is, the analyzer 10 in the present embodiment does not necessarily perform the absorption / emission / scattering spectrum measurement simultaneously with the mass spectrum measurement, but can also measure both independently.
  • the analyzer 10 according to the present embodiment is different from the conventional mass spectrometer in that the ion introduction amount control means 8 is provided from the tip of the capillary 3 to the ion extraction electrode 9.
  • the analyzer 10 of the present embodiment uses the mass spectrometry to measure the absorption, emission, and spread of the L-sperm having an optimum concentration higher than the test sample concentration optimum for mass spectrometry. It is possible to perform almost simultaneously from the same test sample.
  • the ion extraction electrode 9 guides the charged test sample discharged from the sprayer 4 to the ion extraction electrode 9.
  • the charged test sample ions that have been induced and passed through the ion extraction electrode 9 are analyzed for mass number by a mass spectrometer (not shown).
  • the spectrum observation probe 12 is provided so that one end thereof is located in the test sample in the reaction container 1.
  • the absorption spectrum, emission spectrum, and scattering spectrum of the test sample in the reaction container 1 are measured by the spectrum observation probe 12.
  • the ionization method of the analyzer 10 in the present embodiment is preferably performed using an electrospray ionization method.
  • an electrospray ionization method By using the electrospray ionization method, it is possible to perform mass spectrometric analysis of the test sample in a solution state. In addition, since the test sample solution can be measured, it is possible to perform real-time spectrum analysis of the process from the start to the end of the reaction in the solution.
  • the electrospray (electrostatic spray) phenomenon is used. Therefore, when biomolecules such as proteins and nucleic acids and drugs are identified, and molecular structures such as organometallic complexes are analyzed, these samples can be easily ionized without being almost destroyed. [0145] Therefore, when analyzing a reaction intermediate or the like using these samples, an accurate mass spectrum can be measured by using the electrospray ionization method.
  • the analyzer 10 includes three mass spectrometers such as a mass spectrum, an absorption spectrum, and an emission spectrum that can be measured only by simultaneous measurement of two spectra such as a mass spectrum and an absorption spectrum, and a mass spectrum and an emission spectrum.
  • the above spectra, or even the mass spectrum, the absorption spectrum, the emission spectrum, the scattering spectrum, and the four spectra may be analyzed almost simultaneously.
  • the operator can appropriately select from a plurality of spectra for analysis, and thus the analyzer 10 is provided with a spectrum selecting means, not shown.
  • a test sample solution is prepared by adding a solvent to the test sample, and the test sample solution is placed in the reaction vessel 1 and placed in the thermostat 6 whose temperature has been adjusted.
  • the test sample solution in the reaction vessel 1 is stirred by a magnetic stirrer controlled by a magnetic stirrer controller 5.
  • the above-described reaction is performed almost simultaneously with the above-described mass spectrum analysis step.
  • the test sample solution in the reaction vessel 1 is subjected to at least one spectrum analysis of the absorption 'emission' scattering spectrum by the spectrum observation probe 12 described above. This step is the absorption 'emission' scattering spectrum analysis step.
  • the analysis method according to the present embodiment uses a mass spectrum, an absorption spectrum, and an emission spectrum that can be measured only by simultaneous measurement of two spectra such as a mass spectrum and an absorption spectrum and a mass spectrum and an emission spectrum. More than one spectrum, or even four spectra, such as a mass spectrum, an absorption spectrum, an emission spectrum, and a scattering spectrum, may be analyzed almost simultaneously. In such a case, a spectrum to be analyzed can be appropriately selected by a spectrum selector (not shown).
  • Electrospray ionization mass spectrometer according to the present invention
  • the electrospray ionization mass spectrometer 120 of the present invention employs a very soft ionization method utilizing the electrospray (electrostatic spray) phenomenon as described above. Therefore, it has become an indispensable analytical means when identifying biomolecules such as proteins and nucleic acids and drugs and drugs, and molecular structures such as organometallic complexes as test samples.
  • the above-described electrospray ionization mass spectrometer 120 is a suitable analysis means for a test sample which becomes unstable due to heat which is not stable at only a very low temperature.
  • test sample that is stable only at extremely low temperatures is, in the present embodiment, a temperature of about 145 ° C and a sample that is stable only at about ⁇ 45 ° C.
  • the test sample suitable for the present invention is not limited thereto, for example, a manganese (IV) peroxo complex—a metal hydride-peroxo complex.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration of an electrospray / f-on mass spectrometer 120 according to the present invention.
  • the electrospray ionization mass spectrometer 120 includes a reaction vessel 101, an inert gas inlet tube 102, a capillary 103, a sprayer 104, a magnetic stirrer controller 105, a low-temperature bath 106 (first cooling means), a sheath tube 107, The cooling gas introduction pipe 108 (second cooling means) and the ion extraction electrode 109 are provided.
  • the reaction vessel 101 is filled with the solution containing the test sample as described above, is set in the low-temperature bath 106 described below, and is controlled at a predetermined temperature.
  • reaction vessel 101 there is a magnetic stirrer for stirring the test sample solution in the vessel by the magnetic stirrer controller 105 also described later. Therefore, the reaction vessel 101 is placed in the low-temperature bath 106, and in a cooled state, the test sample can be stirred to make the temperature of the test sample uniform. Further, an inert gas introduction pipe 102 and a capillary 103 are arranged on the upper part of the reaction vessel 101, and a rubber stopper is arranged on the upper part of the reaction vessel 101 for the purpose of fixing them.
  • any material can be used as long as it can be installed in the low-temperature bath 106, for example, glass or stainless steel.
  • the magnetic stirrer controller 105 is provided with a force provided for stirring the test sample solution in the reaction vessel 101 installed in the low-temperature bath 106 in the present embodiment.
  • the mechanical stirrer controller 105 is not limited to the above-mentioned magnetic stirrer controller 105, but may be a mechanical stirrer provided that it has a stirring means capable of making the temperature of the test sample solution uniform.
  • the solvent of the test sample solution may be a solvent of the test sample solution analyzed by a conventional electrospray ionization mass spectrometer, and may be suitably used according to the properties of the test sample. Alternatively, methanol alone is preferable, and a methanol-dichloromethane solution as described later is preferable.
  • the concentration of the test sample solution varies depending on the ionization efficiency of the test sample by electrospray.For high molecular weight compounds such as proteins and nucleic acids, the range of about 120 pmol // iL is preferably 100 ODa or less. For low molecular weight compounds, a range of about 1 to 50 ng / zL is preferred.
  • test sample having a concentration of 100 zmol / L can be used for a test sample that is only stable at an extremely low temperature such as 45 ° C., which is particularly suitable for the electrospray ionization mass spectrometer 120. .
  • One end of the inert gas introduction pipe 102 is located above the reaction vessel 101, specifically, one end of the inert gas introduction pipe 102 is not in contact with the test sample solution in the reaction vessel 101. From the other end, an inert gas source (not shown) Is introduced. The pressure of the inert gas introduced is adjusted by a pressure regulator (not shown). By adjusting the pressure of the inert gas, the test sample solution in the reaction vessel 101 is sent to the sprayer 104 through the later-described capillary 103.
  • the inert gas introduction pipe 102 for example, a force S that can use a PTFE tube having an inner diameter of 0.8 mm and an outer diameter of 1.58 mm
  • the inert gas introduction pipe 102 in the present embodiment is It is not limited to this.
  • an argon gas or the like can be used as the inert gas.
  • the capillary 103 connects the reaction vessel 101 and the sprayer 104, and the test sample solution in the reaction vessel 101 is formed by an inert gas introduced from the inert gas introduction pipe 102.
  • the pressure is passed through the capillary 103 and sent to the sprayer 104.
  • the length of the capillary 103 is relatively short in order to minimize the temperature rise of the test sample solution cooled by the low-temperature bath 106.
  • a silica capillary tube can be used, but the capillary 103 in the present embodiment is not limited to this.
  • the sprayer 104 has a double structure in which the sheath tube 107 described later has the same axial shape as the capillary 103.
  • the test sample solution introduced into the capillary 103 is discharged from one end of the capillary 103.
  • the voltage applied to the sprayer 104 is more preferably in the range of about 4-6 kV, more preferably in the range of about 4-5 kV.
  • the low-temperature bath 106 is provided for cooling the test sample solution in the reaction vessel 101 as described above.
  • liquid nitrogen can be used to cool the test sample solution, and the test sample solution can be cooled by immersing the reaction vessel 101 in liquid nitrogen.
  • the temperature of the test sample solution is controlled by other temperature control means other than liquid nitrogen. Is also good.
  • the low-temperature bath 106 is not limited to a refrigerant such as liquid nitrogen. It is also possible to use a metal provided with a structure capable of holding the reaction vessel 101 in close contact. That is, by controlling this metal to a low temperature by a temperature control means such as an electronic device, the above-mentioned reaction vessel 101 is installed in close contact with this metal, and the temperature of the test sample solution in the reaction vessel 101 is made low. It is also possible to adopt a configuration that keeps it.
  • the metal is preferably one having relatively high thermal conductivity, such as copper or aluminum.
  • the sheath tube 107 is formed coaxially with the outside of the capillary 103, and the nebulizing gas supplied from a nebulizing gas supply source (not shown) is supplied to the sheath tube 107.
  • the sample is discharged coaxially with the test sample discharged from the capillary 103.
  • the discharge of the nebulizing gas assists the effective introduction of the atomized test sample discharged from the capillary 103 when a high voltage is applied to the ion extraction electrode.
  • the nebulizing gas is preferably used at a normal temperature.
  • dew condensation on the outer circumference of the sheath tube which is a problem in the conventional electrospray ionization mass spectrometer, does not occur, so that when a high voltage is applied to the sprayer 104, the leakage through the above dew condensation (electric shock) There is no danger of doing it.
  • the cooling gas introduction pipe 108 is provided to cool the sprayer 104 to which a high voltage is applied, and to suppress a temperature rise of the test sample solution discharged from the capillary 103. The details will be described below.
  • the cooling gas introduction pipe 108 is supported by support means (not shown). Specifically, in the drawing, the high voltage application section of the sprayer 104, that is, the position from the point at which the test sample of the capillary 103 starts to be heated by the application of the high voltage until the test sample is discharged from the capillary 103 The low-temperature inert gas discharged from the cooling gas introduction pipe 108 is supported by the supporting means so as to be directed to the portion indicated by the hatched portion.
  • the discharge direction of the low-temperature inert gas is inclined by 30 ° to 60 ° with respect to the discharge direction of the nebulizing gas and the test sample solution. Is more preferable.
  • the reason for the above range is that if the angle is less than 30 ° to the discharge direction of the nebulizing gas, the low-temperature inert gas cannot effectively cool the sprayer, and Above 60 °, This is because the discharge of the low-temperature inert gas impedes the discharge direction of the nebulizing gas.
  • the discharge direction of the low-temperature inert gas within the range of 30 ° to 60 ° with respect to the discharge direction of the nebulizing gas and the test sample solution, the discharge of the nebulizing gas and the test sample can be prevented. It is possible to cool the sprayer effectively.
  • the discharge flow rate per unit area at the discharge port of the low-temperature inert gas is preferably not more than the discharge flow rate per unit area at the discharge port of the nebulizing gas discharged from the sheath tube 107. Since the nebulizing gas is used to assist the effective introduction of the atomized test sample discharged from the cavity into the ion extraction electrode as described above, the discharge port of the low-temperature inert gas is used. This is because the discharge flow rate per unit area in must be such that the discharge rate per unit area at the nebulizing gas outlet and the discharge direction are not affected. Therefore, at the discharge outlet, for example, a low-temperature inert gas of 500 mL / (min X cm 2 ) can be used.
  • the cooling gas introduction pipe 108 satisfying these two conditions, the low-temperature inert gas discharged from the cooling gas introduction pipe 108 can be used as the nebulizing gas discharged from the sheath pipe 107. Further, the sprayer 104 can be cooled without preventing the test sample solution discharged from the capillary 103 from being discharged.
  • the cooling gas introduction pipe 108 is, for example, a force S at which a Teflon (registered trademark) tube having an inner diameter of 0.6 mm can be used, and the present embodiment is not limited to this.
  • the electrospray ionization mass spectrometer 120 in the present embodiment is different from the electrospray ionization mass spectrometers described in Patent Documents 1 and 2, and the cooling gas introduction pipe 108 is not provided.
  • the cooling gas introduction pipe 108 is not provided.
  • the leakage (electric shock) due to the dew condensation of the sprayer 104 which is a problem raised in the electrospray ionization mass spectrometers described in Patent Documents 1 and 2, is described in the electrospray ionization mass spectrometry.
  • the above electrospray The ionization mass spectrometer 120 can sufficiently cool the sprayer 104 even when analyzing a sample that is stable only at a temperature such as an extremely low temperature, and at the same time, accompanying the ionization of the test sample solution. Since it is possible to suppress the temperature rise, safe and accurate analysis becomes possible.
  • test sample solution is previously cooled in the low-temperature bath 106, and heat generation of the test sample due to ion vaporization can be minimized. This makes it possible to suppress the destruction of the molecular structure of the sample ions caused by heating due to ion vaporization, even for a sample that is stable only at a very low temperature.
  • the cooling gas introduction pipe 108 is configured so that the temperature can be adjusted by the same temperature adjusting means as the low-temperature bath 106 described above. This makes it possible to perform cooling based on the temperature characteristics of the test sample, that is, the temperature at which the structure of the test sample is most stable. Therefore, since the temperature can be adjusted to different test sample conditions, destruction of the molecular structure due to ion vaporization can be suppressed, and accurate analysis can be performed.
  • the ion extraction electrode 109 guides the charged test sample discharged from the sprayer 104 to the ion extraction electrode 109.
  • the charged test sample ions induced and passing through the ion extraction electrode 109 are analyzed by a mass spectrometer (not shown).
  • the operator can adjust the tip of the sprayer 104 to an optimum position by using a position adjustment knob (not shown) while watching the analysis spectrum of the test sample, and can obtain an optimum analysis spectrum. .
  • a test sample solution is prepared by adding a solvent to the test sample, and the test sample solution is placed in the reaction vessel 101, and the temperature is adjusted. It is placed in a warm bath 106 and cooled (first cooling step). In the first cooling step, the test sample solution is stirred by the magnetic stirrer controlled by the magnetic stirrer controller 105.
  • the sprayer 104 is cooled beforehand by a low-temperature inert gas adjusted to 45 ° C. before the test sample solution is introduced, which is supplied through the cooling gas introduction pipe 108.
  • the inert gas is discharged into the reaction vessel 101, and the test sample solution is supplied to the capillary. Introduced to sprayer 104 via 103.
  • the test sample solution introduced into the sprayer 104 is applied with a high voltage while being cooled by the cooling gas introduction pipe 108 (second cooling step).
  • the test sample solution to which the high voltage is applied is discharged from the tip of the capillary 3 by an electrostatic spray phenomenon.
  • the charged atomized particle test sample discharged from the tip of the capillary 103 is then evaporated and the solvent is lost due to the dried gas, which is a cooled nitrogen gas, and the particle size is reduced. It is considered that the charged test sample ions that have been made smaller and the solvent force are released eventually move away from the particles.
  • Charged test sample ions separated from the particles are introduced into a mass spectrometer (not shown) through the ion extraction electrode 109, and mass analysis is performed (mass analysis step).
