CN103222030A - Ms/ms型质谱分析装置及该装置用程序 - Google Patents
Ms/ms型质谱分析装置及该装置用程序 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及使用MS/MS型质谱分析装置来进行多反应监测(Multiple Reaction Monitoring，MRM)时的产物离子的选择方法。对于某种前体离子，准备使如下的参数发生变化的多个产物离子扫描事件，所述参数是决定前体离子的开裂条件的参数。接着，将前体离子导入至撞池，并执行所述多个产物离子扫描事件，借此，获得与各产物离子扫描事件相对应的多个质谱。接着，(1)对所述多个质谱进行比较，选择与出现频率最高的质量峰值相当的离子作为产物离子，或者(2)选择如下的离子作为产物离子，所述离子是对所述多个质谱进行积分时，积分所得的信号强度最大的离子。借此，能够选择相对于某种前体离子的最佳的产物离子。
Description
技术领域
本发明涉及MS/MS型质谱分析装置及该装置中所使用的程序(program)，所述MS/MS型质谱分析装置借由碰撞诱导解离(CID＝Collision-InducedDissociation)来使具有特定质荷比(m/z)的离子(ion)开裂，对借此产生的产物离子(product ion)(碎片离子(fragment ion))进行质谱分析。
背景技术
为了对分子量大的物质进行鉴定，或为了对该物质的构造进行解析，MS/MS分析(也称为串联(tandem)分析)这一方法已作为质谱分析的一个方法而为人所知。作为典型的MS/MS型质谱分析装置，已有三重四极杆(Triple Quadrupole，TQ)型质谱分析装置。图2是专利文献1等所揭示的一般的三重四极杆型质谱分析装置的概略构成图。
所述质谱分析装置在由未图示的真空泵(vacuum pump)进行真空排气的分析室1的内部，包括：离子源2，使作为分析对象的试料离子化；三段的四极杆3、5、6，分别包含四根杆电极(rod electrode)；以及检测器7，对离子进行检测，并将对应于离子量的检测信号予以输出。将对直流电压与高频电压进行合成所得的电压施加至第一段四极杆3，利用借此产生的电场的作用，仅挑选出离子源2所产生的各种离子中的具有特定质荷比的目标离子作为前体离子(precursor ion)。
第二段四极杆5收纳在密闭性高的撞池(collision cell)4内。例如将氩(Ar)等CID气体导入至所述撞池4内。从第一段四极杆3输送至第二段四极杆5的前体离子在撞池4内与CID气体发生碰撞，因碰撞诱导解离而开裂，从而产生产物离子。所述开裂的形态为各种形态，因此，通常会由一种前体离子产生质荷比不同的多种产物离子。所述各种产物离子离开撞池4，并被导入至第三段四极杆6。通常，仅将高频电压施加至第二段四极杆5，或将如下的电压施加至第二段四极杆5，该电压是直流偏置电压(bias voltage)与高频电压相加所得的电压，所述第二段四极杆5作为离子引导器(ion guide)而发挥功能，该离子引导器一面使离子聚敛，一面将离子输送至后段。
与第一段四极杆3同样地，将对直流电压与高频电压进行合成所得的电压施加至第三段四极杆6。利用借此产生的电场的作用，在第三段四极杆6中仅挑选出具有特定质荷比的产物离子，接着该产物离子到达检测器7。适当地使施加至第三段四极杆6的直流电压及高频电压发生变化，借此，可扫描(产物离子扫描(product ion scan))出能够通过第三段四极杆6的离子的质荷比。在此情况下，未图示的数据(data)处理部可基于检测器7所获得的检测信号，制成因目标离子开裂而产生的产物离子的质谱(massspectrum)(MS/MS色谱)。此外，也可执行前体离子扫描(precursor ionscan)或中性丢失扫描(neutral loss scan)等，所述前体离子扫描检索产生特定的产物离子的全部的前体离子，所述中性丢失扫描检索特定的部分构造已脱离的全部的前体离子。
