JP4596010B2 - 質量分析装置 - Google Patents

Description

本発明は質量分析装置に関し、さらに詳しくは、分析対象であるイオン種を多段階に選択・開裂させて生成したプロダクトイオンを質量分析することが可能な質量分析装置に関する。

イオントラップ型質量分析計などを用いた質量分析において、ＭＳ／ＭＳ分析（タンデム分析）という手法が知られている。一般的なＭＳ／ＭＳ分析では、まず分析対象物質を含む試料より生成したイオン種の中から目的とする特定の質量（質量電荷比m/z）を有するイオン種をプリカーサイオンとして選別し、その選別したプリカーサイオンをＣＩＤ（Collusion Induced Dissociation：衝突誘起分解）によって開裂させてプロダクトイオンを生成する。これが１回目のイオン種の選択・開裂操作である。これにより生成されたプロダクトイオンを、通常のＭＳ分析と同様に、質量毎に分離して検出する。或る種の物質に由来するイオン種はＣＩＤにより特徴的な開裂を起こすため、例えば開裂を起こした部位に着目することで、目的とする分析対象物質の化学構造などについての情報を取得することができる。

近年、こうした質量分析装置は生化学分野、医療・製薬分野などで盛んに利用されるようになってきており、それに伴い、分析対象の物質はタンパク質、ペプチド、脂質などますます分子量が大きくなり、その化学構造（組成）も複雑になる傾向にある。そのため、目的物質の性質によっては、１回の選択・開裂操作だけでは十分に小さな質量までイオンが開裂しない場合が多くなっている。そうした場合には、選択・開裂操作を複数回繰り返し、最終的に生成したプロダクトイオンを質量分析するＭＳ^ｎ分析（ｎ≧３以上）が有効である。なお、上記のような１回のみの選択・開裂操作によるＭＳ／ＭＳ分析はＭＳ^２分析である。即ち、ＭＳ^ｎ分析ではｎ−１回の選択・開裂操作の繰り返しが行われる。

こうしたＭＳ^ｎ分析では、１回目、２回目、…、ｎ−１回目の選択・開裂操作の対象とするイオン種（プリカーサイオン）をそれぞれ分析開始前に予め決めておく必要がある。従来、一般的には、こうした各段のプリカーサイオンの選定は、分析を行って得られたデータを分析者自身が解析することにより為されることが多い。そのため、多段回のイオン種の選択・開裂操作を伴うＭＳ^ｎ分析を行う際には、分析者自身が分析条件を検討・変更しながら同一試料を何度も分析し直す必要があり、たいへんに面倒な作業であって分析効率も低いものであった。

こうした煩雑な作業を軽減するため、ＭＳ^ｎ分析においてプリカーサイオンの選定を自動的に行う機能を有する質量分析装置も知られている。例えば特許文献１に記載の質量分析装置では、ＭＳ^ｎ−１分析により得られたマススペクトルに現れる複数のピークの中で、信号強度が最大であるピークに対応したイオン種をＭＳ^ｎ分析におけるｎ−１回目のイオン種の選択・開裂操作のプリカーサイオンとして選定する処理が行われる。また、特許文献２に記載の質量分析装置では、ＭＳ^ｎ−１分析により得られたマススペクトルに現れる複数のピークの中で信号強度が最大であるピークだけでなく、他のピークも考慮して、ＭＳ^ｎ分析におけるｎ−１回目のイオン種の選択・開裂操作のプリカーサイオンを決定する処理が行われる。

このようなプリカーサイオンの自動選定機能を有する質量分析装置によれば、分析者がいちいち分析データを検討してプリカーサイオンを選定する手間は不要になる。しかしながら、いずれも単一のマススペクトルの情報に基づいてプリカーサイオンを決定するものであるため、例えば開裂によって特定の断片が脱離することがわかっているような場合でも、こうした脱離によって生じたイオンに着目してこれをプリカーサイオンとして選択するような分析を行うことができない。

一方、従来より知られているＭＳ／ＭＳ分析が可能なトリプルステージ四重極型質量分析装置では、特定のプロダクトイオンを生じる全てのプリカーサイオンを検出するプリカーサイオンスキャンや、特定の中性断片（中性化学種）を脱離する全てのプリカーサイオンを検出するニュートラルロススキャンなどの測定法が用いられている。こうした手法の特徴は、或る特定のプロダクトイオンやニュートラルロスを持つプリカーサイオンのみを特異的に検出することにある。しかしながら、こうした質量分析装置はｎ≧３以上のＭＳ^ｎ分析ができず、構造解析に必要な情報を十分に収集することができない。また、イオンが１価であればよいが、多価イオンである場合にはイオンから脱離した異なる種類の断片を区別できなくなることがあるため、正確な情報を得ることができない。

