質量分析用試料スプレー装置
【課題】被験試料を所定温度で噴霧してイオン化させる質量分析用試料スプレー装置において、スプレー用ガスの温度損失を低減させることと設計の自由度を高めることとを両立させること、スプレー用ガスを設定温度に加温調節する電熱ヒータの消費電力低減と安定かつ高精度な温度制御を可能にすること、装置全体のサイズ規模を小型化すること、保守性を高めること、これらを互いに背反することなく、達成する。
【解決手段】冷却用液体窒素３２を収容する断熱容器３１と、スプレーノズル５１に近接して設置された熱交換器３６と、この断熱容器３６内の液体窒素３２を熱交換器３６の冷却流路に導く断熱配管３５と、熱交換器３６の被冷却流路にスプレー用ガスを供給するガス供給手段２１と、その被冷却流路で冷却されたガスをスプレーノズル５１の直前で任意の設定温度に加温する可変加温手段４０とを備える。
【解決手段】冷却用液体窒素３２を収容する断熱容器３１と、スプレーノズル５１に近接して設置された熱交換器３６と、この断熱容器３６内の液体窒素３２を熱交換器３６の冷却流路に導く断熱配管３５と、熱交換器３６の被冷却流路にスプレー用ガスを供給するガス供給手段２１と、その被冷却流路で冷却されたガスをスプレーノズル５１の直前で任意の設定温度に加温する可変加温手段４０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被験試料を質量分析にかけるために利用する質量分析用試料スプレー装置に関し、とくにエレクトロスプレーイオン化装置に適用して有効なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
質量分析用試料スプレー装置は、スプレーノズルに、冷却と加温によって乾燥および温度調節されたスプレー用ガスを供給することにより、スプレーノズルに導入された被験試料を所定温度で噴霧してイオン化させるものであって、たとえば蛋白質、核酸などの生体高分子などの被験試料を破壊することなく質量分析にかける場合に用いられる（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、従来の質量分析用試料スプレー装置２０１の概略を示す。同図に示す装置２０１は、スプレー用ガス供給源２１、真空断熱容器（デュアービン）３１、熱交換器２６、温度調節装置４０、スプレーノズル５１などによって構成されている。
【０００４】
スプレー用ガス供給源２１はスプレー用ガス（ネブライジングガス）として高圧の窒素ガスを発生する。このスプレー用ガスは流量制御弁２２を介して熱交換器２６の被冷却路に供給される。
【０００５】
真空断熱容器３１は冷却媒体である液体窒素３２を収容する。熱交換器２６はコイル状の導管で構成され、液体窒素３２中に浸漬されている。スプレー用ガス供給源２１から供給されたスプレー用ガスは、熱交換器２６のコイル状導管内を通過させられることにより極低温まで冷却される。
【０００６】
冷却されたスプレー用ガスは、ガス導管２６１を通って温度調節装置４０まで運ばれた後、そこで所定温度に加温されてスプレーノズル５１に供給される。温度調節装置４０は、温度制御装置４１、電熱ヒータ４２、および温度センサ４３を有し、スプレーノズル５１に供給されるガスが所定温度となるような温度フィードバック制御を行いながら加温する。
【０００７】
高圧のスプレー用ガスは、上述した冷却手段と加温手段によって所定の設定温度に調温されるとともに乾燥されてスプレーノズル５１に供給される。スプレーノズル５１には、図示を省略するが、高圧電界が印加されているとともに、試料供給源６０から試料溶液が供給されるようになっている。この試料溶液はスプレー用ガス流とともにスプレーノズル５１から噴霧される。この噴霧の過程で試料がイオン化されて質量分析装置１０に導入される。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１５７７９３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した従来の装置は次のような問題のあることが本発明者らによってあきらかとされた。すなわち、
（ａ）スプレー用ガスは液体窒素３２中の熱交換器２６によっていったん極低温に冷却されるが、冷却したガスは断熱容器３１を出た瞬間から外気（環境温度）で温められる。この温度損失（冷熱損失）の大きさは、断熱容器３１とスプレーノズル５１間のガス輸送距離が長いほど大きくなる。したがって、温度損失を小さくするためには、断熱容器３１をスプレーノズル５１にできるだけ近接させて設置することが望ましい。
【００１０】
しかし、スプレーノズル５１は、質量分析装置に付属する形で設置されて使用されるものであるため、そのスプレーノズル５１の周辺はスペース制約が厳しく、液体窒素３２と熱交換器２６を収容するような断熱容器３１を設置するスペース余裕はほとんどない。このため、断熱容器３１をスプレーノズル５１に近接して配置すると、断熱容器３１の形状やサイズに大きな制約が生じてしまう。つまり、スプレー用ガスの温度損失を低減させようとすると、設計の自由度が著しく阻害されてしまうという背反する問題が生じる。
【００１１】
（ｂ）スプレーノズルから噴霧されるガスの温度は被験試料のイオン化効率に大きく影響する。そのガスの最適温度は試料ごとに異なる。このため、スプレー用ガスの温度は、スプレーノズル５１の手前で試料に応じた最適温度に加温調節される。この加温調節は電熱ヒータ４２と温度センサ４３を用いて行われる。
【００１２】
この加温調節を確実に行わせるためには、ガス輸送中での温度損失の大きさおよび温度変動を見込んでスプレー用ガスの冷却を行う必要がある。スプレー用ガスの冷却は、上述したように、液体窒素３２中で行われる、その冷却量は、ガス流量、配管の熱伝導率、熱交換効率などによって決定されるが、これらのパラメータを可変操作して冷却量を制御することは、極めて困難である。
【００１３】
このため、スプレー用ガスの温度制御は、スプレーノズル５１手前の加温調節で行うしかない。この加温調節を確実に行わせるためには、加温調節される前のスプレー用ガスが設定温度よりも常に低温となるように冷却されていなければならない。
【００１４】
このため、熱交換器２６でのガス冷却は、ガス輸送中の不確定な温度損失および設定温度の変更等を見込んで、どのような場合でも常に過剰となるように行われる。このため、設定温度よりも著しく過剰に冷却されたガスを加温調節しなければならない場合が生じる。この場合は、加温負荷が著しく増大し、電熱ヒータの消費電力が大きくなるとともに、安定かつ高精度な温度制御が困難になるといった問題が生じる。
【００１５】
（ｃ）熱交換器２６は、上記のような過剰冷却を行うために十分に大きな冷却容量を持つ必要がある。このために、熱交換器２６が大型化し、これ伴って断熱容器３１も大型化して、装置全体のサイズが大規模化してしまうという問題もあった。
