JP2003536207A

JP2003536207A - 大量高安定イオン束生成用大気圧イオンレンズ

Info

Publication number: JP2003536207A
Application number: JP2001587461A
Authority: JP
Inventors: ディーワイチェン，デイヴィッド; ジェイダグラス，ドナルド; ビーシュナイダー，ブラッドリー
Original assignee: ユニヴァーシティーオブブリティッシュコロンビア
Priority date: 2000-05-22
Filing date: 2001-05-22
Publication date: 2003-12-02
Also published as: EP1290712B1; US7067804B2; ATE392006T1; EP1290712A2; DE60133548D1; CA2409860A1; WO2001091158A2; AU2001261958A1; US20040011953A1; DE60133548T2; WO2001091158A3

Abstract

(57)【要約】イオンレンズは、実質的に大気圧にある様々なタイプのイオン源でつくられるイオンを集束するために用いられる。イオンは、性能向上のためにより多量でより安定なイオン束を必要とする、下流の質量分析計またはその他の装置の入口に集束される。イオンレンズはスプレー器先端に近接して取り付けられる。イオンレンズは、生成されたイオンの全てにわたって数えられる、総イオンカウント率を増加させる。イオンレンズは、生成されるイオンの、イオンフラグメンテーションの度合及び電荷状態パターンをを変えるために用いることもできる。イオンレンズにより、より安定なイオン信号を得ることもできる。さらに、１つより多くのイオンレンズを用いることができる。発明は、多スプレー器イオン源に拡張することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】発明の分野本発明は、イオンスプレー、電子スプレー、小液流量電子スプレー、小液流量
イオンスプレー、ナノスプレー及び大気圧化学イオン化(ＡＰＣＩ)源のような、
ただしこれらには限定されない、様々なタイプのイオン源に関する。さらに詳し
くは、本発明は、様々なタイプの電子スプレーイオン源により生成される、イオ
ンの信号安定性の向上及びイオン束の大量化に関する。

【０００２】発明の背景電子スプレーイオン化(ＥＳＩ)は比較的高い圧力における気相でイオンを生成
する方法である。ＥＳＩは初め、質量分析のためのイオン源としてドール(Dole)
等(Ｍ.ドール，Ｌ.Ｌ.マッハ(Mach)，Ｒ.Ｌ.ハインズ(Heines)，Ｒ.Ｃ.モブレイ
(Mobeley)，Ｌ.Ｐ.ファーガソン(Ferguson)，Ｍ.Ｂ.アリス(Alice)，J. Chem. P
hys.，１９６８年，第４９巻，ｐ.２２４０〜２２４９)により提案された。フェ
ン(Fenn)及び共同研究者等の研究(Ｍ.ヤマシタ(Yamashita)，Ｊ.Ｄ.フェン，J.
Phys. Chem.，１９８４年，第８８巻，ｐ.４４５１〜４４５９；Ｍ.ヤマシタ，
Ｊ.Ｄ.フェン，J. Phys. Chem.，１９８４年，第８８巻，ｐ.４６７１〜４６７
５；Ｃ.Ｍ.ホワイトハウス(Whitehouse)，Ｒ.Ｎ.ドレイヤー(Dreyer)，Ｍ.ヤマ
シタ，Ｊ.Ｂ.フェン，Anal. Chem.，１９８５年，第５７巻，ｐ.６７５〜６７９
)が、質量分析法に対するＥＳＩの潜在能力を明らかにするのに役立った。それ
以降、ＥＳＩは、多用性、使用の容易性及び大きな生体分子に対する有効性によ
り、最も普通に用いられるタイプのイオン化法の１つとなっている。

【０００３】ＥＳＩは、液体試料に高電位に保たれた毛管を通過させる工程を含む。液体試
料からの液滴が帯電し、電気泳動型の電荷分離がおこる。陽イオンモードＥＳＩ
では、毛管の先端で生じる液滴のメニスカスに向かって陽イオンが下流に移動す
る。陰イオンは毛管に向かって引きつけられ、この結果成長途上の液滴に電荷の
富化がおこる。その後の、帯電した液滴の分裂または気化により、単独の溶媒和
気相イオンの形成がおこる(Ｐ.ケバーレ(Kebarle)，Ｌ.タン(Tang)，Analytical
Chemistry，１９９３年，第６５巻，ｐ.９７２Ａ〜９８６Ａ)。次いでこれらの
イオンは通常、四重極質量分析計、飛行時間型質量分析計、イオントラップ型質
量分析計、イオンサイクロトロン共鳴質量分析計等のような、下流にある分析装
置の開口に通される。

【０００４】イオンスプレーは、液滴分裂の増進を助長するために噴霧器ガス流が用いられ
る、ＥＳＩの一形態である。噴霧器ガスは、毛管先端に形成された液滴の分割を
補助する。このようにして形成されたイオンは、四重極質量分析計、飛行時間型
質量分析計、イオントラップ型質量分析計及びイオンサイクロトロン共鳴質量分
析計を含むが、これらには限定されない、様々な質量分析計の真空系内に導くこ
とができる。

【０００５】あいにくなことに、ＥＳＩ及びイオンスプレーを質量分析計とともに使用して
得られるイオンサンプリング効率は低い。一般に、イオンが生成される大気圧領
域とイオンが入らなければならない第１ポンプ排気差圧真空段との間で多数のイ
オンが失われる。イオンは、一般には直径１ｃｍまで広がる電子スプレー霧柱内
で形成される。イオンサンプリングオリフィス、すなわち質量分析計の入口オリ
フィスの直径は一般に約０．０１から０．０２５ｃｍであり、したがってごく少
率のイオンしかサンプリング開口を通過できない。大気圧領域を第１真空段から
隔てている開口の大きさが、質量分析計内へのガス及びイオン流の導通率を制限
している。開口の直径は質量分析計の真空系のポンプ排気速度により制限される
。真空ポンプに付随するかなりの費用により、所望の開口寸法と真空ポンプコス
トとの間で妥協を成立させなければならない。さらに、大気圧におけるイオン運
動は等電位線の形状及び分布に依存するから、入口開口に導かれるイオンは多く
はない。

【０００６】したがって、ナノ電子スプレーイオン化(Ｍ.ウィルム(Wilm)，Ｍ.マン(Mann)
，Anal. Chem.，１９９６年，第６８巻，ｐ.１〜８)及びその他の小流量電子ス
プレーイオン化源(Ｄ.フィギーズ(Figeys)，Ｒ.エーベルソルド(Aebersold)，El
ectrophoresis，１９９７年，第１８巻，ｐ.３６０〜３６８)の開発へと導いた
、イオンサンプリング効率を高めるための努力がなされてきた。小流量イオン化
源は、一般的なＥＳＩ源で用いられるよりかなり小さい内径をもつ、テーパ付ス
プレー器を利用する。小流量イオン源は一般に、内径が５〜３０μｍのテーパ付
スプレー器を有し、流量は０．０５から１．０μｌ／分である。一般的なＥＳＩ
及びイオンスプレー源では、流量が１〜１０００μｌ／分であり、スプレー先端
径は５０〜２００μｍである。与えられた検体濃度に対して、小流量イオン源に
よる信号は一般に、必要な流量がかなり小さくとも、通常の電子スプレー源の信
号と同じ大きさかまたはそれより大きい。これは、イオン源で生成された検体イ
オンのサンプリング効率がかなり高められたことによる。小流量イオン源に噴霧
器ガス流を取り入れることもできる。上記のタイプのイオン源は、以降、本文に
おいて小流量イオンスプレー源と称される。

【０００７】質量分析法用にＥＳＩのイオンサンプリング効率を高めるために用いられ得る
別の手法は、ＥＳＩ源が取り付けられる質量分析計の改修に関わる。特に、真空
系内により多くのイオンを引き入れるために、質量分析計の入口開口径を大きく
することができる。イオン対ガス比が一定のままであれば、イオン信号の増大は
ガス流量の増大に比例すると考えられる。しかし、質量分析系内を同じ圧力に維
持するためにより大きな真空ポンプが必要になるであろう。あいにくなことには
、真空ポンプの排気速度を高めることは、質量分析計のコストをかなり高める結
果となる。

【０００８】従来技術の方法では、イオンの広がりを抑えるため、すなわちイオンビームを
集束させるための、減圧下にある、１つまたは複数の真空領域すなわち１つまた
は複数の遷移領域に電位を与えることが考えられていた。しかしこれは、イオン
の広がりが１つまたは複数の減圧領域内の等電位線及びガス速度のいずれにも支
配されるため、困難である。また、不適切な電位がレンズ素子に与えられると、
望ましくないイオンフラグメンテーションも生じ得る。逆に、大気圧領域におい
ては、イオン軌道を支配するのは等電位線であり、イオンが衝突間に移動する距
離は非常に短いので、イオンがイオンフラグメンテーションを生じるかまたはか
なりな速度を得るに十分なエネルギーを蓄積することはない。

【０００９】イオンビームを集束させ、イオン軌道を変えるために、イオンレンズが真空領
域で用いられてきた。その他の従来技術の方法は、下流の質量分析計に入る直前
のイオン軌道の改善に向けられている。フランツェン(Franzen)等(米国特許第５
，７４７，７９９号)は、ＥＳＩ源の下流にある質量分析計のための、大気圧に
あるかまたは大気圧に近い、加熱された毛管入口の内壁の上に配置されたリング
電極を開示した。リングの目的は、質量分析計の入口毛管へのイオンの引込みを
補助することであった。リングは、電気力線が質量分析計の入口毛管内に直に向
けられるように、等電位線の形状を改善した。しかし、イオン信号に明らかな増
大が見られたか否かについては何等の証拠も与えられなかった。

【００１０】ギーチセク(Guicicek)等(米国特許第５，４３２，３４３号)は、多重真空段を
もつ遷移領域を備える質量分析計に接続された、大気圧にある、ＥＳＩ源用イン
ターフェースを開示した。遷移領域には、イオンの中心線に沿う集束を補助する
ために適切に配置されなければならない、少なくとも１つの静電レンズが備えら
れた。静電レンズの目的は、第２及び第３ポンプ排気差圧真空段内のイオン通過
効率を高めることであった。ＥＳＩ源外囲器内に、ギーチセクはＥＳＩ源の外囲
器周縁近くに設置された端板レンズ素子及び円筒レンズを示した。ＥＳＩ源外囲
器内のレンズの目的は、ＥＳＩ源外囲器の、遷移領域に通じる毛管入口に脱離検
体イオンをより効率よく運び入れることができる中心線近くにおける、帯電液滴
の高濃度化を補助することであった。しかし、これらのレンズはスプレー器及び
遷移領域に通じる毛管の入口開口のいずれからもかなり離れた位置におかれ、し
たがってどれだけの集束効果をイオン源外囲器内のレンズがスプレー器先端近傍
に与えたかについては疑問である。装置の他の部品については電場の詳細が与え
られているが、この大気圧イオン化チャンバ内の電場の詳細は全く与えられてい
ない。さらに、この方法でイオン信号の増大が達成可能であることを示す結果は
何も示されていない。

【００１１】フェン(Feng)等(Ｘ.フェン，Ｇ.Ｒ.アグネス(Agnes)，J. Am. Soc. Mass Spec
trom.，２０００年，第１１巻，ｐ.３９３〜３９９)は、下流の質量分析計のサ
ンプリングオリフィス内にイオンを誘導するためのいくつかの大気圧電極構造を
評価した。液滴浮揚イオン源から見てダウンフィールド側にワイヤレンズが配置
された。イオン源の流量は５μｌ／分であった。フェン等は、ワイヤレンズが質
量分析計内で検出されるイオン電流の増大をもたらすことを見いだした。しかし
レンズには、より高価な電源が必要な、ＡＣ及びＤＣ電圧のいずれもが用いられ
た。さらに、フェンの装置はカーテンガスとともに使用することができず、した
がって実用が限られる。さらにフェンのレンズは、単独の孤立液滴だけで作用し
、ＥＳＩ源のような連続イオン源では作用しないことが明らかにされた。最後に
、フェンのレンズはイオン源から見て実質的にダウンフィールド側の脱溶媒和領
域に配置される。

【００１２】ホワイトハウス等(米国特許第６，０６０，７０５号)は、動作中に電子スプレ
ー及び大気圧イオン源を直接見ることができる窓を大気圧イオン化チャンバ壁上
に付け加えた。ホワイトハウスは、大気圧イオン化チャンバの側壁に沿って延び
る円筒電極及び電子スプレーニードル先端に与えられる噴霧器ガス流も開示した
。イオン源と下流の質量分析計との間の遷移領域には３つの静電レンズもあった
。イオン源外囲器内の円筒電極の電位は、電子スプレーニードル先端を離れた荷
電イオンが、電場により、下流の質量分析計のオリフィスすなわち毛管入口に向
けて導かれ、集束されるように設定された。ホワイトハウスは、イオン源外囲器
内の円筒電極に与えられた電位が高められたときに、また電位が円筒レンズに与
えられ、帯電液滴の分割を補助するために噴霧器ガスが用いられたときにも、イ
オン信号の増大があったことを認めた。ホワイトハウスは、電位及びニードル位
置を調節して電子スプレー性能を最適化できることも明らかにした。しかし、こ
の場合も、ＥＳＩ源外囲器内の円筒電極はＥＳＩスプレー器から遠く離れていた
。さらに、円筒電極の配置は固定され、電極の位置及び向きを調節できなかった
。

【００１３】バートシュ(Bertsch)等(米国特許第５，８３８，００３号)は、実質的に大気
圧または大気圧近くで動作し、非対称電極を組み込んだ、電子スプレーイオン化
チャンバを開示した。非対称電極は、完全円筒の２分の１、半円形平板、ワイヤ
または円形平ディスクのいずれかであった。スプレー器は質量分析計のイオン入
口の軸に対して９０°の角度をなす方向に向けられた。バートシュは、電極をス
プレー器の先端をこえて延ばし得ることも開示した。しかしバートシュは、非対
称電極が電子スプレーを開始し、維持するために必要であることを明らかにした
。非対称電極は対抗電極と同じ電位に維持されるようである。すなわち他の先行
提案と同様に、基本電場を確立している２つの電極の電位と異なる電位に維持さ
れる別のレンズについての明白な教示はない。バートシュは、バートシュ等の装
置が１μｌ／分から２ｍｌ／分までの流量に適用可能であり、したがって小流量
ＥＳＩ源には適用できないことも教示した。バートシュは、エアロゾルの形成を
補助するために噴霧器ガスを導入できることも述べた。

【００１４】別の研究では、タン等(Ｋ.タン，Ｙ.リン(Linn)，Ｄ.マトソン(Matson)，Ｋ.
テーマン(Taeman)，Ｒ.Ｄ.スミス(Smith)，Anal. Chem.，２００１年，第７３巻
，ｐ.１６５８〜１６６３)が、質量分析計と同等な液流量範囲(総流量１〜８μ
ｌ／分)において安定な多重電子スプレーを生成することに成功した、多重超小
形電子スプレーエミッタを開示した。与えられた総液流量において電子スプレー
の数を増やすほど、より大きな総電子スプレーイオン電流が観測された。タンは
、電子スプレーが石英ガラス毛管から生成される従来の単ＥＳＩ源に比較して、
より大きな液流量で安定な電子スプレーが生成され得ることも開示した。噴霧化
ガスを多重超小形電子スプレーエミッタとともに用いることもできる。

【００１５】従来技術から見て、質量分析計のような下流の装置に入るイオン束を増大させ
るために、毛管先端でイオンを生成しながら、イオンを集束するために用いるこ
とができる、安価な装置が未だに必要とされている。イオン源のスプレー器霧柱
内でイオンを生成すると同時に、イオン軌道を改善する方法に焦点をおいた研究
は今日まで非常に少ないことに注目することが特に重要である。