  • the mass spectrometer is not particularly limited as long as a conventionally known mass spectrometer used for general electrospray ionization mass spectrometry is used.
  • the present invention may also be configured such that the analyzer 1 described in the above-described first embodiment is provided with the cooling gas introduction pipe of the present embodiment. That is, as shown in FIG. 10, the analyzer of the present invention includes a low-temperature bath 106 and a cooling gas inlet tube 108, and can also be used as an analyzer 10 ′ including an absorption 'light emission / scattering spectrum analyzer 30'. Good.
  • the temperature using the low-temperature bath 106 and the cooling gas introduction tube 108 for example, in the case of a test sample in which the reaction rate is slowed by the temperature of the test sample, the measurement of the reaction intermediate is excellent. Can be implemented.
  • the configuration of the analyzer 10 ′ enables Even when a stable test sample is used, mass spectrum analysis and absorption / emission / scattering spectrum analysis can be performed almost simultaneously.
  • the iron (II) complex was artificially synthesized as an active center model complex of lipoxygenase, an enzyme that adds two oxygens to a substrate (Seiji, ugo; Ryo, Hyundaira; Mark, Roach; lomoyoshi). Michihko, Aki; akashi, Ogura; Teizo, Kitagawa; Hideki, Masuda; Shunichi, Fukuzumi; Yoshihito, Watanabe. Inorg. Chem.
  • FIG. 3 shows a chemical reaction formula between the iron (III) complex and the 13-HPOD in the present example.
  • the iron (III) complex was mixed with a completely degassed and dehydrated acetonitrile in an inert gas atmosphere in a reaction vessel 1 shown in Fig. 1 to prepare an acetonitrile solution of the iron (III) complex. Adjusted (3 mL, 500 ⁇ ). The obtained solution was maintained at a temperature of 40 ° C. to 50 ° C. by the thermostat 6 and stirred by a magnetic stirrer controlled by a magnetic stirrer controller 5.
  • FIGS. Fig. 4 shows the measurement results of the electrospray mass.
  • Fig. 4 (a) shows the electrospray mass spectrum at the start of the reaction (0 sec)
  • Fig. 4 (b) shows the electrospray mass spectrum at 7 sec after the start of the reaction
  • Fig. 4 (c) shows the mass spectrum of the spray from an elector opening 12 minutes after the start of the reaction.
  • FIG. 4 (a) and (c) show a total analysis diagram in which the ionic strength of the maximum spectrum obtained at each reaction time is plotted against time.
  • FIG. 5 shows the measurement results of the visible-ultraviolet absorption spectrum.
  • Figure 5 shows the visible-ultraviolet absorption spectrum at the start of the measurement (0 seconds) ((A) in the figure) and 7 seconds later ((B) in the figure). The visible-ultraviolet absorption spectrum after (B in the figure) and after 12 minutes ((C) in the figure) are shown.
  • FIG. 6 is a chemical reaction formula showing the reaction of the iron (III) complex with 13-HPOD and Et3N.
  • the mass spectrum of the test sample and the absorption / emission / scattering are also included.
  • the present invention includes the use of an electrospray mass spectrometer for the measurement of the mass spectrum.
  • a method and an apparatus that can measure almost simultaneously in real time include a mass spectrum, an absorption spectrum, and an emission spectrum that can be measured only by simultaneous measurement of two spectra such as a mass spectrum and an absorption spectrum and a mass spectrum and an emission spectrum.
  • the present invention also includes a method and a device for simultaneously measuring three or more spectrums.
  • test sample analysis method it is possible to measure a spectrum of a test sample adjusted to a high concentration necessary for measurement of an absorption 'emission' scattering spectrum, and at the same time, to introduce a sample having a high concentration.
  • the present invention includes the method of sending the above-mentioned test sample to an electrospray mass spectrometer equipped with an ionization chamber improved by using an inert gas pressure, and measuring the mass scale of the test sample.
  • the ionization chamber which has been improved so that a high-concentration sample can be introduced as described above, is located in front of the ion extraction electrode (orifice), which is the inlet of the charged ions to the mass spectrometer.
  • the present invention also includes an ionization chamber in which a mesh-like plastic ion introduction amount control plate is installed.
  • the present invention also includes that the position of the mesh-like plastic ion introduction amount control plate can be moved back and forth, right and left, and up and down.
  • the mass spectrometry of a manganese complex at a low temperature was measured using an electrospray ionization mass spectrometer 120 shown in FIG. The details will be described below.
  • FIG. 8 shows a chemical structural formula of the manganese (IV) peroxo complex used in the present example.
  • a method for mass spectrometry of the manganese (IV) peroxo complex will be described.
  • a manganese (IV) methoxy complex was completely degassed and dehydrated, and a 3% manganese (IV) methoxy complex solution in methanol-dichloromethane (5 mL, 100 ⁇ M) was prepared using dichloromethane and methanol. 3% methanolic manganese (IV) methoxy complex
  • the tan solution was placed in the above-mentioned reaction vessel 101 shown in FIG. 7, kept at 145 ° C. by the above-mentioned low-temperature bath 106, and stirred by a magnetic stirrer controlled by a magnetic stirrer controller 105.
  • the sprayer 104 was cooled with nitrogen gas adjusted to 145 ° C supplied through the cooling gas introduction pipe 108.
  • the pressure of the argon gas connected to one end of the inert gas introduction pipe 102 the flow rate of the 3% methanol-dichloromethane solution of the manganese (IV) methoxy complex, which is the test sample, passing through the capillary 103 was reduced to about It was adjusted to 3 ⁇ L / min, and the analysis of the mass scale of the test sample was started.
  • FIG. 9C is a spectrum analysis diagram in which the ionic strength of the manganese (IV) peroxo complex having a mass number of 716 is plotted against time.
  • FIG. 9 (c) when the test sample was brought to room temperature, the spectrum of the manganese (IV) peroxo complex was not immediately obtained, indicating that the manganese (IV) peroxo complex was decomposed. That is, it was found that the manganese (IV) peroxo complex cannot be detected by measurement at room temperature.
  • the electrospray ionization mass spectrometer of the present invention and the electrospray ionization mass spectrometer of the present invention are required to detect the electrospray mass spectrum.
  • the method turned out to be very effective.
  • the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope set forth in the claims.
  • a test sample kept at a low temperature is sent to a sprayer using an inert gas pressure, and at the same time, the sprayer is directly cooled with an inert gas.
  • It also includes low-temperature mass spectrometry, which performs ionization while analyzing the mass of a thermally unstable test sample, and its apparatus.
  • the present invention also includes a low-temperature mass spectrometry method and a low-temperature mass spectrometry method in which a cooling gas introduction pipe for cooling a sprayer and a sprayer to which a high voltage is applied have completely independent structures.
