2020年

LC/MSやGC/MSで得られるクロマトグラムの種類

今回は、LC/MSGC/MSにおいて、マススペクトルを取得するモードで測定した時に得られるクロマトグラムの種類について説明します。添付した図は、上から(a)TICC, (b)BPIC, (c)高強度のバックを除いたm/z範囲で作成したクロマトグラム、(d)ある成分イオンのm/z値を設定した抽出イオンクロマトグラム、を示しています。試料は天然物の抽出液です。

Chromatograms_Rev

 

TICC:全イオン電流クロマトグラム(total ion current chromatogram

少し前まではTIC(全イオンクロマトグラム、total ion chromatogram)と呼んでいましたが、2013年質量分析関連用語についてのIUPAC勧告に基づき、日本質量分析学会は用語集を改定し、全イオン電流クロマトグラムと呼ぶようになりました。TICは、測定するマススペクトル上に観測される全イオン強度の和を、時間軸に対してプロットした二次元チャートと言う定義でした。しかし、この二次元チャートの縦軸は、イオンの強度を直接プロットしている訳ではなく、イオンが検出部によって変換された後の電流値をプロットしているため、ionchromatogramの間に電流(current)が入ったと言う経緯があります。マススペクトルを取得するm/z範囲の下限値を小さく設定し過ぎると、バックグランドイオン強度が増加するため、TICCS/Nが低くなり、TICC上でピークが確認し難くなります。

GC/MSの場合、強度の高いバックグランドイオンは、H2O由来のm/z 18N2由来のm/z 28O2由来の32などが主であるため、マススペクトルの取得m/z範囲を35からに設定すると、S/Nの良いTICCが得られます。m/z 50~の設定にすると、CO2由来のm/z 44イオンも含まれないため、更にS/Nは良くなります。

一方LC/MSでは、移動相溶媒分子や環境から混入する不純物などに由来するイオンがm/z 400位まで、環境に依ってはそれ以上大きなm/z領域までバックグランドイオンが観測されます。バックグランドイオン強度を下げたいからと言って、マススペクトル取得のm/z範囲を400~とかに設定する訳にはいかないので(それ以下の低分子化合物が検出されないので)、LC/MSで得られるTICCは、どうしてもバックグランドイオン強度の高く、S/Nが悪くなってしまいます。プロテオミクスなど一部のアプリケーションでは、マススペクトル取得のm/z範囲の下限値を比較的高く設定する事は可能です。

 

BPIC:ベースピークイオンクロマトグラム(base peak ion chromatogram

取得される全てのマススペクトルにおいて、ベースピーク(最大強度ピーク)の強度を時間軸に対してプロットしたクロマトグラムです。BPICは、試料成分から生成したイオンがベースラインに常に存在するバックグランドイオンよりも高強度で検出された場合、バックグランドレベルの低い、解析し易いクロマトグラムになります。一方、上に示した図(b)では、ピークは観測されず、むしろマイナスピークが幾つか観測されています。LC/MSで溶媒に含まれる夾雑物等の影響によってバックグランドイオンレベルが高い場合、このようなBPICが得られます。

この時の測定データでは、バックグランドとしてm/z 371イオンが常時高強度で観測されていました。図(c)は、このm/z 371イオンを含めないように、その少し上m/z 375以上の範囲を指定して作成したクロマトグラムです。高強度のバックグランドイオンが含まれないクロマトグラムであるため、TICCでは観測されていない小さなピークまで見つける事が出来ます。ただし、このクロマトグラムでは、m/z 371より小さなイオンは含まれませんので、そのような低m/zイオンを含んで且つベースライン強度の低いクロマトグラムを得るためには、強度の高いバックグランドイオンを除いて狭い範囲(例えばm/z 100200, 200300など)でクロマトグラムを作成するのも有効です。最近の装置には、自動でピークを抽出してくれるソフトが付属している場合もあるので、そのようなソフトの機能を使うのも良いですが、自力でピークを探す方法も知っておいて損はありません。ちなみに、このように比較的広いm/z範囲を指定して作成したクロマトグラムは、以前はRICreconstructed ion chromatogram、再構成クロマトグラム)と呼んでいましたが、先の用語改正によって推奨されない用語になりました。現在では、このようなクロマトグラムは、(d)と同じEICが使われます。

