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明細書 :インターフェイス

発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 特許公報(B2)
特許番号 特許第4699535号 (P4699535)
公開番号 特開2010-204036 (P2010-204036A)
登録日 平成23年3月11日(2011.3.11)
発行日 平成23年6月15日(2011.6.15)
公開日 平成22年9月16日(2010.9.16)
発明の名称または考案の名称 インターフェイス
国際特許分類 G01N  27/62        (2006.01)
G01N  30/72        (2006.01)
FI G01N 27/62 X
G01N 30/72 G
G01N 27/62 G
請求項の数または発明の数 9
全頁数 9
出願番号 特願2009-052383 (P2009-052383)
出願日 平成21年3月5日(2009.3.5)
審査請求日 平成22年7月29日(2010.7.29)
特許権者または実用新案権者 【識別番号】305027401
【氏名又は名称】公立大学法人首都大学東京
発明者または考案者 【氏名】伊永 隆史
【氏名】高見澤 淳
早期審査対象出願または早期審理対象出願 早期審査対象出願
個別代理人の代理人 【識別番号】100079108、【弁理士】、【氏名又は名称】稲葉 良幸
【識別番号】100109346、【弁理士】、【氏名又は名称】大貫 敏史
【識別番号】100117189、【弁理士】、【氏名又は名称】江口 昭彦
【識別番号】100134120、【弁理士】、【氏名又は名称】内藤 和彦
【識別番号】100109586、【弁理士】、【氏名又は名称】土屋 徹雄
審査官 【審査官】伊藤 裕美
参考文献・文献 特表2008-535170(JP,A)
特開2000-100375(JP,A)
特開2003-215101(JP,A)
特開平07-120434(JP,A)
調査した分野 G01N 27/62-70
JSTPlus(JDreamII)
H01J49/00-49/48
G01N 30/72
特許請求の範囲 【請求項1】
液体クロマトグラフと安定同位体比質量分析装置を接続するインターフェイスであって、
前記液体クロマトグラフから溶出された溶液に含まれる成分を、大気圧イオン化法を用いて、イオン化することによりイオンを生成するイオン化手段と、
該イオン化手段により生成されたイオンを案内する案内手段と、
該案内手段により案内されたイオンを中性化することにより中性分子を生成する中性化手段と、
該中性化手段により生成された中性分子を酸化する酸化手段を有し、
前記案内手段は、イオンガイド又はイオントラップを有することを特徴とするインターフェイス。
【請求項2】
前記イオン化手段は、前記液体クロマトグラフから溶出された溶液に含まれる成分を、大気圧イオン化法を用いて、プロトン化することによりイオンを生成し、
前記中性化手段は、電子銃を有することを特徴とする請求項1に記載のインターフェイス。
【請求項3】
前記案内手段は、前記イオン化手段により生成したイオンを案内する向きに対して、複数のオリフィスと、前記イオンガイド又は前記イオントラップが順次設けられており、該複数のオリフィスを用いて差動排気する差動排気手段がさらに設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載のインターフェイス。
【請求項4】
前記複数のオリフィスのうち、前記イオンを案内する向きにおける下流側に位置するオリフィスは、前記複数のオリフィスのうち、前記イオンを案内する向きにおける上流側に位置するオリフィスよりも鉛直上方に配置されていることを特徴とする請求項に記載のインターフェイス。
【請求項5】
前記案内手段は、前記イオン化手段により生成したイオンを案内する向きに対して、前記イオンガイド又は前記イオントラップと、オリフィスが順次設けられており、
該オリフィスは、前記イオンガイド又は前記イオントラップの中心軸の延長線上とは異なる位置に設けられていることを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載のインターフェイス。
【請求項6】
前記オリフィスは、前記イオンガイド又は前記イオントラップの中心軸の延長線に対して、鉛直上方に配置されていることを特徴とする請求項に記載のインターフェイス。
【請求項7】
前記案内手段は、前記イオン化手段により生成したイオンを案内する向きに対して、前記イオンガイド又は前記イオントラップと、オリフィスが順次設けられており、前記イオンガイド又は前記イオントラップと、該オリフィスの間に電圧を印加する手段がさらに設けられていることを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載のインターフェイス。
【請求項8】
請求項1乃至のいずれか一項に記載のインターフェイスを介して、液体クロマトグラフと安定同位体比質量分析装置が接続されていることを特徴とする液体クロマトグラフ/安定同位体比質量分析装置。
【請求項9】
請求項に記載の液体クロマトグラフ/安定同位体比質量分析装置を用いて、複数の成分を含む溶液を分析することを特徴とする分析方法。
発明の詳細な説明 【技術分野】
【0001】
本発明は、液体クロマトグラフと安定同位体比質量分析装置を接続するインターフェイス、液体クロマトグラフ/安定同位体比質量分析装置及び分析方法に関する。
【背景技術】
【0002】
安定同位体比質量分析装置(IR-MS)は、窒素、二酸化炭素、二酸化硫黄等のガス中の安定同位体比を精密に分析することができるため、ガスクロマトグラフ(GC)や液体クロマトグラフ(LC)と接続して、用いられている。
【0003】
GCと接続されたIR-MSとしては、Thermo Scientific irm-GC/MS(サーモフィッシャーサイエンティフィック社製)が知られており、GCから流出したガスを燃焼させて二酸化炭素を生成した後、炭素の安定同位体比を分析する。しかしながら、非揮発性物質や熱分解性物質を分析することができない。
【0004】
一方、HPLCと接続されたIR-MSとしては、Thermo Scientific LC IsoLink(サーモフィッシャーサイエンティフィック社製)が知られており、特許文献1に開示されている。Thermo Scientific LC IsoLinkでは、LCの展開溶媒が水であるため、LCから溶出した液体を酸化して二酸化炭素を生成した後、水を除去して、炭素の安定同位体比を分析する。しかしながら、LCの展開溶媒として、有機溶媒を用いることができず、汎用性が低いという問題がある。
【0005】
また、非特許文献1には、HPLCと接続されたIR-MSにおいて、HPLCから溶出した液体から有機溶媒を除去する際に、Universal Interface(Vestec)を用いることが記載されているが、有機溶媒を十分に除去できないため、安定同位体比を精度良く分析できないという問題がある。
【先行技術文献】
【0006】

