JP7400698B2 - クロマトグラフ質量分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＭＳ／ＭＳ（＝ＭＳ²）分析が可能であるタンデム型質量分析装置をクロマトグラフの検出器として用いたクロマトグラフ質量分析装置に関する。

近年、食品中の残留農薬検査や環境水中の汚染物質検査、或いは生体試料中の代謝物の網羅的解析など、多成分の定性・定量分析が必要な分野において、タンデム型質量分析装置を検出器とした液体クロマトグラフ質量分析装置（ＬＣ－ＭＳ）の利用が急速に進展している。特に後段の質量分離器として飛行時間型質量分離器を用いた四重極－飛行時間型質量分析装置（Ｑ－ＴＯＦ型質量分析装置）は、一般的なトリプル四重極型質量分析装置に比べて、高い質量精度及び質量分解能の測定が可能であることから、複雑な試料に含まれる化合物の同定や定量に威力を発揮している。以下、本明細書において、液体クロマトグラフ質量分析装置及びＬＣ－ＭＳは、検出器としてタンデム型質量分析装置を用いた装置を指すものとする。

ＬＣ－ＭＳを用いて試料中の多成分を網羅的に解析するためのデータ取得手法として、従来、いわゆるショットガン法と呼ばれるデータ依存型取得（ＤＤＡ：Data Dependent Acquisition）と、データ非依存型取得（ＤＩＡ：Data Independent Acquisition）とが知られている（特許文献１、２等参照）。

ＤＤＡでは、まず、イオンを解離させない通常の質量分析（以下「ＭＳ１分析」ということがある）により所定の質量電荷比（厳密には斜字体のm/zであるが、本明細書では慣用に従って「質量電荷比」又は「m/z」と記す）範囲に亘るマススペクトル（以下、ＭＳ１分析により得られたマススペクトルを「ＭＳ１スペクトル」という）を取得する。そして、そのＭＳ１スペクトルにおいて観測されるピークについて、例えば信号強度が閾値以上である等の所与の条件に適合する１又は複数のイオンピークを選択する。そして、上記ＭＳ１分析に引き続いて、その選択されたイオンピークに対応するイオンをプリカーサーイオンとして、各プリカーサーイオンが含まれる狭い質量電荷比範囲のイオンをターゲットとしてＭＳ／ＭＳ（以下「ＭＳ２分析」ということがある）分析を実行し、多様なプロダクトイオンが観測されるＭＳ／ＭＳスペクトルを取得する。

一方、ＤＩＡの代表的な手法であるＳＷＡＴＨ（Sequential Window Acquisition of all THeoretical fragment ion spectra mass spectrometry）（登録商標）法では、測定対象の質量電荷比範囲全体を細かい質量電荷比幅に分割して、複数のウインドウを設定する。そして、そのウインドウを順番に一つずつ選択しながら、各ウインドウの質量電荷比幅に含まれる質量電荷比を有するイオンを一括してプリカーサーイオンとして、そのプリカーサーイオンから生成されるプロダクトイオンを網羅的にスキャン測定してウインドウ毎にＭＳ／ＭＳスペクトルを取得する。一般的に、一つのウインドウの質量電荷比幅は数Da～数十Da程度である。

国際公開第２０１９／０１２５８９号 米国特許第８８０９７７０号明細書

ＤＤＡでは、ＭＳ／ＭＳ分析時にプリカーサーイオンを選択する質量電荷比範囲がごく狭い。そのため、目的とする単一のイオン種に由来するプロダクトイオンが観測される、純粋性が高いＭＳ／ＭＳスペクトルが得られ易い。その反面、質量分析装置に導入される溶出液中に多数の成分が含まれ、ＭＳ１スペクトルに現れるイオンピークの数が多くなり過ぎると、実質的に同時にＭＳ／ＭＳ分析が可能であるプリカーサーイオンの数の制約から、一部の成分についてＭＳ／ＭＳスペクトルが得られない場合がある。即ち、成分検出の見逃しが生じ、解析の網羅性が低下するおそれがある。これを回避するために、実質的に同時にＭＳ／ＭＳ分析が可能であるプリカーサーイオンの数を増やすと、一つのＭＳ１スペクトルに基いて実行されるＭＳ／ＭＳ分析の数が多くなり過ぎ、そのためにデータのサンプリング時間間隔が広くなってしまう。その結果、或る成分の濃度が十分に高い状態であるときにＭＳ／ＭＳスペクトルを取得することができず、定量性が低下する場合がある、等の問題がある。

これに対し、上述したＤＩＡでは、測定対象の質量電荷比範囲全体をカバーするようにウインドウを定めるので、多数の成分が同時に質量分析装置に導入された場合であっても、全ての成分についてのプロダクトイオン情報を取得することができる。即ち、ＤＤＡに比べると解析の網羅性は高い。しかしながら、各ウインドウの質量電荷比幅はＤＤＡにおいてプリカーサーイオンが選択される質量電荷比範囲に比べて広いので、異なる成分に由来するイオンが一つのウインドウに入る可能性があり、その場合、その複数のイオン種からそれぞれ生成されるプロダクトイオンがＭＳ／ＭＳスペクトルに混在して現れる。即ち、ＭＳ／ＭＳスペクトルの純粋性は低く、その点でＤＤＡと比べるとＭＳ／ＭＳスペクトルの品質は低い。

本発明はこうした課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、高い網羅性を実現しながら、純粋性の高い良好な品質のＭＳ／ＭＳスペクトルを取得することができるクロマトグラフ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なされた本発明に係るクロマトグラフ質量分析装置の一態様は、
クロマトグラフとＭＳ／ＭＳ分析が可能であるタンデム型質量分析部とを組み合わせた測定部と、
前記測定部を制御することによりクロマトグラフ質量分析を実行する制御部であって、少なくとも、所定の質量電荷比範囲に亘りイオンを測定する第１質量分析と、前記質量電荷比範囲を複数に分割した各ウインドウにそれぞれ含まれるイオンをプリカーサーイオンとするデータ非依存型取得によるＭＳ／ＭＳ分析と、を一つのサイクルとして、これを繰り返し実行するように前記タンデム型質量分析部を動作させる制御部と、
分析実行中に、前記ウインドウ毎に、データ非依存型取得によるＭＳ／ＭＳ分析により得られたＭＳ／ＭＳスペクトルから得られる強度情報に基いて、実行中であるサイクルにおいて非定常的に実施されるデータ依存型取得によるＭＳ／ＭＳ分析のためのウインドウを選択するウインドウ選択部と、
前記実行中であるサイクルにおける第１質量分析により得られたマススペクトルの中で、前記ウインドウ選択部で選択されたウインドウの質量電荷比範囲に含まれるピーク情報から、該ウインドウに対応するプリカーサーイオンを決定するプリカーサーイオン決定部と、
前記プリカーサーイオン決定部で決定されたプリカーサーイオンを、前記実行中であるサイクルにおいて非定常的に実施されるデータ依存型取得によるＭＳ／ＭＳ分析のプリカーサーイオンとして前記制御部に指示するデータ依存型取得条件設定部と、
を備える。

