DE112015002105B4

DE112015002105B4 - Chromatograph-Massenspektrometer und Verfahren zu dessen Steuerung

Info

Publication number: DE112015002105B4
Application number: DE112015002105.1T
Authority: DE
Inventors: Shinji Yoshioka; Hiromichi Yamashita; Akira Maekawa
Original assignee: Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2014-06-12
Filing date: 2015-07-29
Publication date: 2022-05-19
Anticipated expiration: 2035-07-30
Also published as: US9823228B2; GB2549354B8; JP6226823B2; DE112015002105T5; GB2549354B; GB201619450D0; WO2015189696A1; US20170097328A1; JP2016001137A; GB2549354A

Abstract

Chromatograph-Massenspektrometer, umfassend:eine Chromatographeinrichtung (101) zum Trennen einer Probe;eine Ionenquelleneinrichtung (102) zum Ionisieren von von der Chromatographeinrichtung (101) getrennter Komponenten der Probe;eine Massenspektrometrieeinrichtung (103) zum Trennen der von der Ionenquelle (102) ionisierten Komponenten je nach ihren Massen;eine Ionenerfassungseinrichtung (104) zum Erfassen der ionisierten Komponenten nach der Massentrennung;eine Datenverarbeitungseinrichtung (106) zum Erzeugen von Massenspektrumdaten (601-603) und eines oder mehrerer Sätze von Massenchromatogrammdaten (501-503, 701-703; 1001-1002); undeine Steuereinrichtung (105), um für ein Auswahlionenmonitoring (SIM) für eine jeweilige ionisierte Komponente die Messzeit zu bestimmen,dadurch gekennzeichnet, dassdie Steuereinrichtung (105) eingerichtet ist, die Messzeit auf der Grundlage der Startzeit (802; 1003) und der Endzeit (803; 1004, 1005) eines jeweiligen Peaks zu bestimmen, die durch die Basislinie (801) der Peakwellenform in den Massenchromatogrammdaten (501-503, 701-703; 1001-1002) bestimmt sind.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Chromatograph-Massenspektrometer und ein Verfahren zu dessen Steuerung.
Stand der Technik
In den letzten Jahren wurde in zahlreichen Fällen ein quantitatives Analysenverfahren unter Verwendung eines Flüssigchromatograph-Massenspektrometers zur Bestimmung von chemischen Komponenten und Metaboliten in biologischen Proben und Rückständen in Umweltproben und dergleichen herangezogen. Ein Massenspektrometer wird als hochempfindlicher Detektor für die Flüssigchromatographie eingesetzt. Zu Beispielen für das Massenspektrometer gehören ein Quadrupol-Massenspektrometer, ein Ionenfallen-Massenspektrometer und ein Flugzeit-Massenspektrometer. Diese Massenspektrometer werden je nach den Messaufgaben eingesetzt. Für die quantitative Analyse wird in zahlreichen Fällen ein Quadrupol-Massenspektrometer verwendet.
Das Quadrupol-Massenspektrometer kann eine Massenzahl auf zweierlei Weise messen, nämlich durch eine Abtastmessung (Scanning) und Messung ausgewählter Ionen (SIM). Bei der Abtastmessung wird der Abtastvorgang innerhalb eines vorgegebenen Massenzahlenbereichs durchgeführt und Spektren von Ionen, die im festgelegten Massenzahlenbereich liegen, werden erfasst. Dieses Abtastverfahren wird beispielsweise für die qualitative Analyse von unbekannten Proben verwendet. Bei der SIM-Messung werden Chromatogramme von Ionen mit vorher festgelegten speziellen Massenzahlen selektiv erfasst. Dieses Verfahren wird in einem Fall angewandt, bei dem die Analysen-Zielkomponenten bekannt sind und eine quantitative Analyse der Komponenten mit hoher Empfindlichkeit vorgenommen wird.
Gemäß dem Stand der Technik muss das Bedienungspersonal vorher eine Zielprobe abtasten und messen, um die Massenspektren der erfassten Komponenten zu prüfen und im Fall der Bestimmung der Massenzahlen für die SIM-Messung die Massenzahlen als Ziele der SIM-Messung zu bestimmen. Anschließend werden die ausgewählten Massenzahlen dazu verwendet, die Massenchromatogramme anzuzeigen, und eine charakteristische Massenzahl wird für jeden Zielpeak der SIM-Messung bestimmt.
Gemäß dem Stand der Technik gibt es jedoch kein Mittel zur automatischen Auswahl einer optimalen Massenzahl (maximale Intensität oder dergleichen) für jeden Peak im Flüssigchromatograph-Massenspektrometer. Daher wählt das Spektrometer die Massenzahl für jeden Peak auf der Grundlage der Bestimmung durch das Bedienungspersonal aus. Anschließend wird ein Massenchromatogramm entsprechend der ausgewählten Massenzahl extrahiert und ferner die Elutionszeit (Start- und Endzeit des Chromatogramms) des extrahierten Massenchromatogramms bestimmt. Sofern die Anzahl der als Messziele in Frage kommenden Komponenten groß ist, ist es erforderlich, die Zeit für die Durchführung einer optimalen SIM-Messung unter Berücksichtigung einer Überlappung der entsprechenden Komponentenpeaks und dergleichen festzulegen. Dabei besteht ein Problem insofern, als die Bedienungsperson lange braucht, um die SIM-Messbedingungen festzulegen und einzustellen.
Gemäß Patentliteratur 1 wird eine Massenzahl entsprechend den einzelnen Zielkomponenten der quantitativen Analyse durch vorheriges Abtasten der Daten der Komponenten als quantitative Analyse bestimmt und bei der SIM-Messung als Massenzahl herangezogen. Das Verfahren gemäß Patentliteratur 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Massenspektrometrie der Massenzahlen entsprechend den einzelnen Zielkomponenten für eine vorgegebene Zeitspanne vor und nach einem Peaktiming unabhängig von Unterschieden in den Zielkomponenten durchgeführt wird.
