JP7347685B2

JP7347685B2 - 質量分析装置及び質量分析方法

Info

Publication number: JP7347685B2
Application number: JP2022546834A
Authority: JP
Inventors: 慶春山田; 大輔奥村
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2020-09-04
Filing date: 2020-09-04
Publication date: 2023-09-20
Anticipated expiration: 2040-09-04
Also published as: US20230253197A1; JPWO2022049744A1; WO2022049744A1

Description

本発明は、質量分析装置及び質量分析方法に関する。

試料に含まれる目的成分を定量するためにクロマトグラフ質量分析装置が用いられている。クロマトグラフ質量分析装置では、クロマトグラフのカラムによって、試料に含まれる目的成分を他の成分から分離し、質量分析装置に導入する。質量分析装置では、導入された成分をイオン化して目的成分に特徴的な質量電荷比を有するイオンを測定し、その強度に基づいて目的成分を定量する。

目的成分を定量する際には、分析対象試料の測定前に質量分析装置の測定パラメータを調整する。質量分析装置は、イオン化部、イオン輸送光学系、質量分離部、イオン検出部などのユニットで構成されており、ユニット毎に電極に印加する電圧の大きさ等の測定パラメータがある。特許文献１には、こうした測定パラメータを自動的に調整（オートチューニング）することが記載されている。オートチューニングでは、標準物質を含んだ標準試料を質量分析装置に導入し、各ユニットの測定パラメータが異なる複数の条件で標準物質から生成される所定のイオンの強度を測定する。そして、イオンの測定強度が最も高くなるように各ユニットの測定パラメータを調整する。

オートチューニングを行った後、それぞれが異なる既知の濃度で目的成分を含有する複数の標準試料を質量分析し、目的成分由来の所定のイオンの測定強度と目的成分の含有量の関係を表す検量線を作成する。そして、分析対象試料を質量分析し、前記イオンの測定強度を前記検量線と照合して当該試料に含まれる目的成分を定量する。

特開２０１８－１２０８０４号公報

長期にわたって質量分析装置を使用し続けると各ユニットの電極等の構成部品に経年劣化が生じる。電極等が経年劣化すると、経年劣化前と同じ測定パラメータを用いて電極等に電圧を印加しても、イオンの挙動を制御するための電場が経年劣化前とは異なり、測定の精度が低下する。その結果、過去にオートチューニングを行ったときと同じ精度や感度でイオンを測定することができなくなる。

また、多数の試料を質量分析するために複数の質量分析装置を併用することがある。こうした場合は、通常、同一機種の質量分析装置が用いられる。しかし、同一機種の質量分析装置であっても公差の範囲内で装置の構成部品の寸法や組み付け精度が相違する。そのため、全ての質量分析装置で同じ測定パラメータを用いて電極等に電圧を印加しても、装置毎に生成される電場が相違し、同じ精度や感度でイオンを測定することができない。

これらの問題は、試料の分析毎、及び質量分析装置毎に個別の検量線を作成することにより解決することが可能である。しかし、分析毎かつ装置毎に検量線を作成するには、その都度、異なる既知の濃度で目的成分を含有する複数の標準試料を調製し、それぞれを測定する作業が必要であり、時間と手間がかかってしまう。

本発明が解決しようとする課題は、装置の経年劣化や機差に関わらず、簡便かつ正確に質量分析を行うことができる技術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に係る質量分析装置は、
所定の質量電荷比を有するイオンについて、各部の測定パラメータを最適化することにより得られる当該イオンの測定強度の最高値よりも低い値である基準値が保存された記憶部と、
前記所定の質量電荷比を有するイオンを含む試料を測定する際に、該イオンの測定強度が前記基準値となるように各部の測定パラメータを調整するパラメータ調整部と
を備える。

また、上記課題を解決するために成された本発明に係る質量分析方法は、
所定の質量電荷比を有するイオンについて質量分析装置を用いて質量分析を行う際に、予め定められた、前記質量分析装置の各部の測定パラメータを最適化することにより得られる当該イオンの測定強度の最高値よりも低い値である基準値で該イオンが検出されるように前記各部の測定パラメータを調整する
ものである。