特開２０００−１７１４４２号公報 特開２００４−２５７９２２号公報

特に生化学分野等における物質の構造解析の際には、目的物質に対し或る特定物質で化学修飾を行い、その特定物質が結合した部位を調査することで目的物質の構造を推定するといった手法が用いられる。このような用途においては、ＭＳ^ｎ分析においてｎ−１回目の選択・開裂操作の際に、その前段のｎ−２回目の選択・開裂操作におけるプリカーサイオンとプロダクトイオンとの関係に着目してプリカーサイオンを選定することができれば非常に有用である。

本発明はこのような点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、ＭＳ^ｎ分析が可能な質量分析装置において、前段の選択・開裂操作におけるプリカーサイオンとプロダクトイオンとの関係に着目して次段のプリカーサイオンを自動的に選定して分析を行うことができ、特に多価イオンについても分析者の意図に沿った所望のプリカーサイオンを適切に選定してＭＳ^ｎ分析を遂行することができる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成された第１発明は、ＭＳ^ｎ分析（ｎ≧３）が可能な質量分析装置において、
a)ｎ−１回目のイオン種の選択・開裂操作に際してのプリカーサイオンの選択基準として、ｎ−２回目のイオン種の選択・開裂操作におけるプリカーサイオンとそれから生成されるプロダクトイオンとの質量差又はそれに相当する情報を、分析者が入力設定するための入力手段と、
b)選定されたプリカーサイオンの少なくともいずれか１つの価数を判定する価数判定手段と、
c)ＭＳ^ｎ分析を行う際に、ＭＳ^ｎ−１分析により得られたマススペクトルに現れたピークに対応したイオン種の中で、それまでのいずれかのプリカーサイオンについて前記価数判定手段により判定された価数を考慮して、前記入力手段により入力設定された前記選択基準に適合したイオン種を探索し、このイオン種をＭＳ^ｎ分析におけるｎ−１回目の選択・開裂操作のプリカーサイオンとして決定するプリカーサイオン選定手段と、
を備えることを特徴としている。

また上記課題を解決するために成された第２発明は、ＭＳ^ｎ分析（ｎ≧３）が可能な質量分析装置において、
a)ｎ−１回目のイオン種の選択・開裂操作に際してのプリカーサイオンの選択基準として、ｎ−２回目のイオン種の選択・開裂操作におけるプリカーサイオンとそれから生成されるプロダクトイオンとの質量差又はそれに相当する情報、及び価数差又はそれに相当する情報を、分析者が入力設定するための入力手段と、
b)分析により得られたマススペクトルに現れたピークに対応したイオン種の価数を判定する価数判定手段と、
c)ＭＳ^ｎ分析を行う際に、ＭＳ^ｎ−１分析により得られたマススペクトルに現れたピークに対応したイオン種の中で、ｎー２回目の選択・開裂操作のプリカーサイオンとプロダクトイオンとについて前記価数判定手段によりそれぞれ判定された価数を考慮して、前記入力手段により入力設定された前記選択基準に適合したイオン種を探索し、このイオン種をＭＳ^ｎ分析におけるｎ−１回目の選択・開裂操作のプリカーサイオンとして決定するプリカーサイオン選定手段と、
を備えることを特徴としている。

上記第１及び第２発明に係る質量分析装置は、典型的な構成として、目的物質をイオン化するイオン化部と、該イオン化部により生成されたイオン種の中から特定の質量を持つイオン種を選択して開裂させるという選択・開裂操作を複数段階繰り返した結果発生したプロダクトイオンを質量に応じて分離する質量分離部と、該質量分離部により分離されたイオンを検出する検出部と、有し、一連の自動分析として、ＭＳ^１分析、ＭＳ^２分析、…、ＭＳ^ｎ分析を順次実行することが可能である。

