JP7355862B2 - マルチパス符号化周波数押し出しのための方法及びシステム - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
このＰＣＴ出願は、２０１９年７月１２日に出願された米国仮特許出願第６２／８７３，３８１号に対する優先権を主張するものであり、同仮出願の開示は本願の開示の一部と見なされ、これによりその全体が参照によって組み入れられる。

この開示は、質量分光分析の分野に関し、より具体的には、延長された飛行経路を有する飛行時間型質量分析計の質量分解度、感度、ダイナミックレンジ、及び質量範囲を同時に改善する方法に関する。

分析化学では様々な混合物の同定及び定量分析のために飛行時間型質量分析計（ＴＯＦ ＭＳ）が広く使用されている。ＴＯＦ ＭＳの質量分解度を高めるために、米国特許第５，０１７，７８０号は、折り返し経路多重反射飛行時間型質量分析計（ＭＲ－ＴＯＦ ＭＳ）を開示している。ＭＳの質量分解度は、感度とダイナミックレンジが比例的に低下することを代償に改善される（即ち、質量分解度の２倍の改善は、感度の５０％の低下を伴う）。

ＭＲ－ＴＯＦ ＭＳの質量分解度は、イオンがイオン検出器に到着する前に分析部を通って２回のパスを取るように導かれることによって延長された飛行経路を有するというモード（マルチパスモード）で質量分析部を動作させることによって更に改善される可能性がある。飛行時間を２倍にすることによって、質量分解度は大凡２倍化されるが、一方、マルチパスモードで動作することによって感度とダイナミックレンジは２倍減少する。加えて、マルチパスモードで動作することは、質量分析部を通るダブルパスのせいで、質量範囲が４対１範囲（即ち、質量１００－４００）に絞られることを余儀なくされ、マルチパスモードで動作することの有用性が限定されることになる。

これによりその全体が本明細書に参考文献として援用される２０１６年８月１日出願の米国特許第９，９８４，８６２号は、固有のパルス対間間隔を有する既定のパルスシーケンスを使用してイオン源を高速にパルス化し、結果として生じる重複したスペクトルを取得し、データの論理的分析をパルス間隔の情報と併用してスペクトルを復号することによって、ＭＲ－ＴＯＦ ＭＳの感度及びダイナミックレンジを改善するというスキームを開示している。実施され得るデコーダの例が、２０１５年５月１５日にＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０３１１７３号として出願された米国特許第９，７８６，４８４号に記載されており、その開示はこれにより本明細書に参考文献としてその全体が援用される。しかしながら、この技法、例えばこのデコーダを使用した技法は、ＭＲ－ＴＯＦ ＭＳを通常モードで動作させることに適用できるだけで、マルチパスモードで動作させることには適用できない。

米国特許第５，０１７，７８０号 米国特許第９，９８４，８６２号 米国特許第９，７８６，４８４号 米国特許第７，３８５，１８７号 米国特許第９，４０６，４９３号

質量分析機器は或る特定の観点では適格であるとはいえ、一部の特定の機器――特にＭＲ－ＴＯＦ ＭＳ機器――の感度と質量範囲は改善される余地がある。

開示の１つの態様は、質量分析部、イオン押し出しデバイス、フィルタリングデバイス、マルチパス反射器、検出器、及びデコーダを備える飛行時間型質量分析計（ＴＯＦ ＭＳ）を提供している。イオン押し出しデバイスは、イオンを質量分析部の中へ押し出すように配置される。フィルタリングデバイスは、イオンの質量範囲に基づいてイオンの一部をフィルタリングするように配置される。マルチパス反射器は、質量分析部を通る更なるパスのためにイオンを選択的に反射するように配置される。検出器はイオンを受け取るように配置される。デコーダは、イオンの全質量範囲のマススペクトルを再構築するように配置される。

開示の諸実施形は、以下の特徴の１つ又はそれ以上を含み得る。幾つかの実施形では、ＴＯＦ ＭＳは、飛行時間と質量分解度を高めるためにイオンが質量分析部を通って２回以上のパスを取るというマルチパスモードで動作している。

フィルタリングデバイスは、関心のある質量範囲ウインドーの外のイオンを除去するように配置されることができる。フィルタリングデバイスは、イオンがイオン押し出しデバイスによって押し出された後にイオンの一部を除去するように配置される偏向パルサー（deflect pulser）を含んでいてもよい。偏向パルサーは、イオンのその後の押し出し中にパスウインドーを漸進的に変化させて、イオンのうちの、関心のある移動質量範囲ウインドーの外の１つ又はそれ以上を選択的に拒絶するように配置されることができる。

