(57)【要約】  （ｉ）セパレータ３内で物理化学的特性に応じてイオンを分離することと、（ｉｉ）セパレータ３から出射するイオンを第１の通過時間ｔ１で移送装置４に透過させ、プッシャ電極または直交加速式電極を付勢して、第１のデータを取得することと、（ｉｉｉ）セパレータ３から引き続いて出射するイオンを第２のより長い通過時間ｔ２で移送装置５に透過させ、プッシャ電極または直交加速式電極を付勢して、第２のデータを取得することと、（ｉｖ）ステップ（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を１回以上繰り返すことと、を含む、イオンを分析する方法が開示される。プッシャ電極または直交加速式電極は、周期ｔ３で付勢され、ｔ２−ｔ１はｔ３／２に等しくなるように配置される。第１及び第２のデータは結合されて複合データセットを形成する。
2016514350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンを分析する方法であって、
（ｉ）セパレータ内で物理化学的特性に応じてイオンを分離することと、
（ｉｉ）前記セパレータから出射するイオンを第１の通過時間ｔ１で移送装置に透過させ、プッシャ電極または直交加速式電極を付勢して、第１のデータを取得することと、
（ｉｉｉ）前記セパレータから引き続いて出射するイオンを第２のより長い通過時間ｔ２で前記移送装置に透過させ、前記プッシャ電極または直交加速式電極を付勢して、第２のデータを取得することと、
（ｉｖ）ステップ（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を１回以上繰り返すことと、を含み、
前記方法は、
前記プッシャ電極または直交加速式電極を周期ｔ３で付勢することであって、ｔ２−ｔ１がｔ３／ｎに等しくなるように配置され、ｎ＝２である、付勢することと、
前記第１及び第２のデータを結合して複合データセットを形成することと、を更に含む、前記方法。
【請求項２】
前記物理化学的特性が、イオン移動度または微分型イオン移動度を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記物理化学的特性が、質量または質量電荷比を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法を含む、質量分析方法。
【請求項５】
分析装置であって、
物理化学的特性に応じてイオンを分離するためのセパレータと、
移送装置と、
プッシャ電極または直交加速式電極と、
分析器と、
（ｉ）前記セパレータ内で物理化学的特性に応じてイオンを分離することと、
（ｉｉ）前記セパレータから出射するイオンを第１の通過時間ｔ１で前記移送装置に透過させ、前記プッシャ電極または直交加速式電極を付勢し、前記分析器を用いて前記イオンを分析して、第１のデータを取得することと、
（ｉｉｉ）前記セパレータから引き続いて出射するイオンを第２のより長い通過時間ｔ２で前記移送装置に透過させ、前記プッシャ電極または直交加速式電極を付勢し、前記分析器を用いて前記イオンを分析して第２のデータを取得することと、
（ｉｖ）ステップ（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を１回以上繰り返すことと、を行うように配置及び適合される制御システムと、を備え、
前記制御システムが、
周期ｔ３で前記プッシャ電極または直交加速式電極を付勢することであって、ｔ２−ｔ１がｔ３／ｎに等しくなるように配置され、ｎ＝２である、付勢することと、
前記第１及び第２のデータを結合して複合データセットを形成することと、を行うように更に配置及び適合される、前記分析装置。
【請求項６】
前記セパレータがイオン移動度分光計、微分型イオン移動度分光計、または他の分離装置を備える、請求項５に記載の分析装置。
【請求項７】
前記セパレータがイオンをそれらの質量または質量電荷比に応じて分離するための装置を備える、請求項５に記載の分析装置。
【請求項８】
前記セパレータ内にイオンをパルス化するように配置及び適合された装置を更に備える、請求項５、６または７に記載の分析装置。
【請求項９】
前記分析器が、プッシャ電極または直交加速式電極を有する直交加速式飛行時間質量分析器を含む、請求項５〜８のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項１０】
前記プッシャ電極または直交加速式電極が、前記セパレータに対して非同期的に付勢される、請求項９に記載の分析装置。
【請求項１１】
請求項５〜１０のいずれか一項に記載の分析装置を備える質量分析計。
【請求項１２】
イオンを分析する方法であって、
（ｉ）セパレータ内で物理化学的特性に応じてイオンを分離することと、
（ｉｉ）前記セパレータから出射するイオンを第１の通過時間ｔ１で第１のイオン経路に透過させ、プッシャ電極または直交加速式電極を付勢して、第１のデータを取得することと、
（ｉｉｉ）前記セパレータから引き続いて出射するイオンを第２のより長い通過時間ｔ２で第２の異なるイオン経路に透過させ、前記プッシャ電極または直交加速式電極を付勢して、第２のデータを取得することと、
（ｉｖ）ステップ（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を１回以上繰り返すことと、を含み、
前記方法が、
周期ｔ３で前記プッシャ電極または直交加速式電極を付勢することであって、ｔ２−ｔ１がｔ３／ｎに等しくなるように配置され、ｎ＝２である、付勢することと、
前記第１及び第２のデータを結合して複合データセットを形成することと、を更に含む、前記方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法を含む質量分析方法。
【請求項１４】
分析装置であって、
物理化学的特性に応じてイオンを分離するためのセパレータと、
移送装置と、
