マススペクトル取得モードについて

質量分析計をお使いの皆さんは、マススペクトル取得モードについて意識されたことはあるでしょうか?

 

マススペクトル取得モードは、大きく分けて二つ。ProfileモードとBarモードです。ただし、メーカーや機種によって、名称は異なる場合があります。Profileモードでは、所謂生データの状態でのマススぺクトルが得られます。一方、Barモードでは、Profileモードで保存されたマススペクトルの全てのピークを棒状に変換した状態でマススペクトルが得られます。

 

私達が通常目にするマススペクトルの横軸はm/zmはイオンの質量を統一原子質量単位で割った値、zは電荷数)ですが、質量分析計が実際に計測しているのは、飛行時間質量分析計であれば飛行時間、四重極質量分析計であれば電圧です。何れの場合においても、マススペクトルの取得には一定の時間を要するため、m/z軸は、元々は時間軸であると考えることが出来ます。ある時間間隔において検出器で検出したイオン量(電流量)を時間軸に対してプロットし、横軸を、m/zに変換したチャートがマススペクトルです。

1Profileモードで取得したマススペクトルのイメージですが、m/z軸に対して一定間隔のデータポイントをもっています。Profileモードのマススペクトルに対して、ノイズを除去するための閾値やピーク幅などの条件を設定してピークを検出し、ピークトップや重心をピークの位置として棒グラフに変換したチャートが、図2に示すBarモードのマススペクトルです。測定条件において、マススペクトル取得をBarモードに設定していても、データ処理システム内部では、一旦Profileモードのマススペクトルがメモリーに記録され、それをBarモードのスペクトルに変換してハードディスクに保存しています。

スペクトル取得_図1

図1 Profileスペクトルのイメージ

 

スペクトル取得_図2

図2 図1のProfileスペクトルから変換されたBarスペクトルのイメージ

 

 

私がお客様のところへLC/MS技術指導でご訪問した時、両モードの違いを意識せず、Barモードの設定で使用されているケースが多々あります。私はそれらのケースの殆どにおいて、Profileモードでのマススペクトル取得を推奨しています。

 

その最大の理由は、

“Barスペクトルは加工されたスペクトルである”

と言う事です。加工されたスペクトルである以上、元の状態を正しく知る事は出来ません。例えば、以下に示すような不具合が起こっている事を100 %は否定出来ません。

 

3に示すように、何等かの理由で、マススペクトル取得時にm/z 60付近にスパイクノイズが入ったとします。Profile Barへの変換におけるパラメーター設定において、スパイクノイズはピークと見なされず無視される事もありますが、ピークとして認識されてしまう可能性を100 %否定する事は出来ません。そして、スパイクノイズがピークとして認識されてしまうと、Barへ変換されてしまうため(図4)、ノイズが恰もピークであると言う誤った認識をしてしまう事になります。

また、図3m/z 100付近に未分離のショルダーピークが検出されたとします。Profile Barへの変換におけるピーク分離に関するパラメーター設定において、このショルダーピークが認識されないと、Barへ変換される際に無視されてしまいます。

スペクトル取得_図3

図3 スパイクノイズや未分離ピークが観測されているProfileスペクトルのイメージ

 

スペクトル取得_図4

図4 図3のProfileスペクトルから変換されたBarスペクトルのイメージ

 

Profileスペクトル → Barスペクトルへの変換技術は、私が質量分析計を使い始めた頃にはまだ普及していませんでした。何しろ、ペンレコーダーにマススペクトルを記録していましたから、マススペクトルは全てアナログデータでした。この技術が普及し始めたのは、コンピューターによる質量分析計の制御や測定、データ処理が可能になり、GC-MSが登場した頃だと思います。

 

GC-MSが登場する以前は、質量分析計への試料導入は全て直接導入でしたから、マススペクトルの取得スピードは、5秒/枚とか10秒/枚とか、ゆっくりで良かった訳です。そして、1試料に対して得られるマススペクトルは1枚。これが基本でした。測定時間も、数秒から長くても1分程度でした。しかし、GC-MSが登場すると、クロマトグラムピーク幅に合わせたマススペクトル取得スピードが要求されるようになり、0.10.2秒/枚のマススペクトル取得、測定時間も数十分にもなります。例えば、マススペクトル取得を0.2秒/枚、測定時間を30分とすると、一試料に対して取得されるマススぺクトル総数は9,000枚にもなります。GC-MSが登場した頃のコンピューターと言えば、ハードディスやメモリーの容量は現在からは考えられない程小さく、保存媒体はフロッピーディスクやMOディスクが主流でした。

そのような小さな容量のハードディスクに、Profileモードで取得した大容量のマススペクトルデータを大量に保存できる筈はなく、Profileスペクトル → Barスペクトルへの変換技術は、当時のGC-MSには必須でした。

 

最近の質量分析計は、マススペクトル取得スピードは高速化し、そもそも検出系の改良でデータポイントの間隔も小さくなり、Profileモードで取得したマススペクトルのデータ容量は以前に比べて大きくなってはいます。しかし、それ以上にコンピューター自体の進歩が凄まじいため、GC/MSLC/MSのデータをProfileモードで取得する事は、全く問題ないレベルになっています。

 

Barモードは、既に加工されたマススペクトルのみしか得られず、生データを確認できないと言うデメリットを考えると、マススペクトルの取得は、基本的にはProfileモードにするべきだと考えます。

 

 

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