用於在串聯質譜分析中使用可變質量選擇窗寬度的系統及方法
2023-10-18 01:53:09
專利名稱：用於在串聯質譜分析中使用可變質量選擇窗寬度的系統及方法
技術領域：
背景技術：
定性信息及定量信息都可從串聯質譜儀獲得。在此儀器中，在第一質量分析器中選擇先驅離子，破碎所述先驅離子，且在第二分析器或在所述第一分析器的第二次掃描中對其進行碎片分析。碎片離子頻譜可用於識別分子，且一個或一個以上碎片的強度可用於確定樣本中存在的化合物的量。單反應監測(SRM)為這方面的熟知實例，其中選擇先驅離子、破碎所述先驅離子且將所述先驅離子傳遞到經設定以發射單個離子的第二分析器。當具有所選質量的先驅破碎以給出具有所選碎片質量的離子時會產生響應，且此輸出信號可用於定量操作。所述儀器可經設定以出於證實目的而測量若干碎片離子，或測量若干先驅碎片組合以確定不同化合物的量。分析的靈敏度及專一性受到在第一質量分析步驟中選擇的質量窗的寬度的影響。較寬的窗發射更多的離子，從而給出提高的靈敏度，但也可允許具有不同質量的離子通過；如果後者(latter)以與目標化合物相同的質量給出碎片，那麼幹擾將發生且精確度將被折中。在一些質譜儀中，第二質量分析器可以高解析度操作，從而允許碎片離子窗為較窄的，使得專一性可在較大程度上得到恢復。這些儀器也可檢測所有碎片，使得其正固有地檢測不同碎片。使用此儀器，會令到使用較寬窗來最大化靈敏度是可行的。定量操作是通過以高解析度監測一個或一個以上碎片離子來實現，且定性分析可使用相應算法來執行，所述算法使碎片的液相色譜(LC)分布與適當先驅質量相關，即使並未直接選擇這些先驅質量
發明內容
技術人員將理解，下文描述的圖式僅出於說明目的。所述圖式不希望以任何方式限制本教示的範圍。圖1為說明可在其上實施本教示的實施例的計算機系統的框圖。圖2為根據多種實施例的展示用於使用可變質量選擇窗寬度來分析樣本的系統的示意圖。
圖3為根據多種實施例的展示用於使用可變質量選擇窗寬度來分析樣本的方法的示範性流程圖。圖4為根據多種實施例的包括一個或一個以上不同軟體模塊的系統的示意圖，所述系統執行用於使用可變質量選擇窗寬度來分析樣本的方法。在詳細描述本教示的一個或一個以上實施例之前，所屬領域的技術人員將理解本教示在其應用方面不限於以下詳細描述中闡述或圖式中說明的構造細節、組件布置及步驟布置。並且，應理解，本文中使用的措辭及術語是出於描述目的且不應被認為是限制性的。
具體實施例方式計算機實施的系統圖1為說明可在其上實施本教示的實施例的計算機系統100的框圖。計算機系統100包括總線102或用於傳達信息的其它通信機構，及與總線102耦合以用於處理信息的處理器104。計算機系統100還包括存儲器106 (可為隨機存取存儲器(RAM)或其它動態存儲裝置)，其耦合到總線102以用於存儲待由處理器104執行的指令。存儲器106也可用於在執行待由處理器104執行的指令時存儲臨時變量或其它中間信息。計算機系統100進一步包括只讀存儲器(ROM) 108或其它靜態存儲裝置，其耦合到總線102以用於存儲用於處理器104的靜態信息及指令。提供存儲裝置110 (例如磁碟或光碟)且將其耦合到總線102以用於存儲信息及指令。計算機系統100可經由總線102耦合到顯示器112，例如陰極射線管(CRT)或液晶顯示器(LCD)，以用於向計算機用戶展示信息。輸入裝置114 (包括字母數字鍵盤及其它鍵盤)耦合到總線102以用於將信息及命令選擇傳達給處理器104。