质谱检测量

质谱仪因其准确的定性和定量能力，在科学仪器领域占据的地位越来越重要，被公认是近年来发展最快的分析仪器之一。据仪器信息网统计，目前国际排名前十的仪器厂商中有五家在从事质谱仪的生产 自2006年起，到目前为止已有超过40家国产企业开始涉足商业化质谱仪的生产。2023年伊始，让我们来看看顶级分析化学家、质谱专家都看好哪些质谱技术和热点研究方向。(点击了解：2023年质谱行业风向标)　　上一篇著名质谱学家Graham Cooks教授谈到蛋白质质谱技术与离子淌度质谱技术具有巨大的发展潜力，并看好液滴化学反应领域的科学研究发展(点击了解)。本文中，美国印第安纳大学化学系特聘教授 David Clemmer 讨论了电荷检测质谱、电喷雾电离以及分析科学在解决环境问题中必须发挥的作用等内容。　　美国印第安纳大学化学系特聘教授 David Clemmer曾荣获2006年和2018年荣获美国质谱学会的Biemann奖章，以表彰他将离子迁移率分离与多种质谱技术相结合所做出开创性的贡献，Clemmer教授开发了用于离子迁移质谱(IMS / MS)的新型科学仪器装置，包括研制第一台用于嵌套离子迁移飞行时间质谱的仪器设备。此外，Clemmer教授还与共同获Biemann奖章的Martin Jarrold教授成立了专攻电荷检测质谱技术(CDMS)的初创企业——Megadalton Solutions，该公司也于2021年被全球著名的质谱仪器公司Waters收购。　　Q：过去 10 年分析科学领域最重要的科学发现?　　Clemmer：低温电子显微镜 (cryo-EM) 广泛应用于大型复杂分子成像，其分辨率接近原子尺度，例如完整的病毒，这是革命性的技术进步，并且该技术在过去十年中已成为分析研究工作中的常规工具。现在，我们可以直接看到分子结构细节，并且随着仪器技术的灵敏度越来越高，生物分析化学研究也取得了显著的进步，尤其是在基因组表达分析方面。我们有能力观察小分子和脂质，我们可以看到正在发生的状态(脂质和小分子)，最近发生了什么(蛋白质和基因表达)，以及是什么导致我们观察到的现象(遗传学)。这些因素可以非常快速地测量，并且在某种程度上什至可以在单个细胞中测量，从而为理解活生物体开辟了一个新的范例。　　另外，最近验证微滴表面的快速反应也是革命性科学发现。Graham Cooks(普渡大学)、Richard Zare(斯坦福大学)、Xin Yan(德州农工大学)等提出了界面反应可以发挥极其重要作用的科学设想——我们从来不知道这些反应有多快、有多有效，而且液滴化学反应在其他科学领域同样具有变革潜力。　　除此之外，Martin Jarrold(印第安纳大学)和 Evan William(伯克利)的实验室取得了另一项具有变革潜力的进展，他们的团队一直在开拓电荷检测质谱法，使各种分子的质量测量成为可能。马丁和我基于能够快速确定超过 10 兆道尔顿范围的质量的电荷检测质谱技术创立了 Megadalton Solutions。该技术与 Orbitrap上的电荷感应不同，Orbitrap 上只能测量离子群的部分电荷，Martin的仪器通过迁移管来回输送大质量的离子，这样大分子和粒子的全部电荷就会作为一个独立的信号被感应出来，这允许确定每个离子的确切电荷，并且当结合质荷比测量时，可以确定每个离子的质量。我们与印第安纳波利斯校区的 Subhadip Ghatak 小组合作，一直在测量与伤口相关的外泌体和囊泡的质量，这些囊泡的分子量在数十到数百兆道尔顿范围内 这些测量结果为伤口液中存在于细胞外的其他未知细胞器提供了证据。它们为什么会被排泄?他们为什么在那里?能够对如此大的分子进行质量测量的新仪器的存在使我们能够开始解答这些问题。　　关于电荷检测质谱技术，仪器信息网曾做过专题报道，详情了解。　　Q:您能否详细说明为什么您认为微滴表面的快速反应是革命性的?　　Clemmer：你认为足够了解水的性质，直到你开始看到其中的一些反应。事实证明，许多不同类型的反应在这些界面处被加速到难以想象的程度。我们需要数小时甚至数天才能在烧杯中完成测量100 多年前发现的三组分缩合Bignelli 反应。目前我们的成果还未发表，但液滴中的反应非常有效，我们的结果表明，即使是液滴中三种成分中的每一种的单个试剂分子也可以在液滴的整个生命周期内凝结成产品，反应最多只有几毫秒。液滴化学反应可能在几微秒内发生，但它在液滴中只有三个试剂分子的可能性。从化学的角度来看，通过将分子数量控制到单个试剂分子与容器中的另一个分子(在本例中为液滴)结合来控制反应是不可想象的。　　我经常认为，测量仪器一旦发明，在某种程度上就被视为理所当然，往往是基于仪器技术开展的应用研究会获得最大的关注。所以我呼吁关注促进过去几十年科学进步的分析科学家们发现工作，希望他们都能受到赞扬!　　Q: 你认为分析科学家通常会得到他们应得的荣誉吗?　　Clemmer：我认为分析化学家，尤其是那些参与推进创新的化学仪器的分析化学家都过谦了。例如，当对人类基因组进行测序时，大部分功劳都归功于生物学家，他们可能无法使用标准技术对人类基因组进行测序。但这确实是 Jim Jorgensen(北卡罗来纳州)、Norm Dovichi(巴黎圣母院)等研究学者的开创性工作，他们率先加快了这一进程。现在仪器灵敏度、电离方法和分辨率都取得了进步，我们有可能考虑下一步。寻找脂质中的双键是一件棘手的事情，但分析化学家正在努力推进技术进步，这将对我们开展细胞研究产生重大影响。　　Q:回顾过去 10 年，哪些商业化技术脱颖而出，特别具有创新性?　　Clemmer：我们确实编写了 IMS-TOF (离子淌度-飞行时间质谱)专利，该专利也已被纳入商业仪器，比如沃特世公司已经取得了这些专利技术的许可。Dick Smith 已将 IMS 引入 SLIMS 以获得真正高分辨率的离子淌度测量。布鲁克取得了一项名为TIMS的离子淌度技术，并打造了一种高分辨质谱仪器。当然，Makarov(Thermo)的 Orbitrap 为 Marshall(佛罗里达州立大学)使用高场磁铁进行的革命性和创造性的 FTMS 测量提供了一种简单的方法。(仪器信息网曾制作离子淌度质谱技术专题，点击了解)　　但我发现自己还是最容易被新兴的创新所吸引，例如，Scott McLuckey(普渡大学)的离子-离子反应研究工作让我感到惊讶，这些测量技术具有直接的商业价值，因为它们能够分散和解析否则无法解析的离子。在接下来的十年里，真正的创新可能会出现在一些意想不到的化学反应中。例如，亨特小组开创的广泛使用的电子转移解离方法是一种由负离子与正离子相互作用而产生的新化学。不仅如此，我认为因固相肽合成而获得诺贝尔奖的 Bruce Merrifield 会惊讶地发现 McLuckey 的团队正在质谱仪内以毫秒为单位合成分子。我也很期待看到新策略(例如 AI 方法)如何利用离子分子反应的大量动力学和热化学数据，这些数据在过去四十年中获得并用于训练理论量子化学方法，这将会很有趣。　　Q:在过去的10年里，你有什么美好的回忆吗?　　Clemmer：我想当我第一次看到 Martin Jarrold 正在测量的乙型肝炎病毒的质谱时，真的让我大吃一惊，我简直不敢相信会在对应的质量下看到质谱峰!这真的让我感到惊讶，并让我重新评估什么是可能的。如果你看到过 Martin 和我们的同事George Ewing在大型水团簇上制作的宽阔的、有点难看的质谱图峰，您会感激这样的谱图能被观察到。他的团队现在已经展示了在 100 兆道尔顿范围内具有尖峰的腺病毒质谱图。我仍然对电喷雾电离的微小尖端所能做的事情印象深刻。我以前的一位同事莱恩贝克 (Lane Baker) 将一个纳米孔放在质谱仪前，真正开拓了这个领域。 令人尴尬的是，我当时没有意识到这个技术的突破会有多深远的影响。我认为这些小技巧对于捕捉分析样本非常有价值，因为这样的小液滴干燥和冷却的速度非常快。几周前，我和我的学生进行了粗略计算，结果表明小液滴的温度每秒下降超过106 度。这种热淬火速率与低温电子显微镜相似，在低温电子显微镜中，您将分析样本浸入液氮中，它们会以很快的速度冷却——从而可以保留物质结构。这表明许多微妙的、短暂的结构可以被电喷雾电离捕获。　　Q：您认为未来 10 年会是什么样子?　　Clemmer：我认为分析化学家还需要努力，更上一层楼，这十年面临着巨大的挑战。 例如，塑料问题，我们开始在所有东西中发现人造草皮——因为我们制造的这种材料在分解时会不断破碎成更小的碎片。另外，全球科学界还需携手联合解决如何储存碳，以及如何减缓燃烧化石燃料对环境的影响。虽然分析检测领域有一套独特的技能来解决其中的一些问题。但从化学家的角度来看，我们无法想象我们会燃烧这些奇妙的分子。化学家多年来一直致力于能量转移以及如何在分子之间来回传递能量，这些技术需要在全球范围内重新构想和应用。此外，我相信分析科学将在负责任的制造中发挥重要作用——重要的是我们要考虑我们使用的材料和产品可能对生命健康产生的影响。

化学反应在自然界中无处不在。揭示化学反应及其相关过程的机制和基本规律，对认识化学反应的本质、创制新的物质有着不可替代的作用。质谱作为一种重要的分析检测技术，由于具有极高的原位性、特异性、灵敏度、操作性，在化学反应中间体的捕捉、化学反应机制的跟踪等方面大放异彩。从化学反应发生的物相来分，有气相反应、液相反应、固相反应、界面反应等 从化学反应发生的驱动力来分，有电化学反应、高电场反应、光化学反应、催化反应等 从化学反应发生的环境来分，有大气化学反应、生物化学反应、微液滴反应、气泡反应等。质谱技术在这些反应所涉及到的中间体捕获和机理探索研究中均已取得了很大的进展。　　然而，机遇和挑战并存，化学反应中间产物通常有着不稳定、寿命短等特点，对质谱的进样、电离、结构解析等过程提出了一定的挑战，也对质谱方法的开发提出了新的要求。　　为推动质谱技术在化学反应机制研究中的发展，集中报道相关领域的最新成果，促进广大质谱工作者的交流与合作，《质谱学报》计划组织一期“化学反应中间产物的质谱捕捉与测量”专辑。　　本刊邀请南开大学张新星研究员担任该专辑的执行主编。　　欢迎各位老师不吝赐稿!　　1. 征稿范围(包括但不限于)：　　(1)多种类型、多种环境化学反应中间产物的捕捉与测量 　　(2)化学反应新、奇、特中间体的发现 　　(3)化学反应中间产物质谱检测新方法的开发。　　2. 发表形式及时间：正刊(EI，中文核心)，2024年1月　　3. 稿件要求：　　(1)研究性和综述论文，接收英文稿件 　　(2)投稿论文必须为未在正式出版物上发表过，不存在涉密问题，不存在一稿多投现象，不存在学术不端问题。　　4. 投稿方式：　　请登录《质谱学报》网站(http://www.jcmss.com.cn)进行在线投 稿。投稿时请选择“化学反应中间产物的质谱捕捉与测量”专辑。　　5. 截稿日期：2023年8月底　　6. 投稿咨询：　　邮箱：jcmss401@163.com　　电话：010-69357734　　执行主编简介：　　张新星，南开大学化学学院研究员、博士生导师，美国约翰霍普金斯大学博士，美国加州理工学院博士后。入选一系列国家和地方人才计划，获得中国化学会第二届菁青化学新锐奖、美国质谱学会ASMS新兴科学家称号、中国物理学会2021年度质谱青年奖。在气液界面质谱分析和相关质谱仪器开发，以及微液滴化学质谱分析领域取得了一系列成果，在PNAS，Angew. Chem.，JACS，Nat. Commun.等国际顶尖刊物发表SCI论文90余篇。

第十九届北京分析测试学术报告会暨展览会(BCEIA 2021)将于2021年9月27-29日在北京中国国际展览中心(天竺新馆)召开，本届会议将继续秉承“分析科学 创造未来”的愿景，围绕“生命 生活 生态——面向绿色未来”的主题开展学术报告会、论坛和仪器展览会。　　近期，中国分析测试协会联合仪器信息网特别组织了BCEIA 2021系列专访，邀约参与学术报告会组织和筹备的各领域专家，解读会议主题，分享学科发展趋势与仪器创新研究方向等，以飨读者。　　作为BCEIA学术报告会质谱学分会负责人，北京大学刘虎威教授自1985年以来连续参加了每一届展会，亲历了BCEIA从初创时期到成长为世界四大分析仪器展会之一的全过程。借此机会，我们特别采访了刘虎威教授，请他围绕BCEIA多年来的发展变化、质谱在新冠病毒疫情肆虐的大背景下取得了哪些研究进展、质谱技术的发展趋势等问题发表了自己的看法。　　BCEIA学术报告会质谱学分会召集人 北京大学刘虎威教授　　在刘教授看来，近年来中国经济迅猛发展，综合国力不断增强，国外仪器厂商非常重视开拓中国的市场，国产仪器厂商也将BCEIA视为新技术新产品推广的重要平台，BCEIA的品牌知名度和国际影响力吸引了越来越多的仪器厂商参会，展览会规模连创新高，今年展出面积达到53000m2，同比增加了51%。另一方面，BCEIA将学术交流和仪器展示很好地结合在一起，搭建了产、学、研、用合作的平台，国内外分析科学家研究成果的分享不仅促进了相关学科的快速发展，也带来了仪器研制的新思路、新方法的突破。　　2021年学术报告会质谱学分会主题定为“精准测量，质谱护航健康”。对此，刘虎威教授认为质谱分析作为20世纪人类所发现的最伟大的技术之一，其应用已经非常广泛，而我国质谱仪器的研发制造与国外相比还有不小的差距，因而在主题设定及报告内容安排方面进行了考虑。而“质谱护航健康“则是考虑到当前临床质谱是一个非常热门的领域，质谱技术在临床分析中扮演的角色越来越重要。由于高通量、高灵敏度的特点，质谱技术在临床检验领域快速发展，其应用主要涉及临床生化检验、临床免疫学检验、临床微生物检验及临床分子生物诊断等多方面，并可对传统方法学进行替代。2020年以来，新冠病毒成为学者竞相研究的热点，质谱技术在检测诊断、疫苗研发生产以及新药筛查等方面都发挥着重要的作用，未来这些领域也将成为质谱技术应用的最大蓝海市场之一。　　谈到质谱技术的进展，刘虎威教授表示，离子化技术的发现及进步对质谱技术的发展起到了重要的推动作用。自2004年美国普渡大学Cooks教授提出解吸电喷雾电离(Desorption electrospray ionization，DESI)以来，目前已发展了几十种常压离子化技术。随着离子化技术的快速发展，常压离子化技术结合后端的质谱分析器，迅速应用在诸如食品、药品、材料、物证、环境、卫生等领域的安全检测与品质控制。不仅如此，其在组学分析、新药研发、中药及天然产物分析和生物分子成像等领域的应用也发展迅速。　　采访的最后，刘虎威教授表示面对新冠肺炎疫情的冲击，今年的BCEIA的举办注定与往届有很多不同之处，本届展会将采用线上与线下相结合的方式，通过视频直播等手段实现线上与线下互补提升，方便更多观众了解到分析科学最新的研究内容，掌握近年来涌现出的新仪器新技术。　　… … 　　欲了解更多采访内容，欢迎观看以下视频!