Literaturverzeichnis
Patentliteratur 1: JP 2006- 10 323 A
Weiterer Stand der Technik ist in folgenden Druckschriften angegeben:

JP 2011 - 122 822 A
EP 1 995 593 A1
JP 2006 - 189 279 A
JP H09- 318 599 A
US 2002 / 0 074 490 A1
JP 2010 - 71 651 A
US 2008 / 0 110 232 A1
JP 2010 - 32 277 A
JP H04- 294 271 A

Zusammenfassende Darstellung der Erfindung
Jedoch ist es bei dem Verfahren zum Einstellen der SIM-Messzeit innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne vor und nach dem Peaktiming (d.h. eine fixierte Zeitspanne) erforderlich, dass die Bedienungsperson eine visuelle Prüfung der Chromatogrammdaten vornimmt und die Messzeit für jede Komponente für einen Fall festlegt, bei dem die Elutionszeit der durch die Flüssigchromatographie getrennten Komponenten sich unterscheidet. Somit benötigt man zur Bestimmung der SIM-Messbedingungen Zeit. Gemäß dem in der Patentliteratur 1 beschriebenen Verfahren ist es nicht möglich, automatisch einen für jeden Peak geeigneten Elutionszeitbereich festzulegen, selbst wenn Variationen in den Elutionszeitbereichen der durch die Flüssigchromatographie getrennten Komponenten vorliegen.
Die Lösung des obigen Problems gelingt mit dem Chromatograph-Massenspektrometer nach Anspruch 1 und dem Verfahren zu dessen Steuerung nach Anspruch 6. Erfindungsgemäß wird ein Chromatograph-Massenspektrometer bereitgestellt, das die Messzeit, die für die SIM-Messung für jede Zielkomponente angewandt wird, unter Berücksichtigung der Basislinieninformationen, die aus der Gestalt eines tatsächlichen Chromatogrammpeaks bestimmt werden, festlegt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Erfindungsgemäß ist es möglich, die optimale Messzeit für jede Peakwellenform ohne visuelle Prüfung der Chromatogrammdaten festzulegen. Probleme, Konfigurationen und Vorteile, die von den vorstehenden Ausführungen abweichen, ergeben sich klar aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform.
Figurenliste

1 zeigt das Konzept des Aufbaus eines Flüssigchromatographie-Massenspektrometers.
2 ist ein Fließdiagramm zur Erläuterung des Ablaufs eines Verfahrens zur Bestimmung der SIM-Messbedingungen.
3 zeigt ein Beispiel für einen Monitor zur Eingabe der Bedingungen, wenn ein Molekülion als Zielkomponente gesucht wird.
4 ist ein Beispiel für einen Monitor zur Eingabe von Bedingungen, wenn Molekülionen von drei Komponenten gesucht werden.
5 zeigt die Gesamtionenchromatogramme der drei Komponenten.
6 zeigt die Massenspektren der drei Komponenten.
7 zeigt Massenchromatogramme der drei Komponenten.
8 zeigt ein Beispiel, bei dem eine Basislinie eines Massenchromatogramms bestimmt wird.
9 zeigt ein Beispiel für einen Monitor zum Anzeigen der ermittelten SIM-Bedingungen.
10 erläutert die Beziehung zwischen Massenchromatogrammen von Proben mit unterschiedlichen Konzentrationen und den optimalen Messzeitbereichen.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachstehend wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die Ausführungsformen der Erfindung sind nicht auf das nachstehend beschriebene Beispiel beschränkt. Verschiedene Modifikationen können im Rahmen der technischen Lehre vorgenommen werden.
Aufbau der Vorrichtung
1 erläutert im Konzept den Aufbau eines Flüssigchromatographie-Massenspektrometers. Bei zahlreichen Proben, die durch das Flüssigchromatograph-Massenspektrometer analysiert werden, handelt es sich um Proben, bei denen eine Mehrzahl von Komponenten gleichzeitig vorhanden ist. Somit werden Proben durch eine vorgeschaltete Bearbeitung die auf die entsprechenden Proben zugeschnitten ist, gereinigt und anschließend durch eine LC (Flüssigchromatograph)-Einrichtung 101 getrennt. Nach der Trennung werden die Proben einer Ionenquelle 102 des Massenspektrometers zugeführt und ionisiert. Die Ionenquelle 102, die als Einrichtung zur Erzeugung von Ionen dient, bedient sich eines Elektrospray-Ionisationsverfahrens (ESI) oder eines chemischen Ionisationsverfahrens unter Atmosphärendruck (APCI), das üblicherweise in einem Flüssigchromatograph-Massenspektrometer herangezogen wird.
Die durch die Ionenquelle 102 ionisierten Komponenten werden von Atmosphärendruck auf Vakuumbedingungen gebracht und sodann einer Massentrennung durch eine MS (Massenspektrometrie)-Einrichtung 103 mit einem Quadrupol-Massenspektrometer unterworfen. Bei dieser Ausführungsform wird ein Quadrupol-Massenspektrometer als MS (Massenspektrometrie)-Einrichtung 103 verwendet. Ansonsten kann es sich bei der MS-Einrichtung 103 um ein Dreifachquadrupol-Massenspektrometer mit einer Kollisionszelle handeln. Das Quadrupol-Massenspektrometer kann die Massenzahlen auf zweierlei Weise messen, nämlich durch Abtastmessung und Auswahlionenmonitoring (SIM). Bei der Abtastmessung wird eine Abtastung innerhalb eines vorbestimmten Massenzahlenbereichs durchgeführt und Ionen im festgelegten Massenzahlenbereich werden erfasst. Dieses Abtastverfahren wird beispielsweise für die qualitative Analyse von unbekannten Proben verwendet. Bei der SIM-Messung werden nur Ionen mit speziellen Massenzahlen, die vorher bestimmt worden sind, selektiv erfasst. Dieses Verfahren wird in einem Fall verwendet, bei dem die Zielkomponenten der Analyse bekannt sind und eine quantitative Analyse der Komponenten mit hoher Empfindlichkeit durchgeführt wird. Nachdem die Ionen der Massentrennung durch die MS (Massenspektrometrie)-Einrichtung 103 unterworfen worden sind, werden sie nacheinander durch eine in einer späteren Stufe angeordnete Nachweiseinrichtung 104 erfasst.
