CN103282770B

CN103282770B - 质量分析装置、分析法和校准试样

Info

Publication number: CN103282770B
Application number: CN201180063702.9A
Authority: CN
Inventors: 佐佐木翠; 田村辉美; 伊藤伸也; 野上真
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2015-08-12
Anticipated expiration: 2031-12-27
Also published as: US8952324B2; CN103282770A; EP2662687A4; EP2662687A1; JPWO2012093622A1; JP5427962B2; WO2012093622A1; US20130277542A1; EP2662687B1

Abstract

本发明涉及一种质量分析装置，其可使质量分析装置中用于将分析对象物定量的标准曲线的制成迅速化和简单化。在质量分析装置中，具备：试样保存和稀释部(1)：其对包含定量用校准物的分析对象物的试样进行保存，该定量用校准物为对所定量的1个分析对象物，以不同浓度将分析对象物、多个分析对象物的稳定同位素化合物和多个分析对象物的相似体化合物当中的2种以上的化合物混合得到；将试样离子化的离子化部(5)；分析经离子化的试样的质量分析部(6)；和，基于通过质量分析部(6)分析定量用校准物得到的分析结果，测定2个以上的浓度，并基于该测定的信息来定量的数据处理部(7)。

Description

质量分析装置、分析法和校准试样

技术领域

本发明涉及在质量分析装置中用于将分析对象物定量的分析法和质量分析装置。

背景技术

在进行分析对象物的定量分析时，通常需要分别测定2点以上的浓度不同的分析对象物，并从该结果根据信号强度与浓度的关系制成标准曲线。有必要根据质量分析装置的稳定性，按每数小时、每天、或每个分析对象物来制成标准曲线。

为了提高标准曲线的精度，通常使用3点以上的浓度点来制成标准曲线。这是因为，从检测器的饱和度(saturation)、测定的不均等理由出发，标准曲线有不成直线的情形。

在光学测量中，为了分析对象物的定量而制成标准曲线时，同一物质由于在同一波长中被检测出，因而不可能同时测量多浓度，需要分别测定浓度不同的分析对象物、并制成标准曲线。在光学测量的生化检验中，通常使用可校正多项目的分析对象物的多功能校准器(Multi-Calibrator)，但其为相互不干涉的分析对象物之间在每1浓度点混合得到的试样，并非是含有多浓度点的同一物质的试样。

另一方面，在本发明中使用的质量分析装置中，在为了分析对象物的定量而精度良好地制成标准曲线时，也需要分别测定至少2点以上的浓度不同的分析对象物，并从该测定结果根据信号强度和浓度的关系制成标准曲线。

在通常的质量分析法中，将分析对象物离子化后，将所生成的各种离子放入质量分析装置，按离子的质量数与电荷之比即质量与电荷之比(m/z)的各值，来决定离子的测定强度。由该结果得到的质谱(mass spectrum)数据包括所测定的离子的测定强度相对于各质量与电荷之比的峰。即，若为质量不同的物质，则在质量分析装置中可同时检测出。

进而，在如生物体试样那样含较多夹杂成分的试样的分析中，在欲将分析对象物识别成其代谢物等类似构造分子时，可使用串联质谱法(tandem mass spectrometry)(MS/MS法)。该MS/MS法测定生成离子(产物离子)，该生成离子是使由所导入的试样生成的多种离子当中的特定的测定对象成分的离子在分析装置内与气体等碰撞、使其解离而产生的。通过该MS/MS法，可进行类似构造成分之间的高精度识别。即，可仅测定与测定对象物具有类似构造的、排除了不想测定的夹杂成分的测定对象物。由此，即便是与测定对象物离子的质量数相同的夹杂成分离子，若产物离子不同，则也可识别测定对象物离子。

质量分析装置中，在欲准确定量分析对象物时，通常使用同位素标记的分析对象物的稳定同位素化合物、或化学物理性质类似的化合物(以下，称为相似体化合物)作为内标物质。作为内标物质，选择对质量分析装置的响应与分析对象物类似、且可与分析对象物分别测定的稳定同位素化合物和相似体化合物。

