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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024096075
(43)【公開日】2024-07-11
(54)【発明の名称】イオン分離のための装置及び方法
(51)【国際特許分類】
H01J 49/42 20060101AFI20240704BHJP
H01J 49/06 20060101ALI20240704BHJP
H01J 49/00 20060101ALI20240704BHJP
【ＦＩ】
H01J49/42 350
H01J49/42 250
H01J49/06 500
H01J49/06 600
H01J49/06 300
H01J49/00 310
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023222149
(22)【出願日】2023-12-28
(31)【優先権主張番号】18/090,730
(32)【優先日】2022-12-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ
(71)【出願人】
【識別番号】503363806
【氏名又は名称】サーモ フィニガン エルエルシー
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｎｎｉｇａｎ ＬＬＣ
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100135079
【弁理士】
【氏名又は名称】宮崎 修
(72)【発明者】
【氏名】ジョシュア シルヴィエラ
(72)【発明者】
【氏名】マイケル センコー
(72)【発明者】
【氏名】パブロ ニエト ラモス
(57)【要約】
【課題】
イオンを選別するためのシステム及び方法を提供する。
【解決手段】
本明細書に開示されるのは、イオントラップを形成するように構成された多重極電極の群と、多重極電極の群に隣接し、それに動作可能に結合されたイオンガイドと、を含む、イオンを選別するためのシステム及び方法である。無線周波数（ＲＦ）又は直流（ＣＤ）電源デバイスを使用して、システムは、多重極電極の群にＲＦ電圧を印加して、それによって、擬電位障壁を生み出すことができる。次いで、ＤＣ勾配電圧を印加して、擬電位障壁に対向する軸方向電界を生み出し得る。ＤＣ電圧が上昇し、かつ／又はＲＦ電圧が低下するにつれて、１つ以上のイオンが障壁を通して溶出される。
【選択図】図１
イオンを選別するためのシステム及び方法を提供する。
【解決手段】
本明細書に開示されるのは、イオントラップを形成するように構成された多重極電極の群と、多重極電極の群に隣接し、それに動作可能に結合されたイオンガイドと、を含む、イオンを選別するためのシステム及び方法である。無線周波数（ＲＦ）又は直流（ＣＤ）電源デバイスを使用して、システムは、多重極電極の群にＲＦ電圧を印加して、それによって、擬電位障壁を生み出すことができる。次いで、ＤＣ勾配電圧を印加して、擬電位障壁に対向する軸方向電界を生み出し得る。ＤＣ電圧が上昇し、かつ／又はＲＦ電圧が低下するにつれて、１つ以上のイオンが障壁を通して溶出される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
イオンを選別するためのシステムであって、
イオントラップを形成するように構成された多重極電極の群と、
前記多重極電極の群に隣接するイオンガイドと、
前記多重極電極の群にＲＦ電圧を印加して、擬電位障壁を生み出し、ＤＣ電圧を印加して、前記擬電位障壁に対向する軸方向電界を生み出すように構成されたＲＦ及びＤＣ電圧デバイスであって、前記擬電位障壁が、１つ以上のイオンを前記多重極電極のうちの少なくとも２つの間の環内に閉じ込めるように構成されている、ＲＦ及びＤＣ電圧デバイスと、を備え、
前記ＲＦ電圧又はＤＣ電圧のうちの少なくとも１つをランプ制御することが、前記擬電位障壁を横切って前記１つ以上のイオンのうちの少なくとも１つを溶出させる、システム。
イオントラップを形成するように構成された多重極電極の群と、
前記多重極電極の群に隣接するイオンガイドと、
前記多重極電極の群にＲＦ電圧を印加して、擬電位障壁を生み出し、ＤＣ電圧を印加して、前記擬電位障壁に対向する軸方向電界を生み出すように構成されたＲＦ及びＤＣ電圧デバイスであって、前記擬電位障壁が、１つ以上のイオンを前記多重極電極のうちの少なくとも２つの間の環内に閉じ込めるように構成されている、ＲＦ及びＤＣ電圧デバイスと、を備え、
前記ＲＦ電圧又はＤＣ電圧のうちの少なくとも１つをランプ制御することが、前記擬電位障壁を横切って前記１つ以上のイオンのうちの少なくとも１つを溶出させる、システム。
【請求項2】
前記多重極電極の群が、四重極電位を提供するように構成された四重極電極の群を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記擬電位障壁を横切って前記１つ以上のイオンのうちの少なくとも１つを溶出させることが、軸方向ＤＣ電界を増加させて、前記イオントラップ内で軸方向層化を開始し、実質的にそれらの質量対電荷比に基づいて、前記擬電位障壁を横切って前記イオンを溶出させることを更に含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項4】
前記ＲＦ電圧をランプ制御することが、前記多重極電極の群に印加された前記ＲＦ電圧を減少させて、前記イオントラップ内の軸方向層化を開始し、それらの質量対電荷比に基づいて、各擬電位障壁を横切って前記イオンを溶出させることを伴う、請求項１に記載のシステム。
【請求項5】
前記擬電位障壁を横切って前記１つ以上のイオンのうちの少なくとも１つを溶出させることが、前記イオンガイドの入口電位に対して前記イオントラップを浮遊させて、それらの質量対電荷比に基づいて、前記擬電位障壁を横切って前記イオンを溶出させることを更に含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項6】
前記擬電位障壁を横切って前記１つ以上のイオンのうちの少なくとも１つを溶出させることが、
前記多重極電極の群に印加された前記ＤＣ電圧を増加させ、前記ＲＦ電圧を減少させること、
前記ＤＣ電圧を増加させ、前記イオンガイドに対して前記イオントラップを浮遊させること、
前記多重極電極の群に印加された前記ＲＦ電圧を減少させ、前記イオンガイドに対して前記イオントラップを浮遊させること、又は
前記多重極電極の群に印加された前記ＤＣ電圧を増加させ、前記ＲＦ電圧を減少させ、前記イオンガイドに対して前記イオントラップを浮遊させること、のうちの少なくとも１つを更に含む、請求項１に記載のシステム。
前記多重極電極の群に印加された前記ＤＣ電圧を増加させ、前記ＲＦ電圧を減少させること、
前記ＤＣ電圧を増加させ、前記イオンガイドに対して前記イオントラップを浮遊させること、
前記多重極電極の群に印加された前記ＲＦ電圧を減少させ、前記イオンガイドに対して前記イオントラップを浮遊させること、又は
前記多重極電極の群に印加された前記ＤＣ電圧を増加させ、前記ＲＦ電圧を減少させ、前記イオンガイドに対して前記イオントラップを浮遊させること、のうちの少なくとも１つを更に含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項7】
前記イオンが、前記イオンガイド若しくはイオントラップの径方向及び長手方向軸の両方に直交する接線方向に実質的に閉じ込められていないか、又は拘束されていない、請求項１に記載のシステム。
【請求項8】
前記イオンガイドが、積層リングガイド、イオンファンネル、又は多重極のうちの少なくとも１つである、請求項１に記載のシステム。
【請求項9】
前記システムが、１ｍＴｏｒｒ～５Ｔｏｒｒで動作する、請求項１に記載のシステム。
【請求項10】
前記ＲＦ電圧が、（ｉ）＜１００ｋＨｚ、（ｉｉ）１００～２００ｋＨｚ、（ｉｉｉ）２００～３００ｋＨｚ、（ｉｖ）３００～４００ｋＨｚ、（ｖ）４００～５００ｋＨｚ、（ｖｉ）０．５～１．０ＭＨｚ、（ｖｉｉ）１．０～１．５ＭＨｚ、（ｖｉｉｉ）１．５～２．０ＭＨｚ、（ｉｘ）２．０～２．５ＭＨｚ、（ｘ）２．５～３．０ＭＨｚ、（ｘｉ）３．０～３．５ＭＨｚ、（ｘｉｉ）３．５～４．０ＭＨｚ、（ｘｉｉｉ）４．０～４．５ＭＨｚ、（ｘｉｖ）４．５～５．０ＭＨｚ、（ｘｖ）５．０～５．５ＭＨｚ、（ｘｖｉ）５．５～６．０ＭＨｚ、（ｘｖｉｉ）６．０～６．５ＭＨｚ、（ｘｖｉｉｉ）６．５～７．０ＭＨｚ、（ｘｉｘ）７．０～７．５ＭＨｚ、（ｘｘ）７．５～８．０ＭＨｚ、（ｘｘｉ）８．０～８．５ＭＨｚ、（ｘｘｉｉ）８．５～９．０ＭＨｚ、（ｘｘｉｉｉ）９．０～９．５ＭＨｚ、（ｘｘｉｖ）９．５～１０．０ＭＨｚ、及び（ｘｘｖ）＞１０．０ＭＨｚからなる群から選択される周波数を有し、
（ｂ）前記ＲＦ電圧が、（ｉ）＜５０Ｖのピーク間、（ｉｉ）５０～１００Ｖのピーク間、（ｉｉｉ）１００～１５０Ｖのピーク間、（ｉｖ）１５０～２００Ｖのピーク間、（ｖ）２００～３００Ｖのピーク間、（ｖｉ）３００～４００Ｖのピーク間、（ｖｉｉ）４００～５００Ｖのピーク間、（ｖｉｉｉ）５００～６００Ｖのピーク間、（ｉｘ）６００～７００Ｖのピーク間、（ｘ）７００～８００Ｖのピーク間、（ｘｉ）８００～９００Ｖのピーク間、（ｘｉｉ）９００～１０００Ｖのピーク間、（ｘｉｉｉ）１０００～１１００Ｖのピーク間、（ｘｉｖ）１１００～１２００Ｖのピーク間、（ｘｖ）１２００～１３００Ｖのピーク間、（ｘｖｉ）１３００～１４００Ｖのピーク間、（ｘｖｉｉ）１４００～１５００Ｖのピーク間、及び（ｘｖｉｉｉ）＞１５００Ｖのピーク間からなる群から選択される振幅を有する、請求項１に記載のシステム。
（ｂ）前記ＲＦ電圧が、（ｉ）＜５０Ｖのピーク間、（ｉｉ）５０～１００Ｖのピーク間、（ｉｉｉ）１００～１５０Ｖのピーク間、（ｉｖ）１５０～２００Ｖのピーク間、（ｖ）２００～３００Ｖのピーク間、（ｖｉ）３００～４００Ｖのピーク間、（ｖｉｉ）４００～５００Ｖのピーク間、（ｖｉｉｉ）５００～６００Ｖのピーク間、（ｉｘ）６００～７００Ｖのピーク間、（ｘ）７００～８００Ｖのピーク間、（ｘｉ）８００～９００Ｖのピーク間、（ｘｉｉ）９００～１０００Ｖのピーク間、（ｘｉｉｉ）１０００～１１００Ｖのピーク間、（ｘｉｖ）１１００～１２００Ｖのピーク間、（ｘｖ）１２００～１３００Ｖのピーク間、（ｘｖｉ）１３００～１４００Ｖのピーク間、（ｘｖｉｉ）１４００～１５００Ｖのピーク間、及び（ｘｖｉｉｉ）＞１５００Ｖのピーク間からなる群から選択される振幅を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項11】
イオンを選別するための方法であって、
ＲＦ及びＤＣ電圧デバイスを使用して、ＲＦ電圧を多重極電極の群に印加して、擬電位障壁を生み出すことと、
前記ＲＦ及びＤＣ電圧デバイスを使用して、ＤＣ電圧を印加して、前記擬電位障壁に対向する軸方向電界を生み出すことであって、前記擬電位障壁が、前記多重極電極のうちの少なくとも２つの間の環内に１つ以上のイオンを閉じ込めるように構成されている、生み出すことと、
前記ＲＦ電圧又はＤＣ電圧のうちの少なくとも１つをランプ制御して、前記擬電位障壁を横切って前記１つ以上のイオンのうちの少なくとも１つを溶出させることと、を含む、方法。
ＲＦ及びＤＣ電圧デバイスを使用して、ＲＦ電圧を多重極電極の群に印加して、擬電位障壁を生み出すことと、