フィルタリングデバイスは、イオンがイオン押し出しデバイスによって押し出される前にイオンの一部を除去するように配置される四重極を含んでいてもよい。四重極は、イオンのその後の押し出し中にパスウインドーを漸進的に変化させて、イオンのうちの、関心のある移動質量範囲ウインドーの外の１つ又はそれ以上を選択的に拒絶するように配置されることができる。

イオン押し出しデバイスは、イオンのための押し出し間隔のタイミングを定義する符号化パターンを実施するように配置されることができる。符号化パターンは、実質的にランダムであってもよいし、又は符号化パターンは繰り返し干渉を最小化するように計算されてもよい。

開示の別の態様は、飛行時間型質量分析計（ＴＯＦ ＭＳ）を動作させるための方法を提供している。方法は、イオン押し出しデバイスを介し、イオンをＴＯＦ ＭＳの質量分析部の中へ押し出す工程を含む。方法は、フィルタリングデバイスを介し、イオンの質量範囲に基づいてイオンの一部をフィルタリングする工程を含む。方法は、マルチパス反射器を介し、質量分析部を通る更なるパスのためにイオンを反射する工程を含む。方法は、検出器を介しイオンを受け取る工程を含む。方法は、デコーダを介し、イオンの全質量範囲のマススペクトルを再構築する工程を含む。

開示の諸実施形は、以下の特徴の１つ又はそれ以上を含み得る。幾つかの実施形では、ＴＯＦ ＭＳは、飛行時間と質量分解度を高めるために、イオンが質量分析部を通って２回以上のパスを取るというマルチパスモードで動作している。

フィルタリングデバイスは、関心のある質量範囲ウインドーの外のイオンを除去するように配置されることができる。フィルタリングデバイスは、イオンがイオン押し出しデバイスによって押し出された後にイオンの一部を除去するように配置される偏向パルサーを含んでいてもよい。偏向パルサーは、イオンのその後の押し出し中にパスウインドーを漸進的に変化させて、イオンのうちの、関心のある移動質量範囲ウインドーの外の１つ又はそれ以上を選択的に拒絶するように配置されることができる。

フィルタリングデバイスは、イオンがイオン押し出しデバイスによって押し出される前にイオンの一部を除去するように配置される四重極を含んでいてもよい。四重極は、イオンのその後の押し出し中にパスウインドーを漸進的に変化させて、イオンのうちの、関心のある移動質量範囲ウインドーの外の１つ又はそれ以上を選択的に拒絶するように配置されることができる。

イオン押し出しデバイスは、イオンのための押し出し間隔のタイミングを定義する符号化パターンを実施するように配置されることができる。符号化パターンは、実質的にランダムであってもよいし、又は符号化パターンは繰り返し干渉を最小化するように計算されてもよい。

開示の１つ又はそれ以上の実施形の詳細事項は、添付図面及び以下の説明に示されている。他の態様、特徴、及び利点は、説明及び図面並びに特許請求の範囲から明らかになるであろう。

本開示の原理に従ってマルチパスモードで動作しているＭＲ－ＴＯＦ質量分析計の概略図である。 或る例示としてのＭＰ－ＥＦＰ動作のタイミングを例示しているＭＲ－ＴＯＦ質量分析計の概略図である。 関心のある最も重いイオンの出射、反射、及び到着を例示しているＭＲ－ＴＯＦ質量分析計の概略図である。 関心のある最も軽いイオンの出射、反射、及び到着を例示しているＭＲ－ＴＯＦ質量分析計の概略図である。 早期シングルパス干渉イオンの経路を例示しているＭＲ－ＴＯＦ質量分析計の概略図である。 後期シングルパス干渉イオンの経路を例示しているＭＲ－ＴＯＦ質量分析計の概略図である。 シングルパスエイリアシングイオンの経路を例示しているＭＲ－ＴＯＦ質量分析計の概略図である。 マルチパスエイリアシングイオンの経路を例示しているＭＲ－ＴＯＦ質量分析計の概略図である。 質量分析計を通る２回目のパスを受けることになる各押し出しからの最も低い質量及び最も高い質量を例示しているグラフである。 質量分析計を通る２回目のパスを受けることになる各押し出しからの最も低い質量及び最も高い質量と、５００の質量を有する押し出しのスパンと、を例示しているグラフである。 質量分析計を通る２回目のパスを受けることになる、各押し出しからの最低質量及び最高質量と、５０の質量を有する押し出しのスパンと、を例示しているグラフである。 ＥＦＰゲイン対イオンの質量を例示しているグラフである。 本開示の原理に従って質量分析計を動作させるための方法を例示しているフローチャートである。

