JP6191778B2

JP6191778B2 - 質量分析装置

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Description

本発明は質量分析装置に関し、さらに詳しくは、探針エレクトロスプレーイオン化法によるイオン源を備えた質量分析装置に関する。

近年、癌の診断などを目的として、生体組織に含まれる特定の物質（腫瘍マーカー）をリアルタイムで測定することができる質量分析装置の開発が盛んに進められている。
特許文献１、非特許文献１には、大気圧イオン化法の一つである探針エレクトロスプレーイオン化（ＰＥＳＩ＝Probe Electrospray Ionization）法によるイオン源を備えた質量分析装置を利用した癌診断支援装置が開示されている。

ＰＥＳＩ法は比較的新しいイオン化法であり、ＰＥＳＩイオン源は、導電性の探針と、該探針の先端に試料を付着させるべく該探針又は試料の少なくとも一方を移動させる変位部と、探針の先端に試料が付着された状態で該探針に高電圧を印加する高電圧発生部と、を含む。測定時には、変位部により探針又は試料の少なくとも一方を移動させて、該探針の先端を試料に接触させ又は僅かに刺入させ、探針の先端表面に試料を付着させる。そのあと、変位部により探針を試料から離脱させ、高電圧発生部から探針に高電圧を印加する。すると、探針先端に付着している試料に強い電場が作用し、エレクトロスプレー現象が起こって試料分子が離脱しながらイオン化する。

一般に、エレクトロスプレー現象を利用したイオン化は他の手法、例えばレーザ光の照射によるイオン化法などに比べて、イオン化効率が高い。そのため、ＰＥＳＩイオン源では、微量な試料中の分子を効率良くイオン化することができる。また、例えば被検者から採取したごく微量の生体組織に対し溶解や分散化等を含めた何らの前処理を行うことなく、そのままの状態でイオン化を行うことができる。さらに、探針が刺入される試料上の位置を変えることによって、試料上の一次元的な又は二次元的な領域中の複数の部位に対するイオン化を順次実行することができる。それによって、一次元的な又は二次元的な領域の分布分析が可能である、といった利点がある。

ただし、上述したようなＰＥＳＩイオン源では、一つの試料（又は一つの試料上の一箇所）を測定すると探針先端に試料が付着するため、コンタミネーションを避けるためには、１回の測定毎に探針を新しいものに取り替えるか、或いは探針先端を洗浄する必要がある。後者は構成が複雑になるうえに、洗浄によってもコンタミネーションが完全に避けられるとは限らない。そこで、通常、探針はディスポーザブルとされ、１回の測定毎に交換されるようになっている。

探針を容易に交換するために、従来のＰＥＳＩイオン源では、探針（例えば先端径が数百nm程度である鍼灸用の金属針）は、その基部がホルダに形成された孔に差し込まれることで固定される構成となっている。こうしたホルダへの探針の着脱は、オペレータがピンセットなどを用いて行うが、探針は細く小さいため、ホルダの孔への差し込みが不十分で、測定中に探針がホルダから脱落してしまう場合がある。また、オペレータの不注意で、使用済みの探針をホルダから取り外したあとに新しい探針を装着するのを忘れたまま測定を開始してしまうような場合もある。

探針がホルダに適切に装着されていなかったりホルダから脱落してしまったりしていると、適切な測定結果を得ることができず、測定時間を浪費することになる。また、測定対象が、生体から採取された試料である場合、採取から時間が経過するに従い劣化や変性が生じるため、上記要因によって測定に不要な時間が掛かってしまうと、測定をやり直そうとしても試料自体が使いものにならなくなっているおそれもある。

