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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Massenspektrometer.
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Chemisches
Hintergrundrauschen in einem Massenspektrum kann besonders problematisch sein.
Chemisches Hintergrundrauschen, das in Massenspektren beobachtet
wird, hat oftmals eine periodische Natur, insbesondere bei Masse-Ladungs-Verhältnissen
von kleiner als 1.000. Wie von Fachleuten verstanden wird, weisen
alle Elemente im wesentlichen ganzzahlige bzw. integrale Massen
auf. Ausschließlich
Kohlenstoff aufweisender Graphit hat, definitionsgemäß, eine
exakte ganzzahlige Masse von 12 und sämtliche anderen Moleküle der gleichen
Nominalmasse werden eine exakte Masse aufweisen, die nicht exakt
einem ganzzahligen Wert entspricht, die jedoch nur leicht höher oder
niedriger als die entsprechende Masse des nur Kohlenstoff aufweisenden
Graphites ist.
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Die
meisten Ionen mit Massenüberschuss, die
aus organischen und biologischen Molekülen gebildet sind, sind gesättigte Kohlenwasserstoffe,
und die meisten Ionen mit Massendefekt, die aus organischen oder
biologischen Molekülen
gebildet sind, sind gesättigte
Bromkohlenstoffe bzw. Bromocarbone. Gesättigte Kohlenwasserstoffe weisen
einen Massenüberschuss
von etwa 0,1% auf. Entsprechend werden gesättigte Kohlenwasserstoffe mit
einer Nominalmasse von 100 eine genaue Masse von etwa 100,1 aufweisen,
und in ähnlicher
Weise wird ein gesättigter
Kohlenwasserstoff mit einer Nominalmasse von 200 eine genaue bzw.
exakte Masse von etwa 200,2 auf weisen. Gesättigte Bromkohlenstoffe weisen
ein Massendefizit von etwa 0,1% auf. Entsprechend wird ein gesättigter
Bromkohlenstoff mit einer Nominalmasse von 100 eine genaue Masse von
etwa 99,9 aufweisen, und auf ähnliche
Weise wird ein gesättigter
Bromkohlenstoff mit einer Nominalmasse von 200 eine genaue Masse
von 199,8 aufweisen. Als Ergebnis kann bei einer Nominalmasse einfach
geladener Ionen erwartet werden, dass diese exakte Massen aufweisen,
die in einen relativ engen Masse-Ladungs-Verhältnis-Bereich von 199,8 bis 200,2
fallen. In ähnlicher
Weise kann bei einer Nominalmasse von 201 erwartet werden, dass
einfach geladene Ionen genaue Massen aufweisen, die in einen ähnlichen
engen Masse-Ladungs-Verhältnis-Bereich von
200,8 bis 201,2 fallen. Es ist daher zu verstehen, dass keine einfach
geladenen Ionen mit genauen Massen in dem Bereich von 200, 2 bis
200,8 beobachtet werden. Entsprechend zeigt bei relativ geringen
Masse-Ladungs-Verhältnissen
das chemische Hintergrundrauschen im Massenspektrum (das vorherrschend
einfach geladen ist) typischerweise eine ausgeprägte Periodizität von etwa
1 atomaren Masseeinheit (amu).
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Für einfach
geladene Ionen mit Masse-Ladungs-Verhältnissen von 500 oder mehr
geht der Bereich der verbotenen genauen Massen theoretisch auf Null
zurück
und somit könnte
angenommen werden, dass das chemische Hintergrundrauschen nicht mehr
eine Periodizität
von etwa 1 atomaren Masseeinheit aufweisen würde. In der Praxis werden jedoch gesättigte Kohlenwasserstoffe
und gesättigte
Bromkohlenstoffe selten angetroffen, wenn biochemische Proben wie
etwa Proteine und Peptide massenanalysiert werden. Entsprechend
zeigt das chemische Hintergrundrauschen in Massenspektren, die sich
auf Biochemikalien oder Biomoleküle
beziehen, üblicherweise
eine ausgeprägte
Periodizität
von etwa 1 atomaren Masseneinheit bei Masse-Ladungs-Verhältnissen
oberhalb von 500. Tatsächlich
weisen Massenspektren üblicherweise
eine ausge prägte
Periodizität
von etwa 1 atomaren Masseeinheit bei Masse-Ladungs-Verhältnissen
bis zu etwa 2.000 auf, und periodisches Hintergrundrauschen kann,
unter bestimmten Umständen,
bei Masse-Ladungs-Verhältnissen
oberhalb von 2.000 beobachtet werden.
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Die
meisten nicht-halogenierten organischen Moleküle weisen einen Massenüberschuss
im Bereich von 0,0% bis 0,1% auf. Es wird daher unter der Annahme,
dass keine halogenierten Verbindungen vorliegen, verstanden werden,
dass das chemische Hintergrundrauschen nach wie vor mit einer Periodizität von etwa
1 atomaren Masseeinheit bei Masse-Ladungs-Verhältnissen
von bis zu 1.000 erwartet werden kann. Tatsächlich wird in der Praxis ein
chemisches Hintergrundrauschen mit einer Periodizität von etwa
1 atomaren Masseeinheit üblicherweise
beobachtet, wenn Ionen massenanalysiert werden, die von Biomolekülen mit
Masse-Ladungs-Verhältnissen von
bis etwa 2.000 abgeleitet werden.
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Viele
Massenspektrometrietechniken weisen Nachweisgrenzen auf, die beschränkt oder
in anderer Weise kompromittiert sind durch die Anwesenheit von chemischem
Hintergrundrauschen. Die genaue chemische Natur des Hintergrundrauschens
ist oftmals unbekannt, und die Anwesenheit eines unerwünschten
chemischen Hintergrundrauschens kann die Massenmessgenauigkeit negativ
beeinflussen, insbesondere wenn ein Analytsignal nicht vollständig aufgelöst ist aufgrund
des chemischen Hintergrundrauschens.
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Chemisches
Hintergrundrauschen kann, beispielsweise, von Unreinheiten in Lösungsmitteln, Analyten
oder Reagenzien herrühren.
Unreinheiten in Trockner- oder Nebulisiergasen können auch chemisches Hintergrundrauschen
verursachen. Kontamination des Lösungsmittel-
oder Analytabgabesystems oder Kontamination innerhalb oder auf den Oberflächen einer Ionisationskammer
kann eine weitere Quelle von chemischem Hintergrundrauschen darstellen.
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Bei
Atmosphärendruck-Ionisations-Ionenquellen
("API"), wie etwa Elektrospray
("ESI"), Photoionisations-Ionenquelle
("APPI") oder Atmosphärisch-Chemischen-Ionisations-Ionenquellen
("APCI"), kann chemischer
Hintergrund von dem Clustern von Lösungsmitteln und Analytionen
herrühren.
Bei chemischen Ionisations-Ionenquellen ("CI")
kann chemischer Hintergrund von der Selbstadduktion von Reagenzgasionen
oder von Reagenzgaskontaminationen herrühren. Bei matrixunterstützten Laserdesorptions-Ionisations-Ionenquellen
("MALDI") kann chemischer
Hintergrund von Matrixclusterionen herrühren.
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Im
allgemeinen ist das chemische Hintergrundrauschen, das in Massenspektren
beobachtet wird, von komplexer Natur, und kann nur teilweise massenaufgelöst werden.
Das chemische Hintergrundrauschen neigt dazu, einfach geladen zu
sein, und eine periodische Natur aufzuweisen mit einer Wiederholungseinheit
von 1 atomaren Masseneinheit. Aminosäuren weisen einen Massenüberschuss auf,
der von etwa 1,00009 bis etwa 1,00074 variiert, mit einem mittleren
Massenüberschuss
von etwa 1,00047. Entsprechend zeigen biologische Proben üblicherweise
eine Periodizität
von etwa 1,0005 atomaren Masseneinheiten (Dalton).
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Ein
bekannter Ansatz zur Verminderung der Effekte des periodischen chemischen
Hintergrundrauschens in einem Massenspektrum ist die Transformation
des Massenspektrums in den Frequenzraum bzw. die Frequenzdomäne, und
dann der Herausfilterung der Rauschkomponenten. Signale in dem transformierten
Spektrum, die als Rauschen darstellend angesehen werden, können dann
bei bestimmten berechneten Frequenzen entfernt werden. Eine inverse
Transformation bzw. Transfor mierte wird dann auf das transformierte
Spektrum angewendet, um ein Massenspektrum wieder herzustellen,
das ein reduziertes periodisches Hintergrundrauschen zeigt.
