(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン生成部で生成されたイオンを蓄積，単離，解離，排出するイオントラップ部と、前記イオントラップ部から排出されたイオンを解離するイオン解離部と、前記イオン解離部から排出されたイオンを検出するイオン検出部と、前記イオントラップ部から排出されたイオンを前記イオン検出器へ導入するか、前記イオン解離部へ導入するかを切り替えるＤＥＦレンズと、少なくとも前記イオントラップ部、前記イオン解離部、前記ＤＥＦレンズ、及び前記イオン検出部の動作を制御する制御部と、を有し、
前記イオントラップ部及び前記イオン解離部は、両側にキャップ電極を有しており、
前記ＤＥＦレンズは、前記イオン検出器へ導入するイオンを直進させ、前記イオン解離部へ導入するイオンの進行方向を９０度曲げ、さらに、前記イオン解離部で解離されたイオンの進行方向を９０度曲げて前記イオン検出器へ導入し、
前記制御部は、イオントラップ部から特定イオンを排出するために共鳴出射を行い、前記イオン解離部において特定イオンを解離するよう制御し、
前記特定イオンは、少なくとも第１の特定イオンと第２の特定イオンを含み、
前記制御部は、前記イオントラップ部における第１の特定イオンの排出と、前記イオン解離部における第１の特定イオンの解離とが同時に行われるように制御し、
前記制御部は、前記イオントラップ部における第２の特定イオンの排出と、前記イオン解離部における第２の特定イオンの解離と、前記イオン検出部における前記第１の特定イオンの検出と、が同時に行われるように制御することを特徴とする質量分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、質量分析装置およびその制御方法に係り、特にイオントラップを有する質量分析装置に好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオントラップを有する質量分析装置においては、例えば、特許文献１に開示されるように、イオントラップ部においてＭＳ／ＭＳ測定を行うことが可能である。試料をイオン化部でイオン化した後、イオントラップ部に導入し、イオンを蓄積する。次に、ＦＮＦ（filtered noise field）を用いることにより、親イオンを単離する。次に、衝突励起解離（Collision Induced Dissociation：ＣＩＤ）を起こさせ、解離したイオンをイオン検出部により検出する。
【０００３】
一方、タンパク解析分野において、他の解離手段として電子捕獲解離（Electron Capture Dissociation：ＥＣＤ）が注目されている。ＣＩＤは、アミノ酸配列の側鎖が切れやすいのに対し、ＥＣＤではアミノ酸配列の主鎖が切れやすいなどの特徴があるため、翻訳後修飾の研究・解析手段として適しているためである。
【０００４】
近年、イオントラップ部とイオン解離部としてＥＣＤを接続した質量分析装置が開発されている。このような装置では、１台の装置で、ＣＩＤで測定したデータとＥＣＤで測定したデータが収集できるため、タンパク解析の精度の向上が期待できる。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４７３６１０１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
イオントラップ部とＥＣＤのようなイオン解離部を有する質量分析装置において、ＭＳ／ＭＳ測定を行う場合のイオントラップの制御について説明する。
【０００７】
図３は、比較方式におけるイオントラップ部の制御とイオン解離部およびイオン検出部のタイミングを示したものである。イオントラップ部にイオンが導入されると、まずイオン蓄積段階の制御が行われる。イオン蓄積段階では、高周波電圧と補助交流信号を制御する。補助交流信号としてはＦＮＦが出力され、親イオン近辺の質量電荷比を持つイオンを大雑把に排除する。次に親イオン単離段階の制御に移る。この段階もイオン蓄積段階と同様に高周波電圧と補助交流信号を制御し、補助交流信号としてはＦＮＦが出力される。
【０００８】
図３の比較例では、親イオン単離段階の制御はさらに２段階に分けて行われる。最初の段階では親イオンの質量電荷比を中心に広い範囲のイオンを残し、その他のイオンを排除する。後の段階では、親イオンの質量電荷比を中心に、より狭い範囲のイオンを残し、その他のイオンを排除する。次に、親イオン排出段階の制御に移る。親イオン排出段階では、高周波電圧を制御し、イオントラップ内のイオンを一気に排出し、イオン解離部に導入する。イオン解離部では、導入されたイオンを解離した後、解離されたイオンを排出する。イオン解離部から排出されたイオンは、イオン検出部に導入され、イオン検出が行われる。イオントラップでは、このタイミングで再びイオン蓄積段階に移行する。以後、これらの制御を繰り返す。
