(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料をイオン化したイオン種を生成するイオン化部と、質量対価数比をスキャンしながら質量対価数比の大きさに応じて複数の前記イオン種を分離する分離部と、前記質量対価数比毎に前記イオン種の検出強度を検出する検出部とを有し、前記検出強度に基づいてマススペクトルのピークの出現する前記質量対価数比を抽出する質量分析装置において、
前記ピークの出現する前記質量対価数比に基づいて、ターゲットイオンの質量数のそのターゲットイオンの価数分の１を測定上限値として設定する設定部と、
前記イオン種から前記ターゲットイオンを選んで解離しフラグメントイオンを生成する解離部とを有し、
前記分離部は、前記測定上限値を上限とする範囲内で前記質量対価数比をスキャンしながら、複数の前記フラグメントイオンを前記質量対価数比の大きさに応じて分離し、
前記検出部は、前記質量対価数比毎に前記フラグメントイオンの検出強度を検出することを特徴とする質量分析装置。
【請求項２】
前記設定部は、前記測定上限値に前記質量数を設定することを特徴とする請求項１に記載の質量分析装置。
【請求項３】
前記質量対価数比を、前記分離部で制御可能な物理量に変換する変換部を有し、
前記変換部は、前記測定上限値を、前記物理量において対応する閾値に変換し、
前記分離部は、前記測定上限値を上限とする範囲内で前記質量対価数比をスキャンするために、前記閾値を限度として前記物理量を可変制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の質量分析装置。
【請求項４】
前記設定部は、
前記ピークの中からターゲットイオンの対応する前記ピークを選択するピーク選択部と、
選択された前記ピークに基づいて前記ターゲットイオンの質量数を決定する質量数決定部と、
前記ターゲットイオンの複数の価数の中から測定下限価数を決定する測定下限価数決定部と、
前記質量数を前記測定下限価数で割り前記測定上限値を算出する算出部とを有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の質量分析装置。
【請求項５】
前記ピーク選択部は、前記ピークの出現する前記質量対価数比に価数をかけた測定質量数が互いに等しくなる複数の前記ピークを選択し、
前記質量数決定部は、前記ターゲットイオンの前記質量数として前記測定質量数を設定することを特徴とする請求項４に記載の質量分析装置。
【請求項６】
前記ターゲットイオンの前記質量数と前記測定下限価数とを表示する表示部を有することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の質量分析装置。
【請求項７】
ユーザが前記測定下限価数を入力するためのユーザインタフェースを有し、
前記ユーザインタフェースでは、前記ユーザによる前記測定下限価数の指定を可能にし、前記ユーザにより前記測定下限価数が指定されると、前記下限価数決定部は前記測定下限価数を決定し、前記表示部に前記測定下限価数を表示することを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載の質量分析装置。
【請求項８】
前記測定上限値を、前記フラグメントイオンの検出強度の検出が行われる前記質量対価数比の範囲の上限として表示する表示部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の質量分析装置。
【請求項９】
前記測定上限値を、前記フラグメントイオンの飛行時間の上限値に変換する変換部を有し、
前記分離部は、飛行時間型であり、前記飛行時間の前記上限値を上限とする範囲内で前記フラグメントイオンの前記飛行時間を計測することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の質量分析装置。
【請求項１０】
前記測定上限値を、四重極の電極間に印加される高周波電圧の周波数の下限値に変換する変換部を有し、
前記分離部は、四重極型であって前記四重極を有し、前記周波数の前記下限値を下限とする範囲内で前記フラグメントイオンを通過させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の質量分析装置。
【請求項１１】
前記測定上限値を、前記フラグメントイオンの周回周期の上限値に変換する変換部を有し、
前記分離部は、電場フーリエ変換型であり、前記周回周期の前記上限値を上限とする範囲内で前記フラグメントイオンの前記周回周期を計測することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の質量分析装置。
【請求項１２】
前記解離部は、四重極を有し、前記四重極を用いて前記ターゲットイオンを解離することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の質量分析装置。
【請求項１３】
前記解離部は、イオントラップを有し、
前記イオントラップは、前記ターゲットイオンをトラップすることで、前記ターゲットイオンを選ぶことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の質量分析装置。
【請求項１４】
前記解離部は、電子を照射する機構を有し、電子捕獲解離を用いて前記ターゲットイオンを解離することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の質量分析装置。
【請求項１５】
