JP4335106B2 - Mass spectrometer - Google Patents

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Description

本発明は質量分析装置に係り、特に、質量分析装置における試料のイオン化に関する。   The present invention relates to a mass spectrometer, and more particularly to sample ionization in a mass spectrometer.

試料に由来するイオンを質量分析する質量分析装置において、試料分子の構造情報を取得する手法としてMS/MS法がある。このMS/MS法では、試料分子イオンをヘリウムなどの衝突ガスを入れた衝突セルに導入し、衝突ガスと試料分子イオンとの衝突誘起開裂反応により試料分子を開裂させ、生成した試料分子に由来するプロダクトイオンのマススペクトルを取得し構造解析を行う。   In a mass spectrometer that performs mass analysis of ions derived from a sample, there is an MS / MS method as a method for acquiring structural information of sample molecules. In this MS / MS method, sample molecule ions are introduced into a collision cell containing a collision gas such as helium, and sample molecules are cleaved by a collision-induced cleavage reaction between the collision gas and sample molecule ions. The mass spectrum of the product ion is acquired and the structure is analyzed.

この時、分析対象となる分子イオンの反応効率は、分子量や官能基の種類、分子構造などにより変化する。   At this time, the reaction efficiency of the molecular ion to be analyzed varies depending on the molecular weight, the type of functional group, the molecular structure, and the like.

MS/MS法では、開裂反応の条件調整を行なう必要があるが、開裂条件を変更する毎に、試料を導入して、得られた結果から条件を判定するという調整作業が必要である。   In the MS / MS method, it is necessary to adjust the conditions of the cleavage reaction. However, every time the cleavage conditions are changed, an adjustment operation is required in which a sample is introduced and the conditions are determined from the obtained results.

そこで、開裂反応の条件調整を、1回の試料注入により実行することができる技術が特許文献1に開示されている。   Therefore, Patent Document 1 discloses a technique capable of executing the condition adjustment of the cleavage reaction by one sample injection.

この特許文献1に開示された技術は、1成分で複数回、開裂条件を変更しながら、特定イオンを開裂反応させ、質量数を掃引してマススペクトルデータを得るものである。   The technique disclosed in Patent Document 1 is to obtain mass spectrum data by causing a specific ion to undergo a cleavage reaction while sweeping a cleavage condition with a single component a plurality of times while sweeping the mass number.

ここで、質量分析装置として、三次元四重極質量分析装置(以下3DQMSと略す)が知られている。この3DQMSは、3DQ部を保温・固定する絶縁物内にリング電極を配置し、この絶縁物上下にエンドキャップ電極を配置して3DQQ部を構成している。   Here, a three-dimensional quadrupole mass spectrometer (hereinafter abbreviated as 3DQMS) is known as a mass spectrometer. In this 3DQMS, a ring electrode is arranged in an insulator for keeping and fixing the 3DQ part, and end cap electrodes are arranged above and below the insulator to constitute a 3DQQ part.

3DQ内部または外部でイオン化され、3DQ内部に導入された試料分子イオンは、3DQ部内で任意時間保持された後、エンドキャップ電極の細孔より質量数毎に検出器へ放出される。   The sample molecule ions ionized inside or outside the 3DQ and introduced into the 3DQ are held in the 3DQ part for an arbitrary time, and then released from the pores of the end cap electrode to the detector for each mass number.

任意時間内に3DQ内に蓄積したイオンを質量数毎に3DQ外へ排出して検出器へ導入するために、イオン質量数に対応した高周波電圧をリング電極に一定時間毎連続的に質量範囲掃印し、質量数毎にイオンを排出する。   In order to discharge ions accumulated in the 3DQ within an arbitrary time to the outside of the 3DQ for each mass number and introduce them to the detector, a high-frequency voltage corresponding to the ion mass number is continuously swept through the mass range for a certain period of time. The ion is discharged for every mass number.

上述した3DQMSで、MS/MS法により分析を行う場合は、3DQ内にヘリウムなどの衝突ガスと試料分子由来のイオンを導入し反応させる。   When analysis is performed by the above-described 3DQMS by the MS / MS method, collision gas such as helium and ions derived from sample molecules are introduced into 3DQ and reacted.

特開2000−171442号公報JP 2000-171442 A

ところで、質量分析装置において、多成分をMS/MS法により同時に分析する場合、各成分の開裂効率に差があり同一の開裂条件では分析が困難である場合がある。   By the way, in a mass spectrometer, when analyzing multiple components simultaneously by MS / MS method, there is a difference in the cleavage efficiency of each component, and the analysis may be difficult under the same cleavage conditions.

このため、従来技術にあっては、一分析ごとにガス種、ガス流量などの条件を操作して複数回分析を行う必要があった。   For this reason, in the prior art, it was necessary to perform analysis a plurality of times by operating conditions such as the gas type and gas flow rate for each analysis.

上述した特許文献1記載の技術にあっては、開裂反応の条件調整を、1回の試料注入により実行することができるが、開裂条件の変更に際しては、その変更毎に、ガス種、ガス流量などの条件を操作して設定する必要があり、多数回の測定を行なう必要があった。   In the technique described in Patent Document 1 described above, the condition adjustment of the cleavage reaction can be performed by one sample injection. When changing the cleavage conditions, the gas type and the gas flow rate are changed for each change. It was necessary to manipulate and set conditions such as the above, and it was necessary to perform many measurements.

