JP5475433B2 - 検査システム及びイオン化プローブ - Google Patents

Description

本発明は、コンタミが少なく、ロバスト性が高い運用が可能なイオン化プローブ及び当該イオン化プローブを使用した検査システムに関する。

薬物の副作用を抑え、個々の患者に最適な治療計画を行うための手法である治療薬物モニタリング（TDM）などの血液自動分析装置に質量分析技術を応用する場合、スループットが高く、ロバスト性が高く、コストが低い手法が重要となる。

一般的な液体クロマトグラフ／質量分析計（LC/MS）を利用する場合、複雑な流路系である切り替えバルブに試料溶液が直接導入される。このため、切り替えバルブの洗浄に多量の溶媒を必要とし、洗浄時間も長くなる。また、これらの装置は、切り替えバルブや分離カラムその他の詰まりの原因になる部品が多い。

そこで、固相抽出法等により分析対象成分を含んだ溶液のみを抽出し、抽出溶液をイオン源に直接導入してイオン化と質量分析を実行する手法が用いられ始めている。この手法は、切り替えバルブや分離カラムをイオン源までの流路から排除することができる。

なお、関連技術が特許文献１及び２に開示されている。特許文献１には、LC/MSのような流路を必要とせず、試料溶液をイオン源に直接導入できる装置が開示されている。具体的には、試料溶液搬送用のピペットチップに試料溶液を吸引した状態で、数μｍの穴が多数開いたシリコン基板にピペットチップ先端を結合し、試料溶液をシリコン基板の穴から噴出しイオン化する技術が開示されている。特許文献２にも、LC/MSのような流路を必要とせず、試料溶液をイオン源に直接導入できる装置が開示されている。具体的には、試料溶液搬送用のシリンジの針の部分を、エレクトロスプレーイオン化法（ESI）のキャピラリー電極として使用する技術が開示されている。

米国特許第６２４５２２７号明細書 米国特許第７３６４９１３号明細書

特許文献１に記載された装置構成では、ピペットチップとシリコン基板を使い捨てにすることができる。このため、洗浄の必要が無く、スループットが高い。また、次の分析へのコンタミも少ないためロバスト性も高い。その一方で、この装置構成は、ピペットチップとシリコン基板を使い捨てにするため、消耗品のコストが高い問題がある。特に、数μｍの穴を多数有するシリコン基板の形成には微細加工を要するため、部品自体が比較的高価になる。

一方、特許文献２に記載された装置構成では、シリンジの針で試料溶液を直接イオン化することができる。しかし、この装置構成は、シリンジと針を使い捨てにすることが構造上困難である。また、シリンジ及び針そのものが高コストでもあるので使い捨てには適さない。結果的に、これら部材の溶媒などによる洗浄が必要とされる。

また、特許文献２の方式では、イオン化効率を高めるため、シリンジの針と先端径が細いチップとを結合したり、シリンジの針をガス噴霧管に挿入したりすることができる。両者とも、シリンジの針の先端から噴霧される液滴の大きさを小さくすることが可能であり、イオン化効率の向上に非常に有効である。

ところが、シリンジの針の先端にチップを結合する方式は、チップを使い捨てにしてシリンジや針を洗浄することでコンタミや消耗品コストを抑制できる一方で、チップの消耗品コストが新たに生じる。一方、シリンジの針をガス噴霧管に挿入する方式は、シリンジや針を洗浄することが可能である。しかし、ガス噴霧管を使い捨てにすることは構造上困難なだけでなく、高コストでもある。従って、ガス噴霧管の汚染を極力防ぐ必要がある。

以下では、ガス噴霧管の汚染が与える影響を説明する。このため、図１に、ガス噴霧管を有する一般的なESIイオン源（イオン化プローブ）１を搭載する検査システムの主要部分を示す。なお、図１は、技術課題の説明のために各部の構造を強調又は拡大して表している。ESIプローブ２は、キャピラリー電極３とガス噴霧管４を主要構成とする。キャピラリー電極３は中空の細管であり、ガス噴霧管４はキャピラリ電極３の先端から吐出される液滴径を小さくする気体を流す筒状の部材である。

キャピラリー電極３に導入された試料溶液５は、電圧源６から印加された電圧とイオン取込み部１０の電圧との電位差によりイオン化され、イオン７が生成される。前述したように、キャピラリー電極３とガス噴霧管４の間に気体８を流すことで、キャピラリー電極３から噴霧される液滴を小さくすることができ、イオン化効率を向上することができる。ガス噴霧管４に導入された気体８は、キャピラリー電極３の先端付近でキャピラリー電極３と同心円上に高速に噴霧されることが理想である。噴霧速度を上げるため、ガス噴霧管４の先端部９の内径は先端ほど小さく絞られているのが一般的である。生成されたイオン７は、イオン取込み部１０から質量分析装置等に導入され、その検出装置１１で検出される。因みに、特許文献２に記載された装置構成では、キャピラリー電極３をガス噴霧管４から抜き取り、キャピラリー電極３を洗浄する必要がある。

図２に、ガス噴霧管４の汚染に起因するコンタミの評価結果を示す。実験では、一回目のイオン化の後にキャピラリー電極３をガス噴霧管４の根元側（先端部９の反対側）から抜き取った後、未使用のキャピラリー電極３をガス噴霧管４に挿入し、二回目のイオン化を行った。

図２は、一回目と二回目のイオン化の間にガス噴霧管４を洗浄しない場合の結果と、一回目と二回目のイオン化の間にガス噴霧管４を洗浄した場合の結果を比較している。一回目のイオン化では、メタノール溶媒に溶解した、Cyclophosphamide、Quinidine、Daunorubicin、Tacrolimusの四種の薬剤をイオン化し、二回目のイオン化ではメタノール溶媒のみをイオン化した。つまり、二回目のイオン化で検出されたイオン強度が一回目の分析のコンタミ量と考えられる。図２から、100μＬのメタノールによるガス噴霧管４の洗浄回数を増やすに従い、コンタミ量が減少する傾向が見られる。この結果から、一回目の分析時にガス噴霧管４の汚染が起きていることが分かる。

発明者は、この汚染の原因について鋭意検討した結果、以下の現象が生じているとの着想に至った。まず、キャピラリー電極３に電圧源６から電圧を印加している間やガス噴霧管４に気体８を流している間については、試料溶液５は噴霧されてイオン化され続けていると考えられる。このため、期間では、キャピラリー電極３の先端に液滴を生じることは無いと考えて良い。しかし、電圧の印加やガスの噴霧が停止されてイオン化動作が停止すると、試料溶液５の表面張力によりキャピラリー電極３の先端に液滴が形成される可能性がある。

図２の実験はメタノール溶媒で行ったが、より粘性の高い水を含んだ溶媒で行うと、更に大きな液滴が形成される可能性がある。先端に液滴が形成された状態でキャピラリー電極３をガス噴霧管４の根元方向に抜き取ると、両者の間隙が非常に狭いために、液滴がガス噴霧管４の先端や内側を汚染するのではないかと考えられる。

仮に試料溶液５のイオン化を停止した時点ではキャピラリー電極３の先端に液滴が形成されていない場合でも、抜き取り時の振動や衝撃でキャピラリー電極３の内部に残留していた試料溶液５が滴下し、ガス噴霧管４の内側を汚染する可能性がある。

以上の現象のために、ガス噴霧管４を有するESIイオン源１の構成においては、キャピラリー電極３をガス噴霧管４から抜き取って洗浄することでキャピラリー電極３自体のコンタミは抑制できるが、その過程でガス噴霧管４等の周辺部分が汚染され、次回以降の検査結果に影響を与えていると考えられる。

本発明は、キャピラリーを軸方向に可動自在能に管に収容した状態のまま搬送するものとし、少なくとも試料溶液をイオン化した領域から他の領域に搬送する際には、管の先端からキャピラリーの先端が突き出た状態を保持するイオン化プローブの構造や検査システムの搬送技術を提案する。

本発明により、検査工程における管その他のキャピラリーの周辺部品のコンタミを大幅に抑制することができ、ロバスト性が向上する。また、洗浄効率を高め、消耗品コストを低減できる。

