WO2022049744A1 - 質量分析装置及び質量分析方法 - Google Patents

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WO2022049744A1
WO2022049744A1 PCT/JP2020/033694 JP2020033694W WO2022049744A1 WO 2022049744 A1 WO2022049744 A1 WO 2022049744A1 JP 2020033694 W JP2020033694 W JP 2020033694W WO 2022049744 A1 WO2022049744 A1 WO 2022049744A1
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ion
mass
unit
reference value
mass spectrometer
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PCT/JP2020/033694
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慶春 山田
大輔 奥村
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株式会社島津製作所
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    • H01J49/0009—Calibration of the apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • G01N30/02—Column chromatography
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    • G01N30/72—Mass spectrometers
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    • G01N30/62—Detectors specially adapted therefor
    • G01N30/72—Mass spectrometers

Definitions

  • the present invention relates to a mass spectrometer and a mass spectrometry method.
  • a chromatograph mass spectrometer is used to quantify the target component contained in the sample.
  • the target component contained in the sample is separated from other components by the column of the chromatograph and introduced into the mass spectrometer.
  • the introduced component is ionized, an ion having a mass-to-charge ratio characteristic of the target component is measured, and the target component is quantified based on the intensity thereof.
  • the mass spectrometer is composed of units such as an ionization unit, an ion transport optical system, a mass separation unit, and an ion detection unit, and each unit has measurement parameters such as the magnitude of the voltage applied to the electrodes.
  • Patent Document 1 describes that such measurement parameters are automatically adjusted (auto tuning).
  • auto-tuning a sample containing a standard substance is introduced into a mass spectrometer, and the intensity of predetermined ions generated from the standard substance is measured under a plurality of conditions in which the measurement parameters of each unit are different. Then, the measurement parameters of each unit are adjusted so that the measurement intensity of ions is the highest.
  • mass spectrometry is performed on multiple standard samples each containing the target component at different known concentrations, and a calibration curve showing the relationship between the measured intensity of a predetermined ion derived from the target component and the content of the target component. To create. Then, the measurement target sample is mass-analyzed, and the measurement intensity of the ions is collated with the calibration curve to quantify the target component contained in the sample.
  • the components such as the electrodes of each unit will deteriorate over time.
  • the electrode or the like deteriorates over time, even if a voltage is applied to the electrode or the like using the same measurement parameters as before the deterioration over time, the electric field for controlling the behavior of ions changes, and the measurement accuracy deteriorates. As a result, it becomes impossible to measure ions with the same accuracy and sensitivity as when auto-tuning was performed in the past.
  • mass spectrometers may be used together to perform mass spectrometry on a large number of samples.
  • a mass spectrometer of the same model is usually used.
  • the dimensions and assembly accuracy of the components of the device differ within the tolerance. Therefore, even if a voltage is applied to an electrode or the like using the same measurement parameters in all mass spectrometers, the electric field generated by each device is different, and ions cannot be measured with the same accuracy and sensitivity.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a technique capable of performing mass spectrometry easily and accurately regardless of the aged deterioration of the apparatus and the machine difference.
  • the mass spectrometer according to the present invention made to solve the above problems is With respect to an ion having a predetermined mass-to-charge ratio, a storage unit in which a reference value, which is a value lower than the maximum value of the measured intensity of the ion obtained by optimizing the measurement parameters of each part of the mass spectrometer, is stored. , When measuring a sample containing an ion having a predetermined mass-to-charge ratio, a parameter adjusting unit for adjusting the measurement parameters of each unit so that the measured intensity of the ion becomes the reference value is provided.
  • the mass spectrometric method according to the present invention which was made to solve the above problems, is When mass spectrometry is performed on an ion having a predetermined mass-to-charge ratio using a mass spectrometer, the measured intensity of the ion obtained by optimizing the measurement parameters of each part of the mass spectrometer, which is predetermined. The measurement parameters of each part are adjusted so that the ion is detected at a reference value lower than the maximum value.
  • the value is lower than the maximum value of the measured intensity of the ion obtained by optimizing the measurement parameters of each part in advance.
