CN113574629A - 不可知化合物洗脱测定 - Google Patents
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Abstract
在分离时间段内从样品中分离一种或多种未知化合物中的每一种。分离的化合物被电离，产生针对每种未知化合物的一种或多种化合物母离子和多种背景母离子。在跨越分离时间段的多个时间步长中的每个时间步长测量组合的化合物和背景母离子的母离子质谱图，产生多张母离子质谱图。一种或多种背景母离子选自具有低于阈值预期分辨率的范围内的分辨率的多张母离子质谱图。当选择的背景母离子的强度测量在一个时间段内的降低超过强度随时间的阈值降低时，检测到未知化合物的分离时间。
Description
相关申请
本申请要求于2019年3月22日提交的美国临时专利申请No.62/822,096的权益，其内容通过引用整体并入本文。
背景技术
本文的教导涉及用于检测未知化合物从样品中分离的设备。更具体地，分离装置、离子源装置和质谱仪分别用于从样品中分离、电离并测量一种或多种未知化合物的母离子。该设备基于一种或多种背景母离子的分辨率选择其测量，并在一种或多种背景母离子的强度随时间的测量降低至阈值水平以下时检测到未知化合物的分离。换言之，当背景母离子的色谱梯度下降至阈值水平以下或达到阈值水平时，检测到未知化合物的分离。
本文公开的设备和方法还结合处理器、控制器、微控制器或计算机系统(诸如图1的计算机系统)来执行。
分离时间的检测
在联用分离装置的质谱(MS)实验中，化合物从分离装置分离的时间是用于识别化合物的重要参数。在液相色谱-质谱联用(LC-MS)中，该时间称为洗脱时间或保留时间。例如，在毛细管电泳-质谱联用(CE-MS)中，该时间称为迁移时间。
遗憾的是，检测某些未知化合物的分离时间被这些化合物在离子源装置中的电离所混淆。在某些情况下，未知化合物不形成预期的质子化分子。在其他情况下，它们容易地与碱金属盐、铵离子形成加合物。在另一些情况下，这些未知化合物可能非常热活泼(不稳定)，并且可容易在离子源装置中碎裂。完整、质子化分子的这种不稳定性会对预期离子的MS/MS谱图产生不利影响。具体而言，预期离子的信号可能具有非常低的信噪比或可能完全不存在。
电离差的化合物的一个实例为L-谷氨酸。L-谷氨酸(酸性分子)以其去质子化形式在负模式下被更好地检测。然而，在其质子化形式下，L-谷氨酸呈现出几乎检测不到的弱M+H离子。
图2为包含L-谷氨酸(其在正模式下电离)的样品的总离子色谱图(TIC)的示例图200。已知L-谷氨酸的洗脱时间约为0.3min。然而，箭头210显示在大约0.3min处，在TIC中没有发现L-谷氨酸的质子化形式的色谱峰。
图3为包含L-谷氨酸(其在正模式下电离)的样品的基峰离子色谱图(BPC)的示例图300。同样，已知L-谷氨酸的洗脱时间约为0.3min。然而，箭头310显示在大约0.3min处，在BPC中没有发现L-谷氨酸的质子化形式的色谱峰。图2和图3显示无法从TIC或BPC中找到L-谷氨酸的洗脱时间。
图4为包含L-谷氨酸(其在正模式下电离)的样品在0.279和0.292min之间的时间的质谱图的示例图400。已知质子化L-谷氨酸具有148的m/z。箭头410显示质子化L-谷氨酸的微弱信号在图400中无法辨别。
图5为包含L-谷氨酸(其在正模式下电离)的样品在扣除背景后在0.279和0.292min之间的时间的质谱图的示例图500。在图500中，在对质谱图应用背景扣除后，最终可辨别质子化L-谷氨酸的峰510。
图2-5显示，虽然质子化的L-谷氨酸的确被分离和测量，但其信号太弱而无法从TIC和BPC数据中轻易看出。它们具体示出了检测如L-谷氨酸这样的弱电离的化合物的分离时间是多么困难。通常，它们还示出了由于未知化合物在离子源装置中的电离而导致的未知化合物从样品中分离的检测问题。
因此，当未知化合物的分离时间因离子源装置中未知化合物的电离而混淆时，需要另外的设备和方法检测未知化合物从样品中的分离。
质谱技术的背景
质谱仪通常与色谱或其他分离系统联用，以识别和表征从样品中分离或洗脱的化合物。在这种联用的系统中，洗脱溶剂被电离，并在称为分离(洗脱或保留)时间的特定时间间隔内从洗脱溶剂获得一系列质谱图。例如，这些分离时间的范围从1秒到100分钟或更长。这一系列质谱图形成色谱图或提取离子色谱图(XIC)。
在XIC中发现的峰用于识别或表征样品中的肽或化合物。更具体地，峰的分离时间和/或峰的面积用于识别或表征(定量)样品中已知的肽或化合物。