前記ＲＦ及びＤＣ電圧デバイスを使用して、ＤＣ電圧を印加して、前記擬電位障壁に対向する軸方向電界を生み出すことであって、前記擬電位障壁が、前記多重極電極のうちの少なくとも２つの間の環内に１つ以上のイオンを閉じ込めるように構成されている、生み出すことと、
前記ＲＦ電圧又はＤＣ電圧のうちの少なくとも１つをランプ制御して、前記擬電位障壁を横切って前記１つ以上のイオンのうちの少なくとも１つを溶出させることと、を含む、方法。
【請求項12】
前記多重極電極の群が、四重極電位を提供するように構成された四重極電極の群を備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記擬電位障壁を横切って前記１つ以上のイオンのうちの少なくとも１つを溶出させることが、前記軸方向電界を増加させて、イオントラップ内で軸方向層化を開始し、それらの質量対電荷比に基づいて、各擬電位障壁を横切って前記イオンを溶出させることを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項14】
前記ＲＦ電圧をランプ制御することが、前記多重極電極の群に印加された前記ＲＦ電圧を減少させて、イオントラップ内の軸方向層化を開始し、それらの質量対電荷比に基づいて、各擬電位障壁を横切って前記イオンを溶出させることを伴う、請求項１１に記載の方法。
【請求項15】
前記擬電位障壁を横切って前記１つ以上のイオンのうちの少なくとも１つを溶出させることが、イオンガイドの入口電位に対してイオントラップを浮遊させて、それらの質量対電荷比に基づいて、各擬電位障壁を横切って前記イオンを溶出させることを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項16】
前記擬電位障壁を横切って前記１つ以上のイオンのうちの少なくとも１つを溶出させることが、
前記多重極電極の群に印加された前記ＤＣ電圧を増加させ、前記ＲＦ電圧を減少させること、
前記ＤＣ電圧を増加させ、イオンガイドに対してイオントラップを浮遊させること、
前記多重極電極の群に印加された前記ＲＦ電圧を減少させ、前記イオンガイドに対して前記イオントラップを浮遊させること、又は
前記多重極電極の群に印加された前記ＤＣ電圧を増加させ、前記ＲＦ電圧を減少させ、前記イオンガイドに対して前記イオントラップを浮遊させること、のうちの少なくとも１つを更に含む、請求項１１に記載の方法。
前記多重極電極の群に印加された前記ＤＣ電圧を増加させ、前記ＲＦ電圧を減少させること、
前記ＤＣ電圧を増加させ、イオンガイドに対してイオントラップを浮遊させること、
前記多重極電極の群に印加された前記ＲＦ電圧を減少させ、前記イオンガイドに対して前記イオントラップを浮遊させること、又は
前記多重極電極の群に印加された前記ＤＣ電圧を増加させ、前記ＲＦ電圧を減少させ、前記イオンガイドに対して前記イオントラップを浮遊させること、のうちの少なくとも１つを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項17】
前記イオンが、イオンガイド若しくはイオントラップの径方向及び長手方向軸の両方に直交する接線方向に実質的に閉じ込められていないか、又は拘束されていない、請求項１１に記載の方法。
【請求項18】
イオンガイドが、積層リングガイド、イオンファンネル、又は多重極のうちの少なくとも１つである、請求項１１に記載の方法。
【請求項19】
前記方法が、１ｍＴｏｒｒ～５Ｔｏｒｒで動作する、請求項１１に記載の方法。
【請求項20】
前記ＲＦ電圧が、（ｉ）＜１００ｋＨｚ、（ｉｉ）１００～２００ｋＨｚ、（ｉｉｉ）２００～３００ｋＨｚ、（ｉｖ）３００～４００ｋＨｚ、（ｖ）４００～５００ｋＨｚ、（ｖｉ）０．５～１．０ＭＨｚ、（ｖｉｉ）１．０～１．５ＭＨｚ、（ｖｉｉｉ）１．５～２．０ＭＨｚ、（ｉｘ）２．０～２．５ＭＨｚ、（ｘ）２．５～３．０ＭＨｚ、（ｘｉ）３．０～３．５ＭＨｚ、（ｘｉｉ）３．５～４．０ＭＨｚ、（ｘｉｉｉ）４．０～４．５ＭＨｚ、（ｘｉｖ）４．５～５．０ＭＨｚ、（ｘｖ）５．０～５．５ＭＨｚ、（ｘｖｉ）５．５～６．０ＭＨｚ、（ｘｖｉｉ）６．０～６．５ＭＨｚ、（ｘｖｉｉｉ）６．５～７．０ＭＨｚ、（ｘｉｘ）７．０～７．５ＭＨｚ、（ｘｘ）７．５～８．０ＭＨｚ、（ｘｘｉ）８．０～８．５ＭＨｚ、（ｘｘｉｉ）８．５～９．０ＭＨｚ、（ｘｘｉｉｉ）９．０～９．５ＭＨｚ、（ｘｘｉｖ）９．５～１０．０ＭＨｚ、及び（ｘｘｖ）＞１０．０ＭＨｚからなる群から選択される周波数を有し、
（ｂ）前記ＲＦ電圧が、（ｉ）＜５０Ｖのピーク間、（ｉｉ）５０～１００Ｖのピーク間、（ｉｉｉ）１００～１５０Ｖのピーク間、（ｉｖ）１５０～２００Ｖのピーク間、（ｖ）２００～３００Ｖのピーク間、（ｖｉ）３００～４００Ｖのピーク間、（ｖｉｉ）４００～５００Ｖのピーク間、（ｖｉｉｉ）５００～６００Ｖのピーク間、（ｉｘ）６００～７００Ｖのピーク間、（ｘ）７００～８００Ｖのピーク間、（ｘｉ）８００～９００Ｖのピーク間、（ｘｉｉ）９００～１０００Ｖのピーク間、（ｘｉｉｉ）１０００～１１００Ｖのピーク間、（ｘｉｖ）１１００～１２００Ｖのピーク間、（ｘｖ）１２００～１３００Ｖのピーク間、（ｘｖｉ）１３００～１４００Ｖのピーク間、（ｘｖｉｉ）１４００～１５００Ｖのピーク間、及び（ｘｖｉｉｉ）＞１５００Ｖのピーク間からなる群から選択される振幅を有する、請求項１１に記載の方法。
（ｂ）前記ＲＦ電圧が、（ｉ）＜５０Ｖのピーク間、（ｉｉ）５０～１００Ｖのピーク間、（ｉｉｉ）１００～１５０Ｖのピーク間、（ｉｖ）１５０～２００Ｖのピーク間、（ｖ）２００～３００Ｖのピーク間、（ｖｉ）３００～４００Ｖのピーク間、（ｖｉｉ）４００～５００Ｖのピーク間、（ｖｉｉｉ）５００～６００Ｖのピーク間、（ｉｘ）６００～７００Ｖのピーク間、（ｘ）７００～８００Ｖのピーク間、（ｘｉ）８００～９００Ｖのピーク間、（ｘｉｉ）９００～１０００Ｖのピーク間、（ｘｉｉｉ）１０００～１１００Ｖのピーク間、（ｘｉｖ）１１００～１２００Ｖのピーク間、（ｘｖ）１２００～１３００Ｖのピーク間、（ｘｖｉ）１３００～１４００Ｖのピーク間、（ｘｖｉｉ）１４００～１５００Ｖのピーク間、及び（ｘｖｉｉｉ）＞１５００Ｖのピーク間からなる群から選択される振幅を有する、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、概して、イオンを誘導及び分離するためのシステム並びに方法を含む、質量分析法の分野に関する。
【背景技術】
【0002】
質量分析法システムにおけるイオンガイドの例としては、大気圧インターフェース移動光学素子、異なる分析器セクション間でイオンを移動させるための多重極、ＨＣＤ及びＣＩＤ衝突セルなどが挙げられる。積層リングイオンガイドは周知であり、イオンが透過するアパーチャを各々が有する複数のリング電極を備える。従来の積層リングイオンガイドのイオン閉じ込め領域は、断面が円形である。ある特定の質量対電荷比のイオンのみが、イオントラップを通過し、所与の電圧比で検出器に到達することができるであろう。これにより、特定のｍ／ｚを有するイオンの選択が許容されるか、又はオペレータが、印加されるＤＣ及びＲＦ電圧を連続的に変動させることによって、ｍ／ｚ値の範囲についてスキャンすることが可能になる。
【0003】
先行技術における問題には、より大型かつより高価な電源を必要とするＲＦ電圧が含まれる。追加的に、より高い電圧は、イオンガイド内に、小イオン、及び一例として、衝突セルの内側で形成され得るプロダクトイオンの不安定性につながる条件を生み出し得る。また、ＲＦ電圧が高すぎると、他のイオン光学素子とのインターフェースで透過問題が提示される場合がある。
【0004】
従来のイオントラップ及びイオンガイドの制限された空間電荷容量は、イオン損失につながる非効率的なイオン閉じ込めによって、透過又は感度の損失をもたらし得る。更に、従来のイオントラップ及びイオンガイドは、高圧で、イオン移動度分離器又は質量対電荷比分離器として使用されるとき、分析性能の損失を被る場合がある。これは、分解能若しくは分離力の損失及び／又は放出時間の予想外のシフトによって特徴付けられる。これらのシフトは、分析測定の不正確さにつながる。したがって、改善されたイオンガイドを提供することが望まれる。
【発明の概要】
【0005】
第１の態様では、イオントラップを形成するように構成された多重極電極の群と、多重極電極の群に隣接するイオンガイドと、を有する、イオンを選別するためのシステムが提供される。次いで、ＲＦ及びＤＣ電圧は、多重極電極の群にＲＦ電圧を印加して、それによって、１つ以上のイオンを閉じ込めるように構成された擬電位障壁を生み出すために使用される。ＲＦ及びＤＣ電圧デバイスはまた、トラップの出口において擬電位障壁に対向する軸方向電界を生み出すＤＣ電圧を印加するために使用される。次いで、使用事例に依存して、ＲＦ電圧又はＤＣ電圧をランプアップ又はランプダウンさせて、擬電位障壁を横切って少なくとも１つのイオンを溶出させる。
【0006】
第２の態様では、イオンを選別するための方法であって、ＲＦ及びＤＣ電圧デバイスを使用して、ＲＦ電圧を多重極電極の群に印加して、擬電位障壁を生み出すことと、ＲＦ及びＤＣ電圧デバイスを使用して、ＤＣ電圧を印加して、擬電位障壁に対向する軸方向電界を生み出すことであって、擬電位障壁が、１つ以上のイオンを閉じ込めるように構成されている、生み出すことと、を含む、方法が提供される。次いで、使用事例に依存して、ＲＦ電圧又はＤＣ電圧をランプアップ又はランプダウンさせて、擬電位障壁を横切って少なくとも１つのイオンを溶出させる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
実施形態は、添付図面と併せて以下の詳細な説明により容易に理解されるであろう。本説明を容易にするために、同様の参照数字は、同様の構造要素を示す。実施形態は、添付図面の図に例解されており、限定されるものではない。
【図1】様々な実施形態による、例示的な質量分析法システムのブロック略図を提供する。
【図2A】様々な実施形態による、イオントラップ及びイオンガイドの２つの例示的な斜視図を提供する。
【図2B】様々な実施形態による、イオントラップ及びイオンガイドの２つの例示的な斜視図を提供する。
【図3】様々な実施形態による、例示的なイオントラップのＹＺ断面切断図を提供する。
【図4A】様々な実施形態による、例示的なイオントラップの追加のＸＺ断面切断図を提供する。
【図4B】様々な実施形態による、例示的なイオントラップの追加の断面切断図を提供する。
【図5A】様々な実施形態による、イオントラップ内への軸方向イオン挿入の例示的な例解図を提供する。
【図5B】様々な実施形態による、イオントラップ内への直交イオン挿入の例示的な例解図を提供する。
【図5C】様々な実施形態による、イオントラップ内への直交イオン挿入の別の例示的な例解図を提供する。
【図5D】様々な実施形態による、イオントラップ内への直交イオン挿入の別の例示的な例解図を提供する。
【図6A】様々な実施形態による、溶出方法を示す一連の例解的な略図を提供する。
【図6B】様々な実施形態による、溶出方法を示す一連の例解的な略図を提供する。
【図6C】様々な実施形態による、溶出方法を示す一連の例解的な略図を提供する。
【図6D】様々な実施形態による、溶出方法を示す一連の例解的な略図を提供する。
【図6E】様々な実施形態による、溶出方法を示す一連の例解的な略図を提供する。
【図7】様々な実施形態による、溶出電圧対溶出時間の例示的なグラフ及びイオン溶出経路の例示的なレンダリングを提供する。
【図8A】周波数を変動させている間の本明細書で説明されるイオントラップの動作の例を示す。
