DE102007039970A1

DE102007039970A1 - Mehrkanalschnellabtastung von chromatographischen Spitzen durch ein Tandem-Massenspektrometer

Info

Publication number: DE102007039970A1
Application number: DE102007039970A
Authority: DE
Inventors: Gregor San Jose Overney; William Mountain View Frazer; Harry San Jose Bunting; Chiachen Santa Clara Chang
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2006-08-24
Filing date: 2007-08-23
Publication date: 2008-03-13
Anticipated expiration: 2027-08-24
Also published as: US7479629B2; GB2446237B; US20080073496A1; GB0716171D0; DE102007039970B4; GB2446237A

Abstract

Es sind Systeme und Verfahren zum Optimieren der Analyse von koeluierenden Verbindungen während eines Zyklus eines Tandem-Massenspektrometer-Systems bereitgestellt. Das Tandem-Massenspektrometer-System schaltet schnell von einem Analysieren eines Verbindungsions auf ein Analysieren eines anderen Verbindungsions und von einer Stoßzellenenergie auf eine andere um. Das schnelle Umschalten ermöglicht komplexe Abtastmuster, die eine Abdeckung des Ionensignals der koeluierenden Verbindungen verbessern und gleichzeitig ein Analysieren unterschiedlicher Stoßzellenenergien ermöglichen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Massenspektrometrie und im Besonderen auf Systeme und Verfahren zum Verbessern der Analyse von chromatographischen Spitzen unter Verwendung eines Tandem-Massenspektrometers.
Die Massenspektrometrie (MS) ist eine Analysetechnik, die zum Messen das Masse-Ladungs-Verhältnisses (m/z-Verhältnisses) von Ionen verwendet wird. Ein Massenspektrometer ist eine Vorrichtung, die zur Massenspektrometrie verwendet wird und ein Massenspektrum einer Probe erzeugt, um ihre Zusammensetzung zu ermitteln. Dies wird normalerweise durch Ionisieren der Probe und Abscheiden von Ionen unterschiedlicher Massen und Aufzeichnen ihrer relativen Häufigkeit durch Messen der Intensitäten eines Ionenflusses erzielt. Ein typisches Massenspektrometer umfasst drei Teile: eine Ionenquelle, einen Massenanalysator und einen Detektor.
Eine Tandem-Massenspektrometrie umfasst zwei oder mehr Stufen einer Massenauswahl oder -analyse, die in der Regel durch eine Fragmentierungsstufe getrennt sind. Ein Tandem-Massenspektrometer ist in der Lage, mehrere Runden einer Massenspektrometrie durchzuführen. Zum Beispiel kann ein Massenanalysator in einer ersten Stufe ein Vorläuferverbindungsion aus vielen in ein Massenspektrometer eintretenden isolieren. Die Verbindungsionen können anschließend in einer zweiten Stufe, die eine Stoßzelle umfassen kann, fragmentiert werden. Die Verbindungsionen sind in der Regel auf die Stoßzelle beschränkt, werden über einen Multipol stabilisiert und über stoßinduzierte Dissoziation (CID = collision-induced dissoziation) mit Inertgasmolekülen fragmentiert. Ein zweiter Massenanalysator scheidet dann die aus den Verbindungsionen erzeugten Fragmentionen ab, und die Fragmentionen werden unter Verwendung eines Erfassungssystems erfasst. Die Folge ist ein Massenspektrum der Fragmentionen für jedes Verbindungsion.
Die Verbindungsionen können gleichzeitig und über einen begrenzten Zeitrahmen, wie z. B. eine flüssigchromatograhpische Spitze (LC-Spitze; LC = liquid chromatographic), hinweg in den ersten Massenanalysator eingebracht werden. Während der LC/MS-Analyse komplexer Proben, z. B. des durch Trypsin verdauten Proteingehalts eines Humanserums, können Hunderte bis Tausende von Verbindungen vorliegen. Selbst bei Verwendung von Abscheidungssystemen, die eine hohe Spitzenkapazität liefern, werden zu jedem beliebigen Zeitpunkt in der Regel mehrere Verbindungen parallel eluiert. Diese mehreren koeluierenden Verbindungen müssen innerhalb desselben Zeitfensters analysiert werden, was es schwierig machen kann, ausreichende und genaue Daten zu erhalten.
Zudem können chromatographische Spitzen schmal sein. Der neue HPLC-Chip von Agilent erhöht z. B. eine chromatographische Auflösung durch Erzeugen schmaler chromatographischer Spitzen (von einer Breite von in der Regel 2-3 Sekunden). Mit den schmalen Spitzen steht weniger Zeit zum Abtasten der Verbindungsionen zur Verfügung, gleichzeitig wird jedoch die Häufigkeit der Verbindungsionen erhöht. Die Kombination aus mehreren koeluierenden Verbindungen und schmalen chromatographischen Spitzen erfordert eine schnelle Abtastrate, um eine MS/MS-Analyse erfolgreich anwenden zu können. Zum Beispiel steht zur Durchführung einer MS/MS-Analyse (ein Zyklus) von koeluierenden Verbindungen A, B und C über ein Elutionsfenster von drei Sekunden hinweg im Durchschnitt lediglich eine Sekunde zur Analyse eines jeden der entsprechenden Verbindungsionen zur Verfügung.
Die Analyse jeder koeluierenden Verbindung könnte während eines eine Sekunde andauernden Teilzyklus stattfinden, was drei Teilzyklen ergibt. Jedoch weiß man unter Umständen nicht genau, wo in der chromatographischen Spitze (Elutionsfenster) eine spezifische koeluierende Verbindung, z. B. A, in konzentrierter Form vorliegt. Somit könnte eine ungenügende Menge des Verbindungsions A gemessen werden, wenn A an dem Ende des Elutionsfensters konzentriert ist und ihr Analyse-Teilzyklus an dem Beginn des Elutionsfensters stattfindet.
Um die Abdeckung zu verbessern, misst in der Regel ein erster Massenanalysator jedes der drei Ionen zyklisch mehrmals über das Elutionsfenster hinweg. Auf diese Weise wird die Wahrscheinlichkeit, die Verbindung A zu messen, erhöht. Ein Mangel an schnellem Umschalten trägt oft zu einer schlechten statistischen Abdeckung eines Elutionsfensters bei, aufgrund relativ langer und zusammenhängender Zeitblöcke, in denen ein Verbindungsion nicht gemessen wird.
Auch kann während eines Teilzyklus für ein spezifisches Ion die Stoßenergie in einem gewissen Bereich variiert werden. Dies geschieht in der Regel beispielsweise, wenn die ideale Stoßenergie nicht bekannt ist. Systeme und Verfahren werden dadurch behindert, dass sie nicht in der Lage sind, bei unterschiedlichen Stoßenergien unterschiedlicher Verbindungsionen genaue Messungen über dasselbe Elutionszeitfenster hinweg bereitzustellen.
Es ist daher erwünscht, Systeme und Verfahren bereitzustellen, die das im Vorhergehenden genannte und andere Probleme überwinden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Analysieren von zwei oder mehr Verbindungsionen, ein Informationsspeicherungsmedium, das eine Mehrzahl von Befehlen speichert, und ein Tandem-Massenspektrometer-System zum Analysieren von zwei oder mehr Verbindungsionen mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, ein Informationsspeicherungsmedium gemäß Anspruch 15 und ein Tandem-Massenspektrometer-System gemäß Anspruch 21 gelöst.
