イオン化剤の添加方法
【課題】本願発明の課題は、従来のＥＳＩの欠点であった感度が低い点を解消することである。
【解決手段】本願発明は、エレクトロスプレー装置のニードルから液体試料が噴霧され、該試料が質量分析器に導入される前に、イオン化剤液滴を添加することにより、質量分析の感度を向上させるものである。具体的には、エレクトロスプレー装置のニードルの先端近傍、質量分析器のコーン先端近傍および該針先と該コーンの中間の位置に、シリンジから数μＬのイオン化剤液滴を滴下することにより試料にイオン化剤を添加する。
【解決手段】本願発明は、エレクトロスプレー装置のニードルから液体試料が噴霧され、該試料が質量分析器に導入される前に、イオン化剤液滴を添加することにより、質量分析の感度を向上させるものである。具体的には、エレクトロスプレー装置のニードルの先端近傍、質量分析器のコーン先端近傍および該針先と該コーンの中間の位置に、シリンジから数μＬのイオン化剤液滴を滴下することにより試料にイオン化剤を添加する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、物質の質量分析に関するものであり、特に、質量分析に先立つ試料のイオン化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
２００２年のノーベル化学賞は、巨大分子のソフトイオン化質量分析に有効なマトリックス支援レーザー脱離イオン化法（ＭＡＬＤＩ）の発明により田中耕一が受賞し、同じくし、エレクトロスプレーイオン化法（ＥＳＩ）の発明によりＦｅｎｎ教授が受賞した。
【０００３】
このＥＳＩは、大気圧イオン化法（API ;
Atmospheric pressure ionization）の一つで有り、大気圧下でイオン化するのが特徴であり、溶媒を真空の外で除くという点で非常に有効な方法である。
【０００４】
また、ＥＳＩは、現在利用されているイオン化法の中で、もっともソフトなイオン化法である。ソフトとは、サンプル分子を分解させることなく気体状のイオンにするという意味である。酸性官能基や塩基性官能基を持ち、溶液中でイオン化する化合物に適している。
【０００５】
図１に示すように、サンプル溶液の流出するニードル先端には数千ボルトの高電圧がかけられ、その役割は溶液中のサンプル分子を積極的に正イオンと負イオンに分けることにある。ニードル先端に正の高電圧をかけておくと、正イオンを多量に含む溶液がニードルの先端に集まる。このとき流出する溶液に窒素気流を作用させると、微細な液滴の噴霧とともに溶媒の蒸発が助長され、いわば身ぐるみはがされたイオンが気体中にその姿を現す。
【０００６】
ニードル先端に印加する高電圧が正の場合、生成するイオンは、プロトン化分子[Ｍ＋Ｈ]＋や多価プロトン化分子[Ｍ＋ｎＨ]ｎ＋である。負の高電圧を印加すると、脱プロトン化分子[Ｍ―Ｈ]―や多価脱プロトン化分子[Ｍ―ｎＨ]ｎ―が生成する。
【０００７】
ＥＳＩは、イオン性・高極性化合物に有効なイオン化法である（図1参照）。試料溶液は、先端に３〜５ｋＶ程度の高電圧を印可したニードルに導かれる。ニードルの外側から霧化ガス(ネブライザーガスとも呼ばれる)を流しスプレーすることにより印加した電圧と同符号の細かな帯電液滴が作られる。
【０００８】
しかしながら、このＥＳＩは、必ずしも感度が高くはないという欠点があった（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１９０２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本願発明の課題は、従来のＥＳＩの欠点であった感度が低い点を解消することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明は、エレクトロスプレー装置のニードルから液体試料が噴霧され、該試料が質量分析器に導入される前に、イオン化剤液滴を添加することにより、質量分析の感度を向上させるものである。
【００１１】
図２に示すように、具体的には、エレクトロスプレー装置のニードルの先端近傍（以下「針先」という。）、質量分析器のコーン先端近傍（以下「コーン」という。）および該針先と該コーンの中間の位置に、シリンジから数μＬのイオン化剤液滴を滴下することにより、試料にイオン化剤を添加する。
【発明の効果】
【００１２】
