特許 6229529 イオントラップ質量分析装置及びイオントラップ質量分析方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6229529

(24)【登録日】2017年10月27日

(45)【発行日】2017年11月15日

(54)【発明の名称】イオントラップ質量分析装置及びイオントラップ質量分析方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/62 20060101AFI20171106BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/62 D

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-29902(P2014-29902)

(22)【出願日】2014年2月19日

(65)【公開番号】特開2015-152582(P2015-152582A)

(43)【公開日】2015年8月24日

【審査請求日】2016年5月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100141852

【弁理士】

【氏名又は名称】吉本 力

(74)【代理人】

【識別番号】100152571

【弁理士】

【氏名又は名称】新宅 将人

(72)【発明者】

【氏名】村瀬 雅樹

【審査官】 吉田 将志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−０４６９６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２５７９２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５２０１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６９１７０３７（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開２００３−３３８２６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０００９１７２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 Anna Eriksson，Mesoporous TiO2-Based Experimental Layout for On-Target Enrichment and Separation of Multi- and Monophosphorylated Peptides Prior to Analysis with Matrix-Assisted Laser Desorption-Ionization Mass Spectrometry，Analytical Chemistry，米国，American Chemical Society，２０１１年 １月 ６日，Vol.83/Iss.3，PP.761-766

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２７／６０−７０、９２

Ｈ０１Ｊ ４０／００−４９／４８

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料をイオン化することにより得られるイオンをイオントラップに捕捉し、当該イオンを開裂させて質量分析を行うことによりＭＳ^ｎ分析（ｎは２以上の整数）を行うためのイオントラップ質量分析装置であって、
イオン化された試料の質量分析を行うことによりＭＳ^１スペクトルを測定するＭＳ^１測定処理部と、
前記ＭＳ^１スペクトルに基づいて、強度又はＳ／Ｎ比が所定範囲内にある複数のピークに対応するイオンをＭＳ^２プリカーサイオンとして検出するプリカーサイオン検出処理部と、
ＭＳ^２プリカーサイオンとして検出された複数のイオンを前記イオントラップ内で一度に開裂させて質量分析を行うことにより、ＭＳ^２スペクトルを測定するＭＳ^２測定処理部とを備え、
前記プリカーサイオン検出処理部は、ニュートラルロスにより生じたフラグメントイオンがＭＳ^１スペクトルに存在している場合に、前記ＭＳ^２プリカーサイオンとして検出された複数のイオンのうち、既知のニュートラルロスに対応するイオンの質量電荷比を質量差として隣接するピークの一方を除外することを特徴とするイオントラップ質量分析装置。

【請求項2】

前記ＭＳ^２プリカーサイオンとして検出された複数のイオンの中に同定できない成分があった場合に、前記ＭＳ^２スペクトルを測定して得られたプロダクトイオンのうち、除外されたピークと同じ質量電荷比を持つピークに対応するイオンのみを開裂させて質量分析を行うことにより、ＭＳ^３スペクトルを測定するＭＳ^３測定処理部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のイオントラップ質量分析装置。

【請求項3】

前記ＭＳ^２プリカーサイオンとして検出された複数のイオンの中に同定できない成分があった場合に、同定できなかった成分に対応するイオンについて、前記ＭＳ^２測定処理部による処理を再度実行させるＭＳ^２再測定処理部をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のイオントラップ質量分析装置。

【請求項4】

前記ＭＳ^２プリカーサイオンとして検出された複数のイオンの中に同定できない成分があった場合に、ターゲット上の試料を当該ターゲット上で分離する処理を行うオンターゲット分離処理部と、
前記オンターゲット分離処理部による処理が行われた試料に対して、前記ＭＳ^１測定処理部による処理を再度実行させるＭＳ^１再測定処理部をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のイオントラップ質量分析装置。

【請求項5】

試料をイオン化することにより得られるイオンをイオントラップに捕捉し、当該イオンを開裂させて質量分析を行うことによりＭＳ^ｎ分析（ｎは２以上の整数）を行うためのイオントラップ質量分析方法であって、
イオン化された試料の質量分析を行うことによりＭＳ^１スペクトルを測定するＭＳ^１測定ステップと、
前記ＭＳ^１スペクトルに基づいて、強度又はＳ／Ｎ比が所定範囲内にある複数のピークに対応するイオンをＭＳ^２プリカーサイオンとして検出するプリカーサイオン検出ステップと、
ＭＳ^２プリカーサイオンとして検出された複数のイオンを前記イオントラップ内で開裂させて質量分析を行うことにより、ＭＳ^２スペクトルを測定するＭＳ^２測定ステップとを備え、
前記プリカーサイオン検出ステップでは、ニュートラルロスにより生じたフラグメントイオンがＭＳ^１スペクトルに存在している場合に、前記ＭＳ^２プリカーサイオンとして検出された複数のイオンのうち、既知のニュートラルロスに対応するイオンの質量電荷比を質量差として隣接するピークの一方を除外することを特徴とするイオントラップ質量分析方法。

