(57)【要約】  加圧送液法により大気圧イオン源に試料溶液を導入して質量分析を行う際のノイズを抑制することを目的とする。試料容器に収容する試料溶液の希釈溶媒として、メタノール等の有機溶媒の混合比率を２０％に下げ、水の比率を８０％としたものを用いる。加圧用のガスである窒素は有機溶媒に溶解し易いため、有機溶媒の比率を下げることで飽和溶解量を下げ、質量分析の過程での不安的なガスの出現を軽減する。これにより、送液開始から時間が経過してもイオン強度にスパイク状のノイズが発現せず、イオン強度が安定になる。
2009141847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料溶液を収容した容器の液面上部空間に加圧したガスを導入し、試料溶液の液面下に連通する送液管を通して試料溶液を大気圧イオン源に送給する大気圧イオン化質量分析装置であって、
試料溶液の溶媒として、水と有機溶媒との混合液を用い、その混合液における有機溶媒の比率を５０％未満としたことを特徴とする大気圧イオン化質量分析装置。
【請求項２】
請求項１に記載の大気圧イオン化質量分析装置であって、有機溶媒の比率が１０〜３０％の範囲であることを特徴とする大気圧イオン化質量分析装置。
【請求項３】
試料溶液を収容した容器の液面上部空間に加圧したガスを導入し、試料溶液の液面下に連通する送液管を通して試料溶液を大気圧イオン源に送給する大気圧イオン化質量分析装置であって、
前記加圧用のガスとしてヘリウムを用いたことを特徴とする大気圧イオン化質量分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体試料をイオン化する大気圧イオン源を備える質量分析装置に関し、さらに詳しくは、大気圧イオン源へ液体試料を導入する試料導入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体クロマトグラフの検出器として質量分析装置を用いた液体クロマトグラフ質量分析装置では、液体試料をイオン化するために、エレクトロスプレイイオン化法、大気圧化学イオン化法などによる大気圧イオン源が利用される。分析実行時には液体クロマトグラフのカラムからの溶出液が質量分析装置に導入されるが、質量分析装置の各部のチューニングを行う際には成分の種類や濃度が既知である標準試料が質量分析装置に直接導入される。ここで、チューニングとは、m/z値校正、質量分解能調整、感度調整、などを目的として、各部への印加電圧やイオン化プローブの温度などの条件を最適に設定するものである。【０００３】
標準試料を大気圧イオン源に直接的に導入する方法の１つとして、加圧送液法が従来から知られている。加圧送液法では、標準試料（溶液）を収容した密閉容器の液面より上の容器内空間に、加圧管を通して所定圧のガスを導入する。このガスが標準試料の液面を押し下げ、液面下に連通する送液管を通して標準試料が容器の外部に送給される（特許文献１参照）。【０００４】
近年、質量分析装置の構造は非常に複雑化し、チューニングが必要とされる部位や項目も増大している。その結果、チューニングに要する時間がますます長くなっている。こうした状況の中で、上記のような加圧送液法による試料導入装置を用いて標準試料を導入した場合に、検出信号にスパイク状のノイズが発生することが判明した。こうしたスパイク状ノイズの生起は、加圧送液を実施する時間が長くなるほど顕著になる。そのため、チューニングに要する時間が短い場合には上記ノイズの影響は大きくないものと考えられるが、チューニングに要する時間が長くなると適切なチューニングに支障をきたす等、大きな問題を引き起こすことになる。【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１４７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、標準試料の加圧送液の際に検出信号に発生するノイズを抑制し、正確なチューニングを行うことができる大気圧イオン化質量分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明者は、各種実験により、加圧に用いられるガスが試料希釈溶媒に溶解し、それが不安定に出現することが、上記のようなスパイク状のノイズの発生原因であるとの知見を得た。従来一般的に、試料希釈溶媒としては、水と有機溶媒（メタノールなど）との混合比率が５０％ずつである混合液が利用されている。また、加圧ガスとしては、大気圧イオン化質量分析装置にごく一般的に利用される、取扱いが容易で安価な窒素ガスが用いられている。しかしながら、上記混合液と窒素ガスとの組み合わせでは、混合液へのガス溶解量が比較的多い。そこで、本願発明者は溶媒中へのガスの溶解量が少なくなるように、ガスの種類と溶媒の種類との両面から検討を行い、本願発明を得るに至った。【０００８】
