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质谱ほう

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质谱てきいち个例いち种肽(缩氨さん)てき质谱,显示其同もと分布ぶんぷよこ轴是m/z,纵轴しょう对离强度きょうど
Orbitrap 质谱仪

质谱とくMassenspektrometrie英語えいごmass spectrometry,缩写:MS)一种电离化学物质并根据其质荷质量-电荷)对其进行はいじょてき分析ぶんせきわざ术。简单らい说,质谱测量样品ない化学かがくぶつ质的质量。 质谱法被はっぴよう于许不同ふどう领域,并被よう于纯样品复杂混合こんごうぶつてき检测。

质谱离子訊号さく质荷てき函数かんすうてききょく线图。这些频谱よう于确てい样品てき元素げんそある同位どういもと,颗粒分子ぶんしてき质量,并阐あかり分子ぶんしてき化学かがく结构,如かず其他化合かごうぶつ

ざい典型てんけいてき质谱ほうちゅう以是固体こたい液体えきたいある气体てき样品电离,れい如用电子轰击它。 这可能かのう导致一些样品的分子破碎成带电的碎片。 しかきさき,这些离子すえ质荷ぶん离,通常つうじょうどおり过加そく它们并使其经受电场ある磁场あいどう质荷てき离子はた经历しょうどう数量すうりょうてきへん[1]。离子どおり过能够探测带电粒子りゅうしてきつくえせいさがせ测到,れい如一个电子倍增ばいぞうかん。 结果显示为作为质てき函数かんすうてきやめ经探测离てきしょう对丰てき频谱。 样品ちゅうてき原子げんしある分子ぶんし以通过将やめ质量あずか鉴定てき质量しょう关联あるつう过特せい分解ぶんかいしきらい鉴定。

历史

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早期そうきJ.J. 汤姆もりだいさんだい)质谱仪的复制ひん

ざい1886ねんおう·ほこ尔德斯坦(Eugen Goldstein)观察いたざいてい压下はいてき气体ちゅうてきひかり线,该离从阳极出发,つう穿孔せんこう阴极なかてきどおりどうあずか负电てき阴极しゃ线(从阴极到阳极てき方向ほうこう相反あいはんほこ尔德斯坦しょう这些带正电的阳极しゃ线为“Kanalstrahlen”; はた这个术语てき标准こぼし译成英文えいぶん“阳极しゃ线(canal rays)”。かど·维恩(Wilhelm Wien)发现きょう电场ある磁场使阳极しゃ线偏转,并于1899ねんたてしげるりょう一个具有平行电场和磁场的装置,すえ电荷-质量(Q / m)はた阳极しゃ线分离。 维恩发现电荷あずか质量决于放电管ちゅう气体てきせい质。 英国えいこく科学かがくJ.J. 汤姆もりきさきらいどおり过降てい生成せいせい质谱仪的压力らいあらため进了维恩てき工作こうさく

ざい曼哈顿项なか电磁がた同位どういもとぶん离器(Calutron)质谱仪被よう于铀てき浓缩。

だいいちだい质谱仪英国えいこく科学かがくどるろう西にし斯·おもね斯顿于1919ねんせいなりてきおもね斯顿よう这台装置そうち发现りょう元素げんそ同位どういもと研究けんきゅうりょう53个放射ほうしゃせい元素げんそ,发现りょう天然てんねん存在そんざいてき287种かくもとなかてき212种,だいいち证明原子げんし质量亏损。おもね斯顿为此荣获1922ねん诺贝尔化がく

为人しょ知的ちてき扇形せんけい质谱仪电磁がた同位どういもとぶん离器(Calutron)よし物理ぶつりがくおうない斯特·劳伦斯(Ernest O. Lawrence)开发,よう于在曼哈顿项中分なかぶんてき同位どういもと[2]。Calutron质谱仪用于第二次世界大战期间建立的纳西しゅうとち树岭てきY-12こう厂的铀浓缩。