Die vorliegende Erfindung stellt Systeme und Verfahren zum Analysieren von Verbindungsionen, die sich aus koeluierenden Vorläuferverbindungen ergeben, bereit. Die Analyse findet während eines Zyklus eines Tandem-Massenspektrometer-Systems mit einer Stoßzelle statt. Aspekte der vorliegenden Erfindung ermöglichen es, dass unter Verwendung unterschiedlicher Stoßenergien Daten für alle interessierenden Ionen gesammelt werden, ohne dass die Stoßenergie variiert werden muss, während ein Ion untersucht wird. Gemäß einem Aspekt schaltet das Tandem-Massenspektrometer-System schnell vom Analysieren eines Verbindungsions zum Analysieren eines anderen Verbindungsions und von einer Stoßzellenergie auf eine andere um. Das schnelle Umschalten ermöglicht komplexe Abtastmuster. In einem Aspekt nutzen unterschiedliche Sätze von Analyseteilzyklen unterschiedliche Stoßzellenenergien und unterschiedliche Teilzyklen innerhalb eines Satzes, um unterschiedliche Verbindungsionen zu analysieren. So wird eine verbesserte Abdeckung des Ionensignals der koeluierenden Verbindungen gewonnen, und zur Analyse werden unterschiedliche Stoßzellenenergien verwendet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein computerimplementiertes Verfahren zum Analysieren von Verbindungsionen, die sich aus koeluierenden Vorläuferverbindungen ergeben, bereitgestellt. Das Verfahren umfasst in der Regel ein Analysieren der Verbindungsionen während einer Mehrzahl von Sätzen von Analyseteilzyklen. Jedes der Verbindungsionen kann während eines Teilzyklussatzes analysiert werden, und jeder Teilzyklus eines Satzes kann ein anderes Verbindungsion analysieren. Die Teilzyklen eines Satzes finden zeitlich aufeinanderfolgend statt, und jeder Teilzyklus verwendet eine feste Stoßzellenenergie (die sich von der Stoßzellenenergie, die in anderen Teilzyklen verwendet wird, unterscheiden kann oder nicht). Das Verfahren weist in der Regel auch einen Teilzyklus, der unter Verwendung einer ersten Stoßzellenenergie ein erstes Verbindungsion analysiert, und einen weiteren Teilzyklus eines anderen Satzes, der ebenfalls das erste Verbindungsion analysiert, jedoch eine zweite und andere Stoßzellenenergie verwendet, auf.
In einem Aspekt werden die Verbindungsionen in unterschiedlichen Reihenfolgen für unterschiedliche Sätze analysiert. Die Anzahl von Verbindungsionen kann gleich der Anzahl von koeluierenden Vorläuferverbindungen sein, und die Anzahl von Teilzyklen in einem Satz kann gleich der Anzahl von Verbindungsionen sein. In weiteren Aspekten unterscheiden sich die Stoßzellenenergien der Teilzyklen eines Satzes, und es unterscheiden sich die Stoßzellenenergien von Teilzyklen, die dieselbe Verbindung analysieren. Bei einem Ausführungsbeispiel vergrößern oder verringern sich die Stoßzellenenergien der Teilzyklen, die dasselbe Verbindungsion analysieren, aufeinanderfolgend für. jeden Satz. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel verwenden einige oder alle der Teilzyklen, die dieselbe Verbindung analysieren, unterschiedliche Stoßzellenenergien. Es kann sich auch die Dauer der Teilzyklen unterscheiden.
Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren auch ein Bestimmen der Anzahl von interessierenden koeluierenden Vorläuferverbindungen; ein Bestimmen einer geeigneten Anzahl von Stoßenergien für jede interessierende koeluierende Vorläuferverbindung; und ein Einstellen der zu analysierenden Verbindungsionen für jeden Teilzyklus jedes Satzes und der Anzahl von Übergängen und der Stoßenergie jedes Teilzyklus. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Tandem-Massenspektrometer-System ein Quadrupol-Flugzeit-Spektrometer. In einem Aspekt ist eine Dauer jedes Teilzyklus durch eine spezifizierte Anzahl von Übergängen vorgegeben. Die Anzahl von Übergängen für jeden Teilzyklus kann gleich sein oder variieren, und die Gesamtanzahl von Übergängen während eines Zyklus kann für jedes Verbindungsion gleich sein.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Tandem-Massenspektrometer-System zum Analysieren von Verbindungsionen, die sich aus koeluierenden Vorläuferverbindungen ergeben, bereitgestellt. Das Tandem-Massenspektrometer-System umfasst ein Steuersystem und ein Tandem-Massenspektrometer mit einem ersten Massenanalysator, einer Stoßzelle und einem zweiten Massenanalysator. Das Steuersystem umfasst eine Logik zum Bestimmen von Parametern für einen Zyklus. Die Parameter umfassen eine Anzahl von Sätzen von Analyseteilzyklen, eine Anzahl von Teilzyklen für jeden Satz, ein für jeden Teilzyklus zu analysierendes Verbindungsion, eine Anzahl von Übergängen für jeden Teilzyklus und/oder die Stoßzellenenergie für jeden Teilzyklus. Das Steuersystem umfasst auch eine Logik zum Liefern von Steuersignalen an das Tandem-Massenspektrometer auf der Basis der Parameter, wobei die Signale die Analyse der Verbindungsionen steuern. Die Parameter können, wie es hierin beschrieben ist, komplexe Abtastmuster beschreiben.
Die Steuersystemlogik kann in das Massenspektrometer eingebettet sein oder kann sich außerhalb des Massenspektrometers, z. B. in einem eigenständigen Computersystem oder anderen System oder in einer Vorrichtung, die Verarbeitungsfähigkeiten umfasst, befinden. In weiteren Aspekten umfasst die Logik einen Digitalsignalprozessor, und/oder die Logik umfasst einen Prozessor, der ein Betriebssystem betätigt. Die Logik kann Teil einer einzigen integrierten Schaltung oder mehrerer Schaltungen sein.
Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Steuersystem ferner eine Speichervorrichtung mit einem Speicherschlitz für jedes Verbindungsion, das während eines Zyklus analy siert wird. Der Schlitz fasst Massenspektrumsdaten für ein bestimmtes Verbindungsion. In einem Aspekt umfasst das Steuersystem auch eine Datenerfassungsschaltung, wobei nach jedem Teilzyklus Daten von der Datenerfassungsschaltung an den Speicherschlitz übertragen werden, der dem während dieses Teilzyklus analysierten Verbindungsion zugeordnet ist. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst ein zweiter Massenanalysator einen Flugzeitanalysator. In einem Aspekt ist ein erster Massenanalysator in der Lage, innerhalb von etwa 10 Millisekunden oder weniger von einem Analysieren eines Verbindungsions zu einem weiteren Verbindungsion umgeschaltet zu werden.
Eine Bezugnahme auf die verbleibenden Abschnitte der Beschreibung einschließlich der Zeichnungen und Patentansprüche macht weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung greifbar. Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sowie die Struktur und der Betrieb verschiedener Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend ausführlich mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen geben gleiche Bezugszeichen identische Elemente oder Elemente mit ähnlicher Funktionsweise an.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Tandem-Massenspektrometer-System gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 einen MS/MS-Zyklus zum Analysieren von drei koeluierenden Verbindungen (A, B und C);
3 einen weiteren MS/MS-Zyklus zum Analysieren von drei koeluierenden Verbindungen (A, B und C);
4 ein Verfahren zum Analysieren von koeluierenden Verbindungen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 einen MS/MS-Zyklus mit Teilzyklussätzen, deren feste Stoßenergien sich unterscheiden, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6 einen MS/MS-Zyklus mit Teilzyklussätzen, deren feste Stoßenergien sich unterscheiden, und deren Anzahl von Übergängen von Teilzyklen in einem Satz sich unterscheidet, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7 einen MS/MS-Zyklus mit Teilzyklussätzen, deren feste Stoßenergien sich unterscheiden, und deren Anzahl von Übergängen für Teilzyklen, die ein spezifisches Verbindungsion analysieren, sich von Satz zu Satz unterscheidet, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
8 einen MS/MS-Zyklus mit Teilzyklussätzen, von denen einige feste Stoßenergien aufweisen, die sich unterscheiden, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
9 einen MS/MS-Zyklus mit Teilzyklussätzen, deren feste Stoßenergien sich unterscheiden, und bei denen sich die Reihenfolge einer Analyse der Verbindungsionen in den Sätzen unterscheidet, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
10A ein Steuersystem eines Tandem-Massenspektrometer-Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
10B ein Datenflussdiagramm in einer Logik in dem Steuersystem eines Tandem-Massenspektrometer-Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
11 ein Verfahren zum Analysieren von koeluierenden Verbindungen unter Verwendung eines Steuersystems eines Tandem-Massenspektrometer-Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die vorliegende Erfindung stellt Systeme und Verfahren zum Optimieren der Analyse von koeluierenden Vorläuferverbindungen während eines Analysezyklus eines Tandem-Massenspektrometer-Systems bereit. Beispielsweise stellt die vorliegende Erfindung in unterschiedlichen Aspekten Folgendes bereit: sehr schnelles Umschalten zwischen unterschiedlichen MS/MS-Analysen (Verläuferionen) während eines Zyklus; komplexe Abtastmuster über eine chromatographische Spitze hinweg unter Verwendung der schnellen Umschaltfähigkeiten; und Sammeln von Daten für sämtliche interessierenden Verbindungsionen bei unterschiedlichen Stoßenergien, jedoch ohne dass die Stoßenergie variiert werden muss, während ein Verbindungsion untersucht wird. Ein Fachmann auf dem Gebiet wird erkennen, dass Ausführungsbeispiele der Erfindung auf unterschiedliche Typen von Tandemspektrometern angewendet werden können.
