CN104081493A - 使用质谱分析法进行样本分析的系统、设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于筛选一个或多个分析物的样本的质谱系统，包括被配置成预筛选电离样本以生成与所述样本成分相关的输出的预质谱分析法筛选装置，及质谱仪。样本门被打开以允许至少部分电离样本流至质谱仪以及被关闭以阻止电离样本流至质谱仪。处理系统将预质谱分析法筛选的结果与分析物数据库比较，其中所述结果与分析物数据库内分析物的关联包括初步正识别。当处理系统确定作出了初步正识别时，其使得门打开一时间段。然而，当处理系统确定初步正识别未被作出时，其使得所述门保持关闭。

Description

使用质谱分析法进行样本分析的系统、设备和方法

背景技术

跟踪检测技术被用于筛选微量物质的存在。跟踪检测系统通常被用于安全设置中以检测爆炸物、麻醉药品或其它禁运品的存在。跟踪检测技术利用由在它们制造、蒸发或隐藏中使用的材料和/或感兴趣物质发出的汽化物或其它颗粒。

质谱分析法(例如离子阱质谱分析法)已经被认为在跟踪检测中具有潜在效用。质谱分析法测量测量来自样本的带电粒子的质荷比以确定该粒子的质量，并因此确定该样本的元素组分。在质谱分析法期间，样本的组分被电离，这导致带电粒子(离子)的形成。离子通过电磁场在分析器中根据它们的质荷比被分离，并被检测以产生离子信号。该离子信号然后可以被处理成用于分析的质谱。

发明内容

技术被描述以使用质谱分析法(特别是离子阱质谱分析法等)来筛选针对一个或多个分析物的存在或不存在的样本。在一种或多种实施方式中，可以使用质谱系统实施所述技术。质谱系统包括预质谱分析法筛选装置和质谱仪，所述预质谱分析法筛选装置被配置成从样本生成离子以创建电离样本并预筛选该电离样本来生成与样本组分有关的输出，所述质谱仪被配置成接收至少部分电离样本并生成样本的质谱。质谱系统还包括样本门。该样本门被配置成打开以允许至少部分电离样本从预质谱分析法装置流至质谱仪，以及被配置成关闭以阻止电离样本从预质谱分析法筛选装置流至质谱仪。处理系统将预质谱分析法筛选结果与分析物数据库进行比较，其中预质谱分析法筛选与分析物数据库中分析物的关联包括初步正识别。当处理系统确定作出了初步正识别时，处理系统使得样本门打开一时间段。然而，当处理系统确定初步正识别未被作出时，处理系统使得样本门保持关闭。

在一种或多种实施方式中，所述技术可以作为通过质谱分析法来筛选一种或多种分析物的样本来实施。根据该方法，从样本生成离子以创建电离样本。然后执行电离样本的预质谱分析法筛选。处理系统将预质谱分析法筛选的结果与存储在存储器中的分析物数据库进行比较，其中预质谱分析法筛选的结果与数据库中分析物的关联包括初步正识别。当处理系统确定作出了初步正识别时，样本门被打开一时间段，以允许部分电离样本通过该样本门到达质谱仪的离子阱。当处理系统确定初步正识别未被作出时，使得样本门保持关闭以阻止电离样本通过该样本门到达质谱仪的离子阱。

提供发明内容以以对以下具体实施方式中进一步描述的形式的简化来引入概念的选择。该发明内容不意欲标识保护主题的关键特征或本质特征，也不意欲被用作帮助确定保护主题的范围。

附图说明

详细说明将参考附图被描述。在附图中，附图标记的一个或多个最左边数字表示该附图标记第一次出现在其中的附图。说明书和附图中不同情况中的相同附图标记的使用可以表示类似或相同项。

图1是示出根据本公开示例实施方式的样本分析系统的图示。

图2是示出根据本公开示例实施方式的使用例如图1所示的样本分析系统的样本引入的方法的流程图。

图3是示出根据本公开示例实施方式的使用例如图1所示的样本分析系统的样本引入的方法的流程图。

图4是根据本公开示例实施方式的样本分析定时的曲线图。

具体实施方式

综述

当具有特定质量的离子被选择、被分裂时，质谱分析法是大多数选择，且碎片的质谱被分析(例如，使用MS/MS技术)。然而，对收集的所有样本执行完整MS/MS分析会过多地消耗时间，并因此不能很好适于在实际环境中安全筛选中的使用。而且，通过质谱分析法对样本的重复分析导致质谱仪离子阱的快速污染。因此，在离子阱上必须被执行保持的频率通常过高。

