JP4174623B2

JP4174623B2 - Liquid chromatograph mass spectrometer

Info

Publication number: JP4174623B2
Application number: JP01562599A
Authority: JP
Inventors: 充昭福田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1999-01-25
Filing date: 1999-01-25
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2019-01-25
Also published as: JP2000214135A

Description

【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と略する）に関し、さらに詳細にはエレクトロスプレイ法を用いた液体クロマトグラフ質量分析装置のインタフェース部の改良に関する。
【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大気圧下でイオン化して質量分析部に導入する方法が用いられることがある。この場合、液体クロマトグラフ部のカラムによって分離された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の代表的なものとしてエレクトロスプレイイオン化（以下ＥＳＩと略する）法がある。
ＥＳＩ法では試料溶液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***が進行してイオン化が行われる。
図４は従来からのＥＳＩ法を用いたＬＣ／ＭＳの一般的な構成を示す図で、１０は液体クロマトグラフ部、２０は質量分析部、３０はインタフェース部である。インターフェース部３０にはエレクトロスプレープローブ３１ａを有するエレクトロスプレーイオン化部３１があり、このプローブ３１ａに高電圧が印加されることによりイオン化が行われる。なお、エレクトロスプレープローブ３１ａには高電圧が印加されるため、これを支持する壁面とは電気的に絶縁するようにして保持されている。またエレクトロスプレーイオン化部３１の後段に設けられているパイプ３２には図示しないヒータ機構が取り付けてあり、エレクトロスプレーイオン化部３１で生成された荷電液滴が、脱溶媒化されつつ微小液滴として質量分析部２０に送り込まれる。
【０００３】
図２は従来からのエレクトロスプレーイオン化部（図５の３１の部分）の構成を示す図である。図において１１は液体クロマトグラフ部１０のカラム出口に連結されているガラスキャピラリ、１２は金属細管、１３はネブライズ管である。ガラスキャピラリ１１は金属細管１２に嵌挿されており、その末端側（吹き出し側）ではガラスキャピラリ１１が金属細管１２の端部から突出するようにしてある。金属細管１２には適当な間隙を保ってネブライズ管１３が緩挿されるとともに、金属細管１２とネブライズ管１３とが基端側で締め付けナット１６や金属フェルール１７により電気的に接続された状態で保持するようにしてある。なお、基端側からガスは漏れないように金属フェルール１７により密閉されている。１５は電気的に非伝導性の樹脂性チューブであり、これによりネブライズ管１３が筐体から電気的に絶縁されるようになっている（後述するネブライズガス導入口１４側についても締め付けナット１６、金属フェルールおよび樹脂性チューブ１５と同様の構成により筐体と電気的に絶縁するようにしてある）。この樹脂製チューブ１５の位置で壁面に支持するようにしてネブライズ管１３が筐体とは電気的に接触しないように保持されている。
また、ネブライズ管１３と金属細管１２との間隙には基端側（カラム側）にあるネブライズガス導入口１４から窒素ガス等のネブライズガスを吹き込み、金属細管１２端部の外側周囲から噴出させるようにしてある。１８は高電圧発生部であり、ネブライズ管１３、金属フェルール１６、締め付けナット１７を介して金属細管１２に数ｋＶの高電圧が印加できるようにしてある。
このような構成のエレクトロスプレーイオン化部３１では、液体クロマトグラフ部１０から試料溶液が送られるときに同時にネブライズガス導入口１４からネブライズガスを導入し、さらに金属細管１２に高電圧を印加する。するとガラスキャピラリ１１に導入された試料溶液は帯電し、ネブライズガスにアシストされることによりガラスキャピラリ１１の末端から帯電液滴として噴霧される。帯電液滴は周囲の気体と衝突して脱溶媒化が促進され、イオンが発生する。なお、このとき原理的にはネブライズガスを供給しなくともクーロン反発力によりイオン化は進行するが、ネブライズガスを供給することによりイオン化が加速され多量の試料溶液を安定的かつ迅速にイオン化することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のエレクトロスプレーイオン化部は、上述するように金属細管１２とネブライズ管１３とが適当な間隙を保って緩挿されており、その間隙からネブライズガスが噴出されるようにしてある。そのため、金属細管１２はネブライズ管１３に対して片側（基端側）で保持されるのみであることから、他端側（末端側）のネブライズ管１３の吹き出し口とガラスキャピラリ１１の吹出口は同心円とならず、図３に示すように一方に偏心した配置になる。即ち、間隙部分の存在により金属細管１２がネブライズ管１３に対して安定して保持することができない構造であるため、どうしても偏心してしまう。その結果、ガラスキャピラリ１１からの噴霧方向がパイプ３２の軸線方向からずれることとなってしまい、不均一な噴霧状態となり、分析の再現性や安定度に影響が及ぶ。
【０００５】
