(57)【要約】  デュアルソース質量分析システム（１０）におけるまたはそのための、システムの質量分析計に着脱可能に連結するためのイオンソースハウジング（１６）。イオンソースハウジングは、質量分析計の真空領域に連結するための出口ポートと、ガスクロマトグラフィ［ＧＣ］カラムを受容するためのサンプルポートと、前記ＧＣカラムから放出されたアナライト分子を荷電するための手段とを有するソースチャンバ（２２）を備えるとともに、ＧＣインタフェースプローブがハウジングに解放可能に係合され得るようにするドッキング手段を備える。
2012519841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デュアルソース質量分析システムにおけるまたはそのための、システムの質量分析計に着脱可能に連結するためのイオンソースハウジングであって、質量分析計の真空領域に連結するための出口ポートと、ガスクロマトグラフィ［ＧＣ］カラムを受容するためのサンプルポートと、前記ＧＣカラムから放出されたアナライト分子を荷電するための手段とを有するイオンソースチャンバを備えるとともに、ＧＣインタフェースプローブがハウジングに解放可能に係合され得るようにするドッキング手段を備える、イオンソースハウジング。
【請求項２】
チャンバ内に不活性ガスを入れるためのガス入口をさらに備える、請求項１に記載のイオンソースハウジング。
【請求項３】
ドッキング手段が、ＧＣインタフェースプローブを受容するためにハウジング内にドッキングノズルと、ＧＣインタフェースプローブによって提供された相補的ロッキング手段と協働する、ノズルによって提供されたロッキング手段とを備え、それによってプローブがドッキングノズル内に次第に引き込まれ適所で解放可能にロックされる、請求項１または２に記載のイオンソースハウジング。
【請求項４】
ドッキングポートが封止手段を組み込んだねじ山付きノズルを備え、それによってプローブがノズルと封止可能に連結される、請求項３に記載のイオンソースハウジング。
【請求項５】
デュアルソース質量分析システムにおけるまたはそのための、実質的に、添付図面を参照して先に記述されかつ添付図面に示されているイオンソースハウジング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に科学研究所の分析機器に関し、より詳細には、クロマトグラフィシステムと質量分析計とを組み合わせたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
科学研究所は一般に、サンプル内の様々な成分を分離するために、クロマトグラフィを用いてサンプルを分析する必要がある。サンプルが分離されると、科学研究所は、様々な成分が何であるかを同定するために、さらなる分析を必要とすることがある。通常、分離された成分の分析を実行する最も効果的な方法が質量分析計を用いることである。
【０００３】
クロマトグラフィは、気体サンプルか液体サンプルのどちらかに対して実行され得る。しかしながら、液体クロマトグラフィを実行するのに必要な装置とガスクロマトグラフィを実行するのに必要な装置とは、異なる分析を実行するために異なる機械が必要とされるので、かなり異なる。
【０００４】
質量分析計は、質量分析計内で生じ得るイオンのフラグメンテーションを調べることにより、イオンの質量を測定しかつこれらのイオンの構造を分析するために使用され得る。クロマトグラフィシステムは一般にイオン以外の分子を生成し、したがって、質量分析計はそれに送出される分子からイオンを生成する必要がある。これは通常、イオンソース内で行われる。イオンソース内に注入された分子をイオン化する多くの方法がある。大気圧化学イオン化［ＡＰＣＩ］はこれらの方法のうちの１つである。この方法では、分子がイオンソースチャンバ内に噴霧され、噴霧はイオンを作り出すコロナ放電にさらされる。
【０００５】
ＡＰＣＩは、通常は一価のイオンを生成するので、望ましいフラグメンテーション技術であり、したがって、分析の結果はより解釈しやすい。さらに、ＡＰＣＩは、液体サンプルと気体サンプルの両方に使用することが可能なイオン化法である。
【０００６】