上記課題を解決するために成された第１発明は、試料溶液を収容した容器の液面上部空間に加圧したガスを導入し、試料溶液の液面下に連通する送液管を通して試料溶液を大気圧イオン源に送給する大気圧イオン化質量分析装置であって、
試料溶液の溶媒として、水と有機溶媒との混合液を用い、その混合液における有機溶媒の比率を５０％未満としたことを特徴としている。【０００９】
ここで、有機溶媒は、メタノール、アセトニトリル、ヘキサン、ベンゼンなどである。【００１０】
通常、大気圧イオン源では、ノズル先端から大気圧雰囲気中に試料溶液を噴霧するが、水は表面張力が大きいため、水のみの溶媒では、噴霧された液滴のサイズが大きくなり過ぎる。有機溶媒を水に混ぜることにより、表面張力を下げ、液滴のサイズを小さくして、試料成分のイオン化を良好に行うことができる。この点で、試料の希釈溶媒に有機溶媒を混ぜることは実質的に必須である。有機溶媒の混合比率が低すぎると、上記のような表面張力を下げる効果が十分に発揮されず、イオン化効率が低くなる。こうしたことから、混合液における有機溶媒の混合比率は１０％程度以上とすることが好ましい。【００１１】
一方、水に対する窒素ガスの溶解量は、有機溶媒に対する窒素ガスの溶解量に比べて数分の１から１０分の１程度である。したがって、試料溶液への窒素ガスの溶解量を少なくするには有機溶媒の混合比率を５０％未満で、できるだけ小さくすることが望ましい。上述した有機溶媒の混合比率の下限を考慮すると、有機溶媒の好ましい混合比率は１０〜３０％程度である。【００１２】
また上記課題を解決するために成された第２発明は、試料溶液を収容した容器の液面上部空間に加圧したガスを導入し、試料溶液の液面下に連通する送液管を通して試料溶液を大気圧イオン源に送給する大気圧イオン化質量分析装置であって、
前記加圧用のガスとしてヘリウムを用いたことを特徴としている。【００１３】
ヘリウムは窒素ガスに比較して、有機溶媒への溶解量は数分の１から１０分の１程度である。したがって、試料希釈溶媒として従来と同様の、例えば水と有機溶媒の混合比率が５０％ずつである混合液を用いても、加圧ガスとして窒素ガスに代えてヘリウムを用いることで試料溶液への加圧ガスの溶解量を十分に下げることができる。
【発明の効果】
【００１４】
第１発明及び第２発明に係る大気圧イオン化質量分析装置によれば、試料溶液に溶解する加圧ガスを従来に比べて大幅に減らすことができる。これによって、質量分析時のガスの不安定な出現に起因するスパイク状ノイズの発現を抑制することができる。その結果、例えば標準試料を用いてチューニングを行う際に、適切で正確なチューニングを実施することができる。特に複雑なチューニングが必要であってチューニングに長い時間が掛かる場合にその効果が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を適用する加圧送液型の試料導入装置を中心とする大気圧イオン化質量分析装置の概略構成図。
【図２】溶媒へのガスの飽和溶解量の相違を説明するための図。
【図３】加圧送液の継続時間と信号強度との関係の実測結果を示す図。
【符号の説明】
【００１６】
１…ガス供給源
２…調圧器
３…圧力計
４…加圧管
５…試料容器
６…試料溶液
７…送液管
８…イオン化プローブ
９…質量分析部
１０…検出器
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は本発明を適用する加圧送液型の試料導入装置を中心とする大気圧イオン化質量分析装置の概略構成図である。【００１８】
標準試料等の試料溶液６が収容された試料容器５は密閉されている。ガスボンベ等のガス供給源１から供給されるガスは、調圧器２により、例えば圧力計３による検出ガス圧が１００[kPa]程度になるように調整される。この調圧されたガスが加圧管４を通して試料容器５内の液面上部空間に送給される。これによって、試料容器５内の試料溶液６には、液面を押し下げるように強い圧力が加わる。【００１９】