様々な図面の同様の参照記号は同様の要素を表す。

様々な実施形態の以下の説明は、本質的には例示にすぎず、発明、その適用、又はその使用を制限することを一切意図していない。簡潔さを期し、本明細書の開示は、様々な例示としての実施形態における多重反射飛行時間型質量分析計（ＭＲ－ＴＯＦ ＭＳ）システムを描き、記述しているが、概して、任意の適切な質量分析システムが利用され得るものと理解されたい。以上に基づき、概して理解されるべきこととして、本明細書で使用される命名法は単に便宜上のものであり、発明を説明するために使用される用語は、当業者によって最も広範な意味を与えられるべきである。

本明細書に記載のシステム及び方法は、２００４年６月１８日にＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０１９５９３号として出願された米国特許第７，３８５，１８７号に記載されている様なＭＲ－ＴＯＦ質量分析計を参照しており、また本明細書に記載のシステム及び方法は、２０１４年１０月３日に出願された米国特許第９，４０６，４９３号に記載されている様な符号化頻回パルス（ＥＦＰ：Encoded Frequent Pulses）を実施することができ、上記各特許の開示はこれにより本明細書に参考文献としてその全体が援用される。ＥＦＰは符号化頻回押し出し（Encoded Frequent Pushing）を指すこともある。

ＭＲ－ＴＯＦ質量分析計は、適度な機器サイズを維持しつつ質量分解度を改善する可能性がある。しかしながら、高い質量分解度は、長い飛行時間によってＭＲ－ＴＯＦ質量分析計への低デューティサイクルイオン導入を余儀なくされるせいで感度の低下を招きかねない。ＥＦＰの実施は、固有の押し出し間隔を有する押し出しパルスの符号化されたパターンと、符号化されたパターンを使用する信号を復号する数値的手段と、を用いてデューティサイクルを増加させることによって、質量分析計で失われる感度の一部を埋め合わせることができるだろう。

質量分析計は、更に、質量分解度を改善するためにイオンが質量分析計を２回以上横断するいわゆるマルチパスモード（又はズームモード）で動作され得る。マルチパスモードは、活動時にはイオンを方向転換させて質量分析計をもう１回通過させようとし不活動時にはイオンが検出器へ到達するのを許容しようとする制御可能な反射を、長い飛行経路の終端に採用することによって（例えば、マルチパス反射器を使用することによって）成し遂げられる。質量分析計を通るパスの数が増えるほど質量分解度は改善される一方で、感度は低下し、質量電荷（ＭＺ）比範囲はパス毎により深刻に絞られることになるだろう。例えば、質量分析計を通るパスを２回にして動作されるＭＲ－ＴＯＦ質量分析計は、質量分解度の大凡２倍の改善（即ち、比例的な改善）を実現するかもしれないが、それにはイオン感度の損失が２倍になること及び質量範囲が４：１（即ち、１００ＭＺ－４００ＭＺ）に絞られることが付きまとう。

質量範囲の絞りはマルチパス反射器の動作が原因であり得る。イオンは質量分析計を通るシングルパスを経たらそれらの質量電荷比に基づいて分離されている。反射器は、関心のある最も軽いイオンを２回目のパスのために反射するべく適時に活動化するように構成されることができる。反射器は、次いで、最も軽いイオンがそれらの２回目のパス後に検出部に到達するために適時に非活動化するように構成されることができる。そして、より重いイオンは、２回目のパスのために反射されるべく、反射器が非活動化する前に反射器に到達することになる。その結果、最も重いイオンのシングルパス飛行時間は、最も軽いイオンのダブルパス飛行時間に大凡等しくなるだろう。

典型的なＴＯＦ機器内のイオンは、それらの飛行時間がそれらの質量電荷比の平方根に大凡比例するという関係を有し得る。

ここに、ＴＯＦは飛行時間、ｋは非ゼロの正の数である比例定数、ＭＺは質量電荷比である。

２パスのマルチパスモードについて、最も重いイオンの飛行時間は最も軽いイオンの飛行時間の大凡２倍であり、したがって質量範囲は以下の方程式に示されている様に概ね４：１になるだろう。

ここに、ＴＯＦ_{Ｈｅａｖｙ}は最も重いイオンの飛行時間、ＴＯＦ_Lightは最も軽いイオンの飛行時間、ＭＺ_{Ｈｅａｖｙ}は最も重いイオンの質量電荷比、及びＭＺ_Lightは最も軽いイオンの質量電荷比である。