また、複数の手法によるMS/MS法を一台の装置により一分析中に実行するためには、分子イオンの流路を分岐して複数箇所の衝突セルに導入し、それぞれ別条件で開裂させる、などの手法があるが装置が大型化し、操作が煩雑になる、コストが高くなるなどの問題があった。   In addition, in order to execute MS / MS methods by multiple methods during one analysis using a single device, the flow path of molecular ions is branched and introduced into multiple collision cells, and each is cleaved under different conditions. However, there are problems such as an increase in the size of the apparatus, complicated operation, and high costs.

本発明の目的は、装置の大型化の抑制及び測定時間の短縮化を図りながら、分析対象成分の詳細な構造情報を、取得可能な質量分析装置を実現することである。   An object of the present invention is to realize a mass spectrometer capable of acquiring detailed structural information of a component to be analyzed while suppressing an increase in size of the apparatus and shortening a measurement time.

上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。   In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.

(1)本発明の質量分析装置は、試料に由来するイオンと衝突ガスとの衝突誘起開裂反応を行なうための衝突セル(3DQ部)を有し、上記イオンを質量分析する。   (1) The mass spectrometer of the present invention has a collision cell (3DQ portion) for performing a collision-induced cleavage reaction between ions derived from a sample and a collision gas, and performs mass analysis of the ions.

上記質量分析装置は、上記衝突セル内に複数種類の衝突ガスを単独または混合して導入するためのガス導入路と、上記複数種類の衝突ガスの上記衝突セルへの導入流量を、上記複数種類の衝突ガスのそれぞれについて調整するガス流量調整手段と、上記衝突セル内に導入する衝突ガスの種類、流量及び衝突ガスの混合比の時間変化を調節するため、上記ガス流量調整手段を制御する制御手段と、上記衝突セル内部の圧力を調節するため衝突セルに形成される排気口と、この排気口からの排出ガス量を制御する制御弁とを備える。 The mass spectrometer includes a gas introduction path for introducing a plurality of types of collision gases into the collision cell alone or in combination, and a flow rate for introducing the plurality of types of collision gases into the collision cell. Gas flow rate adjusting means for adjusting each of the collision gas, and control for controlling the gas flow rate adjusting means to adjust the time variation of the type, flow rate, and collision gas mixing ratio of the collision gas introduced into the collision cell. Means, an exhaust port formed in the collision cell for adjusting the pressure inside the collision cell, and a control valve for controlling the amount of exhaust gas from the exhaust port .

(2)好ましくは、上記(1)において、上記制御手段は、上記衝突セルに印加する電界を制御すると共に、上記衝突セル内部のガス圧およびガス種により、上記衝突セルに印加される電圧値を制御する。 (2) Preferably, in (1) above, the control means controls the electric field applied to the collision cell, and the voltage value applied to the collision cell by the gas pressure and gas type inside the collision cell. To control.

(3)また、好ましくは、上記(1)、(2)において、分析対象試料は、高分子量成分と低分子量成分とが混合したものであり、上記高分子量成分の分子量以上で既知の分子量の標準高分子量物質と、上記低分子量成分の分子量以下で既知の分子量の標準低分子量物質とをイオン化して上記衝突セルに導入し、上記制御手段は、上記標準高分子量物質のプロダクトイオン強度が最大となる上記衝突ガスの混合比を記憶し、上記標準低分子量物質のプロダクトイオン強度が最大となる上記衝突ガスの混合比を記憶し、二点の上記衝突ガスの混合比を基にキャリブレーション曲線を作成して記憶し、上記分析対象試料について、上記キャリブレーション曲線に沿って、上記衝突ガスの混合比を変化させながら、測定を連続的に行う。 (3) Preferably, in (1) and (2) above , the sample to be analyzed is a mixture of a high molecular weight component and a low molecular weight component, and has a known molecular weight above the molecular weight of the high molecular weight component. A standard high molecular weight substance and a standard low molecular weight substance having a known molecular weight below the molecular weight of the low molecular weight component are ionized and introduced into the collision cell, and the control means has a maximum product ionic strength of the standard high molecular weight substance. The collision gas mixture ratio is stored, the collision gas mixture ratio at which the product ionic strength of the standard low molecular weight substance is maximum is stored, and the calibration curve is based on the two collision gas mixture ratios. Is created and stored, and the measurement sample is continuously measured while changing the mixture ratio of the collision gas along the calibration curve.

本発明によれば、装置の大型化の抑制及び測定時間の短縮化を図りながら、分析対象成分の詳細な構造情報を、取得可能な質量分析装置を実現することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the mass spectrometer which can acquire the detailed structural information of a component to be analyzed can be implement | achieved, aiming at suppression of the enlargement of an apparatus and shortening of measurement time.

また、本発明の質量分析装置によれば、各分析対象成分を最適なMS/MS条件で開裂させることが可能であるため、対象成分の詳細な構造情報が簡便に取得可能である。   In addition, according to the mass spectrometer of the present invention, each analysis target component can be cleaved under optimal MS / MS conditions, so that detailed structural information of the target component can be easily acquired.

