JP3091866B2 - 質量分光法における時間圧縮クロマトグラフィー - Google Patents
質量分光法における時間圧縮クロマトグラフィーInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、加速されたクロマトグラフ分析を達成する
ための処理及び装置に関するものであり、本発明のクロ
マトグラフィ（クロマトグラフ分析方法）は、スキャン
（走査）回数が毎秒50ないし200の範囲内におけるスキ
ャン時間圧縮を生み出すための高速アレイ検出が可能な
質量スペクトロメータ（質量分析計）及び、時間圧縮の
プロセスを作動させる装置と結合されており、前記質量
スペクトロメータにおいては、イオンを発生させるため
と、後続の高速イオン質量分析のために、カラム溶離剤
が質量スペクトルイオン源に送られ、アレイ検出によっ
て質量スペクトル情報を取得し、オーバーラップ（重
複）するクロマトグラフ上のピーク値（頂点・最大値）
を解析することによって前記質量情報をプロセスし、そ
れによって、前記時間圧縮によって生じたやや完全では
ない分類を補整すると共に、時間圧縮したことによって
アクセス（入手）できなかった情報を復元（回復）する
ものであり、前記時間圧縮のプロセスを作動させる装置
は、新規で非自明な装置であり、驚くべき時間の節約
と、驚くべき良好な成分分析と、感度の低下を伴わない
完全な質量の範囲の情報を以て、分析情報の分析のため
に充分なデータを生産することによって時間圧縮のプロ
セスを作動させる装置である。
ための処理及び装置に関するものであり、本発明のクロ
マトグラフィ（クロマトグラフ分析方法）は、スキャン
（走査）回数が毎秒50ないし200の範囲内におけるスキ
ャン時間圧縮を生み出すための高速アレイ検出が可能な
質量スペクトロメータ（質量分析計）及び、時間圧縮の
プロセスを作動させる装置と結合されており、前記質量
スペクトロメータにおいては、イオンを発生させるため
と、後続の高速イオン質量分析のために、カラム溶離剤
が質量スペクトルイオン源に送られ、アレイ検出によっ
て質量スペクトル情報を取得し、オーバーラップ（重
複）するクロマトグラフ上のピーク値（頂点・最大値）
を解析することによって前記質量情報をプロセスし、そ
れによって、前記時間圧縮によって生じたやや完全では
ない分類を補整すると共に、時間圧縮したことによって
アクセス（入手）できなかった情報を復元（回復）する
ものであり、前記時間圧縮のプロセスを作動させる装置
は、新規で非自明な装置であり、驚くべき時間の節約
と、驚くべき良好な成分分析と、感度の低下を伴わない
完全な質量の範囲の情報を以て、分析情報の分析のため
に充分なデータを生産することによって時間圧縮のプロ
セスを作動させる装置である。
本発明は、全米健康研究所の支援による政府援助（許
可P41−RR−00480）で行われ、そのため政府には発明の
権利が一部存在している。
可P41−RR−00480）で行われ、そのため政府には発明の
権利が一部存在している。
技術的背景 現代の分離科学におけるクロマトグラフィは、混合物
の中に見い出されるいくつかの成分の分離に向けられて
おり、それは、連続状態でかつ直接接触した状態にある
移動相と固定相との間でそれらの成分の性質・反応が異
なることに基づいている。移動相が気体であるときはこ
のクロマトグラフィは、「ガス・クロマトグラフィ」と
して知られている。固定相との相互作用には、２つのフ
ォームがあり、即ち、表面吸着または固定液体相におけ
る溶解度である。一方（前者）は、「吸着クロマトグラ
フィ」と呼ばれ、他の一方（後者）は、各検体（分析
物）が、その化学的性質が原因で移動相と固定相の間に
おいて自ら分離するので、「分配クロマトグラフィ」と
呼ばれる。
の中に見い出されるいくつかの成分の分離に向けられて
おり、それは、連続状態でかつ直接接触した状態にある
移動相と固定相との間でそれらの成分の性質・反応が異
なることに基づいている。移動相が気体であるときはこ
のクロマトグラフィは、「ガス・クロマトグラフィ」と
して知られている。固定相との相互作用には、２つのフ
ォームがあり、即ち、表面吸着または固定液体相におけ
る溶解度である。一方（前者）は、「吸着クロマトグラ
フィ」と呼ばれ、他の一方（後者）は、各検体（分析
物）が、その化学的性質が原因で移動相と固定相の間に
おいて自ら分離するので、「分配クロマトグラフィ」と
呼ばれる。
ガス・クロマトグラフィにおいて利用される器具は、
３個の通常の構成要素、即ち、入り口システム、固定相
を含むカラム、及び検出装置を含むガス・クロマトグラ
フである。入り口システムは、液体サンプル又はガス・
サンプルを収容出来る。液体サンプルは入り口内で直ち
に揮発される。サンプルは引き続き直接カラム内に供給
され、一部分のみがカラムに行くようにされる。気体性
サンプルの場合は、固定状態でトラップされ、後で排出
機構によりそのトラップから押し出され、再び全体又は
部分的にカラム内に向けられるよう分割可能とされる。
３個の通常の構成要素、即ち、入り口システム、固定相
を含むカラム、及び検出装置を含むガス・クロマトグラ
フである。入り口システムは、液体サンプル又はガス・
サンプルを収容出来る。液体サンプルは入り口内で直ち
に揮発される。サンプルは引き続き直接カラム内に供給
され、一部分のみがカラムに行くようにされる。気体性
サンプルの場合は、固定状態でトラップされ、後で排出
機構によりそのトラップから押し出され、再び全体又は
部分的にカラム内に向けられるよう分割可能とされる。
ガス・クロマトグラフィにおいて過去20年以上に亘り
最も進展を見せている構成要素は、もともと充填カラム
としての特徴があるカラムである。充填カラムは固定相
の被覆された粒子が詰められている比較的大きい解放型
管であった。典型的には移動相に対するヘリュームの如
きキャリアー・アスを使用することで各構成要素に対す
る検出されたピーク値の持続時間が数秒から２〜３分に
亘るようにするために、様々な成分を含む混合物がその
カラム上に導入されて時間的に分離された。本来使用さ
れていた最も普通の検出装置は、「伝熱率」又は「水素
炎イオン化」である。両方の検出装置は、その応答にお
いて非特定的なものであり、両方の検出器は、分析を適
切にするためサンプルの個々の各成分の完全な時間的分
離を必要とした。
最も進展を見せている構成要素は、もともと充填カラム
としての特徴があるカラムである。充填カラムは固定相
の被覆された粒子が詰められている比較的大きい解放型
管であった。典型的には移動相に対するヘリュームの如
きキャリアー・アスを使用することで各構成要素に対す
る検出されたピーク値の持続時間が数秒から２〜３分に
亘るようにするために、様々な成分を含む混合物がその
カラム上に導入されて時間的に分離された。本来使用さ
れていた最も普通の検出装置は、「伝熱率」又は「水素
炎イオン化」である。両方の検出装置は、その応答にお
いて非特定的なものであり、両方の検出器は、分析を適
切にするためサンプルの個々の各成分の完全な時間的分
離を必要とした。
各成分から付加的情報を提供する目的で、質量分析計
といった２次元検出システムがガス・クロマトグラフに
取り付けられた。この改変例の結果は、ガス・クロマト
グラフ／質量分析計（GC/MS）ハイブリッド器具の創作
であった。GC/MS器具は、コンピュータ化されたデータ
・システムを要する最初の器具（GC/MS/DS）であり、現
代の研究所における最も優勢な分析器具である。典型的