試料をイオン化したイオン種を生成するイオン化ステップと、質量対価数比をスキャンしながら質量対価数比の大きさに応じて複数の前記イオン種を分離する第１分離ステップと、前記質量対価数比毎に前記イオン種の検出強度を検出する第１検出ステップとを有し、前記検出強度に基づいてマススペクトルのピークの出現する前記質量対価数比を抽出する質量分析方法において、
前記ピークの出現する前記質量対価数比に基づいて、ターゲットイオンの質量数のそのターゲットイオンの価数分の１を測定上限値として設定する設定ステップと、
前記イオン種から前記ターゲットイオンを選んで解離しフラグメントイオンを生成する解離ステップと、
前記測定上限値を上限とする範囲内で前記質量対価数比をスキャンしながら、複数の前記フラグメントイオンを前記質量対価数比の大きさに応じて分離する第２分離ステップと、
前記質量対価数比毎に前記フラグメントイオンの検出強度を検出する第２検出ステップとを有することを特徴とする質量分析方法。
【請求項１６】
試料をイオン化したイオン種を生成するイオン化部と、質量対価数比をスキャンしながら質量対価数比の大きさに応じて複数の前記イオン種を分離する分離部と、前記質量対価数比毎に前記イオン種の検出強度を検出する検出部と、前記検出強度に基づいてマススペクトルのピークの出現する前記質量対価数比を抽出する抽出部と、前記イオン種からターゲットイオンを選んで解離しフラグメントイオンを生成する解離部とを有し、前記分離部が測定上限値を上限とする範囲内で前記質量対価数比をスキャンしながら複数の前記フラグメントイオンを前記質量対価数比の大きさに応じて分離し、前記検出部が前記質量対価数比毎に前記フラグメントイオンの検出強度を検出する質量分析装置に用いられるコンピュータを実行させる質量分析用プログラムであって、
前記ピークの出現する前記質量対価数比に基づいて、前記ターゲットイオンの質量数のそのターゲットイオンの価数分の１を前記測定上限値として設定する設定手順を、前記コンピュータに実行させるための質量分析用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料をイオン化して解離したフラグメントイオンの質量分析を行うタンデム型の質量分析装置、質量分析方法およびこれらを実現するための質量分析用プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
質量分析では、まず、イオン化部において試料をイオン化したイオン種を生成し、次に、分離部においてイオン種の質量数ｍの価数ｚに対する比である質量対価数比（ｍ／ｚ）をスキャンしながら質量対価数比の大きさに応じて複数の前記イオン種を分離する。そして、最後に、検出部において前記質量対価数比毎に前記イオン種の検出強度を検出することで、マススペクトルを得ることができる。マススペクトルには、質量対電荷比に対するイオン種の検出強度のピーク（イオンピーク）が現れるので、前記イオンピークの出現する質量対価数比を、前記イオン種の質量対価数比として、抽出することができる。このような、試料をイオン化したイオン種を解離しない質量分析は、タンデム型でない質量分析であり、ＭＳ１と呼ばれている。
【０００３】
タンデム型の質量分析では、前記イオン化部、前記分離部と前記検出部に加えて、解離部が設けられており、まず、ＭＳ１が実施される。そして、前記解離部において、ＭＳ１で検出されたイオンピークの中から特定の質量対価数比を示すイオンピークに対応するターゲットイオンを選んで、そのターゲットイオンをガス分子との衝突等により解離分解させフラグメントイオンを生成している。そして、再び、前記分離部において、前記質量対価数比をスキャンしながら、前記フラグメントイオンを質量対価数比の大きさに応じて分離する。前記検出部において、前記質量対価数比毎に前記フラグメントイオンの検出強度を検出することで、ＭＳ１と同様にマススペクトルを得ることができる。このように、ターゲットイオンを１段選択・解離して、その１段の選択・解離により生成したフラグメントイオンを前記のように前記分離部で分離し前記検出部で検出することはＭＳ２と呼ばれている。一般化すると、ターゲットイオンをｎ（ｎは自然数）段選択・解離して、そのｎ段選択・解離したフラグメントイオンを前記分離部で分離し前記検出部で検出することはＭＳｎ＋１と呼ばれる。なお、ｎ段の選択・解離のように多段に選択・解離する場合は、各段において、前段で解離したフラグメントイオン中から新たなターゲットイオンを選択して解離し、新たなフラグメントイオンを生成している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
前記タンデム型の質量分析によれば、試料中に含まれる物質の同定や、その物質の定量解析が可能であり、近年では、特に、クルードな生体サンプル中のタンパク質・ペプチドや代謝物などの同定や定量解析に用いられている。特に、患者と健常者間での比較や、投薬前と投薬後での比較のために、複数の検体の生体サンプルを質量分析することが行われ、生成の有無や生成量が変化している変動成分がつきとめられることで、病気の診断の為のバイオマーカの発見や、薬の代謝メカニズム解明や薬効予測などが可能になっている。
【特許文献１】特開平１１−１５４４８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の質量分析においては、分離部において前記質量対価数比を繰り返しスキャンし、検出部においてイオン種及びフラグメントイオンの検出強度を積算することで、検出感度を高めている。しかし、スキャンの繰り返し回数を増やすと、繰り返しを含めたスキャンのトータルの時間が長くなり、結果的に質量分析に要する時間が長くなるという課題があった。