电荷检测质谱法是通过同时测量单个离子的质荷比和电荷数，进而算得离子质量m的单粒子统计方法，在测定超大分子离子的质量分布方面有独特的优势。现有质谱仪在超大分子量测量方面面临的挑战在质谱仪中，被分析物质首先被离子化，随后各种离子被引入真空中的质量分析器，在分析器中的电场磁场作用下，离子的运动特性随其质荷比不同而产生差异，因而造成时空上的分离，并由检测器依次检测出来，因此形成质谱。所以，目前的质谱仪测量的是离子的质荷比（m/z)，而不是质量本身。经过一个多世纪的发展，质谱仪从原先只能分析无机元素和小分子，逐步发展到能够分析有机物分子、生物大分子直至具备生命体特征的病毒颗粒。2002年诺贝尔化学奖之一授予了用电喷雾电离（ESI）进行蛋白质质谱分析的创始人John Fenn。在电喷雾质谱对蛋白质进行分析时，溶液中的蛋白质样品被传送到加有高压的毛细管尖端，强电场促使样品溶液喷雾，喷雾中的液滴通过蒸发，库仑爆炸等过程，形成带有多个电荷的蛋白质离子，被引入处于真空中的质谱分析器。每个离子所带的电荷数的多少，取决于分子的大小、分子在溶液中的几何构象（折叠或打开）以及电喷雾尖端处的电压和气流等参数。通常对蛋白质这种大分子来说，ESI质谱中都会呈现多种价态的谱峰群，群落中的每一组为某个电荷态该蛋白质的各个同位素峰、盐峰以及加合物峰等。由于电荷态z通常是连续的整数分布（例如z = 11，12....21,22...),人们可以通过计算不同电荷数对应的群落m/z的间隔来推算各组的电荷数z，进而求出实际的质量m的分布，也可以用电脑程序退卷积得到m分布。对于分析较小（分子量在5万以下）、较简单纯净的蛋白样品，退卷积还是很有效的。然而，在实际应用中对蛋白和蛋白组的分析，特别是对天然蛋白和病毒颗粒的分析却不那么简单。随着分子量上升，分子结构越来越复杂，各种翻译后修饰使被测蛋白的分子量出现差异化（heterogeneity），很宽的质量m分布（可达上千Da）使得不同价态的峰群连接在一起。图1中，用高分辨质谱仪对二种病毒壳体的质量进行测定，由于各种价态的质谱峰群连城一片，根本无法辨别谱峰，得到样品分子的质量。同时，实际样品也可能因处理不善或自然裂解，使谱图混杂着不同大小的分子离子，它们各自的价态z分布可能导致它们的峰群在m/z轴上交叠在一起。目前对于很多糖蛋白，分子量超过3、4万就出现峰群交叠，无法用退卷积软件来获得分子量的分布信息。事实说明，对于大生物分子的质谱分析，仅靠提高仪器的分辨率是无济于事的。图1 ESI质谱对大型病毒壳体质量测定的困难。(a,b）晶体结构效果图 (c,d) 的“高分辨”质谱分析图。（摘自：Kafader, J. O.， Nature methods, 17(4), 391-394）糖蛋白是生物制品中比例最大的一类药物，其糖修饰对其功能非常关键，准确解析此类药物的糖修饰是药物研发、报批和质量监控的关键内容。但它们在ESI-MS的质谱中，看到的好像是一堆杂草，无法辨别有什么蛋白组分。将一个糖蛋白药物中的各组分进行高分辨检测，是当前生物质谱面临的巨大挑战。电荷检测质谱仪的提出与技术发展早在上世纪90年代，美国西北太平洋国家实验室R.D.Smith组的 Bruce, J. E等就提出可以在傅里叶变换质谱仪中同时测量单个离子的电荷和质荷比，从而算出离子的质量m。随后，美国劳伦斯伯克利国家实验室W. H. Benner 发明了一种线形的静电离子阱，并用其测量单个高价离子的电荷数和质荷比，进而得到单个事件中的离子质量m。只要连续不断地进行大量的单个离子测量，就可以把总离子事件统计出来，形成按质量分布的直方图，而这就是一张电荷检测质谱。图2，Benner小组采用的直线形静电离子阱进行CDMS测量的原理图CDMS技术的关键是如何准确地测量单个离子的电荷。测量中，离子在静电离子阱内进行周期性运动并在电极上感应出“镜像电荷”信号。通过对信号的傅里叶变换，得到离子信号的频率从而决定离子的质荷比，而由频谱峰的强度得到离子所带的电荷数。虽然单个离子的镜像电荷频谱的峰强度与离子的电荷数成正比，它也同时与离子在阱内的轨道形状、离子存活时间有关，而这些参量都存在不定性；并且由于镜像电荷信号强度极弱，回路中的电子噪声对精确测量镜像电荷产生很大的影响，因此早期的电荷测量的RMS误差达2.2e以上,由此计算出的质量精度只比凝胶电泳好一点。近年来随着人们对天然、复杂蛋白分析的需求日益显现，CDMS技术也进一步得到了发展。美国印第安纳大学Jarrold小组通过对线形静电离子阱分析器的不断改进，特别是采用了低温前级信号放大器等优化设计后，实现了最小RMS 0.2 e的电荷测量误差，测量的样品包括2 MDa以上的蛋白复合体（protein complex）和20 MDa以上的病毒外壳。在这个RMS误差下，通过电荷数取整可以大概率获得精准的电荷值，从而得到精准的质谱分布。图3给出了用普通ToF质谱仪和CDMS测量天然态丙酮酸激酶（PKn）多聚体的效果比较。当3个以上四聚体组装在一起时，ToF质谱完全无法辨别其质量分布，而CDMS可以看到近10个四聚体组合的质量峰。图3.用常规ToF质谱（左）和用CDMS测量的丙酮酸激酶（PK）多聚体，使用相同样品和相同电喷雾条件。（摘自D. Keifer: Analyst, 2017,142,1654)目前，虽然用线形静电阱结合傅里叶变换可以得到较好的电荷测量精度，但该方法每次只能测一个离子，否则库伦相互作用会影响测量。在实际测试中，每次引入的离子数是随机分布的，需要用软件鉴别超过一个离子注入的事件，也要发现因为和残余气体碰撞而半路夭折的事件，并把这些“不良”记录剔除。考虑单次分析时间大约需要1s，得到一张良好统计的CDMS谱图需要几个小时甚至一天的数据积累。加利福尼亚大学E. Williams团队对线形静电离子阱分析器的设计和的数据处理方法进行了创新，能让宽能量范围的离子同时进入离子阱进行分析，避免了离子之间的空间电荷作用，可以在一个测量周期内测量10-20个离子，进而有望提高了检测效率。与此同时，其他尝试使用商业傅立叶FT质谱仪进行CDMS的研究团体也逐步浮现。美国西北大学Kelleher团队、荷兰乌得勒支大学的A.R.Heck团队先后使用热电公司的静电场轨道阱(Orbitrap) 系统，通过更新数据处理软件，对CDMS进行了应用研究。除了Orbitrap是成熟的商业化仪器这一优点外，轨道静电离子阱内的离子由于其轨道运动，导致电荷分布在中心电极周围，因此其空间电荷相互作用较小。Kelleher 在Nature Method上的论文声称，基于Orbitrap的CDMS可以同时分析100个离子。不过，在电荷测量精度上，Orbitrap-CDMS目前只达到RMS 1 e左右，较Jarrold的线形静电阱还有一定的差距，但Orbitrap对m/z的测量精度、分辨率远远超过ELIT，一定程度上帮助消除在多离子同时分析时可能出现的m/z相近离子的信号干涉效应。笔者在岛津公司的欧洲研发团队去年也在JASMS发表了用CDMS测量糖蛋白的尝试。该工作采用了一种盘状平面静电离子阱分析器，如图4，而这种分析器也能像Orbitrap那样获得超高分辨质谱。通过对测量硬件和软件进行改进，实现了CDMS实验。该报道给出了一种全新的CDMS数据处理方法，能够克服离子在分析过程中因碰撞夭折造成测量不准的问题，同时实验验证了该方法的有效性，还对多个离子同时分析时的信号干涉等问题提出分析和研判，为深入研究CDMS技术，消除造成电荷测量误差的障碍打下了基础。图4，用于CDMS 实验的平面静电离子阱系统 （A. Rusinov, L. Ding, JASMS, 32, 5, 2021)CDMS技术的应用现状目前，电荷检测质谱技术还处于早期发展阶段，还没有现成的商品仪器出售，只有能够自己开发质谱仪器硬件，或自己改编FTMS（含Orbitrap）软件的专家才能进行这样的实验。 今年初美国沃特世公司宣布成功收购专攻电荷检测质谱技术（CDMS）及服务的初创企业Megadalton Solutions Inc. Megadalton Solutions是由美国印第安纳大学的Martin Jarrold和David Clemmer两位教授于2018年创立，他们目前是研发的CDMS仪器最长久的团队并拥有最成熟的技术。沃特世曾于2021年将Megadalton的CDMS技术引进到了沃特世Immerse Cambridge创新和研究实验室，并应用于各项先进检测及研发工作。沃特世公司首席执行官Udit Batra博士表示要进一步开发Megadalton的CDMS技术并将其商业化。在国内，CDMS无论是仪器技术开发还是应用都属空白。虽然国内在复杂生物大分子结构与功能的研究、病毒载体空壳率监测方面对CDMS已经产生需求，但我们在高端质谱仪器研制方面远远落后于西方。CDMS在技术上是基于FTMS分析原理而演化产生的，但国内目前对FT类型的质谱仪器研究，除了少量理论分析与离子光学仿真工作外，还没有实质性的进展，也没有企业能够提供FTMS类商品仪器。针对这些需求，笔者打算在前期研究工作的基础上，研究开发静电离子阱分析器，并进一步结合开发CDMS特定的数据处理软件，建成一套拥有自主知识产权的新型质谱仪器。同时建立国内的研发应用合作机制，解决目前国内超大分子蛋白质生物药剂质量分析的问题。预测CDMS技术未来的市场空间如前所述，目前对复杂蛋白等大型生物分子进行质谱分析时，由于其分子量的差异性（heterogeneity), 存在着严重的多价态峰群重叠问题，导致无法通过质谱仪获得这些大分子在样品中的质量分布。而用电荷检测质谱仪，无需对电荷态退卷积，可以直接得到蛋白质、蛋白复合体、各种转译后修饰造成的特定质量分布图。因此，该仪器的发展在天然蛋白质、糖蛋白、病毒颗粒的成分和结构研究，抗原-抗体作用机理研究和疫苗研发方面有很大的未来市场空间，具体可以列举以下几个方面：（1）新型电荷检测质谱仪可实现复杂样品的蛋白离子精确分析，可时提供复杂样品中各蛋白分子的结构，密度分布等。（2）可直接测定糖蛋白及其它各种转译后修饰造成的特定质量分布图，为解释蛋白大分子及其转译后修饰分子量或结构表征变化信息等之间的关系，从而对糖蛋白相关的疾病诊断具有重要意义。（3）通过研究DNA等生物大分子离子的电荷分布，以及质量与电荷的关联，可以推断这些大分子的结构，比如它的聚合程度、纤维股数等。（4）在病毒研究中，可以用来确定病毒衣壳的蛋白复合体结构及其组装反应的过程，这将在抗病毒药物的研究中发挥作用。（5）在基因疗法研究和产品质控中，本项目研制的电荷检测质谱仪可以用来测定腺病毒载体的空壳率，检查载体内的基因完整度。推动现代临床医学的发展；（6）电荷检测质谱仪还可以用来测定纳米聚合物分子的聚合度和分散指数，推动材料科学的发展。值得关注的是新冠疫情给质谱分析带来了全新机遇，除了对新冠病毒本身的蛋白进行分析研究以外，也可以在灭活疫苗、病毒载体疫苗以及核酸疫苗产品的质量控制、效果评价、免疫机制研究以及载体类疫苗的体外模拟产物的评价等方面发挥优势。关于笔者：宁波大学材料科学与化学工程学院/质谱技术研究院 丁力1990年于复旦大学物理系获理学博士学位。先后工作于复旦大学材料科学系，以色列魏兹曼科学研究所，英国贝尔法斯特女王大学纯粹与应用物理系。1998年加入岛津欧洲研究所。2007年至2011年任岛津分析技术研发(上海)有限公司总经理。2011-2020年任岛津欧洲研究所高级研究员，研发二部经理。主要领导了多项质谱仪器的研发，是国际上数字离子阱质谱技术的创始人，在离子源，四极场离子阱，静电离子阱，飞行时间等分析器技术及其联用技术方面有很多创新和突破。发表论文、报告、专著一百余篇，有三十余项发明专利。领域：QIT、ToF、Quadrupole、MALDI、APMALDI、ESI、Digital Ion Trap、Linear Ion Trap、Electrostatic Ion Trap，FTMS、 CDMS、MSMS、ECD、Ambient Pressure Ion Sources 等。目前丁力在宁波大学组建团队，继续静电离子阱的设计和优化工作，已提出了静电“和谐阱”的设计概念，充分利用其高次谐波来提高质谱分析器的分辨本领。同时也在探索在国内实现这种精密分析器的加工和组装工艺，为下一步实现超高分辨质谱仪国产化做准备，也为在国内研制电荷检测质谱仪打好基础。

9月27日，广州禾信仪器股份有限公司（股票代码：688622）于北京（BCEIA 2021）以“立足高端质谱，打造质谱实验室综合解决方案”为主题，隆重发布多款新品。来自全国各地累计300+业内专家、客户以线上线下方式参与了发布会，并对禾信此次发布的新品给予了高度的评价与期望！新品发布 开启无限未来健康永远是人们关心的第一话题，体外诊断的发展经历了从细胞形态学诊断、生化诊断、免疫诊断，现在已经进入到分子诊断的时代。核酸质谱技术的出现解决了传统PCR技术灵敏度、准确性、通量低的问题，同时大大降低了高通量测序开展的技术难度和检测时间。但目前核酸质谱市场上，进口仪器占据96%以上。疫情当前，世界形势变幻莫测，与人民健康相关的高端科学技术及核心部件严重依赖进口，随时存在被“卡脖子”风险。禾信仪器全自动核酸质谱检测系统NucMass 2000应运而生。该系统集结多项专利性创新技术，大大提升了核酸检测质谱性能，具备以下特点：1高分辨较市场同类产品提升20%以上，保证最大反应重数2高精度质量精度较市场同类产品提升50%，判型准确率更高3高灵敏可检测到更低拷贝数量的基因片段信息4宽范围超高分辨率使核酸检测质量范围更宽5高稳定连续测量8小时，每次测量结果满足质量精度要求6高重复连续测量10次，质量偏差更小7高通量8小时完成700样本检测8广应用SNP基因分型、indel、拷贝数分析、DNA甲基化分析、多病毒检测等9低成本反应条件均一，试剂通用，无需荧光标记解决方案全自动核酸质谱检测系统+高精度芯片靶板+自动纳升级点样仪产品应用应用场景一：结直肠癌KRAS基因低频突变解密遗传变异与肿瘤发生发展关系的研究，质谱肿瘤基因突变检测分析具有成本低、高通量、高灵敏度和特异性等显著优势。应用场景二：多呼吸道病毒、多亚型同时检测巧妙的整合PCR技术的高灵敏度以及质谱技术的高精确度，开创了检测精确度高、重复性强、具有高度自动化、标准化特征的全新检测时代。可以对微生物、病毒以及其他单倍体生物方便快捷的进行分子分型、物种鉴定、变异物种发现及归类等全面分析。应用场景三：高血压用药指导检测到1%-3%突变等位基因，在个体化用药、耐药及新药筛选等临床项目中，可以尽早检出突变，帮助临床医生改善治疗方案。禾信仪器秉持“锲而不舍，做中国人的质谱仪器”理念，以高端产品与技术创新为立命之本；将持续加大创新投入和精良制造力度，以市场为导向，不断推出符合客户需求的产品，完善医疗诊断产品线，与客户共筑健康未来！

质谱法是一种强大的分析工具，其原理是测量带电粒子质量的方法，当分析样品进入质谱仪后，首先在离子源处使分析物进行游离化以转换为带电离子，进入质量分析器后，在电场、磁场等物理力量的作用下，探测器可测得不同离子的质荷比（m/z），从而从电荷推算出分析物的质量。传统质谱法难以分辨质量大于几百千道尔顿的物质（例如蛋白质复合物）的电荷状态。然而近些年，一种新的质谱方法出现，即电荷检测质谱 (Charge Detection Mass Spectrometry,CDMS) 。CDMS 是一种通过同时测量单个离子的质荷比（m/z）来确定单个离子质量的单粒子技术。确定数以千计的单个离子的质量，然后将结果合并提供质谱图。使用这种方法，可以测量通常不适合传统质谱分析的异质和高分子量样品的准确质量分布。最新发表的CDMS技术的应用就包括了高度糖基化的蛋白质、蛋白质复合物、蛋白质聚集体（如淀粉样蛋白纤维）、传染性病毒、基因疗法、疫苗和囊泡（如外泌体）。虽然到目前为止，CDMS 仍然是少数能够自制仪器的科研人员在应用。而随着生物医学的快速发展，研究人员分析分子量超大样品的需求快速增长，传统的质谱方法面临一定的限制，以CDMS为焦点的分析技术也许将成为下一个里程碑。前沿技术发生革新，行业巨头公司一定是反应最快的。日前，全球著名的质谱仪器公司Waters便发布公告，成功收购了一家专攻电荷检测质谱技术（CDMS）的初创企业，Megadalton Solutions。该公司由美国印第安纳大学的Martin Jarrold和David Clemmer两位教授于2018年创立。笔者进一步查询到，Martin F. Jarrold 本人在过去十年一直致力于 CDMS技术的研究，也于2015年发表了“Charge Detection Mass Spectrometry with Almost Perfect Charge Accuracy”相关文章。（DOI:https://doi.org/10.1021/acs.analchem.5b02324）。2021年还发表了关于CDMS在生物分子学和生物技术相关的应用进展文章“Applications of Charge Detection Mass Spectrometry in Molecular Biology and Biotechnology”。（DOI：https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.1c00377）2018年，Martin Jarrold和David Clemmer教授因在离子淌度质谱技术上的开创性发明，共同获得了美国质谱学会颁发的质谱杰出贡献奖。不仅如此，David Clemmer教授还曾获得2006年的Biemann奖章。2018年ASMS质谱杰出贡献奖可以说，Megadalton Solutions公司是由两位质谱界大佬为了研发CDMS仪器创立的，技术实力很强硬。Waters公司的眼光也非常独到，于2021年就已经将Megadalton的CDMS技术引进到了Waters的Immerse Cambridge创新和研究实验室，并应用于各项先进检测及研发工作。（相关链接：沃特世收购电荷检测质谱技术 扩大细胞和基因治疗领域应用）此外，笔者还注意到了另外一家基于CDMS技术的初创企业，荷兰公司TrueMass。TrueMass 于 2020 年在荷兰成立，并在英国曼彻斯特设有制造工厂。这家私营投资公司已从天使投资人获得大量资金，公司的使命是提供新技术，帮助全球研究人员和临床实验室推进药物开发和材料技术的研究。该公司于2021年10月26日在宾夕法尼亚州费城举办的ASMS上推出了其研发的CDMS仪器。笔者也搜索了TrueMass创始人 John Hoyes博士相关的信息，以飨读者。TrueMass创始人 John Hoyes博士TrueMass 创始人 John Hoyes 博士在质谱行业拥有 30 多年的从业经验。他于 1989 年在曼彻斯特大学完成了激光物理学博士学位，并在该大学科学技术学院仪器与分析科学系 (DIAS) 担任了一年的博士后研究助理。 Hoyes博士1990 年首次加入 VG Analytical，担任曼彻斯特工厂的开发物理学家。在头两年致力于改进磁扇磁场质谱仪器后，他开始研究飞行时间 (TOF) 质谱仪器。他是 VG Analytical 第一台 TOF 仪器的项目负责人，该仪器采用了 MALDI 离子源。 1995 年，他领导开发了世界上第一台商用 Q-TOF 仪器，该仪器于1996 年底由Micromass（后被Waters收购）推出。 2000 年，他发明了高分辨率光学 TOF 几何结构，并被纳入下一代 Q-TOF 仪器的改进。 2003 年，Hoyes博士离开 VG，成立了一家名为 MS Horizons 的新公司，专门提升该领域现有 Q-TOF 仪器的性能。在此期间，Hoyes博士对离子淌度和飞行时间杂合质谱仪器产生了兴趣，并为此申请了专利。他于 2006 年回到 Micromass（后被Waters收购） 担任研究总监，并于 2010 年成为技术总监。在他任职期间，公司推出了 SYNAPT G2、Vion 仪器和 StepWave 离子源等产品。 2013 年，他成为Waters科学研究员，并于 2016 年在 HUPO（人类蛋白质组组织）获得“科学技术奖”。2018 年 4 月，Hoyes博士离开公司，成立了 HGSG Ltd咨询公司。2020年Hoyes博士创立了 TrueMass公司以实现他对商业电荷检测质谱仪器的想法。总体看来，CDMS技术在复杂生物分析中能够发挥质谱技术的精确性优势，不久之后，质谱巨头们关于CDMS技术一定会动作频频，仪器信息网也将持续带来最新报道，敬请关注。

近日，大连化物所仪器分析化学研究室快速分析与检测研究组（102组）李海洋研究员团队基于自主研发的大气压负离子飞行时间质谱仪器，提出了一种检测呼出气中氢氰酸（HCN）的气流辅助光电离质谱方法。该方法显著提升了呼出气中HCN直接测量的灵敏度和时间分辨能力，可实时跟踪志愿者单次呼气中HCN浓度水平，有望为肺纤维化病人早期筛查提供有效手段。　　HCN是化工生产和化学战剂中一种常见的有毒有害气体，具有高挥发性、高吸附性。人体呼出气中也含有痕量的HCN。临床发现，肺部囊性纤维化（CF）患者呼出气体中HCN浓度较高，这与患者被铜绿假单胞菌感染有关。因此，发展高灵敏的在线呼出气中HCN测量方法，有望实现CF疾病的快速筛查。由于HCN易溶于水、极易吸附于装置表面，直接测量高湿度呼出气中HCN面临灵敏度和响应速度的挑战。该团队在前期工作（Anal. Chem.，2014；Anal. Chem.，2016；Anal Chim Acta.，2020）的基础上，本工作中提出在质谱电离源内，采用氦气反吹方法，降低高湿度样品气对电离的影响，同时提高离子传输效率，极大增强了HCN检测的灵敏度。团队在采样系统中进一步增加动态吹扫，有效减小了HCN的吸附残留，提升了该方法的时间分辨。该方法将HCN的检测灵敏度相对空气反吹条件提升了150倍，检测限达到0.3ppbv，时间分辨达到0.5s。团队将该技术用于跟踪监测志愿者漱口前后单次呼出气中HCN轮廓变化，可以区分出单次呼出气中HCN显著的“尖峰”和“平台”区间，分别反映了口腔和肺泡释放源的浓度水平，表明了该方法的抗干扰能力和HCN定量的准确性。　　上述成果以“Online Detection of HCN in Humid Exhaled Air by Gas Flow Assisted Negative Photoionization Mass Spectrometry”为题，发表在《分析化学》（Analytical Chemistry）上。该工作的第一作者是大连化物所102组博士研究生文宇轩。该工作得到了大连化物所创新基金等项目的支持。

PM2.5的防治问题一直备受关注，要先弄清PM2.5颗粒的来源才能有效进行防治。记者获悉，广州即将启动PM2.5在线源解析工作，该新技术可在线快速获得PM2.5单颗粒的化学物质构成，并及时判断主要污染物来源及其影响程度。据悉，日前，《广州市环境空气PM2.5在线源解析(质谱直接测量法)》项目研究工作方案已通过专家论证。 　　市环境监测中心站负责人向记者介绍，大气颗粒物的污染物来源解析技术(质谱直接测量法)则是通过化学、物理学、数学等方法定性或定量识别环境受体中大气颗粒物污染的来源。对颗粒物的化学组成进行定性和定量检测，剖析其主要来源及形成机理，掌握主要污染源的排放及其影响程度，为形成区域环境空气污染综合整治提供科学依据。 　　2012年6月，广州市市长陈建华曾公开透露，广州PM2.5最主要的来源是三类， 一是工业企业的燃煤，去年广州燃煤2894万吨 二是汽车尾气，这两部分在PM2.5的占比为36%~40%，是造成PM2.5浓度超标的主要原因 第三就是餐饮业的油烟，占比高达10%~12%，其他来源包括建筑工地扬尘、马路扬尘以及秸秆焚烧等。 　　但是，市环保局有关负责人表示，传统污染物的源解析是以手工采样和实验室检测为基础，过程所需时间跨度较长，时效性较差，实时污染源控制目标指导能力较弱，已难以满足预防需求。

一个纳米量级的振动梁能够测量单个分子的质量。 图片来源：Scott Kelber、Michael Roukes、Mehmet Selim Hanay 　　就像浴室里的一台小磅秤一样，一个物理研究小组如今报告说，他们的一个摇摆的小发明已经能够测量单个分子的质量。新的装置为质谱学敞开了一扇新的大门——这是一种通过测量分子质量从而确定它们是什么的科学。然而，对于这项技术的最终效用依然是众说纷纭。 　　并未参与此项研究的美国马里兰州盖瑟斯堡国家标准与技术研究所的生物物理学家John Kasianowicz表示：“如何将其运用到广义质谱学中去，时间会告诉我们一切。但我认为这是一项巨大的进步。” 　　传统质谱学利用一个磁场来弯曲带电分子的路径。它们的路径弯曲的程度揭示了它们的质量。但这项技术对于巨大的生物分子——其质量大约是一个质子的100万倍——并不理想。例如，这些巨大的分子移动得异常缓慢，因此并不会触发位于磁场另一端的传统粒子探测器。因此科学家一直在探索其他的替代方法。10多年来，帕萨迪纳市加利福尼亚理工学院(Caltech)的Michael Roukes及其研究小组尝试了能够切割出物质——例如硅——的微小振动梁。测量约一万亿分之一克的重量，可使振动梁在每秒周期内产生数以百万计的从一侧到另一侧的振动。 　　原则上，这样一种装置能够测量一个分子的质量。当一个分子黏附在这样一个振动梁上时(这一过程被称为物理吸附)，其额外的质量促使振动梁以一种低频产生振动。因此如果想要测量分子的质量，研究人员只须测量频移便可。 　　然而这里也有一个问题。这种频移同时还取决于分子在振动梁上落脚的位置，因为一个较轻的分子停留在振动梁中间所产生的频移，同一个较重的分子落在振动梁一端所产生的频移是相同的。 　　如今，Roukes与他的博士后Mehmet Selim Hanay，及其在Caltech和法国原子能委员会的同事终于找到了一种解决办法。关键就在于同时以两个不同的频率摇晃振动梁。研究人员在8月份出版的《自然—纳米技术》上报告了这一研究成果。

