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質量割り当て精度を向上させる方法
説明

質量割り当て精度を向上させる方法

イオントラップを有するイオントラップ分光計システムを動作させる方法が提供される。本方法は、a)第1の検体を含むイオン群を提供することと、b)第1の検体以外のイオンを除去することによって、フィルタリングされた第1の検体を提供することと、c)フィルタリングされた第1の検体をイオントラップ内に格納することと、d)第1の較正用イオン集合をイオントラップ内に格納することであって、第1の較正用イオン集合は、既知の電荷質量比を有する少なくとも1つの較正用イオンを有することと、e)フィルタリングされた第1の検体および第1のイオン集合をイオントラップから透過させることと、f)第1の検体質量信号ピークを発生させ、各較正用イオンを検出し、関連する較正用質量信号ピークを発生させることと、g)既知の電荷質量比と、較正用質量信号ピークとを比較することによって、第1の質量信号を較正することと、を含む。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
(分野)
本発明は、イオントラップ質量分光計システムを動作させるための方法に関する。
【背景技術】
【0002】
(導入)
イオントラップ質量分光計システムの質量割り当て(mass assignment)精度は、着目イオンおよび較正物質の両方が、線形イオントラップに収容され、その後、そこから透過される、内部較正を通して、向上させることが可能である。次いで、較正物質のために測定されたスペクトルは、その予め既知の正確な理論値と比較され、着目イオンの測定されたスペクトルのための較正値を提供することが可能である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0003】
(概要)
本発明の実施形態の局面によると、イオントラップを有するイオントラップ分光計システムを動作させる方法が提供される。本方法は、a)分析のために、イオン群を提供するステップであって、イオン群は、第1の検体を含む、ステップと、b)第1の検体以外のイオンをフィルタリング除去することによって、第1の電荷質量比を有する、フィルタリングされた第1の検体を提供するステップと、c)フィルタリングされた第1の検体をイオントラップ内に格納するステップと、d)フィルタリングされた第1の検体とともに、第1の較正用イオン集合をイオントラップ内に格納するステップであって、第1の較正用イオン集合は、少なくとも1つの較正用イオンを有し、第1の較正用イオン集合内の各較正用イオンは、既知の電荷質量比を有する、ステップと、e)検出のために、フィルタリングされた第1の検体および第1の較正用イオン集合をイオントラップから透過させるステップと、f)フィルタリングされた第1の検体を検出し、フィルタリングされた第1の検体を表す第1の検体質量信号ピークを発生させ、第1の較正用イオン集合内の各較正用イオンを検出し、第1の較正用イオン集合内の各較正用イオンのための関連する較正用質量信号ピークを発生させるステップと、g)既知の電荷質量比と、第1の較正用イオン集合内の各較正用イオンのための関連する較正用質量信号ピークとを比較することによって、第1の検体質量信号ピークから導出された第1の質量信号を較正するステップと、を包含する。
【0004】
本出願者の教示のこれらおよび他の特長は、本明細書に記載される。
【0005】
当業者は、以下に記載される図面は、例証目的のみのためのものであることを理解する。図面は、本出願者の教示の範囲をいかようにも制限することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】図1は、本発明の第1の実施形態の局面に従って、ある方法を実装するように動作可能な線形イオントラップ質量分光計システムを示す、概略図である。
【図2】図2は、本発明の第2の実施形態の局面に従って、ある方法を実装するように動作され得る第2の線形イオントラップ質量分光計システムを示す、概略図である。
【図3】図3は、本発明の第1の実施形態の第1の局面に従って、図1の線形イオントラップ質量分光計システムを動作させることによって得られる、m/zが約118、約322、および約622における非断片化較正用イオンと、検体であるレセルピン(m/zが約609)の生成イオンの混合物の複合生成イオンスペクトルを示す。
