KR100947869B1 - Method for controlling signal generation of Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사용자가 설정한 제어 정보를 재구성한 실험 이벤트에서 분리한 디지털 제어신호와 아날로그 제어신호를 해당 실험 이벤트의 출력 유지 시간 동안 각 디지털 채널과 아날로그 채널로 동시 출력하는 푸리에변환 이온 싸이클로트론 공명 질량분석기의 제어 신호 발생 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 시료 주입 후 이온 신호 검출시까지의 모든 실험 절차를 하드웨어적으로 동기화된 디지털 제어신호와 아날로그 제어신호로 제어하여, 정밀한 제어와 안정화된 이온 질량 측정 실험을 가능하게 한다.According to the present invention, a Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer simultaneously outputs digital control signals and analog control signals separated from an experimental event in which user-configured control information is reconfigured to each digital channel and analog channel during the output holding time of the corresponding experimental event. The present invention relates to a control signal generation control device and a method thereof, wherein all experimental procedures from sample injection to ion signal detection are controlled by digitally synchronized digital control signals and analog control signals, so that precise control and stabilized ion mass measurement are performed. Enable experimentation.

질량분석기, 실험이벤트, 제어신호, Mass spectrometers, experimental events, control signals,

Description

푸리에변환 이온 싸이클로트론 공명 질량분석기의 제어 신호 발생 제어방법{Method for controlling signal generation of Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometer}Method for controlling signal generation of Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometer

본 발명은 시료가 주입된 후 이온 신호 검출시까지의 모든 실험 절차를 하드웨어적으로 동기화된 디지털 제어 신호와 아날로그 제어 신호로 제어하는, 푸리에변환 이온 싸이클로트론 공명 질량분석기의 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for controlling a Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer, in which all experimental procedures from the injection of a sample to the detection of an ion signal are controlled by digitally synchronized digital and analog control signals.

일반적인 푸리에변환 이온 싸이클로트론 공명 질량분석기의 제어 신호 발생 제어 장치는 도 1과 같이, 실험을 위해 사용자가 설정한 제어 정보를 신호 입력부(100)에서 실험 이벤트로 재구성한 후, 신호 발생부(101)에서 분리한 디지털 제어 신호와 추가로 제어 신호 증폭부(102)에서 증폭한 아날로그 제어 신호로 질량분석기(M) 내의 디지털 제어 소자와, 아날로그 제어 소자의 동작을 제어한다.The control signal generation control apparatus of the general Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer reconstructs the control information set by the user for the experiment as an experimental event in the signal input unit 100 as shown in FIG. The separated digital control signal and the analog control signal amplified by the control signal amplifier 102 control the operation of the digital control element in the mass spectrometer M and the analog control element.

이러한 현재 상업적으로 사용되는 푸리에변환 이온 싸이클로트론 공명 질량분석기의 제어 장치는 개별의 제어 신호 발생 장치(예: 디지털 신호 발생 장치, 아날로그 신호 발생 장치)를 조합한 것이거나, 또는 동일한 회로 기판에 다른 두 종류의 신호 발생 칩 소자로 된 것이다.The control devices of these currently commercially available Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometers are combinations of individual control signal generators (e.g. digital signal generators, analog signal generators), or two different types on the same circuit board. It is a signal generating chip element of.

하지만, 이온의 질량 측정을 위한 신호 제어는 상이한 디지털 제어 신호와 아날로그 제어 신호의 정밀한 시간 동기화와 각 실험 이벤트의 세밀한 시간 유지를 요구하는 분야이다. However, signal control for mass measurement of ions is an area that requires precise time synchronization of different digital and analog control signals and fine time keeping of each experimental event.