Der Betrieb der LC (Flüssigchromatograph)-Einrichtung 101 der Ionenquelle 102, der MS (Massenspektrometrie)-Einrichtung 103 und der Ionennachweiseinrichtung 104 werden durch eine Steuereinrichtung 105 gesteuert. Die Steuerungsbedingungen werden von der Steuerungseinrichtung 105 über eine Eingabeeinrichtung 107 festgelegt. Ein von der Ionennachweiseinrichtung 104 erfasstes Ionensignal wird an die Datenverarbeitungseinrichtung 106 ausgegeben. Die Datenverarbeitungseinrichtung 106 führt eine Sammlung, Speicherung, Analyse von Dateninformationen durch und gibt die Daten nach der Analyse aus. Eine Anweisung zur Durchführung des Analysenvorgangs der Datenverarbeitungseinrichtung 106 wird von der Eingabeeinrichtung 107 bereitgestellt.
Die MS (Massenspektrometrie)-Einrichtung 103 erhält nacheinander Daten auf der Grundlage eines Massenspektrums gemäß den von der Eingabeeinrichtung 107 festgelegten Abtastbedingungen in Synchronisation mit einem Start der Trennung der Probenkomponenten durch die
LC (Flüssigchromatograph)-Einrichtung 101. Die Datenverarbeitungseinrichtung 106 sammelt die Daten des Massenspektrums, die eine Beziehung der Ionenintensität in Bezug zum Massenladungsverhältnis für jede beobachtete Haltezeit angeben.
Einstellung und Bestimmung der SIM-Bedingungen
2 erläutert den Ablauf des Vorgangs bei der Bestimmung und Festlegung der SIM-Bedingungen, die in dieser Ausführungsform vorgeschlagen werden. Die in 2 dargestellten jeweiligen Stufen werden gemäß einem Programm ausgeführt, das vorher in Speichereinrichtungen der Steuereinrichtung 105 und der Datenverarbeitungseinrichtung 106 gespeichert worden ist. Das in 2 dargestellte Verfahren läuft in folgender Reihenfolge ab: (1) Bestimmung einer Massenzahl eines Ionenpeaks, entsprechend einer Komponente als Ziel der SIM-Messung, aus den Abtastdaten, (2) Extraktion eines Massenchromatogramms der entsprechenden Massenzahl, (3) Bestimmung eines Peaks des extrahierten Chromatogramms, (4) Bestimmung einer Basislinie des erfassten Peaks, (5) Bestimmung einer Peakauswahlbreite und (6) Reflexion in Bezug auf SIM-Messbedingungen.
Zunächst startet die Steuereinrichtung 105 die Verarbeitung der Einstellung der SIM-Messbedingungen (Stufe 201) und empfängt Abtastdaten, die eine Zielkomponente umfassen (Stufe 202). Dabei steuert die Steuereinrichtung 105 die MS (Massenspektrometrie)-Einrichtung 103 unter Verwendung eines Quadrupol-Massenspektrometers auf der Grundlage der vorher durch die Eingabeeinrichtung 107 festgelegten Bedingungen und führt die Abtastmessung durch. Was die Trennbedingungen der LC (Flüssigchromatograph)-Einrichtung 101 betrifft, wird die Messung unter den gleichen Bedingungen wie die Trennbedingungen durchgeführt, die herangezogen werden, wenn eine quantitative Analyse durch tatsächliche Anwendung der SIM-Abtastung durchgeführt wird. In einem Fall, bei dem die Abtastdaten bereits erhalten worden sind, bevor die Einstellung durchgeführt wird, ist es auch möglich, die erhaltenen Abtastdaten zu wählen und die Abtastdaten für die Analyse im anschließenden Fließdiagramm zu verwenden.
Sodann werden die Bedingungen für die Ionenextraktion der einzelnen Komponenten aus Daten einer Zielprobe nach der Abtastmessung in die Steuereinrichtung 105 durch die Eingabeeinrichtung 107 (Monitor zur Einstellung der Bedingungen) eingegeben (Stufe 203). 3 erläutert ein Konfigurationsbeispiel des Monitors zur Einstellung der Bedingungen. Ein Einstellfeld 301 entspricht einem Kanal zur Durchführung der SIM-Messung und stellt die Anzahl der Komponenten dar, wenn tatsächlich eine quantitative Analyse durchgeführt wird. Im Fall der Durchführung der SIM-Messung an drei Komponenten sind drei Einstellungen bei „Kanal Nr.“ erforderlich. Eine Bezeichnung einer Komponente, die der quantitativen Analyse unterzogen wird, wird am Einstellfeld 302 eingegeben. Die Bezeichnung der Komponente kann manuell von der Bedienungsperson eingegeben werden oder sie kann aus Bezeichnungen von Komponenten, die vorher vorbereitet worden sind, ausgewählt werden. Ein Molekulargewicht, entsprechend der Komponente am Einstellfeld 302 wird am Einstellfeld 303 eingestellt. Als Molekulargewicht wird ein nicht verfügbares Ionenmuster eines Molekülions, wenn das Ion aktuell durch das Elektrospray-Ionisationsverfahren (ESI) oder das chemische Ionisationsverfahren bei Atmosphärendruck (APCI) erzeugt wird, angegeben. Beim Feld 304 handelt es sich um einen Bereich zur Bezeichnung und Eingabe eines Ions mit addiertem Proton, beim Feld 305 um einen Abschnitt zur Bezeichnung und Eingabe eines Ions mit addiertem Natrium und beim Feld 306 um einen Abschnitt zur Bezeichnung und Eingabe eines Ions mit addiertem Ammonium. Beim Feld 307 handelt es sich um einen Berreich zur Bezeichnung und Eingabe eines Ionentyps, der den Feldern 304 bis 306 nicht entspricht. Er wird zur Einstellung einer addierten Massenzahl zur Bezeichnung des Ionentyps verwendet. Die Bedienungsperson kann im Feld 307 eine addierte Massenzahl beliebig einstellen.
