(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンデム式質量分光分析の方法であって、
ａ）１つ以上の親イオンを含む複数イオンから成るイオン母集団を生成すべく試料をイオン化する段階と、
ｂ）前記イオン母集団内に含まれる少なくとも幾つかのイオンを質量フィルタに通過させて、第１所定範囲内の質量対電荷比を有するイオンのみを選別する段階と、
ｃ）段階ｂ）で選別されたイオンを崩壊手段に入ることを認めて、娘イオンを作り出す段階と、
ｄ）非連続出力質量分析器を用いて、対象となる任意の娘イオンが前記崩壊手段によって作り出されたか否かを決定し、もし対象となる任意の前記娘イオンが検出されたならば前記第１所定範囲にフラグを立てる段階と、
ｅ）前記質量フィルタが、前記親イオンが持ち得ると想定される質量対電荷比の全てを前記崩壊手段へ伝達するように設定されるまで、異なる第１所定範囲を用いて段階ｂ）−ｄ）を繰返す段階と、
ｆ）段階ｄ）でフラグが立てられた前記第１所定範囲の内の１つ内に含まれる前記質量対電荷比の１つ以上を含む第２所定範囲内の質量対電荷比を有するイオンを、前記崩壊手段へ伝達するように前記質量フィルタを設定する段階と、
ｇ）前記非連続出力質量分析器を用いて前記崩壊手段を離れるイオンの前記質量対電荷比を決定する段階と、
ｈ）前記質量フィルタが、段階ｄ）でフラグが立てられた前記第１所定範囲の全てに含まれる前記質量対電荷比の全てを前記崩壊手段へ伝達するように設定されるまで、異なる第２所定範囲を用いて段階ｆ）及びｇ）を繰返す段階と、
の諸段階を含む方法。
【請求項２】
前記非連続出力質量分析器が飛行時間質量分析器を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記非連続出力質量分析器が四重極イオン・トラップ質量分析器を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第２所定範囲の各々が、単一の質量対電荷比のみを含む、請求項１乃至３の内の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
ａ）前記第２所定範囲の各々が数個の質量対電荷比を含み、
ｂ）前記非連続出力質量分析器が用いられて、対象となる娘イオンを生ずる前記第２所定範囲の内の対応する第２所定範囲にフラグを立てるように為し、
ｃ）前記質量フィルタが設定されて、前記フラグが立てられた第２所定範囲の内の各々に含まれる各質量対電荷比を伝達し、特定の親イオンにはっきり関連させられる娘イオン・スペクトルを記録することから成る、請求項１乃至３の内の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
ｉ）対象となる任意の娘イオンが前記崩壊手段によって作り出されたか否かを決定し、対象となる前記娘イオンが検出された所定範囲にフラグを立てる段階と、
ｊ）前記段階ｉ）でフラグが立てられた所定範囲の１つ内に含まれ、当該所定範囲より少数の質量対電荷比のイオンを含む新たな所定範囲に質量フィルタを設定し、前記非連続出力質量分析記を用いて前記崩壊手段を離れるイオンの質量対電荷比を決定する段階と、
ｋ）前記段階ｉ）でフラグが立てられた所定範囲の全てに含まれる質量対電荷比の全てを前記崩壊手段へ伝達するように設定されるまで、異なる新たな所定範囲を設定し、前記質量対電荷比の決定を繰り返す段階と、
ｌ）以上の諸段階を、最終組に含まれる新たな所定範囲のそれぞれが単一の質量対電荷比のみを含むまで更に１以上繰り返す、請求項１乃至３の内の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
娘イオンを与える特定の中性的な断片の損失によって崩壊する親イオンを含むスペクトルが、段階ｇ）で取得されたデータから構成されている、請求項１乃至６の内の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
ＭＳ／ＭＳスペクトルの以下のタイプ、即ち、
ａ）１つ以上の特定親イオンの内の部分的或は完全な娘イオン・スペクトル、
ｂ）特定の娘イオンを与えるべく崩壊する前記親イオンを含むスペクトル、
ｃ）娘イオンを与える特定の中性断片の損失によって崩壊する前記親イオンを含むスペクトル、
の内の少なくとも２つが、単一の実験における段階ｇ）で取得されたデータから構成される、請求項１乃至６の内の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
タンデム式質量分光分析計であって、試料をイオン化する手段、前記イオン化手段からイオンを受容する質量フィルタ、前記質量フィルタから出てくる親イオンから娘イオンを作り出す崩壊手段、前記崩壊手段によって作り出されたイオンを質量分析する非連続出力質量分析器、並びに、前記質量フィルタを設定して、所定範囲内の質量対電荷比を有するイオンを伝達すると共に非連続出力質量分析計にそれ自体に入るイオンの質量スペクトルを作り出させる制御手段を備えるタンデム式質量分光分析計における前記制御手段が、
ａ）前記質量フィルタを設定して第１所定範囲内の質量対電荷比を有するイオンを伝達させる手段と、
ｂ）段階ａ）が実行されている間に、対象となる任意の娘イオンが前記崩壊手段を離れる前記イオン内に含まれているか否かを前記非連続質量分析器の出力から決定すると共に、任意の娘イオンが然るべく検出されたならば前記所定範囲にフラグを立てる手段と、
ｃ）前記親イオンが持ち得ると想定される前記質量対電荷比の全てを伝達すべく前記質量フィルタが設定されるまで、異なる第１所定範囲を用いて、段階ａ）及びｂ）を繰返す手段と、
ｄ）段階ｂ）でフラグが立てられた前記第１所定範囲の内の任意の一つ内に含まれる前記質量対電荷比の１つ以上を含む第２所定範囲内の質量対電荷比を有するイオンを伝達するように前記質量フィルタを設定する手段と、
