JP2001503195A

JP2001503195A - イオンの移動度及びハイブリッド質量分析装置

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Publication number: JP2001503195A
Application number: JP11502665A
Authority: JP
Inventors: クレマー，デービッド・エム; レイリー，ジェームズ・ピー
Original assignee: アドヴァンスト・リサーチ・アンド・テクノロジー・インスティチュート
Priority date: 1997-06-02
Filing date: 1998-06-02
Publication date: 2001-03-06
Anticipated expiration: 2018-06-02
Also published as: CA2293483C; US5905258A; WO1998056029A1; CN1199230C; DE69840235D1; DE69840390D1; CN1271462A; ATE414989T1; CN1536360A; EP0995221A4; AU7712398A; EP0995221B1; EP1764825B1; EP1764825A1; EP0995221A1; IL133292A; CN1290152C; AU736520B2; ATE418789T1; JP3402614B2

Abstract

(57)【要約】ハイブリッドイオンの移動度及びタイム−オブ−フライト型質量分析計は、イオン移動度分析計（ＩＭＳ）(３４)に結合されたイオン源領域（３２）を備え、このイオン源領域（３２）はタイム−オブ−フライト型質量分析計(ＴＯＦＭＳ)（３６）のイオン加速領域内に直接供給する。一つの実施形態では、ＴＯＦＭＳ（３６）は、ＴＯＦＭＳ（３６）のフライトチューブの軸線（１２８）がＩＭＳ（３４）のドリフトチューブの軸線（７２）に対して垂直となるように、ＩＭＳ（３４）に対して位置決めされている。別の実施形態では、ＴＯＦＭＳ（３６）は、フライトチューブの軸線（１２８）がＩＭＳ（３４）のドリフトチューブの軸線（７２）に対して非垂直となるように、ＩＭＳ（３４）に対して位置決めされている。上記別の実施形態では、既知の４倍のイオントラップがＴＯＦＭＳ（３６）とＩＭＳ（３４）の間に位置決めされていて、イオン群のＴＯＦＭＳ（３６）内への注入を制御することが可能である。イオン源（７４）はＭＡＬＤＩ源、エレクトロスプレイ式イオン源、又はＩＭＳ（３４）と公知のイオン源との間に配置されたイオントラップであってもよい。ＩＭＳ(３４)、ＴＯＦＭＳ（３６）及びイオン源（７４）はコンピュータ（３８）で制御されることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】イオンの移動度及びハイブリッド質量分析装置発明の分野本発明は、全体として、気体相イオンとしてのその構造及び質量対電荷比に基づいて分子の特徴を決定するための計測技術、より具体的には、生物分子を含む有機系分子、及び無機系分子に関する、組成、順序及び／又は構造的情報を迅速に且つ鋭敏に分析することを可能にする計測技術に関する。本発明は、全体として、天然製品の抽出物、石油製品に見られる有機系分子の混合体のような混合体の分析、空気の質の管理に関係した粒子の寸法の測定及びその混合体の分析に適用可能である。発明の背景ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、水和化炭素及びグリコ共役結合体のような生物学的分子は、典型的に、残留物（residue）と称されるサブユニットを繰り返すことから成っている。かかる残留物の順序は、最終的に、生物分子の構造及び機能を決定し、その生物分子が他の分子と相互作用する方法を決定する。略全ての従来の順序化方法の中心部分は、クロマトグラフィ又はポリアクリルアミドゲル電気泳動（ＰＡＧＥ）によって複雑な組みの順序に関係した分子の分画部分を分析することである。ＰＡＧＥ系の自動化した順序化計測器が現在、存在しており、典型的に、多数の蛍光染料基をその基に特別に結合した生物分子製品中に組み込み、次にその製品をポリアクリルアミドゲルを通じて処理することを必要とする。別個の長さの製品分子は、放射線源により励起させた後、その放出された蛍光によりゲルの底部付近にて検出される。かかる自動的な計測器は、典型的に、手動方法よりも10乃至20倍速い速度にて 500以上の残留物を有する生物学分子に対する順序の情報を発生させることができる。しかしながら、手動及び自動的なＰＡＧＥ技術の双方には、幾つかの欠点がある。例えば、その双方の方法は、各順序化過程毎に１つのゲルを作製しなければならないため、労働集約的である。また、自動化したＰＡＧＥ装置は、手動方法よりも速い分析時間を提供するが、かかる装置の精度は、不均一なゲルマトリックス及びその他の因子により発生された人為的な要素により制限される。かかる自動化した装置は、全体として、典型的に、「スマイリング」圧縮、かすかなゴースト帯等として現れる、かかる人為的な要素を正確に処理する装置を備えていない。このため、かかる結果を手操作で解釈するためには、著しく長い分析時間を必要とすることがしばしばである。研究者は、過去数年に亙って、生物分子の構造及び順序を分析する、より迅速で且つ鋭敏な技術の必要性を認識している。浮遊時間(タイム−オブ−フライト) 質量分析法（ＴＯＦＭＳ）及びフーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴質量分光分析法のような質量分析法（ＭＳ）技術は、順序及び構造を決定する基本とすることのできるイオン質量の情報を迅速に且つ正確に提供するための周知の技術である。当該技術分野にて公知であるように、ＴＯＦＭＳ装置は、電界を介して、イオン検出器に終わる電界なしの飛管に向けてイオンを加速する。この公知のＴＯＦＭＳ原理に従って、イオンの飛時間（もしくは浮遊時間）は、イオンの質量の関数であり、このため、質量の小さいイオンは、より大きい質量を有するイオンよりもより迅速に検出器に達する。このように、イオンの質量は、この計測器を通るイオンの飛時間から計算することができる。図１には、公知の質量体電荷比（ｍ／ｚ）が12,360ｄａのシトクロムｃ試料、公知の質量体電荷比（ｍ／ｚ）が14,306ｄａのリソチーム試料に対するこの原理が図示されている。図１において、飛時間が約40.52μ秒の信号ピーク値10は、より軽量なシトクロムｃ試料に対応し、飛時間が約41.01μ秒の信号ピーク値12は、より重いリソチーム試料に対応する。ＭＳ技術の試料の作製及び分析時間は、上述したＰＡＧＥ技術と比較して著しく短縮されるため、幾つかのＭＳ順序化技術が最近、開発されている。かかるＭＳ順序化技術は、全体として、残留物がその端部から連続的に除去されるため、生物分子の質量の変化を測定する作用が可能である。各々が巧緻な前ＭＳ技術を必要とするかかる２つの技術の例は、レービス（Levis）及びその他の者への米国特許第5,210,412号、及びコスタ（Koster）への米国特許第5,622,824号に記載されている。大きい生物分子に対する順序及び構造の情報を決定する能力を提供するため、ＭＳ技術は、これに応じて大きいイオンを発生させ得ることが必要であることが認識されている。現在、分光分析のため大きいイオンを発生させる少なくとも２つの技術が公知である。すなわち、電気泳動イオン化法（ＥＳＩ）及びマトリックス支援のレーザ脱着イオン化法（ＭＡＬＤＩ）である。これら双方の大きいイオン発生技術は、容易に利用可能であるが、公知のＭＳ技術は、認識可能な情報の量及び質の双方の点にて限界がある。具体的には、本明細書にて少なくとも50 の残留物を含むと定義された大きい生物分子の場合、親及び順序に関係する分画イオンの質量スペクトルは、質量（ＴＯＦ）ピーク値が重なり合う程度まで密な状態となる。質量スペクトルが密である問題点に対する１つの解決法は、ＭＳ計測器の質量分解能を向上させることである。かかる分解能を増大させる最近の試みは成功しており、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴（ＦＴＩＣＲ）計測器を使用して50基の対のＤＮＡの完全な順序情報が得られている。しかしながら、かかる計測器は、極めて高価であり、容易に利用できず、また、極めて高圧の真空を必要とするため、これら計測器は、一般に、多数の試料を日常的に順序化するのに適していない。質量スペクトルが密である問題点に対する別の解決法は、イオン群（もしくはイオン塊）をＭＳ計測器のイオン加速領域に供給する前にそのイオン群を予め分離させることである。次に、質量分析法は、発生されたイオン群に対して同時ではなくて、分離したイオンの試料の「パケット」に順序的に行うことができる。このようにして、ＭＳ計測器により計測された質量スペクトルの情報は、別の大きさで拡げ、これにより、イオンの塊の分析に関連する質量情報の局部的な密集化を軽減することができる。ＭＳ分析の前の時点でイオンの塊（群）を予め分離するために使用することのできる１つの公知のイオンの分離技術は、イオンの易動度分光分析法（ＩＭＳ）である。当該技術分野にて公知であるように、ＩＭＳ計測器は、典型的に、ドリフト管内に保持された加圧した静止バッファガスを含んでおり、該ドリフト管は、管の一端から他端まで一定の電界を画定する。一定の電界領域に入るガス状イオンは、これにより加速され、ドリフト管を通って流れるとき、バッファガスの分子と繰り返し衝突する。この反復的な加速及び衝突の結果として、ガス状イオンの各々は、ドリフト管を通るとき、一定の速度を達成する。電界の大きさに対するイオンの速度の比がイオンの易動度を画定し、この場合、任意の所定のイオンが高圧のバッファガスを通過する易動度は、イオンがバッファガスと衝突するときの断面積及びイオンの電荷の関数である。全体として、コンパクトなコンフォーマ、すなわち、衝突断面積がより小さいものは、移動度が大きく、従って、同一質量の拡散コンフォーマ、すなわち、より大きい衝突断面積を有するものよりもバッファガスを通るときの速度が速い。このため、より大きい衝突断面積を有するイオンは、より小さい衝突断面積を有するものよりもＩＭＳ計測器のドリフト管を通るときの速度が遅く、それは、より小さい衝突断面積を有するイオンがより大きい衝突断面積を有するものよりも質量が大きい場合であってもそうである。この概念は、各々が異なる質量及び形状（衝突断面積）を有する３つのイオンに対する従来のＩＭＳ計測器を通るときのドリフト時間を示す図２に図示されている。図２から明らかであるように、最もコンパクトなイオン１４（最大の質量を有すると考えられる）は、約5.0ミリ秒（ｍｓ）という最短のドリフト時間のピーク値16を有し、最拡散イオン１８は、約7.4ｍｓの最長ドリフト時間のピーク値20を有し、イオン１４、１８の間の衝突断面積を有するイオン２２（最小の質量を有するとも考えられる）は、約6.1ｍｓのドリフト時間のピーク値24を有する。次に、図３を参照すると、公知の飛時間質量分析器から得られたイオンの浮遊時間スペクトル２６がイオンのドリフト時間を介してプロットされている。この図において、異なる質量のイオンが質量分析器内で異なる飛時間に亙って分散されている。しかしながら、質量分析器の分解能は制限されるため、イオンはこのスペクトル内で完全に分離されない、すなわち、異なるイオンに対応するドットが重なり合う。好適な実施の形態の説明の部分にてより完全に説明する図６と比較したとき、異なるイオンはイオンを２つの特性、すなわちイオンの移動度及びイオンの質量の点にて分離する計測器により一層良く分析することが可能であることが明らかである。グーブモント（Guevremont）及びその他の者は、最近、四重極ＭＳをＴＯＦＭＳに変換するため、既存のＩＭＳ／ＭＳ計測器を改造している（アール・グーブモント、ケー・ダブリュー・エム・スー、エル・ディン、第４４回ＡＳＭＳ会議の議事録（１９９６）要約書(R.Guevremont,K.W.M.Sui,and L.Ding,PRCEEDINGS OF THE 44^TH ASMS CONFERENCE，（1996）Abstract))。グーブモント等の計測器にてイオンは電気泳動法を介して発生させ、５ｍｓポケットがＩＭＳ計測器内に接続される。ＩＭＳ計測器により発生されたイオンパケットは、小さい開口を通じてＴＯＦＭＳをイオン加速スペクトル内に導入される。グーブモント及びその他の者は、ＩＭＳ計測器をＴＯＦＭＳ計測器に接続することに多少実験的に成功したが、それに伴なう計測器及び技術には、幾つかの欠点がある。例えば、グーブモント及びその他の者の要約書は、イオンをＩＭＳ計測器内に導入するため、５ｍｓゲートのパルスを使用すると説明しているため、形成されるＩＭＳスペクトルは、少なくとも５ｍｓのピーク幅を有する低分解度であることが分かる。第二に、グーブモント及びその他の者の計測器のドリフト管及びイオン飛管は、共直線状であるため、ＩＭＳから去るイオンパケットからの全ての空間的及び時間的拡がりは、ＴＯＦＭＳのイオン加速領域内でイオンを空間的に及び時間的に拡げることに直接、つながる。こうした２つの特徴の結果、ＴＯＦＭＳの質量分解能は不良となる。ＩＭＳの低分解能とＴＯＦＭＳの低分解能とが組み合わさる結果、この計測器は複雑な混合体を分析することができないこととなる。このため、複雑な混合体を分析するのに好適なハイブリットのＩＭＳ／ＴＯＦＭＳ計測器が必要とされ、かかる計測器は、理想的にはイオンの移動度のスペクトルを最適にし且つ質量スペクトルを最適にするものであることを要する。更に、かかる装置は、２つの計測器間の相互接続を最適にし、これにより、ＴＯＦＭＳの能力を最大にする必要がある。発明の概要背景部分にて説明した従来技術の装置に伴なう上記の欠点は、本発明によって解決される。本発明の１つの形態によれば、イオンの質量スペクトルの情報を発生させる方法は、ガス状のイオン群（若しくはイオン塊）を発生させるステップと、ガス状イオン群を第一の軸線に沿って時間的に分離して、各々が、関係した独特なイオン移動度を有する多数のイオンパケットを形成するステップと、第一の軸線に対して垂直な第二の軸線に沿ってイオンパケットの少なくとも幾つかを時間の点にて連続的に分離して、各々が関係した独特のイオン質量を有する多数のイオンサブパケットを形成するステップと、質量スペクトルの情報を決定するためイオンサブパケットの少なくとも幾つかを処理するステップとを備えている。上記の方法を実施する１つの好適な装置は、試料源からガス状のイオン群を発生させる手段と、ガス状イオン群を発生させる手段とを流体的に連通した一端にてイオン入口開口部、及びその他端にイオン出口開口部を画定するイオンの移動度分析器（ＩＭＳ）とを備え、イオンの出口及び出口開口部がその間に第一の軸線を画定し、更に、イオン出口開口部と流体的に連通したその一端におけるイオンの加速領域、及びその他端におけるイオン検出器を画定する飛時間分析器（ＴＯＦＭＳ）を備えており、該イオン加速領域及びイオン検出器が、その間に、第一の軸線に対して垂直な第二の軸線を画定する。本発明の別の形態によれば、イオンの質量スペクトルの情報を発生させる方法は、ガス状のイオン群を発生させるステップと、第一の軸線に沿ってガス状イオン群を時間の点にて分離し、各々が関連した独特のイオン移動度を有する多数のイオンパケットを形成するステップと、イオンパケットを第一のイオントラップ内に集め且つイオンパケットをイオントラップから放出することを連続的に行なうステップと、第二の軸線に沿って第一のイオントラップから放出されたイオンパケットの少なくとも幾つかを時間の点にて連続的に分離して、各々が関連した独特のイオン質量を有する多数のイオンサブパックを形成するステップと、イオンサブパケットの少なくとも幾つかを処理して、質量スペクトルの情報を決定するステップとを備えている。上記の方法を実施する１つの好適な装置は、試料源からガス状のイオン群を発生させる手段と、ガス状のイオン群を発生させる手段と流体的に連通した一端におけるイオンの入口開口部、及びその他端におけるイオンの出口開口部を画定するイオン移動度分析器（ＩＭＳ）とを備え、イオンの入口及びイオンの出口開口部が、その間に第一の軸線を画定し、更に、ＩＭＳのイオンの入口開口部と流体的に連通したイオンの入口、及びイオンの出口を画定するイオントラップと、イオントラップのイオンの入口と流体的に連通したその一端におけるイオンの加速領域、及びその他端におけるイオン検出器を画定する質量分析器（ＭＳ）とを備えており、イオンの加速領域及びイオン検出器がその間に第二の軸線を画定するものである。