即ち、例えばｎ＝３である場合には、一連の自動分析としてＭＳ^１分析、ＭＳ^２分析、及び、ＭＳ^３分析を順次実行することになる。第１発明に係る質量分析装置では、この自動分析に先立って、分析者は入力手段により、２回目のイオン種の選択・開裂操作に際してのプリカーサイオンの選択基準として、１回目のイオン種の選択・開裂操作におけるプリカーサイオンとそれから生じるプロダクトイオンとの質量差又はそれに相当する情報を入力設定する。実際には、これ以外の各種の分析条件、例えば測定質量範囲等を設定するとともに、１回目のイオン種の選択・開裂操作におけるプリカーサイオンの選択基準等も設定するようにしてもよい。また第２発明に係る質量分析装置では、１回目のイオン種の選択・開裂操作におけるプリカーサイオンとそれから生じるプロダクトイオンとの質量差又はそれに相当する情報のほかに、価数差又はそれに相当する情報も入力する。

自動分析が開始されると、上述したように入力された又は予め決められた分析条件に従ってＭＳ^１分析、ＭＳ^２分析、ＭＳ^３分析が順次実行されるわけであるが、その過程でＭＳ^１分析が終了すると、価数判定手段は、そのＭＳ^１分析により得られたマススペクトルに現れたピークに対応した１乃至複数のイオン種の価数を判定する。また、ＭＳ^２分析が終了すると、プリカーサイオン選定手段は、そのＭＳ^２分析により得られたマススペクトルに現れたピークに対応したイオン種の中で、上記価数判定手段により判定された価数を考慮して、分析者が設定した選択基準に適合したイオン種を探索する。開裂による断片の脱離がニュートラルロスとの前提の下では、ＭＳ^２分析の１回目の選択・開裂操作のプリカーサイオンの価数はそれから生じたプロダクトイオンでも維持される。そこで、この価数を考慮することで、多価イオンであっても脱離した断片の質量が一定のものを見い出して、分析者が意図するプリカーサイオンを選定することができる。

したがって第１及び第２発明に係る質量分析装置によれば、ＭＳ^ｎ分析において前段の選択・開裂操作におけるプリカーサイオンとプロダクトイオンとの関係に着目して、所望の関係となるようなイオンを次段のプリカーサイオンとして自動的に選定して分析を行うことができる。また、その際に、分析者はイオンの価数を全く意識することなくプリカーサイオンとプロダクトイオンとの関係にのみ着目した選択基準を入力すればよく、１価イオンであっても多価イオンであっても、価数とは無関係に開裂により脱離する断片が分析者の意図するところであるようなイオンがプリカーサイオンとして選定されて分析が自動的に遂行される。これによって、化学構造や組成を推定するのに非常に重要な情報を高い精度で得ることができる。

なお、上記入力手段により分析者が入力する情報の態様は各種のものが考えられるが、一例として、上記入力手段は、ｎ−１回目のイオン種の選択・開裂操作に際してのプリカーサイオンの選択基準として、ｎ−２回目のイオン種の選択・開裂操作において脱離する断片の質量、又は質量と価数とを数値入力するものとすることができる。

また、別の態様として、上記入力手段は、ｎ−１回目のイオン種の選択・開裂操作に際してのプリカーサイオンの選択基準として、ｎ−２回目のイオン種の選択・開裂操作において脱離する断片の組成式、或いは組成式と価数又はイオン式とを入力するものとし、該入力手段により入力設定された情報から前記断片の質量や価数を算出する換算手段をさらに備える構成としてもよい。

この場合、組成式が簡単であればよいが、複雑である場合にはキーボード操作等で入力するのは面倒である。そこで、好ましくは、前記入力手段は予め登録されている複数の組成式や名称の中から、或いは複数の価数を伴った組成式やイオン式の中から１つを選択する構成とするとよい。

本発明の一実施例である質量分析装置の概略構成図。 本実施例の質量分析装置においてＭＳ^１分析、ＭＳ^２分析、及びＭＳ^３分析を自動的に実行する際の制御／処理部を中心とする動作のフローチャート。 本実施例の質量分析装置においてＭＳ^１分析、ＭＳ^２分析、及びＭＳ^３分析の際に分離／検出部でなされる処理の概略を示す模式図。 本実施例の質量分析装置においてＭＳ^１分析、ＭＳ^２分析、及びＭＳ^３分析の際に得られるマススペクトルの一例。 本実施例の質量分析装置における自動分析の過程で行われる価数判定処理を説明するための概念図。