따라서, 위에서 언급한 두 방식은 두 칩 소자 간의 서로 다른 기준 시간으로 인해, 정밀한 시간 동기화를 위해 소프트웨어적 기법과 두 제어 신호 발생 소자 간의 하드웨어적 트리거링 방식 또는 제3의 기준시간을 사용하는 방식 등을 혼용하므로, 시간 동기화의 정밀도, 실험의 정확성 등을 저하시키게 된다. Therefore, the two methods mentioned above use a software method and a hardware triggering method between two control signal generating elements or a third reference time for precise time synchronization due to different reference time between two chip elements. Mixed use reduces the accuracy of time synchronization, the accuracy of experiments, and the like.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 시료가 주입된 후 이온 신호 검출시까지의 모든 실험 절차를 하드웨어적으로 동기화된 디지털 제어 신호와 아날로그 제어 신호로 제어하기 위한, 푸리에변환 이온 싸이클로트론 공명 질량분석기의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention was developed to solve the above problems, Fourier transform ion cyclotron for controlling all the experimental procedures from the injection of the sample until the detection of the ion signal with a digitally synchronized digital signal and an analog control signal The purpose is to provide a control method of the resonance mass spectrometer.

이러한 목적에 따른 본 발명의 푸리에변환 이온 싸이클로트론 공명 질량분석기의 제어방법을 구현하기 위한 장치는An apparatus for implementing the control method of the Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer of the present invention according to this object is

실험을 위해 사용자가 설정한 제어 정보를 실험 이벤트로 재구성하는 제어 신호 입력부, 상기 실험 이벤트에 의해 결정한 출력 유지 시간 동안 상기 실험 이벤트에서 분리한 디지털 제어신호와 아날로그 제어신호를 동시에 제어하여 출력하는 통합 제어 신호 발생 장치, 상기 아날로그 제어신호를 증폭하는 제어 신호 증폭부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.Control signal input unit for reconfiguring the control information set by the user for the experiment event for the experiment, integrated control to simultaneously control and output the digital control signal and the analog control signal separated from the experiment event during the output holding time determined by the experiment event And a control signal amplifier for amplifying the analog control signal.

상기 목적에 따른 본 발명의 푸리에변환 이온 싸이클로트론 공명 질량분석기의 제어 방법은
이온질량 측정실험을 위해 사용자가 설정한 제어 정보를 실험 이벤트로 재구성하는 제어 신호 입력부(100)로부터 통합제어신호 발생장치(200)의 입력단을 통해 입력된 상기 실험 이벤트에 의해 결정한 출력 유지시간 동안 상기 실험 이벤트에서 디지털 제어신호와 아날로그 제어신호를 발생하는 푸리에변환 이온 싸이클로트론 공명 질량분석기의 제어 신호 발생 제어방법에 있어서, 상기 통합제어신호 발생장치(200)의 입력단을 통해 상기 실험 이벤트의 개수 (N)및 실험시작 신호가 입력되면, 상기 각 실험 이벤트를 통합제어신호 발생장치(200)의 출력단의 제어신호 입력모듈로 다운로드 하는 제1단계; 상기 제어신호 입력모듈은 다운로드한 각 실험 이벤트를 제어신호 추출모듈에서 디지털 제어신호와 아날로그 제어신호로 분리한 후 출력 유지시간을 결정하는 제2단계; 및 상기 분리된 각 제어신호를 제어신호 출력모듈을 통해 각 디지털채널과 아날로그채널로 출력 유지시간 동안 출력하는 제3단계;를 포함하여 이루어지되, 상기 실험 이벤트가 다수개(N) 일 경우 제어신호 추출모듈 및 제어신호 출력모듈의 동작을 반복 수행하며, 상기 각 실험 이벤트가 성공적으로 출력된 경우 상기 출력단에서 성공 플래그를 상기 입력단으로 전송하며, 상기 입력단은 출력단의 리턴 플래그를 체크하고, 플래그가 성공이고, 실험 반복회수가 설정회수(N)인 경우 상기 이온질량 측정실험을 종료하는 것을 특징으로 한다.The control method of the Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer of the present invention according to the above object is
For the output holding time determined by the experiment event input from the control signal input unit 100 for reconstructing the control information set by the user for the ion mass measurement experiment through the input terminal of the integrated control signal generator 200 In a control signal generation control method of a Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer which generates a digital control signal and an analog control signal in an experimental event, the number of the experimental events through the input terminal of the integrated control signal generator 200 (N) And a first step of downloading each experiment event to the control signal input module of the output terminal of the integrated control signal generator 200 when the experiment start signal is input. The control signal input module may be configured to separate the downloaded experiment events into a digital control signal and an analog control signal by a control signal extraction module and determine an output holding time; And a third step of outputting each of the separated control signals to each of the digital channels and the analog channels through the control signal output module during the output holding time. Repeating the operation of the extraction module and the control signal output module, and if each experimental event is successfully output, the output terminal transmits a success flag to the input terminal, the input terminal checks the return flag of the output terminal, the flag is successful In the case where the experimental repetition number is the set number (N), the ion mass measurement experiment is finished.

