[发明专利]离子分析装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种使源自试样成分的离子裂解并对通过该裂解而生成的碎片离子进行分析的离子分析装置。本发明所涉及的离子分析装置特别适用于根据质荷比来分离并检测通过裂解而生成的碎片离子的质谱分析装置、根据离子迁移率来分离并检测通过裂解而生成的碎片离子的离子迁移率计、或者将二者进行组合而得到的离子迁移率-质谱分析装置等。

背景技术

为了识别高分子化合物或分析其构造，近年来广泛利用如下一种质量分析法：使源自目标化合物的离子裂解，根据质荷比来分离并检测由此生成的碎片离子(或产物离子)。作为这种用于质谱分析的装置，离子阱飞行时间质谱分析装置等被熟知。在这样的质谱分析装置中，作为将在离子阱中捕获到的分子量大的离子进行裂解的方法，低能量碰撞诱导裂解(CID＝Collision In duced Dissociation)最为普遍，但在源自蛋白质、肽的离子的裂解中还广泛使用了电子转移裂解(ETD＝Electron Transfer Dissociation)、电子捕获裂解(ECD＝Electron Capture Dissociation)等。

在ETD中，将负的分子离子作为反应离子向离子阱内照射，使该反应离子在离子阱内与源自试样成分的离子碰撞来发生相互作用。反应离子的电子通过该相互作用而向源自试样成分的离子的质子移动，该质子变化为氢自由基。通过该反应而生成的离子发生自由基结合异常地裂解。此时的反应能够用以下的式子表示。

[M+nH]ⁿ⁺+A^-→{[M+nH]^(n-1)+}*+A→裂解

在此，M是目标分子，H是质子，A^-是反应离子，n是正整数，*表示自由基状态。

另一方面，在ECD中，向离子阱内照射电子，在离子阱内使电子施加于源自试样成分的离子的质子。由此，该质子变化为氢自由基，通过该反应生成的离子的自由基结合异常地裂解。此时的反应能够用以下的式子表示。

[M+nH]ⁿ⁺+e^-→{[M+nH]^(n-1)+}*→裂解

ETD、ECD与CID等碰撞性裂解法不同，是不成对电子诱导型的裂解法，因此异常地引起肽主链的N-Cα键的断裂。因此，广泛地生成在低能量CID中难以生成的c/z系列的碎片离子。另外，以保持糖链等修饰位点的状态发生断裂，因此易于进行修饰物的识别、修饰位点的确定，对高分子化合物的构造分析有用。

然而，在ETD、ECD中，如观察上述的反应式所了解的那样，源自试样成分的1价离子在自由基反应后立即中性化，因此在理论上只能进行2价以上的多价离子的裂解。另外，一般仅对正离子有效而难以使负离子裂解。另外，在每一次裂解中离子的价数减少，因此为了生成含有氨基酸的侧链的亚胺离子而进行多次裂解这样的操作仅适用于具有氨基酸残基数以上的价数的离子。并且，为了向离子阱内照射负离子、电子之类的带电粒子，需要使用单透镜(einzel lens)等带电粒子光学系统。

上述ETD、ECD是利用了带电粒子的不成对电子诱导型裂解法，但还已知一种使用了作为非带电粒子的中性自由基粒子来替代带电粒子的不成对电子诱导型裂解法。例如在非专利文献1、专利文献1等中公开了如下一种方法：通过对在大气压环境下输送的源自试样成分的离子照射羟基自由基(OH自由基)来裂解离子。

然而，使用了羟基自由基的上述不成对电子诱导型裂解法存在在大气压环境中进行裂解这样的制约。在普通的质谱分析装置中离子阱被配设在真空环境中，因此在这样的离子阱内的离子的裂解中不能利用上述裂解法。

作为在真空环境下进行使用了中性自由基粒子的不成对电子诱导型裂解的例子，在非专利文献2、3等中有报告。在非专利文献2中得出以下结论：虽然进行了通过对在傅立叶变换离子回旋共振质谱分析装置(FT-ICR MS)的分析室(Cell)中捕获到的1价的肽离子照射氢自由基来与ECD、ETD同样地发生不成对电子诱导型的裂解的尝试，但没能确认到离子的裂解。另外在非专利文献3中得出以下报告：虽然进行了非专利文献2中的实验的追加尝试，但仍然无法实现裂解。