な質量分析計は、単一溶離ピーク値の時間枠内で多数の
走査を可能にするよう約１秒間で完全な質量スペクトル
又は走査を得ることが出来た。引き続きシリカ毛細管カ
ラム及び化学結合相の開発がなされた。結局、ガス・ク
ロマトグラフィ（GC）のピーク幅は２〜３秒以下に低滅
化され、質量分析計の速度と性能に相当な需要を生み出
した。
といった２次元検出システムがガス・クロマトグラフに
取り付けられた。この改変例の結果は、ガス・クロマト
グラフ／質量分析計（GC/MS）ハイブリッド器具の創作
であった。GC/MS器具は、コンピュータ化されたデータ
・システムを要する最初の器具（GC/MS/DS）であり、現
代の研究所における最も優勢な分析器具である。典型的
な質量分析計は、単一溶離ピーク値の時間枠内で多数の
走査を可能にするよう約１秒間で完全な質量スペクトル
又は走査を得ることが出来た。引き続きシリカ毛細管カ
ラム及び化学結合相の開発がなされた。結局、ガス・ク
ロマトグラフィ（GC）のピーク幅は２〜３秒以下に低滅
化され、質量分析計の速度と性能に相当な需要を生み出
した。
質量分析計のメーカーは、走査における速度増加に対
する新たな需要に答えるよう試みたが、適切な感度を保
ちながらクロマトグラフ情報を全く失われないような性
能に達することは出来なかった。層状化磁石、小型の磁
石及び改変型幾何形状を利用する磁気的セクター器具と
いった各種の改善内容が毎秒あたり３個の完全な質量範
囲の走査に近い走査速度を達成した。電磁コイルを介し
て磁場を使用する或るメーカーが毎秒50の完全な走査迄
の走査速度に達した。走査レートにおけるこうした増加
は器具の感度を減少し、そのためガス・クロマトグラフ
分析に対して十分な感度を呈する効果的な走査は最大で
毎秒約10の走査までに限られる。四極子フィルターの長
さを短くし、抽出ポテンシャルを増加させた設計になっ
ている四極子器具は、妥当な感度にて毎秒２個乃至３個
の走査レートを達成した。
する新たな需要に答えるよう試みたが、適切な感度を保
ちながらクロマトグラフ情報を全く失われないような性
能に達することは出来なかった。層状化磁石、小型の磁
石及び改変型幾何形状を利用する磁気的セクター器具と
いった各種の改善内容が毎秒あたり３個の完全な質量範
囲の走査に近い走査速度を達成した。電磁コイルを介し
て磁場を使用する或るメーカーが毎秒50の完全な走査迄
の走査速度に達した。走査レートにおけるこうした増加
は器具の感度を減少し、そのためガス・クロマトグラフ
分析に対して十分な感度を呈する効果的な走査は最大で
毎秒約10の走査までに限られる。四極子フィルターの長
さを短くし、抽出ポテンシャルを増加させた設計になっ
ている四極子器具は、妥当な感度にて毎秒２個乃至３個
の走査レートを達成した。
タイム・オブ・フライト質量分析法［飛行時間型質量
分析法（TOFMS）］は、毎秒5000乃至10000の走査割合
（レート）にて質量スペクトルを発生するポテンシャル
を達成した。しかしながら、TOFMSは、その元の実施態
様で使用されているごとくデータ・システムと結合され
た時には、妥当な感度を維持するためにこの割合（レー
ト）を大略毎秒１つの完全な範囲の走査に限定するタイ
ム・スライス検出（TSD）として知られている技法を採
用している。TOFMSにおいては、イオンはイオン源から
抽出され、一定エネルギーに加速され、速度（従って、
質量）を基に分離可能とされる。一定距離に対するタイ
ム・オブ・フライト（飛行時間）での正確な測定は、後
続の質量割り当てに対する情報を提供する。TSD（タイ
ム・スライス検出）においては、質量範囲の僅かの部分
のみが各抽出後に実際に測定され、これは通常各抽出か
ら２乃至20ナノ秒の幅の範囲内の僅かの時間からデータ
を集めることで達成される。連続する抽出サイクルに対
して抽出とデータ収集の間の時間のずれを変えることで
完全な質量軸走査に対する情報が提供される。
分析法（TOFMS）］は、毎秒5000乃至10000の走査割合
（レート）にて質量スペクトルを発生するポテンシャル
を達成した。しかしながら、TOFMSは、その元の実施態
様で使用されているごとくデータ・システムと結合され
た時には、妥当な感度を維持するためにこの割合（レー
ト）を大略毎秒１つの完全な範囲の走査に限定するタイ
ム・スライス検出（TSD）として知られている技法を採
用している。TOFMSにおいては、イオンはイオン源から
抽出され、一定エネルギーに加速され、速度（従って、
質量）を基に分離可能とされる。一定距離に対するタイ
ム・オブ・フライト（飛行時間）での正確な測定は、後
続の質量割り当てに対する情報を提供する。TSD（タイ
ム・スライス検出）においては、質量範囲の僅かの部分
のみが各抽出後に実際に測定され、これは通常各抽出か
ら２乃至20ナノ秒の幅の範囲内の僅かの時間からデータ
を集めることで達成される。連続する抽出サイクルに対
して抽出とデータ収集の間の時間のずれを変えることで
完全な質量軸走査に対する情報が提供される。
前述した技術においては、イオンは時間に従属する逐
次的手法によってその質量の関数として測定される。単
独の質量のイオンのみが所定時間に測定されるので、各
質量に対する個々のイオンの統計は他のイオンが測定さ
れている間はいつでも失われる。このようにして作動す
る質量分析計は、「走査質量分析計」と称される。イオ
ン測定の他の手段には「アレイ検出」が含まれる。アレ
イ検出においては、質量領域全体に亘るイオンが、「全
てのイオンに同時に発生する事象」から同時並行的に又
は順次測定される。空間アレイ検出器はその容積にわた
って、イオンがそれらの質量の関数として分散されるよ
うにした多数の小さいイオン検出器から成っている。こ
の手段により、存在する全てのイオンが同時的に測定さ
れる。この技術に対する読み出し機構は複雑で時間がか
かるものであり、そのため今日迄クロマトグラフィに対
する応用についての文書が無い。
次的手法によってその質量の関数として測定される。単
独の質量のイオンのみが所定時間に測定されるので、各
質量に対する個々のイオンの統計は他のイオンが測定さ
れている間はいつでも失われる。このようにして作動す
る質量分析計は、「走査質量分析計」と称される。イオ
ン測定の他の手段には「アレイ検出」が含まれる。アレ
イ検出においては、質量領域全体に亘るイオンが、「全
てのイオンに同時に発生する事象」から同時並行的に又
は順次測定される。空間アレイ検出器はその容積にわた
って、イオンがそれらの質量の関数として分散されるよ
うにした多数の小さいイオン検出器から成っている。こ
の手段により、存在する全てのイオンが同時的に測定さ
れる。この技術に対する読み出し機構は複雑で時間がか
かるものであり、そのため今日迄クロマトグラフィに対
する応用についての文書が無い。
時間的アレイ検出器は、時間ドメイン内において同期
式手法又は非同期式手法のうちのいずれかの手法によっ
て測定する。同期式検出器は、非同期式検出器が時間を
測定する間に周波数ドメイン内で測定する。同時式周波
数検出器は、イオンを電界及び磁界内に取り囲み、同時
点に存在するイオン全てを検出して数量化するため「フ
ーリエ変換技法」を利用する。これらの形式のアレイ検
出器は、並の感度から劣悪な感度をもって毎秒２乃至５
のスペクトルを達成するクロマトグラフィに適用され
た。他の形式の「周波数アレイ検出器」は、「イオン・
トラップ質量分析計」である。この装置においては、イ
