JP7297799B2 - 液体クロマトグラフ質量分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体クロマトグラフ質量分析装置に関する。

質量分析装置は、電気的・磁気的な作用によってイオンを質量電荷比に応じて分離し、その存在量を測定する分析装置である。分離の方式は、四重極型、飛行時間型、イオントラップ型、など様々なものがあるが、いずれの方式においても、分析装置を使用する目的は、主に成分未知試料の定性分析、又は濃度未知試料の定量分析である。

定性分析をする場合は、横軸を質量電荷比、縦軸をイオン強度としたマススペクトルを取得する。マススペクトルにおけるイオンピークのパターンから未知試料の質量数や構造を推測する。定量分析をする場合は、定量したい物質固有の質量電荷比におけるイオン強度を数分間測定する。この測定によって、横軸を時間、縦軸をイオン強度としたマスクロマトグラムを取得する。未知試料のクロマトグラムの面積と濃度既知試料のクロマトグラムの面積の比をとることで未知試料の濃度を計算する。

質量分析装置は、クロマトグラフと連結して使用されることが多い。クロマトグラフとは、化学的又は物理的相互作用の強弱を利用して、混合物中の成分を分離する装置である。クロマトグラフとしては、例えば移動相が気体であるガスクロマトグラフや、移動相が液体である液体クロマトグラフなどがある。クロマトグラフで試料中の夾雑物成分を分離した後に質量分析装置で分析することで、定性分析及び定量分析の精度が向上する。クロマトグラムを介すると、質量分析装置の分析結果のクロマトグラムはイオン信号がピーク形状となって現れる。

ここで、定性・定量のどちらにおいても、測定精度を維持するために重要であるのは、マススペクトルにおける横軸方向のイオン信号のピーク位置である。イオン信号のピークの位置は、質量分析装置に加える電気的・磁気的な力の値によって決まる。これらの力の値は装置の周囲の温度や湿度の変化の影響を受けやすい。したがって、周囲の温度や湿度の変化に伴ってイオン信号のピーク位置が変化し、真の質量電荷比と差が生じる。この差が極端に大きい場合、定性分析では、測定試料が何であるか特定できなくなる。また、定量分析ではクロマトグラムにおける測定物質のイオン信号のピークが見えなくなるといった問題が生じる。

前記のような理由から、通常、質量分析装置を使用する前に、質量数既知の標準試料を測定してマススペクトルを取得し、そのイオン信号のピーク位置を基準としてマススペクトルの横軸を補正する。この動作を質量キャリブレーション又は質量校正と呼ぶ。質量キャリブレーションを精密に実行するためには、標準試料のイオン信号を一定時間、十分な信号量を保って測定する必要がある。

このような質量キャリブレーションの手法に関する文献として、特許文献１がある。この文献では、既知質量数の内部標準試料を、液体クロマトグラフの送液ポンプを用いて移動相溶媒に混合させる。内部標準試料は、質量分析装置に連続的に又はパルスに従って所定間隔で導入される。そして、内部標準試料に由来のマススペクトルを参照し、内部標準法によって目的成分のマススペクトルの質量キャリブレーションを実行することができる。
また、特許文献２には、正確な質量電荷比値が既知であり且つ目的試料中に存在しないことが明らかである標準物質を、溶出液中に所定量ずつ連続的に添加することにより質量キャリブレーションを実行することが記載されている。

特許文献１に記載された手法では、標準試料により液体クロマトグラフの送液ポンプやカラムが汚れて詰まる、カラムの寿命が短くなる等の課題がある。また、特許文献２に記載されている方法では、標準試料を連続的に添加するための手段が必要となる。この手段を実現するためには、液体クロマトグラフの移動相溶媒の送液用のものとは別の送液ポンプなど、連続的な動作を制御する新たな機構が必要となる。したがって、装置の導入コストが新たな添加手段の分高くなるという課題がある。

特開２００９－３１２０１号公報 国際公開第２０１６／１０３３８８号

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、ポンプやカラムの汚れを防止し、且つ複雑な機構を追加することなく質量キャリブレーションを実行可能とした液体クロマトグラフ質量分析装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る液体クロマトグラフ質量分析装置は、移動相溶媒を送液する送液ポンプを含む液体クロマトグラフと、試料の質量を分析する質量分析装置と、前記液体クロマトグラフと前記質量分析装置を連結する流路において前記液体クロマトグラフ及び前記質量分析装置と直列に接続可能に構成され、質量キャリブレーション用の標準試料を収容した標準試料容器とを備える。