因此，系统和方法被描述以用于在质谱分析法分析之前的样本预分析。在实施方式中，用于执行预分离或分析步骤的系统可以使用离子迁移谱法(IMS)来预筛选初始分析并指导和/或管理随后的MS/MS分析。预分析提高了效率，因为分析仪器(例如，质谱仪)中离子的流动和分析是耗时的，并且太多的离子流动可能影响分析的准确性。从预分离步骤获得的信息被用于控制允许或不允许离子的流动的门控机制以用于进一步分析。

示例实施方式

图1示出根据本公开的示例实施方式的质谱系统100。如所示出的，质谱系统100包括离子源102、样本门104、112、漂移管106、110、探测器108、116、第二漂移管110、离子阱114、频谱库126(例如，分析物数据库)、处理系统(例如，处理器118)、及比较器算法124，其中样本门104、112被配置成限制样本从预MS筛选装置的流动，其中样本门被配置成在从预MS筛选装置的输出与库126中一个或多个分析物相关时允许一部分样本通过，漂移管106、110用于利用随时间的不同移动性来分离离子，探测器108、116检测离子浓度、第二漂移管110用于在进行IMS识别时延迟离子包，处理系统(经由软件)被配置成允许将生成的频谱与库频谱进行快速比较，比较器算法124被配置成将生成的频谱与库频谱(例如，嵌入至由所述处理器运行的软件中)比较并根据频谱比较来确定打开或关闭第二样本门112。质谱系统100可以包括预质谱分析法筛选装置，诸如离子迁移分光镜、气相色谱仪、微分IMS、行波IMS以及高场不对称波形IMS。预质谱分析法筛选装置可以包括离子源102、样本门104、漂移管106和探测器108并可以被配置成生成与样本组分相关的输出。

质谱系统100包括离子源102。离子源102可以包括被配置成创建带电粒子并将气相样本分子转化成离子的设备。在一些实施方式中，离子源102可以包括被配置成利用大气压化学电离来创建离子和带电粒子的设备。在大气压化学电离中，样本材料被加热以获得被扫至小漂移腔中的汽化物(vapor)，在小漂移腔中贝塔辐射源电离所述分子。根据大小、质量和几何结构分离所获得的离子朝向探测器108(如法拉第杯)加速。在一些实施方式中，样本的分子可以通过被配置成利用电晕放电、电喷射离子化(ESI)、大气压光电离(APPI)、和/或放射源的设备被电离。如于此所使用的，术语“样本”以其最广泛意义被使用，指的是被分析或将被分析的材料。样本可以自然的和/或合成的、生物的或环境的，并且可以包含任何数量的分析物、材料、化合物、合成物、粒子(例如，爆炸材料、麻醉药品、禁运品等)等及它们的任意组合。

在一些情况中，离子源102可以在多个步骤中电离来自感兴趣样本的材料。例如，电离源102可以生成电晕，该电晕电离随后被用于电离样本的气体。示例气体包括但不必限制于：氮气、水蒸气、空气中包括的气体等。

在实施方式中，离子源102可以以正模式、负模式、在正负模式之间切换等工作。例如，在正模式中，离子源102可以从感兴趣样本生成正离子，而在负模式中，离子源102可以生成负离子。离子源102在正模式、负模式或正负模式之间切换中的工作可以取决于实施偏好、预测样本类型(例如，爆炸的、麻醉的、有毒的化工原料)等。进一步地，离子源102可以为周期性脉冲的(例如，基于样本引入、门打开、事件发生等)。

质谱系统100包括样本门104、112、112。样本门104、112可以被配置成暂时打开或关闭以允许样本或部分样本流过漂移区(例如，第一漂移管106、第二漂移管110)并流过探测器(例如，法拉第杯、电子倍增器116)。在实施方式中，样本门104、112可以包括被配置成限制离子和惰性气体分子的快速切换气阀。这在质谱仪中的真空由具有受限容量的泵送系统维持的情况下可以是特别有益的。在另一实施方式中，样本门104、112可以包括快速气动阀。在一些实施方式中，样本门104、112可以包括电势差被施加至或被移除的导线网。在另外其他实施方式中，样本门104、112可以包括电子快门。例如，样本门104、112可以包括Bradbury-Nielsen快门。在一些实施方式中，样本门104、112包括离子门。

