(57)【要約】      （修正有）【課題】生体から回収された流体試料の成分の変動をリアルタイムで分析することが可能なイオン化装置、質量分析装置および流体試料の分析方法を提供する。【解決手段】イオン化装置１は、探針２２に電圧を印加する電圧印加部１０２、探針を移動させる探針駆動部１０１、溶媒を収容する溶媒収容部３Ａ、イオン化装置１の外部から流体試料の供給を受ける試料供給路が接続された試料収容部３Ｂを備える。溶媒収容部は、第１の開口が第１の膜体で閉塞されることで溶媒を収容可能な容器部と、容器部の外部において、第１の膜体と試料収容部との間に配置される第２の膜体とを含む。探針駆動部は、容器部に溶媒が収容された状態で第２の開口を通して探針を容器部内に進入させ、さらに、探針を第１および第２の膜体を貫通させて試料収容部に供給された流体試料を採取するように移動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体試料の成分をイオン化するイオン化装置であって、
探針と、
前記探針に電圧を印加する電圧印加部と、
前記探針を移動させる探針駆動部と、
溶媒を収容する溶媒収容部と、
前記イオン化装置の外部から前記流体試料の供給を受ける試料供給路が接続された試料収容部と、を備え、
前記溶媒収容部は、
互いに対向する第１および第２の開口を有し、前記第１の開口が第１の膜体で閉塞されることで前記溶媒を収容可能な容器部と、
前記容器部の外部において、前記第１の膜体と前記試料収容部との間に配置される第２の膜体と、を含み、
前記探針駆動部は、前記容器部に前記溶媒が収容された状態で前記第２の開口を通して前記探針を前記容器部内に進入させ、さらに、前記探針を前記第１および第２の膜体を貫通させて前記試料収容部に供給された前記流体試料を採取するように移動させる、イオン化装置。
【請求項２】
前記試料供給路から供給される前記流体試料には、マイクロダイアリシス法によって生体から回収された物質が含まれる、請求項１に記載のイオン化装置。
【請求項３】
前記試料供給路から供給される前記流体試料には内部標準物質が含まれる、請求項１または請求項２に記載のイオン化装置。
【請求項４】
前記溶媒収容部は、前記イオン化装置の外部から溶媒の供給を受ける溶媒供給路が接続されている、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のイオン化装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のイオン化装置と、
前記イオン化装置により生成されたイオンに基づいて前記流体試料の成分を分析する質量分析部と、を備える質量分析装置。
【請求項６】
請求項１に記載のイオン化装置を用いた流体試料の分析方法であって、
前記溶媒を前記溶媒収容部に収容するとともに、前記試料供給路を介して前記試料収容部に前記流体試料を連続的に供給する状態を準備するステップと、
前記探針駆動部により前記探針を移動させることによって、前記探針を前記容器部に収容された前記溶媒内を通過させ、さらに、前記探針を前記第１および第２の膜体を貫通させて前記試料収容部に供給された前記流体試料に到達させることで前記流体試料を採取するステップと、
前記探針駆動部により前記探針を移動させることで前記探針を前記流体試料から離脱させ、さらに、前記探針を前記容器部に収容された前記溶媒内に再び通過させて所定の位置まで移動させたあと、前記電圧印加部により前記探針に電圧を印加して前記探針の先端に付着した前記流体試料をイオン化するステップと、
イオン化された前記流体試料を質量分析するステップと、を含む流体試料の分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体試料のイオン化を行うイオン化装置、および、イオン化装置によってイオン化された流体試料の質量分析を行う質量分析装置および流体試料の分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
質量分析装置において、測定対象である試料中の成分はイオン化される。試料中の成分をイオン化する方法としてエレクトロスプレーイオン化（ＥＳＩ：Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ  ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ）法が知られている。また、ＥＳＩ法を利用したイオン化法の一つとして探針エレクトロスプレーイオン化（ＰＥＳＩ：Ｐｒｏｂｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ  ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ）法が注目を集めている。
