KR101612525B1 - 화학적 검출 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 샘플에서 관심있는 분석물을 검출하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 이러한 방법은 샘플로부터 수득된 일련의 이온들을 이온 이동도(ion mobility) 분광계에 통과시켜서 관심있는 이온들이 아닌 이온들을 걸러내고 이온 이동도 스펙트럼을 생성시키는 것을 포함한다. 이온들의 적어도 일부의 질량 스펙트럼이 질량 분광계를 사용하여 생성된다. 또한, 이러한 방법은, 관심있는 피크가 이온 이동도 스펙트럼과 질량 스펙트럼 중 하나 이상에서 발견되고, 그러한 관심있는 피크가 관심있는 분석물과 관련된 소정의 피크 패턴을 나타내거나 이온 이동도 분광법에 의해 확인되는 경우, 관심있는 분석물이 샘플에 존재함을 결정하는 것을 포함한다. 이러한 방법의 변형법이 또한 제공된다.

Description

화학적 검출 방법 및 시스템{CHEMICAL DETECTION METHOD AND SYSTEM}
관련 출원들에 대한 상호-참조
본 출원은 계류중인 미국 가특허 출원 일련 번호 61/068,515 ('515 출원)을 우선권으로 주장한다. 상기 '515 출원은 2008년 3월 8일에 출원되었고, 발명의 명칭은 "Chemical Detection Method and System"이다. 상기 '515 출원은 그 전문이 본 명세서에 참조로 포함된다.
발명의 배경
본 명세서에 기재된 사항은 전반적으로 화학적 검출 시스템, 더욱 상세하게는 하나 이상의 이온 이동도(ion mobility) 분광계와 질량 분광계를 포함하는 화학적 검출 시스템에 관한 것이다.
화학적 검출 시스템은 특정 위험물(threat)을 검출하는 데에 사용된다. 이러한 위험물로는 예를 들어 폭발물, 불법 마약(illicit drug), 화학 무기(chemical warfare agent), 오염물 및 독극물(toxic)이 있다. 다수의 이러한 검출 시스템은 이온 이동도 분광계를 포함한다. 이온 이동도 분광계는 샘플내의 분석물로부터 수득되는 이온들의 존재를 측정한다. 상기 이온들은 샘플로부터 증기 분자(vapor molecule)들을 이온화시킴으로써 생성된다. 샘플은 주위 공기로부터 증기의 형태로 수득되거나, 폭발물, 마약(drug) 또는 다른 화학 물질에 대해 검사를 받고 있는 중인, 주위 공기, 패키지(package), 수하물(luggage) 또는 사람으로부터 미립 물질의 형태로 수득된다.
샘플내의 분석물로부터 수득되는 이온들은 이온 이동도 스펙트럼상에서 피크들로서 나타난다. 스펙트럼내의 피크들은 관심있는 특정 이온이 샘플에 존재하는 지의 여부를 결정하는 데에 사용된다. 관심있는 이온은 관심있는 특정 분석물과 관련된 이온이다. 관심있는 분석물은 폭발물, 마약, 화학 무기 및 검출하고자 하는 그 밖의 화학물질과 관련하여 통상적으로 발견되는 화학종(chemical species)이다.
이온 이동도 분광계와 관련된 한 가지 문제점은 분광계의 분해능(resolution)이다. 일부 경우, 공지된 분광계는 샘플의 백그라운드(background)에 존재하는 화학물질과 관심있는 분석물을 구별하는 데에 있어서 어려움을 겪을 수 있다. 이러한 디바이스는 거짓 양성 경보(false positive alarm) 및 거짓 음성 경보(false negative alarm)를 생성시킬 수 있다. 거짓 양성 경보는, 분광계가 스펙트럼내의 피크를 위험물을 나타내는 것으로 잘못 해석한 경우에 발생한다. 거짓 음성 경보는, 분광계가 관심있는 분석물에 상응하는 스펙트럼내의 피크를 관심있는 것이 아닌 분석물에 상응하는 것으로 잘못 해석한 경우에 발생한다. 또한, 거짓 음성 경보는 관심있는 피크가 다른 피크들에 의해 억제되거나 가려진 경우에 발생할 수 있다. 이러한 다른 피크들은 관심있는 분석물들이 아닌 샘플내의 다른 분석물들과 관련된 것일 수 있다.
따라서, 샘플에서 관심있는 하나 이상의 분석물의 존재를 보다 정확하게 검출하는 개선된 화학적 검출 시스템이 필요한 실정이다. 이러한 시스템은 폭발물, 마약, 화학 무기, 독극물 또는 오염물을 검출하기 위한 기존의 절차를 개선시킬 수 있다.
발명의 간단한 설명
한 가지 구체예에서, 샘플에서 관심있는 분석물을 검출하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 샘플로부터 수득된 일련의 이온들을 이온 이동도 분광계에 통과시켜서 관심있는 이온들이 아닌 이온들을 걸러내고 이온 이동도 스펙트럼을 생성시키는 것을 포함한다. 상기 이온들의 적어도 일부의 질량 스펙트럼이 질량 분광계를 사용하여 생성된다. 또한, 상기 방법은, 관심있는 피크가 상기 이온 이동도 스펙트럼과 상기 질량 스펙트럼 중 하나 이상에서 발견되고 이러한 관심있는 피크가 상기 관심있는 분석물과 관련된 소정의 피크 패턴을 나타내는 경우, 상기 관심있는 분석물이 샘플에 존재함을 결정하는 것을 포함한다. 임의로, 상기 통과 작업은, 서로 연속적으로 연결된 다수의 이온 이동도 분광계에 상기 이온들을 통과시키는 것을 포함한다. 관심있는 피크는, 관심있는 분석물내의 분자 (단량체) 및 이의 클러스터(cluster), 예를 들어 이량체, 삼량체 등과 관련된 이온들로부터 생성된 분자 피크, 관심있는 분석물로부터 수득된 이온 단편으로부터 생성된 이온 단편 피크, 관심있는 분석물 (단량체, 이량체, 삼량체 등 또는 이의 단량체 단편)과 도펀트(dopant)의 반응으로부터 형성된 화학종으로부터 생성된 도펀트-관련(dopant-related) 피크, 또는 관심있는 분석물의 분자 및 단편과 매트릭스의 높은 전자/양성자 친화성 성분 사이의 특정 복합체을 포함하는 관심있는 분석물과 관련된 임의의 다른 피크(들) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 한 가지 구체예에서, 상기 방법은, 질량 스펙트럼에서 관심있는 피크가 분자 피크 (단량체, 이량체, 삼량체 등 중 하나 이상) 그리고 이온 단편 또는 도펀트-관련 피크 또는 관심있는 분석물과 관련된 임의의 다른 피크(들) 중 하나 이상을 포함하는 경우 관심있는 분석물이 샘플에 존재함을 결정하는 것을 포함한다.
또 다른 구체예에서, 샘플에서 관심있는 분석물을 검출하기 위한 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 이온 이동도 분광계, 질량 분광계 및 컴퓨팅 디바이스(computing device)를 포함한다. 이온 이동도 분광계는, 관심있는 이온들이 아닌 이온들을 걸러내고 이온 이동도 스펙트럼을 생성시키기 위해, 샘플로부터 수득된 일련의 이온들을 수용하도록 구성되어 있다. 질량 분광계는, 이온 이동도 분광계로부터 이온들의 적어도 일부를 수용하여 이온 이동도 분광계로부터 수용된 이온들의 질량 스펙트럼을 생성시키도록, 이온 이동도 분광계와 연속적으로 연결되어 있다. 컴퓨팅 디바이스는, 관심있는 피크가 이온 이동도 스펙트럼과 질량 스펙트럼 중 하나 이상에서 발견되고 이러한 관심있는 피크가 관심있는 분석물과 관련된 소정의 피크 패턴을 나타내거나, 이온 이동도 피크가 확인되는 경우, 관심있는 분석물이 샘플에 존재함을 결정한다. 임의로, 시스템은 이온 이동도 분광계 및 질량 분광계와 연속적으로 연결된 하나 이상의 추가의 질량 분광계를 포함한다. 또 다른 구체예에서, 시스템은 하나의 질량 분광계에 연결된 일련의 필드 보상 이온 이동도 분광계(field compensation ion mobility spectrometer)를 포함한다. 또 다른 구체예에서, 일련의 이온 이동도 분광계는 일련의 질량 분광계에 연결된다. 질량 분광계 및 추가의 질량 분광계 각각에 의해 수용된 이온들은 질량 스펙트럼을 생성시키기 위해 사용된다. 한 가지 구체예에서, 컴퓨팅 디바이스는, 질량 스펙트럼에서 관심있는 피크가 분자 피크 그리고 이온 단편 피크, 도펀트-관련 피크 및 관심있는 분석물과 관련된 다른 피크(들) 중 하나 이상을 포함하고, 공지된 피크 패턴이 나타나는 경우, 관심있는 분석물이 샘플에 존재함을 결정한다.
또 다른 구체예에서, 관심있는 분석물이 샘플에 존재하는 지의 여부를 결정하도록 구성된 컴퓨팅 디바이스에 대한 컴퓨터 판독가능한 저장 매체가 제공된다. 컴퓨터 판독가능한 저장 매체는, 컴퓨팅 디바이스로 하여금, 샘플로부터 수득된 이온들의 이온 이동도 스펙트럼과 질량 스펙트럼 중 하나 이상을 생성시키고, 이온 이동도 스펙트럼과 상기 질량 스펙트럼 중 하나 이상에서 관심있는 피크를 검출하도록 하는, 명령어(instructions)를 포함한다. 또한, 명령어는, 컴퓨팅 디바이스로 하여금, 관심있는 피크가 관심있는 분석물과 관련된 소정의 피크 패턴을 나타내는 지의 여부를 결정하고, 관심있는 피크가 소정의 피크 패턴을 나타내는 경우에 관심있는 분석물이 샘플에 존재함을 알려주도록 한다. 임의로, 명령어는, 컴퓨팅 디바이스로 하여금, 관심있는 분자 피크 (예를 들어, 단량체, 이량체, 삼량체 등) 그리고 관심있는 이온 단편 피크 및 관심있는 도펀트-관련 피크 (예를 들어, 분자-도펀트 또는 단편-도펀트) 또는 관심있는 분석물과 관련된 임의의 다른 피크(들)이 질량 스펙트럼에서 발견되는 경우 알려주도록 한다. 한 가지 구체예에서, 명령어는, 컴퓨팅 디바이스로 하여금, 이온 이동도 분광계에서 제 1 전기장을 사용하여 관심있는 피크의 일부를 수득하고 이온 이동도 분광계에서 제 2 전기장을 사용하여 관심있는 피크의 추가 부분을 수득함으로써 관심있는 피크의 존재를 확인하도록 한다.
또 다른 구체예에서, 샘플에서 관심있는 분석물을 검출하기 위한 또 다른 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 제 1 및 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계 및 컴퓨팅 디바이스를 포함한다. 제 1의 필드 보상 이온 이동도 분광계는 샘플로부터 생성된 일련의 이온들을 수용하여, 이러한 일련의 이온들로부터 관심있는 이온들이 아닌 이온들을 걸러내고/거나 제 1의 이온 이동도 스펙트럼을 생성시킨다. 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계는 제 1의 FCIMS와 연결되어 있고, 제 1의 FCIMS로부터 이온들을 수용하여 제 2의 이온 이동도 스펙트럼을 생성시키는데, 여기서 제 2 전기장은 제 1 전기장 보다 4배 이상 강하다. 컴퓨팅 디바이스는, 관심있는 피크가 제 1 및 제 2의 이온 이동도 스펙트럼 중 하나 이상에 존재하는 경우 관심있는 분석물이 샘플에 존재함을 결정하도록, 제 1 및 제 2의 이온 이동도 스펙트럼을 분석한다. 임의로, 컴퓨팅 디바이스는 관심있는 피크가 제 1 및 제 2의 FCIMS 중 하나 이상에서 확인되는 경우 관심있는 분석물이 존재함을 결정한다. 한 가지 구체예에서, 제 1 및 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계 각각은, 제 1 및 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계에 의해 검출되거나 걸러지기 전에 이온들이 통과하는 전기장을 생성시키도록 구성된, 마주보는 전극 플레이트(electrode plate)들을 포함한다. 제 1의 필드 보상 이온 이동도 분광계의 전기 플레이트들은 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계의 전극 플레이트들이 이격되어 있는 거리와 상이한 거리 만큼 이격되어 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 한 가지 구체예에 따른 화학적 검출 시스템의 개략도이다.
도 2는 또 다른 구체예에 따른 화학적 검출 시스템의 개략도이다.
도 3은 도 1에 도시된 필드 보상 이온 이동도 분광계의 개략도이다.
도 4는 도 3에 도시된 필터링 스테이지(filtering stage)에서 제 1 및 제 2 전극 플레이트들 사이를 통과하는 양이온의 개략적인 단면도이다.
도 5는 다양한 전기장 세기에서 3가지 이온 종 각각에 대한 이온 이동도 곡선을 제공하는 그래프이다.
도 6은 도 1에 도시된 커플링(coupling)의 개략도이다.
도 7은 도 1에 도시된 질량 분광계의 개략도이다.
도 8은 도 1의 필드 보상 이온 이동도 분광계 또는 질량 분광계(104)에 의해 생성된 스펙트럼의 예시적인 구체예이다.
도 9는, 한 가지 구체예에 따른, 샘플에서 관심있는 분석물의 존재를 검출하기 위한 방법의 플로우차트이다.
도 10은, 또 다른 구체예에 따른, 샘플에서 관심있는 분석물의 존재를 검출하기 위한 방법의 플로우차트이다.
도 11은, 또 다른 구체예에 따른, 샘플에서 관심있는 분석물의 존재를 검출하기 위한 방법의 플로우차트이다.
도 12는, 한 가지 구체예에 따른, 스펙트럼에서 관심있는 피크의 존재를 확인하기 위한 방법의 플로우차트이다.
도 13은, 한 가지 구체예에 따른 확인 방식(confirmation mode)으로 필드 보상 이온 이동도 분광계를 사용하여 수득된, 스펙트럼내의 관심있는 피크이다.
도 14는, 한 가지 구체예에 따른 필드 보상 이온 이동도 분광계를 사용하여 수득된, 스펙트럼내의 또 다른 유형의 피크이다.
도 15는, 또 다른 구체예에 따른, 샘플에서 관심있는 분석물의 존재를 검출하고 확인하기 위한 방법의 플로우차트이다.
도 16은, 본 발명의 구체예가 저장되고, 분배되고, 컴퓨터 판독가능한 매체상에 설치(installed)될 수 있는, 예시적 방법의 블록 다이어그램(block diagram)을 도시한다.
발명의 상세한 설명
도 1은 한 가지 구체예에 따른 화학적 검출 시스템(100)의 개략도이다. 시스템(100)은 샘플에 관심있는 분석물이 존재하는 지를 검출한다. 샘플은 패키지 또는 다른 물체, 공기, 또는 사람으로부터 수득된다. 관심있는 분석물은, 예를 들어 특정 화학물질 또는 하나 이상의 폭발물, 불법 마약, 화학 무기, 산업용 독극물, 또는 환경 오염물과 관련된 분석물이다. 예를 들어, 몇몇 화학 종은 폭발 장치와 인접한 위치에서 자주 발견된다. 이러한 화학 종이 관심있는 분석물일 수 있다.
검출 시스템(100)은 질량 분광계(104)와 상호연결된 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)를 포함한다. 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)는 샘플(108)로부터 분석물들을 이온화하여 일련의 이온을 생성시킬 수 있는 분광계이다. 예시적인 구체예에서, 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)는, 피크들의 스펙트럼(810)(도 8에 도시되어 있음) (이온 이동도 스펙트럼(810)으로서 일컬어짐)을 생성시키도록 상기 일련의 이온들내에 이온들이 존재함을 측정한다. 하기 설명되는 바와 같이, 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)는, 전기장을 생성시키는 전극 플레이트(316, 318) (도 3에 도시되어 있음) 사이로 이온들을 통과시킴으로써 이온 이동도 스펙트럼(810)을 생성시킨다. 일부 이온은 플레이트들(316, 318) 중의 하나에 끌어당겨지고, 나머지 이온들은 플레이트들(316, 318) 사이를 통과하여 검출된다. 피크들은 샘플내의 다양한 분석물들로부터 수득된 이온들을 나타낸다. 샘플내의 분석물의 정체(identity)는 이온 이동도 스펙트럼(810)상의 피크의 위치, 피크의 높이, 피크의 폭 및 피크의 모양 중 하나 이상으로부터 결정될 뿐만 아니라 다수의 피크가 검출되는 피크들의 패턴으로부터 결정될 수 있다. 특정 샘플(108)에 대해 생성된 이온 이동도 스펙트럼(810)은 샘플(108)의 단일(single) 또는 멀티피크(multipeak) 시그니처(signature)이다. 샘플(108)내의 분석물들을 확인하기 위해 2개 이상의 이온 이동도 스펙트럼(810)이 서로 비교될 수 있다. 추가로, 샘플(108)에서 분석물이 검출됨을 확인하거나 검증하기 위해 2개 이상의 이온 이동도 스펙트럼(810)이 비교될 수 있다.
필드 보상 이온 이동도 분광계(102)는 일련의 이온으로부터 관심있는 것이 아닌 이온들을 걸러낸다. 예를 들어, 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)는 관심있는 이온들이 아닌 이온들을 걸러내고 이온 이동도 스펙트럼(810)을 제공할 수 있거나, 필드 보상 이온 이동도 분광계는 이온 이동도 스펙트럼(810)을 제공함이 없이 관심있는 이온들이 아닌 이온들을 걸러낼 수 있다. 관심있는 이온은 관심있는 분석물로부터 생성된 이온이다. 일련의 이온내의 관심있는 나머지 이온들은 이온 스트림(110)으로서 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)로부터 배출(output)된다. 이온의 질량 또는 질량 대 전하 비가 관심있는 질량 범위 또는 질량 대 전하 비 범위에 속하는 경우, 이온은 질량 분광계(104)에서 관심있는 이온인 것으로 결정될 수 있다.
예시적인 구체예에서, 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)는 일련의 이온내에 관심있는 이온들만이 존재하는 지를 검출한다. 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)는, 샘플(108)로부터 수득된 모든 이온의 존재를 검출하려고 하는 대신에 관심있는 이온들의 존재만을 검출함으로써, 특정 샘플(108)에 대해 이온 이동도 스펙트럼(810)을 생성시키는 데에 필요한 시간을 감소시킨다. 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)는, 관심있는 이온들이 아닌 이온들을 걸러낸 후 그리고 일련의 하나 이상의 남아있는 이온들을 이온 스트림(110) 형태로 이동시키기 전에, 관심있는 이온들의 존재를 검출한다. 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)는 샘플(108)로부터 수득된 이온 이동도 스펙트럼(810)을 컴퓨팅 디바이스(112)에 전달한다.
이온 스트림(110)은 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)로부터 커플링(106)으로 이동한다. 커플링(106)은 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)를 질량 분광계(104)와 상호연결시킨다. 커플링(106)은 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)를 질량 분광계(104)와 연결시키며 질량 분광계(104)내의 진공 수준을 유지시킨다. 커플링(106)은 이온 스트림(110)을 수용하고 이를 집속(focus)시킨다. 그 후, 커플링(106)은 이온 스트림(110)을 질량 분광계(104)내로 유도시킨다. 예시적인 구체예에서, 커플링(106)은 이온 펀넬(ion funnel)을 포함한다. 또 다른 구체예에서, 커플링(106)은 이온 샘플러(ion sampler) 및 이온 스키머 콘(ion skimmer cone)들을 포함한다.
