KR102272822B1 - 피크위치오차의 사전 보정을 수행하여 질량 스펙트럼 검출 성능을 개선하는 방법 및 장치 - Google Patents

피크위치오차의 사전 보정을 수행하여 질량 스펙트럼 검출 성능을 개선하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

일 개시에 의하여, 질량지수 k의 질량 스펙트럼에 해당하는 이온신호들로 구성된 이온신호블록 xk 로부터, 질량지수 k-1 또는 k+1의 질량 스펙트럼에 해당하는 이온신호들로 구성된 확대 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00094
을 결정하는 단계, 기 정해진 2차 곡선 피팅 결과에 따른 질량 지수에 대응하는 신호 블록의 유형 테이블을 이용하여 확대 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00095
의 유형을 판별하는 단계, 확대 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00096
의 유형에 해당하는 특징에 기초하여 질량지수 k에 해당하는 이온신호들을 선택하여 2차 피팅 곡선을 생성하는 단계, 2차 피팅 곡선의 최대값에 해당하는 질량지수위치로부터 피크위치오차를 결정하는 단계 및 피크위치오차를 이용하여 보정된 확대 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00097
의 이온신호들 중 최대값을 질량지수 k의 질량 스펙트럼의 피크값으로 결정하는 단계를 포함하는, 피크위치오차의 사전 보정을 수행하여 질량 스펙트럼 검출 성능을 개선하는 방법을 제공할 수 있다.

Description

피크위치오차의 사전 보정을 수행하여 질량 스펙트럼 검출 성능을 개선하는 방법 및 장치{Apparatus and method for improving mass spectrum detection performance by performing precorrection of peak position error}
일 개시에 의하여 본 발명은 피크위치오차를 사전에 보정함으로써, 질량 스펙트럼 검츨 성능을 개선시키기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
높은 에너지로 가속된 전자를 기체 상태의 시료분자에 충돌시켜 분리된 이온을 질량 대 전하의 비(m/z)로 측정함으로써 시료의 화학적 조성비를 분석하는 질량 분석기(mass spectrometer)는 생물학, 화학, 물리학, 임상의학 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.
이러한 질량분석기는 분석 성능의 향상을 위해 가스크로마토그래프(GC; Gas Chromatograph)와 결합하여 사용한다. 가스크로마토그래프는 기체시료 혹은 기화한 액체가 고체시료를 캐리어 가스에 의하여 분리관(칼럼)을 통과시키는 동안에 시료의 각 성분은 칼럼내 충전물에 대한 각각의 흡수성이나 용해성의 차이에 따라 이동차가 생기고, 분리되어 검출기에 도달된 검출성분을 시간적으로 성분량의 대소가 기록지에 기록하면서 획득할 수 있으며, 가스크로마토그래프를 이용하여 각 검출 성분에 대한 일련의 정점을 가진 크로마토그램을 얻을 수 있다.
최근 질량분석기의 국산화 개발을 위하여 측정 데이터의 품질 개선을 위한 잡음제거, 질량 스펙트럼의 검출성능 및 해상도 개선을 위한 노력이 활발히 시도되고 있다. 그러나, 높은 피크값을 갖는 스펙트럼이 인접한 스펙트럼과 연결되는 현상으로 인하여 스펙트럼간 분리 검출에 어려움이 있으며, 검출된 스펙트럼의 피크 정밀도(peark accuracy)가 저하되는 단점이 있다.
따라서, 높은 피크값을 갖는 질량 스펙트럼에 인접한 낮은 수준의 피크값을 갖는 스펙트럼의 검출 성능을 개선하는 방법에 대한 필요성이 증가하였다.
0001)대한민국 등록특허공보 제10-1988385호(등록일자 2019.06.05) 0002)대한민국 공개특허공보 제10-2019-0159933호(공개일자 2019.07.19)
본 발명의 기술적 과제는 높은 피크값을 갖는 질량 스펙트럼에 인접한 낮은 수준의 피크값을 갖는 스펙트럼의 검출 성능을 개선하기 위한 방법으로서, 질량 지수별 이온신호블록의 특성에 따른 유형 분류와 유형별 피크위치오차의 사전 보정과 피크값을 추정함으로써 검츨 성능을 개선하는 특징을 포함하고 있다.
제 1 실시예에 의하여, 질량지수 k의 질량 스펙트럼에 해당하는 이온신호들로 구성된 이온신호블록 xk 로부터, 질량지수 k-1 또는 k+1의 질량 스펙트럼에 해당하는 이온신호들로 구성된 확대 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00001
을 결정하는 단계, 기 정해진 2차 곡선 피팅 결과에 따른 질량 지수에 대응하는 신호 블록의 유형 테이블을 이용하여 확대 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00002
의 유형을 판별하는 단계, 확대 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00003
의 유형에 해당하는 특징에 기초하여 질량지수 k에 해당하는 이온신호들을 선택하여 2차 피팅 곡선을 생성하는 단계, 2차 피팅 곡선의 최대값에 해당하는 질량지수위치로부터 피크위치오차를 결정하는 단계 및 피크위치오차를 이용하여 보정된 확대 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00004
의 이온신호들 중 최대값을 질량지수 k의 질량 스펙트럼의 피크값으로 결정하는 단계를 포함하는, 피크위치오차의 사전 보정을 수행하여 질량 스펙트럼 검출 성능을 개선하는 방법을 제공할 수 있다.
