CN104781906A

CN104781906A - 解析ms3实验期间的事件

Info

Publication number: CN104781906A
Application number: CN201380059039.4A
Authority: CN
Inventors: J·L·坎贝尔
Original assignee: DH Technologies Development Pte Ltd
Current assignee: DH Technologies Development Pte Ltd
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2013-11-21
Publication date: 2015-07-15
Anticipated expiration: 2033-11-21
Also published as: US9768002B2; US9343277B2; EP2936546A1; US20160233064A1; CN104781906B; WO2014096917A1; EP2936546A4; US20150332904A1

Abstract

本发明提供用于减少MS³实验的CID事件的时间周期且使总体碎裂事件更具一般性的系统及方法。使用处理器将由质谱仪对样本执行的MS³实验的CID事件划分成两个时间周期。在所述CID事件的第一时间周期开始时，指令所述质谱仪既打开脉冲阀以便以脉冲方式输送碰撞气体又施加第一CID电压。在所述CID事件的第二时间周期开始时，指令所述质谱仪既关闭所述脉冲阀又施加第二CID电压。在所述第二时间周期期间对所述质谱仪进行抽气。所述抽气与CID在时间上的重叠减少所述CID事件的所述总体时间周期。

Description

解析MS3实验期间的事件

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2012年12月20日提出申请的序列号为61/739,849的美国临时专利申请案的权益，所述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

介绍

质谱/质谱/质谱法(MS³)是一种用于定量实验的越来越普遍的技术。如同常用于定量中的质谱/质谱法(MS/MS)，MS³涉及选择用于碎裂的前驱物离子及监测第一代碎片离子或产物离子的碎裂。然而，MS³包含将产物离子碎裂并监测一或多个第二代碎片离子的所述碎裂的额外步骤。与MS/MS实验相比，此额外步骤赋予MS³实验更大特定性及对化学噪声的更大恢复力。

然而，大体来说，MS³实验具有比传统MS/MS实验长得多的循环时间。特定来说，已出现影响在离子陷阱质谱仪上执行的全扫描MS³实验的循环时间的两个问题。

第一，无法显著减少用于在离子陷阱质谱仪中处置碰撞气体所花费的时间。大体来说，离子陷阱质谱仪针对MS³实验中的碎裂事件使用碰撞诱导解离(CID)。按惯例，CID事件涉及同时施加CID电压及碰撞气体脉冲。由于碰撞气体脉冲通常需要“抽气”周期来除去过量碰撞气体且避免将系统过度加压，因此CID的时间周期必须包含此“抽气”周期。另外，在不存在所述减少的情况下，无法减少在其期间施加CID电压的时间周期，此导致减小的碎裂效率。

第二，不存在优化MS³实验的最后碎裂阶段的工作流程工具。现有常规工具预测用于MS/MS定量的初生碎片离子。然而，类似工具不可用于帮助选择用于MS³定量的最佳第二代碎片离子。

发明内容

揭示一种用于减少质谱/质谱/质谱法(MS³)实验的碰撞诱导解离(CID)事件的时间周期且在所述MS³实验期间产生更具总体一般性CID事件的系统。所述系统包含质谱仪及处理器。

所述质谱仪对样本执行MS³实验。所述处理器将所述MS³实验的CID事件划分成两个时间周期。在所述CID事件的第一时间周期开始时，处理器指令所述质谱仪既打开脉冲阀以便以脉冲方式输送碰撞气体又施加第一CID电压。在所述CID事件的第二时间周期开始时，所述处理器指令所述质谱仪既关闭所述脉冲阀又施加第二CID电压。在所述CID事件的所述第二时间周期期间，将气体的初始脉冲从所述质谱仪抽离，从而恢复原始基线压力。然而，此抽气花费短时间周期，在所述短时间周期期间，可在第二CID事件中使用剩余气体。此允许抽气与CID在时间上重叠，借此减少所述CID事件的所述总体时间周期。另外，所述第二CID电压可不同于所述第一CID电压，借此使目标离子经受不同碎裂方案，从而使总体碎裂事件更具一般性。