【発明を実施するための形態】
【0007】
(様々な実施形態の説明)
図1を参照すると、Hager and LeBlanc in Rapid Communications of Mass Spectrometry System 2003,17,1056−1064に記載されるような線形イオントラップ質量分光計システム10の概略図が示される。質量分光計システムの動作の間、イオン源11からのイオンは、オリフィス板14およびスキマー16を通して、真空チャンバ12内に収容され得る。線形イオントラップ質量分光計システム10は、ロッド集合Q0の後のオリフィス板IQ1、Q1とQ2との間のIQ2、およびQ2とQ3との間のIQ3とともに、4つの細長のロッド集合Q0、Q1、Q2、およびQ3を備える。短太の付加的ロッド集合Q1aは、オリフィス板IQ1と細長のロッド集合Q1との間に提供される。
【0008】
ある場合には、隣接対のロッド集合間の漏れ磁場は、イオン流を歪曲させる可能性がある。短太のロッドQ1aは、オリフィス板IQ1と細長のロッド集合Q1との間に提供され、イオン流を細長のロッド集合Q1内に集束させる。
【0009】
イオンは、Q0内で衝突冷却され、約8×10−3トールの圧力に維持され得る。透過質量分光計Q1および下流の線形イオントラップ質量分光計Q3は両方とも、従来の透過RF/DC多極質量分光計として動作可能である。Q2は、イオンが、衝突ガスと衝突し、低質量生成物に断片化される、衝突セルである。典型的には、イオンは、多極ロッドに印加されるRF電圧と、末端開口レンズ18に印加される障壁電圧を使用して、線形イオントラップ質量分光計Q3内に捕捉され得る。Q3は、約3×10−5トールの圧力において、ならびに10−5トール〜10−4トールの範囲内の他の圧力において動作可能である。
【0010】
図2を参照すると、代替線形イオントラップ質量分光計システム10の概略図が示される。明確にするために、図1の線形イオントラップ質量分光計システムに関して使用される同一参照番号は、図2の線形イオントラップ質量分光計システムに関しても使用される。簡潔にするために、図1の説明は、図2に関しては繰り返されない。
【0011】
図2の線形イオントラップ質量分光計システムは、図1と類似するが、図2では、要素IQ2、Q2、IQ3、およびQ3は、フィルタリング除去されている。さらに、図2のQ1は、線形イオントラップである。
【0012】
内部較正の多くの方法は、較正用イオンの連続的測定に続いて、検体イオンの連続的測定を伴う。質量割り当て精度は、捕捉されたイオン集団の数および性質によって影響を受け得るため、本アプローチは、イオン捕捉デバイスに対し制限を有する可能性がある。これらの要因は、通常、連続的アプローチが使用され、質量割り当て精度を制限する場合、較正物質と検体イオンによって異なるであろう。
【0013】
高質量割り当て精度達成の観点において、イオントラップ質量分光計の制限の1つは、そのようなデバイスの報告される電荷質量比が、空間電荷の影響のため、多くの場合、捕捉されたイオン集団の数および性質に依存することである。捕捉されたイオンの数は、典型的には、最低m/zイオンの質量走査の間、より大きいため、イオントラップの最低m/z範囲は、上範囲よりも空間電荷から影響を受け得る(質量走査が、低m/zのイオンから開始し、高m/zのイオンへと進むと仮定)。高m/zイオンが走査されるころには、捕捉されたイオンの数は、通常、著しく低減されている。空間電荷は、イオントラップの見掛けm/z質量割り当てと、結果として得られるスペクトルにおけるピーク幅に影響を及ぼし得る。また、イオントラップは、外部質量較正時と分析的走査時との間で生じる温度変化のため、質量較正における変化の影響を受けやすい。
【0014】
本方法は、線形イオントラップ、特に、図1の線形イオントラップ質量分光計等のQqQLITの線形イオントラップを使用して実装可能であるが、それらに限定されない。本QqQLIT線形イオントラップ(LIT)配列は、イオン源からのイオンをQ1によって質量分析させ、Q2内の衝突活性化を介して、断片化させる(所望に応じて、代替として、Q2を使用して、非断片化イオンをQ3に単に透過させることが可能である)。イオン源からのイオン流は、LIT上流で質量分離可能であるという事実は、各「充填」ステップの間に分離を行なうQ1質量フィルタの設定を単に変更することによって、継続的「充填」ステップを使用して、異種イオンがLIT内に収容可能であることを意味する。さらに、Q1から発散するイオンは、所望に応じて、Q2内で断片化されてもよい。したがって、検体および内部較正用イオンは、一連の「充填」ステップを通して、LIT(質量走査に先立って)内に収容可能である。ほとんどの場合、検体イオンは、断片化され、生成イオン質量スペクトルを生じさせ、内部較正用イオンは、断片化されずに収容されるが、較正用イオンもまた、所望に応じて、断片化に曝されてもよい。
