CN101271445A - 用于从频谱数据中去除噪声的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于减少频谱数据中的噪声的系统和方法。定义噪声突发级。如果频谱点具有大于突发级的强度(突发点)，则邻近突发点的点被检查。如果这些相邻点的函数指示突发点是离散事件，则突发点的丰度级被改变。

Description

用于从频谱数据中去除噪声的系统和方法

技术领域

本发明一般地涉及减少数据中的噪声，更具体地涉及减少诸如从质谱仪获得的频谱之类的频谱学数据中的噪声。

背景技术

在频谱仪中，数据信号通常包括有用信号成分和噪声成分。“有用信号”通常是感兴趣的数据。“噪声”可以被表征为不是感兴趣的一部分信号的任何成分。任何频谱仪的一个目标是能够区分“信号”和“噪声”，以使得信号可以被证明是“真实”和可用的。然而，因为噪声也可能隐藏重要的真实信号，所以该目标可能难以实现。

例如，图1A示出了用于特定化合物的典型离子提取(ion extraction)的色谱图100，其中，信号和噪声被测量。图1B示出了具有色谱图100的放大视图的色谱图150。噪声120被用括弧(bracket)示出，信号110中的两个被用箭头(arrow)示出。图1B示出噪声级的数量级小于这两个信号110；然而，噪声级对于其他有用信号仍然是可比较的。此外，在给定噪声大小的情况下，信号被隐藏在噪声内是可能的。因此，如果原子或分子离子构成化合物的很小一部分，则它的存在可能被丢失并且化合物的真正组成可能被丢失。

清楚的是如果频谱仪可以更好地区分信号和噪声，则其更好地运行。装置性能的一种度量是信噪(S/N)比，其中更大的S/N意味着更好的性能。如果信号被增大或者噪声被减少，则该比率将会提高。更大的S/N比允许更好地区分信号和噪声，从而允许检测离子的更大灵敏度。性能的其他度量是MDL(最小检测限制)或者LLOD(较低检测级别)的改善，其中改善导致较低的级别或限制。

因此，希望提供通过减少频谱数据中的噪声而改善频谱仪性能的系统和方法。

发明内容

本发明提供用于减少来自频谱仪的频谱数据中的噪声的系统和方法。根据一个技术方案，通过检测频谱数据扫描结果中的离散噪声事件而去除中性噪声，每个扫描结果包括多个频谱数据点。如果扫描结果中的频谱点具有大于预定突发级阈值的丰度(例如强度)值，则该点被识别为突发点。在同一扫描结果中和/或在相邻扫描结果中邻近突发点的点被检查以确定该突发点是否应该被表征为离散噪声事件。如果这些相邻点的函数指示突发点是离散事件，则该突发点的丰度级(abundance level)被改变或去除。因此，获得与较低本底噪声相关或者与信噪比(S/N)的增加相关的较好性能，所述较低噪声层例如是MDL(最小检测限制)和LLOD(较低检测级别)。

根据本发明的一个技术方案，提供一种计算机实现的方法，用于减少来自频谱仪的频谱数据中的噪声。该方法通常包括：接收来自频谱仪的频谱数据的一个或多个扫描结果，其中，扫描结果由多个频谱数据点组成，每个频谱数据点都具有丰度值；定义噪声突发级；以及处理所述一个或多个扫描结果以确定一个或多个突发点，其中，突发点是具有大于噪声突发级的丰度值的频谱点。所述方法还包括对邻近第一突发点的第一组一个或多个频谱点的第一函数进行求值，以及如果所述第一函数指示第一突发点是离散噪声事件，则改变第一突发点的丰度值。在一个技术方案中，第一函数测试所述第一组的规定数量的频谱点是否具有小于噪声突发级的丰度值。该数量可以是数字、百分比或者其他值。在另一技术方案中，第一函数测试所述组的频谱点的平均值是高于还是低于阈值级别。一组中的所有频谱点都可以与第一突发点来自同一扫描结果，或者每个点可以来自不同的扫描结果。在后一种情况中，每个点可以具有相同的频谱单位。例如，一个组中的所有的频谱点都可以与第一突发点来自同一扫描结果，并且另一个组中的每个频谱点可以来自不同的扫描结果。在另一实施例中，一组频谱点包括与第一突发点来自同一扫描结果的点和来自其他扫描结果的频谱点。