【請求項6】

前記ＭＳ^２プリカーサイオンとして検出された複数のイオンの中に同定できない成分があった場合に、前記ＭＳ^２スペクトルを測定して得られたプロダクトイオンのうち、除外されたピークと同じ質量電荷比を持つピークに対応するイオンのみを開裂させて質量分析を行うことにより、ＭＳ^３スペクトルを測定するＭＳ^３測定ステップをさらに備えたことを特徴とする請求項５に記載のイオントラップ質量分析方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、試料をイオン化することにより得られるイオンをイオントラップに捕捉し、当該イオンを開裂させて質量分析を行うことによりＭＳ^ｎ分析（ｎは２以上の整数）を行うためのイオントラップ質量分析装置及びイオントラップ質量分析方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

生体試料等の混合物試料からペプチドを始めとする高分子化合物を同定する際に、イオントラップを備えたイオントラップ質量分析装置が広く用いられている（例えば、下記非特許文献１参照）。この種の質量分析装置では、例えばＭＡＬＤＩ（マトリックス支援レーザ脱離イオン化法）により試料がマトリックスとともに真空中で気化され、試料とマトリックスとの間のプロトンの授受によって試料がイオン化される。そして、試料をイオン化することにより得られるイオンをイオントラップに捕捉して質量分析を行うことができるようになっている。

【0003】

図９は、従来のイオントラップ質量分析装置により質量分析を行う際の処理の一例を示したフローチャートである。この例では、イオントラップに捕捉したイオンを、いわゆるＣＩＤ（衝突誘起解離）により開裂して質量分析を行うことにより、ＭＳ^ｎ分析を行う場合について説明する。

【0004】

まず、イオン化された試料の質量分析（ＭＳ^１分析）を行うことによりＭＳ^１スペクトルを測定する（ステップＳ５０１）。そして、ＭＳ^１スペクトルを解析することにより、所定の基準を満たすピークに対応するイオンをＭＳ^２プリカーサイオンとして検出する（ステップＳ５０２及びＳ５０３）。

【0005】

ＭＳ^２プリカーサイオンが検出された場合には（ステップＳ５０４でＹｅｓ）、試料をイオン化することにより得られたイオンをイオントラップ内に捕捉し、ＭＳ^２プリカーサイオンとして検出されたイオンを１つずつイオントラップ内に残して開裂させ、質量分析（ＭＳ^２分析）を行うことによりＭＳ^２スペクトルを測定する（ステップＳ５０５）。その後、ＭＳ^２スペクトルを解析することにより、所定の基準を満たすピークに対応するイオンをＭＳ^３プリカーサイオンとして検出する（ステップＳ５０６及びＳ５０３）。

【0006】

このようにして、ＭＳ^ｎプリカーサイオン（ｎは２以上の整数）が検出されなくなるまで（ステップＳ５０４でＮｏとなるまで）、ステップＳ５０３〜Ｓ５０６の処理が繰り返されることによりＭＳ^ｎ分析が行われる。このＭＳ^ｎ分析により得られたＭＳ^ｎスペクトルに基づいて、試料成分を同定することができる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】Andrew N. Krutchinsky, Markus Kalkum, and Brian T. Chait, Automatic Identification of Proteins with a MALDI-Quadrupole Ion Trap Mass Spectrometer, Anal. Chem., 2001, 73(21), 5066-5077

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上記のような従来のイオントラップ質量分析装置では、ＭＳ^１スペクトルに所定の基準を満たすピークが複数ある場合に、通常は、各ピークから１個ずつＭＳ^２プリカーサイオンが選ばれてＭＳ^２分析が行われる。すなわち、複数個のＭＳ^２プリカーサイオンについて並列的に測定を行い、複数個のペプチドを同定することはなされて来なかった。

【0009】

そのため、ＭＳ^１スペクトルの各ピークに対応するＭＳ^２プリカーサイオンについてＭＳ^２分析を行う度に、試料がイオン化されることにより減少し、全ての成分を同定する前に試料が枯渇してしまうおそれがある。また、測定時間が長くなるため、真空中でマトリックスが昇華してしまい、測定を続行できなくなるおそれもある。特に、マトリックスの代表的な化合物であるＤＨＢ（2,5-ジヒドロキシ安息香酸）は、真空中で昇華しやすい特性がある。

【0010】

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、試料をイオン化させる回数を減少させることができるとともに、測定時間を短縮することができるイオントラップ質量分析装置及びイオントラップ質量分析方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明に係るイオントラップ質量分析装置は、試料をイオン化することにより得られるイオンをイオントラップに捕捉し、当該イオンを開裂させて質量分析を行うことによりＭＳ^ｎ分析（ｎは２以上の整数）を行うためのイオントラップ質量分析装置であって、ＭＳ^１測定処理部と、プリカーサイオン検出処理部と、ＭＳ^２測定処理部とを備える。前記ＭＳ^１測定処理部は、イオン化された試料の質量分析を行うことによりＭＳ^１スペクトルを測定する。前記プリカーサイオン検出処理部は、前記ＭＳ^１スペクトルに基づいて、強度又はＳ／Ｎ比が所定範囲内にある複数のピークに対応するイオンをＭＳ^２プリカーサイオンとして検出する。前記ＭＳ^２測定処理部は、ＭＳ^２プリカーサイオンとして検出された複数のイオンを前記イオントラップ内で一度に開裂させて質量分析を行うことにより、ＭＳ^２スペクトルを測定する。