질량 분광계(104)는 커플링(106)으로부터 이온 스트림(110)을 수용한다. 질량 분광계(104)는 일련의 이온에 관심있는 이온들이 존재하는 지를 측정한다. 예시적인 구체예에서, 질량 분광계(104)는 분자 및 단편 이온들을 생성시키며, 또한 이들의 존재를 검출한다. 예를 들어, 질량 분광계(104)는, 이온 스트림(110)과 중성 샘플 분자에 대해 전자 충격(electron impact), 대기압 화학 이온화 또는 다른 이온화 방법을 사용하여 추가의 이온들을 생성시킬 수 있다. 질량 분광계(104)는 분자 이온 및/또는 이온 단편, 및/또는 도펀트-관련 피크, 및/또는 관심있는 분석물과 관련된 임의의 다른 피크(들)을 나타내는 스펙트럼(810) (질량 스펙트럼(810)이라 일컬어짐)을 생성시킨다. 질량 스펙트럼(810)은 컴퓨팅 디바이스(112)에 전달된다.
컴퓨팅 디바이스(112)는 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)로부터의 이온 이동도 스펙트럼(810)과 질량 분광계(104)로부터의 질량 스펙트럼(810)을 수용한다. 그 후, 컴퓨팅 디바이스(112)는 이온 이동도 및 질량 스펙트럼(810)내의 하나 이상의 피크를 비교하여, 관심있는 분석물이 샘플(108)에 존재하는 지의 여부를 결정한다. 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(112)는 질량 분광계(104)에 의해 생성된 질량 스펙트럼(810)을 검사하여, 관심있는 하나 이상의 분석물이 샘플(108)에 존재하는 지의 여부를 결정한다. 컴퓨팅 디바이스(112)는 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)에 의해 생성된 이온 이동도 스펙트럼(810)과 질량 분광계(104)에 의해 생성된 질량 스펙트럼(810) 둘 모두를 검사한다. 컴퓨팅 디바이스(112)는 이들 스펙트럼(810)을 검사하여, 하나 이상의 특정 분자 피크가 각각의 스펙트럼(810)에 존재하는 지의 여부를 결정한다. 하나 이상의 특정 분자 피크가 둘 모두의 스펙트럼(810)에 존재하는 것으로 컴퓨팅 디바이스(112)에 의해 결정된 경우, 컴퓨팅 디바이스(112)는 각각의 스펙트럼(810)내의 그러한 분자 피크와 관련된 분석물이 샘플(108)에 존재함을 결정한다. 한 가지 구체예에서, 분자 피크는 관심있는 분자 피크를 포함하고, 이는 관심있는 분석물에서 발견되는 하나 이상의 분자와 관련된 피크이다. 분자 피크는 분자 단량체, 이량체, 삼량체 등 뿐만 아니라 도펀트 이온을 포함하는 FCIMS의 이온화 영역에 존재하는 다른 이온들과 이러한 종들의 클러스터를 포함할 수 있다.
컴퓨팅 디바이스(112)는 하나 이상의 이온 단편 피크가 질량 스펙트럼(810)에 존재하는 지의 여부를 결정할 수 있다. 이온 단편 피크는 한 가지 구체예에서 관심있는 분석물로부터 수득된 이온들의 단편들로부터 수득된 피크를 포함한다. 단편들은 하기 설명되는 바와 같이 질량 분광계(104)에서 그리고 FCIMS에서 생성될 수 있다. 한 가지 구체예에서, 이온 이동도 스펙트럼(810)은 패턴을 이루며 배열된 하나 이상의 분자 피크 및 하나 이상의 이온 단편 피크 (또는 그러한 이온 단편 피크와 이온화 영역내의 다른 이온들의 클러스터)를 포함할 수 있다. 이온 이동도 스펙트럼(810)내의 패턴은 분자 및 이온 단편 피크들의 서로에 대한 상대적 위치 뿐만 아니라 피크들의 모양과 폭에 더하여 피크들의 진폭 또는 높이를 포함한다. 특정 분자 피크가 이온 이동도 및 질량 스펙트럼(810) 각각에 존재하고, 특정 이온 단편들과 관련된 하나 이상의 단편 피크가 질량 스펙트럼(810)에서 발견되고, 질량 스펙트럼(810)내의 분자 및 이온 단편 피크들의 패턴은 관심있는 분석물의 질량 스펙트럼(810)내의 분자 및 이온 단편 피크들의 패턴과 유사한 경우, 컴퓨팅 디바이스(112)는 그러한 피크들과 관련된 분석물이 샘플(108)에 존재함을 결정한다.
하기 설명되는 바와 같이 하나 이상의 도펀트가 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)내로 도입될 수 있다. 도펀트는 바람직하게는 샘플(108)내의 분석물과 조합되거나 다른 방식으로 이와 반응할 수 있다. 도펀트와 관심있는 분석물 또는 관심있는 분석물의 단편과 도펀트의 조합물 또는 클러스터, 또는 관심있는 분석물과 도펀트의 임의의 다른 조합물이 이온 이동도 스펙트럼(810)에서 도펀트-관련 피크라 일컬어지는 피크를 생성시킬 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(112)는, 한 가지 구체예에서 분자 피크, 이온 단편 피크 및 하나 이상의 도펀트-관련 피크가 이온 이동도 스펙트럼(810)에 존재하는 경우 관심있는 분석물이 샘플(108)에 존재함을 결정한다. 관심있는 분석물과 관련된 다른 피크가 스펙트럼에 존재할 수 있고, 컴퓨팅 디바이스(112)는, 한 가지 구체예에서 분자 피크, 이온 단편 피크, 하나 이상의 도펀트-관련 피크 또는 관심있는 분석물과 관련된 임의의 다른 피크가 이온 이동도 스펙트럼(810)에 존재하는 경우 관심있는 분석물이 샘플(108)에 존재함을 결정한다.
또한, 검출 시스템(100)은 서로 연결된 2개의 상이한 필드 보상 이온 이동도 분광계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1의 부호 102 및 104는 2개의 상이한 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 104)를 나타낸다. 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 104)는 상이한 거리 만큼 이격되어 있는 전극 플레이트(316, 318) (도 3에 도시되어 있음)를 지님에 의해 달라질 수 있다. 예를 들어, 제 1의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)는, 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계(104)의 전극 플레이트(316, 318)가 이격되어 있는 거리 보다 긴 이격 거리(330) (도 3에 도시되어 있음) 만큼 이격되어 있다. 제 1 및 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 104)로서 사용될 수 있는 디바이스의 한 가지 예는 제 1의 이온 이동도 분광계(102)로서는 자이오넥스 코프.(Sionex Corp.)에 의해 제조된 microDMx™ 센서(sensor)를 포함하고 제 2의 이온 이동도 분광계(104)로서는 아울스톤 나노테크, 인크.(Owlstone Nanotech, Inc.)에 의해 제조된 Lonestar™ 모니터(monitor) 또는 Tourist™ 테스트 플랫폼(test platform)을 포함한다. 또 다른 예에서, 디바이스들의 순서가 뒤바뀔 수 있다.
제 1 및 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 104) 사이의 커플링(106)은 한 가지 구체예에서 제 1 및 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 104) 사이에 진공을 유지시키지 않는다. 예를 들어, 진공이 제 1 및 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 104) 중 어느 하나에서 형성되거나 유지될 필요가 없을 수 있는 경우, 커플링(106)은 진공을 유지하지 않을 수 있다.
또 다른 구체예에서, 제 1 및 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 104) 사이의 커플링(106)은 제 1 및 제 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 104) 사이에 진공을 유지한다. 예를 들어, 진공이 제 1 및 제 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 104) 중 어느 하나 또는 둘 모두에서 형성되거나 유지될 필요가 있는 경우, 커플링(106)은 진공을 유지할 필요가 있을 수 있다.
또 다른 구체예에서, 제 1 및 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 104) 사이의 커플링(106)은 제 1 및 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 104) 사이의 주위 압력 보다 높은 압력을 유지한다. 예를 들어, 주위 보다 높은 압력이 제 1 및 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 104) 중 어느 하나 또는 둘 모두에서 형성되거나 유지될 필요가 있는 경우, 커플링(106)은 보다 높은 압력을 유지할 필요가 있을 수 있다.
전극 플레이트(316, 318) 사이의 이격 거리(330)가 길어짐에 따라, 제 1의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)는 플레이트(316, 318) 사이에 보다 낮은 전기장을 달성하며, 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계(104)와 비교된 경우 샘플내의 다양한 이온들을 식별하는 데에 있어서 개선된 분해능을 나타낼 수 있다. 제 1의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)는 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계(104)에 비해 개선된 이러한 분해능을 사용하여, 관심있는 이온들이 아닌 이온들을 걸러낸 후, 남아있는 이온들을 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계(104)로 이동시킬 수 있다. 대조적으로, 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계(104)는 실질적으로 보다 강한 전기장을 생성시킬 수 있는데, 이러한 보다 강한 전기장은 샘플내의 특정 이온들의 개선된 분리를 가능하게 할 수 있고 제 1의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)에서 형성될 수 없는 새로운 이온들과 특정 이온들의 형성을 가능하게 할 수 있다. 또한, 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계는, 제 2의 이온 이동도 스펙트럼을 수집하기 전에, 관심있는 이온들이 아닌 이온들을 걸러낸다. 제 1의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)로부터의 특정 피크들과 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계(104)로부터의 특정 피크들이 조합되면 샘플(108)내의 관심있는 분석물의 검출과 관련된 전반적인 특이성을 향상시킬 수 있다.
도 2는 또 다른 구체예에 따른 화학적 검출 시스템(200)의 개략도이다. 검출 시스템(200)은 검출 시스템(100) (도 1에 도시되어 있음)과 유사한데, 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 202) 시리즈(series)(206)와 질량 분광계(104, 210) 시리즈(214)가 추가되어 있다. 예를 들어, 그리핀 어낼리티컬 테크놀로지즈, 엘엘씨(Griffin Analytical Technologies, LLC)에 의해 제조된 실린드리컬 이온 트랩(Cylindrical Ion Trap)이 질량 분광계(104, 210)를 서로에 대해 커플링시키기 위해 사용될 수 있거나 시리즈(214)가 그리핀으로부터의 실린드리컬 이온 트랩 시리즈를 구성할 수 있다. 시리즈(206)은 서로 연결된 2개 이상의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 202)를 포함한다. 2개의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 202)가 시리즈(206)로 도시되어 있지만, 시리즈(206)은 연속적으로 상호연결된 보다 많은 개수의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 202)를 포함할 수 있다. 또한, 시리즈(206)은 하나의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)를 포함할 수 있다. 시리즈(214)는 서로 연결된 2개 이상의 질량 분광계(104, 210)를 포함한다. 2개의 질량 분광계(104, 210)가 시리즈(214)로 도시되어 있지만, 시리즈(214)는 보다 많은 개수의 질량 분광계(104, 210) 또는 하나의 질량 분광계(104)를 포함할 수 있다.
제 1 커플링(204)는 인접해 있는 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 202)를 상호연결한다. 한 가지 구체예에서, 커플링(204)은 커플링(106) (도 1에 도시되어 있음)과 유사하거나 동일하다. 또 다른 구체예에서, 커플링(204)은, 커플링(204)이 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 202) 중 어느 하나에서 진공을 유지시키지 않는다는 점에서 커플링(106)과 상이하다. 추가로, 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 202) 시리즈(206)는 질량 분광계(104)와 상호연결된다. 시리즈(206)는 제 2 커플링(208)을 통해 질량 분광계(104)와 상호연결된다. 제 2 커플링(208)은 커플링(106) 및 제 1 커플링(204)과 유사하거나 동일하다. 제 3 커플링(212)은 인접해 있는 질량 분광계(104, 210)를 상호연결한다. 한 가지 구체예에서, 커플링(212)은 커플링(106) (도 1에 도시되어 있음)과 유사하거나 동일하다.
동작시에, 샘플(108)이 시리즈(206)의 제 1의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)내로 도입된다. 상기 설명된 바와 같이, 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)는 샘플(108)로부터 일련의 샘플 분자를 획득하고, 이들 분자를 이온화시키고, 이온 이동도 스펙트럼(810)을 생성시키고, 이온 이동도 스펙트럼(810) (도 8에 도시되어 있음)에 관심있는 하나 이상의 이온이 존재하는 지를 결정한다. 이온 이동도 스펙트럼(810)은 컴퓨팅 디바이스(112)에 전달된다. 한 가지 구체예에서, 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)는 상기 일련의 이온들로부터 이온들의 적어도 일부를 걸러낸다. 제 1의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)는 관심있는 이온들이 아닌 이온들의 적어도 일부를 걸러낸다.
그 후, 제 1의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)는 이온 스트림(110)내의 이온들을 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계(202)로 이동시킨다. 제 1의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)는 커플링(204)을 통해 이온 스트림(110)을 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계(202)로 이동시킨다.
제 1의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)와 유사하게, 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계(202)는 제 2의 이온 이동도 스펙트럼(810)을 생성시키기 위해 이온 스트림(110)으로부터 수용된 관심있는 하나 이상의 이온의 존재를 검출한다. 그 후, 제 2의 이온 이동도 스펙트럼(810)은 컴퓨팅 디바이스(112)에 전달된다. 또한, 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계(202)는 일련의 이온들로부터 이온들의 적어도 일부를 걸러낸다. 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계(202)는 관심있는 이온들이 아닌 이온들의 적어도 일부를 걸러낸다. 그 후, 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계(202)는 일련의 이온들 중 이온 스트림(110)내에 남아있는 이온들을 질량 분광계(104)로 이동시킨다. 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계(202)는 커플링(208)을 통해 이온 스트림(110)을 질량 분광계(104)로 이동시킨다.
시리즈(206)가 2개 이상의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 202)를 포함하는 경우, 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계(202)는 이온 스트림(110)을 시리즈(206)내의 그 다음 필드 보상 이온 이동도 분광계로 전달시킨다. 시리즈(206)내의 필드 보상 이온 이동도 분광계 각각은 관심있는 이온들이 아닌 이온들을 걸러내고, 이온 이동도 스펙트럼(810)내의 관심있는 이온들이 존재하는 지를 검출한다. 추가로, 시리즈(206)내의 필드 보상 이온 이동도 분광계 각각은 이온 이동도 스펙트럼(810)을 컴퓨팅 디바이스(112)에 전달한다. 한 가지 구체예에서, 모든 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 202)는 관심있는 이온들이 아닌 이온들을 걸러내지만, 그러한 모든 분광계가 이온 이동도 스펙트럼(810)을 생성시키는 것은 아니다. 예를 들어, 제 1의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)는 이온 이동도 스펙트럼(810)을 생성시킴이 없이 관심있는 이온들이 아닌 이온들을 걸러낼 수 있다. 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 202) 시리즈(206)은 관심있는 이온들이 아닌 이온들을 순차적으로 걸러낸 후, 남아있는 이온들로부터 이온 이동도 스펙트럼(810)을 생성시키는 필드 보상 이온 이동도 분광계로 남아있는 이온들을 이동시킨다. 또한, 제 1의 이온 이동도 분광계(102)는 이온 이동도 스펙트럼(810)을 생성시킨 후, 이온들을 하나 이상의 추가의 이온 이동도 분광계(102, 202)로 이동시킬 수 있다. 추가의 이온 이동도 분광계(102, 202)는 관심있는 이온들이 아닌 이온들을 걸러낼 수 있고, 최종 이온 이동도 분광계(202)만이 이온 이동도 스펙트럼(810)을 생성시킬 수 있다. 그 후, 남아있는 이온들은 질량 분광계(104)에 전달된다.
질량 분광계(104, 210) 시리즈(214)는 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 202) 시리즈(206)로부터 이온들을 수용한다. 하나 이상의 질량 분광계(104, 210)는, 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 202) 시리즈(206)로부터 수용되고/되거나 제 1 질량 분광계에서 중성 샘플 분자들로부터 생성된, 이온들을 기초로 하여 질량 스펙트럼(810)을 생성시킨다. 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 202)와 유사하게, 하나 이상의 질량 분광계(104, 210)는 이온들을 걸러내고/거나 이온들의 질량 스펙트럼(810)을 생성시킬 수 있다. 예를 들어, 제 1 질량 분광계(104)는 관심있는 이온들이 아닌 이온들을 걸러내고 질량 스펙트럼(810)을 생성시킬 수 있다. 그 후, 제 2 질량 분광계(210)는 관심있는 이온들이 아닌 이온들을 추가로 걸러내고 또 다른 질량 스펙트럼(810)을 생성시킬 수 있다. 또 다른 예에서, 제 1 질량 분광계(104)는 관심있는 이온들이 아닌 이온들을 걸러내지만 질량 스펙트럼(810)은 생성시키지 않을 수 있다. 그 후, 제 2 질량 분광계(210)가 질량 스펙트럼(810)을 생성시킨다.
특정 분석물이 샘플에 존재하는 지를 결정하거나 검증하기 위해, 시리즈(206)내의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 202)에 의해 생성된 하나 이상의 이온 이동도 스펙트럼(810)과 시리즈(214)내의 질량 분광계(104, 210)에 의해 생성된 하나 이상의 질량 스펙트럼(810)이 컴퓨팅 디바이스(112)에 의해 사용될 수 있다. 또 다른 구체예에서, 검출 시스템(200)은 질량 분광계(104, 210) 시리즈(214)를 포함하지 않는다. 예를 들어, 검출 시스템(200)은 하나 이상의 커플링(204)에 의해 상호연결된 다수의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 202)를 포함한다. 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 202) 각각은 각각의 분광계(102, 202)에 의해 수용된 이온들의 이온 이동도 스펙트럼(810)을 생성시킨다. 그 후, 각각의 분광계(102, 202)는 스펙트럼(810)을 컴퓨팅 디바이스(112)에 보고한다. 특정 분석물이 샘플(108)에 존재하는 지를 결정하거나 검증하기 위해, 시리즈(206)내의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 202)에 의해 생성된 하나 이상의 스펙트럼(810)이 컴퓨팅 디바이스(112)에 의해 사용될 수 있다.
또한, 검출 시스템(200)은 시리즈(206)내에 2개의 상이한 필드 보상 이온 이동도 분광계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 부호 102 및 202는 2개의 상이한 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 202)를 나타낼 수 있다. 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 202)는, 상기 설명된 바와 같이 그리고 도 1에 도시된 제 1 및 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 104)와 유사하게, 상이한 이격 거리(330) 만큼 이격되어 있는 전극 플레이트(316, 318) (도 3에 도시되어 있음)를 지님에 의해 달라질 수 있다. 제 1 및 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 202) 사이의 커플링(204)은 커플링(106) (도 1에 도시되어 있음)과 유사할 수 있다. 제 1 및 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102, 202)의 시리즈(206)는 상기 설명된 바와 같이 시리즈(214)내의 하나 이상의 질량 분광계(104)와 커플링될 수 있거나, 도 1의 102, 104와 같이 질량 분광계(들)없이 사용될 수 있다.
도 3은 도 1의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)의 개략도이다. 한 가지 구체예에서, 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)는, 미니어쳐라이즈드(miniaturized) 필드 이온 분광계 ("FIS"), 트랜스버스(transverse) 필드 보상 이온 이동도 분광계 ("TFC-IMS"), 디퍼런셜(differential) 이동도 분광계 ("DMS") 또는 하이-필드(high-field) 비대칭 파형 이온 이동도 분광계 ("FAIMS")이다. 예를 들어, 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)는 자이오넥스 코프.(Sionex Corp.)에 의해 제조된 microDMx™ 센서, Lonestar™ 모니터에서 사용되는 FAIMS 센서 또는 Tourist™ 테스트 플랫폼일 수 있는데, 마지막 2개는 아울스톤 나노테크, 인크.(Owlstone Nanotech, Inc.)에 의해 생산된다.
필드 보상 이온 이동도 분광계(102)는 샘플(108)로부터 수득된 일련의 이온에 관심있는 이온들이 존재하는 지를 검출한다. 상기 설명된 바와 같이, 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)는 일련의 이온으로부터 관심있는 이온들이 아닌 적어도 일부의 이온을 걸러낸다. 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)는, 이온들을 필터링 스테이지(302) 및 컬렉팅 스테이지(collecting stage)(304)에 통과시킴으로써, 이온들을 걸러내고 검출한다. 관심있는 이온들이 아닌 이온들의 적어도 일부가 필터링 스테이지(302)에서 걸러내어질 수 있다. 관심있는 이온들의 일부는 컬렉팅 스테이지(304)에서 컬렉터(collector)(310)상의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)에 의해 수집되어 검출되고, 나머지 부분의 적어도 일부는 이온 스트림(110)으로서 출구(306)를 통해 커플링(106)으로 이동한다. 또한, 컬렉터(310)에 의해 검출되는 이온들은 거의 없고, 실질적으로 모든 이온이 이온 스트림(110)으로서 커플링(105)으로 이동한다. 예를 들어, 컬렉터(310)는, 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)에 의해 걸러지지 않은 모든 이온이 이온 스트림(110)으로서 커플링(106)으로 통과하여 이동할 수 있도록, 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)에서 변형될 수 있다.
