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質量分解能と観測されるm/z値との関係

このブログでは、今までにエレクトロスプレーイオン化で観測されるイオン種と、イオン種の解釈によって分子の質量を知ることについて解説してきました。

 

今回から、“分子の質量をどれ位精確に測れるか?”について解説していきたいと思います。そのためには、先ず“質量分解能”について解説する必要があります。

 

質量分析計(MS装置)の最も重要な性能の一つが“質量分解能”です。質量分解能は、日本質量分析学会のマススペクトロメトリー関係用語集1)では、以下のように定義されています。

“ある特定の質量分解度(mass resolution)の値を得ることができる質量分析計の能力”

また、質量分解度は以下のように定義されています。

“あるマススペクトルについて、観測されたピークのm/zの値を、スペクトル上でこのピークと分離されて観測される(仮想的な)ピークのm/z値との差の最小値Δ(m/z)で割った値;(m/z)/ Δ(m/z)

質量分解能および質量分解度を表示する際は、その値を求めるのに用いたm/zの計測値と、Δ(m/z)の決め方を示す必要があります。Δ(m/z)は通常、ピークの高さに対する一定の割合の高さで求めたピーク幅とし、その際のピークの高さに対する割合を示します。殆どのMS装置では、質量分解能は半値幅で定義します。

 

何だか分かり難いですが、要は“質量分解能によってどれ位小さなm/zの差を識別できるか、m/zの値をどれ位精確に測れるかが決まる”ということです。大雑把に言うと、m/z 1,000m/z 1,001を分けられる質量分解能が1,000m/z 1,000.0m/z 1,000.1を分けられる分解能は10,000となります。

 

下の図は、ある分子の元素組成に対して、質量分解能800, 10,000, 30,000, 100,000でシミュレーションしたマススペクトルです。それぞれ、一番左側のピークがモノアイソトピックピーク(分子を構成する各元素が全て主同位体で構成される分子から生成したイオン)、左から2番目以降が主に12C13Cに置き換わった同位体イオンのピークです。質量分解能が高くなるにつれて、各ピークはシャープになり、同位体ピークの間隔が広がっているのが分かります。

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ピークがシャープであるほど、その位置(m/z値)をより正確に測ることができるし、僅かなm/z差の他のイオンと目的のイオンを分離することができます。大凡ですが、質量分解能数100~1,000程度では、得られるm/z値の正確さは整数からせいぜい小数点以下一桁のレベル、質量分解能10,000程度で小数点以下2~3桁のレベル、質量分解能30,000程度以上で小数点以下3~4桁のレベルでm/z値を計ることができます。

イオンのm/z値を正確に測れるとどんな良いことがあるのか?

 

については、次回以降に解説していきます。

 

引用文献

1) マススペクトロメトリー関係用語集、日本質量分析学会用語委員会編、国際文献印刷社、pp. 68-69 (2009).

 

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第7回甲州フルーツマラソン大菩薩コース完走記

1016日(日)、甲州フルーツマラソン大菩薩コースに、仲間3名と参加してきました。

ハーフマラソンにも5名の仲間が参加しました。

フルーツマラソンの参加は多分4回目、大菩薩コースは昨年に続いて2回目です。

昨年初めてこのコースを走り、そのキツさに痺れ、すっかり魅了されてしまいました(^^;

高低差のグラフを見ると、そのエグさが分かると思います。

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今年は、春~夏にかけて、4回の試走を行って当日に臨みました。7月末に足首を痛めて以来、余り走り込みが出来ていないので、タイムは気にしない。でも、今まで4回このコースを走って、一度も走り切れていない(登りの途中で歩いてしまった)ので、今回の目標は“歩かないこと”。

 

このコース、前半の7 kmまではハーフマラソンと同じでかなりキツいアップダウン、7 km過ぎからは、若干のアップダウンはあるものの基本登りっぱなしです。前半で飛ばしてしまうと後半の登りまで脚がもたないので、とにかく前半は抑え目。後ろから来た選手にかなり抜かれましたが、気にせずマイペース。特に下りは、まだ不安が残る足首に負担をかけないようにゆっくり目で!

