[发明专利]质量分析装置及质量分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及质量分析装置及其动作方法。

背景技术

土壤或大气的污染的测定、食品的农药检查、基于血中代谢物（circulating metabolite）的诊断、尿中药物检查（urine drug screening）等，要求在现场简便并且高灵敏度地测定混合试样（mixed sample）中的微量物质（trace substances）的装置。作为能够高灵敏度地测定微量物质的方法之一，使用了质量分析（mass spectrometry）。

在质量分析装置中，在离子源（ionization source）中将物质作为气相（gas phase）的离子，将其导入真空部（vacuumed part）进行质量分析（mass analysis）。为了使质量分析装置高灵敏度化，除了改进离子源、质量分析部（mass analyzer）、检测器（detector）以外，对用于高效地向离子源输送样本的样本导入部（sample introduction part）进行改进是重要的一点。

在气体状态下将样本导入到气相色谱仪、质量分析装置（mass spectrometer）的方法中一般使用顶空法（headspace method）。在顶空法中存在静态顶空法（static headspace method）、动态顶空法（dynamic headspace method）（非专利文件1）。

静态顶空法是以下的方法，即以剩余一定空间的方式将样本注入到管形瓶等中并密闭，在一定温度下放置直到达到气液平衡（gas-liquid equilibrium）后，用注射器（syringe）取得存在于气相中的气体、即顶空气体（headspace gas）来进行分析。是一种样本溶液的溶剂的影响小、能够对样本溶液中的微量的挥发性物质（volatile substance）进行定量的方法。通过使样本溶液高温过热的方法、或向试样液体添加盐而通过盐析效应（salting-out effect）促进气化等，能够提高顶空气体中的样本气体浓度。

在动态顶空法中，是一种向注入了样本的管形瓶导入氦气、氮气等惰性气体并挤出样本气体的方法。惰性气体有导入到管形瓶的气相中的情况、和导入到液相中来清洗（purge）样本的情况。如果向液相导入气体则产生气泡，由此气液界面的表面积增加，进一步促进了气化。

除了静态顶空法、动态顶空法以外，还提出了通过用吸附剂（adsorbent）收集顶空气体来进行浓缩的方法。

还提出了从管形瓶内的顶空部分高效地抽出气体的方法（专利文件1）。通过文丘里效应（Venturi effect）对将管形瓶和离子源连接起来的配管的离子源侧末端进行减压，由此吸取顶空气体，然后通过大气压化学离子化（atmospheric pressure chemical ionization）进行离子化。

为了促进样本的气化，还提出了使样本溶液成为微小液滴的设备（专利文件2）。通过使样本溶液成为0.4nL左右的微小液滴并喷出到容器中，来增加气液界面的表面积，实现迅速的气液平衡。

不只是非专利文件1所记载的现有的顶空法，在专利文件1、2所记载的特殊的顶空法中也存在以下的问题，即顶空气体中的样本气体密度依存于样本的饱和蒸汽压（saturated vapor pressure）。即使将样本溶液放入管形瓶，长时间放置或者导入惰性气体，顶空气体中的样本气体量也无法增加到饱和蒸汽压以上。在水的情况下，饱和蒸汽压在25℃时是约3000Pa。在上述顶空法中，顶空部的压力被加压到大气压附近或大气压以上。例如如果考虑大气压约为100,000Pa下的分压比，则气中的水分子（water molecules）的存在量约为3%。如果对溶液进行加热，则能够使水和样本分子的饱和蒸汽压上升，但会产生加热所需要的电力的问题、加热后的气体在配管的冷点（cold spot）结露等问题。

通过使用吸附剂来收集样本气体，能够使样本浓缩，但需要进行再次使样本从吸附剂中脱离的工序等，操作烦杂并且吞吐率差。

专利文件1：US5869344

专利文件2：日本特开2011-27557

非专利文件1：TrAC Trends in Analytical Chemistry，21（2002）608-617

发明内容

通过对保持了样本的试样容器的内部进行减压，使顶空气体中的样本密度上升，高效地使样本离子化。