  • a certain reference value is saved in the storage unit. Then, the measurement parameters of each part are adjusted so that the measurement intensity of a predetermined ion becomes this reference value.
  • the measurement parameters are adjusted so that the measured intensity of a predetermined ion becomes the maximum value. Therefore, when the mass spectrometer deteriorates over time, it becomes impossible to measure the ion at the maximum value.
  • the mass spectrometer and the mass spectrometry method according to the present invention by using the intensity value of the ion that can be reached even if deterioration over time occurs as the reference value, a calibration line is not created for each analysis. Accurate mass spectrometry can be performed. In addition, even if there is a difference in the mass spectrometer, by setting the reference value of the measured intensity of ions that can be obtained by all the mass spectrometers used, all the mass without creating a calibration line for each device. Accurate mass spectrometry can be performed with an analyzer.
  • FIG. 6 is a block diagram of a main part of an embodiment of the mass spectrometer according to the present invention.
  • the flowchart regarding the mass spectrometry method which concerns on this invention. The graph which shows the change of the measured intensity of an ion with respect to the value of the voltage applied to the 3rd ion lens arranged at the entrance of a collision cell.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of a triple quadrupole mass spectrometer (hereinafter, also simply referred to as “mass spectrometer”) 1 which is an embodiment of the mass spectrometer according to the present invention.
  • a triple quadrupole mass spectrometer (triple quadrupole mass spectrometer) will be described, but a mass spectrometer having another configuration (single quadrupole mass spectrometer, ion trap type mass spectrometry) will be described.
  • the present invention can also be applied to an apparatus, a quadrupole mass spectrometer, etc.).
  • the mass spectrometer 1 of this embodiment is roughly divided into a mass spectrometric unit 2 and a control / processing unit 4 that controls the operation of each unit constituting the mass spectrometric unit 2.
  • the mass spectrometry unit 2 has an ionization chamber 20, a first intermediate vacuum chamber 21, a second intermediate vacuum chamber 22, and an analysis chamber 23. Each of these chambers is provided in a vacuum chamber.
  • the ionization chamber 20 has a substantially atmospheric pressure
  • the first intermediate vacuum chamber 21 is a low vacuum chamber evacuated by a rotary pump (not shown)
  • the second intermediate vacuum chamber 22 and the analysis chamber 23 are evacuated by a turbo molecular pump.
  • It is a high vacuum chamber, and has a configuration of a multi-stage operating exhaust system in which the degree of vacuum is gradually increased in the order of the first intermediate vacuum chamber 21, the second intermediate vacuum chamber 22, and the analysis chamber 23.
  • an electrospray ionization probe (ESI probe) 201 that charges and sprays the sample solution is installed.
  • the ionization chamber 20 and the first intermediate vacuum chamber 21 communicate with each other through a small-diameter heating capillary 202.
  • a first ion lens group 211 composed of a plurality of annular electrodes for transporting ions to the subsequent stage while converging them is arranged.
  • the first intermediate vacuum chamber 21 and the second intermediate vacuum chamber 22 are separated by a skimmer 212 having a small hole at the top.
  • a first ion guide 221 and a second ion guide 222 are arranged to transport ions to the subsequent stage while converging them.
  • the second intermediate vacuum chamber 22 and the analysis chamber 23 communicate with each other through a small hole formed in the partition wall.
  • a front quadrupole mass filter (Q1) 231, a collision cell 232, a rear quadrupole mass filter (Q3) 235, and an ion detector 236 are arranged.
  • the front quadrupole mass filter 231 is composed of a pre-rod electrode 2311, a main rod electrode 2312, and a post-rod electrode 2313.
  • a second ion lens group 233 is arranged at the entrance of the collision cell 232, and a multipole mass filter (q2) 234 is arranged at the subsequent stage.
  • the second ion lens group 233 is composed of a first ion lens 2331, a second ion lens 2332, and a third ion lens 2333, all of which are electrodes having a disk shape, and emits ions incident on the collision cell 232. It is converged and introduced into the multi-pole mass filter 234. Further, the collision cell 232 is provided with a gas introduction port for introducing a collision-induced dissociation gas (CID gas) such as argon gas and nitrogen gas.
