CN108878253B - 质谱数据采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供应用于质谱仪的数据采集方法，包括：1、提供至少一个离子源用于产生离子；2、碰撞池在第一种工作模式下，离子不被或较少被裂解；3、记录由第一种工作模式下产生离子的质量谱图；4、从离子中选择不少于一个离子，所述不少于一个离子分布于不连续的多个质荷比通道中；5、碰撞池在第二种工作模式下，被选出的离子被部分裂解；6、记录由第二种工作模式下产生离子的质量谱图；7、重复执行步骤2‑6若干次，其中，在前一次重复执行步骤4中被选出的分布于不连续质荷比通道中的离子在接下来的重复执行中始终被选择，直至被选出的离子强度低于一设定值。本发明的质谱数据采集方法可显着提高串级质谱分析时的离子利用效率和定量能力。

Description

质谱数据采集方法

技术领域

本发明涉及质谱数据采集领域，特别是涉及具有高离子利用效率，同时可使用子离子的离子流图进行定量分析的质谱数据采集方法。

背景技术

质谱仪具有灵敏度高及选择性好的特点，被广泛应用于复杂样品的分析。特别是以电喷雾电离为代表的软电离技术被发明以来，质谱仪在有机物的分析方面获得了更加广泛的应用。

常见的可使用质谱仪进行定性定量分析的有机物有蛋白、多肽、代谢物、药物、毒品及杀虫剂等。由于复杂样品含有海量的物质，具有更高解析能力的高分辨质谱仪及串级质谱仪获得了越来越多的应用。

高分辨串级质谱技术由于同时具有高分辨质谱和串级质谱的优点，其解析能力是所有质谱仪中最高的，表现为在液质联用分析时，子离子的离子流图具有更高的信噪比与更好的抗杂质干扰能力，同时，子离子谱图也可以提供一个有效的对分析物进行结构解析的参考信息。目前，常见的高分辨串级质谱有四极杆串联飞行时间质谱(QTOF)、离子阱串联飞行时间质谱(IT-TOF)、四极杆串联轨道阱质谱以及离子阱串联轨道阱质谱等。

组学分析可以极大地提高人们对生命体的运行原理的了解，进而促进新的医疗方案及新药物的开发。目前，组学分析主要包含基因组分析、蛋白组分析以及代谢组分析，其中，基因组分析主要依赖基因测序方法完成，而蛋白组及代谢组分析则依赖具有高解析能力的质谱方法。

虽然质谱仪的分辨率及串级质谱技术已经获得了长足的进步，然而，面对组学分析中的海量物质，质谱仪仍然不能解决所有困难。面对复杂样品，质谱仪的数据采集策略的改进也显得十分重要。为了提高蛋白组分析中的多肽的覆盖度，Ducret等人在1998年提出了数据依赖性采集方案(Protein Sci.1998,7(3),706-719)。该方案包含以下步骤：1)四极杆串联飞行时间质谱仪的前级质量分析器不做质量选择，碰撞池工作在低裂解能量模式下，飞行时间质谱仪对所关注质荷比区段中的母离子进行扫描；2)根据母离子扫描步骤中测得的母离子信息，识别丰度最高的若干母离子的质荷比通道作为候选离子质荷比通道，通过位于碰撞池前端的四极杆质量分析器每次选择其中一个质荷比通道的母离子送入碰撞池，碰撞池工作在高裂解能量模式下，此时母离子发生裂解，所产生的子离子的质量谱图被飞行时间质量分析器记录下来；多个候选离子质荷比通道需要多次裂解-子离子扫描才能被全部监测；3)一个母离子扫描事件和若干个子离子扫描事件构成一个循环，一个循环结束后即进入下一个循环。

这种数据依赖性采集方法在一定程度上解决了串联质谱分析时，分析物覆盖度不高的问题。然而，由于每次子离子扫描只能监测一个母离子质荷比通道的子离子信息，在进行串级质谱分析时母离子的利用效率及通量较低，当大量分析物同时从色谱柱中流出时，仍然有很多丰度较低的母离子未被监测到；同时，由于每次循环中的子离子扫描事件所对应的母离子的质荷比通道是不断变化的，不能保证分析物的子离子在其色谱流出时间内被多次均匀地检测到，进而只能使用该分析物的母离子的离子流图而不是子离子的离子流图进行定量分析，从而影响了组学分析中定量分析的选择性与精确度。

作为数据依赖性采集方法的一种改进，多重母离子反应监测(multiplex PRM)将多个质荷比通道的母离子依次注入碰撞池进行裂解，多个质荷比通道的母离子的子离子在碰撞池中混合后再使用下一级高分辨质量分析器进行质量分析(Analytical Chemistry2011,83(20),7651-7656.)。由于所获得的子离子质量谱图是多个质荷比通道的母离子的混合谱图，在进行肽段序列分析时，需使用肽段两个互补的子离子碎片的质量与该肽段的母离子的质量关系进行解卷积，进而还原出单个肽段的子离子质量谱图。受限于所使用的解卷积方法，该方法只能用于蛋白组分析，而不能用于代谢组分析；此外，各次循环中的子离子扫描事件所对应的母离子与数据依赖性采集类似，为随机的，这也使得该方法不能使用子离子的离子流图进行定量分析。