検査システムとイオン源の概略構成を説明する図。 従来方式の技術課題を説明する図。 実施例１に係るイオン源の部分構造例及び使用態様を説明する図。 試料溶液吸引場所での使用態様を説明する図。 イオン化場所での使用態様を説明する図。 洗浄場所での使用態様を説明する図。 イオン源の搬送経路を説明する図。 イオン源の他の搬送経路を説明する図。 実施例３に係るイオン源の構造例と使用態様を説明する図。 実施例４で使用するキャピラリー電極の汚染除去方法を説明する図。 実施例５で使用するキャピラリー電極の洗浄方法を説明する図。 実施例６に係るイオン源の構造例と使用態様を説明する図。 実施例７に係るイオン源の構造例と使用態様を説明する図。 実施例８に係るイオン源の構造例と使用態様を説明する図。 実施例９に係るイオン源の構造例と使用態様を説明する図。 実施例１０に係るイオン源の構造例と使用態様を説明する図。 実施例１１に係るイオン源の構造例と使用態様を説明する図。 実施例１２に係るイオン源の構造例と使用態様を説明する図。 実施例１３に係るイオン源の構造例と使用態様を説明する図。 実施例１４に係るイオン源の構造例と使用態様を説明する図。 実施例１５に係るイオン源の構造例と使用態様を説明する図。 実施例１６に係るイオン源の構造例と使用態様を説明する図。 実施例１７に係るイオン源の構造例と使用態様を説明する図。 実施例１８に係るイオン化場所の構造例を説明する図。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。なお、後述する装置構成や処理動作の内容は発明を説明するための一例であり、本発明は、後述する装置構成や処理動作に既知の技術を組み合わせた発明や後述する装置構成や処理動作の一部を既知の技術と置換した発明も包含する。

なお、以下に説明する各実施例は、ESIイオン源を搭載する検査システムに関するものであり、試料溶液をイオン化する場所（領域）と、試料溶液をキャピラリーに吸引する場所（領域）と、キャピラリー及び又はガス噴霧管等を洗浄する場所（領域）と、発生されたイオンを検査する検査装置と、各領域間でイオン化プローブを搬送する搬送機構を有するものとする。また、実施例の説明に使用する各図は、各実施例に特有な構造や処理動作の説明のために、構造や処理動作の内容を強調して又は簡略化して描画している。

[実施例１]
（動作シーケンスの概要）
実施例１では、ESIイオン源（イオン化プローブ）１が試料溶液の吸引場所から試料溶液をイオン化する場所に搬送され、さらに洗浄場所に搬送される場合に使用して好適なESIイオン源１の構造と搬送動作について説明する。なお、ESIイオン源１の移動には、ロボット機構であるESIイオン源ホルダが使用される。

図３は、ESIプローブ２（キャピラリー電極３とガス噴霧管４の構造部分）に着目し、各部におけるESIイオン源（イオン化プローブ）１の使用態様を概略的に示す。図３では、矢印の順番に、試料溶液吸引場所１３でのESIプローブ２の使用態様、イオン化場所１４でのESIプローブ２の使用態様、洗浄場所１５でのESIプローブ２の使用態様を示す。

試料溶液吸引場所１３では、キャピラリー電極３の先端が試料容器１６の試料溶液５中に位置決めされ、試料溶液５を吸引する。ここで、キャピラリー電極３は中空形状を有する導電性の細管であり、ガス噴霧管４はキャピラリー電極３の先端から吐出される液滴径を小さくする気体を流す筒状の部材である。後述すように、キャピラリー電極３はガス噴霧管４の根元側（先端部９と反対側）で、直接又は間接的に不図示の連結部を通じて連結されている。また、キャピラリー電極３は、略円筒形状のガス噴霧管４の中心軸方向に可動自在に収容されているものとする。試料溶液５がキャピラリー電極３に吸引されると、ESIイオン源１は、イオン化場所１４に搬送される。すなわち、キャピラリー電極３とガス噴霧管４が一体的にイオン化場所１４に搬送される。

この搬送中に又はイオン化場所１４において、キャピラリー電極３の先端とガス噴霧管４の先端の相対位置が変更される。具体的には、図３に示すように、キャピラリー電極３の先端部９が、ガス噴霧管４の先端からわずかに突き出た状態に変更される。この相対位置の変更は、キャピラリー電極３を軸方向にガス噴霧管４に移動させることによっても、ガス噴霧管４をキャピラリー電極３の軸方向に移動させることによっても、キャピラリー電極３とガス噴霧管４の両方をそれぞれ軸方向に移動させることによっても行うことができる。相対位置の変更には不図示の移動機構や連結部を使用する。

イオン化場所１４では、キャピラリー電極３の先端から試料溶液５が液滴として吐出された後、ガス噴霧管４に供給された気体８によりイオン７が生成される。発生されたイオンの検出が終了すると、ESIイオン源１は、洗浄場所１５に搬送される。やはり、キャピラリー電極３とガス噴霧管４が一体的に洗浄場所１５に搬送される。この搬送の際、キャピラリー電極３の先端はガス噴霧管４の先端から突き出した状態のまま搬送される。従って、イオン化の終了時にキャピラリー電極３の先端に液滴が形成されたとしても、搬送中の振動によりキャピラリー電極３に残留した試料溶液５が滴下したとしても、ガス噴霧管４の内側及び先端を汚染することはない。なお、この搬送中に又はイオン化場所１４において、キャピラリー電極３の先端とガス噴霧管４の先端の相対位置が変更される。

洗浄場所１５では、洗浄容器１７に入った洗浄液１８により、キャピラリー電極３が洗浄される。ただし、洗浄は、キャピラリー電極３をガス噴霧管４に収容した状態のまま、キャピラリー電極３の先端をガス噴霧器４の先端から大きく突き出した状態で行う。ガス噴霧器４の内側の汚染を避けるためである。洗浄液１８の吸入と排出を複数回繰り返すことにより、キャピラリー電極３の表面だけでなく、その内側についても洗浄される。なお、キャピラリー電極３に残留している試料溶液５は洗浄場所１５において、又は、廃液場所で廃棄される。キャピラリー電極３の洗浄が終了すると、ESIイオン源１は、次に分析する試料溶液５が格納されている試料容器１７に搬送される。以後、前述と同様の手順により吸引、イオン化、洗浄が繰り返し実行され、複数の試料溶液５に対する分析が可能となる。

なお、一番目の分析に用いる試料溶液５を吸引する前に、キャピラリー電極３を洗浄することも可能である。この場合、使用前にキャピラリー電極３に付着している汚れを洗浄することができる。

図３に示すように、本実施例では、試料溶液吸引場所１３で試料溶液５を吸引する際、ガス噴霧管４の先端は試料溶液５に接しない位置に移動させる。このため、ガス噴霧管４に試料溶液５が付着するのを防止できる。また、イオン化場所１４でのイオン化の実行時には、ガス噴霧管４の先端をキャピラリー電極３の先端付近の位置に移動させる。また、洗浄場所１５でキャピラリー電極３を洗浄する際は、吸引時と同様に、ガス噴霧管４を洗浄液１８に接しない位置に移動させる。これにより、ガス噴霧管４に洗浄液１８が付着するのを防止できる。以上により、ガス噴霧管４の汚染を抑制することができる。

なお前述したように、キャピラリー電極３とガス噴霧管４の相対位置の変更又は相対移動は、試料溶液吸引場所１３、イオン化場所１４、洗浄場所１５の各間でESIイオン源１を搬送する途中のタイミングで実行することが望ましい。特に、試料溶液吸引場所１３や洗浄場所１５にESIプローブ２がある状態で、キャピラリー電極３とガス噴霧管４の相対位置を変化させると、ガス噴霧管４を試料溶液５や洗浄液１８で汚染する可能性が高くなる。一方、イオン化場所１４においては、ガス噴霧管４の汚染のリスクは相対的に高くないので、イオン化場所１４でキャピラリー電極３とガス噴霧管４の相対位置を変化させることがより望ましい。

（詳細動作）
（試料溶液吸引場所における動作）
ここでは、試料溶液吸引場所１３において、試料溶液５をキャピラリー電極３に吸引する際の詳細動作を説明する。図４に、ISEイオン源１の構造例と、試料溶液５を吸引する際の使用態様を示す。図４に示すように、ESIイオン源１は、図３に示したキャピラリー電極３及びガス噴霧管４以外にも、吸引吐出機構１９、ガス噴霧管移動機構２０、配管２１、気密機構２２を有している。

吸引吐出機構１９は、試料溶液５の吸引又は吐出を実現する駆動機構である。吸引吐出機構１９は、キャピラリー電極３の管内にある空気層を介して試料溶液５の吸引や吐出を実現する装置であり、周知の装置を使用する。なお、キャピラリー電極３の内径は、詰まり防止などの観点から0.1mm以上であることが望ましい。

ここでのガス噴霧管移動機構２０は、ガス噴霧管４を試料溶液５に接しない位置まで相対的に移動させるために使用される。ガス噴霧管移動機構２０には、回転運動を直線運動に変換する直動ステージ、油圧駆動機構その他の直線駆動機構を使用する。