【００１６】
（ｄ）スプレー用ガスには通常、窒素ガスが使用されるが、使用量が多いことから、一般的には窒素ガス発生装置が使用される。この場合のガス純度は９９％程度であり、露天が十分に低くない場合は、液体窒素３２中の熱交換器２６内配管を通過中に水分が凝結・凍結して配管内に蓄積されることよりガスの流れが妨害され、安定動作が困難となる。この場合、凍結した水分を除去しなければならない。
【００１７】
しかし、その除去作業は、液体窒素３２が入った断熱容器３１から熱交換器２６を含むすべての配管を取り出すか、あるいは断熱容器３１内の液体窒素３２をすべて除去しないと行うことができないので、非常に面倒であるとともに、その作業のために装置の稼動を長時間停止させなければならなかった。つまり、熱交換器２６の保守性が悪いという問題があった。
【００１８】
本発明は以上のような問題を鑑みてなされたものであって、その目的は、スプレー用ガスの温度損失を低減させることと設計の自由度を高めることとを両立させること、スプレー用ガスを設定温度に加温調節する電熱ヒータの消費電力低減と安定かつ高精度な温度制御を可能にすること、装置全体のサイズ規模を小型化すること、保守性を高めること、これらを互いに背反することなく、達成することにある。
【００１９】
本発明の上記以外の目的および構成については、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明が提供する手段は次のとおりである。
【００２１】
（１）スプレーノズルに、冷却と加温によって乾燥および温度調節されたスプレー用ガスを供給することにより、上記スプレーノズルに導入された被験試料を所定温度で噴霧してイオン化させる質量分析用試料スプレー装置において、冷却用液体窒素を収容する断熱容器と、上記スプレーノズルに近接して設置された熱交換器と、上記断熱容器内の液体窒素を上記熱交換器の冷却流路に導く断熱配管と、上記熱交換器の被冷却流路にスプレー用ガスを供給するガス供給手段と、上記被冷却流路で冷却されたガスを上記スプレーノズルの直前で任意の設定温度に加温する可変加温手段とを備えたことを特徴とする質量分析用試料スプレー装置。
【００２２】
（２）上記手段（１）において、上記断熱配管が、液体窒素の輸送管をフレキシブルな外套管で囲んだ真空断熱管を用いて構成されていることを特徴とする質量分析用試料スプレー装置。
【００２３】
（３）上記手段（１）または（２）において、上記熱交換器と上記可変加温手段が構造上一体化されていることを特徴とする質量分析用試料スプレー装置。
【００２４】
（４）上記手段（１）〜（３）のいずれかにおいて、上記熱交換器と上記可変加温手段が上記スプレーノズルと構造上一体化されていることを特徴とする質量分析用試料スプレー装置。
【００２５】
（５）上記手段（１）〜（４）のいずれかにおいて、上記熱交換器での液体窒素流量を制御する流量制御弁を設けたことを特徴とする質量分析用試料スプレー装置。
【００２６】
（６）上記手段（１）〜（５）のいずれかにおいて、上記熱交換器は、内筒と外筒が同軸状に配置されるとともに両筒の間に環状断面流路が形成される多重筒によって形成され、外筒はスプレー用ガスを上記環状断面流路の一端から他端へ通過させるように形成され、内筒は蛇腹状凹凸による放熱部が形成されるとともに上記断熱配管を通して供給された液体窒素を筒内で筒長方向で循環させる導入管および導出管が設けられていることを特徴とする質量分析用試料スプレー装置。
【発明の効果】
【００２７】
スプレー用ガスの温度損失を低減させることと設計の自由度を高めることとを両立させること、スプレー用ガスを設定温度に加温調節する電熱ヒータの消費電力低減と安定かつ高精度な温度制御を可能にすること、装置全体のサイズ規模を小型化すること、保守性を高めること、これらを互いに背反することなく、達成することができる。
【００２８】
これにより、多種多様な被験試料の質量分析を適正かつ効率良く行わせることが可能になり、たとえば質量分析器をクロマトグラフと組合せて使用する場合に、時々刻々変化する試料種別に応じて最適のスプレー条件を連続的に可変設定することも可能になる。
【００２９】
上記以外の作用／効果については、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１は、本発明による質量分析用試料スプレー装置の一実施形態を概略系統図によって示す。
【００３１】
同図に示す質量分析用試料スプレー装置２０は、スプレーノズル５１に、冷却と加温によって乾燥および温度調節されたスプレー用ガスを供給することにより、スプレーノズル５１に導入された被験試料を所定温度で噴霧してイオン化させるものであって、たとえば蛋白質、核酸などの生体高分子などの被験試料を破壊することなく質量分析にかける場合に用いられる。
【００３２】
この実施形態の質量分析用試料スプレー装置２０はエレクトロスプレーイオン化装置として構成され、スプレー用ガス供給源２１、真空断熱容器（デュアービン）３１、真空断熱配管３５、熱交換器３６、温度調節装置４０、スプレーノズル５１などにより構成されている。
スプレー用ガス供給源２１には窒素ガス発生装置が使用されている。このガス供給源２１から高圧の窒素ガスが流量制御弁２２および熱交換器３６を介してスプレーノズル５１にスプレー用ガス（ネブライジングガス）として供給されるようになっている。
【００３３】
真空断熱容器３１には液体窒素３２が収容され、この液体窒素３２には真空断熱配管３５の輸送管３３が挿入されている。真空断熱配管３５は、液体窒素３２の輸送管（可撓チューブ）３３をフレキシブルな外套管３４で囲んだ二重管構造であって、両管３３，３４の間は真空断熱されている。この真空断熱配管３５によって容器３１内の液体窒素３２を熱交換器３６へ輸送する。
【００３４】
熱交換器３６は温度調節装置４０と同一のケーシングあるいはベース部材に設置されて構造上一体化された状態で、スプレーノズル５１の直前に近接設置されている。この熱交換器３６は、液体窒素とスプレー用ガス間での熱交換を行わせるための冷却流路と被冷却流路を有する。
【００３５】
熱交換器３６の冷却流路は、流入側が断熱配管３５に接続され、流出側がガス流量制御弁３７を介して吸引ポンプ３８に接続されていて、真空断熱容器３１内の液体窒素３２が断熱配管３５を介して所定流量で流れるようになっている。冷却媒体である液体窒素は熱交換により気化し、ガス流量制御弁３７を介して吸引ポンプ３８により吸引・排気される。液体窒素の流量すなわち冷却量は、ガス流量制御弁３７での流量調節により可変制御することができる。
【００３６】