삭제delete

본 발명은 시료가 주입된 후 이온 신호 검출시까지의 모든 실험 절차를 하드웨어적으로 동기화된 디지털 제어 신호와 아날로그 제어 신호로 제어하여, 정밀한 제어와 안정화된 이온 질량 측정 실험이 가능한 효과가 있다.The present invention controls all the experimental procedures from the injection of the sample until the detection of the ion signal with the digitally controlled and the analog control signal synchronized with hardware, thereby making it possible to perform precise control and stabilized ion mass measurement experiments.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the present invention.

도 2의 본 발명의 푸리에변환 이온 싸이클로트론 공명 질량 분석기의 제어 신호 발생 제어 장치는 그래픽 사용자 인터페이스와 실험 이벤트 생성부로 된 제어 신호 입력부(100)와, 통합 제어 신호 발생 장치(200), 제어 신호 증폭부(102)로 된 것이다. The control signal generation control apparatus of the Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer of the present invention of FIG. 2 includes a control signal input unit 100 having a graphical user interface and an experimental event generator, an integrated control signal generator 200, and a control signal amplifier. (102).

특히, 통합 제어 신호 발생 장치(200)가 더 구성된 것이다.In particular, the integrated control signal generator 200 is further configured.

상기 통합 제어 신호 발생 장치(200)는 하나의 현장 프로그램가능 게이트 어레이(Field Programable Gate Array: FPGA) 소자를 이용한 것으로, 시료 주입에서 이온 검출시까지 이온 전송을 위한 새로운 형태의 제어 신호 발생 장치이다.The integrated control signal generator 200 uses a field programmable gate array (FPGA) device, which is a new type of control signal generator for ion transmission from sample injection to ion detection.

제어 신호 입력부(100) 내의 그래픽 사용자 인터페이스는 사용자의 키 조작에 따라 실험 즉, 시료의 질량 측정 실험을 위한 제어 신호를 설정하고, 실험 이벤트 생성부는 설정한 제어 정보를 실험 이벤트로 재구성한다.The graphical user interface in the control signal input unit 100 sets a control signal for an experiment, that is, a mass measurement experiment of a sample according to a user's key manipulation, and the experiment event generator reconstructs the set control information into an experiment event.

다음, 통합 제어 신호 발생 장치(200)는 제어 신호 입력부(100)에서 생성한 실험 이벤트 정보를 내부의 메모리에 저장한 후, 실험 이벤트 정보에 의해 출력 유 지 시간을 결정하고, 아울러 실험 이벤트에서 분리한 디지털 제어 신호와 아날로그 제어 신호를 동시에 제어하여 출력한다.Next, the integrated control signal generator 200 stores the experimental event information generated by the control signal input unit 100 in an internal memory, and then determines the output holding time based on the experimental event information, and separates it from the experimental event. It simultaneously controls and outputs one digital control signal and analog control signal.

이렇게 출력된 디지털 제어 신호는 질량 분석기(FT-ICR) 내의 디지털 제어 소자의 동작을 제어하고, 아날로그 제어 신호는 제어 신호 증폭부(102)에서 증폭된 후 질량 분석기 내의 아날로그 제어 소자의 동작을 제어하게 된다.The output digital control signal controls the operation of the digital control element in the mass spectrometer (FT-ICR), and the analog control signal is amplified by the control signal amplifier 102 to control the operation of the analog control element in the mass spectrometer. do.