例えばESIイオン源１を全体的に保持する部材にキャピラリー電極３が固定されている場合、ガス噴霧管移動機構２０はガス噴霧管４だけを移動させる。これに対し、ESIイオン源１を全体的に保持する部材にガス噴霧管４が固定されている場合、ガス噴霧管移動機構２０はキャピラリー電極３だけを移動させる。この場合は、キャピラリー電極移動機構と呼ぶ。いずれの駆動態様を選択するかは自由である。なお、ESIイオン源１を全体的に保持する部材に対して、キャピラリー電極３とガス噴霧管４の両方をそれぞれ対応するガス噴霧管移動機構２０で独立に駆動しても良い。このガス噴霧管移動機構２０が、特許請求の範囲における移動機構に相当する。

なお、配管２１や気密機構２２は、イオン化の際に使用する部材である。詳細については、イオン化場所における動作の項で説明する。

（イオン化場所における動作）
ここでは、イオン化場所１４において、試料溶液５をイオン化する際の詳細説明を説明する。図５に、試料溶液５をイオン化する際におけるISEイオン源１と、イオン取り込み口１０及び検出装置１１との位置関係を示す。この場合、ガス噴霧管４の先端部９は、質量分析装置その他の検出装置１１に配置されたイオン取込み部１０の開口近傍に配置される。この配置により、イオン取込み部１０におけるイオン７の導入効率が向上し、検出装置１１における検出効率が向上する。

イオン化場所１４では、キャピラリー電極３の先端が、ガス噴霧管４の先端からわずかに突き出るように位置決めされる。勿論、キャピラリー電極３とガス噴霧管４の位置関係の変更にはガス噴霧管移動機構２０が用いられる。この場合、ガス噴霧管移動機構２０は、キャピラリー電極３の先端とガス噴霧管４の先端を近づけるように、ガス噴霧管４を移動させる。図５においては、キャピラリー電極３がESIイオン源１を全体的に保持している部材に固定されており、ガス噴霧管４だけが先端部９の方向に移動された様子を描画している。もっとも、前述の通り、ESIイオン源１を全体的に保持している部材にガス噴霧管４が固定されている場合には、キャピラリー電極３がガス噴霧管４に収容される方向に駆動される。勿論、どちらの駆動方式を採用しても良い。

キャピラリー電極３の先端とガス噴霧管４の先端とがイオン化に適した位置に移動すると、キャピラリー電極３の中に吸引されていた試料溶液５が、キャピラリー電極３の先端から吐出される。この際、キャピラリー電極３とイオン取込み部１０との間には電位差が印加されている。この電位差により、吐出された試料溶液５はイオン化し、イオン７が生成される。

この際、キャピラリー電極３とガス噴霧管４の間に対し、配管２１を介して気体８が供給される。気体８の供給は不図示のポンプを用いて行われる。気体８は、ガス噴霧管４の先端部９に設けられた開口から外部に出力される。この気体８の流れにより、キャピラリー電極３から噴霧される液滴を小さくすることができ、イオン化効率を向上することができる。

ガス噴霧管４から噴霧される気体８は、キャピラリー電極３の先端付近でキャピラリー電極３と同心円上で高速に噴霧されることが理想である。高速度での噴霧のため、ガス噴霧管４の先端部９の内径は先端に近づくほど小さく絞られている。ガス噴霧管４により気体８を噴霧する方式は、キャピラリー電極３の外径が0.2mmを超える程度の大きさの場合に効果的である。また、生成されたイオン７によりガス噴霧管４が汚染されるのを防止するため、キャピラリー電極３の先端はガス噴霧管４の先端に対し、少なくとも0.5mm程度突出している必要がある。

因みに、キャピラリー電極３に印加される電圧が正の場合には正イオン、電圧が負の場合には負イオンが生成される。また、キャピラリー電極３とガス噴霧管４は同電位に設定しても良い。生成されたイオン７は、イオン取込み部１０から導入され、質量分析装置等の検出装置１１で検出される。なお、キャピラリー電極３とガス噴霧管４の間隙（キャピラリー電極３の外壁とガス噴霧管４の内壁で囲まれた空間）の一端は、配管２１から導入された気体８が先端部９の方向にのみ流れるように気密機構２２で封止される。気密機構２２は、配管２１の取り付け位置よりもガス噴霧管４の根元側に配置される。気密機構２２は、キャピラリー電極３の軸方向への可動を妨げない材料及び又は構造であることが求められる。

（洗浄場所における動作）
ここでは、洗浄場所１５において、キャピラリー電極３を洗浄する際の詳細説明を説明する。図６に、キャピラリー電極３を洗浄する際におけるISEイオン源１と、洗浄容器１７との位置関係を示す。キャピラリー電極３の洗浄は、吸引吐出機構１９により洗浄液１８を吸引又は吐出することで実行される。吸引と吐出を複数回繰り返せば、キャピラリー電極３の内側の洗浄効果を一層高めることができる。

なお、キャピラリー電極３の洗浄時、ガス噴霧管４は、その先端部９が洗浄液１８に接しないように位置決めされる。位置決めにはガス噴霧管移動機構２０が用いられる。図６では、この位置決め動作を表すため、ガス噴霧管移動機構２０の高さ方向の長さを図５の場合よりも短く描いている。

すなわち、図６は、ESIイオン源１の全体を保持している部材にキャピラリー電極３が固定されている場合について表している。反対に、ESIイオン源１の全体を保持している部材にガス噴霧管４が固定されている場合には、ガス噴霧管移動機構２０により、キャピラリー電極３を相対的に移動させる構成を採用する。前述の通り、キャピラリー電極３とガス噴霧管４のどちらを移動させるかは実装時の判断による。

また、キャピラリー電極３による洗浄液１８の吸引又は吐出によるキャピラリー電極３の内側の洗浄と同時に、洗浄容器１７には開口端側に配置された配管２３を介して洗浄液１８を導入し、底面側に配置された配管２４を介して洗浄液１８を廃棄する。このような配管構造を採用することにより、洗浄容器１７に貯蔵された洗浄液１８を入れ替えることができる。この結果、洗浄容器１７に貯蔵される洗浄液１８を常に清浄な状態に維持することができ、洗浄性能を向上させることができる。

（搬送経路の説明）
続いて、実施例において想定するESIイオン源１の搬送経路を説明する。図７に、ESIイオン源１の搬送経路を上方から見た平面図を示す。前述の通り、ESIイオン源１は不図示のESIイオン源ホルダを用いて、試料溶液吸引場所１３、イオン化場所１４、洗浄場所１５の順番に移動し、この動作を繰り返す。前述の通り、使用前のキャピラリー電極３の洗浄のため、一番目の分析の吸引前に洗浄を行っても良い。

まず、試料溶液吸引場所１３で試料溶液５の吸引を終えたESIイオン源１は、経路２５を通じてイオン化場所１４に搬送される。その後、イオン化を終えたESIイオン源１は、経路２６を通じて洗浄場所１５に搬送される。その後、洗浄を終えたESIイオン源１は、経路２７を通じて試料溶液吸引場所１３に搬送される。一番目の分析のための試料溶液５の吸引前にキャピラリー電極３を洗浄する場合には、経路２７が最初となる。

なお、次回以降の分析対象となる複数個の試料容器１６で構成される試料容器群２８（図中破線で示す）は、経路２５〜２７に交差する方向に一列に配置する。この配置の場合、試料容器群２８の試料容器１６を経路２９の方向に順番に搬送することで、異なる試料溶液５に対する分析動作を順次実行することができる。ここで、経路２９による搬送を行わない場合には、同じ試料溶液５を繰り返し分析することができる。

図７に示した通り、試料溶液吸引場所１３、イオン化場所１４、洗浄場所１５を一直線上に配置すると、ESIイオン源１の搬送に使用する経路２５〜２７がＸ軸方向６３のみになる。すなわち、Ｙ軸方向６４の駆動は不要となる。このように、搬送経路が一直線であると、単軸制御によるESIイオン源１の駆動で充分となり、低コスト化を実現できる。

さらに、図７に示すように、吸引後のESIイオン源１が洗浄場所１５の上を通らない配置構成の採用により、ESIイオン源１の搬送中における試料溶液５の滴下などによる洗浄液１８の汚染を防ぐことができる。

なお、ESIイオン源１の退避場所やESIイオン源１の交換等を行うメンテナンス場所等が必要な場合には、前述したESIイオン源１の経路２５〜２７の延長上に配置する。全ての搬送場所を直線上に配置することにより、ESIイオン源１の搬送を単軸制御機構のみで実現できる。しかし、試料容器群２８を移動することができない場合や、障害物が存在するなどの関係上、Ｙ軸方向６４にESIイオン源１を搬送する必要がある場合には、ＸＹ方向に可動可能な２軸制御機構を用いれば良い。

[実施例２]
実施例２においては、他の搬送経路について説明する。すなわち、実施例２は、検査システムが直線制御を実行する搬送機構を搭載しない場合について説明する。なお、ESIイオン源１の構造や検査に関係する処理動作は、基本的に実施例１と同じである。