필드 보상 이온 이동도 분광계(102)는 입구(334)와 출구(306) 사이에 배치된 내부(interior)(312)를 포함한다. 내부(312)는 3개의 스테이지, 즉, 이온화 스테이지(300), 필터링 스테이지(302) 및 컬렉팅 스테이지(304)로 나뉜다. 이온화 스테이지(300)는 이온화 디바이스(336)를 포함한다. 이온화 디바이스(336)는, 가스 샘플(340)을 이온화하여 예를 들어 양이온(338)과 같은 일련의 이온을 생성시키는 디바이스 또는 장치이다. 가스 샘플(340)은 가스상으로 존재하는 샘플(108)내의 분석물의 적어도 일부이다. 샘플(108)내의 분석물은, 샘플(108)을 가열하여 분석물을 증기화시킴으로써, 가스상으로 전환될 수 있다. 가스 샘플(340)은 입구(334)를 통해 이온화 스테이지(300)내로 도입될 수 있다. 예시적인 구체예에서, 이온화 디바이스(336)는 코로나 방전 니들(corona discharge needle)이다. 또한, 이온화 디바이스(336)는 방사능원(radioactive source), 자외선 램프 또는 디렉트 어낼리시스 인 리얼 타임(Direct Analysis in Real Time, "DART") 이온원일 수 있다. 방사능원의 예는 63Ni이다. 이온(338)은 양이온(338)으로서 일컬어지지만, 이온화 디바이스(336)에서 양이온과 음이온이 형성될 수 있는데, 이는 특히 가스 샘플(340)을 이온화시키기 위해 어떠한 이온화 디바이스가 사용되는 지에 기초한다.
또한, 이온화 스테이지(300)는 제 1의 직류("DC") 전원(314)에 연결된 제 1 검출 전극(308)을 포함한다. 제 1 검출 전극(308)과 제 2 검출 전극(310)은 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)의 내부(312)의 적어도 일부에 걸쳐 전기장을 인가한다. 이러한 전기장은 이온(338)을 제 2 검출 전극(310)쪽으로 유도한다. 한 가지 구체예에서, 가스 샘플(340)이 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)내로 흘러들어감으로써, 가스 샘플(340)은 필드 보상 이온 이동도 분광계를 통해 제 1 검출 전극(308)으로부터 제 2 검출 전극(310)쪽으로 흘러간다. 이러한 구체예에서, 전기장과 가스 샘플(340)의 흐름 둘 모두는 이온(338)을 제 2 검출 전극(310)쪽으로 유도할 수 있다. 제 1 검출 전극(308)은 개구(326)를 포함한다. 개구(326)는 가스 샘플(340)이 제 1 검출 전극(308)을 통과할 수 있게 한다.
오로지 예로서, 필터링 스테이지(302)는 이격 거리(330) 만큼 이격되어 있는 적어도 2개의 평행 전극 플레이트(316 및 318)을 포함한다. 필터링 스테이지(302)는 전극 플레이트(316, 318)를 수 개 더 포함할 수 있다. 제 1 전극 플레이트(316)는 교류("AC") 전원(320)에 연결되어 있다. AC 전원(320)은 비대칭 AC 파형을 제 1 전극 플레이트(316)에 인가한다. AC 전원(320)에 의해 제 1 전극 플레이트(316)에 인가된 일련의 전압은 이산 전압(dispersion voltage)이다. 하기 설명되는 바와 같이, 이산 전압은, 이온(338)이 컬렉터 전극(310)쪽으로 이동하는 경우 일부 이온(338)이 제 1 또는 제 2 전극 플레이트(316, 318)쪽으로 드리프팅(drift)되어 이러한 전극과 결합하게 한다.
제 2 전극 플레이트(318)는 제 2 DC 전원(322)에 연결되어 있다. 제 2 DC 전원(322)은 제 2 전극 플레이트(318)에 직류 전류를 인가한다. DC 전원(322)에 의해 제 2 전극 플레이트(318)에 인가된 전압은 보상 전압이다. 하기 설명되는 바와 같이, 보상 전압은, 이온(338)이 컬렉터 전극(310)쪽으로 이동하는 경우 일부 이온(338)이 제 1 또는 제 2 전극 플레이트(316, 318)쪽으로 드리프팅(drift)되어 이러한 전극과 결합하지 못하게 한다. 다르게는, 제 2 DC 전원(322)이 제 2 전극 플레이트(318) 대신 제 1 전극 플레이트(316)에 연결되어 있다.
컬렉팅 스테이지(304)는 제 2 검출 전극(310)을 포함한다. 제 2 검출 전극(310)은 하기 설명되는 바와 같이 샘플(108)로부터 수득된 관심있는 이온들을 수집한다. 구체예에서, 제 2 검출 전극(310)은 패러데이(Faraday) 플레이트이다. 제 2 검출 전극(310)은 개구(324)를 포함한다. 개구(324)는 이온(388)의 일부가 310에서 검출됨이 없이 제 2 검출 전극(310)을 통과할 수 있게 한다.
동작시에, 가스 샘플(340)은 입구(334) 및 제 1 검출 전극(308)의 개구(326)를 통해 이온화 스테이지(300)내로 도입된다. 가스 샘플(340)은 이온화 디바이스(336)에 의해 이온화된다. 이온화 디바이스(336)는 에너지(328)를 방출하여 반응 이온(reactant ion)을 형성하는데, 이러한 반응 이온이 가스 샘플(340)을 이온화시킨다. 가스 샘플(340)을 이온화시킴으로써 일련의 이온(338)이 생성된다. 또 다른 구체예에서, 이온화 디바이스(336)가 에너지(328)를 방출하는데, 이러한 에너지는 반응 이온을 사용함이 없이 가스 샘플(340)을 직접 이온화시킨다.
한 가지 구체예에서, 상기 언급된 바와 같이, 하나 이상의 도펀트(332)가 입구(334)를 통해 이온화 스테이지(300)내로 도입된다. 도펀트(332)는 한 가지 구체예에서 높은 전자 또는 양성자 친화성을 지닌 화학 종이다. 도펀트(332)가 이온화 스테이지(300)내로 도입되는 경우, 도펀트(332)가 이온화된 후, 가스 샘플(340)내의 분석물과 클러스터를 형성하거나 화학 반응한다. 예를 들어, 도펀트(332)의 이온은 관심있는 중성 분석물과 반응할 수 있다. 도펀트(332)의 이온들과 관심있는 분석물들 사이의 반응은 보다 큰 질량을 지닌 보다 큰 이온들을 생성시킬 수 있다. 이러한 이온들은 본래의 분석물의 직접 이온화에 의해 생성된 이온들과 상이한 질량 및/또는 질량 대 전하 비를 지닐 수 있다. 한 가지 구체예에서, 도펀트(332)는 관심있는 분석물이 아닌 분석물과 반응하지 않으며, 이에 따라 이온화 간섭과 거짓 경보가 방지된다. 예를 들어, 도펀트(332)는 바람직하게는 관심있는 분석물이 아닌 분석물과 반응하지 않을 수 있고, 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)에서 관심있는 이온들의 검출을 간섭하는 이온들을 생성시키지 않을 수 있다.
한 가지 구체예에서, 도펀트(332)와 관심있는 분석물의 조합물로부터 생성된 이온들은, 소정의 이산 전압에 대한 잘 규정된 협소한 범위 (윈도우(window))의 보상 전압내의 피크들로서 나타난다. 따라서, 도펀트(332)는 관심있는 특정 이온에 대한 일종의 마커로서 사용될 수 있다. 이러한 이온들이 소정의 이산 전압에 대한 공지된 보상 전압에서 나타날 수 있기 때문에, 한 가지 구체예에서 스펙트럼상의 이러한 이온들과 관련된 피크들의 위치가 또한 알려질 것이다.
제 1 및 제 2 검출 전극(308, 310)에 의해 생성된 전기장 및 가스 샘플(340)의 흐름은 이온화 스테이지(300)로부터의 이온(338)을 필터링 스테이지(302)내로 유도한다. 이온(338)은 제 1 및 제 2 전극 플레이트(316, 318) 사이를 통과한다. AC 전원(320)에 의해 비대칭 AC 파형 또는 이산 전압이 제 1 전극 플레이트(316)에 인가된다. 추가로, 제 2 DC 전원(322)에 의해 보상 전압이 제 2 전극 플레이트(318) 또는 제 1 전극 플레이트(316)에 인가된다.
도 4는 도 3의 필터링 스테이지(302)에서 제 1 및 제 2 전극 플레이트(316, 318) 사이를 통과하는 양이온(338)의 개략적인 단면도이다. 화살표(110)은 제 1 및 제 2 전극 플레이트(316, 318) 사이를 통과하여 이온(338)과 가스 샘플(340)이 흘러가는 방향을 나타낸다. 도 4의 그래프(464)는 AC 전원(320)이 제 1 전극 플레이트(316)에 인가하는 비대칭 AC 파형을 단순화시켜 나타낸 것이다. 그래프(464)의 비대칭 AC 파형은 제 1 기간(t1) 동안 지속하는 제 1 전압 성분(V1)에 이어 제 2 기간(t2) 동안 지속하는 제 2 전압 성분(V2)를 포함한다. 비대칭 AC 파형은 이러한 성분들과 기간들을 주기적 방식으로 반복한다. 각각의 완전한 주기의 경우, 적분된 필드-시간 곱(field-time product)은 0이다. 예를 들어, V1 및 t1의 곱과 V2 및 t2의 곱의 합이 0이다.
제 1 및 제 2 전압 성분(V1, V2)는 상반된 극성을 지닌다. 예를 들어, 제 1 전압 성분(V1)은 음전압인 반면, 제 2 전압 성분(V2)는 양전압이다. 제 1 기간(t1)은 제 2 기간(t2) 보다 길다. 한 가지 구체예에서, 제 2 전압 성분(V2)의 진폭은 제 1 전압 성분(V1)의 진폭 보다 크다. 예를 들어, 비대칭 파형은 10 마이크로세컨드(microsecond)의 제 2 기간(t2) 동안 이격 거리(330) 당 +2000 V의 제 2 전압 성분(V2)와 20 마이크로세컨드의 제 1 기간(t1) 동안 이격 거리(330) 당 -1000 V의 제 1 전압 성분을 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 제 1 및 제 2 전압 성분(V1, V2) 사이의 전압 차이는 이격 거리(300) cm 당 20,000 V를 초과한다. 이러한 차이는 아울스톤 나노테크, 인크.에 의해 생산된 FAIMS 센서의 경우 이격 거리(330) cm 당 100,000 V의 값에 이를 수 있다.
도 4에 대한 참조에 이어서, 도 5는 다양한 전기장 세기에서 3개의 이온 종 각각에 대한 이온 이동도 곡선(502, 504 및 506)을 제공하는 그래프(500)이다. 그래프(500)은 수직축(508)과 수평축(510)을 포함한다. 수직축(508)은 이온의 정규화된 이동도(normalized mobility)를 나타낸다. 수평축(510)은, 센티미터 당 킬로볼트로 표현되는, 일정 범위의 전기장 세기를 나타낸다. 이온 이동도 곡선(502, 504 및 506)은 이온의 이동도가 전기장 세기에 의존함을 도시한다. 예를 들어, 이동도가 이온 이동도 곡선(502)에 의해 표현되는 제 1 이온 종은 보다 큰 이동도를 지니는데, 이러한 이동도는 전기장 세기가 증가함에 따라 증가한다. 추가로, 제 1 이온 종은 보다 강한 전기장 세기에서 제 2 및 제 3 이온 종 (이들은 각각 이온 이동도 곡선(504 및 506) 중 하나에 의해 표현되는 이동도를 지님)의 이동도 보다 큰 이동도를 지닌다. 반대로, 제 3 이온 종 (이의 이동도는 이온 이동도 곡선(506)에 의해 표현됨)은 보다 강한 전기장 세기에서 보다 작은 이동도를 지니고, 전기장 세기가 증가함에 따라 감소하는 이동도를 지닌다.
제 1 및 제 2 전극 플레이트(316, 318) 사이를 통과하는 양하전된 이온(338)에 대한 비대칭 AC 파형의 효과는 도 4에서 경로(460)에 의해 표현된다. 경로(460)은 제 1 및 제 2 전극 플레이트(316, 318)에 대한 양하전된 이온(338)의 변위(displacement)를 나타낸다. 제 1 기간(t1) 동안, 양하전된 이온(338)은 제 1 전극 플레이트(316)쪽으로 끌어당겨진다. 제 1 기간(t1) 동안, 제 1 전극 플레이트(316)에 인가된 전압 성분(V1)은 음전압이다. 이온(388)이 이동하는 거리는 이온(338)의 질량, 전하 및 모양에 좌우된다. 이온(338)의 질량이 보다 작고/거나 전하가 보다 큰 경우, 이러한 이온(338)이, 질량이 보다 크고/거나 전하가 보다 작은 또 다른 이온(338)에 비해 제 1 전극 플레이트(316)쪽으로 더욱 멀리 이동할 수 있게 한다.
제 1 기간(t1)의 종료시에, 제 1 전극 플레이트(316)에 인가된 전압이 제 2 전압(V2)으로 변화된다. 제 2 전압(V2)은 제 2 기간(t2) 동안 인가된다. 제 2 전압(V2)이 양전압이기 때문에, 양하전된 이온(338)은 제 1 전극 플레이트(316)로부터 반발되어 나온다. 양하전된 이온(338)은 제 1 기간(t1) 보다 제 2 기간(t2) 동안 보다 큰 비율로 반발된다. 예를 들어, 이온(338)은 보다 빠른 비율로 제 1 전극 플레이트(316)로부터 나오는데, 이는 제 2 전압(V2)의 크기가 제 1 전압(V1)의 크기 보다 크기 때문이다. Vltl+V2t2 = 0이라는 사실에도 불구하고, t2 동안 이온(338)의 변위는 고전압(V2)에서의 이온의 이동도에 좌우될 것이다. 예를 들어, 상기 설명된 바와 같이 그리고 도 5의 그래프(500)에 도시된 바와 같이, 다양한 높은 전기장은 다양한 이온 종이 서로에 대해 상이한 이동도를 지니게 할 수 있다. 결과적으로, 다양한 분석물의 이온들은 제 1 및 제 2 전극 플레이트(316, 318) 사이에서 다양한 변위를 나타낼 것이다. 이온들이 특정 이동도에 도달하는 이러한 현상은 모든 종의 이동도가 동일한 낮은 전기장 세기에서는 발생하지 않는다 (도 5). 특정 분석물과 관련된 이온들이 제 1 또는 제 2 전극 플레이트(316, 318)와 재결합(recombine)하지 못하게 하기 위해, 다양한 보상 전압이 제 2 전극 플레이트(318)에 인가된다. 이온(338)은, 그 다음 제 1 기간(t1)이 시작되고 제 1 전압(V1)이 제 1 전극 플레이트(316)에 다시 한번 인가될 때까지, 제 1 전극 플레이트(316)로부터 반발되어 나온다.
제 1 전극 플레이트(316)에 인가된 비대칭 AC 파형은 이온(338)이 제 2 전극 플레이트(318) 쪽으로 순변위(net displacement)를 나타내게 하거나 드리프팅되게 한다. 이온(338)이 충분히 멀리 이동할 수 있는 경우, 이온(338)은 제 2 전극 플레이트(318)로 이동하여 이와 결합할 것이다. 이온(338)이 제 2 전극 플레이트(318)와 결합하는 경우, 이온(338)은 컬렉팅 스테이지(304) (도 3에 도시되어 있음)에 도달하지 않는다. 이온(338)이 컬렉팅 스테이지(304)에 도달하지 않는 경우, 이온(338)은 필드 보상 이온 이동도 분광계에 의해 측정되거나 검출되지 않고, 또한 출구(306)를 통해 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)를 빠져나가지 못한다.
이온(338)이 제 2 전극 플레이트(318)와 결합하지 못하게 하기 위해, 보상 전압이 전극 플레이트(316 또는 318)에 인가된다. 예를 들어, 비대칭 AC 파형이 양하전된 이온(338)을 제 2 전극 플레이트(318)쪽으로 드리프팅되게 하는 경우, 양전압이 제 2 전극 플레이트(318)에 인가되어 (또는 음전압이 제 1 전극 플레이트(316)에 인가됨) 이온(338)을 다시 제 1 전극(316)쪽으로 유도시킨다. 이러한 보상 전압은 이온(338)이 제 2 전극 플레이트(318)쪽으로 드리프팅되는 것을 역전시키거나 보상한다. 보상 전압에 의해 이온(338)이 제 2 전극 플레이트(318)와 결합하지 못하게 되는 경우, 이온(338)은 컬렉팅 스테이지(304)에 도달할 수 있다
이온(338)이 제 2 전극 플레이트(318)쪽으로 드리프팅되어 이와 결합하지 못하게 하기에 필요한 보상 전압의 크기는 다양한 이온(338)에 따라 달라진다. 가스 샘플(340)로부터 다양한 이온(338)의 스펙트럼을 수득하기 위해, 제 2 전극 플레이트(318)에 인가된 보상 전압은 일정 범위의 전압에 걸쳐 스캐닝되거나(scanned) 변화한다. 예를 들어, 보상 전압은 -50 내지 0 V 또는 0 V 내지 +50 V로 스캐닝될 수 있다. 또 다른 예에서, 보상 전압은 -5 내지 0 V 또는 0 내지 +5 V로 스캐닝될 수 있다. 소정의 보상 전압에 대해, 일련의 이온(338)은 필터링 스테이지(302)를 통해 이동하지만 제 2 전극 플레이트(318)와 결합하지 않는다. 일련의 이온(338)이 제 2 전극 플레이트(318)와 결합하지 않는 경우, 이온(338)은 컬렉팅 스테이지(304)에 도달할 수 있다.
추가로, 제 1 전극 플레이트(316)에 인가되는 비대칭 AC 파형은 특정 이온(338)이 제 2 전극 플레이트(318)와 결합하는 것을 방지하고 상이한 분석물의 피크들 사이의 분리를 증가시키도록 변화될 수 있다. 일련의 이온(338)에서의 여러 이온의 스펙트럼을 얻기 위해서, 비대칭 AC 파형이 변화될 수 있지만, 주어진 분석 동안 일정하게 유지될 수도 있다. 파형은 제 1 및 제 2 전압 성분(V1, V2) 및 제 1 및 제 2 기간(t1, t2)중 하나 이상을 증가 또는 감소시킴으로써 변화될 수 있다. 추가로, 파형은 제 1 및 제 2 전압 성분(V1, V2)중 하나 또는 둘 모두의 극성을 변화시킴으로써 변화될 수 있다. 제 1 및 제 2 전압 성분(V1, V2) 및 제 1 및 제 2 기간(t1, t2)중 하나 이상이 변화됨에 따라서, 상이한 이온(338)이 필터링 스테이지(302)를 통해서 컬렉팅 스테이지(304)로 통과한다.
