(57)【要約】イオン源が、化合物をイオン化し、異なるｍ／ｚ値を伴う前駆イオンを生成する。試薬源が、電荷低減試薬を供給する。イオンガイドが、質量フィルタとイオン源および試薬源の両方との間に位置付けられる。イオンガイドは、擬ポテンシャルを生成し、閾値ｍ／ｚを下回るイオンガイド内の前駆イオンを捕獲する、ＡＣ電圧およびＤＣ電圧を、その電極に印加する。本ＡＣ電圧は、ひいては、捕獲された前駆イオンのｍ／ｚ値が、閾値ｍ／ｚを上回る単一のｍ／ｚ値まで増加するように、捕獲された前駆イオンを試薬によって電荷低減させる。イオンガイドは、単一のｍ／ｚ値を上回って増加されたｍ／ｚ値を伴う前駆イオンを質量フィルタに連続的に伝送させる、質量フィルタの電極に印加されるＤＣ電圧に対して、ＤＣ電圧をその電極に印加する。
2021535558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一の質量対電荷比（ｍ／ｚ）値において前駆イオンを連続的に蓄積および伝送するために、異なるｍ／ｚ値を有する同一の化合物の前駆イオンの電荷を低減させるための装置であって、
試料の化合物をイオン化し、異なるｍ／ｚ値を伴う前記化合物の２つ以上の前駆イオンを生成するためのイオン源デバイスと、
電荷低減試薬を供給する試薬源デバイスと、
質量フィルタデバイスと、
前記質量フィルタデバイスと前記イオン源デバイスおよび前記試薬源デバイスの両方との間に位置付けられるイオンガイドデバイスであって、前記イオンガイドデバイスは、
前記イオン源デバイスからの前記２つ以上の前駆イオンおよび前記試薬源デバイスからの前記電荷低減試薬を受容し、
擬ポテンシャルを生成し、イオンガイドデバイス内で閾値ｍ／ｚを下回るｍ／ｚ値を伴う前記受容された２つ以上の前駆イオンを捕獲し、ひいては、前記２つ以上の前駆イオンのｍ／ｚ値が、前記閾値ｍ／ｚを上回る単一のｍ／ｚ値まで増加するように、前記捕獲された２つ以上の前駆イオンを前記受容された電荷低減試薬によって電荷低減させる、交流（ＡＣ）電圧および直流（ＤＣ）電圧を、前記イオンガイドデバイスの１つ以上の電極に印加し、
前記単一のｍ／ｚ値まで増加されたｍ／ｚ値を伴う前記２つ以上の前駆イオンを前記質量フィルタデバイスに連続的に伝送させる前記質量フィルタデバイスの電極に印加されるＤＣ電圧に対して、前記ＤＣ電圧を前記１つ以上の電極に印加する、
イオンガイドデバイスと
を備える、装置。
【請求項２】
前記電荷低減試薬は、中性電荷スカベンジャ試薬を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記中性電荷スカベンジャ試薬は、アンモニアまたはアセトンを含む、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記電荷低減試薬源デバイスは、プロトン移動反応（ＰＴＲ）試薬源デバイスを備え、前記電荷低減試薬は、ＰＴＲ試薬イオンを含み、前記イオンガイドデバイスは、前記擬ポテンシャルを生成し、前記閾値ｍ／ｚを下回るｍ／ｚ値を伴って前記受容された２つ以上の前駆イオンおよび前記受容されたＰＴＲ試薬イオンの両方を相互に捕獲する、前記ＡＣ電圧を、前記イオンガイドデバイスの１つ以上の電極に印加する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記イオンガイドデバイスの１つ以上の電極は、前記イオンガイドデバイスのロッドを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記イオンガイドデバイスの１つ以上の電極は、前記イオンガイドデバイスの出射開口またはレンズの電極を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記イオン源デバイスからの前記２つ以上の前駆イオンおよび前記試薬源デバイスからの前記電荷低減試薬は、前記イオンガイドデバイスの同一の入口によって別個かつ連続的に受容される、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記イオン源デバイスからの前記２つ以上の前駆イオンおよび前記試薬源デバイスからの前記電荷低減試薬は、オリフィスおよびイオンガイドを通して、前記イオンガイドデバイスの同一の入口に別個かつ連続的に導入される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記イオンガイドデバイスは、四重極、六重極、または八重極イオンガイドデバイスを備える、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記イオン源デバイスからの前記２つ以上の前駆イオンおよび前記試薬源デバイスからの前記電荷低減試薬は、前記イオンガイドデバイスの異なる入口において連続的かつ同時に受容される、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記イオンガイドデバイスは、４つの分岐を提供する８つのＬ字形電極を含むキメラデバイスを備え、整合された一対の分岐は、前記イオン源デバイスから前記２つ以上の前駆イオンを受容し、同時に、別の整合された一対の分岐は、前記試薬源デバイスから前記電荷低減試薬を受容する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記イオンガイドデバイスと前記質量フィルタデバイスとの間に位置付けられる第２のイオンガイドデバイスをさらに備え、前記イオンガイドデバイスは、前記第２のイオンガイドデバイスの電極に印加される直流（ＤＣ）電圧に対して、かつ前記単一のｍ／ｚ値まで増加されたｍ／ｚ値を伴う前記２つ以上の前駆イオンを、前記第２のイオンガイドデバイスを通して前記質量フィルタデバイスに連続的に伝送させる前記質量フィルタデバイスの電極に印加されるＤＣ電圧に対して、ＤＣ電圧を前記イオンガイドデバイスの１つ以上の電極に印加する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記質量フィルタデバイスの後に位置付けられるＥｘＤデバイスをさらに備え、前記質量フィルタデバイスは、前記単一のｍ／ｚ値まで増加されたｍ／ｚ値を伴う前記２つ以上の前駆イオンを選択し、前記単一のｍ／ｚ値まで増加されたｍ／ｚ値を伴う前記２つ以上の前駆イオンを前記ＥｘＤデバイスに伝送し、前記ＥｘＤデバイスは、前記単一のｍ／ｚ値まで増加されたｍ／ｚ値を伴う前記２つ以上の前駆イオンを断片化する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
単一の質量対電荷比（ｍ／ｚ）値において前駆イオンを連続的に蓄積および伝送するために、異なるｍ／ｚ値を有する同一の化合物の前駆イオンの電荷を低減させるための方法であって、
プロセッサを使用して、試料の化合物をイオン化し、異なるｍ／ｚ値を伴う前記化合物の２つ以上の前駆イオンを生成するようにイオン源デバイスに命令することと、
前記プロセッサを使用して、電荷低減試薬を供給するように試薬源デバイスに命令することと、
前記プロセッサを使用して、前記イオン源デバイスからの前記２つ以上の前駆イオンおよび前記試薬源デバイスからの前記電荷低減試薬を受容するように、質量フィルタデバイスと前記イオン源デバイスおよび前記試薬源デバイスの両方との間に位置付けられるイオンガイドデバイスに命令することと、
前記プロセッサを使用して、擬ポテンシャルを生成し、前記イオンガイドデバイス内で閾値ｍ／ｚを下回るｍ／ｚ値を伴う前記受容された２つ以上の前駆イオンを捕獲し、ひいては、前記２つ以上の前駆イオンのｍ／ｚ値が、前記閾値ｍ／ｚを上回る単一のｍ／ｚ値まで増加するように、前記捕獲された２つ以上の前駆イオンを前記受容された電荷低減試薬によって電荷低減させる、交流（ＡＣ）電圧および直流（ＤＣ）電圧を、前記イオンガイドデバイスの１つ以上の電極に印加するように前記イオンガイドデバイスに命令することと、