本願発明においては、エレクトロスプレー装置のニードルから液体試料が噴霧され、該試料が質量分析器に導入される前に、イオン化剤液滴を添加することにより、質量分析の感度を大幅に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下においては、本願発明を実施するための最良の形態を示す。
試料をシリンジポンプで送液し、エレクトロスプレーを行った。図２に示す各方法でイオン化剤を添加させ、日立製作所製の質量分析器Ｍ―８０００によりＩＴ／ＭＳ測定を行った。
【実施例１】
【００１４】
試料として、リノール酸メチルエステル（ＭｅＬｉｎ、分子量２９４．４７）１．０ｍＭをメチルアルコール（ＭｅＯＨ）で調整した。イオン化剤として、約２μＬの塩化リチウム（ＬｉＣｌ）液滴をエレクトロスプレー装置のニードルの出口近傍（図２において「針先」と表示してある。）にシリンジにより滴下したところ、瞬時に、該液滴は、スプレーされ、［Ｍ＋Ｌｉ］＋イオン（ｍ／ｚ ３０２）が確認された（図３参照）。
【実施例２】
【００１５】
実施例１と同じく、試料としてＭｅＬｉｎを用い、イオン化剤としてＬｉＣｌを質量分析器のコーン入り口（図２において、「コーン」と表示されている。）近傍に滴下したところ、［Ｍ＋Ｌｉ］＋イオン（ｍ／ｚ ３０２）が確認された（図４参照）。
【００１６】
比較のために、試料のＭｅＬｉｎのみをエレクトロスプレーし、質量分析したところ、［Ｍ］＋は、検出されなかった（図５参照）。
【００１７】
次に、比較のために、試料のＭｅＬｉｎとイオン化剤のＬｉＣｌを混合した液体をエレクトロスプレーしたところ、（ｍ／ｚ ３０１）が確認された（図６参照）。
【実施例３】
【００１８】
試料として、カルバマゼピン（Carbamazepine、分子量２３６．２７、医薬品）１．０ｍＭをメチルアルコール（ＭｅＯＨ）で調整した。イオン化剤とて、約２μＬの塩化リチウム（ＬｉＣｌ）液滴をエレクトロスプレー装置のニードルの出口近傍（図２において「針先」と表示してある。）にシリンジにより滴下したところ、［２Ｍ＋Ｌｉ］＋イオン（ｍ／ｚ ４７９．４１）が確認された（図７参照）。
【実施例４】
【００１９】
実施例３と同じく、試料としてカルバマゼピンを用い、イオン化剤としてＬｉＣｌを質量分析器のコーン入り口（図２において、「コーン」と表示されている。）近傍に滴下したところ、［２Ｍ＋Ｌｉ］＋イオン（ｍ／ｚ ４７９．２１）が確認された（図８参照）。
【００２０】
比較のために、試料のカルバマゼピンのみをエレクトロスプレーし、質量分析したところ、［Ｍ］＋は、検出されなかった（図９参照）。
【実施例５】
【００２１】
試料として、エトフェンプロックス（Ethofenprox、分子量３７６．４９、農薬）１．０ｍＭをメチルアルコール（ＭｅＯＨ）で調整した。イオン化剤とて、約２μＬの塩化リチウム（ＬｉＣｌ）液滴をエレクトロスプレー装置のニードルの出口近傍（図２において「針先」と表示してある。）にシリンジにより滴下したところ、［Ｍ＋Ｌｉ］＋イオン（ｍ／ｚ ３８３．３５）が確認された（図１０参照）。
【実施例６】
【００２２】
実施例５と同じく、試料としてエトフェンプロックスを用い、イオン化剤としてＬｉＣｌを質量分析器のコーン入り口（図２において、「コーン」と表示されている。）近傍に滴下したところ、［Ｍ−１７］＋イオン（ｍ／ｚ ３５９．３５）は確認されたが、［Ｍ＋Ｌｉ］＋イオンは確認されなかった（図１１参照）。
【００２３】
比較のために、試料のエトフェンプロックスのみをエレクトロスプレーし、質量分析したところ、［Ｍ］＋は、検出されなかった（図１２参照）
【００２４】
以上の例では、液滴をニードルの先端近傍又はコーンの先端近傍に滴下する例を述べたが、ニードルとコーンの中間位置に滴下しても同様の効果を得ることができる。
【００２５】
また、以上の実施例においては、液滴を滴下する例を述べたが、単に液滴をシリンジの先端に保持して、ニードルの先端近傍、ニードルとコーンの中間位置又はコーンの先端近傍に配置しても同様の結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】エレクトロスプレーの原理説明図
【図２】本願発明における液滴添加の概念説明図
【図３】試料としてＭｅＬｉｎをエレクトロスプレーし、イオン化剤としてＬｉＣｌを該エレクトロスプレーのニードル先端近傍に滴下した場合の質量分析結果
【図４】試料としてＭｅＬｉｎをエレクトロスプレーし、イオン化剤としてＬｉＣｌを質量分析器のコーン開口近傍に滴下した場合の質量分析結果
