JP2018156879A - タンデム四重極型質量分析装置および該装置の制御パラメータ最適化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＲＭ測定のための制御パラメータの最適化を、短時間かつ低コストで行える技術を提供する。【解決手段】化合物を含む試料に対するＭＲＭ測定を行う測定工程（ステップＳ２）と、当該測定工程によって得られた測定結果に基づいて、制御パラメータの最適値を決定する決定工程（ステップＳ３）とを備える。測定工程が、コリジョンエネルギの値を所定の値に固定しつつ、前段の四重極マスフィルタのプリロッド電圧の値と後段の四重極マスフィルタのプリロッド電圧の値との組み合わせを変更しながら、ＭＲＭ測定を行う第１測定工程（ステップＳ２１）を備え、決定工程が、第１測定工程において、最も強い検出信号を与えた組み合わせを、前段の四重極マスフィルタのプリロッド電圧の最適値と後段の四重極マスフィルタのプリロッド電圧の最適値の組み合わせと決定する第１決定工程（ステップＳ３１）を備える。【選択図】図２

Description

本発明はタンデム四重極型質量分析装置（三連四重極型質量分析装置とも呼ばれる）において多重反応モニタリング（ＭＲＭ＝Multiple Reaction Monitoring）測定を行う際の制御パラメータを決定する技術に関する。

質量分析の手法の一つに「ＭＳ／ＭＳ分析（タンデム分析）」と呼ばれるものがあり、このＭＳ／ＭＳ分析を行うにあたっては、例えばタンデム四重極型質量分析装置が用いられる。
一般的なタンデム四重極型質量分析装置におけるＭＳ／ＭＳ測定では、イオン源で生成された化合物由来のイオンが、まずは、前段の四重極マスフィルタ（慣用的に「Ｑ１」と記述される）に導入され、ここで、特定の質量電荷比m/zを有するイオンがプリカーサイオンとして選別される。このプリカーサイオンが、四重極型（又はそれ以上の多重極型）のイオンガイド（慣用的に「ｑ２」と記述される）が内装されたコリジョンセルに導入される。コリジョンセル内にはアルゴン等の衝突誘起解離（ＣＩＤ）ガスが供給されており、コリジョンセルに導入されたプリカーサイオンはここでＣＩＤガスと衝突して開裂し、これにより各種のプロダクトイオンが生成される。このプロダクトイオンが、後段の四重極マスフィルタ（慣用的に「Ｑ３」と記述される）に導入され、ここで、特定の質量電荷比を有するプロダクトイオンが選別されて検出器に到達し、検出される。

タンデム四重極型質量分析装置においては、例えば、前段の四重極マスフィルタと後段の四重極マスフィルタを通過し得るイオンの質量電荷比をそれぞれ固定し、特定のプリカーサイオンに対する特定のプロダクトイオンの強度（量）を測定する、所謂「多重反応モニタリング測定（ＭＲＭ測定）」を行うことができる。ＭＲＭ測定では、２段階のマスフィルタによって、非測定対象の化合物、夾雑成分由来のイオンや中性粒子等を除去することができるため、高いＳＮ比のイオン強度信号を得ることができる。そのため、ＭＲＭ測定は、特に微量成分の定量等に威力を発揮する。

また、タンデム四重極型質量分析装置は、単独で使用される場合もあるが、液体クロマトグラフ（ＬＣ）やガスクロマトグラフ（ＧＣ）と組み合わせて使用されることも多い。例えば液体クロマトグラフの検出器としてタンデム四重極型質量分析装置を用いたＬＣ／ＭＳ／ＭＳは、多数の化合物を含む試料や夾雑物を含む試料中の化合物の定量分析などによく用いられる（特許文献１参照）。

ＬＣ／ＭＳ／ＭＳ（又はＧＣ／ＭＳ／ＭＳ）においてＭＲＭ測定を行う場合には、目的とする各化合物(目的化合物）の保持時間と対応付けて、ターゲットとするプリカーサイオンの質量電荷比とプロダクトイオンの質量電荷比の組み合わせ（所謂「ＭＲＭトランジション」）が、分析者により指定される（あるいは、自動で決定される）。このとき、指定されたＭＲＭトランジションに対して、ＭＲＭ測定における各種の制御パラメータ（具体的には、前段の四重極マスフィルタのプリロッド電圧（所謂「Ｑ１プリロッド電圧（Ｑ１ Prerod Bias）」）、後段の四重極マスフィルタのプリロッド電圧（所謂「Ｑ３プリロッド電圧（Ｑ３ Prerod Bias）」）、コリジョンセルにおける衝突エネルギ（所謂「コリジョンエネルギ（Collision Energy）」、等）を最適な値に調整しておくことによって、各目的化合物に由来するイオンの信号強度を、高い精度および感度で得ることができる。ひいては、当該化合物の定量を、高精度かつ高感度に行うことができる。

そこで、これらの各制御パラメータを、ＭＲＭトランジションに対して最適なものとなるように、自動的に最適化する機能を備える質量分析装置が存在する。

従来の質量分析装置において、この最適化は例えば次のように行われていた。
まず、目的化合物について、ＭＲＭトランジションが例えば分析者によって指定されると、当該目的化合物を含む既知の試料（標準試料）に対するＭＲＭ測定が実行される（１回目のＭＲＭ測定）。このＭＲＭ測定においては、Ｑ３プリロッド電圧とコリジョンエネルギのそれぞれが、予め分析者等により設定された所定のデフォルト値に固定され、Ｑ１プリロッド電圧だけが次々と変更されていく。このＭＲＭ測定が完了して測定結果が得られると、最も強い検出信号を与えたＱ１プリロッド電圧の値が特定され、これが最適値に決定される。