6月9日，记者从中国计量科学研究院和公安部物证鉴定中心获悉，其所进行的毒品标准物质研究取得了新进展：成果能初步解决目前法庭科学毒品检测领域的溯源问题。目前成功研制的包括海洛因、甲基苯丙胺、氯胺酮、吗啡等多个标准物质均已应用于公安部物证鉴定中心以及其下属的检测机构，保证了其检测结果的溯源性，其中7种与国际水平相当，13种国家一级标准物质填补国内检测领域的空白。 　　中国计量科学研究院化学计量与分析科学所所长李红梅介绍，我国研究机构和检测结构对毒品成分量的测量，采用了液相色谱法、气相色谱法、质谱法等进行相关的检测。但由于标准物质的匮乏目前均无法进行溯源，其检测结果的可靠性得不到保障，在该研究之前，我国还没有用于毒品成分量测量用的标准物质，测量结果的溯源性保障亟待解决。 　　据悉，中国计量科学研究院和公安部物证鉴定中心分别在2009年和2012年，针对毒品标准物质的研制及相关检测量值溯源研究签署了框架合作协议。在质检总局的质检公益行业专项经费的支持下，该研究从毒品成分量核心测量能力着手，重点研究急需的常见毒品成分量测量方法和标准物质。李红梅说，研究成果填补了我国国内该类标准物质的空白，打破了国外的封锁，为我国法庭科学领域毒品成分量检测溯源体系的建立提供了技术支撑和物质保证。

近日，山东省人民政府印发关于贯彻落实《计量发展规划（2021-2035年）》的实施意见（以下简称《实施意见》），围绕五个方面提出27条实施措施。《实施意见》提出加强计量技术研究，包括新型量值传递溯源技术研究，重点研究太赫兹功率、光谱测量仪器等量值传递溯源技术，推进量子传感、微纳米、复杂几何量等测量技术和应用。《实施意见》还强调强化计量应用支撑，服务重点领域发展。（一）夯实先进制造业计量根基。加强仪器设备研发，具体包括开展大空间精密测量、高电压、太赫兹、电磁兼容等领域测量方法研究和测量装备研制，提升产业计量基础支撑能力；实施仪器设备质量提升工程，加强高端仪器设备核心器件、核心算法研究，重点在核电仪表、分析仪器、智能传感器等领域进行技术攻关，研发小型在线质谱仪、化学传感器、光学传感器等精密计量器具；建设环境监测仪器、色谱仪、质谱仪、流量仪表、电力仪表、坐标测量仪器、材料试验机等10个左右仪器仪表产业发展聚集区，培育一批仪器仪表“专精特新”小巨人企业，提升仪器设备研发能力和自主可控水平，培育20家具有核心竞争力的品牌企业。（二）服务海洋强省建设。推动建设国家海洋计量科学研究中心，突破海洋水声、海洋重磁、海洋温度等方向的关键测量技术，提高海洋计量基础科学研究能力；培育海洋装备产业计量测试中心，开展海洋专用仪器计量测试技术研究。（三）支撑碳达峰碳中和目标实现。加快建设“高耗能、高排放”行业计量监测体系，开展钢铁、电力、交通运输等重点行业碳排放直接测量方法和在线监测设备量值传递溯源技术研究，规范碳计量器具管理；加强碳排放关键计量测试和精密测量技术研究，开发碳排放测量器具。（四）支撑新能源新材料产业提升。研究氢能、太阳能、风能等新能源专用计量测试技术，加快推进碳纤维、高端铝材、橡胶、石墨烯、生物医用材料等领域材料组成、结构和性能等关键测量测试技术研究，满足新能源新材料行业量值传递溯源需求。（五）提升现代基础设施计量保障能力。建立完善交通、信息、水利等现代化基础设施计量支撑体系；突破极微弱光探测测试技术，研制光通信领域国际领先的超高灵敏度、超高精度计量检测装置。研制明渠流量计量等水资源计量专用设备，建立完善水资源专用全口径、大流量、复杂工况的计量标准。开展新能源汽车电池、充电设施等计量测试技术研究和测试评价，加强智能汽车计量测试方法研究。 全文如下：山东省人民政府关于贯彻落实《计量发展规划（2021-2035年）》的实施意见鲁政发〔2022〕15号各市人民政府，各县(市、区)人民政府，省政府各部门、各直属机构，各大企业，各高等院校：为贯彻落实《计量发展规划（2021-2035年）》，全面加强山东省计量体系和能力建设，更好发挥计量在经济社会高质量发展中的基础性、支撑性作用，结合《山东省国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》，现提出以下实施意见。一、总体要求以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，全面贯彻党的十九大和十九届历次全会精神，认真落实习近平总书记对山东工作的重要指示要求，锚定“走在前、开新局”，以推动高质量发展为主线，以国家和省内重大需求为牵引，以改革创新为动力，加快建设国内领先的现代先进测量体系，提升科学计量、产业计量、能源计量、民生计量水平，为新时代社会主义现代化强省建设提供强有力的计量基础支撑和保障。二、发展目标到2025年，全省计量体系和能力建设取得显著成效，计量在服务保障全省经济社会高质量发展、保障高品质生活方面的地位和作用日益突出，现代先进测量体系初步建成，科研创新能力、计量服务保障能力显著提升，计量监管体系更加完善，部分领域达到国内领先水平。——计量科技创新能力明显提升。加强省级计量科学研究机构能力建设，新建10个省级计量专业技术委员会，培育计量科技创新基地、先进测量实验室、计量数据建设应用基地等计量创新平台5个。——计量服务保障能力持续增强。新建产业计量测试中心10个以上，服务先进制造业企业3000家以上，引导发展100家左右具有较强竞争力的计量器具、传感器、仪器仪表生产企业，15家标准物质生产机构，培育20家具有核心竞争力的品牌企业。——计量监督管理体制更加健全。全省新建和升级社会公用计量标准600项以上，研制标准物质1000项以上，制（修）订省级计量技术规范100项，强制检定项目省级及以下建标覆盖率达95%以上，全省社会公用计量标准满足社会95%以上的量值传递溯源需求。——计量基础支撑体系更加完善。推动计量惠民工程实施提质增效，建设20个省级诚信计量示范县（市、区）、50个以上诚信计量示范街（社）区，引导培育诚信计量示范单位5000家以上，加强计量文化和科普工作，建设30个计量文化基地，聘请100名计量文化宣传大使。展望2035年，计量科技创新能力大幅提升，现代先进测量体系全面建成，关键领域计量技术取得重大突破，建成推动我省经济社会高质量发展需要的高水平量值传递溯源体系和完善发达的计量技术服务业，计量服务能力全面提升，计量监管工作全面加强。三、加强计量技术研究，推动创新驱动发展（一）加快关键核心技术攻关。加强计量测试理论、方法与应用技术研究，重点推进计量数字化转型以及计量器具远程、在线、嵌入式校准技术研究。针对极端条件、复杂环境和实时工况的计量需求，研究复杂条件下的量值传递溯源等共性技术。加强分布式系统和传感器网络计量技术研究，突破动态、在线、原位校准技术瓶颈，解决极端量、复杂量、微观量等多参量和综合参量的准确测量难题。（省市场监管局牵头，省科技厅配合）（二）加强产业计量技术研究。瞄准先进制造业发展趋势，组织开展数字化模拟测量、跨尺度测量、复杂系统综合测量、工况环境监测等测量测试技术研究，强化计量对产业基础高级化、产业链现代化的支撑作用。推进物联网、云计算、人工智能等新技术在计量仪器设备中的应用，集中突破集成化、微型化、智能化的新型高精度传感技术，提升传感器稳定性、可靠性和准确度。（省市场监管局牵头，省科技厅、省工业和信息化厅配合）（三）完善计量创新协同机制。整合计量优势资源协同攻关解决计量测试难题，在重点产业领域建设先进测量实验室。面向国内经济主战场、面向省内重大战略计量需求，开展计量科研需求采集、联合攻关，推进计量领域科技创新与应用，培育建设计量科技创新基地。（省市场监管局牵头，省委军民融合办、省科技厅、省工业和信息化厅、省自然资源厅、省生态环境厅、省交通运输厅、省水利厅、省卫生健康委、省气象局、省能源局配合）四、强化计量应用支撑，服务重点领域发展（一）夯实先进制造业计量根基。围绕做强做优做大“十强”现代优势产业，建设一批产业计量测试中心和产业计量测试联盟，为产业发展提供全溯源链、全产业链、全寿命周期并具有前瞻性的计量测试服务。落实工业强基计量支撑计划，重点开展基础零部件特性量及结构成分计量测试技术研究、基础材料关键计量测试技术研究和性能评价、基础工艺过程计量控制研究和应用。开展大空间精密测量、高电压、太赫兹、电磁兼容等领域测量方法研究和测量装备研制，提升产业计量基础支撑能力。依托省一体化大数据平台，建设工业计量基础数据库，强化制造业计量数据管理和应用。实施仪器设备质量提升工程，加强高端仪器设备核心器件、核心算法研究，重点在核电仪表、分析仪器、智能传感器等领域进行技术攻关，研发小型在线质谱仪、化学传感器、光学传感器等精密计量器具。建设环境监测仪器、色谱仪、质谱仪、流量仪表、电力仪表、坐标测量仪器、材料试验机等10个左右仪器仪表产业发展聚集区，培育一批仪器仪表“专精特新”小巨人企业，提升仪器设备研发能力和自主可控水平，培育20家具有核心竞争力的品牌企业。（省市场监管局牵头，省发展改革委、省科技厅、省工业和信息化厅、省大数据局配合）（二）服务大众健康与安全。加快医疗健康、食品安全领域计量测试基础设施建设，重点提升疾病防控设备、医用冷链装备、眼科光学仪器等医疗卫生计量器具量值传递溯源能力。加强用于医疗卫生的强制检定计量器具管理，保障医疗卫生领域量值准确。开展医用计量器具量值传递溯源技术研究，突破临床诊断与精准治疗等关键计量技术，研制检测装备和标准物质，支撑生命科学、生物医药、医养健康等产业创新发展。加强公共安全、自然灾害防控等领域计量技术研究和服务。（省市场监管局牵头，省科技厅、省自然资源厅、省卫生健康委、省应急厅、省药监局配合）（三）强化乡村振兴计量保障。开展“计量服务下乡”活动，推动计量技术服务向农村地区延伸。加强粮食购销等涉农领域强制检定计量器具和定量包装商品的计量管理，持续提升农业农村领域计量保障水平。聚焦农产品生产和流通全链条计量保障需求，开展现代高效农业、农机、化肥、农药等农资生产领域测量测试技术研究，推动农资产品质量提升。强化计量对农田水利、农村物流、乡村医疗等农村基础设施的支撑和保障，培育冷链物流产业计量测试中心。（省市场监管局牵头，省交通运输厅、省水利厅、省农业农村厅、省卫生健康委配合）（四）服务海洋强省建设。推动建设国家海洋计量科学研究中心，突破海洋水声、海洋重磁、海洋温度等方向的关键测量技术，提高海洋计量基础科学研究能力。培育海洋装备产业计量测试中心，开展海洋专用仪器计量测试技术研究，重点研究用于模拟全海深压力、温度及盐度范围的全海深环境模拟舱，解决深海传感器在线溯源难题。健全海洋精细化工、海洋药物与生物制品、海洋环境监测、海洋港口等领域计量保障体系，服务海洋强省战略深入实施。（省市场监管局牵头，省发展改革委、省科技厅、省海洋局配合）（五）支撑碳达峰碳中和目标实现。构建“双碳”计量管理体系、计量技术体系和计量服务体系，为温室气体排放可测量、可报告、可核查提供计量支撑。加快建设“高耗能、高排放”行业计量监测体系，开展钢铁、电力、交通运输等重点行业碳排放直接测量方法和在线监测设备量值传递溯源技术研究，规范碳计量器具管理。加强碳排放关键计量测试和精密测量技术研究，开发碳排放测量器具，探索建立碳排放计量审查制度，在有条件的地方设立碳计量实验室。加强能源资源计量数据应用研究，培育建设碳计量中心，推进能源资源计量服务示范。（省市场监管局牵头，省发展改革委、省工业和信息化厅、省自然资源厅、省生态环境厅、省住房城乡建设厅、省交通运输厅、省能源局配合）（六）筑牢数字赋能计量基础。推动计量技术与量子通讯、云计算、大数据等新一代信息技术融合应用，加快建设高精度时间频率、传感器动态校准等计量标准。加强数字计量设施建设，以量值为核心，提升数字终端产品、智能终端产品计量溯源能力。加强生命健康、装备制造、食品安全、环境监测、节能降碳等领域计量数据应用，争设国家计量数据中心山东分中心，培育计量数据建设应用基地。开展集成电路、微机电系统（MEMS）传感器、北斗导航系统等关键参数计量测试技术研究，加快计量测试平台建设和示范应用，服务整装和零部件企业协同发展。（省市场监管局牵头，省工业和信息化厅、省大数据局配合）（七）支撑新能源新材料产业提升。研究氢能、太阳能、风能等新能源专用计量测试技术，加快推进碳纤维、高端铝材、橡胶、石墨烯、生物医用材料等领域材料组成、结构和性能等关键测量测试技术研究，满足新能源新材料行业量值传递溯源需求。强化计量在清洁能源发电、储能及分布式智能电网建设中的应用。培育建设新能源新材料领域产业计量测试中心，重点研究新能源和可再生能源的开发利用，以及新材料和复合材料关键元素、参数测量及溯源性技术研究，完善全产业链计量支撑体系。（省市场监管局牵头，省发展改革委、省科技厅、省工业和信息化厅、省能源局配合）（八）提升现代基础设施计量保障能力。建立完善交通、信息、水利等现代化基础设施计量支撑体系，培育交通产业计量测试中心，开展智慧公路、智慧港航、智慧机场、轨道交通等领域计量关键技术研发和应用。突破极微弱光探测测试技术，研制光通信领域国际领先的超高灵敏度、超高精度计量检测装置。研制明渠流量计量等水资源计量专用设备，建立完善水资源专用全口径、大流量、复杂工况的计量标准。开展新能源汽车电池、充电设施等计量测试技术研究和测试评价，加强智能汽车计量测试方法研究。（省市场监管局牵头，省交通运输厅、省工业和信息化厅、省水利厅配合）五、加强计量能力建设，夯实高质量发展基础（一）构建新型量值传递溯源体系。统筹规划建设省、市、县三级社会公用计量标准，健全完善部门（行业）计量标准，加快企业计量标准建设，推动时间频率、流量等国家计量标准项目落地山东。满足量值传递扁平化和计量数字化转型需要，逐步建成以省级计量技术机构、计量区域测试中心为核心的满足经济社会发展要求的立体化计量保障体系。实施计量标准能力提升工程，加强超导、高温、低温、流量、大电流等领域计量科学研究，建设一批高精度、高稳定性的计量标准，填补我省量值传递溯源体系空白。（省市场监管局牵头，省政府有关部门配合）（二）加大标准物质研制应用。围绕产业链，紧贴测量链，加快新能源新材料、智慧海洋、生物制药、绿色化工等重点产业标准物质的研制，增强核心材料和关键技术自主可控能力。强化标准物质量值和不确定度水平核查，建设标准物质量值核查验证实验室，提升标准物质全寿命周期监管能力。加强应急用标准物质实物和生产能力储备，增强战略性、公益性标准物质供给。（省市场监管局牵头，省政府有关部门配合）（三）建设与我省现代化水平相适应的计量技术机构体系。坚持各级法定计量技术机构的独立性、法制性和公益性，加强普惠性、基础性计量基础设施建设，满足履行计量器具强制检定等法定职责需要，依法有序推进法定计量技术机构深化改革创新发展。加快法定计量技术机构能力建设，分级别、分区域制定建设标准，推动机构的差异化、专业化发展。加强交通、气象、水文、电力等专业计量技术机构建设，规范专业计量器具的管理和使用。（省市场监管局牵头，省交通运输厅、省水利厅、省气象局、国网山东省电力公司配合）（四）促进企业计量能力提升。引导企业建立完善与科研、生产、经营相适应的计量管理制度和保障体系。指导企业加强计量基础设施建设、计量科技创新和测量数据应用，支持企业开展计量检测设备的智能化升级改造，提升质量控制与智慧管理水平。推行企业计量能力自我声明制度，推广企业计量典型案例。实施中小企业计量伙伴计划，提升产业链相关中小企业计量保证能力。（省市场监管局牵头，省工业和信息化厅配合）按规定落实好企业新购置计量器具相关税收优惠政策。（省税务局牵头）（五）打造新时代计量人才聚集高地。突出“高精尖缺”导向，加大计量人才引进力度，加强基础研究、复合交叉和专业领域计量人才培养。支持计量专业人才申报享受国务院政府特殊津贴、泰山系列人才、科技领军人才和青年拔尖人才。实施计量专业技术人才提升行动，建设一批计量专业技术培训平台和实训基地，提升计量专业技术人才能力，培养一批计量领域技术能手等高技能人才。探索建立首席计量师、首席工程师、首席研究员等聘任制度。建立计量专家人才库，支持技术人员开展计量交流合作。（省市场监管局牵头，省科技厅、省工业和信息化厅、省人力资源社会保障厅配合）（六）推动黄河流域计量协同发展。加强黄河流域计量工作合作，推动建立黄河流域生态保护和高质量发展计量服务协同平台，构建统一协调、运行高效、资源共享、多元共治的计量工作格局。一体推进黄河流域量值传递溯源体系，实现黄河流域计量资源共享互通，加强黄河流域计量科技创新合作，加强区域性计量比对活动，优化区域计量发展合作机制，推动区域量值等效统一。（省市场监管局负责）（七）推动计量工作协同发展。深化质量基础设施协同服务及应用示范创新，强化检验检测、认证认可领域计量溯源技术研究，鼓励技术机构针对产业发展，形成“计量－标准－检验检测－认证认可”整体技术解决方案。大力发展计量校准、计量测试、产业计量等高技术服务新业态，推动计量服务市场健康有序发展。支持社会公用计量标准加入山东省大型科学仪器设备协作共用网。（省市场监管局牵头，省发展改革委、省科技厅配合）六、加强计量监督管理，提升法制监管效能（一）完善计量法规体系。贯彻落实计量法律法规，推动适时修订《山东省计量条例》，规范完善计量监管制度。健全完善地方计量技术规范体系，强化计量技术规范制修订、实施、效果评估和监督全过程管理。加强省级计量技术委员会建设，科学规划计量技术委员会专业体系，建设碳计量、数字计量、人工智能、法制计量、产业计量等10个省级计量技术委员会。完善计量技术规范预研、储备、立项、评审机制，制（修）订100项省级计量技术规范。（省市场监管局负责）（二）创新计量监管模式。建立智慧计量监管平台暨全省计量数字化监管服务平台，积极打造新型智慧计量监管体系，提升计量器具智能化、计量数据系统化水平。鼓励计量技术机构建立智能计量管理系统，打造智慧计量实验室。加强计量监管数字化建设，实现全省计量工作数据集中统一管理、分级使用维护、实时更新共享，提高计量监管工作有效性。完善计量比对工作机制，积极创建国家级计量比对中心。积极建设电动汽车充电设施在线计量监管平台，有效保障充电设施强制检定。（省市场监管局牵头，省能源局配合）（三）强化民生计量监管。广泛推进计量惠民工程，加强对供水、供气、供热、供电等基础民生计量行业的监督管理。加强计量器具强制检定能力建设，完善民生计量保障体系。加强计量风险管控，及时有效处置计量突发事件，防范计量领域系统性安全风险。持续开展集贸市场、加油站、餐饮业、商店、眼镜店和定量包装商品的计量监督检查，维护人民群众合法权益。（省市场监管局牵头，省住房城乡建设厅、省应急厅配合）（四）加强诚信计量体系建设。开展诚信计量示范活动，健全完善诚信计量评价规范，培育诚信计量示范县（市、区）、诚信计量示范街（社）区，在集贸市场、加油站、商场超市、眼镜制配等领域引导培育5000家以上诚信计量示范单位。强化计量数据归集共享，建立市场主体计量信用记录，推进计量信用分级分类监管、“双随机、一公开”监管落实。加大计量科普力度，积极宣传计量相关政策法规，提升群众计量意识，营造良好社会氛围。（省市场监管局负责）（五）严格规范计量行政执法。加强计量执法协作，建立健全查处重大计量违法案件快速反应机制和执法联动机制。规范计量服务行为，严厉打击伪造计量数据、出具虚假计量证书和报告的违法行为。加强计量作弊防控技术和查处技术研究，严厉查处制造、销售和使用带有作弊功能计量器具的违法行为。加大网络平台计量违法案件查处力度。加强计量执法队伍建设，提高计量执法装备水平。对举报计量违法行为的单位和个人，按照国家有关规定予以奖励。（省市场监管局负责）七、保障措施（一）加强组织领导。坚持党对计量工作的全面领导，把党的领导贯穿于计量工作全过程。各级政府要高度重视计量工作，把计量事业发展与国民经济和社会发展规划实施有效衔接，结合经济社会发展实际，明确具体的细则和要求，确定计量发展重点，强化工作责任落实，确保各项任务落到实处。健全完善计量联席会议制度，推动计量资源共享共用和一体化建设，强化统筹协调和联动推进。（省市场监管局牵头，省有关部门配合）（二）加大政策支持力度。各级政府建立有效的计量经费保障机制，加大对计量基础设施、技术研究等支持力度，强化计量监管和基层能力建设，保障各级公益性计量技术机构有效运行。统筹现有各类科技计划，支持计量领域关键核心技术研发与成果转化。按现有政策继续支持国家级产业计量测试中心建设。（省科技厅、省财政厅、省市场监管局按职责分工负责）（三）加快学科和文化建设。结合“世界计量日”宣传活动，加强计量文化、科普宣传，推进计量博物馆、科技展览馆建设和开放。建设一批具有山东特色的计量文化基地，聘请一批计量文化宣传大使，做好计量文化和科普资源收集、整理、保护等工作，将计量基础知识纳入公民基本科学素质培育体系。弘扬新时代计量精神，选树计量先进典型，增强新时代计量工作者的荣誉感和使命感。（省市场监管局牵头，省科技厅、省文化和旅游厅配合）（四）狠抓工作落实。建立落实本实施意见的工作责任制，明确职责分工，加强计量工作评估。市场监管部门会同有关部门加强对国务院《计量发展规划（2021-2035年）》和本实施意见实施情况的跟踪监测，通过第三方评估等形式，2025年年底前对国家规划和本实施意见的贯彻落实情况开展中期评估，在此基础上总结推广典型经验做法，发现实施中存在的问题并研究解决对策，提出下一阶段计量发展的目标和重点任务，重要情况及时报告省政府。 （省市场监管局牵头，省政府有关部门配合）山东省人民政府2022年9月30日（此件公开发布）

