JP6737396B2

JP6737396B2 - 質量分析装置及びクロマトグラフ質量分析装置

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Publication number: JP6737396B2
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Description

本発明は、MSⁿ分析（nは2以上の整数）を実行可能な質量分析装置に関し、特に、目的化合物をスクリーニングするためのMSⁿ分析を実行する質量分析装置に関する。また、そのような質量分析装置をガスクロマトグラフや液体クロマトグラフといったクロマトグラフ装置と組み合わせてなるクロマトグラフ質量分析装置に関する。

食品等の試料に含まれる農薬等の目的化合物を同定及び定量するために、クロマトグラフ質量分析装置が広く用いられている。クロマトグラフ質量分析装置を用いて試料中の目的化合物を同定及び定量する方法として、多重反応モニタリング（MRM: Multiple Reaction Monitoring）測定が知られている。MRM測定には、プリカーサイオンを選別する前段質量分離部、該前段質量分離部で選択された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する開裂部、及び該開裂部で生成されたプロダクトイオンを質量分離する後段質量分離部を備えた質量分析装置（例えば、コリジョンセルを挟んで前後に四重極マスフィルタを備えた三連四重極型質量分析装置）が用いられる。

MRM測定では、目的化合物毎に、該目的化合物から生成されるプリカーサイオンと該プリカーサイオンの開裂により生成されるプロダクトイオンの組であるMRMトランジションを含むMRM測定条件を予め設定しておき、該MRM測定条件の下でプロダクトイオンの強度を測定する。多くの場合、プロダクトイオンの測定感度が最も高いMRMトランジションが定量MRMトランジション、プロダクトイオンの測定感度が次に高いMRMトランジションが確認MRMトランジションとして用いられる。クロマトグラフのカラムにおいて時間的に分離された化合物について、定量MRMトランジションのプロダクトイオンの強度と確認MRMトランジションのプロダクトイオンの強度をそれぞれ測定することにより、それぞれのMRMトランジションのマスクロマトグラムが得られる。定量MRMトランジションのマスクロマトグラムのピーク面積（あるいはピーク高さ）から目的化合物を定量し、また、定量MRMトランジションのマスクロマトグラムのピーク面積（あるいはピーク高さ）と確認MRMトランジションのマスクロマトグラムのピーク面積（あるいはピーク高さ）の比を、予め標品等のMRM測定により得られた比と比較することにより、マスクロマトグラムのピークが目的化合物のものであることを確認（同定）する（例えば特許文献１）。

食品等の試料には、目的化合物以外にも多種多様な化合物（夾雑化合物）が含まれており、クロマトグラフのカラムでは目的化合物を夾雑化合物から十分に分離できない場合がある。また、そうした夾雑化合物の中には事前に想定することができないものが含まれうる。目的化合物がカラムから溶出する時間（保持時間）に溶出する夾雑化合物が存在し、その夾雑化合物からも上記定量MRMトランジションや確認MRMトランジションのプロダクトイオンが生成されると、該夾雑化合物のプロダクトイオンが目的化合物のプロダクトイオンと同時に測定されてしまう。その結果、実際には農薬等の目的化合物が含まれていないにもかかわらず目的化合物が含まれていると誤って判定してしまったり（これは擬陽性と呼ばれる。）、実際の目的化合物の含有量よりも多く定量してしまったりすることになる。

擬陽性を回避して目的化合物の同定や定量の確度を高めるために、従来、上記MRM測定に加え、以下のような追測定が行われている。追測定では、クロマトグラフのカラムで分離された目的化合物がカラムから溶出する時間帯（保持時間帯）にサーベイイベントとして1つのMRMトランジションによるMRM測定を繰り返し実行する（図１(a)）。そして、MRM測定におけるプロダクトイオンの測定強度が予め決められた閾値を超えたことをトリガーとし、ディペンデントイベントとして複数の異なるコリジョンエネルギー（例えば-10.0V, -35.0V, -50.0Vの3種類）でそれぞれプロダクトイオンスキャン測定を実行する。複数の異なるコリジョンエネルギーの下でプロダクトイオンスキャン測定を行うのは、プロダクトイオン毎に最適な（感度が高くなる）コリジョンエネルギーが異なるためであり、これによって目的化合物から生成される特徴的なプロダクトイオンの検出漏れを防止する。目的化合物の保持時間帯には、サーベイイベントであるMRM測定とディペンデントイベントである複数のプロダクトイオンスキャン測定を1サイクルとする測定が繰り返し行われる。測定終了後、複数のプロダクトイオンスキャン測定のそれぞれについて得られたプロダクトイオンスペクトル（図１(b)）を合成し、合成プロダクトイオンスペクトルを作成する（図１(c)）。そして、合成プロダクトイオンスペクトル上に現れている、目的化合物を特徴づける複数のプロダクトイオンのマスピークの位置（質量電荷比）及び強度を、予め同条件で目的化合物の標品を測定して作成された目的化合物の合成プロダクトイオンスペクトル上のプロダクトイオンのマスピークの位置及び強度と照合する。プロダクトイオンスペクトルには、通常、目的化合物に特徴的なプロダクトイオンにそれぞれ対応する多数のマスピークが現れるため、これらを照合することにより目的化合物を選別（スクリーニング）し、擬陽性を回避することができる。

