JPH0943202A - 液体クロマトグラフ質量分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のＬＣ／ＭＳでは、試料を噴霧させるた
めのネブライジングガスの流量が一定であったので、イ
オン化の効率が低下していた。 【解決手段】 カラム７で分離された試料成分は、プロ
ーブ１４に接続されたネブライジングガス供給管１７か
らのネブライジングガスによりプローブ１４のニードル
先端のノズルに噴霧され、放電電極１６において生成さ
れるバッファイオンとの接触によりイオン化される。こ
のときネブライジングガスの流量は、カラム７から溶出
してくる試料成分の種類に応じた最適流量となるよう
に、流量制御弁１９がコンピュータ２０により制御され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大気圧イオン化法
を使用する液体クロマトグラフ質量分析装置（以下ＬＣ
／ＭＳという）に関し、さらに詳しくは大気圧イオン化
法を使用するＬＣ／ＭＳに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＣ／ＭＳは、熱安定性、不揮発性の物
質を化学修飾なしに分析可能、成分毎の定性が同時に行
える等の特長を有し、バイオ、医薬、環境、化学工業な
どに広く応用されている。このような特長を有するＬＣ
／ＭＳでは、液体クロマトグラフで分離された成分をイ
オン化して質量分析計に導入するため、分離成分をイオ
ン化するインタフェースが必要となる。ＬＣ／ＭＳに一
般的に用いられるインタフェースとしては、エレクトロ
スプレイイオン化（ＥＳＩ）、大気圧化学イオン化（Ａ
ＰＣＩ）等を大気圧イオン化（ＡＰＩ）インタフェース
がある。

【０００３】ここで、ＥＳＩ法は、液体クロマトグラフ
からの溶離液を高電圧を印加したキャピラリー（エレク
トロスプレープローブ）に導き、先端より多くの電荷を
もった微小液滴を噴霧させ、大気圧下で溶媒を蒸発、溶
質イオンを直接気化するものである。なお、微小液滴の
安定した噴霧や高流量に対応するためには、ネブライジ
ングガスを使用する。

【０００４】一方、ＡＰＣＩ法はネブライザ（霧化器）
においてガス流により液体クロマトグラフからの溶離液
を強制噴霧し、これを加熱することにより液滴の脱溶媒
化を行った後、コロナ放電により生成したバッファイオ
ンにより試料のイオン化（化学イオン化）を行うもので
ある。ＥＳＩ法は高極性イオンに適した方法であり、一
方、ＡＰＣＩ法は中極性、低極性のイオンに適した方法
であるというように、両者は相補的な面を持つ。

【０００５】ＡＰＣＩ法によるイオン化を行うときのイ
ンタフェースの代表的な構成を図３に示す。図中、３１
が液体クロマトグラフ、３２がインタフェース、３３が
質量分析計を示す。インタフェース３２には、試料成分
が通過する細管を有するとともに先端がニードル状にし
てあるプローブ３４、プローブ３４のニードル部分を囲
むように設けられる加熱ヒータ３５、プローブ３４の開
口部前面に取り付けられる放電電極３６を具備する大気
圧化学イオン化部を取り付ける。また、プローブ３４に
対向する位置には加熱パイプ３７（加熱機構図示せず）
が設置されている。

【０００６】プローブ３４を加熱ヒータ３５により加熱
するとともに、放電電極３６に数ＫＶの電圧を印加す
る。このように設定することにより、液体クロマトグラ
フ３１のカラム３８で分離されて送られてくる溶離液
は、別途にプローブ３４に接続されたガスラインからの
ネブライジングガスによりプローブ３４のニードル先端
のノズルに噴霧され、ヒータ３５により脱溶媒化された
後、放電電極において生成されるバッファイオンとの接
触によりイオン化される。このイオン化された溶離液は
更に加熱パイプ３７で加熱されることにより、溶媒成分
が蒸発し、質量分析計３３に引き込まれる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＬＣ／ＭＳのインタフェースでは、試料を噴霧させるた
めのネブライジングガスの流量は固定され、分析中に変
化させることはできなかった。一般にガス流量の最適値
は、使用する液体クロマトグラフの移動相の組成や試料
成分により異なるものであり、従来の流量固定方式だ
と、試料成分によってはネブライジングガスが足らず、
充分な噴霧ができなかった。このことは、後の段階のイ
オン化に悪影響を及ぼし、イオン化効率の低下、ひいて
は分析感度の低下を招いていた。

