(57)【要約】  質量分析方法が開示され、この方法では、第１の特徴フラグメントイオンの強度が、イオン検出器の検出または不飽和範囲に対応する第１の強度範囲内にある場合、第１の特徴フラグメントイオンの強度を測定することにより分析物の強度が測定される。しかし、イオン検出器が飽和するために第１の特徴フラグメントイオンの強度が第１の強度範囲外にある場合、第２の異なる特徴フラグメントイオンの強度を測定することにより分析物の強度が測定される。  【選択図】図５Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の特徴イオンの強度が第１の範囲内にある場合、前記第１の特徴イオンの強度を測定することにより分析物の強度を測定すること、および
前記第１の特徴イオンの強度が前記第１の範囲外にある場合、第２の異なる特徴イオンの強度を測定することにより前記分析物の強度を測定すること、
を含む質量分析方法。
【請求項２】
前記第１の特徴イオンが、前記分析物由来のフラグメントイオン、生成イオンまたは付加物イオンを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の特徴イオンが、１種または複数種の前記分析物の第１の同位体を含む請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の特徴イオンが、前記分析物由来のフラグメントイオン、生成イオンまたは付加物イオンを含む請求項１、２または３に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の特徴イオンが、１種または複数種の前記分析物の第２の同位体を含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の範囲が、イオン検出器の検出または不飽和範囲に実質的に対応する請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の特徴イオンの強度が前記第１の範囲外にある場合に、前記第２の異なる特徴イオンの強度が、依然として実質的にイオン検出器の検出または不飽和範囲内にある請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記分析物の特定の確認、および／または前記分析物の特定を行うために、１種または複数種の前記分析物の同位体比を測定するステップをさらに含む請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
１種または複数種の前記分析物の同位体比を測定するステップが、
前記第１の濃度の分析物を含む第１の試料を分析することにより１種または複数種の第１の同位体比を測定すること、および
前記第２の異なる濃度の分析物を含む第２の異なる試料を分析することにより１種または複数種の第２の異なる同位体比を測定すること、
を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の特徴イオンの強度またはその他の特性、および／または前記第２の特徴イオンの強度またはその他の特性の測定に基づいて質量分析計の機器パラメータを制御することをさらに含む請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記機器パラメータが、（ｉ）衝突もしくはフラグメンテーションエネルギー、（ｉｉ）イオン化効率、（ｉｉｉ）イオン透過率、または（ｉｖ）イオン検出器利得を含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
物理化学的性質に従って親またはフラグメントイオンを分離することをさらに含む請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記物理化学的特性が、イオン移動度、微分イオン移動度、質量、質量対電荷比または飛行時間を含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記方法が多重反応モニタリング（「ＭＲＭ」）法を含む請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