続いて、標準試料がもう一本準備されて、もう一度ＭＲＭ測定が実行される（２回目のＭＲＭ測定）。このＭＲＭ測定においては、Ｑ１プリロッド電圧が先に決定された最適値に固定されるとともに、コリジョンエネルギが１回目のＭＲＭ測定のときと同じデフォルト値に固定される。そして、Ｑ３プリロッド電圧だけが次々と変更されていく。このＭＲＭ測定が完了して測定結果が得られると、最も強い検出信号を与えたＱ３プリロッド電圧の値（すなわち、最適なＱ１プリロッド電圧の元で、最も強い検出信号を与えたＱ３プリロッド電圧の値）が特定され、これが最適値に決定される。

続いて、標準試料がさらにもう一本準備されて、もう一度ＭＲＭ測定が実行される（３回目のＭＲＭ測定）。このＭＲＭ測定においては、Ｑ１プリロッド電圧およびＱ３プリロッド電圧の各々が、先に決定された最適値に固定され、コリジョンエネルギだけが次々と変更されていく。このＭＲＭ測定が完了して測定結果が得られると、最も強い検出信号を与えたコリジョンエネルギの値（すなわち、最適なＱ１プリロッド電圧および最適なＱ３プリロッド電圧の元で、最も強い検出信号を与えたコリジョンエネルギの値）が特定され、これが最適値に決定される。

特開2015-76338号公報

従来の手法では、１回のＭＲＭ測定で、１個の化合物についての１種類の制御パラメータしか最適化できない。したがって、１個の化合物について、Ｑ１プリロッド電圧、Ｑ３プリロッド電圧、および、コリジョンエネルギの３種類の各制御パラメータを最適化するためには、３個の標準試料と３回のＭＲＭ測定が必要となり、例えば１０個の化合物について各制御パラメータを最適化するためには、３０個の標準試料と３０回のＭＲＭ測定が必要となる。このように、従来においては、ＭＲＭ測定のための制御パラメータの最適化に、大変な時間とコストが必要とされていた。

本発明が解決しようとする課題は、ＭＲＭ（多重反応モニタリング）測定のための制御パラメータの最適化を、短時間かつ低コストで行える技術を提供することである。

上記課題を解決するために成された本発明は、
イオンを開裂させるコリジョンセルを挟んで前後に、プリロッド電極を備える四重極マスフィルタを有する、タンデム四重極型質量分析装置において、化合物に対する最適な制御パラメータを決定する制御パラメータ最適化方法であって、
ａ）前記化合物を含む試料に対するＭＲＭ測定を行う測定工程と、
ｂ）前記測定工程によって得られた測定結果に基づいて、制御パラメータの最適値を決定する決定工程と、
を備え、
前記測定工程が、
ａ１）コリジョンエネルギの値を所定の値に固定しつつ、前段の四重極マスフィルタのプリロッド電圧の値と後段の四重極マスフィルタのプリロッド電圧の値との組み合わせを変更しながら、前記ＭＲＭ測定を行う第１測定工程、
を備え、
前記決定工程が、
ｂ１）前記第１測定工程において、最も強い検出信号を与えた組み合わせを、前記前段の四重極マスフィルタのプリロッド電圧の最適値と前記後段の四重極マスフィルタのプリロッド電圧の最適値の組み合わせと決定する第１決定工程、
を備える。

この発明によると、１回のＭＲＭ測定で、前段の四重極マスフィルタのプリロッド電圧の最適値と後段の四重極マスフィルタのプリロッド電圧の最適値とが同時に決定される。したがって、制御パラメータの最適化を短時間かつ低コストで行うことができる。
この発明では、第１測定工程において、コリジョンエネルギの値は、適当な範囲（すなわち、少なくとも、プリカーサイオンを開裂させてプロダクトイオンを生成できるようなコリジョンエネルギの範囲）の中から任意に選択することができる。したがって、ここでは、第１測定工程において、コリジョンエネルギが最適値に固定されているとは限らないことになる。しかしながら、本件の発明者らは、各種の実験および考察によって、前段および後段の各四重極マスフィルタの各プリロッド電圧はイオンの導入態様に影響し、コリジョンエネルギはプリカーサイオンの壊し方に影響するものであって、前者と後者は、相関関係のない独立した制御パラメータである、との知見を得ており、この知見から、第１測定工程においてコリジョンエネルギが最適値に固定されていなくとも、各プリロッド電圧の各最適値を十分な精度で特定できると推測した。そして、発明者らは、実際に、この発明に係る態様によって、各プリロッド電圧の最適値を十分な精度で特定できることを実験により確認した。
また、上記に説明した従来の手法（すなわち、Ｑ１プリロッド電圧とＱ３プリロッド電圧のうちの一方の電圧を一定値に固定しつつ、他方の電圧だけを変更しながらＭＲＭ測定を行って、当該測定結果に基づいて、当該他方の電圧の最適値を決定する手法）では、ＭＲＭ測定において適用されない電圧の値の組み合わせが多数存在することになるが、この発明によると、取り得る組み合わせを漏れなく網羅することができるので、各プリロッド電圧の最適値を精度よく決定することができる。

