液体クロマトグラフ質量分析装置
【課題】本発明では、噴霧された試料溶液を効率良く気化させることにより、微細な帯電液滴を生成させ、試料のイオン化効率を向上させ、イオン強度の高く、大きな液滴を軽減させることにより、検出感度の高い質量分析装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、試料溶液を成分毎に分離する液体クロマトグラフ分離手段と、液体クロマトグラフ分離手段で分離されて溶出する試料溶液を液滴として噴霧する試料噴霧部と、液滴に帯電（帯電液滴）させてイオンを生成するイオン化生成手段と、イオンを導入して質量分離する質量分析部と、帯電液滴に含まれる溶媒を除去する脱溶媒部と、を有する液体クロマトグラフ質量分析装置において、脱溶媒部が帯電液滴が流通する脱溶媒流通室と、脱溶媒流通室を加熱する加熱手段と、脱溶媒流路室に設けた螺旋状の液滴案内流路を有することを特徴とする。
【解決手段】本発明は、試料溶液を成分毎に分離する液体クロマトグラフ分離手段と、液体クロマトグラフ分離手段で分離されて溶出する試料溶液を液滴として噴霧する試料噴霧部と、液滴に帯電（帯電液滴）させてイオンを生成するイオン化生成手段と、イオンを導入して質量分離する質量分析部と、帯電液滴に含まれる溶媒を除去する脱溶媒部と、を有する液体クロマトグラフ質量分析装置において、脱溶媒部が帯電液滴が流通する脱溶媒流通室と、脱溶媒流通室を加熱する加熱手段と、脱溶媒流路室に設けた螺旋状の液滴案内流路を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体クロマトグラフ部（ＬＣ）から与えられた液体試料の液滴をイオン化して質量分析（ＭＳ）に導入する液体クロマトグラフ質量分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境、食品、医薬、法医学などの分野において、微量（ｐｐｍ〜ｐｐｂオーダー）の多成分を高感度に定性／定量情報を取得する手法として、質量分析装置が多く用いられている。しかし、質量分析装置で用いられるイオン化法はいずれも多成分系では、夾雑成分（多成分）の影響による妨害で、目的成分のイオン化が阻害されるために正確な定性／定量分析が困難となる場合が多い。
【０００３】
そのため、質量分析装置で検出を行う前に、液体クロマトグラフィーなどのクロマト分離装置を接続し、成分ごとに分離を行うことで各成分の正確な定性／定量分析が行われている。液体クロマトグラフィーとの接続において、一般的に用いられるイオン化法としては、エレクトロスプレイイオン化法を用いたエレクトロスプレイイオン源（ＥＳＩ）や大気圧化学イオン化法を用いた大気圧化学イオン源（ＡＰＣＩ）があり、これらは、大気圧下で試料溶液を液滴として噴霧し、液滴からイオン生成を行うイオン化法であり、選択的に分子量情報を持つイオンが生成されることが特徴である。
【０００４】
液体クロマトグラフィーとの接続において、一般的に液体クロマトグラフィーで用いられる移動相溶媒の流量は、数百μＬ／ｍｉｎ〜数ｍＬ／ｍｉｎであり、このように液体クロマトグラフィーから溶出される数百μＬ／ｍｉｎ〜数ｍＬ／ｍｉｎの試料溶液を噴霧する場合、噴霧された試料溶液を出来る限り気化させて、効率良くイオン生成させることが重要となる。
【０００５】
一般的に用いられるイオン化法のエレクトロスプレイイオン化法を用いたエレクトロスプレイイオン源（ＥＳＩ）や大気圧化学イオン化法を用いた大気圧化学イオン源（ＡＰＣＩ）による液体クロマトグラフ質量分析装置は、液体クロマトグラフにより混合資料を成分毎に分離し、大気圧化のイオン化部において、イオン生成を行う。
【０００６】
その後、第一細孔等を経由し、質量分析部に導入され、質量分離を行い、検出部にてイオン強度の検出を行い、データ処理装置にてマススペクトル及びクロマトグラムデータとして表示される。質量分析部に使用される質量分析装置は、四重極型質量分析計、イオントラップ、タンデム型四重極質量分析計、飛行時間型質量分析計等の形態がある。
【０００７】
エレクトロスプレイイオン化法を用いたエレクトロスプレイイオン源（ＥＳＩ）や大気圧化学イオン化法を用いた大気圧化学イオン源（ＡＰＣＩ）の両方のイオン化法においても、液体クロマトグラフから溶出する試料溶液を噴霧し、生成した試料液滴の気化効率を上げてイオン化効率を向上させる必要がる。
【０００８】
液体クロマトグラフィーから送液される高い流量で噴霧された試料溶液の液滴の気化効率を上げるためには、噴霧された試料溶液の液滴の気化を促進するために加熱されたＮ２等の乾燥ガスを試料液滴に対して吹き付ける方法がある。この際、噴霧により生成された試料溶液の液滴を十分に気化するために、試料溶液の液滴とＮ２等の乾燥ガスとを十分攪拌することが重要となる。
【０００９】
上記の様に、気化効率を向上させるため、特許文献１や特許文献２に示されるようにイオン化部の試料噴霧部と乾燥ガスの導入口を同軸で噴霧する方法やイオン化部の試料噴霧部と交差する様な軸方向に乾燥ガスの導入口を配置する方法がある。いずれの場合も、試料液滴を十分乾燥するためには多量の乾燥ガスを噴霧し、気化効率を向上させている。
【００１０】
また、特許文献３に示されるようにイオン源噴霧部から噴霧された液滴の中から、分析精度を劣化させる要因となる大きな液滴を排除する方法がある。この方法は、イオン源噴霧部の後段に噴霧された液滴の粒径を選別するために遠心分離式チャンバを設け、遠心力により、小さな液滴と大きな液滴を分ける方法である。
【００１１】
しかし、大きな液滴は排除されることから、分析精度の改善は可能であるが、イオン強度自身は低下することなり、より感度の良いイオン強度を確保するには、大きな液滴も効率良く液滴中の溶媒を気化させることが必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−８３９３８号
【特許文献２】米国特許第６７５９６５０号
【特許文献３】特開２０００−２１４１４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
液体クロマトグラフ質量分析装置における液体クロマトグラフとの接続において、一般的に液体クロマトグラフで用いられる移動相溶媒の流量は、数百μＬ／ｍｉｎ〜数ｍＬ／ｍｉｎであり、この様な流量で送液される試料溶媒を噴霧する場合、噴霧された試料溶媒すべてを気化させて、イオン生成させることは困難である。
【００１４】
高い流量で噴霧された試料溶液の液滴の気化効率を上げるためには、噴霧された試料溶液の液滴の気化を促進するためにＮ２等の乾燥ガスを試料液滴に対して吹き付ける方法がある。この際、噴霧により生成された試料溶液の液滴を十分に気化するために、試料溶液の液滴とＮ２等の乾燥ガスとを十分攪拌することが重要となる。
【００１５】
例として、特許文献１や特許文献２に示されるようにイオン化部の試料噴霧部と乾燥ガスの導入口を同軸で噴霧する方法やイオン化部の試料噴霧部と交差する様な軸方向に乾燥ガスの導入口を配置する方法がある。いずれの場合も、試料液滴を十分乾燥するためには多量の乾燥ガスを噴霧する必要があり、気化した試料濃度が多量の乾燥ガスにより希釈されることによるイオン強度の低下や質量分析部への試料導入効率の低下によりイオン強度が低下する課題があった。