ｅ）前記非連続出力質量分析器に、段階ｄ）が実行されている間に前記崩壊手段を離れるイオンの質量スペクトルを記録させる手段と、
ｆ）段階ｂ）でフラグが立てられた前記第１所定範囲の全てに含まれる前記質量対電荷比の全てを伝達するように前記質量フィルタが設定されるまで、異なる前記第２所定範囲を用いて、段階ｄ）及びｅ）を繰返す手段と、
を含むことを特徴とすることから成る、タンデム式質量分光分析計。
【請求項１０】
前記非連続出力質量分析器が飛行時間分析器を備える、請求項１０に記載のタンデム式質量分光分析計。
【請求項１１】
前記非連続出力質量分析器が四重極イオン・トラップ質量分析器を備える、請求項１０に記載のタンデム式質量分光分析計。
【請求項１２】
前記制御手段が、前記第２所定範囲の各々を単一の質量対電荷比に設定している、請求項１０乃至１２の内の何れか一項に記載のタンデム式質量分光分析計。
【請求項１３】
前記制御手段が、
ａ）１個或はそれ以上の質量対電荷比を包含するように前記第２所定範囲の各々を設定すると共に、対象となる娘イオンを生み出す前記第２所定範囲の内の対応する第２所定範囲にフラグを立て、
ｂ）前記フラグが立てられた第２所定範囲内に含まれる前記質量対電荷比の各々を有するイオンを順次伝達するように、前記質量フィルタを引き続いて設定し、
ｃ）前記非連続出力質量分析器に、対応する質量対電荷比の各々に対する娘イオン・スペクトルを取得するように為す、ことから成る、請求項１０乃至１２の内の何れか一項に記載のタンデム式質量分光分析計。
【請求項１４】
前記質量フィルタが四重極質量フィルタを備える、請求項１０乃至１４の内の何れか一項に記載のタンデム式質量分光分析計。
【請求項１５】
前記崩壊手段が、０．１３３乃至１３３Ｐａの間の圧力の衝突ガスを使用する、請求項１０乃至１５の内の何れか一項に記載のタンデム式質量分光分析計。
【請求項１６】
前記崩壊手段が多重極イオン・ガイドを備える、請求項１６に記載のタンデム式質量分光分析計。
【請求項１７】
試料をイオン化する前記手段がエレクトロスプレー・イオン化源を含む、請求項１０乃至１７の内の何れか一項に記載のタンデム式質量分光分析計。
【請求項１８】
試料をイオン化する前記手段が大気圧イオン化源を含む、請求項１０乃至１７の内の何れか一項に記載のタンデム式質量分光分析計。
【請求項１９】
試料をイオン化する前記手段がマトリックス補助レーザ脱着イオン源を含む、請求項１０乃至１７の内の何れか一項に記載のタンデム式質量分光分析計。
【請求項２０】
試料から生成される親イオンが質量フィルタを通過させられ、複数の娘イオンに崩壊させられ、非連続出力質量分析器を通過させられているタンデム式質量分光分析の方法であって、
ａ）対象となる親イオンが持ち得ると想定される質量対電荷比の範囲を複数のより小さな範囲に分割する段階と、
ｂ）前記より小さな範囲の各々のイオンを順次に通すように前記質量フィルタを設定し、前記非連続出力質量分析器を用いて対象となる娘イオンが作り出されると決定される前記より小さな範囲にフラグを立てる段階と、
ｃ）前記フラグが立てられた範囲の各質量対電荷比を通して娘イオンに崩壊させるように前記質量フィルタを設定し、通された前記質量対電荷比の各々に対して作り出された崩壊娘イオンの前記質量対電荷比を前記非連続出力質量分析器を介して決定する段階と、
の諸段階を含む方法。
【請求項２１】
前記段階ｂ）が１度以上繰返されてその引き続く度毎に、前記フラグが立てられた範囲を先行して分割されたものからより小さな範囲に分割し、対象となる前記娘イオンを作り出す前記より小さな範囲の内の対応するより小さな範囲にフラグを立て、前記段階ｃ）が最終分割から前記フラグが立てられた範囲に関して実行される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２２】
タンデム式分光分析計であり、試料から親イオンを生成する手段、前記親イオンを受容する質量フィルタ、前記質量フィルタを通過した親イオンから娘イオンを作り出す崩壊手段、前記崩壊手段によって作り出されたイオンを分析する非連続出力質量分析器、並びに、前記質量フィルタ及び質量分析器の作動を制御する制御手段を備えるタンデム式質量分光分析計であって、
前記制御手段が、複数の質量対電荷比の範囲内のイオンを順に通すように前記質量フィルタを設定し、前記範囲が対象となる親イオンが持ち得ると想定される質量対電荷比の１つの範囲をカバーしており、前記非連続出力質量分析器を用いて対象となる娘イオンが作り出されることが決定される前記範囲にフラグを立て、
前記制御手段が、更に、前記フラグが立てられた範囲の内の各質量対電荷比を通すように前記質量フィルタを設定し、通された前記質量対電荷比の各々に対して作り出された崩壊イオンの質量対電荷比を前記非連続出力質量分析器を介して決定していることから成るタンデム式質量分光分析計。
【請求項２３】
前記制御手段が、一度以上、複数の範囲を順に通すように前記質量フィルタを設定することと、対象となる娘イオンを作り出す前記範囲にフラグを立てることとの双方を繰返し、当該制御手段が、引き続く繰返しの各々の間に、前記フラグが立てられた範囲を先行する分割からより小さな範囲に分割すると共に、対象となる娘イオンを作り出す前記より小さな範囲の内の対応するものにフラグを立てており、前記フラグが立てられた範囲の各質量対電荷比を通すような前記質量フィルタの前記設定が、最終分割から前記フラグが立てられた範囲に関して実行される、請求項２３に記載のタンデム式質量分光分析計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば飛行時間質量分岐器或は四重極イオン・トラップ等のイオン保存装置等の、イオン・ビームを連続的に伝達又は伝導することができない最終段の分析器を備えるタンデム式質量分析計を作動する方法や、そうした方法を実行する装置に関する。特に、本発明はタンデム式四重極に基づく質量分析計で従来より用いられている「親イオン走査（スキャニング）」の方法に類似する改善方法を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