质谱系统100包括用于利用随时间的不同移动性来分离离子的漂移管106、110。在漂移管中，化学物质根据离子移动性分离。漂移管106、110具有沿其长度隔开的电极(例如，由一个或多个导体迹线形成的调焦环)，以用于施加电场来沿着漂移管106、110吸引离子和/或将离子朝向探测器引导，其中所述探测器通常在漂移管106、110中与样本门104、112相对布置。例如，漂移管106、110包括电极，可以在漂移管106、110中施加本质上的均匀场。样本离子可以在探测器108或电子倍增器116处被采集，探测器108和电子倍增器116可以被连接至分析仪器以用于分析不同样本离子的飞行时间。例如，漂移管106、110远端的探测器108或电子倍增器116可以采集沿着漂移管106、110通过的离子。离子在探测器108或电子倍增器116处按最快至最慢的顺序记录，生成用于测量样本的化学组分的响应信号特性。

在实施方式中，漂移气体可以通常按照游离至探测器108或电子倍增器116的离子路径的相反方向被提供通过漂移管106、110。例如，漂移气体可以从邻近的探测器108或电子倍增器116流向样本门104、112。示例漂移气体包括但不必限于：氮、氦、空气、被再流通的空气(例如，净化和/或干燥的空气)等。例如，泵可以被用于沿着漂移管106、110对着离子流动方向循环空气。所述空气可以使用例如分子筛包而被干燥和净化。

质谱系统100包括被配置成根据离子电荷来检测离子的探测器108。在一些实施方式中，探测器108可以包括样本法拉第板或杯。法拉第杯为被设计成捕捉真空中的带电粒子的金属(导电的)杯。所引起的电流可以被测量和分析以确定碰撞该杯的离子或电子的数量。在其它实施方式中，探测器108、116可以包括电子倍增器。电子倍增器可以包括倍增入射电荷的真空管结构。在称为二次电子发射的过程中，当轰击二次发射材料时，单个电子可以引起大约1至3个电子的发射。如果电势被施加至该金属板和另一金属板之间，则发射的电子将加速至下一个金属板并引起更多电子的二次发射。这可以被重复多次，产生所有由金属阳极采集的大量电子。电子可以被测量并与分析物数据库有关。

质谱系统100包括处理器118、库126和比较算法124。在实施方式中，包括其组件的某些或所有组件的质谱系统100可以由计算机控制操作。例如，处理器118可以与质谱系统100包括在一起或被包括在质谱系统100中以使用软件、固件、硬件(例如，固定的逻辑电路)、手动处理或它们的组合来控制于此描述的质谱系统100的组件和功能。如于此使用的术语“控制器”、“功能”、“服务”和“逻辑”通常表示软件、固件、硬件、或与控制质谱系统100结合的软件、固件或硬件的组合。在软件实施方式的情形中，模块、功能、或逻辑表示当在处理器(例如，一个或多个CPU)上执行时执行特定任务的程序代码。程序代码可以被存储在一个或多个计算机可读存储设备中(例如，比较器算法124、库126、内部存储器和/或一个或多个有形媒介)，等等。于此描述的结构、功能、方式、和技术可以在具有各种处理器的各种商业计算平台上实施。

例如，探测器108、116可以与处理器118耦合以用于控制供应至离子源102的能量。处理器118可以包括处理系统、通信模块和存储器。处理系统提供用于处理器118的处理功能并可以包括任何数量的处理器、微控制器或其它处理系统、及用于存储由控制器存取或生成的数据和其它信息的驻留存储器或外部存储器。处理系统可以执行一个或多个软件程序，该软件程序实施于此描述的技术。处理系统不受其形成材料或于此采用的处理机制的限制，因而，可以经由一个或多个半导体和/或晶体管(例如使用电子集成电路(IC)组件)等来实施。通信模块被有效配置成与探测器108、116的组件通信。通信模块还通信地与处理系统耦合(例如，用于从探测器108、116传达输入至处理系统)。通信模块和/或处理系统还可以被配置成与各种不同网络通信，其中网络包括但不必限于：因特网、蜂窝电话网、局域网(LAN)、广域网(WAN)、无线网、公用电话网、内联网等。

