(57)【要約】質量分析計におけるイオンの運動を制御するための方法及び装置。イオンガイドが、イオンガイドに沿った電場を発生させる手段を有し、イオンガイドに沿う電場と対向する方向にカウンターフローガスを発生させる手段も有する。これにより、力、すなわち電場力及び抵抗力がイオンにかかる。これらの力は所望に応じてイオンの運動を制御するように設定することができる。イオンガイドはイオン移動度区画の一部を形成することができ、この場合、イオンの分離を強化し且つ引き続く分析のためのイオン移動度スペクトロメータからの異なるイオン群の抽出を制御するように力を設定することができる。抽出されたイオンは、以降の分析、例えば飛行時間型計測器における質量分析に先行する衝突フラグメンテーション、のために選択することができる。この手法は質量分析計のその他の構成要素に適用できる。例えば、イオンの運動を制御するために、抵抗力及び電場力の両方をフラグメンテーションセル内のイオンにかけられるように、フラグメンテーションセルを構成することができる。
2005524196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンを分離する方法において、
（ａ）  無線周波数イオンガイドにイオンを供給する段階、
（ｂ）  前記イオンガイドの軸に沿う一方向に力を加えるために軸方向電場を印加する段階、及び
（ｃ）  前記電場によって加えられる前記力に対向する抵抗力をイオンに加えるために前記イオンガイドに沿ったガスフローを提供する段階、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
（ｄ）  少なくともいくつかのイオンを前記イオンガイド内に保持するために、前記少なくともいくつかのイオンについて、前記電場の前記力と前記ガスフローによって加えられる前記抵抗力が互いに釣り合うように前記電場及び前記ガスフローを初期設定し、引き続いて、所望のイオンを前記イオンガイドから抽出するために前記電場及び前記ガスフローの少なくとも一方を調節する段階、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
イオン移動度及び電荷特性に基づいて異なるイオンを分離するように前記電場及び前記ガスフローを設定する段階を含み、前記段階（ｄ）において、異なる所望イオンパケットを前記イオンガイドから順次抽出するために前記電場及び前記ガスフローの内の少なくとも１つを漸次変える段階を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記イオンガイドの少なくとも１つの領域において、前記イオンガイドの出口に向かう方向にイオンを駆動する力を加えるように前記電場を設定する段階及び前記イオンガイドの出口から離れる方向にイオンを駆動する後進抵抗力を加えるように前記ガスフローを設定する段階を含み、前記段階（ｄ）が前記電場の絶対値を漸次増大させる段階を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記イオンガイドの出口から離れる方法にイオンを駆動する後進力を加えるように前記電場を設定する段階及び前記イオンガイドの出口に向かう方向にイオンを駆動する抵抗力を加えるように前記ガスフローを設定する段階を含み、前記段階（ｄ）が、所望のイオンのパケットを前記イオンガイドから順次抽出するために、前記ガスフローの絶対値を漸次増大させる段階及び前記電場の絶対値を漸次減少させる段階の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記イオンガイドの長さに沿った一定の電場を印加する段階並びに、前記イオンガイドの入口から絶対値が漸次増大する抵抗力を加える前記イオンガイドの入口に隣接する第１の領域及び前記第１の領域の前記抵抗力の絶対値に少なくとも等しい抵抗力を加える第２の領域を有するガスフローを提供する段階を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記第２の領域において前記ガスフローによって加えられる前記抵抗力が前記イオンガイドの出口に向かう方向に漸次増大し、前記第１の領域における前記抵抗力の前記増大より低い速度で増大することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
（ｅ）  生成イオンを生じさせるために、前記イオンガイドから抽出されたイオンをフラグメンテーションセルに送り、前記イオンの反応及びフラグメンテーションの少なくとも一方を実施する段階、
をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項９】
（ｆ）  前記生成イオンを質量分析のために質量分析計に送る段階、
をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記生成イオンを質量分析のために飛行時間区画に送る段階を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記段階（ｅ）に先立ち、所望の親イオンを選択するために、前記イオンガイドからのイオンに質量選択区画を通過させる段階を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記フラグメンテーションセルにおいて、前記フラグメンテーションセルに沿ったガスフロー及び前記フラグメンテーションセルに沿った電場を提供する段階、前記フラグメンテーションセルにイオンをトラップするため及び前記フラグメンテーションセルから前記飛行時間型質量分析器へのイオンの抽出を制御するために前記電場及び前記ガスフローを制御する段階、及び前記ＴＯＦ（飛行時間）区画における分析サイクルにしたがって前記フラグメンテーションセルからのイオンの抽出のタイミングをとり、よって感度を高める段階を含むことを特徴とする請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記イオンガイドとして四重極子ロッドセットを提供する段階及び前記四重極子ロッドセットに沿って軸方向電場を提供する段階を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１４】
セグメント分割型ロッドセットとして前記四重極子ロッドセットを提供する段階及び、それぞれのロッドのセグメントに異なるＤＣ電圧を印加し、よって前記イオンガイドの長さに沿う軸方向電場を発生させる段階を含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記軸方向電場を発生させるための補助電極を提供する段階及び前記軸方向電場を発生させるために前記補助電極に電圧を供給する段階を含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記イオンガイドとして第１の四重極子ロッドセットを提供する段階、前記フラグメンテーションセルに第２の四重極子ロッドセットを備える段階、及び前記第１及び第２の四重極子ロッドセットのそれぞれの軸に沿う軸方向電場を形成する段階を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１７】