プッシャ電極または直交加速式電極と、
分析器と、
（ｉ）前記セパレータ内で物理化学的特性に応じてイオンを分離することと、
（ｉｉ）前記セパレータから出射するイオンを第１の通過時間ｔ１で前記移送装置を通して第１のイオン経路に透過させ、前記プッシャ電極または直交加速式電極を付勢し、前記分析器を用いて前記イオンを分析して、第１のデータを取得することと、
（ｉｉｉ）前記セパレータから引き続いて出射するイオンを第２のより長い通過時間ｔ２で前記移送装置を通して第２の異なるイオン経路に透過させ、前記プッシャ電極または直交加速式電極を付勢し、前記分析器を用いて前記イオンを分析して、第２のデータを取得することと、
（ｉｖ）ステップ（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を１回以上繰り返すことと、を行うように配置及び適合される制御システムと、を備え、
前記制御システムが、
周期ｔ３で前記プッシャ電極または直交加速式電極を付勢することであって、ｔ２−ｔ１がｔ３／ｎに等しくなるように配置され、ｎ＝２である、付勢することと、
前記第１及び第２のデータを結合して複合データセットを形成することと、を行うように更に配置及び適合される、前記分析装置。
【請求項１５】
イオンを分析する方法であって、
（ｉ）第１の分離サイクル中にセパレータ内で物理化学的特性に応じてイオンを分離し、前記セパレータから出射するイオンを第１の通過時間ｔ１で移送装置に透過させ、プッシャ電極または直交加速式電極を付勢して、第１のデータを取得することと、
（ｉｉ）第２の別個の分離サイクル中に前記セパレータ内で前記物理化学的特性に応じてイオンを分離し、前記セパレータから引き続いて出射するイオンを第２のより長い通過時間ｔ２で前記移送装置に透過させ、前記プッシャ電極または直交加速式電極を付勢して、第２のデータを取得することと、
（ｉｉｉ）ステップ（ｉ）及び（ｉｉ）を１回以上繰り返すことと、を含み、
前記方法が、
周期ｔ３で前記プッシャ電極または直交加速式電極を付勢することであって、ｔ２−ｔ１がｔ３／ｎに等しく配置されかつｎ＝２である、付勢することと、
前記第１及び第２のデータを結合して複合データセットを形成することと、を更に含む、前記方法。
【請求項１６】
分析装置であって、
物理化学的特性に応じてイオンを分離するためのセパレータと、
移送装置と、
プッシャ電極または直交加速式電極と、
分析器と、
（ｉ）第１の分離サイクル中に前記セパレータ内で物理化学的特性に応じてイオンを分離し、前記セパレータから出射するイオンを第１の通過時間ｔ１で前記移送装置に透過させ、前記プッシャ電極または直交加速式電極を付勢し、前記分析器を用いて前記イオンを分析して、第１のデータを取得することと、
（ｉｉ）第２の別個の分離サイクル中に前記セパレータ内で物理化学的特性に応じてイオンを分離し、前記セパレータから引き続いて出射するイオンを第２のより長い通過時間ｔ２で前記移送装置に透過させ、前記プッシャ電極または直交加速式電極を付勢し、前記分析器を用いて前記イオンを分析して、第２のデータを取得することと、
（ｉｉｉ）ステップ（ｉ）及び（ｉｉ）を１回以上繰り返すことと、を行うように配置及び適合される制御システムと、を備え、
前記制御システムが、
周期ｔ３で前記プッシャ電極または直交加速式電極を付勢することであって、ｔ２−ｔ１がｔ３／ｎと等しくなるように配置され、ｎ＝２である、付勢することと、
前記第１及び第２のデータを結合して複合データセットを形成することと、を行うように更に配置及び適合される、前記分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は２０１３年３月６日に出願された英国特許出願第１３０４０３９．９号及び２０１３年３月６日に出願された欧州特許出願第１３１５８０４０．９号からの優先権及び利益を主張する。これらの出願の内容全体が参照によって本明細書に組み込まれている。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、イオンを分析する方法、質量分析方法、分析装置及び質量分析計に関する。
【０００３】
米国第６９９２２８３号（Ｍｉｃｒｏｍａｓｓ）はイオン移動度セパレータにイオンを通過させ、次いで飛行時間質量分析器によって質量分析させる装置を開示している。
【０００４】
飛行時間実験時間がイオン移動度分光または分離デジタル化速度を決定する非同期ＩＭＳ−飛行時間取得を行うことが知られている。
【０００５】
飛行時間型質量分析器と組み合わせてイオン移動度セパレータまたは分光計を備える従来の質量分析計の１つの問題は、飛行時間質量型分析器によりイオン移動度分光または分離装置から溶出するイオンピークの有効なデジタル化が限定され得ることである。
【０００６】
直交加速式飛行時間プッシャをイオン移動度分光または分離装置内へのイオンの解放に同期化させることが知られている。しかしながら、この取り組みはプッシャ及びイオン移動度分光または分離サイクル時間を正確に同期化するニーズによりに限定され、かつ付加的エエクトロニクスを必要とする。この取り組みはまた、同時性のいかなる欠如に起因しても移動度較正における付加的体系的誤差の可能性をもたらす。
【０００７】
米国第２０１１／００６２３２３号（Ｍｉｃｒｏｍａｓｓ）の図１０は、イオン移動度セパレータ２６の下流に配置されたイオン移動度セパレータ２６及び衝突セル２７を備えた装置を開示している。衝突セル２７が電子移動解離（「ＥＴＤ」）衝突セルを備え得ることが想到される。この衝突セル２７は複数のリング電極を備え、かつ進行または過渡直流電圧がリング電極に印加されかつ電子移送解離フラグメンテーション及び電荷低減プロセスを最適化するために過渡直流電圧が衝突セル２７の長さに沿って並進される有効速度を制御するのにフィードバック制御機構が使用される装置が想到される。
【０００８】