另外，在使用了所述MS/MS型质谱分析装置作为液相色谱仪(LiquidChromatograph，LC)或气相色谱仪(Gas Chromatograph，GC)的检测器的LC/MS/MS、GC/MS/MS等装置中，为了对试料中所含的多种成分进行同时分析(simultaneous analysis)(鉴定及定量)，经常使用被称为多反应监测(Multiple Reaction Monitoring，MRM)的方法。在MRM测定中，预先决定针对各成分而由第一段四极杆3挑选的一种或多种前体离子的质荷比、及针对各前体离子而由第三段四极杆6挑选、测定的一种或多种产物离子的质荷比。试料中所含的多种成分在前段的LC或GC中会随着时间而被分离，因此，根据各成分的洗提时间(保持时间)，分别改换所述规定的前体离子与产物离子的质荷比的组合，借此，可高精度且高感度地求出源于各成分的离子的信号强度，并可高精度、高感度地对试料进行定量测定。
为了利用MRM测定来进行高精度、高感度的分析，重要的是针对各成分而正确地选择前体离子与产物离子。其中，只要选择针对各成分而决定的前体离子即可，但产物离子会根据从前体离子产生(开裂)时的形态而发生变化，因此，必须预先决定对所述产物离子产生影响的各种参数(parameter)(例如施加至各四极杆的直流电压、交流电压等)的最佳值。
以往，利用如下所述的方法来自动选择所述最佳值。
1)改变各种参数，准备多个用以进行产物离子扫描分析的设定(以下称为“产物离子扫描事件(event)”)。
2)依次执行全部的产物离子扫描事件。
3)按照强度从高至低的顺序，从全部的产物离子扫描事件的执行结果的质谱中，选择一个或多个m/z。此时，将允许幅度(例如±0.5m/z等)的范围内的m/z视为一个m/z。
4)将产生了已选择的m/z的产物离子扫描事件的参数设为最佳值。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平7-201304号公报
发明内容
发明要解决的课题
所述现有方法根据条件仅选择最大强度，因此，存在如下的可能性，即，会从仅在片面的条件下产生的质谱选择峰值(peak)。因此，有时会选择在分析数据的再现性等方面不恰当的产物离子，使用者(user)必须进行如下的作业，即，重新研究自动选择工序(process)所获得的数据，并重新从多个候选中选择产物离子。
本发明是为了解决所述问题而成的发明，本发明的目的在于提供如下的MS/MS型质谱分析装置，该MS/MS型质谱分析装置可以更高的概率来选择最佳的产物离子。
解决课题的手段
为了解决所述问题而成的本申请的发明包括：第一质量分离部，挑选各种离子中的具有特定质荷比的离子作为前体离子；离子开裂部，使所述前体离子开裂；第二质量分离部，挑选因开裂而产生的各种产物离子中的具有特定质荷比的离子；检测器，对所述第二质量分离部所挑选的产物离子进行检测；以及控制部，对所述第一质量分离部、离子开裂部、第二质量分离部、及检测器进行控制并执行分析，对因执行分析而产生的数据进行解析，所述MS/MS型质谱分析装置的特征在于：所述控制部包括
a)事件准备部，针对某种成分的前体离子，准备使离子开裂部及第二质量分离部中的至少一个部分的条件发生变化的产物离子扫描事件、及不使条件发生变化的产物离子扫描事件中的多个产物离子扫描事件；
b)事件执行部，执行已准备的多个产物离子扫描事件；以及
c)检测部，从已执行的全部的产物离子扫描事件所产生的全部的质谱中，检测出出现频率最高的质量峰值(mass peak)。
在本发明的MS/MS型质谱分析装置中，控制部的事件准备部从如下所述的产物离子扫描事件中，选择、准备多个产物离子扫描事件。