前記制御パラメータの最適化方法において、コリジョンエネルギの最適値は、例えば別途の測定等を行うことによって（あるいは計算により理論的に）決定してもよいが、好ましくは、
前記測定工程が、
ａ２）前記前段の四重極マスフィルタのプリロッド電圧および前記後段の四重極マスフィルタのプリロッド電圧の各値を一定の値に固定しつつ、前記コリジョンエネルギの値を変更しながら、前記ＭＲＭ測定を行う第２測定工程、
を備え、
前記決定工程が、
ｂ２）前記第２測定工程において、最も強い検出信号を与えた前記コリジョンエネルギの値を最適値と決定する第２決定工程、
を備える。

この発明によると、１回のＭＲＭ測定で、前段の四重極マスフィルタのプリロッド電圧の最適値および後段の四重極マスフィルタのプリロッド電圧の最適値だけでなく、コリジョンエネルギの最適値も決定される。したがって、制御パラメータの最適化を特に短時間かつ低コストで行うことができる。
この発明では、第２測定工程において、前段および後段の四重極マスフィルタの各プリロッド電圧が最適値に固定されているとは限らない。しかしながら、上述したとおり、本件の発明者らは、各プリロッド電圧とコリジョンエネルギとは、相関関係のない独立した制御パラメータである、との知見を得ており、この知見から、第２測定工程において各プリロッド電圧が最適値に固定されていなくとも、コリジョンエネルギの最適値を十分な精度で特定できると推測した。そして、発明者らは、実際に、この発明に係る態様によって、各コリジョンエネルギの最適値が十分な精度で特定できることを実験により確認した。

好ましくは、前記制御パラメータ最適化方法において、
前記測定工程において、複数種類の化合物を含む試料に対するＭＲＭ測定が行われ、
前記決定工程において、前記複数種類の化合物の各々について、制御パラメータの最適値が決定される。

この発明によると、１回のＭＲＭ測定で、複数種類の化合物の各々について、制御パラメータの最適値が決定される。したがって、制御パラメータの最適化を特に短時間かつ低コストで行うことができる。

また、本発明は、タンデム四重極型質量分析装置も対象としている。本発明に係るタンデム四重極型質量分析装置は、
イオンを開裂させるコリジョンセルを挟んで前後に、プリロッド電極を備える四重極マスフィルタを有する、タンデム四重極型質量分析装置であって、
ａ）化合物を含む試料に対するＭＲＭ測定を行う測定部と、
ｂ）前記測定工程によって得られた測定結果に基づいて、前記化合物に対する制御パラメータの最適値を決定する最適値決定部と、
を備え、
前記測定部が、
コリジョンエネルギの値を一定の値に固定しつつ、前段の四重極マスフィルタのプリロッド電圧の値と後段の四重極マスフィルタのプリロッド電圧の値との組み合わせを変更しながら、前記ＭＲＭ測定を行い、
前記決定部が、
前記ＭＲＭ測定において、最も強い検出信号を与えた組み合わせを、前記前段の四重極マスフィルタのプリロッド電圧の最適値と前記後段の四重極マスフィルタのプリロッド電圧の最適値の組み合わせと決定する。

１回のＭＲＭ測定で、前段の四重極マスフィルタのプリロッド電圧の最適値と後段の四重極マスフィルタのプリロッド電圧の最適値とが同時に決定されるので、制御パラメータの最適化を短時間かつ低コストで行うことができる。

実施形態に係る液体クロマトグラフ質量分析装置の要部の構成図。 制御パラメータの最適化に係る処理の流れを示す図。 メソッドファイルの設定に係る各種の入力操作をオペレータから受け付けるための受付画面の構成例を示す図。 各チャンネルに、Ｑ１プリロッド電圧、Ｑ３プリロッド電圧、および、コリジョンエネルギの各値を設定する態様を説明するための図。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

＜１．装置構成＞
実施形態に係る液体クロマトグラフ質量分析装置の構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、液体クロマトグラフ質量分析装置１００の要部の構成図である。

液体クロマトグラフ質量分析装置１００は、液体クロマトグラフ部１と、質量分析装置２と、制御部３と、を備える。

＜液体クロマトグラフ部１＞
液体クロマトグラフ部１は、移動相が貯留された移動相容器１０と、移動相を吸引して一定流量で送給するポンプ１１と、移動相中に予め用意された試料を所定量だけ注入するインジェクタ１２と、試料に含まれる各種化合物を時間方向に分離するカラム１３と、を備える。

この構成において、移動相容器１０に貯留された移動相は、ポンプ１１により吸引されて、一定流量でカラム１３に向けて送給される。この送給途中で、インジェクタ１２から移動相中に一定量の試料液が導入され、当該試料は移動相の流れに乗ってカラム１３に導入される。そして、カラム１３を通過する間に、試料中の各種化合物が時間方向に分離されて、カラム１３の出口から溶出し、質量分析装置２に導入される。

＜質量分析装置２＞
質量分析装置２は、イオンを開裂させるコリジョンセル２３２を挟んで前後に、プリロッド電極２３１２，２３４２を備える四重極マスフィルタ２３１，２３４を有する、タンデム四重極型質量分析装置である。

質量分析装置２は、具体的には、略大気圧であるイオン化室２０と高性能の真空ポンプ（図示省略）により真空排気される高真空の分析室２３との間に、段階的に真空度が高められた第１中間室２１および第２中間真空室２２を配置した、多段差動排気系の構成を、備える。

