WO2019146078A1 - 探針エレクトロスプレーイオン化質量分析装置 - Google Patents

探針エレクトロスプレーイオン化質量分析装置 Download PDF

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匡 村田
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Definitions

  • PESI Probe ElectroSpray Ionization
  • electrospray ionization (ESI) method is well known as an ionization method for performing ionization in an atmospheric pressure atmosphere, but the PESI method is one that has recently attracted attention as one of the ionization methods using this ESI. .
  • the PESI ion source comprises a conductive probe having a tip diameter of about several hundreds of nanometers, and a probe for attaching a sample to the tip of the probe. It includes a displacement part for moving at least one of a needle and a sample, and a high voltage generation part for applying a high voltage of kV order to the probe in a state where the sample is collected at the tip of the probe. At the time of measurement, at least one of the probe and the sample is moved by the displacement portion, and the tip of the probe is brought into contact with or slightly inserted into the sample to deposit a small amount of sample on the tip surface of the probe.
  • the probe is separated from the sample by the displacement portion, and a high voltage is applied to the probe from the high voltage generating portion. Then, a strong electric field acts on the sample attached to the tip of the probe, electrospray phenomenon occurs, and component molecules in the sample are ionized while being detached from the probe.
  • the troublesome sample pretreatment can be omitted, and the liquid sample to be analyzed can be used almost as it is for analysis. Can perform quick analysis. Moreover, it is also possible to observe temporal changes in the amount of specific components in living tissues such as living experimental animals in real time.
  • SIM selected ion target with a mass-to-charge ratio corresponding to the target component as a target, as in a liquid chromatograph mass spectrometer or a gas chromatograph mass spectrometer Monitoring
  • MRM measurement is performed targeting an MRM (multiple reaction monitoring) transition corresponding to the measurement or target component.
  • the probe is periodically moved up and down, and the collection of the sample to the tip of the probe and the ionization of the components in the collected sample by voltage application to the probe are repeatedly performed. That is, as shown in FIG. 5, in the PESI ion source, a PESI cycle including a sampling operation and an ionization operation is repeated at a predetermined frequency. Since almost no ions are generated during this sampling operation, the generation of ions in the PESI ion source is performed intermittently.
  • FIG. 6 is a schematic view showing an example of the change in ion intensity with the passage of time from the start of application of a high voltage to the probe in a state in which the sample is attached.
  • high ion intensity is exhibited in a period of about 100 msec at the initial stage of voltage application, the ion intensity rapidly attenuates, and when about 300 to 400 msec elapses from the voltage application start time, ion intensity is substantially zero. become.
  • ions derived from components in the sample are not generated continuously but are intermittent, and the decrease with time of the amount of the ions during the generation of the ions is also possible. large. Therefore, if a cycle including a plurality of SIM measurement and MRM measurement is repeated as described above in the mass spectrometer, no data can be obtained at all for SIM measurement or MRM measurement targeting a specific component, or a specific component is targeted There is a risk that sufficient ion intensity data can not be obtained in SIM measurement or MRM measurement. In such a case, it is not possible to create an accurate chromatogram for the ions derived from that particular component, which would seriously impair quantitativeness.
  • the loop time of MRM transition (the cycle of performing MRM measurement for a plurality of MRM transitions one time each) is required by appropriately setting the movement period of the probe in the PESI ion source. It is described to synchronize time) and the movement period of the probe.
  • the MRM transition that can be analyzed with high sensitivity among a plurality of MRM transitions is determined according to the order of MRM measurement, and the user is free to select the ion species desired to be analyzed with high sensitivity. There is a problem that it can not do.
  • even when analysis is desired with substantially the same sensitivity for all of the plurality of ion species, that is, with an average high sensitivity it is inevitable that the sensitivity varies among the ion species.
  • the loop time of the MRM measurement is sufficiently short compared to the duration of ion generation in the PESI ion source, the second problem mentioned above is relatively unlikely to occur, but the target ion intensity to increase sensitivity If it is attempted to extend the dwell time, which is the data acquisition time, the loop time will also be lengthened. In that case, the influence of ion amount reduction with the passage of time becomes relatively large, and it is difficult to make the sensitivity for each ion species uniform.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to achieve high sensitivity for ion species desired by the user when performing SIM measurement or MRM measurement for a plurality of ion species. It is an object of the present invention to provide a PESI mass spectrometer which can analyze or analyze all ion species with almost the same sensitivity.
  • the present invention which has been made to solve the above-mentioned problems, comprises a conductive probe, a displacement unit for moving at least one of the probe or the sample to attach the sample to the tip of the probe, and the probe
  • An ion source comprising a high voltage generator applying a high voltage to the probe to ionize components in the sample attached thereto, and mass spectrometry of ions generated by the ion source or ions derived from the ions
  • a probe electrospray ionization mass spectrometer comprising: a) A sampling operation for moving the probe or sample by the displacement portion to attach the sample to the tip of the probe and then detaching the tip of the probe from the sample; An ionization control unit that controls the displacement unit and the high voltage generation unit so as to repeat an ionization operation of applying a high voltage to a needle to ionize a sample component; b) A mass analysis control unit that controls the mass analysis unit to repeat a cycle of sequentially executing mass analysis with a plurality of
  • a synchronous control unit that comprehensively controls control operations of the ionization control unit and / or the mass spectrometry control unit; It is characterized by having.
  • the mass spectrometry unit is, for example, a single type quadrupole mass spectrometer, a triple quadrupole mass spectrometer, a quadrupole-time-of-flight (Q-TOF) mass spectrometer, etc. MS. It may be a mass spectrometer capable of / MS analysis.
  • the mass analysis unit is a single type quadrupole mass spectrometer, the above-mentioned “mass analysis with plural ion species as targets” is SIM measurement for plural ion species having different mass-to-charge ratios.
  • the mass spectrometry unit is a mass spectrometer capable of MS / MS analysis
  • the MRM transition the mass-to-charge ratio of the precursor ion and the product ion
  • the mass-to-charge ratio of the precursor ion and the product ion different from the above-mentioned "mass spectrometry targeting multiple ion species" MRM measurement for the combination with mass-to-charge ratio
  • the synchronization control unit performs timing of execution of mass spectrometry targeting a specific one ion species set in advance and sampling of a series of samples by the ion source.
  • the ionization control unit and / or the mass spectrometry control unit may be controlled so as to synchronize predetermined timings in the operation and the ionization operation over a plurality of repetitions of the sampling operation and the ionization operation.
  • the synchronization control unit sets a plurality of ions set in advance each time the series of sampling operation and ionization operation are performed by the ion source one or more times.
  • the ionization control unit and / or the mass spectrometry so as to change ion species for synchronizing predetermined timing in repetition of sampling operation and ionization operation with the ion source and timing of execution of the mass analysis among species.
  • the controller may be configured to control.
  • a plurality of ion species that are targets of mass spectrometry, specifically mass-to-charge ratio of MIM measurement target and MRM transition, and the timing of mass spectrometry among them are sampled /
  • the ion species to be synchronized with the timing of the ionization operation are set in advance by the user.
  • the mass spectrometry control unit controls the mass analysis unit to sequentially execute mass spectrometry targeting the plurality of set ion species.
  • the synchronization control unit sets One of the ionization control unit and the mass spectrometry control unit so as to synchronize the timing of execution of mass spectrometry targeting a specific ion species being performed with a predetermined timing in repetition of sampling / ionization operation in the ion source Or control both.
  • predetermined timing in repetition of sampling / ionization operation with the ion source typically refers to the timing when generation of ions derived from the sample component is started, that is, application of high voltage to the probe. It is good to be the start point.