参考说明书的剩余部分，包括附图和权利要求书，将会认识到本发明的其他特征和优点。下面，参照附图详细描述本发明的进一步的特征和优点以及本发明的各种实施例的结构和操作。

附图说明

图1A和1B图示了通过本发明实施例改善的具有标准离子提取的色谱图。

图2图示了根据本发明一实施例的质谱系统。

图3图示了描述电子噪声、中性噪声和信号的质谱。

图4图示了根据本发明一实施例的用于减少频谱数据的质量域中的噪声的方法。

图5图示了根据本发明一实施例的示出质量域中的单独事件和质量域中具有同伴的事件的质谱。

图6图示了根据本发明一实施例的用于减少频谱数据的时域中的噪声的方法。

图7图示了根据本发明一实施例的示出时域中的单独事件的质谱。

图8图示了根据本发明一实施例的用于减少频谱数据的质量域和时域中的噪声的方法。

图9A图示了通过本发明实施例改善的具有标准离子提取的色谱图。

图9B图示了利用本发明实施例所获得的改善的色谱图。

图10图示了根据本发明实施例的不同的相邻测试。

图11A和11B图示了来自分别具有低增益和高增益的频谱仪装置的频谱。

图12图示了从很快的扫描速度或低带宽所产生的频谱。

图13图示了从相对于色谱峰的很低的扫描速度所产生的频谱扫描结果。

具体实施方式

概要

本发明提供用于减少或者去除来自频谱仪装置的数据信号中的噪声、尤其是来自质谱仪的数据信号中的中性噪声的系统和方法。本发明的技术方案通过降低总的检测限制并且/或者通过改善信噪比而有利地改善频谱仪装置的灵敏度。

图2示出了根据本发明一实施例的质谱仪系统1300。质谱仪系统1300包括质谱仪设备1350和数据分析系统1325。在一个技术方案中，质谱仪设备1350包括色谱仪1305、离子源1310、例如是四极(quadrupole)的质量分离部分1315和检测器1320。应该知道的是质谱仪设备1350可以是任何类型的频谱仪，例如电磁频谱仪。另外，应该了解的是本发明的技术方案和实施例可适用于气相质谱学(GCMS)、液相质谱学(LCMS)、电感耦合等离子体质谱学(ICPMS)和其他频谱学技术，其中存在对数据比感兴趣信号的噪声特性的唯一响应。本发明的教导也可适用于质谱仪中通常所使用的所有类型的源，例如电子电离(EI)、化学电离(CI)、大气压化学电离(APCI)、电喷雾电离(ESI)、大气压光致电离(APPI)。本发明的教导也可以用于不同类型的质谱仪(单四极杆(single Quad)、多四极杆(multiQuad)、离子陷阱等)以及不同类型的频谱仪。虽然质量被看作允许粒子被区分的性质，但是可以使用其他性质，例如波长或者横截面。

数据分析系统1325可以包括独立计算机系统和/或诸如微处理器之类的集成智能模块，以及相关数据存储设备和系统和用于与本领域技术人员将会清楚的质谱仪设备1350的各种系统接口连接的接口电路。例如，数据分析系统1325优选地包括用于提供控制信号到色谱仪1305、离子源1310、四极1315、前置放大器和A/D 1318以及检测器1320的接口电路。数据分析系统1325可以提供对来自质谱仪设备1350的频谱的实时数据分析，即，在数据被发送或显示给用户或者发送到另一个系统之前并且当发生数据获取时，分析和减少数据中的噪声。数据分析系统1325也可以在所有数据被获得之后并且在原始数据被使得对用户或其他系统可用之后提供噪声的减少。

如下面所更详细讨论的，本发明的噪声减少方法实现突发技术，该突发技术比较高于突发级的一个单独事件的邻居，这些邻居可能出现在质量域和/或时域中。如果扫描结果中的频谱点具有大于预定的突发级阈值的强度，则该点被识别为突发点。在同一扫描结果中和/或在相邻扫描结果中邻近突发点的点被检查，以确定该突发点是否应该被表征为离散噪声事件。如果这些相邻点的一个函数指示该突发点是离散事件，则该突发点的丰度级被改变或去除。例如基于装置的可以影响该技术性能的操作设定或参数(例如扫描速度/带宽和检测器增益)，突发级阈值和邻居设定(例如邻居的数目)是可以或者手动或者自动调整的。