米国第２００３／０００１０８７号（Ｆｕｈｒｅｒ）はインターリーブタイミング方式を用いたモニタリング急速プロセスのための飛行時間質量型分析計及び位置敏感型検出器を開示している。
【０００９】
米国第２００７／０２７８３９７号（Ｍｉｃｒｏｍａｓｓ）はイオン移動度分光計の下流にイオンガイドを提供することを開示している。複数のアキシャルポテンシャル井戸がイオンガイドに生成されてイオン移動度分光計から受け取るイオンの忠実度を維持する。
【００１０】
米国第２０１０／０１２８２４６号（Ｈｅｉｚｍａｎｎ）は距離測定用の光電子センサーを開示している。
【００１１】
英国第２４９７９４８号（Ｍａｋａｒｏｖ）はタンデム質量分析技術のための衝突セルを開示している。
【００１２】
英国第２３９１６９７号（Ｍｉｃｒｏｍａｓｓ）はイオン受け取りかつ直交加速式飛行時間質量型分析器と同期化された方法でイオンを放出するイオンガイドを有する質量分析計を開示している。
【００１３】
英国第２３９７４３３号（Ｍｉｃｒｏｍａｓｓ）はパルス化イオン源からイオンが、内部で複数の捕捉領域が生成されるイオンガイドにより受け取られる質量分析計を開示している。
【００１４】
英国第２４５１１４９号（Ｍｉｃｒｏｍａｓｓ）はデュアルモードイオン移動度質量分析装置を開示している。
【００１５】
英国第２４２１８４０号（Ｍｉｃｒｏｍａｓｓ）はイオン移動度分光計の下流に位置するイオンガイドを備える質量分析計を開示している。
【００１６】
英国第２４８５６６７号（Ｍｉｃｒｏｍａｓｓ）は水素−重水素交換を行うように配置された気相イオン中性反応装置を備える質量分析計を開示している。
【００１７】
改良型質量分析計及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】
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の一態様によれば、イオンを分析する方法であって、
（ｉ）セパレータ内で物理化学的特性に応じてイオンを分離することと、
（ｉｉ）前記セパレータから出射するイオンを第１の通過時間ｔ１で移送装置に透過させ、プッシャ電極または直交加速式電極を付勢して、第１のデータを取得することと、
（ｉｉｉ）前記セパレータから引き続いて出射するイオンを第２のより長い通過時間ｔ２で前記移送装置に透過させ、前記プッシャ電極または直交加速式電極を付勢して、第２のデータを取得することと、
（ｉｖ）ステップ（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を１回以上繰り返すことと、を含み、
前記方法が、好ましくは、
好ましくは前記プッシャ電極または直交加速式電極を周期ｔ３で付勢することであって、ｔ２−ｔ１がｔ３／ｎに等しくなるように配置され、ｎ＝２である、付勢することと、
好ましくは前記第１及び第２のデータを結合して複合データセット形成することと、を更に含む、方法が提供される。
【００１９】
米国第２０１１／００６２３２３号（Ｍｉｃｒｏｍａｓｓ）は移送装置を通ってセパレータから出射するイオンの通過時間を繰り返し切り換えること、その都度プッシャ電極を付勢すること及びその都度質量スペクトルデータを取得すること、ならびに前記質量スペクトルデータ結合して複合データセットを形成することを開示していない。
【００２０】
更に、米国第２０１１／００６２３２３号（Ｍｉｃｒｏｍａｓｓ）はプッシャ周期の半分に等しい時間だけ前記ずれ時間を増加させることを開示していない。
【００２１】
本発明は飛行時間性能を損なうことなくイオン移動度分光または分離空間のデジタル化を改善することに関する。
【００２２】
好適な実施形態は改良型イオン移動度分光または分離デジタル化のための時間ずれの方法に関し、かつ既存の計測器幾何形状及び将来の新規な計測器幾何形状のための新しい動作モードに関する。
【００２３】
本発明は、所定の時間シフトをイオンの一部のずれ時間に導入しかつこのデータをシフトされないデータと結合する前にこのシフトに対して補償または較正することによりイオン移動度分離などの高速時間分散性プロセスの有効なデジタル化を改善する能力を提供する。
【００２４】
本発明の好適な一実施形態はイオン移動度セパレータ（「ＩＭＳ」）などのオン分離装置及びその後に続く進行波イオンガイド（「ＴＷＩＧ」）などの移送装置を備える。進行波イオンガイドはイオン移動度分離の忠実度を維持するように機能し、一方ではまたシステム全体にわたって一部のイオンの通過時間に既知でありかつプログラム可能な遅延を導入することができる。この移送装置または進行波イオンガイドの後には、好ましくは、フラグメンテーションデバイスが続く。直交加速式飛行時間（「ｏａ−ＴｏＦ」）型質量分析器は、好ましくは、下流に提供され、かつ好ましくは、デジタル化機構として機能する。
【００２５】
飛行時間質量型分析器に連結されたイオン移動度分光または分離装置を採用する最先端計測器は、直交加速式飛行時間周期の少なくとも時間の長さと対応するデジタル化時間に制限される。
【００２６】
好適な実施形態によれば、プッシャ電極または直交加速式電極は、周期ｔ３で付勢され、ｔ２−ｔ１＝ｔ３／２であり、すなわち、通過時間の増加ｔ２−ｔ１は時間ビンの半分またはプッシャ周期の半分になるように配置される。しかしながら、プッシャ電極または直交加速式電極が周期ｔ３で付勢され、ｔ２−ｔ１＝ｔ３／ｎかつｎ≧２である他の余り好適でない実施形態が想到される。特に、ｎ＝３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、または＞２０である、実施形態が想到される。一実施形態によれば、好ましくは、ｎは整数であるように整えられる。しかしながら、ｎが少数である他の実施形態が想到される。
【００２７】
一実施形態によれば、ｎは次の範囲のうちの１つ以内の値を含んでよい：２〜３、３〜４、４〜５、５〜６、６〜７、７〜８、８〜９、９〜１０、１０〜１１、１１〜１２、１２〜１３、１３〜１４、１４〜１５、１５〜１６、１６〜１７、１７〜１８、１８〜１９、１９〜２０、２０〜５０、５０〜１００、１００〜５００、５００〜１０００、または＞１０００。