イオン化室２０には、試料溶液に電荷を付与しながら噴霧するエレクトロスプレイイオン化用プローブ２０１が設置される。また、イオン化室２０と次段の第１中間真空室２１との間は、細径の加熱キャピラリ２０２を通して連通している。また、第１中間真空室２１と第２中間真空室２２にはそれぞれ、イオンを収束させつつ後段へ輸送するためのイオンガイド２１１、２２１が設置されている。また、第１中間真空室２１と第２中間真空室２２との間は、頂部に小孔を有するスキマー２１２で隔てられている。

分析室２３には、イオンを質量電荷比に応じて分離する前段四重極マスフィルタ２３１と、多重極イオンガイド２３３が内部に設置されたコリジョンセル２３２と、イオンを質量電荷比に応じて分離する後段四重極マスフィルタ２３４と、イオン検出器２３５と、がこの順で設置されている。

コリジョンセル２３２は、アルゴン、窒素などのＣＩＤガスの供給機構（図示省略）と接続されており、コリジョンセル２３２の内部には、当該ＣＩＤガスが連続的（または、間欠的）に供給されるようになっている。

エレクトロスプレイイオン化用プローブ２０１、イオンガイド２１１，２２１，２３３、および、四重極マスフィルタ２３１，２３４、のそれぞれは、電源部２４と接続されている。電源部２４は、これらの各部２０１，２１１，２２１，２３３，２３１，２３４に、それぞれ所定の電圧を印加する。ただし、前段および後段の四重極マスフィルタ２３１，２３４のそれぞれは、メインロッド電極２３１１，２３４１と、その前段に配置されたプリロッド電極（すなわち、入口端での電場の乱れを補正するためのプリロッド電極）２３１２，２３４２と、を備えており、電源部２４は、メインロッド電極２３１１，２３４１とプリロッド電極２３１２，２３４２のそれぞれに、互いに異なる電圧を印加できるようになっている。

上記の構成に係る質量分析装置２において分析を行う態様について説明する。
エレクトロスプレイイオン化用プローブ２０１にカラム１３からの溶出液が到達すると、当該プローブ２０１の先端において電荷が付与されながら、溶出液が噴霧される。噴霧により形成された液滴（帯電した液滴）は、付与された電荷による静電気力の作用によって分裂しながら微細化され、その過程で溶媒が気化して化合物由来のイオンが飛び出す。なお、イオン化法は、このエレクトロスプレイイオン化法に限られるものではなく、大気圧化学イオン化法、大気圧光イオン化法等を用いてもよい。

生成されたイオンは、加熱キャピラリ２０２を通して第１中間真空室２１に送られ、ここでイオンガイド２１１で収束された上で、スキマー２１２頂部の小孔を経て第２中間真空室２２に送られる。化合物由来のイオンはここでイオンガイド２２１で収束された上で、分析室２３に送られ、前段四重極マスフィルタ２３１の長軸方向の空間に導入される。

ＭＳ／ＭＳ分析を行う際には、前段四重極マスフィルタ２３１および後段四重極マスフィルタ２３４の各プリロッド電極２３１２，２３４２には、電源部２４からそれぞれ所定の直流電圧が印加される。また、前段四重極マスフィルタ２３１および後段四重極マスフィルタ２３４の各メインロッド電極２３１１，２３４１にも、電源部２４からそれぞれ所定の電圧（高周波電圧と直流電圧とが重畳された電圧）が印加される。また、コリジョンセル２３２に配置された電極（図示省略）にも、電源部２４から所定の電圧が印加される。さらに、コリジョンセル２３２内に、連続的に（または間欠的に）、所定の圧力でＣＩＤガスが供給される。

したがって、前段四重極マスフィルタ２３１に送り込まれた各種イオンの中で、前段四重極マスフィルタ２３１のメインロッド電極２３１１に印加されている電圧に応じた特定の質量電荷比を有するイオンのみが該フィルタ２３１を通過し、プリカーサイオンとしてコリジョンセル２３２に導入される。プリカーサイオンは、コリジョンセル２３２内で、ここに配置されている電極に印加される電圧に応じた加速度に加速されて、所定のコリジョンエネルギでＣＩＤガスに衝突して解離する。これにより各種のプロダクトイオンが生成される。生成された各種のプロダクトイオンが後段四重極マスフィルタ２３４に導入されると、後段四重極マスフィルタ２３４のメインロッド電極２３４１に印加されている電圧に応じた特定の質量電荷比を有するプロダクトイオンのみが該フィルタ２３４を通過し、イオン検出器２３５に到達して検出される。イオン検出器２３５は、例えばパルスカウント型検出器であり、入射したイオンの数に応じた個数のパルス信号を、検出信号として制御部３へ出力する。

＜制御部３＞
制御部３は、パーソナルコンピュータをハードウエア資源として構成され、ディスプレイ等からなる表示部３１およびキーボードやマウス等からなる入力部３２が接続されている。制御部３は、液体クロマトグラフ部１および質量分析装置２と電気的に接続されており、分析作業の管理、イオン検出器２３５で得られたデータの解析・処理、等を行う。

液体クロマトグラフ質量分析装置１００は、ＭＲＭ測定に係る制御パラメータの最適値を決定する機能（以下、「制御パラメータの最適化機能」ともいう）を有する。ここで最適化の対象とされる制御パラメータは、前段四重極マスフィルタ２３１のプリロッド電極２３１２に印加する電圧（以下「Ｑ１プリロッド電圧（Ｑ１ Prerod Bias）」ともいう）、後段四重極マスフィルタ２３４のプリロッド電極２３４２に印加する電圧（以下「Ｑ３プリロッド電圧（Ｑ３ Prerod Bias）」ともいう）、および、コリジョンセル２３２においてプリカーサイオンがＣＩＤガスと衝突する際のエネルギ（これは、具体的には、コリジョンセル２３２に配置された電極に印加する電圧から規定される）（以下「コリジョンエネルギ（ＣＥ：Collision Energy）」ともいう）である。