本発明に係る質量分析装置及び質量分析方法では、所定の質量電荷比を有するイオンについて、予め、各部の測定パラメータを最適化することにより得られる当該イオンの測定強度の最高値よりも低い値である基準値を記憶部に保存しておく。そして、所定のイオンの測定強度がこの基準値となるように各部の測定パラメータを調整する。従来の質量分析装置では、所定のイオンの測定強度が最高値になるように測定パラメータを調整していたため、質量分析装置が経年劣化すると、その最高値でイオンを測定することが不可能になっていたが、本発明に係る質量分析装置及び質量分析方法では、前記基準値として経年劣化が生じても到達可能なイオンの強度値を使用することで、分析毎に検量線を作成することなく正確に質量分析を行うことができる。また、質量分析装置に機差がある場合でも、使用する全ての質量分析装置で取得可能なイオンの測定強度の基準値を設定することで、装置毎に検量線を作成することなく全ての質量分析装置で正確に質量分析を行うことができる。

本発明に係る質量分析装置の一実施例の要部構成図。本発明に係る質量分析方法に関するフローチャート。コリジョンセルの入口に配置された第３イオンレンズへの印加電圧の値に対するイオンの測定強度の変化を示すグラフ。コリジョンセルの入口に配置された第１イオンレンズへの印加電圧の値に対するイオンの測定強度の変化を示すグラフ。第２イオンガイドへの印加電圧の値に対するイオンの測定強度の変化を示すグラフ。

本発明に係る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１は本発明に係る質量分析装置の一実施例である三連四重極型質量分析装置（以下、単に「質量分析装置」とも呼ぶ。）１の要部構成図である。本実施例では三連四重極型質量分析装置（トリプル四重極型質量分析装置）について説明するが、他の構成の質量分析装置（シングル四重極型質量分析装置、イオントラップ型質量分析装置、四重極－飛行時間型質量分析装置等）においても本発明を適用することができる。

本実施例の質量分析装置１は、大別して、質量分析部２と、質量分析部２を構成する各部の動作を制御する制御・処理部４から構成されている。

質量分析部２は、イオン化室２０、第１中間真空室２１、第２中間真空室２２、及び分析室２３を有する。これらの各室は真空チャンバ内に設けられている。イオン化室２０は略大気圧であり、第１中間真空室２１はロータリーポンプ（図示略）により真空排気された低真空室、第２中間真空室２２及び分析室２３はターボ分子ポンプにより真空排気された高真空室となっており、第１中間真空室２１、第２中間真空室２２、分析室２３の順に段階的に真空度が高くなる多段作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て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には、イオンを収束させつつ後段へ輸送する、複数枚の円環状の電極で構成された第１イオンレンズ群２１１が配置されている。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で隔てられている。

第２中間真空室２２にはイオンを収束させつつ後段へ輸送する、それぞれが複数のロッド電極で構成された、第１イオンガイド２２１と第２イオンガイド２２２が配置されている。第２中間真空室２２と分析室２３の間は、隔壁に形成された小孔を通じて連通している。

分析室２３には、前段四重極マスフィルタ（Ｑ１）２３１、コリジョンセル２３２、後段四重極マスフィルタ（Ｑ３）２３５、及びイオン検出器２３６が配置されている。前段四重極マスフィルタ２３１はプリロッド電極２３１１、メインロッド電極２３１２、及びポストロッド電極２３１３で構成されている。コリジョンセル２３２の入口には第２イオンレンズ群２３３が、その後段には多重極マスフィルタ（ｑ２）２３４が配置されている。第２イオンレンズ群２３３は、いずれも円盤状を有する電極である、第１イオンレンズ２３３１、第２イオンレンズ２３３２、及び第３イオンレンズ２３３３で構成されており、コリジョンセル２３２に入射したイオンを収束させて多重極マスフィルタ２３４に導入する。また、コリジョンセル２３２には、アルゴンガス、窒素ガスなどの衝突誘起解離ガス（ＣＩＤガス）を導入するためのガス導入口が設けられている。後段四重極マスフィルタ２３５はプリロッド電極２３５１及びメインロッド電極２３５２で構成されている。イオン検出器２３６は、イオンを入射させて電子を生成するコンバージョンダイノード２３６１と、コンバージョンダイノード２３６１で生成された電子を増倍させる二次電子増倍管２３６２を備えている。