親分析物イオンがマスフィルターにより選択または単離される請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記マスフィルターにより選択または単離された前記親分析物イオンが、断片化されるかまたは反応して、前記第１の特徴イオンおよび／または前記第２の特徴イオンを形成する請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の特徴イオンの強度を測定するステップが、前記第１の特徴イオンを質量分析することを含む請求項１〜１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記第２の特徴イオンの強度を測定するステップが、前記第２の特徴イオンを質量分析することを含む請求項１〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１および／または第２の特徴イオンを質量分析するステップが、軸方向加速または直交加速飛行時間型質量分析計を使って前記第１および／または第２の特徴イオンを質量分析することを含む請求項１７または１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１および第２の特徴イオンが、異なる質量、および／または異なる質量対電荷比、および／または異なる化学構造、および／または異なる中性子の数、および／またはもう一つの異なる物理化学的性質を有する請求項１〜１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
（ｉ）第１の特徴イオンの強度が第１の範囲内にある場合、前記第１の特徴イオンの強度を測定することにより分析物の強度を測定し、さらに
（ｉｉ）前記第１の特徴イオンの強度が前記第１の範囲外にある場合、第２の異なる特徴イオンの強度を測定することにより前記分析物の強度を測定する、
ように配置され、構成された制御システム、
を含む質量分析計。
【請求項２２】
物理化学的性質に従って親またはフラグメントイオンを分離するための分離器をさらに含む請求項２１に記載の質量分析計。
【請求項２３】
前記分離器が、イオン移動度、微分イオン移動度、質量、質量対電荷比または飛行時間型分離器を含む請求項２２に記載の質量分析計。
【請求項２４】
前記制御システムが、多重反応モニタリング（「ＭＲＭ」）分析を行うように配置され、構成された請求項２１、２２または２３のいずれか１項に記載の質量分析計。
【請求項２５】
親分析物イオンを選択または単離するためのマスフィルターをさらに含む請求項２１〜２４のいずれか１項に記載の質量分析計。
【請求項２６】
フラグメンテーションまたは反応装置をさらに含み、前記マスフィルターにより選択または単離された前記親分析物イオンが、使用中に前記フラグメンテーションまたは反応装置内で断片化されるか、または反応して前記第１の特徴イオンおよび／または前記第２の特徴イオンを形成する請求項２５に記載の質量分析計。
【請求項２７】
前記第１および／または第２の特徴イオンの質量分析を行い、前記第１および／または第２の特徴イオンの強度を測定するための質量分析計をさらに含む請求項２１〜２６のいずれか１項に記載の質量分析計。
【請求項２８】
前記質量分析計が、軸方向加速または直交加速飛行時間型質量分析計を含む請求項２７に記載の質量分析計。
【請求項２９】
前記第１および第２の特徴イオンが、異なる質量、および／または異なる質量対電荷比、および／または異なる化学構造、および／または異なる中性子の数、および／または１種または複数種の異なる物理化学的性質を有する請求項２１〜２８のいずれか１項に記載の質量分析計。
【請求項３０】
第１の濃度の分析物を含む第１の試料を分析することにより１種または複数種の第１の同位体比を測定すること、および
第２の異なる濃度の前記分析物を含む第２の異なる試料を分析することにより１種または複数種の第２の異なる同位体比を測定すること、
を含む質量分析方法。
【請求項３１】
前記１種または複数種の第１の同位体比、および／または前記１種または複数種の第２の同位体比を使って、前記分析物の特定の確認、および／または前記分析物の特定が行われる請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
（ｉ）第１の濃度の分析物を含む第１の試料を分析することにより１種または複数種の第１の同位体比を測定し、さらに
（ｉｉ）第２の異なる濃度の前記分析物を含む第２の異なる試料を分析することにより１種または複数種の第２の異なる同位体比を測定する、
ように配置され、構成された制御システム、
を含む質量分析計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、２０１２年３月１９日出願の英国特許出願第１２０４７２３．９号の優先権を主張する。この英国出願の全内容は、本明細書に開示している。 
【０００２】
本発明は、質量分析方法および質量分析計に関する。
