本発明に係る質量分析装置の一実施例に� ��いて図面を参照して説明する。図1はこの質 量分析装置の全体構成図である。

 質量分析部1は、試料分子をイオン化する イオン源2、イオンをその内部空間に一時的� �蓄積するとともにその内部空間においてイ� �ンの衝突誘起解離を促進させる、三次元四� �極型のイオントラップ4、イオン源2で生成さ れたイオンを上記イオントラップ4まで案内� �るイオン光学系3、イオントラップ4から放出 されたイオンを質量(厳密には質量電荷比m/z)� ��応じて分離する飛行時間型質量分離器(TOF)5� ��TOF5により分離されたイオンを検出する検出 器6、を含む。

 分析制御部11は中央制御部10からの指示に基 づいて、上記質量分析部1の各部の動作を制� �することでMS ⁿ 分析を実行する。またデータ処理部12は検出� ��6で得られた検出信号を受けてデジタル化し 、後述するようなプリカーサイオン選択処理 を含めて所定のデータ処理を実行する。中央 制御部10にはユーザーインターフェースとし� ��の操作部13及び表示部14が接続されている。 なお、中央制御部10、分析制御部11、及びデ� �タ処理部12の大部分は所定の制御/処理ソフ� �ウエアを搭載したパーソナルコンピュータ� �より具現化することができる。

 上記構成の質量分析装置の基本的な動作を� ��略的に説明する。開裂操作を伴わない通常� ��質量分析(=MS ¹ 分析)を実行する際には、分析制御部11の制御 の下に、イオン源2は試料分子をイオン化し� �それにより発生した各種イオンがイオン光� �系3を経てイオントラップ4の内部に導入され る。イオントラップ4では、図示しない電源� �り各電極に印加される高周波電圧により形� �される四重極電場によって、イオンは一旦� �捉される。イオントラップ4の内部に捕捉さ� ��たイオンは、所定のタイミングで一斉に運� ��エネルギーを付与されてイオントラップ4か ら放出され、TOF5に導入される。つまり、イ� �ントラップ4がTOF5に対するイオンの飛行の出 発点となる。TOF5の飛行空間を飛行する間に� �量に応じて各イオンには時間差が生じ、順� �に検出器6に到達して検出される。

 この検出信号を受けたデータ処理部12は、TO F5における飛行時間を質量に換算して、横軸� ��質量、縦軸を相対強度とするマススペクト� ��を作成し、中央制御部10を介して表示部14の 画面上にマススペクトルを表示させる。この 質量分析結果に基づいて、分析担当者は1段� �開裂操作を伴うMS ² (=MS/MS)分析の対象となるプリカーサイオンを� ��定する。

 分析担当者が例えばプリカーサイオンの質� ��を操作部13より入力した上でMS ² 分析の実行を指示すると、分析制御部11の制� ��の下に、イオン源2は試料分子をイオン化し 、発生した各種イオンはイオン光学系3を経� �イオントラップ4に導入される。イオントラ� ��プ4では上述したような四重極電場によって イオンが一旦捕捉されるが、その直後に、先 に設定されたプリカーサイオンを除く他の不 所望のイオンが発散するような電圧が各電極 に印加される。これにより、プリカーサイオ ンのみがイオントラップ4の内部に残される(� ��リカーサイオンの選別)。さらにそこに外部 より所定のCIDガスが導入され、プリカーサイ オンはCIDガスと衝突することで開裂し、開裂 の態様によって各種のプロダクトイオンが生 成される。

 開裂により生じたプロダクトイオン(及びプ リカーサイオンが残っている場合には該イオ ンも)は所定のタイミングで一斉にイオント� �ップ4から放出され、TOF5に導入される。そし て、通常の質量分析と同様に、TOF5の飛行空� �を飛行する間に質量に応じて各イオンには� �間差が生じ、順番に検出器6に到達して検出� ��れる。この検出信号を受けたデータ処理部1 2は、TOF5における飛行時間を質量に換算してM S ² スペクトルを作成し、中央制御部10を介して� ��示部14の画面上にMS ² スペクトルを表示させる。

 イオントラップ4内で開裂して生成したプロ ダクトイオンの1つを再びプリカーサイオン� �して選別した後に、該プリカーサイオンをCI Dにより開裂させる、という開裂操作を複数� �繰り返すことで、n=3以上のMS ⁿ 分析を実行することができる。理論的には開 裂操作の繰り返しの段数には制限はないが、 実際上はnの最大値は3~6程度の範囲である。

 本実施例の質量分析装置におけるデータ処� ��部12では、例えば上述のようなMS ² 分析による検出信号を受けて、開裂操作を1� �増やしたMS ³ 分析のためのプリカーサイオンの選択処理を 行い、中央制御部10を介してそのプリカーサ� ��オンの選択情報を受けた分析制御部11は、� �該プリカーサイオンを2段目の開裂操作のプ� ��カーサイオンとしたMS ³ 分析を実行するように質量分析部1を制御す� �。こうした手順について図2~図6を参照して� �明する。

