(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を分離するキャピラリー電気泳動部と、キャピラリー電気泳動部で分離された試料を含む溶液を噴霧して霧化する霧化部と、該霧化部で生成された液滴を気化させる気化部と、該気化部で生成されたガス状の中性試料分子を化学反応によりイオン化させ、前記中性試料分子に関するイオンを生成する、コロナ放電を用いた化学イオン化部と、該化学イオン化部で生成された前記中性試料分子に関するイオンの質量分析を行なう質量分析部とを有することを特徴とするキャピラリー電気泳動・質量分析計。
【請求項２】
請求項１に記載のキャピラリー電気泳動・質量分析計において、前記キャピラリー電気泳動部は、キャピラリー中に自由溶媒を充填し前記試料の易動度の差により前記試料を分離するキャピラリーゾーン電気泳動、キャピラリー中にゲルを充填し、該ゲルの分子ふるい効果を利用して前記試料を分離するキャピラリーゲル電気泳動、キャピラリー中に水素イオン濃度の勾配を設けて、前記試料の等電点の違いにより前記試料を分離するキャピラリー等電点電気泳動の何れかの分離モードにより、前記試料を分離することを特徴とするキャピラリー電気泳動・質量分析計。
【請求項３】
請求項１に記載のキャピラリー電気泳動・質量分析計において、前記霧化部は、静電噴霧、加熱噴霧、ガス噴霧、超音波振動子を用いる噴霧の何れかの噴霧手段を具備することを特徴とするキャピラリー電気泳動・質量分析計。
【請求項４】
請求項１に記載のキャピラリー電気泳動・質量分析計において、前記化学イオン化部で、前記中性試料分子のプロトン付加イオン又はプロトン脱離イオンを生成することを特徴とするキャピラリー電気泳動・質量分析計。
【請求項５】
試料を分離するキャピラリー電気泳動部と、キャピラリー電気泳動部で分離された試料を含む溶液を静電噴霧することにより中性試料分子を含む液滴およびイオン性物質のガス状のイオンを生成する静電噴霧部と、前記静電噴霧部で生成された液滴を気化させる気化部と、該気化部で生成されたガス状の中性試料分子を化学反応によりイオン化させ、前記中性試料分子に関するイオンを生成する、コロナ放電を用いた化学イオン化部と、該化学イオン化部で生成された前記中性試料分子に関するイオンの質量分析を行なう質量分析部とを有することを特徴とするキャピラリー電気泳動・質量分析計。
【請求項６】
一端から試料溶液が導入され試料を電気泳動分離するキャピラリーと、該キャピラリーの他端が挿入される金属管と、前記キャピラリーと前記金属管の隙間に導入され噴霧を補助する噴霧補助液と、前記電気泳動分離された前記試料が前記噴霧補助液と混合され、前記金属管の先端から前記試料を静電噴霧し、中性試料分子を含む液滴およびイオン性物質のガス状のイオンを生成する静電噴霧手段と、前記静電噴霧手段により噴霧された液滴を加熱して気化させる気化手段と、該気化手段により生成されたガス状の中性試料分子とコロナ放電により生じた１次イオンとの化学反応により、前記中性試料分子に関するイオンを生成する化学イオン化部と、該化学イオン化部で生成された前記中性試料分子に関するイオンの質量分析を行なう質量分析部とを有することを特徴とするキャピラリー電気泳動・質量分析計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば糖やペプチド、蛋白質等の生体関連の混合試料の分離分析に用いられる、キャピラリー電気泳動と質量分析計とを結合した装置、すなわちキャピラリー電気泳動・質量分析計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、分析の分野では、生体関連物質の質量分析法の開発が重要視されている。生体関連物質は通常混合物として溶液中に溶け込んでいるため、混合物を分離する手段と質量分析計とを結合する装置の開発が進められている。この方法の代表的な装置として、キャピラリー電気泳動・質量分析計がある。キャピラリー電気泳動は混合物の分離に優れるが物質の同定ができず、一方質量分析計は感度も高く物質の同定能力に優れるが混合物の分析は困難である。そこで、キャピラリー電気泳動の検出器として質量分析計を用いるキャピラリー電気泳動・質量分析計は、混合物の分析に対して大変有効である。