本発明によれば、ポンプやカラムが標準試料により汚れることが防止されるとともに、液体クロマトグラフの移動相溶媒の送液のためのポンプを利用して質量キャリブレーションを実施することができるため、複雑な機構を追加することなく質量キャリブレーションを実行することが可能な液体クロマトグラフ質量分析装置を提供することができる。

第１の実施の形態に係る液体クロマトグラフ質量分析装置の構成例を説明する概略図である。 標準試料容器１４の構成と、その動作の一例を説明する断面図である。 標準試料容器１４の注入孔Ｈ１及び吐出孔Ｈ２に取り付けられる接続具３５の構造の一例を示す断面図である。 図１の液体クロマトグラフ質量分析装置における質量キャリブレーションに関する動作を説明するタイミングチャートである。 第２の実施の形態に係る液体クロマトグラフ質量分析装置の構成例を説明する概略図である。 図５の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質量分析、質量キャリブレーション、及び流路の洗浄の動作を説明するタイミングチャートである。 第３の実施の形態に係る標準試料容器１４の構造を表した概略図である。 図７の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質量分析、質量キャリブレーション、流路の洗浄、及びＦＩＡの動作を説明するタイミングチャートである。 第４の実施の形態に係る標準試料容器１４の構造を表した概略図である。 図９の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質量分析、質量キャリブレーション、及び流路の洗浄の動作を説明するタイミングチャートである。 第５の実施の形態に係る液体クロマトグラフ質量分析装置の構成例を説明する概略図である。 図１１の液体クロマトグラフ質量分析装置の動作を説明するタイミングチャートである。 第６の実施の形態に係る液体クロマトグラフ質量分析装置の構成例を説明する概略図である。

以下、添付図面を参照して本実施形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号又は対応する番号で表示される場合もある。なお、添付図面は本開示の原理に則った実施形態と実装例を示しているが、これらは本開示の理解のためのものであり、決して本開示を限定的に解釈するために用いられるものではない。本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本開示の特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味においても限定するものではない。

本実施形態では、当業者が本開示を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本開示の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。

［第１の実施の形態］
図１の概略図を参照して、第１の実施の形態に係る液体クロマトグラフ質量分析装置の構成例を説明する。この液体クロマトグラフ質量分析装置１００は、移動相溶媒２４を送液する送液ポンプ１１を含む液体クロマトグラフ１２と、質量分析装置１３と、標準試料容器１４と、配管１５とから大略構成される。

液体クロマトグラフ１２は、図１では図示を省略しているが、送液ポンプ１１の他、カラム等を含んでいる。質量分析装置１３は、クロマトグラフィーによりカラムで分離され導入された成分に従い、各成分の質量分析を行う。

配管１５は、液体クロマトグラフ１２と質量分析装置１３とを接続し、液体クロマトグラフ１２から質量分析装置１３に向けて、測定対象試料の分離成分を搬送する。標準試料容器１４は、この配管１５の経路の途中に設けられ、液体クロマトグラフ１２と質量分析装置１３とに直列に接続可能に配置される。標準試料容器１４は、質量キャリブレーションのための標準試料溶液をその内部に充填した容器である。

標準試料容器１４の構成の一例を、図２の断面図を参照して、その動作と共に説明する。図２（ａ）は、標準試料容器１４の初期状態を示しており、（ｂ）、（ｃ）は、その内部に保持された標準試料溶液２３が押し出される様子を示している。

この標準試料容器１４は、一例として、ケース２１と、仕切り板２２とから大略構成される。ケース２１は、例えば流路の方向を長手方向とした筒形状（例えば円筒形状）を有し、その一端の第１壁面２１１に注入孔Ｈ１を、他端の第２壁面２１２に吐出孔Ｈ２を有している。また、仕切り板２２は、その円筒形状のケース２１の内部を、流路と交差する方向において仕切り、更に流路方向（注入孔Ｈ１と吐出孔Ｈ２とを結ぶ方向）に移動可能に配置されている。すなわち、標準試料容器１４においては、仕切り板２２と第２壁面２１２との間において標準試料溶液２３が満たされ、第１壁面２１１と仕切り板２２との間の位置に移動相溶媒２４が注入される。図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、注入孔Ｈ１から移動相溶媒２４が導入され仕切り板２２を押すことにより、吐出孔Ｈ２から標準試料溶液２３が吐出される。なお、注入孔Ｈ１、及び吐出孔Ｈ２の形状は、例えば直径１／１６インチ程度で、液体クロマトグラフの配管用チューブやネジを接続することが可能な形状とすることができる。

