(57)【要約】【課題】液体クロマトグラフから送出される液体試料の流量を低くすることなく、イオン化インターフェイスのイオン化効率を高めることができる液体クロマトグラフ質量分析装置を提供する。【解決手段】本発明に係る液体クロマトグラフ質量分析装置は、イオン化インターフェイスのＥＳＩ用のイオン化プローブ２２ａのノズル２２１において、ノズル２２１に供給される試料液が複数の流路２２１１に分岐され、各々の流路２２１１の先端から試料液が噴霧されるようにしたものである。このような構造を採ることにより、各々の流路２２１１では試料液の流量が減少するため、流路２２１１の各々から噴出される液滴のサイズを小さくすることが可能となる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体クロマトグラフから送出される液体試料をイオン化インターフェイスによりイオン化して質量分析を行う液体クロマトグラフ質量分析装置において、
前記液体試料をイオン化室内に噴霧する噴霧手段が、前記液体試料を分岐させ、各々の分岐先から該液体試料を噴霧させる、複数の流路を備えることを特徴とする液体クロマトグラフ質量分析装置。
【請求項２】
前記流路の各々における前記液体試料の流量が毎分ナノリットルオーダーであることを特徴とする請求項１に記載の液体クロマトグラフ質量分析装置。
【請求項３】
前記噴霧手段がエレクトロスプレイイオン化法によるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体クロマトグラフ質量分析装置。
【請求項４】
前記流路の各々の先端が細く絞られていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液体クロマトグラフ質量分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体クロマトグラフ質量分析装置に関し、より詳しくは液体クロマトグラフから送出される液体試料のイオン化を行うイオン化インターフェイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体クロマトグラフ質量分析装置（以下、「ＬＣ／ＭＳ」とする）は、大別して、液体試料に含まれる各成分の分離を行う液体クロマトグラフ部（ＬＣ部）と、分離された試料成分のイオン化を行うイオン化インターフェイスと、試料イオンを質量数に応じて分離検出する質量分析部（ＭＳ部）と、の３つに分かれている（例えば特許文献１等を参照）。
【０００３】
イオン化インターフェイスによるイオン化の代表的な方法としては、エレクトロスプレイイオン化法（ＥＳＩ）や大気圧化学イオン化法（ＡＰＣＩ）などがある。ＥＳＩでは、液体試料をノズルから噴霧する際に試料に片寄った電荷を与え、噴霧された液滴中でのクーロン反発力により液滴の微細化を促進させ、その過程で液滴中の目的成分をイオン化する。他方、ＡＰＣＩでは、ノズルの前方に放電電極を配置し、そのコロナ放電により生成した溶媒ガスイオンを微細液滴に化学反応させることで目的成分をイオン化する。いずれの方法を用いるにしても、ノズルから噴霧される液滴の微細化の具合が、イオン化インターフェイスのイオン化効率やその後のＭＳ部における測定精度に大きく影響することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６２２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、イオン化インターフェイスで微細化しきれなかった液滴は、ロスとして捨てられてしまう。そのため、ＭＳ部に導入されるイオン量が少なくなり、イオン化効率が低下する。また、液滴が微細化されないままＭＳ部に導入されるとノイズ成分として検出されてしまい、質量分析の測定精度が低下する。ＥＳＩやＡＰＣＩでは、温度やネブライザーガスの流量等の条件を変えることでイオン化効率をある程度向上させることができるが、これには限界がある。
【０００６】
一方、イオン化インターフェイスのノズル先端の口径を小さくし、それに伴ってＬＣ部から送出される液体試料の流量を低くすることで、ノズルから噴霧される液滴を微細化しやすくする方法もある。例えば、ＥＳＩの一種であるナノＥＳＩをイオン化インターフェイスとして用いたＬＣ/ＭＳでは、ノズル（スプレー）先端の口径を数十マイクロメートル程度の非常に小さなものにすると共に、液体試料の流量を、従来の一分あたりミリリットルやマイクロリットルのオーダーのものからナノリットルオーダーにまで低くすることで、液滴がより微細化されるようにし、イオン化インターフェイスのイオン化効率を向上させている。
【０００７】
しかしながら、この方法ではＬＣ部の流量をイオン化インターフェイスのノズルの口径に合わせて適宜変化させる必要がある。特に上記のナノＥＳＩを用いた場合では、ＬＣ部をナノ流量に対応させるために専用の機器を用いなければならないため、例えば通常のＥＳＩとナノＥＳＩとを切り替える必要がある場合、そのたびにＬＣ部の構成を変えるという手間が生じていた。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、ＬＣ部の流量を低くすることなく、イオン化インターフェイスのイオン化効率を高めることができる液体クロマトグラフ質量分析装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために成された本発明は、