在联用分离的质谱中，分离的化合物的母离子通常通过质谱仪进行质量分析。然而，在某些联用分离的质谱系统中，母离子被碎裂，并选择化合物的碎片或子离子进行分析。然后在每个分离的间隔对包括子离子的质量范围执行串联质谱或质谱/质谱(MS/MS)扫描。例如，在每个MS/MS扫描中发现的子离子的强度随时间被收集，并作为谱图集合，或XIC进行分析。
通常，串联质谱或MS/MS是用于分析化合物的熟知的技术。串联质谱涉及从样品中电离一种或多种化合物、选择一种或多种化合物的一种或多种母离子、将一种或多种母离子碎裂成碎片离子或子离子，和子离子的质量分析。
串联质谱法可提供定性和定量信息两者。子离子谱图可用于识别目标分子。一种或多种子离子的强度可用于定量样品中存在的化合物的量。
可使用串联质谱仪执行大量不同类型的实验方法或工作流程。这些工作流程的三大类是靶向采集、信息依赖采集(IDA)或数据依赖采集(DDA)，以及数据非依赖采集(DIA)。
在靶向采集方法中，为目标化合物预先定义了从母离子到子离子的一个或多个转变。当样品被引入串联质谱仪时，在多个时间段或循环中的每个时间段或循环期间探询或监测一个或多个转变。换言之，质谱仪选择并碎裂每个转变的母离子，并仅对转变的子离子执行靶向质量分析。因此，针对每个转变产生了强度(子离子强度)。靶向采集方法包括但不限于多反应监测(MRM)和选择反应监测(SRM)。
在IDA方法中，当样品被引入串联质谱仪时，使用者可指定用于执行子离子的非靶向质量分析的标准。例如，在IDA方法中，执行母离子或MS检查扫描(survey scan)以生成母离子峰列表。使用者可选择标准来过滤峰列表，以获得峰列表上的母离子的子集。然后对母离子的子集的每种母离子执行MS/MS。针对每种母离子生成子离子谱图。随着样品被引入串联质谱仪，对母离子的子集的母离子重复执行MS/MS。
然而，在蛋白组学和许多其他样品类型中，化合物的复杂性和动态范围非常大。这对传统的靶向和IDA方法提出了挑战，需要非常高速的MS/MS采集深入探询样品，以识别和量化范围广泛的分析物。
因此，开发了DIA方法，即第三大类串联质谱。这些DIA方法已用于提高复杂样品数据收集的重现性和全面性。DIA方法也可称为非特定碎裂方法。在传统的DIA方法中，串联质谱仪的操作在基于先前母离子或子离子扫描中获取的数据的MS/MS扫描之间没有变化。相反，选择了母离子质量范围。然后母离子质量选择窗口跨越了母离子质量范围。母离子质量选择窗口中的所有母离子都被碎裂，并且母离子质量选择窗口中的所有母离子的所有子离子都被质量分析。
用于扫描质量范围的母离子质量选择窗口可以非常窄，使得窗口内有多种母离子的可能性很小。例如，此类DIA方法称为MS/MSALL。在MS/MSALL方法中，在整个质量范围内扫描或跨越大约1amu的母离子质量选择窗口。针对每种1amu的母离子质量窗口生成了子离子谱图。分析或扫描整个质量范围一次所需的时间称为一个扫描循环。然而，在每个循环期间在宽母离子质量范围内扫描窄母离子质量选择窗口对于某些仪器和实验来说是不可行的。
因此，更大的母离子质量选择窗口，或具有更大宽度的选择窗口跨越了整个母离子质量范围。例如，这种类型的DIA方法称为SWATH采集。在SWATH采集中，每个循环中跨越母离子质量范围的母离子质量选择窗口可具有5-25amu、或甚至更大的宽度。与MS/MSALL方法一样，每个母离子质量选择窗口中的所有母离子都被碎裂，每个质量选择窗口中所有母离子的所有子离子都被质量分析。
发明内容
公开了用于检测未知化合物从样品中分离的设备、方法和计算机程序产品。该设备包括分离装置、离子源装置和质谱仪。
分离装置基于一种或多种未知化合物的性质在分离时间段内从样品中分离一种或多种未知化合物中的每一种。离子源装置电离从分离装置接收的分离的化合物。产生针对一种或多种未知化合物中的每一种的一种或多种化合物母离子，并且还产生多多背景母离子。
质谱仪包括质量分析器，其在跨越分离时间段的多个时间步长中的每个时间步长测量从离子源装置接收的组合的化合物和背景母离子的母离子质谱图，产生多张母离子质谱图。质谱仪从多张母离子质谱图中选择一种或多种背景母离子，其具有低于质量分析器预期的阈值分辨率的范围内的分辨率。当一种或多种选择的背景母离子的强度测量在一个时间段内的降低超过强度随时间的阈值降低时，质谱仪检测到一种或多种未知化合物之一的分离时间。
本文阐述了申请人的教导的这些和其他特征。
附图的简要说明
本领域技术人员将理解以下说明的附图仅用于示出目的。附图无意以任何方式限制本教导的范围。
图1为示出计算机系统的框图，本教导的实施方案可在其上实施。
图2为包含L-谷氨酸(其在正模式下电离)的样品的总离子色谱图(TIC)的示例图。已知L-谷氨酸的洗脱时间约为0.3min。
图3为包含L-谷氨酸(其在正模式下电离)的样品的基峰离子色谱图(BPC)的示例图。