質量分析計は、精密な計器であり、したがって高価かつ精巧である。最近まで、質量分析計は、常にＬＣＭＳまたはＧＣＭＳの一方のために特別に設計されてきており、互換使用のためではない。これまでは、ＧＣＭＳとＬＣＭＳとの間で切り替わる計器も設計されてきた。しかしながら、切替えに時間がかかり、デュアル計器（ｄｕａｌ  ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）は、２つの技法のどちらか一方の性能を損なうことが多かった。これは、電子衝撃イオン化（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｉｍｐａｃｔ  Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ）を利用する真空ＧＣＭＳシステムに特に当てはまる。ＡＰＣＩを用いる利点は、ＬＣＭＳとＧＣＭＳが共に同じ圧力で運転されること、および円錐ガスノズルの代わりにイオンチャンバを置くこと以外にＭＳを変える必要がないことである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
デュアルソース質量分析システムを提供しようとする試みでは、ＬＣＭＳにもＧＣＭＳにも使用されることができるイオンソースを有する質量分析計を備えるものである。しかしながら、イオンソースの設計は、ＬＣＭＳインタフェースプローブとＧＣＭＳインタフェースプローブの両方がＡＰＩソースハウジングに恒久的に連結されるようにする。この構成は、別個のＬＣＭＳ機械およびＧＣＭＳ機械を使用することに勝る改良であるが、非効率的であり、したがってサンプル中に存在し得る少量のアナライトを容易には同定できない。
【０００８】
したがって、２つの異なる入力間の転送が容易であるとともに、次に本発明によって提供されるように必要とされる変更が容易かつ最小限である、液体クロマトグラフィシステムかガスクロマトグラフィシステムのどちらかの出力を効率的に分析することができる質量分析計を製造することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のデュアルソース質量分析システムには、例えば合成物確認および不純物プロファイリングで、天然生成物研究の用途があり、風味および芳香の分野では、栄養補給食品、石油化学製品、メタボロミクス、環境スクリーニング、残留農薬分析、およびいくつかの法医学的用途があると想定される。ＬＣＭＳとＧＣＭＳを組み合わせることにより、より広範な化合物が単一の機器プラットフォーム上で分析されることが可能になる。
【００１０】
本発明は、デュアルソース質量分析システムにおけるまたはそのための、システムの質量分析計に着脱可能に連結するためのイオンソースハウジングであって、質量分析計の真空領域に連結するための出口ポートと、ガスクロマトグラフィ［ＧＣ］カラムを受容するためのサンプルポートと、前記ＧＣカラムから放出されたアナライト分子を荷電するための手段とを有するイオンソースチャンバを備えるとともに、ＧＣインタフェースプローブがハウジングに解放可能に係合され得るようにするドッキング手段を備える、イオンソースハウジングを提供する。
【００１１】
本発明の一特徴によれば、ガス入口が、チャンバ内に不活性ガスを入れるために設けられ得る。
【００１２】
本発明の別の特徴によれば、ドッキング手段は、ＧＣインタフェースプローブを受容するためにハウジング内にドッキングノズルと、ＧＣインタフェースプローブによって提供された相補的ロッキング手段と協働する、ノズルによって提供されたロッキング手段とを備えることができ、それによってプローブはドッキングノズル内に次第に引き込まれ適所で解放可能にロックされる。ドッキングポートは封止手段を組み込んだねじ山付きノズルを備え、それによってプローブがノズルに封止可能に連結されることが好ましい。
【００１３】
次に、本発明の一実施形態が、例として添付図面を参照しながら説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ＬＣソースユニット、ＭＳユニットおよびＧＣユニットを備えるデュアルソース質量分析システムの斜視図である。
【図２】ＧＣイオンソースハウジングおよびＧＣインタフェースプローブの断面図である。
【図２Ａ】イオンソース筺体またはハウジングとＧＣユニット内のＧＣオーブンとを示すＧＣトランスファラインの概略図である。
【図３】ＧＣインタフェースプローブが後退位置にあるＧＣユニットおよびＧＣイオンソースハウジングの斜視図である。
【図４】ＧＣインタフェースプローブがＧＣイオンソースハウジングにまで提供されているのを示す以外は図３と同様の図である。
【図５】ＧＣインタフェースプローブが使用位置でＧＣイオンソースハウジングと係合しているのを示す以外は図４と同様の図である。
【図６】ＧＣユニットを受容するとともにベースユニットに対してレール上に取り付けられている摺動可能なキャリッジの斜視図である。
