分析計の入口への大気圧イオン化インターフェースのため添加剤導入
本発明は、少なくとも一つの添加剤を導入し、質量分析計又はイオン移動度分析計により少なくとも一つの注目物質を分析する方法に関する。分析対象の物質はＡＰＩインターフェースを介して注入される。添加剤は、噴射ガスに添加することにより導入される。
【発明の詳細な説明】
【発明の開示】
【０００１】
技術分野
本発明はイオン分析計の分野に関する。詳細には、本発明は、質量分析計又はイオン移動度分析計の入力における、大気圧でのイオン化インターフェースのための添加剤の導入に関する。これらの添加剤は、注目物質の同定を容易にし、これらの生成物に対する検出器の感度を高めるように設計される。
【０００２】
先行技術
ＥＳＩ（エレクトロスプレーイオン化法）、ＡＰＣＩ（大気圧化学イオン化法）、及びＡＰＰＩ（大気圧光イオン化法）を含むＡＰＩ（大気圧イオン化法）のようなインターフェースの開発によって、質量分析法、及びイオン移動度分析法（ＩＭＳ）により種々の物質を含む液体試料を分析することが可能になった。質量分析法に生じる基本的な問題は、分析器に、溶離液の蒸発に起因する全ての溶媒蒸気を吸収する機能が無いことである。この溶離液は、例えばクロマトグラフシステム（ＨＰＬＣ）、キャピラリー電気泳動システム、又は溶液の直接注入によって供給することができる。ＥＳＩ、ＡＰＣＩ、及びＡＰＰＩは、圧力を、ほぼ大気圧から、約１０−９バールの圧力（質量分析計内部の圧力）に下げることができる。イオン移動度分析計は主として蒸気分析専用に使用される。しかしながら、最近の研究により、ＡＰＩインターフェースを組み込むことによる、クロマトグラフカラム、キャピラリー電気泳動システム、又はインターフェースへの直接注入によって供給される液体試料の分析が開示されている。この件に関する詳細情報は、Ｄ．ＷＩＴＴＭＥＲ等による「Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｉｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ」（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ６６、１９９４年、２３４８〜２３５５頁）、及びＣ．ＷＵ等による「Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｈｉｇｈ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｉｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ−Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ」（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ７０ １９９８年、４９２９〜４９３８頁）に記載されている。ＡＰＩインターフェースは、温和な条件でのイオン化法と考えられる。
【０００３】
エレクトロスプレーイオン化法（ＥＳＩ）は、高密度の電界を用いてイオンを生成することができるプロセスである。クロマトグラフカラムから溶離液が流入するキャピラリー管の出口に高い電位を印加する。この電界にスプレーガス（例えば、窒素又は空気を使用することができる）を適用すると、表面で帯電した液滴からなる塊が形成され、圧力勾配及び電位勾配を同時に通過する。液滴のサイズは溶媒の蒸発によって小さくなり、クーロン反発力が次第に大きくなって、液滴の小液滴への分裂を引き起こす。これらの連続的な分裂によって、気相に脱溶媒化されたイオンが形成される。次に、これらのイオン化された種は分析器に導入される。
ＡＰＣＩインターフェースによるイオン化では、化学イオン化を利用する。溶離液は、スプレーガスが循環する石英チューブを流れる。補助ガス及び加熱ブロックを使用して、溶媒及び溶媒に含まれる分子を、高速且つ効率的に確実にガス状態に変化させる。分析器の接地に対して数キロボルトの電位を持つ金属ニードル（コロナニードル）をチューブの出力の近傍に配置する。溶媒蒸気はコロナ放電によりイオン化され、続いて気相の生成物と反応する。ポジティブモードでは、通常窒素がスプレーガスとして使用される。ネガティブモードでは、窒素を空気に置き換えることができる。
【０００４】
ＡＰＰＩインターフェースの場合、イオン化は、ＡＰＣＩの場合のようなコロナ放電によってではなく、光子により行なわれる。これらの光子はＵＶランプによって生成され、気相で存在する分子のイオン化を可能にする。
ＡＰＩインターフェースによるイオン化は、酸性化合物又は塩基性化合物、及び一部のみがイオン化可能な分子にも同様に適用できる。このイオン化技術では、多くの場合、溶離液及び／又は試料に含まれる生成物に応じた陽性又は陰性の付加体が観察される。これらの付加体は偶然（例えば、特にメタノールを溶離液として使用する場合のナトリウムイオンの存在に起因して）得られるか、或いは、感度を高めるため又は更に特殊な検出を行うために意図的に得られる。
【０００５】
イオン化がポジティブモードで行なわれる（生成されるイオンが正に帯電する）場合、ナトリウム系、カリウム系、又はアンモニウム系の生成物、或いは他の生成物（酸類など）を添加することにより付加体を形成する。イオン化がネガティブモードで行なわれる場合、有機溶媒（クロロホルム、ジクロロメタンなど）又は塩化物塩（塩化アンモニウム、塩化ナトリウムなど）、或いは酢酸塩（酢酸アンモニウムなど）が使用される。しかしながら、揮発性化合物を使用して、器具（イオン化チャンバ、質量分析計及びイオン移動度分析計）におけるイオン化の消滅、及び塵埃の堆積に起因する感度の低下を回避することが好ましい。
多くの場合、付加体は、一部のみがイオン化される化合物と、多数のイオンを生成する化合物とについて感度を高める（従って、定量的分析の性能を制限する）ため、ポジティブモード又はネガティブモードで使用される。
【０００６】
Ｓ．ＧＡＯ等による論文「Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｉｎ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ／Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ Ｕｓｉｎｇ Ｄｅｒｉｖａｔｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｏｂｉｌｅ Ｐｈａｓｅ Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ」（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ Ｂ、Ｖｏｌ．８２５、Ｎｕｍｂｅｒ ２、２５ ２００５年１０月、９８〜１１０頁）は、クロマトグラフィーにおいて移動相で使用することにより、ＨＰＬＣ−ＭＳに対する感度を高めることができる主要添加剤について記載している。添加剤は、検出対象のイオンの性質（陽イオン又は陰イオン）に応じて変化する。従って、塩基性化合物（例えば、アミン類）は、陽イオン中で検出される付加体を形成する酢酸（ｐＨ３〜４）、ギ酸（ｐＨ２〜３）、及びトリフルオロ酢酸（ｐＨ１〜２）を使用して分析することができる。カルボン酸基を持つ化合物（例えば、カルボン酸類）は、陰性にイオン化された付加体を形成する水酸化アンモニウムを使用することにより分析することができる。アルカリ塩又は他の金属塩類（Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋など）を使用して、陽性の付加体（例えば、ニトラミン、フェノール）を形成できる他の生成物を分析することができる。Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｆ−、ＲＣＯＯ−、ＣＮ−などを使用して、陰性の付加体を形成することができる。
【０００７】
質量分析法に付加体を使用して、検出精度を向上させ、フラーレン類（Ｇ．ＫＨＡＩＲＡＬＬＡＨ等による「Ｃｙａｎｏ Ａｄｄｕｃｔ Ａｎｉｏｎｓ ｏｆ Ｈｉｇｈｅｒ Ｆｕｌｌｅｒｅｎｅｓ： Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｉｃ Ｓｔｕｄｉｅｓ」（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ １９４ ２０００年、 １１５〜１２０頁参照）又はポリ塩化パラフィン（Ｚ．ＺＥＮＣＡＫ等による「Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｃｈｌｏｒｉｎａｔｅｄ Ｐａｒａｆｆｉｎｓ ｂｙ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ Ｅｎｈａｎｃｅｄ ＡＰＣＩ−ＭＳ」（Ｏｒｇａｎｏｈａｌｏｇｅｎ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ、６６ ２００４年、 ３１０〜３１４頁参照）、或いはフェノール類（Ｙ．ＣＡＩ等による「Ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｎｉｏｎｉｃ Ａｄｄｕｃｔｓ ｉｎ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ」（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、７４ ２００２年、９８５〜９９１頁参照）、及び糖類（Ｙ．ＣＡＩ等による「Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｒｏｌｅ ｏｆ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｂｏｎｄｉｎｇ ｉｎ Ｏｆｆｅｒｉｎｇ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｔｏ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ａｄｄｕｃｔｓ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ」（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ、１３ ２００２年、１３６０〜１３６９頁参照）などの場合の構造上の情報を取得する。
【０００８】
糖類の場合、Ｊ．ＺＨＵ等は、論文「Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ Ａｄｄｕｃｔ Ｉｏｎｓ、［Ｍ＋Ｃｌ］−、 ｉｎ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ」（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ、１１ ２０００年、９３２〜９４１頁）において、種々の単糖類及びオリゴ糖類を含む試料の調製中に塩化リチウムを導入している。糖類に対する塩素イオンの親和性によって、エレクトロスプレー電源を備える質量分析計を使用して分析を行なっている間に圧倒的な数の［Ｍ＋Ｃｌ］−イオンが発生する。塩素付加体の形成と組み合わせて質量分析を行なうことにより、オリゴ糖類の構造を説明することができる。Ｈ．ＬＩＡＮＧ等は、論文「Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ａｎｄ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ＬＣ／ＭＳ／ＭＳ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｎｄｏｇｅｎｏｕｓ Ｐｏｌｙｏｌｓ ｉｎ Ｈｕｍａｎ Ｎｅｒｖｅ Ｔｉｓｓｕｅｓ」（２００４年、ＡＳＭＳ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、 Ｎａｓｈｖｉｌｌｅ、米国テネシー州、１〜９頁）において、糖類（果糖及びソルビトールなど）をＨＰＬＣ／ＭＳ法及びＨＰＬＣ／ＭＳ／ＭＳ法で検出及び同定するために塩化溶媒が有利であることを示している。Ｈ．ＬＩＡＮＧ等は、塩化生成物（ジクロロメチレン、クロロホルム、四塩化炭素、又は１−クロロブタンなど）の導入を、ポストカラムシステムにより行った場合と、移動相で行った場合とを比較している。ジクロロメタンを移動相に添加することによって、信号対雑音比が改善され、且つネガティブモードでＡＰＣＩインターフェースを使用したＨＰＬＣ／ＭＳ／ＭＳ法による糖類の分析において、最大の再現性が実現されることが判明した。
【０００９】
