(57)【要約】１つ以上のイオン源を１つ以上の下流側デバイスへインターフェースするために質量分析において使用される多重デバイスインターフェース。該多重デバイスインターフェースは、多重極ロッドセットに印加される電位に依存して、入力ロッドセットまたは出力ロッドセットのどちらかとして構成される３つ以上の多重極ロッドセットを含む。入力ロッドセットとして構成される多重極ロッドセットは、１つ以上のイオン源に連結されることにより、該イオン源から生成されたイオンを受け入れて該イオンを出力多重極ロッドセットとして構成された少なくとも１つの多重極ロッドセットへ伝達する。該出力多重極ロッドセットは、下流側デバイスに連結され、生成されたイオンを該デバイスへ伝達できる。
2009508293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上のイオン源を１つ以上の下流側デバイスにインターフェースするために、質量分析において使用される多重デバイスインターフェースであって、該多重デバイスインターフェースは、
ａ）自身に印加された電位に依存して入力ロッドセットまたは出力ロッドセットのいずれかとして構成される３つ以上の多重極ロッドセット
を含み、
入力ロッドセットとして構成された該多重極ロッドセットは、入口部分および出口部分を有し、該入口部分は、該１つ以上のイオン源の内の１つに連結可能であることにより、該イオン源から生成されたイオンを受け入れて該生成されたイオンを該出口部分へ伝達し、
出力多重極ロッドセットとして構成された該多重極ロッドセットは、入口部分および出力部分を有し、該出力多重極ロッドセットの該入口部分は、入力ロッドセットとして構成されている該多重極ロッドセットの中の少なくとも１つの前記出口部分に隣接していることにより、該生成されたイオンを受け入れて該出力多重極ロッドセットの該出力部分へ伝達し、該出力多重極ロッドセットの該出口部分は下流側デバイスに連結可能であり、
該多重極ロッドセットの内の少なくとも２つは入力ロッドセットとして構成されているか、または、該多重極ロッドセットの内の少なくとも２つは出力ロッドセットとして構成されている、多重デバイスインターフェース。
【請求項２】
前記多重デバイスインターフェースは、入力ロッドセットとして構成された前記多重極の前記出口部分を、出力ロッドセットとして構成された該多重極の前記入口部分に連結する遷移領域をさらに含む、請求項１に記載の多重デバイスインターフェース。
【請求項３】
前記多重デバイスインターフェースが一般的な平面構造を有し、前記多重極ロッドセットが該平面のいずれかのディメンジョンに沿って配置されている、請求項２に記載の多重デバイスインターフェース。
【請求項４】
前記多重デバイスインターフェースは４つの多重極ロッドセットを含み、該多重極ロッドセットのそれぞれは正方形形状の端部断面を備えた四重極構造を有しており、該多重デバイスインターフェースは前記遷移領域の上方および下方に位置している上部および下部の阻止電極をさらに含んでおり、使用において、阻止電位が該上部および下部の阻止電極に印加され、イオンを該結合領域から逃がさないようにする、請求項３に記載の多重デバイスインターフェース。
【請求項５】
使用において、前記阻止電位が０．２〜１０ボルトＤＣになるように選択される、請求項４に記載の多重デバイスインターフェース。
【請求項６】
隣接する多重極ロッドセットの内の隣接するロッドが多軸ロッドによって供給され、該多軸ロッドが２つのロッド部分と該２つのロッド部分を連結するための結合部分とを含む、請求項４に記載の多重デバイスインターフェース。
【請求項７】
前記結合部分が曲率半径を有する湾曲部を含む、請求項６に記載の多重デバイスインターフェース。
【請求項８】
前記多重デバイスインターフェースが阻止電極をさらに含み、該阻止電極が不使用入力ロッドセットの前記入口部分に隣接しているか、または該阻止電極が任意の不使用出力ロッドセットの前記出口部分に隣接しており、使用中、電位が該阻止電極に印加されることにより、任意の生成されたイオンを該不使用多重極ロッドセットから逃がさないようにする、請求項２に記載の多重デバイスインターフェース。
【請求項９】
使用において、前記阻止電位が１〜５０ボルトＤＣになるように選択される、請求項８記載の多重デバイスインターフェース。
【請求項１０】
ガス源は前記１つ以上のイオン源のいずれにも連結されていない入力ロッドとして構成された任意の不使用多重極ロッドセットの前記入口部分に連結されているか、または、該ガス源は下流側デバイスに連結されていない出力ロッドセットとして構成されたあらゆる不使用多重極ロッドセットの前記出口部分に連結されており、使用中、該ガス源が阻止ガス流を供給することにより、任意の生成されたイオンを該不使用多重極ロッドセットから逃がさないようにする、請求項２に記載の多重デバイスインターフェース。
【請求項１１】
前記多重デバイスインターフェースは４つの多重極ロッドセットを含み、該多重極ロッドセットのそれぞれはダイヤモンド形状の端部断面を備えた四重極構造を有する、請求項３に記載の多重デバイスインターフェース。
【請求項１２】
前記多重デバイスインターフェースは、
ａ）前記多重極ロッドセットのそれぞれの中に上部および下部のロッドを供給するための概して十字形状を有する上部および下部の多軸ロッドと、
ｂ）該上部および下部の多軸ロッドの該十字形状によって画定された各四半分の中で、該上部および下部の多軸ロッドの間に配置された概してＬ字形状を有する中間レベル多軸ロッドであって、該各中間レベル多軸ロッドは隣接するロッドセットの中に隣接するロッドを供給しており、該各中間レベル多軸ロッドは２つのロッド部分と、前記２つのロッド部分を連結するための結合部分とを含む、中間レベル多軸ロッドと
を含む、請求項１１に記載の多重デバイスインターフェース。
【請求項１３】
前記結合部分が曲率半径を有する湾曲部を含む、請求項１２に記載の多重デバイスインターフェース。
【請求項１４】
前記多重デバイスインターフェースが３つの多重極ロッドセットを含み、該多重極ロッドセットのそれぞれがダイヤモンド形状の端部断面を備えた四重極構造を有する、請求項２に記載の多重デバイスインターフェース。
【請求項１５】
前記多重デバイスインターフェースは、
ａ）前記多重極ロッドセットのそれぞれの中に前記上部および下部のロッドを供給するための概してＴ字形状を有する上部および下部の多軸ロッドと、
ｂ）該上部および下部の多軸ロッドの該Ｔ字形状によって画定された各四半分の中で、該上部および下部の多軸ロッドの間に配置された概してＬ字形状を有する中間レベル多軸ロッドであって、該各中間レベル多軸ロッドは２つのロッド部分と、該２つのロッド部分を連結するための結合部分とを含む、中間レベル多軸ロッドと、
ｃ）該中間レベル多軸ロッドの反対側で該上部および下部の多軸ロッドの間に配置された中間レベル直線ロッドであって、該多重極ロッドセットの内の２つの部分である、中間レベル直線ロッドと
を含む、請求項１４に記載の多重デバイスインターフェース。
【請求項１６】
前記結合部分は、曲率半径を有する湾曲部を含む、請求項１５記載の多重デバイスインターフェース。
【請求項１７】
前記多重デバイスインターフェースは、３次元構造の３つのディメンジョンの内のいずれかに沿って配置されている前記多重極ロッドセットを備えた該３次元構造を有する、請求項２に記載の多重デバイスインターフェース。
【請求項１８】
前記多重デバイスインターフェースは６つの多重極ロッドセットを含み、該多重極ロッドセットのそれぞれは正方形形状の端部断面を備えた四重極構造を有する、請求項１７に記載の多重デバイスインターフェース。
【請求項１９】
互いに隣接する前記多重極ロッドセットの中の隣接するロッドは、概してＬ字形状を有する多軸ロッドによって供給されており、該多軸ロッドは２つのロッド部分と、該２つのロッド部分を連結するための結合部分とを含む、請求項１８に記載の多重デバイスインターフェース。
【請求項２０】
前記結合部分は、曲率半径を有する湾曲部を含む、請求項１９記載の多重デバイスインターフェース。
【請求項２１】
使用中、前記多重デバイスインターフェース内の圧力が１ｍＴｏｒｒ〜３Ｔｏｒｒの範囲にある、請求項１に記載の多重デバイスインターフェース。
【請求項２２】
使用中、前記多重デバイスインターフェース内の圧力が１ｍＴｏｒｒ〜１Ｔｏｒｒの範囲にある、請求項１に記載の多重デバイスインターフェース。
【請求項２３】