제 2 실시예에 의하여, 프로세서 및 실행 가능한 명령어들을 저장하는 메모리를 포함하고, 프로세서는 명령어들을 실행함으로써, 질량지수 k의 질량 스펙트럼에 해당하는 이온신호들로 구성된 이온신호블록 xk 로부터, 질량지수 k-1 및 k+1의 질량 스펙트럼에 해당하는 이온신호들로 구성된 확대 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00005
을 결정하고, 기 정해진 2차 곡선 피팅 결과에 따른 질량 지수에 대응하는 신호 블록의 유형 테이블을 이용하여 확대 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00006
의 유형을 판별하고, 확대 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00007
의 유형에 해당하는 특징에 기초하여 질량지수 k에 해당하는 이온신호들을 선택하여 2차 피팅 곡선을 생성하고, 2차 피팅 곡선의 최대값에 해당하는 질량지수위치로부터 피크위치오차를 결정하고, 피크위치오차를 이용하여 보정된 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00008
의 이온신호들 중 최대값을 질량지수 k의 질량 스펙트럼 피크값으로 결정하는, 피크위치오차의 사전 보정을 수행하여 질량 스펙트럼 검출 성능을 개선하는 장치를 제공할 수 있다.
제 3 실시예에 의하여, 피크위치오차의 사전 보정을 수행하여 질량 스펙트럼 검출 성능을 개선하는 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 비일시적 기록 매체를 제공할 수 있다.
일 개시에 의하여, 질량분석기에서 수집된 이온 신호에서 다양한 부가 잡음의 제거와 피크위치오차를 보정함으로써, 인접 스페트럼과 효과적으로 분리검출이 가능해진다. 나아가, 이를 통해, 질량 스펙트럼 검출 성능과 피크값의 정확도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 정확한 피크값을 질량 스펙트럼을 얻을 수 있으므로, 표준 라이브러리와 비교를 통해 입력가스로 주입된 유기화합물의 효과적 분석이 가능해진다.
도 1은 종래기술에 따른 질량 스펙트럼을 검출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 종래기술에 따른 질량 스펙트럼 검출 방법에 의한, 육풀루오린황(SF6)가스에 대한 질량 스펙트럼 검출 예시를 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 일 개시에 의한 피크위치오차의 사전 보정을 수행하여 질량 스펙트럼 검출 성능을 개선하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 일 개시에 의한 이상적인 질량 스펙트럼 및 노이즈에 대한 선형 및 2 차 피팅 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 일 개시에 의한 2 차 곡선 피팅 결과에 의한 질량 지수에 대응하는 신호 블록의 유형 및 해당 유형의 특징을 설명하기 위한 표이다.
도 6은 일 개시에 의한 피크위치오차의 사전 보정을 위해 선택된 이온 신호의 타입을 설명하기 위한 표이다.
도 7은 일 개시에 의한 신호 블록의 유효하지 않은 요소 신호를 제거하기 위한 조건을 나타낸 표이다.
도 8은 일 개시에 의한 SF6의 이온 신호를 나타내는 그래프이다.
도 9는 일 개시에 의한 신호 블록의 구성, 피크위츠오차의 사전 보정 및 종래의 방법에서 추정된 피크의 결과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 10은 일 개시에 의한 실험 결과에 따른 신호 블록의 구성, PPE 사전 보정 및 추정된 피크값의 결과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 11은 종래의 방법과 본원발명에서 제안하는 방법의 질량 스펙트럼의 검출 성능을 비교한 결과를 나타낸 도면이다.
도 12는 일 개시에 의한 피크위치오차의 사전 보정을 수행하여 질량 스펙트럼 검출 성능을 개선하는 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한 도면에서 본 발명을 명확하게 개시하기 위해서 본 발명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에서 동일하거나 유사한 부호들은 동일하거나 유사한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
피크위치오차의 사전 보정을 수행하여 질량 스펙트럼 검출 성능을 개선하는 장치(100)는 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)로 축약하여 설명하도록 한다.
도 1은 종래기술에 따른 질량 스펙트럼을 검출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서 가스 크로마토그래피 질량 스펙트럼의 질량 스펙트럼 검출 방법을 개선하기 위한 방법의 흐름을 설명한다.
블록 101은 알고리즘에서 사용되는 다양한 파라미터의 초기화 및 가우시안(Gaussian) 특성의 배경 잡음 제거를 위하여, 최빈값(mode) 추정을 통해 임계값(threshold value)을 설정하는 단계이다.
블록 102는 배경잡음, 임펄스 잡음, 정상적인 스펙트럼을 구성하기에 부족한 이온 신호에 해당하는 잡음 등을 제거하기 위한 전처리 과정을 나타낸다.
블록 103은 정상적인 질량 스펙트럼을 구성하는 이온 신호들을 요소(element)로 하는 이온 신호 블록의 구성 및 그 좌, 우, 중앙에 해당하는 서브 블록들로 분할하는 단계이다.
블록 104는 1차 및 2차 피팅 기반의 무효 이온 신호, 즉, 잡음 제거를 통한 유효 이온신호블록을 검출하는 단계이다.
블록 105는 유효 이온 신호 블록에 존재하는 피크위치 오차(PPE)를 보정하고, PPE가 보정된 유효 이온 신호 블록의 최대값을 해당 스펙트럼의 피크값으로 결정하는 단계이다.
블록 106은 잡음 제거 및 PPE가 보정된 유효 이온신호블록에 대한 2차 피팅 곡선(fitted curve)을 이용하여 최종 질량 스펙트럼을 재형성하는 단계이다.
이하, 상기의 방법을 이용하여 육플루오린황(SF6) 가스에 대한 최종 릴량 스펙트럼을 재형성한 결과를 도출한 그래프를 도 2에서 살펴보도록 한다.
도 2는 종래기술에 따른 질량 스펙트럼 검출 방법에 의한, 육풀루오린황(SF6)가스에 대한 질량 스펙트럼 검출 예시를 설명하기 위한 그래프이다.
이하에서, 센서를 통해 검출한 이온신호의 디지털 데이터로의 변환에서 사용한 샘플링률(질량지수당 샘플 수, L(sample/amu))은 L=10sample/amu를 사용하였다.
도 2의 (a)는 질량 지수 86≤k≤95의 범위에서 입력으로 사용한 SF6의 각 질량지수별 이온신호블록과 최빈값 추정으로 설정한 임계값을 나타낸다.