揭示一种用于减少MS³实验的CID事件的时间周期且在所述MS³实验期间产生更具总体一般性CID事件的方法。使用处理器将由质谱仪对样本执行的MS³实验的CID事件划分成两个时间周期。在所述CID事件的第一时间周期开始时，使用所述处理器指令所述质谱仪既打开脉冲阀以便以脉冲方式输送碰撞气体又施加第一CID电压。在所述CID事件的第二时间周期开始时，使用所述处理器指令所述质谱仪既关闭所述脉冲阀又施加第二CID电压。

揭示一种包含非暂时性及有形计算机可读存储媒体的计算机程序产品，所述计算机可读存储媒体的内容包含具有在处理器上执行以便执行用于减少MS³实验的CID事件的时间周期且在所述MS³实验期间产生更具总体一般性CID事件的方法的指令的程序。在各种实施例中，所述方法包含提供一系统，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控制模块。

所述分析模块将由质谱仪对样本执行的MS³实验的CID事件划分成两个时间周期。在所述CID事件的第一时间周期开始时，所述控制模块指令所述质谱仪既打开脉冲阀以便以脉冲方式输送碰撞气体又施加第一CID电压。在所述CID事件的第二时间周期开始时，所述控制模块指令所述质谱仪既关闭所述脉冲阀又施加第二CID电压。

本文中陈述申请人的教示的这些特征及其它特征。

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。所述图式并不打算以任何方式限制本发明教示的范围。

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是展示根据各种实施例的用于减少质谱/质谱/质谱法(MS³)实验的碰撞诱导解离(CID)事件的时间周期的系统的示意图。

图3是展示根据各种实施例的用于减少MS³实验的CID事件的时间周期的方法的示范性流程图。

图4是根据各种实施例的包含一或多个相异软件模块，执行用于减少MS³实验的CID事件的时间周期的方法的系统的示意图。

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所陈述或图式中所图解说明的构造细节、组件布置及步骤安排。此外，应理解，本文中所使用的措辞及术语是用于描述的目的且不应视为具限制性。

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包含总线102或用于传递信息的其它通信机构，及与总线102耦合以用于处理信息的处理器104。计算机系统100还包含耦合到总线102以用于存储待由处理器104执行的指令的存储器106，所述存储器可为随机存取存储器(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进一步包含只读存储器(ROM)108或耦合到总线102以用于存储用于处理器104的静态信息及指令的其它静态存储装置。存储装置110(例如磁盘或光盘)经提供且耦合到总线102以用于存储信息及指令。

计算机系统100可经由总线102耦合到显示器112(例如阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD))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以用于将信息及命令选择传递到处理器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递到处理器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，此允许所述装置规定在平面中的位置。

计算机系统100可执行本发明教示。依照本发明教示的特定实施方案，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。可将此类指令从另一计算机可读媒体(例如存储装置110)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。此媒体可呈许多形式，包含但不限于非易失性媒体、易失性媒体及发射媒体。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。发射媒体包含同轴电缆、铜线及光纤，包含包括总线102的导线。

举例来说，常见形式的计算机可读媒体包含软盘、柔性磁盘、硬盘、磁带或任何其它磁性媒体、CD-ROM、数字视频光盘(DVD)、蓝光光盘、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在电话线上接收数据并使用红外发射器来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放置于总线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一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在存储软件的领域中已知的光盘只读存储器(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会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取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单独以硬件来实施。可用面向对象的编程系统及非面向对象的编程系统两者来实施本发明教示。

用于将CID事件分段的系统及方法

如上文所描述，与质谱/质谱法(MS/MS)实验相比，质谱/质谱/质谱法(MS³)实验提供更大特定性及对化学噪声的更大恢复力。然而，大体来说，MS³实验具有比传统质谱/质谱法(MS/MS)实验长得多的循环时间。影响在离子陷阱光谱仪上执行的MS³实验的处理量的一个问题为在减少在碰撞诱导解离(CID)事件期间处置碰撞气体所花费的时间上的困难。