【００２８】
前記物理化学的特性は、好ましくは、イオン移動度または微分型イオン移動度を含む。
【００２９】
前記物理化学的特性は、好ましくは、質量または質量電荷比を含む。
【００３０】
本発明の別の一態様によれば、分析装置であって、
物理化学的特性に応じてイオンを分離するためのセパレータと、
移送装置と、
プッシャ電極または直交加速式電極と、
分析器と、
（ｉ）前記セパレータ内で物理化学的特性に応じてイオンを分離することと、
（ｉｉ）前記セパレータから出射するイオンを第１の通過時間ｔ１で前記移送装置に透過させ、前記プッシャ電極または直交加速式電極を付勢し、前記分析器を用いて前記イオンを分析して、第１のデータを取得することと、
（ｉｉｉ）前記セパレータから引き続いて出射するイオンを第２のより長い通過時間ｔ２で前記移送装置に透過させ、前記プッシャ電極または直交加速式電極を付勢し、前記分析器を用いて前記イオンを分析して、第２のデータを取得することと、
（ｉｖ）ステップ（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を１回以上繰り返すことと、を行うように配置及び適合された制御システムと、を備え、
前記制御システムが好ましくは、
好ましくは、周期ｔ３で前記プッシャ電極または直交加速式電極を付勢することであって、ｔ２−ｔ１がｔ３／ｎに等しくなるように配置され、ｎ＝２である、付勢することと、
好ましくは前記第１及び第２のデータを結合して複合データセットを形成することと、を行うように更に配置及び適合される、前記分析装置が提供される。
【００３１】
前記セパレータは、好ましくは、イオン移動度分光計、微分型イオン移動度分光計または他の分離装置を備える。
【００３２】
前記セパレータは、好ましくは、イオンをそれらの質量または質量電荷比に応じて分離するための装置を備える。
【００３３】
前記分析装置は、好ましくは、イオンを前記セパレータ内にパルス化するように配置及び適合された装置を更に備える。
【００３４】
前記分析器は、好ましくは、プッシャ電極または直交加速式電極を有する直交加速式飛行時間質量型分析器を含む。
【００３５】
前記プッシャ電極または直交加速式電極は、好ましくは、前記セパレータに対して非同期的に付勢される。
【００３６】
前記プッシャ電極または直交加速式電極は、好ましくは、周期ｔ３で付勢され、ｔ２−ｔ１は前記周期ｔ３の半分に等しくなるように配置される。
【００３７】
本発明の別の一態様によれば、前述した分析装置を備える質量分析計が提供される。
【００３８】
本発明の別の一態様によれば、イオンを分析する方法であって、
（ｉ）セパレータ内で物理化学的特性に応じてイオンを分離することと、
（ｉｉ）前記セパレータから出射するイオンを第１の通過時間ｔ１で第１のイオン経路に透過させ、プッシャ電極または直交加速式電極を付勢して、第１のデータを取得することと、
（ｉｉｉ）前記セパレータから引き続いて出射するイオンを第２のより長い通過時間ｔ２で第２の異なるイオン経路に透過させ、前記プッシャ電極または直交加速式電極を付勢して、第２のデータを取得することと、
（ｉｖ）ステップ（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を１回以上繰り返すことと、を含み、
前記方法が、好ましくは、
好ましくは前記プッシャ電極または直交加速式電極を周期ｔ３で付勢することであって、ｔ２−ｔ１がｔ３／ｎに等しくなるように配置され、ｎ＝２である、付勢することと、
好ましくは前記第１及び第２のデータを結合して複合データセット形成することと、を更に含む、方法が提供される。
【００３９】
本発明の別の一態様によれば、前述した方法を含む質量分析方法が提供される。
【００４０】
本発明の別の一態様によれば、分析装置であって、
物理化学的特性に応じてイオンを分離するためのセパレータと、
移送装置と、
プッシャ電極または直交加速式電極と、
分析器と、
（ｉ）前記セパレータ内で物理化学的特性に応じてイオンを分離することと、
（ｉｉ）前記セパレータから出射するイオンを第１の通過時間ｔ１で前記移送装置を通して第１のイオン経路に透過させ、前記プッシャ電極または直交加速式電極を付勢し、前記分析器を用いて前記イオンを分析して、第１のデータを取得することと、
（ｉｉｉ）前記セパレータから引き続いて出射するイオンを第２のより長い通過時間ｔ２で前記移送装置を通して第２の異なるイオン経路に透過させ、前記プッシャ電極または直交加速式電極を付勢し、前記分析器を用いて前記イオンを分析して、第２のデータを取得することと、
（ｉｖ）ステップ（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を１回以上繰り返すことと、を行うように配置及び適合された制御システムと、を備え、
前記制御システムが好ましくは、
好ましくは、周期ｔ３で前記プッシャ電極または直交加速式電極を付勢することであって、ｔ２−ｔ１がｔ３／ｎに等しくなるように配置され、ｎ＝２である、付勢することと、
好ましくは前記第１及び第２のデータを結合して複合データセットを形成することと、を行うように更に配置及び適合される、分析装置が提供される。
【００４１】
本発明の別の一態様によれば、イオンを分析する方法であって、
（ｉ）第１の分離サイクル中にセパレータ内で物理化学的特性に応じてイオンを分離し、前記セパレータから出射するイオンを第１の通過時間ｔ１で移送装置に透過させ、プッシャ電極または直交加速式電極を付勢して、第１のデータを取得することと、
（ｉｉ）第２の別個の分離サイクル中に前記セパレータ内で前記物理化学的特性に応じてイオンを分離し、前記セパレータから引き続いて出射するイオンを第２のより長い通過時間ｔ２で前記移送装置に透過させ、プッシャ電極または直交加速式電極を付勢して、第２のデータを取得することと、