【００１６】発明の概要本発明は、イオン及び帯電した液滴が最初に生成される箇所に注目することに
より、質量分析計のような下流の装置内へのイオン通過を向上させることに焦点
をおく。これは、実質的に大気圧にあるイオン源のスプレー器先端に近接して少
なくとも１つの“イオンレンズ”を配置することにより達成される。本明細書に
おいて、“イオンレズ”または“イオン集束素子”は、より多くのイオンをイオ
ン源から質量分析計のような下流の装置に到達させるために、大気圧領域におけ
る等電位線を変化させるために用い得る電極を意味する。さらに詳しくは、本発
明は、定められた形状／分布に等電位線を変化させるために、スプレー器先端ま
たはスプレー器出口に隣接して取り付けられる“イオンレンズ”に関する。より
多くの数のイオンを下流の質量分析計のオリフィス内に集束させるために、様々
な形状のイオンレンズをＥＳＩ源に組み込むことができる。単イオンレンズを付
加し、このイオンレンズに高電圧を印加することにより、小流量ＥＳＩ源及び大
流量で動作するイオンスプレー源を用いた場合に、質量分析計における全イオン
の総カウント率の増大が見られた。さらに、いずれのイオン源についてもイオン
信号安定性が向上した。さらに、1つ(または複数の)イオンレンズの形状寸法及
び1つ(または複数の)イオンレンズに与える電位の大きさを変えることにより、
生成されるイオンのフラグメンテーション及び電荷状態パターンを有利に最適化
できる。

【００１７】第１の態様において、本発明は検体試料からイオンを生成するためのイオン源
装置を提供し、この装置はイオン源、少なくとも１つの対抗電極及びイオン集束
素子を備える。イオン源は少なくとも１つの対抗電極に対向して取り付けられ、
イオン集束素子はイオン源に相対して取り付けられる。使用において、イオン化
した液滴のスプレーを生成するため及び少なくとも１つの対抗電極に向けてイオ
ンを移動させるために、イオン源と少なくとも１つの対抗電極との間に電位差が
与えられる。さらに、イオンを集束させ、所望のイオン伝搬方向に導くように、
イオン源に隣接する等電位線を変化させるために、電位がイオン集束素子に与え
られる。イオン集束素子は、イオン源から延びる軸に沿ってイオンが導かれるよ
うに、イオン源に隣接して配置される。イオン集束素子に与えられる電位は、イ
オン源に隣接する等電位線が所望のイオン伝搬軸に、軸上でも軸周囲のかなりの
領域でも、実質的に垂直であることを保証するように適合される。

【００１８】第２の態様において、本発明は検体試料からイオンを生成するための方法を提
供する。本方法は：１) イオン源に検体試料を供給する工程；２) イオン源から隔てられた少なくとも１つの対抗電極を提供する工程；３) イオンまたはイオン化した液滴のスプレーを生成するためにイオン源と少
なくとも１つの対抗電極との間に電位差を与える工程；及び４) イオン集束素子を提供する工程及び、イオンを集束し、所望のイオン伝搬
軸に導くように、イオン源に隣接する等電位線を変化させるためにイオン集束素
子に電位を与える工程；を含む。

【００１９】本方法は、イオン源から延びる軸に沿ってイオンが導かれるように、イオン源
に隣接してイオン集束素子を提供する工程をさらに含む。本方法は、イオン源に
隣接する等電位線が所望のイオン伝搬軸に、軸上でも軸周囲のかなりの領域でも
、実質的に垂直であることを保証するようにイオン集束素子に与える電位を調節
する工程をさらに含む。

【００２０】本発明においては、イオン源の意味にイオンスプレー器が含まれていることに
注意すべきである。さらに、質量分析計は一般にオリフィスをもつオリフィスプ
レートを有し、イオン源装置をオリフィスプレートにボルトで固定することがで
きるようになっている。したがって、イオン源装置のカーテンプレートとオリフ
ィスプレートとの間に、カーテンガスを入れることができる領域がつくられる。

【００２１】本発明のさらなる目的及び利点は、添付図面とともになされる、以下の説明か
ら明らかであろう。

【００２２】発明の詳細な説明本発明のより良い理解のため及び本発明がどのように実施され得るかをより明
解に示すために、本発明の好ましい実施形態を示す添付図面を、例として、ここ
で参照する。

【００２３】本説明においては、様々な図にある同様の要素を同じ参照数字で表す。さらに
、電圧は全てＤＣ電圧である。さらに、本説明で示すシミュレーション結果は全
てマックシミオン(MacSIMION)バージョン２．０シミュレーションプログラムを
用いて得られた。

【００２４】初めに、従来技術のイオン源構成に対するシミュレーション結果を説明する。
図１を参照すれば、スプレー器１２，カーテンプレート１４，カーテンプレート
１４の開口１５，オリフィスプレート１８のオリフィス１６，外囲器２０及びス
プレー器マウント２２を備える、従来のイオンスプレーまたは大流量ＥＳＩイオ
ン源１０が示される。カーテンプレート１４，オリフィスプレート１８及び外囲
器２０はＥＳＩイオン源１０への対抗電極としてはたらく。カーテンプレート１
４とオリフィスプレート１８との間の領域は大気圧にあり、窒素のようなガスで
フラッシされる。残りの外囲器２０内部領域も大気圧にある。オリフィスプレー
ト１８は外囲器内の大気圧領域を、質量分析計の真空系の初段のような、外囲器
２０から下流にあるいかなる要素からも隔てる。

【００２５】シミュレーションは、上記の構成について、印加電位をスプレー器１２は５０
００Ｖ，カーテンプレート１４は１０００Ｖ，オリフィスプレート１８は１９０
Ｖ，また外囲器２０は０Ｖの電位(外囲器を接地電位に維持することは普通のこ
とである)として、行った。ＥＳＩスプレー器マウント２２の電位はスプレー器
１２と同じとした。図１は、上記の電位設定で得られる等電位線が外囲器２０内
のイオン進行方向を決定するために用いられ得ることを示す。イオンは電場の方
向に力を受ける。外囲器２０内の電場の方向は等電位線上の任意の点において引
かれる接線に対して垂直である。常圧環境において、イオンが衝突間に進行する
距離は短く、イオンがかなりの速度を得ることは決してない。よって、イオン経
路は、ガスの流れがない状態においてはイオン経路が必ず等電位線に垂直である
と仮定することにより決定することができる。したがって、スプレー器１２の先
端における等電位線の曲率を、２４ａ，２４ｂ及び２４ｃのような一連のイオン
軌道を決定するために用いることができる。図に示されるように、これらのイオ
ン軌道２４ａ，２４ｂ及び２４ｃは広い範囲にわたって発散し、イオンがスプレ
ー器１２の先端を離れた後に受けるデフォーカス作用を示している。この配置に
よれば、スプレー器１２の先端で形成されたイオンの空間的広がりは、イオンが
カーテンプレート１４に向かって進行するにつれて大きくなる。これにより、生
成されたイオンの大部分がカーテンプレート１４に打ち当てられる。したがって
、スプレー器１２で生成されたイオンのごく少部分しか開口１５を通過してオリ
フィス１６に到達しない。

【００２６】図２を参照すれば、図１に示した通常のイオン源よりもカーテンプレート１４
のかなり近くにスプレー器１２の先端が配置された、通常の小流量ＥＳＩ源３０
が示される。スプレー器１２はまた、入口開口１５の前面中心に配置される。シ
ミュレーションは、上記の配置について、印加電位をスプレー器１２は３０００
Ｖ，カーテンプレート１４は１０００Ｖ，オリフィスプレート１８は１９０Ｖ，
外囲器２０は０Ｖとして行った。等電位線は、またもや、スプレー器１２の先端
近くにおけるイオン軌道のデフォーカス作用を生じさせる。イオン軌道３４ａ及
び３４ｂは、オリフィス１６を通してのイオン輸送効率を低下させる、拡大する
イオン霧柱３６が生成されることを示す。これは、イオンがオリフィス１６に向
けて進行するにつれて、スプレー器１２の先端で形成されたイオンの空間的広が
りが大きくなるためである。このイオン軌道の拡大により、多数のイオンがカー
テンプレート１４またはオリフィスプレート１８に打ち当てられる。

【００２７】図３を参照すれば、図２に示したものとと同じコンポーネントを有する通常の
小流量ＥＳＩ源４０についての別の配置が示される。この配置では、スプレー器
１２がカーテンプレート１４の開口１５から若干オフセットされる。シミュレー
ションは、図２に示したシミュレーションによる電位を用いて行った。シミュレ
ーション結果は、スプレー器１２の先端近くに位置する等電位線はやはりイオン
をデフォーカスするように見えるものの、イオンの広がりが小さくなっているた
め、オリフィス１６を通って送られるイオン信号の若干の増大を示唆している。
この配置において、イオンは、イオンがより効率よくオリフィス１８に入ること
を可能とするに十分な角度で導かれる。

【００２８】次に本発明を論じる。本発明は、イオン源の毛管先端から放出される液滴また
はイオンを集束し、よって質量分析計等のような下流の装置に入るイオン束を改
善するためのイオン集束素子を、イオンスプレー器に近接して提供する。

【００２９】図４ａを参照すれば、小流量ＥＳＩ源とともに使用するための取付具５０につ
いての実施形態が示される。取付具５０は、電子スプレー毛管６６(図４ｃ)及び
イオンレンズ６２の位置決めに用いられる、スプレー器マウント５２を備える。
スプレー器マウント５２はプレキシガラスでつくられる。あるいは、別の非導電
性材料をスプレー器マウント５２に用いることができる。スプレー器マウント５
２は、取付孔５４，溝５６，導電性黄銅アーム５８及びイオンレンズ６２を確実
に固定するための止めネジ６０を有する。イオンレンズ６２はレンズ電極または
リング電極とも称され得る。取付孔５４は、スプレー器マウント５２を質量分析
計等のような市販の装置に、市販のイオンスプレーまたは電子スプレーアームに
代えて装着できるように、スプレー器マウント５２上に配置される。溝５６は、
テーパ付毛管先端７４をスプレー器マウント５２が内部に装着されるイオン源外
囲器(図示せず)に対してバイアスするための、電子スプレー毛管６６への電位の
印加点であるステンレス鋼接続６４を支持するために、スプレー器マウント５２
に機械加工される。イオン源外囲器は一般に０Ｖに保たれる。次いで、導電性黄
銅アーム５８を介して電位が毛管６６に与えられる。止めネジ６０は、イオンレ
ンズ６２を様々な位置につけるために用いられる。あるいは、別のタイプのブラ
ケット類または集成取付具を、イオンレンズ６２を所定の位置に保つために用い
ることができる。

【００３０】あるいは、毛管６６を、当業者に知られるいずれかの手段によりテーパ付先端
７４に結合することができる。これには、ステンレス鋼チューブの所定の位置に
ある低死容積導電性ファスナー、液間接続(Ｂ.ツァン(Zhang)，Ｆ.フォレット(F
oret)，Ｂ.Ｌ.カーガー(Karger)，Anal. Chem.，２０００年，第７２巻，ｐ.１
０１５〜１０２２)、または微小透析接続(Ｊ.Ｃ.シバース(Severs)，Ｒ.Ｄ.スミ
ス(Smith)，Anal. Chem.，１９９７年，第６９巻，ｐ.２１５４〜２１５８)が
あり得るが、これらには限定されない。さらに、毛管６６の末端を引き伸ばして
テーパ付先端にすることができる。この場合には、無外装型インターフェースを
用いて電子スプレー電位を与えることができる。これらには、スプレー器先端へ
の導電性被覆の適用(Ｊ.Ｈ.ウォール(Whal)，Ｄ.Ｃ.ゲール(Gale)，Ｒ.Ｄ.スミ
ス，J. Chromatogr. A，１９９４年，第６５９巻，ｐ.２１７〜２２２；及びＳ.
Ａ.ホフスタッドラー(Hofstadler)，Ｊ.Ｃ.シバース，Ｆ.Ｄ.スォネック(Swanek
)，Ａ.Ｇ.イーウィング(Ewing)，Ｒ.Ｄ.スミス，Rapid Commun. Mass Spectrom.
，１９９６年，第１０巻，ｐ.９１９〜９２３)、またはスプレー器への電極の挿
入(Ｐ.カオ(Cao)，Ｍ.モイニ(Moini)，J. Am. Soc. Mass Spectrom.，１９９７
年，第８巻，ｐ.５６１〜５６４；及びＡ.Ｄ.スミス，Ｍ.モイニ，Anal. Chem.
，２００１年，第７３巻，ｐ.２４０〜２４６)があり得るが、これらには限定さ
れない。小流量イオン源に電子スプレー電位を与えるには多くの様々な方法があ
り、上記の方法は例として与えられているだけであって、本発明の範囲または精
神を限定することは決して意味していないことが、当業者には明らかであろう。
さらに、毛管先端を上記の接合のいずれかと結合するために、接着剤、止めネジ
、ナット、外付けクランプ、または圧縮継手を含むが、これらには限定されない
、いずれかの締結手段を用いることができる。さらに、小流量電子スプレー源を
説明するために超小形電子スプレーという術語が用いられることがある(Ｄ.フィ
ギース(Figeys)，Y．ニン(Ning)，Ｒ.エーベルソルド，Anal. Chem.，１９９７
年，第６９巻，ｐ.３１５３〜３１６０)。

【００３１】図４ｂを参照すれば、イオンレンズ６２は２つの部品からなる。イオンレンズ
６２の第１の部品は、毛管６６を囲む位置に配されるリング６８である。イオン
レンズ６２の第２の部品は、イオンレンズ６２を所望の電位にバイアスするよう
に適合された付属素子７０である。

【００３２】図４ｃを参照すれば、毛管６６及びスプレー器マウント５２を備える、小流量
ＥＳＩ源が示される。毛管６６とテーパ付毛管先端７４とが溝６６に配置された
ステンレス鋼接続６４の内側で接続される。毛管６６のテーパ付先端７４の形状
は可能な限り均等であることが好ましい。小流量用途に対するテーパ付先端７４
の内径は、ほぼ５〜３０μｍである。様々な実施形態において、毛管６６は、シ
リンジポンプ、毛管電気泳動器、超小形流体装置または、小流量イオン源の要件
に適合する、その他いずれかのタイプの液体送配システムと接続することができ
る。イオンレンズ６２に電位を与えるために、独立の外部電源(図示せず)がワイ
ヤ７２を介してイオンレンズ６２に接続される。電位は、毛管６６内を運ばれる
液体試料、溶液流量、溶媒のタイプ、イオン質量、ＥＳＩ源の極性、電子スプレ
ー電位、カーテンプレート電位、スプレー器のカーテンプレートへの近接度及び
スプレー器先端に対するイオンレンズの位置に応じて最適化することができる。
本実施形態において、毛管６６のテーパ付先端７４の端面はイオンレンズ６２の
先に突き出している。電子スプレー電位を与えるため、ワイヤ２４が電源(図示
せず)に接続される。

【００３３】図４ｄを参照すれば、イオンレンズ６２及び毛管６６のテーパ付先端７４の端
面図が、有利な実施形態の１つにおいて、毛管のテーパ付先端７４は好ましくは
イオンレンズの垂直方向の中心で、イオンレンズ６２の左端近くに配されること
を示す。別の有利な実施形態においては、テーパ付先端７４はイオンレンズ６２
の垂直方向の中心で、イオンレンズ６２の水平方向の中心に配されることが好ま
しい。あるいは、テーパ付先端７４をイオンレンズ６２内で水平方向にも垂直方
向にも非対称に配置することができる。さらに、イオンレンズで定められる平面
は毛管６６の軸に実質的に垂直に位置決めされ、毛管６６の先端７４はこの平面
に接するか、またはこの平面と交差する。毛管６６の軸に沿ってイオンレンズの
位置を調節することもできる。イオンレンズの位置は、質量分析計のような下流
の装置に入るイオン束を最大化するように最適化されることが好ましい。最適化
には、スプレー器の位置の調節及びイオン源の様々なコンポーネントに与えられ
る電位の設定が含まれる。