【図５】試料としてＭｅＬｉｎをエレクトロスプレーした場合の質量分析結果
【図６】試料のＭｅＬｉｎとイオン化剤のＬｉＣｌを混合してエレクトロスプレーした場合の質量分析結果
【図７】試料としてカルバマゼピンをエレクトロスプレーし、イオン化剤としてＬｉＣｌを該エレクトロスプレーのニードル先端近傍に滴下した場合の質量分析結果
【図８】試料としてカルバマゼピンをエレクトロスプレーし、イオン化剤としてＬｉＣｌを質量分析器のコーン開口近傍に滴下した場合の質量分析結果
【図９】試料としてカルバマゼピンをエレクトロスプレーした場合の質量分析結果
【図１０】試料としてエトフェンプロックスをエレクトロスプレーし、イオン化剤としてＬｉＣｌを該エレクトロスプレーのニードル先端近傍に滴下した場合の質量分析結果
【図１１】試料としてエトフェンプロックスをエレクトロスプレーし、イオン化剤としてＬｉＣｌを質量分析器のコーン開口近傍に滴下した場合の質量分析結果
【図１２】試料としてエトフェンプロックスをエレクトロスプレーした場合の質量分析結果
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、物質の質量分析に関するものであり、特に、質量分析に先立つ試料のイオン化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
２００２年のノーベル化学賞は、巨大分子のソフトイオン化質量分析に有効なマトリックス支援レーザー脱離イオン化法（ＭＡＬＤＩ）の発明により田中耕一が受賞し、同じくし、エレクトロスプレーイオン化法（ＥＳＩ）の発明によりＦｅｎｎ教授が受賞した。
【０００３】
このＥＳＩは、大気圧イオン化法（API ;
Atmospheric pressure ionization）の一つで有り、大気圧下でイオン化するのが特徴であり、溶媒を真空の外で除くという点で非常に有効な方法である。
【０００４】
また、ＥＳＩは、現在利用されているイオン化法の中で、もっともソフトなイオン化法である。ソフトとは、サンプル分子を分解させることなく気体状のイオンにするという意味である。酸性官能基や塩基性官能基を持ち、溶液中でイオン化する化合物に適している。
【０００５】
図１に示すように、サンプル溶液の流出するニードル先端には数千ボルトの高電圧がかけられ、その役割は溶液中のサンプル分子を積極的に正イオンと負イオンに分けることにある。ニードル先端に正の高電圧をかけておくと、正イオンを多量に含む溶液がニードルの先端に集まる。このとき流出する溶液に窒素気流を作用させると、微細な液滴の噴霧とともに溶媒の蒸発が助長され、いわば身ぐるみはがされたイオンが気体中にその姿を現す。
【０００６】
ニードル先端に印加する高電圧が正の場合、生成するイオンは、プロトン化分子[Ｍ＋Ｈ]＋や多価プロトン化分子[Ｍ＋ｎＨ]ｎ＋である。負の高電圧を印加すると、脱プロトン化分子[Ｍ―Ｈ]―や多価脱プロトン化分子[Ｍ―ｎＨ]ｎ―が生成する。
【０００７】
ＥＳＩは、イオン性・高極性化合物に有効なイオン化法である（図1参照）。試料溶液は、先端に３〜５ｋＶ程度の高電圧を印可したニードルに導かれる。ニードルの外側から霧化ガス(ネブライザーガスとも呼ばれる)を流しスプレーすることにより印加した電圧と同符号の細かな帯電液滴が作られる。
【０００８】
しかしながら、このＥＳＩは、必ずしも感度が高くはないという欠点があった（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１９０２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本願発明の課題は、従来のＥＳＩの欠点であった感度が低い点を解消することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明は、エレクトロスプレー装置のニードルから液体試料が噴霧され、該試料が質量分析器に導入される前に、イオン化剤液滴を添加することにより、質量分析の感度を向上させるものである。
【００１１】
図２に示すように、具体的には、エレクトロスプレー装置のニードルの先端近傍（以下「針先」という。）、質量分析器のコーン先端近傍（以下「コーン」という。）および該針先と該コーンの中間の位置に、シリンジから数μＬのイオン化剤液滴を滴下することにより、試料にイオン化剤を添加する。
【発明の効果】
【００１２】