オン化事象後にイオン全てが無線周波数（RF）電界内で
トラップされる。電界の振幅及び／又は周波数特性を変
えることにより各同一質量軌道を増加することにより、
固定イオンの検出器が遭遇される迄、イオンが質量によ
って連続的に測定出来る。これはイオン化とトラッピン
グの事象に引き続き、全てのイオンを測定するアレイ検
出器の例である。この装置によって毎秒50迄のスペクト
ル発生割合が達成されたが、感度と解像度が著しく犠牲
にされている。クロマトグラフ適正例にとっては、毎秒
２乃至10のスペクトル範囲における割合（レート）がよ
り典型的な値である。本発明で説明したユニットは、時
間アレイ検出（TAD）と呼ばれている非同期式の時間ア
レイ検出器を利用している。
式手法又は非同期式手法のうちのいずれかの手法によっ
て測定する。同期式検出器は、非同期式検出器が時間を
測定する間に周波数ドメイン内で測定する。同時式周波
数検出器は、イオンを電界及び磁界内に取り囲み、同時
点に存在するイオン全てを検出して数量化するため「フ
ーリエ変換技法」を利用する。これらの形式のアレイ検
出器は、並の感度から劣悪な感度をもって毎秒２乃至５
のスペクトルを達成するクロマトグラフィに適用され
た。他の形式の「周波数アレイ検出器」は、「イオン・
トラップ質量分析計」である。この装置においては、イ
オン化事象後にイオン全てが無線周波数（RF）電界内で
トラップされる。電界の振幅及び／又は周波数特性を変
えることにより各同一質量軌道を増加することにより、
固定イオンの検出器が遭遇される迄、イオンが質量によ
って連続的に測定出来る。これはイオン化とトラッピン
グの事象に引き続き、全てのイオンを測定するアレイ検
出器の例である。この装置によって毎秒50迄のスペクト
ル発生割合が達成されたが、感度と解像度が著しく犠牲
にされている。クロマトグラフ適正例にとっては、毎秒
２乃至10のスペクトル範囲における割合（レート）がよ
り典型的な値である。本発明で説明したユニットは、時
間アレイ検出（TAD）と呼ばれている非同期式の時間ア
レイ検出器を利用している。
単一化合物を溶離させるのに要する時間にわたって、
多数の完全な質量スペクトルを得ることができる場合
は、その溶離液の組成が時間と共に変化する進行過程に
ついての情報を得られる。溶離プロフィールがオーバー
ラップ（重複）する化合物を検出して識別する目的のた
めにこれらのデータを利用する能力は、GC/MSに関する
多数の従前の実施者により実証されて来ている。この方
法が最初に実証され、大略その説明がなされている最初
の刊行物の一例は、1974年のJ.E.ビラーおよびK.ビーマ
ンのものであった。（７ Anal Lett 515−528）。他
の研究成果としては、データ分析のために使用される方
法に関する改変が行われた。1976年に、R.G.ドロミー及
びM.J.ステフィーク（48 Anal Chem 1368−1375）
は、共に溶離するいくつかの化合物の中の一つの化合物
のみのスペクトル内に含まれるm/z値（単位変化あたり
の質量と時間）を決定することにより溶離ピーク値のプ
ロフィールを分析した。1980年におけるB.E.ブレイシュ
デル及びC.C.フィーリ（117 Anal Chem Acta １）
は、共溶離液の検出と識別のために、「曲線一致アルゴ
リズム」を適用した。1981年にF.J.クノール、H.R.ソー
シャイム及びJ.M.ハリスにより「最小２乗分析法」が採
用され（53 Anal Chem 821）、1982年にM.A.シャラ
ーフ及びB.R.コワルスキーによって「因子分析」が使用
された。（54 Anal Chem 1291−1296）。データ・セ
ットのモデル例でのこれらの努力とその明らかな成功に
もかかわらず、また商業的ガス・クロマトグラフ／質量
分析計（GC/MS器具）を用いての、これらのアルゴリリ
ズムのうちの少なくとも一つの実施が一般に利用可能で
あったにもかかわらず、時々「解析」として言及される
技術が、あまりめざましく採用されて来なかった。成功
的な適用例の欠如は、採用されたアルゴリズムの精巧さ
の欠如に起因するものではなく、むしろ、利用可能なデ
ータの不十分な品質および密度に起因する。より短いピ
ーク値の幅と、より少ない溶離量をもたらす結果となっ
たクロマトグラフィーにおける進歩は、伝統的な質量分
析計の、クロマトグラフ解析のために充分な品質と密度
のデータを提供するという能力をさらに低下させた。ク
ロマトグラフ解析の技術は、その実施が実際的になる前
に思いつかれた。しかしながら、クロマトグラフ解析に
おける先行技術の意図したところは、通常のクロマトグ
ラフィによって解明できなかった成分について質量スペ
クトル情報を利用することによって解明することにあっ
たことに注目することが重要である。これは実際上、達
成不可能であったので、分析時間の低減を達成するため
の努力はなされなかった。本発明の装置および方法は、
クロマトグラフ（時間）解像度の意図的低下を、解析プ
ロセスにおいて補整することによって分析時間の削減を
達成する。充分高い品質と高い密度のスペクトルデータ
を達成することが実現されるまでは、こうしたアプロー
チは予測不可能であった。このような高い品質のデータ
の獲得は、本願発明の重要な証である。
多数の完全な質量スペクトルを得ることができる場合
は、その溶離液の組成が時間と共に変化する進行過程に
ついての情報を得られる。溶離プロフィールがオーバー
ラップ（重複）する化合物を検出して識別する目的のた
めにこれらのデータを利用する能力は、GC/MSに関する
多数の従前の実施者により実証されて来ている。この方
法が最初に実証され、大略その説明がなされている最初
の刊行物の一例は、1974年のJ.E.ビラーおよびK.ビーマ
ンのものであった。（７ Anal Lett 515−528）。他
の研究成果としては、データ分析のために使用される方
法に関する改変が行われた。1976年に、R.G.ドロミー及
びM.J.ステフィーク（48 Anal Chem 1368−1375）
は、共に溶離するいくつかの化合物の中の一つの化合物
のみのスペクトル内に含まれるm/z値（単位変化あたり
の質量と時間）を決定することにより溶離ピーク値のプ
ロフィールを分析した。1980年におけるB.E.ブレイシュ
デル及びC.C.フィーリ（117 Anal Chem Acta １）
は、共溶離液の検出と識別のために、「曲線一致アルゴ
リズム」を適用した。1981年にF.J.クノール、H.R.ソー
シャイム及びJ.M.ハリスにより「最小２乗分析法」が採
用され（53 Anal Chem 821）、1982年にM.A.シャラ
ーフ及びB.R.コワルスキーによって「因子分析」が使用
された。（54 Anal Chem 1291−1296）。データ・セ
ットのモデル例でのこれらの努力とその明らかな成功に
もかかわらず、また商業的ガス・クロマトグラフ／質量
分析計（GC/MS器具）を用いての、これらのアルゴリリ
ズムのうちの少なくとも一つの実施が一般に利用可能で
あったにもかかわらず、時々「解析」として言及される
技術が、あまりめざましく採用されて来なかった。成功
的な適用例の欠如は、採用されたアルゴリズムの精巧さ
の欠如に起因するものではなく、むしろ、利用可能なデ
ータの不十分な品質および密度に起因する。より短いピ
ーク値の幅と、より少ない溶離量をもたらす結果となっ
たクロマトグラフィーにおける進歩は、伝統的な質量分
析計の、クロマトグラフ解析のために充分な品質と密度