前記軸方向電場を発生させるために、前記第１及び第２の四重極子ロッドセットの両方をセグメント分割型ロッドセットとして提供する段階及び、前記第１の四重極子ロッドセットのセグメントに異なるＤＣ電圧を供給し、前記第２の四重極子ロッドセットのセグメントに異なるＤＣ電圧を供給する段階を含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記軸方向電場を発生させるために、前記第１の四重極子ロッドセットに対して第１の補助電極を設け、前記第２の四重極子ロッドセットに対して第２の補助電極を設ける段階及び前記第１及び第２の補助電極に電圧を印加する段階を含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
衝突誘起解離（ＣＩＤ）、表面誘起解離（ＳＩＤ）及び赤外多光子解離（ＩＲＭＰＤ）の内の１つによりフラグメンテーションを実施する段階を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項２０】
イオンを分離するための装置において、
イオンガイド、
前記イオンガイドの長さに沿った電場を発生させる手段、及び
前記イオンガイドに沿う所望のガス速度プロファイルを生じさせるために、前記イオンガイドの少なくとも１つの場所に対してガスを供給及び排出する手段であって、このガスの供給及び排出によって、使用時、前記イオンガイドに沿ったイオンの運動が前記電場の力及び前記イオンに加えられる抵抗力の両方に依存する、手段
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２１】
前記イオンガイドが多重極子イオンガイドを形成する複数本のロッドを備え、前記複数本のロッドのそれぞれがセグメントに分割され、電場を発生させるための前記手段が、前記ロッドセグメントに様々な電位を印加するための、前記セグメントに分割されたロッドに接続された電源を含むことを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記イオンガイドがイオン移動度区画を形成し、前記装置が、生成イオンをつくるためにイオンの反応及びフラグメンテーションの少なくとも一方を実施するための前記イオン移動度区画に接続されたイオンフラグメンテーションセル及び前記生成イオンを分析するための前記フラグメンテーションセルに接続された終段質量分析計をさらに備えることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記イオン移動度区画と前記フラグメンテーションセルの間に配置される別の質量分析計をさらに備えることを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記無線周波数イオンガイドが第１の四重極子ロッドセット及び少なくともＲＦ電圧を前記第１の四重極子ロッドセットに印加するための第１の電源を備えることを特徴とする請求項２２または２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記フラグメンテーションセルが複数本のロッドを有する多重極子ロッドセットを備え、前記多重極子ロッドセットの前記ロッドがセグメントに分割され、前記フラグメンテーションセルが前記フラグメンテーションセルに沿う電場を発生させるために前記セグメントに分割されたロッドに様々な電位を印加するための前記セグメントに分割されたロッドに接続された電源を備え、前記フラグメンテーションセルが、前記フラグメンテーションセルの長さに沿う所望のガス速度プロファイルをつくるために、前記フラグメンテーションセルのさまざまな場所に対してガスを供給及び排出する手段を備えることを特徴とする請求項２２または２３に記載の装置。
【請求項２６】
前記イオンガイドの長さに沿う電場を発生させるための前記手段が、複数のセグメントに分割された前記第１の多重極子ロッドセットと、前記第１の多重極子ロッドセットの長さに沿って様々なＤＣ電圧を印加することによって前記電場を発生させるために、前記第１の多重極子ロッドセットの前記セグメントに接続されたＤＣ電源とを含み、前記第２の多重極子ロッドセットが、セグメントに分割されたロッドセットと、前記第２の四重極子ロッドセットの長さに沿った軸方向電場を発生させるために、前記第２の多重極子ロッドセットの前記セグメントに接続された第２のＤＣ電源とを備えることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記イオンガイドの長さに沿う電場を発生させる前記手段が、前記第１の多重極子ロッドセットの周りに配置された一組の第１の補助電極と、前記第１の補助電極に接続され、前記電場を発生させるための第１の補助電源とを含み、前記フラグメンテーションセルに対して、複数の第２の補助電極が前記第２の多重極子ロッドセットの周りに配置され、前記フラグメンテーションセルの長さに沿った軸方向電場を発生させるために、第２の補助電源が前記第２の補助電極に接続されていることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２８】
前記終段質量分析計が飛行時間区画を備えることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２９】
イオンを分離する方法において、
（ａ）  イオンガイドにイオンを供給する段階、
（ｂ）  前記イオンガイドの軸に沿った一方向に力を加えるために軸方向電場を印加する段階、
（ｃ）  前記電場によって加えられる前記力に対向する抵抗力をイオンに加えるために前記イオンガイドに沿うガスフローを提供する段階、及び
（ｄ）  少なくともいくつかのイオンを前記イオンガイド内に保持するために、前記少なくともいくつかのイオンについて、前記電場の前記力と前記ガスフローによって加えられる前記抵抗力が互いに釣り合うように前記電場及び前記ガスフローを初期設定し、引き続いて、所望のイオンを前記イオンガイドから抽出するために前記電場及び前記ガスフローの少なくとも一方を調節する段階、
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はイオンをガス中のイオン移動度に基づいて分離するための方法及び装置に関する。さらに詳しくは、本発明は軸方向電場による力及びガスフローの抵抗力の対向作用に基づく。本発明は移動度分離の分解能の向上及び移動度分離段の質量分析計への結合の容易化を目的とする。
【背景技術】
【０００２】
