JP7176570B2 - 質量分析装置およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は質量分析装置およびプログラムに関する。

分析精度に優れた質量分析装置として、前段にガスクロマトグラフまたは液体ガスクロマトグラフを配置し、クロマトグラフが時間的に分離した試料を後段の質量分析計で質量分析する、ＧＣ／ＭＳまたはＬＣ／ＭＳ装置が広く使用されている。

クロマトグラフにおいては、分析対象によりカラムを交換する必要があるが、カラムの交換には比較的長時間を要するため、カラム交換に伴う装置の停止を避けるために、複数本のカラムを並列して設置することが可能な質量分析装置も提案されている（特許文献１）。

日本国特開２００５－２７４４７４号公報

従来のＧＣ／ＭＳおよびＬＣ／ＭＳ質量分析装置は、複数のカラムを備えていても、複数のカラムから複数の試料が並行して供給され、複数の試料について並行して質量分析を行う構成とはなっていない。従って、複数の試料を分析する場合には、試料毎に時系列的に別々に分析を行う必要があり、長時間の分析時間が必要になるという課題があった。

本発明の第１の態様によると、質量分析装置は、単一のトリプル四重極マスフィルタ、または単一の質量分解能５０００以上の高分解能質量分析計を含む質量分析部と、複数のカラムが接続され、前記複数のカラムから供給される試料を並行して前記質量分析部に供給する接続部と、前記質量分析部を制御する制御部と、を備え、制御部は、複数のカラムからそれぞれ供給される分析対象試料中の検出対象成分に基づいて質量分析部の検出条件を所定時間毎に変更し、複数のカラムから同時に供給される分析対象試料中の検出対象成分が複数の場合にいずれか１つの検出対象成分に基づいて検出条件を決定する。
本発明の第２の態様によると、第１の態様の質量分析装置において、前記質量分析部が前記トリプル四重極マスフィルタを含む場合、前記制御部は、前記複数のカラムからそれぞれ供給される分析対象試料中の検出対象成分に基づいて、前記トリプル四重極マスフィルタの多重反応モニタリングの検出条件を所定時間毎に変更する。
本発明の第３の態様によると、第２の態様の質量分析装置において、前記制御部は、前記複数のカラムからそれぞれ供給される分析対象試料中の前記検出対象成分を識別する識別情報が入力される入力部を有し、前記入力部から入力された前記識別情報に基づいて、多重反応モニタリングの前記検出条件を決定する。
本発明の第４の態様によると、第１の態様の質量分析装置において、前記高分解能質量分析計は、飛行時間型質量分析計、または磁場型質量分析計である。
本発明の第５の態様によると、第１から第４までのいずれかの態様の質量分析装置において、前記接続部にそれぞれ接続される複数のカラムを保持するカラムオーブンを有し、前記制御部は、前記カラムオーブンの温度を制御する。
本発明の第６の態様によると、第５の態様の質量分析装置において、前記接続部に、相互に保持特性の異なるカラムが接続されている。
本発明の第７の態様によると、第６の態様の質量分析装置において、前記カラムオーブンは、前記複数のカラムを別々に昇温するように構成されているとともに、前記制御部は、前記複数のカラムを別々に温度制御するよう前記カラムオーブンを制御する。
本発明の第８の態様によると、第１から第４までのいずれかの態様の質量分析装置において、前記接続部に、それぞれ異なるクロマトグラフ装置のカラムの出力部が接続されている。
本発明の第９の態様によると、制御プログラムは、質量分析装置を制御する制御プログラムにおいて、コンピュータを含む制御装置に、前記質量分析装置に接続される複数のカラムの温度を制御させ、前記複数のカラムからそれぞれ供給される分析対象試料中の検出対象成分に基づいて、単一のトリプル四重極マスフィルタの多重反応モニタリングの検出条件を所定時間毎に変更させ、複数のカラムから同時に供給される分析対象試料中の検出対象成分が複数の場合にいずれか１つの検出対象成分に基づいて検出条件を決定する。

本発明によれば、複数のカラムから供給される複数の試料に対する質量分析を並行して行うことが可能となり、これにより複数の試料を短時間で分析する質量分析装置を実現できる。

図１は、第１実施形態の質量分析装置を表す図。 図２は、質量分析のフローチャートを示す図。 図３（ａ）はカラム１２ａに導入される各検出対象成分の保持時間を表す図、図３（ｂ）はカラム１２ｂに導入される各検出対象成分の保持時間を表す図、図３（ｃ）は多重反応モニタリングの検出条件Ｄ１～Ｄ５と経過時間Ｔとの関係を表す図。 図４は、第２実施形態の質量分析装置を表す図。

（第１実施形態の質量分析装置）
図１は、第１実施形態の質量分析装置１００の構成を示す概略図である。質量分析装置１００は、質量分析部２０と、複数のカラム１２ａ，１２ｂを有する、図１中の破線で囲われたクロマトグラフ部１０と、上記のカラム１２ａ，１２ｂが接続され、カラム１２ａ，１２ｂから供給される試料を並行して質量分析部２０に供給する接続部１５とを備えている。質量分析装置１００は、さらに質量分析部２０とクロマトグラフ部１０とを制御する制御部４０を備えている。

一例として、クロマトグラフ部１０はガスクロマトグラフである。
第１実施形態においては、質量分析部２０は、第１四重極マスフィルタ２４、コリジョンセル２６、および第２四重極マスフィルタ２９を含む、いわゆるトリプル四重極マスフィルタを含んでいる。

