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JP7294456B2 - ionizer - Google Patents
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Description

本発明は、液体クロマトグラフのカラムで分離された液体試料中の成分をイオン化する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for ionizing components in a liquid sample separated by a liquid chromatograph column.

液体試料に含まれる成分を分析するために液体クロマトグラフ質量分析装置が広く用いられている。液体クロマトグラフ質量分析装置は、液体試料に含まれる成分をカラムで分離する液体クロマトグラフと、分離後の各成分をイオン化して質量電荷比毎に分離して測定する質量分析装置を備えている。 Liquid chromatograph mass spectrometers are widely used to analyze components contained in liquid samples. A liquid chromatograph-mass spectrometer is equipped with a liquid chromatograph that separates the components contained in a liquid sample using a column, and a mass spectrometer that ionizes each component after separation, separates them by mass-to-charge ratio, and measures them. .

液体クロマトグラフ質量分析装置において液体試料に含まれる成分をイオン化する方法の一つに、エレクトロスプレーイオン化(ESI: ElectroSpray Ionization)法がある。ESI法で用いられるESIノズルは、液体試料を流通させる送液管と、該送液管の外周に設けられネブライザガスを流通させる送気管を有している。ESI法では、ESIノズルの先端に所定の電圧を印加しつつ、液体クロマトグラフのカラムから流出する試料液を該先端からネブライザガスで噴霧する。ESIノズルから噴霧される帯電液滴から移動相等の溶媒が脱離(脱溶媒)することによってイオンが生成される。 Electrospray ionization (ESI) is one of methods for ionizing components contained in a liquid sample in a liquid chromatograph-mass spectrometer. An ESI nozzle used in the ESI method has a liquid feed tube for circulating a liquid sample, and an air feed tube provided on the outer circumference of the liquid feed tube for circulating a nebulizer gas. In the ESI method, while applying a predetermined voltage to the tip of an ESI nozzle, a sample liquid flowing out of a column of a liquid chromatograph is sprayed from the tip with a nebulizer gas. Ions are generated by desorption (desolvation) of the solvent such as the mobile phase from the charged droplets sprayed from the ESI nozzle.

ESI法では、帯電液滴の脱溶媒が不完全であるとイオン化効率が低くなる。そこで、最近では、ナノESIと呼ばれるものが広く用いられている。ナノESIとは、試料液の流量をnL/minレベルに抑えてESI法で試料液をイオン化するものである(例えば特許文献1)。 In the ESI method, incomplete desolvation of charged droplets results in low ionization efficiency. Therefore, recently, what is called nano-ESI is widely used. Nano ESI is to ionize the sample liquid by the ESI method while suppressing the flow rate of the sample liquid to the nL/min level (for example, Patent Document 1).

特開2019-45291号公報JP 2019-45291 A 国際公開第2007/126141号WO2007/126141 国際公開第2019/053847号WO2019/053847

"FortisTip",[online],エーエムアール株式会社,[令和2年9月15日検索],インターネット<URL: https://www.amr-inc.co.jp/dcms_media/other/%E3%83%95%E3%82%A9%E3%83%AB%E3%83%86%E3%82%A3%E3%82%B9%E3%83%81%E3%83%83%E3%83%97%20%E3%82%AB%E3%82%BF%E3%83%AD%E3%82%B0.pdf>"FortisTip", [online], AMR Co., Ltd., [searched on September 15, 2020], Internet <URL: https://www.amr-inc.co.jp/dcms_media/other/%E3% 83%95%E3%82%A9%E3%83%AB%E3%83%86%E3%82%A3%E3%82%B9%E3%83%81%E3%83%83%E3%83% 97%20%E3%82%AB%E3%82%BF%E3%83%AD%E3%82%B0.pdf>

ナノESIでは、イオン化効率が高まり測定感度が向上する一方、測定可能な試料液の量が少ないため測定のスループットは低下する。また、ナノESIでは、内径が数十μmという細径の配管が用いられるため、試料液から塩が析出する等によって配管の内部が詰まりやすい。さらに、こうした配管には、微細加工の容易さから、多くの場合ヒューズドシリカ(溶融石英)からなるものが用いられる。しかし、ヒューズドシリカは破損しやすく、耐久性が低いという問題があった。 In nano-ESI, the ionization efficiency is increased and the measurement sensitivity is improved, but the measurement throughput is reduced because the amount of sample liquid that can be measured is small. In addition, nano-ESI uses a small pipe with an inner diameter of several tens of micrometers, so the inside of the pipe is likely to become clogged due to the precipitation of salts from the sample solution. Further, such pipes are often made of fused silica (fused silica) due to the ease of microfabrication. However, fused silica has the problem of being easily damaged and having low durability.

本発明が解決しようとする課題は、液体クロマトグラフのカラムからの溶出液に含まれる成分を高感度かつ高スループットで測定するために好適に用いることができ、また十分な耐久性を有するイオン化装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is an ionization device that can be suitably used for highly sensitive and high-throughput measurement of components contained in the eluate from a liquid chromatograph column, and that has sufficient durability. is to provide

上記課題を解決するために成された本発明は、液体クロマトグラフのカラムから流出する試料液をイオン化するために用いられるイオン化装置であって、
導電性プローブと、
前記導電性プローブによりプローブエレクトロスプレーイオン化を行う所定の電圧を印加する電圧印加部と、
前記カラムから流出する試料液を前記導電性プローブに誘導する試料液誘導部と
を備える。
The present invention, which has been made to solve the above problems, is an ionization device used to ionize a sample liquid flowing out from a column of a liquid chromatograph,
a conductive probe;
a voltage applying unit that applies a predetermined voltage for performing probe electrospray ionization with the conductive probe;
and a sample liquid guide section that guides the sample liquid flowing out of the column to the conductive probe.

本発明に係るイオン化装置では、電圧印加部から導電性プローブに所定の電圧を印加しつつ、液体クロマトグラフのカラムから流出する試料液を試料液誘導部によって導電性プローブに誘導する。この導電性プローブは、ESIノズルのように試料液が内部を流通するものではなく試料液を帯電させるために用いられるため、中実の部材として構成することができる。導電性プローブに誘導された試料液は該プローブの表面を流れるうちに帯電されイオン化する。従来のESI法ではESIノズル内に試料液を流通させ該ノズルの内径面のみで試料液を帯電するのに対し、本発明に係るイオン化プローブでは試料液誘導部によって試料液を導電性プローブに誘導し、該導電性プローブの表面全体で試料液を帯電させ、プローブエレクトロスプレーイオン化(PESI: Probe ElectroSpray Ionization)するため、ESIノズルを用いるよりもイオン化効率が高くなる。また、ナノESIのように試料液の流量を制限する必要がないため、測定のスループットが高くなる。さらに、細径のキャピラリを使用する必要もなく、十分な耐久性を確保することができる。なお、上記電圧印加部は、導電性プローブに直接、PESI電圧を供給するものであっても良く、間接的に(例えば後述する例のように、導電性の接続治具及び試料液を介して)導電性プローブにPESI電圧を印加するものであってもよい。 In the ionization apparatus according to the present invention, the sample liquid flowing out from the column of the liquid chromatograph is guided to the conductive probe by the sample liquid guide section while applying a predetermined voltage from the voltage applying section to the conductive probe. Since this conductive probe is used to charge the sample liquid, unlike the ESI nozzle, which allows the sample liquid to flow inside, it can be configured as a solid member. The sample liquid guided to the conductive probe is charged and ionized while flowing over the surface of the probe. In the conventional ESI method, the sample liquid flows through the ESI nozzle and the sample liquid is charged only on the inner diameter surface of the nozzle. Then, the entire surface of the conductive probe is charged to the sample liquid for probe electrospray ionization (PESI), so that the ionization efficiency is higher than when using an ESI nozzle. In addition, since it is not necessary to limit the flow rate of the sample liquid as in nano-ESI, the throughput of measurement is increased. Furthermore, sufficient durability can be ensured without the need to use a small-diameter capillary. The voltage application unit may supply the PESI voltage directly to the conductive probe, or indirectly (for example, as in the example described later, via a conductive connection jig and a sample solution). ) applying the PESI voltage to the conductive probe.

本発明に係るイオン化装置を用いることにより、十分な耐久性を確保することができる。また、液体クロマトグラフのカラムからの溶出液に含まれる成分を高感度かつ高スループットで測定するために好適に用いることができる。 Sufficient durability can be ensured by using the ionization device according to the present invention. In addition, it can be suitably used for highly sensitive and high throughput measurement of components contained in the eluate from the liquid chromatograph column.

本発明に係るイオン化装置を含む液体クロマトグラフ質量分析装置のブロック図。1 is a block diagram of a liquid chromatograph mass spectrometer including an ionization device according to the present invention; FIG. 本発明に係るイオン化装置の第1実施形態であるイオン化源の概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of an ionization source that is a first embodiment of an ionization apparatus according to the present invention; FIG. 本発明に係るイオン化装置の第2実施形態であるイオン化源の概略構成図。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an ionization source that is a second embodiment of an ionization apparatus according to the present invention; 本発明に係るイオン化装置の第3実施形態であるイオン化源の概略構成図。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an ionization source that is a third embodiment of an ionization device according to the present invention; 本発明に係るイオン化装置の第4実施形態であるイオン化源の概略構成図。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an ionization source that is a fourth embodiment of an ionization apparatus according to the present invention; 本発明に係るイオン化装置の第5実施形態であるイオン化源の概略構成図。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an ionization source that is a fifth embodiment of an ionization apparatus according to the present invention; 本発明に係るイオン化装置の第6実施形態であるイオン化源の概略構成図。6 is a schematic configuration diagram of an ionization source that is a sixth embodiment of the ionization apparatus according to the present invention; FIG. 本発明に係るイオン化装置の第7実施形態であるイオン化源の概略構成図。FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an ionization source that is a seventh embodiment of an ionization apparatus according to the present invention; 本発明に係るイオン化装置の第8実施形態であるイオン化源の概略構成図。FIG. 11 is a schematic configuration diagram of an ionization source that is an eighth embodiment of an ionization apparatus according to the present invention; 本発明に係るイオン化装置の第9実施形態であるイオン化源の概略構成図。FIG. 11 is a schematic configuration diagram of an ionization source that is a ninth embodiment of an ionization apparatus according to the present invention; 本発明に係るイオン化装置の第10実施形態であるイオン化源の概略構成図。FIG. 11 is a schematic configuration diagram of an ionization source that is a tenth embodiment of an ionization apparatus according to the present invention; 第10実施形態のイオン化源の変形例を説明する図。The figure explaining the modification of the ionization source of 10th Embodiment. 第10実施形態のイオン化源の別の変形例を説明する図。FIG. 12 is a diagram for explaining another modification of the ionization source of the tenth embodiment; 本発明に係るイオン化装置の第11実施形態であるイオン化源の概略構成図。FIG. 11 is a schematic configuration diagram of an ionization source that is an eleventh embodiment of an ionization apparatus according to the present invention; 第11実施形態のイオン化源の概略構成を示す側面図。FIG. 21 is a side view showing a schematic configuration of an ionization source according to an eleventh embodiment; 第11実施形態のイオン化源の概略構成を示す断面図。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an ionization source according to an eleventh embodiment; 第11実施形態のイオン化源における試料液分岐部の構造を示す図。FIG. 21 is a diagram showing the structure of the sample liquid branching part in the ionization source of the eleventh embodiment; 第12実施形態のイオン化源の別の変形例を説明する図。FIG. 21 is a diagram for explaining another modification of the ionization source of the twelfth embodiment; 各実施形態のイオン化源におけるコーティング処理を説明する図。The figure explaining the coating process in the ionization source of each embodiment. 本発明者が実験に使用したプローブの形状を説明する図。The figure explaining the shape of the probe which this inventor used for experiment. 本発明者が作製したマルチスリット型ESIプローブのSEM画像。SEM image of a multi-slit type ESI probe fabricated by the present inventor. 本発明者が作製したマルチスリット型ESIプローブで生成されたイオン噴流の画像。An image of an ion jet generated by a multi-slit ESI probe made by the inventor. 本発明者が作製したマルチスリット型ESIプローブと既製品ミクロESIノズルのイオン化強度の比較。Comparison of ionization intensity between the multi-slit type ESI probe manufactured by the present inventor and a ready-made micro ESI nozzle. 表面が腐食したマルチスリット型ESIプローブ(コーティングなし)の写真。Photograph of multi-slit type ESI probe (without coating) with corroded surface. コーティングにより表面の腐食を抑制したマルチスリット型ESIプローブの写真。A photograph of a multi-slit type ESI probe with a coating that suppresses surface corrosion. 表面をコーティングしたマルチスリット型ESIプローブを用いた場合のイオンの生成量を、コーティングなしの場合と比較した結果を示すグラフ。Graph showing the results of comparing the amount of ions generated when using a multi-slit type ESI probe with a surface coating compared to when there is no coating. 表面をコーティングしたマルチスリット型ESIプローブを用いた場合のイオンの生成量及びそのばらつきを、コーティングなしの場合と比較した結果を示すグラフ。Graph showing the results of comparing the amount of ions generated and their variation when using a multi-slit type ESI probe with a surface coating, compared to when there is no coating.

本発明に係るイオン化装置の実施形態について、以下、図面を参照して説明する。図1は、本発明に係るイオン化装置の各実施形態を含む液体クロマトグラフ質量分析装置1のブロック図である。液体クロマトグラフ質量分析装置1は、液体クロマトグラフ2と質量分析計3で構成される。液体クロマトグラフ2はカラム4を備えており、質量分析計3はイオン化源5を備えている。液体クロマトグラフ2に導入された液体試料は、カラム4で成分分離された後、質量分析計3に導入され、イオン化源5でイオン化されて質量電荷比毎に測定される。本発明に係るイオン化装置は、上記イオン化源5として用いられる。 An embodiment of an ionization device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a liquid chromatograph mass spectrometer 1 including each embodiment of an ionization device according to the present invention. A liquid chromatograph mass spectrometer 1 is composed of a liquid chromatograph 2 and a mass spectrometer 3 . The liquid chromatograph 2 has a column 4 and the mass spectrometer 3 has an ionization source 5 . A liquid sample introduced into the liquid chromatograph 2 undergoes component separation in the column 4, is introduced into the mass spectrometer 3, is ionized by the ionization source 5, and is measured for each mass-to-charge ratio. The ionization device according to the present invention is used as the ionization source 5 described above.

図2~図19を参照して第1実施形態~第12実施形態のイオン化源の概略構成を説明する。なお、これらはいずれも模式図であって配置や構造を分かりやすくするために構成要素の大きさを適宜に拡大しており、実際の縮尺とは必ずしも一致しない。 Schematic configurations of the ionization sources of the first to twelfth embodiments will be described with reference to FIGS. 2 to 19. FIG. It should be noted that these are all schematic diagrams, and the sizes of the constituent elements are appropriately enlarged in order to make the arrangement and structure easier to understand, and they do not necessarily match the actual scale.