仕切り板２２は、数十ＭＰａの圧力を掛けるとケース２１の内部を、注入孔Ｈ１から吐出孔Ｈ２に向かう方向に移動するよう設計される。標準試料溶液２３は、例えばポリプロピレングリコールやヨウ化セシウムなど、複数の質量数のイオンピークが現れる物質を水やメタノール・アセトニトリルなどの有機溶媒に溶かしたものが好ましい。一方、移動相溶媒２４は水又はメタノール・アセトニトリルなどの有機溶媒が好ましい。

標準試料容器１４の注入孔Ｈ１及び吐出孔Ｈ２には、例えば図３の断面図に示すような接続具３５が取り付けられる。接続具３５は、密栓３１、ジョイント３２、ネジ３３、及びチューブ３４を含む。チューブ３４が注入孔Ｈ１又は吐出孔Ｈ２に取り付けられ、ジョイント３２の密栓３１側の一端が前述の配管１５に接続される。

ジョイント３２は、円筒状の中空部材とされており、円筒の軸方向に沿った中空部Ｈ３を有している。ジョイント３２の一端側の内壁にはネジ穴が形成されており、密栓３１が螺合される。また、ジョイント３２の他端側の内壁にも同様のネジ穴が形成されており、ネジ３３が螺合する。ジョイント３２の一端は、密栓３１が外された後、前述した配管１５が接続される。このため、ジョイント３２の一端の内径は、配管１５の外径と一致するよう構成されている。

ネジ３３は、その中心軸に沿った貫通孔Ｈ４を有しており、その貫通孔Ｈ４にはチューブ３４が挿入されている。チューブ３４を貫通させたネジ３３をジョイント３２に接続し、更にチューブ３４を注入孔Ｈ１に固定すれば、標準試料容器１４に接続具３５を接続することができる。このようにして、ジョイント３２のネジ穴を利用して標準試料容器１４を配管１５と接続することができる。

また、標準試料容器１４を持ち運ぶ際はジョイント３２の一端に密栓３１を接続する。密栓３１によって、標準試料容器１４の内部に標準試料溶液２３を満たした状態で密封することができる。従来、標準試料溶液は開封状態で放置されるか、又は１度開封してから試料容器の蓋の開け閉めを繰り返す必要があるため標準試料溶液が劣化しやすい。これに対し、第１の実施の形態の標準試料容器１４と接続具３５を利用すれば、１回使い切りの量の標準試料溶液を密封して保管することができるため標準試料溶液の劣化を防ぐことができる。

次に、図４のタイミングチャートを参照して、図１の液体クロマトグラフ質量分析装置における質量キャリブレーションに関する動作を説明する。図１の装置において、質量キャリブレーションを開始する場合には、配管１５上に標準試料容器１４を接続する（時刻ｔ１）。標準試料容器１４を接続する際は、吐出孔Ｈ２が接続具３５を介して質量分析装置１３に接続され、注入孔Ｈ１が接続具３５を介して送液ポンプ１１に接続されるようにする。質量キャリブレーションの開始時の標準試料容器１４は、図２（ａ）に示すように、仕切り板２２が注入孔Ｈ１側に移動しており、仕切り板２２と吐出孔Ｈ２との間の内部空間は標準試料溶液２３で満たされている。

標準試料容器１４を配管１５を介して送液ポンプ１１及び質量分析装置１３に接続した後、送液ポンプ１１からの移動相溶媒２４の送液を開始する。移動相溶媒２４の送液時の圧力は数十ＭＰａなので、送液に伴って標準試料容器１４の仕切り板２２がケース２１内を移動する。

仕切り板２２の移動に伴い、標準試料溶液２３が吐出孔Ｈ２から押し出されて質量分析装置１３に到達する（図２（ｂ）参照）。図４に示すように、標準試料容器１４が接続され、標準試料溶液２３が送液ポンプ１１の作用により押し出されている間は、標準試料溶液２３のイオン信号が質量分析装置１３において一定の強度で検出される。マススペクトル測定結果における標準試料溶液２３のイオン信号のピーク位置を基準としてマススペクトルの横軸を補正して質量キャリブレーションを実施することができる。

図２（ｃ）のように、仕切り板２２がケース２１の他端に到達すると、標準試料溶液２３のイオン信号が質量分析装置１３において観測されなくなる。この時、ケース２１は移動相溶媒２４で満たされた状態となる。標準試料溶液２３のイオン信号が質量分析装置１３において観測されなくなったら、送液ポンプ１１を停止させ、移動相溶媒２４の送液を停止させる。