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）２３５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）２３５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）２３５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）２３５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・処理部４は、記憶部４１に加えて、機能ブロックとして、基準値選択部４２と測定パラメータ調整部４３を備えている。基準値選択部４２は機種選択部４２１と基準値決定部４２２を含んでいる。制御・処理部４の実体は一般的な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質量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プロセッサが上記各部として機能する。また、制御・処理部４には、入力部５、表示部６が接続されている。

記憶部４１には基準値記憶部４１１及び測定パラメータ記憶部４１２が設けられている。基準値記憶部４１１には、所定のイオンについて、当該質量分析装置の測定パラメータを全て最適化した状態で得られる測定強度の最高値よりも低い値である、当該イオンの測定強度の基準値が保存されている。この基準値は、本実施例の質量分析装置１の機種だけでなく、他の質量分析装置の機種についても設定されており、機種名とイオンの測定強度の基準値が対応付けられて基準値記憶部４１１に保存されている。上記所定のイオンとは、例えば質量較正等に用いられる標準試料に含まれる物質から生成されるイオンである。標準試料は、例えば質量分析装置の製造元から提供される。あるいは、質量分析装置の使用者が自ら調製した標準試料を用いてもよい。質量分析装置を特定の目的成分の検出や定量のために使用する場合には、当該成分から生成されるイオンと同種のイオン、類似のイオン、あるいは同じ質量電荷比を有するイオンを生成する標準物質を含んだ標準試料を用いるとよい。

基準値記憶部４１１に保存されるイオンの測定強度の基準値は、以下のようにして予め決めておくことができる。

本実施例の質量分析装置１は、イオンを輸送あるいは測定するために、第１イオンレンズ群２１１、第１イオンガイド２２１、第２イオンガイド２２２、前段四重極マスフィルタ２３１、第２イオンレンズ群２３３、多重極マスフィルタ２３４、後段四重極マスフィルタ２３５、及びイオン検出器２３６を備えている。

例えば、これら8つの構成要素がそれぞれ、平均して90%のイオン透過率を有するとした場合、装置全体では平均して約43%のイオンが透過することになる。各構成要素に機差があることを考慮し、各構成要素のイオン透過率のばらつきの標準偏差σを0.033333（約1を最大値として上記平均0.9との差分を3σと近似）、分散を標準偏差の二乗である0.001111とする。すると、装置全体としての分散は0.008889（各部品の分散×構成要素の数）、標準偏差σ（分散の平方根）は0.094281となる。

ここで、機差によるイオン透過率のばらつきの範囲の最大値が平均値＋3σ、最小値が平均値－3σであるとすれば、前者は71%、後者は15%となる。即ち、同一種類の機種であっても、イオン透過率に15～71%の範囲内での機差があることになる。従って、15%/71%≒0.2という係数を設定すれば機差に関わらず同一感度で質量分析を行うことが可能となる。つまり、質量分析部２の全てのパラメータを最適化した状態で得られる、所定のイオンの測定強度の20%を基準値として設定しておけば、機差の範囲内で最大のイオン透過率（71%）を有する質量分析装置を用いたイオンの測定強度を、機差の範囲内で最小のイオン透過率（15%）を有する質量分析装置を用いたイオンの測定強度に一致させることができる。

上記は最も極端な場合を想定した例であり、例えば、平均的なイオン透過率を基準として15%/43%≒0.35という係数を設定してもよい。あるいは、0.2～0.35の範囲内の適宜の値を係数として設定してもよい。ここで挙げた数値はいずれも、イオンの測定強度の基準値を決定する一例であり、質量分析装置の種類、構成要素の数や機差等を考慮し、実際に使用する質量分析装置に応じて適宜の基準値を設定することができる。例えば、複数の質量分析装置のそれぞれについて、全てのパラメータの値を最適化したときに得られる所定のイオンの測定強度を実際に測定し、その中で最もイオンの測定強度が小さいものを全ての質量分析装置に共通の基準値として設定することもできる。

測定パラメータ記憶部４１２には、質量分析を実行する際に使用する測定パラメータの値が保存されている。測定パラメータの値は、ＥＳＩプローブ２０１、第１イオンレンズ群２１１、第１イオンガイド２２１、第２イオンガイド２２２、前段四重極マスフィルタ２３１、コリジョンセル２３２、後段四重極マスフィルタ２３５、及びイオン検出器２３６という構成要素毎にまとめて保存されている。また、各部の測定パラメータについて、後述する測定パラメータの調整時に値を変更する対象とすべき測定パラメータの種類が併せて保存されている。本実施例の質量分析装置１では、コリジョンセル２３２の入口に設けられている第２イオンレンズ群２３３のうちの、第３イオンレンズ２３３３に対する印加電圧の値が調整対象として登録されている。