<第1実施形態>
図2に第1実施形態のイオン化源10を模式的に示す。第1実施形態のイオン化源10は、液体クロマトグラフ2のカラム4の出口に接続された管状部材11と該管状部材11の出口端に配置された導電性プローブ12を有する。第1実施形態では、管状部材11が前記試料液誘導部に相当する。導電性プローブ12には電圧印加部6から所定の電圧(PESI電圧)が印加される。PESI電圧とは、試料液を帯電させてイオン化する探針エレクトロスプレーイオン化(Probe ElectroSpray Ionization)法において導電性プローブに印加される電圧をいう。第1実施形態のイオン化源10では液体クロマトグラフ2のカラム4で分離された成分を含んだ試料液が順次、管状部材11に流入する。管状部材11の出口から流出する試料液は、PESI電圧が印加された導電性プローブ12と接触して帯電し、イオン化する。
<First embodiment>
FIG. 2 schematically shows the ionization source 10 of the first embodiment. The ionization source 10 of the first embodiment has a tubular member 11 connected to the outlet of the column 4 of the liquid chromatograph 2 and a conductive probe 12 arranged at the outlet end of the tubular member 11 . In the first embodiment, the tubular member 11 corresponds to the sample liquid guiding section. A predetermined voltage (PESI voltage) is applied to the conductive probe 12 from the voltage application unit 6 . The PESI voltage is the voltage applied to the conductive probe in the probe electrospray ionization method in which the sample liquid is charged and ionized. In the ionization source 10 of the first embodiment, the sample liquid containing the components separated by the column 4 of the liquid chromatograph 2 sequentially flows into the tubular member 11 . The sample liquid flowing out from the outlet of the tubular member 11 contacts the conductive probe 12 to which the PESI voltage is applied, and is charged and ionized.

従来、液体試料に含まれる成分を分離し質量分析する際には、液体クロマトグラフのカラムで分離した成分をESIノズルに導入してイオン化していた。そうした分析では、質量分析の感度を高めるために液体クロマトグラフからESIノズルに導入する試料液の流量をnL/minに抑えたナノESIノズルが用いられていたが、ナノESIノズルに用いられるキャピラリは内径が小さく塩などの析出によって詰まりやすいという問題があった。また、こうしたキャピラリには、微細加工が容易である素材、例えばヒューズドシリカ(溶融石英)からなるものが用いられていたが、こうした材料は破損しやすく、耐久性が低いという問題があった。また、流量がnL/minに抑えられているためスループットも低下するという問題があった。 Conventionally, when the components contained in a liquid sample are separated and subjected to mass spectrometry, the components separated by a column of a liquid chromatograph are introduced into an ESI nozzle and ionized. In such analyses, nano-ESI nozzles were used, in which the flow rate of the sample liquid introduced from the liquid chromatograph into the ESI nozzle was suppressed to nL/min in order to increase the sensitivity of mass spectrometry. There was a problem that the inner diameter was small and it was easy to clog due to deposits of salts and the like. In addition, such capillaries have been made of materials that can be easily microfabricated, such as fused silica (fused silica), but such materials are prone to breakage and have low durability. Moreover, since the flow rate is suppressed to nL/min, there is a problem that the throughput is also lowered.

これに対し、第1実施形態のイオン化源10(及び以降に説明する各実施形態のイオン化源20~110)では、導電性プローブ12の表面全体の広い範囲で試料液中の成分をイオン化することができるため、ナノESIノズルを用いる場合に比べてイオン化装置10に導入する試料液の流量を多くすることができる。従って、ナノESIノズルを用いる場合よりも分析のスループットが向上する。また、試料液の流量を抑える必要がないことから、内径が小さいキャピラリを使用する必要もなく、ナノESIノズルを用いる場合と同等の感度を維持しつつ、耐久性を高めることができる。 In contrast, the ionization source 10 of the first embodiment (and the ionization sources 20 to 110 of each embodiment described later) ionizes the components in the sample liquid over a wide range of the entire surface of the conductive probe 12. Therefore, the flow rate of the sample liquid introduced into the ionization device 10 can be increased as compared with the case of using the nano ESI nozzle. Therefore, the analytical throughput is improved as compared with the case of using the nano-ESI nozzle. In addition, since there is no need to suppress the flow rate of the sample liquid, there is no need to use a capillary with a small inner diameter, and durability can be improved while maintaining the same sensitivity as when using a nano ESI nozzle.

また、生体組織等の表面に分布する目的物質の分布を測定することを目的として、PESI法を用いることが提案されている(例えば特許文献2)。従来のPESI法は以下のように行われていた。 In addition, the use of the PESI method has been proposed for the purpose of measuring the distribution of a target substance distributed on the surface of a living tissue or the like (for example, Patent Document 2). The conventional PESI method was performed as follows.

まず、試料表面の測定対象領域の上方に導電性のプローブを配置し、プローブを下動してその先端を試料表面に接触させ試料を付着させる。続いて、プローブを元の位置まで上動し、プローブに数十V乃至数千Vの所定の電圧(PESI電圧)を印加する。これにより、プローブ先端に付着した試料に電荷が付与され、クーロン反発によってイオン化する。 First, a conductive probe is placed above the region to be measured on the surface of the sample, and the probe is moved downward to bring the tip into contact with the surface of the sample, thereby attaching the sample. Subsequently, the probe is moved upward to its original position, and a predetermined voltage (PESI voltage) of several tens to several thousand V is applied to the probe. As a result, the sample attached to the tip of the probe is charged and ionized by Coulomb repulsion.

従来のPESI法では、先端がnmサイズに加工されたプローブを用いることにより、nmレベルの空間分解能でイメージング質量分析を行うことができるものの、探針で採取した試料をそのままイオン化するため、試料中の成分を分離して質量分析することができなかった。 In the conventional PESI method, imaging mass spectrometry can be performed with nanometer-level spatial resolution by using a nanometer-sized probe tip. components could not be separated and analyzed by mass spectrometry.

一方、第1実施形態のイオン化源10(及び以降に説明する各実施形態のイオン化源20~110)では、液体試料(分析対象が固体の場合は適宜の溶媒に溶解させた溶液)を液体クロマトグラフ2に導入し、液体クロマトグラフ2のカラム4で分離した成分を質量分析することができる。 On the other hand, in the ionization source 10 of the first embodiment (and the ionization sources 20 to 110 of each embodiment described later), a liquid sample (a solution dissolved in an appropriate solvent when the object to be analyzed is solid) is subjected to liquid chromatography. The components introduced into graph 2 and separated in column 4 of liquid chromatograph 2 can be subjected to mass spectrometry.

<第2実施形態>
図3に第2実施形態のイオン化源20を模式的に示す。第2実施形態のイオン化源20は、液体クロマトグラフ2のカラム4の出口に接続された管状部材21と該管状部材21の出口側端部に収容された、該管状部材21と同軸の導電性プローブ22を有する。導電性プローブ22には電圧印加部6から所定の電圧(PESI電圧)が印加される。第2実施形態では、管状部材21が前記試料液誘導部に相当する。
<Second embodiment>
FIG. 3 schematically shows the ionization source 20 of the second embodiment. The ionization source 20 of the second embodiment includes a tubular member 21 connected to the outlet of the column 4 of the liquid chromatograph 2 and a conductive ion source coaxial with the tubular member 21 housed at the outlet-side end of the tubular member 21 . It has a probe 22 . A predetermined voltage (PESI voltage) is applied to the conductive probe 22 from the voltage application unit 6 . In the second embodiment, the tubular member 21 corresponds to the sample liquid guiding section.

第2実施形態のイオン化源20では、液体クロマトグラフ2のカラム4で分離された成分を含んだ試料液が順次、管状部材21に流入する。管状部材21に流入した試料液は、その出口側端部に収容された導電性プローブ22と接触して帯電し、イオン化する。第2実施形態のイオン化源20では、試料液が導電性プローブの表面の広い範囲で接触して帯電するため、イオン化効率が向上する。 In the ionization source 20 of the second embodiment, the sample liquid containing the components separated by the column 4 of the liquid chromatograph 2 sequentially flows into the tubular member 21 . The sample liquid that has flowed into the tubular member 21 comes into contact with the conductive probe 22 housed at the outlet side end thereof and is charged and ionized. In the ionization source 20 of the second embodiment, the sample liquid contacts a wide range of the surface of the conductive probe and is charged, so that the ionization efficiency is improved.

<第3実施形態>
図4に第3実施形態のイオン化源30を模式的に示す。第3実施形態のイオン化源30は、液体クロマトグラフ2のカラム4の出口に接続された管状部材31と導電性プローブ32を有する。導電性プローブ32には電圧印加部6から所定の電圧(PESI電圧)が印加される。第3実施形態のイオン化源30では、図4の右側に断面図で示すように導電性プローブ32の表面の一部に溝33が設けられており、管状部材31は、該管状部材31から流出する試料液を溝33に導くように配置されている。第3実施形態では、管状部材31が前記試料液誘導部に相当する。
<Third Embodiment>
FIG. 4 schematically shows the ionization source 30 of the third embodiment. The ionization source 30 of the third embodiment has a tubular member 31 and a conductive probe 32 connected to the outlet of the column 4 of the liquid chromatograph 2 . A predetermined voltage (PESI voltage) is applied to the conductive probe 32 from the voltage application unit 6 . In the ionization source 30 of the third embodiment, as shown in the cross-sectional view on the right side of FIG. It is arranged so as to guide the sample liquid to the groove 33 . In the third embodiment, the tubular member 31 corresponds to the sample liquid guiding section.

第3実施形態のイオン化源30では、液体クロマトグラフ2のカラム4で分離された成分を含んだ試料液が順次、管状部材31に流入する。管状部材31に流入した試料液は、導電性プローブ32と接触して帯電し、イオン化する。第3実施形態のイオン化源30では、導電性プローブ32の表面に溝33が形成されており、試料液がより広い面積で導電性プローブ32と接触して帯電するため、イオン化効率が向上する。なお、図4では導電性プローブ32の上部に溝33を設けた例を示したが、必ずしも上部でなくてもよい。また、溝を複数設けてもよい。さらに、導電性プローブ32の基端から先端に至る溝であってもよく、基端から先端の一部に設けられた溝(凹部)であってもよい。図4では管状部材31を先細り形状で示しているが、内径が均一なものであってもよい。 In the ionization source 30 of the third embodiment, the sample liquid containing the components separated by the column 4 of the liquid chromatograph 2 sequentially flows into the tubular member 31 . The sample liquid that has flowed into the tubular member 31 contacts the conductive probe 32 and is charged and ionized. In the ionization source 30 of the third embodiment, the grooves 33 are formed on the surface of the conductive probe 32, and the sample liquid comes into contact with the conductive probe 32 over a wider area and is charged, thereby improving the ionization efficiency. Although FIG. 4 shows an example in which the groove 33 is provided on the upper portion of the conductive probe 32, the groove 33 may not necessarily be provided on the upper portion. Also, a plurality of grooves may be provided. Further, it may be a groove extending from the proximal end to the distal end of the conductive probe 32, or may be a groove (recess) provided in a portion of the distal end from the proximal end. Although the tubular member 31 is shown tapered in FIG. 4, it may have a uniform inner diameter.

<第4実施形態>
図5に第4実施形態のイオン化源40を模式的に示す。第4実施形態のイオン化源40は、液体クロマトグラフ2のカラム4の出口に接続された管状部材41と該管状部材41の出口の近傍に配置された導電性プローブ42を有する。第4実施形態では、導電性プローブ42には第1電圧印加部43(他の実施形態における電圧印加部6に相当)から所定の電圧(PESI電圧)が印加される。第4実施形態では、管状部材41も、その少なくとも一部が導電性材料で構成されている。また、第4実施形態のイオン化源40は第2電圧印加部44を更に有しており、管状部材41の該導電性材料で構成された部分に第2電圧印加部44から所定の電圧が印加される。この所定の電圧は、管状部材41と導電性プローブ42の間に所定の電位勾配を形成するような電圧であり、例えば、分析の対象が正イオンである場合には、管状部材41から導電性プローブ42に向かって下りの(負の)電位勾配が形成される。第4実施形態では、管状部材41及び第2電圧印加部44が前記試料液誘導部に相当する。
<Fourth Embodiment>
FIG. 5 schematically shows the ionization source 40 of the fourth embodiment. The ionization source 40 of the fourth embodiment has a tubular member 41 connected to the outlet of the column 4 of the liquid chromatograph 2 and a conductive probe 42 arranged near the outlet of the tubular member 41 . In the fourth embodiment, a predetermined voltage (PESI voltage) is applied to the conductive probe 42 from the first voltage application section 43 (corresponding to the voltage application section 6 in other embodiments). In the fourth embodiment, at least part of the tubular member 41 is also made of a conductive material. The ionization source 40 of the fourth embodiment further has a second voltage application section 44, and a predetermined voltage is applied from the second voltage application section 44 to the portion of the tubular member 41 made of the conductive material. be done. This predetermined voltage is a voltage that forms a predetermined potential gradient between the tubular member 41 and the conductive probe 42. For example, when the object of analysis is positive ions, a conductive A downward (negative) potential gradient is formed towards the probe 42 . In the fourth embodiment, the tubular member 41 and the second voltage applying section 44 correspond to the sample liquid guiding section.

第4実施形態のイオン化源40では、管状部材41を流れる間に試料液を帯電させるとともに、導電性プローブ42との間に形成した電位勾配によって帯電液滴を導電性プローブ42に誘導する。従って、より多くの(帯電した)試料液が導電性プローブ42に誘導され、イオン化効率が向上する。なお、図5では電場により試料液を誘導する構成を示したが、磁場によって試料液を誘導することも可能である。さらには、超音波を付与して試料液を蒸気化した上で電場や磁場の作用で試料液を導電性プローブへと誘導することもできる。 In the ionization source 40 of the fourth embodiment, the sample liquid is charged while flowing through the tubular member 41 , and charged droplets are guided to the conductive probe 42 by a potential gradient formed between the sample liquid and the conductive probe 42 . Therefore, more (charged) sample liquid is guided to the conductive probe 42, improving the ionization efficiency. Although FIG. 5 shows a configuration in which the sample liquid is guided by an electric field, it is also possible to induce the sample liquid by a magnetic field. Furthermore, after vaporizing the sample liquid by applying ultrasonic waves, the sample liquid can be guided to the conductive probe by the action of an electric field or a magnetic field.

また、第4実施形態のイオン化源40は第1電圧印加部43から管状部材41に印加する電圧及び/又は第2電圧印加部44から導電性プローブ42に印加する電圧の大きさを変更する電圧変更部45を有している。第4実施形態では、上記電圧の一方又は両方を変更し、管状部材41と導電性プローブ42の間に形成される電位勾配を反転させることによりシャッターとして機能させることもできる。 Further, the ionization source 40 of the fourth embodiment changes the magnitude of the voltage applied from the first voltage applying section 43 to the tubular member 41 and/or the magnitude of the voltage applied from the second voltage applying section 44 to the conductive probe 42. It has a changing unit 45 . In the fourth embodiment, one or both of the voltages can be changed to invert the potential gradient formed between the tubular member 41 and the conductive probe 42 to function as a shutter.