液体クロマトグラフから送出される液体試料をイオン化インターフェイスによりイオン化して質量分析を行う液体クロマトグラフ質量分析装置において、
前記液体試料をイオン化室内に噴霧する噴霧手段が、前記液体試料を分岐させ、各々の分岐先から該液体試料を噴霧させる、複数の流路を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る液体クロマトグラフ質量分析装置は、イオン化インターフェイスのノズルが、ＬＣ部から送出される液体試料を複数の流路に分岐する構造を有する。このような構造を有することにより、各々の流路では液体試料の流量が低下し、各流路から粒径の小さい液滴を噴霧させることが可能となる。そのため、ＬＣ部の流量を低くすることなく、イオン化インターフェイスのイオン化効率を高めることができ、ＭＳ部の検出感度を向上させることができる。また、微細化されなかった液滴がノイズとなってＭＳ部に導入されることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】液体クロマトグラフ質量分析装置の要部の概略構成図。
【図２】ＬＣ／ＭＳにおけるイオン化インターフェイスの概略図。
【図３】本発明に係るイオン化インターフェイスの一実施例を示す概略図。
【図４】本発明に係るイオン化インターフェイスの変形例を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１はＬＣ／ＭＳの一般的な要部構成を示す概略図である。この図に示すように、ＬＣ／ＭＳは大別して、液体試料中の成分を分離する液体クロマトグラフ部（ＬＣ部）１と、分離された液体試料中の成分分子より気体イオンを生成するイオン化インターフェイス２と、試料イオンを質量数に応じて分離して検出する質量分析部（ＭＳ部）３と、から構成される。
【００１３】
ＬＣ部１では、送液ユニット１２が移動相容器１１から移動相（溶離液）を吸引し、一定の送液量を維持しつつ試料注入部１３へと送給する。試料注入部１３では所定のタイミングで試料液を移動相中に注入する。試料液が混入された移動相はカラム１４に送られ、カラム１４を通過する間に成分毎に分離され、それぞれ時間的にずれてカラム１４から溶出してイオン化インターフェイス２に到達する。
【００１４】
イオン化インターフェイス２は、ほぼ大気圧雰囲気であるイオン化室２１内に、カラム１４の末端に接続されたイオン化プローブ２２の先端部が突設されている。イオン化プローブの先端部の前方には、イオンを後段に輸送するための脱溶媒管２３の入口開口が設けられ、さらにその前方には気化しなかった溶媒を排出するドレイン２４が配置されている。脱溶媒管２３の入口開口の中心軸はイオン化プローブ２２の先端からの噴霧の中心軸と斜交（ここではほぼ直交）しており、それによって溶媒が十分に気化していない大きな液滴が脱溶媒管２３に飛び込むことを防止している。
【００１５】
イオン化インターフェイス２におけるイオン化を通常のＥＳＩで行う場合、図２(a)に示すようなイオン化プローブ２２ａを用いる。このイオン化プローブ２２ａは、試料液が供給されるノズル２２１と、ノズル２２１と同軸であって外筒として取り囲むように配設されたネブライズガス管２２２と、を有し、ノズル２２１自体又はその周囲に設けられた図示しない金属筒に数kV程度の直流高電圧が印加される。この電圧による電場の影響によりノズル２２１を流れて来る試料液は片寄って帯電し、その状態でネブライズガス管２２２から噴出するネブライズガス（通常Ｎ2ガス）の助けを受けて微小液滴となって噴出する。噴出した微小液滴は例えば脱溶媒管２３の周囲から噴出される乾燥窒素ガスに接触し、液滴中の移動相や溶媒が急速に蒸発し液滴のサイズは小さくなる。すると、帯電電荷のクーロン反発力によって液滴は細かく分裂し、その過程で試料分子に由来する気体イオンが発生する。
【００１６】
また、ナノＥＳＩでイオン化を行う場合、図２(b)に示すようなイオン化プローブ２２ｂを用いる。このイオン化プローブ２２ｂは、基本的には上記ＥＳＩの構成からネブライズガス及び乾燥窒素ガスを除いた構成であり、液体試料を噴霧するノズル２２１は、先端がガラスキャピラリに金属薄膜がコーティングされたもの又は金属製キャピラリ等によるキャピラリ管であって先端が細く絞られている。ナノＥＳＩではネブライズガスによる噴霧の補助が無く、ノズル２２１の先端から流出した同極性のイオンを多量に含んだ液体試料はクーロン力によって細く引き伸ばされ、テーラーコーンと呼ばれる円錐形状体を形成する。その進行に伴って電荷密度が高くなると臨界点でクーロン爆発が生じ、イオンの生成を伴いつつ円錐状に広がる。
【００１７】
ＬＣ部１からイオン化インターフェイス２に送出される試料液の流量は一般的に0.1mL/min〜2.0mL/min程度である。ＥＳＩ用のイオン化プローブ２２ａでもこの流量でイオン化が行われるが、このような高い流量では、図２(a)に示すように十分に微小化されない液滴が残り、これらがドレイン２４から排出されてしまうため、イオン化インターフェイス２のイオン化効率が低下してしまう。また、微小化されなかった液滴の一部が脱溶媒管２３からＭＳ部３に導入され、ノイズとして検出されてしまうこともある。