前記プロセッサを使用して、前記単一のｍ／ｚ値まで増加されたｍ／ｚ値を伴う前記２つ以上の前駆イオンを前記質量フィルタデバイスに連続的に伝送させる前記質量フィルタデバイスの電極に印加されるＤＣ電圧に対して、前記ＤＣ電圧を前記１つ以上の電極に印加するように前記イオンガイドデバイスに命令することと
を含む、方法。
【請求項１５】
非一過性の有形コンピュータ可読記憶媒体を備えるコンピュータプログラム製品であって、前記非一過性の有形コンピュータ可読記憶媒体のコンテンツは、単一の質量対電荷比（ｍ／ｚ）値において前駆イオンを連続的に蓄積および伝送するために、異なるｍ／ｚ値を有する同一の化合物の前駆イオンの電荷を低減させるための方法を実施するように、プロセッサ上で実行される命令を伴うプログラムを含み、前記方法は、
システムを提供することであって、前記システムは、１つ以上の明確に異なるソフトウェアモジュールを備え、前記明確に異なるソフトウェアモジュールは、制御モジュールを備える、ことと、
前記制御モジュールを使用して、試料の化合物をイオン化し、異なるｍ／ｚ値を伴う前記化合物の２つ以上の前駆イオンを生成するようにイオン源デバイスに命令することと、
前記制御モジュールを使用して、電荷低減試薬を供給するように試薬源デバイスに命令することと、
前記制御モジュールを使用して、前記イオン源デバイスからの前記２つ以上の前駆イオンおよび前記試薬源デバイスからの前記電荷低減試薬を受容するように、質量フィルタデバイスと前記イオン源デバイスおよび前記試薬源デバイスの両方との間に位置付けられるイオンガイドデバイスに命令することと、
前記制御モジュールを使用して、擬ポテンシャルを生成し、前記イオンガイドデバイス内で閾値ｍ／ｚを下回るｍ／ｚ値を伴う前記受容された２つ以上の前駆イオンを捕獲し、ひいては、前記２つ以上の前駆イオンのｍ／ｚ値が、前記閾値ｍ／ｚを上回る単一のｍ／ｚ値まで増加するように、前記捕獲された２つ以上の前駆イオンを前記受容された電荷低減試薬によって電荷低減させる、交流（ＡＣ）電圧および直流（ＤＣ）電圧を、前記イオンガイドデバイスの１つ以上の電極に印加するように前記イオンガイドデバイスに命令することと、
前記制御モジュールを使用して、前記単一のｍ／ｚ値まで増加されたｍ／ｚ値を伴う前記２つ以上の前駆イオンを前記質量フィルタデバイスに連続的に伝送させる前記質量フィルタデバイスの電極に印加されるＤＣ電圧に対して、前記ＤＣ電圧を前記１つ以上の電極に印加するように前記イオンガイドデバイスに命令することと
を含む、コンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本願は、その内容が参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる、２０１８年８月２９日に出願された米国仮特許出願第６２／７２４，４９５号の利益を主張する。
【０００２】
（緒言）
本明細書の教示は、事前設定されたｚ電荷状態（ｚ）を伴う単一の質量対電荷比（ｍ／ｚ）値において前駆イオンを連続的に蓄積および伝送するために、異なるｍ／ｚ値を有する同一の化合物の前駆イオンの電荷を低減させるための質量分析装置に関する。より具体的には、Ｑ０イオンガイドが、Ｑ１質量フィルタデバイスとイオン源デバイスおよび試薬源デバイスの両方との間に位置付けられる。イオン源デバイスおよび試薬源デバイスは、種々の実施形態では、同時に、または時間的に連続的に動作される。Ｑ０イオンガイドは、Ｑ０イオンガイドの出口における、またはＱ０イオンガイド上のレンズ電極上に印加される交流（ＡＣ）電圧によって生成される擬ポテンシャルを使用して、電荷低減試薬および閾値ｍ／ｚ値を下回るｍ／ｚ値を伴う２つ以上の前駆イオンを捕獲する。ＤＣ電圧はまた、レンズ電極上に印加され、レンズ電極上のＤＣバイアスは、正（負）電荷を持つ前駆イオンに関して、および電荷低減イオンに関して、Ｑ０イオンガイド上のＤＣバイアスに対して負（正）である。本ＡＣ電圧は、ひいては、それらのｍ／ｚ値が閾値ｍ／ｚを上回る単一のｍ／ｚ値まで増加するように、捕獲された２つ以上の前駆イオンを電荷低減させる。単一のｍ／ｚ値まで増加されたｍ／ｚ値を伴う２つ以上の前駆イオンは、Ｑ１質量フィルタデバイスに印加される直流（ＤＣ）電圧に対して、ＤＣ電圧をＱ０イオンガイドデバイスに印加することによって、Ｑ１質量フィルタデバイスに連続的に伝送される。Ｑ１は、単一のｍ／ｚ値を伴う電荷低減種を選択（または単離）し、事前設定された電荷状態を伴う標的化合物を選択する。本方法を使用して、単離された前駆体の強度は、事前設定された閾値によって与えられる事前設定された値よりも高い最初に異なる電荷状態を伴う前駆イオンの総和である。
【０００３】
本明細書に開示される装置および方法はまた、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または図１のコンピュータシステム等のコンピュータシステムと併せて実施される。
【背景技術】
【０００４】
（背景）
（異なる電荷状態を伴う前駆イオン）
質量分析では、エレクトスプレーイオン化（ＥＳＩ）が、例えば、前駆イオンに多くの異なる電荷状態を持たせることができる。前駆イオンの質量対電荷比（ｍ／ｚ）が、電荷に依存するため、これは、ひいては、タンパク質等の大型生体分子の場合に、前駆イオンに広範囲の異なるｍ／ｚ値を持たせる。
【０００５】
図２は、エレクトスプレーイオン化（ＥＳＩ）が多くの異なるｍ／ｚ値を伴う前駆イオンを生成し得る様子を示す、純ミオグロビンに関する前駆イオン質量スペクトルの例示的プロット２００である。例えば、括弧２１０は、ミオグロビンのＥＳＩが、７７１〜２，０００の異なるｍ／ｚ値を伴う少なくとも１７個の前駆イオンを生成し得ることを示す。
【０００６】
多くの従来の実験では、ミオグロビンの前駆イオンのうちの１つだけが、四重極イオンフィルタ（またはＱ１）を使用して、分析のために選択される。例えば、１４１３．８２のｍ／ｚを伴うミオグロビンの前駆イオンのみが、質量分析／質量分析（ＭＳ／ＭＳ）実験における断片化のために選択される。１つだけの前駆イオンを選択することは、異なるｍ／ｚ値を伴う括弧２１０の下の残りの前駆イオンが検討されない、または失われることを意味する。
【０００７】
１つだけの前駆イオンを選択することは、測定の全体的感受性を低減させる。感受性は、例えば、着目分子あたりのイオン電流の観察された変化である。１４１３．８２のｍ／ｚを伴うミオグロビンの前駆イオンのみを選定することによって、残りの１６個の前駆イオンからのイオン電流が失われ、全体的感受性を低減させる。
【０００８】
感受性を再捕捉する１つの方法は、単一の前駆イオンの単離を断念し、ＭＳ／ＭＳを全ての前駆イオンに適用することである。換言すると、括弧２１０の１７個の前駆イオンが、括弧２１０内の前駆イオンを網羅するように広帯域伝送において設定されるＱ１によって、括弧２１０の外の背景雑音イオンから選択される。残念ながら、本方法は、多くの場合、試料が１つを上回るタンパク質または付加的汚染物質を含有するときに適用されることができない。そのような場合において、着目タンパク質の前駆イオンを他のタンパク質または汚染物質の前駆イオンと区別することは可能ではない場合がある。
【０００９】
感受性を再捕捉する別の方法は、本質的に２つ以上の前駆イオンを同一のｍ／ｚ値まで移動させることである。ＭｃＬｕｃｋｅｙ  ｅｔ  ａｌ．，  Ａｎａｌ．  Ｃｈｅｍ．  ２００２，  ７４，  ３３６−３４６（以降では「ＭｃＬｕｃｋｅｙ論文」）は、「イオン駐留」と称される、前駆イオンを移動させる方法を提供する。ＭｃＬｕｃｋｅｙ論文は、イオン駐留技法の開発の前に、高質量多価イオンと関連付けられるイオン電荷が操作され得ることが周知であったことを説明している。
【００１０】
例えば、イオン捕獲器具内に蓄積されたイオンは、強い中性塩基ガスと混合され、イオンの電荷状態を低減させるイオン／分子反応を生成し得ることが公知であった。同様に、蓄積されたイオンはまた、反対電荷のイオンと混合され、プロトン移動反応（ＰＴＲ）を生成し、イオンの電荷状態も低減させ得ることが公知であった。