另一類型的用戶輸入裝置為遊標控制116，例如滑鼠、軌跡球或遊標方向鍵，其用於將方向信息及命令選擇傳達給處理器104且用於控制顯示器112上的遊標移動。此輸入裝置通常在兩個軸線(第一軸線(即，X)及第二軸線(即，y))上具有兩個自由度，從而允許裝置在平面中指定位置。計算機系統100可執行本教示。與本教示的某些實施方案一致，計算機系統100響應於處理器104執行包含在存儲器106中的一個或一個以上指令的一個或一個以上序列而提供結果。此類指令可從另一計算機可讀媒體(例如存儲裝置110)讀取到存儲器106中。執行包含在存儲器106中的指令序列使處理器104執行本文中描述的過程。替代地，硬接線電路可代替軟體指令或與軟體指令組合而用於實施本教示。因此，本教示的實施方案不限於硬體電路與軟體的任何特定組合。如本文中所使用，術語「計算機可讀媒體」指代參與將指令提供到處理器104以供執行的任何媒體。此媒體可呈許多形式，包括但不限於非易失性媒體、易失性媒體及傳輸媒體。舉例來說，非易失性媒體包括光碟或磁碟，例如存儲裝置110。易失性媒體包括動態存儲器，例如存儲器106。傳輸媒體包括同軸電纜、銅線及光纖，裹有總線102的線也包括在內。舉例來說，普通形式的計算機可讀媒體包括軟磁碟(floppy disk)、軟性磁碟(flexible disk)、硬碟、磁帶或任何其它磁性媒體、⑶-ROM、數字視頻光碟(DVD)、藍光光碟、任何其它光學媒體、拇指驅動器、存儲卡、RAM、PROM及EPROM、FLASH-EPR0M、任何其它存儲器晶片或卡盒，或計算機可讀取的任何其它有形媒體。
在將一個或一個以上指令的一個或一個以上序列運載到處理器104以供執行時可能會涉及到多種形式的計算機可讀媒體。舉例來說，指令最初可在遠程計算機的磁碟上運載。遠程計算機可將指令加載到其動態存儲器中且使用數據機通過電話線發送指令。計算機系統100本地的數據機可接收電話線上的數據且使用紅外線發射器將所述數據轉換成紅外線信號。耦合到總線102的紅外線檢測器可接收以紅外線信號運載的數據且將數據置於總線102上。總線102將數據運載到存儲器106，處理器104從存儲器106檢索及執行指令。由存儲器106接收到的指令可任選地在由處理器104執行之前或之後存儲在存儲裝置110上。根據各種實施例，經配置以由處理器執行以執行方法的指令存儲在計算機可讀媒體上。計算機可讀媒體可為存儲數字信息的裝置。舉例來說，計算機可讀媒體包括如此項技術中已知用於存儲軟體的壓縮光碟(compact disc)只讀存儲器(⑶-ROM)。計算機可讀媒體由適於執行經配置以被執行的指令的處理器存取。已出於說明及描述目的呈現對本教示的各種實施方案的以下描述。其不是詳盡的且不將本教示限於所揭示的精確形式。修改及變型在以上教示的背景下是可能的且可通過實踐本教示得到。此外，所描述的實施方案包括軟體，但本教示可實施為硬體與軟體的組合或單獨以硬體實施。本教示可用面向對象編程系統或非面向對象編程系統實施。數據處理的系統及方法如上文描述，在串聯質譜儀或質譜分析/質譜分析(MS/MS)質譜儀上執行的方法的專一性通過向質量分析器提供窄質量選擇窗寬度或先驅質量選擇窗寬度來提高。舉例來說，窄質量選擇窗寬度近似為I原子質量單位(amu)。替代地，所述方法的靈敏度可通過向質量分析器提供寬質量選擇窗寬度來提高。通常，碎片掃描是在質量範圍上以統一質量選擇窗發生。舉例來說，質量範圍可包括樣本的優選質量範圍或樣本的整個質量範圍。