【０００９】
この比較方式では、イオントラップ部内でイオン解離まで行う方法と比べてスループットはさほど向上せず、イオン解離部におけるイオン解離にかかる時間によってはかえってスループットが低下する可能性があるという課題がある。
【００１０】
本発明の一つの目的は、イオントラップ部とイオン解離部とを有する質量分析装置において、ＭＳ／ＭＳ測定のスループットを向上することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一つの特徴は、イオントラップ部とイオン解離部を有する質量分析装置において、イオンの解離をイオン解離部で実行する場合は、イオントラップ部から親イオンのみを排出できればよく、イオントラップ部に親イオンを単離する必要はない。そこで、イオントラップ部において共鳴出射法により親イオンのみを排出する制御を行うことにより、ＭＳ／ＭＳ測定のスループットを向上する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一つの特徴によれば、イオントラップ部とイオン解離部とを有する質量分析装置において、ＭＳ／ＭＳ測定のスループットを向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例について説明する。本発明の実施例においては、例えば、イオントラップ部とイオン解離部を有する質量分析装置において、イオンの解離をイオン解離部で実行する場合は、イオントラップ部から親イオンのみを排出できればよく、イオントラップ部に親イオンを単離する必要はない点に着目する。そこで、イオントラップ部において共鳴出射法により親イオンのみを排出する制御を行うことにより、ＭＳ／ＭＳ測定のスループットを向上する。
【００１４】
ここで、イオントラップには共鳴出射法について説明する。イオントラップ内において、安定に振動するイオンは、質量電荷比ごとに固有の基本振動数を持っている。親イオンの基本振動数と同じ周波数の微小交流電圧をイオントラップに印加することにより、親イオンのみをイオントラップから排出することができる。さらに、共鳴出射法とは、特定質量電荷比のイオンをイオントラップ部から排出する技術であり、通常は高周波電圧を連続的に変化させることによりイオントラップ部から排出するイオンの質量電荷比を連続的に変化させてそれを検出し、スペクトルを得るために使われる。あるいは特定質量電荷比のイオンのみを測定し、その変化を見るために使われる。本発明の実施例においては、例えば、この共鳴出射法の技術と、イオントラップ部の外部にあるイオン解離部を組み合わせてＭＳ／ＭＳ測定のスループットを向上することを特徴とする。
【実施例１】
【００１５】
図４は、本発明の実施例における質量分析装置の一例を示す図である。イオン生成部４１で生成されたイオンを蓄積，単離，解離，排出するイオントラップ部４２と、イオントラップ部から排出されたイオンをイオン解離部４３へ導入するＤＥＦレンズ４６とイオンを解離するイオン解離部４３と、イオン解離部４３から排出されたイオンを検出するイオン検出部４４と、イオントラップ部４２と、ＤＥＦレンズと、イオン解離部４３およびイオン検出部４４の動作を制御する制御部４５を有する。この装置では、イオントラップ部４２としてリニアトラップ、イオン解離部４３としてＥＣＤ、イオン検出部４４としてＴＯＦから構成される。
【００１６】
イオントラップ部４２から排出されたイオンは、ＭＳ／ＭＳ測定を行う場合は制御部４５からＤＥＦレンズ４６を制御し、イオンをイオン解離部４３に導入する。ＭＳ／ＭＳ測定を行わない場合は、制御部４５からＤＥＦレンズ４６を制御し、イオンをイオン検出部４４へ導入する。
【００１７】
イオン解離部４３では、導入されたイオンに対してＥＣＤ反応を起こさせ、イオンを解離する。解離されたイオンは、制御部４５から制御されたＤＥＦレンズ４６を通り、イオン検出部４４に導入され、検出される。
【００１８】
図１は、本発明の実施例におけるイオントラップ部の制御とイオン解離部およびイオン検出部のタイミングを示したものである。
【００１９】
更に、図５に、本発明の実施例における質量分析装置の制御フローチャートの一例を示す。図５で示される内容は、次の通りである。イオントラップ部では、イオンを導入する前に、親イオン蓄積用の高周波電圧および補助交流信号と、親イオン排出用の高周波電圧および補助交流信号を計算する。次に、イオンを導入し、親イオン蓄積用の高周波電圧および補助交流信号の出力を開始することにより親イオンを蓄積する。一定時間後、親イオン蓄積用の高周波電圧および補助交流信号の出力を停止し、親イオン排出用の高周波電圧および補助交流信号の出力を開始する。と同時に、イオン解離部のイオン解離制御を開始する。イオントラップ部では、一定時間、親イオン排出用の高周波電圧および補助交流信号の出力を行った後、高周波電圧を０Ｖに制御し、補助交流信号の出力を停止し、一定時間待つ。親イオン排出用の高周波電圧および補助交流信号の出力の時間と、出力を停止した後の待ち時間の合計は、イオン解離制御の時間と同じとなる。