本願発明においては、エレクトロスプレー装置のニードルから液体試料が噴霧され、該試料が質量分析器に導入される前に、イオン化剤液滴を添加することにより、質量分析の感度を大幅に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下においては、本願発明を実施するための最良の形態を示す。
試料をシリンジポンプで送液し、エレクトロスプレーを行った。図２に示す各方法でイオン化剤を添加させ、日立製作所製の質量分析器Ｍ―８０００によりＩＴ／ＭＳ測定を行った。
【実施例１】
【００１４】
試料として、リノール酸メチルエステル（ＭｅＬｉｎ、分子量２９４．４７）１．０ｍＭをメチルアルコール（ＭｅＯＨ）で調整した。イオン化剤として、約２μＬの塩化リチウム（ＬｉＣｌ）液滴をエレクトロスプレー装置のニードルの出口近傍（図２において「針先」と表示してある。）にシリンジにより滴下したところ、瞬時に、該液滴は、スプレーされ、［Ｍ＋Ｌｉ］＋イオン（ｍ／ｚ ３０２）が確認された（図３参照）。
【実施例２】
【００１５】
実施例１と同じく、試料としてＭｅＬｉｎを用い、イオン化剤としてＬｉＣｌを質量分析器のコーン入り口（図２において、「コーン」と表示されている。）近傍に滴下したところ、［Ｍ＋Ｌｉ］＋イオン（ｍ／ｚ ３０２）が確認された（図４参照）。
【００１６】
比較のために、試料のＭｅＬｉｎのみをエレクトロスプレーし、質量分析したところ、［Ｍ］＋は、検出されなかった（図５参照）。
【００１７】
次に、比較のために、試料のＭｅＬｉｎとイオン化剤のＬｉＣｌを混合した液体をエレクトロスプレーしたところ、（ｍ／ｚ ３０１）が確認された（図６参照）。
【実施例３】
【００１８】
試料として、カルバマゼピン（Carbamazepine、分子量２３６．２７、医薬品）１．０ｍＭをメチルアルコール（ＭｅＯＨ）で調整した。イオン化剤とて、約２μＬの塩化リチウム（ＬｉＣｌ）液滴をエレクトロスプレー装置のニードルの出口近傍（図２において「針先」と表示してある。）にシリンジにより滴下したところ、［２Ｍ＋Ｌｉ］＋イオン（ｍ／ｚ ４７９．４１）が確認された（図７参照）。
【実施例４】
【００１９】
実施例３と同じく、試料としてカルバマゼピンを用い、イオン化剤としてＬｉＣｌを質量分析器のコーン入り口（図２において、「コーン」と表示されている。）近傍に滴下したところ、［２Ｍ＋Ｌｉ］＋イオン（ｍ／ｚ ４７９．２１）が確認された（図８参照）。
【００２０】
比較のために、試料のカルバマゼピンのみをエレクトロスプレーし、質量分析したところ、［Ｍ］＋は、検出されなかった（図９参照）。
【実施例５】
【００２１】
試料として、エトフェンプロックス（Ethofenprox、分子量３７６．４９、農薬）１．０ｍＭをメチルアルコール（ＭｅＯＨ）で調整した。イオン化剤とて、約２μＬの塩化リチウム（ＬｉＣｌ）液滴をエレクトロスプレー装置のニードルの出口近傍（図２において「針先」と表示してある。）にシリンジにより滴下したところ、［Ｍ＋Ｌｉ］＋イオン（ｍ／ｚ ３８３．３５）が確認された（図１０参照）。
【実施例６】
【００２２】
実施例５と同じく、試料としてエトフェンプロックスを用い、イオン化剤としてＬｉＣｌを質量分析器のコーン入り口（図２において、「コーン」と表示されている。）近傍に滴下したところ、［Ｍ−１７］＋イオン（ｍ／ｚ ３５９．３５）は確認されたが、［Ｍ＋Ｌｉ］＋イオンは確認されなかった（図１１参照）。
【００２３】
比較のために、試料のエトフェンプロックスのみをエレクトロスプレーし、質量分析したところ、［Ｍ］＋は、検出されなかった（図１２参照）
【００２４】
以上の例では、液滴をニードルの先端近傍又はコーンの先端近傍に滴下する例を述べたが、ニードルとコーンの中間位置に滴下しても同様の効果を得ることができる。
【００２５】
また、以上の実施例においては、液滴を滴下する例を述べたが、単に液滴をシリンジの先端に保持して、ニードルの先端近傍、ニードルとコーンの中間位置又はコーンの先端近傍に配置しても同様の結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】エレクトロスプレーの原理説明図
【図２】本願発明における液滴添加の概念説明図
【図３】試料としてＭｅＬｉｎをエレクトロスプレーし、イオン化剤としてＬｉＣｌを該エレクトロスプレーのニードル先端近傍に滴下した場合の質量分析結果
【図４】試料としてＭｅＬｉｎをエレクトロスプレーし、イオン化剤としてＬｉＣｌを質量分析器のコーン開口近傍に滴下した場合の質量分析結果
