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Querbezug auf verwandte Anmeldung
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und den Nutzen der
britischen Patentanmeldung Nr. 1404195.8 , eingereicht am 10. März 2014, und der
Europäischen Patentanmeldung Nr. 14158643.8 , eingereicht am 10. März 2014. Die gesamten Inhalte dieser Anmeldungen werden hier durch Bezugnahme einbezogen.
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich generell auf die Massenspektrometrie und insbesondere auf Verfahren zum Identifizieren von Ionen oder zum Bestätigen der Identität von Ionen, auf Verfahren zur Massenspektrometrie, Steuerungssysteme für Massenspektrometer und Massenspektrometer.
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Hintergrund
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Der Kollisionsquerschnitt ("CCS") eines unter Verwendung eines Ionenmobilitäts-Separators bzw. einer Ionenmobilitäts-Trennvorrichtung ("IMS") gemessenen Ions kann dazu herangezogen werden, einen Zielanalyten zu identifizieren, wenn mit einem zuvor gemessenen Bibliothekswert verglichen wird. Ein Kollisionsquerschnitt kann in Verbindung mit anderen Messungen, wie einer Ionenmasse und einer chromatografischen Verweilzeit herangezogen werden, um der Identifizierung einer Verbindung bzw. Zusammensetzung weitere Spezifität hinzuzufügen.
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Es ist erwünscht, ein verbessertes Verfahren zum Identifizieren von Ionen und zum Bestätigen der Identität von Ionen bereitzustellen.
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Zusammenfassung
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Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zum Identifizieren von Ionen oder zum Bestätigen der Identität von Ionen bereitgestellt, umfassend:
Bestimmen einer physikalisch-chemischen oder anderen Eigenschaft von ersten Ionen unter ersten Bedingungen,
Bestimmen der physikalisch-chemischen oder anderen Eigenschaft der ersten Ionen oder von zweiten Ionen, die von den ersten Ionen abgeleitet sind, unter zweiten unterschiedlichen Bedingungen,
und Identifizieren oder Bestätigen der Identität der ersten Ionen oder Bestimmen einer Klasse der ersten oder der zweiten Ionen auf der Grundlage der physikalisch-chemischen oder anderen Eigenschaft der ersten Ionen, wie sie unter den ersten Bedingungen bestimmt wurde, und auf der Grundlage der physikalisch-chemischen oder anderen Eigenschaft der ersten Ionen oder der zweiten Ionen, die von den ersten Ionen abgeleitet sind, wie sie unter den zweiten Bedingungen bestimmt wurde.
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Es ist nicht bekannt, Analytionen auf der Grundlage davon zu identifizieren, dass man die Ionenmobilität der Analytionen unter zwei verschiedenen Bedingungen bzw. Zuständen bestimmt hat, wobei z.B. die Zusammensetzung eines Puffergases geändert wird, indem beispielsweise ein Zusatz hinzugefügt wird. In ähnlicher Weise ist es nicht bekannt, Analytionen auf der Grundlage davon zu identifizieren, dass man die Ionenmobilität der Analytionen unter zwei verschiedenen Bedingungen bestimmt hat, wobei ein oder mehrere Betriebsparameter eines Ionenmobilitäts-Spektrometers (z.B. eine Transienten-Gleichspannungswellenamplitude oder effektive Geschwindigkeit) geändert worden sein können.
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Ein Ausführungsbeispiel ermöglicht eine genauere Spezifität hinsichtlich der Bestätigung des Vorhandenseins von Zielverbindungen durch Verringern von falschen positiven Identifikationen.
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Ein Ausführungsbeispiel ermöglicht, Klassen von Verbindungen zu identifizieren, indem beispielsweise eine charakteristische Driftzeitverschiebung der Ionen beobachtet wird, wenn die Ionenmobilitätsbedingungen geändert werden.
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Es ist bekannt, eine Messung eines Kollisionsquerschnitts bei der Zielbestätigung heranzuziehen. Die Genauigkeit derartiger Messungen (±2%) kann jedoch noch zu einem Grad von Mehrdeutigkeit führen. In vorteilhafter Weise verbessert die Vorgehensweise gemäß einem Ausführungsbeispiel die Genauigkeit einer Zielbestätigung signifikant.
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Das Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel steigert die Genauigkeit des Identifizierens von Analytionen. Insbesondere kann gemäß einem Ausführungsbeispiel die Driftzeitdifferenz von Analytionen, die dazu gebracht werden, sich in Anwesenheit von Puffergasen (die verschiedene Zusammensetzungen aufweisen) temporär zu trennen, gemessen werden, und die Vorgehensweise gemäß einem Ausführungsbeispiel ist insoweit besonders vorteilhaft, als sie wesentlich robuster gegenüber Änderungen im Zustand des Ionenmobilitäts-Separators ist als die Nutzung einer absoluten Driftzeitmessung. Als Ergebnis führt die offenbarte Vorgehensweise zu einer signifikanten Verbesserung in der Präzision und Genauigkeit.
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Es sollte einzusehen sein, dass die verschiedenen offenbarten Ausführungsbeispiele nicht darauf beschränkt sind, gerade zwei Messungen auszuführen, das heißt die physikalisch-chemische oder andere Eigenschaft von ersten Ionen (oder von zweiten Ionen, die von den ersten Ionen abgeleitet sind) unter gerade zwei verschiedenen Bedingungen zu bestimmen. Es werden Ausführungsbeispiele in Betracht gezogen, bei denen die physikalisch-chemische oder andere Eigenschaft der ersten Ionen (oder der von den ersten Ionen abgeleiteten zweiten Ionen) unter dritten, vierten, fünften, sechsten, siebten, achten, neunten, zehnten und weiteren verschiedenen Bedingungen bestimmt werden kann.
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Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zur Massenspektrometrie bereitgestellt, umfassend:
Bereitstellen von Analytionen,
Messen oder Aufzeichnen eines Wertes für bestimmte Analyte, der mit der Analytionenmobilität in einem elektrischen Feld unter einem ersten Satz von Bedingungen in Beziehung steht,
Messen oder Aufzeichnen eines Werts für bestimmte Analyte, der mit der Analytionenmobilität in einem elektrischen Feld bei Vorhandensein eines zweiten, im Wesentlichen verschiedenen Satzes von Bedingungen in Beziehung steht,
und Heranziehen von mehr als einem der zuvor aufgezeichneten Werte, um die Identität eines Analyts in einer anschließenden Analyse zu bestätigen oder um die Klasse oder chemische Eigenschaft eines Analyts anzugeben.
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Der Kollisionsquerschnittswert in jeder Puffergaszusammensetzung kann aufgezeichnet werden, und die Differenz im Kollisionsquerschnittswert zwischen Puffergasen kann ebenfalls aufgezeichnet werden. Mehr als eine Messung in Bezug auf die Ionenmobilität kann für ein gegebenes Analytion durchgeführt werden.
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Der Driftzeitwert in bzw. bei zwei unterschiedlicheren Puffergaszusammensetzungen kann aufgezeichnet werden, und die Differenz im Driftzeitwert zwischen Puffergasen kann aufgezeichnet werden.