前記多重極ロッドセットが四重極ロッドセットおよび隣接する六重極ロッドセットを含む、請求項１に記載の多重デバイスインターフェース。
【請求項２４】
前記多重極ロッドセットが隣接する六重極ロッドセットを含む、請求項１に記載の多重デバイスインターフェース。
【請求項２５】
前記１つ以上のイオン源のそれぞれは、エレクトロスプレーイオン化イオン源、ＡＰ  ＭＡＬＤＩイオン源、ＡＰ化学イオン化イオン源、ＡＰ光イオン化イオン源、大気圧より低い圧力で動作するＭＡＬＤＩイオン源、電子衝撃イオン源、または化学イオン化イオン源を含む、請求項１に記載の多重デバイスインターフェース。
【請求項２６】
２つ以上のイオン源を下流側デバイスにインターフェースするために、質量分析において使用される多重デバイスインターフェースであって、該多重デバイスインターフェースは、
ａ）入口部分および出口部分を有する２つ以上の入力経路であって、該各入力経路の該入口部分は該複数のイオン源の内の１つに連結可能であることにより、該イオン源から生成されたイオンを受け入れて該生成されたイオンを該出口部分へ伝達する、２つ以上の入力経路と、
ｂ）該生成されたイオンが混ぜ合わされて結合イオンが形成される結合領域であって、入力ロッドセットのそれぞれの出口部分に隣接して配置された、結合領域と、
ｃ）入口部分および出口部分を有する出力経路であって、該出口経路の該入口部分は該結合領域に隣接することにより、該結合イオンを受け入れて該出力経路の該出口部分へ該結合イオンを伝達し、該出力経路の該出口部分は該下流側デバイスに連結可能である、出力経路と
を含む、多重デバイスインターフェース。
【請求項２７】
１つ以上のイオン源を１つ以上の下流側デバイスにインターフェースするために、質量分析において使用される多重デバイスインターフェースであって、該多重デバイスインターフェースは、３つ以上の経路および１つの遷移領域を含んでおり、該複数の経路は入力経路、出力経路、または不使用経路のいずれかとして構成され、入力経路として構成された該複数の経路のそれぞれは、該遷移領域に連結されかつ該遷移領域への別個の経路を供給しており、出力経路として構成された該複数の経路のそれぞれは、該遷移領域に連結されかつ該下流側デバイスの内の１つに連結可能であり、使用中、入力経路として構成された該複数の経路のそれぞれは、異なるイオン源に連結可能であることにより、該イオン源から生成されたイオンを受け入れて該生成されたイオンを該遷移領域へ導き、該遷移領域では、該生成されたイオンが、出力経路として構成されかつ該下流側デバイスの１つに連結可能である該複数の経路の内の１つへ伝達される、多重デバイスインターフェース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、質量分析計デバイス用の多重デバイスインターフェースに関する。より詳細には、本発明は、質量分析用にいくつかのデバイスを並列構成でともにインターフェースするための多重デバイスインターフェースに関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景)
既存の質量分析計は、通常、一度に１つのイオン源からのイオンを解析する。例外としては、イオントラップの使用、または内蔵の電子衝撃イオン化源である第２のイオン源を使用するときを含む。多重イオン源を３Ｄイオントラップに連結する１つの方法は、非特許文献１に記載されているとおり、イオントラップのリング電極内の穴を通して第２イオン源からイオンを噴射させる方法を含む。別の方法は、回転四重極を使う方法を含む。この方法は、３Ｄイオントラップに限定されず、さまざまな解析装置に対して使用できる。たとえば、一つの例として、非特許文献２に記載されているとおり、３つのイオン源が回転四重極を介してイオントラップに連結されている。しかし、Ｂａｄｍａｎらによって教示された構成においては、３つのイオン源からイオンをイオントラップに同時に供給できない。限定された場合においては、２次元イオントラップ（または直線状トラップ）を使って２つのイオン源からイオンを受け入れることができ、かつイオン源を同時に動作させることができる場合がある（非特許文献３）。
【０００３】
多重入力イオン源に対する別の方法は、非特許文献４に記載されている。Ｋｒｕｔｃｈｉｎｓｋｙらは、高速で切換可能なＭＡＬＤＩおよびエレクトロスプレーイオン源を備えた質量分析計について述べている。しかし、この計器は、ＭＡＬＤＩ源であるべきイオン源の１つを必要とする。さらに、該ＭＡＬＤＩ源は、特別に設計されたＭＡＬＤＩ源でなければならない。結論として、２つのイオン源は並列よりもむしろ直列に配列されているので、この計器とともには多重イオン源を同時に使用できない。
【０００４】
都合の悪いことには、大部分の既存のイオン源に対しては、１つのイオン源から別のイオン源に変更するとき、たとえば、ＥＳＩイオン源とｏＭＡＬＤＩイオン源との間で変更するときなどにおいては、手動インターフェースが必要である。手動インターフェースには、普通、真空チャンバーの少なくとも一部を通気する工程が含まれ、その結果、機械を運転状態に戻す前に顕著なポンプ停止時間が生じることになる。
【非特許文献１】Ｓｔｅｐｈｅｎｓｏｎ，Ｊ．Ｌ  ａｎｄ  ＭｃＬｕｃｋｅｙ，Ｓ．Ａ．（１９９７），Ｉｎｔ．Ｊ．Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍ．Ｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，１６２，ｐｐ．８９−１０６
【非特許文献２】Ｂａｄｍａｎ，Ｅ．Ｒ．；Ｃｈｒｉｓｍａｎ，Ｐ．Ａ．ａｎｄ  ＭｃＬｕｃｋｅｙ，Ｓ．Ａ．，２００２，Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．，７４，ｐｐ．６２３７−６２４３
【非特許文献３】Ｃｏｏｎ  Ｊ．Ｊ．，Ｓｙｋａ，Ｊ．Ｅ．Ｐ．，Ｓｃｈｗａｒｔｚ，Ｊ．Ｃ．，Ｓｈａｂａｎｏｗｉｔｚ，Ｊ．，ａｎｄ  Ｈｕｎｔ，Ｄ．Ｆ．，２００４，Ｉｎｔ．Ｊ．Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍ．，２３６，ｐｐ．３３−４２
【非特許文献４】Ｋｒｕｔｃｈｉｎｓｋｙ，Ａ．Ｎ．；Ｚｈａｎｇ，Ｗ．ａｎｄ  Ｃｈａｉｔ，Ｂ．Ｔ．，２０００，”Ｒａｐｉｄｌｙ  Ｓｗｉｔｃｈａｂｌｅ  ＭＡＬＤＩ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ  Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ−Ｔｉｍｅ−ｏｆ−Ｆｌｉｇｈｔ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｔｅｉｎ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ”，Ｊ．Ａｍ．Ｓｏｃ．Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ，Ｖ．１１，ｐｐ．４９３−５０４
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様において、本発明の少なくとも１つの好ましい実施形態は、１つ以上のイオン源を１つ以上の下流側デバイスにインターフェースするために、質量分析において使用するための多重デバイスインターフェースを提供する。多重デバイスインターフェースは、多重極ロッドセットに印加された電位に依存して入力ロッドセットか出力ロッドセットのいずれかとして構成された３つ以上の多重極ロッドセットを含む。入力ロッドセットとして構成されている多重極ロッドセットは、入口部分および出口部分を有し、入口部分は、１つ以上のイオン源の中の１つに連結され、該イオン源から生成されたイオンを受け入れ、および該生成されたイオンを出口部分へ伝達できる。出力多重極ロッドセットとして構成されている多重極ロッドセットは、入口部分および出口部分を有し、該出口ロッドセットの入口部分は、入力ロッドセットとして構成されている多重極ロッドセットの少なくとも１つの出口部分に隣接し、生成されたイオンを受け入れて出力多重極ロッドセットの出力部分へ伝達する。出力多重極ロッドセットの出口部分は、下流側デバイスに連結可能である。多重極ロッドセットの少なくとも２つは入力ロッドセットとして構成される、または多重極ロッドセットの少なくとも２つは出力ロッドセットとして構成される。