【図8B】周波数を変動させている間の本明細書で説明されるイオントラップの動作の例を示す。
【図8C】周波数を変動させている間の本明細書で説明されるイオントラップの動作の例を示す。
【図8D】周波数を変動させている間の本明細書で説明されるイオントラップの動作の例を示す。
【図9A】スキャン時間を変動させている間の本明細書で説明されるイオントラップの動作の例を示す。
【図9B】スキャン時間を変動させている間の本明細書で説明されるイオントラップの動作の例を示す。
【図9C】スキャン時間を変動させている間の本明細書で説明されるイオントラップの動作の例を示す。
【図9D】スキャン時間を変動させている間の本明細書で説明されるイオントラップの動作の例を示す。
【図10A】ＤＣトラップ電圧を変動させている間の本明細書で説明されるイオントラップの動作の例を示す。
【図10B】ＤＣトラップ電圧を変動させている間の本明細書で説明されるイオントラップの動作の例を示す。
【図10C】ＤＣトラップ電圧を変動させている間の本明細書で説明されるイオントラップの動作の例を示す。
【図10D】ＤＣトラップ電圧を変動させている間の本明細書で説明されるイオントラップの動作の例を示す。
【図11】様々な実施形態による、イオン分離の例示的な方法の流れ略図を提供する。
【図12A】様々な実施形態による、ＤＣ及びＲＦランプについての溶出時間プロットの例を示す。
【図12B】様々な実施形態による、ＤＣ及びＲＦランプについての溶出時間プロットの例を示す。
【図13】様々な実施形態による、１Ｔｏｒｒ及び３Ｔｏｒｒについての溶出時間プロットの例を示す。
【図14】様々な実施形態による、本明細書に開示される質量分析計支援方法のいくつか又は全てが実施され得る例示的なコンピューティングデバイスのブロック略図を提供する。
【図15】様々な実施形態による、本明細書に開示される質量分析計支援方法のいくつか又は全てが実施され得る例示的な質量分析計支援システムのブロック略図を提供する。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本明細書に開示されるのは、質量分析法システム、並びに関連する方法、コンピューティングデバイス、及びコンピュータ可読媒体である。本明細書において使用される節の見出しは、構成目的のためのものであって、記載される主題をいかようにも限定するものと解釈されるべきでない。
【0009】
様々な実施形態のこの詳細な説明では、説明の目的のために、多くの具体的な詳細が、開示された実施形態の全体的な理解を提供するために記載される。しかしながら、これらの様々な実施形態はこれらの具体的な詳細の有無にかかわらず実行され得ることを当業者は理解するだろう。他の例では、構造及びデバイスは、ブロック略図の形態で示されている。更に、方法が提示及び実行される具体的な順序は例解的なものであり、順序は変更されても依然として本明細書において開示される様々な実施形態の趣旨及び範囲内に留まり得ることが企図されていることを、当業者であれば容易に理解することができる。
【0010】
以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成する添付の図面が参照され、同様の数字は全体を通して同様の部分を指定し、例解として、実施され得る実施形態が示される。本開示の範囲から逸脱することなく、他の実施形態が利用され得、構造的又は論理的変更が行われ得ることを理解されたい。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で解釈されるべきではない。
【0011】
様々な動作は、本明細書に開示される主題を理解するのに最も役立つように、複数の別個のアクション又は動作として順に説明され得る。しかしながら、説明の順序は、これらの動作が必然的に順序に依存することを示唆するものとして解釈されるべきではない。具体的には、これらの動作は、提示の順序で実施されない場合がある。説明される動作は、説明される実施形態とは異なる順序で実施され得る。様々な追加の動作が実施され得、及び／又は説明された動作が追加の実施形態において省略され得る。
【0012】
本開示の目的のために、「Ａ及び／又はＢ」及び「Ａ又はＢ」という句は、（Ａ）、（Ｂ）、又は（Ａ及びＢ）を意味する。本開示の目的のために、「Ａ、Ｂ、及び／又はＣ」及び「Ａ、Ｂ、又はＣ」という句は、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ａ及びＢ）、（Ａ及びＣ）、（Ｂ及びＣ）、又は（Ａ、Ｂ、及びＣ）を意味する。本明細書で使用される場合、「ａ」又は「ａｎ」は、「少なくとも１つ」又は「１つ以上」のことを指す場合もある。本明細書で使用され、かつ質量分析法の技術分野で一般的に使用される場合、「ＤＣ」という用語は、電流の流れを具体的に指すか、又は必然的に暗示するのではなく、代わりに、一定又は可変のいずれかであり得る非振動電圧を指す。「ＲＦ」という用語は、振動の周波数が無線周波数範囲内にある振動電圧又は振動電圧波形を指す。いくつかの要素は単数形（例えば、「処理デバイス」）で言及され得るが、任意の適切な要素は、その要素の複数のインスタンスによって表され得、逆もまた同様である。例えば、処理デバイスによって実施されるものとして説明された動作のセットは、異なる処理デバイスによって実施される動作のうちの異なるものを用いて実装され得る。
【0013】
本説明は、「ある実施形態」、「様々な実施形態」、及び「いくつかの実施形態」という句を使用し、それらの各々は、同じ又は異なる実施形態のうちの１つ以上を指し得る。更に、本開示の実施形態に関して使用される「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」などの用語は、同義である。寸法の範囲を説明するために使用される場合、「ＸとＹとの間」という句は、Ｘ及びＹを含む範囲を表す。本明細書で使用されるように、「装置」は、任意の個々のデバイス又はデバイスの集合を指し得る。図面は、必ずしも縮尺どおりではない。
【0014】
Ｉ．質量分析法及びイオントラップ
質量分析計プラットフォーム１００の様々な実施形態は、図１のブロック略図に示されている構成要素を含むことができる。ある実施形態では、図１の要素は、質量分析計プラットフォーム１００に組み込まれ得る。様々な実施形態によれば、質量分析計プラットフォーム１００は、イオン源１０２、質量分析器１０６、イオン検出器１０８、及びコントローラ１１０を含むことができる。いくつかの実施形態では、かつ本明細書で考察されるように、イオン源１０２は、試料から複数のイオンを生成する。イオン源としては、限定はしないが、電子イオン化（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ、ＥＩ）源、化学イオン化（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ、ＣＩ）源、エレクトロスプレーイオン化（ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ、ＥＳＩ）源、大気圧化学イオン化（ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ、ＡＰＣＩ）源、マトリックス支援レーザ脱離イオン化（ｍａｔｒｉｘ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｌａｓｅｒ ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ、ＭＡＬＤＩ）源などを挙げることができる。
質量分析計プラットフォーム１００の様々な実施形態は、図１のブロック略図に示されている構成要素を含むことができる。ある実施形態では、図１の要素は、質量分析計プラットフォーム１００に組み込まれ得る。様々な実施形態によれば、質量分析計プラットフォーム１００は、イオン源１０２、質量分析器１０６、イオン検出器１０８、及びコントローラ１１０を含むことができる。いくつかの実施形態では、かつ本明細書で考察されるように、イオン源１０２は、試料から複数のイオンを生成する。イオン源としては、限定はしないが、電子イオン化（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ、ＥＩ）源、化学イオン化（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ、ＣＩ）源、エレクトロスプレーイオン化（ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ、ＥＳＩ）源、大気圧化学イオン化（ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ、ＡＰＣＩ）源、マトリックス支援レーザ脱離イオン化（ｍａｔｒｉｘ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｌａｓｅｒ ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ、ＭＡＬＤＩ）源などを挙げることができる。
【0015】
更なる実施形態では、質量分析器１０６は、イオンの質量対電荷比及び／又はイオン移動度に基づいて、イオンを分離し得る。非限定的な例として、質量分析器１０６は、質量フィルタ分析器、イオントラップ分析器、飛行時間型（ｔｉｍｅ－ｏｆ－ｆｌｉｇｈｔ、ＴＯＦ）分析器、静電トラップ（例えば、オービトラップ）質量分析器、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴（Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｉｏｎ ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ、ＦＴ－ＩＣＲ）質量分析器などを含み得る。いくつかの実施形態では、質量分析器１０６はまた、衝突誘起解離（ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｉｎｄｕｃｅｄ ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ、ＣＩＤ）、電子移動解離（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ、ＥＴＤ）、電子捕獲解離（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｃａｐｔｕｒｅ ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ、ＥＣＤ）、光誘起解離（ｐｈｏｔｏ ｉｎｄｕｃｅｄ ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ、ＰＩＤ）、表面誘起解離（ｓｕｒｆａｃｅ ｉｎｄｕｃｅｄ ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ、ＳＩＤ）などを使用して、イオンをフラグメント化し、更に、質量対電荷比に基づいて、フラグメント化されたイオンを分離するように構成され得る。質量分析器１０６はまた、イオン光学及び記憶デバイスの様々な組み合わせによって結合された１つ以上の質量分析器及び質量分離器を組み込む、ハイブリッドシステムであり得る。例えば、ハイブリッドシステムは、線形イオントラップ（ｌｉｎｅａｒ ｉｏｎ ｔｒａｐ、ＬＩＴ）、高エネルギー衝突解離デバイス（ｈｉｇｈ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ、ＨＣＤ）、イオン輸送システム、及びＴＯＦを有し得る。
