质谱江湖风云录之门派篇：主要厂商及特色产品（中）

在本网访问Orbitrap发明人Makarov的文章“Orbitrap的过去、现在和未来”中，对Orbitrap技术有详细的描述。2005~2013年的8年来，Orbitrap几乎年年有新产品、新技术推出。下图时间轴左侧是新技术，右侧是商品化的里程碑。几项突破性的技术分别为：仅使用Orbitrap单分析器的Exactive、串联了四极杆的Q-Exactive，ETD/ECD/HCD多种裂解技术、双压阱、S-lens、增强傅里叶变换性能的高场Orbitrap Elite和三合一的Orbitrap Fusion。2014年，赛默飞把Q-Exactive分化成了Q-Exactive HF和Q-Exactive Focus两种型号。今年，赛默飞将迎来Orbitrap推出后的第10个年头，Orbitrap的第一个专利保护期也将到期。如果有更多的厂家进入Orbitrap的市场，Orbitrap的品类有可能更大更强。

2005-2013年赛默飞在Orbitrap上的创新图

目前Orbitrap的产品线包括：LTQ Orbitrap XL（最高分辨率为6万）、Orbitrap Velos Pro（最高分辨率为10万）、Orbitrap Elite（最高分辨率为24万）、Orbitrap Fusion（最高分辨率为45万）、Exactive Plus和Exactive Plus EMR（最高分辨率为14万）、Q Exactive HF（最高分辨率为24万）和Q Exactive Focus（最高分辨率为7万）。

2014赛默飞推出的Q Exactive HF和Q Exactive Focus LC/MS系统

赛默飞Orbitrap Fusion Tribrid 三合一质谱仪

离子阱原是赛默飞的看家本领，LCQ是最经典的离子阱质谱，在鼎盛时期，每年的销售高达数千套。从传统三维离子阱来说，赛默飞最后的一款“收官之作”是LCQ Fleet，已经集成了传统三维离子阱可以具有的所有优势性能：多级质谱，比较高的灵敏度，极其稳定的性能，适用于一般的定性定量。如果一个实验室购买第一台质谱，买台简单的离子阱是不错的，稳定可靠，简单易用，对操作者的要求很少。2003年后，赛默飞推出新一代线性离子阱LTQ系列，目前的型号有LTQ XL和LTQ Velos Pro，后者是双压的线性离子阱，具有更多的工作模式。在蛋白质组学要求高通量“发现”的时代，LTQ占尽了风头，因为它灵敏度高、稳定可靠、可同多维纳/微升色谱无缝地衔接，高通量的工作，在获取大量数据为先的时代，是最优秀的质谱仪。但后来，随着蛋白质组学追求更准确的标志物、定量、翻译后修饰等新的方向，仅有LTQ显得力不从心，LTQ Orbitrap、串联四极杆等是更好的选择。

1980年，赛默飞就已经推出了业界首款商品化的三重四极杆质谱仪TSQ。历经多代发展，2013年推出的最新型号为TSQ Quantiva和TSQ Endura三重四极杆液质联用仪。除了高灵敏度和极佳的定量分析性能，赛默飞的三重四极杆液质联用仪的一大卖点是：具有业界较高的分辨率（Quantiva最高为0.2 FWHM；Endura最高为0.4FWHM），而Endura的m/z范围可到3400 Da。总体来看，这两款最新TSQ的指标都非常高，比如TSQ Quantiva的灵敏度高达1pg利血平信噪比为100,000:1（TSQ Endura为10,000:1）。另外还有两款早期的产品：TSQ Quantum Ultra和TSQ Quantum Access MAX。但四极杆具有“高分辨”的性能有悖大多数人的长期认知，在三重四极杆已经形成的大量定量方法中，“高分辨”也显得不是用户需要的性能，而只是赛默飞自己强调的一个卖点而已。所以，TSQ并不是定位非常成功的三重四极杆产品。安捷伦、岛津等推出三重四极杆后，它的市场占有率在已被挤出前三位。

赛默飞TSQ Quantiva三重四极杆质谱仪

赛默飞从不缺质谱，ISQ是单四极杆GC-MS，ITQ是离子阱GC-MSn，MSQ plus是单四极杆LC-MS。几款仪器性能指标都很高，也有一些卖点，比如在更换气质联用的离子源方面，ISQ、ITQ都可以不停真空，利用真空锁装置快速更换离子源。但赛默飞本身不重视这种“小仪器”。另外，在标准化、大量应用的市场上，赛默飞的产品缺乏明确的定位。强调指标好，在竞争激烈的市场上没有用。比如灵敏度，目前的状态下，用户根本无法分清谁家的灵敏度更高；真空锁定装置，并不是用户需要的核心要求。而安捷伦初始定位自己是易于使用的GC-MSD（气相的质谱检测器），现在再定位自己是全球卖得最多的气质联用仪，是谁都能听懂的定位。既然大家都争着说灵敏度，用户已无从分辨，岛津就定位自己是“超快”的质谱，而“快”是用户需要的核心性能，岛津就能成功地在竞争激烈的市场上占据优势地位。至于离子阱GC-MSn，由于缺乏竞争，也没有和标准部门好好合作形成标准，所以现在基本不能形成一个市场。MSQ plus就更是乏善可陈，赛默飞也多年没有更新了。

