(57)【要約】  分析制御部（５）の制御の下で、質量分析部（２）は、測定対象試料中の目的成分が導入される時間範囲に該目的成分についてのプロダクトイオンスキャン測定を実行するとともに、同じ時間帯に標準成分由来のイオンのm/ｚを含むm/ｚ範囲のスキャン測定を実行する。質量補正情報算出部（４２）は、スキャン測定で得られたＭＳスペクトル上で観測される標準成分由来のイオンのm/zの実測値と理論値とから質量補正情報を求める。質量補正部（４３）は、この質量補正情報を利用して、そのスキャン測定と同じサイクル中に実行されたプロダクトイオンスキャン測定で得られたＭＳ／ＭＳスペクトル上で観測される目的成分由来の各イオンピークのm/zを補正する。同サイクル中のＭＳ測定とＭＳ／ＭＳ測定とはほぼ同時に実施されたとみなせるので、内部標準法とほぼ同等の質量補正が行える。
2017060991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料由来のイオンの中で特定の質量電荷比を有するイオンをプリカーサイオンとして選別する第１質量分離部と、該プリカーサイオンを解離させるコリジョンセルと、その解離により生成された各種プロダクトイオンを質量分析する第２質量分離部と、を具備するタンデム型質量分析装置において、
a)前記コリジョンセル内でイオンを解離させずに前記第１質量分離部又は前記第２質量分離部で所定の質量電荷比範囲に亘る質量走査を実施するスキャン測定と、前記コリジョンセル内でイオンを解離させるとともに前記第２質量分離部で所定の質量電荷比範囲に亘る質量走査を実施するプロダクトイオンスキャン測定と、を少なくとも１回ずつ実行するサイクルを所定の時間範囲に繰り返すべく各部を制御する分析制御部と、
b)測定対象試料中の成分についてプロダクトイオンスキャン測定を行うことで得られた該成分由来のプロダクトイオンの質量電荷比を、該プロダクトイオンスキャン測定と同じサイクル中に実施された又は該サイクルの直近の他のスキャン測定で得られた、精密な質量が既知である標準成分由来のイオンの質量電荷比を利用して補正する補正処理部と、
を備えることを特徴とするタンデム型質量分析装置。
【請求項２】
請求項１に記載のタンデム型質量分析装置であって、
前記補正処理部は、測定対象試料中の成分由来のプロダクトイオンの質量電荷比の補正を、プロダクトイオンスキャン測定と同じサイクル中に実施されたスキャン測定で得られた標準成分由来のイオンの質量電荷比を利用して行うことを特徴とするタンデム型質量分析装置。
【請求項３】
請求項１に記載のタンデム型質量分析装置であって、
前記補正処理部は、測定対象試料中の成分由来のプロダクトイオンの質量電荷比の補正を、プロダクトイオンスキャン測定の直前に実施されたスキャン測定で得られた標準成分由来のイオンの質量電荷比を利用して行うことを特徴とするタンデム型質量分析装置。
【請求項４】
請求項１に記載のタンデム型質量分析装置であって、
前記補正処理部は、測定対象試料中の成分由来のプロダクトイオンの質量電荷比の補正を、分析者によって指定されたスキャン測定で得られた標準成分由来のイオンの質量電荷比を利用して行うことを特徴とするタンデム型質量分析装置。
【請求項５】
請求項１に記載のタンデム型質量分析装置であって、
前記補正処理部は、測定対象試料中の成分由来のプロダクトイオンの質量電荷比の補正を、測定開始時点から測定終了時点までの測定時間に亘って所定の質量電荷比範囲に亘り繰り返し実施されたスキャン測定の中で、プロダクトイオンスキャン測定と同じサイクル中に実施された又は該プロダクトイオンスキャン測定の直近に実施されたスキャン測定で得られた標準成分由来のイオンの質量電荷比を利用して行うことを特徴とするタンデム型質量分析装置。
【請求項６】
試料由来のイオンの中で特定の質量電荷比を有するイオンをプリカーサイオンとして選別する第１質量分離部と、該プリカーサイオンを解離させるコリジョンセルと、その解離により生成された各種プロダクトイオンを質量分析する第２質量分離部と、を具備するタンデム型質量分析装置において、
a)前記コリジョンセル内でイオンを解離させずに前記第１質量分離部又は前記第２質量分離部で所定の質量電荷比範囲に亘る質量走査を実施するスキャン測定を行うべく各部を制御する第１分析制御部と、
b)前記コリジョンセル内でイオンを解離させるとともに前記第２質量分離部で所定の質量電荷比範囲に亘る質量走査を実施するプロダクトイオンスキャン測定行うべく各部を制御する第２分析制御部と、
c)前記第２分析制御部による制御の下で、測定開始時点から所定の時間が経過した時点において測定対象試料中の成分についてプロダクトイオンスキャン測定を行うことで得られた該成分由来のプロダクトイオンの質量電荷比を、前記第１分析制御部による制御の下で、測定開始時点から前記所定の時間が経過した時点において精密な質量が既知である標準成分を含む試料についてスキャン測定を行うことで得られた該標準成分由来のイオンの質量電荷比を利用して補正する補正処理部と、
を備えることを特徴とするタンデム型質量分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の質量電荷比m/zを有するイオンをコリジョンセル内で衝突誘起解離（ＣＩＤ＝Collision-Induced Dissociation）等により開裂させ、これにより生成されるプロダクトイオン（フラグメントイオン）の質量分析を行うタンデム型質量分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