 

15 km過ぎからつづら折りの林道になるのですが、その手前の一番の難所はここ!

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写真では分かり難いですが、この傾斜と長さにワクワクさせられます。

 

林道に入って直ぐ、後ろから淡々と走る一人の選手に抜かれました。背中を見ると“飛騨高山ウルトラマラソン”のフィニッシャーズTシャツ! 私は野辺山ウルトラ完走者として、この人が走っているのに私が歩く訳にはいかない!! と意味の分からない意地が出てきて、回りの選手が殆ど歩く激坂も、飛騨高山の人から少し遅れて走り続けました。約7 kmの林道で、かなりの数の選手を抜けたと思います。

 

ゴール近くの林道からの眺めはこんな感じ。キツいけどゆっくり走っているので、景色を見る余裕はあります(^o^)

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ゴールまで2 km辺りの地点で左脚スネの筋肉が攣ってしまったので、チョッと立ち止まって10 mほど歩きましたが、それ以外は全て走り切り、先行していたトライアスロン仲間の鬼塚さんにラスト1 kmで追いつきました。一緒に行った川さんには、最後まで追いつけませんでした(>_<)

 

タイムは2時間3934秒。昨年が2時間4048秒でしたから、1分チョイ上回りました p(^_^)q  殆ど歩かなかったのが効きましたね!

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登りっぱなしでゴールなので、スタート地点まではバスで連れて行ってくれます。ゴール地点からバス乗り場まで15分程の山道を歩くのですが、ヘロヘロになった身体にこの15分が堪えます。でも、良いクールダウンにはなります。

 

バス乗り場でお弁当とワイン、ぶどうを受け取り、一緒に参加した仲間とプチ宴会! 標高1600 m地点は流石に寒く、上着を預けておいて正解でした。山を下りてハーフに参加した仲間と合流、温泉に移動して二次会。電車の中で静かに三次会。国分寺に戻って来てラーメン屋さんで四次会(^o^; 好天にも恵まれ、長くて楽しい一日になりました。

 

 

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開発中のLC-MS用脱塩インターフェイス実験

今日と明日は、古巣でLC-MS (日本電子製JMS-T100LP)を借りて、開発中の脱塩インターフェイスプロトタイプの実験をしています。

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自前ではまだLC-MSをもてないので、とても有り難いです。

 

 

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イオン源の分解・洗浄などのメンテナンスを自分ですることで質量分析計のことが良く解る

夏頃から、ほぼ週1日の頻度で、都内の研究機関でGC/MS分析のお手伝いの仕事をしています。

 

普段はデータ解析をするのですが、先週は解析待ちのデータがなく、洗浄しなければならない予備イオン源があると言うので、イオン源洗浄Dayでした。

 

前職である日本電子の装置。GC-MSのEIイオン源、学生時代~日本電子に入って暫くは、自分でよく洗浄していましたが、LC/MS専門になってからは殆んどせず。

(* EIはElectron Ionization(電子イオン化)の略)

 

自分一人で分解して研いて組み立てたのは、多分20年以上ぶりでした。

 

GC-MSのEIイオン源を分解すると、こんな感じ。

dsc_1614

これはレンズ系(イオンの通り道)なので比較的簡単。

 

チャンバー(試料分子がイオン化する部屋)の方が難しい。

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分解前のイオン源チャンバー

 

チャンバーやレンズのイオンが通る場所が、焼き付いたように黒く汚れるので、と~っても細かいサンドベーパーのようなもので研きます。

 

三種類目の細かさを変えて研くと、最後はピカピカになります。

 

アセトンで超音波洗浄して、次は組み立て!