【００１１】
しかしながら、ＭｃＬｕｃｋｅｙ論文は、特定のイオンのみがトラップ内に維持されるように、イオン／イオンＰＴＲ率が選択的様式で阻止される、新しい技法を導入した。ＭｃＬｕｃｋｅｙ論文は、本イオン／イオンＰＴＲの阻止を「イオン駐留」と称する。イオン／イオンＰＴＲを阻止するために、ＭｃＬｕｃｋｅｙ論文の技法は、双極共振励起電圧を３Ｄ四重極イオントラップのエンドキャップ電極に印加する。ＭｃＬｕｃｋｅｙ論文に説明される例示的共振励起電圧は、約数万ヘルツの周波数を有する。
【００１２】
共振励起ＡＣ電圧は、種を励起させるように、事前設定された電荷状態における標的前駆体ピークの長期周波数において印加され、次いで、ＰＴＲが、多くの電荷状態を伴うイオン群に印加される。ＰＴＲ反応率が、前駆イオンの高運動エネルギーによって減少されるため、ＰＴＲは、前駆体電荷状態またはｍ／ｚが励起標的に到達するときに停止される。
【００１３】
残念ながら、本アプローチは、必要とされる複雑なパラメータ設定により、市販の器具では実装されていない。本アプローチに関する別の問題は、前駆イオンの共振励起が、前駆イオンにグリコシル化等の脆弱な翻訳後修飾部分を失わせる可能性が非常に高いことである。換言すると、前駆イオンの共振励起は、前駆イオンを断片化させ得る。本アプローチに関するさらに別の問題は、それがＰＴＲイオンのパルス放出を伴うことである。ＰＴＲイオンが、トラップ内に留まる。それらは、次いで、選択および分析のためにトラップから一度に全て放出される。本パルス放出は、多数のイオンが一度に放出され得ることを意味する。一度に多数のイオンの放出は、空間電荷による下流質量分析器の飽和につながり得る。
【００１４】
（質量分析背景）
質量分析（ＭＳ）は、それらの化合物から形成されるイオンのｍ／ｚ値の分析に基づく、化学化合物の検出および定量化のための分析技法である。ＭＳは、試料からの１つ以上の着目化合物のイオン化、前駆イオンの生成、および前駆イオンの質量分析を伴う。
【００１５】
タンデム質量分析または質量分析／質量分析（ＭＳ／ＭＳ）は、試料からの１つ以上の着目化合物のイオン化、１つ以上の化合物の１つ以上の前駆イオンの選択、生成イオンへの１つ以上の前駆イオンの断片化、および生成イオンの質量分析を伴う。
【００１６】
ＭＳおよびＭＳ／ＭＳは両方とも、定性的および定量的情報を提供することができる。測定された前駆または生成イオンスペクトルは、着目分子を同定するために使用されることができる。前駆イオンおよび生成イオンの強度もまた、試料に存在する化合物の量を定量化するために使用されることができる。
【００１７】
（断片化技法背景）
電子ベースの解離（ＥｘＤ）、衝突誘発解離（ＣＩＤ）、および紫外線（ＵＶ）または赤外線（ＩＲ）光解離が、多くの場合、タンデム質量分析（ＭＳ／ＭＳ）のための断片化技法として使用される。ＥｘＤは、限定ではないが、電子捕捉解離（ＥＣＤ）、電子伝達解離（ＥＴＤ）、および有機物からのイオンの電子衝撃励起（ＥＩＥＩＯ）を含むことができる。ＣＩＤは、タンデム質量分析計における解離のための最も従来的技法である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１８】
（要約）
装置、方法、およびコンピュータプログラム製品が、単一のｍ／ｚ値において前駆イオンを連続的に蓄積および伝送するために、異なるｍ／ｚ値を有する同一の化合物の前駆イオンの電荷を低減させるために開示される。本装置は、イオン源デバイスと、試薬源デバイスと、質量フィルタデバイスと、イオンガイドデバイスとを含む。
【００１９】
イオン源デバイスは、試料の化合物をイオン化する。これは、異なるｍ／ｚ値を伴う化合物の２つ以上の前駆イオンを生成する。試薬源デバイスは、電荷低減試薬を供給する。
【００２０】
イオンガイドデバイスは、質量フィルタデバイスとイオン源デバイスおよび試薬源デバイスの両方との間に位置付けられる。イオンガイドデバイスは、イオン源デバイスからの２つ以上の前駆イオンおよび試薬源デバイスからの電荷低減試薬を受容する。
【００２１】
イオンガイドデバイスは、擬ポテンシャルを生成し、イオンガイドデバイス内で閾値ｍ／ｚを下回るｍ／ｚ値を伴う受容された２つ以上の前駆イオンを捕獲する、ＡＣ電圧およびＤＣ電圧を、イオンガイドデバイスの１つ以上の電極に印加する。本ＡＣ電圧は、ひいては、２つ以上の前駆イオンのｍ／ｚ値が、閾値ｍ／ｚを上回る単一のｍ／ｚ値まで増加するように、捕獲された２つ以上の前駆イオンを受容された電荷低減試薬によって電荷低減させる。イオンガイドデバイスはまた、単一のｍ／ｚ値まで増加されたｍ／ｚ値を伴う２つ以上の前駆イオンを質量フィルタデバイスに連続的に伝送させる、質量フィルタデバイスの電極に印加されるＤＣ電圧に対して、ＤＣ電圧をイオンガイドデバイスの１つ以上の電極に印加する。
【００２２】
出願人の教示のこれらおよび他の特徴が、本明細書に記載される。
【００２３】
当業者は、下記に説明される図面が、例証目的のためにすぎないことを理解するであろう。図面は、本教示の範囲をいかようにも限定することも意図していない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本教示の実施形態が実装され得る、コンピュータシステムを図示する、ブロック図である。
【００２５】
【図２】図２は、エレクトスプレーイオン化（ＥＳＩ）が多くの異なる質量対電荷比（ｍ／ｚ）値を伴う前駆イオンを生成し得る様子を示す、純ミオグロビンに関する前駆イオン質量スペクトルの例示的プロットである。
【００２６】
【図３】図３は、種々の実施形態による、試料イオンおよび試薬が、同時に異なるポートを通して受容される、イオンガイドを使用して、単一のｍ／ｚ値において前駆イオンを連続的に蓄積および伝送するために、異なるｍ／ｚ値を有する同一の化合物の前駆イオンの電荷を低減させるための装置の概略図である。
【００２７】
【図４】図４は、種々の実施形態による、衝突セルとして構成されるキメラデバイスの概略図である。
【００２８】
【図５】図５は、種々の実施形態による、キメラデバイスの３次元斜視図である。
【００２９】
【図６】図６は、種々の実施形態による、図３の装置を使用して、これらの前駆イオンのｍ／ｚ値が増加される様子を仮説的に示す、純ミオグロビンに関する前駆イオンの例示的プロットである。
【００３０】
【図７】図７は、種々の実施形態による、図３のＱ０イオンガイドデバイスからＱ１質量フィルタデバイスに仮説的に伝送される純ミオグロビンに関する前駆イオンの例示的な仮説的プロットである。
【００３１】
【図８】図８は、種々の実施形態による、図３のＱ１質量フィルタデバイスによって仮説的に選択および伝送される純ミオグロビンに関する前駆イオンの例示的な仮説的プロットである。
【００３２】
【図９】図９は、種々の実施形態による、同時に異なるポートを通して試料イオンおよび試薬を受容するＱ０イオンガイドデバイスが、同一のポートを通して試料イオンおよび試薬を別個かつ連続的に受容するＱ０イオンガイドデバイスに置換される、図３の装置の概略図である。
【００３３】
【図１０】図１０は、種々の実施形態による、単一のｍ／ｚ値において前駆イオンを連続的に蓄積および伝送するために、異なるｍ／ｚ値を有する同一の化合物の前駆イオンの電荷を低減させるための方法を示す、フローチャートである。
【００３４】
【図１１】図１１は、種々の実施形態による、単一のｍ／ｚ値において前駆イオンを連続的に蓄積および伝送するために、異なるｍ／ｚ値を有する同一の化合物の前駆イオンの電荷を低減させるための方法を実施する、１つ以上の明確に異なるソフトウェアモジュールを含む、システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本教示の１つ以上の実施形態が、詳細に説明される前に、当業者は、本教示が、それらの用途において、以下の詳細な説明に記載される、または図面に図示される、構造、構成要素の配列、およびステップの配列の詳細に限定されないことを理解するであろう。また、本明細書で使用される語句および専門用語は、説明の目的のためのものであって、限定的と見なされるべきではないことを理解されたい。
