JP4369454B2 - イオントラップ質量分析方法 - Google Patents

Description

本発明は、イオントラップ質量分析装置、及びイオントラップ質量分析装置を用いたイオントラップ質量分析方法に関する。

質量分析装置は、試料分子に電荷を付加してイオン化を行い、生成したイオンを電場または磁場により質量電荷比に分離し、その量を検出器にて電流値として計測する機器である。

質量分析装置は高感度であり、また、従来の分析装置に比べ、定量性および同定能力に優れている。近年、ライフサイエンス分野ではゲノム解析に代わるペプチド解析が注目され、高感度で同定能力の優れた質量分析装置の有効性が再評価されてきた。

質量分析装置にて試料を測定すると、質量電荷比単位の電流値が得られる。これをマススペクトルと呼ぶ。このマススペクトルは測定する試料の構造によって異なり、そのマススペクトルのパターンから試料の構造の情報を得ることができる。

しかし、試料中の構成成分が複雑であったり、得られたマススペクトルが成分の特定に不十分な情報である場合がある。

特に質量分析装置では質量電荷比により分子イオンを分離するため、異なる構造であったとしても質量電荷比が同一の場合、分子イオンを区別するのが困難になる。これを解決するため、ＭＳ^ｎ分析が考案された。

ＭＳ^ｎ分析とは分子イオンを質量分析装置に取り込み、特定質量数以外のイオンを排除し、選択した分子イオンと中性分子との衝突を起こすことにより、分子イオンの一部の結合を破壊し、結合の切れたイオンを測定する方法である。

この中性分子と衝突させ選択した分子イオンの結合を切ることを衝突誘起解離（ＣＩＤ）と呼び、イオン捕捉、イオン選択、衝突誘起解離の一連の操作の繰返し回数によってＭＳ^２やＭＳ^３などと呼ぶ。

分子中の原子間の結合はその構造や結合の種類によって結合エネルギーが異なるため、結合エネルギーが低い箇所ほど衝突誘起解離によって切断される。

分子イオンと中性分子との衝突時に、結合を切断するのに必要な運動エネルギーを分子イオンに与えることにより、特有のフラグメントイオンが生成し、分子イオンの構造を知ることができる。

さらに、ＭＳ^ｎ分析の繰返し回数が多くなれば、より多くの構造情報を得ることができる。

質量分析装置はイオンを分離する操作および構成により多様な種類が挙げられるが、ＭＳ^ｎ分析を行うのに適した構成のひとつにイオントラップ質量分析装置が挙げられる。

イオントラップ質量分析装置は、特定の質量電荷比のイオンがイオントラップ内に滞在するような四重極電界を形成し、四重極電界を変化させることによりイオン選択および衝突誘起解離を行うことができる。

衝突誘起解離を行った後、イオンを検出器に誘導することなく、衝突誘起解離によって生成されたイオンを再度イオン選択および衝突誘起解離を行えば、複数回のＭＳ^ｎ分析を行うことが可能となる。

ＭＳ^ｎ分析を行う上で、イオントラップの操作は主に４つの操作に分けられる。

〔１〕．リング電極に主高周波電圧を印加し、イオントラップ内部に四重極電界を形成する。

外部または内部により生成されたイオンは電荷をもっているため、イオンが四重極電界内に導入されると、図１に示す安定領域図において斜線部分の領域内にあるａ値およびｑ値に相当する質量電荷比のイオンが、イオントラップ内にて安定した軌道を描き、捕捉される。

このａ値およびｑ値は、主高周波電圧Ｖ，主直流電圧Ｕ，リング電極内径ｒ_０，主高周波電圧の角周波数Ωおよびイオンの質量電荷比ｍ／ｚによって、式（１）により決定される。

このようにイオンをイオントラップに捕捉する操作を、イオン捕捉操作と呼ぶ。

イオン捕捉操作では、主直流電圧（Ｕ）を印加しないａ＝０の条件で操作を行うため、捕捉されるイオンはその質量電荷比に従い、安定領域図のａ＝０上で一意的に決定される。

そのｑ値は０〜０．９０８の範囲であり、それに相当する質量電荷比のイオンがイオントラップに捕捉される。

〔２〕．捕捉されたイオンはイオントラップ内部でその質量電荷比に従い、各固有の複数成分の周波数にて安定した軌道を描いている。その周波数成分のひとつω_０は、図１の安定領域図に示すβｚ値と式（２）より、概算することができる。