1 zeigt ein Tandem-Massenspektrometer-System 100, das ein Steuersystem 170 umfasst oder mit demselben gekoppelt ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Verbindungsionen (Vorläuferinnen) 102 werden zur Analyse bereitgestellt, also z. B. durch eine Elektrosprayionisationsdüse (ESI-Düse) oder eine andere Ioneneinbringvorrichtung eingebracht. Zu einem beliebigen Zeitpunkt wird ein Fokussierelement 110 eines Massenanalysators MS-1 konfiguriert, um Ionen einer spezifischen Masse, wie z. B. Verbindungsionen 105, herauszufiltern, und zuzulassen, dass die gefilterten Verbindungsionen 105 in eine Fragmentierungsregion wie z. B. eine Stoßzelle 130 eintreten.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Stoßzelle 130 wirksam, indem sie die Verbindungsionen 105 durch eine Region sendet, die ein Hintergrundgas, in der Regel ein Inertgas, enthält, das bewirkt, dass sich die Verbindungsionen 105 in kleinere Ionen (Fragmentionen) 108 zerlegen, was ein Prozess ist, der auf dem Fachgebiet als stoßinduzierte Dissoziation (CID = collision-induced dissociation) bekannt ist. Bei anderen Ausführungsbeispielen können andere Stoßzellentypen wie z. B. Photoionisation, Oberflächenionisation oder Elektronenstoß zur Verwendung kommen. Die Stoßzelle 130 kann eine Energieeinstellung aufweisen, die der kinetischen Energie des Verbindungsions 105 entspricht. Die kinetische Energie kann durch Variieren einer Spannung, eines Druckgradienten oder anderer geeigneter Umgebungseinstellungen gesteuert werden. Eine Stoßzellenenergie kann auch durch den Druck des Hintergrundgases variiert werden.
Die Stoßzelle 130 kann auch die Fragmentionen 108 in einen zweiten Massenanalysator MS-2 fokussieren. MS-2 ist konfiguriert, um die interessierenden Fragmentionen herauszufiltern, so dass sie durch einen Detektor 140 erfasst werden können. Wenn der Massenanalysator MS-1 mit dem Analysieren eines neuen Verbindungsions beginnt, wird die Einstellung für MS-1 verändert, z. B. durch einen Wechsel zu dem Masse-Ladungs-Verhältnis (m/z-Verhältnis) des neuen zu filternden Verbindungsions. Die Reihenfolge der gemessenen Verbindungsionen wird als Abtastmuster bezeichnet. Hierin kann ein Verbindungsion auch als ein Vorläuferion bezeichnet werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst der MS-2 einen Flugzeitanalysator (TOF-Analysator; TOF = time of flight). Der MS-2 kann alternativ eine Magnetsektorvorrichtung, ein Quadrupol-Massenfilter oder eine andere derartige Einrichtung zum Erhalten eines Massenspektrums umfassen, derart, dass der Betrieb schnell genug ist, um eine ausreichend schnelle Abtastung zu ermöglichen. Bei einem Tandem-Massenspektrometer umfassen der MS-1 und die Stoßzelle in der Regel einen oder mehrere Quadrupole (wie z. B. in einem QqTOF), es können jedoch auch ein beliebiger anderer Multipol oder andere geeignete Vorrichtungen verwendet werden. Zum Beispiel können einige Ausführungsbeispiele von Stoßzellen Ringstapel oder andere Vorrichtungen umfassen, um Ionen bei dem Vorliegen eines Stoßgases einzugrenzen und zu übertragen. Die Stoßzelle kann auch lediglich in einem Nur-HF-Modus betrieben werden, der lediglich ein AC-Potential einsetzt, das in der Regel mit einem „q" in Kleinbuchstaben bezeichnet ist.
Es ist ein Steuersystem 170 bereitgestellt, um einen Gesamtbetrieb der Massenspektrometervorrichtung 100 zu steuern, einschließlich automatischer Abstimmoperationen wie z. B. eines Steuerns des Fokussierelements 110, der Energie der Stoßzelle 130 und eines Steuerns des Betriebs des Detektors 140. Beispielsweise stellt das Steuersystem 170 in einem Aspekt automatisch Instrumentsteuerparameter, z. B. m/z-Einstellungen, ein. Das Steuersystem 170 führt eine Steuerlogik durch, die es ermöglicht, dass das System 170 Benutzereingaben empfängt und Steuersignale an verschiedene Systemkomponenten liefert. In gewissen Aspekten steuert das Steuersystem 170 das Abtastmuster der Verbindungsionen 105.
In gewissen Aspekten umfasst das Steuersystem 170 ein eigenständiges Computersystem und/oder ein Modul mit integrierter Intelligenz wie z. B. einen Mikroprozessor und eine zugeordnete Schnittstellenschaltungsanordnung zum schnittstellenmäßigen Verbinden mit den verschiedenen Systemen und Komponenten der Massenspektrometervorrichtung 100, wie es für einen Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich ist. Beispielsweise umfasst das Steuersystem 170 in einem Aspekt eine Schnittstellenschaltungsanordnung zum Liefern von Steuersignalen an die unterschiedlichen Massenanalysatoren und an die Stoßzelle 130 zum Einstellen ihrer Energie. Das Steuersystem 170 umfasst in der Regel auch eine Schaltungs anordnung zum Empfangen von Daten von dem Massenspektrometersystem 100. Das Computersystem (und/oder das Datenerzeugungssystem) kann ein computerlesbares Medium wie z. B. einen Festplattenspeicher oder eine Vorrichtung, die ein tragbares computerlesbares Medium liest, wie z. B. eine CD- oder DVD-Lesevorrichtung, umfassen, die konfiguriert ist, um verschiedene Computercodeausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zu speichern. Das Speichersystem 170 kann konfiguriert sein, um den Computercode ablaufen zu lassen, um verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung auszuführen. Auch wenn das Steuersystem 170 und das Massenspektrometersystem 100 als diskrete Systeme gezeigt sind, können diese Systeme auch ein integriertes System sein.
Wie im Vorhergehenden erwähnt, wird bei einem Ausführungsbeispiel ein QqTOF verwendet, um Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung durchzuführen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der MS-2 des Massenspektrometriesystems 100 ein TOF-Massenanalysator. Zum Zweck der Veranschaulichung wird in der nachfolgenden Erörterung ein QqTOF-System verwendet. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass Aspekte der vorliegenden Erfindung sich auch auf andere MS/MS-Spektrometriesysteme anwenden lassen.
Bei einer Verwendung für einen MS-2 unterscheidet ein TOF-Spektrometer unter unterschiedlichen Fragmentionen 108, basierend auf Unterschieden in der Zeit, die Fragmentionen benötigen, um sich von einem Ausgangspunkt zu dem Detektor 140 zu bewegen. Ionen mit einer größeren Masse treffen später ein als Ionen mit einer kleineren Masse. Die Ionen werden für eine kurze Zeitdauer mit einem festen elektrischen Feld beschleunigt, wodurch ein Ionenpuls erzeugt wird. Für jeden Puls zeichnet der Detektor ein entsprechendes Spektrum auf, das als Übergang (Transiente) bezeichnet wird. In der Regel werden zum Erzeugen eines Massenspektrums viele Übergänge aufsummiert.
Somit wird während eines Analyseteilzyklus eines einzigen QqTOF-Zyklus ein spezifisches Verbindungsion (Vorläuferion), wie z. B. Typ A, durch den MS-1 ausgewählt. Die Verbindungsionen A bewegen sich anschließend in die Stoßzelle 130. In der Stoßzelle werden aus den Verbindungsionen A Fragmentionen erzeugt. Die Fragmentionen werden anschließend zur Erzeugung eines Fragmentionenstrahls mit einer gleichbleibenden Rate in den TOF-Analysator bewegt. Ein Pulser legt ein elektrisches Feld mit einer eingestellten Frequenz von z. B. mehreren kHz an, das Pulse von Fragmentionen beschleunigt, die jeweils als ein Übergang erfasst werden. Es sei darauf hingewiesen, dass eine Referenz des Verbindungsions A mehreren Ionen der Verbindung A entspricht.