因此，整個方法分析的專一性及靈敏度由在開始進行分析時針對質量分析器選擇的質量選擇窗寬度決定。質譜分析硬體的最近發展已允許串聯質譜儀的質量選擇窗寬度在質量範圍上變化或設定到任何值而不是單個值。舉例來說，對施加到四極質量過濾器或分析器的射頻(RF)電壓及直流(DC)電壓的單獨控制可允許選擇可變質量選擇窗寬度。任何類型的串聯質譜儀可允許選擇可變質量選擇窗寬度。串聯質譜儀可包括執行兩個或兩個以上質量分析的一個或一個以上物理質量分析器。串聯質譜儀的質量分析器可包括，但不限於飛行時間(TOF)、四極、離子阱、線性離子阱、軌道阱、或傅立葉變換質譜儀。可變質量選擇窗寬度在多種實施例中，系統及方法允許在任何時間在分析內選擇任何質量選擇窗寬度。此外，針對質量範圍的一部分選擇的質量選擇窗寬度的值是基於關於樣本的已知信息。在分析的質量範圍上改變質量選擇窗寬度的值可提高分析的專一性、靈敏度及速度。舉例來說，在已知存在化合物的質量範圍的區域中，使用窄的質量選擇窗寬度。這提高了已知化合物的專一性。在已知不存在化合物或存在極少的所關注化合物的質量範圍的區域中，可使用寬的質量選擇窗寬度。這允許未知化合物被發現，藉此提高分析靈敏度。寬範圍與窄範圍的組合與使用固定窄窗相比允許更快地完成掃描。並且，通過在質量範圍的某些區域中使用窄的質量選擇窗寬度，鄰近質量峰值較不可能影響到對所關注的質量峰值的分析。可由鄰近質量峰值引起的效應中的一些可包括，但不限於飽和、離子抑制、或空間電荷效應。如上文提及，在各種實施例中，針對質量範圍的一部分選擇的質量選擇窗寬度的值是基於關於樣本的已知信息。換句話說，質量選擇窗寬度的值是基於樣本的已知複雜性在質量範圍上進行調整。所以，在樣本更複雜或具有較大數目的離子的情況下，使用較窄質量選擇窗寬度，且在樣本較不複雜或具有較少數目的離子的情況下，使用較寬質量選擇窗寬度。質量選擇窗寬度也可經選擇以滿足某種標準。舉例來說，每一質量選擇窗寬度可經選擇以包含相同數目的質量值。舉例來說，樣本的複雜性可通過建立樣本化合物分子量分布來確定。樣本化合物分子量分布可以許多方式建立或根據樣本的已知化合物的其它性質建立。此外，樣本化合物分子量分布可在數據獲取之前或在數據獲取期間建立。此外，在多種實施例中，樣本化合物分子量分布可在數據獲取期間實時建立。基於分子量分布的寬度在多種實施例中，樣本化合物分子量分布可根據樣本中的已知化合物的分子量分布建立。樣本中的已知化合物的分子量分布接著用於在質量範圍上選擇質量選擇窗寬度。舉例來說，可針對樣本的已知化合物產生曲線或分布。已知化合物可包括，但不限於基因組、蛋白質組、代謝組或化合物類(例如脂質)。計算關於分布的直方圖。舉例來說，直方圖頻率為每質量間隔的化合物數目。接著，使用轉換函數將直方圖頻率轉換成質量選擇窗寬度。舉例來說，轉換函數為直方圖頻率的逆。換句話說，質量選擇窗寬度與直方圖頻率的逆相關。在多種實施例中，樣本化合物分子量分布可通過調整已知分子量分布來進行計算。舉例來說，可調整已知蛋白質分子量分布以允許修改形式的已知蛋白質。基於分子量列表的寬度在多種實施例中，樣本化合物分子量分布可根據目標化合物的分子量列表來建立。樣本化合物分子量分布接著用於在質量範圍上選擇質量選擇窗寬度。舉例來說，針對目標化合物(例如殺蟲劑)建立分子量列表。舉例來說，接著，可使用分子量列表從殺蟲劑資料庫獲得目標化合物的分子量分布。基於這些已知分子量分布針對目標化合物選擇窄質量選擇窗寬度。