制御部３には、制御パラメータの最適化機能に係る機能ブロックとして、メソッドファイル設定部３０１、測定制御部３０２、および、最適値決定部３０３が実現される。これら各部３０１，３０２，３０３の少なくとも一部は、パーソナルコンピュータにインストールされた専用の制御・処理ソフトウエアをコンピュータ上で実行することにより具現化される

メソッドファイル設定部３０１は、メソッドファイルを設定する。「メソッドファイル」とは、ＭＲＭ測定における、液体クロマトグラフ部１および質量分析装置２の動作内容や測定条件を記述したファイルである。

測定制御部３０２は、液体クロマトグラフ部１の各部および質量分析装置２の各部の動作（具体的には、ポンプ１１、インジェクタ１２、電源部２４、ＣＩＤガス供給部（図示せず）等の動作）を、メソッドファイルに従って制御して、液体クロマトグラフ部１および質量分析装置２に、メソッドファイルに記述された態様でのＭＲＭ測定を実行させる。

最適値決定部３０３は、ＭＲＭ測定により得られた測定データに基づいて、最適化の対象とされる各パラメータの最適値を決定する。

＜２．制御パラメータの最適化＞
制御パラメータの最適化に係る処理の流れについて、図２を参照しながら説明する。図２は、当該処理の流れを示す図である。

ステップＳ１：メソッドファイルの設定
まず、メソッドファイル設定部３０１が、制御パラメータの最適化に係る処理に用いられる試料（以下「対象試料」ともいう）のＭＲＭ測定についてのメソッドファイルを設定する。ただし、この対象試料には、複数種類の化合物が含まれているものとする。
ステップＳ１の処理について、図２に加え、図３、図４を参照しながら具体的に説明する。図３は、メソッドファイルの設定に係る各種の入力操作をオペレータから受け付けるための受付画面９の構成例を示す図である。図４は、各チャンネルに、Ｑ１プリロッド電圧、Ｑ３プリロッド電圧、および、コリジョンエネルギの各値を設定する態様を説明するための図である。

ステップＳ１１：イベントの作成
分析者が、入力部３２を介して、メソッドファイルの設定を開始する旨の指示を入力すると、メソッドファイル設定部３０１は、表示部３１に、メソッドファイルの設定に係る各種の入力操作をオペレータから受け付けるための受付画面９を表示させる。受付画面９には、各種の設定項目の入力を受け付ける欄が表示され、分析者は、各入力欄に所望の数値等を入力することによって、各種の測定条件等を設定することができる。なお、設定項目は多岐にわたるため、図の例では一部の設定項目のみが示されている。

分析者は、入力部３２を介して、受付画面９上で、対象試料に含まれる定量したい化合物（目的化合物）を１個以上指定入力する（項目９１）。また、分析者は、各目的化合物について、ターゲットとするプリカーサイオンおよびプロダクトイオンの各質量電荷比（ＭＲＭトランジション）を１個以上指定入力する（項目９２）。さらに、分析者は、各ＭＲＭトランジションについて、測定時間範囲を指定入力する（項目９３）。

メソッドファイル設定部３０１は、分析者が各項目９１，９２，９３に指定入力した情報を受け付けて、メソッドファイルに設定する。このとき、メソッドファイル設定部３０１は、１個のＭＲＭトランジションを、１個のイベントとして受け付けてメソッドファイルで管理する。なお、液体クロマトグラフ質量分析装置１００においては、１個のメソッドファイル（すなわち、１回の試料導入に伴うＭＲＭ測定に係る動作内容や測定条件を記述したメソッドファイル）に、例えば１０００個程度のイベントを設定することができ、各イベントに、異なる測定条件がそれぞれ規定された複数個のチャンネルを設定することができるものとする。

ステップＳ１２：チャンネルの設定
続いて、メソッドファイル設定部３０１は、ステップＳ１１で設定された１以上のイベントのそれぞれに複数のチャンネルを割り当てて、各チャンネルに、Ｑ１プリロッド電圧、Ｑ３プリロッド電圧、および、コリジョンエネルギの各値を設定する。以下において、ステップＳ１２の処理についてより具体的に説明する。

ステップＳ１２１：第１チャンネル群の設定
まず、メソッドファイル設定部３０１は、Ｑ１プリロッド電圧の一群の候補値、および、Ｑ３プリロッド電圧の一群の候補値をそれぞれ特定する。候補値は、例えば、Ｑ１プリロッド電圧（あるいは、Ｑ３プリロッド電圧）の取り得る範囲を所定の間隔で（例えば、５Ｖ刻みで）取った値とすればよい。そして、メソッドファイル設定部３０１は、Ｑ１プリロッド電圧の一群の候補値とＱ３プリロッド電圧の一群の候補値との全通りの組み合わせ（Ｑ１-Ｑ３組み合わせ）を作成する。

続いて、メソッドファイル設定部３０１は、作成されたＱ１-Ｑ３組み合わせの個数と同数個のチャンネルを、ステップＳ１１で作成された各イベントの元に設定し、当該一群のチャンネルのそれぞれに、作成された一群のＱ１-Ｑ３組み合わせのいずれかを割り当てる。つまり、各チャンネルの各電圧の値に、各Ｑ１-Ｑ３組み合わせに係るＱ１プリロッド電圧およびＱ３プリロッド電圧の各候補値を設定する。

