JP3201226B2 - 液体クロマトグラフ質量分析装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体クロマトグラ
フ質量分析装置（以下ＬＣ／ＭＳという）に関し、さら
に詳しくはＬＣ／ＭＳの液体クロマトグラフ部と質量分
析部とのインタフェースに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＣ／ＭＳでは、液体クロマトグラフ部
で分離された成分をイオン化して質量分析部に導入す
る。したがって、分離成分をイオン化するインタフェー
スが必要である。ＬＣ／ＭＳに一般的に用いられるイン
タフェースとしては、エレクトロスプレイインタフェー
ス（ＥＳＩ）や大気圧化学イオン化インタフェース（Ａ
ＰＣＩ）等、いくつかの種類がある。

【０００３】ＥＳＩ法では液体試料を細いノズルの先端
に送り、そのノズルの先端に高電圧を印加する。これに
よりノズル先端には強い不平等電界が形成され、この強
い電界により液体試料が帯電液滴として噴霧され、更
に、液滴内でのイオンのクーロン反発力により液滴の分
裂が進行してイオン化が行われる。

【０００４】一方、ＡＰＣＩ法ではネブライザ（霧化
器）においてガス流により液体試料を強制噴霧し、これ
を加熱することにより液滴の脱溶媒化を行った後、コロ
ナ放電により生成したバッファイオンにより試料のイオ
ン化（化学イオン化）を行う。図２は従来からのＬＣ／
ＭＳの一般的な構成を示す図である。１０は液体クロマ
トグラフ部、２０は質量分析部である。３０はインタフ
ェース部で、本図のものはＥＳＩ法を用いたエレクトロ
スプレーイオン化部３１と図示しないヒータ機構が取り
付けてあるパイプ３２とを有している。エレクトロスプ
レーイオン化部３１のエレクトロスプレープローブ３１
ａは固定部材３３により固定される。固定部材３３はパ
イプ３２に対する位置が定まったもので、本図では質量
分析部と共用のハウジングを固定部材３３として用いて
いる。エレクトロスプレープローブ３１ａは液体クロマ
トグラフ部１０から送られてくる試料液体が通過する細
管を有し、パイプ３２に対向する側の先端はニードル状
にしてあり、細管を通過した液体がニードル先端のノズ
ル部分から噴出されるようになっている。そして図示し
ない高電圧発生回路よりエレクトロスプレープローブ３
１ａに数ＫＶ程度の高電圧が印加される。このように設
定することにより液体クロマトグラフ部１０から送られ
てくる液体試料は、ニードル先端のノズル付近に形成さ
れた強い電界によりスプレー状に引き出され、パイプ３
２に入る。

【０００５】なお、このＥＳＩ法の配置のときはパイプ
３２とエレクトロスプレープローブ３１ａのニードル先
端との距離が近くなるように配置してより多くの荷電微
小液滴等がパイプ３２に入るようにエレクトロスプレー
プローブ３１ａを固定部材３３に固定しておく。荷電微
小液滴はパイプ３２内でヒータにより加熱されることに
より溶媒が蒸発し、かつ、他の粒子との衝突等を経るこ
とによりさらに微小化してイオン化が促進され、生成さ
れたイオンがパイプ３２から引き出されて質量分析部２
０に送られる。

【０００６】これに対し、ＡＰＣＩ法によるイオン化を
行うときは図２のエレクトロスプレーイオン化部３１の
代わりに図３に示すような大気圧化学イオン化部３４が
取り付けられる。すなわち、試料液体が通過する細管を
有するとともに先端がニードル状してあるプローブ３４
ａ、プローブ３４ａのニードル部分を囲むように設けら
れる霧化室３４ｂ、霧化室の開口部前面に取り付けられ
る放電電極３４ｃを具備する大気圧化学イオン化部３４
が取り付けられる。霧化室３４ｂを図示しないヒータに
より加熱するとともに、放電電極３４ｃに数ＫＶの電圧
を印加する。このようにすることにより、液体クロマト
グラフ部１０から送られてくる液体試料は別途にプロー
ブに接続されたガスラインからの霧化用ガスによりプロ
ーブ３４ａのニードル先端のノズルから霧化室３４ｂ内
に噴霧され、ヒータにより脱溶媒化された後放電電極に
おいて生成されるバッファイオンとの接触によりイオン
化される。そして、生成されたイオンは加熱されたパイ
プ３２を介して前述のＥＳＩ法と同様にイオン化が促進
されつつ、質量分析部２０に送られる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のＬＣ／ＭＳで
は、エレクトロスプレーイオン化部３１にしろ、大気圧
化学イオン化部３４にしろ、あるいはその他のスプレー
を利用したイオン化部（ソニックスプレー等）にしろ、
イオン化部で生成されたイオン、荷電微小液滴等はイオ
ン化部の後段に設けてある直管形状のパイプを通過し、
その際にイオン化が促進されつつ、次段の質量分析部に
送られていた。