【０００３】
図１３により、アナリティカル・ケミストリー、１９８８年、第６０巻、１９４８頁〔Analytical Chemistry, 60, 1948(1988)〕に記載されている静電噴霧イオン化法を用いた従来のキャピラリー電気泳動・質量分析計について説明する。
【０００４】
キャピラリー１は、外径約数百マイクロメートル、内径約数十マイクロメートルのフューズドシリカ製毛細管である。キャピラリー１の内部は緩衝溶液が満たされており、このキャピラリー１の末端２ａから試料溶液がキャピラリー１中に導入される。試料導入後、末端２ａは緩衝溶液３の入った緩衝溶液槽４内に保持される。キャピラリー１の他の末端２ｂは金属管５の内部に挿入される。一般に、キャピラリー中を流れる緩衝溶液の流量は少なく、緩衝溶液だけを安定に連続的に噴霧させることは困難である場合が多い。そこで、キャピラリー１と金属管５との隙間には噴霧を補助するための噴霧補助溶液６が導入される。高圧電源７ａにより、キャピラリー１の末端２ａと金属管５との間に高電圧を印加すると、噴霧補助溶液６を介してキャピラリー１の他の末端２ｂと金属管５が電気的に接触し、キャピラリー１の両端２ａ、２ｂに電圧が印加される。試料は電気泳動分離されながら末端２ｂ方向へ送られる。
【０００５】
末端２ｂまで到達した試料は、噴霧補助溶液６と混合された後、金属管５と対向する電極８ａとの間に噴霧電源９から印加される電圧により静電噴霧される。
【０００６】
噴霧により生成した液滴中には試料分子に関するイオンが含まれている。このイオンは、イオン導入細孔１０ａ、排気系１１ａにより排気された差動排気部１２、イオン導入細孔１０ｂを通して、排気系１１ｂにより高真空に排気された高真空部１３に導入される。真空中に導入されたイオンは質量分析部１４で質量分離され、イオン検出器１５で検出される。検出された信号は信号ライン１６によりデータ処理装置１７へと送られ処理される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のキャピラリー電気泳動・質量分析計では、試料のイオン化に静電噴霧イオン化法を用いていた。静電噴霧イオン化法は、溶液中にイオンとして存在する蛋白質、ぺプチドなどの高極性物質を気体状のイオンとして取り出す方法である。このため、従来のキャピラリー電気泳動・質量分析計では、溶液中で電荷を持たない中性物質は高感度で検出することができなかった。これらの中性物質には、各種の医薬品や神経伝達物質として知られるアミン類などが含まれる。従って、これらの電気的に中性な試料の分析は、バイオや医学の研究上、極めて重要である。
【０００８】
一方、キャピラリー電気泳動法においては、緩衝溶液に界面活性剤を加えてミセルを形成させ、各試料によるミセルへの分配の差を利用して電荷を持たない中性物質を分離する、ミセル導電クロマトグラフィなども開発されている。従って、キャピラリー電気泳動・質量分析計の適応範囲を拡大するため、溶液中で電荷を持たない中性物質も高感度で分析できる装置の開発が望まれていた。
【０００９】
また、従来の静電噴霧法で得られるイオン強度は、近似的に次式で与えられる〔J. H. Wahl et al., Electrophoresis, 14, 448(1993)〕。
【００１０】