Für den Fall, dass die Bedienungsperson ein Ion mit addiertem Proton in Feld 304 angibt (Ankreuzen des Kästchens), addiert die Steuereinrichtung 105 den Wert „+1,0“ zu einer Massenzahl, die bereits in den entsprechenden Kanal eingegeben worden ist. Für den Fall, dass die Bedienungsperson in Feld 305 ein Ion mit addiertem Natrium angibt (das Kästchen ankreuzt), addiert die Steuereinrichtung 105 den Wert „+23,0“ zur Massenzahl, die bereits in den entsprechenden Kanal eingegeben worden ist. Für den Fall, dass die Bedienungsperson in Feld 306 ein Ion mit addiertem Ammonium eingibt (das Kästchen ankreuzt), addiert die Steuereinrichtung 105 den Wert „+18,0“ zur Massenzahl, die bereits in den entsprechenden Kanal eingegeben worden ist. Für den Fall, dass die Bedienungsperson eine willkürliche Massenzahl in Feld 307 eingibt, addiert die Steuereinrichtung 105 diese Massenzahl zu der bereits in den entsprechenden Kanal eingegebenen Massenzahl und betrachtet das Ergebnis als eine Massenzahlbedingung, die für die Extraktion eines Massenchromatogramms verwendet wird. Dies bedeutet, dass die Steuereinrichtung 105 die Massenzahl des Molekülions, die gemäß der Einstellung am Monitor zur Einstellung der Bedingungen (3) als Massenzahlbedingung für die Extraktion eines Massenchromatogramms berechnet worden ist, einstellt.
3 erläutert ein Beispiel, bei dem ein addiertes Ion für jeden Kanal ausgewählt wird. Es können aber auch eine Mehrzahl von addierten Ionen ausgewählt werden. Für den Fall, dass eine Mehrzahl von addierten Ionen für einen Kanal ausgewählt wird, wählt die Steuereinrichtung 105 Chromatogrammdaten mit der maximalen Peakintensität bei der Mehrzahl der Massenchromatogramm-Datensätze in der folgenden Stufe 205 aus und führt die folgende Verarbeitung durch. Diese Verarbeitung ermöglicht es, nach Massenzahlinformationen zu suchen, mit denen die maximale Signalintensität auch in einem Fall, bei dem der Nachweis einer Mehrzahl von Ionenpeaks angenommen wird, erhalten werden kann.
Im Beispiel von 3 lautet die Massenzahlinformation von „Kanal Nr. 1“ 609,3 (= 608,3 + 1,0), die Massenzahlinformation von „Kanal Nr. 2“ lautet 821,5 (= 803,5 + 18,0) und die Massenzahlinformation von „Kanal Nr. 3“ lautet 772,5 (= 733,5 + 39,0), abhängig vom Inhalt, der in den Monitor zur Einstellung der Bedingungen eingegeben worden ist. Die Steuereinrichtung 105 kann eine Funktion zur Veränderung des Molekulargewichts und zur Präzisierung der addierten Ionenmasse, die für die Berechnung verwendet werden, je nach der Präzision des Massenspektrometers aufweisen.
4 erläutert ein Beispiel eines Monitors zur Einstellung der Bedingungen, der für die Untersuchung von Molekülionen von drei Komponenten verwendet wird. Bei dieser Ausführungsform ist ein Beispiel eines SIM-Monitors zur Einstellung der Bedingungen dargestellt, wenn eine quantitative Analyse von drei Komponenten, nämlich Testosteron, Methyltestosteron und Progesteron, durchgeführt wird. Testosteron, Methyltestosteron und Progesteron werden als Bezeichnungen der Komponenten in Feld 401 eingegeben. Ein Molekulargewicht 288,4 wird für Testosteron, ein Molekulargewicht von 302,4 für Methyltestosteron und ein Molekulargewicht von 314,5 für Progesteron in Feld 402 eingegeben. Im Fall von 4 wird nur das Ion mit addiertem Proton im Feld 403 als Molekülion, das bei den drei Komponenten zu extrahieren ist, angegeben. Daher wird die Massenzahlinformation, die durch Addieren von +1,0 zum Zahlenwert des Molekulargewichts erhalten wird, an Stelle der Information in den Feldern 404 bis 406 als Massenzahl des Molekülions verwendet, wenn das Massenchromatogramm der einzelnen Komponenten aus den Abtastdaten extrahiert wird.
In der anschließenden Stufe 204 extrahiert die Steuereinrichtung 105 Massenchromatogramme aus aktuellen Abtastdaten gemäß den Einstellbedingungen (Massenzahlinformation des Molekülions entsprechend den einzelnen Kanälen), die in Stufe 203 erhalten worden sind. Im Fall von 4 extrahiert die Steuereinrichtung 105 289,4 (= 288,4 + 1,0) für Testosteron, 303,4 (= 302,4 + 1,0) für Methyltestosteron und 315,5 (= 314,5 + 1,0) für Progesteron als Molekülion-Massenzahlen.
Beim Extraktionsvorgang kann man ferner bewirken, dass die in Stufe 203 berechneten Massenzahlen eine Breite vor und nach den Massenzahlen aufweisen. Beispielsweise wird eine ausgewählte Breite, die im Programm vorher angegeben worden ist, als selektive Breite für die Extraktion von Massenchromatogrammen verwendet. Ein Schema zur Bestimmung der ausgewählten Breite auf der Grundlage der Massenpräzision des verwendeten Massenspektrometers wird herangezogen. Bei dieser Ausführungsform wird eine ausgewählte Breite von ±0,2 verwendet. In diesem Fall werden Massenchromatogramme innerhalb des Bereichs von ±0,2 in Bezug auf die Massenzahlen der Molekülionen der entsprechenden Komponenten, die in Stufe 203 berechnet worden sind, extrahiert. Daher wird ein Massenchromatogramm mit einer Massenbreite von 289,2 bis 289,6 für den „Kanal Nr. 1“ extrahiert. Ferner wird ein Massenchromatogramm mit einer Massenbreite von 303,2 bis 303,6 für den „Kanal Nr. 2“ extrahiert. Ein Massenchromatogramm mit einer Massenbreite von 315,3 bis 315,7 wird für den „Kanal Nr. 3“ extrahiert.