質量分析装置を初めて使用する際には、各部の測定パラメータの初期値が保存されている。測定パラメータの初期値としては、例えば、当該質量分析装置の出荷時にイオンの測定強度が最も高くなるように最適化された値が保存される。また、後述する測定パラメータの調整作業が過去に実施されている場合には、測定パラメータ記憶部４１２には、基準値毎に、直近に調整された測定パラメータの値が対応付けられて保存される。

ここで、本実施例の質量分析装置１における測定パラメータについて説明する。

ＥＳＩプローブ２０１に関する測定パラメータには、例えばＥＳＩプローブ２０１に対して印加する直流電圧（ＥＳＩ電圧）、ネブライザガスのガス温度及びガス流量、ＥＳＩプローブ２０１の先端位置（加熱キャピラリ２０２の入口に対する位置）、加熱キャピラリ２０２の加熱温度が含まれる。

第１イオンレンズ群２１１に関する測定パラメータには、例えば円環状の各電極に印加する直流電圧の大きさ、高周波電圧の振幅及び周波数、並びに各電極の位置が含まれる。

第１イオンガイド２２１及び第２イオンガイド２２２に関する測定パラメータには、例えばロッド状の各電極に印加する直流電圧の大きさ、高周波電圧の振幅及び周波数、並びに各電極の位置が含まれる。

前段四重極マスフィルタ２３１の測定パラメータには、例えばプリロッド電極２３１１、メインロッド電極２３１２、及びポストロッド電極２３１３のそれぞれに印加する直流電圧の大きさ、高周波電圧の振幅及び周波数、と各電極の位置が含まれる。

コリジョンセル２３２の測定パラメータには、例えば第２イオンレンズ群２３３を構成する各イオンレンズに印加する直流電圧の大きさ、高周波電圧の振幅及び周波数が含まれる。また、コリジョンセル２３２の測定パラメータには、コリジョンガスの圧力、コリジョンセル２３２内に配置されている多重極マスフィルタ２３４に印加する直流電圧の大きさ、高周波電圧の振幅及び周波数、コリジョンセル２３２の入口と出口にそれぞれ印加する直流電圧も含まれる。

後段四重極マスフィルタ２３５の測定パラメータには、例えばプリロッド電極２３５１及びメインロッド電極２３５２のそれぞれに印加する直流電圧の大きさ、高周波電圧の振幅及び周波数、メインロッド電極に印加する直流電圧の大きさ、高周波電圧の振幅及び周波数、プリロッド電極２３５１及びメインロッド電極２３５２の位置が含まれる。

イオン検出器２３６の測定パラメータには、コンバージョンダイノード２３６１及び二次電子増倍管２３６２の位置や、二次電子増倍管２３６２における増倍率が含まれる。

本実施例のクロマトグラフ質量分析装置は、実際に分析対象試料の質量分析を行う前に実行する、測定パラメータの調整（オートチューニング）に特徴を有する。

質量分析装置を長期にわたって質量分析装置を使用し続けると各ユニットの電極等の構成部品に経年劣化が生じる。電極等が経年劣化すると、経年劣化前と同じ測定パラメータを用いて電極等に電圧を印加しても、イオンの挙動を制御するための電場が経年劣化前とは異なり、測定の精度が低下する。その結果、過去にオートチューニングを行ったときと同じ精度や感度でイオンを測定することができなくなる。

また、多数の試料を質量分析するために複数の質量分析装置を併用することがある。こうした場合は、通常、同一機種の質量分析装置が用いられる。しかし、同一機種の質量分析装置であっても公差の範囲内で装置の構成部品の寸法や組み付け精度が相違する。そのため、全ての質量分析装置で同じ測定パラメータを用いて電極等に電圧を印加しても、装置毎に生成される電場が相違し、同じ精度や感度でイオンを測定することができない。質量分析装置の機種が異なる場合も当然、質量分析の精度や感度が異なる。