(d)は、保持時間44分辺りでスライスデータ(マススペクトル)を作成し、そこにメインピークとして観測されていたイオンのm/z値を設定して作成した抽出イオンクロマトグラム(extracted ion chromatogram, EIC)です。LC/MS(GC/MS)のデータ解析でマススペクトルを作成したら、そこに観測されているイオンのm/z値でEICを作成するようにしましょう。顕著なイオンが複数あれば、それらが共溶出している未分離成分由来なのか、同じ成分由来なのかを判断する目安になるし、そのEICで他の保持時間にもピークがあれば、異性体が検出されている可能性もあります。

 

 

◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇
エムエス・ソリューションズ株式会社
代表取締役 髙橋 豊
E-mail: tyutaka@ms-solutions.jp
http://www.ms-solutions.jp/
◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇

少年サッカーチームのラントレーニング

もう7, 8年前から続けていますが、毎年3月中旬から11月中旬まで、週1回1時間程度、コーチをしている近隣の少年サッカーチームの子ども達にラントレーニングを行っています。基本的なランニングフォームを教える事と、サッカーで役立つ走力と持久力を付けさせるためです。最初の頃は6年生だけでやっていましたが、ランニングフォームを教えるのに6年生の半年チョットの期間では短いと思い、ここ数年は4年~6年までを対象にしています。

昨年までは3学年一緒にやっていましたが、今年は子ども数が多く、新型コロナの影響で外でのトレーニングとは言え密になる状況を避けたかったので、3学年隔週でやっています。

 

今年は初めてブログに書きますが、今週のラントレーニングは5年生、いつもトレーニングしている公園から700 m位いった所に、大きな道を渡るスロープ式の歩道橋があり、その上り坂を使ってインターバルトレーニングをやりました。私のGPSウォッチの記録ではこんな感じになります。

朝ラン サッカー5年 八坂ダッシュ 20201012

上り坂をダッシュ、下り坂をジョグ、その繰り返しを8往復計16本! 距離は50 mあるかないか位でしょうか。

前夜にサッカーの他のコーチ達と飲んでしまって、一寸二日酔いの状態でのインターバル、勿論私も一緒にやるので今週はかなりキツかったですね~ (-_-;

 

平日の朝、5時55分から始めるので、集合する時間帯に暗くなってきたら終わりです。今年は、あと3, 4回ってところでしょうか!?

 

こちらは毎年体力が衰えていきますが、出来るだけ長くこのトレーニングを続けられるように、セルフコントロールもちゃんとやりたいと思っています。

 

 

◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇
エムエス・ソリューションズ株式会社
代表取締役 髙橋 豊
E-mail: tyutaka@ms-solutions.jp
http://www.ms-solutions.jp/
◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇

裸足で走るマラソン大会

今月18日に開催予定の、裸足で走るマラソン大会にエントリーしてしまいました!

ラン友さんに釣られてうっかりって感じでしたが、勿論初体験です。

 

と言う訳で、最近は近所の公園のトレイルコースを中心に、週に何度かは裸足で走っています。

119749446_3304434779638685_8004766419174810997_o 119864536_3304434679638695_8291243575235259794_o

 

原っぱや土の地面は気持ち良いのですが、小石がゴロゴロしていたり、粗い表面の舗装路は、足裏が痛くて泣きたくなります。

 

理論的には、足が地面に着いて脳が痛みを感じる前に足を上げて次の足を出せば、痛みを感じずに走る事が出来る筈ですが、現実的にはそんな芸当は出来ません。石がゴロゴロしている場所では、圧力を分散させるために足裏全体で接地して、出来るだけ体重をかけないようにソフトランディングにするように気を付けてはいるのですが、なかなか上手く走れません。

 

18日の大会では、トレイルコースを10 km走ります。制限時間は2時間、完走できるようにガンバろー!

 

 

◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇
エムエス・ソリューションズ株式会社
代表取締役 髙橋 豊
E-mail: tyutaka@ms-solutions.jp
http://www.ms-solutions.jp/
◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇

プロトン移動を伴うイオン化におけるイオン化抑制

大分前に、エレクトロスプレーイオン化(ESI)におけるイオン化抑制について書きました。

中でもネブライザーガスを使うタイプのESIでイオン化抑制が起こり易く、スケールダウンをすることでイオン化抑制が抑えられます。

 

ESIは、現存する質量分析のイオン化法の中で、恐らく最もイオン化抑制を受けやすいイオン化法ですが、それ以外にもイオン化抑制を受けるイオン化法はあります。

それは、タイトルにもる”プロトン移動を伴うイオン化”です。

 

プロトン移動を伴うイオン化は沢山知られています。代表的なのは、

CI, FAB, FD, MALDI, APCI, APPI, そして勿論ESI。

 

