(57)【要約】  １００μｍ以下の内径を伴うクロマトグラフィーナノカラムを備える液相クロマトグラフ（２）と、電子イオン化源を伴う質量分析計（３）と、液相クロマトグラフ（２）と質量分析計（３）との間に介在する結合アセンブリ（４）とを備える化学分析機械（１）。結合アセンブリ（４）が微小毛細管（８）を備え、該微小毛細管（８）は、５０μｍ以下の内径を有するとともに、液相を受けるようにナノカラム（７）の出口端部に直接に接続される第１の端部（９ａ）と、不活性ガスが流れ込む気化マイクロカニューレ（１０）内に収容される第２の端部（９ｂ）とを有する。気化マイクロカニューレ（１０）は、微小毛細管（８）によって部分的に係合されるとともに、質量分析計（３）のイオン化チャンバの内側に面する端部（１５）を有する。気化マイクロカニューレ（１０）は、加熱装置（１６）の作用を受ける第１の部分（１０ａ）と、室温に保たれて２ｃｍ以上の長さを有する第２の部分（１０ｂ）とに細分される。微小毛細管（８）は、気化マイクロカニューレ（１０）の第２の部分（１０ｂ）の全体の内部を占めるとともに、第１の部分（１０ａ）の内部に配置されて５ｍｍ以下の長さを有する端部（８ａ）を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１００μｍ以下の内径を伴うクロマトグラフィーナノカラムを備える液相クロマトグラフ（２）と、
電子イオン化質量分析計（３）と、
前記液相クロマトグラフ（２）と前記電子イオン化質量分析計（３）との間に介在する結合アセンブリ（４）と、
を備える化学分析機械（１）であって、
前記結合アセンブリ（４）が微小毛細管（８）を備え、
前記微小毛細管（８）は、
５０μｍ以下の内径を有するとともに、液相を受けるように前記クロマトグラフィーナノカラム（７）の出口端部に直接に接続される第１の端部（９ａ）と、
不活性ガスが流れ込む気化マイクロカニューレ（１０）内に収容される第２の端部（９ｂ）と、
を有し、
前記気化マイクロカニューレ（１０）は、前記微小毛細管（８）によって部分的に係合されるとともに、端部（１５）を有し、前記端部（１５）が前記電子イオン化質量分析計（３）のイオン化チャンバの内側に面し、
前記気化マイクロカニューレ（１０）は、
第１の部分（１０ａ）であって、前記第１の部分（１０ａ）を２００〜４００℃の範囲の温度まで加熱するようになっている加熱装置（１６）の作用を受ける第１の部分（１０ａ）と、
室温に保たれて２ｃｍ以上の長さを有する第２の部分（１０ｂ）と、
に分けられ、
前記微小毛細管（８）は、前記気化マイクロカニューレ（１０）の前記第２の部分（１０ｂ）の全体の内部を占めるとともに、端部（８ａ）を有し、前記端部（８ａ）が、前記第１の部分（１０ａ）の内部に配置されて５ｍｍ以下の長さを有する、
化学分析機械（１）。
【請求項２】
Ｔ字型装置（１１）を備え、
前記Ｔ字型装置（１１）は、
使用時に前記微小毛細管（８）が通過する縦方向チャネル（１２）と、
前記縦方向チャネル（１２）内に不活性ガスを導入するのに役立つとともに、前記Ｔ字型装置（１１）の外側の方に面する第１の端部及び前記縦方向チャネル（１２）に面する第２の端部を有する横方向チャネル（１３）と、
が組み込まれている、
請求項１に記載の化学分析機械（１）。
【請求項３】
前記加熱装置（１６）は、前記気化マイクロカニューレ（１０）の前記部分（１０ａ）を収容する中央チャネル（１７）を有する、
請求項１又は２に記載の化学分析機械（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
この出願は、２０１７年１０月１３日に出願されたイタリア特許出願第１０２０１７０００１１５５２７号による優先権を主張し、その開示内容は参照により組み入れられる。
【０００２】
本発明は、液体クロマトグラフィー手段と組み合わされる質量分析手段を備える化学分析のための機械に関する。特に、本発明は、液体クロマトグラフィーと電子イオン化質量分析との間のインタフェースに重点を置く。
【背景技術】
【０００３】
化学分析の分野では、クロマトグラフィーと質量分析との組み合わせを使用できる可能性が長く知られてきた。このようにすると、サンプル中に存在する化合物をクロマトグラフィーによって分離した後にそれらを質量分析によって検出することができる。
【０００４】
質量分析と組み合わせて最も幅広く使用されるクロマトグラフィー技術は、ガスクロマトグラフィーである。実際に、この分野の専門家には明らかなように、クロマトグラフィーカラムの出口で化合物が既にガス状態にある可能性は、必然的に大きな利点を与える。
【０００５】