Ｉ(Ａ+)∝Ｖ(Ａ+)／Ｖ(Ｂ+)
ここで、Ｉ(Ａ+)は分析対象とするイオン(Ａ+)の信号強度、Ｖ(Ａ+)は分析対象とするイオン(Ａ+)の流量、Ｖ(Ｂ+)はそれ以外の夾雑イオン(Ｂ+)の流量を表す。従って、静電噴霧法で高感度を実現するためには、試料溶液中の夾雑イオンを除去することが重要になる。
【００１１】
一方、キャピラリー電気泳動法では、試料分子の壁面への吸着などを防ぐために、電気泳動用バッファ中に高濃度の塩を加える方法が良く用いられる。このようなバッファは、塩が解離して生じた夾雑イオン（Ｎａ+ 、Ｋａ+ 等）を大量に含み、上式の分母が著しく大きくなって分析対象とするイオンの信号強度が低下するため、従来の静電噴霧法を用いたキャピラリー電気泳動・質量分析計では使用が困難であった。
【００１２】
また、上述のミセル導電キャピラリークロマトグラフィでは、バッファ中にＳＤＳ（ドデシル硫酸ナトリウム）等の界面活性剤のミセルを形成させて分析するが、これを行うためにはバッファ中に臨界値（臨界ミセル濃度）を超える濃度の界面活性剤を加える必要がある。この条件では、界面活性剤から遊離したカチオン、アニオンがバッファ中に大量に存在するため、従来の静電噴霧法ではこれら夾雑イオンの影響により試料イオンの観測が困難になる。
【００１３】
以上のような理由により、バッファ中の塩の影響を受けにくいキャピラリー電気泳動・質量分析計が求められている。
【００１４】
本発明の第１の目的は、従来の静電噴霧イオン化法ではイオン化しにくい溶液中で電気的に中性である物質を高感度で分析できるキャピラリー電気泳動・質量分析計を提供することである。また、本発明の第２の目的は、従来のキャピラリー電気泳動・質量分析計において使用が困難であった電気泳動用バッファを使用可能とすることにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、キャピラリーから送られて来る試料溶液を霧化し、得られた液滴を気化して得られるガス状の試料分子を化学反応によりイオン化し、この試料分子に関するイオンを質量分析部で質量分析することにより前記目的を達成する。
【００１６】
図１は、本発明のキャピラリー電気泳動・質量分析計の構成を示す概略図である。キャピラリー電気泳動部１８で分離された試料は緩衝溶液とともに霧化部１９にて噴霧される。噴霧により得られた液滴は気化部２０において気化が促進される。気化部２０で生成されたガス状の試料分子は化学イオン化部２１において化学反応によりイオン化される。
【００１７】
試料分子に関するイオンは、イオン導入細孔１０ａ、排気系１１ａにより排気された差動排気部１２、イオン導入細孔１０ｂを通して、排気系１１ｂにより高真空に排気された高真空部１３に導入される。真空中に導入されたイオンは質量分析部１４で質量分離され、イオン検出器１５で検出される。検出信号は信号ライン１６によりデータ処理装置１７へ送られて処理される。
【００１８】
化学イオン化部は作動排気部１２に設けてもよい。作動排気部１２は数パスカルから数百パスカルの圧力を有しており、試料分子と反応ガスとの衝突が生じるため化学反応によってイオンを生成することができる。
【００１９】
キャピラリー電気泳動部における分離モードとしては、キャピラリー中に自由溶媒を充填し、各々の試料の易動度の差により分離するキャピラリーゾーン電気泳動、キャピラリー中にゲルを充填し、ゲルの分子ふるい効果を利用して分離するキャピラリーゲル電気泳動、キャピラリー中に水素イオン濃度の勾配を設け、試料の等電点の違いにより分離するキャピラリー等電点電気泳動、緩衝溶液に界面活性剤を加えてミセルを形成させ、各試料によるミセルへの分配の差を利用して分離するミセル導電キャピラリークロマトグラフィなど種々のモードがあるが、本発明はそのいずれの分離モードに対しても適用することができる。