在各种实施例中，为了在不牺牲碎裂效率的情况下避免将离子陷阱质谱仪过度加压，将每一碰撞气体脉冲与碎裂事件或CID事件分开。在此MS³实验中，碰撞气体脉冲及碎裂激发两者同时开始。然而，碰撞气体脉冲在激发事件结束之前结束。

此意味着在已关闭碰撞气体脉冲阀之后继续对离子进行激发及碎裂。通过仍在离子陷阱质谱仪中的剩余脉冲碰撞气体继续对这些离子进行激发及碎裂。因此，激发事件的结束与离子陷阱质谱仪的初始“抽气”周期重合或重叠。抽气周期与继续的激发的此重叠减少整个CID事件的总体时间。

举例来说，在传统MS³实验中，在整个碎裂周期期间，碰撞气体脉冲阀是打开的。当在MS³实验中减少CID事件之间的时间时，更大百分比的工作循环涉及碰撞脉冲阀“打开”状态。此导致离子陷阱质谱仪内的较高压力且需要较多时间来抽气到基线操作压力。

通过实验，确定甚至在关闭碰撞气体脉冲阀之后仍有少量的碰撞气体存在于离子陷阱中。因此，确定如果将总CID事件时间周期分成两部分，那么可在总CID事件时间周期的部分内打开碰撞气体脉冲阀且在不停止在离子陷阱中对离子的激发或碎裂的情况下在总CID事件时间周期的部分内关闭碰撞气体脉冲阀。举例来说，如果在75％的总CID事件时间周期内打开碰撞气体脉冲阀且在25％的总CID事件时间周期内关闭碰撞气体脉冲阀，那么在所述25％的总CID事件时间周期内自始至终在离子陷阱中对离子的激发或碎裂继续。

此外，如上文所描述，不存在优化MS³实验的最后碎裂阶段的工作流程工具。现有常规工具预测用于MS/MS定量的初生碎片离子。然而，类似工具不可用于帮助选择用于MS³定量的最佳第二代碎片离子。

在各种实施例中，可以两种方式改进用于MS³实验的定量工作流程的二级碎裂阶段。第一，由于许多离子最佳在(举例来说)介于0.1V与0.25V之间的CID电压下碎裂，因此上文所描述的经解析CID事件可在每一阶段期间使用CID电压的增值。举例来说，CID事件的第一阶段可具有0.1V的CID电压且CID事件的第二阶段可具有0.25V的CID电压。此形成总体阶梯式MS³碰撞能量。

第二，当不知晓目标分析物离子的碎裂行为时，在获取后选择供在定量中使用的最佳MS³第二代碎片离子。举例来说，将MS³碰撞能量施加到从MS/MS产生的第一代碎片。在获取后，选择最强及最低噪声MS³通道来在定量分析中使用。由于此后可简单地预测给定离子的CID碎裂图案，因此可能MS³通道的列表相当小且可容易地被验证。

用于将CID事件分段的系统

图2是展示根据各种实施例的用于减少质谱/质谱/质谱法(MS³)实验的碰撞诱导解离(CID)事件的时间周期的系统200的示意图。系统200包含质谱仪210及处理器220。

质谱仪210可包含执行一或多个质量分析的一或多个物理质量分析器。质谱仪210的质量分析器可包含但不限于四极质量分析器、离子陷阱质量分析器、线性离子陷阱质量分析器、轨道陷阱质量分析器或者能够执行CID的任何质量分析器或质量分析器的组合。质谱仪210还可包含一或多个分离装置(未展示)。所述分离装置可执行包含但不限于液相色谱法、气相色谱法、毛细管电泳或离子迁移的分离技术。质谱仪210可包含分别在空间或时间上的分离质谱阶段或步骤。

处理器220可为但不限于计算机、微处理器或能够将控制信号及数据发送到质谱仪210以及从质谱仪210接收控制信号及数据并处理数据的任何装置。处理器220与质谱仪210通信。