1989ねん诺贝尔物理学りがくてきいち半被はっぴ授予汉斯·とくだま尔特(Hans Dehmelt)沃尔おっと冈·(Wolfgang Paul)ざい1950年代ねんだいあずか1960年代ねんだい开发离子阱技术。

2002ねん诺贝尔化がく授予约翰·贝内とく·芬恩(John Bennett Fenn),ゆかり于他开发てき电喷雾电离えいElectrospray ionization(ESI),田中たなか耕一こういち(Koichi Tanaka),ゆかり于他开发てき软激こうだつえいSoft laser desorption(Soft laser desorption,SLD)及其ざい生物せいぶつ大分おおいたとく别是蛋白たんぱく质的电离ちゅうてき应用[3]

原理げんり

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もちいらい測量そくりょうしつてきしょうためしつ以分なりさん部分ぶぶんはなれはなれげん質量しつりょう分析ぶんせきあずか偵測。其基本きほん原理げんり使试样ちゅうてき成分せいぶんざい离子ちゅう发生电离生成せいせい不同ふどう质比てき带正电荷离子,经加そく电场てき作用さよう形成けいせい离子たば,进入质量分析ぶんせきざい质量分析ぶんせきちゅうさい利用りよう电场ある磁场使つかい不同ふどうしつてきはなれざい空間くうかんじょうある時間じかんじょう分離ぶんりある通過つうか濾的方式ほうしきはた它们ぶん别聚こげいた偵測而得いた质谱图,从而獲得かくとく质量あずか濃度のうど(あるぶんあつ)相關そうかんてき圖譜ずふ

しつよし工作こうさく原理げんりてき不同ふどう區分くぶん如下:

按电离方しき區分くぶん

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  • 电子碰撞质谱
  • 化学かがく电离质谱
  • ひかり电离质谱
  • 阈值电离质谱

按质りょう分析ぶんせき方式ほうしき區分くぶん

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从质谱仪所用しょようてき质量分析ぶんせきてき不同ふどう质谱仪分为双聚焦质谱仪、四极柱质谱仪、飞行时间质谱仪、离子阱质谱仪、でんたてかのう变换质谱仪、でんさとかのう变换离子回旋かいせん共振きょうしん质谱仪等[4]

飞行时间分析ぶんせき使用しよう电场以在しょうどうてき势下加速かそく离子,进而测量离子いた达检测器しょ需时间。如果所有しょゆう粒子りゅうし具有ぐゆうしょうどうてき电荷,则它们的动能しょうかいしょうどうてき,其速度そくど仅同质量しょう关。质量较低てき离子かい率先そっせんいた达检测器。しか而,实际じょうそく便びん具有ぐゆうしょうどう质荷てき粒子りゅうし也会ざい不同ふどう时间到达检测器,其原そのはらいんはつはじめ速度そくど不尽ふじんしょうどうはつはじめ速度そくど往往おうおう粒子りゅうしてき质量无关,并且かいさい终转变为终速度そくどてき异。よし此,具有ぐゆうしょうどう质荷てき离子かいざい一小段时间范围内抵达检测器,从而导致粒子りゅうしすう-质荷图中ほうてきぞう宽,ただし通常つうじょう而言かいあらため变峰中心ちゅうしん线的位置いちいん为对はつ速度そくどてき平均へいきん会得えとくいたれいあい对一どう分析ぶんせきてき其他粒子りゅうし)。为解决这いち问题,にん提出ていしゅつりょうようのべ时聚こげ/のべ时提飞行时间质谱耦合使用しよう

质谱仪的种类

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质谱仪种类非常ひじょうおお,从应よう角度かくど,质谱仪可以分为下めん几类:

ゆうつくえ质谱仪

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よし于应ようとくてん不同ふどうまたぶん为:

  • 气相そう析-质谱联用仪(GC-MS)ざい这类仪器ちゅうゆかり于质谱仪工作こうさく原理げんり不同ふどうまたゆう气相そう析-よん极质谱仪,气相そう析-飞行时间质谱仪,气相そう析-离子阱质谱仪とう
  • えきしょうそう析-质谱联用仪(LC-MS)どう样,ゆうえきしょうそう析-よん极质谱仪,えきしょうそう析-离子阱质谱仪,えきしょうそう析-飞行时间质谱仪,以及かく种各样的えきしょうそう析-质谱-质谱联用仪。
  • 其他ゆうつくえ质谱仪,主要しゅようゆうもと质辅じょかみなり解析かいせき飞行时间质谱仪(MALDI-TOFMS),でん立葉たてば变换质谱仪(FT-MS)

无机质谱仪

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ただし以上いじょうてきぶん类并不十分ふじゅうぶん严谨。よし为有些仪带有不同ふどうけん具有ぐゆう不同ふどうこうのうれい如,一台气相層析-そう聚焦质谱仪,如果あらためようかい原子げんし轰击电离げん,就不さい气相そう析-质谱联用仪,而称为快原子げんし轰击质谱仪(FAB MS)。另外,ゆうてき质谱仪既以和气相そう析相连,また以和えきしょうそう析相连,いん此也こう归于ぼういち类。ざい以上いじょうかく类质谱仪ちゅう数量すうりょう最多さいた用途ようとさい广的ゆうつくえ质谱仪。

生物せいぶつ质谱分析ぶんせき

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生物せいぶつ质谱分析ぶんせき(Biological mass spectrometry)质谱分析ぶんせき技術ぎじゅつよう于精确测りょう生物せいぶつ大分おおいた,如蛋白たんぱくかく苷酸とうひとしてき分子ぶんしりょう,并提供ていきょう分子ぶんし结构訊息。对存在そんざい于生いのち复杂体系たいけいちゅうてき微量びりょうあるあとりょうしょう分子ぶんし生物せいぶつ活性かっせいぶつ质进ぎょう定性ていせいある定量ていりょう分析ぶんせき

一般いっぱんてき方法ほうほうゆう

  • 电灑電離でんり质谱,
  • もと质辅じょかみなり解析かいせき电离质谱,
  • かい原子げんし轰击质谱,
  • 离子喷雾电离质谱,
  • だい气压电离质谱。

偵測

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一个连续倍增极的粒子倍增检测器。

质谱仪的さいきさきもとけん偵測とう离子经过ある击中偵測表面ひょうめん时,偵測记录かん应电あるもの产生てき电流。

しつてき偵測質量しつりょう分析ぶんせきてき種類しゅるい而有しょ不同ふどう傳統でんとうじょうはなれ數量すうりょう較多あるもの分析ぶんせき真空しんくうひくとき使用しようほうひしげだいはい,而當はなれ數量すうりょうてい真空しんくうだか使用しよう電子でんし倍增ばいぞうかんあるほろつうどういたらい偵測。ざい現代げんだいしつちゅう電子でんし倍增ばいぞうかんつね搭配せい電磁でんじおうぎ分析ぶんせき四極よんきょく分析ぶんせきはなれ分析ぶんせき使用しよう,而ほろつうどういたのり搭配飛行ひこう時間じかん分析ぶんせき使用しよう比較ひかく特別とくべつてきでん立葉たてば轉換てんかん質量しつりょう分析ぶんせきいんため必須ひっす偵測はなれしゅうせい運動うんどうてきしきりつ所以ゆえん必須ひっす採取さいしゅ非破壞ひはかい性的せいてき感應かんおう電荷でんか偵測

あずか质谱联用てきぶん离技术

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いち重要じゅうようてき增强ぞうきょう质量解析かいせき质谱测定质谱能力のうりょく使用しよう它亦ずいしょく谱和其他ぶん离技术。

