(57)【要約】  試料１の表面の分析対象領域に存在する目的物質をイオン化する装置において、前記分析対象領域を含む試料１の表面の領域に帯電液滴を供給する帯電液滴供給部２と、前記分析対象領域に対して所定のエネルギーを有するエネルギー線を照射するエネルギー線照射部３とを備える。このイオン化装置では、試料１を壊すことなく該試料の表面の局所的な領域である分析対象領域に存在する物質をイオン化することができる。また、本発明に係るイオン化装置は大気圧下で用いることができ、さらに試料の前処理も不要である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料表面の分析対象領域に存在する目的物質をイオン化する装置であって、
a) 前記分析対象領域を含む試料表面の領域に帯電液滴を供給する帯電液滴供給部と、
b) 前記分析対象領域に対して所定のエネルギーを有するエネルギー線を照射するエネルギー線照射部と、
を備えることを特徴とする大気圧イオン化装置。
【請求項２】
前記帯電液滴供給部がＥＳＩプローブであることを特徴とする請求項１に記載の大気圧イオン化装置。
【請求項３】
前記エネルギー線照射部が、レーザ光源、電子線照射装置、及び加熱ガスビーム照射装置のうちのいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載の大気圧イオン化装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の大気圧イオン化装置と、該イオン化装置により生成されたイオンを分析するイオン分析部と、該イオン分析部のイオン導入部に対して分析対象のイオンと逆極性の電圧を印加する電圧印加部と、を有することを特徴とするイオン分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気圧イオン化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
質量分析装置等のイオン分析装置は、試料中の目的物質をイオンとして取り出し、分析する装置である。目的物質をイオン化する方法のうち、試料を略大気圧雰囲気下でイオン化する方法は大気圧イオン化（ＡＰＩ：Atmospheric Pressure Ionization）法と呼ばれる。【０００３】
ＡＰＩ法の一つに、エレクトロスプレー支援／レーザ脱離イオン化（ＥＬＤＩ：Electrospray assisted Laser Desorption Ionization）法がある（例えば特許文献１）。図１はＥＬＤＩ法を用いたイオン化装置の概略構成図である。このイオン化装置では、試料１０１の表面の分析対象領域にレーザ光源１０３からレーザ光を照射し、試料１０１の表面に存在する目的物質を自由分子として試料表面の上方に脱離させる。そして、試料表面の上方において、ＥＳＩ（ＥＳＩ：Electrospray Ionization）プローブ１０２からスキマー１０４に向かって噴霧される帯電液滴と試料から脱離した自由分子の間で電荷交換させ、試料をイオン化しスキマー１０４に導入する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−４２２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＥＬＤＩ法では、略大気圧雰囲気下で、試料の表面の局所的な領域（分析対象領域）に存在する目的物質をイオン化することができる。しかし、レーザ光の照射によって過剰なエネルギーが供給されることにより試料が壊れてしまう場合があるため、有機物や生体分子等の壊れやすい試料のイオン化にはＥＬＤＩ法を使用することができない。
壊れやすい試料の表面の分析対象領域に存在する物質を略大気圧雰囲気下でイオン化することができる方法としてＡＰ−ＭＡＬＤＩ（ＡＰ−ＭＡＬＤＩ：Atmospheric Pressure Matrix Assisted Laser Desorption Ionization）法があるが、ＭＡＬＤＩ法では試料をマトリックス中に分散させる前処理が必要であり準備に手間がかかる。【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、試料を壊すことなく該試料の表面の分析対象領域に存在する目的物質を略大気圧雰囲気下でイオン化することができ、且つ、試料の前処理が不要なイオン化装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために成された本発明は、試料表面の分析対象領域に存在する目的物質をイオン化する装置であって、
a) 前記分析対象領域を含む試料表面の領域に帯電液滴を供給する帯電液滴供給部と、
b) 前記分析対象領域に対して所定のエネルギーを有するエネルギー線を照射するエネルギー線照射部と、
を備えることを特徴とする。【０００８】
上記帯電液滴供給部には、例えばＥＳＩプローブを好適に用いることができる。