そこで、本発明は、エレクトロスプレープローブの位置調整が容易であってしかも偏心が生じにくいプローブ構造にして、安定な分析が行えるようにした液体クロマトグラフ質量分析装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【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質量分析装置は、試料溶液をエレクトロスプレーイオン化部により帯電液滴として噴霧することによりイオン化を行う液体クロマトグラフ質量分析装置において、エレクトロスプレーイオン化部が、試料溶液が挿入されるキャピラリと、前記キャピラリを嵌挿して設けた金属細管と、前記金属細管に高電圧を印加するための電源と、前記金属細管を基端側で保持しつつ緩挿するとともに基端側にネブライズガス導入口を設けたネブライズ管と、前記金属細管と前記ネブライズ管との間隙に巻き付けた螺旋状スペーサとを備えたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図を用いて説明する。図１は本発明の一実施例であるＬＣ／ＭＳに用いるエレクトロスプレーイオン化部の構成図である。なお、ＬＣ／ＭＳの全体構成は従来例である図４と同じであるので詳細説明を省略する。
図１において１１はガラスキャピラリ、１２は金属細管、１３はネブライズ管、１４はネブライズガス導入口、１５は樹脂性チューブ、１６は金属フェルール、１７は締め付けナット、１８は高電圧発生部である。これらの部分についても従来例である図２と同じ構造であるので同符号を付すことにより説明を省略する。
本発明のエレクトロスプレーイオン化部３１では、ネブライズガスの流路となる金属細管１２とネブライズ管１３との間隙に螺旋状スペーサ２０が巻き付けられる。螺旋状スペーサ１７は間隙においてガスが流れる上で抵抗とならない程度のピッチで巻き付けられる。螺旋状スペーサの材質としては、例えばＳＵＳ製の針金が好適であるが導電性物質であればよい。導電物質としたのはネブライズ管１３（加工しやすさからアルミ製が好適である）と金属細管１２（ＳＵＳ製が好適である）との電気的な接触を螺旋状スペーサ１７を介してより確実に保たれるようにすることができるからである。
【０００８】
このエレクトロスプレーイオン化部において、試料溶液がガラスキャピラリ１１に送られてくるとき、ネブライズガス導入口１４から窒素ガスを送り込むとともに、高電圧電源１８からネブライズ管１３に適当な高電圧を印加する。送り込まれた窒素ガスは螺旋状スペーサ２０に沿って螺旋方向に進み、末端の吹き出し口から噴出される。一方、ネブライズ管１３に印加されている高電圧は螺旋状スペーサ２０を介して確実に金属細管１２にも印加される。すると、エレクトロスプレー法の原理によりガラスキャピラリ１１を流れてきた試料溶液が帯電液滴として噴霧されるようになる。この際、ガラスキャピラリ１１や金属細管１２の吹き出し口は螺旋状スペーサ２０の存在によりネブライズ管１３と同軸配置となるので、吹き出し方向が偏心することがなく、軸線方向に噴出することとなる。
【０００９】
以下に本発明の実施態様をまとめておく。
（１）試料溶液をエレクトロスプレーイオン化部により帯電液滴として噴霧することによりイオン化を行う液体クロマトグラフ質量分析装置において、エレクトロスプレーイオン化部が、試料溶液が挿入されるキャピラリと、前記キャピラリを嵌挿して設けた金属細管と、前記金属細管に高電圧を印加するための電源と、前記金属細管を基端側で保持しつつ緩挿するとともに基端側にネブライズガス導入口を設けたネブライズ管と、前記金属細管と前記ネブライズ管との間隙に巻き付けた電気伝導性物質からなる螺旋状スペーサとを備えたことを特徴とする液体クロマトグラフ質量分析装置。この実施態様のものでは、ネブライズ管、金属細管、ガラスキャピラリが同軸配置されつつネブライズガスの流路が保たれるというのみならず、ネブライズ管と金属細管との電気的接触が確実なものにすることができる。
【００１０】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明のＬＣ／ＭＳでは、エレクトロスプレープローブのネブライズ管と金属細管との間隙に螺旋状スペーサを設けたので、金属細管およびガラスキャピラリがネブライズ管に対して偏心することなく容易に取り付けることができ、しかもネブライズガスをネブライズ管の末端から噴出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるＬＣ／ＭＳに用いられるエレクトロスプレーイオン化部の断面図。
【図２】従来からのＬＣ／ＭＳに用いられるエレクトロスプレーイオン化部の断面図。
【図３】図３の部分拡大図。
【図４】ＬＣ／ＭＳの全体構成図。
【符号の説明】
１１：ガラスキャピラリ
１２：金属細管
１３：ネブライズ管
１４：ネブライズガス導入口
１５：高電圧発生部
１７：螺旋状スペーサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid chromatograph mass spectrometer (hereinafter abbreviated as LC / MS), and more particularly to an improvement in an interface unit of a liquid chromatograph mass spectrometer using an electrospray method.
[0002]
[Prior art]
In LC / MS, a method may be used in which components separated in a liquid chromatograph are ionized under atmospheric pressure and introduced into a mass spectrometer. In this case, an interface for ionizing components separated by the column of the liquid chromatograph section is necessary. A typical interface generally used in LC / MS is an electrospray ionization (hereinafter abbreviated as ESI) method.