【0015】
そのようなプロセスの利点は、適切に選択された較正用イオンによって、検体イオンおよび較正用イオンが、約同量の空間電荷力を受け、質量割り当て精度を向上させることである。また、同時捕捉された内部較正用イオンは、室温および装置温度の変化等、外部質量較正に影響を及ぼし得るシステム誤差を補償することが可能である。
【0016】
表1は、提示される方法を実装するために使用される、単純化された走査シートの実施例である。ここでは、単一較正用イオンは、試料内のあらゆる他のイオンが拒否され、低並進エネルギーでQ2を通して透過され、断片化を最小限にし、Q3LIT内に収容されるように、狭透過窓を使用して、Q1によって質量フィルタリングされる。また、付加的較正用イオンは、同様に提供可能である。次いで、Q1の設定が即座に変更され、検体イオンの前駆体m/zを透過させることが可能であって、Q2内の衝突活性化を介して、断片化され得る。次いで、断片および残留検体前駆体イオンは、Q3LIT内に収容される。この時点で、Q3LITは、較正用イオンおよび断片検体イオンの両方を含有する。次いで、捕捉されたイオンはすべて、数十ミリ秒間、冷却され、検出のために、検出器30によって、捕捉されたイオンを軸方向に放出することによって、質量走査を実行可能である。結果として得られる質量スペクトルは、断片化検体イオンと、非断片化較正用イオンからの貢献を受けることになるであろう。同時捕捉された較正用イオンの見掛けm/z値を使用して、検体断片イオンのための質量較正を調節可能である。冷却および質量走査ステップに先立って、いくつかの較正用イオンを追加し、質量割り当て精度をさらに向上させることが可能である。
【0017】
表1:断片化検体イオンに加えて、m/z622、322および118において、非断片化較正用イオンでQ3LITを充填するために必要な種々の時間を示す、試料走査シート。
【0018】
【表1】

結果として得られる質量スペクトルは、図3に示される。このQ3LITスペクトルは、表1の方法を使用して得られ、m/z〜118、322、および622における非断片化較正用イオンと、較正物質として採用されたレセルピン(m/z〜609)の生成イオンからの貢献を含有する。
【0019】
質量割り当て精度向上のための本方法の可用性は、表2に示される。ここでは、着目検体イオンは、609.281のプロトン化した前駆体イオン分子量を伴う、レセルピンである。レセルピン主要断片イオンは、m/z〜174、195、397、および448におけるものである。再較正された質量割り当ては、既知の電荷質量比と、較正物質のそれぞれのための関連する較正用質量信号ピークとを比較することによって、得られた。具体的には、再較正された質量割り当ては、較正用イオンm/z理論値間の単純な線形補間を使用することによって、得られた。
【0020】
表2:本方法を使用して可能な質量割り当て精度の向上を示す。内部較正用イオンは、アスタリスクでマークされている。
【0021】
【表2】

本方法は、概して、RFイオントラップ、静電イオントラップ、およびペニングイオントラップを含む、あらゆるイオン捕捉質量分光計に適用可能である。しかしながら、イオン捕捉デバイスに先立って、またはその上流に、m/z選択のために機能を有する必要はない。図2の線形イオントラップ質量分光計システムの場合のような上流の質量分析器が存在しない場合、調整された波形を使用して、較正用および検体イオンを同時に単離し、次いで、所望に応じて、検体イオンを共鳴励起させ、生成イオン質量スペクトルを発生させることが可能である。
【0022】