図８に、実施例２に係るESIイオン源１の搬送経路を上方からみた平面図を示す。図３でも説明した通り、ESIイオン源１は、試料溶液吸引場所１３、イオン化場所１４、洗浄場所１５を順番に搬送され、この搬送動作を繰り返す。前述の通り、使用前のキャピラリー電極３の洗浄のため、一番目の分析対象である試料溶液５の吸引前にキャピラリー電極３の洗浄を行っても良い。

試料溶液吸引場所１３で試料溶液５の吸引を終えたESIイオン源１は経路２５でイオン化場所１４に移動する。その後、イオン化を終えたESIイオン源１は経路２６で洗浄場所１５に移動する。その後、洗浄を終えたESIイオン源１は経路２７で試料溶液吸引場所１３に移動する。一番目の分析対象である試料溶液５の吸引前にキャピラリー電極３の洗浄を行う場合は、経路２７が最初となる。

この実施例の場合も、次回の分析に使用する試料容器群２８は、経路２５〜２７に交差するように配置する。試料容器群２８を構成する試料容器１６を順送りに経路２９の方向に搬送することで、異なる試料溶液５を順次分析することができる。また、経路２９による試料容器１６の搬送を行わない場合は、同じ試料溶液５を繰り返し分析することができる。

図８に示すように、この実施例では、試料溶液吸引場所１３、イオン化場所１４、洗浄場所１５を同一中心の曲線上に配置する。この配置の場合、ESIイオン源１の搬送経路は、１つの軸を中心とした回転制御で実現でき、搬送機構の低コスト化を実現できる。また、単軸の直動機構と曲線状の溝カム等の案内機構を組み合わせることによっても、同様の経路２５〜２７によるESIイオン源１の搬送を実現できる。因みに、さらに複雑な形状の溝カム等で構成される案内機構を設計することにより、より複雑な経路を一軸制御で実現することも可能である。

なお、この実施例の場合にも、吸引後のESIイオン源１が洗浄場所１５の上方を通らない搬送経路を採用することにより、ESIイオン源１の搬送による試料溶液５の滴下等による洗浄液１８の汚染を防ぐことができる。また、ESIイオン源１の退避場所やESIイオン源１の交換等を行うメンテナンス場所等が必要な場合も、実施例１の場合と同様に、前述のESIイオン源１の搬送経路の延長上に配置することにより、単軸制御による駆動のみで搬送動作を実現できる。しかし、試料容器群２８を移動することができない場合や、障害物が存在する等の場合には、もう１つ別の単軸制御を追加すれば良い。

[実施例３]
この実施例では、ガス噴霧管４の移動に直動ステージその他の直線駆動機構を必要としない駆動方式について説明する。なお、その他のESIイオン源１の構造や検査に関係する処理動作は、基本的に実施例１と同じである。

図９に、実施例３に係るESIイオン源１の構造例と駆動の前後の様子を示す。この実施例では、キャピラリー電極３とガス噴霧管４の相対位置を移動させる移動機構にバネ３０を使用する。バネ３０は、特許請求の範囲における移動機構の一例である。もっとも、バネ以外の弾性体を用いることもできる。また、図９は、ESIイオン源１の全体を保持している部材にキャピラリー電極３が固定されている場合について表している。

図９は、試料溶液吸引場所１３においてキャピラリー電極３に試料溶液５を吸引する際の使用態様を示している。図９の左図は試料溶液５の吸引を開始する前の位置関係を示し、図９の右図は試料溶液５を吸引する際の位置関係を示している。

この実施例に係るESIイオン源１の場合、バネ３０以外の特有の構造として、ガス噴霧管４の外周に段差状のストッパ受け３１及び３２を配置する。ストッパ受け３１はガス噴霧管４の先端側に配置され、ストッパ受け３２はガス噴霧管４の根元側に配置される。ストッパ受け３１及び３２はそれぞれ対応するストッパ３３及び３４に接触した場合、ガス噴霧管４の移動方向へのそれ以上の移動を停止させる。

試料溶液５の吸引時や洗浄時には、試料容器１６や洗浄容器１５にキャピラリー電極３の先端が挿入される必要があるが、試料溶液５の吸引の前後やイオン化場所１４においては、キャピラリー電極３の先端がガス噴霧管４の先端部９からわずかに突き出す位置に配置する。

図９の左図は、試料溶液５の吸引の前後やイオン化場所１４における位置関係を表している。この場合、バネ３０の弾性力により、ガス噴霧管４は下方向に押し付けられる。このとき、ESIイオン源１の全体を保持している部材に固定されているストッパ３４にストッパ受け３２が押し当てられる。これにより、図５に示したイオン化場所１４でのキャピラリー電極３とガス噴霧管４の相対位置関係で保持される。

図９の右図は、ESIイオン源１が全体的に下降された場合における位置関係を表している。このESIイオン源１の降下の過程で、ガス噴霧管４に形成されたストッパ受け３１が、試料容器１６の下方に配置されたストッパ３３に当たる。ガス噴霧管４の先端部９は、ストッパ３３より先には下降することができない。さらに、ESIイオン源１の下降が続くと、ストッパ３３はストッパ受け３１を押し上げる方向に作用する。この外力により、キャピラリー電極３の根元付近に配置されたバネ３０は圧縮変形される。結果的に、ガス噴霧管４を試料溶液５から離した状態のまま、ESIイオン源１の降下と共にキャピラリー電極３が突出する。なお、ESIイオン源１の降下はキャピラリー電極３の先端が試料溶液５に挿入されるまで継続する。

試料溶液５の吸引後は、ESIイオン源１を上昇させることで、キャピラリー電極３とガス噴霧管４の相対位置を、図９の左図の状態に戻すことができる。従って、図９の左図の状態のままESIイオン源１をイオン化場所１４に移動すれば、イオン化を即座に開始することができる。

同様に、洗浄場所１５の付近にもストッパ３３と同様のストッパを配置する。これにより、洗浄の際にも、洗浄液１８とガス噴霧管４が接しない位置まで移動することができる。

前述の通り、この実施例に係るESIイオン源１の場合には、バネ３０だけにより、ガス噴霧管４を移動できる。従って、この実施例は、直動ステージその他の直線駆動機構を用いる場合に比して、低コスト化や軽量化を実現できる。なお、図９では省略しているが、ガス噴霧管４の上下移動に際してストッパ３４とぶつかる構造物（例えば配管２１など）がある場合には、その部分だけにストッパ３４との衝突を回避する切り欠き構造等を配置する必要がある。因みに、本実施例は、ESIイオン源１の全体を保持している部材にキャピラリー電極３が固定された構成で、全体に対してガス噴霧管４が移動する構造の場合にのみ有効である。なお、本実施例に係る駆動方式は、実施例１だけでなく実施例２に対しても利用できる。

[実施例４]
ここでは、キャピラリー電極３の先端部分の汚染を、ガス噴霧管４の所定位置に収容する前に除去する方法を説明する。なお、その他のESIイオン源１の構造や検査に関係する処理動作は、基本的に実施例１と同じである。

試料溶液５を吸引する場合、試料容器１６の中の試料溶液５にキャピラリー電極３の先端を挿入する。このため、キャピラリー電極３の先端の外側が汚染される。吸引の信頼性を確保するためには、キャピラリー電極３の先端を最低でも数mm程度は浸すことが理想である。その一方で、イオン化の際には、図５に示したように、キャピラリー電極３の先端をガス噴霧管４の先端から突出させる必要があり、場合によってはこの突出量が0.5mm程度である場合がある。この数値は、吸引時に生じるキャピラリー電極３の先端の汚染範囲よりも小さい。すなわち、吸引後の状態のままキャピラリー電極３と先端をガス噴霧管４の相対位置を図５に示す状態に変化させると、ガス噴霧管４を汚染してしまう可能性がある。

従って、汚染の可能性がある場合には、本実施例で説明する手法を組み合わせることが望ましい。図１０に、気体噴霧により、キャピラリー電極３の先端部分の汚染を除去する方法を示す。図１０は、試料溶液吸引場所１３で試料溶液５を吸引した後の状態を示す。
図１０に矢印で示すように、本実施例の場合には、試料溶液５の吸引終了後、キャピラリー電極３とガス噴霧管４の間隙に配管２１を介して気体８を導入し、ガス噴霧管４の先端から気体８を噴霧する。噴霧された気体８の一部はキャピラリー電極３の表面に沿って流れるので、吸引時にキャピラリー電極３の先端に付着した汚染箇所３５（破線で囲んで示す）の汚染を吹き飛ばすことができる。

なお、気体８の噴霧は、ガス噴霧管４の先端が汚染箇所３５に触れない程度にガス噴霧管４の先端になるべく近づけた位置で実行することが望ましい。また、気体８の噴霧により汚染除去を行う場合、周辺への汚染拡大が懸念される。従って、専用の廃棄場所を設けて、その廃棄場所にて気体８の噴霧を実行することが望ましい。その場合、廃棄場所を図７や図８で示したESIイオン源１を搬送する経路２５〜２７の延長上に配置することで、単軸制御による駆動が可能となる。