噪声源

在质谱仪中，噪声可以被分类为电子噪声、化学噪声或者中性噪声。图3示出了来自GCMS系统的数据的典型原始扫描的图表200，图表200表现出电子噪声和中性噪声。在垂直轴上示出丰度，在水平轴上示出质量电荷比(m/z)。图表200被朝着丰度刻度的底部放大以集中在噪声源上。大部分的“信号”响应是超出刻度的。

电子噪声是独立于装置的其他部分并且总是存在的那部分噪声。它不涉及离子是否被产生，并且通常不与特定的AMU(原子质量单位)位置相关联。电子噪声通常或者与唯一频率内容一致，或者具有高的白噪声内容。利用适当的前置放大器和电子系统设计，如图表200所示，电子噪声可以很小。对于该特定扫描，电子噪声仅仅是位于基线偏移量(baselineoffset)之上的少许数量。

中性噪声被看作原始信号中所显露出的单个或多个检测器事件。这些事件不涉及正在被检测的化合物的离子，因为它们显露在质量或时间范围上以伪随机方式出现。通常，这些事件相对于典型信号是小的检测器响应，并且来自于中性粒子(neutral)，这些中性粒子是从GCMS系统中的诸如氦之类的载气(carrier gas)形成的。检测器散粒噪声也与中性噪声具有类似的相应，因此可以被汇总到中性噪声的类别中。

因为载气分子的数目超过化学信号的分子，所以中性噪声支配GCMS系统中的噪声级。本发明的实施例区分中性噪声和真实信号。中性噪声表现为离散事件，真实信号在被适当采样时表现出符合理论预期的峰形和频率。例如，对应于中性噪声的离散事件具有这样的峰形，该峰形一般窄于具有相同频谱仪设定的信号峰形。

化学噪声仅仅是一种不希望的“信号”。对于本发明来说，由于装置的目的是检测真实离子，即使它们是不希望的离子，所以化学噪声不被认为是“真正噪声”源。因此，化学噪声被看作真实信号。

质量域测试

图4图示了根据本发明一实施例的用于减少质量域内的中性噪声的方法300。方法300检查获取中的频谱以识别离散事件并且将它们作为中性噪声而去除。真实信号不是离散事件。真实信号被围绕以用装置的分辨率和采样间隔在质量上分离和分布的邻居。例如，在半高处用～0.5至～0.6AMU宽度的信号峰宽来校准四极装置。

因此，具有逐渐降低的丰度的信号存在于真实信号的峰中心的两侧上。中性噪声尖峰在质量域上将不具有相同的分布。中性噪声尖峰在峰中心的两侧上通常将没有这样的邻居，这些邻居具有逐渐降低的丰度。这样的信号事件被称为质量域中的“突发”。在某些技术方案中，离散事件可以具有一个或多个邻居；然而，邻居的数量小于真实信号的数量。

在步骤305中，包含噪声的频谱数据的扫描结果被接收。频谱扫描结果包含频谱数据点和每个频谱点处的丰度值。频谱点基于正在被检测的粒子或波的物理性质(感兴趣的量)而与另一个频谱点区分，物理性质例如是质量、波长、横截面或者其他合适的频谱性质。通常，频谱扫描结果被表示为在水平轴上具有频谱性质并且在垂直轴上具有丰度的图表。频谱扫描结果可以包括另外的频谱性质，这些频谱性质可以被表示在另外的轴上。

方法300基于频谱或单个扫描中所发生的数据确定中性噪声，而其他实施例使用多个扫描。扫描是一次扫过感兴趣的量，例如质量或声频。可以在某个时间段上，例如在色谱峰的时间段上进行多个扫描。

在步骤310中，质量突发(MBURST)级被建立以进行离散事件的确定。突发级的一个目标是将电子噪声和基线与来自频谱仪的检测器的离散事件隔离。如果该级别被降低，则可以开始包括来自电子噪声的事件。因为降低的级别可以帮助去除高的电子噪声或散粒噪声源，所以这在某些技术方案中是希望的。

在某些技术方案中，突发级涉及装置的增益设定；增益设定越高，突发级通常需要更高。突发级允许区分电子噪声和中性噪声。如果增益被适当设定，则中性噪声丰度峰值应该高于突发级，并且电子噪声峰值应该低于突发级。突发级对于频谱的质点也可以是函数而不是恒定值。

在步骤315中，突发点被确定。利用适当的增益设定，中性噪声通常表现为“散粒”或者从基线升起的单独事件。利用较高增益的系统，散粒可以较大。对于较低增益的系统，“散粒”可以较小。为了优化系统，检测器的增益应该被设定为产生大大高于电子噪声的“散粒，但不是高得以致于产生到其他质量仓(mass bin)中的拖尾。