本実施例の質量分析装置１では、上記のいずれの場合でも、全ての質量分析装置で常に同じ量の目的成分から生成されるイオンが同じ強度で測定されるように測定パラメータを調整する。以下、本実施例のクロマトグラフ質量分析装置における測定パラメータの調整について説明する。

使用者が測定パラメータの調整を指示すると、機種選択部４２１は、基準値記憶部４１１に保存されている、複数の、所定のイオンの測定強度の基準値と質量分析装置の機種名の組を読み出して、基準値及び／又は機種名を表示部６に表示する。

使用者は、表示部６に表示されている複数の基準値のうちの１つ、又は質量分析装置の機種名を選択する（ステップ１）。例えば、使用者が自ら操作している質量分析装置のみを用いて測定対象試料を質量分析する場合、また、その質量分析装置と同機種の質量分析装置のみを併用して測定対象試料を質量分析する場合には、当該機種又は当該機種に対応付けられている基準値を選択する。一方、他機種の質量分析装置を併用して測定対象試料を質量分析する場合には、使用する機種の中で最もグレードが低い機種、又はその機種に対応付けられている基準値を選択する。使用者が機種（又は基準値）を選択すると、基準値決定部４２２は選択された機種に対応付けられている基準値（又は選択された基準値）を測定パラメータの調整に用いる基準値に決定する。

測定パラメータの調整に使用する基準値が決定すると、測定パラメータ調整部４３は、測定パラメータ記憶部４１２に保存されている各部の測定パラメータの値を読み出す（ステップ２）。そして、使用者に標準試料をセットするよう促す画面を表示部６に表示する。

使用者が標準試料をセットし、測定開始を指示すると、測定パラメータ調整部４３は測定パラメータ記憶部４１２から読み出した測定パラメータの値を用いて標準試料の質量分析を実行し（ステップ３）、測定強度の基準値が対応付けられている所定のイオンの強度を測定する。

標準試料の測定を完了すると、測定パラメータ調整部４３は、所定のイオンの測定強度と基準値が一致している（イオンの測定強度と基準値の差が予め決められた許容範囲内である）かを判定する（ステップ４）。

上記の通り、質量分析装置１の使用開始時にはイオンの測定強度が最も高くなるように最適化された測定パラメータの値が保存されている。従って、通常、この時点で測定される所定のイオンの強度は基準値よりも大きくなる（ステップ４でＮＯ）。本実施例の質量分析装置１では、このイオンの強度の測定値を敢えて下げるように、即ち測定パラメータの一部を最適値から敢えて外すようにして測定パラメータを調整する。

測定パラメータ調整部４３は、測定パラメータ記憶部４１２から、調整の対象とすべき測定パラメータの種類を読み出す。上記の通り、本実施例の質量分析装置１では、コリジョンセル２３２の入口に設けられている第２イオンレンズ群２３３のうちの第３イオンレンズ２３３３に対する印加電圧の値が調整対象として登録されている。そこで、測定パラメータ調整部４３は、先の測定で使用した印加電圧の値（即ちイオンの測定強度が最大になるように調整された最適値）から予め決められた大きさだけ印加電圧の値を変更した、新たな測定パラメータを設定する（ステップ５）。そして、新たに設定した測定パラメータを用いて再び標準試料を測定し（ステップ３）、所定のイオンの強度を測定する。

測定パラメータの値を変更した後に行った測定において、イオンの強度が基準値に一致している場合には（ステップ４でＹＥＳ）、測定パラメータの値の調整を終了する。

一方、イオンの強度が基準値に一致していない（依然としてイオンの測定強度が基準値よりも大きく、その差が予め決められた許容範囲内である）場合には（ステップ４でＮＯ）、再び、先の測定で使用した印加電圧の値からさらに、予め決められた大きさだけ印加電圧の値を変更した、新たな測定パラメータを設定する（ステップ５）。そして、新たに設定した測定パラメータを用いて再び標準試料を測定し（ステップ３）、所定のイオンの強度を測定する。このように、所定のイオンの測定強度が基準値に一致するまで測定パラメータの値の変更と所定のイオンの強度の測定を繰り返し行う。

所定のイオンの測定強度値が基準値に一致すると（ステップ４でＹＥＳ）、測定パラメータ調整部４３は、測定パラメータ記憶部４１２内の、イオンの測定強度の基準値に対応付けられている測定パラメータの値を保存（更新）する（ステップ６）。