タンデム式質量分析計（ＭＳ／ＭＳ）は、試料又はサンプルから生じた親イオンが崩壊又は分裂して、引き続いて質量分析される１つ以上の娘イオンが生み出されているような、各種質量分析方法から成るグループに対して付与された名前である。これら方法は、複雑な混合物、特に生物分子等の分析に有用であり、その主な理由は、それらの特異性が質量スペクトル分析に先行しての化学的な浄化の必要性を排除できるからである。ＭＳ／ＭＳ方法の一例において、親イオンは試料から生成され、第１質量フィルタを通過させられて特定の質量対電荷比を有するイオンが選択される。次いでこれらイオンは、典型的には、適切なイオン閉じ込め装置内で中性ガス分子との衝突によって分裂又は崩壊させられて、娘イオンが生み出され、その質量スペクトルが第２質量分析器によって記録される。こうして作り出された娘イオン・スペクトルは親イオンの構造を示し、質量フィルタ処理のこれら２段は、複雑な混合物の従来的な質量スペクトルに存する「化学的ノイズ」の殆どを削除している。
【０００３】
親イオン走査（スキャニング）として知られるＭＳ／ＭＳのこの基本的な方法に関する１つの変形例は、化学的ノイズの存在のために試料の直接的な質量スペクトル中において親イオンを識別することが不可能である場合に有用である。こうした状況は、例えば生物分子のエレクトロスプレー質量スペクトルにおいて、しばしば遭遇される。一般的には三重の四重極質量分析計で行なわれるこの方法において、第２質量フィルタは調査対象である親イオンのタイプの特性として知られている質量対電荷比を有する娘イオンを伝達又は伝導するように設定されている。次いで、第２質量フィルタを通過する関連娘イオンの伝達をモニタしている間に、崩壊手段に先んずる第１質量フィルタが走査される。これは特性的な娘イオンを生み出す親イオンの質量対電荷比を決定する。次いで、これら親イオンの質量対電荷比の各々に対する完全な娘イオン・スペクトルは、各親イオン質量対電荷比を順に伝達させるべく第１質量分析器を設定して、各親イオンに対する完全な娘イオン・スペクトルを記録すべく第２分析器を走査することによって決定される。そうした方法の適用例は、Ｈｕａｎｇ及びＨｅｎｉｏｎによる、「Ｒａｐｉｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ」、第４冊（１１）、第４６７−４７１頁、１９９０年に記載されている。
【０００４】
ＭＳ／ＭＳ装置の最も共通する先行技術タイプは三連の四重極（例えば、Ｙｏｓｔ  Ｅｎｋｅの"Tandem Mass Spectrometry"の第８章、ＭｃＬａｆｆｅｒｔｙ編集、Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ社出版、１９８３年を参照のこと）。これらは、崩壊手段によって分離された２つの四重極質量フィルタから構成されている（通常、イオン閉じ込め装置としてＲＦだけのモードで作動されて１乃至１０ミリトルの衝突ガスを含んでいる四重極質量フィルタ）。しかしながら、磁気セクタ分析器及び四重極フィルタの様々な組合せを含む、「ハイブリッド型」タンデム式質量分析計の他の多くのタイプも知られている。これらハイブリッド型装置は、しばしば、質量フィルタの一方或は双方として、高分解能磁気セクタ分析器（即ち、二重集束組合せ状態で配列された磁気セクタ及び静電セクタの双方を備える分析器）を備える。高分解能質量フィルタを使用することは、化学的ノイズを著しく低レベルまで低減することに関して相当効果的である。
【０００５】
非常に大きな分子量を有する試料から分子イオンを生成することを可能としたエレクトロスプレー及びレーザ脱着等のイオン化技法における進展の結果として、飛行時間質量分析計がフェムトモル（Ｆｅｍｔｏｍｏｌｅ）・レベル濃度での多くの生物分子に対する質量分析の好適な方法となってきている。飛行時間分析器は、特にマトリックス補助レーザ脱着イオン化（ＭＡＬＤＩ）源等のパルス・イオン化源と組合せて使用された際、事実上、無制限的な質量範囲及び高効率性を有する。飛行時間質量分析器は、パルス源によって生成されたイオンのパルス内に存するイオン全ての質量を非常に短時間のうちに決定し（最も遅いイオンの飛行時間の質量）、その結果、（走査四重極或は磁気セクタ分析器と少なくとも比較して）それらのものは事実上同時に完全なスペクトルを記録できることになる。様々なタンデム式飛行時間質量分析計が知られている。２つの飛行時間分析器と共に、それらの間に配置されたイオン崩壊のための衝突セルを備える装置が、米国特許第５，２０２，５６３号、英国特許出願第２,２５０，６３２号と、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ社によって出版された、Ｃｏｒｎｉｓｈ及びＣｏｔｔｅｒの「Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ」、第５４９号、第６章、第９５頁〜第１０７頁とに教示されている。また、磁気セクタ分析器及び飛行時間分析器を備えるタンデム式質量分析計も知られている（例えば、Ｂａｔｅｍａｎ及びＧｒｅｅｎ等の「Ｒａｐｉｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ｉｎＭａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ」，第９冊，第１２２７頁から第１２３３頁，１９９５年、Ｍｅｄｚｉｈｒａｄｓｋｙ及びＡｄａｍｓ等の「Ｊ．Ａｍｅｒ．Ｓｏｃ．Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍ」，第７冊，第１頁から第１０頁，１９９６年、欧州特許出願第５５１９９９号、Ｓｔｒｏｂｅｌ及びＲｕｓｓｅｌｌの（Ｓｙｍｐ  ５４９、同書、第５章、第７３頁から第９４頁）、Ｊａｃｋｓｏｎ及びＹａｔｅｓ等の「Ｒａｐｉｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｍａｓｓ  ｓｐｅｃｔｒｕｍ」，第１０冊，第１６６８頁から第１６７４頁，１９９６年、並びに、Ｓｔｒｏｂｅｌ及びＰｒｅｓｔｏｎ等の「Ａｎａｌ．  Ｃｈｅｍ．」，第６４冊，第７５４頁から第７６２頁，１９９２年を参照のこと）。また、四重極飛行時間タンデム式質量分析計も知られている（例えば、Ｇｌｉｓｈ及びＧｏｅｒｉｎｇｅｒの「Ａｎａｌ．  Ｃｈｅｍ．」，第５６冊，第２２９１頁から第２２９５頁，１９８４年）。