In the ESI method, a sample solution is sent to the tip of a thin nozzle, and a high voltage is applied to the tip of the nozzle. As a result, a strong unequal electric field is formed at the nozzle tip, and the liquid sample is sprayed as a charged droplet by this strong electric field, and further, the droplet breaks up due to the Coulomb repulsive force of the ions in the droplet and ionizes. Is done.
FIG. 4 is a diagram showing a general configuration of an LC / MS using the conventional ESI method, in which 10 is a liquid chromatograph unit, 20 is a mass spectrometer unit, and 30 is an interface unit. The interface unit 30 includes an electrospray ionization unit 31 having an electrospray probe 31a, and ionization is performed by applying a high voltage to the probe 31a. Since a high voltage is applied to the electrospray probe 31a, the electrospray probe 31a is held so as to be electrically insulated from the wall surface that supports it. Further, a heater mechanism (not shown) is attached to the pipe 32 provided at the subsequent stage of the electrospray ionization unit 31, and the charged droplets generated by the electrospray ionization unit 31 are mass-decomposed as minute droplets while being desolvated. It is sent to the analysis unit 20.
[0003]
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a conventional electrospray ionization unit (portion 31 in FIG. 5). In the figure, 11 is a glass capillary connected to the column outlet of the liquid chromatograph section 10, 12 is a metal capillary, and 13 is a nebulization tube. The glass capillary 11 is fitted into the metal thin tube 12, and the glass capillary 11 protrudes from the end of the metal thin tube 12 on the end side (blowing side). A nebulization tube 13 is loosely inserted into the metal thin tube 12 with an appropriate gap, and the metal thin tube 12 and the nebulization tube 13 are held in a state where they are electrically connected to each other by a tightening nut 16 and a metal ferrule 17 on the proximal end side. I have to do it. The metal ferrule 17 is hermetically sealed so that gas does not leak from the base end side. Reference numeral 15 denotes an electrically non-conductive resin tube, whereby the nebulization tube 13 is electrically insulated from the casing (the tightening nut 16 and metal on the nebulization gas inlet 14 side described later) It is configured to be electrically insulated from the casing by the same configuration as the ferrule and the resin tube 15). The nebulization tube 13 is held so as not to be in electrical contact with the housing so as to be supported on the wall surface at the position of the resin tube 15.