【００１６】
気化が不十分な粒径の大きい試料溶液の液滴が問題となるのは、まず、一つ目として、この様な粒径の大きい試料溶液の液滴が質量分析装置の試料導入部に直接噴霧された場合、試料導入部の温度低下が起こり、試料導入部での脱溶媒効果が低下し、質量分析装置の感度低下が生じる。
【００１７】
二つ目としては、この様な粒径の大きい試料溶液の液滴が質量分析装置に導入され、検出器まで到達した場合、検出器側でのノイズの要因となり、結果としては、感度低下の要因となる。また、この様な粒径の大きい液滴が試料導入部及び質量分析部に断続的に導入された場合、質量分析部内部の汚れの要因ともなり得るため、最終的には、質量分析装置の感度低下に繋がることが多い。
【００１８】
これらの問題を回避するために、高い流量で試料溶液を噴霧しイオン化を行うイオン源の場合、粒径の大きい気化不十分な試料液滴が直接質量分析装置の試料導入部へ噴霧されない様に試料導入部の中心軸とイオン源の噴霧部との軸をずらしたり、試料導入部に対して直交方向にイオン化部の試料溶液の噴霧部を配置し、試料を噴霧する方法を用いて、粒径の大きい液滴を試料導入部に直接噴霧しない様に配置する場合が多い。
【００１９】
しかし、この様な配置をした場合の課題としては、試料導入部正面から噴霧した場合よりもイオン化部の噴霧部が遠くなるため、ノイズの原因となる大きい液滴の導入効率の軽減は可能であるが、質量分析装置への試料イオンの導入効率も低下し、イオン自身の強度が低下する原因となる。
【００２０】
本発明は、液体クロマトグラフ質量分析装置で用いられるエレクトロスプレイイオン化法を用いたエレクトロスプレイイオン源（ＥＳＩ）や大気圧化学イオン化法を用いた大気圧化学イオン源（ＡＰＣＩ）等において、噴霧された試料溶液を効率良く気化させることにより、微細な帯電液滴を生成させ、試料のイオン化効率を向上させ、イオン強度が高く、検出感度の高い質量分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、試料溶液を成分毎に分離する液体クロマトグラフ分離手段と、前記液体クロマトグラフ分離手段で分離されて溶出する前記試料溶液を液滴として噴霧する試料噴霧部と、前記液滴に帯電（帯電液滴）させてイオンを生成するイオン化生成手段と、前記イオンを導入して質量分離する質量分析部と、前記帯電液滴に含まれる溶媒を除去する脱溶媒部と、を有する液体クロマトグラフ質量分析装置において、前記脱溶媒部は、前記帯電液滴が流通する脱溶媒流通室と、前記脱溶媒流通室を加熱する加熱手段と、前記脱溶媒流路室に設けた螺旋状の液滴案内流路を有することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明は、試料溶液を成分毎に分離する液体クロマトグラフ分離手段と、前記液体クロマトグラフ分離手段で分離されて溶出する前記試料溶液を液滴として噴霧する試料噴霧部と、前記液滴に帯電（帯電液滴）させてイオンを生成するイオン化生成手段と、前記イオンを導入して質量分離する質量分析部と、を有する液体クロマトグラフ質量分析装置において、前記液滴に含まれる溶媒を除去する脱溶媒部を備え、前記脱溶媒部は前記液滴が流通する脱溶媒流通室と、前記脱溶媒流通室を加熱する加熱手段と、前記脱溶媒流路室に設けた螺旋状の液滴案内流路を備え、前記脱溶媒部による溶媒の除去が前記イオン化生成手段での前記液滴への帯電前であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、帯電液滴に含まれる溶媒を除去する脱溶媒部は帯電液滴が流通する脱溶媒流通室と脱溶媒流通室を加熱する加熱手段と脱溶媒流路室に設けた螺旋状の液滴案内流路を有する。帯電液滴は螺旋状の液滴案内流路に案内されて脱溶媒流路室内を繰り返し旋回して加熱され、媒体液分が蒸発して微小な帯電液滴となり、イオン化が促進される。また、脱溶媒流路室の液滴案内流路が螺旋状になっているので、液滴案内流路が入口側から出口側に向かって直線になっているものに比べ、脱溶媒流路室に設ける液滴案内流路を格段に長くすることができ、長い液滴案内流路で液滴を十分に加熱できる。これにより、小型でイオン化が良好に行われる液体クロマトグラフ質量分析装置を提供できる。
【００２４】
また、本発明によれば、液滴に含まれる溶媒を除去する脱溶媒部は液滴が流通する脱溶媒流通室と、脱溶媒流通室を加熱する加熱手段と、脱溶媒流路室に設けた螺旋状の液滴案内流路を備え、前記脱溶媒部による溶媒の除去をイオン化生成手段での液滴への帯電前にするようにした。帯電する前に液滴が螺旋状の液滴案内流路に案内されて脱溶媒流路室内を繰り返し旋回して加熱され、媒体液分が蒸発して微小な液滴となるので、イオン化生成手段によるイオン化が促進される。また、脱溶媒流路室の液滴案内流路が螺旋状になっているので、液滴案内流路が入口側から出口側に向かって直線になっているものに比べ、脱溶媒流路室に設ける液滴案内流路を格段に長くすることができ、長い液滴案内流路で液滴を十分に加熱できる。これにより、小型でイオン化が良好に行われる液体クロマトグラフ質量分析装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例に係るもので、第一細孔部材の内部に逆円錐形状の形状をした脱溶媒流路室を設けた液体クロマトグラフ質量分析装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係るもので、逆円錐形状をした形状をした脱溶媒流路室を拡大して示した図である。
【図３】本発明の他の実施例に係るもので、試料噴霧部の直後に逆円錐形状をした脱溶媒流路室を設けた質量分析装置の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の実施例に係るもので、螺旋状の液滴案内流路を示す脱溶媒流路室の部分拡大断面である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００２７】
まず、図１に示す液体クロマトグラフ質量分析装置について、図２、図４を含めて説明する。
【００２８】
液体クロマトグラフ１は、例えば、ポンプ、オートサンプラー、カラムオープン、ＵＶ検出器を含む。液体クロマトグラフ１で溶出だれた試料溶液は質量分析計に供給されて質量分析が行われる。質量分析計は、イオン化部６（イオン生成手段）、イオンガイド９、
質量分析部１０を含む。
【００２９】
また、質量分析計は、イオン源の試料を噴霧する試料噴霧部２、加熱ガス供給部３、第一細孔が設けられた第一細孔部材７、逆円錐形状の脱溶媒流路室４が設けられた脱溶媒部１４、イオン生成手段としての針電極５、第二細孔が設けられた第二細孔部材８、四極型質量分析器１１、イオン検出部１２、データ処理部１３を含む。
【００３０】
試料噴霧部２の噴出口側、および加熱ガス供給部３の噴出口側は、脱溶媒流路室４の入口側に接近して対向するように設けられる。針電極５は、先端が脱溶媒流路室４の入口側中央に接近するように設けられる。脱溶媒流路室４は、入口側の径が２ｍｍ〜４ｍｍ程度、出口側の径が０．３ｍｍ程度である。入口側から出口側に向かって径小になる逆円錐形状の脱溶媒流路室４には、帯電液滴が入口側から出口側に向かって流通する。