熱交換器３６の被冷却流路には、スプレー用ガス供給源２１から発生されるスプレー用ガス（乾燥窒素ガス）がガス流量制御弁２２を介して導入される。導入されたガスは、冷却流路の液体窒素と熱交換されることにより冷却される。冷却されたスプレー用ガスは直ちに、温度調節装置４０によって設定温度に加温調節される。
【００３７】
温度調節装置４０は可変加温手段をなすものであって、温度制御装置４１、電熱ヒータ４２、および温度センサ４３を有し、スプレーノズル５１に供給されるガスが設定温度となるような温度フィードバック制御を行いながら加温する。
【００３８】
高圧のスプレー用ガスは、上述した冷却手段と加温手段によって所定の設定温度に調温されるとともに乾燥されてスプレーノズル５１に供給される。スプレーノズル５１には、図示を省略するが、高圧電界が印加されているとともに、試料供給源６０から試料溶液が供給されるようになっている。この試料溶液はスプレー用ガス流とともにスプレーノズル５１から噴霧される。この噴霧の過程で試料の溶媒が気化・分離されるとともに、試料がイオン化されて質量分析装置１０に導入される。
【００３９】
上述した装置２０では、熱交換器３６が、液体窒素３２が入った断熱容器３１内ではなく、スプレーノズル５１に近接して設置されているが、これにより、液体窒素で冷却されたスプレー用ガスが外気（環境温度）で温められることによる温度損失および温度変動を従来よりも大幅に小さくすることができる。
【００４０】
断熱容器３１内の液体窒素３２は真空断熱管３５によって熱交換器３６の冷却流路に導かれるため、その断熱容器３１は熱交換器３６に近接して配置する必要がなく、任意位置に設置することができる。これにより、断熱容器３１の形状やサイズに制約が生ぜず、スプレー用ガスの温度損失を低減させることと設計の自由度を高めることとを両立して達成させることが可能になっている。
【００４１】
スプレー用ガスは、いったん冷却したガスを加温することによって被験試料に応じた設定温度に調節されるが、上記のように、本発明では冷却後の温度損失および温度変動を小さくすることができるので、過剰冷却量を従来よりも大幅に小さくすることができる。これにより、加温負荷が軽減されて、電熱ヒータの消費電力を低減させることができるとともに、温度制御を安定かつ高精度に行わせることができるようになる。
【００４２】
上記により、加温調節前の温度と設定温度との間の温度幅を小さくできるが、これにより、その設定温度に加温調節されるまでの制御応答性を向上させることができる。さらに、上記実施形態では、熱交換器３６での液体窒素流量を制御する流量制御弁３７を設けてあるが、この流量制御弁３７の制御流量を温度調節制御に連動する形で可変制御することにより、冷却量を簡単かつ迅速に可変制御することが可能になる。
【００４３】
これにより、設定温度の可変範囲（ダイナミックレンジ）を拡大できるとともに、どの設定温度でも円滑かつ迅速に温度調節を行わせることが可能になる。したがって、たとえば質量分析器をクロマトグラフと組合せて使用する場合に、時々刻々変化する試料種別に応じて最適のスプレー条件を連続的に可変設定することが可能になる、という効果が得られる。
【００４４】
また、上記により、熱交換器３６の冷却容量は従来よりも大幅に小さくすることができる。これにより、熱交換器３６の小型化および構造の単純化が可能になり、装置全体のサイズ規模も小型化することができる。
【００４５】
熱交換器３６内にはスプレー用ガスの水分が凝結・凍結するが、本発明の装置では、上記のように、熱交換器３６の小型化および構造の単純化により、凍結によるガス流の妨げは従来よりも低頻度にすることができる。
【００４６】
凍結によるガス流障害が生じた場合でも、液体窒素３２の供給を止めることにより、除去作業は簡単かつ短時間に行わせることができる。つまり、保守性にすぐれている。
【００４７】
以上のように、上述した実施形態の質量分析用試料スプレー装置２０は、冷却用液体窒素３２を収容する断熱容器３１、スプレーノズル５１に近接して設置された熱交換器３６、断熱容器３１内の液体窒素３２を熱交換器３６の冷却流路に導く断熱配管３５、熱交換器３６の被冷却流路にスプレー用ガスを供給するガス供給源２１、熱交換器３６の被冷却流路で冷却されたガスをスプレーノズル５１の直前で任意の設定温度に加温する温度調節装置４０により、スプレー用ガスの温度損失を低減させることと設計の自由度を高めることとを両立させること、スプレー用ガスを設定温度に加温調節する電熱ヒータの消費電力低減と安定かつ高精度な温度制御を可能にすること、装置全体のサイズ規模を小型化すること、保守性を高めること、これらを互いに背反することなく、達成することができる。
【００４８】
これにより、多種多様な被験試料の質量分析を適正かつ効率良く行わせることが可能になり、たとえば質量分析器をクロマトグラフと組合せて使用する場合に、時々刻々変化する試料種別に応じて最適のスプレー条件を連続的に可変設定することができる。
【００４９】
また、断熱配管３５として、液体窒素の輸送管３３をフレキシブルな外套管３４で囲んだ真空断熱管を用いることにより、断熱容器３１と熱交換器３６間の距離が離れていても、熱交換器３６での冷却に必要な液体窒素を無駄なく供給することができる。
【００５０】
熱交換器３６での液体窒素流量を制御する流量制御弁３７を設けたことにより、冷却量の可変制御を円滑かつ迅速に行うことができる。流量制御弁３７を温度調節装置４０の制御に連動させれば、冷却量と加温量の最適化制御により、液体窒素の消費量と電熱ヒータの消費電力を共に最小化するとともに、温度調節の設定範囲を大幅に拡大することができる。
【００５１】
さらに、熱交換器３６と温度調節装置４０とが構造上一体化されることにより、熱交換器３６で冷却されたスプレー用ガスが外気によって暖められる温度損失を最小限に抑えることができ、これにより、上記効果をさらに高めることができる。
【００５２】
図２は、熱交換器３６と温度調節装置４０とスプレーノズル５１を構造上一体化した実施形態を示す。同図に模式的に示すように、熱交換器３６と温度調節装置４０とスプレーノズル５１は、同一のケーシングに集約して構造上一体化されることができる。
【００５３】
上記の構成によれば、スプレー用ガスの温度損失をさらに低減させるとともに、その温度調節の制御精度および応答性も一層向上させることができる。
【００５４】
図３は、上記熱交換器３６の具体的実施例を示す。同図に示す熱交換器３６は、内筒３６２と外筒３６１からなり、外筒３６１の先端に細径筒部が軸方向に延長され、この延長筒部の外側に電熱ヒータ４２が環状に取り巻く形で設けられている。
【００５５】
内筒３６２と外筒３６１は同軸状に配置されて多重（二重）筒を形成する。両筒３６２，３６１の間には環状断面の流路が形成されている。外筒３６１はスプレー用ガスを環状断面流路の一端から他端へ通過させるように形成されている。内筒３６２は蛇腹状凹凸による放熱部が形成されるとともに、上記断熱配管３５を通して供給された液体窒素を筒３６２内で筒長方向に循環させる導入管３６３および導出管３６４が設けられている。