イオン移動度分析計は、主にガス試料の分析専用である。この件に関する詳細情報は、Ｃ．Ｌ．ＲＨＹＫＥＲＤ等による論文「Ｇｕｉｄｅ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ Ｌａｗ Ｅｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」（ＮＩＪ Ｇｕｉｄｅ １００−９９、米国司法省、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｊｕｓｔｉｃｅ、１９９９年）、及びＹ．ＹＩＮＯＮ等による論文「Ｍｏｄｅｒｎ Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ」（Ｊｏｈｎ ＷＩＬＥＹ ＆ Ｓｏｎｓ、ＩＳＢＮ ０４７１９６５６２６、英国イーストボーン）から得ることができる。
【００１０】
従って、ガス試料に含まれるエチレングリコールジニトラート（ＥＧＤＮ）の検出精度を高めるために、Ｃ．Ｊ．ＰＲＯＣＴＯＲ等は、微量のジクロロメタンを含む追加のガスをベクターガスに加えた。このシステムは、気相に含まれる化合物にのみ使用される（論文「Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ Ｒｅａｇｅｎｔ Ｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｐｌａｓｍａ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ」（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、５６（１９８４）、１７９４〜１７９７頁参照）。しかしながら、上述の最初の２つの論文の著者（Ｄ．ＷＩＴＴＮＥＲ等、及びＣ．ＷＵ等）が指摘しているように、ＡＰＩインターフェースをイオン移動度分析計に組み込んで、クロマトグラフカラム、キャピラリー電気泳動システム、又は直接導入システム（注入による）から供給できる液体試料を分析することができる。この場合、微量の添加剤を含むガスの追加は容易ではない。塩類（塩化ナトリウム、塩化アンモニウム、酢酸アンモニウムなど）が一般的に使用される。ニトラミン（ＨＭＸ及びＲＤＸ）を含む液体試料を分析している間、Ｇ．Ｒ．ＡＳＢＵＲＹ等は（論文「Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ Ｕｓｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ／Ｉｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ」（ＥＳＩ／ＩＭＳ）（Ｔａｌａｎｔａ ５０ ２０００年、１２９１〜１２９８頁参照）、塩化ナトリウムを試料に加えて［Ｍ＋Ｃｌ］−イオンの形成を可能にした。上述のように、これらの付加体を使用してイオン移動度分析法による検出精度を高めることができた。提示された検出限界は４５ｐｇ及び２１ｐｇにそれぞれ等しかった。塩化ナトリウムによって塵埃の堆積、及び分析計の腐食が生じる可能性が非常に高い。
【００１１】
爆発物に対するＥＳＩ−ＩＭＳの感度を高めるため、Ｍ．ＴＡＭ等は（論文「Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ−Ｉｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ ｆｏｒ Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、７６（２００４）、２７４１〜２７４７参照）、エレクトロスプレー２次イオン化（ＳＥＳＩ）法を開発して不揮発性の添加剤を使用可能にし、これらの添加剤をエレクトロスプレーイオン源に注入される溶離液に加えて、付加体［Ｍ＋Ｃｌ］−を形成した。追加のガスを使用して既に蒸発させた試料をエレクトロスプレーイオン源ではなく、イオン移動度分析計の脱溶媒ゾーンに導入する。水性試料に含まれるＲＤＸに対する感度が、ＥＳＩ−ＩＭＳによる分析と比較して若干高くなる。質量分析計をＥＳＩ−ＩＭＳと組み合わせて、検出イオンの質量に関する情報を取得することもできる。この件に関する更なる情報は、２番目の論文（Ｃ．ＷＵ等）、及びＢ．Ｈ．ＣＬＯＷＥＲＳ等による論文「Ｍａｓｓ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ−Ｓｅｌｅｃｔｅｄ Ｉｏｎ Ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ Ｕｓｉｎｇ Ｄｕａｌ Ｇａｔｅ、Ｉｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ、 Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ Ｉｏｎ Ｔｒａｐ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ」（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、７７ ２００５年、５８７７〜５８８５頁）に記載されている。
【００１２】
しかしながら、これらの添加剤は、質量分析計及びイオン移動度分析計のイオン化チャンバにおけるバックグランドノイズの増大、イオン化の消滅、及び塵埃の堆積のような現象を回避するために、低い濃度でしか添加できないことに留意されたい（Ｎ．Ｂ．ＣＥＣＨ等による「Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｓｏｍｅ Ｒｅｃｅｎｔ Ｓｔｕｄｉｅｓ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ」（Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ Ｒｅｖｉｅｗｓ ２０ ２００１年、３６２〜３８７頁参照）。更に、クロマトグラフシステムの場合、機器（カラム、脱ガス装置、配管）が塩類によって著しく汚染される。この件に関する詳細情報は、Ｓ．ＫＲＯＭＩＤＡＳによる論文「Ｍｏｒｅ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｐｒｏｂｌｅｍ Ｓｏｌｖｉｎｇ ｉｎ ＨＰＬＣ」（Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ、ＩＳＢＮ ３５２７３１１１３０、２００５年）に記載されている。別の構成として、複数の添加剤を、クロマトグラフで分離する前に試料に直接添加する。これらの添加剤が試料を汚染し、誤差及び希釈の原因と成り得るという事実を別にして、これら添加剤は、通常クロマトグラフカラムによって選択されず、且つ直ぐに溶出する。その結果、イオン化チャンバの雰囲気中の添加剤濃度は一定にならず、従って、クロマトグラフカラムによって最も頻繁に選択される注目化合物に関する感度及び再現性が大幅に低下し得る。この場合、形成される付加体は最適ではない。理想的には、イオン化チャンバに導入される溶離液を、時間及び添加剤濃度に関して制御することにより、親和性の高い溶離液及び添加剤の混合物を得る必要がある。従って、ポストカラムシステムを使用できるが、これらのプロセスによって普通、溶出帯域が増大し、試料が希釈される。
【００１３】
Ｚ．ＺＥＮＣＡＫ等は、塩素付加体を使用してポリ塩化ｎ−アルカンの混合物の分析の選択性及び感度を高めた。これらの分析は、ＣＧ−ＭＳ（Ｚ．ＺＥＮＣＡＫ等による「Ｄｉｃｈｌｏｒｏｍｅｔｈａｎｅ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｌｙｃｈｌｏｒｉｎａｔｅｄ ｎ−Ａｌｋａｎｅｓ」（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、７５ ２００３年、２４８７〜２４９２頁）、及びＨＰＬＣ−ＭＳ（Ｚ．ＺＥＮＣＡＫ等による「Ｃｈｒｏｌｉｄｅ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ ｏｆ Ｐｏｌｙｃｈｌｏｒｉｎａｔｅｄ ｎ−Ａｌｋａｎｅｓ」（Ｒａｐｉｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ、１８ ２００４年、２２３５〜２２４０頁）によって行なった。ＣＧ−ＭＳによる分析の間、化学イオン化法を使用してイオンを生成し、ジクロロメタンを塩素源として使用する（メタン／ジクロロメタン混合物の使用）。このガスは、メタンと、既にガス状になっているジクロロメタンとを混合することにより得られる。次に、ティーを使用してガス混合物をトランスファーラインに導入する。バルブ系は、添加されるジクロロメタンの圧力を制御する。バルブ系は、質量分析計に注入される空気をこのトランスファーラインを通るように制限するポンプ系に接続される。ＨＰＬＣ−ＭＳによる分析の間、著者らはクロロホルムを使用し、クロマトグラフによる分離を行なう前、又はクロマトグラフによる分離を行なった後で且つポストカラムシステムを使用して溶離液を質量分析計に導入する前に、移動相に直接クロロホルムを導入した。著者らは、質量分析計のイオン化チャンバに供給するために使用されるガスに添加剤を添加する可能性については全く述べていない。明らかに、著者らは、ＨＰＬＣ−ＭＳによる分析にＧＣ−ＭＳ分析システムを適合させることを着想しておらず、クロロホルムを移動相に直接添加するか、又はポストカラムシステムを用いて添加する手法を選択している。
【００１４】
爆発物の検出精度を高めるために、塩素付加体が使用されることが多い。従って、Ｃ．Ｓ．ＥＶＡＮＳ等は（「Ａ Ｒａｐｉｄ ａｎｄ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｉｃ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ」（Ｒａｐｉｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ、１６ ２００２年、１８８３〜１８９１頁）、ジクロロメタンをイオン化チャンバに導入し、ジクロロメタン蒸気を含む追加ガスをＡＰＣＩイオン源から注入することにより爆発物の検出精度を高めるシステムを使用した。明らかに、ガス中のジクロロメタンの濃度は制御することができず、制御することができるのは、追加ガス流だけである。質量分析計及びＡＰＣＩインターフェースをネガティブモードで使用する場合、１０〜２．５ｎｇで量が変化するＲＤＸを含む１μＬの容積の溶液を直接注入することにより、５ｍｇ／Ｌの検出可能濃度に対応する５ｎｇの機器の検出限界を決定することができる。このシステムは、ＥＳＩインターフェースを使用するイオン化には使用されていない。更に、付加体は、帯電した電荷が分離する現象が生じる前に溶液中に形成されるので（Ｎ．Ｂ．ＣＥＣＨ等による論文を参照）、添加剤を注目する生成物と高い親和性で混合することにより、最大の収率で付加体を製造することが好ましい。
【００１５】
これらの種々の研究を参照すると、付加体の形成は多くの利点（同定、感度の向上など）をもたらすが、付加体の導入に使用される種々の方法によって多くの不利益（バックグランドノイズの増大、イオン化抑制現象、イオン化チャンバ、質量分析計、又はイオン移動度分析計内部での塵埃の堆積、ＨＰＬＣの場合のクロマトグラフシステムの汚染など）がもたらされることが判明した。
【００１６】
発明の概要
上述の問題を解決するために、ＡＰＩ型イオン化チャンバ（ＥＳＩ、ＡＰＣＩ、又はＡＰＰＩ）の中で、スプレーガスに、正確に制御された濃度且つ正確に制御された時間に添加剤を添加することが提案される。
本発明の目的は、正確な容量の添加剤をスプレーガスに直接注入することにより、最適条件下での付加体の形成を容易にすることである。従って、添加剤をスプレーガス中で蒸発させることにより、溶離液に含まれる注目生成物と添加剤との親和性を高める。添加剤は、試料を希釈することなく添加される。更に、試料を処理する必要が全くなく、これによって試料の操作を回避し、汚染の危険を小さくすることができる。システムは簡単な構造を有し、ＡＰＣＩイオン源又はＡＰＰＩイオン源、及びＥＳＩイオン源と等しく良好に作動するので、質量分析計、又はイオン移動度分析計に、装置を変更する必要なく使用することができる。このシステムを使用して陽イオン及び陰イオンを検出することができる。必要なのは、選択される検出モードに適合する添加剤を見付け出すことだけである。しかしながら、揮発性又はガス状のイオン化促進剤を使用する必要がある（クロロホルム、ジクロロメタン、ギ酸、アセトニトリルなど）。分離システム（ＨＰＬＣ又は電気泳動法）を使用して生成物の混合物の分析を行なう場合、添加剤の添加を経時的に制御することにより、注目する生成物がイオン化される瞬間にスプレーガスに添加剤を添加することが可能になるので、他の化合物のイオン化が抑制されることがない。濃度が制御された添加剤を添加することにより、最大信号を取得するために必要な量のみを添加することができる。複数の添加剤を同時に又は交互に導入することもできる。
【００１７】
本発明の第１の目的は、質量分析計又はイオン移動度分析計を使用して少なくとも一つの注目物質を分析するために少なくとも一つの添加剤を導入する方法を提供することであり、本方法では、分析対象の物質は溶媒によって搬送され、大気圧イオン化インターフェースを介して分析装置の分析器に注入され、これにはスプレーガスも導入され、添加剤は、イオン化された物質により付加体を形成するように設計された化合物である。本方法は、添加剤の導入が、イオン化インターフェースに導入される前のスプレーガスに添加されることにより行なわれることを特徴とする。