のデータを提供するという能力をさらに低下させた。ク
ロマトグラフ解析の技術は、その実施が実際的になる前
に思いつかれた。しかしながら、クロマトグラフ解析に
おける先行技術の意図したところは、通常のクロマトグ
ラフィによって解明できなかった成分について質量スペ
クトル情報を利用することによって解明することにあっ
たことに注目することが重要である。これは実際上、達
成不可能であったので、分析時間の低減を達成するため
の努力はなされなかった。本発明の装置および方法は、
クロマトグラフ（時間）解像度の意図的低下を、解析プ
ロセスにおいて補整することによって分析時間の削減を
達成する。充分高い品質と高い密度のスペクトルデータ
を達成することが実現されるまでは、こうしたアプロー
チは予測不可能であった。このような高い品質のデータ
の獲得は、本願発明の重要な証である。
従って、本発明の主たる目的は、高密度のデータの入
手およびオーバーラップするクロマトグラフ上のピーク
値の解析をすることによって、時間的圧縮によって犠牲
にされて低下した解像度および感度を完全にカバーする
時間圧縮クロマトグラフィを採用し、分析にかかる時間
の削減を可能とするタイム・アレイ検出（TAD）の手続
および装置を利用することによって、タイム・オブ・フ
ライト質量スペクトロメトリ「飛行時間型質量分析法
（TOFMS）］を拡張することにある。
手およびオーバーラップするクロマトグラフ上のピーク
値の解析をすることによって、時間的圧縮によって犠牲
にされて低下した解像度および感度を完全にカバーする
時間圧縮クロマトグラフィを採用し、分析にかかる時間
の削減を可能とするタイム・アレイ検出（TAD）の手続
および装置を利用することによって、タイム・オブ・フ
ライト質量スペクトロメトリ「飛行時間型質量分析法
（TOFMS）］を拡張することにある。
本発明の他の目的は、質量スペクトルデータをプロセ
シングすることによって数学的解析を達成するのに充分
なデータを提供する、例えばインテグレーティング（集
積）・トランジエント・レコーダなどのような入手可能
な器具構成要素を利用することにより、本願方法の目的
を達成することにある。
シングすることによって数学的解析を達成するのに充分
なデータを提供する、例えばインテグレーティング（集
積）・トランジエント・レコーダなどのような入手可能
な器具構成要素を利用することにより、本願方法の目的
を達成することにある。
更に他の目的は、迅速かつ高感度の利用方法のために
質量スペクトル分析における器械工学を拡張することで
ある。
質量スペクトル分析における器械工学を拡張することで
ある。
分析における経済性や単純性、時間節約といった他の
諸目的については、説明の進行に伴い理解されよう。
諸目的については、説明の進行に伴い理解されよう。
全体的説明 時間アレイ検出（TAD）においては、単一抽出後に供
給源から除去される全てのイオンは、質量が増大するイ
オンがイオン検出器に順次連続して当たるにつれて測定
される。各抽出から検出器により発生される信号は、ト
ランジエント（transient）として表される。各トラン
ジエントに含まれる情報は、毎秒あたり２億の変換レー
ト（率）にて後続の保存とプロセシングのためにデジタ
ル・ドメインに変換される。イオン抽出サイクルは、毎
秒5000〜10000の値で生じるので、後続の電子処理に対
して必要とされるバンド・パスを低減化するためと、合
計過程の「信号」対「雑音」の向上を図るために、連続
するトランジエントを時間をベースにした記録によって
合計することが望ましくかつ賢明である。合計を行う構
造は、ミシガン州立大学で開発されたインテグレーティ
ング（集積）・トランジエント・レコーダ（ITR）と呼
ばれるもので、プロセシング及び保存に先だって、10〜
1000（またはそれ以上）のトランジエントを合計でき
る。あらゆる状況下において、合計すべき連続するトラ
ンジエントの個数は、適切なクロマトグラフ再構築に対
して毎秒あたり要求されるスペクトルの本数（合計され
たトランジエント）によって決定される。本発明の方法
と装置は、毎秒200以上までのスペクトル発生率に対し
て適切な感度を提供する。最大限サンプルを利用するた
めに基本的なことは、情報の損失を伴うことなく毎秒あ
たり10000トランジエントまでの率にて発生される連続
するトランジエントを連結して合計する能力である。２
次元におけるこれらの極めて高い密度のデータ割合、単
位チャージあたりの質量及び時間（m/z）は、多数の解
析ルーチンの中の任意の一つのルーチンによる充分な解
析のための前提要件である。GC/MSで使用されるように
なったルーチンの過去の失敗は、データ・ベースの不適
切性に直接関わりがあるのであり、採用されたアルゴリ
ズムの不適切性によるものではない。
給源から除去される全てのイオンは、質量が増大するイ
オンがイオン検出器に順次連続して当たるにつれて測定
される。各抽出から検出器により発生される信号は、ト
ランジエント（transient）として表される。各トラン
ジエントに含まれる情報は、毎秒あたり２億の変換レー
ト（率）にて後続の保存とプロセシングのためにデジタ
ル・ドメインに変換される。イオン抽出サイクルは、毎
秒5000〜10000の値で生じるので、後続の電子処理に対
して必要とされるバンド・パスを低減化するためと、合
計過程の「信号」対「雑音」の向上を図るために、連続
するトランジエントを時間をベースにした記録によって
合計することが望ましくかつ賢明である。合計を行う構
造は、ミシガン州立大学で開発されたインテグレーティ
ング（集積）・トランジエント・レコーダ（ITR）と呼
ばれるもので、プロセシング及び保存に先だって、10〜
1000（またはそれ以上）のトランジエントを合計でき
る。あらゆる状況下において、合計すべき連続するトラ
ンジエントの個数は、適切なクロマトグラフ再構築に対
して毎秒あたり要求されるスペクトルの本数（合計され
たトランジエント）によって決定される。本発明の方法
と装置は、毎秒200以上までのスペクトル発生率に対し
て適切な感度を提供する。最大限サンプルを利用するた
めに基本的なことは、情報の損失を伴うことなく毎秒あ
たり10000トランジエントまでの率にて発生される連続
するトランジエントを連結して合計する能力である。２
次元におけるこれらの極めて高い密度のデータ割合、単
位チャージあたりの質量及び時間（m/z）は、多数の解
析ルーチンの中の任意の一つのルーチンによる充分な解
析のための前提要件である。GC/MSで使用されるように
なったルーチンの過去の失敗は、データ・ベースの不適
切性に直接関わりがあるのであり、採用されたアルゴリ
ズムの不適切性によるものではない。
図 面 図面において： 図１は、本発明における手続ステップの模式的な機能
図であり、その公知の器具構成要素を図解している。
図であり、その公知の器具構成要素を図解している。
図２は、容易に入手可能な構成要素と、本発明のその
機能的好適実施態様との相互関係を示す模式的流れ図で
ある。
機能的好適実施態様との相互関係を示す模式的流れ図で
ある。
図３は、本発明の実施において示された６種類の化合
物の識別において、３分間以上の時間にわたる従来のガ
ス・クロマトグラフィ／質量分析法による質量スペクト
ル・データから再構築されたクロマトグラムである。
物の識別において、３分間以上の時間にわたる従来のガ
ス・クロマトグラフィ／質量分析法による質量スペクト
ル・データから再構築されたクロマトグラムである。