Wilson等人(Analytical Chemistry 2004,76(24),7346-7353)提出的数据非依赖性采集策略较好地解决了子离子的离子流不能用于定量分析的难题。数据非依赖性采集方法初期是在离子阱里被实现，后期该方法主要被用于以四极杆串联飞行时间质谱仪为平台的组学分析中(Nat Meth 2015,(12),1105–1106；US8809772B2)。数据非依赖性采集策略，将母离子的全质荷比范围均匀地分成若干个质荷比窗口，通常每个窗口的宽度为10-30amu，针对每个质荷比窗口，依次进行母离子裂解及子离子扫描。与传统的数据依赖性采集方法相比，该方法使分析物在其色谱流出时间内，母离子的子离子可以被多次均匀地采集到，可以使用子离子的离子流图进行定量分析。然而，该方法不加区分地对针对所有质荷比窗口进行子离子扫描，在没有母离子出现的质荷比窗口也不例外，这使得质谱仪的扫描能力没有得到充分的利用，离子利用效率有待进一步提高。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供新型的质谱数据采集方法，用于解决现有技术中的上述问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种质谱仪的数据采集方法，主要包括以下步骤：a.提供至少一个离子源用于产生离子；b.碰撞池在第一种工作模式下，所述离子不被或较少被裂解；c.记录由所述第一种工作模式下产生离子的质量谱图作为第一裂解谱图；d.从所述离子中选择不少于一个离子，所述不少于一个离子分布于不连续的多个质荷比通道中；e.碰撞池在第二种工作模式下，至少部分所述被选择出的分布于不连续质荷比通道中的离子被裂解；f.记录由所述第二种工作模式下产生离子的质量谱图作为第二裂解谱图；g.重复执行所述步骤d-f若干次，其中，在前一次步骤d中被选出的离子所对应的质荷比通道在接下来的重复执行中始终被选择，直至所述离子源所产生的离子强度低于一设定的域值。

作为一种优选的方案，所述数据采集方法被应用于色质谱联用系统的数据采集。进一步地，根据色谱峰的出现时间，将所述第一裂解谱图中出现的离子与所述第二裂解谱图中出现的离子关联起来；或者，还可以根据色谱峰的峰形，将所述第一裂解谱图中出现的离子与所述第二裂解谱图中出现的离子关联起来；又或者，还可以同时根据色谱峰的出现时间及峰形，将所述第一裂解谱图中出现的离子与所述第二裂解谱图中出现的离子关联起来。

作为另一种优选的方案，被选择出的离子的质荷比通道的个数不高于一设定的数值。进一步地，所述设定的数值根据所分析样品的复杂程度实时变更；进一步地，还可以当被先择出离子的质荷比通道的个数不再增加或达到所述设定的数值时，再重复执行所述步骤b-f达到一预先设定的次数后，终止所述选择，并在下一次重复执行所述步骤b-f中开启新的选择。

作为另一种优选的方案，在一次重复执行所述步骤b-f的过程中，所述步骤d还包括：从所述产生的离子中选择不少于一个离子是分多个批次进行的，所述步骤f还包括：分别记录各个批次的离子的质量谱图作为其第二裂解谱图。进一步地，在所述多个批次选择中，各次选出的离子的质荷比通道互不相同；进一步地，还可以当被选择出的离子的质荷比通道个数在其中某一批次的选择中不再增加或达到设定的数值，再重复执行所述步骤b-f达到一预先设定的次数后，终止对该批次的选择；进一步地，还可以将所述产生的离子的质荷比通道被均匀分配于不同批次的选择中。

作为另一种优选的方案，所述质荷比通道的质荷比宽度大于1amu。

作为另一种优选的方案，所述被选择出的离子同时或根据质荷比通道不同依次进入所述碰撞池。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供了第二种质谱仪的数据采集方法，主要包括以下步骤：a.提供至少一个离子源用于产生离子；b.从所述离子中选择不少于一个离子，所述不少于一个离子分布于不连续的多个质荷比通道中；c.将所述选择出的离子通过碰撞池，以令至少部分的所述被选择出的离子被裂解；d.记录所述步骤c所产生离子的质量谱图；e.重复执行所述步骤b-d若干次，其中，在每次执行所述步骤b时，前一次执行步骤b中被选出的分布于不同质荷比通道的离子始终被选择，直至被选出的离子强度低于一设定的域值。

作为第二种数据采集方法的优选的方案，当重复执行所述步骤b-d的次数达到一预先设定的次数后，终止所述选择，并在下一次重复执行所述步骤b-d中开启新的选择。

作为第二种数据采集方法的优选的方案，在一次重复执行所述步骤b-d的过程中，所述步骤b还包括：从所述产生的离子中选择不少于一个离子是分多个批次进行的，所述步骤d还包括：分别记录各个批次的离子的质量谱图。进一步地，在所述多个批次的选择中，各次选出的离子的质荷比通道互不相同；进一步地，还可以在所述多个批次选择中的某一批次的选择，被重复的次数达到一预先设定的次数后，终止所述批次的选择；进一步地，还可以在进行所述多个批次的选择时，所选择的离子的质荷比通道根据数据库预先决定；进一步地，还可以在进行所述多个批次的选择时，各批次的重复次数及起止时间由数据库预先决定；更进一步地，所述数据库由仿真软件产生，还可以由预先进行的色谱质谱分析产生。