【０００６】
最終分析段として四重極イオン・トラップを有するタンデム式質量分析計も知られている（例えば、Ｊｏｎｓｃｈｅｒ及びＹａｔｅｓの「Ａｎａｌ．  Ｃｈｅｍ．」，第６８冊，第６５９頁から第６６７頁，１９９６年、Ｃｏｏｋ及びＭｏｒａｎｄの「Ｐｒｏｃ．  ３８th  Ａｎｎ．  Ｃｏｎｆｒ．  Ａｍ．  Ｓｏｃ．Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍ」、Ｔｕｓｃｏｎの「ＡＺ」，第１４６０頁から第１４６１頁，１９９０年６月、Ｋｏｆｅｌ，Ｒｅｉｎｈａｒｄ並びにＳｃｈｌｕｎｅｇｇｅｒの同書，第１４６２頁から第１４６３頁、並びに、ドイツ特許出願第ＤＥ  ４４１４４０３号（１９９４年）を参照のこと）。これら装置に使用されているイオン保存装置では、その装置に入るイオンの崩壊を行わせると共にそれらの質量分析を行わせるべく使用されるので、これら装置は別個の衝突セルを組み入れる必要がない。第２段の質量分析器としての四重極質量フィルタの代りにイオン保存装置を使用することは一定の長所を有するが（例えば、ＭＳn回実験での孫娘イオンの検討容易性）、典型的にはそれらは、従来の三重の四重極よりも低い感度、ダイナミックレンジ、並びに、質量範囲を呈している。しかしながら、上記出版物の何れも、飛行時間或はイオン・トラップ装置の何れかに対して、三重の四重極質量分析器に用いられる親イオン走査モードに類似する作動の方法を説明していない。
【０００７】
事実上、親イオン走査の直接的な等価方法を用いることが、もし最終段として飛行時間分析器或は四重極イオン・トラップ分析器を有するタンデム式質量分析計と共に用いられたならば、非常に低い感度となることが予想可能である。飛行時間分析器はパルス・イオン化源に最も適合するが、それら分析器は高い効率を伴って連続的イオン化源と組み合わされて使用可能であり、その理由は殆ど同時に完全なスペクトルを、それも四重極或は磁気セクタ分析器でそうしたスペクトルを走査するために費やされる時間と比べて高いデューティサイクルで繰返して記録できるからである。しかしながら、それらは、もし質量フィルタとして使用されたならば（即ち、特定の質量対電荷比を有するイオンを連続的に伝達すべく使用されたならば）、それらの動作のパルス特性のために固有的に非効率である。こうして、もしそうした装置が、第１質量分析器が親イオンを検出すべく走査されている間に、検出器へ向かう可能性ある娘イオンを伝達すべく親イオン走査モードで使用されたならば、非常に貧弱な効率となるであろう。例えばそうしたモードで、飛行時間分析器は組合わせの伝達効率及び約２％サンプリング・デューティサイクルを有し得て、それは四重極質量フィルタに対する５０％の数値に比肩し得る。結果として、親イオン走査モードにおいて比肩し得る性能を達成するためには、四重極分析器よりも飛行時間分析器を用いて、おそらくは２５倍より長い間、データ取得を為す必要性があるであろう。同様の考察は四重極イオン・トラップ等のイオン保存装置の場合にも適用され、それは、飛行時間分析器と同様に、イオン保存の重要な期間に続いて検出器へ向かってイオンを伝達することだけができる。
【０００８】
以下において、用語「非連続出力質量分析器」は、検出或は他の分析器への入場許可のための質量選択（選別）されたイオンの連続的な流れを作り出せない、例えば飛行時間分析器或は四重極イオン・トラップ等の質量分析器を言及すべく使用されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
それ故に、本発明の目的は、タンデム式質量分析計を作動させる効率的な方法を提供することであり、該分析計は、試料の質量スペクトルにおいて親イオンを識別する必要性なしに娘イオンのスペクトルを記録すべく、最終分析器としての非連続出力質量分析器を備える。更なる目的は、そうした方法を実行するための装置を提供することである。
【００１０】
【解題を解決するための手段】
こうした目的に従って、本発明はタンデム式質量分光分析法の方法を提供するものであり、そのタンデム式質量分光分析法としては、
ａ）１つ以上の親イオンを含む複数イオンから成るイオン母集団を生成すべく試料をイオン化する段階と、
ｂ）前記イオン母集団内に含まれる少なくとも幾つかのイオンを質量フィルタに通過させて、第１所定範囲内の質量対電荷比を有するイオンのみを選別する段階と、
ｃ）段階ｂ）で選別されたイオンを崩壊手段に入ることを認めて、先に然るべく選別された任意の前記親イオンから娘イオンを作り出す段階と、
ｄ）非連続出力質量分析器を用いて、対象となる任意の娘イオンが前記崩壊手段によって作り出されたか否かを決定し、もし対象となる任意の前記娘イオンが検出されたならば前記第１所定範囲にフラグを立てる段階と、
ｅ）前記質量フィルタが、前記親イオンが持ち得ると想定される質量対電荷比の全てを前記崩壊手段へ伝達するように設定されるまで、異なる第１所定範囲を用いて段階ｂ）−ｄ）を繰返す段階と、