特開2017-020877号公報

プロダクトイオンスキャン測定では、後段質量分離部を通過させるプロダクトイオンの質量電荷比が少しずつ変化するように該後段質量分離部への印加電圧を変化させる。例えば、典型的な測定条件の一例である、質量電荷比の測定範囲が100〜1,000であり、質量電荷比を0.1ずつ変化させていくプロダクトイオンスキャン測定では、後段質量分離部への印加電圧の値を9,000ステップで変更し、各ステップでプロダクトイオンの強度を測定する。プロダクトイオンスキャン測定では、このように多くのステップのそれぞれにおいてプロダクトイオンの強度を測定するため、1回の測定に時間がかかる。加えて、従来の質量分析装置では、上述のとおりコリジョンエネルギーが異なる複数の条件でプロダクトイオンスキャン測定を行うことから、これらを各1回ずつ実行して上記1サイクルの測定を実行するには、さらに時間がかかる。1サイクルの測定に要する時間（ループタイム）は、測定データが取得される時間間隔でもあるため、例えば、合成プロダクトイオン上のマススペクトルに対応する質量電荷比のマスクロマトグラムやトータルイオンクロマトグラムを作成すると、ピークを構成するデータ点が不足して正しい形状のピークを得られず再現性が悪いという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、プリカーサイオンを選別する前段質量分離部、該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させる開裂部、該プロダクトイオンを質量分離する後段質量分離部を備えた、MSⁿ分析を実行可能な質量分析装置において、従来よりも短い時間間隔で、目的化合物に特徴的な複数のプロダクトイオンのピークを含むスペクトルを取得できるようにすることである。

上記課題を解決するために成された本発明は、試料に含まれる化合物由来のイオンのうち所定の質量電荷比を有するイオンをプリカーサイオンとして選別する前段質量分離部と、該前段質量分離部で選択された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する開裂部と、該開裂部で生成されたプロダクトイオンを質量分離する後段質量分離部とを備えた、MSⁿ分析（nは2以上の整数）を実行可能な質量分析装置であって、
a) 複数の化合物について、それぞれがプリカーサイオンとプロダクトイオンの組である複数のMRMトランジションを含むMRM測定条件と、プロダクトイオンの質量電荷比を一軸とするグラフ上に該MRM測定条件を実行することにより測定されたプロダクトイオンの強度をマスピークとして表したマススペクトルであるマルチMRM標準スペクトルのデータと、が保存された記憶部と、
b) 使用者による、1乃至複数の目的化合物の入力を受け付ける目的化合物入力受付部と、
c) 前記1乃至複数の目的化合物にそれぞれ対応するMRM測定条件を前記記憶部から読み出し、該MRM測定条件により前記試料を測定する測定実行部と、
d) 前記試料の測定により得られたプロダクトイオンの強度をプロダクトイオンの質量電荷比を一軸とするグラフ上にマスピークとして表したマルチMRM実測スペクトルを作成するマルチMRM実測スペクトル作成部と、
e) 前記1乃至複数の目的化合物のそれぞれについて、前記マルチMRM実測スペクトルと前記記憶部に保存されている前記マルチMRM標準スペクトルの類似度を求める類似度算出部と
を備えることを特徴とする。

本発明に係る質量分析装置は、前記前段質量分離部、前記開裂部、及び前記後段質量分離部がそれぞれ別体で構成された三連四重極型等の質量分析装置等の質量分析装置であってもよく、あるいは、前記前段質量分離部と前記開裂部が一体的に構成されたイオントラップ等を備えた質量分析装置であってもよい。即ち、MS²以上の分析を実行可能な種々の構成の質量分析装置を用いることができる。前者の場合にはMS²分析を実行することが可能であり、後者の場合はMS²分析に加えMS³以上の分析も実行することができる。前記MRMトランジションのプリカーサイオンは、MS²分析の場合、試料中の化合物から直接生成されるイオンであり、MS³以上の分析の場合、試料中の化合物を1乃至複数回（n-2回）開裂させることにより生成されるイオンである。