すなわち、特定の着目検体と、その着目検体のために選択された較正用イオンを含む、イオン群は、図2の線形イオントラップ質量分光計システム10の線形イオントラップQ1内に格納されていると言える。次いで、検体および較正用イオンの既知のm/zに基づいて、他のイオンはすべて、半径方向に放出され、較正用イオンおよび検体を単離するように、波形を慎重に調整させ、他のイオンはすべて共鳴励起させる一方、選択された較正用イオンおよび検体イオンを共鳴励起させないことが可能である。これは、調整された波形内にノッチを提供することに行なうことが可能であって、そのようなノッチは、較正用イオンおよび検体のm/zに対応するように選択される。したがって、これらのイオンは、調整された波形が、他のイオンをフィルタリング除去するように、調整された波形によって励起されず、または、いずれにしも、他のイオンほど励起されないであろう。いったんこれらのステップが実行されると、図1の線形イオントラップ質量分光計システムに関して上述のものと同様に、較正物質および着目検体は、Q1から、末端開口レンズ18を通過して、検出器30へと軸方向に放出され得る。
【0023】
イオントラップは、質量分光計として動作される必要はない。イオントラップを使用して、較正用および検体イオンを蓄積し、次いで、イオントラップの内容物を飛行時間(ToF)質量分光計等の下流の質量分析器へと透過させてもよい。衝突セルが蓄積線形イオントラップとして動作される、QqToF等の装置は、質量割り当て精度の向上を達成するために、このように動作させることが可能である。
【0024】
本発明の異なる実施形態のさらなる局面によると、複数の検体が、上述のレセルピンイオンと同様に処理されてもよい。すなわち、第1の検体(上述の実施例におけるレセルピン)が、その断片および較正物質とともに、Q3内に格納された後、図1の質量分光計システム10を使用して実装される本発明の局面に従う方法の場合、Q1を使用して、第2の検体以外のイオンをフィルタリング除去することによって、第2の電荷質量比を有する、フィルタリングされた第2の検体を提供することが可能である。次いで、いったん第1の検体、その断片、およびその較正物質が、Q3から軸方向に透過されると、第2の検体は、その断片(第2の検体は、Q2内で断片化されたと仮定)と、第2の検体のために選択された較正物質とともに、Q3内に格納され得る。次いで、第1の検体レセルピンに関して上述の場合と同様に、第2の検体、第2の断片集合(該当する場合)、および第2の検体のために選択された第2の較正用イオン集合と可能性としてその断片は、検出のために、検出器30によって、線形イオントラップQ3から透過させることが可能である。検出後、第2の検体質量信号ピークから導出された第2の質量信号は、既知の電荷質量比と、第2の較正用イオン集合内の各較正用イオンのための関連する較正用質量信号ピークとを比較することによって、較正可能である。第2の検体の断片のための質量信号は、同様に較正可能である。
【0025】
較正用イオンを選択するために使用される基準は、異なる着目検体によって異なってもよい。具体的には、較正用イオンは、特定の検体と、その着目される断片のいずれかを「区分」するように選択可能である。特定の検体イオンを区分するために、検体イオンのために選択された較正用イオン集合は、検体の電荷質量比よりも若干高い電荷質量比を有する、高区分較正用イオンを含み得る。また、本検体のための較正用イオン集合は、検体の電荷質量比よりも若干低い電荷質量比を有する、低区分較正用イオンを含み得る。当然ながら、検体の断面も着目される場合、較正物質もまた、考慮断片とともに選択されるべきである。上述の実施例では、第1の着目検体は、レセルピンであって、約609のm/zを有し、レセルピンイオンもまた、Q2内で断片化された。結果として得られる主要断片イオンは、約174、195、397、および448の電荷質量比を有する。故に、第1の較正用イオン集合は、レセルピンイオン自体だけではなく、断片イオンも区分するように選択された。具体的には、検体レセルピンのために選択された第1の較正用イオン集合は、118、322、および622の電荷質量比を有していた。したがって、レセルピンイオン自体と、その2つのより大きい質量断片(397および448)は、約322および622の電荷質量比を有する較正用イオンによって区分されるであろう。同様に、約174および195の電荷質量比を有する小断片イオンは、約118および322の電荷質量比を有する較正用イオンによって区分されるであろう。
【0026】