分子量が大きな化合物を同定したりその化学構造を解析したりするために、質量分析の一手法であるＭＳ／ＭＳ分析（タンデム分析）は有用な手法であり、様々な分野において近年広く利用されている。ＭＳ／ＭＳ分析を行う質量分析装置としてよく知られているのは、ＣＩＤを行うコリジョンセルを挟んでその前後に四重極マスフィルタを配置した三連四重極型質量分析装置である。また、三連四重極型質量分析装置において後段の四重極マスフィルタを飛行時間型質量分析器に置き換えたいわゆるＱ−ＴＯＦ型質量分析装置は、三連四重極型質量分析装置に比べて構造が複雑で高価であるものの、より精度の高いマススペクトルを取得することができる。本明細書では、コリジョンセルを挟んでその前後にそれぞれ質量分析器を備えた、ＭＳ／ＭＳ分析が可能である質量分析装置をタンデム型質量分析装置と呼ぶ。【０００３】
一般に、飛行時間型質量分析計は四重極型質量分析計に比べて高い精度及び分解能で以てイオンの質量電荷比を求めることができる。そのため、タンパク質やペプチドの同定や定量、構造が類似した多数の成分の一斉分析等、プロダクトイオンの精密な質量測定が要求される分野では、Ｑ−ＴＯＦ型質量分析装置が広く使用されるようになってきている。一般に、質量分析において目的とするイオンの質量を精密に求める際には、質量電荷比の理論値が既知である成分を含む標準試料の測定結果を利用した質量校正が行われる。【０００４】
例えば特許文献１には、イオンを保持可能であるとともに保持したイオンの選択やＣＩＤによる解離操作が可能であるイオントラップと、飛行時間型質量分析器とを組み合わせたイオントラップ飛行時間型質量分析装置（以下、ＩＴ−ＴＯＦＭＳと称す）において、高精度の質量校正を行う手法が記載されている。【０００５】
このＩＴ−ＴＯＦＭＳでは、測定対象試料由来の各種イオンと標準試料由来のイオンとを共にイオントラップに捕捉したあと、測定対象試料由来の各種イオンの中の特定の質量電荷比を有するイオンと標準試料由来のイオのみをイオントラップ内に残し、他のイオンをイオントラップ内から排除する。そのあと、残された測定対象試料由来のイオンを選択的に励振させることでＣＩＤによる解離を促進させ、測定対象試料由来のプロダクトイオンを生成する。その間、標準試料由来のイオンはイオントラップ内に保持し続ける。そして、測定対象試料由来のプロダクトイオンと標準試料由来のイオンとをイオントラップから排出して飛行時間型質量分析器に導入し、それぞれのイオンの飛行時間を測定する。これによって得られた標準試料由来のイオンの飛行時間又はそれから求めた実測の質量電荷比値に基づいて、測定対象試料由来のプロダクトイオンの質量電荷比を補正する。【０００６】
このようにＩＴ−ＴＯＦＭＳでは、標準試料由来のイオンを解離することなくイオントラップ内に保持しながら、測定対象試料由来のイオンのみを選択的に解離させることができるため、測定対象試料由来のプロダクトイオンと標準試料由来の非解離のイオンとを同時に質量分析することができ、それによって高精度の質量補正を行うことができる。これに対し、コリジョンセルを通過する際にイオンを解離させるタンデム型質量分析装置では、測定対象試料由来のプロダクトイオンと標準試料由来の非解離のイオンとを同時に質量分析することはできない。特許文献１にも、Ｑ−ＴＯＦ型質量分析装置では、上述したＩＴ−ＴＯＦＭＳのような内部標準法による質量校正が不可能であることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１８１２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＩＴ−ＴＯＦＭＳはｎが３以上であるＭＳn測定が可能であるという利点があるものの、装置が高価であり、またイオントラップに蓄積可能なイオンの量が少ないために測定感度の点で不利である。また、イオントラップにイオンを蓄積するにはイオンクーリングなどの操作を行う必要があり、１回の測定に時間が掛かり、スループットが低い、液体クロマトグラフ（ＬＣ）やガスクロマトグラフ（ＧＣ）と組み合わせる場合には測定点間隔が長いためにクロマトグラムのピーク波形形状の精度が低いといった問題がある。これに対し、Ｑ−ＴＯＦ型質量分析装置等のタンデム型質量分析装置は、ｎ＝３以上のＭＳn測定が不要であれば（つまりは、ＭＳ2測定までで十分であれば）ＩＴ−ＴＯＦＭＳに比べて安価であり、感度は高く、１回の測定時間も短いためにＬＣやＧＣと組み合わせた場合においてクロマトグラムのピーク波形形状の精度や再現性が高いという特長がある。【０００９】
本発明はこうした点に鑑みて成されたものであり、Ｑ−ＴＯＦ型質量分析装置や三連四重極型質量分析装置などのタンデム型質量分析装置において、標準試料の測定結果を利用した高い質量補正を可能とすることで、プロダクトイオンの質量の精密測定を行うことをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために成された本発明の第１の態様によるタンデム型質量分析装置は、試料由来のイオンの中で特定の質量電荷比を有するイオンをプリカーサイオンとして選別する第１質量分離部と、該プリカーサイオンを解離させるコリジョンセルと、その解離により生成された各種プロダクトイオンを質量分析する第２質量分離部と、を具備するタンデム型質量分析装置において、
a)前記コリジョンセル内でイオンを解離させずに前記第１質量分離部又は前記第２質量分離部で所定の質量電荷比範囲に亘る質量走査を実施するスキャン測定と、前記コリジョンセル内でイオンを解離させるとともに前記第２質量分離部で所定の質量電荷比範囲に亘る質量走査を実施するプロダクトイオンスキャン測定と、を少なくとも１回ずつ実行するサイクルを所定の時間範囲に繰り返すべく各部を制御する分析制御部と、