最も軽いイオンがそれらの１回目のパスを経て反射器に到達する前に反射器は十分に活動化し、最も軽いイオンがそれらの２回目のパスを経て到着する前に反射器は再び非活動化するので、質量範囲は約３．５：１に絞られる可能性がある。マルチパスモード特有の質量範囲の絞り及び感度低下は、実践的用途におけるマルチパスモードの有用性を制限しかねない。図１は、マルチパスモード動作のタイミングを例示している。

したがって、ＭＲ－ＴＯＦ質量分析計の感度、ダイナミックレンジ、及び質量範囲は、以下によって改善され、即ち、（ｉ）少なくとも部分的に固有の押し出し間隔を有する一連の重複する符号化された押し出しを導入すること、（ｉｉ）エイリアシングを回避するために符号化された押し出しのそれぞれからのイオンの質量範囲を絞ること、（ｉｉｉ）複数の押し出しからの複数の質量範囲を通すようにマルチパス反射器のタイミングを操作すること、及び（ｉｖ）高分解度マススペクトルを再構築するために、押し出しシーケンス、反射器タイミング、及びイオン飛行時間の知識を有する数値的なデコーダを配備すること、によって改善される可能性がある。

マルチパス符号化周波数押し出し（ＭＰ－ＥＦＰ：Multi-pass encoded frequency pushing）は、拡張された質量範囲と高い感度を享受しつつ、質量分析がマルチパスモードの強化された質量分解度からの恩恵を得ることを可能にするだろう。その様な構成は、適切な動作を確約するための、イオン押し出しデバイスとマルチパス反射器とエンコーダとデコーダの間の精密で詳細な相互作用を含むことができる。これらの構成要素がマルチパスモード中に一体となって協働することが、これまでの質量分析計システムを凌ぐ有意な改善である。

例えば、ＭＲ－ＴＯＦ質量分析計は、多くの実験にとって実践的な範囲とされ得る１０：１の質量範囲と共にダブルパスのマルチパスモードで動作しているとしてもよい。最も重いイオンと最も軽いイオンの飛行時間は、以下に示されている様に大凡３．１６の比を有しているとしてもよい。

この比は、押し出し期間対反射期間の比を定義するのに使用されることができる。

或る例示としてのＭＰ－ＥＦＰ動作のタイミングを例示する図２を参照して、１つのサイクルからの押し出し期間は、前のサイクルからの取得期間と同じであるとしてもよい。押し出し期間の持続時間は、大凡、関心のある最も重いイオンのシングルパス飛行時間の持続時間であるとしてもよい。反射期間の持続時間は、関心のある最も軽いイオンのシングルパス飛行時間の２倍以下であるとしてもよい。

押し出し期間中、符号化された一連の押し出しパルスがイオンをＭＲ－ＴＯＦ質量分析計の質量分析部の中へ導入し、その結果、重複するマススペクトルがもたらされることになる。押し出し及び反射のタイミングは、押し出しのそれぞれから異なる質量範囲のイオンが反射されるのを可能にするよう設計されることができる。例えば、図３は、関心のある最も重いイオンの出射、反射、及び到着を例示している。関心のある最も重いイオンは、すべてが、押し出しのうちの最も早期の１／３．１６＝３１．６％によって対応されることになる。

図４は、関心のある最も軽いイオンの出射、反射、及び到着を例示している。関心のある最も軽いイオンは、すべてが、押し出しのうちの最も後期の１／３．１６＝３１．６％によって対応されることになる。同様に、最も軽いイオンの質量と最も重いイオンの質量の間の質量を有するイオンは、すべてが、押し出しのうちの約３１．６％によって表されることになる。上述されている様に、１つのサイクルの押し出し期間は前のサイクルの取得期間と一致し得る。

幾つかの実施形では、ＭＲ－ＴＯＦ ＭＳ質量分析部の中へイオンを導入するためにイオン押し出しデバイス（例えば、直交加速器）が使用されており、その場合、直交加速器の平均充填時間、並びに加速領域からイオンを一掃するのに要する時間は、最短の実践的押し出し間隔を制限する可能性がある。関心のあるイオン当たり平均押し出し数は、反射期間の持続時間を平均押し出し間隔で割ったものに等しくなるだろう。例えば、２４０μｓの反射期間及び６μｓの平均押し出し期間は、各質量について２４０／６＝４０押し出しという平均値を現出させ、それはＥＦＰなしのマルチパスモードに比較して４０ｘの感度増加をもたらすことができる。