然而，新的未知化合物也可能在樣本中。因此，還要檢查在目標化合物中間的區域。使用較寬質量選擇窗寬度檢查這些區域。因此，樣本化合物分子量分布包括對於已知目標化合物的分子量列表來說的窄質量選擇窗寬度，及對於中間質量來說的較寬質量選擇窗寬度，這樣便允許檢測其它非預期的化合物。基於樣本分析的寬度在多種實施例中，可在使用可變質量選擇窗寬度的後續分析之前通過執行樣本分析來建立樣本化合物分子量分布。此樣本分析可包括完整分析或單次掃描。舉例來說，完整分析包括使用多次掃描進行的液相色譜分析-質譜分析(LC-MS)。掃描可為但不限於全譜掃描(survey scan)、中性丟失掃描、產物離子掃描或先驅離子掃描。樣本分析可用於根據數據解釋直接或間接地確定樣本化合物分子量分布。通過從分析中獲得一個或一個以上頻譜及根據所述一個或一個以上頻譜計算樣本化合物分子量分布來直接確定樣本化合物分子量分布。
通過解釋來自分析的數據及基於所述解釋選擇預先計算出的化合物分子量分布來間接確定樣本化合物分子量分布。舉例來說，樣本分析可包括先驅掃描。對先驅掃描進行解釋可識別目標產物離子。接著，從經識別目標產物離子的資料庫中選擇預先計算出的化合物分子量分布。不管樣本化合物分子量分布是根據分析直接確定還是根據分析間接確定的，其都用於界定在一個或一個以上後續分析中使用的質量選擇窗寬度。實時計算的寬度在多種實施例中，因為樣本正在改變，以循環方式執行兩次或兩次以上用於確定樣本化合物分子量分布的分析及使用基於樣本化合物分子量分布的質量選擇窗寬度進行的後續分析。如果樣本迅速地改變或實時改變，那麼可能不存在足夠的時間通過解釋來自分析的數據來間接地計算化合物分子量分布。因此，在多種實施例中，用於直接地確定樣本化合物分子量分布的樣本掃描及使用基於樣本化合物分子量分布的質量選擇窗寬度進行的後續分析以循環方式實時執行兩次或兩次以上，因為樣本正在改變。通過從掃描獲得頻譜及根據所述頻譜計算樣本化合物分子量分布來直接確定樣本化合物分子量分布。後續分析包括使用根據樣本化合物分子量分布確定的兩個不同質量選擇窗寬度進行的至少兩次碎片掃描。基於樣本分析的其它參數串聯質譜儀的其它參數取決於根據樣本分析確定的質量選擇窗寬度。這些其它參數可包括離子光學項(element)(例如，碰撞能量)或非離子光學項(例如積累時間)。因此，在多種實施例中，樣本分析可進一步包括基於所確定的樣本化合物分子量分布來改變串聯質譜儀的不同於質量選擇窗寬度的一個或一個以上參數。串聯質譜分析系統圖2為根據多種實施例的展示用於使用可變質量選擇窗寬度來分析樣本的系統200的示意圖。系統200包括串聯質譜儀210及處理器220。處理器220可為但不限於計算機、微處理器，或能夠發送控制信號及從質譜儀210接收數據並處理數據的任何裝置。串聯質譜儀210可包括執行兩個或兩個以上質量分析的一個或一個以上物理質量分析器。串聯質譜儀的質量分析器可包括，但不限於飛行時間(TOF)、四極、離子阱、線性離子阱、軌道阱或傅立葉變換質量分析器。串聯質譜儀210還可包括分離裝置(未展示)。所述分離裝置可執行分離技術，所述分離技術包括但不限於液相色譜分析法、氣相色譜分析法、毛細管電泳或離子遷移。串聯質譜儀210可包括分別在空間或時間中的分離質譜分析階段或步驟。串聯質譜儀210包括可用可變先驅質量選擇窗寬度執行碎片掃描的質量分析器。處理器220指令串聯質譜儀210以不同質量選擇窗寬度對樣本執行至少兩次碎片掃描。在多種實施例中，質量選擇窗寬度經選擇以包含相同數目的質量值。在多種實施例中，質量選擇窗寬度是基於樣本化合物的一個或一個以上性質。舉例來說，樣本化合物的一個或一個以上性質可包括樣本化合物分子量分布。舉例來說，處理器220可使用樣本中的預期化合物的等電點(pi)或疏水性來計算樣本化合物分子量分布。在多種實施例中，處理器220根據樣本中的預期化合物的分子量分布來計算樣本化合物分子量分布。