【００２０】
イオン解離部では、イオン解離の制御を行い、その後、イオン排出の制御を行う。と同時に、イオン検出部の制御を行い、イオンを検出する。
【００２１】
通常は、１つの親イオンに対する制御を複数回繰り返して１回の測定となるため、親イオン蓄積用高周波電圧・補助交流信号出力以降の処理を複数回繰り返す。
【００２２】
イオン蓄積段階におけるイオントラップ部の制御は、図３に示す比較方式と同様である。
【００２３】
イオン蓄積段階の次は親イオン排出段階に移る。親イオン排出段階では、高周波電圧と補助交流信号を制御する。補助交流信号は、親イオンの質量電荷比に対応する基本振動数の単周波信号である。補助交流信号印加すると親イオンのみが排出される。
【００２４】
イオントラップ部から親イオン排出が開始されると同時に、イオン解離部では、イオントラップから排出された親イオン導入し、解離した後、解離されたイオンを排出する。イオン解離部から排出されたイオンは、イオン検出部に導入され、イオン検出が行われる。イオントラップでは、このタイミングで再びイオン蓄積段階に移行する。以後、これらの制御を繰り返す。
【００２５】
以上のように、本方式では、ほぼ比較方式における親イオン単離段階にかかる時間を省くことができる。定量的な効果の表現するとすれば、イオン蓄積段階の時間が２０ｍｓ〜１００ｍｓの一般的な使い方の場合、全体の質量分析工程のうち、親イオン単離段階の工程が通常１０〜３０％ゆえ、ＭＳ／ＭＳ測定のスループットを５〜２０％向上することができる。
【実施例２】
【００２６】
図２は、本発明の実施例２における、親イオンが複数ある場合のイオントラップ部の制御とイオン解離部およびイオン検出部のタイミングを示したものである。ここでは、親イオンが２個の場合について説明する。
【００２７】
イオン蓄積段階におけるイオントラップ部の制御は、図３に示す比較方式とほぼ同様である。ただし、ここでは複数の親イオンを残すようなＦＮＦを出力する。
【００２８】
イオン蓄積段階の次は親イオン１排出段階に移る。親イオン１排出段階では、高周波電圧と補助交流信号を制御する。補助交流信号は、親イオン１の質量電荷比に対応する基本振動数の単周波信号である。補助交流信号印加すると親イオン１のみが排出される。
【００２９】
イオントラップ部から親イオン排出が開始されると同時に、イオン解離部では、イオントラップから排出された親イオン導入し、解離した後、解離されたイオンを排出する。
【００３０】
親イオン１排出段階が終了すると、イオントラップ部では親イオン２排出段階に移るが、これと同時にイオン検出部では、イオン解離部から排出されたイオンの検出が行われる。
【００３１】
イオントラップ部およびイオン解離部においては、親イオン２に対して親イオン１と同様の制御を行う。
【００３２】
親イオン２排出段階が終了すると、イオン解離部から排出されたイオンがイオン検出部に導入され、イオン検出が行われる。イオントラップでは、このタイミングで再びイオン蓄積段階に移行する。以後、これらの制御を繰り返す。
【００３３】
以上のように、本実施例の方式では、親イオンが複数ある場合は、実施例１からさらに、イオン蓄積時間×（親イオンの数−１）を省くことができる。
【００３４】
本実施例において、装置構成として、イオントラップ部−イオン解離部−イオン検出部と接続することが、説明される。そして、ＭＳ／ＭＳ測定における親イオンの分離方法として、比較方式（イオントラップ部において広帯域補助交流電圧（複数の周波数の合成波）を印加することで、親イオン以外をイオントラップ部から排出する。）ではなく、親イオンの基本振動数（単一周波数）の補助交流電圧を印加する（共鳴出射法）ことで、親イオンをイオントラップ部から排出し、イオン解離部に導くことが説明される。そして、１回のイオン蓄積で単離できる親イオンの数（質量数）としては、比較方式（１種類の質量数の親イオンのみ）に対して、本実施例では、複数の親イオンを単離してＭＳ／ＭＳ測定が可能であることが説明される。
【００３５】
これにより、ＭＳ／ＭＳ測定のスループット向上を達成することができることが説明される。
【００３６】
本明細書において開示される事項の一部を列挙すると、以下の通りである。
【００３７】
１．イオン生成部と、前記イオン生成部で生成されたイオンを蓄積，単離，解離，排出するイオントラップ部と、前記イオントラップ部から排出されたイオンを解離するイオン解離部と、前記イオン解離部から排出されたイオンを検出するイオン検出部と、少なくともイオントラップ部の動作を制御する制御部とを有する質量分析装置の制御方法であって、前記イオントラップ部から特定イオンを排出するために共鳴出射を行い、前記イオン解離部で前記特定イオンを解離することを特徴とする質量分析装置の制御方法。