  • the rear quadrupole mass filter 235 is composed of a pre-rod electrode 2351 and a main rod electrode 2352.
  • the ion detector 236 includes a conversion die node 2361 that causes ions to be incident to generate electrons, and a secondary electron multiplier tube 2362 that multiplies the electrons generated by the conversion die node 2361.
  • the mass spectrometry unit 2 can perform SIM (selective ion monitoring) measurement, MS / MS scan measurement (product ion scan measurement), MRM (multiple reaction monitoring) measurement, and the like.
  • SIM selective ion monitoring
  • MS / MS scan measurement product ion scan measurement
  • MRM multiple reaction monitoring
  • the front quadrupole mass filter (Q1) 231 does not sort the ions (does not function as a mass filter), and the mass-to-charge ratio of the ions passing through the rear quadrupole mass filter (Q3) 235 is fixed. Detects ions.
  • both the front quadrupole mass filter (Q1) 231 and the rear quadrupole mass filter (Q3) 235 function as mass filters.
  • the first-stage quadrupole mass filter (Q1) 231 only ions having a mass-to-charge ratio set as precursor ions are passed.
  • CID gas is supplied to the inside of the collision cell 232 to cleave precursor ions to generate product ions.
  • the mass-to-charge ratio of the ions passing through the rear quadrupole mass filter (Q3) 235 is scanned, while in the MRM measurement, the mass-to-charge ratio of the ions passing through the rear quadrupole mass filter (Q3) 235. Is fixed to detect product ions.
  • the control / processing unit 4 includes a reference value selection unit 42 and a measurement parameter adjustment unit 43 as functional blocks in addition to the storage unit 41.
  • the reference value selection unit 42 includes a model selection unit 421 and a reference value determination unit 422.
  • the substance of the control / processing unit 4 is a general personal computer, and the processor of the personal computer functions as each of the above units by executing the mass spectrometry program pre-installed in the computer. Further, an input unit 5 and a display unit 6 are connected to the control / processing unit 4.
  • the storage unit 41 is provided with a reference value storage unit 411 and a measurement parameter storage unit 412.
  • a reference value of the measurement intensity of the ion which is a value lower than the maximum value of the measurement intensity obtained in a state where all the measurement parameters of the mass spectrometer are optimized, is stored in the reference value storage unit 411. It has been saved.
  • This reference value is set not only for the model of the mass spectrometer 1 of this embodiment but also for each model of other mass spectrometers, and the model name and the reference value of the measured intensity of ions are associated with each other as a reference. It is stored in the value storage unit 411.
  • the predetermined ion is an ion generated from a substance contained in a standard sample used for, for example, mass calibration.
  • Standard samples are provided, for example, by the manufacturer of the mass spectrometer.
  • a standard sample prepared by the user of the mass spectrometer may be used.
  • a mass spectrometer is used for the detection and quantification of a specific target component, it is a standard substance that produces ions of the same type, similar ions, or ions having the same mass-to-charge ratio as the ions generated from the component. It is advisable to use a standard sample containing.
  • the reference value of the measured intensity of ions stored in the reference value storage unit 411 can be determined in advance as follows.
  • the mass spectrometer 1 of this embodiment has a first ion lens group 211, a first ion guide 221 and a second ion guide 222, a front-stage quadrupole mass filter 231 and a second ion lens in order to transport or measure ions. It includes a group 233, a multi-pole mass filter 234, a post-stage quadrupole mass filter 235, and an ion detector 236.
  • each of these eight components has an average ion transmittance of 90%, an average of about 43% of ions will be transmitted through the entire device.
  • the standard deviation ⁇ of the variation in the ion transmission rate of each component is 0.033333 (the difference from the above average 0.9 is approximated to 3 ⁇ with about 1 as the maximum value), and the variance is standard. Let it be 0.001111 which is the square of the deviation. Then, the variance of the entire device is 0.008889 (variance of each component x number of components), and the standard deviation ⁇ (square root of the variance) is 0.094281.