【0016】
様々な実施形態では、イオン検出器１０８は、イオンを検出することができる。例えば、イオン検出器１０８は、電子増倍器、ファラデーカップなどを含み得る。いくつかの実施形態では、イオン検出器は、定量的であり得、そのため、正確なイオン数を判定することができる。静電トラップ質量分析器などの他の実施形態では、質量分析器は、質量分析器１０６及びイオン検出器１０８の両方の特性を１つのデバイスに組み合わせてイオンを検出する。
【0017】
いくつかの実施形態では、かつ示されるように、コントローラ１１０は、イオン源１０２、質量分析器１０６、及びイオン検出器１０８と通信し得る。例えば、コントローラ１１０は、イオン源１０２を構成するか、又は様々な要因に基づいて、イオン源を有効化／無効化し得る。追加の実施形態では、コントローラ１１０は、検出する特定の質量範囲を選択するように質量分析器１０６を構成し得る。更に、コントローラ１１０が、利得を調節するなどによって、イオン検出器１０８の感度を調節することができる。追加的に、コントローラ１１０は、検出されるイオンの極性に基づいて、イオン検出器１０８の極性を調節することができる。例えば、イオン検出器１０８は、陽イオンを検出するように構成され得るか、又は陰イオンを検出するように構成され得る。
【0018】
単独で又は組み合わせて、質量分析計プラットフォーム１００を実装し得るコンピューティングデバイスの実施例は、図１４のコンピューティングデバイス１４００を参照して本明細書で考察され、質量分析計プラットフォーム１００がコンピューティングデバイスのうちの１つ以上にわたって実装され得る相互接続されたコンピューティングデバイスのシステムの実施例は、図１５の質量分析法支援システム１５００を参照して本明細書で考察される。
【0019】
四重極質量分析計は、伝統的に、ＲＦ及びＤＣ振幅が時間においてほぼ線形にスケーリングされるほぼ一定のＲＦ／ＤＣ比を使用することによって、質量スペクトルを生成する。このプロセスは、当業者によって理解されるように、本質的に、異なる範囲の質量対電荷（ｍ／ｚ）イオンが安定であり、通過して検出器に入ることが可能である、シフティング通過帯域フィルタを産生する。この通過帯域は、マシュー方程式の解であるａ及びｑ値によって定義することができる。
【0020】
当業者によって理解されるように、現在の最新技術では、四重極及びイオントラップが、質量分析法セッション中のイオン選択のために日常的に使用されている。イオントラップは、種々の質量及び電荷を有する多数のイオンがシステムに注入されることを可能にする。注入されたイオンは、一般に、イオントラップ内に閉じ込められる（例えば、リング形状の四重極電位の内側にトラップされる）。次いで、イオンは、トラップのＲＦ電圧がランプダウンされるにつれて、又は軸方向電界を生み出すＤＣ電圧がランプアップされるにつれて、選択的に放出され得る。イオンは、質量対電荷（ｍ／ｚ）比及び／又はイオン移動度係数に基づいて、溶出のために選択され得ることを更に理解されたい。イオンの質量対電荷比は、単に原子の質量をその電荷で除算したものであり、一般に、クーロン（ｃｏｕｌｏｍｂ、Ｃ）当たりのキログラム（ｋｉｌｏｇｒａｍ、ｋｇ）又は素電荷（ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｃｈａｒｇｅ、ｅ）当たりのダルトン（Ｄａｌｔｏｎ、Ｄａ）で表される。代替的に、イオン移動度は、電界の影響下にある間に特定のイオンが既知のガスを通過する平均スピード（例えば、速度）に基づいて判定され、一般に、メートル当たりのボルト当たりの秒当たりのメートル（
【0021】
【数1】
【0022】
ＩＩ．イオントラップ構成及びメトリック
ここで図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、イオントラップ２１０及びイオンファンネル２２０の２つの例示的な図が示されている。本明細書における図及び説明は、一般に、「イオンファンネル」を指すが、それはイオンガイドデバイスの一実施形態にすぎないことを理解されたい。したがって、本開示の目的のために、イオンファンネル（又はイオンファンネルの表現、例えば、図４Ａ及び図４Ｂ）への任意の言及は、説明目的のみのためであり、例えば、積層リングガイド、イオンファンネル、多重極などの任意のタイプのイオンガイドが使用され得ることを理解されたい。いくつかの実施形態では、かつ示されるように、イオントラップ２１０は、イオンをトラップするための内部円形アパーチャ又は開口部２１２を有するリングの形状の外側電極２１１を有し得る。イオントラップ２１０はまた、円形アパーチャ２１２内に配設された内側電極２１３を有し得る。したがって、いくつかの実施形態では、内側電極２１３と外側電極２１１との間の領域又は容積２１２は、イオントラップとして動作する。多重極電極が電位を提供するように構成された電極の群（例えば、六重極又はより高次の多重極）を備える、様々な代替的な実施形態が存在し得る。
ここで図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、イオントラップ２１０及びイオンファンネル２２０の２つの例示的な図が示されている。本明細書における図及び説明は、一般に、「イオンファンネル」を指すが、それはイオンガイドデバイスの一実施形態にすぎないことを理解されたい。したがって、本開示の目的のために、イオンファンネル（又はイオンファンネルの表現、例えば、図４Ａ及び図４Ｂ）への任意の言及は、説明目的のみのためであり、例えば、積層リングガイド、イオンファンネル、多重極などの任意のタイプのイオンガイドが使用され得ることを理解されたい。いくつかの実施形態では、かつ示されるように、イオントラップ２１０は、イオンをトラップするための内部円形アパーチャ又は開口部２１２を有するリングの形状の外側電極２１１を有し得る。イオントラップ２１０はまた、円形アパーチャ２１２内に配設された内側電極２１３を有し得る。したがって、いくつかの実施形態では、内側電極２１３と外側電極２１１との間の領域又は容積２１２は、イオントラップとして動作する。多重極電極が電位を提供するように構成された電極の群（例えば、六重極又はより高次の多重極）を備える、様々な代替的な実施形態が存在し得る。
【0023】
図３を簡単に参照すると、例示的なイオントラップ３１０のＹＺ断面切断図が示されている。いくつかの実施形態では、かつ本明細書で考察されるように、イオントラップ３１０は、領域又は容積３１２によって分離された外側電極３１１及び内側電極３１３を有し得る。イオン３１４がイオントラップ３１０に注入されると、イオンは開放エリア３１２を自由に占有し、示されるように、一般に環を形成するであろう。別の言い方をすれば、イオン３１４は、イオントラップ３１０又はイオンファンネル（例えば、図２からの２２０及び図４からの４２０）の径方向及び長手方向軸の両方に直交する接線方向に実質的に閉じ込められていないか、又は拘束されていない。
【0024】
図４Ａ及び図４Ｂを簡単に参照すると、イオントラップ４１０及びイオンファンネル４２０の２つの代替的なＸＺ断面切断図が示されている。したがって、いくつかの実施形態では、かつ示されるように、イオン４１４は、外側電極４１１と内側電極４１３との間に中間リング又は環を形成する開放エリア４１２に集まるであろう。別の言い方をすれば、内側電極４１３は、外側電極４１１とほぼ同心であり、イオンを閉じ込めることができる環状イオンガイド領域４１２を画定する。
【0025】
いくつかの実施形態では、交流（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ、ＡＣ）若しくは無線周波数（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ、ＲＦ）信号発生器、又は電源が、逆位相で外側電極２１１／３１１／４１１及び内側電極２１３／３１３／４１３に接続され得る（例えば、内側電極に接続された＋ＲＦ、外側電極に接続された－ＲＦ、又は逆もまた同様である）。したがって、対向するＲＦ電力が外側電極２１１／３１１／４１１及び内側電極２１３／３１３／４１３に印加されるため、径方向に閉じ込める擬電位電界が生成され、これは、いくつかの実施形態によれば、イオン領域２１２／３１２／４１２内にイオンを閉じ込めるための障壁（例えば、擬電位障壁）として作用する。図３及び図４Ｂに最良に示され、本明細書でより詳細に考察されるように、いくつかの実施形態では、イオン３１４／４１４は、静的直流（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ、ＤＣ）電界を印加することによって印加して、トラップと次の隣接するレンズ要素とを分離する擬電位障壁に対向する軸方向電界を生み出すことによって、擬電位障壁を横切って押動され、その後、イオンファンネル２２０／４２０の軸方向長さに沿って駆動され得る。
【0026】
いくつかの実施形態では、イオントラップ２１０／３１０／４１０及びイオンファンネル２２０／４２０は、バッファガスで充填され得る。当業者によって理解されるように、バッファガスは、衝突誘起解離（ＣＩＤ）のための衝突ガスとしても働きながら、イオン領域２１２／３１２／４１２内のイオン運動を安定化させるようにイオンを支援し得る。更なる実施形態では、ガスは、約５Ｔｏｒｒ～約１ｍＴｏｒｒの圧力でイオン領域２１２／３１２／４１２に圧送又は強制され得る。
【0027】
ＩＩＩ．イオントラップ機能性
いくつかの実施形態では、分析スキームは、イオンをイオントラップ２１０／３１０／４１０に挿入することによって開始する。図５Ａ及び図５Ｂに示されるように、イオンは、軸方向に（例えば、図５Ａの５０１Ａ）又は直交して（例えば、図５Ｂの５０１Ｂ）挿入され得る。いくつかの実施形態では、直交して５０１Ｂイオンを挿入又は注入することが有益であり得る。軸方向に（５０１Ａ）注入されるイオンと同様に、直交して（５０１Ｂ）注入されるイオンはまた、本明細書で考察されるように、外側電極５１１及び内側電極５１３によって生み出された擬電位障壁を横断又は通過するように強制される。一般に、軸方向注入中、トラップの前部電極は、後部電極よりも低いＲＦ電圧に維持される。この実施形態では、トラップの径方向対称性は破壊されず、したがって、全てのイオンは、それらの溶出位置に関係なく同じ電位を見る。
いくつかの実施形態では、分析スキームは、イオンをイオントラップ２１０／３１０／４１０に挿入することによって開始する。図５Ａ及び図５Ｂに示されるように、イオンは、軸方向に（例えば、図５Ａの５０１Ａ）又は直交して（例えば、図５Ｂの５０１Ｂ）挿入され得る。いくつかの実施形態では、直交して５０１Ｂイオンを挿入又は注入することが有益であり得る。軸方向に（５０１Ａ）注入されるイオンと同様に、直交して（５０１Ｂ）注入されるイオンはまた、本明細書で考察されるように、外側電極５１１及び内側電極５１３によって生み出された擬電位障壁を横断又は通過するように強制される。一般に、軸方向注入中、トラップの前部電極は、後部電極よりも低いＲＦ電圧に維持される。この実施形態では、トラップの径方向対称性は破壊されず、したがって、全てのイオンは、それらの溶出位置に関係なく同じ電位を見る。
【0028】