【0012】

このような構成によれば、ＭＳ^１スペクトルに基づいて、強度又はＳ／Ｎ比が所定範囲内にある複数のピークに対応するイオンをＭＳ^２プリカーサイオンとして検出し、それらの複数のイオンをイオントラップ内で一度に開裂させて質量分析を行うことにより、ＭＳ^２スペクトルを測定することができる。このようにして得られたＭＳ^２スペクトルに基づいて、複数のピークに対応する成分を一度に同定すれば、測定回数が減少するため、試料をイオン化させる回数を減少させることができるとともに、測定時間を短縮することができる。

【0013】

前記イオントラップ質量分析装置は、ＭＳ^３測定処理部をさらに備えていてもよい。この場合、前記ＭＳ^３測定処理部は、前記ＭＳ^２スペクトルを測定する際の開裂処理により生成されたプロダクトイオンのうち、所定の質量電荷比におけるピークに対応するイオンのみを開裂させて質量分析を行うことにより、ＭＳ^３スペクトルを測定してもよい。

【0014】

前記イオントラップ質量分析装置は、遊離性の修飾分子及び付加体によるニュートラルロスにより生じたフラグメントイオンがＭＳ^１スペクトルに存在している場合に、既知のニュートラルロスに対応するイオンの質量電荷比の質量差で隣接するイオンピークの一方をＭＳ^２分析対象となるプリカーサイオンから除外してＭＳ^２分析ができる。これにより、部分構造を共有する複数個のペプチド由来のプロダクトイオンがニュートラルロスにより重畳し、共有されていない部位の構造解析が困難となることを防ぐことが可能となる。

【0015】

前記イオントラップ質量分析装置は、ＭＳ^２再測定処理部をさらに備えていてもよい。この場合、前記ＭＳ^２再測定処理部は、前記ＭＳ^２プリカーサイオンとして検出された複数のイオンの中に同定できない成分があった場合に、同定できなかった成分に対応するイオンについて、前記ＭＳ^２測定処理部による処理を再度実行させてもよい。

【0016】

このような構成によれば、各成分間のプロダクトイオン生成効率の差異などに起因して、ＭＳ^２プリカーサイオンとして検出された複数のイオンの中に同定できない成分があった場合であっても、その同定できなかった成分に対応するイオンについて、ＭＳ^２スペクトルを再度測定することができる。このようにして得られたＭＳ^２スペクトルに基づいて再度同定を行えば、各成分間のプロダクトイオン生成効率の差異などを考慮に入れた測定を行うことができる。

【0017】

前記イオントラップ質量分析装置は、オンターゲット分離処理部と、ＭＳ^１再測定処理部とをさらに備えていてもよい。この場合、前記オンターゲット分離処理部は、前記ＭＳ^２プリカーサイオンとして検出された複数のイオンの中に同定できない成分があった場合に、ターゲット上の試料を当該ターゲット上で分離する処理を行ってもよい。また、前記ＭＳ^１再測定処理部は、前記オンターゲット分離処理部による処理が行われた試料に対して、前記ＭＳ^１測定処理部による処理を再度実行させてもよい。

【0018】

このような構成によれば、ＭＳ^２プリカーサイオンとして検出された複数のイオンの中に同定できない成分があった場合であっても、オンターゲット分離処理部による処理が行われた試料に対して、ＭＳ^１測定処理部による処理を再度実行させることにより、その成分を同定することができる場合がある。また、オンターゲット分離処理部による処理を行う前の試料ではＭＳ^１スペクトルにピークとして現れなかった成分が、オンターゲット分離処理部による処理を行うことによりピークとして現れる場合がある。したがって、オンターゲット分離処理部による処理が行われた試料に対して、ＭＳ^１測定処理部による処理を再度実行させることによって、より多くの成分を同定することができる。

【0019】

本発明に係るイオントラップ質量分析方法は、試料をイオン化することにより得られるイオンをイオントラップに捕捉し、当該イオンを開裂させて質量分析を行うことによりＭＳ^ｎ分析（ｎは２以上の整数）を行うためのイオントラップ質量分析方法であって、ＭＳ^１測定ステップと、プリカーサイオン検出ステップと、ＭＳ^２測定ステップとを備える。前記ＭＳ^１測定ステップでは、イオン化された試料の質量分析を行うことによりＭＳ^１スペクトルを測定する。前記プリカーサイオン検出ステップでは、前記ＭＳ^１スペクトルに基づいて、強度又はＳ／Ｎ比が所定範囲内にある複数のピークに対応するイオンをＭＳ^２プリカーサイオンとして検出する。前記ＭＳ^２測定ステップでは、ＭＳ^２プリカーサイオンとして検出された複数のイオンを前記イオントラップ内で開裂させて質量分析を行うことにより、ＭＳ^２スペクトルを測定する。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、強度又はＳ／Ｎ比が所定範囲内にある複数のピークに対応する成分を一度に同定することができるため、測定回数が減少し、試料をイオン化させる回数を減少させることができるとともに、測定時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の一実施形態に係るイオントラップ質量分析装置の構成例を示した概略図である。