本発明の更に別の実施の形態によれば、イオン質量スペクトルの情報を発生させる方法は、ガス状イオンを試料源から発生させるステップと、発生されたイオンの少なくとも幾つかをイオントラップ内に集めるステップと、イオンを発生させ且つ集めるステップを多数回繰り返し、これにより、ガス状のイオン群をイオントラップ内に形成するステップと、ガス状のイオン群をイオントラップから解放するステップと、ガス状のイオン群を第一の軸線に沿って時間的に分離し、各々が関係した独特なイオン移動度を有する多数のイオンパケットを形成するステップと、イオンパケットの少なくとも幾つかを第二の軸線に沿って連続的に分離し、各々が関係した独特なイオンの質量を有する多数のイオンサブパックを形成するステップと、イオンサブパックの少なくとも幾つかを処理して、質量スペクトルの情報を決定するステップとを備えている。上記の方法を実施するための１つの好適な装置は、試料源からガス状のイオン群を発生させる手段と、ガス状のイオン群を発生させる手段と流体的に連通したイオンの入口、及びイオンの出口を画定する第一のイオントラップと、第一のイオントラップのイオンの出口と流体的に連通したその一端におけるイオンの入口開口部及びその他端におけるイオンの出口開口部を画定するイオン移動度の分析器（ＩＭＳ）とを備え、イオンの入口及び出口開口部が、その間に第一の軸線を画定し、更に、ＩＭＳのイオンの出口開口部と流体的に連通したその一端におけるイオンの加速領域及びその他端におけるイオン検出器を画定する質量分析器（ＭＳ）を備え、イオンの加速領域及びイオンの検出器がその間に第二の軸線を画定するものである。本発明の１つの目的は、大きい生物分子を迅速に分析し且つ順序化すると共に、有機及び無機分子の混合体を分析するための計測器を提供することである。本発明の別の目的は、生物分子の組成、順序及び構造を分析するためのイオン移動度及び飛時間のハイブリッド分光分析器を提供することである。本発明の更に別の目的は、イオンの易動度及びイオンの質量スペクトルの双方の感度及び分解能の点にてかかる計測器を改良することである。本発明の上記及びその他の目的は、好適な実施の形態の以下の説明からより一層明らかになるであろう。図面の簡単な説明図１は、シトクロム−ｃ及びリソゾームのＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量スペクトルの図である。図２は、異なる衝突断面積を有する３つのイオンに対するＩＭＳドリフト時間の分布状態の図である。図３は、浮遊時間質量分析器の限定的な分解能を示す、ドリフト時間に対してプロットした質量スペクトルの図である。図４は、本発明によるイオン移動度及び浮遊時間のハイブリッド質量分析器の１つの実施の形態の断面図及び概略図的な線図である。図５は、本発明によるイオン移動度及び浮遊時間のハイブリッド質量分析器の１つの代替的な実施の形態の断面図及び概略図的な線図である。図６は、図４又は図５の何れかのハイブリッド計測装置を利用するオリゴチミジンに対するイオン浮遊時間対ドリフト時間のプロット図である。図７Ａは、図４、図５に図示したハイブリッド計測器の何れかと共に使用されるイオン源の１つの好適な実施の形態の概略図である。図７Ｂは、図４、図５に図示したハイブリッド計測器の何れかと共に使用されるイオン源の１つの代替的な実施の形態の概略図である。図７Ｃは、図４、図５に図示したハイブリッド計測器の何れかと共に使用されるイオン源の別の代替的な実施の形態の概略図である。図８Ａは、イオン源とＩＭＳ計測器との間にイオントラップが配置されない、ＩＭＳ計測器に対するイオン強度対イオンのドリフト時間のプロット図である。図８Ｂは、イオン源とＩＭＳ計測器との間にイオントラップが配置された、ＩＭＳ計測器に対するイオン強度対イオンのドリフト時間のプロット図である。好ましい実施例に関する記載本件発明に関する原理の理解を増進するために、図面に記載した実施例を参照する。ここで使用されている用語は特定の実施例を記述するために使用されるものである。それにもかかわらず、本件発明の範囲はこれらの記述によって限定されるものではなく、図示された装置の改良及び変形等更にはここに図示されたような本件発明の原理の適用等は当業者にとって通常なし得るものであると理解されたい。ここにおいて、図４を参照すると、ここには本件発明によるハイブリッドイオン移動度及びタイム−オブ−フライト型質量分析計器械３０についてのある好ましい実施例が示されている。この器械３０は、その基本的な要素として、イオン移動度分析計３４へ接続しているイオンソースリジョン即ちイオン源領域３２を有している。ここで、イオン移動度分析計３４自体はマススペクトロメータ即ち質量分析計３６へ接続している。当該器械３０の少なくともいくつかの部分を制御しかつ該質量分析計３６からのイオン情報を集積するためにコンピュータ３８が設けられている。コンピュータ３８は好ましくは少なくとも公知の３８６プロセッサを備えている公知の構造を持つパーソナルコンピュータ（ＰＣ）でる。しかしながら本件発明では、このコンピュータ３８は、後で詳細に検討するように、器械３０を制御することが可能であり、かつ質量分析計３６からの情報を処理することが可能であるようないずれか公知のコンピュータ、コントローラ又はデータプロセッサとすることも企図するものである。好ましくは、質量分析計３６は、リニアタイム−オブ−フライト型のものであり、本件発明では、分析計３６が公知のリフレクトロンタイム−オブ−フライト質量分析計又はフーリエトランスフォームイオンサイクロトロン共鳴（ＦＴＩＣＲ−ＭＳ）質量分析計であることを企図している。ある好ましい実施例においては、このＴＯＦＭＳ３６は初期イオン位置及び初期イオン速度分布の有害な効能を最小化することにより質量分析を最大化するように考慮されている。このようなＴＯＦＭＳの構成及びその作用の詳細は本件発明の譲受人へ譲渡された米国特許第５５０４３２６号及び同第５５１０６１３号に記載されており、その内容はここにおいて参照される。イオン移動度分析計（ＩＭＳ）３４はドリフト管４０を有している。この管４０は当該管４０のイオン出口端部４４の付近に配置されているガス開口４２を有している。ここで該ガス開口４２はバッファガス源４６へ接続されている。バッファガスの流量は信号路４８を介してコンピュータ３８により制御され、又は手動作動のバルブ（図示なし）によって制御される。ドリフト管４０のイオン出口端部４４はそこへ取り付けられた端部板４３を有しており、この端部板４３はそこを介する開口即ちイオン孔４５を画定している。ドリフト管４０は内面に沿って分与されている複数のガードリング５０を含んでいる。これらのガードリング５０は図示しない等価レジスタ（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ−ｖａｌｕｅｄｒｅｓｉｓｔｏｒｓ）によって相互に連結されている。イオン源領域３２へ最も近接して位置付けられているガードリングは、信号路５４を介して電圧源（ＶＳＩ）５２へ接続されており、この電圧源５２は好ましくは信号路５６を介してコンピュータ３８によって制御されている。しかしながら、本件発明は図示していない手動アクチュエータを介する制御源５２をも企図している。このドリフト管４０はそこを介する長手方向軸線７２を画定しており、以下において、この軸線はドリフト管軸線７２という。電圧源５２は好ましくは正圧にセットされており、これにより矢印５５によって示されている方向に軸線７２に沿って指向されるコンスタントな電場を形成している。当業者は、ガードリング及び分析計３４の電圧源配置に関する重要性は、その特定の構造ではなく、矢印５５の方向における出来るだけ正確なコンスタントな電場を確立することが出来ることにあることを認識するするであろう。このため、本件発明は、ある公知の構造または配置が矢印５５の方向においてドリフト管４０内にそのような電場を確立するよう使用されることを企図している。しかしながら、矢印５５の方向におけるコンスタントな電場は管端部４４の方へ正に電荷されたイオンを加速するようにもたらされ、かつそのような電場は逆転されて管端部４４の方へ負に電荷されたイオンを加速するということが理解されよう。ドリフト管４０は可変温度ハウジング５８によって選択的に取り囲まれており、このハウジング５８は通路６２を介して可変温度源６０へ接続されている。これらは全て破線によって示されている。一つの実施例においては、可変温度源６０は流体保持タンクであり、通路６２はハウジング５８へ至っている導管である。この場合、ハウジング５８は好ましくはシールされている。図示していないリターン管もまた流体保持タンクへ接続されており、タンク内からの流体はハウジング５８を介して循環される。流体保持タンク内の流体は、加熱されたガスまたは冷却されたガスまたは例えば、液体窒素のような液体である。別の実施例においては、種々の温度源６０は公知の電気的に起動可能な温度コントローラであり、通路６２はコントローラとハウジング５８との間を接続している一対の電気的コントローラである。作動時には、温度コントローラは所望によりハウジング５８を加熱し又は冷却するように作動する。ハウジング５８、源６０及び通路６２の特定の実施例に関係なく、本件発明では、源６０は更に信号路６４を介してコンピュータ３８によって制御されるであろう。ドリフト管４０は更にハウジング７０によって包囲されており、該ハウジング７０はイオン入口端部を覆っている管端部６６を画定しており、該管端部６６はそこを通っている開口即ちイオン孔６８と、端部板４３に近接したイオン出口開口即ち孔８４と、を画定している。好ましくは、イオン光学系４７が開口４５と開口８４との間に位置付けられており、イオン出口開口４５をＴＯＦＭＡ３６のイオン加速領域へ合焦している。開口４５、６８、８４は好ましくはドリフト管軸線７２によって二等分されている。後で詳述するイオン源７４はイオン源領域３２内に位置付けられかつ信号路７６の第Ｎ番を介してコンピュータ３８の制御のもとで作動され、ここで第Ｎは開口６８を介して分析計３４内にイオンを指向するような正の整数である。イオン導入ドリフト管４０は上述したように個々の移動度の関数として調時的に分断し、かつ連続的に開口７０を介してＴＯＦＭＳ３６の方へ指向される。ハウジング７０は、バッファーガスの圧力を制御するためのポンプ８０を備えている。望ましくは、ポンプ８０は、ディフュージョンポンプであり、その作動は、信号経路８２を介してコンピュータ３８により制御されるようにすることができる。あるいはまた、ポンプは、手動ポンプアクチュエータ（図示せず）によって手動で制御されるようにしてもよい。いずれにしろ、ポンプ８０は、ドリフトチューブ４０内の静的バッファーガスが所望の圧力になるように操作される。公知のＩＭＳ技法によれば、ドリフトチューブ４０内のバッファーガスは、約１０００トルから２０００ないし３０００トルの間の範囲内の圧力にセットすることができる。ＴＯＦＭＳ３６は、望ましくは、ＩＭＳ３４に取り付けられたハウジング１２６によって囲まれる。ＴＯＦＭＳ３６は、第１の導電性グリッドまたはプレート８６を備えている。この第１の導電性グリッドまたはプレート８６は、信号経路９０を介して第２の電圧源ＶＳ２８８に接続されている。この電圧源ＶＳ２８８は、望ましくは、信号経路９２を介してコンピュータ３８により制御される。第２の導電性グリッドまたはプレート９４が、信号経路９８を介して第３の電圧源ＶＳ３９６に接続される。第３の電圧源ＶＳ３は、望ましくは、信号経路１００を介してコンピュータ３８により制御されるものとする。第３の導電性グリッドまたはプレート１０２が、信号経路１０６を介して第４の電圧源ＶＳ４に接続されている。第４の電圧源ＶＳ４は、望ましくは、信号経路１０８を介してコンピュータ３８により制御される。グリッドまたはプレート８６，９４および１０２は、当業界で知られているように、互いの間に第１および第２のイオン加速領域を画成する。この点については後に詳述する。当業者は、例えば第４のグリッドまたはプレートを、グリッドまたはプレート９４および１０２間に位置づけるようにするなど、別の公知のイオン加速領域構造を、ＴＯＦＭＳ３６とともに用いることができることを認識するであろう。グリッドまたはプレート１０２は、フライトチューブ１１０の一端に取り付けられたプレート表面を有している。フライトチューブ１１０の反対側の端は、第４の導電性グリッドまたはプレート１１２の表面に取り付けられている。イオン検出器１１６がグリッドまたはプレート１１２に隣接して配置されている。両者間にはエアギャップ１１４が画成されている。イオン検出器１１６は、信号経路１２０を介して第５の電圧源ＶＳ５１１８に接続されている。第５の電圧源ＶＳ５は、望ましくは、信号経路１２２を介してコンピュータ３８により制御されるものとする。イオン検出器１１６はさらに、信号経路１２４を介してコンピュータ３８に接続された信号出力部を有している。それによって、検出器１１６は、イオン到達時間情報をコンピュータ３８に提供するように機能することができる。グリッドまたはプレート８６，９４，１０２および１１２は、望ましくは、互いに近接して配置されるものとする。その配置の仕方としては、最も広い表面積を有するプレート表面のすべてが、互いに対して、また、イオン検出器１１６の表面に対して平行になるようにし、且つ、望ましくは、フライトチューブ１１０の中心を通るように画成されている長手方向軸線１２８（以下、フライトチューブ軸線１２８という）に対して垂直になるようにする。ＴＯＦＭＳ３６はさらに、ハウジング１２６によって画成されたＴＯＦＭＳ室の真空度を制御するためのポンプ１３０を備えている。望ましくは、ポンプ１３０は、ディフュージョンポンプとし、その作動は、信号経路１３２を介してコンピュータ３８により制御されるものとする。あるいはまた、ポンプは、手動ポンプアクチュエータ（図示せず）によって手動で制御されるようにしてもよい。いずれにしろ、ポンプ１３０は、ハウジング１２６内に所望の真空を作り出すように作用することができる。真空は、公知のＴＯＦＭＳ操作技法に従って、約１０^-4 ないし１０^-10トルの範囲内で設定される。図４に示した装置３０において、ＴＯＦＭＳ３６は、望ましくは、ＩＭＳ３４に対して、フライトチューブ軸線１２８がドリフトチューブ軸線７２に対して垂直になるように配置される。さらに、ＴＯＦＭＳ３６は、望ましくは、ＩＭＳ３４に対して、ドリフトチューブ軸線７２およびフライトチューブ軸線１２８が、グリッドまたはプレート８６および９４間に画成された第１のイオン加速領域内で二つに分かれるように、位置づけられる。別の配置構成のＴＯＦＭＳ３６においては、グリッドまたはプレート９４は省略され、したがって、ＴＯＦＭＳ３６は、グリッドまたはプレート８６および１０２間に画成されたイオン加速領域内でドリフトチューブ軸線７２がフライトチューブ軸線１２８を二分するように、ＩＭＳ３４に対して位置づけられる必要がある。いずれの場合においても、ＴＯＦＭＳは、望ましくは、ＩＭＳ３４に対して、関連範囲内でドリフトチューブ軸線７２がフライトチューブ軸線１２８をほぼ中央で二分するように、位置づけられる。装置３０の作動において、イオンは、後述するひとつまたはそれ以上のイオン生成技法に従って、イオン源７４により生成され、ＩＭＳ入口開口６８を介してＩＭＳ３４へと供給される。ＩＭＳ装置３４で使用される典型的なバッファーガスは、ポンプ８０，バッファーガス源４６またはこれらの組み合わせにより、所望の圧力に調整される。典型的には、バッファーガスは、約１０００トルから２０００ないし３０００トルまでの圧力に調整される。電圧源５２は、矢印５５で示した方向でドリフトチューブ軸線に沿う一定の電場を生成するのに十分な電圧を供給する。公知のＩＭＳ３４操作に従って、ＩＭＳ入口開口６８に入るイオンは、ＩＭＳ出口開口８４に向かってドリフトチューブ４０を通って移動する。このとき、イオンは、個々の移動度に従って、やがて分離する。低い移動度を有するイオンは、比較的高い移動度を有するイオンから遅れるが、このとき、イオン移動度は、イオンの衝突断面積に大きく依存する。結局、よりコンパクトなイオンが、拡散イオンよりも早くＩＭＳ出口開口８４に到達する。当業者は、ドリフトチューブ４０の温度もまた、種々の温熱源６０を介して制御され、その結果、イオン移動度解析が温度の関数として行われるであろうことを理解するであろう。ＴＯＦＭ３６は、ゼロ電界フライトチューブ１１０の方へグリッド即ちプレート８６，９４の間に規定された空間からイオンを加速するように操作できる。イオンは個々の質量に応じてやがて分離する。一般に質量の小さなイオンは質量の大きなイオンよりも素早く検出器１１６に到達する。検出器１１６は、そこにイオンが到着した時間を検出するように作動し、単一経路１２４を介してコンピュータ３８に対応する信号を送る。