【００５６】
この実施例の熱交換器３６は、スプレー用ガスの流れ方向が筒軸方向にほぼ一定なのでガスの流れが円滑であり、また、内筒３６２の蛇腹状凹凸によって広い放熱面積（熱伝導面積）が確保されているので熱交換効率も良好であるという利点を有する。さらに、構造が単純なので、水分の凍結によるガス流の阻害が生じにくく、仮に生じたとしても簡単に除去できる。いわゆる保守性が良好である。
【００５７】
図４は、本発明の別の実施形態を示す。この実施形態では、ガスの冷却および加温機構が２系統設けられている。第１の系統ではスプレーノズル５１へ設定温度のスプレー用ガスを供給し、第２の系統ではイオン導入チューブ７１の導入口部分に必要な乾燥ガスを供給する。イオン導入チューブ７１は電熱ヒータ７２と温度センサ７３を用いて所定温度にフィードバック温度制御されるようになっている。スプレーノズル５１から噴霧された試料は、イオン導入チューブ７１を介して後続機器である質量分析装置１０に導入される。
【００５８】
第１の系統は、前述した実施形態と同様、スプレー用ガス供給源２１、ガス流量制御弁２２Ａ、真空断熱容器（デュアービン）３１、真空断熱配管３５Ａ、熱交換器３６Ａ、ガス流量制御弁３６Ａ、吸引ポンプ３８、温度調節装置４０Ａを有し、冷却と加温によって温度調節されたガスをスプレーノズル５１に供給する。
【００５９】
第２の系統は、スプレー用ガス供給源２１、真空断熱容器３１および吸引ポンプ３８を第１の系統と共通に使用し、これにガス流量制御弁２２Ｂ、真空断熱配管３５Ｂ、熱交換器３６Ｂ、ガス流量制御弁３６Ｂ、温度調節装置４０Ｂを設けることにより、所定温度の乾燥ガスをイオン導入チューブ７１の導入口部分に供給する。
【００６０】
上記装置でも、スプレー用ガス、乾燥ガス共に、−１５０℃付近から＋２００℃程度の広い範囲で高安定の温度制御が可能である。また、コールドスプレー等の低温使用後は、イオン導入口付近に吸着された不純物を、イオン導入用チューブ７１に装着されたヒータ７２で加熱することにより除去させることができる。この加熱処理の後、イオン導入用チューブ７１は極低温の乾燥ガスを供給することにより急速に冷却させることができるので、次の測定を迅速に行わせることが可能である。
【００６１】
このように、本発明の装置２０は、液体窒素３２が入った真空断熱容器３１および吸引ポンプ３８を共通に使用して、複数系統のガス供給系統を構築することが可能である。
【００６２】
以上、本発明をその代表的な実施例に基づいて説明したが、本発明は上述した以外にも種々の態様が可能である。たとえば、スプレー用ガスは窒素ガス以外の不活性ガスであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
被験試料を所定温度で噴霧してイオン化させる質量分析用試料スプレー装置において、スプレー用ガスの温度損失を低減させることと設計の自由度を高めることとを両立させること、スプレー用ガスを設定温度に加温調節する電熱ヒータの消費電力低減と安定かつ高精度な温度制御を可能にすること、装置全体のサイズ規模を小型化すること、保守性を高めること、これらを互いに背反することなく、達成することができる。
【００６４】
これにより、多種多様な被験試料の質量分析を適正かつ効率良く行わせることが可能になり、たとえば質量分析器をクロマトグラフと組合せて使用する場合に、時々刻々変化する試料種別に応じて最適のスプレー条件を連続的に可変設定することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明による質量分析用試料スプレー装置の一実施形態を示す概略系統図である。
【図２】本発明に係る熱交換器と温度調節器とスプレーノズルの構成例を示す模式化図である。
【図３】本発明に係る熱交換器の構成例を示す省略断面図である。
【図４】本発明による質量分析用試料スプレー装置の一実施形態を示す概略系統図である。
【図５】従来の質量分析用試料スプレー装置の構成を示す概略系統図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０ 質量分析装置
２０ 質量分析用試料スプレー装置
２１ スプレー用ガス供給源
２２ ガス流量制御弁
３１ 真空断熱容器（デュアービン）
３２ 液体窒素
３３ 輸送管
３４ 外套管
３５ 真空断熱配管
３６ 熱交換器
３６１ 外筒
３６２ 内筒
３６３ 導入管
３６４ 導出管
３７ ガス流量制御弁
３８ 吸引ポンプ
４０ 温度調節装置（可変加温手段）
４１ 温度制御装置
４２ 電熱ヒータ
４３ 温度センサ
５１ エレクトロスプレー
６０ 試料供給源
７１ イオン導入チューブ
７２ 電熱ヒータ
７３ 温度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被験試料を質量分析にかけるために利用する質量分析用試料スプレー装置に関し、とくにエレクトロスプレーイオン化装置に適用して有効なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
質量分析用試料スプレー装置は、スプレーノズルに、冷却と加温によって乾燥および温度調節されたスプレー用ガスを供給することにより、スプレーノズルに導入された被験試料を所定温度で噴霧してイオン化させるものであって、たとえば蛋白質、核酸などの生体高分子などの被験試料を破壊することなく質量分析にかける場合に用いられる（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、従来の質量分析用試料スプレー装置２０１の概略を示す。同図に示す装置２０１は、スプレー用ガス供給源２１、真空断熱容器（デュアービン）３１、熱交換器２６、温度調節装置４０、スプレーノズル５１などによって構成されている。
【０００４】
スプレー用ガス供給源２１はスプレー用ガス（ネブライジングガス）として高圧の窒素ガスを発生する。このスプレー用ガスは流量制御弁２２を介して熱交換器２６の被冷却路に供給される。
【０００５】
真空断熱容器３１は冷却媒体である液体窒素３２を収容する。熱交換器２６はコイル状の導管で構成され、液体窒素３２中に浸漬されている。スプレー用ガス供給源２１から供給されたスプレー用ガスは、熱交換器２６のコイル状導管内を通過させられることにより極低温まで冷却される。
【０００６】
冷却されたスプレー用ガスは、ガス導管２６１を通って温度調節装置４０まで運ばれた後、そこで所定温度に加温されてスプレーノズル５１に供給される。温度調節装置４０は、温度制御装置４１、電熱ヒータ４２、および温度センサ４３を有し、スプレーノズル５１に供給されるガスが所定温度となるような温度フィードバック制御を行いながら加温する。