【特許文献1】米国特許第7213443号明細書
【0007】

【非特許文献1】Yohannes Teffera,Josef J.Kusmierz,and Fred P.Abramson Anal.Chem.1996,68,1888-1894
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、上記の従来技術が有する問題に鑑み、液体クロマトグラフの展開溶媒として、有機溶媒を用いても、安定同位体比を精度良く分析することが可能な液体クロマトグラフ/安定同位体比質量分析装置、該液体クロマトグラフ/安定同位体比質量分析装置の液体クロマトグラフと安定同位体比質量分析装置を接続するインターフェイス及び該液体クロマトグラフ/安定同位体比質量分析装置を用いる分析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
請求項1に記載の発明は、液体クロマトグラフと安定同位体比質量分析装置を接続するインターフェイスであって、前記液体クロマトグラフから溶出された溶液に含まれる成分を、大気圧イオン化法を用いて、イオン化することによりイオンを生成するイオン化手段と、該イオン化手段により生成されたイオンを案内する案内手段と、該案内手段により案内されたイオンを中性化することにより中性分子を生成する中性化手段と、該中性化手段により生成された中性分子を酸化する酸化手段を有し、前記案内手段は、イオンガイド又はイオントラップを有することを特徴とする。
【0010】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のインターフェイスにおいて、前記イオン化手段は、前記液体クロマトグラフから溶出された溶液に含まれる成分を、大気圧イオン化法を用いて、プロトン化することによりイオンを生成し、前記中性化手段は、電子銃を有することを特徴とする。
【0011】
請求項3に記載の発明は、液体クロマトグラフと安定同位体比質量分析装置を接続するインターフェイスであって、前記液体クロマトグラフから溶出された溶液に含まれる成分を、大気圧イオン化法を用いて、イオン化することによりイオンを生成するイオン化手段と、該イオン化手段により生成されたイオンを案内する案内手段と、該案内手段により案内されたイオンを酸化する酸化手段を有し、前記案内手段は、イオンガイド又はイオントラップを有することを特徴とする。
【0012】
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のインターフェイスにおいて、前記案内手段は、前記イオン化手段により生成したイオンを案内する向きに対して、複数のオリフィスと、前記イオンガイド又は前記イオントラップが順次設けられており、該複数のオリフィスを用いて差動排気する差動排気手段がさらに設けられていることを特徴とする。
【0013】
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のインターフェイスにおいて、前記案内手段は、前記イオン化手段により生成したイオンを案内する向きに対して、前記イオンガイド又は前記イオントラップと、オリフィスが順次設けられており、該オリフィスは、前記イオンガイド又は前記イオントラップの中心軸の延長線上とは異なる位置に設けられていることを特徴とする。
【0014】
請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のインターフェイスにおいて、前記案内手段は、前記イオン化手段により生成したイオンを案内する向きに対して、前記イオンガイド又は前記イオントラップと、オリフィスが順次設けられており、前記イオンガイド又は前記イオントラップと、該オリフィスの間に電圧を印加する手段がさらに設けられていることを特徴とする。
【0015】
請求項7に記載の発明は、液体クロマトグラフ/安定同位体比質量分析装置において、請求項1乃至6のいずれか一項に記載のインターフェイスを介して、液体クロマトグラフと安定同位体比質量分析装置が接続されていることを特徴とする。
【0016】
請求項8に記載の発明は、分析方法において、請求項7に記載の液体クロマトグラフ/安定同位体比質量分析装置を用いて、複数の成分を含む溶液を分析することを特徴とする。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、液体クロマトグラフの展開溶媒として、有機溶媒を用いても、安定同位体比を精度良く分析することが可能な液体クロマトグラフ/安定同位体比質量分析装置、該液体クロマトグラフ/安定同位体比質量分析装置の液体クロマトグラフと安定同位体比質量分析装置を接続するインターフェイス及び該液体クロマトグラフ/安定同位体比質量分析装置を用いる分析方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の液体クロマトグラフ/安定同位体比質量分析装置の一例を示すブロック図である。
【図2】図1のイオン化部を示す模式図である。
【図3】図1の案内部を示す模式図である。
【図4】図1の中性化部を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
次に、本発明を実施するための形態を図面と共に説明する。