（ｉｉｉ）ステップ（ｉ）及び（ｉｉ）を１回以上繰り返すことと、を含み、
前記方法が、好ましくは、
好ましくは、周期ｔ３で前記プッシャ電極または直交加速式電極を付勢することであって、ｔ２−ｔ１がｔ３／ｎに等しくなるように配置され、ｎ＝２である、付勢することと、
好ましくは、前記第１の及び第２のデータを結合して複合データセットを形成することと、を更に含む、方法が提供される。
【００４２】
本発明の別の一態様によれば、分析装置であって、
物理化学的特性に応じてイオンを分離するためのセパレータと、
移送装置と、
プッシャ電極または直交加速式電極と、
分析器と、
（ｉ）第１の分離サイクル中に前記セパレータ内で物理化学的特性に応じてイオンを分離し、前記プッシャ電極または直交加速式電極を付勢し、前記セパレータから出射するイオンを第１の通過時間ｔ１で前記移送装置に透過させ、前記分析器を用いて前記イオンを分析して、第１のデータを取得することと、
（ｉｉ）第２の別個の分離サイクル中に前記セパレータ内で物理化学的特性に応じてイオンを分離し、前記プッシャ電極または直交加速式電極を付勢し、前記セパレータから引き続いて出射するイオンを第２のより長い通過時間ｔ２で前記移送装置に透過させ、前記分析器を用いて前記イオンを分析して、第２のデータを取得することと、
（ｉｉｉ）ステップ（ｉ）及び（ｉｉ）を１回以上繰り返すことと、を行うように配置及び適合された制御システムと、を備え、
前記制御システムが、好ましくは、
好ましくは、周期ｔ３で前記プッシャ電極または直交加速式電極を付勢することであって、ｔ２−ｔ１がｔ３／ｎに等しくなるように配置され、ｎ＝２である、付勢することと
好ましくは、前記第１及び第２のデータを結合して複合データセットを形成することと、を行うように更に配置及び適合される、分析装置が提供される。
【００４３】
一実施形態によれば、前記質量分析計は、
（ａ）（ｉ）エレクトロスプレーイオン化（「ＥＳＩ」）イオン源、（ｉｉ）大気圧光イオン化（「ＡＰＰＩ」）イオン源、（ｉｉｉ）大気圧化学イオン化（「ＡＰＣＩ」）イオン源、（ｉｖ）マトリックス支援レーザー脱離イオン化（「ＭＡＬＤＩ」）イオン源、（ｖ）レーザー脱離イオン化（「ＬＤＩ」）イオン源、（ｖｉ）大気圧イオン化（「ＡＰＩ」）イオン源、（ｖｉｉ）シリコン基板上脱離イオン化（「ＤＩＯＳ」）イオン源、（ｖｉｉｉ）電子衝撃（「ＥＩ」）イオン源、（ｉｘ）化学イオン化（「ＣＩ」）イオン源、（ｘ）電界イオン化（「ＦＩ」）イオン源、（ｘｉ）電界脱離（「ＦＤ」）イオン源、（ｘｉｉ）誘導結合プラズマ（「ＩＣＰ」）イオン源、（ｘｉｉｉ）高速原子衝撃（「ＦＡＢ」）イオン源、（ｘｉｖ）液体二次イオン質量分析（「ＬＳＩＭＳ」）イオン源、（ｘｖ）脱離エレクトロスプレーイオン化（「ＤＥＳＩ」）イオン源、（ｘｖｉ）ニッケル６３放射性イオン源、（ｘｖｉｉ）大気圧マトリクス支援レーザー脱離イオン化イオン源、及び（ｘｖｉｉｉ）サーモスプレーイオン源、（ｘｉｘ）大気サンプリンググロー放電イオン化（「ＡＳＧＤＩ」）イオン源、（ｘｘ）グロー放電（「ＧＤ」）イオン源、（ｘｘｉ）インパクタイオン源、（ｘｘｉｉ）リアルタイム直接分析（「ＤＡＲＴ」）イオン源、（ｘｘｉｉｉ）レーザースプレーイオン化（「ＬＳＩ」）イオン源、（ｘｘｉｖ）ソニックスプレーイオン化（「ＳＳＩ」）イオン源、（ｘｘｖ）マトリックス支援インレットイオン化（「ＭＡＩＩ」）イオン源、及び（ｘｘｖｉ）溶媒支援インレットイオン化（「ＳＡＩＩ」）イオン源から成る群から選択されるイオン源、ならびに／あるいは、
（ｂ）１つ以上の連続またはパルス化イオン源、ならびに／あるいは、
（ｃ）１つ以上のイオンガイド、ならびに／あるいは、
（ｄ）１つ以上のイオン移動度分離装置及び／または１つ以上の非対称電場イオン移動度分光計デバイス、ならびに／あるいは、
（ｅ）１つ以上のイオントラップまたは１つ以上のイオン捕捉領域、ならびに／あるいは、
（ｆ）（ｉ）衝突誘起解離（「ＣＩＤ」）フラグメンテーションデバイス、（ｉｉ）表面誘起解離（「ＳＩＤ」）フラグメンテーションデバイス、（ｉｉｉ）電子移動解離（「ＥＴＤ」）フラグメンテーションデバイス、（ｉｖ）電子捕獲解離（「ＥＣＤ」）フラグメンテーションデバイス、（ｖ）電子衝突または衝撃解離フラグメンテーションデバイス、（ｖｉ）光誘起解離（「ＰＩＤ」）フラグメンテーションデバイス、（ｖｉｉ）レーザー誘起解離フラグメンテーションデバイス、（ｖｉｉｉ）赤外放射誘起解離デバイス、（ｉｘ）紫外放射誘起解離デバイス、（ｘ）ノズル−スキマー間インターフェースフラグメンテーションデバイス、（ｘｉ）インソースフラグメンテーションデバイス、（ｘｉｉ）インソース衝突誘起解離フラグメンテーションデバイス、（ｘｉｉｉ）熱または温度源フラグメンテーションデバイス、（ｘｉｖ）電界誘起フラグメンテーションデバイス、（ｘｖ）磁場誘起フラグメンテーションデバイス、（ｘｖｉ）酵素消化または酵素分解フラグメンテーションデバイス、（ｘｖｉｉ）イオン−イオン反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｖｉｉｉ）イオン−分子反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｉｘ）イオン−原子反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｘ）イオン−準安定イオン反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｘｉ）イオン−準安定分子反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｘｉｉ）イオン−準安定原子反応フラグメンテーションデバイス、（ｘｘｉｉｉ）イオンを反応させて付加イオンまたは生成イオンを形成するイオン−イオン反応デバイス、（ｘｘｉｖ）イオンを反応させて付加イオンまたは生成イオンを形成するイオン−分子反応デバイス、（ｘｘｖ）イオンを反応させて付加イオンまたは生成イオンを形成するイオン−原子反応デバイス、（ｘｘｖｉ）イオンを反応させて付加イオンまたは生成イオンを形成するイオン−準安定イオン反応デバイス、（ｘｘｖｉｉ）イオンを反応させて付加イオンまたは生成イオンを形成するイオン−準安定分子反応デバイス、（ｘｘｖｉｉｉ）イオンを反応させて付加イオンまたは生成イオンを形成するイオン−準安定原子反応デバイス、及び（ｘｘｉｘ）電子イオン化解離（「ＥＩＤ」）フラグメンテーションデバイスからなる群から選択される１つ以上の衝突、フラグメンテーションまたは反応セル、ならびに／あるいは、