Zur Veranschaulichung sei angenommen, dass drei Verbindungen A, B und C während einer einzigen Spitze mit einem Elutionsfenster von drei Sekunden aus einem Chromatographen koeluieren. Ein einziger MS/MS-Analysezyklus, der dieses Elutionsfenster umfasst, wird verwendet, um die Verbindungsionen A, B und C zu analysieren. Somit wird zur Durchführung einer MS/MS-Analyse von A, B und C über das Elutionsfenster von drei Sekunden hinweg im Durchschnitt lediglich eine Sekunde benötigt, um jedes der Ionen zu analysieren. Die sich aus diesem Elutionsfenster ergebenen Ionen ergeben ein „Ionensignal", das durch die Massenanalysatoren analysiert wird. Die verbleibende Beschreibung erörtert die Erfindung hinsichtlich 3 Vorläufern, es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die beschriebenen Ausführungsbeispiele und Mittel auch auf ein Analysieren von 2, 3 oder mehr Verbindungen anwendbar sind.
2 veranschaulicht ein Abtastmuster eines Analysezyklus 200, der ein Elutionsfenster von drei Sekunden abdeckt, mit drei koeluierenden Verbindungen (A, B, C). Der MS/MS-Zyklus 200 wird in drei Übergangsakkumulationsteilzyklen 201, 202 und 203 unterteilt. Und es werden pro Sekunde 10000 Übergänge aufgefangen. Jeder Teilzyklus analysiert ein anderes Verbindungsion, wie es durch eine Spalte „Verbindungsion" veranschaulicht ist. In der Regel wird der MS/MS-Zyklus 200 bei einer gleichbleibenden Stoßzellenenergie durchgeführt.
Um eine Abdeckung des Ionensignals zu verbessern, wird das im Vorhergehenden beschriebene Beispiel oft unter Verwendung eines anderen Abtastmusters geändert. 3 zeigt einen MS/MS-Zyklus 300 mit einer verbesserten Abdeckung des Ionensignals im Vergleich zu dem MS/MS-Zyklus 200. Die Abdeckung ist besser, da jedes Vorläuferion an mehr als einem Teil des Ionensignals getestet wird. Die Anzahl von Übergängen pro bestimmten Teilzyklus hat in der Regel einen praktisch niedrigeren Grenzwert gezeigt. Derzeit verfügbare QqTOF-Systeme sind beschränkt in Bezug darauf, wie schnell sie von einem Teilzyklus auf einen anderen umschalten können, da die Zeit, die benötigt wird, um den ersten Massenanalysator von dem Filtern eines Ions auf ein anderes Ion umzuschalten, beträchtlich ist. Somit war die Anzahl von Teilzyklen bislang limitiert, und komplexe Abtastmuster sind nicht untersucht worden, was eine noch bessere Abdeckung des Ionensignals bislang verhindert hat.
Hin und wieder werden zusätzliche Informationen benötigt. Zum Beispiel kann eine Verwendung einer Reihe von Stoßzellenenergien während eines Teilzyklus mehr Informationen bereitstellen. Ein Variieren der Stoßenergie ist besonders dann zu empfehlen, wenn unbekannte Verbindungen, bei denen die ideale Stoßenergie nicht bekannt ist, analysiert werden. Ein Variieren der Stoßenergien liefert auch eine niedrigere Obergrenze bezüglich der Anzahl von Teilzyklen. Da während eines einzigen Teilzyklus die gesamte Bandbreite anwendbarer Stoßzellenenergien verwendet wird, muss ein einzelner Teilzyklus eine minimale Anzahl von Übergängen aufweisen, um jede Stoßzellenenergie zu untersuchen. Somit bestehen, da eine Spezies (Verbindungsion) vollständig gänzlich untersucht wird, bevor die nächste Spezies untersucht wird, lange, zusammenhängende Zeitperioden des Elutionsfensters, die nicht auf ein bestimmtes Verbindungsion abgetastet werden. Diese mangelhafte Abdeckung führt zu statistisch minderwertigen Daten.
Zum Beispiel könnte, angesichts des Erfordernisses relativ langer Teilzyklen bei einer Untersuchung mehrerer Stoßzellenenergien, der Moment, in dem eine bestimmte Verbindung in ausreichend hoher Häufigkeit in dem Massenspektrum vorliegt, verpasst werden. Somit kann ein vollständiges Untersuchen einer Spezies, bevor die nächste Spezies untersucht wird, zu der Möglichkeit führen, dass, während die Spezies A gering und die Spezies B gehäuft war, A mit variierenden Stoßenergien abgetastet wurde, bis die Spezies B verschwunden war. Derartige Abtastmuster würden zu einem Empfindlichkeitsverlust beim sorgfältigen Auswerten dieser bestimmten Verbindungen führen.
Mit verbesserten QqTOF-Systemen, die eine Mehrkanalschnellabtastung ermöglichen, können jedoch die Chancen, eine Verbindung zu „erwischen", wenn sie sich in der Nähe eines Scheitelwerts oder auf demselben befindet, vergrößert werden. Beispielsweise können, aufgrund der erhöhten Empfindlichkeit und der erhöhten Geschwindigkeit von neuen QTOF-Systemen von Agilent, anspruchsvolle Abtastmuster, die z. B. mit dem neuen HPLC-Chip-Würfel von Agilent erzeugt werden, über eine schmale chromatographische Spitze (z. B. von einer Breite von 2 bis 3 Sekunden) hinweg gehandhabt werden. Zum Beispiel bietet ein Umschalten der Spezies statt der Stoßenergie eine weit aus größere Flexibilität. Bei einem Ausführungsbeispiel werden derart komplexe Abtastmuster durch eine sehr schnelle, DSP-basierte Abtastmaschine ermöglicht, die es erlaubt, dass nicht nur zwischen Parametern, z. B. Spannungen zum Einstellen der Stoßenergie in der Stoßzelle während der Übergangsakkumulation, sondern auch zwischen den in dem MS/MS zu untersuchenden Verbindungsionen umgeschaltet werden kann.
4 veranschaulicht ein Analyseverfahren 400, das ein komplexes Abtastmuster umfasst, gemäß einem Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung. In einem Schritt 401 wird das Verbindungsion A bei einer ersten Stoßenergie analysiert. In einem Schritt 402 wird das Verbindungsion B bei einer ersten Stoßenergie analysiert. In einem Schritt 403 wird das Verbindungsion C bei einer ersten Stoßenergie analysiert. Jeder dieser Schritte ist ein anderer Teilzyklus. Zusammen ergeben diese Schritte einen Satz von Teilzyklen.
5 zeigt einen exemplarischen MS/MS-Zyklus 500 mit einem Abtastmuster gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein Teilzyklus 501 entspricht Schritt 401; ein Teilzyklus 502 entspricht Schritt 402; und ein Teilzyklus 503 entspricht Schritt 403. Somit ergeben die Teilzyklen 501-503 einen ersten Satz von Teilzyklen. In 5 sind die jeweiligen Stoßzellenenergien CE₁(A), CE₁(B) und CE₁(C) in der Spalte mit dem Titel „Feste Stoßenergie" eingetragen.
In einem gesonderten Satz von Zyklen werden die Verbindungsionen A, B und C ein zweites Mal in einem zweiten Satz von Teilzyklen analysiert. Um auf 4 zurückzukommen, wird in einem Schritt 411 das Verbindungsion A bei einer zweiten Stoßenergie, die sich von der, die in Schritt 401 verwendet wurde, unterscheiden kann, analysiert. In einem Schritt 412 wird das Verbindungsion B bei einer zweiten Stoßenergie, die sich ebenfalls von der ersten, in Schritt 402 verwendeten, unterscheiden kann, analysiert. In einem Schritt 413 wird das Verbindungsion C bei einer ersten Stoßenergie, die sich von der ersten in Schritt 403 verwendeten unterscheiden kann, analysiert. In einem Aspekt unterscheidet sich zumindest eine der Stoßenergien für ein spezifisches Verbindungsion von der Stoßzellenenergie des ersten Satzes.