【0020】
図1に、本発明の液体クロマトグラフ/安定同位体比質量分析装置の一例として、HPLC/IR-MS100を示す。HPLC/IR-MS100は、HPLC10とIR-MS30が、インターフェイス20を介して接続されている。インターフェイス20は、HPLC10から溶出された溶液に含まれる成分を、エレクトロスプレーイオン化法(ESI)を用いて、プロトン化することによりイオンを生成するイオン化部21、イオン化部21で生成したイオンを案内する案内部22、案内部22で案内したイオンを中性化する中性化部23及び中性化部23で中性化したイオンを酸化する酸化部24から構成される。

【0021】
HPLC10としては、特に限定されず、prominenceシリーズ(島津製作所社製)等を用いることができるが、微量分析が可能となることから、ナノLCが好ましい。

【0022】
図2に、イオン化部21を示す。イオン化部21は、スプレイヤー21aと、スプレイヤー21aに電圧を印加する電源21bと、スプレイヤー21aに、ネブライザーガスとして、窒素(N)を供給する窒素供給手段(不図示)が設けられている。

【0023】
HPLC10から溶出された溶液Sに含まれる成分をイオン化する際に、スプレイヤー21aに印加する電圧は、通常よりも大きい5~8kVである。スプレイヤー21aに印加する電圧が5kV未満であると、イオンの帯電量が不十分となって、案内部22でイオンを案内することが困難になることがあり、8kVを超えると、放電することがある。

【0024】
また、HPLC10から溶出された溶液Sに含まれる成分をイオン化する際に、窒素の流量は、0.5~2L/分である。これにより、HPLC10から溶出された溶液Sを効率的に気化することができる。

【0025】
さらに、HPLC10から溶出された溶液Sに含まれる成分をプロトン化する際に、スプレイヤー21aを加熱して、気化をさらに促進してもよい。

【0026】
なお、イオン化部21の代わりに、HPLC10から溶出された溶液Sに含まれる成分を、大気圧化学イオン化法(APCI)を用いてプロトン化することによりイオンを生成するイオン化部を用いてもよい。APCIを用いる場合も、ESIを用いる場合と同様に、通常よりも大きい6~10kVの放電電圧を印加する必要がある。

【0027】
図3に、案内部22を示す。案内部22は、スキマーコーン22a、サンプリングコーン22b及びスキマーコーン22cを用いて、第一室22d及び第二室22eが形成されており、第二室22eに、6重極のイオンガイド22fが設けられている。イオンガイド22fは、中心軸に平行であると共に、中心軸からの距離が同一である6本の電極(不図示)が等間隔で配置されており、各電極に電圧を印加する電源(不図示)が設けられている。また、スキマーコーン22a、サンプリングコーン22b及びスキマーコーン22cに電圧を印加する電源22g、22h及び22iが設けられている。さらに、スキマーコーン22a、サンプリングコーン22b及びスキマーコーン22cには、それぞれオリフィスが形成されており、第一室22d及び第二室22eの下方から差動排気するために、それぞれロータリーポンプ(不図示)及びターボ分子ポンプ(不図示)が設けられている。

【0028】
イオン化部21で生成したイオンを案内する際に、スキマーコーン22aに印加する電圧は、スプレイヤー21aに印加する電圧よりも3~4kV低い電圧であり、第一室22dの気圧は、200~300Paである。これにより、イオン化部21で生成したイオンを効率良く第一室22dに導入することができる。

【0029】
イオン化部21で生成したイオンを案内する際に、サンプリングコーン22bに印加する電圧は、スキマーコーン22aに印加する電圧よりも10~200V低い電圧であり第二室22eの気圧は、0.01~1Paである。また、サンプリングコーン22bのオリフィスをスキマーコーン22aのオリフィスよりも鉛直上方に配置されている。これにより、第一室22dに導入されたイオンを効率良く第二室22eに導入すると共に、HPLC10の展開溶媒、窒素等の中性分子を除去することができる。