試料溶液６中には送液管７の一端が浸漬されており、その他端が大気圧イオン源のイオン化プローブ８に接続される。上述のようにガスの加圧により試料溶液６は押し下げられ、送液管７を通して一定流量で試料溶液がイオン化プローブ８へ送給される。イオン化プローブ８がエレクトロスプレイを行うものである場合、イオン化プローブ８の先端部に達した試料溶液は電荷を付与されつつ大気雰囲気中に噴霧される。帯電液滴は周囲の大気に接触して微細化されるとともに、液滴中の溶媒の気化が促進され、その過程で試料分子は電荷をもってイオンとなって飛び出す。生成されたイオンは四重極質量フィルタ等の質量分析部９に導入され、m/z値に応じてイオンは分離され、検出器１０により検出される。【００２０】
なお、大気圧イオン化質量分析装置では、質量分析部９や検出器１０を高真空雰囲気中に配置するために、多段差動排気系の構成が採られるのが一般的である。【００２１】
液体クロマトグラフ質量分析装置の質量分析部のチューニングを行うために上記試料導入装置が利用される場合には、流路切替バルブにより、送液管７を経た標準試料と液体クロマトグラフのカラムからの溶出液とが切り替えられてイオン化プローブ８に導入される。【００２２】
試料溶液６は試料成分が希釈溶媒に溶解したものである。従来一般的に、希釈溶媒として、水とメタノールとの比率が５０％ずつである混合液が用いられており、ガス供給源１から供給される加圧用のガスとしては、窒素ガスが用いられている。この場合の加圧送液の継続時間と信号強度（イオン強度）との関係の実測結果を図３（ｂ）に示す。図３は、標準試料（ポリエチレングリコール）をイオン化プローブ８に導入し、m/z＝168.10,256.15,344.20,520.35,740.45,872.55,1048.65,1268.75のそれぞれのイオン強度、及びトータルのイオン強度を、加圧送液開始時点から65分が経過するまで実測した結果である。ここでは、各m/zにおけるイオン強度変化の相違は重要ではないので、グラフ上の各線とm/z値との対応関係を明記していない。【００２３】
図３（ｂ）においては、送液開始後、しばらくの間は比較的安定したイオン強度が得られているが、４０分を経過した以降、スパイク状のノイズが次第に増加し、イオン強度がかなり不安定になっていることが分かる。こうした不安定なイオン強度に基づいて質量分析部９などのチューニングを実施すると、誤った、つまり適切でない条件を設定してしまうおそれがある。【００２４】
後述するように、窒素ガスは有機溶媒であるメタノールには溶け込み易いが、水に対しては溶解しにくい。そこで、試料溶液６への窒素ガスの溶解を抑制するために、希釈溶媒として、メタノールの混合比率を２０％に下げ、水を８０％とした混合液を用いる。このときの加圧送液の継続時間と信号強度（イオン強度）との関係の実測結果を図３（ａ）に示す。この図より明らかなように、送液開始から４０分を経過した以降でも、スパイク状のノイズが殆どみられず、イオン強度が安定している。これは、試料溶液６へ溶解し得る窒素ガスの量（つまり飽和溶解量）が小さく、加圧送液の時間を長くしても、試料溶液６中のガス溶解量が増加しないためであると考えられる。【００２５】
メタノールの混合比率を５０％から下げて２０％に近づけるに従い、ほぼ直線的にノイズの抑制効果が改善されるものと考えられるが、従来に比べて十分に顕著な効果を得るには、メタノールの混合比率を３０％程度以下まで下げることが好ましい。一方で、メタノールの混合比率を１０％よりも下げると、イオン化効率の低下が顕著になり、検出感度の点で問題がある。したがって、両者の兼ね合いから、メタノールの混合比率は１０〜３０％程度の範囲とするとよい。もちろん、その範囲の境界の数値はそれほど厳密ではない。【００２６】
図２は溶媒の種類とガスの種類とによる飽和溶解量の相違を説明するための図である。ヘキサン、ベンゼン、メタノールが有機溶媒である。上記例で用いた窒素ガスについて、有機溶媒への飽和溶解量と水への飽和溶解量とを比較すると、後者は前者の数分の１から１０分の１以下であることが分かる。これにより、有機溶媒の混合比率を下げることで、窒素ガスの溶解量を抑制できることが裏付けられる。なお、メタノール以外の有機溶媒を用いる場合でも、同様の結果となることは図２から容易に推測し得る。【００２７】