符号の説明

１０…分離／検出部
１１…イオン化部
１２…三次元四重極イオントラップ型質量分析部
１３…飛行時間型質量分析部
１４…イオン検出器
２０…制御／処理部
２１…制御部
２２…分析条件記憶部
２３…データ処理部
２４…データ記憶部
２５…入力部
２６…表示部

以下、本発明に係る質量分析装置の一実施例として、イオントラップ（ＩＴ）と飛行時間型質量分析計（ＴＯＦ−ＭＳ）とを組み合わせたイオントラップ飛行時間型質量分析装置について図１〜図５を参照して説明する。

図１は本実施例による質量分析装置の概略構成図である。図１に示すように、本実施例による質量分析装置は、大別して分離／検出部１０と制御／処理部２０とから成る。分離／検出部１０は、例えば液体クロマトグラフにより成分分離された分析対象である試料液をエレクトロスプレイイオン化法（ＥＳＩ=Electrospray Ionization）によってイオン化するイオン化部１１と、所定の質量（ｍ／ｚ値）を有するイオンをプリカーサイオンとして選択するとともに、該プリカーサイオンをＣＩＤ開裂させてプロダクトイオンを生成する機能を持つ三次元四重極イオントラップ型質量分析部１２と、導入されたイオンを質量に応じて時間的に分離する飛行時間型質量分析部１３と、分離されたイオンを順次検出するイオン検出器１４と、を備えている。

制御／処理部２０は、分離／検出部１０の各部を制御する制御部２１と、分析を実行するための各種の分析条件を予め記憶しておくための分析条件記憶部２２と、イオン検出器１４からの検出信号をデジタルデータに変換した後にデータ処理を行うことで所定の解析を行うためのデータ処理部２３と、分析により得られたデータを保存しておくためのデータ記憶部２４と、を備え、これに分析者が各種の入力設定や指示を行うための入力部２５と、分析条件や分析結果等を表示するための表示部２６とが接続されている。通常、この制御／処理部２０は市販のパーソナルコンピュータにより具現化され、このコンピュータにインストールされた専用の制御／処理ソフトウエアを実行することにより後述するような特徴的な動作が達成される。その場合、入力部２５はキーボードやマウス等のポインティングデバイスなどである。もちろん、汎用のパーソナルコンピュータでなく、これに特化したコンピュータを組み込む構成としてもよい。

次に、本実施例の質量分析装置を用いた典型的な分析の手順について、図２〜図５を参照しながら説明する。本実施例の質量分析装置はイオントラップ型質量分析部１２において任意の回数だけイオン種の選択・開裂操作を繰り返すことが可能であるが、以下に説明する例では本発明におけるｎ＝３、即ちＭＳ^３分析までを実行するものとする。

図２は本実施例の質量分析装置においてＭＳ分析（以下、一連の自動分析中の一部であることを明確にするためにＭＳ^１分析と記す）、ＭＳ／ＭＳ分析（以下ＭＳ^２分析と記す）及びＭＳ^３分析を自動的に実行する際の制御／処理部２０を中心とする動作のフローチャート、図３はこれらの各分析時に分離／検出部１０でなされる処理や操作の概略を示す模式図、図４はこれら各分析時に得られる分析データで表されるマススペクトルの一例、図５はこの分析の過程で行われる価数判定処理を説明するための概念図である。

まず、分析者（ユーザー）は自動分析に先立って、ＭＳ^１分析、ＭＳ^２分析、ＭＳ^３分析についてのイオン化法や測定質量範囲などの分析条件を設定するとともに、選択・開裂操作を伴うＭＳ^２分析及びＭＳ^３分析については各段のプリカーサイオンを自動選定するための選択基準を入力部２５により設定する（ステップＳ１）。ここで、ＭＳ^２分析のプリカーサイオン選択基準はイオン強度（ピークの信号強度）や質量を判断するものであり、これは従来から一般に知られているものである。一方、ＭＳ^３分析のプリカーサイオン選択基準は、ＭＳ^２分析時に脱離する断片に関する情報であり、具体的にはその断片の質量を数値で以て入力したり、その断片の組成式を入力したりする。

なお、組成式を入力する形態の場合には、入力部２５から英数字で入力するよりも、予め登録してある多数の組成式のリストを表示部２６の画面上に表示し、その中からマウス等で所望の組成式を選択するほうが分析者の手間が省け、しかも入力ミスが少なくて済むため好ましい。いずれにしても組成式で入力された場合には、制御部２１の内部で組成式を質量に換算する。上記のように入力された分析条件やプリカーサイオン選択基準は分析条件記憶部２２に記憶される。