【図５】試料としてＭｅＬｉｎをエレクトロスプレーした場合の質量分析結果
【図６】試料のＭｅＬｉｎとイオン化剤のＬｉＣｌを混合してエレクトロスプレーした場合の質量分析結果
【図７】試料としてカルバマゼピンをエレクトロスプレーし、イオン化剤としてＬｉＣｌを該エレクトロスプレーのニードル先端近傍に滴下した場合の質量分析結果
【図８】試料としてカルバマゼピンをエレクトロスプレーし、イオン化剤としてＬｉＣｌを質量分析器のコーン開口近傍に滴下した場合の質量分析結果
【図９】試料としてカルバマゼピンをエレクトロスプレーした場合の質量分析結果
【図１０】試料としてエトフェンプロックスをエレクトロスプレーし、イオン化剤としてＬｉＣｌを該エレクトロスプレーのニードル先端近傍に滴下した場合の質量分析結果
【図１１】試料としてエトフェンプロックスをエレクトロスプレーし、イオン化剤としてＬｉＣｌを質量分析器のコーン開口近傍に滴下した場合の質量分析結果
【図１２】試料としてエトフェンプロックスをエレクトロスプレーした場合の質量分析結果
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン化剤の添加方法であって、エレクトロスプレー装置のニードルから液体試料が噴霧され、該試料が質量分析器に導入される前に、イオン化剤液滴が添加されることを特徴とするイオン化剤の添加方法。
【請求項２】
上記イオン化剤液滴は、上記ニードルの先端近傍に滴下されることを特徴とする請求項１に記載のイオン化剤の添加方法。
【請求項３】
上記イオン化剤液滴は、上記ニードルと質量分析器コーン開口の間に滴下されることを特徴とする請求項１に記載のイオン化剤の添加方法。
【請求項４】
上記イオン化剤液滴は、上記質量分析器コーン開口の近傍に滴下されることを特徴とする請求項１に記載のイオン化剤の添加方法。
【請求項５】
上記イオン化剤液滴は、シリンジの先端に保持され、上記ニードルの先端近傍に配置されることを特徴とする請求項１に記載のイオン化剤の添加方法。
【請求項６】
上記イオン化剤液滴は、シリンジの先端に保持され、上記ニードルと質量分析器コーン開口の間に配置されることを特徴とする請求項１に記載のイオン化剤の添加方法。
【請求項７】
上記イオン化剤液滴は、シリンジの先端に保持され、上記質量分析器コーン開口の近傍に配置されることを特徴とする請求項１に記載のイオン化剤の添加方法。
【請求項１】
イオン化剤の添加方法であって、エレクトロスプレー装置のニードルから液体試料が噴霧され、該試料が質量分析器に導入される前に、イオン化剤液滴が添加されることを特徴とするイオン化剤の添加方法。
【請求項２】
上記イオン化剤液滴は、上記ニードルの先端近傍に滴下されることを特徴とする請求項１に記載のイオン化剤の添加方法。
【請求項３】
上記イオン化剤液滴は、上記ニードルと質量分析器コーン開口の間に滴下されることを特徴とする請求項１に記載のイオン化剤の添加方法。
【請求項４】
上記イオン化剤液滴は、上記質量分析器コーン開口の近傍に滴下されることを特徴とする請求項１に記載のイオン化剤の添加方法。
【請求項５】
上記イオン化剤液滴は、シリンジの先端に保持され、上記ニードルの先端近傍に配置されることを特徴とする請求項１に記載のイオン化剤の添加方法。
【請求項６】
上記イオン化剤液滴は、シリンジの先端に保持され、上記ニードルと質量分析器コーン開口の間に配置されることを特徴とする請求項１に記載のイオン化剤の添加方法。
【請求項７】
上記イオン化剤液滴は、シリンジの先端に保持され、上記質量分析器コーン開口の近傍に配置されることを特徴とする請求項１に記載のイオン化剤の添加方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−２５７１４（Ｐ２０１０−２５７１４Ａ）
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８６６８７（Ｐ２００８−１８６６８７）
【出願日】平成２０年７月１８日（２００８．７．１８）
【出願人】（３０５０２７４０１）公立大学法人首都大学東京 (385)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１８日（２００８．７．１８）
【出願人】（３０５０２７４０１）公立大学法人首都大学東京 (385)
【Ｆターム（参考）】
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