  • the present invention is not limited to this, and can be any time point in the sampling / ionization operation cycle.
  • the synchronization control unit controls the ionization control unit and the mass spectrometry control to match the time when the application of the high voltage from the high voltage generation unit to the probe is started and the execution timing of the mass analysis targeting a specific ion species.
  • mass analysis for that particular ion species is carried out with a certain amount of generation of ions derived from the sample components. Therefore, it is possible to analyze the particular ion species with high sensitivity.
  • the synchronous control unit is not used for specific one ion species, and for example, for mass spectrometry that targets different ion species each time a sample is collected at the tip of the probe.
  • the operations of the ionization control unit and the mass spectrometry control unit are controlled so as to match the timing with the timing of the start of high voltage application to the probe.
  • the ion species to be analyzed with high sensitivity are replaced every sampling. Therefore, the ion species to be analyzed with high sensitivity do not deviate to one specific ion species, and analysis can be performed with high sensitivity on average for all of the plurality of set ion species. .
  • the system may further include a synchronization condition setting unit that allows the user to set the ion species whose timing and mass analysis operation are desired to be synchronized.
  • the synchronization condition setting unit is a means for displaying an input setting screen of a predetermined format on the screen of the display unit and accepting information set by the user performing an input operation or selection operation on the input setting screen. Just do it.
  • the user can set in advance the ion species derived from the component to be analyzed with high sensitivity among the mass-to-charge ratios of the plurality of SIM measurement targets and the MRM transition.
  • the timing of mass spectrometry for ion species set by the user and the timing of sampling / ionization operation are synchronized, it is possible to analyze ion species derived from components desired by the user with high sensitivity. .
  • the synchronization condition setting unit may change the ion species for synchronizing the mass analysis operation with the predetermined timing in the repetition of the sampling operation and the ionization operation of the ion source with the passage of time. It is good to be able to select.
  • the ion species to be analyzed with high sensitivity can be replaced every one or more samplings.
  • analysis can be performed with high sensitivity on average for all of the plurality of set ion species.
  • the synchronous control unit controls the mass analysis unit to suspend the mass analysis operation in the mass analysis unit during a period in which a voltage is not applied to the probe from the high voltage generation unit. You may do it. That is, the idle period may be incorporated in one cycle of performing mass spectrometry for a plurality of ion species.
  • the PESI mass spectrometer when performing SIM measurement or MRM measurement for a plurality of ion species, analysis is performed with high sensitivity for a specific ion species, or average for all ion species. Analysis with the same degree of sensitivity. As a result, for example, it is possible to accurately quantify a specific component with high accuracy as compared with other components, or to quantify with high accuracy on average for all of a plurality of components.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of the PESI mass spectrometer of this embodiment.
  • this PESI mass spectrometer performs ionization of components contained in a sample in an atmospheric pressure atmosphere and an analysis chamber 4 in which mass separation and detection of ions are performed in a high vacuum atmosphere.
  • it has a configuration of a multistage differential evacuation system provided with a plurality of (two in this example) intermediate vacuum chambers 2 and 3 in which the degree of vacuum is increased stepwise.
  • a sample 8 to be measured is placed on a sample stage 7 disposed in the ionization chamber 1 in a substantially atmospheric pressure atmosphere.
  • a metallic probe 6 held by a probe holder 5 is disposed above the sample 8 so as to extend in the vertical direction (Z-axis direction).
  • the probe holder 5 is movable in the vertical direction (Z-axis direction) by a probe drive unit 21 including a motor, a reduction mechanism, and the like.
  • the sample table 7 is movable by the sample table driving unit 23 in the two axial directions of the X axis and the Y axis.
  • a DC high voltage of about several kV at maximum is applied to the probe 6 from the high voltage generation unit 20.
  • the inside of the ionization chamber 1 and the inside of the first intermediate vacuum chamber 2 communicate with each other through the capillary tube 10 having a small diameter, and the pressure difference between the openings at both ends of the capillary tube 10 causes the gas in the ionization chamber 1 to pass through the capillary tube 10. It is drawn into the intermediate vacuum chamber 2.
  • an ion guide 11 composed of a plurality of electrode plates arranged along the ion beam axis C and around the ion beam axis C.
  • the inside of the first intermediate vacuum chamber 2 and the inside of the second intermediate vacuum chamber 3 are in communication through small holes formed at the top of the skimmer 12.
  • an octapole ion guide 13 in which eight rod electrodes are arranged around the ion light axis C is installed. Furthermore, in the analysis chamber 4, a front quadrupole mass filter 14 in which four rod electrodes are arranged around the ion light axis C, a collision cell 15 in which the ion guide 16 is arranged inside, and a front quadrupole A rear quadrupole mass filter 17 having the same electrode structure as the mass filter 14 and an ion detector 18 are provided.
  • a collision gas such as argon or helium is continuously or intermittently introduced into the collision cell 15 from the outside. Further, in the ion guides 11, 13, 16, the quadrupole mass filters 14, 17, the ion detector 18, etc., a voltage obtained by superimposing a high frequency voltage on a direct current voltage, a high frequency voltage or a direct current voltage from the voltage generation unit 24. Is applied.
  • a detection signal from the ion detector 18 is digitized by an analog-to-digital converter (ADC) 28 and input to a data processing unit 29.
  • the control unit 25 performs analysis on the sample 8 by controlling the high voltage generation unit 20, the probe drive unit 21, the sample stand drive unit 23, the voltage generation unit 24, etc. It includes functional blocks such as the unit 251, analysis sequence creation unit 252, synchronization control unit 253, ionization control unit 254, mass analysis control unit 255, and the like.
  • an input unit 26 and a display unit 27 as a user interface are connected to the control unit 25.
  • the sample 8 is, for example, a biological sample such as a biological tissue section.
  • a biological sample such as a biological tissue section.
  • the probe drive unit 21 When the probe 6 is lowered to a predetermined position (the position shown by the dotted line 6 'in FIG. 1) by the probe drive unit 21 in accordance with an instruction from the control unit 25, the tip of the probe 6 is inserted into the sample 8. And a small amount of sample adheres to the tip of the probe 6.
  • the high voltage generation unit 20 applies a high voltage to the probe 6.
  • the electric field is concentrated on the tip of the probe 6, and the component in the sample adhering to the tip of the probe 6 is ionized by the electrospray phenomenon.
  • the generated ions are absorbed into the capillary tube 10 by the pressure difference, and are sequentially transported to the first intermediate vacuum chamber 2, the second intermediate vacuum chamber 3, and the analysis chamber 4 by the action of the electric field formed by the ion guides 11 and 13, respectively.
  • Ru In the analysis chamber 4, ions are introduced into the front-stage quadrupole mass filter 14, and only ions (precursor ions) having a mass-to-charge ratio corresponding to the voltage applied to the rod electrode of the quadrupole mass filter 14 are quadruple. It passes through the pole mass filter 14 and is introduced into the collision cell 15. A collision gas is introduced into the collision cell 15. In the collision cell 15, the ions collide with the collision gas and are split by collision induced dissociation (CID).
  • CID collision induced dissociation
  • the various product ions generated by the cleavage are discharged from the collision cell 15 and introduced into the subsequent-stage quadrupole mass filter 17, and the mass-to-charge ratio according to the voltage applied to the rod electrode of the quadrupole mass filter 17 is Only the product ions that pass through the rear quadrupole mass filter 17 reach the ion detector 18.
  • the ion detector 18 generates an ion intensity signal according to the amount of ions reached.