【００１８】
複数の注目物質は混合物の形態とすることができる。
添加剤は、最適条件下での付加体の形成を促進するように決定される濃度でスプレーガスに添加することができる。
添加剤は気体又は液体の形態とすることができる。
少なくとも２つの添加剤を同時に又は次々に導入することができる。
【００１９】
本発明の第２の目的は、質量分析計又はイオン移動度分析計によって少なくとも一つの注目物質を分析するアセンブリを提供することであり、本アセンブリは、溶媒中を搬送される分析対象物質を導入する手段を含む大気圧イオン化インターフェースを備え、当該インターフェースは更にスプレーガスを導入する手段を含み、本アセンブリは、少なくとも一つの添加剤を導入することにより、イオン化された物質により付加体を形成する手段を更に備え、前記添加剤をスプレーガスに添加する手段と、結果として得られる混合物をスプレーガス導入手段まで搬送する手段とを備えることを特徴とする。
【００２０】
添加手段を含むシステムは、最適条件下での付加体の形成を促進するように決定された濃度で添加剤をスプレーガスに添加することができるシステムとすることができる。
添加手段は、スプレーガスを供給する手段に接続される第１入力と、添加剤供給手段に接続される第２入力と、スプレーガス導入手段の位置まで混合物を搬送する手段に接続される出力とを有するティーを含むことができる。添加剤供給手段は、シリンジプランジャーによって作動する少なくとも一つのシリンジを含むことができる。添加剤供給手段は、更に、一又は複数の添加剤を収容する容器と、当該添加剤を一定の所定流量で、且つ１〜数バールの間で可変の圧力で、圧力下で循環するスプレーガスを供給する手段に接続される添加手段に導入するポンプとを含むことができる。
【００２１】
添付図面を参照し、非制限的な一実施例として提示される以下の説明により、本発明に対する理解を深めることができ、また他の利点及び特定の特徴が明らかになる。
【実施例】
【００２２】
本発明によれば、一又は複数の添加剤をスプレーガスに添加する。これにより、確実に添加剤と分析対象の化合物とが高い親和性で結合する。シリンジプランジャー又は添加剤を導入するために使用されるポンプからの流れを調整することにより直接導入される添加剤の量を制御することもできる。
添加する添加剤は時間的に制御することができ、この添加剤は、添加剤が必要なときのみ、手動制御により、又は自動装置を使用して（連続モード又は不連続モード）注入することができる。複数の添加剤を同時に又は交互に注入することもできる。
【００２３】
図１は、分析装置の分析器の前面に配置された、本発明による非自動エレクトロスプレーイオン化インターフェースを備えるアセンブリを示す。
本アセンブリは、エレクトロスプレーノズル１を備え、このノズルの吐出口２はイオン化チャンバ３内で開口している。キャピラリー４はノズル１内に、ノズルの主軸に沿って配置される。キャピラリーは、分析対象の試料を含む溶離液を、ノズルの出口まで搬送する。流体接続部５は、キャピラリー４とノズル１の内壁の間の環状空間６へのアクセスを可能にする。チューブ７は、接続部５をティー８の出口に接続する。ティーの入口の一方は、スプレーガスシリンダ１０に接続されるパイプ９に接続される。ティーの他方の入口は、シリンジプランジャー１３に固定されるシリンジ１２のニードルに接続されるパイプ１１に接続される。
【００２４】
イオン化チャンバ３は、分析器の入力１４に対向するように配置され、ノズル１は分析器の入力に位置合わせされる。排出口１５は、分析器の入力とイオン化チャンバの間に配置され、分析器に不要な生成物をポンプで排出する。
添加剤はシリンジ１２に収容される。ノズル１を、分析器入力に近接配置される対向電極に対して高い電位にする。次に、キャピラリー４を通って送り込まれる溶離液がイオン化チャンバ３に向かって噴射され、溶離液はこのチャンバ内で、ガス状でスプレーガスによって搬送される添加剤と高い親和性で結合する。形成されたイオンは、エレクトロスプレーノズルと分析器の入力の間の電位差によって加速され、溶媒の正確な抽出を可能にする乾燥ガスの作用を受ける。
【００２５】
図２は、分析装置の分析器の前面に配置された、本発明による非自動ＡＰＣＩイオン化インターフェースを備えるアセンブリを示す。
本アセンブリは、ＡＰＣＩノズル２１を備え、このノズルの吐出口２２はイオン化チャンバ２３内に開口している。キャピラリー２４はノズル２１内に、ノズルの主軸に沿って配置される。キャピラリーは、分析対象の試料を含む溶離液をノズルの出口まで搬送する。第１流体接続部２５は、キャピラリー２４と、キャピラリー２４を取り囲むチューブ４１の内壁の間の環状空間２６へのアクセスを可能にする。チューブ２７は、接続部２５をティー２８の出口に接続する。ティーの入口の一方は、スプレーガスシリンダ３０に接続されるパイプ２９に接続される。ティーの他方の入口は、シリンジプランジャー３３に固定されるシリンジ３２のニードルに接続されるパイプ３１に接続される。
【００２６】
第２流体接続部４５は、チューブ４１とノズル２１の内壁の間の環状空間へのアクセスを可能にする。パイプ４９は、補助ガス、例えば窒素又は空気を収容するシリンダ５０に接続部４５を接続する。
イオン化チャンバ２３は、分析器の入力３４に対向するように配置され、ノズル２１は分析器入力に位置合わせされる。排出口３５が分析器の入力とイオン化チャンバの間に配置され、分析器に不要な生成物をポンプで排出する。
【００２７】
シリンダ５０から供給される補助ガスは、キャピラリー２４を通してイオン化チャンバ２３に導入される溶離液が流入するときに添加される。コロナニードル４２をノズルの吐出口に配置する。ニードル４２は、コロナ放電によって分子をイオン化する。イオンは乾燥ガスの作用によって脱溶媒化され、分析器に導入される。スプレーガスに添加剤を導入するシステムは、図１に示す事例と同じである。
【００２８】
図３Ａ及び３Ｂは、本発明によるＡＰＩインターフェースを備える自動アセンブリの２つの動作状態を示している。これらの図は、添加剤導入システムのみを示している。一括して参照番号１００で示されるインターフェースアセンブリの残りの部分は、ＥＳＩインターフェース（図１参照）又はＡＰＣＩインターフェース（図２参照）を含むことができる。
システムはティー１０８を含み、ティーの出口はチューブ１０７を介してイオン化インターフェースのノズルに接続される。ティー１０８の入口の一方は、パイプ１０９を介してスプレーガスシリンダ１１０に接続される。ティー１０８の他方の入口は、パイプ１１１を介してティー１４０の出口に接続される。ティー１４０は２つの入口を有し、各入口が１つの添加剤、すなわち容器１２０に収容される第１添加剤、及び容器２２０に収容される第２添加剤を導入できる。
【００２９】
第１添加剤に対応する第１添加剤配管はソレノイドバルブ１２１を含み、当該バルブによりパイプ１２２の第１端部はパイプ１２３の第１端部と流体を連通させる（ポジションＡ）か、又はパイプ１２４の第１端部と流体を連通させる（ポジションＢ）。パイプ１２３の第２端部はティー１４０の第１入口に接続される。パイプ１２４の第２端部は、容器１２０に収容される添加剤に浸漬される。パイプ１２２の第２端部は、ポンプ１１３のシリンジ１１２に接続される。
第２添加剤に対応する第２添加剤配管はソレノイドバルブ２２１を含み、当該バルブによりパイプ２２２の第１端部はパイプ２２４の第１端部と流体を連通させる（ポジションＡ）か、又はパイプ２２３の第１端部と流体を連通させる（ポジションＢ）。パイプ２２３の第２端部はティー１４０の第２入口に接続される。チューブ２２４の第２端部は、容器２２０に収容される添加剤に浸漬される。パイプ２２２の第２端部は、ポンプ２１３のシリンジ２１２に接続される。
【００３０】
ソレノイドバルブ１２１及び２２１がポジションＡに位置するとき、ポンプ２１３は添加剤を容器２２０から吸引し、一方ポンプ１１３はティー１４０及び１０８を通してシリンジ１１２に収容された添加剤をスプレーガスに導入する。システムに分離部品を使用する場合、注入システムに接続されるタイマー（図３Ａ及び３Ｂには示さず）を使用して、分析の開始時又は所定の遅延時間が経過した後にスプレーガスへの添加剤の混合を開始し、当該混合を必要な時点で停止する。シリンジ１１２に収容された添加剤をスプレーシステムにティー１４０及び１０８を通して添加する場合、ソレノイドバルブ２２１及び１２１をポジションＢに切り替える（図３Ｂ参照）。すると、ポンプ２１２はシリンジ２１２に収容された添加剤をスプレーガスに混合し、一方ポンプ１１３は容器１２０から添加剤を吸引する。
従って、このシステムは、時間的に且つ濃度が制御された状態で連続的に動作することができ、当該システムを使用して一つ以上の添加剤を（容器１２０及び２２０に導入される添加剤に応じて）同時に又は交互に導入することができる。複数の添加剤を同時に添加することは、特定の付加体を形成することにより、又は単一のイオン種の形成を容易にすることにより、異なる物質の検出精度を向上させることができる。しかしながら、添加剤を交互に導入することは、特定の且つ異なる添加剤を必要とし且つ同時に導入されると阻害現象を引き起こすような手順で溶出された物質の検出精度を高めることができる。
【００３１】
例えば、本発明を、ＨＰＬＣ−ＭＳ法を使用するニトラミン（ＨＭＸ及びＲＤＸ）の検出及び同定に適用した。これら２つの化合物は、或るクラスの有機爆発物の一部を構成する。
ＡＰＩインターフェースを用いたネガティブモードでの質量分析法と組み合わせた液体クロマトグラフィーを利用してニトラミンを分析する（上掲のＹ．ＹＩＮＯＮ等による論文を参照）。ネガティブモードは、これらの化合物には電子が不足しているので最も適している。ＲＤＸ及びＨＭＸは熱不安定性化合物である。ＲＤＸは２３０℃から分解し始め、ＨＭＸは約２８０℃から分解し始めることが知られている。この主題に関する詳細な情報は、Ａ．ＧＡＰＥＥＶ等による「Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ／Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｉｃ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ：ＲＤＸ Ａｄｄｕｃｔ Ｉｏｎｓ」（Ｒａｐｉｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ、１７ ２００３年、９４３〜９４８頁）を参照されたい。これらの生成物は劣化中に添加剤が無い状態で窒素化合物を放出し、これによって複数の付加体が形成される。
【００３２】
劣化生成物の量によって変化するこの現象は、定量分析中に問題を生じさせる。更に、対応する信号は非常に強いものではなく、これによって検出限界が大きくなる（数十μｇ／Ｌ）。
ニトラミンの塩素との付加体を形成する性質を利用して、付加体の検出精度を高めた（再度Ｙ．ＹＩＮＯＮ等による論文を参照）。既知の一定量の塩素源を加えることにより、ＮＯ２の存在下で形成される付加体を除去して塩素付加体によってのみ置き換えることにより、ニトラミンに対する検出器の感度を有意に高めることができる。
【００３３】
これらの塩素付加体の他の利点は、これらの付加体が同位体の痕跡を残すことである。塩素同位体（３５Ｃｌ及び３７Ｃｌ）の相対的な天然同位体存在量によって、［Ｍ＋３５Ｃｌ］−イオン及び［Ｍ＋３７Ｃｌ］−イオンを検出することにより化合物の存在を確認することができる。
従って、塩素付加体の存在下又は不在下でのＨＭＸ及びＲＤＸに対応する質量スペクトル線は、ＥＳＩ−ＭＳ及びＡＣＰＩ−ＭＳによるＨＭＸ及びＲＤＸの分析中に検出されるイオンをまとめた表１に列挙されるイオンから構成される。
【００３４】
イオン移動度分析計がＡＰＩイオン源を備える場合、添加剤（ジクロロメタンなど）の存在を利用して、安定な且つ高密度の［ＲＤＸ＋Ｘ］−イオンを取得し、よって検出限界を小さくすることができる。本発明は、ＡＰＩタイプのイオン源を備えるこの種の検出器に完全に使用可能である。同じことが、質量分析計を、ＡＰＩタイプのイオン源を備えるイオン移動度分析計に接続する場合に言える。検出感度、及び使い易さが向上することは明らかである。
【００３５】
実施例１：エレクトロスプレーインターフェースを備えたＨＰＬＣ−ＭＳ装置によるＨＭＸ及びＲＤＸの検出と同定
使用するクロマトグラフシステムは、直列に作動し、メタノール及び超純水からなる２種混合物を送り出す２つのポンプと、脱ガス装置（移動相に溶解するガスを除去するための）と、自動試料交換装置と、クロマトグラフカラムと、自動注入ループ管とから構成される。このシステムは、エレクトロスプレーインターフェースを備えた「トリプル４重極」タイプの質量分析計（ＶＡＲＩＡＮ製の１２００Ｌタイプ）に接続される。検出はネガティブ検出モードで行なわれ、［Ｍ＋３５Ｃｌ］−イオンのみが分析される。次に、合成空気（窒素７９％及び酸素２１％）をスプレーガスとして使用する。窒素を使用することもできる。