  • the maximum value of the range of variation in ion transmittance due to machine error is the average value + 3 ⁇ and the minimum value is the average value -3 ⁇
  • the former is 71% and the latter is 15%. That is, even if the models are of the same type, there is a machine difference in the ion transmittance within the range of 15 to 71%. Therefore, if a coefficient of 15% / 71% ⁇ 0.2 is set, mass spectrometry can be performed with the same sensitivity regardless of the machine difference.
  • the maximum ion permeability within the range of the machine difference ( The measured intensity of ions using a mass spectrometer having 71%) can be matched with the measured intensity of ions using a mass spectrometer having the minimum ion permeability (15%) within the range of machine error. ..
  • a coefficient of 15% / 43% ⁇ 0.35 may be set based on the average ion transmittance.
  • an appropriate value in the range of 0.2 to 0.35 may be set as a coefficient.
  • All of the numerical values given here are examples of determining the reference value of the measured intensity of ions, and take into consideration the type of mass spectrometer, the number of components, machine differences, etc., depending on the mass spectrometer actually used. It is possible to set an appropriate reference value. For example, for each of a plurality of mass spectrometers, the measured intensity of a predetermined ion obtained by optimizing the values of all parameters is actually measured, and the one having the smallest measured ion intensity is all. It can also be set as a standard value common to mass spectrometers.
  • the measurement parameter storage unit 412 stores the values of the measurement parameters used when performing mass spectrometry.
  • the values of the measurement parameters are the ESI probe 201, the first ion lens group 211, the first ion guide 221 and the second ion guide 222, the front quadrupole mass filter 231 and the collision cell 232, the rear quadrupole mass filter 235, and Each component called the ion detector 236 is stored together. Further, for the measurement parameters of each part, the types of measurement parameters whose values should be changed when the measurement parameters are adjusted, which will be described later, are also stored. In the mass spectrometer 1 of this embodiment, the value of the applied voltage to the third ion lens 2333 of the second ion lens group 233 provided at the inlet of the collision cell 232 is registered as an adjustment target.
  • the initial values of the measurement parameters of each part are saved.
  • the initial value of the measurement parameter for example, a value optimized so that the measurement intensity of the ion is the highest at the time of shipment of the mass spectrometer is stored.
  • the measurement parameter storage unit 412 stores the value of the most recently adjusted measurement parameter in association with each reference value. ..
  • the measurement parameters for the ESI probe 201 include, for example, the DC voltage (ESI voltage) applied to the ESI probe 201, the gas temperature and gas flow rate of the nebulizer gas, the tip position of the ESI probe 201 (position with respect to the inlet of the heating capillary 202), and so on.
  • the heating temperature of the heating capillary 202 is included.
  • the measurement parameters for the first ion lens group 211 include, for example, the magnitude of the DC voltage applied to each annular electrode, the amplitude and frequency of the high frequency voltage, and the position of each electrode.
  • the measurement parameters for the first ion guide 221 and the second ion guide 222 include, for example, the magnitude of the DC voltage applied to each rod-shaped electrode, the amplitude and frequency of the high frequency voltage, and the position of each electrode.
  • the measurement parameters of the front-stage quadrupole mass filter 231 include, for example, the magnitude of the DC voltage applied to each of the pre-rod electrode 2311, the main rod electrode 2312, and the post-rod electrode 2313, the amplitude and frequency of the high-frequency voltage, and the amplitude and frequency of each electrode. The position is included.
  • the measurement parameters of the collision cell 232 include, for example, the magnitude of the DC voltage applied to each ion lens constituting the second ion lens group 233, the amplitude and frequency of the high frequency voltage.
  • the measurement parameters of the collision cell 232 include the pressure of the collision gas, the magnitude of the DC voltage applied to the multi-pole mass filter 234 arranged in the collision cell 232, the amplitude and frequency of the high frequency voltage, and the collision cell 232.
  • the DC voltage applied to the inlet and outlet respectively is also included.
  • the measurement parameters of the subsequent quadrupole mass filter 235 include, for example, the magnitude of the DC voltage applied to each of the pre-rod electrode 2351 and the main rod electrode 2352, the amplitude and frequency of the high-frequency voltage, and the magnitude of the DC voltage applied to the main rod electrode.