도 3을 참조해 본 발명의 통합 제어 신호 발생 장치(200)를 위한 알고리즘을 좀 더 상세히 설명한다. 상기 통합 제어 신호 발생 장치(200)를 위한 알고리즘은 크게, 입력단과 출력단으로 나뉜다. An algorithm for the integrated control signal generator 200 of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 3. The algorithm for the integrated control signal generator 200 is largely divided into an input stage and an output stage.

먼저, 입력단은 사용자로부터 제어 정보들을 입력받고, 출력단으로 보내기 위한 실험 이벤트들로 재구성한 후, 분석한다. 즉, 사용자가 설정한 제어 정보의 정확성 등을 분석한다. 다음, 입력받은 실험 이벤트 개수가 소정 개수(N개)이고, 사용자에 의해 실험 시작 신호가 입력된 경우, 각 실험 이벤트를 출력단의 제어신호 입력 모듈로 다운로드를 시작한다(S300 ~ S305). First, the input stage receives the control information from the user, reconstructs the experimental events for sending to the output stage, and analyzes it. That is, the accuracy of control information set by the user is analyzed. Next, when the number of input experimental events is a predetermined number (N), and when the experiment start signal is input by the user, download of each experiment event is started to the control signal input module of the output terminal (S300 to S305).

다음, 제어 신호 입력 모듈로 다운로드한 각 실험 이벤트를 제어 신호 추출 모듈에서 디지털 신호와 아날로그 신호로 분리하고, 출력 유지 시간을 결정한다. 그런 후, 제어 신호 출력 모듈에서 상기 분리된 제어 신호를 각 디지털 채널과 아날로그 채널로 출력 유지 시간 동안 즉, 이벤트 길이 시간 동안만 출력하여, 실험 단계별로 시간의 정밀한 조정을 가능하게 한다. Next, each experimental event downloaded to the control signal input module is separated into a digital signal and an analog signal in the control signal extraction module, and the output holding time is determined. Then, the control signal output module outputs the separated control signal to each of the digital channel and the analog channel only during the output holding time, that is, during the event length time, to enable precise adjustment of time for each experimental step.

한편, 실험 이벤트가 여러 개(N개)일 경우, 제어 신호 추출 모듈에서 제어 신호 출력 모듈의 동작을 반복 수행한다. 실험 이벤트 N개가 성공적으로 출력된 경우, 출력단은 "성공" 플래그를 입력단으로 보낸다. 입력단은 항상 출력단의 리턴 플래그를 체크하고, 플래그가 "성공" 이고, 실험 반복 회수가 설정 회수(N회)인 경우, 알고리즘을 종료한다(S306 ~ S310).On the other hand, when there are several experiment events (N), the control signal extraction module repeats the operation of the control signal output module. If N experimental events are output successfully, the output sends a "success" flag to the input. The input stage always checks the return flag of the output stage, and when the flag is "successful" and the number of experiment repetitions is the set number of times (N times), the algorithm is terminated (S306 to S310).

도 4의 본 발명의 제어 이벤트 구조는 디지털 신호와 아날로그 신호의 동기화 출력을 위한 메모리 블록으로, 통합한 실험 이벤트 정보를 디지털 신호와 아날로그 신호로 나누어 저장하게 된다.The control event structure of the present invention of FIG. 4 is a memory block for synchronizing output of a digital signal and an analog signal, and stores the integrated experimental event information into a digital signal and an analog signal.

구체적으론, 디지털 신호를 저장하기 위한 16개의 채널을 가지는 디지털 채널부와 아날로그 신호를 저장하기 위한 16개의 채널을 가지는 아날로그 채널부, 현재 실험 이벤트의 출력 유지 시간 정보를 저장하기 위한 시간 저장부로 구성되며, 상기 각 채널은 4 바이트(32비트) 크기를 가진다. Specifically, it is composed of a digital channel unit having 16 channels for storing digital signals, an analog channel unit having 16 channels for storing analog signals, and a time storage unit for storing output holding time information of the current experimental event. Each channel has a size of 4 bytes (32 bits).

참고로, 일반적인 푸리에변환 이온 싸이클로트론 공명 질량분석기의 실험은 N개의 이벤트 블록으로 구성되며, 하나의 이벤트 블록은 33개의 메모리 인덱스를 가진다.For reference, the experiment of a typical Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer consists of N event blocks, and one event block has 33 memory indices.