ここで触れることにより本明細書に組み込まれた、Ｒｅｉｌｌｙ等に付与されたアメリカ特許第５，５０４，３２６号及び第５，５１０，６１３号により詳細に開示されているように、電圧源ＶＳ２８８、ＶＳ３９６及びＶＳ４１０４は典型的にはコンピュータ３８によって制御され、グリッド即ちプレート８６，９４，１０２において最初の電圧を生じ、ＩＭＳ３４（電圧源ＶＳＩ５２によってセットされる）と電圧レベルが一致するようになる。フライトチューブ１１０の長さ、グリッド即ちプレート８８，９４、１１２間の距離及びグリッド即ちプレート１１２と検出器１１６との距離１１４のような種々の装置パラメータ、またグリッド即ちプレート８６，９４間で規定された空間内での最初のイオン位置または最初のイオン速度の推定によって、コンピュータ３８を作動して電圧源８８，９６及び／又は１０４を制御し、瞬時にグリッド即ちプレート８６，９４、１０２間の電界を増加し、それによってイオンが引き出された電界を創造し、これらグリッド間のイオンをフライトチューブ１１０の方へ加速する。好ましくは、パルスイオンの引き出された電界は、グリッド即ちプレート８６からフライトチューブ１１０の方向性を有し、それによってプラスに荷電されたイオンはフライトチューブ１１０を加速する。しかし当業者は、この電界が選択的に逆になり負に荷電されたイオンをフライトチューブ１１０の方へ加速することを理解するであろう。いずれにせよ、グリッド即ちプレート８６，９４間で規定された空間内のイオンは、グリッド即ちプレート９４，１０２間で規定された空間に、パルスイオンの引き出された電界により加速される。軸線７２に沿ったグリッド即ちプレート８６，９４間で規定された領域に入るイオンが、細い空間分布を有するという事実により、イオン光学素子４７を介してこの領域内にイオンが集まることにより、また軸線１２８に沿った小さな速度コンポーネントにより、鋭いＴＯＦＭＳピークを得るようにグリッド即ちプレート８６及び／又は９４に掛けられたパルス電圧を選択することができる。パルスイオンを引き出す電界の目的及びグリッド即ちプレート９４，１０２間のイオンの次の加速の目的は、実質的に同じ動的エネルギーで全てのイオンの到達するグリッド即ちプレート１０２を提供することである。フライトチューブ１１０はそこに関連した電界を有さず、イオンはグリッド即ちプレート１０２から検出器１１６の方へ流れ、イオンは上述したように個々の質量の機能としてやがて分離する。コンピュータ３８は典型的には、電圧源ＶＳ５１１８を制御し、検出時間の間、そこに電圧を供給し、それによって業界で知られるように検出器１１６のゲインを増加する。ポンプ１３０はＴＯＦＭＳ３６内の真空を制御し、ポンプ１３０は好ましくは、単一経路１３２を介してコンピュータ３８によって制御される。ＴＯＦＭＳ３６は、典型的には、１０^-4〜１０^-10で作動される。図４に示すハイブリッドＩＭＳ／ＴＯＦＭＳ装置の実施例３０では、ドリフトチューブ軸７２は、ＴＯＦＭＳ３６のグリッド即ちプレート８６，９４間に規定された空間を２つに分けることが好ましく、フライトチューブ軸１２８に垂直であることが好ましい。本発明は、ドリフトチューブ軸７２が、グリッド即ちプレート８６，９４の間をフライトチューブ軸１２８に垂直に通るが、グリッド即ちプレート８６，９４のいずれかに対して幾分かの既知の距離を開けるようにして、ＩＭＳ３４に対してＴＯＦＭＳ３６を配置することを選択に考慮する。いずれの場合にも、ＩＭＳ３４に対するＴＯＦＭＳ３６の上記構造的位置決めは、フライトチューブ軸１２８に対するドリフトチューブ軸７２の非垂直配置の場合よりも利点を有する。例えば、このような垂直配置では、グリッド即ちプレート８６，９４間に規定されたイオン加速領域にＩＭＳ３４から入るイオンパケットが、それらが軸線７２に沿ってその間を移動しているとき、一定であり、比較的良く規定された最初のイオンの位置を有する。上述したように、イオン光学素子４７は、イオンをイオン加速領域に集め、それによりイオンの空間的分布を最小にする。更に軸線７２はグリッド即ちプレート８６，９４と平行であるから、軸線１２８に対するイオン位置は、比較的一定に維持している。この特徴により、グリッド即ちプレート８６，９４間で規定されたイオン加速領域内での最初のイオン位置を正確に推定することが可能となり、これにより上記パルスイオンの引き出された電界のより正確な推定をすることができる。好ましくは、コンピュータ３８は上述したように、イオン源７４からのイオンの発生を制御し、コンピュータ３８ＩＭＳ３４内にイオンが導入される時間を記憶する。これを以後、イオン導入事象と呼ぶ。コンピュータ３８は電圧源８８、９６を制御するように作動し、何回かの各イオン導入事象で、パルスイオン引き出しフィールドを提供する。一実施例において、パルスイオン引き出しフィールドは、５１２回の各イオン導入事象で繰り返して提供された。当業者は、各イオン導入事象で提供されたパルスイオン引き出しフィールドの数が装置３０の最終分解能に直接比例するということがわかるであろう。このパルス操作がＩＭＳ３４に対するＴＯＦＭＳ３６の垂直位置決めに幾分有利であるから、そのような配置は、イオンパケットの全てまたは一部が処理加工されていないＴＯＦＭＳ３６を介して移動する、という可能性を最小にする。グリッド即ちプレート８６，９４に対するイオンパケットの移動の方向により、及びイオン引き出し電界のパルス特性により、ＴＯＦＭＳ３６は、それらが軸線７２に沿って移動する時、各イオンパケットを検出器１１６の方へ加速する複数の機会を持つ。そのように、装置３０は検出器１１６に最大イオンスループットを提供するようになっている。図５を参照すると、本発明によるハイブリッドイオンの移動度及びタイム−オブ−フライト型の質量分析計１５０の別の実施形態が示されている。分析計１５０は、多くの点において図４に示し且つ上で説明した分析計３０と類似しており、従って、同様の部品は同様の符号で特定されている。従って、共通の部品のみならずＩＭＳ３４及びＴＯＦＭ３６’の基本的動作は、簡潔化のために繰り返すことはしない。図４の装置３０とは異なり、装置１５０のＴＯＦＭＳ３６’は、ドリフトチューブの軸線７２もまたＴＯＦＭＳ３６’のフライトチューブの軸線を規定するようにＩＭＡＭＳ３４に対して配置されている。別の方法として、ＴＯＦＭＳ３６ ’は、ドリフトチューブの軸線７２がフライトチューブの軸線に直角でないいかなる向きにでもＩＭＡＭＳ３４に対して配置することができる。このような向きのいずれにおいても、グリッド又はプレート８６’及び９４の間に形成された空間内のイオンパケットの初期位置は、(図示された向きにおけるように)いかなる精度でも予測することができないか又は(直角でないあらゆる配置におけるように)イオンパケットが軸線７２に沿って移動する時に変化する。更に、このような向きのいずれにおいても、イオンの導入時に関して、イオンパケットがグリッド又はプレート８６’及び９４間に形成された空間内に到達するときを予測するのは難しく且つパルス化されたイオン引き出し電場のタイミングを予言するのは難しい。その結果、パルス化されたイオン引き出し電場のタイミングは不正確であり、その結果、イオンはＴＯＦＭＳ３６’内で失われるかもしれず且つ／又はＴＯＦＭＳ３６’の質量分析能力に悪影響が及ぼされることがありそうである。上記背景技術部分で説明したＧｕｅｖｒｅｍｏｎｔらの装置に伴うものと同一の問題であるＩＭＳ３４に対するＴＯＦＭＳ３６’の非直角の配置に伴う上記の問題を処理するために、装置１５０には、ＩＭＳ３４のイオン出口開口８４とグリッド又はプレート８６’及び９４の間の空間との間に作動可能に配置されたイオントラップ１５２が設けられている。図５に図示された実施形態においては、グリッド又はプレート８６’は、同グリッドを貫通したイオン入口開口１７８を形成しており、このイオン入口開口１７８は、軸線７２に沿ってＩＭＳ３４のイオン出口開口８４と整合している。ＩＭＳ３４に対するＴＯＦＭＳ３６’の別のの非直角の配置においては、イオンは、図４に示された実施形態３０に関して説明されたものと同じ方法でグリッド又はプレート８６’及び９４の間の空間内に入るかもしれないので、イオン入口開口１７８は必要とされないかも知れない。いずれの場合にも、イオントラップは、第１のエンドキャップ１５４、中央リング１６２及び第２のエンドキャップ１７０を有する公知の四極イオントラップであるのが好ましい。エンドキャップ１５４及び１７０の各々が、軸線７２と整合している貫通孔を形成している。この形状においては、イオントラップ１５２は、ＴＯＦＭＳ３６’への入口開口と整合しているその中心にある小さい体積内にイオンを閉じ込める。第１のエンドキャップは、信号経路１５８を介して電圧源ＶＳ６１５６に接続されており、電圧源ＶＳ６１５６自体は、信号経路１６０を介してコンピュータ３８に接続されている。中央リングは、信号経路１６６を介して電圧源ＶＳ７１６４に接続されており、電圧源ＶＳ７１６４自体は、信号経路１６８を介してコンピュータ３８に接続されており、第２のエンドキャップは、信号経路１７４を介して電圧源ＶＳ８１７２に接続されており、電圧源１７２自体は、信号経路１７６を介してコンピュータ３８に接続されている。電源１５６及び１７２はＤＣ電圧を形成するように作動可能であり、電源１６４は高周波レンジのＡＣ電圧を形成するように作動可能であるのが好ましい。作動時に、コンピュータ３８は、ＩＭＳ３４のイオン出口開口８４から出て行くイオンが第１のエンドキャップ１５４内に形成された開口に入るのに十分なエネルギを有するように、エンドキャップ１５４及び１７０にバイアスをかけるように電源１５６及び１７２を制御している。イオンが開口内にひとたび入ると、イオンは、開口８４から漏れているバッファガスと衝突してトラップ１５２内へと入り、それによって十分なエネルギを失い、その結果、中央リング１６２上の高周波電圧は、トラップ１５２内にイオンを閉じ込めるように作動することができる。閉じ込められたイオンは、更に、トラップ１５２の内側に衝突し、それに応じてイオンに更なるエネルギ損失を生じさせ、その結果、高周波電圧によりイオンがリング１６２の中心に向かって集中する。エンドキャップ１５２及び１７０上並びに中央リング上の電圧が維持される限り、イオンは、トラップ１５２内へ入りその中に集まる。中央リング１６２上の高周波電圧を切り且つエンドキャップ１５２又は１７０のうちの一つに適当なＤＣパルスをかけることによって、イオンはトラップ１５２から出て行く。例えば、正に帯電したイオンの集合をトラップ１５２から排出するためには、エンドキャップ１５２上の電圧をエンドキャップ１７０上に存在する電圧よりも高くパルス化するか又はエンドキャップ１７０上の電圧をエンドキャップ１５２上に存在する電圧よりも低くパルス化しても良い。一般的に、電源１６４によって中央リングにかけられる高周波電場の大きさのみならずあらゆるＤＣ電圧の大きさは、トラップ１５２によって集められるべきあらゆる所望の質量対電荷の比率のイオンを選択するように変えることが出来る。電源１６４によって付与されるＤＣレベル及び高周波ピークの大きさを適切に選択することによって、全ての質量対電荷の比率のイオン又はあらゆる特定の質量対電荷の比率のイオンが、イオントラップ１５２内に選択的に集めることが出来る。本発明においては、イオントラップ１５２は、グリッド又はプレート８６’及び９４間に形成された空間内のイオンの初期位置のより正確な予測を提供するために、コンピュータ３８によって制御して、集められたイオンパケットを周期的に排出するようにすることができる。この動作は、以下においてイオン排出動作と称する。コンピュータ３８は、集められたイオンパケットがイオントラップ１５２から排出される時間を制御するので、イオンパケットがグリッド又はプレート８６’及び９４間に形成された空間内の特定の位置に到達する時間を正しく予測することができる。イオンパケットがグリッド又はプレート８６’及び９４間の特定の位置に到達する時間をイオン排出動作に関して適切に知ることによって、コンピュータ３８は、パルス化されたイオン引き出し電場の適用のための適切なタイミングをより正確に予測して、以下に説明するように最も高い質量分析能力を提供することができかもしれない。更に、パルス化されたイオン引き出し電場のタイミングのより正確な予測を提供することによって、イオンパケット又は少なくともその一部分がＴＯＦＭＳ３６’内で失われる可能性を減じることが出来る。装置１５０の動作において、ＩＭＳ３４はイオン群を与えるように動作できる。イオン群は、イオン出口開口８４をかいしてＴＯＦＭＧＳへのイオン移動度の関数として分離される。コンピュータ３８は、イオントラップを制御して種々のイオン群を一度に収集し、各収集されたイオン群を周期的間隔で放射する。放射されたイオンは、上述したグリッドまたはプレート８６’および９４間に画定された空間に入り、そして、コンピュータ３８が適当な時間を計算する。その時間は、パルス化イオンを加えるためにイオン放射のタイミングにもとづく電界を引き出す。ＴＯＭＦＳ３６’は、上述したように、質量分析情報を発生するように動作する。図６において、オリゴシミジンのサンプル用のイオンフライと時間対イオンドリフト時間のプロット１９０が示されている。そこでは、ずじされたデータが装置実施例３０または１５０をかいしてつくられうる。図３のプロットと比較すれば、本発明のハイブリッドイオン移動度およびフライト時間質量分析計が動作して２つのほぼ直交する寸法内の分子の構造情報を解明する。各ドリフト時間について、対応するイオン群のＴＯＦＭＳにおいて到達することに対応して本発明の装置は質量対電荷比の数に対応してフライト時間の数を解明することができる。図６のプロット１９０は、装置３０の全体の解明電力がＩＭＳまたはＴＯＦＭＳのみをかいして達成できるものよりも劇的によいことを示す。この技術は、大生体分子（５０残余を超える）についての引き続く情報を得るさいに質量ピークオーバーラップのために質量スペクトラムの密集の問題を非常に軽減する。本発明は、生命分子の組成、順序、構造分析のための装置を提供する。その装置は、上記欠点の項目において述べた従来装置に関連した欠点を受けない。図７Ａにおいて、図４および５のいずれかの装置実施例用のイオン源７４の好適実施例７４’が示されている。実施例７４’は、サンプル２０２を有するチャンバ２００と、そこから延びる光学窓２０６とを含む。放射源２０４は、信号路７６Ａかいしてコンピュータ３８に電気的に接続され、光学窓２０６をかいして直接放射をし、サンプル２０２を照らすように成形されている。チャンバ２００は、信号路７６Ｂをかいしてコンピュータ３８によって制御されるポンプ２０８まで延びる導管を含んでいてもよい。イオン源７４’は、公知のＭＡＬＤＩ構造である。放射源２０４（好ましくは、レーザ）がサンプル２０２の表面から気体イオンを取り除く。コンピュータ３８は、サンプルのイオン化を制御するようにレーザの作動時間を制御する。吸収されたイオンは、チャンバ２０２の内部構造によってＩＭＳ３４の入口開口６８へ向けられる。サンプル２０２は、本発明にもとづいて、ＤＮＡ、ＲＮＡ、任意の種々の蛋白質、カーボハイドレート、グリココニュゲート等のような任意のサイズの生命分子でもよい。ポンプ２０８は、チャンバ２０８を加圧するように制御されて、当該技術において公知のような高圧ＭＡＬＤＩ分析を行う。図７Ｂにおいて、図４、５のいずれかの装置実施例のためのイオン源７４の別の実施例７４”が示されている。実施例７４”は、融解領域２２６に画定された開口に向かって延びるスプレイホースまたはノズル２２２を有する溶けたサンプル２２０を含む。スプレイノズル２２２の作動または噴射が当該技術において公知のように手動で制御されるか、または信号路７６Ｃをかいしてコンピュータ３８によって制御されてもよい。融解領域２２６は信号路７６Ｃ’をかいしてコンピュータ３８に接続され、また、供給された荷電滴をノズル２２２をいして気体イオンに変換し、これらのイオンをイオン光学部材へ供給する。光学部材２３０は、気体イオンの焦点を合わせ、それらをＩＭＳ３４の入口開口内に向ける。イオン源領域３２は、そこからポンプ２３２まで延びる導管を有する。ポンプ２３２は信号路７６Ｄをかいしてコンピュータ３８によって制御されてもよい。イオン源７４”は、サンプルを収容する融解溶液を気体イオンに変換することができる公知の電子噴射イオン化（ＥＳＩ）構造である。コンピュータ３８は、融解領域２２６の作動時間を制御してサンプルのイオン化を制御する。ポンプ２３２は、当該技術において公知のように、イオン源領域３２を加圧することができる。融解領域２２６は、溶けた溶液を気体イオンに変換できる。サンプル源２２０は、本発明にもとづいて、ＤＮＡ、ＲＮＡ、任意の種々の蛋白質、カーボハイドレート、グリココニュゲート等のような任意のサイズの生命分子を含有する溶液を含んいてもよい。図７Ｃにおいて、図４、５のいずれかの装置実施例のためのイオン源７４の別の実施例７４'''が示されている。