【背景技術】
【０００３】
歴史的には、複合試料中の特徴イオンを選択および定量するための多重反応モニタリング（「ＭＲＭ」）実験は、タンデム四重極機器を使って行われてきた。この機器では、第１の分析四重極マスフィルターが対象となる特定の親または前駆特徴イオンを選択または単離するように配置されている。フラグメンテーション装置は、第１の分析四重極マスフィルターの下流に置き、対象となる親または前駆イオンを断片化し、フラグメントイオンを形成するように配置される。次に、フラグメンテーション装置の下流に置かれた第２の四重極質量分析計が、特徴フラグメントイオンを質量分析するように配置される。
【０００４】
フラグメントイオン遷移に対し望ましい親または前駆イオンは、手法検討段階中に決定される。この段階では、遷移は、液体クロマトグラフィー（「ＬＣ」）、ガスクロマトグラフィー（「ＧＣ」）またはキャピラリー電気泳動（「ＣＥ」）装置、などのクロマトグラフィー装置からの溶離時間の関数として扱われる。一部の用途では、測定成分が実際に正しい成分であるという信頼度を高めるために、親または前駆イオン当たり複数の遷移が準備される場合もある。
【０００５】
最近、一部の環境では、特に、プロテオミクスなどで見られる複合混合物に関連して、タンデム四重極ＭＲＭ実験の特異性または選択性が不十分であることが明らかになってきた。
【０００６】
この問題に対処するために、第２の四重極質量分析計を、オービトラップ（ＲＴＭ）質量分析計または直交加速飛行時間型質量分析計などのより高解像度の質量分析計に置き換えた質量分析計を使って、高解像度ＭＲＭ実験を行うことが知られている。
【０００７】
図１は、高解像度ＭＲＭ実験を行うために使用可能な現状技術の質量分析計を示す。
【０００８】
図１に示すように、直交加速飛行時間型質量分析計４と連結した四重極マスフィルター２を設けることが知られており、この場合、親または前駆イオンは、四重極ロッドセットマスフィルター２により単離または選択され、その後、ガスセル３中で断片化される。次に、生成した特徴フラグメントイオンは、高解像度直交加速飛行時間型質量分析計４を使って質量分析される。
【０００９】
高解像度直交加速飛行時間型質量分析計４の使用には、分解型四重極質量分析計の使用に比べていくつかの利点がある。
【００１０】
第１に、より高解像度の直交加速飛行時間型質量分析計４は、特徴フラグメントイオンの定量測定に影響を及ぼす干渉の可能性を減らす。
【００１１】
第２に、直交加速飛行時間型質量分析計４は、本質的に、１〜３ｐｐｍ  ＲＭＳのオーダーの高質量測定精度を持っている。この質量精度を使って、遷移の特異性を改善できる。
【００１２】
第３に、直交加速飛行時間型質量分析計４は、マスフィルターとは対照的に質量分析計であるという事実のために、複数のイオン（この場合は、特徴フラグメントイオン）を高デューティーサイクルで同時に分析する。生成した全マススペクトルデータは、同じ親または前駆イオンに対し複数の特徴フラグメントイオンを含み、このことも特異性を改善する。また、全マススペクトルには、複数の同位体も含まれ、これも特異性を改善する。
【００１３】
これらの利点にもかかわらず、現状技術の図１の構成に類似の質量分析計は、なおいくつかの特定の問題を抱えている。
【００１４】
現状技術の質量分析計の１つの問題は、直交加速飛行時間型質量分析計４を使ってイオンの質量分析を行う結果として、デューティーサイクルの幾分かの低下を被っていることである。
【００１５】
任意の時点での分析イオン質量範囲が狭くなる強化デューティーサイクル（「ＥＤＣ」）操作モードで飛行時間型質量分析計４を操作するか、または代わりに、飛行時間型質量分析計４をダイナミックレンジが低下する高デューティーサイクル（「ＨＤＣ」）操作モードもしくはｓｃａｎｗａｖｅ／ｚｅｎｏレンズ操作モードで操作することにより、これを補償する試みが一部で行われていることが知られている。
【００１６】
通常、直交加速飛行時間型質量分析計４と連結して使われるイオン検出システムのダイナミックレンジは、直交加速飛行時間型質量分析計４の高デジタル変換速度要件が原因で、四重極ロッドセット質量分析計より劣る。
【００１７】
アナログ・デジタル変換器（「ＡＤＣ」）を採用している現状技術の飛行時間型質量分析計は、以前の時間デジタル変換器（「ＴＤＣ」）を使う質量分析計に比べて、大きな改善が認められる。デジタル化速度および／または複数の利得段ＡＤＣにおける今後の進展によりさらなる改善が見込まれる。
【００１８】