この周波数に相当する補助交流電圧をエンドキャップ電極に印加すると、イオントラップ内部に生成された補助交流電界により、イオンは共鳴し、イオントラップから排出される。

この操作を、構造解析を行わない、つまり、衝突誘起解離を行わない不要イオンに対して行えば、イオンはイオントラップから排出され、目的のイオンのみがイオントラップに捕捉されることになる。これを、イオン選択操作と呼ぶ。

〔３〕．そして、衝突誘起解離を行う目的のイオンに共鳴する周波数を目的のイオンが排出されない程度にエンドキャップ電極に印加すると、イオンは補助交流電界によりポテンシャルを得、内部の中性分子との衝突を繰り返すことにより、イオン内部の結合が切断され、フラグメントイオンが生成する。これを衝突誘起解離操作と呼ぶ。

〔４〕．このイオン選択操作と衝突誘起解離操作を繰り返すことによってＭＳ^ｎ分析が可能となり、構造情報を得るに値するフラグメントイオンがイオントラップ内部に捕捉されたのち、リング電極とエンドキャップ電極を操作することで、イオンは質量電荷比に従い検知器に到達し、質量電荷比に対するイオン量が電流値として検出される。

このようなイオントラップの動作が示される例として、特表平９−５０１５３６号公報（特許文献１）、特開２００２−１８４３４８号公報（特許文献２）、特開２００２−３１３２７６号公報（特許文献３）などがある。

特表平９−５０１５３６号公報 特開２００２−１８４３４８号公報 特開２００２−３１３２７６号公報

目的のイオンを開裂する衝突誘起解離操作は、リング電極に印加された主高周波電圧によりイオンを捕捉したまま、目的のイオンの質量電荷比に相当する運動周波数の補助高周波電圧を、式（２）より得られる周波数にて、エンドキャップ電極に印加し、イオンを励起する。

励起したイオンは、イオントラップ内部の中性分子との衝突により、内部エネルギーに変換され、複数回の衝突が繰り返されると分子内の結合が切断される。

イオントラップ質量分析計は、三連四重極分析計などのコリジョンセルとは動作が異なり、一度四重極電界内にイオンを捕捉するため、他の質量分析計よりも高感度である利点を持っている。

しかし、イオントラップ内のイオンは補助高周波電界による共鳴励起により運動エネルギーを得ていることから、次のような欠点を持っている。

イオントラップに捕捉されるイオンは電荷を持った分子または原子であり、ある一定の空間内に多量のイオンが存在すると、電界降下が生じる。降下した電界内でのイオンは、式（２）に示した周波数での補助高周波電圧により共鳴することができない。

そのため、イオン選択の際に目的のイオンが排出されてしまったり、衝突誘起解離操作を行う際に目的のイオンに衝突エネルギーを与えることができなくなってしまったりする不具合が発生する。

この電荷過密の状態を一般的にスペースチャージと呼び、特に、イオンを一度捕捉するイオントラップでは生じやすい現象であり、解決するべき課題である。

本課題を解決するために、従来技術として以下の方法が挙げられる。

その方法は、特開平９−３０６４１９号公報に記載される、イオン捕捉ステップの際にイオン捕捉時間を調整し、イオントラップに捕捉するイオン量を調整する方法である。

この方法は、ＭＳ／ＭＳを行う直前に、ＭＳ測定を行い（プレスキャン）、現在イオントラップに存在するイオン量を確認した後、ＭＳ／ＭＳ測定のイオン捕捉時間を変更する。

イオン捕捉時間とイオン量は比例関係にあることから、イオン過多の場合は時間を短くすることで、スペースチャージを抑えることができる。

しかし、本方法は、イオントラップに存在する全てのイオンに対してイオン量の調整が行われるため、目的イオンのＭＳ／ＭＳスペクトルを得られない場合がある。

例えば、不要イオンが多く、かつ目的イオンが少なく存在する場合、イオン捕捉時間を短くすると目的イオンのイオン量がＭＳ／ＭＳスペクトルを得るために十分な量を確保できなくなり、結果、構造情報が得られなくなる。