本明細書で考察されるように、イオンは、軸方向に及び／又は直交してイオントラップ２１０／３１０／４１０に注入され得る。ここで図５Ｃ及び図５Ｄを参照すると、直交注入の例示的な例解図が示されている。いくつかの実施形態では、かつ示されるように、イオントラップ５１０Ａ及び５１０Ｂは、図３のイオントラップ３１０と同様に、逆位相で帯電される（例えば、内側電極に接続された＋ＲＦ、及び外側電極に接続された－ＲＦ（例えば、図５Ｄ）、又は逆もまた同様である（例えば、図５Ｃ））、外側電極５１１Ａ／５１１Ｂ及び内側電極５１３Ａ／５１３Ｂ（間に空間５１２Ａ／５１２Ｂを生み出す）を有する。いくつかの実施形態では、イオンは、１つ以上のＤＣ電極５０４Ａ／５０４Ｂによって生み出された擬電位障壁を横切って挿入された５０３Ａ／５０３Ｂであり得る。本明細書で考察され、かつ図３に示されるように、イオンが直交して注入されると（５０３Ａ／５０３Ｂ）、イオンは、開放エリア５１２Ａ／５１２Ｂ内に環を形成し得る。
【0029】
ＲＦ電界は、四重極又は主に四重極電位がイオントラップ２１０／３１０／４１０の中心に存在するように確立され得る。一実施形態におけるイオントラップ２１０／３１０／４１０の擬電位ウェル深さ（すなわち、Ｖｔｒａｐ値）は、イオンの質量対電荷比に反比例し、ＲＦ電圧の振幅（すなわち、ＶＲＦ値）の二乗に比例し得る。Ｖｔｒａｐ値は、式１を使用して得られ得る：
Ｖｔｒａｐ＝Ｃ ｅ Ｖ２ ＲＦ／（ω２ ｍ／ｚ）
式中、ｅは、素電荷であり、Ｃは、幾何学的定数であり、ωは、ＲＦ周波数である。
Ｖｔｒａｐ＝Ｃ ｅ Ｖ２ ＲＦ／（ω２ ｍ／ｚ）
式中、ｅは、素電荷であり、Ｃは、幾何学的定数であり、ωは、ＲＦ周波数である。
【0030】
式１によれば、高いｍ／ｚ比を有するイオンは、低い全体的なＶｔｒａｐ障壁を受け、結果として、開示される方法のうちの１つを使用するときに溶出する第１のイオン種であるはずである。いくつかの実施形態では、かつ本明細書で考察されるように、イオントラップ２１０／３１０／４１０内にＤＣ勾配を配置することにより、擬電位障壁のうちの１つを横切って溶出する前にウェル深さに従って軸方向層化を容易にすることによって、追加の利益が提供され得る。印加されたＤＣ電界は、イオンを含むために使用されておらず、質量対電荷比から完全に独立しているため、これは可能である。代替的に、Ｖｔｒａｐ値は、式１によって示されるように、質量対電荷（ｍ／ｚ）比に依存する。
【0031】
ここで図６Ａ～図６Ｅを参照すると、一連の例解的な略図が示されている。示された略図は、後方擬電位障壁６０１、前方擬電位障壁６０２、低質量イオン６０３、高質量イオン６０４、及びＤＣ勾配電圧６０５を表す。いくつかの実施形態では、かつ第１の略図６１０によって表されるように、複数のイオン（例えば、６０３及び６０４）が、イオントラップ２１０／３１０／４１０（例えば、図５Ａ及び図５Ｂに示されるものなどの）に挿入される。本明細書で考察されるように、イオン３１４がイオントラップ３１０に注入されると、イオンは、開放エリア３１２を自由に占有し、一般に環を形成するであろう。
【0032】
いくつかの実施形態では、イオン（例えば、６０３／６０４）が擬電位障壁（例えば、６０１／６０２）内にトラップされると、イオンは、擬平衡に留まり、障壁間にトラップされる。イオン６０３／６０４の溶出は、いくつかの様式で遂行され得る。例の非限定的なリストは、（１）ＲＦ電圧をランプダウンすること、（２）トラップの内側のＤＣ勾配をランプアップすることによってイオンに静止した擬電位障壁を越えさせること、（３）隣接するイオンガイドに対してトラップ全体を浮遊させること、又は（４）戦略１～３の様々な組み合わせを含み得る。図６に示されるように、矢印は、どの電圧が時間とともにランプ制御されているか、かつどの方向にランプ制御されているかを伝えることを意図している。例えば、略図６１０では、ランプ制御されているものがないため、矢印はない。略図６２０では、トラップ入口上のＤＣ電圧６０５がランプアップされている。略図６３０では、トラップ入口及び出口上のＤＣ電圧６０５がランプアップされている。略図６４０では、ＲＦ電圧６０１／６０２がランプダウンされ、略図６５０では、ＲＦ電圧がランプダウンされる一方で、ＤＣ電圧がランプアップされている。
【0033】
いくつかの実施形態では、かつ略図６２０に示されるように、ＤＣ勾配電圧６０５は、イオントラップ内でわずかに増加されるか、又は２つのイオンタイプを分離するのに十分である特定の様式で増加され得る。式１に関する先の考察を想起すると、高いｍ／ｚ比を有するイオンは、より低い全体的なＶｔｒａｐ障壁を受けることが考察された。したがって、高質量イオン６０４は、低質量イオン６０３の前に後方擬電位障壁６０２を越えて放出されるであろう。全ての高質量イオン６０４が溶出されると、略図６３０に示されるものなどの、ＤＣ勾配電圧６０５を更に増加させて、残りのイオン６０３を溶出させることができる。
【0034】
図６Ａ～図６Ｅに示される略図は、説明目的のためにかなり簡略化されていることを理解されたい。実際の用途では、より多くのイオンがあり、より多くのイオンの群（すなわち、同様のｍ／ｚを有するイオン）が存在する可能性が高い。図７を簡単に参照すると、溶出電圧対質量対電荷比７０１の例示的なグラフ。したがって、いくつかの実施形態では、かつ示されるように、イオンは、それらのｍ／ｚ比に基づいて、群で溶出される傾向がある。また、図７には、イオン溶出経路７０２のレンダリングも示されている。レンダリング７０２において分かるように、極めて多い数のイオンが溶出され、イオンファンネルを通過して検出器に入った。図６に戻ると、最後の略図６４０及び略図６５０は、溶出方法の組み合わせを例解している。具体的には、略図６５０は、トラップの内側のＤＣ勾配をランプアップする一方で、ＲＦ電圧もランプダウンする（例えば、擬電位障壁の強度を低減する）ことを示す。
【0035】
いくつかの実施形態では、イオントラップの様々な特徴（レンダリング７０２に示されるものなどの）は、様々な異なる結果を達成するように修正され得る。例えば、いくつかの実施形態では、かつ図８Ａ～図８Ｄに示されるように、イオントラップの周波数（例えば、８０１、８０２、８０３、及び８０４）は、分析的な必要性に従って調節され得る。この実施例では、ＲＦを５０ｍｓにわたって１８０Ｖから０Ｖまでスキャンする間、トラップ内の軸方向電界を一定に保った。したがって、示されるように、ある実施形態がより低い周波数（例えば、７００ｋＨｚ ８０１）を使用する場合、イオントラップは、強い擬電位障壁、及びより広い質量範囲をトラップする能力を有する。更に、図８に示されるように、周波数が高くなるにつれて（例えば、８００ｋＨｚ、９００ｋＨｚ、１０００ｋＨｚなど）、範囲は小さくなるが、分解能は高くなる。
【0036】
周波数に加えて、スキャン時間特徴もまた、修正され得る（例えば、９０１、９０２、９０３、及び９０４）。したがって、別の実施形態では、かつ図９Ａ～図９Ｄに示されるように、スキャン時間は、調節され得る（例えば、５ｍｓ、２５ｍｓ、５０ｍｓ、１００ｍｓなど）。この実施例では、ＲＦ（８００ｋＨｚ）を１８０Ｖから０Ｖまでスキャンする間、トラップ内の軸方向ＤＣ電界を一定に保った。予想されるように、スキャン時間が増加するにつれて、精度（すなわち、分解能）は高くなる。図１０Ａ～図１０Ｄに示されるものなどの更なる実施形態では、トラップにわたる電圧降下（例えば、ＤＣ軸方向電界）は、修正され得る（例えば、１００１、１００２、１００３、及び１００４）。例えば、システムは、０Ｖ、５Ｖ、１０Ｖ、又は１２Ｖのトラップ電圧を有し得る。いくつかの実施形態では、かつ示されるように、電圧降下を増加させることは、分解能を改善し得るが、トラップ内に含まれ得る安定範囲を減少させる。
【0037】
したがって、本明細書に開示されるのは、イオントラップを動作させて維持するためのシステム及び方法である。図１１を参照すると、システムは、いくつかの実施形態では、擬電位障壁１１０１を生み出す多重極電極の群にＲＦ電圧を印加し得る。次いで、システムは、ＤＣ電圧を印加して、擬電位障壁に対向する軸方向電界を生み出し得、擬電位障壁は、トラップ１１０２内に１つ以上のイオンを閉じ込めるように構成される。全てのイオンがシステムに挿入される（例えば、トラップ内に含まれる）と、システムは、ＲＦ又はＤＣの電圧をランプ制御する（例えば、上昇又は低下させる）ことができ、それによって、１つ以上のイオンのうちの少なくとも１つが擬電位障壁１１０３を横切って溶出される。
【0038】
本明細書で考察されるように、様々なイオントラップ及びイオントラップ方法論が可能であるが、各トラップにとって重要なのは、ＲＦ電界を伴うＤＣ電圧トラップの使用である。いくつかの実施形態では、かつ図１２に示されるように、イオンの溶出特性は、各イオンのｍ／ｚ比及び移動度依存性に基づく。電圧がＤＣ電界又はＲＦ電界のいずれかで修正されると、イオン溶出が変化し得る。ここで図１２を参照すると、ＲＦスキャン対ＤＣスキャンについての溶出プロファイルの差を例解する２つのプロットが示されている。
【0039】
図１２Ａ及び図１２Ｂは、ＲＦスキャン対ＤＣスキャンについての溶出プロファイルの差を示す２つのグラフ表示を含む。ＤＣスキャンプロット１２１０に基づいて、イオン溶出時間は、ｚ／ｍ依存性に従うのに対して、ＲＦスキャンプロット１２２０は、時間とともにｍ／ｚ依存性を示す。しかしながら、分かるように、両方の電圧スキャンは、時間とともに線形であるようにシミュレートされた。いくつかの実施形態では、かつこの例解的な例に示されるように、ＤＣスキャンは、より低いｍ／ｚを有するイオンに対してはるかに優れた分解能を示す。
【0040】
ここで、例を生み出したトラップで使用された、列挙された変数１２１１及び１２２１を参照する。いくつかの実施形態では、かつ１２１１に示されるように、トラップの前部の軸方向ＤＣ電圧は、１０ｍｓで２２０Ｖから２６０Ｖになる１２１２／１２１３。代替的に、１２２１に示されるように、ＲＦ電圧は、１０ｍｓで１８０Ｖｐｐから０Ｖｐｐに降下する１２２２／１２２３。更なる実施形態では、圧力の大きさはまた、イオン溶出が移動度によって影響を受けるかどうかを判定し得る。
【0041】
別の例解的な実施形態が図１３に示されており、トラップの前部の軸方向ＤＣ電圧は、１０ｍｓで２１０Ｖから２６０Ｖにランプされる。いくつかの実施形態では、かつ示されるように、９２２のｍ／ｚ １３０１を有するイオンは、１Ｔｏｒｒ及び３Ｔｏｒｒの両方でｍ／ｚ９２２よりも２５％高い移動度（例えば、ｍ／ｚ９２３ １３０２）及び２５％低い移動度（例えば、ｍ／ｚ９２１ １３０３）でシミュレートされる。示されるように、１Ｔｏｒｒでは、移動度依存性は、非常に小さく、溶出は、ほとんどがｍ／ｚの関数であり得る。しかしながら、３Ｔｏｒｒでは、擬電位障壁は衝突によって減衰され、したがって、イオンは、より弱い障壁によって、より早く溶出し得る。更に、溶出時間における移動度依存性が明らかに存在する。移動度非依存性溶出は、そのようなトラップデバイスがトラップ型質量分析計単独で較正されることを可能にするため、この効果は非常に重要である。以下は、衝突減衰のための例示的な式である。
【0042】
典型的なフォアライン圧力（例えば、≧１Ｔｏｒｒ）については、Ｅｔｒａｐは、真空中のその強度Ｅｔｒａｐ，ｖａｃと比べて、係数γによってある程度減衰され：
【0043】
【数2】
【0044】