【０００６】
ただ、スキャンのトータルの時間を決めているのはスキャンの繰り返し回数だけではなく、スキャン１回に要する時間もトータルの時間を左右する。具体的に、フラグメントイオンの検出強度の検出に寄与しない範囲の質量対価数比のスキャンが省ければ、スキャン１回に要する時間を短縮でき、スキャンの繰り返しを含めたトータルの時間も短縮できる。逆に、トータルの時間を変えなければ、スキャンの繰り返し回数を増やすことができ、検出感度を一層高めることができる。
【０００７】
しかし、スキャンする質量対価数比の範囲を単に狭くしたのでは、検出したいフラグメントイオンのイオンピークがスキャンの範囲外になってしまうと考えられた。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、検出したいフラグメントイオンのイオンピークがスキャンの範囲外にならないように、スキャンする質量対価数比の範囲を狭くできる質量分析装置、質量分析方法および質量分析用プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ターゲットイオンの質量数のそのターゲットイオンの価数分の１を測定上限値として設定し、前記測定上限値を上限とする範囲内で質量対価数比をスキャンしながら、フラグメントイオンを質量対価数比の大きさに応じて分離することを特徴とする質量分析装置、質量分析方法およびこの特徴をコンピュータに実行させるための質量分析用プログラムである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、検出したいフラグメントイオンのイオンピークがスキャンの範囲外にならないように、スキャンする質量対価数比の範囲を狭くできる質量分析装置、質量分析方法および質量分析用プログラムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
【００１２】
図１に、本発明の実施形態に係る質量分析装置１の構成図を示す。質量分析装置１は、制御部２と、ユーザインタフェースを備えた表示部１０と、イオン化部１２と、解離部１３と、分離部１４と、検出部１５とを有している。制御部２は、抽出部３と、設定部４と、変換部９とを有している。さらに、設定部４は、ピーク選択部５と、質量数決定部６と、測定下限価数決定部７と、算出部８とを有している。そして、制御部２、さらに、抽出部３、設定部４と変換部９、設定部４を構成するピーク選択部５、質量数決定部６、測定下限価数決定部７と算出部８は、コンピュータにプログラムを実行させることによって実現することができる。
【００１３】
図２に、前記質量分析装置１を用いての本発明の実施形態に係る質量分析方法のフローチャートを示す。
【００１４】
まず、ステップＳ１で、ＭＳｎ（ＭＳ１）の質量分析を行う。具体的には、ステップＳ１１で、イオン化部１２が、試料１１をイオン化したイオン種を生成する。ステップＳ１２で、分離部１４が、質量対価数比をスキャンしながら質量対価数比の大きさに応じて複数の前記イオン種を分離する。ステップＳ１３で、検出部１５が、前記質量対価数比毎に前記イオン種の検出強度を検出する。図３に、表示部１０に表示される表示画面１６の一例を示すが、表示画面１６には、質量対価数比毎の前記イオン種の検出強度に基づいたＭＳｎ（ＭＳ１）測定のマススペクトルが作成され表示される。
【００１５】
図２のステップＳ１４で、制御部２の抽出部３が、前記検出強度に基づいてマススペクトルのピークＰ１１〜Ｐ１４の出現する前記質量対価数比を抽出する。例えば、図３の例では、ピークＰ１１の質量対価数比の５００．０と、ピークＰ１２の質量対価数比の３３３．３と、ピークＰ１３の質量対価数比の２５０．０と、ピークＰ１４の質量対価数比の２００．０とが抽出される。
【００１６】
次に、ステップＳ２で、制御部２の設定部４が、ＭＳｎ＋１（ＭＳ２）の質量分析における質量対価数比の測定範囲を決定する。具体的には、設定部４が、前記ピークＰ１１〜Ｐ１４の出現する前記質量対価数比に基づいて、ターゲットイオンの質量数の自然数分の１を測定上限値として設定する。
【００１７】
詳細には、まず、ステップＳ２１で、ピーク選択部５が、前記ピークＰ１１〜Ｐ１４の中からターゲットイオンの対応するピークを選択する。図３の例のマススペクトルでは、出現している全てのピークＰ１１〜Ｐ１４の質量対価数比に、対応する価数をかけた測定質量数が互いに等しく１０００．０になるので、全てのピークＰ１１〜Ｐ１４がターゲットイオンに対応し選択される。
【００１８】
次に、ステップＳ２２で、質量数決定部６が、選択された前記ピークＰ１１〜Ｐ１４に基づいて前記ターゲットイオンの質量数を決定する。具体的には、質量数決定部６は、ターゲットイオンの質量数として前記測定質量数の１０００．０を設定する。そして、図３の例に示すように、表示部１０は、表示画面１６に設けられたターゲットイオンの質量数の欄に、ターゲットイオンの質量数として１０００．０を表示する。
【００１９】