이온(338)이 컬렉팅 스테이지(304)(도 3에 도시됨)에 도달하면, 이온(338)은 제 2 검출 전극(310)상에 수집되거나 제 2 검출 전극(310) 내의 개구(324)를 통해서 통과한다. 이온(338)이 제 2 검출 전극(310)상에 수집됨에 따라서 전류가 이온(338)에 의해서 생성된다. 제 2 검출 전극(310)상에 수집된 이온(338)의 수가 증가함에 따라서, 전류가 증가한다. 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)는 이온(338)에 의해서 생성된 전류를 기초로 하여 제 2 검출 전극(310)상에 수집된 이온(338)의 스펙트럼을 생성시킬 수 있다. 제 2 검출 전극(310)에 도달하는 이온(338)의 수가 증가함에 따라서, 스펙트럼내의 대응 피크가 더 커진다. 제 2 검출 전극(310)을 통해서 통과하는 이온(338)은 커플링(106)내로 통과된다. 분석 시간을 단축시키고 관심있는 분석물과 관련되지 않은 이온을 걸러내기 위해서, 한 가지 구체예로 관심있는 이온과 관련된 피크의 위치에 대응하는 보상 전압 값만이 제 1 또는 제 2 전극(316 또는 318)에 인가된다.
도 6은 도 1의 커플링(106)의 개략도이다. 예시된 구체예에서, 커플링(106)은 이온 펀넬이다. 또 다른 구체예에서, 커플링(106)은 샘플러 및 이온 스키머 콘의 세트이다. 커플링(106)은 하우징(housing: 602)의 양측상의 입구(616)와 출구(600)를 포함하는 하우징(602)을 포함한다. 이온의 스트림(110)이 입구(616)을 통해서 하우징(602)내로 수용된다. 하우징(602)은 다수의 집중형 고리-모양 전극(604)을 둘러싼다. 전극(604)은 하우징(602)의 세로축(614)을 따라서 배치된다. 전극(604)의 각각은 전극(604)의 중심을 통한 개구(612)를 지닌다. 전극(604) 내의 개구(612)의 크기는 이웃 전극(604)에서 감소된다. 예를 들어, 입구(616)에 가장 가까운 전극(604)은 가장 큰 개구(608)를 지니며, 출구(600)에 가장 가까운 전극(604)은 가장 작은 개구(610)를 지닌다.
한 가지 구체예에서, 전극(604)의 각각은 라디오 주파수("RF") 전극이다. 교류 전류가 전극(604)의 각각에 인가되어 세로축(614)을 따라서 전극(604)내의 개구(612)를 통한 전도성 경로를 생성시킨다. 예를 들어, 전극(604)은 하우징(602)내 및 개구(612)를 따른 공기 또는 가스를 이온화시켜서 세로축(614)을 따른 전도성 경로(606)를 생성시킬 수 있다. 이온의 스트림(110)은 전도성 경로(606)내의 세로축(614)을 따라서 입구(616)로부터 출구(600)를 향해서 이동한다. 개구(612)의 크기가 전극(604)에서 감소함에 따라서, 전도성 경로(606)의 크기가 또한 감소한다. 전도성 경로(606)의 크기가 감소함에 따라서, 이온의 스트림(110)의 크기 또는 직경이 감소한다. 그 결과, 이온의 스트림(110)이 입구(616)로 유입되고 출구(600)를 통해서 하우징(602)을 빠져나감에 따라서, 이온의 스트림(110)의 크기가 감소되거나 집중된다. 상기 기재된 바와 같이, 이온의 스트림(110)은 출구(600)로부터 질량 분광계(104)(도 1에 도시됨)로 통과된다.
도 7은 도 1의 질량 분광계(104)의 개략도이다. 한 가지 구체예에서, 질량 분광계(104)는 소형화된 질량 분광계이다. 소형화된 질량 분광계의 예는 INFICON Holding AG에 의해서 생산된 HAPSITE® Chemical Identification Systems, Constellation Technology Corp.에 의해서 생산된 CT-1128 Portable GC-MS, Microsaic Systems Ltd.에 의해서 생산된 Ionchip®, CMS Field Products, Division of OI Analytical에 의해서 생산된 Ion-Camera™를 포함한 소형 질량 분광계, 및 Griffin Analytical Technologies, LLC에 의해서 생산된 Cylindrical Ion Trap 또는 그 시리즈 제품을 포함한다. 질량 분광계(104)는 이온 소스(700)를 포함할 수 있다. 이온 소스(700)는 이온 소스(700)의 입구 개구(704)로부터의 이온 및 중성 분자의 스트림(110)을 수용하는 내부 공간(702)을 포함한다. 한 가지 구체예에서, 입구(704)는 커플링(106)의 출구(600)에 연결된다(도 1에 도시됨).
이온 소스(700)는 공간(702)내에 위치한 전자 방출기(706)를 포함할 수 있다. 전자 방출기(706)는 한 가지 구체예로 필라멘트를 통해서 전류를 흘려보냄으로써 진공중에서 가열되는 필라멘트이다. 전자 방출기(706)가 가열됨에 따라서, 전자(710)가 생성되고 전자 방출기(706)로부터 공간(702)내의 애노드(708)를 향해서 방출된다. 전자 방출기(706) 및 애노드(708)가 공간(702)에 위치하여 이온 및 중성 물질의 스트림(110)이 전자 방출기(706)와 애노드(708) 사이로 통과한다. 전자(710)는 전자 방출기(706)를 통해서 방출되며 이온과 중성 물질의 스트림(110)을 통해서 통과한다. 전자(710)가 이온의 스트림(110)을 통해서 통과함에 따라서, 전자(710)중 적어도 일부가 스트림내의 중성물질 및 이온(338)을 타격하고, 전자(710)의 에너지를 중성물질 및 이온(338)에 전달한다. 대안적으로는, 이온의 스트림(110)은 이온 소스(700)를 우회할 수 있으며, 이온 스트림(110)중 중성 샘플 캐리어 가스(340) 및 중성 도펀트(들)(332)(도 3에 도시됨)만이 이온 소스(700)내로 도입된다. 이어서, 중성 샘플 캐리어 가스가 이온 소스(700)에 의해서 이온화되어서, 질량 분광계(104)가 FCIMS 이온의 본래의 스트림(110)내의 이온과 함께 분석하는 이온의 새로운 스트림(110)을 생성시킬 수 있다.
전자(710)가 중성물질 및 이온(338)을 타격함에 따라서, 중성물질 및 이온(338)이 단편화되고 이온화될 수 있다. 관심있는 분석물과 관련된 분자 이온, 이온 단편, 도펀트-관련 이온 및 어떠한 다른 이온(들), 및 본래의 이온(338) 및 다른 이온(들)이 이온 빔(712)로서 공간(702)을 통해서 계속된다. 이온 빔(712)은 이온 소스(700)의 출구(714)를 통해서 이온 소스(700)를 빠져나간다. 또 다른 구체예에서, 이온 소스(700)가 질량 분광계(104)에서 사용되지 않으며, 필드 보상 이온 이동도 분광계(들)(102)에서의 이온 소스(들)에 의해서 형성된 이온 스트림(110)이 이온 빔(712)내로 형성될 것이다.
이온 빔(712)은 트레벌(travel: 716)의 방향을 따라서 자기장(718)을 향해 이동한다. 자기장(718)은 질량 분광계(104)내의 하나 이상의 자석 또는 전자석(도시되지 않음)에 의해서 생성된다. 자기장(718)은 힘을 이온 빔(712) 내의 각각의 이온(338) 및 다른 이온에 인가한다. 자기장(718)에 의해서 인가된 힘은 방향(720)으로 존재한다. 자기장(718)에 의해서 인가된 힘의 방향(720)이 이온 빔(712)의 트레벌(716)의 방향에 수직이다. 또 다른 예에서, 자기장을 이용하여 이온의 운동을 조절하지 않는 상이한 유형의 질량 분광계가 사용될 수 있다.
자기장(718)에 의해서 인가된 힘은 이온 빔(712)내의 이온(338) 및 다른 이온을 편향시킨다. 이러한 힘은 이온(338) 및 다른 이온이 편향되게 하고 이온(338) 및 다른 이온의 트레벌(716)의 방향을 변경시킨다. 이온(338) 및 다른 이온에 대한 트레벌(716)의 방향의 편향의 양은 이온(338) 및 다른 이온의 질량-대-전하 비(mass-to-charge ratio) 및 속도를 기초로 하여 다양하다. 더 작은 질량을 지닌 이온(338) 및 다른 이온은 더 큰 질량을 지닌 이온(338) 및 다른 이온보다 더 많이 편향된다. 이온 빔(712)에서의 이온(338) 및 다른 이온의 변화하는 질량으로 인해서, 이온 빔(712)은 다수의 이차 이온 빔(724)으로 분할된다. 이차 이온 빔(724)의 각각은 동일 또는 유사한 질량-대-전하 비 및 속도를 지니는 이온(338) 및 다른 이온의 그룹의 트레벌과 상이한 방향을 나타낸다. 이차 이온 빔(724)의 각각이 타격하고 검출기(722)에 의해서 수집된다.
검출기(722)는 각각의 이차 이온 빔(724)에 포함된 이온(338) 및 다른 이온의 존재를 검출하는 디바이스이다. 검출기(722)는 이차 이온 빔(724)의 각각에서의 이온(338) 및 다른 이온이 검출기(722)의 상이한 위치와 접촉되는 때에 유도되는 전하 또는 그때 생성되는 전류를 측정한다. 검출기(722)가 각각의 이차 이온 빔(724)이 검출기(722)를 타격하는 위치에 근거한 상이한 이온(338) 및 다른 이온의 존재를 검출하고, 각각의 이차 이온 빔(724)에 의해서 유도된 전하 또는 그에 의해서 생성된 전류의 상대적인 세기를 검출한다. 질량 분광계(104)는 검출기(722)에 의해서 검출된 다양한 이온(338) 및 다른 이온의 검출에 근거한 스펙트럼(810)(도 8에 도시됨)을 생성시킨다. 질량 분광계(104)는 스펙트럼을 컴퓨팅 디바이스(112)에 전송한다. 검출기(722)의 예는 CMS Field Products, Division of O.I. Analytical에 의해서 제공된, ion-CCD 또는 Ion-Camera™으로도 일컬어지는, 선형 어레이 전하-커플링된 디바이스(linear array charge-coupled device)를 포함한다. 또 다른 예에서, 상이한 유형의 질량 분광계가 상이한 유형의 검출기와 함께 사용될 수 있다.
도 8은 도 1의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102) 또는 질량 분광계(104)에 의해서 생성된 스펙트럼(810)의 예시적인 구체예이다. 상기 기재된 바와 같이, 스펙트럼(810)은 필드 보상 이온 이동도 분광계(102) 또는 질량 분광계(104)에 의해서 측정된 다양한 이온(338) 및/또는 다른 이온의 상대적인 수를 나타낸다. 이온(338) 및/또는 다른 이온 각각의 상대적인 수는 피크(828 내지 840)중 하나 또는 다수에 의해서 표시된다.
스펙트럼(810)은 두 축(812,842)을 따라서 플롯팅된다. 첫 번째 축(812)은 필드 보상 이온 이동도 분광계(field compensation ion mobility spectrometer: 102)(도 1에 도시됨)내의 제 1 전극 플레이트(316) 또는 제 2 전극 플레이트(318)에 인가된 보상 전압 또는 검출기(722)(도 7에 도시됨)에서 수용된 여러 이온(338) 및 그 밖의 이온들의 질량-대-전하 비를 나타낸다. 예를 들어, 필드 보상 이온 이동도 분광계(812)에 의해서 생성된 스펙트럼(810)의 경우, 첫 번째 축(812)은 제 1 전극 플레이트(316) 또는 제 2 전극 플레이트(318)에 인가된 보상 전압을 나타낸다. 질량 분광계(104)에 의해서 생성된 스펙트럼(810)의 경우, 첫 번째 축(812)은 질량 분광계(104)의 검출기(722)에서 수용된 이온(338) 및 그 밖의 이온들의 질량-대-전하 비를 나타낸다. 두 번째, 또는 y, 축(842)은 필드 보상 이온 이동도 분광계(102) 또는 질량 분광계(104)에 의해서 측정된 여러 이온(338) 및/또는 그 밖의 이온들의 상대적인 수를 나타낸다.
샘플(108)에서의 여러 분석물들의 존재(도 1에 도시됨)는 첫 번째 축(812)을 따른 공지된 위치에서의 스펙트럼(810)내의 분석물들과 관련된 피크들의 존재에 의해서 결정될 수 있다. 예를 들어, 피크(828) 내지 피크(840)는 두 번째 축(842)을 따른 피크(828) 내지 피크(840)의 높이를 지닌 일련의 분석물 피크를 나타낼 수 있다. 관심있는 분석물들과 관련되거나 그로부터 얻은 이온(338) 및 그 밖의 이온들은 첫 번째 축(812)을 따른 공지된 위치(814) 내지 위치(826)에서의 하나 이상의 피크(828) 내지 피크(840)를 지닌다. 예를 들어, 이온(338)중의 첫 번째 하나에 대한 피크(832)의 위치는 첫 번째 축(812)상의 위치(818)에 있는 것으로 나타날 수 있다. 이온(338)의 두 번째 하나에 대한 또 다른 피크(840)의 위치는 위치(826)에 있는 것으로 나타날 수 있다.
추가로, 첫 번째 축(812)을 따른 피크(828) 내지 피크(840)의 위치는 도펀트(332)(도 3에 도시됨)와 조합되는 분석물에 대한 것임을 알 수 있다. 예를 들어, 피크(840)중의 하나는 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)내의 도펀트(332)와 조합된 분석물의 검출에 대응할 수 있다. 샘플(108)(도 1에 도시됨)내의 분석물의 존재는 첫 번째 축(812)을 따른 위치(826)에서의 피크(840)의 높이, 폭 및 위치를 검사함으로써 결정될 수 있다.
일부의 경우에, 도펀트(332)의 사용은 특정의 분석물 또는 이온(338)의 잘못된 검출에 대한 수 및 특정의 분석물 또는 이온(338)의 거짓 양성의 수를 감소시킨다. 예를 들어, 특정의 분석물로부터 얻는 관심있는 이온은 스펙트럼(810)중의 첫 번째 축(812)을 따른 위치(822)중의 피크(836)을 지닐 수 있다. 이러한 관심있는 이온의 피크(836)는 첫 번째 축(812)을 따른 두 번째 이온의 또 다른 피크와 근접될 수 있다. 두 번째 이온은 관심있는 분석물이 아닌 분석물로부터 얻을 수 있다. 관심있는 이온의 피크(836)와 두 번째 이온의 피크가 첫 번째 축(812)을 따라서 함께 너무 근접되는 경우에, 관심있는 이온의 존재는 두 번째 이온의 존재로 인해서 손실되거나 오인될 수 있다. 그러나, 도펀트(332)를 관심있는 분석물과 조합하면 첫 번째 축(812)을 따른 관심있는 이온의 피크의 위치를 이동시킬 수 있다. 추가로, 도펀트(332)를 관심있는 분석물과 조합하면 관심있는 이온이 아닌 이온들의 피크를 분명하지 않게 할 수 있다. 예를 들어, 도펀트(332)를 관심있는 분석물과 조합하면 첫 번째 축(812)을 따른 위치(826)에서의 관심있는 이온과 관련된 피크(840)의 형성을 유도할 수 있다. 이러한 다른 위치(826)는 다른 피크(828) 내지 피크 (836)로부터 충분히 멀리 떨어져서 관심있는 이온의 존재에 대한 손실을 피할 수 있다.
유사하게, 첫 번째 축(812)을 따른 피크(832)의 위치(818)는 질량 분광계(104)에 의해서 결정된 이온 단편에 대한 것일 수 있다. 예를 들어, 이온(338) 및/또는 중성 물질(neutral)이 질량 분광기(도 1에 도시됨)내의 전자 방출기(706)에 의해서 방출된 전자(710)와 충돌하는 때에 중성물질 및 이온(338)중의 특정의 하나가 특정의 이온 단편을 생성시킬 수 있다. 특정의 이온(338)과 관련된 이온 단편중 하나에 대응하는 피크(832)의 모양 및 위치(818)가 공지되어 있고 이온(338)에 대응하는 피크가 스펙트럼(810)에서 발견되면, 특정의 이온(338)의 존재가 다른 단편 및 분자 이온(존재하는 경우)의 특성 패턴과 함께 이온 단편의 피크를 기초로 하여 확인될 수 있다. 분자 이온이 존재하지 않으면, 필드 보상 이온 이동도 분광계 및 질량 분광계에 의해서 확인되는 모든 다른 관련 이온 및 단편(도펀트 관련된 이온을 포함함)의 잘 정의된 패턴이 이용될 수 있다.
도펀트(332) 및 분석물의 조합으로부터 형성된 분자 이온, 이온 단편 및 이온(338)을 포함한 공지된 이온(338), 및 관심있는 분석물과 관련된 어떠한 다른 이온(338)의 피크(828) 내지 피크(840)의 상대적인 높이를 기초로 하여, 샘플(108)(도 1에 도시됨)에서의 관심있는 여러 분석물의 존재가 결정될 수 있다. 상기 기재된 바와 같이, 컴퓨팅 디바이스(112)는 필드 보상 이온 이동도 분광계(102) 및 질량 분광계(104)에 의해서 생성된 스펙트럼(810)을 비교하여 특정 피크가 각각의 스펙트럼(810)에서 발견되는지를 결정할 수 있다. 피크는 관심있는 특정 분석물로부터의 얻은 이온에 대응할 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(112)는 필드 보상 이온 이동도 분광계(102) 및 질량 분광계(104)의 각각에 의해서 생성된 스펙트럼(810)을 검사하여 두 스펙트럼(810) 모두가 관심있는 분석물의 피크와 매칭되는 피크를 지니는지를 결정한다. 예를 들어, 컴퓨칭 디바이스(112)는 스펙트럼(810)을 검사하여 각각의 스펙트럼(810)이 동일한 위치에서 관심있는 분석물의 피크와 동일하거나 유사한 높이, 폭 및/또는 모양의 피크를 지니는지 및 피크의 동일한 패턴의 일부인지(다중 피크의 검출이 가능한 경우)를 결정한다. 컴퓨팅 디바이스(112)는 관심있는 분석물과 관련되는 특정 피크(840)가 분광계(102,104)의 각각에 의해서 생성된 스펙트럼((810)에서 발견되는지를 유저(user)에게 알려준다. 분광계 둘 모두로부터의 스펙트럼에서 분자 피크(들)(이용 가능한 경우)을 확인하는 데 있어서 특별한 강세가 있다.
임의로, 관심있는 분석물에 대한 피크(840)가 분광계(102,104)에 의한 두 스펙트럼(810)중 단지 하나에서 발견되는 경우에(예를 들어, 질량 분광계 스펙트럼에서), 피크가 분석물의 분자 이온을 나타낸다면 및 질량 스펙트럼(810)내의 추가의 단편, 도펀트-관련 피크 또는 관심있는 어떠한 다른 분석물 관련 피크(들)가 존재한다면 관심있는 목적물은 샘플(108)내에 있다. 분자 이온 피크가 존재하지 않는 경우에, 질량 스펙트럼(810)중의 하나 이상의 다른 피크가 관심있는 분석물과 관련되는 피크의 공지된 패턴에 대응하면 관심있는 분석물이 샘플(108)에 있는 것으로 결절될 수 있다. 예를 들어, 질량 스펙트럼(810)중의 이온 단편 및/또는 도펀트-관련 피크는 관심있는 분석물과 공통적으로 관련된 이온 단편 및/또는 도펀트-관련 피크의 공지된 패턴에 대응할 수 있다. 관심있는 분석물과 관련되는 피크의 패턴은 한 가지 구체예에서 관심있는 분석물로부터 앞서 얻은 하나 이상의 질량 및 이온 이동도 스펙트럼으로부터 얻은 패턴이다.
도 9는 한 가지 구체예에 따른 샘플 중의 관심있는 분석물의 존재를 검출하는 방법(950)의 플로우차트이다. 방법(950)에 대한 여러 기능 블록이 하나 이상의 순서로 본원에서 도시되고 기재되어 있지만, 방법(950)에 대한 여러 구체예는 기능 블록중 둘 이상의 순서를 전환하고/거나 기능 블록중 하나 이상을 건너뛸 수 있다. 추가로, 기능 블록중 둘 이상이 서로 동시에(simultaneously) 또는 동시 발생적으로(concurrently) 수행될 수 있다. 블록(952)에서, 필드 보상 이온 이동도 분광계에 의해서 일련의 이온에 대한 첫 번째 스펙트럼이 얻어진다. 예를 들어, 이온 이동도 스펙트럼(810)이 샘플(108)로부터 얻은 이온에 대한 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)에 의해서 얻어질 수 있다. 블록(954)에서, 상기 기재된 바와 같이, 필드 보상 이온 이동도 분광계로부터 방출된 이온에 대한 두 번째 스펙트럼이 얻어진다. 예를 들어, 질량 스펙트럼(810)이 블록(952) 후에 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)를 빠져나오는 이온의 적어도 일부에 대해서 질량 분광계(104)에 의해서 얻어질 수 있다. 상기 기재된 바와 같이, 필드 보상 이온 이동도 분광계는 관심있는 분석물과 관련되지 않은 이온을 걸러낼 수 있다.