存储器为有形计算机可读媒介的示例，有形计算机可读媒介提供用于存储与控制器操作相关联的各种数据(如软件程序和/或代码段)或指示处理系统和控制器的可能其它组件来执行于此描述的步骤的其它数据的存储功能。因此，存储器可以存储数据，所述数据如用于操作质谱系统100(包括其组件)的指令程序、频谱数据等。尽管示出了单个存储器，但是可以采用多种类型的存储器和存储器的组合(例如，有形存储器、无形存储器)。该存储器可以与处理系统集成，可以包括独立存储器，或可以为二者的组合。

存储器可以包括但不必限于：可移动存储器组件和不可移动存储器组件，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存(例如，安全数字(SD)存储卡、迷你SD存储卡、和/或微SD存储卡)、磁存储器、光存储器、通用串行总线(USB)存储设备、硬盘存储器、外部存储器、及其它类型的计算机可读存储媒介。在实施方式中，存储器可以包括可移除集成电路卡(ICC)存储器，诸如由用户标识模块(SIM)卡、通用用户标识模块(USIM)卡、通用集成电路卡(UICC)等提供的存储器。

在一些实施方式中，系统、设备和方法包括处理器118，该处理器118包括用户界面。用户界面可以允许用户选择期望的系统参数、观察结果(例如，报警、化合物ID)，或管理任何其它功能来操作系统或设备。在一些实施方式中，用户界面查询用户以选择数据库。

质谱系统100包括离子阱114。离子阱质谱分析法为用于化学物质检测和分析的仪器分析方法，能够通过均匀电场基于离子的微分迁移检测非常低浓度的化学物品。离子阱可以包括捕捉真空系统或真空管区域中的离子的电场或磁场的组合。在实施方式中，离子阱114可以为较大质谱仪系统的一部分。随后可以使用探测器116来测量离子。此外，质谱系统100可以包括离子阱114和具有串联质谱分析法的质谱仪(MS/MS、MS2、或MSn)，串联质谱分析法可以包括具有在阶段之间发生的一些形式的分裂的多个步骤的质谱选择。在一些实施方式中，MS/MS可以包括时间上的串联质谱分析法和空间上的串联质谱分析法。空间上的串联质谱分析法包含仪器组件(例如，QqQ或QTOF)的物理分离，而时间上的串联质谱分析法包含离子阱的使用。

在实施方式中，各种分析设备可以使用于此描述的结构、技术、方式等。因此，虽然于此描述了质谱系统100，但是各种分析仪器可以使用描述的技术、方式、结构等。这些设备可以被配置具有受限功能(例如，薄设备)或具有鲁棒功能(例如，厚设备)。因此，设备的功能可以涉及设备的软件或硬件资源，例如，处理功率、存储器(例如，数据存储能力)、分析能力等。

示例过程

以下论述描述用于在质谱分析法分析之前预筛选分析物的示例技术。图2描绘了示例实施方式中用于使用预质谱分析法筛选装置和质谱仪(如上述图1中所示的示例质谱系统100)跟踪检测分析物的处理过程200。

关于离子和化合物的数据的库由处理器(块202)加载。库126可以包括关于特殊离子和/或化合物的各种信息类型和/或频谱的数据库。例如，库126可以包括关于IMS、MS、和/或MS/MS频谱的信息。在一些实施方式中，处理器加载合适的库并根据选择数据库相应设置操作参数(例如，使用的算法、事件定时等)。

接下来，离子从样本生成(块204)。图1所示的离子源102从感兴趣的样本生成离子。在实施方式中，被配置成利用大气压化学电离的离子源102被用于加热样本材料，这产生了汽化物。在该实施方式中，产生的汽化物可以被引入至漂移管106中。其它方法可以被用于从样本生成离子，该方法包括使用电晕放电、电喷射离子化(ESI)、大气压光电离(APPI)、和/或放射源。