即，在质量分析装置中测定时，分析对象物及其稳定同位素化合物、相似体化合物的峰强度的变化表现同样的变化，在发生某些主要原因、例如夹杂成分所致的峰强度的减少或离子化效率降低等的情形中，峰面积的增减表现与分析对象物同样的增减。这里，在检测出产物离子时，所使用的稳定同位素化合物必须是产物离子中所含的元素被同位素标记化了的化合物。

即，在质量分析装置中为了分析对象物的定量而精度良好地制成标准曲线时，有必要在不同浓度点上准备2点以上将分析对象物与内标物质混合而成的溶液、并至少测定2次以上。

在如此精度良好地制成标准曲线时，必须准备多种浓度不同的分析对象物、并进行至少2次以上的分析，该准备和分析这些试样是需要工夫和时间的。此外，在进行多种定量用校准物的制备、测定等时，有可能产生认为的人为的失误。

为此，在日本特开平5-79984号公报(专利文献1)中，为了实现分析的效率化，使用所准备的1个高浓度定量用校准物，根据需要进行数次或反复进行自动稀释来测定，从而减少准备多种标准溶液的工夫和人为的失误。

此外，作为使用了稳定同位素化合物的分析法，有日本特开2000-65797号公报(专利文献2)，通过利用分析对象物自身中所含的天然同位素比来测定分析对象物，从而制成标准曲线。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5-79984号公报

专利文献2：日本特开2000-65797号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

然而，专利文献1中必须进行多次测定，难以实现测定时间的迅速化。

此外，专利文献2的方法中，由于使用天然存在的元素的同位素比，所以存在难以控制标准曲线的测定浓度范围的问题。

因此，本发明的目的在于提供一种质量分析装置，其使必须如此繁杂操作的标准曲线的制成进行得简便且迅速，进而降低了标准曲线制成所耗费的分析时间和消耗品的消耗，可实现分析工作量(throughput)的提高。

本发明的前述以及其他目的和新颖的特征是从本说明书的记载和后附的说明书附图明显得出的。

用于解决技术问题的方法

在本申请公开的发明当中，简单说明代表的技术方案的概要如下。

即，代表的技术方案的概要为：准备定量用校准物，并通过质量分析装置分析定量用校准物中的校准物质，从而用定量用校准物测定2个以上的浓度，基于该测定的信息来定量，其中，该定量用校准物是对要定量的1个分析对象物，选择分析对象物、多个分析对象物的稳定同位素化合物和多个分析对象物的相似体化合物当中的2种以上的化合物作为校准物质，并以不同浓度混合各校准物质而得到的。

这里，作为校准物质使用的物质的条件如图1所示，通过使分析对象物与校准物质的峰的m/z在质量分析计的分辨率以上分离、校准物质和分析对象物中所含的稳定同位素的质谱峰在质量分析计的分辨率以上相互分离，从而使m/z不重叠。

此外，该质量分析装置具备：试样保存部，其保存分析对象物的试样，该定量用校准物是对要定量的1个分析对象物，包含以不同浓度将分析对象物、多个分析对象物的稳定同位素化合物和多个分析对象物的相似体化合物当中的2种以上的化合物混合得到的定量用校准物；将试样离子化的离子化部；对经离子化的试样进行分析的质量分析部；和，数据处理部，其基于通过质量分析部分析定量用校准物得到的分析结果，测定2个以上的浓度，并基于该测定的信息来定量。

发明效果

本申请公开的发明当中，若简单说明由代表的技术方案得到的效果，如下。

即，通过代表的技术方案得到的效果为，通过仅测定1次1种的定量用校准物而无需准备多个定量用校准物，可制成确保了目标浓度范围的定量精度的信息，可使质量分析装置中的定量分析迅速化、简略化。