図４は、図３におけるものと同じ６個の化合物につい
て、13.3秒にて得られた本発明による解析・再構築され
たクロマトグラムである。
て、13.3秒にて得られた本発明による解析・再構築され
たクロマトグラムである。
図５は、図４のガス・クロマトグラム／分析データの
再構築された解析であり、６種類全ての化合物の識別を
示している。
再構築された解析であり、６種類全ての化合物の識別を
示している。
図６は、本発明において述べられた、未知の構成要素
の混合物に適用された際のスペクトル解析の流れ図であ
る。
の混合物に適用された際のスペクトル解析の流れ図であ
る。
図７は、模式的ブロック図であり、ガス・クロマトグ
ラフィ／質量分析に対する時間圧縮されたクロマトグラ
フィの実施態様のための前述した器具の好適構成を表
す。
ラフィ／質量分析に対する時間圧縮されたクロマトグラ
フィの実施態様のための前述した器具の好適構成を表
す。
実施例の説明 本願の好適な実施態様では、最新技術状態でのタイム
・オブ・フライト質量スペクトロメータ［飛行時間型質
量分析計（TOFMS）］を利用し、該質量分析計は、連続
するトランジエントをデジタルによって合計するか、ま
たは、クロマトグラフィの時間ドメンイを大変革すると
いう点で主要な意味を持つ新規な手法によってスペクト
ル領域のアナログ集積をすることによって、選択的に時
間アレイ検出（TAD）を達成するものであり、数学的解
析と、最終結果における高い正確性を達成するための後
続のデジタル手段の適用によって迅速なスキャンが利用
可能となった（図１および図２）。図３、図４、及び図
５の情報は、質量スペクトル・データから復元されたも
のであり、本願に記載された好適な実施態様（図７）に
おける器具のスキャンスピードは、クロマトグラフ特性
に関する分析情報がなんら犠牲にならないよう充分にな
っている。この質量分析計には、情報の第２軸線が備え
られており、そのためガス・クロマトグラフ検出と適用
にとって必須の構成を提供する目的上、時間内に充分に
分離されない化合物同士の判別を行うことができる。情
報の第２軸線が、時間アレイ検出（TAD）質量分析法に
よるスキャン能力と組み合わされた場合には、時間圧縮
されたクロマトグラフィを可能にする。先に注記した如
く、この時間圧縮されたクロマトグラフィは、分析時間
を削減するためにクロマトグラフ的解明度を犠牲にする
（図４）。
・オブ・フライト質量スペクトロメータ［飛行時間型質
量分析計（TOFMS）］を利用し、該質量分析計は、連続
するトランジエントをデジタルによって合計するか、ま
たは、クロマトグラフィの時間ドメンイを大変革すると
いう点で主要な意味を持つ新規な手法によってスペクト
ル領域のアナログ集積をすることによって、選択的に時
間アレイ検出（TAD）を達成するものであり、数学的解
析と、最終結果における高い正確性を達成するための後
続のデジタル手段の適用によって迅速なスキャンが利用
可能となった（図１および図２）。図３、図４、及び図
５の情報は、質量スペクトル・データから復元されたも
のであり、本願に記載された好適な実施態様（図７）に
おける器具のスキャンスピードは、クロマトグラフ特性
に関する分析情報がなんら犠牲にならないよう充分にな
っている。この質量分析計には、情報の第２軸線が備え
られており、そのためガス・クロマトグラフ検出と適用
にとって必須の構成を提供する目的上、時間内に充分に
分離されない化合物同士の判別を行うことができる。情
報の第２軸線が、時間アレイ検出（TAD）質量分析法に
よるスキャン能力と組み合わされた場合には、時間圧縮
されたクロマトグラフィを可能にする。先に注記した如
く、この時間圧縮されたクロマトグラフィは、分析時間
を削減するためにクロマトグラフ的解明度を犠牲にする
（図４）。
図３、図４、及び図５に「通常のクロマトグラフィ」
と「時間圧縮クロマトグラフィ」との比較を示す。１つ
の混合物における６種類の成分が、３分間にわたる通常
のクロマトグラフによって、それらの成分の溶離を示し
ているラベル付けされたピーク値によって図３に示した
如くクロマトグラフ的に分離された。より迅速な溶離の
ために、クロマトグラフ・カラムが短くされ、かつ、移
動相における流量率が増加された場合（クロマトグラフ
的正確さに対する意図的な妥協−時間圧縮における基本
的特徴）には、同じ６種類の成分が13.3秒の時間におい
て溶離するが、しかしながらそれの成分は、図４に示し
た如くクロマトグラフ的にはこれ以上は解明（分離）さ
れない。TCC（時間圧縮クロマトグラフィ）によって提
供されるデータ密度を示すために、図４における水平軸
は、上記13.3秒のインターバルにおいて、400スペクト
ルを（時間アレイ検出を用いたタイム・オブ・フライト
質量分析法により）獲得したことを示している、該獲得
されたスペクトル数値によってラベル付けされる。これ
らの高品質で高密度のデータを当該解析または数学的解
析をすることによって、６種類の成分の溶離時間を明確
に解明しており、該解析されたデータから得られた質量
スペクトルによって明確な識別を提供している。TCC
（時間圧縮クロマトグラフィ）・データの解析によって
生じた図４の個々の成分の質量スペクトルは、従来のデ
ータによって生じた図３のスペクトルと正確にマッチす
る。
と「時間圧縮クロマトグラフィ」との比較を示す。１つ
の混合物における６種類の成分が、３分間にわたる通常
のクロマトグラフによって、それらの成分の溶離を示し
ているラベル付けされたピーク値によって図３に示した
如くクロマトグラフ的に分離された。より迅速な溶離の
ために、クロマトグラフ・カラムが短くされ、かつ、移
動相における流量率が増加された場合（クロマトグラフ
的正確さに対する意図的な妥協−時間圧縮における基本
的特徴）には、同じ６種類の成分が13.3秒の時間におい
て溶離するが、しかしながらそれの成分は、図４に示し
た如くクロマトグラフ的にはこれ以上は解明（分離）さ
れない。TCC（時間圧縮クロマトグラフィ）によって提
供されるデータ密度を示すために、図４における水平軸
は、上記13.3秒のインターバルにおいて、400スペクト
ルを（時間アレイ検出を用いたタイム・オブ・フライト
質量分析法により）獲得したことを示している、該獲得
されたスペクトル数値によってラベル付けされる。これ
らの高品質で高密度のデータを当該解析または数学的解
析をすることによって、６種類の成分の溶離時間を明確
に解明しており、該解析されたデータから得られた質量
スペクトルによって明確な識別を提供している。TCC
（時間圧縮クロマトグラフィ）・データの解析によって
生じた図４の個々の成分の質量スペクトルは、従来のデ
ータによって生じた図３のスペクトルと正確にマッチす
る。
解析アルゴリズムは、一つの化合物がクロマトグラフ
のカラムから溶離するにつれて、その質量スペクトルに
含まれる全てのm/z値の強度が同期的に変化するという
事実に基づいている。即ち、強度はそれらの値の上昇お
よび下降においてお互いに一定の比率を保つと言うこと
である。２つのタイプの解析の実施が可能であり、一つ
目のタイプは、サンプルの組成に関する如何なる予備知
識も組み入れることなく、溶離する成分の保持時間、
量、及び識別を決定するために質量スペクトルデータを
分析するものであり「フォワード・サーチ」と称され
る。もう一つのタイプは、目標とする特定の化合物に特
有の質量スペクトルの出現を検出することによって、目
標とする特定の化合物の量、及び保持時間を決定するも