【０００６】
多重デバイスインターフェースは、入力ロッドセットとして構成された多重極の出口部分を出力ロッドセットとして構成された多重極の入口部分に連結する遷移領域をさらに含むことができる。
【０００７】
場合によっては、多重デバイスインターフェースは、一般的な２次元構造を有することができ、多重極ロッドセットは、該平面のどちらかのディメンジョンに沿って配置される。
【０００８】
場合によっては、多重デバイスインターフェースは、４つの多重極ロッドセットを含み、該多重極ロッドセットのそれぞれは、正方形形状の端部断面を備えた四重極構造を有し、および多重デバイスインターフェースは、該遷移領域の上方および下方に設置された上部および下部阻止電極をさらに含み、使用において、阻止電位を上部および下部阻止電極に印加してイオンを結合領域から逃がさないようにする。使用中、阻止電位は、０．２〜１０ボルトＤＣ内になるように選択できる。
【０００９】
場合によっては、隣接する多重極ロッドセット内の隣接するロッドは、多軸ロッドによって形成でき、このような構成において、該多軸ロッドは、２つのロッド部分と該２つのロッド部分をつなぐ接合部分とを含む。
【００１０】
場合によっては、多重デバイスインターフェースは、不使用入力ロッドセットの入口部分に隣接する阻止電極、またはあらゆる不使用出力ロッドセットの出口部分に隣接する阻止電極をさらに含むことができ、このような構成において、使用中、電位を阻止電極に印加してあらゆる生成されたイオンを不使用多重極ロッドセットから逃がさないようにする。使用において、阻止電位は、１〜５０ボルトＤＣ以内になるように選択できる。
【００１１】
場合によっては、ガス源は、１つ以上のイオン源の中のいずれにも連結されていない入力ロッドセットとして構成されたあらゆる不使用多重極ロッドセットの入口部分に連結可能であり、または該ガス源は、下流側デバイスに連結されていない出力ロッドセットとして構成されたあらゆる不使用多重極ロッドセットの出口部分に連結され、このような構成において、使用において、ガス源は、阻止ガス流を形成してあらゆる生成されたイオンを不使用多重極ロッドセットから逃がさないようにする。
【００１２】
場合によっては、多重デバイスは、４つの多重極ロッドセットを含み、該多重極ロッドセットのそれぞれは、ダイヤモンド形状の端部断面を備えた四重極構造を有する。
【００１３】
場合によっては、多重デバイスインターフェースは、多重極ロッドセットのそれぞれ内に上部および下部のロッドを形成するために、概して十字形状を有する上部および下部の多軸ロッドと、該上部および下部の多軸ロッドの十字形状によって画定された各４半分内で、かつ該上部および下部の多軸ロッドの間に配置された概してＬ字形状を有する中間レベル多軸ロッドとを含み、このような構成において、各中間レベル多軸ロッドは、２つのロッド部分と、該２つのロッド部分をつなぐための１つの結合部分とを含む。
【００１４】
場合によっては、多重デバイスインターフェースは、３つの多重極ロッドセットを含み、該多重極ロッドセットのそれぞれは、ダイヤモンド形状の端部断面を備えた四重極構造を有する。
【００１５】
場合によっては、多重デバイスインターフェースは、多重極ロッドセットのそれぞれ内に上部および下部のロッドを形成するために、概してＴ字形状を有する上部および下部の多軸ロッドと、該上部および下部の多軸ロッドのＴ字形状によって画定された各４半分内で、かつ該上部および下部の多軸ロッドの間に配置された概してＬ字形状を有する中間レベル多軸ロッドであって、各中間レベル多軸ロッドが２つのロッド部分と該２つのロッド部分をつなぐための結合部分とを含む該中間レベル多軸ロッドと、該中間レベル多軸ロッドと反対側で該上部および下部の多軸ロッドの間に配置された中間レベル直線ロッドであって、２つの該多重極ロッドセットの一部である該中間レベル直線ロッドとを含む。
【００１６】
場合によっては、多重デバイスインターフェースは、３次元構造の３つの面のいずれかに沿って配置されている多重極ロッドセットを備えた該３次元構造を有する。
【００１７】
場合によっては、多重デバイスインターフェースは、６つの多重極ロッドセットを含み、該多重極ロッドセットのそれぞれは、正方形形状の端部断面を備えた四重極構造を有する。
【００１８】
そのような場合には、互いに隣接する多重極ロッドセット内の隣接するロッドは、概してＬ字形状を有する多軸によって形成でき、このような構成において、多軸ロッドは、２つのロッド部分と該２つのロッド部分をつなぐための結合部分とを含む。
【００１９】
場合によっては、使用中、多重デバイスインターフェース内部の圧力は、１ｍＴｏｒｒ〜３Ｔｏｒｒの範囲内であるとよい。
【００２０】
場合によっては、使用中、多重デバイスインターフェース内部の圧力は、１ｍＴｏｒｒ〜１Ｔｏｒｒの範囲内であるとよい。
【００２１】
場合によっては、多重極ロッドセットは四重極ロッドセットおよび隣接する六重極ロッドセットを含む。
【００２２】
場合によっては、多重極ロッドセットは隣接する六重極ロッドセットを含む。
【００２３】
１つ以上のイオン源のそれぞれは、エレクトロスプレーイオン化イオン源、ＡＰ  ＭＡＬＤＩイオン源、ＡＰ化学イオン化イオン源、ＡＰ光イオン化イオン源、大気圧より低い圧力で動作するＭＡＬＤＩイオン源、電子衝撃イオン源、または化学イオン化イオン源を含むことができる。
【００２４】
結合部分を含む好ましい実施形態に対して、結合部分は曲率半径を有する湾曲部を含むことができる。
【００２５】
別の態様において、本発明の少なくとも１つの好ましい実施形態は、２つ以上のイオン源を下流側デバイスにインターフェースするために質量分析において使用される多重デバイスインターフェースを提供する。多重デバイスインターフェースは、入口部分および出口部分を有する２つ以上の入力経路であって、各入力経路の入口部分は複数のイオン源の中の１つに連結され、該イオン源から生成されたイオンを受け入れ、該生成されたイオンを出口部分へ伝達する該２つ以上の入力経路と、生成されたイオンが混ぜ合わされて結合イオンが形成される結合領域であって、入力ロッドセットのそれぞれの出口部分に隣接して配置される該結合領域と、入口部分および出口部分を有する出力経路であって、出口経路の入口部分は結合領域に隣接して結合イオンを受け入れ、および該結合イオンを出力経路の出口部分へ伝達し、および出力経路の出口部分は下流側デバイスに連結可能である該出力経路とを含む。
【００２６】
さらなる態様において、本発明の少なくとも１つの好ましい実施形態は、１つ以上のイオン源を１つ以上の下流側デバイスにインターフェースするために質量分析において使用される多重デバイスインターフェースを提供する。多重デバイスインターフェースは、３つ以上の経路および遷移領域を含む。複数のけいろは、入力経路か出力経路か不使用経路かのいずれかとして構成される。入力経路として構成されている複数の経路のそれぞれは遷移領域に連結されて別々の経路を形成する。出力経路として構成されている複数の経路のそれぞれは遷移領域に連結されかつ下流側デバイスの中の１つに連結されできる。使用中、入力経路として構成されている複数の経路のそれぞれは、異なるイオン源にれんけつされて該イオン源から生成されたイオンを受け入れ、および該生成されたイオンを遷移領域に導き、そしてそこで、生成されたイオンは出力経路として構成されかつ下流側デバイスの中の１つに連結可能である複数の経路の中の１つに伝達される。
【００２７】
本発明をより良く理解するために、および如何に効果的に実行できるかをより明確に示すために、単なる例として、本発明の少なくとも１つの好ましい実施形態を示す添付の図面をここで参照する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図を単純明快にするために、図に示した部品を必ずしも縮尺どおりに描いていないことは言うまでもない。たとえば、いくつかの部品の寸法をはっきり分かるように他の部品に対して誇張する場合がある。さらに、適切であると考えられる場合、対応するまたは類似の部品を示すために図面の中で参照番号を繰り返す場合がある。さらに、本発明の完璧な理解を与えるために多数の具体的で明確な詳細を述べる。しかし、当業者には明らかなとおり、本発明は、これらの特定の詳細なしに実施が可能である。別の例において、本発明を不明瞭にしないために、良く知られた方法、手順、および部品については詳細に説明していない。場合によっては、さまざまな部品に対する寸法および公差を提供するつもりである。しかし、これは、本発明の範囲を限定するものではなく、むしろ本発明の好ましい実施形態を機能させるために詳細を提供するものである。