さらに、ステップＳ２３で、測定下限価数決定部７が、前記ターゲットイオンの測定下限価数を決定する。なお、測定下限価数の決定では、ユーザによる測定下限価数の指定に基づいて、測定下限価数を決定してもよい。具体的に、表示部１０には、ユーザが前記測定下限価数を入力するためのユーザインタフェースが設けられている。このユーザインタフェースとして、表示画面１６に測定下限価数の欄はリストボックスになっており、選択枝をリスト表示可能であることを示す逆三角形ボタンが設けられている。ユーザがこの逆三角形ボタンをクリックすると、「１価」、「２価」、「３価」等の複数通りの自然数の価数がリスト表示され、ユーザは、表示された価数の中から所望の価数をクリックすることで、容易に測定下限価数を指定することができる。前記ユーザにより前記測定下限価数が指定されると、前記測定下限価数決定部７はその指定を以って測定下限価数を決定し、表示画面１６の測定下限価数の欄に決定した測定下限価数を表示する。図３の例では、測定下限価数として１価の場合を表示している。なお、リストボックスは文字入力のためのテキストボックスと組み合わさったコンボボックスでもよい。
【００２０】
ステップＳ２４で、算出部８が、ターゲットイオンの質量数を自然数の測定下限価数で割り、測定上限値を算出する。具体的には、図３の例に示すように、ターゲットイオンの質量数の１０００．０を、測定下限価数の１価（自然数）で割り、測定上限値として１０００．０を算出し、表示画面１６の測定上限値の欄に、算出した測定上限値の１０００．０を表示する。なお、図３の例では、測定下限価数が１価であるので、測定上限値が、ターゲットイオンの質量数に等しくなっている。前記で設定部４による測定上限値の設定が完了する。
【００２１】
また、表示画面１６には、ユーザがＭＳｎ＋１（ＭＳ２）の質量分析におけるスキャン回数と予想（希望）測定時間を入力するためのユーザインタフェースが設けられていてもよい。
【００２２】
このユーザインタフェースでは、スキャン回数の欄を表示画面１６に設けて、スキャン回数の欄はリストボックスになっており、選択枝をリスト表示可能であることを示す逆三角形ボタンが設けられている。ユーザがこの逆三角形ボタンをクリックすると、「５回」、「１０回」、「２０回」等の複数通りの回数がリスト表示され、ユーザは、表示された回数の中から所望の回数をクリックすることで、容易にスキャン回数を指定することができる。図３の例に示すように、スキャン回数の欄に、指定したスキャン回数の１０回を表示することができる。ユーザによりスキャン回数が指定されると、前記設定部４は、既に設定されている測定上限値から求まる測定範囲（スキャン範囲）と、指定されたスキャン回数とに基づいて、ＭＳｎ＋１（ＭＳ２）の質量分析に要する予想（希望）測定時間を算出する。予想（希望）測定時間は、基本的には、前記測定範囲とスキャン回数の積に係数をかけて算出することができる。算出された予想（希望）測定時間は、表示画面１６に設けられた予想（希望）測定時間の欄に表示される。
【００２３】
ユーザは、予想（希望）測定時間の表示を見ることで、表示された予想（希望）測定時間が、ユーザの所望の希望測定時間以内であるか否かを容易に判定することができる。この判定で、表示された予想（希望）測定時間がユーザの所望の希望測定時間以内であれば、ユーザは、表示画面１６に設けられた「ＭＳｎ＋１（ＭＳ２）測定のスタート」をクリックし、質量分析装置１に後記するステップＳ３のＭＳｎ＋１（ＭＳ２）の質量分析をスタートさせることができる。一方、判定で、表示された予想（希望）測定時間がユーザの所望の希望測定時間を超えていれば、ユーザは、ユーザインタフェースを介して、測定下限価数を変更して大きくしたり、スキャン回数を変更して少なくしたりして、再度算出される予想（希望）測定時間がユーザの所望の希望測定時間以内になるように調整する。そして、この調整の後に、表示画面１６に設けられた「ＭＳｎ＋１（ＭＳ２）測定のスタート」をクリックし、質量分析装置１に後記するステップＳ３のＭＳｎ＋１（ＭＳ２）の質量分析をスタートさせる。
【００２４】
また、このユーザインタフェースには、予想（希望）測定時間の欄はリストボックスになっており、選択枝をリスト表示可能であることを示す逆三角形ボタンが設けられている。ユーザがこの逆三角形ボタンをクリックすると、「３０秒間」、「２分間」、「６分間」等の複数通りの時間がリスト表示され、ユーザは、表示された時間の中から所望の時間をクリックすることで、容易に希望測定時間を指定することができる。図３の例に示すように、予想（希望）測定時間の欄に、指定した希望測定時間の２分間を表示することができる。ユーザにより予想（希望）測定時間が指定されると、前記設定部４は、既に設定されている測定上限値から求まる測定範囲（スキャン範囲）と、指定された予想（希望）測定時間とに基づいて、ＭＳｎ＋１（ＭＳ２）の質量分析に要するスキャン回数を算出する。スキャン回数は、基本的には、予想（希望）測定時間を前記測定範囲で割った商に係数をかけて算出することができる。算出されたスキャン回数は、表示画面１６に設けられたスキャン回数の欄に表示される。
【００２５】
ユーザは、スキャン回数の表示を見ることで、表示されたスキャン回数が、ユーザの所望のスキャン回数以上であるか否かを容易に判定することができる。この判定で、表示されたスキャン回数がユーザの所望のスキャン回数以上であれば、ユーザは、表示画面１６に設けられた「ＭＳｎ＋１（ＭＳ２）測定のスタート」をクリックし、質量分析装置１に後記するステップＳ３のＭＳｎ＋１（ＭＳ２）の質量分析をスタートさせることができる。一方、判定で、表示されたスキャン回数がユーザの所望のスキャン回数未満であれば、ユーザは、ユーザインタフェースを介して、測定下限価数を変更して大きくしたり、予想（希望）測定時間を変更して長くしたりして、再度算出されるスキャン回数がユーザの所望のスキャン回数以上になるように調整する。そして、この調整の後に、表示画面１６に設けられた「ＭＳｎ＋１（ＭＳ２）測定のスタート」をクリックし、質量分析装置１に後記するステップＳ３のＭＳｎ＋１（ＭＳ２）の質量分析をスタートさせる。