プロトン移動を伴うイオン化におけるイオン化抑制で支配的なのは、プロトン親和力(proton affinity, PA)の関係です。

 

上に挙げたイオン化法において、イオン生成領域で分析種(A)と夾雑成分(M)が共存し、それぞれの1分子が1つのプロトン(H+)を取り合ったとします。

つまり、こう言う↓状態です。

A-Proton-M

 

ここで、MがAよりPAが大きければ、プロトンはMに引っ張られるので、以下のようになります。

A-Proton-M-MH

 

プロトン移動によるイオン化プロセスは、CIやAPCIでは気相で起こるし、ESIやFABでは液相で起こります。

気相イオン化か液相イオン化かによって、同じプロトン移動によるイオン化でもイオン化抑制の程度は変わるかも知れませんが、ESIが他のイオン化に比べて特にイオン化抑制が起こり易いのは、このプロトン移動の他に以前のブログで解説した原因があるためです。

 

最近の質量分析で用いられるイオン化法は、EI以外の殆どはプロトン移動を伴いますので、プロトン移動によるイオン化プロセスを理解する事は、質量分析を考えるうえで非常に重要だと思います。ちなみに、ここで挙げたイオン化法では、正イオン検出においては、プロトン付加のほかにナトリウムイオン付加やアンモニウムイオン付加が起こる事がありますが、これらのイオン付加についても同様に考える事が出来ると思います。

 

◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇
エムエス・ソリューションズ株式会社
代表取締役 髙橋 豊
E-mail: tyutaka@ms-solutions.jp
http://www.ms-solutions.jp/
◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇

ESIとAPCIの脱溶媒プロセスの違い

久しぶりに質量分析のイオン化原理に関する内容で書いてます。

 

LC/MSで用いられるイオン化法の代表例を二つ挙げるとすると、殆どの人がESIAPCIを挙げるでしょう。殆どのMS装置メーカーからLC-MS装置が販売される時、ESIが標準でAPCIがオプションと言うケースが多いため、両者の使用頻度を比較すると、ESIの方がよく使われているという事になります。両イオン源は構造がとても良く似ています。そして、イオンが生成する過程においても、類似のプロセスがあります。その一つが加熱による脱溶媒プロセスです。今日は、その事について考えてみましょう。ESIAPCIのイオン源の概略を図12に示します。また、ESIでイオンが生成する様子を模式的に示したものを図3に示します。

 

nebulizer ESI ESI

 

図1 ESIのイオン源の概略図(左:空圧ネブライザータイプ、右:ナノ、ミクロタイプ)

 

APCI

図2 APCIのイオン源の概略図

 

ESIイオン生成

図3 ESIにおけるイオン生成の模式図

 

 

先ずESIでは、キャピラリー先端部分で分析種は既にイオン化しています。つまり液相でのイオン化です。例えば正イオン検出条件で[M+H]+が生成した場合、対向電極であるオリフィスやコーンに相対的にマイナスの電圧が印加されている状態であるため、その電圧の引力によって液体の塊から帯電液滴となって大気中に飛び出します。帯電液滴には、分析種のイオンや夾雑成分のイオン、溶媒のイオン、そしてそれらのイオン化していない状態の中性分子、それらが含まれて一塊になっており、そのサイズはµmオーダーで、質量分析計内部に侵入するには大き過ぎます。帯電液滴は加熱される事で揮発性の溶媒が蒸発し、そのサイズは小さくなっていきます。そうすると液滴内のイオン同士の電荷反発によって液滴は分裂、あるいは液滴の外側にあるイオンが飛び出します。ESIにおける脱溶媒プロセスは、帯電液滴の電荷反発やイオン蒸発を誘発させるために行われます。つまり、帯電液滴はそれ程加熱しなくても、イオンは生成すると言う事です。

 

一方APCIでは、試料溶液は空圧ネブライザーによって中性状態の液滴になります。APCIでのイオン化は放電電極の近傍で起こり、気相でのイオン化であるため、分析種分子やイオン化に関与する溶媒分子は、加熱によって気相単分子の状態になっている必要があります。そのため、液滴は十分に加熱して乾燥させる必要があり、ESIよりも高い熱エネルギーが必要です。

 

ESIとAPCIは似たような構造のイオン源を用いるイオン化法であり、両者とも加熱による脱溶媒プロセスが必要ですが、その意味は同じではなく、必要とされる熱エネルギーも大きく異なります。APCIが熱に不安定な化合物に不向きなイオン化法であると言われる所以は、そこにあると考えて良いと思います。

 

 

◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇
エムエス・ソリューションズ株式会社
代表取締役 髙橋 豊
E-mail: tyutaka@ms-solutions.jp
http://www.ms-solutions.jp/
◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇

ロードバイクにはやっぱりビンディングペダル&シューズ!