  • the voltage applied to the rod electrode of the quadrupole mass filter 14 is set so that only ions having a specific mass-to-charge ratio pass through the front quadrupole mass filter 14, and at the same time, the specific mass-to-charge ratio is By setting the voltage applied to the rod electrode of the quadrupole mass filter 17 so that only the product ions having the latter pass through the post-stage quadrupole mass filter 17, a specific ion generated by dissociating a specific precursor ion An ion intensity signal of product ions having a mass to charge ratio of This is the MRM measurement.
  • the probe 6 is moved back and forth one time to attach a sample to the tip of the probe 6, and then a high voltage is applied to the probe 6. Ionize the components in the sample collected in Since the amount of the sample attached to the probe 6 is very small, the components are depleted as the ionization progresses and the ions are not generated. Therefore, as already described with reference to FIG. 6, the ion intensity decreases with the passage of time from the start of high voltage application.
  • the next sampling and ionization is taken while the time (the ion generation duration) for which the ion intensity of a certain size is obtained elapses. 6) is preferably performed.
  • the PESI mass spectrometer of this embodiment implements the following characteristic control in the analysis. This will be described with reference to FIGS. 2 to 4 are explanatory diagrams of the operation of the PESI ion source and the timing of the operation of the mass analysis unit, respectively.
  • the analysis sequence creation unit 252 displays a screen for inputting analysis conditions such as an MRM transition to be measured on the screen of the display unit 27.
  • the analysis sequence creation unit 252 creates an analysis sequence according to the input analysis condition and internally stores the analysis sequence.
  • the analysis sequence repeats an MRM measurement cycle in which MRM measurements for five types of MRM transitions are performed one by one for a predetermined time.
  • these five types of MRM transitions are indicated by numerals 1 to 5.
  • MRM transitions that are simply indicated by numbers in FIGS. 2 to 4 are described as [1],..., [5].
  • the synchronization condition setting processing unit 251 allows the user to select an MRM transition whose mass analysis operation is to be synchronized with the operation timing of the PESI ion source among the five types of MRM transitions set as input.
  • the MRM transition that synchronizes with the operation of the ion source is dispersed so that one does not deviate.
  • a quantitative accuracy averaging measurement mode is also provided, and the user can select this measurement mode.
  • the MRM transition corresponding to the component to be analyzed with the highest sensitivity among the five types of MRM transitions is the MRM transition [1].
  • the user selects and designates the MRM transition [1] as the MRM transition to be synchronized with the operation timing of the ion source.
  • the analysis sequence creation unit 252 creates an analysis sequence that executes an MRM measurement cycle in which the MRM measurement in the five types of MRM transitions [1] to [5] is performed one by one, but for one MRM transition.
  • the data acquisition time in the MRM measurement that is, the dwell time is determined by default or as set by the user as one of analysis conditions. Therefore, the loop time which is the execution time of the MRM measurement cycle is determined, and the length of the time of repeating the MRM measurement cycle N times (N is an integer of 1 or more) is also determined if N is determined.
  • the dwell time and the value of N are determined so that the execution time of N MRM measurement cycles is equal to or less than the ion generation duration, a certain degree of ion intensity can be obtained in any MRM measurement.
  • the sensitivity in the MRM measurement of MRM transition [1] is not always maximized.
  • the synchronous control unit 253 determines the required time of the PESI cycle which is equal to or less than the ion generation duration based on the loop time determined from the dwell time and the ion generation duration previously set. Determine the number N of repetitions of the MRM measurement cycle corresponding to the time. For example, when the loop time is 40 msec and the ion generation duration time is 100 msec, the PESI cycle time may be 80 msec and the number of repetitions of the MRM measurement cycle N may be 2. Then, as shown in FIG. 2, after the sample is taken at the tip of the probe 6, the timing to start applying a high voltage to the probe 6 (the timing shown by the upward arrow in FIG. 2) is the MRM measurement cycle. The operations of the ionization control unit 254 and the mass analysis control unit 255 are controlled so as to be immediately before the MRM measurement for the first MRM transition [1].
  • the ionization control unit 254 controls each unit so that the sampling operation and the ionization operation are repeatedly performed with the PESI cycle time set to 80 msec, and the synchronization control unit 253 sets the timing of the high voltage application start in each PESI cycle.
  • the mass spectrometry control unit 255 may be controlled so that the timing of the start of the MRM measurement with respect to the MRM transition [1] in the MRM measurement cycle is synchronized.
  • the mass spectrometry control unit 255 controls each unit to repeatedly execute the MRM measurement cycle having a loop time of 40 msec, and the synchronization control unit 253 controls the MRM transition [1] in each MRM measurement cycle.
  • the ionization control unit 254 may be controlled so that the timing of the start of high voltage application to the probe 6 is synchronized with the timing of the start of the MRM measurement.
  • ions are actively generated for a while from when the high voltage is applied to the probe 6 to which the sample is attached, and then the amount of generated ions is gradually increased. Decrease. Therefore, the sensitivity is highest in the MRM measurement of the MRM transition [1] performed first in each MRM measurement cycle.
  • the data processing unit 29 prepares mass chromatograms on the basis of ion intensity data obtained for different MRM transitions, and determines quantitative values of the target component on the basis of the area values of peaks observed on the mass chromatograms.
  • the target component corresponding to the MRM transition [1] which can be detected with high sensitivity has high accuracy of the mass chromatogram as compared with other components, so high quantitativity can be achieved.
  • the user wants to synchronize with the timing of the operation of the ion source before performing analysis as an MRM transition It suffices to select and indicate the MRM transition [3]. In that case, after the sample is taken at the tip of the probe 6, the timing to start applying the high voltage to the probe 6 is the third MRM transition [3] performed in the MRM measurement cycle. Control operations of the ionization control unit 254 and the mass spectrometry control unit 255 are controlled so as to be immediately before the MRM measurement of the above.
  • the analysis sequence creation unit 252 creates an analysis sequence in which the MRM measurement cycle in which the MRM measurement in the five types of MRM transitions [1] to [5] is performed once is repeated. Then, the mass spectrometry control unit 255 controls each unit so as to repeat the MRM measurement according to the generated analysis sequence.
  • the synchronous control unit 253 collects the sample at the tip of the probe 6 and then starts applying the high voltage to the probe 6 at every N times of MRM measurement cycles. The operation of the ionization control unit 254 is controlled so as to be shifted by the measurement. Thereby, as shown in FIG.
  • the MRM transition of the MRM measurement performed during the period when the largest amount of ions occurs is not offset to one, and the MRM measurement for all the MRM transitions is sequentially performed with high sensitivity It will be. This allows analysis to be performed with high sensitivity on average for all MRM transitions, not for a specific MRM transition.
  • an analysis pause period of the same length as the sampling period in the PESI ion source is provided in advance during N MRM measurement cycles, and the synchronization control unit 253 selects the sampling period in the PESI ion source. Each part may be controlled so that this analysis pause period comes.
  • the mass spectrometry unit is a triple quadrupole mass spectrometer, but the mass analysis unit may be a Q-TOF mass spectrometer.
  • the mass spectrometer may not be capable of MS / MS analysis, and may be, for example, a single type quadrupole mass spectrometer.