附图说明

图1是用于说明本发明的一实施方式的质量分析装置中的分析对象物与校准物质的关系的质谱。

图2是显示本发明的一实施方式的质量分析装置的构成的构成图。

图3是显示本发明的一实施方式的质量分析装置中的标准曲线制成工序的流程图。

图4是用于说明本发明的一实施方式的质量分析装置中的分析法的说明图。

具体实施方式

以下，基于说明书附图详细说明本发明的实施方式。另外，在用于说明实施方式的全部图中，同一部件原则上标记同一符号，省略了其重复的说明。

首先，对本发明的概要进行说明。

本发明中，为了使校准迅速、且减少消耗品的消耗，使用对1个分析对象物，以不同浓度将分析对象物自身、多个稳定同位素化合物和多个相似体化合物当中的2种以上的化合物混合得到的定量用校准物(校准试样)，同时测定多浓度的试样。

即，可通过测定1次定量用校准物来制成2点以上的多点标准曲线。这里，对于定量用校准物中所含的多个校准物质和分析对象物各化合物的m/z来说，有必要使峰的m/z分离为相互检测中使用的质量分析计的质量分辨率以上。通常的质量分析计由于质量分辨率为1m/z左右，因而各个化合物的质谱峰的m/z期望在最低1Da分离、优选在3Da以上分离。

这里，尤其是对于生物体试样等含较多夹杂成分的试样的测定来说，为了进行准确的测定，检测中使用的质量分析计期望使用具备可检测出产物离子的MS/MS法的装置。使用MS/MS法时，即便定量用校准物中所含的多个校准物质的前体离子(precursor ion)的m/z可彼此相同，产物离子的m/z也可不同。

进而，为了适当且无误地进行标准曲线的制成所必须的信息输入，在装置中具备存储有定量用校准物的详细信息的数据库、或定量用校准物的详细信息的单元，进而具备一种机构，该机构使用IC芯片、条形码等信息介质将定量用校准物的组成、浓度自动纳入到装置内数据库中，使得定量用校准物的详细信息与该试样测定结果相关联，并能够制成测定试样的标准曲线。

在作为分析对象物测定茶碱(theophylline)(分子量180、结构式C₇H₈N₄O₂)时，计算天然同位素比如下。

分子量181＝90.67％

分子量182＝8.56％

分子量183＝0.73％

分子量184＝0.04％

例如，在浓度为100μg/mL的茶碱的情况下，根据上述比率含有90.67μg/mL、8.56μg/mL、0.73μg/mL、0.04μg/mL的天然同位素。

在基于专利文献2使用上述天然同位素比以4点的浓度点制成标准曲线时，需要5位数的定量动态范围(dynamic range)。此外，以3点的浓度点(为高(High)浓度、中(Middle)浓度、低(Low)浓度)制成标准曲线时，也需要4位数的定量动态范围。

例子中举出的分析对象物即茶碱是在抗炎症剂等中使用的药剂，其有效血中浓度为8-20μg/mL，在欲以3点浓度的标准曲线准确定量其血中浓度范围时，例如，在通过高浓度为血中治疗域浓度(日文：血中治療域濃度)上限值2倍以上的值即50μg/mL、中浓度为血中治疗域浓度内即20μg/mL、低浓度为血中治疗域浓度下限值1/2倍以下的值即2μg/mL这3点来制成标准曲线时，能够准确定量所测定的浓度范围的2～50μg/mL。但，使用专利文献2的天然同位素比的方法中无法控制定量所必须的浓度范围，在宽范围的浓度域中以稀疏的间隔制成标准曲线，与通过本发明的分析法制成标准曲线时相比，得不到标准曲线的可靠性。即，在按照分子量181为50μg/mL的方式制备定量用校准物时，浓度第二高的浓度点为分子量182的4.72μg/mL，实质上，其它分子量183、184与空白试样(浓度为0)是同等浓度，成为事实上的2点浓度的标准曲线，定量精度较差。

本发明中使用定量用校准物，其是以高精度的标准曲线所必须的3点的浓度人为混合茶碱、多个茶碱的稳定同位素化合物、多个茶碱相似体化合物当中的3种的化合物得到的。并且，使用可准确定量所需要的浓度范围的3点标准曲线用定量用校准物，能够以1次的测定有效地制成标准曲线。