【００３１】
脱溶媒流路室４が設けられた脱溶媒部１４は図示してないがヒータ等の加熱手段が設けられ、脱溶媒流路室４内を流通する帯電液滴は加熱される。脱溶媒流路室４の内周面には、図４に示すような螺旋状の液滴案内流路２０が設けられる。螺旋状の液滴案内流路２０は、脱溶媒流路室４の入口側から出口側に向かった連続的に延在する溝によって形成される。溝に代えて脱溶媒流路室４の内周面に突き出す突起やリブで螺旋状の液滴案内流路２０に形成することもできる。
【００３２】
試料噴霧部２から噴出する液滴は旋状の液滴案内流路２０に案内され、図２に示すように旋回しながら入口側から出口側に向かって流通する。前述した試料噴霧部２の噴出口側、および加熱ガス供給部３の噴出口側は、液滴案内流路２０（溝）の入口側端部に向けるとともに溝が描く円弧の接線方向に合うように配置することで溝を流れる液滴の旋回流が円滑になる。
【００３３】
液滴案内流路２０（溝）は、脱溶媒流路室４の入口側から出口側に向かう旋状になっているので、脱溶媒流路室の入口側から出口側に向けて直線になっているものに比べ、脱溶媒流路室に設ける液滴案内流路を格段に長くすることができ、長い液滴案内流路で液滴を十分に加熱できる。これにより、小型でイオン化が良好に行われる液体クロマトグラフ質量分析装置を提供できる。
【００３４】
液体クロマトグラフ質量分析装置の動作概要について説明する。
【００３５】
混合試料は、液体クロマトグラフ１により単一成分に分離され、数百μＬ／ｍｉｎ〜数ｍＬ／ｍｉｎの流量で溶出される。液体クロマトグラフ１から溶出した試料溶液は、液体クロマトグラフ質量分析装置のイオン化部６に備えている試料噴霧部２に導入される。この際、図１に示すエレクトロスプレイイオン化法を用いたエレクトロスプレイイオン源の場合は、試料噴霧部２の噴出口側にイオン生成手段で高電圧を印加し、イオン生成を行う。
【００３６】
また試料噴霧部２から噴霧された試料液滴を乾燥するためのガスを供給する加熱ガス供給部３は、試料噴霧部２の直後に設置しても良い。噴霧された試料液滴と加熱ガスの攪拌及び試料液滴の気化の促進を行うために一定温度に加熱された逆円錐形状の脱溶媒流路室４は、試料導入部である第一細孔部材７の中央部に設けられる。試料噴霧部２から噴霧された試料成分は、第一細孔部材７の第一細孔、第二細孔部材８の第二細孔、イオンガイド９を経由し、質量分析部１０にイオン輸送される。
【００３７】
各々のイオンは、四重極型質量分析計１１により質量分離され、分離されたイオンは、イオン検出部１２によりイオン検出され、データ処理部１３にてマススペクトル及びマスクロマトグラムデータとして表示される。
【００３８】
第一細孔部材７の第一細孔、第二細孔部材８の第二細孔は、径が０．４ｍｍ程度の細孔で、第一細孔部材７と第二細孔部材８間の領域Ａ、イオンガイド９が置かれる領域Ｂ、質量分析部の領域Ｃは、真空度が保たれている。真空度の高さは、高い順から領域Ｃ、領域Ｂ、領域Ａである。イオン化部６（イオン生成手段）の領域Ｄは、大気圧程度である。領域Ｃ、領域Ｂ、領域Ａには真空ポンプが接続され、真空ポンプの排気により真空がたもたれる。第一細孔部材７の第一細孔、および第二細孔部材８の第二細孔が０．４ｍｍ程度の細孔であるのも真空を維持するためである。
【００３９】
第一細孔部材７と第二細孔部材８、領域Ｃ、Ｂの仕切部材と第二細孔部材８との間には、それぞれ数１０Ｖの電圧が印加される。試料噴霧部２と第一細孔部材７との間には、数ＫＶの電圧が印加される。印加された電圧の電位差に誘引されてイオン生成手段で生成されたイオンは、第一細孔部材７の第一細孔、第二細孔部材８の第二細孔、イオンガイド９
、質量分析部１０の順で下流側に流れる。流れるガスや液滴で電荷を持たないものは、電位差による誘引が作用しないので真空ポンプで排気される。
【００４０】
上述したように、液滴案内流路２０（溝）は、脱溶媒流路室４の入口側から出口側に向かう旋状になっているので、脱溶媒流路室の入口側から出口側に向けて直線になっているものに比べ、脱溶媒流路室に設ける液滴案内流路を格段に長くすることができ、長い液滴案内流路で液滴を十分に加熱できる。このため、電荷を帯びた液滴は溶媒液が蒸発して微小液滴になり、最終的にイオン化される。質量分析部１０で分析される試料の成分に含まれる未イオン化の液滴を少なくできるので分析のノイズが低減し、質量分析精度が向上する。
【００４１】
脱溶媒部の脱溶媒流路室について、更に説明を加える。
【００４２】
図２は、図１で第一細孔部材７の中央に設けた逆円錐形状の脱溶媒流路室４の構造図である。上図は、上面図であり、下図は、断面図となる。上面図の斜線部分に空間を設け、この空間内に、試料噴霧部２より噴霧された試料の帯電液滴が導入されることとなる。また、第一細孔部材７は厚みのある材量で形成され、その厚みを利用して上記逆円錐形状の脱溶媒流路室を設ける。逆円錐形状の脱溶媒流路室４内に入口側から導入された試料の帯電液滴は、断面図の白色で示している螺旋状に加工された溝に沿うように逆円錐の頂点（出口側）に向かってガス流として流れる。
【００４３】
その際、この逆円錐形状の脱溶媒流路室４がある脱溶媒部１４に加熱部を設けることにより、ガス流の帯電液滴は一定温度に加熱される。殊に、脱溶媒流路室４は螺旋状の液滴案内流路になっているので、脱溶媒流路室の入口側から出口側に向かって直線的に延びる流路形態のものに比べ、流路長は格段に長くなり、この長い液滴案内流路を流れながら帯電液滴は十分に加熱され、帯電液滴中の溶媒液分が気化され、微小な液滴を形成され、最終的にイオン化が達成される。また、試料噴霧部２で試料溶液を噴霧した直後に加熱ガス供給部４から供給される過熱されたＮ２等も同時にこの逆円錐形状の脱溶媒流路室４に導入することにより、加熱ガスとの攪拌効果も得られ、より気化を促進させる効果も得られる。
【００４４】
上記の様に、逆円錐形状の脱溶媒流路室４は、予め一定の温度に加熱されるブロックになっており、その内面は、螺旋状に逆円錐の頂点に流れるような溝を設け、噴霧されたガス状成分が流れる構造を有している。逆円錐形状の脱溶媒流路室の内面に形成した螺旋状の液滴案内流路の加熱面は、流路長さが長いので流れるガス状成分の接触時間が増加し、その流れる間に脱溶媒効果が向上する。
【００４５】
また、この逆円錐形状の脱溶媒流路室４の加熱部に関しては、発熱ヒーター、ＰＴＣ等の加熱手段を用いても良い。また、逆円錐形状の脱溶媒流路室４内に噴霧された試料溶液を多く導入し、一定の空間内で加熱及び攪拌による気化を促進させ、逆円錐形状の頂点に向かうに従い、微小液滴濃度も高くなるため、第二細孔部材８の下流側に効率良く微小液滴を輸送することが可能となる。そのために、イオン自身の透過率の向上、検出器１２のノイズ成分の要因となる大きな液滴の導入を軽減することが可能となり、イオン強度及び分析精度の向上が可能となる。
【００４６】