【図2】制御部及び記憶部の具体的構成の一例を示したブロック図である。

【図3】ＭＳ^１スペクトル及びＭＳ^２スペクトルの一例を示した概略図である。

【図4】ＭＳ^ｎ分析を行う際の制御部による処理の一例を示したフローチャートである。

【図5】ＭＳ^２プリカーサイオンに遊離しやすいイオンが含まれる場合のＭＳ^１スペクトル及びＭＳ^２スペクトルの一例を示した概略図である。

【図6A】ＭＳ^ｎ分析を行う際の制御部による処理の第１変形例を部分的に示したフローチャートである。

【図6B】ＭＳ^ｎ分析を行う際の制御部による処理の第１変形例を部分的に示したフローチャートである。

【図7】ＭＳ^ｎ分析を行う際の制御部による処理の第２変形例を部分的に示したフローチャートである。

【図8】ＭＳ^ｎ分析を行う際の制御部による処理の第３変形例を部分的に示したフローチャートである。

【図9】従来のイオントラップ質量分析装置により質量分析を行う際の処理の一例を示したフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0022】

図１は、本発明の一実施形態に係るイオントラップ質量分析装置の構成例を示した概略図である。本実施形態に係るイオントラップ質量分析装置（以下、単に「質量分析装置」という。）は、例えば生体試料等の混合物試料からペプチドを始めとする高分子化合物を同定する際に使用可能であり、質量分析部１、制御部２及び記憶部３などを備えている。

【0023】

質量分析部１には、例えばイオン化部１１、イオントラップ１２及びＴＯＦＭＳ（飛行時間型質量分析計）１３が備えられている。本実施形態では、質量分析装置の一例として、マトリックス支援レーザ脱離イオン化イオントラップ飛行時間型質量分析装置（ＭＡＬＤＩ−ＩＴ−ＴＯＦＭＳ）について説明する。

【0024】

イオン化部１１は、試料をイオン化し、得られたイオンをイオントラップ１２に供給する。この例では、ＭＡＬＤＩ（マトリックス支援レーザ脱離イオン化法）を用いて試料にレーザを照射することにより、試料がマトリックスとともに真空中で気化され、試料とマトリックスとの間のプロトンの授受によって試料がイオン化されるようになっている。試料は、例えばプレートからなるターゲット１１１上に濃縮された状態で準備され、分析の際にターゲット１１１ごと真空状態のイオン化部１１にセットされる。

【0025】

イオントラップ１２は、例えば三次元四重極型であり、イオン化部１１で得られたイオンを捕捉するとともに、捕捉したイオンの一部を選択的にイオントラップ１２内に残し、ＣＩＤ（衝突誘起解離）により開裂させることができる。このようにして開裂されたイオンは、イオントラップ１２からＴＯＦＭＳ１３に供給される。

【0026】

ＴＯＦＭＳ１３では、飛行空間１３１を飛行したイオンがイオン検出器１３２により検出される。具体的には、飛行空間１３１に形成された電場により加速されたイオンが、当該飛行空間１３１を飛行する間に質量電荷比に応じて時間的に分離され、イオン検出器１３２により順次検出される。これにより、質量電荷比とイオン検出器１３２における検出強度との関係がスペクトルとして測定され、質量分析が実現される。

【0027】

本実施形態では、イオントラップ１２においてイオンを開裂させてＴＯＦＭＳ１３で質量分析を行うという一連の動作を繰り返し行うことにより、ＭＳ^ｎ分析（ｎは２以上の整数）を行い、ＭＳ^ｎスペクトルを測定することができる。このようにして得られたＭＳ^ｎスペクトルを用いてデータベース検索を行うことにより、試料成分を同定することができる。

【0028】

制御部２は、質量分析部１の動作を制御するとともに、質量分析により得られたＭＳ^ｎスペクトルに対する処理を行う。記憶部３は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びハードディスクなどにより構成され、制御部２の処理に用いられるデータや、制御部２の処理により生成されたデータなどが記憶される。制御部２及び記憶部３は、質量分析部１と一体的に構成されていてもよいし、別々に構成されていてもよい。

【0029】

図２は、制御部２及び記憶部３の具体的構成の一例を示したブロック図である。制御部２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む構成であり、ＣＰＵがプログラムを実行することにより、ＭＳ^ｎ測定処理部２１、プリカーサイオン検出処理部２２、同定処理部２３及びオンターゲット分離処理部２４などとして機能する。