도 1은 통상의 푸리에변환 이온 싸이클로트론 공명 질량분석기의 제어 신호 발생 제어 장치의 블록구성도1 is a block diagram of a control signal generation control device of a conventional Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer

도 2는 본 발명에 따른 푸리에변환 이온 싸이클로트론 공명 질량분석기의 제어 신호 발생 제어 장치의 블록구성도Figure 2 is a block diagram of a control signal generation control device of a Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer according to the present invention

도 3은 본 발명에 따른 푸리에변환 이온 싸이클로트론 공명 질량분석기의 제어 신호 발생 제어 방법의 플로우챠트3 is a flowchart of a control signal generation control method of a Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 제어 이벤트 구조도4 is a control event structure diagram according to the present invention

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 제어 신호 입력부 101 : 신호 발생부100: control signal input unit 101: signal generator

102 : 제어 신호 증폭부 200 : 통합 제어 신호 발생 장치102: control signal amplifier 200: integrated control signal generator

Claims (2)

삭제delete 이온질량 측정실험을 위해 사용자가 설정한 제어 정보를 실험 이벤트로 재구성하는 제어 신호 입력부(100)로부터 통합제어신호 발생장치(200)의 입력단을 통해 입력된 상기 실험 이벤트에 의해 결정한 출력 유지시간 동안 상기 실험 이벤트에서 디지털 제어신호와 아날로그 제어신호를 발생하는 푸리에변환 이온 싸이클로트론 공명 질량분석기의 제어 신호 발생 제어방법에 있어서,For the output holding time determined by the experiment event input from the control signal input unit 100 for reconstructing the control information set by the user for the ion mass measurement experiment through the input terminal of the integrated control signal generator 200 In a control signal generation control method of a Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer which generates a digital control signal and an analog control signal in an experimental event, 상기 통합제어신호 발생장치(200)의 입력단을 통해 상기 실험 이벤트의 개수 (N)및 실험시작 신호가 입력되면, 상기 각 실험 이벤트를 통합제어신호 발생장치(200)의 출력단의 제어신호 입력모듈로 다운로드 하는 제1단계;When the number (N) and the experiment start signal of the experiment event are input through the input terminal of the integrated control signal generator 200, the experiment events are converted into the control signal input module of the output terminal of the integrated control signal generator 200. A first step of downloading; 상기 제어신호 입력모듈은 다운로드한 각 실험 이벤트를 제어신호 추출모듈에서 디지털 제어신호와 아날로그 제어신호로 분리한 후 출력 유지시간을 결정하는 제2단계; 및The control signal input module may be configured to separate the downloaded experiment events into a digital control signal and an analog control signal by a control signal extraction module and determine an output holding time; And 상기 분리된 각 제어신호를 제어신호 출력모듈을 통해 각 디지털채널과 아날로그채널로 출력 유지시간 동안 출력하는 제3단계;를 포함하여 이루어지되,And a third step of outputting each of the separated control signals to each digital channel and the analog channel through a control signal output module for an output holding time. 상기 실험 이벤트가 다수개(N) 일 경우 제어신호 추출모듈 및 제어신호 출력모듈의 동작을 반복 수행하며, 상기 각 실험 이벤트가 성공적으로 출력된 경우 상기 출력단에서 성공 플래그를 상기 입력단으로 전송하며, 상기 입력단은 출력단의 리턴 플래그를 체크하고, 플래그가 성공이고, 실험 반복회수가 설정회수(N)인 경우 상기 이온질량 측정실험을 종료하는 것을 특징으로 하는 푸리에변환 이온 싸이클로트론 공명 질량분석기의 제어 신호 발생 제어 방법.If there are a plurality of experiment events (N), the operation of the control signal extraction module and the control signal output module is repeated. If each experiment event is successfully outputted, the output terminal transmits a success flag to the input terminal. The input stage checks the return flag of the output stage and terminates the ion mass measurement experiment when the flag is successful and the set number of experiments is set (N). The control signal generation control of the Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer is performed. Way.
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