実施例７４'''は、サンプル源２３６を含み、そのサンプル源２３６は図７Ａまたは７Ｂに示す前述したサンプル源７４’または７４''のいずれでもよく、また、信号路７６Ｅの数Ｍをかいしてコンピュータ３８によって上述したように制御される。ここで、ＭはＮよりも小さい整数である(図４、５参照)。イオン源７４'''は、さらにイオン源２３６とＩＭＳ３４のイオン入口開口６８との間に配置されたイオントラップ１５２を有する。イオントラップ１５２は、好ましくは図５に示し上述したものと同一の公知の四極子イオントラップである。したがって、イオントラップ１５２の動作の詳細はここでは繰り返す必要がない。エンドキャップ１５４は、信号路２４０をかいして電圧源ＶＳ９２３８に接続され、信号路２４４をかいして電圧源ＶＳ１０２４２に接続され、エンドキャップ１７０が信号路２４８をかいして電圧源ＶＳ１１２４６に接続される。ＶＳ９，ＶＳ１０，ＶＳ１１は、それぞれ信号路７６Ｆ、７６Ｇ、７６Ｈに接続される。コンピュータ３８は、ＶＳ９，ＶＳ１０，ＶＳ１１を、図５のＶＳ６，ＶＳ７，ＶＳ８に関して記載したことと同様に制御される。作働中において、コンピュータ３８は上文中で説明したものと類似の態様でイオントラップ１５２を制御するように作働可能であり、これによって、その中の大量のイオンを収集し、収集されたイオンをＩＭＳ３４のイオン入口開口部６８に向かってそこから選択的に放出する。当該技術分野で周知されているように、例えばＩＭＳ３４などのイオン移動度計測器のピーク分解能は、計測器へのイオン入力パルスの長さによって制限される。一般には、移動度のピークは入力イオンパルスの時間長よりも更に分解することはできない。ＥＳＩの使用に特に関連した欠点は、分析のための十分なイオンを生成するため入力イオンパルス幅が典型的には少なくとも５０μｓでなければならないということである。しかしながら、図７Ｃに示されたイオン源構成７４"’を用いた場合、コンピュータ３８は、ＩＭＳ３４の中にイオンをパルス入力する前に、イオントラップ１５２内に大量のイオンを収集するように作働可能である。イオントラップ３４内に十分な数のイオンが収集された状態では、イオン入力パルス長に関する唯一の制限、即ちＩＭＳ３４の分解能力は、イオントラップ１５２を開閉するのに必要とされる時間である。現存するイオントラップを用いた場合、イオン入力パルス長を、存続期間において１μｓ以下にまで減少させることができる。図８Ａ及び図８Ｂは、マルトテトラオセ（maltotetraose）サンプルに対するイオン移動度分布の比較を示し、図８Ａのスペクトル２５０は、図７Ｂに示されたものに類似したＥＳＩ源を使用して生成され、２０μｓの存続期間を持つ１００，０８３入力パルスを持っている。図８Ｂのスペクトル２５２は、イオントラップ、例えば図７Ｃに示されたイオントラップ１５２などと共に図８Ａのために使用されたものと同じＥＳＩ源を用いて生成され、１μｓの存続期間を持つ４００３入力パルスを持っている。スペクトル２５０と比較すると、スペクトル２５２は、信号強度において４ないし５倍の増加、約２０の因子による分解能の増加、及び同様に約２０の因子による信号対ノイズ比率の増加を有している。再び図７Ｃを参照すると、イオントラップ１５２は、ＩＭＳ３４だけの分解能及び感度のみならず、図４のハイブリッド計測器３０及び図５のハイブリッド計測器１５０のいずれかの分解能及び感度を増加させるため既知の任意のイオン生成源を使用してもよい。本明細書中で示され説明された、ハイブリッドイオンの移動度及びタイム−オブ−フライト型質量分析計のいずれの実施例も、多数の異なる作働モードでの作働が可能であることが理解されるべきである。例えば、本発明の様々な実施例の構成及び作用は、比較的低いエネルギーのイオンが生成されてハイブリッドの計測器に注入され、そこからイオンに関連する構造的な情報を得ることができる第１モードの作働に従って、本文中で説明されてきた。第２モードの作働では、このようなイオンをより高いエネルギーでハイブリッド計測器の中に注入することができ、その結果、ＩＭＳ３４内のバッファーガスとの高エネルギー衝突がイオンの分裂を引き起こす。そのような場合では、それらの移動度の関数として時間の経過と共に分裂したイオン破片は、計測器のＴＯＦＭＳ部分に供給され、様々な破片の質量分析情報を引き続く分析のために得ることができる。その代わりに、そのような分析のためのイオン分裂を、他の多数の既知の任意技術によって達成してもよい。そのような既知の代替イオン分裂技術の例には、酵素低下分裂法(enzyme degradation fragmentation)、光子分裂法 (photo-fragmentation)、例えば可変の温度源の制御を介してドリフトチューブ４０を加熱することなどによる熱分解、電子衝突分離法(electron impact disso ciation)、表面誘起分離法(surface induced dissociation)、及び黒体赤外輻射分離法（blackbody infrared radiation induced dissociation）などが含まれる。第３モードの作働では、特定の質量を持つイオンのみを、ハイブリッド計測器により処理することができる。特定の質量を持つイオンのみを生成する一つの方法は、ピーク振幅、及び／又は、ＩＭＳ３４の前方に配置されたイオントラップの中心リングの直流電圧を調整することである。この電圧を適当に調整することによって、イオントラップ１５２を、特定の質量対電荷比率を持つイオンのみをその中に蓄えるように構成することができる。この態様では、イオントラップ１５２は、イオンフィルターとして作働するように制御される。特定の質量を持つイオンのみを分析する別の方法は、ＩＭＳ３４とＴＯＦＭＳ３６との間にイオントラップ１５２を提供し、望まれていない質量対電荷比率を持つイオンを除外するようにイオントラップ１５２を制御することである。第４モードの作働では、特定の質量を持つ高エネルギーイオンだけがＩＭＳ３４に導入される。その中で、これらのイオンは分裂を経て、次にそのような破片は上述したようにＴＯＦＭＳ３６によって更なる処理を受けることができる。本発明は、図面に示され前述した説明で詳細に述べられたが、これは一例と考えるべきであり、この特徴に限定されるものではなく、好ましい実施例のみが図示及び説明されたのであって、本発明の要旨の範囲内に含まれる全ての変更及び改良が保護されることが望まれていると理解されよう。

【手続補正書】【提出日】平成１２年５月１１日（２０００．５．１１）【補正内容】明細書イオンの移動度及びハイブリッド質量分析装置発明の分野本発明は、全体として、気体相イオンとしてのその構造及び質量対電荷比に基づいて分子の特徴を決定するための計測技術、より具体的には、生物分子を含む有機系分子、及び無機系分子に関する、組成、順序及び／又は構造的情報を迅速に且つ鋭敏に分析することを可能にする計測技術に関する。本発明は、全体として、天然製品の抽出物、石油製品に見られる有機系分子の混合体のような混合体の分析、空気の質の管理に関係した粒子の寸法の測定及びその混合体の分析に適用可能である。発明の背景ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、水和化炭素及びグリコ共役結合体のような生物学的分子は、典型的に、残留物（residue）と称されるサブユニットを繰り返すことから成っている。かかる残留物の順序は、最終的に、生物学的分子の構造及び機能を決定し、その生物学的分子が他の分子と相互作用する方法を決定する。略全ての従来の順序化方法の中心部分は、クロマトグラフィ又はポリアクリルアミドゲル電気泳動（ＰＡＧＥ）によって複雑な組みの順序に関係した分子の分画部分を分析することである。ＰＡＧＥ系の自動化した順序化計測器が現在、存在しており、典型的に、多数の蛍光染料基をその基に特別に結合した生物分子製品中に組み込み、次にその製品をポリアクリルアミドゲルを通じて処理することを必要とする。別個の長さの製品分子は、放射線源により励起させた後、その放出された蛍光によりゲルの底部付近にて検出される。かかる自動的な計測器は、典型的に、手動方法よりも10乃至20倍速い速度にて 500以上の残留物を有する生物学的分子に対する順序の情報を発生させることができる。しかしながら、手動及び自動的なＰＡＧＥ技術の双方には、幾つかの欠点がある。例えば、その双方の方法は、各順序化過程毎に１つのゲルを作製しなければならないため、労働集約的である。また、自動化したＰＡＧＥ装置は、手動方法よりも速い分析時間を提供するが、かかる装置の精度は、不均一なゲルマトリックス及びその他の因子により発生された人為的な要素により制限される。かかる自動化した装置は、全体として、典型的に、「スマイリング」圧縮、かすかなゴースト帯等として現れる、かかる人為的な要素を正確に処理する装置を備えていない。このため、かかる結果を手操作で解釈するためには、著しく長い分析時間を必要とすることがしばしばである。研究者は、過去数年に亙って、生物学的分子の構造及び順序を分析する、より迅速で且つ鋭敏な技術の必要性を認識している。浮遊時間（タイム−オブ−フライト）質量分析法（ＴＯＦＭＳ）及びフーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴質量分光分析法のような質量分析法（ＭＳ）技術は、順序及び構造を決定する基本とすることのできるイオン質量の情報を迅速に且つ正確に提供するための周知の技術である。当該技術分野にて公知であるように、ＴＯＦＭＳ装置は、電界を介して、イオン検出器に終わる電界なしの飛管に向けてイオンを加速する。この公知のＴＯＦＭＳ原理に従って、イオンの飛時間（もしくは浮遊時間）は、イオンの質量の関数であり、このため、質量の小さいイオンは、より大きい質量を有するイオンよりもより迅速に検出器に達する。このように、イオンの質量は、この計測器を通るイオンの浮遊時間から計算することができる。図１には、公知の質量体電荷比(ｍ／ｚ)が12,360ｄａのシトクロムｃ試料、公知の質量体電荷比(ｍ／ｚ)が14,306ｄａのリソチーム試料に対するこの原理が図示されている。図１において、浮遊時間が約40.52μ秒の信号ピーク値10は、より軽量なシトクロムｃ試料に対応し、浮遊時間が約41.01μ秒の信号ピーク値12は、より重いリソチーム試料に対応する。ＭＳ技術の試料の作製及び分析時間は、上述したＰＡＧＥ技術と比較して著しく短縮されるため、幾つかのＭＳ順序化技術が最近、開発されている。かかるＭＳ順序化技術は、全体として、残留物がその端部から連続的に除去されるため、生物学的分子の質量の変化を測定する作用が可能である。各々が巧緻な前ＭＳ技術を必要とするかかる２つの技術の例は、レービス（Levis）及びその他の者への米国特許第5,210,412号、及びコスタ（Koster）への米国特許第5,622,824号に記載されている。大きい生物学的分子に対する順序及び構造の情報を決定する能力を提供するため、ＭＳ技術は、これに応じて大きいイオンを発生させ得ることが必要であることが認識されている。現在、分光分析のため大きいイオンを発生させる少なくとも２つの技術が公知である。すなわち、電気泳動イオン化法（ＥＳＩ）及びマトリックス支援のレーザ脱着イオン化法（ＭＡＬＤＩ）である。これら双方の大きいイオン発生技術は、容易に利用可能であるが、公知のＭＳ技術は、認識可能な情報の量及び質の双方の点にて限界がある。具体的には、本明細書にて少なくとも50の残留物を含むと定義された大きい生物分子の場合、親及び順序に関係する分画イオンの質量スペクトルは、質量（ＴＯＦ）ピーク値が重なり合う程度まで密な状態となる。質量スペクトルが密である問題点に対する１つの解決法は、ＭＳ計測器の質量分解能を向上させることである。かかる分解能を増大させる最近の試みは成功しており、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴（ＦＴＩＣＲ）計測器を使用して50基の対のＤＮＡの完全な順序情報が得られている。しかしながら、かかる計測器は、極めて高価であり、容易に利用できず、また、極めて高圧の真空を必要とするため、これら計測器は、一般に、多数の試料を日常的に順序化するのに適していない。質量スペクトルが密である問題点に対する別の解決法は、イオン群（もしくはイオン塊）をＭＳ計測器のイオン加速領域に供給する前にそのイオン塊を予め分離させることである。次に、質量分析法は、発生されたイオン塊に対して同時ではなくて、分離したイオンの試料の「パケット」に順序的に行うことができる。このようにして、ＭＳ計測器により計測された質量スペクトルの情報は、別の大きさで拡げ、これにより、イオンの塊の分析に関連する質量情報の局部的な密集化を軽減することができる。ＭＳ分析の前の時点でイオンの塊を予め分離するために使用することのできる１つの公知のイオンの分離技術は、イオンの移動度分光分析法（ＩＭＳ）である。当該技術分野にて公知であるように、ＩＭＳ計測器は、典型的に、ドリフト管内に保持された加圧した静止バッファガスを含んでおり、該ドリフト管は、管の一端から他端まで一定の電界を画定する。一定の電界領域に入るガス状イオンは、これにより加速され、ドリフト管を通って流れるとき、バッファガスの分子と繰り返し衝突する。この反復的な加速及び衝突の結果として、ガス状のイオンの各々は、ドリフト管を通るとき、一定の速度を達成する。電界の大きさに対するイオンの速度の比がイオンの移動度を画定し、この場合、任意の所定のイオンが高圧のバッファガスを通過する移動度は、イオンがバッファガスと衝突するときの断面積及びイオンの電荷の関数である。全体として、コンパクトなコンフォーマ、すなわち、衝突断面積がより小さいものは、移動度が大きく、従って、同一質量の拡散コンフォーマ、すなわち、より大きい衝突断面積を有するものよりもバッファガスを通るときの速度が速い。このため、より大きい衝突断面積を有するイオンは、より小さい衝突断面積を有するものよりもＩＭＳ計測器のドリフト管を通るときの速度が遅く、それは、より小さい衝突断面積を有するイオンがより大きい衝突断面積を有するものよりも質量が大きい場合であってもそうである。この概念は、各々が異なる質量及び形状（衝突断面積）を有する３つのイオンに対する従来のＩＭＳ計測器を通るときのドリフト時間を示す図２に図示されている。図２から明らかであるように、最もコンパクトなイオン１４（最大の質量を有すると考えられる）は、約5.0ミリ秒（ｍｓ）という最短のドリフト時間のピーク値16を有し、最拡散イオン１８は、約7.4ｍｓの最長ドリフト時間のピーク値20を有し、イオン１４、１８の間の衝突断面積を有するイオン２２（最小の質量を有するとも考えられる）は、約6.1ｍｓのドリフト時間のピーク値24を有する。次に、図３を参照すると、公知の飛時間質量分析器から得られたイオンの浮遊時間スペクトル２６がイオンのドリフト時間を介してプロットされている。この図において、異なる質量のイオンが質量分析器内で異なる飛時間に亙って分散されている。しかしながら、質量分析器の分解能は制限されるため、イオンはこのスペクトル内で完全に分離されない、すなわち、異なるイオンに対応するドットが重なり合う。好適な実施の形態の説明の部分にてより完全に説明する図６と比較したとき、異なるイオンはイオンを２つの特性、すなわちイオンの移動度及びイオンの質量の点にて分離する計測器により一層良く分析することが可能であることが明らかである。グーブモント（Guevremont）及びその他の者は、最近、四重極ＭＳをＴＯＦＭＳに変換するため、既存のＩＭＳ／ＭＳ計測器を改造している（アール・グーブモント、ケー・ダブリュー・エム・スー、エル・ディン、第４４回ＡＳＭＳ会議の議事録（１９９６）要約書(R.Guevremont,K.W.M.Sui,and L.Ding,PRCEEDINGS OF THE 44^TH ASMS CONFERENCE，（1996）Abstract))。グーブモント等の計測器にてイオンは電気泳動法を介して発生させ、５ｍｓポケットがＩＭＳ計測器内に接続される。ＩＭＳ計測器により発生されたイオンパケットは、小さい開口を通じてＴＯＦＭＳをイオン加速スペクトル内に導入される。グーブモント及びその他の者は、ＩＭＳ計測器をＴＯＦＭＳ計測器に接続することに多少実験的に成功したが、それに伴なう計測器及び技術には、幾つかの欠点がある。例えば、グーブモント及びその他の者の要約書は、イオンをＩＭＳ計測器内に導入するため、５ｍｓゲートのパルスを使用すると説明しているため、形成されるＩＭＳスペクトルは、少なくとも５ｍｓのピーク幅を有する低分解度であることが分かる。第二に、グーブモント及びその他の者の計測器のドリフト管及びイオン飛管は、共直線状であるため、ＩＭＳから去るイオンパケットからの全ての空間的及び時間的拡がりは、ＴＯＦＭＳのイオン加速領域内でイオンを空間的に及び時間的に拡げることに直接、つながる。