气相しょく谱法

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气相そう析仪(みぎ直接ちょくせつ耦合いた质谱仪(ひだり

一种常见的组合是气相層析 - 质谱(GC/MS,あるGC-MS)。ざい该技术中,气相そう析仪よう于分へだた不同ふどうてき化合かごうぶつ

えきしょうしょく谱法

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あずか气相しょく谱MS(GC-MS)类似,えきしょうしょく谱-质谱(LC/MS, あるLC-MS)ざいしょう化合かごうぶつ引入离子みなもとかず质谱仪之ぜん进行しょく谱分离。

もう细管电泳-质谱ほう

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もう细管电泳-质谱ほうえいCapillary electrophoresis–mass spectrometry(CE-MS)いち种将もう细管电泳てき液体えきたいぶん离过ほどあずか质谱联用てきわざ[5]。 CE-MS通常つうじょうあずか电喷雾电离相结合[6]

离子迁移谱

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离子迁移こう谱-质谱ほうえいon-mobility spectrometry–mass spectrometry(IMS/MS,あるIMMS)いち种技术,ざい引入质谱仪之まえ,离子くびさきどおり过一些中性气体在施加的电势梯度下通过漂移时间分离[7] 。漂移时间しょう对于离子电荷てき半径はんけいてきりょう。 IMSてき工作こうさく周期しゅうき(实验发生てき时间)だい多数たすう质谱わざ术的さら长,使つかいとく质谱仪可以沿IMSぶん离的过程进行さい样。 这以类似于えきしょうしょくほう-しつれんよう(LC-MS)てき方式ほうしき产生关于IMSぶん离和离子てき质荷てきすうすえ[8]

应用

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NOAA粒子りゅうし分析ぶんせきどおり过激こう质谱气溶胶质谱仪えいAerosol mass spectrometry搭乘とうじょうNASAWB-57高空こうくう研究けんきゅう飞机.

质谱分析ぶんせきほう具有ぐゆう定性的ていせいてき定量ていりょうてき用途ようと。这些包括ほうかつ鉴定知的ちてき化合かごうぶつ[9];确定ざいいち分子ぶんし元素げんそてき同位どういもと组成,どおり过观察其碎片さいへん确定化合かごうぶつてき结构。其他用途ようと包括ほうかつりょう样品ちゅう化合かごう物的ぶってきりょうある研究けんきゅう气相离子化学かがくえいGas-phase ion chemistryてき基本きほん原理げんり(离子中性ちゅうせい原子げんしざい真空しんくうちゅうてき化学かがくせい质)。 质谱ほう现在ざい研究けんきゅう化合かごうぶつてき物理ぶつりてき化学かがくてきある生物せいぶつがく特性とくせいてき分析ぶんせき实验しつちゅう是非ぜひ常常つねづね见的。

さく为一种分析技术,它具有明ありあけ显的优势,れい如:だい多数たすう其他分析ぶんせきわざ术更だかてき灵敏いん分析ぶんせき仪作为质りょう电荷过滤减少背景はいけい扰,从特せい碎片さいへんしきちゅう获得出色しゅっしょくてきとく异性,以识别未知みちぶつある确认うたぐ化合かごう物的ぶってき存在そんざいゆう关分量的りょうてきしんじいきゆう元素げんそ同位どういもと丰度てきしんいき,时间ぶんべん化学かがくすうすえ(Temporally resolved chemical data)。

该方法的ほうてきいち些缺てん它经つね无法区分くぶん光学こうがく几何异构たい以及取だいもとざいよし环中てきo-,m- p- 位置いちてき位置いち。 此外,其范围仅げん于识别产せい类似碎片さいへん离子てき烃。

原子げんしさがせ

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原子げんしさがせえいAtom probeいち种结あい飞行时间えいTime of flight质谱场蒸发显ほろ镜来绘制单个原子げんし位置いちてき仪器。