イオン移動度分離としても知られる移動度分離は、それ自体で、または質量分析法と組み合わせることによって有用な方法となり得る。移動度分離は今日広く用いられているが、いくつかの欠点がある。第１に、移動度分離は比較的低分解能の技法であり、一般的な分解能は１０から３００の範囲にある。別の重大な欠点は効率の低さである。イオンビームの拡散広がりによるだけでなく、サンプリングの低デューティサイクルによっても、イオン輸送が低下し得る。移動度分離段が質量分析計に結合される必要がある場合には、拡散広がりが重大な問題になり得る。イオンパケットがイオン移動度スペクトロメータのドリフトチューブに導入されると、第１のイオンパケットがドリフトチューブから完全に掃き出されるまでは次のイオンを導入することができないから、低デューティサイクル効率が生じる。
【０００３】
多くのイオン移動度スペクトロメータにおいては、滞留時間が比較的短く（例えば１〜１０ミリ秒）、よって拡散広がりは重大ではない。大径ビームを受け入れるための適当に大きな捕獲面積をもつ検出器を備えることにより、拡散広がりを許容することができる。
【０００４】
拡散広がりを克服するための方法の１つが特許文献１に説明され、本発明の譲受人に譲渡されている。特許文献１は、軸方向電場構成または配置をもち、イオンガイド内で径方向閉込めが達成され、軸方向電場の効果により移動度分離が軸に沿っておこり得るイオンガイドを説明している。それでも、上記の構成または配置にはかなりのピーク広がり、したがって低分解能を生じる、軸に沿う拡散の問題があり、実用パラメータを用いて得られる分解能は約１０である。イオンガイドを長くしたり、動作圧力を高くしたりすることによって、得られる分解能を高くすることができるものの、イオンガイドの長さ及び動作圧力には実用限界がある。上記構成の場合、低デューティサイクルによる損失は、イオン蓄積を上流の専用トラップまたはトラップとしてはたらくイオンガイドの一部に用いることによって解消できる。
【特許文献１】米国特許第５４８７３８６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、軸方向電場構成における移動度分離の分解能及び効率を向上させる手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、移動度分離を実行するために軸方向電場をもつイオンガイドをガスのカウンターフローと組み合わせると、かなりの改善を得ることができるという認識に裏付けられたものである。さらに詳しくは、本発明は、このとき、ガスで満たされたイオンガイドの軸に沿ってイオンを駆動するために利用できる２つの力、軸方向電場及びガスフローの抵抗、が存在するという所見に基づく。これらの力が等しく、対向する方向でイオンに作用すれば、イオンの位置は事実上動かない。径方向運動はＲＦの力により局限され、したがって、イオンを有意な損失なしにイオンガイド内部に長時間にわたり滞留させる、すなわちトラップすることができる。次いで、軸方向の力の内の１つの小さな変化により、イオンを一方向または別の方向に移動させることができる。
【０００７】
別の重要な考察は、極限において互いに釣り合い得る、対向して作用する力を印加することにより、イオン滞留時間がかなり長くなることである。実際上、滞留時間は化学反応によるイオン数減少により制限され、化学反応は不純物の存在の抑制に依存する。滞留時間は数秒程度のものになり得る。
【０００８】
それぞれの力の絶対値はイオンの各タイプ固有のものであるから、この対向する力の作用の効果を分離に用いることができる。移動度特性は広範に変化し、したがってイオン分離の機会を増加させることができる。本発明では、少なくともある程度はイオンの移動度係数に基づいてイオンを選択する。実際、２つの力が互いに釣り合う時、これは、電場により生じるガスを軸方向に通過させるイオンの速度がガスフローの速度に一致することを意味する。イオンガイドの出口から入口に向かう方向に流れるガスフローの速度が一定の場合、イオン移動度係数が印加電場の下で同じイオン速度を生じるに十分である点より若干大きいところでイオンが引き出されるであろう。
【０００９】
本発明の発明者は、基本原理から無数の実用的配置または構成を発展させ得ることも認識した。様々な配置を弁別する１つの特徴はガスフローの方向である。ガスフローがイオンガイドの入口を後にして出口に向けられる場合の配置は“前進型”と称され、対応して、ガスフローがイオンガイドの出口から入口に向けられる場合の配置は“後進型”と称される。分離を達成するために、電場力またはガス抵抗力の絶対値が変えられる。それぞれの力は一般に、分離を最適化するため、軸に沿う非線形のプロファイルを有し得る。
【００１０】
本発明の第１の態様にしたがえば、イオンの分離方法が提供され、この方法は、
（ａ）  無線周波数イオンガイドにイオンを供給する段階、
（ｂ）  イオンガイドの軸に沿う一方向に力を加えるために軸方向電場を印加する段階、及び
（ｃ）  電場により加えられる力に対向する抵抗力をイオンに加えるためにイオンガイドに沿ったガスフローを提供する段階、
を含む。
【００１１】
無線周波数イオンガイドを用いることが好ましいが、目的によっては、別のイオンガイドを用いて本発明を実施できることが好ましいこともある。したがって、本発明の別の態様はイオンの分離方法を提供し、本方法は、
（ａ）  イオンガイドにイオンを供給する段階、
（ｂ）  イオンガイドの軸に沿った一方向に力を加えるために軸方向電場を印加する段階、
（ｃ）  電場により加えられる力に対向する抵抗力をイオンに加えるためにイオンガイドに沿うガスフローを提供する段階、及び
（ｄ）  イオンガイド内に少なくともいくつかのイオンを保持するために、該少なくともいくつかのイオンについて電場力とガスフローにより加えられる抵抗力が互いに釣り合うように、電場及びガスフローを初期設定し、引き続いて、所望のイオンをイオンガイドから抽出するために電場及びガスフローの少なくとも一方を調節する段階、
を含む。
【００１２】
本発明の別の態様はイオンを分離するための装置を提供し、本装置は、
イオンガイド、
イオンガイドの長さに沿った電場を発生させる手段、及び
イオンガイドに沿う所望のガス速度プロファイルをつくるために、イオンガイドの少なくとも１つの場所に対してガスを供給及び排出する手段であって、このガスの供給及び排出によって、使用時、イオンガイドに沿ったイオンの運動がイオンに加えられる電場力及び抵抗力の両方に依存する、手段を備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のよりよい理解のため及び本発明がどのように実行され得るかをより明確に示すため、例として、本発明の実施形態を示す添付図面をここで参照する。
【００１４】
初めに図１を参照すれば、本図は抵抗力及び電場力の絶対値を縦軸に示す。横軸は、ｘ＝０におけるイオンガイドの入口から出口に向かう、イオンガイドの軸に沿った距離を示す。
【００１５】