特に、生体などの精製されていない試料中の微量成分を測定する場合、このような不都合が多く発生する。

本発明は、上記の問題に鑑み、目的のイオンが十分な確保でき、ＭＳ／ＭＳ測定が最適化されたイオントラップ質量分析方法を提供することを目的とする。

本発明は、イオントラップ部内にイオン捕捉をしながら不必要なイオンを排出して目的のイオンをイオントラップ部内に収集することを特徴とする。

更に具体的には、本発明は、次のように構成される。

試料をイオン化するイオン源部と、イオン源にて生成されたイオンを、三次元四重極電界を形成することで所定の質量電荷比に従いイオンを閉じ込め、不要なイオンを排出し、目的のイオンのみを四重極電界内に閉じ込め、衝突誘起解離を行い、フラグメントイオンを生成し、そのイオンを質量分離し、検出器に輸送するイオントラップ部とイオンの量を電流値に変換する検出部とで構成される質量分析装置において、イオン捕捉操作における捕捉イオン量かつ目的イオン量をＭＳ／ＭＳ測定を行うために最適化し、イオン選択操作および衝突誘起解離操作を行い、ＭＳ／ＭＳスペクトルを得る。

本発明は、ＭＳ／ＭＳ測定の前にＭＳ測定を行い、そのマススペクトルの全イオン量および目的イオン量を測定し、イオントラップ内に捕捉されるイオン量を、目的イオンのみとし、そのイオン量をＭＳ／ＭＳ測定を行う上で最適な量に調整する。

さらに本発明は、前述の目的イオンのみをイオントラップに捕捉する段階において、全イオン量から目的のイオン量を減算し、不要イオン量を算出し、不要イオンをイオントラップから排出するに最適な時間を決定し、不要イオンを完全にイオントラップから排出した後でＭＳ／ＭＳ測定を行う。

さらに本発明は、前述の目的イオン量をＭＳ／ＭＳ測定を行う上で最適な量に調整する段階において、目的イオン量をＭＳ／ＭＳ測定に適したイオン量になるようにイオン捕捉時間を決定し、さらに不要イオンを完全に排出するため、イオントラップにイオンを導入せず不要イオンの排出を行った後、ＭＳ／ＭＳ測定を行う。

さらに本発明は、前述の目的イオン量をＭＳ／ＭＳ測定を行う上で最適な量に調整する段階において、目的イオン量をＭＳ／ＭＳ測定に適したイオン量になるように、イオン捕捉と不要イオン排出を複数回行い、ＭＳ／ＭＳ測定を行う。

さらに本発明は、ユーザーインターフェイスにおいて、目的イオンの最適量を設定可能とする。

本発明により、イオン捕捉における捕捉イオン量かつ目的イオン量を最適化し、ＭＳ／ＭＳ測定において、フラグメントイオン強度の向上と、再現性のよいＭＳ／ＭＳスペクトルを得ることができる。

以下、本発明の実施形態について添付する図面を元に説明する。

図２に本実施例の概略構成図を示す。

イオン源１０１は、直流電源１０２より数ｋＶの電圧を印加することで試料をイオン化する。イオントラップは、１つのドーナツ状のリング電極１０３とそれを挟む２つの御椀形のエンドキャップ電極１０４から構成される。各電極には高周波電源が接続される。

主高周波電源１０５は、イオントラップ内部に四重極電界を形成することを目的とし、イオンをイオントラップ内に閉じ込める命令をデータ収集・処理用コンピュータ１０６及び制御用コンピュータ１０７より受けて、リング電極１０３に主高周波電圧を印加する。

また、補助高周波電源１０８は、イオン選択および衝突誘起解離を行うための補助高周波電界を形成することを目的とし、排出する不要イオンまたは衝突誘起解離を行う目的のイオン、さらに質量分離を行うイオンの質量電荷比に相当する周波数の補助高周波電圧をエンドキャップ電極１０４に印加する。