本明細書に開示される質量分析計支援方法は、（例えば、図１５を参照して本明細書で考察されるユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０を介した）人間のユーザとの相互作用を含み得る。これらの相互作用は、ユーザに情報を提供すること（例えば、図１５の科学的機器１５１０などの科学的機器の動作に関する情報、分析されている試料、若しくは科学的機器によって実施される他の試験若しくは測定に関する情報、ローカル若しくはリモートデータベース、又は他の情報から検索された情報）、又はコマンド（例えば、図１５の科学的機器１５１０などの科学的機器の動作を制御するため、又は科学的機器によって生成されるデータの分析を制御するため）、クエリ（例えば、ローカル又はリモートデータベースへの）、若しくは他の情報を入力するためのオプションをユーザに提供することを含み得る。
【0045】
いくつかの実施形態では、質量分析計システムによる相互作用は、ユーザに出力を提供する、かつ／又は入力を提供するようにユーザに促す（例えば、図１４を参照して本明細書で考察される他のＩ／Ｏデバイス１４１２に含まれる、キーボード、マウス、トラックパッド、又はタッチスクリーンなどの１つ以上の入力デバイスを介して）表示デバイス（例えば、図１４を参照して本明細書で考察される表示デバイス１４１０）上の視覚的表示を含むグラフィカルユーザインターフェース（ｇｒａｐｈｉｃａｌ ｕｓｅｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ、ＧＵＩ）を通じて実施され得る。本明細書に開示される質量分析計支援システムは、ユーザとの相互作用のための任意の好適なＧＵＩを含み得る。
【0046】
ＩＶ．システムの実装
上記のように、質量分析計プラットフォーム１００は、１つ以上のコンピューティングデバイスによって実装され得る。図１５は、様々な実施形態による、本明細書に開示される質量分析計支援方法のいくつか又は全てを実施し得る、コンピューティングデバイス１４００のブロック略図である。いくつかの実施形態では、質量分析計プラットフォーム１００は、単一のコンピューティングデバイス１４００又は複数のコンピューティングデバイス１４００によって実装され得る。更に、以下で考察されるように、質量分析計プラットフォーム１００を実装するコンピューティングデバイス１４００（又は複数のコンピューティングデバイス１４００）は、図１５の科学的機器１５１０、ユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０、サービスローカルコンピューティングデバイス１５３０、又はリモートコンピューティングデバイス１５４０のうちの１つ以上の一部であり得る。
上記のように、質量分析計プラットフォーム１００は、１つ以上のコンピューティングデバイスによって実装され得る。図１５は、様々な実施形態による、本明細書に開示される質量分析計支援方法のいくつか又は全てを実施し得る、コンピューティングデバイス１４００のブロック略図である。いくつかの実施形態では、質量分析計プラットフォーム１００は、単一のコンピューティングデバイス１４００又は複数のコンピューティングデバイス１４００によって実装され得る。更に、以下で考察されるように、質量分析計プラットフォーム１００を実装するコンピューティングデバイス１４００（又は複数のコンピューティングデバイス１４００）は、図１５の科学的機器１５１０、ユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０、サービスローカルコンピューティングデバイス１５３０、又はリモートコンピューティングデバイス１５４０のうちの１つ以上の一部であり得る。
【0047】
図１４のコンピューティングデバイス１４００は、いくつかの構成要素を有するものとして例解されているが、これらの構成要素のうちのいずれか１つ以上は、用途及び設定に好適であるように、省略又は複製され得る。いくつかの実施形態では、コンピューティングデバイス１４００に含まれる構成要素のいくつか又は全部は、１つ以上のマザーボードに取り付けられ、筐体（例えば、プラスチック、金属、及び／又は他の材料を含む）に封入され得る。いくつかの実施形態では、いくつかのこれらの構成要素は、単一のシステムオンチップ（ｓｙｓｔｅｍ－ｏｎ－ａ－ｃｈｉｐ、ＳｏＣ）上に製作され得る（例えば、ＳｏＣは、１つ以上の処理デバイス１４０２及び１つ以上の記憶デバイス１４０４を含み得る）。追加的に、様々な実施形態では、コンピューティングデバイス１４００は、図１４に例解される構成要素の１つ以上を含まない場合があるが、任意の好適なインターフェース（例えば、ユニバーサルシリアルバス（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ、ＵＳＢ）インターフェース、高精細マルチメディアインターフェース（Ｈｉｇｈ－Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ、ＨＤＭＩ（登録商標））インターフェース、コントローラエリアネットワーク（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ、ＣＡＮ）インターフェース、シリアルペリフェラルインターフェース（Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ、ＳＰＩ）インターフェース、イーサネットインターフェース、無線インターフェース、又は任意の他の好適なインターフェース）を使用して１つ以上の構成要素に結合するためのインターフェース回路（図示せず）を含み得る。例えば、コンピューティングデバイス１４００は、表示デバイス１４１０を含まない場合があるが、表示デバイス１４１０が結合され得る表示デバイスインターフェース回路（例えば、コネクタ及びドライバ回路）を含み得る。
【0048】
コンピューティングデバイス１４００は、処理デバイス１４０２（例えば、１つ以上の処理デバイス）を含み得る。本明細書で使用される場合、「処理デバイス」という用語は、レジスタ及び／又はメモリからの電子データを処理して、その電子データをレジスタ及び／又はメモリに記憶され得る他の電子データに変換する、任意のデバイス又はデバイスの一部分を指し得る。処理デバイス１４０２は、１つ以上のデジタル信号プロセッサ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ、ＡＳＩＣ）、中央処理ユニット（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ、ＣＰＵ）、グラフィックス処理ユニット（ｇｒａｐｈｉｃｓ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ、ＧＰＵ）、暗号プロセッサ（ハードウェア内で暗号アルゴリズムを実行する専用プロセッサ）、サーバプロセッサ、又は任意の他の好適な処理デバイスを含み得る。
【0049】
コンピューティングデバイス１４００は、記憶デバイス１４０４（例えば、１つ以上の記憶デバイス）を含み得る。記憶デバイス１４０４は、ランダムアクセスメモリ（ｒａｎｄｏｍ－ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ、ＲＡＭ）（例えば、スタティックＲＡＭ（ｓｔａｔｉｃ ＲＡＭ、ＳＲＡＭ）デバイス、磁気ＲＡＭ（ｍａｇｎｅｔｉｃ ＲＡＭ、ＭＲＡＭ）デバイス、ダイナミックＲＡＭ（ｄｙｎａｍｉｃ ＲＡＭ、ＤＲＡＭ）デバイス、抵抗性ＲＡＭ（ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ ＲＡＭ、ＲＲＡＭ）デバイス、又は導電性ブリッジＲＡＭ（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ－ｂｒｉｄｇｉｎｇ ＲＡＭ、ＣＢＲＡＭ）デバイス）、ハードドライブベースのメモリデバイス、ソリッドステートメモリデバイス、ネットワークドライブ、クラウドドライブ、又はメモリデバイスの任意の組み合わせなどの、１つ以上のメモリデバイスを含み得る。いくつかの実施形態では、記憶デバイス１４０４は、処理デバイス１４０２とダイを共有するメモリを含み得る。そのような実施形態では、メモリは、キャッシュメモリとして使用され得、例えば、埋め込み型ダイナミックランダムアクセスメモリ（ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｒａｎｄｏｍ－ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ、ｅＤＲＡＭ）又はスピントランスファートルク磁気ランダムアクセスメモリ（ｓｐｉｎ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｔｏｒｑｕｅ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒａｎｄｏｍ－ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ、ＳＴＴ－ＭＲＡＭ）を含み得る。いくつかの実施形態では、記憶デバイス１４０４は、１つ以上の処理デバイス（例えば、処理デバイス１４０２）によって実行されるときに、コンピューティングデバイス１４００に、本明細書に開示される方法のうちの任意の適切なもの又はその部分を実施させる命令を有する非一時的コンピュータ可読媒体を含み得る。
【0050】
コンピューティングデバイス１４００は、インターフェースデバイス１４０６（例えば、１つ以上のインターフェースデバイス１４０６）を含み得る。インターフェースデバイス１４０６は、コンピューティングデバイス１４００と他のコンピューティングデバイスとの間の通信を管理するために、１つ以上の通信チップ、コネクタ、及び／又は他のハードウェア及びソフトウェアを含み得る。例えば、インターフェースデバイス１４０６は、コンピューティングデバイス１４００との間でデータを転送するための無線通信を管理する回路を含み得る。「無線」という用語及びその派生語は、非固体媒体を介して変調された電磁放射の使用を通じてデータを通信し得る回路、デバイス、システム、方法、技術、通信チャネルなどを説明するために使用され得る。この用語は、関連するデバイスがいかなるワイヤを含まないことを意味するものではないが、いくつかの実施形態では含まない場合もある。ワイヤレス通信を管理するためのインターフェースデバイス１４０６に含まれる回路は、限定はしないが、Ｗｉ－Ｆｉ（ＩＥＥＥ８０２．１１ファミリ）を含む米国電気電子学会（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｆｏｒ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ、ＩＥＥＥ）規格、ＩＥＥＥ８０２．１６規格（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１６－２００５ Ａｍｅｎｄｍｅｎｔ）、任意の修正、更新、及び／又は改訂とともにロングタームエボリューション（Ｌｏｎｇ－Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ、ＬＴＥ）プロジェクト（例えば、アドバンストＬＴＥプロジェクト、ウルトラモバイルブロードバンド（ｕｌｔｒａ－ｍｏｂｉｌｅ ｂｒｏａｄｂａｎｄ、ＵＭＢ）プロジェクト（「３ＧＰＰ（登録商標）２」とも称される）など）を含む、複数のワイヤレス規格又はプロトコルのいずれかを実装し得る。