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Abstract

同期条件設定処理部（２５１）は、探針（６）への電圧印加開始のタイミングと分析開始のタイミングを同期させたいMRMトランジションについてのユーザの選択を受け付ける。質量分析制御部（２５５）は予め設定された複数のMRMトランジションのMRM測定を実行するサイクルを繰り返すように質量分析部を制御する一方、イオン化制御部（２５４）は探針（６）の上下動と探針（６）への高電圧印加とを交互に繰り返するようにPESIイオン源を制御するが、その際に、同期制御部（２５３）はユーザが選択したMRMトランジションについてのMRM測定の開始と探針電圧の印加開始とのタイミングが一致するように、質量分析制御部（２５５）及びイオン化制御部（２５４）の制御動作を制御する。探針（６）への電圧印加開始直後には試料成分由来のイオンの発生量が最も多いため、ユーザが選択したMRMトランジションに対応する成分を確実に高い感度で分析することができる。　

Description

探針エレクトロスプレーイオン化質量分析装置
　本発明は、探針エレクトロスプレーイオン化（ＰＥＳＩ＝Probe ElectroSpray Ionization）法によるイオン源（以下「ＰＥＳＩイオン源」という）を搭載した質量分析装置に関する。
　質量分析装置において測定対象である試料中の成分をイオン化するイオン化法としては、従来、様々な方法が提案され、また実用に供されている。大気圧雰囲気中でイオン化を行うイオン化法としてはエレクトロスプレーイオン化（ＥＳＩ）法がよく知られているが、このＥＳＩを利用したイオン化法の一つとして近年注目を集めているものとしてＰＥＳＩ法がある。
　特許文献１、２等に開示されているように、ＰＥＳＩイオン源は、先端の径が数百ナノメートル程度である導電性の探針と、該探針の先端に試料を付着させるべく該探針又は試料の少なくとも一方を移動させる変位部と、探針の先端に試料が採取された状態で該探針にkVオーダーの高電圧を印加する高電圧発生部と、を含む。測定時には、変位部により探針又は試料の少なくとも一方を移動させ、該探針の先端を試料に接触させ又は僅かに刺入させ、探針の先端表面に微量の試料を付着させる。そのあと、変位部により探針を試料から離脱させ、高電圧発生部から探針に高電圧を印加する。すると、探針先端に付着している試料に強い電場が作用し、エレクトロスプレー現象が生起されて該試料中の成分分子が探針より離脱しながらイオン化する。
　ＰＥＳＩイオン源を用いた質量分析装置（以下「ＰＥＳＩ質量分析装置」ということがある）では、面倒な試料前処理を省き、分析対象である液体試料をほぼそのまま分析に供することができるため、簡便で迅速な分析が行える。また、生きている実験動物等の生体組織中の特定の成分量の時間的な変化をリアルタイムで観察することも可能である。
　ＰＥＳＩ質量分析装置を用いて既知成分の定量分析を行う際には、液体クロマトグラフ質量分析装置やガスクロマトグラフ質量分析装置と同様に、目的成分に対応する質量電荷比をターゲットとするＳＩＭ（選択イオンモニタリング）測定や目的成分に対応するＭＲＭ（多重反応モニタリング）トランジションをターゲットとするＭＲＭ測定が行われる。複数の成分を定量分析する際には、その複数の成分のそれぞれに対応するＳＩＭ測定やＭＲＭ測定を順次実施するサイクルを繰り返すことで、成分毎のイオン強度の時間変化を示すクロマトグラムを作成し、そのクロマトグラムに基づいて各成分を定量する。
　このとき、ＰＥＳＩイオン源では一般に、探針を周期的に上下動させ、探針の先端への試料の採取と探針への電圧印加による採取した試料中の成分のイオン化とを繰り返し実行する。即ち、ＰＥＳＩイオン源では図５に示すように、試料採取動作及びイオン化動作を含むＰＥＳＩサイクルが所定の周波数で以て繰り返される。この試料採取動作の期間にはイオンは殆ど発生しないため、ＰＥＳＩイオン源でのイオンの生成は間欠的に行われることになる。
　また、探針に高電圧が印加されると探針に付着している試料中の成分由来のイオンが発生するが、探針に採取される試料の量は僅かであるため、イオンの発生量は高電圧印加開始時点から比較的短い時間内で急速に減少する。図６は、試料が付着した状態の探針に高電圧の印加を開始した時点からの時間経過に伴うイオン強度変化の一例を示す概略図である。この例では、電圧印加初期の１００msec程度の期間には高いイオン強度を示すが、そのあとイオン強度は急速に減衰し、電圧印加開始時点から３００～４００msec程度が経過するとイオン強度は実質的にゼロになる。
　上述したように、ＰＥＳＩイオン源では試料中の成分由来のイオンは連続的に発生するのではなく間欠的であり、しかもイオンが発生している期間におけるそのイオンの量の時間経過に伴う減少も大きい。そのため、質量分析部において上述したように複数のＳＩＭ測定やＭＲＭ測定を含むサイクルを繰り返すと、特定の成分をターゲットとするＳＩＭ測定やＭＲＭ測定におけるデータが全く得られない、或いは特定の成分をターゲットとするＳＩＭ測定やＭＲＭ測定において十分なイオン強度でのデータが得られないというおそれがある。そうした場合、その特定の成分由来のイオンについての正確なクロマトグラムを作成することができず、定量性を大きく損なうことになる。
　これに対し非特許文献１には、ＰＥＳＩイオン源における探針の運動周期を適切に設定することで、ＭＲＭトランジションのループタイム（複数のＭＲＭトランジションについてのＭＲＭ測定を１回ずつ実行するサイクルの所要時間）と探針の運動周期とを同期させることが記載されている。しかしながら、こうした方法では、複数のＭＲＭトランジションの中で高い感度で以て分析できるＭＲＭトランジションがＭＲＭ測定の順序に応じて決まってしまい、高感度で分析したいイオン種をユーザが自由に選択することができないという問題がある。また、複数のイオン種の全てについてほぼ同程度の感度で以て、つまりは平均的に高い感度で以て分析したい場合でも、イオン種毎に感度にばらつきが生じてしまうことが避けられない。
　もちろん、ＭＲＭ測定のループタイムがＰＥＳＩイオン源でのイオン発生の持続時間に比べて十分に短い場合には上記の２番目の問題は比較的起こりにくいが、感度を高めるために対象とするイオン強度データの取込み時間であるドウェルタイム（Dwell time）を長くしようとするとループタイムも長くなってしまう。その場合には、時間経過に伴うイオン量減少の影響が相対的に大きくなり、イオン種毎の感度を揃えることは困難である。
特開２０１４－４４１１０号公報 国際公開第２０１６／０２７３１９号
林由美、ほか５名、「PESI/MS/MSによるin vivoリアルタイム・モニタリング法の構築」、島津評論、第74巻、第1・2号、2017年9月20日発行
　本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、複数のイオン種についてのＳＩＭ測定やＭＲＭ測定を実施する場合に、ユーザが所望するイオン種について高い感度で分析したり、或いは、全てのイオン種についてほぼ同程度の感度で以て分析したりすることができるＰＥＳＩ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本発明は、導電性の探針、該探針の先端に試料を付着させるべく該探針又は試料の少なくとも一方を移動させる変位部、及び、前記探針に付着した試料中の成分をイオン化させるべく該探針に高電圧を印加する高電圧発生部、を具備するイオン源と、該イオン源で生成されたイオン又はそのイオンから派生するイオンを質量分析する質量分析部と、を具備する探針エレクトロスプレーイオン化質量分析装置において、
　a)前記変位部により前記探針又は試料を移動させて該探針の先端に試料を付着させたあと該探針の先端を試料から離脱させる試料採取動作と、前記高電圧発生部により前記探針に高電圧を印加して試料成分をイオン化するイオン化動作と、を繰り返すように前記変位部及び前記高電圧発生部を制御するイオン化制御部と、
　b)予め設定された複数のイオン種をターゲットとする質量分析を順番に実行するサイクルを繰り返すように前記質量分析部を制御する質量分析制御部と、