また、この液体クロマトグラフ質量分析装置には、エレクトロスプレイイオン化法を用いたエレクトロスプレイイオン源（ＥＳＩ）や大気圧化学イオン化法を用いた大気圧化学イオン源（ＡＰＣＩ）が用いられる。これらのイオン源（イオン生成手段など）から噴霧されて来る帯電液滴を第一細孔部材の中央部の内部に設けた第一細孔で効率良く脱溶媒させるために帯電液滴の導入部である第一細孔の細孔内部は逆円錐形状をした脱溶媒流路室にし、その逆円錐形状の頂点に位置する排出口が第二細孔部材の第二細孔の細孔方向に向くように設置される。
【００４７】
また、この逆円錐形状の脱溶媒流路室を形成した脱溶媒部のブロックは、一定温度に加熱された加熱ブロックである。この加熱ブロック内は、噴霧された試料液滴とＮ２等の乾燥ガスが充分に攪拌されることと、加熱ブラック内面と充分に接触し、気化が促進される様に渦巻き状の溝を設け、加熱ブロック通過時に微細な帯電液滴を効率良く生成させ、効率良く生成したイオンが質量分析装置に導入される。脱溶媒部は第一細孔部材に設けたので、脱溶媒部を第一細孔部材とは別に設けるものに比べ、液体クロマトグラフ質量分析装置を小型化できる。また、脱溶媒部には逆円錐形状の脱溶媒流路室を形成し、入口側の反対側に第一細孔になる小径（０．４ｍｍ）の排出口を設けたので、この脱溶媒流路室の排出口（出口側）で領域Ａの真空を保つことができる。脱溶媒流路室の排出口（出口側）が第一細孔を兼ねるので簡単な構成になる。
【００４８】
また、大気圧化学イオン化法を用いた大気圧化学イオン源（ＡＰＣＩ）においては、逆円錐形状の頂点に位置する排出口近傍に針電極を設け、効率良く生成された微細液滴のみを化学反応によりイオン化させることを特徴とする質量分析装置を提供する。
【００４９】
次に他の実施例について、図３を引用して説明する。
【００５０】
図３に示す実施例は、イオン化部６（イオン生成手段）の針電極５を脱溶媒部１４の脱溶媒流路室４の出口側に配置した点が図１に示す先の実施例との大きな違いである。また、脱溶媒部１４の脱溶媒流路室４を斜めに置き、試料噴霧部２とガス供給部３を分けた点も図１に示す先の実施例との違いである。
【００５１】
逆円錐形状の脱溶媒流路室４がある脱溶媒部１４は、図１に示す先の実施例と同様なる形態をしている。脱溶媒流路室４の内部は螺旋形状をした液滴案内流路２０（溝）を有し、液滴案内流路２０（溝）で試料液滴が螺旋を描くように輸送される。また、この逆円錐形状の脱溶媒流路室４は、ヒーター等の加熱部を有しており、一定の高温に加熱された状態となり、試料液滴は、この高温に加熱された螺旋状の溝を通る間に加熱及び攪拌による気化が促進され、微小液滴が生成される。この生成した微細液滴は、逆円錐形状の頂点部（出口側）から、次の第一細孔部材、第二細孔部材間の電位差により質量分析部へとイオンが効率良く、輸送される。
【００５２】
また、この逆円錐形状の脱溶媒流路室４の加熱に関しては、（第一細孔部７と同様にヒーター等の加熱手段を用いても良いし、高温に加熱された加熱ガス供給部４より供給されるＮ２等のガスにより加熱を行っても良い。）また、逆円錐形状の脱溶媒流路室４内に噴霧された試料溶液を多く導入し、一定の空間内で加熱及び攪拌による気化を促進させ、逆円錐形状の頂点（出口側）に向かうに従い、微小液滴濃度も高くなるため、大気圧化学イオン化法を用いた大気圧化学イオン源の場合では、試料噴霧部２で噴霧した後に針電極９でイオン化を行う（図１に示す先の実施例）ものと比較し、試料液滴の拡散を抑え、効率良くイオンを生成することが可能となる。また、大気圧化学イオン化の場合、液体クロマトグラフ（ＬＣ）からの溶媒液を脱溶媒流路室４で加熱して気化を促進させてから方がイオン化の向上が期待される。
【００５３】
脱溶媒流路室が形成された脱溶媒部のブロックは第一細孔部材の内部に設けないで、試料噴霧部の下流側直後に配置し、試料の液滴が第一細孔部材の第一細孔に導入される前にブロックに備えた加熱手段の加熱により気化が促進される。気化による脱溶媒で粒径の小さい液滴は、逆円錐形状の脱溶媒流路室の頂点に位置する排出口近傍に針電極（イオン生成手段）でイオン化が良好に行われる。イオン化は、図１に実施例と同様、大気圧化学イオン化法を用いた大気圧化学イオン源（ＡＰＣＩ）を採用する。この脱溶媒部のブロックは、図１に示す実施例と異なり、第一細孔部材とは別に設けられるので、脱溶媒部のブロックの配置を任意に選択できる。また、脱溶媒部のブロックは第一細孔部材を用いないので、第一細孔部材の板厚に制限されることなく、加熱気化に必要な大きさにすることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１…液体クロマトグラフ
２…試料噴霧部
３…加熱ガス供給部
４…逆円錐形状の脱溶媒流路室
５…針電極
６…イオン化部
７…第一細孔
８…第二細孔
９…イオンガイド
１０…質量分析部
１１…四重極型質量分析計
１２…イオン検出部
１３…データ処理部
１４…加熱部
２０…液滴案内流路（溝）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体クロマトグラフ部（ＬＣ）から与えられた液体試料の液滴をイオン化して質量分析（ＭＳ）に導入する液体クロマトグラフ質量分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境、食品、医薬、法医学などの分野において、微量（ｐｐｍ〜ｐｐｂオーダー）の多成分を高感度に定性／定量情報を取得する手法として、質量分析装置が多く用いられている。しかし、質量分析装置で用いられるイオン化法はいずれも多成分系では、夾雑成分（多成分）の影響による妨害で、目的成分のイオン化が阻害されるために正確な定性／定量分析が困難となる場合が多い。
【０００３】
そのため、質量分析装置で検出を行う前に、液体クロマトグラフィーなどのクロマト分離装置を接続し、成分ごとに分離を行うことで各成分の正確な定性／定量分析が行われている。液体クロマトグラフィーとの接続において、一般的に用いられるイオン化法としては、エレクトロスプレイイオン化法を用いたエレクトロスプレイイオン源（ＥＳＩ）や大気圧化学イオン化法を用いた大気圧化学イオン源（ＡＰＣＩ）があり、これらは、大気圧下で試料溶液を液滴として噴霧し、液滴からイオン生成を行うイオン化法であり、選択的に分子量情報を持つイオンが生成されることが特徴である。
【０００４】
液体クロマトグラフィーとの接続において、一般的に液体クロマトグラフィーで用いられる移動相溶媒の流量は、数百μＬ／ｍｉｎ〜数ｍＬ／ｍｉｎであり、このように液体クロマトグラフィーから溶出される数百μＬ／ｍｉｎ〜数ｍＬ／ｍｉｎの試料溶液を噴霧する場合、噴霧された試料溶液を出来る限り気化させて、効率良くイオン生成させることが重要となる。
【０００５】
一般的に用いられるイオン化法のエレクトロスプレイイオン化法を用いたエレクトロスプレイイオン源（ＥＳＩ）や大気圧化学イオン化法を用いた大気圧化学イオン源（ＡＰＣＩ）による液体クロマトグラフ質量分析装置は、液体クロマトグラフにより混合資料を成分毎に分離し、大気圧化のイオン化部において、イオン生成を行う。
【０００６】
その後、第一細孔等を経由し、質量分析部に導入され、質量分離を行い、検出部にてイオン強度の検出を行い、データ処理装置にてマススペクトル及びクロマトグラムデータとして表示される。質量分析部に使用される質量分析装置は、四重極型質量分析計、イオントラップ、タンデム型四重極質量分析計、飛行時間型質量分析計等の形態がある。