  • the amplitude and frequency of the high frequency voltage and the positions of the pre-rod electrode 2351 and the main rod electrode 2352 are included.
  • the measurement parameters of the ion detector 236 include the positions of the conversion die node 2361 and the secondary electron multiplier tube 2362, and the magnification in the secondary electron multiplier tube 2362.
  • the chromatograph mass spectrometer of this embodiment is characterized in the adjustment of measurement parameters (auto-tuning) that is executed before actually performing mass spectrometry of the sample to be measured.
  • the components such as the electrodes of each unit will deteriorate over time.
  • the electrode or the like deteriorates over time, even if a voltage is applied to the electrode or the like using the same measurement parameters as before the deterioration over time, the electric field for controlling the behavior of ions changes, and the measurement accuracy deteriorates. As a result, it becomes impossible to measure ions with the same accuracy and sensitivity as when auto-tuning was performed in the past.
  • mass spectrometers may be used together to perform mass spectrometry on a large number of samples.
  • a mass spectrometer of the same model is usually used.
  • the dimensions and assembly accuracy of the components of the device differ within the tolerance. Therefore, even if a voltage is applied to an electrode or the like using the same measurement parameters in all mass spectrometers, the electric field generated by each device is different, and ions cannot be measured with the same accuracy and sensitivity.
  • the accuracy and sensitivity of mass spectrometry differ even when the model of the mass spectrometer is different.
  • the measurement parameters are adjusted so that the ions generated from the same amount of the target component are always measured with the same intensity in all the mass spectrometers.
  • adjustment of measurement parameters in the chromatograph mass spectrometer of this embodiment will be described.
  • the model selection unit 421 sets a set of a plurality of reference values of the measurement intensity of predetermined ions and the model name of the mass spectrometer stored in the reference value storage unit 411. Read out and display the reference value and / or the model name on the display unit 6.
  • the user selects one of the plurality of reference values displayed on the display unit 6 or the model name of the mass spectrometer (step 1). For example, when mass spectrometrically analyzing a sample to be measured using only a mass spectrometer operated by the user, or mass spectrometric analysis of the sample to be measured by using only the mass spectrometer of the same model as the mass spectrometer. If so, select the model or the reference value associated with the model. On the other hand, when mass spectrometrically analyzing a sample to be measured by using a mass spectrometer of another model, the model with the lowest grade among the models to be used or the reference value associated with the model is selected. When the user selects a model (or a reference value), the reference value determination unit 422 determines the reference value (or the selected reference value) associated with the selected model as the reference value used for adjusting the measurement parameters. do.
  • the measurement parameter adjustment unit 43 reads out the measurement parameter value of each unit stored in the measurement parameter storage unit 412 (step 2). Then, a screen prompting the user to set the standard sample is displayed on the display unit 6.
  • the measurement parameter adjusting unit 43 executes mass spectrometry of the standard sample using the measurement parameter values read from the measurement parameter storage unit 412 (step 3) and measures the measurement.
  • the intensity of a predetermined ion associated with a reference value of intensity is measured.
  • the measurement parameter adjusting unit 43 matches the measured intensity of the predetermined ion with the reference value (the difference between the measured intensity of the ion and the reference value is within a predetermined allowable range). (Step 4).
  • the values of the measurement parameters optimized so that the measurement intensity of ions is the highest are stored. Therefore, the intensity of a predetermined ion measured at this point is usually higher than the reference value (NO in step 4).
  • the measurement parameters are adjusted so that the measured value of the ionic strength is intentionally lowered, that is, a part of the measurement parameters is intentionally removed from the optimum value.
  • the measurement parameter adjustment unit 43 reads out the type of measurement parameter to be adjusted from the measurement parameter storage unit 412. As described above, in the mass spectrometer 1 of the present embodiment, the value of the applied voltage to the third ion lens 2333 of the second ion lens group 233 provided at the inlet of the collision cell 232 is registered as an adjustment target. There is. Therefore, the measurement parameter adjusting unit 43 sets the value of the applied voltage by a predetermined magnitude from the value of the applied voltage used in the previous measurement (that is, the optimum value adjusted so as to maximize the measurement intensity of ions). Set the changed and new measurement parameters (step 5). Then, the standard sample is measured again using the newly set measurement parameters (step 3), and the intensity of a predetermined ion is measured.