质谱仪210对样本执行MS³实验。处理器220将MS³实验的CID事件划分成两个时间周期。在CID事件的第一时间周期开始时，处理器200指令质谱仪210既打开脉冲阀以便以脉冲方式输送碰撞气体又施加第一CID电压。在CID事件的第二时间周期开始时，处理器220指令质谱仪210既关闭脉冲阀又施加第二CID电压。在CID事件的第二时间周期期间，对质谱仪210进行抽气。此允许抽气与CID在时间上重叠，借此减少CID事件的总体时间周期。

在各种实施例中，第一CID电压与第二CID电压为同一CID电压。在各种替代实施例中，第一CID电压与第二CID电压为不同CID电压。

在各种实施例中，如果第一CID电压与第二CID电压为不同CID电压，那么第一CID电压与第二CID电压之间的电压差导致跨越CID事件的碰撞能量阶跃。

在各种实施例中，第一时间周期与第二时间周期具有不同长度。举例来说，第一时间周期比第二时间周期长。

在各种实施例中，处理器220进一步接收来自MS³实验的多个第二代碎裂光谱。处理器220依据多个第二代碎裂光谱选择具有高于阈值强度水平的强度及高于阈值信噪比(S/N)水平的S/N的第二代碎片离子以用于定量。在各种实施例中，处理器220依据多个第二代碎裂光谱选择具有高于阈值强度水平的强度及高于阈值信噪比(S/N)水平的S/N的第二代碎片离子以识别化合物。

用于将CID事件分段的方法

图3是展示根据各种实施例的用于减少MS³实验的CID事件的时间周期的方法300的示范性流程图。

在方法300的步骤310中，使用处理器将由质谱仪对样本执行的MS³实验的CID事件划分成两个时间周期。

在步骤320中，在CID事件的第一时间周期开始时，使用处理器指令质谱仪既打开脉冲阀以便以脉冲方式输送碰撞气体又施加第一CID电压。

在步骤330中，在CID事件的第二时间周期开始时，使用处理器指令质谱仪既关闭脉冲阀又施加第二CID电压。在第二时间周期期间对质谱仪进行抽气。抽气与CID在时间上的重叠减少CID事件的总体时间周期。

用于将CID事件分段的计算机程序产品

在各种实施例中，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在处理器上执行以便执行用于减少MS³实验的CID事件的时间周期的方法的指令的程序。此方法由包含一或多个相异软件模块的系统执行。

图4是根据各种实施例的包含一或多个相异软件模块，执行用于减少MS³实验的CID事件的时间周期的方法的系统400的示意图。系统400包含分析模块410及控制模块420。

分析模块410将由质谱仪对样本执行的MS³实验的CID事件划分成两个时间周期。在CID事件的第一时间周期开始时，控制模块420指令质谱仪既打开脉冲阀以便以脉冲方式输送碰撞气体又施加第一CID电压。在CID事件的第二时间周期开始时，控制模块420指令质谱仪既关闭脉冲阀又施加第二CID电压。在第二时间周期期间对质谱仪进行抽气。抽气与CID在时间上的重叠减少CID事件的总体时间周期。

尽管连同各种实施例一起描述了本发明教示，但并不打算将本发明教示限制于此类实施例。相反，本发明教示涵盖各种替代方案、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次序的方面来说，所述方法或过程不应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，其它步骤序列可为可能的。因此，说明书中所陈述的特定步骤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/或过程的技术方案不应限制于以所书写的次序执行其步骤，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