5 erläutert ein Beispiel von Gesamtionen-Chromatogrammdaten, die durch Abtasten und Messen der drei Komponenten Testosteron, Methyltestosteron und Progesteron durch das in 1 dargestellte Flüssigchromatographie-Massenspektrometer erhalten worden sind. Wie in 5 dargestellt, werden Peakwellenformen der drei Komponenten im Massenchromatogramm erfasst. Die Peakwellenform 501 entspricht einem Peak von Testosteron, die Peakwellenform 502 entspricht einem Peak von Methyltestosteron und die Peakwellenform 503 entspricht einem Peak von Progesteron in der Reihenfolge, beginnend mit dem Peak mit der frühesten Elutionszeit. Wie vorstehend ausgeführt, extrahiert die Steuereinrichtung 105 das Massenchromatogramm unter Verwendung der Massenzahlinformation der Molekülionen in Stufe 203 aus den in 5 dargestellten Abtastdaten.
6 zeigt die Massenspektraldaten der drei Komponenten aus den Abtastdaten von 5.
6 zeigt die Massenspektraldaten von Testosteron, Methyltestosteron und Progesteron in Richtung von oben nach unten. In der Zeichnung entspricht der Peak 601 der Massenzahl 289,5 und fällt in den in Stufe 203 berechneten Bereich der Massenzahl 289,4 ±0,2 des mit einem Proton versetzten Ions von Testosteron. Gleichermaßen entspricht der Peak 602 der Massenzahl von 303,5 und fällt in den in Stufe 203 berechneten Bereich der Massenzahl 303,4 ±0,2 des mit einem Proton versetzten Ions von Methyltestosteron. Gleichermaßen entspricht der Peak 603 der Massenzahl 315,6 und fällt in den in Stufe 203 berechneten Bereich der Massenzahl 315,5 ±0,2 des mit einem Proton versetzten Ions von Progesteron. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, selektiv die Massenchromatogrammpeaks der entsprechenden Komponenten durch Bezeichnung der mit einem Proton versetzten Ionen zu extrahieren.
7 zeigt Massenchromatogrammdaten der drei Komponenten bei Durchführung der Extraktion in Stufe 204. 7 zeigt Massenchromatogrammdaten von Testosteron 701, Methyltestosteron 702 und Progesteron 703 in einer Richtung von oben nach unten. 7 zeigt das Ergebnis der Durchführung der Extraktion unter Verwendung der Massenzahleninformationen der Molekülionen, die in Stufe 203 berechnet worden sind, und der Massenbreite von ±0,2. Obgleich in diesem Beispiel sowohl die Startzeit als auch die Endzeit um den gleichen Zeitbereich erweitert worden sind, können die Startzeit und die Endzeit auch mit unterschiedlichen Zeitbereichen erweitert werden.
In der anschließenden Stufe 205 führt die Steuereinrichtung 105 eine Peakbestimmung der Massenchromatogrammdaten der in Stufe 204 extrahierten entsprechenden Komponenten durch. Bei der Peakbestimmung führt die Steuereinrichtung 105 die Bestimmung der Peaks beispielsweise unter Verwendung eines für die Signalintensität bestimmten Schwellenwerts durch. Es ist erstrebenswert, dass die Schwellenwertbedingungen der Signalintensität von der Bedienungsperson gemäß der Rauschintensität oder dergleichen der Daten verändert werden kann.
Nach der Extraktion der Massenchromatogramme stellt die Steuereinrichtung 105 fest, dass ein Peak in einem Fall erfasst worden ist, bei dem ein Peak mit der erfassten Signalintensität höher als ein vorher eingestellter Schwellenwert ist. In einem Fall, bei dem ein Peak mit einer Signalintensität, die unter dem Schwellenwert liegt, erfasst wird, kehrt die Steuereinrichtung 105 zur Stufe 203 zurück und führt die Verarbeitung in Stufe 204 und die folgenden Stufen erneut an den übrigen Typen von Additionsionen durch.
In Bezug zu den in Stufe 205 erfassten Chromatogrammpeaks führt die Steuereinrichtung 105 eine Basislinienbestimmung in Stufe 206 durch. 8 erläutert ein Beispiel von Daten der Basislinienbestimmung, die am Massenchromatogrammpeak von Testosteron durchgeführt worden ist. Da bereits verschiedene Methoden zur Bestimmung der Basislinie 801 vorgeschlagen worden sind, wird hier eine ausführliche Beschreibung unterlassen. Die Basislinie 801 wird als eine Gerade bestimmt, die einen Startpunkt 802 und einen Endpunkt 803 der beim Bestimmungsvorgang erfassten Wellenform verbindet. Beim Vorgang zur Bestimmung der Basislinie wird beispielsweise zunächst ein Scheitelpunkt der Peakwellenform erfasst, wonach der Reihenfolge nach der Startpunkt 802 und der Endpunkt 803 des Peaks erfasst werden.
In der nächsten Stufe 207 erhält die Steuereinrichtung 105 Zeitinformationen des Startpunkts 802 und des Endpunkts 803 des Peaks aus den Informationen der Basislinie 801. Die Zeitinformationen stellen die grundlegenden Informationen zur Bestimmung eines Messzeitbereichs dar, wenn die SIM-Messung der entsprechenden Komponente durchgeführt wird. Wie vorstehend ausgeführt, wird die Basislinie 801 für jede Peakwellenform bestimmt und der Messzeitbereich (Startzeit und Endzeit) wird individuell und automatisch auf der Grundlage der Informationen gemäß dieser Ausführungsform festgelegt.