【０００８】しかし、この場合、イオンだけでなく、中
性液滴や荷電微小液滴（イオンより大きい粒子）も、こ
のパイプ内を通過することから、これらの粒子の影響が
バックグラウンドノイズとなって現れ、悪影響を及ぼし
ていた。

【０００９】このようなノイズを除去するため、パイプ
の軸線と質量分析部のスキマー中心線とをずらすように
配置したり、あるいは質量分析部のイオン収束レンズを
用いて質量分析部の中心軸線をずらしたり、イオン検出
部で目的粒子であるイオン以外の除去を行う工夫を行っ
ていた。

【００１０】しかし、たとえ、質量分析部において軸外
しを行うことにより、ノイズを低減できたとしても、こ
れら中性粒子、荷電微小液滴が質量分析部内に導入され
てしまい、汚染の原因となってしまっていた。

【００１１】本発明は以上のような課題を解決し、中性
粒子や荷電微小液滴などの目的粒子たるイオン以外の粒
子によるノイズを簡単に除去し、しかも質量分析部の汚
染が生じないようにしたＬＣ／ＭＳを提供することを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
になされた本発明の液体クロマトグラフ装置は、液体ク
ロマトグラフ部と質量分析部との間に、液体クロマトグ
ラフ部から与えられる液体試料をイオン化して質量分析
部に与えるインタフェース部を備えた液体クロマトグラ
フ質量分析装置において、前記インタフェース部のイオ
ン化部の後段には、屈曲した管路を有するブロック、又
は屈曲したパイプ、により形成される試料導入路が設け
られ、この試料導入路の入口側端がイオン化部の帯電液
滴が噴霧される空間に位置するように取り付けられ、試
料導入路を通過したイオンが質量分析部にて検出される
ようにしたことを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明のＬＣ／ＭＳでは、インタ
フェース部において、イオン化部の後段には屈曲した試
料導入路が設けられているので、試料導入路内を通過す
る粒子は内壁に衝突することとなる。衝突した粒子のう
ち、イオンは質量が小さく、すぐに電界により引かれる
ことにより、質量分析部に送られる。一方、目的粒子で
あるイオン以外の質量が大きい荷電微小液滴や中性粒子
については内壁に衝突するとそのまましばらく付着する
が、加熱の影響等により、気化され、これらは質量分析
部の排気系により排出される異なるので、直接には質量
分析部の検出部にまでは届かなくなる。したがって、質
量が大きい中性粒子や荷電微小液滴は検出部には届かな
くなくなり、ノイズ除去ができる。

【００１４】以下、本発明の実施例を図を用いて説明す
る。図１は本発明の一実施例を示すＬＣ／ＭＳを示す構
成図である。なお、従来例と同じものについては図２、
３と同符号を付することにより説明を省略する。

【００１５】図に示すようにインタフェース部３０は、
エレクトロスプレーイオン化部３１が質量分析部２０の
ハウジングを利用した固定部材３３に固定されている。
そして、エレクトロスプレーイオン化部３１のエレクト
ロスプレープローブ３１ａのニードル先端のノズル部分
付近の位置に質量分析部２０への試料導入路としての屈
曲したパイプ３５が取り付けられている。このパイプ３
５には図示しないヒータが設けてあることが望ましい。