複数のカラム１２ａ，１２ｂは、それぞれカラムオーブン１３ａ，１３ｂ内に設置されており、カラム１２ａ，１２ｂの試料導入側には、試料注入部１１ａ，１１ｂが設けられている。図示は省略しているが、カラム１２ａ，１２ｂの試料導入側には、ヘリウム等のキャリアガスを導入するキャリアガス導入部が設けられており、試料注入部１１ａ，１１ｂに注入された試料は、キャリアガスとともにカラム１２ａ，１２ｂ内を移動する。カラム１２ａ，１２ｂの出力部（試料排出側）１４ａ，１４ｂは、接続部１５に接続されている。上述のように接続部１５は、カラム１２ａ，１２ｂから供給される試料を並行して、すなわち時間的にオーバーラップして質量分析部２０に供給する。接続部１５は、例えば上述の特許文献１に開示される構成を有する。

接続部１５から供給された試料は、質量分析部２０の中のイオン化室２１に導入される。イオン化室２１は、一例として、フィラメント２２から放射される電子による電子衝突イオン化法により試料中の分子をイオン化するものである。イオン化室２１でイオン化された試料中の分子はイオン光学系２３により第１四重極マスフィルタ２４に導かれる。

第１四重極マスフィルタ２４には、電圧供給部２５から所定のＤＣ電圧および所定の電圧と周波数を有するＡＣ電圧が混合された高周波電圧（以下「ＲＦ電圧」と称する）が印加されている。通常の四重極マスフィルタと同様に、ＲＦ電圧の電圧、または電圧および周波数を最適な値に設定することにより、所定の質量電荷比（ｍ／ｚ）を持つイオン（プリカーサーイオン）だけを選択して、第１四重極マスフィルタ２４を透過させることができる。

第１四重極マスフィルタ２４を透過したプリカーサーイオンは、コリジョンセル２６に入射する。
コリジョンセル２６にも、所定のＤＣ電圧、および所定の電圧と周波数を有するＡＣ電圧が混合された電圧（以下「コリジョン電圧」と称する）が電圧供給部２７から印加されている。このコリジョン電圧によりプリカーサーイオンが誘起され、コリジョンセル２６内に供給されるアルゴンや窒素等の不活性ガスと衝突する。衝突によりプリカーサーイオンは、化学結合の弱い部分で開裂し、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は、イオン光学系２８に導かれて第２四重極マスフィルタ２９に入射する。

第２四重極マスフィルタ２９には、電圧供給部３０から所定のＲＦ電圧が印加されている。このＲＦ電圧により、所定の質量電荷比（ｍ／ｚ）を持つプロダクトイオンだけが第２四重極マスフィルタ２９を透過し、検出器３１により検出される。
イオン化室２１から検出器３１までの構成物は、イオン光学系２３，２８等の中心軸ＡＸに沿って、真空容器３２内に配置されている。そして、真空容器３２内は、真空ポンプ３３によって排気されている。

上述のように、質量分析部２０内の、第１四重極マスフィルタ２４から、コリジョンセル２６および第２四重極マスフィルタ２９までの構成は、トリプル四重極マスフィルタを構成している。そして、このトリプル四重極マスフィルタ（２４，２６，２９）により、多重反応モニタリング（Multiple Reaction Monitoring：ＭＲＭ）による検出を行うことができる。

多重反応モニタリングにおいは、初めに第１四重極マスフィルタ２４が、分析すべき成分（分析対象成分）に由来するプリカーサーイオンと同一の質量電荷比を持つイオンのみをより選択的に透過する。その後、第１四重極マスフィルタ２４を透過したイオンはコリジョンセル２６にて開裂し、プロダクトイオンが生成される。そして、第２四重極マスフィルタ２９においても、分析すべき成分に由来するプロダクトイオンと同一の質量電荷比を持つイオンのみをより選択的に透過させる。第２四重極マスフィルタ２９を透過したプロダクトイオンは、検出器３１で検出される。
多重反応モニタリングにおいては、分析すべき成分を、第１四重極マスフィルタ２４によるプリカーサーイオンの選別と、第２四重極マスフィルタ２９によるプロダクトイオンの選別との２段階に渡って選別することができる。このため、分析すべき成分を、十分な分離能力をもって他の成分から分離することができる。

制御部４０は、クロマトグラフ部１０および質量分析部２０を制御すると共に、検出器３１により検出される検出量のデータを取得し、取得したデータを解析及び処理する。
制御部４０は、中央演算処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）４１とメモリ４２、ハードディスク（ＨＤ）４３、液晶パネル等から成る表示部４４、キーボードやマウス等から成る入力部４６を備えている。

制御部４０は、更に、外部装置との直接的な接続や、ネットワークケーブルＮＷを介しての外部サーバ５０との接続を司るためのインタフェース（Ｉ／Ｆ）４７を備えている。ＣＰＵ４１、メモリ４２、ハードディスク４３、およびインタフェース４７は、コンピュータを構成している。
メモリ４２またはハードディスク４３は、制御部４０を制御する制御プログラムを記憶するとともに、ＣＰＵ２２を通じて、後述する各種の情報を記憶する。メモリ４またはハードディスク４３は、様々な化合物の分析に必要な情報として、化合物の名称等の識別情報、構造式、各種カラムに対する保持時間、特有なプリカーサーイオンおよびプロダクトイオン、マススペクトルなどが収録されている。
なお、ハードディスク４３の代わりに、半導体メモリで構成された固体ディスク（ＳＳＤ）を用いてもよい。