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Die physikalisch-chemische oder andere Eigenschaft kann eine Driftzeit, eine Ionenmobilitäts-Driftzeit, eine Ionenmobilität, eine Differenzial-Ionenmobilität, einen Kollisionsquerschnitt, einen Interaktionsquerschnitt, eine Ionenmobilitäts-Peakform, eine Schräglage eines Ionenmobilitätspeaks oder eine Wölbung bzw. Kurtosis eines Ionenmobilitätspeaks umfassen.
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Es wird einzusehen sein, dass die Schräglage und die Kurtosis eines Ionenmobilitätspeaks nicht selbst physikalisch-chemische Eigenschaften von Ionen sind, aber gleichwohl entstehen diese Formmetriken direkt aus den oder gehen sonstwie auf die physikalisch-chemischen Eigenschaften der Ionen zurück.
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Der Schritt des Bestimmens einer physikalisch-chemischen oder anderen Eigenschaft von ersten Ionen unter ersten Bedingungen kann ein Bestimmen der physikalisch-chemischen oder anderen Eigenschaft der ersten Ionen in Anwesenheit eines ersten Puffergases umfassen.
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Das erste Puffergas kann ein erstes Gas umfassen, welches eine erste Zusammensetzung aufweist.
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Das erste Gas kann ein oder mehrere organische Gase und/oder ein oder mehrere anorganische Gase umfassen.
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Das erste Gas kann Luft, Stickstoff, Helium, Kohlendioxid, Sauerstoff, Wasserstoff, Methan, Argon, Schwefelhexafluorid, Acetylen, Ammoniak, Benzol, Butan, Neon, Stickstoffdioxid oder Schwefeldioxid umfassen.
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Das erste Gas kann ein oder mehrere Zusätze umfassen.
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Der eine oder die mehreren Zusätze können umfassen < 1 Volumen-%, 1–2 Volumen-%, 2–3 Volumen-%, 3–4 Volumen-%, 4–5 Volumen-%, 5–6 Volumen-%, 6–7 Volumen-%, 7–8 Volumen-%, 9–10 Volumen-% oder > 10 Volumen-%.
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Der eine oder die mehreren Zusätze können eine flüchtige organische Substanz umfassen.
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Der Schritt des Bestimmens einer physikalisch-chemischen oder anderen Eigenschaft von ersten Ionen oder zweiten Ionen, die von den ersten Ionen abgeleitet sind, unter zweiten, unterschiedlichen Bedingungen kann ein Bestimmen der physikalischchemischen oder anderen Eigenschaft der ersten Ionen oder der von den ersten Ionen abgeleiteten zweiten Ionen in Anwesenheit eines zweiten, verschiedenen Puffergases umfassen.
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Das zweite Puffergas kann ein zweites Gas umfassen, welches eine zweite Zusammensetzung aufweist, wobei die zweite Zusammensetzung von der ersten Zusammensetzung verschieden ist.
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Das zweite Gas kann ein oder mehrere organische Gase oder ein oder mehrere anorganische Gase umfassen.
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Das zweite Gas kann Luft, Stickstoff, Helium, Kohlendioxid, Sauerstoff, Wasserstoff, Methan, Argon, Schwefelhexafluorid, Acetylen, Ammoniak, Benzol, Butan, Neon, Stickstoffdioxid oder Schwefeldioxid umfassen.
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Das zweite Gas kann einen oder mehrere Zusätze umfassen.
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Der eine oder die mehreren Zusätze können < 1Volumen-%, 1–2 Volumen-%, 2–3 Volumen-%, 3–4 Volumen-%, 4–5 Volumen-%, 5–6 Volumen-%, 6–7 Volumen-%, 7–8 Volumen-%, 9–10 Volumen-% oder > 10 Volumen-% umfassen.
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Der eine oder die mehreren Zusätze können eine flüchtige organische Substanz umfassen.
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Die ersten Ionen können Stamm- oder Vorläuferionen umfassen.
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Die zweiten Ionen können Fragment-, Produkt- oder Adduktionen umfassen, die direkt oder indirekt aus den ersten Ionen gebildet sind.
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Das Verfahren kann ferner ein Bestimmen einer Ionenmobilitäts-Driftzeitdifferenz zwischen der Ionenmobilitäts-Driftzeit der ersten Ionen unter den ersten Bedingungen und der Ionenmobilitäts-Driftzeit der ersten Ionen oder der von den ersten Ionen abgeleiteten zweiten Ionen unter den zweiten, unterschiedlichen Bedingungen umfassen.
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Das Verfahren kann ferner ein Bestimmen einer Ionenmobilitäts-Driftzeitdifferenz umfassen, die auf eine gemessene Driftzeit normiert ist.
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Das Verfahren kann ferner ein Bestimmen einer mittleren gemessenen Ionenmobilitäts-Driftzeit umfassen, die mit einer bestimmten Ionenmobilitäts-Driftzeit verglichen wird.
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Das Verfahren kann ferner ein temporäres Trennen der ersten Ionen und optional von zweiten Ionen, die von den ersten Ionen abgeleitet sind, entsprechend ihrer Ionenmobilität oder entsprechend einer Differenzial-Ionenmobilität in einem oder mehreren Ionenmobilitäts-Separatoren oder Spektrometern umfassen.
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Der eine oder die mehreren Ionenmobilitäts-Separatoren oder Spektrometer kann/können in Reihe und/oder parallel angeordnet sein.
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Die Klasse der ersten Ionen oder der zweiten Ionen kann Lipide, Peptide, Enzyme, Hormone, Vitamine, Aminosäuren, Proteine, Polypeptide, Metabolite, Kohlenhydrate, Zucker, Fettsäuren, Polysaccharide oder Steroide umfassen.
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Die Klasse der ersten Ionen oder der zweiten Ionen kann den Ladungszustand der ersten Ionen und/oder den Ladungszustand der zweiten Ionen umfassen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel können unter den ersten Bedingungen und/oder unter den zweiten Bedingungen Ionen einer Aktivierung, Fotoaktivierung, HF-Erwärmung, Bestrahlung, Erhitzung, Mikrowellenbestrahlung, Laserbestrahlung oder elektromagnetischen Bestrahlung unterworfen sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Massenspektrometrie bereitgestellt, umfassend ein Verfahren, wie oben beschrieben.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Steuerungssystem eines Massenspektrometers bereitgestellt, wobei das Steuerungssystem angeordnet bzw. ausgelegt und geeignet ist dazu:
- (i) eine physikalisch-chemische oder andere Eigenschaft von ersten Ionen unter ersten Bedingungen zu bestimmen,
- (ii) die physikalisch-chemische oder andere Eigenschaft der ersten Ionen oder von zweiten Ionen, die von den ersten Ionen abgeleitet sind, unter zweiten, unterschiedlichen Bedingungen zu bestimmen, und
- (iii) die Identität der ersten Ionen zu identifizieren oder zu bestätigen oder eine Klasse der ersten Ionen oder der zweiten Ionen auf der Grundlage der physikalisch-chemischen oder anderen Eigenschaft der ersten Ionen, wie sie unter den ersten Bedingungen bestimmt wurde, und auf der Grundlage der physikalisch-chemischen oder anderen Eigenschaft der ersten Ionen oder der von den ersten Ionen abgeleiteten zweiten Ionen zu bestimmen, wie sie unter den zweiten Bedingungen bestimmt wurde.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Massenspektrometer bereitgestellt, umfassend ein Steuerungssystem, wie oben beschrieben.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Identifizieren von Ionen oder zum Bestätigen von Ionen bereitgestellt, umfassend:
Bestimmen einer physikalisch-chemischen oder anderen Eigenschaft von ersten Ionen,
Bestimmen der physikalisch-chemischen oder anderen Eigenschaft von zweiten Ionen, die von den ersten Ionen abgeleitet sind,
und Identifizieren oder Bestätigen der Identität der ersten Ionen oder Bestimmen einer Klasse der ersten Ionen oder der zweiten Ionen auf der Grundlage der bestimmten physikalischchemischen oder anderen Eigenschaft der ersten Ionen und auf der Grundlage der bestimmten physikalisch-chemischen oder anderen Eigenschaft der von den ersten Ionen abgeleiteten zweiten Ionen.