本発明に係る質量分析装置では、複数のMRMトランジションを含むMRM測定条件で試料中の化合物を測定（マルチMRM測定）することにより、各MRMトランジションでプロダクトイオンの強度を測定する。そして、各MRMトランジションで測定されたプロダクトイオンの強度に基づきマルチMRM実測スペクトルを作成する。これにより、擬似的なプロダクトイオンスペクトルが得られる。そして、このマルチMRM実測スペクトルと、予め標品等を同じMRM測定条件で測定した結果から作成されたマルチMRM標準スペクトルの類似度を求める。この類似度から、測定した試料中の化合物が目的化合物であるか否かを判定することができる。なお、前記複数のMRMトランジションは、目的化合物を確実にスクリーニングできる数であり、目的化合物の分子量や分子構造等により異なるが、プリカーサイオン及びプロダクトイオンの少なくとも一方の質量電荷比が異なる3種類以上のMRMトランジションを用いることが好ましい。さらに多くのMRMトランジションを用いることでスクリーニングの精度を高めることができる場合もあるが、その場合は測定に要する時間が長くなるため、例えば、質量分析装置の前段に配置される液体クロマトグラフの移動相の流速が大きい場合など、測定条件によってはデータ点数が不足してしまう可能性がある。一般に、十分な再現性を得るために必要なデータ点は、対象化合物のクロマトグラム上でのピークに対して少なくとも5点以上、できれば10点以上取得することが好ましい。そこで、前記複数のMRMトランジションの数として、スクリーニングしようとする目的化合物の分子量や分子構造といった性質と、その目的化合物を分析するためのクロマトグラフの測定条件に応じた最適なMRMトランジションの数を選ぶのがよい。多くの場合、目的化合物を特徴づける6〜16種類のMRMトランジションを用いれば該目的化合物を確実にスクリーニングすることができ、かつ十分なデータ点数を取得することができる。

従来行われていたプロダクトイオンスキャン測定では、後段質量分離部に印加する電圧を少しずつ変更し、該後段質量分離部を通過させるプロダクトイオンの質量電荷比を走査していた。例えば、質量電荷比の走査範囲が100〜1000であり、後段質量分離部を通過可能なイオンの質量電荷比を0.1ずつ変更させる場合、1回のプロダクトイオンスキャン測定を行うのに9,000ステップで電圧を変更し、各ステップでプロダクトイオンの強度を測定していた。これに対し、本発明に係る質量分析装置では、複数のMRMトランジションでMRM測定を実行するため、質量電荷比を変更するステップは使用するMRMトランジションの数と同数で良く、従って一連の測定を実行するのに要する時間（ループタイム）が短縮される。また、従来はコリジョンエネルギーが異なる複数の条件でプロダクトイオンスキャン測定を行う必要があったのに対し、本発明で実行するマルチMRM測定では、MRMトランジション毎に最適な（即ちプロダクトイオンの検出感度が高い）コリジョンエネルギーでMRM測定を行うことができるため、コリジョンエネルギーが異なる条件で測定を行う必要がなく、この点でもループタイムが短縮される。例えば、3種類の異なるコリジョンエネルギーでそれぞれプロダクトイオンスキャン測定を行う場合（従来）と、10種類のMRMトランジションでマルチMRM測定を行う場合（本発明）を比較すると、前者では1サイクルの測定中に27,000ステップで印加電圧を変更する必要があるが、後者では10ステップでよい。そのため、1サイクルの測定に要する時間が大幅に短縮される。また、各質量電荷比における測定時間を長くすることも可能であるため、測定精度を高めることもできる。

本発明に係る質量分析装置は、さらに、
f) 前記1乃至複数の目的化合物の前記マルチMRM標準スペクトルと前記マルチMRM実測スペクトルを表示するスペクトル表示部
を備えることが好ましい。スペクトル表示部を備えた態様の質量分析装置では、使用者がマルチMRM標準スペクトルとマルチMRM実測スペクトルを視認し、それらの類似性を視覚的に把握することができる。

また、従来行われていたプロダクトイオンスキャン測定ではプリカーサイオンの質量電荷比が固定されるが、本発明に係る質量分析装置で使用する前記複数のMRMトランジションにはプリカーサイオンの質量電荷比が異なるものを用いることができる。目的化合物の分子構造等の特性によって、該目的化合物がイオン化する際に付加したり脱離したりしやすい物質が異なる。本発明に係る質量分析装置では、目的化合物の特性に応じて異なるアダクトイオン等をプリカーサイオンとするMRMトランジションを用いてプロダクトイオンを測定することができるため、MRMトランジションを選択する自由度が高く、従来よりも確実に目的化合物をスクリーニングすることができる。

本発明に係る質量分析装置は、さらに、
g) 前記試料に含まれる化合物を時間的に分離するクロマトグラフ
を備えたクロマトグラフ質量分析装置であり、
前記MRM測定条件が、さらに該MRM測定条件に基づき前記試料を測定する測定時間帯の情報を含むものであり、
前記測定実行部は、前記測定時間帯に前記MRM測定条件に基づく前記試料の測定を繰り返し実行する
ことが好ましい。