ｆ）段階ｄ）でフラグが立てられた前記第１所定範囲の内の１つ内に含まれる前記質量対電荷比の１つ以上を含む第２所定範囲内の質量対電荷比を有するイオンを、前記崩壊手段へ伝達するように前記質量フィルタを設定する段階と、
ｇ）前記非連続出力質量分析器を用いて前記崩壊手段を離れるイオンの前記質量対電荷比を決定する段階と、
ｈ）前記質量フィルタが、段階ｄ）でフラグが立てられた前記第１所定範囲の全てに含まれる前記質量対電荷比の全てを前記崩壊手段へ伝達するように設定されるまで、異なる第２所定範囲を用いて段階ｆ）及びｇ）を繰返す段階と、
の諸段階を含む。
【００１１】
こうして、本発明に係る一方法において、親イオンの娘イオンスペクトルが、試料の質量スペクトル内の前記親イオンを先ず識別することなしに得られる。
【００１２】
他の好適方法において、前記非連続出力質量分析器はイオン保存装置を含むことができ、例えば四重極イオン・トラップである。後者の場合、前記崩壊手段はイオン保存装置自体を含むことができので、イオンが段階ｃ）でイオン保存装置に入ることが許容され、それらの内の少なくとも幾つかが崩壊させられて、該保存装置内のガス分子との衝突によって娘イオンが生成されている。
【００１３】
好適方法において、前記第２所定範囲は単一の質量対電荷比のみを含んでいるので、段階ｇ）で、非連続出力質量分析器は単一の親イオンの娘イオン・スペクトルを決定する。結果として、ひとたび段階ｈ）が完了すると、フラグが立てられた第１所定範囲に含まれる親イオン毎に対しての娘イオン・スペクトルが取得されて、特定の親イオンに対して明確に割当てられる。
【００１４】
他の好適方法において、前記第２所定範囲は幾つか又は数個の定格質量対電荷比を含み、非連続出力質量分析器が段階ｇ）で用いられて、段階ｄ）で第１所定範囲に含まれるイオンに関して実行されたように、対象となる娘イオンを生み出すイオンを含む対応する第２所定範囲にフラグを立てる。このプロセスを完了するために、質量フィルタが設定され、フラグが立てられた第２所定範囲に含まれる各定格質量対電荷比を順に伝達して、特定の親イオンに対してはっきりと割当てられる娘イオン・スペクトルを記録する。
【００１５】
３組以上の所定範囲を用いることも本発明の範囲内であり、各引き続く組はより少数の質量対電荷比を含んで、対象となる娘イオンの形成と成る、各々毎の対応する範囲にフラグを立てる。実験の最終組において、先の好適方法におけるように各所定範囲は単一の質量対電荷比に狭められる。しかしながら殆どの用途において、１つか或は２つの所定範囲のみの使用で充分である。
【００１６】
様々な方法を用いることができて、段階ｄ）で崩壊手段で作り出された対象となる娘イオンの存在を検出する。非連続出力質量分析器が使用され得て崩壊手段から出現するイオンの全ての質量対電荷比を識別しているので、もし然るべく決定された質量対電荷比の内の任意のものが想定される娘イオンの質量対電荷比に対応すれば、第１所定範囲にフラグを立てることができる。代替的には、多数の荷電親イオンの崩壊によって形成された娘イオンが、第１所定範囲に含まれる親イオンの質量対電荷比よりも大きな質量対電荷比を有するイオンの存在から検出することができる。もし任意のそうしたイオンが非連続出力質量分析器の出力中に存在すれば、それらは、それらを形成した多重的に荷電したイオンよりも低い荷電数を有する娘イオンを表わすはずである。この方法が特に適合する場合は、親イオンが、高荷電数を具備するイオンを一般的には作り出す高分子量種のエレクトロスプレーのイオン化によって生成される場合である。また、本発明に係る方法は、中性損失スペクトル、即ち同一特性の中性断片の損失によって娘イオンを作り出す親イオン全てのスペクトルを生成すべく使用可能でもある。この場合、特性的に中性断片の質量による所定範囲内に含まれる親イオンの質量対電荷比の各々よりも小さな質量対電荷比で娘イオンが見出されると、第１所定範囲にフラグを立てることができる。
【００１７】
それ故に、本発明の方法を用いると、完全な娘イオン・スペクトルが各親イオン毎に作り出され、それも親イオンが存在し得る質量対電荷比毎のスペクトルを作り出すことなしに、もし非連続出力質量分析器が質量フィルタが走査されている間に連続的にイオンを伝達すべく使用されたならば生ずるであろう非効率性なしにである。本発明を用いて取得されなければならない娘イオン・スペクトルの数は、以下の例から理解できるように、可能性ある親イオンの数よりも相当に少ない。
【００１８】
例１
試料中における親イオンが３００乃至２３００の間の質量対電荷比を有すると想定される。本発明の第１好適方法を用いると、各第１所定質量範囲が１０個の定格所定質量対電荷比として選択され得て、段階ｂ）−ｄ）は２００回繰返されて、親イオンの質量対電荷比の可能性ある範囲をカバーする。典型的には、これら第１所定範囲の内の１０個は対象となる娘イオンを生成し得る。段階ｆ）及びｇ）は、それ故に、単一の定格質量対電荷比の第２所定範囲を用いて１００回繰返されて、フラグが立てられた第１所定範囲内における全ての質量対電荷比をカバーする。こうして、合計で３００個の娘イオン・スペクトルが取得されて、もし完全なスペクトルが可能性ある親イオン質量の全てに関して記録されたならば、２，０００個と比較される。
【００１９】
例２
例１に対して使用された同一試料で本発明に係る第２の好適方法を用いて、第１所定範囲が２５個の質量対電荷比を含むように選択され得て、８０個の娘イオン・スペクトルが、３００−２３００個の質量ユニットの範囲をカバーすべく段階ｂ）−ｄ）で取得されなければならない。典型的には、これらの内の１０個には段階ｄ）でフラグを立てることができる。次いで第２所定範囲が５個の質量対電荷比を含むように選択され得て、段階ｆ）及びｇ）がフラグが立てられた第１所定範囲をカバーするように５０回繰返されなければならない。典型的には、これら第２所定範囲の内の１０個は対象となる娘イオンを作り出すことになる。それ故に最終的には、更なる５０個の娘イオン・スペクトルが、娘イオンを生み出す第２所定範囲内の各定格質量対電荷比をカバーするように取得されなければならない。それ故に、この方法は８０＋５０＋５０＝１８０個の娘イオン走査のみを要求して、各親イオンから娘イオン・スペクトルを作り出している。