在多種實施例中，處理器220根據一種或一種以上已知化合物的分子量列表來確定樣本化合物分子量分布。在多種實施例中，在處理器220指令串聯質譜儀210對樣本執行為後續樣本分析的一部分的至少兩次碎片掃描之前，所述處理器指令串聯質譜儀210執行樣本分析。樣本分析可包括單次掃描或兩次或兩次以上掃描。在多種實施例中，處理器220接收由來自串聯質譜儀210的分析產生的數據且根據此數據計算樣本化合物分子量分布。舉例來說，處理器220通過從數據獲得頻譜及根據所述頻譜計算樣本化合物分子量分布來計算樣本化合物分子量分布。在多種實施例中，處理器220接收由來自串聯質譜儀210的分析產生的數據、解釋數據，且根據從數據解釋發現的預先計算出的樣本化合物分子量分布來確定樣本化合物分子量分布O在多種實施例中，處理器220指令串聯質譜儀210以循環方式實時地執行分析及後續分析兩次或兩次以上。在多種實施例中，處理器220接收由來自串聯質譜儀210的分析產生的數據、根據所述數據確定樣本化合物分子量分布，及指令串聯質譜儀還基於樣本化合物分子量分布改變後續分析的不同於質量選擇窗寬度的一個或一個以上參數。串聯質譜分析方法圖3為根據多種實施例的展示用於使用可變質量選擇窗寬度來分析樣本的方法300的示範性流程圖。在方法300的步驟310中，使用處理器指令串聯質譜儀以不同質量選擇窗寬度對樣本執行至少兩次碎片掃描。串聯質譜儀包括可以可變質量選擇窗寬度執行碎片掃描的質量分析器。串聯質譜分析電腦程式產品在多種實施例中，電腦程式產品包括有形計算機可讀存儲媒體，所述媒體的內容包括程序，所述程序具有在處理器上執行以執行用於使用可變質量選擇窗寬度來分析樣本的方法的指令。此方法由包括一個或一個以上不同軟體模塊的系統執行。圖4為根據多種實施例的包括一個或一個以上不同軟體模塊的系統400的示意圖，所述系統執行用於使用可變質量選擇窗寬度來分析樣本的方法。系統400包括質量選擇窗寬度模塊410。質量選擇窗寬度模塊410指令串聯質譜儀以不同質量選擇窗寬度對樣本執行至少兩次碎片掃描。串聯質譜儀包括可用可變質量選擇窗寬度執行碎片掃描的質量分析器。雖然結合多種實施例描述了本教示，但本教示不欲限於此類實施例。相反，如所屬領域的技術人員將理解，本教示涵蓋多種替代、修改及等效物。此外，在描述多種實施例時，本說明書可能已將方法和/或過程呈現為特定步驟順序。然而，就方法或過程不依賴於本文中闡述的特定步驟順序來說，所述方法或過程不應限於所描述的特定步驟順序。如所屬領域的技術人員將理解，其它步驟順序可為可能的。因此，說明書中闡述的特定步驟順序不應理解為對權利要求的限制。此外，針對方法和/或過程的權利要求不應限於以所述順序執行其步驟，且所屬領域的技術人員可容易地理解到，順序可改變且仍然保持在多種實施例的精神及範圍內。
權利要求
1.一種用於使用可變質量選擇窗寬度來分析樣本的系統，其包含: 串聯質譜儀，其包括允許可變質量選擇窗寬度的質量分析器；以及 與所述串聯質譜儀通信的處理器，其指令所述串聯質譜儀以不同質量選擇窗寬度對樣本執行至少兩次碎片掃描。