【０００３】
下記特許文献１に開示されているように、ＰＥＳＩ法によるイオン化を行うＰＥＳＩイオン源は、先端の径が数百ナノメートル程度である導電性の探針と、探針に高電圧を印加する高電圧発生部とを備える。測定時には、探針又は試料の少なくとも一方を移動させることで探針の先端表面に微量の試料を付着させる。続いて、探針を試料から離脱させ、高電圧発生部を駆動し、探針に高電圧を印加する。これにより、探針先端に付着している試料に強い電場が作用し、エレクトロスプレー現象が生起されて試料中の成分分子が離脱しながらイオン化する。
【０００４】
一般に、エレクトロスプレー現象を利用したイオン化は、他のイオン化法、例えばレーザ光の照射によるイオン化法などと比べてイオン化効率が高い。そのため、ＰＥＳＩイオン源では、微量な試料中の分子を効率良くイオン化することができる。ＰＥＳＩ法を用いることにより、例えば被検体から採取したごく微量の生体組織に対して、溶解や分散化等を含めた何らかの前処理を行うことなく、そのままの状態で試料のイオン化が可能である。
【０００５】
このようにイオン化効率の高いＰＥＳＩイオン源を用いることにより、例えば、下記非特許文献１に記載されているように、生体組織に直接、探針プローブを挿入し、ＴＣＡ（ＴｒｉＣａｒｂｏｘｙｌｉｃ  Ａｃｉｄ）回路構成成分や薬物代謝の変動をモニタリングすることが可能である。
【０００６】
実験動物の自由行動下で脳内の神経伝達物質の変動を観察する方法として、マイクロダイアリシス法が知られている。実験動物の脳内に埋め込まれたガイドカニューラ内に潅流液を潅流することで、細胞外の液を回収することができる。
【０００７】
細胞外液の成分の測定法としては、高速液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ：Ｈｉｇｈ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）や質量分析装置が用いられている。細胞外液を測定するこれらの方法においては、測定前に試料に対する前処理が必要なため、リアルタイム性のないオフラインでの測定が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−４４１１０号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】ＰＥＳＩ/ＭＳ/ＭＳによるｉｎ  ｖｉｖｏリアルタイム・モニタリング法の構築（島津評論 ＶＯＬ．７４  Ｎｏ．１・２  ２０１７年９月）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献１の技術により、試料を効率よくイオン化して、測定を行うことが可能である。ＰＥＳＩ法を用いることにより、生体試料に対して前処理を経ることなく測定を実行することが可能であり、上記非特許文献１で示されるように生きた状態のままで、生体成分の変動をモニタリングすることが可能である。しかし、脳マイクロダイアリシスにより回収された流体試料（細胞外液）をＰＥＳＩ法で測定するためには、回収した流体試料を一旦何らかの手段で保存した後、ＰＥＳＩイオン源に供給する必要がある。このため、脳マイクロダイアリシス法により回収した流体試料をＰＥＳＩ法により測定する処理は、オフラインとなる。脳マイクロダイアリシス法で回収した流体試料の成分の変動を測定するためには、このような処理を繰り返し実行する必要があり、数分単位（数分間隔）の変動しかモニタリングすることができない。このため、脳マイクロダイアリシスにより回収した脳神経伝達物質などのリアルタイムな変動をとらえることは困難である。
【００１１】
また、ＰＥＳＩ法によりイオン化効率を上げるためには、溶媒（水、アルコール類の混合物）の濃度を一定に保つ必要がある。そのため、脳マイクロダイアリシス法により回収された流体試料をＰＥＳＩ法により長時間モニタリングするためには、溶媒の濃度を一定に保つことが難しいという問題もある。
【００１２】
本発明の目的は、生体から回収された流体試料の成分の変動をリアルタイムで分析することが可能なイオン化装置、質量分析装置および流体試料の分析方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）第１の発明に係るイオン化装置は、流体試料の成分をイオン化するイオン化装置であって、探針と、探針に電圧を印加する電圧印加部と、探針を移動させる探針駆動部と、溶媒を収容する溶媒収容部と、イオン化装置の外部から流体試料の供給を受ける試料供給路が接続された試料収容部とを備える。溶媒収容部は、互いに対向する第１および第２の開口を有し、第１の開口が第１の膜体で閉塞されることで溶媒を収容可能な容器部と、容器部の外部において、第１の膜体と試料収容部との間に配置される第２の膜体とを含む。探針駆動部は、容器部に溶媒が収容された状態で第２の開口を通して探針を容器部内に進入させ、さらに、探針を第１および第２の膜体を貫通させて試料収容部に供給された流体試料を採取するように移動させる。