  • the analysis apparatus and analysis method of the present invention are greatly expected to be used for the analysis of biological macromolecules such as proteins and nucleic acids, and test samples such as chemical reaction solutions that change with IJI. It is possible to easily analyze and grasp the structure of the reaction intermediate and the like. In addition, its use is greatly expected for mass spectrometry of samples such as complexes that are stable only at low temperatures such as extremely low temperatures, which is not limited to use in the field of biopolymers such as proteins and nucleic acids.
  • the use of the analysis apparatus and the analysis method of the present invention is very useful in observing a highly unstable chemical species such as an intermediate of a chemical reaction. Analysis is expected to be used for the development of new drugs and the development of chemical reaction catalysts.

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Abstract

　濃度の高い被験試料をイオン気化した分析装置（１０）のイオン化室に、イオン導入量制御手段（８）を設け、イオン引出電極（９）に導入する被験試料イオンの量を制御するため、質量スペクトルの分析および吸収・発光・散乱スペクトルの分析を略同時に行うことができる分析装置を提供することができる。さらに、スプレイヤー（１０４）に導入される前の上記被験試料溶液を冷却する低温浴（１０６）と、上記スプレイヤーおよび、上記スプレイヤー（１０４）に導入された上記被験試料溶液を冷却する、上記スプレイヤーとは独立した構造の冷却ガス導入管（１０８）とを備えことにより、高電圧印加時における被験試料の加熱を効果的に抑制することが可能となることから、極低温下でのみ安定な被験試料を用いた場合であっても、質量スペクトル分析と吸収・発光・散乱スペクトル分析とを略同時に行うことができる。

Description

明 細 書
質量スペクトルと略同時に吸収 '発光'散乱スペクトルを分析する分析装 置および分析方法、並びに、エレクトロスプレーイオン化法を用いた質量分析装 置および分析方法
技術分野
[0001] 本発明は、質量スペクトルと略同時に吸収 '発光'散乱スペクトルを分析する分析装 置および分析方法、並びに、エレクトロスプレーイオン化法を用いた質量分析装置お よび分析方法に関するものである。
背景技術
[0002] 医薬分野等において、蛋白質や核酸などの生体高分子および、薬物の同定といつ た研究として、これらの分子構造の解析は重要度を増している。分子構造の解析とし て、特に質量分析法が知られている。また近年では、有機金属錯体の解析も盛んに 行われ、上記と同じぐ質量分析法が用いられている。
[0003] 質量分析法において、これまでに様々なイオン化法が研究開発されており、試料の 特性に応じてこれらのイオン化法の中から最適なものが用いられる。その中の一つと して知られているエレクトロスプレーイオン化法は、エレクトロスプレー（静電噴霧）現 象を利用した方法である。このイオン化法は、試料分子のイオン化に際して、高熱を 力けたり高エネルギー粒子を衝突させたりしないため、非常にソフトなイオンィ匕法であ るという特徴をもつ。したがって、このエレクトロスプレーイオン化法を用いて行うエレ タトロスプレーイオン化質量分析法は、蛋白質、核酸などの生体高分子および、薬物 の同定、並びに有機金属錯体などの分子構造を解析する上で、これらの試料をほと んど破壊することなぐ容易にイオンィ匕できるということから、これらの試料を用いた研 究分野にぉレ、ては、その分析手段として欠かせなレ、ものとなってレ、る。
[0004] また上記質量分析と同様、赤外、可視、紫外などの各種吸収 ·発光 ·散乱スぺ外ル も、溶液中における蛋白質等の生体高分子および、有機金属錯体等のみならず、種 々の化学物質の構造情報を得るために欠くことのできない分析手段であることが知ら れている。なお、上記質量分析を含め、これら各種のスペクトルを利用した化合物の 構造決定に際しては、最低 2つ以上の異なる分析手法を用いて総合的に判断するこ とにより、より信頼性の高い分析結果が得られる。
[0005] このように 2つの分析手法を同時に行うことができるものとして LC—MS/NMRの
EOL社製）ような技術が開発されているが、 NMR解析は化学反応の中間体のように
、非常に寿命の短い化学種の構造決定は困難である。
[0006] 一方、上述した吸収 '発光'散乱スペクトルおよび、質量スペクトルは、短時間で測 定が可能であるということから、非常に寿命の短い化学種の構造決定に好適である。 すなわち、被験試料をこれら複数のスぺ外ル分析手段によって略同時に実時間で 測定することが出来れば、不安定な反応中間体等の構造に関する正確な解析が可 能となる。
[0007] 上述したように、吸収 ·発光 ·散乱スペクトルおよび、質量スペクトルは何れも短時間 で測定が可能であるということが知られており、かつ、これらの分析手法により生体反 応の直接観察、モデル金属錯体を用いた生体機能の解明、化学反応における反応 中間体の解析等の重要な情報が得られる。そのため、非特許文献 1 (杉本直己編 「 生命化学のニューセントラルドクマ」化学同人出版（2002年） )には、同一の被験試 料を用いて、吸収 ·発光 ·散乱スペクトルおよび、質量スペクトルを略同時に実時間で 測定するという技術構想が本願発明者らによって提案されている。
[0008] し力 ながら、上記非特許文献 1には、吸収 '発光'散乱スペクトル、および、質量ス ベクトルの略同時測定を実現するための手段については何ら開示されていない。そ のため、現状では、質量スペクトルと、吸収 ·発光 ·散乱スペクトルとを、同じ反応液か ら略同時にサンプリングし、分析することは不可能であった。
[0009] この理由としては、吸収 ·発光 ·散乱スペクトル (赤外吸収スペクトル、可視'紫外吸 収スペクトル、発光スペクトル、ラマン散乱スペクトル）と、質量スペクトル分析との間で 、被験試料の最適濃度に差があることが挙げられる。具体的に説明すると、以下の通 りである。
[0010] 一般に、質量分析を、具体的には上述したエレクトロスプレー質量分析を行うため の被験試料の最適濃度は、 10 x molZL以下であるのに対し、赤外吸収スペクトル を測定するための最適濃度は lmmol/L以上、可視'紫外吸収スペクトルおよび発 光スペクトルを測定するための最適濃度は 100 μ mol/L— 10mmol/L、ラマン散 乱スペクトルを測定するための最適濃度は 10 μ mol/L— lmmol/Lである。すな わち、エレクトロスプレー質量分析と、各種のスペクトル測定の間には、場合によって 1000倍以上の最適濃度差が存在する。したがって、同じ被験試料溶液から質量ス ぺクトルの測定と吸収 ·発光 ·散乱スペクトルの測定とを略同時に行うことは不可能で あった。
[0011] 例えば、吸収 ·発光 ·散乱スぺ外ル測定用に調整された比較的濃度の高い被験試 料溶液を用いて質量スペクトルを測定しょうとすると、イオン気化された多量の被験試 料イオンが、質量分析部に流入し、高電流が流れて装置回路の損傷などが起こる可 能性がある。また、比較的濃度の高い被験試料溶液を希釈することで質量スペクトル を測定しょうとすると、約 1000倍の希釈が必要となり、その系の状態や時間などを考 慮すると、同時測定ということが実質的に困難となるため、好ましい方法ではない。
[0012] ところで、上記エレクトロスプレーイオン化法を用いた場合であっても、イオン化の際 に試料イオンの分子構造が破壊されてしまうという問題が生じていた。これは、プラチ ナなどの遷移金属錯体の自己集合によって高度な秩序を備えた超分子化合物など の場合に生じていた。これらの金属錯体は、エレクトロスプレーイオンィ匕法によるィォ ン化に対しても不安定であり、イオン気化の際に加わる熱によって分子構造の破壊 が起きていた。
[0013] この問題を解決するために、イオン気化の際の試料イオンの加熱を抑えるための手 段を設けたエレクトロスプレーイオン化法が開発された。この方法は、コールドスプレ 一'イオン化法と呼ばれている。コールドスプレ一.イオン化法を備えるエレクトロスプ レーイオン化質量分析装置として、被験試料を溶媒とともにイオン気化する段階、す なわちスプレー細管より被験試料および溶媒が排出される段階にて、冷却された気 化用不活性ガスを用い、さらに、脱溶媒チャンバ一またはイオン源ブロックに対して 液体窒素を用いることで、イオン気化される液滴の加熱を抑える装置が特許文献 1 ( 特開 2000—285847号公報（2000年 10月 13日公開））に開示されている。これによ り、イオン気化の際の試料イオンの加熱を抑えることが可能となった。
[0014] さらに、ネブライジングガスの温度制御を行うことによって、ネブライジングガスを任 意の温度に設定し、特許文献 1のエレクトロスプレーイオン化質量分析装置よりも効 率的にイオン気化の際の加熱を抑える装置が特許文献 2 (特開 2003-157793号公 報（2003年 5月 30日公開） )に開示されてレ、る。
[0015] し力、しながら、上記特許文献に開示されているエレクトロスプレーイオン化質量分析 装置はそれぞれ、イオン気化される液滴の加熱を抑えるという点に着目し、加熱を抑 制-低減する手段を設けたものである。すなわち、イオン気化における高電圧印加に よる温度上昇が原因となって生じる試料イオンの分子構造の破壊を防止する目的に おいて冷却手段を備えている。したがって、これらのエレクトロスプレーイオンィ匕質量 分析装置は、- 45°C以下のような極低温下でしか安定ではない試料の質量分析を 行う場合には適用が困難であるという問題が生じる。
[0016] すなわち、上述した特許文献 1および 2はともに、冷却手段を用いてネブライジング ガスを冷却し、高電圧印加によってイオン気化される被験試料に生じる加熱を抑制 するエレクトロスプレーイオン化質量分析装置である。すなわち、冷却されたネブライ ジングガスが、加熱による試料イオンの分子構造の破壊を防止できるとレ、うものであ る。し力 ながら、これらは共通して、以下の 2点の問題点を有する。
[0017] まず 1つ目として、上述したようなネブライジングガスによる冷却および、脱溶媒チヤ ンバーの冷却は、高電圧が印加された後の帯電した被験試料 (電荷液滴）を間接的 に冷却しているに過ぎない。すなわち、被験試料には高電圧が印加された時点から 熱が加えられているので、特に熱に対して非常に不安定な被験試料を分析する場合 においては、既に熱が加えられてしまった被験試料は分子構造が破壊されており、こ れを冷却しても、何ら効果が得られず、分析が不可能となってしまう。
[0018] すなわち、これらの文献に開示されているエレクトロスプレーイオン化質量分析装置 では、高電圧を印加する前の被験試料を冷却するような手段が設けられていない。 極低温下でのみ安定な被験試料を用いる場合は特に、高電圧を印加する前の被験 試料の温度も、後の高電圧印加における発熱の抑制に影響を与えるため、高電圧を 印加する前の被験試料の温度は少なくとも、被験試料が安定である温度、より好まし くは被験試料が安定である温度よりも低温な状態にしておく必要がある。したがって、 開示されている上述したような装置では、極低温下でのみ安定な被験試料の質量分 析を行うには、不十分な構成となっている。
[0019] また、特許文献 2に関しては、予め作成した補正表によって誤差を補正し、精密な 温度制御を行うとしているが、温度調節器によって設定された温度と、実際の被験試 料が冷却される温度との間には、差があるため、被験試料の温度が、設定された温 度以上になってしまう可能性があり、上記と同じぐ被験試料イオンの熱による破壊を 完全に防ぐものではない。
[0020] さらに 2つ目は、これらエレクトロスプレーイオン化質量分析装置の構造は、被験試 料溶液を排出するキヤピラリーと、上記キヤピラリーと同軸形状をなし、ネブライシング ガスを通すシース管とを備えたスプレイヤーを備えている。
[0021] 具体的には、上記シース管の外周が、高電圧が印加されるスプレイヤーに繋がつ た構造となっている。このような構造を備えている場合に、シース管に冷却したネブラ イジングガスを通すと、当該シース管とその外部環境との温度差から、上記シース管 の外周に結露を生じる可能性が高い。なお、この現象は、本発明におけるエレクト口 スプレーイオン化質量分析装置の好適な被験試料として挙げられる約一 45°C以下の ような極低温でしか安定ではなぐ熱によって不安定になる試料を用いた場合に顕著 にみられる。
[0022] すなわち、極低温下でのみ安定な被験試料は、そのイオン気化時に加えられる熱 を最低限に抑えなくてはならないため、その冷却手段であるネブライジングガスの温 度は、上記極低温以下となっている。このように、シース管の外周に結露を生じた場 合に、上述したような構造であるエレクトロスプレーイオン化質量分析装置は、その結 露が何らかの理由でスプレイヤーの高電圧印加部に流れてしまうと、高電圧を印加し たときに漏電や感電を引き起こしてしまうという危険性がある。
[0023] そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、質量 スペクトルの分析および吸収 ·発光'散乱スペクトルの分析を略同時に行うことができ る分析装置であるとともに、極低温下でしか安定ではなぐ熱によって不安定になる 試料を用いた場合であっても、熱による分解を生じることなく質量分析できる上記分 析装置を提供し、さらに、極低温下でしか安定ではなぐ熱によって不安定になる試 料を用いた場合であっても、熱による分解を生じることなく質量分析できるエレクトロス プレーイオン化質量分析装置を提供することにある。
発明の開示
[0024] まず、本願発明者らは、上記の問題点に鑑みて鋭意検討した結果、吸収 '発光'散 乱スペクトルの測定に用いる比較的高濃度な被験試料を用いた場合であっても、ィ オン気化することができ、質量スぺ外ルが測定できることを見出し、本発明を完成さ せるに至った。
[0025] すなわち、本発明に係る分析装置は、吸収スペクトル ·発光スペクトル ·散乱スぺクト ルの中の少なくとも 1つを分析する吸収 ·発光 ·散乱スペクトル分析計と、質量スぺタト ルを分析する質量スペクトル分析計とを備えた分析装置であって、上記吸収'発光 · 散乱スペクトル分析計と上記質量スペクトル分析計とは、同一の被験試料を分析対 象としており、上記質量スペクトル分析計内には、イオン気化された被験試料イオン のイオン量を制御するイオン導入量制御手段が備えられてレ、ることを特徴としてレ、る
[0026] 反応中間体のように不安定な被験試料を複数のスペクトルにより解析する場合、ス ベクトルの分析は短時間で行う必要がある。吸収 ·発光 ·散乱スペクトルおよび、質量 スペクトルは何れも短時間で測定が可能であるということが知られており、かつ、これ らの分析手法は、生体反応の直接観察、モデル金属錯体を用いた生体機能の解明 、化学反応における反応中間体の解析等の重要な情報が得られることが知られてい る。し力 ながら、このような場合に、複数のスペクトルそれぞれに対して個別に被験 試料溶液を設けると、それぞれの被験試料溶液の反応段階には、僅かではあっても 差が生じる可能性が高いため、複数のスペクトルによる分析結果に差が生じる。その ため、同一の被験試料からこれら複数のスペクトルを分析できる装置の開発が望まれ ていた。
[0027] し力、しながら上述したように、これまでは、上記質量スペクトルを測定する装置にお いて、最適濃度差の問題から、上記吸収 ·発光 ·散乱スペクトルを同時に測定できる 装置は存在しな力つた。