また、メソッドファイル設定部３０１は、当該一群のチャンネルの全て（すなわち、異なるＱ１-Ｑ３組み合わせが割り当てられた一群のチャンネルの全て）に、同じ値のコリジョンエネルギを設定する。ここで設定されるコリジョンエネルギの値は、適当な範囲（すなわち、プリカーサイオンを開裂させてプロダクトイオンを生成できるような、コリジョンエネルギの範囲）から任意に選択することができる。

これによって、ステップＳ１１で作成された１以上のイベントのそれぞれに、一群のチャンネル（すなわち、異なるＱ１-Ｑ３組み合わせが割り当てられ、また、互いに同じコリジョンエネルギの値が設定された、一群のチャンネル）が設定される。これら一群のチャンネルを、以下「第１チャンネル群」ともいう。

ステップＳ１２２：第２チャンネル群の設定
次に、メソッドファイル設定部３０１は、コリジョンエネルギの一群の候補値を特定する。候補値は、上述したとおり、例えば、コリジョンエネルギの取り得る範囲を所定の間隔で（例えば、５Ｖ刻みで）取った値とすればよい。

続いて、メソッドファイル設定部３０１は、コリジョンエネルギの一群の候補値の個数と同数個のチャンネルを、ステップＳ１１で作成された各イベントの元に設定し、当該一群のチャンネルのそれぞれに、コリジョンエネルギの候補値のいずれかを割り当てる。つまり、各チャンネルのコリジョンエネルギの値に、各候補値を設定する。

また、メソッドファイル設定部３０１は、当該一群のチャンネルの全て（すなわち、異なるコリジョンエネルギの値が割り当てられた一群のチャンネルの全て）に、同じ値のＱ１プリロッド電圧を設定する。また、当該一群のチャンネル全てに、同じ値のＱ３プリロッド電圧を設定する。ここで設定されるＱ１プリロッド電圧およびＱ３プリロッド電圧の各値も、適当な範囲から任意に選択することができる。

これによって、ステップＳ１１で作成された１以上のイベントのそれぞれに、一群のチャンネル（すなわち、異なるコリジョンエネルギの値が割り当てられ、互いに同じＱ１プリロッド電圧の値が設定され、さらに、互いに同じＱ３プリロッド電圧の値が設定された、一群のチャンネル）が設定される。これら一群のチャンネルを、以下「第２チャンネル群」ともいう。

メソッドファイル設定部３０１は、さらに、各イベントについて設定された各チャンネル（すなわち、第１チャンネル群に含まれる各チャンネルおよび第２チャンネル群に含まれる各チャンネル）について、他の設定項目（例えば、各チャンネルの１回あたりの実行時間（所謂、デュエルタイム（dwell time）等）の設定を行い、これによってステップＳ１２の処理が完了する。

以上で、メソッドファイルの設定が完了する。設定されたメソッドファイルは、例えば分析者からの指示に応じて、受付画面９に表示されることが好ましい。例えば、図３に例示されるように、受付画面９において、一群のイベントを表示する欄（第１欄）９０１を設け、ここから分析者がいずれかのイベントを選択すると（図示の例では、イベントNo１が選択されている）、当該選択されたイベントについて設定された一群のチャンネルが、第２欄９０２に表示されるようにしてもよい。

ステップＳ２：ＭＲＭ測定
対象試料のＭＲＭ測定についてのメソッドファイルが設定され、さらに、分析者が測定開始の指示を入力すると、当該指示に応じて、測定制御部３０２が、液体クロマトグラフ部１および質量分析装置２に、当該メソッドファイルに記述された態様でのＭＲＭ測定を実行させる。つまり、ここでは、質量分析装置２と測定制御部３０２とが協働して、対象試料に対するＭＲＭ測定を行う測定部を構成する。

具体的には、液体クロマトグラフ部１において、測定制御部３０２の制御下で、ポンプ１１が移動相容器１０に貯留された移動相をカラム１３に向けて送給し、当該送給される移動相中にインジェクタ１２から対象試料が導入される。対象試料がカラム１３を通過する間に、対象試料中の各種化合物が時間方向に分離されて、順番に質量分析装置２に導入される。

質量分析装置２では、メソッドファイルにて規定されている各イベント（具体的には、各イベントに設定された各チャンネル）に係る測定が、各イベントについて設定されている測定時間範囲において実行される。
具体的には、質量分析装置２に導入された化合物は、イオン化室２０にてイオン化され、第１中間真空室２１および第２中間真空室２２においてそれぞれ収束された上で、分析室２３に送られる。測定制御部３０２は、分析室２３の各部を、実行すべきチャンネルについて設定されている情報にしたがって制御する。例えば、図３の例において「イベントNo１のch３」に係る測定を実行する時刻には、前段四重極マスフィルタ２３１のメインロッド電極２３１１に質量電荷比が「111.30」のイオンをプリカーサイオンとして選択するような電圧を印加し、後段四重極マスフィルタ２３４のメインロッド電極２３４１に質量電荷比が「27.60」のイオンをプロダクトイオンとして選択するような電圧を印加する。また、前段四重極マスフィルタ２３１のプリロッド電極２３１２に「-30Ｖ」の電圧を印加し、後段四重極マスフィルタ２３４のプリロッド電極２３４２に「-20Ｖ」の電圧を印加する。また、コリジョンセル２３２内の電極には「-25Ｖ」の電圧を印加する。このようにして、メソッドファイルにて規定されている各イベント（具体的には、各イベントに設定された各チャンネル）に係るＭＲＭ測定が実行される。なお、各イベントは、測定時間範囲の重なりが許容されており、複数のイベントの測定時間範囲が重なっている時間帯では、当該複数のイベントに設定されたチャンネルが所定の短い周期で切り替えられながら実行される。