制御部２１の制御の下に自動分析が開始されると、制御部２１はまず、分析条件記憶部２２に格納されているＭＳ^１分析の分析条件で以て質量分析部１２、１３を動作させＭＳ^１分析データを取得する（ステップＳ２、Ｓ３）。具体的には、イオントラップ型質量分析部１２ではイオンの選択や開裂操作を行わずに単にイオン化部１１で生成されたイオンを一時的に保持し、保持したイオンを一斉に飛行時間型質量分析部１３に導入する。そして、飛行時間型質量分析部１３によりイオンを質量毎に分離してイオン検出器１４で順次検出する（図３（ａ）参照）。これにより得られたＭＳ^１分析データは、例えば図４（ａ）に示すマススペクトルを表すデータである。このＭＳ分析データはデータ記憶部２４に保存される。また、データ処理部２３はこのＭＳ分析データに基づいて、マススペクトルに出現しているピークに対応する各イオン種の価数Ｚを判定する（ステップＳ４）。

イオン種の価数の判定方法としては各種方法が考えられるが、例えば本願出願人が特願２００５−１４１８４５により既に提案している方法を利用することができる。ここで、この方法を図５を用いて概略的に説明する。この方法は、同位体クラスター（同一の元素組成を有するイオンに由来し、イオン中の同位体組成の相違によって異なるｍ／ｚ値を示す複数本のピークから成るピーク群）内でのピークパターンのマッチングを判定することで同位体クラスターを同定しながら価数を確定するものである。なお、図４に示すマススペクトルの各ピークは、詳細には図５に示すような同位体クラスターを便宜上１本のピークとして表している。

まず、図５に示すようなマススペクトルより、各ピークのｍ／ｚ値、ピーク強度を求める。その後、同位体クラスターパターンを探すための基準となるピーク（基準ピーク）の候補となるピークを所定のアルゴリズムに従って決定する。例えばピーク強度の大きい順に基準ピークとなるピークを選択する場合には、最初の処理ではベースピーク（測定されたピークの中で最大の強度を有するピーク、図５ではＡのピーク）が基準ピークとなる。なお、２回目以降の処理では、それ以前の処理によって、既に同位体クラスターに属するピークとして同定されたピークは基準ピークの選択から除外する。

続いて、上記基準ピークを中心としてその周りのピークパターンを調べ、各価数の同位体クラスターにおけるピークの出現パターンに該ピークパターンが一致するか否かを判定することで価数パターンマッチングを行う。このとき、価数パターンマッチングは、同位体クラスターを探すための価数範囲、同位体クラスターに属するピークを探すための分解能の許容範囲、同位体クラスターを構成するとみなすピーク数の最小値、などの条件に則って行われる。

具体的には、価数パターンマッチングは、基準ピークのｍ／ｚ値の位置から、該基準ピークが各価数の同位体クラスターに含まれると仮定したときに想定されるステップ幅分ずつ離れた位置にピークが存在するか否かを調べることにより行われる。例えば、基準ピークが１価の同位体クラスターに含まれる場合には、該同位体クラスターに属する複数のピークはｍ／ｚ値が１ずつ異なるピークパターンを示すため、探索のステップ幅は１となる。これが、図５中の同位体クラスター１の場合である。また、基準ピークが２価の同位体クラスターに含まれる場合には、該同位体クラスターに属するピークはｍ／ｚ値が１／２ずつ異なるピークパターンを示すため、探索のステップ幅は１／２となる。これが、図５中の同位体クラスター２の場合である。

なお、基準ピークより前方にあるピーク（前方ピーク）に対しては、基準ピークのマス値（ｍ／ｚ値に仮定した価数Ｚを乗じた値）に応じて変化させた基準ピークに対する相対強度の閾値を設定し、この閾値以下の強度を持つピークは、マッチングの際に同位体クラスターに属するピークの候補から外すようにする。例えば、図５において矢印で示したピークは、基準ピークＡを含む１価の同位体クラスターのピークパターンにマッチするものの、基準ピークＡに対する相対強度が閾値以下であるためノイズであると判断され、同位体クラスター１に属するピークの候補から除外される。また、既にその同位体クラスターに属するピークとしてマッチされた隣接するピークに対する相対強度によって、マッチングのための強度の上下限値を決め、その上下限値から外れた強度を持つピークは同位体クラスターピークの候補から外すようにする。