 ここでは一例として、化学構造が既知で� ��る親化合物Aに由来する代謝物Bの構造解析� �する場合について説明する。図2は本実施例� ��質量分析装置における特徴的な処理及び制� ��動作を示すフローチャートである。

 まず、図1に示した質量分析装置を用いて、 親化合物Aに対するMS ² 分析と代謝物Bに対するMS ² 分析とをそれぞれ実行し、MS ² スペクトルデータを収集する(ステップS1)。� �のとき、親化合物Aに対するMS ² 分析ではプリカーサイオンの質量が475、代謝 物Bに対するMS ² 分析ではプリカーサイオンの質量が455である 。図3は親化合物Aと代謝物Bとに対するそれぞ れのMS ² スペクトルの一例を示す図である。プリカー サイオンに対応するピークは実際には存在し ないが、ここでは後述の説明の理解を容易に するために点線で示している。図3に示したMS ² スペクトルはプロダクトイオンの強度を示す マススペクトルであるので、以下の説明では プロダクトイオンスペクトルと呼ぶ。

 上述のようにデータが収集され、データ� ��理が開始されると、データ処理部12では、� �集したデータに基づいて、図3に示したよう� ��、プロダクトイオンスペクトルをそれぞれ� ��成する(ステップS2)。この際に、質量と強度 とを対応付けたピークリストが作成される。 つまり、このピークリストに挙げられたピー クを、横軸が質量、縦軸が強度であるグラフ 上に描出したものがプロダクトイオンスペク トルである。

 次に、親化合物Aと代謝物Bのそれぞれにつ� �て、プロダクトイオンスペクトルに現れる(� ��記ピークリストに挙げられている)各プロダ クトイオンの質量とプリカーサイオンの質量 との質量差を順番に計算し、この質量差とそ の質量差の由来となったプロダクトイオンの 強度とを対応付けた質量差ピークリストを作 成する。例えば図3(a)の例で説明すると、プ� �カーサイオンの質量は475であるから、質量� �150であるプロダクトイオンに対応する質量� �は325であり、この質量差と質量が150である� �ロダクトイオンピークの強度とを対応付け� �ものが、質量差ピークリストに挙げられる� �プロダクトイオンスペクトルに現れている� �ピークについて同様の処理が行われること� �質量差ピークリストができあがり、そのピ� �クリストに挙げられたピークを、横軸が質� �、縦軸が強度であるグラフ上に描出したも� �がMS ² 質量差スペクトルである。図3(b)のMS ² スペクトルを元に求めたMS ² 質量差スペクトルが図3(c)である。上記質量� �は開裂によってプリカーサイオンから脱離� �た断片の質量に相当し、プリカーサイオン� �1価である場合を想定すると、脱離する断片� ��中性分子である。そこで、ここでは、MS ² 質量差スペクトルをニュートラルロススペク トルと呼ぶ(ステップS3)。

 ステップS2、S3の処理により、親化合物A� �ついてのプロダクトイオンスペクトル及び� �ュートラルロススペクトルと、代謝物Bにつ� ��てのプロダクトイオンスペクトル及びニュ� ��トラルロススペクトルとが作成される。次� ��で、親化合物Aについての質量差ピークリス トと代謝物Bについての質量差ピークリスト� �を比較し、同一の質量を有するピークをニ� �ートラルロススペクトル上での共通ピーク� �して抽出する(ステップS4)。

 ここで、ニュートラルロススペクトル上で� ��共通ピークの意味について図4により説明す る。いま、図4(a)に模式的に示すような化学� �造の親化合物Aの構造の一部が代謝により修� ��され、図4(b)に模式的に示すような化学構造 を有する代謝物Bに変化したとする。この親� �合物A、代謝物BがそれぞれMS ² 分析において開裂操作を受け、図中のWの位� �で結合が切れたとすると、一方の断片は構� �が同じ共通部分、他方の断片は代謝による� �飾の影響を受けた差異部分となる。いま、� �裂操作によって差異部分がイオンとして残� �、共通部分が中性分子として脱離するとす� �と、親化合物A及び代謝物Bのニュートラルロ ススペクトル上では共通部分が共通ピークと して現れる。上述のように、元のプリカーサ イオンから上記中性分子が脱離したのがプロ ダクトイオンであるから、そのプリカーサイ オンの質量から共通ピークに対応する質量を 差し引いた残りは、差異部分の質量に相当す る筈である。

 そこで次に、代謝物Bのニュートラルロス スペクトルに現れる1乃至複数の共通ピーク� �対をなす相補ピークの質量を求める。ここ� �「対をなす」との意味は、共通ピークの質� �と相補ピークの質量とを加算したものがプ� �カーサイオンの質量となることであり、プ� �カーサイオンの質量からその共通ピークの� �量を差し引くことで、対となる相補ピーク� �質量を求めることができる。例えば、図3(c)� ��おいて、質量90のピークはニュートラルロ� �スペクトル上で共通ピークであるが、これ� �相補ピークは、プロダクトイオンスペクト� �において、プリカーサイオンの質量455から90 を差し引いた365を質量とするピークである。 こうして、ニュートラルロススペクトル上の 全ての共通ピークに対応する相補ピークの質 量を求め、ピークリストから相補ピークを抽 出する(ステップS5)。