【００２９】
全体として、本発明は、質量分析解析のための多重デバイスの構成を可能にしかつ同時動作を可能にする多重デバイスインターフェースを提供するものである。一態様において、本発明のさまざまな好ましい実施形態は、いくつかの異なったイオン源から入力サンプルを受け入れ、および複数の入力サンプルを下流側デバイス、たとえば、質量分析計などへ供給できる多重デバイスインターフェースを提供する。多重デバイスインターフェースは、さまざまなイオン源が同時に動作できるように構成できる。多重デバイスインターフェースは、さまざまなイオン源の間での切換のために手動操作を必要としないで機能できる。したがって、質量分析解析工程が、イオン源の変更またはさまざまな解析サンプルのさまざまなイオン源への詰め込みのために停止される必要がないので、本発明の多重デバイスインターフェースによって、全解析時間は低減される。むしろ、さまざまな解析サンプルを最初にさまざまなイオン源の中に詰め込むことができ、次に、質量分析解析工程を開始すると同時に、別のイオン源を順次または並行式に動かすことができる。別の態様において、本発明のさまざまな好ましい実施形態では、１つ以上のイオン源から入力サンプルを受け入れ、該入力サンプルを２つ以上の下流側デバイスに並行または順次に供給できる。
【００３０】
ここで図１を参照すると、そこには、イオン源１２、イオン集束デバイス１４、質量分析装置１６、および検出器１８を含む、従来の質量分析計システム１０の典型的な実施形態のブロック線図が示されている。当業者には一般に公知のとおり、質量分析計システム１０には、さまざまなポンプおよび電源装置（不図示）が使用される。
【００３１】
イオン源１２は、解析を必要とする追跡物体からの分析物イオンを供給する。エレクトロスプレーイオン源、ＭＡＬＤＩイオン源など多様なデバイスをイオン源１２として使用できる。一般に四重極イオンガイドであるイオン集束部材デバイス１４は、イオン源１２から分析物イオンを受け入れ、集束し、および該イオンを質量分析装置１６へ導く。四重極イオンガイドは、次の下流側デバイスへ分析物イオンを導くために適切な大きさおよび周波数（一般に１ＭＨｚ）を有するＲＦ電圧がかけられている４つの細長い導体ロッドを含む。ＲＦ場は、イオンの径方向閉じ込めを行う電位井戸を形成する。イオン集束デバイス１４は、高圧（たとえば、ｍＴｏｒｒ領域）で動作でき、衝突冷却および減圧などの他のタスクを実行できる。六重極イオンガイド、八重極イオンガイド、またはスタックリングなどといったイオンガイドのための他の構成も使うことができる。
【００３２】
本明細書で扱う好ましい実施形態のそれぞれにおいて、イオン集束ガイド１４は、より一般には、分析物イオンを処理する「イオン調整デバイス」であると考えてもよい。たとえば、イオン調整デバイスは、関心のある分析物イオンからフラグメントイオンを生成する衝突室とこれらのフラグメントイオンを集束し、下流側質量分析装置１６へ送るイオンガイドとの両方の結合体を含んでもよい。
【００３３】
質量分析装置１６は、さまざまな質量対電荷比を有するイオンを選択する質量フィルタであってもよい。このフィルタは、関心のある質量範囲に依存して質量分析装置１６に印加されるＤＣまたはＲＦ電圧のパラメータを変更することによって実現される。あるいは、質量分析装置１６は、直線状四重極質量分析装置、直線状または反射ＴＯＦ質量分析装置、磁気領域解析装置などといったあらゆる適切な質量分析装置であるとよい。つぎに、選択されたイオンは、検出および測定のために検出器１８へ送られる。検出器としては、当業者には公知のとおり、さまざまなデバイスが使われてよい。
【００３４】
質量分析計に使用され、従って、ＲＦおよびＤＣ両方の電圧が印加される四重極には、厳密な長さおよび機械加工要求基準が必要である。たとえば、これらのロッドは、２０ｃｍ以上の長さ、０．５マイクロメートルより良い粗さ公差、および２．５マイクロメートルより良い真直度公差を有する金属化セラミック製である。しかし、通常ＲＦ電圧のみ印加されるイオンガイドとして動作する四重極は、ゆるい機械加工要求基準を有し、２．４ｃｍという短さであってもよい。
【００３５】
図１に示した従来の好ましい実施形態は、別のイオン源を連結する必要があるとき、質量分析計システム１０全体を遮断しなければならないので、最良の構成ではない単一イオン源１２に連結されている。ここで図２を参照すると、そこには、本発明による多重デバイスインターフェース１０２を有する質量分析計システム１００の典型的な好ましい実施形態のブロック線図が示されている。質量分析計システム１００は、いくつかのイオン源１２ａ〜１２ｎおよびイオン集束デバイス１４ａ〜１４ｎが多重デバイスインターフェース１０２に連結されていることを除けば、質量分析計システム１００と類似である。さらに、多重デバイスインターフェース１０２は、イオン集束デバイス１５に連結されている。システム１００の残りの部分は、システム１０と類似である。これらの部品のそれぞれは、当業者には公知である技術によって互いに連結されている。たとえば、これらのデバイスのいくつかは、互いにボルト締めされてもよい。多重デバイスインターフェース１０２では、複数イオン源１２ａ〜１２ｎの同時動作が可能であり、およびさまざまなイオン源が全体としてインターフェース圧力などといった類似の環境下で動作するという前提で、同時に使えるイオン源の種類は限定されない。イオン集束デバイス１４ａ〜１４ｎおよび１５は、いくつかの好ましい実施形態においては、多重デバイスインターフェース１０２がイオン集束も行えるので、オプションである。たとえば、多重極を多重デバイスインターフェース１０２に使う場合、次に多重極の長さは、十分なイオン冷却および集束を行うに十分な長さになるように選択するとよい。ロッドセットの長さは、動作圧力と生成されたイオンの初期エネルギー（典型的な設計方法は、参照することにより本明細書に組み込まれる米国特許第４，９６３，７３６号に記載されている）とに依存する。
【００３６】
ここで図３ａおよび３ｂを参照すると、そこには、本発明による多重デバイスインターフェース２００の好ましい一つの典型的な実施形態の概略の上面図および側面図がそれぞれ示されている。多重デバイスインターフェース２００は、３つの入力ロッドセット２０２、２０４、および２０６と、１つの出力ロッドセット２０８とを含む。入力および出力ロッドセットを入力および出力多重極ロッドセットと呼んでもよい。概して言えば、入力ロッドセットを入口通路であると考え、出力ロッドセットを出口通路であると考えてもよい。多重デバイスインターフェース２００は、ロッドセット２０２、２０４、２０６、および２０８が、概してｘまたはｙ方向に配置されているので、若干平面すなわち２次元構造を有する。多重デバイスインターフェース２００は、平面の形状または何か他の適切な形状であってもよい、組になった電極２１０および２１２を含み、分析物イオンを多重デバイスインターフェース２００から逃がさないようにしている（図３ａは、インターフェース２００の構造を示すために電極２１０を示していない）。出力ロッドセット２０８は、この例ではイオン集束デバイス１４である下流側デバイスに連結されている。多重デバイスインターフェース２００は、ハウジング（不図示）の内部に密閉されている。
【００３７】
多重デバイスインターフェース２００の各ロッドセットは、概して正方形形状の四重極構造を有する。この構造は、ロッドセット２０６を眺めることによって図３ｂ内で見ることができる。互いに隣接しているロッドセットの間に間隙を残すことは可能である。しかし、一実施例において、隣接するロッドには、同一電位が印加されていて、そのため、隣接するロッドは、図３ａに示すとおり、互いに接触してもよい。
【００３８】
別の実施例において、複数の長手軸（この例においては、２軸）を有する多軸ロッドを使って、隣接する組になったロッドセット２０２、２０４、２０６、および２０８のために２つの四重極ロッドを設けてもよい。用語多軸は、多軸ロッドが２つのロッド部分および１つの結合部分を有することを指す。結合部分は２つのロッド部分を互いに連結する。各ロッド部分は実質的には直線状であり、ロッド部分の長手軸は互いに対して同一線上にない。この特定の例において、多軸ロッドは、一般的な２次元構造を備えたＬ字形状を有する。Ｌ字形状ロッドの結合部分は、約９０度の湾曲部を有してよい。あるいは、該湾曲部は、滑らかな曲率半径を含むとよい（図３ｃ参照）。湾曲度はシミュレーションすなわち実験を通して決定するとよい。湾曲度は、結合領域２１０内の入力ロッドセット２０２、２０４、および２０６の出口付近の電磁場と、出力ロッドセット２０８の入口付近の電磁場との間に滑らかな遷移を与えるために選択されることが望ましい。