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Gemäß diesem Aspekt können eine physikalisch-chemische Eigenschaft von ersten (z.B. Stamm- oder Vorläufer-)-Ionen und zweiten Ionen (z.B. Fragment-Ionen der ersten oder weiteren Generationen) bestimmt werden. Die physikalisch-chemische Eigenschaft kann die Driftzeit oder die Ionenmobilitäts-Driftzeit der ersten (beispielsweise Stamm- oder Vorläufer-)-Ionen und die Driftzeit oder Ionenmobilitäts-Driftzeit der zweiten Ionen (z.B. von Fragment-Ionen der ersten oder weiteren Generationen) sein.
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Die physikalisch-chemische oder andere Eigenschaft kann eine Driftzeit, eine Ionenmobilitäts-Driftzeit, eine Ionenmobilität, eine Differenzial-Ionenmobilität, einen Kollisionsquerschnitt, einen Interaktionsquerschnitt, eine Ionenmobilitäts-Peakform, eine Schräglage eines Ionenmobilitätspeaks oder eine Kurtosis eines Ionenmobilitätspeaks umfassen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Massenspektrometrie bereitgestellt, umfassend ein Verfahren, wie oben beschrieben.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Steuerungssystem eines Massenspektrometers bereitgestellt, wobei das Steuerungssystem angeordnet bzw. ausgelegt und geeignet ist dazu:
- (i) eine physikalisch-chemische oder andere Eigenschaft von ersten Ionen zu bestimmen,
- (ii) die physikalisch-chemische oder andere Eigenschaft von zweiten Ionen zu bestimmen, die von den ersten Ionen abgeleitet sind, und
- (iii) die Identität der ersten Ionen zu identifizieren oder zu bestätigen oder eine Klasse der ersten Ionen oder der zweiten Ionen auf der Grundlage der bestimmten, physikalischenchemischen oder anderen Eigenschaft der ersten Ionen und auf der Grundlage der bestimmten physikalisch-chemischen oder anderen Eigenschaft der ersten Ionen oder der von den ersten Ionen abgeleiteten zweiten Ionen zu bestimmen.
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Die physikalisch-chemische oder andere Eigenschaft kann eine Driftzeit, eine Ionenmobilitäts-Driftzeit, eine Ionenmobilität, eine Differenzial-Ionenmobilität, einen Kollisionsquerschnitt, einen Interaktionsquerschnitt, eine Ionenmobilitäts-Peakform, eine Schräglage eines Ionenmobilitätspeaks oder eine Kurtosis eines Ionenmobilitätspeaks umfassen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Massenspektrometer bereitgestellt, welches ein Steuerungssystem, wie oben beschrieben, umfasst.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Massenspektrometer ferner umfassen:
- (a) eine Ionenquelle, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus:
(i) einer Elektrospray-Ionisations-("ESI")-Ionenquelle,
(ii) einer Atmosphärendruck-Fotoionisations-("APPI")-Ionenquelle,
(iii) einer chemischen Atmosphärendruck-Ionisations-("APCI")-Ionenquelle,
(iv) einer matrix-unterstützten Laser-Desorptions-Ionisations-("MALDI")-Ionenquelle,
(v) einer Laserdesorptions-Ionisations-("LDI")-Ionenquelle,
(vi) einer Atmosphärendruck-Ionisations-("API")-Ionenquelle,
(vii) einer Desorptions-Ionisation-auf-Silizium-("DIOS")-Ionenquelle,
(viii) einer Elektronenstoß-("EI")-Ionenquelle,
(ix) einer chemischen Ionisations-("CI")-Ionenquelle,
(x) einer Feldionisations-("FI")-Ionenquelle,
(xi) einer Felddesorptions-("FD")-Ionenquelle,
(xii) einer induktiv gekoppelten Plasma-("ICP")-Ionenquelle,
(xiii) einer schnellen Atombeschuss-("FAB")-Ionenquelle
(xiv) einer Flüssigkeits-Sekundärionen-Massenspektrometrie-("LSIMS")-Ionenquelle,
(xv) einer Desorptions-Elektrospray-Ionisations-("DESI")-Ionenquelle,
(xvi) einer radioaktiven Nickel-63-Ionenquelle,
(xvii) einer matrix-unterstützten Atmosphärendruck-Laserdesorptions-Ionisations-Ionenquelle,
(xviii) einer Thermospray-Ionenquelle,
(xix) einer Atmosphären-Abtastungs-Glimmentladungs-Ionisations-("ASGDI")-Ionenquelle,
(xx) einer Glimmentladungs-("GD")-Ionenquelle,
(xxi) einer Impaktor-Ionenquelle,
(xxii) einer Echtzeit-Direkt-Analyse-("DART")-Ionenquelle,
(xxiii) einer Laserspray-Ionisations-("LSI")-Ionenquelle,
(xxiv) einer Schallspray-Ionisations-("SSI")-Ionenquelle,
(xxv) einer matrix-unterstützten Einlassionisations-("MAII")-Ionenquelle und
(xxvi) einer lösungsmittelunterstützten Einlassionisations-("SAII")-Ionenquelle und/oder
- (b) eine oder mehrere Dauer- oder gepulste Ionenquellen und/oder
- (c) eine oder mehrere Ionenführungen bzw. -leitungen und/oder
- (d) eine oder mehrere Ionenmobilitäts-Trennvorrichtungen und/oder eine oder mehrere feldasymmetrische Ionenmobilitäts-Spektrometervorrichtungen und/oder
- (e) eine oder mehrere Ionenfallen oder eine oder mehrere Ionenfallenbereiche und/oder
- (f) eine oder mehrere Kollisions-, Fragmentierungs- oder Reaktionszellen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, bestehend aus:
(i) einer kollisionsinduzierten Dissoziations-("CID")-Fragmentierungsvorrichtung,
(ii) einer oberflächeninduzierten Dissoziations-("SID")-Fragmentierungsvorrichtung,
(iii) einer Elektronenübertragungs-Dissoziations-("ETD")-Fragmentierungsvorrichtung,
(iv) einer Elektroneneinfang-Dissoziations-("ECD")-Fragmentierungsvorrichtung,
(v) einer Elektronenkollisions- oder -Stoß-Dissoziations-Fragmentierungsvorrichtung,
(vi) einer fotoinduzierten Dissoziations-("PID")-Fragmentierungsvorrichtung,
(vii) einer laserinduzierten Dissoziations-Fragmentierungsvorrichtung,
(viii) einer infrarotinduzierten Dissoziationsvorrichtung,
(ix) einer durch Ultraviolettstrahlung induzierten Dissoziationsvorrichtung,
(x) einer Düsen-Abstreifinterface-Fragmentierungsvorrichtung,