図２は、第１実施形態の質量分析装置による質量分析のフローを示すフローチャートである。なお、図２に示したフローチャートにおける各ステップは、制御プログラムがＣＰＵ４１により実行されることにより制御部４０を制御して実行される。以下の各ステップでの説明では実行主体である制御プログラムおよびＣＰＵ４１の説明は省略する。
図２のフローチャートは、クロマトグラフ部１０のカラム１２ａ，１２ｂにそれぞれ導入される試料に、合計でＮ種類（Ｎは任意の自然数）の検出対象成分が含まれていることを前提としている。検出対象成分とは、試料中から質量分析装置１００が検出（分析）すべき成分である。

ステップＳ１０１において、Ｎ以下の自然数ｊをループカウンタとするＮ回のループが開始される。
ステップＳ１０２では、制御部４０は、ｊ番目の検出対象成分の識別情報Ｒｊの入力を促すメッセージを表示部４４に表示させる。
ステップＳ１０３では、制御部４０は識別情報Ｒｊが入力されたか否かを判断し、入力されていなければステップＳ１０２に戻る。
ステップＳ１０３において、識別情報Ｒｊが入力されていると判断した場合には、制御部４０は、制御フローをステップＳ１０４に進める。

識別情報Ｒｊは、ｊ番目の検出対象成分の名称や略称等の識別情報と、カラム１２ａ，１２ｂのどちらのカラムから供給される試料に含まれることが予想されるかの情報を含む。
ステップＳ１０４において、制御部４０は、識別情報Ｒｊに基づいて、メモリ４２またはハードディスク４３に記憶されている各種化合物のカラム１２ａおよびカラム１２ｂに対する保持時間の情報から、ｊ番目の検出対象成分の保持時間Ｔｊを読み出す。なお、保持時間Ｔｊには、カラム１２ａまたはカラム１２ｂからの検出対象成分の導出が開始される時間である最小保持時間Ｔｊｓと、検出対象成分の導出が終了する時間である最大保持時間Ｔｊｅの２通りの時間が含まれるものとする。

ステップＳ１０５において、制御部４０は、識別情報Ｒｊに基づいて、メモリ４２またはハードディスク４３から、識別情報Ｒｊに対応する化合物に特有のプリカーサーイオンおよびプロダクトイオンに関する情報を読み出す。そして、特有のプリカーサーイオンのｍ／ｚに関する情報、および特有のプロダクトイオンのｍ／ｚに関する情報に基づいて、質量分析部２０に行わせる多重反応モニタリング（ＭＲＭ）においてｊ番目の検出対象成分の検出に最適な検出条件Ｄｊを決定する。

具体的には、特有のプリカーサーイオンのｍ／ｚに関する情報に基づいて、上記の特有のプリカーサーイオンを選択的に透過させるために第１四重極マスフィルタ２４に印加するＲＦ電圧の条件を決定する。コリジョンセル２６にて上記の特有のプリカーサーイオンを効率的に誘起して上記の特有のプロダクトイオンを生成するためのコリジョン電圧の条件を決定する。また、特有のプロダクトイオンのｍ／ｚに関する情報に基づいて、上記の特有のプロダクトイオンを選択的に透過させるために第２四重極マスフィルタ２９に印加するＲＦ電圧の条件を決定する。

なお、識別情報Ｒｊに対応する保持時間Ｔｊ、および特有のプリカーサーイオン、プロダクトイオンの情報が、メモリ４２またはハードディスク４３にない場合には、制御部４０は、ネットワークケーブルＮＷを介して外部サーバ５０からそれらのデータを読み出しても良い。
ステップＳ１０６において、Ｎ個の分析対象成分についての上記の入力および決定のループは終了する。

ステップＳ１０７では、上記で読み込んだ検出対象成分の保持時間Ｔｊ（ｊは１からＮ）に基づいて、検出時間の最大値（最大検出時間Ｔｍａｘ）を決定する。具体的には、上述の最大保持時間Ｔｊｅの中の最大値を最大検出時間Ｔｍａｘとして採用する。
そして、ステップＳ１０８に進み、制御部４０は、表示部４４に、ユーザが分析対象試料を試料注入部１１ａ，１１ｂに注入することを促すメッセージを表示させる。
ステップＳ１０９では、入力部４６からの入力によりユーザが分析対象試料を注入したか否かを判断し、注入されていればステップＳ１１０に進み、注入されていなければステップＳ１０８に戻る。

ステップＳ１０９で、制御部４０は、クマトグラフ部１０および質量分析部２０に試料の分析を開始させる。具体的には、制御部４０は、クマトグラフ部１０のカラムオーブン１３ａ，１３ｂに対して、それぞれ制御信号Ｓ１ａ，Ｓ１ｂを送り、昇温を開始させる。そして、制御部４０は、検出器３１からの検出信号Ｓ５の受信を開始する。そして、制御部４０が計時する分析開始後の経過時間Ｔを０にリセットする。

カラムオーブン１３ａ，１３ｂの昇温が開始されると、試料注入部１１ａ，１１ｂに注入された分析対象試料は、それぞれカラム１２ａ，１２ｂ内を成分毎に異なる速度で移動して、接続部１５に到達する。そして、接続部１５は、カラム１２ａ，１２ｂから供給される分析対象試料を並行して質量分析部２０に供給する。