IMS频谱从电离样本创建(块206)。例如，离子包通过暂时打开的门104(例如，Bradbury-Nielsen快门)被引导至图1所示的漂移管106。部分离子可能碰撞探测器108(例如，法拉第杯)。随后，处理器118可以通过测量碰撞探测器108的离子生成IMS频谱。剩余部分离子可以通过探测器108(例如，法拉第杯)并且以离子阱114的方向移动但是可以通过放置于漂移管110和离子阱114之间的第二、关闭的门112停止。

IMS频谱被分析并与分析物数据库比较(块208)。例如，处理器118和/或比较器算法124可以将IMS频谱与库126中的其它频谱比较和/或关联。当处理器118和/或比较器算法124明确将获得的IMS频谱与库126中另一个频谱关联时，进行初步正识别。在实施方式中，当p值<0.1时，正识别可以被确定，并且当p值>0.9时，负识别可以被确定。在负识别情形中，样本分析终止并且处理器指示“无报警”状态(块212)。在一些实施方式中，多数分析可以不会比传统IMS分析长。由于门112保持关闭，离子阱114不会被采样污染。漂移管110中样本的额外延迟漂移时间量可以被设置为所期望的以允许合适的分析发生(即，其中更多耗时算法和/或样本分析被采用，较长漂移时间可以被使用)。在一些实施方式中，漂移时间为与采用的特定算法或数据库相关联的预设时间。在一些实施方式中，用户可以选择/调节预设时间。此外，在分析IMS频谱及将该频谱与库中其它频谱比较之前包括的步骤可以被认为预MS筛选。

当IMS频谱给出正识别时，第二门暂时脉冲打开以使离子进入离子阱(块210)。例如，小部分样本被允许通过脉动式门112进入漂移管110和/或离子阱114。在一些实施方式中，当检测到对应于查找表的漂移时间(该漂移时间可以不同于其他漂移时间)时，门112被暂时打开。具有该特定漂移时间的离子现在进入离子阱114。第二漂移管110可以被放置在探测器108和门112之间以创建进行频谱分析的充足时间。

进入阱的离子被用于创建MS频谱(块214)。MS频谱可以与库126中的另一频谱比较。使用之前讨论的过程来获得分析物的正识别(块216)。如果作出了第二正识别，则门112脉冲打开(块218)并允许另一部分样本(例如，离子包)进入阱以创建MS/MS频谱(块220)，该MS/MS频谱与库126中已知频谱比较。相应的离子质量从库126中的查找表读取，但是其他技术可以被实施，并被用于操作离子阱114以使得仅仅窄质量范围内的离子被诱捕。这还降低了阱污染，并获得具有极小的化学噪音的质谱。如果作出了第三正识别(块222)，则报警被提出(raise)(块224)。如此，即使每个单独的步骤具有10％的相对高的误警率(FAR)，总FAR将仅仅是0.1％。

第二步骤，MS扫描的创建可以被跳过而没有选择损失。如果母离子质量未对应于查找表中的母质量，则离子在隔离期间被射出并且没有质谱被记录至以下MS/MS扫描中。这导致正确的负ID。如果母离子具有预期的质量，则其被捕获以使得可以被分裂。碎片(fragment)离子频谱被记录并与库126中查找表中的质量比较。该方式，正ID仅引起正确的漂移时间(大小和形状)、先驱离子质量和碎片离子质量，导致非常高的选择性。

不存在对门机制或样本处理的限制。可以采用达到上述标准的任何合适机制。在一些实施方式中，阀被置于探测器108和离子阱114之间，该阀限制所有、基本上所有或期望的部分样本(即，气体)。此外，泵或真空装置或任何其他期望机制可以被用于管理该样本(参见，例如Emary等人，J.Am.Soc.Mass Spectrom.,1:308(1990)；pulsed gas introduction into an ion trap)，其通过引用被合并于此。

不是在所有情况中需要所有步骤。图3中示出决策树的示例综述，其中IMS被用于预筛选。例如，如果足够置信地知晓IMS漂移时间和感兴趣离子的母离子质量之间的连接，则MS频谱生成步骤(块214)可以被跳过。在这种情况中并且随后在获得IMS频谱(块206、306)和IMS漂移时间之后脉冲门打开(块210、312)，单个质量MS频谱(块314)和/或MS/MS频谱(块316)可以被获得。随后正或负识别(块318)可以类似于上述过程被获得。在实施方式中，如果负ID被从MS/MS频谱(块316)获得，则基于先驱离子与期望离子质量或期望先驱离子碎片的关联可以指示正ID。该决策可以通过处理器118使用存储器120和合适的算法(例如，比较器算法124)而被管理，其中可以通过预设程序和/或通过用户来选择参数。

