イオントラップ飛行時間型質量分析装置
【課題】本発明は、高感度なイオントラップ飛行時間型質量分析装置を提供することを目的とする。
【解決手段】マルチポール部５のイオン量の分布に応じて、ＰＵＳＨ電極６に印加する高電圧パルスの周期を可変させることにより、イオンは飛行時間型質量分析部９（飛行時間型質量分析手段）を飛行し、効率的にＭＣＰ（検出器）８へ輸送される。イオンを効率的に、ＭＣＰ（検出器）８へ輸送し、高感度なマススペクトルが得られるイオントラップ飛行時間型質量分析装置を実現する。
【解決手段】マルチポール部５のイオン量の分布に応じて、ＰＵＳＨ電極６に印加する高電圧パルスの周期を可変させることにより、イオンは飛行時間型質量分析部９（飛行時間型質量分析手段）を飛行し、効率的にＭＣＰ（検出器）８へ輸送される。イオンを効率的に、ＭＣＰ（検出器）８へ輸送し、高感度なマススペクトルが得られるイオントラップ飛行時間型質量分析装置を実現する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンをトラップするイオントラップ部と質量分析部とを備える飛行時間型質量分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオントラップ飛行時間型質量分析装置は、イオントラップ部と飛行時間型質量分析装置とが結合された質量分析装置であり、例えば、特許文献１に記載されている。
【０００３】
バイオ分野向けの質量分析計としては、測定する試料の分子量が大きいことから、多くの場合、飛行時間質量分析計（Ｔｉｍｅ−ｏｆ−ｆｌｉｇｈｔ，ＴＯＦ）を用いる。
【０００４】
ＴＯＦは、特許文献１に記載されているように、１９５１年に米国で特許が取得された技術であるが、最近のエレクトロニクスの進歩により身近な装置となり、バイオ分野をはじめ広い範囲で利用されている。
【０００５】
特にバイオ分野においてはイオントラップを導入し、高い質量精度で、かつＭＳｎ分析を可能とする手法が開発された。
【０００６】
この手法によれば、イオン源とＴＯＦの間にイオントラップを導入することで、イオントラップ内部でイオンの単離やイオン解離を繰り返すことができ、ＭＳｎ分析が可能である。
【０００７】
特許文献２に示す質量分析装置は、イオントラップから排出したイオンがマルチポール部でイオンの運動エネルギーを収束させられ、ＴＯＦ（質量分析部）のＰＵＳＨ電極とＰＵＬＬ電極の間に導入される。ＰＵＳＨ電極とＰＵＬＬ電極の間に導入されたイオンは一定周期の高電圧パルスを印加することによってイオンを加速領域に導入し、直交方向に加速する。イオンの飛行時間に応じた電流値をＭＣＰにて検出することで質量スペクトルを算出する飛行時間質量分析を行う。イオン導入方向と加速方向を直交配置することにより、高分解能及び高い質量精度を達成可能である。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第２，６８５，０３５号明細書
【特許文献２】特開２００３−１２３６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来のイオントラップ飛行時間型質量分析装置では、質量分析部のＰＵＳＨ電極に印加する高電圧パルスの周期は一定であった。しかし、イオントラップ部の後段にある、マルチポール部のイオン量の存在分布は、図２のような分布をしている。同図から分かるように大多数の低質量数側のイオンが最初にマルチポール部からＰＵＳＨ電極とＰＵＬＬ電極の間に移動し、その後少しずつ高い質量数側のイオンがＰＵＳＨ電極とＰＵＬＬ電極の間に移動する。このため一定周期で高電圧パルスを発生させると、質量数により、輸送されるイオン量が異なる現象が生じていた。
【００１０】
本発明の目的は、マルチポール部のイオン量の分布に応じて、ＰＵＳＨ電極に印加する高電圧パルスの周期を可変させることによって、イオンをＭＣＰ（検出器）に効率的に輸送し、低質量数側でも高感度なマススペクトルを得ることが可能なイオントラップ飛行時間型質量分析装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。
【００１２】
（１）本発明によるイオントラップ飛行時間型質量分析装置は、大気圧で動作するイオン源と、このイオン源で生成されたイオンを真空室内に導入し、この真空室内に導入されたイオンを中心軸方向に収束するイオン光学系と、真空室内でイオンを捕捉し、開烈反応を起こさせるイオントラップ部と、上記イオントラップ部から排出されたイオンの運動エネルギーを収束させるマルチポール部と、このマルチポール部から排出されたイオンを測定する飛行時間型質量分析手段とを有する。