<第5実施形態>
図6に第5実施形態のイオン化源50を模式的に示す。第5実施形態のイオン化源50は、液体クロマトグラフ2のカラム4の出口に接続された管状部材51と、該管状部材51の出口側端部に収容された複数本の導電性プローブ52を有する。複数の導電性プローブ52のそれぞれには電圧印加部6から所定の電圧(PESI電圧)が印加される。第5実施形態では、管状部材51が前記試料液誘導部に相当する。
<Fifth Embodiment>
FIG. 6 schematically shows the ionization source 50 of the fifth embodiment. The ionization source 50 of the fifth embodiment has a tubular member 51 connected to the outlet of the column 4 of the liquid chromatograph 2, and a plurality of conductive probes 52 housed at the outlet side end of the tubular member 51. . A predetermined voltage (PESI voltage) is applied from the voltage applying unit 6 to each of the plurality of conductive probes 52 . In the fifth embodiment, the tubular member 51 corresponds to the sample liquid guiding section.

第5実施形態のイオン化源50は、第2実施形態のイオン化源20における導電性プローブ22を複数本の導電性プローブ52に変更したものである。第5実施形態では、複数の導電性プローブ52によって試料液を帯電させるため、第2実施形態のイオン化源20よりも更にイオン化効率が高まる。従来のESIノズルを複数、並列に備えた構成によって分析の感度やスループットを向上することも一応可能ではある。しかし、ESIノズルは内部に試料液を流通させる流路を有する構造であることから小型化が難しく、単純にESIノズルを複数備えた構成ではイオン化源が大型化する。また、複数のESIノズルを集積して一体化することも難しい。さらに、コストも増大する。これに対し、第5実施形態では、導電性プローブ52を複数本用いるのみで、低コストで小型かつ一体型のイオン化源50を構成して分析の感度及びスループットを向上することができる。 The ionization source 50 of the fifth embodiment is obtained by changing the conductive probes 22 in the ionization source 20 of the second embodiment to a plurality of conductive probes 52 . In the fifth embodiment, since the sample liquid is charged by a plurality of conductive probes 52, the ionization efficiency is higher than that of the ionization source 20 of the second embodiment. It is possible to improve the sensitivity and throughput of analysis by a configuration in which a plurality of conventional ESI nozzles are provided in parallel. However, since the ESI nozzle has a structure in which a sample liquid is circulated inside, it is difficult to reduce the size, and simply having a plurality of ESI nozzles increases the size of the ionization source. It is also difficult to integrate multiple ESI nozzles by accumulating them. Furthermore, the cost also increases. On the other hand, in the fifth embodiment, only by using a plurality of conductive probes 52, the ionization source 50 can be configured as a low-cost, compact, and integrated ionization source 50, thereby improving the sensitivity and throughput of analysis.

<第6実施形態>
図7に第6実施形態のイオン化源60を模式的に示す。第6実施形態のイオン化源60は、液体クロマトグラフ2のカラム4の出口に接続され、出口側端部が複数の流路に分岐した管状部材61と、該複数の流路のそれぞれに収容された導電性プローブ62を有する。導電性プローブ62のそれぞれには電圧印加部6から所定の電圧(PESI電圧)が印加される。第6実施形態では、管状部材61が前記試料液誘導部に相当する。
<Sixth Embodiment>
FIG. 7 schematically shows an ionization source 60 of the sixth embodiment. The ionization source 60 of the sixth embodiment is connected to the outlet of the column 4 of the liquid chromatograph 2, and includes a tubular member 61 having an outlet-side end branched into a plurality of channels, and a tubular member 61 housed in each of the plurality of channels. It has a conductive probe 62 . A predetermined voltage (PESI voltage) is applied from the voltage applying unit 6 to each of the conductive probes 62 . In the sixth embodiment, the tubular member 61 corresponds to the sample liquid guiding section.

第6実施形態のイオン化源60は、第5実施形態のイオン化源50における管状部材51の出口側端部を複数の流路に分岐させ、それぞれの流路に導電性プローブ62を収容したものである。第6実施形態では、複数の導電性プローブ62のそれぞれに試料液を誘導する流路が設けられており、試料液が分散されて複数の導電性プローブ62のそれぞれにより帯電されるため、第5実施形態のイオン化源50よりも更にイオン化効率が高まる。図7では、分岐した流路のそれぞれに導電性プローブ62を1本ずつ配置しているが、これらの流路に複数本の導電性プローブ62を配置することもできる。 In the ionization source 60 of the sixth embodiment, the outlet-side end of the tubular member 51 of the ionization source 50 of the fifth embodiment is branched into a plurality of flow paths, and each flow path accommodates a conductive probe 62. be. In the sixth embodiment, each of the plurality of conductive probes 62 is provided with a channel for guiding the sample liquid, and the sample liquid is dispersed and charged by each of the plurality of conductive probes 62. The ionization efficiency is further improved than the ionization source 50 of the embodiment. In FIG. 7, one conductive probe 62 is arranged in each of the branched channels, but a plurality of conductive probes 62 can be arranged in these channels.

<第7実施形態>
図8に第7実施形態のイオン化源70を模式的に示す。第7実施形態のイオン化源70は、液体クロマトグラフ2のカラム4の出口に接続された管状部材71と該管状部材71の出口側端部に該管状部材71と同軸に収容された、複数本の導電性プローブ72と、該複数本の導電性プローブ72の先端と対向する位置に穴74が形成されたメッシュ電極73を有する。複数の導電性プローブ72には電圧印加部6から所定の電圧(PESI電圧)が印加される。また、メッシュ電極73は所定の電位に維持(典型的には接地)される。第7実施形態では、管状部材71が前記試料液誘導部に相当する。
<Seventh Embodiment>
FIG. 8 schematically shows an ionization source 70 of the seventh embodiment. The ionization source 70 of the seventh embodiment includes a tubular member 71 connected to the outlet of the column 4 of the liquid chromatograph 2 and a plurality of ionization sources accommodated coaxially with the tubular member 71 at the outlet side end of the tubular member 71. and a mesh electrode 73 having holes 74 formed at positions facing the tips of the plurality of conductive probes 72 . A predetermined voltage (PESI voltage) is applied from the voltage application unit 6 to the plurality of conductive probes 72 . Also, the mesh electrode 73 is maintained at a predetermined potential (typically grounded). In the seventh embodiment, the tubular member 71 corresponds to the sample liquid guiding section.

第7実施形態のイオン化源70は、第5実施形態のイオン化源50の構成にメッシュ電極73を加えたものである。複数本の導電性プローブを並列に配置し、それぞれにPESI電圧を印加すると、隣接する導電性プローブ間で電場干渉が起こり、試料液のイオン化が安定しない場合がある。第7実施形態のイオン化源70では、導電性プローブと対向する位置に穴74が形成されたメッシュ電極73を用い、該メッシュ電極73を所定の電位に維持することで、導電性プローブ72とメッシュ電極73の間に所定の電位勾配を形成し、導電性プローブ72間での電場干渉を抑制することができる。 The ionization source 70 of the seventh embodiment is obtained by adding a mesh electrode 73 to the configuration of the ionization source 50 of the fifth embodiment. When a plurality of conductive probes are arranged in parallel and a PESI voltage is applied to each, electric field interference may occur between adjacent conductive probes, resulting in unstable ionization of the sample solution. In the ionization source 70 of the seventh embodiment, a mesh electrode 73 having a hole 74 formed at a position facing the conductive probe is used, and by maintaining the mesh electrode 73 at a predetermined potential, the conductive probe 72 and the mesh A predetermined potential gradient is formed between the electrodes 73 to suppress electric field interference between the conductive probes 72 .

図8では導電性プローブ72の先端から離間した位置にメッシュ電極73を配置した例を示したが、これらの穴75に導電性プローブ72を挿入するような配置を採ることもできる。また、導電性プローブ72と穴74の関係は1対1であってもよく、いずれか一方が複数であってもよい。 Although FIG. 8 shows an example in which the mesh electrode 73 is arranged at a position spaced apart from the tip of the conductive probe 72, an arrangement in which the conductive probe 72 is inserted into these holes 75 can also be adopted. Also, the relationship between the conductive probes 72 and the holes 74 may be one-to-one, or one of them may be plural.

第7実施形態において、メッシュ電極73の代わりに板状の電極に穴を形成したものを用いることも可能である。ただし、上記のようにメッシュ電極73(多数の微小な孔を有する電極)を用いると、導電性プローブ72で生成されたイオンが該メッシュ電極の孔を容易に通過する。また、板状の電極を用いるよりもメッシュ電極73を用いる方が試料液の保持性が高く、後述する第8実施形態のイオン化源80や第10実施形態のイオン化源100では、より多くの試料液をイオン化することができる。 In the seventh embodiment, instead of the mesh electrode 73, it is also possible to use a plate-like electrode with holes. However, when the mesh electrode 73 (electrode having many minute holes) is used as described above, the ions generated by the conductive probe 72 easily pass through the holes of the mesh electrode. In addition, the use of the mesh electrode 73 has a higher retention of the sample liquid than the use of the plate-like electrode, and the ionization source 80 of the eighth embodiment and the ionization source 100 of the tenth embodiment, which will be described later, can hold a larger amount of sample. Liquids can be ionized.

<第8実施形態>
図9に第8実施形態のイオン化源80を模式的に示す。第8実施形態のイオン化源80は、液体クロマトグラフ2のカラム4の出口に接続された管状部材81と、複数本の導電性プローブ82と、メッシュ電極83を備えている。第8実施形態では、管状部材81の長手方向とメッシュ電極83が平行に配置される。管状部材81の出口側は複数の流路に分岐しており、これら複数の流路はそれぞれ、メッシュ電極83に形成された穴84の近傍に達している。複数の導電性プローブ82は、各導電性プローブ82の長手方向が管状部材81の長手方向と略直交し、各導電性プローブ82の先端が穴84と対向するように配置されている。複数の導電性プローブ82には電圧印加部6から所定の電圧(PESI電圧)が印加される。メッシュ電極83は所定の電位に維持(典型的には接地)される。なお、図9では、メッシュ電極83の左半分の穴84についてのみ流路を示しているが、右半部の穴84についても同様に流路が接続されている。第8実施形態では、管状部材81が前記試料液誘導部に相当する。
<Eighth Embodiment>
FIG. 9 schematically shows an ionization source 80 of the eighth embodiment. The ionization source 80 of the eighth embodiment comprises a tubular member 81 connected to the outlet of the column 4 of the liquid chromatograph 2, a plurality of conductive probes 82 and a mesh electrode 83. In the eighth embodiment, the longitudinal direction of the tubular member 81 and the mesh electrode 83 are arranged in parallel. The outlet side of the tubular member 81 is branched into a plurality of flow paths, and these plurality of flow paths reach the vicinity of holes 84 formed in the mesh electrode 83, respectively. The plurality of conductive probes 82 are arranged such that the longitudinal direction of each conductive probe 82 is substantially perpendicular to the longitudinal direction of the tubular member 81 and the tip of each conductive probe 82 faces the hole 84 . A predetermined voltage (PESI voltage) is applied from the voltage application unit 6 to the plurality of conductive probes 82 . The mesh electrode 83 is maintained at a predetermined potential (typically grounded). In FIG. 9, only the holes 84 on the left half of the mesh electrode 83 are shown with channels, but the holes 84 on the right half are also connected to the channels. In the eighth embodiment, the tubular member 81 corresponds to the sample liquid guiding section.

第8実施形態のイオン化源80では、管状部材81が有する複数の流路のそれぞれを通じてメッシュ電極83の穴84の近傍に誘導され、該穴84と対向して配置された導電性プローブ82によって帯電されイオン化される。第8実施形態のイオン化源80は、第6実施形態のイオン化源60と第7実施形態のイオン化源70の両方の特徴を兼ね備えたものであり、これらの実施形態のイオン化源で得られる効果の両方を奏する。 In the ionization source 80 of the eighth embodiment, the particles are guided to the vicinity of the hole 84 of the mesh electrode 83 through each of the plurality of channels of the tubular member 81 and charged by the conductive probe 82 arranged facing the hole 84. is ionized. The ionization source 80 of the eighth embodiment has features of both the ionization source 60 of the sixth embodiment and the ionization source 70 of the seventh embodiment, and the effects obtained by the ionization sources of these embodiments are as follows. play both.

<第9実施形態>
図10に第9実施形態のイオン化源90を模式的に示す。第9実施形態のイオン化源90は、液体クロマトグラフ2のカラム4の出口に接続された管状部材91と、該管状部材91の出口端の近傍に配置された導電性プローブ92を備えている。管状部材91の外周にはヒータ93が巻き付けられており、加熱部94からヒータ93に電力が供給されることにより管状部材91(及びその中を流通する試料液)が加熱される。第9実施形態では、管状部材91が前記試料液誘導部に相当する。
<Ninth Embodiment>
FIG. 10 schematically shows an ionization source 90 of the ninth embodiment. The ionization source 90 of the ninth embodiment comprises a tubular member 91 connected to the outlet of the column 4 of the liquid chromatograph 2 and a conductive probe 92 arranged near the outlet end of the tubular member 91 . A heater 93 is wound around the outer periphery of the tubular member 91 , and the tubular member 91 (and the sample liquid flowing therein) is heated by supplying electric power to the heater 93 from the heating unit 94 . In the ninth embodiment, the tubular member 91 corresponds to the sample liquid guiding section.

また、導電性プローブ92には電圧印加部95から2種類の所定の電圧(PESI電圧とAPCI電圧)が択一的に印加される。加熱部94からヒータ93への電力の供給、及び電圧印加部95から導電性プローブ92に印加する電圧は、モード切替部96によって制御される。モード切替部96は、例えばコンピュータに予めインストールされた分析制御用プログラムをプロセッサで実行することによりソフトウェア的に具現化される。 Two types of predetermined voltages (PESI voltage and APCI voltage) are alternatively applied to the conductive probe 92 from the voltage application unit 95 . The power supply from the heating unit 94 to the heater 93 and the voltage applied from the voltage applying unit 95 to the conductive probe 92 are controlled by the mode switching unit 96 . The mode switching unit 96 is embodied in software, for example, by executing an analysis control program pre-installed in a computer with a processor.

第9実施形態のイオン化源90は、PESIモードとAPCIモードの2種類のイオン化モードを選択することができる。PESIモードでは、ヒータ93に電力は供給せず(即ち試料液を加熱せず)、導電性プローブ92に所定のPESI電圧を印加する。PESI電圧の大きさは、例えば1~2kVである。また、APCIモードでは、ヒータ93に電力を供給して管状部材91(及びその中を流通する試料液)を加熱し、導電性プローブ92に所定のAPCI電圧を印加する。 The ionization source 90 of the ninth embodiment can select two types of ionization modes, PESI mode and APCI mode. In the PESI mode, power is not supplied to the heater 93 (that is, the sample liquid is not heated), and a predetermined PESI voltage is applied to the conductive probe 92 . The magnitude of the PESI voltage is, for example, 1-2 kV. In the APCI mode, electric power is supplied to the heater 93 to heat the tubular member 91 (and the sample liquid flowing therein), and a predetermined APCI voltage is applied to the conductive probe 92 .