  • step 4 if the ion intensity does not match the reference value (the measured ion intensity is still greater than the reference value and the difference is within a predetermined tolerance) (NO in step 4), again.
  • a new measurement parameter is set by changing the value of the applied voltage by a predetermined magnitude from the value of the applied voltage used in the previous measurement (step 5). Then, the standard sample is measured again using the newly set measurement parameters (step 3), and the intensity of a predetermined ion is measured. In this way, the value of the measurement parameter is changed and the measurement of the predetermined ion intensity is repeated until the measured intensity of the predetermined ion matches the reference value.
  • the measurement parameter adjusting unit 43 measures the measurement parameter associated with the reference value of the ion measurement intensity in the measurement parameter storage unit 412. Save (update) the value of (step 6).
  • the measured intensity value of ions is adjusted by the voltage applied to the third ion lens 2333 of the second ion lens group 233 arranged at the inlet of the collision cell 232 as described above. The reason will be explained below.
  • FIG. 3 shows the relationship between the voltage applied to the third ion lens 2333 and the measured intensity of ions.
  • an ion having a mass-to-charge ratio of +388.25 is selected as a precursor ion
  • an ion having a mass-to-charge ratio of +45.05 is selected from the ions generated by cleavage of the precursor ion.
  • FIG. 3 shows the change in the measured intensity of the product ion when the voltage applied to the third ion lens 2333 is changed for each of the four different MRM transitions. As can be seen from the results shown in FIG.
  • the relationship between the magnitude of the applied voltage and the measured intensity of the ions is almost the same regardless of the type of MRM transition. Further, it can be seen that the measured intensity of ions can be adjusted in a wide range of less than 20% to 100% by changing the applied voltage. Furthermore, the change in the measured intensity of ions with respect to the change in the applied voltage is also gradual. Based on these, in this embodiment, the measured intensity value of ions was adjusted by the voltage applied to the third ion lens 2333.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the applied voltage to the first ion lens 2331 and the ion measurement intensity.
  • the notation in the figure and the measured MRM transition are the same as those in FIG.
  • the relationship between the magnitude of the applied voltage and the measured intensity of the ions is almost the same regardless of the type of MRM transition, and the ions can also be changed by changing the applied voltage to the first ion lens 2331. It can be seen that the measured intensity of can be adjusted in a wide range.
  • the change in the measured intensity of ions is large with respect to the change in the voltage applied to the first ion lens 2331, the change in the voltage applied to the first ion lens 2331 causes the ions to change as compared with the voltage applied to the third ion lens 2333. It is difficult to adjust the measured intensity.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the applied voltage to the second ion guide 222 and the ion measurement intensity.
  • the notation in the figure and the measured MRM transition are the same as those in FIGS. 3 and 4. From the results shown in FIG. 5, it can be seen that the relationship between the magnitude of the applied voltage and the measured intensity of the ions is almost the same regardless of the type of MRM transition.
  • the range of ion measurement intensities that can be adjusted by changing the voltage applied to the second ion guide 222 is narrow. Therefore, when the reference value of the ion measurement intensity is small, the ion measurement intensity cannot be adjusted only by the voltage applied to the second ion guide 222.
  • the adjustment of the ion measurement intensity value in this embodiment is intended to keep the ion measurement sensitivity constant regardless of the device or the timing of analysis, and the mass-to-charge ratio is increased by this adjustment. It is not desirable to have different effects on different ions. Further, it is not preferable that the measured intensity of ions changes significantly even if the parameter value is slightly changed.
  • measurement parameters such as the position of the ESI probe 201, the supply amount and temperature of nebulizer gas, and the applied voltage need to be optimized according to the characteristics of the sample to be measured and the target component, so the measurement intensity of ions is to be adjusted. It is not preferable to make it.