また、一回の分析操作で低分子量成分から高分子量成分までのMS/MS測定が可能であり、省力化が図れる。   Further, MS / MS measurement from a low molecular weight component to a high molecular weight component can be performed by one analysis operation, and labor saving can be achieved.

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、本発明の実施形態は、イオン源としてエレクトロスプレーイオン源、衝突セルに3DQ部を使用した質量分析装置に適用した場合の例である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, embodiment of this invention is an example at the time of applying to an electrospray ion source as an ion source, and the mass spectrometer which uses 3DQ part for a collision cell.

また、本発明の実施形態においては、分析され高分子量成分を(A)とし、分析される低分子量成分を(B)とした場合の混合試料におけるMS/MS分析を行なう場合を例として説明する。   Further, in the embodiment of the present invention, an example will be described in which MS / MS analysis is performed on a mixed sample when the analyzed high molecular weight component is (A) and the low molecular weight component to be analyzed is (B). .

図1は、本発明の一実施形態である質量分析装置の概略構成図である。
図1において、エレクトロスプレーイオン源1は、分析対象試料に対して電圧印加、噴霧を行なうことによりイオン化し、3DQ部内に導入する。この3DQ部は、エンドキャップ電極2と、リング電極3と、絶縁物4とにより形成される。エンドキャップ電極2とリング電極3とは、絶縁物4により固定されると共に支持されている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a mass spectrometer according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, an electrospray ion source 1 is ionized by applying a voltage and spraying on a sample to be analyzed, and introducing the ion into a 3DQ section. The 3DQ portion is formed by the end cap electrode 2, the ring electrode 3, and the insulator 4. The end cap electrode 2 and the ring electrode 3 are fixed and supported by an insulator 4.

絶縁物4には、ガス導入口8が形成され、このガス導入口8には、ガス導入路7が連結されている。このガス導入路7は、ガス導入口8には、一本の管が接続され、この一本の管が複数管に分岐されている。分岐した管のそれぞれには、3DQ部内へのガス流量を調整するためのマスフローメータ6を介して衝突ガス発生装置5が接続されている。   A gas introduction port 8 is formed in the insulator 4, and a gas introduction path 7 is connected to the gas introduction port 8. In the gas introduction path 7, a single pipe is connected to the gas introduction port 8, and the single pipe is branched into a plurality of pipes. Each of the branched pipes is connected to a collision gas generator 5 via a mass flow meter 6 for adjusting the gas flow rate into the 3DQ section.

複数の衝突ガス発生装置5のそれぞれは、互いに異なる種類の衝突ガスが封入されている。   Each of the plurality of collision gas generators 5 is filled with different types of collision gases.

3DQ部内の圧力は、この3DQ部内に配置された圧力センサ9により測定される。また、絶縁物4には、3DQ部内の圧力を調整するための排気口10が形成されている。この排気口10には、制御弁11が配置されており、この制御弁11の開閉度により排気量が調整される。   The pressure in the 3DQ part is measured by a pressure sensor 9 arranged in the 3DQ part. The insulator 4 has an exhaust port 10 for adjusting the pressure in the 3DQ portion. A control valve 11 is disposed at the exhaust port 10, and the exhaust amount is adjusted by the degree of opening and closing of the control valve 11.

マスフローメータ6の調製量(開閉度)は、制御手段(図示せず)により、制御される。この制御手段は、圧力センサ9からの圧力検出値が供給されており、供給された圧力値に従って、所定の圧力値となるように、制御弁11の開閉度を制御する。   The amount of preparation (open / closed degree) of the mass flow meter 6 is controlled by a control means (not shown). This control means is supplied with the pressure detection value from the pressure sensor 9, and controls the degree of opening and closing of the control valve 11 so as to become a predetermined pressure value according to the supplied pressure value.

3DQ内のイオンは、質量数毎に3DQ内から検出器12に排出され、この検出器12により検出され、マススペクトルデータが取得される。   The ions in the 3DQ are discharged from the 3DQ to the detector 12 for each mass number, detected by the detector 12, and mass spectrum data is acquired.

イオン源1より3DQ部に導入された試料分子由来のイオンは、3DQ内で上記制御手段により設定された任意時間蓄積される。このとき、3DQ内に一定の圧力になるように、衝突ガス発生装置5からの衝突ガスを充填しておくことにより衝突ガスと分子イオンの衝突により分子開裂反応を起こす。   Ions derived from sample molecules introduced into the 3DQ portion from the ion source 1 are accumulated in the 3DQ for an arbitrary time set by the control means. At this time, by colliding the collision gas from the collision gas generator 5 so that the 3DQ has a constant pressure, a molecular cleavage reaction is caused by collision of the collision gas and molecular ions.

ここで、単独種のガスのみを使用する場合は使用ガス種のマスフローメータ6のみから任意に設定した流量でガスを導入し、他のラインからのガスの導入は行わない。   Here, when only one kind of gas is used, the gas is introduced at a flow rate arbitrarily set only from the mass flow meter 6 of the used gas type, and the gas is not introduced from other lines.