방법(950)은 다수의 분석 경로(956,958)에 따라서 블록(952) 및 블록(954)에서 필드 보상 이온 이동도 분광계 및 질량 분광계에 의해서 얻어진 스펙트럼을 분석한다. 이온 이동도 스펙트럼 분석 경로(956)는 필드 보상 이온 이동도 분광계에 의해서 얻은 스펙트럼을 분석하며, 질량 스펙트럼 분석 경로(958)는 질량 분광계에 의해서 얻은 스펙트럼을 분석한다. 한 가지 구체예에서, 컴퓨팅 디바이스(112)가 도 9에 도시되고 이하 기재된 기능 블록(960, 962, 964, 966, 968, 970, 972, 및 974)에 기재된 하나 이상의 작용을 수행한다.
분석 경로(956, 958)에서의 기능 블록과 관련되어 기재된 다수의 작용이 한 가지 구체예로 동시 발생적으로 수행된다. 예를 들어, 이온 이동도 스펙트럼 분석 경로(956)에서의 기능 블록(960, 962)중 하나 이상이, 질량 스펙트럼 분석 경로(958)에서의 기능 블록(964, 966)중 하나 이상이 발생되는 기간과 중첩되는 기간 동안 발생될 수 있다. 대안적으로, 분석 경로(956, 958)에서의 기능 블록과 관련되어 기재된 다수의 작용이 한 가지 구체예로 동시에 수행될 수 있다. 예를 들어, 이온 이동도 스펙트럼 분석 경로(956)에서의 기능 블록(960, 962)중 하나 이상이, 질량 스펙트럼 분석 경로(958)에서의 기능 블록(964,966)중 하나 이상이 발생되는 기간과 동일한 기간 동안 발생될 수 있다. 또 다른 구체예에서, 이온 이동도 스펙트럼 분석 경로(956)에서 기재된 작용이 질량 스펙트럼 분석 경로(958)에서 기재된 작용 전에 발생된다.
이온 이동도 스펙트럼 분석 경로(956)에서, 분자 피크가 블록(960)에서 이온 이동도 스펙트럼에 존재하는지에 대해서 결정이 이루어진다. 예를 들어, 블록(952)에서 얻은 이온 이동도 스펙트럼이 검사되어 관심있는 분자 피크(들)이 스펙트럼에 존재하는지를 결정하고, 피크 패턴이 나타나는지 또는 피크(들)이 확인되는지를 결정한다. 관심있는 분자 피크(들)는 관심있는 특정 분석물에 대한 분자 피크(들)에 대응할 수 있다. 예를 들어, 블록(960)에서 이루어진 결정은 관심있는 분석물과 관련되는 특정 분자 피크가 이온 이동도 스펙트럼에 있는 지를 검사할 수 있고, 피크 패턴이 나타나는지 또는 피크(들)가 확인되는지를 검사할 수 있다. 블록(960)에서의 이온 이동도 스펙트럼내의 분자 피크의 검출은 한 가지 구체예에서 도 12 및 도 15에 도시되고 하기 기재된 방법(1250, 1550)(또는 이의 서브파트)중 하나 이상을 이용함으로써 확인된다. 관심있는 분자 피크(들)가 발견되고 패턴이 나타나거나 피크(들)가 블록(960)에서의 이온 이동도 스펙트럼에서 확인되면, 방법(950)은 블록(960)과 블록(968) 사이의 A로 진행된다. 관심있는 분자 피크가 블록(960)에서 발견되지 않거나 피크(들)가 발견되지만 패턴이 나타나지 않거나, 피크(들)가 확인될 수 없다면, 방법(950)은 블록(960)과 블록(962) 사이로 진행된다.
블록(962)에서, 다수의 도펀트-관련 피크, 이온 단편 피크, 관심있는 다른 분석물 관련 피크가 블록(952)에서 얻은 이온 이동도 스펙트럼에 존재하는지에 대해서 결정이 이루어진다. 예를 들어, 블록(962)에서, 블록(952)에서 얻은 이온 이동도 스펙트럼이 검사되어 하나 이상의 도펀트-관련 피크, 하나 이상의 이온 단편 피크, 및 하나 이상의 관심있는 분석물 관련 피크, 다수의 도펀트-관련 피크, 및/또는 다수의 이온 단편 피크, 및/또는 다수의 관심있는 다른 분석물 관련 피크가 이온 이동도 스펙트럼에서 나타나는지, 및 피크 패턴이 나타나는지 또는 피크가 확인되는지를 결정한다. 상기 기재된 바와 같이, 이온 이동도 스펙트럼내의 하나 이상의 피크는 검사되는 샘플중의 관심있는 분석물과 우선적으로 화학적으로 반응하거나 그와 조합되는 하나 이상의 도펀트와 관련될 수 있다. 이온 단편 피크는 관심있는 분석물의 이온 단편과 관련되는 이온 이동도 스펙트럼내의 피크를 포함한다. 추가로, 이온 이동도 스펙트럼내의 관심있는 다른 분석물 관련 피크가 존재할 수 있다. 블록(962)에서의 이온 이동도 스펙트럼중의 다수의 도펀트-관련, 및/또는 이온 단편 피크, 및/또는 관심있는 다른 분석물 관련 피크의 검출은 한 가지 구체예에서 도 12 및 도 15에 도시되고 이하 기재된 방법(1250, 1550)(또는 이의 서브파트)중 하나 이상을 이용함으로써 확인된다. 다수의 도펀트-관련, 및/또는 이온 단편, 및/또는 관심있는 다른 분석물 관련 피크가 이온 이동도 스펙트럼에서 발견되고, 피크가 피크의 패턴을 따르거나 블록(960)에서 확인되는 것으로 결정되면, 방법(950)은 블록(962)과 블록(968) 사이의 A로 진행된다. 다수의 도펀트-관련 및/또는 이온 단편 피크, 및/또는 관심있는 다른 분석물 관련 피크가 블록(962)에서 발견되지 않거나 이들 피크가 패턴을 나타내지 않고 이들 피크의 존재가 확인될 수 없으면, 방법(950)은 블록(962)과 블록(970) 사이의 B로 진행된다.
질량 스펙트럼 분석 경로(958)에서, (i) 관심있는 분자 피크 및 하나 이상의 관심있는 단편/도펀트-관련 또는 다른 분석물 관련 피크가 블록(954)에서 얻은 질량 스펙트럼에 존재하는지 및 (ii) 분자 피크 및 관심있는 단편/도펀트-관련/다른 관심있는 분석물 관련 피크(들)가 공지된 피크 패턴에 대응하는지에 대해서 블록(964)에서 결정이 이루어진다. 예를 들어, 질량 스펙트럼이 검사되어 관심있는 분석물에 대응하는 분자 피크와 관심있는 분석물에 대응하는 이온 단편/도펀트-관련/다른 피크가 블록(954)에서 얻은 질량 스펙트럼에 있는지를 결정한다. 분자 및 이온 단편/도펀트-관련/다른 피크가 발견되면, 분자 및 이온 단편/도펀트-관련/다른 피크가 관심있는 분석물과 관련된 피크의 패턴에 대응하거나 그와 매칭되는 지에 대해서 또한 결정이 이루어진다. 상기 기재된 바와 같이, 관심있는 분석물은 분자 피크, 이온 단편 피크 및/또는 도펀트-관련 피크/관심있는 다른 분석물 관련 피크의 패턴과 관련될 수 있다. 이러한 패턴은 관심있는 분석물에 대한 피크 "핑거프린트(fingerprint)"로 여겨질 수 있다. 패턴은 서로에 대한 피크의 상대적인 위치, 및 피크의 상대적인 세기 또는 높이를 포함한다. 분자 및 이온 단편/도펀트-관련/다른 피크가 질량 스펙트럼에 있고 피크가 관심있는 분석물과 관련된 피크 패턴과 매칭되거나 그에 대응하면, 방법(950)은 블록(964)과 블록(968) 사이의 A로 진행된다. 분자 및 이온 단편/도펀트-관련/다른 피크가 질량 스펙트럼에 존재하지 않거나 피크가 관심있는 분석물과 관련된 피크 패턴과 매칭 또는 대응되지 않으면, 방법(950)은 블록(964)으로부터 블록(966)으로 진행된다.
블록(966)에서, 관심있는 분석물과 관련된 분자 피크 또는 관심있는 분석물과 관련된 다수의 이온 단편/도펀트-관련/다른 피크가 블록(954)에서 얻은 질량 스펙트럼에 있는지에 대해서 및 분자 피크 또는 관심있는 분석물과 관련된 다수의 이온 단편/도펀트-관련/다른 피크가 관심있는 분석물과 관련된 피크의 패턴에 대응하는지에 대해서 결정이 이루어진다. 분자 피크 또는 다수의 이온 단편/도펀트-관련/다른 피크가 발견되고, 분자 피크 또는 이온 단편/도펀트-관련/다른 피크가 관심있는 분석물과 관련된 피크 패턴에 대응하면, 방법(950)은 블록(966)과 블록(968) 사이의 A로 진행된다. 분자 피크 또는 다수의 이온 단편/도펀트-관련/다른 피크가 발견되지 않거나, 분자 피크 또는 이온 단편/도펀트-관련/다른 피크가 관심있는 분석물과 관련된 피크 패턴에 대응하지 않으면, 방법(950)은 블록(966)과 블록(970) 사이의 B로 진행된다.
블록(968)에서, 관심있는 분석물이 방법(950)에 의해서 검사되는 샘플에 있는지에 대해서 결정이 이루어진다. 이러한 결정은 블록(960, 962, 964, 및 966)중 하나 이상에서 이루어진 결정 및 측정으로부터의 결과중 하나 이상을 기초로 한다. 한 가지 구체예에서, 관심있는 분석물과 관련된 분자 및 이온 단편/도펀트-관련/다른 피크가 질량 스펙트럼에서 발견되고 이들 피크가 관심있는 분석물과 관련된 피크 패턴에 대응하면(블록(964)에서 결정된 바와 같이), 관심있는 분석물이 블록(968)에서의 샘플에 있는 것으로 결정되고 방법(950)은 블록(972)으로 진행된다. 블록(952)에서의 필드 보상 이온 이동도 분광계에 의해서 얻어지고 블록(960) 및/또는 블록(962)에서 검사되는 이온 이동도 스펙트럼(810)이 질량 스펙트럼(810)과 함께 이용되어 샘플중의 관심있는 분석물의 검출을 확인 또는 강화할 수 있다. 예를 들어, 분자 피크 및/또는 도펀트 관련된 피크 및 이온 단편 피크 또는 관심있는 어떠한 다른 분석물 관련 피크가 블록(960) 및/또는 블록(962)에서의 이온 이동도 스펙트럼(810)에서 발견되면, 블록(964)에서의 질량 스펙트럼중의 분자 피크 및 이온 단편/도펀트-관련/다른 피크의 발견이 더 강화될 수 있다. 반면, 관심있는 분석물과 관련된 분자 및 이온 단편/도펀트-관련/다른 피크가 질량 스펙트럼에서 발견되지 않거나 이들 피크가 관심있는 분석물과 관련된 피크 패턴에 대응하지 않으면(블록(964) 및 블록(966)에서 결정된 바와 같이), 관심있는 분석물은 블록(970)에서 샘플중에 존재하는 것으로 결정되지 않고 방법(950)이 블록(970)과 블록(974) 사이로 진행된다.
또 다른 구체예에서, (i) 블록(968)에서 분자 피크 또는 분자 피크의 클러스터(cluster)가 이온 이동도 스펙트럼(810)에서 발견되고(블록(960)에서 결정됨), 분자 피크 또는 분자 피크 클러스터의 존재가 도 12 및 도 15에 도시되고 이하 기재된 방법(1250, 1550)중 하나 이상을 사용함으로써 확인되며, (ii) 분자 피크 또는 관심있는 분석물과 관련된 다수의 이온 단편/도펀트-관련/다른 피크가 질량 스펙트럼에서 발견되고(블록(966)에서 결정됨), (iii) 질량 스펙트럼내의 분자 피크 또는 이온 단편/도펀트-관련/다른 피크가 질량 스펙트럼내의 관심있는 분석물의 공지된 피크 패턴에 대응하면, 관심있는 분석물이 블록(968)에서의 샘플에 존재하는 것으로 결정되고, 방법(950)은 블록(968)과 블록(972) 사이로 진행된다. 예를 들어, 이온 이동도 스펙트럼(810)내의 분자 피크 또는 이의 클러스터의 존재 및 질량 스펙트럼(810)내의 분자 피크 또는 이온 단편/도펀트-관련/다른 피크의 존재는 이온 이동도 스펙트럼(810)내의 관심있는 분석물과 관련된 패턴을 따르는 추가의 피크의 검출에 의해서 강화될 수 있다. 한편, (i) 관심있는 분석물과 관련된 분자 피크가 이온 이동도 스펙트럼에서 발견되지 않거나(블록(960)에서 결정된 바와 같이), (ii) 이온 이동도 스펙트럼내의 분자 피크가 관심있는 분석물과 관련된 피크 패턴과 맞지 않거나, (iii) 분자 피크 또는 관심있는 분석물과 관련된 다수의 이온 단편/도펀트-관련/다른 피크가 질량 스펙트럼에서 발견되지 않거나(블록(964, 및 966)에서 결정됨), (iv) 질량 스펙트럼내의 분자 피크 또는 이온 단편/도펀트-관련/다른 피크가 관심있는 분석물의 피크 패턴에 대응하지 않으면(블록(964 및 966)에서 결정됨), 관심있는 분석물이 블록(970)에서의 샘플에 있지 않은 것으로 결정되고 방법(950)은 블록(970)에서 블록(974)으로 진행된다. 예를 들어, 블록(966)에서 수행된 작동은 분자 이온 피크가 질량 스펙트럼에서 발견되지 않는 시나리오를 가능하게 한다. 그러한 상황에서, 질량 스펙트럼 내의 다수의 이온 단편 피크 및/또는 도펀트-관련 피크 또는 관심있는 어떠한 다른 분석물 관련 피크(들)가 검사되어 이들이 공지된 피크 패턴과 매칭되는지 및 분자 피크를 포함한 지지하는 확인된 피크가 요구되는지를 결정할 수 있다. 한 가지 구체예에서, 이온 이동도 스펙트럼내에서 발견되는 피크는 도 12 및 도 15와 결부되어 이하 기재된 방법(1250, 1550)중 하나 이상에 의해서 확인될 수 있다.
또 다른 구체예에서, 블록(968)에서 관심있는 분석물에 대응하는 다수의 도펀트-관련 피크, 이온 단편 피크, 및 관심있는 다른 분석물 관련 피크가 이온 이동도 스펙트럼에서 발견되고(블록(962)에서 결정됨), 이온 이동도 스펙트럼내의 도펀트-관련 피크 및/또는 이온 단편 스펙트럼, 및 관심있는 다른 분석물 관련 피크가 관심있는 분석물과 관련된 피크 패턴에 대응하고, 관심있는 분석물과 관련된 분자 피크 또는 관심있는 분석물과 관련된 다수의 이온 단편/도펀트-관련/다른 피크가 질량 스펙트럼에 있고(블록(966)에서 결정됨), 질량 스펙트럼내의 분자 피크 및/또는 이온 단편/도펀드-관련 또는 관심있는 어떠한 가능한 피크가 관심있는 분석물과 관련된 피크 패턴에 대응함(블록(966)에서 결정됨)이 결정되면, 관심있는 분석물이 블록(968)에서의 샘플에 있는 것으로 결정되고, 방법(950)은 블록(968)과 블록(972) 사이로 진행된다. 반면, 관심있는 분석물에 대응하는 다수의 도펀트-관련 피크, 이온 단편 피크 및 관심있는 어떠한 가능한 피크가 이온 이동도 스펙트럼에서 발견되지 않거나(블록(962)에서 결정됨), 이온 이동도 스펙트럼내의 도펀트-관련 피크 및/또는 이온 단편 피크 또는 관심있는 어떠한 다른 피크가 관심있는 분석물과 관련된 피크 패턴에 대응하지 않거나, 관심있는 분석물과 관련된 분자 피크 또는 관심있는 분석물과 관련된 다수의 이온 단편/도펀트-관련/다른 피크가 질량 스펙트럼에 있지 않거나(블록(966)에서 결정됨), 질량 스펙트럼내의 분자 피크 및/또는 이온 단편/도펀트-관련/다른 피크가 관심있는 분석물과 관련된 피크 패턴에 대응하지 않으면(블록(966)에서 결정됨), 관심있는 분석물이 블록(970)에서의 샘플중에 있지 않은 것으로 결정되고, 방법(950)은 블록(970)과 블록(974) 사이로 진행된다.
한 가지 구체예에서, 블록(970)에서, (i) 관심있는 분석물의 분자 피크 또는 도펀트 관련 피크(분자 피크의 단량체, 이량체, 및 삼량체를 포함함) 및 이온 단편 피크, 및 관심있는 어떠한 다른 피크가 블록(960) 및 블록(962)에서 수행된 작동 동안의 질량 스펙트럼에서 발견되지 않으며, (ii) 분자 피크 또는 이온 단편/도펀트-관련/다른 피크가 블록(964) 및 블록(966)에서 수행된 작동 동안의 질량 스펙트럼에서 발견되지 않으면, 관심있는 분석물이 샘플에 존재하지 않음이 결정된다. 또 다른 예로, 블록(970)에서, 블록(960) 및 블록(962)에서 수행된 작동 동안의 이온 이동도 스펙트럼에서 검출된 피크 및 블록(964) 및 블록(966)에서 수행된 작동 동안의 질량 스펙트럼에서 검출된 피크가 그들의 공지된 패턴을 따르지 않고, 이온 이동도 피크가 도 12 및 도 15에 도시된 방법(1250 및 1550)을 이용함으로써 확인될 수 없다면, 관심있는 분석물이 샘플에 존재하지 않음이 결정된다.
또 다른 구체예로, 블록(968)에서, 적어도 분자 및 하나의 단편/도펀트-관련/다른 피크가 존재하는 경우에, 또는 분자 이온 피크가 존재하지만 관심있는 분석물과 관련된 적어도 3개의 이온 단편/도펀트-관련/다른 피크가 블록(964) 및 블록(966)에서 수행된 작동 동안의 질량 스펙트럼에서 발견되는 경우에, 그리고, 이들이 관심있는 공지된 패턴을 따르는 경우에, 관심있는 분석물이 샘플에 존재함이 결정된다. 공지된 패턴을 따르고/거나 확인되는 이온 이동도 스펙트럼에서의 어더한 추가의 피크의 존재는 이러한 구체예에서 포지티브(positive) 결정을 강화시킬 것이다.
블록(972)에서, 유저에게는 관심있는 분석물이 검사되는 샘플에 존재함이 알려진다. 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(112)가 청각적 및/또는 시각적 경보를 활성화시켜서 검출 시스템(100)의 유저에게 관심있는 분석물이 샘플(108)에서 발견됨을 알려준다. 블록(974)에서, 유저에게는 관심있는 분석물이 검사되는 샘플중에 존재하지 않음이 알려진다. 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(112)가 청각적 및/또는 시각적 경보를 활성화시켜서 검출 시스템(100)의 유저에게 관심있는 분석물이 샘플(108)중에 존재하지 않음을 알려준다.