为什么飞行时间质谱（tofms）是相对于四级杆质谱（qms）更理想的检测器？您是否想了解飞行时间质谱仪（tofms）和四极杆质谱仪（qms）的区别，比较两者的性能以及了解这些参数对您的应用案例可能产生的具体影响？总体而言，飞行时间质谱比四极杆质谱仪具有先天的性能优势。tofms采集瞬时全谱信息，大幅提升了仪器的分析速度和灵敏度，确保任何重要信息不会丢失并允许回溯分析，更容易鉴别未知分析物和解析测量结果。更重要的是，tofms具备的超高质量分辨率和高精确质量更利于复杂基体中未知物种的准确鉴别，详见后文。参数对比飞行时间质谱tofms级杆质谱qms mass analyzer数据采集同时记录所有离子（全谱）离子筛：同一时段只能记录一种离子采集速度1000hz全谱1000hz单个离子质量分辨率r = m/rm10’000可分辨同量异位素峰可精确推导化学式单质量数分辨率不可分辨同量异位素峰相对精确质量rm/m1000质量数时，4 ppm = 4 mth/th精确质量rm0.001 th at 300 th0.5 th质量范围1 th 到 10000 th通常为10 th 到 500 th四极杆和tof质量分析仪的工作原理？四极杆和飞行时间(tof)质量分析仪实现对不同质荷比(m/q)的离子分离的原理截然不同，这从根本上导致了两者检测能力的巨大差异。四级杆质量分析仪四极杆质量分析仪简单来说是一个‘离子筛’：在同一时刻，有且仅有特定m/q值的离子才能通过四极杆被后端检测器检测到。 第二步，通过挑选或者逐个扫描测量质荷比来获得部分或者完整谱图。图1是一个简单的四级杆原理动图：射频rf电场将离子聚焦在四级杆的轴心；叠加的直流dc电场用于破坏离子飞行轨迹的稳定性，并随后将它们从四极杆中弹出。通过调节这两个电场的强度，可使得只有一个较小m/q范围的离子保持稳定的飞行轨迹从而顺利通过四级杆。该质荷比范围外的其他离子将因不稳定而损失掉（被过滤掉）。然后，在整个m/q质荷比范围内扫描特定或者每个离子的质荷比，就可以记录部分或者完整质量谱图。产生射频rf场的电子器件的电压输出是有物理上限的，也就相应限定了四级杆所能测量的质荷比的上限范围。 图1. 四级杆原理动画图。同一时间，只有特定m/q值的离子才能通过；其他离子都会被‘丢’掉。这里的动图中，选择性离子检测（sim）用来测量了三个较小质荷比的离子（蓝色、黄色和灰色），而质荷比最大的离子（红色）则一直不在筛选范围之内，可理解为没有被检测到。飞行时间质量分析器tof分析仪则是根据离子通过特定区域（通常称为飞行管）时不同的飞行速度来达到离子分离的效果。整个过程有点类似于一场跑步比赛：一组离子在起点被加速（比赛开始），然后以匀速通过无场飞行管（赛跑过程）漂移到检测器（终点线）。从飞行管起点到与检测器‘撞线’之间的时间，也就是离子的飞行时间，被高速检测器记录下来。直观的说，重的分子应该比轻的分子‘飞’得慢，也就意味着到达检测器的时间也越长。所以，在离子带电荷数都相等的前提下，通过离子飞行时间可以反推出其质荷比。这里我们有一个更详细的解释和推导。在tof飞行管的起始加速区，所有离子都会同时受到一个脉冲强电场，即不同质荷比的离子都得到同样的起始动能e。更准确来说，离子获得的动能与其带电荷量q成正比。电荷量相同的离子，e/q近似完全一致。动能e跟质量和速度的方程式：e = ½ mv2这也就意味着：e/q = ½ m/q v2 约等于恒定。因此，质荷比m/q较小的离子会以更快的速度地通过tof区域，更快到达检测器。仪器会高速测量每个离子从起始加速区到检测器的飞行时间，然后将其转换为质谱图：质荷比和信号强度。图2. 飞行时间质谱原理动画图。 每种离子都从脉冲电场中获得了相同的动能，以恒定速度通过无场漂移区（飞行管）。静电场反射镜（reflectron）大幅改善了因离子初始动能差异而导致的分辨率损失。检测器则高频率的记录不同时间点检测到的离子数。所有的离子‘飞行行程’都在微秒级别，也就意味上万趟‘飞行行程’累加在一起，最后形成了一秒的全谱图。上图中的动画持续了几秒钟。在仪器中，实际的离子飞行速度要快得多：每秒数万次飞行，每次飞行时间10到100微秒不等。一般情况下，我们无需每秒几万次的超高数据采集频率，因此通常会将数据累加成每0.1（10 hz）秒或者更长时间段的谱图。举例来说：当tof以两万次/秒的采集速率运行时，每2000次提取的数据可以积累到一张谱图当中，也就是10张谱图/秒的仪器响应。现代tof仪器采用了各种精妙的电子和机械设计来提高质量分辨率，包括静电场反射镜等部件。同时，从离子‘撞线’检测器到仪器屏幕上显示质谱之间的很多步骤也需系统设计和考虑。tofms快速‘全景’测量与每次测量中只记录单一质荷比离子的四级杆不同，飞行时间质谱每时每刻都在记录所有质荷比的离子的信号强度。tof同时检测所有离子的特质，相比于qms离子监测（sim）和全谱扫描都具有先天性的优越性。四极杆在扫描每个离子都需要一定的驻留时间（一般为0.1秒以上），这也意味着可能需要较长时间才能完成全谱扫描，继而导致较慢的测量速度，并损失大量有效信息。例如图3(左图)展示了用vocus 2r ptr-tof在4hz采集率下对志愿者单次呼气的测量结果。在这个简单的实验中，一共有241种不同的vocs化合物被定性定量。如果用四极杆质量分析仪来测量同样数量的离子，并假设使用0.25秒的单离子驻留时间，则需要至少一分钟的时间来完成测量。这也意味着，当志愿者的呼气动作完成时，四极杆全谱扫描还在进行中（图3(右图)。图3. 约1.5秒开始的单次呼气中的各物种时间序列。左图：用tofms实测得到的呼气结果。右图：同样的呼气试验，用四级杆质谱的模拟结果。图中标志点代表了每组数据对应的时间点。四级杆扫描的离子数目越多，对仪器灵敏度的影响越大在四级杆质谱的单个离子对应的停留时间中，所有其他离子都被丢弃。这会直接影响仪器整体的灵敏度。想象一下，对一个校准气瓶进行十秒钟的测量，一个四极杆和一个tofms质谱分别测量十个质荷比的离子。四极杆对每个质荷比的信号累积时间不超过1秒，而tofms对每个m/q的信号累积时间则为10秒。很明显，tofms将为每个离子累积更多的信号，因此在10秒的时间内具有相对于四级杆更高的灵敏度。 tof瞬时全谱确保不错过有效信息为了改善测量速率，四级杆可以只测量少量的特定离子(也称为选择离子监测模式sim)。值得注意的是，未被列入特定离子清单的离子可能包含重要信息。例如，图4展示了用tofwerk ei-tof以5谱每秒的采集频率测量的gc逸出物的质谱。为了完整的体现单个色谱峰，四极杆操作者一般选择不超过三个离子进行sim。另一方面，图中最大的色谱峰中包含的ei谱图含有200多个离子。相对于四级杆提供的少数几个离子，使用包含200多个离子的全谱图数据，与nist库的标准谱图匹配来进行峰识别的准确性要高的多。此外，使用sim的操作者必须非常确定他们对除样品目标物外的其他任何vocs不感兴趣。这一点对于非目标分析尤其重要，也是极难做到的，因为在非目标分析中，样品的确切成分是未知的。通过每时每刻测量所有离子，保存全谱数据，测量变得 “面向未来”：如果研究或新的应用表明一个新的分子是值得注意的，分析人员可以重新审视以前收集的tof数据，针对这些‘新’物种进行回溯分析。图4. ei-tof测得的gc气相色谱逸出物和相应的色谱峰。至少有六个色谱峰可以被清楚的识别出来，每个峰的宽度都小于三秒。图中蓝色、红色和黑色的数据点提出了模拟的四级杆在sim模式的测量效果。插图展示了强度最高的色谱峰所对应的包含200多种离子信息的nist ei谱图。不间断连续测量能更好的揭示样品中各离子的对应关系四极杆分析仪的结果是不连续的：这是因为每次只能扫描一个离子，而不是同时扫描所有离子。这种效应被简称为 “质谱偏斜”。如果样品的voc成分变化很快，就无法准确定量vocs之间的相对比例。这对于化学计量‘指纹’分析或大气污染物的溯源分析等应用都非常重要。举个例子，图5显示了一段vocus elf小精灵ptr-tof对环境空气中芳香烃的测量结果。该测量来自欧洲某城市的车载实验，被测空气的成分随时间和空间位置的变化而极快的变化。图5. 车载移动检测中芳香烃物质浓度秒级的变化曲线。右图中模拟的四级杆分析结果给污染物溯源和源谱图数据库建立都增加了很大的不确定性。苯、甲苯、二甲苯和更大的芳烃的相对比例一般可以用来表征污染物来源：在本案例中，汽油车尾气。如果使用相应的只有三个离子的四极杆测量结果，就无法准确确定不同芳烃的相对比例，后续的来源识别就变得更加困难。另一个飞行时间质谱检测器的好搭档是适用于元素及其同位素分析的电感耦合等离子体质谱仪（icp-ms）。在非连续进样时，icp-ms需要在较短时间内测量多种元素和它们对应的各同位素峰，这也是传统的四级杆检测器所不能实现的。上述应用场景包括有单颗粒分析或者快速（高达几百hz）激光剥蚀成像等。图6展示了一组在钢材质纳米颗粒中分析铬，铁，镍和钼等元素信息。单颗颗粒物所产生的信号时长不超过0.5毫秒。tofwerk的icptof （icp-ms搭配飞行时间检测器）能够可靠地表征这些纳米颗粒物的完整谱图信息，而四级杆检测器则受限于其同一时刻只能测量一种元素的劣势，会丢失很大一部分信息，同时对各元素之间的浓度相对比值也不能准确测量。图6. 用icptof r检测到的单个钢材质纳米颗粒中铬，铁，镍和钼随时间变化信号图。上半部分：每90微秒记录的单个钢纳米颗粒物的高时间分辨率信号。下半部分：模拟四级杆检测器记录的上述单颗粒物分析的实验结果。该套模拟结果是在假设四级杆单离子停留时间为90微秒的情形下。因为四级杆是依次扫描这四种元素信息，他们的灵敏度响应的减少了33倍。更重要的是，四级杆数据推导出的元素的相对浓度比值跟真实数字会有76%-270%的偏差！高质量分辨率是准确识别未知离子的必要条件之一四极杆质量分析仪的分辨力受限于四极杆的加工精度和电子器件的性能。四极杆分析仪通常是以单位质量分辨率来操作的。即使是目前市场上非常高端的四极杆，其分辨力也只有r=m/dm（fwhm）=3000-4000th/th，这还是在大幅降低仪器灵敏度的情况下。图7将单位质量分辨率的ptr四极杆谱图与分辨力为r=5000 th/th的vocus s ptr-tof谱图进行了详细对比。在单位质量分辨率下，无法区分同量异位化合物。同量异位化合物具有相同的标称质量，但元素组成不同。同量异位化合物在样品中会有不同的随时间变化曲线，能够对它们分别测量并定量对分析结果的精确性非常重要（图8）。图8. 具有5000分辨率的vocus s ptr-tof的测量数据。在69质荷比的三个同量异位离子信号对应的完全不同的时间序列。底图展示了特定时间点上的节选谱图：高质量分辨率将这三种离子清楚的解析开来。高质量分辨率提供的精确质量信息更重要是用来确定离子峰的元素组成。这对化合物的鉴定至关重要，而这也是单位质量分辨率无法做到的。在图9中，高质量分辨率（5000 th/th）和高相对质量精度（5ppm以内）可以帮助我们把97.045 th处检测到的离子鉴别为氟苯而不是3-糠醛(97.028 th)或2-乙基呋喃(97.065 th)。图9. 高质量分辨率和高质量精度保证了离子定性定量的高准确性。结论综上所述，飞行时间质谱仪相对于四级杆分析仪的优势是显而易见的。单个样品的测量速度更快，而且不会有”质谱偏斜”效应。对于同一个质量范围，tof分析仪相对于四级杆有更好的灵敏度。因为每时每刻都在记录‘全景’谱图，不会错过或者丢失任何可能的重要信息。最后，tof的高质量分辨率可以鉴别同量异位化合物并精确推导出元素组分。 来源：tofwerk