ここで、上記クロマトグラフは、液体クロマトグラフ又はガスクロマトグラフのいずれでもよい。また、上記タンデム型質量分析部は例えば、四重極－飛行時間型質量分析装置、イオントラップ飛行時間型質量分析装置、イオントラップ型質量分析装置、トリプル四重極型質量分析装置などのいずれかである。

本発明に係るクロマトグラフ質量分析装置の上記態様において、ウインドウ選択部は、或る一つのサイクルにおいてＤＩＡによるＭＳ／ＭＳ分析が終わると直ぐに、一つのウインドウについてのＭＳ／ＭＳスペクトルから得られる強度情報に基いて、そのサイクルにおいて非定常的に実施されるＤＤＡによるＭＳ／ＭＳ分析の対象とするウインドウを一又は複数選択する。或いは、ウインドウが一つも選択されない場合もあり得る。プリカーサーイオン決定部は、第１質量分析により得られたマススペクトルを利用して、選択されたウインドウ毎にプリカーサーイオンを決定する。そして、プリカーサーイオンが決まったならば、データ依存型取得条件設定部はそのイオンをＤＤＡによるＭＳ／ＭＳ分析のプリカーサーイオンとして制御部に指示し、それを受けて制御部はＤＤＡによるＭＳ／ＭＳ分析を実行する。

上述したようにＤＩＡによる分析結果からウインドウが選択されなかった場合や、ウインドウが選択されても適切なプリカーサーイオンが決定できなかった場合には、そのサイクルにおけるＤＤＡによるＭＳ／ＭＳ分析は実行されない。この意味において、ＤＩＡによるＭＳ／ＭＳ分析は各サイクルにおいて必ず実施される定常的なＭＳ／ＭＳ分析であり、ＤＤＡによるＭＳ／ＭＳ分析は条件によっては実施されないサイクルもある非定常的なＭＳ／ＭＳ分析である。

即ち、本発明に係るクロマトグラフ質量分析装置の上記態様では、各サイクルにおけるＤＩＡによるＭＳ／ＭＳ分析によって作成されるＭＳ／ＭＳスペクトルから得られるウインドウ毎のイオンの強度情報に基いて、つまりは、ウインドウ毎に含まれる成分の濃度（存在量）に応じて、ＤＤＡによるＭＳ／ＭＳ分析の対象であるプリカーサーイオンが決定される。一般に、ウインドウの質量電荷比幅は、クロマトグラフ質量分析での測定対象である質量電荷比範囲全体に比べると格段に狭く、それぞれのウインドウ内で独立した、つまりは他のウインドウの影響を受けない判定基準で以て、プリカーサーイオンが探索される。そのため、ウインドウ間で各ウインドウに含まれる成分の濃度（存在量）に大きな差異があるような場合であっても、それぞれの成分について適切なタイミング、例えば濃度が比較的大きくなったときにＤＤＡによるＭＳ／ＭＳスペクトルを取得することができる。

これにより、本発明に係るクロマトグラフ質量分析装置の上記態様によれば、試料中の比較的存在量が少ない成分についても、純粋性が高く且つ感度の高いＭＳ／ＭＳスペクトルを取得することができる。また、本発明に係るクロマトグラフ質量分析装置の上記態様によれば、例えば十分な定量性が確保できるようなクロマトグラムを得ることができるという条件を満たすために定められた、タンデム型質量分析部の分析速度の制約の下で、測定対象の質量電荷比範囲全体を確実にカバーする各ウインドウについてのＭＳ／ＭＳスペクトルを得ることができ、解析の網羅性を確保することができる。即ち、本発明に係るクロマトグラフ質量分析装置の上記態様によれば、高い網羅性を実現しながら、純粋性の高い良好な品質のＭＳ／ＭＳスペクトルを取得することができる。

本発明の一実施形態であるＬＣ－ＭＳの概略構成図。 本実施形態のＬＣ－ＭＳにおいて１サイクル中に実施されるＭＳ１分析及びＭＳ／ＭＳ分析の内容を説明するための模式図。 本実施形態のＬＣ－ＭＳにおける１サイクル中の分析実行時の制御・処理のフローチャート。 本実施形態のＬＣ－ＭＳにおけるウインドウ選択動作の説明図。 本実施形態のＬＣ－ＭＳにおけるプリカーサーイオン選択動作の説明図。

以下、本発明に係るクロマトグラフ質量分析装置の一実施形態であるＬＣ－ＭＳについて、添付図面を参照して説明する。
［本実施形態のＬＣ－ＭＳの構成］
図１は、本実施形態のＬＣ－ＭＳの概略構成図である。

このＬＣ－ＭＳは、図１に示すように、液体クロマトグラフ部（ＬＣ部）１Ａと質量分析部（ＭＳ部）１Ｂを含む測定部１と、制御・処理部４と、入力部５と、表示部６と、を含む。

ＬＣ部１Ａは、移動相が貯留される移動相容器１０と、移動相を吸引して送給する送液ポンプ１１と、移動相中に試料液を注入するインジェクター１２と、試料液に含まれる各種化合物を時間的に分離するカラム１３と、を含む。

ＭＳ部１Ｂは四重極－飛行時間型（Ｑ－ＴＯＦ型）質量分析装置であり、略大気圧雰囲気であるイオン化室２０１と、内部が四つに区画された真空チャンバー２０と、を含む。真空チャンバー２０内には、第１中間真空室２０２、第２中間真空室２０３、第１高真空室２０４、第２高真空室２０５が設けられ、この順に真空度が高くなるように各室は図示しない真空ポンプ（ターボ分子ポンプ及びロータリーポンプ）により真空排気されている。即ち、このＭＳ部１Ｂは多段差動排気系の構成である。