도 10은 또 다른 양태에 따른 샘플중의 관심있는 분석물의 존재를 검출하는 방법(1050)의 플로우차트이다. 한 가지 구체예로, 컴퓨팅 디바이스, 예컨대, 컴퓨팅 디바이스(112)가 도 10에 도시되고 이하 기재된 기능 블록(1052, 1054, 1056, 1058, 1060, 1062, 및 1064)에 기재된 작용중 하나 이상을 수행한다. 도 10에 도시된 기능 블록과 결부되어 기재된 다수의 작용은 한 가지 구체예로 동시 발생적으로 수행된다. 예를 들어, 기능 블록(1052)이 기능 블록(1054)과 중첩되는 기간 동안 수행될 수 있고/거나, 기능 블록(1056)이 기능 블록(1058)과 중첩되는 기간 동안 수행될 수 있다. 대안적으로, 도 10에 도시된 기능 블록과 결부되어 기재된 다수의 작용이 한 가지 구체예로 동시에 수행된다.
블록(1052)에서, 하나 이상의 필드 보상 이온 이동도 분광계가 각각 사용되어 샘플로부터 얻은 일련의 이온으로부터 하나 이상의 이온을 걸러낸다. 예를 들어, 하나 이상의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)가 사용되어 샘플로부터 관심있는 이온이 아닌 하나 이상의 이온을 걸러낼 수 있다. 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)의 각각은 관심있는 이온이 아닌 추가의 이온을 제거할 수 있다. 예를 들어, 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)는 한 가지 구체예로 서로 연속적으로 연결된다.
블록(1054)에서, 하나 이상의 필드 보상 이온 이동도 분광계는 일련의 이온에 유지되는 이온들의 하나 이상의 스펙트럼을 얻는다. 예를 들어, 하나 이상의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)는 관심있는 이온이 아닌 이온중 적어도 일부를 걸러낸 후에, 하나 이상의 추가의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)의 각각이 남아있는 이온의 스펙트럼을 얻는다. 관심있는 이온이 아닌 이온을 걸러내는데 사용되는 필드 보상 이온 이동도 분광계중 하나 이상과 스펙트럼을 얻는데 사용되는 필드 보상 이온 이동도 분광계중 하나 이상은 동일한 필드 보상 이온 이동도 분광계일 수 있다.
블록(1056)에서, 관심있는 하나 이상의 피크가 블록(1054)에서 얻은 스펙트럼 또는 스펙트럼들 중에 존재하는지에 대해서 결정이 이루어진다. 예를 들어, 블록(1054)에서 얻은 스펙트럼의 각각이 검사되어 각각의 스펙트럼이 관심있는 하나 이상의 피크를 포함하는지를 결정한다. 또 다른 예에서, 블록(1054)에서 얻은 스펙트럼의 서브셋(subset) 각각이 검사되어 서브셋내의 각각의 스펙트럼이 하나 이상의 관심있는 피크를 포함하는지를 결정한다. 또 다른 예에서, 블록(1054)에서 얻은 단일 스펙트럼, 예컨대, 얻은 최종 스펙트럼이 검사되어 그러한 스펙트럼이 하나 이상의 관심있는 피크를 포함하는지를 결정한다. 관심있는 피크는 상기 기재된 바와 같이 관심있는 분석물과 관련되는 분자 피크, 이온 단편 피크, 도펀트-관련 피크, 및 어떠한 다른 피크를 포함한다. 하나 이상의 관심있는 피크가 스펙트럼 또는 스펙트럼들에서 발견되면, 방법(1050)은 블록(1056)과 블록(1058) 사이로 진행된다. 관심있는 피크가 스펙트럼 또는 스펙트럼들에서 발견되지 않으면, 방법(1050)은 블록(1056)과 블록(1064) 사이로 진행된다.
블록(1058)에서, 블록(1056)에서 발견된 관심있는 피크가 관심있는 분석물과 관련된 피크의 패턴에 대응하는지에 대해서 결정이 이루어진다. 피크의 패턴은 관심있는 분석물과 관련된 다수의 관심있는 피크의 공지된 상대적인 위치 및 세기, 또는 높이, 및 모양을 포함할 수 있다. 관심있는 피크가 피크의 패턴에 대응하면, 방법(1050)은 블록(1058)과 블록(1062) 사이로 진행된다. 관심있는 피크가 피크의 패턴에 대응하지 않으면, 방법(1050)은 블록(1058)과 블록(1060) 사이로 진행된다. 예를 들어, 관심있는 분석물과 관련된 분자 피크 및 관심있는 분석물과 관련된 하나 이상의 이온 단편 피크 및/또는 도펀트-관련 피크, 또는 관심있는 분석물과 관련된 어떠한 다른 피크가 블록(1056)에서의 스펙트럼에서 발견되고 이들 피크가 피크의 패턴에 대응하면, 방법은 블록(1058)과 블록(1062) 사이로 진행된다. 또 다른 예로, (i) 관심있는 분석물과 관련된 다수의 이온 단편 피크중 하나 이상 및 (ii) 관심있는 분석물과 관련된 다수의 도펀트-관련 피크중 하나 이상이 블록(1056)에서의 스펙트럼에서 발견되고 이들 피크가 피크의 패턴에 대응하면, 방법은 블록(1058)과 블록(1062) 사이로 진행된다. 또 다른 예로, 관심있는 분석물과 관련된 분자 피크가 블록(1056)에서의 스펙트럼에서 발견되고 분자 피크의 존재가 블록(1060)에서 확인되면, 방법(1050)은 블록(1060)과 블록(1062) 사이로 진행된다. 한 가지 구체예에서, 분자 피크의 존재는 도 12 및 도 15에 도시되고 이하 기재된 방법(1250, 1550)(또는 이의 서브파트)중 하나 이상을 이용함으로써 확인될 수 있다.
블록(1060)에서, 블록(1056)에서 발견되고 블록(1058)에서 피크의 패턴에 대응하지 않는 것으로 결정된 관심있는 피크가 확인되는지에 대해서 결정이 이루어진다. 예를 들어, 블록(1056)에서 발견되지만 블록(1058)에서 피크의 패턴에 대응하지 않는 관심있는 다수의 피크의 존재가 확인되면, 방법(1050)은 블록(1060)에서 블록(1062)으로 진행된다. 블록(1056)에서 발견되는 관심있는 피크가 확인되지 않으면, 방법(1050)은 블록(1060)에서 블록(1064)으로 진행된다. 한 가지 구체예에서, 관심있는 피크의 존재는 도 12 및 도 15에 도시되고 이하 기재된 방법(1250, 1550)(또는 이의 서브파트)중 하나 이상을 이용함으로써 확인될 수 있다.
블록(1062)에서, 유저에게는 관심있는 분석물이 검사되는 샘플중에 존재함이 알려진다. 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(112)가 청각적 및/또는 시각적 경보를 활성화시켜서 검출 시스템(100)의 유저에게 관심있는 분석물이 샘플(108)중에 존재함을 알려준다. 블록(1064)에서, 유저에게는 관심있는 분석물이 검사되는 샘플중에 존재하지 않음이 알려진다. 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(112)가 청각적 및/또는 시각적 경보를 활성화시켜서 검출 시스템(100)의 유저에게 관심있는 분석물이 샘플(108)중에 존재하지 않음을 알려준다.
도 11은 또 다른 양태에 따른 샘플중의 관심있는 분석물의 존재를 검출하는 방법(1150)의 플로우차트이다. 한 가지 구체예로, 컴퓨팅 디바이스, 예컨대, 컴퓨팅 디바이스(112)가 도 11에 도시되고 이하 기재된 기능 블록(1152, 1154, 1156, 1158, 1160, 1162, 1164, 1166, 1168, 1170 및 1172)에 기재된 작용중 하나 이상을 수행한다. 도 11에 도시된 기능 블록과 결부되어 기재된 다수의 작용은 한 가지 구체예로 동시 발생적으로 수행된다. 예를 들어, 기능 블록(1158, 1160, 1162, 1164)중 하나 이상이 기능 블록(1158, 1160, 1162, 1164)중의 또 다른 하나가 수행되는 기간 동안과 중첩되는 기간 동안 수행될 수 있다. 대안적으로, 도 11에 도시된 기능 블록과 결부되어 기재된 다수의 작용이 한 가지 구체예로 동시에 수행된다. 예를 들어, 기능 블록(1158, 1160, 1162, 1164)중 하나 이상이 기능 블록(1158, 1160, 1162, 1164)중의 또 다른 하나가 수행되는 기간과 동일한 기간 동안 수행될 수 있다.
블록(1152)에서, 하나 이상의 필드 보상 이온 이동도 분광계가 각각 사용되어 일련의 이온으로부터 하나 이상의 이온을 걸러낸다. 예를 들어, 연속적으로 연결된 하나 이상의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)가 사용되어 일련의 이온으로부터의 관심있는 이온이 아닌 하나 이상의 이온을 걸러내고 이온 이동도 스펙트럼을 수집할 수 있다. 일련의 이온은 방법(1150)에 의해서 검사되는 샘플로부터 얻는다. 괌심있는 이온은 상기 기재된 바와 같은 관심있는 분석물과 관련되는 이온, 또는 관심있는 분석물 및 도펀트의 조합을 포함한다. 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)의 각각은 관심있는 이온이 아닌 추가의 이온을 제거한다.
블록(1154)에서, 스펙트럼, 예컨대, 스펙트럼(810)은 필드 보상 이온 이동도 분광계중 하나 이상을 수행함으로써 얻어진다. 예를 들어, 여러 개의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)가 관심있는 이온이 아닌 이온중 일부를 걸러낸 후에, 하나 이상의 추가의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)의 각각이 이온 샘플을 더 걸러내고 남아있는 이온의 스펙트럼을 얻는다. 이러한 스펙트럼을 상기 나타낸 바와 같이 이온 이동도 스펙트럼이라 칭한다.
블록(1156)에서, 질량 분광계가 블록(1152) 및 블록(1154)에서 걸러진 남아있는 이온중의 적어도 일부의 스펙트럼을 얻는다. 한 가지 구체예에서, 질량 분광계(104)가 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)와 연속적으로 연결되고 마지막 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)로부터의 일련의 이온에 남아있는 이온을 수용한다. 이어서, 질량 분광계(104)는 남아있는 이온의 스펙트럼, 예컨대, 스펙트럼(810)을 얻는다. 이러한 스펙트럼을 상기 나타낸 바와 같이 질량 스펙트럼이라 칭한다.
블록(1158)에서, 질량 스펙트럼중의 다수의 피크가 관심있는 피크를 포함하는지에 대해서 결정이 이루어진다. 관심있는 피크는 상기 기재된 바와 같이 관심있는 분석물과 관련되는 분자 피크, 이온 단편 피크 또는 도펀트-관련 또는 어떠한 다른 피크와 관련되는 블록(1156)에서 얻은 질량 스펙트럼중의 피크이다. 관심있는 피크가 블록(1158)에서의 질량 스펙트럼중에서 발견되지 않으면, 방법(1150)은 블록(1158) 내지 블록(1164) 사이로 진행된다. 관심있는 하나 이상의 피크가 질량 스펙트럼에서 발견되면, 방법(1150)은 블록(1158)과 블록(1160, 1162)중 하나 이상 사이로 진행된다. 예를 들어, 관심있는 분자 피크 및 관심있는 도펀트-관련 피크중 하나 이상 및/또는 관심있는 이온 단편 피크 또는 관심있는 어떠한 다른 피크중 하나 이상이 질량 스펙트럼에서 발견되고, 이들 관심있는 피크가 관심있는 분석물과 관련된 피크 패턴을 따르면, 방법(1150)이 블록(1158, 1160 및 1168) 사이로 진행된다. 피크의 패턴은 관심있는 분석물과 관련되는 질량 스펙트럼에 존재하는 피크의 공지된 패턴이다. 예를 들어, 공지된 패턴은, 상기 기재된 바와 같이, 관심있는 분석물과 관련되는 것으로 공지된 다수의 피크의 상대적인 위치, 세기, 또는 높이 및 모양을 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 관심있는 다수의 비-분자 피크가 질량 스펙트럼에서 발견되고 관심있는 비-분자 피크가 관심있는 분석물과 관련된 피크의 패턴을 따르면, 방법(1150)은 블록(1158, 1162 및 1168) 사이로 진행된다. 한 가지 구체예에서, 관심있는 비-분자 피크가 관심있는 도펀트-관련 및 이온 단편 피크중 둘 이상을 포함한다. 또 다른 예에서, 관심있는 피크가 질량 스펙트럼에서 발견되지 않거나, 하나 이상의 관심있는 피크가 질량 스펙트럼에서 발견되지만, 그러한 피크가 관심있는 피크와 관련된 피크 패턴을 따르지 않으면, 방법(1150)은 블록(1158)과 블록(1164) 사이로 진행된다.
블록(1164)에서, 관심있는 분자 피크가 블록(1154)에서 얻은 이온 이동도 스펙트럼에서 발견되는지에 대해서 결정이 이루어진다. 예를 들어, 관심있는 분석물과 관련되는 하나 이상의 분자 피크가 블록(1154)에서 얻은 이온 이동도 스펙트럼중 하나 이상에서 발견되는지에 대해서 결정이 이루어질 수 있다. 관심있는 하나 이상의 분자 피크가 이온 이동도 스펙트럼 또는 스펙트럼들에서 발견되면, 방법(1150)은 블록(1164)과 블록(1166) 사이로 진행된다. 역으로, 관심있는 분자 피크가 이온 이동도 스펙트럼 또는 스펙트럼들에서 발견되지 않으면, 방법(1150)은 블록(1164)과 블록(1170) 사이로 진행된다.
블록(1166)에서는, 블록(1164)에서의 이온 이동도 스펙트럼 또는 스펙트럼들에서 발견되는 분자 피크(들)이 확인되는지에 대해서 결정이 이루어진다. 예를 들어, 이온 이동도 스펙트럼에서의 관심있는 분자 피크의 존재가 한 가지 구체예로 도 12 및 도 15에 도시되고 이하 기재된 방법(1250, 1550)(또는 이의 서브파트)중 하나 이상을 이용함으로써 확인될 수 있다. 이온 이동도 스펙트럼 또는 스펙트럼들에서의 관심있는 분자 피크의 존재가 확인되면, 방법(1150)은 블록(1166)과 블록(1168) 사이로 진행된다. 역으로, 이온 이동도 스펙트럼 또는 스펙트럼들에서의 관심있는 분자 피크(들)의 존재가 확인되지 않으면, 방법(1150)은 블록(1166)과 블록(1172) 사이로 진행된다. 일부 상황에서, 블록(1164)에서의 유일한 분자 피크(들)의 존재 및 블록(1166)에서의 그 확인이 방법(1150)이 블록(1166)에서 블록(1168)으로 진행되게 하기에 충분할 수 있다.
블록(1168)에서, 유저에게는 관심있는 분석물이 검사되는 샘플중에 존재함이 알려진다. 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(112)가 청각적 및/또는 시각적 경보를 검출 시스템(100)의 유저에게 관심있는 분석물이 샘플(108)에서 발견됨을 알려준다. 블록(1170)에서는, 관심있는 다수의 확인된 비-분자, 도펀트-관련, 단편, 및 어떠한 다른 피크가 이온 이동도 스펙트럼에 존재하는지 결정이 이루어진다. 다수의 이들 피크가 이온 이동도 스펙트럼에 존재하면, 방법(1150)은 블록(1168)으로 진행된다. 역으로, 이들 피크가 존재하지 않으면, 방법(1150)은 블록(1172)으로 진행된다. 블록(1172)에서, 유저에게는 관심있는 분석물이 검사되는 샘플에 존재하지 않음이 알려진다. 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(112)가 청각적 및/또는 시각적 경보를 활성화시켜서 검출 시스템(100)의 유저에게 관심있는 분석물이 샘플(108)에서 발견되지 않음을 알려준다.
도 12는 한 가지 구체예에 따른 스펙트럼에서의 관심있는 피크의 존재를 확인하는 방법(1250)의 플로우차트이다. 방법(1250)은 단독으로 이용되거나 하나 이상의 다른 방법과 함께 이용되어 한 가지 구체예로 필드 보상 이온 이동도 분광계에 의해서 얻은 스펙트럼내의 관심있는 피크의 존재를 확인할 수 있다. 예를 들어, 방법(1250)은 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)를 사용함으로써 얻은 스펙트럼(810)내의 관심있는 피크의 존재를 확인하는데 이용될 수 있다. 상기 기재된 바와 같이, 관심있는 피크는 방법(1250)에 의해서 검사되는 샘플중의 관심있는 분석물과 관련되는 분자 피크, 도펀트-관련 피크, 이온 단편 피크 및 어떠한 다른 피크를 포함한다. 한 가지 구체예에서, 컴퓨팅 디바이스, 예컨대, 컴퓨팅 디바이스(112)가 도 12에 도시되고 이하 기재된 기능 블록(1252, 1254, 1256, 1258, 1260, 1262, 1264)에서 기재된 작용중 하나 이상을 수행한다.
블록(1252)에서, 관심있는 피크의 적어도 일부가 스펙트럼에서 나타날 때까지 스펙트럼이 필드 보상 이온 이동도 분광계에 의해서 얻어진다. 예를 들어, 스펙트럼의 측정은 관심있는 분자 피크의 적어도 일부가 스펙트럼에서 발견될 때까지 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)에 의해서 수집될 수 있다. 관심있는 피크의 일부는 필드 보상 이온 이동도 분광계에서 최초 필드 보상 전압(initial field compensation voltage) 및 최초 이산 전압을 이용함으로써 얻어진다.
블록(1254)에서, 블록(1252)에서 부분적으로 얻어지는 스펙트럼 측정의 수집은 관심있는 피크의 최대 세기가 얻어진 후에 중단된다. 예를 들어, 관심있는 스펙트럼과 피크는 관심있는 피크의 측정된 세기가 최대이고 감소하기 시작하는 때까지 필드 보상 이온 이동도 분광계에 의해서 얻어지거나 생성되도록 계속된다. 이어서, 필드 보상 이온 이동도 분광계가 한 가지 구체예로 관심있는 피크의 수집 또는 얻음을 중단한다.
도 12의 참조에 이어서, 도 13은 한 가지 구체예에 따라서 필드 보상 이온 이동도 분광계를 사용함으로써 얻어지는 스펙트럼(1302)에서의 관심있는 피크(1300)이다. 관심있는 피크(1300)는 방법(1250)의 블록(1252)에서 최초 이산 전압 및 최초 보상 전압으로 필드 보상 이온 이동도 분광계를 사용함으로써 도 13에서 좌측에서 우측으로 수집된다. 관심있는 피크(1300)의 일부(1304)가 블록(1252)에서 수집된다. 첫 번째 부분(1304)은 관심있는 피크(1300)의 상승하는 부분(1312), 최대 세기(1306), 및 감소하는 부분(1314)의 일부를 포함한다. 최대 세기(1306)는 필드 보상 이온 이동도 분광계에 의해서 측정되는 관심있는 피크(1300)의 최대 세기이며, 관심있는 피크(1300)의 세기는 수직축(1308)을 따라서 측정된다. 상승하는 부분(1312)은 관심있는 피크(1300)의 최대 세기(1306)를 수집하기 전에 필드 보상 이온 이동도 분광계에 의해서 수집되는 관심있는 피크(1300)의 일부이다. 감소하는 부분(1314)은 관심있는 피크(1300)의 상승하는 부분(1312) 및 최대 세기(1306)를 수집한 후에 필드 보상 이온 이동도 분광계에 의해서 수집되는 관심있는 피크(1300)의 일부이다.
관심있는 피크가 방법(1250)의 블록(1252)에서 수집되어 상승하는 부분(1312), 최대 세기(1306) 및 감소하는 부분(1314)의 일부가 얻어지도록 한다. 방법(1250)의 블록(1254)에서, 관심있는 피크(1300)의 수집이 중단점(1310)에서 중단된다. 중단점(1310)에서의 관심있는 피크(1300)의 세기는 최대 세기(1306)보다 약하다. 한 가지 구체예에서, 중단점(1310)에서의 관심있는 피크(1300)의 세기는 최대 세기(1306)의 약 75%이다. 대안적으로, 중단점(1310)에서의 관심있는 피크(1300)의 세기는 최대 세기(1306)와 상이한 백분율 또는 분율일 수 있다.