【００３６】
（様々な実施形態の説明）
（コンピュータ実装システム）
図１は、本教示の実施形態が実装され得る、コンピュータシステム１００を図示する、ブロック図である。コンピュータシステム１００は、情報を通信するためのバス１０２または他の通信機構と、情報を処理するためのバス１０２と結合されるプロセッサ１０４とを含む。コンピュータシステム１００はまた、プロセッサ１０４によって実行されるべき命令を記憶するために、バス１０２に結合される、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）または他の動的記憶デバイスであり得る、メモリ１０６を含む。メモリ１０６はまた、プロセッサ１０４によって実行されるべき命令の実行の間に、一時的変数または他の中間情報を記憶するために使用されてもよい。コンピュータシステム１００はさらに、プロセッサ１０４のための静的情報および命令を記憶するために、バス１０２に結合される読取専用メモリ（ＲＯＭ）１０８または他の静的記憶デバイスを含む。磁気ディスクまたは光ディスク等の記憶デバイス１１０は、情報および命令を記憶するために提供され、バス１０２に結合される。
【００３７】
コンピュータシステム１００は、バス１０２を介して、コンピュータユーザに情報を表示するために、ブラウン管（ＣＲＴ）または液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等のディスプレイ１１２に結合されてもよい。英数字および他のキーを含む、入力デバイス１１４が、情報およびコマンド選択をプロセッサ１０４に通信するために、バス１０２に結合される。別のタイプのユーザ入力デバイスは、方向情報およびコマンド選択をプロセッサ１０４に通信するため、かつディスプレイ１１２上のカーソル移動を制御するためのマウス、トラックボール、またはカーソル方向キー等のカーソル制御１１６である。本入力デバイスは、典型的には、デバイスが平面内で位置を規定することを可能にする、２つの軸、すなわち、第１の軸（すなわち、ｘ）および第２の軸（すなわち、ｙ）において２自由度を有する。
【００３８】
コンピュータシステム１００は、本教示を実施することができる。本教示のある実装によると、結果は、プロセッサ１０４が、メモリ１０６内に含有される１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスを実行することに応答して、コンピュータシステム１００によって提供される。そのような命令は、記憶デバイス１１０等の別のコンピュータ可読媒体から、メモリ１０６に読み込まれてもよい。メモリ１０６内に含有される命令のシーケンスの実行は、プロセッサ１０４に、本明細書に説明されるプロセスを実施させる。代替として、有線回路が、本教示を実装するために、ソフトウェア命令の代わりに、またはそれと組み合わせて使用されてもよい。したがって、本教示の実装は、ハードウェア回路およびソフトウェアの任意の具体的組み合わせに限定されない。
【００３９】
種々の実施形態では、コンピュータシステム１００は、ネットワーク化されたシステムを形成するように、ネットワークを横断して、コンピュータシステム１００のような１つ以上の他のコンピュータシステムに接続されることができる。ネットワークは、私設ネットワークまたはインターネット等の公衆ネットワークを含むことができる。ネットワーク化されたシステムでは、１つ以上のコンピュータシステムは、データを記憶し、他のコンピュータシステムに供給することができる。データを記憶および供給する、１つ以上のコンピュータシステムは、サーバ、またはクラウドコンピューティングシナリオではクラウドと称されることができる。１つ以上のコンピュータシステムは、例えば、１つ以上のウェブサーバを含むことができる。データをサーバまたはクラウドに送信し、そこから受信する、他のコンピュータシステムは、例えば、クライアントまたはクラウドデバイスと称されることができる。
【００４０】
本明細書で使用されるような用語「コンピュータ可読媒体」は、実行のために、命令をプロセッサ１０４に提供することに関与する、任意の媒体を指す。そのような媒体は、限定ではないが、不揮発性媒体、揮発性媒体、および伝送媒体を含む、多くの形態をとってもよい。不揮発性媒体は、例えば、記憶デバイス１１０等の光学または磁気ディスクを含む。揮発性媒体は、メモリ１０６等の動的メモリを含む。伝送媒体は、バス１０２を備えるワイヤを含む、同軸ケーブル、銅線、および光ファイバを含む。
【００４１】
コンピュータ可読媒体またはコンピュータプログラム製品の一般的形態は、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、または任意の他の磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）ディスク、任意の他の光学媒体、サムドライブ、メモリカード、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、およびＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリチップまたはカートリッジ、またはコンピュータが読み取り得る任意の他の有形媒体を含む。
【００４２】
種々の形態のコンピュータ可読媒体が、実行のために、１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスをプロセッサ１０４に搬送することに関与し得る。例えば、命令は、最初に、遠隔コンピュータの磁気ディスク上で搬送されてもよい。遠隔コンピュータは、命令をその動的メモリの中にロードし、モデムを使用して、電話回線を経由して、命令を送信することができる。コンピュータシステム１００にローカルなモデムは、電話回線上でデータを受信し、データを赤外線信号に変換するために、赤外線送信機を使用することができる。バス１０２に結合された赤外線検出器は、赤外線信号内で搬送されるデータを受信し、データをバス１０２上に置くことができる。バス１０２は、データをメモリ１０６に搬送し、そこから、プロセッサ１０４は、命令を読み出し、実行する。メモリ１０６によって受信された命令は、随意に、プロセッサ１０４による実行前または後のいずれかで、記憶デバイス１１０上に記憶されてもよい。
【００４３】
種々の実施形態によると、方法を実施するためにプロセッサによって実行されるように構成される命令は、コンピュータ可読媒体上に記憶される。コンピュータ可読媒体は、デジタル情報を記憶するデバイスであり得る。例えば、コンピュータ可読媒体は、ソフトウェアを記憶するための当技術分野で公知であるようなコンパクトディスク読取専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）を含む。コンピュータ可読媒体は、実行されるように構成される命令を実行するために好適なプロセッサによってアクセスされる。
【００４４】
本教示の種々の実装の以下の説明は、例証および説明の目的のために提示されている。これは、包括的ではなく、本教示を開示される精密な形態に限定しない。修正および変形例が、上記の教示に照らして可能である、または本教示の実践から入手され得る。加えて、説明される実装は、ソフトウェアを含むが、本教示は、ハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせとして、またはハードウェア単独で実装されてもよい。本教示は、オブジェクト指向および非オブジェクト指向両方のプログラミングシステムを用いて実装されてもよい。
【００４５】
（擬ポテンシャルイオン蓄積および電荷低減）