【００２６】
また、このユーザインタフェースでは、前記のように、図３の例のスキャン回数の欄のリスト表示と、予想（希望）測定時間の欄のリスト表示とにより、ユーザは、スキャン回数と予想（希望）測定時間とを指定することができる。前記設定部４は、指定されたスキャン回数と予想（希望）測定時間とに基づいて、ＭＳｎ＋１（ＭＳ２）の質量分析で測定可能な最大測定範囲を算出する。前記最大測定範囲は、基本的には、予想（希望）測定時間をスキャン回数で割った商に係数をかけて算出することができる。設定部４は、前記最大測定範囲に、前記測定上限値が含まれるように、前記測定下限価数を設定する。具体的には、前記測定下限価数を１価ずつ大きくしながら、その価数毎の測定上限値を算出し前記最大測定範囲に含まれるか否かを判定する。表示部１０は、最大測定範囲に含まれる最大の測定上限値と、この最大の測定上限値に対応する最小の測定下限価数を、表示画面１６に設けられた測定上限値の欄と測定下限価数の欄にそれぞれ表示する。
【００２７】
ユーザは、表示された測定下限価数と測定上限値とを見ることで、表示された測定下限価数と測定上限値が、ユーザの所望の測定下限価数と測定上限値であるか否かを容易に判定することができる。この判定で、表示された測定下限価数と測定上限値がユーザの所望の測定下限価数と測定上限値であれば、ユーザは、表示画面１６に設けられた「ＭＳｎ＋１（ＭＳ２）測定のスタート」をクリックし、質量分析装置１に後記するステップＳ３のＭＳｎ＋１（ＭＳ２）の質量分析をスタートさせることができる。一方、判定で、表示された測定下限価数と測定上限値がユーザの所望の測定下限価数と測定上限値でなければ、ユーザは、ユーザインタフェースを介して、スキャン回数を変更して少なくしたり、予想（希望）測定時間を変更して長くしたりして、再度算出される測定下限価数と測定上限値がユーザの所望の測定下限価数と測定上限値になるように調整する。そして、この調整の後に、表示画面１６に設けられた「ＭＳｎ＋１（ＭＳ２）測定のスタート」をクリックし、質量分析装置１に後記するステップＳ３のＭＳｎ＋１（ＭＳ２）の質量分析をスタートさせる。前記によっても、図２のステップＳ２の設定部４による測定上限値の設定を実施することができる。
【００２８】
そして、ステップＳ２の最後に、ステップＳ２５で、変換部９が、前記測定上限値を、前記分離部１４で制御可能な物理量において対応する閾値に変換する。なお、変換部９は、ステップＳ１のＭＳｎ（ＭＳ１）の質量分析と、ステップＳ３のＭＳｎ＋１（ＭＳ２）の質量分析とにおいて、前記質量対価数比を、前記分離部１４で制御可能な前記物理量に変換していてもよい。
【００２９】
最後に、ステップＳ３で、ＭＳｎ＋１（ＭＳ２）の質量分析を行う。
【００３０】
具体的には、まず、ステップＳ３１で、解離部１３が、前記ステップＳ１１で生成した前記イオン種から前記ターゲットイオンを選んで解離（選択・解離）しフラグメントイオンを生成する。
【００３１】
次に、ステップＳ３２で、前記分離部１４が、前記測定上限値を上限とする範囲内で前記質量対価数比をスキャンしながら、複数の前記フラグメントイオンを前記質量対価数比の大きさに応じて分離する。ただし、分離部１４を、前記測定上限値で直接制御できないので、前記測定上限値を上限とする範囲内で前記質量対価数比をスキャンするために、ステップＳ２５で求めた前記測定上限値に対応する分離部１４を制御可能な前記物理量における前記閾値を限度として、その物理量を可変制御することになる。
【００３２】
最後に、ステップＳ３３で、前記検出部１５が、前記質量対価数比毎に前記フラグメントイオンの検出強度を検出する。
【００３３】
図４に、前記フラグメントイオンの検出強度で、図３の表示画面１６の後に表示部１０に表示される表示画面１７の一例を示す。図４に示す表示画面１７には、質量対価数比毎の前記フラグメントイオンの検出強度に基づいたＭＳｎ＋１（ＭＳ２）測定のマススペクトルが作成され表示される。マススペクトルの横軸には、質量対価数比が設定され、この質量対価数比の測定範囲が、横軸の長さにほぼ一致している。そして、横軸の右端、すなわち、質量対価数比の測定範囲の上限（最大値）には、前記測定上限値である１０００．０が設定されている。図４の例では、質量対価数比が１０００．０以下の測定範囲が測定でき、フラグメントイオンのピークとして、質量対価数比が６１２．７であるピークＰ２３と、質量対価数比が３１７．２であるピークＰ２２と、質量対価数比が２１２．４であるピークＰ２１が検出されている。
【００３４】
ステップＳ２において、設定部４が、ターゲットイオンの質量数の自然数（ｓ）分の１を測定上限値として設定し、ステップＳ３において、この測定上限値をＭＳｎ＋１（ＭＳ２）の質量分析の質量対価数比の測定範囲の上限としているので、価数が１価のターゲットイオンより大きい質量対価数比の範囲を測定することがない。この測定することがない範囲では、フラグメントイオンが測定されることがないので、この範囲を省けば、フラグメントイオンの測定もれを起こすことなく、一回のスキャンに要する時間を短縮できる。そして、スキャンの繰り返しを含めたトータルの測定時間を短縮できる。この測定することがない範囲でフラグメントイオンが測定されることがないのは、フラグメントイオンは、ターゲットイオンを解離して生成されるので、フラグメントイオンの質量数はターゲットイオンの質量数より小さくなっているからである。
【００３５】