軸方向電場を発生させるために様々な手法を用いることができ、それらの多くは上述した特許文献１に開示されている。多重極子イオンガイドの場合は、個々のロッドをセグメントに分割して、異なるセグメントに異なるＤＣ電位を印加することにより軸方向電場を発生させることができる。あるいは、軸方向電場を発生させる目的のためだけに、多重極子ロッドセットのロッドの周り及びロッドの間に補助素子を設けることができる。多重極子イオンガイドの代わりに、特許文献１に開示されているように、軸方向電場の発生を容易にするリングガイドを用いることができる。別の既知のイオンガイドは二重らせん構造であり、そのようなイオンガイドの長さに沿う軸方向電場を発生させるためには、多重極子ロッドセットについて提案された手法と同様の手法、すなわち軸方向電場を発生させるためのいくつかのセグメントに分割されたロッド構造または独立電極が必要となるであろう。
【００１６】
抵抗力の発生及び図１及び２に示されるように抵抗力プロファイルを変化させることに関しては、様々な方法で達成することができる。多重極子ロッドセットに対しては、ロッドを位置合せして保持し且つ中心アパーチャを定める、ある種のホルダーを設けるのが通常である。ガスの速度にしたがって抵抗力を変えるため、多くの上記ホルダーをロッドセットに沿って間隔をおいて設けることができ、それぞれのホルダーには断面積の異なるアパーチャが設けられる。これにより、所望に応じて、イオンガイドの軸に沿うガス速度が必然的に変えられるであろう。
【００１７】
図１は、また図２も、多くの観点において概略的である。第１に、抵抗力及び電場力に対する線はいずれも理想化されて示されている。実際上、そのような理想化された完全なプロファイルが得られるとは考えられない。
【００１８】
両図において、前進方向電場は破線で示され、後進方向抵抗力は実線で示されている。
【００１９】
単線１０はある特定のイオンに対する抵抗力についてのプロファイルを表している。このプロファイルは様々なイオンについて同様であるが、その絶対値はイオン毎に異なり、必ずしもイオンの電荷に関係しないことが理解されるであろう。しかし、本発明の重要な態様は電場力及びガス抵抗力により加えられる力の相対的大きさである。
【００２０】
図１は、イオンガイドの出口からイオンガイドの入口に向かうガスフローにより確立される軸方向抵抗力を参照数字１０で示す。この抵抗力プロファイル１０は、イオンガイドの入口近くでの小さな値から出発して１０ｂで示される一定値に到達するまで定率で大きくなる初期領域１０ａを含む。実際上、このプロファイルは、１０ａで示されるように、実際のガス速度が急激に定率で低下するように、入口近くにある種のガスベントを設けることにより達成できる。
【００２１】
参照数字１２で示される軸方向電場を受けているイオンについては、イオンをイオンガイド出口に向けて駆動している軸方向電場が、イオンガイドのいかなる領域においても参照数字１０で示される抵抗力を上回るであろう。したがって、イオンは領域１０ａにおいてかなり加速され、イオンが一様な領域１０ｂに到達すると、そこにはイオンを加速しようとする一定の力が存在する。この表現が別の観点においても理想化されており、概略的であることは認められるであろう。すなわち、抵抗力はおそらく特定のイオンの特徴に依存するだけでなく、イオンの速度にも依存する。言い換えれば、イオンが加速されるにつれて、イオンが受ける抵抗力は大きくなり、ついには抵抗力が電場により加えられる力と釣り合うであろう。言い換えれば、参照数字１０ｂで示される区画においてイオンは一定の軸方向速度に達するはずである。
【００２２】
ガスにより加えられる抵抗力及び電場により加えられる力はイオン毎に異なるであろう。一般に、電場により加えられる力は単に電場強度とイオン電荷の倍数である。別のイオンの特徴が参照数字１４，１６で示される。すなわち、抵抗力１４は、勾配の異なる第１の領域１４ａ及び一定のすなわち一様な抵抗力を示す第２の領域１４ｂをやはり有する。参照数字１６で示される力を加えるように電場が設定されれば、イオンはイオンガイドを通して駆動され、イオンガイドを出て計測器の次段に向かうであろう。
【００２３】
別の特徴が線１８，２０で示される。これは、第１の領域１８ａ及び第２の領域１８ｂをやはり示し、領域１８ａが異なる勾配を示し、領域１８ｂが基本的に一様である、比較的高い抵抗力１８を有するイオンを示す。このイオンの場合、イオンガイドを通してイオンを移動させるためには、電場は参照数字２０で示される電場力が発生するように設定される必要があろう。
【００２４】
このタイプの装置をさらに理解するために、別の電場力の線が参照数字２４，２６で示される。線２４で示される電場力を発生するように電場が印加された場合、この電場力はイオンガイドの前部領域で抵抗力に打ち勝つに十分であるに過ぎない。したがって、イオンは、電場力が抵抗力１８ａと釣り合うまで移動するであろう。この結果、参照数字２５でおおよそ示される場所にイオンがトラップされることになるであろう。
【００２５】
参照数字２６で示される値まで電場がさらに強められると、イオンは、やはり電場力が参照数字１８ａで示される抵抗力に釣り合うまで、入口から離れる方向に若干移動するであろう。イオンは次いで、参照数字２７でおおよそ示される場所にトラップすなわち保持されるであろう。すなわち、電場力が参照数字１８ｂで示される抵抗力値より小さい間は、矢印２２で示されるように電場が漸次強められるにつれて、イオンがイオンガイドの入口から漸次移動していくことが理解されるであろう。電場力が参照数字２０で示されるレベルに到達し、参照数字１８ｂで示される抵抗量を上回ると、イオンはイオンガイドの出口に向けて連続的に移動するであろう。
【００２６】
すなわち、この配置により、イオンの異なる電荷及び移動度特性に依存して、事実上、イオンの異なる場所でのトラップすなわち保持が可能になることが理解されるであろう。これにより、イオンガイド内でのイオンの分離及び異なる時点におけるイオンガイドからのイオンの抽出が可能になる。これは、電場を漸次強めることにより達成でき、電場の漸次増強は矢印２２により模式的に示される。電場の増強は電場力プロファイル２０，２４及び２６の相対比を同じままにするであろうが、抵抗力プロファイル１８に対してはやはり絶対値を大きくする。すなわち、それぞれの電場力プロファイルが抵抗力１８ｂを上回るにつれて、イオンはイオンガイドの全長に沿って駆動され、イオンガイドから抽出されるであろう。これにより、イオンの制御された分離が可能になる。電場力の変化率は変更可能であるが、イオンガイドに既にトラップされたイオンを保持するために、随時、状態維持とすることができる。
【００２７】
図２は概ね同様の配置を示すが、本図では異なる領域３０ａ，３０ｂをもつ抵抗力プロファイルが参照数字３０で示される。本図では、抵抗力プロファイルの下流領域３０ｂが一様ではなく、漸次大きくなる絶対値を示す。図１に対応して、電場力が参照数字３２で示される。電場力が抵抗力３０の最大値を上回ると、イオンが駆動されてイオンガイドから外に出される。
【００２８】