【００３４】図５ａ及び５ｂを参照すれば、これらの図はイオンレンズ６２の別の２つの実
施形態６２'及び６２''を示す。全てｍｍを単位とする物理的寸法が、例示目的
のためだけに示される。したがって、他の寸法及び形状も用いることができる。
図５ａにおいて、イオンレンズ６２'は調節不能である。イオンレンズ６２'は、
長さが１９ｍｍで高さが８ｍｍであり、これより寸法が若干小さい開口７６'を
有することが好ましい。開口７６'は、長さが１０ｍｍで高さが５ｍｍであるこ
とが好ましい。イオンレンズ６２'はまた、厚さが１ｍｍであり、ステンレス鋼
でつくられる。５ｍｍから１５ｍｍの範囲のその他の開口寸法を用いても、有利
な結果が得られた。一般的にいって、イオンレンズ６２の最小寸法はスプレー器
へのアーク放電発生で規定され、イオンレンズ６２の最大寸法は空間的限界及び
有効性の低下で規定される。イオンレンズ６２は他の導電材料でも構成できるが
、不活性であるためステンレス鋼が用いられる。

【００３５】図５ｂを参照すれば、イオンレンズ６２''は、開口７６''の大きさをスロット
付ウインドウピース７８により水平方向で変えることができるという点で、調節
可能である。開口７６''を大きくするには、スロット付ウインドウピース７８を
右に移動させる。同様に、開口７６''を小さくするには、スロット付ウインドウ
ピース７８を左に移動させる。イオンレンズ６２''の開口７６''の大きさは、イ
オン信号を最適化できるように調節可能である。本実施形態において、イオンレ
ンズ６２''の垂直方向寸法は調整不能であるが、別の実施形態においてイオンレ
ンズ６２''に垂直方向調節を容易に組み込むことができる。

【００３６】図５ｃに、スロット付ウインドウピース７８がより詳細に示される。好ましい
実施形態において、スロット付ウインドウピース７８は、スロット付ウインドウ
ピース７８の水平方向移動を可能にするために用いられる、溝８０を有する。ス
ロット付ウインドウピース７８はイオンレンズ６２''の水平溝(図示せず)に滑り
入れられる。水平溝により、スロット付ウインドウピース７８の水平方向移動が
可能になり、イオンレンズ開口７６''の大きさを有効に変えることができる。あ
るいは、相異なる寸法をもつ一連のイオンレンズを用いることができる。別の実
施形態において、開口７６''の長さは７ｍｍから１４ｍｍまで調節可能であるが
、９ｍｍの長さがおそらく好ましい。カバーピース８１(図５ｄ)がスロット付ウ
インドウピース７８に重ねられ、開口８２を貫通するネジがカバーピース８１及
びスロット付ウインドウピース７８をイオンレンズ６２''上に固定する。

【００３７】イオンレンズ６２は環状であり、中実の断面を有する。あるいは、イオンレン
ズ６２の“リング”は中空とすることができる。イオンレンズ６２はさらに、円
、長円、正方、長方、三角の形態またはその他のいずれかの正多角形または非正
多角形あるいは他の２次元形状を有する、連続または非連続の断面を有すること
ができる。イオンレンズ６２がスプレー器を実質的に取り囲むように、イオンレ
ンズ６２の“リング”部分に間隙があってもよいことに注意されたい。

【００３８】図６ａ及び６ｂを参照すれば、毛管６６のテーパ付先端７４の位置の好ましい
実施形態が示される。本実施形態を支持する実験結果は後に論じられる。本実施
形態において、イオンレンズ６２は、毛管６６のテーパ付先端７４に対して水平
方向に非対称に配置される。毛管６６のテーパ付先端７４は、イオンレンズ６２
の右端からほぼ２ｍｍ，イオンレンズ６２の左端からほぼ７ｍｍにある。垂直方
向には、毛管６６のテーパ付先端７４はイオンレンズ６２内の中心にある。

【００３９】図６ｃ及び６ｄを参照すれば、イオンレンズ６２内の、毛管６６のテーパ付先
端７４の位置の第２の好ましい実施形態が示される。本実施形態を支持する実験
結果も後に論じられる。本実施形態において、イオンレンズ６２は、毛管６６の
テーパ付先端７４に対して水平方向及び垂直方向に対称に配置される。イオンレ
ンズ６２内のテーパ付先端７４の配置はイオン束を増大させるように最適化でき
、スプレー器マウント５２の位置は、スプレーマウント５２をカーテンプレート
１４の開口１５に合せた状態、あるいはスプレーマウント５２をカーテンプレー
ト１４の開口１５からオフセットさせた状態等で、カーテンプレート１４の開口
１５に対して、すなわちスプレー器マウント５２からカーテンプレート１４まで
の距離を、調節できる。この最適化過程には、イオン源の様々なコンポーネント
上の電位を変えることも含まれる。

【００４０】テーパ付先端７４の端面に対する毛管６６の軸に沿うイオンレンズ６２の位置
が、生成されるイオン信号に影響することも見いだされた。イオンレンズ６２は
テーパ付先端７４の端面の後方ほぼ０．１から５ｍｍに配置されることが好まし
い。イオンレンズ６２をテーパ付先端７４の端面の後方ほぼ１から３ｍｍに配置
できることが、より好ましい。イオンレンズ６２は、図６ｂに示されるように、
テーパ付先端７４の端面の後方ほぼ２ｍｍに設置されることが、最も好ましい。
イオンレンズ６２の有効性は、イオンレンズ６２をテーパ付先端７４の端面の後
方２ｍｍからさらに前後に移動させると、変わり得る。さらに、生成されたイオ
ンの集束作用を強めるために、イオンレンズ６２に高い電位を与えることがおそ
らく好ましい。しかし、スプレー効率が低下することから、イオンレンズ電位が
高まるとともに、スプレー器１２の先端７４における実効電場は弱まるように思
われる。結局、電場は安定な電子スプレーをつくるに十分な大きさにならない。

【００４１】次にイオンスプレーの実施形態、すなわち、図７に示されるイオンレンズ６２
をもつ大流量電子スプレーイオン化源９０を参照する。イオンスプレー源９０は
、スプレー器マウント５２，取付孔５４，止めネジ６０，毛管６６，イオンレン
ズ６２，可調節支持体９２，可同調マウント９４，テフロン（登録商標）アーム
９６，スプレー器９８，ステンレス鋼ティー１００及び配管１０２を備えること
が好ましい。スプレー器マウント５２は、市販型のスタッドマウント(図示せず)
にスプレー器マウント５２を取り付けるように適合された取付孔５４をもつ、い
ずれかの市販のイオンスプレー源に用いられるマウントと同様である。可調節支
持体９２は、止めネジ６０によりスプレー器マウント５２に取り付けられる。可
調節支持体９２は、スプレー器９８に対して、さらに詳しくはスプレー器９８の
先端９９に対して、イオンレンズ６２の位置を最適化するためにスプレー器マウ
ント５２に取り付けられる。可同調マウント９４及びテフロンアーム９６はイオ
ンレンズを所定の位置に保持するために用いられる。可同調マウント９４は３６
０°回転可能であり、イオンレンズ６２のスプレー器９８に対する角度を精密に
調節することができる。テフロンアームの長さは、テーパ付先端９９に対してイ
オンレンズ６２を位置決めするために必要な距離に依存して、１から２０ｃｍの
範囲とすることができる。

【００４２】使用において、検体溶液が毛管６６を通ってステンレス鋼ティー１００に進む
。配管１０２を通してステンレス鋼ティー１００に運ばれた噴霧器ガスが、毛管
６６を取り囲むステンレス鋼チューブを通って同軸で流れる。噴霧器ガスは圧縮
空気からなるが、窒素、酸素、六フッ化硫黄またはその他のガスに置き換えるこ
とができる。特に、陰イオンモードで動作する場合は、酸素及び六フッ化硫黄の
ような噴霧器ガスが電子捕捉ガスとして有用であり得る。毛管内の検体溶液及び
同軸の噴霧器ガスは、スプレー器９８を通ってスプレー器先端９９に進む。噴霧
器ガスは、スプレー器先端９９における帯電した液滴の分割を補助する。噴霧器
ガスは、かなり大きな検体溶液流量の使用も可能にし、検体試料内の溶媒の気化
にも役立ち得る。(形成され続けている)帯電液滴をイオンスプレーイオン化源９
０に対する対抗電極に付随する開口に導かれる細いイオンビームに集束するため
に、電位がイオンレンズ６２に与えられる。好ましい実施形態において、イオン
レンズ６２は、高さが６ｍｍで、長さが６ｍｍから１２ｍｍまで調節できる、開
口を有する。イオンレンズ６２の別の好ましい実施形態には、寸法が１２．４ｍ
ｍ×８．９０ｍｍ，１４．１０ｍｍ×１０．２ｍｍ，１４．９２ｍｍ×１１．１
０ｍｍ，１７．６０ｍｍ×１３．００ｍｍ及び１９．３ｍｍ×１５．００ｍｍの
、長円形状がある。その他の寸法も用いることができる。イオンレンズ６２はタ
ーボ−イオンスプレー源との使用にも有効であろうことに注意することが重要で
ある。ターボ−イオンスプレー源では、液滴の気化及びイオンの脱溶媒和化を補
助するために、加熱された補助ガス流が電子スプレー霧柱に導かれる。このター
ボ−イオンスプレーは、本明細書に参照として含まれる、米国特許第５，４１２
，２０８号に開示されている。

【００４３】レセルピン試料について、イオンレンズをもつイオン源を質量分析器に用いた
ときに達成されるイオン信号増大を示す、図８ａ〜８ｃを次に参照する。図８ａ
はイオンレンズをもたない市販のイオンスプレー源で得られた質量スペクトルを
示し、図８ｂはイオンレンズをもたない小流量ＥＳＩ源で得られた質量スペクト
ルを示し、図８ｃはイオンレンズをもつ小流量ＥＳＩ源で得られた質量スペクト
ルを示す。溶液流量は、市販のイオンスプレー源について１μｌ／分、小流量Ｅ
ＳＩ源について０．２μｌ／分とした。レセルピン試料は、１ｍＭの酢酸アンモ
ニウムを含む水１０％及びアセトニトリル９０％の溶液に、濃度１０^−５Ｍで作
成した。レセルピン試料は、ほとんど揮発性の非水性マトリックス内に作成され
、したがってスプレー器電位に対して非常に大きな電位をイオンレンズ上に維持
することができ、よって強いイオン信号が得られた。図８ｃの実験に対する電圧
パラメータは、小流量スプレー器、カーテンプレート及びイオンレンズについて
それぞれ４０００Ｖ，２０００Ｖ及び５７００Ｖとした。図８ａでは、電圧パラ
メータをスプレー器及びカーテンプレートについてそれぞれ５０００Ｖ及び１０
００Ｖとした。図８ｂでは、電圧パラメータをスプレー器及びカーテンプレート
についてそれぞれ３０００Ｖ及び１０００Ｖとした。

【００４４】図８ａ及び図８ｂでそれぞれ得られたイオン信号１０４及び１０６は、若干高
いイオン信号１０６が小流量ＥＳＩ源で得られたとはいえ、極めて類似していた
。しかし図８ｃは、イオンレンズが用いられると、イオン信号１０８についてか
なりの増大が得られることを示す。イオン信号１０８は、所定の位置にあるイオ
ンレンズにより、イオン信号１０４及び１０６よりほぼ２から２．５倍強い。質
量スペクトルには、脱溶媒和化イオンピーク１１２のかなりの増大も見られる。

【００４５】 β−シクロデキストリンの１０^−３Ｍ溶液について、イオンレンズをもつイオ
ン源を質量分析器に用いたときに達成されるイオン信号増大を示す、図９を次に
参照する。図９ａはイオンレンズをもたない小流量ＥＳＩ源で得られた質量スペ
クトルを示し、図９ｂは第１の位置にイオンレンズをもつ小流量ＥＳＩ源で得ら
れた質量スペクトルを示し、図９ｃは第２の位置にイオンレンズをもつ小流量Ｅ
ＳＩ源で得られた質量スペクトルを示す。図９ｂではスプレー器をカーテンプレ
ートからほぼ２ｍｍとし、図９ｃではスプレー器をカーテンプレートからほぼ１
ｍｍとした。質量スペクトルは全て、１０回のスキャンを総和して得た。

【００４６】これらの図は、イオンレンズが用いられたときのβ−シクロデキストリン試料
からのイオン総数の増加を示す。図９ａ〜９ｃにおいては、質量対電荷(ｍ／ｚ)
比＝１１５３にある、アンモニウム付加β−シクロデキストリンが主ピーク(す
なわち図９ａ〜９ｃのピーク１１４，１１６，１１８)である。第２の主ピーク(
すなわち図９ａ〜９ｃのピーク１２０，１２２，１２４)は、ｍ／ｚ比＝１１３
６にあるプロトン化β−シクロデキストリンである。ｍ／ｚ比＝３２６，４８８
，６５０，８１２及び９７４にあるピークはフラグメントピークである。イオン
レンズが用いられた図９ｂ及び９ｃにおいて、２．５から３倍の親イオン信号の
、すなわちピーク１１４に対するピーク１１８及び１１６の、増大が見られる。
さらに、図９ｂ及び９ｃにおいては、３．５倍から５．５倍の、フラグメントピ
ーク毎の増大もある。これらのフラグメントは、質量分析計の第１ポンプ排気差
圧真空段内でのガス分子との衝突による、β−シクロデキストリンからのグルコ
ース分子の順次喪失に対応する。図９ｂ及び９ｃに示される結果は、印加電位を
、小流量スプレー器及びイオンレンズはともに３０００Ｖ，オリフィスプレート
は１９０Ｖとし、カーテンプレートは１０００Ｖより若干高くして得られた。図
９ａでは、電位は、スプレー器、カーテンプレート及びオリフィスプレートにつ
いて、それぞれ３０００Ｖ，１０００Ｖ及び１９０Ｖとした。

【００４７】実質的に大気圧にある小流量ＥＳＩ源にイオンレンズが付加された実験におい
て、毛管のテーパ付先端の端面の後方ほぼ０．１から５ｍｍ，より好ましくは１
．５〜３ｍｍにイオンレンズが配置されたときにイオンビーム強度が最適化され
ることが見いだされた。図６ｂに示されるように、水平方向に非対称な配置に毛
管のテーパ付先端を囲んでイオンレンズを設置することが好ましい場合もあった
。テーパ付毛管からイオンレンズの長円形開口の右端までの水平距離は、ほぼ２
ｍｍであった。毛管からイオンレンズの長円形開口の左端までの距離はほぼ７〜
８ｍｍであった。垂直方向では、毛管がイオンレンズ開口の中心にあること；す
なわち、毛管とイオンレンズ開口の上端及び下端との間隔はほぼ２．５ｍｍであ
ることが好ましかった。この実施形態については、小流量ＥＳＩスプレー器をカ
ーテンプレート開口の右端近くに配置した。テーパ付先端をイオンレンズ開口の
左端に近寄せて配置し、スプレー器をカーテンプレート開口の左端近くに配置す
ることにより、あるいはイオンレンズを９０°回転させ、スプレー器をカーテン
プレート開口の上端または下端近くに配置することにより、同様の結果を得るこ
とができた。他に、図６ｄに示されるように、水平方向にも垂直方向にも対称な
配置で毛管のテーパ付先端を囲んでイオンレンズを設置することが好ましい場合
もあった。この実施形態においては、スプレー器をカーテンプレート開口前面で
中心に配置した。毛管先端の端面は開口前面で中心に、または中心からずらして
、配置した。最適な結果を得るためには、毛管のテーパ付先端の形状は、先端が
損傷している毛管を用いた場合にはイオンレンズの有益な効果が低下したので、
可能な限り均等であることが好ましかった。別の試験では、イオンレンズ内の(
いずれの方向にも)非対称なテーパ付先端の配置で、有望な結果が示されること
がわかった。