本実施例によるキャピラリー電極３の先端部分の汚染除去方法は、図６に示した洗浄後の洗浄液による汚染に対しても有効であり、同様の手法にてキャピラリー電極３の先端部分の外側に付着した洗浄液１８を吹き飛ばすことができる。

[実施例５]
ここでも、キャピラリー電極３の先端の汚染を、ガス噴霧管４の所定位置に収容する前に除去する方法を説明する。なお、その他のESIイオン源１の構造や検査に関係する処理動作は、基本的に実施例１〜４とほぼ同様である。

実施例４では気体８の噴霧による汚染除去方法について説明したが、キャピラリー電極３の先端に付着した試料溶液５が乾燥してしまうと、気体８の噴霧による汚染除去の効果が低下してしまう。そこで、本実施例では、洗浄液による洗浄を提案する。

図１１に、洗浄液によるキャピラリー電極３の先端部分の洗浄を実現するESIイオン源１の構造と使用態様を示す。図１１は、試料溶液吸引場所１３で試料溶液５を吸引した後の状態である。本実施例では、図１１に示すように、洗浄液３７をキャピラリー電極３とガス噴霧管４の間隙に導入するための配管３６を追加的に配置する。図１１では、気体８の導入に使用する配管２１の対向位置に配管３６を配置しているが、配管３６の配置位置は任意である。

この実施例の場合、試料溶液５の吸引後に、配管３６を通じてキャピラリー電極３とガス噴霧管４の間隙に洗浄液３７を導入し、吸引によって生じたキャピラリー電極３の先端部分の汚染箇所３５を洗浄する。洗浄液３７による洗浄方式なので、乾燥した汚染にも効果的である。

この実施例の場合にも、洗浄液３７の導入は、実施例４の気体８の導入と同様に、ガス噴霧管４の先端が汚染箇所３５に触れない程度でガス噴霧管４の先端になるべく近づけた位置で実行することが望ましい。また、洗浄液３７による洗浄を行う場合、周辺への汚染拡大が懸念される。従って、専用の廃棄場所を設けて、その廃棄場所にて洗浄液３７を導入することが望ましい。廃棄場所を図７や図８で示したESIイオン源１を搬送する経路２５〜２７の延長上に配置することで、単軸制御による駆動が可能となる。

なお、本実施例のように洗浄液３７で洗浄すると、キャピラリー電極３の外側やガス噴霧管４の内部が乾燥するまで時間がかかる。しかし、乾燥が不充分なままイオン化を行うと、イオン化に悪影響を与えるおそれがある。このため、分析スループットを向上したい場合には、洗浄液３７による洗浄後、配管２１を通じてガス噴霧管４に気体８を導入し、キャピラリー電極３の外側やガス噴霧管４の内壁の乾燥時間を早めることが望ましい。乾燥に気体８を用いる場合、ガス噴霧管４の内側に残留した洗浄液３７がガス噴霧管４の先端から噴霧される可能性があるので、実施例４の汚染除去方式や洗浄液３７による洗浄方式と同様に気体８による乾燥も専用の廃棄場所にて行うことが望ましい。

[実施例６]
ここでは、シリンダとピストンで構成される吸引吐出機構１９を有するESIイオン源１について説明する。

図１２に、実施例６に係るESIイオン源１の構造と使用態様例を示す。図１２は、シリンジ（シリンダ３８とピストン３９）で構成された吸引吐出機構１９を使用して、試料溶液５をキャピラリー電極３に吸引する状態を示している。勿論、試料溶液５の吐出にも使用できる。

シリンダ３８とピストン３９の間が気密された状態でピストン３９を引き上げると、シール部４０に負圧が作用する。発生した負圧により、キャピラリー電極３の内部に試料溶液５が吸引される。吸引後、ピストン３９を押し下げると、シール部４０に正圧が作用し、キャピラリー電極３の先端から試料溶液５が吐出される。この吐出により、図５と同様に、試料溶液５のイオン化が可能になる。

また、吸引と吐出を繰り返すことで、図６の場合と同様に、キャピラリー電極３を洗浄することができる。シール部４０には、気密性、摺動性、低摩擦性、耐薬品性などを兼ね備えたフッ素樹脂などで作られたものを使用することが望ましい。本実施例に係る吸引吐出機構は、実施例１〜５においても利用できる。

[実施例７]
ここでは、図１２に示した吸引吐出機構１９の変形例を示す。図１２の場合には、吸引吐出機構１９の開口部をキャピラリー電極３の一方の開口端に直接接続した。しかし、この実施例では、吸引吐出機構１９の開口部とキャピラリー電極３の一方の開口端とが、配管を通じて相互に接続する場合について説明する。

図１３に、本実施例に係るESIイオン源１の構造例と使用態様例を示す。図１３では、吸引吐出機構１９の開口部とキャピラリー電極３とが柔軟な配管４１を通じて接続されている使用態様を示す。基本的な吸引の原理は図１２の場合と同様である。すなわち、シリンダ３８とピストン３９の間が気密された状態でピストン３９を引き上げると、シール部４０に負圧が発生し、キャピラリー電極３の内部に試料溶液５が吸引される。

なお、図１２に示す構造の場合には、デッドボリュームに存在している空気の影響で正確な液量の吸引又は吐出ができない可能性がある。しかし、配管４１を通じて吸引吐出機構１９の開口部とキャピラリー電極３を接続して配管４１の内部を液体４２で満たす場合には、配管４１の内部に満たされた液体４２によりデッドボリュームを小さくすることができる。その分、正確な吸引又は吐出が可能になる。

液体４２には、試料溶液５と反応を起こさないような有機溶媒や水系の溶液を使用することが望ましい。また、配管４１の内部への液体４２の充填は、試料溶液５の吸引と同じ要領で行うことができる。この場合、液体４２を満たす場所を、図７や図８で示したESIイオン源１が搬送される経路２５〜２７の延長上に配置することで、単軸制御による駆動が可能となる。

勿論、試料溶液５の吸引後に、ピストン３９を押し下げることでキャピラリー電極３の先端から試料溶液５が吐出される。この吐出により、図５と同様に、試料溶液５のイオン化が可能になる。また、吸引と吐出を繰り返すことで、図６と同様に、キャピラリー電極３を洗浄することができる。洗浄後は、次の分析が開始される前に、配管４１の内部に充填された液体４２を入れ替えても良い。

本実施例の場合には、吸引吐出機構１９とピストン３９の駆動装置（図示せず）を、柔軟な配管４１を通じてESIイオン源１に接続することができる。このため、ESIイオン源１が試料溶液吸引場所１３、イオン化場所１４、洗浄場所１５の間で搬送される際にも、吸引吐出機構１９とピストン３９の駆動手段を、ESIイオン源１と一緒に移動する必要がない。このため、ESIイオン源１の搬送機構の負荷を小さくできる。このため、ESIイオン源１の搬送機構の小型化、低コスト化が可能となる。

この実施例の場合にも、シール部４０には、気密性、摺動性、低摩擦性、耐薬品性などを兼ね備えたフッ素樹脂などで作られたものを使用することが望ましい。本実施例に係る吸引吐出機構は、実施例１〜５においても利用できる。

[実施例８]
ここでは、イオンの生成を促進するために、イオン化場所１４の付近を加熱する方法を説明する。図１４に、本実施例に係る検査システムの構造例と使用態様例を示す。図１４に示す構造例と使用態様例は図５の場合とほぼ同様である。相違点は、キャピラリー電極３の先端から吐出された試料溶液５をイオン化してイオン７を生成する空間付近を加熱源４３で加熱する点である。

加熱源４３を配置することにより、キャピラリー電極３の先端から噴霧される液滴の気化が促進され、イオン化効率の向上が達成される。加熱源４３には、加熱ガスを吹き付ける方式やランプ加熱方式などがある。この構造は、キャピラリー電極３の外径が0.2mmを超える程度の大きさの場合に効果的である。本実施例は、実施例１〜７においても利用できる。

[実施例９]
ここでは、ガス噴霧管４から気体８を噴霧することなく、試料溶液５をイオン化する方式について説明する。

図１５に、本実施例に係るESIイオン源１の構造例と使用態様例を示す。ESIイオン源１の構造自体は、図５に示す構造とほぼ同じである。しかし、図５と図１５を対比して分かるように、図１５の場合には気体８の導入を示す矢印が描画されていない。本実施例において、イオン化のために気体８を導入しない理由は、キャピラリー電極３の外径が0.2mmより小さい場合に、ガスの噴霧がイオン化に必須で無い場合があるためである。