Um auf 5 zurückzukommen, entspricht ein Teilzyklus 511 Schritt 411; ein Teilzyklus 512 entspricht Schritt 412; und ein Teilzyklus 513 entspricht Schritt 413. Somit bilden die Teilzyklen 511-513 den zweiten Satz von Teilzyklen. Bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet jeder Teilzyklus des zweiten Satzes eine andere Stoßzellenenergie als der entsprechende Teilzyklus des ersten Satzes. Zum Beispiel verwendet der Teilzyklus 511 CE₂(A), wohingegen der Teilzyklus 501 CE₁(A) verwendet. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann sich lediglich eine Stoßzellenenergie zwischen zwei Sätzen unterscheiden. Es können sich auch alle Stoßzellenenergien innerhalb eines Satzes von Teilzyklen, z. B. CE₁(A), CE₁(B) und CE₁(C), voneinander unterscheiden oder es können einige einander gleichen.
5 veranschaulicht zudem acht weitere Sätze von Teilzyklen, wobei der letzte (zehnte) Satz gezeigt ist. Jeder entsprechende Teilzyklus dieser Sätze verwendet eine andere Stoßzellenenergie. Auf diese Weise wird jedes Verbindungsion (A, B und C) bei zehn unterschiedlichen Stoßzellenenergien analysiert. Dieses komplexe Abtastmuster ermöglicht mehrere Stoßzellenenergien, wobei nach wie vor eine größtmögliche Abdeckung des Ionensignals vorgesehen ist. Zum Beispiel werden, auch wenn u. U. eine Messung des Verbindungsions A bei einer bestimmten Energie zu einem Zeitpunkt vorgenommen wird, zu dem die Häufigkeit von A niedrig ist, andere Messungen bei anderen Energien vorgenommen, wenn A häufiger ist. Somit ergeben sich aus der Analyse genauere Massenspektren.
Verbindungsionen, die in einem Satz analysiert werden, werden unter Umständen nicht in einem anderen Satz analysiert. Zum Beispiel werden u. U. sämtliche Verbindungsionen in einem Satz analysiert, während lediglich A und B in einem zweiten Satz analysiert werden. Zudem wird ein zusätzliches Verbindungsion u. U. lediglich einmal in einem Zyklus gemessen, z. B. für Kalibrierungszwecke. Zudem kann ein Satz mehr als einen Teilzyklus aufweisen, der dasselbe Verbindungsion analysiert, solange die gesamte Bandbreite von Stoßzellenenergien in diesem Satz nicht aufeinanderfolgend auf das Verbindungsion hin untersucht werden.
6 zeigt einen MS/MS-Zyklus 600 mit einem Abtastmuster gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Zyklus 600 unterscheidet sich die Anzahl von Übergängen zwischen den Teilzyklen eines Satzes. Beispielsweise analysiert ein Teilzyklus 601 500 Übergänge, und ein Teilzyklus 602 analysiert 2000 Übergänge. Dies kann erwünscht sein, wenn u. U. genauere Ergebnisse eines bestimmten Verbindungsions erwünscht sind. Wenn die relative Konzentration eines bestimmten Verbindungsions niedrig ist, kann es auch erwünscht sein, mehr Zeit auf das Verbindungsion, das in niedriger Häufigkeit vorliegt, zu verwenden (und mehr Übergänge aufzufangen). So kann z. B. ein einziger „Übergang" etwa 100.000·1 Nanosekunden = 100 Mikrosekunden dauern. Bei 500 Übergängen pro Spektrum betrüge die erforderliche Zeit für einen vollständigen Scan (Durchlauf) etwa 50 Millisekunden, und somit können 20 vollständige Spektren pro Sekunde akkumuliert werden. Bei 2000 Übergängen pro Spektrum können 5 vollständige Spektren pro Sekunde akkumuliert werden.
7 zeigt einen MS/MS-Zyklus 700 mit einem Abtastmuster gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Zyklus 700 unterscheidet sich ebenfalls die Anzahl von Übergängen zwischen den Teilzyklen eines Satzes. Bei dem Zyklus 700 unterscheidet sich jedoch die Anzahl von Übergängen für einen Teilzyklus, der A analysiert, bei einem Satz von der Anzahl von Übergängen für einen Teilzyklus eines anderen Satzes. Zum Beispiel analysiert ein Teilzyklus 701 eines ersten Satzes 500 Übergänge des Verbindungsions A. Ein Teilzyklus 711 eines zweiten Satzes analysiert 2000 Übergänge des Verbindungsions A. Dies kann erwünscht sein, wenn eine optimale Anzahl von Teilzyklen nicht bekannt ist. Es kann z. B. eine optimale Übergangszahl für einen Teilzyklus vorliegen, die die genauesten Ergebnisse liefert. Ist das Signal einer Ionenspezies hoch, werden weniger Übergänge benötigt, um ein gutes Signal/Rausch-Verhältnis (S/N-Verhältnis; S/N = signal to noise) zu erhalten. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Gesamtzahl von Übergängen während eines Zyklus für jedes Verbindungsion gleich.
8 zeigt einen MS/MS-Zyklus 800 mit einem Abtastmuster gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Zyklus 800 unterscheidet sich lediglich die für das Verbindungsion A verwendete Stoßzellenenergie zwischen dem ersten Satz und dem zweiten Satz. Dies zeigt sich in den Spalten „Feste Stoßenergie" von Teilzyklen 801 und 811, die die jeweiligen Werte CE₁(A) und CE₂(A) aufweisen. Wie gezeigt ist, haben Teilzyklen 802 und 812 dieselbe Stoßzellenenergie CE₁(B). Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Stoßzellenenergien für B und C in nachfolgenden Sätzen verändert. Dies ist in dem letzten Satz, in dem ein Zyklus 892 CE₅(B) und ein Zyklus 893 CE₂(C) aufweist, beispielhaft gezeigt. Somit wurde in diesem Fall B bei fünf unterschiedlichen Stoßzellenenergien analysiert, und C wurde bei zwei unterschiedlichen Stoßzellenenergien analysiert. Dies kann erwünscht sein, wenn bekannt ist, dass die ideale Stoßenergie für ein Verbindungsion in einem kleineren Bereich liegt als die für ein anderes und somit weniger Stoßzellenenergien für dieses Verbindungsion analysiert werden müssen.
9 zeigt einen MS/MS-Zyklus 900 mit einem Abtastmuster gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Zyklus 900 wird die Reihenfolge, in der die Verbindungsionen in einem Satz von Teilzyklen analysiert werden, variiert. Das resultierende Abtastmuster in dem Zyklus 900 ist (A, B, C, C, A, B, C, A, B, C, C, A). Dies kann erwünscht sein, wenn eine Häufigkeit eines bestimmten Verbindungsions bezüglich einer bestimmten Frequenz fluktuiert. Somit ist es möglich dass, wenn dieses Verbindungsion mit derselben Frequenz analysiert wird, die Analyse durchgehend durchgeführt wird, wenn die Häufigkeit stets auf einem Tiefpunkt ist. Bei einer Reihenfolge, die einen gewissen Zufallsgrad aufweist, hat die regelmäßige Fluktuationsfrequenz keine Auswirkung auf die Genauigkeit der Ergebnisse, da ein Verbindungsion nicht stets in demselben Teil der Fluktuation analysiert wird.
In gewissen Aspekten ist es ein Vorteil, die Stoßenergie zwischen lediglich zwei Teilzyklen umschalten zu müssen. Zum Beispiel analysieren beide Teilzyklen 903 und 911 den Vorläufer C. Da diese Teilzyklen direkt nacheinander stattfinden, muss lediglich die Stoßzellenenergie von einem Teilzyklus auf den anderen umgeschaltet werden. Diese Art des Stattfindens kann sich sogar in demselben Satz von Teilzyklen wie z. B. in dem letzten Satz ereignen. In gewissen Aspekten kann das Abtastmuster hochkomplex sein und es kann erforderlich sein, dass dasselbe auf die aktuelle Situation angepasst werden muss. Faktoren, die sich auf die Wahl eines Musters auswirken, umfassen die Signalstärke gegebener Ionen zu einem gegebenen Zeitpunkt und die Kenntnis eines sinnvollen Stoßenergiebereichs.