图4为包含L-谷氨酸(其在正模式下电离)的样品在0.279和0.292min之间的时间的质谱图的示例图。
图5为包含L-谷氨酸(其在正模式下电离)的样品在背景扣除后在0.279和0.292min之间的时间的质谱图的示例图。
图6为根据各种实施方案的显示具有不同分辨率的质荷比(m/z)峰的质谱图的一部分的示例图。
图7为根据各种实施方案的单一背景离子的提取离子色谱图(XIC)的缩放部分和基峰色谱图(BPC)的缩放部分的比较的示例图，显示背景离子强度的下降和从液相色谱(LC)柱洗脱的化合物如何关联。
图8为根据各种实施方案的所使用的TOF质量分析器的动态离子传输控制(ITC)的迹线、单一背景离子的XIC和BPC的缩放部分的比较的示例图，显示背景离子强度的下降不是由于来自ITC的信号衰减。
图9为根据各种实施方案的由离子源装置产生的背景离子的质谱图的一部分的示例图。
图10为根据各种实施方案的用于检测未知化合物从样品中分离的设备的示例图。
图11为显示根据各种实施方案的用于检测未知化合物从样品中分离的方法的流程图。
图12为根据各种实施方案的包括一个或多个不同软件模块的系统的示例图，所述软件模块执行用于检测未知化合物从样品中分离的方法。
在详细描述本教导的一种或多种实施方案之前，本领域技术人员应了解，本教导在其应用中不限于在以下详细说明中阐述或在附图中示出的构造细节、部件布置和步骤布置。此外，应了解本文使用的措辞和术语是为了说明的目的且不应被视为限制性的。
各种实施方案的说明
计算机实施的系统
图1为示出计算机系统100的框图，本教导的实施方案可在其上实施。计算机系统100包括用于传送信息的总线102或其他通信机构，和与总线102偶联的用于处理信息的处理器104。计算机系统100还包括偶联至总线102的存储器106，其可为随机存取存储器(RAM)或其他动态存储装置，用于存储将由处理器104实行的指令。存储器106还可用于在将由处理器104实行的指令的实行期间存储临时变量或其他中间信息。计算机系统100进一步包括只读存储器(ROM)108或偶联至总线102的用于存储用于处理器104的静态信息和指令的其他静态存储装置。提供诸如磁盘或光盘的存储装置110，并偶联至总线102以用于存储信息和指令。
计算机系统100可经由总线102偶联至诸如阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD)的显示器112，用于向计算机使用者显示信息。包括字母数字键和其他键的输入装置114偶联至总线102，用于将信息和命令选择传送至处理器104。另一种类型的使用者输入装置是诸如鼠标、轨迹球或光标方向键的光标控制116，用于将方向信息和命令选择传达至处理器104，并用于控制显示器112上的光标移动。该输入装置通常在两个轴(第一轴(即x)和第二轴(即y))上具有两个自由度，这允许装置指定平面中的位置。
计算机系统100可执行本教导。与本教导的某些实施方式一致，响应于实行包含在存储器106中的一个或多个指令中的一个或多个序列的处理器104，结果由计算机系统100提供。此类指令可从另外的计算机可读介质(诸如存储装置110)读入存储器106。包含在存储器106中的指令序列的实行使处理器104执行本文描述的过程。或者，可使用硬连线电路代替软件指令或与软件指令结合使用以实施本教导。因此，本教导的实施不限于硬件电路和软件的任何具体组合。
在各种实施方案中，计算机系统100可通过网络连接至一个或多个其他计算机系统(如计算机系统100)以形成联网系统。网络可包括专用网络或诸如因特网的公共网络。在联网系统中，一个或多个计算机系统可存储数据并将数据供应至其他计算机系统。在云计算场景中，存储并供应数据的一个或多个计算机系统可称为服务器或云。例如，一个或多个计算机系统可包括一个或多个网络服务器。例如，向服务器或云发送数据和从服务器或云接收数据的其他计算机系统可称为客户端或云装置。
本文使用的术语“计算机可读介质”是指参与向处理器104提供指令以供实行的任何介质。这种介质可采用多种形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。例如，非易失性介质包括诸如光盘或磁盘的存储装置110。易失性介质包括诸如存储器106的动态存储器。传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括包含总线102的电线。
例如，计算机可读介质或计算机程序产品的常见形式包括软盘、软磁盘、硬盘、磁带，或任何其他磁介质；CD-ROM、数字视频光盘(DVD)、蓝光光盘、任何其他光学介质、拇指驱动器、存储卡、RAM、可编程只读存储器(PROM)和可擦除可编程只读存储器(EPROM)、快擦编程只读存储器(FLASH-EPROM)、任何其他存储芯片或盒式磁带，或计算机可读取的任何其他有形介质。