これも主高周波電源１０５と同様にデータ収集・処理用コンピュータ１０６及び制御用コンピュータ１０７より制御可能とする。

さらに、イオントラップ前段と後段にゲート電極１０９及びイオンストップ電極１１０を配置し、直流電源１０２より直流電圧を印加する。

これらの電極は、イオンをイオントラップに導入または排出する際にイオンを効率よく誘導するように、データ収集・処理用コンピュータ１０６及び制御用コンピュータ１０７より制御可能とする。

イオンストップ電極１１０の後段にはイオンの量を検知し、電流値に変換する検出器１１１と、その電流値を増幅する直流増幅器１１２を備え、データ収集・処理用コンピュータ１０６にて、その値を全イオン量またはマススペクトルとして表示する。

次に、イオントラップの制御方法について説明する。

図３に、イオントラップの各電極に印加される電圧のタイムチャートを示す。

このタイムチャートは、横軸を時間とし、縦軸を電位の高さとして表示しており、イオントラップにてＭＳ／ＭＳ分析を行う際の各電極に印加する電位グラフを模式的に記述したものである。

各電圧は図中上段から、リング電極１０３に印加する主高周波電圧、エンドキャップ電極１０４に印加する補助高周波電圧、ゲート電極１０９に印加するゲート電圧、イオンストップ電極１１０に印加するイオンストップ電圧である。

主高周波電圧はイオントラップ形状や捕捉するイオンの最大質量電荷比範囲により決定する周波数の交流電圧である。補助高周波電圧は広帯域の周波数電圧を出力することを可能とし、イオンの排出や衝突誘起解離のイオンの質量電荷比に相当する周波数を目的に応じて出力する。

ゲート電圧及びイオンストップ電圧は直流電圧であり、イオン電荷の極性やイオン軌道の誘導操作に応じて正電圧、負電圧を切り替える。

ここで、イオン源にて生成したｍ／ｚ５５８．３１のニューロテンシン３価イオンをＭＳ／ＭＳ測定する場合の制御方法について説明する。

イオントラップの操作は主にイオン捕捉操作２０１、イオン選択操作２０２、衝突誘起解離操作２０３、質量分離操作２０４の４段階に大別することができる。

イオン捕捉操作２０１では、ゲート電圧に−７０Ｖを印加し、イオンをイオントラップに誘導する。この際、主高周波電圧を約５００Ｖの電圧で出力することにより、イオントラップ内に四重極電界を形成し、イオンを捕捉する。

次に、イオン選択操作２０２を行う。ゲート電圧に＋３００Ｖを印加し、イオンをイオントラップに閉じ込める。

そして、主高周波電圧を約２ｋＶ程度に上げ、イオンが式（２）により算出される固有周波数になるように安定させた後、目的のイオンの周波数を除く広帯域の周波数を合成し、合成波の補助高周波電圧をエンドキャップ電極に出力する。

この補助高周波電圧により、目的のイオンを除く不要なイオンは共鳴し、四重極電界外に排出されたり、電極に衝突して失われる。これらの操作により、目的のイオンのみがイオントラップ内に閉じ込められる。

次に、衝突誘起解離操作２０３を行う。衝突誘起解離操作２０３では、イオン選択操作２０２同様に、目的イオンに相当する広帯域周波数の補助高周波電圧を印加する。

ただし、イオン選択操作２０２とその電圧の大きさが異なり、イオンがイオントラップから排出されない程度に抑える。

これにより、イオンは補助高周波電圧によるポテンシャルを得ることができ、イオントラップ内部に充填するＨｅやＡｒなどの中性分子と衝突し、そのエネルギーが分子の結合エネルギーを超えることで、分子結合が切断され、フラグメントイオンが生成する。

このとき、主高周波電圧は生成したフラグメントイオンがイオントラップ内に捕捉されるように調整された電圧を維持する。

最後に、質量分離操作２０４を行う。質量分離操作２０４では、イオン選択操作２０２と同様に、補助高周波電圧をある周波数に固定し、主高周波電圧を操作することで、それに相当する質量電荷比のイオンを順次質量分離しながらイオントラップから排出する。