【０００７】
高圧のスプレー用ガスは、上述した冷却手段と加温手段によって所定の設定温度に調温されるとともに乾燥されてスプレーノズル５１に供給される。スプレーノズル５１には、図示を省略するが、高圧電界が印加されているとともに、試料供給源６０から試料溶液が供給されるようになっている。この試料溶液はスプレー用ガス流とともにスプレーノズル５１から噴霧される。この噴霧の過程で試料がイオン化されて質量分析装置１０に導入される。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１５７７９３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した従来の装置は次のような問題のあることが本発明者らによってあきらかとされた。すなわち、
（ａ）スプレー用ガスは液体窒素３２中の熱交換器２６によっていったん極低温に冷却されるが、冷却したガスは断熱容器３１を出た瞬間から外気（環境温度）で温められる。この温度損失（冷熱損失）の大きさは、断熱容器３１とスプレーノズル５１間のガス輸送距離が長いほど大きくなる。したがって、温度損失を小さくするためには、断熱容器３１をスプレーノズル５１にできるだけ近接させて設置することが望ましい。
【００１０】
しかし、スプレーノズル５１は、質量分析装置に付属する形で設置されて使用されるものであるため、そのスプレーノズル５１の周辺はスペース制約が厳しく、液体窒素３２と熱交換器２６を収容するような断熱容器３１を設置するスペース余裕はほとんどない。このため、断熱容器３１をスプレーノズル５１に近接して配置すると、断熱容器３１の形状やサイズに大きな制約が生じてしまう。つまり、スプレー用ガスの温度損失を低減させようとすると、設計の自由度が著しく阻害されてしまうという背反する問題が生じる。
【００１１】
（ｂ）スプレーノズルから噴霧されるガスの温度は被験試料のイオン化効率に大きく影響する。そのガスの最適温度は試料ごとに異なる。このため、スプレー用ガスの温度は、スプレーノズル５１の手前で試料に応じた最適温度に加温調節される。この加温調節は電熱ヒータ４２と温度センサ４３を用いて行われる。
【００１２】
この加温調節を確実に行わせるためには、ガス輸送中での温度損失の大きさおよび温度変動を見込んでスプレー用ガスの冷却を行う必要がある。スプレー用ガスの冷却は、上述したように、液体窒素３２中で行われる、その冷却量は、ガス流量、配管の熱伝導率、熱交換効率などによって決定されるが、これらのパラメータを可変操作して冷却量を制御することは、極めて困難である。
【００１３】
このため、スプレー用ガスの温度制御は、スプレーノズル５１手前の加温調節で行うしかない。この加温調節を確実に行わせるためには、加温調節される前のスプレー用ガスが設定温度よりも常に低温となるように冷却されていなければならない。
【００１４】
このため、熱交換器２６でのガス冷却は、ガス輸送中の不確定な温度損失および設定温度の変更等を見込んで、どのような場合でも常に過剰となるように行われる。このため、設定温度よりも著しく過剰に冷却されたガスを加温調節しなければならない場合が生じる。この場合は、加温負荷が著しく増大し、電熱ヒータの消費電力が大きくなるとともに、安定かつ高精度な温度制御が困難になるといった問題が生じる。
【００１５】
（ｃ）熱交換器２６は、上記のような過剰冷却を行うために十分に大きな冷却容量を持つ必要がある。このために、熱交換器２６が大型化し、これ伴って断熱容器３１も大型化して、装置全体のサイズが大規模化してしまうという問題もあった。
【００１６】
（ｄ）スプレー用ガスには通常、窒素ガスが使用されるが、使用量が多いことから、一般的には窒素ガス発生装置が使用される。この場合のガス純度は９９％程度であり、露天が十分に低くない場合は、液体窒素３２中の熱交換器２６内配管を通過中に水分が凝結・凍結して配管内に蓄積されることよりガスの流れが妨害され、安定動作が困難となる。この場合、凍結した水分を除去しなければならない。
【００１７】
しかし、その除去作業は、液体窒素３２が入った断熱容器３１から熱交換器２６を含むすべての配管を取り出すか、あるいは断熱容器３１内の液体窒素３２をすべて除去しないと行うことができないので、非常に面倒であるとともに、その作業のために装置の稼動を長時間停止させなければならなかった。つまり、熱交換器２６の保守性が悪いという問題があった。
【００１８】
本発明は以上のような問題を鑑みてなされたものであって、その目的は、スプレー用ガスの温度損失を低減させることと設計の自由度を高めることとを両立させること、スプレー用ガスを設定温度に加温調節する電熱ヒータの消費電力低減と安定かつ高精度な温度制御を可能にすること、装置全体のサイズ規模を小型化すること、保守性を高めること、これらを互いに背反することなく、達成することにある。
【００１９】
本発明の上記以外の目的および構成については、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明が提供する手段は次のとおりである。
【００２１】
（１）スプレーノズルに、冷却と加温によって乾燥および温度調節されたスプレー用ガスを供給することにより、上記スプレーノズルに導入された被験試料を所定温度で噴霧してイオン化させる質量分析用試料スプレー装置において、冷却用液体窒素を収容する断熱容器と、上記スプレーノズルに近接して設置された熱交換器と、上記断熱容器内の液体窒素を上記熱交換器の冷却流路に導く断熱配管と、上記熱交換器の被冷却流路にスプレー用ガスを供給するガス供給手段と、上記被冷却流路で冷却されたガスを上記スプレーノズルの直前で任意の設定温度に加温する可変加温手段とを備えたことを特徴とする質量分析用試料スプレー装置。
【００２２】
（２）上記手段（１）において、上記断熱配管が、液体窒素の輸送管をフレキシブルな外套管で囲んだ真空断熱管を用いて構成されていることを特徴とする質量分析用試料スプレー装置。
【００２３】
（３）上記手段（１）または（２）において、上記熱交換器と上記可変加温手段が構造上一体化されていることを特徴とする質量分析用試料スプレー装置。
【００２４】
（４）上記手段（１）〜（３）のいずれかにおいて、上記熱交換器と上記可変加温手段が上記スプレーノズルと構造上一体化されていることを特徴とする質量分析用試料スプレー装置。
【００２５】
（５）上記手段（１）〜（４）のいずれかにおいて、上記熱交換器での液体窒素流量を制御する流量制御弁を設けたことを特徴とする質量分析用試料スプレー装置。
【００２６】