イオン化室２０１には、カラム１３の出口から溶出液が供給されるエレクトロスプレーイオン化（ＥＳＩ：Electrospray ionization）プローブ２１が配置され、イオン化室２０１と第１中間真空室２０２とは細径の脱溶媒管２２を通して連通している。第１中間真空室２０２と第２中間真空室２０３とはスキマー２４の頂部に形成されたオリフィスを通して連通しており、第１中間真空室２０２内と第２中間真空室２０３内にはそれぞれ、イオンガイド２３、２５が配置されている。

第１高真空室２０４内には、四重極マスフィルター２６と、内部にイオンガイド２８が配置されたコリジョンセル２７とが設けられている。また、第１高真空室２０４と第２高真空室２０５とに跨って配置された複数の電極はイオンガイド２９を構成する。さらに、第２高真空室２０５内には、直交加速部３０、及びリフレクトロンを有するイオン飛行部３１、を含む直交加速方式の飛行時間型質量分離器と、イオン検出器３２と、が設けられている。

制御・処理部４は、機能ブロックとして、分析制御部４０、データ格納部４１、クロマトグラム作成部４２、ＤＩＡウインドウ選択部４３、プリカーサー決定部４４、及び、ＤＤＡ実行リスト作成部４５、を含む。データ格納部４１には、ＭＳ１データ格納領域４１０、ＤＩＡデータ格納領域４１１、及び、ＤＤＡデータ格納領域４１２が設けられている。

通常、制御・処理部４の実体はパーソナルコンピューターやワークステーションなどであり、そうしたコンピューターにインストールされた専用の一又は複数のソフトウェア（コンピュータープログラム）を該コンピューターにおいて実行することにより、上記各機能ブロックが具現化される構成とすることができる。こうしたコンピュータプログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、メモリカード、ＵＳＢメモリ（ドングル）などの、コンピューター読み取り可能である非一時的な記録媒体に格納されてユーザーに提供されるものとすることができる。或いは、インターネットなどの通信回線を介したデータ転送の形式で、ユーザーに提供されるようにすることもできる。或いは、ユーザーがシステムを購入する時点で予めシステムの一部であるコンピューターにプリインストールしておくこともできる。

［本実施形態のＬＣ－ＭＳにおけるＬＣ／ＭＳ分析動作の概要］
分析制御部４０は予め作成された測定メソッドに従って測定部１を制御することで、用意された試料に対するＬＣ／ＭＳ分析を実行し、該試料についてのＬＣ／ＭＳデータを収集する。まず、分析制御部４０による制御の下で実行されるＬＣ／ＭＳ分析動作について説明する。

このＬＣ－ＭＳにおいて、ＬＣ部１Ａは一般的なＬＣ分離動作を実行する。即ち、ＬＣ部１Ａにおいて、送液ポンプ１１は移動相容器１０から移動相を吸引し略一定流量でカラム１３に送る。分析制御部４０からの指示に応じて、インジェクター１２は所定のタイミングで試料液を移動相中に注入する。注入された試料は移動相の流れに乗ってカラム１３に導入され、カラム１３を通過する間に、該試料中の化合物は時間的に分離される。試料注入時点以降、カラム１３出口から溶出する溶出液中には、試料中に含まれる様々な化合物が一つずつ又は複数が重なって現れる。

この溶出液はＭＳ部１ＢにおいてＥＳＩプローブ２１に導入され、ＥＳＩプローブ２１は溶出液に片寄った電荷を付与しつつイオン化室２０１内に噴霧する。噴霧により生成された帯電液滴は周囲の高温のガスに接触し微細化され、該液滴中の溶媒が気化する過程で該液滴中の化合物は気体イオンとなる。生成されたイオンは脱溶媒管２２を経て第１中間真空室２０２内へと送られ、イオンガイド２３、スキマー２４、イオンガイド２５を順に経て、第１高真空室２０４内の四重極マスフィルター２６に導入される。

ＭＳ部１Ｂでは、後述するようにＭＳ１分析又はＭＳ／ＭＳ分析のいずれかが実行される。
ＭＳ１分析の場合、第１高真空室２０４内に送られたイオンは、四重極マスフィルター２６及びコリジョンセル２７をほぼ素通りし（通常、四重極マスフィルター２６にはイオンを輸送するためのＲＦ電圧のみが印加される）、直交加速部３０まで輸送される。一方、ＭＳ／ＭＳ分析の場合、四重極マスフィルター２６を構成する複数のロッド電極にそれぞれ、直流電圧にＲＦ電圧を重畳した所定の電圧が印加され、その電圧に応じた特定の質量電荷比を有するイオン種、又はその電圧に応じた特定の質量電荷比範囲に含まれるイオン種が、プリカーサーイオンとして選択されて四重極マスフィルター２６を通過する。コリジョンセル２７内には、Ａｒガス等のコリジョンガスが導入されており、プリカーサーイオンはコリジョンガスに接触して衝突誘起解離により解離され、各種のプロダクトイオンが生成される。生成されたプロダクトイオンは、イオンガイド２９を経て直交加速部３０まで輸送される。

直交加速部３０において、イオンはその入射方向（Ｘ軸方向）に略直交する方向（Ｚ軸方向）に、一斉に加速される。加速されたイオンはその質量電荷比に応じた速度で飛行し、イオン飛行部３１において図１中に２点鎖線で示すように折り返し飛行し、イオン検出器３２に到達する。直交加速部３０から同時に出発した各種イオンは、質量電荷比が小さい順にイオン検出器３２に到達して検出される。イオン検出器３２は、入射したイオンの量に応じたイオン強度信号を制御・処理部４へ出力する。

制御・処理部４においてデータ格納部４１は、イオン強度信号をデジタル化し、またイオンが直交加速部３０から射出された時点を基点とする飛行時間を質量電荷比に換算することでマススペクトルデータ（ローデータ）を取得し、複数の記憶領域４１０～４１２のいずれかに保存する。保存されるデータが、ＭＳ１スペクトル又はＭＳ／ＭＳスペクトルの元となるデータである。