のであり「リバース・サーチ」と称される。
のカラムから溶離するにつれて、その質量スペクトルに
含まれる全てのm/z値の強度が同期的に変化するという
事実に基づいている。即ち、強度はそれらの値の上昇お
よび下降においてお互いに一定の比率を保つと言うこと
である。２つのタイプの解析の実施が可能であり、一つ
目のタイプは、サンプルの組成に関する如何なる予備知
識も組み入れることなく、溶離する成分の保持時間、
量、及び識別を決定するために質量スペクトルデータを
分析するものであり「フォワード・サーチ」と称され
る。もう一つのタイプは、目標とする特定の化合物に特
有の質量スペクトルの出現を検出することによって、目
標とする特定の化合物の量、及び保持時間を決定するも
のであり「リバース・サーチ」と称される。
「フォワード・サーチ解析プロセス」には、下記の一
連のデータ・プロセシングのルーチンが含まれる： １）一般に、データ・ファイル操作によって、各m/z値
（イオン・クロマトグラムと称する）に対しての、「強
度」対「時間プロフィール」としてアクセス可能な連続
する質量スペクトルとして保存されるデータを作成する
ルーチン； ２）一般に、ピーク値の出現を求めて各イオン・クロマ
トグラムをサーチすること、及び、ピーク最大値または
ピーク・セントロイドの時間を決定することによって、
個々のイオン・クロマトグラムのピーク値の位置を決定
するルーチン； ３）一般に、いくつかのm/z値がいくつかの共に溶離す
る化合物中に出現する可能性を容認しつつ、上記ステッ
プ２によって認識されたいくつかのピーク値のセットの
うち、どのセットが相互に同期的であるかを決定するこ
とによって、クロマトグラムの各セクションにおける溶
離化合物の数量、それらの正確な保持時間、及びそれら
の質量スペクトルにおける有意な強度のm/z値を決定す
るルーチン； ４）一般に、いくつかの共に溶離する化合物において共
有されるm/z値の強度を適切に配分することによって、
上記ステップ３において決定されたm/z値の相対的強度
を算出することによって、溶離化合物のそれぞれについ
ての質量スペクトルを獲得するためのルーチン； ５）一般に、既知の化合物の質量スペクトルについての
ライブラリーにおいて、上記ステップ４において獲得さ
れた質量スペクトルと最もマッチする質量スペクトルを
サーチすることによって、溶離化合物のそれぞれについ
ての識別を決定するためのルーチン； ６）一般に、未知の化合物の質量スペクトル内のイオン
の強度と、既知の内標準化合物のそれとを関係づけるこ
とによって、特定の溶離化合物の量を決定するルーチ
ン。
連のデータ・プロセシングのルーチンが含まれる： １）一般に、データ・ファイル操作によって、各m/z値
（イオン・クロマトグラムと称する）に対しての、「強
度」対「時間プロフィール」としてアクセス可能な連続
する質量スペクトルとして保存されるデータを作成する
ルーチン； ２）一般に、ピーク値の出現を求めて各イオン・クロマ
トグラムをサーチすること、及び、ピーク最大値または
ピーク・セントロイドの時間を決定することによって、
個々のイオン・クロマトグラムのピーク値の位置を決定
するルーチン； ３）一般に、いくつかのm/z値がいくつかの共に溶離す
る化合物中に出現する可能性を容認しつつ、上記ステッ
プ２によって認識されたいくつかのピーク値のセットの
うち、どのセットが相互に同期的であるかを決定するこ
とによって、クロマトグラムの各セクションにおける溶
離化合物の数量、それらの正確な保持時間、及びそれら
の質量スペクトルにおける有意な強度のm/z値を決定す
るルーチン； ４）一般に、いくつかの共に溶離する化合物において共
有されるm/z値の強度を適切に配分することによって、
上記ステップ３において決定されたm/z値の相対的強度
を算出することによって、溶離化合物のそれぞれについ
ての質量スペクトルを獲得するためのルーチン； ５）一般に、既知の化合物の質量スペクトルについての
ライブラリーにおいて、上記ステップ４において獲得さ
れた質量スペクトルと最もマッチする質量スペクトルを
サーチすることによって、溶離化合物のそれぞれについ
ての識別を決定するためのルーチン； ６）一般に、未知の化合物の質量スペクトル内のイオン
の強度と、既知の内標準化合物のそれとを関係づけるこ
とによって、特定の溶離化合物の量を決定するルーチ
ン。
「リバース・サーチ解析」には、異なった一連のデー
タ・プロセシングのルーチンが含まれる： １）一般に、求める化合物の時間的溶離の性質・反応に
よって決定されるサーチ範囲において、その求める化合
物の質量スペクトルの主たるm/z値の同時的出現をサー
チすることによって、限定された範囲の質量スペクトル
・データ内において、求める各化合物の質量スペクトル
の出現をサーチするルーチン； ２）一般に、サンプル・スペクトルと、ライブラリー・
スタンダードとの間における適合性テストを行い、求め
る化合物の質量スペクトル内のm/z値の強度変化の共時
性を確認することによって、求める化合物の出現を確認
するためのルーチン； ３）一般に、求める化合物の質量スペクトル内のイオン
の強度と、既知の内標準化合物のそれとを関係づけるこ
とによって、求める化合物の量を決定するルーチン； ４）一般に、上記ステップ２において決定された個々の
イオン・クロマトグラムのピーク値の形状を数学的に解
析することによって、求める化合物の溶離時間及び溶離
プロフィールを決定するルーチン。
タ・プロセシングのルーチンが含まれる： １）一般に、求める化合物の時間的溶離の性質・反応に
よって決定されるサーチ範囲において、その求める化合
物の質量スペクトルの主たるm/z値の同時的出現をサー
チすることによって、限定された範囲の質量スペクトル
・データ内において、求める各化合物の質量スペクトル
の出現をサーチするルーチン； ２）一般に、サンプル・スペクトルと、ライブラリー・
スタンダードとの間における適合性テストを行い、求め
る化合物の質量スペクトル内のm/z値の強度変化の共時
性を確認することによって、求める化合物の出現を確認
するためのルーチン； ３）一般に、求める化合物の質量スペクトル内のイオン
の強度と、既知の内標準化合物のそれとを関係づけるこ
とによって、求める化合物の量を決定するルーチン； ４）一般に、上記ステップ２において決定された個々の
イオン・クロマトグラムのピーク値の形状を数学的に解
析することによって、求める化合物の溶離時間及び溶離
プロフィールを決定するルーチン。
フォワード及びリバース解析アルゴリズムは、単一サ
ンプルからのデータを解析するための様々なシーケーン
スと結合することができる。例えば、フォワード・サー
チまたはリバース・サーチのうちいずれかによって発見
された各化合物の量、識別、溶離プロフィール、及びラ
イブラリー質量スペクトルから、「理想化されたデータ
・セット」を構築することができる。識別された化合物
から得られるこのデータ・セットは、「強度が不明の数
値のみを含むデータ・セット」を得るために、「サンプ
ル・データ・セット」から減算することができる。次
に、この「残留データ・セット」は、マイナーまたは隠
れた化合物の存在を判定するためにフォワードまたはリ
バース解析のうちのいずれかによって解析することがで
きる。質量スペクトルのアルゴリズム・データ解析を利
用することによって、そのような解析が、時間圧縮クロ
マトグラフィが犠牲にした分析上の全ての正確さを回復
できる。大部分の場合、その結論は、図４及び図５に見
