[發明專利]TIMS?Q?q?TOF質譜儀中異構體的詳細分析

在審

• 申請號: 201710407882.7
• 申請日: 2017-06-02
• 公開（公告）號: CN107462623A
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 亞歷山大·哈德;馬庫斯·呂貝克;斯文·邁爾;德特勒夫·祖考
• 申請（專利權）人: 布魯克道爾頓有限公司
• 主分類號: G01N27/62
• 分類號: G01N27/62;H01J49/00;H01J49/06
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司11112
• 代理人: 張凱,張杰

技術領域

本發明涉及復雜物質混合物的質譜分析方法，尤其是通過配備一個俘獲離子遷移譜儀、一個質量過濾器和一個破碎池的飛行時間質譜儀鑒定異構體和同量異位素的方法。

背景技術

專利申請US 7,838,826 B1(M.A.Park，2008)公開了一種俘獲離子遷移譜儀(TIMS)，在下文中也稱為俘獲離子遷移分離器。在俘獲離子遷移譜儀中，通常在多極離子導向器中通過氣流對抗電場勢壘來驅動離子，此電場勢壘優選具有一個電場強度逐漸增加的斜坡。離子沿斜坡在對于一個離子種類來說氣體摩擦力與反推電場力平衡的位置分別聚集。因此，離子在聚集時按其離子遷移率在空間上分離。當儲存足夠離子時，例如，在預設的采樣時間后，電場勢壘的反電場將在“掃描”時降低，這導致離子通過斜坡末端按從低到高的遷移率陸續被釋放并被送入質譜儀，此質譜儀優選是正交離子注入飛行時間質譜儀。

圖1顯示了典型俘獲離子遷移分離器和俘獲離子遷移分離器運行方式的示意圖。具有攜帶離子(6)的氣體(7)通過毛細管(8)進入質譜儀的第一真空級。離子(6)通過電極(9)被推入到高頻離子漏斗(10)并被導引到俘獲離子遷移分離器的管(11)，此管由分段環形電極組成。通過在環形電極的象限(1,2,3,4)上施加交替相高頻電勢，管(11)中會產生高頻四極場，此電場將離子保持在接近管(11)的軸附近。此外，通過環形電極處的直流電壓電勢在管(11)處產生一個電場E(z)，該電場有一個電場強度逐漸增加的斜坡(介于位置20和23之間)和一個平坦頂部(介于位置23和24之間)。具有層流速度分布的氣流(14,16)將離子推向斜坡。具有相同遷移率的離子聚集在斜坡上氣體摩擦與電場反推力平衡的點。在特定采樣時間后(圖A)，直流電壓降低(圖B)，離子按遷移率順序跨過平坦頂部通過隔膜(13)離開管(11)。

反向電場的降低(掃描)通常需要20到250毫秒。俘獲離子遷移分離器可以非常緊湊。作為主要部分的管(11)可以僅有諸如五厘米的長度。

就遷移率分辨率取決于掃描速度而言，這種類型的遷移譜儀非常特別。圖2顯示了是掃描持續時間函數的遷移率分辨率。對于遷移率大約是K₀＝0.5的離子而言，通過僅20毫秒的掃描持續時間，可達到R_mob＝K₀/ΔK₀＝60的遷移率分辨率；通過300毫秒的掃描持續時間，遷移率分辨率可增加到R_mob＝120。

美國專利申請14/931,163(M.A.Park等；“Acquisition of Fragment Ion Mass Spectra of Ions Separated by their Mobility”(“采集按遷移率分離之離子的碎片離子質譜”))描述了在復雜物質混合物(例如蛋白質組酶解物)中鑒定有機物質的方法，本文通過引述完全納入此專利申請。此專利中公開的方法優選通過圖3中示意性描繪的質譜系統實施，此質譜系統包含下列組件：一個液相色譜儀(可選)、一個離子源、一個(積聚)俘獲離子遷移分離器、一個質量過濾器、一個破碎池和一個具有正交注入和反射器的飛行時間質譜儀。

將液體中溶解的物質送入離子源，優選是電噴霧離子源，并被電離，其中根據物質混合物的復雜性，物質可以已經通過色譜分析法分離或以未分離的形式源自注射泵。

首先，在不使用質量過濾器和破碎池的的情況下采集圖4中示意性顯示的質量-遷移率圖。通常，俘獲離子遷移分離器中儲存的離子在持續大約50毫秒的遷移率掃描期間按其遷移率分離，并轉移到飛行時間譜儀，在這里，對按遷移率分離的離子種類進行質譜分析。現代飛行時間質譜儀每秒可采集10000個質譜，最好對采集的幾個質譜求和，從而實現足夠好的質量和較大信號動態。

對于復雜物質混合物，質量-遷移率圖具有大量的離子信號，這些信號通常沿遷移率軸延伸大約一到三毫秒。此處的遷移率分辨率比質量分辨率低很多。離子信號的質量沿遷移率軸降低，而單電荷和多電荷離子則形成強烈分散，形成部分重疊帶(參見圖4)。圖4經過了極大簡化；一方面，它未顯示每個離子信號的同位素分布，另一方面，圖中僅包含相對較少的離子信號，而對于復雜物質混合物，可能有數千個離子信號。

然后，從質量-遷移率圖中選擇第一組離子信號，其中此組包含大量按時間順序排列的離子信號，即它們在遷移率軸的方向上不會重疊。圖4顯示了質量-遷移率圖質量-遷移率圖中離子信號的可能選擇，已用橢圓圈出。