(xi) einer Fragmentierungsvorrichtung in einer Quelle,
(xii) einer kollisionsinduzierten Dissoziations-Fragmentierungsvorrichtung in einer Quelle,
(xiii) einer thermischen oder Temperaturquellen-Fragmentierungsvorrichtung,
(xiv) einer durch ein elektrisches Feld induzierten Fragmentierungsvorrichtung,
(xv) einer durch ein magnetisches Feld induzierten Fragmentierungsvorrichtung,
(xvi) einer Enzymdigestions- oder Enzymzersetzungs-Fragmentierungsvorrichtung,
(xvii) einer Ion-Ion-Reaktions-Fragmentierungsvorrichtung,
(xviii) einer Ion-Molekül-Reaktions-Fragmentierungsvorrichtung,
(xix) einer Ion-Atom-Reaktions-Fragmentierungsvorrichtung,
(xx) einer Ion-metastabile Ionen-Reaktions-Fragmentierungsvorrichtung,
(xxi) einer Ion-metastabiles Molekül-Reaktions-Fragmentierungsvorrichtung,
(xxii) einer Ion-metastabiles Atom-Reaktions-Fragmentierungsvorrichtung,
(xxiii) einer Ion-Ion-Reaktions-Vorrichtung zum Reagieren von Ionen zur Bildung von Addukt- oder Produktionen,
(xxiv) einer Ion-Molekül-Reaktionsvorrichtung zum Reagieren von Ionen zur Bildung von Addukt- oder Produktionen,
(xxv) einer Ion-Atom-Reaktionsvorrichtung zum Reagieren von Ionen zur Bildung von Addukt- oder Produktionen,
(xxvi) einer Ion-metastabiles Ion-Reaktionsvorrichtung zum Reagieren von Ionen zur Bildung von Addukt- oder Produktionen,
(xxvii) einer Ion-metastabiles Molekül-Reaktionsvorrichtung zum Reagieren von Ionen zur Bildung von Addukt- oder Produktionen,
(xxviii) einer Ion-metastabiles Atom-Reaktionsvorrichtung zum Reagieren von Ionen zur Bildung von Addukt- oder Produktionen und
(xxix) einer Elektronenionisations-Dissoziations-("EID")-Fragmentierungsvorrichtung und/oder
- (g) einen Massenanalysator, der aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus:
(i) einem Quadrupol-Massenanalysator,
(ii) einem 2D oder linearen Quadrupol-Massenanalysator,
(iii) einem Paul- oder 3D-Quadrupol-Massenanalysator,
(iv) einem Öffnungsfallen-Massenanalysator,
(v) einem Ionenfallen-Massenanalysator,
(vi) einem magnetischen Sektor-Massenanalysator,
(vii) einem Ionen-Zyklotron-Resonanz-("ICR")-Massenanalysator,
(viii) einem Fouriertransformations-Ionenzyclotronresonanz-("FTICR")-Massenanalysator,
(ix) einem elektrostatischen oder Umlauffallen-Massenanalysator,
(x) einem elektrostatischen oder Umlauffallen-Fouriertransformations-Massenanalysator,
(xi) einem Fourier Transformations-Massenanalysator,
(xii) einem Flugzeit-Massenanalysator,
(xiii) einem Orthogonalbeschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysator, und
(xiv) einem Linearbeschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysator und/oder
- (h) eine oder mehrere Energieanalysatoren oder elektrostatische Energieanalysatoren und/oder
- (i) einen oder mehrere Ionendetektoren und/oder
- (j) ein oder mehrere Massenfilter, die aus der Gruppe ausgewählt sind, bestehend aus:
(i) einem Quadrupol-Massenfilter,
(ii) einer 2D- oder linearen Quadrupol-Ionenfalle,
(iii) einer Paul- oder 3D-Quadrupol-Ionenfalle,
(iv) Penning-Ionenfalle,
(v) einer Ionenfalle,
(vi) einem Magnetsektor-Massenfilter,
(vii) einem Flugzeit-Massenfilter und
(viii) einem Wien-Filter und/oder
- (k) eine Vorrichtung oder ein Ionengate zum Pulsieren von Ionen und/oder
- (l) eine Vorrichtung zum Umwandeln eines im Wesentlichen kontinuierlichen Ionenstrahls in einen gepulsten Ionenstrahl. Das Massenspektrometer kann ferner entweder umfassen:
(i) eine C-Falle und einen Massenanalysator, umfassend eine äußere trommelartige Elektrode und eine koaxiale innere spindelartige Elektrode, die ein elektrostatisches Feld mit einer quadro-logarithmischen Potentialverteilung bilden, worin bzw. wobei in einem ersten Betriebsmodus Ionen zu der C-Falle übertragen und dann in den Massenanalysator injiziert werden und worin bzw. wobei in einem zweiten Betriebsmodus Ionen zu der C-Falle und dann optional zu einer Kollisionszelle oder einer Elektronentransfer-Dissoziationsvorrichtung übertragen werden, worin bzw. wobei zumindest einige Ionen zu Fragmentionen fragmentiert werden und worin bzw. wobei die Fragmentionen dann zu der C-Falle übertragen werden, bevor sie in den Massenanalysator injiziert werden, und/oder
(ii) eine gestapelte Ringionenführung, umfassend eine Vielzahl von Elektroden, deren jede eine Öffnung aufweist, durch die Ionen im Gebrauch übertragen werden, und in der der Abstand der Elektroden über die Länge des Ionenweges zunimmt und in der die Öffnungen in den Elektroden in einem stromaufwärts liegenden Abschnitt der Ionenführung einen ersten Durchmesser aufweisen und in der die Öffnungen in den Elektroden in einem stromabwärts liegenden Abschnitt der Ionenführung einen zweiten Durchmesser aufweisen, der kleiner ist als der erste Durchmesser, und in der entgegengesetzte Phasen einer Wechsel- oder HF-Spannung im Gebrauch an aufeinander folgende Elektroden angelegt werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Massenspektrometer ferner eine Vorrichtung umfassen, die angeordnet bzw. ausgelegt und geeignet ist, um eine Wechsel- oder HF-Spannung an die Elektroden anzulegen. Die Wechsel- oder HF-Spannung kann eine Amplitude aufweisen, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus:
- (i) < 50VPeak-Peak,
- (ii) 50 bis 100VPeak-Peak,
- (iii) 100 bis 150VPeak-Peak,
- (iv) 150–200VPeak-Peak,
- (v) 200–250VPeak-Peak,
- (vi) 250–300VPeak-Peak,
- (vii) 300–350VPeak-Peak,
- (viii) 350–400VPeak-Peak,
- (ix) 400–450VPeak-Peak,
- (x) 450–500VPeak-Peak, und
- (xi) > 500VPeak-Peak.