作为第二种数据采集方法的优选的方案，所述质荷比通道的质荷比宽度大于1amu。

作为第二种数据采集方法的优选的方案，被选择出的离子同时或根据质荷比通道的不同依次进入所述碰撞池。

作为第二种数据采集方法的优选的方案，在获得所述质量谱图后，检索包含预存的的已知物质的质量谱图数据库，以判断采集到的质量谱图是否对应于一个或多个已知物质。进一步地，所述检索的过程包含以下步骤：a)从所述数据库中获得所述已知物质的质量谱图；b)由所述已知物质的质量谱图中出现的子离子生成依时间变化的离子流图；c)根据获得的所述离子流图及所述已知物质的质量谱图计算一个分值，用于判断所述已知物质是否被检测到；更进一步地，依据所述离子流图计算所述已知物质的定量数值。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供了第三种质谱仪的数据采集方法，主要包括以下步骤：a.提供至少一个离子源用于产生离子；b.所述离子绕过碰撞池不被或部分被裂解；c.记录所述离子的质量谱图作为第一裂解谱图；d.从所述离子中选择不少于一个离子，所述不少于一个离子分布于不连续的多个质荷比通道中；e.所述选择出的离子通过碰撞池，从而至少部分的所述选择出的离子被裂解；f.记录由步骤e所产生离子的质量谱图作为第二裂解谱图；g.重复执行所述步骤b-f若干次，在重复执行到所述步骤d时，前一次执行所述步骤d时被选出的分布于不连续质荷比通道中的离子始终被选择，直至所述选择出的离子强度低于一设定的域值。

作为第三种数据采集方法的优选的方案，在一次重复执行所述步骤b-f的过程中，所述步骤d还包括：从所述产生的离子中选择不少于一个离子是分多个批次进行的，所述步骤f还包括：分别记录各个批次的离子的质量谱图作为其第二裂解谱图。进一步地，在所述多个批次选择中，各批次选出的离子的质荷比通道互不相同；进一步地，还可以当被选择出的离子的质荷比通道的个数在其中某一批次选择中不再增加或达到设定的数值时，再重复执行所述步骤b-f达到一预先设定的次数后，终止所述批次的选择；进一步地，还可以将所述离子的质荷比通道被均匀分配于不同批次的选择中。

作为第三种数据采集方法的优选的方案，被选出的离子同时或根据质荷比通道的不同依次进入所述碰撞池。

如上所述，本发明的质谱数据采集方法，具有以下有益效果：使得串级质谱分析中具有更高的离子利用效率；并且，可使用子离子的离子流图进行定量分析，与传统的数据依赖性采集方法相比具有更高的定量准确性。

附图说明

图1显示为一种优选的可用于实施本发明的质谱数据采集方法的质谱仪的结构示意图。

图2显示为本发明一种优选的质谱数据采集方法示意图。

图3显示为与图2所示质谱数据采集方法相对应的工作流程图。

图4显示为本发明另一种优选的质谱数据采集方法示意图。

图5显示为与图4所示质谱数据采集方法相对应的工作流程图。

图6显示为与图2及图3所示质谱数据采集方法相对应的一种优选的母离子到子离子扫描事件的分配方案示意图。

图7显示为现有技术的数据依赖性采集方法示意图。

图8显示为现有技术的包含母离子扫描的数据非依赖性采集方法示意图。

图9A～9B显示为与图2及图3所示的质谱数据采集方法相对应的数据范例分析图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明的目的在于提供新型的质谱数据采集方法，从而显着地提高串级质谱分析时的离子利用效率和定量能力。以下将结合图1～图9B作详细阐述。

图1展示了一个优选的可用于实施本发明的质谱数据采集方法的质谱仪100。该质谱仪100包含一个离子源110，一个离子聚焦装置120，一个离子传输装置130，第一极质量分析器140，一个碰撞池150，一个正交加速反射式飞行时间质量分析器160和一个检测器170。

在一优选的实施方式中，质谱仪100与色谱仪串联使用，其中，所述色谱仪可以是液相色谱，也可以是气相色谱，还可以是毛细管电泳等。以下将以液相色谱质谱联用仪为例，对本发明的质谱数据采集方法进行详细说明。

将从液相色谱仪出来的流出物导入离子源110进行电离，作为优选的方案，离子源110为电喷雾离子源。分析物被电离后经离子聚焦装置120聚焦，随后导入离子传输装置130，离子继而被导入第一级质量分析器140。

作为优选的方案，第一级质量分析器140为基于四极场的质量分析器，可以为四极杆、三维离子阱或直线离子阱等。第一级质量分析器140可以工作在全通模式下，即将全质荷比区段的离子不加选择地送入碰撞池150，再传输到下一级质量分析器160中；第一级质量分析器140也可以工作在离子选择模式下，即有选择地将离子经碰撞池150传输到下一级质量分析器160中。