【００１４】
このイオン化装置においては、試料収容部には試料供給路を介して流体試料が供給される。探針駆動部の制御により、探針は、溶媒が収容された容器部に進入し、さらに、第１および第２の膜体を貫通して試料収容部に供給された流体試料を採取する。電圧印加部の制御により探針に電圧を印加することにより、探針で採取された流体試料がイオン化する。この構成によれば、イオン化装置の外部から供給された流体試料に対して前処理を経ることなくリアルタイムでイオン化を行うことができる。流体試料が供給されている期間中、連続して流体試料のイオン化を行うことができる。
【００１５】
（２）試料供給路から供給される流体試料には、マイクロダイアリシス法によって生体から回収された物質が含まれてもよい。この構成によれば、マイクロダイアリシス法によって生体から回収された物質をリアルタイムでイオン化することができる。マイクロダイアリシス法によって生体から物質を供給している期間中、高分解能（例えば数秒単位）で細胞外液中の成分の変動をリアルタイムにモニタリングすることができる。
【００１６】
（３）試料供給路から供給される流体試料には内部標準物質が含まれてもよい。この構成によれば、流体試料の定量性を向上させることができる。
【００１７】
（４）溶媒収容部は、イオン化装置の外部から溶媒の供給を受ける溶媒供給路が接続されていてもよい。この構成によれば、溶媒収容部内の溶媒の濃度を一定に保つことができる。これにより、試料収容部に連続的に流体試料が供給されている間も、溶媒の濃度を一定に保ちつつイオン化を行うことができる。
【００１８】
（５）第２の発明に係る質量分析装置は、上記（１）〜（４）のいずれかのイオン化装置と、イオン化装置により生成されたイオンに基づいて流体試料の成分を分析する質量分析部と、を備える。この構成によれば、試料収容部に供給される流体試料の質量分析をリアルタイムで実行することが可能である。
【００１９】
（６）第３の発明に係る流体試料の分析方法は、上記（１）のイオン化装置を用いた流体試料の分析方法であって、溶媒を溶媒収容部に収容するとともに、試料供給路を介して試料収容部に流体試料を連続的に供給する状態を準備するステップと、探針駆動部により探針を移動させることによって、探針を容器部に収容された溶媒内を通過させ、さらに、探針を第１および第２の膜体を貫通させて試料収容部に供給された流体試料に到達させることで流体試料を採取するステップと、探針駆動部により探針を移動させることで探針を流体試料から離脱させ、さらに、探針を容器部に収容された溶媒内に再び通過させて所定の位置まで移動させたあと、電圧印加部により探針に電圧を印加して探針の先端に付着した流体試料をイオン化するステップと、イオン化された流体試料を質量分析するステップとを含む。この方法によれば、試料収容部に連続的に流体試料を供給しながら、試料収容部に供給される流体試料をリアルタイムでイオン化することが可能である。これにより、試料収容部に供給される流体試料の質量分析をリアルタイムで実行することが可能である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、生体から回収された流体試料の成分の変動をリアルタイムで分析することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係る質量分析装置の全体図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るイオン化装置にマイクロダイアリシス法を適用させた装置の構成を示す図である。
【図３】イオン化装置が備える溶媒収容部を示す側面断面図である。
【図４】イオン化装置が備える溶媒収容部を示す斜視図である。
【図５】イオン化装置が備える試料収容部および溶媒収容部を示す斜視図である。
【図６】本発明の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態に係るイオン化装置、およびそれを備えた質量分析装置の構成、流体試料の分析方法について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
（１）質量分析装置の構成
図１は、本発明の実施の形態に係る質量分析装置１の構成を示す全体図である。実施の形態に係る質量分析装置１は、探針エレクトロスプレーイオン化（Ｐｒｏｂｅ  ＥｌｅｃｔｒｏＳｐｒａｙ  Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ（ＰＥＳＩ））を利用したＰＥＳＩイオン化質量分析装置である。質量分析装置１は、図に示すように、イオン化室４、第１中間真空室６、第２中間真空室７、分析室８およびコンピュータ９を備えている。