（６）上記手段（１）〜（５）のいずれかにおいて、上記熱交換器は、内筒と外筒が同軸状に配置されるとともに両筒の間に環状断面流路が形成される多重筒によって形成され、外筒はスプレー用ガスを上記環状断面流路の一端から他端へ通過させるように形成され、内筒は蛇腹状凹凸による放熱部が形成されるとともに上記断熱配管を通して供給された液体窒素を筒内で筒長方向で循環させる導入管および導出管が設けられていることを特徴とする質量分析用試料スプレー装置。
【発明の効果】
【００２７】
スプレー用ガスの温度損失を低減させることと設計の自由度を高めることとを両立させること、スプレー用ガスを設定温度に加温調節する電熱ヒータの消費電力低減と安定かつ高精度な温度制御を可能にすること、装置全体のサイズ規模を小型化すること、保守性を高めること、これらを互いに背反することなく、達成することができる。
【００２８】
これにより、多種多様な被験試料の質量分析を適正かつ効率良く行わせることが可能になり、たとえば質量分析器をクロマトグラフと組合せて使用する場合に、時々刻々変化する試料種別に応じて最適のスプレー条件を連続的に可変設定することも可能になる。
【００２９】
上記以外の作用／効果については、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１は、本発明による質量分析用試料スプレー装置の一実施形態を概略系統図によって示す。
【００３１】
同図に示す質量分析用試料スプレー装置２０は、スプレーノズル５１に、冷却と加温によって乾燥および温度調節されたスプレー用ガスを供給することにより、スプレーノズル５１に導入された被験試料を所定温度で噴霧してイオン化させるものであって、たとえば蛋白質、核酸などの生体高分子などの被験試料を破壊することなく質量分析にかける場合に用いられる。
【００３２】
この実施形態の質量分析用試料スプレー装置２０はエレクトロスプレーイオン化装置として構成され、スプレー用ガス供給源２１、真空断熱容器（デュアービン）３１、真空断熱配管３５、熱交換器３６、温度調節装置４０、スプレーノズル５１などにより構成されている。
スプレー用ガス供給源２１には窒素ガス発生装置が使用されている。このガス供給源２１から高圧の窒素ガスが流量制御弁２２および熱交換器３６を介してスプレーノズル５１にスプレー用ガス（ネブライジングガス）として供給されるようになっている。
【００３３】
真空断熱容器３１には液体窒素３２が収容され、この液体窒素３２には真空断熱配管３５の輸送管３３が挿入されている。真空断熱配管３５は、液体窒素３２の輸送管（可撓チューブ）３３をフレキシブルな外套管３４で囲んだ二重管構造であって、両管３３，３４の間は真空断熱されている。この真空断熱配管３５によって容器３１内の液体窒素３２を熱交換器３６へ輸送する。
【００３４】
熱交換器３６は温度調節装置４０と同一のケーシングあるいはベース部材に設置されて構造上一体化された状態で、スプレーノズル５１の直前に近接設置されている。この熱交換器３６は、液体窒素とスプレー用ガス間での熱交換を行わせるための冷却流路と被冷却流路を有する。
【００３５】
熱交換器３６の冷却流路は、流入側が断熱配管３５に接続され、流出側がガス流量制御弁３７を介して吸引ポンプ３８に接続されていて、真空断熱容器３１内の液体窒素３２が断熱配管３５を介して所定流量で流れるようになっている。冷却媒体である液体窒素は熱交換により気化し、ガス流量制御弁３７を介して吸引ポンプ３８により吸引・排気される。液体窒素の流量すなわち冷却量は、ガス流量制御弁３７での流量調節により可変制御することができる。
【００３６】
熱交換器３６の被冷却流路には、スプレー用ガス供給源２１から発生されるスプレー用ガス（乾燥窒素ガス）がガス流量制御弁２２を介して導入される。導入されたガスは、冷却流路の液体窒素と熱交換されることにより冷却される。冷却されたスプレー用ガスは直ちに、温度調節装置４０によって設定温度に加温調節される。
【００３７】
温度調節装置４０は可変加温手段をなすものであって、温度制御装置４１、電熱ヒータ４２、および温度センサ４３を有し、スプレーノズル５１に供給されるガスが設定温度となるような温度フィードバック制御を行いながら加温する。
【００３８】
高圧のスプレー用ガスは、上述した冷却手段と加温手段によって所定の設定温度に調温されるとともに乾燥されてスプレーノズル５１に供給される。スプレーノズル５１には、図示を省略するが、高圧電界が印加されているとともに、試料供給源６０から試料溶液が供給されるようになっている。この試料溶液はスプレー用ガス流とともにスプレーノズル５１から噴霧される。この噴霧の過程で試料の溶媒が気化・分離されるとともに、試料がイオン化されて質量分析装置１０に導入される。
【００３９】
上述した装置２０では、熱交換器３６が、液体窒素３２が入った断熱容器３１内ではなく、スプレーノズル５１に近接して設置されているが、これにより、液体窒素で冷却されたスプレー用ガスが外気（環境温度）で温められることによる温度損失および温度変動を従来よりも大幅に小さくすることができる。
【００４０】
断熱容器３１内の液体窒素３２は真空断熱管３５によって熱交換器３６の冷却流路に導かれるため、その断熱容器３１は熱交換器３６に近接して配置する必要がなく、任意位置に設置することができる。これにより、断熱容器３１の形状やサイズに制約が生ぜず、スプレー用ガスの温度損失を低減させることと設計の自由度を高めることとを両立して達成させることが可能になっている。
【００４１】
スプレー用ガスは、いったん冷却したガスを加温することによって被験試料に応じた設定温度に調節されるが、上記のように、本発明では冷却後の温度損失および温度変動を小さくすることができるので、過剰冷却量を従来よりも大幅に小さくすることができる。これにより、加温負荷が軽減されて、電熱ヒータの消費電力を低減させることができるとともに、温度制御を安定かつ高精度に行わせることができるようになる。
【００４２】
上記により、加温調節前の温度と設定温度との間の温度幅を小さくできるが、これにより、その設定温度に加温調節されるまでの制御応答性を向上させることができる。さらに、上記実施形態では、熱交換器３６での液体窒素流量を制御する流量制御弁３７を設けてあるが、この流量制御弁３７の制御流量を温度調節制御に連動する形で可変制御することにより、冷却量を簡単かつ迅速に可変制御することが可能になる。
【００４３】
これにより、設定温度の可変範囲（ダイナミックレンジ）を拡大できるとともに、どの設定温度でも円滑かつ迅速に温度調節を行わせることが可能になる。したがって、たとえば質量分析器をクロマトグラフと組合せて使用する場合に、時々刻々変化する試料種別に応じて最適のスプレー条件を連続的に可変設定することが可能になる、という効果が得られる。
【００４４】
また、上記により、熱交換器３６の冷却容量は従来よりも大幅に小さくすることができる。これにより、熱交換器３６の小型化および構造の単純化が可能になり、装置全体のサイズ規模も小型化することができる。