在将一个或多个指令的一个或多个序列携带至处理器104以供实行时，可涉及各种形式的计算机可读介质。例如，指令最初可携带在远程计算机的磁盘上。远程计算机可将指令加载至其动态存储器中，并使用调制解调器通过电话线发送指令。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线发射器将数据转换为红外线信号。偶联至总线102的红外线检测器可接收红外线信号中携带的数据并将数据置于总线102上。总线102将数据携带至存储器106，处理器104从存储器106检索并实行指令。由存储器106接收的指令可任选地在由处理器104实行之前或之后存储在存储装置110上。
根据各种实施方案，被配置为由处理器实行以执行方法的指令存储在计算机可读介质上。计算机可读介质可为存储数字信息的装置。例如，计算机可读介质包括本领域已知的用于存储软件的光盘只读存储器(CD-ROM)。计算机可读介质由适合于实施配置为将被实行的指令的处理器访问。
为了说明和描述的目的，已呈现了本教导的各种实施的以下描述。它不是详尽的，并且不将本教导限制于所公开的精确形式。根据上述教导，修改和变化是可能的，或者修改和变化可从本教导的实践中获得。此外，所描述的实施方式包括软件，但本教导可以硬件和软件的组合或单独的硬件的形式来实现。本教导可用面向对象和非面向对象的编程系统来实施。
未知化合物分离的检测
如上所述，在联用分离装置的质谱(MS)实验中，化合物从分离装置分离的时间是用于识别化合物的重要参数。遗憾的是，检测某些未知化合物的分离时间会被这些化合物在离子源装置中的电离所混淆。例如，在电离中，某些未知化合物不会形成预期的质子化分子、容易形成加合物或在离子源装置中碎裂。
因此，当未知化合物的分离时间因离子源装置中未知化合物的电离而混淆时，需要另外的设备和方法来检测未知化合物从样品中分离。
在各种实施方案中，从分离装置分离化合物的指示不是基于给定分析物的检测。相反，化合物分离的指示基于一种或多种背景离子的消耗，其消耗曲线(即其信号降低的时间)与化合物从分离装置中的分离一致。由于此，所述背景离子的消耗曲线将反映从LC洗脱化合物的洗脱或保留曲线，但在其预期的质子化分子形式中未被成功检测到。
在各种实施方案中，这些背景离子作为比具有类似质荷比(m/z)值的离子所预期的更低分辨率的峰存在。例如，m/z离子峰的分辨率是通过将m/z峰的中心m/z除以m/z峰的半峰全宽(FWHM)来计算的。
图6为根据各种实施方案的显示具有不同分辨率的质荷比(m/z)峰的质谱图的一部分的示例图600。例如，在图600中，方框610突出的峰具有比图600中的其他峰更宽的FWHM。因此，它具有较低的分辨率。例如，方框610突出的峰具有大约7,000的分辨率。相反，方框620突出的峰具有30,000或更高的分辨率。
在离子源装置中可能形成呈现为较低分辨率的峰的离子。因此，方框610突出的峰可能是在离子源装置中形成的背景离子。图600中剩余的峰可能代表从样品中分离的化合物。方框610突出的峰不需要被识别以用作背景离子。它是根据其分辨率选择的，并且其强度和m/z用于确定化合物的分离。
随着更多碱性分子被分离，离子源装置中质子的竞争有利于这些分离的化合物，并且离子源装置中产生的背景离子的强度突然下降。随着化合物从分离装置中的分离和洗脱，监测这些背景离子强度的下降提供了目标化合物的分离时间的非化合物依赖性测量。
在各种实施方案中，这些背景离子的存在及其强度行为也用于测量分离装置的性能。例如，监测这些背景离子强度的下降可在液相色谱(LC)系统中确认液体已成功从小瓶中取样并由自动进样器输送到LC柱。
进行了实验以验证背景离子强度的下降与化合物从样品中的分离之间的关联。对代谢物样品(6600，DuoSpray源，200uL/min的LC流速)执行了独立数据分析方法(IDA)。该实验确定了当分子从LC柱上洗脱时强度降低的背景离子的存在。通过比较单一背景离子的提取离子色谱图(XIC)和简单基峰色谱图(BPC)，显示了背景离子强度的下降与代谢物从样品中的分离之间的关联。
图7为根据各种实施方案的单一背景离子的提取离子色谱图(XIC)和基峰离子色谱图(BPC)的缩放部分的比较的示例图700，显示背景离子强度的下降和从液相色谱(LC)柱洗脱的化合物如何关联。迹线710是背景离子的XIC的一部分。迹线720是BPC的一部分。