  • the amplification factor by the secondary electron multiplier tube 2362 of the ion detector 236 changes the measured intensity of the ion almost uniformly regardless of the mass-to-charge ratio, but the ion by changing the multiplying factor. The change in the measured intensity of the ion is large, and it is difficult to match the measured intensity of the ion with the reference value.
  • the magnitude of the voltage applied to the third ion lens 2333 of the second ion lens group 233 is changed.
  • other measurement parameters having characteristics that meet the above requirements can also be used for adjustment.
  • a plurality of measurement parameters may be adjusted.
  • the above embodiment is an example and can be appropriately changed according to the gist of the present invention.
  • a plurality of reference values are stored in the reference value storage unit 411 and one of them is selected by the user.
  • only one reference value is stored in the reference value storage unit 411. It may be configured to automatically select the reference value when the measurement parameter is adjusted.
  • auto-tuning is performed in order to adjust only the voltage applied to the third ion lens 2333, but it is used when adjusting the positions of the ESI probe 201, the first ion lens group 211, and the like.
  • a person may manually move the target component.
  • a moving mechanism for moving the target structure may be provided, and auto-tuning may be executed in the same manner as in the above embodiment.
  • the reference value of one predetermined ion is associated with one model, but the measurement intensity standard for a plurality of ions having different mass-to-charge ratios and chemical structures for one model.
  • the values may be associated and the user may be allowed to select any one predetermined ion.
  • the measured intensity values of predetermined ions derived from pesticides and predetermined ions derived from drugs it is also possible to store the measured intensity value and allow the user to select the sample to be measured to be executed after adjusting the measurement parameters.
  • the mass spectrometer is With respect to an ion having a predetermined mass-to-charge ratio, a storage unit in which a reference value, which is a value lower than the maximum value of the measured intensity of the ion obtained by optimizing the measurement parameters of each part of the mass spectrometer, is stored. , When measuring a sample containing an ion having a predetermined mass-to-charge ratio, a parameter adjusting unit for adjusting the measurement parameters of each unit so that the measured intensity of the ion becomes the reference value is provided.
  • the mass spectrometry method is When mass spectrometry is performed on an ion having a predetermined mass-to-charge ratio using a mass spectrometer, the measured intensity of the ion obtained by optimizing the measurement parameters of each part of the mass spectrometer, which is predetermined. The measurement parameters of each part are adjusted so that the ion is detected at a reference value lower than the maximum value.
  • the measured intensity of the ion obtained by optimizing the measurement parameters of each part in advance for the ion having a predetermined mass-to-charge ratio.
  • the reference value which is lower than the maximum value of, is stored in the storage unit. Then, the measurement parameters of each part are adjusted so that the measurement intensity of a predetermined ion becomes this reference value.
  • the measurement parameters are adjusted so that the measured intensity of a predetermined ion becomes the maximum value. Therefore, when the mass spectrometer deteriorates over time, it becomes impossible to measure the ion at the maximum value.
  • the intensity value of the ion that can be reached even if deterioration over time occurs is used as the reference value for each analysis.
  • Accurate mass spectrometry can be performed without creating a calibration line.
  • Accurate mass spectrometry can be performed with an analyzer.
  • (Section 2) In the mass spectrometer according to paragraph 1, It has an ionization unit, an ion transport unit, a front-stage mass separation unit, an ion dissociation unit, a rear-stage mass separation unit, and an ion detection unit as constituent parts.
  • the parameter adjusting unit adjusts measurement parameters in units of the constituent units.
  • the measurement intensity of ions can be adjusted while suppressing the influence on other components.
  • the measurement parameter is a value of a DC voltage applied to a predetermined electrode.
  • the high-frequency voltage applied to the electrodes provided in each part is often aimed at converging ions or separating the mass, and if the magnitude or frequency of the high-frequency voltage is changed, It may affect the measurement result of the measurement target sample.
  • the DC voltage applied to the electrodes provided in each part is mainly for the purpose of accelerating or decelerating the ions, and has a low correlation with the mass-to-charge ratio of the ions. Therefore, in the mass spectrometer according to the third item, the measurement parameters can be adjusted so that the measurement intensity of a predetermined ion becomes a reference value while suppressing the influence on the measurement result of the measurement target sample.