在步骤320中，邻近突发点的多个点的函数被求值以确定该突发点是否表示离散事件。在一个实施例中，使用低一个质量单位和/或高一个质量单位的离子。质量单位可以基于装置被以其进行操作的分辨率或者分析所希望的任何单位。例如，在质谱仪的分辨率是0.1AMU的情况下，一个紧接的邻居被定义为离突发点0.1AMU的质点，次级的邻居被定义为离突发点0.2AMU的质点等等。对于其他类型的频谱仪，邻居可以大或小一个单位的波长、横截面或者用于区分粒子的其他合适的物理性质。在某些技术方案中，邻居的使用可以从被分析的突发点的质量延伸至多于一个单位的质量。

在利用两个邻居的实施例中，如果函数指示突发点对应于离散事件，则两个邻居都必须低于突发级阈值。例如，在使用两个紧接的邻居的情况下，较高质量“与”较低质量的离子必须低于质量域中用于将被表征为离散事件的突发点的突发级。在其他实施例中，或者较高质量“或者”较低质量可以低于用于将被表征为离散事件的突发点的突发级。函数也可以将相邻点的相对丰度级用于计算加权平均值。函数也可以使用额外的阈值级别以及二进制逻辑的可替换形式。

在步骤325中，如果突发点被确定为离散事件，则该突发点的丰度值被改变。在一个技术方案中，突发点的丰度值被替换为与紧邻其的质点(邻居)相关的丰度值(例如平均值)或者与基线值相关的丰度值。丰度值也可以被零值替换，或者被来自任何所计算的线性或非线性函数的丰度值替换，该函数改变“噪声”丰度值以使得其通过在不影响信号的情况下降低系统的总噪声而正面地改善装置的性能。

图5示出了根据本发明一个实施例的很低信号级别的单个频谱的图表400，其中突发级阈值被设定为大约70个丰度单位。每条垂直线对应于具有0.1AMU的分辨率的质量离子的丰度。在图5中，在大约271和278AMU处示出单独事件。使用本发明的教导，这些事件的丰度值将被改变或去除，从而从频谱中有效地去除这些事件。在大约281、283和291AMU处示出非单独事件。在某些实施例中，例如仅使用两个邻居的实施例，由于这些事件在信号的峰的任一侧上具有高于突发级的邻居，因此它们被认为是真实信号。

如果方法300被用于整个质量范围并且用于获取中的所有扫描结果，则许多离散事件被从频谱中去除，因此减小了总的噪声级。留下的项目包括例如具有大峰值的强信号，以及与被去除的中性噪声信号事件具有类似大小峰值的信号。因为现在更容易看到留下的低级别信号，所以总的低检测级别(LLOD)被改善。

时域测试

图6图示了根据本发明另一实施例的用于去除中性噪声的方法500。方法300比较质量域中的同一频谱扫描结果内的点，而方法500比较不同频谱扫描结果内的点。因此，方法500检查时域中的质点。

在步骤505中，包含噪声的频谱数据的多个扫描结果被接收。每个扫描都发生在不同的时间段期间。在步骤510中，时间突发(TBURST)级被建立以进行单独事件的确定。在一个实施例中，突发级对于所有扫描是相同的。在其他实施例中，从一个扫描到另一个扫描，突发级有所不同。在步骤515中，突发点被确定。在一个技术方案中，如果质量数据点(即频谱的水平轴上的点)具有高于突发级的丰度值，则该质点被确定为“突发”点。

在步骤520中，邻近突发点的多个点的函数被求值以确定该突发点是否表示离散事件。在一个实施例中，邻居被定义为与突发点具有相同质量的离子，但是来自先前或随后的扫描。在其他实施例中，邻居可以被扩大为包括相应的质点，这些质点来自超出(时间上)最接近的扫描的扫描。用于方法300的函数也可以用于方法500，例如两个最近的扫描结果中的邻居的“与”。在步骤525中，如果函数显示突发点是离散事件，则该突发点的丰度值被改变或去除。丰度值可以通过先前所提到的方法或其他方法中的任何方法而被改变，例如围绕点的平均值、设定为基线值、设定为零等等。