　c)前記複数のイオン種の中で予めユーザにより設定されたイオン種をターゲットとする質量分析の実行のタイミングと前記イオン源での試料採取動作及びイオン化動作の繰り返しにおける所定のタイミングとを同期させるように前記イオン化制御部及び／又は前記質量分析制御部の制御動作を統括的に制御する同期制御部と、
　を備えることを特徴としている。
　本発明において質量分析部は例えば、シングルタイプの四重極型質量分析装置のほか、トリプル四重極型質量分析装置、四重極－飛行時間型（Ｑ－ＴＯＦ型）質量分析装置などのＭＳ／ＭＳ分析が可能な質量分析装置でもよい。質量分析部がシングルタイプの四重極型質量分析装置である場合、上記「複数のイオン種をターゲットとする質量分析」とは互いに異なる質量電荷比である複数のイオン種に対するＳＩＭ測定である。また、質量分析部がＭＳ／ＭＳ分析が可能な質量分析装置である場合、上記「複数のイオン種をターゲットとする質量分析」とは互いに異なるＭＲＭトランジション（プリカーサイオンの質量電荷比とプロダクトイオンの質量電荷比との組み合わせ）に対するＭＲＭ測定である。
　本発明の第１の態様のＰＥＳＩ質量分析装置では、前記同期制御部は、予め設定された特定の一つのイオン種をターゲットとする質量分析の実行のタイミングと前記イオン源での一連の試料採取動作及びイオン化動作における所定のタイミングとを、その試料採取動作及びイオン化動作の複数回の繰り返しに亘って同期させるように前記イオン化制御部及び／又は前記質量分析制御部を制御する構成とするとよい。
　また本発明の第２の態様のＰＥＳＩ質量分析装置では、前記同期制御部は、前記イオン源での一連の試料採取動作及びイオン化動作を１又は複数回行う毎に、予め設定された複数のイオン種の中で前記イオン源での試料採取動作及びイオン化動作の繰り返しにおける所定のタイミングとその質量分析の実行のタイミングを同期させるイオン種を変更するように、前記イオン化制御部及び／又は前記質量分析制御部を制御する構成とするとよい。
　上記第１の態様のＰＥＳＩ質量分析装置では例えば、質量分析のターゲットである複数のイオン種、具体的にはＳＩＭ測定対象の質量電荷比やＭＲＭトランジションと、その中で質量分析のタイミングを試料採取／イオン化動作のタイミングと同期させたいイオン種とが予めユーザにより設定される。こうした設定の下で質量分析制御部は質量分析部を制御することにより、設定されている複数のイオン種をターゲットとする質量分析を順番に実行するが、その際に、同期制御部は、設定されている特定のイオン種をターゲットとする質量分析の実行のタイミングとイオン源での試料採取／イオン化動作の繰り返しにおける所定のタイミングとを同期させるようにイオン化制御部と質量分析制御部との一方又は両方を制御する。
　ここで「イオン源での試料採取／イオン化動作の繰り返しにおける所定のタイミング」とは、典型的には、試料成分由来のイオンの発生が開始されるタイミング、つまりは探針への高電圧の印加開始時点とするとよい。但し、これに限るものではなく、試料採取／イオン化動作の周期の中の任意の時点とすることができる。例えば同期制御部が、高電圧発生部から探針に高電圧の印加が開始される時点と特定のイオン種をターゲットとする質量分析の実行のタイミングとを合わせるようにイオン化制御部及び質量分析制御部の動作を制御すると、その特定のイオン種についての質量分析は試料成分由来のイオンの発生量が確実に多い状態で実行される。そのため、その特定のイオン種についての分析を高い感度で行うことが可能である。
　一方、第２の態様のＰＥＳＩ質量分析装置では、同期制御部は、特定の一つのイオン種ではなく、例えば探針の先端に試料が採取される毎に異なるイオン種をターゲットとする質量分析のタイミングと探針への高電圧印加開始のタイミングとを合わせるようにイオン化制御部及び質量分析制御部の動作を制御する。それにより、高い感度で以て分析されるイオン種が試料採取毎に入れ替わる。そのため、高い感度で以て分析されるイオン種が特定の１つのイオン種に片寄ることがなく、設定されている複数の全てのイオン種について平均的に高い感度で以て分析を行うことができる。
　また本発明に係るＰＥＳＩ質量分析装置において好ましくは、前記質量分析部での質量分析のターゲットとされる複数のイオン種の中で、前記イオン源での試料採取動作及びイオン化動作の繰り返しにおける所定のタイミングと質量分析動作を同期させたいイオン種をユーザに設定させる同期条件設定部をさらに備える構成とするとよい。
　この同期条件設定部は、表示部の画面上に所定様式の入力設定画面を表示し、ユーザが該入力設定画面上での入力操作や選択操作を行うことで設定された情報を受け付ける手段とすればよい。
　この構成によれば、ユーザは、複数のＳＩＭ測定対象の質量電荷比やＭＲＭトランジションの中で、高い感度で以て分析したい成分由来のイオン種を予め設定することができる。そうしてユーザにより設定されたイオン種に対する質量分析のタイミングと試料採取／イオン化動作のタイミングとが同期されるので、ユーザが所望する成分由来のイオン種を高い感度で以て分析することができる。
　また、上記構成において、前記同期条件設定部は、前記イオン源での試料採取動作及びイオン化動作の繰り返しにおける所定のタイミングと質量分析動作を同期させるイオン種が時間経過に伴って変更されるモードの選択が可能である構成とするとよい。
　この構成によれば、ユーザが上記モードを選択することにより、上述したように、高い感度で以て分析されるイオン種を１回又は複数回の試料採取毎に入れ替えることができる。それによって、設定されている複数の全てのイオン種について平均的に高い感度で分析を行うことができる。
　なお、上述したように、試料採取動作の期間つまり探針へ高電圧が印加されていない期間には、試料成分由来のイオンは実質的に発生しない。そこで、本発明において、前記同期制御部は、前記高電圧発生部から前記探針へ電圧が印加されていない期間に前記質量分析部での質量分析動作を休止するように前記質量分析部を制御するようにしてもよい。即ち、複数のイオン種に対する質量分析を実施する一つのサイクル中に休止期間を組み込むようにすればよい。
　本発明に係るＰＥＳＩ質量分析装置によれば、複数のイオン種についてのＳＩＭ測定やＭＲＭ測定を実施する際に、特定のイオン種について高い感度で分析したり、或いは、全てのイオン種について平均的に同じ程度の感度で以て分析したりすることができる。それにより、例えば特定の成分について他の成分に比べて確実に高い精度で以て定量したり、複数の成分の全てについて平均的に高い精度で以て定量したりすることができる。
本発明に係るＰＥＳＩ質量分析装置の一実施例の概略構成図。 本実施例のＰＥＳＩ質量分析装置におけるイオン源の動作と質量分析部の動作とのタイミングの一例の説明図。 本実施例のＰＥＳＩ質量分析装置におけるイオン源の動作と質量分析部の動作とのタイミングの他の例の説明図。 本実施例のＰＥＳＩ質量分析装置におけるイオン源の動作と質量分析部の動作とのタイミングのさらに他の例の説明図。 ＰＥＳＩイオン源での１サイクル中に実施される動作の説明図。 探針への電圧印加開始時点からの時間経過に伴うイオン強度変化の一例を示す概略図。
　本発明に係るＰＥＳＩ質量分析装置の一実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は本実施例のＰＥＳＩ質量分析装置の概略構成図である。
　このＰＥＳＩ質量分析装置は、図１に示すように、試料に含まれる成分のイオン化を大気圧雰囲気中で行うイオン化室１と高真空雰囲気中でイオンの質量分離及び検出を行う分析室４との間に、段階的に真空度が高められる複数（この例では二つ）の中間真空室２、３を備えた多段差動排気系の構成を有する。
　略大気圧雰囲気であるイオン化室１内に配置された試料台７には、測定対象である試料８が載置される。この試料８の上方には、探針ホルダ５により保持されている金属性の探針６が、上下方向（Ｚ軸方向）に延伸するように配置されている。探針ホルダ５はモータや減速機構等を含む探針駆動部２１により、上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能である。また、試料台７は試料台駆動部２３により、Ｘ軸、Ｙ軸の二軸方向にそれぞれ移動可能である。また、探針６には高電圧発生部２０から最大で数kV程度の直流高電圧が印加される。