1)使离子开裂部及第二质量分离部中的至少一个部分的条件发生变化的产物离子扫描事件
2)不使条件发生变化的产物离子扫描事件
事件执行部针对所述前体离子，依次执行以所述方式准备的多个产物离子扫描事件。针对被执行的各产物离子扫描事件而获得质谱，检测部从以所述方式获得的多个质谱中，检测出出现频率最高的质量峰值。将与所述质量峰值相对应的产物离子设为针对其前体离子而选择的产物离子，将与出现了所述质量峰值的质谱相对应的产物离子扫描事件的条件设为分析条件，对其成分进行分析。
再者，除了可选择出现频率最高的质量峰值之外，还可选择第二高的质量峰值、第三高的质量峰值等。
以往，由于检测出了具有最大强度的质量峰值，因此，导致会选择仅在某种特殊条件下出现的质量峰值，无法选择适当的产物离子，但在本发明的方法中，由于选择出现频率最高的质量峰值，因此，可选择适当的产物离子。
再者，在本发明的MS/MS型质谱分析装置中，代替从全部的质谱中检测出出现频率最高的质量峰值，控制部的检测部也可取得全部的质谱的加算值或平均值，并检测出所述加算值或平均值中最强的质量峰值。
另外，也可并非单纯相加/单纯取平均值，而是对各质谱进行加权，并检测出考虑了权重的加算值/平均值(加权加算值/加权平均值)中最强的质量峰值。
在任一种情况下，与如以往那样取得全部的质谱中的最大强度的质量峰值相比较，可选择更适当的产物离子。
所述事件准备部可自动地对各产物离子扫描事件的条件进行设定，也可由使用者输入该条件。
另外，本申请的发明的MS/MS型质谱分析装置用程序是MS/MS型质谱分析装置用的程序，所述MS/MS型质谱分析装置包括：第一质量分离部，挑选各种离子中的具有特定质荷比的离子作为前体离子；离子开裂部，使所述前体离子开裂；第二质量分离部，挑选因开裂而产生的各种产物离子中的具有特定质荷比的离子；检测器，对所述第二质量分离部所挑选的产物离子进行检测；以及控制部，对所述第一质量分离部、离子开裂部、第二质量分离部、及检测器进行控制并执行分析，对因执行分析而产生的数据进行解析，所述MS/MS型质谱分析装置用程序的特征在于包括：
a)事件准备部，准备使离子开裂部及第二质量分离部中的至少一个部分的条件发生变化的产物离子扫描事件、及不使条件发生变化的产物离子扫描事件中的多个产物离子扫描事件；
b)事件执行部，执行已准备的多个产物离子扫描事件；以及
c)检测部，从已执行的全部的产物离子扫描事件所产生的全部的质谱中，检测出出现频率最高的质量峰值。
所述程序也可发挥如上所述的各种功能(第二个之后的质量峰值的选择、利用加算值/平均值、加权加算值/加权平均值来进行的选择、及条件自动设定/使用者设定等)。
(发明的效果)
根据第一发明的MS/MS型质谱分析装置，可针对各前体离子，以更高的概率来选择最佳的产物离子，因此，可更高精度且更高感度地对试料的各成分进行分析。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的MS/MS型质谱分析装置的整体构成图。
图2是一般的MS/MS型质谱分析装置的整体构成图。
图3是在实施例的MS/MS型质谱分析装置中，为了决定前体离子与产物离子的质荷比的组合而由控制部预先进行的处理的流程图。
图4是用以对决定最佳产物离子的方法之一进行说明的质谱并记图。
图5是用以对决定最佳产物离子的其他方法进行说明的质谱重叠图。
具体实施方式
以下，参照附图来对本发明的MS/MS型质谱分析装置的一个实施例进行说明。图1是本实施例的MS/MS型质谱分析装置的整体构成图。再者，对与已说明的现有构成(图2)相同的构成要素附上相同的符号，并省略说明。
在本实施例的MS/MS型质谱分析装置中，在第一段四极杆3与第三段四极杆6之间配置有撞池4，以使前体离子开裂而产生各种产物离子，在所述撞池4的内部，配设有不具有质量分离(mass separation)功能的第二段四极杆5。第一段四极杆3及第三段四极杆6为四极杆滤质器(quadrupolemass filter)，第二段四极杆5仅为四极杆(或多极杆)的离子引导器。