【０００８】そこで、本発明は、液体クロマトグラフか
らの溶離液の組成（試料成分、移動相の組成）に最適の
ネブライジングガス流量となるＬＣ／ＭＳを提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、液体クロマトグラフからの溶離液にネブラ
イジングガスを噴霧するネブライザを備え、該ネブライ
ザにおける強制噴霧の後、大気圧下溶離液をイオン化す
るＬＣＭＳにおいて、前記ネブライザに流量制御弁と、
液体クロマトグラフからの溶離液の組成、溶出時間に合
わせて前記制御弁の流量を制御する制御部を設けたこと
を特徴とする。

【００１０】ここで、大気圧イオン化とは、エレクトロ
スプレイイオン化（ＥＳＩ）、大気圧化学イオン化（Ａ
ＰＣＩ）等の大気圧下でイオン化を行う全てのものを含
む。この大気圧イオン化は、液体クロマトグラフと質量
分析計を連結するインタフェースで行う。このインタフ
ェースには、少なくとも試料成分をイオン化するイオン
化部と脱溶媒を行う加熱機構を備えている必要がある。
イオン化部は、ＥＳＩの場合は、数ｋＶ程度の高電圧を
印加できるとともにネブライザを兼ねたエレクトロスプ
レイプローブ、ＡＰＣＩの場合は、試料を霧化するため
のネブライザ、噴霧させるプローブ、イオン化のための
放電電極を少なくとも備えている必要がある。また、加
熱機構としては、例えばイオン化部のプローブと対向し
た位置に配置される加熱パイプが該当しする。パイプの
材質としては、熱伝導性の高い金属パイプを用いる。

【００１１】ネブライザは、液体クロマトグラフからの
溶離液を強制噴霧させるため、ネブライジングガスを吹
き付けるもので、ネブライジングガスとしては、通常窒
素を用いるがアルゴン、ヘリウム等の不活性ガスも用い
られる。ネブライザには、ネブライジングガス源及び流
量制御弁が設けられる。流量制御弁としては、例えば半
導体製造装置やガスクロマトグラフ等で使用されている
電子式のフローコントローラを用いることができる。

【００１２】制御部は、ネブライザを液体クロマトグラ
フからの試料成分溶出時間（リテンションタイム）、あ
るいは液体クロマトグラフでグラジエント分析を行って
いる場合は移動相の組成に応じて最適の流量となる様に
制御するものである。その制御は、例えば、リテンショ
ンタイムは予めわかっているので、それと試料成分の最
適流量を記憶しておき、タイムプログラムにより行う。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。図１は本発明の一実施例を示すＬＣ
／ＭＳを示す構成図である。図１はＬＣ／ＭＳの一般的
な構成を示す図である。１は液体クロマトグラフ、２は
インタフェース、３は質量分析計で、液体クロマトグラ
フ１は、移動相溜４、試料導入部５、送液ポンプ６、分
離カラム７からなり、質量分析計３は、イオン化された
試料分子を収束する収束レンズ８、収束されたイオンを
電荷の種類毎に振るい分ける四重極９、図示していない
が四重極９の後段に設けられた電子増倍管、イオンの通
過系を真空に保つロータリポンプ１０、ターボ分子ポン
プ１１からなる。

【００１４】また、インタフェース２は、ＡＰＣＩ法を
用いた大気圧化学イオン化部１２と加熱パイプ１３とを
有している。大気圧化学イオン化部１２は、試料成分が
通過する細管を有するとともに先端がニードル状にして
あるプローブ１４、プローブ１４のニードル部分を囲む
ように設けられる加熱ヒータ１５、プローブ１４の開口
部前面に取り付けられる放電電極１６を具備する。

【００１５】また、プローブ１４には、ネブライジング
ガス供給管１７が接続されている。ネブライジングガス
供給管１７は分離カラム７からの配管を覆うようにプロ
ーブ１４内に位置しており、プローブ１４内にネブライ
ジングガスが供給されることにより、液体クロマトグラ
フからの溶離液が強制噴霧される。