ガス噴霧を必要としないのであれば、当然、ガス噴霧管４は必須ではない。しかし、図１５の例では、ガス噴霧管４を有する構成を示している。これは、ガス噴霧管４はイオン化以外でも、図１０や図１１で示したように、試料溶液５を吸引した際に生じるキャピラリー電極３の先端の汚染対策に使用できるためである。

また、ガス噴霧を必要としない小径のキャピラリー電極３だけを、試料溶液吸引場所１３、イオン化場所１４、洗浄場所１５の各々の間で搬送しようとすると、キャピラリー電極３が小径であるために搬送時の振動や衝撃により大きく変形して揺れることが予測される。キャピラリー電極３の先端が揺れることは、吸引した試料溶液５が飛散する問題や、イオン化場所１４への正確な位置決めが困難になる等の新たな問題を発生させる。

そこで、この実施例では、キャピラリー電極３の搬送時の揺れに起因する問題を解決するためにも、ガス噴霧管４を設置している。従って、この実施例におけるガス噴霧管４は、キャピラリー電極３の単なる収容管として機能する。特許請求の範囲における管には、前述した実施例におけるガス噴霧管４だけでなく、この実施例における使用態様での収容管も含まれる。本実施例は、実施例１〜８においても利用できる。

[実施例１０]
実施例１０では、キャピラリー電極３に電圧を印加することなく、試料溶液５をイオン化する方式について説明する。

図１６に、本実施例に係るESIイオン源１の構造例と使用態様例を示す。ESIイオン源１の構造自体は、図５に示す構造とほぼ同じである。しかし、図５と図１６を対比して分かるように、図１６の場合には電圧を印加する電圧源６が描画されていない。

図５で説明したように、前述した他の実施例の場合には、キャピラリー電極３に電圧を印加することにより、キャピラリー電極３とイオン取込み部１０の電位差により試料溶液５をイオン化する。一方、本実施例の場合には、キャピラリー電極３とイオン取込み部１０との間に電位差を生じさせるため、イオン取込み部１０に電圧源４４を接続し、所定の大きさの電圧を印加する。

この場合でも、吸引吐出機構１９を通じてキャピラリー電極３先端から吐出された試料溶液５はイオン化しイオン７が生成する。このとき、イオン取込み部１０に印加する電圧が正であれば負イオンが、電圧が負であれば正イオンが生成される。図５のようにキャピラリー電極３に電圧を印加する方式では、キャピラリー電極３を金属製とするか、その表面を導電被膜で被覆したガラスキャピラリー等を用いる必要があるが、本実施例に係るキャピラリー電極３の場合にはガラスキャピラリーその他の絶縁材で構成できる。本実施例は、実施例１〜９においても利用できる。

[実施例１１]
この実施例では、キャピラリー電極３とガス噴霧管４の内部で相対位置を可変するのに適した気密機構２２の構成例を説明する。

図１７に、実施例に係る気密機構２２を採用したESIイオン源１の構造例と使用態様を示す。なお、図１７は、イオン化場所１４における使用態様を示す。図５で説明したように、イオン化の際にキャピラリー電極３とガス噴霧管４の間隙に気体８を導入し、ガス噴霧管４の先端から気体８を噴出させることは、試料溶液５のイオン化効率を向上させる上で非常に有効である。

しかし、実施例１で説明したように、試料溶液吸引場所１３、イオン化場所１４、洗浄場所１５において、キャピラリー電極３とガス噴霧管４の相対位置を移動させる場合、気体８を気密でき、かつ、両者の相対位置を変化させることが可能な気密機構２２が必要となる。

本実施例では、気密機構２２を構成する本体のうちキャピラリー電極３との接触面に溝４５を形成し、その内側に弾性部材４６と摺動部材４７を配置する。ここで、摺動部材４７がキャピラリー電極３の外壁面と接触し、弾性部材４６は溝４５の底面側に配置される。気密機構２２の主たる本体は、ガス噴霧管４と一体化又はガス噴霧管４との間で気密を保持できる状態で固定されている。

弾性部材４６には、ゴム、スポンジ、ある種の樹脂その他の弾性変形による反発力が期待される部材を使用する。この反発力により、キャピラリー電極３と気密機構２２との密着性が高まり、気密性が確保される。ただし、ゴムその他の弾性部材４６は、一般に摩擦抵抗が高く、摺動性が悪い。そこで、気密性と柔軟性と摺動性を兼ね備えたフッ素樹脂などの樹脂製の摺動部材４７を弾性部材４６とキャピラリー電極３の間に挿入し、気密性と摺動性との両立を確保する。

因みに、図１７は、キャピラリー電極３を直接気密する構造図を示しているが、キャピラリー電極３が小径になると気密構造を構成すること自体が困難になる。そのような場合には、キャピラリー電極３と気密部材２２を一体化又は気密を保持できる状態で固定し、溝４５（弾性部材４６、摺動部材４７が配置される空間）をガス噴霧管４の内壁と接触する面に配置しても良い。

気密機構２２以外のESIイオン源１の構造及び使用態様は図５とほぼ同様である。本実施例は、実施例１〜１０においても利用できる。

[実施例１２]
この実施例では、キャピラリー電極３とガス噴霧管４の相対位置を移動させる際の両者の気密機構２２が、ジャバラ構造その他の伸縮可能な部品により構成される場合について説明する。

図１８に、本実施例に係るESIイオン源１と使用態様例を示す。図１８は、イオン化場所１４において、試料溶液５をイオン化する際の状態を示している。図１８に示すように、気密構造２２はガス噴霧管４の内側ではなく、ガス噴霧管４の根元部分とガス噴霧管移動機構２０の間に配置する。このため、気密構造２２は、キャピラリー電極３と一体化又は気密保持できる状態で固定されている部材４８と、ガス噴霧管４と一体化又は気密保持できる状態で固定されている部材４９の間を伸縮可能なジャバラ構造体５０で気密保持した状態で固定する。

ジャバラ構造体５０には、ベローズやゴム製のジャバラホース等の気密保持しながら伸縮可能な部品を利用することができる。ジャバラ構造体５０に金属製のベローズなどを用い、部材４８及び４９も金属製のものを用いると、キャピラリー電極３とガス噴霧管４を同電位で使用する際、ガス噴霧管４に電圧を印加すれば良いため、電圧を印加するための配線が容易になる利点がある。

また、この構造は、キャピラリー電極３が気密状態で摺動する距離が短く済むため、キャピラリー電極３が小径化した場合でも適用が可能である。なお、気密機構２２以外のESIイオン源１の構造及び使用態様は図５とほぼ同様である。ただし、この実施例では、ガス噴霧管移動機構２０が、気密機構２２のジャバラ構造体５０を通じて間接的にガス噴霧管４の位置を移動させるように動作する。本実施例は、実施例１〜１０においても利用できる。

[実施例１３]
この実施例でも、実施例１２の場合と同様に、気密機構２２がジャバラ構造その他の伸縮可能な部品により構成される場合について説明する。ただし、この実施例では、気体８をジャバラ構造体５０の外側から導入する方式について説明する。

図１９に、本実施例に係るESIイオン源１の構造例と使用態様例を示す。図１９は、イオン化場所１４で試料溶液５をイオン化する際の使用態様を示す。図１９に示すESIイオン源１も、図１８の場合と同様、キャピラリー電極３とガス噴霧管４の相対位置を移動させる際の気密を確保する気密機構２２がジャバラ構造体５０のような伸縮可能な部品で構成されている。

図１９の場合、気密機構２２は、キャピラリー電極３と一体化又は気密保持できる状態で固定された部材４８と、ガス噴霧管４と一体化又は気密保持できる状態で固定された部材４９の間に、伸縮可能なジャバラ構造体５０が気密保持できる状態で固定されている。ただし、図１９における部材４９は箱型であり、ジャバラ構造体５０と部材４８をその内部に収容する。また、この構造のため、部材４９とガス噴霧管移動機構２０は一体化又は気密保持できる状態で固定されている。

本実施例の場合、箱型の部材４９の側壁に配管２１が取り付けられており、当該配管２１を通じて気体８が導入される。因みに、配管２１は、ジャバラ構造体５０と部材４９で囲まれた密閉空間に形成されている。従って、気体８は、ジャバラ構造体５０の外部から導入される。

ジャバラ構造体５０には、ベローズ等の気密保持しながら伸縮可能な部品を用いる。ただし、ベローズ等の部品は、圧力にもよるが内部が高圧になる状態での使用は耐久性の観点からあまり好ましくない。一方、本実施例のように、ジャバラ構造体５０の外側に気体８を導入すると、ジャバラ構造体５０の内部が外部に対し高圧になることがない。このため、本実施例の構造は、ジャバラ構造体５０の耐久性を向上させ、寿命や信頼性などの観点で利点がある。