【０００７】
エレクトロスプレイイオン化法を用いたエレクトロスプレイイオン源（ＥＳＩ）や大気圧化学イオン化法を用いた大気圧化学イオン源（ＡＰＣＩ）の両方のイオン化法においても、液体クロマトグラフから溶出する試料溶液を噴霧し、生成した試料液滴の気化効率を上げてイオン化効率を向上させる必要がる。
【０００８】
液体クロマトグラフィーから送液される高い流量で噴霧された試料溶液の液滴の気化効率を上げるためには、噴霧された試料溶液の液滴の気化を促進するために加熱されたＮ２等の乾燥ガスを試料液滴に対して吹き付ける方法がある。この際、噴霧により生成された試料溶液の液滴を十分に気化するために、試料溶液の液滴とＮ２等の乾燥ガスとを十分攪拌することが重要となる。
【０００９】
上記の様に、気化効率を向上させるため、特許文献１や特許文献２に示されるようにイオン化部の試料噴霧部と乾燥ガスの導入口を同軸で噴霧する方法やイオン化部の試料噴霧部と交差する様な軸方向に乾燥ガスの導入口を配置する方法がある。いずれの場合も、試料液滴を十分乾燥するためには多量の乾燥ガスを噴霧し、気化効率を向上させている。
【００１０】
また、特許文献３に示されるようにイオン源噴霧部から噴霧された液滴の中から、分析精度を劣化させる要因となる大きな液滴を排除する方法がある。この方法は、イオン源噴霧部の後段に噴霧された液滴の粒径を選別するために遠心分離式チャンバを設け、遠心力により、小さな液滴と大きな液滴を分ける方法である。
【００１１】
しかし、大きな液滴は排除されることから、分析精度の改善は可能であるが、イオン強度自身は低下することなり、より感度の良いイオン強度を確保するには、大きな液滴も効率良く液滴中の溶媒を気化させることが必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−８３９３８号
【特許文献２】米国特許第６７５９６５０号
【特許文献３】特開２０００−２１４１４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
液体クロマトグラフ質量分析装置における液体クロマトグラフとの接続において、一般的に液体クロマトグラフで用いられる移動相溶媒の流量は、数百μＬ／ｍｉｎ〜数ｍＬ／ｍｉｎであり、この様な流量で送液される試料溶媒を噴霧する場合、噴霧された試料溶媒すべてを気化させて、イオン生成させることは困難である。
【００１４】
高い流量で噴霧された試料溶液の液滴の気化効率を上げるためには、噴霧された試料溶液の液滴の気化を促進するためにＮ２等の乾燥ガスを試料液滴に対して吹き付ける方法がある。この際、噴霧により生成された試料溶液の液滴を十分に気化するために、試料溶液の液滴とＮ２等の乾燥ガスとを十分攪拌することが重要となる。
【００１５】
例として、特許文献１や特許文献２に示されるようにイオン化部の試料噴霧部と乾燥ガスの導入口を同軸で噴霧する方法やイオン化部の試料噴霧部と交差する様な軸方向に乾燥ガスの導入口を配置する方法がある。いずれの場合も、試料液滴を十分乾燥するためには多量の乾燥ガスを噴霧する必要があり、気化した試料濃度が多量の乾燥ガスにより希釈されることによるイオン強度の低下や質量分析部への試料導入効率の低下によりイオン強度が低下する課題があった。
【００１６】
気化が不十分な粒径の大きい試料溶液の液滴が問題となるのは、まず、一つ目として、この様な粒径の大きい試料溶液の液滴が質量分析装置の試料導入部に直接噴霧された場合、試料導入部の温度低下が起こり、試料導入部での脱溶媒効果が低下し、質量分析装置の感度低下が生じる。
【００１７】
二つ目としては、この様な粒径の大きい試料溶液の液滴が質量分析装置に導入され、検出器まで到達した場合、検出器側でのノイズの要因となり、結果としては、感度低下の要因となる。また、この様な粒径の大きい液滴が試料導入部及び質量分析部に断続的に導入された場合、質量分析部内部の汚れの要因ともなり得るため、最終的には、質量分析装置の感度低下に繋がることが多い。
【００１８】
これらの問題を回避するために、高い流量で試料溶液を噴霧しイオン化を行うイオン源の場合、粒径の大きい気化不十分な試料液滴が直接質量分析装置の試料導入部へ噴霧されない様に試料導入部の中心軸とイオン源の噴霧部との軸をずらしたり、試料導入部に対して直交方向にイオン化部の試料溶液の噴霧部を配置し、試料を噴霧する方法を用いて、粒径の大きい液滴を試料導入部に直接噴霧しない様に配置する場合が多い。
【００１９】
しかし、この様な配置をした場合の課題としては、試料導入部正面から噴霧した場合よりもイオン化部の噴霧部が遠くなるため、ノイズの原因となる大きい液滴の導入効率の軽減は可能であるが、質量分析装置への試料イオンの導入効率も低下し、イオン自身の強度が低下する原因となる。
【００２０】
本発明は、液体クロマトグラフ質量分析装置で用いられるエレクトロスプレイイオン化法を用いたエレクトロスプレイイオン源（ＥＳＩ）や大気圧化学イオン化法を用いた大気圧化学イオン源（ＡＰＣＩ）等において、噴霧された試料溶液を効率良く気化させることにより、微細な帯電液滴を生成させ、試料のイオン化効率を向上させ、イオン強度が高く、検出感度の高い質量分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、試料溶液を成分毎に分離する液体クロマトグラフ分離手段と、前記液体クロマトグラフ分離手段で分離されて溶出する前記試料溶液を液滴として噴霧する試料噴霧部と、前記液滴に帯電（帯電液滴）させてイオンを生成するイオン化生成手段と、前記イオンを導入して質量分離する質量分析部と、前記帯電液滴に含まれる溶媒を除去する脱溶媒部と、を有する液体クロマトグラフ質量分析装置において、前記脱溶媒部は、前記帯電液滴が流通する脱溶媒流通室と、前記脱溶媒流通室を加熱する加熱手段と、前記脱溶媒流路室に設けた螺旋状の液滴案内流路を有することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明は、試料溶液を成分毎に分離する液体クロマトグラフ分離手段と、前記液体クロマトグラフ分離手段で分離されて溶出する前記試料溶液を液滴として噴霧する試料噴霧部と、前記液滴に帯電（帯電液滴）させてイオンを生成するイオン化生成手段と、前記イオンを導入して質量分離する質量分析部と、を有する液体クロマトグラフ質量分析装置において、前記液滴に含まれる溶媒を除去する脱溶媒部を備え、前記脱溶媒部は前記液滴が流通する脱溶媒流通室と、前記脱溶媒流通室を加熱する加熱手段と、前記脱溶媒流路室に設けた螺旋状の液滴案内流路を備え、前記脱溶媒部による溶媒の除去が前記イオン化生成手段での前記液滴への帯電前であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、帯電液滴に含まれる溶媒を除去する脱溶媒部は帯電液滴が流通する脱溶媒流通室と脱溶媒流通室を加熱する加熱手段と脱溶媒流路室に設けた螺旋状の液滴案内流路を有する。帯電液滴は螺旋状の液滴案内流路に案内されて脱溶媒流路室内を繰り返し旋回して加熱され、媒体液分が蒸発して微小な帯電液滴となり、イオン化が促進される。また、脱溶媒流路室の液滴案内流路が螺旋状になっているので、液滴案内流路が入口側から出口側に向かって直線になっているものに比べ、脱溶媒流路室に設ける液滴案内流路を格段に長くすることができ、長い液滴案内流路で液滴を十分に加熱できる。これにより、小型でイオン化が良好に行われる液体クロマトグラフ質量分析装置を提供できる。