イオンの３１．６％のみが２回目のパスのために反射されるので、他の６８．４％のイオンは質量分析部を通るシングルパスを経ただけで又は３＋パス後に検出器に到着することになる。これらの余分のイオン信号は４つのグループ、即ち、（１）早期シングルパス干渉イオン、（２）後期シングルパス干渉イオン、（３）シングルパスエイリアシングイオン、及び（４）マルチパスエイリアシングイオンに分けられる。図５は、グループ１：シングルパスイオンが前のサイクルからのダブルパスイオンに干渉していることを例示している。図６は、グループ２：シングルパスイオンが同じサイクルからのダブルパスイオンに干渉していることを例示している。図７は、グループ３：検出器に到着するシングルパスイオンが２回のパスを経て到着した後のより低い質量のイオンと厳密に一致する（即ち、エイリアスを生じる）質量を有していることを例示している。これらのイオン信号は、それらが押し出しパルスの同じセットから来ているのでエイリアスを生じる。図８は、グループ４：３回以上のパスを取るイオンがダブルパスイオンとのエイリアスを生じさせていることを例示している。これらのイオン信号は、それらが押し出しパルスの同じセットから来ているのでエイリアスを生じる。

余分のイオンは、検出器の寿命を縮める働きをする可能性がある。エイリアシングイオン（グループ３及びグループ４）は最も深刻であり、精確なスペクトル復号を妨げかねない。干渉イオン（グループ１及びグループ２）は、スペクトルポピュレーションを増加させ、復号されたスペクトルの品質を劣化させかねない。図９Ａは、質量分析部を通る２回目のパスを受けることになる各押し出しからの最も低い質量及び最も高い質量を例示している。この範囲の外の質量は、各押し出しから偏向され又はフィルタリングされ得る余分のイオンを表す。幾つかの実施形では、エイリアシングイオンのみが各押し出しから除去され、干渉イオンは除去されない。

各押し出しからの所望の質量範囲の外にあるイオンを拒絶するのに幾つかの実現性、例えばフィルタリングデバイス、がある。１つの例として、不要なイオンをそれらが押し出された後に但しそれらが質量分析部の主要部分に進入する前に拒絶するべく偏向パルサーが使用されてもよい。偏向パルサーのタイミングは、毎押し出しからの異なる質量範囲を偏向させるようにプログラムされることができる。偏向パルサーは、イオンのうちの、関心のある移動質量範囲ウインドーの外の１つ又はそれ以上を選択的に拒絶するためにイオンのその後の押し出し中にパスウインドーを漸進的に変化させるようになっていてもよい。別の例として、イオンのうちの、関心のある移動質量範囲ウインドーの外の１つ又はそれ以上を選択的に拒絶するために、四重極が、その後の押し出し中にパスウインドーを漸進的に変化させることによる可変質量フィルタとして使用されてもよい。四重極は、イオンがイオン押し出しデバイスによって押し出される前及びイオンが質量分析部に進入する前にイオンをフィルタリングしてもよい。更に別の例として、偏向（例えば、偏向パルサーを使用すること）とフィルタリング（例えば、四重極を使用すること）の組合せが、毎押し出しについてイオンの質量範囲を絞るための任意の他の適切な手段と併せて使用されることもできるだろう。例えば、四重極が低い質量のイオンをフィルタリングし、偏向パルサーが高い質量のイオンをフィルタリングすることもできる。

図９Ｂを参照すると、図９Ａのプロットが、５００の質量を有する押し出しのスパンを例示するボックスと共に示されている。つまり、これらの押し出しは質量５００を通そうとする。合計１１４の押し出しのうち、これは押し出し１から３７又は押し出しのうちの約３２％を含んでいる。

図９Ｃを参照すると、図９Ａのプロットが、５０の質量を有する押し出しのスパンを例示するボックスと共に示されている。つまり、これらの押し出しは質量５０を通そうとする。合計１１４の押し出しのうち、これは押し出し７９から１１４又は押し出しのうちの約３２％を含んでいる。したがって、この例では、５０と５００の間の質量はすべて押し出しのうちの大凡３２％によって表されることができる。これは、１０：１質量範囲についての完全感度の質量範囲であり得る。

引き続きこの例に関し、一部の実施形では、５０－５００の質量範囲の外の押し出し、例えば３０と７００が含まれることがある。質量３０については、押し出し９５から１１４又は押し出しのうちの約１７％が含まれるだろう。その様な分析は、完全感度の大凡５３％の低いゲインをもたらすことになる（即ち、１７／３２＝５３％）。質量７００については、押し出し１から１７又は押し出しの約１５％が含まれるだろう。その様な分析は、完全感度の大凡４７％の低いゲインをもたらすことになる（即ち、１５／３２＝４７％）。