図１と同様に、図２も異なる特徴をもつイオンに対するプロファイルを示す。すなわち、より大きな抵抗をもつイオンに対する抵抗力プロファイルが参照数字３４で示されている。そのようなイオンに対しては、イオンガイドを通してそのようなイオンを駆動するために、参照数字３６で示される電場力が必要である。
【００２９】
同様に、さらに大きな抵抗をもつイオンが抵抗力プロファイル３８で示される（抵抗力プロファイル３４，３８はいずれも、やはり、抵抗力プロファイル３０に対応する、領域３４ａ，３４ｂ及び３８ａ，３８ｂをもって示される）。この抵抗力プロファイル３８の場合、抵抗力の最大値を克服し、イオンガイドからイオンが取り出されることを保証するためには、参照数字４０で示される電場力が必要である。
【００３０】
図１に対応して、最上位の抵抗力プロファイル３８は、やはり、より小さい電場の効果を示している別の電場力の線４２，４４とともに示される。電場力４２に対しては、これが抵抗力３８と釣り合うときに、イオンはトラップされる傾向をもつ。このことが場所４３に示される。同様に、参照数字４４で示される値まで電場力がさらに強められると、電場力と抵抗力が再び釣り合うまで、イオンは出口に向けてさらに右に移動する傾向をもつであろう。これは、イオンが保持すなわちトラップされる傾向をもつであろう場所を示す参照数字４５で示される。電場力が参照数字４０の値までさらに強められると、イオンはついには最大抵抗力に打ち勝ち、駆動されてイオンガイドから外に出るであろう。
【００３１】
図２においては、抵抗力プロファイル３０ｂが一様ではなく、傾いているが、このことは、イオンガイドの長さ全体にわたって、全てのイオンがある場所にトラップすなわち保持される傾向をもつであろうことを意味する。
【００３２】
図１及び２の両図において、電場力が抵抗力を上回ると、イオンが駆動されてイオンガイドから外に出る。図１において、分離の質は拡散に左右される。電場力が参照数字１０ｂで示される抵抗力に一致すると、イオンは拡散の影響を受けるであろう。すなわち、イオンは軸方向に拡散する傾向をもち、これによりイオンパケットの幅が拡大するであろう。すなわち、図１の配置は分離の質の、スキャン速度へのある程度の依存性を示す。
【００３３】
他方で、図２の配置は拡散の影響を同程度には受けないはずである。イオンガイドの長さに沿って変化する抵抗力プロファイルを提供することにより、拡散の問題は大きく避けられるはずである。図２の配置では、分離の質がスキャン速度に依存せず、それぞれのイオンパケットの幅が抵抗力３０ｂの勾配により決定されるモードでの動作が可能である。
【００３４】
次に図３ａ，４ａ及び５ａに移れば、これらの図はＭＡＬＤＩ四重極子ＴＯＦ計測器を備える装置で実行された試験結果を示す。この計測器は、ＭＡＬＤＩイオン源、四重極子イオンガイド及びＴＯＦ分析区画を有する。
【００３５】
四重極子イオンガイドは、軸方向電場の生成を可能にするために、セグメント分割型四重極子イオンガイドとした。抵抗力はイオンに対向する方向のガスフローにより加えた。図１の、特に参照数字１０ｂで示されるガスフロープロファイルに、正確にではないが、対応するガスフロープロファイルは、計測器の機械的制約により若干不均等であり、したがって分解能は理論予測値より低くなった。
【００３６】
図３ａは質量スペクトルを示し、３つのピークを７２６.３９４ ｍ/ｚ，１３４７.７３６ ｍ/ｚ及び２８４５.７６２ ｍ/ｚに示す。図４ａは引出時間プロファイルを示し、図からわかるように、比較的初期の２つのピーク及び以降のかなり多くの拡散ピークが存在する。
【００３７】
図５ａは、図３ａのピークに対応する別々の３つのピークを示すために分割された、図４ａのプロファイルを示す。さらに、図５ａでは３つのピークが規格化されている。当然のように、大きなｍ/ｚをもつピークは、移動度がより小さく、後になって現れる。
【００３８】
図３ａ，４ａ及び５ａと同様に、混合物、この場合はペプチドの混合物、の試験結果を示す図３ｂ，４ｂ及び５ｂを次に参照する。様々なピークが図３ｂに１，２，３及び４で示され、図３ｂは、図３ａと同様に、混合物の質量スペクトルを示している。図４ｂは混合物全体に対する引出時間プロファイルを示し、図からわかるように、異なるピークがぼけて重なり、広がる傾向がある。
【００３９】
図５ｂは、図３ｂで同定された４つの有意なイオン１，２，３及び４の４つの個々のピークを示すために分割された、図４ｂのプロファイルを示す。図５ａと同様に、図５ｂのピークは規格化されている。やはり、大きなｍ/ｚをもつピークは、移動度が小さく、後になって現れる。
【００４０】
図４ａ，５ａ及び４ｂ，５ｂのグラフはＴＯＦ計測器を用いて作成可能であることが分かるであろう。イオン移動度区画で決定され、図４ａ，４ｂに示されるような、総輸送時間を測定することができる。同時に、ＴＯＦ計測器は数分の１秒程度の短いサイクルタイムを有するから、図５ａ，５ｂのグラフを与えるために、イオン移動度区画からイオンを抽出しながら、イオンを同定し、質量を分析することができる。
【００４１】
本発明の範囲内で無数の変形及び改変が可能であることを理解すべきである。したがって、図１及び２は電場力について不変プロファイルを示すが、実際は、電場力を変化させることができる。電場を発生させるために様々な装置を用いることができ、これらの装置はイオンガイドの長さに沿って変化する電場を与えるために配置することができる。それにもかかわらず、それぞれのイオンに対するプロファイルは同様であろうし、電場力の絶対値は電場及びそれぞれのイオンの電荷の絶対値により決定されるであろう。
【００４２】
図１及び２は、抵抗力がただ２つの異なる領域を有する簡素なプロファイルを示すが、様々なプロファイルを与えることができ、これらのプロファイルには異なる特徴を有する３つまたはそれより多くの領域があり得ることは当然である。同様に、電場力プロファイルは、それぞれが異なる特徴を示す、３つまたはそれより多くの異なる領域を有することができよう。
【００４３】
図７を参照すれば、本発明のまた別の実施形態が示される。この実施形態は直交ＴＯＦ（飛行時間）区画１２２が後続するＩＭＳ区画１００を基本的に有する。ＩＭＳ区画１００はチャンバ１０２を画定し、チャンバ１０２内にはＭＡＬＤＩターゲット１０４がある。参照数字１０６で示されるように、ＭＡＬＤＩターゲットは照射されてイオンパルスを形成する。これらのイオンパルスは、参照数字１１０で示される、セグメント分割された四重極子ロッドセット内に集められる。図６の実施形態の場合と同様に、セグメント分割されたロッドセット１１０には、リングガイド特性を与えるためのＲＦ電圧及び軸方向ＤＣ電場を発生させるためのＤＣ電圧（おそらくＤＣ分解電圧は用いられないであろう）を供給するのに適した電源が接続される。四重極子ロッドセット１１０を囲むハウジングまたはケーシング１０８が備えられ、ガス入口１１２に接続される。したがって、図６の実施形態と同様に、ガスが供給され、矢印で示されるように、イオン流の方向に対向して流れるであろう。図６の実施形態と同様に、様々なガスまたはガスの混合気を供給するための配置を備えることができる。したがって、イオンは前進軸方向電場及びガスフローによる阻止または後進抵抗力を受けながら、ロッドセット１１０を通って進む。