b)前記分析制御部による制御の下で測定対象試料中の成分についてプロダクトイオンスキャン測定を行うことで得られた該成分由来のプロダクトイオンの質量電荷比を、該プロダクトイオンスキャン測定と同じサイクル中に実施された又は該サイクルの直近の他のスキャン測定で得られた、精密な質量が既知である標準成分由来のイオンの質量電荷比を利用して補正する補正処理部と、
を備えることを特徴としている。【００１１】
本発明に係るタンデム型質量分析装置では、第１質量分離部及び第２質量分離部における質量分離手法は特に限定されないが、典型的には、第１質量分離部として四重極マスフィルタ、第２質量分離部として四重極マスフィルタ又は飛行時間型質量分離器を用いるとよい。また、コリジョンセルにおけるイオンの解離手法も特に限定されないが、一般的には衝突誘起解離が利用される。【００１２】
本発明の第１の態様によるタンデム型質量分析装置において、測定対象試料中の成分由来のプロダクトイオンの精密な質量測定を行いたい場合には、精密な質量が既知である標準成分を１又は複数含む標準試料を例えば測定対象試料とともに当該装置に導入する。本タンデム型質量分析装置の前段にＬＣ又はＧＣを接続し該ＬＣ又はＧＣで成分分離を行う場合には、分離された成分を含む試料に標準試料を加えて本装置に導入するか、或いは、ＬＣやＧＣで分離された成分を含む試料と並行して標準試料を本装置のイオン源に導入すればよい。これにより、連続的に標準試料を導入することができる。【００１３】
本発明の第１の態様によるタンデム型質量分析装置では、例えば分析者によって事前に設定された測定シーケンスに従って各部が制御されることで測定が実行される。そこで、例えば分析者は、標準成分由来のイオンの質量電荷比を含む所定の質量電荷比範囲におけるスキャン測定と、測定対象試料中の目的成分由来のイオンをプリカーサイオンとする所定の質量電荷比範囲におけるプロダクトイオンスキャン測定と、を少なくとも１回ずつ実行するサイクルを所定の時間範囲に繰り返すように制御シーケンスを設定する。こうして設定された制御シーケンスに従って分析制御部が各部を制御することで測定を実行すると、スキャン測定毎に所定の質量電荷比範囲のマススペクトル（ＭＳスペクトル）を構成するデータが得られ、プロダクトイオンスキャン測定毎に所定の質量電荷比範囲のＭＳ／ＭＳスペクトルを構成するデータが得られる。【００１４】
或る時点においてプロダクトイオンスキャン測定によってＭＳ／ＭＳスペクトルが得られたとき、そのプロダクトイオンスキャン測定と同じサイクル中に実行された又は該サイクルの直近の別のサイクル中に実行されたスキャン測定によって得られたマススペクトルには、標準成分由来のイオンのピークが観測される筈である。そこで、補正処理部は、このようにスキャン測定で得られたマススペクトル上で観測される標準成分由来のイオンの実測の質量電荷比と既知の正確な質量電荷比（例えば理論値）との差分（ずれ量）を求め、この差分に基づいてＭＳ／ＭＳスペクトル上の各ピーク、つまりは目的成分由来のプロダクトイオンの質量電荷比を補正する。これによって、ほぼ同じ時点で実施された測定の結果を利用してプロダクトイオンの質量電荷比が補正される。もちろん、マススペクトル上で観測される標準成分以外の成分（目的成分を含む）由来のイオンの質量電荷比も、標準成分由来のイオンの質量電荷比を利用して補正することができる。【００１５】
標準成分は一つのみであってもよいが、質量電荷比の大小によって質量電荷比のずれ量が変わることがしばしばある。そこで、質量電荷比が相違する複数の標準成分を用い、各標準成分由来のイオンの質量電荷比のずれ量から、質量電荷比とずれ量との近似的な関係を示す計算式等を求めるようにすることが好ましい。この場合、複数の標準成分由来のイオンをカバーするように広い質量電荷比範囲についてのスキャン測定を行ってもよいが、標準成分毎に異なる狭い質量電荷比範囲についての複数のスキャン測定を１回のサイクル中に実施するようにしてもよい。【００１６】
本発明の第１の態様によるタンデム型質量分析装置では、或る時点において得られたＭＳ／ＭＳスペクトル上のプロダクトイオンの質量電荷比を補正するのに利用されるスキャン測定（又はマススペクトル）を選択する方法として、幾つかの方法が考えられる。例えば、プロダクトイオンスキャン測定と同じサイクル中に実施されたスキャン測定を自動的に選択する、同じサイクル中であるか異なるサイクル中であるかに拘わらずプロダクトイオンスキャン測定の直前に実施されたスキャン測定を自動的に選択する、といった方法が考えられる。また、プロダクトイオンの質量電荷比を補正するのに利用するスキャン測定を予め分析者つまりはユーザ自身が選択しておくという方法も考えられる。
さらにまた、上述したように分析者が設定したか否かに拘わらず、測定開始時点から測定終了時点までの測定時間に亘って、所定の質量電荷比範囲に亘るスキャン測定が繰り返し実施されるようにしておき、プロダクトイオンスキャン測定と同じサイクル中に実施された又は該プロダクトイオンスキャン測定の直近に実施されたスキャン測定を自動的に選択するようにしてもよい。【００１７】
また上記課題を解決するために成された本発明の第２の態様によるタンデム型質量分析装置は、試料由来のイオンの中で特定の質量電荷比を有するイオンをプリカーサイオンとして選別する第１質量分離部と、該プリカーサイオンを解離させるコリジョンセルと、その解離により生成された各種プロダクトイオンを質量分析する第２質量分離部と、を具備するタンデム型質量分析装置において、
