質量分析計

【課題】ＥＳＩ方式の質量分析計において、部品点数が少なく、絶縁性、耐薬品性に優れたＥＳＩプローブを備えた質量分析計を提供する。
【解決手段】送液流路系統とネブライザーガス流路系統を、ＰＥＥＫを材料とするマニホールド１に形成し、マニホールド１に高電圧を印加されたスプレー部３を取り付け、マニホールド１内に具えたキャピラリ５をスプレー部３のノズルに配設する。マニホールド１にはスプレー部３と同体に具えられた端子６が挿入され、高電圧ケーブル１０から高電圧がスプレー部３に印加される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロスプレーイオン化方式による質量分析計に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロスプレーイオン化法（以下、ＥＳＩと略称する）を利用して試料を大気圧下でイオン化して質量分析計に導くＥＳＩ質量分析計は、液体クロマトグラフ直結形質量分析計（ＬＣ／ＭＳ）に広く用いられており、従来の電子衝撃イオン化法（ＥＩ）を利用したガスクロマトグラフ直結形質量分析計に比べ、そのイオン化機構において衝撃の少ない穏やかなイオン化手段を用いているため、試料をイオン化する際分解することなく、特にペプチド等の測定において擬分子イオンや多価イオンが観察し易い特徴を有し、ＧＣ質量分析計では得られない多くの知見を有している。
【０００３】
ＥＳＩ質量分析計におけるＥＳＩプローブは液体クロマトグラフ（以下、ＬＣと略称する）から供給される液体試料を送液する送液流路系統と、送液された液体試料を霧化するためのネブライザーガス流路系統と、送液流路先端に設けられた液体試料を霧化するスプレー部とによって構成される。スプレー部には直流の高電圧が印加されているため、生成した試料の霧滴は効率よくイオン化される。図４にスプレー部の模式的構造を示す。
【０００４】
スプレー部３の先端は、図４に示すように細孔を有するノズルを形成しており、細孔の中心にはキャピラリ５が保持されている。スプレー部３はステンレスのような耐食性の高い金属で作られており、分析時には高圧電源１５より３〜８ｋＶの高電圧が印加されている。キャピラリ５にはＬＣから送液された液体試料が供給され、キャピラリ５の周囲にはネブライザーガスが供給される。ネブライザーガスの流速を最適に調節すると、スプレー部３のノズル先端に生ずる負圧によって液体試料がキャピラリ５の先端から霧散する。
【０００５】
霧化された試料は最初、移動相に包まれた液滴になっており、しかもスプレー部３には高電圧が印加されているため、十分に帯電した状態となっている。この液滴が質量分析計の試料導入孔に達するまでの間に、液滴中の移動相は蒸発を続け液滴はさらに微細になってゆく。これによって液滴の電荷密度は急激に上昇し、遂にはクーロン力の反発により破裂をし、更に小さな液滴となる。この移動相の蒸発と破裂はくり返し行われる。試料は移動相溶液の中で移動相よりプロトンを得てイオンの状態として存在している。したがって液滴が十分に小さくなり、移動相の表面張力より試料イオンと移動相のチャージによるクーロン反発が大きくなると、試料イオンは移動相より飛び出し（これをイオン蒸散現象と呼ぶ）試料分子イオンとなる。この分子イオンが質量分析計試料導入口に到達して、分析が行われる（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
従来のＥＳＩプローブの一例を図５に示す。この例においては、送液流路系統およびネブライザーガス流路系統ともに、金属パイプあるいは樹脂パイプを用いた配管構造を主体としている。ＬＣから供給された液体試料は、電気絶縁性、耐薬品性に優れたＰＥＥＫを材料とした樹脂パイプ２６に導入され、ジョイント１９を介してステンレス製の送液パイプ１７からスプレー部３の中心に保持されたキャピラリ５（ステンレス製）に供給される。一方ネブライザーガスは、やはりＰＥＥＫを材料とした樹脂パイプ２７に導入されジョイント２０を介してネブライザーガスパイプ１８を通じてスプレー部３に送られ、キャピラリ５の外側を流れてスプレー部３先端から噴出し、この時キャピラリ５先端から液体試料をスプレー部３前方に霧散させる。ジョイント２０は金属製のホルダー２２によって保持され、ホルダー２２には高圧電源１５からコネクター２３を介して高電圧が印加されている。ホルダー２２とジョイント２０とネブライザーガスパイプ１８とスプレー部３は電気的に導通しているため、スプレー部３は高電位となり、効率的に試料をイオン化する。
【０００７】
スプレー部３に印加される高電圧から分析計自体および使用者を保護するためにＥＳＩプローブを電気的に絶縁しなくてはならないが、これは、樹脂パイプ２６、２７の使用と、ホルダー２２とケース２４からケース２５を絶縁する絶縁体２１（ＰＥＥＫ製）の使用によって確保される。
【０００８】