その後、配管１５から標準試料容器１４を取り外し（図４の時刻ｔ２）、例えば送液ポンプ１１と質量分析装置１３を、配管１５により直接に接続する。この状態で再度送液ポンプ１１から移動相溶媒２４を送液すれば、送液ポンプ１１から質量分析装置１３までの流路に残った標準試料溶液２３を洗浄することができる。

以上説明したように、この第１の実施の形態の液体クロマトグラフ質量分析装置の構成によれば、特許文献１のように標準試料溶液が液体クロマトグラフ１２の送液ポンプ１１を通過することがない。したがって、標準試料溶液によって送液ポンプ１１が汚染されるのを防ぐことができる。

また、液体クロマトグラフ１２の送液ポンプ１１を使用しているので、液体クロマトグラフ質量分析装置として稼働するのに必要な送液ポンプの数を最小限に抑えることができる。

［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態に係る液体クロマトグラフ質量分析装置を、図５～図６を参照して説明する。図５は、第２の実施の形態に係る液体クロマトグラフ質量分析装置の構成例を示す概略図である。この第２の実施の形態の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１２が、カラムを搭載するためのカラム搭載部５２を備えている。第１の実施の形態と同一の部材については、図５において図１と同一の参照符号を付しているので、以下では重複する説明は省略する。

カラム搭載部５２は、液体クロマトグラフ質量分析（ＬＣ／ＭＳ）を実行する際に使用されるカラム５１と、質量キャリブレーションを実行する際に使用される標準試料容器１４とを選択的に搭載可能に構成されている。カラム搭載部５２に搭載されるカラム５１及び標準試料容器１４は、それぞれ使用時において配管１５を介して、送液ポンプ１１と質量分析装置１３との間に直列に接続可能とされている。

標準試料容器１４は、一例として図２に示すものを採用することができる。ただし、標準試料容器１４のケース２１の体積は、カラム５１と同一の体積か、又はカラム搭載部５２に収納可能な体積とする。また、カラム搭載部５２は、通常４０～７０℃に保温される。このような環境に対応するために、ケース２１は断熱材を使用してもよい。断熱材を使用することで、標準試料容器１４内の標準試料溶液２３が熱によって劣化することを防ぐことができる。

次に、図６のタイミングチャートを参照して、図５の液体クロマトグラフ質量分析装置の動作を説明する。図６では、一例として、液体クロマトグラフ質量分析（ＬＣ／ＭＳ）、質量分析装置１３の質量キャリブレーション、及び流路の洗浄を順に実行する場合の手順を示している。

液体クロマトグラフ質量分析（ＬＣ／ＭＳ）を実施する場合は、カラム搭載部５２にカラム５１が接続される（図６の時刻ｔ１１）。液体クロマトグラフ１２から質量分析装置１３までの流路にカラム５１が配管１５を介して接続される。カラム５１が接続されると、分析対象の試料を、図示しないポンプにより数～数十μＬ注入してカラム５１に吸着させる。その後、送液ポンプ１１により適切な移動相溶媒をカラムに向けて送液する。これにより、分析対象の試料をカラム５１から溶出させて質量分析装置１３に送出する。

送出された分析対象の試料について質量分析装置１３で質量分析すると、クロマトグラムに現れる試料中の測定物質のイオン信号は、例えば時刻ｔ１１～ｔ１２の間のいずれかのタイミングにおいて、数秒の幅のピーク形状となって現れる。

液体クロマトグラフ質量分析が終了すると、続いて、質量キャリブレーションが開始される。この場合、カラム搭載部５２からカラム５１は取り外され、その代わりに標準試料容器１４が接続される。質量キャリブレーション時のイオン信号の様子や、処理方法、標準試料容器１４の断面図の様子は第１の実施の形態と同様である。

仕切り板２２が、ケース２１の内部で注入孔Ｈ１側から吐出孔Ｈ２側に移動し終えると、質量分析装置１３においてイオン信号が現れなくなるので、送液ポンプ１１の動作を停止され、移動相溶媒の送液を終了させる。以上により、質量キャリブレーションは終了する。

質量キャリブレーションが終了すると、続いて、流路の洗浄工程に移行する。イオン信号が観測されなくなり、送液ポンプ１１の動作が停止されると、続いてカラム搭載部５２に接続されている標準試料容器１４が取り外され、代わりにカラム５１が接続される。この状態で再度送液ポンプ１１から移動相溶媒２４を送液すれば、カラム搭載部５２から質量分析装置１３までの流路に残った標準試料溶液を洗浄することができる。流路を洗浄した後は、再び試料の注入を行い、液体クロマトグラフ質量分析（ＬＣ／ＭＳ）が上記と同様にして再開される。