本実施例の質量分析装置では、上記のようにコリジョンセル２３２の入口に配置された第２イオンレンズ群２３３のうちの第３イオンレンズ２３３３に印加する電圧によりイオンの測定強度値を調整する。その理由を以下に説明する。

図３に、第３イオンレンズ２３３３に対する印加電圧とイオンの測定強度の関係を示す。図中の、388.25>45.05等の表記は、質量電荷比が+388.25であるイオンをプリカーサイオンとして選択し、そのプリカーサイオンの開裂により生成したイオンの中から質量電荷比が+45.05であるイオンをプロダクトイオンとして選択するＭＲＭ測定におけるプロダクトイオンの強度であることを示す。図３には、4種類の異なるＭＲＭトランジションのそれぞれについて、第３イオンレンズ２３３３への印加電圧を変化させたときのプロダクトイオンの測定強度の変化を示している。図３に示す結果から分かるように、印加電圧の大きさとイオンの測定強度の関係は、ＭＲＭトランジションの種類を問わずほぼ同じである。また、印加電圧を変更することにより、イオンの測定強度を20%未満から100%という広い範囲で調整可能であることが分かる。さらに、印加電圧の変化に対するイオンの測定強度の変化も緩やかである。これらを踏まえ、本実施例では第３イオンレンズ２３３３への印加電圧によりイオンの測定強度値を調整した。

第３イオンレンズ２３３３以外の構成要素に対する印加電圧とイオンの測定強度の関係について、第１イオンレンズ２３３１及び第２イオンガイド２２２を例に説明する。図４は、第１イオンレンズ２３３１に対する印加電圧とイオン測定強度の関係を示すグラフである。図中の表記、及び測定したＭＲＭトランジションは図３と同じである。図４に示す結果から、印加電圧の大きさとイオンの測定強度の関係は、ＭＲＭトランジションの種類を問わずほぼ同じであり、また、第１イオンレンズ２３３１に対する印加電圧を変更することによっても、イオンの測定強度を広い範囲で調整可能であることが分かる。しかし、第１イオンレンズ２３３１に対する印加電圧の変化に対するイオンの測定強度の変化が大きいため、第３イオンレンズ２３３３への印加電圧に比べて、第１イオンレンズ２３３１への印加電圧の変更によりイオンの測定強度を調整することは難しい。

図５は、第２イオンガイド２２２に対する印加電圧とイオン測定強度の関係を示すグラフである。図中の表記、及び測定したＭＲＭトランジションは図３及び４と同じである。図５に示す結果から、印加電圧の大きさとイオンの測定強度の関係は、ＭＲＭトランジションの種類を問わずほぼ同じであることが分かる。しかし、第２イオンガイド２２２への印加電圧を変更することによって調整可能なイオンの測定強度の範囲が狭い。そのため、イオンの測定強度の基準値が小さい場合、第２イオンガイド２２２への印加電圧のみではイオンの測定強度を調整することができない。

上記のように、本実施例におけるイオンの測定強度値の調整は、装置や分析の時期を問わずイオンの測定感度を一定にすることを目的とするものであり、この調整によって質量電荷比が異なるイオンに対して異なる影響を及ぼすことは好ましくない。また、パラメータ値をわずかに変更しただけでイオンの測定強度が大きく変化することも好ましくない。

例えば、ＥＳＩプローブ２０１の位置、ネブライザガスの供給量と温度、印加電圧といった測定パラメータは、測定対象試料や目的成分の特性に応じて最適化する必要があるため、イオンの測定強度の調整の対象にすることは好ましくない。また、例えば、イオン検出器２３６の二次電子増倍管２３６２による増幅率は、質量電荷比を問わずイオンの測定強度をほぼ一律に変化させるものであるが、増倍率を変更することによるイオンの測定強度の変化が大きく、イオンの測定強度を基準値に一致させることが難しい。このような理由から、本実施例では第２イオンレンズ群２３３の第３イオンレンズ２３３３に対する印加電圧の大きさを変更している。もちろん、上記要件を満たす特性を有する他の測定パラメータを調整の対象に使用することもできる。あるいは、複数の測定パラメータを調整の対象としてもよい。

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。上記実施例では基準値記憶部４１１に複数の基準値を保存しておき、その中の1つを使用者に選択させる構成としたが、基準値記憶部４１１に1つの基準値のみを保存しておき、測定パラメータの調整時にその基準値を自動的に選択するように構成してもよい。