  • a plurality of the reference values are stored in the storage unit. Moreover, It is equipped with a reference value selection unit that accepts the selection of any of the plurality of reference values.
  • the parameter adjusting unit adjusts the measurement parameters of each unit so that the measured intensity of the ion having the predetermined mass-to-charge ratio becomes the reference value accepted by the reference value selection unit.
  • the reference value selection unit is A model selection unit that accepts the selection of models of multiple mass spectrometers used for measurement, It is provided with a reference value determining unit that determines the smallest reference value among the reference values of ion measurement intensities associated with a plurality of models accepted by the model selection unit.
  • the parameter adjusting unit adjusts the measurement parameters of each unit so that the measured intensity of the ion having the predetermined mass-to-charge ratio becomes the reference value determined by the reference value determining unit.
  • a desired value can be selected from a plurality of reference values and the measurement parameters can be adjusted. For example, when mass spectrometry of a sample to be measured is performed using a plurality of different types of mass spectrometers, such as the mass spectrometer described in Section 5, the lowest grade mass spectrometry (low ion detection sensitivity) is performed. It is possible to select a reference value suitable for the device and match the ion detection sensitivity between mass spectrometers of different models.
  • Mass spectrometer 2 ... Mass spectrometer 20 ... Ionization chamber 201 ... ESI probe 202 ... Heating capillary 21 ... First intermediate vacuum chamber 211 ... First ion lens group 212 ... Skimmer 22 ... Second intermediate vacuum chamber 221 ... First Ion guide 222 ... Second ion guide 23 ... Analysis room 231 ... Previous stage quadrupole mass filter 2311 ... Pre-rod electrode 2312 ... Main rod electrode 2313 ... Post-rod electrode 232 ... Collision cell 233 ... Second ion lens group 2331, 2332, 2333 ... Ion lens 234 ... Multipolar mass filter 235 ... Rear quadrupole mass filter 2351 ... Pre-rod electrode 2352 ...
  • Main rod electrode 236 ... Ion detector 2361 ... Conversion die node 2362 ... Secondary electron multiplier 4 ... Control / processing unit 41 ... Storage unit 411 ... Reference value storage unit 412 ... Measurement parameter storage unit 42 ... Reference value selection unit 421 ... Model selection unit 422 ... Reference value determination unit 43 ... Measurement parameter adjustment unit 5 ... Input unit 6 ... Display unit

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Abstract

所定の質量電荷比を有するイオンについて、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が保存された記憶部４１１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４３とを備える。

Description

質量分析装置及び質量分析方法
　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、測定目的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、測定目的試料を質量分析し、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変化し、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、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毎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、実際に測定目的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変化し、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、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測定目的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、測定目的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 (6)

  1. 　所定の質量電荷比を有するイオンについて、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。
  2. 　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。
  3. 　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。
  4. 　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。
  5. 　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。
  6. 　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。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009512161A (ja) * 2005-10-17 2009-03-19 バリアン・インコーポレイテッド 計測装置を調整するシンプレックスの最適化方法
WO2016103312A1 (ja) * 2014-12-22 2016-06-30 株式会社島津製作所 分析データ処理方法及び装置
WO2019082294A1 (ja) * 2017-10-25 2019-05-02 株式会社島津製作所 質量分析装置及び質量分析方法
WO2019229954A1 (ja) * 2018-05-31 2019-12-05 株式会社島津製作所 質量分析装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009512161A (ja) * 2005-10-17 2009-03-19 バリアン・インコーポレイテッド 計測装置を調整するシンプレックスの最適化方法
WO2016103312A1 (ja) * 2014-12-22 2016-06-30 株式会社島津製作所 分析データ処理方法及び装置
WO2019082294A1 (ja) * 2017-10-25 2019-05-02 株式会社島津製作所 質量分析装置及び質量分析方法
WO2019229954A1 (ja) * 2018-05-31 2019-12-05 株式会社島津製作所 質量分析装置

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