ステップＳ１１１において、Ｎ以下の自然数ｊをループカウンタとするＮ回のループが開始される。
ステップＳ１１２では、上述の経過時間Ｔが、ｊ番目の検出対象成分の保持時間Ｔｊに該当しているか否かを判断する。すなわち、経過時間Ｔがｊ番目の検出対象成分の最小保持時間Ｔｊｓより大きく、かつ、経過時間Ｔがｊ番目の検出対象成分の最大保持時間Ｔｊｅより小さいか否かを、判断する。

経過時間Ｔが、ｊ番目の検出対象成分の保持時間Ｔｊに該当していると判断した場合には、ステップＳ１１３に進む。そして、制御部４０は質量分析部２０に対して、多重反応モニタリング（ＭＲＭ）の検出条件を、上述のｊ番目の検出対象成分の検出に最適な検出条件Ｄｊに設定する。すなわち、制御部４０は質量分析部２０の電圧供給部２５、３０にそれぞれ制御信号Ｓ２，Ｓ４を送り、電圧供給部２５、３０から第１四重極マスフィルタ２４および第２四重極マスフィルタ２９に、ｊ番目の検出対象成分の検出にそれぞれ最適なＲＦ電圧を供給させる。また、制御部４０は質量分析部２０の電圧供給部２７に制御信号Ｓ３を送り、電圧供給部２７からコリジョンセル２６にｊ番目の検出対象成分の特有のプリカーサーイオンの誘起に最適なコリジョン電圧を供給させる。
その後、ステップＳ１１４に進み、検出条件Ｄｊにて所定時間（数ｍ秒から数１００ｍ秒）、検出器３１からの検出信号Ｓ５の測定を行う。そして、ステップＳ１１５に進む。

一方、ステップＳ１１２において、経過時間Ｔがｊ番目の検出対象成分の保持時間Ｔｊに該当していないと判断した場合には、ステップＳ１１５に進む。
ステップＳ１１５において、ステップＳ１１１から開始されたループが終了する。
次に、ステップＳ１１６に進み、経過時間Ｔが最大検出時間Ｔｍａｘを超えているか否かを判断する。そして、経過時間Ｔが最大検出時間Ｔｍａｘを超えていなければ、ステップＳ１１１に戻り、分析を継続する。一方、経過時間Ｔが最大検出時間Ｔｍａｘを超えていれば、分析を終了する。

図３（ｃ）は、上記のステップＳ１１０からステップＳ１１６に対応する経過時間Ｔにおいて、質量分析部２０の多重反応モニタリング（ＭＲＭ）の検出条件Ｄｊがどのように設定されているかの一例を示すである。
図３（ａ）および図３（ｂ）は、Ｎ個の検出対象成分に対応して、制御部４０が読み出した保持時間Ｔｊ（Ｔｊｓ，Ｔｊｅ）（ｊは１からＮの自然数）を表す図である。このうち図３（ａ）は、カラム１２ａに導入される検出対象成分Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の保持時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を表し、図３（ｂ）はカラム１２ｂに導入される検出対象成分Ｍ４，Ｍ５の保持時間Ｔ４，Ｔ５を表す。
図３（ａ）から図３（ｃ）までの横軸（経過時間）のスケールは同一である。
図３では、検出対象成分の個数Ｎを一例として５としている。よって、ｊの値も１から５までとして示してある。

図３に示した例では、各検出対象成分の保持時間Ｔｊは、第１の検出対象成分Ｍ１の保持時間Ｔ１が最も小さい（短い）。それ以降は、小さい順に第４の検出対象成分Ｍ４の保持時間Ｔ４、第２の検出対象成分Ｍ２の保持時間Ｔ２、第５の検出対象成分Ｍ５の保持時間Ｔ５、第３の検出対象成分Ｍ３の保持時間Ｔ３である。従って、図３の例では、第３の検出対象成分Ｍ３の最大保持時間Ｔ３ｅが、ステップＳ１０７で決定される最大検出時間Ｔｍａｘとなる。また、各検出対象成分の保持時間Ｔ１～Ｔ５は、一部について相互にオーバーラップしている。

経過時間Ｔが、第１の検出対象成分Ｍ１の最小保持時間Ｔ１ｓよりも小さいときには、ステップＳ１１１から開始されるｊのループの中のステップＳ１１２における判断は、いずれも否（Ｎｏ）と判断される。従って、この時には、ステップＳ１１３およびステップＳ１１４は実行されず、多重反応モニタリング（ＭＲＭ）の検出条件も設定されず、測定も行われない。

経過時間Ｔが、第１の検出対象成分Ｍ１の最小保持時間Ｔ１ｓよりも大きく、第４の検出対象成分Ｍ４の最小保持時間Ｔ４ｓよりも小さいときには、ステップＳ１０１から始まるループのループカウンタｊが１の場合に、ステップＳ１１２における判断はＹｅｓとなる。従って、ステップＳ１１３およびステップＳ１１４に進み、質量分析部２０に対して第１の検出対象成分Ｍ１の検出に最適な検出条件Ｄ１が設定され、所定時間にわたって測定が行われる。