【００４８】実質的に大気圧にある小流量ＥＳＩ源に適用したイオンレンズの試験結果は、
総イオンカウントのかなりの増加を示した。実際、イオンレンズを小流量ＥＳＩ
源に適用すると、質量分析計に入るイオンの総数が小流量ＥＳＩ源だけのときに
比較してほぼ３から４倍増加した。例えば、イオンレンズをもたない市販のイオ
ンスプレー源を用いたβ−シクロデキストリン試料の質量スペクトルにおける全
イオンに対する総カウント率はほぼ１３０万カウント／秒(ｃｐｓ)であったが、
イオンレンズをもつ小流量ＥＳＩ源を用いた同じ試料に対する総イオンカウント
ではほぼ５５０万ｃｐｓの総イオンカウントが得られた。イオンレンズをもつ小
流量ＥＳＩ源による実験ではスプレー器をカーテンプレートに近接して配置した
が、イオンレンズを用いない実験で強い信号を維持するためにはスプレー器をカ
ーテンプレートからかなり離して配置しなければならなかった。

【００４９】 β−シクロデキストリン試料について、イオンレンズをもつ実質的に大気圧に
あるイオン源を質量分析計に用いた場合の特定の化合物に対する電荷状態の変化
を示す、図１０ａ〜１０ｂを次に参照する。図１０ａはイオンレンズをもたない
小流量ＥＳＩ源で得られた質量スペクトルを示し、図１０ｂ及び１０ｃはイオン
レンズをもつ小流量ＥＳＩ源で得られた質量スペクトルを示す。β−シクロデキ
ストリン溶液は、ｐＨ７の約１０ｍＭ酢酸アンモニアに１０^−５Ｍのβ−シクロ
デキストリンを含む。これらの図のそれぞれにある結果は、オリフィスプレート
に１４０Ｖの電位を与えて得た。

【００５０】図１０ａを参照すれば、印加電圧が、ＥＳＩスプレー器に３０００Ｖ，カーテ
ンプレートに１０００Ｖであった。本図では、ｍ／ｚ比＝１１５３にある一価荷
電β−シクロデキストリン１２６が、質量スペクトルに見られる主イオン種であ
る。図１０ｂ及び１０ｃでは、印加電位が、スプレー器について３０００Ｖ，カ
ーテンプレートについて１５８０Ｖ，イオンレンズについて２８５０Ｖであった
。さらに、小流量スプレー器の先端をカーテンプレートに近接して配置した。図
１０ｃについては、小流量スプレー器の先端を図１０ｂに対比してカーテンプレ
ート開口の中心の若干近くにも移動させた。イオンレンズの付加により、ｍ／ｚ
＝５８６にある二価荷電ピーク１２８及び１３２を質量スペクトルの他のピーク
に比較して高め得ることがわかる。イオン信号もかなり増大し、一価荷電ピーク
１３０及び１３４は図１０ａのピーク１２６からわずかしか変化していないが、
検出された全β−シクロデキストリンイオンは３．３倍に増加している。図１０
ａについては、より大量の二価のβ−シクロデキストリンイオンを生成すること
は不可能であった。二価荷電β−シクロデキストリンについてのイオン信号の上
記増大が一価荷電分子に対するイオン信号をわずかしか減少させずに得られてい
ることに注意することが重要である。

【００５１】特定のイオンの電荷状態を変化させ得るイオンレンズの能力は、シトクロムｃ
タンパク溶液を分析している質量分析計に適用されたイオン源について得られた
質量スペクトルを示す、図１１ａ〜１１ｃにも見られる。図１１ａはイオンレン
ズをもたないイオンスプレーイオン源で得られた質量スペクトルであり、図１１
ｂは小流量電子スプレーイオン源で得られた質量スペクトルであり、図１１ｃは
イオンレンズをもつ小流量電子スプレーイオン源で得られた質量スペクトルであ
る。溶液は、酢酸をほぼ１％含む水にシトクロムｃを１００μＭ／リットルの濃
度で含む。図１１ａ〜１１ｃの質量スペクトルにあるピークは、シトクロムｃタ
ンパクの様々な電荷状態に対応する。ｍ／ｚ比＝１５４７にあるピーク１３６は
＋８の電荷状態に対応する；ｍ／ｚ比＝１３７５にあるピーク１３８は＋９の電
荷状態に対応し、ｍ／ｚ比＝１２３８にあるピーク１４０は＋１０の電荷状態に
対応する。全ての場合において、最大イオン信号が得られるようにイオン源を調
節した。イオンレンズの付加により、特定の電荷状態をもつタンパクに対するイ
オン信号の選択的増強が可能になる。イオンレンズをもたないイオンスプレー源
(図１１ａ)に対する印加電位は、スプレー器について４７９６Ｖ，カーテンプレ
ートについて１０００Ｖであった。さらに、噴霧器ガスを３０ｐｓｉ(約２．０
７×１０^５Ｐａ)の圧力で用いた。イオンレンズをもたない小流量ＥＳＩ源(図１
１ｂ)に対しては、印加電位は、スプレー器について３３７４Ｖ，カーテンプレ
ートについて１５６０Ｖであった。イオンレンズをもつ小流量イオン源(図１１
ｃ)に対しては、印加電圧は、スプレー器に４０００Ｖ，カーテンプレートに２
０００Ｖ，イオンレンズに４２００Ｖであった。質量分析計のその他のパラメー
タは全て、図１１ａ〜１１ｃの質量スペクトルについて一定であった。

【００５２】電荷状態を変化させ得る能力は、イオンレンズに与えられる電位及びカーテン
プレートにある開口に対するスプレー器の位置を変えることにより生じさせるこ
とができる。実際、糖及びタンパクに対しては、イオンレンズに与える電位を高
くするほど、より高い電荷状態のイオンの生成または質量分析器内への集束に有
効であり得る。ブラジキニンを用いて行った実験は、イオンレンズの、より高い
電荷状態(＋２及び＋３)のペプチドに対するイオン信号をかなり増大させること
ができ、同時に一価荷電背景溶媒ピークに対する信号を減少させるかまたは維持
することができる能力を明らかに示す。このことにより、多重荷電ペプチドピー
クの雑音対信号比をかなり(すなわち３から４倍に)高めることができる。

【００５３】イオンレンズの使用により、様々の度合の、検体試料内の親イオンのフラグメ
ンテーションを生じさせることもできる。図１２ａ〜１２ｃを次に参照すれば、
イオンレンズをもつ小流量ＥＳＩ源を質量分析計に適用して得られた質量スペク
トルが示される。試料は、図９ａ〜９ｃについて先に述べた、βシクロデキスト
リンとした。これらの図のそれぞれにおける結果は、印加電位を、オリフィスプ
レートで１９０Ｖ，カーテンプレートで１０００Ｖ，スプレー器で３１００Ｖ，
下流の質量分析器の第１真空段内のスキマーで１１０Ｖとして得た。イオンレン
ズへの印加電位は、図１２ａ〜１２ｃについて、それぞれ３７５０Ｖ，５１００
Ｖ及び４５００Ｖとした。イオンレンズへの印加電位を高めることにより、スプ
レー器をカーテンプレート開口に若干近づけて配置することが可能になる。それ
ぞれの図に対し、スプレー器は開口の前面に配置し、カーテンガス流量は一定と
した。図１２ｃについては、スプレー器の先端をカーテンプレートとほぼ同一面
に配置した。図１２ａ及び１２ｂについては、小流量スプレー器先端の後方ほぼ
２ｍｍにイオンレンズを配置した。図１２ｃについては、イオンレンズとカーテ
ンブレーととの間にアークを発生させずに小流量スプレー器先端をカーテンプレ
ートとほぼ同一面に設置できるように、イオンレンズを小流量スプレー器先端の
後方でさらに遠くに(ほぼ４ｍｍ後方に)移動させた。ｍ／ｚ比＝３２６，６５０
，４８８，８１２及び９７４にあるピークは、下流の３段四重極質量分析計の第
１ポンプ排気差圧真空領域における衝突誘起解離により生成されたフラグメント
イオンに対応する。イオンスプレーの生成点が質量分析計の入口開口に近づくほ
ど、フラグメントイオンピークの強度は減少する。このデータは、カーテンプレ
ートに対するスプレー器先端の位置の調節及び適切なレンズ電位の設定によりイ
オンフラグメンテーションの度合を変え得ることを明らかに示す。

【００５４】質量スペクトルの変化が、電子スプレー機構自体の変化によるか、あるいは、
図１２ｂ及び１２ｃにおいてより高い度合の溶媒和を気相イオンに生じさせ得る
、帯電液滴がカーテンプレート開口のより近くで生じているという事実によるか
は、現時点では明らかではない。より高い度合のイオン溶媒和には、脱溶媒和を
達成するために、オリフィスプレートと下流の質量分析計内のスキマーとの間に
高められた内部入力エネルギーが必要である。したがって、オリフィスプレート
と質量分析計内のスキマーとの間の固定電位差に対して、イオンフラグメンテー
ションに利用できるエネルギーは小さくなるであろう。溶媒和の増進は、図８ｃ
にあるような質量スペクトルだけでなく他の質量スペクトルにおいても溶媒和化
イオンに対して実験的に観察される、高められた信号と整合している。レセルピ
ンピーク(ｍ／ｚ比＝６０９)より大きなｍ／ｚ比にあるいくつかのピークの間隔
は、高められたイオン信号の内のいくらかはより高次の溶媒和によることを示唆
する、１８ｍ／ｚ比単位であった。

【００５５】イオンレンズの使用によるイオン信号の増大は、スプレー器先端近傍の等電位
線の変化によるとすることができる。図１３を次に参照すれば、イオンレンズ６
２をもつ小流量ＥＳＩ源のシミュレーション結果が示される。このシミュレーシ
ョンに対し、印加電位は、イオンレンズ６２について５１００Ｖ，スプレー器１
２について３５００Ｖ，カーテンプレート１４について２０００Ｖ，オリフィス
プレート１８について１９０Ｖ，外囲器２０について０Ｖとした。シミュレーシ
ョン結果は、イオンレンズ６２がスプレー器１２の先端近くに設置されたときに
、スプレー器１２の先端近傍に発生する等電位線の形状が改善されていることを
示す。スプレー器１２の先端における等電位線は、図２のスプレー器１２の先端
近傍の等電位線と比較して、より平坦である。したがって、スプレー器１２の先
端近傍で得られる電気力線は、カーテンプレート１４の開口１５を直に指向する
イオン軌道１６０を生じさせる。図１３の構成により、イオン軌道の広がりが小
さくなり、概ね所望のイオン伝搬軸方向にイオン軌道を導く。この結果、図２に
見られるデフォーカス作用が小さくなる。したがって、質量分析器のような下流
の装置(図示せず)のオリフィス１６に向けて、より多くのイオンが導かれる。

【００５６】図１に示されるイオン源と同様の、実質的に大気圧にあるイオン源のスプレー
器に近接して配置されたイオンレンズに関してなされたシミュレーションの結果
を示す、図１４を次に参照する。本シミュレーションにおける印加電位は、スプ
レー器１２について５０００Ｖ，イオンレンズ６２について５０００Ｖ，カーテ
ンプレート１４について１０００Ｖ，オリフィスプレート１８について１９０Ｖ
，外囲器２０について０Ｖとした。本例においてスプレー器１２及びイオンレン
ズ１２に与えられる電位は等しいが、これは必須ではない。図１４は、スプレー
器１２の先端近傍の等電位線が比較的平坦であり、よって生成されたイオンの軌
道が伝搬軸１６２に沿ってより強く局限されることを示す。本シミュレーション
においては、スプレー器１２の先端がカーテンプレート１４の開口１５に揃えら
れていないが、オリフィス１６に送られるイオン信号は強められる。本実施形態
において、スプレー器１２はカーテンプレートに対してほぼ４５°の角度に向け
られるが、その他の方位も等しく有効であることが当業者には明らかであろう。

【００５７】イオン信号の安定性に関するイオンレンズの効果を決定するための実験も行っ
た。この実験は、イオンレンズの使用により、質量分析器でモニタされるイオン
信号の時間軸上の安定化が得られることを示した。イオン信号の安定性は、１０
ミリ秒間隔でなされた繰返し測定に対して得られたイオン信号の相対標準偏差を
用いて測定した。この測定は、従来のイオンスプレー源では、相対標準偏差が、
イオンレンズを用いて得られる相対標準偏差よりほぼ２倍大きいことを示した。
カーテンプレートの開口に対するスプレー器の位置へのイオン信号の依存性が弱
くなり、このためイオン源外囲器内でのスプレー器の位置の最適化がかなり容易
になることも見いだされた。これらの結果を次に論じる。

【００５８】上記実験では、図７に示されるイオンスプレー源に類似のイオンスプレー源を
構成した。スプレー器９８の先端９９の外径はほぼ４５０μｍとした。外形がほ
ぼ１５０μｍで内径がほぼ５０μｍの石英ガラス毛管をスプレー器に収めた。１
から４μｌ／分の間の溶液流量を用いた。本実験に用いた試料は、ｐＨが７の酢
酸アンモニウムを１０ｍＭ含む水内のβ−シクロデキストリンの１ｍＭ溶液であ
る。スプレー器はカーテンプレートからほぼ７．５ｍｍに配置した。スプレー器
及びカーテンプレートに与えた電位は、それぞれ６０００Ｖ及び１８００Ｖであ
った。本実験では、２０５５から５０００Ｖの電位をイオンレンズに与えること
が好ましく、電位が５０００Ｖより高い電位をイオンレンズに与えたときにはイ
オン信号の維持が不可能であることが示された。このイオンスプレー源を、イオ
ンスプレー源でつくられたイオン信号を分析するために通常の３段四重極質量分
析計に適用した。

【００５９】酢酸アンモニウム内のβ−シクロデキストリン試料に対する実験結果は、質量
スペクトル内の主ピークが、ｍ／ｚ比＝１１５３にある、アンモニア付加シクロ
デキストリンであることを示した。実験結果は、イオンレンズが、繰返し測定の
相対標準偏差(ＲＳＤ)により決定されるようなイオン信号の短期安定性を向上さ
せることも示した。実際、イオンレンズをもつイオンスプレーレー源に対するＲ
ＳＤは、イオンレンズをもたない通常のイオンスプレー源に比較してほぼ１／２
になった。イオンレンズにより、質量スペクトル内のピーク間の比のより精密な
計算も可能になった。さらに、イオン信号の強度がほぼ１．５倍になった。

【００６０】特に、表１は、ほぼ１５分の測定時間にわたる、イオンレンズをもたないイオ
ンスプレー源とイオンレンズをもつイオンスプレー源との間の信号安定性の比較
を示す。８００から１２００のｍ／ｚ比範囲を滞留時間１０ミリ秒でスキャンし
た。測定したイオン信号の標準偏差を得るため、２０回の繰返し測定を平均した
。２０回の測定のそれぞれは１０スキャンの結果である。これらの測定のそれぞ
れに対して、可能な限り安定なイオン信号を得るためにスプレー器及びイオン経
路のパラメータを最適化した。この場合、同等の信号強度が生じるように、イオ
ンレンズをもつイオンスプレー源をイオンレンズをもたないイオンスプレー源に
同調させる。イオンレンズをもたないイオンスプレー源に対しては３％より若干
小さな平均ＲＳＤが得られた。イオンレンズの付加により、ＲＳＤはほぼ１／２
．０になった。しかし、イオンスプレー源によるいくらかの不安定性がまだ存在
する。表１の最終行は、イオンスプレー源が完全に安定であったとすれば(すな
わちＲＳＤが純粋にイオンカウント統計により決定されたとすれば)、得られる
であろうＲＳＤを示す。