【００１８】
一方、ナノＥＳＩのイオン化プローブ２２ｂを用いる場合、ノズル２２１における試料液の流量を一分あたりナノリットルオーダーにまで抑える必要がある。そのため、上記のようなミリオーダーの高い流量ではナノＥＳＩによるイオン化を行うことができず、イオン化プローブ２２ｂを用いる際に、ＬＣ部１の送液ユニット１２、試料注入部１３、カラム１４等を、ナノ流量用の専用の機器に交換しなければならなくなる。
【００１９】
以下に示す本発明は、ＬＣ部１の流量を変えずに、イオン化インターフェイス２において液滴が噴霧される際の流量を低く抑えることができるようにしたものである。
【実施例】
【００２０】
図３は、本発明に係るイオン化インターフェイス２の一実施例を示した概略図である。本実施例は、イオン化インターフェイス２のＥＳＩ用のイオン化プローブ２２ａのノズル２２１において、ノズル２２１に供給される試料液が複数の流路２２１１に分岐され、各々の流路２２１１の先端から試料液が噴霧されるようにしている。
【００２１】
図３に示すように、ノズル２２１を複数の流路２２１１で分岐した構造とすることで、各々の流路２２１１では試料液の流量が減少する。例えばイオン化プローブ２２ａの入口側の流量（すなわちＬＣ部１の流量）が1mL/minであり、ノズル２２１内で流路２２１１が10000本に分岐していた場合、各々の流路２２１１における試料液の流量は100nL/minとなる。これにより、ＬＣ部１の流量がミリリットルオーダーであっても、各々の流路２２１１では毎分ナノリットルのオーダーの流量を達成することができる。このように流量が低くなることで、各流路から噴出した直後の液滴のサイズを通常よりも小さくすることができるため、ネブライズガスによる液滴の微小化が容易になる。従って、イオン化インターフェイス２のイオン化効率を向上させることが可能となると共に、微小化されなかった液滴がＭＳ部３に導入され、ノイズとして検出されることを防ぐことができる。
【００２２】
なお、その後の分析動作を説明すると、イオン化室２１で上記のように生成された試料イオンはイオン化室２１と第１中間真空室３１との差圧により脱溶媒管２３中に引き込まれる。第１イオンレンズ３２は、その電場により脱溶媒管２３を介してのイオンの引き込みを助けるとともに、イオンをスキマー３３の通過孔近傍に収束させる。スキマー３３の通過孔を通って第２中間真空室３４に導入されたイオンは、第２イオンレンズ３５により収束及び加速された後、小孔３６を通って質量分析室３７へと送られる。質量分析室３７では、特定の質量数を有するイオンのみが四重極フィルタ３８を通り抜け、イオン検出器３９に到達しイオン電流として検出される。
【００２３】
図４に、本発明に係るイオン化プローブ２２の変形例を示す。本変形例のイオン化プローブ２２ｃは、図３の構成からネブライズガス管２２２を外し、それぞれの流路２２１１の出口側先端を細く絞ったものである。これは、図２(b)に示したナノＥＳＩに対応する構成であり、上記のように各々の流路２２１１における試料液の流量をナノリットルオーダーとすることで、各々の流路からナノＥＳＩと同じ原理で液滴を噴霧させることができる。
【００２４】
なお、上記実施例はあくまで一例であり、本発明の主旨の範囲で適宜修正や変更を行うことができる。例えば、上記実施例ではノズル２２１の途中で複数の流路２２１１に分岐する構造としたが、本発明は少なくともノズル２２１の出口で複数の流路２２１１から液滴が噴霧される構造であれば良く、ノズル２２１の入口側ですぐに分岐するような構造であっても構わない。
【００２５】
また、上記実施例ではＥＳＩを例に説明したが、例えばＡＰＣＩなどの場合であっても、図３や図４に示したノズル２２１の構造を用いることで、同様に本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００２６】
１…ＬＣ部
１１…移動相容器
１２…送液ユニット
１３…試料注入部
１４…カラム
２…イオン化インターフェイス
２１…イオン化室
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ…イオン化プローブ
２２１…ノズル
２２１１…流路
２２２…ネブライズガス管
２３…脱溶媒管
２４…ドレイン
３…ＭＳ部
３１…第１中間真空室
３２…第１イオンレンズ
３３…スキマー
３４…第２中間真空室
３５…第２イオンレンズ
３６…小孔
３７…質量分析室
３８…四重極フィルタ
３９…イオン検出器
【図１】
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【図２】
2012058122.tif 000004
【図３】
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【図４】
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