勿論、図１８の場合と同様に、ジャバラ構造体５０に金属製のベローズ等を用い、部材４８及び４９にも金属製の部材を使用すると、キャピラリー電極３とガス噴霧管４を同電位で使用する際にはガス噴霧管４に電圧を印加すれば良いので、電圧を印加するための配線が容易になる。気密機構２２以外のESIイオン源１の構造及び使用態様は図５とほぼ同様である。本実施例は、実施例１〜１０においても利用できる。

[実施例１４]
この実施例では、洗浄場所１５において、洗浄液１８を吸引及び又は吐出することにより、ガス噴霧管４のみを洗浄する方式について説明する。

図２０に、本実施例に係るESIイオン源１の構造例と使用態様例を示す。図２０は、洗浄場所１５でガス噴霧管４を洗浄する際の使用態様を示す。

この実施例の場合、ガス噴霧管４だけを洗浄するために、キャピラリー電極３を洗浄液１８に接しない位置まで移動させる必要がある。ここでの移動にも、ガス噴霧管移動機構２０を使用する。

図に示すように、ガス噴霧管移動機構２０によるガス噴霧管４の突出量（引き下げ量）を増大することで、キャピラリー電極３をガス噴霧管４の内側に完全に収容した位置関係を実現することができる。ただし、この位置関係の前提として、キャピラリー電極３の洗浄が終了していることが要求される。キャピラリー電極３の洗浄が終了していなければ、キャピラリー電極３に残留する溶液がガス噴霧管４を再び汚染する可能性が高まるためである。

ガス噴霧管４の洗浄は、ガス噴霧管４に接続された配管５１を通じて吸引吐出機構５２が洗浄液１８を吸引又は吐出することで行う。勿論、吸引及び吐出は複数回繰り返して行うことにより洗浄効果を向上させることができる。

試料溶液５の吸引時に試料溶液５が付着する可能性の高いキャピラリー電極３の先端は、図１０や図１１を用いて説明した方法によって洗浄可能であるが、微量でも試料溶液５が残留するとガス噴霧管４を汚染してしまい次の分析への悪影響が懸念される。

そこで、本実施例では、ガス噴霧管４も独立に洗浄可能にすることでコンタミをさらに低減させる。なお、イオン化の際には、キャピラリー電極３の先端が汚染される可能性があるので、図６に示した方式でキャピラリー電極３の洗浄を行った後に、本実施例で説明するガス噴霧管４の洗浄を組み合わせて実行することにより、より高い洗浄効果が実現される。

また、キャピラリー電極３とガス噴霧管４の洗浄を交互に繰り返し行うことで、更なる洗浄効果が得られる。なお、洗浄したガス噴霧管４の内部が乾燥するまでには時間がかかる。そして、乾燥が不充分なままだと、次の分析に悪影響を与えるおそれがある。

そこで、分析のスループットを向上したい場合には、洗浄液による洗浄後に、配管２１を介して気体８を導入することで、ガス噴霧管４の内側の乾燥時間を早めることができる。気体８でガス噴霧管４の内側を乾燥させる場合、内部に残留した洗浄液１８がガス噴霧管４の先端から噴霧される可能性がある。従って、実施例４や実施例５で説明した汚染除去方式の場合と同様に、気体８による乾燥も専用の廃棄場所で行うことが望ましい。その場合、図７や図８で説明したESIイオン源１が搬送される経路２５〜２７の延長上に廃棄場所を配置することで、単軸制御による駆動が可能となる。本実施例は、ガス噴霧管４を洗浄することやキャピラリー電極３を洗浄液１８に触れない位置まで移動すること以外は、図６とほぼ同様である。本実施例は、実施例１〜１３においても利用できる。

[実施例１５]
この実施例では、ガス噴霧管４の内部を洗浄するための他の手法について説明する。具体的には、ガス噴霧管４の内側に洗浄液を導入することにより、ガス噴霧管４のみを洗浄する。

図２１に、本実施例に係るESIイオン源１の構造例と使用態様例を示す。図２１は、ガス噴霧管４を洗浄する際の使用態様を示す。前述したように、洗浄の際には、ガス噴霧管移動機構２０によりキャピラリー電極３を洗浄液３７に接しない位置まで事前に移動させておく。ガス噴霧管４の洗浄は、配管３６を通じて洗浄液３７をガス噴霧管４の内部に導入することで行う。

洗浄液３７でガス噴霧管４の内側を洗浄する場合、周辺への汚染拡大が懸念されるので、専用の廃棄場所を設けて、その廃棄場所にて行うことが望ましい。その場合、廃棄場所を図７や図８で示したESIイオン源１が搬送される経路２５〜２７の延長上に配置することにより、単軸制御による駆動が可能となる。ただし、前述の通り、洗浄液３７によりガス噴霧管４の内側を洗浄すると、ガス噴霧管４の内部が乾燥するまでに一定の時間がかかる。しかし、乾燥が不充分であると、次の分析に悪影響を与えるおそれがある。

従って、分析のスループットを向上したい場合には、洗浄液３７による洗浄の後、配管２１を通じて気体８をガス噴霧管４の内側に導入することで、ガス噴霧管４の乾燥に要する時間を短縮することが可能となる。なお、気体８を用いてガス噴霧管４の内側を乾燥させる場合、内部に残留した洗浄液３７がガス噴霧管４の先端から噴霧される可能性がある。従って、実施例４や実施例５で説明した汚染除去方式と同様に、気体８による乾燥も専用の廃棄場所にて行うことが望ましい。

ただし、本実施例の場合には、ガス噴霧管４の内部しか洗浄することができない。このため、図２０に示した洗浄方式と併用することで、より高い洗浄効果が得られる。また、図６に示したキャピラリー電極３の洗浄を併用することも可能である。さらに、本実施例の洗浄方式と、図６及び図２０の洗浄方式のどちらか一方又は両方の方式と交互に繰り返し行うと、更に高い洗浄効果を得ることができる。

本実施例は、ガス噴霧管４の内部を洗浄することやキャピラリー電極３を洗浄液１８に触れない位置まで移動すること以外は、図６とほぼ同様である。本実施例は、実施例１〜１３においても利用できる。

[実施例１６]
この実施例では、洗浄場所１５において、キャピラリー電極３とガス噴霧管４を同時に洗浄する方式について説明する。

図２２に、本実施例に係るESIイオン源１の構造例と使用態様例を示す。図２２は、洗浄場所１５でキャピラリー電極３とガス噴霧管４を同時に洗浄する際の使用態様を示す。この実施例の場合、キャピラリー電極３とガス噴霧管４の相対位置は、図５に示すイオン化の際と同様の位置関係を使用する。すなわち、キャピラリー電極３の先端がガス噴霧管４の先端からわずかに突き出た状態で使用する。この位置関係を採用することで、キャピラリー電極３の先端とガス噴霧管４の先端を同時に洗浄液１８に浸し洗浄する。

キャピラリー電極３の洗浄は、図６で説明した場合と同様、吸引吐出機構１９による洗浄液１８の吸引と吐出の繰り返しにより行う。一方、ガス噴霧管４の洗浄は、図２０で説明した場合と同様、吸引吐出機構５２による洗浄液１８の吸引と吐出の繰り返しにより行う。両者の吸引と吐出は、同時に実行しても良いし、交互に実行しても良い。

また、図２１に示したように、ガス噴霧管４の内部に洗浄液３７を導入する方式を併用しても良い。図２１の方式を併用する場合、周辺への汚染拡大が懸念されるので、専用の廃棄場所を設け、その廃棄場所にて行うことが望ましい。その場合、廃棄場所を図７や図８で示したESIイオン源１が搬送される経路２５〜２７の延長上に配置することで、単軸制御による駆動が可能となる。

この実施例の場合にも、洗浄液による洗浄後は、ガス噴霧管４の内部が乾燥するまでに一定の時間がかかる。しかし、乾燥が不充分であると、次の分析に悪影響を与えるおそれがある。従って、分析のスループットを向上したい場合には、洗浄液３７による洗浄の後、配管２１を通じて気体８をガス噴霧管４の内側に導入することで、ガス噴霧管４の乾燥に要する時間を短縮することが可能となる。なお、気体８を用いてガス噴霧管４の内側を乾燥させる場合、内部に残留した洗浄液１７及び３７がガス噴霧管４の先端から噴霧される可能性がある。従って、実施例４や実施例５で説明した汚染除去方式と同様に、気体８による乾燥も専用の廃棄場所にて行うことが望ましい。