Ein Fachmann auf dem Gebiet erkennt, dass es auch andere Kombinationen der Anzahl von Übergängen, die pro Teilzyklus aufgenommen werden, der Reihenfolge der Verbindungsionen, die in einem Satz von Teilzyklen analysiert werden, der Anzahl von Teilzyklen in einem Satz und der Verteilung von Stoßenergien gibt, die möglich sind. In einem Aspekt ist die Anzahl der Teilzyklen in einem Satz von Teilzyklen gleich der Anzahl von zu analysierenden Vorläuferinnen, z. B. der Anzahl von koeluierenden Vorläuferverbindungen.
10A veranschaulicht ein Steuersystem 1000, das eine Schnittstelle mit einem Tandem-Massenspektrometer 1005 bildet, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Steuersystem 1000 kann dem Steuersystem 170 der 1 entsprechen. Bei diesem Ausführungsbeispiel enthält das Tandem-Massenspektrometer 1005 einen "eingebetteten" Prozessor 1010, der unter einem Betriebssystem (OS = operating system) wie z. B. Linux oder einem anderen OS laufen kann. Der Prozessor 1010 kommuniziert mit einem Digitalsignalprozessor (DSP) 1015, wobei auf beiden Kunden software abläuft. In einem Aspekt steuert diese Firmware sämtliche Funktionen der Massenspektrometerhardware. Ein handelsüblicher Personalcomputer (PC) 1020 wird verwendet, um über eine geeignete Schnittstelle wie z. B. ein LAN, eine Direktbusverbindung, eine drahtlose Verbindung usw., Befehle an das Massenspektrometer 1005 einzugeben, was durch eine spezialisierte Anwendungssoftware, die für diesen Zweck entworfen ist, durchgeführt werden kann.
Um ein schnelles Umschalten zu ermöglichen, richtet ein Benutzer über die PC-Anwendung einen „Auto"- oder „Ziel-" MS/MS-Zyklus ein und startet denselben. Diese Information wird über die Schnittstelle an den eingebetteten Prozessor 1010 gesendet, was der Firmware mitteilt, schnelle Umschaltzyklen zu starten. Eine schnelle MS/MS-Umschaltsteuerung der Massenspektrometerhardware wird durch den DSP 1015 durchgeführt, der über eine Hochgeschwindigkeitsschnittstelle wie z. B. die PCI-Schnittstelle (PCI = peripheral component interconnect = Peripheriekomponentenzwischenverbindung) mit dem eingebetteten Prozessor 1010 verbunden ist. Der DSP 1015 steuert das Massenspektrometer durch Senden von Signalen an eine Hauptplatine 1025. Die Hauptplatine 1025 kann eine Hochspannungsschaltungsanordnung für die Massenanalysatoren und die Stoßzelle sowie eine Datenerfassungsschaltungsanordnung zum Empfangen von Daten von einem Detektor des Massenspektrometers enthalten. Zum Beispiel umfasst sie in einem Aspekt eine Schaltungsanordnung, die Spannungen erzeugt, um die Stoßenergie des Strahls zu steuern und einzustellen. Sie sendet Befehle an einen Leistungsverstärker, die den Vierfachmassenanalysator des QTOF (erstes Massenfilter in einem QTOF) treiben. Eine „Erfassungskarte", die ein oder mehrere Erfassungselemente oder andere Detektorvorrichtungen umfasst, erfasst Ionen und erzeugt Spektren durch Aufsummieren von „Übergängen".
Für jeden schnellen Umschaltzyklus erzeugt die Firmware auf dem eingebetteten Prozessor 1010 ein vollständiges Paket von Parametern, die der DSP 1015 benötigt, um den schnellen MS/MS-Umschaltzyklus durchzuführen. Dieses Gesamtdatenpaket umfasst sämtliche Zyklusparameter, wie z. B. diejenigen aus den Zyklen 500-900, und sämtliche Hardwareparameter, die bei jedem Teilzyklus verändert werden müssen. Bei einem Ausführungsbeispiel liefert die Firmware sämtliche Zyklusdaten auf einmal an den DSP 1015. Da der DSP sämtliche Zyklusdaten auf einmal erhält, kann die Latenzzeit zwischen jedem Teilzyklus auf ein Minimum reduziert werden. Der Prozessor 1010 kann bei jedem Messschritt, z. B. Zyklus, Massenspektrumsdaten von dem DSP 1015 erhalten und die Ergebnisse über die Schnittstelle der PC-Anwendungssoftware zur Verfügung stellen. Die Endergebnisse werden auf einem Bildschirm angezeigt und/oder in einen Speicher gespeichert, z. B. in eine Datei, ohne dass ein Zyklus ausgelassen wird.
In einem „Ziel Modus gibt der Benutzer das spezifische zu verwendende Abtastmuster ein. In dem „Auto"-Modus wird ein Vorabscan durch das Massenspektrometer durchgeführt. In einem Aspekt analysiert das Massenspektrometer in diesem Vorabscan lediglich die Verbindungsionen von dem Chromatographen, verwendet jedoch nicht die Stoßzelle, um Fragmentionen zu erzeugen. Somit ist dies ein MS-Modus. Das Massenspektrometer wird als ein Tandem-Massenspektrometer verwendet, wenn durch einen zweiten Massenanalysator Fragmentionen analysiert werden, was als MS/MS-Modus bezeichnet wird. Die aus dem Vorabscan gewonnenen Informationen werden z. B. durch den eingebetteten Prozessor 1010 verwendet, um die Abtastmusterparameter zu erzeugen, die von dem DSP 1015 benötigt werden, um den schnellen MS/MS-Umschaltzyklus durchzuführen. Zum Beispiel teilt ein Vorabscan in gewissen Aspekten der Firmware mit, welche Ionen in der Probe vorliegen; basierend auf dieser Eingabe werden Entscheidungen getroffen, um jegliche weiteren Zyklen zu beeinflussen. Das Steuersystem 1000 ist auch in der Lage, „Echtzeit"-Signalverlaufsdaten anzuzeigen, wenn das Massenspektrometer 1005 zwischen dem MS-Modus und dem MS/MS-Modus umgeschaltet wird, wenn es in dem „Auto"-Modus läuft.
In dem „Auto"-Modus könnte eine Bestimmung bezüglich der Anzahl von interessierenden koeluierenden Vorläuferverbindungen; einer geeigneten Anzahl von Stoßenergien für jede interessierende koeluierende Vorläuferverbindung; der Anzahl von Sätzen, der Anzahl von Teilzyklen für jeden Satz, des pro Teilzyklus zu analysierenden Verbindungsions, der Anzahl von Übergängen pro Teilzyklus und/oder der Stoßzellenenergie pro Teilzyklus getroffen werden.
10B veranschaulicht die Funktionsweise des DSP 1015 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In einem Aspekt ist das System entworfen, um eine zweckgebundene Speichermenge, z. B. einen Speicherschlitz wie z. B. einen Schlitz 1040, für jedes Ion, das während eines MS/MS-Zyklus untersucht wird (eines für A, eines für B und eines für C), bereitzustellen. Nach dem MS/MS-Zyklus werden die Daten in sämtlichen individuellen Speicherschlitzen als individuelle Spektren an den Host-PC 1020 gesendet, oder der DSP 1015 kann sie unter Verwendung unterschiedlicher Algorithmen zusammenbündeln. Zum Beispiel umfasst in einem Aspekt ein Bündeln von Daten aus unterschiedlichen Speicherschlitzen ein gemeinsames Kopieren aller Speicherschlitze, die zu demselben Ion gehören. In einem weiteren Aspekt werden Daten für eine ausgewählte Gruppe von Ionen zusammengebündelt. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn die untersuchten Ionen zu derselben Verbindung gehören. Eine wichtige Implementierung eines derartigen Algorithmus ist es, sämtliche Speicherschlitze zusammen zu kopieren, die zu demselben Ion oder derselben Ionengruppe gehören. In gewissen Aspekten werden Daten auf individuelle Speicherschlitze, die nach Ion und angewendeter Stoßenergie sortiert sind, aufgeteilt. Dies ist nützlich, wenn lediglich wenige Ionen analysiert werden und ausreichend Speicherschlitze zur Verfügung stehen. Die Host-SW kann dann leichter die bestgeeignete Stoßenergie für jedes untersuchte Ion bestimmen. Der interne Speicher wird, wie es allgemein bekannt ist, zur Code- und Datenspeicherung verwendet.