1.一种用于减少质谱/质谱/质谱法MS³实验的碰撞诱导解离CID事件的时间周期的系统，其包括：

质谱仪，其对样本执行MS³实验；

处理器，其与所述质谱仪通信，所述处理器

将所述MS³实验的CID事件划分成两个时间周期，

在所述CID事件的第一时间周期开始时，指令所述质谱仪既打开脉冲阀以便以脉冲方式输送碰撞气体又施加第一CID电压，及

在所述CID事件的第二时间周期开始时，指令所述质谱仪既关闭所述脉冲阀又施加第二CID电压；

其中在所述第二时间周期期间对所述质谱仪进行抽气，从而允许抽气与CID在时间上重叠，借此减少所述CID事件的所述总体时间周期。

2.根据前述系统权利要求的任一组合所述的系统，其中所述第一CID电压与所述第二CID电压为同一CID电压。

3.根据前述系统权利要求的任一组合所述的系统，其中所述第一CID电压与所述第二CID电压为不同CID电压。

4.根据前述系统权利要求的任一组合所述的系统，其中所述第一CID电压与所述第二CID电压为不同CID电压，且所述第一CID电压与所述第二CID电压之间的电压差导致跨越所述CID事件的碰撞能量阶跃。

5.根据前述系统权利要求的任一组合所述的系统，其中所述第一时间周期与所述第二时间周期具有不同长度。

6.根据前述系统权利要求的任一组合所述的系统，其中所述第一时间周期比所述第二时间周期长。

7.根据前述系统权利要求的任一组合所述的系统，其中所述处理器进一步接收来自所述MS³实验的多个第二代碎裂光谱且依据所述多个第二代碎裂光谱选择具有高于阈值强度水平的强度及高于阈值信噪比S/N水平的S/N的第二代碎片离子以用于定量。

8.一种用于减少质谱/质谱/质谱法MS³实验的碰撞诱导解离CID事件的时间周期的方法，其包括：

使用处理器将由质谱仪对样本执行的MS³实验的CID事件划分成两个时间周期；

在所述CID事件的第一时间周期开始时，使用所述处理器指令所述质谱仪既打开脉冲阀以便以脉冲方式输送碰撞气体又施加第一CID电压；及

在所述CID事件的第二时间周期开始时，使用所述处理器指令所述质谱仪既关闭所述脉冲阀又施加第二CID电压；其中在所述第二时间周期期间对所述质谱仪进行抽气，从而允许抽气与CID在时间上重叠，借此减少所述CID事件的所述总体时间周期。

9.根据前述方法权利要求的任一组合所述的方法，其中所述第一CID电压与所述第二CID电压为同一CID电压。

10.根据前述方法权利要求的任一组合所述的方法，其中所述第一CID电压与所述第二CID电压为不同CID电压。

11.根据前述方法权利要求的任一组合所述的方法，其中所述第一CID电压与所述第二CID电压为不同CID电压，且所述第一CID电压与所述第二CID电压之间的电压差导致跨越所述CID事件的碰撞能量阶跃。

12.根据前述方法权利要求的任一组合所述的方法，其中所述第一时间周期与所述第二时间周期具有不同长度。

13.根据前述方法权利要求的任一组合所述的方法，其中所述第一时间周期比所述第二时间周期长。

14.根据前述方法权利要求的任一组合所述的方法，其中所述处理器进一步接收来自所述MS³实验的多个第二代碎裂光谱且依据所述多个第二代碎裂光谱选择具有高于阈值强度水平的强度及高于阈值信噪比S/N水平的S/N的第二代碎片离子以用于定量。

15.一种包括非暂时性及有形计算机可读存储媒体的计算机程序产品，所述计算机可读存储媒体的内容包含具有在处理器上执行以便执行用于减少质谱/质谱/质谱法MS³实验的碰撞诱导解离CID事件的时间周期的方法的指令的程序，所述方法包括：

提供一系统，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控制模块；

使用所述分析模块将由质谱仪对样本执行的MS³实验的CID事件划分成两个时间周期；

在所述CID事件的第一时间周期开始时，使用所述控制模块指令所述质谱仪既打开脉冲阀以便以脉冲方式输送碰撞气体又施加第一CID电压；及

在所述CID事件的第二时间周期开始时，使用所述控制模块指令所述质谱仪既关闭所述脉冲阀又施加第二CID电压；其中在所述第二时间周期期间对所述质谱仪进行抽气，从而允许抽气与CID在时间上重叠，借此减少所述CID事件的所述总体时间周期。