[0028] そこで、上述した分析装置を用いることで、質量スぺ外ル分析では、被験試料の濃 度が質量スぺ外ル分析における最適濃度よりも高濃度であった場合でも正常なスぺ 外ル分析が可能となる。すなわち、最適濃度よりも高濃度でイオン気化された被験 試料イオンの量を上記イオン導入量制御手段によって制御し、質量分析部に導入す ることができるため、正常な質量スペクトル分析が可能となる。上述したように吸収 ·発 光'散乱スペクトル分析に用いられる被験試料の最適濃度は、質量スペクトル分析に おける最適濃度よりも高濃度である。したがって、本発明の分析装置は、最適濃度差 の問題を解消し、質量スペクトル分析と吸収 ·発光 ·散乱スペクトル分析とを略同時に 行うことができる。質量スペクトル分析と吸収 '発光'散乱スペクトルル分析とを同一の 被験試料を用いて、略同時に行うことができることによって、生体反応の直接観察、 モデル金属錯体を用いた生体機能の解明、化学反応における反応中間体の解析等 におレ、て複数のスペクトルによる解析が可能となることから信頼性の高レ、情報を得る こと力 Sできる。
[0029] また、本発明に係る分析装置は、上記イオン導入量制御手段が、上記質量スぺタト ル分析計に設けられたイオン化室内に備えられていることが好ましい。
[0030] これにより、本発明に用いられる被験試料の濃度は、質量スペクトル分析における 最適濃度よりも高濃度であっても、正常な質量スペクトル分析を行うことができる。
[0031] すなわち、最適濃度よりも高濃度の被験試料を質量スペクトル分析に用いた場合で あっても、イオン気化された多量の被験試料イオン量を上記イオン導入量制御手段 によって制御できる。そのため、最適なイオン量を質量分析部に導入させることがで きる。したがって、質量分析部を損傷することなぐ正確な質量スペクトルが分析でき る。
[0032] また、本発明に係る分析装置は、上記イオン導入量制御手段が、位置調整ノブに よって位置調整できることが好ましレ、。
[0033] イオン気化される被験試料イオンの量および、キヤピラリーの先端力 イオン引出電 極 (オリフィス）の方向へ排出される被験試料イオンの移動度は、被験試料を溶解さ せる溶媒によって異なるため、これらの条件によって質量スペクトル分析計に導入さ れる被験試料イオン量は異なってくる。すなわち、これらの条件によって被験試料ィ オン量の制御量も異なってくる。
[0034] したがって、上記イオン導入量制御手段が上記位置調整ノブによって位置調整を 行うことができることにより、質量スペクトル分析計に導入される被験試料イオン量を 最適な量に制御することが可能となる。
[0035] また、本発明に係る分析装置は、上記イオン導入量制御手段が、非導電性材料で あることが好ましい。
[0036] これにより、被験試料の高電圧印加、すなわち被験試料のイオン気化を妨げること なぐ質量分析部に導入される被験試料イオン量を制御することが可能となる。
[0037] また、本発明に係る分析装置は、上記イオン導入量制御手段が、網目構造である ことが好ましい。
[0038] 上述した構成とすることで、キヤピラリーの先端力 排出された被験試料イオン自体 に影響を与えることなぐその量を制御することが可能となる。すなわち、被験試料ィ オンのイオン引出電極への導入量を、例えば他の電極を設けることにより制御した場 合、装置全体のバランスが崩れるば力、りでなぐ高価なものとなってしまう。被験試料 イオン全体に影響を及ぼしてしまうため、正確な質量スペクトル測定ができなくなる。
[0039] そこで、被験試料イオンの制御を、被験試料イオンが網目を通るか通らないかによ つて制御する方法を用いることにより、質量分析部に導入したい被験試料イオンには 何ら影響を及ぼすことなぐ質量分析部に導入することができるため、正確な質量ス ベクトルの測定を行うことが可能となる。
[0040] また、上記イオン導入量制御手段は、従来のエレクトロスプレーイオン化質量分析 装置の構造を変えるものではなぐ網目構造の上記イオン導入量制御手段を従来の エレクトロスプレーイオン化質量分析装置に付属させる構成であることから、従来のェ レクトロスプレーイオン化質量分析装置の製造効率を大きく変えることなぐ容易に高 濃度の被験試料に対応することができる分析装置を提供することが可能となる。
[0041] また、本発明に係る分析装置において、上記イオン導入量制御手段の網目構造を 構成する貫通穴の径は、 1 μ ΐη 5mmの範囲であることが好ましい。
[0042] このような構成とすることにより、多種の高濃度被験試料に対応することができる。す なわち、イオン気化される被験試料は、その種類によって濡れ性などが異なる。ここ で本発明における濡れ性とは、イオン気化された被験試料のイオン導入量制御手段 に対する親和性のことである。そのため、上記網目構造を構成する貫通穴の大きさは 、被験試料の性質に対応する必要がある。すなわち、上記貫通穴の大きさを上記の 範囲とすることで、様々な種類の高濃度被験試料に応じることができ、どのような高濃 度被験試料であっても常に一定のイオン量を質量分析部に導入することが可能とな る。
[0043] したがって、様々な種類の高濃度被験試料に対して、上記貫通穴の大きさを変化 させることのみで、対応することができ、正確な質量分析スペクトルを測定することが 可能となる。
[0044] ここで、上記吸収 ·発光 ·散舌しスペクトル分析計とは、赤外吸収スペクトル、可視-紫 外吸収スペクトル、蛍光スペクトル、ラマン散乱スペクトルの中の少なくとも 1つを分析 するものである。
[0045] また、本発明に係る分析装置は、上記被験試料が、温度制御されることが好ましい
[0046] これにより、被験試料をより正確に測定することが可能となる。すなわち、例えば被 験試料の温度によってその反応速度が遅くなるような被験試料である場合に、その 反応中間体を測定しょうとすると、温度を制御しながら測定されることが好ましい。し たがって、上記の構成とすることにより、被験試料のより正確な情報を得ることが可能 となる。
[0047] さらに、本願発明者らは、上記の問題点に鑑みて鋭意検討した結果、スプレイヤー に導入される前の被験試料を冷却することで、イオン気化に伴い発生する熱をより効 果的に抑えることができることを見出した。
[0048] そこで、本発明に係る分析装置は、上記質量スペクトル分析計が、高電圧を印加し て上記被験試料溶液をイオン気化するスプレイヤーが設けられたエレクトロスプレー イオン化質量分析計であるとともに、上記吸収 '発光'散乱スペクトル分析計および質 量スぺ外ル分析計に導入される前の上記被験試料溶液を冷却する第 1冷却手段と 、上記スプレイヤーと、上記スプレイヤーに導入された上記被験試料とを冷却する第 2冷却手段を備えてレ、ることが好ましレ、。
[0049] これにより、上記の効果にカ卩えて、イオン気化する上記被験試料に発生する熱を効 果的に冷却することができる。具体的には、上記スプレイヤーに導入される前の上記 被験試料溶液を第 1冷却手段によって冷却することから、従来の装置と比較し、被験 試料を効果的に冷却することが可能となる。
[0050] また、本発明に係る分析装置は、上記第 2冷却手段が、上記スプレイヤーとは独立 した構造であることが好ましレ、。
[0051] これにより、上記の効果に加えて、上記被験試料は、上記第 2冷却手段によって直 接的に冷却されるため、高電圧印加時における当該被験試料の加熱を効果的に抑 制することが可能となる。
[0052] また、上述した構造とすることにより、上記スプレイヤーを過剰に冷却する場合であ つても、ネブライジングガスをスプレイヤーの冷却手段としないため、上述したような漏 電が起こる危険性はなくなる。
[0053] また、上記の構成とすることにより、極低温下でのみ安定な被験試料の質量分析を 可能にする。
[0054] また、本発明に係る分析装置は、上記第 2冷却手段が、上記スプレイヤーにおける 高電圧印加部を少なくとも含む領域を冷却することが好ましい。
[0055] 上記第 2冷却手段が、上記スプレイヤーにおける少なくとも高電圧印加部を含む領 域を冷却する構成にすることで、発熱源である上記スプレイヤーの高電圧印加部お よびその周辺を集中的に冷却することが可能となる。
[0056] したがって、本発明に係る分析装置は、上記の効果に加えて、高電圧が印加される 被験試料を効果的に冷却することが可能となり、イオン気化時に熱による被験試料ィ オンの分子構造破壊を一層抑えることが可能となる。
[0057] また、本発明に係る分析装置は、上記第 2冷却手段が、低温不活性ガスを排出す るガス導入管であることが好ましい。
[0058] これにより、上記スプレイヤーを効果的に冷却することができる。すなわち、ガス導 入管の開口部を、上記スプレイヤーの冷却したい部分近傍に近づけることが可能で あるため、効果的にスプレイヤーの冷却を行うことが出来る。
[0059] また、導入管であるため、低温 (極低温）の冷却ガスの温度を上げることなくスプレイ ヤー近くで排出することが可能となる。したがって、本発明の分析装置は、上記スプ レイヤーおよび、高電圧が印加される被験試料を、効果的に冷却することが可能とな り、イオン気化時に発生する熱を一層抑えることが可能となる。すなわち、イオン気化 時に熱による被験試料イオンの分子構造破壊を一層抑えることが可能となる。
[0060] また、本発明に係る分析装置は、上記低温不活性ガスの排出方向が、高電圧が印 カロされた被験試料の排出を補助するネブライシングガスの排出方向に対して、 30° 一 60° 傾斜していることが好ましい。
[0061] 上記低温不活性ガスの排出方向を上述した範囲にすることで、ネブライジングガス および被験試料の排出を妨げることなぐ効果的にスプレイヤーを冷却することが可 能となる。
[0062] さらに、上記の範囲の傾斜にすることで、低温不活性ガスがネブライジングガスの排 出方向に同調するように排出する。すなわち、冷却されている上記低温不活性ガス はネブライジングガスとともに、キヤピラリーから排出される被験試料の移動を補助し ていることになる。そのため、ネブライジングガスの温度は、低温不活性ガスの温度に 影響され低温になり、キヤビラリ一から排出された被験試料イオンの冷却を行うことも 可能となる。
[0063] また、本発明に係る分析装置は、上記低温不活性ガスの排出口における単位面積 当たりの排出流量が、高電圧が印加された被験試料の排出を補助するネブライシン グガスの排出口における単位面積当たりの排出流量以下であることが好ましい。
[0064] 上記ネブライシングガスは、上述したように上記キヤビラリ一から排出される霧状の 被験試料のイオン引出電極への効果的な導入を補助するためのものであるため、上 記低温不活性ガスは、ネブライジングガスの排出に影響を与えなレ、程度の排出速度 である必要がある。そのため、上記ネブライシングガスの排出速度以下とすることによ り、上記キヤピラリーから排出される霧状の被験試料を排出方向に影響を与えること なぐスプレイヤーを冷却することが可能となる。なお、ここで排出口における単位面 積当たりの排出流量とは、 mL/ (分 X cm2)の単位で表される数値である。
[0065] また、本発明に係る分析装置は、上記第 1冷却手段および第 2冷却手段が、温度 調節可能な構成となっていることが好ましい。
[0066] これにより、分析する被験試料がイオン気化する最適な温度条件に制御することが 可能であるため、それぞれ異なる被験試料の温度条件に合わせ、正確な分析を行う こと力 Sできる。
[0067] また、本発明に係る分析装置において、上記被験試料は、反応溶液であり、反応 開始力 数秒で反応が終結するものであることが好ましい。
[0068] このような被験試料を用いる場合に、本発明に係る分析装置は、高い効果を有する ものである。すなわち、同一のサンプルから、略同時に、短時間で測定を行うことので きる各種スペクトルを複数用いて測定することができるため、反応開始から数秒で反 応を終結する被験試料であっても、反応中間体について正確な情報を得ることが可 能となる。
[0069] さらに、本発明に係る分析方法は、被験試料の吸収スペクトル、発光スペクトル、散 乱スペクトルを分析する吸収 '発光'散乱スペクトル分析工程と、上記被験試料と同 一の被験試料をイオン気化して得られる被験試料イオンの量を制御して質量スぺタト ルを分析する質量スペクトル分析工程とからなる分析方法であって、上記吸収'発光 •散乱スペクトル分析工程と上記質量スペクトル分析工程とが略同時に実時間で行 われることを特徴としている。
[0070] これにより、刻一刻と変化する化学反応溶液のような被験試料を、吸収 '発光'散乱 スペクトルと質量スペクトルによって、両者を略同時に、かつ、実時間で分析すること ができる。すなわち、これまでに問題とされてきた両者の最適濃度差の違いを、ィォ ン気化された被験試料イオンの量を制御することによって解消することにより、化学反 応の反応中間体の構造などを、得られた複数のスペクトルから正確に分析 ·把握する ことが可能となる。
[0071] なお、上記「実時間で」とは、「経時的に」ということであり、刻一刻と変化する化学反 応溶液のような被験試料を経時的に分析するとレ、うことを意味してレ、る。
[0072] また、本発明に係る分析方法は、上記質量スペクトル分析工程におけるイオン化法 力 高電圧を印加して被験試料溶液をイオン気化するスプレイヤーを用いて当該被 験試料の質量分析を行うエレクトロスプレーイオンィ匕法を用いて行われるとともに、上 記吸収 '発光'散乱スペクトル分析工程と質量スペクトル分析工程とに供される前の 上記被験試料溶液を冷却する第 1冷却工程と、上記スプレイヤーおよび、上記第 1 冷却工程にて冷却され、上記スプレイヤーに導入された上記被験試料溶液を冷却し 、上記スプレイヤーに高電圧を印加して被験試料溶液をイオン気化する第 2冷却ェ 程とを含み、上記質量分析工程では、上記第 2冷却工程によって冷却された上記被 験試料の質量分析を行うことが好ましレ、。
[0073] エレクトロスプレーイオンィ匕法を用いることにより、被験試料は溶液状態のままで質 量スペクトル分析を行うことが可能となる。また被験試料溶液を測定できることから、 溶液中における反応過程を反応開始力 反応終結まで実時間でスぺ外ルを解析す ること力 S可能となる。また、上述したようにエレクトロスプレーイオン化法はエレクトロス プレー (静電噴霧)現象を利用している。したがって、蛋白質、核酸などの生体高分 子および、薬物の同定、並びに有機金属錯体などの分子構造を解析する場合に、こ れらの試料をほとんど破壊することがなぐ容易にイオン化することができる。
[0074] したがって、これらの試料を用いてその反応中間体等の分析を行う場合に、エレクト ロスプレ一/ fオン化法を用いることで、正確な質量スペクトルを測定することができる。
[0075] さらに、上記の構成とすることにより、イオン気化する場合に被験試料に発生する熱 によってその分子構造が破壊されることを抑制することができる。
[0076] また、本発明に係る分析方法は、上記第 2冷却工程では、上記被験試料が上記ス プレイヤーに導入される前に、予め上記スプレイヤーを冷却していることが好ましい。
[0077] これにより、上記スプレイヤーは、被験試料溶液が導入される前に予め冷却されて おり、被験試料溶液に高電圧が印加される直前まで、当該被験試料溶液を低温に 保った状態を維持できる。したがって、被験試料溶液を効果的に冷却できることから 、イオン気化する場合に被験試料に発生する熱によってその分子構造が破壊される ことを抑制することができる。
[0078] また、本発明に係る分析方法は、上記被験試料が、一 45°C以下でのみ安定な試料 であることが好ましい。
[0079] また、本発明に係るエレクトロスプレーイオン化質量分析装置は、上記の問題を解 決するために、高電圧を印加して被験試料をイオン気化するスプレイヤーを備えたェ レクトロスプレーイオン化質量分析装置であって、上記スプレイヤーに導入される前 の上記被験試料を冷却する第 1冷却手段と、上記スプレイヤーおよび、上記スプレイ ヤーに導入された上記被験試料を冷却する第 2冷却手段とを備えていることを特徴と している。
[0080] これにより、イオン気化する上記被験試料に発生する熱を効果的に冷却することが できる。具体的に説明すると、以下の通りである。
[0081] エレクトロスプレーイオンィ匕質量分析装置を用いた質量分析では、上述したように エレクトロスプレー（静電噴霧）現象を利用している。したがって、蛋白質、核酸などの 生体高分子および、薬物の同定、並びに有機金属錯体などの分子構造を解析する 場合に、これらの試料をほとんど破壊することがなぐ容易にイオンィ匕することができ る。そのため、これらの試料を用いた研究において、この装置は、その構造解析手段 の一つとして欠かせないものとなっている。
[0082] し力、しながら、上述したように、従来のエレクトロスプレーイオン化質量分析装置で は、熱に不安定な有機金属錯体などを被験試料として用いた場合に、発熱に対する 抑制が十分ではない。特に、極低温下でのみ安定な被験試料を分析する場合にお いては、従来のエレクトロスプレーイオン化質量分析装置を用いたのでは、被験試料 イオンが破壊されてしまう。また、熱に対する対処法として挙げられている冷却方法に 関しても、上述したように、ネブライジングガスを冷却する方法を用いた特許文献 1お よび 2では、上述した通り、それぞれに問題点があり、結果的に、極低温下でのみ安 定な被験試料の分析には対応しきれない装置となっている。