られる通りであり、複合混合物の分析は、現在実施可能
な時間よりも少ない時間の長さにおいて実行することが
できる。かくして、図５は、図４のクロマトグラムの解
析結果を示している。従来のガス・クロマトグラフ／質
量スペクトル分離のために要する時間の1/13以下の時間
において分析が行われたにもかかわらず、６種類全ての
化合物が識別された。
ンプルからのデータを解析するための様々なシーケーン
スと結合することができる。例えば、フォワード・サー
チまたはリバース・サーチのうちいずれかによって発見
された各化合物の量、識別、溶離プロフィール、及びラ
イブラリー質量スペクトルから、「理想化されたデータ
・セット」を構築することができる。識別された化合物
から得られるこのデータ・セットは、「強度が不明の数
値のみを含むデータ・セット」を得るために、「サンプ
ル・データ・セット」から減算することができる。次
に、この「残留データ・セット」は、マイナーまたは隠
れた化合物の存在を判定するためにフォワードまたはリ
バース解析のうちのいずれかによって解析することがで
きる。質量スペクトルのアルゴリズム・データ解析を利
用することによって、そのような解析が、時間圧縮クロ
マトグラフィが犠牲にした分析上の全ての正確さを回復
できる。大部分の場合、その結論は、図４及び図５に見
られる通りであり、複合混合物の分析は、現在実施可能
な時間よりも少ない時間の長さにおいて実行することが
できる。かくして、図５は、図４のクロマトグラムの解
析結果を示している。従来のガス・クロマトグラフ／質
量スペクトル分離のために要する時間の1/13以下の時間
において分析が行われたにもかかわらず、６種類全ての
化合物が識別された。
時間圧縮ガス・クロマトグラフィ及びガス・スペクト
ロメトリを達成するための装置の構成要素は、器具の市
場で入手可能なタイム・オブ・フライト質量スペクトロ
メータ（飛行時間型質量分析計）に結合される、気体性
サンプル用または液体性サンプル用の容易に入手できる
クロマトグラフ（ヒューレット・パッカード社の5890A
またはその同等物）と、時間アレイ検出器である。スペ
クトル・データは、トラジエント・レコーダー装置（米
国特許No.4,490,806）によって、選択されたアルゴリズ
ム解析プログラムが組み込まれ、「完全に解析されたプ
ロダクト」を生ずる解析能力を有するデータ・システム
に集積される。好適な実施態様におけるコンピュータ・
データ・システムは、バス・マスターとしてモトローラ
147コンピュータを備えたVMEバスによって構成される。
３台のモトロータ133のマイクロコンピュータがこのバ
ス上に設置されており、インテグレーティング・トラン
ジエント・レコーダ（ITR）によって、適切な質量スペ
クトル・データのプロセシング及び出力のために、生の
スャン・データ・ファイルを「質量」対「強度」のペア
に変換する。このデータ・システムのためのユーザー・
インターフェースとしては、従来あるDOS PCソフトウ
エアを利用した386マイクロ・コンピュータである。本
データ・システムは、イーサネット（Ethernet）・リン
クによって、プロセシングと出力のためにファイルを転
送する相手先のローカル・エリア・ネットワークに取り
付ける。
ロメトリを達成するための装置の構成要素は、器具の市
場で入手可能なタイム・オブ・フライト質量スペクトロ
メータ（飛行時間型質量分析計）に結合される、気体性
サンプル用または液体性サンプル用の容易に入手できる
クロマトグラフ（ヒューレット・パッカード社の5890A
またはその同等物）と、時間アレイ検出器である。スペ
クトル・データは、トラジエント・レコーダー装置（米
国特許No.4,490,806）によって、選択されたアルゴリズ
ム解析プログラムが組み込まれ、「完全に解析されたプ
ロダクト」を生ずる解析能力を有するデータ・システム
に集積される。好適な実施態様におけるコンピュータ・
データ・システムは、バス・マスターとしてモトローラ
147コンピュータを備えたVMEバスによって構成される。
３台のモトロータ133のマイクロコンピュータがこのバ
ス上に設置されており、インテグレーティング・トラン
ジエント・レコーダ（ITR）によって、適切な質量スペ
クトル・データのプロセシング及び出力のために、生の
スャン・データ・ファイルを「質量」対「強度」のペア
に変換する。このデータ・システムのためのユーザー・
インターフェースとしては、従来あるDOS PCソフトウ
エアを利用した386マイクロ・コンピュータである。本
データ・システムは、イーサネット（Ethernet）・リン
クによって、プロセシングと出力のためにファイルを転
送する相手先のローカル・エリア・ネットワークに取り
付ける。
当該手順におけるステップでは、前掲のシーケンスま
たは呈示における機器を利用する。それは、検体の分離
の時間圧縮によって、クロマトグラフ分析における時間
を低減化する。そこでは、クロマトグラフ的解明度が補
整され、カラム溶離剤が質量スペクトロメータ・イオン
源（米国特許4,904,872）内に移送され、その結果、該
イオン源におけるイオンの発生及び該イオンの同期的抽
出、及び、質量スペクトル情報の獲得と集積が行われ、
その後、オーバーラップするクロマトグラフ・ピーク値
を数学的に解析し、それによって、該スペクトル情報を
利用した解析によってクロマトグラフ情報の高品質な再
構築を提供する。
たは呈示における機器を利用する。それは、検体の分離
の時間圧縮によって、クロマトグラフ分析における時間
を低減化する。そこでは、クロマトグラフ的解明度が補
整され、カラム溶離剤が質量スペクトロメータ・イオン
源（米国特許4,904,872）内に移送され、その結果、該
イオン源におけるイオンの発生及び該イオンの同期的抽
出、及び、質量スペクトル情報の獲得と集積が行われ、
その後、オーバーラップするクロマトグラフ・ピーク値
を数学的に解析し、それによって、該スペクトル情報を
利用した解析によってクロマトグラフ情報の高品質な再
構築を提供する。
図６に図解された実施態様は、未知の化合物の混合物
の「フォワード・ライブラリー・サーチ」による、解析
及びそれに続く分施的解明を示している。既知の化合物
の混合物の分析（目標物の分析）に適切な解析は、「リ
バース・ライブラリー・サーチ」のためのアルゴリズム
を用いる。フォワード及びリバース・アルゴリズムを両
方とも、完全な分析的解明のために論理シーケンス内で
用いられる。一方または両方が所望に応じて利用可能で
ある。
の「フォワード・ライブラリー・サーチ」による、解析
及びそれに続く分施的解明を示している。既知の化合物
の混合物の分析（目標物の分析）に適切な解析は、「リ
バース・ライブラリー・サーチ」のためのアルゴリズム
を用いる。フォワード及びリバース・アルゴリズムを両
方とも、完全な分析的解明のために論理シーケンス内で
用いられる。一方または両方が所望に応じて利用可能で
ある。
好適なスペクトロメータは、イオン源内においてイオ
ンが発生され、保存されるものであって、タイム・オブ
・フライト質量分析のために、イオンの同期的抽出が提
供されるものである。全体の質量領域にわたってイオン
を一時的にフォーカスする機能を有するイオン・ミラー
（DE 3726952 ドイツ）またはそれと同様の機能を提
供する構造は、大変なアシストとなる。
ンが発生され、保存されるものであって、タイム・オブ
・フライト質量分析のために、イオンの同期的抽出が提