 

直径1 mm位の小さなネジが何本かあって、何しろ目が悪くなったのが堪えましたが、手先はいまだに器用な方なので、組み立ても無事終了(^-^)

 

久し振りだったけど、機械いじりはやっぱり楽しいです。分解すると、装置のことがよく解るし。

 

昨日イオン源分解していて、日本電子に勤めていた頃(20年位前)に関わった、あるお客様のことを思い出しました。

 

とある大学の教授でしたが、LC-MSの導入を検討しているということで、装置を見に(デモ測定)来られました。私がデモを担当しました。

 

その教授曰く、

¨学生が使うからなるべく簡単で何も考えずに使える装置が良い¨

 

¨そんな装置買ったって、学生の教育には役に立たない❗¨

私は猛烈に抗議したことを覚えています。

 

すったもんだあったと思いますが、結局日本電子の装置を買ってくれました。そして、納入後のトレーニングも、お客様のご指名により、何回か対応しました。

 

 

最近は、ニーズ的にもシーズ的にも、¨装置は簡単な方が良い¨という風潮があります。

 

でも、質量分析計ってスゴく人間くさい装置なので、装置の声を聞いて、しっかり向き合ってあげないと、本当の意味での良い仕事はできないのです。

 

装置の声を聞くというのは、生データや装置の様子をしっかり見ることです。装置の機嫌が分かります。音に表れることもあります。

 

イオン源洗浄とか真空ポンプのオイル交換とか、簡単なメンテナンスは、自分達で(大学であれば学生が)やった方が良いです。

 

そうすることで、質量分析計のことを良く理解でき、質量分析の本質に近づくことができると思います。

 

 

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研究会でのLC/MS基礎に関するプレゼンを聴いて

9/30の投稿で、質量分析関連企業のLC/MS基礎セミナーを聴講した感想を書きました。

 

つい先日、似たようなことがあったので、再度書いておきたいと思います。

 

それは、とある研究会でのこと。

通常、質量分析関連企業の方が研究会等でお話しされる時は、営業の方であれば製品紹介が中心、アプリケーション開発担当の方であれば自社製品を使ったアプリケーションデータの紹介が中心になります。

 

しかしその時、その質量分析関連企業のアプリケーション開発担当の方(私は以前から面識があります)は、LC/MSの基礎的な内容について話されていました。それはそれで、参加者にとってはとても有益だと思うのですが、その内容について幾つか(?)と思うことがあったので、紹介しておきます。

 

1.分子(イオン)を識別することで分子量情報が得られる?

⇒ これについては誤解されている方が多いのですが、通常低分子化合物を測定したマススペクトル上のイオンのm/z 値から得られるのは、“分子量” 情報ではなく“分子の質量”情報です。これについては、バイオマーケットjpの質量分析屋のネタ帳というコラムに書いていますので、参考にしてください。

 

2.マススペクトルの同位体ピーク強度比が正しくない

⇒ ある化合物のマススペクトル(モノアイソトピックピークおよび同位体ピーク付近の拡大)を示されていましたが、同位体ピークのパターンが、その化合物の元素組成から計算されるパターンとかなり異なっていました。特に、13C1つ含む同位体ピークの相対強度は50%程度誤差がありました。また、この化合物は塩素を1つ含むのですが、その酸化体が不純物として観測されていて、その不純物のモノアイソトピックピークおよび同位体ピークのパターンが、塩素を1つ含むには+2の同位体ピークの相対強度が小さすぎました。

この後の説明で、イオンの精密質量から構成元素を推測する時に、同位体ピークのパターンが役に立つという説明をされていただけに、プレゼンに使うデータに気を使っておられなかったことが非常に残念でした。

 

細かい話かも知れませんが、専門家であれば、用語1つあるいはデータ1つにまで拘るという気配りが必要だと思います。

 

 

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2016年8月&9月の月間走距離

8月の始めに右足首を痛めてしまい、暫くはごまかしながら走っていたのですが、

いよいよ治らないので、8月25日~9月9日まで完全休養!

そのため、8月と9月の走距離は、通常の1/2~1/3程度にとどまりました。

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でも、長いこと休んだおかげで、先週から今週にかけて連日走ってみましたが、

右足首にまだチョッと違和感があるので完治はしていないですが、まずまず普通に

走れるようになりました。

 

まぁ、こうなると完治はしないと思うので、酷くならないように付き合っていく

しかないのでしょうねぇ...

 

10月16日にはフルーツマラソンがあるし、ぼちぼち調子を上げて行きたいですね♪

 

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