도 2의 (b)는 전처리 잡음제거, 유효 이온신호블록 검출 및 PPE가 보정된 각 질량지수별 이온신호블록의 결과를 나타낸다.
도 2의 (c)는 2차 피팅곡선에 의해 재형성된 최종 질량 스펙트럼이다.
도 2의 (a)에서 질량 지수 k=90의 스펙트럼은 89.5≤k≤90.5 구간에 해당하는 이온신호들로 구성된다. 이때, k=90의 스펙트럼은 상대적으로 큰 피크값을 갖는 인접 k=89의 스펙트럼 또는 k=91의 스펙트럼을 구성하는 이온신호들이 유입될 수 있다.
따라서, 도 2의 (b)의 결과와 같이 유효 이온신호블록 검출단계에서 k=89 스펙트럼의 우측 서브블록(89≤k≤89.5)에 해당하는 이온신호의 일부가 k=90의 이온신호블록에 포함된다. 따라서, 도 2의 (c)와 같이 PPE 추정 및 최대값 추정 시 오류가 발생하여 질량 스펙트럼의 피크값이 실제보다 높은 수준으로 나타나는 오류가 발생하였다.
도 3은 일 개시에 의한 피크위치오차의 사전 보정을 수행하여 질량 스펙트럼 검출 성능을 개선하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
블록 301에서 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)는 질량지수 k의 질량 스펙트럼에 해당하는 이온신호들로 구성된 이온신호블록 xk 로부터, 질량지수 k-1 또는 k+1의 질량 스펙트럼에 해당하는 이온신호들로 구성된 확대 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00009
을 결정할 수 있다.
우선적으로, 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)는 정상적인 질량 스펙트럼의 특성을 확인하기 위하여 질량지수 k의 스펙트럼을 구성하는 이온신호들을 요소(elements)로 하는 이온신호블록의 구성 및 그의 좌, 우, 중앙에 해당하는 서브블록들로 분할할 수 있다.
이하, 수학식 1은 질량지수별 L+1개의 이온신호들로 구성되는 이온신호블록과 이온신호블록의 좌, 우, 중앙에 해당하는 이온신호들로 분할(segmentation)된 서브블록들을 나타낸다.
Figure 112019136037879-pat00010
여기서, 질량지수 k는 정수로서, 디지털 데이터로 변환된 이온신호의 샘플지수(sample index) n과 샘플링률 L에 대하여 k=nL을 나타낸다.
이온신호블록 xk 는 임의의 질량지수 k의 질량 스펙트럼에 해당하는 이온신호들로 구성된다. 이때, 질량 스펙트럼이 잡음이 아닌 정상적인 이온신호들로 이루어져 있다면, xk의 2차 피팅 결과는 도 4의 (a)와 같이 위로 볼록한 2차 곡선의 형태로 나타나게 되며, 2차 곡선의 기울기에 해당하는 최고차항은 음의 부호를 가지게 된다.
이 상황이 피크위치오차가 발생하지 않은 이상적인 상황이라면, 피팅 곡선(fitted curve)의 최대값은 이온신호블록 xk의 정중앙에 위치하게 될 것이다. 반면, 큰 피크위치오차가 발생하였다면 피팅 곡선의 최대값은 더 이상 이온신호블록 xk내 임의의 위치에 있다고 할 수 없을 것이다.
따라서, 이하에서 스펙트럼 피크의 정밀도를 확보하기 위하여 이러한 피크위치오차의 보정과, 보정된 스펙트럼에서 피크값(peak value)을 추정하기 위하여 확대 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00011
을 사용한다.
확대 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00012
과 서브블록들은 수학식 2에 의하여 표현된다.
Figure 112019136037879-pat00013
확대 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00014
은 이온신호블록 xk의 양쪽 끝에 인접한 질량지수 k-1 및 k+1의 스펙트럼을 구성하는 이온신호들이 추가된 신호블록이다. 피크위치오차가 클 경우, 보정시 인접 스펙트럼으로 이동된 이온신호의 확보를 위하여 확대 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00015
은 질량지수 k에 해당하는 이온신호블록xk와 좌, 우측에 인접한 질량지수인 k-1, k+1의 이온신호들이 추가된 확대 이온신호블록이다.
만약, 질량지수 k-1 및 k+1에서 스펙트럼이 존재하지 않을 경우, 이온신호블록 xk-1과 xk+1은 모두 최소값(LevelMin)으로 구성되므로, 확대 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00016
의 2차 피팅 결과는 도 4의 (a)와 같이 위로 볼록한 2차 곡선 형태를 갖게되며, 피팅 곡선의 최대값과 이에 해당하는 피크위치오차를 구할 수 있다.
그러나, k-1 및 k+1에서 스펙트럼이 존재하는 경우, xk-1과 xk+1을 구성하는 이온신호들의 크기에 따라 확대 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00017
의 2차 피팅 결과는 위로 볼록한 2차 곡선이 형태가 아닐 수도 있다. 따라서, 확대 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00018
의 서브 블록에 대한 2차 피팅 결과를 고려할 필요가 있다.
블록 302에서 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)는 기 정해진 2차 곡선 피팅 결과에 따른 질량 지수에 대응하는 신호 블록의 유형 테이블을 이용하여 확대 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00019
의 유형을 판별할 수 있다.
일 개시에 의하여, 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)는 도 5의 표를 이용하여 확대 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00020
의 유형을 판별할 수 있다. 도 5에 개시된 표는 기 정해진 실험값에 의하여 정해진 것으로서, 2차 곡선 피팅 결과에 따라 각 이온신호블록의 유형을 결정하고, 결정된 유형에 따른 주요 특징을 매칭한 결과값을 포함하고 있다.
블록 303에서 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)는 확대 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00021
의 유형에 해당하는 특징에 기초하여 질량지수 k에 해당하는 이온신호들을 선택하여 2차 피팅 곡선을 생성할 수 있다.