特開２０１４−４４１１０号公報

竹田扇、ほか７名、「質量分析法と統計的学習機械を組み合わせた新規がん診断支援装置の開発」、島津評論 Vol.69、No.3・4、2013年3月

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、探針の装着不良や装着漏れを防止することができる質量分析装置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、導電性の探針と、該探針を保持するホルダと、前記探針に高電圧を印加する高電圧発生部と、前記探針の先端に試料を付着させるべく該探針又は該試料の少なくとも一方を移動させる変位部と、を具備し、前記変位部により前記探針の先端に試料の一部を付着させ、該探針の先端を試料から離脱させた状態で該探針に高電圧を印加することにより、エレクトロスプレー現象を利用して試料中の成分を大気圧下でイオン化する質量分析装置において、
a)前記探針の先端に試料を付着させる前の該探針が該試料から離脱している状態で、該探針に高電圧を印加しないときの質量分析と、該探針に高電圧を印加したときの質量分析とをそれぞれ実行するように各部を制御する分析制御部と、
b)前記分析制御部による制御の下で実行された、前記探針に高電圧を印加しないときの質量分析の結果と該探針に高電圧を印加したときの質量分析の結果との差又は比に基づいて、前記ホルダへの前記探針の装着状況を判定する探針装着判定部と、
を備えることを特徴としている。

即ち、本発明に係る質量分析装置は、上記特許文献１、非特許文献１等に開示されたＰＥＳＩ法によるイオン源を具備する。なお、このイオン源は、探針の先端に溶媒をスプレーする噴霧部を補助的に備える構成とすることができる。

本発明に係る質量分析装置において、探針の先端に試料が付着していない状態で高電圧発生部により該探針に高電圧を印加すると、該探針の周囲の空気中の成分がイオン化される。そのため、分析制御部の制御の下で実行される、探針に高電圧を印加したときの質量分析では、空気中の成分由来のイオンの量を反映した信号が得られる。一方、探針に高電圧を印加しないとイオン化は行われないから、探針に高電圧を印加しないときの質量分析で得られた信号には、主として測定系のノイズのみが反映される。そのため、ホルダに探針が適切に装着されていて該探針に高電圧が印加され得る状態であれば、探針に高電圧を印加しないときの質量分析の結果である信号と探針に高電圧を印加したときの質量分析の結果である信号とには大きな差が生じる。

これに対し、ホルダに探針が適切に装着されていなかったり探針がホルダから脱落したりしている状態では、探針に高電圧を印加するために高電圧発生部において高電圧を発生しても、空気中の成分のイオン化は実質的に行われない。そのため、探針に高電圧を印加しないときの質量分析の結果である信号と探針に高電圧を印加したときの質量分析の結果である信号とには殆ど差が生じない。そこで、探針装着判定部は、探針に高電圧を印加しないときの質量分析の結果と探針に高電圧を印加したときの質量分析の結果との差又は比を、例えば予め定められた閾値と比較することによって、探針がホルダに適切に装着されているか否かを判定する。

目的試料に対する質量分析の開始前に、探針がホルダに適切に装着されていないことが判明した場合には、できるだけ早くその旨を使用者（オペレータ）に報知し、探針の再装着を促す必要がある。そこで、本発明に係る質量分析装置において好ましくは、前記探針装着判定部により前記ホルダへの前記探針の装着が適切でないと判定されたときに、オペレータに対し警告報知を行う報知部をさらに備える構成とするとよい。

報知部は例えば、表示画面上にエラーメッセージを表示したり警告音を発したりするものとすればよい。この構成によれば、探針の装着が適切でなかったり探針がホルダから脱落してしまったりした場合に、オペレータは速やかにその状況を把握して、分析の実行を中止し、探針を装着し直す等の適切な対応を採ることができる。それによって、無駄な測定時間を浪費することを回避することができるとともに、生体試料の劣化や変性が生じることも回避することができる。

また、探針が適切に装着されているか否かの判定に利用される上記閾値は、探針が適切に装着されている状態における、探針に高電圧を印加しないときの質量分析の結果と探針に高電圧を印加したときの質量分析の結果とに基づいて予め決めておくようにすればよい。質量分析結果には装置の個体差が或る程度存在するから、探針が適切に装着された状態での実測に基づいて閾値を求めて記憶しておく機能は、装置毎に備えられていることが望ましい。