迹线720包括代表从LC柱分离的至少三种化合物的洗脱时间的卷积峰721、峰722和峰723。迹线710包括背景离子强度的至少五个显著下降或背景离子的反向峰。这些强度下降为下降711、712、713、714和715。
在各种实施方案中，一种或多种背景离子的迹线中的显著下降被定义为一种或多种背景离子的强度测量在一个时间段内的下降超过强度相对于时间的阈值下降。换言之，显著下降是超过阈值下降的强度梯度的下降。阈值为大于背景离子的任何随机下降经验的梯度下降。例如，这是由实验通过分析与已知化合物分离相关的背景离子的响应发现的。
图700显示洗脱的化合物的峰721、722和723分别与背景离子强度的下降712、713和714关联。因此，图700确认了背景离子强度的下降可用于检测未知化合物的洗脱。
下降711和715与迹线720中的峰不关联的事实并不意味着它们没有预测化合物从LC柱的洗脱。迹线720是BPC的一部分。BPC仅包括最强的洗脱离子。因此，下降711和715可能对应于或相关于较弱洗脱离子的洗脱。
进一步地，使用不同的飞行时间(TOF)质量分析器和使用不同的离子源装置(例如IonDrive、DuoSpray)观察了背景离子强度的下降与化合物从LC柱洗脱的关联。
还进行了实验以确认背景离子信号的下降不是由于来自TOF质量分析器的动态离子传输控制(ITC)的信号衰减。通过比较ITC水平的迹线、单一背景离子的XIC和BPC，证实了这一点。
图8为根据各种实施方案的所使用的TOF质量分析器的动态离子传输控制(ITC)的迹线、单一背景离子的XIC和BPC的缩放部分的比较的示例图800，显示背景离子强度的下降不是由于来自ITC的信号衰减。迹线810是背景离子的XIC的一部分。迹线820是BPC的一部分。迹线830是所使用的TOF质量分析器的ITC水平的一部分。
迹线830显示了ITC水平的一个下降831。然而，下降831似乎不会导致背景离子强度的下降811。下降811在下降831之前开始，并且与迹线820的峰821的开始密切关联。因此，图800显示背景离子强度的下降不是由于来自ITC的信号衰减，而是由于化合物的洗脱。
在图7和图8中，比较了单一背景离子的XIC和BPC。在各种实施方案中，可使用两种或更多种背景离子来检测未知化合物从样品中的分离。两种或更多种背景离子的XIC被合并，并且合并的XIC与BPC或TIC进行比较，以检测未知化合物的洗脱时间。
图9为根据各种实施方案的由离子源装置产生的背景离子的质谱图的一部分的示例图900。图900显示，可用于检测未知化合物从样品中分离的背景离子几乎出现在母离子质量范围的每个质荷比处。因此，可选择并使用大量的背景离子。
过去，已知的痕量分子已被添加到LC溶剂中以预测目标化合物何时被洗脱。例如，糖分子或其他已知的低碱性化合物已被添加到蛋白组学应用中的LC溶剂中并进行监测。当糖的信号下降时，检测到洗脱的肽。
此外，发布的国际专利申请No.WO2017034972描述了使用背景离子簇诊断LC-MS系统性能的偏差。然而，它并不建议根据分辨率选择背景离子或使用背景离子的强度检测未知化合物的分离时间。
如上所述，在各种实施方案中，背景离子的强度用于检测在离子源装置中电离差或在离子源装置内碎裂的未知化合物的分离时间。在各种额外的实施方案中，将背景离子强度下降的特征与分离的化合物峰的特征进行比较以验证分离的化合物的峰的特征，或甚至改进形状不佳的分离的化合物的峰的特征。在各种实施方案中，分离峰的特征可以是但不限于分离峰的中心时间、分离峰的开始时间、分离峰的结束时间、分离峰的形状、分离峰的面积，或分离峰的FWHM。
回到图7，下降714为对应于从LC柱洗脱的化合物的分离峰723的背景离子强度的下降。随着分离峰723的减小，背景离子的强度在下降714之后回到更高的强度。因此，下降714类似于反向分离峰。因此，也可以从反向分离峰714确定特征。
例如，如果分离峰723是强度非常低的未知化合物，则将难以确定分离峰723是否是真正的洗脱的化合物或仅仅是噪声。在各种实施方案中，反向分离峰714用于确认分离峰723是真正的洗脱的化合物。在这种情况下，用于确认分离峰723的反转分离峰714的特征是峰的中心时间。
在各种替代实施方案中，可将反向分离峰714的任何特征与分离峰723的相应特征进行比较以确认分离峰723是真正的洗脱的化合物。总离子色谱图(TIC)可包含数千个需要确认的分离峰。将这些峰与背景离子强度的下降进行比较可有助于解决分离设备联用的质谱中的这一重大问题。
进一步地，在离子源装置中电离差或在离子源装置内碎裂的化合物经常产生形状不佳的分离峰以用于积分目的。相反，背景离子强度的下降可能具有更高的强度，并且因此可产生形状更好的反向分离峰。然后可使用这些下降或反向分离峰的特征以改进对应的形状不佳的分离的化合物的峰的特征。例如，可通过分析开始和停止时间或对应的反向分离峰的面积以改进开始和停止时间或对应的形状不佳的分离的化合物的峰的面积。