本実施例は、キャピラリー電極３とガス噴霧管４を同時に洗浄すること以外は、図６、図２０、図２１とほぼ同様である。本実施例は、実施例１〜１３においても利用できる。

[実施例１７]
この実施例においては、洗浄場所１５においてキャピラリー電極３とガス噴霧管４を同時に超音波洗浄する場合について説明する。図２３に、本実施例に係る検査システムの構造例と使用態様例を示す。図２３は、洗浄場所１５でキャピラリー電極３とガス噴霧管４を同時に洗浄する際の使用態様を示す。図２３に示す検査システムの構造と図２２に示す構造はほぼ同じであるが、洗浄容器１７の下面に超音波振動子５３を取り付けた点で異なっている。超音波振動子５３を取り付けることにより、キャピラリー電極３とガス噴霧管４を超音波洗浄することが可能となる。本実施例は、図６や図２０で説明した方式とも併用が可能である。超音波洗浄を行うことで細かい部分の汚染も洗浄することが可能となる。本実施例は、実施例１〜１６においても利用できる。

[実施例１８]
この実施例では、イオン化場所１４にESIイオン源１を取り付ける際に適した取り付け対象側の形状を説明する。図２４に、本実施例に係る検査システムの構造例と使用態様例を示す。ESIイオン源１は、ESIイオン源ホルダ５４に取り付けた状態で、経路２５、経路５５を経てイオン化場所１４の所定位置に設置される。同じくイオン化後のESIイオン源１は、経路５６、経路２６を経て洗浄場所１５に搬送される。

キャピラリー電極３とガス噴霧管４の間隙に気体８を導入する方式では、一般的に気体８として窒素などの不活性ガスが用いられる。窒素を用いる場合、安全上、イオン化場所１４にカバー５７を設置する必要がある。カバー５７の開口部５８にパッキン５９を介してESIイオン源ホルダ５４を設置することで気密が保持される。ガス噴霧を行わない場合はカバー５７やパッキン５９は必要ないが、位置決めなどの理由から開口部５８を有する受けなどが必要となる。ESIイオン源１が試料溶液吸引場所１３から経路２５を経てイオン化場所１４に搬送される際、キャピラリー電極３の先端から試料溶液５が滴下するおそれがある。同様に、ESIイオン源１がイオン化場所１４から経路２６を経て洗浄場所１５に移動する際にも滴下のおそれがある。

経路５５及び５６は上下方向の経路なので基本的に無視できるが、横方向の経路２５及び２６は試料溶液５の滴下により汚染される可能性がある。ESIイオン源１の中心軸６０から開口部５８の内壁面までの距離のうち、経路２５の延長上方向の距離６１と経路２６の延長上方向の距離６２は、小さすぎると汚染範囲が中心軸６０に近くなるため、ESIイオン源１の汚染などにつながり、次回以降の分析に悪影響を与える可能性がある。

従って、距離６１及び６２はなるべく大きくすることが望ましく、少なくても各々10mm以上にすることで、コンタミのリスクを大幅に低減することができる。ここで、距離６１及び６２に関しては非常に重要になるが、経路２５及び２６の移動方向以外の位相（例えば経路２５及び２６から直角方向に外れた位相）は、基本的に上空をESIイオン源１が通過しないため、距離６１及び６２ほど大きく設ける必要は無い。すなわち、開口部５８は、ESIイオン源１の移動方向に細長い形状であって良い。本実施例は、実施例１〜１７においても利用できる。

[他の実施例]
実施例１〜１８で説明した方法は、固相抽出法等で抽出された溶液だけでなく、液体クロマトグラフ法、遠心分離法、溶媒沈殿法その他の成分分離機構を用いた前処理を行った溶液なども試料溶液５として用いることができる。固相抽出法も含め、これらの成分分離機構を用いた前処理を行うことで、前処理前の試料に含まれる夾雑物などの影響を排除することができ、目的とする成分のイオン化の効率を向上することができ、安定したイオン化を実現することができる。

１…ESIイオン源、２…ESIプローブ、３…キャピラリー電極、４…ガス噴霧管、５…試料溶液、６…電圧源、７…イオン、８…気体、９…先端部、１０…イオン取込み部、１１…検出装置、１３…試料溶液吸引場所、１４…イオン化場所、１５…洗浄場所、１６…試料容器、１７…洗浄容器、１８…洗浄液、１９…吸引吐出機構、２０…ガス噴霧管移動機構、２１…配管、２２…気密機構、２３…配管、２４…配管、２５…経路、２６…経路、２７…経路、２８…試料容器群、２９…経路、３０…バネ、３１…ストッパ受け、３２…ストッパ受け、３３…ストッパ、３４…ストッパ、３５…汚染箇所、３６…配管、３７…洗浄液、３８…シリンダ、３９…ピストン、４０…シール部、４１…配管、４２…液体、４３…加熱源、４４…電圧源、４５…溝、４６…弾性部材、４７…摺動部材、４８…部材、４９…部材、５０…ジャバラ構造体、５１…配管、５２…吸引吐出機構、５３…超音波振動子、５４…ESIイオン源ホルダ、５５…経路、５６…経路、５７…カバー、５８…開口部、５９…パッキン、６０…中心軸、６１…距離、６２…距離、６３…Ｘ軸方向、６４…Ｙ軸方向。

Claims (14)

1. キャピラリーと、当該キャピラリーを軸方向に可動自在に収容する管と、前記キャピラリーと前記管の相対位置を可変する移動機構とを有するイオン化プローブと、
   試料溶液をイオン化する領域と、
   試料溶液をキャピラリーに吸引する領域と、
   前記キャピラリー及び又は前記管を洗浄する領域と、
   発生されたイオンを検査する検査装置と、
   前記イオン化プローブを前記領域間で搬送する搬送機構とを有し、
   前記移動機構は、少なくとも試料溶液をイオン化した領域から他の領域に搬送する際における前記キャピラリーの先端を前記管の先端から突き出した状態に保持し、かつ、前記キャピラリーがいずれの前記領域にある場合でも前記キャピラリーの一部分が前記管の中に収容されている
   ことを特徴とする検査システム。
2. 請求項１に記載の検査システムにおいて、
   前記キャピラリーの先端部分の突出量は0.5mm以上である
   ことを特徴とする検査システム。
3. 請求項２に記載の検査システムにおいて、
   前記管はガス噴霧管である
   ことを特徴とする検査システム。
4. 請求項３に記載の検査システムにおいて、
   前記キャピラリーによる試料溶液の吸引終了後及び又は洗浄終了後、前記キャピラリーが前記管の所定位置に収容されるまでの途中の位置において、前記キャピラリーの先端部分に気体を噴霧してキャピラリー表面に付着した液を除去する配管を有する
   ことを特徴とする検査システム。
5. 請求項３に記載の検査システムにおいて、
   前記キャピラリーによる試料溶液の吸引終了後及び又は洗浄終了後、前記キャピラリーが前記管の所定位置に収容されるまでの途中の位置において、前記管の先端部分から洗浄液を噴霧して前記キャピラリー表面に付着した液を洗浄する配管を有する
   ことを特徴とする検査システム。
6. 請求項１に記載の検査システムにおいて、
   前記キャピラリー及び又は前記管を洗浄する領域は、試料溶液を吸引したキャピラリーが試料溶液をイオン化する領域に搬送される経路区間の外部に配置される
   ことを特徴とする検査システム。
7. キャピラリーと、
   前記キャピラリーを軸方向に可動自在能に収容する管と、
   少なくとも試料溶液をイオン化した領域から他の領域に搬送する際における前記キャピラリーの先端を前記管の先端から突き出した状態に保持し、かつ、前記キャピラリーがいずれの前記領域にある場合でも前記キャピラリーの一部分が前記管の中に収容されているように前記キャピラリーと前記管の相対位置を可変する移動機構と
   を有するイオン化プローブ。
8. 請求項７に記載のイオン化プローブにおいて、
   前記キャピラリーの先端部分の突出量は0.5mm以上である
   ことを特徴とするイオン化プローブ。
9. 請求項８に記載のイオン化プローブにおいて、
   前記管はガス噴霧管である
   ことを特徴とするイオン化プローブ。
10. 請求項７に記載のイオン化プローブにおいて、
    前記移動機構は弾性体である
    ことを特徴とするイオン化プローブ。
11. 請求項７に記載のイオン化プローブにおいて、
    前記移動機構は、直線駆動機構である
    ことを特徴とするイオン化プローブ。
12. 請求項７に記載のイオン化プローブにおいて、
    前記キャピラリーと前記管を可動自在に連結する気密機構を有する
    ことを特徴とするイオン化プローブ。
13. 請求項１２に記載のイオン化プローブにおいて、
    前記気密機構は、前記キャピラリーを前記管の軸方向に可動自在に連結するジャバラ構
    造を有する
    ことを特徴とするイオン化プローブ。
14. 請求項１２に記載のイオン化プローブにおいて、
    前記気密機構は、前記キャピラリーを前記管の軸方向に可動自在に連結するゴムを有す
    る
    ことを特徴とするイオン化プローブ。

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