您是否想了解飞行时间质谱仪（TOFMS）和四极杆质谱仪（QMS）的区别，比较两者的性能以及了解这些参数对您的应用案例可能产生的具体影响？总体而言，飞行时间质谱比四极杆质谱仪具有先天的性能优势。TOFMS采集瞬时全谱信息，大幅提升了仪器的分析速度和灵敏度，确保任何重要信息不会丢失并允许回溯分析，更容易鉴别未知分析物和解析测量结果。更重要的是，TOFMS具备的超高质量分辨率和高精确质量更利于复杂基体中未知物种的准确鉴别，详见后文。参数对比飞行时间质谱TOFMS级杆质谱QMS Mass Analyzer数据采集同时记录所有离子（全谱）离子筛：同一时段只能记录一种离子采集速度1000Hz全谱1000Hz单个离子质量分辨率R = M/rM10’000可分辨同量异位素峰可精确推导化学式单质量数分辨率不可分辨同量异位素峰相对精确质量rM/M1000质量数时，4 ppm = 4 mTh/Th精确质量rM0.001 Th at 300 Th0.5 Th质量范围1 Th 到 10000 Th通常为10 Th 到 500 Th四极杆和TOF质量分析仪的工作原理？四极杆和飞行时间(TOF)质量分析仪实现对不同质荷比(m/Q)的离子分离的原理截然不同，这从根本上导致了两者检测能力的巨大差异。四级杆质量分析仪四极杆质量分析仪简单来说是一个‘离子筛’：在同一时刻，有且仅有特定m/Q值的离子才能通过四极杆被后端检测器检测到。第二步，通过挑选或者逐个扫描测量质荷比来获得部分或者完整谱图。图1是一个简单的四级杆原理动图：射频RF电场将离子聚焦在四级杆的轴心；叠加的直流DC电场用于破坏离子飞行轨迹的稳定性，并随后将它们从四极杆中弹出。通过调节这两个电场的强度，可使得只有一个较小m/Q范围的离子保持稳定的飞行轨迹从而顺利通过四级杆。该质荷比范围外的其他离子将因不稳定而损失掉（被过滤掉）。然后，在整个m/Q质荷比范围内扫描特定或者每个离子的质荷比，就可以记录部分或者完整质量谱图。产生射频RF场的电子器件的电压输出是有物理上限的，也就相应限定了四级杆所能测量的质荷比的上限范围。图1. 四级杆原理动画图。同一时间，只有特定m/Q值的离子才能通过；其他离子都会被‘丢’掉。这里的动图中，选择性离子检测（SIM）用来测量了三个较小质荷比的离子（蓝色、黄色和灰色），而质荷比最大的离子（红色）则一直不在筛选范围之内，可理解为没有被检测到。飞行时间质量分析器TOF分析仪则是根据离子通过特定区域（通常称为飞行管）时不同的飞行速度来达到离子分离的效果。整个过程有点类似于一场跑步比赛：一组离子在起点被加速（比赛开始），然后以匀速通过无场飞行管（赛跑过程）漂移到检测器（终点线）。从飞行管起点到与检测器‘撞线’之间的时间，也就是离子的飞行时间，被高速检测器记录下来。直观的说，重的分子应该比轻的分子‘飞’得慢，也就意味着到达检测器的时间也越长。所以，在离子带电荷数都相等的前提下，通过离子飞行时间可以反推出其质荷比。这里我们有一个更详细的解释和推导。在TOF飞行管的起始加速区，所有离子都会同时受到一个脉冲强电场，即不同质荷比的离子都得到同样的起始动能E。更准确来说，离子获得的动能与其带电荷量Q成正比。电荷量相同的离子，E/Q近似完全一致。动能E跟质量和速度的方程式：E = &half mv2这也就意味着：E/Q = &half m/Q v2 约等于恒定。因此，质荷比m/Q较小的离子会以更快的速度地通过TOF区域，更快到达检测器。仪器会高速测量每个离子从起始加速区到检测器的飞行时间，然后将其转换为质谱图：质荷比和信号强度。图2. 飞行时间质谱原理动画图。每种离子都从脉冲电场中获得了相同的动能，以恒定速度通过无场漂移区（飞行管）。静电场反射镜（reflectron）大幅改善了因离子初始动能差异而导致的分辨率损失。检测器则高频率的记录不同时间点检测到的离子数。所有的离子‘飞行行程’都在微秒级别，也就意味上万趟‘飞行行程’累加在一起，最后形成了一秒的全谱图。上图中的动画持续了几秒钟。在TOFWERK仪器中，实际的离子飞行速度要快得多：每秒数万次飞行，每次飞行时间10到100微秒不等。一般情况下，我们无需每秒几万次的超高数据采集频率，因此通常会将数据累加成每0.1（10 Hz）秒或者更长时间段的谱图。举例来说：当TOF以两万次/秒的采集速率运行时，每2000次提取的数据可以积累到一张谱图当中，也就是10张谱图/秒的仪器响应。现代TOF仪器采用了各种精妙的电子和机械设计来提高质量分辨率，包括静电场反射镜等部件。同时，从离子‘撞线’检测器到仪器屏幕上显示质谱之间的很多步骤也需系统设计和考虑。TOFMS快速‘全景’测量与每次测量中只记录单一质荷比离子的四级杆不同，飞行时间质谱每时每刻都在记录所有质荷比的离子的信号强度。TOF同时检测所有离子的特质，相比于QMS离子监测（SIM）和全谱扫描都具有先天性的优越性。四极杆在扫描每个离子都需要一定的驻留时间（一般为0.1秒以上），这也意味着可能需要较长时间才能完成全谱扫描，继而导致较慢的测量速度，并损失大量有效信息。例如图3(左图)展示了用Vocus 2R PTR-TOF在4Hz采集率下对志愿者单次呼气的测量结果。在这个简单的实验中，一共有241种不同的VOCs化合物被定性定量。如果用四极杆质量分析仪来测量同样数量的离子，并假设使用0.25秒的单离子驻留时间，则需要至少一分钟的时间来完成测量。这也意味着，当志愿者的呼气动作完成时，四极杆全谱扫描还在进行中（图3(右图)）。图3. 约1.5秒开始的单次呼气中的各物种时间序列。左图：用TOFMS实测得到的呼气结果。右图：同样的呼气试验，用四级杆质谱的模拟结果。图中标志点代表了每组数据对应的时间点。四级杆扫描的离子数目越多，对仪器灵敏度的影响越大在四级杆质谱的单个离子对应的停留时间中，所有其他离子都被丢弃。这会直接影响仪器整体的灵敏度。想象一下，对一个校准气瓶进行十秒钟的测量，一个四极杆和一个TOFMS质谱分别测量十个质荷比的离子。四极杆对每个质荷比的信号累积时间不超过1秒，而TOFMS对每个m/Q的信号累积时间则为10秒。很明显，TOFMS将为每个离子累积更多的信号，因此在10秒的时间内具有相对于四级杆更高的灵敏度。TOF瞬时全谱确保不错过有效信息为了改善测量速率，四级杆可以只测量少量的特定离子(也称为选择离子监测模式SIM)。值得注意的是，未被列入特定离子清单的离子可能包含重要信息。例如，图4展示了用Tofwerk EI-TOF以5谱每秒的采集频率测量的GC逸出物的质谱。为了完整的体现单个色谱峰，四极杆操作者一般选择不超过三个离子进行SIM。另一方面，图中最大的色谱峰中包含的EI谱图含有200多个离子。相对于四级杆提供的少数几个离子，使用包含200多个离子的全谱图数据，与NIST库的标准谱图匹配来进行峰识别的准确性要高的多。此外，使用SIM的操作者必须非常确定他们对除样品目标物外的其他任何VOCs不感兴趣。这一点对于非目标分析尤其重要，也是极难做到的，因为在非目标分析中，样品的确切成分是未知的。通过每时每刻测量所有离子，保存全谱数据，测量变得 “面向未来”：如果研究或新的应用表明一个新的分子是值得注意的，分析人员可以重新审视以前收集的TOF数据，针对这些‘新’物种进行回溯分析。图4. EI-TOF测得的GC气相色谱逸出物和相应的色谱峰。至少有六个色谱峰可以被清楚的识别出来，每个峰的宽度都小于三秒。图中蓝色、红色和黑色的数据点提出了模拟的四级杆在SIM模式的测量效果。插图展示了强度最高的色谱峰所对应的包含200多种离子信息的NIST EI谱图。不间断连续测量能更好的揭示样品中各离子的对应关系四极杆分析仪的结果是不连续的：这是因为每次只能扫描一个离子，而不是同时扫描所有离子。这种效应被简称为 “质谱偏斜”。如果样品的VOC成分变化很快，就无法准确定量VOCs之间的相对比例。这对于化学计量‘指纹’分析或大气污染物的溯源分析等应用都非常重要。举个例子，图5显示了一段Vocus Elf小精灵PTR-TOF对环境空气中芳香烃的测量结果。该测量来自欧洲某城市的车载实验，被测空气的成分随时间和空间位置的变化而极快的变化。图5. 车载移动检测中芳香烃物质浓度秒级的变化曲线。右图中模拟的四级杆分析结果给污染物溯源和源谱图数据库建立都增加了很大的不确定性。苯、甲苯、二甲苯和更大的芳烃的相对比例一般可以用来表征污染物来源：在本案例中，汽油车尾气。如果使用相应的只有三个离子的四极杆测量结果，就无法准确确定不同芳烃的相对比例，后续的来源识别就变得更加困难。另一个飞行时间质谱检测器的好搭档是适用于元素及其同位素分析的电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）。在非连续进样时，ICP-MS需要在较短时间内测量多种元素和它们对应的各同位素峰，这也是传统的四级杆检测器所不能实现的。上述应用场景包括有单颗粒分析或者快速（高达几百Hz）激光剥蚀成像等。图6展示了一组在钢材质纳米颗粒中分析铬，铁，镍和钼等元素信息。单颗颗粒物所产生的信号时长不超过0.5毫秒。TOFWERK的icpTOF（ICP-MS搭配飞行时间检测器）能够可靠地表征这些纳米颗粒物的完整谱图信息，而四级杆检测器则受限于其同一时刻只能测量一种元素的劣势，会丢失很大一部分信息，同时对各元素之间的浓度相对比值也不能准确测量。图6. 用icpTOF R检测到的单个钢材质纳米颗粒中铬，铁，镍和钼随时间变化信号图。上半部分：每90微秒记录的单个钢纳米颗粒物的高时间分辨率信号。下半部分：模拟四级杆检测器记录的上述单颗粒物分析的实验结果。该套模拟结果是在假设四级杆单离子停留时间为90微秒的情形下。因为四级杆是依次扫描这四种元素信息，他们的灵敏度响应的减少了33倍。更重要的是，四级杆数据推导出的元素的相对浓度比值跟真实数字会有76%-270%的偏差！高质量分辨率是准确识别未知离子的必要条件之一四极杆质量分析仪的分辨力受限于四极杆的加工精度和电子器件的性能。四极杆分析仪通常是以单位质量分辨率来操作的。即使是目前市场上非常高端的四极杆，其分辨力也只有R=M/dM（FWHM）=3000-4000Th/Th，这还是在大幅降低仪器灵敏度的情况下。图7将单位质量分辨率的PTR四极杆谱图与分辨力为R=5000 Th/Th的Vocus S PTR-TOF谱图进行了详细对比。图7. 质子转移反应QMS和TOF谱图对比。在单位质量分辨率下，无法区分同量异位化合物。同量异位化合物具有相同的标称质量，但元素组成不同。同量异位化合物在样品中会有不同的随时间变化曲线，能够对它们分别测量并定量对分析结果的精确性非常重要（图8）。图8. 具有5000分辨率的Vocus S PTR-TOF的测量数据。在69质荷比的三个同量异位离子信号对应的完全不同的时间序列。底图展示了特定时间点上的节选谱图：高质量分辨率将这三种离子清楚的解析开来。高质量分辨率提供的精确质量信息更重要是用来确定离子峰的元素组成。这对化合物的鉴定至关重要，而这也是单位质量分辨率无法做到的。在图9中，高质量分辨率（5000 Th/Th）和高相对质量精度（5ppm以内）可以帮助我们把97.045 Th处检测到的离子鉴别为氟苯而不是3-糠醛(97.028 Th)或2-乙基呋喃(97.065 Th)。图9. 高质量分辨率和高质量精度保证了离子定性定量的高准确性。结论综上所述，飞行时间质谱仪相对于四级杆分析仪的优势是显而易见的。单个样品的测量速度更快，而且不会有”质谱偏斜”效应。对于同一个质量范围，TOF分析仪相对于四级杆有更好的灵敏度。因为每时每刻都在记录‘全景’谱图，不会错过或者丢失任何可能的重要信息。最后，TOF的高质量分辨率可以鉴别同量异位化合物并精确推导出元素组分。

安捷伦科技为色谱工作者推出单四极杆质谱检测器6120VL MS 可提供质量确认、提高灵敏度和选择性 2014 年 6 月 16 日，北京 — 安捷伦科技公司（纽约证交所：A）今日推出 6120VL，这是一款基于安捷伦成熟的单四极杆液质联用技术的入门级质谱检测器。这一超值的新型单四极杆质谱系统与安捷伦的 UHPLC 系统完整连接，能让学术研究、工业和药物分析实验室受益于质谱检测器的分析优势。 “对于很多液相色谱工作者来说，UV 或光电二极管阵列检测器已不能满足他们的需求，他们需要更高的灵敏度和选择性，因此质谱检测器正成为越来越重要的选择，”安捷伦 LC/MS 市场部的高级总监 David Edwards 说道。“Agilent 6120VL 是单四极杆质谱系统，能够满足液相色谱系统用户对高灵敏度和高特异性的质谱检测的需求。” 6120VL 是一款针对安捷伦液相色谱系统的高效质谱检测器，包括 1260 Infinity液相色谱系统和 1290 Infinity 液相色谱系统。6120VL 是基于成熟、稳定、可靠的6120 SQ 仪器制造而成。安捷伦新的 OpenLAB 色谱数据系统软件可以支持高通量实验室，新的 eLearning 工具将简化对新用户的培训。关于安捷伦科技公司 安捷伦科技公司（纽约证交所：A) 是全球领先的测试测量公司，同时也是化学分析、生命科学、诊断、电子和通信领域的技术领导者。公司拥有 20600 名员工，遍及全球 100 多个国家，为客户提供卓越服务。在 2013 财政年度，安捷伦的净收入达到 68 亿美元。如欲了解关于安捷伦的详细信息，请访问：www.agilent.com。 2013 年 9 月 19 日，安捷伦宣布将通过对旗下电子测量公司进行免税剥离，分拆为两家上市公司的计划。分拆后的电子测量公司命名为是德科技 (Keysight Technologies, Inc.)，此次分拆预计将于 2014 年 11 月初完成。 编者注：更多有关安捷伦科技公司的技术、企业社会责任和行政新闻，请访问安捷伦新闻网站：www.agilent.com.cn/go/news。

2015年09月02日，日立高新技术公司高效液相色谱仪Chromaster-新型质谱检测器Chromaster5610联用仪在大连化学物理研究所顺利安装使用。 中国科学院大连化学物理研究所创建于1949年3月，是一个应用研究与基础研究并重、具有较强技术开发实力、承担国家和企业重大项目为主的化学化工研究所。 此次，我们在合作研究单位大连化学物理研究所安装的日立高效液相色谱仪Chromaster-新型质谱检测器Chromaster5610联用仪，希望能够帮助用户更轻松地获得更好的分析结果。安装培训中日立高新技术工程师介绍了日立新型质谱检测器的优势特点，以及如何帮助用户解决分析中的一些实际问题。用户表示此仪器对他们的工作帮助很大，对其实用性表示了极大的认可。 日立新型质谱检测器Chromaster56101) 不需要排气管道　因为最大限度地控制了从质谱检测器的排放废弃体积，所以不需要排气管道。（*测量有毒物质等时，还需要排气管道。）2) 紧凑的设计，实现了和LC同等的安装面积可以安装在常规的实验台上。3) 降低N2的使用量通过减少引进离子源的溶剂量，N2最大使用量3ml/min,大大降低成本。(也可使用N2发生器或N2高压罐） 关于日立新型质谱检测器Chromaster5610,请参考链接:http://www.instrument.com.cn/netshow/SH102446/C223442.htm 关于日立高新技术公司： 日立高新技术公司，于2013年1月，融合了X射线和热分析等核心技术，成立了日立高新技术科学。以“光”“电子线”“X射线”“热”分析为核心技术，精工电子将本公司的全部股份转让给了株式会社日立高新，因此公司变为日立高新的子公司，同时公司名称变更为株式会社日立高新技术科学，扩大了科学计测仪器领域的解决方案。日立高新技术集团产品涵盖半导体制造、生命科学、电子零配件、液晶制造及工业电子材料，产品线更丰富的日立高新技术集团，将继续引领科学领域的核心技术。更多信息敬请关注：http://www.instrument.com.cn/netshow/SH102446/

日前，广东省测量控制技术与装备应用促进会发布T/GDCKCJH 046—2021《氦质谱检漏仪性能要求与检测方法》团体标准，并于2021年12月17日起正式实施。标准详细信息标准状态 现行标准编号 T/GDCKCJH 046—2021中文标题 氦质谱检漏仪性能要求与检测方法英文标题 Performance requirements and test method for helium mass spectrometer leak detector国际标准分类号 17.120.01 流体流量的测量综合中国标准分类号 N68国民经济分类 M732 工程和技术研究和试验发展发布日期 2021年12月17日实施日期 2021年12月17日起草人 刘洪华、冯周、刘浩、汤文广、彭水勇、曾宏勋、石霞、邓军、许亮、赖海梁、彭强、高磊、廖桃兴、谭贝、李尚虹、王刚、张勇、颜训雄、曾海钦、肖岩、刘春平起草单位 深圳天溯计量检测股份有限公司、深圳市中测计量检测技术有限公司、深圳市华溯智慧计量研究院范围 本文件适用于以质谱分析法作为检测手段的检漏仪性能检测，其他检漏仪可参考使用。主要技术内容 本文件规定了氦质谱检漏仪的术语和定义、性能要求及检测方法。是否包含专利信息 否标准文本标准下载链接：https://www.instrument.com.cn/download/shtml/1014901.shtml

在我国，大部分饮用水水源处于自然之中，经消毒后被送进千家万户。然而，无论是水源的纯净性还是消毒过程的完善性，饮用水都可能存在风险物质，对人体健康造成危害。今年10月，我国正式实施GB/T 5750-2023《生活饮用水标准检验方法》，为保障饮用水质量提供更科学的检测指导。时隔16年的第二次修订，GB/T 5750-2023的突出特点在于显著扩展了质谱技术的应用范围。相比于06版，23版中的质谱方法数量从3个扩展至33个，测定化合物的种类也从233个增加到了453个，自动化、高通量的质谱方法成为水质检验的重要手段。仪器信息网特别建立“《生活饮用水标准检验方法》——质谱篇”话题，聚焦质谱技术在生活饮用水检测工作相关的最新应用解决方案，以增强业界质谱专家和技术人员、疾控中心相关机构工作者之间的信息交流，同时向仪器用户提供饮用水检测领域更丰富的质谱产品、技术解决方案。本文邀请到广州禾信仪器股份有限公司应用工程师卢思捷分享质谱技术在生活饮用水检测中的应用。优质产品与创新应用，构建饮用水质量的坚固屏障广州禾信仪器股份有限公司（简称“禾信仪器”）是国内最早成立的专业质谱民营企业，以坚实的质谱正向研发技术为基础，自主研制出高灵敏度、稳定性和出色耐用性的气相色谱质谱仪、液相色谱三重四极杆质谱联用仪和电感耦合等离子体质谱仪等质谱产品，能够准确测量水中复杂的化学成分和微量污染物，应用解决方案在新版饮用水标准检验方法中具备高度适配性，助力提高水质检验和评估能力。着眼于最新版饮用水标准检验方法的颁布和实施，禾信仪器发挥积累的技术优势，已开发出更全面、多样化的测定方案。为方便用户获取相关信息，特别制作了《禾信仪器应对生活饮用水卫生标准解决方案》应用文集（点击链接获取更多解决方案）。应用文集提供了详细的技术指导，涵盖了多种水质常规检测及科研方向的需求，帮助用户充分理解和应用最新的饮用水标准检验方法，满足广大分析者的实际需要。01 GCMS测定饮用水中的土臭素和2-甲基异莰醇1 前言《中国生活饮用水卫生标准》（GB 5749）最新征求意见稿规定了两种恶臭成分的最高限值为10 ng/L，由于这两种物质存在对饮用水的感官特性和饮用者接受度的影响，其鉴定、定量和去除成为水质保障必不可少的环节。2 实验部分仪器配置：GCMS 1000气相色谱-质谱联用仪，PAL多功能全自动样品前处理平台2.1制样步骤在20 mL顶空瓶中加入1.5 g氯化钠和10 mL待测水样，加入适量的标准品及内标，旋紧瓶盖，摇匀后等待上机测试。3 结果3.1 饮用水加标实验总离子流图图1 饮用水加标实验总离子流图（100 ng/L）[1] 2-异丁基-3-甲氧基吡嗪[2] 2-甲基异莰醇[3] 土素素图2 重复性谱图4 结论采用禾信GCMS 1000分析了自来水的土臭素和2-甲基异莰醇。实验结果：两种目标物的线性相关系数R2均大于0.999；自来水加标精密度RSD在2.64%-5.70%范围；自来水基质加标回收率在99.0%-106.0%范围；目标物方法检出限在2.17 ng/L-3.13 ng/L范围内。上述结果表明结果满足标准的要求，禾信GCMS 1000具有优异的重现性和检测灵敏度，其解决方案满足检测要求。02 GCMS分析生活饮用水中半挥发性有机化合物1 前言饮用水中的有害半挥发性有机物，如酚类、苯胺类、多环芳烃、酞酸酯类等对环境破坏很大，其中多环芳烃具有强致癌性，酞酸酯类物质主要属于环境激素污染物。如果长期接触，会造成人体慢性中毒，引发癌症，严重危害人体健康。2 实验部分2.1 仪器和设备气相色谱质谱仪：禾信GCMS 1000；2.2 样品前处理将样品通过固相萃取装置，将半挥发性有机物保留，后使用溶剂将其洗脱，除水后浓缩定容，上放置GCMS上分析。3 结果与讨论3.1仪器性能评价通过微量注射器移取1 μL浓度为50 mg/L的4-溴氟苯（BFB）溶液，得到BFB质谱图，对质谱图进行离子丰度评价。评价结果见图3，BFB各离子丰度比均符合标准要求。图3 BFB性能评价结果3.2 标准谱图和物质信息半挥发性有机物及其替代物浓度均2.0 mg/L，内标物的浓度均为2.0 mg/L，实验总离子流图见图4。图4 半挥发性有机物及其替代物和内标总离子流图（2.0 mg/L）4 结论本文依据GB/T 5750.8-2023《生活饮用水标准检验方法 第8部分：有机物指标》附录B，采用禾信GCMS 1000对生活饮用水进行加标回收实验，结果显示7种半挥发性有机物的线性相关系数R2均大于0.990；生活饮用水基质加标精密度在0.60%-8.4%，加标回收率在75.3%-127.0%范围内，方法检出限为0.004-0.011 μg/L，均符合标准要求。上述结果表明禾信GCMS 1000具有优异的重现性和检测灵敏度，满足检测需求。03 LC-TQ测定水质中37种抗生素等药物 1 前言由于抗生素废水具有生物毒性大、含有抑菌物质等特点，经过长时间可能会发展为人类难以解决的“超级细菌”，给人类带来严重的疾病。固相萃取/液相色谱-质谱联用法作为一种适用范围广、检测效率高的处理抗生素废水的方法受到广泛关注。2 实验部分2.1 仪器和设备仪器配置：LC-TQ 5200三重四极杆-液相色谱质谱联用仪色谱柱：Waters ACQUITY UPLC HSS T3（100×2.1mm，1.8μm）3 结果3.1 标准谱图和物质信息图5 37种目标物（100 ng/mL）和内标（50 ng/mL）总离子流图4 结论本文依据《水质 抗生素等药物的测定 固相萃取/液相色谱-三重四极杆质谱法》SOP文件，采用禾信LC-TQ 5200多反应分段监测法分析了自来水样品中37种抗生素类药物残留含量。实验结果显示：在2~200 μg/L的浓度范围内，37种抗生素药物的标准曲线相关系数R2均大于0.99；加标精密度RSD在1.32%~14.0%范围内；加标平均回收率在45.3%~131.27%范围内；本方法中37种目标物的方法定量限为0.2~4.7 ng/L ；定性目标物的特征峰保留时间和相对离子对丰度比及其相对误差均符合标准要求。上述结果表明禾信LC-TQ 5200具有优异的重现性和检测灵敏度，完全满足《水质 抗生素等药物的测定 固相萃取/液相色谱-三重四极杆质谱法》SOP文件的要求。