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Die Wechsel- oder HF-Spannung kann eine Frequenz aufweisen, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus:
- (i) < 100kHz,
- (ii) 100–200kHz
- (iii) 200–300kHz,
- (iv) 300–400kHz,
- (v) 400–500kHz,
- (vi) 0,5–1,0MHz,
- (vii) 1,0–1,5MHz,
- (viii) 1,5–2,0MHz
- (ix) 2,0–2,5MHz,
- (x) 2,5–3,0MHz,
- (xi) 3,0–3,5MHz,
- (xii) 3,5–4,0MHz,
- (xiii) 4,0–4,5MHz,
- (xiv) 4,5–5,0MHz,
- (xv) 5,0–5,5MHz,
- (xvi) 5,5–6,0MHz,
- (xvii) 6,0–6,5MHz,
- (xviii) 6,5–7,0MHz,
- (xix) 7,0–7,5MHz,
- (xx) 7,5–8,0MHz,
- (xxi) 8,0–8,5MHz,
- (xxii) 8,5–9,0MHz,
- (xxiii) 9,0–9,5MHz,
- (xxiv) 9,5–10,0MHz und
- (xxv) > 10,0MHz.
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Das Massenspektrometer kann außerdem eine Chromatographie- oder andere Trennvorrichtung stromaufwärts einer Ionenquelle umfassen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Chromatographie-Trennvorrichtung eine Flüssigkeitschromatographie- oder Gaschromatographievorrichtung. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Trennvorrichtung umfassen:
- (i) eine Kapillar-Elektrophorese-("CE")-Trennvorrichtung,
- (ii) eine Kapillar-Elektrochromatographie-("CEC")-Trennvorrichtung,
- (iii) eine im Wesentlichen feste keramikbasierte Mehrschicht-Mikrofluid-Substrat-("Keramikfliese")-Trennvorrichtung oder
- (iv) eine Chromatographie-Trennvorrichtung eines superkritischen Fluids.
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Die Ionenführung kann bei einem Druck aufrechterhalten werden, der aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus:
- (i) < 0,0001mbar,
- (ii) 0,0001–0,001mbar,
- (iii) 0,001–0,01mbar,
- (iv) 0,01–0,1mbar,
- (v) 0,1–1mbar,
- (vi) 1–10mbar,
- (vii) 10–100mbar,
- (viii) 100–1000 mbar und
- (ix) > 1000mbar.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nunmehr werden verschiedene Ausführungsbeispiele lediglich beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen
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1A übereinandergelegte rekonstruierte Massenmobilogramme für [M+H]+ molekulare Ionen von elf Verbindungen zeigt, die in der in 2 dargestellten Tabelle aufgelistet sind, und
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1B die übereinandergelegte rekonstruierten Massenmobilogramme für die [M+H]+ molekularen Ionen der elf Verbindungen zeigt, wenn dem Puffergas 1% Acetondampf hinzugefügt wurde,
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2 die elf Verbindungen auflistet, die gesondert einer Ionenmobilitätstrennung in Anwesenheit von verschiedenen Puffergasen unterzogen wurden und bei denen die resultierenden Massenmobilogramme rekonstruiert wurden und in 1A und 1B dargestellt sind,
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3 ein Ausführungsbeispiel zeigt, bei dem eine Vielzahl von Ionenmobilitäts-Trennvorrichtungen parallel vorgesehen ist und bei dem Ionen entweder sequentiell zu verschiedenen Mobilitäts-Trennvorrichtungen gerichtet werden oder bei dem ein Ionenstrahl so aufgeteilt wird, dass Ionen gleichzeitig zu jeder der Ionenmobilitäts-Trennvorrichtungen gerichtet sind, und
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4 ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt, bei dem eine Vielzahl von Ionenmobilitäts-Trennvorrichtungen in Reihe vorgesehen ist und bei dem Ionen angeordnet sind, um sequentiell durch die gesonderten Ionen-Mobilitätstrennvorrichtungen hindurchzutreten.
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Detaillierte Beschreibung
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Nunmehr wird ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 1A und 1B beschrieben, welche die überlagerten rekonstruierten Massenmobiligramme für [M+H]+ molekulare Ionen von elf Verbindungen zeigen, die in der in 2 dargestellten Tabelle aufgelistet sind.
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Die Ionenmobilitäts-Driftzeit des molekularen Ions jeder der elf Verbindungen ist dargestellt. Es ist gut bekannt, dass entweder durch theoretische Berechnung oder durch Anwendung einer bestimmten Eichung der Kollisionsquerschnitt jeder der elf Verbindungen auf der Grundlage der gemessenen Ionenmobilitäts-Driftzeit der Ionen berechnet oder sonst wie bestimmt werden kann.
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Die in 1A dargestellten überlagerten rekonstruierten Massen-Mobilogramme für die elf Verbindungen wurden dadurch erhalten, dass die Ionen entsprechend ihrer Ionenmobilität unter Verwendung einer Wanderwellen-Ionenmobilitäts-Trennvorrichtung getrennt wurden, wobei ein reines Stickstoff-Puffergas verwendet wurde. Das Puffergas wurde bei einem Druck von 2,5mbar gehalten. Die Wanderwellen-Ionenmobilitäts-Trennvorrichtung umfasst eine Vielzahl von Ringelektroden, wobei die Ionen dazu eingerichtet wurden, durch die Ringelektroden hindurchzutreten. An die Elektroden wurden Transienten-Gleichspannungen oder Potentiale angelegt, um Ionen axial entlang der Länge der Ionen-Mobilitäts-Trennvorrichtung oder des Spektrometers zu zwingen. Die Amplitude der Transienten-Gleichspannungen oder Potentiale und die effektive Rate oder Geschwindigkeit, mit der die Transienten-Gleichspannungen oder Potentiale entlang der Länge des Ionenmobilitäts-Spektrometers effektiv umgesetzt wurden, waren so eingerichtet, dass die Analytionen entsprechend ihrer Ionenmobilität getrennt wurden.
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1B zeigt entsprechende Mobilogramme für dieselben elf Verbindungen, wobei die Mobilogramme unter im Wesentlichen ähnlichen Bedingungen zu dem oben unter Bezugnahme auf 1A beschriebenen Experiment erhalten wurden, abgesehen davon, dass das Puffergas durch die Hinzufügung von ungefähr 1% Acetondampf in die Ionenmobilitäts-Trennvorrichtungszelle geändert war, so dass das Puffergas 99% Stickstoff und 1% Acetondampf umfasste. Das Aceton wurde durch einen Septum- bzw. Scheidewandeinlass eingeführt.