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Nicht
sinusförmiges
periodisches Rauschen wird als Folge von scharfen Spikes bzw. Spitzen
und Oberwellen in der Frequenzdomäne oder dem transformierten
Spektrum erscheinen. Ionensignale werden jedoch, da sie von relativ
kleinem Ausmaß in dem
Masse-Ladungs-Verhältnis
sind, dazu neigen, über
einen relativ breiten Bereich von Frequenzen verschmiert zu werden.
Die unterschiedlichen Charakteristika von Signal und Rauschen in
der Frequenzdomäne
oder dem transformierten Spektrum kann theoretisch verwendet werden,
um den Beitrag des chemischen Hintergrundrauschens zu dem Gesamtspektrum
zu reduzieren. Ein Problem bei der Frequenzdomänenfilterung ist jedoch, dass
die unbearbeiteten Flugzeit-Massenspektraldaten Intensitätsdaten
umfassen werden, die gleichmäßig zeitlich
verteilt sind aufgrund der Aquisitionselektronik. Da Flugzeiten
in einem Flugzeit-Massenanalysator proportional zu der Quadratwurzel
des Masse-Ladungs-Verhältnisses
der Ionen sind, werden die Intensitätsdaten bezüglich des Masse-Ladungs-Verhältnisses
ungleich bzw. ungleichmäßig verteilt
sein. Entsprechend ist es vor dem Filtern der Daten in der Frequenzdomäne oder
dem transformierten Spektrum zunächst
notwendig, die Massenspektraldaten zu verarbeiten, so dass die Intensitätsdaten
gleichmäßiger bezüglich des
Masse-Ladungs-Verhältnisses
verteilt sind. Es ist bekannt, einen Interpolationsalgorithmus zur
Verarbeitung der Intensitätsdaten
zu verwenden, so dass die Daten bezüglich des Masse-Ladungs-Verhältnisses
gleichmäßig verteilt
werden. Nachteiligerweise erhöht
jedoch die Verwendung eines Interpolationsalgorithmus signifikant
die Gesamtverarbeitungszeit.
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Zusätzlich zur
Erhöhung
der Gesamtverarbeitungszeit leidet der bekannte Ansatz zur Reduzierung
periodischen Rauschens in einem Massenspektrum durch Filterung der
Daten in der Frequenzdomäne
an dem Problem, dass die Anwendung bzw. Applikation eines Filters
auf die Frequenzdomänedaten zur
Entfernung von Rauschkomponenten tatsächlich in zusätzlichem
Rauschen resultieren kann und dass Diskontinuitäten in dem Massenspektrum vorhanden sind,
nachdem Daten in der Frequenzdomäne
zurück in
die Domäne
des Masse-Ladungs-Verhältnisses zurück transformiert
worden sind. Als Ergebnis können
Artefakte oder zufällige
Peaks in dem schließlich verarbeiteten
Massenspektrum auftreten, die nicht in den ursprünglichen Massenspektraldaten
vorhanden waren.
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Ein
weiteres Problem mit dem bekannten Ansatz der Filterung in der Frequenzdomäne ist,
dass ein Anteil des gewünschten
Analytsignals Frequenzkomponenten aufweisen wird, die ähnlich oder
identisch sind zu den Frequenzkomponenten, die unerwünschtem
Hintergrundrauschen entsprechen. Entsprechend kann die Entfernung
derartiger Komponenten in der Frequenzdomäne zu einer Verzerrung sowohl
der Analytionenpeakform als auch der Intensität des Analytsignals in dem
abschließend
bzw. schließlich
bearbeiteten Massenspektrum führen.
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Ein
weiteres Problem mit dem bekannten Ansatz der Filterung in der Frequenzdomäne liegt
in der Antwort bzw. Reaktion auf Änderungen in der Charakteristik
des Hintergrundrauschens als Funktion des Masse-Ladungs-Verhältnisses.
Das beobachtete Hintergrundrauschen in einem Massenspektrum nimmt
oft in unterschiedlichen Abschnitten des Massenspektrums verschiedene
Formen bzw. Eigenschaften an, d.h. das Hintergrundrauschen wird
oft beobachtet als als Funktion des Masse-Ladungs-Verhältnisses
variierend. Wenn daher ein Filter seine Form ändern muss als Funktion des
Masse-Ladungs-Verhältnisses
in Reaktion auf die veränderliche
Na tur des Hintergrundrauschens, muss das Massenspektrum zuerst in
eine Anzahl unterschiedlicher Bereiche unterteilt werden, von denen
jeder dann leicht unterschiedlich behandelt oder gefiltert werden
muss. Diskontinuitäten
können
jedoch auftreten, wenn ein zusammengesetztes Massenspektrum anschließend aus
den einzelnen Datenabschnitten rekonstruiert wird.
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Es
ist daher klar, dass der bekannte Ansatz der Filterung in der Frequenzdomäne an einer
Anzahl von Problemen leidet.
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Es
wird daher gewünscht,
ein verbessertes Verfahren zur Reduzierung der Effekte eines chemischen
Hintergrundrauschens in Massenspektren bereitzustellen, und insbesondere
die Effekte des chemischen Hintergrundrauschens mit einer periodischen
Natur zu reduzieren.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Massenspektrometer bereitgestellt mit:
Mitteln
zur Bestimmung einer Intensitätsverteilung aus
einer Anzahl unterschiedlicher Regionen bzw. Bereiche oder Abschnitte
von Massenspektraldaten oder eines Massenspektrums;
Mitteln
zum Abschätzen
bzw. Schätzen
einer Hintergrundintensität
für eine
oder mehrere Bereiche oder Abschnitte der Massenspektraldaten oder
des Massenspektrums aus der Intensitätsverteilung; und
Mitteln
zur Einstellung der Intensität
der einen oder mehrere Bereiche oder Abschnitte der Massenspektraldaten
oder des Massenspektrums zur Entfernung oder Reduzierung der Effekte
bzw. Auswirkungen der abgeschätzten
bzw. geschätzten
Hintergrundintensität.
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Die
Anzahl der Bereiche oder Abschnitte der Massenspektraldaten oder
des Massenspektrums sind vorzugsweise diskrete nicht benachbarte
bzw. nicht zusammenhängende
Bereiche oder Abschnitte. Gemäß weniger
bevorzugten Ausführungsformen sind
die mehreren Bereiche oder Abschnitte der Massenspektraldaten oder
des Massenspektrums im wesentlichen zusammenhängende Bereiche oder Abschnitte.
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Die
mehreren Bereiche oder Abschnitte der Massenspektraldaten oder des
Massenspektrums weisen vorzugsweise eine Periodizität auf, die
ausgewählt
ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) 0–0,1 amu; (ii) 0,1–0,2 amu;
(iii) 0,2–0,3
amu; (iv) 0,3–0,4 amu;
(v) 0,4–0,5
amu; (vi) 0,5–0,6
amu; (vii) 0,6–0,7 amu;
(viii) 0,7–0,8
amu; (ix) 0,80,9 amu; (x) 0,9–1,0 amu;
(xi) 1,0–1,1
amu; (xii) 1,1–1,2
amu; (xiii) 1,2–1,3 amu;
(xiv) 1,3–1,4
amu; (xv) 1,4–1,5
amu; (xvi) 1,5–1,6
amu; (xvii) 1,6–1,7
amu; (xviii) 1,7–1,8
amu; (xix) 1,8–1,9
amu; (xx) 1,9–2,0
amu; und (xxi) > 2,0 amu.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform können die
mehreren Bereiche oder Abschnitte der Massenspektraldaten oder des
Massenspektrums eine Periodizität
aufweisen von: (i) 0,4995–0,4996 amu;
(ii) 0,4996–0,4997
amu; (iii) 0,4997–0,4998 amu;
(iv) 0,4998–0,4999
amu; (v) 0,4999–0,5000 amu;
(vi) 0,5000–0,5001
amu; (vii) 0,5001–0,5002 amu;
(viii) 0,5002–0,5003
amu; (ix) 0,5003–0,5004 amu;
(x) 0,5004–0,5005
amu; (xi) 0,9990–0,9991 amu;
(xii) 0,9991–0,9992
amu; (xiii) 0,9992–0,9993 amu;
(xiv) 0,9993–0,9994
amu; (xv) 0,9994–0,9995 amu;
(xvi) 0,9995–0,9996
amu; (xvii) 0,9996–0,9997 amu;
(xviii) 0,9997–0,9998
amu; (xix) 0,9998–0,9999 amu;
(xx) 0,9999–1,0000
amu; (xxi) 1,0000–1,0001 amu;
(xxii) 1,0001–1,0002
amu; (xxiii) 1,0002–1,0003 amu;
(xxiv) 1,0003–1,0004
amu; (xxv) 1,0004–1,0005
amu; (xxvi) 1,0005–1,0006
amu; (xxvii) 1,0006–1,0007
amu; (xxviii) 1,0007–1,0008
amu; (xxix) 1,0008–1,0009
amu; (xxx) 1,0009–1,0010 amu;
(xxxi) 0,5 amu; (xxxii) 1,0 amu; und (xxxiii) 1,0005 amu. Die Einheit
amu bedeutet atomare Masseneinheit (Dalton). Eine Periodizität im Bereich
von 0,9990–1,0010
amu kann beobachtet werden für
einfach geladene Ionen, und eine Periodizität im Bereich von 0,4995– 0,5005
amu kann beobachtet werden für zweifach
geladene Ionen.