このように、フラグメントイオンが測定されない質量対価数比の範囲を省くのであれば、ターゲットイオンの質量数の自然数（ｓ）分の１を測定上限値として設定する中で、特に、自然数（ｓ）を１に限定し、ターゲットイオンの質量数を測定上限値として設定してもよい。ターゲットイオンの質量数を測定上限値として設定するのであれば、測定下限価数は１に固定されるので、前記ステップＳ２３の測定下限価数の決定や、前記ステップＳ２４の測定上限値の算出を省くことができる。
【００３６】
また、図５に示すように、前記測定下限価数（前記自然数（ｓ））が２以上の自然数である場合には、価数が自然数（ｓ）−１以下のターゲットイオンの質量数の自然数（ｓ）分の１より大きい質量対価数比を有するフラグメントイオンを測定できない可能性がある。例えば、図３と図５とでは、ターゲットイオンの質量数は１０００．０で等しいが、測定下限価数は、図３では１価のところ、図５では２価に設定されている。このため、測定上限値は、図３では１０００．０であるが、図５では、ターゲットイオンの質量数の１０００．０を測定下限価数の２価で割るため、５００．０になっている。このため、図６に示すように、マススペクトルの横軸の質量対価数比の測定範囲の上限（最大値）には、前記測定上限値である５００．０が設定されている。図４では検出されていた質量対価数比が６１２．７であるピークＰ２３が、図６では検出されていない。
【００３７】
しかし、一回のスキャンに要する時間を前記自然数（ｓ）が１である場合の自然数（ｓ）分の１に短縮できるので、スキャンの繰り返しを含めたトータルの測定時間（予想（希望）測定時間）も短縮できる。例えば、予想（希望）測定時間は、図３では２分間であるが、図５では、１分間に短縮されている。
【００３８】
逆に、予想（希望）測定時間一定 の下であれば、スキャン回数を前記自然数（ｓ）が１である場合の自然数（ｓ）倍に増やせ、測定感度を自然数（ｓ）倍にすることができる。そして、自然数（ｓ）（測定下限価数）を定めながら、検出したいフラグメントイオンのイオンピークがスキャンの範囲外にならないように、スキャンする質量対価数比の範囲を狭くできる。
【００３９】
（実施例１）
図７に、本発明の実施例１に係るイオントラップ飛行時間型の質量分析装置１の構成図を示す。図７の質量分析装置１では、解離部１３にイオントラップ部２４を備え、分離部１４と検出部１５として飛行時間型質量分析部３０が備えられている。
【００４０】
試料１１は、試料導入部２０から配管２１に流入し、配管２１を通過してイオン化部（イオン源）１２に達する。試料１１はイオン化部１２においてＥＳＩ(Electron Spray Ionization)等によってイオン化し、複数のイオン種が生成される。イオン化された試料１１（イオン種）は、サンプリング部２２に印加された電圧によって、サンプリング部２２に吸引され、サンプリング部２２を通過し、イオン輸送部２３に達する。イオン種は、イオン輸送部２３に与えられた電圧により移動し、解離部１３のイオントラップ部２４に達する。
【００４１】
ＭＳ１の質量分析では、イオン種は、イオントラップ部２４とこれに連なる解離部１３の四重極フィルタ２５を通過する。
【００４２】
ＭＳ２の質量分析では、イオントラップ部２４において、ＭＳ１の質量分析で決定したイオン種の中のターゲットイオンをトラップしターゲットイオンの他のイオン種を放出することで、ターゲットイオンを１回選択する。そして、イオントラップ部２４で、ターゲットイオンを、ＣＩＤ(Collision Induced dissociation)反応により１回解離し、フラグメントイオンを生成している。ＭＳｎ（ｎは３以上の自然数）の質量分析では、生成したフラグメントイオンの中からターゲットイオンを選択するためにターゲットイオンをトラップして他のイオンを放出し残ったターゲットイオンを解離し一回上のフラグメントイオンを生成している、このような選択・解離をｎ−１回繰り返す。
【００４３】
解離部１３の四重極フィルタ２５によって前記イオン種及び前記フラグメントイオン以外のイオンが取り除かれ、前記イオン種及び前記フラグメントイオンは、飛行時間型質量分析部３０に達する。
【００４４】
飛行時間型質量分析部３０において、前記イオン種及び前記フラグメントイオンの質量対価数比が測定される。飛行時間型質量分析部３０は、前記イオン種及び前記フラグメントイオンを質量対価数比の大きさに応じて分離する分離部１４と、質量対価数比毎に前記イオン種及び前記フラグメントイオンの検出強度を検出する検出部１５とを有している。また、分離部１４は、集束レンズ２６と、押し出し電極２７と、引き出し電極２８と、リフレクトロン２９とを有している。
【００４５】
集束レンズ２６は、前記イオン種及び前記フラグメントイオンを集束させ、空間的に分散した前記イオン種及び前記フラグメントイオンを一点に集める。押し出し電極２７及び引き出し電極２８は、前記イオン種及び前記フラグメントイオンに運動エネルギを与える。前記イオン種及び前記フラグメントイオンが受け取る運動エネルギの大きさは質量数に依存せず価数に依存するので、価数一定とした場合、受け取る運動エネルギも一定になり、質量対価数比が大きいほど飛行速度が遅くなる。このため、リフレクトロン２９によって反射され検出部１５に達するまでの飛行時間は質量対価数比が大きいほど長くなる。このことから逆に、飛行時間を測定することにより、質量対価数比を求めることができる。なお、飛行時間は、前記イオン種及び前記フラグメントイオンに押し出し電極２７と引き出し電極２８とで運動エネルギを与えた時刻と、検出部１５が前記イオン種及び前記フラグメントイオンを検出した時刻との差から求めることができる。
【００４６】
なお、飛行時間ｔは、式１の関係を有している。