プログラマブルダイナミックレンジ強化（「ｐＤＲＥ」）および自動利得制御（「ＡＧＣ」）による直交加速飛行時間型質量分析計のダイナミックレンジを改善する試みが知られている。しかし、これらの手法は、通常、感度、および／またはデューティーサイクルの低下を伴う。
【００１９】
定量取得法を用いる現状技術の機器は、データの性質に関係なく、定量化のために同じイオンまたは複数イオンを使用する。
【００２０】
既知の（低）濃度の検量剤を有する第１の較正試料を注入した後、低強度信号応答を測定することにより質量分析計を較正することは知られている。第２および次第に高くなる検量剤濃度を含むさらなる較正試料を質量分析計に順次注入するか、または他の方法で導入し、次第に強くなる信号強度または応答を観察する。
【００２１】
ある時点で、イオン検出器が飽和し始め、検出器の応答がそれ以上大きくならなくなる。これが定量の上限の徴候であり、質量分析計の有効なダイナミックレンジに対する上限となる。
【００２２】
改善されたダイナミックレンジを有する質量分析計および質量分析方法を提供することが望まれている。
【発明の概要】
【００２３】
本発明の態様では、下記を含む質量分析方法が提供される：
第１のイオンの強度が第１の範囲内にある場合、第１の特徴イオンの強度を測定することにより分析物の強度を測定すること（または分析物を定量すること）、および
第１のイオンの強度が第１の範囲外にある場合、第２の異なる特徴イオンの強度を測定することにより分析物の強度を測定すること（または分析物を定量すること）。
【００２４】
第１および第２の特徴イオンは、例えば、異なる種のフラグメントイオンおよび／または異なる同位体の分析物に関するものであり、従って、第１および第２の特徴イオンは、単に、異なる強度の同じ分析物イオンの２つの集団に関するものと解釈されるべきではないことは、理解されよう。従って、第１および第２の特徴イオンの質量対電荷比、および／または化学的構造、および／または中性子の数、および／またはその他の物理化学的性質が異なるのが好ましい。
【００２５】
第１の特徴イオンは、分析物由来のフラグメントイオン、生成イオンまたは付加物イオンを含むのが好ましい。
【００２６】
別の実施形態では、第１の特徴イオンは、分析物の１種または複数種の第１の同位体を含んでもよい。
【００２７】
第２の特徴イオンは、分析物由来のフラグメントイオン、生成イオンまたは付加物イオンを含むのが好ましい。
【００２８】
別の実施形態では、第２の特徴イオンは、分析物の１種または複数種の第２の同位体を含んでもよい。
【００２９】
第１の範囲（例えば、イオン検出器の応答または強度範囲）は、イオン検出器の検出または不飽和範囲に実質的に対応しているのが好ましい。
【００３０】
第１の特徴イオンの強度が第１の範囲外にある場合、第２の異なる特徴イオンの強度は、依然として、実質的にイオン検出器の検出または不飽和範囲内にあるのが好ましい。
【００３１】
方法は、分析物の特定の確認、および／または分析物の特定を行うために、分析物の１種または複数種の同位体比を測定することをさらに含むのが好ましい。
【００３２】
分析物の１種または複数種の同位体比を測定するステップが下記を含むのが好ましい：
第１の濃度の分析物を含む第１の試料を分析することにより、１種または複数種の第１の同位体比を測定すること、および
第２の異なる濃度の分析物を含む第２の異なる試料を分析することにより、１種または複数種の第２の異なる同位体比を測定すること。
【００３３】
方法は、第１の特徴イオンの強度またはその他の特性、および／または第２の特徴イオンの強度またはその他の特性の測定に基づいて、質量分析計の機器パラメータを制御することをさらに含むのが好ましい。
【００３４】
機器パラメータは、（ｉ）衝突またはフラグメンテーションエネルギー、（ｉｉ）イオン化効率、（ｉｉｉ）イオン透過率、または（ｉｖ）イオン検出器利得、を含むのが好ましい。
【００３５】
方法は、物理化学的特性に従って親またはフラグメントイオンを分離することをさらに含むのが好ましい。
【００３６】
物理化学的特性には、イオン移動度、微分イオン移動度、質量、質量対電荷比、または飛行時間を含むのが好ましい。
【００３７】
方法は、多重反応モニタリング（「ＭＲＭ」）法を含むのが好ましい。
【００３８】
好ましい実施形態に従って、親分析物イオンは、マスフィルターにより選択されるか、または単離されるのが好ましい。マスフィルターは、四重極ロッドセットマスフィルターを含むのが好ましい。
【００３９】
マスフィルターにより選択されるかまたは単離された親分析物イオンは、断片化されるか、または反応して第１の特徴イオンおよび／または第２の特徴イオンを形成するのが好ましい。
【００４０】
第１の特徴イオンの強度を測定するステップが、第１の特徴イオンを質量分析することを含むのが好ましい。