本発明に係る質量分析装置では、複数のMRMトランジションを用いることにより擬似的にプロダクトイオンスペクトルが得られる。そのため、目的化合物と同時に複数の夾雑化合物が質量分析装置に導入されたとしても、該スペクトル上に現れる複数のプロダクトイオンの質量電荷比及び強度に基づき、目的化合物をスクリーニングすることが可能であるが、上記態様のクロマトグラフ質量分析装置を用いることにより目的化合物と同時に質量分析装置に導入される夾雑化合物の種類を減らすことができるため、より確実に目的化合物をスクリーニングすることができる。

また、前記クロマトグラフ質量分析装置では、
前記測定時間帯が、当該目的化合物が前記クロマトグラフから溶出し始める時間よりも前の時間帯、又は／及び前記クロマトグラフから溶出し終わる時間よりも後の時間帯を含んでいることが好ましい。

この態様のクロマトグラフ質量分析装置を用いると、目的化合物由来のマスピークを含まない、ノイズピークからなるマルチMRMノイズスペクトルを得ることができる。前記マルチMRM実測スペクトルからマルチMRMノイズスペクトルを差し引く処理を行うことにより、より精度の高いマルチMRM実測スペクトルを得ることができる。

特に、上記態様のクロマトグラフ質量分析装置では、さらに、
h) 前記1乃至複数の目的化合物のそれぞれについて、該目的化合物の保持時間帯に取得したマルチMRM実測スペクトルから該目的化合物の保持時間外に取得したマルチMRM実測スペクトルのデータを差し引く処理を行うノイズ除去スペクトル作成部
を備えた態様とすることが好ましい。これにより、使用者の手を煩わすことなく精度の高いマルチMRM実測スペクトルを得ることができる。

本発明に係る質量分析装置を用いることにより、従来よりも短い時間間隔で、目的化合物に特徴的な複数のプロダクトイオンのピークを含むスペクトルを取得することができる。

従来の追測定について説明する図。本発明に係る質量分析装置及びクロマトグラフ質量分析装置の一実施例の要部構成図。本実施例のクロマトグラフ質量分析装置で用いられる化合物テーブル。本実施例のクロマトグラフ質量分析装置を用いた分析を実行するフローチャート。本実施例のクロマトグラフ質量分析装置で用いられるメソッドファイルの例。本実施例のクロマトグラフ質量分析装置により取得されたマルチMRM実測スペクトルの例。本実施例のクロマトグラフ質量分析装置において得られた結果の画面表示例。

本発明に係る質量分析装置及びクロマトグラフ質量分析装置の実施例について、以下、図面を参照して説明する。図２は液体クロマトグラフを質量分析装置と組み合わせてなる、本実施例の液体クロマトグラフ質量分析装置の要部構成図である。

本実施例の液体クロマトグラフ質量分析装置は、大別して、液体クロマトグラフ部１、質量分析部２、及びそれらの動作を制御する制御部４から構成されている。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、移動相中に所定量の試料液を注入するインジェクタ１２と、試料液に含まれる各種化合物を時間方向に分離するカラム１３とを備えている。また、液体クロマトグラフ部１には、インジェクタ１２に複数の液体試料を１つずつ導入するオートサンプラ１４が接続されている。

質量分析部２は、略大気圧であるイオン化室２０と真空ポンプ（図示なし）により真空排気された高真空の分析室２３との間に、段階的に真空度が高められた第１、第２中間真空室２１、２２を備えた多段差動排気系の構成を有している。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（ＥＳＩプローブ）２０１が設置されている。イオン化室２０と後段の第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。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、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。分析室２３には、多重極イオンガイド（ｑ２）２３３が内部に設置されたコリジョンセル２３２を挟み、その前段側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（Ｑ１）２３１が設置されており、後段側には、同じく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（Ｑ３）２３４及びイオン検出器２３５が設置されている。コリジョンセル２３２の内部には、測定条件に合わせてアルゴン、窒素などのＣＩＤガスが適宜に供給される。

質量分析部２では、ＳＩＭ（選択イオンモニタリング）測定、ＭＳ／ＭＳスキャン測定（プロダクトイオンスキャン測定）、ＭＲＭ（多重反応モニタリング）測定等を行うことができる。ＳＩＭ測定では、前段四重極マスフィルタ（Ｑ１）２３１ではイオンを選別せず（マスフィルタとして機能させず）、後段四重極マスフィルタ（Ｑ３）２３４を通過させるイオンの質量電荷比を固定してイオンを検出する。

一方、ＭＳ／ＭＳスキャン測定及びＭＲＭ測定では、前段四重極マスフィルタ（Ｑ１）２３１及び後段四重極マスフィルタ（Ｑ３）２３４の両方をマスフィルタとして機能させる。前段四重極マスフィルタ（Ｑ１）２３１ではプリカーサイオンとして設定された質量電荷比のイオンのみを通過させる。また、コリジョンセル２３２の内部にＣＩＤガスを供給し、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する。ＭＳ／ＭＳスキャン測定では後段四重極マスフィルタ（Ｑ３）２３４を通過させるイオンの質量電荷比を走査しつつ、ＭＲＭ測定では後段四重極マスフィルタ（Ｑ３）２３４を通過させるイオンの質量電荷比を固定して、プロダクトイオンを検出する。