【0030】

ＭＳ^ｎ測定処理部２１は、質量分析部１でＭＳ^ｎスペクトルを測定するための処理を行う。測定されたＭＳ^ｎスペクトルは、記憶部３に割り当てられたスペクトル記憶領域３１に記憶される。ＭＳ^ｎ分析では、ＭＳ^１スペクトル、ＭＳ^２スペクトル、ＭＳ^３スペクトル、・・・が順次測定され、それぞれスペクトル記憶領域３１に記憶される。

【0031】

プリカーサイオン検出処理部２２は、ＭＳ^ｎ−１スペクトルに基づいて、ＭＳ^ｎスペクトルを測定する際の対象となるイオン（ＭＳ^ｎプリカーサイオン）を検出する。ＭＳ^ｎ分析では、まず、イオン化部１１でイオン化された試料の質量分析（ＭＳ^１分析）がＴＯＦＭＳ１３で行われることにより、ＭＳ^１スペクトルが測定される。このとき、ＭＳ^ｎ測定処理部２１は、ＭＳ^１測定処理部として機能する。そして、測定されたＭＳ^１スペクトルに基づいて、プリカーサイオン検出処理部２２によりＭＳ^２プリカーサイオンが検出される。

【0032】

その後、ＭＳ^２プリカーサイオンについてのＭＳ^２分析が行われる。具体的には、イオン化部１１で試料をイオン化することにより得られたイオンがイオントラップ１２に捕捉され、ＭＳ^２プリカーサイオンとして検出されたイオンのみがイオントラップ１２内に分離される。そして、イオントラップ１２内に残ったイオンがＣＩＤにより開裂され、ＴＯＦＭＳ１３で質量分析（ＭＳ^２分析）が行われることにより、ＭＳ^２スペクトルが測定される。このとき、ＭＳ^ｎ測定処理部２１は、ＭＳ^２測定処理部として機能する。

【0033】

同定処理部２３は、測定されたＭＳ^ｎスペクトルに基づいて、試料成分を同定するための処理を行う。この例では、記憶部３の一部であるデータベース領域３２に同定用データベースが割り当てられている。当該同定用データベースに含まれる種々の試料成分についての質量電荷比のデータと、ＭＳ^ｎスペクトルに含まれる各ピークの質量電荷比との一致度を算出することにより、試料成分を同定することができる。同定処理は、自動で行われるような構成であってもよいし、ユーザが手動で行うような構成であってもよい。

【0034】

例えばＭＳ^２分析後に試料成分を同定する際には、ＭＳ^１スペクトルにおけるＭＳ^２プリカーサイオンに対応するピークの質量電荷比と、ＭＳ^２スペクトルにおける各ピークの質量電荷比とに基づいて、同定用データベースを用いたデータベース検索が行われる。その結果、同定できない成分があった場合には、ＭＳ^ｎ測定処理部２１によりＭＳ^３スペクトルを測定するための処理が行われる。ただし、同定用データベースは、質量分析装置の記憶部３に割り当てられた構成に限らず、例えばネットワークを介して質量分析装置に接続されたデータベースを使用することも可能である。

【0035】

オンターゲット分離処理部２４は、質量分析部１に対して、ターゲット１１１上に濃縮されている試料を当該ターゲット１１１上で分離（オンターゲット分離）させる処理を行う。オンターゲット分離では、公知の方法を用いて、例えばターゲット１１１上のリン酸化ペプチドをリン酸塩溶液で流して分離することができる（例えば、Analytical Chemistry, 2011年, 第83号, 761-766ページ参照）。本実施形態では、同定処理部２３において同定できない成分があった場合に、オンターゲット分離を行うことができるようになっている。

【0036】

図３は、ＭＳ^１スペクトル及びＭＳ^２スペクトルの一例を示した概略図である。ここで、図３（ａ）は、ある試料に対してＭＳ^１分析を行うことにより得られたＭＳ^１スペクトルの概略図である。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＭＳ^１スペクトルに基づいて検出されたＭＳ^２プリカーサイオンについて、ＭＳ^２分析を行うことにより得られたＭＳ^２スペクトルの概略図である。

【0037】

本実施形態では、ＭＳ^１スペクトルに基づいてＭＳ^２プリカーサイオンを検出する際に、複数のピークに対応するイオンが検出されるようになっている。図３（ａ）の例では、ＭＳ^１スペクトルにおける強度又はＳ／Ｎ比が所定範囲Ｌ内にある複数のピークＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１３に対応するイオンが、ＭＳ^２プリカーサイオンとして検出される。上記所定範囲Ｌは、予め定められていてもよいし、任意に設定可能であってもよい。

【0038】

上記所定範囲Ｌは、下限値及び上限値により規定される範囲である。したがって、強度又はＳ／Ｎ比が下限値に満たないピークＰ１４，Ｐ１５や、上限値を超えるピークＰ１６に対応するイオンは、ＭＳ^２プリカーサイオンとして検出されない。これにより、強度又はＳ／Ｎ比が比較的近い複数のピークＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１３に対応するイオンのみを、ＭＳ^２プリカーサイオンとして検出することができる。