こうした２つの特徴の結果、ＴＯＦＭＳの質量分解能は不良となる。ＩＭＳの低分解能とＴＯＦＭＳの低分解能とが組み合わさる結果、この計測器は複雑な混合体を分析することができないこととなる。このため、複雑な混合体を分析するのに好適なハイブリットのＩＭＳ／ＴＯＦＭＳ計測器が必要とされ、かかる計測器は、理想的にはイオンの移動度のスペクトルを最適にし且つ質量スペクトルを最適にするものであることを要する。更に、かかる装置は、２つの計測器間の相互接続を最適にし、これにより、ＴＯＦＭＳの能力を最大にする必要がある。発明の概要背景部分にて説明した従来技術の装置に伴なう上記の欠点は、本発明によって解決される。本発明の１つの形態によれば、イオンの質量スペクトルの情報を発生させる方法は、ガス状のイオン塊を発生させるステップと、ガス状のイオン塊を第一の軸線に沿って時間的に分離して、各々が、関係した独特なイオン移動度を有する多数のイオンパケットを形成するステップと、第一の軸線に対して垂直な第二の軸線に沿ってイオンパケットの少なくとも幾つかを時間の点にて連続的に分離して、各々が関係した独特のイオン質量を有する多数のイオンサブパケットを形成するステップと、質量スペクトルの情報を決定するためイオンサブパケットの少なくとも幾つかを処理するステップとを備えている。上記の方法を実施する１つの好適な装置は、試料源からガス状のイオン塊を発生させる手段と、ガス状のイオン塊を発生させる手段とを流体的に連通した一端にてイオンの入口開口、及びその他端にイオンの出口開口を画定するイオン移動度分析器（ＩＭＳ）とを備え、イオンの入口及び出口開口がその間に第一の軸線を画定し、更に、イオンの出口開口と流体的に連通したその一端におけるイオンの加速領域、及びその他端におけるイオン検出器を画定する浮遊時間質量分析器（ＴＯＦＭＳ）を備えており、該イオン加速領域及びイオン検出器が、その間に、第一の軸線に対して垂直な第二の軸線を画定する。本発明の別の形態によれば、イオンの質量スペクトルの情報を発生させる方法は、ガス状のイオン塊を発生させるステップと、第一の軸線に沿ってガス状のイオン塊を時間の点にて分離し、各々が関連した独特のイオン移動度を有する多数のイオンパケットを形成するステップと、イオンパケットを第一のイオントラップ内に集め且つイオンパケットをイオントラップから放出することを連続的に行なうステップと、第二の軸線に沿って第一のイオントラップから放出されたイオンパケットの少なくとも幾つかを時間の点にて連続的に分離して、各々が関連した独特のイオン質量を有する多数のイオンサブパケットを形成するステップと、イオンサブパケットの少なくとも幾つかを処理して、質量スペクトルの情報を決定するステップとを備えている。上記の方法を実施する１つの好適な装置は、試料源からガス状のイオン塊を発生させる手段と、ガス状のイオン塊を発生させる手段と流体的に連通した一端におけるイオンの入口開口、及びその他端におけるイオンの出口開口を画定するイオン移動度分析器（ＩＭＳ）とを備え、イオンの入口開口及びイオンの出口開口が、その間に第一の軸線を画定し、更に、ＩＭＳのイオンの入口開口と流体的に連通したイオンの入口開口、及びイオンの出口開口を画定するイオントラップと、イオントラップのイオンの入口開口と流体的に連通したその一端におけるイオンの加速領域、及びその他端におけるイオン検出器を画定する質量分析器（ＭＳ）とを備えており、イオンの加速領域及びイオン検出器がその間に第二の軸線を画定するものである。本発明の更に別の実施の形態によれば、イオン質量スペクトルの情報を発生させる方法は、ガス状イオンを試料源から発生させるステップと、発生されたイオンの少なくとも幾つかをイオントラップ内に集めるステップと、イオンを発生させ且つ集めるステップを多数回繰り返し、これにより、ガス状のイオン塊をイオントラップ内に形成するステップと、ガス状のイオン塊をイオントラップから解放するステップと、ガス状のイオン塊を第一の軸線に沿って時間的に分離し、各々が関係した独特なイオン移動度を有する多数のイオンパケットを形成するステップと、イオンパケットの少なくとも幾つかを第二の軸線に沿って連続的に分離し、各々が関係した独特なイオンの質量を有する多数のイオンサブパックを形成するステップと、イオンサブパックの少なくとも幾つかを処理して、質量スペクトルの情報を決定するステップとを備えている。上記の方法を実施するための１つの好適な装置は、試料源からガス状のイオン塊を発生させる手段と、ガス状のイオン塊を発生させる手段と流体的に連通したイオンの入口開口、及びイオンの出口開口を画定する第一のイオントラップと、第一のイオントラップのイオンの出口開口と流体的に連通したその一端におけるイオンの入口開口及びその他端におけるイオンの出口開口を画定するイオン移動度分析器（ＩＭＳ）とを備え、イオンの入口開口及び出口開口が、その間に第一の軸線を画定し、更に、ＩＭＳのイオンの出口開口と流体的に連通したその一端におけるイオンの加速領域及びその他端におけるイオン検出器を画定する質量分析器（ＭＳ）を備え、イオンの加速領域及びイオンの検出器がその間に第二の軸線を画定するものである。本発明の１つの目的は、大きい生物学的分子を迅速に分析し且つ順序化すると共に、有機及び無機分子の混合体を分析するための分析装置を提供することである。本発明の別の目的は、生物学的分子の組成、順序及び構造を分析するためのイオン移動度及び浮遊時間のハイブリッド分光分析装置を提供することである。本発明の更に別の目的は、イオンの移動度及びイオンの質量スペクトルの双方の感度及び分解能の点にてかかる分析装置を改良することである。本発明の上記及びその他の目的は、好適な実施の形態の以下の説明からより一層明らかになるであろう。図面の簡単な説明図１は、シトクロム−ｃ及びリソゾームのＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ質量スペクトルの図である。図２は、異なる衝突断面積を有する３つのイオンに対するＩＭＳドリフト時間の分布状態の図である。図３は、浮遊時間質量分析器の限定的な分解能を示す、ドリフト時間に対してプロットした質量スペクトルの図である。図４は、本発明によるイオン移動度及び浮遊時間のハイブリッド質量分析装置の１つの実施の形態の断面図及び概略図的な線図である。図５は、本発明によるイオン移動度及び浮遊時間のハイブリッド質量分析装置の１つの代替的な実施の形態の断面図及び概略図的な線図である。図６は、図４又は図５の何れかのハイブリッド質量分析装置を利用するオリゴチミジンに対するイオン浮遊時間対ドリフト時間のプロット図である。図７Ａは、図４、図５に図示したハイブリッド質量分析装置の何れかと共に使用されるイオン源の１つの好適な実施の形態の概略図である。図７Ｂは、図４、図５に図示したハイブリッド質量分析装置の何れかと共に使用されるイオン源の１つの代替的な実施の形態の概略図である。図７Ｃは、図４、図５に図示したハイブリッド質量分析装置の何れかと共に使用されるイオン源の別の代替的な実施の形態の概略図である。図８Ａは、イオン源とイオン移動度分析器との間にイオントラップが配置されない、イオン移動度分析器に対するイオン強度対イオンのドリフト時間のプロット図である。図８Ｂは、イオン源とイオン移動度分析器との間にイオントラップが配置された、イオン移動度分析器に対するイオン強度対イオンのドリフト時間のプロット図である。好ましい実施例に関する記載本件発明に関する原理の理解を増進するために、図面に記載した実施例を参照する。ここで使用されている用語は特定の実施例を記述するために使用されるものである。それにもかかわらず、本件発明の範囲はこれらの記述によって限定されるものではなく、図示された装置の改良及び変形等更にはここに図示されたような本件発明の原理の適用等は当業者にとって通常なし得るものであると理解されたい。ここにおいて、図４を参照すると、ここには本件発明によるハイブリッドイオン移動度及び浮遊時間（以下、タイム−オブ−フライト型と呼ぶ）質量分析計装置３０についてのある好ましい実施例が示されている。この装置３０は、その基本的な要素として、イオン移動度分析器３４へ接続しているイオンソースリジョン即ちイオン源領域３２を有している。ここで、イオン移動度分析器３４自体はマススペクトロメータ即ち質量分析器３６へ接続している。当該質量分析装置３０の少なくともいくつかの部分を制御しかつ該質量分析器３６からのイオン情報を集積するためにコンピュータ３８が設けられている。コンピュータ３８は好ましくは少なくとも公知の３８６プロセッサを備えている公知の構造を持つパーソナルコンピュータ（ＰＣ）である。しかしながら本件発明では、このコンピュータ３８は、後で詳細に検討するように、質量分析装置３０を制御することが可能であり、かつ質量分析器３６からの情報を処理することが可能であるようないずれか公知のコンピュータ、コントローラ又はデータプロセッサとすることも企図するものである。好ましくは、質量分析器３６は、リニアタイム−オブ−フライト型のものであり、本件発明では、質量分析器３６が公知のリフレクトロンタイム−オブ− フライト型質量分析装置又はフーリエトランスフォームイオンサイクロトロン共鳴（ＦＴＩＣＲ−ＭＳ）質量分析装置であることを企図している。ある好ましい実施例においては、このＴＯＦＭＳ３６は初期イオン位置及び初期イオン速度分布の有害な効能を最小化することにより質量分析を最大化するように考慮されている。このようなＴＯＦＭＳの構成及びその作用の詳細は本件発明の譲受人へ譲渡された米国特許第５５０４３２６号及び同第５５１０６１３号に記載されており、その内容はここにおいて参照される。イオン移動度分析器（ＩＭＳ）３４はドリフトチューブ４０を有している。このドリフトチューブ４０は当該ドリフトチューブ４０のイオン出口端部４４の付近に配置されているガス開口４２を有している。ここで該ガス開口４２はバッファガス源４６へ接続されている。バッファガスの流量は信号経路４８を介してコンピュータ３８により制御され、又は手動作動のバルブ（図示なし）によって制御される。ドリフトチューブ４０のイオン出口端部４４はそこへ取り付けられた端部板４３を有しており、この端部板４３はそこを通る出口開口即ちイオン孔４５を画定している。ドリフトチューブ４０は内面に沿って分与されている複数のガードリング５０を含んでいる。これらのガードリング５０は図示しない等価レジスタ（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ−ｖａｌｕｅｄｒｅｓｉｓｔｏｒｓ）によって相互に連結されている。イオン源領域３２へ最も近接して位置付けられているガードリングは、信号経路５４を介して電圧源（ＶＳ１）５２へ接続されており、この電圧源５２は好ましくは信号経路５６を介してコンピュータ３８によって制御されている。しかしながら、本件発明は図示していない手動アクチュエータを介する電圧源５２をも企図している。このドリフトチューブ４０はそこを通る長手方向軸線７２を画定しており、以下において、この軸線はドリフトチューブ軸線７２という。電圧源５２は好ましくは正圧にセットされており、これにより矢印５５によって示されている方向にドリフトチューブ軸線７２に沿って指向されるコンスタントな電場を形成している。当業者は、ガードリング及びイオン移動度分析器３４の電圧源配置に関する重要性は、その特定の構造ではなく、矢印５５の方向における出来るだけ正確なコンスタントな電場を確立することが出来ることにあることを認識するであろう。このため、本件発明は、ある公知の構造または配置が矢印５５の方向においてドリフトチューブ４０内にそのような電場を確立するよう使用されることを企図している。しかしながら、矢印５５の方向におけるコンスタントな電場はイオン出口端部４４の方へ正に電荷されたイオンを加速するようにもたらされ、かつそのような電場は逆転されてイオン出口端部４４の方へ負に電荷されたイオンを加速するということが理解されよう。ドリフトチューブ４０は可変温度のハウジング５８によって選択的に取り囲まれており、このハウジング５８は通路６２を介して可変温度源６０へ接続されている。これらは全て破線によって示されている。一つの実施例においては、可変温度源６０は流体保持タンクであり、通路６２はハウジング５８へ至っている導管である。この場合、ハウジング５８は好ましくはシールされている。図示していないリターン管もまた流体保持タンクへ接続されており、タンク内からの流体はハウジング５８を介して循環される。流体保持タンク内の流体は、加熱されたガスまたは冷却されたガスまたは例えば、液体窒素のような液体である。別の実施例においては、種々の可変温度源６０は公知の電気的に起動可能な温度コントローラであり、通路６２は温度コントローラとハウジング５８との間を接続している一対の電気的コントローラである。作動時には、温度コントローラは所望によりハウジング５８を加熱し又は冷却するように作動する。ハウジング５８、可変温度源６０及び通路６２の特定の実施例に関係なく、本件発明では、可変温度源６０は更に信号経路６４を介してコンピュータ３８によって制御されるであろう。ドリフトチューブ４０は更にハウジング７０によって包囲されており、該ハウジング７０はイオン入口端部を覆っている管端部６６を画定しており、該管端部６６はそこを通っている入口開口即ちイオン孔６８と、端部板４３に近接したイオンの出口開口即ち孔８４と、を画定している。好ましくは、イオン光学系４７が出口開口４５と出口開口８４との間に位置付けられており、イオンの出口開口４５をＴＯＦＭＡ３６のイオン加速領域へ合焦している。これらの開口４５、６８、８４は好ましくはドリフトチューブ軸線７２によって二等分されている。後で詳述するイオン源７４はイオン源領域３２内に位置付けられかつ信号経路７６の第Ｎ番を介してコンピュータ３８の制御のもとで作動され、ここで第Ｎは入口開口６８を介してイオン移動度分析器３４内にイオンを指向するような正の整数である。イオン導入用のドリフトチューブ４０は上述したように個々の移動度の関数として調時的に分断し、かつ連続的に出口開口８４を介してＴＯＦＭＳ３６の方へ指向される。ハウジング７０は、バッファーガスの圧力を制御するためのポンプ８０を備えている。望ましくは、ポンプ８０は、ディフュージョンポンプであり、その作動は、信号経路８２を介してコンピュータ３８により制御されるようにすることができる。あるいはまた、ポンプは、手動ポンプアクチュエータ（図示せず）によって手動で制御されるようにしてもよい。いずれにしろ、ポンプ８０は、ドリフトチューブ４０内の静的バッファーガスが所望の圧力になるように操作される。公知のＩＭＳ技法によれば、ドリフトチューブ４０内のバッファーガスは、約１０００トルから２０００ないし３０００トルの間の範囲内の圧力にセットすることができる。ＴＯＦＭＳ３６は、望ましくは、ＩＭＳ３４に取り付けられたハウジング１２６によって囲まれる。ＴＯＦＭＳ３６は、第１の導電性グリッドまたはプレート８６を備えている。この第１の導電性グリッドまたはプレート８６は、信号経路９０を介して第２の電圧源ＶＳ２８８に接続されている。この電圧源ＶＳ２８８は、望ましくは、信号経路９２を介してコンピュータ３８により制御される。第２の導電性グリッドまたはプレート９４が、信号経路９８を介して第３の電圧源ＶＳ３９６に接続される。第３の電圧源ＶＳ３は、望ましくは、信号経路１００を介してコンピュータ３８により制御されるものとする。第３の導電性グリッドまたはプレート１０２が、信号経路１０６を介して第４の電圧源ＶＳ４に接続されている。第４の電圧源ＶＳ４は、望ましくは、信号経路１０８を介してコンピュータ３８により制御される。グリッドまたはプレート８６，９４および１０２は、当業界で知られているように、互いの間に第１および第２のイオン加速領域を画成する。この点については後に詳述する。当業者は、例えば第４のグリッドまたはプレートを、グリッドまたはプレート９４および１０２間に位置づけるようにするなど、別の公知のイオン加速領域構造を、ＴＯＦＭＳ３６とともに用いることができることを認識するであろう。グリッドまたはプレート１０２は、フライトチューブ１１０の一端に取り付けられたプレート表面を有している。フライトチューブ１１０の反対側の端は、第４の導電性グリッドまたはプレート１１２の表面に取り付けられている。イオン検出器１１６がグリッドまたはプレート１１２に隣接して配置されている。両者間にはエアギャップ１１４が画成されている。イオン検出器１１６は、信号経路１２０を介して第５の電圧源ＶＳ５１１８に接続されている。第５の電圧源ＶＳ５は、望ましくは、信号経路１２２を介してコンピュータ３８により制御されるものとする。イオン検出器１１６はさらに、信号経路１２４を介してコンピュータ３８に接続された信号出力部を有している。