【００６１】

【表１】質量スペクトル内の２つのピーク間の比を得ることができる能力がイオンレン
ズにより向上したことを示す、表２を次に参照する。本実験において、２つのピ
ークは、ｍ／ｚ比＝１１３６にあるプロトン化シクロデキストリン及びｍ／ｚ比
＝１１５３にあるアンモニウム付加シクロデキストリンに対応する。ｍ／ｚ比＝
１１３６にあるピークは、オリフィスと下流の３段四重極質量分析計のスキマー
との間の領域内での衝突により生成された。上記ピークの平均比を決定するため
に６回の繰返し測定を行った。表２は、イオンレンズをもたないイオンスプレー
源に対する代表的なＲＳＤ値が３％より若干大きかったことを示す。しかし、イ
オンスプレー源の先端近くのイオンレンズの付加により、ＲＳＤはほぼ１．４％
まで小さくなった。すなわち、イオンレンズをもつイオンスプレー源は、同位体
比の決定におけるような、質量スペクトル内のピークの比の正確な読みが必要と
される用途において、精度を向上させるために用いることができる。ここでも、
イオンスプレー源によるいくらかの不安定性がまだ存在する。表２の最終行は、
イオンスプレー源が完全に安定であったとすれば(すなわちＲＳＤが純粋にイオ
ンカウント統計により決定されたとすれば)、得られるであろうＲＳＤを示す。

【００６２】

【表２】表３を次に参照すれば、アンモニウム付加シクロデキストリンのピーク強度の
読みを(１０ミリ秒の滞留時間を用いて)１分間にわたり１４９８回とることを含
む試行実験を行うことによりＲＳＤを計算した。試料流量は４μｌ／分とした。
提示されるデータは４回の実験の平均である。表３は、イオンレンズをもつイオ
ンスプレー源については、イオンレンズをもたないイオンスプレー源に比較して
イオン信号が１．５倍より若干強くなり、ＲＳＤがほぼ４．１％からほぼ２．６
％まで小さくなることを示す。ここでも、イオンスプレー源によるいくらかの不
安定性がまだ存在する。表３の最終行は、イオンスプレー源が完全に安定であっ
たとすれば(すなわちＲＳＤが純粋にイオンカウント統計により決定されたとす
れば)、得られるであろうＲＳＤを示す。

【００６３】

【表３】イオンレンズをもつイオンスプレーについて達成できるイオン安定性は図１５
〜１７にも示される。データは、ｍ／ｚ比＝１１５３にあるシクロデキストリン
イオン及びｍ／ｚ比＝１１３６にあるプロトン化シクロデキストリンに対するイ
オン信号をモニタしながら、複数イオンモードで収集した。図１５〜１７におい
ては、縦軸はイオン／秒として計算したイオン信号の(１０を底とする)対数であ
り、横軸は測定番号である。それぞれが１０ミリ秒の測定が３０００回あり、し
たがって横軸は０から３０秒に及ぶ。図１５は、イオンレンズをもたないイオン
スプレー源を用いて、ｍ／ｚ比＝１１５２にあるシクロデキストリンに対するイ
オン信号をモニタしながら複数イオンモードで得られた、信号対時間のグラフを
示す。信号には、正確な測定値を得ることを困難にする、大きな“不規則変化”
がある。図１６は、ｍ／ｚ比＝１１５２及び１１３５にあるイオン信号をモニタ
しながら複数イオンモードで得られた、イオンレンズをもつイオンスプレー源か
らの信号を示す。これらの信号はより安定である。図１７は、イオンレンズの電
位及びイオンレンズの位置をさらに最適化した後に、ｍ／ｚ比＝１１５２にある
イオン信号をモニタしながら得られた、イオンレンズをもつイオンスプレー源か
らの信号を示す。この信号もより安定である。

【００６４】イオン信号対、実質的に大気圧にあるイオンスプレー源のスプレー器のカーテ
ンプレートの開口の右端に対する、位置のグラフを示す図１８を次に参照する。
イオンレンズをもたないイオンスプレー源(データ点：◆)及びイオンレンズをも
つイオンスプレー源(データ点：■)について、データが示される。図１８は、ス
プレー器の位置が変化したときにイオンレンズをもつイオン源についてはイオン
レンズをもたないイオン源と比較してイオン信号がそれほど大きく減衰しないか
ら、イオンレンズによりイオンスプレー源の処置がより容易になることを示す。
図１８において、０ｍｍと定められるｘ軸に沿う点は、スプレー器をカーテンプ
レートの開口の右端に合せて配置した場合の点である。開口からの距離はイオン
源外囲器の上部に取り付けた定規で測定した。

【００６５】図１８は、イオンレンズをもつイオンスプレー源のスプレー器の移動範囲がカ
ーテンプレートの開口の右端から０ｍｍから２ｍｍの間では、イオン信号はほぼ
一定(最大イオン信号すなわち０ｍｍにおけるイオン信号の９０％)のままである
ことを示す。イオンレンズにより得られた改善は、６ｍｍより大きい距離でさら
に明白になる。７ｍｍにおいて、イオンレンズをもたないイオンスプレー源に対
するイオン信号は最大イオン信号のほぼ２５％まで低下した。しかし、イオンレ
ンズをもつイオンスプレー源について得られたイオン信号はまだ最大イオン信号
の５０％より大きい。８ｍｍの距離において、イオンレンズをもたないイオンス
プレー源に対するイオン信号は最大イオン信号のほぼ１％まで低下したが、イオ
ンレンズをもつイオンスプレー源に対するイオン信号はまだ最大イオン信号の４
６％より大きい。実際、所定の位置にあるイオンレンズにより、１４ｍｍの距離
にあってさえイオン信号が維持される。すなわち図１８は、イオンレンズをもつ
イオンスプレー源が用いられる場合に、イオン源に対するスプレー器の水平方向
位置へのイオン信号の依存性が弱くなることを示す。

【００６６】イオンレンズをもたないイオンスプレー源のスプレー器(○で表されるデータ
点)及びイオンレンズをもつイオンスプレー源のスプレー器(＋で表わされるデー
タ点)の垂直方向位置へのイオン信号の依存性を示す、図１９を次に参照する。
このデータは、イオンスプレー源のスプレー器をカーテンプレートの開口の右端
からわずかにずらして配置して収集した。図１９によれば、いずれのスプレー源
に対する最大信号も、ほぼ０ｍｍの(すなわち、スプレー源がカーテンプレート
の開口の中心と同じ垂直方向高さにある)垂直方向位置にあった。実験データは
、カーテンプレートの開口の中心より高い位置及び低い位置の全てにおいて、よ
り強い信号がイオンレンズをもつイオンスプレー源に対して得られたことを示す
。イオンレンズをもたないイオンスプレー源のスプレー器の位置を高い方に５ｍ
ｍ移動させると、イオン信号は最大イオン信号のほぼ１％になったが、同じ位置
において、イオンレンズをもつイオンスプレー源についてのイオン信号は最大イ
オン信号の７０％であった。イオンレンズをもたないイオンスプレー源に対して
スプレー器の位置をさらに高くすると、イオン信号は完全に消滅した。しかし、
イオンレンズが所定の位置にあると、カーテンプレートの開口の中心より上方１
５ｍｍの垂直方向位置にあってさえ、強いイオン信号(最大イオン信号の３５％)
が維持された。スプレー器を低い方に５ｍｍまで下げていったときにも同様の結
果が得られた。図１８及び１９は、イオンレンズを用いれば、イオンレンズ電位
がそれぞれのイオンレンズ位置で最適化されていない場合でさえ、イオン信号が
スプレー器の位置にそれほど影響されないことを示す。

【００６７】表１〜３及び図１５〜１９は、イオンスプレー源へのイオンレンズの付加によ
り、より強く、より安定なイオン信号が得られることを示した。さらに、イオン
レンズの付加により、得られるイオン源に極めて有害な影響を与えることなくス
プレー器の位置を数ｍｍ変えることができるから、処置がかなり容易な装置が得
られる。２つの重要な因子は、スプレー器先端に沿うイオンレンズの位置及びイ
オンレンズに与えられる電位であった。有利な結果は、イオンスプレー源のスプ
レー器の先端の後方の好ましくは１〜３ｍｍにイオンレンズを配置したときに得
られた。ある範囲の大きさの様々なイオンレンズがイオンスプレー源に有用であ
ることも見いだされた。最適化に対して高められた信号安定性及び弱められたス
プレー器位置依存性は、スプレー器の位置が観測されるイオン信号に劇的な影響
を与え得る、同位体分析、ＬＣ質量分析及びＣＥ質量分析のような用途に対して
は特に、重要な恩恵である。

【００６８】広汎な条件にわたって安定なイオン信号がイオンレンズにより得られることを
示す、図２０を次に参照する。図２０は、リニアスキャン対、０から１６分の、
時間に関するイオン信号のグラフである。図２０の測定されたイオン信号は、ア
プライドバイオシステムズ／ＭＤＳサイエックス(Applied Biosystems/MDS Scie
x)社でつくられたＱ−スター(Q-Star)質量分析計にイオンを供給する、イオンレ
ンズが装着されたプロタナ(Protana)小流量イオン源を用いて得られた。印加電
位は、スプレー器について３０００Ｖ，イオンレンズについて１０００Ｖ，カー
テンプレートについて５２６Ｖとした。スプレー器の内径はテーパ付端面におい
てほぼ１５μｍであった。カゼインタンパク蒸解物の試料は、酢酸１％を含む水
９０％及びアセトニトリル１０％溶液に作成した。ほぼ２．８分１７０に、スプ
レー器に与えた電位を取り去った。この結果、イオン信号は０ｃｐｓまで落ちた
。次いで、ほぼ３．４分１７２に、スプレー器に元の値の電位を再び与え、イオ
ン信号強度も元のレベルに復帰した。ほぼ４．２５分１７４に、イオンレンズに
与えた電位を取り去り、ほぼ４．６分１７６にイオンレンズに元の値の電位を再
び与えた。この場合も、イオンレンズに与えた電位を取り去ったときにイオン信
号強度は０ｃｐｓまで落ちたが、イオンレンズに再び電位を与えるとイオン信号
強度は元のレベルに復帰した。次いで、５．１３分１７８に溶液流量を０に設定
し、続いて５．９分１８０に流量設定を元の値に戻した。この結果、イオン信号
は、溶液流量が０のときに０ｃｐｓまで落ちたが、溶液流量を元の値に設定する
とすぐに元のレベルに復帰し、その後上向きのスパイクが発生した。このスパイ
クは、溶媒の蒸発による、スプレー器のテーパ付先端における濃度効果によるも
のであった。７．５１分１８４に、スプレー器をカーテンプレートから離れる方
向に移動させ、８．１３分１８６までそのままにしておいた。イオン信号強度は
低下したが、まだ観測された。８．４５分１８８から１２．８分１９０までの時
間、カーテンプレートの開口に対してスプレー器を左右に移動させた。この場合
も、イオン信号はまだ検出可能であった。残りの試験データについては、イオン
信号を消滅させようとして、質量分析計の入口開口に対するスプレー器の位置を
変えた。電位を切るまでイオン信号は存続した。図２０に示される結果は、ある
パラメータの値が変化したとしても、そのパラメータが元の値に戻ればイオン信
号強度も元と同じレベルに復帰することを明らかに示す。図２０は、水の濃度が
高い(水９０％)試料に対してこの装置が有効であることも明らかに示す。図２０
に提示されたデータがｙ軸上の等分目盛でプロットされていることに注意するこ
とが重要である。このため、ｙ軸が対数目盛をもつ図１６及び１７に提示された
データよりも、イオン信号の安定性が低いように見えている。

【００６９】電荷状態へのイオンレンズの効果を時間軸上で示す、図２１ａ〜２１ｄを次に
参照する。図２１ａ〜２１ｂは、プロタナイオン源を用いた、レンズ電位を変化
させたときのイオン強度対時間のグラフである。図２１ａの上段のグラフは、イ
オンレンズ上の電位を５００Ｖから３０００Ｖまで高めていったときの、β−カ
ゼインタンパクの蒸解物に対する総イオンカウントを示す。上段のグラフは、背
景雑音に寄与する不必要な一価イオンの減少により総イオンカウントが減少した
ことを示す。中段及び下段のグラフは、イオンレンズに与えられる電位が高めら
れると、三価及び二価ペプチドイオンについてのイオン信号が強まることを示す
。したがって、二価及び三価ペプチドイオン信号強度が高まると同時に、雑音に
寄与する不必要な一価イオンが減少がおこる。これにより、イオン信号の信号対
雑音比が高まることになる。図２１ｂは、イオンレンズに与える電位を高めてい
ったときの、総イオンカウントの拡大図を示す。図２１ｃ及び２１ｄは、０．４
３分(図２１ｂの点１９１)及び２．１分(図２１ｂの点１９２)にとられたイオン
信号の質量スペクトルを示す。図２１ｃの質量スペクトルは、約６８６の質量対
電荷比(領域１９３)における三価ペプチドイオン及び約１０３１の質量対電荷比
(領域１９４)における二価ペプチドイオンの検出が困難であることを示す。しか
し、イオンレンズにより高い電位が与えられたときにとられた図２１ｄの質量ス
ペクトルは、ここでは三価ペプチドイオン信号１９３'及び二価ペプチドイオン
信号１９４'がともに観察されることを示す。したがって、より高い電位をイオ
ンレンズに与えたときには、得られる質量スペクトルの雑音がかなり小さくなり
、イオン強度がより高くなって、多価ペプチドイオンに対する信号対雑音比が高
くなった。

【００７０】イオンレンズをもつ小流量イオン源及びイオンレンズをもたない小流量イオン
源を用いた実験結果を示す、図２２ａ及び２２ｂを次に参照する。スプレー器の
内径は１５μｍであった。図２２ａは質量スペクトル内で一価雑音イオン１９８
が多価ペプチドイオン２００よりも大きく存在していることを示す。図２２ａに
示される結果は、可能な限り最良のイオン信号が得られるようにカーテンプレー
ト及びスプレー器に与える電位を調節したときに得られた。しかし、それでも得
られた質量スペクトルにはかなりの雑音がある。対照的に、図２２ｂの質量スペ
クトルは、イオンレンズの付加により、はるかに有利な結果が得られことを示す
。一価雑音イオン１９８'の寄与が低減され、多価ペプチドイオン２００'のイオ
ン信号強度が１６から４４ｃｐｓに高められた。これはほぼ２．５から３倍の信
号増強を表す。このことは、多価イオンが検出されるべき用途に重要である。

【００７１】図２３ａ及び２３ｂを次に参照すれば、グルフィブリノペプチド試料が、流量
が３μｌ／分の標準的なイオンスプレー源を有する質量分析計(図２３ａ)及び流
量が４００ｎｌ／分でイオンレンズをもつ小流量イオンスプレー器を有する質量
分析計(図２３ｂ)で分析された。これらの図は、二価グルフィブリノペプチドイ
オン２０２についてのイオン強度がイオンレンズの使用によりほぼ１１０ｃｐｓ
から３００ｃｐｓ(図２３ｂのピーク２０４)に高められたことを示す。感度は図
２３ａ及び２３ｂの左側の垂直目盛で示される。これは約２．７倍の増強である
。さらに、図２３ｂのイオン信号波形２０６はイオン信号波形２０８よりかなり
平坦であるから、イオンレンズの使用により、ＲＳＤがより小さいイオン信号が
得られた。測定したＲＳＤは、イオンレンズを用いると１／２になった。

【００７２】イオンレンズをもたない小流量イオン源及びイオンレンズをもつ小流量イオン
源に与えられたβ−カゼインの蒸解物の５００フェムトモル試料について得られ
たイオン信号を示す、図２４ａ〜２４ｄを次に参照する。流量は２００〜４００
ｎｌ／分程度とした。図２４ａ及び２４ｂは、イオンレンズにより質量スペクト
ルにおいてイオン信号強度の増大(２１２'対２１２)が得られたことを示す。図
２４ｃ及び２４ｄは時間ドメインにおける同様の結果を示す。イオンレンズの付
加により、背景雑音が減少し(２１４'対２１４)、ペプチドイオン信号が強くな
った(２１６'対２１６)。この場合、信号対雑音比が４倍より高くなった。