【0039】

ＭＳ^２分析の際には、イオン化部１１で試料をイオン化することにより得られたイオンがイオントラップ１２に捕捉された後、ＭＳ^２プリカーサイオンとして検出された複数のイオンがイオントラップ１２内に分離される。そして、イオントラップ１２内に残った複数のイオンがＣＩＤにより一度に開裂され、ＭＳ^２分析が行われることにより、図３（ｂ）に示すようなＭＳ^２スペクトルが得られる。

【0040】

図４は、ＭＳ^ｎ分析を行う際の制御部２による処理の一例を示したフローチャートである。ＭＳ^ｎ分析を行う際には、まず、イオン化された試料の質量分析（ＭＳ^１分析）を行うことによりＭＳ^１スペクトルを測定する（ステップＳ１０１：ＭＳ^１測定ステップ）。そして、ＭＳ^１スペクトルを解析することにより、強度又はＳ／Ｎ比が所定範囲内にある複数のピークに対応するイオンをＭＳ^２プリカーサイオンとして検出する（ステップＳ１０２及びＳ１０３：プリカーサイオン検出ステップ）。

【0041】

ＭＳ^２プリカーサイオンが検出された場合には（ステップＳ１０４でＹｅｓ）、試料をイオン化することにより得られたイオンをイオントラップ１２内に捕捉し、ＭＳ^２プリカーサイオンとして検出された複数のイオンをイオントラップ１２内に残して一度に開裂させ、質量分析（ＭＳ^２分析）を行うことによりＭＳ^２スペクトルを測定する（ステップＳ１０５：ＭＳ^２測定ステップ）。そして、測定されたＭＳ^２スペクトルに基づいて同定処理を行うことにより、試料成分を同定する（ステップＳ１０６：同定ステップ）。

【0042】

その後、ＭＳ^２スペクトルを解析することにより、強度又はＳ／Ｎ比が所定範囲内にある複数のピークに対応するイオンをＭＳ^３プリカーサイオンとして検出する（ステップＳ１０７及びＳ１０３：プリカーサイオン検出ステップ）。このとき、ＭＳ^３プリカーサイオンとして検出されるイオンに対応するピークの強度又はＳ／Ｎ比の範囲は、ＭＳ^２プリカーサイオンとして検出されるイオンに対応するピークの強度又はＳ／Ｎ比の範囲と同じであってもよいし、異なっていてもよい。

【0043】

このようにして、ＭＳ^ｎプリカーサイオンが検出されなくなるまで（ステップＳ１０４でＮｏとなるまで）、ステップＳ１０３〜Ｓ１０７の処理が繰り返されることによりＭＳ^ｎ分析が行われる。

【0044】

上記の通り、本実施形態では、ＭＳ^１スペクトルに基づいて、強度又はＳ／Ｎ比が所定範囲Ｌ内にある複数のピークに対応するイオンをＭＳ^２プリカーサイオンとして検出し、それらの複数のイオンをイオントラップ１２内で一度に開裂させて質量分析を行うことにより、ＭＳ^２スペクトルを測定することができる。このようにして得られたＭＳ^２スペクトルに基づいて、複数のピークに対応する成分を一度に同定すれば、測定回数が減少するため、試料をイオン化させる回数を減少させることができるとともに、測定時間を短縮することができる。

【0045】

なお、上記実施形態では、強度又はＳ／Ｎ比が所定範囲Ｌ内にあるか否かという条件のみに基づいて、複数のピークに対応するイオンをＭＳ^２プリカーサイオンとして検出するような構成について説明したが、これに限らず、他の条件が含まれていてもよい。例えば、質量電荷比が所定範囲内にある複数のピークのうち、強度又はＳ／Ｎ比が所定範囲Ｌ内にある複数のピークに対応するイオンをＭＳ^２プリカーサイオンとして検出するような構成であってもよい。この場合、質量電荷比の範囲を複数設定し、それぞれの範囲について測定を行うことにより、測定可能な質量電荷比の範囲を複数に分割して測定するような構成であってもよい。

【0046】

図５は、ＭＳ^２プリカーサイオンに遊離しやすいイオンが含まれる場合のＭＳ^１スペクトル及びＭＳ^２スペクトルの一例を示した概略図である。ここで、図５（ａ）は、ある試料に対してＭＳ^１分析を行うことにより得られたＭＳ^１スペクトルの概略図である。また、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＭＳ^１スペクトルに基づいて検出されたＭＳ^２プリカーサイオンについて、ＭＳ^２分析を行うことにより得られたＭＳ^２スペクトルの概略図である。