방법(1250)은 블록(1254)과 블록(1256) 사이로 진행된다. 블록(1256)에서, 필드 보상 이온 이동도 분광계내의 이산 전압과 보상 전압중 하나 이상이 블록(1252)에서 관심있는 피크(1300)의 일부를 수집하도록 사용된 이산 및/또는 보상 전압으로부터 조절된다. 예를 들어, 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)에 의해서 사용된 이산 및 보상 전압중 하나 이상이 변화될 수 있다.
블록(1258)에서, 관심있는 피크(1300)의 추가 부분이 수집된다. 예를 들어, 관심있는 피크(1300)의 추가 부분 또는 나머지(1316)가 블록(1256)에서 변화된 이산 및/또는 보상 전압을 이용함으로써 블록(1258)에서 수집될 수 있다. 도 13은 관심있는 피크(1300)의 나머지 부분을 포함한 추가 부분 또는 나머지(1316)를 도시하고 있지만, 추가 부분 또는 나머지(1316)는 관심있는 피크(1300)의 나머지 부분보다 적을 수 있다.
블록(1260)에서는, 관심있는 피크(1300)의 추가 부분 또는 나머지(1316)가 관심있는 피크(1300)에 들어맞는지에 대해서 결정이 이루어진다. 예를 들어, 도 13에 도시된 추가 부분 또는 나머지(1316)는 관심있는 피크(1300)에 들어맞는데, 그 이유는 추가부분 또는 나머지(1316)가 관심있는 피크(1300)의 하강 부분(1314)을 잇기 때문이다. 역으로, 중단점(1310) 후의 관심있는 피크(1300)의 세기가 중단점(1310)에서의 세기와 실질적으로 상이하고/거나 하강 부분(1314)을 따른 관심있는 피크(1300)의 측정된 세기의 감소를 잇지 않았다면, 추가 부분 또는 나머지(1316)가 관심있는 피크(1300)에 들어맞지 않을 것이다.
도 12 및 도 13의 참조에 이어서, 도 14는 필드 보상 이온 이동도 분광계를 사용함으로써 얻은 스펙트럼(1402)내의 피크(1400)이다. 피크(1400)는 관심있는 피크(1300)와 유사한데, 피크(1400)의 세기가 관심있는 피크(1300)의 추가 부분 또는 나머지(1316)를 포함하지 않음은 예외로 한다. 예를 들어, 피크(1400)는 관심있는 피크(1300)와 유사한 방식으로 방법(1250)에 따라서 수집될 수 있다. 상승 부분(1404), 최대 세기(1406) 및 최대 세기(1406)과 중단점(1410) 사이의 하강 부분(1408)의 일부가 블록(1252)에서 수집된다. 상승 부분(1404), 최대 세기(1406) 및 최대 세기(1406)과 중단점(1410) 사이의 하강 부분(1408)의 일부가 상승 부분(1312), 최대 세기(1306) 및 최대 세기(1306)와 중단점(1310) 사이의 하강부분(1314)의 일부와 유사할 수 있다. 반면, 피크(1400)의 추가 부분이 블록(1258)에서 수집되도록 시도되는 때에, 피크(1400)의 세기(수직축(1412)을 따라서 측정됨)는 실질적으로 저하되고, 도 13내의 관심있는 피크(1300)의 추가 부분 또는 나머지(1316)가 하는 바와 같이, 하강 부분(1408)을 따라서 점진적인 세기의 감소를 잇지 못한다.
도 12에서 방법(1250)의 블록(1260)을 다시 참조해 보면, 관심있는 피크의 추가 부분 또는 나머지가 블록(1252)에서 사용된 것과는 상이한 보상 및/또는 이산 전압을 블록(1258)에서 얻어지지 않는다면, 방법(1250)은 블록(1260)과 블록(1264) 사이로 진행된다. 예를 들어, 블록(1252) 내지 블록(1258)에서 얻은 피크가 관심있는 피크(1300)(도 13에 도시됨)보다 피크(1400)(도 14에 도시됨)에 더 유사하면, 방법(1250)은 한 가지 구체예로 블록(1260)과 블록(1264) 사이로 진행된다. 역으로, 관심있는 피크의 추가 부분 또는 나머지가 블록(1258)에서 얻어지면, 방법(1250)은 블록(1260)과 블록(1262) 사이로 진행된다.
블록(1262)에서, 유저에게는 관심있는 분석물이 검사되는 샘플에 존재함을 알려진다. 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(112)가 청각적 및/또는 시각적 경보를 활성화시켜서 검출 시스템(100)의 유저에게 관심있는 분석물이 샘플(108)에서 발견되지 않음을 알려줄 수 있다. 블록(1264)에서, 유저에게는 관심있는 분석물이 검사되는 샘플에 존재하지 않음이 알려진다. 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(112)가 청각적 및/또는 시각적 경보를 활성화시켜서 검출 시스템(100)의 유저에게 관심있는 분석물이 샘플(108)에서 발견되지 않음을 알려줄 수 있다.
도 15는 또 다른 구체예에 따라 샘플중의 관심있는 분석물의 존재를 검출하는 방법(1550)의 플로우차트이다. 한 가지 구체예에서, 컴퓨팅 디바이스, 예컨대, 컴퓨팅 디바이스(112)가 도 15에 도시되고 이하 기재된 기능 블록(1552, 1554, 1556, 1558, 1560, 1562, 1564, 1566, 1568, 1570, 1572, 1574, 1576)에 기재된 작용중 하나 이상을 수행한다. 도 15에 도시된 기능 블록과 결부되어 기재된 다수의 작용이 한 가지 구체예로 동시 발생적으로 발생될 수 있다. 예를 들어, 기능 블록(1552, 1554, 1556, 1558, 1560, 1562, 1564, 1566, 1568, 1570, 1572, 1574, 1576)중의 하나 이상이 기능 블록(1552, 1554, 1556, 1558, 1560, 1562, 1564, 1566, 1568, 1570, 1572, 1574, 1576)중의 또 다른 하나가 발생되는 동안의 기간 과 중첩되는 기간 동안 발생될 수 있다. 대안적으로, 도 15에 도시된 기능 블록과 결부되어 기재된 다수의 작용이 한 가지 구체예로 동시에 수행될 수 있다. 예를 들어, 기능 블록(1552, 1554, 1556, 1558, 1560, 1562, 1564, 1566, 1568, 1570, 1572, 1574, 1576)중 하나 이상이 기능 블록(1552, 1554, 1556, 1558, 1560, 1562, 1564, 1566, 1568, 1570, 1572, 1574, 1576)중 또 다른 하나가 발생되는 기간과 동일한 기간 동안 발생될 수 있다.
블록(1552)에서, 하나 이상의 필드 보상 이온 이동도 분광계가 샘플로부터 얻은 일련의 이온로부터의 하나 이상의 이온을 걸러내는데 각각 사용된다. 예를 들어, 하나 이상의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)가 샘플로부터의 관심있는 이온이 아닌 하나 이상의 이온을 걸러내는데 사용될 수 있다. 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)의 각각이 관심있는 이온이 아닌 추가의 이온을 제거할 수 있다. 예를 들어, 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)가 한 가지 구체예로 서로 연속적으로 연결된다.
블록(1554)에서, 하나 이상의 필드 보상 이온 이동도 분광계는 최초 전기장 세기에서 일련의 이온에 유지되는 이온들의 하나 이상의 스펙트럼을 얻는다. 예를 들어, 하나 이상의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)가 관심있는 이온이 아닌 이온중 일부 이상을 걸러낸 후에, 하나 이상의 추가의 필드 보상 이온 이동도 분광계(102)의 각각이 제 1 전극 플레이트(316)와 제 2 전극 플레이트(318)(도 4에 도시됨) 사이의 최초 전기장 세기를 이용함으로써 남아있는 이온의 스펙트럼을 얻는다. 관심있는 이온이 아닌 이온을 걸러내는데 사용되는 필드 보상 이온 이동도 분광계중 하나 이상과 스펙트럼을 얻는데 사용되는 필드 보상 이온 이동도 분광계중 하나 이상이 동일한 필드 보상 이온 이동도 분광계일 수 있다.
블록(1556)에서, 다수의 관심있는 피크가 블록(1554)에서 얻은 스펙트럼 또는 스펙트럼들에 존재하는지 및 관심있는 이들 피크가 관심있는 분석물과 관련된 피크 패턴을 따르는지에 대해서 결정이 이루어진다. 예를 들어, 블록(1554)에서 얻은 스펙트럼의 각각이 검사되어 각각의 스펙트럼이 다수의 관심있는 피를 포함하는지를 결정한다. 또 다른 예에서, 블록(1554)에서 얻은 스펙트럼의 서브셋 각각이 검사되어 서브셋내의 각각의 스펙트럼이 다수의 관심있는 피크를 포함하는지를 결정한다. 또 다른 예에서, 블록(1554)에서 얻은 단일 스펙트럼, 예컨대, 얻은 최종 스펙트럼이 검사되어 스펙트럼이 다수의 관심있는 피크를 포함하는지를 결정한다. 관심있는 피크는 상기 기재된 바와 같이 관심있는 분석물과 관련되는 분자 피크, 이온 단편 피크, 도펀트-관련 피크, 및 어떠한 다른 피크중 하나 이상을 포함할 수 있다. 다수의 관심있는 피크가 스펙트럼 또는 스펙트럼들에서 발견되고 그러한 피크가 피크의 패턴을 따르면, 방법(1550)은 블록(1558)과 블록(1560)중 하나 이상을 통해서 블록(1556)과 블록(1564) 사이로 진행된다. 한편, 다수의 관심있는 피크가 스펙트럼 또는 스펙트럼들에서 발견되지 않으면, 방법(1550)은 블록(1556)에서 블록(1576)으로 진행된다. 또 다른 예에서, 피크가 스펙트럼에서 발견되지만 그러한 피크가 피크의 패턴(들)을 따르지 않으면, 방법(1550)은 블록(1556)과 블록(1562) 사이로 진행된다.
예를 들어, 관심있는 분자 피크 및 하나 이상의 관심있는 도펀트-관련 피크 및/또는 관심있는 이온 단편 피크, 및/또는 관심있는 어떠한 다른 피크가 블록(1554)에서 얻은 이온 이동도 스펙트럼에서 발견되고 이들 관심있는 피크가 관심있는 분석물과 관련된 피크 패턴을 따르면, 방법(1550)은 블록(1556, 1558 및 1564) 사이로 진행된다. 또 다른 예에서, 다수의 관심있는 비-분자 피크가 블록(1554)에서 얻은 이온 이동도 스펙트럼에서 발견되고 이들 관심있는 피크가 관심있는 분석물과 관련된 피크 패턴을 따르면, 방법(1550)은 블록(1556, 1560 및 1564) 사이로 진행된다. 비-분자 피크는 관심있는 분석물과 관련된 다수의 도펀트-관련, 이온 단편 피크, 및 어떠한 다른 피크를 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 관심있는 단일 분자 피크가 유일하게 블록(1554)에서 얻은 스펙트럼 또는 스펙트럼들에서 발견되거나, 다수의 관심있는 피크가 블록(1554)에서 얻은 스펙트럼 또는 스펙트럼들에서 발견되지만, 이들 피크가 관심있는 분석물과 관련된 피크 패턴을 따르지 않으면, 방법(1550)은 블록(1556 및 1562) 사이로 진행된다.
블록(1562)에서는, 블록(1556)에서 발견된 관심있는 단일 분자 피크 또는 관심있는 다수의 피크(피크의 패턴을 따르지 않음)가 확인되는지에 대해서 결정이 이루어진다. 관심있는 분자 피크 또는 관심있는 다수의 피크가 한 가지 구체예로 도 12에 도시되고 이하 기재된 방법(1250)에 의해서 확인된다. 그러한 확인 과정(1250)은 블록(1554)에서의 피크의 수집과 함께 동시 발생적으로 또는 동시에 실행될 수 있으며, 여기서, 피크는 관심있는 보상 전압을 이용함으로써 얻어질 수 있다. 관심있는 분자 피크 또는 다수의 피크가 확인되면, 방법(1550)은 블록(1562)과 블록(1564) 사이로 진행된다. 관심있는 분자 피크 또는 다수의 피크가 확인되지 않으면, 방법(1550)은 블록(1562)과 블록(1576) 사이로 진행된다.
블록(1564)에서, 하나 이상의 필드 보상 이온 이동도 분광계가 실질적으로 더 높은 전기장 세기에서 하나 이상의 스펙트럼을 얻는다. 예를 들어, 최초 전기장 세기에서의 블록(1554)에서 스펙트럼 또는 스펙트럼들을 얻기 위해서 사용된 것과 동일 또는 상이한 필드 보상 이온 이동도 분광계가 사용되어 블록(1554)에서 사용된 최초 전기장 세기보다 4배 이상 더 큰 전기장 세기에서 이온의 또 다른 스펙트럼 또는 스펙트럼들을 얻는다. 한 가지 구체예에서, 두 번째 전기장 세기는 최초 전기장 세기보다 4배 이상 더 크다. 예를 들어, 블록(1554)에서 이용된 최초 전기장 세기는 센티미터당 20,000 볼트 정도일 수 있으며, 블록(1564)에서 이용된 전기장 세기는 센티미터당 100,000 볼트 정도일 수 있다. 대안적으로, 다른 전기장 세기가 최초 전기장 세기 및/또는 실질적으로 더 높은 전기장 세기를 위해서 이용될 수 있다. 블록(1554)에서 이용된 두 번째 전기장 세기는 또 다른 확인 방법이 이용되는 블록(1564)에서 이용된 두 번째 전기장 세기와 같이 최초 전기장 세기와 그리 다르지 않을 수 있다.
또 다른 구체예에서, 블록(1564)에서 수행된 분석은, 최초 FCIMS에서 형성된 이온의 일부를 사용하면서, 최초 필드 보상 이온 이동도 분광계와 연속적으로 연결되는 동일 또는 상이한 필드 보상 이온 이동도 분광계를 사용함으로써 블록(1554)에서 수행될 수 있다. 또 다른 구체예에서, 동일한 유형의 피크가 실질적으로 더 높은 전기장 세기에서 예상되는 때에, 분석(1564)은 도 12에 기재된 부분 피크 수집의 확인 방법(1250)을 이용함으로써 블록(1554)에서 수행될 수 있다. 그러한 경우에, 실질적으로 더 높은 전기장은 피크의 나머지 부분을 수집하는데 사용된 두 번째 전기장이 된다.
블록(1566)에서는, 다수의 관심있는 피크가 블록(1564)에서 얻은 스펙트럼 또는 스펙트럼들에 존재하는지 및 이들 관심있는 피크가 관심있는 분석물과 관련된 피크의 패턴을 따르는지에 대해서 결정이 이루어진다. 예를 들어, 블록(1564)에서 얻은 스펙트럼의 각각이 검사되어 각각의 스펙트럼이 다수의 관심있는 피크를 포함하는지를 결정한다. 또 다른 예에서, 블록(1564)에서 얻은 스펙트럼의 서브셋의 각각이 검사되어 서브셋의 각각의 스펙트럼이 다수의 관심있는 피크를 포함하는지를 결정한다. 또 다른 예에서, 블록(1564)에서 얻은 단일 스펙트럼, 예컨대 얻은 최종 스펙트럼이 검사되어 스펙트럼이 다수의 관심있는 피크를 포함하는지를 결정한다. 관심있는 피크는, 상기 기재된 바와 같이, 관심있는 분석물과 관련되는 분자 피크, 이온 단편 피크, 도펀트-관련 피크, 및 어떠한 다른 피크중 하나 이상을 포함할 수 있다. 다수의 관심있는 피크가 스펙트럼 또는 스펙트럼들에서 발견되고 그러한 피크가 피크의 패턴을 따르면, 방법(1550)은 블록(1568) 및 블록(1570)중 하나 이상을 통해서 블록(1566)과 블록(1574) 사이로 진행된다. 반면, 다수의 관심있는 피크가 스펙트럼 또는 스펙트럼들에서 발견되지 않으면, 방법(1550)은 블록(1566)과 블록(1576) 사이로 진행된다. 또 다른 예에서, 블록(1566)중의 피크가 피크의 패턴을 따르지 않으면, 방법(1550)은 블록(1566)과 블록(1572) 사이로 진행된다.
예를 들어, 관심있는 분자 피크 및 하나 이상의 관심있는 도펀트-관련 피크 및/또는 관심있는 이온 단편 피크, 및/또는 어떠한 다른 피크(들)가 블록(1564)에서 얻은 이온 이동도 스펙트럼에서 발견되고 이들 관심있는 피크가 관심있는 분석물과 관련된 피크의 패턴을 따르면, 방법(1550)은 블록(1566, 1568 및 1574) 사이로 진행된다. 또 다른 예에서, 다수의 관심있는 비-분자 피크가 블록(1564)에서 얻은 이온 이동도 스펙트럼에서 발견되고 이들 관심있는 피크가 관심있는 분석물과 관련된 피크의 패턴을 따르면, 방법(1550)은 블록(1566, 1570 및 1574) 사이로 진행된다. 비-분자 피크는 다수의 도펀트-관련 및 이온 단편 피크, 및 관심있는 분석물과 관련된 어떠한 다른 피크를 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 관심있는 단일 분자 피크가 유일하게 블록(1564)에서 얻은 스펙트럼 또는 스펙트럼들에서 발견되거나, 다수의 관심있는 피크가 블록(1564)에서 얻은 스펙트럼 또는 스펙트럼들에서 발견되지만, 이들 피크가 관심있는 분석물과 관련된 피크 패턴을 따르지 않으면, 방법은 블록(1566 및 1572) 사이로 진행된다.
블록(1572)에서는, 블록(1566)에서 발견된 관심있는 단일 분자 피크 또는 다수의 관심있는 피크(피크의 패턴을 따르지 않음)가 도 12에 기재된 방법(1250)에 의해서 확인되는지에 대해서 결정이 이루어진다. 관심있는 분자 피크 또는 관심있는 다수의 피크가 한 가지 구체예로 도 12에 도시되고 이하 기재된 방법(1250)에 의해서 확인된다. 관심있는 분자 피크 또는 다수의 피크가 확인되면, 방법(1550)은 블록(1572)과 블록(1574) 사이로 진행된다. 관심있는 분자 피크 또는 다수의 피크가 확인되지 않으면, 방법(1550)은 블록(1572)과 블록(1576) 사이로 진행된다.
블록(1574)에서, 유저에게는 관심있는 분석물이 검사되는 샘플에 존재함이 알려진다. 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(112)가 청각적 및/또는 시각적 경보를 활성화시켜서 검출 시스템(100)의 유저에게 관심있는 분석물이 샘플(108)에서 발견됨을 알려준다. 블록(1576)에서, 유저에게는 관심있는 분석물이 검사되는 샘플에 존재하지 않음이 알려진다. 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(112)가 청각적 및/또는 시각적 경보를 활성화시켜서 검출 시스템(100)의 유저에게 관심있는 분석물이 샘플(108)에서 발견되지 않음을 알려준다. 한 가지 구체예에서, 방법(1550)은 스펙트럼내의 하나 이상의 피크의 존재를 확인하는 과정을 제공한다. 예를 들어, 기능 블록(1556 내지 1572)은 필드 보상 이온 이동도 분광계에서 최초 전기장 세기에서의 피크를 검출하고, 이어서 상이한 (또는 동일한) 필드 보상 이온 이동도 분광계에서 실질적으로 더 높은 전기장 세기에서의 피크(또는 최초 검출된 피크와 관련되고 실질적으로 더 높은 전기장 세기 조건에서만 형성된 새로운 특정 분자를 나타내는 피크)를 검출함으로써 하나 이상의 피크의 존재를 확인하는데 이용될 수 있다.