第2の着目検体が選択される場合、本検体は、恐らく、レセルピンよりも高い電荷質量比を有し、したがって、622よりも高い電荷質量比を有し、第1の検体レセルピンのために選択された第1の較正用イオン集合内の全較正用イオン中最高電荷質量比であった。故に、第2の検体のために選択された第2の較正用イオン集合は、622よりも高く、第2の着目検体の電荷質量比よりも実際に高い電荷質量比を有する、較正用イオンを含み得る。残りの較正物質は、第2の着目検体の主要断片の電荷質量比に基づいて、選択されるであろう。すなわち、これらの断片のそれぞれの場合、第2の較正用イオン集合は、第2の検体電荷質量比または断片電荷質量比よりも若干高い電荷質量比を有する、高区分較正用イオンと、第2の検体または断片の電荷質量比よりも低い電荷質量比を有する、低区分較正用イオンとを含むように選択され得る。
【0027】
着目検体を区分するための較正用イオンの選択に加えて、較正用イオンはまた、例えば、J.Wells,W.PlassおよびR.Cooks「Control of Chemical Mass Shifts in the Quadrupole Ion Trap through Selection of Resonance Ejection Working Point and rf Scan Direction」、Analytical Chemistry、2000、Vol.72、No.13、2677−2683に記載のように、同一または類似物理的および化学的特性を有するように選択されるべきである。
【0028】
本発明の他の変形例および修正例も可能である。例えば、上述の説明は、線形イオントラップを指すが、本発明の一部の実施形態のいくつかの局面を実装するために使用されるイオントラップは、線形イオントラップである必要はないことを理解されたい。加えて、上述の説明と、図1および2は、イオンを軸方向放出によって、質量分析を企図するが、これは、必須ではない。例えば、質量分析は、例えば、Schwartz他、Journal of Amer Soc Mass Spectrom 2002、13、659−669に記載のように、半径方向放出によって、提供されてもよい。あらゆるそのような修正例および変形例は、特許請求の範囲によって定義されるように、本発明の領域および範囲内にあると考えられる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
イオントラップを有するイオントラップ分光計システムを動作させる方法であって、該方法は、
a)分析のために、イオン群を提供することであって、該イオン群は第1の検体を含む、ことと、
b)該第1の検体以外のイオンをフィルタリング除去することによって、第1の電荷質量比を有するフィルタリングされた第1の検体を提供することと、
c)該フィルタリングされた第1の検体を該イオントラップ内に格納することと、
d)該フィルタリングされた第1の検体とともに、第1の較正用イオン集合を該イオントラップ内に格納することであって、該第1の較正用イオン集合は、少なくとも1つの較正用イオンを有し、該第1の較正用イオン集合内の各較正用イオンは、既知の電荷質量比を有する、ことと、
e)検出のために、該フィルタリングされた第1の検体および該第1の較正用イオン集合を該イオントラップから透過させることと、
f)該フィルタリングされた第1の検体を検出し、該フィルタリングされた第1の検体を表す第1の検体質量信号ピークを発生させ、該第1の較正用イオン集合内の各較正用イオンを検出し、該第1の較正用イオン集合内の各較正用イオンのための関連する較正用質量信号ピークを発生させることと、
g)該既知の電荷質量比と、該第1の較正用イオン集合内の各較正用イオンのための該関連する較正用質量信号ピークとを比較することによって、該第1の検体質量信号ピークから導出された第1の質量信号を較正することと
を含む、方法。
【請求項2】
前記イオントラップ質量分光計システムは、前記イオントラップの上流に、質量分析器を備え、
ステップb)は、前記第1の検体を透過させる際、該第1の検体以外のイオンをフィルタリング除去するための狭透過窓を提供するように該質量分析器を構成することを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
ステップb)は、調整された波形を前記イオン群に適用し、前記第1の検体以外のイオンを共鳴励起させ、放出させることを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項4】
ステップb)で適用された前記調整された波形は、前記第1の較正用イオン集合をフィルタリング除去することなく、前記第1の検体以外のイオンをフィルタリング除去するように調整される、請求項3に記載の方法。