【図７】キャリッジ、レールシステムおよびベースユニットの拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図面を参照すると、液体クロマトグラフィ［ＬＣ］ユニット１２と、質量分析計［ＭＳ］ユニット１４と、ＬＣユニットまたはＧＣユニットと共に使用するのに適し得るイオンソースハウジング１６と、ガスクロマトグラフィ［ＧＣ］ユニット１８と、を備えるデュアルソース質量分析システム１０が示されている。
【００１６】
システムがＬＣ／ＭＳモードで動作する必要がある場合、イオンソースハウジング１６はＬＣユニット１２のＬＣカラムと共に使用するのに適しているものであり、その場合、ＧＣユニット１８はＭＳユニット１４から係合解除され引っ込められる。システムをＧＣ／ＭＳモードで動作させるためには、ＬＣイオンソースハウジング（図示せず）はＧＣイオンソースハウジングによって置き換えられ、ＧＣユニット１８は、それがＭＳユニットに動作可能に連結される使用位置に置かれる。
【００１７】
ここで図面のうちの図２を参照すると、ＧＣイオンソースハウジング１６はイオンソースチャンバ２２を組み込んでいる。チャンバ２２は、少なくとも１つの出口ポート２４と、少なくとも１つのガス入口（図示せず）と、サンプルポート２６と、少なくとも１つのコロナピンポート２８とを有する。
【００１８】
ハウジング１６は、プラスチック、金属、ガラス、セラミックなどの構造材料で作られる。好ましい金属は、ステンレス鋼、チタニウム、アルミニウム、銅、黄銅、およびその他の合金である。
【００１９】
サンプルポート２６は、ガスクロマトグラフカラム３２を備えるＧＣインタフェースプローブ３０を受容するように構成され配置される。カラムは、加熱シースガス管（ｈｅａｔｅｄ  ｓｈｅａｔｈ  ｇａｓ  ｔｕｂｅ）３４で取り囲まれる。ガスクロマトグラフカラム３２は、チャンバ２２内にアナライト分子を入れるためのものである。アナライト分子はガス中に懸濁されるかまたは溶解される。カラムは移動相および固定相を有し、それらの蒸気圧に基づいて成分を分離するために使用される。成分がカラムからチャンバ内へ溶出したときに、成分は気相状態である。ガスクロマトグラフカラムは当技術分野で知られており、いくつかのベンダから入手可能である。例えば、ガスクロマトグラフカラムは、限定するものではないが、Ｖａｒｉａｎ，Ｉｎｃ．（Ｐａｌｏ  Ａｌｔｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，ＵＳＡ）によりＦａｃｔｏｒＦｏｕｒ（ＴＭ）、ＣＰ−Ｓｉｌ、Ｓｅｌｅｃｔ（ＴＭ）などのいくつかの商標で販売されている。
【００２０】
図２Ａを参照すると、サンプルポート２６は、トランスファライン２９の内管２７とカラム３２が突出しているトランスファライン先端部３１とを受容する。サンプルポート２６は、チャンバが金属トランスファラインに乗り上げないようにするために、トランスファラインとぴったりではなく適度な隙間を有している。カラム３２の外壁とサンプルポートの内径は協働して締まりばめを形成する。しかしながら、はめ合いは気密である必要はない。空隙によりチャンバ２２内の余分なガスが放出し大気圧イオン化ハウジングのベント構造によって持ち去られるのを可能にする。それにより、チャンバはクロマトグラフピークの時間尺度で一掃される。
【００２１】
ガス入口は、不活性ガスをチャンバ２２内に入れるための不活性ガスソース［図示せず］と流体連通して置かれるように構成され配置される。不活性ガスは、窒素などの任意の実質的に非反応性の気体を含む。このようなガスはタンク内に加圧されて多くのベンダによって販売されている。
【００２２】
出口ポート２４は、数字４０で全体的に表されている質量分析計の真空領域３８の開口３６上でまたはその周囲で受容されるように構成され配置される。開口３６は、通常、真空領域３８と大気圧イオン化ハウジング１６の大気圧領域との間のインタフェースとなる。大気領域は、大気圧からわずかにはずれていてもよいが、実質的に大気圧近傍である。
【００２３】
開口３６は入口コーン４２に形成され、入口コーン４２は、出口ポート２４を実質的にふさいで実質的に閉鎖されたチャンバ２２を形成する。出口ポート２４が真空領域３８の開口３６上でまたはその周囲で受容されたとき、チャンバ２２の容積は０．５から５．０ｃｃである。
【００２４】
真空領域３８の開口３６はサンプル軸を画定する。好ましいサンプルポート２４は、サンプル軸に対して垂直なラインの６０度以内にアナライト分子３３を導入するように構成され配置される。
【００２５】
コロナピンポート２８は、電子を放出するためのコロナ放電ピンを受容するために構成され配置される。放出された電子は、アナライト分子３３がガスクロマトグラフカラム３２から出るときにアナライト分子３３上に電荷を置く（図２）。これらの荷電アナライト分子および非荷電アナライト分子は、ガス入口から導入されたガスによってチャンバ２２で循環させられ、質量分析のための真空領域の開口３６で受け取られる。