このとき、イオンストップ電極は正電荷のイオンを効率良く検出器に誘導するため、負電圧に印加する。

なお、ＭＳ測定においては、イオン選択操作および衝突誘起解離操作を行わず、イオン捕捉操作の後、質量分離操作を行うことで達成する。

本発明の実施例では、これらのイオントラップ動作におけるイオン捕捉操作２０１において、図３に示す本発明の実施例のイオントラップ動作シーケンス、図４に示すシーケンスフロー、および図５に示す測定チャートに従ってイオントラップの条件設定を行い、ＭＳ／ＭＳ測定における目的イオン量の最適化を行う。

まず初めに、ＭＳ／ＭＳ測定をするのに最適な目的イオン量を決定する４０１。決定には図６に示すようなユーザーインターフェイスによりオペレーターが入力する。

最初に、本発明の実施例の動作についてＯｎ／Ｏｆｆを設定する５０１。５０１がチェックされると５０２，５０３，５０４のマスクが外れ設定可能となる。

５０２は補助高周波電圧を出力しないときのイオン捕捉時間であり、任意に設定可能とする。通常２．０〜１０ｍｓｅｃ程度である。５０３は最適化する目的イオンのイオン量である。

これには検出器から出力される信号強度を単位として設定する。ＭＳ／ＭＳ測定の際に、この値のイオン量がイオントラップに捕捉されるように、本発明の実施例の動作を行い、イオン量を調整することになる。

５０４は、補助高周波電圧を出力するときのイオン捕捉時間について、先の５０２のイオン捕捉時間に対する倍率で入力する設定値である。

以下、先の設定条件に基づきイオントラップを動作する。

まず、補助高周波電圧を出力しないＭＳ測定を行い３０１，３０２，４０２、マススペクトルを取得する。

そして、得られたマススペクトルから全イオン強度を算出する４０３。全イオン強度とは、取得したマススペクトルから質量を区別せず全てを加算した信号強度である。この信号強度から、ＭＳ測定においてイオントラップに捕捉されたイオン量を把握する。

さらに、取得したマススペクトルから、目的イオンの信号強度を算出する４０３。これらの信号強度を基準として、イオン量を調整することになる。

先に得られた全イオン強度および目的イオンのイオン強度から、不要イオンのイオン強度を算出する。算出には、全イオン強度から目的イオンのイオンを減算することで不要イオン強度を算出することができる４０３。

次に、補助高周波電圧を出力した場合のＭＳ測定を行う３０３，３０４，４０４。この測定には、先の補助高周波電圧を出力しない場合のＭＳ測定のイオン捕捉時間に対し、時間ファクター５０４を乗算、変更し測定する。

そして、先と同様に、得られたマススペクトルから全イオン強度、目的イオン強度、不要イオン強度を算出する（４０５）。

イオントラップに捕捉されるイオン量はイオン捕捉時間にほぼ比例することから、時間倍率と目的イオンの増減量の相関、および時間倍率と不要イオンの排出量の相関を決定することができる。

時間倍率と目的イオンの増減量から、目的イオンが先に設定した目的イオン強度になるように目的イオン捕捉時間を算出する。さらに、時間倍率と不要イオンの排出量の相関から、不要イオン排出時間を決定する（４０６）。

そして、ＭＳ／ＭＳ測定を開始する。ＭＳ／ＭＳ測定のイオン捕捉操作において、図４の３０５以降に示すイオントラップシーケンスにより、イオンを捕捉する。

まず、ゲート電極を開き、イオンをイオントラップに導入する。導入開始時には、イオントラップに補助高周波電圧を出力し、不要イオンを排出するように電界を形成しておく。

これにより、目的イオンはイオントラップに捕捉されるが、不要イオンは順次イオントラップから排出されることになる。そして、この状態を目的イオンが先に設定したイオン量になるように目的イオン捕捉時間３０５，４０８の間継続する。