对于分析物主要为小质量离子的分析任务，如：代谢组学分析，所述全质荷比区段通常对应于质荷比100至800；对于分析物主要为多肽的分析任务，如：蛋白组学分析，所述全质荷比区段通常对应于质荷比为m/z 400至m/z 1400。

离子离开第一级质量分析器140后进入碰撞池150，碰撞池150可以工作在低裂解模式(第一种工作模式)下或高裂解模式(第二种工作模式)下。当碰撞池150工作在低裂解模式下时，进入的离子不发生或较少发生裂解；当碰撞池150工作在高裂解模式下时，较多的离子发生裂解。离子从碰撞池150出来后进入正交的离子加速区，经加速的离子在飞行时间质量分析器160依据质荷比大小被分开，依次到达检测器170，检测器170可将离子的质量谱图记录下来，此时，将低裂解模式下记录的离子质量谱图作为低裂解谱图(第一裂解谱图)；将高裂解模式下记录的离子质量谱图作为高裂解谱图(第二裂解谱图)。

作为一种优选的可用于实施本发明的质谱数据采集方法的质谱仪，可以在碰撞池前增加一个离子切换装置，同时增加一个与碰撞池平行的离子通道，离子通过该平行的离子通道较少发生裂解。离子切换装置可以引导由第一级质量分析器中出来的母离子进入碰撞池或与碰撞池平行的离子通道，当需要记录低裂解谱图时，则引导母离子进入与碰撞池平行的离子通道；当需要记录高裂解谱图时，则引导母离子进入碰撞池，此时碰撞池工作在高裂解模式下，以使较多的母离子发生裂解。本发明所涉及的质谱数据采集方法可以分别在上述两种质谱仪上实施。

图2所示为一个优选的质谱数据采集方法-多重数据依赖采集，该方法描述了一种多次同时选择多个母离子进行串级质谱分析，进而覆盖所有母离子的数据采集方法，其中，选择的多个母离子分布于不连续的多个质荷比通道中，并且，被选出的母离子的质荷比通道个数不超过一设定的数值，所述设定的数值根据分析样品的复杂程度实时变更。详细的：图2的横轴为扫描次数280，扫描次数280与液相色谱质谱联用分析中的分析时间是对应的，每次扫描对应于一个扫描事件，随着分析时间的增长，扫描次数也在增加。一般来说，对于四极质量分析器串联飞行时间质谱仪，一次扫描所消耗的时间为0.02s至1s，依据分析物的浓度而有所不同，作为一种优选的方案，一个次扫描即一个扫描事件所消耗的扫描时间可以设为0.05s。图2的纵轴为质荷比210，纵轴的全段对应于全质荷比区段。图2中高度与纵轴一样的双箭头线段代表一次全质荷比区段的母离子扫描的扫描事件230；双箭头线段右侧的随机分布在全质荷比区段上的圆圈的组合代表一次对应于多个质荷比通道的母离子的子离子扫描240，所述质荷比通道的宽度为1-3amu；位于圆圈组合右侧的三角形组合及星形组合分别代表两次与子离子扫描240类似，但对应于不同的质荷比通道组合的子离子扫描250、260。作为一个示例，假定一个循环270只包含一个母离子扫描事件及三个子离子扫描事件。当一个循环结束后，即进入下一次循环。作为一种优选的方案，每次循环所包含的扫描事件数保持一致。

图3所示为图2所述数据采集方法的详细流程图，展示了使用液相色谱质谱联用仪进行多重数据依赖采集的全过程。第一步为母离子扫描320，可以使用串级质谱的第一级或第二级质量分析器对全质荷比区段的母离子进行质量分析，并记录所获得的母离子质量谱图。作为一种优选的方案，第二级质量分析器为高分辨质量分析器，如：飞行时间质量分析器。根据母离子扫描320步骤所获得的谱图，使用串级质谱中位于碰撞池前端的质量分析器从测得的母离子中选择对应于不少于一个质荷比通道的母离子，使其同时或根据质荷比通道的不同依次进入碰撞池；母离子在碰撞池中发生裂解330，来自多个质荷比通道的母离子的子离子在碰撞池中混合。将所产生的子离子送入第二级质量分析器进行质量分析，并记录所获得的子离子的质量谱图，即为子离子扫描步骤340。为了完成一个母离子扫描-子离子扫描循环350，在一个母离子扫描事件后，不少于一个母离子裂解-子离子扫描事件依次进行，直至在母离子扫描事件320中测得具有一定丰度的母离子的质荷比通道所对应的子离子均被记录下来。一个循环完成后，依照子离子扫描的先后次序对本次循环中子离子的扫描事件进行编号。为了记录整个液相色谱分离过程中的分析物，有必要重复母离子扫描-子离子扫描循环360。为了实现对分析物的定量分析，同一个分析物对应的母离子在其整个色谱出峰时间内会被多次进行子离子扫描。