それによって、検出器１１６は、イオン到達時間情報をコンピュータ３８に提供するように機能することができる。グリッドまたはプレート８６，９４，１０２および１１２は、望ましくは、互いに近接して配置されるものとする。その配置の仕方としては、最も広い表面積を有するプレート表面のすべてが、互いに対して、また、イオン検出器１１６の表面に対して平行になるようにし、且つ、望ましくは、フライトチューブ１１０の中心を通るように画成されている長手方向軸線１２８（以下、フライトチューブ軸線１２８という）に対して垂直になるようにする。ＴＯＦＭＳ３６はさらに、ハウジング１２６によって画成されたＴＯＦＭＳ室の真空度を制御するためのポンプ１３０を備えている。望ましくは、ポンプ１３０は、ディフュージョンポンプとし、その作動は、信号経路１３２を介してコンピュータ３８により制御されるものとする。あるいはまた、ポンプは、手動ポンプアクチュエータ（図示せず）によって手動で制御されるようにしてもよい。いずれにしろ、ポンプ１３０は、ハウジング１２６内に所望の真空を作り出すように作用することができる。真空は、公知のＴＯＦＭＳ操作技法に従って、約１０^-4 ないし１０^-10トルの範囲内で設定される。図４に示した装置３０において、ＴＯＦＭＳ３６は、望ましくは、ＩＭＳ３４に対して、フライトチューブ軸線１２８がドリフトチューブ軸線７２に対して垂直になるように配置される。さらに、ＴＯＦＭＳ３６は、望ましくは、ＩＭＳ３４に対して、ドリフトチューブ軸線７２およびフライトチューブ軸線１２８が、グリッドまたはプレート８６および９４間に画成された第１のイオン加速領域内で二つに分かれるように、位置づけられる。別の配置構成のＴＯＦＭＳ３６においては、グリッドまたはプレート９４は省略され、したがって、ＴＯＦＭＳ３６は、グリッドまたはプレート８６および１０２間に画成されたイオン加速領域内でドリフトチューブ軸線７２がフライトチューブ軸線１２８を二分するように、ＩＭＳ３４に対して位置づけられる必要がある。いずれの場合においても、ＴＯＦＭＳは、望ましくは、ＩＭＳ３４に対して、関連範囲内でドリフトチューブ軸線７２がフライトチューブ軸線１２８をほぼ中央で二分するように、位置づけられる。質量分析装置３０の作動において、イオンは、後述するひとつまたはそれ以上のイオン生成技法に従って、イオン源７４により生成され、ＩＭＳの入口開口６８を介してＩＭＳ３４へと供給される。ＩＭＳ３４で使用される典型的なバッファーガスは、ポンプ８０，バッファーガス源４６またはこれらの組み合わせにより、所望の圧力に調整される。典型的には、バッファーガスは、約１０００トルから２０００ないし３０００トルまでの圧力に調整される。電圧源５２は、矢印５５で示した方向でドリフトチューブ軸線に沿う一定の電場を生成するのに十分な電圧を供給する。公知のＩＭＳ３４操作に従って、ＩＭＳの入口開口６８に入るイオンは、ＩＭＳの出口開口８４に向かってドリフトチューブ４０を通って移動する。このとき、イオンは、個々の移動度に従って、やがて分離する。低い移動度を有するイオンは、比較的高い移動度を有するイオンから遅れるが、このとき、イオン移動度は、イオンの衝突断面積に大きく依存する。結局、よりコンパクトなイオンが、拡散イオンよりも早くＩＭＳの出口開口８４に到達する。当業者は、ドリフトチューブ４０の温度もまた、種々の可変温度源６０を介して制御され、その結果、イオン移動度解析が温度の関数として行われるであろうことを理解するであろう。ＴＯＦＭ３６は、ゼロ電界フライトチューブ１１０の方へグリッド即ちプレート８６，９４の間に規定された空間からイオンを加速するように操作できる。イオンは個々の質量に応じてやがて分離する。一般に質量の小さなイオンは質量の大きなイオンよりも素早く検出器１１６に到達する。検出器１１６は、そこにイオンが到着した時間を検出するように作動し、単一経路１２４を介してコンピュータ３８に対応する信号を送る。ここで触れることにより本明細書に組み込まれた、Ｒｅｉｌｌｙ等に付与されたアメリカ特許第５，５０４，３２６号及び第５，５１０，６１３号により詳細に開示されているように、電圧源ＶＳ２８８、ＶＳ３９６及びＶＳ４１０４は典型的にはコンピュータ３８によって制御され、グリッド即ちプレート８６，９４，１０２において最初の電圧を生じ、ＩＭＳ３４（電圧源ＶＳＩ５２によってセットされる）と電圧レベルが一致するようになる。フライトチューブ１１０の長さ、グリッド即ちプレート８８，９４、１１２間の距離及びグリッド即ちプレート１１２と検出器１１６との距離１１４のような種々の装置パラメータ、またグリッド即ちプレート８６，９４間で規定された空間内での最初のイオン位置または最初のイオン速度の推定によって、コンピュータ３８を作動して電圧源８８，９６及び／又は１０４を制御し、瞬時にグリッド即ちプレート８６，９４、１０２間の電界を増加し、それによってイオンが引き出された電界を創造し、これらグリッド間のイオンをフライトチューブ１１０の方へ加速する。好ましくは、パルスイオンの引き出された電界は、グリッド即ちプレート８６からフライトチューブ１１０の方向性を有し、それによってプラスに荷電されたイオンはフライトチューブ１１０を加速する。しかし当業者は、この電界が選択的に逆になり負に荷電されたイオンをフライトチューブ１１０の方へ加速することを理解するであろう。いずれにせよ、グリッド即ちプレート８６，９４間で規定された空間内のイオンは、グリッド即ちプレート９４，１０２間で規定された空間に、パルスイオンの引き出された電界により加速される。ドリフトチューブ軸線７２に沿ったグリッド即ちプレート８６，９４間で規定された領域に入るイオンが、細い空間分布を有するという事実により、イオン光学素子４７を介してこの領域内にイオンが集まることにより、またフライトチューブ軸線１２８に沿った小さな速度コンポーネントにより、鋭いＴＯＦＭＳピークを得るようにグリッド即ちプレート８６及び／又は９４に掛けられたパルス電圧を選択することができる。パルスイオンを引き出す電界の目的及びグリッド即ちプレート９４，１０２間のイオンの次の加速の目的は、実質的に同じ動的エネルギーで全てのイオンの到達するグリッド即ちプレート１０２を提供することである。フライトチューブ１１０はそこに関連した電界を有さず、イオンはグリッド即ちプレート１０２から検出器１１６の方へ流れ、イオンは上述したように個々の質量の関数としてやがて分離する。コンピュータ３８は典型的には、電圧源ＶＳ５１１８を制御し、検出時間の間、そこに電圧を供給し、それによって業界で知られるように検出器１１６のゲインを増加する。ポンプ１３０はＴＯＦＭＳ３６内の真空を制御し、ポンプ１３０は好ましくは、単一経路１３２を介してコンピュータ３８によって制御される。ＴＯＦＭＳ３６は、典型的には、１０^-4〜１０^-10で作動される。図４に示すハイブリッドＩＭＳ／ＴＯＦＭＳ装置の実施例３０では、ドリフトチューブ軸７２は、ＴＯＦＭＳ３６のグリッド即ちプレート８６，９４間に規定された空間を２つに分けることが好ましく、フライトチューブ軸１２８に垂直であることが好ましい。本発明は、ドリフトチューブ軸線７２が、グリッド即ちプレート８６，９４の間をフライトチューブ軸線１２８に垂直に通るが、グリッド即ちプレート８６，９４のいずれかに対して幾分かの既知の距離を設けるようにして、ＩＭＳ３４に対してＴＯＦＭＳ３６を配置することを選択に考慮する。いずれの場合にも、ＩＭＳ３４に対するＴＯＦＭＳ３６の上記構造的位置決めは、フライトチューブ軸線１２８に対するドリフトチューブ軸線７２の非垂直配置の場合よりも利点を有する。例えば、このような垂直配置では、グリッド即ちプレート８６，９４間に規定されたイオン加速領域にＩＭＳ３４から入るイオンパケットが、それらがドリフトチューブ軸線７２に沿ってその間を移動しているとき、一定であり、比較的良く規定された最初のイオンの位置を有する。上述したように、イオン光学素子４７は、イオンをイオン加速領域に集め、それによりイオンの空間的分布を最小にする。更にドリフトチューブ軸線７２はグリッド即ちプレート８６，９４と平行であるから、フライトチューブ軸線１２８に対するイオン位置は、比較的一定に維持している。この特徴により、グリッド即ちプレート８６，９４間で規定されたイオン加速領域内での最初のイオン位置を正確に推定することが可能となり、これにより上記パルスイオンの引き出された電界のより正確な推定をすることができる。好ましくは、コンピュータ３８は上述したように、イオン源７４からのイオンの発生を制御し、コンピュータ３８ＩＭＳ３４内にイオンが導入される時間を記憶する。これを以後、イオン導入事象と呼ぶ。コンピュータ３８は電圧源８８、９６を制御するように作動し、何回かの各イオン導入事象で、パルス化されたイオン引き出し電界を提供する。一実施例において、パルス化されたイオン引き出し電界は、イオン導入事象ごとに５１２回繰り返して提供された。当業者は、各イオン導入事象で提供されたパルスイオン引き出し電界の数が質量分析装置３０の最終分解能に直接比例するということがわかるであろう。このパルス操作がＩＭＳ３４に対するＴＯＦＭＳ３６の垂直位置決めに幾分有利であるから、そのような配置は、イオンパケットの全てまたは一部が処理されていないＴＯＦＭＳ３６を介して移動する、という可能性を最小にする。グリッド即ちプレート８６，９４に対するイオンパケットの移動の方向により、及びイオン引き出し電界のパルス特性により、ＴＯＦＭＳ３６は、それらがドリフトチューブ軸線７２に沿って移動する時、各イオンパケットを検出器１１６の方へ加速する複数の機会を持つ。そのように、装置３０は検出器１１６に最大イオンスループットを提供するようになっている。図５を参照すると、本発明によるハイブリッドイオンの移動度及びタイム−オブ−フライト型の質量分析装置１５０の別の実施形態が示されている。当該質量分析装置１５０は、多くの点において図４に示し且つ上で説明した質量分析装置３０と類似しており、従って、同様の部品は同様の符号で特定されている。従って、共通の部品のみならずＩＭＳ３４及びＴＯＦＭ３６’の基本的動作は、簡潔化のために繰り返すことはしない。図４の質量分析装置３０とは異なり、質量分析装置１５０のＴＯＦＭＳ３６’ は、ドリフトチューブ軸線７２もまたＴＯＦＭＳ３６’のフライトチューブ軸線を規定するようにＩＭＳ３４に対して配置されている。別の方法として、ＴＯＦＭＳ３６’は、ドリフトチューブ軸線７２がフライトチューブ軸線に直角でないいかなる向きにでもＩＭＳ３４に対して配置することができる。このような向きのいずれにおいても、グリッド又はプレート８６’及び９４の間に形成された空間内のイオンパケットの初期位置は、(図示された向きにおけるように)いかなる精度でも予測することができないか又は(直角でないあらゆる配置におけるように)イオンパケットがドリフトチューブ軸線７２に沿って移動する時に変化する。更に、このような向きのいずれにおいても、イオン導入事象に関して、イオンパケットがグリッド又はプレート８６’及び９４間に形成された空間内に到達するときを予測するのは難しく且つパルス化されたイオン引き出し電界のタイミングを予言するのは難しい。その結果、パルス化されたイオン引き出し電界のタイミングは不正確であり、その結果、イオンはＴＯＦＭＳ３６’内で失われるかもしれず且つ／又はＴＯＦＭＳ３６’の質量分析能力に悪影響が及ぼされることがありそうである。上記発明の背景部で説明したＧｕｅｖｒｅｍｏｎｔらの装置に伴うものと同一の問題であるＩＭＳ３４に対するＴＯＦＭＳ３６’の非直角の配置に伴う上記の問題を処理するために、質量分析装置１５０には、ＩＭＳ３４のイオンの出口開口８４とグリッド又はプレート８６’及び９４の間の空間との間に作動可能に配置されたイオントラップ１５２が設けられている。図５に図示された実施形態においては、グリッド又はプレート８６’は、同グリッドを貫通したイオンの入口開口１７８を形成しており、このイオンの入口開口１７８は、ドリフトチューブ軸線７２に沿ってＩＭＳ３４のイオンの出口開口８４と整合している。ＩＭＳ３４に対するＴＯＦＭＳ３６’の別のの非直角の配置においては、イオンは、図４に示された実施形態３０に関して説明されたものと同じ方法でグリッド又はプレート８６’及び９４の間の空間内に入るかもしれないので、イオンの入口開口１７８は必要とされないかも知れない。いずれの場合にも、イオントラップは、第１のエンドキャップ１５４、中央リング１６２及び第２のエンドキャップ１７０を有する公知の四極イオントラップであるのが好ましい。エンドキャップ１５４及び１７０の各々が、ドリフトチューブ軸線７２と整合している貫通孔を形成している。この形状においては、イオントラップ１５２は、ＴＯＦＭＳ３６’への入口開口と整合しているその中心にある小さい体積内にイオンを閉じ込める。第１のエンドキャップは、信号経路１５８を介して電圧源ＶＳ６１５６に接続されており、電圧源ＶＳ６１５６自体は、信号経路１６０を介してコンピュータ３８に接続されている。中央リングは、信号経路１６６を介して電圧源ＶＳ７１６４に接続されており、電圧源ＶＳ７１６４自体は、信号経路１６８を介してコンピュータ３８に接続されており、第２のエンドキャップは、信号経路１７４を介して電圧源ＶＳ８１７２に接続されており、電圧源１７２自体は、信号経路１７６を介してコンピュータ３８に接続されている。電源１５６及び１７２はＤＣ電圧を形成するように作動可能であり、電源１６４は高周波レンジのＡＣ電圧を形成するように作動可能であるのが好ましい。作動時に、コンピュータ３８は、ＩＭＳ３４のイオンの出口開口８４から出て行くイオンが第１のエンドキャップ１５４内に形成された開口に入るのに十分なエネルギを有するように、エンドキャップ１５４及び１７０にバイアスをかけるように電源１５６及び１７２を制御している。イオンが開口内にひとたび入ると、イオンは、出口開口８４から漏れているバッファガスと衝突してトラップ１５２内へと入り、それによって十分なエネルギを失い、その結果、中央リング１６２上の高周波電圧は、トラップ１５２内にイオンを閉じ込めるように作動することができる。閉じ込められたイオンは、更に、トラップ１５２の内側に衝突し、それに応じてイオンに更なるエネルギ損失を生じさせ、その結果、高周波電圧によりイオンがリング１６２の中心に向かって集中する。エンドキャップ１５２及び１７０上並びに中央リング上の電圧が維持される限り、イオンは、トラップ１５２内へ入りその中に集まる。中央リング１６２上の高周波電圧を切り且つエンドキャップ１５２又は１７０のうちの一つに適当なＤＣパルスをかけることによって、イオンはトラップ１５２から出て行く。例えば、正に帯電したイオンの集合をトラップ１５２から排出するためには、エンドキャップ１５２上の電圧をエンドキャップ１７０上に存在する電圧よりも高くパルス化するか又はエンドキャップ１７０上の電圧をエンドキャップ１７０上に存在する電圧よりも低くパルス化しても良い。一般的に、電源１６４によって中央リングにかけられる高周波電場の大きさのみならずあらゆるＤＣ電圧の大きさは、トラップ１５２によって集められるべきあらゆる所望の質量対電荷の比率のイオンを選択するように変えることが出来る。電源１６４によって付与されるＤＣレベル及び高周波ピークの大きさを適切に選択することによって、全ての質量対電荷の比率のイオン又はあらゆる特定の質量対電荷の比率のイオンが、イオントラップ１５２内に選択的に集めることが出来る。本発明においては、イオントラップ１５２は、グリッド又はプレート８６’及び９４間に形成された空間内のイオンの初期位置のより正確な予測を提供するために、コンピュータ３８によって制御して、集められたイオンパケットを周期的に排出するようにすることができる。この動作は、以下においてイオン排出動作と称する。コンピュータ３８は、集められたイオンパケットがイオントラップ１５２から排出される時間を制御するので、イオンパケットがグリッド又はプレート８６’及び９４間に形成された空間内の特定の位置に到達する時間を正しく予測することができる。イオンパケットがグリッド又はプレート８６’及び９４間の特定の位置に到達する時間をイオン排出動作に関して適切に知ることによって、コンピュータ３８は、パルス化されたイオン引き出し電界を付与するための適切なタイミングをより正確に予測して、以下に説明するように最も高い質量分析能力を提供することができかもしれない。更に、パルス化されたイオン引き出し電界のタイミングのより正確な予測を提供することによって、イオンパケット又は少なくともその一部分がＴＯＦＭＳ３６’内で失われる可能性を減じることが出来る。質量分析装置１５０の動作において、ＩＭＳ３４はイオン群（即ちイオン束、以下イオンパケットと呼ぶ）を与えるように動作できる。イオンパケットは、イオンの出口開口８４をかいしてＴＯＦＭＧＳへのイオン移動度の関数として分離される。コンピュータ３８は、イオントラップを制御して種々のイオンパケットを一度に収集し、各収集されたイオンパケットを周期的間隔で放射する。