【００１３】
（２）更に、上記（１）において、上記マルチポール部のイオン量の分布に応じて、ＰＵＳＨ電極に印加する高電圧パルスの周期を可変させ、イオンを効率的にＭＣＰ（検出器）へ輸送し、高感度なマススペクトルが得られるイオントラップ飛行時間型質量分析装置を実現することである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＰＵＳＨ電極に印加される高電圧パルスの発生間隔を可変させ、イオンをＭＣＰにより効率的に輸送し、より高感度なマススペクトルを得ることが可能なイオントラップ飛行時間型質量分析装置を実現することである。
【００１５】
また、イオントラップ部からマルチポール部に流入するイオン量の分布（図２）を予め、算出しておく。そして、予測される、上記イオントラップ部からマルチポール部への流入イオン量の分布に応じて、ＰＵＳＨ電極に印加される高電圧パルスの周期を制御すれば、イオンをＭＣＰ（検出器）に効率的に輸送し、高感度なマススペクトルを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態であるイオントラップ飛行時間型質量分析装置の概略構成図である。
【００１８】
まず、イオントラップ飛行時間型質量分析装置の基本動作を説明する。
【００１９】
図１において、液体クロマトグラフシステム１により分離された試料は、エレクトロスプレーイオン源２にて脱溶媒・イオン化され、高真空におかれた装置内部（真空室内）に導入される。
【００２０】
そして、導入されたイオンは、イオン光学系３で収束され、効率よくイオントラップ部４に導入される。
【００２１】
イオントラップ部４では、イオンを閉じ込め、目的のイオンを選択し、開裂を行う。イオントラップ部４からマルチポール部５に流入する、イオン量の分布を予め（図２）、算出しておく。
【００２２】
さらにイオンは、マルチポール部５から、ＰＵＳＨ電極６とＰＵＬＬ電極７の間に導入される。その際、まず低質量数のイオンから大量に導入される。次にこれらのイオンは飛行時間型質量分析部９（飛行時間型質量分析手段）を飛行する。このとき効率的にＭＣＰ（検出器）８まで輸送させるため、ＰＵＳＨ電極６から発生される高電圧パルスの周期Ｔ１を最大化する。それによって、効率的に低質量数側のイオンをＭＣＰ（検出器）８に輸送することができる。
【００２３】
それから徐々に、マルチポール部５からＰＵＳＨ電極６に到達するイオンは低質量数側のイオンから高質量数側のイオンに遷移していく。それに応じてＰＵＳＨ電極６から発生される高電圧パルスの周期をＴ１からＴ２へと徐々に長くする。
【００２４】
この高電圧パルスの周期の可変は、パルス周期の調整手段により行なわれる。
【００２５】
本発明の実施例では、高電圧パルスの発生数はＭＳ２分析（ある目的の試料イオンを選択的に開裂させて，その断片の質量数より目的のイオンの構造を知る分析方法）では、２００回であり、図２から従来の手法のように２００回分の高電圧パルスを一定周期Ｔで発生させると、低質量数側のイオンがロスする。つまりその分だけ感度は低下する。そのため低質量数側のイオンが大量に存在するときは、高電圧パルスの周期を短くし、効率的に低質量数側のイオンをＭＣＰ（検出器）まで到達させ、低質量数側のイオンの感度を上昇させることが可能なイオントラップ飛行時間型質量分析装置を実現する。
【００２６】
本発明は、トラップ部が、図１の概略図のように、４本の柱状の電極を持つイオントラップ型だけではなく、Ｘ軸に対して回転対称なリング電極と一対のエンドキャップ電極を用いた３次元イオントラップ型であっても同様に適用できる。
【００２７】
また、図３、図４のようにイオントラップ部４とマルチポール部５の間に、偏向電極部１０、ＥＣＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃａｐｔｕｒｅ Ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）反応部１１を有する場合でも、飛行時間型質量分析部９（飛行時間型質量分析手段）へのイオン導入にマルチポール部５を介しているため本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例に係るもので、イオントラップ飛行時間型質量分析装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施例に係るもので、マルチポール部のイオンの分布図とＰＵＳＨ電極から高電圧パルスが発生する間隔を示す図である。
【図３】本発明の他の実施例に係るもので、イオントラップ飛行時間型質量分析装置の概略構成図である。