【００４１】
第２の特徴イオンの強度を測定するステップが、第２の特徴イオンを質量分析することを含むのが好ましい。
【００４２】
第１および／または第２の特徴イオンを質量分析するステップが、軸方向加速または直交加速飛行時間型質量分析計を使って第１および／または第２の特徴イオンを質量分析することを含むのが好ましい。
【００４３】
第１および第２の特徴イオンが、異なる質量、および／または異なる質量対電荷比、および／または異なる化学構造、および／または異なる中性子の数、および／またはもう一つの異なる物理化学的性質を有するのが好ましい。
【００４４】
本発明の別の態様では、
（ｉ）第１の特徴イオンの強度が第１の範囲内にある場合、第１の特徴イオンの強度を測定することにより分析物の強度を測定し、および
（ｉｉ）第１の特徴イオンの強度が第１の範囲外にある場合、第２の異なる特徴イオンの強度を測定することにより分析物の強度を測定する、
ように配置され、構成された制御システム、
を含む質量分析計が提供される。
【００４５】
質量分析計は、親またはフラグメントイオンを物理化学的特性に応じて分離する分離器をさらに含むのが好ましい。
【００４６】
分離器は、イオン移動度、微分イオン移動度、質量、質量対電荷比または飛行時間型分離器を含むのが好ましい。
【００４７】
制御システムは、多重反応モニタリング（「ＭＲＭ」）分析を行うように配置され、構成されるのが好ましい。
【００４８】
質量分析計は、親分析物イオンを選択または単離するためのマスフィルターをさらに含むのが好ましい。
【００４９】
質量分析計は、好ましくは、フラグメンテーションまたは反応装置をさらに含み、マスフィルターにより選択または単離された親分析物イオンが、使用中にフラグメンテーションまたは反応装置中で断片化されるか、または反応して第１の特徴イオンおよび／または第２の特徴イオンを形成するのが好ましい。
【００５０】
質量分析計は、第１および／または第２の特徴イオンの質量分析および第１および／または第２の特徴イオンの強度測定のための質量分析計をさらに含むのが好ましい。
【００５１】
質量分析計は、軸方向加速または直交加速飛行時間型質量分析計を含むのが好ましい。
【００５２】
第１および第２の特徴イオンは、異なる質量、および／または異なる質量対電荷比、および／または異なる化学構造、および／または異なる中性子の数、および／またはもう一つの異なる物理化学的性質を有するのが好ましい。
【００５３】
本発明の別の態様では、
第１の濃度の分析物を含む第１の試料を分析することにより１種または複数種の第１の同位体比を測定すること、および
第２の異なる濃度の分析物を含む第２の異なる試料を分析することにより１種または複数種の第２の異なる同位体比を測定すること、
を含む質量分析方法が提供される。
【００５４】
１種または複数種の第１の同位体比および／または１種または複数種の第２の同位体比を使って、分析物の特定の確認、および／または分析物の特定を行うのが好ましい。
【００５５】
１種または複数種の第１および／または第２の同位体比を測定するステップが、軸方向加速または直交加速飛行時間型質量分析計を使って行われるのが好ましい。
【００５６】
本発明の別の態様では、
（ｉ）第１の濃度の分析物を含む第１の試料を分析することにより１種または複数種の第１の同位体比を測定し、および
（ｉｉ）第２の異なる濃度の分析物を含む第２の試料を分析することにより１種または複数種の第２の異なる同位体比を測定する、
ように配置され、構成された制御システム、
を含む質量分析計が提供される。
【００５７】
好ましい実施形態は、質量分析計のダイナミックレンジの改善に関し、イオン移動度分離器（「ＩＭＳ」）装置および飛行時間型質量分析計の両方を含む機器などの高ピーク容量タンデム型機器に特に有用である。
【００５８】
本発明の実施形態に従って、代替特徴フラグメントイオンを使うことにより改善された飛行時間型定量化は、既存の機器配置および将来の新規機器配置に対する新規操作モードである。
【００５９】
好ましい実施形態は、定量化に使うべき特徴イオンを理知的に決定することにより、定量モードで動作する飛行時間型機器のダイナミックレンジを改善する機能を提供する。
【００６０】
この好ましい手法は、イオン移動度などの追加の分離手段を採用する配置には特に有用である。
【００６１】
例示の目的でのみ提供されている配置に加えて種々の本発明の実施形態が、付随する図に言及しながら、例示のみを目的として、以降で記載される。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】高解像度ＭＲＭ分析を行うために使用できる既知の四重極飛行時間型質量分析計の図である。