药物だい谢动力学りきがく

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よし于基质(通常つうじょう血液けつえきある尿にょうえきてき复杂せい质和需要じゅようだか灵敏以观察低剂量长时间的点数てんすうすえいん通常つうじょう使用しよう质谱ほう研究けんきゅう药代动力がくざいほん应用ちゅう使用しようてきさいつね见的仪器具有ぐゆうさんじゅう四極よんきょく桿質てきえきしょうしょく谱法-质谱联用(LC-MS)。 通常つうじょうさいようくし联质谱来增加ぞうかとく异性(added specificity)。标准きょく线和ない标用于样ひんちゅう通常つうじょう单一药物てき定量ていりょうとう药物给药,しかきさきだい谢或从体ないきよしじょてき时候,样品代表だいひょう不同ふどうてき时间てん[10]

蛋白たんぱく质表せい

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质谱ほう蛋白たんぱく质表せい测序てき重要じゅうよう方法ほうほう。电离ぜん蛋白たんぱくてき两种主要しゅよう方法ほうほう电喷雾电离えいElectrospray ionization(ESI)もと质辅じょげきこうかい吸/电离(MALDI)。 为了あずか现有质谱仪的性能せいのう质量范围保持ほじ一致いっちゆう两种方法ほうほうよう于表せい蛋白たんぱく质。

聚糖分析ぶんせき

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质谱ほう(MS)以其てい样品需求だか灵敏主要しゅようようとう生物せいぶつがくよう于表せい阐明とう(glycan)结构[11]。质谱ほうこうこうえきしょうしょく谱法(HPLC)分析ぶんせきとう提供ていきょうりょういち种补たかし方法ほうほう

ふとしそらさがせ

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NASA てき凤凰ごう火星かせいさがせ测器使用しよう TEGA しつ分析ぶんせき「玫瑰べに溝渠こうきょてき土壤どじょうさまほん

さく分析ぶんせきてき标准方法ほうほう,质谱仪已经到达其他行たこう星和せいわ卫星。 其中两台うみぬすめごう英語えいごViking program)带到りょう火星かせい。 2005年初ねんしょ卡西あま-めぐみさら斯号にん务通过最大さいだい卫星卫六てきだい气层,ざいめぐみさら斯号とう陆探测器じょう递送りょういち种专门的GC-MS仪器。 该仪沿其下降かこう轨迹分析ぶんせきりょうだい气样ほん,并且一旦探测器着陆,就能够蒸发和分析ぶんせき卫六てきひや冻碳氢化合かごうぶつくつがえ盖表めんてき样本。 这些测量结果较了ごと粒子りゅうしてき同位どういもと丰度あずか地球ちきゅう自然しぜん丰度てき[12]。卡西あま-めぐみさら斯號ふとむなし船上せんじょうかえゆう一台離子和中質譜儀,它一ちょくざい測量そくりょうまもるろくてき大氣たいき成分せいぶん以及まもるはねりゅうてき成分せいぶん。 2007 ねん發射はっしゃてき凤凰ごう火星かせいさがせ测器攜帶りょう热释气分析仪(TEGA)しつ[13]

しつ也廣泛用於太そら任務にんむちゅう測量そくりょうとうはなれからだてき成分せいぶんれい如,卡西あまごうふとしそらせん攜帶卡西あまとうはなれからだこう(CAPS)[14]よう測量そくりょう土星どせい磁層ちゅうはなれてき質量しつりょう

呼吸こきゅう氣體きたいかんはか

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したがえ1975ねん左右さゆういたほん世紀せいきまつ醫院いいん使用しようしつ進行しんこう呼吸こきゅう氣體きたい分析ぶんせきゆう可能かのう仍在使用しようただし目前もくぜんやめ经没ゆう生產せいさん[15]

它們主要しゅよう現在げんざい手術しゅじゅつしつなかいち複雜ふくざつ系統けいとうてきいち部分ぶぶんざい系統けいとうちゅう接受せつじゅ麻醉ますいてき患者かんじゃてき呼吸こきゅう氣體きたいさまほん通過つうかばつもん機構きこう吸入きゅうにゅうちゅうばつもん機構きこうむねざい按順じょはたたち32 房間ふさま連接れんせついたしつ計算けいさん指揮しき系統けいとうてき所有しょゆう操作そうさしたがえしつ收集しゅうしゅうてき資料しりょう傳送でんそういた各個かっこ房間ふさまきょう麻醉ますい使用しよう