【００２０】
試料溶液の霧化部には、静電噴霧、加熱噴霧、ガス噴霧、超音波振動子を用いる噴霧手段等、任意の霧化手段を利用することができる。また、気化部としては、加熱した金属ブロックや赤外線照射等の手段を用いることができる。
【００２１】
化学イオン化部は、Ａを分析対象とする試料分子とし、Ｂを反応ガスの分子とすると主に以下のプロトン付加反応又はプロトン脱離反応によって試料分子Ａに関するイオンを生成する。
【００２２】
Ａ＋ＢＨ+→ＡＨ+＋Ｂ          （プロトン付加反応）
Ａ＋Ｂ-→（Ａ−Ｈ)-＋ＢＨ     （プロトン脱離反応）
例えば大気中でコロナ放電を起こすことによってヒドロニウムイオン（Ｈ3Ｏ+）あるいはそのクラスターイオン〔Ｈ3Ｏ+（Ｈ2Ｏ）n〕を生成し、それと試料分子Ａとの以下の反応を利用して試料Ａに関するイオンＡＨ+ を生成する。
【００２３】
Ａ＋Ｈ3Ｏ+→ＡＨ+＋Ｈ2Ｏ
このようにキャピラリー末端から送られて来る試料溶液を霧化し、得られたガス状の試料分子を化学反応によりイオン化するので、溶液中で電荷を持たない試料分子に関するイオンが得られる。このイオンを質量分析部にて分析することにより、キャピラリー電気泳動・質量分析計の適応範囲を拡大することができる。
【００２４】
また、コロナ放電を用いる本発明の化学イオン化法によると、従来の静電噴霧イオン化法で高感度に分析できた溶液中でイオンになっているイオン性物質はむしろ検出されにくくなる。この理由は、イオン性物質は静電噴霧するだけでガス状のイオンに変換されるため、イオン導入細孔の前に設けられたコロナ放電を発生させるための電界により軌道を曲げられ、イオン細孔まで到達できないためと考えられる。すなわち、本発明は、電荷をもたずに化学イオン化部まで到達した試料分子をイオン化して分析するものであり、本発明で分析できる試料分子と従来の静電噴霧イオン化法で分析できる試料分子にはいわば相補的な関係がある。
【００２５】
従って、本発明のキャピラリー電気泳動・質量分析計は、電気泳動用バッファに塩を含有させてもその塩に由来するイオンに対しては感度が低いため、従来の静電噴霧法を用いたキャピラリー電気泳動・質量分析計に比べて、バッファ溶液の選択の幅を広げることができ、キャピラリー電気泳動・質量分析計の応用範囲を飛躍的に拡大することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
【００２７】
霧化部の霧化法に静電噴霧を用い、気化部として加熱した金属ブロックを用いた例を図２に示す。内径数十マイクロメートル、外径数百マイクロメートルのフューズドシリカ製キャピラリー１の内部には緩衝溶液が満たされており、このキャピラリー１の末端２ａから試料溶液がキャピラリー１中に導入される。試料導入後、末端２ａは緩衝溶液３の入った緩衝溶液槽４内に保持される。キャピラリー１の他の末端２ｂは金属管５の内部に挿入され、キャピラリー１と金属管５との隙間には噴霧を補助するための噴霧補助溶液６として水、有機溶媒あるいはそれらの混合溶液が毎分数マイクロリットルの流量で導入される。高圧電源７ａにより、キャピラリー１の末端２ａと金属管５との間に数十ｋＶの高電圧を印加すると、噴霧補助溶液６を介してキャピラリー１の他の末端２ｂと金属管５が電気的に接触し、キャピラリー１の両端２ａ、２ｂに電圧が印加される。試料は電気泳動分離されながら末端２ｂ方向へ送られる。末端２ｂまで到達した試料は、噴霧補助溶液６と混合された後、数ｋＶの噴霧電源９により金属管５と金属ブロック２２に印加される高電圧により静電噴霧される。金属ブロック２２はヒーターにより約３００℃程度に加熱されている。噴霧により生成された液滴は、金属ブロック２２の開口部２３を通過する間に、熱により気化される。