関心のある最も軽いイオンより下のイオン及び関心のある最も重いイオンより上のイオンは復号されることはできるが、ＥＦＰゲインは漸進的に少なくなってゆき、つまり、寄与する押し出しが少ないほどイオンの質量は当初に意図された質量範囲からより遠ざかる。例えば、図１０に描かれている様に、関心のある最も低い質量の約４分の１の質量は、最大ＥＦＰゲインの２分の１のゲインで復号されるだろう。例えば、以上に説明されている様に、５０－５００の範囲より上及び下の質量は復号されることはできるが、それらは結果的により低いゲインをもたらすだろう。例えば、質量範囲は３０－７００又は２３：１ということもある。一部の実施形では、完全な感度範囲の外の質量についてはゲインのロールオフについて強度を補正するためにデジタルゲインが足されてもよい。

押し出し間隔のタイミングを定義するために、様々な符号化パターンが使用されてもよい。一部の符号化パターンが擬似ランダム又はランダムである一方、他の符号化パターンは繰り返し干渉を最小化するように計算されてもよい。一部の符号化パターンが押し出しそれぞれについて固有の間隔を強制する一方、他の符号化パターンはイオン到着時間の領域特質のせいで押し出し間隔のサブセットが固有であることを要件とするだけであってもよい。

ＭＰ－ＥＦＰデコーダは、符号化された押し出しタイミング、反射タイミング、及び様々なイオンの飛行時間の知識を使用して、全質量範囲のマススペクトルをデコンボリューションし再構築することができる。質量フィルタリングを使用してもなお、重複するスペクトルのせいで避けられない質量干渉が存在する可能性がある。したがって、デコーダは、これらの干渉を拒絶し確実なデータのみを考慮するために数値的方法及び統計学的方法を用いることができる。加えて、スペクトルのポピュレーションは、デコーダの動作において、より高密集にポピュレートされているスペクトルについてより高度の信号確証を要求することによって一役果たすことができる。一部のデコーダは、様々なイオンがそれらの再構築において同じデータ点を使用するはずとの知識を用いて、干渉をより高精度に予測し、復号されたスペクトルの品質を改善することができるだろう。例えば、米国特許第９，７８６，４８４号に記載のデコーダが、マルチパスモードに存在する関心のある移動質量範囲ウインドーに対応するように修正されてもよい。

種々の化合物のマススペクトルは、質量範囲の高い方の端よりも質量範囲の低い方の端がより高密集にポピュレートされる可能性がある。様々な質量範囲からのイオンは取得期間の異なる領域に着陸しようとすることが理由で、そしてまたスペクトルの可変質量依存的ポピュレーションのせいで、デコーダの確証要件は、異なる質量間隔に応じて変わってもよい。

図１１を参照すると、ＭＲ－ＴＯＦ質量分析計を動作させるための方法１１００が概括的に示されている。工程１１０２にて、質量範囲を画定している複数のイオンがイオン押し出しデバイスを介して押し出される。押し出しは、ＭＰ－ＥＦＰを実施している。工程１１０４にて、複数のイオンの一部が、フィルタリングデバイス（例えば、偏向パルサー、四重極など）を介し、質量範囲に基づいてフィルタリングされる。工程１１０６にて、複数のイオンは少なくとも１つの反射器を介して反射される。幾つかの実施形では、複数のイオンの一部は、イオン押し出しデバイスを介して押し出される前及び質量分析部に進入する前に（例えば、四重極を使用して）フィルタリングされる。他の実施形では、複数のイオンの一部は、それらが押し出された後に、但しそれらが質量分析部主要部に進入する前に（例えば、偏向パルサーを使用して）フィルタリングされる。工程１１０８にて、複数のイオンは検出器を介して受け取られる。工程１１１０にて、複数のイオンの全質量範囲のマススペクトルがデコーダを介して再構築される。ここに説明されている方法１１００は、より少ない工程、追加の工程、及び／又は異なる工程を含む余地があり、それらの工程は任意の適切な順序で遂行され得るものと理解されたい。