即ち、本発明に係る質量分析装置において好ましくは、
前記探針が前記ホルダに適切に装着された状態で、前記分析制御部による制御の下で実行された、前記探針に高電圧を印加しないときの質量分析の結果と該探針に高電圧を印加したときの質量分析の結果との差又は比に基づいて、装着状況判定用の閾値を算出して保存する閾値取得部をさらに備え、
前記探針装着判定部は、前記分析制御部による制御の下で実行された、前記探針に高電圧を印加しないときの質量分析の結果と該探針に高電圧を印加したときの質量分析の結果との差又は比を、前記閾値取得部により保存されている前記閾値と比較することによって、前記ホルダへの前記探針の装着状況を判定する構成とすることができる。

上記閾値取得部による閾値の保存は頻繁に行う必要はなく、通常、装置の据付時や修理などのメンテナンス時に行えば十分である。そこで、例えば装置の保守管理担当者や装置メーカのサービス担当者などが、通常の分析時とは異なる操作手順で以て上記閾値取得部による閾値の保存処理を実行可能であるようにしておけばよい。

また本発明に係る質量分析装置では、前記質量分析の結果として、所定の質量電荷比範囲に亘る全イオン電流信号を用いるとよい。これにより、探針先端に試料を付着させない状態で高電圧を印加したときに主として生成されるイオンの質量電荷比が分からない場合でも、ホルダへの探針の装着状況を的確に判定することが可能である。

また本発明に係る質量分析装置の一実施態様として、
前記分析制御部は、目的試料に対する質量分析の実行に先立って、前記探針に高電圧を印加しないときの質量分析と該探針に高電圧を印加したときの質量分析とをそれぞれ実行するように各部を制御し、
その制御の下で前記探針装着判定部により前記ホルダへの前記探針の装着が適切であると判定されたならば、引き続いて目的試料に対する質量分析を実行する構成とするとよい。

即ち、この構成では、目的試料に対する質量分析を実行する直前に、ホルダへの探針の装着状況の判定を自動的に実行する。これにより、探針が適切に装着されていないという分析上不適切な状況を迅速にオペレータに知らせることができる。また、探針が適切に装着されていないにも拘わらず目的試料に対する質量分析を実行してしまうことを確実に防止することができる。

本発明に係る質量分析装置によれば、オペレータが目視で行う確認では把握することが困難である探針の不適切な装着があった場合や、新しい探針の装着忘れがあった場合でも、これを自動的に検知して例えば使用者に報知したり目的試料に対する分析の実行を停止したりすることができる。それによって、探針が適切に装着されていない状況で測定を実行してしまい、測定時間が無駄になることや、時間経過に伴い試料が劣化することで試料自体が無駄になることを回避することができる。また、本発明に係る質量分析装置によれば、探針の装着の適否が電気的に判定されるので、オペレータによる探針装着の確認作業の負担が軽減されるという利点もある。

本発明の一実施例によるＰＥＳＩイオン源を用いた質量分析装置の概略構成図。本実施例の質量分析装置における探針装着判定用閾値取得時のフローチャート。本実施例の質量分析装置における探針装着判定時のフローチャート。本実施例の質量分析装置において、探針が適切に装着されている状態及び探針が装着されていない状態で得られるトータルイオンクロマトグラムの実測例を示す図。

本発明に係る質量分析装置の一実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は本実施例によるＰＥＳＩイオン源を用いた質量分析装置の概略構成図である。

本実施例の質量分析装置は、大気圧の下で試料中の成分のイオン化を行うイオン化室１と高真空度の下でイオンの質量分離及び検出を行う分析室４との間に、段階的に真空度が高められた複数（この例では二つ）の中間真空室２、３を備えた差動排気系の構成となっている。なお、図１では記載を省略しているが、一般に、第１中間真空室２内はロータリーポンプにより真空排気され、第２中間真空室３及び分析室４内はロータリーポンプに加えターボ分子ポンプにより真空排気される。