t=L/v=L/(2qV/m)^0.5=(L*m^0.5)/(2qV)^0.5  ・・・・(式1)
ここで、Ｌは飛行距離、ｖはイオンの速度、ｑ(=ez)はイオンの電荷（ｅは素電荷、ｚは価数）、Ｖはイオンに与えられる電位、ｍはイオンの質量数である。これより、飛行時間ｔは、イオンの質量数ｍの０．５乗に比例することがわかる。このため、イオンの質量数ｍが大きいほど、そのイオンの飛行時間ｔは長くなる傾向が、式１からもわかる。質量対価数比の測定範囲の上限を大きくすると、長い飛行時間ｔを測定するために、スキャン一回の測定時間（スキャン時間）が長くなる。そこで、前記した実施形態により、前記制御部２の設定部４（図１参照）を用いて前記測定上限値を設定し、前記制御部２の変換部９（図１参照）を用いて前記測定上限値を、フラグメントイオンの飛行時間ｔの上限値に変換する。そして、分離部１４は、飛行時間ｔの前記上限値を上限とする範囲内でフラグメントイオンの飛行時間ｔを計測する。このことにより、質量対価数比の測定範囲が制限でき、スキャン一回の測定時間（スキャン時間）を短くすることができる。
【００４７】
（実施例２）
図８に、本発明の実施例２に係る四重極飛行時間型の質量分析装置１の構成図を示す。実施例２の質量分析装置１が、実施例１の質量分析装置１と異なる点は、解離部１３に、イオントラップ部２４に替えて、線形イオントラップ３３を備えている点である。線形イオントラップ３３は、入口電極３４と、四重極フィルタ（四重極）３１と、出口電極３２とを有している。
【００４８】
前記試料１１をイオン化したイオン種は、入口電極３４と出口電極３２とにより印加された電圧により四重極フィルタ３１内に閉じ込めることができ、四重極フィルタ３１は、閉じ込められているイオン種の中からターゲットイオンのみをトラップすることで、イオン種の中からターゲットイオンを選択することができる。そして、四重極フィルタ３１で、選択されたターゲットイオンを、ＣＩＤ反応により解離し、フラグメントイオンを生成している。このフラグメントイオンは、四重極フィルタ２５を介して飛行時間型質量分析部３０に移動し、飛行時間型質量分析部３０において実施例１と同様の質量対価数比の測定が行われる。
【００４９】
（実施例３）
図９に、本発明の実施例３に係るＥＣＤ（Electron  Capture  Dissociation、電子捕獲解離）反応部４５付き四重極飛行時間型の質量分析装置１の構成図を示す。実施例３の質量分析装置１が、実施例２の質量分析装置１と異なる点は、解離部１３において、線形イオントラップ３３に加え、線形イオントラップ３３と飛行時間型質量分析部３０の間に、さらにイオン旋回電極４６及びＥＣＤ反応部４５を備えている点である。ＥＣＤ反応部４５は、ＥＣＤ反応部試料入口電極４０と、ＥＣＤ反応部四重極電極４１、ＥＣＤ反応部留め電極４２と、ＥＣＤ反応部電子流入電極４３と、フィラメント４４とを有している。
【００５０】
線形イオントラップ３３からターゲットイオンが放出され、そのターゲットイオンは、四重極フィルタ３５とイオン旋回電極４６と四重極フィルタ３６を介して、ＥＣＤ反応部４５に移動する。ターゲットイオンは、ＥＣＤ反応部試料入口電極４０とＥＣＤ反応部留め電極４２によってＥＣＤ反応部四重極電極４１内に留められる。フィラメント４４により電子が放射され、この電子はＥＣＤ反応部電子流入電極４３によりＥＣＤ反応部四重極電極４１に流入し、ターゲットイオンに照射される。ターゲットイオンはこの電子照射によりＥＣＤ反応を起こし解離する。そして、フラグメントイオンが生成する。このフラグメントイオンは、四重極フィルタ３６とイオン旋回電極４６と四重極フィルタ２５を介して、飛行時間型質量分析部３０に移動する。飛行時間型質量分析部３０において、フラグメントイオンに対して実施例１と同様の質量対価数比の測定が行われる。
【００５１】
（実施例４）
図１０に、本発明の実施例４に係るイオントラップ四重極型の質量分析装置１の構成図を示す。実施例４の質量分析装置１が、実施例１の質量分析装置１と異なる主な点は、分離部１４に、飛行時間型質量分析部３０に替えて、四重極型質量分析部４７を備えている点である。四重極型質量分析部４７は、基本的に、線形イオントラップ３３（図８参照）と同じ構造であるので、理解を容易にするために、構成部品である入口電極３４、四重極フィルタ（四重極）３１、出口電極３２には同じ符号を付している。
【００５２】
前記イオン種及び前記フラグメントイオンは、イオントラップ部２４からの放出後、入口電極３４に吸引され、入口電極３４と出口電極３２とにより印加された電圧により四重極フィルタ３１内を通過させる。四重極フィルタ３１には、直流電圧及び交流電圧が制御部２によって印加されている。高周波の交流電圧が印加されることで、前記イオン種及び前記フラグメントイオンに摂動をかけることができる。ある周波数の交流電圧が印加されていると、一意に対応する大きさの質量対価数比を有する前記イオン種及び前記フラグメントイオンは、四重極フィルタ３１内を通過して出口電極３２から取り出すことができる。そして、交流電圧の周波数を小さくなる方向にスキャンすることにより、取り出せる前記イオン種及び前記フラグメントイオンの質量対価数比を大きくなる方向にスキャンすることができる。
【００５３】
前記した実施形態と同様に、制御部２の設定部４（図１参照）において、前記測定上限値が設定されると、制御部２の変換部９（図１参照）において、前記測定上限値を、前記の一意の対応と同様に対応させた前記周波数の下限値に変換する。四重極フィルタ３１は、前記下限値を下限とする範囲内で周波数をスキャンする中で、前記フラグメントイオンを通過させる。このことにより、質量対価数比の測定範囲が制限でき、スキャン一回の測定時間（スキャン時間）を短くすることができる。