在重复扫描循环360的过程中，某一个质荷比通道的母离子一旦进入循环，在后续的循环中则始终被分配到具有相同序号的子离子扫描事件中。当某一扫描事件中对应的分析物完全从色谱柱中流出后(如：母离子的强度低于一设定的域值时)，终止该扫描事件，在下一个循环中，该扫描事件将让给新的被检测到的母离子的质荷比通道。重复母离子扫描-子离子扫描循环370，直至一次进样的色谱分离结束。

图4为另一个优选的质谱数据采集方法，描述了与图2所述方法略有不同的另一种多次同时选择多个质荷比通道的母离子进行串级质谱分析，进而覆盖所有测得的位于不同质荷比通道的母离子的数据采集方法400。详细的：图4的横轴为扫描次数460，扫描次数460与液相色谱质谱联用分析中的分析时间是对应的，每次扫描对应于一个扫描事件，随着分析时间的增长，扫描次数也在增加。通常使用四极质量分析器串联飞行时间质谱，一次扫描所消耗的时候为0.02s至1s，依据分析物的浓度而有所不同，作为一种优选的方案，一次扫描即一个扫描事件所消耗的扫描时间可以设为0.05s。图4的纵轴为质荷比410。纵轴410右侧在全质荷比区段上的圆圈的组合代表一次多个质荷比通道的母离子的子离子扫描420，所述质荷比通道的宽度为1-3amu；位于圆圈组合右侧的三角形组合及星形组合分别代表与子离子扫描420类似，但对应于不同的母离子质荷比组合的两个子离子扫描430、440。作为一个示例，假定一个循环450只包含一个母离子扫描事件及三个子离子扫描事件。当一个循环结束后，即进入下一次循环。作为一种优选的方案，每次循环所包含的扫描事件数保持一致，每次扫描事件所对应的母离子质荷比通道数一致。与图2所示方法不同的是，该方法的扫描循环不包含母离子扫描事件230。

图5所示为与图4所述数据采集方法的详细流程图，展示了使用液相色谱质谱联用仪进行另一种优选的多重数据依赖采集的全过程500。第一步为通过仿真软件或其他方式构建分析物数据库520。可以使用数据依赖采集方法DDA进行一次色谱质谱分析，获得多种物质的母离子质荷比、子离子质荷比及保留时间，将所获得的信息进行整理，形成待分析物质数据库；也可以使用理论计算的方法，对潜在的多种分析物的母离子质荷比、保留时间及子离子质荷比进行预测，将所获得的信息进行整理，形成待分析物质数据库；还可以使用母离子全扫描的方法，进行一次色谱质谱分析，获得母离子的质荷比及保留时间信息，将所获得的信息进行整理，形成待分析物数据库。根据数据库中待分析物的母离子质荷比及保留时间信息，使用串级质谱中位于碰撞池前端的质量分析器在待分析物的出峰时间范围内，选择位于不同质荷比通道中的不少于一个母离子，使其同时或根据质荷比不同依次进入碰撞池，母离子在碰撞池中发生裂解530，来自多个质荷比通道的母离子所生成的子离子在碰撞池中混合。将所产生的子离子送入第二级质量分析器进行质量分析，并记录所获得的子离子的质量谱图，即为子离子扫描步骤540。一个循环周期550包含一次或多次母离子裂解-子离子扫描事件，相应保留时间内的待分析物质的母离子被均匀分配给不同的扫描事件，依据子离子扫描的先后次序对子离子扫描事件进行编号。为了记录整个液相色谱分离过程中的分析物，有必要重复母离子裂解-子离子扫描循环560；为了实现对分析物的定量分析，同一个分析物对应的母离子质荷比通道在其整个色谱出峰时间内须被多次进行子离子扫描。在下一次循环周期内，具有相同序号的扫描事件所对应的母离子质荷比通道保待不变，并随着循环的推进被重复一定的次数后，终止该扫描事件，随后将该序号让给其他母离子的质荷比通道，母离子通道在某一色谱洗脱时间内的分配取决于所述数据库中母离子的色谱保留时间。重复母离子裂解-子离子扫描循环570，直至一次进样的色谱分离结束。

质谱仪在执行图2及图3所述的数据采集方法时，需要将不同质荷比通道中的母离子实时动态地分配到各子离子扫描事件中去。为了更有效地进行分配，同时实现多个质荷比通道中的母离子的子离子相互干扰的最小化，图6所示母离子到子离子扫描事件的分配方案600可以作为又一种优选的方案。

为了方便进进行说明，我们将一个循环中的母离子裂解-子离子扫描事件数设为3个，每个子离子扫描事件所对应的母离子质荷比通道数最多为3。图中所示的带单箭头的直线表示液相色谱的洗脱时间610，从左至右洗脱时间依次增加。每个空心的圆圈表示位于一个质荷比通道的等待进行子离子分析的母离子620。图中每张所示示例质量谱图630对应于一个子离子扫描事件的输出。图中所示实心三角形代表一次母离子扫描事件640。由该分配方案600可知，一次循环包含一个母离子扫描及三个子离子扫描事件，相应地输出一张母离子质量谱图(未标出)及三张子离子质量谱图630。

