CN104285276A - 用于在串联质谱分析中使用交错窗宽度的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于使用重叠的所测量质量选择窗宽度分析样本的系统及方法。使用处理器将样本的质量范围划分成两个或两个以上目标质量选择窗宽度。所述两个或两个以上目标宽度可具有相同宽度或可变宽度。使用所述处理器指示串联质谱仪跨越所述质量范围执行两个或两个以上碎片扫描。所述两个或两个以上碎片扫描中的每一碎片扫描包含所测量质量选择窗宽度。所述两个或两个以上碎片扫描的所述两个或两个以上所测量宽度可具有相同宽度或可变宽度。所述两个或两个以上所测量质量选择窗宽度中的至少两者重叠。所测量质量选择窗宽度的所述重叠对应于至少一个目标质量选择窗宽度。

Description

用于在串联质谱分析中使用交错窗宽度的系统及方法

相关申请案交叉参考

本申请案主张2012年5月18日提出申请的第61/649,199号美国临时专利申请案的权益，所述美国临时专利申请案的内容以全文引用的方式并入本文中。

背景技术

可从串联质谱仪获得定性及定量信息两者。在此仪器中，在第一质量分析器中选择前驱物离子，在第二分析器中或在第一分析器的第二扫描中将前驱物离子碎裂并对碎片进行分析。可使用碎片离子光谱来识别分子，且可使用一或多个碎片的强度来对样本中存在的化合物的量进行定量。

选定反应监测(SRM)为此情形的众所周知的实例，其中选择前驱物离子、将其碎裂并将其传递到经设定以传输单个离子的第二分析器。当选定质量的前驱物碎裂以给出选定碎片质量的离子时产生响应，且此输出信号可用于定量。仪器可经设定以测量数个碎片离子以用于确认目的或测量数个前驱物碎片组合以对不同化合物进行定量。

分析的敏感性及特异性受在第一质量分析步骤中选择的质量窗的宽度影响。宽窗传输较多离子从而给出增加的敏感性，但也可允许不同质量的离子通过；如果后者给出处于与目标化合物相同质量的碎片，那么将发生干扰且准确度将受损害。

在一些质谱仪中，可使第二质量分析器在高分辨率下操作，从而允许碎片离子窗为窄的，使得特异性可在很大程度上被恢复。这些仪器还可检测所有碎片，因此其固有地检测不同碎片。借助此仪器，使用宽窗来最大化敏感性为可行的。

这些最近开发的高分辨率及高通量仪器允许在一时间间隔内使用具有邻近或重叠的质量窗宽度的多个扫描准确地扫描一质量范围。在分离的每一时间间隔处每一光谱的集合为整个质量范围的光谱的集合。一种用于使用窗化质谱分析扫描来扫描整个质量范围的示范性方法称为循序窗化获取(SWATH)。

当前，SWATH用户必须平衡SWATH实验的数目、积累时间以及跨越峰值的数据点的数目。举例来说，如果用户尝试跨越一质量范围使用窄质量窗宽度，那么结果可为，不存在足够的敏感度或循环时间过大以致不能提供跨越峰值的充足数据点。

附图说明

所属领域的技术人员将理解，下文所描述的图式仅用于图解说明目的。所述图式并非打算以任何方式限制本发明的范围。

图1是图解说明可在其上实施本发明教示的实施例的计算机系统的框图。

图2是根据各种实施例的具有均一长度的重叠所测量质量选择窗宽度的质量涵盖的图解说明，所述重叠所测量质量选择窗宽度用于通过相同数目个重叠所测量质量选择窗宽度扫描具有均一长度的目标质量选择窗宽度。

图3是根据各种实施例的具有可变长度的重叠所测量质量选择窗宽度的质量涵盖的图解说明，所述重叠所测量质量选择窗宽度用于通过相同数目个重叠所测量质量选择窗宽度扫描具有可变长度的目标质量选择窗宽度。

