摘 要：【目的】重點(diǎn)分析質(zhì)譜儀質(zhì)量分析器的技術(shù)，對(duì)其技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)和研發(fā)路線進(jìn)行剖析，以期為專利審查提供參考?！痉椒ā客ㄟ^(guò)專利分析，對(duì)質(zhì)譜儀的質(zhì)量分析器技術(shù)進(jìn)行梳理，并對(duì)不同類型的質(zhì)量分析器技術(shù)進(jìn)行分析。【結(jié)果】從2012年起，我國(guó)針對(duì)質(zhì)譜儀質(zhì)量分析器的研究較多，主要包括飛行時(shí)間質(zhì)量分析器、四極桿質(zhì)量分析器、磁性質(zhì)量分析器、離子阱質(zhì)量分析器、傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)量分析器等方面，并在專利方面取得了一定成績(jī)?！窘Y(jié)論】我國(guó)在質(zhì)譜儀質(zhì)量分析器領(lǐng)域研究逐漸成熟，有助于我國(guó)物質(zhì)分析和檢測(cè)領(lǐng)域的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：質(zhì)譜儀；質(zhì)量分析器；專利申請(qǐng)；技術(shù)分析

中圖分類號(hào)：G306" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號(hào)：1003-5168（2024）14-0126-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.14.025

Patent Technology Analysis of Mass Analyzer for Mass Spectrometers

Abstract：[Purposes] This study focuses on analyzing the technology of mass analyzers for mass spectrometers and analyzes their technological development and research routes， in order to provide reference for patent examination. [Methods] Through patent analysis， the quality analyzer technologies of mass spectrometers were sorted out， and different types of quality analyzer technologies were analyzed. [Findings]Since 2012， China has conducted extensive research on mass analyzers for mass spectrometers， including time-of-flight mass analyzers， quadrupole mass analyzers， ion trap mass analyzers， Fourier transform ion cyclotron resonance mass analyzers， and magnetic mass analyzers. Significant efforts have been made in the field of patents and certain achievements have been made. [Conclusions] The research in the field of mass spectrometer quality analyzer in China is gradually mature， which is helpful to the development of material analysis and detection in China.

Keywords：mass spectrometer; mass analyzer; patent application; technical analysis

0 引言

質(zhì)譜儀是一種用于分析和檢測(cè)物質(zhì)成分的科學(xué)儀器，能夠根據(jù)離子的質(zhì)荷比差異對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行分離和檢測(cè)。質(zhì)量分析器的主要功能是從時(shí)間或空間上將離子源產(chǎn)生的不同離子分離并逐一檢測(cè)，它是質(zhì)譜儀的一個(gè)最重要的組成部分。常見(jiàn)的質(zhì)量分析器有3種：飛行時(shí)間質(zhì)量分析器［1］、四極桿質(zhì)量分析器［2］、磁性質(zhì)量分析器［3］，此外還有離子阱質(zhì)量分析器和傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)量分析器。本文根據(jù)專利數(shù)據(jù)庫(kù)的相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)質(zhì)譜儀質(zhì)量分析器的專利申請(qǐng)情況以及技術(shù)進(jìn)行分析。

1 質(zhì)譜儀質(zhì)量分析器專利申請(qǐng)統(tǒng)計(jì)分析

1.1 趨勢(shì)分析

本節(jié)主要對(duì)質(zhì)譜儀質(zhì)量分析器國(guó)內(nèi)外專利申請(qǐng)的趨勢(shì)以及全球?qū)＠匾暾?qǐng)人進(jìn)行分析，從中得到質(zhì)譜儀質(zhì)量分析器的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，以及專利申請(qǐng)國(guó)家分布和主要申請(qǐng)人等。

1.1.1 質(zhì)量分析器全球?qū)＠暾?qǐng)趨勢(shì)。圖1示出了質(zhì)量分析器全球?qū)＠暾?qǐng)趨勢(shì)。質(zhì)量分析器的專利申請(qǐng)很早就已出現(xiàn)，近20年來(lái)一直保持略有波動(dòng)的緩慢增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)；因發(fā)明專利申請(qǐng)滿18個(gè)月才公開(kāi)，因而2020年至今的專利數(shù)量出現(xiàn)正常的下降趨勢(shì)。

1.1.2 質(zhì)量分析器中國(guó)專利申請(qǐng)趨勢(shì)。圖2示出了質(zhì)量分析器中國(guó)專利申請(qǐng)趨勢(shì)。中國(guó)質(zhì)量分析器的專利申請(qǐng)明顯落后于國(guó)外，2012年以前增長(zhǎng)緩慢，2012年開(kāi)始快速增長(zhǎng)，并持續(xù)保持著增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)；因發(fā)明專利申請(qǐng)滿18個(gè)月才公開(kāi)，因而2020年至今的數(shù)量出現(xiàn)正常的下降趨勢(shì)。

1.2 主要申請(qǐng)人分析

如圖3所示，質(zhì)譜儀質(zhì)量分析器技術(shù)方向上的專利申請(qǐng)主要集中在英國(guó)質(zhì)譜公司、株式會(huì)社島津制作所、薩默費(fèi)尼根有限公司、塞莫費(fèi)雪科學(xué)（不來(lái)梅）有限公司、DH科技發(fā)展私人貿(mào)易有限公司、株式會(huì)社日立制作所等這幾家企業(yè)。在前十大申請(qǐng)人中并沒(méi)有出現(xiàn)國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人，可見(jiàn)我國(guó)在這一領(lǐng)域與國(guó)外還存在一定差距。