経過時間Ｔが、第４の検出対象成分Ｍ４の最小保持時間Ｔ４ｓよりも大きく、第１の検出対象成分Ｍ１の最大保持時間Ｔ１ｅよりも小さいときには、ｊ＝１およびｊ＝４の場合にステップＳ１１２における判断はＹｅｓとなり、ステップＳ１１３に進む。そして、質量分析部２０に対して、ｊ＝１の場合には第１の検出対象成分Ｍ１の検出に最適な検出条件Ｄ１が設定され、ｊ＝４の場合には第４の検出対象成分Ｍ４の検出に最適な検出条件Ｄ４が設定され、ステップＳ１１４において所定時間にわたって測定が行われる。

この場合、質量分析部２０には、カラム１２ａから検出対象成分Ｍ１が、カラム１２ｂから検出対象成分Ｍ４が、接続部１５を経由して並行して導入されている。しかし、質量分析部２０は、トリプル四重極マスフィルタ（２４，２６，２９）を備えているため、これらを多重反応モニタリング（ＭＲＭ）で動作させることにより、特定の検出対象成分Ｍ１またはＭ４のみを高分解能で検出できる。よって、２つのカラム１２ａ、１２ｂから異なる検出対象成分Ｍ１，Ｍ４が同時に導入された場合でも、それぞれの検出対象成分Ｍ１，Ｍ４の量を正確に分析することができる。

一方、仮に質量分析部２０がトリプル四重極マスフィルタ（２４，２６，２９）を備えていない場合には、特定の分析対象成分のみを高分解能で検出することができない。よって、この場合には、２つのカラム１２ａ、１２ｂからプリカーサーイオンの質量電荷比が比較的近い複数の検出対象成分が同時に導入されると、それぞれの検出対象成分を分離して正確に分析することができない。

経過時間Ｔが、第１の検出対象成分Ｍ１の最大保持時間Ｔ１ｅよりも大きく、第２の検出対象成分Ｍ２の最小保持時間Ｔ２ｓよりも小さいときには、ｊ＝４の場合に限ってステップＳ１１２における判断はＹｅｓとなる。従って、ステップＳ１１３およびステップＳ１１４に進み、質量分析部２０に対して第４の検出対象成分Ｍ４の検出に最適な検出条件Ｄ４が設定され、所定時間にわたって測定が行われる。

以下、同様にして、それぞれの経過時間Ｔにおいて、ステップＳ１１１から始まるループの中でステップＳ１１２の判断が行われる。そして、経過時間Ｔが検出対象成分Ｍｊの保持時間Ｔｊに含まれている場合にはステップＳ１１３に進み、制御部４０は質量分析部２０に対して、多重反応モニタリング（ＭＲＭ）の検出条件を検出対象成分Ｍｊに最適な検出条件Ｄｊを設定する。そして、ステップＳ１１４において所定時間にわたって測定を行う。

なお、図３の例では、任意の経過時間において、保持時間Ｔｊがオーバーラップする検出対象成分Ｍ１～Ｍ５の数は最大で２つまでとなっているが、任意の経過時間において３つ以上の検出対象成分Ｍ１～Ｍ５の保持時間Ｔｊがオーバーラップしても構わない。３つ以上の検出対象成分が同時に導入された場合でも、多重反応モニタリングにより、それぞれの検出対象成分の量を正確に分析することができる。

なお、各回の分析毎に複数の同じ検出対象成分Ｍｊの分析に用いる場合には、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１０２からステップＳ１０３における検出対象成分の識別情報Ｒｊの入力を省略してもよい。その場合には、各検出対象成分Ｍｊの識別情報等を、予めハードディスク４３等に記憶させておくことが望ましい。

以上の第１実施形態の質量分析装置１００において、接続部１５に接続されるカラム１２ａ、１２ｂは上述の２本に限られるわけではなく、３本以上のカラムが接続されていてもよい。また、上記の例では、カラム１２ａおよびカラム１２ｂは、それぞれ別のカラムオーブン１３ａ、１３ｂ内に設置されているものとしたが、カラム１２ａおよびカラム１２ｂは、共通する１つのカラムオーブンに設置されていても良い。また、試料注入部に複数のカラムを接続することが可能な接続部を有している場合は、カラム１２ａおよびカラム１２ｂは共通の一つの試料注入部に接続されていても良い。

複数のカラム１２ａ、１２ｂがそれぞれ別のカラムオーブン１３ａ、１３ｂ内に設置されている場合には、複数のカラム１２ａ、１２ｂを別の昇温条件（温度および昇温開始時間）で昇温することができる。これにより、複数のカラム１２ａ、１２ｂからそれぞれ導入される検出対象成分の接続部１５および質量分析部２０への到達時間を別々に制御して、保持時間Ｔｊのオーバーラップを極力回避することもできる。なお、この場合には、図３（ａ）、図３（ｂ）に示した各カラム１２ａ、１２ｂから注入される分析対処試料中の検出対象成分Ｍｊの保持時間Ｍｊは、上記の昇温開始時間に従って補正を行う。
一方、複数のカラム１２ａ，１２ｂが共通する１つのカラムオーブン内に設置される場合には、カラムオーブンが簡略化でき、装置のコストダウンが図れる。

なお、カラム１２ａ、１２ｂ、カラムオーブン１３ａ、１３ｂは必須ではなく、質量分析装置１００とは別に用意されたカラムオーブンに設けられている複数のカラムが、接続部１５に接続される構成とすることもできる。その場合には、制御部４０は、その別に用意されたカラムオーブンに対して制御信号Ｓ１ａ，Ｓ１ｂを送信して、カラムオーブンの昇温の制御を行う。