[0083] そこで、本発明に係るエレクトロスプレーイオン化質量分析装置は、上記スプレイヤ 一に導入される前の上記被験試料溶液を冷却する第 1冷却手段と、上記スプレイヤ 一および、上記スプレイヤーに導入された上記被験試料溶液を冷却する第 2冷却手 段とを備えた構成とする。すなわち、イオン気化する被験試料に対して、本発明に係 るエレクトロスプレーイオン化質量分析装置は、 2段階の冷却手段を備えている。特 に第 1冷却手段によって、上記スプレイヤーに導入される前の上記被験試料を冷却 することから、従来の装置と比較し、被験試料を効果的に冷却することが可能となる。
[0084] また、本発明に係るエレクトロスプレーイオン化質量分析装置は、上記第 2冷却手 段力 上記スプレイヤーとは独立した構造であることが好ましい。
[0085] これにより、上記被験試料は、上記第 2冷却手段によって直接的に冷却されるため
、高電圧印加時における当該被験試料の加熱を効果的に抑制することが可能となる [0086] すなわち、特許文献 1および 2に記載されているエレクトロスプレーイオンィ匕質量分 析装置では、上述したように、冷却されたネブライジングガスが通るシース管が、スプ レイヤーと繋がった構造であったため、当該シース管の外周に生じた結露力 高電 圧が印加されるスプレイヤーに影響し、漏電や感電を起こす可能性があった。
[0087] そこで、上述した構造とすることにより、上記スプレイヤーを過剰に冷却する場合で あっても、ネブライジングガスをスプレイヤーの冷却手段としないため、上述したような 漏電が起こる危険性はなくなる。
[0088] したがって、本発明のエレクトロスプレーイオンィ匕質量分析装置は、被験試料に対 して 2段階の冷却手段を備え、かつ、高電圧が印加される被験試料を直接冷却する ことから、イオン気化に伴い被験試料イオンに発生する熱を効果的に抑えることがで き、極低温下でのみ安定な被験試料の質量分析を可能にする。
[0089] また、本発明に係るエレクトロスプレーイオン化質量分析装置は、上記第 2冷却手 段が、上記スプレイヤーにおける少なくとも高電圧印加部を含む領域を冷却すること が好ましい。
[0090] 特許文献 1および 2に記載されているエレクトロスプレーイオン化質量分析装置で 用いられていた冷却方法とは、イオン気化時に発熱する被験試料の熱を抑え、被験 試料イオンの分子構造の破壊を防止するために、液体窒素などの冷媒で冷却したネ ブライジングガスおよび脱溶液チャンバ一を介して、間接的に帯電した被験試料を冷 却するものであった。この冷却方法は、効果的に被験試料を冷却するものではなぐ 特に、被験試料が極低温下においてのみ安定な試料である場合に、このような不十 分な冷却は分子構造の破壊を招く危険性が高いものとなる。
[0091] そこで、上記第 2冷却手段が、上記スプレイヤーにおける少なくとも高電圧印加部 を含む領域を冷却する構成にすることで、発熱源である上記スプレイヤーの高電圧 印加部およびその周辺を集中的に冷却することが可能となる。
[0092] したがって、高電圧が印加される被験試料を、効果的に冷却することが可能となり、 イオン気化時に熱による被験試料イオンの分子構造破壊を一層抑えることが可能と なる。 [0093] また、本発明に係るエレクトロスプレーイオン化質量分析装置は、上記第 2冷却手 段が、低温不活性ガスを排出するガス導入管であることが好ましレ、。
[0094] これにより、上記スプレイヤーを効果的に冷却することができる。すなわち、ガス導 入管の開口部を、上記スプレイヤーの冷却したい部分近傍に近づけることが可能で あるため、効果的にスプレイヤーの冷却を行うことが出来る。
[0095] また、導入管であるため、低温 (極低温）の冷却ガスの温度を上げることなくスプレイ ヤー近くで排出することが可能となる。
[0096] したがって、本発明のエレクトロスプレーイオン化質量分析装置は、上記スプレイヤ 一および、高電圧が印加される被験試料を、効果的に冷却することが可能となり、ィ オン気化時に発生する熱を一層抑えることが可能となる。すなわち、イオン気化時に 熱による被験試料イオンの分子構造破壊を一層抑えることが可能となる。
[0097] また、上述した上記第 2冷却手段は、従来のエレクトロスプレーイオン化質量分析 装置の構造を変えるものではなぐ上記第 2冷却手段を従来のエレクトロスプレーィォ ン化質量分析装置に付属させる構成であることから、従来のエレクトロスプレーイオン 化質量分析装置の製造効率を大きく変えることなぐ本発明に係るエレクトロスプレー イオン化質量分析装置を提供することが可能となる。
[0098] また、本発明に係るエレクトロスプレーイオン化質量分析装置は、上記低温不活性 ガスの排出方向が、高電圧が印加された被験試料溶液の排出を補助するネブライシ ングガスの排出方向に対して、 30° — 60° 傾斜していることが好ましい。
[0099] 上記ネブライシングガスとは、排出される霧状の被験試料のイオン引出電極への効 果的な導入を補助するためのものである。したがって、低温不活性ガスが、上述した 方向でスプレイヤーに向かって排出されることにより、低温不活性ガスはネブライジン グガスの排出方向を変位させることなぐスプレイヤーを効果的に冷却することが可能 となる。上述した範囲を外れ、ネブライシングガスの排出方向に対して 30° 未満とな ると、効果的に上記低温不活性ガスがスプレイヤーを冷却することができず、ネブライ シングガスの排出方向に対して 60° 以上となると、上記低温不活性ガスの排出が、 ネブライシングガスの排出方向を妨げることになる。
[0100] すなわち、上記低温不活性ガスの排出方向を上述した範囲にすることで、ネブライ ジングガスおよび被験試料の排出を妨げることなぐ効果的にスプレイヤーを冷却す ること力 S可言 となる。
[0101] さらに、上記の範囲の傾斜にすることで、低温不活性ガスがネブライジングガスの排 出方向に同調するように排出する。すなわち、冷却されている上記低温不活性ガス はネブライジングガスとともに、キヤピラリーから排出される被験試料の移動を補助し ていることになる。そのため、ネブライジングガスの温度は、低温不活性ガスの温度に 影響され低温になり、キヤピラリーから排出された被験試料イオンの冷却を行うことも 可能となる。
[0102] また、本発明に係るエレクトロスプレーイオン化質量分析装置は、上記低温不活性 ガスの排出口における単位面積当たりの排出流量が、高電圧が印加された被験試 料溶液の排出を補助するネブライシングガスの排出口における単位面積当たりの排 出流量以下で排出されることが好ましい。
[0103] 上記ネブライシングガスは、上述したように上記キヤビラリ一から排出される霧状の 被験試料のイオン引出電極への効果的な導入を補助するためのものであるため、上 記低温不活性ガスは、ネブライジングガスの排出に影響を与えなレ、程度の排出速度 である必要がある。そのため、上記ネブライシングガスの排出速度以下とすることによ り、上記キヤビラリ一から排出される霧状の被験試料を排出方向に影響を与えること なぐスプレイヤーを冷却することが可能となる。なお、ここで排出口における単位面 積当たりの排出流量とは、 mL/ (分 X cm2)の単位で表される数値である。
[0104] また、本発明に係るエレクトロスプレーイオン化質量分析装置は、上記第 1冷却手 段および第 2冷却手段は、温度調節可能な構成となっていることが好ましい。
[0105] これにより、分析する被験試料がイオン気化する最適な温度条件に制御することが 可能であるため、それぞれ異なる被験試料の温度条件に合わせ、正確な分析を行う こと力 Sできる。
[0106] 特許文献 1および 2に記載のエレクトロスプレ一/ fオン化質量分析装置では、スプレ ィヤーに設けられた高電圧印加部に連結したシース管に、冷却したネブライジングガ スを通していたため、シース管の外周に生じた結露力 電圧が印加される部分に達し 、漏電が生じる危険性があった。これは、特に、被験試料が極低温下においてのみ 安定な試料である場合に、ネブライジングガスが過剰に冷却されるため、このような状 況が顕著に現れる。そこで、本発明では、冷却していない通常のネブライジングガス を用いることにより、シース管の外周に結露が生じないため、漏電の危険性はない。
[0107] したがって、本発明に係るエレクトロスプレーイオン化質量分析装置では、被験試 料およびスプレイヤーを過剰に冷却する必要があった場合であっても、その冷却をネ ブライジングガスによって行うものではないことから、安全なエレクトロスプレーイオン 化質量分析装置を提供することが可能である。
[0108] さらに、本発明に係るエレクトロスプレーイオン化質量分析方法では、高電圧を印 カロして被験試料溶液をイオン気化するスプレイヤーを備えたエレクトロスプレーイオン 化質量分析方法であって、上記スプレイヤーに導入される前の上記被験試料溶液を 冷却する第 1冷却工程と、上記スプレイヤーおよび、上記第 1冷却工程にて冷却され 、上記スプレイヤーに導入された上記被験試料溶液を冷却する第 2冷却工程とを備 え、上記第 2冷却工程の間に、スプレイヤーに高電圧が印加され、被験試料溶液を イオン気化することを特徴としてレ、る。
[0109] これにより、イオン気化する場合に被験試料に発生する熱によってその分子構造が 破壊されることを抑制すること力できる。
[0110] また、本発明に係るエレクトロスプレーイオン化質量分析方法では、上記第 2冷却 工程は、上記被験試料溶液が上記スプレイヤーに導入される前に予め上記スプレイ ヤーを冷却してレ、ることが好ましレ、。
[0111] これにより、上記スプレイヤーは、被験試料溶液が導入される前に予め冷却されて おり、被験試料溶液に高電圧が印加される直前まで、当該被験試料溶液を低温に 保った状態を維持できる。
[0112] したがって、被験試料溶液を効果的に冷却できることから、イオン気化する場合に 被験試料に発生する熱によってその分子構造が破壊されることを抑制することができ る。
[0113] また、本発明に係るエレクトロスプレーイオン化質量分析方法では、上記被験試料 力 一 45°C以下でのみ安定な試料であることが好ましい。
図面の簡単な説明 [図 1]本発明に係る分析装置の基本構造を示した斜視図である。
[図 2]本発明に係る分析装置のイオンィ匕室を拡大した斜視図である。
[図 3]本発明に係る分析装置の実施例における鉄 (III)錯体と 13— HPODとの化学反 応式である。
[図 4] (a)は、本発明に係る分析装置の実施例における鉄 (III)錯体と 13— HPODと の反応開始時（0秒）の質量スペクトルを示したグラフ図および、質量数 677のイオン 強度を時間に対してプロットしたスペクトル分析図であり、 （b)は、本発明に係る分析 装置の実施例における鉄 (ΠΙ)錯体と 13— HPODとの反応開始 7秒後の質量スぺ外 ルを示したグラフ図および、質量数 929のイオン強度を時間に対してプロットしたスぺ タトル分析図であり、（c)は、本発明に係る分析装置の実施例における鉄 (III)錯体と 13—HPODとの反応開始 12分後の質量スペクトルを示したグラフ図および、質量数 911のイオン強度を時間に対してプロットしたスペクトル分析図である。
[図 5] (a)は、本発明に係る分析装置の実施例における、測定開始 (0秒）（図中 (A) ) および 7秒後（図中（B) )の可視 紫外吸収スペクトルを示すグラフ図であり、 （b)は、 反応開始 7秒後（図中（B) )および 12分後（図中（C) )における可視 紫外吸収スぺ タトルを示すグラフ図である。
[図 6]本発明に係る分析装置の実施例における鉄 (III)錯体と、 13-HPODおよび Et Nとの反応を示した化学反応式である。
3
[図 7]本発明に係るエレクトロスプレーイオンィ匕質量分析装置の一実施形態の基本構 造を示した斜視図である。
[図 8]本発明に係るエレクトロスプレーイオンィ匕質量分析装置の実施例に用いたマン ガン (IV)メトキシ錯体の化学構造式である。
[図 9] (a)は、本発明に係るエレクトロスプレーイオン化質量分析装置の実施例にお レ、て測定を行ったマンガン (IV)ペルォキソ錯体を生成する化学反応式であり、 (b) は、本発明に係るエレクトロスプレーイオン化質量分析装置の実施例において、マン ガン（IV)ペルォキソ錯体の質量スぺクトノレを示したグラフ図であり、（c)は、本発明に 係るエレクトロスプレーイオン化質量分析装置の実施例において検出されたマンガン (IV)ペルォキシ錯体（質量数 716)のイオン強度を時間に対してプロットしたスぺタト ル分析図である。
[図 10]本発明に係る分析装置における他の実施形態の基本構造を示した斜視図で ある。
発明を実施するための最良の形態
[0115] 〔実施の形態 1〕
本発明に係る分析装置の一実施形態について図 1一図 4に基づいて説明すると以 下の通りである。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
[0116] 本実施の形態では、本発明の分析装置の基本原理について説明し、その後、本発 明に係る分析装置と、本発明に係る分析方法とを詳細に説明する。
[0117] ( 1 )本発明の分析装置の基本原理
図 2は、本発明に係る分析装置におけるイオンィ匕室に、多量の荷電イオンが排出し ている様子を模式的に示したものである。上述したように、イオンィ匕室の荷電イオンは
、イオン引出電極 (オリフィス）を経て、続く質量分析部において質量スぺタトノレが測 定される。
[0118] 上述したように、被験試料の濃度が高ぐ上記イオン化室に多量の被験試料イオン が存在する場合、この多量の被験試料イオンがそのまま質量分析部に流入すると、 高電流が流れ、装置回路の損傷などが起こる可能性がある。
[0119] そこで、図 2に示すように、図示しない上記質量分析部に流入する被験試料イオン 量を制御するイオン導入制御手段 8を上記イオン引出電極の導入口よりスプレイヤー 側に設ける。これにより、質量分析部に導入される被験試料イオンの量は、従来の質 量分析装置において最適濃度とされる濃度の被験試料をイオン気化した状態の被 験試料イオン量と略同量となる。そのため、通常のイオン量で質量スペクトルの測定 を行うことが可能となる。具体的に説明すると、以下の通りである。
[0120] 上記イオン導入制御手段 8は、イオン化室側からイオン引出電極側に貫通する穴 を複数設けた網目構造となっている。上記貫通する穴の直径は、 1 /i m— 5mmの範 囲である。この直径は、被験試料の濡れ性の問題等によって適宜設定される。被験 試料として、従来の質量スペクトル測定に用いられる最適濃度の被験試料と比較して 高い濃度のものが用いられた場合、イオン化室では高濃度の被験試料に高電圧を 印加して、被験試料を荷電イオンにする。イオン気化した多量の被験試料イオンは、 通常と同じように、イオン引出電極の方向へ移動する。し力 ながら、上述した位置に 設けられたイオン導入制御手段によって、イオン引出電極に導入されるイオン量は制 御される。すなわち、多量に生成された被験試料イオンは、上記イオン導入制御手 段の表面に付着する被験試料イオンと、上記イオン導入制御手段の貫通する穴から イオン引出電極側に通過する被験試料イオンとに分かれることで、質量分析部に導 入される被験試料イオンの量を低減させることができる。
[0121] これにより、本発明に係る分析装置は、被験試料の濃度が、分析における最適濃 度よりも高濃度である場合であっても正常に質量スペクトルを測定することができる。
[0122] (2)本発明に係る分析装置
続いて、本発明に係る分析装置について詳しく説明する。図 1は、本発明にかかる 分析装置の一例であって、質量分析に最適な濃度以上、すなわち最適濃度よりも高 濃度に調整された被験試料を用いる分析装置 10の基本構造を示した図である。図 1 に示す分析装置 10は、吸収スペクトル '発光スぺクトル ·散乱スぺクトルの中の少なく とも 1つを分析する吸収 '発光'散乱スぺクトル分析計 30と、質量スぺクトルを分析す る質量スぺクトノレ分析計 20とが備えられている。そして、吸収 '発光'散乱スペクトル 分析計 30および質量スペクトル分析計 20は、ともに被験試料の入った反応容器 1と 接続されており、同一の被験試料を分析対象とするものである。
[0123] つまり、分析装置 10には、被験試料に高電圧を印加し、イオン気化した被験試料ィ オンを、イオン化室に設けた上記イオン導入制御手段 8を通過させることにより、導入 される被験試料イオンの量を制御して質量スぺクトノレを測定する質量スペクトル分析 計 20が備えられているとともに、当該質量スペクトル測定の被験試料と同一の被験 試料を用いて、略同時に、吸収スペクトル '発光スペクトル '散乱スペクトルを測定す ることのできる吸収 ·発光 ·散乱スペクトル分析計 30が備えられている。
[0124] なお、本実施の形態において説明する分析装置 10は、特に、エレクトロスプレーィ オン化法を備えたエレクトロスプレーイオンィ匕質量分析装置に基づいて説明するが、 本発明はこれに限定されるものではない。