【００２８】
直径約０．３ｍｍのイオン導入細孔１０ａ付近には針状電極２４が設けられる。この針状電極２４には高圧電源７ｂにより数ｋＶの高電圧が印加され、針状電極２４とイオン導入細孔１０ａの開口する電極８ａとの間にコロナ放電が生成される。液滴の気化により得られたガス状の試料分子がコロナ放電部分に到達すると、コロナ放電により生成されたヒドロニウムイオンなどの一次イオンと化学反応を起こし、試料分子のイオン化が達成される。
【００２９】
キャピラリーの末端２ｂは、図３に示すように、気化部の中に設けても良い。
【００３０】
また、同じく図３に示すように、溶液を金属ブロック２２に向けて直接噴霧してもよい。試料溶液は金属管５と金属ブロック２２との間に電源９から印加される高電圧によって静電噴霧される。金属管５と金属ブロック２２との間の絶縁は絶縁管２５により行う。溶液の沸点より高い温度に加熱された金属ブロック２２に吹き付けられた液滴は瞬時に気化し、ガス状の試料分子が得られる。試料分子がコロナ放電部分に到達すると、コロナ放電により生成されたヒドロニウムイオンなどの一次イオンと化学反応を起こし、試料分子のイオン化が達成される。試料分子に関するイオンはイオン導入細孔１０ａ、１０ｂ、排気系１１ａによって数十Ｐａから数百Ｐａ程度に排気された差動排気部１２を介して排気系１１ｂによって１０-3Ｐａ程度に排気された高真空中に取り込まれ、質量分析部１４及びイオン検出部１５によって質量分析される。試料分子のイオン化部への到達効率を高めるため、図３に示したように、金属ブロック２２内部に傾斜壁を設けてその傾斜壁に向けて斜め方向から静電噴霧し、かつイオン化部に向けて窒素などのガス２６を流しても良い。このガス２６は予め室温以上に加熱されていることが望ましい。
【００３１】
また、図２に示した構成において、静電噴霧で大きな液滴が生成されてしまうと、加熱金属ブロック２２による気化部では完全に気化できず、針状電極２４によってコロナ放電が発生している化学イオン化部に液滴のまま到達する場合がある。液滴がコロナの生じている部分に到達すると、針状電極２４とイオン導入細孔１０ａとを短絡させ、電源等を故障させる可能性がある。これを防ぐためには、図４に示すように、キャピラリー１及び金属管５の末端２ｂと針状電極２４によりコロナ放電が発生している化学イオン化部とを遮蔽するように電極８ｂを配置し、その電極８ｂに向けて静電噴霧させても良い。この場合、液滴の気化効率を上げるため、電極８ｂはヒーター２７ａにより加熱されていることが望ましい。図４に示した構成により、ガス状の分子だけが化学イオン化部に運ばれイオン化されるため、液滴が針状電極２４に付着することによる短絡が回避される。図４において、電極８ｂの形状は板状のものだけではなく、メッシュであっても良い。試料分子の化学イオン化部２１への到達効率を上げるため、図３と同様に、化学イオン化部２１に向けてガス２６を流しても良い。
【００３２】
計測対象とする試料分子の揮発性が高く、溶液を噴霧するだけで十分な量のガス状の試料分子が得られる場合には、図１から図４に示した実施例において、特に気化部を設けなくともよい。また、気化部を設けない場合には、図２から図４に記載した針状電極を省略し、装置の構成をさらに単純にすることも可能である。そのような実施例を図５に示す。
【００３３】
図５は、化学イオン化を用いたキャピラリー電気泳動・質量分析計において、静電噴霧を行う金属管５にさらに高い電圧を印加してコロナ放電を起こさせる構成を示した図である。キャピラリー１の末端２ｂまで到達した試料は、噴霧補助溶液６と混合された後、噴霧電源９により金属管５と電極８ａとの間に印加される高電圧により静電噴霧される。ここで、電源９により金属管５に印加する電圧をさらに高く６〜１０ｋＶ程度にすると、金属管５と電極８ａとの間にコロナ放電が生じる。コロナ放電が生じている条件でも溶液は噴霧され続けるため、噴霧により得られたガス状の試料分子はコロナ放電により生成される一次イオンと化学反応を起こし、試料分子に関する擬似分子イオンが得られる。すなわち、図５に示した構造は図１３に示した従来技術と同一であるが、電源９によりコロナ放電を起こすほどの高電圧を金属管５に印加している点が従来技術と異なる。