一例として、上記の別に用意されたカラムオーブンに設けられている複数のカラムの少なくとも１つは、質量分析装置１００とは別のクロマトグラフ装置に備えられているカラムであってもよい。この場合、図１に示されているクロマトグラフ部１０は、質量分析装置１００とは別のクロマトグラフ装置となる。また、この場合には、制御部４０は、その別のクロマトグラフ装置に対して制御信号Ｓ１ａ，Ｓ１ｂを送信して、カラムオーブンの昇温の制御を行うことが好ましい。

ただし、制御部４０は、必ずしも別に用意されたカラムオーブンや別のクロマトグラフ装置のカラムオーブンを制御する必要はない。例えば、制御部４０は、別に用意されたカラムオーブンや別のクロマトグラフ装置のカラムオーブンから、昇温制御を開始した旨の信号を受信して、この信号により、ステップＳ１１０における分析開始（経過時間Ｔのリセット）を行ってもよい。

複数のカラム１２ａ、１２ｂは、それぞれ保持特性が異なる（特定の成分に対する保持時間が異なる）カラムであることが好ましい。
保持特性が異なる複数のカラムであれば、それぞれのカラムに注入する分析対象試料に同一の検出対象成分Ｍｊが含まれていても、両カラムの検出対象成分Ｍｊに対する保持時間Ｔｊの違いにより、どちらのカラムに注入された検出対象成分Ｍｊであるかを分離できる。従って、各カラムに注入された分析対象試料中に含まれていた検出対象成分Ｍｊの量を、別々に正確に分析することができる。

ただし、上述のように各カラム１２ａ、１２ｂが、個別に温度制御可能な別々のカラムオーブン１３ａ、１３ｂに保持されている場合には、各カラム１２ａ、１２ｂで昇温開始時刻に差を付けることができる。従って、保持特性が同一である複数のカラムを用いても、同一の検出対象成分Ｍｊが両カラムから質量分析部２０に導入される時刻に差を付けることができ、検出された検出対象成分Ｍｊがどちらのカラムから導入されたものかの分離を行うことができる。

質量分析部２０に含まれるイオン化室２１は、上述の電子衝突法を採用した装置に限られるわけではなく、化学イオン化法による装置を用いても良い。
また、クロマトグラフ部１０は上述のガスクロマトグラフに限らず、液体クロマトグラフであってもよい。この場合、イオン化室２１には、ＥＳＩ（Electrospray ionization）、大気圧化学イオン化法（Atmospheric pressure chemical ionization，ＡＰＣＩ）、または大気圧光イオン化法（Atmospheric Pressure Photoionization Source，ＡＰＣＩ）によるイオン化装置を用いることが好ましい。

以上の第１実施形態の質量分析装置１００においては、複数本のカラム１２ａ，１２ｂから接続部１５を経由して複数の試料を並行して導入し、並行して分析を行うことができるため、複数の試料を分析する際の分析時間を大幅に短縮することができる。

（第２実施形態の質量分析装置）
図４は、第２実施形態の質量分析装置１００ａの構成を示す概略図である。第２実施形態の質量分析装置１００ａは、クロマトグラフ部１０および制御部４０の構成は、上述の第１実施形態の質量分析装置１００と共通する。よって、共通部分には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
第２実施形態の質量分析装置１００ａは、飛行時間型（ＴＯＦ）の高分解能質量分析計６０を含む、図４中の破線で囲われた質量分析部２０ａを備えている。高分解能質量分析計６０には、真空容器６６内に、直交加速電極６２、フライトチューブ６３、および検出器６５が配置されている。真空容器６６内は真空ポンプ６７により排気されている。

イオン化室２１でイオン化された試料由来のイオンは、イオン光学系６１に導かれ、高分解能質量分析計６０内の直交加速電極６２に入射する。そして、直交加速電極６２により図４中の下向きにパルス的に加速され、フライトチューブ６３内の飛行空間ＦＡを飛行経路ＦＰに沿って飛行する。そして、リフレクタ６４により形成される電場により反射され、検出器６５に検出される。検出器６５によるイオンの検出量は、検出信号Ｓ５ａとして制御部４０に伝達される。また、直交加速電極６２によるイオンのパルス的な加速も、制御部４０により制御されて実行される。

直交加速電極６２により図４中の下向きに加速された各種のイオンの速度は、イオンの質量電荷比（ｍ／ｚ）の違いにより異なるため、同一の飛行経路ＦＰの飛行に要する飛行時間もイオンの質量電荷比の違いにより異なる。従って、飛行時間を測定することにより、各種のイオンの質量電荷比を測定することができる。
飛行時間型の高分解能質量分析計６０においては、フライトチューブ６３内のイオンの飛行距離を長く設定することにより、元素組成を調べるミリマス測定等が可能な質量分解能５０００以上の高分解能な質量分析計を実現できる。さらに、試料の一回の飛行（直交加速電極６２によるパルス的な加速）において、ｍ／ｚの異なる多数種類のイオンを同時に分析することができる。