赛默飞几乎是最早推出三重四极杆气质联用仪的，2005年就推出了TSQ Quantum GC，目前最新款是TSQ 8000 EVO。在竞争稀少的市场上，曾经取得过不错的战绩，尤其是当TSQ 8000推出时，体积做得非常小。结合了T-SRM技术可以快速建立定量方法，灵敏度已达到100fg八氟萘的SRM信噪比优于12,000:1。但当安捷伦、岛津、布鲁克都开始进入这个市场时，赛默飞的TSQ 8000 EVO将会面临更大的挑战。尤其是安捷伦提出了IDL（检出限），并达到0.5 fg的验收指标后，赛默飞是否跟随还是个未知数。

赛默飞TSQ 8000 EVO 三重四极杆GC-MS/MS

赛默飞1981年发明ICP-MS，1984年推出全球第一台商品化ICP-MS，目前的ICP-MS分两种，四极杆的最新型号为2012年推出的iCAP Q，高分辨磁式包括ELEMENT2、ELEMENT XR单接收ICP-MS以及NEPTUNE Plus多接收等离子质谱仪。

iCAP Q的特点是：独家采用立式结构，是体积最小的ICP-MS。在降低干扰方面，在离子传输部分，采用RAPID透镜技术形成90度偏转离子光路，从接口中提取的离子被加速通过初级离子透镜进入RAPID透镜，使分析的离子进入QCell之前有效偏转90度。分析部分使用专利的Qcell池，采用Flatapole技术、业已验证的氦KED（动能歧视效应）干扰消除、独特的低质量数剔除功能，来保证碰撞次模式分析的可靠性。在维护方面，iCAP Q拆卸采样锥和截取锥都非常方便，易使用、易维护。赛默飞的ICP-MS守住了市场的前三位。

赛默飞iCAP Q四极杆ICP-MS

ELEMENT2/XR高分辨磁式ICP-MS和NEPTUNE Plus多接收等离子质谱仪非常昂贵，竞争者很少，对于追求极限分析能力的环境监测、核科学、地球科学和材料科学有用。其中NEPTUNE Plus第一次整合了高灵敏度、灵活多接收检测器、动态变焦调节和多接收离子计数能力，适用于高精度同位素比值测量。

赛默飞NEPTUNE Plus多接收等离子质谱仪

有机磁质谱历史悠久，在低质量数时分辨率极高，目前仅用在二噁英和兴奋剂的终检中。在三家竞争中，赛默飞的DFS更容易使用，并建立了双气相的方法，用户数最多。

在无机同位素的高端分析领域，赛默飞提供包括DELTA V Advantage气体同位素质谱仪、MAT 253稳定同位素比质谱仪、Ultra高分辨率同位素比质谱仪、ELEMENT GD Plus双聚焦辉光放电质谱仪、NEPTUNE Plus多接收等离子质谱仪、TRITON Plus热电离质谱仪、ARGUS VI静态真空质谱仪、HELIX MC Plus稀有气体质谱仪和HELIX SFT稀有气体质谱仪等极限产品，几乎是众多用户唯一的品牌选择。

色谱出身的Waters永远不忘“分离”的主旋律。2006年，Waters推出了SYNAPT质谱，主打“提供了除色谱、质量以外，第三种维度的分离”。它将专利的T-WAVE离子淌度分离和Q-TOF结合，提出分子碰撞截面积（CCS）测量的方法，再将其与色谱保留时间、质谱m/z的所有信息相结合，为研究者带来强大的分析应用，带来了空前的信息量，和单独用质量、色谱分离分析无法获得的高可信度。其最新的型号是2013年推出的SYNAPT G2-Si/SYNAPT G2-Si HDMS，采用StepWave离子光学技术，分辨率最高达到50,000 FWHM，其中HDMS是配置了T-Wave离子淌度分离的高清晰度质谱。SYNAPT G2-Si质谱还提供MALDI源的配置应用。

增加了一个维度的分离，就意味着能看到以前看不到的物质。SYNAPT潜在的应用极其广泛，包括蛋白质组学、生物标记物发现、脂质组学、结构解析、代谢组学/代谢物鉴定、生物制药、结构生物学、聚合物、石油表征、成像、纳米颗粒和食品研究等。

SYNAPT G2-Si系统能够分离单一异构体、构象异构体以及同量异位素化合物，帮助确定生物转化位置，研究生理浓度时的结构，全面鉴定复杂混合物，以及在筛选实验中最高限度地减少假阳性与假阴性。