上述したとおり、複数のイベントには互いに異なる化合物を対象とするものが含まれている。つまり、ここでは、複数種類の化合物の各々を対象とするＭＲＭ測定が順次に（あるいは、並行して）実行されることになる。

また、上述したとおり、各イベントには、第１チャンネル群と第２チャンネル群とが設定されている。したがって、ステップＳ２では、各イベントについて、コリジョンエネルギの値を一定の値に固定しつつ、Ｑ１プリロッド電圧の値とＱ３プリロッド電圧の値との組み合わせを変更しながら、ＭＲＭ測定を行う第１測定工程（ステップＳ２１）と、Ｑ１プリロッド電圧およびＱ３プリロッド電圧の各値を一定の値に固定しつつ、コリジョンエネルギの値を変更しながら、ＭＲＭ測定を行う第２測定工程（ステップＳ２２）とが実行されることになる。もっとも、第１測定工程と第２測定工程とは、必ずしもこの順に行われる必要はなく、逆の順で行われてもよいし、並行して（すなわち、第１チャンネル群に含まれるチャンネルと第２チャンネル群に含まれるチャンネルとが所定の短い周期で切り替えられながら）行われてもよい。

ステップＳ３：各制御パラメータの最適値の決定
対象試料のＭＲＭ測定が完了すると、各イベントについて得られた測定データに基づいて、最適値決定部３０３が、各制御パラメータの最適値を決定する。

具体的には、最適値決定部３０３は、第１測定工程（ステップＳ２１）において、最も強い検出信号を与えたチャンネルを特定し、当該チャンネルにて設定されていたＱ１プリロッド電圧の値を、Ｑ１プリロッド電圧の最適値と決定し、当該チャンネルにて設定されていたＱ３プリロッド電圧の値を、Ｑ３プリロッド電圧の最適値と決定する（第１決定工程）（ステップＳ３１）。また、最適値決定部３０３は、第２測定工程（ステップＳ２２）において、最も強い検出信号を与えたチャンネルを特定し、当該チャンネルにて設定されていたコリジョンエネルギの値を、コリジョンエネルギの最適値と決定する（第２決定工程）（ステップＳ３２）。もっとも、第１決定工程と第２決定工程とは、必ずしもこの順に行われる必要はなく、逆の順で行われてもよいし、並行して行われてもよい。

ステップＳ３１〜ステップＳ３２の処理が、各イベントで得られた測定データについて実行されることによって、各イベントにて指定されているＭＲＭトランジションに対応する各制御パラメータの最適値が決定されることになる。上述したとおり、複数のイベントには互いに異なる化合物を対象とするものが含まれている。つまり、ここでは、複数種類の化合物の各々（より具体的には、各化合物について設定されたＭＲＭトランジションの各々）について、各制御パラメータの最適値が決定されることになる。

このように、ここでは、第１測定工程（ステップＳ２１）および第２測定工程（ステップＳ２２）が完了した後に、各制御パラメータの最適値が決定される。つまり、第１測定工程（ステップＳ２１）が行われている段階では、まだコリジョンエネルギの最適値は特定されておらず、第２測定工程（ステップＳ２２）が行われている段階では、まだＱ１プリロッド電圧およびＱ３プリロッド電圧の各最適値は特定されていない。つまり、第１測定工程（ステップＳ２１）において、コリジョンエネルギが最適値に固定されているとは限らないし、第２測定工程（ステップＳ２２）において、Ｑ１プリロッド電圧およびＱ３プリロッド電圧がそれぞれ最適値に固定されているとも限らない。
本件の発明者らは、各種の実験および考察によって、Ｑ１プリロッド電圧およびＱ３プリロッド電圧の各値はイオンの導入態様に影響し、コリジョンエネルギの値はプリカーサイオンの壊し方に影響するものであって、各プリロッド電圧とコリジョンエネルギとは、相関関係のない独立した制御パラメータである、との知見を得ており、この知見から、上記の態様でも、各制御パラメータの最適値を十分な精度で特定できると推測した。そして、発明者らは、実際に、上記の態様によって、各制御パラメータの最適値が十分な精度で特定できることを実験により確認した。

＜３．ＭＲＭ測定に要する時間＞
例えば、対象試料に５００個の化合物（目的化合物）が含まれている場合に、分析者が、各目的化合物についてターゲットとするプリカーサイオンの質量電荷比を１個指定入力し、各プリカーサイオンについて１個のプロダクトイオンの質量電荷比を指定入力したとする（つまり、５００個のＭＲＭトランジションを指定入力したとする）。この場合、上記のステップＳ１で、メソッドファイルに５００個のイベントが設定され、各イベントに複数個のチャンネルが設定される。そして、上記のステップＳ２で、対象試料のＭＲＭ測定において当該５００個のイベントが実行される。そして、上記のステップＳ３で、５００個のイベントのそれぞれ（すなわち、５００個のＭＲＭトランジションのそれぞれ）に対応する各制御パラメータの最適値（すなわち、３種類の制御パラメータの各最適値）が決定される。このように、上記の構成によると、１回の試料導入に伴う１回のＭＲＭ測定で、５００個（あるいは、それ以上）の目的化合物のそれぞれに対応する各制御パラメータの最適値を決定できる。