参看さんかん

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参考さんこう资料

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  1. ^ Sparkman, O. David. Mass spectrometry desk reference. Pittsburgh: Global View Pub. 2000. ISBN 0-9660813-2-3. 
  2. ^ Parkins, William E. The uranium bomb, the calutron, and the space-charge problem. Physics Today. 2005, 58 (5): 45–51. Bibcode:2005PhT....58e..45P. ISSN 0031-9228. doi:10.1063/1.1995747. 
  3. ^ The Nobel Prize in Chemistry 2002: Information for the Public. The Nobel Foundation. 9 October 2002 [2007-08-29]. (原始げんし内容ないようそん于2012-01-25). 
  4. ^ Gross, Jürgen H. Massenspektrometrie: Spektroskopiekurs kompakt. Heidelberg: Springer Spektrum. 2019. ISBN 3-6625863-4-7. 
  5. ^ Loo JA, Udseth HR, Smith RD. Peptide and protein analysis by electrospray ionization-mass spectrometry and capillary electrophoresis-mass spectrometry. Analytical Biochemistry. June 1989, 179 (2): 404–12. PMID 2774189. doi:10.1016/0003-2697(89)90153-X. 
  6. ^ Maxwell EJ, Chen DD. Twenty years of interface development for capillary electrophoresis-electrospray ionization-mass spectrometry. Analytica Chimica Acta. October 2008, 627 (1): 25–33. PMID 18790125. doi:10.1016/j.aca.2008.06.034. 
  7. ^ Verbeck GF, Ruotolo BT, Sawyer HA, Gillig KJ, Russell DH. A fundamental introduction to ion mobility mass spectrometry applied to the analysis of biomolecules. Journal of Biomolecular Techniques. June 2002, 13 (2): 56–61. PMC 2279851可免费查阅. PMID 19498967. 
  8. ^ Matz LM, Asbury GR, Hill HH. Two-dimensional separations with electrospray ionization ambient pressure high-resolution ion mobility spectrometry/quadrupole mass spectrometry. Rapid Communications in Mass Spectrometry. 2002, 16 (7): 670–5. Bibcode:2002RCMS...16..670M. PMID 11921245. doi:10.1002/rcm.623. 
  9. ^ Dang, Audrey J.; Kreisberg, Nathan M.; Cargill, Tyler L.; Chen, Jhao-Hong; Hornitschek, Sydney; Hutheesing, Remy; Turner, Jay R.; Williams, Brent J. Development of a Multichannel Organics In situ enviRonmental Analyzer (MOIRA) for mobile measurements of volatile organic compounds. Atmospheric Measurement Techniques. 2024-04-15, 17 (7). ISSN 1867-1381. doi:10.5194/amt-17-2067-2024 (English). 
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  11. ^ Apte A, Meitei NS. Bioinformatics in Glycomics: Glycan Characterization with Mass Spectrometric Data Using SimGlycan. Methods in molecular biology. Methods in Molecular Biology. 2009, 600: 269–281. ISBN 978-1-60761-453-1. PMID 19882135. doi:10.1007/978-1-60761-454-8_19. 
  12. ^ Petrie S & Bohme DK. Ions in space. Mass Spectrometry Reviews. 2007, 26 (2): 258–80. Bibcode:2007MSRv...26..258P. PMID 17111346. doi:10.1002/mas.20114. 
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  15. ^ Riker JB, Haberman B. Expired gas monitoring by mass spectrometry in a respiratory intensive care unit. Critical Care Medicine. 1976, 4 (5): 223–9. PMID 975846. S2CID 6334599. doi:10.1097/00003246-197609000-00002. 

外部がいぶ链接

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