上記価数パターンマッチングにおいて、基準ピークを中心としたピークパターンとマッチした同位体クラスター価数パターンを順次求め、このうち、マッチング分解能（同位体クラスターに属する各ピークを探す際の測定値と予測値の差の標準偏差）が最も小さい同位体クラスター価数パターンを選出することによって同位体クラスターを同定し、選択された価数パターンの価数を、同定された同位体クラスターに属する各ピークの価数として判定する。以上が、ステップＳ４の価数判定処理の一例である。

図２に戻り説明を続けると、データ処理部２３では、ＭＳ^１分析により得られた複数のイオン種の中で、分析条件記憶部２２に格納されているＭＳ^２分析のプリカーサイオン選択基準に照らして適切なイオン種をプリカーサイオンＰ１として自動的に選定する（ステップＳ５）。例えばＭＳ^２分析のプリカーサイオン選択基準が、観測されたイオン種のピークの中で最も信号強度の高いピークに対応したイオン種とされている場合には、図４（ａ）に示すＭＳ^１分析データではＭ^Ｚ＋イオンがプリカーサイオンＰ１として選択される。上述のような判定処理によって各イオン種の価数は求まっているから、或るイオン種がプリカーサイオンＰ１として選択されれば、そのプリカーサイオンＰ１の質量Ｍと価数Ｚとは確定する。そこで、制御部２１はこのプリカーサイオンＰ１の質量Ｍと価数Ｚに関する情報を内部のメモリに一時的に記憶しておく（ステップＳ６）。

ＭＳ^１分析に関わる上記処理が終了すると、次に制御部２１は、先に自動的に選定したプリカーサイオンＰ１を選択・開裂させる条件の下で質量分析部１２、１３を動作させ、ＭＳ^２分析データを取得する（ステップＳ７、Ｓ８）。具体的には、イオントラップ型質量分析部１２ではイオン化部１１で生成されたイオン種を一旦全て捕捉した後にプリカーサイオンＰ１以外のイオン種を排除し（つまりプリカーサイオンＰ１を質量選択し）、イオントラップ内に残したプリカーサイオンＰ１をＣＩＤ開裂させた後にその開裂によって生成された各種のプロダクトイオンを一斉に飛行時間型質量分析部１３に導入する。そして、飛行時間型質量分析部１３によりこれらイオンを質量毎に分離してイオン検出器１４で順次検出する（図３（ｂ）参照）。これにより得られたＭＳ^２分析データは例えば図４（ｂ）に示すマススペクトルを表すデータである。このＭＳ^２分析データもデータ記憶部２４に保存される。

分析条件記憶部２２にはＭＳ^３分析プリカーサイオン選択基準として、ＭＳ^２分析時（厳密にはＭＳ^２分析の１回目の選択・開裂操作の際）に脱離した断片の質量Ｎが設定されている。そこでデータ処理部２３は、この質量Ｎの情報と、先に一時記憶しておいたＭＳ^２分析時のプリカーサイオンＰ１の質量Ｍ及び価数Ｚの情報とを利用して、ＭＳ^２分析により得られたマススペクトルに現れているピークに対応したイオン種の中で、Ｍ−（Ｎ／Ｚ）の質量を持ったイオン種を探索し、これを次のプリカーサイオンＰ２として選定する（ステップＳ９）。図４（ｂ）の例ではプリカーサイオンＰ１の価数がＺであり、Ｍ−（Ｎ／Ｚ）の質量を持ったイオン種に対応するピークがマススペクトル上で観測されているので、このイオン種を次のＭＳ^３分析の２回目の選択・開裂操作の対象のプリカーサイオンＰ２として選定する。

但し、プリカーサイオン選択基準などによっては、このときに条件に合致するイオン種が必ずしも見つかるとは限らない。そこで、条件に合致するイオン種が見い出せた否かを判定し（ステップＳ１０）、条件に合致するイオンが見い出せなかった場合には次のＭＳ^３分析を行うことなくこの自動分析に関する制御／処理を終了する。また、条件に合致するイオン種が見い出せない場合には、予め定められた別の分析条件に従って（例えばＭＳ^２分析により得られたマススペクトル上で観測されるピークの中で最大の信号強度を与えるピークに対応するイオンをプリカーサイオンＰ２とする等）、ＭＳ^３分析を実行するようにしても構わない。