［本実施形態のＬＣ－ＭＳにおける特徴的なＭＳ／ＭＳ分析動作］
本実施形態のＬＣ－ＭＳにおいて、ＬＣ部１Ａで試料液が注入されたあと、分析制御部４０は次のようにＭＳ部１Ｂを制御する。
図２は、本実施形態のＬＣ－ＭＳにおいて１サイクル中に実施されるＭＳ１分析及びＭＳ／ＭＳ分析の内容を説明するための模式図である。このサイクルが測定開始（データ取得開始）時点から測定終了時点まで繰り返される。

図２において縦軸は、１サイクル中に実施される、それぞれ一単位の質量分析に対応するイベント（Ｅｖｅｎｔ）の番号である。このイベントの番号順に、つまりは図２において上から下方向に順に分析が実行される。また、図２において横軸は質量電荷比m/zであり、ＭＳ１分析においては測定対象である質量電荷比範囲、ＭＳ／ＭＳ分析においてはプリカーサーイオンとして選択される質量電荷比範囲を示している。なお、図２中にＡで示したのは、一部のイベントに対応してそれぞれ作成されるクロマトグラムの概念図である。

図２に示すように、一つのサイクルには、１回のＭＳ１分析と、複数回のＤＩＡによるＭＳ／ＭＳ分析（以下「ＤＩＡ－ＭＳ／ＭＳ分析」という）と、複数回のＤＤＡによるＭＳ／ＭＳ分析（以下「ＤＤＡ－ＭＳ／ＭＳ分析」という）と、が含まれる。
ＭＳ１分析は所定の質量電荷比範囲ＭL～Ｍuを測定対象としており、このＭＳ１分析がＥｖｅｎｔ１として、各サイクルの最初に実行される。この例では、測定質量電荷比範囲ＭL～Ｍuはm/z ３００～１５００である。

ＭＳ１分析に引き続いて、ＤＩＡ－ＭＳ／ＭＳ分析（ＳＷＩＴＨ法）が実施される。ここでは、所定の質量電荷比範囲ＭL～Ｍuを所定の質量電荷比幅ΔＭ毎に区切ることで作成した複数のウインドウの一つ一つについて、そのウインドウの質量電荷比範囲に含まれる全てのイオンを一括してプリカーサーイオンとしてＭＳ／ＭＳ分析を行う。この例では、測定対象の質量電荷比範囲ＭL～Ｍuをm/z ３００～１５００、質量電荷比幅ΔＭを２０Daとして、全部の６０個のウインドウで測定対象の質量電荷比範囲全体を漏れなくカバーしている。つまり、イベント数は６０であり、例えば、Ｅｖｅｎｔ２は、m/z ３００～３２０の質量電荷比範囲に含まれるイオン全てをプリカーサーイオンとしたＭＳ／ＭＳ分析であり、Ｅｖｅｎｔ３は、m/z ３２０～３４０の質量電荷比範囲に含まれる全てのイオンをプリカーサーイオンとしたＭＳ／ＭＳ分析である。また、Ｅｖｅｎｔ６１は、m/z １４８０～１５００の質量電荷比範囲に含まれる全てのイオンをプリカーサーイオンとしたＭＳ／ＭＳ分析である。

ＤＩＡ－ＭＳ／ＭＳ分析に引き続いて、ＤＤＡ－ＭＳ／ＭＳ分析が実施される。ここでは、ＤＤＡ－ＭＳ／ＭＳ分析は、後述するように作成されるＤＤＡ実行リストに挙げられているプリカーサーイオンをターゲットとして実行される。このときには、四重極マスフィルター２６で選択されるイオンの質量電荷比幅はＤＩＡ（本例では２０Da）に比べてごく狭く設定され、例えば１Da～４Da程度に設定される。得られるＭＳ／ＭＳスペクトルの純粋性を高めるには、質量電荷比幅を１Da程度にすることが望ましく、例えば比較的質量電荷比が近い同位体イオンピークまで含めてプリカーサーイオンとしたい場合には４Da程度まで広げてもよい。ここでは、ＤＩＡ－ＭＳ／ＭＳ分析には３０個のイベントが用意されており、異なる３０個のプリカーサーイオンについての純粋性の高いＭＳ／ＭＳスペクトルの取得が可能である。但し、ＤＤＡ－ＭＳ／ＭＳ分析はＤＩＡ－ＭＳ／ＭＳ分析と異なり、適切なプリカーサーイオンが存在しない場合には実行されないから、必ずしも各サイクルにおいてＤＤＡ－ＭＳ／ＭＳ分析が実行されるとは限らない。

図３は、本実施形態のＬＣ－ＭＳにおける１サイクル中の分析実行時の制御・処理のフローチャートである。
図３に従って、分析時の具体的な制御及び処理動作を説明する。
一つのサイクルにおいてＥｖｅｎｔ１のＭＳ１分析が実行される（ステップＳ１）と、質量電荷比範囲ＭL～Ｍuに亘るマススペクトルデータがＭＳ１データ格納領域４１０に格納される。

ＭＳ１分析に続き、ＤＩＡ－ＭＳ／ＭＳ分析の対象としてウインドウ＃１が設定され（ステップＳ２）、該ウインドウに含まれるイオンをプリカーサーイオンとしたＤＩＡ－ＭＳ／ＭＳ分析が実行される（ステップＳ３）。即ち、図２中のＥｖｅｎｔ２において、四重極マスフィルター２６はm/z ３００～３２０の質量電荷比範囲に含まれるイオンを通過させ、プリカーサーイオンとしてコリジョンセル２７に導入する。質量電荷比幅は比較的広いので、プリカーサーイオンには異なる成分由来のイオンが混じっている可能性があるものの、それらイオンをまとめて解離させ、生成されたプロダクトイオンを飛行時間型質量分離部に導入して質量分析する。これにより、m/z ３００～３２０であるプリカーサーイオンについての所定の質量電荷比範囲に亘るＭＳ／ＭＳスペクトルデータがＤＩＡデータ格納領域４１１に保存される。