複数種類のガスを混合して使用する場合は、使用ガス種のマスフローメータ6により混合する各ガスの流量を設定し、経路7内で混合した後、3DQ内に導入する。衝突ガスの種類、混合比が変化するとイオンのトラップ効率も変化するため、その都度、導入ガス量を最適化する必要がある。   When a plurality of types of gases are mixed and used, the flow rate of each gas to be mixed is set by the mass flow meter 6 of the used gas, mixed in the path 7, and then introduced into 3DQ. Since the ion trap efficiency also changes when the type and mixing ratio of the collision gas change, it is necessary to optimize the amount of introduced gas each time.

本発明では、上述したように、導入ガス量を迅速に最適値とする手段として、マスフローメータ6の流量調節とともに、別に設けた排気口10からの排気量も併せて調節する。   In the present invention, as described above, as a means for quickly setting the introduced gas amount to the optimum value, the flow rate of the mass flow meter 6 is adjusted, and the exhaust amount from the exhaust port 10 provided separately is also adjusted.

ガス流量と同様に、衝突ガス種により、3DQの電極に印加する高周波電圧も最適化する必要がある。   Similar to the gas flow rate, the high-frequency voltage applied to the 3DQ electrode needs to be optimized depending on the collision gas type.

本発明では、分子量既知の複数の標準試料を用いて試料ごとに条件を最適化した後、キャリブレーション曲線を作成し、導入ガス種類と同期させて、高周波電圧を時間変化させることにより、何れのガス種においても最適なトラップ条件を設定する。   In the present invention, after optimizing conditions for each sample using a plurality of standard samples with known molecular weights, a calibration curve is created, and the high-frequency voltage is changed over time in synchronization with the type of introduced gas. Set the optimum trapping conditions for the gas type.

なお、試料の分離に使用する分離カラムのうち、GPCカラムを使用した場合、試料中の成分は分子量が大きいものから順次溶出する。MS/MS法においては、一般的にヘリウムなどの希ガスが衝突ガスとして使用されるが、高分子量成分を開裂させるためには大きな衝突エネルギーを持つキセノン、アルゴンなど質量数の大きい希ガスを使用し、反応効率を向上することが可能である。   Of the separation columns used for sample separation, when a GPC column is used, the components in the sample are eluted in descending order of molecular weight. In the MS / MS method, a rare gas such as helium is generally used as a collision gas, but a high-mass rare gas such as xenon or argon having a large collision energy is used to cleave high molecular weight components. Thus, the reaction efficiency can be improved.

しかし、低分子量成分では衝突エネルギーが大きすぎるため、逆に反応効率が低下してしまうが、成分の分離にGPC等の分離カラムを用い、溶出時間に合わせて、使用する反応ガスの種類、混合比率を変化させることにより、対象成分の分子量分布が広範な場合でも、各成分を効率よく開裂することが可能である。GPCカラムを用いた場合、試料中の成分の分離は分子量に依存し、高質量成分から溶出する。   However, since the collision energy is too large for low molecular weight components, the reaction efficiency decreases. However, the separation column of components such as GPC is used to separate the components, and the type of reaction gas used and the mixing depending on the elution time. By changing the ratio, each component can be efficiently cleaved even when the molecular weight distribution of the target component is wide. When a GPC column is used, the separation of the components in the sample depends on the molecular weight and elutes from the high mass components.

本発明の一実施形態においては、反応に使用する衝突ガスを、初めキセノンガスに設定し、MS/MS測定を開始する。時間経過とともに分析対象成分の分子量は徐々に小さくなっていくため、これに併せて導入するガスにヘリウムを混合していき、ガス種比率の勾配を作成する。   In one embodiment of the present invention, the collision gas used for the reaction is initially set to xenon gas, and MS / MS measurement is started. Since the molecular weight of the component to be analyzed gradually decreases with time, helium is mixed with the gas to be introduced, and a gradient of the gas species ratio is created.

この手法によれば、単独の衝突セルを使用した一回のMS/MS測定により、高分子量成分から低分子量成分までを効率よく開裂し、各分子の構造情報を取得することが可能である。   According to this method, it is possible to efficiently cleave from a high molecular weight component to a low molecular weight component and obtain structural information of each molecule by one MS / MS measurement using a single collision cell.

また、別手法として、ガス導入口をガス種ごとに独立して設置し、衝突セル内の圧力を一定として各ガス種の分圧を制御することによっても同様の効果が得られる。   As another method, the same effect can be obtained by installing a gas inlet independently for each gas type and controlling the partial pressure of each gas type with the pressure in the collision cell being constant.

次に、衝突ガスとしてヘリウム及びキセノンを使用した場合を例として、反応ガス種の最適化、ガス流量の最適化、トラップ電圧の最適化について、説明する。   Next, optimization of reaction gas species, optimization of gas flow rate, and optimization of trap voltage will be described by taking helium and xenon as collision gases.

1.反応ガス種の最適化
図2は、反応ガス種を最適化するための動作フローチャートである。
各成分のMS/MS分析におけるプリカーサイオンとなるイオンの検出強度を確保するために、イオン化条件を設定する。
1. FIG. 2 is an operation flowchart for optimizing the reaction gas species.
Ionization conditions are set in order to ensure the detection intensity of ions serving as precursor ions in the MS / MS analysis of each component.