上例のＥＳＩプローブの他に、図６に示すような送液流路系統とネブライザーガス流路系統をステンレスなどを用いた金属マニホールド２８によって形成する方法も用いられている。金属マニホールド２８には、液体試料を供給するキャピラリ５が具えられ、この周りにネブライザーガスが流れるように流路が形成されている。金属マニホールド２８の前面にはスプレー部３が電気的に導通状態で取り付けられており、高圧電源１５からの電圧は、金属マニホールド２８を介してスプレー部３に供給される。スプレー部３および金属マニホールド２８の絶縁性は、樹脂カバー２９によって金属マニホールド２８を包むことによって確保している。
【特許文献１】特開平６−７６７８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記の従来法に於けるＥＳＩプローブには、以下に述べるような問題点がある。
【００１０】
図５に示した金属パイプおよび樹脂パイプを用いた配管構造を主体として形成されるＥＳＩプローブは、構造が非常に複雑になり、部品点数が多くなる。この原因は、送液流路系統およびネブライザーガス流路系統ともに、高電圧印加と絶縁性確保のために金属製パイプと樹脂製パイプを連結して使用しなければならないため、パイプの本数のみならず双方を結合するジョイント類の数が増加すること、また、ケース間の絶縁確保のために特別に絶縁体類を使用しなくてはならないことによる。部品手数が多くなることにより、部品製作のコストの上昇と、組み立て作業時間の増加によるコストの上昇が大きな問題となる。
【００１１】
また、図６に示した金属マニホールド２８を使用する方法は、配管材料の部品点数を削減することができる利点はあるものの、マニホールドの材料であるステンレスブロックに深くて複雑な形状の穴加工を施すという難易度の高い作業を必要とする欠点がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記の従来法の問題点を解決して、部品点数を最小限に抑え、部品材料コストおよび組み立てコストをできる限り小さくするＥＳＩプローブを提供するためのものであり、ＥＳＩプローブの試料液流路とネブライザーガス流路が電気絶縁性の樹脂製のマニホールドによって形成されていることを特徴とする。更に、より具体的には、樹脂製マニホールドは、その中心に開削された１個の貫通孔と、当該貫通孔の中心に配設された１個のキャピラリによって構成される二重管構造を有し、前記マニホールドの先端には、前記貫通孔と連通する細孔を有する、高電圧を印加される金属スプレー部が嵌着されており、前記二重管構造の内管が試料液流路を構成し、その外層がネブライザーガス流路の一部を構成することを特徴とする。
【００１３】
また、より安全性を確保するため、樹脂製マニホールドには高電圧供給のための導通孔が設けられ、当該導通孔を通る高電圧ケーブルによって前記樹脂製マニホールドの先端に嵌着された金属製スプレー部に高電圧が印加されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
ＥＳＩプローブの部品点数を減少させること、機械加工性の高い材質を用いることによって部品材料費の低減、作業時間の短縮を実現することが可能となり、総体的に装置の製造コストを大きく削減することが可能となる。また、高電圧から分析計自体および使用者を保護し、より安全な作業を確実にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の目的は、ＥＳＩプローブの部品点数を減少させるとともに、加工時間の削減を実現する点にある。よって、本発明は、機械加工性の高い樹脂材料を用いて製作されたマニホールドによって構成される。以下に実施例を図１に従って説明する。
【実施例１】
【００１６】
マニホールド１は、絶縁性、機械加工性が高く、耐薬品性に優れたＰＥＥＫを材料とする。マニホールド１は円筒形の材料から加工して製作され、図１はその中心軸を含む１平面における断面を示している。
【００１７】
マニホールド１には、その中心において両端に貫通する第１の孔と、円筒面から第１の孔に直交して達する第２の孔と、周辺近傍において第１の孔に平行してマニホールド１の左端から第２の孔に達する第３の孔が開削されている。またマニホールド１の右端面には、ステンレス製のスプレー部３がパッキン４を挟んでネジによって固定されており、その中心部に開削されている孔がマニホールド１の中心の第１の孔と連通している。第１の孔にはキャピラリ５がその外側を囲繞するライナー８とフェルール９ａと共に挿入されており、固定ナット１３をマニホールド１の第１の孔の周囲の突起部の廻りのオネジに締め込んで、フェルール９ａを介してライナー８を締め付けることによって、キャピラリ５を第１の孔の中心に保持する。
【００１８】