略大気圧に維持されるイオン化室１内には、試料９を保持する試料ステージ８が配置され、試料ステージ８上の空間にはホルダ５に保持された金属性の探針６が配置されている。ホルダ５には保持孔が穿設され、該保持孔に探針６の基部を挿入して押し込むことで、該探針６はホルダ５に保持される。ホルダ５に保持される探針６は、モータや減速機構或いはアクチュエータなどを含むＺ方向駆動部１１により、図中のＺ軸方向に移動可能となっている。後述するように探針６の交換作業などを円滑に行えるようにするために、ホルダ５はＸ軸方向、Ｙ軸方向の少なくとも一方にもマニュアルで移動可能となっている。また、高電圧発生部１２から探針６には、最大で数kV程度の高電圧を印加できるようになっている。一方、試料ステージ８は、モータや減速機構などを含むＸ−Ｙ方向駆動部１０により、図中のＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能となっている。それによって、探針６が降下したときに、該探針６の先端が接触する試料９表面上の位置がＸ−Ｙ平面内で任意に移動可能となっている。
る。

なお、この実施例では設けられていないが、特許文献１等に記載されているように、イオン化を補助するために、探針６の先端付近に向けて、水、アルコール類、アセトニトリルなど所定の溶媒を微細液滴として噴出するノズルを設けるようにしてもよい。

イオン化室１内と第１中間真空室２内とは細径の脱溶媒管１３を通して連通しており、脱溶媒管１３の両端開口の圧力差によって、イオン化室１内のガスは脱溶媒管１３を通して第１中間真空室２内へと引き込まれる。第１中間真空室２内には、イオン光軸Ｃに沿って配列された複数枚の円板状の電極板を一つの仮想的ロッド電極とし、イオン光軸Ｃの周りに四つの仮想的ロッド電極を配置したＱアレイと呼ばれる第１イオンガイド１４が設置されている。第１中間真空室２内と第２中間真空室３内とはスキマー１５の頂部に形成された小径のオリフィスを通して連通している。第２中間真空室３内には、イオン光軸Ｃの周りに８本のロッド電極を配置したオクタポール型の第２イオンガイド１６が設置されている。最後段の分析室４内には、イオン光軸Ｃの周りに４本のロッド電極を配置した四重極マスフィルタ１７と、到達したイオンの数（量）に応じた信号を出力するイオン検出器１８とが配置されている。第１イオンガイド１４、第２イオンガイド１６、四重極マスフィルタ１７、さらには信号線の記載を省略しているものの、脱溶媒管１３やイオン検出器１８などの各部には、電圧発生部１９よりそれぞれ所定の電圧が印加される。

分析制御部３０は試料９から採取された一部の試料に対する質量分析を実行するために、Ｘ-Ｙ方向駆動部１０、Ｚ方向駆動部１１、高電圧発生部１２、電圧発生部１９などをそれぞれ制御する。分析制御部３０は特徴的な機能ブロックとして、探針装着判定制御部３１を含む。また、イオン検出器１８による検出信号はデータ処理部２０に入力され、ここでデジタルデータに変換されたあとに所定のデータ処理が実行される。データ処理部２０は、ＴＩＣ（全イオン電流）データ収集部２１、探針装着判定用閾値算出部２２、閾値メモリ２３、探針装着判定部２４、を特徴的な機能ブロックとして含む。中央制御部４０には入力部４１や表示部４２が接続されており、これらを通したユーザインターフェースを担うとともに、分析制御部３０よりも上位のシステム制御を担う。

なお、一般に、分析制御部３０、中央制御部４０、データ処理部２０は、パーソナルコンピュータをハードウエア資源とし、パーソナルコンピュータに予め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動作させることで、それぞれの機能を実現させるようにすることができる。

まず、本実施例の質量分析装置において、目的試料に対するマススペクトルデータを取得する際の質量分析動作について説明する。ここで分析対象とする試料９は例えば、被検者から採取された癌であることが疑われる生体組織の一部などである。