这里，在将质量分辨率m/z为1左右的通常的质量分析计作为检测器使用时，如图1所示，为了防止相互干涉导致定量精度的劣化，所使用的定量用校准物中混合的任意2个校准物质的m/z期望为在质量分析计的分辨率以上、即1Da以上、优选为3Da以上分离。例如，图1中，分析对象物的峰101、分析对象物的稳定同位素的峰102、103、校准物质的峰104在1m/z以上相互分离。

此外，优选为，在将天然同位素比较小的同位素作为校准物质使用时，借助人为添加的浓度控制是容易的。例如，在茶碱的天然同位素的存在比中，分子量184的天然同位素虽然叠加，但存在量为0.04％，非常少，是人为浓度控制中可忽视的量。天然同位素比为不可忽视的量(茶碱时为分子量182的8.56％)时，考虑到该天然同位素比、来决定人为的校准物质的添加量以控制浓度即可。

除了上述茶碱以外，例如若说起氧时，构成有机化合物的元素的天然同位素存在比中¹⁶O为99.76％、¹⁷O为0.038％、¹⁸O为0.20％，可见大部分元素中存在比的比例之差较大，对低质量的化合物使用专利文献2的方法是不现实的。

另一方面，本发明中使用的定量用校准物是将分析对象物自身、多个分析对象物的稳定同位素化合物、多个分析对象物的相似体化合物当中的必要的种类以所需要的浓度任意混合得到的试样，通过测定1次该试样，可在所需要的浓度范围制成最准确的标准曲线。此外，当然，不仅是1个分析对象，还可对应于2个以上的分析对象物，分别准备由多个稳定同位素和相似体构成的校准物质组，并将与这些2个以上的分析对象物对应的2个以上的校准物质组作为1个定量用校准物而混合，并测定1次该混合试样，从而可高精度制成与2个以上分析对象物对应的2个以上的标准曲线。

接着，通过图2，对本发明的一实施方式的质量分析装置的构成进行说明。图2为显示本发明的一实施方式的质量分析装置的构成的构成图。

图2中，质量分析装置由如下部分构成：保存定量用校准物或其它测定试样等，根据需要进行稀释的试样保存和稀释部1；存储有定量用校准物的详细信息的数据库2；进行质量分析装置的控制的控制部3；导入定量用校准物或其它测定试样等的试样导入部4；将定量用校准物或其它测定试样等离子化的离子化部5；进行定量用校准物的分析或分析其它测定试样的质量分析部6；处理质量分析部6中的分析结果的数据处理部7；显示数据处理部7中处理的结果的显示部8。

接着，通过图3和图4，对本发明的一实施方式的质量分析装置中的分析法进行说明。图3为显示本发明的一实施方式的质量分析装置中的标准曲线制成工序的流程图，图4为用于说明本发明的一实施方式的质量分析装置中的分析法的说明图，作为一例示出了将苯妥英(phenytoin)作为分析对象物时的分析法。

对于标准曲线的制成，首先，如图3所示，进行分析对象物的选择(S100)，若在S100中输入作为分析对象物的例如测定苯妥英时，则核对数据库(S101)，并判断是否可原样测定用于在试样保存和稀释部1内的试剂保存容器中存储的苯妥英的定量的定量用校准物的溶液、或者是否需要稀释(S102)，若在S102中需要稀释的话，则进行至稀释的工序(S103)，其后，进行定量用校准物的溶液的测定(S104)。