【００３９】
この典型的な好ましい実施形態においては、３つのイオン源１２ａ〜１２ｃを入力ロッドセット２０２〜０６の入口領域に連結できる。図３ａ内の矢印は、イオンの流れ方向を示す。動作中、イオン源１２ａ〜１２ｃは、イオンを生成し、適切なＲＦ電位が入力ロッドセット２０２〜２０６に印加され、分析物イオンは各入力ロッドセット２０２〜２０６の入口領域から出口領域へ導かれる。次に分析物イオンは、さまざまなイオン源１２ａ〜２ｃからの分析物イオンが混ぜ合わされて結合イオンが形成される結合領域２１４へ導かれる。次に結合領域２１４内の結合イオンは、出力ロッドセット２０８の入口部分から出口部分へ、それから隣接する下流側デバイスへと移動する。
【００４０】
所定のロッドセットの軸線に沿ったイオンの動きは、ガス流、イオン拡散、軸線に沿ってかけられた電場、または空間電荷に起因している可能性がある。軸方向場は、ロッドセットの外側に配置された電極から浸透した場によって、または参照することにより本明細書に組み込まれる米国特許第６，１１１，２５０号に記載のさまざまな手段によって生成できる。イオンを移動させるこれらの方法を使うことにより、確実にイオンを入力および出力ロッドセットを通して希望する方向へ効果的かつ迅速に移動させることができる。
【００４１】
全体として、イオンの流れは、各ロッドセットの入口および出口における電場および／またはガス流によって制御される。イオンは、ＲＦ場によって生成される実効電位によっても径方向に閉じ込められる。ロッドセット２０２〜２０８に印加するＲＦ電位の大きさおよび周波数は、各イオン源１２ａ〜１２ｃによって生成された分析物イオンの性質に依存して選択が可能である。ＲＦ電位は、「−」および「＋」符号によってロッドがＲＦ電源装置の特定の端子に連結されていることを示した図３ａおよび３ｂに示したとおり、所定のロッドセット内の組になった隣接するロッドに印加される。それに加えて、所定のロッドセットの入口または出口においては、生成されたイオンが移動する方向も画定する数ボルトまたは数十ボルトの電圧降下がある。たとえば、ロッドセット２０２からのイオンは、いくらかロッドセット２０６の出口領域に入る可能性があるが、これらのイオンは、ロッドセット２０６の入口領域から出ることはない。その代わり、これらの「方向の定まらない」イオンの移動方向は、一般に反転し、該方向の定まらないイオンは、一般にイオン拡散および電圧降下によって最後には結合領域２１４の方へ移動することになる。さらに、別の場合においては、入力ロッドセット２０４の入口において、エレクトロスプレーイオン源などの大気圧イオン源があるとよく、該大気圧イオン源は、ロッドセット２０４と２０８との共通軸線に沿ってガスの弱い流れを形成し、イオンを入力ロッドセット２０２および／または２０６からロッドセット２０８の出口領域に向かう方向に導く効果がある。約１ｍＴｏｒｒより大きい圧力の維持、または方向性流れの生成のいずれかのために、ガス流を意図的に導入してもよい。ポンプを配置する場所は、当業者には公知であろう。
【００４２】
入力ロッドセット２０２〜２０６および出力ロッドセット２０８が互いに出会う結合領域には間隙があり、および該領域ではＲＦ場がより弱いので、分析物イオンを該結合領域２１４から逃がさないようにするために組になった阻止電極すなわち阻止プレート２１０および２１２が追加されている。阻止電極２１０および２１２は、ロッドセット２０２〜２０８の上部および下部ロッドそれぞれの上面および下面から約１〜５０ｍｍ、より好ましくは約１〜１０ｍｍだけ垂直方向に間隔を置いて配置されるとよい。
【００４３】
イオン源が入力ロッドセット２０２〜２０６の中の１つに連結されていない場合、阻止プレートまたは他の形式の電極の使用も可能である。たとえば、イオン源を入力ロッドセット２０２に連結しない場合、次に、他のイオン源からのイオンを不使用入力ロッドセット２０２の入口から逃がさないようにするために追加の電極すなわち阻止プレート（不図示）を入力ロッドセット２０２の入口に極めて接近して配置し、および該阻止プレートに適切な電位を印加するとよい。阻止電極は、不使用入力ロッドセットの入口の内側に挿入したロッドまたはプレートによって構築してもよい。ロッドまたはプレートは、不使用入力ロッドセットのロッド間に垂直または水平に、または十字に配置してもよい。分析物イオンを衝突冷却させることを想定した場合、場合によっては、１ＶＤＣで十分に不使用入力ロッドセットの入口を阻止できる。しかし、大きい電圧、たとえば、５〜５０ＶＤＣを阻止プレートに印加してもよい。あるいは、不使用入力ロッドセットに対してガス流を単独または阻止電極との組合せのいずれかで使用して、イオンを多重デバイスインターフェース１０２から逃がさないようにしてもよい。
【００４４】
不使用入力ロッドセットの入口において電極に印加した阻止電位は、結合領域を通り抜けるイオンの動きに影響を与えるほど入力ロッドセットの中に十分深く浸透しない。このため、不使用入力ロッドセットの入口において約１〜２０Ｖまたはさらに５０ＶＤＣの広範囲の電圧を阻止電極に印加できる。他方では、阻止プレート２１０および２１２からの電位が結合領域２１４の中に浸透し、およびその影響が大きすぎる場合は、結合領域２１４を通り抜けるイオン運動を阻止する電位障壁を生成するとよい。したがって、阻止プレート２１０および２１２に印加する電圧範囲は一般に比較的小さく、すなわち０．２〜５Ｖ、そして、結合領域２１４の大きさと、阻止プレートがどれだけ結合領域２１４の上部および下部に近いかとに依存する場合においては多分１０ＶＤＣまでになる。
【００４５】
ここで図３ｃを参照すると、そこには多重デバイスインターフェース２５０の典型的な実施例の等角図が示されている。多重デバイスインターフェース２５０は、阻止プレート２５２、支持部材２５４〜２６０、および連結ポート２６２を含む。他の連結ポート（不図示）もさまざまなイオン源に連結するために含まれている。多重デバイスインターフェース２５０は、多重デバイスインターフェース２５０の内部構造を見ることができるように、図３ｃ内には示さなかったハウジングも含む。連結ポート２６２は、多重デバイスインターフェース２５０を下流側デバイスに連結するために使われる。支持部材２５４〜２６０は、多重デバイスインターフェース２５０用のハウジングを取り付けるために使用される。部材２６２は、下流側デバイスの一部を示す。
【００４６】
この典型的な実施例において、一般的な２次元Ｌ字形状を有する多軸ロッドは、２つの隣接するロッドセットに対して１つのロッドを形成するために使用される。参照ラベルは、概してロッドセット２０２〜２０８に属するロッドを示す。各多軸ロッドは、結合部分を有する（簡潔にするために、結合部分の中の１つ２６６だけを示す）。各多軸ロッドのロッド部分は、ロッドを所定位置に保持するために支持部材２５４〜２６０の内部にある対応する溝またはブラケットに係合するフランジ（不図示）を備えているとよい。たとえば、フランジ２６４は、ロッドセット２０４のロッドの中の１つにラベルが付けられている。あるいは、フランジはロッド上に設けられなくてもよく、支持部材２５４〜２６０の内側部分がロッドの外側表面を収容できる溝形状を有してもよい。いくつかのロッドは、イオン源に対する特定配向を物理的に収容できる先細りになった部分を有してもよい。
【００４７】
本発明者らは、多軸ロッドの結合部分２６８の鋭い端部すなわち湾曲部を除去すると、入力ロッドセット２０２〜２０６の出口付近、出力ロッドセット２０８の入力付近、および結合領域２１４において電場力線が「滑らかに」保たれる効果があり、したがって、これらの領域において「滑らかな」イオン運動が保持されることを発見した。したがって、多軸ロッドは、一般に結合部分に曲率半径を採用するとよい。他方、大き過ぎる曲率半径を採用することは、大きくなりすぎる可能性がある間隙を結合領域２１４内に作り出す可能性があり、および各イオンロッドセット２０２〜２０８の軸線近くにイオンを保持する径方向電位井戸を弱める可能性があるので、好ましくない場合がある。