図１に示すように、探針６がイオン化位置（探針６から生成されたイオンが脱溶媒管１３に良好に吸い込まれるＸ−Ｙ上の位置）に設定され、試料９が試料ステージ８上に載置された状態で、分析制御部３０の制御の下にＺ方向駆動部１１は探針６を、その先端が試料９に僅かに刺入される位置（図１中の点線６’の位置）まで降下させ、次いで探針６を所定位置（図１中の実線の位置）まで上昇させる。これにより、探針６の先端には試料９の一部が付着する。説明の都合上、試料ステージ８上の試料を符号９、探針６に付着した試料を符号７で記す。Ｘ-Ｙ方向駆動部１０により試料ステージ８を適宜移動させることで、試料９上で探針６により試料７として捕捉される部位を任意に変更することができる。

そのあと、高電圧発生部１２は探針６に所定の高電圧を印加する。なお、探針６に印加される高電圧の極性は、生成したいイオンの極性に依存する。探針６の先端に高電圧が印加されると、探針６先端に捕捉されている試料７中に大きな電場が作用し、クーロン斥力等により試料７中の成分は片寄った電荷を有しながら脱離する（つまりはエレクトロスプレーされる）。その過程で、試料７中の成分はイオン化される。これにより発生したイオンは、上述したように圧力差によって生じているガスの流れに乗って脱溶媒管１３中に吸い込まれ、第１中間真空室２内に送られる。

第１中間真空室２に送り込まれた試料７由来のイオンは第１イオンガイド１４により形成される高周波電場で収束されつつ輸送され、スキマー１５頂部のオリフィスを経て第２中間真空室３へ送られる。さらに、イオンは第２イオンガイド１６により形成される高周波電場で収束されつつ分析室４へと送られる。四重極マスフィルタ１７には電圧発生部１９から直流電圧に高周波電圧を重畳した電圧が印加され、その電圧に応じた質量電荷比m/zを有するイオンのみが四重極マスフィルタ１７の長軸方向の空間を通り抜け、それ以外の質量電荷比のイオンは途中で発散する。電圧発生部１９から四重極マスフィルタ１７に印加される電圧は所定の範囲で走査され、その走査に伴い四重極マスフィルタ１７を通過し得るイオンの質量電荷比は所定範囲で走査される。したがって、１回の電圧走査の間にイオン検出器１８に到達するイオンの強度を時間経過に伴って測定することで、所定の質量電荷比範囲のイオン強度情報、つまりはマススペクトル情報を得ることができる。

本実施例の質量分析装置では、探針６はディスポーザブルとされ、１回の測定毎に交換される。その際に、探針６がホルダ５に適切に装着されれば問題ないが、ホルダ５の保持孔への差し込みが不十分であると、探針６に高電圧が印加されなかったり、途中で探針６が抜け落ちたりする場合がある。また、オペレータが使用済みの探針６を取り外したあとに新しい探針６を装着し忘れることもある。
そこで、以下のような手順で、探針６がホルダ５に適切に装着されているか否かの判定が自動的に行われるようになっている。図２、図３を参照して、その処理について説明する。図２は探針装着判定用閾値取得時のフローチャート、図３は探針装着判定時のフローチャートである。

本実施例の質量分析装置において、探針装着判定を行う場合には、予めその判定に使用される閾値を求めて閾値メモリ２３に格納しておく必要がある。そのために、目的試料の測定に先立つ適宜の時点で、探針６が適切にホルダ５に装着されている状態で探針装着判定用閾値取得処理が実施される。通常、この処理は頻繁に行う必要はなく、装置据付け時や装置の定期点検時などに行えばよい。また、この処理の際には、試料ステージ８上に試料９は載置されない。

探針装着判定用閾値取得処理の開始時に、探針６がイオン化位置にない場合には、オペレータはマニュアル操作で探針６をイオン化位置まで移動させる（ステップＳ１）。

そのあと、探針装着判定制御部３１の制御の下に、高電圧発生部１２が通常のイオン化時における高電圧の発生を実施しない状態で、質量分析データの収集が開始される（ステップＳ２）。探針６に電圧は印加されないので、イオン化室１内でイオン化は行われず、脱溶媒管１３以降の分析部にイオンは供されない。その状態で、四重極マスフィルタ１７は所定の質量電荷比範囲を繰り返し走査するように制御され、データ処理部２０においてＴＩＣデータ収集部２１はその質量電荷比範囲に亘るＴＩＣ信号を時間経過に伴い順次取得する。そして、質量分析データの収集開始時点から所定の時間Ｔoffが経過する（ステップＳ３でＹｅｓとなる）まで、その状態が保たれる。なお、この所定の時間Ｔoffの期間中には実質的なイオン化は行われないので、ここでは、このときの状態を非イオン化状態という。