【図４】本発明の更なる他の実施例に係るもので、イオントラップ飛行時間型質量分析装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００２９】
１…液体クロマトグラフシステム、２…エレクトロスプレーイオン源、３…イオン光学系、４…イオントラップ部、５…マルチポール部、６…ＰＵＳＨ電極、７…ＰＵＬＬ電極、８…ＭＣＰ（検出器）、９…飛行時間型質量分析部、１０…偏向レンズ部、１１…ＥＣＤ反応部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンをトラップするイオントラップ部と質量分析部とを備える飛行時間型質量分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオントラップ飛行時間型質量分析装置は、イオントラップ部と飛行時間型質量分析装置とが結合された質量分析装置であり、例えば、特許文献１に記載されている。
【０００３】
バイオ分野向けの質量分析計としては、測定する試料の分子量が大きいことから、多くの場合、飛行時間質量分析計（Ｔｉｍｅ−ｏｆ−ｆｌｉｇｈｔ，ＴＯＦ）を用いる。
【０００４】
ＴＯＦは、特許文献１に記載されているように、１９５１年に米国で特許が取得された技術であるが、最近のエレクトロニクスの進歩により身近な装置となり、バイオ分野をはじめ広い範囲で利用されている。
【０００５】
特にバイオ分野においてはイオントラップを導入し、高い質量精度で、かつＭＳｎ分析を可能とする手法が開発された。
【０００６】
この手法によれば、イオン源とＴＯＦの間にイオントラップを導入することで、イオントラップ内部でイオンの単離やイオン解離を繰り返すことができ、ＭＳｎ分析が可能である。
【０００７】
特許文献２に示す質量分析装置は、イオントラップから排出したイオンがマルチポール部でイオンの運動エネルギーを収束させられ、ＴＯＦ（質量分析部）のＰＵＳＨ電極とＰＵＬＬ電極の間に導入される。ＰＵＳＨ電極とＰＵＬＬ電極の間に導入されたイオンは一定周期の高電圧パルスを印加することによってイオンを加速領域に導入し、直交方向に加速する。イオンの飛行時間に応じた電流値をＭＣＰにて検出することで質量スペクトルを算出する飛行時間質量分析を行う。イオン導入方向と加速方向を直交配置することにより、高分解能及び高い質量精度を達成可能である。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第２，６８５，０３５号明細書
【特許文献２】特開２００３−１２３６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来のイオントラップ飛行時間型質量分析装置では、質量分析部のＰＵＳＨ電極に印加する高電圧パルスの周期は一定であった。しかし、イオントラップ部の後段にある、マルチポール部のイオン量の存在分布は、図２のような分布をしている。同図から分かるように大多数の低質量数側のイオンが最初にマルチポール部からＰＵＳＨ電極とＰＵＬＬ電極の間に移動し、その後少しずつ高い質量数側のイオンがＰＵＳＨ電極とＰＵＬＬ電極の間に移動する。このため一定周期で高電圧パルスを発生させると、質量数により、輸送されるイオン量が異なる現象が生じていた。
【００１０】
本発明の目的は、マルチポール部のイオン量の分布に応じて、ＰＵＳＨ電極に印加する高電圧パルスの周期を可変させることによって、イオンをＭＣＰ（検出器）に効率的に輸送し、低質量数側でも高感度なマススペクトルを得ることが可能なイオントラップ飛行時間型質量分析装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。
【００１２】
（１）本発明によるイオントラップ飛行時間型質量分析装置は、大気圧で動作するイオン源と、このイオン源で生成されたイオンを真空室内に導入し、この真空室内に導入されたイオンを中心軸方向に収束するイオン光学系と、真空室内でイオンを捕捉し、開烈反応を起こさせるイオントラップ部と、上記イオントラップ部から排出されたイオンの運動エネルギーを収束させるマルチポール部と、このマルチポール部から排出されたイオンを測定する飛行時間型質量分析手段とを有する。
【００１３】
（２）更に、上記（１）において、上記マルチポール部のイオン量の分布に応じて、ＰＵＳＨ電極に印加する高電圧パルスの周期を可変させ、イオンを効率的にＭＣＰ（検出器）へ輸送し、高感度なマススペクトルが得られるイオントラップ飛行時間型質量分析装置を実現することである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＰＵＳＨ電極に印加される高電圧パルスの発生間隔を可変させ、イオンをＭＣＰにより効率的に輸送し、より高感度なマススペクトルを得ることが可能なイオントラップ飛行時間型質量分析装置を実現することである。