いくつかの実施形態では、無線通信を管理するためのインターフェースデバイス１４０６に含まれる回路は、モバイル通信用グローバルシステム（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ、ＧＳＭ）、汎用パケット無線サービス（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ、ＧＰＲＳ）、ユニバーサルモバイル電気通信システム（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ、ＵＭＴＳ）、高速パケットアクセス（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ、ＨＳＰＡ）、進化型ＨＳＰＡ（Ｅｖｏｌｖｅｄ ＨＳＰＡ、Ｅ－ＨＳＰＡ）、又はＬＴＥネットワークに従って動作し得る。いくつかの実施形態では、無線通信を管理するためにインターフェースデバイス１４０６に含まれる回路は、ＧＳＭ進化型高速データ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄａｔａ ｆｏｒ ＧＳＭ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ、ＥＤＧＥ）、ＧＳＭＥＤＧＥ無線アクセスネットワーク（ＧＳＭ ＥＤＧＥ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ、ＧＥＲＡＮ）、ユニバーサル地上無線アクセスネットワーク（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ、ＵＴＲＡＮ）、又は進化型ＵＴＲＡＮ（Ｅｖｏｌｖｅｄ ＵＴＲＡＮ、Ｅ－ＵＴＲＡＮ）に従って動作し得る。いくつかの実施形態では、無線通信を管理するためのインターフェースデバイス１４０６に含まれる回路は、符号分割多元接続（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ、ＣＤＭＡ）、時分割多元接続（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ、ＴＤＭＡ）、デジタル拡張コードレス電気通信（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｏｒｄｌｅｓｓ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、ＤＥＣＴ）、エボリューションデータ最適化（Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ－Ｄａｔａ Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ、ＥＶ－ＤＯ）、及びそれらの派生物、並びに３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ、及びそれ以降として指定される任意の他の無線プロトコルに従って動作し得る。いくつかの実施形態では、インターフェースデバイス１４０６は、無線通信の受信及び／又は送信のための１つ以上のアンテナ（例えば、１つ以上のアンテナアレイ）を含み得る。
【0051】
いくつかの実施形態では、インターフェースデバイス１４０６は、電気的、光学的、又は任意の他の好適な通信プロトコルなどの有線通信を管理するための回路を含み得る。例えば、インターフェースデバイス１４０６は、イーサネット技術に従って通信を支援する回路を含み得る。いくつかの実施形態では、インターフェースデバイス１４０６は、無線通信及び有線通信の両方を支援し得、並びに／又は複数の有線通信プロトコル及び／若しくは複数の無線通信プロトコルを支援し得る。例えば、インターフェースデバイス１４０６の回路の第１のセットは、Ｗｉ－Ｆｉ又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどの短距離無線通信専用であり得、インターフェースデバイス１４０６の回路の第２のセットは、全地球測位システム（ｇｌｏｂａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ、ＧＰＳ）、ＥＤＧＥ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＷｉＭＡＸ、ＬＴＥ、ＥＶ－ＤＯ、又はその他などの長距離無線通信専用であり得る。いくつかの実施形態では、インターフェースデバイス１４０６の回路の第１のセットは、無線通信専用であり得、インターフェースデバイス１４０６の回路の第２のセットは、有線通信専用であり得る。
【0052】
コンピューティングデバイス１４００は、バッテリ／電力回路１４０８を含み得る。バッテリ／電力回路１４０８は、１つ以上のエネルギー貯蔵デバイス（例えば、バッテリ若しくはキャパシタ）、及び／又はコンピューティングデバイス１４００の構成要素をコンピューティングデバイス１４００とは別個のエネルギー源（例えば、ＡＣライン電力）に結合するための回路を含み得る。
【0053】
コンピューティングデバイス１４００は、表示デバイス１４１０（例えば、複数の表示デバイス）を含み得る。表示デバイス１４１０は、ヘッドアップディスプレイ、コンピュータモニタ、プロジェクタ、タッチスクリーンディスプレイ、液晶ディスプレイ（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ、ＬＣＤ）、発光ダイオードディスプレイ、又はフラットパネルディスプレイなどの任意の視覚インジケータを含み得る。
【0054】
コンピューティングデバイス１４００は、他の入力／出力（ｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔ、Ｉ／Ｏ）デバイス１４１２を含み得る。他のＩ／Ｏデバイス１４１２は、例えば、１つ以上のオーディオ出力デバイス（例えば、スピーカ、ヘッドセット、イヤホン、アラームなど）、１つ以上のオーディオ入力デバイス（例えば、マイクロフォン又はマイクロフォンアレイ）、位置デバイス（例えば、当技術分野で既知であるように、コンピューティングデバイス１４００の位置を受信するために衛星ベースのシステムと通信するＧＰＳデバイス）、オーディオコーデック、ビデオコーデック、プリンタ、センサ（例えば、熱電対若しくは他の温度センサ、湿度センサ、圧力センサ、振動センサ、加速度計、ジャイロスコープなど）、カメラなどの画像キャプチャデバイス、キーボード、マウス、スタイラス、トラックボール、又はタッチパッドなどのカーソル制御デバイス、バーコードリーダ、クイックレスポンス（Ｑｕｉｃｋ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ、ＱＲ）コードリーダ、又は無線周波数識別（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ、ＲＦＩＤ）リーダを含み得る。
【0055】
コンピューティングデバイス１４００は、ハンドヘルド若しくはモバイルコンピューティングデバイス（例えば、セルフォン、スマートフォン、モバイルインターネットデバイス、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ネットブックコンピュータ、ウルトラブックコンピュータ、携帯情報端末（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｄｉｇｉｔａｌ ａｓｓｉｓｔａｎｔ、ＰＤＡ）、ウルトラモバイルパーソナルコンピュータなど）、デスクトップコンピューティングデバイス、若しくはサーバコンピューティングデバイス、又は他のネットワークコンピューティング構成要素など、そのアプリケーション及び設定のための任意の好適なフォームファクタを有し得る。
【0056】
本明細書に開示される質量分析計支援モジュール又は方法のうちのいずれかを実装する１つ以上のコンピューティングデバイスは、質量分析計支援システムの一部であり得る。図１５は、様々な実施形態による、本明細書に開示される質量分析計支援方法の一部又は全てが実施され得る例示的な質量分析計支援システム１５００のブロック略図である。本明細書に開示される質量分析計支援モジュール及び方法（例えば、図１の質量分析計プラットフォーム１００及び図８の方法８００）は、質量分析計支援システム１５００の科学的機器１５１０、ユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０、サービスローカルコンピューティングデバイス１５３０、又はリモートコンピューティングデバイス１５４０のうちの１つ以上によって実装され得る。
【0057】
科学的機器１５１０、ユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０、サービスローカルコンピューティングデバイス１５３０、又はリモートコンピューティングデバイス１５４０のいずれかは、図１４を参照して本明細書で考察されるコンピューティングデバイス１４００の実施形態のいずれかを含み得、科学的機器１５１０、ユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０、サービスローカルコンピューティングデバイス１５３０、又はリモートコンピューティングデバイス１５４０のいずれかは、図１４を参照して本明細書で考察されるコンピューティングデバイス１４００の実施形態のいずれか適切なものの形態を採り得る。
【0058】
科学的機器１５１０、ユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０、サービスローカルコンピューティングデバイス１５３０、又はリモートコンピューティングデバイス１５４０は各々、処理デバイス１５０２、記憶デバイス１５０４、及びインターフェースデバイス１５０６を含み得る。処理デバイス１５０２は、図１４を参照して本明細書で考察される処理デバイス１４０２のいずれかの形態を含む任意の好適な形態を採り得、科学的機器１５１０、ユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０、サービスローカルコンピューティングデバイス１５３０、又はリモートコンピューティングデバイス１５４０のうちの異なるものに含まれる処理デバイス１５０２は、同じ形態又は異なる形態を採り得る。記憶デバイス１５０４は、図１４を参照して本明細書で考察される記憶デバイス１４０４のうちのいずれかの形態を含む任意の好適な形態を採り得、科学的機器１５１０、ユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０、サービスローカルコンピューティングデバイス１５３０、又はリモートコンピューティングデバイス１５４０のうちの異なるものに含まれる記憶デバイス１５０４は、同じ形態又は異なる形態を採り得る。インターフェースデバイス１５０６は、図１４を参照して本明細書で考察されるインターフェースデバイス１４０６のいずれかの形態を含む任意の好適な形態を採り得、科学的機器１５１０、ユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０、サービスローカルコンピューティングデバイス１５３０、又はリモートコンピューティングデバイス１５４０のうちの異なるものに含まれるインターフェースデバイス１５０６は、同じ形態又は異なる形態を採り得る。
【0059】