对于撞池4而言，第二段四极杆5设置在由绝缘性构件形成的筒状体41内，在该筒状体41的离子射入侧端面设置有入口侧透镜电极(lenselectrode)42，在离子射出侧端面设置有出口侧透镜电极44。
将对直流电压与高频电压进行合成所得的电压从第一电源部11施加至第一段四极杆3，或将如下的电压从第一电源部11施加至第一段四极杆3，该电压是规定的直流偏置电压与所述合成所得的电压相加所得的电压。仅将高频电压从第二电源部12施加至第二段四极杆5，或将规定的直流偏置电压与所述高频电压相加所得的电压从第二电源部12施加至第二段四极杆5。将对直流电压与高频电压进行合成所得的电压从第三电源部13施加至第三段四极杆6，或将如下的电压从第三电源部13施加至第三段四极杆6，该电压是规定的直流偏置电压与所述合成所得的电压相加所得的电压。所述第一电源部至第三电源部11、12、13在包含电脑(computer)的控制部10的控制下进行动作。将规定的电压从直流电源部20分别施加至撞池4的入口侧透镜电极42及出口侧透镜电极44。
借由本实施例的MS/MS型质谱分析装置来进行MRM测定时的控制部10的动作如下所述。此处，设想如下的情况：将LC或GC连接于所述质谱分析装置的前段，随着时间的经过将如下的试料导入至质谱分析装置，该试料包含在LC或GC中随着时间而被分离的成分，借由MRM法来依次对所述试料中的成分进行检测。在MRM测定中，第一段四极杆3所挑选的前体离子的质荷比A、与第三段四极杆6所挑选的产物离子的质荷比a(a＜A)已固定，针对每个测定对象成分来设定不同的A、a。因此，在改换第一段四极杆3中的前体离子的质荷比的同时，改换第三段四极杆6中的产物离子的质荷比。所述前体离子与产物离子的质荷比的组合必须与保持时间相对应地作为分析条件之一，预先由分析人通过操作部30来设定，接着对如下的处理进行说明，该处理是为了决定所述前体离子与产物离子的质荷比的组合而预先进行的处理。
首先，使用者从操作部30输入将要分析的成分(步骤(step)S1)。为此，除了准备用手来输入成分名称的方法之外，还准备从显示部31的画面上所显示的内容中选择成分名称的方法。对于以所述方式输入的成分，控制部10借由参照预先准备的数据库(data base)来决定前体离子。决定前体离子之后，用以选择该前体离子的质荷比的第一段四极杆3的电压条件等自动地被决定。
接着，控制部10产生规定个数的(多个)产物离子扫描事件，该产物离子扫描事件设定了用以使所述前体离子开裂的撞池4的电压条件、或用以对产物离子进行扫描的第三段四极杆6的扫描条件等产物离子扫描条件(步骤S2～步骤S3)。可针对前体离子的每个种类，根据规定的算法(algorithm)自动地产生所述产物离子扫描事件，也可使用一部分或全部的使用者的参数输入值来产生所述产物离子扫描事件。另外，也可包含全部的条件相同的多个产物离子扫描事件。原因在于：由于所述产物离子扫描事件的执行时刻不同，因此，突发的噪声(noise)等对于结果造成的影响有可能会不同。
产生规定个数的产物离子扫描事件之后，控制部10依次执行所述产物离子扫描事件(步骤S4)。即，根据对于各产物离子扫描事件设定的条件，对第一电源部11、第二电源部12、直流电源部20、以及第三电源部13进行控制，选择规定的前体离子，使该规定的前体离子开裂，接着利用检测器7来进行检测，借此，针对各产物离子扫描事件而获得质谱。
执行全部的产物离子扫描事件之后，控制部对执行所述全部的产物离子扫描事件而获得的全部的质谱进行解析(步骤S5)，针对本前体离子而决定最佳的产物离子的峰值。此处的最佳产物离子峰值的决定法将在后文中详述。如此，决定前体离子与产物离子的质荷比的组合之后，对试料进行分析。此时，针对各成分，使用以所述方式决定的前体离子与产物离子的质荷比的组合(即，产物离子扫描条件)。