일 개시에 의하여 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)는 확대 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00022
의 유형을 판별한 이후, 피크위치오차를 결정하고, 결정된 피크위치오차를 고려하여 피크값을 추정할 수 있다. 그러나, 보다 정밀한 피크값을 결정하기 위하여 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)는 확대 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00023
내에 유입된 인접 스펙트럼의 이온신호를 제외해야한다. 따라서, 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)는 확대 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00024
의 유형에 따른 주요 특징(key feature)에 따라 질량 지수 k에 해당하는 이온신호들을 선택하여 2차 피팅을 수행한다.
블록 304에서 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)는 2차 피팅 곡선의 최대값에 해당하는 질량지수위치로부터 피크위치오차를 결정할 수 있다.
일 개시에 의하여 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)는 아래 수학식 3에 의하여 피크위치오차를 결정할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112019136037879-pat00025
보다 구체적으로, 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)는 피크위치오차의 보정을 위해 선택된 이온신호들에 대한 2차 피팅 곡선(fitted curve)의 최대값에 해당하는 질량지수위치로부터 수학식 3을 이용하여 피크위치오차를 결정할 수 있다.
여기서, nctr은 질량지수 k에서 질량 스펙트럼의 중앙에 해당하는 샘플인덱스이며, nmax는 2차 피팅곡선의 최대값에 해당하는 샘플지수이다.
일 개시에 의하여, 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)는 수학시 5의 피크위치오차가 샘플링수(L)의 α%(0≤α≤80)를 초과하는 경우, 피크위치오차를
Figure 112019136037879-pat00026
로 제한한다. 여기서, α는 샘플링 수 대비 최대 보정 가능한 피크위치오차 비율이다. 적절하게는 α=50을 사용할 수 있으나, 이는 제한되지 않는다.
블록 305에서 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)는 피크위치오차를 이용하여 보정된 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00027
의 이온신호들 중 최대값을 질량지수 k의 질량 스펙트럼의 피크값으로 결정할 수 있다.
일 개시에 의하여, 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)는 피크위치오차(PPE)가 보정된 확대 이온신호블록으로부터, 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00028
을 다시 결정할 수 있다. 보정된 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00029
은 아래 수학식 4와 같이 쓰여질 수 있다.
Figure 112019136037879-pat00030
이 때, 질량 스펙트럼의 피크값은 상기 수학식 4의 PPE가 보정된 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00031
의 이온신호들 중 최대값으로부터 선택될 수 있다. 아래 수학식 5에 의한다.
Figure 112019136037879-pat00032
여기서,
Figure 112019136037879-pat00033
는 최대값을 구하는 함수이다.
일 개시에 의하여, 수학식 4의 이온신호블록은 인접 스펙트럼을 고려한 거시적 측면에서의 피크위치오차가 보정된 이온신호블록이므로, 인접 스펙트럼과 분리되지 않았거나 전처리 과정에서 제거되지 않은 잡음으로 인한 이온신호블록 내의 유효 이온신호의 선택적 분리가 필요하다.
일 개시에 의하여 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)는 수학식 4의 L+1길이의 이온신호블록을 중앙의 신호 x(kL)을 포함한 왼쪽 L/2+1개 신호로 이루어지는 좌측 서브블록
Figure 112019136037879-pat00034
, 중앙 신호를 중심으로 좌우 L/5개씩 총 L/2개 신호로 이루어지는 중앙 서브블록
Figure 112019136037879-pat00035
, 중앙 신호를 포함한 오른쪽 L/2+1 개 신호로 구성되는 우측 서브블록
Figure 112019136037879-pat00036
으로 나눌 수 있다. 분할된 각각의 서브블록들은 수학식 6에 의하여 아래와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112019136037879-pat00037
여기서,
Figure 112019136037879-pat00038
는 피크위치오차가 보정된 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00039
의 요소 신호(element signal)이다.
도 4는 일 개시에 의한 이상적인 질량 스펙트럼 및 노이즈에 대한 선형 및 2 차 피팅 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4를 살펴보면, 정상적인 이온신호블록의 경우,
Figure 112019136037879-pat00040
의 중앙 신호
Figure 112019136037879-pat00041
를 기준으로 한 좌우측 서브 블록은 각각 선형 근사 직선(linear approximated straight line)의 기울기가 양(positive)과 음(negative)의 기울기를 갖게된다. 또한 중앙 서브블록은 인접 스펙트럼과 분리되지 않을 경우 양 또는 음의 기울기를 갖는다. 따라서, 각 서브블록의 선형 근사의 결과인 직선의 기울기로부터 신호블록의 요소신호들이 지속적으로 증가 또는 감소하는지 여부를 판별할 수 있다.
이러한 요소신호들의 지속적 증가 또는 감소를 확인하는 이유는 잡음 또는 잡음은 아니지만 판정하고자 하는 질량지수에 해당하지 않은 인접 질량지수에 해당하는 신호들이 신호블록 내로 이동(shift)되어 유입되었을 때 발생하는 스펙트럼 판별 오류를 줄이기 위함이다.
일 개시에 의하여 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)는 수학식 4와 수학식 6에 개시된 서브블록에 대하여 정상적인 이온신호블록들이 갖는 도 4의 특성을 이용하여 수학식 4의 이온신호블록에서 유효한 요소신호를 부분적으로 선택한 후, 잡음과 스펙트럼의 판별을 수행한다.
일 개시에 의하여 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)는 검출된 이온신호의 신호대잡음비(SNR)가 크거나 피크위치 이동에 의한 오차가 작은 경우에는 수집 데이터품질이 양호하기 때문에 수학식 4의 이온신호블록에 대한 2차 피팅 곡선의 기울기만을 이용하여 잡음과 정상적인 스펙트럼 판별을 수행할 수 있다.