图4是根据各种实施例的具有均一长度的重叠所测量质量选择窗宽度的质量涵盖的图解说明，所述重叠所测量质量选择窗宽度用于通过可变数目个重叠所测量质量选择窗宽度扫描具有均一长度的目标质量选择窗宽度。

图5是展示根据各种实施例的用于使用重叠所测量质量选择窗宽度分析样本的系统的示意图。

图6是展示根据各种实施例的用于使用重叠所测量质量选择窗宽度分析样本的方法的示范性流程图。

图7是根据各种实施例的系统的示意图，所述系统包含执行用于使用重叠所测量质量选择窗宽度分析样本的方法的一或多个相异软件模块。

在详细描述本发明教示的一或多个实施例之前，所属领域的技术人员将了解，本发明教示在其应用方面并不限于以下详细描述中陈述的或图式中图解说明的构造细节、组件布置及步骤布置。而且，应理解，本文中所使用的措辞及术语用于描述目的且不应视为具有限制性。

具体实施方式

计算机实施的系统

图1是图解说明可在其上实施本发明教示的实施例的计算机系统100的框图。计算机系统100包含用于传达信息的总线102或其它通信机构，及与总线102耦合用于处理信息的处理器104。计算机系统100还包含存储器106，其可为耦合到总线102用于存储待由处理器104执行的指令的随机存取存储器(RAM)或其它动态存储装置。存储器106还可用于在待由处理器104执行的指令的执行期间存储临时变量或其它中间信息。计算机系统100进一步包含耦合到总线102用于存储用于处理器104的静态信息及指令的只读存储器(ROM)108或其它静态存储装置。提供例如磁盘或光盘等存储装置110且其耦合到总线102用于存储信息及指令。

计算机系统100可经由总线102耦合到例如阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD)等显示器112以向计算机用户显示信息。包含字母数字键及其它键的输入装置114耦合到总线102，以将信息及命令选择传达到处理器104。另一类型的用户输入装置为用于将方向信息及命令选择传达到处理器104且用于控制显示器112上的光标移动的光标控制件116，例如鼠标、轨迹球或光标方向键。此输入装置通常具有在两个轴(第一轴(即，x)及第二轴(即，y))上的两个自由度，这允许所述装置规定在一平面中的位置。

计算机系统100可执行本发明教示。依照本发明教示的某些实施方案，由计算机系统100响应于处理器104执行存储器106中所含有的一或多个指令的一或多个序列而提供结果。可将此类指令从例如存储装置110等另一计算机可读媒体读取到存储器106中。存储器106中所含有的指令序列的执行致使处理器104执行本文中所描述的过程。或者，可代替或组合软件指令而使用硬连线电路来实施本发明教示。因此，本发明教示的实施方案并不限于硬件电路与软件的任何特定组合。

如本文中所使用的术语“计算机可读媒体”是指参与将指令提供到处理器104以供执行的任何媒体。此媒体可采取许多形式，包含但不限于非易失性媒体、易失性媒体及传输媒体。举例来说，非易失性媒体包含光盘或磁盘，例如存储装置110。易失性媒体包含动态存储器，例如存储器106。传输媒体包含同轴电缆、铜线及光纤，包含组成总线102的导线。

举例来说，常见形式的计算机可读媒体包含软盘、柔性盘、硬盘、磁带或任何其它磁性媒体、CD-ROM、数字视盘(DVD)、蓝光盘、任何其它光学媒体、拇指驱动器、存储器卡、RAM、PROM及EPROM、快闪EPROM、任何其它存储器芯片或盒式磁盘，或者计算机可从其读取的任何其它有形媒体。

在将一或多个指令的一或多个序列载运到处理器104以供执行时，可涉及各种形式的计算机可读媒体。举例来说，最初可在远程计算机的磁盘上载运指令。所述远程计算机可将指令加载到其动态存储器中并使用调制解调器经由电话线发送指令。在计算机系统100本地的调制解调器可接收电话线上的数据并使用红外发射器将数据转换为红外信号。耦合到总线102的红外检测器可接收在红外信号中载运的数据并将数据置于总线102上。总线102将数据载运到存储器106，处理器104从存储器106检索并执行指令。由存储器106接收的指令在由处理器104执行之前或之后可任选地存储于存储装置110上。