ステップ201において、分子量が(X)以下の(A)と、(Y)以上の(B)となると予測される分子量既知の標準高分子量物質(X)、標準低分子量物質(Y)をシリンジポンプなどにより連続的にイオン源1に送液し、エレクトロスプレーイオン化法によりイオン化し3DQ部に導入する。   In step 201, a standard high molecular weight substance (X) and a standard low molecular weight substance (Y) whose molecular weight is predicted to be (A) having a molecular weight of (X) or less and (B) having a molecular weight of (Y) or more are transferred to a syringe pump. Then, the solution is continuously fed to the ion source 1 and ionized by the electrospray ionization method and introduced into the 3DQ portion.

次に、ステップ202において、3DQ部には衝突ガスおよびイオンを減速するバッファーガスとしてヘリウムを一定流量で流入しておくが、この段階ではイオン開裂のためのCID電圧は印加せず、プリカーサイオンの強度を検出する。3DQ内へのイオンの蓄積時間を任意に調整し、プリカーサイオン強度が最大となる蓄積時間を確認し、上記制御手段内に記憶する。   Next, in step 202, helium is allowed to flow into the 3DQ portion as a buffer gas for decelerating the collision gas and ions, but at this stage, the CID voltage for ion cleavage is not applied, and the precursor ions Detect intensity. The accumulation time of ions in 3DQ is arbitrarily adjusted, and the accumulation time at which the precursor ion intensity is maximized is confirmed and stored in the control means.

次に、3DQ部に印加するCID電圧をONとしMS/MSにより生成するプロダクトイオンを、上記制御手段に接続される表示手段により、オペレータがモニターする。   Next, the operator monitors the product ions generated by MS / MS with the CID voltage applied to the 3DQ section turned on by the display means connected to the control means.

高分子量物質(X)のプロダクトイオンのスペクトルパターンを、上記制御手段より確認しながら、キセノンガス流路およびヘリウムガス流路のマスフローコントローラ6、6を操作する。   The mass flow controllers 6 and 6 of the xenon gas channel and the helium gas channel are operated while confirming the spectrum pattern of the product ion of the high molecular weight substance (X) from the control means.

3DQ内の圧力が一定となるように保ちながら、キセノン/ヘリウム混合比率を変化させる。目的とするプロダクトイオン強度が最大となる条件を最適条件としてガス比率を上記制御手段に記憶し、同様に、低分子量物質(Y)についても最適条件を記憶する。   The xenon / helium mixing ratio is changed while keeping the pressure in 3DQ constant. The gas ratio is stored in the control means with the condition that the target product ionic strength is maximized as the optimum condition, and the optimum condition is also stored for the low molecular weight substance (Y).

この二点のガス比率を基にキャリブレーション曲線を作成し、分析時のガス変化率を決定し上記制御手段に記憶する。   A calibration curve is created based on these two gas ratios, and the gas change rate at the time of analysis is determined and stored in the control means.

次に、ステップ203において、高分子量成分(A)と低分子量成分(B)とが混合した実際の分析対象試料の分析を開始する。   Next, in step 203, analysis of the actual sample to be analyzed in which the high molecular weight component (A) and the low molecular weight component (B) are mixed is started.

測定開始から、上述した条件設定により設定したキャリブレーション曲線に沿って、(X)と(Y)との混合比率によりガス比率を変化させながら、測定を連続的に行なうこととなる。   From the start of measurement, the measurement is continuously performed while changing the gas ratio according to the mixing ratio of (X) and (Y) along the calibration curve set by the condition setting described above.

2.ガス流量の最適化
図3は、ガス流量を最適化するための動作フローチャートである。
ガス流量の最適化は、衝突ガス種の最適化と同様に、プリカーサイオン強度を確認した後、標準高分子量物質(X)、標準低分子量物質(Y)のそれぞれについて最適化を図る。
2. FIG. 3 is an operation flowchart for optimizing the gas flow rate.
As with the optimization of collision gas species, the optimization of the gas flow rate is performed for each of the standard high molecular weight substance (X) and the standard low molecular weight substance (Y) after confirming the precursor ion intensity.

ステップ301において、標準高分子量物質(X)、標準低分子量物質(Y)をイオン化し3DQ部に導入する。   In step 301, the standard high molecular weight substance (X) and the standard low molecular weight substance (Y) are ionized and introduced into the 3DQ part.

次に、ステップ302において、最適化したガス混合比率で、反応ガスを導入する。そして、CID電圧OFFの状態で、モニター画面により物質(X)のターゲットイオンm/z=xのマスクロマトグラムを確認し、イオン強度が最大となるイオン蓄積時間を設定する。   Next, in step 302, the reaction gas is introduced at the optimized gas mixing ratio. Then, in the state where the CID voltage is OFF, the mass chromatogram of the target ion m / z = x of the substance (X) is confirmed on the monitor screen, and the ion accumulation time that maximizes the ion intensity is set.

そして、CID電圧をONとし、プロダクトイオンm/z=xのマスクロマトグラムを確認する。   Then, the CID voltage is turned ON, and a mass chromatogram of product ions m / z = x is confirmed.