本願発明の実施例は、例えば、次のとおりである。
［実施例１］
飛行時間型質量分析計（ＴＯＦ ＭＳ）であって、
質量分析部と、
イオンを前記質量分析部の中へ押し出すように配置されるイオン押し出しデバイスと、
前記イオンの質量範囲に基づいて前記イオンの一部をフィルタリングするように配置されるフィルタリングデバイスと、
前記質量分析部を通る更なるパスのために前記イオンを選択的に反射するように配置されるマルチパス反射器と、
前記イオンを受け取るように配置される検出器と、
前記イオンの全質量範囲のマススペクトルを再構築するように配置されるデコーダと、を備えているＴＯＦ ＭＳ。
［実施例２］
前記ＴＯＦ ＭＳが、飛行時間と質量分解度を高めるために前記イオンが前記質量分析部を通って２回以上のパスを取るというマルチパスモードで動作している、実施例１に記載のＴＯＦ ＭＳ。
［実施例３］
前記フィルタリングデバイスは、関心のある質量範囲ウインドーの外のイオンを除去するように配置される、実施例１に記載のＴＯＦ ＭＳ。
［実施例４］
前記フィルタリングデバイスは、前記イオンが前記イオン押し出しデバイスによって押し出された後に前記イオンの一部を除去するように配置される偏向パルサー（deflect pulser）を含んでいる、実施例１に記載のＴＯＦ ＭＳ。
［実施例５］
前記偏向パルサーは、前記イオンのその後の押し出し中にパスウインドーを漸進的に変化させて、前記イオンのうちの、関心のある移動質量範囲ウインドーの外の１つ又はそれ以上を選択的に拒絶するように配置される、実施例４に記載のＴＯＦ ＭＳ。
［実施例６］
前記フィルタリングデバイスは、前記イオンが前記イオン押し出しデバイスによって押し出される前に前記イオンの一部を除去するように配置される四重極を含んでいる、実施例１に記載のＴＯＦ ＭＳ。
［実施例７］
前記四重極は、前記イオンのその後の押し出し中にパスウインドーを漸進的に変化させて、前記イオンのうちの、関心のある移動質量範囲ウインドーの外の１つ又はそれ以上を選択的に拒絶するように配置される、実施例６に記載のＴＯＦ ＭＳ。
［実施例８］
前記イオン押し出しデバイスは、前記イオンのための押し出し間隔のタイミングを定義する符号化パターンを実施するように配置される、実施例１に記載のＴＯＦ ＭＳ。
［実施例９］
前記符号化パターンは実質的にランダムである、実施例８に記載のＴＯＦ ＭＳ。
［実施例１０］
前記符号化パターンは繰り返し干渉を最小化するように計算される、実施例８に記載のＴＯＦ ＭＳ。
［実施例１１］
飛行時間型質量分析計（ＴＯＦ ＭＳ）を動作させるための方法であって、
イオン押し出しデバイスを介し、イオンを前記ＴＯＦ ＭＳの質量分析部の中へ押し出す工程と、
フィルタリングデバイスを介し、前記イオンの質量範囲に基づいて前記イオンの一部をフィルタリングする工程と、
マルチパス反射器を介し、前記質量分析部を通る更なるパスのために前記イオンを反射する工程と、
検出器を介し前記イオンを受け取る工程と、
デコーダを介し、前記イオンの全質量範囲のマススペクトルを再構築する工程と、を備えている方法。
［実施例１２］
前記ＴＯＦ ＭＳは、飛行時間と質量分解度を高めるために、前記イオンが前記質量分析部を通って２回以上のパスを取るというマルチパスモードで動作している、実施例１１に記載の方法。
［実施例１３］
前記フィルタリングデバイスは、関心のある質量範囲ウインドーの外のイオンを除去する、実施例１１に記載の方法。
［実施例１４］
前記フィルタリングデバイスは、前記イオンが前記イオン押し出しデバイスによって押し出された後に前記イオンの一部を除去するように配置される偏向パルサーを含んでいる、実施例１１に記載の方法。
［実施例１５］
前記偏向パルサーは、前記イオンのその後の押し出し中にパスウインドーを漸進的に変化させて、前記イオンのうちの、関心のある移動質量範囲ウインドーの外の１つ又はそれ以上を選択的に拒絶するように配置される、実施例１４に記載の方法。
［実施例１６］
前記フィルタリングデバイスは、前記イオンが前記イオン押し出しデバイスによって押し出される前に前記イオンの一部を除去するように配置される四重極を含んでいる、実施例１１に記載の方法。
［実施例１７］
前記四重極は、前記イオンのその後の押し出し中にパスウインドーを漸進的に変化させて、前記イオンのうちの、関心のある移動質量範囲ウインドーの外の１つ又はそれ以上を選択的に拒絶するように配置される、実施例１６に記載の方法。
［実施例１８］
前記イオン押し出しデバイスは、前記イオンのための押し出し間隔のタイミングを定義する符号化パターンを実施するように配置される、実施例１１に記載の方法。
［実施例１９］
前記符号化パターンは実質的にランダムである、実施例１８に記載の方法。
［実施例２０］
前記符号化パターンは繰り返し干渉を最小化するように計算される、実施例１８に記載の方法。
本願明細書では多数の実施形が説明されている。とはいえ、開示の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な修正がなされ得ることが理解されるだろう。したがって、他の実施形も付随の特許請求の範囲の範囲内である。