根据各种实施例，经配置以由处理器执行以执行方法的指令存储于计算机可读媒体上。所述计算机可读媒体可为存储数字信息的装置。举例来说，计算机可读媒体包含如存储软件的领域中已知的紧致磁盘只读存储器(CD-ROM)。计算机可读媒体由适合于执行经配置而被执行的指令的处理器存取。

已出于图解说明及描述的目的而呈现本发明教示的各种实施方案的以下描述。其并非穷尽性的且不将本发明教示限制于所揭示的精确形式。鉴于以上教示，可能存在若干修改形式及变化形式或可从本发明教示的实践获得所述修改形式及变化形式。另外，所描述实施方案包含软件，但本发明教示可实施为硬件与软件的组合或以单独的硬件来实施。可用面向对象的程序设计系统及非面向对象的程序设计系统两者来实施本发明教示。

数据处理的系统及方法

如上文所描述，一种用于使用窗化质谱分析扫描来扫描整个质量范围的示范性方法称为循序窗化获取(SWATH)。然而，SWATH用户必须平衡SWATH实验的数目、积累时间以及跨越峰值的数据点的数目。

举例来说，SWATH技术提供用以产生可在液相色谱-质谱联用(LCMS)分析中检测的所有物质的离子光谱的方法。这通过使用跨越所关注质量范围步进的宽前驱物选择窗来实现。示范性前驱物选择窗为25amu，但其它值及甚至可变宽度为可能的。出于以下数种考虑，挑选窗宽度及积累时间为平衡动作：

首先，为了保持液相色谱(LC)峰值保真度，理想地需要每峰值八到十个数据点。这界定可花费在每一循环上的时间。

由于方法的性质，当扫描完整质量范围时，发生最大数据涵盖。此导致需要若干个步骤(窗)来涵盖所述质量范围。

为了维持高选择性程度，需要窗为尽可能窄的，从而导致每窗几个前驱物。这提供碎片离子干扰的较小可能性。这还增加窗的数目且减少每一窗所需的时间。

最后，为了最大化动态范围及敏感性两者，每一窗需要最大积累时间。

在各种实施例中，系统及方法减小循序窗化获取中的窗的宽度，同时增加花费在每一窗上的时间。使窗重叠以便将每一区域分析一次以上且在获取后提取所需的信息。

图2是根据各种实施例的具有均一长度的重叠所测量质量选择窗宽度的质量涵盖的图解说明200，所述重叠所测量质量选择窗宽度用于通过相同数目个重叠所测量质量选择窗宽度扫描具有均一长度的目标质量选择窗宽度。举例来说，使用目标质量选择窗宽度B、C及D来横跨质量范围210。每目标质量选择窗宽度的目标时间是t。使用具有对应于目标质量选择窗宽度B、C及D的重叠的较宽所测量质量选择窗宽度扫描1、扫描2、扫描3及扫描4，在较少时间中提取等效的信息。举例来说，方程式1展示通过涵盖质量窗C两次，通过针对时间t的一半分析每一窗来获得正确涵盖。

2C＝2+Scan3-Scan1-Scan4     (1)

图解说明200展示所测量质量选择窗宽度偏移目标质量选择窗宽度的50％，使得有效扫描窗为实际使用的宽度的一半。在图2中，每一目标质量选择窗宽度与两个所测量质量选择窗宽度重叠。还可给较多或较宽所测量质量选择窗宽度提供较多重叠，从而进一步减少积累时间以获得较窄有效宽度。较多重叠仅仅增加经相加及相减以产生所要结果的扫描的数目。此方法允许使用较宽所测量窗，同时维持窄目标窗及在每一所测量窗上花费较少时间的益处。

