JPH0582080A

JPH0582080A - 質量分析計

Info

Publication number: JPH0582080A
Application number: JP3241898A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Matsumura; 和美松村; Tadao Mimura; 忠男三村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-09-20
Filing date: 1991-09-20
Publication date: 1993-04-02

Abstract

(57)【要約】【目的】質量分析計において検出イオン強度を最大にす
る条件の設定を自動で行い条件設定の時間を短縮する。
さらに自動設定のためより正しい最適条件を選択でき
る。【構成】イオン強度で条件の調節を行うソフトウェアを
有する。【効果】短時間でより正しいイオン検出最適条件を選択
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は質量分析計に係り、特に
液体クロマトグラフ直結質量分析計（ＬＣ／ＭＳ）にお
いて、生成イオンの量、および生成イオンの捕捉量を増
加させ、ひいては、結果として試料の検出イオン強度を
向上させる機構に関わるものである。

【０００２】

【従来の技術】極性物質，高極性化合物，イオン性化合
物は従来質量分析計で、測定困難たされており、その分
析は化学的な前処理を行なう必要があった。そのため液
体をそのまま導入できる液体クロマトグラフ直結質量分
析計（以下ＬＣ／ＭＳ）が開発された。ＬＣ／ＭＳで試
料を検出する際に留意すべきことは、そのイオン源の性
質である。種種のイオン源の試料分子をイオン化できる
応用範囲は異なっている。そのためナフタレン等の炭化
水素とミオグロビン等の蛋白質を測定するのに、別々の
イオン源を使用しなければならない。非極性，低極性化
合物をＬＣで分離した時に使用するイオン源はＥＩ(Ele
ctron impact)を主としたもの（ＰＢ(Particle beam)
法，ＬＣ／ＥＩ法等)である。また、中極性から高極性
化合物の測定では、コロナ放電を利用したＡＰＣＩ(Atm
ospheric pressure chemicalionization）法やサーモス
プレイ法が適している。しかしながらイオン性化合物の
測定にこれらのイオン源は適していない。イオン性、高
極性化合物の測定のため開発されたのがエレクトロスプ
レイイオン化（ＥＳＩ）インターフェイスである。この
イオン化インターフェイスにより、多くの従来のＬＣ／
ＭＳのイオン源ではイオン化できなかった化合物のイオ
ン化が可能となった。しかし、このイオン源で許容でき
る液体導入料は通常数μｌ毎分と少なく汎用ＬＣシステ
ムの液体流量の０.５ｍｌから１.５ｍｌ毎分を大幅に下
回ることになる。分岐を行なうにしても、試料の殆どが
廃液側に流されるため、経済的でない。そのためこのイ
オン源においても改良が加えられることとなった。これ
によるものがガス補助形ＥＳＩイオン源である。この技
術により、ＥＳＩイオン源に導入できる液体の量は、数
１００μｌ毎分までと向上した。ガス補助形ＥＳＩイオ
ン源のイオン化機構は以下のようである。試料を含んだ
ＬＣからの液体は細管１（図１）を通り先端に達する。
その細管の先端では同心円状に配置された細管２から送
られた補助ガスの力を借りて、溶液の微細化，試料のイ
オン化が行なわれる。細管１には高電圧が印加されてお
り、試料溶液はサンプリング細孔３との間の高電界にさ
らされることになる。試料溶液中では細管１に印加され
た電圧と同極性の試料イオンが表面に極在する。電界の
力とガスの力を利用して試料溶液は微細化される。ここ
ではこのガスの流量が微細化に係るが、試料溶液の拡散
をおこすことも考えられる。またＬＣ流量も液滴の大き
さに係るために重要な要因となる。このガス補助形ＥＳ
Ｉにはイオン捕捉に係る多くのパラメ−タがある。しか
しそれらを効率良く最適化する方法は現在まで開発され
ていない。そのため前もって最適化を行なうことは研究
者の大きな負担となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のＥＳＩ法におい
て、プローブの位置とナトリウムイオンの感度を図２に
示す。細管とプローブの先端は、同軸上に存在するよ
り、５ｍｍ離れている場合の方が感度は向上する。これ
は生成イオンが放射状に広がっていることを示してい
る。またガス流量と感度の関係を図３に示す。ガス流量
によってイオン化が大きく影響を受けることが示されて
いる。また試料をペプチドの一種のタフトシンにした場
合の２価イオン強度と液体導入量の関係を図４に示す。
これらのパラメーターは独立ではなく、相互に影響しあ
う。さらに試料の測定では壊れやすい化合物では、ドリ
フト電圧を低めに設定する方が望ましいことが多い。サ
ンプル毎にこれらのパラメーターを検討するには多くの
労力を要する。本発明は、各パラメーターを一つずつ順
次自動で感度を検知しながら調節し、最適感度を得るた
めの操作を全て自動化しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、イオン捕捉量に係るパラメーターの把握とその順次
最適化が自動で行なえることが必要である。まずは試料
の種に影響しにくいパラメーターから最適化し、最終的
に全体を少しずつ調節、補正を行なう。パラメーターを
プローブの位置とガス流量とドリフト電圧と仮定した場
合、試料の種類に影響を受けにくいパラメーターはプロ
ーブの位置とガス流量である。まず水中に存在するイオ
ンであるナトリウムイオンのピークを検出し、このピー
クが最大になるようなプローブの位置を自動で設定す
る。プローブは回転操作のみで細孔との距離は自由に調
節ができる構造を持つ。次にこのピークが最大になるよ
うにガスの流量を自動で調節する。さらにこれらの最適
化で得られた条件下で試料を注入し、試料イオンのピー
クが最大となるようにドリフト電圧を変化させ、最適化
を行なう。以上の操作を繰返し行ない、微調整すること
で手動では不可能である試料毎の最適イオン化、および
検出条件を設定することが可能となる。