a)前記コリジョンセル内でイオンを解離させずに前記第１質量分離部又は前記第２質量分離部で所定の質量電荷比範囲に亘る質量走査を実施するスキャン測定を行うべく各部を制御する第１分析制御部と、
b)前記コリジョンセル内でイオンを解離させるとともに前記第２質量分離部で所定の質量電荷比範囲に亘る質量走査を実施するプロダクトイオンスキャン測定行うべく各部を制御する第２分析制御部と、
c)前記第２分析制御部による制御の下で、測定開始時点から所定の時間が経過した時点において測定対象試料中の成分についてプロダクトイオンスキャン測定を行うことで得られた該成分由来のプロダクトイオンの質量電荷比を、前記第１分析制御部による制御の下で、測定開始時点から前記所定の時間が経過した時点において精密な質量が既知である標準成分を含む試料についてスキャン測定を行うことで得られた該標準成分由来のイオンの質量電荷比を利用して補正する補正処理部と、
を備えることを特徴としている。【００１８】
本発明の第２の態様によるタンデム型質量分析装置では、第１分析制御部による制御の下でスキャン測定を実行する際には、少なくとも標準成分を１又は複数含む標準試料を当該装置に導入する。一方、第２分析制御部による制御の下でプロダクトイオンスキャン測定を実行する際には、標準試料を当該装置に導入する必要はなく測定対象試料のみを当該装置に導入すればよい。即ち、本発明の第２の態様によるタンデム型質量分析装置では、上記第１の態様によるタンデム型質量分析装置とは異なり、標準試料を測定対象試料とともに当該装置に導入する必要はなく、標準試料に対するスキャン測定と測定対象試料に対するプロダクトイオンスキャン測定とは異なる期間に行われる。【００１９】
補正処理部は、測定開始時点から所定の時間が経過した時点において測定対象試料中の成分についてプロダクトイオンスキャン測定を行うことで得られた該成分由来のプロダクトイオンの質量電荷比を補正する際に、測定開始時点から同じ所定の時間が経過した時点において標準試料についてスキャン測定を行うことで得られたマススペクトル上で観測される標準成分由来のイオンの実測の質量電荷比と既知の正確な質量電荷比との差分を求める。そして、この差分に基づいてプロダクトイオンスキャン測定で得られたＭＳ／ＭＳスペクトル上の各ピーク、つまりは目的成分由来のプロダクトイオンの質量電荷比を補正する。この場合には、補正されるＭＳ／ＭＳスペクトルと差分つまりは質量ずれ量を算出するためのマススペクトルとは異なる時点で得られたものであるが、いずれも測定開始時点から同じ時間が経過した時点で得られたものである。したがって、測定開始時点からの時間経過に従って質量ずれ量がドリフトするおそれがある場合でも、そうしたドリフトによる質量ずれ量の変化の影響は抑えられるので、プロダクトイオンの質量電荷比を精度良く求めることが可能である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の第１の態様によるタンデム型質量分析装置によれば、測定対象試料中の成分由来のプロダクトイオンについてのプロダクトイオンスキャン測定と実質的にほぼ同時に実施される通常の、つまりはイオン解離を伴わないスキャン測定で得られる標準成分由来のイオンの質量電荷比の実測結果と該イオンの精密な質量とを利用して、測定対象試料中の成分由来のプロダクトイオンの質量電荷比を補正することができる。したがって、実質的に内部標準法とほぼ同等の精度での補正が可能であり、目的成分由来のプロダクトイオンの質量電荷比を高い精度で求めることができる。
また本発明の第２の態様のタンデム型質量分析装置によれば、測定開始時点からの時間経過に従って質量ずれ量がドリフトするおそれがある場合でも、そうしたドリフトによる質量ずれ量の変化の影響を抑え、目的成分由来のプロダクトイオンの質量電荷比を精度良く求めることができる。【００２１】
また特許文献１に記載のように、ＩＴ−ＴＯＦＭＳにおいてＭＳ／ＭＳスペクトル上で観測されるプロダクトイオンの質量電荷比を補正する場合には、得られるＭＳ／ＭＳスペクトルに標準成分由来のイオンピークが現れる。これに対し、一般にタンデム型質量分析装置では、測定対象試料とともに標準試料を当該装置に導入しても、ＭＳ／ＭＳスペクトルには標準成分由来のイオンピークは観測されない。したがって、本発明の第１の態様によるタンデム型質量分析装置によれば、測定対象試料中の目的成分に由来するプロダクトイオンピークのみが純粋に観測されるＭＳ／ＭＳスペクトルを取得しつつ、該ＭＳ／ＭＳスペクトルに現れる目的成分に由来するプロダクトイオンの質量電荷比を高い精度で求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係るタンデム型質量分析装置を用いたＬＣ−ＭＳの第１実施例の要部の構成図。
【図２】第１実施例のＬＣ−ＭＳにおけるイベント設定例を示す概略図。
【図３】第１実施例のＬＣ−ＭＳにおけるＭＳ／ＭＳスペクトルの質量補正の説明図。
【図４】第１実施例のＬＣ−ＭＳにおけるイベント設定の他の例を示す概略図。
【図５】第１実施例のＬＣ−ＭＳにおけるイベント設定の他の例を示す概略図。
【図６】第１実施例のＬＣ−ＭＳにおけるイベント設定の他の例を示す概略図。
【図７】第２実施例のＬＣ−ＭＳにおけるＭＳ／ＭＳスペクトルの質量補正の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［第１実施例］
以下、本発明に係るタンデム型質量分析装置を用いた液体クロマトグラフ質量分析装置（ＬＣ−ＭＳ）の一実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は本実施例のＬＣ−ＭＳの要部の構成図である。