上記の所定のエネルギーは、分析対象領域に存在する目的物質を自由分子として脱離させるために必要な程度のエネルギーである。上記エネルギー線は、例えばレーザ光、電子線、加熱ガス線であり、それらを照射するエネルギー線照射部としては、例えばレーザ光源、電子線照射装置、加熱ガスビーム照射装置を用いることができる。【０００９】
本発明に係るイオン化装置では、帯電液滴供給部から試料表面の分析対象領域を含む領域に帯電液滴を供給する。これにより試料表面の分析対象領域とその周辺の領域が液体成分（例えば水分）で覆われる。
続いて、エネルギー線照射部から分析対象領域にエネルギー線を照射する。上述のように、分析対象領域は液体成分で覆われているため、該エネルギー線は液体成分を経由して目的物質に到達する。このため、エネルギー線のエネルギーは液体成分に吸収された後、あるいは直接、目的成分に吸収される。つまり、分析対象領域を覆う液体成分がＭＡＬＤＩ法におけるマトリックスのように機能する。従って、過剰なエネルギーが目的物質に吸収される心配がない。
所定のエネルギーを吸収した目的物質は、試料表面から自由分子として脱離する。自由分子として脱離した目的物質は、脱離と同時に、あるいは脱離後に、帯電液滴との間で電荷交換してイオン化する。【００１０】
上記のように、本発明に係るイオン化装置では、分析対象領域を覆う液体成分が擬似的なマトリックスとして機能するため、試料が壊れる心配がない。また、本発明に係るイオン化装置の各構成要素（例えばＥＳＩプローブやレーザ光源）はいずれも大気圧雰囲気下で使用可能である。さらに、試料をマトリックス中に分散させる等の前処理を行う必要もない。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るイオン化装置を用いることにより、試料を壊すことなく該試料の表面の局所的な領域である分析対象領域に存在する物質をイオン化することができる。また、本発明に係るイオン化装置は大気圧下で用いることができ、さらに試料の前処理も不要である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来のエレクトロスプレー支援／レーザ脱離イオン化装置の概略構成図。
【図２】本発明に係る大気圧イオン化装置の一実施例であるエレクトロスプレー支援／レーザ脱離イオン化装置の概略構成図。
【図３】本実施例のイオン化装置を用いて取得したＭＳクロマトグラムを従来の装置を用いて取得したＭＳクロマトグラムと比較した結果を示す図。
【図４】本実施例のイオン化装置を用いて取得したＭＳクロマトグラムを従来の装置を用いて取得したＭＳクロマトグラムと比較した結果を示す別の図。
【図５】本実施例のイオン化装置を用いて分析した後の試料表面と従来の装置を用いて分析した後の試料表面を比較した図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る大気圧イオン化装置の一実施例であるエレクトロスプレー支援／レーザ脱離イオン化装置について、以下、図面を参照して説明する。
【００１４】
図２は、本実施例のイオン化装置の概略構成図である。本実施例のイオン化装置も、図１に示した従来のイオン化装置と同様に、ＥＳＩプローブ２とレーザ光源３を備えている。ただし、本実施例のイオン化装置では、レーザ光源３からレーザ光を照射する、試料１の表面の分析対象領域にＥＳＩプローブ２を向け、該領域に帯電液滴を供給する点で従来のイオン化装置と異なる。また、本実施例のイオン化装置では、生成されたイオンを受け入れる、質量分析装置の入口のスキマー４には、電源部５からイオンと逆極性の電圧が印加されている。電源部５からスキマー４への電圧印加は必須ではないが、イオン化装置へのイオンの導入効率を高めるために、上述のように生成するイオンと逆極性の電圧を印加しておくことが好ましい。
【００１５】
本実施例のイオン化装置では、まず、試料１の表面の分析対象領域を中心とする領域に向かって、ＥＳＩプローブ２から帯電液滴を噴射する。この帯電液滴は、例えば、ＥＳＩイオン化装置と同様に、ＥＳＩプローブ２内に電圧を印加して水、メタノール、ギ酸などを帯電させ放出することにより生成される。本実施例のイオン化装置においては、水、メタノール、ギ酸のような、電圧の印加により帯電しやすい液体を帯電液滴を形成させる物質として好適に用いることができる。
【００１６】
ＥＳＩプローブ２から試料１の分析対象領域を含む領域に帯電液滴が噴射されると、該分析対象領域は液体成分（例えば水分）で覆われる。この状態で、レーザ光源３から所定の波長及び強度のレーザ光を試料１の分析対象領域に照射する。レーザ光の波長や強度は、試料中の目的物質の吸収率や該目的物質の脱離に必要なエネルギーから適宜に設定される。分析対象領域は液体成分で覆われているため、レーザ光は該液体成分を経由して試料に到達する。そのため、レーザ光の強度に揺らぎが存在し、分析対象領域の一部あるいは全部に対して過剰なエネルギーのレーザ光が照射された場合でも、液体成分によって過剰なエネルギーが分散される。そのため、過剰なエネルギーの吸収により試料が壊れる可能性が低くなる。
【００１７】