【００３４】
次に、図１３に示す従来の静電噴霧イオン化を用いるキャピラリー電気泳動・質量分析計と、図２に示す本発明による大気圧化学イオン化を用いるキャピラリー電気泳動・質量分析計で得られる質量スペクトルの差について述べる。
【００３５】
内径５０μｍ、外径１５０μｍのフーズドシリカキャピラリーチューブ１の一端を内径２００μｍ、外径４００μｍのステンレス管５に挿入した。キャピラリー１の両端には電源７ａによって正味１０ｋＶの電気泳動電圧を印加した。電気泳動用バッファ液には、３０ｍＭの酢酸アンモニウム水溶液とアセトニトリルを１対１で混合したｐＨ７．２の溶液を用いた。キャピラリー１とステンレス管５との間には、噴霧を補助するための噴霧補助液として水とメタノールの１対１混合溶液を流量２μｌ／ｍｉｎで導入した。静電噴霧電源９による印加電圧は約３ｋＶとした。
【００３６】
図２に示す本発明の装置においては、前記条件に加えて、約３００℃に加熱した金属ブロック２２からなる気化部を設け、静電噴霧により得られた液滴を気化した。針状電極２４には電源７ｂから２．５ｋＶの電圧を印加し、イオン導入細孔１０ａ付近にコロナ放電を発生させた。試料分子は、コロナ放電で生成されるヒドロニウムイオンなどの一次イオンとの化学反応によりイオン化される。
【００３７】
バッファ液のみを噴霧したとき得られるバックグラウンドの質量スペクトルを図６及び図７に示す。図の横軸はイオンの分子量ｍを電荷数ｚで割った値、縦軸はイオン強度を表す。図６は、図１３に示す従来の装置で測定した質量スペクトル、図７は、図２に示す本発明の装置で測定した質量スペクトルである。従来のキャピラリー電気泳動・質量分析計では、図６に示したように、バッファ溶液中に加えられた酢酸アンモニウムに由来するアンモニウムイオンが強く検出されている。これは、溶液中で酢酸アンモニウムが解離して得られるアンモニウムイオンが静電噴霧により気相中に取り出されたためである。有機溶媒分子はアンモニア分子に比べて極性が低いため、高極性物質やイオン性物質に有効な静電噴霧法では高感度で検出できなかった。一方、本発明によるキャピラリー電気泳動・質量分析計では、図７に示したように、アンモニウムイオンは全く検出されず、アセトニトリルやメタノールなどの有機溶媒のプロトン付加分子イオンが強く検出される。これらのプロトン付加イオンは、蒸発してガス状になった有機溶媒分子が化学イオン化部においてイオン化され、検出されたものである。
【００３８】
次に、各々５×１０-4ｍｏｌ／ｌのイオン性の物質である Timepidium 及び溶液中で電荷を持たない中性の物質である Caffeine を試料として用意し、落差法によってキャピラリー１の陽極側に約３ｎｌ導入して分析を行った。図１３に示す従来装置による測定結果を図８に、図２に示す本発明による装置による測定結果を図９に示す。図８に示されるように、従来の静電噴霧法を用いたキャピラリー電気泳動・質量分析計によると、イオン性の物質である Timepidium が強く検出されるとともに Caffeine の検出強度が弱い。一方、本発明の化学イオン化法を用いたキャピラリー電気泳動・質量分析計によると Timepidium が全く検出されないにもかかわらず、Caffeine が従来法によるよりも強く検出されている。
【００３９】