现对如下的方法进行叙述，该方法是从由全部的产物离子扫描事件获得的全部的质谱中，决定最佳的产物离子的峰值的方法。该方法之一是将全部的质谱中的出现频率最高的峰值设为最佳产物离子峰值的方法。再者，此时，将规定的允许幅度(例如±0.5m/z等)的范围内的m/z视为一个m/z。以往，有时会从仅在某些片面的条件下产生的质谱中选择峰值，但由于几乎不会高频率地产生此种峰值，因此，此种错误的峰值选择被防止。
根据图4，对利用如上所述的方法来选择最佳产物离子峰值的例子进行说明。在图4中，针对Da＝455.10的前体离子，分别在不同的条件(参数[0001]～参数[0008])下产生8个产物离子扫描事件，将执行所述8个产物离子扫描事件之后所得的质谱纵向排列地显示在显示部31中。在该例子中，仅在最初的产物离子扫描事件(“产物离子扫描事件#1”)中，特别地出现了m/z＝17的峰值p1，但在其他产物离子扫描事件中，未出现所述峰值。而且，由于所述峰值是全部的色谱中的最高的峰值，因此，在现有方法中，选择具有所述峰值的产物离子作为其前体离子的产物离子，并采纳其条件(参数[0001])作为其成分的分析条件。然而，由于在本发明的质谱分析装置中使用了所述方法，因此，会选择在产物离子扫描事件#2～#7这6个质谱中出现的峰值(m/z＝165)。此可谓是最稳定地产生的产物离子，因此，可以说是最适合于在其成分的分析过程中采纳的产物离子。
另外，作为从由全部的产物离子扫描事件获得的全部的质谱中决定最佳产物离子的峰值的其他方法，已有如下的方法，该方法针对全部的质谱，对各m/z的强度进行积分，并将达到最大强度的峰值设为最佳产物离子峰值。借此，也可防止错误地选择仅在某些片面的条件下出现的峰值。
根据图5来对该情况的例子进行说明。在图5中，将所述例子的8个产物离子扫描事件中所产生的质谱重叠地显示在显示部31的画面上。如上所述，在m/z＝17时出现了大峰值p1，m/z＝165的峰值出现在7个色谱中，因此，若对所述峰值进行积分，则远高于m/z＝17的峰值。因此，在该情况下，也与所述情况同样地选择m/z＝165的峰值。
再者，在数学上，选择全部的色谱的m/z强度的积分值的最大值，等同于选择全部的色谱的m/z强度的平均值的最大值，因此，也可选择平均值的最大值。
另外，也可并非单纯相加/单纯取平均值，而是对各质谱进行加权，并检测出考虑了权重的加算值/平均值(加权加算值/加权平均值)中最强的峰值。
所述各实施例均为本发明的一例，因此，显然即使在本发明的宗旨范围内适当地进行变形、追加及修正，也包含于本申请的范围内。
[符号的说明]
1：分析室
2：离子源
3：第一段四极杆
4：撞池
41：筒状体
42：入口侧透镜电极
44：出口侧透镜电极
5：第二段四极杆
6：第三段四极杆
7：检测器
8：数据处理部
10：控制部
101：事件设定部
11：第一电源部
12：第二电源部
13：第三电源部
20：直流电源部
30：操作部
31：显示部
Claims (6)
1.一种MS/MS型质谱分析装置，包括：
第一质量分离部，挑选各种离子中的具有特定质荷比的离子作为前体离子；
离子开裂部，使所述前体离子开裂；
第二质量分离部，挑选因开裂而产生的各种产物离子中的具有特定质荷比的离子；
检测器，对所述第二质量分离部所挑选的产物离子进行检测；以及
控制部，对所述第一质量分离部、所述离子开裂部、所述第二质量分离部、及所述检测器进行控制并执行分析，对因执行分析而产生的数据进行解析，
所述MS/MS型质谱分析装置的特征在于：
所述控制部包括
a)事件准备部，针对某种成分的前体离子，准备使离子开裂部及第二质量分离部中的至少一个部分的条件发生变化的产物离子扫描事件、及不使条件发生变化的产物离子扫描事件中的多个产物离子扫描事件；