毒品问题长年困扰全球，毒品泛滥已成为世界性的公害，它消耗大量的社会财富，影响人类的安宁和社会稳定。主要表现为：犯罪率上升、损害国民经济、阻碍社会经济发展、人力资源的损失、对生态环境的破坏等。随着毒物和毒品种类的大幅度增大，对涉毒案件的侦查检验要求也越来越高。近两年来，我国对于毒品检测领域加大了监管力度，发布并实施的毒品检测国家标准、行业标准已超过二十项。吸食毒品不仅是对吸毒者本身的伤害，甚至对家庭、社会都有很大的危害。毒品问题不断加剧，新型毒品种类越来越多，在生活用品、食品中的伪装更是层出不穷，让禁毒形势越来越紧张，标准频繁颁布说明执法部门对于禁毒鉴毒的技术和设备有迫切的需求。在此背景下，仪器信息网特别建立“质谱在毒品分析领域的技术应用进展”专题，聚焦质谱技术在毒品检测领域的最新应用，以增强业界质谱专家和技术人员、司法公安相关机构工作者之间的信息交流，同时向仪器用户提供毒品分析领域更丰富的质谱产品、技术解决方案。本文特别邀请到宁波盘福生物科技有限公司来谈谈他们在该领域推出的一系列产品技术及解决方案。目前，随着涉毒犯罪样品取证的高速发展，公安部刑侦局拟制定刑事技术国家标准15项，拟制定行业标准89项，拟制定的行业标准气质联用技术32项，液质联用技术40项，仅有6项不用质谱联用技术，多数依靠质谱仪器对样品进行检测分析，并获得准确可信的分析结果。质谱技术具有强大的定性分析能力，并且有着快速、微量、准确测量物质相对分子质量的优点，在毒品检测领域受到了重视。但由于传统质谱在进行检测时需要繁复的样品前处理，这不仅花费了大量的时间，还极易造成样品的破坏和损失，增加了检验的难度和风险，降低了检测的准确性。针对以上传统质谱仪的不足之处以及行业标准中对各类基质中的毒品检测（如毛发、污水、血液、尿液等生物样品）的不同要求，宁波盘福生物科技有限公司推出了便携式现场快速筛查质谱仪QitVenture 6和QitVenture 6 E两款机型，能够在现场对可疑人员的毛发、血液、尿液进行检测，其中的便携式质谱技术实现对样品进行实时分析，大幅度减少了样品前处理和样品分析周期，还减少了样品的损耗和其他物质的不良影响，避免了运输等情况造成的误差。便携式现场快速筛查质谱仪QitVenture 6和QitVenture 6 E均采用了稳定高效率的串联质谱技术，使得定性能力进一步增强，降低检出的假阳性。便携式快速筛查质谱仪从QitVenture 6到QitVenture 6 E的升级，在原本基础上保留了特有的离子阱质量分析器、电子倍增器检测器、分子泵和隔膜泵构成的真空系统，在体积和外观上更加符合便携式的要求，小巧、轻便、便于携带；在操作界面方面新建了图形化的一键式操作，让用户在使用时带来便利；在质量范围方面也做了调整，由原来的80-1000amu到现在的40-500amu，精准把控常见毒品。缩小了质量范围，提升了灵敏度，又一次降低了检出限，从而提高了质量分辨率，从≤1 amu提高到≤0.5 amu。数据库选配毒品数据库或自建谱库，让对毒品的定性能力更加准确，在现场快速定性分析中极具优势。盘福生物便携式快速筛查质谱仪 QitVenture 6社会案件错综复杂，但是俗话说“魔高一尺道高一丈”，针对各种刑侦需求的检测技术也在不断发展，提高我国刑侦鉴毒能力，将检测仪器作为我们强有力的武器，打击毒品犯罪，打赢健康保卫战。随着化学技术的发展与新技术的成熟，毒品检测方法将日趋丰富和完善，毒品检测在禁毒工作中将发挥更大的作用。在未来毒品检测工作中，我们将积极提升自身质谱技术水平，识破吸毒、贩毒者的伎俩，让毒品无处遁形。当下，在毒品问题全球化的大背景下，毒情形势日益严峻，芬太尼类、合成大麻素类、卡西酮类等新型毒品更新换代速度极快，毒品毒物的检测判定作为执法依据变得尤为关键，加之毒品成瘾机理领域还有很多亟待科学解答的内容，也对分析方法提出了更高要求。

4月14日，复旦大学公开招标购买1套超高分辨质谱测量分析系统，预算500万元。　　项目编号：0705-2140*****811　　项目名称：复旦大学超高分辨质谱测量分析系统采购国际招标　　采购需求：　　1、招标条件　　项目概况：超高分辨质谱测量分析系统采购　　资金到位或资金来源落实情况：本次招标所需的资金来源已经落实　　项目已具备招标条件的说明：已具备招标条件　　2、招标内容：　　招标项目编号：0705-2140*****811　　招标项目名称：超高分辨质谱测量分析系统采购　　项目实施地点：中国上海市　　招标产品列表(主要设备)：序号产品名称数量简要技术规格备注1超高分辨质谱测量分析系统1套仪器分辨率不小于：400,000 FWHM预算金额：人民币500万元 合同履行期限：签订合同后3个月内　　合同履行期限：签订合同后3个月内　　本项目( 不接受 )联合体投标。　　开标时间：2021-05-07 10:30(北京时间)

近年来，质谱技术在临床检验领域的应用快速发展，受到业界的广泛关注，被业内人士认为是未来质谱应用的蓝海市场。据了解，2021年全球质谱临床检验应用市场规模约150亿美元，行业增速近20%。这其中，美国临床质谱检验市场规模约为55亿美元，已占据其整体医学检验市场15%左右；而中国质谱临床检验则刚刚起步，在整体医学检验市场占比仅为1-2%，渗透率较低，未来市场潜力巨大。然而，尽管质谱技术在检测灵敏度、特异性、分析速度、多指标同时检测等方面有非常强的优势，并在新生儿遗传代谢病筛查、维生素及激素、治疗药物检测、微生物鉴定等领域已展现出其强大的发展潜力，但临床质谱的推进之路却没那么好走。一方面，相对于传统的免疫检测，质谱仪操作相对复杂、对从业人员知识和技能要求较高，对于传统临床检验从业者提出了很大挑战。另一方面，与传统的分析化学领域不同，应用于临床检测领域的技术不仅要能够满足对物质检测特异性的要求，还要能够满足临床检验对于准确性、重复性和线性度等要求，这对于质谱仪器供应商也提出了新要求。但是，随着临床质谱的优势不断凸显，国内越来越多的医学检验实验室及质谱制造商开始着眼于此。近期，仪器信息网就特别采访了北京和合医学诊断技术股份有限公司研发部总监贾永娟及岛津分析计测事业部营业部北京区域经理姚建国及岛津分析计测技术部经理张新宇，探究在临床质谱这一新蓝海市场，质谱仪器厂商和临床质谱实验室是如何携手探索这一新路程。采访现场和合诊断——专注于临床质谱检验 不断拓展应用范围当下，国内临床检验的市场虽然以公立医院检验科为主，但第三方医学检验机构也在不断兴起。相对于传统，特别是规模较小的医院，第三方医学实验室在成本控制和专业化程度方面具有优势，很多大型第三方医学检验机构在检验项目种类、效率和水平方面都要领先于医院检验科。在临床质谱兴起的这些年，很多第三方检验实验室走在了前面，北京和合医学诊断技术股份有限公司（以下简称和合诊断）就是国内率先开展临床质谱的第三方医学检验机构之一。和合诊断成立于2010年12月，尤以开展高效液相色谱、串联质谱法检测擅长，是国内以色谱、质谱分析技术为主的医学检验平台中的头部企业。目前，和合诊断可提供临床化学和分子遗传学检验专业的百余项检测项目，如与疾病诊断相关的血清维生素类定量测定、大分子、小分子精确测量测定、氨基酸、有机酸、脂肪酸定量检测，蛋白质、代谢组学产物分析以及生物等效性(BE)、药代动力学(PK)等。累计服务人次超过1000万，为全国30余个省市地区的2000余家二甲级以上，500家以上三甲级医疗机构提供差异化检测服务。北京和合医学诊断技术股份有限公司研发部总监贾永娟据贾永娟介绍，除了上述检测项目之外，和合诊断研发部以现有项目为基础，围绕大质谱平台的发展主题，全面开展新检测项目的开发与创新计划。包括丰富维生素检测、血药浓度检测、体内小分子代谢物检测、代谢组学、核酸质谱检测以及蛋白质谱检测等等。特别是在代谢组学方面，和合诊断引进串联质谱技术对氨基酸、脂肪酸等代谢紊乱相关的遗传代谢病进行临床研究。在大量临床检测的基础上拓展了代谢组学的相关研究，开发了同时检测血清中多种氨基酸及酰基肉碱浓度的方法，并应用于肺癌代谢组学研究，寻找到与肺癌相关的血清生物标志物。同时建立了基于生物标志物的肺癌诊断模型，具有良好的敏感性及特异性。提到临床质谱的未来发展前景，贾永娟表示，精确诊断是精准医疗的重要前提，作为生物样本内小分子分析的金标准方法，质谱技术是精准诊断实现过程中不可或缺的工具，也是临床检验技术重要的发展方向。近年来，精准医疗在逐步获得国际医疗机构认可和重视的同时，质谱技术在临床检测中的需求也越来越大。而和合诊断也随着行业发展而飞速发展，从2010年公司成立至今，和合诊断已在全国布局21家子、分公司，拥有200多台套全球领先的实验室检测设备这其中液质联用仪占了很大的比例。作为和合诊断最重要的生产工具之一，串联四极杆液质联用仪在公司的日常工作中发挥着举足轻重的作用。贾永娟也表示，目前和合诊断拥有岛津LCMS8030、8040、8045、8050等多种型号的液质联用仪多达40台，公司业务的开展离不开岛津的支持。岛津中国——看好临床检测市场 三位一体全面布局作为知名的质谱仪器制造商，岛津也早早看到了临床质谱的市场前景。岛津分析计测事业部营业部北京区域经理姚建国表示，作为化学分析仪器中的“明珠”，质谱仪具有非常多的优点：高精度、高灵敏度、高通量、抗干扰能力强等。现在，医疗诊断要求越来越严格，如何更快、更有效检测生物标记物是临床检验的研究重点。而质谱相较于传统免疫等一对一检验手段，检测限更低、结果更准确，同时可一次性检测多个指标， 具有极大的发展空间。过去，医生及临床检验人员对质谱技术了解比较有限，但随着交叉学科的发展，质谱技术跨界发展已经成了大趋势。岛津分析计测事业部营业部北京区域经理姚建国姚建国表示，岛津除了大家熟悉的分析仪器业务之外，还有医疗器械相关业务，面向传统医学领域，生产CT，X光机等设备。基于此，岛津对于分析仪器及医疗市场都很了解。为了应对交叉学科跨界的需求，早在数年前，就在岛津日本总部联合分析仪器及医疗部门成立了健康事业部，借助双方力量，开展临床及大健康领域的前沿性研究。2018年，岛津针对临床检测需求，还开发了一款为实现血液及其他生物样品的自动化前处理系统-- CLAM-2030。CLAM-2030是基于岛津的广泛血凝分析仪的技术，只需简单放置采血管或其他样品管，系统就会自动完成对血样或其他样品的前处理，然后自动输送至 LCMS 进行分析。最大限度地减少人为误差和样品前处理的差异，有助于更安全性、更快、更简单的实现临床研究中高精度的工作流程。而针对国内的临床质谱市场，岛津围绕用户需求，制定了“三位一体”的全方位解决方案，从同位素试剂到仪器硬件，再到分析方法包提供给用户一个整体的解决方案；同时岛津还成立了面向临床的销售团队，来应对未来临床市场不一样的服务需求。“临床服务的需求和传统的化学分析是非常不同的。特别是医院，病人就在一旁等着结果，如果仪器出现问题，可能就会直接影响病人的健康甚至生命，所以临床检验对于仪器公司能否快速响应并且解决问题的时效性要求非常高，而岛津就针对此建立了一个相应的响应体系。”而正是早早建立的对临床质谱用户的全方位服务体系，使得岛津与和合诊断一拍即合，成为坚定的合作伙伴。携手共进——在临床质谱领域共成长谈到双方的合作，贾永娟表示，和合诊断与岛津建立了非常深厚的友谊，早在2010年左右，双方就已经进行了深入地交流。姚建国回顾了双方合作的开始，最初和合诊断提出了一个仪器需求，在跟很多厂商交流后发现市面上没有现成的产品可以完全满足。而岛津在交流的过程中认真了解了和合诊断的想法，针对他们的需求开发了一套专用的设备，最终完美契合了用户的需求。这种认真倾听用户需求，并千方百计设法去解决问题的做法，最终让双方成为深入的合作伙伴。贾永娟也提到，在多年合作中，岛津的维修工程师们给和合诊断留下了非常深的印象。质谱仪器进入实验室之后需要实验员悉心的维护更需要工程师的助攻。由于公司里仪器数量多，所以需要维修的概率也相应增加；而和合诊断属于医疗行业，出现问题需及时维修来确保患者检验报告的及时性，而岛津的工程师们则完美地解决了实验室遇到的种种困难。 “我们工作的顺利完成离不开他的支持与付出！我以及我们实验室的小伙伴们对他们表示真诚的感谢！”而岛津分析计测技术部经理张新宇也表示，在多年的合作中，已经与和合诊断的实验室人员成为了亲密的伙伴。他回忆说，在和合诊断刚刚采购岛津LCMS时，用户对仪器还相对陌生，在仪器参数、方法优化包括日常维护等方面都有很多问题；再加上临床检测对仪器的高要求，几乎每周都要上门解决用户的各种问题。“说实话那时压力还是挺大的，但对于我们技术部工程师来说也是一个挺好的事儿，获得了很多提升。”岛津分析计测技术部经理张新宇不仅如此，随着岛津仪器在和合诊断安家落户，一些简单的问题和合诊断已经可以自己解决。在长期的运行过程中，张新宇又细心发现了和合诊断与其他用户不同的需求。由于和合诊断的主营业务是与全国各大医院合作，承接医院的检测项目。为了配合医院的工作日上班的时间，对于和合诊断来说，从周二到周六是业务的高峰期。对于这种特点，张新宇就会在周五或者周六的时候联系和合专断，询问仪器情况，尽量在周一前把发现的问题解决，最大程度保证其正常工作。随着和合诊断的不断发展，岛津的液质联用仪器也在其中发挥了越来越重的作用。贾永娟表示，目前和合诊断所用的岛津仪器能够满足我们大部分临床检测项目的检测需求，以维生素D的检测为例，众所周知婴幼儿体内维生素D会受到其同分异构体的干扰影响检测准确度，我们应用岛津LC-MS/MS 8050CL可以将同分异构体进行分离并准确定量；而基于岛津LCMS-8040所开展的血清维生素A、D、E检测项目已连续五年通过美国CAP（美国病理学会认证）室间质评。临床质谱的应用对现有医学检验、医疗诊断都有巨大推动作用，将大大提高检验的速度、降低检验成本。不过，质谱检测作为一项新技术，在临床医学上的应用还需要更多努力。贾永娟也表示：“推动临床质谱发展，需要仪器厂商和用户共同努力，在临床诊断技术合作、临床检测上下游产业等方面双方应发挥各自优势、合作互补、互惠互利。”

秤对人们来说并不陌生，而上海交大物理系朱卡的教授团队发明的“光秤”，有望通过对生物DNA分子的质量、染色体的质量等高精度光学测量，来检测人体内的癌细胞。 　　在量子信息和量子测量技术迅猛发展的今天，对量子奇异世界的探索已成为各国研究学者的不懈追求。朱卡的教授和李金金博士以量子光学和纳米材料为研究基础，在国际上首次提出了纳米光学质谱仪，也就是“光秤”，“这将为量子测量技术、纳米技术、生物医学技术的发展提供崭新的平台和新颖的思维方式。” 　　对这一研究成果，美国物理学会评价：“这项研究工作有望带领纳米科学进入一个崭新的测量领域。”国际公认的物理学界顶尖综述期刊《Physics Reports》也刊登了朱卡的教授团队该成果的长篇综述性论文。自1971年创刊以来，该期刊一共只发表了以中国大陆科研机构为唯一单位的综述性论文9篇，其中2000年以来共4篇，这也是上海交通大学首次以唯一单位在该期刊上发表论文。 　　朱卡的教授团队利用表面等离激元和纳米材料的耦合系统首次提出了用全光控制的方法测量微观粒子的质量。目前预测能精确地测出单个原子的质量。 　　怎样用光学的方法来测出一个原子的质量，据朱卡的教授介绍，把待测原子放在一个碳纳米管表面，然后用两束强弱不同的光同时照在碳纳米管上，此时探测弱光的吸收谱，就可以精确得到碳纳米管的振动频率。先后两次测量碳纳米管的振动频率，得到放入原子前后碳纳米管的振动频率的变化量，通过计算就能得到落入碳纳米管表面的单个原子的质量。 　　“其实这里并没有包含物理学上的什么新方面或新原理，但以前却从来没有人考虑过这样一个方案，”朱卡的教授说，“我们将碳纳米管、量子点和表面等离激元的复合系统等系统地组合起来研究，发明了第一个全光控制的高灵敏纳米光学质谱仪。” 　　朱卡的教授估算，通过全光控制的“光秤”，其灵敏度和精确度比传统的电学质谱仪高出了将近三个数量级。他表示，这项研究工作在现有电学质谱仪上做了很大的提升和改进，用全光学的方法代替了传统的电学测量。据介绍，目前正在进行的是通过“光秤”来对单个质子或中子进行测量的研究。朱卡的教授团队还希望把“光秤”应用到生物DNA分子的研究中，提出了一种癌细胞DNA分子的检测方法。据介绍，传统的癌变DNA分子的质量应与正常的DNA分子是不完全一样的。利用这一“光秤”同样可以检测到癌细胞的存在。因此，朱卡的教授预测其还可以用于临床医学。

恶臭污染物因其异味和毒性，对人们生活影响较大，属于重要的民生问题和环境污染问题。国家相关部门制定的《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)对恶臭污染物的管理发挥了重大作用，但随着科技发展、产业升级、环境管理加强和人们对美好生活环境的更高要求等原因，部分排放限值已不能满足当前要求。生态环境部于2018年12月发布了《恶臭污染物排放标准（征求意见稿）》。新的标准对排放限值、区域设置、排放主体等都有了更详细的定义，同时也明确提出了要引进新的监测方法（见表1）表1 恶臭污染物测定方法标准《恶臭污染物排放标准（征求意见稿）》在传统的检测中，通常采用罐、吸收管或采气瓶的方式来采集气态样品，一些恶臭因子需要在24小时内完成分析。这样的离线测量方法通常会因为采样和壁损给分析带来更多的不确定性，也会有一定的时滞效应，不适用于现场异味污染源排查等对时效性有较高的分析应用。另外，为了覆盖表1中列出的8种恶臭物质，至少需要6种不同的采样和分析方法，这都意味着较大的时间成本和仪器硬件成本。在这里我们向大家介绍一种实时在线的恶臭污染物监测方法，即利用实时在线的Vocus PTR-TOF质谱仪来对恶臭因子进行实时在线预警监测。Vocus PTR-TOF质谱仪通常采用H3O+作为母离子，其独特的离子源设计也提供了 “无缝”切换到如O2+电离模式，实实在在的做到一机多能：除了这8种恶臭因子之外，还能同时测量其他大气污染物，保障VOCs和恶臭物质热点区域的全面覆盖。Vocus PTR-TOF的移动性也使得该仪器定点监测和移动溯源皆适用。随着产业改造升级，管控加严，在恶臭因子列表上的物种未来预计会不断增多， 而Vocus PTR-TOF的检测物种可拓展性可以满足这样的需求。表2 TOFWERK Vocus PTR恶臭8因子解决方案一直以来，TOFWERK在环境检测的道路上‘上下而求索’，寻求仪器的使用率和性能利用最大化，致力于环境VOCs检测的最佳解决方案。针对这八种恶臭因子，我们和江苏环保产业技术研究院合作，利用Vocus PTR-TOF质谱仪进行了大量的实验和反复验证，总结出一套实时在线，高灵敏度，灵活部署，相对经济型的检测解决方案（见表2）。三甲胺、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯都能被Vocus PTR-TOF这单一解决方案精确全检出（图1），而氨和硫化氢两种因子虽然可测，但都需要特定的仪器参数设定，所以推荐适配专用检测器。图1 甲硫醇等6个恶臭因子在H3O+模式和O2+模式下的测量模拟谱图。纵轴的相对信号比值来自于单独因子标气气瓶的实测结果。Vocus PTR-TOF质谱仪的采样频率最高达10Hz，大气采样中常采用1Hz来监测恶臭因子的浓度瞬时变化，无论是搭配在走航车，还是在固定监测点，都可以给管理部门提供实时的园区污染数值‘热力图’，可在园区恶臭因子浓度有超过排放限值的迹象时提前发出预警，圈定热点来源，为职能部门对异味投诉做出及时最佳判断提供准确数据支撑，也为未来的多维度立体式检测监管，全方位预报预警模式提供了新思路。本文版权归Tofwerk所有。