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Eine
oder mehrere der mehreren Bereiche oder Abschnitte der Massenspektraldaten
oder des Massenspektrums weisen vorzugsweise eine Breite auf, die
ausgewählt
ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) 0–0,01 amu; (ii) 0,01–0,02 amu;
(iii) 0,02–0,03 amu;
(iv) 0,03–0,04
amu; (v) 0,04–0,05
amu; (vi) 0,05–0,06
amu; (vii) 0,06–0,07
amu; (viii) 0,07–0,08 amu;
(ix) 0,08–0,09
amu; (x) 0,09–0,10
amu; (xi) 0,10–0,11
amu; (xii) 0,11–0,12
amu; (xiii) 0,12–0,13 amu;
(xiv) 0,13–0,14
amu; (xv) 0,14–0,15
amu; (xvi) 0,15–0,16
amu; (xvii) 0,16–0,17
amu; (xviii) 0,17–0,18
amu; (xix) 0,18–0,19
amu; (xx) 0,19–0,20 amu;
und (xxi) > 0,20 amu.
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Ein
Gesamtmassenfenster wird vorzugsweise angewendet auf die Massenspektraldaten
oder das Massenspektrum. Das Gesamtmassenfenster weist vorzugsweise
m nominale Massenfenster auf, wobei m vorzugsweise eine ganze Zahl
ist. Gemäß einer
Ausführungsform
kann m eine gerade Zahl sein, so dass, beispielsweise, m ausgewählt ist
aus der Gruppe, die besteht aus: (i) 2; (ii) 4; (iii) 6; (iv) 8; (v)
10; (vi) 12; (vii) 14; (viii) 16; (ix) 18; (x) 20; (xi) 22; (xii)
24; (xiii) 26; (xiv) 28; (xv) 30; (xvi) 32; (xvii) 34; (xviii) 36;
(xix) 38; (xx) 40; (xxi) 42; (xxii) 44; (xxiii) 46; (xxiv) 48; (xxv)
50; und (xxvi) ≥ 52.
Gemäß einer
alternativen und leicht stärker
bevorzugten Ausführungsform
ist m vorzugsweise eine ungerade Zahl. Beispielsweise kann m ausgewählt sein
aus der Gruppe, die besteht aus: (i) 1; (ii) 3; (iii) 5; (iv) 7;
(v) 9; (vi) 11; (vii) 13; (viii) 15; (ix) 17; (x) 19; (xi) 21; (xii)
23; (xiii) 25; (xiv) 27; (xv) 29; (xvi) 31; (xvii) 33; (xviii) 35; (xix)
37; (xx) 39; (xxi) 41; (xxii) 43; (xxiii) 45; (xxiv) 47; (xxv) 49;
und (xxvi) ≥ 51.
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Gemäß einer
weniger bevorzugten Ausführungsform
kann m eine Bruchzahl bzw. einen Bruchteil umfassen.
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Die
nominalen Massenfenster umfassen vorzugsweise einen zusammenhängenden
Bereich oder Abschnitt der gesamten Massenspektraldaten oder des
Massenspektrums. Die nominalen Massenfenster können, weniger bevorzugt, diskrete
oder nicht zusammenhängende
Bereiche oder Abschnitte der Massenspektraldaten oder des Massenspektrums umfassen.
Ein oder mehrere der nominalen Massenfenster weisen vorzugsweise
eine Breite auf, die ausgewählt
ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) 0–0,1 amu; (ii) 0,1–0,2 amu;
(iii) 0,2–0,3
amu; (iv) 0,3–0,4 amu;
(v) 0,4–0,5
amu; (vi) 0,5–0,6
amu; (vii) 0,6–0,7 amu;
(viii) 0,7–0,8
amu; (ix) 0,8–0,9
amu; (x) 0,9–1,0 amu;
(xi) 1,0–1,1
amu; (xii) 1,1–1,2
amu; (xiii) 1,2–1,3 amu;
(xiv) 1,3–1,4
amu; (xv) 1,4–1,5
amu; (xvi) 1,5–1,6
amu; (xvii) 1,6–1,7
amu; (xviii) 1,7–1,8
amu; (xix) 1,8–1,9
amu; (xx) 1,9–2,0
amu; und (xxi) > 2 amu.
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Die
nominalen Massenfenster können
jeweils eine Breite aufweisen, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die
besteht aus: (i) 0,4995–0,4996
amu; (ii) 0,4996–0,4997
amu; (iii) 0,4997–0,4998
amu; (iv) 0,4998–0,4999
amu; (v) 0,4999–0,5000
amu; (vi) 0,5000–0,5001
amu; (vii) 0,5001–0,5002
amu; (viii) 0,5002–0,5003
amu; (ix) 0,5003–0,5004
amu; (x) 0,5004–0,5005
amu; (xi) 0,9990–0,9991
amu; (xii) 0,9991– 0,9992
amu; (xiii) 0,9992–0,9993
amu; (xiv) 0,9993–0,9994
amu; (xv) 0,9994–0,9995
amu; (xvi) 0,9995–0,9996
amu; (xvii) 0,9996–0,9997
amu; (xviii) 0,9997–0,9998
amu; (xix) 0,9998–0,9999
amu; (xx) 0,9999–1,0000
amu; (xxi) 1,0000– 1,0001
amu; (xxii) 1,0001–1,0002
amu; (xxiii) 1,0002–1,0003
amu; (xxiv) 1,0003–1,0004
amu; (xxv) 1,0004–1,0005 amu;
(xxvi) 1,0005–1,0006
amu; (xxvii) 1,0006–1,0007
amu; (xxviii) 1,0007–1,0008
amu; (xxix) 1,0008–1,0009
amu; (xxx) 1,0009–1,0010 amu;
(xxii) 0,5 amu; (xxiii) 1,0 amu; und (xxxiii) 1,0005 amu.
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Einige
oder alle der nominalen Massenfenster sind vorzugsweise jeweils
in y-Kanäle
unterteilt, wobei y vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe, die
besteht aus: (i) 1; (ii) 2; (iii) 3; (iv) 4; (v) 5; (vi) 6; (vii)
7; (viii) 8; (ix) 9; (x) 10; (xi) 11; (xii) 12; (xiii) 13; (xiv)
14; (xv) 15; (xvi) 16; (xvii) 17; (xviii) 18; (xix) 19; (xx) 20;
(xxi) 21; (xxii) 22; (xxiii) 23; (xxiv) 24; (xxv) 25; (xxvi) 26;
(xxvii) 27; (xxviii) 28; (xxii) 29; (xxx) 30; (xxii) 31; (xxiii)
32; (xxxiii) 33; (xxxiv) 34; (xxxv) 35; (xxxvi) 36; (xxxvii) 37;
(xxxviii) 38; (xxiii) 39; (xl) 40; (xli) 41; (xlii) 42; (xxiii)
43; (xliv) 44; (xlv) 45; (xlvi) 46; (xlvii) 47; (xxviii) 48; (xlix)
49; (1) 50; und (li) > 50.