Daher ist es möglich, den Aufwand, der für den Vorgang der Einstellung für jede Peakform geeigneten Messzeit erforderlich ist, erheblich zu verringern, und zwar auch in einem Fall, bei dem die Bedienungsperson mit dem Betrieb des Flüssigchromatographie-Massenspektrometers nicht gut vertraut ist.
Obgleich die Startzeit und die Endzeit der in Stufe 207 erhaltenen Basislinie 801 als Startzeit und Endzeit zur Durchführung der SIM-Messung einer entsprechenden Kanalnummer ohne jede Änderung eingestellt werden können, ist es auch möglich, eine Kombination mit einer automatischen Messzeit-Erweiterungsfunktion anzuwenden. Sofern vorher im Programm ein erweiterter Messzeitbereich (beispielsweise 0,1 Minute) eingestellt wird, kann die Steuereinheit 105 die Messzeit automatisch verlängern, wobei zur Startzeit 802 der Basislinie 801 ein Wert von -0,1 min addiert wird, wodurch man die neue Startzeit erhält, und wobei zur Endzeit 803 ein Wert von +0,1 min addiert wird, wodurch man die neue Endzeit erhält. Das Vorliegen dieser automatischen Verlängerungsfunktion kann verhindern, dass der Messzeitbereich bei einem ursprünglich erforderlichen Zeitbereich fehlt, selbst wenn der Elutionszeitbereich des Chromatogrammpeaks sich in Abhängigkeit von der Konzentration verändert (in einem Fall, bei dem eine Peakgestalt sich aufgrund einer sogenannten Schwanzbildung oder dergleichen verändert). Eine Beziehung zwischen einer Messpeak-Wellenform und einer optimalen Messzeit im Fall einer Messung der gleichen Proben mit unterschiedlichen Konzentrationen wird nachstehend erläutert.
In Stufe 208 erfasst die Steuereinheit 105 als SIM-Messbedingungsinformationen der einzelnen Komponenten die in Stufe 207 durch die Massenzahleninformationen der Molekülionen, die in Stufe 203 berechnet worden sind, bestimmten Zeitinformationen (Startzeit 802 und Endzeit 803). Nach dem Erfassungsvorgang beendet die Steuereinrichtung 105 die Bearbeitung der Einstellung der SIM-Messbedingungen (Stufe 209) .
Beispiel eines Anzeigemonitors zur Ergebniseinstellung
9 erläutert ein Beispiel eines Monitors, der als Interface-Monitor nach Beendigung der Einstellung der SIM-Messbedingungen angezeigt wird. Selbstverständlich werden die Informationen auf dem Anzeigemonitor auf der Grundlage der SIM-Zustandsinformationen der einzelnen Komponenten, die in Stufe 208 eingestellt und erfasst worden sind, erzeugt. In der Zeichnung zeigt das Feld 901 die Kanalnummer, das Feld 902 die Startzeit der SIM-Messung, das Feld 903 die Endzeit der SIM-Messung und das Feld 904 die Anordnung der Messzeit für jeden Kanal, während der gesamten Analysenzeit. Im Fall von 9 läuft die Messzeit für Testosteron (SIM-Messung-Massenzahl: 289,5) 1,6 min lang von 3,9 min bis 5,5 min, die Messzeit für Methyltestosteron (SIM-Messung-Massenzahl: 303,5) für 1,7 min von 4,8 min bis 6,5 min und die Messzeit für Progesteron (SIM-Messung-Massenzahl: 315,6) für 1,9 min von 7,0 min bis 8,9 min. In der Zeichnung ist die Messzeit für jede Komponente durch einen horizontalen Balken auf der Zeitachse dargestellt.
Beziehung zwischen Unterschieden in der Probenkonzentration und der optimalen Messzeit
10 zeigt die Beziehung zwischen Messpeakwellenformen und optimaler Messzeit in einem Fall der Messung der gleichen Proben mit unterschiedlichen Konzentrationen. In der Zeichnung handelt es sich bei beiden Peakwellenformen 1001 und 1002 um Chromatogramme, die für Proben gemessen worden sind, die die gleichen Komponenten enthalten. In dem in der Zeichnung dargestellten Fall weist die Probe, die der Peakwellenform 1001 entspricht, eine höhere Konzentration auf als die Probe, die der Peakwellenform 1002 entspricht.
Bei einem Vergleich zwischen den Basislinien der Peakwellenform 1001 der Probe mit hoher Konzentration und der Peakwellenform 1002 der Probe mit niedriger Konzentration ergibt es sich, dass die Startpunkte 1003 im Wesentlichen gleich sind. Jedoch liegt der Endpunkt 1004 der Peakwellenform 1002 der Probe mit niedriger Konzentration bei etwa 61 Sekunden, während der Endpunkt 1005 der Peakwellenform der Probe mit hoher Konzentration bei etwa 69 Sekunden liegt, so dass eine Verzögerung um etwa 8 Sekunden vom Endpunkt 1004 beobachtet wird. Wie vorstehend ausgeführt, besteht die Möglichkeit, dass sich die Endpunkte der gemessenen Peakwellenformen voneinander unterscheiden, wenn sich die Konzentrationen der gleichen Probe voneinander unterscheiden. Dies bedeutet, dass der bestimmte Messzeitbereich, wenn die SIM-Messung der Probe mit niedriger Konzentration durchgeführt wird, nicht unverändert für die SIM-Messung der Probe mit hoher Konzentration herangezogen werden kann. Wenn die Messzeit, die für die SIM-Messung der Probe mit niedriger Konzentration bestimmt worden ist, unverändert als Messzeit für die Probe mit hoher Konzentration verwendet wird, endet die Messzeit beim Vorgang der Elution der Probe mit hoher Konzentration, wie in 10 dargestellt ist. Dies bedeutet, dass die Messzeit (oder der Messzeitbereich) für die Probe mit niedriger Konzentration keinen optimalen Wert als Messzeit (oder Messzeitbereich) für die Probe mit hoher Konzentration darstellt. Infolgedessen steigt die Möglichkeit, dass das Ergebnis der SIM-Messung, die an der Probe mit hoher Konzentration vorgenommen wird, keinen korrekten Wert ergibt.