【図２】本発明の実施形態によるＩＭＳ−四重極−飛行時間型質量分析計の図である。
【図３】３種の遷移および最高強度種の特徴フラグメントイオンのダイナミックレンジを示す図である。
【図３Ａ】ＡＤＣベース検出システムの応答対濃度曲線および最高強度種の特徴フラグメントイオンのダイナミックレンジを示す図である。
【図４】最低強度種の特徴フラグメントイオンのダイナミックレンジを示す図である。
【図４Ａ】ＡＤＣベース検出システムの応答対濃度曲線および最低強度種の特徴フラグメントイオンのダイナミックレンジを示す図である。
【図５】分析物定量化のための低および中程度の分析物試料濃度で最高強度種の特徴フラグメントイオンを使い、さらに分析物定量化のための高濃度の分析物試料で最低強度種の特徴フラグメントイオンを使って、ダイナミックレンジのｘ１０倍の増加が得られる本発明の実施形態を示す図である。
【図５Ａ】ＡＤＣベース検出システムの応答対濃度曲線および本発明の実施形態に従って、どのようにダイナミックレンジが拡張できるかを示す図である。
【図６】１０個の同位体を有する対象標的化合物のマススペクトルの詳細を示す図である。
【図７】図６の１０個の同位体に対応する４５の特有同位体比をそれらの検出確率の順に並べた表である。
【発明を実施するための形態】
【００６３】
以降で、図２を参照しながら、好ましい本発明の実施形態がより詳細に説明される。好ましい本発明の実施形態は、質量分析計の検出器システムのダイナミックレンジの改善を目指している。質量分析計は、イオン移動度分離器５、四重極マスフィルター２、ガスセル３および直交加速飛行時間型質量分析計４を含むのが好ましい。
【００６４】
好ましい実施形態による直交加速飛行時間型質量分析計４のダイナミックレンジの改善の利点は、図２に示すようなＩＭＳ−四重極−飛行時間型質量分析計などの複数の分離装置を採用した機器配置を考慮すると明らかになろう。図１に示すような既知の質量分析計に比べて、この配置によってデューティーサイクルおよびＭＲＭ実験の特異性が顕著に改善できる。
【００６５】
また、本発明は、その他の配置に拡張でき、例えば、ＩＭＳ装置５および四重極マスフィルター２の順番を図２に示す順番と逆にすることができる。例えば、あまり好ましくない実施形態では、四重極−ＩＭＳ−飛行時間型質量分析計が提供でき、同様に、改善されたデューティーサイクルおよびフラグメントイオンの特異性を提供できる。
【００６６】
好ましい実施形態では、イオン信号の分離と圧縮を遅れずに行うことにより、デューティーサイクルおよび特異性の改善が達成される。この圧縮は、直交加速飛行時間型質量分析計４の取得システムのダイナミックレンジに対しより高い要求を課す。
【００６７】
好ましい実施形態による飛行時間型質量分析計４のダイナミックレンジを改善できる能力は、特に有用である。
【００６８】
好ましい本発明の実施形態は、手法検討段階の間に、それぞれの親または前駆イオンに対する広範囲の特徴フラグメントイオン、生成イオンまたはその他のイオンをモニターし、測定することにより、ＭＲＭ実験のダイナミックレンジを改善することを目指している。
【００６９】
応答対試料濃度の較正曲線は、特徴フラグメントイオン、生成イオンまたはその他のイオンの範囲に対して決定される。いずれの較正曲線を使用するかの選択は、取得される分析物データによる。
【００７０】
分析物データから利点が見込まれる場合には、単一成分に対し単一実験内で複数の較正曲線を使用、または組み合わせることができる。リアルタイムに、または取得後手法の一部として、較正曲線を切り替える選択を行うことができる。
【００７１】
図３〜５は、どのようにこの手法を利用して、本発明の実施形態に従って質量分析計のダイナミックレンジを改善できるかをより詳細に示す。
【００７２】
図３のデータは、３種の遷移、すなわち、全てが同じ種の親または前駆イオンのフラグメンテーションにより得られた３種の異なる特徴フラグメントイオンを示す。データは、図１に示すような既知の四重極飛行時間型質量分析計を使って取得される。
【００７３】
この実施例では、最高強度種の特徴フラグメントイオンは、最低強度種の特徴フラグメントイオンより１０倍を超える強度を有する。この差異は、図３のｌｏｇ−ｌｏｇプロットのオフセットとして認められる。
【００７４】
任意の最小イオン数（例えば、１００）が定量化に必要であるとして要求され、任意のイオン数（例えば、１０，０００）が、この値を超えるとイオン検出器の飽和が発生する上限であるとして選択される場合、この試料では、ダイナミックレンジが１００：１または２桁分であると定義できる。最高強度種のフラグメントイオンのダイナミックレンジは、図３の矢印で示されている。