假如：在第一个循环的母离子扫描事件650中发现了分别位于三个质荷比通道的不同母离子620，那么这些母离子的三个质荷比通道将被分别分配到三个子离子扫描事件中，分别对应于图中三张子离子质量谱图630，由图中从上至下的顺序分别编号为子离子扫描事件1、2和3，在后续循环660中均沿用这个编号规则；接着第一个循环，在第二个循环的母离子扫描660中又发现了位于2个新质荷比通道的母离子，在上一个循环中已经发现的母离子的质荷比通道分配顺序保持不变，新发现的母离子的两个质荷比通道被分配给编号为1及编号为2的子离子扫描事件；在第三个循环670的母离子扫描事件中发现了位于3个新质荷比通道的母离子，保持前5个母离子质荷比通道的分配规则不变，新发现的三个母离子质荷比通道被分别分配至编号为3，编号为1，编号为2的三个子离子扫描事件。当任一编号的子离子扫描事件所接受的离子质荷比的通道数达到上限(3个)后，该扫描事件不再接受新质荷比通道的母离子，随着循环的推进再继续被执行一个色谱峰宽的时间(通常为30s)，随后该事件被终止，在下一个循环中该编号的事件将用于接受新发现的母离子的质荷比通道。假如所分析的样品中所含的物质较少，分配给全部或部分子离子扫描事件的母离子质荷比通道数不能都达不到上限的3个，则当该子离子扫描事件中所包含的母离子质荷比通道数不再增加后，随着循环的推进再继续被执行一个色谱峰宽的时间(通常为30s)，随后该事件被终止，在下一个循环中该编号的事件将用于接受新的母离子的质荷比通道。

上述分配方案600最大限度地将相同时间出现的位于不同质荷比通道的母离子分配到不同的子离子扫描事件中，这将减少不同分析物间的互相干扰，使后续的数据分析更加有效。

质谱仪在执行图4及图5所示数据采集方法时，母离子质荷比通道来自于预先建立的数据库，每个母离子质荷比通道的出现顺序是已知的，其分配更为简单，作为优选的方案，其分配的基本原则与图6所示方法是一样的，即充分利用子离子扫描事件，减少同时出现的不同质荷比通道的母离子间的相互干扰，将母离子质荷比通道均匀分配到不同的子离子扫描事件中。

与传统的数据依赖性采集方法相比，本发明所提出的多重数据依赖采集方法具有更高的离子利用效率与更佳的定量能力。详细的：图7所示为传统的数据依赖性采集方法示意图，纵轴为质荷比710，横轴为扫描次数770。质谱仪在进行数据依赖性采集时，先进行一次母离子扫描720，根据所测得的母离子的质荷比及离子强度信息，选择离子强度较高的位于若干个质荷比通道中的母离子730，740，750依次进行裂解和子离子扫描，一次质谱数据采集循环760通常包括一个母离子扫描事件和多个子离子扫描事件。由于每次母离子扫描时，所测得的母离子丰度并不一致，所以每个循环中进行的子离子扫描事件所对应的母离子质荷比通道并不相同，不能保证分析物的子离子质量谱图在其色谱流出时间内被多次均匀地采集到，所以该方法只能借助分析物的母离子的离子流图而不能使用子离子的离子流图进行定量分析。

然而，本发明所提出的质谱数据采集方法，每次子离子扫描同时监测位于多个质荷比通道的母离子的子离子响应，与数据依赖性采集方法相比，离子利用效率得到显着提升；同时，分析物的子离子在其色谱流出时间内被多次均匀地采集到，可以使用子离子的离子流图进行定量分析，具有更高的抗干扰能力和更高的信噪比。

此外，与现有的数据非依赖性采集方法相比，本发明所提出的质谱数据采集方法具有更高的离子利用效率。具体的：图8所示为现有的数据非依赖性采集方法的示意图(800)，纵轴为质荷比810，横轴为扫描次数850。质谱仪先进行一次全质荷比区段的母离子扫描820，继而将全质荷比区段均匀地分成若干个质荷比窗口830，通常每个窗口的宽度为10-30amu，针对每个窗口中的所有母离子，依次进行母离子裂解及子离子扫描。一次母离子扫描及若干次子离子扫描组成一个扫描循环840。该方法与传统的数据依赖性采集方法相比，分析物在其色谱流出时间内，其母离子的子离子可以被多次均匀地采集到，可以使用子离子的离子流图进行定量分析。然而，该方法不加区分地对针对所有质荷比窗口依次进行一次子离子扫描，对没有母离子出现的质荷比窗口也不例外，使得质谱仪的扫描能力没有得到充分的利用，进而使离子的利用效率下降。

本发明所提出的质谱数据采集方法，可以实时地根据母离子扫描中所测得的离子进行母离子质荷比通道的选择，母离子的利用效率得到显着提升。

图9A～图9B所示为一种优选的应用于图2及图3所示数据采集方法的数据处理实例三维图。图9A显示了作为范例的第101次循环到114次循环的母离子谱图；图9B显示了第101次循环到114次循环的子离子质量谱图，其中，三维图的x轴表示扫描的重复次数920及970，即循环次数；y轴930及980表示离子的质荷比；z轴910及960表示离子在质谱仪检测器上的响应。