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Die
Mittel zur Bestimmung einer Intensitätsverteilung aus einer Anzahl
unterschiedlicher Bereiche oder Abschnitte von Massenspektraldaten
oder eines Massenspektrums umfassen vorzugsweise die Bestimmung
der Frequenz der verschiedenen Intensitäten von Massenspektraldaten
oder des Massenspektrums in einer oder mehreren der n-ten Kanäle eines
oder mehrerer der nominalen Massenfenster. Vorzugsweise reicht n
von 1 bis y.
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Die
Mittel zum Abschätzen
einer Hintergrundintensität
für die
eine oder mehreren Bereiche oder Abschnitte des Massenspektraldatensatzes oder
des Massenspektrums aus der Intensitätsverteilung umfassen vorzugsweise
die Bestimmung von x% Intensitätsquantilen
aus der Intensitätsverteilung.
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Vorzugsweise
ist x ausgewählt
aus der Gruppe, die besteht aus: (i) 0–5; (ii) 5–10; (iii) 10–15; (iv) 15–20; (v)
20–25;
(vi) 25–30;
(vii) 30–35;
(viii) 35–40; (ix)
40–45;
(x) 45–50;
(xi) 50–55;
(xii) 55–60;
(xiii) 60–65;
(xiv) 65–70;
(xv) 70–75;
(xvi) 75–80;
(xvii) 80–85;
(xix) 85–90;
(xx) 90–95;
und (xxi) 95–100.
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Die
abgeschätzte
bzw. geschätzte
Hintergrundintensität
umfasst vorzugsweise x% Intensitätsquantile
oder einen Faktor hiervon.
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Die
Mittel zur Einstellung der Intensität eines oder mehrerer Bereiche
oder Abschnitte des Massenspektraldatensatzes oder des Massenspektrums zur
Entfernung oder Reduzierung der Effekte der abgeschätzten Hintergrundintensität umfassen
vorzugsweise die Subtraktion der abgeschätzten Hintergrundintensität oder eines
Bruchteils hiervon von den einen oder mehreren Bereichen oder Abschnitten
der Massenspektraldaten oder des Massenspektrums. Wenn die Intensität der einen
oder mehreren Bereiche oder Abschnitte des Massenspektraldatensatzes oder
des Massenspektrums einen negativen Wert oder negative Werte nach
der Subtraktion der abgeschätzten
Hintergrundintensität
oder eines Bruchteils hiervon aufweist, wird die Intensität der einen
oder mehreren Bereiche oder Abschnitte des Massenspektraldatensatzes
oder Massenspektrums auf Null oder einen Wert nahe Null eingestellt.
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Die
abgeschätzte
Hintergrundintensität
oder ein Bruchteil hiervon wird vorzugsweise von z% des Massenspektraldatensatzes
oder des Massenspektrums subtrahiert, wobei z vorzugsweise ausgewählt ist
aus der Gruppe, die besteht aus: (i) 0–10; (ii) 10–20; (iii)
20–30;
(iv) 30–40;
(v) 40–50;
(vi) 50–60; (vii)
60–70;
(viii) 70–80;
(ix) 80–90;
und (x) 90–100. Die
abgeschätzte
Hintergrundintensität
oder ein Bruchteil hiervon wird vorzugsweise von den einen oder
mehreren Bereichen oder Abschnitten der Massenspektraldaten oder
des Massenspektrums subtrahiert.
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Das
Gesamtmassenfenster wird vorzugsweise einmal oder mehrmals vorbewegt
(oder weniger bevorzugt zurückbewegt
oder zurückgenommen). Beispielsweise
kann das Gesamtmassenfenster vorbewegt oder zurückbewegt werden um wenigstens 1–10, 10–50, 50–100, 100–150, 150–200, 200–250, 250–300, 300–350, 350–400, 400–450, 450–500, 500–600, 600–700, 700–800, 800–900, 900–1.000, 1.000–1.250,
1.250–1.500,
1.500–1.750, 1.750–2.000,
2.000–2.250,
2.250–2.500, 2.500–2.750,
2.750–3.000
oder mehr als 3.000 mal. Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
kann das Gesamtmassenfenster in Schritten von 0,5, 1,0 oder 1,0005
atomaren Masseneinheiten (Dalton) oder einer anderen Größe jedes
Mal vorbewegt oder zurückbewegt
werden. Es wird überlegt,
dass das Gesamtmassenfenster mit einem Inkrement vorbewegt oder
zurückbewegt
werden könnte,
das ausgewählt ist
aus der Gruppe, die besteht aus: (i) 0,4995–0,4996 amu; (ii) 0,4996–0,4997
amu; (iii) 0,4997–0,4998
amu; (iv) 0,4998–0,4999
amu; (v) 0,4999–0,5000
amu; (vi) 0,5000–0,5001
amu; (vii) 0,5001–0,5002
amu; (viii) 0,5002–0,5003
amu; (ix) 0,5003–0,5004
amu; (x) 0,5004–0,5005
amu; (xi) 0,9990–0,9991
amu; (xii) 0,9991–0,9992
amu; (xiii) 0,9992–0,9993
amu; (xiv) 0,9993–0,9994
amu; (xv) 0,9994–0,9995
amu; (xvi) 0,9995–0,9996
amu; (xvii) 0,9996–0,9997
amu; (xviii) 0,9997–0,9998
amu; (xix) 0,9998–0,9999
amu; (xx) 0,9999–1,0000
amu; (xxi) 1,0000–1,0001
amu; (xxii) 1,0001–1,0002
amu; (xxiii) 1,0002–1,0003
amu; (xxiv) 1,0003–1,0004
amu; (xxv) 1,0004–1,0005
amu; (xxvi) 1,0005–1,0006 amu;
(xxvii) 1,0006–1,0007
amu; (xxviii) 1,0007–1,0008
amu; (xxix) 1,0008–1,0009
amu; (xxx) 1,0009–1,0010
amu; (xxxi) 0,5 amu; (xxxii) 1,0 amu; und (xxxiii) 1,0005 amu. Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
wird überlegt,
dass das Gesamtfenster vorbewegt, zurückbewegt oder übersetzt bzw. übertragen
werden könnte
(vorzugsweise wiederholt) mit einem Inkrement, das vorzugsweise
ausgewählt
ist aus der Gruppe, die besteht aus (i) 0–0,1 amu; (ii) 0,1–0,2 amu;
(iii) 0,2–0,3
amu; (iv) 0,3–0,4 amu;
(v) 0,4–0,5
amu; (vi) 0,5–0,6
amu; (vii) 0,6–0,7 amu;
(viii) 0,7–0,8
amu; (ix) 0,8–0,9
amu; (x) 0,9–1,0 amu;
(xi) 1,0–1,1
amu; (xii) 1,1–1,2
amu; (xiii) 1,2–1,3 amu;
(xiv) 1,3–1,4
amu; (xv) 1,4–1,5
amu; (xvi) 1,5–1,6
amu; (xvii) 1,6–1,7
amu; (xviii) 1,7–1,8
amu; (xix) 1,8–1,9
amu; (xx) 1,9–2,0
amu; und (xxi) > 2 amu.
Gemäß weiterer
Ausführungsformen
kann das Gesamtmassenfenster in regelmäßigen, nicht regelmäßigen oder
beliebigen Schritten oder Inkrementen vorbewegt oder zurückbewegt
werden.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Massenspektrometer
bereitgestellt mit:
Mitteln, die bei der Verwendung eine Intensitätsverteilung
bestimmen aus einer Anzahl von Bereichen oder Abschnitten eines
Massenspektraldatensatzes oder eines Massenspektrums;
Mitteln,
die bei der Verwendung für
eine oder mehrere Bereiche oder Abschnitte des Massenspektraldatensatzes
oder des Massenspektrums aus der Intensitätsverteilung eine Hintergrundintensität abschätzen; und
Mitteln,
die bei der Verwendung die Intensität der einen oder der mehreren
Abschnitte oder Bereiche des Massenspektraldatensatzes oder des
Massenspektrums einstellen, um die Effekte bzw. Wirkungen der abgeschätzten Hintergrundintensität zu entfernen oder
zu reduzieren.