Somit wird die Basislinie 801 bestimmt und die Messzeit (oder der Messzeitbereich) wird für jede Messprobe ermittelt, wobei in der vorerwähnten Ausführungsform die Zeitgebung für den Start und die Zeitgebung für das Ende der Messzeit (oder des Messzeitbereichs) für die SIM-Messung, die für eine bestimmte Konzentration ermittelt worden sind, jeweils ausgeweitet wird. Obgleich die Messzeit in beiden Richtungen vor und nach der Messzeit der vorstehenden Beschreibung um eine konstante Zeitspanne verlängert wird, ist es auch möglich, eine Einstellfunktion bereitzustellen, die dazu befähigt ist, die Messzeit nur für die Startzeit oder nur für die Endzeit zu verlängern. In einem Fall, bei dem die Startzeit der Basislinien im Wesentlichen gleich ist, unabhängig von den Unterschieden der Probenkonzentrationen, wie es beispielsweise in 10 dargestellt ist, ist es möglich, eine genaue Messung unabhängig von den Unterschieden der Probenkonzentrationen durchzuführen, indem man eine Funktion zur Verlängerung des Endpunkts der Messzeit bereitstellt.
Wenn also die Messzeit (oder der Messzeitbereich) für die SIM-Messung einer Probe mit einer bestimmten Konzentration (beispielsweise eine Probe mit niedriger Konzentration) bestimmt wird, setzt die Steuereinrichtung 105 die Verlängerungszeit von +10 Sekunden für die bestimmte Endzeit der SIM-Messung fest. In einem Fall, bei dem die Steuereinrichtung 105 automatisch die SIM-Messzeit auf 71 Sekunden, die durch Addition von 10 Sekunden zu 61 Sekunden der für die Probe mit niedriger Konzentration gemäß den vorstehenden Ausführungen erhalten worden ist, einstellt, ist es möglich, die SIM-Messung über den gesamten Elutionszeitbereich der Probe mit hoher Konzentration durchzuführen, da der Endpunkt 1005 (69 Sekunden) der Basislinie der Probe mit hoher Konzentration bei der automatisch festgelegten Messzeit eingeschlossen ist.
Die Verlängerungszeit kann automatisch für die entsprechenden Komponenten bereitgestellt werden oder sie kann getrennt für die entsprechenden Komponenten bereitgestellt werden, wie vorstehend ausgeführt. Obgleich der technische Vorteil dieser Ausführungsform in Bezug auf die Möglichkeit einer genauen Durchführung der SIM-Messung unabhängig von Variationen der Messzeit (oder des Messzeitbereichs) zwischen gleichen Proben mit unterschiedlichen Konzentrationen beschrieben worden ist, erweist sich die Verlängerungsfunktion für die Messzeit (oder den Messzeitbereich) auch für Variationen von Peakformen aufgrund einer Beeinträchtigung einer im Flüssigchromatograph verwendeten Trennsäule als wirksam.
Vorteile der Ausführungsform
Wie vorstehend ausgeführt, ist es möglich, eine Massenzahl und eine Messzeit (oder einen Messzeitbereich) automatisch zu bestimmen, wenn eine SIM-Messung der einzelnen Komponenten, die als Messziel angegeben werden, unter Verwendung von entsprechenden Abtastdaten durchgeführt wird, sofern das Flüssigchromatograph-Massenspektrometer gemäß dieser Ausführungsform eingesetzt wird. Daher erübrigt sich nicht nur die Notwendigkeit, dass die Bedienungsperson die Chromatogrammdaten visuell prüft, sondern es ergibt sich auch eine starke Arbeitsentlastung bei der Einstellung der Messzeit (Messzeitbereich) entsprechend einem Molekülionentyp als Messziel.
Beim Flüssigchromatographie-Massenspektrometer gemäß dieser Ausführungsform wird die Messzeit (oder der Messzeitbereich) der einzelnen Komponenten auf der Grundlage von Informationen über die Basislinie, die für die Peakwellenform gemäß den vorstehenden Ausführungen individuell bestimmt worden ist, ermittelt. Daher ist es möglich, in einfacher Weise eine optimale SIM-Messzeit (oder Messzeitbereich) für jede Komponente zu bestimmen, und zwar sogar in einem Fall, bei dem der Elutionszeitbereich für jede Komponente unterschiedlich ist. Ferner kann die zum Erhalt eines Ergebnisses der SIM-Messung erforderliche Zeitspanne verringert werden, indem man die vorerwähnte Messzeit-Verlängerungsfunktion anwendet und eine Zeit (oder Zeitbereich) ansetzt, die durch Verlängerung der SIM-Messzeit (oder des Messzeitbereichs) erhalten worden ist, die für eine Probe nach der Messung in einem Fall bestimmt worden ist, bei dem es sich beim Messziel um die gleiche Probe mit einer unterschiedlichen Konzentration handelt.
Weitere Ausführungsformen
Die Erfindung ist nicht auf die Konfiguration der vorstehenden Ausführungsform beschränkt. Es sind vielmehr verschiedene Modifikationen möglich. Obgleich sich die vorstehende Beschreibung als Beispiel auf die Anwendung bei einem Flüssigchromatographie-Massenspektrometer bezieht, ist auch eine Anwendung bei einem Gaschromatographie-Massenspektrometer möglich. Obgleich die Bestimmung des Massenchromatogramms, die Bestimmung der Basislinie und dergleichen vorgenommen werden, um die Messzeit für jede Komponente nach Beendigung der Gewinnung der Abtastdaten der Zielkomponente (nach Beendigung von Stufe 202) in der vorstehenden Ausführungsform vorgenommen werden, kann die Messzeit für jede Peakwellenform entsprechend den einzelnen Komponenten gleichzeitig parallel (in Realzeit) zum Vorgang des Erfassens der Abtastdaten der Zielkomponente vorgenommen werden. Dadurch ist es möglich, die für das Einstellen der SIM-Messbedingungen erforderliche Zeitspanne durch Verwendung dieser Funktion weiter zu verringern.