在图2中，所测量质量选择窗宽度及目标质量选择窗宽度两者均具有均一宽度。在各种实施例中，所测量质量选择窗宽度、目标质量选择窗宽度或两个宽度可为可变的。在图2中，对应于每一目标质量选择窗宽度的所测量质量选择窗宽度的重叠的数目为均一的。在各种实施例中，对应于目标质量选择窗宽度的所测量质量选择窗宽度的重叠的数目可为可变的。在各种实施例中，可使用所测量或目标窗宽度或者所测量质量选择窗宽度的重叠的数目的任何组合。

图3是根据各种实施例的具有可变长度的重叠所测量质量选择窗宽度的质量涵盖的图解说明300，所述重叠所测量质量选择窗宽度用于通过相同数目个重叠所测量质量选择窗宽度扫描具有可变长度的目标质量选择窗宽度。举例来说，在图3中，目标质量选择窗宽度B及C具有不同宽度，且所测量质量选择窗宽度扫描1及扫描2具有不同宽度。

图4是根据各种实施例的具有均一长度的重叠所测量质量选择窗宽度的质量涵盖的图解说明400，所述重叠所测量质量选择窗宽度用于通过可变数目个重叠所测量质量选择窗宽度扫描具有均一长度的目标质量选择窗宽度。举例来说，在图4中，对应于目标质量选择窗宽度B及C的所测量质量选择窗宽度的重叠的数目为不同的。

串联质谱分析系统

图5是展示根据各种实施例的用于使用重叠所测量质量选择窗宽度分析样本的系统500的示意图。系统500包含串联质谱仪510及处理器520。处理器520可为但不限于计算机、微处理器或能够向质谱仪510发送及从质谱仪510接收控制信号及数据并处理数据的任何装置。

串联质谱仪510可包含执行两个或两个以上质量分析的一或多个物理质量分析器。串联质谱仪的质量分析器可包含但不限于飞行时间(TOF)、四极、离子阱、线性离子阱、轨道阱或傅里叶变换质量分析器。串联质谱仪510还可包含分离装置(未展示)。所述分离装置可执行包含但不限于液相色谱、气相色谱、毛细管电泳或离子迁移率的分离技术。串联质谱仪510可包含分别在空间或时间上的分离质谱分析阶段或步骤。

串联质谱仪510包含允许重叠所测量质量选择窗宽度的质量分析器。

处理器520与串联质谱仪510通信。处理器520将样本的质量范围划分成两个或两个以上目标质量选择窗宽度。所述两个或两个以上目标质量选择窗宽度是基于最小选择性要求。所述两个或两个以上目标质量选择窗宽度可具有相同宽度或可变宽度。

处理器520指示串联质谱仪510跨越质量范围执行两个或两个以上碎片扫描。所述两个或两个以上碎片扫描中的每一碎片扫描具有所测量质量选择窗宽度。所述两个或两个以上碎片扫描的两个或两个以上所测量质量选择窗宽度可具有相同宽度或可变宽度。所述两个或两个以上所测量质量选择窗宽度中的至少两者重叠。所测量质量选择窗宽度的重叠对应于两个或两个以上目标质量选择窗宽度中的至少一个目标质量选择窗宽度。

在各种实施例中，两个或两个以上目标质量选择窗宽度中的每一目标质量选择窗宽度对应于重叠的所测量质量选择窗宽度。对应于目标质量选择窗宽度的所测量质量选择窗宽度的数目跨越两个或两个以上目标质量选择窗宽度可为相同或可变的。

在各种实施例中，处理器520通过组合来自至少两个碎片扫描的对应重叠的所测量质量选择窗宽度的信息而提取关于至少一个目标质量选择窗宽度的信息。举例来说，使用数学或逻辑运算来组合所述信息。