-
Das
Massenspektrometer weist vorzugsweise eine Ionenquelle auf, die
ausgewählt
ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) Elektrospray-Ionenquelle ("ESI"); (ii) Atmosphären druck-Chemische-Ionisations-Ionenquelle
("APCI"); (iii) Atmosphärendruck-Photoionisations-Ionenquelle
("APPI"); (iv) Laserdesorptions-Ionisations-Ionenquelle
("LDI"); (v) induktiv gekoppelte
Plasma-Ionenquelle ("ICP"); (vi) Elektronenauftreff-Ionenquelle
("EI"); (vii) chemische Ionisations-Ionenquelle
("CI"); (viii) Feldionisations-Ionenquelle
("FI"); (ix) Schnellatom-Bombardement-Ionenquelle
("FAB"); (x) Flüssigkeit-Sekundär-Ionenmassenspektrometrie-Ionenquelle ("LSIMS"); (xi) Atmosphärendruck-Ionisations-Ionenquelle ("API"); (xii) Felddesorptions-Ionenquelle ("FD"); (xiii) matrixunterstützte Laserdesorptions-Ionisations-Ionenquelle
("MALDI"); (xiv) Ionenquelle mit
Desorption/Ionisation auf Silizium ("DIOS");
und (xv) Desorptions-Elektrospray-Ionisations-Ionenquelle ("DESI").
-
Die
Ionenquelle kann entweder eine kontinuierliche Ionenquelle oder
eine gepulste Ionenquelle aufweisen.
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Das
Massenspektrometer weist ferner vorzugsweise einen Massenanalysator
auf, der vorzugsweise ausgewählt
ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) Orthogonalbeschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysator;
(ii) Axialbeschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysator; (iii) Quadrupolmassenanalysator;
(iv) Penning-Massenanalysator; (v) Fouriertransformations-Ionenzyklotronresonanz-Massenanalysator
("FTICR"); (vi) 2D- oder lineare Quadrupol-Ionenfalle;
(vii) Paul oder 3D-Quadrupol-Ionenfalle;
und (viii) Magnetsektor-Massenanalysator.
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Die
bevorzugte Ausführungsform
bezieht sich auf ein adaptives Hintergrundsubtraktionsverfahren,
das die Wirkungen eines periodischen chemischen Hintergrundrauschens
in Massenspektren reduziert.
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Das
bevorzugte Verfahren untersucht die Intensitätsverteilung in einem lokalen
Bereich eines Massenspektrums und schätzt den Anteil des Signals
aufgrund des Hintergrundrauschens mittels statistischer Analyse.
Weitere Bereiche des Massenspektrums werden dann vorzugsweise analysiert, und
das Verfahren wird vorzugsweise wiederholt. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform
wird das abgeschätzte
Hintergrundrauschen in einem bestimmten Abschnitt oder Bereich eines
Massenspektrums subtrahiert von den Rohdaten oder experimentell
erhaltenen Massenspektraldaten zur Erzeugung eines verarbeiteten
Massenspektrums, das signifikant reduziertes Hintergrundrauschen
zeigt. Die bevorzugte Ausführungsform
ist besonders wirksam bei der Unterdrückung von Hintergrundrauschen
mit einem periodischen Charakter, und auch von Hintergrundrauschen,
das mit dem Masse-Ladungs-Verhältnis variiert.
-
Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform wird
die Intensität
von Massenspektraldaten innerhalb eines Kanals eines zentralen nominalen
Massenfensters modifiziert durch Subtraktion eines Intensitätswertes
von den Massenspektraldaten innerhalb des bestimmten Kanals. Der
Intensitätswert,
der subtrahiert wird, ist vorzugsweise ein Intensitätsquantil
(beispielsweise 45% oder 50%) der aufgezeichneten Intensitäten von
Massenspektraldaten innerhalb korrespondierender Kanäle einer
Anzahl von anliegenden oder benachbarten nominalen Massenfenstern.
Das bevorzugte Intensitätsquantil
ist vorzugsweise 45% oder 50%, gemäß weiteren Ausführungsformen
kann das Intensitätsquantil
jedoch im Bereich von 10–90%
liegen.
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Das
bevorzugte Verfahren ist insbesondere geeignet zum Reduzieren der
Wirkungen von Hintergrundsignalen mit periodischen Intensitätsvariationen.
Die bevorzugte Ausführungsform
ist auch wirksam bei der Reduzierung der Wirkungen un erwünschten
Hintergrundrauschens, wenn das Hintergrundrauschen eine langsame
kontinuierliche Variation in der Intensität relativ zu der Intensitätsvariation, die
mit einem Analytsignal assoziiert ist, aufweist. Das bevorzugte
Verfahren ermöglicht
auch die Durchführung
automatisierter Hintergrundsubtraktion und ermöglicht, dass Massenspektren
erzeugt werden, die ein signifikant verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis aufweisen.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann ein Massenspektrum in eine Vielzahl
von nominalen Massenfenstern unterteilt werden, die vorzugsweise
zentriert sind bezüglich dem
Vielfachen von beispielsweise 1,0005 atomaren Masseneinheiten (Dalton).
Eine Gesamtmassenfenstergröße wird
vorzugsweise ausgewählt,
die vorzugsweise eine ungerade ganze Zahl von nominalen Massenfenstern
aufweist bzw. umfasst. Die Gesamtmassenfenstergröße ist vorzugsweise relativ
groß verglichen
mit einem typischen Isotopencluster und ist jedoch auch vorzugsweise
relativ klein verglichen mit der Wellenlänge des niederfrequenten Rauschens. Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
kann ein Gesamtmassenfenster mit 21 nominalen Massenfenstern verwendet
werden, wobei das Gesamtmassenfenster eine Breite von 21,0105 Da aufweist.
Jedes nominale Massenfenster weist vorzugsweise eine Breite von
1,0005 Da auf.
-
Hintergrundrauschen
wird vorzugsweise abgeschätzt
und dann von den Massenspektraldaten in einem nominalen Massenfenster
subtrahiert. Jedes nominale Massenfenster wird vorzugsweise in y
diskrete Kanäle
unterteilt. Die Breite jedes diskreten Kanals y ist vorzugsweise
relativ klein verglichen mit der Breite von Rauschpeaks, und jedoch
auch vorzugsweise relativ groß verglichen
mit der Beabstandung der Massenspektraldaten. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform kann
jedes nominale Massenfenster unterteilt werden in 10–20 Kanäle.
-
Die
Daten in den verschiedenen nominalen Massenfenstern, die das Gesamtmassenfenster
bilden, können
angesehen werden als heruntergebrochen bzw. kollabiert in y diskrete
Kanäle
pro nominalem Massenfenster. Ein Intensitätsquantil Q der Daten über sämtliche
gleiche korrespondierende Kanäle
(d.h. über
sämtliche
erste, zweite oder n-te Kanäle des
nominalen Massenfensters) wird vorzugsweise bei einer Fraktion bzw.
einem Bruchteil x% bestimmt. Der Intensitätswert Q ist vorzugsweise derart,
dass x% der Daten in den jeweiligen n-ten Kanälen der verschiedenen nominalen
Massenfenster unterhalb des Intensitätswertes Q liegen. Das Intensitätsquantil wird
vorzugsweise derart gewählt,
dass ein Signal vorherrschend bzw. verstärkt zurückgewiesen wird, während jedoch
Rauschen vorherrschend angenommen wird. Das Intensitätsquantil
Q wird daher angesehen als Darstellung des Rauschens in dem korrespondierenden
Kanal des zentralen nominalen Massenfensters. Dieses Hintergrundrauschen
wird dann vorzugsweise subtrahiert von den Eingangs- oder rohen
Massenspektraldaten, die sich auf den korrespondierenden Kanal in
dem zentralen nominalen Massenfenster beziehen. Dieses Verfahren
wird dann für
die anderen Kanäle
des zentralen nominalen Massenfensters wiederholt. Das Gesamtmassenfenster
wird dann vorzugsweise vorgeschoben, beispielsweise etwa um 1 atomare
Masseneinheit, und das Verfahren wird vorzugsweise wiederholt, vorzugsweise
mehrfach bzw. vielfach.
-
Die
berechnete Hintergrundverteilung kann, beispielsweise, Daten umfassen,
die über
20 Kanäle pro
Masseneinheit verteilt sind, während
die Rohmassenspektraldaten wesentlich mehr Datenpunkte pro Masseneinheit
umfassen können.
In dem Fall von Flugzeitdaten wird die Anzahl der Datenpunkte pro Masseneinheit
variieren. Die Intensität
des abgeschätzten bzw.
geschätzten
Hintergrundrauschens, die an einem bestimmten Datenpunkt in den
ursprünglichen
Massenspektraldaten abgezogen werden soll, kann berechnet werden
durch Interpolation zwischen den 20 Datenpunkten, welche die geschätzte Hintergrundverteilung über ein
nominales Massenfenster mit einer Breite von etwa 1 atomaren Masseneinheit
bilden.