Die Ausführungsformen wurden zum Teil ausführlich beschrieben, um eine klare Darstellung der Erfindung zu erreichen, wobei nicht sämtliche Konfigurationen, die vorstehend im Rahmen der vorererwähnten Ausführungsform beschrieben wurden, notwendigerweise bereitgestellt werden müssen. Es ist ferner möglich, weitere Konfigurationen zur vorerwähnten Ausführungsform hinzuzufügen, Konfigurationen der vorerwähnten Ausführungsform durch andere Konfigurationen zu ersetzen oder einen Teil der Konfigurationen der Ausführungsform wegzulassen.
Ein Teil oder die Gesamtheit der Funktionen der Steuereinrichtung 105 in der vorerwähnten Ausführungsform können beispielsweise als integrierte Schaltung oder eine andere Hardwarekomponente realisiert werden. Informationen, wie Programme, Tabellen und Dateien, die für die Realisation der Funktionen der Steuereinrichtung 105 verwendet werden, können in einer Speichervorrichtung, zum Beispiel einem Speicher, einer Festplatte oder einem SSD-Medium (Solid State Drive), oder einem Speichermedium, wie einer IC-Karte, einer SD-Karte oder einer DVD, gespeichert werden.
Nicht alle Steuerleitungen und Informationsleitungen, die im Produkt erforderlich sind, sondern nur Steuerleitungen und Informationsleitungen, die für die Beschreibung als notwendig angesehen werden, sind dargestellt. Es kommt in Betracht, dass in der Praxis sämtliche Konfigurationen miteinander verbunden sind.
Bezugszeichenliste

101: LC (Flüssigchromatographie)-Einrichtung
102: Ionenquelle
103: MS (Massenspektrometrie)-Einrichtung
104: Ionenerfassungseinrichtung
105: Steuereinrichtung
106: Datenverarbeitungseinrichtung
107: Eingabeeinrichtung Sämtliche in der Beschreibung erwähnten

Claims

Chromatograph-Massenspektrometer, umfassend: eine Chromatographeinrichtung (101) zum Trennen einer Probe; eine Ionenquelleneinrichtung (102) zum Ionisieren von von der Chromatographeinrichtung (101) getrennter Komponenten der Probe; eine Massenspektrometrieeinrichtung (103) zum Trennen der von der Ionenquelle (102) ionisierten Komponenten je nach ihren Massen; eine Ionenerfassungseinrichtung (104) zum Erfassen der ionisierten Komponenten nach der Massentrennung; eine Datenverarbeitungseinrichtung (106) zum Erzeugen von Massenspektrumdaten (601-603) und eines oder mehrerer Sätze von Massenchromatogrammdaten (501-503, 701-703; 1001-1002); und eine Steuereinrichtung (105), um für ein Auswahlionenmonitoring (SIM) für eine jeweilige ionisierte Komponente die Messzeit zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (105) eingerichtet ist, die Messzeit auf der Grundlage der Startzeit (802; 1003) und der Endzeit (803; 1004, 1005) eines jeweiligen Peaks zu bestimmen, die durch die Basislinie (801) der Peakwellenform in den Massenchromatogrammdaten (501-503, 701-703; 1001-1002) bestimmt sind.
Chromatograph-Massenspektrometer nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (105) eingerichtet ist, als Messzeit die Zeit einzustellen, die durch Addition einer Zeitspanne von vorgegebener Länge vor und/oder nach einem der Basislinie (801) entsprechenden Zeitbereich (802-803; 1003-1004) erhalten worden ist.
Chromatograph-Massenspektrometer nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (105) eingerichtet ist, jede Peakwellenform des einen oder der mehreren Sätze von Massenchromatogrammdaten (501-503, 701-703; 1001-1002) parallel in einem Vorgang zu bestimmen, in dem Abtastdaten der Ionenerfassungseinrichtung (104) erfasst werden, und anschließend die Messzeit für jede ionisierte Komponente zu bestimmen.
Chromatograph-Massenspektrometer nach Anspruch 1, wobei es sich bei der Chromatographeinrichtung (101) um einen Flüssigchromatographen handelt.
Chromatograph-Massenspektrometer nach Anspruch 1, wobei es sich bei der Chromatographeinrichtung (101) um einen Gaschromatographen handelt.
Verfahren zur Steuerung eines Chromatograph-Massenspektrometers nach Anspruch 1, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: einen Schritt, in dem die Steuereinrichtung (105) die Messzeit für das Auswahlionenmonitoring (SIM) für die jeweilige ionisierte Komponente auf der Grundlage der Startzeit (802; 1003) und der Endzeit (803; 1004, 1005) des jeweiligen Peaks bestimmt, die durch die Basislinie (801) der Peakwellenform in den Massenchromatogrammdaten (501-503, 701-703; 1001-1002) bestimmt sind.
Verfahren zur Steuerung eines Chromatograph-Massenspektrometers nach Anspruch 6, wobei die Steuereinrichtung (105) als Messzeit die Zeit einstellt, die durch Addition einer Zeitspanne von vorgegebener Länge vor und/oder nach einem der Basislinie (801) entsprechenden Zeitbereich (802-803; 1003-1004) erhalten worden ist.
Verfahren zur Steuerung eines Chromatograph-Massenspektrometers nach Anspruch 6, wobei die Steuereinrichtung (105) jede Peakwellenform des einen oder der mehreren Sätze von Massenchromatogrammdaten (501-503, 701-703; 1001-1002) parallel in einem Vorgang bestimmt, in dem Abtastdaten der Ionenerfassungseinrichtung (104) erfasst werden, und anschließend die Messzeit für jede ionisierte Komponente bestimmt.
Verfahren zur Steuerung eines Chromatograph-Massenspektrometers nach Anspruch 6, wobei es sich bei der Chromatographeinrichtung (101) um einen Flüssigchromatographen handelt.
Verfahren zur Steuerung eines Chromatograph-Massenspektrometers nach Anspruch 6, wobei es sich bei der Chromatographeinrichtung (101) um einen Gaschromatographen handelt.