11 veranschaulicht einen Prozessfluss 1100 des DSP 1015 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Zur Veranschaulichung werden die Schritte, die dem ersten und zweiten Satz des Zyklus 600 der 6 entsprechen, verwendet.
In einem Schritt 1101 empfängt der DSP ein Abtastmuster von dem eingebetteten Prozessor. In einem Schritt 1102 weist der DSP einen Speicherschlitz 1040 in einem DRAM 1030 für jedes zu analysierende Verbindungsion zu. Das DRAM 1030 kann eine beliebige geeignete Speichervorrichtung, die lesbar und beschreibbar ist, wie z. B. ein SDRAM oder ein Flash-Speicher, sein. In einem Schritt 1103 implementiert der DSP die Einstellungen für einen Teilzyklus, z. B. „500 Übergänge für Ion A unter Verwendung einer gegebenen festen Stoßenergie CE₁(A)" und startet anschließend den Übergangsakkumulationsteilzyklus. In einem Schritt 1104, nachdem der Scan für den Teilzyklus beendet ist, bewegt der DSP 1015 Daten von der Datenerfassungsplatine 1030 zu dem Ion-A-Schlitz des DRAM.
In einem Schritt 1105 wird jeweils die Implementierung der anderen Teilzyklen wie z. B. 602 und 603 und das Bewegen der resultierenden Daten in den Ion-B-Schlitz des DRAM und den Ion-C-Schlitz des DRAM durchgeführt. Demgemäß umfassen diese Schritte ein Durchführen der Einstellungen für „2000 Übergänge für Ion B unter Verwendung einer gegebenen festen Stoßenergie CE₁(B)" und ein anschließendes Starten eines Übergangsakkumulationsteilzyklus. Nachdem der Scan abgeschlossen ist, bewegt der DSP Daten von der Datenerfassungsplatine zu dem Ion-B-Schlitz des DRAM. Der DSP führt anschließend „500 Übergänge für C unter Verwendung einer gegebenen festen Stoßenergie CE₁(C)" durch und startet anschließend einen Übergangsakkumulationsteilzyklus. Nachdem dieser Scan abgeschlossen ist, bewegt der DSP Daten von der Datenerfassungsplatine 1030 an den Ion-C-Schlitz des DRAM.
In einem Schritt 1106 führt der DSP „500 Übergänge für A unter Verwendung einer gegebenen festen Stoßenergie CE₂(A)" durch und startet anschließend einen Übergangsakkumulationsteilzyklus. In einem Schritt 1107, nachdem der Scan abgeschlossen ist, bewegt der DSP 1015 Daten von der Datenerfassungsplatine 1030 und summiert diese Daten zu den sich bereits in dem Ion-A-Schlitz des DRAM befindlichen Daten. In einem Schritt 1108 wird die Durchführung der verbleibenden Teilzyklen vorgenommen, und die resultierenden Daten werden in den geeigneten Ionenschlitz des DRAM bewegt und zu den Daten summiert, die sich bereits in demselben befinden.
Steuersystemen wie z. B. den Systemen 170 und 800 kann ein Code zum Durchführen der hierin beschriebenen Verfahren und eine andere Steuerlogik bereitgestellt werden, und zwar unter Verwendung einer beliebigen Kommunikationseinrichtung wie z. B. einer Logik, z. B. über ein Computernetz, über eine Tastatur, eine Maus oder eine andere Eingabevorrichtung auf einem tragbaren Medium wie z. B. einer CD, DVD, Diskette, oder auf einem festverdrahteten Medium wie z. B. einem RAM, ROM, ASIC oder einer ähnlichen Vorrichtung.
Auch wenn die Erfindung anhand von Beispielen und anhand der spezifischen Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Im Gegenteil ist es beabsichtigt, verschiedene Modifizierungen und ähnliche Anordnungen, die Fachleuten auf dem Gebiet offensichtlich sind, abzudecken. Ein Fachmann auf dem Gebiet erkennt die vielen Arten, auf die die im Vorhergehenden genannten Verfahren und Systeme kombiniert werden können, um unterschiedliche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung herzustellen. Deshalb sollte dem Schutzbereich der angefügten Patentansprüche die weitestgefasste Interpretation zukommen, um sämtliche derartige Modifizierungen und ähnliche Anordnungen zu umfassen.

Claims

Verfahren zum Analysieren von zwei oder mehr Verbindungsionen (105; A, B, C) während eines Analysezyklus eines Tandem-Massenspektrometer-Systems (100), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Analysieren der Verbindungsionen (105; A, B, C) während einer Mehrzahl von Sätzen von Analyseteilzyklen, wobei jedes der Verbindungsionen (105; A, B, C) während jedem der Sätze von Teilzyklen analysiert wird, wobei die Teilzyklen eines Satzes zeitlich aufeinanderfolgend stattfinden und wobei jeder Teilzyklus eine feste Stoßzellenenergie (CE₁(A), CE₁(B), CE₁(C)) verwendet, wobei: ein erstes Verbindungsion (105; A, B, C) während eines Teilzyklus eines ersten Satzes von Teilzyklen unter Verwendung einer ersten Stoßzellenenergie (CE₁(A), CE₁(B), CE₁(C)) analysiert wird; und das erste Verbindungsion (105; A, B, C) während eines Teilzyklus eines zweiten Satzes von Teilzyklen unter Verwendung einer zweiten Stoßzellenenergie (CE₁(A), CE₁(B), CE₁(C)), die sich von der ersten Stoßzellenenergie (CE₁(A), CE₁(B), CE₁(C)) unterscheidet, analysiert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Verbindungsionen (105; A, B, C), die in den Teilzyklen des ersten Satzes von Teilzyklen analysiert werden, in einer anderen Reihenfolge in einem nachfolgenden Satz von Teilzyklen analysiert werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Anzahl von Verbindungsionen (105; A, B, C) gleich der Anzahl von koeluierenden Vorläuferverbindungen ist, und bei dem die Anzahl von Teilzyklen in einem Satz von Teil zyklen gleich der Anzahl von Verbindungsionen (105; A, B, C) ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Stoßzellenenergie (CE₁(A), CE₁(B), CE₁(C)) zumindest eines Teilzyklus in einem ersten Satz von Teilzyklen sich von den anderen Stoßzellenenergien (CE₁(A), CE₁(B), CE₁(C)) der anderen Teilzyklen des ersten Satzes unterscheidet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem eine Dauer eines Teilzyklus sich von der Dauer eines anderen Teilzyklus unterscheidet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, das ferner folgende Schritte aufweist: vor dem Analysieren, Bestimmen einer Anzahl von interessierenden koeluierenden Vorläuferverbindungen; Bestimmen einer geeigneten Anzahl von Stoßenergien (CE₁(A), CE₁(B), CE₁(C)) für jede interessierende koeluierende Vorläuferverbindung; und Einstellen der Anzahl von Übergängen und der Stoßenergie (CE₁(A), CE₁(B), CE₁(C)) jedes Teilzyklus.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die feste Stoßzellenenergie (CE₁(A), CE₁(B), CE₁(C)) zumindest eines Teilzyklus, der das erste Verbindungsion (105; A, B, C) analysiert, sich von den festen Stoßzellenenergien (CE₁(A), CE₁(B), CE₁(C)) der anderen Teilzyklen, die das erste Verbindungsion (105; A, B, C) analysieren, unterscheidet.
Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem die feste Stoßzellenenergie (CE₁(A), CE₁(B), CE₁(C)) zumindest eines Teilzyklus sich von den festen Stoßzellenenergien (CE₁(A), CE₁(B), CE₁(C)) der anderen Teilzyklen, die dasselbe Verbindungsion (105; A, B, C) analysieren, unterscheidet.
Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8, bei dem die Stoßzellenenergien (CE₁(A), CE₁(B), CE₁(C)) der Teilzyklen, die das erste Verbindungsion (105; A, B, C) analysieren, für jeden Satz sukzessive zu- oder abnehmen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem das Tandem-Massenspektrometer-System (100) ein Quadrupol-Flugzeit-Spektrometer umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 10, bei dem eine Dauer jedes Teilzyklus durch eine spezifizierte Anzahl von Übergängen bestimmt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 11, bei dem die Anzahl von Übergängen für jeden Teilzyklus gleich ist.
Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, bei dem die Anzahl von Übergängen für die Teilzyklen eines Satzes von Teilzyklen variiert.