图7示出了可以用方法500进行分析的三个连续频谱610、620和630。每个具有270至300AMU的质量范围的频谱是在具有0.1AMU步长的分辨率的质量通道(点)中所收集的原始数据。频谱610对应于时间上的第一扫描S-1，频谱620对应于时间上的下一个扫描S，并且频谱630对应于时间上的最后扫描S+1。注意到为每个峰所标记的数字对应于最接近的整数AMU质量，而实际质量可能具有小数值。例如，频谱630中标记为290的峰位于大约290.5AMU处。

在一个实施例中，来自频谱620的质量通道被分析以确定事件是否发生在时间突发级之上。来自频谱620的突发点被与来自频谱扫描610和630的质量通道中的丰度级进行比较。在一个技术方案中，如果相邻的频谱包含低于突发级的信号，则突发点被有效地去除(例如，丰度值被改变)。当频谱被如图7所示排列时，容易看到具有单独事件的这样的质量通道。一个这样的事件615被在图7的扫描“S”中的大约276.8AMU处示出。因为扫描“S-1”610和扫描“S+1”630在它们的相应频谱中不包含事件，所以扫描“S”620中的事件被根据步骤525而去除。

组合的质量域和时域测试

图8图示了根据本发明一实施例的用于去除中性噪声的方法700。方法700组合质量域方法300和时域方法500的技术方案。在步骤705中，包含噪声的频谱数据的多个扫描结果被接收。在步骤710中，一个或多个突发级被建立以进行单独事件的确定。在某些技术方案中，例如，时间突发级(TBURST)和质量突发级(MBURST)对于单个扫描来说是相同的，并且在其他技术方案中它们是不同的。在步骤715中，如果质量通道(数据点)具有高于突发级(TBURST或者MBURST)的丰度值，则该质点被确定为“突发”点。

在步骤720中，对于每个突发点，具有邻近该突发点的多个质量的点的函数被求值以确定该突发点是否表示离散事件。在步骤725中，邻近一个突发点的扫描结果中的多个点的函数被求值。如在方法300和700中，邻居可以被扩大为包括超出最接近的扫描的扫描。类似地，用于方法300和500的函数也可以用于方法700。

在步骤730中，如果突发点被确定为离散事件，则该突发点的丰度值被改变。在一个实施例中，如果或者来自质量域的函数“或者”时域的函数指示离散事件，则丰度值被改变。在另一实施例中，这两个域的函数(“与”)必须指示离散事件。在该步骤中，“或”逻辑函数将去除大部分的离散事件。实质上，这些逻辑运算充当总函数，该总函数具有来自特定域的函数的输入。总函数可以是先前所提到的任何类型。在另一实施例中，总函数可以如下所述，直接利用两个域中的邻居的输入。换言之，用于不同域的这两个函数可以被合并在一起。

对质量域和时域这两个域中的邻居进行求值增大了从频谱中去除的离散事件的数目并且进一步减小了噪声。例如，图7在大约M＝284.3AMU处示出了扫描“S”620中的数据点605，由于邻居点具有高于MBURST级别的丰度值，因此仅使用质量域分析可能不能去除数据点605。将或者“与”或者“或”函数用于扫描“S”620，MBURST测试300将不会去除该事件，这是因为其主峰在“M+0.1”AMU和“M-0.1”AMU处具有邻居，这些邻居具有大于突发级的丰度值。然而，如果TBURST测试500被应用，则该点将被去除，这是因为其相邻扫描在具有高于TBURST级别的丰度值的相应质量通道中没有数据。在这种情况中，在“M+0.1”处的事件也可以被TBURST去除。

图9B示出了通过本发明的方法700的实施例而改善的用于数据的整个获取的频谱组合的图表850。为了看到该技术的改善，来自图1B的数据被再现为图9A中的图表800。当对图表800中的数据执行本发明一实施例时，如图9B所示，噪声区域被急剧减小。噪声区域的高度被急剧减小。平均噪声被减小到大约四分之一，均方根(RMS)噪声被减小到大约十分之一。因此，取决于所使用的S/N测量，本发明的技术方案将会向装置提供所示出的数据的4至10倍的改善。

因为存在感应信号的较大灵敏度，所以LLOD(较低检测限制)也被改善。由于噪声现在被减小，因此先前隐藏在数据中的信号开始出现。这些先前未发现的信号在图9B中被示出为“新信号”。注意到“新信号”的高度未被降低，并且先前知道的信号级别也未被降低。

根据某些技术方案，可以做出各种调整，这些调整将影响所去除的噪声和剩下的信号的量。这样的调整包括扩大在比较中所使用的邻居的数目和/或距离、改变突发级的丰度设定和调整用于指示离散事件的函数。