在一些实施方式中，高敏感性通过同时记录IMS频谱和MS频谱来实现。图4所示IMS/MS定时曲线图400示出同时记录的示例。在一些实施方式中，IMS扫描可以进行约25ms，而离子阱MS/MS工作周期可以进行约50ms。在实施方式中，两个扫描(例如，IMS扫描和MS/MS扫描)可以有效用于决定分析物的正识别以及是否发起离子阱114。如果IMS峰触发时间从一个扫描改变至下一个，则离子阱过程可以不被完成，并且可能需要等待一个IMS扫描。在实施方式中，可能不存在对事件(例如，信号记录、门控等)定时的限制。图4所示的阐述假设正识别可以基于单个正MS/MS结果被进行，在一些实施方式中，一个可以使用所获得的数据集来作为整体或基本上整体以在完成扫描和分析后进行最终识别。在一些实施方式中，质谱系统100可以具有切换极性的能力。在一些实施方式中，存在多于一个IMS峰对应于查找表中的漂移时间的可能性。在这些实施方式中，离子阱可以被设置以使得几个单独窄质量范围内的离子被诱捕(例如，通过使用存储的波形傅里叶逆变换(SWIFT)方法)。

这种系统、设备、和方法提供了提高的效率。使用MSn的离子阱可以通过将多个化合物与大型库和/或数据库比较以识别混合物中的多个化合物。然而，该过程在许多应用中可能通常太慢(100个库化合物1秒/分析>>10秒/样本)。在于此提供的系统、设备、和方法中，阱可以仅用于少数情况中(即，当在预筛选(例如，IMS频谱)中存在正ID时)。即使当MS和MS/MS频谱消耗一些时间来生成时，这也可以降低平均分析时间至可接受的等级。应该注意吞吐量被定义为每小时的样本，意味着在小部分样本上消耗更多时间是可接受的。

如与IMS所示的，质谱系统100(例如，IMS阱仪器)可以需要用于分析的时间，如以下表1所示。表1中显示的时间为示例，但并不一定表示最佳实施方式。例如，完整的IMS+MS+MS/MS序列可以花费约15秒(例如，每个扫描5秒或5+5+5＝15秒)。然而，大多数时间分析可能在需要MS/MS阶段之前被中断以使得整个序列消耗的平均时间可以仅仅为0.1*(5+0.1*(5+0.9*5)＝0.88秒。在以下的示例中，平均分析时间仅从只有IMS仪器的5秒到达当需要执行完整IMS-MS/MS序列的仪器的6.9秒。

表1

离子阱趋向快速污染。净化和维持所需的频率和时间对于一些使用可能是不可接受的(例如，机场筛选或当存在较大数量样本时)。假设污染与随时间带进阱中的材料的数量成比例可能是合理的。如果当没有识别被需要时离子流从阱偏转以使得仅仅通过正IMS峰值识别的离子到达所述陷阱，非常小部分的材料将到达离子阱114。在以下示例(表2)中，仅IMS中达到探测器108(法拉第杯)的1.3％的污物到达离子阱114。

表2

于此的质谱系统100和方法可以以不同形式来实施。在一些实施方式中，系统可以被配置成小(例如，桌面尺寸)且轻量(例如，小于20kg等)的。在一些实施方式，于此的系统、设备和方法可以被配置成扫描具有例如小于5％的误报警率的超过一百(100+)个化合物的库。在一些实施方式中，当与100+化合物库比较时，样本中分析物的检测在小于15秒的时间内进行(例如，小于10秒等)。在一些实施方式中，2个或多个分析物中的每一个在小于15秒的时间内被检测到。在一些实施方式中，系统、设备和方法可以被配置成以吞吐量率(例如，大于50样本/小时)来扫描100+化合物的库。

