质量分析装置及质量分析方法

文档序号:863807 发布日期:2021-03-16 浏览:22次 >En<

阅读说明:本技术 质量分析装置及质量分析方法 (Mass spectrometer and mass spectrometry method ) 是由 桥本雄一郎 于 2019-07-24 设计创作,主要内容包括:本发明实现廉价且能获得高精度的定量结果的质量分析装置。小区间测量指令部(101)指令检测器(9)在信道(4)中的多个小区间(5)中实施测量,将由检测器(9)检测到的信号存储在数据存储部(102)中,利用小区间信号量累计部(103)对信号进行累计,利用信号偏差计算部(104)计算所累计的信号的偏差。信号偏差评价部(105)评价每个小区间5的信号在同一信道4中的信号偏差。在评价为稳定时,动作控制部(106)控制离子源(6)的动作,以无警告的方式直接继续测量。在评价为不稳定时,在测量中或测量后实施警告。(The invention provides a mass spectrometer which is cheap and can obtain high-precision quantitative results. An inter-cell measurement instruction unit (101) instructs a detector (9) to perform measurement in a plurality of cells (5) in a channel (4), stores a signal detected by the detector (9) in a data storage unit (102), integrates the signal by an inter-cell signal amount integration unit (103), and calculates the deviation of the integrated signal by a signal deviation calculation unit (104). A signal deviation evaluation unit (105) evaluates the signal deviation of the signal in each cell 5 in the same channel 4. When the evaluation is stable, the operation control unit (106) controls the operation of the ion source (6) and directly continues the measurement without warning. If the evaluation is not stable, a warning is given during or after the measurement.)

质量分析装置及质量分析方法

技术领域

本发明涉及气相色谱质量分析装置(GC/MS)、液相色谱质量分析装置(LC/MS)等与色谱仪组合的质量分析装置及质量分析方法。

背景技术

作为质量分析的一种方法,广泛使用被称为MS/MS分析(串联分析)的方法。作为用于进行MS/MS分析的质量分析装置,存在各种结构,但是装置结构相对简单且操作容易的是三联四极型质量分析装置。

专利文献1和非专利文献1记载了一般的三联四极型质量分析装置的结构及其动作方法。将来自利用离子源生成的试料组分的离子导入前级四极质量过滤器(Q1)中,并且将具有特定质荷比(m/z)的离子分类为前体离子。将该前体离子导入碰撞池(Q2)中。将氮气等供应到碰撞池中,并且前体离子在碰撞池中与气体碰撞而离解(CID),从而生成产物离子。通过后级四极质量过滤器(Q3)对该产物离子进行质量分类,并到达检测器以进行检测。

上述三重四极质量分析装置有时单独使用,但通常与气相色谱仪(GC)或液相色谱仪(LC)等色谱仪组合使用。

三重四极质量分析装置中的MS/MS分析中,有MRM(Multiple ReactionMonitoring:多反应监测)测量模式、SIM(Selected Ion Monitoring:选择性离子监测)测量模式、前体离子扫描测量模式、产物离子扫描测量模式、中性丢失扫描测量模式等测量模式。

在三重四极质量分析装置中,由于试料中的各种组分在色谱仪中在时间上分离,因此可以通过依次切换并连续执行对于不同质荷比的离子的SIM测量模式或MRM测量模式,来获得来自不同化合物的离子强度信号。特别地,在需要定量精度的测量中,通常使用如下方法:使用作为测量对象的化合物和已知浓度的类似的化合物(同位素等),在进行对应于各化合物的MRM测量之后,通过进行校正来提高定量精度。

当进行这些测量时,质量分析装置中,信号强度可能因电离的不稳定、质量分析装置的电压电极的污染、或施加电压的不稳定等而变得不稳定。

由于信号强度变得不稳定时,使用质量分析装置无法获得正确的结果,因此,重要的是,通过防范于未然,且在这些情况实际发生时迅速监测并给出警告,从而抑制不准确的测量。

特别地,对于电离的不稳定性,由于不像施加电压那样容易监测,因此正在研究离子源的电流监测方法和恒定电流化。

专利文献2记载了通过监测用于大气压化学离子源的电离的电晕放电的放电电流,并改变施加电压以保持电流恒定,来实现稳定的大气压化学离子源。

专利文献3记载了通过监测用于电喷雾离子源的电离的探针电流,并改变探针施加电压以保持电流恒定,来实现稳定的电喷雾离子源。

然而,在液体用离子源中,已知电离效率根据液体样品的喷雾的喷雾状态而变化,并且即使监测放电电流或探针电流并使放电电流或探针电流恒定时,也可能无法获得稳定的信号强度。