従来は、１個のＭＲＭトランジションに対応する各制御パラメータの最適値を決定するのに、３回の試料導入に伴う３回のＭＲＭ測定を必要としていた。つまり、従来においては、例えば５００個の目的化合物のそれぞれに対応する各制御パラメータの最適値を決定するためには、１５００回の試料導入と１５００回のＭＲＭ測定（仮に、１回のＭＲＭ測定に要する時間を０．５分とすると、７５０分の測定時間）とが必要であった。上記の実施形態によると、これが１回の試料導入と１回のＭＲＭ測定で済むので、必要とされる試料の個数が１５００個から１個に削減され、ＭＲＭ測定に要する時間が７５０分から０．５分に短縮されることになる。

＜４．他の実施形態＞
上記の実施形態においては、最適化の対象とされる制御パラメータは、Ｑ１プリロッド電圧、Ｑ３プリロッド電圧、および、コリジョンエネルギの３種であったが、さらに、他の制御パラメータ（例えば、ＤＬバイアス、Ｑarrayバイアス、等）が最適化の対象に加えられてもよい。

また、上記の実施形態において、液体クロマトグラフ部１のカラム１３は必須ではなく、対象試料は必ずしもカラム１３を通過させる必要はない。対象試料をカラム１３を通過させずに質量分析装置２に導入した場合、対象試料中の各種化合物が同時に質量分析装置２に導入されることになる。この場合、メソッドファイルにて規定されている各イベントに係る測定が並行して実行される（より正確には、各イベントに設定されているチャンネルが切り換えられながら順に行われる）ことになる。

また、上記の実施形態において、対象試料は１種類の化合物のみを含むものであってもよい。

また、上記の実施形態は本発明の一例であるから、本発明の趣旨の範囲で適宜に変形、追加、修正を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは明らかである。

１００ 液体クロマトグラフ質量分析装置
１ 液体クロマトグラフ部
２ 質量分析装置
２０ イオン化室
２１ 第１中間室
２２ 第２中間室
２３ 分析室
２３１ 前段四重極マスフィルタ
２３１１ メインロッド電極
２３１２ プリロッド電極
２３２ コリジョンセル
２３４ 後段四重極マスフィルタ
２３４１ メインロッド電極
２３４２ プリロッド電極
２３５ イオン検出器
３ 制御部
３０１ メソッドファイル設定部
３０２ 測定制御部
３０３ 最適値決定部

Claims (4)

1. イオンを開裂させるコリジョンセルを挟んで前後に、プリロッド電極を備える四重極マスフィルタを有する、タンデム四重極型質量分析装置において、化合物に対する最適な制御パラメータを決定する制御パラメータ最適化方法であって、
   ａ）前記化合物を含む試料に対するＭＲＭ測定を行う測定工程と、
   ｂ）前記測定工程によって得られた測定結果に基づいて、制御パラメータの最適値を決定する決定工程と、
   を備え、
   前記測定工程が、
   ａ１）コリジョンエネルギの値を所定の値に固定しつつ、前段の四重極マスフィルタのプリロッド電圧の値と後段の四重極マスフィルタのプリロッド電圧の値との組み合わせを変更しながら、前記ＭＲＭ測定を行う第１測定工程、
   を備え、
   前記決定工程が、
   ｂ１）前記第１測定工程において、最も強い検出信号を与えた組み合わせを、前記前段の四重極マスフィルタのプリロッド電圧の最適値と前記後段の四重極マスフィルタのプリロッド電圧の最適値の組み合わせと決定する第１決定工程、
   を備える、制御パラメータ最適化方法。
2. 請求項１に記載の制御パラメータ最適化方法であって、
   前記測定工程が、
   ａ２）前記前段の四重極マスフィルタのプリロッド電圧および前記後段の四重極マスフィルタのプリロッド電圧の各値を一定の値に固定しつつ、前記コリジョンエネルギの値を変更しながら、前記ＭＲＭ測定を行う第２測定工程、
   を備え、
   前記決定工程が、
   ｂ２）前記第２測定工程において、最も強い検出信号を与えた前記コリジョンエネルギの値を最適値と決定する第２決定工程、
   を備える、制御パラメータ最適化方法。
3. 請求項１または２に記載の制御パラメータ最適化方法であって、
   前記測定工程において、複数種類の化合物を含む試料に対するＭＲＭ測定が行われ、
   前記決定工程において、前記複数種類の化合物の各々について、制御パラメータの最適値が決定される、制御パラメータ最適化方法。
4. イオンを開裂させるコリジョンセルを挟んで前後に、プリロッド電極を備える四重極マスフィルタを有する、タンデム四重極型質量分析装置であって、
   ａ）化合物を含む試料に対するＭＲＭ測定を行う測定部と、
   ｂ）前記測定工程によって得られた測定結果に基づいて、前記化合物に対する制御パラメータの最適値を決定する最適値決定部と、
   を備え、
   前記測定部が、
   コリジョンエネルギの値を一定の値に固定しつつ、前段の四重極マスフィルタのプリロッド電圧の値と後段の四重極マスフィルタのプリロッド電圧の値との組み合わせを変更しながら、前記ＭＲＭ測定を行い、
   前記決定部が、
   前記ＭＲＭ測定において、最も強い検出信号を与えた組み合わせを、前記前段の四重極マスフィルタのプリロッド電圧の最適値と前記後段の四重極マスフィルタのプリロッド電圧の最適値の組み合わせと決定する、タンデム四重極型質量分析装置。

Images