上記に説明されるように、かつ図２に示されるように、エレクトスプレーイオン化（ＥＳＩ）は、例えば、タンパク質の前駆イオンに多くの異なる電荷状態を持たせることができる。前駆イオンの質量対電荷比（ｍ／ｚ）が、電荷に依存するため、これは、ひいては、単一のタンパク質の前駆イオンに多数の異なるｍ／ｚ値を持たせることができる。
【００４６】
多くの実験では、着目化合物の前駆イオンのうちの１つだけが、分析のために選択される。しかしながら、これは、分析の全体的感受性を低減させる。感受性を再捕捉する１つの方法は、本質的に２つ以上の前駆イオンを同一のｍ／ｚ値まで移動させることである。ＭｃＬｕｃｋｅｙ論文は、イオン駐留と称される、前駆イオンを移動させる方法を提供する。本技法では、イオン／イオンプロトン移動反応（ＰＴＲ）が、共振励起電圧を３Ｄ四重極イオントラップのエンドキャップ電極に印加することによって、選択された電荷状態またはｍ／ｚ値において阻止される。残念ながら、本アプローチは、複雑なパラメータ設定を要求し、前駆イオンを断片化させ得、電荷低減前駆イオンのパルス放出に起因して飽和問題を引き起こし得る。
【００４７】
種々の実施形態では、前駆イオンが、共振励起を使用することなく、イオンガイド内で同一の電荷状態において蓄積される。代わりに、付加的交流（ＡＣ）電圧が、あるｍ／ｚ値に到達した前駆イオンのみが伝送され得る、擬ポテンシャル電圧障壁を生成するように、イオンガイドの全てのロッドに、またはイオンガイドの出射開口またはレンズに印加される。
【００４８】
ＭｃＬｕｃｋｅｙ論文では、イオントラップに印加される付加的ＡＣ共振励起は、電荷低減が阻止されるｍ／ｚ値に対応する周波数を与えられる。本周波数は、より高い運動エネルギーで本ｍ／ｚ値におけるイオンを励起させ、それらが電荷低減試薬と反応することを防止する。残念ながら、このより高い運動エネルギーもまた、これらの前駆イオンを断片化させ得る。
【００４９】
対照的に、イオンガイドに印加される付加的ＡＣ電圧は、種々の実施形態では、閾値ｍ／ｚ値を下回るｍ／ｚ値を伴う前駆イオンがＱ０イオンガイドとＱ１フィルタとの間で軸方向に移動することを防止する、擬ポテンシャル障壁を生成する。これは、それらが電荷低減試薬と反応し続けることを可能にする。付加的ＡＣ電圧の振幅は、閾値ｍ／ｚ値の平方根と比例する。結果として、ＡＣ電圧の振幅を低下させることは、閾値ｍ／ｚ値を低下させる。
【００５０】
Ｑ０のような線形ＲＦＱに印加されるイオン駐留の場合、ＡＣ電圧は、電荷低減種の長期周波数を励起させるように半径方向に印加される。対照的に、種々の実施形態では、ＡＣ電圧は、軸方向に印加され、これは、半径方向に共振励起を誘発しない。代わりに、これは、Ｑ０イオンガイドの出口におけるＱ０イオンガイドロッドの間にポテンシャル障壁を生成する。ＡＣ電圧をＱ０イオンガイドに印加するための少なくとも２つのオプションが存在する。１つは、ＡＣ電圧が、Ｑ０ロッドセットとＱ０（またはＩＱ１電極）イオンガイドの出口に設置されるレンズ電極との間にＡＣ電場を印加するように、Ｑ０ロッド上に印加されることである。別のオプションは、ＡＣ電圧がＩＱ１電極において印加されることである。
【００５１】
質量選択的閾値を生成するために、ＤＣバイアスが、ＩＱ１電極とＱ０イオンガイドとの間に印加される。正電荷を持つ前駆イオンに関して、ＩＱ１は、Ｑ０イオンガイドに対して負に設定される。負電荷を持つ前駆イオンに関して、ＩＱ１は、Ｑ０イオンガイドに対して正に設定される。
【００５２】
四重極イオンガイドでは、例えば、適切な無線周波数（ＲＦ）電圧が、半径方向にイオンを閉じ込めるために、イオンガイド内の反対の電極対に印加される。種々の実施形態では、付加的ＡＣ電圧は、Ｑ０の出口において軸方向に擬ポテンシャル障壁を生成するために、ＲＦ電圧にわたって重畳される。擬ポテンシャルについての背景情報が、“Ｔｈｅ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ，”  Ｖｏｌ  １，  １８２−１９４（２００３）内のＧｅｒｌｉｃｈ，  ＲＦ  Ｉｏｎ  Ｇｕｉｄｅｓ（参照することによって本明細書に組み込まれる）で見出されることができる。
【００５３】
２００８年１１月２５日に発行された米国特許第７，４５６，３８８号（以降では「第‘３８８号特許」）（参照することによって本明細書に組み込まれる）は、例えば、イオンパケットを濃縮するためのイオンガイドを説明する。第‘３８８号特許は、例えば、事実上、伝送損失を伴わずに、広いｍ／ｚ範囲にわたってイオンの分析を可能にする、装置および方法を提供する。イオンガイドからのイオンの放出は、（ｍ／ｚにかかわらず）全てのイオンが、所望のシーケンスで、または所望の時間に、ほぼ同一のエネルギーを用いて、例えば、飛行時間（ＴＯＦ）質量分析器の抽出領域または加速器等の空間内の指定された点に到着させられ得る、条件を生成することによって、影響を受ける。そのような方法で束にされるイオンは、次いで、例えば、ＴＯＦ抽出パルスを使用して抽出され、ＴＯＦ検出器上の同一のスポットに到着するために所望の経路に沿って推進されることによって、群として操作されることができる。
【００５４】
全てのイオンが、所望の場所に、所望の時間において、ほぼ同一のエネルギーを用いて到着するように、イオンガイドからイオンを放出するために、第‘３８８号特許は、付加的ＡＣ電圧をイオンガイドに印加する。本付加的ＡＣ電圧は、擬ポテンシャル障壁を生成する。第‘３８８号特許では、ＡＣ電圧の振幅は、最初に、最大ｍ／ｚ値を伴うイオンの放出のみを可能にするように設定される。次いで、ＡＣ電圧の振幅は、擬ポテンシャルウェルの深度を変化させ、ますます小さくなるｍ／ｚ値を伴うイオンがイオンガイドから放出されることを可能にするように、段階的に次第に低減される。換言すると、第‘３８８号特許では、ＡＣ電圧振幅は、スキャンされる。
【００５５】
種々の実施形態では、イオンガイドに印加されるＡＣ電圧は、スキャンされない。１つのＡＣ電圧振幅は、ｍ／ｚ閾値に対応するように設定される。加えて、ＡＣ電圧は、異なるｍ／ｚ値のイオンを連続的に放出するために使用されない。代わりに、ＡＣ電圧は、ＰＴＲに起因して電荷低減後に閾値ｍ／ｚ値に到達するイオンが連続的に放出される、障壁を生成するために使用される。
【００５６】
図３は、種々の実施形態による、試料イオンおよび試薬が、同時に異なるポートを通して受容される、イオンガイドを使用して、単一のｍ／ｚ値において前駆イオンを連続的に蓄積および伝送するために、異なるｍ／ｚ値を有する同一の化合物の前駆イオンの電荷を低減させるための装置の概略図３００である。図３の装置は、イオン源デバイス３１１と、試薬源デバイス３１２と、Ｑ１質量フィルタデバイス３１８と、Ｑ０イオンガイドデバイス３１５とを含む。本装置は、例えば、質量分析計３１０の一部である。
【００５７】
イオン源デバイス３１１は、試料の化合物をイオン化し、異なるｍ／ｚ値を伴う化合物の２つ以上の前駆イオンを生成する。２つ以上の前駆イオンは、例えば、オリフィスおよびスキマ３１３、およびＱジェット３１４を通して、Ｑ０イオンガイドデバイス３１５によって受容される。異なるｍ／ｚ値を伴う化合物ミオグロビンの２つ以上の前駆イオンが、例えば、図２に示される。
【００５８】
図３に戻ると、試薬源デバイス３１２は、Ｑ０イオンガイドデバイス３１５にＰＴＲ試薬を供給する。２つ以上の前駆イオンおよびＰＴＲ試薬は、同時かつ連続的にＱ０イオンガイドデバイス３１５に供給される。これは、Ｑ０イオンガイドデバイス３１５が少なくとも２つの別個の入口ポートを含むため、可能である。
【００５９】
Ｑ０イオンガイドデバイス３１５は、例えば、図４および５にも示されるキメラデバイスである。キメラデバイスは、４つの分岐を提供する８つのＬ字形電極を含む。整合された一対の分岐は、イオン源デバイス３１１から２つ以上の前駆イオンを受容する。同時に、別の整合された一対の分岐は、試薬源デバイス３１２からＰＴＲ試薬を受容する。
【００６０】
図４は、種々の実施形態による、ＥｘＤセルとして構成されるキメラデバイスの概略図４００である。ＥｘＤのためのキメラデバイスは、電子エミッタまたはフィラメント４１０と、電子ゲート４２０とを含む。電子が、イオン４３０の流動と垂直に、かつ磁場４４０の方向と平行に放射される。