专利文献4记载了通过在监测电喷雾离子源的探针电流以外还监测喷雾状态,并控制探针位置、探针施加电压来恢复为正常状态的方法。

此外,记载了通过使用校准样品等已知的样品,控制离子源的位置、施加电压以获得预先设定的信号强度的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利特开2003-172726号公报

专利文献2:日本专利特开2008-262922号公报

专利文献3:美国专利第6452166号公报

专利文献4:美国专利申请公开第20050072915号公报

[非专利文献]

非专利文献1:Anal.Chem.1990,62.2162-2172 Tandem-in-Space andTandem-in-Time Mass Spectrometry:Triple Quadrupoles and Quadrupole IonTraps Jodie V.Johnson and Richard A.Yost*

发明内容

本发明要解决的技术问题

然而,在现有技术中用作离子源稳定化的监测方法的离子源的电流值的测量、喷雾状态的观察与实际获得的信号强度的相关关系较低。因此,在质量分析部中,当由于电离探针的污染等而导致离子源变得不稳定时,不能获得正确的定量结果,并且不能获得高定量精度。

此外,在现有技术中,电流测量设备、喷雾测量用的CCD设备等是必要的,需要相应的成本。

此外,为了改善与信号强度的相关关系,当使用校准样品等已知样品实施测量时,产生如下问题:需要特殊的样品导入单元,或为了测量已知浓度样品,对正常测量施加时间表上的限制等。

本发明的目的在于实现廉价且能获得高精度的定量结果的质量分析装置及质量分析方法。

解决技术问题的技术方案

为了达成上述目的,本发明构成为如下所示那样。

一种质量分析装置,该质量分析装置包括:离子源,该离子源将从色谱装置送出的测量试料电离;质量分析部,该质量分析部具有检测由所述离子源生成的离子的检测器并分析质量;以及控制器,该控制器对由所述质量分析部所分析出的离子生成包括溶出时间和信号强度的多个数据,其中,所述控制器将所述多个数据分割为多个信道,将所述多个信道中的每一个分割为多个小区间,控制所述检测器以针对分割出的多个所述小区间中的每一个检测数据,并基于分割出的多个所述小区间的数据来判定所述离子源是稳定还是不稳定。

一种质量分析方法,该质量分析方法检测由将从色谱装置送出的测量试料电离的离子源生成的离子,并分析质量,对分析出的离子生成包括溶出时间和信号强度的多个数据,其中,将所述多个数据分割为多个信道,将所述多个信道中的每一个分割为多个小区间,针对分割出的多个所述小区间中的每一个检测数据,并基于分割出的多个所述小区间的数据来判定所述离子源是稳定还是不稳定。

发明效果

根据本发明,可实现廉价且能获得高精度的定量结果的质量分析装置及质量分析方法。

附图说明

图1是示出液相色谱质量分析装置的概略结构的图。

图2是本发明实施例1中的液相色谱质量分析装置中的数据结构的说明图。

图3是实施例1的动作流程图。

图4是实施例1中的控制器的内部功能框图。

图5是示出在色谱峰值附近的循环中得到的小区间内的信号的一例的曲线图。

图6是示出在色谱峰值附近的循环中得到的小区间内的信号的其他示例的曲线图。

图7是实施例2的动作流程图。

具体实施方式

参照附图说明本发明的实施方式。

[实施例]

(实施例1)

以下说明将本发明应用于液相色谱质量分析装置的实施例。

图1是示出液相色谱质量分析装置100的概略结构的图。

在图1中,液相色谱质量分析装置100包括液相色谱装置11、离子源6、质量分析部8和控制器10。质量分析部8包括质量分离部7和检测器9。

在液相色谱质量分析装置100中,从液相色谱装置11送出的溶液(测量试料)通过电喷雾离子源、大气压化学离子源等离子源6进行电离。

由离子源6生成的离子被引入真空中的质量分析部8中,由四极型、飞行时间型和磁场型等各种质量分离部7分离,并由检测器9作为信号检测出。由检测器9检测到的信号由控制器10处理,对由质量分析部8分析的离子,生成包括溶出时间和信号强度的多个数据,并将所产生的数据分割成多个信道。