Claims (16)

1. 飛行時間型質量分析計（ＴＯＦ ＭＳ）であって、
   質量分析部と、
   イオンを前記質量分析部の中へ押し出すように配置されるイオン押し出しデバイスと、
   前記イオンの質量範囲に基づいて前記イオンの一部をフィルタリングするように配置されるフィルタリングデバイスであって、前記フィルタリングデバイスは前記イオンの一部を除去するように配置されて、前記イオンのその後の押し出し中にパスウインドーを漸進的に変化させ、前記イオンのうちの、関心のある移動質量範囲ウインドーの外の１つ又はそれ以上を選択的に拒絶する、前記フィルタリングデバイスと、
   前記質量分析部を通る更なるパスのために前記イオンを選択的に反射するように配置されるマルチパス反射器と、
   前記イオンを受け取るように配置される検出器と、
   前記イオンの全質量範囲のマススペクトルを再構築するように配置されるデコーダと、を備えているＴＯＦ ＭＳ。
2. 前記ＴＯＦ ＭＳが、飛行時間と質量分解度を高めるために前記イオンが前記質量分析部を通って２回以上のパスを取るというマルチパスモードで動作している、請求項１に記載のＴＯＦ ＭＳ。
3. 前記フィルタリングデバイスは、前記関心のある移動質量範囲ウインドーの外のイオンを除去するように配置される、請求項１に記載のＴＯＦ ＭＳ。
4. 前記フィルタリングデバイスは、前記イオンが前記イオン押し出しデバイスによって押し出された後に前記イオンの前記一部を除去するように配置される偏向パルサー（deflect pulser）を含んでいる、請求項１に記載のＴＯＦ ＭＳ。
5. 前記フィルタリングデバイスは、前記イオンが前記イオン押し出しデバイスによって押し出される前に前記イオンの前記一部を除去するように配置される四重極を含んでいる、請求項１に記載のＴＯＦ ＭＳ。
6. 前記イオン押し出しデバイスは、前記イオンのための押し出し間隔のタイミングを定義する符号化パターンを実施するように配置される、請求項１に記載のＴＯＦ ＭＳ。
7. 前記符号化パターンは実質的にランダムである、請求項６に記載のＴＯＦ ＭＳ。
8. 前記符号化パターンは繰り返し干渉を最小化するように計算される、請求項６に記載のＴＯＦ ＭＳ。
9. 飛行時間型質量分析計（ＴＯＦ ＭＳ）を動作させるための方法であって、
   イオン押し出しデバイスを介し、イオンを前記ＴＯＦ ＭＳの質量分析部の中へ押し出す工程と、
   フィルタリングデバイスを介し、前記イオンの質量範囲に基づいて前記イオンの一部をフィルタリングする工程であって、前記フィルタリングデバイスが前記イオンの一部を除去するように配置されて、前記イオンのその後の押し出し中にパスウインドーを漸進的に変化させ、前記イオンのうちの、関心のある移動質量範囲ウインドーの外の１つ又はそれ以上を選択的に拒絶する、フィルタリングする工程と、
   マルチパス反射器を介し、前記質量分析部を通る更なるパスのために前記イオンを反射する工程と、
   検出器を介し前記イオンを受け取る工程と、
   デコーダを介し、前記イオンの全質量範囲のマススペクトルを再構築する工程と、を備えている方法。
10. 前記ＴＯＦ ＭＳは、飛行時間と質量分解度を高めるために、前記イオンが前記質量分析部を通って２回以上のパスを取るというマルチパスモードで動作している、請求項９に記載の方法。
11. 前記フィルタリングデバイスは、前記関心のある移動質量範囲ウインドーの外のイオンを除去する、請求項９に記載の方法。
12. 前記フィルタリングデバイスは、前記イオンが前記イオン押し出しデバイスによって押し出された後に前記イオンの前記一部を除去するように配置される偏向パルサーを含んでいる、請求項９に記載の方法。
13. 前記フィルタリングデバイスは、前記イオンが前記イオン押し出しデバイスによって押し出される前に前記イオンの前記一部を除去するように配置される四重極を含んでいる、請求項９に記載の方法。
14. 前記イオン押し出しデバイスは、前記イオンのための押し出し間隔のタイミングを定義する符号化パターンを実施するように配置される、請求項９に記載の方法。
15. 前記符号化パターンは実質的にランダムである、請求項１４に記載の方法。
16. 前記符号化パターンは繰り返し干渉を最小化するように計算される、請求項１４に記載の方法。

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