科学的機器１５１０、ユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０、サービスローカルコンピューティングデバイス１５３０、及びリモートコンピューティングデバイス１５４０は、通信経路１５０８を介して、質量分析計支援システム１５００の他の要素と通信し得る。通信経路１５０８は、示されるように、質量分析計支援システム１５００の要素の異なるもののインターフェースデバイス１５０６を通信可能に結合し得、有線又は無線通信経路であり得る（例えば、図１４のコンピューティングデバイス１４００のインターフェースデバイス１４０６を参照して本明細書で考察される通信技術のうちのいずれかに従って）。図１５に描示される特定の質量分析計支援システム１５００は、科学的機器１５１０、ユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０、サービスローカルコンピューティングデバイス１５３０、及びリモートコンピューティングデバイス１５４０の各ペア間の通信経路を含むが、この「完全に接続された」実装は単に例解的なものであり、様々な実施形態では、通信経路１５０８の様々なものが存在しない場合がある。例えば、いくつかの実施形態では、サービスローカルコンピューティングデバイス１５３０は、そのインターフェースデバイス１５０６と科学的機器１５１０のインターフェースデバイス１５０６との間に直接通信経路１５０８を有しない場合があるが、代わりに、サービスローカルコンピューティングデバイス１５３０とユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０との間の通信経路１５０８、及びユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０と科学的機器１５１０との間の通信経路１５０８を介して科学的機器１５１０と通信し得る。
【0060】
科学的機器１５１０は、ガスクロマトグラフィ質量分析計（ｇａｓ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ、ＧＣ－ＭＳ）、液体クロマトグラフィ質量分析計（ｌｉｑｕｉｄ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ、ＬＣ－ＭＳ）、イオンクロマトグラフィ質量分析計（ｉｏｎ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ、ＩＣ－ＭＳ）などの任意の適切な科学的機器を含み得る。
【0061】
ユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０は、科学的機器１５１０のユーザにとってローカルであるコンピューティングデバイス（例えば、本明細書で考察されるコンピューティングデバイス１４００の実施形態のうちのいずれかによる）であり得る。いくつかの実施形態では、ユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０はまた、科学的機器１５１０に対してローカルであり得るが、そうである必要はない。例えば、ユーザの自宅又はオフィスにあるユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０は、ユーザがユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０を使用して科学的機器１５１０からのデータを制御及び／又はアクセスし得るように、科学的機器１５１０からリモートであるが、それと通信し得る。いくつかの実施形態では、ユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０は、ラップトップ、スマートフォン、又はタブレットデバイスであり得る。いくつかの実施形態では、ユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０は、ポータブルコンピューティングデバイスであり得る。
【0062】
サービスローカルコンピューティングデバイス１５３０は、科学的機器１５１０にサービスを提供するエンティティに対してローカルであるコンピューティングデバイス（例えば、本明細書で考察されるコンピューティングデバイス１４００の実施形態のいずれかによる）であり得る。例えば、サービスローカルコンピューティングデバイス１５３０は、科学的機器１５１０の製造元又はサードパーティサービス会社にローカルであり得る。いくつかの実施形態では、サービスローカルコンピューティングデバイス１５３０は、科学的機器１５１０、ユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０、及び／又はリモートコンピューティングデバイス１５４０と通信して（例えば、上で考察されるように、直接通信経路１５０８を介して、又は複数の「間接」通信経路１５０８を介して）、科学的機器１５１０、ユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０、及び／又はリモートコンピューティングデバイス１５４０の動作に関するデータ（例えば、科学的機器１５１０のセルフテストの結果、科学的機器１５１０によって使用される較正係数、科学的機器１５１０に関連付けられたセンサの測定値など）を受信し得る。いくつかの実施形態では、サービスローカルコンピューティングデバイス１５３０は、科学的機器１５１０、ユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０、及び／又はリモートコンピューティングデバイス１５４０と通信して（例えば、上で考察されるように、直接通信経路１５０８又は複数の「間接」通信経路１５０８を介して）、科学的機器１５１０、ユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０、及び／又はリモートコンピューティングデバイス１５４０に（例えば、科学的機器１５１０においてファームウェアなどのプログラムされた命令を更新するため、科学的機器１５１０において試験又は較正シーケンスの実施を開始するため、ユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０又はリモートコンピューティングデバイス１５４０においてソフトウェアなどのプログラムされた命令を更新するなどのために）データを送信し得る。科学的機器１５１０のユーザは、サービスローカルコンピューティングデバイス１５３０と通信して、科学的機器１５１０又はユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０に関する問題を報告するために、科学的機器１５１０の動作を改善するように技術者に訪問を要求するために、科学的機器１５１０に関連付けられた消耗品又は交換部品を注文するためにし、又は他の目的のために、科学的機器１５１０又はユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０を利用し得る。
【0063】
リモートコンピューティングデバイス１５４０は、科学的機器１５１０から、かつ／又はユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０からリモートであるコンピューティングデバイス（例えば、本明細書で考察されるコンピューティングデバイス１４００の実施形態のうちのいずれかによる）であり得る。いくつかの実施形態では、リモートコンピューティングデバイス１５４０は、データセンター又は他の大規模サーバ環境に含まれ得る。いくつかの実施形態では、リモートコンピューティングデバイス１５４０は、ネットワーク接続ストレージを含み得る（例えば、記憶デバイス１５０４の一部として）。リモートコンピューティングデバイス１５４０は、科学的機器１５１０によって生成されたデータを記憶し、科学的機器１５１０によって生成されたデータの分析を実施し（例えば、プログラムされた命令に従って）、ユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０と科学的機器１５１０との間の通信を容易にし、かつ／又はサービスローカルコンピューティングデバイス１５３０と科学的機器１５１０との間の通信を容易にし得る。
【0064】
いくつかの実施形態では、図１５に例解される質量分析計支援システム１５００の要素のうちの１つ以上が存在しない場合がある。更に、いくつかの実施形態では、図１５の質量分析計支援システム１５００の要素の様々なもののうちの複数のものが存在し得る。例えば、質量分析計支援システム１５００は、複数のユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０（例えば、異なるユーザと関連付けられた又は異なる場所における異なるユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０）を含み得る。別の例では、質量分析計支援システム１５００は、複数の科学的機器１５１０を含み得、全てがサービスローカルコンピューティングデバイス１５３０及び／又はリモートコンピューティングデバイス１５４０と通信する。そのような実施形態では、サービスローカルコンピューティングデバイス１５３０は、これらの複数の科学的機器１５１０を監視し得、サービスローカルコンピューティングデバイス１５３０は、更新を引き起こし得るか、又は他の情報が同時に複数の科学的機器１５１０に「ブロードキャスト」され得る。質量分析計支援システム１５００内の科学的機器１５１０の異なるものは、互いに近くに（例えば、同じ部屋に）又は互いに遠くに（例えば、建物の異なる階、異なる建物、異なる都市など）位置し得る。いくつかの実施形態では、科学的機器１５１０は、モノのインターネット（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ－ｏｆ－Ｔｈｉｎｇｓ、ＩｏＴ）スタックに接続され得、ＩｏＴスタックは、ウェブベースのアプリケーション、仮想若しくは拡張現実アプリケーション、モバイルアプリケーション、及び／又はデスクトップアプリケーションを通して科学的機器１５１０のコマンド及び制御を可能にする。これらのアプリケーションのいずれも、介在するリモートコンピューティングデバイス１５４０によって科学的機器１５１０と通信しているユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０を操作するユーザによってアクセスされ得る。いくつかの実施形態では、科学的機器１５１０は、ローカル科学的機器コンピューティングユニット１５１２の一部として、１つ以上の関連するユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０とともに製造元によって販売され得る。
【0065】
いくつかの実施形態では、質量分析計支援システム１５００に含まれる科学的機器１５１０のうちの異なるものは、異なるタイプの科学的機器１５１０であり得る。いくつかのそのような実施形態では、リモートコンピューティングデバイス１５４０及び／又はユーザローカルコンピューティングデバイス１５２０は、質量分析計支援システム１５００に含まれる異なるタイプの科学的機器１５１０からのデータを組み合わせ得る。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図6E】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図9D】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図10D】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図13】
【図14】
【図15】
【外国語明細書】