ステップＳ１０で条件に合致するイオンが見い出されてこれをプリカーサイオンＰ２として選定した場合には、続いて制御部２１は、先に自動的に選定した２つのプリカーサイオン、即ち、１回目の選択・開裂操作の対象とするプリカーサイオンＰ１と２回目の選択・開裂操作の対象とするプリカーサイオンＰ２とを順次選択・開裂させる条件の下で質量分析部１２、１３を動作させ、ＭＳ^３分析データを取得する（ステップＳ１１、Ｓ１２）。

具体的には、イオントラップ型質量分析部１２ではイオン化部１１で生成されたイオン種を一旦全て捕捉した後にプリカーサイオンＰ１以外のイオン種を排除し（つまり質量選択を行い）、イオントラップ内に選択的に残したプリカーサイオンＰ１をＣＩＤ開裂させた後にその開裂によって生成された各種のプロダクトイオンの中でプリカーサイオンＰ２以外のイオン種をイオントラップ内部から排除する（つまり質量選択を行う）。そして、イオントラップ内に選択的に残したプリカーサイオンＰ２を再びＣＩＤ開裂させた後に、その開裂によって生成された各種のプロダクトイオンを一斉に飛行時間型質量分析部１３に導入する。それから、飛行時間型質量分析部１３によりプロダクトイオンを質量毎に分離してイオン検出器１４で順次検出する（図３（ｃ）参照）。

これにより得られたＭＳ^３分析データは例えば図４（ｃ）に示すマススペクトルを表すデータである。このＭＳ^３分析データもデータ記憶部２４に保存される。ここでは、このＭＳ^３分析データが最終的に出力され、分析者に提供されることになる。

以上のようにして本実施例による質量分析装置では、分析者が予め設定した条件に基づいてプリカーサイオンが順次選定されながら、ＭＳ^１分析、ＭＳ^２分析、及びＭＳ^３分析が順番に自動的に実行され、そのＭＳ^３分析による結果が出力される。その間、分析者はプリカーサイオンの選定に関して途中で何ら判断や入力操作を行う必要がないので、プリカーサイオンを選定するための面倒で煩雑な作業は大幅に軽減される。また、質量分析により得られた各イオン種の価数が自動的に判定されてそれを見込んだプリカーサイオンが選定されるので、１価以外の多価イオンであっても、脱離した断片の質量が一定のものを確実に選択することができ、化学構造等の解析に重要な情報を得ることができる。

なお、上記説明では、ＣＩＤ開裂によって電荷を持たない中性断片が脱離するニュートラルロスを前提としているため、ＭＳ^１分析とＭＳ^２分析とではプリカーサイオンＰ１、Ｐ２の価数は変化しないとみなしているが、ニュートラルロスではなく価数が変化する可能性があるような断片の脱離を想定する場合には、ＭＳ^２分析データに基づいて観察された各イオンの価数を判定する処理を加えてもよい。即ち、図２のフローチャートにおいてステップＳ４で行った価数の判定処理と同様の処理をステップＳ８の後にも追加し、ここで得られた価数の情報をプリカーサイオンＰ２の選定の際に利用するようにするとよい。

また、上記実施例では、自動分析において２段階の選択・開裂操作を伴うＭＳ^３分析までしか行っていないが、ｎ≧４である多段のＭＳ^ｎ分析に本発明を拡張できることは当然である。実際上、選択・開裂操作の繰り返し回数が多くなるほど手作業によるプリカーサイオンの選定作業は一段と煩雑になるから、本発明のような自動的なプリカーサイオンの選定による分析者の労力低減、分析効率の改善の効果は一層大きくなる。

また、上記実施例では、イオントラップ飛行時間型質量分析装置に本発明を適用していたが、多段階にイオン種の選択・開裂が可能であって、最終的に開裂によって生じたイオンを質量分離して検出可能な構成でありさえすれば、分離／検出部１０の構成は特に限定されない。また、イオン化部１１におけるイオン化法も特に限定されない。

なお、上記実施例は本発明の一例であって、本発明の趣旨の範囲で適宜変更、修正、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当然である。

Claims (10)