【請求項5】
ステップb)後、前記第1の検体を断片化し、複数の第1の検体断片を発生させることをさらに含み、
ステップc)は、該複数の第1の検体断片を前記イオントラップ内に格納することをさらに含み、
ステップe)は、検出のために、該複数の第1の検体断片を該イオントラップから透過させることを含み、
ステップf)は、該複数の第1の検体断片を検出し、複数の第1の検体断片質量信号ピークを発生させることを含み、
ステップg)は、前記既知の電荷質量比と、前記第1の較正用イオン集合内の各較正用イオンのための関連する較正用質量信号ピークとを比較することによって、該複数の第1の検体断片質量信号ピークから導出された複数の第1の検体断片質量信号を較正することを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項6】
前記イオン群は、第2の検体を備え、前記方法は、
b2) b)の後、該第2の検体以外のイオンをフィルタリング除去することによって、第2の電荷質量比を有する、フィルタリングされた第2の検体を提供することと、
c2) e)の後、該フィルタリングされた第2の検体を前記イオントラップ内に格納することと、
d2) e)の後、該フィルタリングされた第2の検体とともに、第2の較正用イオン集合を該イオントラップ内に格納することであって、該第2の較正用イオン集合は、少なくとも1つの較正用イオンを有し、該第2の較正用イオン集合内の各較正用イオンは、既知の電荷質量比を有する、ことと、
e2) e)の後、検出のために、該イオントラップから、該フィルタリングされた第2の検体および該第2の較正用イオン集合を透過させることと、
f2) f)の後、該フィルタリングされた第2の検体を検出し、該フィルタリングされた第2の検体を表す第2の検体質量信号ピークを発生させ、該第2の較正用イオン集合内の各較正用イオンを検出し、該第2の較正用イオン集合内の各較正用イオンのための関連する較正用質量信号を発生させることと、
g2)該既知の電荷質量比と、前記第2の較正用イオン集合内の各較正用イオンのための関連する較正用質量信号ピークとを比較することによって、該第2の検体質量信号ピークから導出された第2の質量信号を較正することと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項7】
d)は、i)前記第1の電荷質量比よりも高い電荷質量比を有する、対応する第1の検体高区分較正用イオンと、ii)該第1の電荷質量比よりも低い電荷質量比を有する、第1の検体低区分較正用イオンとを有するように前記第1の較正用イオン集合を選択することを含み、
d1)は、i)前記第2の電荷質量比よりも高い電荷質量比を有する、対応する第2の検体高区分較正用イオンと、ii)該第1の電荷質量比よりも低い電荷質量比を有する、第2の検体低区分較正用イオンとを有するように前記第2の較正用イオン集合を選択することを含む、請求項6に記載の方法。
【請求項8】
前記第1の検体高区分較正用イオンは、第1の検体高区分電荷質量比を有し、該第1の検体高区分電荷質量比は、前記第1の較正用イオン集合内の全イオン中の最高電荷質量比であって、該第1の検体高区分電荷質量比は、前記第2の電荷質量比よりも低い、請求項7に記載の方法。
【請求項9】
前記イオントラップは、線形イオントラップである、請求項1に記載の方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公表番号】特表2010−537172(P2010−537172A)
【公表日】平成22年12月2日(2010.12.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−521271(P2010−521271)
【出願日】平成19年8月21日(2007.8.21)
【国際出願番号】PCT/CA2007/001459
【国際公開番号】WO2009/023946
【国際公開日】平成21年2月26日(2009.2.26)
【出願人】(508153855)エムディーエス アナリティカル テクノロジーズ, ア ビジネス ユニット オブ エムディーエス インコーポレイテッド, ドゥーイング ビジネス スルー イッツ サイエックス ディビジョン (17)
【出願人】(510025522)アプライド バイオシステムズ (カナダ) リミテッド (5)
【Fターム(参考)】