一つのウインドウについてのＤＩＡ－ＭＳ／ＭＳ分析が終了すると、全てのウインドウについてのＤＩＡ－ＭＳ／ＭＳ分析が終了したか否かが判定され（ステップＳ４）、未終了であるとＤＩＡ－ＭＳ／ＭＳ分析の対象として次のウインドウが設定され（ステップＳ５）ステップＳ３に戻る。したがって、ステップＳ３～Ｓ６の繰り返しにより、Ｅｖｅｎｔ２～Ｅｖｅｎｔ６１までの全てのＤＩＡ－ＭＳ／ＭＳ分析が実行される。例えばＥｖｅｎｔ３では、m/z ３２０～３４０の質量電荷比範囲に含まれるイオンをプリカーサーイオンとしたＭＳ／ＭＳスペクトルデータが、その次のＥｖｅｎｔ４では、m/z ３４０～３６０の質量電荷比範囲に含まれるイオンをプリカーサーイオンとしたＭＳ／ＭＳスペクトルデータが、それぞれ収集される。そして、Ｅｖｅｎｔ６１では、m/z １４８０～１５００の質量電荷比範囲に含まれるイオンをプリカーサーイオンとしたＭＳ／ＭＳスペクトルデータが収集される。

ＤＩＡ－ＭＳ／ＭＳ分析が終了すると、次のようなウインドウ選択処理が実行される。但し、図３中に点線Ｌで示したように、ウインドウ選択処理は必ずしも全てのウインドウについてのＤＩＡ－ＭＳ／ＭＳ分析の終了後ではなく、一つのウインドウについてのＤＩＡ－ＭＳ／ＭＳ分析が終了する毎に実行することができる。

図４は、本実施形態のＬＣ－ＭＳにおけるウインドウ選択処理の説明図である。
図４（Ａ）に示すように、上述したＤＩＡ－ＭＳ／ＭＳ分析ではＭＳ１分析の測定対象である質量電荷比範囲のうちの一部の質量電荷比範囲をプリカーサーイオンとするＭＳ／ＭＳ分析が実施され、図４（Ｂ）に示すようなＭＳ／ＭＳスペクトルを構成するデータが得られる。一般的に、このＭＳ／ＭＳスペクトルには、プリカーサーイオンの質量電荷比範囲よりも低い質量電荷比の領域にプロダクトイオン由来のピークが現れる。コリジョンエネルギーによってはプリカーサーイオンの一部がそのまま残り、該プリカーサーイオンのピークも観測される。

クロマトグラム作成部４２は、イベント毎つまりはウインドウ毎に、ＭＳ／ＭＳスペクトルにおいて観測される全てのピークの信号強度を加算する。この信号強度の加算値は、その保持時間において、一つのウインドウに含まれる一又は複数の成分由来のイオン（プロダクトイオン、プリカーサーイオン）の強度の合計値であるから、その一又は複数の成分の存在量を反映した値であり、ここではこれをＴＩＣ値（トータルイオン電流値）ということとする（ステップＳ６）。

一つのサイクルにおいてウインドウ毎にそれぞれＴＩＣ値が得られるから、サイクルの繰り返しにおいて各サイクルで得られるＴＩＣ値を保持時間の順に並べると、図４（Ｃ）に示すようなクロマトグラムを作成することができる。このクロマトグラムは、所定の質量電荷比範囲におけるＴＩＣ値の時間的変化を示すものであるから、トータルイオンクロマトグラム（ＴＩＣ）に準じるものである。クロマトグラム作成部４２は、新たなＴＩＣ値が得られると、それまでに作成していたＴＩＣに新たなデータを追加する。したがって、ＬＣ／ＭＳ分析の進行に伴い、ウインドウ毎のＴＩＣはほぼリアルタイムでその曲線が更新されていくことになる（ステップＳ７）。

ＤＩＡウインドウ選択部４３は、一つのサイクルにおけるＤＩＡ－ＭＳ／ＭＳ分析が実施されてＴＩＣが更新されると、直ぐにそのＴＩＣに現れるピーク波形を所定の基準に従って判定することにより、そのＴＩＣ上でピークのトップに近い位置であるか否かを判断する（ステップＳ８）。

この判定の基準としては様々な方法が考え得るが、例えば、ピークの立ち上がりのスロープが急である状態から緩やかな状態に変化したことを認識するために、時間的に隣接する二つのサイクルにおける信号強度加算値の差の時間的な変化（増加）の度合が所定の閾値を下回ったことを検出するようにすることができる。また、ピークのトップに達した又はそれを僅かに過ぎたことを認識するために、時間的に隣接する二つのサイクルにおける信号強度加算値の差がゼロになった又はその極性が変化したことを検出するようにすることもできる。即ち、重要なことは、ピークの高さに拘わらず（但し、極端に高さが低いピークは除外してもよい）、そのピークのピークトップに近いか否かを判定できるようにすることである。

ＤＩＡウインドウ選択部４３は、各ウインドウについて得られたＴＩＣに基いて上述した判定を実行し、所定の基準を満たしたウインドウを全て選択する（ステップＳ９）。図２では、Ａに示したようなＴＩＣ（但し、図２のＡでは、この時点で未だ得られていない部分までＴＩＣの曲線を描いている）に基いて、Ｂで示した三つのウインドウが選択されている。

次に、プリカーサー決定部４４は選択された各ウインドウについて、ＭＳ１スペクトルにおいてそのウインドウの質量電荷比範囲に対応する質量電荷比範囲に存在するピークの中で、信号強度が最大であるピークをプリカーサーイオンピークとして探索する（ステップＳ１０）。信号強度が最大であるピークを選択するのは、そのピークがそのウインドウにおいて最も着目に値する、つまりは有意なピークであると想定できるからである。

図５は、このプリカーサーイオン選択動作の説明図である。いま、選択されたウインドウの質量電荷比範囲がＭ1～Ｍ2であり、Ｍ１スペクトルが図５中に示した例である場合、下向き矢印で示したピークがプリカーサーイオンピークとして選択される。
プリカーサー決定部４４により、選択されたウインドウのそれぞれにおいて同様にしてプリカーサーイオンピークが選択されると、ＤＤＡ実行リスト作成部４５は、選択されたプリカーサーイオンピークの信号強度が大きい順に、プリカーサーイオンの質量電荷比を掲載したＤＤＡ実行リストを作成する（ステップＳ１１）。