APCIモードでイオン化する際には、例えば液体クロマトグラフ2の移動相としてイオン化しやすい物質を含むものを用いる。APCIモードでは、ヒータ93は例えば400℃に加熱され、これによって試料液が気化される。気化された試料液に含まれる、イオン化しやすい成分は、所定のAPCI電圧が印加された導電性プローブ92と接触してイオン化する。APCI電圧の大きさは、例えば4kVである。こうして生成されたイオンと分析対象の成分の間で電荷交換が生じることにより分析対象成分がイオン化される。一般に、PESI法はESI法と同様に高極性の化合物のイオン化に適したイオン化法であり、APCI法は低極性の化合物のイオン化に適している。第9実施形態では、分析対象の試料の特性に合わせたイオン化法を選択することによってイオン化効率を高めることができる。 When ionizing in the APCI mode, for example, a mobile phase containing an easily ionizable substance is used as the mobile phase of the liquid chromatograph 2 . In APCI mode, the heater 93 is heated to, for example, 400° C., thereby vaporizing the sample liquid. The easily ionizable components contained in the vaporized sample liquid contact the conductive probe 92 to which a predetermined APCI voltage is applied and are ionized. The magnitude of the APCI voltage is, for example, 4 kV. Charge exchange occurs between the ions thus generated and the component to be analyzed, thereby ionizing the component to be analyzed. In general, the PESI method is an ionization method suitable for ionizing highly polar compounds like the ESI method, and the APCI method is suitable for ionizing low polar compounds. In the ninth embodiment, the ionization efficiency can be increased by selecting an ionization method suitable for the characteristics of the sample to be analyzed.

<第10実施形態>
図11に第10実施形態のイオン化源100を模式的に示す。第10実施形態のイオン化源100は、液体クロマトグラフ2のカラム4の出口に接続された管状部材101と、該管状部材101の出口側端部を取り囲むように配置された複数本の導電性プローブ102と、該複数本の導電性プローブ102の先端と対向する位置に穴104が形成されたメッシュ電極103を有する。複数の導電性プローブ102は、管状部材101の出口側の端部を取り囲むように放射状に配置されており、それぞれに電圧印加部6から所定の電圧(PESI電圧)が印加される。また、メッシュ電極103は所定の電位に維持(典型的には接地)される。第10実施形態では、管状部材101が前記試料液誘導部に相当する。
<Tenth Embodiment>
FIG. 11 schematically shows an ionization source 100 of the tenth embodiment. The ionization source 100 of the tenth embodiment comprises a tubular member 101 connected to the outlet of the column 4 of the liquid chromatograph 2, and a plurality of conductive probes arranged to surround the outlet side end of the tubular member 101. 102 and a mesh electrode 103 having holes 104 formed at positions facing the tips of the plurality of conductive probes 102 . A plurality of conductive probes 102 are radially arranged so as to surround the outlet-side end of tubular member 101 , and a predetermined voltage (PESI voltage) is applied to each of them from voltage applying section 6 . Also, the mesh electrode 103 is maintained at a predetermined potential (typically grounded). In the tenth embodiment, the tubular member 101 corresponds to the sample liquid guiding section.

第10実施形態のイオン化源100では、管状部材101から流出する試料液が、該管状部材101の出口端に隣接する導電性プローブ102に誘導され、さらにその導電性プローブ102に隣接する別の導電性プローブ102へと誘導される。 In the ionization source 100 of the tenth embodiment, the sample liquid flowing out of the tubular member 101 is guided to the conductive probe 102 adjacent to the exit end of the tubular member 101, and further to another conductive probe 102 adjacent to the conductive probe 102. to the sex probe 102 .

ESI法やPESI法では、イオンサプレッションと呼ばれる現象が起こる場合があることが知られている。イオンサプレッションとは、試料成分のイオン化が抑制される現象であり、その要因は様々であるが、例えば、試料成分と同時に供給される化合物が該試料成分よりもイオン化しやすい場合に、そうした化合物に電荷を奪われ試料成分のイオン化が抑制される場合がある。また、試料液に塩が含まれる場合にも試料成分のイオン化が進行しにくくなる(抑制される)。 It is known that a phenomenon called ion suppression may occur in the ESI method and the PESI method. Ion suppression is a phenomenon in which the ionization of sample components is suppressed. In some cases, the ionization of the sample component is suppressed by depriving it of charge. Also, when the sample liquid contains salt, the ionization of the sample component is less likely to proceed (suppressed).

第10実施形態では、管状部材101から流出する試料液が該管状部材101に近い方から遠い方へと導電性プローブ102間で誘導されていく。そのため、試料成分よりもイオン化しやすい化合物は管状部材101に隣接して位置する導電性プローブ102ですぐにイオン化され、試料成分はそれよりも外側に位置する導電性プローブ102によってイオン化される。また、塩が含まれる場合でも、管状部材101から遠くに位置する導電性プローブ102までは到達しないため、管状部材101から離れて位置する導電性プローブ102では試料成分のイオン化が抑制されることがない。 In the tenth embodiment, the sample liquid flowing out of the tubular member 101 is guided between the conductive probes 102 from the side closer to the tubular member 101 to the farther side. Therefore, compounds that are more ionizable than the sample component are immediately ionized by the conductive probe 102 positioned adjacent to the tubular member 101, and the sample component is ionized by the conductive probe 102 positioned further outside. In addition, even if salt is contained, it does not reach the conductive probe 102 located far from the tubular member 101, so that the ionization of the sample component may be suppressed in the conductive probe 102 located far from the tubular member 101. do not have.

図11では、導電性プローブ102を同心円状に配置する構成を示したが、この配列は適宜に変更することができる。例えば、図12に示すように、導電性プローブが列をなすように配置し、その中央に位置する導電性プローブに対応する穴114(メッシュ電極113に設けられた穴)の近傍に管状部材111の出口端を配置することができる。あるいは、図13に示すように、列の端部に配置された導電性プローブに対応する穴124(メッシュ電極に設けられた穴)の近傍に管状部材121の出口端を配置することもできる。これらの構成によっても第10実施形態と同様の効果が得られる。 Although FIG. 11 shows a configuration in which the conductive probes 102 are arranged concentrically, this arrangement can be changed as appropriate. For example, as shown in FIG. 12, the conductive probes are arranged in a row, and the tubular member 111 is positioned near the hole 114 (the hole provided in the mesh electrode 113) corresponding to the conductive probe located in the center. can be placed at the exit end of the Alternatively, as shown in FIG. 13, the outlet end of tubular member 121 can be positioned near holes 124 (holes in the mesh electrode) corresponding to conductive probes positioned at the ends of the rows. These configurations also provide the same effects as those of the tenth embodiment.

<第11実施形態>
図14に第11実施形態のイオン化源130を模式的に示す。第11実施形態のイオン化源130は、第10実施形態のイオン化源100と同様に、液体クロマトグラフ2のカラム4の出口に接続された管状部材131と複数本の導電性プローブ132とを有する。図15に側面図、図16に断面図で示すように、第11実施形態のイオン化源130では、管状部材131の先端に試料液分岐部133が設けられ、該試料液分岐部133の外側(管状部材131と反対側)に複数の導電性プローブ132の先端が位置している。複数の導電性プローブ132は、先端から基端に向かって放射状に配置され、それぞれに電圧印加部6から所定の電圧(PESI電圧)が印加される。また、第11実施形態のイオン化源130は、管状部材131と複数の導電性プローブ132を位置決めして固定するマルチプローブホルダ134を有している。第11実施形態では、管状部材131及び試料液分岐部133が前記試料液誘導部に相当する。
<Eleventh Embodiment>
FIG. 14 schematically shows the ionization source 130 of the eleventh embodiment. The ionization source 130 of the eleventh embodiment has a tubular member 131 connected to the outlet of the column 4 of the liquid chromatograph 2 and a plurality of conductive probes 132, like the ionization source 100 of the tenth embodiment. As shown in the side view of FIG. 15 and the cross-sectional view of FIG. 16, in the ionization source 130 of the eleventh embodiment, a sample liquid branching portion 133 is provided at the tip of a tubular member 131, and the outside of the sample liquid branching portion 133 ( The tips of a plurality of conductive probes 132 are located on the side opposite to the tubular member 131 . A plurality of conductive probes 132 are radially arranged from the distal end to the proximal end, and a predetermined voltage (PESI voltage) is applied from the voltage applying section 6 to each of them. Also, the ionization source 130 of the eleventh embodiment has a tubular member 131 and a multi-probe holder 134 that positions and fixes a plurality of conductive probes 132 . In the eleventh embodiment, the tubular member 131 and the sample liquid branching section 133 correspond to the sample liquid guiding section.

図17に試料液分岐部133の構造の一例を示す。図17中央に示すように、試料液分岐部133は、内側部材135と外側部材136を重ね合わせた構造を有している。図17左側に示すように、内側部材135は、一方の端面(先端側の端面)に中央が窪んだ凹部が形成された円柱状の部材であり、該凹部の底面はメッシュ状に形成されている。外側部材136は、一方の端面(先端側の端面)がドーム状の凸部が形成され他方の面が開放された中空の円柱状の部材であり、該ドーム状に形成された端面の周縁部には複数の開口1361が設けられている。外側部材136の開口部1361の数と位置は、導電性プローブ132の数及び位置に応じて決められる。外側部材136は、該外側部材136の端面に設けられた開口部1361と導電性プローブ132の先端の位置が一致する(開口1361と導電性プローブ132の先端部が接触又は近接する)ように配置される。内側部材135は、該内側部材135の底面の中央部に管状部材131の出口端が当接するように配置され、外側部材136の内部に収容される。 FIG. 17 shows an example of the structure of the sample liquid branching section 133. As shown in FIG. As shown in the center of FIG. 17, the sample liquid branching part 133 has a structure in which an inner member 135 and an outer member 136 are overlapped. As shown on the left side of FIG. 17, the inner member 135 is a columnar member having a concave portion formed in one end face (end face on the tip end side) with a concave center. there is The outer member 136 is a hollow columnar member having a dome-shaped projection formed on one end surface (end surface on the distal end side) and an open surface on the other side. is provided with a plurality of openings 1361 . The number and location of openings 1361 in outer member 136 are determined according to the number and location of conductive probes 132 . The outer member 136 is arranged so that the opening 1361 provided in the end surface of the outer member 136 is aligned with the tip of the conductive probe 132 (the opening 1361 and the tip of the conductive probe 132 are in contact or close to each other). be done. The inner member 135 is housed inside the outer member 136 so that the outlet end of the tubular member 131 abuts the central portion of the bottom surface of the inner member 135 .

第11実施形態のイオン化源130では、液体クロマトグラフ2のカラム4から流出した試料液が管状部材131に導入される。管状部材131から流出する試料液が試料液分岐部133に達すると、内側部材135の凹部の底面の中央からメッシュ状に形成された底面を広がっていく。そして、メッシュの微細な穴から流出して外側部材136の内部に流れ込み、該外側部材136に設けられた開口部1361から流出する。即ち、管状部材131から流出した試料液が複数の開口部1361へと分岐して流出する。複数の開口部1361から流出する試料液は、各開口部1361の外側に接触又は近接して配置された導電性プローブ132に接触して帯電し、イオン化する。 In the ionization source 130 of the eleventh embodiment, the sample liquid flowing out from the column 4 of the liquid chromatograph 2 is introduced into the tubular member 131 . When the sample liquid flowing out of the tubular member 131 reaches the sample liquid branching portion 133 , it spreads from the center of the bottom surface of the concave portion of the inner member 135 to the bottom surface formed in a mesh shape. Then, it flows out through the fine holes of the mesh, into the outer member 136 , and out of the openings 1361 provided in the outer member 136 . That is, the sample liquid flowing out of the tubular member 131 branches and flows out to the plurality of openings 1361 . The sample liquid flowing out from the plurality of openings 1361 contacts the conductive probes 132 arranged outside or in close proximity to each opening 1361 and is charged and ionized.

第11実施形態では、管状部材131から流出する試料液は、試料液分岐部133の内側部材135のメッシュ状の部分及び外側部材136に設けられた複数の開口部1361を通じて極微量に分割されるため、導電性プローブ132との接触により容易にイオン化される。 In the eleventh embodiment, the sample liquid flowing out of the tubular member 131 is divided into extremely small amounts through a plurality of openings 1361 provided in the mesh-like portion of the inner member 135 and the outer member 136 of the sample liquid branching section 133. Therefore, it is easily ionized by contact with the conductive probe 132 .

<第12実施形態>
図18に第12実施形態のイオン化源140を模式的に示す。第12実施形態のイオン化源140は、第5実施形態のイオン化源50に導電性の接続治具145を追加し、電圧印加部6から接続治具145に所定の電圧を印加するように構成したものである。接続治具145は、液体クロマトグラフ2のカラム4の出口、あるいは該出口に接続された配管(図示略)と管状部材51とを接続する、リング状の治具である。接続治具145には、例えばステンレスからなるものを用いることができる。
<Twelfth Embodiment>
FIG. 18 schematically shows an ionization source 140 of the twelfth embodiment. The ionization source 140 of the twelfth embodiment is configured by adding a conductive connection jig 145 to the ionization source 50 of the fifth embodiment, and applying a predetermined voltage from the voltage applying section 6 to the connection jig 145. It is. The connection jig 145 is a ring-shaped jig that connects the outlet of the column 4 of the liquid chromatograph 2 or a pipe (not shown) connected to the outlet to the tubular member 51 . The connecting jig 145 can be made of stainless steel, for example.

第12実施形態のイオン化源140では、液体クロマトグラフ2のカラム4から流出した試料液が接続治具145を流れる間に帯電した後、管状部材51に導入される。そして、帯電した試料液によって管状部材51の先端に位置する複数の導電性プローブ52にも電圧が印加され、各導電性プローブ52の表面で試料液がイオン化される。即ち、第12実施形態のイオン化源140では、電圧印加部6から(接続治具145及び試料液を介して)間接的に導電性プローブ52に電圧を印加する。第12実施形態のイオン化源140では、帯電した試料液が管状部材51を流通する間に該試料液内部の電荷が全体に行き渡るため、イオン化効率を安定化することができる。ここでは第5実施形態のイオン化源50の構成を元に説明したが、他の実施形態のイオン化源においても上記同様に接続治具145を追加する等の変更を加えることができる。 In the ionization source 140 of the twelfth embodiment, the sample liquid flowing out from the column 4 of the liquid chromatograph 2 is introduced into the tubular member 51 after being charged while flowing through the connection jig 145 . A voltage is also applied to the plurality of conductive probes 52 positioned at the tip of the tubular member 51 by the charged sample liquid, and the sample liquid is ionized on the surface of each conductive probe 52 . That is, in the ionization source 140 of the twelfth embodiment, a voltage is indirectly applied to the conductive probe 52 from the voltage applying section 6 (via the connection jig 145 and the sample solution). In the ionization source 140 of the twelfth embodiment, the charge inside the charged sample liquid spreads throughout while the charged sample liquid flows through the tubular member 51, so that the ionization efficiency can be stabilized. Although the configuration of the ionization source 50 of the fifth embodiment has been described here, modifications such as addition of the connection jig 145 can be made in the same manner as above in the ionization sources of other embodiments.

