一种用于提升微型质谱仪灵敏度和定量分析能力的方法和应用技术

本发明专利技术首先提供一种用于四级质谱仪的多离子同时孤立方法，该方法与传统线性扫频孤立方法相比，能够更有效的选择性富集目标离子，减小由于离子间相互作用带来的空间电荷效应，以提高仪器的灵敏度、分辨率以及准确性。其次提供一种用于提升微型质谱仪灵敏度和定量分析能力的方法，其利用上述多离子同时孤立方法，实现对目标离子的选择性富集，同时去掉非目标离子，再将该方法与复合的扫描模式相结合，实现伪多反应监测模式，用于目标物的定量分析，扩展微型质谱仪的功能和应用范围。扩展微型质谱仪的功能和应用范围。扩展微型质谱仪的功能和应用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种用于提升微型质谱仪灵敏度和定量分析能力的方法和应用


[0001]本专利技术涉及质谱质量分析领域，具体地说，涉及一种用于提升微型质谱仪灵敏度和定量分析能力的方法和应用。

技术介绍

[0002]微型质谱仪因其便携性、分析速度快等优点被广泛用于现场快速检测领域，比如环境检测、食品安全、国土安全、空间探测、临床检测等领域。体积减小是小型化的主要目标，但是易于使用是扩展微型质谱仪实际应用的重要因素。随着敞开式离子源技术的发展，微型质谱仪直接分析成为可能。敞开式离子源和微型质谱仪的结合需要有效的大气压接口，普渡大学开发的非连续大气压接口(Discontinuous atmospheric pressure interface,DAPI)和北京理工大学开发的连续大气压接口(Continuous atmospheric pressure interface,CAPI)使得微型质谱仪在分析复杂生物样品中的非挥发性分析物，比如：生物液体、组织成为可能。多级质谱分析能够鉴定分析物的成分并且有助于通过消除化学噪音提高灵敏度，这对于微型质谱仪至关重要。在对离子进行多级质谱分析时，离子孤立是MS/MS工作流程中的重要步骤，它确保所产生的产物离子来自于目标前体离子。理想的离子孤立方法可以保留所有的目标前体离子并且移除所有非目标离子，以提升定性定量的准确性。离子孤立方法很多，在离子阱中通常是利用四级场中离子的特征频率共振弹射出特定的离子,同时通过“挖掉”所要孤立离子对应的特征频率从而得以保留所需离子而实现离子孤立的效果。孤立方法大致可分为以下几种：(1)顶点孤立法，在电极上施加射频(RF)和直流(DC)电压使质荷比在马修方程稳定区顶端的离子保留下来，超出稳定范围的离子被“过滤”；(2)保持RF射频电场一定的条件下，通过施加一个小幅度的共振辅助交流AC信号来对离子进行孤立。顶点孤立法的缺点是随着稳定的质荷比范围减小，由于孤立更接近稳定图的尖端，孤立的分辨率增加，但是离子的传输率降低。交流辅助共振激发法是在一对电极上施加适当频率和幅度的正弦信号，利用外界信号与离子运动频率共振的原理，选择性地将离子从阱中弹出，保留下来目标离子。存储波形反傅里叶变换法(Stored Waveform Inverse Fourier Transform,SWIFT)是另外一种孤立离子的方式，该方法包含了一系列频率非常接近的离散波形，为了产生缺口，需去掉孤立出来的离子附近的频率。然后对得到的频域波形进行反傅里叶变换，生成一个任意波形发生器可输出的波形。另外一种产生定制波形的方式是滤波噪声场(filtered-noise field,FNF)，即产生的宽频信号不需要预先设定孤立的窗口，宽频信号通过可调的数字滤波器产生孤立的窗口，灵活性较大。该方法已经被用于离子阱内多离子孤立、选择性累积进入离子阱内的目标离子以及多个目标成分的同时检测。FNF在减小空间电荷效应对动态范围、分辨率的影响方面效果明显，但是其产生需要额外的硬件。上述这些方法都是线性扫频信号，从时间和频率的关系来看，一个时间点只对应一个频率，不能在一个时刻实现对多种离子的同时去除，因此其减小空间电荷效应的能力有限，这直接影响了离子阱质谱仪定性和定量的准确性。在质谱仪定性、定量分析的方
法中，为了实现MS/MS分析，出现多种综合性和有效的扫描方式，比如多反应监测(multi-reaction monitoring,MRM),前体离子扫描(precursor ion scan,PIS),中性丢失扫描(neutral loss scan,NLS)。这些扫描方式的开发允许高准确度的定量以及快速筛选复杂混合样品中的目标分析物，三重四极杆质谱仪是主要使用这些扫描模式进行常规分析的仪器。