【００３６】
表２は、ＥＳＩインターフェースを備えたＨＰＬＣ−ＭＳ装置によるＨＭＸ及びＲＤＸの検出に使用されるクロマトグラフ条件を含む。
【００３７】
クロロホルムを塩素化添加剤として選択してニトラミンの検出を行なった。クロロホルムは、シリンジプランジャーに固定された１ｍＬのシリンジに導入した。操作は手動で開始した。流量は、最小量の塩素化溶媒を消費しながら最大信号が得られるように調整した。１０μｇ／ＬのＨＭＸ及びＲＤＸに等しい濃度を持つ溶液を調製し、最適流量を求めた。この溶液をクロロホルムと同時に、注入量を増やしながらスプレーガス中に注入した。検出器の応答は、注入量が増大するとともに安定状態に達するまで増大した。最適なクロロホルムの流量は１０μＬ／分であることが判明した。検出器の応答は、注入量に小さなばらつきが発生する場合もこの流量で一定になる。エレクトロスプレーインターフェースを用いるこれら全ての分析において、スプレーガスに含まれるクロロホルムの流量は１０μＬ／分に固定した。
【００３８】
図４は、１０μｇ／ＬのＨＭＸ及びＲＤＸをクロロホルム導入量を変化させながらスプレーガスに注入した場合の、クロマトグラフ信号の変化を示す。横軸は、μＬ／分の単位で表わされるクロロホルム流量Ｄを表わし、縦軸は、ｈｉｔｓ．ｓの単位で表わされる該当するピークの面積Ａを表わす。
信号の安定性を、クロロホルムの存在下で検証した。これは、１０μｇ／ＬのＨＭＸ及びＲＤＸを含む水溶液を調製して行われた。この溶液は、アセトニトリル中１ｍｇ／ｍＬに等しい濃度を持つＨＭＸ及びＲＤＸの市販の標準溶液を開始溶液から作製した。超純水で希釈することにより、得られた溶液は、各ニトラミンについて１０μｇ／Ｌの濃度を有する。この溶液を数回に亘って注入した。これらの種々の注入の間に、本発明に従ってクロロホルムをスプレーガスに混合した。異なる注入の間の検出器信号は安定していた（標準偏差に対し５％未満）。［ＨＭＸ−Ｈ］−、［ＨＭＸ＋ＮＯ２−Ｈ］−、［ＨＭＸ＋ＮＮＯ２−Ｈ］−、［ＨＭＸ＋３５Ｃｌ］−、及び［ＨＭＸ＋３７Ｃｌ］−に対応するイオン強度を測定することにより、［ＨＭＸ＋Ｃｌ］−イオンのみが検出されることが判明した。同時に、［ＲＤＸ−Ｈ］−、［ＲＤＸ］、［ＲＤＸ＋ＮＯ２−Ｈ］−、［ＲＤＸ＋ＮＯ２］−、［ＲＤＸ＋３５Ｃｌ］−、及び［ＲＤＸ＋３７Ｃｌ］−イオンに対応するイオン強度を測定することにより、［ＲＤＸ＋Ｃｌ］−付加体のみが検出されることが判明した。
次に、２、５、及び１０μｇ／Ｌに等しい濃度を持つ標準液を調製し、［ＨＭＸ＋３５Ｃｌ］−及び［ＲＤＸ＋３５Ｃｌ］−イオンを分析することにより各ニトラミンの検出限界を求めた。
【００３９】
図５は、ＨＭＸ（Ｒ２＝０．９９３６）及びＲＤＸ（Ｒ２＝０．９９５４）の較正直線を表わすグラフを示す。
得られる検出限界は、ＨＭＸの場合は０．０２μｇ／Ｌに、ＲＤＸの場合は０．０２μｇ／Ｌに等しい。使用する実験手順を考慮に入れると、検出可能な材料の量は、ＨＭＸの場合は２ｐｇであり、ＲＤＸの場合は２ｐｇである。
【００４０】
実施例２：ＡＰＣＩインターフェースを備えたＨＰＬＣ−ＭＳ装置によるＨＭＸ及びＲＤＸの検出と同定
この実施例では、クロマトグラフシステムは、使用するクロマトグラフカラムを除いて実施例１において使用したものと全く同じである。ＡＰＣＩインターフェースの場合、最適流量が０．７〜１ｍＬ．ｍｉｎ−１（ｍＬ／分）であるのに対し、エレクトロスプレーインターフェースを用いる場合の最適流量は１００〜３００μＬ．ｍｉｎ−１（μＬ／分）で変化する。これらの流量の差は、エレクトロスプレーインターフェースの場合のクロマトグラフカラムの内径が、ＡＰＣＩインターフェースに使用されるカラムの内径よりも通常小さいことを意味する。本実施例では、ＡＰＣＩインターフェースを用いる場合に内径が４．６ｍｍのカラムを選択し、エレクトロスプレーインターフェースを用いる場合に内径が２ｍｍのカラムを選択した。前実施例と同じ方法で、ネガティブ検出モードで検出を行い、［Ｍ＋３５Ｃｌ］−イオンのみを分析した。合成空気（窒素７９％及び酸素２１％）をスプレーガスとして使用し、乾燥ガスとして窒素を使用した。
【００４１】
表３は、ＡＰＣＩインターフェースを備えたＨＰＬＣ−ＭＳ装置によるＨＭＸ及びＲＤＸの検出に使用されるクロマトグラフ条件を含む。
【００４２】
本実施例でも、クロロホルムを塩素化添加剤として使用してニトラミンの検出を行なった。クロロホルムは、シリンジプランジャーに固定された１ｍＬのシリンジに添加した。本実施例でも操作は手動で開始した。流量は、最小量の塩素化溶媒を消費しながら最大信号が得られるように調整した。１０μｇ／ＬのＨＭＸ及びＲＤＸの濃度を持つ溶液を調製して最適流量を求めた。
【００４３】
図６は、ＡＰＣＩインターフェースによりクロロホルム導入量を変化させながら１０μｇ／ＬのＨＭＸ及びＲＤＸをスプレーガスに注入した場合の、クロマトグラフ信号の変化を示す。
この溶液は、流量を増やしながら同時にクロロホルムをスプレーガスに導入することにより注入された。検出器の応答は、クロロホルムの注入量が増大するとともに、安定状態に達するまで増大した。この場合、最適なクロロホルム流量は１０μＬ／分であることが判明した。この流量では、検出器の応答は、注入量に小さなばらつきが発生する場合も一定であった。
ＡＰＣＩインターフェースを用いるこれら全ての分析において、スプレーガス中のクロロホルムの流量は１０μＬ／分に固定された。次に、２、５、及び１０μｇ／Ｌに等しい濃度を持つ標準液を調製し、［ＨＭＸ＋３５Ｃｌ］−及び［ＲＤＸ＋３５Ｃｌ］−イオンを分析することにより各ニトラミンの検出限界を求めた。
【００４４】
図７は、ＨＭＸ（Ｒ２＝０．９９８８）及びＲＤＸ（Ｒ２＝０．９９９６）に対応する較正直線を表わすグラフを示している。
得られた検出限界は、ＨＭＸの場合は０．１７μｇ／Ｌに、ＲＤＸの場合は０．１６μｇ／Ｌに等しい。使用する実験手順（１００μＬの注入ループ）を考慮に入れると、検出可能な材料の量は、ＨＭＸの場合は１７ｐｇであり、ＲＤＸの場合は１６ｐｇである。
【００４５】
本発明の用途
本発明は、種々の化合物の検出及び同定を大幅に改善することができる。つまり、正確な容積の添加剤をスプレーガス中に直接注入し、ガス中で蒸発させることができるので、注目する生成物と添加剤が高い親和性で混合され、これにより最適条件下での付加体の形成が可能になる。
ポストカラムシステムを用いる場合とは異なり、試料を希釈することなく添加剤をスプレーガスに添加することができた。
【００４６】
本システムは、ＡＰＣＩイオン源及びＥＳＩイオン源に、装置を変更する必要なく同じように適用することができる（ＡＰＩインターフェースを備えた全てのタイプの質量分析計及びイオン移動度分析計に当てはまる）。従って、システムを完全に自動化し、プログラムすることができる。
このシステムを使用して、陽イオン及び陰イオンを検出することができる。必要なのは、選択される検出モードに適合する添加剤を見付け出すことだけである。しかしながら、イオン性及び揮発性製品を使用する必要がある（クロロホルム、ジクロロメタン、ギ酸、アセトニトリルなど）。
【００４７】
前記生成物の分離を可能にするシステム（ＨＰＬＣ、電気泳動法など）を使用して生成物の混合物を分析する間に、添加される添加剤の量を時間的に制御することにより、注目する生成物のイオン化と同時に添加剤をスプレーガスに導入することが可能になり、これによって他の化合物のイオン化の抑制を回避することができる。添加剤を移動相に導入する場合に同じ処理を実行することはできない。
濃度が制御された添加剤を添加することにより、最大信号を取得するために必要な量のみを導入することができる。
【００４８】
塩類を溶離液に添加して付加体を形成すると、多くの場合イオン化抑制現象が生じ、塵埃が分析計（イオン化チャンバ及び質量分析計）に堆積する。これらの塩は他の化合物のイオン化を阻止する可能性もある。更に、クロマトグラフシステムの場合、これらの塩によって設備（ポンプ、脱ガス装置、及びカラム）が非常に汚染される。本発明はこのような不利な面を排除できる。
本発明はまた、種々の物質の分析に使用することができ、これらの物質には、例えば農薬、糖類、トリアシルグリセロール類、脂肪族系酸及び芳香族カルボン酸、アミド類、アミノ酸、芳香族アミン類、フェノール類、フラーレン類、ポリ塩化アルカン類、及び非イオン界面活性剤が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】分析装置の分析器の前面に配置される、本発明による非自動エレクトロスプレーイオン化インターフェースを備えるアセンブリを示す。
【図２】分析装置の分析器の前面に配置される、本発明による非自動ＡＰＣＩイオン化インターフェースアセンブリを示す。
【図３】Ａ及びＢは、本発明による自動ＡＰＩインターフェースを備えるアセンブリの２つの動作状態を示す。
【図４】エレクトロスプレーインターフェースを用いて、クロロホルム導入量を様々に変化させながら、スプレーガスに１０μｇ／ＬのＨＭＸ及びＲＤＸを注入する場合の、クロマトグラフ信号の変化を示す。
【図５】ＨＭＸ及びＲＤＸの較正直線を示すグラフである。
【図６】ＡＰＣＩインターフェースを用いて、クロロホルム導入量を様々に変化させながら、スプレーガスに１０μｇ／ＬのＨＭＸ及びＲＤＸを注入する場合の、クロマトグラフ信号の変化を示す。
【図７】ＨＭＸ及びＲＤＸの較正直線を示すグラフである。
【発明の開示】
【０００１】
技術分野
本発明はイオン分析計の分野に関する。詳細には、本発明は、質量分析計又はイオン移動度分析計の入力における、大気圧でのイオン化インターフェースのための添加剤の導入に関する。これらの添加剤は、注目物質の同定を容易にし、これらの生成物に対する検出器の感度を高めるように設計される。
【０００２】
先行技術
ＥＳＩ（エレクトロスプレーイオン化法）、ＡＰＣＩ（大気圧化学イオン化法）、及びＡＰＰＩ（大気圧光イオン化法）を含むＡＰＩ（大気圧イオン化法）のようなインターフェースの開発によって、質量分析法、及びイオン移動度分析法（ＩＭＳ）により種々の物質を含む液体試料を分析することが可能になった。質量分析法に生じる基本的な問題は、分析器に、溶離液の蒸発に起因する全ての溶媒蒸気を吸収する機能が無いことである。この溶離液は、例えばクロマトグラフシステム（ＨＰＬＣ）、キャピラリー電気泳動システム、又は溶液の直接注入によって供給することができる。ＥＳＩ、ＡＰＣＩ、及びＡＰＰＩは、圧力を、ほぼ大気圧から、約１０−９バールの圧力（質量分析計内部の圧力）に下げることができる。イオン移動度分析計は主として蒸気分析専用に使用される。しかしながら、最近の研究により、ＡＰＩインターフェースを組み込むことによる、クロマトグラフカラム、キャピラリー電気泳動システム、又はインターフェースへの直接注入によって供給される液体試料の分析が開示されている。この件に関する詳細情報は、Ｄ．ＷＩＴＴＭＥＲ等による「Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｉｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ」（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ６６、１９９４年、２３４８〜２３５５頁）、及びＣ．ＷＵ等による「Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｈｉｇｈ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｉｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ−Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ」（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ７０ １９９８年、４９２９〜４９３８頁）に記載されている。ＡＰＩインターフェースは、温和な条件でのイオン化法と考えられる。
【０００３】
エレクトロスプレーイオン化法（ＥＳＩ）は、高密度の電界を用いてイオンを生成することができるプロセスである。クロマトグラフカラムから溶離液が流入するキャピラリー管の出口に高い電位を印加する。この電界にスプレーガス（例えば、窒素又は空気を使用することができる）を適用すると、表面で帯電した液滴からなる塊が形成され、圧力勾配及び電位勾配を同時に通過する。液滴のサイズは溶媒の蒸発によって小さくなり、クーロン反発力が次第に大きくなって、液滴の小液滴への分裂を引き起こす。これらの連続的な分裂によって、気相に脱溶媒化されたイオンが形成される。次に、これらのイオン化された種は分析器に導入される。
ＡＰＣＩインターフェースによるイオン化では、化学イオン化を利用する。溶離液は、スプレーガスが循環する石英チューブを流れる。補助ガス及び加熱ブロックを使用して、溶媒及び溶媒に含まれる分子を、高速且つ効率的に確実にガス状態に変化させる。分析器の接地に対して数キロボルトの電位を持つ金属ニードル（コロナニードル）をチューブの出力の近傍に配置する。溶媒蒸気はコロナ放電によりイオン化され、続いて気相の生成物と反応する。ポジティブモードでは、通常窒素がスプレーガスとして使用される。ネガティブモードでは、窒素を空気に置き換えることができる。