几十年来，科学家们一直在研究这些早期人类祖先和他们失散已久的亲属的化石。现在，由普渡大学地质学家开发的一种年代测定方法将在斯特克方丹洞穴遗址发现的一些化石的年龄提前了100多万年。这将使它们比世界上最著名的南方古猿化石Dinkinesh(也被称为Lucy)还要古老。“人类的摇篮”是联合国教科文组织在南非的世界遗产，包括各种含化石的洞穴沉积物，包括在斯特克方丹洞穴。斯特克方丹因1936年发现了第一个成年南方古猿(一种古人类)而闻名。古人类包括人类和我们的祖先亲属，但不包括其他类人猿。从那时起，成百上千的南方古猿化石在那里被发现，包括著名的普勒斯夫人，以及被称为小脚的几乎完整的骨骼。古人类学家和其他科学家对人类摇篮中的斯特克方丹和其他洞穴遗址进行了数十年的研究，以阐明过去400万年人类和环境的进化。达里尔格兰杰是普渡大学理学院的地球、大气和行星科学教授，他是这些科学家中的一员，在一个国际团队中工作。格兰杰专门研究地质沉积物的年代测定，包括洞穴中的沉积物。作为一名博士生，他设计了一种测定洞穴沉积物年代的方法，现在全世界的研究人员都在使用这种方法。他之前在斯特克方丹的研究表明，“小脚(Little Foot)”化石的年龄约为370万年前，但科学家们仍在争论该遗址其他化石的年龄。在PNAS上发表的一项研究中，格兰杰和一组科学家发现，不仅是“小脚”，而且所有带有南方古猿的洞穴沉积物的年龄都在大约340万至370万年前，而不是科学家之前理论的200 - 250万年前。这个年龄表明这些化石属于南方古猿时代的开端，而不是接近尾声。Dinkinesh来自埃塞俄比亚，至今年龄320万岁，她的物种，非洲南方古猿，可以追溯到约390万年前。斯特克方丹是一个深而复杂的洞穴系统，保存着古人类在该地区居住的悠久历史。了解这里化石的年代可能会很棘手，因为岩石和骨头会滚到地下一个深洞的底部，而且几乎没有办法确定洞穴沉积物的年代。在东非，人们发现了许多古人类化石，东非大裂谷的火山堆积了一层一层的火山灰，这些火山灰可以确定年代。研究人员利用这些层来估计化石的年龄。在南非，尤其是在洞穴里，科学家们没有这种奢侈。他们通常使用骨头周围发现的其他动物化石或洞穴中沉积的方解石流石来估计它们的年龄。但骨头可能在洞穴中移动，年轻的流石可能沉积在古老的沉积物中，这使得这些方法可能不正确。更准确的方法是对发现化石的岩石进行年代测定。嵌入化石的混凝土状基质被称为角砾岩，是格兰杰和他的团队分析的物质。“斯特克方丹拥有世界上最多的南方古猿化石，”格兰杰说。“但是很难在它们身上找到一个好的日期。人们观察了在它们附近发现的动物化石，并比较了洞穴特征(如流石)的年龄，得到了一系列不同的日期。我们的数据所做的就是解决这些争议。这表明这些化石很古老——比我们最初认为的要古老得多。”格兰杰和他的团队使用加速器质谱法测量岩石中的放射性核素，同时还绘制了地质图，并深入了解了洞穴沉积物是如何积累的，从而确定了斯特克方丹含南方古猿沉积物的年龄。格兰杰和普渡大学稀有同位素测量实验室(PRIME实验室)的研究小组研究所谓的宇宙成因核素，以及它们可以揭示的化石、地质特征和岩石的历史。宇宙成因核素是由宇宙射线产生的极其罕见的同位素——高能粒子不断轰炸地球。这些入射的宇宙射线有足够的能量在地表岩石内部引起核反应，在矿物晶体中产生新的放射性同位素。一个例子是铝-26:铝缺少一个中子，在数百万年的时间里慢慢衰变变成镁。由于铝-26是在岩石露出地表时形成的，而不是在岩石深埋洞穴后形成的，所以PRIME实验室的研究人员可以通过测量铝-26和另一种宇宙成因核素铍-10的水平来确定洞穴沉积物(以及其中的化石)的年代。除了根据宇宙成因核素确定斯特克方丹的新年代外，研究团队还仔细绘制了洞穴沉积物的地图，展示了在20世纪30年代和40年代的挖掘过程中，不同年代的动物化石是如何混合在一起的，这导致了几十年来与之前年代的混淆。格兰杰说:“我希望这能让人们相信，这种测定年代的方法给出了可靠的结果。使用这种方法，我们可以更准确地将古人类和他们的亲属放在正确的时期，在非洲和世界其他地方。”化石的年代很重要，因为它影响了科学家对当时生活环境的理解。人类是如何以及在哪里进化的，他们是如何融入生态系统的，以及谁是他们最近的亲戚，这些都是紧迫而复杂的问题。把斯特克方丹的化石放到合适的环境中是解开整个谜题的一步。

仪器信息网讯 金秋九月，两年一度的行业盛会，第十九届分析测试学术报告会暨展览会（简称：BCEIA 2021）于2021年9月27-29日在北京中国国际展览中心（天竺新馆）召开。作为BCEIA的重要组成部分，学术报告会邀请了来自海内外的众多著名科学家，为大家带来了精彩的学术报告。仪器信息网作为本届展会的战略合作媒体，将为读者带来全方位的精选内容。近年来，质谱分析技术在生命科学、医学、材料、能源、环境、食品、药物、地质、公共安全等领域都有广泛的应用。随着人们健康意识的日益提高，质谱技术在临床分析中扮演的角色越来越重要。尤其是2020年以来，质谱在新型冠状病毒检测诊断、疫苗研制开发中也发挥了重要的作用。围绕基础研究、新仪器、新技术、新应用和临床质谱等专题方向，28日上午质谱学分会报告会邀请了清华大学张新荣教授、复旦大学唐惠儒教授、中国科学院大连化学物理研究所叶明亮研究员、北京生命科学研究所Ruixiang Sun研究员、厦门大学林树海教授等多位知名专家进行学术交流。会议现场北京大学 刘虎威教授致辞报告题目《Method Development for Single-Cell Analysis with Mass Spectrometry》报告人：清华大学 张新荣教授报告介绍了张教授课题组对单细胞质谱分析的方法进行的研究成果。包括：金属探针电喷雾技术研究，提高检测的灵敏度 SPME用于单细胞样品的富集分离，用TiO2修饰后的针取样比用裸针取样检测效果要好很多 非接触式直流脉冲“皮喷雾”离子化实现极小体积样品的采样和离子化，不但能够使样品消耗速度降低，还有助于目标物和基体分子分离，形成各自谱带 细胞中甲基化DNA分析、植物细胞样品分析等应用分析。报告题目《Quantification of Lipoprotein Phenome and Application》报告人：复旦大学 唐惠儒教授脂蛋白是脂质成分在血液中存在、转运及代谢的形式。脂蛋白代谢更是通过肝脏、肠道等大量器官参与的活动，如果代谢出现紊乱可引起一些严重危害人体健康的疾病。脂蛋白组分的定量方法常用的有核磁共振波谱法以及质谱法等。报告介绍了唐教授团队在脂蛋白代谢组定量揭示病理生理研究的最新工作进展。报告题目《Safeguard Human Health-Shimadzu Clinical LCMS》报告人：岛津 Shuying Peng博士报告介绍了岛津质谱仪器助力精准医学及基础科研研究的相关研究成果。报告题目《Probe Free Methods to Identify Drug Targets at Proteome Level》报告人：大连化学物理研究所 叶明亮研究员翻译后修饰大多发生在具有重要生理调控功能的低丰度蛋白质分子上，其分析鉴定面临诸多技术上的挑战。报告介绍了叶明亮研究员课题组发展的多种蛋白质组修饰谱分析的新技术新方法、在定量蛋白质组学新技术新方法研究方面取得的新进展。报告题目《Fragmentation Behaviors of RNA Oligomers by Tandem Mass Spectrometry》报告人：北京生命科学研究所 Ruixiang Sun研究员基因组DNA和RNA上存在丰富的化学修饰，这些修饰被认为是调控基因时空表达的一种新机制。到目前为止，在核酸中已经发现了超过200种不同类型的化学修饰，阐明这些修饰的生理功能有助于促进研究学者对生命体调控机理和运行机制的认识。Ruixiang Sun研究员在此次报告中介绍了其团队在利用串联质谱技术探索DNA和RNA新修饰以及生物学功能方面的相关研究进展。报告题目《Mass Spectrometry-Based Metabolomics and Lipiomics ofCovid-19 Convalescent Patients》报告人：厦门大学 林树海教授 COVID-19的大流行对全球公共卫生构成了前所未有的威胁。这是由严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）引起的。报告介绍了林教授课题组利用质谱技术开展COVID-19发病机制的病理过程相关的代谢组学及脂质组学研究的最新进展。 本文涵盖了9月28日上午质谱学分会报告的部分精彩内容，而为期两天的质谱学分报告会还将继续在W105馆内进行，欢迎关注。

呼一口气就可检测患者是否患上了食管癌，只需用时7秒钟。记者12月9日从中科院合肥研究院获悉，该院医学物理中心研究部光谱质谱研究室与临床部和中科院合肥肿瘤医院合作，利用自主研制的实时在线检测呼气质谱仪，开展食管癌患者与健康志愿者呼气检测比较研究，用于甄别是否患食管癌的真阳性率和真阴性率分别达到86.2%和89.5%。　　呼气检测因为安全无创、简单便捷、接受度高等特点，一直是疾病诊断领域研究的热点，但多数研究沿用采样袋呼气取样与色谱质谱离线分析方法，其潜在问题是：采样袋易引起呼气成分污染、甚至丢失，色谱质谱分析需要约2个小时，耗时较长。因为质控困难、过程繁琐以及分析速度慢，上述方法难以满足筛查对快速检测的要求。　　光谱质谱研究室研制的实时在线检测呼气质谱仪，只需7秒钟就能完成对一名受试人员呼气的直接测量，不需要采样袋取样以及浓缩等前处理过程，且仪器连续运行1个月离子信号强度波动仅为1.1%。通过对中科院合肥肿瘤医院29名食管癌患者和57名健康人员的呼气质谱检测，研究人员统计发现了区分食管癌的7种呼气质谱特征离子，甄别准确率接近90%。该研究有望为食管癌筛查与辅助诊断提供一种高通量无创检测技术方法。 我国食管癌发病率和死亡率均居世界首位，年发病人数预计47万、死亡人数约37万。目前食管癌临床检查主要依靠X射线钡餐、CT扫描、内窥镜/活检、细胞学检查等方法，这些常规检查需要射线/器械侵入或者有创，不适合体检或高危人群筛查。为了食管癌能早发现早治疗，发展筛查新技术方法十分必要。

各位专家及各有关单位：《无人机载单波段水深测量激光雷达水下地形测量规范》等八项团体标准已完成征求意见稿，现公开征求意见。请于2024年4月29日之前将《意见汇总表》反馈至中国国际科技促进会标准化工作委员会。序号标准名称起草单位1《无人机载单波段水深测量激光雷达水下地形测量规范》桂林理工大学、武汉大学、中国国土资源航空物探遥感中心、天津大学、南京大学、广西壮族自治区自然资源遥感院、广州南方测绘科技股份有限公司等。2《工业固废装配式蓄热混凝土板》东北大学、沈阳工业大学、沈阳市智联建材有限公司等。3《工业固废混凝土盾构管片》东北大学、沈阳工业大学等。4《超声波控藻设备》杭州瑞利超声科技有限公司、珠江水文水资源勘测中心、广州一坤瑞合科技有限公司等。5《电子氟化液生物毒性安全技术要求和测试规范》华中科技大学、武汉三氟新材料科技有限公司、山东华氟化工有限责任公司等。6《敞开式TBM施工隧道振动监测技术规程》东北大学、中铁第一勘察设计院集团有限公司、川藏铁路有限公司、北方重工集团有限公司、中铁隧道局集团有限公司、中科院武汉岩土力学研究所、曼彻斯特大学、中铁二院工程集团有限责任公司、中铁十二局集团有限责任公司、四川华能泸定水电有限公司等。7《水产品中13 种邻苯二甲酸酯单酯的液相色谱-质谱 质谱检测方法》宁波大学、浙江万里学院、宁波市农业科学院、浙江省农业科学院、南京农业大学等。8《非金属流体连接器》倍仕得电气科技（杭州）股份有限公司、厦门海辰储能科技股份有限公司、瑞浦兰钧能源股份有限公司、浙江南都电源动力股份有限公司、杭州毕博标准化技术有限公司等。地 址：北京市海淀区中关村东路89号恒兴大厦13层F联系人：郑华林 86-10-62652520 13910851718Email ： bzw@ciapst.org传 真：86-10-62652068中国国际科技促进会标准化工作委员会2024年3月28日附件下载：附件 (1).zip关于开展《无人机载单波段水深测量激光雷达水下地形测量规范》团体标准公开征求意见的通知.pdf《无人机载单波段水深测量激光雷达水下地形测量规范》编制说明.pdf《无人机载单波段水深测量激光雷达水下地形测量规范》征求意见稿.pdf关于开展《工业固废装配式蓄热混凝土板》团体标准公开征求意见的通知.pdf《工业固废装配式蓄热混凝土板》编制说明.pdf《工业固废装配式蓄热混凝土板》征求意见稿.pdf关于开展《工业固废混凝土盾构管片》团体标准公开征求意见的通知.pdf《工业固废混凝土盾构管片》编制说明.pdf《工业固废混凝土盾构管片》征求意见稿.pdf关于开展《超声波控藻设备》团体标准公开征求意见的通知.pdf《超声波控藻设备》编制说明.pdf《超声波控藻设备》征求意见稿.pdf关于开展《电子氟化液生物毒性安全技术要求和测试规范》团体标准公开征求意见的通知.pdf《电子氟化液生物毒性安全技术要求和测试规范》编制说明.pdf《电子氟化液生物毒性安全技术要求和测试规范》征求意见稿.pdf关于开展《敞开式TBM施工隧道振动监测技术规程》团体标准公开征求意见的通知.pdf《敞开式TBM施工隧道振动监测技术规程》编制说明.pdf《敞开式TBM施工隧道振动监测技术规程》征求意见稿.pdf关于开展《水产品中13 种邻苯二甲酸酯单酯的液相色谱-质谱 质谱检测方法》团体标准公开征求意见的通知.pdf《水产品中13 种邻苯二甲酸酯单酯的液相色谱-质谱 质谱检测方法》编制说明.pdf《水产品中13 种邻苯二甲酸酯单酯的液相色谱-质谱 质谱检测方法》征求意见稿.pdf关于开展《非金属流体连接器》团体标准公开征求意见的通知.pdf《非金属流体连接器》编制说明.pdf《非金属流体连接器》征求意见稿.pdf中国国际科技促进会标准征求意见汇总表.doc

美国时间2024年5月8日 - 沃特世公司（纽约证券交易所代码：WAT）宣布推出ACQUITY QDa II质谱检测器，这是沃特世广受市场好评的精简紧凑型质谱检测器的升级版，可为色谱分离提供更为精准的质谱数据。该新一代质谱检测器可提供稳定性高、性价比出众、能耗低的解决方案，助力科学家分析更多种类的化合物。它改善并扩充了沃特世ACQUITY Premier液相色谱（LC）分离产品组合，为制药、食品、化学和材料领域的大小分子分析提供了更加灵活的选择。稳定性高、性价比出众、低能耗的新一代Waters ACQUITY QDa II质谱检测器ACQUITYTM QDaTM II质谱检测器利用质谱分析的特异性，可提高LC-UV分离的效率、耐用性和生产率，有助于提升常规化合物鉴定的可信度，并可利用 EmpowerTM色谱数据系统实现完整的可追溯性。 质量范围增加了20%，为研发中的大分子和新型药物提供更广泛的分析支持。与其他品牌同类产品相比，其能耗和热量输出可降低多达70%，因此，该质谱检测器荣获My Green Lab颁发的ACT(Accountability, Consistency, and Transparency)标签认证。沃特世公司研发及先进检测副总裁James Hallam表示：自2013年我们基于Empower色谱数据系统推出第一代ACQUITY QDa质谱检测器以来，这套系统已成为帮助色谱工作者加快步伐，为产品开发和杂质分析寻找更高质量方法的关键工具。在ACQUITY QDa II质谱检测器的设计过程中，我们扩展了新系统的功能，以应对包括单克隆抗体和胰高血糖素样肽1(GLP-1)激动剂在内的新分子实体的发展。ACQUITY QDa II质谱检测器的设计理念可以使其无缝集成到现行实验室工作流程中，并具有与LC检测器相似的用户体验和外形规格。它提升了20%的质量范围，是一款设计简洁小巧的LC-MS仪器，能无缝集成到受严格监管的实验室环境中，确保分析的合规性。Polpharma(波兰最大的制药企业)的分析和API专家Mariusz Kurowski表示：我们需要确保结果没有任何时间上的延迟，因为即使短暂的分析时间差都可能导致成品无法及时放行以满足患者群体的需求。质谱技术虽然复杂，但ACQUITY QDa质谱检测器的操作便捷性让人印象深刻。我们相信，这台仪器可以助力未来。ACQUITY QDa II质谱检测器不仅能让科学家们在更接近目标点的位置部署质谱检测，还能提高可重复性，同时其能耗和热量输出相较于同类产品可降低多达70%。凭借效率和能耗方面的改进，ACQUITY QDa II质谱检测器赢得了独立非营利组织My Green Lab颁发的ACT标签。这一奖项主要是为了表彰那些满足甚至超过环保实验室可持续性要求的实验室设备。ACQUITY QDa II质谱检测器专为在Waters Empower色谱数据系统（CDS）软件上进行合规部署而设计，实现了质谱测量与色谱方法的便捷整合，即使非质谱领域的分析科学家也能轻松使用。这款仪器现已面向全球市场开放订购。