上記実施例では第３イオンレンズ２３３３に対する印加電圧のみを調整するため、オートチューニングを実行する構成としたが、ＥＳＩプローブ２０１、第１イオンレンズ群２１１等の位置の調整を行う場合には、使用者が手作業で対象の構成物を移動してもよい。あるいは、対象の構造物を移動させる移動機構を設け、上記実施例と同様にオートチューニングを実行するようにしてもよい。

また、上記実施例では1つの機種に対して1つの所定のイオンの基準値を対応付ける構成としたが、1つの機種に対して、質量電荷比や化学構造が異なる複数のイオンについて測定強度の基準値を対応づけておき、使用者にいずれか1つの所定のイオンを選択させるようにしてもよい。例えば、食品に含まれる農薬の定量と、生体試料に含まれる薬物の定量が主たる用途である質量分析装置の場合に、農薬由来の所定のイオンの測定強度値と、薬物由来の所定のイオンの測定強度値を保存しておき、測定パラメータの調整後に実行する測定対象試料に応じたものを使用者に選択させるように構成することもできる。

［態様］
上述した複数の例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

（第１項）
一態様に係る質量分析装置は、
所定の質量電荷比を有するイオンについて、各部の測定パラメータを最適化することにより得られる当該イオンの測定強度の最高値よりも低い値である基準値が保存された記憶部と、
前記所定の質量電荷比を有するイオンを含む試料を測定する際に、該イオンの測定強度が前記基準値となるように各部の測定パラメータを調整するパラメータ調整部と
を備える。

（第６項）
また、一態様に係る質量分析方法は、
所定の質量電荷比を有するイオンについて質量分析装置を用いて質量分析を行う際に、予め定められた、前記質量分析装置の各部の測定パラメータを最適化することにより得られる当該イオンの測定強度の最高値よりも低い値である基準値で該イオンが検出されるように前記各部の測定パラメータを調整する
ものである。

第１項に記載の質量分析装置及び第６項に記載の質量分析方法では、所定の質量電荷比を有するイオンについて、予め、各部の測定パラメータを最適化することにより得られる当該イオンの測定強度の最高値よりも低い値である基準値を記憶部に保存しておく。そして、所定のイオンの測定強度がこの基準値となるように各部の測定パラメータを調整する。従来の質量分析装置では、所定のイオンの測定強度が最高値になるように測定パラメータを調整していたため、質量分析装置が経年劣化すると、その最高値でイオンを測定することが不可能になっていたが、第１項に記載の質量分析装置及び第６項に記載の質量分析方法では、前記基準値として経年劣化が生じても到達可能なイオンの強度値を使用することで、分析毎に検量線を作成することなく正確に質量分析を行うことができる。また、質量分析装置に機差がある場合でも、使用する全ての質量分析装置で取得可能なイオンの測定強度の基準値を設定することで、装置毎に検量線を作成することなく全ての質量分析装置で正確に質量分析を行うことができる。

（第２項）
第１項に記載の質量分析装置において、
イオン化部、イオン輸送部、前段質量分離部、イオン解離部、後段質量分離部、及びイオン検出部をそれぞれ構成部として有し、
前記パラメータ調整部は、前記構成部単位で測定パラメータを調整する。

第２項に記載の質量分析装置では、構成部単位で測定パラメータを調整することで、他の構成部への影響を抑えつつイオンの測定強度を調整することができる。

（第３項）
第１項又は第２項に記載の質量分析装置において、
前記測定パラメータが、所定の電極に印加される直流電圧の値である。

質量分析装置における測定パラメータのうち、各部に設けられた電極に印加される高周波電圧はイオンを収束させたり質量分離したりすることを目的とする場合が多く、高周波電圧の大きさや周波数を変更すると分析対象試料の測定結果に影響を及ぼす可能性がある。一方、各部に設けられた電極に印加される直流電圧は主としてイオンの加速や減速を目的するものであり、イオンの質量電荷比との相関性が低い。従って、第３項に記載の質量分析装置では、分析対象試料の測定結果への影響を抑えつつ、所定のイオンの測定強度が基準値になるように測定パラメータを調整することができる。