【００４５】
熱交換器３６内にはスプレー用ガスの水分が凝結・凍結するが、本発明の装置では、上記のように、熱交換器３６の小型化および構造の単純化により、凍結によるガス流の妨げは従来よりも低頻度にすることができる。
【００４６】
凍結によるガス流障害が生じた場合でも、液体窒素３２の供給を止めることにより、除去作業は簡単かつ短時間に行わせることができる。つまり、保守性にすぐれている。
【００４７】
以上のように、上述した実施形態の質量分析用試料スプレー装置２０は、冷却用液体窒素３２を収容する断熱容器３１、スプレーノズル５１に近接して設置された熱交換器３６、断熱容器３１内の液体窒素３２を熱交換器３６の冷却流路に導く断熱配管３５、熱交換器３６の被冷却流路にスプレー用ガスを供給するガス供給源２１、熱交換器３６の被冷却流路で冷却されたガスをスプレーノズル５１の直前で任意の設定温度に加温する温度調節装置４０により、スプレー用ガスの温度損失を低減させることと設計の自由度を高めることとを両立させること、スプレー用ガスを設定温度に加温調節する電熱ヒータの消費電力低減と安定かつ高精度な温度制御を可能にすること、装置全体のサイズ規模を小型化すること、保守性を高めること、これらを互いに背反することなく、達成することができる。
【００４８】
これにより、多種多様な被験試料の質量分析を適正かつ効率良く行わせることが可能になり、たとえば質量分析器をクロマトグラフと組合せて使用する場合に、時々刻々変化する試料種別に応じて最適のスプレー条件を連続的に可変設定することができる。
【００４９】
また、断熱配管３５として、液体窒素の輸送管３３をフレキシブルな外套管３４で囲んだ真空断熱管を用いることにより、断熱容器３１と熱交換器３６間の距離が離れていても、熱交換器３６での冷却に必要な液体窒素を無駄なく供給することができる。
【００５０】
熱交換器３６での液体窒素流量を制御する流量制御弁３７を設けたことにより、冷却量の可変制御を円滑かつ迅速に行うことができる。流量制御弁３７を温度調節装置４０の制御に連動させれば、冷却量と加温量の最適化制御により、液体窒素の消費量と電熱ヒータの消費電力を共に最小化するとともに、温度調節の設定範囲を大幅に拡大することができる。
【００５１】
さらに、熱交換器３６と温度調節装置４０とが構造上一体化されることにより、熱交換器３６で冷却されたスプレー用ガスが外気によって暖められる温度損失を最小限に抑えることができ、これにより、上記効果をさらに高めることができる。
【００５２】
図２は、熱交換器３６と温度調節装置４０とスプレーノズル５１を構造上一体化した実施形態を示す。同図に模式的に示すように、熱交換器３６と温度調節装置４０とスプレーノズル５１は、同一のケーシングに集約して構造上一体化されることができる。
【００５３】
上記の構成によれば、スプレー用ガスの温度損失をさらに低減させるとともに、その温度調節の制御精度および応答性も一層向上させることができる。
【００５４】
図３は、上記熱交換器３６の具体的実施例を示す。同図に示す熱交換器３６は、内筒３６２と外筒３６１からなり、外筒３６１の先端に細径筒部が軸方向に延長され、この延長筒部の外側に電熱ヒータ４２が環状に取り巻く形で設けられている。
【００５５】
内筒３６２と外筒３６１は同軸状に配置されて多重（二重）筒を形成する。両筒３６２，３６１の間には環状断面の流路が形成されている。外筒３６１はスプレー用ガスを環状断面流路の一端から他端へ通過させるように形成されている。内筒３６２は蛇腹状凹凸による放熱部が形成されるとともに、上記断熱配管３５を通して供給された液体窒素を筒３６２内で筒長方向に循環させる導入管３６３および導出管３６４が設けられている。
【００５６】
この実施例の熱交換器３６は、スプレー用ガスの流れ方向が筒軸方向にほぼ一定なのでガスの流れが円滑であり、また、内筒３６２の蛇腹状凹凸によって広い放熱面積（熱伝導面積）が確保されているので熱交換効率も良好であるという利点を有する。さらに、構造が単純なので、水分の凍結によるガス流の阻害が生じにくく、仮に生じたとしても簡単に除去できる。いわゆる保守性が良好である。
【００５７】
図４は、本発明の別の実施形態を示す。この実施形態では、ガスの冷却および加温機構が２系統設けられている。第１の系統ではスプレーノズル５１へ設定温度のスプレー用ガスを供給し、第２の系統ではイオン導入チューブ７１の導入口部分に必要な乾燥ガスを供給する。イオン導入チューブ７１は電熱ヒータ７２と温度センサ７３を用いて所定温度にフィードバック温度制御されるようになっている。スプレーノズル５１から噴霧された試料は、イオン導入チューブ７１を介して後続機器である質量分析装置１０に導入される。
【００５８】
第１の系統は、前述した実施形態と同様、スプレー用ガス供給源２１、ガス流量制御弁２２Ａ、真空断熱容器（デュアービン）３１、真空断熱配管３５Ａ、熱交換器３６Ａ、ガス流量制御弁３６Ａ、吸引ポンプ３８、温度調節装置４０Ａを有し、冷却と加温によって温度調節されたガスをスプレーノズル５１に供給する。
【００５９】
第２の系統は、スプレー用ガス供給源２１、真空断熱容器３１および吸引ポンプ３８を第１の系統と共通に使用し、これにガス流量制御弁２２Ｂ、真空断熱配管３５Ｂ、熱交換器３６Ｂ、ガス流量制御弁３６Ｂ、温度調節装置４０Ｂを設けることにより、所定温度の乾燥ガスをイオン導入チューブ７１の導入口部分に供給する。
【００６０】
上記装置でも、スプレー用ガス、乾燥ガス共に、−１５０℃付近から＋２００℃程度の広い範囲で高安定の温度制御が可能である。また、コールドスプレー等の低温使用後は、イオン導入口付近に吸着された不純物を、イオン導入用チューブ７１に装着されたヒータ７２で加熱することにより除去させることができる。この加熱処理の後、イオン導入用チューブ７１は極低温の乾燥ガスを供給することにより急速に冷却させることができるので、次の測定を迅速に行わせることが可能である。
【００６１】
このように、本発明の装置２０は、液体窒素３２が入った真空断熱容器３１および吸引ポンプ３８を共通に使用して、複数系統のガス供給系統を構築することが可能である。
【００６２】
以上、本発明をその代表的な実施例に基づいて説明したが、本発明は上述した以外にも種々の態様が可能である。たとえば、スプレー用ガスは窒素ガス以外の不活性ガスであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
被験試料を所定温度で噴霧してイオン化させる質量分析用試料スプレー装置において、スプレー用ガスの温度損失を低減させることと設計の自由度を高めることとを両立させること、スプレー用ガスを設定温度に加温調節する電熱ヒータの消費電力低減と安定かつ高精度な温度制御を可能にすること、装置全体のサイズ規模を小型化すること、保守性を高めること、これらを互いに背反することなく、達成することができる。