【００２０】
非連続出力質量分析器、特にタンデム式質量分光分析計における最終分析器として飛行時間分析器を用いる本発明に係る方法は、三重の四重極分光分析計に用いられる親イオン走査の先行技術に係る方法を凌ぐ幾つかの長所を有する。例えば、本発明に係る方法は単一の実験で幾つかの特性的娘イオンの調査を可能とすると共に、先行技術に係る親イオン走査方法の要件である最も可能性ある娘イオンは何れであるのかの推測の必要性を削除している。更に、飛行時間質量分析器は、親イオンよりも高い質量対電荷比で生ずる娘イオンを検出し、これは先に説明されたように親イオンが多重的に荷電されていることを示す。また、候補の親イオン全ての完全な娘イオン・スペクトルは直ちに利用可能となり、候補の親イオンを選択すると共に、先行技術に係る親イオン走査方法の場合のように、それらの娘イオン・スペクトルを別個に決定する必要がない。このことは、幾つかの親イオンが調査されようとする場合に特に有益である。最後に、中性損失スペクトルが、上述したように、適切な基準が設定されて第１所定範囲の各々においての対象となる娘イオンの存在にフラグを立てることを提供する従来の娘イオン・スペクトルと同じ一連の実験で取得され得る。
【００２１】
他の局面から観点において、本発明は、タンデム式質量分光分析計であって、試料をイオン化する手段、前記イオン化手段からイオンを受容する質量フィルタ、前記質量フィルタから出てくる親イオンから娘イオンを作り出す崩壊手段、前記崩壊手段によって作り出されたイオンを質量分析する非連続出力質量分析器、並びに、前記質量フィルタを設定して、所定範囲内の質量対電荷比を有するイオンを伝達すると共に非連続出力質量分析計にそれ自体に入るイオンの質量スペクトルを作り出させる制御手段を備えるタンデム式質量分光分析計における前記制御手段が、
ａ）前記質量フィルタを設定して第１所定範囲内の質量対電荷比を有するイオンを伝達させる手段と、
ｂ）段階ａ）が実行されている間に、対象となる任意の娘イオンが前記崩壊手段を離れる前記イオン内に含まれているか否かを前記非連続質量分析器の出力から決定すると共に、任意のものが然るべく検出されたならば前記所定範囲にフラグを立てる手段と、
ｃ）前記親イオンが持ち得ると想定される前記質量対電荷比の全てを伝達すべく前記質量フィルタが設定されるまで、異なる第１所定範囲を用いて、段階ａ）及びｂ）を繰返す手段と、
ｄ）段階ｂ）でフラグが立てられた前記第１所定範囲の内の任意の一つ内に含まれる前記質量対電荷比の１つ以上を含む第２所定範囲内の質量対電荷比を有するイオンを伝達するように前記質量フィルタを設定する手段と、
ｅ）前記非連続出力質量分析器に、段階ｄ）が実行されている間に前記崩壊手段を離れるイオンの質量スペクトルを記録させる手段と、
ｆ）段階ｂ）でフラグが立てられた前記第１所定範囲の全てに含まれる前記質量対電荷比の全てを伝達するように前記質量フィルタが設定されるまで、異なる前記第２所定範囲を用いて、段階ｄ）及びｅ）を繰返す手段と、
を含むことを特徴とすることから成る。
【００２２】
第１の好適実施例において、前記非連続出力質量分析器は飛行時間分析器を備える。しかしながら他の好適実施例において、前記非連続出力質量分析器は例えば四重極イオン・トラップ等のイオン保存装置を備える。
【００２３】
本装置の第１の好適実施例において、前記制御手段は前記第２所定範囲の各々を単一質量対電荷比に設定するので、段階ｅ）の各々において取得される質量スペクトルはその質量対電荷比を有する特定親イオンにはっきりと割当てられた娘イオン・スペクトルである。しかしながら他の好適実施例における制御手段は、第２所定質量範囲の各々を幾つかの質量対電荷比を包含するように設定し、段階ｅ）で対象となる娘イオンを生み出す第２所定範囲の対応するものにフラグを立てる。次いで制御手段は質量フィルタを設定して、フラグが立てられた第２所定範囲に含まれる質量対電荷比の各々を有するイオンを順に伝達し、前記非連続質量分析器がこれら質量対電荷比の各々に対して完全娘イオン・スペクトルを取得するように為す。
【００２４】
更に好適には、質量フィルタは四重極質量フィルタを備え、前記崩壊手段が１０-3乃至１トルの間の圧力での衝突ガスを含む衝突セルを備える。典型的には、衝突ガスはアルゴン或は窒素、或はメタン等の炭化水素ガス等の不活性ガスを含む。最大効率性のために、衝突セルは実質的にガス気密性容器内に含まれた四重極或は六重極イオン・ガイドを備えることができる。更にイオン・ガイド或は静電レンズが有利に採用されて、装置の様々なパーツ間へのイオン伝達を最大化している。
【００２５】
典型的には、試料をイオン化する手段は、従来タイプの、エレクトロスプレー、ＡＰＩ、或はＭＡＬＤＩ（マトリックス補助レーザ脱着）イオン化源を含む。制御手段は適切にプログラムされたコンピュータを含み得て、本発明に係る装置に含まれる電極に接続された電源を制御して、こうした方法を実行するに必要な電圧の順序を提供する。好適には、この制御手段は非連続出力質量分析器によって生成された質量スペクトルを保存すると共に、オペレータによって要求された際にそれらを表示する手段をも組み入れる。
【００２６】
本発明の好適実施例は、例示的目的のみで、添付図面を参照して以下により詳細に説明される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