データ収集開始時点から所定時間Ｔoffが経過すると、高電圧発生部１２は探針６への高電圧の印加を開始する（ステップＳ４）。このとき、探針６の先端に試料７は付着していないが、探針６の先端に集中する電場の作用によって該先端の周囲にある空気中の成分がイオン化され、このイオンが脱溶媒管１３以降の分析部に供される。したがって、高電圧印加が開始されたあとに得られるＴＩＣ信号には、空気中の成分由来のイオンの量が反映される。そして、高電圧の印加開始時点から所定の時間Ｔonが経過する（ステップＳ５でＹｅｓとなる）まで、その状態が保たれる。なお、この所定の時間Ｔonの期間中にはイオン化が行われるので、ここでは、このときの状態をイオン化状態という。

高電圧印加開始時点から所定時間Ｔonが経過すると、探針６への電圧印加を停止するとともに質量分析データの収集も停止する（ステップＳ６）。

一例として、ステップＳ２〜Ｓ６において取得されたＴＩＣ信号の時間的な変化を示す全イオン電流クロマトグラム（トータルイオンクロマトグラム）を図４（ａ）に示す。ここでは、Ｔoff、Ｔonはそれぞれ６秒、探針６に印加する電圧は２．７６kVに設定した。なお、ここでの電圧値は、通常の装置のオートチューニング機能で設定された電圧値を元にして調整されたものであり、探針６が適切に装着されている状態で十分なイオン量が得られる値である。図４（ａ）から、非イオン化状態からイオン化状態に移行すると、信号強度（ＴＩＣ値）が顕著に変化することが分かる。

次いで、探針装着判定用閾値算出部２２は、非イオン化状態とイオン化状態とのそれぞれにおいて得られたＴＩＣ値の差を計算する。このＴＩＣ値の差は、非イオン化状態の特定の時点におけるＴＩＣ値をＮ（Noise）、イオン化状態の特定の時点におけるＴＩＣ値をＳ（Signal）としたときに｜Ｓ−Ｎ｜で表すことができる。例えば、Ｎはデータ収集開始時点からＴoff／２が経過した時点（図４（ａ）中のＰ1）におけるＴＩＣ値、Ｓはデータ収集開始時点からＴoff＋（Ｔon／２）が経過した時点（図４（ａ）中のＰ2）におけるＴＩＣ値とすればよい。図４（ａ）の例では、Ｎ＝6.5×10⁶、Ｓ＝25.0×10⁶であるから、ＴＩＣ値差｜Ｓ−Ｎ｜は約18.5×10⁶となる。
ただし、ＳやＮの定義はこれに限るものでなく、例えば非イオン化状態（Ｔoff期間中）におけるＴＩＣ値の最大値をＮ、イオン化状態（Ｔon期間中）におけるＴＩＣ値の最大値をＳとしてもよい。また、非イオン化状態及びイオン化状態それぞれにおける所定期間中のＴＩＣ値の平均値などをＮ、Ｓとしてもよい。

上記のように算出された｜Ｓ−Ｎ｜は探針６がホルダ５に適切に装着されているという理想的な状態におけるＴＩＣ値差である。そこで、この値に基づいて、適当なマージンを見込んで閾値を決定する（ステップＳ７）。例えば、算出された｜Ｓ−Ｎ｜の50％の値などを閾値と定めればよい。そして、こうして求めた閾値を閾値メモリ２３に記憶する（ステップＳ８）。