【００７５】
ＡＤＣベース検出システムを考慮すると、図３の応答対濃度曲線は、図３Ａに示すようになるであろう。
【００７６】
１００任意単位の応答が定量化、質量精度の下限として、または検出下限として定義される場合、応答は、その点から応答が高濃度で飽和し始めるまで２桁分の濃度にわたり直線的である。
【００７７】
同じ手法を最低強度種の特徴フラグメントイオンに適用した場合を図４に示す。１００：１の同じダイナミックレンジが得られるが、濃度範囲は、高濃度側に１桁分ずれる。
【００７８】
図４Ａは、ＡＤＣベース検出システムに対する対応する応答対濃度曲線を示す。最低強度種のフラグメントイオンでは、直線的範囲がまだ２桁の大きさであるが、この場合は、高濃度側範囲にずれている。
【００７９】
図５は、好ましい実施形態による較正または分析物試料の定量化方法を示す。特に、図５は、質量分析計を較正するかまたは分析物試料を定量化するために異なる濃度で存在するのが好ましい特徴フラグメントイオンの２つの異なる種の組み合わせを使う利点を示す。
【００８０】
図５を参照すると、最高強度種の特徴フラグメントイオンを使って、イオン検出器に到達するイオンがクロマトグラフイオンピーク当たり１００〜１０，０００イオンである範囲の応答に対し較正または対象分析物を定量化することができ、一方、最強種の特徴フラグメントイオンの応答が１０，０００を超える場合、最低強度種の特徴フラグメントイオンを使って、ダイナミックレンジを拡張することおよび対象分析物を定量化することができる。
【００８１】
結果として、好ましい実施形態によりダイナミックレンジの１０倍の拡張を達成することができる。
【００８２】
図５Ａは、ＡＤＣベース検出システムの応答対濃度曲線を示し、クロマトグラフピーク当たり１０，０００を超えるイオンがイオン検出器に到達する場合、どのようにイオン検出器が飽和するかを示す。図５Ａから、好ましい実施形態により、試料は、この場合には、３桁分の濃度にわたり定量化できる（２桁分の濃度範囲を定量化できるに過ぎない従来の手法とは対照的に）ことが明らかである。
【００８３】
対象分析物を定量化するために、どの特徴フラグメントイオンが直線的応答領域にあるかに応じて、どの特徴フラグメントイオンを使うかの選択により、ダイナミックレンジの１桁分の拡張に繋げることができることが明らかである。
【００８４】
従って、本発明により、分析物試料を定量化する従来の手法に比べて、ダイナミックレンジの顕著な改善が得られる。
【００８５】
特徴フラグメントイオンの選択を決定する場合、異なる特徴フラグメントイオンに基づく検出限界または飽和限界の選択に加えて、干渉、特定の質量精度の達成に必要なイオン数およびより良い検出限界を得るためにどのフラグメントイオンを評価するか、などのその他の判断基準を使用可能であることがわかる。
【００８６】
重要なさらなる実施形態では、特徴フラグメントイオンを使う代わりに、同じ種の親イオンの異なる同位体ピークを定量用基準点として使用可能である。関連実施形態は、図６および７を参照して以下でさらに詳細に記載される。
【００８７】
一実施形態では、上述の手法は、選択イオン記録（「ＳＩＲ」）などのその他の実験にも適用可能である。これらの実験では、質量分析計の前にマスフィルターは必要ない。定量は、イオン源内で、またはイオン化プロセス中に形成された前駆体イオンまたはフラグメントイオンを使って行われる。あるいは、イオン源と質量分析計との間にフラグメンテーション装置を設置し、特徴フラグメントまたは生成物イオンを形成できる。
【００８８】
一実施形態では、分析物試料の定量を行うために使用する特徴イオンの選択は、取得後または処理後ルーチンの一部として実行できる。あるいは、定量を行うために使用する特徴イオンの選択は、プッシュベースによるプッシュを含むスペクトルベースによるスペクトルに対しリアルタイムに実行できる。
【００８９】
一実施形態では、好ましい定量方法は、オービトラップ（ＲＴＭ）質量分析計、ＦＴ−ＩＣＲ質量分析計および四重極質量分析計などのその他の質量分析計で実行できる。
【００９０】
一実施形態では、強化デューティーサイクル（「ＥＤＣ」）および高デューティーサイクル（「ＨＤＣ」）などの飛行時間モードと連結して好ましい手法を使うことができる。
【００９１】
一実施形態では、多段および非線形ＡＤＣならびに時間デジタル変換器（「ＴＤＣ」）を含むアナログ・デジタル変換器（「ＡＤＣ」）などの異なる検出スキームと一緒に好ましい手法を使うことができる。
【００９２】