【００４８】
ここで図４ａおよび４ｂを参照すると、そこには、本発明による多重デバイスインターフェース３００の別の典型的な好ましい実施形態の上面図および側面図がそれぞれ示されている。多重デバイスインターフェース３００は、概してｘ、ｙ、またはｚ方向に配置されているロッドセットを備えた概して３次元構造を有する。多重デバイスインターフェース３００は、５入力ロッドセット３０２〜３１０、１出力ロッドセット３１２、および結合領域３１４を含む。したがって、多重デバイスインターフェース３００は、最高５つの異なるイオン源１２ａ〜１２ｅを連結できる。多重デバイスインターフェース３００には各ｘ−ｙ−ｚ方向に沿って入力ロッドセットがあるので、多重デバイスインターフェース２００に対して存在したような間隙は結合領域３１４の上方／下方にまったくなく、およびしたがってこの領域を覆うどんな電極プレートもまったく不要である。しかも、多重デバイスインターフェース３００の構造は、各ロッドセットが概して正方形形状の四重極構造を有する点で多重デバイスインターフェース２００の構造と若干似ている。他の点では、多重デバイスインターフェース３００は、多重デバイスインターフェース２００と同様に動作する。たとえば、阻止電極（不図示）は、やはり各不使用入力ロッドセットに必要である。さらに、隣接するロッドセットのロッド間に９０度の角度を採用するよりもむしろ、望ましくは多重デバイスインターフェース２５０（図３ｃ参照）に対してなされたように曲率半径を使う方がよい。
【００４９】
さらに、隣接するロッドセットのロッドは互いに連結されるとよい。たとえば、ロッドセット３０２〜３１０に対して、ロッド３０２ｂ、３０４ａ、および３０８ｂは、互いに連結されるとよい。この連結を実現するためには、４つの直線ロッド部分および単一結合部分を備えた多軸ロッドを使用するとよい。
【００５０】
ここで図５ａおよび５ｂを参照すると、そこには、本発明による多重デバイスインターフェース４００の別の典型的な好ましい実施形態の概略のそれぞれ上面および側面図が示されている。多重デバイスインターフェース４００は、概してｘまたはｙ方向に配置されているロッドセットを備えた概して２次元構造を有する。多重デバイスインターフェース４００は、３入力ロッドセット４０２〜４０６、１出力ロッドセット４０８、および結合領域４１０を含む。したがって、多重デバイスインターフェース４００は、最大３つの異なるイオン源１２ａ〜１２ｃに連結できる。多重デバイスインターフェース４００の各ロッドセットは、概してダイヤモンド形状の四重極構造も有する（この構造は、図５ｂの入力ロッドセット４０６の端部断面を観察することによって見ることができる）。
【００５１】
一実施例において、多重デバイスインターフェース４００は、概してＬ字形状である多軸ロッド４１２〜４１８と、概してＸ字形状すなわち十字形状である多軸ロッド４２０および４２２で作るとよい。多軸ロッド４２０および４２２は、それぞれ最上部および最下部ロッドである。多軸ロッド４１２〜４１８は、多軸ロッド４２０と４２２との間で垂直方向の中間、かつ多軸ロッド４２０および４２２によって画定された４つの四半分内に配置されている。ロッド４１２〜４１８は、中間レベルロッドと呼んでもよい。前と同じように、多軸ロッド４１２〜４２２のそれぞれの結合部分の湾曲部は、多重源インターフェース２５０（図３ｃ参照）内で使用したような曲率半径を有するとよい。
【００５２】
多重デバイスインターフェース４００は、十字形状の多軸ロッド４２０および４２２を使用しているために、結合領域４１０の上方または下方に間隙を有していない。したがって、この領域内には、イオンを多重デバイスインターフェース４００から逃がさないようにするためにどんな阻止電極も不要である。しかし、阻止電極は、不使用である入力ロッドセットがもしあればやはり必要になる。他の点では、多重デバイスインターフェース４００は、多重デバイスインターフェース２００と同様に動作する。
【００５３】
ここで図６ａおよび６ｂを参照すると、そこには、本発明による多重デバイスインターフェース５００の別の典型的な好ましい実施形態の概略の上面図および側面図がそれぞれ示されている。多重デバイスインターフェース５００は、概してｘまたはｙ方向に配置されているロッドセットを備えた概して２次元構造を有する。多重デバイスインターフェース５００は、２入力ロッドセット５０２および５０４、１出力ロッドセット５０６、および結合領域５０８を含む。したがって、多重デバイスインターフェース５００は、最大２つの異なるイオン源１２ａ〜１２ｂに連結できる。多重デバイスインターフェース５００も、概してダイヤモンド形状の四重極構造を有する。しかし、一実施例において、多重デバイスインターフェース５００は、概してＬ字形状を有する２つの多軸ロッド５１０および５１２と、概してＴ字形状を有する２つの多軸ロッド５１４および５１６と、直線ロッド５１８とで作るとよい。多軸ロッド５１４および５１６は、それぞれ最上部および最下部のロッドである。多軸ロッド５１０および５１２は、多軸ロッド５１４と５１６との間で垂直方向の中間、かつ多軸ロッド５１４と５１６の一方の側に配置される一方、直線ロッド５１８は、多軸ロッド５１４と５１６との間で垂直方向の中間、かつ多軸ロッド５１０および５１２と反対方向で多軸ロッド５１４および５１６の他方の側に配置されている。ロッド５１０、５１２、および５１８は、中間レベルロッドと呼んでもよい。多重デバイスインターフェース５００は、多軸ロッド５１４および５１６も使用しているために、結合領域５０８の上方または下方に間隙を有していない。したがって、この領域内には、イオンを多重源インターフェース５００から逃がさないようにするためにどんな阻止電極も不要である。他の点では、多重デバイスインターフェース５００は、多重デバイスインターフェース２００と同様に動作する。前と同じように、多軸ロッド５１０〜５１６の結合部分に９０度の角度を有するよりもむしろ、多重デバイスインターフェース２５０（図３ｃ参照）に対してなされたように曲率半径を採用することが望ましい。さらに阻止電極およびまたはガス流は、もしあれば不使用入力ロッドセットに対して必要である。
【００５４】
場合によっては、解析のために分析物イオンを複数の下流側デバイスへ供給することが必要になる場合がある。この場合、２つ以上の多重極ロッドセットを出力ロッドセットとして構成する。ここで図７を参照すると、そこには、本発明による多重デバイスインターフェース６０２を有する質量分析計システム６００の典型的な好ましい実施形態のブロック線図が示されている。多重デバイスインターフェース６０２は、イオン集束デバイス１４ａ〜１４ｎを介してイオン源１２ａ〜１２ｎに連結されている。多重デバイスインターフェース６０２はまた、イオン集束デバイス１５ａ〜１５ｎを介して質量分析装置１６ａ〜１６ｎ（または質量分析解析装置として使用する他の適切な下流側部材）にも連結されている。検出器１８ａ〜１８ｎは、使用する質量分析装置１６ａ〜１６ｎのタイプに依存して採用してもよい。なお、集束デバイス１４ａから４ｎがオプションであるようにイオン集束デバイス１５ａ〜１５ｎもオプションであるが、それは、多重デバイスインターフェース６０２のロッドセットがイオン集束を備えている場合があるからである。なお、図７に示した概略構成は、さらに変更が可能である。たとえば、多重デバイスインターフェース６０２に連結した複数連鎖の下流側部材および１つのイオン源のみであってもよい。単一入力の場合、多重デバイスインターフェース６０２の結合領域は、結合領域よりもむしろ遷移領域としての役割を果し、そこにおいて、生成されたイオンは、複数連鎖の下流側部材へ送られる。所定のロッドセットは、該ロッドセットを連結したデバイス（すなわち、イオン源または下流側部材）と該所定のロッドセットに印加した電位の値とに依存して、入力ロッドセットまたは出力ロッドセットとして構成するとよい。
【００５５】
より効果的な構成として、前述の多重デバイスインターフェースのさまざまな好ましい実施形態を使えば、１つ以上の入力源を１つ以上の下流側デバイスに連結できる。この連結は、出力ロッドセットが適切に下流側デバイスに物理的に確実に連結されるように該出力ロッドセットをできる限り物理的に調節する必要がある以外には、該インターフェースにどんな大幅な変更もする必要なしに、行うことができる。所定のロッドセットに印加した電位によって、他のロッドセットに印加した電位との相関から、所定のロッドセットが入力ロッドセットとして構成されるか、出力ロッドセットとして構成されるかが決定付けられる。複数の出口は、複数の入力源に取り付けたインターフェースのさまざまな好ましい実施形態について説明した方法に若干似た方法で適切な電界を印加することによってゲート制御ができる。