<コーティング>
従来、エレクトロスプレーイオン化源では、試料液を流通させつつ該試料液を帯電させるために、例えば金属製のキャピラリが用いられている。上記各実施形態のイオン化源においても、試料液が流通する経路となる管状部材や導電性プローブに金属製のものを用いることが可能である。あるいは、導電性の接続治具によりカラム出口と試料液流路を接続し、該接続治具を介して試料液を帯電させる、第12実施形態のイオン化源140では、シリカ等の絶縁性材料からなるキャピラリを用いることもできる。
<Coating>
Conventionally, electrospray ionization sources have used, for example, metal capillaries in order to electrify the sample liquid while allowing it to flow. In the ionization sources of the above-described embodiments as well, it is possible to use metallic tubular members and conductive probes that serve as passages for the sample liquid to flow. Alternatively, in the ionization source 140 of the twelfth embodiment, in which the column outlet and the sample liquid flow path are connected by a conductive connecting jig, and the sample liquid is charged via the connecting jig, an insulating material such as silica is used. Other capillaries can also be used.

例えば、上記各実施形態のイオン化源において金属製の管状部材や導電性プローブを使用し、超臨界クロマトグラフと組み合わせた場合、その移動相として用いられる二酸化炭素によって金属が腐食され、腐食した成分が試料液に溶けだす可能性がある。また、管状部材としてシリカキャピラリを用いて超臨界流体クロマトグラフと組み合わせた場合には、試料液が流出する際に起こる断熱膨張によって負荷がかかるとシリカキャピラリが損傷しやすい。 For example, when a metal tubular member or a conductive probe is used in the ionization source of each of the above embodiments and combined with a supercritical chromatograph, the metal is corroded by carbon dioxide used as the mobile phase, and the corroded component is It may dissolve in the sample solution. Further, when a silica capillary is used as a tubular member and combined with a supercritical fluid chromatograph, the silica capillary is likely to be damaged when a load is applied due to adiabatic expansion that occurs when the sample liquid flows out.

また、金属製、シリカ製のいずれの管状部材を用いた場合でも、不揮発性の塩を含む試料液を流通させると、流路の内壁に塩が析出し、試料液を安定して送液することができなくなる。さらには、流路の内部が塩によって塞がれ、試料液を送液すること自体ができなくなる場合もある。こうした問題が生じるのを回避するために、従来、塩を含む試料液を分析する際には脱塩の前処理を施してからイオン化源に導入する等の対応を採る場合もあるが、そうした前処理には手間がかかる。 In addition, regardless of whether a tubular member made of metal or silica is used, when a sample liquid containing a non-volatile salt is passed through, the salt precipitates on the inner wall of the channel, and the sample liquid is stably transferred. I can't do it. Furthermore, the inside of the channel may be clogged with salt, making it impossible to transfer the sample liquid itself. In order to avoid such problems, conventionally, when a sample solution containing salt is analyzed, measures such as desalting pretreatment are sometimes taken before introduction into the ionization source. Processing is time consuming.

そこで、上記各実施形態のイオン化源では、試料液が流通する経路となる管状部材や導電性プローブとして、金属からなる基材の表面に耐薬品性コーティングを施したものを用いることが好ましい。ここでいう耐薬品性コーティングとは、具体的には、例えばガラス(SiO2)系材料のコーティングやフッ素系材料のコーティングである。フッ素系材料としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体(ETFE)などを用いることができる。例えば、非特許文献1には、溶融シリカキャピラリの先端部と内壁面をフッ素化ポリマーでコーティングしたものが記載されている。Therefore, in the ionization source of each of the above-described embodiments, it is preferable to use a substrate made of metal with a chemical-resistant coating applied to the surface thereof as the tubular member or the conductive probe that serves as a flow path for the sample liquid. The term "chemical-resistant coating" as used herein specifically refers to, for example, a glass (SiO 2 )-based material coating or a fluorine-based material coating. Examples of fluorine-based materials include polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene/perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene/hexafluoropropylene copolymer (FEP), and tetrafluoroethylene/ethylene. A copolymer (ETFE) or the like can be used. For example, Non-Patent Document 1 describes a fused silica capillary whose tip and inner wall surface are coated with a fluorinated polymer.

従来用いられている、一般的なコーティング処理では、10μmあるいはそれ以上の厚さのフッ素化ポリマーが形成される。しかし、複数の導電性プローブを個別に備えそれらを並列配置した構成、あるいは1本の筒状部材の先端部にスリット加工を施して複数の導電性プローブを一体化した構成を有する、第5~第8実施形態、第10実施形態、及び第12実施形態のイオン化源では、導電性プローブ間の空間やスリットは例えば30μm程度と狭いため、厚さ10μmのコーティングを施すとスリット等の空隙が埋まってしまい、毛細管現象により複数の導電性プローブのそれぞれに試料液を分岐させて流通させるという機能性が失われてしまう。 A typical coating process used in the past produces a fluorinated polymer with a thickness of 10 μm or more. However, a configuration in which a plurality of conductive probes are individually provided and arranged in parallel, or a configuration in which a plurality of conductive probes are integrated by slitting the tip of a single cylindrical member. In the ionization sources of the eighth, tenth, and twelfth embodiments, the spaces and slits between the conductive probes are as narrow as, for example, about 30 μm. As a result, the functionality of branching and circulating the sample liquid to each of the plurality of conductive probes due to capillary action is lost.

そこで、これらの実施形態では、1μm以下の厚さで薄膜コーティングを形成する。図19上段に示すように、まず、筒状部材及び導電性プローブを形成する金属製の円筒状の基材を用意する。次に、図19中段に示すように、基材の先端を絞る又は延ばすことにより先端部を細く成形する。このとき、先端部の内径を100μm以下、好ましくは10~50μm以下まで細くしておく。そして、基材の先端部(例えば先端から長さ5mmの部分)にフェムト秒レーザ光を照射してスリットを形成する。フェムト秒レーザ光以外のレーザ光によってもスリット加工は可能であるが、フェムト秒レーザ光を照射することにより加工時にデブリが発生するのを抑制することができる。その後、基材の表面に付着している加工油等を除去し、所望のコーティング材料(例えばフッ素系材料)に浸漬する。これにより、図19下段に示すように、基材先端のスリットを形成した部分に位置する導電性プローブと、管状部材の内壁面を1μm以下の厚さでコーティングすることができる。また、基材の先端部を複数回、コーティング材料に浸漬させることにより適宜の厚さに調整することができる。 Thus, in these embodiments, a thin coating is formed with a thickness of 1 μm or less. As shown in the upper part of FIG. 19, first, a metallic cylindrical base material for forming a cylindrical member and a conductive probe is prepared. Next, as shown in the middle part of FIG. 19, the tip of the substrate is narrowed by squeezing or extending it. At this time, the inner diameter of the tip is reduced to 100 μm or less, preferably 10 to 50 μm or less. Then, femtosecond laser light is irradiated to the tip of the base material (for example, a portion having a length of 5 mm from the tip) to form a slit. Although slit processing can be performed by laser light other than femtosecond laser light, generation of debris during processing can be suppressed by irradiating with femtosecond laser light. After that, the processing oil and the like adhering to the surface of the base material are removed, and the base material is immersed in a desired coating material (for example, fluorine-based material). As a result, as shown in the lower part of FIG. 19, the conductive probe positioned at the slit-formed portion of the tip of the substrate and the inner wall surface of the tubular member can be coated with a thickness of 1 μm or less. Also, the thickness can be adjusted to an appropriate thickness by immersing the tip of the substrate in the coating material multiple times.

基材が金属管である場合は、コーティング剤の剥離を防止するために、金属管の表面にガラス層を形成し、該ガラス層の表面を上記のようにコーティングするとよい。また、基材がガラス管、樹脂管、あるいはセラミックス材料からなる管など、導電性を有しないものである場合は、試料液に電圧を印加するために、表面に金や白金といった試料液の吸着を抑制可能な導電性材料でコーティングするとよい。金や白金のコーティングは、例えば真空蒸着により行うことができる。 When the substrate is a metal tube, it is preferable to form a glass layer on the surface of the metal tube and coat the surface of the glass layer as described above in order to prevent the coating agent from peeling off. In addition, if the base material is a non-conductive material such as a glass tube, resin tube, or tube made of ceramic material, in order to apply a voltage to the sample liquid, the adsorption of the sample liquid such as gold or platinum on the surface is required. can be coated with a conductive material that can suppress Gold or platinum coating can be performed, for example, by vacuum deposition.

さらに、基材先端の、内径が小さく流路が狭い部分では、試料液と管壁の間に働く表面張力によって試料液の流通が妨げられやすい。上記各実施形態のイオン源では、エレクトロスプレーイオン化のようなネブライザガスを用いることなく、微量の試料液を先端から吐出させて電場のみでイオン化することが可能である(従来のESIと同様にネブライザガス等のイオン化を促進するアシストガスを併用することも可能である)。そのため、試料液の流通が妨げられると試料液を吐出する際の抵抗が大きくなり、試料液の吐出量が安定せず、ナノスプレーが安定しなくなる場合がある。上記のように、撥水性を有するフッ素系材料により表面をコーティングすることで、試料液と管壁の間に表面張力が働くのを抑制し、ナノスプレーを安定させることができる。 Furthermore, at the tip of the substrate where the inner diameter is small and the channel is narrow, surface tension acting between the sample liquid and the tube wall tends to hinder the flow of the sample liquid. In the ion source of each of the above embodiments, it is possible to eject a small amount of sample liquid from the tip and ionize it only by an electric field without using a nebulizer gas as in electrospray ionization (similar to the conventional ESI, a nebulizer It is also possible to use an assist gas that promotes ionization of gas etc.). Therefore, if the flow of the sample liquid is obstructed, the resistance during ejection of the sample liquid increases, and the ejection amount of the sample liquid becomes unstable, which may result in unstable nanospray. As described above, by coating the surface with a fluorine-based material having water repellency, it is possible to suppress the surface tension acting between the sample liquid and the tube wall, thereby stabilizing the nanospray.

上記のように、各実施形態のイオン源において試料液が流通する経路となる管状部材や導電性プローブ(筒状部材の先端にスリットを形成して管状部材と複数の導電性プローブを一体的に構成したスリットノズルを含む)の表面を適宜の材料でコーティングすることにより、試料液の吸着を抑え、試料液のスプレーを安定させ、更に耐久性の高いイオン源を構成することができる。また、こうしたコーティングにより、上記各部の腐食を抑制することもできる。さらに、金属等、シリカよりも剛性を有する材料の基材を用いると、イオン源への取り付け時に他の部材に接触しても破損しにくくなる。 As described above, in the ion source of each embodiment, the tubular member and the conductive probe (a tubular member and a plurality of conductive probes are integrally formed by forming a slit at the tip of the tubular member) are used as a passage for the sample liquid to flow. By coating the surface of the configured slit nozzle) with an appropriate material, adsorption of the sample liquid can be suppressed, the spray of the sample liquid can be stabilized, and a more durable ion source can be configured. Moreover, such a coating can also suppress corrosion of the above parts. Furthermore, if a substrate made of a material such as metal that is more rigid than silica is used, it will be less likely to be damaged even if it comes in contact with other members when attached to the ion source.

また、測定対象である試料液の種類が予め決まっている場合には、基材の表面、あるいは上記ガラスコーティングやフッ素系コーティングの上に、その種類に応じたコーティングを施すとよい。例えば、測定対象の試料が親水性のものである場合には疎水性の材料のコーティングを施し、測定対象の試料が疎水性のものである場合には親水性の材料のコーティングを施すとよい。親水性の材料としては、例えば親水性のポリマーを用いることができ、疎水性の材料としては、例えばオクタデシルシリル(ODS: Octa Decyl Silyl)基(C18H37Si)を持つ材料を用いることができる。Further, when the type of sample liquid to be measured is predetermined, it is preferable to apply a coating suitable for the type on the surface of the base material, or the above glass coating or fluorine-based coating. For example, if the sample to be measured is hydrophilic, it may be coated with a hydrophobic material, and if the sample to be measured is hydrophobic, it may be coated with a hydrophilic material. As the hydrophilic material, for example, a hydrophilic polymer can be used, and as the hydrophobic material, for example, a material having an octadecylsilyl (ODS) group (C 18 H 37 Si) can be used. can.

上記実施形態はいずれも一例であって、本発明の趣旨に沿って適宜に変更することができる。上記の各実施形態では管状部材を液体クロマトグラフ2のカラム4の出口に接続する構成を説明したが、カラム4の出口側に予め送液管が設けられている場合には、適宜の接続部材を用いて該送液管に上記管状部材を接続してもよい。そうした接続部材として、例えば特許文献3に記載のイオン化プローブ接続用治具を好適に用いることができる。
また、上記実施形態はいずれも、導電性プローブや試料液誘導部材(管状部材等)の配置に関する個々の特徴を説明するためのものであり、互いに相いれないものを除いて適宜に組み合わせて用いることができる。
さらに、上記の各実施形態では管状部材と導電性プローブを別の部材として図示したが、後述する実施例のように、これらを一体の部材として構成することもできる。
All of the above-described embodiments are examples, and can be appropriately modified in accordance with the spirit of the present invention. In each of the above-described embodiments, the configuration in which the tubular member is connected to the outlet of the column 4 of the liquid chromatograph 2 has been described. may be used to connect the tubular member to the liquid feeding tube. As such a connection member, for example, an ionization probe connection jig described in Patent Document 3 can be preferably used.
In addition, all of the above-described embodiments are for explaining the individual characteristics of the arrangement of the conductive probe and the sample liquid guiding member (tubular member, etc.), and are used in combination as appropriate except for those that are incompatible with each other. be able to.
Furthermore, although the tubular member and the conductive probe are illustrated as separate members in each of the above-described embodiments, they can be configured as an integral member as in the examples described later.

次に、本発明者が実際に作製したイオン化装置(実施例)とそのイオン化装置を用いた実験結果について説明する。 Next, an ionization device (Example) actually manufactured by the inventor and experimental results using the ionization device will be described.

図20に、本発明者が実施例のイオン化装置において用いるプローブの先端形状について検討した構造を示す。シースフロー型PESI(1本)は、図3により説明した第2実施形態のイオン化源20に相当する。マルチプローブPESI(5本)は、図6により説明した第5実施形態のイオン化源50に相当する。マルチスリットESI(8分割)は、第5実施形態の変形例に相当する。マルチスリットESI(8分割)は、従来のマイクロESIノズルで用いられるプローブの先端8本に分割して成形したものである。このプローブは、例えば金属(例えばSUS)からなる管状部材の先端部をフェムト秒レーザ加工機でスリット加工することにより作製することができる。図21に本発明者が実際に作製したマルチスリットESI(8分割)のプローブの先端部(導電性プローブに相当する部分)のSEM画像を示す。図21の左側から順に、プローブの基部、中央部、先端部のSEM画像である。 FIG. 20 shows a structure in which the present inventor examined the shape of the tip of the probe used in the ionization apparatus of the embodiment. The sheath flow type PESI (one) corresponds to the ionization source 20 of the second embodiment described with reference to FIG. The multi-probe PESI (five) corresponds to the ionization source 50 of the fifth embodiment described with reference to FIG. Multi-slit ESI (8 division) corresponds to a modification of the fifth embodiment. Multi-slit ESI (8 divisions) is formed by dividing the tip of the probe used in conventional micro ESI nozzles into eight. This probe can be produced, for example, by slitting the tip of a tubular member made of metal (such as SUS) with a femtosecond laser processing machine. FIG. 21 shows an SEM image of the tip portion (portion corresponding to the conductive probe) of the multi-slit ESI (eight divisions) probe actually produced by the present inventor. From the left side of FIG. 21, SEM images of the base, center, and tip of the probe are shown.