先ず図１で参照されるように、本発明を実行するための装置の好適実施例は、イオン化源（イオン化ソース）１、質量フィルタ２、崩壊（又は粉砕）手段３、並びに、全体的に符号１６で示される飛行時間（ＴＯＦ）質量分析器を備える。本発明に係る方法は生体分子又は生物分子の混合物の分析に最も有用であるので、好適なイオン化源１がエレクトロスプレー・ニードル４及びカウンタ電極５を具備するエレクトロスプレー・イオン化源である。電源２０はニードル４及びカウンタ電極５間に１乃至５ｋＶ（キロボルト）の電位差を維持して、試料溶液のエレクトロスプレー・イオン化を行わせている。エレクトロスプレー内で発生したイオンは、大気圧或はその近辺で行わせており、カウンタ電極５内のアパーチャを通過して、真空ポンプ（不図示）によって１乃至１０トルの圧力に維持されている減圧チャンバー６に入ってから、他の真空ポンプ（不図示）によって１０-3乃至１０-2トルの圧力に維持された第２減圧チャンバー７に入る。六重極イオン・ガイド８がチャンバー７内に配置されて、イオン伝達効率を改善している。
【００２８】
四重極質量フィルタ２は、１０-5トル未満の圧力に維持されている第３減圧チャンバー９内に配置されている。質量フィルタ２を含むこれら電極は、電源２１に接続されており、該電源はＲＦ（高周波）及びＤＣ（直流）電位の双方を発生し、それによって伝達される質量対電荷値の実際値及び範囲の双方を決定している。質量フィルタ２によって伝達されるイオンを受容すべく配置された崩壊手段３は、ヘリウム、アルゴン、窒素、或は、メタン等の衝突ガスが１０-3乃至１０-1トルの圧力で内部に導入され得る実質的にガス気密性のケージング１１によって包囲されている第２の六重極イオン・ガイド１０を備える。六重極イオン・ガイド１０を含むこれら電極に対する適切なＲＦ電位は、電源２２によって提供される。
【００２９】
崩壊手段３から出るイオンは、第３の六重極イオン・ガイド１２及び静電レンズ・アセンブリ２７を介して収束されて、全体的に符号１６で示されている飛行時間質量分析器の「イオン・プッシャー（ｉｏｎ  ｐｕｓｈｅｒ）」１３内に入る。イオン・プッシャー１３は一連の電極を備え、それらに適切な各種電圧が順次印加されて、複数イオンから成るイオン・パケットをイオン・ビーム１４から放出させ、飛行時間分析器１６のドリフト領域１５中をイオン・ミラー１７へ向けて移動させてから、経路２６で例示される弾道又は軌跡を従ってイオン検出器１８へ向かう。ドリフト領域１５内の圧力は他の真空ポンプ（不図示）によって１０-7或はより良好な圧力に維持されている。パケット内に含まれるイオンの通過時間を測定するための手段が提供されて、それらの質量対電荷比が決定され得る。イオン・プッシャー１３、イオン・ミラー１７、並びに、検出器１８は、従来の直交する加速を有する「リフレクトロン（ｒｅｆｌｅｃｔｒｏｎ）」タイプの飛行時間質量分析計のパーツであるので、詳細には説明する必要がないであろう。
【００３０】
制御手段１９は電源２０乃至２３に対する制御信号を提供しており、それら電源は、それぞれ、エレクトロスプレー・イオン化源１、四重極質量フィルタ２、崩壊手段３、並びに飛行時間分析器１６に対して必要とされる作動電位を提供している。これら制御信号は、装置の作動パラメータ、例えば質量フィルタ２を通じて伝達される質量対電荷比や分析器１６の作動等の作動パラメータを決定する。制御手段１９はそれ自体がコンピュータ２４からの信号によって制御されており、該コンピュータもまた、検出器１８からの信号を受信する信号調整器２５から取得した質量スペクトル・データを処理すべく用いられている。調整器２５はコンピュータに、分析器１６から提供された質量スペクトルを表示させて記憶させ、そして以下に説明される方法を設定準備するためにオペレータからのコマンドを受信させて処理させることもできる。
【００３１】
図２は本発明の他の好適実施例を示し、そこでは、非連続出力質量分析器が、質量フィルタ２から入るイオンを受容すべく配置された四重極イオン・トラップ２９を備える。イオン検出器３０が設けられており、質量選択後にトラップから放出されるイオンを検出する。コントローラ２８はそれ自体が制御手段１９で制御されており、トラップ２９に対して必要とされる供給電位を提供している。この実施例において、崩壊手段はトラップ２９内に組み入れられており、該トラップは、ＭＳ／ＭＳ実験用に使用される自立型イオン・トラップにおけるように、適切な励起信号がコントローラ２８によってトラップ電極に印加される際にトラップ内でのイオン崩壊を生ずるに充分な高圧の浴ガスを含む。こうして、図２の装置が本発明に従った方法に用いられると、質量フィルタ２によって順に伝達された各所定範囲の質量対電荷比に含まれるイオンが一時的にトラップ内に保存される。次いで質量フィルタ２から出るイオン・ビームは、一組（１セット）の集束-ゲート電極３１に印加された適切な電位によってゲート・オフされる。次いで適切な励起信号がトラップ２９の電極に印加され得て、該トラップ内に保存されたイオンの内の少なくとも幾つかが崩壊させられ、次いでそうして生成された娘イオンが、トラップ２９を作動する従来方法が再度用いられて、検出器３０に到達するように逐次放出され得る。次いで質量フィルタ２は質量対電荷比の次の所定範囲を伝達すべく設定され、電位が集束-ゲート電極３１に印加されて、イオンがトラップ２９に入ることを許容すべく該電極３１が調整される。次いで崩壊及び娘イオン放出段階は繰り返される。検出器３０からの信号が、飛行時間分析器に関して先に説明したものと同様に信号調整器２５によって処理される。
【００３２】