【０００５】

【作用】図５にイオン源部の模式図を示す。ＬＣからの
液体は細管１を通り先端に達する。ここで外管２を通っ
て補助ガスと混合される。細管１，２には高電圧が印加
されているため、プローブとサンプリング細孔３との間
には電界が形成される。液滴は電界にさらされることに
よって、その表面には細管１に印加された電圧と同極性
の電荷が局在する。電荷の反発力が表面張力を上回ると
液滴は分裂する。補助ガスを流すことで他の液滴との衝
突や、気体分子との衝突も加わり微細化は促進する。微
細化された液滴から最終的にはイオンが放出される。イ
オンは電界によって生じた電気力線に沿って進みサンプ
リング細孔に導入される。この電気力線の形状はプロー
ブの位置に依存する。イオンがどの位置で放出されるか
についてはＬＣ流量，ガス流量とに主に依存する。さら
にサンプリング細孔に導入されたイオンはドリフト空間
に導かれる。この空間は電圧がかけられており、イオン
間，イオン分子間の衝突回数はこの電圧に依存する。こ
れらの検出，イオン捕捉のパラメーターはいずれにおい
ても独立でなく相互に依存している。まず電気力線の形
状に係るプローブの位置をナトリウムイオン強度によっ
て設定し、次にガス流量、液体導入量等をピーク感度に
よって設定する。試料注入の際は試料イオンピークが最
大となるようにドリフト電圧を自動に設定する。この一
連の操作を終えた後、各パラメーターにつき、微調整を
行なう。この繰返し操作により、イオン源部は最もイオ
ン生成量、検出感度が高くなる状態に設定される。また
ドリフト電圧においても試料毎の煩雑な調整を省き、最
大検出イオン強度を得ることが可能となる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図にて説明する。Ｌ
Ｃから送られてくる液体は図５に示すティ９から内管１
を流れ、ノズル先端に達する。ノズル先端に達した溶液
は細管１と対向電極３に印加された電界によって、また
補助ガスによる物理的な力によって微細化され、イオン
が放出される。内管１と対向電極３の位置により、電気
力線の形状は変化する。イオンはこの電気力線に沿って
対向電極３に移動する。イオンが生成する位置はガスの
力に依存する。プローブ１と対向電極の先端が一直線上
にある場合について、またそうでない場合のイオン生成
位置が異なりその飛行が異なる。他条件を一定にした場
合のプローブの位置と感度について図２、補助ガスと感
度について図３に示す。これらは別々に調整している。
本発明により、試料を注入した際のプローブの位置の最
適化，補助ガスの量、さらにドリフト電圧の最適化を交
互に行なった例を図６に示す。電界の形成状態とガスの
流量はイオン導入量に独立でなく相互に影響しあう。こ
れらのパラメーターを常時出現するナトリウムイオンピ
ークの感度を検知しながら最適になるまで自動調整する
ことは、手動調節に比べ、時間の大幅な低減になる。試
料によるドリフト電圧の最適化については、ドリフト電
圧を５Ｖずつ上昇あるいは下降の方向に変化させる。検
出感度が上昇の傾向にあるか下降の傾向にあるかを検知
し最適値の設定を自動で行なう（オートチューン機
能）。さらに試料毎によるイオン化条件としてＬＣから
の液体流量も重要である。液体量が過剰の場合、液滴は
サンプリング細孔に到達するまでに微細化しにくい。そ
のためにイオン放出が行なわれない。イオン検出感度に
主に係るパラメーターは他にも存在する。例として、こ
れら４種、電界の形成位置，ガス流量，ドリフト電圧，
液体流量の設定を順次行ない、さらにランダムに各パラ
メーターを微調節する。一回の操作のみでこれらのパラ
メーターを変化させる順は４！＝４×３×２×１＝２４
通りとなる。したがって決定される条件も２４通り近く
になり真の最適条件を得ることは困難である。しかし数
回の各パラメーターの検討により真の最適条件に近い状
態を得ることが可能となる。無数に検討を行なうとすれ
ばこれは自動でのみ可能である。プローブから第一細孔
まで電界，液体量，ガス流量が最適化されたイオン源で
生成したイオンは、試料が最大感度となるように電圧が
調節されたドリフト空間部に導入される。試料イオン
は、分析部５へ導入され検出器６で検出され直流増幅器
を経てデータ処理装置８で処理されマススペクトルを与
える。