[0125] 分析装置 10は、図 1に示すように、反応容器 1、不活性ガス導入管 2、キヤピラリー 3 、スプレイヤー 4、マグネティックスターラコントローラー 5、恒温槽 6、シース管 7、ィォ ン導入量制御手段 8、イオン引出電極 9、スペクトル観察用プローブ 12を備えている 。なお、上記不活性ガス導入管 2、上記キヤピラリー 3、上記スプレイヤー 4、上記シー ス管 7、上記イオン導入量制御手段 8、上記イオン引出電極 9は、上記質量スペクトル 分析計 20内に備えられており、上記スペクトル観察用プローブ 12は、吸収 '発光'散 乱スペクトル分析計 30内に備えられている。
[0126] 上記反応容器 1は、上述したような被験試料を含む溶液が入れられ、後述する上記 恒温槽 6に設置され、所定温度に制御される。また、上記反応容器 1内には、同じく 後述する上記マグネティックスターラコントローラー 5により容器内の被験試料溶液を 攪拌するためのマグネティックスターラがある。したがって、上記反応容器 1は、上記 恒温槽 6に設置され、温度制御された状態で、被験試料を攪拌し、被験試料の温度 を均一にすることができる。さらに、上記反応容器 1の上部は、後述する不活性ガス 導入管 2とキヤピラリー 3とスペクトル観察用プローブ 12が配置されており、これらを固 定する目的で上記反応容器 1の上部には、ゴム栓が配置されている。上記反応容器 1の構造としては、上記恒温槽 6に設置可能な構造であればよぐその材質は例えば ガラスやステンレスを用いることができる。
[0127] なお、上記マグネティックスターラコントローラー 5は、上述したように、上記恒温ネ曹 6 に設置された上記反応容器 1内の被験試料溶液を攪拌するために設けられている。 本実施の形態においては、上述した攪拌手段として上記マグネティックスターラコント ローラー 5を挙げた力 これに限定されるものではなぐ被験試料溶液の温度および 被験試料溶液濃度を均一にすることが出来る攪拌手段が備えられているものであれ ばよぐ機械式のものであってもよい。
[0128] なお、被験試料溶液の溶媒としては、従来のエレクトロスプレーイオン化質量分析 装置によって分析される被験試料溶液の溶媒を用いればよぐ被験試料の性質に応 じて適宜用いることができる力 S、メタノールまたは後述するようなァセトニトリル溶液で あることが好ましい。また被験試料溶液の濃度としては、エレクトロスプレーによる被 験試料のイオン化効率によって異なるが、蛋白質や核酸などの高分子化合物では、 約 1一 SOpmol/ zz Lの範囲が好ましぐ lOOODa以下の低分子化合物では、約 1一 50ng/ μ Lの範囲が好ましい。
[0129] 上記不活性ガス導入管 2は、その一端が上記反応容器 1の上部、具体的には、上 記不活性ガス導入管 2の一端が、上記反応容器 1内の被験試料溶液に接触しない 部分にあり、もう一方の端からは、図示しない不活性ガス源から不活性ガスが導入さ れる。導入される上記不活性ガスの圧力は、図示しない圧力調整器によって調整さ れる。上記不活性ガスの圧力が調整されることによって、上記反応容器 1内の被験試 料溶液は、後述する上記キヤピラリー 3を通じて上記スプレイヤー 4に送り込まれる。 具体的には、上記キヤピラリー 3から上記スプレイヤー 4に送り込まれる被験試料溶液 の流量が、好ましくは 2 4 a LZ分、より好ましくは約 3 a LZ分となるように、上記不 活性ガスの圧力が調整されることが好ましレ、。上記不活性ガス導入管 2の構造として は、例えば内径 0. 8mm、外径 1. 58mmの PTFEチューブを用いることができるが、 本実施の形態における上記不活性ガス導入管 2はこれに限定されるものではない。 なお、上記不活性ガスには、例えばアルゴンガスなどを用いることができる。
[0130] 上記キヤピラリー 3は、上記反応容器 1と上記スプレイヤー 4とを繋いでおり、上記反 応容器 1内の被験試料溶液は、上記不活性ガス導入管 2から導入された不活性ガス による圧力によって上記キヤピラリー 3に通され、上記スプレイヤー 4に送り込まれる。 上記キヤピラリー 3の長さは、上記恒温槽 6によって温度制御された被験試料溶液の 温度変化を極力防ぐため、かつ、測定時間のずれを極力小さくするために、比較的 短いものが好ましぐ例えば長さ 20cmで、内径 0. 075mmの不活性化シリカキヤビラ リーチューブを用いることができる力 S、本実施の形態における上記キヤピラリー 3はこ れに限定されるものではない。
[0131] 上記スプレイヤー 4は、後述する上記シース管 7が、上記キヤピラリー 3と同軸形状 に構成された二重構造となっている。上記スプレイヤー 4に高電圧がかけられること により、上記キヤピラリー 3に導入された被験試料溶液をキヤピラリー 3の一端力、ら排 出する。上記スプレイヤー 4に印加される電圧は、約 3— 6kVの範囲であることが好ま しぐ約 4一 5kVの範囲であることがより好ましい。
[0132] なお、オペレータ一は、被験試料の分析スペクトルを見ながら、上記スプレイヤー 4 の先端を図示しない位置調整ノブによって最適な位置に調整することによつても、最 適な分析スペクトルを得ることが可能である。
[0133] 上記恒温槽 6は、上述したように上記反応容器 1内の被験試料溶液を温度制御す るための温度制御手段として設けられる。上記恒温槽 6としては、例えば水を入れた 恒温槽 6を温度制御し、恒温槽 6の中に上記反応容器 1を入れることで反応容器 1内 の被験試料溶液の温度を制御することができる。また、例えば被験試料溶液を氷点 下の温度に制御を行う場合には、液体窒素を用いることができ、液体窒素の中に上 記反応容器 1を浸すことで、被験試料溶液を冷却することができる。液体窒素を用い ることにより、被験試料として極低温のような低温でのみ安定な被験試料の測定を可 能にする。
[0134] さらに、上記恒温槽 6のように被験試料の温度を制御するための温度制御手段とし ては、上述したように水などの冷媒に限定されるものではなぐ上記反応容器 1を密 着して保持できるような構造が備えられた金属を用いることも可能である。すなわち、 この金属を電子機器などによって温度制御することで、この金属と密着した形で上記 反応容器 1を設置し、反応容器 1内の被験試料溶液の温度を制御することも可能で ある。上記金属には、銅やアルミなどの熱伝導率が比較的高いものが好ましい。
[0135] 上記シース管 7は、上述したように、上記キヤピラリー 3の外側にこれと同軸形状に 構成されており、図示しなレ、ネブライジングガス供給源から供給されたネブライジング ガスを、上記キヤピラリー 3から排出される被験試料と同軸方向に排出する。
[0136] 上記イオン導入量制御手段 8は、上記スプレイヤー 4に高電圧が印加され、上記キ ャピラリー 3の先端から排出される被験試料イオンの、上記イオン引出電極 9に導入さ れる量を制御するために設けられている。具体的に説明すると以下の通りである。
[0137] 上記イオン導入量制御手段 8は、イオン化室内に、図示しない支持手段によって支 持されている。具体的には、被験試料力 Sイオン気化されながら上記キヤピラリー 3の 先端力 排出される位置から、上記イオン引出電極 9までの間に備えられ、上記ィォ ン導入量制御手段 8が、イオン気化された被験試料イオンの移動方向に略垂直にな るように設けられている。
[0138] 上記イオン導入量制御手段 8は、複数の貫通穴によって構成される網目構造を備 えているものが好ましく、上記貫通穴の開口部が、上記キヤピラリー 3からの被験試料 イオンの排出側と、上記イオン引出電極 9の導入側とに向けられるように設けられるこ とが好ましい。上記イオン導入量制御手段 8の大きさとしては、キヤピラリー 3から排出 されてイオン引出電極 9方向へ拡散する被験試料イオンの拡散範囲を網羅する大き さであることが好ましぐ少なくとも上記イオン引出電極 9の導入口を覆う大きさである ことが好ましい。上記イオン導入量制御手段 8の大きさが、被験試料イオンの拡散範 囲を網羅する大きさである場合は、イオン導入量制御手段 8の設置位置は、上述した 位置、すなわち被験試料力 Wオン気化されながら上記キヤピラリー 3の先端力も排出 される位置から、上記イオン引出電極 9までの間に備えられればよぐ特に限定され るものではない。し力、しながら、上記イオン導入量制御手段 8の大きさが上記拡散範 囲を網羅するものではない場合、イオン導入量制御手段 8の設置位置は、上記ィォ ン引出電極 9の導入口付近であることが好ましい。この理由としては、上記イオン導 入量制御手段 8の大きさが被験試料イオンの拡散範囲を網羅していない場合に、上 記イオン導入量制御手段 8をキヤピラリー 3側に設けてしまうと、上記イオン導入量制 御手段 8の制御範囲以外に拡散した被験試料イオンが上記イオン引出電極 9に導入 されてしまう可能性があるため、上記イオン導入量制御手段 8による被験試料イオン 量の正確な制御が困難になるためである。また、上記貫通穴は、直径が 1 μ ΐη— 5m mの範囲であることが好ましい。上記の範囲とする理由は、イオン気化される被験試 料は、その種類によって濡れ性などが異なるためであり、その性質の違いによって直 径を適宜設定することが好ましい。また、上記イオン導入量制御手段 8の厚みは、比 較的薄いものが好ましい。具体的には、 1 /i m— lmmの範囲であることが好ましい。 なお、上記イオン導入量制御手段 8の厚みとは、被験試料イオンの移動方向に対す るイオン導入量制御手段 8の幅のことである。上記の範囲とする理由は、イオン導入 量制御手段 8の厚みが比較的厚レ、ものになると、被験試料イオンが上記貫通穴を通 過中に貫通穴の壁に付着してしまい、上記イオン導入量制御手段 8による制御を正 確に行うことができないためである。
また、上記イオン導入量制御手段 8は、オペレーターが被験試料の分析スぺクトノレ を見ながら、図示しない位置調整ノブによって当該イオン導入量制御手段 8の位置を 最適な位置に調整することができる。これにより、最適な分析スペクトルを得ることが 可能である。
[0140] なお、上記イオン導入制御手段 8は、着脱可能な構造となっており、被験試料の濃 度が、質量スペクトル測定に最適な濃度である場合には、図 2に示す位置から取り除 くことも可能である。すなわち、本実施の形態における分析装置 10は、必ずしも質量 スペクトル測定と同時に吸収 ·発光 ·散乱スペクトル測定を行うものではなぐ両者を 独立して測定することも可能である。
[0141] 以上のように、本実施の形態における上記分析装置 10は、従来の質量分析装置と は異なり、上記イオン導入量制御手段 8を、上記キヤピラリー 3先端から上記イオン引 出電極 9までの間に設けることにより、質量分析に最適な被験試料濃度よりも高い濃 度の被験試料を用いた場合であっても、正確な質量分析を行うことが可能となる。す なわち、本実施の形態の分析装置 10は、質量分析に最適な被験試料濃度よりも高 い濃度を最適濃度にもつ吸収 ·発光 ·散舌 Lスぺ外ルの測定を、質量分析と同一被験 試料から略同時に行うことが可能となる。
[0142] 上記イオン引出電極 9は、スプレイヤー 4から排出された帯電した被験試料を、当 該イオン引出電極 9へ誘導する。誘導され、上記イオン引出電極 9を通った荷電被験 試料イオンは、図示しない質量分析部によって質量数を分析される。
[0143] 上記スペクトル観察用プローブ 12は、上述したように、その一端が上記反応容器 1 内の被験試料内に位置するように設けられている。上記スペクトル観察用プローブ 1 2によって、上記反応容器 1内の被験試料の吸収スぺクトル '発光スペクトル ·散乱ス ベクトルが測定される。
[0144] なお、本実施の形態における分析装置 10のイオン化法としては、エレクトロスプレ 一イオン化法を用いて行われることが好ましレ、。エレクトロスプレーイオン化法を用い ることにより被験試料は溶液状態のまま質量スペクトル分析を行うことが可能となる。 また被験試料溶液を測定できることから、溶液中における反応開始から反応終結ま での過程を実時間にてスペクトル解析することが可能となる。また、上述したようにェ レクトロスプレー（静電噴霧）現象を利用している。したがって、蛋白質、核酸などの生 体高分子および、薬物の同定、並びに有機金属錯体などの分子構造を解析する場 合に、これらの試料をほとんど破壊することがなぐ容易にイオンィ匕することができる。 [0145] したがって、これらの試料を用いてその反応中間体等の分析を行う場合に、エレクト ロスプレーイオン化法を用いることで、正確な質量スペクトルを測定することができる。
[0146] なお、本実施の形態に係る上記分析装置 10は、質量スペクトルと吸収スペクトル、 質量スペクトルと発光スペクトルといった 2つのスペクトルの同時測定だけでなぐ質 量スペクトルと吸収スペクトルと発光スペクトルといった 3つ以上のスペクトル、さらに は、質量スペクトルと吸収スペクトルと発光スペクトルと散乱スペクトルとレ、つた 4つの スペクトルを略同時に分析するものであってもよレ、。このように、オペレーターによって 複数のスペクトルの中から適宜選択して分析を行うこともできるため、上記分析装置 1 0には、図示しなレ、スペクトル選択手段が設けられている。
[0147] (3)本発明に係る分析方法
次に、上述した本発明に係る分析方法につレ、て説明する。
[0148] 分析方法は、まず、被験試料に溶媒を加えることによって被験試料溶液を調整し、 当該被験試料溶液を、上記反応容器 1に入れ、温度調節した上記恒温槽 6に設置 する。上記反応容器 1内の被験試料溶液は、マグネティックスターラコントローラー 5 によって制御されたマグネティックスターラによって攪拌される。
[0149] 次に、上記不活性ガス導入管 2の一端に繋がれている不活性ガスの圧力調整器を 調整することにより、不活性ガスが反応容器 1内に排出され、被験試料溶液はキヤピ ラリー 3を介してスプレイヤー 4へ導入される。スプレイヤー 4に導入された被験試料 溶液は、高電圧が印加され、キヤピラリー 3の先端力 排出される。
[0150] 上記キヤピラリー 3の先端力 排出された多量の帯電した霧状の粒子被験試料は、 その後、蒸発および、冷却された窒素ガスである乾燥ガスによって溶媒を失い、粒子 の大きさを小さくし、溶媒力も解放された多量の荷電被験試料イオンは、ついには粒 子から離れてレ、くと考えられる。粒子から離れた荷電被験試料イオンは、上記イオン 導入量制御手段 8によってその量を制御され、上記イオン引出電極 9の導入口に導 入される。上記イオン引出電極 9に導入された最適量の荷電被験試料イオンは、図 示しない質量分析部によって分析される。上述の手順で実施されるのが質量スぺタト ル分析工程である。
[0151] 本発明の分析方法では、上述した質量スペクトル分析工程と略同時並行に上記反 応容器 1内の被験試料溶液は、上記スペクトル観察用プローブ 12によって、吸収 '発 光'散乱スペクトルのうち少なくとも 1つのスペクトル分析が行われる。この工程が、吸 収'発光'散乱スペクトル分析工程である。
[0152] なお、本実施の形態に係る上記分析方法は、質量スペクトルと吸収スペクトル、質 量スペクトルと発光スペクトルといった 2つのスペクトルの同時測定だけでなぐ質量ス ぺクトルと吸収スペクトルと発光スペクトルといった 3つ以上のスペクトル、さらには、質 量スペクトルと吸収スペクトルと発光スペクトルと散乱スペクトルといった 4つのスぺタト ルを略同時に分析するものであってもよレ、。このような場合は、図示しないスぺクトノレ 選択手段によって分析しょうとするスペクトルを適宜選択することができる。
[0153] 〔実施の形態 2〕
(1)本発明に係るエレクトロスプレーイオンィ匕質量分析装置
本発明のエレクトロスプレーイオン化質量分析装置の一実施形態について図 7に 基づいて説明する。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
[0154] 本発明における上記エレクトロスプレーイオン化質量分析装置 120は、上述したよ うにエレクトロスプレー（静電噴霧）現象を利用した非常にソフトなイオン化法を用いて いる。そのため、蛋白質、核酸などの生体高分子および、薬物の同定、並びに有機 金属錯体などの分子構造を被験試料とする場合に欠かせない分析手段となっている 。特に、上記エレクトロスプレーイオン化質量分析装置 120は、実質的に極低温でし か安定ではなぐ熱によって不安定になる被験試料に対して好適な分析手段である 。なお、極低温でしか安定ではない被験試料とは、本実施の形態においては、約一 4 5°Cの温度を極低温とし、約 - 45°C下でのみ安定な試料としては、例えば後述するマ ンガン (IV)ペルォキソ錯体ゃ金属ハイド口ペルォキソ錯体が挙げられる力、本発明 に好適な被験試料としてはこれに限定されるものではない。