-
Das
bevorzugte Verfahren hat den besonderen Vorteil im Vergleich zu
dem bekannten Frequenzdomänenfilterungsverfahren,
dass das bevorzugte Verfahren die Erzeugung von Artefakten oder
zusätzlichen
Rauschspitzen bzw. -spikes in den verarbeiteten Massenspektraldaten
vermeidet. Derartige Artefakte oder zusätzliche Rauschspitzen können ein
besonderes Problem darstellen, wenn der bekannte Ansatz der Frequenzdomänenfilterung
verwendet wird.
-
Verschiedene
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun, rein beispielhaft, und unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
-
1A zeigt
einen Abschnitt eines Massenspektrums, das sich wiederholendes bzw.
repetitives chemisches Rauschen zeigt mit einem Gesamtmassenfenster,
das neun nominale Massenfenster umfasst, die jeweils in zehn Kanäle unterteilt
sind, die dem Abschnitt des Massenspektrums überlagert sind, und 1B zeigt
die Intensitätsverteilung
für alle
Intensitätsdaten,
die von allen ersten Kanälen der
neun nominalen Massenfenster, die in 1A gezeigt
sind, genommen sind;
-
2 zeigt
in größeren Einzelheiten
das zentrale nominale Massenfenster M5 und die unmittelbar benachbarten
nominalen Massenfenster M4, M6, wie sie in 1A gezeigt
sind, zusammen mit dem berechneten Hintergrundrauschen für den Großteil des
zentralen nominalen Massenfensters M5 und die Einfügung zeigt
in größeren Einzelheiten den
Analytmassenpeak mit einem Masse-Ladungs-Verhältnis von etwa 647,6 nach Entfernung von
Hintergrundrauschen gemäß der bevorzugten Ausführungsform;
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3A zeigt
einen Abschnitt eines Massenspektrums, das periodisches Hintergrundrauschen aufweist,
und 3B zeigt den gleichen Abschnitt des Massenspektrums
nach Entfernung des periodischen Hintergrundrauschens gemäß der bevorzugten
Ausführungsform;
-
4A zeigt
in größeren Einzelheiten
einen Abschnitt des in 3A dargestellten Massenspektrums, 4B zeigt
den gleichen Abschnitt des Massenspektrums nach Entfernung des periodischen Hintergrundrauschens
gemäß der bevorzugten
Ausführungsform,
und 4C zeigt das geschätzte periodische Hintergrundrauschen,
das von dem unverarbeiteten Massenspektrum, das in 4A gezeigt
ist, subtrahiert wurde;
-
5A zeigt
einen Abschnitt eines Massenspektrums, das periodisches Hintergrundrauschen aufweist,
und 5B zeigt den gleichen Abschnitt des Massenspektrums
nach Entfernung des periodischen Hintergrundrauschens gemäß der bevorzugten
Ausführungsform;
-
6A zeigt
einen Abschnitt eines Massenspektrums, das ein langsam kontinuierliches
und periodisches Hintergrundrauschen aufweist, und 6B zeigt
den gleichen Abschnitt des Massenspektrums nach Entfernung des langsam
kontinuierlich und periodischen Hintergrundrauschens gemäß der bevorzugten
Ausführungsform;
und
-
7A zeigt
in größeren Einzelheiten
einen Abschnitt des in 6A dargestellten Massenspektrums,
und 7B zeigt den gleichen Abschnitt des Massenspektrums
nach Entfernung des langsam kontinuierlichen und periodischen Hintergrundrauschens
gemäß der bevorzugten
Ausführungsform.
-
Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 1A, 1B und 2 beschrieben.
Die Ausführungsform,
die unter Bezugnahme auf die 1A, 1B und 2 beschrieben
wird, ist jedoch zur Vereinfachung bzw. Einfachheit der Darstellung
vereinfacht worden. Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
wird ein Gesamtmassenfenster mit einer Breite von 21,0105 atomaren
Masseneinheiten (Dalton) und 21 nominalen Massenfenstern einer Breite
von jeweils 1,0005 atomaren Masseneinheiten (Dalton) umfassend,
auf ein Massenspektrum angewendet. Jedes nominale Massenfenster
ist vorzugsweise in 20 diskrete Kanäle unterteilt. Zur Vereinfachung
der Darstellung bezieht sich die unter Bezugnahme auf die 1A, 1B und 2 dargestellte
Ausführungsform
auf die Verwendung eines kleineren Gesamtmassenfensters, das nur
9 atomare Masseneinheiten breit ist, und dass lediglich 9 nominale
Massenfenster umfasst, die jeweils eine Breite von genau einer atomaren
Masseneinheit (Dalton) aufweisen. Jedes nominales Massenfenster
ist als in 10 diskrete Kanäle
unterteilt dargestellt, wiederum zur Vereinfachung der Darstellung.
-
1A zeigt
einen Abschnitt eines Massenspektrums über den Masse-Ladungs-Verhältnis-Bereich
643–652,
der sich wiederholendes oder periodisches chemisches Hintergrundrauschen
aufweist. Das Massenspektrum wurde erhalten unter Verwendung einer
Elektrospray-Ionenquelle und eines Flugzeit-Massenanalysators. Ein
Gesamtmassenfenster mit einer Breite von 9 atomaren Masseneinheiten
ist dem Abschnitt des Massenspektrums überlagert dargestellt. Das
Gesamtmassen fenster umfasst 9 nominale Massenfenster M1–M9. Die
nominalen Massenfenster M1–M9
sind zentriert um ein zentrales nominales Massenfenster M5, welches
dem Masse-Ladungs-Verhältnis-Bereich
647–648
entspricht. Jedes der neun nominalen Massenfenster M1–M9 ist
als unterteilt in zehn diskrete Kanäle a–j gleicher Breite dargestellt.
In den bestimmten in 1A dargestellten Beispiel überdeckt
oder umfasst jeder diskrete Kanal etwa 15 Massenintensitätspaare
oder Datenpunkte. Die Anzahl der Massenintensitätspaare oder Datenpunkte pro
Kanal hängt
ab von der Digitalisierungsrate der Aquisitionselektronik und der
Flugzeit der analysierten Ionen.
-
Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform wird
ein Hintergrundsignal abgeschätzt
bzw. geschätzt
und dann von den Rohintensitätsdaten,
die dem ersten Kanal M5a des zentralen nominalen Massenfensters
M5 entsprechen, subtrahiert. Das geschätzte Hintergrundsignal für den ersten
Kanal M5a des zentralen nominalen Massenfensters M5 wird berechnet
zunächst
durch Bestimmung der Intensitätsverteilung
der Intensitätsdaten
in oder über
sämtlichen
der ersten Kanäle
M1a–M9a
sämtlicher
neun nominaler Massenfenster M1–M9,
die das Gesamtmassenfenster bilden. Die ersten Kanäle M1a–M9a jedes
der neun nominalen Massenfenster M1–M9 sind als schattierte Bereiche
in 1A dargestellt.
-
1B zeigt
die resultierende Intensitätsverteilung,
die den Intensitätsdaten
entspricht oder die Intensitätsdaten
darstellt bzw. repräsentiert,
die von sämtlichen
der ersten Kanäle
M1a–M9a
der neun nominalen Massenfenster M1–M9, die in 1A gezeigt
sind, entnommen sind. Ingesamt umfassen, überdecken oder beinhalten die
ersten Kanäle M1a–M9a etwa
134 Datenpunkte oder unterscheidbare Intensitätsmessungen. Eine gepunktete
Linie zeigt das 50%Intensitätsquantil
für die
dargestellte Intensitätsvertei lung
an. In dem bestimmten Beispiel, das in 1B dargestellt
ist, ist das 50%-Intensitätsquantil
19. Ein 50%-Intensitätsquantil
stellt einen Intensitätswert
dar, bei dem 50% der aufgezeichneten Intensitäten unterhalb des 50%-Quantils liegen,
und 50% der aufgezeichneten Intensitäten oberhalb des 50%-Quantils
liegen. Entsprechend weisen 50% der Intensitätsdaten in sämtlichen
ersten Kanälen M1a–M9a der
neun nominalen Massenfenster M1–M9,
die in 1A dargestellt sind, einen Intensitätswert ≤ 19 Einheiten
auf und 50% der Intensitätsdaten
in sämtlichen
ersten Kanälen
M1a–M9a
der neun nominalen Massenfenster M1–M9 einen Intensitätswert ≥ 19 Einheiten.