 なお、ステップS2、S3で作成された4つの� �ススペクトル(プロダクトイオンスペクトル� ��びニュートラルロススペクトル)は、次のよ うに表示部14の同一表示画面内に表示すると� ��い。ここでは、図5に示すように、代謝物B� �プロダクトイオンスペクトルP1と親化合物A� �プロダクトイオンスペクトルP4とを水平な質 量軸を中心に上下対称配置とし、代謝物Bの� �ュートラルロススペクトルP2と親化合物Aの� �ュートラルロススペクトルP3とを同じく水平 な質量軸を中心に上下対称配置とし、さらに 水平方向に隣接するプロダクトイオンスペク トルとニュートラルロススペクトルとは垂直 な強度軸を中心に左右対称配置とする。

 図6は、図3に示した親化合物A及び代謝物B のプロダクトイオンスペクトルと、これから 得られるニュートラルロススペクトルとを表 示統合処理した場合の一例である。ここで、 共通ピークは質量軸を中心にして垂直方向に 上下に延伸する線で表されるが、代謝物Bの� �ュートラルロススペクトルにおいて共通ピ� �クが目立つようにするために、他のピーク� �は異なる表示色で以て描出するように表示� �を設定し、代謝物Bのプロダクトイオンスペ� ��トルにおいて相補ピークが目立つようにす� ��ために、他のピークとは異なる表示色で以� ��描出するように表示色を設定する。但し、� ��6では表示色の相違を表現できないので、共 通ピークで表示色を変える部分を点線で示し 、相補ピークで表示色を変える部分を一点鎖 線で示している。例えば、共通ピークは赤色 、相補ピークは青色、それ以外のピークは黒 色の表示色とすればよい。なお、図6では共� �ピークと相補ピークとの関係を矢印で示し� �いるが、この矢印は表示画面に現れるよう� �してもしなくてもよい。

 この例では、プロダクトイオンスペクトル� ��で、質量355、365の2個所に相補ピークが出現 している。上述のようにこの相補ピークの質 量を持つイオンは代謝物Bにおいて差異部分� �つまりは代謝部位に対応したものである可� �性が高いので、データ処理部12はその相補ピ ークの質量情報を分析制御部11へと送る。こ� ��に応じて、分析制御部11は、この質量を代� �物Bに対するMS ³ 分析の2段目の開裂操作の際のプリカーサイ� �ンとして設定する(ステップS6)。なお、MS ³ 分析の1段目の開裂操作の際のプリカーサイ� �ンは、MS ² 分析時と同じ質量455のイオンである。そして 、代謝物Bに対するMS ³ 分析の実行が指示されると、分析制御部11は� ��上述のように設定されたプリカーサイオン� ��対象として開裂操作を行ってMS ³ 分析のデータを収集する(ステップS7)。

 以上のように、本実施例の質量分析装置で� ��、代謝物Bを特徴付ける代謝部位に対応する イオンが自動的にプリカーサイオンに設定さ れ、MS ³ 分析が実行される。なお、相補ピークに対応 したイオンを自動的にプリカーサイオンに設 定するのではなく、プリカーサイオンの候補 として高い優先度を与え、代謝物BのMS ⁿ 分析実行時に優先度の高いものから順にMS ⁿ 分析を実行するようにしてもよい。この場合 、上記プリカーサイオンの選択処理により高 い優先度が与えられても、例えば分析担当者 の判断により、意図的に優先度を下げてMS ³ 分析を行わないようにすることもできる。

 上記実施例は、親化合物Aと代謝物Bとの構� �上の差異部分がMS ² 分析の結果、ニュートラルロススペクトルに 現れる場合であるが、当該差異部分が中性分 子として脱離し、共通部分がイオンとして残 る場合には、上記手法は適用できない。そこ で、その場合には、上記ステップS4と同様の� ��法により、プロダクトイオンスペクトル上� ��共通ピークを抽出し、この共通ピークに対� ��するイオンは代謝物Bの代謝部位を特徴付け るものではないと判断して、MS ³ 分析の際のプリカーサイオンから除外したり 、或いは優先度を低く設定したりするとよい 。これにより、プロダクトイオンスペクトル からMS ³ 分析のプリカーサイオンを選択する際に、有 益な情報をもたらさないピークを予め除外で きるのでプリカーサイオンの絞り込みが容易 になり、結果的に、構造解析の効率向上を図 ることができる。

 また、上記実施例ではMS ² 分析で得られる結果を用いて上記のようなプ リカーサイオンの選択処理を実行したが、MS ³ 分析、MS ⁴ 分析等、2以上の任意のnに対するMS ⁿ 分析で得られる結果に対し上記処理を適用で きることは当然である。

 さらにまた、それ以外の点において、本� ��明の趣旨の範囲で適宜に変更、修正、追加� ��行っても本願請求の範囲に包含されること� ��当然である。