制御部４は、記憶部４１を有するとともに、機能ブロックとして、目的化合物入力受付部４２、メソッドファイル作成部４３、測定実行部４４、マルチMRM実測スペクトル作成部４５、ノイズ除去スペクトル作成部４６、類似度算出部４７、及びスペクトル表示部４８を備えている。制御部４の実体はパーソナルコンピュータであり、該コンピュータに予めインストールされたマルチMRM分析プログラムを実行することによりパーソナルコンピュータのＣＰＵが上記各部として機能する。また、制御部４には、入力部６、表示部７が接続されている。

記憶部４１には、予め複数の既知の化合物に関する分析条件が記載された化合物テーブル４１１と、該複数の既知の化合物のスペクトル（後述のマルチMRMスペクトル）のデータであるスペクトルライブラリ４１２が保存されている。

図３は化合物テーブル４１１の一例である。化合物テーブル４１１は、化合物毎に、保持時間と当該化合物に特徴的な複数のMRMトランジション等の情報を対応付けて保存したものである。図３では単一の保持時間のみを記載しているが、複数種類のカラムが用いられる場合には、カラムごとに保持時間が保存される。また、図３には表記していないが、各MRMトランジションには、予め予備測定等により求められた当該MRMトランジションに最適な衝突エネルギー（CE: Collision Energy）が、それぞれ対応付けられている。

スペクトルライブラリ４１２は、化合物テーブル４１１に保存されている複数のMRMトランジションを用いて標品を測定することにより事前に取得されたスペクトルデータが収録されている。このスペクトルデータは、各MRMトランジションのプロダクトイオン強度を、プロダクトイオンの質量電荷比を１軸とする、擬似的なプロダクトイオンスペクトルとして表したものである。本明細書では、このマススペクトルをマルチMRMスペクトルと呼ぶ。また、後述の実測スペクトルと区別するために、スペクトルライブラリ４１２に保存されているマルチMRMスペクトルをマルチMRM標準スペクトルとも呼ぶ。各化合物について保存されている複数のMRMトランジションは、それぞれ当該化合物に特徴的なプリカーサイオンとプロダクトイオンの組であり、これらを用いたMRM測定により、それぞれプロダクトイオンの強度が測定される。従って、スペクトルライブラリ４１２に保存されているマルチMRM標準スペクトルには、化合物テーブル４１１に保存されているMRMトランジションと同数のマスピークが含まれている。なお、各化合物に対応付けられるMRMトランジションの数は、試料に含まれている成分が間違いなく当該化合物であることを確認できる（スクリーニングできる）数であり、目的化合物の分子量や分子構造等により異なるが、10種類以上のMRMトランジションを用いることが好ましく、多くの場合、目的化合物を特徴づける10〜15種類のMRMトランジションを用いればよい。

次に、図４のフローチャートを参照し、本実施例のクロマトグラフ質量分析装置を用いた分析の手順を説明する。ここでは、試料に含まれる（含まれている可能性がある）100種類の目的化合物について、それぞれ複数のMRMトランジションを用いたMRM測定（マルチMRM測定）を行う例を説明する。

使用者がマルチMRM分析プログラムを実行する等の操作により分析開始を指示すると、目的化合物入力受付部４２は、使用者に目的化合物を入力させる画面を表示部７に表示する。この画面としては、使用者が目的化合物の名称を入力する画面のほか、例えば、化合物テーブル４１１及びスペクトルライブラリ４１２に保存されている化合物をプルダウンで表示し、その中から使用者に目的化合物を選択させるものとすることができる。あるいは、複数の化合物からなるグループ（例えば食品中に含まれる農薬化合物のグループ）を用意しておき、使用者に選択させることにより複数の目的化合物を一括選択するように構成することもできる。

使用者が目的化合物（化合物Ａ、化合物Ｂ、化合物Ｃ、化合物Ｅ、…、化合物Ｘ）を入力すると（ステップＳ１）、メソッドファイル作成部４３は、入力された目的化合物の測定条件（測定時間と複数のMRMトランジション）を化合物テーブル４１１から読み出し、それら測定条件を記載したメソッドファイルを作成して（ステップＳ２）、表示部７に表示する。使用者は画面上でメソッドファイルの内容を確認することができる。図５はこうして作成されたメソッドファイルの一例である。メソッドファイルには、各化合物に対応するイベントがその実行時間帯とともに記載されている。図５(a)の表示状態で、イベント（化合物）を選択すると、図５(b)に示すように当該イベントに設定されているチャンネルが一覧表示される。チャンネルはMRMトランジション毎にそれぞれ設けられており、それぞれに予め化合物テーブル４１１に保存されている衝突エネルギー（CE）の値が対応付けられている。このように、メソッドファイルには、使用者が入力した目的化合物と同数（100個）のイベントが設定され、各イベントには、該イベントに対応する化合物について化合物テーブル４１１に保存されているMRMトランジションと同数のチャンネルが設定されることになる。