【００１６】大気圧化学イオン化部１２のプローブ１４
は固定部材２１により固定される。固定部材２１は加熱
パイプ１３に対する位置が定まったもので、本図では質
量分析計３と共用のハウジングを固定部材２１として用
いている。加熱パイプ１３は、図示しないヒータにより
加熱され、加熱パイプ１３とプローブ１４のニードル先
端との距離は、できるだけ近くなるように配置してより
多くの試料成分が加熱パイプ１３に入るようにしてお
く。試料成分は加熱パイプ１３内で加熱されることによ
り溶媒が蒸発し、試料のイオンのみが加熱パイプ１３か
ら引き出されて質量分析計３に送られる。

【００１７】ネブライジングガス供給管１７には、ネブ
ライジングガス源１８が接続され、また、ネブライジン
グガス供給管１７には流量制御弁１９が配設されてい
る。この流量制御弁１９は、電子式のフローコントロー
ラで、コンピュータ２０に設定されている流量プログラ
ムに沿って、自動的に弁の開閉が行われ（圧制御が行わ
れ）、流量を調節する。

【００１８】次に、コンピュータ２０に設定されている
流量プログラムを図２に示す。図２（ａ）は、液体クロ
マトグラフ１の分離カラム７で分離される試料のクロマ
トグラムを示す。このクロマトグラムのピークは各々の
試料成分を示しており、その成分に合った最適流量を図
２（ｂ）とする。この図２（ｂ）のプログラムに沿っ
て、流量制御弁１９がコンピュータ２０によって制御さ
れる。なお、流量プログラムは図２に示すものに限ら
ず、例えば、試料成分に合わせるのではなく、グラジエ
ント分析の場合は、移動相の組成に合わせて制御しても
良い。

【００１９】以上のようなＬＣ／ＭＳを用いて、分析を
行うときは次の様に行う。先ず、液体クロマトグラフ１
の送液ポンプ６により移動相を送り、分離カラム７を定
常状態にしておく。この状態で、試料導入部５より試料
を導入し、分離カラム７で試料成分毎の分離を行う。分
離された試料は、プローブ１４に接続されたネブライジ
ングガス供給管１７からのネブライジングガスによりプ
ローブ１４のニードル先端のノズルに噴霧され、ヒータ
１５により脱溶媒化された後、放電電極１６において生
成されるバッファイオンとの接触によりイオン化され
る。ネブライジングガスの流量は、コンピュータ２０内
の図２（ｂ）に示すプログラムに従って可変している。

【００２０】このイオン化された試料成分は更に加熱パ
イプ１３で加熱されることにより溶媒成分が蒸発し、質
量分析計３に引き込まれる。質量分析計３に引き込まれ
たイオンは、収束レンズ８で収束された後、四重極９で
分離され電子増倍管（図示せず）で検出される。

【００２１】なお、以上の説明では、ネブライジングガ
スの流量は、コンピュータ２０内の図２（ｂ）に示すプ
ログラムに従って制御しているが、本発明はこれに限定
されず、分離カラム７とインタフェースの間に通常の検
出器（例えばＵＶ検出器）等を設けて、そのピークをモ
ニタし、そのピークに従って制御してもよい。

【００２２】

【発明の効果】本発明のＬＣ／ＭＳでは、試料成分の種
類やグラジェント分析の移動相組成に合ったネブライジ
ングガス流量が設定できるので、イオン化効率が上が
り、結果的に高感度の分析が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるＬＣ／ＭＳの構成図。

【図２】本発明によるネブライジングガスの流量プログ
ラムを示す図。

【図３】従来からの液体クロマトグラフ質量分析装置の
構成図（ＡＰＣＩ法）。

【符号の説明】 １：液体クロマトグラフ ２：インタフェース ３：質量分析計 １２：大気圧化学イオン化部 １３：加熱パイプ １４：プローブ １６：放電電極 １７：ネブライジングガス供給管 １８：ネブライジ
ングガス源 １９：流量制御弁 ２０：コンピュー
タ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体クロマトグラフからの溶離液にネブ
   ライジングガスを噴霧するネブライザを備え、該ネブラ
   イザにおける強制噴霧の後、大気圧下溶離液をイオン化
   する液体クロマトグラフ質量分析装置において、 前記ネブライザに流量制御弁と、液体クロマトグラフか
   らの溶離液の組成、溶出時間に合わせて前記制御弁の流
   量を制御する制御部を設けたことを特徴とする液体クロ
   マトグラフ質量分析装置。