液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)在人体血清(浆)类固醇激素检测中展现出优于传统免疫学方法的特异性高、分析测量范围宽、多标志物同时检测等特点，已成为国际内分泌学领域相关疾病实验室诊断的首选方法。目前，国内医学实验室开展血清(浆)类固醇激素LC-MS/MS检测多参考已发表学术论文和仪器厂家说明书提供的通用操作和检测程序。然而，血清(浆)类固醇激素LC-MS/MS检测的技术难度大，临床实验室检验人员大多数缺少质谱领域专业培训和实践经验，而通用程序缺乏针对性和实操性，尤其我国尚无针对该检测程序和质量保证的系统性文件，导致实验室间检测结果存在较大差异，阻碍了该技术的临床应用。为规范我国血清(浆)类固醇激素LC-MS/MS检测，共识从检验前、中、后程序及其质量保证进行详细说明，并提出针对性建议，为实验室开展该检测项目提供参考，以推动我国血清(浆)类固醇激素LC-MS/MS检测的临床应用和结果一致性。　　类固醇激素是一类具有环戊烷多氢菲母核的脂肪烃化合物，根据化学结构及生理功能可分为肾上腺皮质激素(糖皮质激素、盐皮质激素)、性激素(雌激素、雄激素、孕激素)及维生素D [ 1 ] ，在人体生长发育、能量代谢、免疫调节、生育功能调节等方面发挥重要作用。血清(浆)类固醇激素异常与先天性肾上腺皮质增生(congenital adrenal hyperplasia，CAH)、原发性醛固酮增多症、库欣综合征、多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome，PCOS)、儿童发育延迟或性早熟等多种内分泌疾病密切相关 [ 2 ] ，因此其检测广泛应用于多种内分泌疾病的临床研究、诊断以及健康评估。传统免疫学方法尽管自动化程度高，但特异性相对不足，且线性范围窄，难以实现精准检测。液相色谱-串联质谱(liquid chromatography-tandem mass spectrometry，LC-MS/MS)具备特异性高、分析测量范围宽等性能优势，且能在短时间内同时准确测定多种类固醇激素及中间代谢产物，是目前精准、全面定量分析血清(浆)类固醇激素的首选方法 [ 3 , 4 ] 。　　尽管已有众多研究报道多种类固醇激素的LC-MS/MS检测，包括方法开发和优化 [ 5 , 6 ] 、生物参考区间建立 [ 7 ] 等，国外已有针对血清(浆)雄激素、雌激素LC-MS/MS检测程序的指南 [ 8 ] ，国内有LC-MS/MS临床应用通用建议共识及25羟-维生素D和雄激素LC-MS/MS检测的共识 [ 9 , 10 , 11 ] ，但依然缺乏涵盖检验前、中、后阶段的LC-MS/MS检测操作程序和质量保证的指南和共识。基于此，为规范我国血清(浆)类固醇激素LC-MS/MS检测，中国质谱学会临床质谱专家委员会组织专家参阅国内外相关文献并结合临床应用经验，面向医学实验室临床质谱检验人员，针对肾上腺皮质激素和性激素LC-MS/MS分析全流程的质量保证进行详细说明并提出建议，为实验室开展血清(浆)类固醇激素检测项目提供参考，以推动我国血清(浆)类固醇激素检测的临床应用和结果一致性，提升我国类固醇激素异常相关疾病的精准诊断能力。　　01血清(浆)类固醇激素LC-MS/MS检验前质量保证　　(一)标本采集　　人体类固醇激素浓度受多种因素影响，包括昼夜节律、生理周期、采血体位和药物等，应根据临床具体需求和激素水平影响因素，制定合理采样流程，并推荐给标本采集人员和患者。例如：皮质醇分泌通常在清晨6：00—8：00达到峰值浓度，因此峰值监测推荐清晨采集患者血液标本 连续监测则采样时间点应相对固定 [ 12 ] 醛固酮仰卧位采血比直立位采血检测结果低50% [ 13 ] 女性患者进行血清(浆)雌激素检测时需明确卵泡期、黄体期等信息，对于无规律月经周期女性，需明确绝经(特别是早绝经)原因，如自然绝经、外科手术、辐射、药物作用等 [ 14 , 15 ] 。　　含有分离胶的促凝管中存在睾酮干扰峰，且分离胶可吸收类固醇激素，标本体积和储存时间也可不同程度影响检测结果 [ 16 ] 。新生儿CAH二级筛查中，EDTA采血管可导致17α-羟孕酮、雄烯二酮及11-脱氧皮质醇的LC-MS/MS检测结果偏高，造成假阳性 [ 17 ] 。另外，更换采血管品牌或批号也可能影响待测物色谱峰分离度，应制定包括峰分离度、保留时间漂移范围等色谱参数的可接受标准，以监测潜在干扰峰的影响强弱及变化。　　建议1 针对有昼夜和/或周期节律的类固醇激素，实验室应根据其临床预期用途，指导患者和采血人员选择合适的采血时机，例如清晨采血检测皮质醇、睾酮水平，卵泡期采血检测雌激素水平。推荐采用不含分离胶的血清(浆)采血管采集标本，新生儿二级CAH筛查推荐采用肝素抗凝剂采血管。　　(二)标本保存和运输　　实验室应根据类固醇激素质谱检测的标本保存条件及检测频率进行标本的稳定性验证 [ 18 ] 。标本稳定性验证实验应至少包括环境温度、冷藏和/或冷冻条件下的稳定性，如果标本存在冻存后复查的可能，还需考察反复冻融对标本稳定性的影响。另外，标本采集、运输及前处理阶段的稳定性也需进行评估。标本稳定性实验均需使用新鲜血清(浆)，通过比较新鲜采集和保存后的血清(浆)标本检测结果评估其稳定性。　　如果实验室根据参考文献报道或试剂说明书设置标本保存条件，需包含明确的稳定性、标本类型、类固醇激素浓度、保存温度范围、保存时间以及保存后标本浓度较新鲜标本的变化百分比。为确保标本保存后类固醇激素检测结果“稳定”或“无明显变化”，需明确测量程序、含量计算程序及含量变化的可接受范围。如果这些信息缺失，实验室应自行建立标本稳定性的可接受条件。　　建议2 实验室应根据标本保存的实际需求，使用新鲜标本对来自文献报道或试剂说明书的标本稳定性进行验证，或自建稳定性可接受的标本保存条件。建议血清(浆)标本中类固醇激素稳定保存的条件及时间见 表1 。　　02 血清(浆)类固醇激素LC-MS/MS检验质量保证　　(一)标本前处理　　标本前处理方法取决于待测物的理化性质、灵敏度要求和分析方法。其目的是将待测物从血清(浆)及其他潜在干扰物质中分离、提取、纯化，并实现对待测物的浓缩。大多数糖皮质激素(如17α-羟孕烯醇酮、17α-羟孕酮、11-脱氧皮质醇、皮质醇、可的松)和盐皮质激素(如孕烯醇酮、孕酮、脱氧皮质酮、皮质酮)为疏水结构，均可与相应转运蛋白结合存在于血液中，游离形式约占1%。但血液中，约50%醛固酮以游离形式存在。睾酮和雌二醇与白蛋白结合力弱，与性激素结合球蛋白(sex hormone binding globulin，SHBG)结合力强，2%~4%睾酮呈游离形式，60%~75%睾酮与SHBG结合，20%~40%睾酮与白蛋白结合 [ 1 ] 。平衡透析可去除血中结合型类固醇激素进而检测游离型激素水平，但测量程序要求更高的灵敏度。如果结合型类固醇在水解前无法被直接检测，则需水解后进行检测，并明确结合型类固醇是否完全水解，且水解步骤不会导致类固醇降解，如硫酸雌酮在提取之前需通过水解酶获得游离型雌酮。亲脂性性激素(雄烯二酮、睾酮、双氢睾酮、雌酮、雌二醇、雌三醇)较亲水性性激素(硫酸脱氢表雄酮、硫酸雌酮)在血液中浓度低，因此亲脂性性激素的LC-MS/MS测量程序通常需要更复杂的标本前处理以消除基质干扰并浓缩待测物以达到理想的定量限(limit of quantification，LOQ)。　　血清(浆)类固醇激素LC-MS/MS检测的标本前处理流程通常包括：(1)取等量临床标本、标准品、质控品和基质空白 (2)加入内标物 (3)提取 (4)纯化 [ 19 ] 。对易氧化的类固醇激素，前处理时需尽可能避免发生氧化以防待测物降解及产生干扰物。例如，在样品浓缩时使用惰性气体(如氮气)，而非加热真空离心浓缩。去除可能干扰检测或影响前处理的物质后，宜将分析物转移到液相色谱流动相洗脱溶剂中，保持初始浓度比例，以备后续分析。推荐使用与待测物具有相似结构和离子化性质的同位素标记物(或结构类似物)作为类固醇激素LC-MS/MS检测内标物，例如氘代或 13C标记的类固醇。通过比较已知浓度内标物与待测物的信号，校正样本前处理、色谱分离、离子化过程及基质效应所产生的误差。类固醇激素的同位素内标物大多为商品化试剂，如无商品化试剂，应优先选择使用非内源性但与待测物结构类似的合成类固醇作为内标物，并确保内标物与待测物具有相同或相近保留时间。内标物的相对分子质量应至少比相应待测物大3，氘代或 13C标记数量控制在7，化学纯度应≥98%，同位素内标物纯度≥97%。　　内标物需加入到所有校准品、质控品和待测标本中，且应在提取或纯化步骤之前或同时加入。加入内标物后需静置足够长的时间(通常15~30 min)以平衡内标物与结合蛋白的相互作用，抵消因蛋白结合导致的检测浓度偏低，如睾酮和睾酮-d 3需30 min完成平衡(22 ℃)。内标物的质谱信号强度应在不同分析批次中保持稳定，平衡时间不足可能会导致内标物信号强度不稳定。　　建议3 使用与待测物有相同理化性质的商品化同位素标记物作为类固醇激素LC-MS/MS检测内标物( 表2 )，浓度设置在校准曲线的中浓度或医学决定水平附近，实验室应制定内标物信号强度波动的批间可接受范围。　　血液中存在的大量蛋白质、多肽、小分子化合物等可引起LC-MS/MS的离子源和检测器饱和，导致离子抑制或分辨率不足，干扰检测结果。因此，LC-MS/MS分析前应提取待检测物，去除无机化合物(如盐)、蛋白质、脂质(如甘油三酯)和磷脂等物质的干扰，提高检测灵敏度、重复性和稳定性。　　LC-MS/MS分析标本的提取方法包括蛋白沉淀(protein precipitation，PPT)、液液萃取(liquid-liquid extraction，LLE)、固相萃取(solid-phase extraction，SPE)等。PPT利用蛋白沉淀剂使蛋白变性沉淀，离心后直接取上清液进行检测，不适用于含量较低或有蛋白结合特性的类固醇激素。LLE利用溶剂的相似相溶原理，将目标化合物从液体混合物中分离出来，因操作繁琐且需要消耗大量有机溶剂，故临床常用固相支撑液液萃取(supported liquid extraction，SLE)替代传统LLE，降低有机溶剂消耗。而SPE采用固体颗粒色谱填料(通常填充于小柱型装置中)对样品不同组分进行化学分离，较SLE具有更优的去磷脂干扰能力，是类固醇激素标本提取的首选方法，但也具有操作步骤多、成本高等缺点。针对类固醇激素的不同极性，脂溶性激素通常选择亲脂基团填料的SPE方法萃取待测物，非脂溶性激素选择亲水基团或阴阳离子交换填料的SPE方法萃取待测物。为进一步去除与待测物共同洗脱的干扰物，可联合LLE和SPE，或吹干提取物后用不同溶剂重新提取。其中，通过高效液相色谱(high performance liquid chromatography，HPLC)可在线进行SPE，以减少手工操作，节省时间和人力成本，但目前尚无多种类固醇激素在线SPE提取解决方案。也有通过使用单个或多个提取柱串联色谱柱，如提取/上样柱、一次性SPE柱、二维色谱，提高色谱分离效率和检测灵敏度，使血清(浆)标本无需或只需经简单蛋白沉淀处理即可进行分析。　　建议4 根据待测类固醇激素理化性质及测量灵敏度要求推荐使用SLE或SPE标本提取方法。　　(二)类固醇激素LC-MS/MS定量分析　　LC-MS/MS通过结合HPLC的高效分离浓缩能力与三重四极杆质谱的高特异性和高灵敏度定量性能，准确测量标本中浓度极低、理化性质相似的类固醇激素，其特异性较免疫学分析明显提高。　　1. HPLC分离：HPLC是一种基于待测物在固定相和流动相中具有不同分配系数的分离技术。通常使用对非极性分子具有高亲和力的非极性固定相(如 18C、五氟苯基等)色谱柱分离类固醇激素 [ 20 ] ，通过流动相极性变化将吸附于色谱柱上的类固醇激素重新溶于流动相，从而实现逐步洗脱分离。通过开发精密的流动相梯度洗脱程序和使用适合的色谱柱可以分离结构非常相似的类固醇激素及其代谢物，包括一些同分异构体(如21-脱氧皮质醇、11-脱氧皮质醇)。通过依次洗脱标本中所有待测物，降低检测信号的复杂度，分离组分信号随时间出现一组近似高斯分布的色谱峰群，生成检测信号强度随时间变化的色谱图。另外，流动相中通常加入挥发性添加剂(如0.01 mol/L甲酸铵、0.1%甲酸)，其浓度不应超过0.5%，以增强化合物离子化，而不应含非挥发性流动相添加剂。色谱柱可选择粒径较小的分离柱，实现短时间内更好的分离效果，也可根据文献综合选择。色谱柱应在寿命期限内使用，并根据检测量、峰型、保留时间、分离度、柱压等参数判断是否需要更换。实验室应做好色谱柱的日常维护，在每日检测结束后进行日常冲洗程序，并最终将色谱柱保持在95%及以上的甲醇或乙腈中，尽可能地延长色谱柱的使用寿命及使用质量。　　建议5 为有效分离结构相似的类固醇激素及其代谢产物，推荐实验室使用 18C或五氟苯基填料，色谱柱粒径≤3 μm，有机相梯度洗脱程序：0.5~4.0 min，40%~55% 4.0~6.5 min，55%~75% 6.5~7.5 min，75%~99%。　　2. 串联质谱检测：类固醇激素LC-MS/MS测量程序使用的离子源主要包括电喷雾电离(electrospray ionization，ESI)和大气压化学电离(atmospheric pressure chemical ionization，APCI)。在常规临床检测中，醛固酮、皮质醇、11-脱氧皮质醇、21-脱氧皮质醇、可的松、睾酮、孕酮、17α-羟孕酮、皮质酮、雄烯二酮、脱氢表雄酮可采用ESI或APCI离子源。与ESI相比，APCI离子源温度更高，脱溶剂更充分，因此基质效应更小。然而，APCI更适用极性较小的类固醇激素，如3β-羟基-5-烯类固醇 [ 21 ] ，在需同时检测多个类固醇激素的临床应用中具有局限性。　　类固醇激素分子经离子源电离后进入三重四极杆质量分析器，根据质荷比进行分离，并采用多反应监测(multiple reaction monitoring，MRM)或选择反应监测(selected reaction monitoring，SRM)模式采集数据。最终借助质量分析器选择特定母离子和子离子，通过母离子/子离子对和各分析物及内标物的色谱图及峰面积对目标化合物进行定量。不同仪器，其离子对信息及检测参数并不完全相同，每个化合物通常选择2个离子通道分别作为定性离子和定量离子通道( 表3 )。基于定性离子、化合物极性及内标物分离峰综合判断目标化合物的分离峰。　　建议6 类固醇激素LC-MS/MS检测选择ESI或APCI离子源，采用MRM或SRM模式，应在性能验证时优化质谱参数。　　3. LC-MS/MS测量程序性能验证和/或确认：测量程序的性能要求取决于其预期临床用途、待测类固醇激素生物学变异及仪器灵敏度水平。如检测女性、儿童血清睾酮，测量程序的灵敏度需要达到0.02 ng/ml 同时检测浓度差异大的多个分析物，如雌二醇、雌酮、雄烯二酮，需验证测量程序对每个分析物的分析性能是否满足临床需求。值得注意的是，由于血清(浆)类固醇激素LC-MS/MS测量程序包含的人工操作步骤多，各实验室环境条件、仪器设备配置、人员水平相差大，因此即使实验室使用商品化试剂盒(Ⅰ、Ⅱ类)，也应进行性能确认或验证。LC-MS/MS测量程序性能验证和/或确认程序可参考共识 [ 22 ] 或美国临床和实验室标准协会(Clinical and Laboratory Standards Institute，CLSI)C62-A [ 23 ] ，并根据生物变异、临床指南、政策法规等设定性能验证中每项参数的可接受标准。　　(三)类固醇激素LC-MS/MS测量程序的分析性能指标　　类固醇激素相关疾病的临床诊断对检测指标及灵敏度有不同需求，实验室应综合临床需求及仪器灵敏度确定LC-MS/MS测量程序分析性能。　　1.肾上腺皮质激素：皮质醇是最主要的肾上腺皮质激素(约占75%~95%)，血液中总皮质醇、游离皮质醇水平及昼夜节律变化常用于辅助诊断原发性和继发性肾上腺功能不全、库欣综合征、艾迪生病。正常成人清晨血清总皮质醇浓度通常在20~50 ng/ml，经平衡透析后的游离皮质醇浓度约占总皮质醇5%，可更准确反应皮质醇水平及节律，推荐检测血清(浆)游离皮质醇(LOQ≤1 ng/ml)。皮质醇联合17α-羟孕酮、雄烯二酮常用于筛查11-羟化酶或21-羟化酶缺乏型CAH。大多数(约90%)CAH由21-羟化酶基因变异导致，患者血清雄烯二酮水平通常升高5~10倍，17α-羟孕酮水平升高幅度更大，而皮质醇水平较低或无法检测。不同年龄、性别人群17α-羟孕酮及雄烯二酮水平差异较大，推荐实验室检测17α-羟孕酮(LOQ≤0.1 ng/ml)，检测区间上限设定在参考区间上限10倍以上 [ 24 ] 。　　硫酸脱氢表雄酮、孕烯醇酮、孕酮、17α-羟孕烯醇酮、11-脱氧皮质酮和18-羟皮质酮常用于已排除11-羟化酶、21-羟化酶缺乏型CAH，及确认3β-羟基类固醇脱氢酶缺乏和17α-羟化酶缺乏型CAH。在非常罕见的17α-羟化酶缺乏症中，雄烯二酮、所有雄激素前体(17α-羟孕烯醇酮、17α-羟孕酮、硫酸脱氢表雄酮)、睾酮、雌酮、雌二醇和皮质醇水平降低，而盐皮质激素(孕酮、11-脱氧皮质酮和18-羟皮质酮)水平明显升高。醛固酮是典型的盐皮质激素，常用于辅助诊断原发性醛固酮增多症(如肾上腺肿瘤、肾上腺皮质增生)和继发性醛固酮增多症(如肾血管疾病、盐耗竭、钾负荷、肝硬化腹水、心力衰竭、妊娠、Bartter综合征)，以上情况醛固酮水平通常可升高10~100倍。因此，建议醛固酮LOQ≤0.02 ng/ml，检测区间上限设定在参考区间上限100倍( 表4 )。　　2.雄激素：LC-MS/MS较易检测正常成年男性雄激素水平，但对低雄激素水平人群，如女性、儿童以及性腺功能减退的男性，则要求测量程序具有更高的灵敏度。对成年女性，睾酮水平通常用于评估由肾上腺合成异常和PCOS导致的高雄激素血症及相关的女性多毛症、月经紊乱、不孕等疾病。对儿童，睾酮水平通常用于评估外生殖器性别模糊、性早熟或发育延迟，以及用于CAH的诊断。建议女性或儿童的睾酮测量程序LOQ≤0.02 ng/ml，并需配置高灵敏度LC-MS/MS系统，并对样品进行离线或在线前处理，如LLE、SPE或多个提取步骤结合(如PPT结合SPE) [ 8 ] 。　　双氢睾酮以及双氢睾酮/睾酮比值可用于诊断雄激素缺乏症、监测雄激素替代治疗或5α-还原酶抑制剂疗效，建议采用双氢睾酮非衍生化法LC-MS/MS检测(LOQ≤0.05 ng/ml)。雄烯二酮还可用于诊断和评估女性高雄激素血症、多毛症、不孕症，儿童性早熟、发育延迟、CAH，以及肾上腺、性腺肿瘤。在CAH、女性高雄激素血症等疾病中，雄烯二酮水平明显升高，但在3β-羟基类固醇脱氢酶缺乏症、17α-羟化酶缺乏症及类固醇合成急性调节蛋白缺乏症等罕见病及2岁以下儿童中，其水平较正常成人明显降低，建议其LOQ≤0.02 ng/ml。雄烯二酮检测的子离子与睾酮子离子具有相同的质荷比，因此实验室需验证睾酮和雄烯二酮的色谱分离度。　　脱氢表雄酮和硫酸脱氢表雄酮除联合肾上腺皮质激素用于CAH辅助诊断以外，还可用于鉴别诊断肾上腺功能不全或亢进。与性激素联合可用于区分肾上腺功能初现与性早熟，诊断儿童CAH和女性PCOS。儿童脱氢表雄酮水平较低(通常1~8岁儿童2 ng/ml)，为了准确诊断儿童肾上腺功能初现、性早熟，建议脱氢表雄酮LOQ≤0.02 ng/ml，硫酸脱氢表雄酮LOQ≤30 ng/ml。　　3.雌激素：对低浓度雌激素的准确检测可用于儿童性发育延迟或性早熟的评估，以及绝经后女性乳腺癌发病风险或芳香酶抑制剂治疗效果评估。非衍生化前处理，ESI负离子模式下检测雌二醇、雌酮及雌三醇建议LOQ≤0.01 ng/ml [ 25 ] 。硫酸雌酮在体内的浓度是雌二醇和雌酮的10~50倍，且半衰期较长，因此可用于雌激素水平状况评估。　　建议7 实验室应根据临床需求、待测类固醇激素生物学变异及仪器灵敏度水平，建立分析性能满足要求的类固醇激素LC-

近期，中国科学院合肥物质科学研究院医学物理与技术中心光谱质谱研究室副研究员沈成银等在有机物在线质谱检测技术研究中取得进展，发展的双极性质子转移反应质谱(DP-PTR-MS)新技术，通过正负离子协同检测，可提高有机物的鉴别能力。该研究工作以Detection of ketones by a novel technology: dipolar proton transfer reaction mass spectrometry (DP-PTR-MS) 为题发表在《美国质谱学会杂志》(Journal of the American Society for Mass Spectrometry，DOI: 10.1007/s13361-017-1638-7)上。　　长期以来，以质子转移反应质谱(PTR-MS)为代表的高端在线质谱技术，在环境、生物、医疗健康、公共安全等领域发挥着重要作用，为痕量挥发性有机物(VOC)的快速定量检测提供了高灵敏技术手段。PTR-MS的工作原理是通过反应离子H3O+与被测物VOC之间的质子转移反应，将VOC转化为[VOC+H]+，从而实现VOC的离子化和后续的质谱探测。由于PTR-MS中正的反应离子H3O+与无机物几乎不发生反应，为此，光谱质谱研究室前期提出了质子提取反应质谱(PER-MS)技术，通过制备负的反应离子OH-，实现了有机物和无机物的同时测量。　　光谱质谱研究室科研人员此次发展的双极性质子转移反应质谱(DP-PTR-MS)技术，质谱仪具有可切换的PTR-MS和PER-MS两种工作模式，通过正负离子协同检测，增强了有机物识别能力。例如，当检测酮类有机物M时，PTR-MS模式将M转化为正离子[M+H]+(荷质比为m+1)，PER-MS模式则将M转化为负离子[M-H]-(荷质比为m-1)，通过两种模式下正负离子荷质比这种独特变化规律的相互佐证，待测酮类有机物M的分子量就能被准确地确定为m。新发展的DP-PTR-MS技术不仅能检测有机/无机物，还提高了有机物的鉴别能力。　　该项工作申请了发明专利，并得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目支持。双极性质子转移反应质谱检测有机物原理示意图

仪器信息网讯 近日，沃特世收购了电荷检测质谱仪（CDMS）的早期开发商Megadalton Solutions的技术资产和知识产权，关于交易的财务细节尚未披露。纳米药物代表了细胞和基因治疗领域的下一代药物疗法，但这些大分子无法通过传统的质谱仪进行测量。在此前，Megadalton Solutions一直致力于采用专有的CDMS技术，将质谱分析的精度扩展到纳米级的新分子。Megadalton Solutions由印第安纳大学的Martin Jarrold和David Clemmer教授于2018年创立，沃特世在2020年成为了该公司的战略投资者并在2021年将公司的CDMS技术投入到沃特世Immerse Cambridge创新研发实验室进行进一步的测试和开发。沃特世总裁兼首席执行官Udit Batra博士说：“带有CDMS的大分子质谱为下一代生物制剂（如细胞和基因疗法）的表征、分析和量化提供了重要工具，这是生物制药和生物医学研究客户高度感兴趣的一个领域。由于大分子的复杂性，用常规质谱法对其进行表征非常具有挑战性。我们期待着进一步开发CDMS技术并将其商业化，以帮助客户在细胞和基因治疗药物开发等应用中分析和量化大分子。”Megadalton Solutions首席执行官Martin Jarrold博士则表示：“我们开发了自己的CDMS检测器，将质谱检测的精度引入了复杂生物制剂的分析当中。而现在是公司发展过程中一个激动人心的里程碑，沃特世将推动并继续发展将CDMS用于大分子分析，例如基因疗法中所采用的大分子药物等。”