【００２４】
イオン化室４には、大気圧の下で試料中の成分のイオン化を行うイオン化装置３が収容されている。分析室８は、高真空雰囲気中でイオンの質量分離および検出を行う。イオン化室４と分析室８との間には、多段差動排気系を構成する第１中間真空室６および第２中間真空室７が設けられている。第１中間真空室６および第２中間真空室７によって、質量分析装置１内は、段階的に真空度が高められる。図１では記載を省略しているが、一般に、第１中間真空室６内はロータリーポンプにより真空排気され、第２中間真空室７および分析室８内はロータリーポンプに加えターボ分子ポンプにより真空排気される。
【００２５】
イオン化装置３は、探針ホルダ２１および金属製の探針２２を備えている。略大気圧雰囲気であるイオン化室４の上部空間において探針２２は、探針ホルダ２１に保持されている。探針ホルダ２１はモータ、減速機構あるいはアクチュエータなどを含む探針駆動部１０１により、上下方向（図１におけるＺ軸方向）に移動可能となっている。これにより、探針２２が、イオン化室４内において上下方向に進退可能となっている。探針２２には高電圧発生部１０２から最大で数ｋＶ程度の高電圧が印加される。なお、本実施の形態においては、金属製の探針２２を用いたが、探針２２は金属製に限らず、その他の導電性材料を用いることができる。
【００２６】
イオン化装置３は、溶媒収容部３Ａおよび試料収容部３Ｂを備えている。溶媒収容部３Ａおよび試料収容部３Ｂは、探針２２の下方位置に配置される。イオン化室４には図示せぬ扉が設けられており、扉を開放した状態で、ユーザーが溶媒収容部３Ａおよび試料収容部３Ｂの設置や調整を行うことができる。溶媒収容部３Ａおよび試料収容部３Ｂの構成については後で詳しく説明する。
【００２７】
イオン化室４と第１中間真空室６とは細径のキャピラリである脱溶媒管５１を介して接続されている。脱溶媒管５１の両端開口の圧力差によって、イオン化室４内のガスは脱溶媒管５１を通して第１中間真空室６へと引き込まれる。
【００２８】
第１中間真空室６には、イオン光軸Ｃの周りに四つの仮想的ロッド電極が配置されたＱアレイと呼ばれるイオンガイド６１が設置されている。仮想的ロッド電極は、イオン光軸Ｃに沿って配列された複数枚の円板状の電極板で構成される。第１中間真空室６と第２中間真空室７とはスキマー５２の頂部に形成された小径のオリフィスを介して接続されている。第２中間真空室７には、イオン光軸Ｃの周りに８本のロッド電極が配置されたオクタポール型のイオンガイド７１が設置されている。
【００２９】
分析室８内には、コリジョンセル８２を挟んでその前後に、前段四重極マスフィルタ８１と後段四重極マスフィルタ８４が配置されている。前段四重極マスフィルタ８１と後段四重極マスフィルタ８４は、いずれもイオン光軸Ｃの周りに４本のロッド電極が配置される構成となっている。
【００３０】
コリジョンセル８２の内部には四重極又はそれ以上の多重極型のイオンガイド８３が配置されている。後段四重極マスフィルタ８４の下流には、到達したイオンの量に応じた信号を出力するイオン検出器８５が配置されている。それぞれの信号線の記載は省略してあるが、脱溶媒管５１をはじめ各部には電圧発生部１０３よりそれぞれ所定の電圧が印加される。
【００３１】
質量分析装置１はコンピュータ９を備えている。コンピュータ９は、制御部１００、データ処理部１０５、入力部１０６および表示部１０７を備えている。制御部１００は試料収容部３Ｂに供給された流体試料に対する質量分析を実行するために、探針駆動部１０１、高電圧発生部１０２および電圧発生部１０３などを制御する。イオン検出器８５において検出された信号はデータ処理部１０５に入力される。検出信号はデータ処理部１０５においてデジタル変換されたあと、マススペクトルやクロマトグラムなどの作成処理が実行される。探針駆動部１０１、高電圧発生部１０２および電圧発生部１０３などは、イオン化室４や分析室８を収容する装置筐体のいずれかの場所に配置されている。
【００３２】
制御部１００及びデータ処理部１０５の機能の少なくとも一部は、コンピュータ９が備えるＣＰＵ、メモリ等をハードウエア資源とし、コンピュータ９にインストールされた制御ソフトウエアをコンピュータ９上で動作させることで実現させることができる。コンピュータ９は、パーソナルコンピュータを利用してもよい。あるいは、コンピュータ９は、イオン化室４や分析室８を収容する装置筐体に組み込まれていてもよい。
【００３３】
（２）溶媒収容部および試料収容部の構成
図２は、本発明の実施の形態に係るイオン化装置３にマイクロダイアリシス法を適用させた装置の構成を示す図である。図に示すように、イオン化装置３は、溶媒収容部３Ａおよび試料収容部３Ｂを備えている。
【００３４】