串联质谱分析方法

图6是展示根据各种实施例的用于使用重叠所测量质量选择窗宽度分析样本的方法600的示范性流程图。

在方法600的步骤610中，使用处理器将样本的质量范围划分成两个或两个以上目标质量选择窗宽度。

在步骤620中，使用处理器指示串联质谱仪跨越质量范围执行两个或两个以上碎片扫描。所述两个或两个以上碎片扫描中的每一碎片扫描包含所测量质量选择窗宽度。所述两个或两个以上碎片扫描中的至少两个碎片扫描的所测量质量选择窗宽度的重叠对应于两个或两个以上目标质量选择窗宽度中的至少一个目标质量选择窗宽度。

串联质谱分析计算机程序产品

在各种实施例中，一种计算机程序产品包含有形计算机可读存储媒体，所述有形计算机可读存储媒体的内容包含具有指令的程序，所述指令在处理器上执行以便执行用于使用重叠所测量质量选择窗宽度分析样本的方法。此方法由包含一或多个相异软件模块的系统执行。

图7是根据各种实施例的系统700的示意图，所述系统包含执行用于使用重叠所测量质量选择窗宽度分析样本的方法的一或多个相异软件模块。系统700包含分析模块710及碎片扫描模块720。

分析模块710将样本的质量范围划分成两个或两个以上目标质量选择窗宽度。碎片扫描模块720指示串联质谱仪跨越质量范围执行两个或两个以上碎片扫描。所述两个或两个以上碎片扫描中的每一碎片扫描包含所测量质量选择窗宽度。所述两个或两个以上碎片扫描中的至少两个碎片扫描的所测量质量选择窗宽度的重叠对应于两个或两个以上目标质量选择窗宽度中的至少一个目标质量选择窗宽度。

尽管结合各种实施例描述了本发明教示，但并不打算将本发明教示限制于此类实施例。相反，本发明教示囊括各种替代方案、修改形式及等效形式，如所属领域的技术人员将了解。

此外，在描述各种实施例时，说明书可能已将方法及/或过程呈现为特定步骤序列。然而，在所述方法或过程不依赖于本文中所陈述的特定步骤序列的前提下，所述方法或过程应不限制于所描述的特定步骤序列。如所属领域的技术人员将了解，可能有其它步骤序列。因此，说明书中所陈述的步骤的特定次序不应理解为对权利要求书的限制。另外，针对于所述方法及/或过程的权利要求不应限制于其步骤以所写的次序的执行，且所属领域的技术人员可容易了解，所述序列可变化且仍保持在各种实施例的精神及范围内。

Claims (20)

1.一种用于使用重叠的所测量质量选择窗宽度分析样本的系统，其包括：

串联质谱仪，其包含允许重叠的所测量质量选择窗宽度的质量分析器；以及

处理器，其与所述串联质谱仪通信，所述处理器

将样本的质量范围划分成两个或两个以上目标质量选择窗宽度，以及

指示所述串联质谱仪跨越所述质量范围执行两个或两个以上碎片扫描，其中所述两个或两个以上碎片扫描中的每一碎片扫描包括所测量质量选择窗宽度，且其中所述两个或两个以上碎片扫描中的至少两个碎片扫描的所测量质量选择窗宽度的重叠对应于所述两个或两个以上目标质量选择窗宽度中的至少一个目标质量选择窗宽度。

2.根据前述系统权利要求的任一组合所述的系统，其中所述两个或两个以上目标质量选择窗宽度具有相同宽度。

3.根据前述系统权利要求的任一组合所述的系统，其中所述两个或两个以上目标质量选择窗宽度具有可变宽度。

4.根据前述系统权利要求的任一组合所述的系统，其中所述两个或两个以上碎片扫描的所述两个或两个以上所测量质量选择窗宽度具有相同宽度。

5.根据前述系统权利要求的任一组合所述的系统，其中所述两个或两个以上碎片扫描的所述两个或两个以上所测量质量选择窗宽度具有可变宽度。

6.根据前述系统权利要求的任一组合所述的系统，其中所述两个或两个以上目标质量选择窗宽度中的每一目标质量选择窗宽度对应于包含相同数目个所测量质量选择窗宽度的重叠的所测量质量选择窗宽度。