本発明者が試料液を導入して行った実験から、シースフロー型PESI(1本)の許容流量(試料液を流出させることなくイオン化可能な試料液の流量)は約0.1μL/min、マルチプローブPESI(5本)の許容流量は約50μL/min、マルチスリットESI(8分割)の許容流量は約400μL/minと推定された。即ち、マルチスリットESI型のプローブを用いると許容流量を増大し、分析スループットを向上することができる。 From experiments conducted by the present inventor by introducing a sample liquid, the permissible flow rate (flow rate of the sample liquid that can be ionized without allowing the sample liquid to flow out) of the sheath flow type PESI (one tube) is approximately 0.1 μL/min. The permissible flow rate of probe PESI (5 pieces) was estimated to be about 50 μL/min, and the permissible flow rate of multi-slit ESI (8 divisions) was estimated to be about 400 μL/min. That is, the use of the multi-slit ESI type probe can increase the permissible flow rate and improve the analysis throughput.

図22は、マルチスリットESI(8分割)の先端からの噴流(ジェット)の写真である。図22の左図は、内径50μmのプローブの先端にスリットを設け、5μL/minの試料液を導入し、2kVのPESI電圧を印加し噴霧したものである。図22の中央図は、内径50μmのプローブの先端にスリットを設け、10μL/minの試料液を導入し、4kVのPESI電圧を印加したものである(アシストガスなし)。図22の右図は、内径50μmのプローブの先端にスリットを設け、50μL/minの試料液を導入し、5kVのPESI電圧を印加しつつアシストガスで噴霧したものである。これらのいずれの条件においても良好なイオン噴流の生成を確認することができた。 FIG. 22 is a photograph of a jet from the tip of multi-slit ESI (8 divisions). In the left figure of FIG. 22, a slit is provided at the tip of a probe with an inner diameter of 50 μm, a sample liquid is introduced at 5 μL/min, and a PESI voltage of 2 kV is applied for spraying. In the central view of FIG. 22, a slit is provided at the tip of a probe with an inner diameter of 50 μm, a sample liquid is introduced at 10 μL/min, and a PESI voltage of 4 kV is applied (without assist gas). In the right figure of FIG. 22, a slit is provided at the tip of a probe with an inner diameter of 50 μm, a sample solution is introduced at 50 μL/min, and an assist gas is sprayed while a PESI voltage of 5 kV is applied. It was confirmed that a good ion jet was generated under any of these conditions.

図23は、本発明者が実際に作製したマルチスリットESI(8分割、slit)と既存のマイクロESIノズル(micro)とを用いてイオンの検出感度を比較した結果である。既存のマイクロESIノズルは、内径10μm程度の金属キャピラリに数kVの電圧を印加し、さらにその周囲に所定量のネブライザガスを導入することで液体試料をキャピラリ先端から噴霧してイオン化するものであり、数μL/min程度の流速に対して最適化されている。マルチスリットESIは、図20~22において説明したものである。ここでは、水とアセトニトリルを3:7で混合した混合液に対して所定量のレセルピン(濃度1pg/μL)を溶解させた試料液を1μL/min~50μL/minの流量でマルチスリットESIあるいはマイクロESIノズルにインフュージョン送液し、イオン強度相対値を比較した。 FIG. 23 shows the result of comparing the ion detection sensitivity between the multi-slit ESI (eight divisions, slit) actually produced by the present inventor and the existing micro ESI nozzle (micro). The existing micro ESI nozzle applies a voltage of several kV to a metal capillary with an inner diameter of about 10 μm, and further introduces a predetermined amount of nebulizer gas around it to atomize and ionize the liquid sample from the tip of the capillary. , optimized for flow rates of the order of a few μL/min. The multi-slit ESI is that described in Figures 20-22. Here, a sample solution in which a predetermined amount of reserpine (concentration 1 pg/μL) is dissolved in a mixed solution of water and acetonitrile at a ratio of 3:7 was applied at a flow rate of 1 μL/min to 50 μL/min for multi-slit ESI or micro The infusion liquid was sent to the ESI nozzle, and the ionic strength relative values were compared.

図23に示す結果から、特に10μL/minの流量で試料液を送液する際にマルチスリットESIを用いると、従来のマイクロESIノズルよりも感度が向上する効果が得られることが分かる。これは、マルチスリットESIでは、プローブ内を流れる試料液がプローブ先端のスリット部分に到達すると毛細管現象により8分割された先端部で試料液が分岐し、各先端部のプローブ表面で試料液に電圧が印加されイオン化効率が向上したものと解釈できる。また、マルチスリットESIでは8つの先端部に試料液が分岐し、各先端部から噴霧される。そのため、マルチスリットESIから噴霧されるスプレーに含まれる液滴は、従来のマイクロESIノズルから噴霧される液滴よりも微細化される。これによって脱溶媒が促進され、またイオンサプレッションも低減する。通常のマイクロESIノズルでも高電圧を印加すればマルチジェットと呼ばれる同様のスプレーが発生しうる。しかし、マイクロESIノズルでは、各ジェットの起点となる部分がないため不規則な現象として発生するのみであり、その再現性は低い。 From the results shown in FIG. 23, it can be seen that the use of multi-slit ESI, especially when the sample liquid is sent at a flow rate of 10 μL/min, has the effect of improving the sensitivity as compared with the conventional micro ESI nozzle. This is because in multi-slit ESI, when the sample liquid flowing through the probe reaches the slit at the tip of the probe, the sample liquid splits at the eight-divided tip due to capillary action, and the sample liquid is applied to the surface of the probe at each tip. is applied to improve the ionization efficiency. In the multi-slit ESI, the sample solution is branched to eight tips and sprayed from each tip. Therefore, the droplets contained in the spray sprayed from the multi-slit ESI are finer than the droplets sprayed from the conventional micro ESI nozzle. This facilitates desolvation and also reduces ion suppression. A similar spray called a multi-jet can also be generated by applying a high voltage to a normal micro ESI nozzle. However, in the micro ESI nozzle, since there is no starting point for each jet, the phenomenon occurs only as an irregular phenomenon, and its reproducibility is low.

次に、本発明者がプローブの表面へのコーティング処理の効果を確認した結果を説明する。図24の左側は表面にコーティング処理を施していないスリットノズルに試料液を繰り返し流通させた結果、表面に腐食が生じた状態を撮影した写真であり、図24の右側はその一部を拡大したものである。一方、図25は、表面にフッ素系コーティング処理を施したスリットノズルに試料液を繰り返し流通させた後に撮影した写真である。図24と図25の比較から、表面にフッ素系コーティング処理を施したことによりスリットノズルの表面の腐食が防止されていることが分かる。 Next, the result of confirming the effect of the coating treatment on the surface of the probe by the inventor will be described. The left side of FIG. 24 is a photograph of the state in which corrosion occurred on the surface as a result of repeatedly passing the sample liquid through a slit nozzle whose surface was not coated, and the right side of FIG. 24 is a partially enlarged photograph. It is. On the other hand, FIG. 25 is a photograph taken after repeatedly flowing the sample liquid through a slit nozzle having a fluorine-based coating on the surface. From a comparison of FIGS. 24 and 25, it can be seen that corrosion of the surface of the slit nozzle is prevented by applying fluorine-based coating treatment to the surface.

図26に、表面にフッ素系コーティング処理を施したスリットノズルとコーティング処理なしのスリットノズルを用いて試料液をイオン化し、生成された全イオンの強度を質量分析装置で測定した結果を示す。試料はレセルピンであり、これをアセトニトリルと水の混合液である移動相に溶解したものを試料液として使用した。図26に示す結果から分かる通り、表面にフッ素系コーティング処理を施したスリットノズルを用いることにより、イオンの生成量が増大する。なお、移動相には0.1%のギ酸を追加してもよい。 FIG. 26 shows the result of ionizing a sample liquid using a slit nozzle with a fluorine-based coating treatment on the surface and a slit nozzle without a coating treatment, and measuring the intensity of all ions generated by a mass spectrometer. The sample was reserpine, which was dissolved in a mobile phase that was a mixture of acetonitrile and water and used as a sample solution. As can be seen from the results shown in FIG. 26, the amount of ions generated is increased by using a slit nozzle with a fluorine-based coating on the surface. 0.1% formic acid may be added to the mobile phase.

図27に、表面にフッ素系コーティング処理を施したスリットノズルとコーティング処理なしのスリットノズルを用いて試料液をイオン化し、生成された全イオンの強度を質量分析装置で繰り返し測定した結果を示す。試料はレセルピンであり、これをアセトニトリルと水の混合液である移動相に溶解したものを試料液として使用した。図27に示す結果から分かる通り、表面にフッ素系コーティング処理を施したスリットノズルを用いることにより、イオンの生成量が増大し(ピーク高さ、ピーク面積ともに大きくなり)、また、測定回毎のばらつきも小さくなる(即ちスプレーが安定する)。なお、移動相には0.1%のギ酸を追加してもよい。 FIG. 27 shows the results of repeatedly measuring the intensity of all ions generated by ionizing a sample liquid using a slit nozzle with a fluorine-based coating on the surface and a slit nozzle without coating, and measuring the intensity of all the ions using a mass spectrometer. The sample was reserpine, which was dissolved in a mobile phase that was a mixture of acetonitrile and water and used as a sample solution. As can be seen from the results shown in FIG. 27, the use of a slit nozzle with a fluorine-based coating on the surface increases the amount of ions generated (both the peak height and the peak area are increased). Variability is also reduced (ie spray is stable). 0.1% formic acid may be added to the mobile phase.

[態様]
以上、図面を参照して本発明における種々の実施形態を詳細に説明したが、最後に、本発明の種々の態様について説明する。
[Aspect]
Various embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the drawings. Finally, various aspects of the present invention will be described.

(第1項)
本発明の第1項のイオン分析装置は、液体クロマトグラフのカラムから流出する試料液をイオン化するために用いられるイオン化装置であって、
導電性プローブと、
前記導電性プローブによりプローブエレクトロスプレーイオン化を行う所定の電圧を印加する電圧印加部と、
前記カラムから流出する試料液を前記導電性プローブに誘導する試料液誘導部と
を備える。
(Section 1)
The ion analysis device according to the first aspect of the present invention is an ionization device used for ionizing a sample liquid flowing out from a column of a liquid chromatograph,
a conductive probe;
a voltage applying unit that applies a predetermined voltage for performing probe electrospray ionization with the conductive probe;
and a sample liquid guide section that guides the sample liquid flowing out of the column to the conductive probe.

本発明の第1項のイオン化装置では、電圧印加部から導電性プローブに所定の電圧を印加しつつ、液体クロマトグラフのカラムから流出する試料液を試料液誘導部によって導電性プローブに誘導する。この導電性プローブは、ESIノズルのように試料液が内部を流通するものではなく試料液を帯電させるために用いられる。導電性プローブに誘導された試料液は該プローブの表面を流れるうちに帯電されイオン化する。従来のESI法ではESIノズル内に試料液を流通させ該ノズルの内径面のみで試料液を帯電するのに対し、第1項のイオン化プローブでは試料液誘導部によって試料液を導電性プローブに誘導し、該導電性プローブの表面全体で試料液を帯電させ、プローブエレクトロスプレーイオン化するため、ESIノズルを用いるよりもイオン効率が高くなる。また、ナノESIのように試料液の流量を制限する必要がないため、測定のスループットが高くなる。さらに、細径のキャピラリを使用する必要もなく、十分な耐久性を確保することができる。なお、上記電圧印加部は、導電性プローブに直接、PESI電圧を供給するものであっても良く、間接的に(例えば後述する例のように、導電性の接続治具及び試料液を介して)導電性プローブにPESI電圧を印加するものであってもよい。 In the ionization apparatus of item 1 of the present invention, the sample liquid flowing out from the column of the liquid chromatograph is guided to the conductive probe by the sample liquid guiding section while applying a predetermined voltage from the voltage applying section to the conductive probe. This conductive probe is used to electrify the sample liquid, unlike the ESI nozzle in which the sample liquid circulates. The sample liquid guided to the conductive probe is charged and ionized while flowing over the surface of the probe. In the conventional ESI method, the sample liquid is passed through the ESI nozzle and charged only on the inner diameter surface of the nozzle. Since the sample liquid is charged over the entire surface of the conductive probe and ionized by probe electrospray, the ion efficiency is higher than when using an ESI nozzle. In addition, since it is not necessary to limit the flow rate of the sample liquid as in nano-ESI, the throughput of measurement is increased. Furthermore, sufficient durability can be ensured without the need to use a small-diameter capillary. The voltage application unit may supply the PESI voltage directly to the conductive probe, or indirectly (for example, as in the example described later, via a conductive connection jig and a sample solution). ) applying the PESI voltage to the conductive probe.

(第2項)
本発明の第2項のイオン化装置は、上記第1項のイオン化装置において、
前記試料液誘導部が、前記試料液が内部に導入され、出口端に前記導電性プローブが同軸に配置される管状部材を有する。
(Section 2)
The ionization device according to item 2 of the present invention is the ionization device according to item 1 above,
The sample liquid guide section has a tubular member into which the sample liquid is introduced and the conductive probe is coaxially arranged at the outlet end.

本発明の第2項のイオン化装置では、試料液誘導部が有する管状部材の出口端に、導電性プローブが同軸に配置されており、試料液が導電性プローブの表面の広い範囲で接触して帯電するため、イオン化効率が向上する。 In the ionization device of item 2 of the present invention, the conductive probe is coaxially arranged at the outlet end of the tubular member of the sample liquid guide section, and the sample liquid is in contact with the surface of the conductive probe over a wide range. Since it is charged, the ionization efficiency is improved.

(第3項)
本発明の第3項のイオン化装置は、上記第1項のイオン化装置において、
前記試料液誘導部が、前記試料液が内部に導入される管状部材を有し、該管状部材と独立して配置された前記導電性プローブの先端部に前記試料液を誘導する。
(Section 3)
The ionization device according to item 3 of the present invention is the ionization device according to item 1 above,
The sample liquid guide section has a tubular member into which the sample liquid is introduced, and guides the sample liquid to the tip of the conductive probe arranged independently of the tubular member.

本発明の第3項のイオン化装置では、試料液誘導部が有する管状部材から導電性プローブの先端部に試料液を誘導する。プローブの先端部には電荷が集中しやすいことから該先端部で試料液を効率よくイオン化することができる。 In the ionization device according to the third aspect of the present invention, the sample liquid is guided to the tip of the conductive probe from the tubular member of the sample liquid guide section. Since charges tend to concentrate at the tip of the probe, the sample liquid can be efficiently ionized at the tip.