【００４４】
既知の態様において、チャンバ１０２にはターボ真空ポンプへ接続するための接続口１１４が設けられる。
【００４５】
イオンはＩＭＳ区画１００を出て中間チャンバ１１８に入り、中間チャンバ１１８には中間チャンバ自体のターボ真空ポンプへの接続口１２０が設けられている。この中間チャンバ１１８は既知の態様でイオン光学系を有する。
【００４６】
イオンは次いで直交ＴＯＦ区画１２２に送られる。ＴＯＦ区画もターボ真空ポンプへの標準接続口１２４を有する。
【００４７】
ＴＯＦ区画１２２内には、イオンをゲーティングし、イオンパルスを形成するための、標準的配置のグリッド１２６がある。図７の実施形態において、ＴＯＦ区画はイオンミラー１２８及び検出器１３０を備える。
【００４８】
したがって、図７の実施形態において、イオンは、概ね、図１及び２に関して上述したような、イオン移動度分離をＩＭＳ区画１００で受ける。すなわち、イオンはイオンを分離するための電場力及びガスによる抵抗力の両方を受け、同時に、四重極子ロッドセットの案内効果により軸上に維持される。ＲＦイオンガイドを備えることにより、有意な径方向拡散の問題を生じずに、イオンが長い滞留時間を有することが可能になる。続いて、長い滞留時間により、様々なタイプのイオンの所望の分離が可能になる。次いで、移動度特性に基づいて分離されたイオンは、ＴＯＦ区画１２２において個々の分析を受けることができる。
【００４９】
以上の実施形態はイオンを前進方向に駆動するために配置された電場力を阻止力として作用する抵抗力とともに有するが、これらを逆転させることもできよう。すなわち、電場が阻止力を加え、ガスフローがイオンを出口に向けて駆動する力を加えることもできよう。
【００５０】
さらに、電場及びガスフローのいずれもが、イオンガイドの長さに沿う前進力及び阻止力を合せて加えることが可能である。例えば、電場について、イオンガイドの一領域に前進電場を与え、イオンガイドの別の領域に後進または阻止電場を与えることができる。同様に、ガスフローがイオンガイドの第１の領域において後進力または阻止力を与え、イオンガイドの出口に近い領域において前進力を与えるように、イオンガイドの中間のどこかの点においてガスフローが入ることができる配置が考えられる。
【００５１】
本発明は数多くの利点を提供する。本発明により提供される移動度分離により、異なる前駆体イオンは異なる時点に抽出されるから、図６の実施形態に示されるように、ＭＳ/ＭＳ複合化が可能となり得る。すなわち、イオンの一グループまたはパケットが抽出されると、フラグメンテーションセルにおいて通常のフラグメンテーションを受けることができ、次いでフラグメントイオンについて第２の質量分析段階を受けることができる。これが行われている間、他のイオンをイオンガイドに保持することができる。したがって、１つまたはそれより多くの前駆体が分析される必要があるときに、イオンは浪費されない。これは、３連四重極子構成またはＱｑＴＯＦあるいはその他のいずれかの適する構成に適用可能とすることができる。個別に分析され得る注目するピークの数にほぼ比例して感度が高まると考えられる。
【００５２】
２００１年１２月７日に出願された、本願発明者の以前の米国特許出願第１０/００４８００号の明細書も参照する。この明細書の内容は本明細書に参照として含まれる。上記の出願明細書においては、２つの異なるタイプの分離、すなわちイオン移動度分離及び質量対電荷比に基づく通常の質量分析を有する計測器が提案されている。しかし、上記の以前の出願明細書では、イオン移動度分離が基本的に、既知の態様で停滞ガスにより実施される。上記の以前の出願明細書は、そのような配置が“直交”と見なされ得る２次元の分離を実現すると注記している。すなわち、多くの検体について、移動度特性と質量対電荷特性は互いに無関係である、すなわち直交しているとすることができる。このことは、通常の質量分析計では十分な分離を妨げる、同じかまたは非常に近い質量対電荷比を有する２つのイオンを分離することが望まれる場合に、特に有利である。これらのイオンが極めて異なる移動度特性を有し、イオン移動度スペクトロメータでこれらのイオンを初めに分離することが可能となり、分離に続いて、２つのイオンを個別に質量分析段階にかけることができることがあり得る。
【００５３】
同時に、上記の以前の出願明細書は、これらの特性は直交及び独立であるが、何らかの関係も示し得ることをさらに注記している。すなわち、多くのイオンについて、より大きな質量対電荷比をもつより大きなイオンは普通、より低いドリフト速度またはより長いドリフト時間を示す。この特徴は計測器の性能を最適化するために用いることができる。
【００５４】
移動度係数と質量対電荷比の間のある相関により、広い質量範囲にわたり直交ＴＯＦのパルサーモード動作を利用することが可能となり、現行の測定器の少なくとも４倍に、高められた感度が得られる可能性がある。パルサーモード動作において、イオンは貯蔵され、次いで直交注入ＴＯＦ計測器にパルスとして注入される。これにより１００％に近いが狭いｍ/ｚ範囲に対してのみイオン輸送が可能になり、この範囲の外側のイオンは失われる。
【００５５】
初めに移動度分離段階を実行することにより、注目するイオンを、タイミングを合せて、順次ＴＯＦ計測器に送ることができ、それぞれの特定の時点で抽出されるイオンの輸送を最適化するためにパルサーモードのパラメータを動的に調整することができる。ここで、通常のＴＯＦ計測器の１００マイクロ秒オーダーのサイクルタイムが一般に移動度区画からイオンを抽出するためにかかる時間よりかなり短く、よって注目するイオンの全範囲を捕捉するには数多くのＴＯＦサイクルが必要となることは理解されるであろう。
【００５６】
同時に、それぞれのイオンは異なる時点でＴＯＦ区画に到着するであろうから、ＴＯＦの特性をそれぞれのイオンに対して設定することができる。すなわち、前述したように、ｍ/ｚ比と移動度特性の間には何らかの関係があることが多い。ＴＯＦに対するサイクルタイムは、やはり試料の使用を最適化するため、期待されるｍ/ｚ比に基づいて設定することができる。
【００５７】
移動度分離を利用する別の方法は、ＭＳ/ＭＳ実験に対して質量分離の代わりに移動度分離を利用することによる方法であり得る。すなわち、ＭＳ/ＭＳ実験に対して質量分離の代わりの第１段階を用いることができる。すなわち、第１段階を質量ではなく移動度に基づくイオンの分離とすることができよう。すなわち、移動度に基づくイオンの分離を、ある形式の“貧者”ＭＳ/ＭＳ構成を実施するために用いることができる。これは、後続の何らかの分析段階に先立ち、簡単なまたは性能の劣る分解ＭＳ段階を実施するためにイオン移動度区画を初めに用い得ることを意味する。これは、やはり、ｍ/ｚ比が移動度特性にリンクしていることが多く、同時に移動度分離が通常は比較的低い分解能を示すことを認めるものである。目的によっては、少なくとも初段において低い分解能であることが適している。これには、ＴＯＦ区画に対するエレクトロニクスは比較的に単純であるから、第１ＭＳ区画に対する複雑で高価なエレクトロニクス回路を排除できるという利点がある。