频谱数据库可以提供关于特殊离子和或化合物的各种信息类型中的任意信息类型。在一些实施方式中，数据库提供列出化合物和相应漂移时间、离子质量和离子质量碎片的查询表(参见图3)。数据库和/或库可以被分成一个或多个子数据库，每个子数据库包括特殊类型的化合物或离子或自然物(例如，具有对应于生物恐怖(bioterror)化合物和离子的离子的第一子数据库；具有对应于环境毒素化合物和离子的离子的第二子数据库等)。在示例中，用户可以根据用户需要和/或依赖于将被分析的样本的知识来选择一个或多个数据库来使用。

在一些实施方式中，质谱系统100和方法包括使用用户界面计算成分。用户界面可以允许用户选择期望的系统参数、观察结果(例如，报警，化合物识别)，或实施任何其它功能来操作质谱系统100。在示例中，用户界面查询用户以选择数据库。在实施方式中，数据库可以被选择并且处理器可以加载合适的库以及可以相应设置操作参数(例如，使用的算法、事件定时等)。

如于此所使用的术语“处理器”、“数字信号处理器”、“DSP”、“中央处理单元”或“CPU”可交换使用并且指的是能够读取程序(例如，嵌入至软件中的算法)和根据该程序执行步骤集合的设备。

如于此所使用的，术语“算法”指的是设计为执行功能的程序。

如于此所使用的，术语“计算机存储器”和“计算器存储设备”指的是计算机处理器可读的任何存储媒介。计算机存储器的示例包括但不限于：RAM、ROM、计算机芯片、数字视频盘(DVD)、光盘(CD)、硬盘驱动器(HDD)、闪存、以及磁带。

如于此所使用的，术语“计算机可读媒介”指的是用于存储和将信息(例如，数据和指令)提供至计算机处理器的任何设备或系统。计算机可读媒介的示例包括但不限于：DVD、CD、硬盘驱动器、及磁带。

Claims (21)

1.一种通过质谱分析法筛选一个或多个分析物的样本的方法，该方法包括：

从样本生成离子以创建电离样本；

执行所述电离样本的预质谱分析法筛选；

使得处理系统将所述预质谱分析法筛选的结果与存储在存储器中的分析物数据库比较，其中所述预质谱分析法筛选的结果与所述数据库内分析物的关联包括初步正识别；

当所述处理系统确定作出了初步正识别时，使得门打开，其中所述门的打开允许部分所述电离样本通过该门到达质谱仪的离子阱；以及

当所述处理系统确定初步正识别未被作出时，使得所述门保持关闭，其中使得所述门保持关闭阻止所述电离样本通过该门到达所述质谱的离子阱。

2.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：

获得所述部分电离样本的质谱；以及

使得所述处理系统将所述质谱与所述分析物数据库比较，其中所述质谱与所述数据库内分析物的关联包括所述样本内分析物的存在的正识别。

3.根据权利要求2所述的方法，该方法还包括：

当所述处理系统确定作出了正识别时，使得所述门打开，其中所述门的打开允许第二部分所述电离样本通过该门到达所述质谱仪；

获得所述第二部分电离样本的质谱；

生成MS/MS频谱；以及

使得所述处理系统将所述MS/MS频谱与所述分析物数据库比较，其中所述MS/MS频谱与所述分析物数据库中的分析物的关联确认所述样本内所述分析物的存在的所述正识别。

4.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：

使用所述预质谱分析法筛选的结果来选择将被隔离的母离子质量；

获得所述部分电离样本的一个或多个质谱；

生成将被隔离的所述母离子质量的MS/MS频谱；以及

使得所述处理系统将所述MS/MS频谱与所述分析物数据库比较，其中所述MS/MS频谱与所述分析物数据库中分析物的关联确认所述样本内所述分析物的存在的所述正识别。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述预质谱分析法筛选将样本分离成不同碎片。

6.根据权利要求5所述的方法，其中针对所述数据库内分析物的碎片通过所述门到达所述离子阱。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述预质谱分析法筛选的结果包括峰，并且其中所述处理系统使得所述门在对应于所述峰发生时的时间的时段保持打开。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述预质谱分析法筛选包括以下中的一者或多者：离子迁移谱法(IMS)、气相色谱法(GC)、微分迁移分析(DMA)、微分迁移谱法(DMS)、场不对称IMS(FAIMS)、或行波IMS(TWIMS)。