【００２４】
ＬＣ部１において、送液ポンプ１１は移動相容器１０から移動用を吸引し一定流速でインジェクタ１２へ送る。インジェクタ１２において所定のタイミングで移動相中に注入された試料液は移動相の流れによってカラム１３に導入され、該試料液に含まれる各種成分はカラム１３を通過する間に分離される。ミキサ１４ではカラム１３の出口から出る溶出液に一定量の標準試料が混合され、この標準試料が混じった溶出液がＱ−ＴＯＦ型質量分析装置である質量分析部２のイオン源に供給される。
【００２５】
質量分析部２において、チャンバ２０の内部には、略大気圧雰囲気であるイオン化室２１から高真空雰囲気である第２分析室２５まで順に真空度が高くなる、第１中間真空室２２、第２中間真空室２３、第１分析室２４が設けられている。即ち、質量分析部２は多段差動排気系の構成となっている。イオン化室２１には、エレクトロスプレイイオン化（ＥＳＩ）法によるイオン化を行うＥＳＩスプレー２６がイオン源として設けられ、イオン化室２１内と第１中間真空室２２内とは加熱される脱溶媒管２７を通して連通している。第１中間真空室２２及び第２中間真空室２３にはそれぞれ、イオンを収束させつつ後段へと輸送するイオンガイド２８、３０が設置されており、第１中間真空室２２と第２中間真空室２３とはスキマー２９の頂部に穿設された小孔を通して連通している。
【００２６】
第１分析室２４には、第１質量分離部としての四重極マスフィルタ３１と、その内部に多重極イオンガイド３３が配設されたコリジョンセル３２とが設置され、第２分析室２５には、第２質量分離部としての直交加速式リフレクトロン型の飛行時間型質量分析器とイオン検出器３９が設置されている。直交加速式リフレクトロン型の飛行時間型質量分析器は、直交加速部３６と、飛行空間３７と反射器３８とを含む。コリジョンセル３２と直交加速部３６との間には、第１、第２分析室２４、２５を隔てる壁面に形成されたイオン通過孔３４を挟んで、イオンガイド３５が設けられている。
【００２７】
分析制御部５は制御シーケンス作成部５１及び制御シーケンス記憶部５２を含み、ＬＣ部１及び質量分析部２に含まれる各部の動作を制御する。イオン検出器３９による検出信号が入力されるデータ処理部４は、ＭＳスペクトルデータ収集部４０、ＭＳ／ＭＳスペクトルデータ収集部４１、質量補正情報算出部４２、質量補正部４３、マススペクトル作成部４４を機能ブロックとして含む。また、中央制御部６は、システム全体の統括的な制御及びユーザーインターフェイスを担うものであり、入力部７及び表示部８が接続されている。
なお、一般に、中央制御部６及びデータ処理部４に含まれる機能の全て又は一部は、パーソナルコンピュータ（又はワークステーション）にインストールされた専用のソフトウエアを該コンピュータ上で実行することにより達成する構成とすることができる。
【００２８】
質量分析部２においてＭＳ／ＭＳ測定を行う際の概略的な動作を説明する。
ＬＣ部１のカラム１３からの溶出液がＥＳＩスプレー２６に導入されると、ＥＳＩスプレー２６は片寄った電荷を溶出液に付与しつつ該液を噴霧する。帯電した微小液滴は大気ガスと接触して微細化され、溶媒が蒸発する過程で該液滴中の成分がイオン化される。生成されたイオンは脱溶媒管２７、イオンガイド２８、３０を経て、四重極マスフィルタ３１に導入される。分析制御部５の制御の下で、四重極マスフィルタ３１には特定の質量電荷比を有するイオンのみを通過させるような電圧が印加される。それにより、試料成分由来の様々なイオンの中で、特定の質量電荷比を有するイオンのみがプリカーサイオンとして選択的に四重極マスフィルタ３１を通り抜け、コリジョンセル３２内に導入される。
【００２９】
コリジョンセル３２の内部にはＨｅ、ＡｒなどのＣＩＤガスが導入されており、プリカーサイオンがＣＩＤガスに接触すると解離してプロダクトイオンが生成される。生成されたプロダクトイオンはイオンガイド３５を経て直交加速部３６に送り込まれる。直交加速部３６は、所定の時間間隔で以てイオン流をその流れに略直交する方向に加速し、飛行空間３７に送り出す。送り出されたイオンは反射器３８により形成されている電場によって折り返され、最終的にイオン検出器３９に到達する。イオン飛行開始時点がほぼ同一である各イオンは飛行中に質量電荷比に応じて分離され、質量電荷比が小さなイオンから順にイオン検出器３９に達する。
【００３０】
したがって、データ処理部４では、直交加速部３６でのイオン加速時点（つまりイオン飛行開始時点）を飛行時間ゼロとして、各イオンの飛行時間と信号強度との関係を示す飛行時間スペクトルを得ることができる。質量電荷比と飛行時間との関係は予め求めておくことができるから、その関係に基づいて飛行時間を質量電荷比に換算することにより、飛行時間スペクトルからマススペクトル（ＭＳ／ＭＳスペクトル）を求めることができる。直交加速部３６においてパルス的にイオンを加速する毎に所定の質量電荷比範囲のマススペクトルを得ることができ、これを所定の時間間隔で繰り返すことで、ＬＣ部１から質量分析部２に導入される溶出液中に時間経過に伴って順次含まれる各種成分についてのＭＳ／ＭＳスペクトルをそれぞれ得ることができる。
【００３１】
質量分析部２では上述したように、試料成分由来の特定のプリカーサイオンに対するＭＳ／ＭＳスペクトルを得ることができるほか、試料成分由来のイオンについてのプリカーサイオン選択を四重極マスフィルタ３１で実行せず、コリジョンセル３２内にＣＩＤガスを導入しないでイオン解離も行わないようにすることで、通常の飛行時間型質量分析装置と同様のＭＳ測定を実行しマススペクトルを取得することもできる。
【００３２】