放射されたイオンは、上述したグリッドまたはプレート８６’および９４間に画定された空間に入り、そして、コンピュータ３８が適当な時間を計算する。その時間は、パルス化イオンを加えるためにイオン放射のタイミングにもとづく電界を引き出す。ＴＯＭＦＳ３６’は、上述したように、質量分析情報を発生するように動作する。図６において、オリゴシミジンのサンプル用のイオンフライト時間対イオンドリフト時間のプロット１９０が示されている。そこでは、図示されたデータが質量分析装置３０または１５０をかいしてつくられうる。図３のプロットと比較すれば、本発明のハイブリッドイオン移動度およびタイム−オブ−フライト型質量分析装置が動作して２つのほぼ直交する寸法内の分子の構造情報を解明する。各ドリフト時間について、対応するイオンパケットのＴＯＦＭＳにおいて到達することに対応して本発明の装置は質量対電荷比の数に対応してフライト時間の数を解明することができる。図６のプロット１９０は、質量分析装置３０の全体の解明電力がＩＭＳまたはＴＯＦＭＳのみをかいして達成できるものよりも劇的によいことを示す。この技術は、大きな生物分子（５０残余を超える）についての引き続く情報を得るさいに質量ピークオーバーラップのために質量スペクトルの密集の問題を非常に軽減する。本発明は、生物分子の組成、順序、構造分析のための装置を提供する。その装置は、上記発明の背景の項目において述べた従来装置に関連した欠点を受けない。図７Ａにおいて、図４および５のいずれかの装置実施例用のイオン源７４の好適実施例７４’が示されている。イオン源７４’は、サンプル２０２を有するチャンバ２００と、そこから延びる光学窓２０６とを含む。放射源２０４は、信号経路７６Ａをかいしてコンピュータ３８に電気的に接続され、光学窓２０６をかいして直接放射をし、サンプル２０２を照らすように成形されている。チャンバ２００は、信号経路７６Ｂをかいしてコンピュータ３８によって制御されるポンプ２０８まで延びる導管を含んでいてもよい。イオン源７４’は、公知のＭＡＬＤＩ構造である。放射源２０４（好ましくは、レーザ）がサンプル２０２の表面から気体イオンを取り除く。コンピュータ３８は、サンプルのイオン化を制御するようにレーザの作動時間を制御する。吸収されたイオンは、チャンバ２０２の内部構造によってＩＭＳ３４の入口開口６８へ向けられる。サンプル２０２は、本発明にもとづいて、ＤＮＡ、ＲＮＡ、任意の種々の蛋白質、カーボハイドレート、グリココニュゲート等のような任意のサイズの生物分子でもよい。ポンプ２０８は、チャンバ２０８を加圧するように制御されて、当該技術において公知のような高圧ＭＡＬＤＩ分析を行う。図７Ｂにおいて、図４、５のいずれかの装置実施例のためのイオン源７４の別の実施例７４”が示されている。イオン源７４”は、融解領域２２６に画定された開口に向かって延びるスプレイホースまたはノズル２２２を有する溶けたサンプル２２０を含む。スプレイノズル２２２の作動または噴射が当該技術において公知のように手動で制御されるか、または信号経路７６Ｃをかいしてコンピュータ３８によって制御されてもよい。融解領域２２６は信号経路７６Ｃ’をかいしてコンピュータ３８に接続され、また、供給された荷電滴をノズル２２２をかいして気体イオンに変換し、これらのイオンをイオン光学部材へ供給する。光学部材２３０は、気体イオンの焦点を合わせ、それらをＩＭＳ３４の入口開口内に向ける。イオン源領域３２は、そこからポンプ２３２まで延びる導管を有する。ポンプ２３２は信号経路７６Ｄをかいしてコンピュータ３８によって制御されてもよい。イオン源７４”は、サンプルを収容する融解溶液を気体イオンに変換することができる公知の電子噴射イオン化（ＥＳＩ）構造である。コンピュータ３８は、融解領域２２６の作動時間を制御してサンプルのイオン化を制御する。ポンプ２３２は、当該技術において公知のように、イオン源領域３２を加圧することができる。融解領域２２６は、融解溶液を気体イオンに変換できる。サンプル源２２０は、本発明にもとづいて、ＤＮＡ、ＲＮＡ、任意の種々の蛋白質、カーボハイドレート、グリココニュゲート等のような任意のサイズの生物分子を含有する溶液を含んいてもよい。図７Ｃにおいて、図４、５のいずれかの装置実施例のためのイオン源７４の別の実施例７４'''が示されている。イオン源７４'''は、サンプル源２３６を含み、そのサンプル源２３６は図７Ａまたは７Ｂに示す前述したサンプル源７４’または７４''のいずれでもよく、また、信号経路７６Ｅの数Ｍをかいしてコンピュータ３８によって上述したように制御される。ここで、ＭはＮよりも小さい整数である(図４、５参照)。イオン源７４'''は、さらにイオン源２３６とＩＭＳ３４のイオンの入口開口６８との間に配置されたイオントラップ１５２を有する。イオントラップ１５２は、好ましくは図５に示し上述したものと同一の公知の四極子イオントラップである。したがって、イオントラップ１５２の動作の詳細はここでは繰り返す必要がない。エンドキャップ１５４は、信号経路２４０をかいして電圧源ＶＳ９２３８に接続され、信号経路２４４をかいして電圧源ＶＳ１０２４２に接続され、エンドキャップ１７０が信号経路２４８をかいして電圧源ＶＳ１１２４６に接続される。ＶＳ９，ＶＳ１０，ＶＳ１１は、それぞれ信号経路７６Ｆ、７６Ｇ、７６Ｈに接続される。コンピュータ３８は、ＶＳ９，ＶＳ１０，ＶＳ１１を、図５のＶＳ６，ＶＳ７，ＶＳ８に関して記載したことと同様に制御される。作働中において、コンピュータ３８は上文中で説明したものと類似の態様でイオントラップ１５２を制御するように作働可能であり、これによって、その中の大量のイオンを収集し、収集されたイオンをＩＭＳ３４のイオンの入口開口６８に向かってそこから選択的に放出する。当該技術分野で周知されているように、例えばＩＭＳ３４などのイオン移動度分析器のピーク分解能は、イオン移動度分析器へのイオン入力パルスの長さによって制限される。一般には、移動度のピークは入力イオンパルスの時間長よりも更に分解することはできない。ＥＳＩの使用に特に関連した欠点は、分析のための十分なイオンを生成するため入力イオンパルス幅が典型的には少なくとも５０μｓでなければならないということである。しかしながら、図７Ｃに示されたイオン源構成７４"’を用いた場合、コンピュータ３８は、ＩＭＳ３４の中にイオンをパルス入力する前に、イオントラップ１５２内に大量のイオンを収集するように作働可能である。イオントラップ３４内に十分な数のイオンが収集された状態では、イオン入力パルス長に関する唯一の制限、即ちＩＭＳ３４の分解能力は、イオントラップ１５２を開閉するのに必要とされる時間である。現存するイオントラップを用いた場合、イオン入力パルス長を、存続期間において１μｓ以下にまで減少させることができる。図８Ａ及び図８Ｂは、マルトテトラオセ（maltotetraose）サンプルに対するイオン移動度分布の比較を示し、図８Ａのスペクトル２５０は、図７Ｂに示されたものに類似したＥＳＩ源を使用して生成され、２０μｓの存続期間を持つ１００，０８３入力パルスを持っている。図８Ｂのスペクトル２５２は、イオントラップ、例えば図７Ｃに示されたイオントラップ１５２などと共に図８Ａのために使用されたものと同じＥＳＩ源を用いて生成され、１μｓの存続期間を持つ４００３入力パルスを持っている。スペクトル２５０と比較すると、スペクトル２５２は、信号強度において４ないし５倍の増加、約２０の因子による分解能の増加、及び同様に約２０の因子による信号対ノイズ比率の増加を有している。再び図７Ｃを参照すると、イオントラップ１５２は、ＩＭＳ３４だけの分解能及び感度のみならず、図４のハイブリッドの質量分析装置３０及び図５のハイブリッドの質量分析装置１５０のいずれかの分解能及び感度を増加させるため既知の任意のイオン生成源を使用してもよい。本明細書中で示され説明された、ハイブリッドのイオン移動度及びタイム−オブ−フライト型質量分析装置のいずれの実施例も、多数の異なる作働モードでの作働が可能であることが理解されるべきである。例えば、本発明の様々な実施例の構成及び作用は、比較的低いエネルギーのイオンが生成されてハイブリッドの計測器に注入され、そこからイオンに関連する構造的な情報を得ることができる第１モードの作働に従って、本文中で説明されてきた。第２モードの作働では、このようなイオンをより高いエネルギーでハイブリッドの質量分析装置の中に注入することができ、その結果、ＩＭＳ３４内のバッファーガスとの高エネルギー衝突がイオンの分裂を引き起こす。そのような場合では、それらの移動度の関数として時間の経過と共に分裂したイオン破片は、分析装置のＴＯＦＭＳ部分に供給され、様々な破片の質量分析情報を引き続く分析のために得ることができる。その代わりに、そのような分析のためのイオン分裂を、他の多数の既知の任意技術によって達成してもよい。そのような既知の代替イオン分裂技術の例には、酵素低下分裂法(enzyme degradation fragmentation)、光子分裂法(photo-fragmentation)、例えば可変温度源６０の制御を介してドリフトチューブ４０を加熱することなどによる熱分解、電子衝突分離法(electron impact dissociation)、表面誘起分離法(surface induced dissociation)、及び黒体赤外輻射分離法（blackbody infrared radiation induced dissociation）などが含まれる。第３モードの作働では、特定の質量を持つイオンのみを、ハイブリッドの質量分析装置により処理することができる。特定の質量を持つイオンのみを生成する一つの方法は、ピーク振幅、及び／又は、ＩＭＳ３４の前方に配置されたイオントラップの中心リングの直流電圧を調整することである。この電圧を適当に調整することによって、イオントラップ１５２を、特定の質量対電荷比率を持つイオンのみをその中に蓄えるように構成することができる。この態様では、イオントラップ１５２は、イオンフィルターとして作働するように制御される。特定の質量を持つイオンのみを分析する別の方法は、ＩＭＳ３４とＴＯＦＭＳ３６との間にイオントラップ１５２を提供し、望まれていない質量対電荷比率を持つイオンを除外するようにイオントラップ１５２を制御することである。第４モードの作働では、特定の質量を持つ高エネルギーイオンだけがＩＭＳ３４に導入される。その中で、これらのイオンは分裂を経て、次にそのような破片は上述したようにＴＯＦＭＳ３６によって更なる処理を受けることができる。本発明は、図面に示され前述した説明で詳細に述べられたが、これは一例と考えるべきであり、この特徴に限定されるものではなく、好ましい実施例のみが図示及び説明されたのであって、本発明の要旨の範囲内に含まれる全ての変更及び改良が保護されることが望まれていると理解されよう。請求の範囲１．質量スペクトル情報を発生する方法において、ガス状のイオン塊を発生する段階と、第１の軸線に沿ってガス状のイオン塊を分離して、各々が関連する独特のイオン移動度を有する多数のイオンパケットを形成する段階と、前記第１の軸線に対して垂直な第２の軸線に沿って少なくともいくつかのイオンパケットを順次分割して、各々が関連する独特のイオン質量を有する多数のイオンサブパケットを形成する段階と、前記少なくとも幾つかのイオンサブパケットを処理して、質量スペクトル情報を決定する段階と、を備えている方法。２．請求項１に記載の方法において、ガス状のイオン塊を形成する段階が融解された生物学的試料からガス状のイオン塊を発生する段階を備えている方法。３．請求項２に記載の方法において、融解された生物学的試料からガス状のイオン塊を発生する段階がエレクトロスプレーイオン化によりガス状のイオン塊を発生する段階を備えている方法。４．請求項１に記載の方法において、前記イオンを発生する段階が生物学的試料の表面からガス状のイオン塊を取り除く段階を備えている方法。５．請求項４に記載の方法において、前記生物学的試料の表面からガス状のイオン塊を取り除く段階がレーザー脱着式イオン化を介してガス状のイオン塊を発生する段階を備えている方法。６．請求項１に記載の方法において、ガス状のイオン塊を発生する段階が、試料源からガス状のイオンを発生する段階と、イオントラップで発生されたイオンの少なくとも幾つかを収集する段階と、前記イオンの発生と収集の段階を多数回繰り返して、イオントラップにガス状のイオン塊を形成する段階と、イオントラップからガス状のイオン塊を取り除く段階と、を備えた方法。７．請求項６に記載の方法において、試料源からガス状のイオンを発生する段階が、生物学的試料からガス状のイオンを発生する段階を備えている方法。８．請求項７に記載の方法において、前記生物学的試料からガス状のイオンを発生する段階が、エレクトロスプレーイオン化により生物学的試料からガス状のイオンを発生する段階を備えている方法。９．請求項７に記載の方法において、前記生物学的試料からガス状のイオンを発生する段階が、レーザー脱着式イオン化を介して生物学的試料からガス状のイオンを発生する段階を備えている方法。１０．試料源から質量スペクトル情報を発生する装置において、試料源からガス状のイオン塊を発生する手段と、一端部に設けられていて前記ガス状のイオン塊を発生する手段と連通しているイオンの入口開口と他端部に設けられたイオンの出口開口とを形成し、前記イオンの入口開口と出口開口とがその間に第１の軸線を形成する、イオン移動度分析器（IMS）と、一端部に設けられていてイオンの出口開口と流体連通するイオン加速領域と、他端部に設けられたイオン検出器とを形成し、前記イオン加速領域とイオン検出器とがその間に前記第１の軸線に垂直な第２の軸線を形成する、タイム−オブ− フライト型質量分析装置（TOFMS）と、を備えている装置。１１．請求項１０に記載の装置において、前記ＩＭＳが、加圧された緩衝ガスを前記ＩＭＳに供給する手段を更に備えている装置。１２．請求項１０に記載の装置において、前記IMSと関連し、前記IMS内で第１の所定の圧力を維持するように作動する第１のポンプと、前記TOFMSと関連し、前記TOFMS内で第２の所定の圧力を維持するように作動する第２のポンプと，を備えている装置。１３．イオン質量スペクトル情報を発生する方法において、ガス状のイオン塊を発生する段階と、第１の軸線に沿ってガス状のイオン塊を分割して、各々がそれと関連する独特のイオン移動度を有する多数のイオンパケットを形成する段階と、前記イオンパケットを順次収集して、第１のイオントラップからイオンパケットを排出する段階と、第２の軸線に沿って第１のイオントラップから排出されたイオンパケットの少なくとも幾つかを分割して、各々がそれと関連する独特のイオン質量を有する多数のイオンサブパケットを形成する段階と、前記イオンサブパケットの少なくとも幾つかを処理して、質量スペクトル情報を決定する段階と、を備えている方法。１４．請求項１３に記載の方法において、前記ガス状のイオン塊を発生する段階が融解された生物学的試料からガス状のイオン塊を発生する段階を備えている方法。１５．請求項１４に記載の方法において、融解された生物学的試料からガス状のイオン塊を発生する段階がエレクトロスプレーイオン化によりガス状のイオン塊を発生する段階を備えている方法。１６．請求項１３に記載の方法において、前記イオンを発生する段階が生物学的試料の表面からガス状のイオン塊を取り除く段階を備えている方法。１７．請求項１６に記載の方法において、前記生物学的試料の表面からガス状のイオン塊を取り除く段階がレーザー脱着式イオン化を介してガス状のイオン塊を発生する段階を備えている方法。１８．請求項１３に記載の方法において、ガス状のイオン塊を発生する段階が、試料源からガス状のイオンを発生する段階と、第２のイオントラップで発生されたイオンの少なくとも幾つかを収集する段階と、前記イオンの発生と収集の段階を多数回繰り返して、前記第２のイオントラップにガス状のイオン塊を形成する段階と、第２のイオントラップからガス状のイオン塊を取り除く段階と、を備えた方法。１９．試料源から質量スペクトル情報を生成する装置にして、試料源からガス状のイオン塊を発生させる手段と、その一端にガス状のイオン塊を発生させる前記手段と流体連通するイオンの入口開口を画成し、その対向端にイオンの出口開口を画成する、イオン移動度分析器（ＩＭＳ）と、前記ＩＭＳの出口開口と流体連通するイオンの入口開口と、イオンの出口開口とを画成する、イオントラップと、その一端に前記イオントラップの出口開口と流体連通する、イオン加速領域を画成し、その対向端にイオン検出器を画成する、質量分析器（ＭＳ）とを具備し、前記イオンの入口開口とイオンの出口開口とは、それらの間に第１の軸線を画成し、前記イオン加速領域と前記イオン検出器は、それらの間に第２の軸線を画成する、装置。２０．