7.根据前述系统权利要求的任一组合所述的系统，其中所述两个或两个以上目标质量选择窗宽度中的每一目标质量选择窗宽度对应于包含可变数目个所测量质量选择窗宽度的重叠的所测量质量选择窗宽度。

8.根据前述系统权利要求的任一组合所述的系统，其中所述处理器进一步包括

通过组合来自所述至少两个碎片扫描的所述所测量质量选择窗宽度的信息而提取关于所述至少一个目标质量选择窗宽度的信息。

9.根据前述系统权利要求的任一组合所述的系统，其中组合来自所述至少两个碎片扫描的所述所测量质量选择窗宽度的信息包括数学运算。

10.根据前述系统权利要求的任一组合所述的系统，其中组合来自所述至少两个碎片扫描的所述所测量质量选择窗宽度的信息包括逻辑运算。

11.一种用于使用重叠所测量质量选择窗宽度分析样本的方法，其包括：

使用处理器将样本的质量范围划分成两个或两个以上目标质量选择窗宽度，以及

使用所述处理器指示串联质谱仪跨越所述质量范围执行两个或两个以上碎片扫描，其中所述两个或两个以上碎片扫描中的每一碎片扫描包括所测量质量选择窗宽度，且其中所述两个或两个以上碎片扫描中的至少两个碎片扫描的所测量质量选择窗宽度的重叠对应于所述两个或两个以上目标质量选择窗宽度中的至少一个目标质量选择窗宽度。

12.根据前述方法权利要求的任一组合所述的方法，其中所述两个或两个以上目标质量选择窗宽度具有相同宽度。

13.根据前述方法权利要求的任一组合所述的方法，其中所述两个或两个以上目标质量选择窗宽度具有可变宽度。

14.根据前述方法权利要求的任一组合所述的方法，其中所述两个或两个以上碎片扫描的所述两个或两个以上所测量质量选择窗宽度具有相同宽度。

15.根据前述方法权利要求的任一组合所述的方法，其中所述两个或两个以上碎片扫描的所述两个或两个以上所测量质量选择窗宽度具有可变宽度。

16.根据前述方法权利要求的任一组合所述的方法，其中所述两个或两个以上目标质量选择窗宽度中的每一目标质量选择窗宽度对应于包含相同数目个所测量质量选择窗宽度的重叠的所测量质量选择窗宽度。

17.根据前述方法权利要求的任一组合所述的方法，其中所述两个或两个以上目标质量选择窗宽度中的每一目标质量选择窗宽度对应于包含可变数目个所测量质量选择窗宽度的重叠的所测量质量选择窗宽度。

18.根据前述方法权利要求的任一组合所述的方法，其进一步包括

使用所述处理器通过组合来自所述至少两个碎片扫描的所述所测量质量选择窗宽度的信息而提取关于所述至少一个目标质量选择窗宽度的信息。

19.一种计算机程序产品，其包括有形计算机可读存储媒体，所述有形计算机可读存储媒体的内容包含具有指令的程序，所述指令在处理器上执行以便执行用于使用重叠所测量质量选择窗宽度分析样本的方法，所述方法包括：

提供系统，其中所述系统包括一或多个相异软件模块，且其中所述相异软件模块包括分析模块及碎片扫描模块；

使用所述分析模块将样本的质量范围划分成两个或两个以上目标质量选择窗宽度，以及

使用所述碎片扫描模块指示串联质谱仪跨越所述质量范围执行两个或两个以上碎片扫描，其中所述两个或两个以上碎片扫描中的每一碎片扫描包括所测量质量选择窗宽度，且其中所述两个或两个以上碎片扫描中的至少两个碎片扫描的所测量质量选择窗宽度的重叠对应于所述两个或两个以上目标质量选择窗宽度中的至少一个目标质量选择窗宽度。

20.根据前述计算机程序产品权利要求的任一组合所述的计算机程序产品，其进一步包括

通过组合来自所述至少两个碎片扫描的所述所测量质量选择窗宽度的信息而提取关于所述至少一个目标质量选择窗宽度的信息。