この第１実施例のＬＣ−ＭＳでは、ＬＣ部１で時間的に分離された、測定対象試料中の各目的成分についてのＭＳ／ＭＳスペクトルを得ることができるものの、そのＭＳ／ＭＳスペクトルで観測される各イオンの質量電荷比を高い精度で求めるには、標準試料中の標準成分の実測質量電荷比を用いた質量補正を行う必要がある。そこで、以下のような特徴的な質量補正を実施する。
【００３３】
分析者は測定の実行に先立って、質量分析部２において実施する測定モードとその測定モードにおける測定条件を入力部７から設定する。ここでは、測定モード及びその測定条件をイベントと呼ばれる単位で規定している。図２はイベント設定例を示す概略図である。
【００３４】
いま、或る時間範囲の間に質量分析部２に導入されると想定される目的成分についてのＭＳ／ＭＳ測定を実施したい場合には、その目的成分由来のイオンをプリカーサイオン（m/z＝Mp）とした所定の質量電荷比範囲M3〜M4に亘るプロダクトイオンスキャン測定（ＭＳ／ＭＳ測定）を所定の時間範囲t3〜t4の間実施するように一つのイベントを設定するとともに、標準成分由来のイオンの質量電荷比を含む所定の質量電荷比範囲M1〜M2に亘るスキャン測定（ＭＳ測定）を所定の時間範囲t1〜t2（ただしt1≦t3、t4≦t2）の間実施するように他のイベントを設定する。この場合、図２に示すように、t3〜t4の時間範囲には二つのイベントが重なるが、このように複数のイベントが同じ時間に重なる場合には、その複数のイベントにそれぞれ定められている測定条件に従った測定が一つずつ順に実施されるというサイクルが繰り返される。複数のイベントがそれぞれ１回ずつ実行される一つのサイクルの時間の長さをループタイムという。図２に示した例では、ループタイムtL毎に目的成分についてのＭＳ／ＭＳ測定が実行されることになる。制御シーケンス作成部５１はこうして事前に設定された測定条件等に基づいて制御シーケンスを作成し、制御シーケンス記憶部５２に格納する。
【００３５】
上述したように、測定が実施されると分析制御部５は制御シーケンス記憶部５２に格納されている制御シーケンスに従って各部の動作を制御する。したがって、図２に示したt3〜t4の時間範囲では、質量電荷比範囲M1〜M2に亘るＭＳスペクトルを構成するデータと、質量電荷比範囲M3〜M4に亘るＭＳ／ＭＳスペクトルを構成するデータとが交互に得られる。データ処理部４において、ＭＳスペクトルデータ収集部４０はＭＳスペクトルを構成するデータを収集して内部のメモリに格納し、ＭＳ／ＭＳスペクトルデータ収集部４１はＭＳ／ＭＳスペクトルを構成するデータを収集して内部のメモリに格納する。標準試料はほぼ連続的に質量分析部２に導入されるから、繰り返し得られる各ＭＳスペクトルには標準成分由来のイオンピークが現れる。
【００３６】
図３はＭＳ／ＭＳスペクトルの質量補正の説明図であり、（ａ）はt3〜t4の時間範囲内の或る時点で得られるＭＳスペクトル、（ｂ）は同じ時点で（同じサイクル中に）得られるＭＳ／ＭＳスペクトルである。
ここでは、図３（ａ）に示すように、標準成分が２種類であって、該成分由来のイオンの質量電荷比の理論値はMa、Mb、その実測値はMa'、Mb'であったものとする。つまり、一つの標準成分については質量ずれMa−Ma'＝ΔMaが存在し、他の一つの標準成分については質量ずれMb−Mb'＝ΔMbが存在している。質量補正情報算出部４２はＭＳスペクトル上で観測される質量電荷比の実測値と既知の質量電荷比の理論値との差をＭＳスペクトル毎に計算し、これを質量補正情報として一時的に記憶する。
【００３７】
質量補正部４３は、ＭＳスペクトル上で観測される標準成分由来のイオン以外の他のイオンピークについて、そのＭＳスペクトル上の標準成分由来のイオンから得られた質量補正情報を用いて質量電荷比を補正する。例えば、二つの標準成分における質量ずれ量の平均値（（ΔMa＋ΔMb）／２）を用いて各イオンピークの質量電荷比を補正することができる。また、二つの標準成分における質量電荷比と質量ずれ量との関係を用いて、質量電荷比と質量ずれ量との関係を直線的に近似した補正直線を求め、この補正直線を利用して各イオンピークの質量電荷比における質量ずれ量を算出し、該質量ずれ量を用いて質量電荷比を補正してもよい。これは、実際に同時に測定した結果を用いた補正であるから、内部標準法による質量校正である。
【００３８】
一方、通常、ＭＳ／ＭＳスペクトル上には、標準成分由来のイオンピークは観測されない。そこで、質量補正部４３は、ＭＳ／ＭＳスペクトル上で観測される目的成分由来のプロダクトイオンピークについて、そのＭＳ／ＭＳスペクトルが得られたＭＳ／ＭＳ測定と同じサイクル中に実施されたＭＳ測定で得られたＭＳスペクトル上の標準成分由来のイオンから得られた質量補正情報を用いて質量電荷比を補正する。このとき、上述したように、複数の標準成分が利用された場合には、その複数の標準成分における質量ずれ量の平均値を用いて各プロダクトイオンピークの質量電荷比を補正してもよいし、質量電荷比と質量ずれ量との関係を直線的又は曲線的に近似した補正線を求め、この補正線を利用して各プロダクトイオンピークの質量電荷比における質量ずれ量を算出し、該質量ずれ量を用いて質量電荷比を補正してもよい。図２に示したように、厳密にいえば、ＭＳ測定とＭＳ／ＭＳ測定とは同時に実行されていないが、同じサイクル中でＭＳ測定とＭＳ／ＭＳ測定とが実行される時間は極めて近接しており、実質的に同時であるとみなすことができる。したがって、内部標準法による質量校正と同程度の精度で質量校正が可能である。
【００３９】