（ｇ）（ｉ）四重極質量分析器、（ｉｉ）二次元または線形四重極質量分析器、（ｉｉｉ）ポールまたは三次元四重極質量分析器、（ｉｖ）ペニングトラップ質量分析器、（ｖ）イオントラップ質量分析器、（ｖｉ）磁場型質量分析器、（ｖｉｉ）イオンサイクロトロン共鳴（「ＩＣＲ」）質量分析器、（ｖｉｉｉ）フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴（「ＦＴＩＣＲ」）質量分析器、（ｉｘ）静電またはオービトラップ質量分析器、（ｘ）フーリエ変換静電またはオービトラップ質量分析器、（ｘｉ）フーリエ変換質量分析器、（ｘｉｉ）飛行時間質量分析器、（ｘｉｉｉ）直交加速式飛行時間質量分析器、及び（ｘｉｖ）直線加速式飛行時間質量分析器からなる群から選択される質量分析器、ならびに／あるいは、
（ｈ）１つ以上のエネルギー分析器または静電エネルギー分析器、ならびに／あるいは
（ｉ）１つ以上のイオン検出器、ならびに／あるいは
（ｊ）（ｉ）四重極マスフィルタ、（ｉｉ）二次元または線形四重極イオントラップ、（ｉｉｉ）ポールまたは三次元四重極イオントラップ、（ｉｖ）ペニング  イオントラップ、（ｖ）イオントラップ、（ｖｉ）磁場型マスフィルタ、（ｖｉｉ）飛行時間マスフィルタ、及び（ｖｉｉｉ）ウィーンフィルタから成る群から選択される１つ以上のマスフィルタ、ならびに／あるいは、
（ｋ）イオンをパルス状にするためのデバイスまたはイオンゲート、ならびに／あるいは、
（ｌ）実質的に連続したイオンビームをパルス化したイオンビームに変換するためのデバイス、をさらに備えてもよい。
【００４４】
質量分析計は、
（ｉ）Ｃトラップ及びクアドロ対数電位分布を有する静電場を形成する外側腹状電極及び同軸内側スピンドル状電極を備える質量分析器であって、第１の動作モードにおいて、イオンがＣ−トラップに透過された後、質量分析器に注入され、第２の動作モードにおいて、イオンはＣ−トラップに透過された後、衝突セルまたは電子移動解離デバイスに透過されて、そこで少なくとも一部のイオンが断片化されてフラグメントイオンとなり、次に、フラグメントイオンはＣ−トラップに透過されてから質量分析器に注入される、Ｃトラップ及び質量分析器、ならびに／あるいは
（ｉｉ）複数の電極を含む積層リングイオンガイドであって、各電極は、使用時に移送されるイオンが透過される開口を有し、イオン経路の長さに沿って電極間の間隔が増加し、かつイオンガイドの上流部における複数の電極のそれぞれの開口は第１の直径を有してもよく、かつイオンガイドの下流部における複数の電極のそれぞれの開口は、第１の直径よりも小さい第２の直径を有してもよく、かつ使用時に、連続する電極にＡＣまたはＲＦ電圧の反対の位相が印加される、積層リングイオンガイドのいずれかを更に備えてよい。
【００４５】
一実施形態によれば、質量分析計はＡＣまたはＲＦ電圧を複数の電極に供給するように配置及び適合されるデバイスを更に備える。前記ＡＣまたはＲＦ電圧は、好ましくは、（ｉ）＜５０Ｖピークツーピーク、（ｉｉ）５０〜１００Ｖピークツーピーク、（ｉｉｉ）１００〜１５０Ｖピークツーピーク、（ｉｖ）１５０〜２００Ｖピークツーピーク、（ｖ）２００〜２５０Ｖピークツーピーク、（ｖｉ）２５０〜３００Ｖピークツーピーク、（ｖｉｉ）３００〜３５０Ｖピークツーピーク、（ｖｉｉｉ）３５０〜４００Ｖピークツーピーク、（ｉｘ）４００〜４５０Ｖピークツーピーク、（ｘ）４５０〜５００Ｖピークツーピーク、及び（ｘｉ）＞５００Ｖピークツーピークから成る群から選択される振幅を有する。
【００４６】
前記ＡＣまたはＲＦ電圧は、好ましくは、（ｉ）＜１００ｋＨｚ、（ｉｉ）１００〜２００ｋＨｚ、（ｉｉｉ）２００〜３００ｋＨｚ、（ｉｖ）３００〜４００ｋＨｚ、（ｖ）４００〜５００ｋＨｚ、（ｖｉ）０．５〜１．０ＭＨｚ、（ｖｉｉ）１．０〜１．５ＭＨｚ、（ｖｉｉｉ）１．５〜２．０ＭＨｚ、（ｉｘ）２．０〜２．５ＭＨｚ、（ｘ）２．５〜３．０ＭＨｚ、（ｘｉ）３．０〜３．５ＭＨｚ、（ｘｉｉ）３．５〜４．０ＭＨｚ、（ｘｉｉｉ）４．０〜４．５ＭＨｚ、（ｘｉｖ）４．５〜５．０ＭＨｚ、（ｘｖ）５．０〜５．５ＭＨｚ、（ｘｖｉ）５．５〜６．０ＭＨｚ、（ｘｖｉｉ）６．０〜６．５ＭＨｚ、（ｘｖｉｉｉ）６．５〜７．０ＭＨｚ、（ｘｉｘ）７．０〜７．５ＭＨｚ、（ｘｘ）７．５〜８．０ＭＨｚ、（ｘｘｉ）８．０〜８．５ＭＨｚ、（ｘｘｉｉ）８．５〜９．０ＭＨｚ、（ｘｘｉｉｉ）９．０〜９．５ＭＨｚ、（ｘｘｉｖ）９．５〜１０．０ＭＨｚ、及び（ｘｘｖ）＞１０．０ＭＨｚから成る群から選択される周波数を有する。
【００４７】
前記質量分析計はまた、イオン源の上流にクロマトグラフィまたは他の分離装置を備えてよい。一実施形態によると、クロマトグラフィ分離装置は、液体クロマトグラフィまたは気体クロマトグラフィ装置を備えてよい。別の実施形態によると、分離装置は、（ｉ）キャピラリ電気泳動（「ＣＥ」）分離装置、（ｉｉ）キャピラリエレクトロクロマトグラフィ（「ＣＥＣ」分離装置、（ｉｉｉ）実質的に剛性セラミック系多層マイクロ流体基板（「セラミックタイル」）分離装置、または（ｉｖ）超臨界流体クロマトグラフィ分離装置を備えてよい。
【００４８】