【００５４】
（実施例５）
図１１に、本発明の実施例５に係るイオントラップ電場フーリエ変換型の質量分析装置１の構成図を示す。実施例５の質量分析装置１が、実施例１の質量分析装置１と異なる主な点は、分離部１４及び検出部１５に、飛行時間型質量分析部３０に替えて、電場フーリエ変換型質量分析部４８を備えている点である。電場フーリエ変換型質量分析部４８は、楕円型電極４９を有している。
【００５５】
前記イオン種及び前記フラグメントイオンは、イオントラップ部２４からの放出後、入口電極５０に吸引され、楕円型電極４９内に達する。楕円型電極４９内には、静電場と静磁場が生成されており、楕円型電極４９に高周波の交流電圧が制御部２によって印加される。高周波の交流電圧が印加されることで、前記イオン種及び前記フラグメントイオンはサイクロトロン運動を行う。このサイクロトロン運動の周回周期を検出することで、サイクロトロン条件から質量対価数比を算出することができる。そして、サイクロトロン運動の周回周期を大きくなる方向にスキャンすることにより、取り出せる前記イオン種及び前記フラグメントイオンの質量対価数比を大きくなる方向にスキャンすることができる。
【００５６】
前記した実施形態と同様に、制御部２の設定部４（図１参照）において、前記測定上限値が設定されると、制御部２の変換部９（図１参照）において、前記測定上限値を、対応する前記フラグメントイオンのサイクロトロン運動の周回周期の上限値に変換する。楕円型電極４９では、前記上限値を上限とする範囲内で周回周期をスキャンする中で、前記イオン種及び前記フラグメントイオンのサイクロトロン運動により変化した電圧を制御部２でフーリエ変換し、前記フラグメントイオンの周回周期を計測する。このことにより、質量対価数比の測定範囲が制限でき、スキャン一回の測定時間（スキャン時間）を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施形態に係る質量分析装置の構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る質量分析方法のフローチャートである。
【図３】測定下限価数を１価に決定し、測定上限値をターゲットイオンの質量数の１０００．０に決定する際の、表示部における画面表示の一例である。
【図４】測定下限価数を１価に決定し、測定上限値をターゲットイオンの質量数の１０００．０に決定した場合に得られる、ＭＳ２測定のマススペクトルを表示している表示部の画面表示の一例である。
【図５】測定下限価数を２価に決定し、測定上限値をターゲットイオンの質量数の半分の５００．０に決定する際の、表示部における画面表示の一例である。
【図６】測定下限価数を２価に決定し、測定上限値をターゲットイオンの質量数の半分の５００．０に決定した場合に得られる、ＭＳ２測定のマススペクトルを表示している表示部の画面表示の一例である。
【図７】本発明の実施例１に係るイオントラップ飛行時間型の質量分析装置の構成図である。
【図８】本発明の実施例２に係る四重極飛行時間型の質量分析装置の構成図である。
【図９】本発明の実施例３に係るＥＣＤ反応部付き四重極飛行時間型の質量分析装置の構成図である。
【図１０】本発明の実施例４に係るイオントラップ四重極型の質量分析装置の構成図である。
【図１１】本発明の実施例５に係るイオントラップ電場フーリエ変換型の質量分析装置の構成図である。
【符号の説明】
【００５８】
１      質量分析装置
２      制御部
３      抽出部
４      設定部
５      ピーク選択部
６      質量数決定部
７      測定下限価数決定部
８      算出部
９      変換部
１０    表示部（ユーザインタフェース）
１１    試料
１２    イオン化部（イオン源）
１３    解離部
１４    分離部
１５    検出部
１６、１７  表示画面
２０    試料導入部
２１    配管
２２    サンプリング部
２３    イオン輸送部
２４    イオントラップ部
２５    四重極フィルタ
２６    集束レンズ
２７    押し出し電極
２８    引き出し電極
２９    リフレクトロン
３０    飛行時間型質量分析部
３１    四重極フィルタ（四重極）
３２    出口電極
３３    線形イオントラップ
３４    入口電極
３５、３６  四重極フィルタ
４０    ＥＣＤ反応部試料入口電極
４１    ＥＣＤ反応部四重極電極
４２    ＥＣＤ反応部留め電極
４３    ＥＣＤ反応部電子流入電極
４４    フィラメント
４５    ＥＣＤ反応部
４６    イオン旋回電極
４７    四重極型質量分析部
４８    電場フーリエ変換型質量分析部
４９    楕円型電極
５０    入口電極
【図１】
0005164621.tif 000002
【図２】
0005164621.tif 000003
【図３】
0005164621.tif 000004
【図４】
0005164621.tif 000005
【図５】
0005164621.tif 000006
【図６】
0005164621.tif 000007
【図７】
0005164621.tif 000008
【図８】
0005164621.tif 000009
【図９】
0005164621.tif 000010
【図１０】
0005164621.tif 000011
【図１１】
0005164621.tif 000012