【００６４】
これにより、多種多様な被験試料の質量分析を適正かつ効率良く行わせることが可能になり、たとえば質量分析器をクロマトグラフと組合せて使用する場合に、時々刻々変化する試料種別に応じて最適のスプレー条件を連続的に可変設定することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明による質量分析用試料スプレー装置の一実施形態を示す概略系統図である。
【図２】本発明に係る熱交換器と温度調節器とスプレーノズルの構成例を示す模式化図である。
【図３】本発明に係る熱交換器の構成例を示す省略断面図である。
【図４】本発明による質量分析用試料スプレー装置の一実施形態を示す概略系統図である。
【図５】従来の質量分析用試料スプレー装置の構成を示す概略系統図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０ 質量分析装置
２０ 質量分析用試料スプレー装置
２１ スプレー用ガス供給源
２２ ガス流量制御弁
３１ 真空断熱容器（デュアービン）
３２ 液体窒素
３３ 輸送管
３４ 外套管
３５ 真空断熱配管
３６ 熱交換器
３６１ 外筒
３６２ 内筒
３６３ 導入管
３６４ 導出管
３７ ガス流量制御弁
３８ 吸引ポンプ
４０ 温度調節装置（可変加温手段）
４１ 温度制御装置
４２ 電熱ヒータ
４３ 温度センサ
５１ エレクトロスプレー
６０ 試料供給源
７１ イオン導入チューブ
７２ 電熱ヒータ
７３ 温度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スプレーノズルに、冷却と加温によって乾燥および温度調節されたスプレー用ガスを供給することにより、上記スプレーノズルに導入された被験試料を所定温度で噴霧してイオン化させる質量分析用試料スプレー装置において、冷却用液体窒素を収容する断熱容器と、上記スプレーノズルに近接して設置された熱交換器と、上記断熱容器内の液体窒素を上記熱交換器の冷却流路に導く断熱配管と、上記熱交換器の被冷却流路にスプレー用ガスを供給するガス供給手段と、上記被冷却流路で冷却されたガスを上記スプレーノズルの直前で任意の設定温度に加温する可変加温手段とを備えたことを特徴とする質量分析用試料スプレー装置。
【請求項２】
請求項１において、上記断熱配管が、液体窒素の輸送管をフレキシブルな外套管で囲んだ真空断熱管を用いて構成されていることを特徴とする質量分析用試料スプレー装置。
【請求項３】
請求項１または２において、上記熱交換器と上記可変加温手段が構造上一体化されていることを特徴とする質量分析用試料スプレー装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、上記熱交換器と上記可変加温手段が上記スプレーノズルと構造上一体化されていることを特徴とする質量分析用試料スプレー装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、上記熱交換器での液体窒素流量を制御する流量制御弁を設けたことを特徴とする質量分析用試料スプレー装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかにおいて、上記熱交換器は、内筒と外筒が同軸状に配置されるとともに両筒の間に環状断面流路が形成される多重筒によって形成され、外筒はスプレー用ガスを上記環状断面流路の一端から他端へ通過させるように形成され、内筒は蛇腹状凹凸による放熱部が形成されるとともに上記断熱配管を通して供給された液体窒素を筒内で筒長方向で循環させる導入管および導出管が設けられていることを特徴とする質量分析用試料スプレー装置。
【請求項１】
スプレーノズルに、冷却と加温によって乾燥および温度調節されたスプレー用ガスを供給することにより、上記スプレーノズルに導入された被験試料を所定温度で噴霧してイオン化させる質量分析用試料スプレー装置において、冷却用液体窒素を収容する断熱容器と、上記スプレーノズルに近接して設置された熱交換器と、上記断熱容器内の液体窒素を上記熱交換器の冷却流路に導く断熱配管と、上記熱交換器の被冷却流路にスプレー用ガスを供給するガス供給手段と、上記被冷却流路で冷却されたガスを上記スプレーノズルの直前で任意の設定温度に加温する可変加温手段とを備えたことを特徴とする質量分析用試料スプレー装置。
【請求項２】
請求項１において、上記断熱配管が、液体窒素の輸送管をフレキシブルな外套管で囲んだ真空断熱管を用いて構成されていることを特徴とする質量分析用試料スプレー装置。
【請求項３】
請求項１または２において、上記熱交換器と上記可変加温手段が構造上一体化されていることを特徴とする質量分析用試料スプレー装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、上記熱交換器と上記可変加温手段が上記スプレーノズルと構造上一体化されていることを特徴とする質量分析用試料スプレー装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、上記熱交換器での液体窒素流量を制御する流量制御弁を設けたことを特徴とする質量分析用試料スプレー装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかにおいて、上記熱交換器は、内筒と外筒が同軸状に配置されるとともに両筒の間に環状断面流路が形成される多重筒によって形成され、外筒はスプレー用ガスを上記環状断面流路の一端から他端へ通過させるように形成され、内筒は蛇腹状凹凸による放熱部が形成されるとともに上記断熱配管を通して供給された液体窒素を筒内で筒長方向で循環させる導入管および導出管が設けられていることを特徴とする質量分析用試料スプレー装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−１１７８５０（Ｐ２００７−１１７８５０Ａ）
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３１１６４２（Ｐ２００５−３１１６４２）
【出願日】平成１７年１０月２６日（２００５．１０．２６）
【出願人】（５０５４００７８３）ブルカー・ダルトニクス株式会社 (1)
【出願人】（５０２２８４１６２）日本サーマルエンジニアリング株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月２６日（２００５．１０．２６）
【出願人】（５０５４００７８３）ブルカー・ダルトニクス株式会社 (1)
【出願人】（５０２２８４１６２）日本サーマルエンジニアリング株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]