【０００４】
ＡＰＰＩインターフェースの場合、イオン化は、ＡＰＣＩの場合のようなコロナ放電によってではなく、光子により行なわれる。これらの光子はＵＶランプによって生成され、気相で存在する分子のイオン化を可能にする。
ＡＰＩインターフェースによるイオン化は、酸性化合物又は塩基性化合物、及び一部のみがイオン化可能な分子にも同様に適用できる。このイオン化技術では、多くの場合、溶離液及び／又は試料に含まれる生成物に応じた陽性又は陰性の付加体が観察される。これらの付加体は偶然（例えば、特にメタノールを溶離液として使用する場合のナトリウムイオンの存在に起因して）得られるか、或いは、感度を高めるため又は更に特殊な検出を行うために意図的に得られる。
【０００５】
イオン化がポジティブモードで行なわれる（生成されるイオンが正に帯電する）場合、ナトリウム系、カリウム系、又はアンモニウム系の生成物、或いは他の生成物（酸類など）を添加することにより付加体を形成する。イオン化がネガティブモードで行なわれる場合、有機溶媒（クロロホルム、ジクロロメタンなど）又は塩化物塩（塩化アンモニウム、塩化ナトリウムなど）、或いは酢酸塩（酢酸アンモニウムなど）が使用される。しかしながら、揮発性化合物を使用して、器具（イオン化チャンバ、質量分析計及びイオン移動度分析計）におけるイオン化の消滅、及び塵埃の堆積に起因する感度の低下を回避することが好ましい。
多くの場合、付加体は、一部のみがイオン化される化合物と、多数のイオンを生成する化合物とについて感度を高める（従って、定量的分析の性能を制限する）ため、ポジティブモード又はネガティブモードで使用される。
【０００６】
Ｓ．ＧＡＯ等による論文「Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｉｎ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ／Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ Ｕｓｉｎｇ Ｄｅｒｉｖａｔｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｏｂｉｌｅ Ｐｈａｓｅ Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ」（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ Ｂ、Ｖｏｌ．８２５、Ｎｕｍｂｅｒ ２、２５ ２００５年１０月、９８〜１１０頁）は、クロマトグラフィーにおいて移動相で使用することにより、ＨＰＬＣ−ＭＳに対する感度を高めることができる主要添加剤について記載している。添加剤は、検出対象のイオンの性質（陽イオン又は陰イオン）に応じて変化する。従って、塩基性化合物（例えば、アミン類）は、陽イオン中で検出される付加体を形成する酢酸（ｐＨ３〜４）、ギ酸（ｐＨ２〜３）、及びトリフルオロ酢酸（ｐＨ１〜２）を使用して分析することができる。カルボン酸基を持つ化合物（例えば、カルボン酸類）は、陰性にイオン化された付加体を形成する水酸化アンモニウムを使用することにより分析することができる。アルカリ塩又は他の金属塩類（Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋など）を使用して、陽性の付加体（例えば、ニトラミン、フェノール）を形成できる他の生成物を分析することができる。Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｆ−、ＲＣＯＯ−、ＣＮ−などを使用して、陰性の付加体を形成することができる。
【０００７】
質量分析法に付加体を使用して、検出精度を向上させ、フラーレン類（Ｇ．ＫＨＡＩＲＡＬＬＡＨ等による「Ｃｙａｎｏ Ａｄｄｕｃｔ Ａｎｉｏｎｓ ｏｆ Ｈｉｇｈｅｒ Ｆｕｌｌｅｒｅｎｅｓ： Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｉｃ Ｓｔｕｄｉｅｓ」（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ １９４ ２０００年、 １１５〜１２０頁参照）又はポリ塩化パラフィン（Ｚ．ＺＥＮＣＡＫ等による「Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｃｈｌｏｒｉｎａｔｅｄ Ｐａｒａｆｆｉｎｓ ｂｙ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ Ｅｎｈａｎｃｅｄ ＡＰＣＩ−ＭＳ」（Ｏｒｇａｎｏｈａｌｏｇｅｎ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ、６６ ２００４年、 ３１０〜３１４頁参照）、或いはフェノール類（Ｙ．ＣＡＩ等による「Ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｎｉｏｎｉｃ Ａｄｄｕｃｔｓ ｉｎ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ」（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、７４ ２００２年、９８５〜９９１頁参照）、及び糖類（Ｙ．ＣＡＩ等による「Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｒｏｌｅ ｏｆ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｂｏｎｄｉｎｇ ｉｎ Ｏｆｆｅｒｉｎｇ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｔｏ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ａｄｄｕｃｔｓ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ」（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ、１３ ２００２年、１３６０〜１３６９頁参照）などの場合の構造上の情報を取得する。
【０００８】
糖類の場合、Ｊ．ＺＨＵ等は、論文「Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ Ａｄｄｕｃｔ Ｉｏｎｓ、［Ｍ＋Ｃｌ］−、 ｉｎ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ」（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ、１１ ２０００年、９３２〜９４１頁）において、種々の単糖類及びオリゴ糖類を含む試料の調製中に塩化リチウムを導入している。糖類に対する塩素イオンの親和性によって、エレクトロスプレー電源を備える質量分析計を使用して分析を行なっている間に圧倒的な数の［Ｍ＋Ｃｌ］−イオンが発生する。塩素付加体の形成と組み合わせて質量分析を行なうことにより、オリゴ糖類の構造を説明することができる。Ｈ．ＬＩＡＮＧ等は、論文「Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ａｎｄ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ＬＣ／ＭＳ／ＭＳ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｎｄｏｇｅｎｏｕｓ Ｐｏｌｙｏｌｓ ｉｎ Ｈｕｍａｎ Ｎｅｒｖｅ Ｔｉｓｓｕｅｓ」（２００４年、ＡＳＭＳ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、 Ｎａｓｈｖｉｌｌｅ、米国テネシー州、１〜９頁）において、糖類（果糖及びソルビトールなど）をＨＰＬＣ／ＭＳ法及びＨＰＬＣ／ＭＳ／ＭＳ法で検出及び同定するために塩化溶媒が有利であることを示している。Ｈ．ＬＩＡＮＧ等は、塩化生成物（ジクロロメチレン、クロロホルム、四塩化炭素、又は１−クロロブタンなど）の導入を、ポストカラムシステムにより行った場合と、移動相で行った場合とを比較している。ジクロロメタンを移動相に添加することによって、信号対雑音比が改善され、且つネガティブモードでＡＰＣＩインターフェースを使用したＨＰＬＣ／ＭＳ／ＭＳ法による糖類の分析において、最大の再現性が実現されることが判明した。
【０００９】
イオン移動度分析計は、主にガス試料の分析専用である。この件に関する詳細情報は、Ｃ．Ｌ．ＲＨＹＫＥＲＤ等による論文「Ｇｕｉｄｅ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ Ｌａｗ Ｅｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」（ＮＩＪ Ｇｕｉｄｅ １００−９９、米国司法省、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｊｕｓｔｉｃｅ、１９９９年）、及びＹ．ＹＩＮＯＮ等による論文「Ｍｏｄｅｒｎ Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ」（Ｊｏｈｎ ＷＩＬＥＹ ＆ Ｓｏｎｓ、ＩＳＢＮ ０４７１９６５６２６、英国イーストボーン）から得ることができる。
【００１０】
従って、ガス試料に含まれるエチレングリコールジニトラート（ＥＧＤＮ）の検出精度を高めるために、Ｃ．Ｊ．ＰＲＯＣＴＯＲ等は、微量のジクロロメタンを含む追加のガスをベクターガスに加えた。このシステムは、気相に含まれる化合物にのみ使用される（論文「Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ Ｒｅａｇｅｎｔ Ｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｐｌａｓｍａ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ」（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、５６（１９８４）、１７９４〜１７９７頁参照）。しかしながら、上述の最初の２つの論文の著者（Ｄ．ＷＩＴＴＮＥＲ等、及びＣ．ＷＵ等）が指摘しているように、ＡＰＩインターフェースをイオン移動度分析計に組み込んで、クロマトグラフカラム、キャピラリー電気泳動システム、又は直接導入システム（注入による）から供給できる液体試料を分析することができる。この場合、微量の添加剤を含むガスの追加は容易ではない。塩類（塩化ナトリウム、塩化アンモニウム、酢酸アンモニウムなど）が一般的に使用される。ニトラミン（ＨＭＸ及びＲＤＸ）を含む液体試料を分析している間、Ｇ．Ｒ．ＡＳＢＵＲＹ等は（論文「Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ Ｕｓｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ／Ｉｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ」（ＥＳＩ／ＩＭＳ）（Ｔａｌａｎｔａ ５０ ２０００年、１２９１〜１２９８頁参照）、塩化ナトリウムを試料に加えて［Ｍ＋Ｃｌ］−イオンの形成を可能にした。上述のように、これらの付加体を使用してイオン移動度分析法による検出精度を高めることができた。提示された検出限界は４５ｐｇ及び２１ｐｇにそれぞれ等しかった。塩化ナトリウムによって塵埃の堆積、及び分析計の腐食が生じる可能性が非常に高い。
【００１１】
爆発物に対するＥＳＩ−ＩＭＳの感度を高めるため、Ｍ．ＴＡＭ等は（論文「Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ−Ｉｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ ｆｏｒ Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、７６（２００４）、２７４１〜２７４７参照）、エレクトロスプレー２次イオン化（ＳＥＳＩ）法を開発して不揮発性の添加剤を使用可能にし、これらの添加剤をエレクトロスプレーイオン源に注入される溶離液に加えて、付加体［Ｍ＋Ｃｌ］−を形成した。追加のガスを使用して既に蒸発させた試料をエレクトロスプレーイオン源ではなく、イオン移動度分析計の脱溶媒ゾーンに導入する。水性試料に含まれるＲＤＸに対する感度が、ＥＳＩ−ＩＭＳによる分析と比較して若干高くなる。質量分析計をＥＳＩ−ＩＭＳと組み合わせて、検出イオンの質量に関する情報を取得することもできる。この件に関する更なる情報は、２番目の論文（Ｃ．ＷＵ等）、及びＢ．Ｈ．ＣＬＯＷＥＲＳ等による論文「Ｍａｓｓ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ−Ｓｅｌｅｃｔｅｄ Ｉｏｎ Ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ Ｕｓｉｎｇ Ｄｕａｌ Ｇａｔｅ、Ｉｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ、 Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ Ｉｏｎ Ｔｒａｐ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ」（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、７７ ２００５年、５８７７〜５８８５頁）に記載されている。