マススペクトル作成部４４は上述したように標準成分の測定結果を利用して質量ずれが補正されたあとのデータを利用して、ＭＳスペクトル及びＭＳ／ＭＳスペクトルを作成し、表示部８の画面上に表示する。これによって、本実施例のＬＣ−ＭＳでは、高い精度で以て質量ずれが補正されたＭＳスペクトル及びＭＳ／ＭＳスペクトルを分析者に提示することができる。
【００４０】
図２に示した例では二つのイベントが同じ時間帯に重なっていたが、三以上のイベントを同じ時間帯に重なるように設定することもできる。例えば質量電荷比範囲が異なるスキャン測定が同じ時間帯に実施されたり、プリカーサイオンの質量電荷比及び走査する質量電荷比範囲がそれぞれ異なるプロダクトイオンスキャン測定が同じ時間帯に実施されたりすることもある。
【００４１】
図４はイベント設定の他の例を示す概略図であり、左には各イベントを時間軸上に、右には各イベントをm/z軸上に示している。この例では、t1〜t2の時間範囲に二つのスキャン測定（ＭＳ測定）と三つのプロダクトイオンスキャン測定（ＭＳ／ＭＳ測定）とが重なっており、一つのサイクル中に五つのイベントが存在する。したがって、或る一つのＭＳ／ＭＳスペクトル上で観測されるプロダクトイオンピークの質量電荷比を補正するために二つのＭＳスペクトルが利用可能であるが、質量補正部４３は、ＭＳ／ＭＳスペクトル上で観測されるプロダクトイオンピークの質量電荷比を補正する際に、そのＭＳ／ＭＳスペクトルが得られたＭＳ／ＭＳ測定の直前に実施されたＭＳ測定で得られたＭＳスペクトル上の標準成分由来のイオンに基づいて求まった質量補正情報を用いる。
【００４２】
例えば図４に示した例の場合、t1〜t2の時間範囲において図４中の五つのイベントが上から順に１サイクル中で実行されるとすると、ＭＳ／ＭＳ測定(1)として示したイベントで得られたＭＳ／ＭＳスペクトル上で観測されるプロダクトイオンピークの質量電荷比の補正には、ＭＳ測定(1)として示したイベントで得られたＭＳスペクトル上で観測された標準成分由来のイオンに基づいて求まった質量補正情報が用いられる。また、ＭＳ／ＭＳ測定(2)及びＭＳ／ＭＳ測定(3)として示したイベントでそれぞれ得られたＭＳ／ＭＳスペクトル上で観測されるプロダクトイオンピークの質量電荷比の補正には、いずれも、ＭＳ測定(2)として示したイベントで得られたＭＳスペクトル上で観測された標準成分由来のイオンに基づいて求まった質量補正情報が用いられる。このようにして、一つのサイクル中で多数の測定が実施される場合でも、実質的に同時に実行されたとみなせるＭＳ測定の結果を用いてＭＳ／ＭＳ測定結果の質量ずれを補正することができるので、内部標準法による質量校正と同程度の精度で以て質量校正が可能である。
【００４３】
また図２、図４に示した例では、ＭＳ／ＭＳスペクトル上で観測されるプロダクトイオンピークの質量電荷比の補正に利用される質量補正情報を算出するためのＭＳスペクトルは自動的に選択されるようになっていたが、このＭＳスペクトルを分析者が手動で選択できるようにしてもよい。図５はこうした場合におけるイベント設定の例を示す概略図である。この例では、一つの標準成分由来のイオンの質量電荷比を含む低質量電荷比範囲のスキャン測定と別の標準成分由来のイオンの質量電荷比を含む高質量電荷比範囲のスキャン測定との二つのＭＳ測定（図５中にＭＳ測定（選択１）及びＭＳ測定（選択２）として示したイベント）を、質量補正情報を求めるＭＳスペクトルを取得するＭＳ測定として予め分析者が指定しておく。この指定は例えばイベントの設定時に行えばよい。
【００４４】
こうした指定が行われた場合には、質量補正情報算出部４２は、この二つのＭＳ測定によって得られるＭＳスペクトル上で観測される標準成分由来のイオンの質量電荷比に基づいて質量補正情報を算出する。そして、質量補正部４３は、この質量補正情報を、これら二つのＭＳスペクトル上の標準成分以外のイオンピークのみならず、同じ時間帯に重なって設定されている別のＭＳ測定（図５中にＭＳ測定（非選択）として示したイベント）で得られたＭＳスペクトル上の各イオンピークの質量ずれの補正にも利用する。さらにまた、同じ質量補正情報を、同じサイクル中の二つのＭＳ／ＭＳ測定で得られたＭＳ／ＭＳスペクトル上の目的成分由来のプロダクトイオンピークの質量ずれの補正にも利用する。
【００４５】
また、上記各例ではいずれも、質量補正情報の算出に利用されるＭＳスペクトルを得るためのＭＳ測定のイベントを分析者自身が設定する必要があったが、こうした手間を省けるようにしてもよい。具体的には、制御シーケンス作成部５１は、分析者が自由に設定するイベントとは別に、標準成分由来のイオンの質量電荷比を含む所定の質量電荷比範囲のスキャン測定（ＭＳ測定）を測定時間全体に亘って繰り返し実行するようなイベントを自動的に設定したうえで制御シーケンスを作成する。図６はこうした場合におけるイベント設定の例を示す概略図である。図６において「ＭＳ測定（自動）」として示したイベントが、分析者の設定なしに自動的に設定されるＭＳ測定のためのイベントである。
【００４６】
質量補正情報算出部４２は、各サイクルにおいて、上述した自動的に実施されるＭＳ測定によって得られるＭＳスペクトル上で観測される標準成分由来のイオンの質量電荷比に基づいて質量補正情報を算出する。そして、質量補正部４３は、この質量補正情報を、そのサイクル中に実施された全てのＭＳ測定及びＭＳ／ＭＳ測定で得られたＭＳスペクトル及びＭＳ／ＭＳスペクトル上の各イオンピークの質量ずれの補正に利用する。
【００４７】
［第２実施例］