【００６１】
図３に戻ると、Ｑ０イオンガイドデバイス３１５は、断片化のためには使用されないため、キメラデバイスは、ＥｘＤを実施するために必要な電子源または任意の他のデバイスを含む必要がない。
【００６２】
図５は、種々の実施形態による、キメラデバイスの３次元斜視図５００である。図５は、キメラデバイスを通した試料化合物イオン５１０の流動の方向を示す。図５はまた、ＰＴＲ試薬が方向５２０へキメラデバイスに添加され得ることも示す。
【００６３】
図３に戻ると、２つ以上の前駆イオンおよびＰＴＲ試薬は、２つ以上の前駆イオンの電荷状態を低減させるために、キメラ構造から成るＱ０イオンガイドデバイス３１５に供給される。しかしながら、ある程度の捕獲力がないと、２つ以上の前駆イオンは、単に、Ｑ０イオンガイドデバイス３１５を通して通過するであろう。Ｑ０イオンガイドデバイス３１５内で２つ以上の前駆イオンを捕獲するために、ＡＣ電圧が、例えば、ＡＣ電圧源３２２を使用して、Ｑ０イオンガイドデバイス３１５の全てのロッドに印加される。種々の代替実施形態では、ＡＣ電圧は、出射開口またはＩＱ１レンズ３１６の電極に印加される。上記に説明されるように、ＡＣ電圧は、２つ以上の前駆イオンによって受けられる擬ポテンシャルを生成する。
【００６４】
プロット３４０は、質量分析計３１０内の異なる場所において異なる前駆イオンによって受けられるポテンシャルを描写する。例えば、線３４１は、全ての前駆イオンがＱ０イオンガイドデバイス３１５と質量フィルタデバイス３１８との間で受けるＤＣポテンシャルを描写する。線３４２は、閾値ｍ／ｚ値を下回るｍ／ｚ値を伴う前駆イオンが受ける、複合ＡＣおよびＤＣ（擬）ポテンシャルを描写する。線３４２は、これらのイオンがＱ１質量フィルタデバイス３１８まで移動することを防止する障壁が存在することを示す。
【００６５】
線３４３は、閾値ｍ／ｚ値を上回るｍ／ｚ値を伴う前駆イオンが受ける、複合ＡＣおよびＤＣ（擬）ポテンシャルを描写する。線３４３は、これらのイオンがＱ１質量フィルタデバイス３１８まで移動することを防止する障壁が存在しないことを示す。反対電荷符号を伴う試薬イオンは、ＤＣポテンシャルが捕獲障壁として稼働するため、それらのｍ／ｚ値に依存することなく、常にＱ０内で捕獲される。
【００６６】
プロット３４０は、ＡＣ電圧が、閾値ｍ／ｚ値を下回るｍ／ｚ値を伴う前駆イオンを捕獲するが、また、閾値ｍ／ｚ値を上回るｍ／ｚ値を伴う前駆イオンが質量フィルタデバイス３１８まで連続的に移動することも可能にすることを示す。ＡＣ電圧が、閾値ｍ／ｚ値を下回るｍ／ｚ値を伴う前駆イオンを捕獲し、Ｑ０イオンガイドデバイス３１５が、ＰＴＲ試薬を供給されるため、これらの捕獲された前駆イオンは、それらのｍ／ｚ値が閾値ｍ／ｚを上回って増加するまで、ＰＴＲ試薬によって電荷低減される。このように、ＡＣ電圧は、ＰＴＲを限定している。
【００６７】
ＰＴＲ試薬は、例えば、負電荷を持つイオンを含むことができる。代替として、ＰＴＲ試薬は、アンモニアまたはアセトン等の中性電荷スカベンジャイオンを含むことができる。この場合、相互捕獲は、要求されない。
【００６８】
プロット３４０内のＤＣポテンシャル３４１は、例えば、出射開口またはＩＱ１レンズ３１６のＤＣ電圧をＱ０イオンガイドデバイス３１５のロッドのＤＣ電圧よりも低く設定することによって生成される。加えて、随意のＳＴ１イオンガイドデバイス３１７のＤＣ電圧は、出射開口またはＩＱ１レンズ３１６よりも低く設定され、Ｑ１質量フィルタデバイス３１８のＤＣ電圧は、Ｑ０イオンガイドデバイス３１５のロッドのＤＣ電圧よりも低く設定される。ＤＣ電圧および出射開口またはＩＱ１レンズ３１６の近傍のＡＣ電圧によって生成される擬ポテンシャルを結合することによって、Ｑ０イオンガイドデバイス３１５は、高ｍ／ｚフィルタ抽出を実施する。
【００６９】
ＰＴＲに起因して、Ｑ０イオンガイドデバイス３１５内の前駆イオンの電荷状態が、連続的に減少しており、それらのｍ／ｚ値が、増加している。前駆イオンのｍ／ｚ値が、ｍ／ｚ抽出閾値よりも高いｍ／ｚに到達するとき、イオンは、Ｑ０イオンガイドデバイス３１５から抽出される。Ｑ０イオンガイドデバイス３１５の外側にＰＴＲ試薬がないため、さらなる電荷低減が、停止される。これは、前駆イオンの電荷状態が、高ｍ／ｚ抽出閾値によって決定される単一の値において蓄積されることを意味する。
【００７０】
図６は、種々の実施形態による、図３の装置を使用して、これらの前駆イオンのｍ／ｚ値が増加される様子を仮説的に示す、純ミオグロビンに関する前駆イオンの例示的プロット６００である。括弧２１０は、再度、例えば、７７１〜２，０００の異なるｍ／ｚ値を伴うミオグロビンの少なくとも１７個の前駆イオンを区切る。しかしながら、ＡＣ電圧が、約１，４１３Ｄａにおいてｍ／ｚ閾値を生成するように図３の装置に印加される場合には、１４１３を下回るｍ／ｚを伴う括弧２１０の１２個の前駆イオンが、電荷低減される。これは、例えば、図６の矢印によって示されるように、１２個の前駆イオンのｍ／ｚ値を１４１３．８２の単一のｍ／ｚまで増加させる。結果として、合計１３個の前駆イオンの強度が、ここで、１４１３．８３において見出される。本ｍ／ｚ値が、ここで、選択され、質量分析または断片化のために使用される場合、感受性は、有意に改良される。
【００７１】
しかしながら、括弧６２０は、１４１３におけるｍ／ｚ閾値が、１４１３．８２Ｄａにおいて前駆イオンの全てを統合しないという設定を示す。４つの前駆イオンが、本値を上回るｍ／ｚ値を有し、電荷低減されることなく伝送される。これらの４つの前駆イオンからのイオン電流寄与は、１４１３．８２の単一のｍ／ｚが質量フィルタデバイスによって選択される場合のみ、含まれない。換言すると、最高ｍ／ｚ値を伴う前駆イオンのｍ／ｚ値に近くｍ／ｚ閾値を設定しないことは、いくつかの前駆イオンを未使用のままにし得る。
【００７２】
これは、より低いｍ／ｚ値を有する前駆イオンの多くからイオン電流を収集することが、合計の可能性として考えられるイオン電流の高い割合を生じるため、有意な問題ではない。加えて、閾値ｍ／ｚ値を過剰に高く設定することは、他の問題を引き起こし得る。例えば、質量フィルタデバイスは、前駆イオンの最高ｍ／ｚ値におけるイオンを選択することが可能ではない場合がある。また、ますます高いｍ／ｚ値に到達することは、時間がより長いＰＴＲを要求する。いくつかの実験では、ＰＴＲが最低ｍ／ｚ値を伴う前駆イオンを最高ｍ／ｚ値を伴う前駆イオンのｍ／ｚ値まで移動するのを待機するために、十分な時間がない場合がある。別の問題は、前駆体電荷状態が過剰に高いときに、ＥｘＤ実験における電子捕捉後のより低い解離効率であり得る。
【００７３】
図７は、種々の実施形態による、図３のＱ０イオンガイドデバイスからＱ１質量フィルタデバイスに仮説的に伝送される純ミオグロビンに関する前駆イオンの例示的な仮説的プロット７００である。図７は、図３のＱ０イオンガイドデバイス３１５が、高ｍ／ｚ抽出フィルタまたは高ｍ／ｚ通過フィルタとして作用することを示す。約１４１３におけるｍ／ｚ閾値を上回るｍ／ｚ値を伴う前駆イオンのみが、ここで、図７に示されている。１４１３．８２のｍ／ｚ値を伴う前駆イオンは、ここで、１３個の前駆イオンからのイオン電流を含む（最初の前駆イオン、および電荷低減され、本ｍ／ｚ値まで移動された１２個）。括弧６２０は、ｍ／ｚ閾値を上回るｍ／ｚ値を有する４つの前駆イオンも、依然として、そこにあることを示す。加えて、タンパク質前駆イオン、他のタンパク質からの前駆イオン、または汚染物質前駆イオンであり得る、いくつかの他の高ｍ／ｚイオンが、存在する。結果として、図３のＱ１質量フィルタデバイス３１８が、１４１３．８２のｍ／ｚ値を伴う向上した前駆イオンを選択し、異なる電荷状態を伴う残りの前駆イオン、および図７に示される不純物から生成される高ｍ／ｚ汚染イオンを除去するために、使用される。
【００７４】