【００５６】
いくつかの出力が存在できるとはいえ、各出力が同時に機能する必要はない。多重デバイスインターフェース６０２の１つの可能な応用例としては、１つ以上のイオン源が２つの異なる質量分析装置にイオンを供給するという場合があってもよい。この応用例は、一方の質量分析装置が単一ＭＳ解析装置により適しているのに対して他方の質量分析装置がＭＳ／ＭＳ解析により適している場合、特に適用可能である。
【００５７】
多重デバイスインターフェースのさまざまな典型的な好ましい実施形態は、さまざまな方法に変更が可能である。たとえば、ロッドセットに対して四重極のみ使用するよりも、六重極または八重極を使用することもできる。たとえば、四重極を六重極または八重極に連結してもよく、六重極を六重極に連結してもよい。これらの構成の典型的な好ましい実施形態をいくつか以下に説明する。全体として、Ｎ四重極を２Ｎ多重極に連結できる多重デバイスインターフェースの好ましい実施形態がいくつかあるとよい。
【００５８】
ここで図８ａおよび８ｂを参照すると、そこには、多重デバイスインターフェース５００の構成に対応する多重デバイスインターフェース７００の別の好ましい実施形態の端面図および側面図が示されている。多重デバイスインターフェース７００は、ロッドセット７０２、７０４、および７０６を含む。ロッドセット７０４は、四重極ロッドセットで構築されており、ロッドセット７０２および７０６は、六重極ロッドセットで構築されている。参照番号７０８は、概して多重デバイスインターフェース７００の中央にある結合領域の位置を示す。一実施例において、多重デバイスインターフェース７００は、直線ロッド７１０、７１２、および７１４と多軸ロッド７１６、７１８、７２０、および７２２で作るとよく、そしてそこで、多軸ロッド７１６および７２０は概してＴ字形状を有し、および多軸ロッド７１８および７２２は、概してＬ字形状を有する。適切なＲＦ電位を例示の極性で印加し、生成されたイオンを１つ以上の出力ロッドセットへ導く。１つ以上のロッドセット内にガス流を使って、イオン移送を容易にするとよい。阻止電極および／またはガス流もあらゆる不使用入力または出力ロッドセットに対して使用するとよい。さらに、これらの図に示したとおり類似の方法で、１つの四重極をあらゆる２Ｎ多重極に取り付けるとよい。
【００５９】
ここで図９ａおよび９ｂを参照すると、そこには、多重デバイスインターフェース２００の構成に対応する多重デバイスインターフェース８００の別の好ましい実施形態の前面および側面図が示されている。多重デバイスインターフェース８００は、ロッドセット８０２、８０４、８０６、および８０８を含む。参照番号８１０は、概して多重デバイスインターフェース８００の中央にある結合領域の位置を示す。ロッドセット８０２および８０６は、四重極ロッドセットで構築し、ロッドセット８０４および８０８は、六重極ロッドセットで構築している。一実施例において、多重デバイスインターフェース８００は、多軸ロッド８１２〜８２４で作るとよく、そしてそこで、多軸ロッド８１２〜８１８は概してＴ字形状を有し、および多軸ロッド８２０〜８２４は、概してＬ字形状を有する（Ｌ字形状の多軸ロッドの１つは、図９および９ｂ内に見えない）。適切なＲＦ電位を例示の極性で印加し、生成されたイオンを１つ以上の出力ロッドセットへ導く。１つ以上のロッドセット内にガス流を使って、イオン移送を容易にするとよい。阻止電極および／またはガス流もあらゆる不使用入力または出力ロッドセットに対して使用するとよい。さらに、これらの図に示したとおり類似の方法で、２つの四重極を八重極に取り付けるとよい。一般に、３つ以上の四重極は、２Ｎ多重極に取り付けでき、そしてそこでＮ＞４である。
【００６０】
ここで図１０ａおよび１０ｂを参照すると、そこには、多重デバイスインターフェース２００の構成に対応する多重デバイスインターフェース９００の別の好ましい実施形態の前面図および側面図がそれぞれ示されている。多重デバイスインターフェース９００は、六重極を介して構築したロッドセット９０２、９０４、９０６、および９０８を含む。参照番号９１０は、概して多重デバイスインターフェース９００の中央にある結合領域の位置を示す。一実施例において、多重デバイスインターフェース９００は、概してＬ字形状を有する（３つのＬ字形状の多軸ロッドは、図１０ａおよび１０ｂ内に見えない）多軸ロッド９１２〜９２８で作るとよい。適切なＲＦ電位を例示のような極性で印加し、生成されたイオンを１つ以上の出力ロッドセットへ導く。１つ以上のロッドセット内にガス流を使って、イオン移送を容易にするとよい。阻止電極および／またはガス流もあらゆる不使用入力または出力ロッドセットに対して使用するとよい。
【００６１】
ここで図１１を参照すると、そこには、多重デバイスインターフェース３００の構成に対応する多重デバイスインターフェース１０００の別の好ましい実施形態の上面図が示されている。多重デバイスインターフェース１０００は、ロッドセット１００２、１００４、１００６、および１００８、ならびにロッドセット１００８と直接的に直線状に並んでいて見えない別のロッドセットを含む。参照番号１０１０は、概して多重デバイスインターフェース１０００の中央にある結合領域の位置を示す。一実施例において、多重デバイスインターフェース１０００は、概してＬ字形状を有する多軸ロッド１０１２〜１０２２で作るとよい（多軸ロッド１０１２〜１０２２のセットと直接的に直線状に並びかつそのセットの鏡像であり、したがって、図１１ａおよび１１ｂでは見えない）。前と同じように、適切なＲＦ電位を例示のような極性で印加し、生成されたイオンを１つ以上の出力ロッドセットへ導き、および１つ以上のロッドセット内にガス流を使って、イオン移送を容易にするとよい。
【００６２】
明らかなように、さまざまな好ましい実施形態において説明した結合領域は、より一般的には、１つ以上の入力ロッドセットからの生成されたイオンが１つ以上の出力ロッドセットへ移動する遷移領域と呼んでもよい。さらに、出力ロッドセットとして構成し、下流側デバイスに連結していないあらゆる多重極ロッドセットに対して阻止電極および／またはガス流を使用するとよいことは明らかである。
【００６３】
本明細書において開示した多重デバイスインターフェースのさまざまな好ましい実施形態の物理的配向は、イオン源１２ａ〜１２ｎの同時動作を可能にするが、それは、結合領域２１４へ向かう入力ロッドセット２０２〜２０６のそれぞれの経路をふさぐ物理的部材がまったくないからである。
【００６４】
さらに、各入力ロッドセットの入口部分は、取り付けるイオン源に依存するいくつかの特別な物理的構造を含むとよい。たとえば、イオン開口部、スキマーコーンなどは、所定のイオン源に含まれてよく、所定のイオン源に連結する入力ロッドセットの入口部分は、イオン源の物理的配向に依存して再構築するとよい。たとえば、図３ｃに示す最も左の入力ロッドセットは、円錐形のスキマー内部に装着できるように形成した先細りになったロッドを有する。しかし、入力ロッドセットの入口領域がスキマーコーンなどといった物理的部材を含むとよい別の事例があってもよい。所定のロッドセットの出口領域がいくつかの特別な物理的構造を含むとよいいくつかの事例があってもよい。たとえば、出力ロッドセット２０８の出口領域が、オリフィスプレートを含んでもよいが、それは、この出力ロッドセット２０８が、通常、真空状態の下で動作する質量分析装置に直接連結されてもよいからである。オリフィスプレート内の開口部の大きさは、たとえば、直径１〜３ｍｍであるとよい。
【００６５】
さらに、別の好ましい実施形態において、異なるロッドセットに対して異なるロッド厚さを形成することがより効果的である事例があってもよい。出力ロッドセットは、いくつかのイオン源からイオンを受け入れるので、さまざまな大きさのロッドならびにさまざまな動作電圧を有してもよい。
【００６６】