【００１５】
また、イオントラップ部からマルチポール部に流入するイオン量の分布（図２）を予め、算出しておく。そして、予測される、上記イオントラップ部からマルチポール部への流入イオン量の分布に応じて、ＰＵＳＨ電極に印加される高電圧パルスの周期を制御すれば、イオンをＭＣＰ（検出器）に効率的に輸送し、高感度なマススペクトルを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態であるイオントラップ飛行時間型質量分析装置の概略構成図である。
【００１８】
まず、イオントラップ飛行時間型質量分析装置の基本動作を説明する。
【００１９】
図１において、液体クロマトグラフシステム１により分離された試料は、エレクトロスプレーイオン源２にて脱溶媒・イオン化され、高真空におかれた装置内部（真空室内）に導入される。
【００２０】
そして、導入されたイオンは、イオン光学系３で収束され、効率よくイオントラップ部４に導入される。
【００２１】
イオントラップ部４では、イオンを閉じ込め、目的のイオンを選択し、開裂を行う。イオントラップ部４からマルチポール部５に流入する、イオン量の分布を予め（図２）、算出しておく。
【００２２】
さらにイオンは、マルチポール部５から、ＰＵＳＨ電極６とＰＵＬＬ電極７の間に導入される。その際、まず低質量数のイオンから大量に導入される。次にこれらのイオンは飛行時間型質量分析部９（飛行時間型質量分析手段）を飛行する。このとき効率的にＭＣＰ（検出器）８まで輸送させるため、ＰＵＳＨ電極６から発生される高電圧パルスの周期Ｔ１を最大化する。それによって、効率的に低質量数側のイオンをＭＣＰ（検出器）８に輸送することができる。
【００２３】
それから徐々に、マルチポール部５からＰＵＳＨ電極６に到達するイオンは低質量数側のイオンから高質量数側のイオンに遷移していく。それに応じてＰＵＳＨ電極６から発生される高電圧パルスの周期をＴ１からＴ２へと徐々に長くする。
【００２４】
この高電圧パルスの周期の可変は、パルス周期の調整手段により行なわれる。
【００２５】
本発明の実施例では、高電圧パルスの発生数はＭＳ２分析（ある目的の試料イオンを選択的に開裂させて，その断片の質量数より目的のイオンの構造を知る分析方法）では、２００回であり、図２から従来の手法のように２００回分の高電圧パルスを一定周期Ｔで発生させると、低質量数側のイオンがロスする。つまりその分だけ感度は低下する。そのため低質量数側のイオンが大量に存在するときは、高電圧パルスの周期を短くし、効率的に低質量数側のイオンをＭＣＰ（検出器）まで到達させ、低質量数側のイオンの感度を上昇させることが可能なイオントラップ飛行時間型質量分析装置を実現する。
【００２６】
本発明は、トラップ部が、図１の概略図のように、４本の柱状の電極を持つイオントラップ型だけではなく、Ｘ軸に対して回転対称なリング電極と一対のエンドキャップ電極を用いた３次元イオントラップ型であっても同様に適用できる。
【００２７】
また、図３、図４のようにイオントラップ部４とマルチポール部５の間に、偏向電極部１０、ＥＣＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃａｐｔｕｒｅ Ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）反応部１１を有する場合でも、飛行時間型質量分析部９（飛行時間型質量分析手段）へのイオン導入にマルチポール部５を介しているため本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例に係るもので、イオントラップ飛行時間型質量分析装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施例に係るもので、マルチポール部のイオンの分布図とＰＵＳＨ電極から高電圧パルスが発生する間隔を示す図である。
【図３】本発明の他の実施例に係るもので、イオントラップ飛行時間型質量分析装置の概略構成図である。
【図４】本発明の更なる他の実施例に係るもので、イオントラップ飛行時間型質量分析装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００２９】
