质谱仪的质量分析器的专利技术综述

质谱仪的质量分析器的专利技术综述

陈刚 苏治平（等同第一作者）

国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心 江苏省苏州市 215011

摘要

质谱仪广泛应用在医疗、生物、化学、军事、航天、食品、工业等领域，是现代分析领域最重要的仪器之一，在众多领域都发挥着关键性的作用。质量分析器是质谱仪的一个最重要的组成部分。本文主要以全球专利数据库中对质谱仪的质量分析器进行检索的结果为基础，从专利文献的视角对质谱仪的质量分析器技术发展进行了全面的数据统计以及分析，总结了质谱仪的质量分析器的相关国内外专利的申请趋势、本领域的主要申请人分布、重要技术分支，有助于本领域技术人员了解该领域的技术现状和趋势，同时对今后的审查工作也具有一定的促进作用。

关键词：质谱仪；质量分析器；专利申请

1引言

质谱仪是一种用于分析和检测物质成分的科学仪器，能够根据离子的质荷比差异对待测样品进行分离和检测。目前质谱仪广泛应用在医疗、生物、化学、军事、航天、食品、工业等领域，是现代生产生活中不可或缺的重要仪器^[1]。质谱分析法是一种同时具备高特异性和高灵敏度的化学分析方法，在诸多领域得到了广泛的应用。质谱分析法具有应用范围广，分析方便，可以对物质的组成进行定性和定量分析等优点。质谱仪的应用不仅推动了基础科学研究和工程技术的发展，更促进了质谱学相关理论和相关技术的发展。

质谱仪的基本组成，主要包括离子进样系统(Inlet)、离子源(Ion Source)、质量分析器(Mass Analyzer)、离子检测器(Detector)、数据处理系统(Data System)等^[2]。

其中，离子源与质量分析器是实现质谱分析功能的核心部件。样品通过进样系统引入质谱仪，样品分子首先进入离子源，在离子源中被电离，形成不同质荷比离子碎片，在外界电场的作用下以一定的初速度进入质量分析器。离子在质量分析器中利用交变电场、磁场或其他手段完成质量分析和离子筛选，不同质荷比的离子到达离子检测器并产生电信号，该信号经过调理与放大后，进入数据采集与分析系统，最终得到质谱图。对质谱仪而言，各种类型的离子源对于真空度有不同的要求。质量分析器与检测器则一般需要在高真空的环境下工作，以保护部件安全性，同时减少背景气体干扰，对样品离子进行有效控制。不同部件的真空要求不同，相互之间应进行真空过渡，因此质谱需配置合理的真空系统。此外，质谱还需要配置相应的电路系统满足各部件正常工作。

质量分析器的主要功能是将离子源产生的离子从时间或空间上将不同离子分离并逐一检测，它是质谱仪的一个最重要的组成部分。

2.1 全球专利申请趋势分析

质量分析器的专利很早就开始申请，近20年来一直保持略有波动的缓慢增长态势；因发明专利申请满18个月公开，因而2020年至今的数量出现正常的下降趋势。

质量分析器中国申请趋势，中国质量分析器的研究明显落后于国外，2012年以前增长缓慢，2012年开始较快速地增长，并持续保持着增长态势；因发明专利申请满18个月公开，因而2020年至今的数量出现正常的下降趋势。

质量分析器申请的主要来源国为美国、英国、日本和中国，并且2014年以前均是美国、英国、日本为主，中国在2015年以后占比逐步提高，将日本挤出了前三，说明中国在质谱仪质量分析器这一领域的研究近年来进步很大，逐渐缩小了与国外的差距。

早期主要是日局、美局的申请，近年来国内的申请大幅增长，已成为申请占比最高的专利局，也就是说我国在全球的市场地位越来越重要了。

2.2主要申请人分析

质谱仪的质量分析器技术方向上的专利申请主要集中在英国质谱公司、株式会社岛津制作所、萨默费尼根有限公司、塞莫费雪科学（不来梅）有限公司、DH科技发展私人贸易有限公司、株式会社日立制作所等这几家企业，在前十大申请人中并没有出现国内申请人，可见我们国内在这一领域与国外还存在一定差距。

2.3分类号分析

申请主要集中在H01J、G01N和B01D，分别是放电管或放电灯（火花隙入H01T；消耗电极的弧光灯入H05B；粒子加速器入H05H），借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料（除免疫测定法以外包括酶或微生物的测量或试验入C12M，C12Q），分离（用湿法从固体中分离固体入B03B、B03D，用风力跳汰机或摇床入B03B，用其他干法入B07；固体物料从固体物料或流体中的磁或静电分离，利用高压电场的分离入B03C；离心机、涡旋装置入B04B；涡旋装置入B04C；用于从含液物料中挤出液体的压力机本身入B30B9/02）。H01J和G01N分别是基于其原理及具体应用，印证了质谱仪在分析测试领域的广泛应用。

3结语

本文以国内外专利数据库收录的相关专利文献为样本，分析了质谱仪的质量分析器国内外专利申请及其发展趋势，并对质谱仪的质量分析器的主要类型及相关研究进行了分析。通过上述分析，不难发现，从2012年起，我国针对质谱仪的质量分析器的研究较多，分别在飞行时间质量分析器、四极杆质量分析器、离子阱质量分析器、傅里叶变换离子回旋共振质量分析器、磁性质量分析器各个方面进行研究，在专利方面已经作出了巨大的努力并取得了一定成绩。通过本文对于质谱仪的质量分析器的梳理，对于本领域的技术发展历程以及现有技术发展水平有了更进一步的认识，对于以后审查该领域的案件大有裨益。

参考文献

[1] SWALES J G, HAMM G, CLENCH M R, et al. Mass spectrometry imaging and its applicationin pharmaceutical research and development: A concise review[J]. International Journal ofMass Spectrometry, 2019, 437:99-112.

[2] H.GrossJ.MassSpectrometryrATextbook[M].Germany:Springer,2011.

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