本明細書で説明した本発明の多重デバイスインターフェースのそれぞれの動作圧力は、各入力ロッドセット内の分析物イオンの衝突冷却にある程度は依存する。本発明者らは、動作圧力の下限は約１ｍＴｏｒｒである一方、上限は３Ｔｏｒｒほどの高さであってもよいことを発見した。しかし、１Ｔｏｒｒの上限がより好ましい。より好ましい圧力範囲は、５〜１００ｍＴｏｒｒである。この圧力範囲は、さまざまなイオン源によって供給される分析物イオンのタイプとは無関係である。しかし、圧力範囲の低端部は冷却イオンの要求基準によって規定される一方、圧力範囲の高端部は生成されたイオンのＲＦ閉じ込めの要求基準によって規定される。下限圧力は、生成されたイオンをほとんど熱エネルギーの状態に至らせるために選ばれ、それによって、生成されたイオンは、結合領域へおよび次に出力ロッドセットの中へと必要な方向転換をなすことができる。この方向転換は、一定量のガスが多重デバイスインターフェース内に存在することを必要とする衝突冷却を通して行われる。たとえば、１ｍＴｏｒｒより小さい圧力を選択すると、生成されたイオンの衝突冷却をもたらすためには、ロッドセットの長さは、１メートルより長くすべきであることが要求されることになると思われ、これは場合によっては極めて実用的でない可能性がある。さらに、２〜３Ｔｏｒｒより大きい圧力を選択すると、結果的に、生成されたイオンに対して十分な閉じ込めをもたらさないＲＦ場が生じる可能性がある。
【００６７】
本発明の多重デバイスインターフェースの好ましい実施形態のそれぞれは、１ｍＴｏｒｒより高い圧力で機能できるイオン源とともに使用するとよい。このイオン源には、ＡＰ  ＭＡＬＤＩイオン源、ＡＰ化学イオン化イオン源、ＡＰ光イオン化イオン源などといったすべてのタイプの大気圧（ＡＰ）イオン化源、すべてのタイプのエレクトロスプレーイオン源が含まれる。イオン源には、大気圧より低い圧力で動作するＭＡＬＤＩイオン源、および電子衝撃および化学イオン化源も含まれてよい。
【００６８】
本発明の多重デバイスインターフェースのそれぞれの場合、ロッドセットに印加するＲＦ電圧の大きさおよび周波数は、伝達されるべきイオン質量対電荷比の範囲に依存する。たとえば、ＲＦ四重極において、当業者には一般に知られているとおり、低質量カットオフは、印加するＲＦ電圧の振幅に比例する。好ましい各実施形態の場合、ＤＣオフセット電圧を各ロッドセットのロッドに印加し、イオンをイオン源から結合領域に引き付け、イオンを出力ロッドセットの方へ向ける。通常、ほんの数ボルトＤＣのオフセット電圧が必要である。オフセット電圧の極性は、生成されたイオンが正であるか負であるかに依存して選択する。
【００６９】
本発明の多重デバイスインターフェースの好ましい実施形態のそれぞれの場合、ロッドセットの各ロッドの直径は、約２ｍｍ〜２ｃｍに変更が可能である。各ロッドセットのロッドのために正しく直径を選択する方法は、当業者には明白であろう。
【００７０】
本発明の多重デバイスインターフェースは、上記の圧力範囲で動作する多重極またはスタックリングイオンガイドを通常利用するあらゆるタイプの質量分析計に適用できる。該質量分析計には、四重極型、三連四重極型、直線状イオントラップ型、軸注入または直交注入を備えた飛行時間型質量分析計、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴型（ＦＴＩＣＲ）、およびそれらのさまざまなタンデム結合型が含まれる。
【００７１】
ここで図１２を参照すると、そこには、２つのエレクトロスプレーイオン源を、図３ａおよび３ｂに示す構造を有する多重デバイスインターフェースに連結しかつ同時に動作させたときに記録した質量スペクトルの線分が示されている。蛋白質ミオグロビンの溶液をイオン源の中の１つに加える一方、ペプチドＡＬＩＬＴＬＶＳをキャリブラントとして使用して別のイオン源に供給した。その成果物は、本発明の多重デバイスインターフェースが、一方のイオン源によって分析物を供給でき、かつ他方のイオン源によってキャリブラントを同時に供給できる複数イオン源の同時動作を可能にすることを示している。したがって、分析物スペクトルは、より良好な質量精度を求めて同時に較正ができる。図１２内のピーク付近の数字は、それぞれ電荷および質量を示す。
【００７２】
ここで図１３を参照すると、そこには、エレクトロスプレーおよびＭＡＬＤＩイオン源を、図３ａおよび３ｂに示す構造を有する多重デバイスインターフェースに連結しかつ同時に動作させたときに記録した質量スペクトルの線分が示されている。ＭＡＬＤＩ源は７ｍＴｏｒｒの高い圧力で動作し、およびエレクトロスプレーイオン化源は大気圧で動作した。較正溶液は、下流側質量分析装置（すなわち、ロッドセット２０４に連結されている）と直線状に連結したエレクトロスプレーイオン源の中に入れた。４つのペプチドの混合物は、下流側質量分析装置（すなわち、ロッドセット２０６に連結されている）の軸線と直交する入力ロッドセットに配置されたＭＡＬＤＩ源のプレート上に置いた。第３入力（すなわち、ロッドセット２０２）は阻止電極に印加した正電位によってふさいだ。図１３内のピーク付近の数字は、所与のピークの質量対電荷比（ｍ／ｚ）を示す。
【００７３】
添付の特許請求の範囲において画定している本発明の範囲を逸脱することなく、本明細書において説明しかつ図示した好ましい実施形態にさまざまな変更をなすことが可能であることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】図１は、従来の質量分析計システムの典型的な実施形態のブロック線図である。
【図２】図２は、本発明による多重デバイスインターフェースを有する質量分析計システムの典型的な好ましい実施形態のブロック線図である。
【図３ａ】図３ａは、図２の多重デバイスインターフェースの典型的な好ましい実施形態の概略の上面図である。
【図３ｂ】図３ｂは、図３ａの多重デバイスインターフェースの概略の側面図である。
【図３ｃ】図３ｃは、図３ａの多重デバイスインターフェースの典型的な好ましい実施例の等角図である。
【図４ａ】図４ａは、図２の多重デバイスインターフェースの別の典型的な好ましい実施形態の概略の上面図である。
【図４ｂ】図４ｂは、図４ａの多重デバイスインターフェースの側面図である。
【図５ａ】図５ａは、図２の多重デバイスインターフェースの別の典型的な好ましい実施形態の概略の上面図である。
【図５ｂ】図５ｂは、図５ａの多重デバイスインターフェースの概略の側面図である。
【図６ａ】図６ａは、図２の多重デバイスインターフェースの別の典型的な好ましい実施形態の概略の上面図である。
【図６ｂ】図６ｂは、図６ａの多重デバイスインターフェースの概略の側面図である。
【図７】図７は、本発明による複数の出力を形成するために別の方式で構成された多重デバイスインターフェースを有する質量分析計システムの別の典型的な好ましい実施形態のブロック線図である。
【図８ａ】図８ａは、１つの四重極ロッドセットおよび２つの六重極ロッドセットを組み込んだ多重デバイスインターフェースの典型的な好ましい実施形態の概略の端面図である。
【図８ｂ】図８ｂは、１つの四重極ロッドセットおよび２つの六重極ロッドセットを組み込んだ多重デバイスインターフェースの典型的な好ましい実施形態の概略の側面図である。
【図９ａ】図９ａは、２つの四重極ロッドセットおよび２つの六重極ロッドセットを組み込んだ多重デバイスインターフェースの典型的な好ましい実施形態の概略の正面図である。
【図９ｂ】図９ｂは、２つの四重極ロッドセットおよび２つの六重極ロッドセットを組み込んだ多重デバイスインターフェースの典型的な好ましい実施形態の概略の側面図である。
【図１０ａ】図１０ａは、４つの六重極ロッドセットを組み込んだ多重デバイスインターフェースの典型的な好ましい実施形態の概略の正面図である。
【図１０ｂ】図１０ｂは、４つの六重極ロッドセットを組み込んだ多重デバイスインターフェースの典型的な好ましい実施形態の概略の側面図である。
【図１１】図１１は、２つの六重極ロッドセットおよび３つの四重極ロッドセットを組み込んだ多重デバイスインターフェースの別の好ましい実施形態の概略の上面図である。
【図１２】図１２は、２つのエレクトロスプレーイオン源を図３ａおよび図３ｂに示した構成を有する多重デバイスインターフェースに連結し、同時に動作させたときに記録された質量スペクトルの線分である。
【図１３】図１３は、エレクトロスプレーおよびＭＡＬＤＩイオン源を図３ａおよび図３ｂに示した構成を有する多重デバイスインターフェースに連結し、同時に動作させたときに記録された質量スペクトルの線分である。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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