도 5는 일 개시에 의한 2 차 곡선 피팅 결과에 의한 질량 지수에 대응하는 신호 블록의 유형 및 해당 유형의 특징을 설명하기 위한 표이다.
도 6은 일 개시에 의한 피크위치오차의 사전 보정을 위해 선택된 이온 신호의 타입을 설명하기 위한 표이다.
도 7은 일 개시에 의한 신호 블록의 유효하지 않은 요소 신호를 제거하기 위한 조건을 나타낸 표이다.
일 개시에 의하여 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)는 수집된 데이터의 품질이 나쁜 경우, 효과적인 판별 기준을 적용할 수 있다. 일 개시에 의하여 이온신호블록의 각 서브블록에 대한 2차 피팅 곡선의 기울기를
Figure 112019136037879-pat00042
,
Figure 112019136037879-pat00043
라고 한다면, 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)는 각 서브블록에 대한 2차 피팅 결과를 이용하여 아래 수학식 7과 같이 이온신호블록의 특성을 구분할 수 있다.
Figure 112019136037879-pat00044
여기서, ch1은 보정된 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00045
내 인접스펙트럼에 해당하는 무효 요소신호가 임계치보다 적게 유입된 것을 나타낸다, 또한, ch2 는 서브블록 내 인접 스펙트럼에 해당하는 무효 요소 신호가 임계치보다 많이 유입된 것을 나타낸다. 또한, ch3은 신호블록이 잡음으로 이루어져있거나, 피크 위치 이동에 의한 오차가 임계치보다 큰 경우를 나타내는 것을 특징으로 한다.
또한, 다른 실시예에 의하여, 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)는 각 서브블록에 대한 2차 피팅 결과를 이용하여 아래 수학식 8과 같이 각 서브블록에 대한 1차 피팅 조건을 구분할 수 있다. 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)는 보정된 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00046
의 서브블록에 대한 선형 근사 직선의 기울기를
Figure 112019136037879-pat00047
,
Figure 112019136037879-pat00048
및
Figure 112019136037879-pat00049
라 정의하고, 각 서브블록에 대한 1차 피팅 조건을 아래 수학식 8과 같이 구할 수 있다.
Figure 112019136037879-pat00050
여기서, cd1은 신호블록의 요소신호들이 지속적으로 감소하는 것, cd2는 신호블록의 요소신호들이 지속적으로 증가하는 것, cd3은 정상적인 이온신호가 가질수 있는 조건, cd4 및 cd5는 좌측 또는 우측의 한쪽 서브블록의 요소신호들이 모두 매우 작고 비슷한 값을 갖는 잡음일 경우이거나, 신호블록 길이의 1/2에 해당하는 피크 위치 이동이 발생한 경우를 나타낸다.
이때, 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)는 cd1 및 cd2의 조건을 만족한 상태에서 각 신호블록의 요소신호가 연속적으로 증가 또는 감소하는 샘플 수가 Ncnt이상이면 신호블록을 구성하는 요소신호 중 일부 신호는 무효신호로 간주하여 제거한다.
질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)는 신호블록의 조정을 수행함에 있어서, 신호블록 내 유입된 무효신호의 정도에 따라 제거되는 요소샘플수를 다르게 결정할 수 있다. 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)는 도 7의 무효 이온신호 제거 조건(case1 ~ case7)에 의하여 아래 수학식 9와 같이 제거하게 된다.
Figure 112019136037879-pat00051
일 개시에 의하여 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)는 상기 수학식 9에 나타난 바와 같이, 잡음 또는 인접 스펙트럼의 간섭에 해당하는 무효요소신호를 제거함으로써 해당 질량지수에서의 유효이온신호로 이루어지는 유효 이온신호블록을 획득할 수 있다.
일 개시에 의하여 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)는 피크위치의 이동에 따른 오차가 존재할 수 있기 때문에, 마지막으로 피크위치오차의 보정을 수행한다.
일 개시에 의하여 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)는 피팅곡선 최대값의 샘플신호 인덱스가
Figure 112019136037879-pat00052
라면, 해당 신호블록의 피크위치오차를
Figure 112019136037879-pat00053
로 결정할 수 있으며, 피크위치오차만큼 우측으로 피크의 위치가 이동된 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)는 왼쪽으로
Figure 112019136037879-pat00054
만큼의 보정을 통해 정확한 피크 위치를 갖는 질량 스펙트럼을 획득할 수 있다.
또한, 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)는 치크위치가 보정된 유효 이온신호블록의 최대값으로부터 해당 질량 스펙트럼의 피크값을 구할 수 있다.
도 8은 일 개시에 의한 SF6의 이온 신호를 나타내는 그래프이다.
도 9는 일 개시에 의한 신호 블록의 구성, 피크위츠오차의 사전 보정 및 종래의 방법에서 추정된 피크의 결과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 10은 일 개시에 의한 실험 결과에 따른 신호 블록의 구성, PPE 사전 보정 및 추정된 피크값의 결과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 11은 기존 방법과 본원발명에서 제안하는 방법의 질량 스펙트럼의 검출 성능을 비교한 결과를 나타낸 도면이다.
도 8 내지 도 11을 이용하여 본원발명의 질량 스펙트럼 성능 개선 방법에 따른 질량 스펙트럼의 피크 정밀도 개선 성능을 확인하도록 한다.
질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)는 질량 스펙트럼의 피크 정밀도 개선 성능을 확인하기 위해 개발 중인 질량분석기에 대표적 온실가스 중 하나인 육플루오린황 (SF6) 가스를 주입하고 취득한 도 8의 이온신호를 입력으로 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였다.
도 8에서 질량지수 k=90과 k=128의 스펙트럼은 좌우측의 높은 피크값을 갖는 스펙트럼들 사이의 낮은 피크값을 갖는 스펙트럼으로 인접 스펙트럼과의 분리가 이루어지지 않은 것을 알 수 있다.