第２実施形態の質量分析装置１００ａにおいても、複数本のカラム１２ａ，１２ｂが接続部１５を介して質量分析部２０ａに接続されている。そのため、上述の第１実施形態と同様に、質量分析部２０ａにはそれぞれのカラム１２ａ，１２ｂから、保持時間Ｔｊがオーバーラップして、複数の検出対象成分Ｍｊが導入される可能性が高い。
第２実施形態の質量分析装置１００ａでは、質量分析部２０ａが質量分解能５０００以上の高分解能質量分析計６０を有している。従って、複数のカラム１２ａ，１２ｂから複数の検出対象成分Ｍｊが時間的にオーバーラップして導入されても、複数の検出対象成分Ｍｊをそれぞれの質量電荷比（ｍ／ｚ）に応じて分離して別々に検出することができる。これにより、各検出対象成分Ｍｊのそれぞれの量を正確に分析することができる。

従って、第２実施形態の質量分析装置１００ａにおいても、複数本のカラム１２ａ，１２ｂから接続部１５を経由して複数の試料を並行して導入し、並行して分析を行うことができるため、複数の試料を分析する際の分析時間を大幅に短縮することができる。

一方、仮に質量分析部２０ａが低分解能である場合には、イオン化された際の質量電荷比が比較的近い複数の検出対象成分Ｍｊが時間的にオーバーラップして導入されると、それぞれの検出対象成分Ｍｊを分離して検出することができない。そのため、複数の試料を並行して導入して並行して分析を行うことができない。

なお、質量分解能が５０００以上の高分解能質量分析計６０は、上述の飛行時間型に限られるわけではなく、扇形磁場型等の磁場型質量分析計を用いることもできる。

上述の各実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）各実施形態の質量分析装置１００，１００ａは、トリプル四重極マスフィルタ（２４，２６，２９）または質量分解能５０００以上の高分解能質量分析計６０を含む質量分析部２０，２０ａと、複数のカラム１２ａ，１２ｂが接続され、複数のカラム１２ａ，１２ｂから供給される試料を並行して質量分析部２０，２０ａに供給する接続部１５と、質量分析部２０，２０ａを制御する制御部４０と、を備える。
この構成により、複数本のカラム１２ａ，１２ｂから接続部１５を経由して並行して導入される複数の試料を並行して分析を行うことができ、これにより、複数の試料を分析する際の分析時間を大幅に短縮することができる。

（２）質量分析部２０がトリプル四重極マスフィルタ（２４，２６，２９）を含む場合、制御部４０は、複数のカラム１２ａ，１２ｂからそれぞれ供給される分析対象試料中の検出対象成分Ｍｊに基づいて、トリプル四重極マスフィルタ（２４，２６，２９）の多重反応モニタリングの検出条件Ｄｊを所定時間毎に変更する構成とすることで、複数本のカラム１２ａ，１２ｂから接続部１５を経由して同時に導入される複数の試料を、より高精度に分離して、分析を行うことができる。
（３）制御部４０は、複数のカラム１２ａ，１２ｂからそれぞれ供給される分析対象試料中の検出対象成分Ｍｊを識別する識別情報が入力される入力部４６を有し、入力部４６から入力された識別情報に基づいて、多重反応モニタリングの検出条件Ｄｊを決定する構成とすることで、多種類の検出対象成分Ｍｊのそれぞれについて最適な検出条件Ｄｊで検出して分析を行うことができる。

（４）（１）において、高分解能質量分析計６０を飛行時間型質量分析計または磁場型質量分析計とすることができ、これにより、複数本のカラム１２ａ，１２ｂから接続部１５を経由して並行して導入される複数の試料を、高精度に分離して、分析を行うことができる。
（５）接続部１５にそれぞれ接続される複数のカラム１２ａ，１ｂを保持するカラムオーブン１３ａ，１３ｂを有し、制御部４０は、カラムオーブン１３ａ，１３ｂの温度を制御する構成とすることもできる。これにより、カラム１２ａ，１ｂの温度をより正確に制御でき、各検出試料の保持時間Ｔｊを正確に制御することができる。

（６）接続部１５に、相互に保持特性の異なるカラム１２ａ，１３ａが接続されている構成とすることで、複数のカラムに注入された分析対象試料中に同一の検出対象成分Ｍｊが含まれていても、各カラムに注入された分析対象試料中に含まれている検出対象成分Ｍｊの量を、別々に正確に分析することができる。
（７）カラムオーブン１３ａ，１３ｂは、複数のカラム１２ａ，１２ｂを別々に昇温するように構成されているとともに、制御部４０は、複数のカラム１２ａ，１２ｂを別々に温度制御するようカラムオーブン１３ａ，１３ｂを制御する構成とすることで、カラム１２ａ，１２ｂの保持特性の差だけではなく、カラム１２ａ，１２ｂの昇温条件の差も利用して、両カラム１２ａ，１２ｂから検出対象成分Ｍｊが質量分析部２０に導入される時間に差を付けることができる。
（８）接続部１５に、それぞれ異なるクロマトグラフ装置のカラムの出力部（１４ａ，１４ｂ）が接続されている構成とすることができる。これにより、既存のクロマトグラフ装置が有しているカラムを活用して、低コストで上記の第１実施形態または第２実施形態の質量分析装置１００，１００ａを構成することができる。

（プログラムの実施形態）
上記の第１実施形態において、質量分析装置１００を使用した上記の分析は、上記の機能を実現するための制御プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行させてもよい。上述したように、プログラム（制御プログラム）が、ＣＰＵ４１により実行されることにより、制御部４０を制御して図２に示したフローチャートにおける各ステップが実行される。

なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）や周辺機器のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、光ディスク、メモリカード等の可搬型記録媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持するものを含んでもよい。また上記のプログラムは、前述した制御プログラムの機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせにより実現するものであってもよい。