（第４項）
第１項から第３項に記載の質量分析装置において、
前記記憶部に複数の前記基準値が保存されており、
さらに、
前記複数の基準値のうちのいずれかの選択を受け付ける基準値選択部
を備え、
前記パラメータ調整部が、前記所定の質量電荷比を有するイオンの測定強度が前記基準値選択部が受け付けた基準値となるように各部の測定パラメータを調整する。

（第５項）
第４項に記載の質量分析装置において、
前記複数の基準値が、それぞれ質量分析装置の機種と対応付けられており、
前記基準値選択部は、
測定に使用する、複数の質量分析装置の機種の選択を受け付ける機種選択部と、
前記機種選択部が受け付けた複数の機種に対応付けられたイオンの測定強度の基準値のうち、最も小さい基準値を決定する基準値決定部と
を備え、
前記パラメータ調整部が、前記所定の質量電荷比を有するイオンの測定強度が前記基準値決定部が決定した基準値となるように各部の測定パラメータを調整する。

第４項に記載の質量分析装置では、複数の基準値の中から所望の値を選択して測定パラメータを調整することができる。例えば第５項に記載の質量分析装置のように、測定対象試料の質量分析を複数の異なる機種の質量分析装置を用いて行う場合に、最もグレードの低い（イオンの検出感度が低い）質量分析装置に合わせた基準値を選択し、機種が異なる質量分析装置間でイオンの検出感度を一致させることができる。

１…質量分析装置
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…第１イオンレンズ群
２１２…スキマー
２２…第２中間真空室
２２１…第１イオンガイド
２２２…第２イオンガイド
２３…分析室
２３１…前段四重極マスフィルタ
２３１１…プリロッド電極
２３１２…メインロッド電極
２３１３…ポストロッド電極
２３２…コリジョンセル
２３３…第２イオンレンズ群
２３３１、２３３２、２３３３…イオンレンズ
２３４…多重極マスフィルタ
２３５…後段四重極マスフィルタ
２３５１…プリロッド電極
２３５２…メインロッド電極
２３６…イオン検出器
２３６１…コンバージョンダイノード
２３６２…二次電子増倍管
４…制御・処理部
４１…記憶部
４１１…基準値記憶部
４１２…測定パラメータ記憶部
４２…基準値選択部
４２１…機種選択部
４２２…基準値決定部
４３…測定パラメータ調整部
５…入力部
６…表示部

Claims

所定の質量電荷比を有するイオンについて、質量分析装置を構成する各部の測定パラメータを最適化することにより得られる当該イオンの測定強度の最高値よりも低い値である基準値が保存された記憶部と、
前記所定の質量電荷比を有するイオンを含む試料を測定する際に、該イオンの測定強度が前記基準値となるように各部の測定パラメータを調整するパラメータ調整部と
を備える質量分析装置。
イオン化部、イオン輸送部、前段質量分離部、イオン解離部、後段質量分離部、及びイオン検出部をそれぞれ構成部として有し、
前記パラメータ調整部は、前記構成部単位で測定パラメータを調整する、請求項１に記載の質量分析装置。
前記測定パラメータが、所定の電極に印加される直流電圧の値である、請求項１に記載の質量分析装置。
前記記憶部に複数の前記基準値が保存されており、
さらに、
前記複数の基準値のうちのいずれかの選択を受け付ける基準値選択部
を備え、
前記パラメータ調整部が、前記所定の質量電荷比を有するイオンの測定強度が前記基準値選択部が受け付けた基準値となるように各部の測定パラメータを調整する、請求項１に記載の質量分析装置。
前記複数の基準値が、それぞれ質量分析装置の機種と対応付けられており、
前記基準値選択部は、
測定に使用する、複数の質量分析装置の機種の選択を受け付ける機種選択部と、
前記機種選択部が受け付けた複数の機種に対応付けられたイオンの測定強度の基準値のうち、最も小さい基準値を決定する基準値決定部と
を備え、
前記パラメータ調整部が、前記所定の質量電荷比を有するイオンの測定強度が前記基準値決定部が決定した基準値となるように各部の測定パラメータを調整する、請求項４に記載の質量分析装置。
所定の質量電荷比を有するイオンについて質量分析装置を用いて質量分析を行う際に、予め定められた、前記質量分析装置の各部の測定パラメータを最適化することにより得られる当該イオンの測定強度の最高値よりも低い値である基準値で該イオンが検出されるように前記各部の測定パラメータを調整する、質量分析方法。