図８は、種々の実施形態による、図３のＱ１質量フィルタデバイスによって仮説的に選択および伝送される純ミオグロビンに関する前駆イオンの例示的な仮説的プロット８００である。図８は、図３のＱ１質量フィルタデバイス３１８が、帯域通過ｍ／ｚ抽出フィルタとして作用することを示す。ここで、図８に示されている、１４１３．８２のｍ／ｚ値を伴う前駆イオンのみが、選択および伝送される。図３のＱ１質量フィルタデバイス３１８は、閾値ｍ／ｚを上回るｍ／ｚ値を伴う全ての他の前駆イオンを効果的に除去する。
【００７５】
図３に戻ると、Ｑ１質量フィルタデバイス３１８は、ここで、質量分析または断片化のために、質量分析計３１０の他の構成要素の下流に本選択された前駆イオンを伝送する。例えば、累積および単離された前駆イオンは、高感度ＥｘＤ分析を可能にする。質量分析計３１０は、例えば、ＥｘＤをＱ１質量フィルタデバイス３１８によって選択される前駆イオンに適用するために使用され得る、第２のＱ２キメラデバイス３１９を含む。代替として、質量分析計３１０は、ＣＩＤをＱ１質量フィルタデバイス３１８によって選択される前駆イオンに適用するために使用され得る、Ｑ２ＣＩＤ衝突セル３２０を含む。生成イオンが、次いで、質量分析器デバイス３２１によって質量分析される。
【００７６】
なおもさらなる代替実施形態では、蓄積および単離された前駆イオンが、単に、質量分析されてもよい。この場合、Ｑ１質量フィルタデバイス３１８によって選択される前駆イオンは、単に、Ｑ２キメラデバイス３１９およびＱ２ＣＩＤ衝突セル３２０によって質量分析器デバイス３２１に伝送される。
【００７７】
Ｑ０イオンガイドデバイス３１５は、イオン源デバイス３１１からの前駆イオンの連続流をフィルタ処理し、電荷低減させるが、種々の実施形態では、Ｑ０イオンガイドデバイス３１５のイオンは、Ｑ０イオンガイドデバイス３１５を空にするように周期的にリフレッシュまたは廃棄される。Ｑ０イオンガイドデバイス３１５を周期的に空にすることは、例えば、汚染物質イオンの蓄積を防止する。
【００７８】
図９は、種々の実施形態による、同時に異なるポートを通して試料イオンおよび試薬を受容するＱ０イオンガイドデバイスが、同一のポートを通して試料イオンおよび試薬を別個かつ連続的に受容するＱ０イオンガイドデバイスに置換される、図３の装置の概略図９００である。具体的には、図３のキメラＱ０イオンガイドデバイス３１５は、図９の多極Ｑ０イオンガイドデバイス９１５に置換される。多極Ｑ０イオンガイドデバイス９１５は、限定ではないが、四重極、六重極、または八重極であり得る。
【００７９】
イオン源デバイス３１１および試薬源デバイス３１２が、ここで、それぞれ、それらの２つ以上の前駆イオンおよび試薬を、Ｑ０イオンガイドデバイス９１５の単一の入口ポートを通してＱ０イオンガイドデバイス９１５に伝送する。２つ以上の前駆イオンおよび試薬は、例えば、オリフィスおよびスキマ３１３およびイオンガイド３１４を通して伝送される。２つ以上の前駆イオンおよび試薬が、同一のイオン経路を使用するため、それらは、別個かつ連続的に伝送される必要がある。例えば、最初に、２つ以上の前駆イオンは、Ｑ０イオンガイドデバイス９１５に伝送される。次いで、イオン源デバイス３１１が、停止され、試薬源デバイス３１２が、電荷低減試薬をＱ０イオンガイドデバイス９１５に伝送するように開放される。種々の実施形態では、電荷低減試薬は、負化学イオン化が大気圧において使用されるときに、試薬源デバイス３１２によってオリフィスおよびスキマ３１３およびイオンガイド３１４を通して導入される。
【００８０】
（擬ポテンシャル捕獲および電荷低減装置）
図３に戻ると、質量分析計３１０は、単一のｍ／ｚ値において前駆イオンを連続的に蓄積および伝送するために、異なるｍ／ｚ値を有する同一の化合物の前駆イオンの電荷を低減させるための装置を含む。本装置は、イオン源デバイス３１１と、試薬源デバイス３１２と、Ｑ１質量フィルタデバイス３１８と、Ｑ０イオンガイドデバイス３１５とを含む。
【００８１】
イオン源デバイス３１１は、試料の化合物をイオン化する。これは、異なるｍ／ｚ値を伴う化合物の２つ以上の前駆イオンを生成する。イオン源デバイス３１１は、限定ではないが、エレクトスプレーイオン源（ＥＳＩ）デバイス、電子衝撃源および高速原子衝撃源デバイス、大気圧化学イオン化源（ＡＰＣＩ）デバイス等の化学イオン化（ＣＩ）源デバイス、大気圧光イオン化（ＡＰＰＩ）源デバイス、またはマトリクス支援レーザ脱離源（ＭＡＬＤＩ）デバイスであり得る。好ましい実施形態では、イオン源デバイス３１１は、ＥＳＩデバイスである。
【００８２】
試薬源デバイス３１２は、電荷低減試薬を供給する。電荷低減試薬は、中性分子または電荷イオンであり得る。
【００８３】
Ｑ１質量フィルタデバイス３１８は、四重極として示される。しかしながら、Ｑ１質量フィルタデバイス３１８は、磁場セクタ型質量分析器等の任意のタイプの質量フィルタであり得る。
【００８４】
Ｑ０イオンガイドデバイス３１５が、Ｑ１質量フィルタデバイス３１８とイオン源デバイス３１１および試薬源デバイス３１２の両方との間に位置付けられる。Ｑ０イオンガイドデバイス３１５は、イオン源デバイス３１１からの２つ以上の前駆イオンおよび試薬源デバイス３１２からの電荷低減試薬を受容する。Ｑ０イオンガイドデバイス３１５は、擬ポテンシャルを生成し、Ｑ０イオンガイドデバイス３１５内で閾値ｍ／ｚを下回るｍ／ｚ値を伴う受容された２つ以上の前駆イオンを捕獲する、ＡＣ電圧を、Ｑ０イオンガイドデバイス３１５の１つ以上の電極に印加する。本ＡＣ電圧は、ひいては、２つ以上の前駆イオンのｍ／ｚ値が、閾値ｍ／ｚを上回る単一のｍ／ｚ値まで増加するように、捕獲された２つ以上の前駆イオンを受容された電荷低減試薬によって電荷低減させる。Ｑ０イオンガイドデバイス３１５は、単一のｍ／ｚ値まで増加されたｍ／ｚ値を伴う２つ以上の前駆イオンを質量フィルタデバイス３１８に連続的に伝送させる、質量フィルタデバイス３１８の電極に印加されるＤＣ電圧に対して、ＤＣ電圧をＱ０イオンガイドデバイス３１５の１つ以上の電極に印加する。
【００８５】
種々の実施形態では、試薬源デバイス３１２によって供給される電荷低減試薬は、中性電荷スカベンジャ試薬であり得る。中性電荷スカベンジャ試薬は、限定ではないが、アンモニアまたはアセトンを含むことができる。
【００８６】
種々の代替実施形態では、試薬源デバイス３１２は、ＰＴＲ試薬源デバイスである。電荷低減試薬は、ＰＴＲ試薬イオンを含む。加えて、イオンガイドデバイス３１５は、ＡＣ電圧を印加し、閾値ｍ／ｚを下回るｍ／ｚ値を伴って受容された２つ以上の前駆イオンおよび受容されたＰＴＲ試薬イオンの両方を相互に捕獲する。
【００８７】
種々の実施形態では、Ｑ０イオンガイドデバイス３１５の１つ以上の電極は、Ｑ０イオンガイドデバイス３１５のロッドである。種々の代替実施形態では、Ｑ０イオンガイドデバイス３１５の１つ以上の電極は、Ｑ０イオンガイドデバイス３１５の出射開口またはＩＱ１レンズ３１６を含む。
【００８８】
図９に戻ると、種々の実施形態では、イオン源デバイス３１１からの２つ以上の前駆イオンおよび試薬源デバイス３１２からの電荷低減試薬は、Ｑ０イオンガイドデバイス９１５の同一の入口によって別個かつ連続的に受容される。イオン源デバイス３１１からの２つ以上の前駆イオンおよび試薬源デバイス３１２からの電荷低減試薬は、オリフィスおよびスキマ３１３およびイオンガイド３１４を通して、Ｑ０イオンガイドデバイス９１５の同一の入口に別個かつ連続的に導入される。Ｑ０イオンガイドデバイス９１５は、例えば、多極イオンガイドである。Ｑ０イオンガイドデバイス９１５は、限定ではないが、四重極、六重極、または八重極イオンガイドデバイスであり得る。
【００８９】
図３に戻ると、種々の実施形態では、イオン源デバイス３１１からの２つ以上の前駆イオンおよび試薬源デバイス３１２からの電荷低減試薬は、Ｑ０イオンガイドデバイス３１５の異なる入口において連続的かつ同時に受容される。
【００９０】