【００２６】
コロナ放電ポートは、ガスクロマトグラフカラム３２から放出されたサンプルの流れの中にコロナ放電ピンを置くように構成され配置されることが好ましい。通常、コロナ放電ポートはサンプル軸と位置合せされて、ガスがコロナ放電ピンの周囲を循環できるようにする。
【００２７】
コロナ放電によってガス中に形成されるプラズマは、連結ライン３５からトランスファ内管２７を経由して供給されるメイクアップガス（ｍａｋｅ−ｕｐ  ｇａｓ）と組み合わせたキャリアガスからなる。
【００２８】
Ｎ２メイクアップガスの場合、Ｎ２＋およびＮ４＋がプラズマ中で形成され、
Ｎ２＋＋Ｍ＞Ｍ＋＋Ｎ２
Ｎ４＋＋Ｍ＞Ｍ＋＋２Ｎ２
さらに、微量の水分Ｈ３０＋により、
Ｈ３０＋＋Ｍ＞ＭＨ＋＋Ｈ２０
より高濃度の水Ｈ＋（Ｈ２０）ｎにより、
Ｈ＋（Ｈ２０）ｎ＋Ｍ＞ＭＨ＋＋ｎＨ２０
選択的イオン化は光イオン化によっても実行され得る。
【００２９】
ＧＣイオンソースハウジング１６を除去すると、質量分析計はＬＣ大気圧イオン化ソース［図示せず］から液体サンプルを従来の方式で受け取ることが可能になる。
【００３０】
図２、図３および図４を参照すると、ＧＣイオンソースハウジング１６は、ＧＣカラム３２を組み込んだＧＣインタフェースプローブ３０を着脱可能に受容するための相補的ドッキング手段の一部を形成しているノズル４２を具備する。ノズルは、ＧＣインタフェースプローブがノズル内に封止可能に係合されるようにする封止Ｏリング４４（図２）を具備している。図３および図４を再び参照すると、ＧＣインタフェースプローブ３０は、ロッキングノズルのはめ合いねじ山付き部分４８と協働する回転可能なねじ山付きドッキングレバー４６を具備する相補的ドッキング手段の別の部分を有していて、プローブがノズルにまで提供されると、ロッキングレバーの操作により相補的ねじ山付き部分が係合することにより、プローブ、したがってＧＣカラムがＧＣイオンソースハウジング１６のチャンバ２２内に次第にドッキングされるようにする。
【００３１】
ＧＣインタフェースプローブ３０を、それがＧＣイオンソースチャンバから係合解除される後退位置（それによりシステムは第１のＬＣ／ＭＳモードで動作可能となる）からＧＣインタフェースプローブ３０がＧＣイオンソースチャンバに動作可能に連結される使用位置（それによりシステムは第２のＧＣ／ＭＳモードで動作可能となる）にまで持っていくためには、図５に示されているように、ＧＣユニットがレールシステム上に摺動可能に取り付けられる。
【００３２】
ここで図面のうちの図６および図７を参照すると、ＧＣユニットのレールシステムの詳細が示されている。ＧＣユニット１８（図１から図５参照）は、キール部分５４および端壁５６、５８を有する床５２を具備するキャリッジ５０に受容され、ＧＣユニット１８は端壁５６、５８によってそれぞれキャリッジ５０に固定される。端壁５６は開口６０を具備しており、ＧＣインタフェースプローブはＧＣユニットから開口６０を通って延びる。キール部分５４には１対の平行なレール６２、６４（オフィスのファイリングキャビネットで見られるようなものと同じように動作する）が備え付けられ、レール６２、６４は、ベースユニット７２の上面に形成されたチャネル７０の対向壁６６、６８に固定されたランナを有していて、キール部分がチャネル内に隙間を有して位置するようにする。したがって、キャリッジ（ＧＣユニット１８と一体）は、ベースユニットに対して左右に摺動することができる。ロッキングハンドル７４は、キャリッジの滑り運動を支援するためだけでなく、操作のためにレール６６をチャネルに対してロックしてキャリッジがベースユニットに対して動かないようにするためにもキャリッジによって提供される。
【００３３】
ベースユニットに対するキャリッジの移動は、ＧＣユニットが引っ込められたときに、ＧＣトランスファプローブがＭＳユニットから引き離され、ＧＣユニットが反対方向の端へ移動したときに、相補的ドッキング手段がチャンバに動作可能に連結するためにプローブ、したがってＧＣカラムを次第に引き入れることができるように、ＧＣトランスファプローブがドッキングノズルに与えられる、というものである。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2012519841.tif 000008
【図６】
2012519841.tif 000009
【図７】
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【国際調査報告】
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