昨年から、基本的に週3日間、浜松で仕事をしています。

浜松医科大学発ベンチャー”プレッパーズ”の代表取締役社長として!

そして、浜松医科大学の非常勤職員(特任研究員)として!

 

家は東京の西の外れにあり、毎週3日間、2泊で浜松に通っています。浜松での滞在は、東海道線の弁天島駅近く。浜松駅から3駅目です。医科大学と宿舎の往復には、幾つかのパターンを使っています。

1.ロードバイクで直接移動

2.浜松駅~医科大学の移動はラン、浜松駅~弁天島駅は電車

3.医科大学~遠鉄積志駅はロードバイク、積志~新浜松&浜松~弁天島駅は電車

4.医科大学~浜松駅は遠鉄バス、浜松駅~弁天島駅は電車

雨の時は4のパターンを使います。この時期は天気が安定しているので、ほぼ毎週1と2を使います。

 

で、ロードバイクで直接移動すると約20 km、時間にして1時間弱。ずっと普通のペダルを使っていましたが、先週アマゾンで安いビンディングペダルとシューズを購入、今週はそれを付けて乗ってみました。私は中学生の時からロードバイクに乗っています。始めた当時はビンディングペダルは無く、トークリップと言う物を使って、ベルトでシューズをペダルに固定していました。ビンディングペダルが出来たのは、いつ頃だったかなぁ...?

もちろん、ビンディングペダルが登場してからは、ずっと使っています。

 

自宅にも一台ロードバイクがあり、それは当然ビンディングペダル&シューズです。浜松にもってきたバイクも、以前はビンディングペダル&シューズで乗っていたのですが、サンダルでも乗り易いようにと大分前に普通のペダルに替えていました。で、今回久しぶりにビンディングペダル&シューズに替えてみたと言う訳です。

 

やっぱり1時間位乗る場合、ビンディングペダル&シューズの方が圧倒的に安心感がありますね。特に上り坂と信号待ち後にダンシングする時、引き足が使えるし、足がペダルに固定されていると安定感があります。

 

ロードバイクに普通のペダルを付けている時って、足がペダルに載っているだけなので、何か不安定なんですよね。

スノーボードに例えると、リフト乗る時とかに片足を外して滑ってる感じ! まぁ、大分違いますけど...

 

ビンディングペダルって普通のチャリに付ける人はまず居ないので、見たこと無い人も結構いると思います。

こんな↓ものです。

DSC_1428

 

 

そして、シューズがこちら↓

DSC_1429

 

シューズのソール部分にクリートと言う部品(三角形っぽい形)を付けます。クリートの先端部分をペダルの前部に引っ掛けて、足を踏み込むと、スキーのビンディングの要領で、シューズがペダルに固定されます。外す時は、左右どちらかに捻ります。

 

くっついた状態はこんな感じ↓

118386208_3227464657335698_8416932037328370610_o

 

足がペダルに固定されているので、下に踏み込むだけでなく、引っ張り上げる時にも力を使える訳ですね。

 

足が固定されていて怖くないの? と聞かれる事がありますが、慣れれば全然大丈夫です。むしろスピードが出ている状態では、足が固定されていない方が怖いです。これで、浜松でのバイク移動が快適になります (^_^)v

 

 

 

◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇
エムエス・ソリューションズ株式会社
代表取締役 髙橋 豊
E-mail: tyutaka@ms-solutions.jp
http://www.ms-solutions.jp/
◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇

質量分析屋のブログでは小平市を拠点とする日々の活動やお役立ち情報をご紹介しております

東京都小平市にあるエムエス・ソリューションズ株式会社のブログでは、企業様や研究機関における技術指導やセミナーなど日々の活動のご紹介をはじめ、大学での講義の模様などもご案内しております。
当社がどのようなサービスをご提供しているか検討材料にしていただけるのはもちろん、質量分析の最新情報やノウハウなどもご紹介しておりますのでぜひご参考になさってください。
東京都小平市のエムエス・ソリューションズ株式会社のブログではトライアスロンやマラソンを趣味とする代表のエピソードなどもご紹介しております。技術指導やご相談を承る代表の人柄なども垣間見られるブログとなっておりますので、ぜひ判断材料の1つにお役立ていただき、初めての方もお気軽にお問い合わせください。