Further, a nebulization gas such as nitrogen gas is blown into the gap between the nebulization tube 13 and the metal thin tube 12 from the nebulization gas introduction port 14 on the base end side (column side), and is ejected from the outer periphery of the end of the metal thin tube 12. is there. Reference numeral 18 denotes a high voltage generator, which can apply a high voltage of several kV to the metal thin tube 12 through the nebulizing tube 13, the metal ferrule 16, and the tightening nut 17.
In the electrospray ionization unit 31 having such a configuration, when the sample solution is sent from the liquid chromatograph unit 10, the nebulization gas is introduced from the nebulization gas introduction port 14 and a high voltage is further applied to the metal thin tube 12. Then, the sample solution introduced into the glass capillary 11 is charged and sprayed as charged droplets from the end of the glass capillary 11 by being assisted by the nebulizing gas. Charged droplets collide with the surrounding gas to promote desolvation and generate ions. At this time, in principle, ionization proceeds by the Coulomb repulsive force without supplying nebulizing gas, but by supplying nebulizing gas, ionization is accelerated and a large amount of sample solution can be ionized stably and rapidly.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional electrospray ionization part, the metal thin tube 12 and the nebulization tube 13 are loosely inserted while maintaining an appropriate gap as described above, and nebulization gas is ejected from the gap. Therefore, since the metal thin tube 12 is only held on one side (base end side) with respect to the nebulization tube 13, the outlet of the nebulization tube 13 and the outlet of the glass capillary 11 on the other end side (terminal side) Instead of concentric circles, the arrangement is eccentric to one side as shown in FIG. That is, since the metal thin tube 12 cannot be stably held with respect to the nebulizing tube 13 due to the presence of the gap portion, it is inevitably eccentric. As a result, the spray direction from the glass capillary 11 is deviated from the axial direction of the pipe 32, resulting in a non-uniform spray state, which affects the reproducibility and stability of analysis.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a liquid chromatograph mass spectrometer having a probe structure in which the position of an electrospray probe can be easily adjusted and in which eccentricity is unlikely to occur, so that stable analysis can be performed.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The liquid chromatograph mass spectrometer of the present invention made to solve the above problems is a liquid chromatograph mass spectrometer that performs ionization by spraying a sample solution as charged droplets by an electrospray ionization unit. A capillary into which the sample solution is inserted, a metal thin tube provided by inserting the capillary, a power source for applying a high voltage to the metal thin tube, and the metal thin tube while holding the metal thin tube on the proximal side. And a nebulizing tube provided with a nebulizing gas introduction port on the proximal end side, and a spiral spacer wound around a gap between the metal thin tube and the nebulizing tube.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of an electrospray ionization unit used for LC / MS according to an embodiment of the present invention. The overall configuration of the LC / MS is the same as that of FIG.
In FIG. 1, 11 is a glass capillary, 12 is a metal thin tube, 13 is a nebulization tube, 14 is a nebulization gas inlet, 15 is a resin tube, 16 is a metal ferrule, 17 is a tightening nut, and 18 is a high voltage generator. Since these parts also have the same structure as that of the conventional example of FIG.