上述したクロマトグラム作成部４２、ＤＩＡウインドウ選択部４３、プリカーサー決定部４４、及びＤＤＡ実行リスト作成部４５の処理はいずれも簡単な処理であり、その処理に要する時間は１回のＭＳ／ＭＳ分析の実行時間に比べると格段に短い。したがって、全てのウインドウについてのＤＩＡ－ＭＳ／ＭＳ分析が終了してからその結果に基くＤＤＡ実行リストが作成されるまでの時間は殆ど無視できる程度である。もちろん、上述したように、クロマトグラム作成部４２、ＤＩＡウインドウ選択部４３、及びプリカーサー決定部４４による処理は、全てのＤＩＡ－ＭＳ／ＭＳ分析が終了してから実行する必要はなく、１回のＤＩＡ－ＭＳ／ＭＳ分析が終了してＭＳ／ＭＳスペクトルが得られる毎に実行することができる。

ＤＤＡ実行リスト作成部４５は、作成したＤＤＡ実行リストを分析制御部４０に引き渡す。分析制御部４０はこのＤＤＡ実行リストに挙げられている各プリカーサーイオンについてのＭＳ／ＭＳ分析を、その上位から順番に実行する（ステップＳ１２）。ＤＤＡ実行リストに掲載されているプリカーサーイオンの質量電荷比は例えば小数点以下４桁の精密値であるが、上述したようにＤＤＡ－ＭＳ／ＭＳ分析において四重極マスフィルター２６を通過させるイオンの質量電荷比幅は１～４Da程度に広げるとよい。

本例では、上述したようにＤＤＡ－ＭＳ／ＭＳ分析のためのイベントは３０個用意されており、最大３０個のプリカーサーイオンについてのＭＳ／ＭＳスペクトルの取得が可能である。もし、ＤＤＡ実行リストに掲載されているプリカーサーイオンの数が最大数を超える場合には、その最大数でＤＤＡ－ＭＳ／ＭＳ分析を打ち切ればよい。

一例として、ＭＳ１分析の所要時間が５msec、１回のＤＩＡ－ＭＳ／ＭＳ分析の所要時間が５msec、１回のＤＤＡ－ＭＳ／ＭＳ分析の所要時間が１０msecであり、上述したように、ＤＩＡ－ＭＳ／ＭＳ分析のイベント数が６０、ＤＤＡ－ＭＳ／ＭＳ分析のイベント数が３０であるとする。なお、ここで、ＤＩＡ－ＭＳ／ＭＳ分析の所要時間に比べてＤＤＡ－ＭＳ／ＭＳ分析の所要時間が長いのは、ＤＤＡ－ＭＳ／ＭＳ分析ではスキャン回数を増やし、スペクトルの積算回数を増やすことでその精度を高めるためである。但し、ＤＩＡ－ＭＳ／ＭＳ分析とＤＤＡ－ＭＳ／ＭＳ分析とで所要時間を同一としてもよい。

上記例の場合、１サイクルの所要時間（ループタイム）は、０．６０５secとなる。即ち、例えばＤＩＡ－ＭＳ／ＭＳ分析の結果に基いて抽出イオンクロマトグラムを作成すると、そのデータの時間間隔（サンプリング時間間隔）は０．６０５secになる。一般的に、クロマトグラムのピークから高い定量性で以て成分の濃度（存在量）を算出するには、一つのピーク中に１０点程度以上のデータ点が必要であるが、通常の液体クロマトグラフではピークの幅が数sec程度であり、高い定量性を確保するのに十分なデータ点数を実現することができる。
また、ループタイムに応じて各イベントに割り当てる時間を調整したり、ＤＤＡ－ＭＳ／ＭＳ分析のイベントの数を調整したりしてもよい。

本実施形態のＬＣ－ＭＳでは、ＤＩＡ－ＭＳ／ＭＳ分析により測定対象の質量電荷比範囲全体を漏れなくカバーしたＭＳ／ＭＳスペクトルが得られる。したがって、試料に含まれるほぼ全ての成分（化合物）に由来するプロダクトイオン情報を収集することができ、高い網羅性を実現することができる。一方で、試料に含まれる複数の成分の量に大きな差があるような場合でも、その各成分について溶出液中に含まれる量が比較的多い状態であるときにその成分由来のイオンについてのＤＤＡによるＭＳ／ＭＳスペクトルを取得することができる。したがって、試料に含まれる有意と考えられる成分について、純粋性の高い且つ信号強度のレベルが高い良好な品質のＭＳ／ＭＳスペクトルを得ることができ、そうした成分の同定や定量の精度を向上させることができる。

［変形例］
上記実施形態のＬＣ－ＭＳでは、ウインドウを選択する際に、ウインドウ毎のＴＩＣを用いたが、ＴＩＣの代わりにベースピーククロマトグラム（ＢＰＣ）を利用してもよいし、或いは、これに代わる別のクロマトグラムを用いてもよい。また、ＭＳ／ＭＳスペクトルからＴＩＣ値を算出する際に、ＭＳ／ＭＳスペクトルにおいて観測される全てのピークの信号強度を用いず、プリカーサーイオンは除外してもよい。また、例えばＬＣ部１Ａで使用されている移動相に由来する成分や既知の夾雑物など、解析対象でない既知の成分に対応する質量電荷比を有するイオンピークも同様に、ＴＩＣ値を算出する際に除外してもよい。

また、ウインドウ毎にプリカーサーイオンを決定する際にも、そのウインドウに対応する質量電荷比範囲において単に信号強度が最大であるピークを選択するのではなく、上述したように解析対象でない既知の成分に対応する質量電荷比を有するイオンピークを除外したうえで信号強度が最大であるピークを選択するようにしてもよい。また、一つのウインドウから一つのプリカーサーイオンを選択するのではなく、信号強度などの条件によっては、一つのウインドウから複数のプリカーサーイオンをＤＤＡ－ＭＳ／ＭＳ分析の対象として選択できるようにしてもよい。また、ＤＤＡ実行リストにプリカーサーイオンを挙げる際に、その優先順位を、プリカーサーイオンの信号強度に基いてではなく、プリカーサーイオンに対応するウインドウにおけるＴＩＣ値など、別の指標値を用いて決めるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、ＤＩＡ－ＭＳ／ＭＳ分析で取得したＭＳ／ＭＳスペクトルに現れる各イオンの強度情報に基いてウインドウ毎にクロマトグラムを作成していたが、クロマトグラムを作成することなくウインドウを選択することもできる。その場合には、例えば、各ウインドウに対応するＭＳ／ＭＳスペクトルを取得する度に、そのＭＳ／ＭＳスペクトルにおいて所定のイオン（例えば信号強度が最も高いベースピーク）の信号強度が所定の閾値を超えるか否か、又は、そのＭＳ／ＭＳスペクトルにおける複数のイオンの信号強度の合算値が所定の閾値を超えるか否かを判定し、閾値を超える場合にＤＤＡ－ＭＳ／ＭＳ分析を実施する（つまりはプリカーサーイオンを選定する）ウインドウとして選択することができる。