[0155] 図 7は、本発明におけるエレクトロスプレ一/ fオン化質量分析装置 120の構成を示 す模式図である。上記エレクトロスプレーイオン化質量分析装置 120は、反応容器 1 01、不活性ガス導入管 102、キヤピラリー 103、スプレイヤー 104、マグネティックスタ ーラコントローラー 105、低温浴 106 (第 1冷却手段）、シース管 107、冷却ガス導入 管 108 (第 2冷却手段）、イオン引出電極 109から構成されている。 [0156] 上記反応容器 101は、上述したような被験試料を含む溶液が入れられ、後述する 上記低温浴 106に設置され、所定温度に制御される。また、上記反応容器 101内に は、同じく後述する上記マグネティックスターラコントローラー 105により容器内の被 験試料溶液を攪拌するためのマグネティックスターラがある。したがって、上記反応容 器 101は、上記低温浴 106に設置され、冷却された状態で、被験試料を攪拌し、被 験試料の温度を均一にすることができる。さらに、上記反応容器 101の上部は、不活 性ガス導入管 102およびキヤピラリー 103が配置されており、これらを固定する目的 で上記反応容器 101の上部には、ゴム栓が配置されている。上記反応容器 101の構 造としては、上記低温浴 106に設置可能な構造であればよぐその材質は例えばガ ラスやステンレスを用いることができる。
[0157] なお、上記マグネティックスターラコントローラー 105は、上述したように、上記低温 浴 106に設置された上記反応容器 101内の被験試料溶液を攪拌するために設けら れている力 本実施の形態においては上記マグネティックスターラコントローラー 105 に限定されるものではなぐ被験試料溶液の温度を均一にすることが出来る攪拌手 段が備えられているものであればよぐ機械式のものであってもよい。
[0158] なお、被験試料溶液の溶媒としては、従来のエレクトロスプレーイオン化質量分析 装置によって分析される被験試料溶液の溶媒を用いればよぐ被験試料の性質に応 じて適宜用いることができる力 ァセトニトリルまたはメタノール単独のもの力、後述す るようなメタノールージクロロメタン溶液であることが好ましレヽ。また被験試料溶液の濃 度としては、エレクトロスプレーによる被験試料のイオン化効率によって異なる力 蛋 白質や核酸などの高分子化合物では、約 1一 20pmol/ /i Lの範囲が好ましぐ 100 ODa以下の低分子化合物では、約 1一 50ng/ z Lの範囲が好ましレ、。また、特にェ レクトロスプレーイオン化質量分析装置 120に好適である一 45°Cのような極低温でし か安定ではない被験試料では、その濃度が 100 z mol/Lであるものを用いることが できる。
[0159] 上記不活性ガス導入管 102は、その一端が上記反応容器 101の上部、具体的に は、上記不活性ガス導入管 102の一端が、上記反応容器 101内の被験試料溶液に 接触しない部分にあり、もう一方の端からは、図示しない不活性ガス源から不活性ガ スが導入される。導入される上記不活性ガスの圧力は、図示しない圧力調整器によ つて調整される。上記不活性ガスの圧力が調整されることによって、上記反応容器 1 01内の被験試料溶液は、後述する上記キヤビラリ一 103を通じて上記スプレイヤー 1 04に送り込まれる。上記不活性ガス導入管 102の構造としては、例えば内径 0. 8m m、外径 1. 58mmの PTFEチューブを用いることができる力 S、本実施の形態におけ る上記不活性ガス導入管 102はこれに限定されるものではない。なお、上記不活性 ガスには、例えばアルゴンガスなどを用いることができる。
[0160] 上記キヤピラリー 103は、上記反応容器 101と上記スプレイヤー 104とを繋いでおり 、上記反応容器 101内の被験試料溶液は、上記不活性ガス導入管 102から導入さ れた不活性ガスによる圧力によって上記キヤピラリー 103に通され、上記スプレイヤ 一 104に送り込まれる。上記キヤピラリー 103の長さは、上記低温浴 106によって冷 却された被験試料溶液の温度上昇を極力防ぐため、比較的短レ、ものが好ましぐ例 えば 20cmの内径 0. 075mmの不活性化シリカキヤビラリ一チューブを用いることが できるが、本実施の形態における上記キヤピラリー 103はこれに限定されるものでは ない。
[0161] 上記スプレイヤー 104は、後述する上記シース管 107が、上記キヤピラリー 103と同 軸形状に構成された二重構造となっている。上記スプレイヤー 104に高電圧がかけ られることにより、上記キヤピラリー 103に導入された被験試料溶液を上記キヤビラリ 一 103の一端から排出する。上記スプレイヤー 104に印加される電圧は、約 3— 6kV の範囲であることが好ましぐ約 4一 5kVの範囲であることがより好ましい。
[0162] 上記低温浴 106は、上述したように上記反応容器 101内の被験試料溶液を冷却す るために設けられる。被験試料溶液を冷却するために、例えば液体窒素を用いること ができ、液体窒素の中に上記反応容器 101を浸すことで、被験試料溶液を冷却する こと力 Sできる。上述したように本発明では、一 45°C以下でのみ安定な試料であっても 被験対象として分析ができるようにしている。したがって、被験試料溶液の温度を一 4 5°C以下に保つことが可能であれば、液体窒素に限定されるものではなぐ他の温度 調節手段により被験試料溶液の温度を制御するものであってもよい。
[0163] さらに、上記低温浴 106は、液体窒素などの冷媒に限定されるものではなぐ上記 反応容器 101を密着して保持できるような構造が備えられた金属を用いることも可能 である。すなわち、この金属を電子機器などの温度調節手段によって低温に制御す ることで、この金属と密着した形で上記反応容器 101を設置し、反応容器 101内の被 験試料溶液の温度を低温に保つ構成とすることも可能である。上記金属には、銅や アルミなどの熱伝導率が比較的高いものが好ましい。
[0164] 上記シース管 107は、上述したように、上記キヤピラリー 103の外側にこれと同軸形 状に構成されており、図示しなレ、ネブライジングガス供給源から供給されたネブライ ジングガスを、上記キヤピラリー 103から排出される被験試料と同軸方向に排出する 。上記ネブライジングガスの排出は、高電圧が印加されて上記キヤピラリー 103から 排出される霧状の被験試料のイオン引出電極への効果的な導入を補助する。
[0165] なお、ネブライシングガスの温度は、通常の温度で用いられることが好ましい。これ により、従来のエレクトロスプレーイオンィ匕質量分析装置で問題となったシース管の 外周の結露が発生しないため、上記スプレイヤー 104に高電圧を印加した場合に上 記結露を介した漏電 (感電)する危険性は生じなレ、。
[0166] 上記冷却ガス導入管 108は、高電圧が印加される上記スプレイヤー 104を冷却し、 上記キヤピラリー 103から排出される被験試料溶液の温度上昇を抑制するために設 けられている。具体的に説明すると以下の通りである。
[0167] 上記冷却ガス導入管 108は、図示しない支持手段によって支持されている。具体 的には、上記スプレイヤー 104の高電圧印加部、すなわち上記キヤピラリー 103の被 験試料が高電圧の印加によって加熱され始める位置から当該被験試料が上記キヤ ピラリー 103から排出されるまでの図中の斜線部分で示される部分に、上記冷却ガス 導入管 108から排出する低温不活性ガスが向けられるように上記支持手段により支 持される。
[0168] より詳細には、上記低温不活性ガスの排出方向が、ネブライジングガスおよび被験 試料溶液の排出方向に対して 30° — 60° 傾斜していることが好ましぐ約 45° 傾 斜していることがより好ましい。上記の範囲とする理由は、ネブライシングガスの排出 方向に対して 30° 未満となると、効果的に上記低温不活性ガスがスプレイヤーを冷 却することができず、ネブライシングガスの排出方向に対して 60° 以上となると、上 記低温不活性ガスの排出が、ネブライシングガスの排出方向を妨げることになるため である。すなわち、上記低温不活性ガスの排出方向をネブライジングガスおよび被験 試料溶液の排出方向に対して 30° — 60° の範囲内にすることで、ネブライジングガ スおよび被験試料の排出を妨げることなぐ効果的にスプレイヤーを冷却することが 可能となる。
[0169] また、上記低温不活性ガスの排出口における単位面積当たりの排出流量は、上記 シース管 107から排出されるネブライシングガスの排出口における単位面積当たりの 排出流量以下であることが好ましい。上記ネブライシングガスは、上述したように上記 キヤビラリ一から排出される霧状の被験試料のイオン引出電極への効果的な導入を 補助するためのものであるため、上記低温不活性ガスの排出口における単位面積当 たりの排出流量は、ネブライジングガスの排出口における単位面積当たりの排出速 度および、排出方向に影響を与えない程度である必要があるためである。そこで、排 出口におレ、て、例えば 500mL/ (分 X cm2)の低温不活性ガスを用いることができる
[0170] これら 2つの条件を備えた上記冷却ガス導入管 108を用いることによって、上記冷 却ガス導入管 108から排出される上記低温不活性ガスが、上記シース管 107から排 出されるネブライジングガスおよび、上記キヤピラリー 103から排出される被験試料溶 液の排出を妨げることなぐ上記スプレイヤー 104を冷却することが可能となる。
[0171] なお、上記冷却ガス導入管 108には、例えば内径 0· 6mmのテフロン (登録商標） チューブを用いることができる力 S、本実施の形態はこれに限定されるものではない。
[0172] これにより、本実施の形態における上記エレクトロスプレーイオンィ匕質量分析装置 1 20は、特許文献 1および 2に記載のエレクトロスプレーイオン化質量分析装置とは異 なり、上記冷却ガス導入管 108を、高電圧が印加されるスプレイヤー 104とは独立し た構造で設けることにより、上記冷却ガス導入管 108の外側に結露を発生した場合 であっても、上記スプレイヤー 104には結露が発生しなレ、。すなわち、特許文献 1お よび 2に記載のエレクトロスプレーイオンィ匕質量分析装置において挙げられていた課 題である上記スプレイヤー 104の結露が原因の漏電（感電）は、上記エレクトロスプレ 一イオン化質量分析装置 120では発生しない。したがって、上記エレクトロスプレー イオン化質量分析装置 120は、極低温のような温度でのみ安定な試料を分析する場 合であっても、上記スプレイヤー 104を十分冷却することができ、同時に被験試料溶 液のイオン気化に伴う温度上昇を抑制することが可能となることから、安全で正確な 分析が可能となる。
[0173] さらに上述したように、被験試料溶液は予め上記低温浴 106において冷却されて おり、イオン気化に伴う被験試料の発熱を極力抑えることができる。これにより、極低 温のような温度でのみ安定な試料であっても、イオン気化に伴う加熱が原因となる試 料イオンの分子構造の破壊を抑制することができる。
[0174] なお、冷却ガス導入管 108は上述した低温浴 106と同じぐ温度調節手段によって 温度調節が可能な構成となっている。これにより、被験試料の温度特性、すなわち被 験試料の構造が最も安定である温度に基づいて冷却を行うことが可能となる。したが つて、それぞれ異なる被験試料の温度条件に合わせられるため、イオン気化におけ る分子構造の破壊を抑制することが可能となり、正確な分析を行うことができる。
[0175] 上記イオン引出電極 109は、スプレイヤー 104から排出された帯電した被験試料を 、当該イオン引出電極 109へ誘導する。誘導され、上記イオン引出電極 109を通つ た荷電被験試料イオンは、図示しない質量分析計によって分析される。
[0176] オペレータ一は、被験試料の分析スペクトルを見ながら、上記スプレイヤー 104の 先端を図示しない位置調整ノブによって最適な位置に調整することができ、最適な 分析スペクトルを得ることが可能である。
[0177] (2)本発明に係るエレクトロスプレーイオンィ匕質量分析方法
次に、本発明に係るエレクトロスプレーイオン化質量分析方法にっレ、て説明する。
[0178] エレクトロスプレーイオンィ匕質量分析方法は、まず、被験試料に溶媒を加えることに よって被験試料溶液を調整し、当該被験試料溶液を、上記反応容器 101に入れ、温 度調節した上記低温浴 106に設置し、冷却する（第 1冷却工程)。この第 1冷却工程 においては、マグネティックスターラコントローラー 105によって制御されたマグネティ ックスターラによって、被験試料溶液を攪拌する。
[0179] 上記スプレイヤー 104は、上記冷却ガス導入管 108を通して供給される— 45°Cに 調整された低温不活性ガスによって、被験試料溶液が導入される前に、予め冷却す る。
[0180] 次に上記不活性ガス導入管 102の一端に繋がれている不活性ガスの圧力調整器 を調整することにより、不活性ガスが反応容器 101内に排出され、被験試料溶液はキ ャピラリー 103を介してスプレイヤー 104へ導入される。スプレイヤー 104に導入され た被験試料溶液は、冷却ガス導入管 108によって冷却されながら（第 2冷却工程）、 高電圧が印加される。高電圧が印加された被験試料溶液は、キヤピラリー 3の先端か ら静電噴霧現象によって排出される。
[0181] 上記キヤピラリー 103の先端から排出された帯電した霧状の粒子被験試料は、その 後、蒸発および、冷却された窒素ガスである乾燥ガスによって溶媒を失レ、、粒子の大 きさを小さくし、溶媒力、ら解放された荷電被験試料イオンは、ついには粒子から離れ ていくと考えられる。粒子から離れた荷電被験試料イオンが、上記イオン引出電極 10 9を通って図示しない質量分析計に導入され、質量分析が行われる（質量分析工程）
[0182] なお、上記質量分析計としては、一般的なエレクトロスプレーイオンィ匕質量分析に 用いられる従来公知の質量分析計を用いればよぐ特に限定されるものではない。
[0183] また、本発明は、上記した実施の形態 1において説明した分析装置 1に、本実施の 形態の冷却ガス導入管を備えた構成としてもよい。すなわち、図 10に示すように、本 発明の分析装置は、低温浴 106と、冷却ガス導入管 108とを備えるとともに、吸収 '発 光 ·散乱スペクトル分析計 30を備えた分析装置 10'としてもよい。低温浴 106および 冷却ガス導入管 108を用レ、て温度制御されることによって、例えば被験試料の温度 によってその反応速度が遅くなるような被験試料である場合に、その反応中間体の 測定を良好に実施することができる。また、冷却ガス導入管 108によって、高電圧印 加時における被験試料の加熱を効果的に抑制することが可能となることから、分析装 置 10'の構成とすることにより、極低温下でのみ安定な被験試料を用いた場合であつ ても、質量スペクトル分析と吸収 ·発光 ·散乱スペクトル分析とを略同時に行うことがで きる。
[0184] 以下に、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定され るものではない。 [0185] 〔実施例 1 :分析装置〕
本発明の分析装置の実施例として、図 1に示す分析装置 10を用いて、鉄 (III)錯体 を用いる酸化反応の機構解明に利用した実施例について説明する。具体的に説明 すると以下の通りである。鉄 (ΠΙ)錯体は、基質に 2つの酸素を添加する酵素であるリ ポキシゲナーゼの活性中心モデル錯体として人工的に合成されたものである（Seiji, ugo; Ryo, Yamahara; Mark, Roach; l omoyoshi, Suenoou; Michihko, Aki; akashi, Ogura; Teizo, Kitagawa; Hideki, Masuda; Shunichi, Fukuzumi; Yoshihito, Watanabe. Inorg. Chem. 2002, 41, 5513-5520·)。なお、本実施例では、上記鉄（III)錯体と 13— HPOD (13(S)-HydroPeroxy(9Z, 1 IE)- OctadecaDienoic acid)との反応を、本実施例 による質量スペクトルと、可視一紫外吸収スペクトルとの同時測定によって分析した結 果を示すものである。
[0186] 図 3は、本実施例における上記鉄 (III)錯体と上記 13— HPODとの化学反応式を示 したものである。
[0187] なお、本酵素モデル反応の詳細な検討は、生物の代謝'老化機構の解明に重要な 知見を与えるだけでなぐ新規酸化反応触媒の開発にも非常に有用な知見を与える
[0188] 上記鉄 (III)錯体を、図 1に示した反応容器 1中において、不活性ガス雰囲気下で、 完全に脱気および脱水したァセトニトリルを用いて、鉄 (III)錯体のァセトニトリル溶液 を調整した（3mL、 500 μ Μ)。得られた溶液は、上記恒温槽 6によって一 40°C— 50 °Cに維持され、マグネティックスターラコントローラー 5によって制御されたマグネティ ックスターラによって攪拌した。
[0189] 次に、上記不活性ガス導入管 2の一端に繋がれているアルゴンガスの圧力を調整 することにより、キヤピラリー 3を通過する被験試料の流量が約 3 μ L/分になるように 調整し、被験試料の質量スペクトルおよび可視一紫外吸収スペクトルの分析を開始し た。