此外，若S102中不需要稀释，则进行定量用校准物的溶液的测定(S104)。

定量用校准物的溶液的测定通过如下进行：定量用校准物的溶液经由试样导入部4而在离子化部5被离子化，在质量分析部6中被分析。

此外，数据处理部7中，基于S104中的测定结果自动计算标准曲线(S105)，计算结果的信息在显示部8中显示。

其后，测定实际试样，并基于S105中计算得到的标准曲线进行定量计算，可得到实际试样中所含的分析对象物的定量值。

这里，苯妥英(别名5，5-联苯基乙内酰脲(5，5-Diphenylhydantoin))的定量可使用质量数与苯妥英相差3和10的稳定同位素化合物。

苯妥英(C₁₅H₁₂N₂O₂)＝252

质量数与苯妥英相差3的稳定同位素化合物(^*CC₁₄H₁₂ ^*N₂O₂)＝255

质量数与苯妥英相差10的稳定同位素化合物(C₁₅H₃D₁₀N₂O₂)＝262

另外，苯妥英是作为抗癫痫剂使用的药剂，血中治疗域浓度为5-20μg/mL。例如，若使用以高浓度为血中治疗域浓度上限值的2倍以上的值即50μg/mL、中浓度为血中治疗域浓度内即20μg/mL、低浓度为血中治疗域浓度下限值的1/2倍以下的值即2μg/mL将含有苯妥英与苯妥英的稳定同位素化合物这2种的定量用校准物时，从如图4(B)所示的色谱中显示的测定结果，可制成如图4(C)所示的、能准确定量治疗域浓度的标准曲线。

定量用校准物在试样保存和稀释部1、例如图4(A)所示的试剂保存容器9中保存。试剂保存容器9中添加有IC芯片或条形码等信息介质10，在试样保存和稀释部1中加入试剂保存容器9时，从而读取信息介质10，识别该定量用校准物的溶液中所含的成分和浓度。

试剂信息可在IC芯片或条形码等信息介质10中保存，也可在数据库2中保存，在数据库2中保存时，识别从信息介质10放入何种试剂，与数据库2核对，提取出信息。

这里，可以在保存定量用校准物的溶液的试剂保存容器9内以比标准曲线所必须的浓度更高的浓度保存，并在测定前每次进行稀释来测定。

此外，上述的例子为3点标准曲线，在欲使用3点以上的多点标准曲线制成更准确的标准曲线时，或欲制成用来测定血中浓度为异常值的检体的宽浓度域的标准曲线时，为了得到在试剂保存容器9中保存的定量用校准物的溶液为不同浓度的定量用校准物，可稀释定量用校准物。此时，若将稀释前和稀释后的定量用校准物总计测定2次，则可制成6点浓度的标准曲线。

具体地，在含有低浓度为50μg/mL、中浓度为100μg/mL、高浓度为200μg/mL的定量用校准物的溶液在试剂保存容器9中保管时，分别各测定1次定量用校准物的溶液自身和将定量用校准物的溶液按1/10的方式稀释得到的溶液这2种，从而可制成5、10、20、50、100、200μg/mL这6点浓度标准曲线。

这些的稀释、测定基于在数据库2内保存的数据通过控制部3来控制。

进而，由于因分析对象物而难以获得其稳定同位素化合物或昂贵等理由，有时将分析对象物和对定量用校准物的质量分析装置的相应不同的类似化合物作为定量用校准物的校准物质使用。

例如在测定同浓度的分析对象物和定量用校准物时，有将如峰面积不同等、而以某一定比率检测出的这样化合物作为定量用校准物使用的情形，但此时通过预先在数据库2内保存分析对象物与校准物质的峰面积值的比率关系的信息从而送回定量用校准物的峰面积值乘以系数得到的值，由此可与稳定同位素化合物同样地制成标准曲线。

当然，质量分析可原样检测所生成的离子、也可从被导入的离子当中检测特定的产物离子。例如，在任意2种以上的校准物质的质量数实质上相同、或无法用质量分析计区分时，若为产物离子的质量数各自不同的同位素，则在质量分析部6中从所导入的离子当中选择特定的源自校准物质的离子、并检测由选择的离子得到的产物离子，由此可与其它校准物质分离测定，可作为定量用校准物使用。这里，作为代替碰撞解离而引起解离的方法有光解离、电子移动解离、电子捕获解离，可使用这些方法。