2.根據權利要求1所述的系統，其中所述處理器進一步指令所述串聯質譜儀調整用於每一不同質量選擇窗的一個或一個以上不同的採集參數。
3.根據權利要求2所述的系統，其中所述採集參數包含積累時間、碰撞能量或碰撞能量散布中的一者或一者以上。
4.根據權利要求1所述的系統，其中所述質量選擇窗寬度經選擇以包含相同數目的質量值。
5.根據權利要求1所述的系統，其中所述質量選擇窗寬度是基於樣本化合物的一個或一個以上性質。
6.根據權利要求1所述的系統,其中樣本化合物的所述一個或一個以上性質包含樣本化合物分子量分布。
7.根據權利要求6所述的系統，其中所述處理器根據所述樣本中的預期化合物的分子量分布來計算所述樣本化合物分子量分布。
8.根據權利要求6所述的系統，其中所述處理器根據一種或一種以上已知化合物的分子量列表來確定所述樣本化合物分子量分布。
9.根據權利要求6所述的系統，其中在所述處理器指令所述串聯質譜儀對所述樣本執行作為所述樣本的後續分析 的一部分的所述至少兩次碎片掃描之前，所述處理器指令所述串聯質譜儀執行對所述樣本的分析。
10.根據權利要求9所述的系統，其中所述處理器接收來自所述串聯質譜儀的由所述分析產生的數據且根據所述數據計算所述樣本化合物分子量分布。
11.根據權利要求10所述的系統，其中所述處理器通過從所述數據獲得頻譜及根據所述頻譜計算所述樣本化合物分子量分布來計算所述樣本化合物分子量分布。
12.根據權利要求9所述的系統，其中所述處理器接收來自所述串聯質譜儀的由所述分析產生的數據、解釋所述數據且根據從所述數據解釋發現的預先計算出的化合物分子量分布來確定所述樣本化合物分子量分布。
13.根據權利要求9所述的系統，其中所述處理器指令所述串聯質譜儀以循環方式實時地執行所述分析及所述後續分析兩次或兩次以上。
14.一種用於使用可變質量選擇窗寬度來分析樣本的方法，其包含: 使用處理器指令串聯質譜儀以不同質量選擇窗寬度對樣本執行至少兩次碎片掃描，其中所述串聯質譜儀包括允許可變質量選擇窗寬度的質量分析器。
15.一種電腦程式產品，其包含有形計算機可讀存儲媒體，所述媒體的內容包括程序，所述程序具有在處理器上執行以執行用於使用可變質量選擇窗寬度來分析樣本的方法的指令，所述方法包含: 提供系統，其中所述系統包含一個或一個以上不同的軟體模塊，且其中所述不同的軟體模塊包含質量選擇窗寬度模塊；以及 使用所述質量選擇窗寬度模塊指令串聯質譜儀以不同質量選擇窗寬度對樣本執行至少兩次碎片掃描，其中所述串聯質譜儀包括允許可變質量選擇窗寬度的質量分析器。·
全文摘要
本發明涉及用於使用可變質量選擇窗寬度來分析樣本的系統及方法。使用處理器指令串聯質譜儀以不同質量選擇窗寬度對樣本執行至少兩次碎片掃描。所述串聯質譜儀包括允許可變質量選擇窗寬度的質量分析器。對不同質量選擇窗寬度的選擇可基於樣本化合物的一個或一個以上性質。所述性質可包括樣本化合物分子量分布，所述樣本化合物分子量分布是根據預期化合物的分子量分布來計算或根據一種或一種以上已知化合物的分子量列表來確定。在指令串聯質譜儀對樣本執行至少兩次碎片掃描之前，還可指令串聯質譜儀執行樣本分析。
文檔編號H01J49/00GK103081055SQ201180043083
公開日2013年5月1日 申請日期2011年9月7日 優先權日2010年9月8日
發明者羅納德·邦納, 史蒂芬·A·泰特 申請人:Dh科技發展私人貿易有限公司