【００１２】
しかしながら、これらの添加剤は、質量分析計及びイオン移動度分析計のイオン化チャンバにおけるバックグランドノイズの増大、イオン化の消滅、及び塵埃の堆積のような現象を回避するために、低い濃度でしか添加できないことに留意されたい（Ｎ．Ｂ．ＣＥＣＨ等による「Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｓｏｍｅ Ｒｅｃｅｎｔ Ｓｔｕｄｉｅｓ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ」（Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ Ｒｅｖｉｅｗｓ ２０ ２００１年、３６２〜３８７頁参照）。更に、クロマトグラフシステムの場合、機器（カラム、脱ガス装置、配管）が塩類によって著しく汚染される。この件に関する詳細情報は、Ｓ．ＫＲＯＭＩＤＡＳによる論文「Ｍｏｒｅ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｐｒｏｂｌｅｍ Ｓｏｌｖｉｎｇ ｉｎ ＨＰＬＣ」（Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ、ＩＳＢＮ ３５２７３１１１３０、２００５年）に記載されている。別の構成として、複数の添加剤を、クロマトグラフで分離する前に試料に直接添加する。これらの添加剤が試料を汚染し、誤差及び希釈の原因と成り得るという事実を別にして、これら添加剤は、通常クロマトグラフカラムによって選択されず、且つ直ぐに溶出する。その結果、イオン化チャンバの雰囲気中の添加剤濃度は一定にならず、従って、クロマトグラフカラムによって最も頻繁に選択される注目化合物に関する感度及び再現性が大幅に低下し得る。この場合、形成される付加体は最適ではない。理想的には、イオン化チャンバに導入される溶離液を、時間及び添加剤濃度に関して制御することにより、親和性の高い溶離液及び添加剤の混合物を得る必要がある。従って、ポストカラムシステムを使用できるが、これらのプロセスによって普通、溶出帯域が増大し、試料が希釈される。
【００１３】
Ｚ．ＺＥＮＣＡＫ等は、塩素付加体を使用してポリ塩化ｎ−アルカンの混合物の分析の選択性及び感度を高めた。これらの分析は、ＣＧ−ＭＳ（Ｚ．ＺＥＮＣＡＫ等による「Ｄｉｃｈｌｏｒｏｍｅｔｈａｎｅ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｌｙｃｈｌｏｒｉｎａｔｅｄ ｎ−Ａｌｋａｎｅｓ」（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、７５ ２００３年、２４８７〜２４９２頁）、及びＨＰＬＣ−ＭＳ（Ｚ．ＺＥＮＣＡＫ等による「Ｃｈｒｏｌｉｄｅ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ ｏｆ Ｐｏｌｙｃｈｌｏｒｉｎａｔｅｄ ｎ−Ａｌｋａｎｅｓ」（Ｒａｐｉｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ、１８ ２００４年、２２３５〜２２４０頁）によって行なった。ＣＧ−ＭＳによる分析の間、化学イオン化法を使用してイオンを生成し、ジクロロメタンを塩素源として使用する（メタン／ジクロロメタン混合物の使用）。このガスは、メタンと、既にガス状になっているジクロロメタンとを混合することにより得られる。次に、ティーを使用してガス混合物をトランスファーラインに導入する。バルブ系は、添加されるジクロロメタンの圧力を制御する。バルブ系は、質量分析計に注入される空気をこのトランスファーラインを通るように制限するポンプ系に接続される。ＨＰＬＣ−ＭＳによる分析の間、著者らはクロロホルムを使用し、クロマトグラフによる分離を行なう前、又はクロマトグラフによる分離を行なった後で且つポストカラムシステムを使用して溶離液を質量分析計に導入する前に、移動相に直接クロロホルムを導入した。著者らは、質量分析計のイオン化チャンバに供給するために使用されるガスに添加剤を添加する可能性については全く述べていない。明らかに、著者らは、ＨＰＬＣ−ＭＳによる分析にＧＣ−ＭＳ分析システムを適合させることを着想しておらず、クロロホルムを移動相に直接添加するか、又はポストカラムシステムを用いて添加する手法を選択している。
【００１４】
爆発物の検出精度を高めるために、塩素付加体が使用されることが多い。従って、Ｃ．Ｓ．ＥＶＡＮＳ等は（「Ａ Ｒａｐｉｄ ａｎｄ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｉｃ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ」（Ｒａｐｉｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ、１６ ２００２年、１８８３〜１８９１頁）、ジクロロメタンをイオン化チャンバに導入し、ジクロロメタン蒸気を含む追加ガスをＡＰＣＩイオン源から注入することにより爆発物の検出精度を高めるシステムを使用した。明らかに、ガス中のジクロロメタンの濃度は制御することができず、制御することができるのは、追加ガス流だけである。質量分析計及びＡＰＣＩインターフェースをネガティブモードで使用する場合、１０〜２．５ｎｇで量が変化するＲＤＸを含む１μＬの容積の溶液を直接注入することにより、５ｍｇ／Ｌの検出可能濃度に対応する５ｎｇの機器の検出限界を決定することができる。このシステムは、ＥＳＩインターフェースを使用するイオン化には使用されていない。更に、付加体は、帯電した電荷が分離する現象が生じる前に溶液中に形成されるので（Ｎ．Ｂ．ＣＥＣＨ等による論文を参照）、添加剤を注目する生成物と高い親和性で混合することにより、最大の収率で付加体を製造することが好ましい。
【００１５】
これらの種々の研究を参照すると、付加体の形成は多くの利点（同定、感度の向上など）をもたらすが、付加体の導入に使用される種々の方法によって多くの不利益（バックグランドノイズの増大、イオン化抑制現象、イオン化チャンバ、質量分析計、又はイオン移動度分析計内部での塵埃の堆積、ＨＰＬＣの場合のクロマトグラフシステムの汚染など）がもたらされることが判明した。
【００１６】
発明の概要
上述の問題を解決するために、ＡＰＩ型イオン化チャンバ（ＥＳＩ、ＡＰＣＩ、又はＡＰＰＩ）の中で、スプレーガスに、正確に制御された濃度且つ正確に制御された時間に添加剤を添加することが提案される。
本発明の目的は、正確な容量の添加剤をスプレーガスに直接注入することにより、最適条件下での付加体の形成を容易にすることである。従って、添加剤をスプレーガス中で蒸発させることにより、溶離液に含まれる注目生成物と添加剤との親和性を高める。添加剤は、試料を希釈することなく添加される。更に、試料を処理する必要が全くなく、これによって試料の操作を回避し、汚染の危険を小さくすることができる。システムは簡単な構造を有し、ＡＰＣＩイオン源又はＡＰＰＩイオン源、及びＥＳＩイオン源と等しく良好に作動するので、質量分析計、又はイオン移動度分析計に、装置を変更する必要なく使用することができる。このシステムを使用して陽イオン及び陰イオンを検出することができる。必要なのは、選択される検出モードに適合する添加剤を見付け出すことだけである。しかしながら、揮発性又はガス状のイオン化促進剤を使用する必要がある（クロロホルム、ジクロロメタン、ギ酸、アセトニトリルなど）。分離システム（ＨＰＬＣ又は電気泳動法）を使用して生成物の混合物の分析を行なう場合、添加剤の添加を経時的に制御することにより、注目する生成物がイオン化される瞬間にスプレーガスに添加剤を添加することが可能になるので、他の化合物のイオン化が抑制されることがない。濃度が制御された添加剤を添加することにより、最大信号を取得するために必要な量のみを添加することができる。複数の添加剤を同時に又は交互に導入することもできる。
【００１７】
本発明の第１の目的は、質量分析計又はイオン移動度分析計を使用して少なくとも一つの注目物質を分析するために少なくとも一つの添加剤を導入する方法を提供することであり、本方法では、分析対象の物質は溶媒によって搬送され、大気圧イオン化インターフェースを介して分析装置の分析器に注入され、これにはスプレーガスも導入され、添加剤は、イオン化された物質により付加体を形成するように設計された化合物である。本方法は、添加剤の導入が、イオン化インターフェースに導入される前のスプレーガスに添加されることにより行なわれることを特徴とする。
【００１８】
複数の注目物質は混合物の形態とすることができる。
添加剤は、最適条件下での付加体の形成を促進するように決定される濃度でスプレーガスに添加することができる。
添加剤は気体又は液体の形態とすることができる。
少なくとも２つの添加剤を同時に又は次々に導入することができる。
【００１９】
本発明の第２の目的は、質量分析計又はイオン移動度分析計によって少なくとも一つの注目物質を分析するアセンブリを提供することであり、本アセンブリは、溶媒中を搬送される分析対象物質を導入する手段を含む大気圧イオン化インターフェースを備え、当該インターフェースは更にスプレーガスを導入する手段を含み、本アセンブリは、少なくとも一つの添加剤を導入することにより、イオン化された物質により付加体を形成する手段を更に備え、前記添加剤をスプレーガスに添加する手段と、結果として得られる混合物をスプレーガス導入手段まで搬送する手段とを備えることを特徴とする。
【００２０】
添加手段を含むシステムは、最適条件下での付加体の形成を促進するように決定された濃度で添加剤をスプレーガスに添加することができるシステムとすることができる。
添加手段は、スプレーガスを供給する手段に接続される第１入力と、添加剤供給手段に接続される第２入力と、スプレーガス導入手段の位置まで混合物を搬送する手段に接続される出力とを有するティーを含むことができる。添加剤供給手段は、シリンジプランジャーによって作動する少なくとも一つのシリンジを含むことができる。添加剤供給手段は、更に、一又は複数の添加剤を収容する容器と、当該添加剤を一定の所定流量で、且つ１〜数バールの間で可変の圧力で、圧力下で循環するスプレーガスを供給する手段に接続される添加手段に導入するポンプとを含むことができる。
【００２１】
添付図面を参照し、非制限的な一実施例として提示される以下の説明により、本発明に対する理解を深めることができ、また他の利点及び特定の特徴が明らかになる。
【実施例】
【００２２】
本発明によれば、一又は複数の添加剤をスプレーガスに添加する。これにより、確実に添加剤と分析対象の化合物とが高い親和性で結合する。シリンジプランジャー又は添加剤を導入するために使用されるポンプからの流れを調整することにより直接導入される添加剤の量を制御することもできる。
添加する添加剤は時間的に制御することができ、この添加剤は、添加剤が必要なときのみ、手動制御により、又は自動装置を使用して（連続モード又は不連続モード）注入することができる。複数の添加剤を同時に又は交互に注入することもできる。
【００２３】
図１は、分析装置の分析器の前面に配置された、本発明による非自動エレクトロスプレーイオン化インターフェースを備えるアセンブリを示す。
本アセンブリは、エレクトロスプレーノズル１を備え、このノズルの吐出口２はイオン化チャンバ３内で開口している。キャピラリー４はノズル１内に、ノズルの主軸に沿って配置される。キャピラリーは、分析対象の試料を含む溶離液を、ノズルの出口まで搬送する。流体接続部５は、キャピラリー４とノズル１の内壁の間の環状空間６へのアクセスを可能にする。チューブ７は、接続部５をティー８の出口に接続する。ティーの入口の一方は、スプレーガスシリンダ１０に接続されるパイプ９に接続される。ティーの他方の入口は、シリンジプランジャー１３に固定されるシリンジ１２のニードルに接続されるパイプ１１に接続される。
【００２４】
イオン化チャンバ３は、分析器の入力１４に対向するように配置され、ノズル１は分析器の入力に位置合わせされる。排出口１５は、分析器の入力とイオン化チャンバの間に配置され、分析器に不要な生成物をポンプで排出する。
添加剤はシリンジ１２に収容される。ノズル１を、分析器入力に近接配置される対向電極に対して高い電位にする。次に、キャピラリー４を通って送り込まれる溶離液がイオン化チャンバ３に向かって噴射され、溶離液はこのチャンバ内で、ガス状でスプレーガスによって搬送される添加剤と高い親和性で結合する。形成されたイオンは、エレクトロスプレーノズルと分析器の入力の間の電位差によって加速され、溶媒の正確な抽出を可能にする乾燥ガスの作用を受ける。