1. ＭＳ^ｎ分析（ｎ≧３）が可能な質量分析装置において、
   a)ｎ−１回目のイオン種の選択・開裂操作に際してのプリカーサイオンの選択基準として、ｎ−２回目のイオン種の選択・開裂操作におけるプリカーサイオンとそれから生成されるプロダクトイオンとの質量差又はそれに相当する情報を、分析者が入力設定するための入力手段と、
   b)選定されたプリカーサイオンの少なくともいずれか１つの価数を判定する価数判定手段と、
   c)ＭＳ^ｎ分析を行う際に、ＭＳ^ｎ−１分析により得られたマススペクトルに現れたピークに対応したイオン種の中で、それまでのいずれかのプリカーサイオンについて前記価数判定手段により判定された価数を考慮して、前記入力手段により入力設定された前記選択基準に適合したイオン種を探索し、このイオン種をＭＳ^ｎ分析におけるｎ−１回目の選択・開裂操作のプリカーサイオンとして決定するプリカーサイオン選定手段と、
   を備えることを特徴とする質量分析装置。
2. 前記入力手段は、ｎ−１回目のイオン種の選択・開裂操作に際してのプリカーサイオンの選択基準として、ｎ−２回目のイオン種の選択・開裂操作において脱離する断片の質量を数値入力するものであることを特徴とする請求項１に記載の質量分析装置。
3. 前記入力手段は、ｎ−１回目のイオン種の選択・開裂操作に際してのプリカーサイオンの選択基準として、ｎ−２回目のイオン種の選択・開裂操作において脱離する断片の組成式を入力するものであり、該入力手段により入力設定された組成式から前記断片の質量を算出する換算手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の質量分析装置。
4. 前記入力手段は、予め登録されている複数の組成式の中から１つを選択するものであることを特徴とする請求項３に記載の質量分析装置。
5. 前記入力手段は、ｎ−１回目のイオン種の選択・開裂操作に際してのプリカーサイオンの選択基準として、ｎ−２回目のイオン種の選択・開裂操作において脱離する断片の名称を予め登録されている複数の名称の中から１つ選択するものであり、該入力手段により入力設定された名称から前記断片の質量を算出する換算手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の質量分析装置。
6. ＭＳ^ｎ分析（ｎ≧３）が可能な質量分析装置において、
   a)ｎ−１回目のイオン種の選択・開裂操作に際してのプリカーサイオンの選択基準として、ｎ−２回目のイオン種の選択・開裂操作におけるプリカーサイオンとそれから生成されるプロダクトイオンとの質量差又はそれに相当する情報、及び価数差又はそれに相当する情報を、分析者が入力設定するための入力手段と、
   b)分析により得られたマススペクトルに現れたピークに対応したイオン種の価数を判定する価数判定手段と、
   c)ＭＳ^ｎ分析を行う際に、ＭＳ^ｎ−１分析により得られたマススペクトルに現れたピークに対応したイオン種の中で、ｎー２回目の選択・開裂操作のプリカーサイオンとプロダクトイオンとについて前記価数判定手段によりそれぞれ判定された価数を考慮して、前記入力手段により入力設定された前記選択基準に適合したイオン種を探索し、このイオン種をＭＳ^ｎ分析におけるｎ−１回目の選択・開裂操作のプリカーサイオンとして決定するプリカーサイオン選定手段と、
   を備えることを特徴とする質量分析装置。
7. 前記入力手段は、ｎ−１回目のイオン種の選択・開裂操作に際してのプリカーサイオンの選択基準として、ｎ−２回目のイオン種の選択・開裂操作において脱離する断片の質量及び価数を数値入力するものであることを特徴とする請求項６に記載の質量分析装置。
8. 前記入力手段は、ｎ−１回目のイオン種の選択・開裂操作に際してのプリカーサイオンの選択基準として、ｎ−２回目のイオン種の選択・開裂操作において脱離する断片の組成式及び価数又はイオン式を入力するものであり、該入力手段により入力設定された情報から前記断片の質量や価数を算出する換算手段をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の質量分析装置。
9. 前記入力手段は、予め登録されている複数の価数を伴った組成式やイオン式の中から１つを選択するものであることを特徴とする請求項８に記載の質量分析装置。
10. 前記入力手段は、ｎ−１回目のイオン種の選択・開裂操作に際してのプリカーサイオンの選択基準として、ｎ−２回目のイオン種の選択・開裂操作において脱離する断片の名称を予め登録されている複数の名称の中から１つ選択するものであり、該入力手段により入力設定された名称から前記断片の質量や価数を算出する換算手段をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の質量分析装置。

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