目的イオンは時間に比例してイオントラップ内に捕捉されることになるので、設定したイオン量になったところでゲート電極を閉じる。

ただし、補助高周波電圧は継続して出力する。ゲート電極を閉じることでイオントラップにイオンを導入することなく、補助高周波電圧により不要イオンを排出する操作を行う。

この操作を不要イオン排出時間３０６から目的イオン捕捉時間を減算した時間３０７の間継続する。

これにより、不要イオンがイオントラップから完全に排出され、イオントラップには目的イオンのみが捕捉される。そのイオン量はＭＳ／ＭＳ測定に最適な量をイオントラップに捕捉することができる。

そして、イオン選択操作および衝突誘起解離操作、質量分離操作を行う３０８，４０９ことで、フラグメントイオン強度の向上と、再現性のよいＭＳ／ＭＳスペクトルを得ることができる。

さらに、不要イオン量が多くかつ目的イオン量が少ない場合、イオントラップ内の捕捉可能なイオンが飽和し、目的イオン捕捉時間に目的イオン量が比例しない場合がある。

その場合は、図７および図８に示すように、ＭＳ測定において行ったイオン捕捉時間の間、目的イオンを捕捉し６０１、不要イオンを不要イオン排出時間６０２の間排出した後、さらに同様な操作６０３を繰り返し６０４，６０５、目的イオンが先に設定した目的イオン量になるように測定を行う（６０６）。

図８に示す７０６から７１０について説明する。

４０３と４０５で算出した目的イオン強度および不要イオン強度の時間倍率と目的イオンの増減量から目的イオン量が飽和している場合、先に設定した目的イオン強度になるように目的イオン捕捉回数を算出する（７０６）。

時間倍率と不要イオンの排出量の相関から、不要イオン排出時間を決定する（７０７）。

ＭＳ／ＭＳのイオン捕捉ステップにおいて補助高周波電圧を出力し、４０２で用いたイオン捕捉時間後、ゲート電極をイオンが透過しない電圧に変更する（７０８）。

不要イオンを不要時間イオン排出時間の間排出する（７０９）。

７０８と７０９の操作を、７０６で決定した目的イオン捕捉回数分行い、イオン捕捉ステップを終了し、イオン選択、衝突誘起解離を行い、ＭＳ／ＭＳスペクトルを取得する（７１０）。

図７では３回繰り返した場合のシーケンスを示している。これにより、イオントラップ内のイオン飽和を抑えることができ、目的イオンのみが最適なイオン量で捕捉することができる。

すなわち、図７に示すイオントラップ質量分析方法は、イオントラップ部内にイオン捕捉をしながら不必要なイオンを排出して目的のイオンをイオントラップ部内に捕捉する捕捉ステップと、イオントラップ部内に残存する不要なイオンを排出し、目的のイオンをイオントラップ部内に残す不要イオン排出ステップを交互に繰り返えす。

この後で、目的イオンに対し衝突誘起解離を行ってイオンを壊すステップと、壊れたイオンを質量別に排出し、検出器１１１において検出する質量分離ステップが実行される。

上記の目的イオンの捕捉収集は、捕捉ステップと不要イオン排出ステップを繰り返して行われるので、個々の捕捉ステップではイオントラップ内に導入するイオン量が過度にならない程度に制限できる。これにより、過度量のイオン量がイオントラップ内に導入されるのを抑えることができる。導入イオンの過多に伴う共鳴不振による不要イオンの排出不良が解消される。

第２の実施例として、４本の柱状の電極を持つリニアトラップを採用した場合について、説明する。図９に概略構成図を示す。

リニアトラップ８０３は４本の柱状の電極であり、対抗するポール間に高周波電圧を印加することによって、四重極電界が形成される。２次元に電界が形成されるため、２次元イオントラップとも呼ばれる。

イオンをイオントラップ内に捕捉するため、直流電源８０２からのリニアトラップのオフセット電圧は、ゲート電極８０９およびイオンストップ電極８１０よりも低い電圧に設定する。

これにより、イオン源から生成されたイオンは、ゲート電極８０３からリニアイオントラップ内に入り、イオンストップ電極から排出されることなく、リニアトラップ内に捕捉される。