溶媒収容部３Ａには、溶媒タンク３１１に貯蔵されている溶媒が連続的に供給される。本実施の形態においては、溶媒タンク３１１には、５０％のエタノール水溶液１００μＬに、血液の凝固を防止するための抗凝固薬であるヘパリン（０．５ｍｇ／ｍＬ）を添加した溶媒２００が貯蔵されている。溶媒２００としては、一般に、水、アルコール類、又はそれらの混合物などが用いられる。溶媒の成分は供給する流体試料によって適宜選択することができる。流体試料によっては、抗凝固薬であるヘパリンを添加しなくてもよい。
【００３５】
溶媒タンク３１１は、チューブ３１３および接続パイプ３１４を介して溶媒収容部３Ａに接続されている。チューブ３１３には送液ポンプ３１２が設けられている。溶媒タンク３１１に貯蔵されている溶媒２００は、送液ポンプ３１２のポンプ作用によりチューブ３１３および接続パイプ３１４を介して溶媒収容部３Ａに供給される。チューブ３１３および接続パイプ３１４は、本発明における「溶媒供給路」に相当する。送液ポンプ３１２の構成は特に限定されないが、例えば、ペリスタポンプ（登録商標）を利用することができる。
【００３６】
図３は溶媒収容部３Ａを示す側面断面図である。図４は、溶媒収容部３Ａを示す斜視図である。溶媒収容部３Ａは、円筒部材３１、上部膜体３２、下部膜体３３およびスペーサ３４を備えている。円筒部材３１は、上部および下部が開口した合成樹脂製の筒体である。円筒部材３１の下部には、円筒部材３１の下部の開口を閉塞するようにポリ塩化ビニリデン製の上部膜体３２が貼り付けられている。円筒部材３１と上部膜体３２により溶媒２００を収容する容器が形成されている。
【００３７】
上部膜体３２の下部には、スペーサ３４を挟んで上部膜体３２と略平行にポリ塩化ビニリデン製の下部膜体３３が配置されている。上部膜体３２が本発明における「第１の膜体」に相当し、下部膜体３３が本発明における「第２の膜体」に相当する。また、円筒部材３１と上部膜体３２で構成される溶媒２００を収容可能な容器は、本発明における「容器部」に相当する。
【００３８】
本実施の形態においては、容器部の構成要素として上部および下部の全体が開口している円筒部材３１が用いられているが、これに限定されるものではない。容器部を構成する部材として、上部および下部の一部が開口している部材を利用し、その一方の開口を第１の膜体で閉塞するようにしてもよい。円筒部材３１は上部膜体３２とともに溶媒２００を収容可能な容器部を構成することができればよく、その形状、材質は特に限定されるものではない。円筒部材３１の下部の開口は、本発明における「第１の開口」に相当し、円筒部材３１の上部の開口は、本発明における「第２の開口」に相当している。
【００３９】
上部膜体３２と下部膜体３３との間隔はスペーサ３４の厚さｄに対応している。スペーサ３４は例えば円筒部材３１と同心円の円筒形状であって、その壁面の適宜の位置に液体が通過可能な開口が設けられている。上部膜体３２および下部膜体３３はいずれも遮液性を有するものであり、さらに適度な弾性を有することが望ましい。
【００４０】
本実施の形態では上部膜体３２と下部膜体３３としてポリ塩化ビニリデンを用いたが、これに限るものではなく、例えばポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリメチルペンテンなどの樹脂材料あるいはこれら材料を組み合わせた複合樹脂材料などを用いることができる。本実施の形態においては、円筒部材３１の内径は９．４ｍｍ、高さは５．０ｍｍである。上部膜体３２及び下部膜体３３の膜厚は１１μｍである。上部膜体３２と下部膜体３３との離間距離ｄは１．０ｍｍである。
【００４１】
円筒部材３１の壁面には接続パイプ３１４を挿入可能な開口が設けられている。溶媒タンク３１１から送られた溶媒２００は、接続パイプ３１４を介して円筒部材３１および上部膜体３２とで構成される容器部に供給される。また、円筒部材３１の壁面には接続パイプ３１５を挿入可能な別の開口が設けられている。図２に示すように、接続パイプ３１５は、チューブ３１６に接続されている。チューブ３１６は、排出タンク３１７に接続されている。容器部内の溶媒２００は、接続パイプ３１５およびチューブ３１６を介して排出タンク３１７に排出される。
【００４２】
本実施の形態においては、図３に示すように、接続パイプ３１４が接続される位置よりも、接続パイプ３１５が接続される位置が高くなっている。これにより、接続パイプ３１４を介して供給される溶媒２００の液面が上昇し、接続パイプ３１５の位置まで上昇した時点で、溶媒２００が排出タンク３１７へと排出される。
【００４３】
このように、本実施の形態においては、溶媒収容部３Ａに溶媒を供給する構成を備える。これにより、溶媒収容部３Ａ内の溶媒の濃度を一定に保つことができる。試料収容部３Ｂに連続的に流体試料が供給されている間も、溶媒の濃度を一定に保ちつつ、イオン化装置３において生体試料のイオン化を行うことができる。