从定位上来说，SYNAPT也成功地推出了一个细分的Q-TOF新品类——带离子淌度分离的Q-TOF，并且定位于50万美元以上量级的高端应用。

2015年Pittcon会议，Waters在SYNAPT的基础上，推出“全谱图分子影像”，实现集基质辅助激光解吸电离（MALDI）、解吸电喷雾电离（DESI）和离子淌度分离（IMS）三种技术的单一质谱平台，并获得2015年Pittcon撰稿人银奖。

Waters SYNAPT G2-Si HDMS

Waters提出的“全谱图分子影像”

在三重四极杆LC-MS/MS方面，Waters结合自己液相色谱的强大优势，以及关注应用领域的优势，不断推出全系列的产品。目前的产品线包括：ACQUITY TQD、Xevo TQD、Xevo TQD-S和Xevo TQD-S Micro。

Xevo平台的核心特点包括：工程精简（Engineered Simplicity），用尽可能最简单的方法提供相关研究信息，可使科学家们更快、更精确地将数据转换成业务关键信息；为UPLC/MS/MS应用而设计，关注速度、灵敏度和精确度；体积非常紧凑、小巧。

2014年推出的Xevo TQD-S Micro，是全球体积最小的三重四极杆LC-MS/MS，同时具有很高的灵敏度、高达6个数量级的动态范围，价格更是让人心动。

Waters Xevo TQD-S Micro三重四极杆LC-MS/MS

Micromass于1996年推出全球第一台Q-TOF，此后Waters不断推陈出新，直到现在的Xevo平台。2014年推出的最新型号是Xevo G2-XS QTOF，分辨率最高达到40,000FWHM。结合最新XS碰撞池技术以及Tof-MRM、StepWave™和QuanTof™技术，具有高灵敏度和选择性。

针对目标定量分析，相比全扫描模式，Tof-MRM模式下信噪比提高10倍，具备更低的定量分析检测下限。针对非目标物分析，专利的MSE数据采集方法可在单次分析中，获得复杂样品的全部信息，是和SCIEX的SWATH竞争的技术。

Waters Xevo G2-XS Q-TOF质谱仪

作为液相色谱的领先者，Waters从来都想把质谱做成液相色谱的检测器。目前在单级四极杆方面有两款型号：SQ Detector 2和QDa。尤其是QDa，体积已经真正缩小到一个二极管阵列检测器的大小，并具有快速抽真空，达到较高质谱性能的水平，QDa的价位也足够震撼。

QDa解决了客户一直以来关注的易用性、体积和成本问题。用户只要会用液相，就会用QDa；只要配置液相色谱，就不妨配一个QDa检测器。QDa的出现，有可能把质谱采购的水平提升到液相色谱的量级，具有极其广阔的市场前景，必将引起一批质谱企业的“跟风”。

Waters ACQUITY QDa质谱检测器

近几年离子化技术的研究非常活跃，Waters也拥有几项特色的专利技术。

（a）大气压固体分析探头（ASAP），这是一种利用大气压电离快速直接地分析挥发性和半挥发性、固体和液体样品的有效工具。ASAP技术采用加热的氮气脱溶剂使样品汽化，然后利用电晕放电实现样品电离。因此，可对ESI无法电离的低极性化合物进行高灵敏度的电离。此外，无需任何样品制备步骤，即可分析复杂混合物。

Waters ASAP大气压固体分析探头

（b）ionKey/MS，将UPLC分离集成入质谱仪的离子源中，即插即用，代替了色谱柱和接头，使用户操作更为简洁，并可获得高可靠性和更高的性能，等同或优于 2.1 mm内径的UPLC级色谱性能。不必再使用色谱柱，只需将ionKey/MS连接在UPLC和质谱（如Xevo TQ-S）之间，就可以开始进行高效分析。优点是：提升灵敏度、简洁的用户操作、用有限的样品执行多个分析、分析较少量的样品和减少溶剂消耗。

Waters ionKey/MS

（c）大气压气相色谱电离源（APGC），如果要把Waters的Xevo或SYNAPT连接气相色谱，就用APGC。

（d）在直接样品离子化方面，Waters一直加强投入。Waters于2014年7月收购了MediMass的REIMS（快速蒸发电离质谱）技术，可在临床手术上实现“智能刀”，具有广阔的应用前景。另外，Waters还与Prosolia签订了DESI技术在临床应用的独家代理协议。

Waters也提供分析二噁英的磁质谱，型号为AutoSpec Premier。它融合了沃特世独特的三场EBE、双聚焦超宽狭缝磁场，在磁场技术上的创新可获得更高的灵敏度、分辨率（极限分辨率可达到80,000）和低背景噪音，但这台仪器没有拿到兴奋剂检测的市场。在二噁英检测中，这台仪器过于“傻大笨”，没有双气相的配置，操控体验上不如赛默飞的DFS。

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