イオンの排出は、３次元イオントラップと同様に式２より算出される周波数の補助高周波電圧８０８を主高周波電圧８０５に重畳することで、イオンを共鳴させる。

そのため、図３に示す３次元イオントラップと同様なシーケンスでイオン選択操作２０２および衝突誘起解離操作２０３を行うことができる。

ただし、質量分離操作は３次元イオントラップと異なり、米国特許第５４２０４２５号明細書や米国特許第６１７７６６８号明細書に示す方法により操作する。

本発明の実施例は、イオン捕捉操作に関する発明であり、リニアトラップにおいても同様に制御可能である。

つまり、図４および図７の動作シーケンスを行えば、リニアトラップにおいても、イオン捕捉操作における捕捉イオン量かつ目的イオン量を最適化し、スペースチャージによる不具合を抑えることができ、ＭＳ／ＭＳ測定において、フラグメントイオン強度の向上と、再現性のよいＭＳ／ＭＳスペクトルを得ることができる。

第３の実施例として、イオントラップの後段に飛行時間型質量分析計（ＴＯＦ）やイオンサイクロトン型質量分析計（ＦＴ−ＩＣＲ）などの質量分離部を採用した場合について、説明する。

イオントラップ質量分析計は複数回のＭＳ／ＭＳ操作を行うことができる利点を持っているが、対して質量分解能および質量精度が悪いという欠点を持っている。

タンパク解析や代謝物解析の分野では、ＭＳ／ＭＳ測定だけでなく質量精度が、物質同定の信頼性向上につながる。

そこで、このイオントラップの欠点を補うため、イオントラップの後段にＴＯＦやＦＴ−ＩＣＲを採用することで、高分解能および高質量精度の複数回のＭＳ／ＭＳ操作が達成できる。

この実施例では、後段に設置された質量分析計で質量分離操作を行うため、イオントラップでは図３に示す動作シーケンスにおいて、衝突誘起解離操作２０３までを行う。

そして、後段の質量分析計にイオンを送り出し、質量分離操作を後段の質量分析計で行う。

本発明の実施例は、イオン捕捉操作に関する発明であり、図４および図７に示す動作シーケンスを行えば、イオン捕捉における捕捉イオン量かつ目的イオン量を最適化し、スペースチャージによる不具合を抑えることができ、ＭＳ／ＭＳ測定において、フラグメントイオン強度の向上と、再現性のよいＭＳ／ＭＳスペクトルを得ることができる。

イオントラップ質量分析装置のイオントラップの安定領域図である。 本発明の実施例に係わるもので、概略構成図である。 イオントラップ質量分析装置におけるイオントラップ操作の制御シーケンスである。 本発明の実施例に係わるもので、イオントラップ操作の制御シーケンスである。 本発明の実施例に係わるもので、測定チャートである。 本発明の実施例に係わるもので、ユーザーインターフェイスである。 本発明の実施例に係わるもので、イオン飽和時のイオントラップ操作の制御シーケンスである。 本発明の実施例に係わるもので、イオン飽和時の測定チャートである。 本発明の実施例に係わるもので、リニアイオントラップでの概略構成図である。