【0047】

図３の場合と同様に、ＭＳ^１スペクトルに基づいてＭＳ^２プリカーサイオンを検出する際には、複数のピークに対応するイオンが検出される。図５（ａ）の例では、ＭＳ^１スペクトルにおける強度又はＳ／Ｎ比が所定範囲Ｌ内にある複数のピークＰ２１，Ｐ２２，Ｐ２３、Ｐ２７に対応するイオンのうち、所定の質量電荷比Δｍｚの質量差で隣接するイオンＰ２３，Ｐ２７の一方（この例では低質量側のイオンＰ２７）を除外したイオンＰ２１，Ｐ２２，Ｐ２３がＭＳ^２プリカーサイオンとして検出される。一方、強度又はＳ／Ｎ比が上記所定範囲Ｌ内にないピークＰ２４，Ｐ２５，Ｐ２６に対応するイオンは、ＭＳ^２プリカーサイオンとして検出されない。

【0048】

ＭＳ^２分析の際には、イオン化部１１で試料をイオン化することにより得られたイオンがイオントラップ１２に捕捉された後、ＭＳ^２プリカーサイオンとして検出された複数のイオンがイオントラップ１２内に分離される。そして、イオントラップ１２内に残った複数のイオンがＣＩＤにより一度に開裂され、ＭＳ^２分析が行われることにより、図５（ｂ）に示すようなＭＳ^２スペクトルが得られる。

【0049】

この例では、ＭＳ^２プリカーサイオンとして検出された複数のイオンの中に遊離しやすいイオンが含まれているため、ＭＳ^２スペクトルを測定して得られたプロダクトイオンの中に、プリカーサイオンＰ２３の質量電荷比ｍｚ１より所定の質量電荷比Δｍｚ低質量側に高強度のピークＰ２７´が現れている。

【0050】

このように、既知の質量差Δｍｚから算出される所定の質量電荷比にピークＰ２７´が現れた場合に、ＭＳ^２スペクトルからペプチドを同定できなかった場合には、本実施形態では、ＭＳ^ｎ測定処理部２１が当該ピークＰ２７´に対応するイオンのみを開裂させて質量分析（ＭＳ^３分析）を行うことにより、ＭＳ^３スペクトルを測定するようになっている。このとき、ＭＳ^ｎ測定処理部２１は、ＭＳ^３測定処理部として機能する。

【0051】

図６Ａ、図６Ｂは、ＭＳ^ｎ分析を行う際の制御部２による処理の第１変形例を部分的に示したフローチャートである。図６Ａに示した処理は、ＭＳ^２プリカーサ選択時（図４におけるステップＳ１０３）、図６Ｂに示した処理は、ＭＳ^２分析時におけるＭＳ^２スペクトルに基づく同定処理後（図４におけるステップＳ１０６の後）に行うことができる。

【0052】

具体的には、図６Ａに示すように、ＭＳ^２プリカーサイオン選択時に、ＭＳ^１スペクトルにおける強度又はＳ／Ｎ比が所定範囲Ｌ内にある複数のピークＰ２１，Ｐ２２，Ｐ２３、Ｐ２７のうち、所定の質量電荷比Δｍｚの質量差で隣接するピークＰ２３，Ｐ２７があれば（ステップＳ２１１でＹｅｓ）、一方のピークを除外したＭＳ^２プリカーサイオンを選択する（ステップＳ２１２）。このとき、図５の例のように、低質量側のピークＰ２７を除外してもよい。

【0053】

また、図６Ｂに示すように、同定処理の結果、ＭＳ^２プリカーサイオンとして検出された複数のイオンの中に同定できない成分があった場合に（ステップＳ２２１でＹｅｓ）、図６ＡのステップＳ２１２で除外されたピークと同じ質量電荷比を持つピークＰ２７´があるか否かを判定する（ステップＳ２２２）。その結果、測定されたＭＳ^２スペクトルに、ＭＳ^２プリカーサ候補から既知の修飾分子の質量電荷比に所定の質量差Δｍｚで隣接するピークとして除外されたピークＰ２７に対応するイオンピークＰ２７´がある場合には（ステップＳ２２２でＹｅｓ）、ＭＳ^２スペクトルを測定する際に開裂されたイオントラップ１２内のイオンのうち、当該ピークＰ２７´に対応するイオンのみを開裂させる。そして、開裂されたイオンに対して質量分析（ＭＳ^３分析）を行うことにより、ＭＳ^３スペクトルを測定する（ステップＳ２０３：ＭＳ^３測定ステップ）。

【0054】

このように、図６の変形例では、遊離性の修飾分子及び付加体によるニュートラルロスにより生じたフラグメントイオンがＭＳ^１スペクトルに存在している場合に、既知のニュートラルロスに対応するイオンの質量電荷比の質量差Δｍｚで隣接するイオンピークの一方をＭＳ^２分析対象となるプリカーサイオンから除外してＭＳ^２分析ができる。これにより、部分構造を共有する複数個のペプチド由来のプロダクトイオンが重畳し、共有しない部位の構造解析が困難となることを防ぐことが可能となる。

【0055】

図７は、ＭＳ^ｎ分析を行う際の制御部２による処理の第２変形例を部分的に示したフローチャートである。この図７に示した処理は、ＭＳ^２分析時におけるＭＳ^２スペクトルに基づく同定処理後（図４におけるステップＳ１０６の後）に行うことができる。