供されるものである。全体の質量領域にわたってイオン
を一時的にフォーカスする機能を有するイオン・ミラー
（DE 3726952 ドイツ）またはそれと同様の機能を提
供する構造は、大変なアシストとなる。
本発明の実施態様及び利用におけるその試験されたオ
プションについて以上説明してきたので、クロマトグラ
フィ及びスペクトロメトリの技術における当業技術者
は、本発明の貢献内容の重要性について容易に理解され
よう。改良、改変及び修変内容は、当技術の熟知者によ
って理解されよう。又、こうした改良、改変及び修正内
容は、本発明の技術的思想内に含まれ、以下の頁に添付
した請求の範囲の範囲内によってのみ限定されるもので
ある。
プションについて以上説明してきたので、クロマトグラ
フィ及びスペクトロメトリの技術における当業技術者
は、本発明の貢献内容の重要性について容易に理解され
よう。改良、改変及び修変内容は、当技術の熟知者によ
って理解されよう。又、こうした改良、改変及び修正内
容は、本発明の技術的思想内に含まれ、以下の頁に添付
した請求の範囲の範囲内によってのみ限定されるもので
ある。
フロントページの続き (72)発明者 マクレーン，リチャード デイ. アメリカ合衆国 ミシガン州 48910 ランシング，アパートメント ２ビイ, トラッパーズ コーヴ トレイル 3109 (72)発明者 イエフチャク，ジョージ イイ. アメリカ合衆国 ミシガン州 48917 ランシング，ウイロー クリーク ドラ イヴ 1621 (56)参考文献 米国特許5015848（ＵＳ，Ａ) 米国特許4807148（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 30/72 G01N 30/86 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (11)
- 【請求項１】クロマトグラフ分析において要求される時
間を低減化する方法であって： クロマトグラフ・カラムにおける、分析物のクロマトグ
ラフによる分離にかかる時間を圧縮し、その結果として
クロマトグラフ的解明度の低下をもたらすことと； 該カラムの溶離剤を質量スペクトロメータ（質量分析
計）のイオン源に移送することと； 該イオン源内においてイオンを発生させることと； 高速アレイ検出による質量スペクトロメトリ（質量分析
法）による質量分析をすることと； 時間を異にして最大値に達する多数の質量グループ群を
検出することにより化合物の存在及び個数を解明し、各
化合物の純粋な成分スペクトルを算出することによっ
て、オーバーラップしているクロマトグラフ上のピーク
値を数学的に解析することを含む、該質量スペクトル情
報の入手及びコンピュータによる処理をすることと； 前記解析が、クロマトグラフによる全ての分析情報を復
元構築すること、 とからなることを特徴とするクロマトグラフ分析におい
て要求される時間を低減化する方法。 - 【請求項２】請求項１記載の方法において、 高速アレイ検出による質量分析が、インテグレーティン
グ（集積）・トランジエント・レコーダを利用すること
によって、時間アレイ検出を利用したタイム・オブ・フ
ライト質量スペクトロメータ（飛行時間型質量分析計）
によって達成されることを特徴とする、クロマトグラフ
分析において要求される時間を低減化する方法。 - 【請求項３】請求項２記載の方法において、 質量スペクトルが、クロマトグラフ上の溶離するピーク
値に含まれる時間的情報に相応するレート（割合）であ
って、なおかつ、オーバーラップするピーク値の解析の
ために充分な該レートによって発生されることを特徴と
するクロマトグラフ分析において要求される時間を低減
化する方法。 - 【請求項４】請求項３に記載の方法において、 質量スペクトル情報の入手及びインテグレーション（集
積）が、タイム・オブ・フライト質量スペクトル・トラ
ンジエントのデジタル合計によるか、または、関心の対
象となっているスペクトル領域のアナログ・インテグレ
ーション及びデジタルによる取得、の内のいずれかによ
って選択的に達成されることを特徴とする、クロマトグ
ラフ分析において要求される時間を低減化する方法。 - 【請求項５】請求項４に記載の方法において、 質量スペクトルデータは、時間圧縮したことによってア
クセス不能となった情報を復元（回復）することを可能
とするコンピュータ化された解析アルゴリズムによって
処理されることを特徴とする、クロマトグラフ分析にお
いて要求される時間を低減化する方法。 - 【請求項６】時間圧縮クロマトグラフィのための装置で
あって、 カラムおよびサンプルの入口システムを有するクロマト
グラフと； カラム溶離剤を質量スペクトロメータのイオン源に移送
するためのインターフェースと； 高速アレイ検出ができる質量アナライザと； 質量スペクトロメータによるデータファイルを収集、処
理、保存および出力するためのデータシステムと； 前記処理が、時間を異にして最大値に達する多数の質量
グループ群を検出することにより化合物の存在及び個数
を解明し、各化合物の純粋な成分スペクトルを算出する
ことによる、オーバーラップしているクロマトグラフ・
ピーク値の数学的解析のために適したアルゴリズムの実
行を含むことと； 前記ピーク値を時間において圧縮する手段であって、そ
れによって、 前記時間圧縮のために低下した解明度が、前記データシ
ステムに常駐し、かつ該データシステムによって実行さ
れる数学的解析によって復元される当該手段； とからなることを特徴とする、時間圧縮クロマトグラフ
ィのための装置。 - 【請求項７】請求項６に記載の装置において、 クロマトグラフによる分析物の分離が、ヒューレット・
パッカード社の5890−Ａガスクロマトグラフといったク
ロマトグラフと、インテグレーティング（集積）・トラ
ジエント・レコーダによる時間アレイ検出器を利用した
タイム・オブ・フライト・スペクトロメータ（飛行時間
型質量分析計）によって行われることを特徴とする時間
圧縮クロマトグラフィのための装置。 - 【請求項８】請求項６記載の装置において、 充分なデータの移送率および処理速度を有するデータシ
ステムが、質量スペクトルデータを収集し、処理し、保
存し、出力し； 当該データシステムが、オーバーラップしているクロマ
トグラフのピーク値を数学的に解析するために適切な解
析アルゴリズムを実行することを含むことを特徴とす
る、時間圧縮クロマトグラフィのための装置。 - 【請求項９】請求項８に記載の装置において、 タイム・オブ・フライト質量分析のための、イオンの同
期的抽出を可能とするイオン源内において、イオンが発
生されて保存されることを特徴とする、時間圧縮クロマ
トグラフィのための装置。 - 【請求項１０】請求項８に記載の装置において、 イオンは、タイム・オブ・フライト質量スペクトロメト
リ（飛行時間型質量分析法）によって質量分析され；当
該イオンは、イオンミラーまたはその他の手段によっ
て、関心の対象となっている質量領域の全体にわたって
一時的にフォーカスされていることを特徴とする、時間
圧縮クロマトグラフィのための装置。 - 【請求項１１】請求項10に記載の装置において、 イオンシグナルは、ナノ秒範囲の時間応答を行うことが
でき、かつ大きなダイナミックレンジを提供できるマル
チチャンネル・プレート検出器といった検出器によって
測定されることを特徴とする、時間圧縮クロマトグラフ
ィのための装置。
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