如前所述，在某些实施例中，可以使用在突发点(即，感兴趣的信号)的任一侧上的多于一个的邻居。在感兴趣的信号的任一侧上的仅一个邻居被检查的实施例给出消除突发级以上的离散事件的最高可能性。然而，为了对非常低噪声的装置尽量获得更大的灵敏度，这些单独事件以非常低的浓度变成真实信号，其中离子密度不是离子的连续流，而是离子的随机脉冲流。在这种情况中，在感兴趣的事件的两侧上使用多于一个的邻居可能是适当的。这在质量域和时域中都是正确的。这样的示例可能发生在噪声非常低的CI或QQQ装置中。

图10是质量域和时域(扫描)的二维矩阵图的自顶向下的图形视图。每个圆圈表示矩阵中的一个位置(质点)。为了简单起见，每个点的高度(丰度)不包括在内。中间点905被描述为具有坐标(M，S)的“感兴趣的离子”，所有其他的点都相对于该点。

在一个实施例中，MBURST级别和邻居测试函数被应用到质量域中来自任一侧上的单个邻居的数据，如用区域910所示。在另一实施例中，TBURST级别和邻居测试函数被应用到时域中来自任一侧上的单个相邻扫描的数据，如用区域920所示。不同的测试可以被组合到组合测试函数935中。

MBURST和TBURST级别就像是包括在测试中的邻居的数量一样是可以调整的。例如，区域915包括质量域中的次级邻居，区域925包括时域中的次级邻居。在某些技术方案中，MBURST/TBURST函数包括复杂测试阵列，例如阵列930，其中多个单个扫描结果的邻居被使用(MBURST)并且来自多个扫描结果的邻居被使用(TBURST)。该阵列可以包括矩阵中的对角线项目。这对于低级别信号可能是有用的，该低级别信号在其质量赋值“M”附近有些抖动。因此，离散事件可以是单个散粒或者具有一些高于突发级的邻居的事件，但是仍然具有足够数目的相邻点，这些相邻点具有相对小的丰度级。

在某些技术方案中，在使用许多相邻点的情况中，用于去除或者改变突发点的标准可以是所选择的相邻点的任何函数。该函数可以是一些点或所有点的“与”或者所有点的“或”。该函数也可以是高于或低于突发级或其他阈值级别的相邻点的百分比。其也可以是使用相邻点的丰度值的函数，例如，如果所使用的邻居点的平均丰度低于某个值，则突发点被去除。平均值可以是加权平均值，例如，在时间或质量上离突发点较远的点可以被较少地加权。

操作设定的影响

在某些技术方案中，算法(例如，MBURST和TBURST级别)的操作设定与装置的操作设定相关以改善性能。影响算法性能的装置操作设定包括离子检测器的增益、前置放大器和A/D转换系统的扫描速度和带宽以及电子噪声级。此外，每个装置类型可以具有这些参数的变化的特性，这些参数可能要求对算法的调整。例如，液态色谱仪三重四极装置可以具有一些操作模式，这些操作模式使得相比于具有来自载气的高中性噪声的GCMS EI系统，非常低的噪声需要对算法的不同设定。

至于增益设定，如果检测器的增益较低，则中性噪声尖峰可能没有很大响应。这可能要求较低的突发级来帮助消除这些事件。另一方面，如果增益足够高以使得中性噪声响应较大，则突发级可能需要被增大。如果级别被设定得太高，则真实信号可能被消除。突发级的设定可以是固定的，或者基于电子噪声级、装置的总调谐(tune)和获取的方法(即，扫描速度、质量范围、检测器增益...)而是动态的。增益设定也可以是固定的或者基于装置性能而是动态的。例如，增益设定可以对于每个装置而被校准或者自动调谐。

图11A示出了具有低增益的扫描的图表1000。这里，突发级可能要求较低的设定是更有效的。然而，真实信号事件可能具有低响应，以使得突发测试不会去除这些事件。图11B示出了具有高增益并且具有很大的单独事件响应的扫描的图1050。在这种情况中，突发级可能需要更高，要么离散事件中的一些可能因为它们将具有邻居而不被消除。