【００５８】
移動度分離により、少なくともある程度は、ある種の混合物の分析を簡素化できる。これは、イオンの移動度特性が質量対電荷比から完全に独立しているという事実による。すなわち、移動度分離により、質量対電荷比だけでは十分に分離することができないイオンの分離が可能になり得る。したがって、分析の簡素化が可能になる。
【００５９】
次に、全体として参照数字６０で示される、本発明を組み込んでいる質量分析計の一実施形態を示す図６を参照する。この質量分析計は、質量選択区画、続いてフラグメンテーションセル、次いで別の質量分解区画を有する、縦連質量分析計として一般に識別される構成を有する。この別の質量分解区画は、フラグメンテーションセルからのフラグメントを分析するための、四重極子ロッドセット及び検出器あるいは飛行時間（ＴＯＦ）区画を含む、いずれかの適する分析計とすることができる。直交ＴＯＦ区画が終段質量分析区画に可能な配置の１つである。さらに、本発明にしたがい、第１の質量選択区画の上流にＩＭＳ区画がある。
【００６０】
イオン源６２がイオンを生成し、イオンは、参照数字６４で示される、移動度分離（ＩＭＳ）区画に通される。
【００６１】
ＩＭＳ区画６４は、特許文献１にあるような、複数のロッドセグメント６６ａ，６６ｂ等からなるロッドセット６６を有する。ロッドセグメントの数は変えることができ、図６には簡単のために数個しか示されていない。ロッドセグメントの数は、１０，２０，６０またはそれより多くさえすることができると予想される。ＩＭＳ区画６４の長さは所望に応じて変えることができる。現在、発明者は１２インチ（約３０ｃｍ）長のＩＭＳ区画６４を提唱しているが、より長い、例えば２４インチ（約６０ｃｍ）長のＩＭＳ区画により、ＩＭＳ法でさらによい分離が得られるであろう。
【００６２】
図２にある程度示されるような電位勾配を発生させるため、ＤＣ電源６８がロッドセット６６の様々なロッドセグメントに接続される。イオン移動度区画６４を通してイオンを案内し、収束させるため、ＲＦ電源７０もロッドセット６６の様々なセグメントに接続される。
【００６３】
参照数字７２，７３で示される、２つのガス源が設けられ、これらは、２つのガスの均衡及び総ガスフローの調節のいずれをも可能にする混合弁７４に接続される。ＩＭＳ区画６４は１ｍＴｏｒｒ（０.１３ Ｐａ）〜１０Ｔｏｒｒ（１.３×１０３ Ｐａ）の範囲の圧力に維持される。より低い圧力は移動度分離には実用的ではなく、より高い圧力では衝突収束効果が低下する。ガス源は簡略に示され、必要なガスフローの確立のためにＩＭＳ区画６４を囲むハウジング６７の一端においてガスが導入され、ハウジング６７には、所望のガス速度プロファイルを確立するため、ＩＭＳ区画６４の長さに沿って１つまたはそれより多くの排気口またはベントがある。既に述べたように、ガス速度を所望に応じて変えるために、ロッドセグメントのための支持体の側面に可変の内部アパーチャを設けることができる。
【００６４】
ＩＭＳ区画６４は適するガス、例えば、窒素、水素、アルゴン、ヘリウムで満たすことができる（ただし、現今の真空ポンプのあるポンピング限界により水素及びヘリウムは実用に向かないであろう）。酸素及び二酸化炭素を用いることもでき、一般には、希ガスのいずれをも用いることができると考えられる。ＳＦ６は使用可能な別のガスであり、ある用途によっては、電子に対して強い親和性を示すという利点を呈する。
【００６５】
２種類のガスを供給するのは、注目するイオンについての移動度特性が様々なガスの間で変わり得るからである。例えば、注目する２つまたはそれより多くの相異なるイオンについて、一方のガス中では全てのイオンが同様の移動度を有するが、他方のガス中ではまったく違う移動度を有するということがあり得る。したがって、ガスを別のガスに切り換えることにより、分離を達成することができる。２つまたはそれより多くのガスの混合気を用いることが望ましい場合もあり得る。
【００６６】
ＩＭＳ区画６４から、図６では四重極子ロッドセット７８を備えて示される、質量選択区画７６にイオンが送られる。電源８０がロッドセット７８に接続されて示される。電源８０は、注目するｍ/ｚ比をもつイオンを選択するため、ロッドセットに信号を供給するための通常のＲＦ及びＤＣ電源とすることができる。既知の態様で、ロッドセット７８に所望の分解能を設定することができる。質量選択区画７６はＩＭＳ区画６４における移動度分離により選択されたイオンの掃出しに役立つ。ＩＭＳ区画６４における分解能は通常２０〜１００の範囲にあるであろうが、１０００程度の分解能は真のＭＳ区画において日常のことである。
【００６７】
質量選択区画７６の下流にはフラグメンテーションセル８２がある。既知の態様において、フラグメンテーションセル８２はロッドセット７８と同じチャンバ内におかれる。やはり通常の、ターボ真空ポンプへの接続口が参照数字６５，７７で示される。フラグメンテーションセルはガス源８３を備え、フラグメンテーションセル８２内の圧力は既知の態様で制御できる。フラグメンテーションセル８２は、やはり複数のロッドセグメント８４ａ，８４ｂ等を備える、それ自体のセグメント分割型ロッドセット８４を有する。この態様におけるセグメント分割型ロッドセットの使用は、上述した特許文献１にしたがうようにすることもできる。さらに、本発明にしたがえば、フラグメンテーションセル８２に静的衝突ガスを供給するだけでなく、ＩＭＳ区画６４についてと同様に、選ばれた方向の速度をもつガスを供給する手段を備えることができる。この速度の絶対値をフラグメンテーションセルの長さに沿って変えることもでき、ガスフローの方向をフラグメンテーションセル８２の異なる領域間で変えることもできる。この目的のため、ガスのための入口及び出口が必要な場所に設けられるであろう。フラグメンテーションセル８２ではフラフメンテーションをおこすために衝突誘起解離（ＣＩＤ）を用いることができる。あるいは衝突誘起解離（ＣＩＤ）とは異なるフラグメンテーション方法をフラグメンテーションセル８２で実施することができる。そのような方法には、表面誘起解離（ＳＩＤ）、赤外多光子解離（ＩＲＭＰＤ）またはその他の適するイオンフラグメンテーション方法を含めることができる。
【００６８】
ロッドセット８４にわたる電位勾配を確立するためのＤＣ信号及びＲＦ電場のそれぞれのため、やはり、それぞれの電源８６及び８８が設けられている。電源８８はさらに、国際公開第９８/００５２６号パンフレットに説明されるように、帯域通過モードでフラグメンテーションセルを動作させることが望ましければ、ある程度の分解ＤＣ成分を供給することができる。
【００６９】
最後にフラグメンテーションセル８２は、通常の質量分析計であり、詳細は示されない、終段質量分析計９０に接続される。
【００７０】
図６の配置はＭＳ/ＭＳスキャン等に高められた性能を与えると考えられる。事実上、質量選択区画７６で実施される第１のＭＳ（質量選択）段階に加えて、イオンはＩＭＳ区画６４でＩＭＳ分離をあらかじめ受ける。第２の質量選択（ＭＳ）段階は区画９０でおこる。