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Aus einem Vergleich der in 1B dargestellten Ionenmobilitäts-Driftzeiten mit den in 1A dargestellten Ionenmobilitäts-Driftzeiten ist ersichtlich, dass sämtliche der elf Analyten eine signifikante Zunahme in der Ionenmobilitäts-Driftzeit aufgrund der Effekte der Hinzufügung von 1% Acetondampf zu dem Puffergas zeigen. Diese generelle Verschiebung oder die gesamte generelle Zunahme in der gemessenen Ionenmobilitäts-Driftzeit geht auf die Zunahme im Gesamtgasdruck zurück, der auftritt, wenn ein flüchtiger Dotierungsdampf eingeführt wird.
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Aus einem Vergleich von 1B mit 1A ist außerdem klar, dass verschiedene Analyten eine gesteigerte Ionenmobilitäts-Driftzeit (und folglich auch ihres scheinbaren Kollisionsquerschnitts) um unterschiedliche Beträge aufweisen. Die Verschiebung oder Steigerung in der Driftzeit für jeden Analyten wird von der Eigenschaft der elektronischen Interaktion zwischen dem Analyten und den Acetonmolekülen abhängen. Die elektronische Interaktion wird außerdem für unterschiedliche Analyten verschieden sein. Die relative Verschiebung in den Driftzeiten wird außerdem verschieden sein, falls verschiedene Puffergaszusammensetzungen verwendet werden. Die Verschiebung in der Driftzeit gibt daher eine zusätzliche Information bezüglich der zu bestimmenden Analytionen frei, nämlich eine Information bezüglich der Eigenschaft der elektronischen Interaktion zwischen den Analytionen und dem Dotierungsstoff.
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Die Zunahme in der Ionenmobilitäts-Driftzeit ∆dt7 ist in 1B für das Trip-Peptid Val-Tyr-Val angegeben (das in 1A und 1B als Spitze 7 angegeben und als siebter Analyt in der in 2 gezeigten Tabelle aufgelistet ist).
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Die Ionenmobilitäts-Driftzeit eines Analyten in einem Puffergas und die Differenz oder Verschiebung in der Ionenmobilitäts-Driftzeit des Analyten auf Grund einer Änderung der Zusammensetzung des Puffergases ist für jede Verbindung oder jeden Analyten sehr spezifisch.
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Es wird in Betracht gezogen, dass für komplexe Gemische von Analyten die Ionenmobilitäts-Driftzeit von zwei verschiedenen Analyten in einem Puffergas, welches eine besondere Zusammensetzung aufweist, im Wesentlichen dieselbe sein kann. Ein Vorteil eines Ausführungsbeispiels besteht jedoch darin, dass es in solchen Situationen sehr wahrscheinlich ist, dass die zwei (ungelösten) Analyten unterschiedliche Verschiebungen in der Ionenmobilitäts-Driftzeit und/oder unterschiedliche Absolutwerte der Ionenmobilitäts-Driftzeit aufweisen werden, wenn die Analyten einer Ionenmobilitäts-Trennung in einem zweiten (oder nachfolgenden) unterschiedlichen Puffergas ausgesetzt werden.
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Die unterschiedlichen Verschiebungen in der Ionenmobilitäts-Driftzeit werden auf unterschiedliche Elektroneninteraktionen zwischen dem Analyten und dem dem Puffergas hinzugesetzten Dotierungsstoff zurückgehen. Das Vorgehen gemäß einem Ausführungsbeispiel ermöglicht daher die Anwesenheit von zwei oder mehr Analytionen, die im Wesentlichen dieselben Ionenmobilitäts-Driftzeiten aufweisen, unter einem ersten Satz von zu lösenden Bedingungen, wenn die Ionen unter einem zweiten, unterschiedlichen Satz von Bedingungen getrennt werden.
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Das obige Vorgehen gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen steigert in höchstem Maße die Spezifität der Driftzeit- oder Kollisionsquerschnitt-Messungen zur Bestätigung einer Zielidentität in einer gezielten Analyse und reduziert die Wahrscheinlichkeit von falschen positiven Feststellungen signifikant.
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Eine Mehrzahl von Messungen der Ionenmobilität unter verschiedenen Bedingungen einschließlich der Verwendung von Puffergasen, die unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen, kann in verschiedenen Weisen kombiniert werden, um das Vertrauen in die Bestätigung des Vorhandenseins eines Ziel-Analyten oder des Typs oder der Klasse von Ziel-Analyten zu steigern. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann jede absolute Messung mit einer geeichten früheren Messung eines Standards des Analyten unter im Wesentlichen denselben experimentellen Bedingungen verglichen werden. Dieses Verfahren beruht auf einer gültigen Eichung und/oder einer präzisen Steuerung der Bedingungen, unter denen die Eichung und die anschließende gezielte Analyse durchgeführt werden, so dass die für die Analyten unter verschiedenen unterschiedlichen Puffergaszusammensetzungen gemessene Driftzeit innerhalb des experimentellen Fehlers im Wesentlichen konsistent ist. In ähnlicher Weise können die Unterschiede in der Driftzeit oder im Kollisionsquerschnitt, die bzw. der zur Bestimmung der Identität herangezogen werden kann, mit einem erwarteten absoluten Unterschied verglichen werden.
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Andere Verfahren der Nutzung der Information werden in Betracht gezogen, die auf Änderungen in absoluten gemessenen Werten robuster sind. Beispielsweise kann die Driftzeitdifferenz auf die gemessene Driftzeit normiert werden, um ein Maß der normierten Driftzeit DT
N zu liefern, wobei
gilt, wobei DT
1 die gemessene Driftzeit des Analyten in einer ersten Puffergaszusammensetzung ist und DT
2 die gemessene Driftzeit des Analyten in einer zweiten Puffergaszusammensetzung ist.
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Alternativ kann die mittlere gemessene Driftzeit berechnet und mit einer früheren Messung von einem Standard verglichen werden.
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Die oben bezüglich verschiedener Ausführungsbeispiele beschriebenen Verfahren können erweitert werden, um weitere Messungen in noch weiteren unterschiedlichen Puffergasen oder unter unterschiedlichen experimentellen Bedingungen einzuschließen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel können verschiedene Betriebsbedingungen der Ionenmobilitäts-Trennung, wie die Wanderwellenhöhe oder die Wanderwellengeschwindigkeit einer Wanderwellen-Trennvorrichtung oder das Gleichspannungs Potential einer statischen Gleichspannungs-Ionenmobilitäts-Trennvorrichtung geändert oder variiert werden, was zu absoluten Werten in der Driftzeit führt, die als unterschiedlich gemessen werden. Die normierte Driftzeitdifferenz wird dennoch für einen bestimmten Analyten spezifisch sein, solange die Puffergaszusammensetzung kontrolliert bzw. gesteuert wird.