【００７３】図２５ａ及び２５ｂを次に参照すれば、イオンレンズをもたない小流量イオン
源及びイオンレンズをもつ小流量イオン源に与えられた別のβ−カゼイン蒸解物
試料についての質量スペクトルがそれぞれ示される。イオンレンズの付加により
、図２５ｂにおいて三価ペプチドイオンピーク２１８'をより容易に検出するこ
とができたが、イオンレンズがない図２１ａにおいては、三価ペプチドイオンピ
ーク２１８は、ピーク強度が低く、背景雑音強度が高いために検出が困難であっ
た。ペプチドイオンピーク強度は、イオンレンズの付加により３．５倍高められ
た。

【００７４】図２６ａ及び２６ｂを次に参照すれば、グラフは、図２５ａ及び２５ｂに示さ
れる三価ペプチドイオンピーク２１８及び２１８'の近傍における背景雑音強度
をそれぞれ示す。図２６ａはイオンレンズのない小流量イオン源についての背景
雑音であり、図２６ｂはイオンレンズがあるときの背景雑音である。図２６ａ及
び２６ｂは、イオンレンズがあってもなくても同じであることを明らかに示す。
したがって、図２５ａ及び２５ｂに示される信号増強は背景雑音の増大をもたら
さず、よって信号対雑音比はほぼ３．５倍に高められる。

【００７５】図２７ａ及び２７ｂを次に参照すれば、イオンレンズをもたない小流量イオン
源及びイオンレンズをもつ小流量イオン源に与えられたβ−カゼイン蒸解物試料
についての質量スペクトルがそれぞれ示される。図２７ａに示される(すなわち
イオンレンズがない)質量スペクトルにおいては、二価ペプチドイオン信号２２
２は検出が困難である。図２７ｂに示される(すなわちイオンレンズがある)質量
スペクトルにおいては、二価ペプチドイオン信号２２２'は検出がより容易であ
る。また、二価ペプチドイオン信号２２２'についてのイオン信号強度は、イオ
ンレンズを用いたときにかなり高くなる。

【００７６】図２８ａ及び２８ｂを次に参照すれば、ウシ血清アルブミン蒸解物の１００フ
ェムトモル試料がイオンレンズをもつナノ-ＨＰＬＣ−ＭＳに与えられた。スプ
レー器に対する液流量は１００〜３００ｎｌ／分とし、スプレー器の内径は１５
μｍであった。試験結果は、イオンレンズを用いたときに、信号対雑音比が十分
に高められることを示した。スキャン毎に検出された２つの最も強いペプチドイ
オン信号についてタンデム型質量分析法(ＭＳ／ＭＳ)を実施した。最も強いペプ
チドイオン信号からのペプチドフラグメントについての総イオンカウントが、図
２８ａの上から３段目のグラフに示される。２番目に強いペプチドイオン信号の
ペプチドフラグメントについての総イオンカウントが、図２８ａの最下段のグラ
フに示される。最大数のペプチドイオンが１４分頃に観測された。図２８ｂの上
段のグラフは、実験の１４．５３分に得られた質量スペクトルを示す。図２８ｂ
の下段のグラフは、ｍ／ｚ比＝４８０．６にある主ペプチドイオン信号について
のフラグメントイオンスペクトルを示す。図２８ａ及び２８ｂに示される結果は
イオン源にイオンレンズを用いなければ得ることができないから、このデータは
重要である。

【００７７】イオンレンズをもつナノ-ＨＰＬＣ−ＭＳに与えられた５０フェムトモルのウ
シ血清アルブミン蒸解物について測定されたイオン信号を示す、図２９を次に参
照する。カラムの状態調整を行うため、ナノ-ＨＰＬＣ−ＭＳを使用する前に、
装置を通してポンプで水を流さなければならないから、イオンレンズは非常に重
要である。イオンレンズが用いられない場合には、水がその大きな表面張力によ
りスプレー化過程を途絶させるから、ＥＳＩインターフェースは動作しないであ
ろう。疎水性ペプチドと親水性ペプチドを分離するために水と有機溶媒との勾配
を用いた。試験は早めに終了させたが、ペプチド２３０が試験開始後１１．５分
から１７分の間に検出された。次いで、蒸解されたタンパクを同定するために、
測定されたイオン信号をデータベースと照合した。タンパクは、ランダムイオン
信号(すなわち雑音信号)について生じるであろう確実性よりほぼ３００桁高い確
実性をもって、正しく同定された。この試験結果は、ペプチドイオン信号に対す
る検出限界が、実験に用いた５０フェムトモルの蒸解物よりかなり低いことを示
す。さらに、本試験は、イオンレンズがナノ-ＨＰＬＣ−ＭＳ測定の信頼性を大
きく高めることを示す。

【００７８】本発明の別の実施形態において、スプレー器に近接して１つより多くのイオン
レンズをイオン源に設置することができる。図３０を参照すれば、スプレー器を
囲む２つの同軸イオンレンズをもつイオン源に対する等電位線を示すシミュレー
ションについての結果が示される。イオン源は、スプレー器１２，カーテンプレ
ート１４，カーテンプレート１４の開口１５，オリフィス１６，オリフィスプレ
ート１８，イオン源外囲器２０，内イオンレンズ２４０及び外イオンレンズ２４
２を備える。本シミュレーションでは、印加電位は、スプレー器１２について３
８００Ｖ，カーテンプレート１４について１８００Ｖ，オリフィスプレート１８
について１９０Ｖ，内イオンレンズ２４０について４２００Ｖ，外イオンレンズ
２４２について６０００Ｖとした。結果は、等電位線がスプレー器１２の先端の
直前で平坦であり、カーテンプレート１４の開口１５に向けてイオンを集束させ
ることを示す。

【００７９】内レンズ２４０と外レンズ２４２に与えられる電位が反転されていること以外
は図３０に示される構成と同じイオン源構成に対する等電位線を示すシミュレー
ションの結果を示す、図３１を次に参照する。内レンズ２４０に与えられる電位
は６０００Ｖであり、外レンズ２４２に与えられる電位は４２００Ｖである。得
られた等電位線はこの場合もスプレー器１２の先端の直前で平坦であり、カーテ
ンプレート１４の開口１５に向けてイオンを集束させるはずである。

【００８０】イオンレンズ２４０'と２４２'とがスプレー器１２の軸に沿って若干ずらされ
て配置されていること以外は図３０に示される構成と同じイオン源構成に対する
等電位線を示すシミュレーションの結果を示す、図３２を次に参照する。４２０
０Ｖの電位がスプレー器１２に与えられ、５５００Ｖの電位がイオンレンズ２４
２'に与えられ、３５００Ｖの電位がイオンレンズ２４０'に与えられる。カーテ
ンプレート１４は１８００Ｖの電位にバイアスされ、オリフィスプレート１８は
１９０Ｖの電位にバイアスされ、外囲器２０は接地電位にある。シミュレーショ
ン結果は、等電位線がスプレー器１２の直前で平坦であり、スプレー器１２の軸
に対して垂直であることを示す。したがって、本構成はオリフィスプレート１８
のオリフィス１６に向けてイオンを集束させるはずである。

【００８１】イオンレンズ２４０''と２４２''とがスプレー器１２の軸に沿ってかなりずら
されて配置されていること以外は図３０に示される構成と同じイオン源構成に対
する等電位線を示す別のシミュレーションの結果を示す図３３を次に参照する。
スプレー器１２に４２００Ｖの電位が与えられ、イオンレンズ２４０''に５５０
０Ｖの電位が与えられ、イオンレンズ２４２''に３５００Ｖの電位が与えられる
。カーテンプレート１４は１８００Ｖの電位にバイアスされ、オリフィスプレー
ト１８は１９０Ｖの電位にバイアスされ、外囲器２０は接地電位にある。この場
合も、シミュレーション結果は、等電位線がスプレー器１２の直前で平坦であり
、スプレー器１２の軸に対して垂直であることを示す。したがって、本構成はオ
リフィスプレート１８のオリフィス１６に向けてイオンを集束させるはずである
。

【００８２】イオンレンズ２４０'''と２４２'''とがスプレー器１２の軸線に沿って並べて
配置されていること以外は図３０に示される構成と同じイオン源構成に対する等
電位線を示す別のシミュレーションの結果を示す図３４を次に参照する。図３４
に示唆されているように、イオンレンズ２４０'''と２４２'''の寸法が同じであ
る必要はないことに注意されたい。４２００Ｖの電位がスプレー器１２に与えら
れ、５５００Ｖの電位がイオンレンズ２４０'''に与えられ、３５００Ｖの電位
がイオンレンズ２４２'''に与えられる。カーテンプレート１４は１８００Ｖの
電位にバイアスされ、オリフィスプレート１８は１９０Ｖの電位にバイアスされ
、外囲器２０は接地電位にある。この場合も、シミュレーション結果は、等電位
線がスプレー器１２の直前で平坦であり、スプレー器１２の軸に対して垂直であ
ることを示す。本構成はオリフィスプレート１８のオリフィス１６に向けてイオ
ンを集束させるはずである。

【００８３】図３０から３４に示される結果は、生成されたイオンを開口に向けて集束させ
るために、２つのイオンレンズを１つのイオン源とともに用い得ることを示す。
あるいは、２つより多くのイオンレンズを用いることもできる。基本的構想は、
等電位線がスプレー器の直前でより有利になることができて、さらに強められた
イオン信号が得られるように、追加の１つ(または複数の)イオンレンズへの電位
印加によりさらに最適化を図るための機会を、１つより多くのイオンレンズが提
供することにある。追加のイオンレンズは、図３０及び３１に示されるように同
軸に配置するか、あるいは図３２及び３３に示されるようにずらして配置するか
、あるいは図３４に示されるようにスプレー器の軸に沿って軸方向に並べて配置
することができる。

【００８４】本発明の別の実施形態において、イオンレンズの使用を、複数のスプレー器を
有するイオン源に拡張することができる。図３５を参照すれば、スプレー器取付
ブラケット２５２，取付孔２５４，導電性タブ２５６，イオンレンズ２５８，第
１の毛管２６０及び第２の毛管２６２，第１のスプレー器２６４及び第２のスプ
レー器２６６，２つの毛管バット接続２６８及び２６９，シリンジポンプ２７０
及び電子スプレー電源２７２を備える、二連小流量電子スプレーイオン源２５０
が示される。２つのスプレー器２６４及び２６６は、(外径が１５０μｍで内径
が５０μｍの)石英ガラス毛管を引き伸ばして、内径を(他の直径も用い得るが)
ほぼ１５μｍにした。２つのスプレー器２６４及び２６６のテーパ付先端の端面
の後方ほぼ２ｍｍに、イオンレンズ２５８を設置した。イオンレンズ２５８はス
テンレス鋼で作成し、図５ａに示される形状と同様の長円形とした。イオンレン
ズ２５８の開口(図示せず)は、長さを１０．３ｍｍ，高さを４．６ｍｍ，厚さを
１．２ｍｍとしたが、他の寸法も用いることができる。２つのスプレー器２６４
及び２６６はイオンレンズ２５８の中心線上においた。あるいは別の、単イオン
レンズ及び単スプレー器の場合について先に示した構成のような、構成を用いる
ことができる。すなわち複数のスプレー器を、イオンレンズ２５８の２つの中心
線の内の１つに対してあるいはいずれに対しても非対称に配置することができる
。さらに、複数のスプレー器は相異なる長さを有することができる。使用におい
て、２つのスプレー器２６４及び２６６を、スプレー器２６４及び２６６のテー
パ付先端の周りに配置されたイオンレンズ２５８と同時に、小液流量で動作させ
る。溶液流量は０．２μｌ／分から１μｌ／分の範囲とした。あるいは、別の溶
液流量を用いることができる。２つより多くのスプレー器を用い得ることにも注
意されたい。

【００８５】イオンレンズ２５８をもつ二連小流量イオン源２５０をイオンレンズをもたな
い単連小流量イオン源及びイオンレンズをもたない二連小流量イオン源に対して
比較しながら、実験を行った。単連及び二連小流量電子スプレー源に与えた電位
は、スプレー器について３８９５Ｖ，カーテンプレートについて１０００Ｖとし
た。イオンレンズ２５８をもつ二連小流量ＥＳＩイオン源２５０に対しては、ス
プレー器２６４及び２６６について４１９８Ｖ，カーテンプレート(図示せず)に
ついて１８４０Ｖ，イオンレンズ２５８について２５００Ｖの電位を与えた。

【００８６】表４の結果は、１０^−５Ｍブラジキニン試料の１０スキャンについて測定した
イオン信号を示す。表４は、スプレー器数を倍にしたことでイオン信号が１．６
倍に強められたことを示す。イオンレンズの付加により、信号強度はさらに１．
３４倍に高められた。したがって、追加のスプレー器及びイオンレンズの併用に
より、イオン信号強度において２．２倍の向上が得られた。理論的には、イオン
レンズを用いずに追加のスプレー器でイオン信号強度をこれだけ高めるには、５
つのスプレー器が必要となろう。

【００８７】

【表４】イオンレンズをもつ複数のスプレー器の別の利点は、カーテンプレートの開口
に対するスプレー器の位置へのイオン信号強度の依存性が弱められることである
。開口の前面に配置されるスプレー器の数が多くなるとともに、スプレー器は最
適位置から離れて配置されるようになり、付加スプレー器のそれぞれの有効性は
低くなる。すなわち、イオン信号強度の向上は使用スプレー器数の増加とともに
低下するであろう。しかし、スプレー器の周りに配置されるイオンレンズの使用
が、この問題の軽減に役立つはずである。

【００８８】図３６を次に参照すれば、イオンレンズをもたない二連小流量イオン源２８０
について行ったシミュレーションの結果が示される。二連スプレー器イオン源２
８０は、第１のスプレー器２８２，第２のスプレー器２８４，カーテンプレート
２８６，開口２８８，オリフィスプレート２９０，オリフィス２９２及び外囲器
２９４を備える。シミュレーションにおける印加電位は、スプレー器２８２及び
２８４について４０００Ｖ，カーテンプレート２８６について１０００Ｖ，オリ
フィスプレート２９０について１９０Ｖとした。外囲器２９４は接地電位に保っ
た。得られた等電位線はスプレー器２８２及び２８４の先端近傍で曲がっており
、この結果、イオン軌道２９６はかなり大きく広がっている。この等電位線のデ
フォーカス性により、検出されるべきイオンの多くがオリフィス２９２から外れ
てしまう。

【００８９】図３７を次に参照すれば、イオンレンズ２９８をもつ二連小流量イオン源２８
０'について行ったシミュレーションの結果として得られた等電位線が示される
。二連スプレー器イオン源２８０'は、イオンレンズ２９８に加えて、二連スプ
レー器イオン源２８０について図３６に示される要素の全てを備える。シミュレ
ーションにおける印加電位は、スプレー器２８２及び２８４について４３００Ｖ
，カーテンプレート２８６について１８００Ｖ，イオンレンズ２９８について５
２２０Ｖ，オリフィスプレート２９０について１９０Ｖ，外囲器２９４について
０Ｖとした。等電位線はスプレー器２８２及び２８４の先端近傍で平坦化されて
いる。これにより、検出されるべきイオンはカーテンプレート２８６の開口２８
８に向け、次いでオリフィス２９２に向けて、一直線に導かれる。