レーザ光から所定のエネルギーを吸収すると、目的物質は試料１の表面から自由分子となって脱離する。目的物質は、脱離と同時、あるいは脱離した後にＥＳＩプローブ２から供給される帯電液滴との間で電荷交換してイオン化する。イオン化した目的物質は、その極性と逆極性の電圧が印加されたスキマー４に向かって飛行し、質量分析装置に導入される。
【００１８】
本実施例のイオン化装置を用いると、分析対象領域を覆う液体成分を擬似的なマトリックスとして機能させ、試料が壊れるのを防止することができる。また、ＥＳＩプローブから噴霧する帯電液滴を擬似的なマトリックスとして機能させることができるため、ＭＡＬＤＩのように試料をマトリックス中に分散させる等の前処理を行う必要もない。さらに、本実施例のイオン化装置の各構成要素（ＥＳＩプローブ２やレーザ光源３）はいずれも大気圧雰囲気下で使用可能である。
【００１９】
上記実施例ではＥＳＩプローブ２を用いたが、試料１の分析対象領域を含む領域に帯電液滴を供給することが可能なものであれば、ＥＳＩプローブ２以外のものを用いても良い。例えば、大気圧化学イオン化（ＡＰＣＩ：Atmospheric Pressure Chemical Ionization）装置のように、液滴を噴霧するプローブとコロナニードルを組み合わせたものを帯電液滴供給部として用いることもできる。
また、上記実施例ではレーザ光源３を用いたが、試料１の分析対象領域に対して所定のエネルギーを有するエネルギー線を照射することができるものであればよい。例えば、電子線を照射する電子線照射装置や加熱ガスビーム照射装置などを用いることができる。
さらに、上記実施例では質量分析装置にイオンを供給するイオン化装置としたが、質量分析装置以外にも、イオン移動度分析装置等、種々のイオン分析装置と組み合わせて用いることができる。
【実施例】
【００２０】
本発明に係るイオン化装置を用いることにより得られる効果を検証するために、上記実施例のイオン化装置（図２）と従来のイオン化装置（図１）をそれぞれ使用し、タブレット状の試料に含まれる目的物質（アセトアミノフェン）をイオン化して検出した。【００２１】
メタノール: 0.1%酢酸水=1:1からなる帯電液滴をＥＳＩプローブ２から試料１の分析対象領域を含む領域に噴射するとともにレーザ光を照射して正イオンを生成し、アセトアミノフェンから生成される特徴的な正イオン（質量電荷比＋151.30）を５分間継続して検出した。その結果を図３に示す。【００２２】
図３から分かるように、５分間の全検出期間にわたって、上記実施例のイオン化装置を用いた場合の方が、従来のイオン化装置を用いた場合よりもイオンの検出強度が大きくなっている。これは、従来のイオン化装置では、レーザ光源１０３から試料１の分析対象領域に過剰なエネルギーが供給され、試料中の目的分子が壊れたり変性したりして、アセトアミノフェンからの正イオンの生成量が減少している一方、上記実施例のイオン化装置ではアセトアミノフェンに必要十分なエネルギーのみが供給され、試料が壊れたり変性したりすることなくイオン化していることを裏付ける結果である。【００２３】
次に、メタノール: 0.1%酢酸水=1:1からなる帯電液滴をＥＳＩプローブ２から試料１の分析対象領域を含む領域に噴射するとともにレーザ光を照射して負イオンを生成し、アセトアミノフェンから生成される特徴的な負イオン（質量電荷比−149.20）を５分間継続して検出した。その結果を図４に示す。【００２４】
図４でも、正イオンを検出した場合（図３）と同様に、上記実施例のイオン化装置を用いた場合の方が従来のイオン化装置を用いた場合よりもイオンの検出強度が大きくなっている。負イオンの生成においても、上記実施例のイオン化装置では試料中の目的物質であるアセトアミノフェンに必要十分なエネルギーのみが供給され、試料が壊れたり変性したりすることなくイオン化が行われていることを裏付ける結果が得られた。【００２５】
さらに、本実施例のイオン化装置と従来のイオン化装置を用いてタブレット状の試料に含まれるアセトアミノフェンをイオン化した後の試料表面の状態を図５に示す（図５(a)が本実施例。図５(b)が従来例）。図５(a)では、試料の表面がＥＳＩプローブ２から噴霧された帯電液滴で湿っており、帯電液滴による加湿によって過剰なエネルギーの吸収が抑えられていることが分かる。一方、図５(b)では、試料の表面に焦げ付きが見られ、過剰なエネルギーの吸収によって試料が壊れている、また試料中の目的物質が変性している可能性が高いことが見て取れる。このように、本実施例のイオン化装置を用いることにより、試料を壊すことなく、試料中の目的物質を適切にイオン化することができる。
【符号の説明】
【００２６】
１、１０１…試料
２、１０２…ＥＳＩプローブ（帯電液滴供給部）
３、１０３…レーザ光源（エネルギー線照射部）
４、１０４…スキマー
５…電源部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2016063327.tif 000006
【図５】
2016063327.tif 000007
【国際調査報告】
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