一実施形態では、検出器飽和ならびにＡＤＣまたはＴＤＣ飽和を補償するために好ましい手法を使うことができる。
【００９３】
一実施形態では、特徴フラグメントイオンの範囲に関連するデータのみが保存されるのが好ましい。
【００９４】
一実施形態では、ＭＲＭまたはＳＩＲに関連する強度対時間の従来のデータ形式を模倣するマススペクトルデータは、保存しない場合がある。
【００９５】
一実施形態では、選択されたまたは特徴フラグメントもしくはその他のイオンは、同位体またはフラグメントイオン比の測定などの非定量的理由のためにも使用でき、また、確認の目的のために使用できる。
【００９６】
一実施形態では、選択されたまたは特徴イオンは、同位体またはフラグメントイオン比の追加の確認用検査を含む定量的理由のために使用できる。
【００９７】
別の実施形態では、分析の目的は、標的化合物の量を定量し、その後、確認用同位体比を得ることであってよい。１０個の同位体を含む標的化合物のマススペクトルの例は、図６に示されている。同位体は、２９０、２９１、２９２、２９３、２９４、２９５、２９６、２９７、２９８および２９９の整数質量を有する。最高強度の同位体は、２９２の整数質量であり、２番目に高い強度の同位体は、２９０の整数質量であり、３番目に高強度の同位体は、２９４の整数質量であり、最低強度の同位体は２９９の整数質量である。
【００９８】
１０個の同位体Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3、Ｉ4、Ｉ5、Ｉ6、Ｉ7、Ｉ8、Ｉ9、Ｉ10を含む化合物は、４５の生じ得る異なる同位体比（すなわち、Ｉ1：Ｉ2、Ｉ1：Ｉ3、Ｉ1：Ｉ4、など）を持つことになる。４５の異なる同位体比は、固有の指紋のように機能し、種々の同位体比の測定は、対象の標的化合物の存在の正確な確認を可能とする。
【００９９】
分析され、図６に示された対象の化合物の生じ得る４５の異なる同位体比を、それらの検出確率の順に並べて図７に示す。漸増濃度の３種の試料（Ａ、ＢおよびＣ）に対するそれぞれの４５の同位体比が許容可能であるかが示される。
【０１００】
最低強度の分析物試料（Ａ）は、最初の３つの同位体比（Ｉ3：Ｉ1、Ｉ3：Ｉ5、Ｉ1：Ｉ5）のみが許容可能比である。理由は、３種の最も豊富な同位体（２９０、２９２および２９４の整数質量を持つ）のみが検出下限を超えたからである。
【０１０１】
中程度または中間的濃度の２つ目の分析物試料（Ｂ）は、生じ得る４５の全ての同位体比が許容可能比であることを示す。
【０１０２】
最も濃縮されたまたは最大濃度の分析物試料（Ｃ）は、多くの同位体比で検出器飽和となり、従って、最も豊富なイオンに基づく比では、誤った値になるであろう。しかし、より低強度の同位体は、質量分析計のダイナミックレンジ内であり、全部で１５の同位体比が許容可能であることがわかる。
【０１０３】
以上のことから、好ましい本発明の実施形態に従って、飛行時間型質量分析計のダイナミックレンジ内にある同位体を選択することにより、いずれか１つの同位体比を選択する場合に比べて、分析のダイナミックレンジを広げることが可能である。
【０１０４】
種々のさらなる実施形態が意図されている。あまり好ましくない代替実施形態では、飛行時間型質量分析計は、本発明にとって必須ではない。また、上述のような定量に対する手法は、イオン移動度分光計（「ＩＭＳ」）、微分移動度分光計（「ＤＭＳ」）およびフィールド非対称波イオン移動スペクトロメトリ（「ＦＡＩＭＳ」）装置などのその他のタイプの質量分析計および分離装置と一緒に利用することも可能である。
【０１０５】
また、特徴フラグメントイオンから集められた情報を使って、ダイナミックレンジを改善するために、衝突エネルギーまたはイオン化効率、イオン透過率または検出器利得などの機器パラメータを制御できる。
【０１０６】
本発明は、好ましい実施形態に言及して記載されてきたが、付随する請求項で定められる本発明の範囲を逸脱することなく、形態および詳細の種々の変更を行うことができることは、当業者には理解されよう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図５】
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【図５Ａ】
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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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