使用者が表示部７の画面上に表示されている所定のボタンを押下する等の操作により測定開始を指示すると、測定実行部４４は、予めオートサンプラ１４にセットされている液体試料をインジェクタ１２に導入する。インジェクタ１２に導入された液体試料に含まれる各種成分は、カラム１３で時間的に分離されＥＳＩプローブ２０１に順次導入される。ＥＳＩプローブ２０１に導入された各成分はイオン化室２０で噴霧されイオン化した後、後段の質量分離部で質量分離され測定される。

この測定は、上記メソッドファイルに記載の測定条件に基づき行われ、各化合物は順次、当該化合物に対して設定されているイベント内の複数のチャンネル（MRMトランジション）で測定される（ステップＳ３）。実行時間帯が重複するイベントが存在する時間帯では、それらのイベントの複数のチャンネルが順に繰り返し実行される。例えば、図５(a)に示すメソッドファイルの場合、測定開始から3分が経過するまでの間には、化合物Ａ（イベント１）について設定された複数のMRMトランジション（チャンネル１〜１１）と化合物Ｂ（イベント２）について設定された複数のMRMトランジション（チャンネル１〜１５）を用いたプロダクトイオン強度の測定が繰り返し行われ、測定開始後3分〜4分の時間帯には化合物Ａ、Ｂ、及びＣについて設定された複数のMRMトランジションを用いたプロダクトイオン強度の測定が繰り返し行われる（図５(c)）。それ以降の時間帯も同様である。

こうして得られた測定データは順次、記憶部４１に保存される。このとき、測定実行部４４は、各イベントの測定時間として指定されている時間帯よりも前又は／及び後にも複数回、各チャンネルのMRMトランジションでプロダクトイオンの強度を測定する。各イベントの測定時間外に取得されたデータは、当該イベントの測定時間内に取得されたデータとは別に、記憶部４１に保存される。

測定が終了すると、マルチMRM実測スペクトル作成部４５は、各イベント内の各チャンネルで測定時間内に測定したプロダクトイオンの強度をそれぞれマスピークとして、プロダクトイオンの質量電荷比を１軸とするマススペクトル（マルチMRM実測スペクトル）を作成する（ステップＳ４）。さらに、ノイズ除去スペクトル作成部は、同一イベントの同一チャンネルで実行時間外に測定したプロダクトイオンの強度を前記マルチMRM実測スペクトルの強度から差し引く処理を行い、測定ノイズを除去したマルチMRM実測スペクトルを作成する（ステップＳ５）。図６はこうして作成された化合物ＡのマルチMRM実測スペクトル（ノイズ除去後）の画面表示の一例である。化合物Ａについて設定された11種類のMRMトランジション（チャンネル）毎に、それぞれマスピークが対応するMRMトランジションとともに表示される。本実施例のクロマトグラフ質量分析装置では、このように複数のMRMトランジションを用いた測定を行うことにより擬似的にプロダクトイオンスペクトルを得る。本実施例のマルチMRM実測スペクトルでは、プリカーサイオンが異なるマスピークを１つの擬似的なプロダクトイオンスペクトルとして表示することができる。

全ての目的化合物についてノイズを除去したマルチMRM実測スペクトルが得られると、類似度算出部４７は、各化合物についてスペクトルライブラリからマルチMRM標準スペクトルを読み出し、それらの類似度を求める。類似度の算出に際しては、まず、マルチMRM実測スペクトルを規格化する。規格化の方法としては、例えば、マルチMRM実測スペクトルにおける最大強度のマスピークの強度とマルチMRM標準スペクトルにおける最大強度のマスピークの強度を一致させるようにマルチMRM実測スペクトルにおける全マスピークを拡大あるいは縮小する、マルチMRM実測スペクトルにおける全マスピークの合計強度をマルチMRM標準スペクトルにおける全マスピークの合計強度と一致させる等、種々の方法により行うことができる。マルチMRM実測スペクトルを規格化した後、各マスピークの強度をマルチMRM標準スペクトルのマスピークの強度と比較し、それらの差分に基づいて類似度を求める（ステップＳ６）。