一方、窒素ガスとヘリウムとを比較すると、同じ有機溶媒に対しても、ヘリウムは窒素ガスの数分の１から１０分の１以下の飽和溶解量であることが分かる。したがって、加圧のためのガスとして窒素ガスをヘリウムに代えただけでも（有機溶媒と水との混合比率は従来通りでも）、上述したように有機溶媒の混合比率を下げた場合と同様の効果が得られる、つまりスパイク状ノイズの抑制効果が得られることが分かる。【００２８】
なお、上記実施例は本発明の一例であり、本発明の趣旨の範囲で適宜に変形、追加、修正を行っても本願請求の範囲に包含されることは明らかである。
【図１】
2009141847.tif 000003
【図２】
2009141847.tif 000004
【図３】
2009141847.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成22年6月15日(2010.6.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料溶液を収容した容器の液面上部空間に加圧したガスを導入し、試料溶液の液面下に連通する送液管を通して試料溶液を大気圧イオン源に送給する大気圧イオン化質量分析装置における試料導入方法であって、
試料溶液の溶媒として、水と有機溶媒との混合液を用い、その混合液における有機溶媒の比率を５０％未満としたことを特徴とする大気圧イオン化質量分析装置における試料導入方法。
【請求項２】
請求項１に記載の大気圧イオン化質量分析装置における試料導入方法であって、有機溶媒の比率が１０〜３０％の範囲であることを特徴とする大気圧イオン化質量分析装置における試料導入方法。
【請求項３】
試料溶液を収容した容器の液面上部空間に加圧したガスを導入し、試料溶液の液面下に連通する送液管を通して試料溶液を大気圧イオン源に送給する大気圧イオン化質量分析装置における試料導入方法であって、
前記加圧用のガスとしてヘリウムを用いたことを特徴とする大気圧イオン化質量分析装置における試料導入方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、液体試料をイオン化する大気圧イオン源を備える質量分析装置に関し、さらに詳しくは、大気圧イオン源へ液体試料を導入する試料導入方法に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、標準試料の加圧送液の際に検出信号に発生するノイズを抑制し、正確なチューニングを行うことができる大気圧イオン化質量分析装置における試料導入方法を提供することにある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記課題を解決するために成された第１発明は、試料溶液を収容した容器の液面上部空間に加圧したガスを導入し、試料溶液の液面下に連通する送液管を通して試料溶液を大気圧イオン源に送給する大気圧イオン化質量分析装置における試料導入方法であって、
試料溶液の溶媒として、水と有機溶媒との混合液を用い、その混合液における有機溶媒の比率を５０％未満としたことを特徴としている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また上記課題を解決するために成された第２発明は、試料溶液を収容した容器の液面上部空間に加圧したガスを導入し、試料溶液の液面下に連通する送液管を通して試料溶液を大気圧イオン源に送給する大気圧イオン化質量分析装置における試料導入方法であって、
前記加圧用のガスとしてヘリウムを用いたことを特徴としている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
第１発明及び第２発明に係る大気圧イオン化質量分析装置における試料導入方法によれば、試料溶液に溶解する加圧ガスを従来に比べて大幅に減らすことができる。これによって、質量分析時のガスの不安定な出現に起因するスパイク状ノイズの発現を抑制することができる。その結果、例えば標準試料を用いてチューニングを行う際に、適切で正確なチューニングを実施することができる。特に複雑なチューニングが必要であってチューニングに長い時間が掛かる場合にその効果が高い。
【国際調査報告】
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