技术实现思路

[0003]为了克服上述技术问题，本专利技术首先提供一种用于四级质谱仪的多离子同时孤立方法，该方法与传统线性扫频孤立方法相比，能够更有效的选择性富集目标离子，减小由于离子间相互作用带来的空间电荷效应，以提高仪器的灵敏度、分辨率以及准确性。
[0004]其次提供一种用于提升微型质谱仪灵敏度和定量分析能力的方法，其利用上述多离子同时孤立方法，实现对目标离子的选择性富集，同时去掉非目标离子，再将该方法与复合的扫描模式相结合，实现伪多反应监测模式，用于目标物的定量分析，扩展微型质谱仪的功能和应用范围。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：
[0006]一种用于四级质谱仪的多离子同时孤立方法，在离子引入阶段施加一个由正弦波叠加的宽频激励信号Grid-SWIFT对多种目标离子选择性孤立，频谱上将所需目标离子对应的特征频率设置为缺口，对多种目标离子进行孤立时可同时设置多个缺口；使其保留在离子阱内，同时对其余杂质离子进行共振弹射出离子阱。所述的宽频激励信号Grid-SWIFT优选由Matlab产生。
[0007]本专利技术在四级质谱仪上施加一个由正弦波叠加的宽频激励信号，频谱上将所需离子对应的特征频率设置为缺口，对多种离子进行孤立时可同时设置多个缺口，由于其时频图上为每一时刻点都是含有除缺口处频率外的其余所有频率，所以操作时离子孤立效果较传统“chirp”、“SWIFT”线性扫频等信号更优，孤立效率更高，可以广泛应用于质谱仪器中，尤其针对多种纯样品混合的样品或者复杂样品分析时可有效地孤立选择出待分析的物质，高效去除干扰物质，从而有效提高仪器信号灵敏度、提高信噪比，有效提升仪器灵敏度和定量分析能力。
[0008]其次，本专利技术进一步提供一种用于提升微型质谱仪灵敏度和定量分析能力的方法，在离子引入阶段施加一个由正弦波叠加的宽频激励信号Grid-SWIFT对多种目标离子选择性孤立，频谱上将所需目标离子对应的特征频率设置为缺口，对多种目标离子进行孤立时可同时设置多个缺口；使其保留在离子阱内，同时对其余杂质离子进行共振弹射出离子阱；再结合复合扫描模式，实现微型质谱仪的伪多离子反应监测功能。
[0009]根据一种优选的实施方案，将宽频激励信号Grid-SWIFT以反相的形式施加到离子阱的一对相对电极上，利用离子运动频率与该频率相同时共振弹射离子。
[0010]当质谱仪是基于RF幅度扫描驱动的仪器，所述宽频激励信号Grid-SWIFT由Matlab产生后导入信号发生器。通过信号发生器与质谱扫描时序同步从而在与质谱工作过程中的进样或扫描或其他过程同步触发输出单个或多个宽频孤立信号叠加对离子进行孤立选择。
[0011]当质谱仪是基于频率扫描驱动的仪器，所述宽频激励信号Grid-SWIFT由Matlab产生后调入频率扫描程序中。可选择在质谱工作过程的进样或扫描或质谱工作其他过程利用
合适信号幅值和时长调用单个或多个宽频孤立信号叠加来在该阶段对所进样的离子进行筛选孤立。
[0012]本专利技术通过施加Grid-SWIFT信号实现对目标离子的选择性富集，同时去掉非目标离子，以提升仪器的灵敏度、分辨率和质量准确性。再将该方法与复合的扫描模式相结合，实现伪多反应监测模式，用于目标物的定量分析，扩展了微型质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于四级质谱仪的多离子同时孤立方法，其特征在于，在离子引入阶段施加一个由正弦波叠加的宽频激励信号Grid-SWIFT对多种目标离子选择性孤立，频谱上将所需目标离子对应的特征频率设置为缺口，对多种目标离子进行孤立时可同时设置多个缺口；使其保留在离子阱内，同时对其余杂质离子进行共振弹射出离子阱。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的宽频激励信号Grid-SWIFT利用Matlab产生。3.权利要求1或2所述的方法在质谱仪中的应用。4.一种用于提升微型质谱仪灵敏度和定量分析能力的方法，其特征在于，在离子引入阶段施加一个由正弦波叠加的宽频激励信号Grid-SWIFT对多种目标离子选择性孤立，频谱上将所需目标离子对应的特征频率设置为缺口，对多种目标离子进行孤立时可...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐伟，姜婷，许祖强，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：