【００４４】
図２および図５を参照しながら試料収容部３Ｂの構成について説明する。本実施の形態においては、試料収容部３Ｂは、マイクロダイアリシス法を用いた流体試料の回収装置から連続的に流体試料の供給を受ける。試料収容部３Ｂは、図５に示すように、流体試料を収容する試料収容台３５と試料収容台３５内に埋め込まれる試料供給パイプ３２５とを備えている。試料供給パイプ３２５には、イオン化装置３の外部から連続的に流体試料が供給される。試料収容台３５の上部には、溶媒収容部３Ａの下部膜体３３が取り付けられる。これにより、試料収容台３５の上部に溶媒収容部３Ａが載置される構成となっている。
【００４５】
図２に示すように、試料収容台３５の中央付近には上下方向に延びる採取孔３５１が設けられている。採取孔３５１の上端は試料収容台３５の上面に開口している。採取孔３５１の下端は試料供給パイプ３２５に接続されている。試料供給パイプ３２５には採取孔３５１の下端に対応する位置に開口が設けられており、この開口が採取孔３５１の下端と接続されている。採取孔３５１には、下降してきた探針２２の先端が挿入される。これにより、探針２２の先端が、試料供給パイプ３２５内を流れる流体試料を採取することが可能となっている。
【００４６】
続いて、試料収容部３Ｂに接続されたマイクロダイアリシス法を用いた流体試料の回収装置の構成について説明する。図２に示すように、流体試料の回収装置は、潅流液タンク３２１、送液ポンプ３２２、チューブ３２３、マイクロダイアリシスプローブ３２８およびチューブ３２４を備えている。
【００４７】
潅流液タンク３２１には潅流液２０１が貯蔵されている。潅流液２０１としては、例えば、脳脊髄液（Ｃｅｒｅｂｒｏｓｐｉｎａｌ  Ｆｌｕｉｄ）、生理食塩水、リンゲル液などが用いられる。潅流液タンク３２１にはチューブ３２３が接続されている。チューブ３２３の他端は、マイクロダイアリシスプローブ３２８に接続されている。チューブ３２３には、潅流液タンク３２１とマイクロダイアリシスプローブ３２８との間の位置において、送液ポンプ３２２が設けられている。潅流液タンク３２１に貯蔵されている潅流液２０１は、送液ポンプ３２２のポンプ作用によりチューブ３２３を介してマイクロダイアリシスプローブ３２８に送られる。送液ポンプ３２２の構成は特に限定されないが、例えば、ペリスタポンプ（登録商標）を利用することができる。
【００４８】
マイクロダイアリシスプローブ３２８の先端に装着される透析膜は、マウスＭの脳組織内に留置される。これにより、マウスＭの脳組織の細胞外液を透析膜により回収することができる。透析膜により回収した細胞外液は、流体試料として潅流液２０１とともにチューブ３２４を介して試料収容部３Ｂに送られる。チューブ３２４の端部には試料供給パイプ３２５が接続されている。
【００４９】
試料供給パイプ３２５は、試料収容台３５の内部に埋め込まれている。本実施の形態においては、図５に示すように、試料供給パイプ３２５は、試料収容台３５の内部を直線状に延びているが、試料供給パイプ３２５の形状は特に限定されるものではない。上述したように、試料収容台３５の中央付近には上下方向に延び、試料供給パイプ３２５に接続される採取孔３５１が設けられている。これにより、下降してきた探針２２の先端が、試料供給パイプ３２５内を流れる流体試料（細胞外液）を採取する。チューブ３２４および試料供給パイプ３２５は、本発明における「試料供給路」に相当する。
【００５０】
試料収容台３５に埋め込まれている試料供給パイプ３２５には、チューブ３２４が接続される端部とは反対側の端部にチューブ３２６が接続されている。チューブ３２６は、排出タンク３２７に接続されている。試料収容部３Ｂを経由した潅流液２０１および流体試料（細胞外液）は、チューブ３２６を介して排出タンク３２７に排出される。
【００５１】
（３）分析処理の手順および動作
次に、本実施の形態に係る質量分析装置１を用いて、生きたままのマウスＭの脳内の神経伝達物質のリアルタイム分析を行う手順及び動作について説明する。
【００５２】
図２に示すように、ユーザーは自由行動下のマウスＭの脳組織にマイクロダイアリシスプローブ３２８を埋め込む。潅流液タンク３２１に潅流液２０１を貯蔵するとともに、送液ポンプ３２２、チューブ３２３、チューブ３２４、試料供給パイプ３２５、チューブ３２６および排出タンク３２７を所定の位置に配置させる。溶媒タンク３１１に溶媒２００を貯蔵するとともに、送液ポンプ３１２、チューブ３１３、接続パイプ３１４、接続パイプ３１５、チューブ３１６および排出タンク３１７を所定の位置に配置する。
【００５３】