Verfahren gemäß Anspruch 13, bei dem die Gesamtzahl von Übergängen, die während eines Zyklus analysiert werden, für jedes Verbindungsion (105; A, B, C) gleich sein kann.
Informationsspeicherungsmedium, das eine Mehrzahl von Befehlen speichert, die angepasst sind, um eine Informationsverarbeitungsvorrichtung anzuleiten, Steuersignale an ein Tandem-Massenspektrometer (1005) zu liefern, um eine Operation zum Analysieren von zwei oder mehr Verbindungsionen (105; A, B, C) während eines Analysezyklus des Tandem-Massenspektrometer-Systems (100) durchzuführen, wobei die Operation folgende Schritte aufweist: Analysieren der Verbindungsionen (105; A, B, C) während einer Mehrzahl von Sätzen von Analyseteilzyklen, wobei jedes der Verbindungsionen (105; A, B, C) während jedem der Sätze von Teilzyklen analysiert wird, wobei die Teilzyklen eines Satzes zeitlich aufeinanderfolgend stattfinden und wobei jeder Teilzyklus eine feste Stoßzellenenergie (CE₁(A), CE₁(B), CE₁(C)) verwendet, wobei: ein erstes Verbindungsion (105; A, B, C) während eines Teilzyklus eines ersten Satzes unter Verwendung einer ersten Stoßzellenenergie (CE₁(A), CE₁(B), CE₁(C)) analysiert wird; und das erste Verbindungsion (105; A, B, C) während eines Teilzyklus eines zweiten Satzes von Teilzyklen unter Verwendung einer zweiten Stoßzellenenergie (CE₁(A), CE₁(B), CE₁(C)), die sich von der ersten Stoßzellenenergie (CE₁(A), CE₁(B), CE₁(C)) unterscheidet, analysiert wird.
Informationsspeicherungsmedium gemäß Anspruch 15, bei dem die Verbindungsionen (105; A, B, C), die in den Teilzyklen des ersten Satzes analysiert werden, in einer anderen Reihenfolge in den Teilzyklen des nachfolgenden Satzes analysiert werden.
Informationsspeicherungsmedium gemäß Anspruch 15 oder 16, bei dem die Stoßzellenenergie (CE₁(A), CE₁(B), CE₁(C)) zumindest eines Teilzyklus in einem ersten Satz von Teilzyklen sich von den anderen Stoßzellenenergien (CE₁(A), CE₁(B), CE₁(C)) der anderen Teilzyklen des ersten Satzes unterscheidet.
Informationsspeicherungsmedium gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, bei dem eine Dauer eines Teilzyklus sich von der Dauer eines anderen Teilzyklus unterscheidet.
Informationsspeicherungsmedium gemäß einem der Ansprüche 15 bis 18, das ferner folgende Merkmale aufweist: vor dem Analysieren, Bestimmen einer Anzahl von interessierenden koeluierenden Vorläuferverbindungen; Bestimmen einer geeigneten Anzahl von Stoßenergien für jede interessierende Vorläuferverbindung; und Einstellen der Anzahl von Übergängen und der Stoßenergie für jeden Teilzyklus.
Informationsspeicherungsmedium gemäß einem der Ansprüche 15 bis 19, bei dem die feste Stoßzellenenergie (CE₁(A), CE₁(B), CE₁(C)) zumindest eines Teilzyklus, der das erste Verbindungsion (105; A, B, C) analysiert, sich von den festen Stoßzellenenergien (CE₁(A), CE₁(B), CE₁(C)) der anderen Teilzyklen, die das erste Verbindungsion (105; A, B, C) analysieren, unterscheidet.
Tandem-Massenspektrometer-System (100) zum Analysieren von zwei oder mehr Verbindungsionen (105; A, B, C) während eines Analysezyklus, wobei das System folgende Merkmale aufweist: ein Tandem-Massenspektrometer (1005), das einen ersten Massenanalysator, eine Stoßzelle und einen zweiten Massenanalysator umfasst; und ein Steuersystem, das folgende Merkmale umfasst: einen Prozessor zum Bestimmen von Parametern für einen Zyklus des Tandem-Massenspektrometers (1005), wobei die Parameter eine Anzahl von Sät zen von Analyseteilzyklen, eine Anzahl von Teilzyklen für jeden Satz, ein zu analysierendes Verbindungsion (105; A, B, C) für jeden Teilzyklus, eine Anzahl von Übergängen für jeden Teilzyklus und die Stoßzellenenergie (CE₁(A), CE₁(B), CE₁(C)) für jeden Teilzyklus umfassen; und eine Steuerung zum Liefern von Steuersignalen an das Tandem-Massenspektrometer (1005) basierend auf den Parametern, wobei die Signale die Analyse der Verbindungsionen (105; A, B, C) steuern, wobei die Steuersignale das Massenspektrometer dahingehend steuern, jedes der Verbindungsionen (105; A, B, C) während jedem der Sätze von Teilzyklen zu analysieren, wobei die Teilzyklen eines Satzes zeitlich aufeinanderfolgend stattfinden und jeder Teilzyklus eine feste Stoßzellenenergie (CE₁(A), CE₁(B), CE₁(C)) verwendet und wobei: ein erstes Verbindungsion (105; A, B, C) während eines Teilzyklus eines ersten Satzes unter Verwendung einer ersten Stoßzellenenergie (CE₁(A), CE₁(B), CE₁(C)) analysiert wird; und das erste Verbindungsion (105; A, B, C) während eines Teilzyklus eines zweiten Satzes unter Verwendung einer zweiten Stoßzellenenergie (CE₁(A), CE₁(B), CE₁(C)), die sich von der ersten Stoßzellenenergie (CE₁(A), CE₁(B), CE₁(C)) unterscheidet, analysiert wird.
Tandem-Massenspektrometer-System (100) gemäß Anspruch 21, bei dem der Prozessor und die Steuerung in das Massenspektrometer integriert sind.
Tandem-Massenspektrometer-System (100) gemäß Anspruch 21 oder 22, bei dem die Steuerung einen Digitalsignalprozessor umfasst.
Tandem-Massenspektrometer-System (100) gemäß einem der Ansprüche 21 bis 23, bei dem der Prozessor ein Betriebssystem betätigt.
Tandem-Massenspektrometer-System (100) gemäß einem der Ansprüche 21 bis 24, bei dem der Prozessor und die Steuerung Teil derselben integrierten Schaltung sind.
Tandem-Massenspektrometer-System (100) gemäß einem der Ansprüche 21 bis 25, bei dem sämtliche Parameter für einen Zyklus von dem Prozessor an die Steuerung gesendet werden, bevor die Analyse des Zyklus beginnt.
Tandem-Massenspektrometer-System (100) gemäß einem der Ansprüche 21 bis 26, bei dem das Steuersystem ferner eine Speichervorrichtung umfasst, die einen Speicherschlitz für jedes Verbindungsion (105; A, B, C), das während eines Zyklus analysiert wird, aufweist, wobei ein Schlitz Massenspektrumsdaten für ein bestimmtes Verbindungsion (105; A, B, C) fasst.
Tandem-Massenspektrometer-System (100) gemäß Anspruch 27, bei dem das Steuersystem ferner eine Datenerfassungsschaltung umfasst, wobei die Steuerung nach jedem Teilzyklus Daten von der Datenerfassungsschaltung an den Speicherschlitz überträgt, der für das während dieses Teilzyklus analysierte Verbindungsion (105; A, B, C) zugeordnet ist.
Tandem-Massenspektrometer-System (100) gemäß einem der Ansprüche 21 bis 28, bei dem der zweite Massenanalysator ein Flugzeitanalysator ist.
Tandem-Massenspektrometer-System (100) gemäß Anspruch 29, bei dem der erste Massenanalysator in der Lage ist, innerhalb von etwa 10 Millisekunden oder weniger von einem Analysieren eines Verbindungsions (105; A, B, C) zu einem anderen Verbindungsion (105; A, B, C) umgeschaltet zu werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 30, bei dem sich die zwei oder mehr Verbindungsionen (105; A, B, C) aus koeluierenden Vorläuferverbindungen ergeben.
System gemäß einem der Ansprüche 27 bis 31, bei dem Ionen basierend auf dem Ionentyp oder der verwendeten Stoßenergie oder aufgrund dessen, ob die Ionen aufeinander bezogen sind, in Speicherschlitze gebündelt werden.