化学イオン化法を用いることによりイオン性物質である Timepidium が検出されないのは、イオン性物質は静電噴霧するだけでガス状のイオンに変換されるため、イオン導入細孔の前に設けられたコロナ放電を発生させるための針状電極により形成される電界により軌道を曲げられ、イオン導入細孔１０ａまで到達できないためと考えられる。
【００４０】
図６と図７及び図８と図９を比較すると明らかなように、本発明によるキャピラリー電気泳動・質量分析計は従来のキャピラリー電気泳動・質量分析計と異なるイオン種を生成して分析することができる。また、従来のキャピラリー電気泳動・質量分析計では、電気泳動用バッファ中に塩を加えるとその塩の信号強度が強く現れる反面、分析対象とするイオンの信号強度は低下するため、バッファ中に高濃度の塩を添加することはできなかった。これに対して、本発明の装置によって測定された質量スペクトルにはバッファ中に加えた塩に由来するスペクトルはほとんど見られない。従って、本発明によるキャピラリー電気泳動・質量分析計には種々の塩を含んだバッファ溶液を用いることができ、バッファ溶液の選択の幅が広がる。このように、本発明によるとキャピラリー電気泳動・質量分析計の応用範囲を飛躍的に拡大することができる。
【００４１】
キャピラリーの内径が太い場合、電気浸透流の流速が早い場合、あるいは溶液を噴霧する金属管の外径が細いなどの理由により、キャピラリー末端から送られて来るバッファ溶液の流量が安定に静電噴霧を持続させるのに十分である場合には、図２から図５に示した噴霧補助溶液を用いなくとも良い。噴霧補助溶液を用いない実施例を図１０に示す。キャピラリーの末端２ｂ部分の外壁には導電性を有するコーティング２８が施されている。コーティング２８に電源９から数ｋＶの高電圧を印加すると、キャピラリーの末端２ｂに送られて来る緩衝溶液はコーティング２８と電気的に接触し静電噴霧される。静電噴霧により生成された液滴は、図２から図５に示した実施例と同様に、３００℃程度に加熱された金属ブロック２２からなる気化部に導入されて気化され、気化された試料分子は針状電極２４によるコロナ放電でヒドロニウムイオン等が生成されている化学イオン化部へと導入される。
【００４２】
混合試料を分離する必要が無くフローインジェクション法により分析する場合でも、試料溶液の量が少ないなどの理由により低流量で試料溶液を送液する必要がある場合には、図２から図１０に示した静電噴霧と大気圧化学イオン化を用いる方法は有効である。図１１に、フローインジェクション分析を行う場合の構成を示す。ポンプなどから構成される送液系２９から送られた試料溶液は、配管３０、コネクタ３１を介して金属管５に導入される。金属管５に電源９から２〜１０ｋＶ程度の高電圧を印加することにより試料溶液を静電噴霧させる。液滴は加熱された金属ブロックからなる気化部で気化され、気化された試料分子はコロナ放電で生成されたヒドロニウムイオン等が存在する化学イオン化部にてイオン化される。試料分子に関するイオンはイオン導入細孔１０ａ、１０ｂを通して真空中に取り込まれ、質量分析部１４で質量分析される。従って、低流量でフローインジェクション分析を行う場合でも、化学イオン化による質量分析が可能となる。
【００４３】
図２から図５、あるいは図１０、図１１に示した実施例では、溶液を霧化する手段に静電噴霧を用いているが、霧化の方法には加熱噴霧、ガス噴霧、超音波振動子を用いる方法、またはそれらを複合した方法など多くの手法が考えられる。
【００４４】
本発明はいずれの霧化方法に対しても適用できる。また、上記の実施例では、液滴の気化の手段に加熱した金属ブロックを用いる構成を示したが、液滴の気化には赤外線を照射する方法などを用いてもよい。
【００４５】