また、当然のことながら、例えば、測定対象の質量電荷比範囲やウインドウの質量電荷比幅等の上記の各種の数値は一例であり、適宜に変更が可能である。

また、上記実施形態のＬＣ－ＭＳでは、質量分析部１ＢにＱ－ＴＯＦ型質量分析装置を用いていたが、トリプル四重極型質量分析装置、イオントラップ飛行時間型質量分析装置、イオントラップ型質量分析装置など、ＭＳ／ＭＳ分析が可能である他の方式のタンデム型質量分析装置を用いることもできる。但し、質量精度や質量分解能などの性能、或いは、分析速度などの観点から、Ｑ－ＴＯＦ型質量分析装置が好適である。

また、上記実施形態は、クロマトグラフとして液体クロマトグラフを用いたものであるが、ガスクロマトグラフ質量分析装置にも本発明を適用可能であることは明らかである。

さらにまた、上記実施形態や上述した各種の変形例は本発明の一例であって、本発明の趣旨の範囲で適宜修正、変更、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。

［種々の態様］
上述した例示的な実施形態が以下の態様の具体例であることは、当業者には明らかである。

（第１項）本発明に係るクロマトグラフ質量分析装置の一態様は、
クロマトグラフとＭＳ／ＭＳ分析が可能であるタンデム型質量分析部とを組み合わせた測定部と、
前記測定部を制御することによりクロマトグラフ質量分析を実行する制御部であって、少なくとも、所定の質量電荷比範囲に亘りイオンを測定する第１質量分析と、前記質量電荷比範囲を複数に分割した各ウインドウにそれぞれ含まれるイオンをプリカーサーイオンとするデータ非依存型取得によるＭＳ／ＭＳ分析と、を一つのサイクルとして、これを繰り返し実行するように前記タンデム型質量分析部を動作させる制御部と、
分析実行中に、前記ウインドウ毎に、データ非依存型取得によるＭＳ／ＭＳ分析により得られたＭＳ／ＭＳスペクトルから得られる強度情報に基いて、実行中であるサイクルにおいて非定常的に実施されるデータ依存型取得によるＭＳ／ＭＳ分析のためのウインドウを選択するウインドウ選択部と、
前記実行中であるサイクルにおける第１質量分析により得られたマススペクトルの中で、前記ウインドウ選択部で選択されたウインドウの質量電荷比範囲に含まれるピーク情報から、該ウインドウに対応するプリカーサーイオンを決定するプリカーサーイオン決定部と、
前記プリカーサーイオン決定部で決定されたプリカーサーイオンを、前記実行中であるサイクルにおいて非定常的に実施されるデータ依存型取得によるＭＳ／ＭＳ分析のプリカーサーイオンとして前記制御部に指示するデータ依存型取得条件設定部と、
を備える。

第１項に記載の装置によれば、試料中の比較的存在量が少ない成分についても、純粋性が高く且つ感度の高いＭＳ／ＭＳスペクトルを取得することができる。また、第１項に記載の装置によれば、例えば十分な定量性が確保できるようなクロマトグラムを得ることができるという条件を満たすために定められた、タンデム型質量分析部の分析速度の制約の下で、測定対象の質量電荷比範囲全体を確実にカバーする各ウインドウについてのＭＳ／ＭＳスペクトルを得ることができる。即ち、第１項に記載の装置によれば、高い網羅性を実現しながら、純粋性の高い良好な品質のＭＳ／ＭＳスペクトルを取得することができる。

（第２項）第１項に記載の装置において、前記プリカーサーイオン決定部は、前記第１質量分析により得られたマススペクトルにおいて、前記ウインドウ選択部で選択されたウインドウの質量電荷比範囲に含まれるピークの中で信号強度が最大であるピークを、該ウインドウに対応するプリカーサーイオンとして決定するものとすることができる。

第２項に記載の装置によれば、マススペクトルにおいて一つのウインドウの質量電荷比範囲に複数のピークが存在する場合に、その複数のピークの中で最も有意であると想定されるピークを選択し、ＤＤＡによるＭＳ／ＭＳ分析のプリカーサーイオンとすることができる。それにより、試料に多数の成分が含まれる場合に、有意であると想定される成分についての良好な品質のＭＳ／ＭＳスペクトルを確実に取得することができる。

（第３項）また第２項に記載の装置において、前記データ依存型取得条件設定部は、決定されたプリカーサーイオンの信号強度の高い順にデータ依存型取得によるＭＳ／ＭＳ分析を優先的に実行するように前記制御部に指示するものとすることができる。

第３項に記載の装置によれば、複数の成分がクロマトグラフで時間的に十分に分離されずに重なって質量分析部に導入されるような場合に、存在量が多い成分、つまりは主要な成分であると想定される成分について優先的に、ＤＤＡによるＭＳ／ＭＳスペクトルを取得することができる。

（第４項）また第１項～第３項のいずれか１項に記載の装置において、
分析実行中に、前記ウインドウ毎に、データ非依存型取得によるＭＳ／ＭＳ分析により得られたＭＳ／ＭＳスペクトルから得られる強度情報に基いてクロマトグラムを作成するクロマトグラム作成部、をさらに備え、
前記ウインドウ選択部は、前記クロマトグラム作成部により作成された前記ウインドウ毎のクロマトグラムに基いて、前記実行中であるサイクルにおいてデータ依存型取得によるＭＳ／ＭＳ分析を行うウインドウを選択するものとすることができる。