また、上述したプログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ等の記録媒体やインターネット等のデータ信号を通じて提供することができる。例えば、図１中のＣＰＵ４１、メモリ４２およびハードディスクＨＤ３２を備える制御部４０は、光学ドライブＤＤ４５からＣＤ－ＲＯＭを介してプログラムの提供を受ける。また、制御部４０はネットワークケーブルＮＷとの接続機能を有している。ネットワークに接続されている外部サーバ５０は上記プログラムを提供するサーバコンピュータとしても機能し、メモリ４２およびハードディスクＨＤ３２等の記録媒体にプログラムを転送する。すなわち、プログラムをデータ信号として搬送波により搬送して、ネットワークケーブルＮＷを介して送信する。このように、プログラムは、記録媒体や搬送波などの種々の形態のコンピュータ読み込み可能なコンピュータプログラム製品として供給できる。
なお、図２に示したフローチャートの各ステップは、必ずしもその全ての実行が必要とされるものではない。

（プログラムの実施形態の効果）
（９）実施形態のプログラムは、質量分析装置１００を制御する制御プログラムにおいて、コンピュータ（４１、４２、３２）を含む制御装置（制御部）４０に、質量分析装置１００に接続される複数のカラム１２ａ，１２ｂの温度を制御させ、複数のカラム１２ａ，１２ｂからそれぞれ供給される分析対象試料中の検出対象成分Ｍｊに基づいて、トリプル四重極マスフィルタ（２４，２６，２９）の多重反応モニタリングの検出条件Ｄｊを所定時間毎に変更させる。
この構成により、複数本のカラム１２ａ，１２ｂから並行して導入される複数の試料を並行して分析することができ、これにより、複数の試料を分析する際の分析時間を大幅に短縮することができる。

本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１００，１００ａ…質量分析装置、１０…クロマトグラフ部、１５…接続部、２０，２０ａ…質量分析部、４０…制御部（制御装置）、１２ａ，１２ｂ…カラム、１３ａ，１３ｂ…カラムオーブン、２１…イオン化室、２３，２８…イオン光学系、２４…第１四重極マスフィルタ、２６…コリジョンセル、２９…第２四重極マスフィルタ、３１，６５…検出器、２５，２７，３０…電圧供給部、Ｍ１～Ｍ５…検出対象成分、Ｔ１～Ｔ５…保持時間、Ｄ１～Ｄ５…検出条件、１６…直交加速部、１７…フライトチューブ、６０…高分解能質量分析計（飛行時間型質量分析計）、６２…直交加速部、６２…フライトチューブ

Claims (9)

1. 単一のトリプル四重極マスフィルタ、または質量分解能５０００以上の単一の高分解能質量分析計を含む質量分析部と、
   複数のカラムが接続され、前記複数のカラムから供給される試料を並行して前記質量分析部に供給する接続部と、
   前記質量分析部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記複数のカラムからそれぞれ供給される分析対象試料中の検出対象成分に基づいて前記質量分析部の検出条件を所定時間毎に変更し、前記複数のカラムから同時に供給される分析対象試料中の検出対象成分が複数の場合にいずれか１つの検出対象成分に基づいて前記検出条件を決定する、質量分析装置。
2. 請求項１に記載の質量分析装置において、
   前記質量分析部が前記トリプル四重極マスフィルタを含む場合、
   前記制御部は、前記複数のカラムからそれぞれ供給される分析対象試料中の検出対象成分に基づいて、前記トリプル四重極マスフィルタの多重反応モニタリングの検出条件を所定時間毎に変更する、質量分析装置。
3. 請求項２に記載の質量分析装置において、
   前記制御部は、
   前記複数のカラムからそれぞれ供給される分析対象試料中の前記検出対象成分を識別する識別情報が入力される入力部を有し、
   前記入力部から入力された前記識別情報に基づいて、多重反応モニタリングの前記検出条件を決定する、質量分析装置。
4. 請求項１に記載の質量分析装置において、
   前記高分解能質量分析計は、飛行時間型質量分析計、または磁場型質量分析計である、質量分析装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の質量分析装置において、
   前記接続部にそれぞれ接続される複数のカラムを保持するカラムオーブンを有し、
   前記制御部は、前記カラムオーブンの温度を制御する、質量分析装置。
6. 請求項５に記載の質量分析装置において、
   前記接続部に、相互に保持特性の異なるカラムが接続されている質量分析装置。
7. 請求項６に記載の質量分析装置において、
   前記カラムオーブンは、前記複数のカラムを別々に昇温するように構成されているとともに、
   前記制御部は、前記複数のカラムを別々に温度制御するよう前記カラムオーブンを制御する、質量分析装置。
8. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の質量分析装置において、
   前記接続部に、それぞれ異なるクロマトグラフ装置のカラムの出力部が接続されている、質量分析装置。
9. 質量分析装置を制御する制御プログラムにおいて、
   コンピュータを含む制御装置に、
   前記質量分析装置に接続される複数のカラムの温度を制御させ、
   前記複数のカラムからそれぞれ供給される分析対象試料中の検出対象成分に基づいて、単一のトリプル四重極マスフィルタの多重反応モニタリングの検出条件を所定時間毎に変更させ、前記複数のカラムから同時に供給される分析対象試料中の検出対象成分が複数の場合にいずれか１つの検出対象成分に基づいて前記検出条件を決定する、制御プログラム。

Images