在各种实施方案中，使用一种或多种背景离子的强度检测分离的未知化合物可用于触发质谱/质谱(MS/MS)扫描。此类MS/MS扫描用于创建并测量未知化合物的子离子，进而可用于进一步识别该化合物。
如上所述，IDA是非靶向的MS/MS方法，其中执行母离子或MS检查扫描以生成母离子峰列表。使用者可选择标准以过滤峰列表上的母离子的子集的峰列表。然后对母离子的子集中的每种母离子执行MS/MS。针对每种母离子生成子离子谱图。随着样品被引入串联质谱仪，对母离子的子集中的母离子重复执行MS/MS。
在各种实施方案中，IDA方法被修改为包括当在MS扫描中没有检测到峰列表上的母离子时触发质量范围的MS/MS扫描。例如，MS/MS扫描可以是质量范围的单次扫描、MS/MSALL扫描或SWATH扫描。
检测分离的设备
图10为根据各种实施方案的用于检测未知化合物从样品中分离的设备的示例图1000。该装置包括分离装置1010、离子源装置1020和质谱仪1030。
基于一种或多种未知化合物的性质，分离装置1010在分离时间段内从样品中分离一种或多种未知化合物中的每一种。分离装置1010可以是但不限于液相色谱(LC)装置、气相色谱装置、毛细管电泳装置或离子迁移装置。在优选的实施方案中，分离装置1010是LC柱，其基于一种或多种化合物通过LC柱的洗脱在分离时间内分离样品。
离子源装置1020电离从分离装置接收的分离的化合物。产生针对一种或多种未知化合物中的每一种的一种或多种化合物母离子，并且还产生多种背景母离子。例如，如果单一未知化合物被离子源装置1020碎裂，可针对该单一未知化合物产生多于一种的母离子。
离子源装置1020可以是但不限于电喷雾离子源(ESI)装置、电子碰撞源和快原子轰击源装置、大气压化学电离源(APCI)装置、大气压光电离(APPI)源装置或基质辅助激光解吸源(MALDI)装置。在优选的实施方案中，离子源装置1020是ESI装置。
质谱仪1030包括质量分析器1034。质量分析器1034在跨越分离时间段的多个时间步长中的每个时间步长测量从离子源装置1020接收的组合的化合物和背景母离子的母离子质谱图，产生多张母离子质谱图。
质谱仪1030从多张母离子质谱图中选择一种或多种背景母离子，其具有低于质量分析器1034预期的阈值分辨率的范围内的分辨率。当一种或多种选择的背景母离子的强度测量在一个时间段内的降低超过强度随时间的阈值降低时，质谱仪1030检测到一种或多种未知化合物之一的分离时间
质量分析器1034可以是但不限于飞行时间(TOF)质量分析器、四极杆、离子阱、线性离子阱、轨道阱、磁性四扇区质量分析器、混合四极杆飞行时间(Q-TOF)质量分析器或傅里叶变换质量分析器。在优选的实施方案中，质量分析器1034是TOF质量分析器。
在各种实施方案中，母离子的分辨率是通过将母离子的质荷比(m/z)峰的中心质荷比(m/z)除以m/z峰的半峰全宽(FWHM)来计算的。
在各种实施方案中，所选择的一种或多种背景离子具有在4,000和8,000之间的分辨率中的分辨率。
在各种实施方案中，质量分析器1034预期的阈值分辨率为30,000。
在各种实施方案中，当质谱仪1030检测到分离时间时，其向质谱仪1030的使用者报告化合物成功地从样品中采样的确认。
在各种实施方案中，当一种或多种选择的背景母离子的强度测量在一个时间段内的降低超过强度相对于时间的阈值降低时，质谱仪1030进一步计算一种或多种选择的背景母离子的强度测量在一个时间段内的对应增加。因此，产生一种或多种背景离子的计算的反向分离峰。
在各种实施方案中，质谱仪1030进一步计算多张母离子质谱图中的一种或多种母离子的提取离子色谱图(XIC)。质谱仪1030识别XIC的分离峰的特征。最后，质谱仪1030将分离峰的特征与反向分离峰的特征进行比较，以确认XIC的分离峰的特征。
在各种实施方案中，分离峰的特征可以是但不限于分离峰的中心时间、分离峰的开始时间、分离峰的结束时间、分离峰的形状、分离峰的面积，或分离峰的半峰全宽(FWHM)。
在各种实施方案中，质谱仪1030还包括质量过滤器1032和碎裂装置1033。当质谱仪1030检测到分离时间时，质量过滤器1032选择质量范围并且碎裂装置1033将该质量范围内的所有母离子碎裂，产生一张或多张子离子质谱图。
在各种实施方案中，当质谱仪1030检测到信息依赖采集(IDA)方法中的分离时间并且没有检测到IDA方法的峰列表的质荷比(m/z)峰时，质量过滤器1032选择质量范围并且碎裂装置1033将该质量范围内的所有母离子碎裂。产生一张或多张子离子质谱图。