以上説明したように、この第２の実施の形態の装置では、カラム搭載部５２において、液体クロマトグラフ質量分析（ＬＣ／ＭＳ）の実行時にはカラム５１が搭載され、質量キャリブレーションの実行時には、カラム５１に代えて標準試料容器１４が絡む搭載部５２に搭載される。このため、この第２の実施の形態の装置によれば、第１の実施の形態に記載の効果が得られることに加え、標準試料溶液によって液体クロマトグラフ質量分析用のカラム５１が汚染されるのを防ぐことができる。また、カラム５１の寿命が短くなる、カラム５１が詰まるといった可能性を排除することができる。

［第３の実施の形態］
次に、第３の実施の形態に係る液体クロマトグラフ質量分析装置を、図７～図８を参照して説明する。この第３の実施の形態の装置の全体構成は、第２の実施の形態の装置の全体構成（図５）と同一であってよい。ただし、この第３の実施の形態は、標準試料容器１４の構造が第２の実施の形態とは異なっている。

図７は、第３の実施の形態に係る標準試料容器１４の構造を表した概略図である。図７において、（ａ）は標準試料容器１４の使用開始前の状態を示し、（ｂ）は使用状態での中盤の状態、（ｃ）は使用が終了した段階での状態を示している。

この標準試料容器１４は、一例として、ケース２１と、その内部に例えば螺旋状に延びるチューブ７１から構成される。チューブ７１内には、質量キャリブレーションの実行前の段階で、標準試料溶液２３が注入される。チューブ７１の直径（太さ）は、拡散により標準試料溶液２３が他の溶液と混合しないよう設計される。また、チューブ７１の材質は、液体クロマトグラフの送液時に発生する数十ＭＰａの圧力に耐えられるように選定される。一例として、チューブ７１の性状は、内径０．２５～１．００ｍｍ、長さ１０～１００ｃｍ、材質としてはＰＥＥＫ製のチューブとし、その内部に数十～数百μＬの標準試料溶液２３を満たすことができるように選定され得る。

チューブ７１が螺旋状とされているのは、質量キャリブレーションの実施に必要な量の標準試料溶液２３を格納可能とするためである。図７では、流路と交差する方向（紙面垂直方向）を中心として多数のループを描くようよう螺旋が描かれているが、螺旋形状は図７に図示のものに限られない。例えば、ループの方向は、流路と平行な方向（紙面方向）を中心としたものであってもよい。また、チューブ７１の螺旋形状の配置自体も一例であって、螺旋形状には限定されない。例えば、螺旋形状とする代わりに、例えばジグザグ形状に配置するなど、チューブ７１がケース２１内で少なくとも１つの折り返し部を有していればよい。

チューブ７１は、注入孔Ｈ１及び吐出孔Ｈ２の間に接続される。チューブ７１は、注入孔Ｈ１及び吐出孔Ｈ２から外部に引き出され、配管１５に接続される。なお、注入孔Ｈ１及び吐出孔Ｈ２には、第１の実施の形態と同様の接続具３５を配置し、この接続具３５を介して、チューブ７１と配管１５とが接続されてもよい。ただし、チューブ７１が適切な断面直径を有し、螺旋形状が形成されていることにより、接続具３５を省略したとしても、標準試料溶液２３がチューブ７１の外部に漏洩することは抑制される。

この第３の実施の形態の標準試料容器１４は、第１の実施の形態とは異なり、仕切り板２２を有さず、チューブ７１内の標準試料溶液２３は、チューブ７１の一端から注入される移動相溶媒により直接圧力を受けて、他端から吐出される。標準試料容器１４の形状は、第１の実施の形態とは異なり、実質的に左右対称である。このため、第３の実施の形態では、図８の構造を左右反転させて、吐出孔Ｈ２を液体クロマトグラフ１２側に接続し、注入孔Ｈ１を質量分析装置１３側に接続してもよい。また、後述するように、標準試料容器１４を流路に接続したままの状態で、流路の洗浄を実行することも可能である。

次に、図８のタイミングチャートを参照して、図７の液体クロマトグラフ質量分析装置の動作を説明する。図８では、一例として、液体クロマトグラフ質量分析（ＬＣ／ＭＳ）、質量分析装置１３の質量キャリブレーション、流路の洗浄、及びＦＩＡ法（Flow Injection Analysis）を順に実行する場合の手順を示している。