次に、目的試料に対する測定実行前に実施される探針装着判定処理を図３により説明する。例えば、試料ステージ８上に測定対象である試料９が載置され、オペレータが入力部４１において測定の開始を指示すると、分析制御部３０において探針装着判定制御部３１は実際の測定に先立って探針装着判定処理のための制御を実行する。
図３におけるステップＳ１１〜Ｓ１６は上述した図２におけるステップＳ１〜Ｓ６と実質的に同じであるので説明を省略する。このときには、試料ステージ８上に試料９が載置されているものの、探針６の先端は試料９に接触せず、探針６の先端に試料７は付着していない状態である。

ステップＳ１２〜Ｓ１６により、ステップＳ１〜Ｓ６と同様に、ＴＩＣ信号の時間的な変化を示す全イオン電流クロマトグラム（トータルイオンクロマトグラム）が得られる。次いで、探針装着判定部２４は、非イオン化状態とイオン化状態とのそれぞれにおいて得られたＴＩＣ値の差を計算する。このＴＩＣ値差の算出方法は閾値を求めた際と同じであり、｜Ｓ−Ｎ｜が求まる（ステップＳ１７）。ホルダ５に探針６が適切に装着されていれば、上記閾値の決定時と同様に、つまりは図４（ａ）に示したような、非イオン化状態とイオン化状態とでＴＩＣ値に大きな差が生じる全イオン電流クロマトグラムが得られる筈である。これに対し、ホルダ５に探針６が適切に装着されていないと、Ｔon期間中にも探針６の先端周囲の空気中成分のイオン化は行われないため、実質的には非イオン化状態と同じである。したがって、全イオン電流クロマトグラムにおいて、Ｔoff期間中のＴＩＣ値とＴon期間中のＴＩＣ値とには有意な差は生じない。

一例として、ホルダ５に探針６が装着されていない状態でステップＳ１２〜Ｓ１６の処理を行うことで取得されたＴＩＣ信号の時間的な変化を示す全イオン電流クロマトグラム（トータルイオンクロマトグラム）を図４（ｂ）に示す。Ｔoff、Ｔon、及び、探針６に印加する電圧の値は、図４（ａ）と同じである。図４（ｂ）から、非イオン化状態とイオン化状態とで、信号強度（ＴＩＣ値）に有意な差がないことは明らかである。この図４（ｂ）の例において｜Ｓ−Ｎ｜を計算すると、Ｎ＝3.18×10⁶、Ｓ＝3.17×10⁶であるから、｜Ｓ−Ｎ｜は約0.01×10⁶となる。このことから、探針６が適切に装着されている状態で得られる｜Ｓ−Ｎ｜とは顕著な差があり、上述したように決定した閾値を基準として、探針６が適切に装着されているか否かを的確に判定可能であることが分かる。

そこで、探針装着判定部２４は閾値メモリ２３から閾値を読み出し（ステップＳ１８）、ステップＳ１７において算出したＴＩＣ値差の値を閾値と比較し、そのＴＩＣ値が閾値以上であるか否かを判定することで探針６がホルダ５に適切に装着されているか否かを判定する（ステップＳ１９）。ＴＩＣ値差が閾値以上であれば探針６がホルダ５に適切に装着されていると推定できるから、本判定処理を終了し、引き続き、試料ステージ８上に載置されている試料９に対する測定を実行する。

これに対し、ステップＳ１９においてＴＩＣ値差が閾値未満であると判定された場合には、探針６がホルダ５に適切に装着されていない可能性が高い。そこで、探針装着判定部２４は中央制御部４０を介して、探針の装着不良を示すエラーメッセージを表示部４２の表示画面上に出力する（ステップＳ２０）。表示出力とともに、警告音を出すようにしてもよい。なお、エラーメッセージを表示した際には、試料９に対する測定の実行に進めないようにしてもよいし、或いは、エラーメッセージを表示したうえで測定を実行するようにしてもよい。いずれにしても、オペレータはエラーメッセージにより探針６が装着不良である可能性を認識できるから、測定を中断して目視で確認する等の適切な対応を速やかに採ることができる。