在各种实施方案中，图10的设备进一步包括处理器1040，用于控制分离装置1010、离子源装置1020和质谱仪1030并分析收集的数据。例如，处理器1040可为如图10所示的分开的装置，或者可以是分离装置1010、离子源装置1020或质谱仪1030的处理器或控制器。处理器1040可以是但不限于控制器、计算机、微处理器、图1的计算机系统或任何能够发送和接收控制信号和数据的装置。在各种实施方案中，质谱仪1030进一步包括离子导向器1031。
检测分离的方法
图11为显示根据各种实施方案的用于检测未知化合物从样品中分离的方法1100的流程图。
在方法1100的步骤1110中，基于一种或多种未知化合物的性质，使用处理器指示分离装置在分离时间段内从样品中分离一种或多种未知化合物中的每一种。
在步骤1120中，使用处理器指示离子源装置电离从分离装置接收的分离的化合物。产生针对一种或多种未知化合物中的每一种的一种或多种化合物母离子和多种背景母离子。
在步骤1130中，指示质谱仪的质量分析器在跨越分离时间段的多个时间步长中的每个时间步长测量从离子源装置接收的组合的化合物和背景母离子的母离子质谱图。产生了多张母离子质谱图。
在步骤1140中，使用处理器从多张母离子质谱图中选择一种或多种背景母离子，其具有低于质量分析器预期的阈值分辨率的范围内的分辨率。
在步骤1150中，当一种或多种选择的背景母离子的强度测量在一个时间段内的降低超过强度随时间的阈值降低时，使用处理器检测一种或多种未知化合物之一的分离时间。
检测分离的计算机程序产品
在各种实施方案中，计算机程序产品包括有形的计算机可读存储介质，其内容包括具有在处理器上实行的指令的程序，以执行用于检测未知化合物从样品中分离的方法。该方法由包括一个或多个不同软件模块的系统执行。
图12为根据各种实施方案的包括一个或多个不同软件模块的系统1200的示例图，所述系统执行用于检测未知化合物从样品中分离的方法。系统1200包括控制模块1210和分析模块1220。
控制模块1210基于一种或多种未知化合物的性质指示分离装置在分离时间段内从样品中分离一种或多种未知化合物中的每一种。控制模块1210指示离子源装置电离从分离装置接收的分离的化合物。产生针对一种或多种未知化合物的每一种的一种或多种化合物母离子和多种背景母离子。控制模块1210指示质谱仪的质量分析器在跨越分离时间段的多个时间步长中的每个时间步长测量从离子源装置接收的组合的化合物和背景母离子的母离子质谱图。产生了多张母离子质谱图。
分析模块1220从多张母离子质谱图中选择一种或多种背景母离子，其具有低于质量分析器预期的阈值分辨率的范围内的分辨率。当一种或多种选择的背景母离子的强度测量在一个时间段内的降低超过强度随时间的阈值降低时，分析模块1220检测到一种或多种未知化合物之一的分离时间。
虽然结合各种实施方案描述了本教导，但并不旨在将本教导限于这些实施方案。相反，本领域技术人员将理解本教导包含各种替代、修改和等同物。
进一步地，在描述各种实施方案时，说明书可能已将方法和/或过程呈现为步骤的特定顺序。然而，就该方法或过程不依赖于本文阐述的步骤的特定顺序而言，该方法或过程不应限于所描述的步骤的特定顺序。本领域普通技术人员将理解步骤的其他顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写的它们的步骤的顺序执行，并且本领域技术人员可以容易地理解顺序可以变化并且仍然保持在各种实施方案的精神和范围内。
Claims (15)
1.用于检测未知化合物从样品中分离的设备，包含：
分离装置，其基于一种或多种未知化合物的性质在分离时间段内从样品中分离所述一种或多种未知化合物中的每一种；
离子源装置，其电离从所述分离装置接收的分离的化合物，产生针对所述一种或多种未知化合物中的每一种的一种或多种化合物母离子和多种背景母离子；
包括质量分析器的质谱仪，其中所述质量分析器在跨越分离时间段的多个时间步长中的每个时间步长测量从所述离子源装置接收的组合的化合物和背景母离子的母离子质谱图，产生多张母离子质谱图，其中所述质谱仪从所述多张母离子质谱图中选择一种或多种背景母离子，其具有低于所述质量分析器预期的阈值分辨率的范围内的分辨率，并且其中当一种或多种选择的背景母离子的强度测量在一个时间段内的降低超过强度随时间的阈值降低时，所述质谱仪检测到一种或多种未知化合物之一的分离时间。
2.根据权利要求1所述的设备，其中母离子的所述分辨率包含所述母离子的质荷比(m/z)峰的中心质荷比(m/z)除以所述m/z峰的半峰全宽(FWHM)。
3.根据权利要求2所述的设备，其中范围包含在4,000和8,000之间的分辨率。