なお、本実施の形態においては、溶媒タンク３１１、潅流液タンク３２１、送液ポンプ３１２、３２２、チューブ３２３、マイクロダイアリシスプローブ３２８、マウスＭ、排出タンク３１７および排出タンク３２７は、イオン化室４の外部に配置される。したがって、チューブ３１３、３１６、３２４および３２６は、イオン化室４に設けられたチューブ挿入孔を介して外部に延び、イオン化室４の外部において上記各部品に接続される。もちろん、この構成は一例である。イオン化室４にスペースを確保できるのであれば、マイクロダイアリシス法を実施する装置も含めイオン化室４内に配置するようにしてもよい。
【００５４】
各部品、装置の準備が終了したあと、ユーザーが入力部１０６を操作して分析の開始を指示する。分析の開始指示を受けた制御部１００は分析を実行するために各部に制御信号を送る。分析が開始されると、制御部１００の制御の下で探針駆動部１０１が探針２２を駆動する。探針駆動部１０１は、探針２２を試料収容台３５の採取孔３５１内に進入させ、その先端が試料供給パイプ３２５内に位置するまで降下させる。続いて、探針駆動部１０１は、探針２２を所定位置まで上昇させる。
【００５５】
探針２２が降下するとき、探針２２の尖った先端は溶媒収容部３Ａに収容されている溶媒２００中を通過し、さらに上部膜体３２および下部膜体３３をそれぞれ突き破って試料供給パイプ３２５内の流体試料（細胞外液）に達する。したがって、流体試料（細胞外液）に達する前に探針２２の先端表面には溶媒２００が付着し、溶媒２００で濡れた状態となる。そして、探針２２の先端が試料供給パイプ３２５内に進入すると、探針２２の先端に流体試料（細胞外液）が付着する。
【００５６】
探針２２が引き上げられるときには、探針２２の先端は再び溶媒２００を通過するので、探針２２の先端に付着している流体試料（細胞外液）にも溶媒２００が付着する。これによって、探針２２の先端に付着している流体試料（細胞外液）は溶媒２００に包み込まれた状態となるので、イオン化効率を向上させることができる。
【００５７】
探針２２が所定位置まで引き上げられたあと、高電圧発生部１０２は探針２２に所定の高電圧を印加する。探針２２に印加される高電圧の極性は、測定対象であるイオンの極性に依存する。高電圧発生部１０２は、本発明における「電圧印加部」に相当する。探針２２の先端に高電圧が印加されると、探針２２の先端に付着している流体試料（細胞外液）に大きな電場が作用し、クーロン斥力等により試料中の成分は片寄った電荷を有しながら脱離する。つまり、流体試料中の成分がイオン化された上でエレクトロスプレーされる。エレクトロスプレーにより発生したイオンは、上述したように圧力差によって生じているガスの流れに乗って脱溶媒管５１中に吸い込まれ、第１中間真空室６に送られる。
【００５８】
前述のように、上部膜体３２及び下部膜体３３はいずれも適度な弾性を有しているため、探針２２の先端が貫通して開いた孔は探針２２が引き上げられるとある程度縮小する。ただし、この孔は完全にはふさがれないため、探針２２が進退することで試料供給パイプ３２５から染み出した流体試料等の液体はこの微小な孔を通して下部膜体３３の上に漏れ出す。
【００５９】
上部膜体３２と下部膜体３３との間には適度な間隙の空間があり、この空間を短時間で満たすほど多量の液体は漏れ出して来ない。そのため、この空間に漏れ出して来た流体試料等の液体は下部膜体３３上で周囲に広がり、さらにスペーサ３４に形成されている開口を通してスペーサ３４の外側へと排出される。これにより、試料供給パイプ３２５から染み出した流体試料や血液等の液体が溶媒収容部３Ａの容器部中の溶媒２００に混入することを防止することができる。
【００６０】
探針２２に流体試料中に混ざっている血液が付着する場合がある。本実施の形態においては、溶媒２００に抗凝固薬であるヘパリンが添加されている。これにより、探針２２が溶媒２００を通過することで血液の凝固を防止することができる。探針２２に付着した血液の凝固を防止することで、高いイオン化効率を維持することができる。
【００６１】
第１中間真空室６に送り込まれたイオンはイオンガイド６１により形成される高周波電場で収束されつつ輸送され、スキマー５２の頂部に設けられたオリフィスを経て第２中間真空室７へ送られる。さらに、イオンはイオンガイド７１により形成される高周波電場で収束されつつ分析室８へ送られる。
【００６２】
前段四重極マスフィルタ８１には電圧発生部１０３から直流電圧に高周波電圧を重畳した電圧が印加される。印加された電圧に応じた質量電荷比ｍ／ｚを有するイオンのみが前段四重極マスフィルタ８１の長軸方向の空間を通り抜けコリジョンセル８２に入射する。コリジョンセル８２内にはコリジョンガスとしてアルゴンガスなどが導入されており、コリジョンセル８２に入射したイオンはこれらのガスと接触して解離する。解離により生成されたプロダクトイオンはイオンガイド８３により形成される高周波電場で収束され、コリジョンセル８２を出て後段四重極マスフィルタ８４に導入される。
【００６３】