ここで、ウインドウ毎のクロマトグラムとしては例えば、トータルイオンクロマトグラム又はベースピーククロマトグラムなどを用いることができる。

第４項に記載の装置において、ウインドウ選択部は、或る一つのサイクルにおいてＤＩＡによるＭＳ／ＭＳ分析が終わると直ぐに、一つのウインドウについてのＭＳ／ＭＳスペクトルから得られる強度情報と、それ以前のサイクルにおいて同じウインドウについてのＤＩＡによるＭＳ／ＭＳ分析により得られたＭＳ／ＭＳスペクトルから得られる強度情報とから、ウインドウ毎にその強度情報の時間的変化を示すクロマトグラムを作成する。ウインドウ毎のクロマトグラムは、そのウインドウに質量電荷比が含まれるイオン種の元となる成分の濃度（存在量）の時間的変化を反映している。そこで、ウインドウ選択部は例えば、ウインドウ毎のクロマトグラムに現れるピーク波形の形状に基いて、同じサイクルにおいてＤＤＡによるＭＳ／ＭＳ分析の対象とするウインドウを選択する。

このようにして第４項に記載の装置によれば、ウインドウ毎のイオン強度の時間的な変化に基いて適切なタイミング、つまりはウインドウ内に含まれる成分の濃度が比較的大きくなったタイミングで、ＤＤＡによる純粋性の高いＭＳ／ＭＳスペクトルを取得することができる。

（第５項）また、第４項に記載の装置において、前記ウインドウ選択部は、ウインドウ毎のクロマトグラムに現れるピークがピークトップに近い状態である、ピークトップである、又は、ピークトップを過ぎた直後である、のいずれかである場合に、そのウインドウを、前記実行中であるサイクルにおいてデータ依存型取得によるＭＳ／ＭＳ分析を行うウインドウとして選択するものとすることができる。

第５項に記載の装置によれば、試料に含まれる成分毎に、他の成分の存在量に拘わらず、溶出液中にその成分の存在量が最も多くなる又はそれに近いタイミングで、ＤＤＡによるＭＳ／ＭＳスペクトルを取得することができる。それにより、信号強度の高い良好な品質のＭＳ／ＭＳスペクトルを得ることができる。

１…測定部
１Ａ…液体クロマトグラフ部（ＬＣ部）
１０…移動相容器
１１…送液ポンプ
１２…インジェクター
１３…カラム
１Ｂ…質量分析部（ＭＳ部）
２０…真空チャンバー
２０１…イオン化室
２０２…第１中間真空室
２０３…第２中間真空室
２０４…第１高真空室
２０５…第２高真空室
２１…ＥＳＩプローブ
２２…脱溶媒管
２３…イオンガイド
２４…スキマー
２５、２８、２９…イオンガイド
２６…四重極マスフィルター
２７…コリジョンセル
２８…イオンガイド
３０…直交加速部
３１…イオン飛行部
３２…イオン検出器
４…制御・処理部
４０…分析制御部
４１…データ格納部
４１０…ＭＳ１データ格納領域
４１１…ＤＩＡデータ格納領域
４１２…ＤＤＡデータ格納領域
４２…クロマトグラム作成部
４３…ＤＩＡウインドウ選択部
４４…プリカーサー決定部
４５…ＤＤＡ実行リスト作成部
５…入力部
６…表示部

Claims (5)

1. クロマトグラフとＭＳ／ＭＳ分析が可能であるタンデム型質量分析部とを組み合わせた測定部と、
   前記測定部を制御することによりクロマトグラフ質量分析を実行する制御部であって、少なくとも、所定の質量電荷比範囲に亘りイオンを測定する第１質量分析と、前記質量電荷比範囲を複数に分割した各ウインドウにそれぞれ含まれるイオンをプリカーサーイオンとするデータ非依存型取得によるＭＳ／ＭＳ分析と、を一つのサイクルとして、これを繰り返し実行するように前記タンデム型質量分析部を動作させる制御部と、
   分析実行中に、前記ウインドウ毎に、データ非依存型取得によるＭＳ／ＭＳ分析により得られたＭＳ／ＭＳスペクトルから得られる強度情報に基いて、実行中であるサイクルにおいて非定常的に実施されるデータ依存型取得によるＭＳ／ＭＳ分析のためのウインドウを選択するウインドウ選択部と、
   前記実行中であるサイクルにおける第１質量分析により得られたマススペクトルの中で、前記ウインドウ選択部で選択されたウインドウの質量電荷比範囲に含まれるピーク情報から、該ウインドウに対応するプリカーサーイオンを決定するプリカーサーイオン決定部と、
   前記プリカーサーイオン決定部で決定されたプリカーサーイオンを、前記実行中であるサイクルにおいて非定常的に実施されるデータ依存型取得によるＭＳ／ＭＳ分析のプリカーサーイオンとして前記制御部に指示するデータ依存型取得条件設定部と、
   を備えるクロマトグラフ質量分析装置。
2. 前記プリカーサーイオン決定部は、前記第１質量分析により得られたマススペクトルにおいて、前記ウインドウ選択部で選択されたウインドウの質量電荷比範囲に含まれるピークの中で信号強度が最大であるピークを、該ウインドウに対応するプリカーサーイオンとして決定する、請求項１に記載のクロマトグラフ質量分析装置。
3. 前記データ依存型取得条件設定部は、決定されたプリカーサーイオンの信号強度の高い順に、データ依存型取得によるＭＳ／ＭＳ分析を優先的に実行するように前記制御部に指示する、請求項２に記載のクロマトグラフ質量分析装置。
4. 分析実行中に、前記ウインドウ毎に、データ非依存型取得によるＭＳ／ＭＳ分析により得られたＭＳ／ＭＳスペクトルから得られる強度情報に基いてクロマトグラムを作成するクロマトグラム作成部、をさらに備え、
   前記ウインドウ選択部は、前記クロマトグラム作成部により作成された前記ウインドウ毎のクロマトグラムに基いて、前記実行中であるサイクルにおいてデータ依存型取得によるＭＳ／ＭＳ分析を行うウインドウを選択する、請求項１～３のいずれか１項に記載のクロマトグラフ質量分析装置。
5. 前記ウインドウ選択部は、前記ウインドウ毎のクロマトグラムに現れるピークがピークトップに近い状態である、ピークトップである、又は、ピークトップを過ぎた直後である、のいずれかである場合に、そのウインドウを、前記実行中であるサイクルにおいてデータ依存型取得であるＭＳ／ＭＳ分析を行うウインドウとして選択する、請求項４に記載のクロマトグラフ質量分析装置。

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