In the electrospray ionization section 31 of the present invention, the spiral spacer 20 is wound around the gap between the metal thin tube 12 and the nebulization tube 13 which become the flow path of the nebulization gas. The spiral spacer 17 is wound at a pitch that does not cause resistance when gas flows in the gap. As a material of the spiral spacer, for example, a SUS wire is suitable, but any conductive material may be used. The conductive material is more reliable electrical contact between the nebulization tube 13 (preferably made of aluminum for ease of processing) and the metal thin tube 12 (preferably made of SUS) via the spiral spacer 17. It is because it can be made to be kept at.
[0008]
In this electrospray ionization section, when the sample solution is sent to the glass capillary 11, nitrogen gas is sent from the nebulization gas inlet 14 and an appropriate high voltage is applied to the nebulization tube 13 from the high voltage power supply 18. The fed nitrogen gas advances in the spiral direction along the spiral spacer 20 and is ejected from the terminal outlet. On the other hand, the high voltage applied to the nebulization tube 13 is also reliably applied to the metal thin tube 12 through the spiral spacer 20. Then, the sample solution that has flowed through the glass capillary 11 according to the principle of the electrospray method is sprayed as charged droplets. At this time, the blowout port of the glass capillary 11 and the metal thin tube 12 is coaxially arranged with the nebulization tube 13 due to the presence of the spiral spacer 20, so that the blowout direction is not decentered and is blown out in the axial direction.
[0009]
Embodiments of the present invention are summarized below.
(1) In a liquid chromatograph mass spectrometer that performs ionization by spraying a sample solution as charged droplets by an electrospray ionization unit, the electrospray ionization unit inserts a capillary into which the sample solution is inserted and the capillary A thin metal tube, a power source for applying a high voltage to the thin metal tube, and a nebulization tube that is loosely inserted while holding the thin metal tube on the proximal end side and provided with a nebulization gas inlet on the proximal end side, A liquid chromatograph mass spectrometer comprising a spiral spacer made of an electrically conductive material wound around a gap between the metal thin tube and the nebulize tube. In this embodiment, the nebulization tube, the metal thin tube, and the glass capillary are coaxially arranged and the flow path of the nebulization gas is maintained, but the electrical contact between the nebulization tube and the metal thin tube is ensured. Can do.
[0010]
【The invention's effect】
As described above, in the LC / MS of the present invention, since the spiral spacer is provided in the gap between the nebulization tube and the metal thin tube of the electrospray probe, the metal thin tube and the glass capillary are not eccentric with respect to the nebulization tube. It can be easily attached and nebulization gas can be ejected from the end of the nebulization tube.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an electrospray ionization unit used for LC / MS according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of an electrospray ionization unit used for conventional LC / MS.
FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG. 3;
FIG. 4 is an overall configuration diagram of LC / MS.
[Explanation of symbols]
11: Glass capillary 12: Metal thin tube 13: Nebulizing tube 14: Nebulizing gas inlet 15: High voltage generator 17: Spiral spacer

Claims

試料溶液をエレクトロスプレーイオン化部にて帯電液滴として噴霧してイオン化を行うことにより分析を行う液体クロマトグラフ質量分析装置において、
前記エレクトロスプレーイオン化部は試料溶液が導入されるキャピラリと、
前記キャピラリを嵌挿するように設けた金属細管と、
前記金属細管に高電圧を印加するための電源と、
前記金属細管を基端側で保持しつつ緩挿するとともに、基端側にネブライズガス導入口を設けたネブライズ管と、
前記金属細管と前記ネブライズ管との間隙に巻き付けた螺旋状スペーサとを備えたことを特徴とする液体クロマトグラフ質量分析装置。In a liquid chromatograph mass spectrometer that performs analysis by spraying a sample solution as charged droplets in an electrospray ionization unit and performing ionization,
The electrospray ionization section includes a capillary into which a sample solution is introduced,
A metal thin tube provided so as to fit the capillary,
A power source for applying a high voltage to the metal thin tube;
While slowly inserting the metal thin tube while holding the proximal side, a nebulizing tube provided with a nebulizing gas introduction port on the proximal side,
A liquid chromatograph mass spectrometer comprising a spiral spacer wound around a gap between the metal thin tube and the nebulization tube.