【００２４】
また、本発明によれば、液滴に含まれる溶媒を除去する脱溶媒部は液滴が流通する脱溶媒流通室と、脱溶媒流通室を加熱する加熱手段と、脱溶媒流路室に設けた螺旋状の液滴案内流路を備え、前記脱溶媒部による溶媒の除去をイオン化生成手段での液滴への帯電前にするようにした。帯電する前に液滴が螺旋状の液滴案内流路に案内されて脱溶媒流路室内を繰り返し旋回して加熱され、媒体液分が蒸発して微小な液滴となるので、イオン化生成手段によるイオン化が促進される。また、脱溶媒流路室の液滴案内流路が螺旋状になっているので、液滴案内流路が入口側から出口側に向かって直線になっているものに比べ、脱溶媒流路室に設ける液滴案内流路を格段に長くすることができ、長い液滴案内流路で液滴を十分に加熱できる。これにより、小型でイオン化が良好に行われる液体クロマトグラフ質量分析装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例に係るもので、第一細孔部材の内部に逆円錐形状の形状をした脱溶媒流路室を設けた液体クロマトグラフ質量分析装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係るもので、逆円錐形状をした形状をした脱溶媒流路室を拡大して示した図である。
【図３】本発明の他の実施例に係るもので、試料噴霧部の直後に逆円錐形状をした脱溶媒流路室を設けた質量分析装置の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の実施例に係るもので、螺旋状の液滴案内流路を示す脱溶媒流路室の部分拡大断面である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００２７】
まず、図１に示す液体クロマトグラフ質量分析装置について、図２、図４を含めて説明する。
【００２８】
液体クロマトグラフ１は、例えば、ポンプ、オートサンプラー、カラムオープン、ＵＶ検出器を含む。液体クロマトグラフ１で溶出だれた試料溶液は質量分析計に供給されて質量分析が行われる。質量分析計は、イオン化部６（イオン生成手段）、イオンガイド９、
質量分析部１０を含む。
【００２９】
また、質量分析計は、イオン源の試料を噴霧する試料噴霧部２、加熱ガス供給部３、第一細孔が設けられた第一細孔部材７、逆円錐形状の脱溶媒流路室４が設けられた脱溶媒部１４、イオン生成手段としての針電極５、第二細孔が設けられた第二細孔部材８、四極型質量分析器１１、イオン検出部１２、データ処理部１３を含む。
【００３０】
試料噴霧部２の噴出口側、および加熱ガス供給部３の噴出口側は、脱溶媒流路室４の入口側に接近して対向するように設けられる。針電極５は、先端が脱溶媒流路室４の入口側中央に接近するように設けられる。脱溶媒流路室４は、入口側の径が２ｍｍ〜４ｍｍ程度、出口側の径が０．３ｍｍ程度である。入口側から出口側に向かって径小になる逆円錐形状の脱溶媒流路室４には、帯電液滴が入口側から出口側に向かって流通する。
【００３１】
脱溶媒流路室４が設けられた脱溶媒部１４は図示してないがヒータ等の加熱手段が設けられ、脱溶媒流路室４内を流通する帯電液滴は加熱される。脱溶媒流路室４の内周面には、図４に示すような螺旋状の液滴案内流路２０が設けられる。螺旋状の液滴案内流路２０は、脱溶媒流路室４の入口側から出口側に向かった連続的に延在する溝によって形成される。溝に代えて脱溶媒流路室４の内周面に突き出す突起やリブで螺旋状の液滴案内流路２０に形成することもできる。
【００３２】
試料噴霧部２から噴出する液滴は旋状の液滴案内流路２０に案内され、図２に示すように旋回しながら入口側から出口側に向かって流通する。前述した試料噴霧部２の噴出口側、および加熱ガス供給部３の噴出口側は、液滴案内流路２０（溝）の入口側端部に向けるとともに溝が描く円弧の接線方向に合うように配置することで溝を流れる液滴の旋回流が円滑になる。
【００３３】
液滴案内流路２０（溝）は、脱溶媒流路室４の入口側から出口側に向かう旋状になっているので、脱溶媒流路室の入口側から出口側に向けて直線になっているものに比べ、脱溶媒流路室に設ける液滴案内流路を格段に長くすることができ、長い液滴案内流路で液滴を十分に加熱できる。これにより、小型でイオン化が良好に行われる液体クロマトグラフ質量分析装置を提供できる。
【００３４】
液体クロマトグラフ質量分析装置の動作概要について説明する。
【００３５】
混合試料は、液体クロマトグラフ１により単一成分に分離され、数百μＬ／ｍｉｎ〜数ｍＬ／ｍｉｎの流量で溶出される。液体クロマトグラフ１から溶出した試料溶液は、液体クロマトグラフ質量分析装置のイオン化部６に備えている試料噴霧部２に導入される。この際、図１に示すエレクトロスプレイイオン化法を用いたエレクトロスプレイイオン源の場合は、試料噴霧部２の噴出口側にイオン生成手段で高電圧を印加し、イオン生成を行う。
【００３６】
また試料噴霧部２から噴霧された試料液滴を乾燥するためのガスを供給する加熱ガス供給部３は、試料噴霧部２の直後に設置しても良い。噴霧された試料液滴と加熱ガスの攪拌及び試料液滴の気化の促進を行うために一定温度に加熱された逆円錐形状の脱溶媒流路室４は、試料導入部である第一細孔部材７の中央部に設けられる。試料噴霧部２から噴霧された試料成分は、第一細孔部材７の第一細孔、第二細孔部材８の第二細孔、イオンガイド９を経由し、質量分析部１０にイオン輸送される。
【００３７】
各々のイオンは、四重極型質量分析計１１により質量分離され、分離されたイオンは、イオン検出部１２によりイオン検出され、データ処理部１３にてマススペクトル及びマスクロマトグラムデータとして表示される。
【００３８】
第一細孔部材７の第一細孔、第二細孔部材８の第二細孔は、径が０．４ｍｍ程度の細孔で、第一細孔部材７と第二細孔部材８間の領域Ａ、イオンガイド９が置かれる領域Ｂ、質量分析部の領域Ｃは、真空度が保たれている。真空度の高さは、高い順から領域Ｃ、領域Ｂ、領域Ａである。イオン化部６（イオン生成手段）の領域Ｄは、大気圧程度である。領域Ｃ、領域Ｂ、領域Ａには真空ポンプが接続され、真空ポンプの排気により真空がたもたれる。第一細孔部材７の第一細孔、および第二細孔部材８の第二細孔が０．４ｍｍ程度の細孔であるのも真空を維持するためである。
【００３９】
第一細孔部材７と第二細孔部材８、領域Ｃ、Ｂの仕切部材と第二細孔部材８との間には、それぞれ数１０Ｖの電圧が印加される。試料噴霧部２と第一細孔部材７との間には、数ＫＶの電圧が印加される。印加された電圧の電位差に誘引されてイオン生成手段で生成されたイオンは、第一細孔部材７の第一細孔、第二細孔部材８の第二細孔、イオンガイド９
、質量分析部１０の順で下流側に流れる。流れるガスや液滴で電荷を持たないものは、電位差による誘引が作用しないので真空ポンプで排気される。