液体クロマトグラフ質量分析（ＬＣ／ＭＳ）は、第２の実施の形態（図６）と略同様に実行することができるので、重複する説明は省略する。次に実行される質量キャリブレーションも、第２の実施の形態と同様に、標準試料容器１４をカラム搭載部５２に接続して実行される。その接続方法も第２の実施の形態と同様である。

質量キャリブレーションの実行時において、標準試料容器１４をカラム搭載部５２に接続し、配管１５と接続した後、送液ポンプ１１から移動相溶媒２４を標準試料容器１４に向けて送液する。すると、図７（ｂ）に示すように、移動相溶媒２４により、チューブ７１内の標準試料溶液２３が吐出孔Ｈ２に向けて押し出され、質量分析装置１３に向けて流れる。

流量を数～数十μＬ／分とすると、質量分析装置１３では、標準試料溶液のイオン信号を約１０分間（時刻ｔ２２～ｔ２３）、安定した強度で観測することができる。標準試料溶液２３の測定結果を質量分析装置１３の表示装置（図示せず）にマススペクトルとして表示し、このイオンピーク位置を基準としてマススペクトルの横軸を補正して質量キャリブレーションを実施することができる。

質量キャリブレーションが終了すると、第２の実施の形態と同様に、流路の洗浄工程に移行する。ただし、この第３の実施の形態では、質量キャリブレーション終了後、標準試料容器１４をカラム搭載部５２に取り付けたままの状態で、チューブ７１を流路として使用して洗浄工程を実行することができる。この点、第２の実施の形態では、質量キャリブレーションの終了後、標準試料容器１４をカラム５１に取り替えて洗浄工程を実行するのと異なっている。第３の実施の形態の標準試料容器１４は、第１の実施の形態の標準試料容器１４とは異なり、仕切り板２２を有しておらず、標準試料溶液２３の吐出後も、チューブ７１の流路は開放されており、しかも、チューブ７１の内部は移動相溶液により満たされている。このため、カラム５１に交換することなく、標準試料容器１４を引き続き使用して流路の洗浄を実行することができる。

洗浄工程が終了すると、引き続き標準試料容器１４のチューブ７１を利用したＦＩＡ法（Flow Injection Analysis）により、任意の試料を分析することができる。ＦＩＡ法は、カラム５１による成分分離を実施せずに液体クロマトグラフ質量分析を実行する手法である。カラム５１を通さない分、迅速に測定できるため、液体クロマトグラフ質量分析測定のパラメータを最適化することができる。

ＦＩＡ法による分析では、標準試料容器１４がカラム搭載部５２に接続された状態で、送液ポンプ１１で適切な移動相溶媒を送液しながら任意の試料を数～数十μＬ注入する。質量分析装置１３に到達するまでに分析対象の試料はやや拡散するため、クロマトグラムにおけるイオン信号のピーク幅はカラム５１を通過した場合と比較するとやや広くなる。 ＦＩＡ法による分析の終了後、標準試料容器１４をカラム搭載部５２から取り外し、代わりにカラム５１を接続し、再び液体クロマトグラフ質量分析を実施する。

以上説明したように、第３の実施の形態の標準試料容器１４によれば、質量キャリブレーション終了後に洗浄するための流路として、引き続き標準試料容器１４のチューブ７１を利用できるため、カラム５１を通して洗浄する前述の実施の形態に比べ、カラム５１の劣化レベルを低減することができる。

［第４の実施の形態］
次に、第４の実施の形態に係る液体クロマトグラフ質量分析装置を、図９～図１０を参照して説明する。この第４の実施の形態の装置の全体構成は、第２の実施の形態の装置の全体構成（図５）と同一であってよい。ただし、この第４の実施の形態は、標準試料容器１４の構造が第２の実施の形態とは異なっている。

図９は、第４の実施の形態に係る標準試料容器１４の構造を表した概略図である。この標準試料容器１４は、ケース２１と、ケース２１内に充填され、標準試料溶液２３を吸収可能な充填剤４１から構成される。充填剤４１は、ケース２１の空洞内に充填されている。なお、ケース２１の両端の注入孔Ｈ１、及び吐出孔Ｈ２は、前述の実施の形態と同様の接続具（図３）を接続することも可能に構成することができる。

充填剤４１の材料は、シリカゲルなど、カラム５１に充填される充填剤と同等のものであってよい。ただし、第４の実施の形態における標準試料容器１４は、質量キャリブレーション専用であり、液体クロマトグラフ質量分析に使用するカラム５１とは別の容器である。