Andere Ausführungsformen
werden in Erwägung
gezogen, bei denen andere Intensitätsquantile als 50% verwendet
werden. Beispielsweise kann ein Intensitätsquantil von 45% verwendet
werden, wobei 45% der Intensitätsdaten eine
Intensität
kleiner oder gleich dem 45%-Intensitätsquantil
aufweisen. In dem bestimmten Beispiel, das in 1B dargestellt
ist, würde
das 45%-Intensitätsquantil
einen Wert von 18 aufweisen.
-
In
dem bestimmten Beispiel, das unter Bezugnahme auf die 1A, 1B und 2 dargestellt
und beschrieben wird, wird angenommen, dass der Wert 19 des 50%-Intensitätsquantil
repräsentativ für die durchschnittliche
Intensität
des Hintergrundsignals in dem ersten Kanal M5a des zentralen nominalen
Massenfensters M5 ist. Der Wert 19 für das 50%-Intensitätsquantil wird daher vorzugsweise
subtrahiert von dem Intensitätswert
sämtlicher
Rohintensitätsdaten,
die den ersten Kanal M5a des zentralen nominalen Massenfensters
M5 ausmachen bzw. bilden oder in den diesen Kanal fallen.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
wird, wenn die Intensität
der Intensitätswerte
negativ ist oder einen Negativwert annehmen nach der Subtraktion
des Intensitätsquantilwertes,
vorzugsweise die Intensität oder
der Intensitätswert
auf Null gesetzt oder eingestellt, oder weniger vorzugsweise auf
einen Wert nahe Null.
-
Nach
Bestimmung der vorhergesagten Intensität des Hintergrundsignals für den ersten
Kanal M5a des zentralen nominalen Massenfensters M5 wird dieser
Vorgang vorzugsweise für
den zweiten Kanal M5b des zentralen nominalen Massenfensters M5
wiederholt. In ähnlicher
Weise wird vorzugsweise das 50%-Intensitätsquantil für die Intensitätsverteilung,
die sich auf alle Intensitätsdaten
bezieht, die von allen zweiten Kanälen M1b-M9b der neun nominalen
Massenfenster M1–M9
erhalten sind, bestimmt. Dieser Intensitätswert wird dann vorzugsweise
angenommen als repräsentativ
für die
durchschnittliche Intensität
des Hintergrundsignals in dem zweien Kanal M5b des zentralen nominalen
Massenfensters M5. Dieser neue 50%-Intensitätsquantilwert wird dann vorzugsweise
subtrahiert von den Intensitätswerten
sämtlicher
Rohintensitätsdaten,
die den zweiten Kanal M5b in dem zentralen nominalen Massenfenster
M5 bilden, oder in diesen Kanal fallen, subtrahiert.
-
Dieser
Vorgang wird dann vorzugsweise wiederholt in einer ähnlichen
Weise für
die dritten, vierten, fünften,
sechsten, siebten, achten und neunten Kanäle M5c–M5j des zentralen nominalen
Massenfensters M5. Als Ergebnis wird das Hintergrundrauschen vorzugsweise
geschätzt über die
gesamte Breite des zentralen nominalen Massenfensters M5, und das
geschätzte
Hintergrundrauschen wird dann vorzugsweise subtrahiert von den Rohintensitätsdaten
in allen zehn Kanälen
M5a-j des zentralen nominalen Massenfensters M5. Gemäß einer
Ausführungsform
werden, wenn die Intensitätsdaten
nach Subtraktion des geschätzten
Hintergrundrauschens einen negativen Wert annehmen oder aufweisen, vorzugsweise
die Intensitätsdaten
auf Null gesetzt, oder weniger bevorzugt auf einen Wert nahe Null.
-
Nach
der Berechnung und dann vorzugsweisen Entfernung des geschätzten Hintergrundrauschens
von den Rohintensitätsdaten,
die sich auf das zentrale nominale Massenfenster M5 beziehen, das Ionen
mit Masse-Ladungs-Verhältnissen
im Bereich von 647–648
betrifft, wird das Gesamtmassenfenster vorzugsweise etwa eine Masseneinheit
vorbewegt (oder weniger bevorzugt um etwa eine Masseneinheit zurückbewegt),
so dass das Gesamtmassenfenster nun vorzugsweise zentriert ist auf
dem Masse-Ladungs-Verhältnis-Bereich
von 648–649.
Das wie oben unter Bezugnahme auf die Bestimmung des Hintergrundrauschens über das
vorangehende zentrale nominale Massenfenster und den Masse-Ladungs-Verhältnis-Bereich
647–648
beschriebene Verfahren wird dann vorzugsweise wiederholt, um nun
das Hintergrundrauschen über
das neue zentrale nominale Massenfenster und den neuen Masse-Ladungs-Verhältnis-Bereich 648–649 abzuschätzen. Das
geschätzte
Hintergrundrauschen wird dann vorzugsweise von den Rohintensitätsdaten
entfernt, die dem neuen zentralen nominalen Massenfenster entsprechen,
das den Masse-Ladungs-Verhältnis-Bereich
648– 649
abdeckt. Das Gesamtmassenfenster wird dann vorzugsweise etwa eine
Masseneinheit vorgeschoben bzw. vorbewegt (oder weniger vorzugsweise
etwa eine Masseneinheit zurück-
bzw. rückwärtsbewegt),
und der Vorgang des Abschätzens
des Hintergrundrauschens und des Subtrahierens des geschätzten Hintergrundrauschen
von dem neuen zentralen nominalen Massenfenster wird dann vorzugsweise
wiederholt.
-
Der
Vorgang der Bestimmung des Hintergrundrauschens und der Subtraktion
des Hintergrundrauschens von dem zentralen nominalen Massenfenster
und dann des Vorwärtsbewegens,
Rückwärtsbewegens, Übersetzens
oder anderweitigen Bewegens des Gesamtmassenfensters wird dann vorzugsweise
wiederholt, bis Hintergrundrauschen aus dem Bereich, dem Abschnitt
oder der Gesamtheit des interessierenden Massenspektrums entfernt worden
ist. Gemäß einer
Ausführungsform
kann das Gesamtmassenfenster wenigstens 10, 50, 100, 200, 300, 400,
500, 600, 700, 800, 900, 1.000, 1.500, 2.000, 2.500, 3.000, 3.500,
4.000, 4.500 oder 5.000-mal vorbewegt, zurückbewegt oder translatiert bzw.
translatorisch bewegt werden. Die Breite des Gesamtmassenfensters
bleibt vorzugsweise die gleiche, gemäß weiterer Ausführungsformen
kann die Breite des Gesamtmassenfensters jedoch zunehmen, abnehmen
oder auf andere Weise in einer gestuften, linearen, beliebigen oder
anderen Weise variiert werden.
-
2 zeigt
das zentrale nominale Massenfenster M5 und die unmittelbar benachbarten
nominalen Massenfenster M4, M6, wie sie in 1A dargestellt
sind, in größeren Einzelheiten.
Das berechnete Hintergrundrauschen für den Großteil des zentralen nominalen
Massenfensters M5 ist bezüglich der
ursprünglichen
oder Rohintensität
oder den ursprünglichen
oder Rohmassendaten überlagert
dargestellt. Der Einschub zeigt in größeren Einzelheiten einen Abschnitt
des zentralen nominalen Massenfensters M5, nachdem die Intensitätsdaten
verarbeitet bzw. bearbeitet worden sind zur Subtraktion des berechneten
oder geschätzten
Hintergrundrauschens. Ein Analytmassenpeak mit einem Masse-Ladungs-Verhältnis von
etwa 647,6 ist deutlicher sichtbar, und das Signal-Rausch-Verhältnis des
verarbeiteten Massenspektrums ist signifikant verbessert.
-
3A zeigt
einen Abschnitt eines Massenspektrums mit periodischem Hintergrundrauschen, wobei
die Periodizität
etwa 1 atomare Masseneinheit beträgt. Das Massenspektrum wurde
erhalten unter Verwendung einer Elektrospray-Ionenquelle und eines Flugzeit-Massenanalysators.