全ての目的化合物について、類似度算出部４７による類似度の算出を終えると、スペクトル表示部４８は、各目的化合物について類似度を求めた結果を、マルチMRM実測スペクトル、マルチMRM標準スペクトルと共に表示部７の画面に表示する（ステップＳ７）。図７は表示画面の一例である。このように、類似度と共に、実測スペクトルと標準スペクトルを表示することにより、類似度の数値だけでなく、スペクトルの形状等を視認することによっても使用者が試料中の成分が目的化合物であるか否かを直感的に把握することができる。なお、図７は化合物Ａに関する結果を表示した画面であるが、画面上部のタブを切り替えることにより別の化合物の結果を表示させることができる。

本実施例の液体クロマトグラフ質量分析装置は目的化合物の定量や同定後に、その擬陽性を排除するために好適に用いることができる。本実施例のクロマトグラフ質量分析装置では、複数のMRMトランジションを含むMRM測定条件で試料中の化合物を測定（マルチMRM測定）することにより、各MRMトランジションでプロダクトイオンの強度を測定する。そして、各MRMトランジションで測定されたプロダクトイオンの強度に基づきマルチMRM実測スペクトルを作成して、擬似的なプロダクトイオンスペクトルが得られる。そして、このマルチMRM実測スペクトルと、予め標品等を同じMRM測定条件で測定した結果から作成されたマルチMRM標準スペクトルの類似度を求める。この類似度から、測定した試料中の化合物が目的化合物であるか否かを判定することができる。

従来は、擬陽性を排除するために、液体クロマトグラフ部１のカラム１３で分離された目的化合物がカラム１３から溶出する時間帯（保持時間帯）にサーベイイベントとして1つのMRMトランジションによるMRM測定を繰り返し行い、MRM測定におけるプロダクトイオンの測定強度が予め決められた閾値を超えたことをトリガーとし、ディペンデントイベントとして複数の異なるコリジョンエネルギーでプロダクトイオンスキャン測定を行っていた。

こうした従来のプロダクトイオンスキャン測定では、後段四重極マスフィルタ２３４に印加する電圧を少しずつ変更し、該後四重極マスフィルタ２３４を通過させるプロダクトイオンの質量電荷比を走査していた。例えば、質量電荷比の走査範囲が100〜1000であり、後段質量分離部を通過可能なイオンの質量電荷比を0.1ずつ変更させる場合、1回のプロダクトイオンスキャン測定を行うのに9,000ステップで電圧を変更し、各ステップでプロダクトイオンの強度を測定していた。これに対し、上記実施例の液体クロマトグラフ質量分析装置では、複数のMRMトランジションでMRM測定を実行するため、質量電荷比を変更するステップは使用するMRMトランジションの数と同数で良く、従って一連の測定を実行するのに要する時間（ループタイム）が短縮される。また、従来はコリジョンエネルギーが異なる複数の条件でプロダクトイオンスキャン測定を行う必要があったのに対し、本発明で実行するマルチMRM測定では、MRMトランジション毎に最適な（即ちプロダクトイオンの検出感度が高い）コリジョンエネルギーでMRM測定を行うことができるため、コリジョンエネルギーが異なる条件で測定を行う必要がなく、この点でもループタイムが短縮される。

また、従来行われていたプロダクトイオンスキャン測定ではプリカーサイオンの質量電荷比が固定されるが、上記実施例の液体クロマトグラフ質量分析装置では、複数のMRMトランジションとしてプリカーサイオンの質量電荷比が異なるものを用いることができる。例えば、図６に示すマルチMRM実測スペクトルには、図１(b)の合成プロダクトイオンスペクトルには現れない、プイリカーイオンが182.40であるマスピークを表示させることができ、これを目的化合物であるか否かの判定（擬陽性の判定）に用いることができる。

従来のように、MRM測定におけるプロダクトイオン強度が閾値を超えることをトリガーとしてプロダクトイオンスキャン測定を行っていた従来の方法では、目的化合物の保持時間帯にのみプロダクトイオンスキャン測定が行われるため、プロダクトイオンスペクトルからノイズを除去することができなかった。これに対し、上記実施例の液体クロマトグラフ質量分析装置では、各イベントの実行時間の前や後にも各チャンネルでプロダクトイオンの強度（測定ノイズ）を測定し、測定ノイズを差し引いた、より精度の高いマルチMRM実測スペクトルを得ることができる。

上記実施例は一例であって、本発明の趣旨に沿って適宜に変更することができる。上記実施例では、三連四重極型の質量分析装置を用い、試料成分から直接生成されるプリカーサイオンと該プリカーサイオンから生成されるプロダクトイオンの組をMRMトランジションとする測定を行ったが、イオントラップ等の、複数回イオンを開裂させることが可能な構成要素を備えた、MS³以上の測定を実行可能な質量分析装置では、試料成分を１乃至複数回開裂させて生成したプリカーサイオンと、該プリカーサイオンから生成されるプロダクトイオンの組をMRMトランジションとして用いた測定を行うこともできる。また、液体クロマトグラフに代えてガスクロマトグラフを用いることもできる。