도 9에서는 도 8에서의 k=90에서 인접한 높은 피크값과 연결된 낮은 피크값을 갖는 스펙트럼에 대한 기존방법의 결과를 보이고 있다. 도 9의 (a)는 k=90의 스펙트럼에 해당하는 이온신호블록과 그의 서브블록의 구성이다. 도 9의 (b)는 1차 및 2차 피팅결과를 사용하여 무효 이온신호가 제거된 유효 이온신호블록이다. 기존 방법의 무효 이온신호 제거 조건에 따라 좌측 끝 2개의 이온신호들이 LevelMin으로 처리(제거)되었다.
도 9의 (c)는 유효이온신호블록에 대한 2차 피팅곡선(fitted curve) 및 피팅곡선의 최대값과 피크위치오차를 나타내고 있다. 피팅곡선의 최대값은 k=89.8에 위치하므로 수학식 3에 의하여 추정된 피크위치오차는
Figure 112019136037879-pat00055
(좌측으로 이동된 피크위치오차 발생)이다. 이때 피크위치오차의 추정에서 유효 이온신호블록의 최대값 위치가 아닌 2차 피팅 곡선의 최대값 위치를 사용하는 이유는 유효 이온신호블록내 최대값이 동일한 다수의 이온신호들이 존재할 경우 평균적인 피크위치오차를 추정하기 위함이다.
도 9의 (d)는 추정된 피크위치오차에 대한 보정으로 우측으로 2샘플만큼 이동시킨 결과이다. 이때 좌측 끝의 이온신호는 이동된 샘플 수만큼 LevelMin이 채워지며, 보정 완료 후 인접 스펙트럼과의 분리를 위해 이온신호블록의 양끝 이온신호가 LevelMin으로 처리된다.
도 10은 k=90의 스펙트럼에 대하여 본원발명이 제안한 방법의 결과를 보이고 있다. 도 10의 (a)는 수학식 2의 확대 이온신호 블록과 그의 분할된 서브블록들의 구성과 도 5를 통해 판별된 신호블록 유형(PETC)을 나타내고 있다.
도 10의 (b)는 도 6에 제시한 피크위치오차의 사전 보정을 위해 선택된 이온신호들을 보이고 있다. 또한 이 이온신호들에 대한 2차 피팅곡선(fitted curve) 및피팅곡선의 최대값과 피크위치오차를 나타내고 있다. 도면을 살펴보면, 피팅곡선의 최대값이 k=90.1에 위치하므로 수학식3으로부터
Figure 112019136037879-pat00056
(우측으로 1만큼 피크위치오차 발생)를 구할 수 있다.
도 10의 (c)는 피크위치오차에 대한 사전 보정처리가 완료된 수학식 4의 유효 이온신호블록
Figure 112019136037879-pat00057
을 보이고 있다. 도 10의 (c)에서 추정된 PPE와 비교하였을 때 이온신호 블록에 대한 도 5의 유형 판별을 통해 선택된 이온신호들(도 6)을 이용한 PPE 추정이 보다 효과적임을 알 수있다.
도 10의 (d)는 PPE 사전 보정과 무효 이온신호 제거된 유효 이온신호블록에 대한 최종 PPE(기존 방법에서 도 1의 105 단계에 해당)를 추정한 결과이다. 제안한 방법에서는 PPE 사전 보정에 의해 최종 PPE 추정값은 기존 방법에 비해 작은 범위(대체적으로
Figure 112019136037879-pat00058
)에서 나타난다.
도 10의 (e)는 잡음제거 및 피크위치오차의 보정이 완료된 최종 유효 이온신호블록이다.
도 11은 기존 방법과 본원발명에서 제안하는 방법의 질량 스펙트럼의 검출 성능을 비교한 결과를 나타낸 도면이다.
도 11 (a)에서 k=90과 k=128의 스펙트럼들은 모두 인접한 k=89, 91 및 k=127,129의 높은 피크값을 갖는 스펙트럼으로 인하여 완전한 스펙트럼으로 분리되지 않았다.
도 11 (b)의 기존 방법의 결과에서 k=90과 k=128의 스펙트럼 모두 인접한 스펙트럼의 이온신호가 유입되는 간섭으로 피크값 결정에 오류가 발생하였다.
반면 도 11의 (c)를 살펴보면, 본원발명에서 제안하는 방법으로 인하여 이온신호블록의 유형 판별에 기반한 피크위치오차 사전 보정을 통해 질량 스펙트럼의 효과적인 분리 및 검출이 이루어졌음을 확인할 수 있다.
따라서, 본원발명에서 제안하는 방법으로 기존 방법에 비해 확대된 이온신호블록에 대한 이온신호블록의 유형판별과 피크 위치오차의 사전 보정을 통해 1차 및 2차 피팅기반의 무효 이온신호 제거 효과를 높일 수 있었다. 또한, 추가적인 피크위치오차 보정과 2차 피팅곡선으로 최종 질량 스펙트럼을 재형성함으로써, 수집된 이온신호에서 다양한 부가잡음의 제거와 피크위치오차를 보정하고, 인접 스펙트럼과 효과적으로 분리 검출이 가능하며, 정확한 피크값을 갖는 질량 스펙트럼을 얻을 수 있었다. 따라서, 본원발명을 이용하면 표준 라이브러리와 비교를 통해 입력가스로 주입된 유기화합물의 효과적인 분석이 가능해진다.
도 12는 일 개시에 의한 피크위치오차의 사전 보정을 수행하여 질량 스펙트럼 검출 성능을 개선하는 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
일 개시에 의하여 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)는 하나 이상의 인스트럭션을 저장하는 메모리(1200) 및 메모리(1200)에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 실행하는 프로세서(1100)를 포함할 수 있다. 일 개시에 의하여 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)에 포함된 프로세서(1100)는 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써 본원의 방법을 수행할 수 있다.