ガス混合比率は固定した状態で、マスフローメータ(マスフローコントローラ)6の設定を変化させ、導入ガス量を変化させる。目的とするプロダクトイオン強度が最大となる条件を最適条件としてガス流量を上記制御手段(PC)に記憶し、分析条件に設定する。   With the gas mixture ratio fixed, the setting of the mass flow meter (mass flow controller) 6 is changed to change the amount of introduced gas. The gas flow rate is stored in the control means (PC) with the condition that the target product ion intensity is maximized as the optimum condition, and is set as the analysis condition.

同様に、低分子量物質(Y)についてもガス流量の最適条件を確認し、記憶する。   Similarly, for the low molecular weight substance (Y), the optimum conditions for the gas flow rate are confirmed and stored.

(X)、(Y)それぞれの最適条件によりキャリブレーション曲線を作成し、上記制御手段に記憶する。   A calibration curve is created under the optimum conditions (X) and (Y) and stored in the control means.

次に、ステップ203において、高分子量成分(A)と低分子量成分(B)とが混合した実際の分析対象試料の分析を開始する。   Next, in step 203, analysis of the actual sample to be analyzed in which the high molecular weight component (A) and the low molecular weight component (B) are mixed is started.

測定開始から、上述した条件設定により設定したキャリブレーション曲線に沿って、(X)と(Y)のガス流量を変化させながら、測定を連続的に行なうこととなる。この場合、先に設定したガス比率のキャリブレーション曲線に沿ってガス比率を変化させることとなる。   From the start of measurement, the measurement is continuously performed while changing the gas flow rates of (X) and (Y) along the calibration curve set by the condition setting described above. In this case, the gas ratio is changed along the previously set calibration curve of the gas ratio.

3.トラップ電圧の最適化
図4は、トラップ電圧の最適化の動作フローチャートである。
先に最適化したガス種、ガス流量(衝突ガス導入条件)を基に、各成分のトラップ条件を最適化する。
3. Optimization of Trap Voltage FIG. 4 is an operation flowchart of trap voltage optimization.
Based on the previously optimized gas type and gas flow rate (impact gas introduction conditions), the trap conditions for each component are optimized.

ステップ401は、ステップ201、301と同様である。   Step 401 is the same as steps 201 and 301.

ステップ402において、トラップ時には、CID電圧は印加しないため、先に決定した各成分のガス導入条件でガスを導入し、(X)、(Y)について、3DQ部に印加する電圧値を走査してプリカーサイオン強度が最大となる電圧値を最適条件として決定する。   In step 402, no CID voltage is applied at the time of trapping. Therefore, gas is introduced under the gas introduction conditions for each component determined in advance, and the voltage value applied to the 3DQ section is scanned for (X) and (Y). The voltage value that maximizes the precursor ionic strength is determined as the optimum condition.

そして、(X)、(Y)のそれぞれについての最適条件により電圧値のキャリブレーション曲線を作成する。   Then, a calibration curve of voltage values is created under optimum conditions for each of (X) and (Y).

上記ガス種の最適化、ガス流量、トラップ電圧の最適化で作成したキャリブレーション曲線(図5の(A)、(B)、(C)に示す)によって設定分析時間内で反応条件を上記制御手段上で設定する。   The reaction conditions are controlled within the set analysis time by the calibration curves (shown in FIGS. 5A, 5B, and 5C) created by optimizing the gas species, gas flow rate, and trap voltage. Set on the means.

次に、ステップ403において、高分子量成分(A)と低分子量成分(B)とが混合した実際の分析対象試料の分析を開始する。   Next, in step 403, analysis of the actual sample to be analyzed in which the high molecular weight component (A) and the low molecular weight component (B) are mixed is started.

測定開始から、上述した条件設定により設定したキャリブレーション曲線に沿って、電圧値を変化させながら、測定を連続的に行なうこととなる。   From the start of measurement, the measurement is continuously performed while changing the voltage value along the calibration curve set by the condition setting described above.

以上により決定した分析条件を用いて、高分子量成分(A)と、低分子量成分(B)とを含む試料を分析する。   The sample containing the high molecular weight component (A) and the low molecular weight component (B) is analyzed using the analysis conditions determined as described above.

次に、本発明の一実施形態において、試料の分離、イオン化手段として、低流量(10〜500μL)の液体クロマトグラフ装置とエレクトロスプレーイオン源とを用い、分離カラムの一例としてGPCカラムを使用して得られた結果を図6に示す。   Next, in an embodiment of the present invention, a low flow rate (10 to 500 μL) liquid chromatograph and an electrospray ion source are used as sample separation and ionization means, and a GPC column is used as an example of a separation column. The results obtained are shown in FIG.

分離カラムに導入された混合試料中の成分は、分離カラムにより分離され高分子量成分から順次溶出する。図6に示すように、分析開始時(T=0)において、先に決定したガス変化率により算出される最適ガス混合比率で衝突ガスを導入し、分析が進行するとともにガス比率を変化させる(図示した例では、キセノン/ヘリウムの比率を1から0へと、時間経過と共に変化させる)。   The components in the mixed sample introduced into the separation column are separated by the separation column and sequentially eluted from the high molecular weight components. As shown in FIG. 6, at the start of analysis (T = 0), the collision gas is introduced at the optimum gas mixture ratio calculated based on the previously determined gas change rate, and the gas ratio is changed as the analysis proceeds ( In the example shown, the xenon / helium ratio is changed from 1 to 0 over time).