なお、上記実施例では、｜Ｓ−Ｎ｜を算出するために質量分析装置で採取した全質量電荷比範囲（実際には所定の広い質量電荷比範囲）のイオン量の合算値（ＴＩＣ値）を用いていたが、装置の設置場所の影響などにより特定の比較的狭い質量電荷比範囲又は特定の質量電荷比のイオンが顕著に検出される場合には、質量電荷比範囲を限定したイオン量の時間変化であるＥＩＣ（Extracted Ion Chromatogram）を用いて｜Ｓ−Ｎ｜を算出してもよい。また、ＴＩＣ値の差である｜Ｓ−Ｎ｜の代わりに、ＴＩＣ値の比（Ｓ／Ｎ）を用いることもできる。

また、上記実施例は本発明の一例であり、本発明の趣旨の範囲で適宜変形、修正、追加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。

１…イオン化室
２…第１中間真空室
３…第２中間真空室
４…分析室
５…ホルダ
６…探針
７、９…試料
８…試料ステージ
１０…Ｙ方向駆動部
１１…Ｚ方向駆動部
１２…高電圧発生部
１３…脱溶媒管
１４…第１イオンガイド
１５…スキマー
１６…第２イオンガイド
１７…四重極マスフィルタ
１８…イオン検出器
１９…電圧発生部
２０…データ処理部
２１…ＴＩＣデータ収集部
２２…探針装着判定用閾値算出部
２３…閾値メモリ
２４…探針装着判定部
３０…分析制御部
３１…探針装着判定制御部
４０…中央制御部
４１…入力部
４２…表示部

Claims

導電性の探針と、該探針を保持するホルダと、前記探針に高電圧を印加する高電圧発生部と、前記探針の先端に試料を付着させるべく該探針又は該試料の少なくとも一方を移動させる変位部と、を具備し、前記変位部により前記探針の先端に試料を付着させ、該探針の先端を試料から離脱させた状態で該探針に高電圧を印加することにより、エレクトロスプレー現象を利用して試料中の成分を大気圧下でイオン化する質量分析装置において、
a)前記探針の先端に試料を付着させる前の該探針が該試料から離脱した状態で、該探針に高電圧を印加しないときの質量分析と、該探針に高電圧を印加したときの質量分析とをそれぞれ実行するように各部を制御する分析制御部と、
b)前記分析制御部による制御の下で実行された、前記探針に高電圧を印加しないときの質量分析の結果と、該探針に高電圧を印加したときの質量分析の結果との差又は比に基づいて、前記ホルダへの前記探針の装着状況を判定する探針装着判定部と、
を備えることを特徴とする質量分析装置。
請求項１に記載の質量分析装置であって、
前記探針装着判定部により前記ホルダへの前記探針の装着が適切でないと判定されたときに、使用者に対し警告報知を行う報知部をさらに備えることを特徴とする質量分析装置。
請求項１又は２に記載の質量分析装置であって、
前記探針が前記ホルダに適切に装着された状態で、前記分析制御部による制御の下で実行された、前記探針に高電圧を印加しないときの質量分析の結果と、該探針に高電圧を印加したときの質量分析の結果との差又は比に基づいて、装着状況判定用の閾値を算出し保存する閾値取得部をさらに備え、
前記探針装着判定部は、前記分析制御部による制御の下で実行された、前記探針に高電圧を印加しないときの質量分析の結果と、該探針に高電圧を印加したときの質量分析の結果との差又は比を、前記閾値取得部により保存されている前記閾値と比較することにより、前記ホルダへの前記探針の装着状況を判定することを特徴とする質量分析装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の質量分析装置であって、
前記質量分析の結果は、所定の質量電荷比範囲に亘る全イオン電流（ＴＩＣ）信号であることを特徴とする質量分析装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の質量分析装置であって、
前記分析制御部は、目的試料に対する質量分析の実行に先立って、前記探針に高電圧を印加しないときの質量分析と該探針に高電圧を印加したときの質量分析とをそれぞれ実行するように各部を制御し、その制御の下で前記探針装着判定部により前記ホルダへの前記探針の装着が適切であると判定されたならば、目的試料に対する質量分析を実行することを特徴とする質量分析装置。