【００１６】この装置では、液体クロマトグラフ部１０
から液体試料がカラムを介してエレクトロスプレーイオ
ン化部３１に送られ、エクトロスプレーイオン化部３１
にて生成された荷電微小液滴が、パイプ３５において、
他の分子との衝突や加熱した場合には加熱による脱溶媒
化などを経てさらに微小化し、イオンが生成される。こ
のとき、イオンとともに、中性の液滴やイオンになりき
れないなかった荷電微小液滴も同時にパイプ３５内に侵
入する。しかし、パイプ３５が屈曲しているため、これ
らの粒子は図４に示すように内壁と衝突し、管内に付着
する。付着した液滴はやがて気化して管壁から脱離し、
質量分析部２０の排気系により排出される。したがっ
て、スキマ以降へ侵入することがなく、また汚染も生じ
ることはない。一方、生成されたイオンは、質量分析部
２０の電界に引かれてスキマ以降に侵入し、イオン収束
レンズを介して四重極に導入され、検出器により検出さ
れる。

【００１７】図６、７に従来の直線状のパイプを用いた
場合と屈曲したパイプを用いた場合のベースラインのデ
ータを示す。この測定は１％酢酸水溶液とメタノールと
を１：１の割合で混合した試料を用い、横軸を時間軸
（フルスケール約１分）縦軸を検出信号強度としたもの
で、２つの測定は同一測定条件でなされたものである。
これらを比較すれば、明かに屈曲したパイプを用いた場
合の方がベースラインのノイズが低減していることがわ
かる。

【００１８】なお、本実施例のパイプの屈曲形状は一例
であり、たとえば滑らかな曲線形状のパイプとしてもよ
い。要するに、直線形状のパイプと異なるようにすれば
本願発明は実施可能である。また、パイプのかわりに図
５に示したような屈曲した管路を有するブロックを用い
てもよい。ただ、パイプにせよ、ブロックにせよ、あま
り極端に屈曲させるとイオン強度に影響が生じるので、
適度な屈曲にすることが必要である。

【００１９】また、本実施例では、質量分析部側でのノ
イズ除去は行っていないが、従来からの質量分析部側で
行われているノイズ除去を併用することにより、さらに
ノイズの除去が向上できるとともに、質量分析部の汚染
を防ぐことができる。

【００２０】

【発明の効果】以上、説明したように本発明のＬＣ／Ｍ
Ｓでは、インタフェース部には屈曲した試料導入路を設
け、この導入路を介して質量分析部にイオンを送ること
としたので、中性粒子やイオン化されない荷電粒子によ
るノイズが除去でき、しかも、質量分析部の汚染も生じ
ない。さらに、パイプと質量分析部のスキマとのアライ
メントは軸線を一致させればよいので、組立時に神経質
になることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である液体クロマトグラフ質
量分析装置の構成図。

【図２】従来からの液体クロマトグラフ質量分析装置の
構成図（ＥＳＩ法）。

【図３】従来からの液体クロマトグラフ質量分析装置の
構成図（ＡＰＣＩ法）。

【図４】パイプ内で荷電微小液滴が衝突する様子を説明
する図。

【図５】本発明の他の実施例である液体クロマトグラフ
質量分析装置に使用する試料導入路（ブロック）の図。

【図６】直線状パイプを用いたときのベースラインの
図。

【図７】屈曲したパイプを用いたときのベースラインの
図。

【符号の説明】

１０：液体クロマトグラフ部 ２０：質量分析部 ３０：インタフェース部 ３１：エレクトロスプレーイオン化部 ３３：固定部材 ３４：大気圧化学イオン化部 ３５：屈曲パイプ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体クロマトグラフ部と質量分析部との
   間に、液体クロマトグラフ部から与えられる液体試料を
   イオン化して質量分析部に与えるインタフェース部を備
   えた液体クロマトグラフ質量分析装置において、 前記インタフェース部のイオン化部の後段には、屈曲し
   た管路を有するブロック、又は屈曲したパイプ、により
   形成される試料導入路が設けられ、 この試料導入路の入口側端がイオン化部の帯電液滴が噴
   霧される空間に位置するように取り付けられ、 試料導入路を通過したイオンが質量分析部にて検出され
   るようにしたことを特徴とする液体クロマトグラフ質量
   分析装置。