分析終了時(T=t)まで、算出した混合比率となるように設定を行うと、分子量毎に最適な衝突ガス混合比率で連続してMS/MS分析が可能であり、一回の分析で高分子量成分から低分子量成分までの構造情報を取得することが可能である。   By setting to the calculated mixing ratio until the end of analysis (T = t), MS / MS analysis can be performed continuously at the optimal collision gas mixing ratio for each molecular weight. It is possible to acquire structural information from a high molecular weight component to a low molecular weight component.

つまり、混合比率が高い場合には、分子量が高い成分の構造成分情報が得られ、混合比率が低い場合には、分子量が低い成分の構造情報が、一回の分析処理(分析時間)で連続して得られる。   In other words, when the mixing ratio is high, structural component information of a component having a high molecular weight is obtained, and when the mixing ratio is low, structural information of a component having a low molecular weight is continuously obtained in one analysis process (analysis time). Is obtained.

また、キャリブレーション曲線の勾配が急激な場合や、単位時間ごとに3DQの内部圧力を急激に上下させる必要がある場合には、導入流量だけでなく、排気口10から排出するガス流量を制御弁11により調節することにより対応可能である。   In addition, when the slope of the calibration curve is steep or when it is necessary to suddenly increase or decrease the internal pressure of 3DQ every unit time, not only the introduction flow rate but also the gas flow rate discharged from the exhaust port 10 is controlled by the control valve. 11 can be accommodated by adjusting.

例えば、急激に3DQの内部圧力を低下させる必要がある場合(圧力α→βに低下させる場合とする)には、圧力センサ9から検知した実際の圧力(α)を上記制御手段より確認し、必要圧力(β)との差(α−β)が設定圧力差(P)を超えた場合、上記制御手段が自動的に制御弁11を開いて排気を行うことも可能である。   For example, when it is necessary to rapidly reduce the internal pressure of 3DQ (assuming that the pressure is reduced from α to β), the actual pressure (α) detected from the pressure sensor 9 is confirmed by the control means, When the difference (α−β) from the required pressure (β) exceeds the set pressure difference (P), the control means can automatically open the control valve 11 to perform exhaust.

また、本発明は、図7に示すように、四重極質量分析部13など複数種類のイオンレンズを連結した質量分析装置では、反応場として四重極部分を使用することも可能であり、図7に示した例では四重極部13と3DQ部14との双方に、図1に示したガス配管7を施し、複数の衝突ガス発生装置5をマスフローメータ6と共に接続する。そして、四重極部13と3DQ部14に供給する、衝突ガス流量を、マスフローメータ6を個別に制御することにより、四重極部13と3DQ部14とで異なる条件で開裂させることも可能である。   In addition, as shown in FIG. 7, the present invention can use a quadrupole portion as a reaction field in a mass spectrometer in which a plurality of types of ion lenses such as the quadrupole mass analyzer 13 are connected. In the example shown in FIG. 7, the gas pipe 7 shown in FIG. 1 is applied to both the quadrupole part 13 and the 3DQ part 14, and a plurality of collision gas generators 5 are connected together with the mass flow meter 6. Further, the collision gas flow supplied to the quadrupole part 13 and the 3DQ part 14 can be cleaved under different conditions in the quadrupole part 13 and the 3DQ part 14 by individually controlling the mass flow meter 6. It is.

また、上記制御手段によって、使用する標準試料分子量と必要質量範囲とを設定し、標準試料を導入することで各キャリブレーション曲線を自動的に算出し、分析条件に反映することも容易に実現可能である。   In addition, by setting the standard sample molecular weight and necessary mass range to be used by the above control means, it is possible to easily calculate each calibration curve by introducing the standard sample and reflect it in the analysis conditions. It is.

なお、上述した例においては、衝突ガスとして、ヘリウム、キセノンの2種類を用いたが、その他のガスを用いることも可能である。   In the above-described example, two kinds of helium and xenon are used as the collision gas, but other gases can also be used.

また、ヘリウム、キセノン、アルゴン、その他の3種類以上のガスを使用することも可能である。   It is also possible to use helium, xenon, argon, and other three or more kinds of gases.

また、本発明の質量分析装置によれば、対象成分の分子量分布域が広いタンパク質解析、合成高分子の構造解析などにおいて、詳細な構造情報を一回の測定で取得可能であり、分析の高精度化、省力化が可能である。   In addition, according to the mass spectrometer of the present invention, detailed structural information can be obtained by a single measurement in protein analysis, synthetic polymer structure analysis, etc., in which the molecular weight distribution range of the target component is wide. Accuracy and labor saving are possible.

さらに、本発明は、環境分析等に汎用されるガスクロマトグラフ/質量分析装置、液体クロマトグラフ/質量分析装置などに応用可能で、高精度な分析を実現することができる。   Furthermore, the present invention can be applied to a gas chromatograph / mass spectrometer, a liquid chromatograph / mass spectrometer, etc. that are widely used for environmental analysis and the like, and can realize highly accurate analysis.