次に、図１０のタイミングチャートを参照して、図９の液体クロマトグラフ質量分析装置の動作を説明する。図１０では、一例として、液体クロマトグラフ質量分析（ＬＣ／ＭＳ）、質量分析装置１３の質量キャリブレーション、及び流路の洗浄を順に実行する場合の手順を示している。液体クロマトグラフ質量分析（ＬＣ／ＭＳ）時、質量キャリブレーション時、及び流路の洗浄時における、カラム５１及び標準試料容器１４のカラム搭載部５２への接続状態、試料の注入動作は、第３の実施の形態と同様である。従って、以下では重複する説明は省略する。ただし、質量キャリブレーション時に得られるイオン信号は、第３の実施の形態とは異なり、幅が広い山のようなピーク形状のクロマトグラムとなる。

この第４の実施の形態では、標準試料容器１４がその内部に充填剤４１を有し、標準試料溶液２３は、この充填剤４１に吸収される形で標準試料容器１４の内部に収容されている。充填剤４１の吸収力が高いことから、接続具３５の密栓３１が緩い状態でも、中身の標準試料溶液２３が漏れ出することがない、従って、標準試料容器１４のカラム搭載部５２への接続作業が、前述の実施の形態に比べ容易となる。

［第５の実施の形態］
続いて、第５の実施の形態に係る液体クロマトグラフ質量分析装置を、図１１～図１２を参照して説明する。図１１は、第５の実施の形態に係る液体クロマトグラフ質量分析装置の構造を表した概略図である。この第５の実施の形態の装置は、カラム搭載部５２が、液体クロマトグラフ質量分析用のカラム５１と、質量キャリブレーション用の標準試料容器１４とを並列に、同時に搭載可能に構成されている。

そして、カラム５１と標準試料容器１４とを選択的に使用可能とするため、送液ポンプ１１とカラム搭載部５２との間にバルブ１１１ａが設けられる。更に、カラム搭載部５２と質量分析装置１３との間にはバルブ１１１ｂが設けられている。カラム５１及び標準試料容器１４は、バルブ１１１ａとバルブ１１１ｂの間に並列に接続される。カラム５１又は標準試料容器１４を通過した溶液はバルブ１１１ｂを介して質量分析装置１３に導入される。バルブ１１１ａ及び１１１ｂは、カラム５１及び標準試料容器１４のいずれか一方を選択的に流路に接続するよう構成される。なお、１つのカラム搭載部５２には、複数のカラム５１、及び複数の標準試料容器１４が接続されていてもよい。

次に、図１２のタイミングチャートを参照して、図１１の液体クロマトグラフ質量分析装置の動作を説明する。図１２では、一例として、液体クロマトグラフ質量分析（ＬＣ／ＭＳ）、質量分析装置１３の質量キャリブレーション、流路の洗浄、及びＦＩＡ法（Flow Injection Analysis）を順に実行する場合の手順を示している。

液体クロマトグラフ質量分析（図１２の時刻ｔ４１～ｔ４２）は、第２の実施の形態（図６）と略同様に実行することができるので、重複する説明は省略する。次に実行される質量キャリブレーション（時刻ｔ４２～ｔ４３）も、第２の実施の形態と同様に、標準試料容器１４をカラム搭載部５２に接続して実行される。ただし、この図１２の動作例では、カラム５１は、質量キャリブレーションの実行中も含め、常時カラム搭載部５２に接続（搭載）された状態とされる。標準試料容器１４も、その使用中、常時カラム搭載部５２に接続された状態とされる。ただし、質量キャリブレーション開始時（例えば時刻ｔ４２）には、標準試料が充填されている新しい標準試料容器１４が、使用を終えた古い標準試料容器１４と交換される。このように、カラム５１も標準試料容器１４も常時カラム搭載部５２に搭載されているが、バルブ１１１ａ及び１１１ｂには、どちらか一方のみが選択的に接続される。洗浄、及びＦＩＡにおける動作は、第３の実施の形態と略同一であるので、重複する説明は省略する。

以上説明したように、この第５の実施の形態では、カラム搭載部５２は、カラム５１と標準試料容器１４とを並列に、同時に搭載したまま維持することが可能とされる。カラム５１がカラム搭載部５２に接続したままとすることができるため、常にカラム５１をカラム搭載部５２において保温した状態で保つことができる。