b)事件执行部，执行已准备的多个产物离子扫描事件；以及
c)检测部，从已执行的全部的产物离子扫描事件所产生的全部的质谱中，检测出出现频率最高的质量峰值。
2.一种MS/MS型质谱分析装置，包括：
第一质量分离部，挑选各种离子中的具有特定质荷比的离子作为前体离子；
离子开裂部，使所述前体离子开裂；
第二质量分离部，挑选因开裂而产生的各种产物离子中的具有特定质荷比的离子；
检测器，对所述第二质量分离部所挑选的产物离子进行检测；以及
控制部，对所述第一质量分离部、所述离子开裂部、所述第二质量分离部、及所述检测器进行控制并执行分析，对因执行分析而产生的数据进行解析，
所述MS/MS型质谱分析装置的特征在于：
所述控制部包括
a)事件准备部，针对某种成分的前体离子，准备使离子开裂部及第二质量分离部中的至少一个部分的条件发生变化的产物离子扫描事件、及不使条件发生变化的产物离子扫描事件中的多个产物离子扫描事件；
b)事件执行部，执行已准备的多个产物离子扫描事件；以及
c)检测部，取得已执行的全部的产物离子扫描事件所产生的全部的质谱的加算值或平均值，并检测出所述加算值或平均值中最强的质量峰值。
3.根据权利要求2所述的MS/MS型质谱分析装置，其特征在于：
所述检测部对各质谱进行加权，并检测出进行了所述加权的加算值/平均值中最强的质量峰值。
4.一种MS/MS型质谱分析装置用程序，其是MS/MS型质谱分析装置用的程序，所述MS/MS型质谱分析装置包括：
第一质量分离部，挑选各种离子中的具有特定质荷比的离子作为前体离子；
离子开裂部，使所述前体离子开裂；
第二质量分离部，挑选因开裂而产生的各种产物离子中的具有特定质荷比的离子；
检测器，对所述第二质量分离部所挑选的产物离子进行检测；以及
控制部，包括电脑，对所述第一质量分离部、所述离子开裂部、所述第二质量分离部、及所述检测器进行控制并执行分析，对因执行分析而产生的数据进行解析，
所述MS/MS型质谱分析装置用程序的特征在于：
使所述电脑作为a)事件准备部、b)事件执行部、以及c)检测部而发挥功能，
所述a)事件准备部准备使离子开裂部及第二质量分离部中的至少一个部分的条件发生变化的产物离子扫描事件、及不使条件发生变化的产物离子扫描事件中的多个产物离子扫描事件，
所述b)事件执行部执行已准备的多个产物离子扫描事件，
所述c)检测部从已执行的全部的产物离子扫描事件所产生的全部的质谱中，检测出出现频率最高的质量峰值。
5.一种MS/MS型质谱分析装置用程序，其是MS/MS型质谱分析装置用的程序，所述MS/MS型质谱分析装置包括：
第一质量分离部，挑选各种离子中的具有特定质荷比的离子作为前体离子；
离子开裂部，使所述前体离子开裂；
第二质量分离部，挑选因开裂而产生的各种产物离子中的具有特定质荷比的离子；
检测器，对所述第二质量分离部所挑选的产物离子进行检测；以及
控制部，包括电脑，对所述第一质量分离部、所述离子开裂部、所述第二质量分离部、及所述检测器进行控制并执行分析，对因执行分析而产生的数据进行解析，
所述MS/MS型质谱分析装置用程序的特征在于：
使所述电脑作为a)事件准备部、b)事件执行部、以及c)检测部而发挥功能，
所述a)事件准备部准备使离子开裂部及第二质量分离部中的至少一个部分的条件发生变化的产物离子扫描事件、及不使条件发生变化的产物离子扫描事件中的多个产物离子扫描事件，
所述b)事件执行部执行已准备的多个产物离子扫描事件，
所述c)检测部取得已执行的全部的产物离子扫描事件所产生的全部的质谱的加算值或平均值，并检测出所述加算值或平均值中最强的质量峰值。
6.根据权利要求5所述的MS/MS型质谱分析装置用程序，其特征在于：
所述检测部对各质谱加权，并检测出进行了所述加权的加算值/平均值中最强的质量峰值。
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