符号の説明

１０１…イオン源、１０２…直流電源、１０３…リング電極、１０４…エンドキャップ電極、１０５…主高周波電源、１０６…データ収集・処理用コンピュータ、１０７…制御用コンピュータ、１０８…補助高周波電源、１０９…ゲート電極、１１０…イオンストップ電極、１１１…検出器、１１２…直流増幅器、２０１…イオン捕捉操作、２０２…イオン選択操作、２０３…衝突誘起解離操作、２０４…質量分離操作、３０１…補助高周波電圧を出力しない場合のイオン捕捉操作、３０２…補助高周波電圧を出力しない場合の質量分離捉操作、３０３…補助高周波電圧を出力する場合のイオン捕捉操作、３０４…補助高周波電圧を出力する場合の質量分離捉操作、３０５…目的イオン捕捉操作および時間、３０６…不要イオン排出操作および時間、３０７…ゲート電極が閉じられた後の不要イオン排出操作および時間、３０８…イオン選択操作以降のＭＳ／ＭＳ操作、５０１…本発明の動作のＯＮ／ＯＦＦ、５０２…補助高周波電圧を出力しない場合のイオン捕捉時間設定、５０３…最適化したときの目的イオン量の設定、５０４…イオン捕捉時間に対する倍率、６０１…イオン飽和が生じた場合の目的イオン捕捉操作および時間、６０２…イオン飽和が生じた場合のゲート電極が閉じられた後の不要イオン排出操作および時間、６０３…イオン飽和が生じた場合の不要イオン排出操作および時間、６０４…繰り返し２回目のイオン捕捉操作、６０５…繰り返し３回目のイオン捕捉操作、６０６…イオン選択操作以降のＭＳ／ＭＳ操作、７０６…イオン量飽和の判定および目的イオン捕捉回数の決定、７１０…イオン捕捉操作の繰り返し測定。

Claims (8)

1. 試料をイオン化するイオン源部と、前記イオン源にて生成されたイオンをトラップするイオントラップ部と、前記イオントラップ部に主高周波電圧を印加する主高周波電源、及び補助高周波電圧を印加する補助高周波電源と、前記イオントラップ部から排出されたイオンを検出する検出部を備える質量分析装置を用いるイオントラップ質量分析方法において、
   イオントラップ部内にイオントラップ部の外部から入るイオンを捕捉しながら前記イオンのうち不必要なイオンを排出して目的のイオンをイオントラップ部内に捕捉された状態を維持する維持ステップと、イオントラップ部の入口を閉じてイオントラップ部内に残存する不要なイオンを排出する不要イオン排出ステップを交互に繰り返し、
   前記維持ステップと前記不要イオン排出ステップが繰り返された後に、前記目的のイオンに対し衝突誘起解離を行ってイオンを壊すステップと、壊れたイオンを質量別に排出し、前記検出部において検出する質量分離ステップを有し、
   前記維持ステップと前記不要イオン排出ステップの繰返により目的イオン量をＭＳ／ＭＳ測定に合うように最適化することを特徴とするイオントラップ質量分析方法。
2. 請求項１記載のイオントラップ質量分析方法において、
   前記イオントラップ部は、リング電極と一対のエンドキャップ電極を有する３次元イオ
   ントラップであることを特徴とするイオントラップ質量分析方法。
3. 請求項１記載のイオントラップ質量分析方法において、
   前記イオントラップ部は、４本の柱状の電極を持つリニアトラップであることを特徴と
   するイオントラップ質量分析方法。
4. 請求項２または３記載のイオントラップ質量分析方法において、
   先に測定したＭＳ測定から目的のイオン量を観測し、そのイオン量からＭＳ／ＭＳ測定
   するのに最適化した目的イオン量になるようにイオン量を調整することを特徴とするイオ
   ントラップ質量分析方法。
5. 請求項４記載のイオントラップ質量分析方法において、
   前記維持ステップを行う時間の異なる２回のＭＳ測定により、時間とイオン量の相関を
   求め、その相関から最適化した目的イオン量になるようにイオン捕捉時間を決定するイオ
   ントラップ質量分析方法。
6. 請求項５記載のイオントラップ質量分析方法において、
   イオントラップ内のイオンが飽和した際に、複数回の前記維持ステップを行った後で、
   イオン量を最適化し、ＭＳ／ＭＳ測定を行うイオントラップ質量分析方法。
7. 請求項４〜６の何れかに記載されたイオントラップ質量分析方法において、
   最適化するイオン量をユーザーインターフェイスより任意に設定可能とするイオントラ
   ップ質量分析方法。
8. 請求項４〜６の何れかに記載されたイオントラップ質量分析方法において、
   先に測定したＭＳ測定から全イオン量および目的のイオン量を観測し、そのイオン量か
   ら不要イオン量を算出し、その不要イオン量から不要イオンを排出するのに最適な排出の
   時間を決定して、その時間不要イオン排出ステップを行うように操作することを特徴とす
   るイオントラップ質量分析方法。

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