次に、本発明に係るタンデム型質量分析装置を用いた第２実施例のＬＣ−ＭＳについて、図７を参照して説明する。この第２実施例のＬＣ−ＭＳの基本的な構成は第１実施例と同様であるので詳しい説明を省略する。ただし、この第２実施例のＬＣ−ＭＳでは、カラム１３から溶出する溶出液に標準試料を混合せず、その代わりに、溶出液又は標準試料のいずれかを選択的に質量分析部２に導入する。したがって、図１に示した構成図におけるミキサ１４に代えて流路切り替え用のバルブが設けられる。
【００４８】
図７は第２実施例のＬＣ−ＭＳにおけるＭＳ／ＭＳスペクトルの質量補正の説明図である。この第２実施例のＬＣ−ＭＳでは、分析制御部５の制御の下で、上述したバルブの切り替えによって標準試料を選択的に質量分析部２に導入し、質量分析部２では所定の質量電荷比範囲のスキャン測定を繰り返し実行する。後述する測定対象試料に対する測定実行時間と同じ時間だけスキャン測定を継続し、ＭＳスペクトルデータ収集部４０は各スキャン測定で得られたＭＳスペクトルデータを記憶する。次いで、分析制御部５の制御の下で、インジェクタ１２から移動相中に測定対象試料を注入し、該測定対象試料に含まれる各種成分をカラム１３で分離して質量分析部２に導入する。なお、測定対象試料についての測定に先だって分析者は、測定対象試料中の目的成分についてのＭＳ／ＭＳ測定が行われるように適宜イベントを設定しておき、それに基づいて作成される制御シーケンスに従って分析制御部５は各部を制御する。
【００４９】
測定対象試料に対するＬＣ／ＭＳ測定によって、目的成分の溶出時間の付近で該成分由来の特定の質量電荷比を有するイオンをプリカーサイオンとしたプロダクトイオンスキャン測定が繰り返される。ＭＳ／ＭＳスペクトルデータ収集部４１はプロダクトイオンスキャン測定によって得られたＭＳ／ＭＳスペクトルデータを記憶する。図７（ｂ）に示すように、いま或る目的成分が保持時間t2付近に現れるものとする。保持時間t2付近で得られた目的成分由来のプロダクトイオンピークが観測されるＭＳ／ＭＳスペクトル上の各ピークの質量を補正したい場合、質量補正情報算出部４２は、そのＭＳ／ＭＳスペクトルが得られた時間と測定開始時点からの経過時間が同じであるＭＳスペクトルを呼び出す（図７（ａ）参照）。そのＭＳスペクトルには標準成分由来のイオンピークが存在するから、そのイオンピークの質量電荷比の実測値とその理論値とから質量補正情報を求める。補正処理部４３は算出された質量補正情報を利用して、上記ＭＳ／ＭＳスペクトル上の各イオンピークの質量電荷比を補正する。
【００５０】
この場合、ＭＳ／ＭＳスペクトルと該スペクトル上のイオンピークの質量補正に利用される質量補正情報が算出されたＭＳスペクトルとは同じ時刻に得られたものではない。しかしながら、標準試料に対する測定と測定対象試料に対する測定という２回の測定において、測定開始時点からの経過時間が同じである時点で得られたＭＳスペクトルが、ＭＳ／ＭＳスペクトル上のイオンピークの質量補正に利用される質量補正情報の算出に用いられる。一般に、質量分析部２で得られるマススペクトル上のピークは測定開始時点から時間が経過するに伴い徐々にずれるから、２回の測定において経過時間が同じであるＭＳスペクトルとＭＳ／ＭＳスペクトルとで、ピークの質量電荷比方向のずれ量は同程度であるとみなすことができる。したがって、この第２実施例のＬＣ−ＭＳにおける質量補正は、内部標準法やそれに準じた方法ではないものの、高い精度で以て質量電荷比を得ることができる。
【００５１】
なお、上記実施例におけるタンデム型質量分析装置は、Ｑ−ＴＯＦ型質量分析装置であるが、本発明は三連四重極型質量分析装置にも適用可能である。
また、上記実施例や変形例はいずれも本発明の一例であるから、上記記載以外にも、本発明の趣旨の範囲で適宜に変形、追加、修正を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは明らかである。
【００５２】
例えば、図１に示した第１実施例のＬＣ−ＭＳの構成では、標準試料をミキサ１４により溶出液に混入するようにしていたが、二つのＥＳＩスプレー２６を設け、その一方にカラム１３からの溶出液を、他方に標準試料を供給し、両ＥＳＩスプレー２６から噴霧されることで生成されたイオンを併せて第１中間真空室２２以降へ送るようにしてもよい。この構成では、両ＥＳＩスプレー２６から同時に試料液を噴霧してイオン化を行うことで、溶出液中の成分由来のイオンと標準試料由来のイオンとを同時に分析することができる。また、二つのＥＳＩスプレー２６からの試料液の噴霧を選択的に行うことで、上記第２実施例のＬＣ−ＭＳで行われているように、溶出液中の成分由来のイオンの分析と標準試料由来のイオンの分析とを選択的に行うことができる。
【符号の説明】
【００５３】
１…ＬＣ部
１０…移動相容器
１１…送液ポンプ
１２…インジェクタ
１３…カラム
１４…ミキサ
２…質量分析部
２０…チャンバ
２１…イオン化室
２２…第１中間真空室
２３…第２中間真空室
２４…第１分析室
２５…第２分析室
２６…ＥＳＩスプレー
２７…脱溶媒管
２８…イオンガイド
２９…スキマー
３１…四重極マスフィルタ
３２…コリジョンセル
３３…多重極イオンガイド
３４…イオン通過孔
３５…イオンガイド
３６…直交加速部
３７…飛行空間
３８…反射器
３９…イオン検出器
４…データ処理部
４０…ＭＳスペクトルデータ収集部
４１…ＭＳ／ＭＳスペクトルデータ収集部
４２…質量補正情報算出部
４３…質量補正部
４４…マススペクトル作成部
５…分析制御部
５１…制御シーケンス作成部
５２…制御シーケンス記憶部
６…中央制御部
７…入力部
８…表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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