図１２に、霧化手段にガス噴霧を、また、気化手段に赤外線の照射を用いる実施例を示す。キャピラリーの末端２ｂに到達した試料は噴霧補助溶液と混合された後、噴霧用ガス３２により噴霧される。噴霧により得られた液滴は、気化部へと送られる。気化部では、電源３４に接続されたヒーター２７ｂから放射される赤外線を液滴に照射し、液滴を気化させる。液滴がヒーター２７ｂに直接当たることによりヒーターの劣化が起こる場合には、ヒーター２７ｂを保護するためのガラス管３３をヒーター２７ｂの内側に設けてもよい。液滴の気化の効率を向上させるため、噴霧用ガス３２中の水蒸気は除去されていることが望ましい。また、噴霧用ガス３２は室温以上に加熱されていることが望ましい。気化部２０において得られたガス状の試料分子は、針状電極２４によるコロナ放電でヒドロニウムイオン等が生成されている化学イオン化部においてイオン化され、イオン導入細孔１０ａ、１０ｂを介して真空中の質量分析部に導入され、分析される。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、キャピラリー電気泳動により分離された溶液中では電荷を持たない中性試料分子をイオン化できるとともに、従来のキャピラリー電気泳動・質量分析計において使用が困難であった電気泳動用バッファを使用することが可能となるため、キャピラリー電気泳動・質量分析計の適応範囲が拡がり、より多くの物質の分析が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるキャピラリー電気泳動・質量分析計の構成を示す概略図。
【図２】本発明の一実施例の説明図。
【図３】キャピラリー末端を気化部の中に設け、かつ金属ブロックに向けて試料溶液を直接吹き付ける実施例を示す図。
【図４】大きな液滴が飛翔し化学イオン化部に到達することを妨げるための遮蔽板を設けた実施例を示す図。
【図５】溶液を噴霧するための金属管を用いて化学イオン化のためのコロナ放電を発生させる実施例を示す図。
【図６】従来の静電噴霧イオン化を用いたキャピラリー電気泳動・質量分析計で得られるバッファ液の質量スペクトルを示す図。
【図７】本発明の化学イオン化を用いたキャピラリー電気泳動・質量分析計で得られるバッファ液の質量スペクトルを示す図。
【図８】従来の静電噴霧イオン化を用いたキャピラリー電気泳動・質量分析計で得られる試料のクロマトグラムを示す図。
【図９】本発明の化学イオン化を用いたキャピラリー電気泳動・質量分析計で得られる試料のクロマトグラムを示す図。
【図１０】噴霧補助溶液を用いない実施例を示す図。
【図１１】フローインジェクション分析に用いた実施例を示す図。
【図１２】霧化部の霧化法にガス噴霧を用い、気化部の気化方法に赤外線の照射を用いる実施例を示す図。
【図１３】従来の静電噴霧イオン化法を用いたキャピラリー電気泳動・質量分析計の構成を示す図。
【符号の説明】
１…キャピラリー、２ａ，２ｂ…末端、３…緩衝溶液、４…緩衝溶液槽、５…金属管、６…噴霧補助溶液、７ａ，７ｂ…高圧電源、８ａ，８ｂ…電極、９…噴霧電源、１０ａ，１０ｂ…イオン導入細孔、１１ａ，１１ｂ…排気系、１２…差動排気部、１３…高真空部、１４…質量分析部、１５…イオン検出器、１６…信号ライン、１７…データ処理装置、１８…キャピラリー電気泳動部、１９…霧化部、２０…気化部、２１…化学イオン化部、２２…金属ブロック、２３…開口部、２４…針状電極、２５…絶縁管、２６…ガス、２７ａ，２７ｂ…ヒーター、２８…電気伝導性を有するコーティング、２９…送液系、３０…配管、３１…コネクタ、３２…噴霧用ガス、３３…ガラス管、３４…ヒーター電源
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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