　イオン化室１内と第１中間真空室２内とは細径のキャピラリ管１０を通して連通しており、キャピラリ管１０の両端開口の圧力差によって、イオン化室１内のガスはキャピラリ管１０を通して第１中間真空室２内へと引き込まれる。第１中間真空室２内には、イオン光軸Ｃに沿って且つイオン光軸Ｃの周りに配置された複数枚の電極板から成るイオンガイド１１が設けられている。また、第１中間真空室２内と第２中間真空室３内とはスキマー１２の頂部に形成された小孔を通して連通している。第２中間真空室３内には、イオン光軸Ｃの周りに８本のロッド電極を配置したオクタポール型のイオンガイド１３が設置されている。さらに分析室４内には、イオン光軸Ｃの周りに４本のロッド電極を配置した前段四重極マスフィルタ１４と、内部にイオンガイド１６が配置されたコリジョンセル１５と、前段四重極マスフィルタ１４と同じ電極構造の後段四重極マスフィルタ１７と、イオン検出器１８と、が設置されている。
　コリジョンセル１５内には外部から、アルゴン、ヘリウム等のコリジョンガスが連続的に又は間欠的に導入される。また、イオンガイド１１、１３、１６、四重極マスフィルタ１４、１７、イオン検出器１８などには、電圧発生部２４からそれぞれ、直流電圧、高周波電圧、又は直流電圧に高周波電圧を重畳した電圧のいずれかが印加される。
　イオン検出器１８による検出信号はアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２８でデジタル化されてデータ処理部２９に入力される。制御部２５は、高電圧発生部２０、探針駆動部２１、試料台駆動部２３、電圧発生部２４などをそれぞれ制御することにより、試料８に対する分析を遂行するものであり、同期条件設定処理部２５１、分析シーケンス作成部２５２、同期制御部２５３、イオン化制御部２５４、質量分析制御部２５５などの機能ブロックを含む。また、制御部２５にはユーザインターフェイスとしての入力部２６や表示部２７が接続されている。
　まず、本実施例のＰＥＳＩ質量分析装置において、試料８に対する質量分析を実施する際の動作を概略的に説明する。
　試料８は例えば生体組織切片などの生体試料であるとする。制御部２５からの指示に応じて探針駆動部２１により探針６が所定位置（図１中に点線６’で示す位置）まで降下されると、探針６の先端は試料８に刺入され、探針６の先端に微量の試料が付着する。そして、探針６が所定の分析位置（図１中に実線６で示す位置）まで引き上げられると、高電圧発生部２０は探針６に高電圧を印加する。これにより、探針６の先端に電場が集中し、エレクトロスプレー現象によって探針６の先端に付着している試料中の成分がイオン化される。
　発生したイオンは圧力差によってキャピラリ管１０中に吸い込まれ、イオンガイド１１、１３によりそれぞれ形成される電場の作用で第１中間真空室２、第２中間真空室３、分析室４と順に輸送される。分析室４においてイオンは前段四重極マスフィルタ１４に導入され、該四重極マスフィルタ１４のロッド電極に印加されている電圧に応じた質量電荷比を有するイオン（プリカーサイオン）のみが四重極マスフィルタ１４を通り抜けてコリジョンセル１５に導入される。コリジョンセル１５内にはコリジョンガスが導入されており、コリジョンセル１５内で上記イオンはコリジョンガスに衝突して衝突誘起解離（ＣＩＤ）によって開裂する。開裂により生成された各種のプロダクトイオンはコリジョンセル１５から出て後段四重極マスフィルタ１７に導入され、該四重極マスフィルタ１７のロッド電極に印加されている電圧に応じた質量電荷比を有するプロダクトイオンのみが後段四重極マスフィルタ１７を通り抜けてイオン検出器１８に到達する。イオン検出器１８は到達したイオンの量に応じたイオン強度信号を生成する。
　例えば、特定の質量電荷比を有するイオンのみが前段四重極マスフィルタ１４を通過するように該四重極マスフィルタ１４のロッド電極への印加電圧を設定し、同時に、特定の質量電荷比を有するプロダクトイオンのみが後段四重極マスフィルタ１７を通過するように該四重極マスフィルタ１７のロッド電極への印加電圧を設定することで、特定のプリカーサイオンが解離することで生成される特定の質量電荷比を有するプロダクトイオンのイオン強度信号を取得することができる。これがＭＲＭ測定である。
　上述したように本実施例のＰＥＳＩ質量分析装置では、探針６を１往復動させて該探針６の先端に試料を付着させたあとに探針６に高電圧を印加し、探針６に採取された試料中の成分をイオン化する。探針６に付着する試料はごく微量であるので、イオン化の進行とともに成分は枯渇してイオンは発生しなくなる。そのため、すでに図６により説明したように、高電圧印加開始時点からの時間経過に伴いイオン強度は減少する。ＰＥＳＩイオン源におけるイオン強度は時間依存性が大きいので、或る程度の大きさのイオン強度が得られている時間（イオン発生持続時間）が経過する間に、次の試料採取及びイオン化（探針６への高電圧印加）を行うことが好ましい。
　但し、複数の成分についてのＭＲＭ測定を行う際には、その間におけるイオン強度の時間的な変動は避けられないし、探針６を移動させて試料を探針６先端に採取する間にはイオンが発生しない。そこで、こうしたイオン強度の時間的な変動等の影響を軽減するために、本実施例のＰＥＳＩ質量分析装置では分析に際して次のような特徴的な制御を実施している。これについて図２～図４を参照して説明する。図２～図４はそれぞれ、ＰＥＳＩイオン源の動作と質量分析部の動作のタイミングの説明図である。
　ユーザが入力部２６で所定の操作を行うと、分析シーケンス作成部２５２は測定対象であるＭＲＭトランジションなどの分析条件を入力するための画面を表示部２７の画面に表示する。この画面上でユーザがＭＲＭトランジションなどの所定の分析条件を入力すると、分析シーケンス作成部２５２は入力された分析条件に従った分析シーケンスを作成して内部に記憶する。ここでは、分析シーケンスは、５種類のＭＲＭトランジションに対するＭＲＭ測定を１回ずつ実行するＭＲＭ測定サイクルを所定時間に亘り繰り返すものとする。図２～図４ではこの５種類のＭＲＭトランジションを１～５の数字で示している。また、以下の説明では、図２～図４中では単に数字で示されているＭＲＭトランジションを［１］、…、［５］と記載する。
　同期条件設定処理部２５１は入力設定された５種類のＭＲＭトランジションの中で、その質量分析動作をＰＥＳＩイオン源の動作のタイミングと同期させたいＭＲＭトランジションをユーザに選択させる。また、特定のＭＲＭトランジションに対するＭＲＭ測定をＰＥＳＩイオン源の動作のタイミングと同期させる測定モードのほかに、イオン源の動作に同期させるＭＲＭトランジションが一つに片寄らないように分散させる測定モード（以下「定量精度平均化測定モード」という）も用意されており、ユーザがこの測定モードを選択することもできる。
　いま一例として、５種類のＭＲＭトランジションの中で最も高い感度で分析したい成分に対応するＭＲＭトランジションがＭＲＭトランジション［１］であるとする。この場合、ユーザはイオン源の動作タイミングと同期させたいＭＲＭトランジションとしてＭＲＭトランジション［１］を選択指示する。
　上述したように分析シーケンス作成部２５２は５種類のＭＲＭトランジション［１］～［５］におけるＭＲＭ測定を１回ずつ実行するＭＲＭ測定サイクルを実行する分析シーケンスを作成するが、１回のＭＲＭトランジションに対するＭＲＭ測定におけるデータ取込時間、つまりドウェルタイムは分析条件の一つとしてデフォルトで或いはユーザの設定により定まっている。そのため、ＭＲＭ測定サイクルの実行時間であるループタイムは決まっており、ＭＲＭ測定サイクルをＮ回（Ｎは１以上の整数）繰り返す時間の長さもＮが決まれば決まることになる。上述したように、Ｎ回のＭＲＭ測定サイクルの実行時間がイオン発生持続時間以下になるようにドウェルタイムやＮの値を決めておけば、どのＭＲＭ測定でも或る程度のイオン強度が得られることになるが、ＭＲＭトランジション［１］のＭＲＭ測定での感度が最大になるとは限らない。