次に図３で参照されるように、先ずオペレータは候補の親イオンがおそらくは収まることになる質量対電荷比の範囲を決めて、この範囲を複数の第１所定範囲に分割し、これら詳細をコンピュータ２４に入力する。例えば、もし親イオンが３００から２３００の質量対電荷比の範囲内で生ずる可能性が考えられるのであれば、オペレータは２００個の第１所定範囲を選択し得て、その各々が１０個の質量ユニットを包含する。これら所定範囲の各々の大きさは、質量フィルタ２が各々に含まれる質量対電荷比全てを同時に（且つ適度に一定の効率で）伝達できなければならないという要件を想定して選択される。それ故に最大の使用可能な範囲は制限され得て、特に質量フィルタ２が磁気セクタ分析器である場合である。崩壊イオンの数が多数に及ぶと想定された場合、対象となる娘イオンの詳細を再度入力して、それら娘イオンを生成するそうした第１所定範囲分だけにフラグを立てる。例えば、もし親イオン走査が為されるのであれば、予想される娘イオンの質量対電荷比は、フラグが立てられた範囲を関連する娘イオンを生成するものに限定するように特定され得る。もし中性損失走査が為されるのであれば、コンピュータ２４は、想定される中性断片の質量によって、親イオンの質量対電荷比よりも小さな質量対電荷比を有するイオンを生成するそうした所定範囲分だけにフラグを立てるようにプログラムされ得る。次いで試料がイオン化源１内へ導入され、コンピュータ２４が質量フィルタ２を（制御手段１９及び電源２１を介して）調整して、第１所定範囲分の最初の範囲内に含まれる質量対電荷比の全てを同時に伝達する。この範囲内の質量対電荷比を有するイオンは崩壊手段３に入って、それが崩壊を被ることなる。この崩壊手段３内で生じた任意の娘イオンは飛行時間分析器１６のイオン・プッシャー１３に入って、それらの質量スペクトルが（信号調整器２５を介して）コンピュータ２４によって記録され得る。もしオペレータが想定される娘イオンの性質を予め特定したならば、その記録された質量スペクトルはコンピュータ２４によって試験され得て、これら娘イオンの何れが存在するかを決定し、そしてもし何れかが判明されれば、そのスペクトルを生成した範囲にフラグが立てられて、それらの存在を示す。代替的に、娘イオンがそれらの（高分子量試料のエレクトロスプレー質量分光分析において頻繁に遭遇するような）多重的荷電親イオンよりも少ない電荷を有する場合、飛行時間分析器１６は、単に所定範囲内で最も高い質量対電荷比よりも大きな質量対電荷比を有するイオンの強度を合計すべく使用され得る。もしこの合計がゼロより著しく大きければ、所定範囲内に存する最高の質量対電荷比の親イオンのそれよりも大きな質量対電荷比を有する娘イオンの存在が示され、従ってその範囲にフラグが立てられる。次いでコンピュータ２４は残りの第１所定範囲に対してこの処理を繰り返して、可能性がある娘イオンを生成することが判明された任意の範囲にフラグを立てる。
【００３３】
可能性ある娘イオンの質量対電荷比が未知であり、且つ、親イオンのそれよりも高い質量対電荷比を具備する娘イオンが全く想定或は見出されない場合、コンピュータ２４はスペクトルにフラグを立てることなく上記プロセスを実行し得て、各質量スペクトルを取得に及んで保存する。次いでオペレータはその保存されたスペクトルを検査し得て、可能性ある娘イオンを含むと考えられるスペクトルを有する任意の範囲にフラグを手動式に立てることができる。
【００３４】
ひとたび可能性ある娘イオンを生成する各種範囲にフラグが立てられると、コンピュータ２４は質量フィルタ２を設定して、フラグが立てられた第１所定範囲の全てに含まれる質量対電荷比の組から（この場合、単一の定格質量対電荷比内における）第２所定範囲を順に伝達し、分析器１６にこれら質量対電荷比の各々に対する質量スペクトルを記録させる。このようにして、娘イオン・スペクトルは作り出され、初めに選択された範囲内の各質量対電荷比毎にスペクトルを取得し保存する必要性なしに且つ試料の質量スペクトル内に親イオンを認識する必要性なしに、それらの親イオンにはっきりと割当てられる。もしオペレータが第１所定範囲からスペクトルを検査することを選択したならば、三重の四重極タンデム式質量分析計での先行技術に係る親イオン走査を用いることが本質的な可能性ある娘イオン質量を検討する必要性さえない。
【００３５】
記録されなければならないスペクトルの合計数を更に低減するには、図４に示される方法を用いることによって達成され得る。この方法の最初の部分は、図３の方法と実質的に同一であるが、図３の方法に対して一般的に選択されるものよりも大きな範囲の質量対電荷比を、第１所定範囲が含み得るという最大の長所は除外されている。（例えば、１０の代りに２５。）しかしながら図３の方法とは対照的に、第２所定質量範囲は、１個の質量対電荷比より多い質量対電荷比、例えば５個の質量対電荷比を含むように選択される。最終的には、もし第２所定範囲が可能性ある娘イオンを生成するのであれば、それら第２所定範囲のスペクトルが記録されて、それらの対応する範囲にフラグが立てられると、質量フィルタ２がフラグが立てられた第２所定範囲内に含まれる質量対電荷比の各々を伝達するように設定され、完全な娘イオン・スペクトルが記録されて、それらの親イオンにはっきりと割当てられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、非連続出力質量分析器が飛行時間質量分析器を含む、本発明の方法を実行するに適した本発明に係る装置の概略構成図である。
【図２】図２は、非連続出力質量分析器がイオン保存装置を含む、本発明の方法を実行するに適した本発明に係る装置の概略構成図である。
【図３】図３は、本発明に係る第１の方法を表わすフローチャートである。
【図４】図４は、本発明に係る第２の方法を表わすフローチャートである。
【符号の説明】
１  イオン化源
２  質量フィルタ
３  崩壊手段
４  エレクトロスプレー・ニードル
１３  イオン・プッシャー
１６  飛行時間質量分析器
１８  イオン検出器
１９  制御手段
２０，２１，２２，２３  電源
２４  コンピュータ
２５  調整器
２８  コントローラ
２９  四重極イオン・トラップ
３０  イオン検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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