【００７１】
これは親イオンピークの選別という利点を有することができる。質量選択区画７６で選択された親イオンピークの場合、同様の、または同じでさえある、ｍ/ｚ比を有する様々なイオンの妨害ピークが存在することが多いであろう。これらのイオンは質量選択だけでは弁別することができない。したがって、ＩＭＳ区画６４は、様々な妨害イオンの異なる移動度特性による分離を可能にするという利点を有する。したがって、親イオンのｍ/ｚ比及び移動度特性のいずれをも知っていれば、適切な時点で親イオンをＩＭＳ区画６４から取り出すことができ、より小さい移動度及びより大きい移動度をもつイオンは排除される。次いで、これらの親イオンは区画７６でさらに質量選択を受け、この質量選択により、主として、偶発的に引き込まれたいかなるイオンの排除も、同様のＩＭＳ特性を有するが極めて異なるｍ/ｚ比を有するいかなるイオンの排除も、保証される。
【００７２】
次いで、通常通り、選択された親イオンはフラグメンテーションのためにフラグメンテーションセル８２に送られるであろう。特許文献１に詳述されているように、親フラグメントイオンが妥当な時間内にフラグメンテーションセル８２を通って進み、フラグメンテーションセル８２からのいかなる“テール”の掃出しも可能にするために長い時間は必要ではないことを、ロッドセット８４にわたって維持されている電位勾配が保証するであろう。さらに、電位勾配は親イオンの速度を維持して、良好なフラグメンテーション効率を保証する。すなわち、親イオンの運動エネルギーをイオンのフラグメンテーションをおこさせずに低下させる傾向をもつ、斜め衝突をいずれかの親イオンが受けたとしても、そのイオンはフラグメンテーションがおこるまでさらに加速される。
【００７３】
フラグメントイオン及びいかなる未フラグメント化親イオンも、次いで、やはり既知の態様で、フラグメントの分析のため、終段質量分析計９０に送られる。
【００７４】
図６の配置または装置は、在来の縦連質量分析計、例えば四重極子−飛行時間（ＱｑＴＯＦ）質量分析計に類似している。そのような計測器は、［エイチ・モーリス（H. Morris），ティー・パクストン（T. Paxton），エイ・デル（A. Dell），ジェイ・ラングホーン（J. Langhorne），エム・バーグ（M. Berg），アール・ボードリ（R. Bordoli），ジェイ・ホイエス（J. Hoyes），アール・ベイトマン（R. Bateman），Rapid Commun. Mass. Spectrom.，１９９６年，第１０巻，ｐ.８８９及びエイ・シェフチェンコ（A. Shevchenko），アイ・チェルヌシェヴィッチ（I. Chernushevich），ヴィー・スパイサー（V. Spicer），ダブリュー・エンス（W. Ens），ケイ・スタンディング（K. Standing），ビー・トムソン（B. Thomson），エム・ウィルム（M. Wilm），エム・マン（M. Mann），Rapid Commun. Mass. Spectrom.，１９９７年，第１１巻，ｐ.１０１５−１０２５］に記載されているような、いくつかの動作モードを有する。別の特徴は、移動度分離により様々な動作モードにおいてそのような計測器の感度を高めることが可能になることである。単一ＭＳモード（全スペクトル分析）では、可変周波数スキャン及び／または集群を用いることにより感度を向上させることができる。
【００７５】
ＭＳ/ＭＳモード（選択された前駆体のフラグメントイオンスペクトル）では、親イオン多重化により、図６の構成の感度をさらに向上させることができる。在来のＱｑＴＯＦ質量分析計は一度に１つの前駆体イオンしか選択できず、このことは、１つより多くの注目する前駆体イオンを含んでいる混合物を分析する際にかなりの感度低下があることを表す。区画６４における移動度分離の使用により、移動度段から“抽出される”順次する様々な前駆体イオンがつくられるであろう。四重極子質量選択器７６はその時点で“抽出される”注目する前駆体イオンに合せて調節することができる。すなわち、１つの実験中に、多くの前駆体イオンを四重極子７６で選択し、フラグメンテーションセル８２でフラグメント化し、ＴＯＦ９０で分析することができる。これにより、試料のよりよい使用が得られ、別の注目する前駆体が分析されている間に他の前駆体が排除される必要がなくなる。
【００７６】
上で詳述した“貧者”構成の場合は、ＭＳ選択区画７６が取り除かれるであろう。したがって、これはＩＭＳ区画６４とフラグメンテーションセル８２を組み合わせる可能性を提供する。事実上、両区画を通して延びる１つの連続ロッドセットを備えることができよう。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるイオンガイドの軸に沿う電場力及びガス抵抗力の変化を示すグラフである
【図２】本発明の第２の実施形態の軸に沿う電場力及び抵抗力の変化を示すグラフである
【図３ａ】本発明を用いて得られた質量スペクトルを示す
【図３ｂ】図３ａに対応する、ペプチド混合物に対する質量スペクトルを示す
【図４ａ】引出時間の変化を示すグラフである
【図４ｂ】図４ａに対応する、引出時間の変化を示すグラフである
【図５ａ】図３ａの３つの主要ピークに対する引出時間の変化を示す図４ａと同様のグラフである
【図５ｂ】図５ａに対応する、４つの主要ピークに対する引出時間を示す
【図６】本発明を組み込み、ＩＭＳ区画、フラグメンテーションセル及び質量分析区画を備える、質量分析計の略図である
【図７】ＩＭＳ区画に続いて直交ＴＯＦ（飛行時間）区画を備える、質量分析計の略図である
【符号の説明】
【００７８】
６２    イオン源
６４    ＩＭＳ区画
６５，７７    ターボ真空ポンプ接続口
６６，８４    セグメント分割型四重極子ロッドセット
６７    ハウジング
６８，８６    ＤＣ電源
７０，８８    ＲＦ電源
７２，７３，８３    ガス供給源
７４    混合弁
７６    質量選択区画
７８    四重極子ロッドセット
８０    ＲＦ＋ＤＣ電源
８２    フラグメンテーションセル
９０    終段質量分析計
【図１】
2005524196.tif 000003
【図２】
2005524196.tif 000004
【図３ａ】
2005524196.tif 000005
【図３ｂ】
2005524196.tif 000006
【図４ａ】
2005524196.tif 000007
【図４ｂ】
2005524196.tif 000008
【図５ａ】
2005524196.tif 000009
【図５ｂ】
2005524196.tif 000010
【図６】
2005524196.tif 000011
【図７】
2005524196.tif 000012
【国際調査報告】
2005524196.tif 000013
2005524196.tif 000014
2005524196.tif 000015