控制器10除了信号处理之外,还可以控制离子源6、质量分离部7、检测器9等。

图2是本发明实施例1中的液相色谱质量分析装置100中的数据结构的说明图。图2所示的示例示出了利用液相色谱质量分析装置100进行了测量时获得的典型色谱图。

在图2中,色谱图的横轴是表示LC、GC的溶出定时的溶出时间,纵轴是信号强度的总计值。

图2所示的示例中,检测到色谱峰值1。在MRM测量中,通过针对每个信道(也称为区段)改变成为测量对象的(m/z)、伴随其的透镜电压条件等测量条件来执行测量。对于这些信号的各点,绘制了在测量方法不同的多个信道中的测量的信号量的累计值。

通常,这些多个信道中的一个信道4的信号累计时间被设定为1至100ms左右。此外,信道数量被设置为1~100左右。将进行一次测量的信道集的一个周期称为循环。一个循环通常设定为50~1000ms左右。图2中放大地示出了第N个循环2和第N+1个循环3。

以上的说明是色谱质量分析装置中一般实施的测量方法。

在本发明的实施例1中,将在同一测量条件下测量的信道4内分割成多个小区间5,并且在它们中的每一个中获得测量值。测量条件在相同信道的小区间5中是相同的。该小区间5的时间典型地为10~1000us左右。在这些小区间5中,对信号量(数据量)进行累计以判定它们的偏差。

作为偏差的指标,存在最大值和最小值之间的差、标准偏差、峰度和失真度等指标,并且可以通过使用这些指标来判定偏差相对于从统计上的随机性、经验规则获得的参照值是否显著恶化。

因此,可以判定离子源6中是否稳定地生成离子。

图3是本发明的实施例1的动作流程图,并且是能够保证测量可靠性并使用户周知维护定时的动作的说明图。此外,图4是实施例1的控制器10的内部功能框图。

在图4中,控制器10包括小区间测量指令部101、数据存储部102、小区间信号量累计部103、信号偏差计算部104、信号偏差评价部105和动作控制部106。

在图3和图4中,小区间测量指令部101指令检测器9,并控制检测器9,以针对使测量条件相同的信道4中的多个小区间5中的每一个检测数据(步骤S1)。然后,将由检测器9检测到的信号存储在数据存储部102中,利用小区间信号量累计部103对存储在数据存储部102中的信号(数据)进行累计,并且利用信号偏差计算部104计算所累计的信号的偏差(步骤S2)。

然后,信号偏差评价部105评价每个小区间5的信号在同一信道4中的信号偏差(步骤S3)。在信号偏差的评价(判定)中,基于预定的偏差评价方法来评价稳定性(判定离子源6是稳定的还是不稳定的)。

当在步骤S3中评价为稳定时,动作控制部106控制离子源6的动作,以无警告的方式直接继续测量(步骤S4)。其结果是,测量中的离子源6是稳定的,成为测量妥当性的证明(证据)。测量有效性的证明可以通过从信号偏差评价部105向显示部20发出指令并显示测量是妥当的这一情况来进行。

另外,在图4所示的示例中,显示部20与控制器10分开配置,但是显示部20也可以与控制器10成为一体。此外,也可以不是显示部20,而设为存储所测量出的信号是妥当的这一情况的存储部。

另一方面,当在步骤S3中评价为不稳定时,在测量中或测量后实施警告(步骤S5)。

作为警告的方法,有在显示部20显示对于测量精度赋予注意的方法、以及向用户发出警报以建议维护的方法。或者,可以使内置在液相色谱质量分析装置100中的自动维护功能动作的方法等。可以基于由本发明的功能发出的警报来执行上述中的一个或多个。

接下来,将说明在本实施例1中实际应用于测量的示例。

图5是示出在进行睾酮的LC质量分析时,在色谱峰值附近的循环中获得的小区间内的信号(signal)的曲线图。图5所示的数据中的信道测量时间是40ms,并且小区间5的时间宽度是0.4ms。每个小区间5的信号平均值为10.4,并且作为偏差指标的标准偏差为3.5。