　それに対し本実施例のＰＥＳＩ質量分析装置において同期制御部２５３は、ドウェルタイムから決まるループタイムと予め設定されているイオン発生持続時間とから、イオン発生持続時間以下となるＰＥＳＩサイクルの所要時間とその時間に対応するＭＲＭ測定サイクルの繰り返し回数Ｎとを決める。例えば、ループタイムが４０msecであり、イオン発生持続時間が１００msecである場合には、ＰＥＳＩサイクルの時間を８０msec、ＭＲＭ測定サイクルの繰り返し回数Ｎを２にすればよい。そして、図２に示すように、探針６の先端に試料を採取したあとに該探針６に高電圧の印加を開始するタイミング（図２中に上向き矢印で示すタイミング）が、ＭＲＭ測定サイクル中で１番目に実施されるＭＲＭトランジション［１］についてのＭＲＭ測定の直前になるように、イオン化制御部２５４及び質量分析制御部２５５の動作をそれぞれ制御する。
　但し、例えばイオン化制御部２５４はＰＥＳＩサイクルの時間を８０msecとして試料採取動作及びイオン化動作を繰り返し実施するように各部を制御し、同期制御部２５３は、各ＰＥＳＩサイクル中の高電圧印加開始のタイミングに、ＭＲＭ測定サイクル中のＭＲＭトランジション［１］に対するＭＲＭ測定の開始のタイミングが同期するように、質量分析制御部２５５を制御してもよい。また、その逆に、質量分析制御部２５５はループタイムが４０msecであるＭＲＭ測定サイクルを繰り返し実施するように各部を制御し、同期制御部２５３は、各ＭＲＭ測定サイクル中のＭＲＭトランジション［１］に対するＭＲＭ測定の開始のタイミングに探針６への高電圧印加開始のタイミングが同期するようにイオン化制御部２５４を制御してもよい。
　図６に示したように、一般的には試料が付着している探針６に高電圧を印加し始めた時点から少しの間、盛んにイオンが発生し、そのあと次第にイオンの発生量は減少する。そのため、各ＭＲＭ測定サイクルの中で１番目に実施されるＭＲＭトランジション［１］のＭＲＭ測定において感度は最も高くなる。データ処理部２９は異なるＭＲＭトランジションについて得られたイオン強度データに基づいてそれぞれマスクロマトグラムを作成し、そのマスクロマトグラム上で観測されるピークの面積値に基づいて目的成分の定量値を求める。高い感度での検出が可能なＭＲＭトランジション［１］に対応する目的成分については他の成分に比べてマスクロマトグラムの精度も高いので、高い定量性を達成することができる。
　５種類のＭＲＭトランジションの中で最も高い感度で分析したい成分のＭＲＭトランジションがＭＲＭトランジション［３］である場合には、分析実行前にユーザは、イオン源の動作のタイミングと同期させたいＭＲＭトランジションとしてＭＲＭトランジション［３］を選択指示すればよい。その場合には、探針６の先端に試料を採取したあとに該探針６に高電圧の印加を開始するタイミングが、ＭＲＭ測定サイクルの中の３番目に実施されるＭＲＭトランジション［３］についてのＭＲＭ測定の直前になるように、イオン化制御部２５４及び質量分析制御部２５５の制御動作はそれぞれ制御される。
　次に、ユーザにより上記定量精度平均化測定モードが選択された場合の制御動作を図３により説明する。
　この場合、分析シーケンス作成部２５２は上記の場合と同様に、５種類のＭＲＭトランジション［１］～［５］におけるＭＲＭ測定を１回ずつ実行するＭＲＭ測定サイクルを繰り返すような分析シーケンスを作成する。そして、質量分析制御部２５５は、作成された分析シーケンスに従ってＭＲＭ測定を繰り返すように各部を制御する。一方、同期制御部２５３は、探針６の先端に試料を採取したあとに該探針６に高電圧の印加を開始するタイミングが、Ｎ回のＭＲＭ測定サイクル毎に、一つのＭＲＭトランジションに対するＭＲＭ測定だけずれるように、イオン化制御部２５４の動作を制御する。これにより、図３に示すように、ＭＲＭトランジション［１］に対するＭＲＭ測定の実行開始直前に探針６への高電圧印加が開始されたＰＥＳＩサイクルの次のＰＥＳＩサイクルでは、ＭＲＭトランジション［２］に対するＭＲＭ測定の実行開始直前に探針６に高電圧印加が開始される。
　この定量精度平均化測定モードの場合、最もイオン量が多く発生する期間に実施されるＭＲＭ測定のＭＲＭトランジションが一つに片寄らず、全てのＭＲＭトランジションに対するＭＲＭ測定が順番に高い感度で実施されることになる。これにより、特定のＭＲＭトランジションではなく、全てのＭＲＭトランジションについて平均的に高い感度で分析を行うことができる。
　また、図２、図３に示した例では、実質的にイオンが発生していない試料採取期間にもＭＲＭ測定が実施されるため、そのＭＲＭ測定ではイオン強度が下がることになる。そこで、図４に示すように、Ｎ回のＭＲＭ測定サイクル中にＰＥＳＩイオン源における試料採取期間と同じ長さの分析休止期間を予め設けておき、同期制御部２５３はＰＥＳＩイオン源における試料採取期間にこの分析休止期間が来るように各部を制御してもよい。これにより、実質的にイオンが発生していない試料採取期間にはＭＲＭ測定が実施されないので、全てのＭＲＭトランジションについての感度のばらつきを一層軽減することができる。
　なお、上記実施例では質量分析部がトリプル四重極型質量分析装置であるが、質量分析部はＱ－ＴＯＦ型質量分析装置でもよい。また、ＭＳ／ＭＳ分析が可能な質量分析装置でなくてもよく、例えばシングルタイプの四重極型質量分析装置であってもよい。
　また、上記実施例は本発明の一例であり、本発明の趣旨の範囲で適宜変形、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明らかである。
１…イオン化室
２、３…中間真空室
４…分析室
５…探針ホルダ
６…探針
７…試料台
８…試料
１０…キャピラリ管
１１、１３、１６…イオンガイド
１２…スキマー
１４…前段四重極マスフィルタ
１５…コリジョンセル
１７…後段四重極マスフィルタ
１８…イオン検出器
２０…高電圧発生部
２１…探針駆動部
２３…試料台駆動部
２４…電圧発生部
２５…制御部
２５１…同期条件設定処理部
２５２…分析シーケンス作成部
２５３…同期制御部
２５４…イオン化制御部
２５５…質量分析制御部
２６…入力部
２７…表示部
２９…データ処理部
Ｃ…イオン光軸

Claims (7)

  1. 　導電性の探針、該探針の先端に試料を付着させるべく該探針又は試料の少なくとも一方を移動させる変位部、及び、前記探針に付着した試料中の成分をイオン化させるべく該探針に高電圧を印加する高電圧発生部、を具備するイオン源と、該イオン源で生成されたイオン又はそのイオンから派生するイオンを質量分析する質量分析部と、を具備する探針エレクトロスプレーイオン化質量分析装置において、
    　a)前記変位部により前記探針又は試料を移動させて該探針の先端に試料を付着させたあと該探針の先端を試料から離脱させる試料採取動作と、前記高電圧発生部により前記探針に高電圧を印加して試料成分をイオン化するイオン化動作と、を繰り返すように前記変位部及び前記高電圧発生部を制御するイオン化制御部と、
    　b)予め設定された複数のイオン種をターゲットとする質量分析を順番に実行するサイクルを繰り返すように前記質量分析部を制御する質量分析制御部と、
    　c)前記複数のイオン種の中で予めユーザにより設定されたイオン種をターゲットとする質量分析の実行のタイミングと前記イオン源での試料採取動作及びイオン化動作の繰り返しにおける所定のタイミングとを同期させるように前記イオン化制御部及び／又は前記質量分析制御部の制御動作を統括的に制御する同期制御部と、
    　を備えることを特徴とする探針エレクトロスプレーイオン化質量分析装置。
  2. 　請求項１に記載の探針エレクトロスプレーイオン化質量分析装置であって、
    　前記同期制御部は、予め設定された特定の一つのイオン種をターゲットとする質量分析の実行のタイミングと前記イオン源での一連の試料採取動作及びイオン化動作における所定のタイミングとを、その試料採取動作及びイオン化動作の複数回の繰り返しに亘って同期させるように、前記イオン化制御部及び／又は前記質量分析制御部を制御することを特徴とする探針エレクトロスプレーイオン化質量分析装置。
  3. 　請求項１に記載の探針エレクトロスプレーイオン化質量分析装置であって、
    　前記同期制御部は、前記イオン源での一連の試料採取動作及びイオン化動作を１又は複数回行う毎に、予め設定された複数のイオン種の中で前記イオン源での試料採取動作及びイオン化動作の繰り返しにおける所定のタイミングとその質量分析の実行のタイミングを同期させるイオン種を変更するように、前記イオン化制御部及び／又は前記質量分析制御部を制御することを特徴とする探針エレクトロスプレーイオン化質量分析装置。
  4. 　請求項１に記載の探針エレクトロスプレーイオン化質量分析装置であって、