また、上記実施例ではクロマトグラフ質量分析装置を例に挙げたが、クロマトグラフを用いず質量分析装置のみで上記測定を行うこともできる。この場合、試料中の成分が分離されることなく質量分析装置で測定されるが、本発明に係る質量分析装置では目的化合物に特徴的な複数のMRMトランジションを用いた測定を行うため、化合物の選択性が高く、試料中の成分を分離せずそのまま測定してマルチMRM実測スペクトルを得ることもできる。

１…液体クロマトグラフ部
１０…移動相容器
１１…ポンプ
１２…インジェクタ
１３…カラム
１４…オートサンプラ
２…質量分析部
２０…イオン化室
２０１…ＥＳＩプローブ
２０２…加熱キャピラリ
２１…第１中間真空室
２１１…イオンガイド
２１２…スキマー
２２…第２中間真空室
２２１…イオンガイド
２３…分析室
２３１…前段四重極マスフィルタ
２３２…コリジョンセル
２３３…多重極イオンガイド
２３４…後段四重極マスフィルタ
２３５…イオン検出器
４…制御部
４１…記憶部
４１１…化合物テーブル
４１２…スペクトルライブラリ
４２…目的化合物入力受付部
４３…メソッドファイル作成部
４４…測定実行部
４５…実測スペクトル作成部
４６…ノイズ除去スペクトル作成部
４７…類似度算出部
４８…スペクトル表示部
６…入力部
７…表示部

Claims

試料に含まれる化合物由来のイオンのうち所定の質量電荷比を有するイオンをプリカーサイオンとして選別する前段質量分離部と、該前段質量分離部で選択された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する開裂部と、該開裂部で生成されたプロダクトイオンを質量分離する後段質量分離部とを備えた、MSn分析（nは2以上の整数）を実行可能な質量分析装置であって、
a) 複数の化合物について、それぞれがプリカーサイオンとプロダクトイオンの組である複数のMRMトランジションを含むMRM測定条件と、プロダクトイオンの質量電荷比を一軸とするグラフ上に該MRM測定条件を実行することにより測定されたプロダクトイオンの強度をマスピークとして表したマススペクトルであるマルチMRM標準スペクトルのデータと、が保存された記憶部と、
b) 使用者による、1乃至複数の目的化合物の入力を受け付ける目的化合物入力受付部と、
c) 前記1乃至複数の目的化合物にそれぞれ対応するMRM測定条件を前記記憶部から読み出し、該MRM測定条件により前記試料を測定する測定実行部と、
d) 前記試料の測定により得られたプロダクトイオンの強度をプロダクトイオンの質量電荷比を一軸とするグラフ上にマスピークとして表したマルチMRM実測スペクトルを作成するマルチMRM実測スペクトル作成部と、
e) 前記1乃至複数の目的化合物のそれぞれについて、前記マルチMRM実測スペクトルと前記記憶部に保存されている前記マルチMRM標準スペクトルの類似度を求める類似度算出部と
を備えることを特徴とする質量分析装置。
前記複数のMRMトランジションが、プリカーサイオン及びプロダクトイオンの少なくとも一方の質量電荷比が異なる3種類以上のMRMトランジションであることを特徴とする請求項１に記載の質量分析装置。
前記複数のMRMトランジションが、プリカーサイオン及びプロダクトイオンの少なくとも一方の質量電荷比が異なる6種類以上かつ16種類以下のMRMトランジションであることを特徴とする請求項１に記載の質量分析装置。
さらに、
f) 前記1乃至複数の目的化合物の前記マルチMRM標準スペクトルと前記マルチMRM実測スペクトルを表示するスペクトル表示部
を備えることを特徴とする請求項１に記載の質量分析装置。
請求項１に記載の質量分析装置に加え、さらに
g) 前記試料に含まれる化合物を時間的に分離するクロマトグラフ
を備え、
前記MRM測定条件が、さらに該MRM測定条件に基づき前記試料を測定する測定時間帯の情報を含むものであり、
前記測定実行部は、前記測定時間帯に前記MRM測定条件に基づく前記試料の測定を繰り返し実行する
ことを特徴とするクロマトグラフ質量分析装置。
前記測定時間帯が、当該目的化合物が前記クロマトグラフから溶出し始める時間よりも前の時間帯、又は／及び前記クロマトグラフから溶出し終わる時間よりも後の時間帯を含んでいることを特徴とする請求項５に記載のクロマトグラフ質量分析装置。
さらに、
h) 前記1乃至複数の目的化合物のそれぞれについて、該目的化合物の保持時間帯に取得したマルチMRM実測スペクトルから該目的化合物の保持時間外に取得したマルチMRM実測スペクトルのデータを差し引く処理を行うノイズ除去スペクトル作成部
を備えることを特徴とする請求項５に記載のクロマトグラフ質量分析装置。