2 質(zhì)譜儀質(zhì)量分析器的技術(shù)分析

2.1 不同類型質(zhì)量分析器專利申請(qǐng)量分布

常見(jiàn)的質(zhì)量分析器主要有3種：飛行時(shí)間質(zhì)量分析器、四極桿質(zhì)量分析器、磁性質(zhì)量分析器，此外還有離子阱質(zhì)量分析器和傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)量分析器。我們首先對(duì)其專利申請(qǐng)量分布進(jìn)行分析。

如圖4所示，在質(zhì)譜儀質(zhì)量分析器各類型中，申請(qǐng)量最多的是飛行時(shí)間質(zhì)量分析器，其次是四極桿質(zhì)量分析器和離子阱質(zhì)量分析器，而傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)量分析器和磁性質(zhì)量分析器的申請(qǐng)量較少。

2.2 不同類型質(zhì)量分析器申請(qǐng)人分析

如圖5所示，飛行時(shí)間質(zhì)量分析器的主要申請(qǐng)人是英國(guó)質(zhì)譜公司、株式會(huì)社島津制作所、塞莫費(fèi)雪科學(xué)（不來(lái)梅）有限公司等。在前十位主要申請(qǐng)人中，看到了國(guó)內(nèi)的申請(qǐng)人中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所，說(shuō)明雖然國(guó)內(nèi)在質(zhì)譜領(lǐng)域的研究相對(duì)落后，但是在質(zhì)譜的熱點(diǎn)研究分支上，我國(guó)正在努力迎頭趕上。

如圖6所示，四極桿質(zhì)量分析器的主要申請(qǐng)人是英國(guó)質(zhì)譜公司、株式會(huì)社島津制作所、中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所等。中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所進(jìn)入了前三，另外，在前十位主要申請(qǐng)人中還出現(xiàn)了復(fù)旦大學(xué)。

如圖7所示，離子阱質(zhì)量分析器的主要申請(qǐng)人是英國(guó)質(zhì)譜公司、中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所、塞莫費(fèi)雪科學(xué)（不來(lái)梅）有限公司等。同樣地，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所進(jìn)入了前三，在前十位主要申請(qǐng)人中也出現(xiàn)了復(fù)旦大學(xué)。

2.3 其他類型質(zhì)量分析器

在傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜儀［4］中，同時(shí)使用了電場(chǎng)和磁場(chǎng)。離子在一定強(qiáng)度的磁場(chǎng)中做圓周回旋運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)行軌道受到共振變換電場(chǎng)限制。

在磁性質(zhì)譜儀中，離子通過(guò)加速電壓和狹縫聚焦形成離子束。隨后，離子束進(jìn)入垂直于其前進(jìn)方向的磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)的作用下，受到洛倫茨力的作用，離子根據(jù)其質(zhì)荷比不同，發(fā)生不同的偏轉(zhuǎn)，形成特定的運(yùn)動(dòng)曲線半徑。

對(duì)于大生物分子的結(jié)構(gòu)測(cè)定，串聯(lián)質(zhì)譜法的技術(shù)特別重要。傳統(tǒng)的串聯(lián)質(zhì)譜儀已經(jīng)使用相同類型的質(zhì)量分析器的組合來(lái)開(kāi)發(fā)，其他串聯(lián)質(zhì)譜儀涉及兩種不同類型的質(zhì)量分析器，如四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜、四極桿離子阱質(zhì)譜、離子阱傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜和飛行時(shí)間質(zhì)譜等。它們根據(jù)質(zhì)量分析器的不同優(yōu)勢(shì)加以組合，可以進(jìn)一步優(yōu)化質(zhì)量分析器的性能。例如，WO2004083805A2、EP3410463A1中飛行時(shí)間質(zhì)量分析器與離子阱質(zhì)量分析器串聯(lián)；WO03073464A1、CN102782802A、US2003213901A1等均研究了三重四極桿質(zhì)量分析器，即2個(gè)四極桿質(zhì)量分析器串聯(lián)；CN102737952A中四極桿質(zhì)量分析器與磁性質(zhì)量分析器串聯(lián)；CN103594324A中四極桿質(zhì)量分析器與離子阱質(zhì)量分析器串聯(lián)等。

3 結(jié)語(yǔ)

本文以國(guó)內(nèi)外專利數(shù)據(jù)庫(kù)收錄的質(zhì)譜儀質(zhì)量分析器相關(guān)專利文獻(xiàn)為樣本，對(duì)其專利申請(qǐng)情況及相關(guān)研究進(jìn)行了分析。通過(guò)上述分析，不難發(fā)現(xiàn)，從2012年起，我國(guó)針對(duì)質(zhì)譜儀質(zhì)量分析器的研究較多，包括飛行時(shí)間質(zhì)量分析器、四極桿質(zhì)量分析器、離子阱質(zhì)量分析器、傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)量分析器、磁性質(zhì)量分析器等方面，并在專利方面取得了一定成績(jī)。通過(guò)對(duì)質(zhì)譜儀質(zhì)量分析器進(jìn)行梳理，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展歷程以及現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展水平有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，對(duì)以后該領(lǐng)域的專利案件審查大有裨益。

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