프로세서(1100)는, 통상적으로 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 프로세서(1100)는, 메모리(1200)에 저장된 프로그램들을 실행함으로써, 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)에 포함된 다른 구성들을 전반적으로 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(1100)는 메모리(1200)에 저장된 프로그램들을 실행함으로써, 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)의 기능을 수행할 수 있다. 프로세서(1100)는 적어도 하나의 프로세서를 구비할 수 있다. 프로세서(1100)는 그 기능 및 역할에 따라, 복수의 프로세서들을 포함하거나, 통합된 형태의 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 프로세서(1100)는 메모리(1200)에 저장된 적어도 하나의 프로그램을 실행함으로써 알림 메시지를 제공하도록 하는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
메모리(1200)는, 프로세서(1100)의 처리 및 제어를 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)로 입력되거나 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)로부터 출력되는 데이터를 저장할 수도 있다.
메모리(1200)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리(1200) 등), 램(RAM, Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
메모리(1200)에 저장된 프로그램들은 그 기능에 따라 복수 개의 모듈들로 분류할 수 있는데, 여기서, 복수 개의 모듈들은 하드웨어가 아닌 소프트웨어로서, 기능적으로 동작하는 모듈을 의미한다.
메모리(1100)는, 프로세서(1300)의 처리 및 제어를 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)로 입력되는 이미지 또는 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)로부터 출력되는 가이드 정보를 저장할 수도 있다. 또한, 메모리(1100)는 가이드 정보의 출력 여부 판단을 위한 특정 정보를 저장할 수 있다.
메모리(1100)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
메모리(1100)에 저장된 프로그램들은 그 기능에 따라 복수 개의 모듈들로 분류할 수 있는데, 예를 들어, UI 모듈, 터치 스크린 모듈, 알림 모듈 등으로 분류될 수 있다.
UI 모듈은, 애플리케이션 별로 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)와 연동되는 특화된 UI, GUI 등을 제공할 수 있다. 터치 스크린 모듈은 사용자의 터치 스크린 상의 터치 제스처를 감지하고, 터치 제스처에 관한 정보를 프로세서(1300)로 전달할 수 있다. 일 실시예에 따른 터치 스크린 모듈은 터치 코드를 인식하고 분석할 수 있다. 터치 스크린 모듈은 컨트롤러를 포함하는 별도의 하드웨어로 구성될 수도 있다.
알림 모듈은 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)의 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 발생할 수 있다. 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)에서 발생되는 이벤트의 예로는 호 신호 수신, 메시지 수신, 키 신호 입력, 일정 알림 등이 있다.
프로세서(1300)는, 통상적으로 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 프로세서(1300)는, 메모리(1100)에 저장된 프로그램들을 실행함으로써, 다른 모듈 들의 등을 전반적으로 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(1300)는 메모리(1100)에 저장된 프로그램들을 실행함으로써, 질량 스펙트럼 성능 개선 장치(100)의 기능을 수행할 수 있다.
일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
또한, 본 명세서에서, "부"는 프로세서 또는 회로와 같은 하드웨어 구성(hardware component), 및/또는 프로세서와 같은 하드웨어 구성에 의해 실행되는 소프트웨어 구성(software component)일 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (9)

  1. 질량지수 k의 질량 스펙트럼에 해당하는 이온신호들로 구성된 이온신호블록 xk 로부터, 질량지수 k-1 및 k+1의 질량 스펙트럼에 해당하는 이온신호들로 구성된 확대 이온신호블록
    Figure 112021064900499-pat00059
    을 결정하는 단계;
    기 정해진 2차 곡선 피팅 결과에 따른 질량 지수에 대응하는 신호 블록의 유형 테이블을 이용하여 상기 확대 이온신호블록
    Figure 112021064900499-pat00060
    의 유형을 판별하는 단계;
    상기 확대 이온신호블록
    Figure 112021064900499-pat00061
    의 유형에 해당하는 특징에 기초하여 질량지수 k에 해당하는 이온신호들을 선택하여 2차 피팅 곡선을 생성하는 단계;
    상기 2차 피팅 곡선의 최대값에 해당하는 질량지수위치로부터 피크위치오차를 결정하는 단계; 및
    상기 피크위치오차를 이용하여 보정된 이온신호블록
    Figure 112021064900499-pat00062
    의 이온신호들 중 최대값을 상기 질량지수 k의 질량 스펙트럼의 피크값으로 결정하는 단계를 포함하되,
    상기 확대 이온신호블록
    Figure 112021064900499-pat00110
    은,
    상기 질량지수 K에 해당하는 상기 이온신호블록 xk에, 상기 질량지수 K-1 및 K+1의 스펙트럼을 구성하는 이온신호들이 추가된 것인,
    피크위치오차의 사전 보정을 수행하여 질량 스펙트럼 검출 성능을 개선하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 확대 이온신호블록
    Figure 112019136037879-pat00063
    은,
    상기 이온신호블록 xk과 함께, 상기 이온신호블록 xk 로부터 좌측에 인접한 질량지수인 k-1의 이온신호블록 xk-1의 오른쪽 절반 및 상기 이온신호블록 xk 로부터 우측에 인접한 질량지수인 k+1의 이온신호블록 xk+1의 왼쪽 절반의 이온신호들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 피크위치오차의 사전 보정을 수행하여 질량 스펙트럼 검출 성능을 개선하는 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보정된 이온신호블록
    Figure 112019136037879-pat00066