【００２５】
図２は、分析装置の分析器の前面に配置された、本発明による非自動ＡＰＣＩイオン化インターフェースを備えるアセンブリを示す。
本アセンブリは、ＡＰＣＩノズル２１を備え、このノズルの吐出口２２はイオン化チャンバ２３内に開口している。キャピラリー２４はノズル２１内に、ノズルの主軸に沿って配置される。キャピラリーは、分析対象の試料を含む溶離液をノズルの出口まで搬送する。第１流体接続部２５は、キャピラリー２４と、キャピラリー２４を取り囲むチューブ４１の内壁の間の環状空間２６へのアクセスを可能にする。チューブ２７は、接続部２５をティー２８の出口に接続する。ティーの入口の一方は、スプレーガスシリンダ３０に接続されるパイプ２９に接続される。ティーの他方の入口は、シリンジプランジャー３３に固定されるシリンジ３２のニードルに接続されるパイプ３１に接続される。
【００２６】
第２流体接続部４５は、チューブ４１とノズル２１の内壁の間の環状空間へのアクセスを可能にする。パイプ４９は、補助ガス、例えば窒素又は空気を収容するシリンダ５０に接続部４５を接続する。
イオン化チャンバ２３は、分析器の入力３４に対向するように配置され、ノズル２１は分析器入力に位置合わせされる。排出口３５が分析器の入力とイオン化チャンバの間に配置され、分析器に不要な生成物をポンプで排出する。
【００２７】
シリンダ５０から供給される補助ガスは、キャピラリー２４を通してイオン化チャンバ２３に導入される溶離液が流入するときに添加される。コロナニードル４２をノズルの吐出口に配置する。ニードル４２は、コロナ放電によって分子をイオン化する。イオンは乾燥ガスの作用によって脱溶媒化され、分析器に導入される。スプレーガスに添加剤を導入するシステムは、図１に示す事例と同じである。
【００２８】
図３Ａ及び３Ｂは、本発明によるＡＰＩインターフェースを備える自動アセンブリの２つの動作状態を示している。これらの図は、添加剤導入システムのみを示している。一括して参照番号１００で示されるインターフェースアセンブリの残りの部分は、ＥＳＩインターフェース（図１参照）又はＡＰＣＩインターフェース（図２参照）を含むことができる。
システムはティー１０８を含み、ティーの出口はチューブ１０７を介してイオン化インターフェースのノズルに接続される。ティー１０８の入口の一方は、パイプ１０９を介してスプレーガスシリンダ１１０に接続される。ティー１０８の他方の入口は、パイプ１１１を介してティー１４０の出口に接続される。ティー１４０は２つの入口を有し、各入口が１つの添加剤、すなわち容器１２０に収容される第１添加剤、及び容器２２０に収容される第２添加剤を導入できる。
【００２９】
第１添加剤に対応する第１添加剤配管はソレノイドバルブ１２１を含み、当該バルブによりパイプ１２２の第１端部はパイプ１２３の第１端部と流体を連通させる（ポジションＡ）か、又はパイプ１２４の第１端部と流体を連通させる（ポジションＢ）。パイプ１２３の第２端部はティー１４０の第１入口に接続される。パイプ１２４の第２端部は、容器１２０に収容される添加剤に浸漬される。パイプ１２２の第２端部は、ポンプ１１３のシリンジ１１２に接続される。
第２添加剤に対応する第２添加剤配管はソレノイドバルブ２２１を含み、当該バルブによりパイプ２２２の第１端部はパイプ２２４の第１端部と流体を連通させる（ポジションＡ）か、又はパイプ２２３の第１端部と流体を連通させる（ポジションＢ）。パイプ２２３の第２端部はティー１４０の第２入口に接続される。チューブ２２４の第２端部は、容器２２０に収容される添加剤に浸漬される。パイプ２２２の第２端部は、ポンプ２１３のシリンジ２１２に接続される。
【００３０】
ソレノイドバルブ１２１及び２２１がポジションＡに位置するとき、ポンプ２１３は添加剤を容器２２０から吸引し、一方ポンプ１１３はティー１４０及び１０８を通してシリンジ１１２に収容された添加剤をスプレーガスに導入する。システムに分離部品を使用する場合、注入システムに接続されるタイマー（図３Ａ及び３Ｂには示さず）を使用して、分析の開始時又は所定の遅延時間が経過した後にスプレーガスへの添加剤の混合を開始し、当該混合を必要な時点で停止する。シリンジ１１２に収容された添加剤をスプレーシステムにティー１４０及び１０８を通して添加する場合、ソレノイドバルブ２２１及び１２１をポジションＢに切り替える（図３Ｂ参照）。すると、ポンプ２１２はシリンジ２１２に収容された添加剤をスプレーガスに混合し、一方ポンプ１１３は容器１２０から添加剤を吸引する。
従って、このシステムは、時間的に且つ濃度が制御された状態で連続的に動作することができ、当該システムを使用して一つ以上の添加剤を（容器１２０及び２２０に導入される添加剤に応じて）同時に又は交互に導入することができる。複数の添加剤を同時に添加することは、特定の付加体を形成することにより、又は単一のイオン種の形成を容易にすることにより、異なる物質の検出精度を向上させることができる。しかしながら、添加剤を交互に導入することは、特定の且つ異なる添加剤を必要とし且つ同時に導入されると阻害現象を引き起こすような手順で溶出された物質の検出精度を高めることができる。
【００３１】
例えば、本発明を、ＨＰＬＣ−ＭＳ法を使用するニトラミン（ＨＭＸ及びＲＤＸ）の検出及び同定に適用した。これら２つの化合物は、或るクラスの有機爆発物の一部を構成する。
ＡＰＩインターフェースを用いたネガティブモードでの質量分析法と組み合わせた液体クロマトグラフィーを利用してニトラミンを分析する（上掲のＹ．ＹＩＮＯＮ等による論文を参照）。ネガティブモードは、これらの化合物には電子が不足しているので最も適している。ＲＤＸ及びＨＭＸは熱不安定性化合物である。ＲＤＸは２３０℃から分解し始め、ＨＭＸは約２８０℃から分解し始めることが知られている。この主題に関する詳細な情報は、Ａ．ＧＡＰＥＥＶ等による「Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ／Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｉｃ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ：ＲＤＸ Ａｄｄｕｃｔ Ｉｏｎｓ」（Ｒａｐｉｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ、１７ ２００３年、９４３〜９４８頁）を参照されたい。これらの生成物は劣化中に添加剤が無い状態で窒素化合物を放出し、これによって複数の付加体が形成される。
【００３２】
劣化生成物の量によって変化するこの現象は、定量分析中に問題を生じさせる。更に、対応する信号は非常に強いものではなく、これによって検出限界が大きくなる（数十μｇ／Ｌ）。
ニトラミンの塩素との付加体を形成する性質を利用して、付加体の検出精度を高めた（再度Ｙ．ＹＩＮＯＮ等による論文を参照）。既知の一定量の塩素源を加えることにより、ＮＯ２の存在下で形成される付加体を除去して塩素付加体によってのみ置き換えることにより、ニトラミンに対する検出器の感度を有意に高めることができる。
【００３３】
これらの塩素付加体の他の利点は、これらの付加体が同位体の痕跡を残すことである。塩素同位体（３５Ｃｌ及び３７Ｃｌ）の相対的な天然同位体存在量によって、［Ｍ＋３５Ｃｌ］−イオン及び［Ｍ＋３７Ｃｌ］−イオンを検出することにより化合物の存在を確認することができる。
従って、塩素付加体の存在下又は不在下でのＨＭＸ及びＲＤＸに対応する質量スペクトル線は、ＥＳＩ−ＭＳ及びＡＣＰＩ−ＭＳによるＨＭＸ及びＲＤＸの分析中に検出されるイオンをまとめた表１に列挙されるイオンから構成される。
【００３４】
イオン移動度分析計がＡＰＩイオン源を備える場合、添加剤（ジクロロメタンなど）の存在を利用して、安定な且つ高密度の［ＲＤＸ＋Ｘ］−イオンを取得し、よって検出限界を小さくすることができる。本発明は、ＡＰＩタイプのイオン源を備えるこの種の検出器に完全に使用可能である。同じことが、質量分析計を、ＡＰＩタイプのイオン源を備えるイオン移動度分析計に接続する場合に言える。検出感度、及び使い易さが向上することは明らかである。
【００３５】
実施例１：エレクトロスプレーインターフェースを備えたＨＰＬＣ−ＭＳ装置によるＨＭＸ及びＲＤＸの検出と同定
使用するクロマトグラフシステムは、直列に作動し、メタノール及び超純水からなる２種混合物を送り出す２つのポンプと、脱ガス装置（移動相に溶解するガスを除去するための）と、自動試料交換装置と、クロマトグラフカラムと、自動注入ループ管とから構成される。このシステムは、エレクトロスプレーインターフェースを備えた「トリプル４重極」タイプの質量分析計（ＶＡＲＩＡＮ製の１２００Ｌタイプ）に接続される。検出はネガティブ検出モードで行なわれ、［Ｍ＋３５Ｃｌ］−イオンのみが分析される。次に、合成空気（窒素７９％及び酸素２１％）をスプレーガスとして使用する。窒素を使用することもできる。
【００３６】
表２は、ＥＳＩインターフェースを備えたＨＰＬＣ−ＭＳ装置によるＨＭＸ及びＲＤＸの検出に使用されるクロマトグラフ条件を含む。
【００３７】
クロロホルムを塩素化添加剤として選択してニトラミンの検出を行なった。クロロホルムは、シリンジプランジャーに固定された１ｍＬのシリンジに導入した。操作は手動で開始した。流量は、最小量の塩素化溶媒を消費しながら最大信号が得られるように調整した。１０μｇ／ＬのＨＭＸ及びＲＤＸに等しい濃度を持つ溶液を調製し、最適流量を求めた。この溶液をクロロホルムと同時に、注入量を増やしながらスプレーガス中に注入した。検出器の応答は、注入量が増大するとともに安定状態に達するまで増大した。最適なクロロホルムの流量は１０μＬ／分であることが判明した。検出器の応答は、注入量に小さなばらつきが発生する場合もこの流量で一定になる。エレクトロスプレーインターフェースを用いるこれら全ての分析において、スプレーガスに含まれるクロロホルムの流量は１０μＬ／分に固定した。
【００３８】
図４は、１０μｇ／ＬのＨＭＸ及びＲＤＸをクロロホルム導入量を変化させながらスプレーガスに注入した場合の、クロマトグラフ信号の変化を示す。横軸は、μＬ／分の単位で表わされるクロロホルム流量Ｄを表わし、縦軸は、ｈｉｔｓ．ｓの単位で表わされる該当するピークの面積Ａを表わす。
信号の安定性を、クロロホルムの存在下で検証した。これは、１０μｇ／ＬのＨＭＸ及びＲＤＸを含む水溶液を調製して行われた。この溶液は、アセトニトリル中１ｍｇ／ｍＬに等しい濃度を持つＨＭＸ及びＲＤＸの市販の標準溶液を開始溶液から作製した。超純水で希釈することにより、得られた溶液は、各ニトラミンについて１０μｇ／Ｌの濃度を有する。この溶液を数回に亘って注入した。これらの種々の注入の間に、本発明に従ってクロロホルムをスプレーガスに混合した。異なる注入の間の検出器信号は安定していた（標準偏差に対し５％未満）。［ＨＭＸ−Ｈ］−、［ＨＭＸ＋ＮＯ２−Ｈ］−、［ＨＭＸ＋ＮＮＯ２−Ｈ］−、［ＨＭＸ＋３５Ｃｌ］−、及び［ＨＭＸ＋３７Ｃｌ］−に対応するイオン強度を測定することにより、［ＨＭＸ＋Ｃｌ］−イオンのみが検出されることが判明した。同時に、［ＲＤＸ−Ｈ］−、［ＲＤＸ］、［ＲＤＸ＋ＮＯ２−Ｈ］−、［ＲＤＸ＋ＮＯ２］−、［ＲＤＸ＋３５Ｃｌ］−、及び［ＲＤＸ＋３７Ｃｌ］−イオンに対応するイオン強度を測定することにより、［ＲＤＸ＋Ｃｌ］−付加体のみが検出されることが判明した。
次に、２、５、及び１０μｇ／Ｌに等しい濃度を持つ標準液を調製し、［ＨＭＸ＋３５Ｃｌ］−及び［ＲＤＸ＋３５Ｃｌ］−イオンを分析することにより各ニトラミンの検出限界を求めた。
【００３９】
図５は、ＨＭＸ（Ｒ２＝０．９９３６）及びＲＤＸ（Ｒ２＝０．９９５４）の較正直線を表わすグラフを示す。
得られる検出限界は、ＨＭＸの場合は０．０２μｇ／Ｌに、ＲＤＸの場合は０．０２μｇ／Ｌに等しい。使用する実験手順を考慮に入れると、検出可能な材料の量は、ＨＭＸの場合は２ｐｇであり、ＲＤＸの場合は２ｐｇである。
【００４０】
実施例２：ＡＰＣＩインターフェースを備えたＨＰＬＣ−ＭＳ装置によるＨＭＸ及びＲＤＸの検出と同定
この実施例では、クロマトグラフシステムは、使用するクロマトグラフカラムを除いて実施例１において使用したものと全く同じである。ＡＰＣＩインターフェースの場合、最適流量が０．７〜１ｍＬ．ｍｉｎ−１（ｍＬ／分）であるのに対し、エレクトロスプレーインターフェースを用いる場合の最適流量は１００〜３００μＬ．ｍｉｎ−１（μＬ／分）で変化する。これらの流量の差は、エレクトロスプレーインターフェースの場合のクロマトグラフカラムの内径が、ＡＰＣＩインターフェースに使用されるカラムの内径よりも通常小さいことを意味する。本実施例では、ＡＰＣＩインターフェースを用いる場合に内径が４．６ｍｍのカラムを選択し、エレクトロスプレーインターフェースを用いる場合に内径が２ｍｍのカラムを選択した。前実施例と同じ方法で、ネガティブ検出モードで検出を行い、［Ｍ＋３５Ｃｌ］−イオンのみを分析した。合成空気（窒素７９％及び酸素２１％）をスプレーガスとして使用し、乾燥ガスとして窒素を使用した。