前記イオンガイドは、好ましくは、（ｉ）＜０．０００１ｍｂａｒ、（ｉｉ）０．０００１〜０．００１ｍｂａｒ、（ｉｉｉ）０．００１〜０．０１ｍｂａｒ、（ｉｖ）０．０１−０．１ｍｂａｒ、（ｖ）０．１〜１ｍｂａｒ、（ｖｉ）１〜１０ｍｂａｒ、（ｖｉｉ）１０〜１００ｍｂａｒ、（ｖｉｉｉ）１００〜１０００ｍｂａｒ、及び（ｉｘ）＞１０００ｍｂａｒから成る群から選択される圧力に維持される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
本発明の様々な実施形態は、ここで、一例としてのみ及び添付図面を参照して記載される。
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態による質量分析計を示し、イオン移動度分光または分離装置から出射するイオンが、直交加速式飛行時間型質量分析器により分析される前に進行波イオンガイドを通過するように配置される。
【図２】従来の直交加速式飛行時間型質量分析器により有効にデジタル化されるイオン移動度ドリフトピークを示す。
【図３】好適な一実施形態を例示し、輸送装置を通過する一部のイオンが遅延を余儀なくされる。
【図４】一実施形態によれば、イオン移動度イオンピークのデジタル化を有効に増大させるように時間遅延無しで取得された質量スペクトルデータが時間遅延有りで取得された質量スペクトルデータと結合される様子を示す。
【図５】好ましくは好適な一実施形態により取得されるデジタル化の改善を示すために図４に示されたデータと重ね合わされた図３に示されたデータを示す。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
歴史的に、液体／気体クロマトグラフフィ、イオン移動度分光または分離（「ＩＭＳ」）及び直交加速式飛行時間型質量分析に関連した時間スケールは、うまく整合されてきて、多数のイオン移動度分光または分離実験をクロマトグラフフィピーク当たり行うことを可能にしかつ多数の飛行時間分析をイオン移動度分離ピーク当たり行うことを可能にする。これによって、結果的に分離の各々に対する妥協を最少にして多次元入り子式データセットの取得が可能となった。これによって、ＬＣ−ＩＭＳ−ＴｏＦ質量分析器幾何形状を組み込む複数計測器幾何形状の開発が可能になった。
【００５２】
これらの配置において、直交加速式飛行時間質量型分析器は、質量分析計としても、またイオン移動度ピークをデジタル化する有効な方法としても機能する。この有効なデジタル化周期は直交加速式飛行時間型質量分析器を通るずれ時間に等しい。
【００５３】
上記の従来の取り組みは、大抵の最先端計測器では現在適切である。しかしながら、直交加速式飛行時間型質量分析器の分解能を増大させたいという要望と連結されたイオン移動度分光または分離装置の分解能を増大させたいという要望が対立していることは明らかである。イオン移動度分光または分離分解能の改善がより短いイオン移動度分光または分離の時間的ピーク幅につながることになるのに対して、直交加速式飛行時間分解能の改善が、延長された直交加速式飛行時間につながることになるからである。それに応じて、これらの２つの開発方向は対立していて、かつイオン移動度分光または分離と直交加速式飛行時間型時間スケールとの間の不釣り合いまたは相違に九分通りつながることになり、イオン移動度分光または分離の時間的ピーク幅（及びその結果として起こるイオン移動度分光または分離分解能）が直交加速式飛行時間実験時間により限定される。
【００５４】
イオン移動度分光または分離の実験時間の延長は、これを幾分緩和するが、最終的にイオン移動度分光または分離の実験時間とクロマトグラフ的な時間的ピーク幅との間に同じ問題が起こる。
【００５５】
本発明は直交加速式飛行時間型質量分析器の実験時間を損なわずにイオン移動度分光または分離ピークの有効なデジタル化を改善しようと努めている。
【００５６】
イオン移動度分光または分離ピークの有効なデジタル化を改善する既知の方法は、その特定の瞬間におけるプッシャ領域以内にイオンの飛行時間の範囲をまさに表すために直交加速式飛行時間のサイクル時間を低減することである。これによって、直交加速式飛行時間の実験時間のかなりな低減が可能となり、かつ最終的にイオン移動度分光または分離ピークのデジタル化が改善される。しかしながら、この取り組みがＩＭＳ−飛行時間のためにうまく機能することができるのに対してそれはプッシャ領域内のイオンの質量電荷比範囲とイオン移動度分光または分離ずれ時間との間の強い相関関係が存在することに依拠している。このような取り組みは、したがって、プロテオミクス実験で経験されたものまたはイオン移動度分光または分離フラグメンテーション実験後に見出されたものなどの弱い相関関係のある質量電荷比−イオン移動度ずれ時間分布に使用が限られている。
【００５７】
図１は、本発明を実施するために利用され得る好適な一実施形態による質量分析計の簡略模式図を示す。図１は例示のみを目的としておりかつ本発明を採用することができる幾何形状を制限することを意図していない。
【００５８】
図１に示される実施形態において、イオン源１からのイオンはプリ−ＩＭＳ集積領域２からイオン移動度分光または分離（「ＩＭＳ」）装置３内へ周期的に放出される。イオンがイオン移動度分光または分離領域３を横断するのにかかる平均時間はリニアリフト管イオン移動度分光または分離装置のためのイオンの移動度Ｋに反比例している。一定の比例性は電場強さ、ドリフトチューブ長さ、圧力及び温度などに関連している。
【００５９】
イオン移動度分光または分離領域３を出た後、イオンは直交加速式飛行時間型質量分析器５に入射する前にＲＦ閉じ込め進行波イオンガイド（「ＴＷＩＧ」）などの移送領域または移送装置４を横切るかまたは通過する。進行波イオンガイド４を横切るかまたは通過するのにかかる時間は、第１近似に従って、進行波速度及び移送領域４の長さに関連している。
【００６０】
直交加速式飛行時間型質量分析器５に入射した後、イオンビームは、好ましくは、イオン移動度分光または分離３内へのイオンの放出と非同期的に動作するプッシャ電極により周期的にサンプリングされる。軸方向飛行時間効果を無視して、イオンがプッシャ領域に到達するのにかかる時間はａ／Ｋ＋ｂにより近似される。各プッシュまたは直交加速式事象はずれ時間またはビン番号が時間割り当てされる。