上述信号平均值、标准偏差可以由测量稀有现象时观察到的泊松分布解释。众所周知,在泊松分布中,对于平均值为N个的事件,标准偏差为N的平方根。

在图5中所示的示例中,从信号的平均值10.4预测的标准偏差为3.2,并且所获得的测量值3.5被判断为不视为显著偏差的正常状态。

图6是示出在色谱峰值附近的循环中得到的小区间内的信号的其他示例的曲线图。图6所示的数据中的信道测量时间是40ms,并且小区间5的时间宽度是0.4ms。

与图5所示的示例相比,可以看出,在图6所示的示例中,信号大幅变动。每个小区间5的信号平均值为4.5,并且作为偏差指标的标准偏差为4.1。在与图5所示的示例同样的估计中,从平均值4.5预测的标准偏差为2.1,与此相对,所获得的测量值的标准偏差4.1可以判断为显著较大。其结果是,可以判断在图6所示的测量中离子源6不稳定。

通过以这种方式将本发明的实施例1应用于液相色谱质量分析装置,可以在无需使用特殊设备的情况下实现廉价且能获得高精度的定量结果的质量分析装置和质量分析方法。此外,可提供廉价且高精度的装置稳定性的监测方法,并可以反馈到装置的维护和优化中。

另外,可以在测量小区间5来计算偏差的指标和总计值之后(在计算数据的平均值和标准偏差之后),从硬盘等存储保存设备(数据存储部102)中删除每个小区间5的各信号量。

因此,可以大幅减少在每个小区间5中累积的信号数据,即使是少量的存储保存设备,也可以实现本发明。

(实施例2)

下面,说明本发明的实施例2。

图7是本发明的实施例2的动作流程图,并且是能够自动调整离子源6的测量条件的动作的说明图。

与实施例1同样,实施例2是应用于液相色谱质量分析装置100的情况的示例。由于液相色谱质量分析装置100的概略结构和控制器10的内部功能模块与图1和图3所示的相同,因此省略图示和详细说明。

离子源6的测量条件(离子生成条件)由施加到离子源6的电压、用于喷雾、加热的气体流量、离子源6的温度等确定。这些参数调整通常由用户执行,但是通过使用本发明的实施例2,可以使上述参数调整自动化。

在图7和图4中,小区间测量指令部101对检测器9发出指令,在使测量条件相同的信道4中的多个小区间5中实施测量(步骤S1)。然后,将由检测器9检测到的信号存储在数据存储部102中,利用小区间信号量累计部103对存储在数据存储部102中的信号(数据)进行累计,并且利用信号偏差计算部104计算所累计的信号的偏差(步骤S2)。

然后,信号偏差评价部105评价每个小区间5的信号在同一信道4中的信号偏差(步骤S3)。信号偏差的评价基于预定的偏差评价方法来评价稳定性。

在步骤S3中信号偏差评价部105评价为稳定时,调整结束(调整完成(步骤S6))。

另一方面,当信号偏差评价部105在步骤S3中评价为不稳定时,动作控制部106变更施加到离子源6的电压、位置、用于喷雾、加热的气体流量、离子源6的温度等条件(离子生成条件)(步骤S7),并再次实施测量(步骤S1)。

通过重复执行这些过程(步骤S1~S3、S7),可以自动设定最佳测量条件(离子生成条件)。

另外,在实施例2中,与实施例1同样,可以构成为在测量小区间5来计算偏差的指标和总计值之后,从硬盘等存储保存设备(数据存储部102)中删除每个小区间5的各信号量,大幅地减少数据。

通过以这种方式将本发明的实施例2应用于液相色谱质量分析装置,与实施例1同样,可以在无需使用特殊设备的情况下实现廉价且能获得高精度的定量结果的质量分析装置及质量分析方法。

此外,根据实施例2,当信号不稳定时,自动执行上述参数调整,并且可以自动设定最佳测量条件。

另外,在步骤S7中的测量条件的改变可以构成为使得在实验中通过测量出的信号的平均值、标准偏差来预先确定要调整(改变)的电压值等,并且根据该电压值来执行。

上述示例为将本发明应用于液相色谱质量分析装置的情况的示例,但本发明不仅可应用于液相色谱质量分析装置,还可应用于气相色谱质量分析装置等与色谱装置组合的质量分析装置和质量分析方法。

特别地,还适用于进行选择性离子监测(SIM)测量和多重反应监测(MRM)测量等测量的色谱质量分析装置。

标号说明

1…色谱峰值,2…第N个循环,3…第N+1个循环,4…信道,5…小区间,6…离子源,7…质量分离部,8…质量分离部,9…检测器,10…控制器,11…液相色谱装置,100…液相色谱质量分析装置,101…小区间测量指令部,102…数据存储部,103…小区间信号量累计部,104…信号偏差计算部,105…信号偏差评价部,106…动作控制部。

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