【００４１】
表３は、ＡＰＣＩインターフェースを備えたＨＰＬＣ−ＭＳ装置によるＨＭＸ及びＲＤＸの検出に使用されるクロマトグラフ条件を含む。
【００４２】
本実施例でも、クロロホルムを塩素化添加剤として使用してニトラミンの検出を行なった。クロロホルムは、シリンジプランジャーに固定された１ｍＬのシリンジに添加した。本実施例でも操作は手動で開始した。流量は、最小量の塩素化溶媒を消費しながら最大信号が得られるように調整した。１０μｇ／ＬのＨＭＸ及びＲＤＸの濃度を持つ溶液を調製して最適流量を求めた。
【００４３】
図６は、ＡＰＣＩインターフェースによりクロロホルム導入量を変化させながら１０μｇ／ＬのＨＭＸ及びＲＤＸをスプレーガスに注入した場合の、クロマトグラフ信号の変化を示す。
この溶液は、流量を増やしながら同時にクロロホルムをスプレーガスに導入することにより注入された。検出器の応答は、クロロホルムの注入量が増大するとともに、安定状態に達するまで増大した。この場合、最適なクロロホルム流量は１０μＬ／分であることが判明した。この流量では、検出器の応答は、注入量に小さなばらつきが発生する場合も一定であった。
ＡＰＣＩインターフェースを用いるこれら全ての分析において、スプレーガス中のクロロホルムの流量は１０μＬ／分に固定された。次に、２、５、及び１０μｇ／Ｌに等しい濃度を持つ標準液を調製し、［ＨＭＸ＋３５Ｃｌ］−及び［ＲＤＸ＋３５Ｃｌ］−イオンを分析することにより各ニトラミンの検出限界を求めた。
【００４４】
図７は、ＨＭＸ（Ｒ２＝０．９９８８）及びＲＤＸ（Ｒ２＝０．９９９６）に対応する較正直線を表わすグラフを示している。
得られた検出限界は、ＨＭＸの場合は０．１７μｇ／Ｌに、ＲＤＸの場合は０．１６μｇ／Ｌに等しい。使用する実験手順（１００μＬの注入ループ）を考慮に入れると、検出可能な材料の量は、ＨＭＸの場合は１７ｐｇであり、ＲＤＸの場合は１６ｐｇである。
【００４５】
本発明の用途
本発明は、種々の化合物の検出及び同定を大幅に改善することができる。つまり、正確な容積の添加剤をスプレーガス中に直接注入し、ガス中で蒸発させることができるので、注目する生成物と添加剤が高い親和性で混合され、これにより最適条件下での付加体の形成が可能になる。
ポストカラムシステムを用いる場合とは異なり、試料を希釈することなく添加剤をスプレーガスに添加することができた。
【００４６】
本システムは、ＡＰＣＩイオン源及びＥＳＩイオン源に、装置を変更する必要なく同じように適用することができる（ＡＰＩインターフェースを備えた全てのタイプの質量分析計及びイオン移動度分析計に当てはまる）。従って、システムを完全に自動化し、プログラムすることができる。
このシステムを使用して、陽イオン及び陰イオンを検出することができる。必要なのは、選択される検出モードに適合する添加剤を見付け出すことだけである。しかしながら、イオン性及び揮発性製品を使用する必要がある（クロロホルム、ジクロロメタン、ギ酸、アセトニトリルなど）。
【００４７】
前記生成物の分離を可能にするシステム（ＨＰＬＣ、電気泳動法など）を使用して生成物の混合物を分析する間に、添加される添加剤の量を時間的に制御することにより、注目する生成物のイオン化と同時に添加剤をスプレーガスに導入することが可能になり、これによって他の化合物のイオン化の抑制を回避することができる。添加剤を移動相に導入する場合に同じ処理を実行することはできない。
濃度が制御された添加剤を添加することにより、最大信号を取得するために必要な量のみを導入することができる。
【００４８】
塩類を溶離液に添加して付加体を形成すると、多くの場合イオン化抑制現象が生じ、塵埃が分析計（イオン化チャンバ及び質量分析計）に堆積する。これらの塩は他の化合物のイオン化を阻止する可能性もある。更に、クロマトグラフシステムの場合、これらの塩によって設備（ポンプ、脱ガス装置、及びカラム）が非常に汚染される。本発明はこのような不利な面を排除できる。
本発明はまた、種々の物質の分析に使用することができ、これらの物質には、例えば農薬、糖類、トリアシルグリセロール類、脂肪族系酸及び芳香族カルボン酸、アミド類、アミノ酸、芳香族アミン類、フェノール類、フラーレン類、ポリ塩化アルカン類、及び非イオン界面活性剤が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】分析装置の分析器の前面に配置される、本発明による非自動エレクトロスプレーイオン化インターフェースを備えるアセンブリを示す。
【図２】分析装置の分析器の前面に配置される、本発明による非自動ＡＰＣＩイオン化インターフェースアセンブリを示す。
【図３】Ａ及びＢは、本発明による自動ＡＰＩインターフェースを備えるアセンブリの２つの動作状態を示す。
【図４】エレクトロスプレーインターフェースを用いて、クロロホルム導入量を様々に変化させながら、スプレーガスに１０μｇ／ＬのＨＭＸ及びＲＤＸを注入する場合の、クロマトグラフ信号の変化を示す。
【図５】ＨＭＸ及びＲＤＸの較正直線を示すグラフである。
【図６】ＡＰＣＩインターフェースを用いて、クロロホルム導入量を様々に変化させながら、スプレーガスに１０μｇ／ＬのＨＭＸ及びＲＤＸを注入する場合の、クロマトグラフ信号の変化を示す。
【図７】ＨＭＸ及びＲＤＸの較正直線を示すグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量分析計又はイオン移動度分析計を使用して少なくとも一つの注目物質を分析するために少なくとも一つの添加剤を導入する方法であって、分析対象の物質が、溶媒中を搬送され、大気圧でのイオン化インターフェースを介して分析装置の分析器に注入されて、このインターフェースにはスプレーガスも導入され、添加剤は、イオン化された物質により付加体を形成するように設計された化合物であり、添加剤の導入が、イオン化インターフェースに導入する前のスプレーガスに添加することにより行われることを特徴とする方法。
【請求項２】
最適条件下での付加体の形成を促進するように決定された濃度で添加剤をスプレーガスに添加することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
添加剤がガス又は液体の形態であることを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
少なくとも２つの添加剤を同時に導入することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも２つの添加剤を次々に導入することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
質量分析計又はイオン移動度分析計によって少なくとも一つの注目物質を分析するためのアセンブリであって、大気圧でのイオン化インターフェース（１、２１）を備え、イオン化インターフェースが、溶媒中を搬送される分析対象物質を導入する手段（４、２４）を含み、インターフェースが更に、スプレーガスを導入する手段（５、２５）を含み、アセンブリが更に、少なくとも一つの添加剤を導入して、イオン化された物質により付加体を形成する手段を備えており、アセンブリが、前記添加剤をスプレーガスに添加する手段（８、２８）を含むシステムと、結果として得られる混合物をスプレーガスの導入手段まで搬送する手段（７、２７）とを備えることを特徴とする、アセンブリ。
【請求項７】
添加手段を含むシステムが、最適条件下での付加体の形成を促進するように決定された濃度で添加剤をスプレーガスに添加することができるシステムであることを特徴とする、請求項６記載のアセンブリ。
【請求項８】
添加手段がティー（８、２８）を含み、ティーが、スプレーガスを供給する手段（９、１０；２９、３０）に接続される第１入力と、添加剤供給手段（１１、１２、１３；３１、３２、３３）に接続される第２入力と、混合物をスプレーガス導入手段（５、２５）まで搬送する手段（７、２７）に接続される出力とを有することを特徴とする、請求項６又は７記載のアセンブリ。
【請求項９】
添加剤供給手段が、シリンジプランジャー（１３；３３；１１３、２１３）によって作動される少なくとも一つのシリンジ（１２；３２；１１２、２１２）を備えることを特徴とする、請求項８記載のアセンブリ。
【請求項１０】
添加剤供給手段が、ポンプ（１１３、２１３）によって作動される一つのシリンジ（１１２、２１２）を含むことを特徴とする、請求項８記載のアセンブリ。
【請求項１】
質量分析計又はイオン移動度分析計を使用して少なくとも一つの注目物質を分析するために少なくとも一つの添加剤を導入する方法であって、分析対象の物質が、溶媒中を搬送され、大気圧でのイオン化インターフェースを介して分析装置の分析器に注入されて、このインターフェースにはスプレーガスも導入され、添加剤は、イオン化された物質により付加体を形成するように設計された化合物であり、添加剤の導入が、イオン化インターフェースに導入する前のスプレーガスに添加することにより行われることを特徴とする方法。
【請求項２】
最適条件下での付加体の形成を促進するように決定された濃度で添加剤をスプレーガスに添加することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
添加剤がガス又は液体の形態であることを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
少なくとも２つの添加剤を同時に導入することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも２つの添加剤を次々に導入することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
質量分析計又はイオン移動度分析計によって少なくとも一つの注目物質を分析するためのアセンブリであって、大気圧でのイオン化インターフェース（１、２１）を備え、イオン化インターフェースが、溶媒中を搬送される分析対象物質を導入する手段（４、２４）を含み、インターフェースが更に、スプレーガスを導入する手段（５、２５）を含み、アセンブリが更に、少なくとも一つの添加剤を導入して、イオン化された物質により付加体を形成する手段を備えており、アセンブリが、前記添加剤をスプレーガスに添加する手段（８、２８）を含むシステムと、結果として得られる混合物をスプレーガスの導入手段まで搬送する手段（７、２７）とを備えることを特徴とする、アセンブリ。
【請求項７】
添加手段を含むシステムが、最適条件下での付加体の形成を促進するように決定された濃度で添加剤をスプレーガスに添加することができるシステムであることを特徴とする、請求項６記載のアセンブリ。
【請求項８】
添加手段がティー（８、２８）を含み、ティーが、スプレーガスを供給する手段（９、１０；２９、３０）に接続される第１入力と、添加剤供給手段（１１、１２、１３；３１、３２、３３）に接続される第２入力と、混合物をスプレーガス導入手段（５、２５）まで搬送する手段（７、２７）に接続される出力とを有することを特徴とする、請求項６又は７記載のアセンブリ。
【請求項９】
添加剤供給手段が、シリンジプランジャー（１３；３３；１１３、２１３）によって作動される少なくとも一つのシリンジ（１２；３２；１１２、２１２）を備えることを特徴とする、請求項８記載のアセンブリ。
【請求項１０】
添加剤供給手段が、ポンプ（１１３、２１３）によって作動される一つのシリンジ（１１２、２１２）を含むことを特徴とする、請求項８記載のアセンブリ。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２００９−５２４０３６（Ｐ２００９−５２４０３６Ａ）
【公表日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５５０７７３（Ｐ２００８−５５０７７３）
【出願日】平成１９年１月１９日（２００７．１．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００７／０５０５５３
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０８２９４１
【国際公開日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【出願人】（５０２１２４４４４）コミッサリア タ レネルジー アトミーク (383)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月１９日（２００７．１．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００７／０５０５５３
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０８２９４１
【国際公開日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【出願人】（５０２１２４４４４）コミッサリア タ レネルジー アトミーク (383)
【Ｆターム（参考）】
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