4.根据权利要求2所述的设备，其中所述阈值分辨率包含30,000。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离装置包含液相色谱装置、气相色谱装置、毛细管电泳装置，或离子迁移装置。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述离子源装置包含电喷雾离子源(ESI)装置、电子碰撞源和快原子轰击源装置、大气压化学电离源(APCI)装置、大气压光电离(APPI)源装置，或基质辅助激光解吸源(MALDI)装置。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述质量分析器包含飞行时间(TOF)质量分析器、四极杆、离子阱、线性离子阱、轨道阱、磁性四扇区质量分析器、混合四极杆飞行时间(Q-TOF)质量分析器，或傅里叶变换质量分析器。
8.根据权利要求1所述的设备，其中当所述质谱仪检测到所述分离时间时，所述质谱仪向所述质谱仪的使用者报告化合物成功地从所述样品中采样的确认。
9.根据权利要求1所述的设备，其中当所述一种或多种选择的背景母离子的强度测量在一个时间段内的降低超过强度随时间的阈值降低时，所述质谱仪进一步计算所述一种或多种选择的背景母离子的强度测量在一个时间段内的对应增加，产生一种或多种背景离子的计算的反向分离峰。
10.根据权利要求9所述的设备，所述质谱仪进一步计算所述多张母离子质谱图中的一种或多种母离子的提取离子色谱图(XIC)，识别所述XIC的分离峰的特征，并将所述分离峰的特征和所述反向分离峰的特征进行比较，以确认所述XIC的分离峰的特征。
11.根据权利要求10所述的设备，其中分离峰的特征包含所述分离峰的中心时间、所述分离峰的开始时间、所述分离峰的结束时间、所述分离峰的形状、所述分离峰的面积，或所述分离峰的半峰全宽(FWHM)。
12.根据权利要求1所述的设备，其中所述质谱仪进一步包括质量过滤器和碎裂装置，并且其中当所述质谱仪检测到所述分离时间时，所述质量过滤器选择质量范围并且所述碎裂装置将所述质量范围内的所有母离子碎裂，产生一张或多张子离子质谱图。
13.根据权利要求12所述的设备，其中当所述质谱仪在信息依赖采集(IDA)方法中检测到所述分离时间，并且没有检测到IDA方法的峰列表的质荷比(m/z)峰时，所述质量过滤器选择质量范围，并且所述碎裂装置将所述质量范围内的所有母离子碎裂，产生一张或多张子离子质谱图。
14.检测未知化合物从样品中分离的方法，包含：
基于一种或多种未知化合物的性质，使用处理器指示分离装置在分离时间段内从样品中分离所述一种或多种未知化合物中的每一种；
使用所述处理器指示离子源装置电离从所述分离装置接收的分离的化合物，产生针对所述一种或多种未知化合物中的每一种的一种或多种化合物母离子和多种背景母离子；
使用所述处理器指示质谱仪的质量分析器在跨越分离时间段的多个时间步长中的每个时间步长测量从所述离子源装置接收的组合的化合物和背景母离子的母离子质谱图，产生多张母离子质谱图；
使用所述处理器从所述多张母离子质谱图中选择一种或多种背景母离子，其具有低于所述质量分析器预期的阈值分辨率的范围内的分辨率；和
当所述一种或多种选择的背景母离子的强度测量在一个时间段内的降低超过强度随时间的阈值降低时，使用所述处理器检测所述一种或多种未知化合物之一的分离时间。
15.计算机程序产品，包含非暂时性和有形的计算机可读存储介质，其内容包括具有在处理器上实行的指令的程序，以执行用于检测未知化合物从样品中分离的方法，所述方法包含：
提供系统，其中所述系统包含一个或多个不同的软件模块，并且其中所述不同的软件模块包含控制模块和分析模块；
基于一种或多种未知化合物的性质，使用所述控制模块指示分离装置在分离时间段内从样品中分离所述一种或多种未知化合物中的每一种；
使用所述控制模块指示离子源装置电离从所述分离装置接收的分离的化合物，产生针对所述一种或多种未知化合物中的每一种的一种或多种化合物母离子和多种背景母离子；
使用所述控制模块指示质谱仪的质量分析器在跨越所述分离时间段的多个时间步长中的每个时间步长测量从所述离子源装置接收的组合的化合物和背景母离子的母离子质谱图，产生多张母离子质谱图。
使用所述分析模块从所述多张母离子质谱图中选择一种或多种背景母离子，其具有低于所述质量分析器预期的阈值分辨率的范围内的分辨率；和
当所述一种或多种选择的背景母离子的强度测量在一个时间段内的降低超过强度随时间的阈值降低时，使用所述分析模块检测所述一种或多种未知化合物之一的分离时间。
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