本発明の一実施形態である質量分析装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the mass spectrometer which is one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態において、反応ガス種を最適化するための動作フローチャートである。5 is an operation flowchart for optimizing reaction gas species in an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態において、ガス流量を最適化するための動作フローチャートである。5 is an operation flowchart for optimizing a gas flow rate in an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態において、トラップ電圧の最適化の動作フローチャートである。4 is an operation flowchart of trap voltage optimization in an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態において、決定したキャリブレーション曲線を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a determined calibration curve in an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態において、混合ガスの混合比率を連続的に時間変化させて、得られた構造情報を示す図である。In one Embodiment of this invention, it is a figure which shows the structure information obtained by changing the mixing ratio of mixed gas continuously with time. 本発明を四重極質量分析部と3DQ部とを連結した質量分析装置に適用した場合の例を示す図である。It is a figure which shows the example at the time of applying this invention to the mass spectrometer which connected the quadrupole mass spectrometry part and 3DQ part.

符号の説明Explanation of symbols

1 エレクトロスプレーイオン源
2 エンドキャップ電極
3 リング電極
4 絶縁物
5 衝突ガス発生装置
6 マスフローメータ
7 ガス導入路
8 ガス導入口
9 圧力センサ
10 排気口
11 制御弁
12 検出器
13 四重極質量分析部
14 3DQ部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrospray ion source 2 End cap electrode 3 Ring electrode 4 Insulator 5 Collision gas generator 6 Mass flow meter 7 Gas introduction path 8 Gas introduction port 9 Pressure sensor 10 Exhaust port 11 Control valve 12 Detector 13 Quadrupole mass spectrometry part 14 3DQ section

Claims (3)

試料に由来するイオンと衝突ガスとの衝突誘起開裂反応を行なうための衝突セルを有し、上記イオンを質量分析する質量分析装置において、
上記衝突セル内に複数種類の衝突ガスを単独または混合して導入するためのガス導入路と、
上記複数種類の衝突ガスの上記衝突セルへの導入流量を、上記複数種類の衝突ガスのそれぞれについて調整するガス流量調整手段と、
上記衝突セル内に導入する衝突ガスの種類、流量及び衝突ガスの混合比の時間変化を調節するため、上記ガス流量調整手段を制御する制御手段と、
上記衝突セル内部の圧力を調節するため衝突セルに形成される排気口と、
この排気口からの排出ガス量を制御する制御弁と、
を備えることを特徴とする質量分析装置。
In a mass spectrometer having a collision cell for performing a collision-induced cleavage reaction between a sample-derived ion and a collision gas, and mass-analyzing the ion,
A gas introduction path for introducing a plurality of types of collision gases into the collision cell alone or in combination;
A gas flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of introduction of the plurality of types of collision gas into the collision cell for each of the plurality of types of collision gas;
Control means for controlling the gas flow rate adjusting means in order to adjust the time variation of the type, flow rate and collision gas mixing ratio of the collision gas introduced into the collision cell;
An exhaust port formed in the collision cell to adjust the pressure inside the collision cell;
A control valve for controlling the amount of exhaust gas from the exhaust port;
A mass spectrometer comprising:
請求項1記載の質量分析装置において、
上記制御手段は、上記衝突セルに印加する電界を制御すると共に、上記衝突セル内部のガス圧およびガス種により、上記衝突セルに印加される電圧値を制御することを特徴とする質量分析装置。
The mass spectrometer according to claim 1,
The mass spectrometer according to claim 1, wherein the control means controls an electric field applied to the collision cell and controls a voltage value applied to the collision cell by a gas pressure and a gas type inside the collision cell .
請求項1、2のうちのいずれか一項記載の質量分析装置において、
分析対象試料は、高分子量成分と低分子量成分とが混合したものであり、
上記高分子量成分の分子量以上で既知の分子量の標準高分子量物質と、上記低分子量成分の分子量以下で既知の分子量の標準低分子量物質とをイオン化して上記衝突セルに導入し、
上記制御手段は、上記標準高分子量物質のプロダクトイオン強度が最大となる上記衝突ガスの混合比を記憶し、上記標準低分子量物質のプロダクトイオン強度が最大となる上記衝突ガスの混合比を記憶し、二点の上記衝突ガスの混合比を基にキャリブレーション曲線を作成して記憶し、上記分析対象試料について、上記キャリブレーション曲線に沿って、上記衝突ガスの混合比を変化させながら、測定を連続的に行うことを特徴とする質量分析装置。
The mass spectrometer according to any one of claims 1 and 2 ,
The sample to be analyzed is a mixture of high and low molecular weight components,
A standard high molecular weight substance having a known molecular weight above the molecular weight of the high molecular weight component and a standard low molecular weight substance having a known molecular weight below the molecular weight of the low molecular weight component are ionized and introduced into the collision cell,
The control means stores the mixture ratio of the collision gas that maximizes the product ion intensity of the standard high molecular weight substance, and stores the mixture ratio of the collision gas that maximizes the product ion intensity of the standard low molecular weight substance. A calibration curve is created and stored based on the mixture ratio of the collision gas at two points, and measurement is performed on the sample to be analyzed while changing the mixture ratio of the collision gas along the calibration curve. A mass spectrometer characterized by being performed continuously .
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