【００６１】
それ自身によるこの動作モードは、各ずれ時点が完全な質量電荷比スペクトルに対応する図２に示されるものと類似のデータを生成する。図２における強さ値が正規化されてきた。例示の目的でイオン移動度分光または分離ピークが有効にデジタル化された状態にあるように飛行時間質量型分析器５によるイオン移動度分光または分離ピークのデジタル化が慎重に準備されてきた。
【００６２】
図２に示されるようなイオン移動度ピークを繰り返しサンプリングする飛行時間質量型分析器は、更に高速で有効に動作させることができないことが理解されるべきである。
【００６３】
図３は好適な実施形態の重要な一態様を例示し、移送領域または移送装置４を横断するのにかかる時間がプッシャ周期の半分に等しい値ｄＴだけ増えることを除いて質量分析計が前述と同様に動作される（すなわち、プッシャ電極が以前と同じ周波数で動作される）。その結果として、イオンの直交加速式飛行時間型質量分析器５への到達時間がプッシャ周期の半分だけずれることになる。移送領域または移送装置４を横切るまたは横断するのにかかる時間を増やすことは進行波イオンガイド４の進行波速度を変えることにより達成され得る。進行波は、好ましくは、すべてのイオンにそれらのイオン移動度または質量電荷比とは無関係に機能する。
【００６４】
その結果として異なる「半ビン」ずれ時間値は半分のプッシャ周期ずれに基づいたずれデータに割り当てられてよい。一実施形態によれば質量スペクトルデータの５０％が時間ずれとともに取得され得る及び質量スペクトルデータの５０％が時間ずれ無しで取得され得る。この２つの質量スペクトルデータセットは、次いで結合されて、結果的に図４に示されるものと同様なデータが生じる。
【００６５】
図４に示す結合されたデータは、従来のやり方でかつ図２に示すように取得されたデータより高いデジタル化速度で現れている。
【００６６】
図５は、図４に示すデータと重ね合わされた図２に示すデータを示し、かつ本発明がイオン移動度分光または分離ピーク形状を記載するに際して現実の利点を有する様子を例示し、またしたがって分解能を改善する。
【００６７】
本発明による取り組みがもっと高速なプッシャ電極を動作させることを伴わず、その代わりに飛行時間質量型分析器によってサンプリングされるイオン（すなわちデータ）を繰り返して時間ずれさせることにかかわっていることが理解されるべきである。
【００６８】
上記の開示された取り組みは、プッシャ同期化の有無を問わずイオン移動度分光または分離装置に適用されてよい。
【００６９】
上記の取り組みは、プレ集積イオンの有無を問わずイオン移動度分光または分離装置に適用されてよい。
【００７０】
一実施形態によれば、更にデジタル化を改良するために２回以上の時間ずれが採用されてよい。
【００７１】
キャピラリ電気泳動（「ＣＥ」）、電場非対称イオン移動度スペクロメトリ（「ＦＡＩＭＳ）、微分型移動度分光（「ＤＭＳ」）及び飛行時間を含むこの取り組みから恩恵を受けていることが認識されている。
【００７２】
好適な実施形態による取り組みはＩＭＳ−Ｑ−ＴｏＦ、ＩＭＳ−ＴｏＦ及びＱ−ＩＭＳ−ＴｏＦ質量分析計を含む異なる幾何形状とともに利用されてよい。
【００７３】
イオン移動度分光または分離を可能とする三重四重極システムまたはイオン移動度分光または分離を可能とするイオントラップシステムなどの飛行時間質量分析器を採用しないシステムがまた好適な実施形態から恩恵を受けていることが認識されている。
【００７４】
軸方向電場などの時間ずれを導入するために進行波以外の他の余り好適でない取り組みが用いられてよいことが認識されている。
【００７５】
進行波、非線形ドリフトチューブまたは時変電場ドリフトチューブなどの線形ドリフトチューブ以外の移動度セパレータが使用されてよいことが認識されている。
【００７６】
ずれ時間またはイオン移動度（すなわち単にオフセットではない）の関数として変わるずれを導入することが利点を有し得るが余り好適ではないことが認識されている。
【００７７】
この取り組みが、エンハンストデューティサイクル（「ＥＤＣ」）及びハイデューティサイクル（「ＨＤＣ」）などの直交加速式飛行時間型質量分析器で利用可能である他の既知の動作モードとともにＩＭＳ−Ｑ−ＴｏＦまたはＱ−ＩＭＳ−ＴｏＦ計測器で利用可能である他の既知の動作モードと協働できることが認識されている。
【００７８】
時間ずれ値が計測器知識に基づいてデッドレコニングされるかまたは較正ルーチンを介してより正確に較正されるかのいずれかにすることができることが認識されている。
【００７９】
代替配置によれば、切り換えが空間的であり得る、例えば、ビームを異なる遅延を有する異なるチャネル間で切り換えることができる。
【００８０】
入れ子型取得におけるトータルイオン移動度分光または分離ピークのより小さい部分を選択するためにより高度のデジタル化を使用することができる。
【００８１】
本発明は将来世代のイオン移動度分光または分離を可能とする計測器に関して特別な応用性を有する。
【００８２】
本発明は好適な実施形態を参照して記載されてきたが、添付の請求項に記述される本発明の範囲を逸脱せずに形態及び詳細の変更がなされ得ることが当業者によって理解されるであろう。
【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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【国際調査報告】
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2016514350.tif 000009
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