以上，基于实施方式具体说明了由本发明人完成的发明，但本发明并不限于前述实施方式，当然可在不脱离其主旨的范围内作各种改变。

例如，在本实施方式中说明了制成标准曲线的例子，但还可不制成标准曲线而使用表格、或运算，从而用定量用校准物测定2个以上的浓度，基于该测定的信息来定量。

工业上的可利用性

本发明可在使用标准曲线将分析对象物定量的质量分析装置等中广泛适用。

符号说明

1...试样保存和稀释部、2...数据库、3...控制部、4...试样导入部、5...离子化部、6...质量分析部、7...数据处理部、8...显示部、9...试剂保存容器、10...信息介质。

Claims

1.一种分析法，其特征在于，其为质量分析法，是将分析对象物定量的质量分析装置中的分析法，其中，

准备定量用校准物，并通过所述质量分析装置测定所述定量用校准物，从而用所述定量用校准物测定2个以上的浓度，基于该测定的信息来定量，

所述定量用校准物是对要定量的1个所述分析对象物，将所述分析对象物、多个所述分析对象物的稳定同位素化合物和多个所述分析对象物的相似体化合物当中的2种以上的化合物作为校准物质，并分别以不同浓度混合而得到的，

所述定量用校准物中，浓度第2高的校准物质的浓度为浓度最高的校准物质的浓度的1/10以上的浓度。

2.根据权利要求1所述的分析法，其特征在于，

通过质量分析装置生成的源自定量用校准物中所含的校准物质的任意2种离子的m/z之差大于所述质量分析装置的分辨率m/z。

3.根据权利要求1所述的分析法，其特征在于，

用所述质量分析装置分析所述定量用校准物中所含的任意的2种校准物质作为3m/z以上的不同的质谱信号。

4.根据权利要求1所述的分析法，其特征在于，

为了定量2种以上的分析对象物，所述定量用校准物含有与所述2种以上的分析对象物分别对应的2种以上的校准物质组。

5.一种质量分析装置，其特征在于，其为将分析对象物定量的质量分析装置，其中，该质量分析装置具备：

试样保存部，其保存定量用校准物，该定量用校准物是对要定量的至少1个所述分析对象物，以不同浓度将所述分析对象物、多个所述分析对象物的稳定同位素化合物和多个所述分析对象物的相似体化合物当中的2种以上的化合物作为校准物质混合而得到的；

将试样离子化的离子化部；

对经离子化的试样进行分析的质量分析部；和，

数据处理部，其基于通过所述质量分析部分析所述定量用校准物得到的分析结果，测定2个以上的浓度，并基于该测定的信息来定量，

6.根据权利要求5所述的质量分析装置，其特征在于，

所述质量分析部对如下的产物离子进行检测：从在所述离子化部中生成、并被导入到所述质量分析部的离子当中选择特定的离子，对所选择的离子赋予能量以使其解离，由此生成的产物离子。

7.根据权利要求6的质量分析装置，其特征在于，对由在2种以上的校准物质当中的任意2个校准物质所生成的离子同时进行选择、解离，并对由此得到的2种以上的产物离子的m/z进行识别，从而将所述任意2个校准物质定量。

8.根据权利要求5所述的质量分析装置，其特征在于，

所述定量用校准物在试剂保存容器中保存，该试剂保存容器至少添加有对所述定量用校准物中所含的化合物名及其浓度的信息进行识别的信息介质。

9.根据权利要求8所述的质量分析装置，其特征在于，

其具备数据库，该数据库保存与在所述试剂保存容器中添加的信息介质对应的所述定量用校准物的信息。

10.一种校准试样，其特征在于，其为在将分析对象物定量的分析装置中使用的校准试样，其中，

该校准试样是对要定量的1个所述分析对象物，将所述分析对象物、多个所述分析对象物的稳定同位素化合物和多个所述分析对象物的相似体化合物当中的2种以上的化合物作为校准物质，并分别以不同浓度将该2种以上的化合物混合而得到的，且浓度第2高的校准物质的浓度为浓度最高的校准物质的浓度的1/10以上的浓度。