後段四重極マスフィルタ８４にも電圧発生部１０３から直流電圧に高周波電圧を重畳した電圧が印加される。印加された電圧に応じた質量電荷比ｍ／ｚを有するプロダクトイオンのみが後段四重極マスフィルタ８４の長軸方向の空間を通り抜けてイオン検出器８５に到達する。
【００６４】
例えば前段四重極マスフィルタ８１では特定の質量電荷比を有するイオンのみを通過させ、後段四重極マスフィルタ８４では所定の質量電荷比範囲に亘る質量走査を行うようにする。これにより、データ処理部１０５では、試料由来の特定の質量電荷比を有するイオンを解離させることで得られた各種プロダクトイオンが反映されたプロダクトイオンスペクトルを得ることができる。もちろん、プロダクトイオンスキャン測定以外に、プリカーサイオンスキャン測定やニュートラルロススキャン測定、多重反応モニタリング（ＭＲＭ：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｒｅａｃｔｉｏｎ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ）測定を行ってもよい。コリジョンセル８２でイオンを解離させずに通常のスキャン測定や選択イオンモニタリング（ＳＩＭ：Ｓｅｌｅｃｔｅｄ  Ｉｏｎ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ）測定を実行してもよい。
【００６５】
以上説明したように、本実施の形態に係るイオン化装置３を利用することで、イオン化装置３の外部から供給された流体試料に対して前処理を経ることなくリアルタイムでイオン化を行うことができる。流体試料が供給されている期間中、連続して流体試料のイオン化を行うことができる。そして、本実施の形態に係る質量分析装置１を利用することで、試料収容部３Ｂに供給される流体試料の質量分析をリアルタイムで実行することが可能である。
【００６６】
また、本実施の形態のイオン化装置３にマイクロダイアリシス法を適用することが可能である。これにより、マイクロダイアリシス法によって生体から回収された物質をリアルタイムでイオン化することができる。マイクロダイアリシス法によって生体から物質を供給している期間中、高分解能（例えば数秒単位）で細胞外液中の成分の変動をリアルタイムにモニタリングすることができる。例えば、脳マイクロダイアリシス法により採取したセロトニン、ドーパミンなどの神経伝達物質の変動をリアルタイムでモニタリングすることが可能である。
【００６７】
（４）変形例
図６は、本発明の変形例を示す図である。変形例においては、試料収容部３Ｂに供給される流体試料に、内部標準物質が混ぜ合わされる。内部標準物質を添加する添加部３２９Ａは、図に示すように、例えば、潅流液タンク３２１に設けられる。添加部３２９Ａは、潅流液タンク３２１内に貯蔵された潅流液の量に応じて適宜の量の内部標準物質を添加する。
【００６８】
また、別の変形例として、添加部３２９Ｂが、チューブ３２４の中途部分において内部標準物質を添加するようにしてもよい。添加部３２９Ｂは、潅流液の流量に応じて適宜の流量で内部標準物質をチューブ３２４に供給する。このように、流体試料に内部標準物質を添加することで、質量分析装置１においては、内部標準物質の物質量に基づいて生体試料の定量性を向上させることができる。
【００６９】
上記の実施の形態においては、本発明の質量分析装置１にマイクロダイアリシス法を適用した。本発明のイオン化装置３および質量分析装置１に流体試料を供給する方法は、マイクロダイアリシス法に限るものではない。本発明のイオン化装置３および質量分析装置１に対して、連続的に流体試料を供給できる方法であればどのような方法であってもよい。
【００７０】
上記の実施の形態においては、流体試料が排出タンク３２７で回収される。排出タンク３２７で回収された流体試料は破棄してもよいが、別の分析用に流用することも可能である。
【００７１】
なお、本発明の具体的な構成は、前述の実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更および修正が可能である。例えば、上記実施の形態の質量分析装置１はタンデム四重極型の構成であるが、上述したように質量分離器等の構成はこれに限るものでない。
【符号の説明】
【００７２】
３…イオン化装置、３Ａ…溶媒収容部、３Ｂ…試料収容部、４…イオン化室、６…第１中間真空室、７…第２中間真空室、８…分析室、２１…探針ホルダ、２２…探針、３１…円筒部材、３２…上部膜体、３３…下部膜体、３４…スペーサ、２００…溶媒、２０１…潅流液、３１１…溶媒タンク、３１７…排出タンク、３２１…潅流液タンク、３２７…排出タンク、３２８…マイクロダイアリシスプローブ、Ｍ…マウス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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