图9A中，与横坐标上的点相交与xz平面平行的截面上出现的棒状图代表在当次循环中的母离子质量谱图。作为示例，图中阴影940所示的截面上的棒状图代表104次循环中母离子扫描所获得的质量谱图。同理，图9B中，与横坐标上的点相交与xz平面平行的截面上出现的棒状图代表在当次循环中一个子离子扫描事件所获得的的子离子质量谱图。作为示例，图中阴影990所示的截面上的棒状图代表102次循环编号为1的子离子扫描事件所获得的质量谱图。

由本发明所提出的质谱数据采集方法所获得的子离子质量谱图通常为多个质荷比通道的母离子的混合质量谱图，为了进行后续的定性定量分析，作为一种优选的方案，色谱峰的保留时间及峰形被用于作为解卷积的标准，通过解卷积可以还原出单个物质所对应的子离子质量谱图。由图9B可知，质荷比为m/z 210，m/z 311，m/z 408的子离子在105-112次循环之间，表现出相当的离子强度变化规律951，即具有相同的色谱峰形及流出时间，由此可以判断这三个子离子来源于同一个物质；同时，如图9A所示，质荷比为m/z 721的母离子在105至112次循环之间，表现出与上述三个子离子相同的离子强度变化规律950，由此，我们通过将质荷比为m/z 210、m/z 311及m/z 408的3个子离子与质荷比为m/z 721的母离子关联起来，重建出一张对应于单个物质的子离子的纯质量谱图。色谱峰1050及1100的离子强度或其峰面积可用于对母离子质荷比为m/z 721的物质进行定量分析。

综上所述，本发明的质谱数据采集方法，有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (34)

1.一种质谱数据采集方法，其特征在于，包括：

a.提供至少一个离子源用于产生离子；

b.碰撞池在第一种工作模式下，所述离子不被或部分被裂解；

c.记录由所述第一种工作模式下产生离子的质量谱图作为第一裂解谱图；

d.从所述离子中选择不少于一个离子，所述不少于一个离子分布于不连续的多个质荷比通道中；

e.碰撞池在第二种工作模式下，被选择出的所述不少于一个离子至少被部分裂解；所述不少于一个离子的子离子在碰撞池中混合；

f.记录由所述第二种工作模式下产生离子的质量谱图作为第二裂解谱图；

g.重复执行所述步骤b-f若干次，在重复执行至所述步骤d时，前一次步骤d中被选出的分布于不连续质荷比通道中的离子始终被选择，直至被选出的离子强度低于一设定的域值。

2.根据权利要求1所述的质谱数据采集方法，其特征在于，所述数据采集方法被应用于色质谱联用系统的数据采集。

3.根据权利要求2所述的质谱数据采集方法，其特征在于，根据色谱峰的出现时间，将所述第一裂解谱图中出现的离子与所述第二裂解谱图中出现的离子关联起来。

4.根据权利要求2所述的质谱数据采集方法，其特征在于，根据色谱峰的峰形，将所述第一裂解谱图中出现的离子与所述第二裂解谱图中出现的离子关联起来。

5.根据权利要求2所述的质谱数据采集方法，其特征在于，根据色谱峰的出现时间及峰形，将所述第一裂解谱图中出现的离子与所述第二裂解谱图中出现的离子关联起来。

6.根据权利要求1所述的质谱数据采集方法，其特征在于，被选择出的离子的质荷比通道个数不高于一设定的数值。

7.根据权利要求6所述的质谱数据采集方法，其特征在于，所述设定的数值根据所分析样品的复杂程度实时变更。

8.根据权利要求6所述的质谱数据采集方法，其特征在于，当被先择出离子的质荷比通道的个数不再增加或达到所述设定的数值时，再重复执行所述步骤b-f达到一预先设定的次数后，终止所述选择，并在下一次重复执行所述步骤b-f中开启新的选择。

9.根据权利要求1所述的质谱数据采集方法，其特征在于，在一次重复执行所述步骤b-f的过程中，所述步骤d还包括：从所述产生的离子中选择不少于一个离子是分多个批次进行的，所述步骤f还包括：分别记录各个批次的离子的质量谱图作为其第二裂解谱图。

10.根据权利要求9所述的质谱数据采集方法，其特征在于，在所述多个批次选择中，各次选出的离子的质荷比通道互不相同。

11.根据权利要求9所述的质谱数据采集方法，其特征在于，当被选择出的离子的质荷比通道个数在其中某一批次的选择中不再增加或达到设定的数值，再重复执行所述步骤b-f达到一预先设定的次数后，终止对该批次的选择。