【0030】
イオン化部21で生成したイオンを案内する際に、イオンガイド22fは、2~5kVの直流電圧及び高周波電圧が印加されている。これにより、第二室22eに導入されたイオンを効率良くイオンガイド22fから排出すると共に、HPLC10の展開溶媒、窒素等の中性分子を除去することができる。

【0031】
イオン化部21で生成したイオンを案内する際に、スキマーコーン22cに印加する電圧は、イオンガイド22fに印加する電圧よりも1~5kV低い電圧である。また、スキマーコーン22cのオリフィスは、イオンガイド22fの中心軸の延長線に対して、鉛直上方に配置されている。これにより、イオンガイド22fから排出されたイオンを効率良くスキマーコーン22cのオリフィスから排出すると共に、HPLC10の展開溶媒、窒素等の中性分子を除去することができる。

【0032】
このとき、イオンガイド22fの中心軸と水平方向のなす角度は、5~30°である。この角度が5°未満であると、イオンと同時に中性分子も輸送されることがあり、30°を超えると、イオンを輸送するのが困難になることがある。

【0033】
なお、イオンガイド22fは、4重極又は8重極であってもよい。また、イオンガイド22fの代わりに、イオントラップを用いてもよい。イオントラップを用いる場合も、イオンガイドを用いる場合と同様に、イオントラップに直流電圧を印加する必要がある。

【0034】
図4に、中性化部23を示す。中性化部23は、スキマーコーン22c及び23aを用いて、第三室23bが形成されている。また、第三室23bに電子(e)を供給する電子銃23c及び第三室23bにヘリウム(He)を供給するヘリウム供給手段(不図示)が設けられている。さらに、スキマーコーン23aには、オリフィスが形成されており、第三室23bの下方から排気するために、ロータリーポンプ(不図示)が設けられている。

【0035】
案内部22で案内したイオンを中性化する際に、第三室23bの気圧は、100~300Paであり、第二室22eの気圧よりも大きいが、イオンガイド22fに印加されている電圧よりも1~5kV低い電圧がスキマーコーン22cに印加されているため、スキマーコーン22cのオリフィスから排出されたイオンが第三室23bに導入される。このようにして第三室23bに導入されたイオンは、電子銃23cから供給された電子により中性化され、中性分子が生成される。

【0036】
また、案内部22で案内したイオンを中性化する際に、ヘリウムの流量は、0.1~5L/分である

【0037】
さらに、案内部22で案内したイオンを中性化する際に、スキマーコーン23aに電圧を印加してイオンを案内してもよい。

【0038】
なお、中性化部23を設けずに、案内部22で案内したイオンを酸化部24で酸化してもよい。

【0039】
酸化部24としては、中性化部23で中性化されたイオンを酸化することが可能であれば、特に限定されず、必要に応じて、白金等の触媒の存在下、常圧で加熱するものであってもよいし、酸化銅等の酸化剤の存在下で加熱するものであってもよいし、紫外線を照射するものであってもよい。なお、中性化されたイオンが酸化されると、窒素、二酸化炭素、二酸化硫黄等のガスが生成する。

【0040】
IR-MS30としては、酸化部24で酸化された中性分子の安定同位体比を分析することが可能であれば、特に限定されず、Delta V(サーモフィッシャーサイエンティフィック社製)等を用いることができる。

【0041】
なお、HPLC10から溶出された溶液に含まれる成分を、エレクトロスプレーイオン化法(ESI)を用いて、プロトン化することによりイオンを生成するイオン化部21の代わりに、大気圧イオン化法を用いて、脱プロトン化することによりイオンを生成するイオン化部を用いてもよい。この場合、中性化部23は、案内部22で案内したイオンをプロトン化することにより中性化する。

【0042】
HPLC/IR-MS100は、HPLC10の展開溶媒として、有機溶媒を用いても、有機溶媒を十分に除去できるため、安定同位体比を精度良く分析することができる。その結果、同位体トレーサーを用いて、食物の代謝経路を追跡することができる。
【符号の説明】
【0043】
10 HPLC
20 インターフェイス
21 イオン化部
21a スプレイヤー
21b 電源
22 案内部
22a、22c スキマーコーン
22b サンプリングコーン
22d 第一室
22e 第二室
22f イオンガイド
22g、22h、22i 電源
23 中性化部
23a スキマーコーン
23b 第三室
23c 電子銃
24 酸化部
30 IR-MS
100 HPLC/IR-MS
図面
【図1】
0
【図2】
1
【図3】
2
【図4】
3