【００３８】
２．上記１において、前記イオントラップ部における１回のイオン蓄積において、前記特定イオンとして複数の親イオンを質量の小さいほうから順次共鳴出射を行い、前記複数の親イオンを順次イオン解離，イオン検出を行うことを特徴とする質量分析装置の制御方法。
【００３９】
３．上記１において、前記特定イオンが少なくとも第１の特定イオンと第２の特定イオンを含み、前記第１の特定イオンに関する前記イオン検出部でのイオン検出と、前記第２の特定イオンに関する前記イオントラップ部でのイオンの蓄積が第２の工程とが少なくとも一部重複して行われるようにすることを特徴とする質量分析装置の制御方法。
【００４０】
４．上記１において、前記特定イオンが少なくとも第１の特定イオンと第２の特定イオンを含み、前記第１の特定イオンに関する前記イオン検出部でのイオン検出と、前記第２の特定イオンに関する前記イオン解離部でのイオン解離とが少なくとも一部重複して行われるようにすることを特徴とする質量分析装置の制御方法。
【００４１】
５．イオン生成部で生成されたイオンを蓄積，単離，解離，排出するイオントラップ部と、前記イオントラップ部から排出されたイオンを解離するイオン解離部と、前記イオン解離部から排出されたイオンを検出するイオン検出部と、少なくとも前記イオントラップ部の動作を制御する制御部とを有し、
前記制御部は、イオントラップ部から特定イオンを排出するために共鳴出射を行い、前記イオン解離部において特定イオンを解離するよう制御することを特徴とする質量分析装置。
【００４２】
６．上記５において、前記特定イオンが少なくとも第１の特定イオンと第２の特定イオンを含み、前記制御部は、前記第１の特定イオンに関する前記イオン検出部でのイオン検出と、前記第２の特定イオンに関する前記イオントラップ部でのイオンの蓄積が第２の工程とが少なくとも一部重複して行われるように制御することを特徴とする質量分析装置。
【００４３】
７．上記５において、前記特定イオンが少なくとも第１の特定イオンと第２の特定イオンを含み、前記制御部は、前記特定イオンが少なくとも第１の特定イオンと第２の特定イオンを含み、前記第１の特定イオンに関する前記第５の工程と、前記第２の特定イオンに関する前記第２の工程とが少なくとも一部重複していることを特徴とする質量分析装置。
【００４４】
８．上記５において、前記制御部は、前記特定イオンが少なくとも第１の特定イオンと第２の特定イオンを含み、前記第１の特定イオンに関する前記イオン検出部でのイオン検出と、前記第２の特定イオンに関する前記イオン解離部でのイオン解離とが少なくとも一部重複して行われるように制御することを特徴とする質量分析装置。
【００４５】
９．試料をイオン化する第１の工程と、イオン化された前記試料を蓄積する第２の工程と、イオン化された前記試料のうち特定イオンを、共鳴出射により排出する第３の工程と、前記特定イオンをイオン解離する第４の工程と、前記イオン解離された特定イオンを検出する第５の工程とを有することを特徴とする質量分析方法。
【００４６】
１０．上記９において、前記第３の工程において、特定イオンとしての複数の親イオンを質量の小さいほうから順次共鳴出射を行うことを特徴とする質量分析方法。
【００４７】
１１．上記９において、前記特定イオンが少なくとも第１の特定イオンと第２の特定イオンを含み、前記第１の特定イオンに関する前記第５の工程と、前記第２の特定イオンに関する前記第２の工程とが少なくとも一部重複していることを特徴とする質量分析方法。
【００４８】
１２．上記９において、前記特定イオンが少なくとも第１の特定イオンと第２の特定イオンを含み、前記第１の特定イオンに関する前記第５の工程と、前記第２の特定イオンに関する前記第４の工程とが少なくとも一部重複していることを特徴とする質量分析方法。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施例におけるイオントラップ部の制御とイオン解離部およびイオン検出部のタイミングの一例を示す図。
【図２】本発明の実施例における親イオンが複数ある場合のイオントラップ部の制御とイオン解離部およびイオン検出部のタイミングの一例を示す図。
【図３】比較方式のイオントラップ部の制御とイオン解離部およびイオン検出部のタイミングの一例を示す図。
【図４】本発明の実施例における質量分析装置の一例を示す図。
【図５】本発明の実施例における質量分析装置の制御フローチャートの一例を示す図。
【符号の説明】
【００５０】
４１  イオン生成部
４２  イオントラップ部
４３  イオン解離部
４４  イオン検出部
４５  制御部
【図１】
0005094362.tif 000002
【図２】
0005094362.tif 000003
【図３】
0005094362.tif 000004
【図４】
0005094362.tif 000005
【図５】
0005094362.tif 000006