【０００７】

【発明の効果】本発明によれば従来法では全て手動で行
なっていた検出感度を最大にするためのパラメーターの
設定を自動化し、さらに多くの組み合わせの検討を行な
うことでより最適な最適条件の設定を行なうことが可能
となる。これにより高感度測定が可能となる。また測定
者の労力を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】エレクトロスプレイの概略図である。

【図２】プローブの位置とナトリウムイオン強度を示す
図である。

【図３】気体流量とナトリウムイオンの強度を示す図で
ある。

【図４】液体導入量とタフトシン２価イオン強度の関係
を示す図である。

【図５】本発明の一実施例を示す図である。

【図６】本発明による効果を示す図である。

【符号の説明】

１…内管、２…外管、３…サンプリング細孔(第一細
孔)、４…第二細孔、５…質量分析計、６…検出機、７
…直流増幅器、８…データ処理装置、９…ティ、１０…
ポンプ、１１…インジェクタ、１２…カラム、１３…気
体ボンベ、１４…ガス圧力調節器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】細管を通じて試料が溶解されている液体を
真空中、または大気中に導入噴霧する手段を備え、イオ
ン化を行なう質量分析計において、そのイオン化パラメ
ーターの自動調節を検出イオン強度によって最適化する
ことを特徴とする質量分析計。
【請求項２】請求項１の質量分析計のイオン化パラメー
ターの一つである、気体導入量を検出イオン強度により
自動調節することを特徴とする質量分析計。
【請求項３】請求項１又は２の質量分析計の、イオン化
パラメーターであるイオン源プローブとサンプリング細
孔の位置を検出イオン強度によって自動調節することを
特徴とする質量分析計。
【請求項４】請求項ないし３のいずれか１項の質量分析
計の、検出感度に大きく依存する第一細孔，第二細孔間
の電圧（ドリフト電圧）を試料の検出イオン強度が最大
になるように自動調節することを特徴とする質量分析
計。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれか１項の質量分
析計で検出イオン強度が最大となるように液体流量を自
動調節することを特徴とする質量分析計。
【請求項６】請求項１ないし５のいずれか１項の質量分
析計でイオン化もしくは検出イオン強度に関与するパラ
メーターのうち、一つを固定し、他を同時、あるいは順
次、ランダムに変化させて自動調節を行ない検出イオン
強度を最大にすることを特徴とする質量分析計。
【請求項７】請求項１ないし６のいずれか１項の質量分
析計で固定するパラメーターを順次変えることを特徴と
する質量分析計。
【請求項８】請求項１ないし７のいずれか１項の質量分
析計で固定パラメーター、および自動調節するパラメー
ターの全ての組合せを自動で行なうソフトウェアを有す
ることを特徴とする質量分析計。