Obwohl intensive Analytpeaks identifiziert werden können, ist
es schwierig, verhältnismäßig schwächere Analytpeaks von
dem periodischen Hintergrundrauschen zu unterscheiden. 3B zeigt
den gleichen Abschnitt des Massenspektrums nachdem das periodische Hintergrundrauschen
gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
abgeschätzt
und von den Intensitätsdaten
subtrahiert worden ist. In diesem bestimmten Beispiel umfasste das
Gesamtmassenfenster, das auf die Massenspektraldaten angewendet
wurde, 21 nominale Massenfenster jeweils mit einer Breite von 1,0005
atomaren Masseneinheiten (Daltons). Jedes nominale Massenfenster
wurde unterteilt in 20 Kanäle,
und ein 45%-Intensitätsquantil
wurde verwendet zur Diskriminierung zwischen Signal und Hintergrundrauschen.
-
4A zeigt
in größeren Einzelheiten
einen Abschnitt des in 3A dargestellten Massenspektrums über einen
Masse-Ladungs-Verhältnis-Bereich 934–956. Wie
zu sehen ist, ist die Intensität
einiger der Analytmassenpeaks nicht signifikant größer als die
Intensität
einiger der Peaks aufgrund periodischen Hintergrundrauschens. Es
sei angemerkt, dass beispielsweise eine Peakerkennungssoftware vorgeschlagen
hat, dass beobachtete Peaks mit Masse-Ladungs-Verhältnissen
von 944,7, 953,7 und 955,7 Analytpeaks sind. Es wird jedoch tatsächlich angenommen,
dass diese Peaks aufgrund von Hintergrundrauschen sind. 4B zeigt
ein korrespondierendes Massenspektrum, nachdem das periodische Hintergrundrauschen
abgeschätzt
und von den in 4A dargestellten Intensitätsdaten
subtrahiert worden ist. Analytpeaks mit Masse-Ladungs-Verhältnissen
von 937,5, 938,5, 947,7 und 948,7 sind nun klarer als Analytpeaks
identifizierbar. Ferner sind die in 4A beobachteten
Peaks, die als Masse-Ladungs-Verhältnisse
von 944,7, 953,7 und 955,7 aufweisend identifiziert wurden, nun
wesentlich als Hintergrundrauschen unterdrückt. 4C zeigt
die Intensität
des periodischen Hintergrundrauschens, wie es gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
für die in 4A gezeigten
Intensitätsdaten
berechnet oder geschätzt
ist. Das in 4C dargestellte Hintergrundrauschen
wurde entfernt oder anderweitig subtrahiert von den Rohmassenspektraldaten,
die in 4A gezeigt sind, zur Erzeugung
des verbesserten bearbeiteten Massenspektrums, das in 4B gezeigt
ist.
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5A zeigt
einen weiteren Abschnitt eines Massenspektrums mit periodischem
Hintergrundrauschen mit einer Periodizität von etwa 1 atomaren Masseneinheit.
Das Massenspektrum wurde erhalten unter Verwendung einer Elektrospray-Ionenquelle und eines
Flugzeit-Massenanalysators. 5B zeigt
das sich ergebende Massenspektrum, nachdem das periodische Hintergrundrauschen
berechnet oder abgeschätzt
und von den Intensitätsdaten subtrahiert
worden ist, gemäß der bevorzugten
Ausführungsform.
Ein Gesamtmassenfenster mit 21 nominalen Massenfenstern einer jeweiligen
Breite von 1,0005 atomaren Masseneinheiten (Dalton) wurde auf die
Massenspektraldaten angewendet bzw. aufgebracht. Jedes nominale
Massenfenster wurde in 20 Kanäle
unterteilt, und ein 45%-Intensitätsquantil wurde
zur Diskriminierung zwischen Signal und Hintergrund verwendet. Wie
aus 5B ersichtlich, wurde das periodische Hintergrundrauschen
stark unterdrückt,
und das Signal-Rausch-Verhältnis
ist signifikant verbessert.
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6A zeigt
ein Massenspektrum der tryptischen Digestprodukte eines Proteins,
das durch eine matrixunterstützte
Laserdesorptions-Ionisations-Ionenquelle ionisiert und durch einen
Axial-Flugzeit-Massenanalysator massenanalysiert wurde. Das Massenspektrum
zeigt sowohl leicht bzw. langsam variierendes Hintergrundrauschen
als auch periodisches Hintergrundrauschen (wie deutlicher in 7A zu
sehen ist). 6B zeigt das sich ergebende
Massenspektrum, nachdem das langsam variierende Hintergrundrauschen
und auch das periodische Hintergrundrauschen berechnet oder abgeschätzt worden
sind und von den Intensitätsdaten subtrahiert
worden sind, gemäß der bevorzugten Ausfüh rungsform.
Ein Gesamtmassenfenster mit 21 nominalen Massenfenstern einer jeweiligen
Breite von 1,0005 atomaren Masseneinheiten (Dalton) wurde auf die
Massenspektraldaten angewendet. Jedes nominale Massenfenster wurde
in 20 Kanäle
unterteilt und ein 45%-Intensitätsquantil
wurde verwendet zur Diskriminierung zwischen Signal und Hintergrund.
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7A zeigt
in größeren Einzelheiten
einen Abschnitt des in 6A dargestellten Massenspektrums über den
Masse-Ladungs-Verhältnis-Bereich 1.754–1.789. 7B zeigt
das sich ergebende bzw. resultierende Massenspektrum, nachdem das
langsam variierende Hintergrundrauschen und das periodische Hintergrundrauschen
abgeschätzt
worden sind und von den Intensitätsdaten
subtrahiert worden sind, gemäß der bevorzugten
Ausführungsform.
Wie aus 7B ersichtlich, ist das Hintergrundrauschen stark
unterdrückt,
und das Signal-Rausch-Verhältnis signifikant
verbessert.
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Die
bevorzugte Ausführungsform
ist besonders wirksam bei der Reduzierung unerwünschter Effekte des chemischen
Hintergrundrauschens mit einer Periodizität von etwa 1 atomaren Masseneinheit, und
wird üblicherweise
beobachtet in Massenspektren bei Masse-Ladungs-Verhältnissen
von weniger als 2.000. Andere Ausführungsformen sind ebenfalls denkbar
bzw. angedacht, bei denen nominale Massenfenster unterschiedlicher
Breite und/oder unterschiedliche Anzahlen von Kanälen pro
nominalem Massenfenster verwendet werden können, insbesondere wenn das
Hintergrundrauschen in einem Massenspektrum eine andere Periodizität als etwa
1 atomare Masseneinheit aufweist, und/oder wenn das Hintergrundrauschen
eine komplexere Natur bzw. Struktur aufweist.
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Ausführungsformen
werden ebenfalls angedacht, die dazu dienen sollen, Hintergrundrauschen auszufiltern,
das zwei oder mehr charakteristische Wiederholungsperioden aufweist.
Ge mäß derartiger Ausführungsformen
kann das Format des Gesamtmassenfensters, das auf ein Massenspektrum
angewendet wird, modifiziert werden, oder kann variieren, so dass
die Massenspektraldaten beispielsweise nur in ungeraden, geraden
oder jedem n-ten nominalen Massenfenster abgetastet werden, wenn
Hintergrundrauschen bestimmt wird. Ausführungsformen sind ebenfalls
angedacht bzw. denkbar, bei denen jedes nominale Massenfenster eine
Breite von beispielsweise 0,5 atomaren Masseneinheiten oder irgendeinen
anderen von 1 unterschiedlichen Wert aufweisen kann.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform können zur
Beschleunigung der Verarbeitungszeit die Intensitäten innerhalb
eines oder mehrerer Kanäle
eines nominalen Massenfensters gemittelt werden, bevor das gewünschte Intensitätsquantil
berechnet wird.
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Wie
oben erwähnt,
ist es möglich,
dass die Intensitätsdaten
nach der Subtraktion eines Intensitätsquantils als einen negativen
Wert aufweisend bestimmt werden können. Unter derartigen Bedingungen
werden die Intensitätsdaten
dann vorzugsweise auf Null oder einen Wert nahe Null gesetzt oder
eingestellt.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen
beschrieben worden ist, wird für
den Fachmann klar sein, dass verschiedene Änderungen in Form und Einzelheiten
gemacht werden können,
ohne den Umfang der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen ausgeführt ist,
zu verlassen.