도 16은 본 발명의 구체예가 컴퓨터 판독 가능한 매체에 저장되고, 분배되고 인스톨링될 수 있는 예시적인 방식의 블록 다이아그램을 예시하고 있다. 도 16에서, "어플리케이션(application)"은 상기 논의된 방법 및 과정 작동중 하나 이상을 나타낸다. 예를 들어, 어플리케이션은 상기 논의된 도 1 내지 도 15와 결부되어 수행되는 과정을 나타낼 수 있다. 도 16에 도시된 바와 같이, 어플리케이션이 소스 컴퓨터 판독 가능한 매체(1602)에 소스 코드(1600)으로서 초기에 생성되고 저장된다. 이어서, 소스 코드(1600)가 경로(1604)를 거쳐서 전송되고 컴파일러(compiler: 1606)에 의해서 처리되어 오브젝트 코드(object code: 1608)를 생성시킨다. 오브젝트 코트(1608)는 경로(1610)를 거쳐서 전송되고 마스터 컴퓨터 판독 가능한 매체(1612)상에 하나 이상의 어플리케이션 마스터로서 세이브된다. 이어서, 오브젝트 코드(1608)는 경로(1614)로 나타낸 바와 같이 많은 회수로 카피되어 별도의 프로덕션 컴퓨터 판독 가능한 매체(production computer-readable medium: 1618)에 세이브되는 프로덕션 어플리케이션 카피(production application copy: 1616)들을 생성시킨다. 이어서, 프로덕션 컴퓨터 판독 가능한 매체(1618)가 경로(1620)에 의해서 나타내고 있는 바와 같이, 다양한 시스템, 디바이스, 및 터미널 등에 전송된다. 도 16의 예에서, 유저 터미널(1622), 디바이스(1624) 및 시스템(1626)이 하드웨어 부품의 예로서 도시되고 있으며, 그러한 부품상에 프로덕션 컴퓨터 판독 가능한 매체(1618)가 어플리케이션(블록(1628) 내지 블록(1632)에 의해서 나타냄)으로서 인스톨링된다. 예를 들어, 어플리케이션 컴퓨터 판독 가능한 매체(1618)가 도 1에 도시된 컴퓨터 디바이스(112)상에 인스톨링될 수 있다.
소스 코드는 스크립트(script)로서 작성되거나, 어떠한 고급언어 또는 저급언어로 작성될 수 있다. 소스, 마스터, 프로덕션 컴퓨터 판독 가능한 매체(1602, 1612 및 1618)의 예는, 이로 한정되는 것을 아니지만, CDROM, RAM, ROM, 플래쉬 메모리, RAID 드라이브, 및 컴퓨터 시스템상의 메모리 등을 포함한다. 경로(1604, 1610, 1614, 및 1620)의 예는, 이로 한정되는 것은 아니지만, 네트워크 경로, 인터넷, 블루투쓰(Bluetooth), GSM, 적외선 무선 LAN, HIPERLAN, 3G, 및 위성(satellite) 등을 포함한다. 경로(1604, 1610, 1614, 및 1620)는 두 지리적 위치 사이에서 소스(source), 마스터(master), 또는 프로덕션 컴퓨터(production computer)-판독 가능한 매체(1602, 1612 또는 1618)의 하나 이상의 물리적 카피(copy)를 수송하는 공공 또는 민간 캐리어 서비스(carrier service)를 나타낼 수 있다. 경로(1604, 1610, 1614 및 1620)는 병렬의 하나 이상의 프로세서에 의해서 운반된 스레드(thread)를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 하나의 컴퓨터가 소스 코드(source code: 1600), 컴파일러(compiler: 1606), 및 오브젝트 코드(object code: 1608)를 지닐 수 있다. 다중 컴퓨터가 동시 작동하여 프로덕션 어플리케이션 카피들(1616)을 생성시킬 수 있다. 경로(1604, 1610, 1614, 및 1620)는 주내(intra-state), 주간(inter-state), 국가내, 국가간, 대륙내, 및 대륙간 등일 수 있다.
도 16에서 나타낸 작동은 단지 일부가 미국에서 수행되면서 전세계적으로 광범위한 분배 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 어플리케이션 소스 코드(1600)가 미국에서 작성되고 미국내의 소스 컴퓨터 판독 가능한 매체(1602)에 세이브(save)될 수 있지만, 컴파일링(compiling), 카핑(copying) 및 인스톨레이션(installation) 전에 또 다른 국가(경로(1604)에 대응함)에 전송될 수 있다. 대안적으로, 어플리케이션 소스 코드(1600)이 미국내에서 또는 미국외에서 작성되고, 미국에 위치하는 컴파일러(1606)에 컴파일링되고, 미국내의 마스터 컴퓨터 판독 가능한 매체(1612)에 세이브될 수 있지만, 오브젝트 코드(1608)가 카핑 및 인스톨레이션 전에 또 다른 국가(경로(1614)에 대응함)에 전송될 수 있다. 대안적으로, 어플리케이션 소스 코드(1600) 및 오브젝트 코드(1608)가 미국내에서 또는 미국외에서 생성될 수 있지만, 프로덕션 어플리케이션 카피(1616)가 어플리케이션(1628 내지 1632)으로서 미국내 또는 미국외 위치한 유저 터미널(user terminal: 1622), 디바이스(1624), 및/또는 시스템(1626)에 인스톨레이션 되기 전에 프로덕션 어플리케이션 카피(1616)가 미국내에서 생성되거나 미국에 전송될 수 있다(예를 들어, 스테이징 작동(staging operation)의 부분으로서).
명세서 및 특허청구범위 전반에 걸쳐서 사용된 구(phrase) "컴퓨터 판독 가능한 매체" 및 "도록 구성된 명령어"는 (i) 소스 컴퓨터 판독 가능한 매체(1602) 및 소스 코드(1600), (ii) 마스터 컴퓨터-단독 가능한 매체 및 오브젝트 코드(1608), (iii) 프로덕션 컴퓨터 판독 가능한 매체(1618) 및 프로덕션 어플리케이션 카피(1616) 및/또는 (iv) 터미널(1622), 디바이스(1624) 및 시스템(1626)내의 메모리에 세이브된 어플리케이션(1628 내지 1632)중 어떠한 하나 또는 그 전부를 나타낼 것이다.
상기 설명은 예시적인 것이며 제한하고자 하는 것이 아님을 이해해야 한다. 예를 들어, 상기 기재된 구체예들(및/또는 이의 여러 양상들)이 서로 조합되어 이용될 수 있다. 또한, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명의 교시에 대한 특정의 상황 또는 재료에 적합하도록 많은 변화가 이루어질 수 있다. 본원에 기재된 치수, 재료의 유형, 다양한 부품의 배향, 및 다양한 부품의 수 및 위치는 특정의 구체예의 파라미터를 규정하고자 하는 것이며, 제한하고자 하는 것이 아니고 단지 예시적인 구체예를 나타내는 것이다. 특허청구범위의 사상 및 범위 내에서의 많은 다른 구체예 및 변화가 상기 설명을 검토하는 경우에는 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위 및 그러한 특허청구범위에 부여되는 완전한 균등 범위로 결정되어야 한다. 또한, 첨부된 특허청구범위에서, 용어 "제 1," "제 2" 및 "제 3" 등은 단지 라벨로서 사용되며, 그 대상에 수치적인 요건을 부과하는 것이 아니다. 추가로, 첨부된 특허청구범위의 기재는, 그러한 청구범위 기재가 추가의 구조 없이 기능의 설명이 이어지는 구(phase) "를 위한 수단"을 명백하게 사용하지 않는 한, 기능식 형태(means-plus-function format)로 작성되지 않으며, 35 U.S. C. § 112, 제 6 단락에 기초해서 해석되는 것으로 의도되지 않는다.

Claims (25)

  1. 샘플에서 관심있는 분석물을 검출하는 방법으로서, 이러한 방법이,
    상기 샘플로부터 수득된 일련의 이온들을 이온 이동도(ion mobility) 분광계에 통과시켜서 관심있는 이온들이 아닌 이온들을 걸러내고 이온 이동도 스펙트럼을 생성시키는 단계;
    질량 분광계를 사용하여 상기 이온들의 전부 또는 일부의 질량 스펙트럼을 생성시키는 단계;
    관심있는 피크가 상기 이온 이동도 스펙트럼과 상기 질량 스펙트럼 중 하나 이상에서 발견되고 이러한 관심있는 피크가 상기 관심있는 분석물과 관련된 소정의 피크 패턴을 나타내는 경우, 상기 관심있는 분석물이 샘플에 존재함을 결정하는 단계; 및
    필드 보상 이온 이동도 분광계(field compensation ion mobility spectrometer)에서 이산 전압(dispersion voltage)과 보상 전압(compensation voltage)을 사용하여 상기 관심있는 피크의 제 1 부분을 수득하고 상기 필드 보상 이온 이동도 분광계에서 상이한 이산 전압과 상이한 보상 전압 중 하나 이상을 사용하여 상기 관심있는 피크의 추가 부분을 수득함으로써, 상기 관심있는 피크 중 하나 이상의 존재를 확인하는 단계를 포함하는,
    샘플에서 관심있는 분석물을 검출하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 통과 작업이, 서로 연속적으로 연결된 다수의 이온 이동도 분광계에 상기 이온들을 통과시키는 것을 포함하는, 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 생성 작업이, 서로 연속적으로 연결된 다수의 질량 분광계에 상기 이온들을 통과시키는 것을 포함하는, 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 관심있는 피크가, 상기 관심있는 분석물 내의 분자와 관련된 이온들로부터 생성된 분자 피크(molecular peak), 상기 관심있는 분석물로부터 수득된 이온 단편으로부터 생성된 이온 단편 피크, 상기 관심있는 분석물과 도펀트(dopant)의 반응으로부터 형성된 화학종(chemical species)으로부터 생성된 도펀트-관련(dopant-related) 피크, 및 상기 관심있는 분석물을 나타내는 다른 피크 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 결정 작업은, 상기 질량 스펙트럼에서 상기 관심있는 피크가 상기 분자 피크, 그리고 상기 이온 단편 피크, 상기 도펀트-관련 피크 및 상기 관심있는 분석물과 관련된 다른 피크 중 하나 이상을 포함하는 경우, 상기 관심있는 분석물이 샘플에 존재함을 결정하는 것을 포함하는, 방법.
  6. 삭제
  7. 샘플에서 관심있는 분석물을 검출하기 위한 시스템으로서, 이러한 시스템이,
    관심있는 이온들이 아닌 이온들을 걸러내고 이온 이동도 스펙트럼을 생성시키기 위해, 상기 샘플로부터 수득된 일련의 이온들을 수용하도록 구성된 이온 이동도 분광계;
    상기 이온 이동도 분광계로부터 이온들의 전부 또는 일부를 수용하여 상기 이온 이동도 분광계로부터 수용된 이온들의 질량 스펙트럼을 생성시키도록, 상기 이온 이동도 분광계와 연속적으로 연결된 질량 분광계; 및
    관심있는 피크가 상기 이온 이동도 스펙트럼과 상기 질량 스펙트럼 중 하나 이상에서 발견되고 이러한 관심있는 피크가 상기 관심있는 분석물과 관련된 소정의 피크 패턴을 나타내는 경우, 상기 관심있는 분석물이 상기 샘플에 존재함을 결정하기 위한 컴퓨팅 디바이스(computing device)를 포함하고,
    상기 이온 이동도 분광계가, 이산 전압과 보상 전압을 사용하여 상기 관심있는 피크의 제 1 부분을 수득하고 상이한 이산 전압과 상이한 보상 전압 중 하나 이상을 사용하여 상기 관심있는 피크의 추가 부분을 수득함으로써 상기 관심있는 피크 중 하나 이상의 존재를 확인하도록 구성된 필드 보상 이온 이동도 분광계를 포함하는,
    샘플에서 관심있는 분석물을 검출하기 위한 시스템.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 이온 이동도 분광계 및 상기 질량 분광계와 연속적으로 연결된 하나 이상의 추가의 이온 이동도 분광계를 추가로 포함하며, 상기 이온들은, 관심있는 이온들이 아닌 이온들을 걸러내고 이온 이동도 스펙트럼을 생성시키도록, 상기 이온 이동도 분광계와 상기 추가의 이온 이동도 분광계 각각을 통과하는, 시스템.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 이온 이동도 분광계 및 상기 질량 분광계와 연속적으로 연결된 하나 이상의 추가의 질량 분광계를 추가로 포함하며, 상기 이온들은, 질량 스펙트럼을 생성시키도록, 상기 질량 분광계와 상기 추가의 질량 분광계 각각에 의해 수용되는, 시스템.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 관심있는 피크가, 관심있는 분석물 내의 분자와 관련된 이온들로부터 생성된 분자 피크, 상기 관심있는 분석물로부터 수득된 이온 단편으로부터 생성된 이온 단편 피크, 상기 관심있는 분석물과 도펀트의 반응으로부터 형성된 화학종으로부터 생성된 도펀트-관련 피크 및 상기 관심있는 분석물과 관련된 다른 피크 중 하나 이상을 포함하는, 시스템.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 컴퓨팅 디바이스는, 상기 질량 스펙트럼에서 상기 관심있는 피크가 상기 분자 피크, 그리고 상기 이온 단편 피크, 상기 도펀트-관련 피크 및 상기 관심있는 분석물과 관련된 다른 피크 중 하나 이상을 포함하는 경우, 상기 관심있는 분석물이 샘플에 존재함을 결정하는, 시스템.
  12. 삭제
  13. 관심있는 분석물이 샘플에 존재하는지의 여부를 결정하도록 구성된 컴퓨팅 디바이스에 대한 컴퓨터 판독가능한 저장 매체로서, 이러한 컴퓨터 판독가능한 저장 매체가, 상기 컴퓨팅 디바이스로 하여금,
    상기 샘플로부터 수득된 이온들의 이온 이동도 스펙트럼과 질량 스펙트럼 중 하나 이상을 생성시키고;
    상기 이온 이동도 스펙트럼과 상기 질량 스펙트럼 중 하나 이상에서 관심있는 피크를 검출하고;
    상기 관심있는 피크가 상기 관심있는 분석물과 관련된 소정의 피크 패턴을 나타내는 지의 여부를 결정하고;
    상기 관심있는 피크가 상기 소정의 피크 패턴을 나타내는 경우, 상기 관심있는 분석물이 샘플에 존재함을 알려주도록 하는, 명령어(instructions)를 포함하포함하고,
    상기 명령어가, 상기 이온 이동도 분광계로 제 1 이산 전압과 제 1 보상 전압에서 상기 관심있는 피크의 일부를 수득하고 상기 이온 이동도 분광계로 제 2 이산 전압과 제 2 보상 전압 중 하나 이상에서 상기 관심있는 피크의 추가 부분을 수득함으로써 상기 컴퓨팅 디바이스로 하여금 상기 관심있는 피크가 존재하는지를 확인하게 하는,
    컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 관심있는 피크가, 상기 관심있는 분석물 내의 분자와 관련된 이온들로부터 생성된 분자 피크, 상기 관심있는 분석물로부터 수득된 이온 단편으로부터 생성된 이온 단편 피크, 상기 관심있는 분석물과 도펀트의 반응으로부터 형성된 화학종으로부터 생성된 도펀트-관련 피크 및 상기 관심있는 분석물과 관련된 다른 피크 중 하나 이상을 포함하는, 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 명령어가, 상기 관심있는 피크 중 하나 이상이 상기 이온 이동도 스펙트럼에 존재하거나, 상기 소정의 피크 패턴이 나타나거나, 상기 관심있는 피크 중 하나 이상이 상기 이온 이동도 스펙트럼에 존재함이 확인되는 경우 상기 컴퓨팅 디바이스로 하여금 이를 알려주도록 하는, 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 명령어가, 상기 질량 스펙트럼에서 관심있는 분자 피크 그리고 관심있는 이온 단편 피크, 관심있는 도펀트-관련 피크 및 상기 관심있는 분석물과 관련된 다른 피크 중 하나 이상이 발견되고 상기 소정의 피크 패턴이 나타나는 경우 상기 컴퓨팅 디바이스로 하여금 이를 알려주도록 하는, 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
  17. 삭제
  18. 제 15항에 있어서, 상기 명령어가, 이온 이동도 분광계에서 제 1 전기장을 사용하여 상기 관심있는 피크를 수득하고 상기 이온 이동도 분광계에서 제 2 전기장을 사용하여 상기 관심있는 피크 또는 관심있는 다른 피크를 수득함으로써 상기 관심있는 피크의 존재를 확인하게 하며, 상기 제 2 전기장이 상기 제 1 전기장 보다 4배 이상 강한, 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
  19. 제 13항에 있어서, 상기 관심있는 피크가, 관심있는 분자 피크 그리고 관심있는 이온 단편 피크, 관심있는 도펀트-관련 피크 및 상기 이온 이동도 스펙트럼에서 검출된 관심있는 또 다른 피크 중 하나 이상을 포함하고, 추가로, 상기 명령어가 상기 컴퓨팅 디바이스로 하여금 상기 이온 이동도 스펙트럼에 관심있는 피크가 존재하는지를 확인하게 하는, 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
  20. 샘플에서 관심있는 분석물을 검출하기 위한 시스템으로서, 이러한 시스템이,
    상기 샘플로부터 생성된 일련의 이온들을 수용하고 이러한 일련의 이온들로부터 관심있는 이온들이 아닌 이온들을 걸러내어 제 1의 이온 이동도 스펙트럼을 생성시키는, 제 1의 필드 보상 이온 이동도 분광계(field compensation ion mobility spectrometer) ("제 1의 FCIMS");
    제 2의 이온 이동도 스펙트럼을 생성시키도록 상기 제 1의 FCIMS로부터 이온들을 수용하는, 상기 제 1의 FCIMS와 연결된 제 2의 필드 보상 이온 이동도 분광계 ("제 2의 FCIMS"); 및
    관심있는 피크가 상기 제 1의 이온 이동도 스펙트럼과 제 2의 이온 이동도 스펙트럼 중 하나 이상에 존재하는 경우, 상기 관심있는 분석물이 상기 샘플에 존재함을 결정하기 위해, 상기 제 1의 이온 이동도 스펙트럼과 제 2의 이온 이동도 스펙트럼을 분석하기 위한 컴퓨팅 디바이스를 포함하고,
    상기 제 1의 FCIMS와 제 2의 FCIMS 중 하나 이상이, 제 1 전기장을 사용하여 상기 관심있는 피크 중 하나 이상의 제 1 부분을 수득하고 제 2 전기장을 사용하여 상기 관심있는 피크의 추가 부분을 수득함으로써 상기 관심있는 분석물이 존재함을 확인하는,
    샘플에서 관심있는 분석물을 검출하기 위한 시스템.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 관심있는 피크가, 상기 관심있는 분석물 내의 분자와 관련된 이온들로부터 생성된 분자 피크, 상기 관심있는 분석물로부터 수득된 이온 단편으로부터 생성된 이온 단편 피크, 관심있는 분석물과 도펀트의 반응으로부터 형성된 화학종으로부터 생성된 도펀트-관련 피크 및 상기 관심있는 분석물과 관련된 다른 피크 중 하나 이상을 포함하는, 시스템.
  22. 제 20항에 있어서, 상기 컴퓨팅 디바이스는, 상기 관심있는 피크가 상기 관심있는 분석물과 관련된 소정의 피크 패턴을 나타내는 경우 상기 관심있는 분석물이 존재함을 결정하는, 시스템.
  23. 제 20항에 있어서, 상기 컴퓨팅 디바이스는, 상기 관심있는 피크가 상기 제 1의 FCIMS 및 제 2의 FCIMS 중 하나 이상에 의해 확인되는 경우 상기 관심있는 분석물이 존재함을 결정하는, 시스템.
  24. 삭제
  25. 제 20항에 있어서, 상기 제 1의 FCIMS와 제 2의 FCIMS 각각이, 상기 제 1의 FCIMS와 제 2의 FCIMS에 의해 검출되거나 걸러지기 전에 상기 이온들이 통과하는 전기장을 생성시키도록 구성된, 마주보는 전극 플레이트(electrode plate)들을 포함하며, 상기 제 1의 FCIMS의 전극 플레이트들은, 상기 제 2의 FCIMS의 전극 플레이트들이 이격되어 있는 거리와 상이한 거리만큼 이격되어 있는, 시스템.
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