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Andere Verfahren der Normierung werden ebenfalls in Betracht gezogen. Falls beispielsweise ein intern oder extern bekannter Standard während der Eichung und nachfolgenden Analyse eingeführt wird (beispielsweise eine Sperr-Mobilität), so dass die Differenz in der Driftzeit unter verschiedenen Puffergasbedingungen während der Eichung für diese Bezugsverbindung gemessen und aufgezeichnet wird, dann kann ein relativer Driftzeit-DT
R-Änderungswert berechnet werden:
worin DT
1 die gemessene Driftzeit des Analyten in einer ersten Puffergaszusammensetzung ist, DT
2 die gemessene Driftzeit des Analyten in einer zweiten Puffergaszusammensetzung ist, DT
S1 die gemessene Driftzeit der internen/externen Referenz in der ersten Puffergaszusammensetzung ist und DT
S2 die gemessene Driftzeit der internen/externen Referenz in der zweiten Puffergaszusammensetzung ist.
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Nachdem in diesem Fall eine anfängliche Eichung vorgenommen worden ist, wird der Wert von DTR für einen bestimmten Analyten spezifisch sein, und er wird gegenüber geringen Veränderungen in den Bedingungen bzw. Zuständen der Ionenmobilitäts-Trennvorrichtung, einschließlich des Puffergasdrucks und geringen Änderungen in der Zusammensetzung eines gemischten Puffergases, wie des Prozentsatzes eines hinzugefügten Acetondampfes ausreichend robust sein. Darüber hinaus ist dieses Vorgehen gegenüber Ionenmobilitätstrennungs-Raumladungssätttigungseffekten robuster, da Verschiebungen in der Driftzeit aufgrund von Raumladungseffekten, die differenzielle oder relative Messung der Driftzeit weniger beeinflussen als die absoluten Messungen.
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Falls mehr als zwei Mobilitätsmessungen unter mehr als zwei verschiedenen Bedingungen vorgenommen werden, kann sogar mehr Spezifität erreicht werden. In diesem Fall kann mehr als eine Mobilitäts- oder Driftzeitdifferenz gemessen und verglichen werden. Das Verhältnis dieser kann dann dazu herangezogen werden, einen charakteristischen Wert für bestimmte Spezies bereitzustellen, der gegenüber Änderungen in experimentellen Bedingungen sehr robust ist.
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Die obigen Verfahren können dazu herangezogen werden, auf der Grundlage der generellen relativen Verschiebung in der Drittzeit zwischen Verbindungsklassen oder Ladungszuständen sogar dann zu differenzieren, falls die absolute Verschiebung in der Driftzeit oder sogar die Identität der Analyten unbekannt sind. Beispielsweise werden Lipide und Peptide sich in einer charakteristischen Weise für eine gegebene Puffergaszusammensetzungsänderung relativ zueinander verschieben. Diese relative Verschiebung kann dazu herangezogen werden, diese Typen von Zielen innerhalb eines Gemisches zu identifizieren.
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Aus 1A und 1B kann ersehen werden, dass nicht nur die Ionenmobilitäts-Driftzeit der Analyten sich in einer spezifischen Weise ändert, sondern dass sich auch die Form der Mobilitätsspitzen in einer spezifischen Weise ändern kann. Der Peakform unter verschiedenen Puffergaszuständen zugehörige Maße können berechnet werden, und sie können als ein Identifikationskriterium oder ein zusätzliche Identifikationskriterium herangezogen werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel können beispielsweise eine Schräglage und/oder eine Kurtosis und/oder andere komplexe Kurvenanpassungsparameter und eine statistische oder bayesche Analyse angewandt werden, um die Identifizierung zu unterstützen oder um das Vertrauen einer bzw. in eine korrekte(n) Identifizierung zu steigern.
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Verschiedene unterschiedliche Verfahren des Wechsels bzw. Umschaltens der Puffergaszusammensetzung können angewandt werden. Beispielsweise kann die Zusammensetzung des Puffergases innerhalb einer einzigen Ionenmobilitäts-Trennvorrichtung dadurch geändert werden, dass ein Dotierungsstoff oder ein anderes Gas durch eine Einlasswand eingeführt wird. Die Driftzeit und/oder der Kollisionsquerschnitt kann für Analyten unter jeder Bedingung gemessen werden.
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Alternativ können zwei oder mehr gesonderte parallele Ionenmobilitäts-Trennvorrichtungen vorgesehen sein, wobei jede Ionenmobilitäts-Trennvorrichtung mit anderen Puffergaszusammensetzungen versehen ist. Ionen werden/können sequentiell in die zwei oder mehreren Ionenmobilitäts-Trennvorrichtungen gewechselt bzw. umgeschaltet werden, oder ein Ionenstrahl kann in zwei oder mehr Substrahlen aufgeteilt werden, wobei ein Substrahl zu einer ersten Ionenmobilitäts-Trennvorrichtung gerichtet wird und ein zweiter Substrahl zu einer zweiten Ionenmobilitäts-Trennvorrichtung gerichtet wird.
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3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem drei Ionenmobilitäts-Trennvorrichtungen parallel vorgesehen sind. Gemäß einem Ausführungsbeispiel können Ionen in eine der Ionenmobilitäts-Trennvorrichtungen zu einer gegebenen Zeit effektiv unter Umgehung der zwei anderen Ionenmobilitäts-Trennvorrichtungen eintreten. Alternativ kann der Ionenstrahl zwischen den Vorrichtungen aufgeteilt werden, wobei ein gegebener bzw. bestimmter Teil der Ionen gleichzeitig zu jeder Ionenmobilitäts-Trennvorrichtung geleitet wird. Die resultierenden Ionenmobilitäts-Trennvorrichtungsspektren können durch verschiedene stromabwärts liegende Vorrichtungen (z.B. Massenanalysatoren) oder durch dieselbe stromabwärts liegende Vorrichtung (z.B. Massenanalysator) analysiert oder aufgezeichnet werden. Im letzteren Fall kann es notwendig sein, eine bekannte Verzögerung entweder zwischen dem Beginn eines Ionenmobilitäts-Trennzyklus in jeder Vorrichtung oder durch Einführen einer Verzögerung in einer Vorrichtung auf der Stromabwärtsseite der Ionenmobilitäts-Trennvorrichtungen einzuführen, derart, dass das Signal von jeder Vorrichtung ohne Störung abgefragt werden kann.
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4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem zwei oder mehr Ionenmobilitäts-Trennzellen in Reihe angeordnet sind. Die Ionenmobilitäts-Trennzellen können unterschiedliche Puffergaszusammensetzungen aufweisen. Durch die erste Ionenmobilitäts-Trennvorrichtung mit einem ersten Puffergas getrennte Ionen können gemäß einem Ausführungsbeispiel durch die zweite oder anschließende Ionenmobilitäts-Trennvorrichtung ohne eine Trennung unter Heranziehung von relativ langsamen und/oder eine relativ hohe Amplitude aufweisenden Wanderwellen oder von Transienten-Gleichspannung oder -Potentialen getrieben werden. Ionen können dann durch die erste Ionenmobilitäts-Trennvorrichtung oder -Trennvorrichtungen als ein kontinuierlicher Strahl ohne eine Ionenmobilitäts-Trennvorrichtungs-Trennung geleitet und dann in einer anschließenden Ionenmobilitäts-Trennvorrichtung mit einer unterschiedlichen Puffergaszusammensetzung getrennt werden. Mehrere Messungen des Kollisionsquerschnitts können vorgenommen werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel können Ionen in einer n-ten Ionenmobilitäts-Trennvorrichtung getrennt und dann in eine nachfolgende (n + 1)-te Ionenmobilitäts-Trennvorrichtung übertragen werden, während die Ionenmobilitätstrennung von der nten Ionenmobilitäts-Trennvorrichtung beibehalten wird.