【００４０】
上述したように、液滴案内流路２０（溝）は、脱溶媒流路室４の入口側から出口側に向かう旋状になっているので、脱溶媒流路室の入口側から出口側に向けて直線になっているものに比べ、脱溶媒流路室に設ける液滴案内流路を格段に長くすることができ、長い液滴案内流路で液滴を十分に加熱できる。このため、電荷を帯びた液滴は溶媒液が蒸発して微小液滴になり、最終的にイオン化される。質量分析部１０で分析される試料の成分に含まれる未イオン化の液滴を少なくできるので分析のノイズが低減し、質量分析精度が向上する。
【００４１】
脱溶媒部の脱溶媒流路室について、更に説明を加える。
【００４２】
図２は、図１で第一細孔部材７の中央に設けた逆円錐形状の脱溶媒流路室４の構造図である。上図は、上面図であり、下図は、断面図となる。上面図の斜線部分に空間を設け、この空間内に、試料噴霧部２より噴霧された試料の帯電液滴が導入されることとなる。また、第一細孔部材７は厚みのある材量で形成され、その厚みを利用して上記逆円錐形状の脱溶媒流路室を設ける。逆円錐形状の脱溶媒流路室４内に入口側から導入された試料の帯電液滴は、断面図の白色で示している螺旋状に加工された溝に沿うように逆円錐の頂点（出口側）に向かってガス流として流れる。
【００４３】
その際、この逆円錐形状の脱溶媒流路室４がある脱溶媒部１４に加熱部を設けることにより、ガス流の帯電液滴は一定温度に加熱される。殊に、脱溶媒流路室４は螺旋状の液滴案内流路になっているので、脱溶媒流路室の入口側から出口側に向かって直線的に延びる流路形態のものに比べ、流路長は格段に長くなり、この長い液滴案内流路を流れながら帯電液滴は十分に加熱され、帯電液滴中の溶媒液分が気化され、微小な液滴を形成され、最終的にイオン化が達成される。また、試料噴霧部２で試料溶液を噴霧した直後に加熱ガス供給部４から供給される過熱されたＮ２等も同時にこの逆円錐形状の脱溶媒流路室４に導入することにより、加熱ガスとの攪拌効果も得られ、より気化を促進させる効果も得られる。
【００４４】
上記の様に、逆円錐形状の脱溶媒流路室４は、予め一定の温度に加熱されるブロックになっており、その内面は、螺旋状に逆円錐の頂点に流れるような溝を設け、噴霧されたガス状成分が流れる構造を有している。逆円錐形状の脱溶媒流路室の内面に形成した螺旋状の液滴案内流路の加熱面は、流路長さが長いので流れるガス状成分の接触時間が増加し、その流れる間に脱溶媒効果が向上する。
【００４５】
また、この逆円錐形状の脱溶媒流路室４の加熱部に関しては、発熱ヒーター、ＰＴＣ等の加熱手段を用いても良い。また、逆円錐形状の脱溶媒流路室４内に噴霧された試料溶液を多く導入し、一定の空間内で加熱及び攪拌による気化を促進させ、逆円錐形状の頂点に向かうに従い、微小液滴濃度も高くなるため、第二細孔部材８の下流側に効率良く微小液滴を輸送することが可能となる。そのために、イオン自身の透過率の向上、検出器１２のノイズ成分の要因となる大きな液滴の導入を軽減することが可能となり、イオン強度及び分析精度の向上が可能となる。
【００４６】
また、この液体クロマトグラフ質量分析装置には、エレクトロスプレイイオン化法を用いたエレクトロスプレイイオン源（ＥＳＩ）や大気圧化学イオン化法を用いた大気圧化学イオン源（ＡＰＣＩ）が用いられる。これらのイオン源（イオン生成手段など）から噴霧されて来る帯電液滴を第一細孔部材の中央部の内部に設けた第一細孔で効率良く脱溶媒させるために帯電液滴の導入部である第一細孔の細孔内部は逆円錐形状をした脱溶媒流路室にし、その逆円錐形状の頂点に位置する排出口が第二細孔部材の第二細孔の細孔方向に向くように設置される。
【００４７】
また、この逆円錐形状の脱溶媒流路室を形成した脱溶媒部のブロックは、一定温度に加熱された加熱ブロックである。この加熱ブロック内は、噴霧された試料液滴とＮ２等の乾燥ガスが充分に攪拌されることと、加熱ブラック内面と充分に接触し、気化が促進される様に渦巻き状の溝を設け、加熱ブロック通過時に微細な帯電液滴を効率良く生成させ、効率良く生成したイオンが質量分析装置に導入される。脱溶媒部は第一細孔部材に設けたので、脱溶媒部を第一細孔部材とは別に設けるものに比べ、液体クロマトグラフ質量分析装置を小型化できる。また、脱溶媒部には逆円錐形状の脱溶媒流路室を形成し、入口側の反対側に第一細孔になる小径（０．４ｍｍ）の排出口を設けたので、この脱溶媒流路室の排出口（出口側）で領域Ａの真空を保つことができる。脱溶媒流路室の排出口（出口側）が第一細孔を兼ねるので簡単な構成になる。
【００４８】
また、大気圧化学イオン化法を用いた大気圧化学イオン源（ＡＰＣＩ）においては、逆円錐形状の頂点に位置する排出口近傍に針電極を設け、効率良く生成された微細液滴のみを化学反応によりイオン化させることを特徴とする質量分析装置を提供する。
【００４９】
次に他の実施例について、図３を引用して説明する。
【００５０】
図３に示す実施例は、イオン化部６（イオン生成手段）の針電極５を脱溶媒部１４の脱溶媒流路室４の出口側に配置した点が図１に示す先の実施例との大きな違いである。また、脱溶媒部１４の脱溶媒流路室４を斜めに置き、試料噴霧部２とガス供給部３を分けた点も図１に示す先の実施例との違いである。
【００５１】
逆円錐形状の脱溶媒流路室４がある脱溶媒部１４は、図１に示す先の実施例と同様なる形態をしている。脱溶媒流路室４の内部は螺旋形状をした液滴案内流路２０（溝）を有し、液滴案内流路２０（溝）で試料液滴が螺旋を描くように輸送される。また、この逆円錐形状の脱溶媒流路室４は、ヒーター等の加熱部を有しており、一定の高温に加熱された状態となり、試料液滴は、この高温に加熱された螺旋状の溝を通る間に加熱及び攪拌による気化が促進され、微小液滴が生成される。この生成した微細液滴は、逆円錐形状の頂点部（出口側）から、次の第一細孔部材、第二細孔部材間の電位差により質量分析部へとイオンが効率良く、輸送される。
【００５２】
また、この逆円錐形状の脱溶媒流路室４の加熱に関しては、（第一細孔部７と同様にヒーター等の加熱手段を用いても良いし、高温に加熱された加熱ガス供給部４より供給されるＮ２等のガスにより加熱を行っても良い。）また、逆円錐形状の脱溶媒流路室４内に噴霧された試料溶液を多く導入し、一定の空間内で加熱及び攪拌による気化を促進させ、逆円錐形状の頂点（出口側）に向かうに従い、微小液滴濃度も高くなるため、大気圧化学イオン化法を用いた大気圧化学イオン源の場合では、試料噴霧部２で噴霧した後に針電極９でイオン化を行う（図１に示す先の実施例）ものと比較し、試料液滴の拡散を抑え、効率良くイオンを生成することが可能となる。また、大気圧化学イオン化の場合、液体クロマトグラフ（ＬＣ）からの溶媒液を脱溶媒流路室４で加熱して気化を促進させてから方がイオン化の向上が期待される。
【００５３】