［第６の実施の形態］
続いて、第６の実施の形態に係る液体クロマトグラフ質量分析装置を、図１３を参照して説明する。図１３は、第６の実施の形態に係る液体クロマトグラフ質量分析装置の構造を表した概略図である。この第６の実施の形態の装置は、第５の実施の形態と同様に、カラム搭載部５２が、液体クロマトグラフ質量分析用のカラムと、質量キャリブレーション用の標準試料容器とを並列に、同時に搭載可能に構成されている。この第６の実施の形態では、複数の標準試料容器１４ａ及び１４ｂが、１つのカラム搭載部５２に搭載可能とされている。

標準試料容器１４ａ、１４ｂは、互いに性状が異なる標準試料を格納する容器である。例えば、標準試料容器１４ａは低分子量の試料を格納したものとし、標準試料容器１４ｂは、高分子量の試料を格納したものとすることができる。標準試料容器１４ａと１４ｂとは、液体クロマトグラフ質量分析において日常的に分析の対象とされている試料の性状に従って選択される。例えば、日常的に低分子量の試料を液体クロマトグラフ質量分析の対象としている場合は、基本的には標準試料容器１４ａ中の低分子量の標準試料溶液を使用して質量キャリブレーションが実施される。標準試料容器１４ｂ中の高分子量の標準試料溶液を用いた質量キャリブレーションは、使用頻度の低い高分子量の試料が液体クロマトグラフ質量分析の対象とされた場合において実行される。このように、この第６の実施の形態では、標準試料容器１４ａ、１４ｂに格納される２種類の標準試料溶液を、液体クロマトグラフ質量分析の対象とされる試料の性状に従って使い分けることができる。これによれば、全ての分子量領域において質量キャリブレーションを行う場合より短い時間で質量キャリブレーションの処理を完了させることができる。また、全ての分子量を網羅した標準試料溶液よりコストを低減することもできる。

［その他］
本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１１…送液ポンプ、 １２…液体クロマトグラフ、 １３…質量分析装置、 １４…標準試料容器、 １５…配管、 ２１…ケース、 ２２…仕切り板、 ２３…標準試料溶液、２４…移動相溶媒、 ３１…密栓、 ３２…ジョイント、 ３３…ネジ、 ３４…チューブ、 ３５…接続具、 ４１…充填剤、 ５１…カラム、 ５２…カラム搭載部、 ７１…チューブ、 １１１…バルブ。

Claims (8)

1. 移動相溶媒を送液する送液ポンプを含む液体クロマトグラフと、
   試料の質量を分析する質量分析装置と、
   前記液体クロマトグラフと前記質量分析装置を連結する流路内に設置され、前記液体クロマトグラフ及び前記質量分析装置と直列に接続可能に構成され、質量キャリブレーション用の標準試料を収容する標準試料容器と
   を備えた、液体クロマトグラフ質量分析装置。
2. 前記標準試料容器は、
   第１の端部に注入孔を有し第２の端部に吐出孔を有し流路の方向を長手方向とする筒形状のケースと、
   前記ケースの内壁に沿って移動可能に構成され前記ケースの内部を仕切る仕切り板と
   を備え、
   前記仕切り板は、前記注入孔からの移動相溶液の移動により前記吐出孔の方向に移動可能に構成された、請求項１に記載の液体クロマトグラフ質量分析装置。
3. 前記標準試料容器は、
   第１の端部に注入孔を有し第２の端部に吐出孔を有するケースと、
   前記ケースの内部において前記注入孔と前記吐出孔との間に接続され、前記ケースの中で少なくとも１つの折り返し部を有するチューブと
   を備えた、請求項１に記載の液体クロマトグラフ質量分析装置。
4. 前記チューブは、前記ケースの中で螺旋形状に配置される、請求項３に記載の液体クロマトグラフ質量分析装置。
5. 前記標準試料容器は、
   第１の端部に注入孔を有し第２の端部に吐出孔を有するケースと、
   前記ケースの内部に充填され標準試料溶液を吸収可能な充填剤と
   を含む、請求項１に記載の液体クロマトグラフ質量分析装置。
6. 前記標準試料容器を搭載可能に構成されたカラム搭載部を更に備えた、請求項１に記載の液体クロマトグラフ質量分析装置。
7. 前記カラム搭載部は、前記標準試料容器と、液体クロマトグラフ質量分析に使用されるカラムとを並列に搭載可能に構成され、
   前記標準試料容器又は前記カラムを選択的に流路に接続するバルブを更に備えた、請求項６に記載の液体クロマトグラフ質量分析装置。
8. 前記カラム搭載部は、性状が互いに異なる標準試料溶液を格納した複数の前記標準試料容器を搭載可能に構成された、請求項６又は７に記載の液体クロマトグラフ質量分析装置。

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