しかしながら、この出願におけるガスクロマトグラフィーの使用は、ガスクロマトグラフィーに関する制限の全てを伴う。実際に、ガスクロマトグラフィーは、特に揮発性で熱安定性のある分子にしか適用できない。
【０００６】
以上から明らかなように、電子イオン化質量分析と組み合わせた液体クロマトグラフィーの使用は、分析され得る化合物のタイプに関する制限を大幅に減少させるため、非常に大きな適用利点を代わりに成すこととなる。この分野の専門家に知られているように、そのような利点は、特に食品の安全性、法医学、環境の分野にとって、非常に重要な意味をもつ。
【０００７】
液体クロマトグラフィーと質量分析との組み合わせに関連する困難は、主に、クロマトグラフィーカラムから出る液相をそれが質量分析計のイオン化チャンバに入る前に気相に変換する必要性に関係する。加えて、一般に、ガス状態に変換されてイオン化チャンバ内に導入された時点でイオン化チャンバが作用しなければならない高い真空レベルを損なう場合があるかなりの量の移動相の使用を液相クロマトグラフィーが想定していることが考慮されるべきである。以上の問題を解決するためには、液相が質量分析計に到達する前に液相の部分を除去する必要がある。しかしながら、そのような方策は、たとえそれがイオン化チャンバ内の真空レベルを変えないようにする場合であっても、クロマトグラフィーカラムから出る液相の部分を除去するための装置を備えなければならないという問題、及び、定量的観点から分析の精度を損なうという問題の両方を伴う。
【０００８】
国際公開第２０１１／０８１３５２号パンフレットは、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）機器と質量分析計との間のインタフェースとしての革新的なエレクトロスプレーイオン化装置について記載する。既知のように、エレクトロスプレーイオン化は、エレクトロスプレーを使用してイオンを生成するための、質量分析で使用される技術であり、この場合、エアロゾルを生成するために高電圧が液体に印加される。この技術は、巨大分子からのイオンの生成において特に有益である。それは、これらの分子がイオン化されるときに断片化する性質にこの技術が打ち勝つからである。そのような技術は、適切な電圧を確保する計装を必要とするという欠点に加え、質量スペクトルを達成することを制限し、それにより、構造的な情報を殆ど取得できない。言い換えると、この技術は、高い分子量の巨大分子をイオン化することもできるが、それにもかかわらず、国際公開第２０１１／０８１３５２号パンフレットに記載される装置は、構造的な情報に関してかなり不十分な質量スペクトルをもたらす。
【０００９】
したがって、既知の技術の問題を回避しつつ、液体クロマトグラフィーと電子イオン化質量分析との組み合わせを実現可能にする解決策の必要性が認識された。特に、液体クロマトグラフィーによって生じる揮発性又は半揮発性分子の気化をもたらした後に電子イオン化によってそれらの分子をイオン化し、その結果、被分析物の識別に役立つ非常に情報量が多い断片に富む質量スペクトルを取得する必要性が認識された。
【発明の概要】
【００１０】
本発明の主題は、液体クロマトグラフィーと質量分析との組み合わせを含む化学分析のための機械であり、その本質的な特徴が請求項１に記載され、また、その好ましい及び／又は補助的な特徴が請求項２及び請求項３に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
以下、添付図面を用いて、本発明の主題を形成する化学分析のための機械を極めて概略的に示す実施形態を単なる非限定的な例として説明する。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図中、本発明に係る化学分析機械が全体として参照番号１により示される。
【００１３】
機械１は、液相クロマトグラフ２、電子イオン化質量分析計３、及び、液相クロマトグラフ２と電子イオン化質量分析計３との間に介在する結合アセンブリ４を備える。
【００１４】
液相クロマトグラフ２は、分析されるべきサンプル及び１つ以上の液状溶媒Ｓ１，Ｓ２の両方がナノポンプ６の作用によって流入するインジェクタ装置５と、インジェクタ装置５に接続されるナノカラム７と備え、ナノカラム７は、インジェクタ装置５から、溶解したサンプルを伴う溶媒を受け、ナノカラム７の内部でサンプルを形成する化合物の分離が行なわれる。
【００１５】
ここで、以下、ナノカラムという用語は、内径が１００μｍ未満のクロマトグラフィーカラムを意味する。
【００１６】
結合アセンブリ４は、約３０μｍの内径を有する微小毛細管８を備え、微小毛細管８は、液相を受けるためにナノカラム７の出口端部に直接に接続される第１の端部９ａと、後述するように気化マイクロカニューレ１０内に収容される第２の端部９ｂとを有する。