(第4項)
本発明の第4項のイオン化装置は、上記第1項から第3項のいずれかのイオン化装置において、
前記導電性プローブの表面の少なくとも一部に溝が形成されている。
(Section 4)
The ionization device according to item 4 of the present invention is the ionization device according to any one of items 1 to 3 above,
A groove is formed in at least a portion of the surface of the conductive probe.

本発明の第4項のイオン化装置では、表面に溝が形成されていることで試料液と接触する導電性プローブの表面積が大きくなり、導電性プローブの表面に形成された溝を試料液が流れることで該試料液が帯電しイオン化しやすくなる。 In the ionization device of item 4 of the present invention, the grooves are formed on the surface of the conductive probe, so that the surface area of the conductive probe in contact with the sample liquid is increased, and the sample liquid flows through the grooves formed on the surface of the conductive probe. As a result, the sample liquid is charged and easily ionized.

(第5項)
本発明の第5項のイオン化装置は、上記第1項のイオン化装置において、
前記試料液誘導部が、内部を試料液が流通し、少なくとも一部が導電性を有する管状部材と、前記所定の電圧と所定の電位差を有する電圧を該管状部材に印加する第2電圧印加部を含む。
(Section 5)
The ionization device according to item 5 of the present invention is the ionization device according to item 1 above,
The sample liquid guiding section includes a tubular member in which the sample liquid flows and at least a part of which is conductive, and a second voltage applying section that applies a voltage having a predetermined potential difference from the predetermined voltage to the tubular member. including.

本発明の第5項のイオン化装置では、導電性プローブだけでなく、試料液誘導部においても試料液が帯電されるため、試料液がよりイオン化しやすくなる。 In the ionization device of item 5 of the present invention, the sample liquid is charged not only in the conductive probe but also in the sample liquid guide section, so that the sample liquid is more easily ionized.

(第6項)
本発明の第6項のイオン化装置は、上記第5項のイオン化装置において、
前記管状部材に印加する電圧及び前記導電性プローブに印加する電圧の少なくとも一方を変更可能である。
(Section 6)
The ionization device according to item 6 of the present invention is the ionization device according to item 5 above,
At least one of the voltage applied to the tubular member and the voltage applied to the conductive probe can be changed.

本発明の第6項のイオン化装置では、管状部材に印加する電圧及び導電性プローブに印加する電圧の少なくとも一方を変更して両者の大小関係を逆にすることでシャッターとして用いることもできる。 In the ionization device of item 6 of the present invention, at least one of the voltage applied to the tubular member and the voltage applied to the conductive probe is changed to reverse the magnitude relationship between the two, so that it can be used as a shutter.

(第7項)
本発明の第7項のイオン化装置は、上記第1項から第6項のいずれかのイオン化装置において、
複数の前記導電性プローブが並列に設けられている。
(Section 7)
The ionization device according to item 7 of the present invention is the ionization device according to any one of items 1 to 6 above,
A plurality of the conductive probes are provided in parallel.

本発明の第7項のイオン化装置では、複数の導電性プローブが並列に設けられているため、1本の導電性プローブを用いるよりも試料液が帯電されやすく、試料液がよりイオン化しやすくなる。 In the ionization device of item 7 of the present invention, since a plurality of conductive probes are provided in parallel, the sample liquid is more easily charged and ionized than when one conductive probe is used. .

(第8項)
本発明の第8項のイオン化装置は、上記第7項のイオン化装置において、
前記試料液誘導部が、前記試料液を前記複数の導電性プローブに誘導する複数の流路を有する。
(Section 8)
The ionization device according to item 8 of the present invention is the ionization device according to item 7 above,
The sample liquid guide section has a plurality of channels that guide the sample liquid to the plurality of conductive probes.

本発明の第8項のイオン化装置では、複数の導電性プローブに試料液を誘導する流路が複数設けられているため、該複数の導電性プローブに誘導される試料液が分散されて帯電効率が向上し、よりイオン化しやすくなる。 In the ionization device according to item 8 of the present invention, since a plurality of flow paths for guiding the sample liquid to the plurality of conductive probes are provided, the sample liquid guided to the plurality of conductive probes is dispersed and the charging efficiency is reduced. is improved, making it easier to ionize.

(第9項)
本発明の第9項のイオン化装置は、上記第7項又は第8項のイオン化装置において、さらに、
前記複数の導電性プローブの先端と対向して配置される、又は該先端が挿入される、複数の穴が形成され、所定の電位に維持されるメッシュ電極
を備える。
(Section 9)
The ionization device according to item 9 of the present invention is the ionization device according to item 7 or 8 above, further comprising:
A mesh electrode is formed in a plurality of holes and is maintained at a predetermined potential.

本発明の第9項のイオン化装置では、複数の穴が形成され所定の電位に維持されるメッシュ電極が、複数の導電性プローブの先端と対向して配置される、又は該先端が挿入されるため、隣接する導電性プローブ間での電場干渉が低減され、イオン化効率が安定化する。 In the ionization device according to item 9 of the present invention, a mesh electrode formed with a plurality of holes and maintained at a predetermined potential is disposed facing the tips of the plurality of conductive probes, or the tips are inserted. Therefore, electric field interference between adjacent conductive probes is reduced, and ionization efficiency is stabilized.

(第10項)
本発明の第10項のイオン化装置は、上記第9項のイオン化装置において、
前記試料液誘導部が、前記複数の穴のそれぞれに前記試料液を誘導するように設けられている。
(Section 10)
The ionization device according to item 10 of the present invention is the ionization device according to item 9 above,
The sample liquid guide section is provided to guide the sample liquid to each of the plurality of holes.

本発明の第10項のイオン化装置では、メッシュ電極に形成され、導電性プローブの先端と対向する、又は該先端が導入される穴に試料液が誘導されるため、試料液が導電性プローブにより確実に誘導されイオン化効率が向上する。 In the ionization device according to item 10 of the present invention, the sample liquid is guided to the hole formed in the mesh electrode and facing the tip of the conductive probe or into which the tip is introduced. It is reliably induced and the ionization efficiency is improved.

(第11項)
本発明の第11項のイオン化装置は、上記第1項から第10項のいずれかのイオン化装置において、
前記試料液誘導部が、前記試料液を加熱する加熱部を有し、
さらに、
前記加熱部を動作させることなく前記電圧印加部から前記導電性プローブに第1の所定の電圧を印加するPESIモードと、前記加熱部を動作させつつ前記電圧印加部から前記導電性プローブに前記第1の所定の電圧よりも絶対値が大きい第2の所定の電圧を印加するAPCIモードとを切り替えるモード切替部
を備える。
(Section 11)
The ionization device according to item 11 of the present invention is the ionization device according to any one of items 1 to 10 above,
the sample liquid guiding section has a heating section for heating the sample liquid,
moreover,
A PESI mode in which a first predetermined voltage is applied from the voltage application unit to the conductive probe without operating the heating unit, and a PESI mode in which the voltage application unit applies the first predetermined voltage to the conductive probe while operating the heating unit. A mode switching unit for switching between an APCI mode and an APCI mode in which a second predetermined voltage having a larger absolute value than the first predetermined voltage is applied.

本発明の第11項のイオン化装置では、試料液に含まれる成分の特性に応じてPESIとAPCIを使い分けることができる。 In the ionization apparatus of item 11 of the present invention, PESI and APCI can be selectively used according to the characteristics of the components contained in the sample liquid.

(第12項)
本発明の第12項のイオン化装置は、上記第7項のイオン化装置において、
前記試料液誘導部が、前記試料液が内部を流通する管状部材を有し、該管状部材が前記複数の導電性プローブのうちの少なくとも1本に前記試料液を誘導するように配置されており、さらに、前記管状部材から流出する前記試料液を前記少なくとも1本の導電性プローブから他の導電性プローブへと誘導するプローブ間誘導部を有している。
(Section 12)
The ionization device according to item 12 of the present invention is the ionization device according to item 7 above,
The sample liquid guide section has a tubular member through which the sample liquid flows, and the tubular member is arranged to guide the sample liquid to at least one of the plurality of conductive probes. Further, it has an inter-probe guide section that guides the sample liquid flowing out of the tubular member from the at least one conductive probe to another conductive probe.

(第13項)
本発明の第13項のイオン化装置は、上記第12項のイオン化装置において、
前記複数の導電性プローブが、所定の軸を取り囲むように、該導電性プローブの長手方向に平行に、かつ該複数の導電性プローブの先端が放射状に位置するように配置されており、
前記プローブ間誘導部が、前記管状部材から流出する試料液を該所定の軸から遠ざかる方向に誘導する。
(Section 13)
The ionization device according to item 13 of the present invention is the ionization device according to item 12 above,
The plurality of conductive probes are arranged so as to surround a predetermined axis, parallel to the longitudinal direction of the conductive probes, and such that the tips of the plurality of conductive probes are radially positioned;
The inter-probe guide section guides the sample liquid flowing out of the tubular member in a direction away from the predetermined axis.

(第14項)
本発明の第14項のイオン化装置は、上記第12項のイオン化装置において、
前記複数の導電性プローブが列をなすように配置されており、
前記管状部材が、前記列の中央又は端部に位置する導電性プローブに前記試料液を誘導するように配置されており、
前記プローブ間誘導が、前記管状部材から流出する試料液を隣接して位置する導電性プローブに誘導する。
(Section 14)
The ionization device according to item 14 of the present invention is the ionization device according to item 12 above,
The plurality of conductive probes are arranged in a row,
wherein the tubular member is arranged to direct the sample liquid to a conductive probe located in the center or end of the row;
The inter-probe guide section guides the sample liquid flowing out of the tubular member to the adjacent conductive probe.

本発明の第12項から第14項のイオン化装置では、プローブ間誘導部によって試料液が導電性プローブ間で誘導されるため、より多くの導電性プローブにより試料液を帯電させイオン化することができる。 In the ionization apparatus according to items 12 to 14 of the present invention, since the sample liquid is guided between the conductive probes by the inter-probe induction section, the sample liquid can be charged and ionized by more conductive probes. .

(第15項)
本発明の第15項のイオン化装置は、上記第7項から第14項のいずれかのイオン化装置において、
前記試料誘導部が、前記試料液が内部を流通する管状部材と、該管状部材の先端部に設けられ該管状部材から流出する試料液を複数の流出口に向かわせる試料液分岐部とを有し、
前記複数の導電性プローブが前記試料誘導部を取り囲むように配置され、該複数の導電性プローブのそれぞれの先端が、前記複数の流出口のいずれかに接触又は近接配置される。
(Section 15)
The ionization device according to item 15 of the present invention is the ionization device according to any one of items 7 to 14 above,
The sample guiding section has a tubular member through which the sample liquid flows, and a sample liquid branching section provided at the distal end of the tubular member for directing the sample liquid flowing out of the tubular member toward a plurality of outlets. death,
The plurality of conductive probes are arranged so as to surround the sample guide portion, and the tips of the plurality of conductive probes are arranged in contact with or close to any one of the plurality of outflow ports.

本発明の第15項のイオン化装置では、試料液分岐部によって試料液が複数の流出口に導かれ、該複数の流出口に接触又は近接配置された導電性プローブによって効率よくイオン化される。 In the ionization device of item 15 of the present invention, the sample liquid is guided to the plurality of outlets by the sample liquid branching section, and is efficiently ionized by the conductive probes arranged in contact with or close to the plurality of outlets.

(第16項)
本発明の第16項のイオン化装置は、上記第15項のイオン化装置において、さらに、前記管状部材、前記試料液分岐部、及び前記複数の導電性プローブを位置決めするホルダを有する。
(Section 16)
The ionization device according to item 16 of the present invention is the ionization device according to item 15, further comprising a holder for positioning the tubular member, the sample liquid branching part, and the plurality of conductive probes.

本発明の第16項のイオン化装置では、ホルダによって管状部材、試料液分岐部、及び複数の導電性プローブが位置決めされるため、複数の流出口から流出する試料液をより確実にイオン化することができる。 In the ionization device according to item 16 of the present invention, since the tubular member, the sample liquid branching portion, and the plurality of conductive probes are positioned by the holder, the sample liquid flowing out from the plurality of outlets can be more reliably ionized. can.

(第17項)
本発明の第17項のイオン化装置は、上記第7項から第16項のいずれかのイオン化装置において、
先端側に1乃至複数のスリットが形成された筒状部材を備え、該筒状部材のうちスリットが形成されていない部分が、前記試料液が内部を流通する管状部材として、スリットが形成されている部分が前記複数の導電性プローブとして構成されている。
(Section 17)
The ionization device according to item 17 of the present invention is the ionization device according to any one of items 7 to 16 above,
A tubular member having one or more slits formed on the distal end side is provided, and a slit is formed in a portion of the tubular member where the slit is not formed as a tubular member through which the sample liquid flows. The portion where the probe is located is configured as the plurality of conductive probes.

第17項のイオン化装置では、管状部材と複数の導電性プローブが一体的に構成されるため、管状部材から流出する試料液をより確実に複数の導電性プローブに導くことができる。 In the ionization device of Item 17, the tubular member and the plurality of conductive probes are integrally formed, so that the sample liquid flowing out of the tubular member can be more reliably guided to the plurality of conductive probes.

(第18項)
本発明の第18項のイオン化装置は、上記第1項から第17項のいずれかのイオン化装置において、
前記試料液誘導部が、前記試料液が内部を流通する管状部材を有し、
前記管状部材及び前記導電性プローブのうちの少なくとも一方について、表面の少なくとも一部が前記試料液の吸着を抑制する材料によりコーティングされている。
(Section 18)
The ionization device according to item 18 of the present invention is the ionization device according to any one of items 1 to 17 above,
the sample liquid guide section has a tubular member through which the sample liquid flows;
At least part of the surface of at least one of the tubular member and the conductive probe is coated with a material that suppresses adsorption of the sample liquid.

(第19項)
本発明の第19項のイオン化装置は、上記第18項のイオン化装置において、
前記材料がフッ素系材料又はガラス系材料である。
(Section 19)
The ionization device according to item 19 of the present invention is the ionization device according to item 18 above,
The material is a fluorine-based material or a glass-based material.

(第20項)
本発明の第20項のイオン化装置は、上記第19項のイオン化装置において、
前記フッ素系材料が、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、及びテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体(ETFE)のいずれかである。
(Section 20)
The ionization device according to item 20 of the present invention is the ionization device according to item 19 above,
The fluorine-based material is polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene/perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene/hexafluoropropylene copolymer (FEP), and tetrafluoroethylene/ethylene copolymer. Either polymer (ETFE).