至于扫描速度设定(质量域上的速度)，应该存在离散事件的简明测量，其中该事件高于突发级并且其邻居低于突发级。然而，如果扫描速度不是足够慢并且/或者前置放大器和模数(A/D)转换器系统以及相关电子元件的带宽不是足够宽，则不同的事件变成脉冲响应而不是单独事件。图12示出了在扫描质量范围期间带宽受限响应的示例的图表1100。对于所示出的MBURST级别，没有事件将被消除。因此，前置放大器系统的带宽应该匹配扫描速度，从而在MBURST测试中形成可接受的区别。

色谱速度也可能影响本发明的实施例。为了适当地采样色谱峰，在感兴趣的色谱峰上应该存在数个扫描。通常，色谱峰上将具有4至5个扫描。对于TBURST测试，这可能是很重要的。例如，如果扫描速度很慢以便记录仅一个扫描中的信号，则TBURST测试可以消除该信号。图13示出了具有三个连续频谱1210、1220和1230的欠采样的峰的示例。频谱1210对应于时间上的第一扫描S-1，频谱1220对应于时间上的下一个扫描S，并且频谱1230对应于时间上的最后扫描S+1。在色谱峰期间，仅完成扫描S。因此，信号存在于扫描“S”中但是不存在于其邻居中。因此，TBURST测试将可能消除所有的信号。因此，适当的扫描速度应该匹配色谱峰的宽度。

在一个实施例中，基于频谱仪的增益设定而校准噪声突发级。在另一实施例中，频谱仪的增益被设定为使得离散噪声事件可与来自频谱仪的电子噪声信号相区别。在另一实施例中，频谱仪的扫描速度与频谱仪的前置放大器和A/D系统的带宽匹配。在频谱仪是质谱仪的实施例中，扫描速度被相对于色谱峰的大小而调节，该色谱峰对应于质谱仪的输入。

结论

本领域技术人员将会认识到上述方法和系统可以被组合以产生本发明的不同实施例的许多方式。例如，步骤可以以不同的顺序执行，来自一个实施例的技术方案可以用于另一实施例。

用于控制处理器或计算机系统以实现本发明的噪声去除方法的代码和其他控制逻辑可以被使用任何传送这样的逻辑的装置而提供给数据分析系统1325，例如通过计算机网络，通过键盘、鼠标或其他输入设备，在诸如CD、DVD或软盘的便携式介质上，或者在诸如RAM、ROM、ASIC或其他类似器件的硬连线介质上。这些传送装置也可以用于接收任何参数列表。

虽然通过示例并且按照具体实施例描述了本发明，但是要了解到本发明不局限于所公开的实施例。相反，除了上述那些之外，希望覆盖本领域技术人员将会清楚的各种修改和类似安排。因此，所附权利要求书的范围应该与最宽的解释一致，以便包括所有这样的修改和类似安排。

Claims (28)

1. 一种用于减少来自频谱仪的频谱数据中的噪声的计算机实现的方法，该方法包括：

接收来自频谱仪的频谱数据的一个或多个扫描结果，其中，扫描结果由多个频谱数据点组成，这些频谱数据点中的每个都具有丰度值；

定义噪声突发级；

处理所述一个或多个扫描结果以确定一个或多个突发点，其中，突发点是具有大于所述噪声突发级的丰度值的频谱点；

对邻近第一突发点的第一组一个或多个频谱点的第一函数进行求值；以及

如果所述第一函数指示所述第一突发点是离散噪声事件，则改变所述第一突发点的丰度值。

2. 如权利要求1所述的方法，其中，所述噪声突发级因频谱点不同而有所不同。

3. 如权利要求1所述的方法，其中，所述第一函数测试所述第一组的规定数量的频谱点是否具有小于所述噪声突发级的丰度值。

4. 如权利要求1所述的方法，其中，所述第一函数测试所述第一组的频谱点的平均值是高于还是低于阈值级别。

5. 如权利要求1所述的方法，其中，改变所述第一突发点的丰度值包括将该丰度值替换为与相邻点的丰度的平均值相关或者与基线值相关的丰度值。

6. 如权利要求1所述的方法，还包括：

对邻近所述第一突发点的第二组一个或多个频谱点的第二函数进行求值；以及

如果所述第二函数指示所述第一突发点是离散噪声事件，则改变所述第一突发点的丰度值。

7. 如权利要求6所述的方法，其中，所述第一组的所有频谱点与所述第一突发点来自同一扫描结果，并且，所述第二组的至少一个频谱点与所述第一突发点来自不同的扫描结果并且与所述第一突发点具有相同的频谱单位。