請求項１９に記載の装置にして、ガス状のイオン塊を発生させる前記手段が、前記ガス状のイオン塊の発生を制御する前記手段により供給されたイオン源信号数に反応する、装置。２１．請求項２０に記載の装置にして、前記イオントラップが、前記手段によって供給されたイオントラップ信号数に反応して、イオンがイオントラップに入り、イオンがそこに留まり、及びそこからイオンを排出するのを許容するように制御する、装置。２２．請求項２１に記載の装置にして、前記イオン加速領域が、該イオン加速領域の付勢を制御する前記手段により供給されたイオン加速信号数に反応する、装置。２３．請求項２２に記載の装置にして、前記イオン検出器は、該検出器でのイオン検出を表示する、検出器出力信号を生成するように操作可能であり、前記制御手段は、検出器出力に対応するイオン質量スペクトル情報を計算するために、前記検出器出力信号数に反応する、装置。２４．請求項１９に記載の装置にして、前記第１の軸線と第２の軸線が非垂直である、装置。２５．請求項２４に記載の装置にして、前記ＩＭＳが前記ドリフトチューブに加圧された緩衝ガスを供給する手段を更に含む、装置。２６．試料源から質量スペクトル情報を生成する装置にして、試料源からガス状のイオン塊を発生させる手段と、ガス状のイオン塊を発生させる前記手段と流体連通するイオンの入口開口と、イオンの出口開口とを画成する第１のイオントラップと、その一端に前記第１のイオントラップの出口開口と流体連通するイオンの入口開口を画成し、その対向端にイオンの出口開口を画成する、イオン移動度分析計（ＩＭＳ）と、その一端に前記ＩＭＳの出口開口と流体連通する、イオン加速領域を画成し、その対向端にイオン検出器を画成する、質量分析器（ＭＳ）とを具備し、前記イオンの入口開口とイオンの出口開口は、それらの間に第１の軸線を画成し、前記イオン加速領域と前記イオン検出器は、それらの間に第２の軸線を画成する、装置。２７．請求項２６に記載の装置にして、前記第１の軸線が前記第２の軸線と直交する、装置。２８．請求項２６に記載の装置にして、前記第１の軸線は前記第２の軸線と直交せず、更に前記ＩＭＳと前記ＭＳとの間に配置された第２のイオントラップを含み、該第２のイオントラップが、前記ＩＭＳの出口開口と流体連通するイオンの入口開口と、前記ＭＳのイオン加速領域と流体連通するイオンの出口開口とを有する、装置。２９．請求項２６に記載の装置にして、前記ＩＭＳが前記フライトチューブ内に加圧された緩衝ガスを供給する手段を更に含む、装置。３０．質量スペクトル情報を生成する方法にして、試料源からガス状のイオンを発生させる工程と、発生したイオンの少なくとも幾つかをイオントラップ内に捕集する工程と、前記発生工程と前記捕集工程を複数回繰り返して、前記イオントラップ内にガス状のイオン塊を形成する工程と、前記イオントラップからガス状のイオン塊を放出する工程と、前記ガス状のイオン塊を第１の軸線に沿って調時的に分離して、各々がそれに関連した特有のイオン移動度を有する、多数のイオンパケットを形成する工程と、少なくとも前記イオンパケットの幾つかを第２の軸線に沿って調時的に連続して分離して、各々がそれに関連した特有のイオン質量を有する、幾らかのイオンサブパケットを形成する工程と、前記イオンサブパケットの少なくとも幾つかを処理して、該イオンサブパケットから質量スペクトル情報を決定する工程とからなる、方法。３１．請求項３０に記載の方法にして、試料源からイオンを発生させる前記発生工程が生物学的試料からイオンを発生させることを含む、方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ【要約の続き】たイオントラップであってもよい。ＩＭＳ(３４)、ＴＯＦＭＳ（３６）及びイオン源（７４）はコンピュータ（３８）で制御されることが好ましい。

Claims

【特許請求の範囲】１．マススペクトル情報を発生する方法において、イオンのガス状容積を発生する段階と、第１の軸線に沿ってイオンのガス状容積を分割して、各々が関連する独自のイオン移動度を有する多数のイオン群を形成する段階と、前記第１の軸線に対して垂直な第２の軸線に沿って少なくともいくつかのイオン群を順次分割して、各々が関連する独自のイオン質量を有する多数の準イオン群を形成する段階と、前記少なくとも幾つかの準イオン群を処理して、質量スペクトル情報を決定する段階と、を備えている方法。２．請求項１に記載の方法において、ガス状のイオン群を形成する段階が融解された生物学的試料からガス状のイオン群を発生する段階を備えている方法。３．請求項２に記載の方法において、融解された生物学的試料からガス状のイオン群を発生する段階がエレクトロスプレーイオン化によりガス状イオン群を発生する段階を備えている方法。４．請求項１に記載の方法において、前記イオンを発生する段階が生物学的試料の表面からガス状のイオン群を取り除く段階を備えている方法。５．請求項４に記載の方法において、前記生物学的試料の表面からガス状のイオン群を取り除く段階がレーザー脱着式イオン化を介してガス状のイオン群を発生する段階を備えている方法。６．請求項１に記載の方法において、ガス状のイオン群を発生する段階が、試料源からガス状イオンを発生する段階と、イオントラップで発生されたイオンの少なくとも幾つかを収集する段階と、前記イオン群の発生と収集の段階を多数回繰り返して、イオントラップにガス状のイオン群を形成する段階と、イオントラップからガス状のイオン群を取り除く段階と、を備えた方法。７．請求項６に記載の方法において、試料源からガス状のイオン群を発生する段階が、生物学的試料からガス状イオンを発生する段階を備えている方法。８．請求項７に記載の方法において、前記生物学的試料からガス状イオンを発生する段階が、エレクトロスプレーイオン化により生物学的試料からガス状イオンを発生する段階を備えている方法。９．請求項７に記載の方法において、前記生物学的試料からガス状イオンを発生する段階が、レーザー脱着式イオン化を介して生物学的試料からガス状のイオンを発生する段階を備えている方法。１０．試料源から質量スペクトル情報を発生する装置において、試料源からガス状のイオン群を発生する手段と、一端部に設けられていて前記ガス状イオン群を発生する手段と連通しているイオン入口開口部と他端部に設けられたイオン出口開口部とを形成し、前記イオン入口開口部と出口開口部とがその間に第１の軸線を形成する、イオン移動度分析計（IMS）と、一端部に設けられていてイオン出口開口部と流体連通するイオン加速領域と、他端部に設けられたイオン検出器とを形成し、前記イオン加速領域とイオン検出器とがその間に前記第１の軸線に垂直な第２の軸線を形成する、タイム−オブ− フライト質量分析装置（TOFMS）と、を備えている装置。１１．請求項１０に記載の装置において、前記ガス状のイオン群を発生する手段と前記イオン加速領域とを制御する手段を更に備えている装置。１２．請求項１１に記載の装置において、イオン群を発生する手段が、前記イオン群を発生するように制御する手段により供給された第１の信号に応答し、前記加速領域が前記加速領域を付勢するように制御する手段により供給された第２の信号に応答する、装置。１３．請求項１２に記載の装置において、前記イオン検出器がイオンの検出を表示する出力信号を発生するように作動し、かつ、前記制御手段が前記出力信号に応答してそれに対応するイオン質量スペクトル情報を計算する装置。１４．請求項１０に記載の装置において、前記IMSが、前記イオン入口開口部とイオン出口開口部の間に着座されたドリフトチューブを更に備え、前記第１の軸線が前記ドリフトチューブを介して伸長しかつドリフトチューブを形成し、前記TOFMSが前記イオン加速領域と前記イオン検出器との間に着座されたフライトチューブとを更に備え、前記第２の軸線が前記フライトチューブを介して伸長しかつフライトチューブ軸線を形成する、装置。１５．請求項１４に記載の装置において、前記IMSが圧縮されたバッファーガスを前記ドリフトチューブに供給する手段を更に備えている装置。１６．請求項１０に記載の装置において、前記IMSと関連し、前記IMS内で第１の所定の圧力を維持するように作動する第１のポンプと、前記TOFMSと関連し、前記TOFMS内で第２の所定の圧力を維持するように作動する第２のポンプと，を備えている装置。１７．請求項１０に記載の装置において、前記試料源が生物学的試料である装置。１８．イオン質量スペクトル情報を発生する方法において、ガス状のイオン群を発生する段階と、第１の軸線に沿ってガス状のイオン容積を分割して、各々がそれと関連する独自のイオン移動度を有する多数のイオン群を形成する段階と、前記イオン群を順次収集して、第１のイオントラップからイオン群を注入する段階と、第２の軸線に沿って第１のイオントラップから注入されたイオン群の少なくとも幾つかを分割して、各々がそれと関連する独自のイオン質量を有する多数の準イオン群を形成する段階と、前記準イオン群の少なくとも幾つかを処理して、質量スペクトル情報を決定する段階と、を備えている方法。１９．請求項１８に記載の方法において、前記ガス状のイオン群を発生する段階が融解された生物学的試料からガス状のイオン群を発生する段階を備えている方法。２０．請求項１９に記載の方法において、融解された生物学的試料からガス状のイオン群を発生する段階がエレクトロスプレーイオン化によりガス状イオン群を発生する段階を備えている方法。２１．請求項１８に記載の方法において、前記イオンを発生する段階が生物学的試料の表面からガス状のイオン群を取り除く段階を備えている方法。２２．請求項２１に記載の方法において、前記生物学的試料の表面からガス状のイオン群を取り除く段階がレーザー脱着式イオン化を介してガス状のイオン群を発生する段階を備えている方法。２３．請求項１８に記載の方法において、ガス状のイオン群を発生する段階が、試料源からガス状イオンを発生する段階と、イオントラップで発生されたイオンの少なくとも幾つかを収集する段階と、前記イオン群の発生と収集の段階を多数回繰り返して、イオントラップにガス状のイオン群を形成する段階と、イオントラップからガス状のイオン群を取り除く段階と、を備えた方法。２４．請求項２３に記載の方法において、試料源からガス状のイオン群を発生する段階が、生物学的試料からガス状イオンを発生する段階を備えている方法。２５．請求項２４に記載の方法において、前記生物学的試料からガス状イオンを発生する段階が、エレクトロスプレーイオン化により生物学的試料からガス状イオンを発生する段階を備えている方法。２６．請求項２４に記載の方法において、前記生物学的試料からガス状イオンを発生する段階が、レーザー脱着式イオン化を介して生物学的試料からガス状のイオンを発生する段階を備えている方法。２７．試料源から質量スペクトル情報を生成する装置にして、試料源からイオンのガス状塊を発生させる手段と、その一端にイオンのガス状塊を発生させる前記手段と流体連通するイオン入口開口を画成し、その対向端にイオン出口開口を画成する、イオン移動度分析計（ＩＭＳ）と、前記ＩＭＳのイオン出口開口と流体連通するイオン入口と、イオン出口とを画成する、イオントラツプと、その一端に前記イオントラップのイオン出口と流体連通する、イオン加速領域を画成し、その対向端にイオン検出器を画成する、質量分析計（ＭＳ）とを具備し、前記イオン入口開口とイオン出口開口は、それらの間に第１軸を画成し、前記イオン加速領域と前記イオン検出器は、それらの間に第２軸を画成する、装置。２８．請求項２７に記載の装置にして、イオンのガス状塊を発生させる前記手段、前記イオントラップ及び前記イオン加速領域を制御する手段を更に含む、装置。２９．請求項２８に記載の装置にして、イオン塊を発生させる前記手段が、前記イオン塊の発生を制御する前記手段により供給されたイオン源信号数に反応（共鳴）する、装置。３０．請求項２９に記載の装置にして、前記イオントラップが、イオンがイオントラップに入り、イオンがそこに留まり、及びそこからイオンを射出するのを許容することを制御する、前記手段によって供給されたイオントラップ信号数に反応（共鳴）する、装置。３１．請求項３０に記載の装置にして、前記加速領域が、該加速領域の活性化を制御する前記手段により供絵されたイオン加速信号数に反応（共鳴）する、装置。３２．請求項３１に記載の装置にして、前記イオン検出器は、該検出器でのイオン検出を表示する、検出器出力信号を生成するように操作可能であり、前記制御手段は、検出器出力に対応するイオン質量スペクトル情報を計算するために、前記検出器出力信号数に反応（共鳴）する、装置。３３．請求項２７に記載の装置にして、前記ＩＭＳは、前記イオン入口開口とイオン出口開口との間に配置されたドリフトチューブを更に含み、前記第１軸は該ドリフトチューブを通って延び、ドリフトチューブ軸を画成し、前記ＭＳは、前記イオン加速領域と前記イオン検出器との間に配置されたフライトチューブを含む、タイム−オブ−フライト型質量分析計（ＴＯＦＭＳ）であり、前記第２軸は該フライトチューブを通って延び、フライトチューブ軸を画成する、装置。３４．請求項３３に記載の装置にして、前記ドリフトチューブ軸とフライトチューブ軸が、非垂直である、装置。３５．請求項３３に記載の装置にして、前記ＩＭＳが、前記ドリフトチュウーブに加圧された緩衝ガスを供給する手段を更に含む、装置。３６．請求項２８に記載の装置にして、前記ＩＭＳと関連する第１ポンプと、前記ＭＳと関連する第２ポンプを更に含み、前記第１ポンプは、前記ＩＭＳ内を予め設定した第１の圧力に維持するように操作可能であり、前記第２ポンプは、前記ＴＯＦＭＳ内を予め設定した第２の圧力に維持するように操作可能である、装置。３７．請求項２７に記載の装置にして、前記試料源が、生物学的試料である、装置。３８．試料源から質量スペクトル情報を生成する装置にして、試料源からイオンのガス状塊を発生させる手段と、イオンのガス状塊を発生させる前記手段と流体連通するイオン入口と、イオン出口とを画成する第１イオントラップと、その一端に前記第１イオントラップのイオン出口と流体連通するイオン入口開口を画成し、その対向端にイオン出口開口を画成する、イオン移動度分析計（ＩＭＳ）と、その一端に前記ＩＭＳのイオン出口と流体連通する、イオン加速領域を画成し、その対向端にイオン検出器を画成する、質量分析計（ＭＳ）とを具備し、前記イオン入口開口とイオン出口開口は、それらの間に第１軸を画成し、前記イオン加速領域と前記イオン検出器は、それらの間に第２軸を画成する、装置。３９．請求項３９に記載の装置にして、前記第１軸が、前記第２軸と直交する、装置。４０．請求項３８に記載の装置にして、前記第１軸は前記第２軸と直交せず、更に前記ＩＭＳと前記ＭＳとの間に配置された第２イオントラップを含み、該第２イオントラップが、前記ＩＭＳのイオン出口開口と流体連通するイオン入口と、前記ＭＳのイオン加速領域と流体連通するイオン出口とを有する、装置。４１．請求項３８に記載の装置にして、前記ＩＭＳが、前記イオン入口開口と前記イオン出口開口との間に配置されたドリフトチューブを更に含み、前記第１軸が該ドリフトチューブを通って延び、ドリフトチューブ軸を画成し、前記ＭＳが、前記イオン加速領域と前記イオン検出器との間に配置されたフライトチューブを含む、タイム−オブ−フライト型質量分析計（ＴＯＦＭＳ）であり、前記第２軸は該フライトチューブを通って延び、フライトチューブ軸を画成する、装置。４２．請求項４０に記載の装置にして、前記ＩＭＳが、前記フライトチューブ内に加圧された緩衝ガスを供給する手段を更に含む、装置。４３．請求項４１に記載の装置にして、前記ＩＭＳと関連する第１ポンプと、前記ＴＯＦＭＳと関連する第２ポンプを更に含み、前記第１ポンプは、前記ＩＭＳ内を予め設定した第１の圧力に維持するように操作可能であり、前記第２ポンプは、前記ＴＯＦＭＳ内を予め設定した第２の圧力に維持するように操作可能である、装置。４４．請求項３８に記載の装置にして、前記試料源が、生物学的試料である、装置。４５．質量スペクトル情報を生成する方法にして、試料源からガス状イオンを発生させる工程と、発生したイオンの少なくとも幾つかをイオントラップ内に捕集する工程と、前記発生工程と前記捕集工程を複数回繰り返して、前記イオントラップ内にイオンのガス状塊を形成する工程と、前記イオントラップからイオンのガス状塊を放出する工程と、前記イオンのガス状塊を第１の軸に沿って正しいテンポで分離して、各々がそれに関連した均一のイオン移動度を有する、幾つかのイオン束を形成する工程と、少なくとも前記イオン束の幾つかを第２の軸に沿って正しいテンポで連続して分離して、各々がそれに関連した均一のイオン質量を有する、幾らかの副イオン束を形成する工程、及び少なくとも前記副イオン束の幾つかを処理して、該副イオン束から質量スペクトル情報を決定する工程とからなる、方法。４６．請求項４５に記載の方法にして、試料源からイオンを発生させる前記発生工程が、生物学的試料からイオンを発生させることを含む、方法。