第18項のイオン化装置では、管状部材及び/又は導電性プローブの表面の少なくとも一部がコーティングされているため、試料液の吸着による管の詰まりや腐食を抑制することができる。コーティングの材料としては、例えば第19項のイオン化装置のように、フッ素系材料又はガラス系材料を用いることができる。また、フッ素系材料としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、及びテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体(ETFE)のいずれかを用いることができる。 In the ionization device of item 18, since at least a part of the surface of the tubular member and/or the conductive probe is coated, clogging and corrosion of the tube due to adsorption of the sample liquid can be suppressed. As a coating material, a fluorine-based material or a glass-based material can be used, for example, like the ionization device of Item 19. Examples of fluorine-based materials include polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene/perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene/hexafluoropropylene copolymer (FEP), and tetrafluoroethylene. Either ethylene-ethylene copolymer (ETFE) can be used.

(第21項)
本発明の第21項のイオン化装置は、上記第19項又は第20項のイオン化装置において、
前記フッ素系材料又は前記ガラス系材料からなるコーティングの上に、さらに、疎水性材料又は親水性材料からなるコーティングが施されている。
(Section 21)
The ionization device according to item 21 of the present invention is the ionization device according to item 19 or 20 above,
A coating made of a hydrophobic material or a hydrophilic material is further applied on the coating made of the fluorine-based material or the glass-based material.

第21項のイオン化装置では、疎水性材料又は親水性材料からなるコーティングが施されているため、試料液の特性に応じたものを使用することにより、試料液の吸着をより一層抑制することができる。 Since the ionization device of item 21 is coated with a hydrophobic material or a hydrophilic material, it is possible to further suppress the adsorption of the sample liquid by using a material that matches the characteristics of the sample liquid. can.

(第22項)
本発明の第22項のイオン化装置は、上記第18項から第21項のいずれかのイオン化装置において、
金属製の筒状部材の一端を延伸することにより該一端側が細く成形され、該一端側にレーザ加工により1乃至複数のスリットが形成されることにより、該筒状部材のうちスリットが形成されていない部分が前記試料液が内部を流通する管状部材として、スリットが形成されている部分が複数の前記導電性プローブとして構成されており、該一端側をコーティング材料に1乃至複数回浸漬することにより前記コーティングされている。
(Section 22)
The ionization device according to item 22 of the present invention is the ionization device according to any one of items 18 to 21 above,
One end of a cylindrical member made of metal is stretched so that the one end is narrowed, and one or more slits are formed in the one end by laser processing, thereby forming slits in the cylindrical member. The portion without the sample liquid is configured as a tubular member through which the sample liquid flows, and the portion where the slit is formed is configured as a plurality of the conductive probes. said coated.

(第23項)
本発明の第23項のイオン化装置は、上記第22項のイオン化装置において、
前記コーティングの厚さが1μm以下である。
(Section 23)
The ionization device according to item 23 of the present invention is the ionization device according to item 22 above,
The coating has a thickness of 1 μm or less.

(第24項)
本発明の第24項のイオン化装置は、上記第22項又は第23項のイオン化装置において、
前記一端側の開口部の内径が100μm以下である。
(Section 24)
The ionization device according to item 24 of the present invention is the ionization device according to item 22 or 23,
The inner diameter of the opening on the one end side is 100 μm or less.

第22項のイオン化装置では、金属製の筒状部材の一端(先端)が細く(例えば第24項のイオン化装置では先端部の開口の内径が100μm以下となるように)成形されているため、試料液の送液量を抑え、より確実にイオン化することができる。また、筒状部材の一端側(先端側)をコーティング材料に浸漬させることにより表面をコーティングするため、薄く(例えば第23項のイオン化装置では厚さ1μm以下で)コーティングすることができる。また、浸漬する回数を変更することによりコーティングの厚さを調整することもできる。 In the ionization device of item 22, one end (tip) of the metal cylindrical member is formed thin (for example, in the ionization device of item 24, the inner diameter of the opening at the tip is 100 μm or less). The sample liquid can be ionized more reliably by suppressing the amount of sample liquid to be sent. In addition, since the surface is coated by immersing one end side (tip side) of the cylindrical member in the coating material, the coating can be thin (for example, the ionization device of item 23 can be coated with a thickness of 1 μm or less). Also, the thickness of the coating can be adjusted by changing the number of dips.

1…液体クロマトグラフ質量分析装置
2…液体クロマトグラフ
3…質量分析装置
4…カラム
5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100…イオン化源
6、95…電圧印加部
11、21、31、41、51、61、71、81、91、101…管状部材
12、22、32、42、52、62、72、82、92、102…導電性プローブ
33…溝部
43…第1電圧印加部
44…第2電圧印加部
45…電圧変更部
73、83、103、113、123…メッシュ電極
74、84、104、114、124…穴
93…ヒータ
94…加熱部
96…モード切替部135…接続治具
1 Liquid chromatograph mass spectrometer 2 Liquid chromatograph 3 Mass spectrometer 4 Columns 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 Ionization sources 6, 95 Voltage Application parts 11, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81, 91, 101... Tubular members 12, 22, 32, 42, 52, 62, 72, 82, 92, 102... Conductive probes 33... Grooves 43 First voltage application section 44 Second voltage application section 45 Voltage change section 73, 83, 103, 113, 123 Mesh electrode 74, 84, 104, 114, 124 Hole 93 Heater 94 Heating section 96 ... Mode switching unit 135 ... Connection jig

Claims (22)

液体クロマトグラフのカラムから流出する試料液をイオン化するために用いられるイオン化装置であって、
導電性プローブと、
前記導電性プローブによりプローブエレクトロスプレーイオン化を行う所定の電圧を印加する電圧印加部と、
前記カラムから流出する試料液を前記導電性プローブに誘導する試料液誘導部と
を備え、
前記試料液誘導部は前記試料液が内部に導入される管状部材を有し、前記導電性プローブの一部が該管状部材の出口端に収容され該管状部材と同軸に配置されるイオン化装置。
An ionization device used to ionize a sample liquid flowing out from a column of a liquid chromatograph,
a conductive probe;
a voltage applying unit that applies a predetermined voltage for performing probe electrospray ionization with the conductive probe;
a sample liquid guide section that guides the sample liquid flowing out of the column to the conductive probe,
The ionization device, wherein the sample liquid guide section has a tubular member into which the sample liquid is introduced, and a part of the conductive probe is accommodated in the outlet end of the tubular member and arranged coaxially with the tubular member.
前記導電性プローブの表面の少なくとも一部に溝部が形成されている、請求項1に記載のイオン化装置。 2. The ionization device according to claim 1, wherein a groove is formed in at least part of the surface of said conductive probe. 前記管状部材の少なくとも一部が導電性を有し、さらに、
前記所定の電圧と所定の電位差を有する電圧を該管状部材に印加する第2電圧印加部
を備える、請求項1に記載のイオン化装置。
At least part of the tubular member is electrically conductive, and
2. The ionization device according to claim 1, further comprising: a second voltage applying section that applies a voltage having a predetermined potential difference from the predetermined voltage to the tubular member.
前記管状部材に印加する電圧及び前記導電性プローブに印加する電圧の少なくとも一方を変更可能である、請求項3に記載のイオン化装置。 4. The ionization device according to claim 3, wherein at least one of the voltage applied to said tubular member and the voltage applied to said conductive probe can be changed. 複数の前記導電性プローブが並列に設けられている、請求項1に記載のイオン化装置。 2. The ionization device according to claim 1, wherein a plurality of said conductive probes are provided in parallel. 前記試料液誘導部が、前記試料液を前記導電性プローブに誘導する複数の流路を有する、請求項5に記載のイオン化装置。 6. The ionization device according to claim 5, wherein said sample liquid guide section has a plurality of channels for guiding said sample liquid to said conductive probe. さらに、
前記複数の導電性プローブの先端と対向して配置される、又は該先端が挿入される、複数の穴が形成され、所定の電位に維持されるメッシュ電極
を備える、請求項5に記載のイオン化装置。
moreover,
6. The ionization of claim 5, comprising a mesh electrode formed with a plurality of holes arranged opposite to the tips of the plurality of conductive probes or into which the tips are inserted and maintained at a predetermined potential. Device.
前記試料液誘導部が、前記複数の穴のそれぞれに前記試料液を誘導するように設けられている、請求項7に記載のイオン化装置。 8. The ionization device according to claim 7, wherein said sample liquid guide section is provided so as to guide said sample liquid to each of said plurality of holes. 前記試料液誘導部が、前記試料液を加熱する加熱部を有し、
さらに、
前記加熱部を動作させることなく前記電圧印加部から前記導電性プローブに第1の所定の電圧を印加するPESIモードと、前記加熱部を動作させつつ前記電圧印加部から前記導電性プローブに前記第1の所定の電圧よりも絶対値が大きい第2の所定の電圧を印加するAPCIモードとを切り替えるモード切替部
を備える、請求項1に記載のイオン化装置。
the sample liquid guiding section has a heating section for heating the sample liquid,
moreover,
A PESI mode in which a first predetermined voltage is applied from the voltage application unit to the conductive probe without operating the heating unit, and a PESI mode in which the voltage application unit applies the first predetermined voltage to the conductive probe while operating the heating unit. 2. The ionization device according to claim 1, further comprising a mode switching unit for switching between an APCI mode in which a second predetermined voltage having a larger absolute value than the first predetermined voltage is applied.
さらに、
前記管状部材が前記複数の導電性プローブのうちの少なくとも1本に前記試料液を誘導するように配置されており、さらに、前記管状部材から流出する前記試料液を前記少なくとも1本の導電性プローブから他の導電性プローブへと誘導するプローブ間誘導部
を備える、請求項5に記載のイオン化装置。
moreover,
The tubular member is arranged to direct the sample liquid to at least one of the plurality of conductive probes, and further directs the sample liquid flowing out of the tubular member to the at least one conductive probe. 6. The ionization device of claim 5, comprising an inter-probe guide for guiding from to another conductive probe.
前記複数の導電性プローブが、所定の軸を取り囲むように、該導電性プローブの長手方向に平行に、かつ該複数の導電性プローブの先端が放射状に位置するように配置されており、
前記プローブ間誘導部が、前記管状部材から流出する試料液を該所定の軸から遠ざかる方向に誘導する、請求項10に記載のイオン化装置。
The plurality of conductive probes are arranged so as to surround a predetermined axis, parallel to the longitudinal direction of the conductive probes, and such that the tips of the plurality of conductive probes are radially positioned;
11. The ionization device according to claim 10, wherein said inter-probe guide section guides the sample liquid flowing out of said tubular member in a direction away from said predetermined axis.
前記複数の導電性プローブが一次元状に配列されており、
前記管状部材が、前記一次元状の配列の中央又は端部に位置する導電性プローブに前記試料液を誘導するように配置されており、
前記プローブ間誘導部が、前記管状部材から流出する試料液を隣接して位置する導電性プローブに誘導する、請求項10に記載のイオン化装置。
The plurality of conductive probes are arranged one-dimensionally,
the tubular member is arranged to guide the sample liquid to a conductive probe positioned at the center or end of the one-dimensional array;
11. The ionization device according to claim 10, wherein the inter-probe guide section guides the sample liquid flowing out of the tubular member to an adjacent conductive probe.
さらに、
前記管状部材の先端部に設けられ該管状部材から流出する試料液を複数の流出口に向かわせる試料液分岐部を有し、
前記複数の導電性プローブが前記試料誘導部を取り囲むように配置され、該複数の導電性プローブのそれぞれの先端が、前記複数の流出口のいずれかに接触又は近接配置される、請求項5に記載のイオン化装置。
moreover,
a sample liquid branching section provided at the tip of the tubular member for directing the sample liquid flowing out of the tubular member toward a plurality of outlets;
6. The plurality of conductive probes are arranged so as to surround the sample liquid guide section, and the tips of the plurality of conductive probes are arranged in contact with or close to one of the plurality of outflow ports. The ionization device according to .
さらに、
前記管状部材、前記試料液分岐部、及び前記複数の導電性プローブを位置決めするホルダ
を有する、請求項13に記載のイオン化装置。
moreover,
14. The ionization device according to claim 13 , further comprising a holder that positions the tubular member, the sample liquid branching portion, and the plurality of conductive probes.
液体クロマトグラフのカラムから流出する試料液をイオン化するために用いられるイオン化装置であって、
先端側に1乃至複数のスリットが形成された筒状の部材であって、該筒状部材のうち該スリットが形成されていない部分が前記試料液が内部を流通する管状部材を構成し、該スリットが形成されている部分が複数の導電性プローブを構成する筒状部材と、
前記導電性プローブによりプローブエレクトロスプレーイオン化を行う所定の電圧を印加する電圧印加部と
を備えるイオン化装置。
An ionization device used to ionize a sample liquid flowing out from a column of a liquid chromatograph,
A cylindrical member having one or more slits formed on its distal end side, wherein a portion of the cylindrical member where the slits are not formed constitutes a tubular member through which the sample liquid flows; a cylindrical member having a plurality of conductive probes in which slits are formed;
and a voltage application unit that applies a predetermined voltage for performing probe electrospray ionization with the conductive probe.
前記管状部材及び前記導電性プローブのうちの少なくとも一方について、表面の少なくとも一部が前記試料液の吸着を抑制する材料によりコーティングされている、請求項1又は15に記載のイオン化装置。 16. The ionization device according to claim 1 or 15, wherein at least part of the surface of at least one of said tubular member and said conductive probe is coated with a material that suppresses adsorption of said sample liquid. 前記材料がフッ素系材料又はガラス系材料である、請求項16に記載のイオン化装置。 17. The ionization device of claim 16, wherein said material is a fluorine-based material or a glass-based material. 前記フッ素系材料が、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、及びテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体(ETFE)のいずれかである、請求項17に記載のイオン化装置。 The fluorine-based material is polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene/perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene/hexafluoropropylene copolymer (FEP), and tetrafluoroethylene/ethylene copolymer. 18. The ionization device of claim 17, which is one of polymers (ETFE). 前記フッ素系材料又は前記ガラス系材料からなるコーティングの上に、さらに、疎水性材料又は親水性材料からなるコーティングが施されている、請求項17に記載のイオン化装置。 18. The ionization device according to claim 17, wherein the coating made of the fluorine-based material or the glass-based material is further coated with a coating made of a hydrophobic material or a hydrophilic material. 金属製の筒状部材の一端を延伸することにより該一端側が細く成形され、該一端側にレーザ加工により1乃至複数のスリットが形成されることにより、該筒状部材のうちスリットが形成されていない部分が前記管状部材として、スリットが形成されている部分が複数の前記導電性プローブとして構成されており、該一端側をコーティング材料に1乃至複数回浸漬することにより前記コーティングされている、請求項16に記載のイオン化装置。 One end of a cylindrical member made of metal is stretched so that the one end is narrowed, and one or more slits are formed in the one end by laser processing, thereby forming slits in the cylindrical member. The non-slit portion is configured as the tubular member, and the portion where the slits are formed is configured as the plurality of conductive probes, and the one end side is coated by dipping the one end side in the coating material one or more times. Item 17. The ionization device according to Item 16. 前記コーティングの厚さが1μm以下である、請求項20に記載のイオン化装置。 21. The ionization device of claim 20, wherein the coating has a thickness of 1 [mu]m or less. 前記一端側の開口部の内径が100μm以下である、請求項20に記載のイオン化装置。 21. The ionization device according to claim 20, wherein the inner diameter of the opening on the one end side is 100 [mu]m or less.
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