8. 如权利要求1所述的方法，其中，所述第一组相邻点包括低于所述第一突发点一个单位的频谱点和高于所述第一突发点一个单位的频谱点。

9. 如权利要求1所述的方法，其中，所述第一组频谱点包括与所述第一突发点来自同一扫描结果的频谱点和来自其他扫描结果的频谱点。

10. 如权利要求1所述的方法，还包括：

基于所述频谱仪的增益设定而校准所述噪声突发级。

11. 如权利要求1所述的方法，还包括：

设定所述频谱仪的增益以使得离散噪声事件可与来自所述频谱仪的电子噪声和信号相区别。

12. 如权利要求1所述的方法，还包括：

将所述频谱仪的扫描速度与所述频谱仪的前置放大器和A/D系统的带宽相匹配。

13. 如权利要求1所述的方法，其中，所述频谱仪是质谱仪。

14. 如权利要求13所述的方法，还包括：

相对于色谱峰的大小而调节扫描速度，该色谱峰对应于所述质谱仪的输入。

15. 一种具有多个指令的信息存储介质，所述指令适于指挥信息处理设备来执行用于减少来自频谱仪的频谱数据中的噪声的操作，该操作包括以下步骤：

接收来自频谱仪的频谱数据的一个或多个扫描结果，其中，扫描结果由多个频谱数据点组成，这些频谱数据点中的每个都具有丰度值；

定义噪声突发级；

处理所述扫描结果以确定一个或多个突发点，其中，突发点是具有大于所述噪声突发级的丰度值的频谱点；

对邻近第一突发点的第一组一个或多个频谱点的第一函数进行求值；以及

如果所述第一函数指示所述第一突发点是离散噪声事件，则改变所述第一突发点的丰度值。

16. 如权利要求15所述的信息存储介质，其中，所述噪声突发级因频谱点不同而有所不同。

17. 如权利要求15所述的信息存储介质，其中，所述第一函数测试所述第一组的规定数量的频谱点是否具有小于所述噪声突发级的丰度值。

18. 如权利要求15所述的信息存储介质，其中，所述第一函数测试所述第一组的频谱点的平均值是高于还是低于阈值级别。

19. 如权利要求15所述的信息存储介质，其中，改变所述第一突发点的丰度值包括将该丰度值替换为与相邻点的丰度的平均值相关或者与基线值相关的丰度值。

20. 如权利要求15所述的信息存储介质，其中，所述操作还包括：

对邻近所述第一突发点的第二组一个或多个频谱点的第二函数进行求值；以及

如果所述第二函数指示所述第一突发点是离散噪声事件，则改变所述第一突发点的丰度值。

21. 如权利要求15所述的信息存储介质，其中，所述操作还包括基于所述频谱仪的增益设定而校准所述噪声突发级。

22. 如权利要求15所述的信息存储介质，其中，所述操作还包括设定所述频谱仪的增益以使得离散噪声事件可与来自所述频谱仪的电子噪声和信号相区别。

23. 如权利要求15所述的信息存储介质，其中，所述操作还包括将所述频谱仪的扫描速度与所述频谱仪的前置放大器和A/D系统的带宽相匹配。

24. 如权利要求15所述的信息存储介质，其中，所述频谱仪是质谱仪。

25. 如权利要求24所述的方法，其中，所述操作还包括相对于色谱峰的大小而调节扫描速度，该色谱峰对应于所述质谱仪的输入。

26. 一种频谱仪系统，该系统包括：

频谱仪设备，用于产生频谱扫描结果；以及

数据分析系统，包括：

用于接收由所述频谱仪所产生的频谱数据的一个或多个扫描结果的装置，其中扫描结果由多个频谱数据点组成，这些频谱数据点中的每个都具有丰度值；

用于定义噪声突发级的逻辑；

用于检查所述扫描结果以确定一个或多个突发点的逻辑，其中，突发点是具有大于所述噪声突发级的丰度值的频谱点；

用于对邻近第一突发点的第一组一个或多个频谱点的第一函数进行求值的逻辑；以及

用于在所述第一函数指示所述第一突发点是离散噪声事件的情况下改变所述第一突发点的丰度值的逻辑。

27. 如权利要求1所述的方法，其中，所述第一组一个或多个频谱点包括来自其他扫描结果的一个或多个频谱数据点。

28. 如权利要求1所述的方法，其中，所述第一组一个或多个频谱点包括来自同一扫描结果的一个或多个相邻数据点。

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