9.一种被配置成分析一个或多个分析物的样本的质谱仪系统，该质谱仪系统包括：

预质谱分析法筛选装置，被配置成从所述样本生成离子以创建电离样本并且预筛选所述电离样本以生成与所述样本的成分相关的输出；

质谱仪，被配置成接收至少部分所述电离样本并生成所述样本的质谱；

样本门，被配置成打开以允许至少部分所述电离样本从所述预质谱分析法筛选装置流至所述质谱仪以及被配置成关闭以阻止所述电离样本从所述预质谱分析法筛选装置流至所述质谱仪；以及

处理系统，该处理系统可操作以：

将所述预质谱分析法筛选的结果与分析物数据库比较，其中所述预质谱分析法筛选的结果与所述分析物数据库内分析物的关联包括初步正识别；

当确定作出了初步正识别时，使得所述样本门打开一时间段；以及

当确定初步正识别未被作出时，使得所述样本门保持关闭。

10.根据权利要求9所述的质谱仪系统，其中所述处理系统还可操作以：

使得所述质谱仪获得所述部分电离样本的质谱；以及

将所述质谱与所述分析物数据库比较，其中所述质谱与所述数据库内分析物的关联包括所述样本内所述分析物的存在的正识别。

11.根据权利要求10所述的质谱仪系统，其中所述处理系统还可操作以：

当确定作出了正识别时，使得所述样本门打开，其中打开所述样本门允许第二部分所述电离样本通过该门到达离子阱；

获得所述第二部分电离样本的质谱；

生成MS/MS频谱；以及

将所述MS/MS频谱与所述分析物数据库比较，其中所述MS/MS频谱与所述分析物数据库中分析物的关联确认所述样本内所述分析物的存在的所述正识别。

12.根据权利要求9所述的质谱仪系统，其中所述处理系统还可操作以：

使用所述预质谱分析法筛选的结果来选择将被隔离的母离子质量；

使得所述质谱仪获得所述部分电离样本的一个或多个质谱；

生成将被隔离的所述母离子质量的MS/MS频谱；以及

将所述MS/MS频谱与所述分析物数据库比较，其中所述MS/MS频谱与所述分析库中分析物的关联确认所述样本内所述分析物的存在的所述正识别。

13.根据权利要求12所述的质谱仪系统，其中所述预质谱分析法筛选装置被配置成将所述样本分离成不同碎片，并且其中针对所述数据库内分析物的碎片通过所述样本门到达所述离子阱。

14.根据权利要求9所述的质谱仪系统，其中所述预质谱分析法筛选的结果包括峰，并且其中所述处理系统使得所述样本门在对应于所述峰发生时的时段保持打开。

15.根据权利要求9所述的质谱仪系统，其中所述预质谱分析法筛选包括以下中的一者或多者：离子迁移谱法(IMS)、气相色谱法(GC)、微分迁移分析(DMA)装置、微分迁移谱法(DMS)、场不对称IMS(FAIMS)、或行波IMS(TWIMS)。

16.根据权利要求9所述的质谱仪系统，其中所述质谱仪包括以下中至少一者：飞行时间质谱仪、单个四极质谱仪、三级四极质谱仪、或扇形磁场质谱仪。

17.根据权利要求9所述的质谱仪系统，其中所述离子阱包括3D(保罗)离子阱、线性离子阱、圆柱离子阱、环形离子阱、或矩形离子阱。

18.根据权利要求9所述的质谱仪系统，其中所述样本门包括离子门。

19.根据权利要求17所述的质谱仪系统，其中所述离子门包括Bradbury-Nielsen快门。

20.根据权利要求9所述的质谱仪系统，其中所述样本门包括快速气动阀。

21.一种通过质谱分析法筛选一个或多个分析物的样本的方法，该方法包括：

从所述样本生成离子以创建电离样本；

执行所述电离样本的离子迁移谱法(IMS)筛选；

使得处理系统将所述离子迁移谱法(IMS)筛选的结果与存储在存储器中的分析物数据库比较，其中所述离子迁移谱法(IMS)筛选的结果与所述数据库内分析物的关联包括初步正识别；

当所述处理系统确定作出了正识别时，使得门打开，其中所述门的打开允许部分所述电离样本通过该门到达质谱仪的离子阱；以及

当所述处理系统确定初步正识别未被作出时，使得所述门保持关闭，其中使得所述门保持关闭阻止所述电离样本通过该门到达所述质谱仪的所述离子阱。