種々の実施形態では、Ｑ０イオンガイドデバイス３１５は、キメラデバイスである。本デバイスは、４つの分岐を提供する８つのＬ字形電極を含む。整合された一対の分岐は、イオン源デバイス３１１から２つ以上の前駆イオンを受容する。同時に、別の整合された一対の分岐は、試薬源デバイス３１２から電荷低減試薬を受容する。
【００９１】
種々の実施形態では、第２のＳＴ１イオンガイドデバイス３１７が、Ｑ０イオンガイドデバイス３１５とＱ１質量フィルタデバイス３１８との間に位置付けられる。Ｑ０イオンガイドデバイス３１５は、第２のＳＴ１イオンガイドデバイス３１７の電極に印加されるＤＣ電圧に対して、かつＱ１質量フィルタデバイス３１８の電極に印加されるＤＣ電圧に対して、ＤＣ電圧をＱ０イオンガイドデバイス３１５の１つ以上の電極に印加する。Ｑ０イオンガイドデバイス３１５の１つ以上の電極に印加されるＤＣ電圧は、単一のｍ／ｚ値まで増加されたｍ／ｚ値を伴う２つ以上の前駆イオンを、第２のＳＴ１イオンガイドデバイス３１７を通してＱ１質量フィルタデバイス３１８に連続的に伝送させる。
【００９２】
種々の実施形態では、ＥｘＤデバイスが、Ｑ１質量フィルタデバイス３１８の後に位置付けられる。本ＥｘＤデバイスは、例えば、第２のＱ２キメラデバイス３１９である。Ｑ１質量フィルタデバイス３１８は、単一のｍ／ｚ値まで増加されたｍ／ｚ値を伴う２つ以上の前駆イオンを選択し、単一のｍ／ｚ値まで増加されたｍ／ｚ値を伴う２つ以上の前駆イオンをＥｘＤデバイスに伝送する。ＥｘＤデバイスは、単一のｍ／ｚ値まで増加されたｍ／ｚ値を伴う２つ以上の前駆イオンを断片化する。
【００９３】
種々の実施形態では、プロセッサ３３０が、命令を制御する、またはイオン源デバイス３１１、試薬源デバイス３１２、Ｑ１質量フィルタデバイス３１８、およびＱ０イオンガイドデバイス３１５に提供するために、かつ収集されるデータを分析するために使用される。プロセッサ３３０は、例えば、１つ以上の電圧、電流、または圧力源（図示せず）を制御することによって、命令を制御または提供する。プロセッサ３３０は、図３に示されるような別個のデバイスであり得る、または質量分析計３１０の１つ以上のデバイスのプロセッサまたはコントローラであり得る。プロセッサ３３０は、限定ではないが、コントローラ、コンピュータ、マイクロプロセッサ、図１のコンピュータシステム、または制御信号およびデータを送信および受信することが可能な任意のデバイスであり得る。
【００９４】
（擬ポテンシャル捕獲および電荷低減のための方法）
図１０は、種々の実施形態による、単一のｍ／ｚ値において前駆イオンを連続的に蓄積および伝送するために、異なるｍ／ｚ値を有する同一の化合物の前駆イオンの電荷を低減させるための方法１０００を示す、フローチャートである。
【００９５】
方法１０００のステップ１０１０では、イオン源デバイスが、プロセッサを使用して、試料の化合物をイオン化し、異なるｍ／ｚ値を伴う化合物の２つ以上の前駆イオンを生成するように命令される。
【００９６】
ステップ１０２０では、試薬源デバイスが、プロセッサを使用して、電荷低減試薬を供給するように命令される。
【００９７】
ステップ１０３０では、質量フィルタデバイスとイオン源デバイスおよび試薬源デバイスの両方との間に位置付けられるイオンガイドデバイスが、プロセッサを使用して、イオン源デバイスからの２つ以上の前駆イオンおよび試薬源デバイスからの電荷低減試薬を受容するように命令される。
【００９８】
ステップ１０４０では、イオンガイドデバイスが、プロセッサを使用して、擬ポテンシャルを生成し、イオンガイドデバイス内で閾値ｍ／ｚを下回るｍ／ｚ値を伴う受容された２つ以上の前駆イオンを捕獲する、ＡＣ電圧およびＤＣ電圧を、イオンガイドデバイスの１つ以上の電極に印加するように命令される。本ＡＣ電圧は、ひいては、２つ以上の前駆イオンのｍ／ｚ値が、閾値ｍ／ｚを上回る単一のｍ／ｚ値まで増加するように、捕獲された２つ以上の前駆イオンを受容された電荷低減試薬によって電荷低減させる。
【００９９】
ステップ１０５０では、イオンガイドデバイスが、プロセッサを使用して、質量フィルタデバイスの電極に印加されるＤＣ電圧に対して、ＤＣ電圧を１つ以上の電極に印加するように命令される。イオンガイドデバイスの１つ以上の電極に印加される本ＤＣ電圧は、単一のｍ／ｚ値まで増加されたｍ／ｚ値を伴う２つ以上の前駆イオンを、質量フィルタデバイスに連続的に伝送させる。
【０１００】
（擬ポテンシャル捕獲および電荷低減のためのコンピュータプログラム製品）
種々の実施形態では、コンピュータプログラム製品は、そのコンテンツが、単一のｍ／ｚ値において前駆イオンを連続的に蓄積および伝送するために、異なるｍ／ｚ値を有する同一の化合物の前駆イオンの電荷を低減させるための方法を実施するように、プロセッサ上で実行される命令を伴うプログラムを含む、有形コンピュータ可読記憶媒体を含む。本方法は、１つ以上の明確に異なるソフトウェアモジュールを含む、システムによって実施される。
【０１０１】
図１１は、種々の実施形態による、単一のｍ／ｚ値において前駆イオンを連続的に蓄積および伝送するために、異なるｍ／ｚ値を有する同一の化合物の前駆イオンの電荷を低減させるための方法を実施する、１つ以上の明確に異なるソフトウェアモジュールを含む、システム１１００の概略図である。システム１１００は、制御モジュール１１１０を含む。
【０１０２】
制御モジュール１１１０は、試料の化合物をイオン化し、異なるｍ／ｚ値を伴う化合物の２つ以上の前駆イオンを生成するようにイオン源デバイスに命令する。制御モジュール１１１０は、電荷低減試薬を供給するように試薬源デバイスに命令する。制御モジュール１１１０は、イオン源デバイスからの２つ以上の前駆イオンおよび試薬源デバイスからの電荷低減試薬を受容するように、質量フィルタデバイスとイオン源デバイスおよび試薬源デバイスの両方との間に位置付けられるイオンガイドデバイスに命令する。
【０１０３】
制御モジュール１１１０は、擬ポテンシャルを生成し、イオンガイドデバイス内で閾値ｍ／ｚを下回るｍ／ｚ値を伴う受容された２つ以上の前駆イオンを捕獲する、ＡＣ電圧およびＤＣ電圧を、イオンガイドデバイスの１つ以上の電極に印加するようにイオンガイドデバイスに命令する。本ＡＣ電圧は、ひいては、２つ以上の前駆イオンのｍ／ｚ値が、閾値ｍ／ｚを上回る単一のｍ／ｚ値まで増加するように、捕獲された２つ以上の前駆イオンを受容された電荷低減試薬によって電荷低減させる。
【０１０４】
制御モジュール１１１０は、質量フィルタデバイスの電極に印加されるＤＣ電圧に対して、ＤＣ電圧を１つ以上の電極に印加するようにイオンガイドデバイスに命令する。イオンガイドデバイスの１つ以上の電極に印加される本ＤＣ電圧は、単一のｍ／ｚ値まで増加されたｍ／ｚ値を伴う２つ以上の前駆イオンを、質量フィルタデバイスに連続的に伝送させる。
【０１０５】
本教示は、種々の実施形態と併せて説明されるが、本教示が、そのような実施形態に限定されることを意図するものではない。対照的に、本教示は、当業者によって理解されるであろうように、種々の代替物、修正、および均等物を包含する。
【０１０６】
さらに、種々の実施形態を説明する際、本明細書は、ステップの特定のシーケンスとして、方法および／またはプロセスを提示し得る。しかしながら、方法またはプロセスが、本明細書に記載されるステップの特定の順序に依拠しない限りにおいて、方法またはプロセスは、説明されるステップの特定のシーケンスに限定されるべきではない。当業者が理解するであろうように、ステップの他のシーケンスも可能であり得る。したがって、本明細書に記載されるステップの特定の順序は、請求項に関する限定として解釈されるべきではない。加えて、方法および／またはプロセスを対象とする請求項は、書かれた順序におけるそれらのステップの実施に限定されるべきではなく、当業者は、シーケンスが、変動され、依然として、種々の実施形態の精神および範囲内に留まり得ることを容易に理解することができる。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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