キャピラリ５の左端には、ナット１４ａとフェルール９ｂによって締着された送液パイプ１１の先端が接続されており、送液パイプ１１を通してＬＣより送られた液体試料がキャピラリ５によってスプレー部３の先端にまで供給される。送液パイプ１１の着脱はナット１４ａの着脱によって行われるが、この時固定ナット１３が緩まないようにゆるみ止めナット１６が取り付けられている。マニホールド１に開削された第３の孔にはネブライザーガスパイプ１２がナット１４ｂとフェルール９ｃによって接続されており、ネブライザーガスはマニホールド１の第３の孔から第２の孔を経由して、第１の孔のキャピラリ５の外側を通ってスプレー部３の先端から噴出する。マニホールド１の外周に開いた第２の孔の口は、栓２によって密閉され、ネブライザーガスの漏洩が防止されている。
【００１９】
更に、スプレー部３と同体に設けられた端子６がマニホールド１に開削された第４の貫通孔に挿入されており、この第４の孔の反対方向から挿入された高電圧ケーブル１０がコネクター７を介して端子６に接続されている。この結線を通じてスプレー部３に高電圧が付加される。
【００２０】
上記の構造を持つＥＳＩプローブに液体試料とネブライザーガスの供給を開始すれば、液体試料はネブライザーガスによって霧化されるとともに、スプレー部３に印加された電圧によって効率よくイオン化されて、質量分析が遂行される。図１に示すように、本発明に係るＥＳＩプローブは、絶縁性の高いＰＥＥＫを材料としたマニホールド１の採用のため、絶縁を確保するための特別の部品を必要とせずに、スプレー部３に印加された高電圧から分析計自体および使用者を保護することが可能である。また、図１に見られるように、本実施例における部品点数は、図５に示した従来法に比較して圧倒的に少ない。これによって部品の材料費と制作費を大きく低減することができる。
【００２１】
また組み立ても非常に簡単であるため、作業時間も大きく短縮することが可能である。更に、高電圧ケーブル１５をマニホールド１の内部に挿入できることによって、作業時の安全性がより確実となる。
また、マニホールド１の材料に使用したＰＥＥＫは、機械加工性に優れているため、図６に示した金属マニホールド２８に比べて、作業がきわめて容易になるメリットがある。
【００２２】
図２と図３に、本発明のマニホールドの他の実施例を示す。図２の実施例はネブライザーガスの導入路を図１の実施例とは９０度異なる方向に取り付けたものである。また図３の実施例はネブライザーガスの導入路を図１の実施例から４５度異なる方向に取り付けたものである。いずれの場合も図１の方法に比べてマニホールドに開削する孔の本数を１本少なくして、作業を単純化するものである。
【００２３】
本発明の特徴は上記のとおりであるが、マニホールドの材質および形状は実施例に図示したものに限定されるものではない。材質はＰＥＥＫ以外にも機械加工性と電気絶縁性と耐薬品性の要求を満たすものであれば使用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、ＥＳＩ（エレクトロスプレーイオン化方式）の質量分析計に関する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係るＥＳＩプローブの第１の実施例を示す図である。
【図２】本発明に係るＥＳＩプローブの第２の実施例を示す図である
【図３】本発明に係るＥＳＩプローブの第３の実施例を示す図である
【図４】ＥＳＩプローブのスプレー部の模式図である。
【図５】従来法のＥＳＩプローブの一例を示す概念図である。
【図６】従来法のＥＳＩプローブの他の例を示す概念図である。
【符号の説明】
【００２６】
１マニホールド
２栓
３スプレー部
４パッキン
５キャピラリ
６端子
７コネクター
８ライナー
９ａフェルール
９ｂフェルール
９ｃフェルール
１０高電圧ケーブル
１１送液パイプ
１２ネブライザーガスパイプ
１３固定ナット
１４ａ、１４ｂナット
１５高圧電源
１６ゆるみ止めナット
１７送液パイプ
１８ネブライザーガスパイプ
１９、２０ジョイント
２１絶縁体
２２ホルダー
２３コネクター
２４、２５ケース
２６、２７樹脂パイプ
２８金属マニホールド
２９樹脂カバー

【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧あるいはそれに近い状態の空間にエレクトロスプレーイオンプローブから液体試料を噴射してイオン蒸散現象を生じさせるイオン化部を備え、このイオン化部で生成された試料イオンを分析部に導入する質量分析計において、エレクトロスプレーイオンプローブの試料液流路とネブライザーガス流路が電気絶縁性の樹脂製のマニホールドによって形成されていることを特徴とする質量分析計。
【請求項２】
マニホールドは、その中心に開削された１個の貫通孔と、当該貫通孔の中心に配設された１個のキャピラリにより二重構造に構成されるとともに、マニホールドの先端には前記貫通孔と連通する細孔に高電圧を印加される金属スプレー部が嵌着され、前記二重管構造の内管が試料液流路を構成し、その外層がネブライザーガス流路の一部を構成することを特徴とする請求項１記載の質量分析計。
【請求項３】
樹脂製マニホールドに高電圧供給のための導通孔が設けられ、当該導通孔を通る高電圧ケーブルによって前記樹脂製マニホールドの先端に嵌着された金属製スプレー部に高電圧が印加されることを特徴とする請求項２記載の質量分析計。

【図１】