【００１７】
結合アセンブリ４はＴ字型装置１１を備え、Ｔ字型装置１１は、その端部がいずれもＴ字型装置１１の外側の方に面するとともに使用時に微小毛細管８が挿通する縦方向チャネル１２と、第１の端部がＴ字型装置１１の外側の方に面するとともに第２の端部が縦方向チャネル１２の方に面する横方向チャネル１３とを組み込む。使用時、横方向チャネル１３は、縦方向チャネル１２の内部に不活性ガス、例えばＨｅを導入する役目を果たす。
【００１８】
以上から明らかなように、結合アセンブリ４は気化マイクロカニューレ１０を備え、気化マイクロカニューレ１０は、縦方向チャネル１２の一端部と流体密の態様で接続される第１の端部１４と、電子イオン化質量分析計３のイオン化チャンバ（既知であり、簡単にするために説明されない）の内側に面する第２の端部１５とを有する。
【００１９】
気化マイクロカニューレ１０は、好ましくは、溶融シリカ又はセラミックから形成される。この選択は、熱分解の可能性を減らしてサンプルの急速な気化を促進させるために気化マイクロカニューレ１０を化学的不活性が高い材料（例えば、セラミック、不活性化溶融シリカなど）から形成しなければならないという事実によって決定付けられる。
【００２０】
気化マイクロカニューレ１０の部分は微小毛細管８を収容する。以上を要約すると、微小毛細管８は、クロマトグラフィーナノカラム７の出口端部から気化マイクロカニューレ１０の内部まで延び、気化マイクロカニューレ１０では、微小毛細管が、Ｔ字型装置１１の縦方向チャネル１２の全体を通過した後、異なる位置（端部９ｂで終端する）で終わることができる。
【００２１】
気化マイクロカニューレ１０の部分１０ａは、ヒータ１６の作用を受ける。特に、ヒータ１６は円筒構造を有し、該円筒構造内に中央チャネル１７が設けられ、また、円筒構造内に気化マイクロカニューレ１０の部分１０ａが収容される。気化マイクロカニューレ１０の部分１０ａは、液相と該液相中に溶解される被分析物とをガス状態に至らせるために２００〜４００℃の範囲の温度まで加熱され、その後、ガス状態にされたこれらは質量分析計のイオン化チャンバ内に導入される。全ての分子が同じ気化温度を有するとは限らないため、気化温度は前述の範囲内で変更可能でなければならない。更に、温度が高すぎると、特に熱不安定性の分子の構造が劣化する可能性があり、一方、温度が低すぎると、より十分な加熱を必要とする分子の気化が防止される。
【００２２】
使用中、液相がクロマトグラフィーナノカラム７から出た時点で、液相は、微小毛細管８内に移送された後、気化マイクロカニューレ１０の内部において気相状態で現れ、この気化マイクロカニューレ１０において、Ｔ字型装置１１の内に予め導入された不活性ガスと混合する。基本的に、不活性ガスがＴ字型装置１１内に導入された時点で、不活性ガスは、気化マイクロカニューレ１０の内部に移送され、この気化マイクロカニューレ１０において、それが微小毛細管８の端部９ｂで液相及び該液相中に溶解される被分析物と混合するまで、微小毛細管８の周囲で流れて分布する。
【００２３】
本発明の発明者らは、本発明の主題を形成する化学分析のための機械が効果的に動作するためには、円筒ヒータ１６の作用を受ける気化マイクロカニューレ１０の部分１０ａに対する微小毛細管８の相対位置に関する幾何学的要件に留意しなければならないことを見出した。
【００２４】
特に、本発明の発明者らは、Ｔ字型装置１１と円筒ヒータ１６の作用を受ける部分１０ａとの間で延びる気化マイクロカニューレ１０の区間１０ｂが２ｃｍ以上でなければならず、また、気化マイクロカニューレ１０の部分１０ａの内部の微小毛細管８の端部８ａが５ｍｍ以下の長さを有さなければならないことを確かめた。
【００２５】
クロマトグラフィーナノカラム７の使用、及び、微小毛細管８に対する気化マイクロカニューレ１０の位置要件は、液相クロマトグラフ２からくる液相の一部を除去する装置を有する必要性を回避するとともに、液相が微小毛細管８内で詰まりをもたらすことなく正しい態様でガス化するようにする。
【００２６】
結論として、本発明の機械は、既知の技術の問題に直面することなく、液体クロマトグラフィーで既に分離された中性物質を気化させることができるようにし、したがって、分析効率とこれがもたらす低いコストに関して明らかな利点を伴って、中性物質を電子イオン化質量分析計の作用に晒すことができるようにする。
【図１】
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【国際調査報告】
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