12.根据权利要求9所述的质谱数据采集方法，其特征在于，所述产生的离子的质荷比通道被均匀分配于不同批次的选择中。

13.根据权利要求1所述的质谱数据采集方法，其特征在于，所述质荷比通道的质荷比宽度大于1amu。

14.根据权利要求1所述的质谱数据采集方法，其特征在于，所述被选择出的离子同时或根据质荷比通道的不同依次进入所述碰撞池。

15.一种质谱数据采集方法，其特征在于，包括：

a.提供至少一个离子源用于产生离子；

b.从所述离子中选择不少于一个离子，所述不少于一个离子分布于不连续的多个质荷比通道中；

c.将所述选择出的离子通过碰撞池，以令至少部分的所述被选择出的离子被裂解；所述不少于一个离子的子离子在碰撞池中混合；

d.记录所述步骤c所产生离子的质量谱图；

e.重复执行所述步骤b-d若干次，其中，在每次执行所述步骤b时，前一次执行步骤b中被选出的分布于不连续质荷比通道中的离子始终被选择，直至被选出的离子强度低于一设定的域值。

16.根据权利要求15所述的质谱数据采集方法，其特征在于，当重复执行所述步骤b-d的次数达到一预先设定的次数后，终止所述选择，并在下一次重复执行所述步骤b-d中开启新的选择。

17.根据权利要求15所述的质谱数据采集方法，其特征在于，在一次重复执行所述步骤b-d的过程中，所述步骤b还包括：从所述产生的离子中选择不少于一个离子是分多个批次进行的，所述步骤d还包括：分别记录各个批次的离子的质量谱图。

18.根据权利要求17所述的质谱数据采集方法，其特征在于，在所述多个批次的选择中，各次选出的离子的质荷比通道互不相同。

19.根据权利要求17所述的质谱数据采集方法，其特征在于，在所述多个批次选择中的某一批次的选择，被重复的次数达到一预先设定的次数后，终止所述批次的选择。

20.根据权利要求17所述的质谱数据采集方法，其特征在于，进行所述多个批次的选择时，所选择的离子的质荷比通道根据数据库预先决定。

21.根据权利要求17所述的质谱数据采集方法，其特征在于，进行所述多个批次的选择时，各批次的重复次数及起止时间由数据库预先决定。

22.根据权利要求20及21中任一所述的质谱数据采集方法，其特征在于，所述数据库由仿真软件产生。

23.根据权利要求20及21中任一所述的质谱数据采集方法，其特征在于，所述数据库由预先进行的色谱质谱分析产生。

24.根据权利要求15所述的质谱数据采集方法，其特征在于，所述质荷比通道的质荷比宽度大于1amu。

25.根据权利要求15所述的质谱数据采集方法，其特征在于，被选择出的离子同时或根据质荷比通道的不同依次进入所述碰撞池。

26.根据权利要求15所述的质谱数据采集方法，其特征在于，还包括：在获得所述质量谱图后，检索包含预存的已知物质的质量谱图数据库，以判断采集到的质量谱图是否对应于一个或多个已知物质。

27.根据权利要求26所述的质谱数据采集方法，其特征在于，所述检索的过程包含以下步骤：

a)从所述数据库中获得所述已知物质的质量谱图；

b)由所述已知物质的质量谱图中出现的子离子生成依时间变化的离子流图；

c)根据获得的所述离子流图及所述已知物质的质量谱图计算一个分值，用于判断所述已知物质是否被检测到。

28.根据权利要求27所述的质谱数据采集方法，其特征在于，依据所述离子流图计算所述已知物质的定量数值。

29.一种质谱数据采集方法，其特征在于，包括：

a.提供至少一个离子源用于产生离子；

b.所述离子绕过碰撞池不被或部分被裂解；

c.记录所述离子的质量谱图作为第一裂解谱图；

d.从所述离子中选择不少于一个离子，所述不少于一个离子分布于不连续的多个质荷比通道中；

e.所述选择出的离子通过碰撞池，从而至少部分的所述选择出的离子被裂解；所述不少于一个离子的子离子在碰撞池中混合；

f.记录由步骤e所产生离子的质量谱图作为第二裂解谱图；

g.重复执行所述步骤b-f若干次，在重复执行到所述步骤d时，前一次执行所述步骤d时被选出的分布于不连续质荷比通道中的离子始终被选择，直至所述选择出的离子强度低于一设定的域值。

30.根据权利要求29所述的质谱数据采集方法，其特征在于，在一次重复执行所述步骤b-f的过程中，所述步骤d还包括：从所述产生的离子中选择不少于一个离子是分多个批次进行的，所述步骤f还包括：分别记录各个批次的离子的质量谱图作为其第二裂解谱图。

31.根据权利要求30所述的质谱数据采集方法，其特征在于，在所述多个批次选择中，各批次选出的离子的质荷比通道互不相同。

32.根据权利要求30所述的质谱数据采集方法，其特征在于，当被选择出的离子的质荷比通道的个数在其中某一批次选择中不再增加或达到设定的数值时，再重复执行所述步骤b-f达到一预先设定的次数后，终止所述批次的选择。

33.根据权利要求30所述的质谱数据采集方法，其特征在于，所述离子被均匀分配于不同批次的选择中。

34.根据权利要求29所述的质谱数据采集方法，其特征在于，被选出的离子同时或根据质荷比通道的不同依次进入所述碰撞池。

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