[发明专利]离子迁移谱和质谱并行分析的方法及装置

说明书

本发明离子迁移谱和质谱并行分析的方法及装置，通过将待分析的样品经过色谱仪，产生色谱分离；将所述被色谱分离的样品电离后送入后级装置进行分析，包括：至少部分所述样品经电离后通过离子迁移谱仪进行分析，得到离子迁移谱图；至少其它部分所述样品经电离后通过质谱仪进行分析，得到质谱图；所述得到每一张离子迁移谱图和每一张质谱图的时间均不大于5秒；进行数据后处理，包括：根据所述待分析的样本中相同成分在色谱仪内的色谱柱上的保留时间或者经过色谱仪后在色谱图上流出峰型的一致性，用解卷积算法将离子迁移谱图中的谱峰与质谱图中的谱峰对应起来；可显著降低与离子迁移谱联用时，对质谱采集速度的要求，并有效降低需处理的质谱数据量。

技术领域

本发明涉及离子分析技术领域，尤其是涉及离子迁移谱和质谱并行分析的方法及装置。

背景技术

近年来，离子迁移谱(ion mobility)技术与色谱-质谱技术的串联联用得到了长足发展，由于离子迁移谱与色谱、质谱的正交分离特性，可大大提高色谱-质谱分析的分离能力和峰容量。

对于典型的离子迁移管迁移谱，如工作气压1～4torr，长度50～100cm，首尾两端迁移电压2～5kV，离子通过整个迁移管的时间在毫秒量级，谱峰的宽度在毫秒或亚毫秒级。采用色谱-离子迁移谱-质谱串联模式，迁移谱的速度可完全满足前级色谱的要求，但对后级的质谱速度提出了很高的要求，通常只能搭配高速的飞行时间质谱仪。其它较低端的质谱分析器，比如四极杆质量分析器、离子阱质量分析器等，得到一张全扫描谱图的时间往往需要几十甚至几百个毫秒，不能满足迁移谱中的峰宽要求。另外，飞行时间质谱的采样速度通常在5～10kHz，即使可基本满足迁移谱的每个谱峰的采样点数要求，但同时带来了相当大的数据量，使得数据采集、处理都有不小的难度。而且，飞行时间质谱仪器需要高真空和长飞行距离，所以体积相对庞大，价格昂贵。

要克服以上缺点，可以进行离子迁移谱和质谱的并行(或并联)分析，即同时获得同一样品的离子迁移谱图和质谱图。对于较复杂的样品，该技术的难点在于如何将离子迁移谱图中的谱峰和质谱图中的谱峰对应起来，即如何得到同一组分(或同一种离子)的迁移率信息及对应的m/z信息。在美国专利US8785848、以及其后续相关专利US9024255、US9142395中，提出一种并行分析的装置和方法。典型的过程为，先进行一次离子迁移谱预采集，根据其谱峰的出峰时间确定质谱端的真空阀的开闭时序，这个时序即决定了质谱采集的谱图与离子迁移谱的谱图之间的对应关系，这样可同时可到被分析物的迁移谱信息和质谱信息。该专利一是需要“同步”(synchronization)，二是需要“归一化”(normalization)，所谓归一化指的是通过“同步”的时间序列来关联迁移谱图中的谱峰和质谱图中的谱峰。该专利并不能完全解决前述串联分析中遇到的问题。该专利中若采用四极杆或离子阱这样的分析器，或者只能进行已知目标化合物的靶向分析，或者需要根据预采的迁移谱图的出峰时间，对应的减少质谱的质量分析范围来换取分析速度。可见该专利的方法并不是完全意义上的并行分析。而从工作流程上，该方法类似于“数据依赖性分析(data dependent analysis)”。

所谓“数据依赖性分析(简称DDA)”或者“数据非依赖性分析(简称DIA)”，其通常的应用在串联质谱分析领域，如在文献Proteomics 2015,15,964–980中描述。DDA方法中，筛选单一的母离子，碰撞解离产生子离子，然后进行对应的子离子质谱分析。DIA方法中，筛选一定m/z范围的母离子，甚至完全不筛选而采用全部的母离子，一起送入碰撞腔而解离产生子离子，然后对所有的子离子进行质谱分析，再用较复杂的数据后处理算法将子离子与相关的母离子对应起来。相比DDA方法，DIA方法在检测的定量性和动态范围等方面有极大的优越性。

目前，已经有文献将DIA方法应用于离子迁移谱—质谱的串联分析，比如在文献J.Proteome Res.2013,12,2323–2339中已有报道。在文献Nat.Methods 2014,11,167–170中，进一步提出可根据迁移谱的出峰时间优化碰撞电压，以得到更高的解离效率来提高定性定量分析能力。