脱溶媒流路室が形成された脱溶媒部のブロックは第一細孔部材の内部に設けないで、試料噴霧部の下流側直後に配置し、試料の液滴が第一細孔部材の第一細孔に導入される前にブロックに備えた加熱手段の加熱により気化が促進される。気化による脱溶媒で粒径の小さい液滴は、逆円錐形状の脱溶媒流路室の頂点に位置する排出口近傍に針電極（イオン生成手段）でイオン化が良好に行われる。イオン化は、図１に実施例と同様、大気圧化学イオン化法を用いた大気圧化学イオン源（ＡＰＣＩ）を採用する。この脱溶媒部のブロックは、図１に示す実施例と異なり、第一細孔部材とは別に設けられるので、脱溶媒部のブロックの配置を任意に選択できる。また、脱溶媒部のブロックは第一細孔部材を用いないので、第一細孔部材の板厚に制限されることなく、加熱気化に必要な大きさにすることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１…液体クロマトグラフ
２…試料噴霧部
３…加熱ガス供給部
４…逆円錐形状の脱溶媒流路室
５…針電極
６…イオン化部
７…第一細孔
８…第二細孔
９…イオンガイド
１０…質量分析部
１１…四重極型質量分析計
１２…イオン検出部
１３…データ処理部
１４…加熱部
２０…液滴案内流路（溝）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料溶液を成分毎に分離する液体クロマトグラフ分離手段と、前記液体クロマトグラフ分離手段で分離されて溶出する前記試料溶液を液滴として噴霧する試料噴霧部と、前記液滴に帯電（帯電液滴）させてイオンを生成するイオン化生成手段と、前記イオンを導入して質量分離する質量分析部と、前記帯電液滴に含まれる溶媒を除去する脱溶媒部と、を有する液体クロマトグラフ質量分析装置において、
前記脱溶媒部は、前記帯電液滴が流通する脱溶媒流通室と、前記脱溶媒流通室を加熱する加熱手段と、前記脱溶媒流路室に設けた螺旋状の液滴案内流路を有することを特徴とする液体クロマトグラフ質量分析装置。
【請求項２】
試料溶液を成分毎に分離する液体クロマトグラフ分離手段と、前記液体クロマトグラフ分離手段で分離されて溶出する前記試料溶液を液滴として噴霧する試料噴霧部と、前記液滴に帯電（帯電液滴）させてイオンを生成するイオン化生成手段と、前記イオンを導入して質量分離する質量分析部と、を有する液体クロマトグラフ質量分析装置において、
前記液滴に含まれる溶媒を除去する脱溶媒部を備え、
前記脱溶媒部は前記液滴が流通する脱溶媒流通室と、前記脱溶媒流通室を加熱する加熱手段と、前記脱溶媒流路室に設けた螺旋状の液滴案内流路を備え、
前記脱溶媒部による溶媒の除去が前記イオン化生成手段での前記液滴への帯電前であることを特徴とする液体クロマトグラフ質量分析装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の液体クロマトグラフ質量分析装置において、
前記螺旋状の液滴案内流路は螺旋径が前記脱溶媒流路室の入口側から出口側に向かって径小になることを特徴とする液体クロマトグラフ質量分析装置。
【請求項４】
請求項２記載の液体クロマトグラフ質量分析装置において、
前記螺旋状の液滴案内流路は螺旋径が前記脱溶媒流路室の入口側から出口側に向かって径小であり、前記イオン化生成手段の針電極部の先端が前記出口側の中央に位置することを特徴とする液体クロマトグラフ質量分析装置。
【請求項５】
請求項１または２記載の液体クロマトグラフ質量分析装置において、
前記脱溶媒流路室は口径が入口側から出口側に向かって径小になる円錐形状であり、前記螺旋状の液滴案内流路が脱溶媒流路室の内面に沿って形成されていることを特徴とする
液体クロマトグラフ質量分析装置。
【請求項６】
請求項１記載の液体クロマトグラフ質量分析装置において、
前記脱溶媒部が前記イオン化生成手段の下流側に位置することを特徴とする液体クロマトグラフ質量分析装置。
【請求項７】
請求項２記載の液体クロマトグラフ質量分析装置において、
前記脱溶媒部が前記イオン化生成手段の上流側に位置することを特徴とする液体クロマトグラフ質量分析装置。
【請求項１】
試料溶液を成分毎に分離する液体クロマトグラフ分離手段と、前記液体クロマトグラフ分離手段で分離されて溶出する前記試料溶液を液滴として噴霧する試料噴霧部と、前記液滴に帯電（帯電液滴）させてイオンを生成するイオン化生成手段と、前記イオンを導入して質量分離する質量分析部と、前記帯電液滴に含まれる溶媒を除去する脱溶媒部と、を有する液体クロマトグラフ質量分析装置において、
前記脱溶媒部は、前記帯電液滴が流通する脱溶媒流通室と、前記脱溶媒流通室を加熱する加熱手段と、前記脱溶媒流路室に設けた螺旋状の液滴案内流路を有することを特徴とする液体クロマトグラフ質量分析装置。
【請求項２】
試料溶液を成分毎に分離する液体クロマトグラフ分離手段と、前記液体クロマトグラフ分離手段で分離されて溶出する前記試料溶液を液滴として噴霧する試料噴霧部と、前記液滴に帯電（帯電液滴）させてイオンを生成するイオン化生成手段と、前記イオンを導入して質量分離する質量分析部と、を有する液体クロマトグラフ質量分析装置において、
前記液滴に含まれる溶媒を除去する脱溶媒部を備え、
前記脱溶媒部は前記液滴が流通する脱溶媒流通室と、前記脱溶媒流通室を加熱する加熱手段と、前記脱溶媒流路室に設けた螺旋状の液滴案内流路を備え、
前記脱溶媒部による溶媒の除去が前記イオン化生成手段での前記液滴への帯電前であることを特徴とする液体クロマトグラフ質量分析装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の液体クロマトグラフ質量分析装置において、
前記螺旋状の液滴案内流路は螺旋径が前記脱溶媒流路室の入口側から出口側に向かって径小になることを特徴とする液体クロマトグラフ質量分析装置。
【請求項４】
請求項２記載の液体クロマトグラフ質量分析装置において、
前記螺旋状の液滴案内流路は螺旋径が前記脱溶媒流路室の入口側から出口側に向かって径小であり、前記イオン化生成手段の針電極部の先端が前記出口側の中央に位置することを特徴とする液体クロマトグラフ質量分析装置。
【請求項５】
請求項１または２記載の液体クロマトグラフ質量分析装置において、
前記脱溶媒流路室は口径が入口側から出口側に向かって径小になる円錐形状であり、前記螺旋状の液滴案内流路が脱溶媒流路室の内面に沿って形成されていることを特徴とする
液体クロマトグラフ質量分析装置。
【請求項６】
請求項１記載の液体クロマトグラフ質量分析装置において、
前記脱溶媒部が前記イオン化生成手段の下流側に位置することを特徴とする液体クロマトグラフ質量分析装置。
【請求項７】
請求項２記載の液体クロマトグラフ質量分析装置において、
前記脱溶媒部が前記イオン化生成手段の上流側に位置することを特徴とする液体クロマトグラフ質量分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−７６３９（Ｐ２０１３−７６３９Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４０１３４（Ｐ２０１１−１４０１３４）
【出願日】平成２３年６月２４日（２０１１．６．２４）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２４日（２０１１．６．２４）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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