【００９０】図３７に示されるイオンレンズ２９８をもつ二連小流量イオン源２８０'は、
スプレー器２８２及び２８４が順次使用されるように動作させることができる。
２つの相異なる試料が分析されなければならない場合に、１つの試料を第１のス
プレー器２８２に入れることができ、第２の試料を第２のスプレー器２８４に入
れることができる。次いで、第１のスプレー器２８２を第１の試料からイオンを
つくるために動作させ、イオンは続いて下流の質量分析器で分析される。この分
析が完了すると、溶液流を止めることにより第１のスプレー器２８２が切られる
。次いで第２のスプレー器２８４を第２の試料からイオンをつくるために動作さ
せ、イオンは続いて同じ質量分析器で分析される。さらに、電子スプレー電位を
制御することによりスプレー器を切ることができるように、別々の電源をそれぞ
れのスプレー器に用いることができる。単連スプレー器はそれぞれの試料が分析
された後に交換／洗浄されなければならないから、本システムは、１つより多く
の試料を分析する必要がある場合には、単連スプレー器をもつシステムに比較し
て好ましい。あるいは、２つより多くのスプレー器を用いることができる。別の
実施形態において、複数の相異なる試料を単一のイオンレンズに差し込まれた複
数の相異なるスプレー器から同時にスプレーすることができる。これは、内標準
または質量較正物質の注入を含む研究に有益であろう。質量較正物質は飛行時間
型質量分析計のような装置における質量範囲の較正に有用であり、一方、内標準
は分析において検体濃度の決定に有用である。内標準は、スプレー器効率の変化
の検出にも役立つ。

【００９１】図３０から３７に基づけば１つまたは複数のイオンレンズを１つまたは複数の
スプレー器とともに用いるための様々な実施形態がある。１つのスプレー器及び
そのスプレー器を取り囲む１つのイオンレンズがあり得る。あるいは、１つのス
プレー器及びそのスプレー器を取り囲む複数のイオンレンズがあり得る。複数の
スプレー器及びそれらのスプレー器を取り囲む１つのイオンレンズもあり得る。

【００９２】実験において、いくつかの状況の下では、電子スプレーが止まり、スプレー器
の先端で液滴の成長が見られるため、イオンレンズの電圧をスプレー器の電圧よ
り高め得ないことが認められた。これは、スプレー器先端の電場が液滴の表面張
力に打ち勝つに十分ではなくなる点まで、電場が低下することによりおこり得る
。しかし、当業者には普通に知られるように、検体試料に小分率のメタノールそ
の他の有機溶媒を用いて液滴を形成する表面張力を弱めることができ、よってイ
オンレンズに与えられる最大電位を高めることができて、イオン信号をさらに強
めることができる。

【００９３】実質的に大気圧にあるイオンレンズの原理を、質量分析計とともに用いられる
、ＥＳＩ、イオンスプレー、小流量イオンスプレー、小流量ＥＳＩ及びナノスプ
レー源について説明した。しかし本発明の原理は、毛管電気泳動質量分析法、マ
イクロチャネルＥＳＩ質量分析法及び、被膜形成のための表面上へのイオン被着
のような、ただしこれには限定されない、その他の目的のためのイオン輸送に利
用することもできる。本発明は、イオン化が先端コロナ放電で生じる大気圧化学
イオン化源に適用することもできる。本発明はさらに、マトリクス補助型レーザ
蓄積イオン化を用いるイオン源に試料を堆積するために用いることができる。本
発明はさらに、大気圧、減圧及び真空またはほぼ真空にある下流領域で用いられ
得るイオンを供給するために用いることができる。さらに、小流量電子スプレー
イオン源について示される結果は、小流量イオンスプレー源から期待され得る結
果に一致し得る。

【００９４】本発明の根本的原理及び精神を逸脱することなく、毛管先端近傍に配置される
イオンレンズの数及び形状において本発明に改変がなされ得ることは、当業者に
は容易に明らかであろう。

【００９５】当業者には：１) 本説明に用いられる電位は全て相対的であり、例えば陽イオ
ンをつくるために、スプレー器を０Ｖの電位におき、カーテンプレート及びオリ
フィスプレートを負の高電位にし、イオンレンズを中間の負電位において、スプ
レー器を動作させ得ること；２) 本発明は、先に説明した電位の全ての極性を反
転させれば、陰イオンにも等しく適用できること；及び、３) 溶液流量は、本明
細書で述べた、説明の目的のために過ぎない流量に限定されないことも、明らか
であろう。

【００９６】その範囲が特許請求項で定められる、本発明を逸脱することなく、本明細書で
説明され、図示された、好ましい実施形態に様々な改変が成され得ることは当然
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】大液流量で動作している従来技術の通常の電子スプレーイオン源に対する、等
電位線及び定性的なイオン軌道を示すシミュレーション結果である

【図２】従来技術の小流量ＥＳＩ源の好ましい配置の１つに対する、等電位線及び定性
的なイオン軌道を示すシミュレーション結果である

【図３】従来技術の小流量ＥＳＩ源の第２の好ましい配置に対する、等電位線及び定性
的なイオン軌道を示すシミュレーション結果である

【図４ａ】本発明にしたがう小流量ＥＳＩ源の先端近くに設置されるイオンレンズをもつ
取付具の上面図である

【図４ｂ】図４ａの側端に配置されたイオンレンズ及びイオンレンズを所望の電位にバイ
アスするための付属素子の正面図である

【図４ｃ】毛管を備える、図４ａの取付具の上面図である

【図４ｄ】図４ｃによる、毛管先端を取り囲む図４ｃのイオンレンズの正面図である

【図５ａ】イオンレンズの一実施形態の略図である

【図５ｂ】イオンレンズのオリフィスが調節可能である、イオンレンズの別の実施形態の
略図である

【図５ｃ】図５ｂに示されるスロット付ウインドウピースの正面図である

【図５ｄ】スロット付ウインドウピースをイオンレンズに取り付けるカバーピースの正面
図である

【図６ａ】イオンレンズに対する電子スプレー毛管の配置の好ましい実施形態の正面図で
ある

【図６ｂ】イオンレンズに対する電子スプレー毛管の配置の好ましい実施形態の側面図で
ある

【図６ｃ】イオンレンズに対する電子スプレー毛管の配置の第２の好ましい実施形態の正
面図である

【図６ｄ】イオンレンズに対する電子スプレー毛管の配置の第２の好ましい実施形態の側
面図である

【図７】イオンレンズがイオンスプレー源の先端近くに配置される、本発明の実施形態
の略図である

【図８ａ】レセルピン試料について、従来技術の通常のイオンスプレー源を用いて得られ
た質量スペクトルである

【図８ｂ】レセルピン試料について、従来技術の通常の小流量ＥＳＩ源を用いて得られた
質量スペクトルである

【図８ｃ】レセルピン試料について、本発明にしたがうイオンレンズを組み込んでいる小
流量ＥＳＩ源を用いて得られた質量スペクトルである

【図９ａ】 β−シクロデキストリン試料について、従来技術の通常の小流量ＥＳＩ源を用
いて得られた質量スペクトルである

【図９ｂ】 β−シクロデキストリン試料について、本発明にしたがう第１の位置にイオン
レンズをもつ小流量ＥＳＩ源を用いて得られた質量スペクトルである

【図９ｃ】 β−シクロデキストリン試料について、本発明にしたがう第２の位置にイオン
レンズをもつ小流量ＥＳＩ源を用いて得られた質量スペクトルである

【図１０ａ】 β−シクロデキストリンについて、従来技術の通常の小流量ＥＳＩ源を用い、
ＥＳＩ源を二プロトン化イオンの生成に最適化した、質量スペクトルである

【図１０ｂ】 β−シクロデキストリンについて、本発明にしたがう第１の位置にイオンレン
ズをもつ小流量ＥＳＩ源を用い、ＥＳＩ源を二プロトン化イオンの生成に最適化
した、質量スペクトルである

【図１０ｃ】 β−シクロデキストリンについて、本発明にしたがう第２の位置にイオンレン
ズをもつ小流量ＥＳＩ源を用い、ＥＳＩ源を二プロトン化イオンの生成に最適化
した、質量スペクトルである

【図１１ａ】シトクロムｃについて、従来技術の通常のイオンスプレー源を用い、イオンス
プレー源を最大イオン信号に最適化した、質量スペクトルである

【図１１ｂ】シトクロムｃについて、従来技術の通常の小流量ＥＳＩ源を用い、ＥＳＩ源を
最大イオン信号に最適化した、質量スペクトルである

【図１１ｃ】シトクロムｃについて、本発明にしたがうイオンレンズをもつ小流量ＥＳＩ源
を用い、ＥＳＩ源を最大イオン信号に最適化した、質量スペクトルである

【図１２ａ】 β−シクロデキストリン試料について、本発明にしたがうイオンレンズをもつ
小流量ＥＳＩ源を用い、イオンレンズに３７５０Ｖの電位を与えたときの、フラ
グメンテーションの度合を示す質量スペクトルである

【図１２ｂ】イオンスプレー器の先端がさらにカーテンプレート近くに移動され、本発明に
したがうイオンレンズに与えられた電位が５１００Ｖであるときの、イオン信号
の質量スペクトルである

【図１２ｃ】イオンスプレー器の先端がカーテンプレートとほぼ同一面に配置され、本発明
にしたがうイオンレンズに与えられた電位が４５００Ｖであるときの、イオン信
号の質量スペクトルである

【図１３】本発明にしたがうイオンレンズをもつ小流量ＥＳＩ源に対する、等電位線及び
定性的なイオン軌道を示すシミュレーション結果である

【図１４】大流量で動作している、本発明にしたがうイオンレンズをもつイオンスプレー
源または電子スプレー源に対する、等電位線及び定性的なイオン軌道を示すシミ
ュレーション結果である

【図１５】イオンレンズをもたない従来技術のイオンスプレー源を用いてイオン信号をモ
ニタしながら、複数イオンモードで測定した信号のグラフである

【図１６】本発明にしたがうイオンレンズをもつイオンスプレー源を用いてイオン信号を
モニタしながら複数イオンモードで測定した２つの信号のグラフである

【図１７】本発明にしたがうイオンレンズをもつイオンスプレー源を用いてイオン信号を
モニタしながら複数イオンモードで測定した信号のグラフである

【図１８】イオンレンズをもたない従来技術のイオンスプレー源及び本発明にしたがうイ
オンレンズをもつイオンスプレー源のスプレー器の水平方向位置に対するイオン
信号減衰のグラフである

【図１９】イオンレンズをもたない従来技術のイオンスプレー源及び本発明にしたがうイ
オンレンズをもつイオンスプレー源のスプレー器の垂直方向位置に対するイオン
信号減衰のグラフである

【図２０】本発明にしたがうイオンレンズを組み込んだイオン源の動作パラメータを様々
に変えていったときのイオン信号強度対時間のグラフである

【図２１ａ】本発明にしたがうイオン源のイオンレンズに与える電位を高めていったときの
イオン信号強度対時間の３つのグラフを含む

【図２１ｂ】本発明にしたがうイオン源のイオンレンズに与える電位を高めていったときの
全イオン信号強度対時間のグラフである

【図２１ｃ】０．４３３分に得られた図２１ｂのイオン信号に対する質量スペクトルである

【図２１ｄ】２．０７分に得られた図２１ｂのイオン信号に対する質量スペクトルである

【図２２ａ】イオンレンズをもたない従来技術の小流量イオン源を用いたタンパク蒸解物に
ついての質量スペクトルである

【図２２ｂ】本発明にしたがうイオンレンズをもつ小流量イオン源を用いたタンパク蒸解物
についての質量スペクトルである

【図２３ａ】グルフィブリノペプチド試料について、イオンレンズをもたない標準的な従来
技術の小流量イオン源を用いて得られた、イオン信号強度対時間のグラフ及び対
応する質量スペクトルである

【図２３ｂ】グルフィブリノペプチド試料について、本発明にしたがうイオンレンズをもつ
標準的な小流量イオン源を用いて得られた、イオン信号強度対時間のグラフ及び
対応する質量スペクトルである

【図２４ａ】 β−カゼインの５００フェムトモル試料の蒸解物内の一ペプチドについて、イ
オンレンズをもたない従来技術の小流量イオン源を用いて得られた、イオン信号
強度対時間のグラフ及び対応する質量スペクトルを含む

【図２４ｂ】 β−カゼインの５００フェムトモル試料の蒸解物内の一ペプチドについて、本
発明にしたがうイオンレンズをもつ小流量イオン源を用いて得られた、イオン信
号強度対時間のグラフ及び対応する質量スペクトルを含む

【図２４ｃ】 β−カゼインの５００フェムトモル試料の蒸解物内の一ペプチドについて、イ
オンレンズをもたない従来技術の小流量イオン源を用いて得られた、背景雑音強
度対時間のグラフ及びイオン信号強度対時間のグラフを含む

【図２４ｄ】 β−カゼインの５００フェムトモル試料の蒸解物内の一ペプチドについて、本
発明にしたがうイオンレンズをもつ小流量イオン源を用いて得られた、背景雑音
強度対時間のグラフ及びイオン信号強度対時間のグラフを含む

【図２５ａ】イオンレンズをもたない従来技術の小流量イオン源を用いて得られた、β−カ
ゼイン蒸解物からの三価に荷電したペプチドについての質量スペクトルである

【図２５ｂ】本発明にしたがうイオンレンズをもつ小流量イオン源を用いて得られた、β−
カゼイン蒸解物からの三価に荷電したペプチドについての質量スペクトルである

【図２６ａ】イオンレンズをもたない従来技術の小流量イオン源を用いて得られた、β−カ
ゼイン蒸解物からの三価に荷電したペプチド(図２５ａの信号)に対する背景雑音
である

【図２６ｂ】本発明にしたがうイオンレンズをもつ小流量イオン源を用いて得られた、β−
カゼイン蒸解物からの三価に荷電したペプチド(図２５ｂの信号)に対する背景雑
音である

【図２７ａ】イオンレンズをもたない従来技術の小流量イオン源を用いて得られた、β−カ
ゼイン蒸解物からの二価に荷電したペプチドについての質量スペクトルである

【図２７ｂ】本発明にしたがうイオンレンズをもつ小流量イオン源を用いて得られた、β−
カゼイン蒸解物からの二価に荷電したペプチドについての質量スペクトルである

【図２８ａ】本発明にしたがうイオンレンズをもつイオン源を備えるナノ−高性能液体クロ
マトグラフィ(ＨＰＬＣ)-ＭＳを用いて得られた、ウシ血清アルブミンの１００
フェムトモル試料の蒸解物についての、時間に対する、質量分析計スキャンのそ
れぞれにおける、全イオンクロマトグラム、ベースピーククロマトグラム、最も
支配的なペプチドに対するフラグメントイオンクロマトグラム及び２番目に支配
的なペプチドに対するフラグメントイオンクロマトグラムのグラフを含む

【図２８ｂ】本発明にしたがうイオンレンズをもつイオン源を備えるナノ−ＨＰＬＣ-ＭＳ
質量分析計を用いて得られた、ウシ血清アルブミンの１００フェムトモル試料の
蒸解物からのペプチド及びこのペプチドからのフラグメントイオンについての質
量スペクトルである

【図２９】本発明にしたがうイオンレンズをもつナノ−ＨＰＬＣ-ＭＳを用いて得られた
、ウシ血清アルブミンの５０フェムトモル試料の蒸解物についての全イオン強度
信号対時間のグラフである

【図３０】本発明にしたがう２つの同軸イオンレンズを有するイオン源に対する等電位線
を示すシミュレーション結果である

【図３１】本発明にしたがう２つの同軸イオンレンズを有するイオン源に対する等電位線
を示すシミュレーション結果である

【図３２】毛管の軸に沿って位置が互いに若干ずらされた本発明にしたがうイオンレンズ
をもつ図３１のイオン源に対する等電位線を示すシミュレーション結果である

【図３３】毛管の軸に沿って位置が互いにかなりずらされた本発明にしたがうイオンレン
ズをもつ図３１のイオン源に対する等電位線を示すシミュレーション結果である

【図３４】スプレイ器の軸線に沿って並べて配置された本発明にしたがうイオンレンズを
もつ図３１のイオン源に対する等電位線を示すシミュレーション結果である

【図３５】本発明にしたがうイオンレンズをもつ多重スプレーイオン源の略図である

【図３６】イオンレンズをもたない従来技術の多重スプレーイオン源に対する等電位線を
示すシミュレーション結果である

【図３７】本発明にしたがうイオンレンズをもつ多重スプレーイオン源に対する等電位線
を示すシミュレーション結果である

【符号の説明】

１０大流量ＥＳＩ源１２，２６４，２６６，２８２，２８４スプレー器１４，２８６カーテンプレート１５，２８８開口１６，２９２オリフィス１８，２９０オリフィスプレート２０，２９４外囲器３０，４０小流量ＥＳＩ源６２，２４０，２４２，２５８，２９８イオンレンズ２５０，２８０二連小流量イオン源