１…液体クロマトグラフシステム、２…エレクトロスプレーイオン源、３…イオン光学系、４…イオントラップ部、５…マルチポール部、６…ＰＵＳＨ電極、７…ＰＵＬＬ電極、８…ＭＣＰ（検出器）、９…飛行時間型質量分析部、１０…偏向レンズ部、１１…ＥＣＤ反応部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧で動作するイオン源と、このイオン源で生成されたイオンを真空室内に導入し、
この真空室内に導入されたイオンを収束するイオン光学系と、真空室内でイオンを捕捉するイオントラップ部と、上記イオントラップから排出されたイオンの運動エネルギーを収束させるマルチポール部と、このマルチポール部から排出されたイオンを測定する飛行時間型質量分析手段とを有するイオントラップ飛行時間型質量分析装置において、
上記マルチポール部から導入されるイオン量に応じて、上記飛行時間型質量分析手段の電極から発生させる高電圧パルスの周期を可変することを特徴とするイオントラップ飛行時間型質量分析装置。
【請求項２】
請求項１記載の質量分析装置において、
予め算出されたイオン分布に基づき前記高電圧パルスの周期を連続的に可変させるイオントラップ飛行時間型質量分析装置。
【請求項３】
請求項１記載の質量分析装置において、
前記高電圧パルスの周期を時間経過にともなって長くすることを特徴とするイオントラップ飛行時間型質量分析装置。
【請求項４】
大気圧で動作するイオン源と、このイオン源で生成されたイオンを真空室内に導入し、
この真空室内に導入されたイオンを収束するイオン光学系と、真空室内でイオンを捕捉するイオントラップ部と、上記イオントラップから排出されたイオンの運動エネルギーを収束させるマルチポール部と、このマルチポール部から排出されたイオンを測定する飛行時間型質量分析手段とを有するイオントラップ飛行時間型質量分析装置において、
上記飛行時間型質量分析手段はイオンが間に導入されるＰＵＳＨ電極とＰＵＬＬ電極を有し、
上記ＰＵＳＨ電極とＰＵＬＬ電極の間に導入されるイオン量に応じて、上記ＰＵＳＨ電極から発生させる高電圧パルスの周期を可変することを特徴とするイオントラップ飛行時間型質量分析装置。
【請求項１】
大気圧で動作するイオン源と、このイオン源で生成されたイオンを真空室内に導入し、
この真空室内に導入されたイオンを収束するイオン光学系と、真空室内でイオンを捕捉するイオントラップ部と、上記イオントラップから排出されたイオンの運動エネルギーを収束させるマルチポール部と、このマルチポール部から排出されたイオンを測定する飛行時間型質量分析手段とを有するイオントラップ飛行時間型質量分析装置において、
上記マルチポール部から導入されるイオン量に応じて、上記飛行時間型質量分析手段の電極から発生させる高電圧パルスの周期を可変することを特徴とするイオントラップ飛行時間型質量分析装置。
【請求項２】
請求項１記載の質量分析装置において、
予め算出されたイオン分布に基づき前記高電圧パルスの周期を連続的に可変させるイオントラップ飛行時間型質量分析装置。
【請求項３】
請求項１記載の質量分析装置において、
前記高電圧パルスの周期を時間経過にともなって長くすることを特徴とするイオントラップ飛行時間型質量分析装置。
【請求項４】
大気圧で動作するイオン源と、このイオン源で生成されたイオンを真空室内に導入し、
この真空室内に導入されたイオンを収束するイオン光学系と、真空室内でイオンを捕捉するイオントラップ部と、上記イオントラップから排出されたイオンの運動エネルギーを収束させるマルチポール部と、このマルチポール部から排出されたイオンを測定する飛行時間型質量分析手段とを有するイオントラップ飛行時間型質量分析装置において、
上記飛行時間型質量分析手段はイオンが間に導入されるＰＵＳＨ電極とＰＵＬＬ電極を有し、
上記ＰＵＳＨ電極とＰＵＬＬ電極の間に導入されるイオン量に応じて、上記ＰＵＳＨ電極から発生させる高電圧パルスの周期を可変することを特徴とするイオントラップ飛行時間型質量分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−８４８５０（Ｐ２００８−８４８５０Ａ）
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２２１３７４（Ｐ２００７−２２１３７４）
【出願日】平成１９年８月２８日（２００７．８．２８）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２８日（２００７．８．２８）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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