1、串联式质谱仪
当两个质量分析步骤被串联采用时，这个过程被称为「串联质谱」。质量分析的两个步骤可以在空间（QqQ）或时间（离子阱）上分离（注：QqQ表示三个串联四极杆，其中大写的Q指的是进行质量分离的四极杆，而小写的q代表的是一个仅有射频装置，用于确保离子保持集中和活力的四级杆）。
最常见的是，第一个质量分析器（MS1）被用来选择（分离）一个m/z值，称为「母离子」。在MS1和第二个质量分析器（MS2）之间，离子在一个有时被称为「碰撞室」或「碎裂室」的腔室中解离成碎片或子离子（见图1）。
图1 | 三重四级杆串联质谱图解
第一个是质量分析器MS1（Q1）；第二个是碰撞单元（q）；第三个是质量分析器MS2（Q3），碰撞单元的产物被分离。
母/子离子质量对通常被称为「MS/MS转换」。在串联质谱仪中为选择和/或测量母/子离子提供了极大的灵活性（见图2）。
图2 |分子破碎通用图解
母离子以一种可重复的方式进行破碎，形成特定的子离子。形成的产物是基于母离子的结构（因此也是母分子）。
对于临床应用，最重要的结果是MS/MS转换具有高度选择性，因为两个不同的离子不太可能具有相同的母离子质量和子离子质量。这大大减少了干扰的可能性，与大多数其他分析方法相比，无论是基于MS还是其他技术，这都是一个主要的优势。
目前，串联质谱的主要临床应用是对目标化合物进行高选择性的定量分析。一个广泛的应用是对新生儿干血斑进行氨基酸和有机酸的定量生化筛查。
子离子谱中的质量模式取决于母离子的分子结构，该模式通常可以被解释为产生一个明确结构。例如，一个肽的子离子谱可以被解释为确定其氨基酸序列。
目前，这项工作主要用于蛋白质组学研究，如肿瘤标志物的发现，而不是用于常规临床样品的分析，尽管这在未来可能会改变。
串联质谱在生物医学研究中很常见，因为它是化学结构表征和最终鉴定的重要工具。然而，临床化学家更多是对分析特定化合物或化合物类别感兴趣，这可以通过在第二台质量分析仪中选择一个特定子离子，并确定它的母离子来实现。
通过避免色谱的使用，可以减少测定的复杂性，并明显缩短分析时间。当与色谱结合使用时，串联质谱提供了一个进一步增强的选择性水平。
2、混合串联质谱仪和不太常见的配置
现在有许多其他的仪器配置，结合了两个或多个不同设计的质量分析器，因此被称为「混合仪器」。一个这样的混合仪器结合了四级杆和TOF质量分析器。
在这种仪器中，四极杆质量分析器进行第一次分析，而TOF质量分析器进行子离子分析。另一种混合仪器结合了四极杆和线性离子阱；这种仪器在未知制剂的毒理学筛查中找到了合适的位置。
3、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）
ICP-MS用于分析低浓度的金属元素，即微量（< ppm）和超微量（< 十亿分之一[ppb]）范围。一个常见的应用是测量血铅。
ICP涉及到从氩气（Ar）和流动的液体流中形成等离子体或带电气体，并保持在高电压和大气压下。等离子体是通过一个水冷的射频线圈产生的，该线圈通过电感应将射频能量耦合到流动的氩气流中。一旦在氩气流中开始电离，就会形成一个电浆，从而产生了「电感耦合等离子体」这一术语。
等离子体在大约7000K的温度下工作；在这个温度下，液体样品中的分子完全解离成它们的组成原子。通常情况下，液体样品以气溶胶的形式被引入等离子体中。
ICP-MS所需的质谱仪与大多数其他应用所使用的质谱仪有些不同。通常情况下，只产生单电荷离子，而且由于只监测元素，仪器质量范围的上限不需要超过铀同位素的质量范围（即238 Da）。分辨率的要求比预期的要高，这是因为经常需要能够将元素的同位素峰与等离子体本身产生的污染物（例如，氩和空气、水和溶剂的离子分子产品）区分开来。
另一个潜在的干扰来自不同元素的同位素。例如，54Cr（原子量53.9388）和54Fe（原子量53.9396）需要大约68000的分辨率来分离，64Ni（原子量63.9280）和64Zn（原子量63.9291）的分辨率为58000。当然，这些考虑对测量精密度有一些影响。就铬和铁的同位素而言，它们对整个元素的贡献都很小，很可能被忽略。
另一方面，64Zn是主要的同位素（48%），而64Ni只有0.9%，对于要求不高的测量来说，完全可以忽略不计。必须仔细分析每种元素的情况。虽然使用的是单位分辨率的四极杆分析仪，但在需要更高的分辨率时，则采用高分辨率的双焦磁性仪器。
使用四极杆分析仪可以达到优于1%的测量精密度，而使用高分辨率仪器可以获得优于0.1 ppm的精密度。ICP测量的灵敏度与元素有关，主要是由于上述的等离子体干扰。表1中总结了典型的检测限（请注意，ppt是万亿分之一，1ppt是1×10^-12）。
表1. 元素标准品的检测限
4、质谱仪的选择
为实验室选择最合适的质谱仪是很有挑战性的，因为决定中涉及到许多因素，这里绝不可能把所有的因素都总结出来。然而，作为一份指导性手册，我们建议了几个关键的考虑因素，他们在临床实验室领域是比较重要的。
➤ 确定你的需求
✔ 是否需要高通量（筛查），每天对许多样品进行特定的测定？如果是，这就需要一个强大的、经过确认的仪器。此外，备用仪器或快速服务支持也是必不可少的。
✔ 是否需要一个多功能的仪器，用于生物医学研究实验室或临床研究，每天需要许多不同类型的测定/分析？
✔ 感兴趣的分析物是什么？例如，小分子、挥发性代谢物、生物聚合物和元素都有不同的仪器要求。
✔ 测定需要更多的定量（诊断）结果，还是定性分析（筛查）就足够了？
➤ 确定分析物和研究替代分析方法
✔ 确定分析物：
1) 确定关键化合物、代谢物和蛋白质；
2) 开发或获得一个测试化合物。
✔ 调查竞争测定：
1) 确定替代方法；
2) 获得替代方法的关键规格，例如，定量限（LOQ）、分析范围和精密度。
➤ 确定质谱仪和相关部件
✔ 确定能够测试关键化合物的质谱仪：
1) 电离模式；
2) 所需的分辨率；
3) 流动注射，HPLC，GC。
➤ 化合物测试演示
✔ 由特定供应商进行操作演示：
1) 测试关键代谢物；
2) 评估灵敏度、精密度、优化的难易程度和数据处理软件；
3) 将结果与平行分析进行比较：
a) 两个准备相同的样品，一个用有效方法分析，另一个用考虑中的仪器分析。仪器间的比较也应在相同的来源和相同的条件下制备的样品上进行。
4) 如果可行的话，用一套生物标准品来校准质谱仪，并将真实样品上得到的结果与目前内部方法得到的结果进行比较。
➤ 如果可能的话，要求提供仪器进行现场评估。
➤ 最终评估：
✔ 软件；
✔ 数据处理；
✔ 解释数据链（数据库，数据接口方式）；
✔ 价格、稳健性、技术支持（响应时间）、运营成本；
✔ 从拥有当前或类似型号的实验室获得相关支持性资料。
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来源： 诊断科学
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