[0190] 次に、上記鉄 (III)錯体のァセトニトリル溶液が入った上記反応容器 1内に 13— HP OD (分子量 312. 4)を鉄 (ΠΙ)錯体に対して 5当量の mol比になるようにシリンジを用 いて加えた（2. 3mg、 7. 4 x mol)。さらに 13—HPODの活性化のために塩基 Et3N (トリエチルァミン、分子量； L01. 2)を、上記鉄 (III)錯体に対して 1当量の mol比で加 える（150 レ 1. 5 /i mol)ことにより反応を開始した。以上の被験試料のエレクト口 スプレー質量スペクトル（陽イオンモード）および可視一紫外吸収スぺタトノレの同時測 定の分析を行った。分析の結果を、図 4および図 5に示す。図 4には、エレクトロスプ レー質量スぺタトノレの測定結果を示す。なお、図 4 (a)には、反応開始（0秒）におけ るエレクトロスプレー質量スペクトル、図 4 (b)には、反応開始から 7秒後におけるエレ タトロスプレー質量スペクトル、図 4 (c)には、反応開始から 12分後におけるエレクト口 スプレー質量スペクトルを示す。また、図 4 (a) （c)それぞれの反応時間において得 られる最大のスペクトルについて、そのイオン強度を時間に対してプロットしたスぺタト ル分析図も示す。図 5には、可視一紫外吸収スペクトルの測定結果を示す。図 5 (a) には、測定開始 (0秒）（図中 (A) )および 7秒後（図中（B) )における可視-紫外吸収 スペクトル、図 5 (b)には反応開始 7秒後（図中（B) )および 12分後（図中（C) )におけ る可視一紫外吸収スペクトルを示す。
[0191] その結果、鉄 (III)錯体 (分子量 677)は、反応開始後直ちに（7秒以内に)質量数 9 29の中間体に変換され、反応開始後約 12分後には化合物 (分子量 911)に完全に 変換されることが分かった。図 6は、鉄（III)錯体と、 13— HPODおよび Et3Nとの反応 を示した化学反応式である。
[0192] なお、本実施例に示したような早い、すなわち 7秒以内に 1段階目の反応が終了す るような反応過程を追跡することは、エレクトロスプレー質量スペクトルおよび可視一紫 外吸収スペクトルをそれぞれ単独で測定していたのでは、両スペクトル間の微妙な因 果関係や時間的関係を容易に解析することは非常に困難である。しかしながら、本 発明によればエレクトロスプレー質量スペクトルと可視一紫外吸収スぺタトノレとを略同 時に実時間で測定することができるので、両スペクトル間の微妙な因果関係や時間 的関係を容易に解析することができ、反応中間体に関する重要な知見を得ることが できた。
[0193] さらに、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなぐ請求項に示した 範囲で種々の変更が可能である。
[0194] 例えば、本発明には、被験試料の質量スペクトルと吸収 ·発光 ·散乱スぺタトノレが略 同時に実時間で測定できる方法とその装置も含まれる。
[0195] また、上記質量スペクトルの測定には、エレクトロスプレー質量分析機器を用いるこ とも本発明に含まれる。
[0196] また、略同時に実時間で測定できる方法とその装置には、質量スペクトルと吸収ス ぺクトル、質量スペクトルと発光スペクトルといった 2つのスペクトルの同時測定だけで なぐ質量スペクトルと吸収スペクトルと発光スペクトルといった 3つ以上のスぺクトノレ の同時測定方法とその装置をも含めることも本発明に含まれる。
[0197] また、被験試料の分析方法において、吸収 '発光'散乱スペクトルの測定に必要で ある高い濃度に調整された被験試料のスペクトルを測定すると同時に、高い濃度の 試料を導入することができるように改良を加えたイオン化室を装着するエレクトロスプ レー質量分析装置に上記被験試料を不活性ガス圧を利用して送り込み、被験試料 の質量スぺ外ルを測定することも本発明に含まれる。
[0198] また、上述した高い濃度の試料を導入することができるように改良を加えたイオン化 室とは、荷電イオンの質量分析部への導入口であるイオン引出電極 (オリフィス）の手 前に網目状のプラスチック製のイオン導入量制御板を設置されたイオン化室であるこ とも本発明に含まれる。
[0199] また、上記網目状のプラスチック製のイオン導入量制御板の位置は前後、左右、上 下に移動可能であることも本発明に含まれる。
[0200] 〔実施例 2：エレクトロスプレーイオン化質量分析装置〕
本発明のエレクトロスプレーイオン化質量分析装置の実施例として、図 7に示すェ レクトロスプレーイオン化質量分析装置 120を用いて、低温下におけるマンガン錯体 の質量分析を測定した。具体的に説明すると以下の通りである。
[0201] 図 8に示すのは、本実施例に用いたマンガン (IV)ペルォキソ錯体の化学構造式を 示したものである。以下に上記マンガン (IV)ペルォキソ錯体の質量分析方法を説明 する。
[0202] まずマンガン (IV)メトキシ錯体を、完全に脱気および脱水したジクロロメタンおよび メタノールを用いて、マンガン（IV)メトキシ錯体の 3%メタノールージクロロメタン溶液（ 5mL、 100 μ Μ)を調整した。マンガン（IV)メトキシ錯体の 3%メタノーノレ一ジクロロメ タン溶液は、図 7に示した上記反応容器 101内に入れ、上記低温浴 106によって一 4 5°Cに維持し、マグネティックスターラコントローラー 105によって制御されたマグネテ イツクスターラによって攪拌した。
[0203] 次に上記スプレイヤー 104を、上記冷却ガス導入管 108を通して供給される一 45°C に調整された窒素ガスで冷却した。上記不活性ガス導入管 102の一端に繋がれてい るアルゴンガスの圧力を調整することにより、キヤピラリー 103を通過する被験試料で あるマンガン（IV)メトキシ錯体の 3%メタノールージクロロメタン溶液の流量が約 3 μ L /分になるように調整し、被験試料の質量スぺ外ルの分析を開始した。
[0204] マンガン (IV)メトキシ錯体の 3%メタノールージクロロメタン溶液が入った上記反応 容器 101内に、メタクロ口過安息香酸（mCPBA)のジクロロメタン溶液（lOOmM)を マンガン (IV)メトキシ錯体に対して 5当量の mol比になるようにシリンジを用いてカロえ た（25 x L)。上記の反応を図 9 (a)に示す。本実施例より得られた質量スペクトルを、 図 9 (b)に示す。その結果、マンガン (IV)メトキシ錯体は、直ちに質量数 716の化合 物に変換されることが分かった。上記化合物が、マンガン (IV)ペルォキソ錯体である 。また、図 9 (c)は、質量数 716の上記マンガン（IV)ペルォキソ錯体のイオン強度を 、時間に対してプロットしたスペクトル分析図である。図 9 (c)に示されるように、被験 試料を室温にすると、上記マンガン (IV)ペルォキソ錯体のスペクトルが直ちに得られ なくなり、マンガン (IV)ペルォキソ錯体が分解されることが示された。すなわち、上記 マンガン (IV)ペルォキソ錯体は、室温による測定では検出不可能であることがわか つに。
[0205] なお、本実施例におけるマンガン (IV)ペルォキソ錯体の検出は、これまでほとんど 例のなレ、4価のマンガン錯体を触媒とする酸化反応機構の解明にとつて重要であり、 新規の酸化反応触媒の開発に非常に有用な知見を与えるものである。
[0206] 以上のように、被験試料自体が熱に不安定な化合物である場合に、そのエレクト口 スプレー質量スぺクトノレを検出するためには、本発明のエレクトロスプレーイオン化質 量分析装置およびその方法が、非常に効果的であることがわかった。
[0207] さらに、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなぐ請求項に示した 範囲で種々の変更が可能である。 [0208] 例えば、本発明には、エレクトロスプレー質量分析において、低温に保った被験試 料を、不活性ガス圧を利用してスプレイヤーに送り込むと同時に、スプレイヤーを不 活性ガスで直接冷却しながらイオン化を行い、熱に不安定な被験試料の質量を分析 する低温質量分析およびその装置も含まれる。
[0209] また、スプレイヤーを冷却するための冷却ガス導入管と高電圧が印加されるスプレ ィヤーとが完全に独立した構造を有する低温質量分析方法およびその装置も本発 明に含まれる。
産業上の利用の可能性
[0210] 本発明の分析装置および分析方法は、蛋白質、核酸などの生体高分子や、刻一 亥 IJと変化する化学反応溶液のような被験試料の分析に対して、その利用が大いに期 待できるものであり、反応中間体の構造などを容易に分析 ·把握することが可能となる 。さらに、蛋白質、核酸などの生体高分子の分野における利用に限られることなぐ極 低温のような低温下でのみ安定な錯体などの試料の質量分析に対してもその利用が 大いに期待できる。
[0211] 従って、本発明の分析装置および分析方法を用いることによって、化学反応の中 間体のような非常に不安定な化学種の観測において非常に有用であり、これらから 得られた知見を解析することにより、新規医薬品の開発および、化学反応触媒の開 発等への利用が期待される。

Claims

請求の範囲
[1] 吸収スぺクトノレ ·発光スペクトル ·散乱スぺクトルの中の少なくとも 1つを分析する吸 収 '発光'散乱スペクトル分析計と、
質量スペクトルを分析する質量スペクトル分析計と
を備えた分析装置であって、
上記吸収.発光.散乱スぺ外ル分析計と上記質量スぺ外ル分析計とは、同一の被 験試料を分析対象としており、
上記質量スペクトル分析計内には、イオン気化された被験試料イオンのイオン量を 制御するイオン導入量制御手段が備えられていることを特徴とする分析装置。
[2] 上記イオン導入量制御手段が、上記質量スペクトル分析計に設けられたイオン化 室内に備えられていることを特徴とする請求項 1に記載の分析装置。
[3] 上記イオン導入量制御手段は、位置調整ノブによって位置調整できることを特徴と する請求項 1または 2に記載の分析装置。
[4] 上記イオン導入量制御手段は、非導電性材料であることを特徴とする請求項 1から
3の何れか 1項に記載の分析装置。
[5] 上記イオン導入量制御手段は、網目構造であることを特徴とする請求項 1から 4の 何れか 1項に記載の分析装置。
[6] 上記網目構造を構成する貫通穴の径は、 1 μ m— 5mmの範囲であることを特徴と する請求項 5に記載の分析装置。
[7] 上記吸収 '発光'散乱スペクトル分析計は、赤外吸収スペクトル、可視'紫外吸収ス ぺクトル、蛍光スペクトル、ラマン散乱スペクトルの中の少なくとも 1つを分析するもの であることを特徴とする請求項 1に記載の分析装置。
[8] 上記被験試料は、温度制御されることを特徴とする請求項 1から 7の何れか 1項に 記載の分析装置。
[9] 上記質量スペクトル分析計が、高電圧を印加して上記被験試料溶液をイオン気化 するスプレイヤーが設けられたエレクトロスプレーイオン化質量分析計であるとともに 上記吸収 ·発光 ·散乱スぺ外ル分析計および質量スぺ外ル分析計に導入される 前の上記被験試料を冷却する第 1冷却手段と、
上記スプレイヤーおよび、上記スプレイヤーに導入された上記被験試料を冷却する 第 2冷却手段とを備えていることを特徴とする請求項 1に記載の分析装置。
[10] 上記第 2冷却手段が、上記スプレイヤーとは独立した構造であることを特徴とする 請求項 9に記載の分析装置。
[11] 上記第 2冷却手段が、上記スプレイヤーにおける高電圧印加部を少なくとも含む領 域を冷却することを特徴とする請求項 9または 10に記載の分析装置。
[12] 上記第 2冷却手段が、低温不活性ガスを排出するガス導入管であることを特徴とす る請求項 9から 11の何れか 1項に記載の分析装置。
[13] 上記低温不活性ガスの排出方向が、高電圧が印加された被験試料の排出を補助 するネブライシングガスの排出方向に対して、 30° 60° 傾斜していることを特徴と する請求項 12に記載の分析装置。
[14] 上記低温不活性ガスの排出口における単位面積当たりの排出流量は、高電圧が 印加された被験試料の排出を補助するネブライシングガスの排出口における単位面 積当たりの排出流量以下であることを特徴とする請求項 12または 13に記載の分析 装置。
[15] 上記第 1冷却手段および第 2冷却手段は、温度調節可能な構成となっていることを 特徴とする請求項 9から 14の何れ力 1項に記載の分析装置。
[16] 上記被験試料は、反応溶液であり、反応開始力 数秒で反応が終結するものであ ることを特徴とする請求項 1から 15の何れか 1項に記載の分析装置。
[17] 被験試料の吸収スペクトル、発光スペクトル、散舌しスペクトルを分析する吸収 ·発光
•散乱スペクトル分析工程と、
上記被験試料と同一の被験試料をイオン気化して得られる被験試料イオンの量を 制御して質量スペクトルを分析する質量スペクトル分析工程
とからなる分析方法であって、
上記吸収 ·発光 ·散乱スぺ外ル分析工程と上記質量スぺ外ル分析工程とが略同 時に実時間で行われることを特徴とする分析方法。
[18] 上記質量スぺ外ル分析工程におけるイオンィ匕法が、高電圧を印加して被験試料 溶液をイオン気化するスプレイヤーを用いて当該被験試料の質量分析を行うエレクト ロスプレーイオン化法を用いて行われるとともに、
上記吸収 ·発光'散乱スペクトル分析工程と質量スペクトル分析工程とに供される前 の上記被験試料溶液を冷却する第 1冷却工程と、
上記スプレイヤーおよび、上記第 1冷却工程にて冷却され、上記スプレイヤーに導 入された上記被験試料溶液を冷却し、上記スプレイヤーに高電圧を印加して被験試 料溶液をイオン気化する第 2冷却工程とを含み、
上記質量分析工程では、上記第 2冷却工程によって冷却された上記被験試料の質 量分析を行うことを特徴とする請求項 17に記載の分析方法。
[19] 上記第 2冷却工程では、上記被験試料が上記スプレイヤーに導入される前に、予 め上記スプレイヤーを冷却していることを特徴とする請求項 18に記載の分析方法。
[20] 上記被験試料が、一 45°C以下でのみ安定な試料であることを特徴とする請求項 17 から 19の何れか 1項に記載の分析方法。
[21] 高電圧を印加して被験試料をイオン気化するスプレイヤーを備えたエレクトロスプレ 一イオン化質量分析装置であって、
上記スプレイヤーに導入される前の上記被験試料を冷却する第 1冷却手段と、 上記スプレイヤーおよび、上記スプレイヤーに導入された上記被験試料を冷却する 第 2冷却手段と
を備えていることを特徴とするエレクトロスプレーイオン化質量分析装置。
[22] 上記第 2冷却手段が、上記スプレイヤーとは独立した構造であることを特徴とする 請求項 21に記載のエレクトロスプレーイオン化質量分析装置。
[23] 上記第 2冷却手段が、上記スプレイヤーにおける高電圧印加部を少なくとも含む領 域を冷却することを特徴とする請求項 21または 22に記載のエレクトロスプレーイオン 化質量分析装置。
[24] 上記第 2冷却手段が、低温不活性ガスを排出するガス導入管であることを特徴とす る請求項 21から 23の何れ力、 1項に記載のエレクトロスプレーイオンィ匕質量分析装置
[25] 上記低温不活性ガスの排出方向が、高電圧が印加された被験試料の排出を補助 するネブライシングガスの排出方向に対して、 30° — 60° 傾斜していることを特徴と する請求項 24に記載のエレクトロスプレーイオン化質量分析装置。
[26] 上記低温不活性ガスの排出口における単位面積当たりの排出流量は、高電圧が 印加された被験試料の排出を補助するネブライシングガスの排出口における単位面 積当たりの排出流量以下であることを特徴とする請求項 24または 25に記載のエレク トロスプレーイオン化質量分析装置。
[27] 上記第 1冷却手段および第 2冷却手段は、温度調節可能な構成となっていることを 特徴とする請求項 21から 26の何れ力、 1項に記載のエレクトロスプレーイオンィ匕質量 分析装置。
[28] 高電圧を印加して被験試料をイオン気化するスプレイヤーを用いて当該被験試料 の質量分析を行うエレクトロスプレーイオンィヒ質量分析方法であって、
上記スプレイヤーに導入される前の上記被験試料を冷却する第 1冷却工程と、 上記スプレイヤーおよび、上記第 1冷却工程にて冷却され、上記スプレイヤーに導 入された上記被験試料を冷却し、上記スプレイヤーに高電圧を印加して被験試料を イオン気化する第 2冷却工程と、
上記第 2冷却工程によって冷却された上記被験試料の質量分析を行う質量分析ェ 程
とからなることを特徴とするエレクトロスプレーイオン化質量分析方法。
[29] 上記第 2冷却工程では、上記被験試料が上記スプレイヤーに導入される前に予め 上記スプレイヤーを冷却していることを特徴とする請求項 28に記載のエレクトロスプ レーイオン化質量分析方法。
[30] 上記被験試料が、 - 45°C以下でのみ安定な試料であることを特徴とする請求項 28 または 29に記載のエレクトロスプレ一/ fオン化質量分析方法。
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