    　前記質量分析部での質量分析のターゲットとされる複数のイオン種の中で、前記イオン源での試料採取動作及びイオン化動作の繰り返しにおける所定のタイミングと質量分析動作を同期させたいイオン種をユーザに設定させる同期条件設定部、をさらに備えることを特徴とする探針エレクトロスプレーイオン化質量分析装置。
  5. 　請求項１に記載の探針エレクトロスプレーイオン化質量分析装置であって、
    　前記同期条件設定部は、前記イオン源での試料採取動作及びイオン化動作の繰り返しにおける所定のタイミングと質量分析動作を同期させるイオン種が時間経過に伴って変更されるモードの選択が可能であることを特徴とする探針エレクトロスプレーイオン化質量分析装置。
  6. 　請求項１～３のいずれか１項に記載の探針エレクトロスプレーイオン化質量分析装置であって、
    　前記所定のタイミングは前記探針への高電圧の印加開始時点であることを特徴とする探針エレクトロスプレーイオン化質量分析装置。
  7. 　請求項６に記載の探針エレクトロスプレーイオン化質量分析装置であって、
    　前記同期制御部は、前記高電圧発生部から前記探針へ電圧が印加されていない期間に前記質量分析部での質量分析動作を休止するように前記質量分析部を制御することを特徴とする探針エレクトロスプレーイオン化質量分析装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022249291A1 (ja) * 2021-05-25 2022-12-01 株式会社島津製作所 探針エレクトロスプレーイオン化質量分析装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013234859A (ja) * 2012-05-07 2013-11-21 Shimadzu Corp クロマトグラフ質量分析用データ処理装置
JP2014044110A (ja) 2012-08-27 2014-03-13 Shimadzu Corp 質量分析装置、及び該装置を用いた癌診断装置
WO2016027319A1 (ja) 2014-08-20 2016-02-25 株式会社島津製作所 質量分析装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100311176A1 (en) * 2007-05-23 2010-12-09 Applied Biosystems, Llc Method of mass analysis of target molecules in complex mixtures
US8710436B2 (en) * 2012-09-07 2014-04-29 Canon Kabushiki Kaisha Ionization device, mass spectrometer including the ionization device, and image generation system including the ionization device
US9269557B2 (en) * 2012-09-07 2016-02-23 Canon Kabushiki Kaisha Ionization device, mass spectrometer including the ionization device, and image generation system including the ionization device
US9064680B2 (en) * 2013-05-01 2015-06-23 Ut-Battelle, Llc AFM fluid delivery/liquid extraction surface sampling/electrostatic spray cantilever probe
US9230787B2 (en) 2013-08-02 2016-01-05 Canon Kabushiki Kaisha Ionization apparatus, mass spectrometer including ionization apparatus, and image forming system
JP2015032463A (ja) * 2013-08-02 2015-02-16 キヤノン株式会社 質量分析装置、質量分析方法および画像化システム
JP6339883B2 (ja) 2013-08-02 2018-06-06 キヤノン株式会社 イオン化装置、それを有する質量分析装置及び画像作成システム
US9390901B2 (en) * 2014-10-31 2016-07-12 Ut-Battelle, Llc System and method for liquid extraction electrospray-assisted sample transfer to solution for chemical analysis
US9875884B2 (en) * 2015-02-28 2018-01-23 Agilent Technologies, Inc. Ambient desorption, ionization, and excitation for spectrometry
WO2017154153A1 (ja) 2016-03-09 2017-09-14 株式会社島津製作所 質量分析装置及び該装置を用いた生体試料の分析方法
US9899204B2 (en) * 2016-06-03 2018-02-20 Thermo Finnigan Llc Mass spectrometry analysis of biomolecules by multiple charge state selection using a concurrent precursor isolation technique
US11219393B2 (en) * 2018-07-12 2022-01-11 Trace Matters Scientific Llc Mass spectrometry system and method for analyzing biological samples

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013234859A (ja) * 2012-05-07 2013-11-21 Shimadzu Corp クロマトグラフ質量分析用データ処理装置
JP2014044110A (ja) 2012-08-27 2014-03-13 Shimadzu Corp 質量分析装置、及び該装置を用いた癌診断装置
WO2016027319A1 (ja) 2014-08-20 2016-02-25 株式会社島津製作所 質量分析装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YUMI HAYASHI, TASUKU MURATA, KAZUMI YOKOTA, KORETSUGU OGATA, HIROSHI TANIHATA, KEI ZAITSU: "Development of an in vivo real-time monitoring technique by PESI/MS/MS", SHIMADZU REVIEW, vol. 74, no. 1-2, 20 September 2017 (2017-09-20), pages 19 - 26, XP009522555, ISSN: 0371-005X *
YUMI HAYASHI: "Construction of in vivo real-time monitoring method by PESI/MS/MS", SHIMADZU REVIEW, vol. 74, no. 1 and 2, 20 September 2017 (2017-09-20)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022249291A1 (ja) * 2021-05-25 2022-12-01 株式会社島津製作所 探針エレクトロスプレーイオン化質量分析装置

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