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Erreicht werden kann dies unter Verwendung eines Transferbereichs zwischen den zwei Ionenmobilitäts-Trennvorrichtungen bei relativ niedrigem Druck und sodann durch Anwendung von Wanderwellen oder von Transienten-Gleichspannung oder -Potentialen oder einer Gleichspannungsrampe, um eine Trennung aufrechtzuerhalten. Alternativ kann eine einzige Vorrichtung so aufgeteilt sein, dass ein erster Teil eine erste Puffergaszusammensetzung enthält und dass ein zweiter Teil eine zweite, unterschiedliche Puffergaszusammensetzung enthält. Der Druck des Puffergases kann in beiden Bereichen sehr ähnlich sein. Ionen können durch geeignete Auswahl von Wanderwellenparametern oder Parametern in Bezug auf die Amplitude und/oder Frequenz und/oder Geschwindigkeit von einer oder mehreren Transienten-Gleichspannungen oder -Potentialen durch die Vorrichtung mit oder ohne eine Ionenmobilitätstrennung gezwungen werden.
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Entsprechend dem obigen Ausführungsbeispiel wird die gesamte Driftzeit eine Kombination aus der Driftzeit in der n-ten Ionenmobilitäts-Trennvorrichtung und der Driftzeit in der (n + 1)-ten Ionenmobilitäts-Trennvorrichtung sein. Durch Verwenden der Ionenmobilitäts-Trennzellen individuell oder in Kombination können viele verschiedene Messungen desselben Analyten durchgeführt werden, wodurch das Vertrauen in eine korrekte Zuweisung steigt.
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Andere Ausführungsbeispiele werden in Betracht gezogen, bei denen zwei oder mehr der oben beschriebenen Verfahren in Reihe und/oder parallel kombiniert sein können.
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Ein wichtiger Aspekt eines Ausführungsbeispiels besteht darin, dass mehrere Ionenmobilitäts-Trennvorrichtungsmessungen unter unterschiedlichen Bedingungen vorgenommen werden können, um die Spezifität einer Verbindungsidentifizierung zu erhöhen. Obwohl eine Änderung in der Puffergaszusammensetzung gewählt worden ist, um das generelle Prinzip zu veranschaulichen, sind die verschiedenen Ausführungsformen nicht darauf beschränkt, die Puffergaszusammensetzung zu variieren.
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Andere Verfahren zur Erzielung von orthogonalen bzw. unabhängigen Ionenmobilitäts-Trennungsmessungen zur Steigerung der Spezifität enthalten das Messen der Ionenmobilität eines Stamm- oder Vorläuferions und außerdem die Messung der Ionenmobilität von entsprechenden Produkt- oder Fragmentionen einer Verbindung und die Anwendung beider Ionenmobilitätsmessungen zur Bestätigung der Identität des Analyten. Diese Technik kann außerdem auf MSn Experimente ausgedehnt werden, wo beispielsweise Fragment-, Tochter-, Produkt- oder Adduktionen der ersten, zweiten, dritten oder weiteren Generation in einer Weise erzeugt werden können, die im Stand der Technik gut bekannt ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Ionenmobilität eines Vorläufer- oder Stammions beispielsweise zuerst gemessen werden. Die Vorläufer- oder Stammionen können dann unter Verwendung eines stromaufwärts liegenden Quadrupol-Massenfilters hinsichtlich der Masse selektiert werden. Die Vorläufer- oder Stammionen können dann fragmentiert oder alternativ aktiviert (z.B. foto-aktiviert) werden, und dann kann eine Ionenmobilitätsmessung der resultierenden Produktionen oder Fragmentionen unter Verwendung einer stromabwärts liegenden Ionenmobilitäts-Trennvorrichtung vorgenommen werden. Die Vorläufer- und Produktionenmobilitäten können zur Bestätigung der Identität herangezogen werden. Die verschiedenen Ausführungsbeispiele können auf andere Geometrien ausgedehnt und außerdem mit anderen, oben beschriebenen Verfahren kombiniert werden.
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Es ist möglich, den scheinbaren Kollisionsquerschnitt durch Einführen einer Energiequelle in die Ionenmobilitäts-Trennvorrichtung, während die Ionen getrennt werden, oder durch Aktivieren der Ionen vor der Trennung zu ändern.
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Beispielsweise kann ein Protein in Anpassung geändert werden, indem das Protein durch Kollisionen mit einem Puffergas aktiviert wird. Diese Änderung im Kollisionsquerschnitt kann auch dazu herangezogen werden, die Anwesenheit eines Zieles zu bestätigen, falls das Verhalten des Zielions unter diesen Bedingungen zuvor beobachtet worden ist.
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Diese Änderung im Kollisionsquerschnitt kann durch Verfahren, einschließlich einer HF-Erwärmung, einer Bestrahlung mit Laserlicht oder einer anderen Lichtquelle, einer Erwärmung der Ionenmobilitäts-Trennvorrichtung direkt oder durch Mikrowellenstrahlung erreicht werden.
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Das Vorgehen unter Heranziehen von mehr als einer Messung zum Identifizieren von Zielionen kann auf Ionenmobilitäts-Trennvorrichtungs-Filtervorrichtungen ausgedehnt werden, wie feldasymmetrische Ionenmobilitäts-Spektrometrie-("FAIMS")-Differenzial-Mobilitätsspektrometer ("DMS") und auch auf Differenzial-Mobilitätsanalysatoren ("DMA"). In diesen Vorrichtungen gibt es einen charakteristischen Satz von Bedingungen, unter denen Ionen durch die Vorrichtung übertragen werden. Für ein vorgegebenes Ziel können diese Bedingungen in unterschiedlichen Puffergaszusammensetzungen gemessen werden, und mehrere gesonderte Messungen können vorgenommen werden, um die Identität der Zielionen zu bestätigen.
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Es sollte angemerkt werden, dass dasselbe generelle Prinzip der Nutzung von mehr als einer Messung der Driftzeit, des Kollisionsquerschnitts oder anderer Eigenschaften der Ionen zum Differenzieren zwischen Verbindungsklassen oder des Ladungszustands der Ionen auf der Grundlage der generellen relativen Verschiebung oder Differenz in den Messungen ebenfalls auf irgendeines oder mehrere der oben beschriebenen Verfahren und Beispiele angewandt werden kann.
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Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, wird von Durchschnittsfachleuten verstanden werden, dass verschiedene Änderungen in der Form und im Detail ohne Abweichung vom Schutzumfang der Erfindung vorgenommen werden können, wie er in den beigefügten Ansprüchen festgelegt ist.