───────────────────────────────────────────────────── 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，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者ダグラス，ドナルドジェイカナダ国ヴィー５ズィー１ティー１ブリティッシュコロンビア州ヴァンクーヴァーダブリュシックスティーンスアヴェニュー 876 ナンバー105 (72)発明者シュナイダー，ブラッドリービーカナダ国ヴィー６アール２エイ２ブリティッシュコロンビア州ヴァンクーヴァーダブリュエイスアヴェニュー 4414 Ｆターム(参考） 5C038 FF07 GG08 GH05 GH11 GH13 GH15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検体試料からイオンを生成するためのイオン源装置において
、前記装置が、イオン源、少なくとも１つの対抗電極及びイオン集束素子を備え
；前記イオン源は前記少なくとも１つの対抗電極に対向して取り付けられ、前記
イオン集束素子は前記イオン源に相対して取り付けられており；使用において、
前記イオン源と前記少なくとも１つの対抗電極との間に、イオン化された液滴の
スプレーを生成するため及びイオンを前記少なくとも１つの対抗電極に向けて移
動させるための電位差が与えられ、前記イオン集束素子に、前記イオン源に隣接
する等電位線を変化させて、イオンを集束させ、所望のイオン伝搬軸に導くため
の電位が与えられることを特徴とする装置。
【請求項２】前記イオン集束素子が前記イオン源に隣接して配置されてい
ることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】イオンが前記イオン源から延びる軸に沿って導かれ、前記イ
オン源に隣接する前記等電位線が前記所望のイオン伝搬軸に対して、前記伝搬軸
上でも前記伝搬軸の周囲の実質的な領域についても、実質的に垂直であることを
特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】前記イオン源、前記少なくとも１つの対抗電極及び前記イオ
ン集束素子が外囲器内に取り付けられていることを特徴とする請求項１から３い
ずれか１項記載の装置。
【請求項５】前記外囲器が前記対抗電極の内の１つであることを特徴とす
る請求項４記載の装置。
【請求項６】前記外囲器の内部が実質的に大気圧にあることを特徴とする
請求項４または５記載の装置。
【請求項７】前記装置が、入口オリフィスを有するオリフィスプレート及
び、開口を有し、前記外囲器を閉鎖する、カーテンプレートを備え；前記イオン
源、前記少なくとも１つの対抗電極及び前記イオン集束素子が前記生成されたイ
オンを前記入口オリフィスに向けて導くように適合され；使用において、より大
量でより安定な生成イオン束が前記入口オリフィスを通過することを特徴とする
請求項１から６いずれか１項記載の装置。
【請求項８】前記装置が前記外囲器を閉鎖する入口毛管を有する入口プレ
ートを備え；前記イオン源、前記少なくとも１つの対抗電極及び前記イオン集束
素子が前記生成されたイオンを前記入口毛管に向けて導くように適合され；使用
において、より大量でより安定な生成イオン束が前記入口毛管を通過することを
特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の装置。
【請求項９】前記入口プレートまたは前記オリフィスプレートが質量分析
計の入口部品であることを特徴とする請求項７または８記載の装置。
【請求項１０】前記装置がさらに、前記イオン源及び前記イオン集束素子
に接続され、使用において前記少なくとも１つの対抗電極に接続が可能であって
、相異なるＤＣ電位を前記イオン源及び前記イオン集束に供給するように適合さ
れた、少なくとも１つの電源を備えることを特徴とする請求項１から９いずれか
１項記載の装置。
【請求項１１】前記イオン集束素子がイオンレンズ及び付属素子を備え；
前記付属素子が、前記生成されたイオンを導き、集束させるために前記イオン集
束素子に与えられる電位を受け取るように適合されていることを特徴とする請求
項２記載の装置。
【請求項１２】前記イオンレンズが前記イオン源の先端を実質的に取り囲
むように取り付けられていることを特徴とする請求項１から１１いずれか１項記
載の装置。
【請求項１３】前記イオンレンズが概ね平形であり、前記イオン源の軸線
に実質的に垂直に設置されていることを特徴とする請求項１２記載の装置。
【請求項１４】前記イオンレンズが前記イオン源の軸線に対してある角度
に設置されていることを特徴とする請求項１２記載の装置。
【請求項１５】前記イオンレンズが連続及び不連続な断面の内の少なくと
も１つを有する環状レンズであり、前記断面が、円形、長円形、正方形、長方形
及びその他のいずれかの正多角形及び非正多角形の内の１つと実質的に類似の形
状を有することを特徴とする請求項１１，１２，１３または１４記載の装置。
【請求項１６】前記イオン源が前記イオンレンズで定められる平面に接す
るか、または交差するように、前記イオンレンズが取り付けられていることを特
徴とする請求項１２記載の装置。
【請求項１７】前記イオンレンズが前記イオン源の先端の後方に設置され
ていることを特徴とする請求項１６記載の装置。
【請求項１８】前記イオンレンズが前記イオン源の先端の後方ほぼ０．１
から５ｍｍに設置されていることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項１９】前記イオンレンズが前記イオン源の先端の後方ほぼ１から
３ｍｍに設置されていることを特徴とする請求項１８記載の装置。
【請求項２０】前記イオンレンズが前記イオン源の先端の後方ほぼ２ｍｍ
に設置されていることを特徴とする請求項１９記載の装置。
【請求項２１】前記イオンレンズが開口を有し、前記イオン源の先端が、
前記開口の２つの中心軸の内の第１の中心軸に沿って対称に配置され、前記開口
の２つの中心軸の内の第２の中心軸に沿って非対称に配置されていることを特徴
とする請求項１２から２０いずれか１項記載の装置。
【請求項２２】前記イオンレンズが開口を有し、前記イオン源の先端が前
記開口の２つの中心軸の第１及び第２の中心軸に沿って対称に配置されているこ
とを特徴とする請求項１２から２０いずれか１項記載の装置。
【請求項２３】前記イオンレンズが開口を有し、前記イオン源の先端が前
記開口の２つの中心軸の第１及び第２の中心軸に沿って非対称に配置されている
ことを特徴とする請求項１２から２０いずれか１項記載の装置。
【請求項２４】前記開口の前記中心軸の長さが、前記生成されたイオンを
さらに集束させ、導くために、調節可能であることを特徴とする請求項２１，２
２または２３記載の装置。
【請求項２５】前記装置が、前記イオン源の先端を実質的に取り囲むよう
に取り付けられた、複数のイオン集束素子を備えることを特徴とする請求項１０
から２０いずれか１項記載の装置。
【請求項２６】前記複数のイオン集束素子が、前記イオン源の先端を実質
的に取り囲むように、共通平面において同軸で取り付けられていることを特徴と
する請求項２５記載の装置。
【請求項２７】第１及び第２のイオン集束素子を備え、前記第１のイオン
集束素子は前記イオン源の先端を取り囲むように配置され、前記第２のイオン集
束素子は前記第１のイオン集束素子を囲んで同軸に配置されていることを特徴と
する請求項２６記載の装置。
【請求項２８】前記複数のイオン集束素子が前記イオン源の軸線に沿って
互いに隔てられていることを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項２９】それぞれのイオン集束素子が調節可能なように取り付けら
れていることを特徴とする請求項１３から２８いずれか１項記載の装置。
【請求項３０】それぞれのイオン集束素子が固定して取り付けられている
ことを特徴とする請求項１３から２８いずれか１項記載の装置。
【請求項３１】前記装置が少なくとも２つのイオン源を備え、前記イオン
レンズが、前記少なくとも２つのイオン源を実質的に取り囲むように、前記少な
くとも２つのイオン源に近接して配置されていることを特徴とする請求項１から
１２いずれかまたは１５記載の装置。
【請求項３２】前記イオンレンズが前記少なくとも２つのイオン源の内の
少なくとも１つの先端の後方に設置されていることを特徴とする請求項３１記載
の装置。
【請求項３３】前記イオンレンズが前記少なくとも２つのイオン源の内の
少なくとも１つの先端の後方ほぼ０．１から５ｍｍに設置されていることを特徴
とする請求項３２記載の装置。
【請求項３４】前記イオンレンズが前記少なくとも２つのイオン源の内の
少なくとも１つの先端の後方ほぼ１から３ｍｍに設置されていることを特徴とす
る請求項３３記載の装置。
【請求項３５】前記イオンレンズが前記少なくとも２つのイオン源の内の
少なくとも１つの先端の後方ほぼ２ｍｍに設置されていることを特徴とする請求
項３４記載の装置。
【請求項３６】前記イオンレンズが、前記生成されたイオンをさらに集束
させ、導くように、調節可能な開口を有することを特徴とする請求項３１から３
５のいずれか記載の装置。
【請求項３７】前記イオン源が、大気圧化学イオン化源、小流量電子スプ
レーイオン源、小流量イオンスプレー源、電子スプレー源、イオンスプレー源、
及びナノスプレー源の内の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１から
３６のいずれか記載の装置。
【請求項３８】検体試料からイオンを生成するための方法において、前記
方法が：１) イオン源に前記検体試料を供給する工程；２) 前記イオン源から隔てられた少なくとも１つの対抗電極を提供する工程；３) イオンまたはイオン化された液滴のスプレーを生成するために、前記イオ
ン源と前記少なくとも１つの対抗電極との間に電位差を与える工程；及び４) イオン集束素子を提供する工程及び、前記イオン源に隣接する等電位線を
変化させて、イオンを集束させ、所望のイオン伝搬軸に導くために、前記イオン
集束素子に電位を与える工程；を含むことを特徴とする方法。
【請求項３９】前記方法が前記イオン集束素子を前記イオン源に隣接させ
て提供する工程をさらに含むことを特徴とする請求項３８記載の方法。
【請求項４０】前記イオンが前記イオン源から延びる軸に沿って導かれ；
前記方法が、前記イオン源に隣接する前記等電位線が前記所望のイオン伝搬軸に
対して、前記伝搬軸上でも前記伝搬軸の周囲の実質的な領域についても、実質的
に垂直であることを保証するように、前記イオン集束素子に与えられる前記電位
を調節する工程をさらに含むことを特徴とする請求項３８記載の装置。
【請求項４１】前記方法が、前記イオン源及び前記イオン集束素子に接続
され、使用において前記少なくとも１つの対抗電極に接続が可能であって、相異
なるＤＣ電位を前記イオン源及び前記イオン集束素子に供給する、少なくとも１
つの電源を提供する工程をさらに含むことを特徴とする請求項３８または３９記
載の装置。
【請求項４２】前記方法がイオンレンズ及び付属素子を提供する工程をさ
らに含み；前記付属素子は、前記生成されたイオンを導き、集束させるために前
記イオン集束素子に与えられる電位を受け取るように適合されていることを特徴
とする請求項３８，３９または４１記載の方法。
【請求項４３】前記方法が前記イオン源の先端を実質的に取り囲むように
前記イオンレンズを取り付ける工程をさらに含むことを特徴とする請求項４２記
載の方法。
【請求項４４】前記方法が、前記イオン源が前記イオンレンズにより定め
られる平面に接するかまたは交差するように前記イオンレンズを取り付ける工程
をさらに含むことを特徴とする請求項４３記載の方法、
【請求項４５】前記イオンレンズが開口を有し、前記方法が前記生成され
たイオンをさらに集束させ、導くように前記開口を調節する工程をさらに含むこ
とを特徴とする請求項４２，４３または４４記載の方法。
【請求項４６】少なくとも２つのイオン源があり、前記方法が前記少なく
とも２つのイオン源の先端を実質的に取り囲むように前記イオンレンズを設置す
る工程をさらに含み、前記イオンレンズは前記少なくとも２つのイオン源の内の
少なくとも１つの先端の後方に設置されることを特徴とする請求項４２，４３，
４４または４５記載の方法。
【請求項４７】前記方法が：５) 前記生成されたイオンを下流の質量分析装置に供給する工程；をさらに含むことを特徴とする請求項３８から４６いずれか１項記載の方法。
【請求項４８】前記方法が：５) 前記生成されたイオンを、表面を被覆するためのイオン被着のために供給
する工程；をさらに含むことを特徴とする請求項３８から４６いずれか１項記載の方法。
【請求項４９】前記方法が：５) 前記少なくとも２つのイオン源のそれぞれに同じ検体試料を入れる工程；
及び６) 前記それぞれのイオン源を同時に動作させる工程；をさらに含み、よって、前記検体試料から生成される総イオン束が増量されるこ
とを特徴とする請求項４６記載の方法。
【請求項５０】前記方法が：５) 前記少なくとも２つのイオン源のそれぞれに相異なる検体試料を入れる工
程；及び６) 前記それぞれのイオン源を順次に動作させる工程；をさらに含み、よって、前記相異なる検体試料間の切換えが容易になることを特
徴とする請求項４６記載の方法。
【請求項５１】前記方法が：５) 前記少なくとも２つのイオン源の内の１つのイオン源に検体試料を入れ、
別のイオン源に質量較正物質を入れる工程；６) 前記イオン源のそれぞれを同時に動作させる工程；及び７) 前記生成されたイオンを質量分析のために質量分析計内に送る工程；をさらに含み、よって、前記質量較正物質が前記質量分析計を較正するために用
いられることを特徴とする請求項４６記載の方法。
【請求項５２】前記方法が：５) 前記少なくとも２つのイオン源の内の１つのイオン源に検体試料を入れ、
別のイオン源に内標準を入れる工程；６) 前記イオン源のそれぞれを同時に動作させる工程；及び７) 前記生成されたイオンを質量分析のために質量分析計内に送る工程；をさらに含み、よって、前記内標準がイオン源効率の評価及び検体定量の補助に
用いられることを特徴とする請求項４６記載の方法。
【請求項５３】前記方法が：５) 前記少なくとも２つのイオン源の内の１つのイオン源に検体試料を入れ、
別のイオン源に異なる検体試料を入れる工程；６) 前記イオン源のそれぞれを同時に動作させる工程；及び７) 前記生成されたイオンを質量分析のために質量分析計内に送る工程；をさらに含むことを特徴とする請求項４６記載の方法。
【請求項５４】前記方法が、前記生成されたイオンから得られるイオン信
号の強度が高められるように、前記イオン源を最適に配置する工程及び前記イオ
ン集束素子に適切な電位を与える工程をさらに含むことを特徴とする請求項３８
から４５いずれか１項記載の方法。
【請求項５５】前記方法が、前記生成されたイオンから得られるイオン信
号の相対標準偏差が小さくなるように、前記イオン源を最適に配置する工程及び
前記イオン集束素子に適切な電位を与える工程をさらに含むことを特徴とする請
求項３８から４５いずれか１項記載の方法。
【請求項５６】前記方法が、前記生成されたイオンの電荷状態が変化する
ように、前記イオン源を最適に配置する工程及び前記イオン集束素子に適切な電
位を与える工程をさらに含むことを特徴とする請求項３８から４５いずれか１項
記載の方法。
【請求項５７】前記方法が、前記生成されたイオンから得られるイオン信
号のイオンフラグメンテーションが変化するように、前記イオン源を最適に配置
する工程及び前記イオン集束素子に適切な電位を与える工程をさらに含むことを
特徴とする請求項３８から４５いずれか１項記載の方法。
【請求項５８】前記方法が、不要な背景雑音の強度が低くなるように、前
記イオン源を最適に配置する工程及び前記イオン集束素子に適切な電位を与える
工程をさらに含むことを特徴とする請求項３８から４５いずれか１項記載の方法
。