    의 좌측 및 우측 서브블록의 선형 근사 직선(lenear approximated straight line)의 기울기로부터 보정된 이온신호블록
    Figure 112019136037879-pat00067
    의 요소신호들이 지속적으로 증가 또는 감소하는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 판단된 요소신호들의 지속적 증가 또는 감소가 기준치 이상으로 판단되는 경우, 상기 보정된 이온신호블록
    Figure 112019136037879-pat00068
    에서 유효한 요소신호를 선택하여 신호대잡음비(SNR)를 결정하는 단계;및
    상기 신호대잡음비(SNR)이 임계값보다 크거나 피크위치이동에 의한 오차가 임계값 작다고 판단되는 경우, 상기 보정된 이온신호블록
    Figure 112019136037879-pat00069
    의 요소신호를 정상으로 판단하는 단계를 포함하는, 피크위치오차의 사전 보정을 수행하여 질량 스펙트럼 검출 성능을 개선하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보정된 이온신호블록
    Figure 112019136037879-pat00070
    의 좌측 및 우측 서브블록의 선형 근사 직선(lenear approximated straight line)의 기울기
    Figure 112019136037879-pat00071
    ,
    Figure 112019136037879-pat00072
    를 이용하여 보정된 이온신호블록
    Figure 112019136037879-pat00073
    의 특성을 아래 수학식 7에 의하여 구분하는 단계를 포함하며,
    [수학식 7]
    Figure 112019136037879-pat00074

    상기 ch1은 보정된 이온신호블록
    Figure 112019136037879-pat00075
    내 인접스펙트럼에 해당하는 무효 요소신호가 임계치보다 적게 유입된 것, 상기 ch2는 서브블록 내 인접 스펙트럼에 해당하는 무효 요소 신호가 임계치보다 많이 유입된 것, 상기 ch3은 신호블록이 잡음으로 이루어져있거나, 피크 위치 이동에 의한 오차가 임계치보다 큰 경우를 나타내는 것을 특징으로 하는, 피크위치오차의 사전 보정을 수행하여 질량 스펙트럼 검출 성능을 개선하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 보정된 이온신호블록
    Figure 112021072927071-pat00076
    의 좌측 및 우측 서브블록의 선형 근사 직선의 기울기
    Figure 112021072927071-pat00077
    ,
    Figure 112021072927071-pat00078
    및
    Figure 112021072927071-pat00079
    를 이용하여, 좌측 및 우측 서브블록에 대한 1차 피팅 조건을 아래 수학식 8을 이용하여 구하는 단계;
    [수학식 8]
    Figure 112021072927071-pat00080

    여기서, cd1은 보정된 이온신호블록
    Figure 112021072927071-pat00081
    의 요소신호들이 지속적으로 감소하는 조건, cd2는 보정된 이온신호블록
    Figure 112021072927071-pat00082
    의 요소신호들이 지속적으로 증가하는 조건, cd3은 정상적인 이온신호가 가질수 있는 조건, cd4 및 cd5는 좌측 또는 우측의 한쪽 서브블록의 요소신호들이 모두 임계값보다 작으며 서로비슷한 값을 갖는 잡음이거나, 보정된 이온신호블록
    Figure 112021072927071-pat00083
    길이의 1/2에 해당하는 피크 위치 이동이 발생한 조건을 나타내는 것을 특징으로 하며,
    상기 선형 근사 직선의 기울기
    Figure 112021072927071-pat00084
    ,
    Figure 112021072927071-pat00085
    및
    Figure 112021072927071-pat00086
    가 cd1 및 cd2의 조건을 만족하는 경우, 상기 보정된 이온신호블록
    Figure 112021072927071-pat00087
    의 요소신호가 연속적으로 증가 또는 감소하는 샘플 수가 Ncnt이상인지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 샘플 수가 Ncnt이상인 경우, 상기 보정된 이온신호블록
    Figure 112021072927071-pat00088
    을 구성하는 요소신호 중 일부 신호를 무효 이온신호 제거 조건에 따라 제거하는 단계를 포함하는, 피크위치오차의 사전 보정을 수행하여 질량 스펙트럼 검출 성능을 개선하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 2차 피팅 곡선의 최대값의 샘플신호 인덱스를 이용하여 피크위치오차를 결정하는 단계;
    상기 피크위치오차의 크기 및 발생방향을 이용하여 피크 위치를 보정하는 단계; 및
    상기 보정된 피크 위치를 포함하는 이온신호블록
    Figure 112019136037879-pat00089
    의 최대값으로부터 질량 스펙트럼의 피크값을 결정하는 제거하는 단계를 포함하는, 피크위치오차의 사전 보정을 수행하여 질량 스펙트럼 검출 성능을 개선하는 방법.
  8. 프로세서; 및
    실행 가능한 명령어들을 저장하는 메모리를 포함하고, 프로세서는 명령어들을 실행함으로써,
    질량지수 k의 질량 스펙트럼에 해당하는 이온신호들로 구성된 이온신호블록 xk 로부터, 질량지수 k-1 및 k+1의 질량 스펙트럼에 해당하는 이온신호들로 구성된 확대 이온신호블록
    Figure 112021064900499-pat00090
    을 결정하고,
    기 정해진 2차 곡선 피팅 결과에 따른 질량 지수에 대응하는 신호 블록의 유형 테이블을 이용하여 상기 확대 이온신호블록
    Figure 112021064900499-pat00091
    의 유형을 판별하고,
    상기 확대 이온신호블록
    Figure 112021064900499-pat00092
    의 유형에 해당하는 특징에 기초하여 질량지수 k에 해당하는 이온신호들을 선택하여 2차 피팅 곡선을 생성하고,
    상기 2차 피팅 곡선의 최대값에 해당하는 질량지수위치로부터 피크위치오차를 결정하고,
    상기 피크위치오차를 이용하여 보정된 이온신호블록
    Figure 112021064900499-pat00093
    의 이온신호들 중 최대값을 상기 질량지수 k의 질량 스펙트럼 피크값으로 결정하되,
    상기 확대 이온신호블록
    Figure 112021064900499-pat00111
    은,
    상기 질량지수 K에 해당하는 상기 이온신호블록 xk에, 상기 질량지수 K-1 및 K+1의 스펙트럼을 구성하는 이온신호들이 추가된 것인,
    피크위치오차의 사전 보정을 수행하여 질량 스펙트럼 검출 성능을 개선하는 장치.
  9. 제 1 항의 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 비일시적 기록 매체.
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