【0056】

具体的には、同定処理の結果、ＭＳ^２プリカーサイオンとして検出された複数のイオンの中に同定できない成分があった場合に（ステップＳ３０１でＹｅｓ）、同定できなかった成分に対応するイオンについて、ＭＳ^ｎ測定処理部２１がＭＳ^２分析を再度実行させる。すなわち、試料をイオン化することにより得られたイオンをイオントラップ１２内に捕捉し、同定できなかった成分に対応するイオンのみをイオントラップ１２内に残して開裂させ、質量分析を行うことによりＭＳ^２スペクトルを再測定する（ステップＳ３０２：ＭＳ^２再測定ステップ）。このとき、ＭＳ^ｎ測定処理部２１は、ＭＳ^２再測定処理部として機能する。

【0057】

そして、測定されたＭＳ^２スペクトルに基づいて同定処理を行うことにより、試料成分を同定する（ステップＳ３０３：同定ステップ）。このように、図７の変形例では、各成分間のプロダクトイオン生成効率の差異などに起因して、ＭＳ^２プリカーサイオンとして検出された複数のイオンの中に同定できない成分があった場合であっても、その同定できなかった成分に対応するイオンについて、ＭＳ^２スペクトルを再度測定することができる。このようにして得られたＭＳ^２スペクトルに基づいて再度同定を行えば、各成分間のプロダクトイオン生成効率の差異などを考慮に入れた測定を行うことができる。

【0058】

なお、ＭＳ^２スペクトルの再測定は、最初のＭＳ^２スペクトル測定時と同じ測定条件で行ってもよいし、異なる測定条件で行ってもよい。例えば、試料に対するレーザ照射の積算回数やレーザ強度などの測定条件を変更すれば、イオン化しにくい試料を良好に同定できる場合がある。また、図７におけるステップＳ３０１〜Ｓ３０３の処理は、複数回繰り返し行われてもよい。

【0059】

図８は、ＭＳ^ｎ分析を行う際の制御部２による処理の第３変形例を部分的に示したフローチャートである。この図８に示した処理は、ＭＳ^２分析時におけるＭＳ^２スペクトルに基づく同定処理後（図４におけるステップＳＳ１０６の後）に行うことができる。

【0060】

具体的には、同定処理の結果、ＭＳ^２プリカーサイオンとして検出された複数のイオンの中に同定できない成分があった場合に（ステップＳ４０１でＹｅｓ）、オンターゲット分離処理部２４が、ターゲット１１１上に濃縮されている試料に対してオンターゲット分離を行うための処理を実行する（ステップＳ４０２：オンターゲット分離ステップ）。そして、オンターゲット分離が行われた試料に対して、ＭＳ^ｎ測定処理部２１がＭＳ^１分析を再度実行させることにより、ＭＳ^１スペクトルが測定される（ステップＳ４０３：ＭＳ^１再測定ステップ）。このとき、ＭＳ^ｎ測定処理部２１は、ＭＳ^１再測定処理部として機能する。

【0061】

図８の変形例では、ＭＳ^２プリカーサイオンとして検出された複数のイオンの中に同定できない成分があった場合であっても、オンターゲット分離が行われた試料に対して、ＭＳ^１分析を再度実行させることにより、その成分を同定することができる場合がある。また、オンターゲット分離を行う前の試料ではＭＳ^１スペクトルにピークとして現れなかった成分が、オンターゲット分離を行うことによりピークとして現れる場合がある。したがって、オンターゲット分離が行われた試料に対して、ＭＳ^１分析を再度実行させることによって、より多くの成分を同定することができる。

【0062】

なお、図８の処理が行われた後は、図４におけるステップＳ１０２から次の処理を行うことができる。また、図８におけるステップＳ４０１〜Ｓ４０３の処理は、複数回繰り返し行われてもよい。

【0063】

以上の実施形態では、質量分析装置がＭＡＬＤＩ−ＩＴ−ＴＯＦＭＳである場合について説明した。しかし、このような構成に限らず、例えばイオン化部１１がＭＡＬＤＩ以外のレーザ照射を利用したイオン化法を用いて、試料をイオン化させるような構成であってもよい。

【0064】

また、ＴＯＦＭＳ１３に限らず、磁場型質量分析計、四重極型質量分析計、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴型質量分析計などの他の質量分析計を用いて質量分析を行うような構成であってもよいし、イオントラップ１２自体の質量分離機能を利用して質量分析を行うような構成であってもよい。

【符号の説明】

【0065】

１ 質量分析部
２ 制御部
３ 記憶部
１１ イオン化部
１２ イオントラップ
１３ ＴＯＦＭＳ
２１ 測定処理部
２２ プリカーサイオン検出処理部
２３ 同定処理部
２４ オンターゲット分離処理部
３１ スペクトル記憶領域
３２ データベース領域
１１１ ターゲット
１３１ 飛行空間
１３２ イオン検出器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】