同位素模式識(shí)別的制作方法
【專利摘要】確定樣品內(nèi)的元素或元素組合的豐度度量，該元素或元素組合具有至少一個(gè)同位素變體。鑒別該元素或元素組合的一個(gè)同位素質(zhì)譜模式，該同位素質(zhì)譜模式表明每個(gè)同位素變體的預(yù)期豐度和預(yù)期質(zhì)荷比差。這些是相對于一種主同位素的對應(yīng)豐度和質(zhì)荷比進(jìn)行鑒別的。該同位素質(zhì)譜模式與來自該樣品的分子質(zhì)量分析進(jìn)行比較來鑒別峰組，這些峰組各自匹配該同位素質(zhì)譜模式。作為來自已鑒別的峰組中每一個(gè)的一個(gè)或多個(gè)峰的強(qiáng)度測量值的函數(shù)來確定該元素或元素組合的豐度度量。
【專利說明】同位轟模式識(shí)別

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于確定樣品內(nèi)的元素或元素組合的豐度度量的方法，該元素或 元素組合具有至少一個(gè)同位素變體。

【背景技術(shù)】
[0002] 質(zhì)譜法可W用于多種多樣的樣品中的化合物的定性和定量鑒別，包括代謝組學(xué)、 蛋白質(zhì)組學(xué)、殺蟲劑分析、天然物質(zhì)鑒別、藥物和可比較的領(lǐng)域。液相色譜-質(zhì)譜法（LC/M巧 特別用于此類分析中。
[0003] 在此領(lǐng)域中，同位素模式的識(shí)別經(jīng)常被認(rèn)為是有用的?；谒鶛z測的同位素 指紋（質(zhì)譜中的模式）的質(zhì)譜儀控制也是已知的。該樣的實(shí)例示于：化exler，D.M.等 人，"使用臺(tái)式離子阱質(zhì)譜儀通過智能化'實(shí)時(shí)'液相串聯(lián)質(zhì)譜法的同位素標(biāo)記的 殺蟲劑和代謝物的自動(dòng)化鑒別（Automated Identification of Isotopically L油eled Pesticides and Metabolites by Intelligent 'Real Time' Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry using a Bench-top Ion Trap Mass Spectrometer)"，質(zhì)譜快 訊（Rapid Commun. Mass Spectrom.)，1998,12,1501-1507 sQiernushevich, I. V.等人，" 四極飛行時(shí)間質(zhì)譜法的介紹（An introduction to qua化upole-time-〇f-f Ii曲t mass spectrometry)"，質(zhì)譜雜志化 Mass Spectrom.)，2001，36,849-865;LockC.等人，" 通過自動(dòng)化液相色譜/正交MLDI QqTOF的ICAT標(biāo)記的蛋白質(zhì)分析（ICAT L油eled Protein Analysis via Automated Liquid Chromatography/Orthogonal MALDI QqTof)"， 第 49 屆 ASMS 質(zhì)譜和相關(guān)主題會(huì)議錄（Proceedings of the49th ASMS Conference on Mass SpectrometiT and Allied Topics)，5 月 27-31 日，2001 年；和 US-7, 189, 964。
[0004] 該些技術(shù)經(jīng)常依賴于來自組分如氯或漠的強(qiáng)同位素信號(hào)，其中來自重同位素的對 整個(gè)同位素模式的貢獻(xiàn)是顯著的（對于氯> 30%并且對于漠> 80% )。在無高分辨率的情 況下，難W分離出譜中的精細(xì)結(jié)構(gòu)。在此精細(xì)結(jié)構(gòu)可W被定義為將同位素模式（AU A2、A3 等）的標(biāo)稱部分的成員分離成它們的組分部分的能力，該些組成部分是由組成所觀察的種 類的特定原子貢獻(xiàn)的。碳、氨、氮、氧、硫、氯、漠和其他原子的同位素上的小質(zhì)量差W及它們 的豐度（天然的或人工的）是該種精細(xì)同位素結(jié)構(gòu)的來源。
[0005] 高分辨率質(zhì)譜法通常用于污染物的定量。該可W使用例如雙聚焦扇區(qū)質(zhì)譜法來進(jìn) 行。該高分辨率可W在來自具有相同標(biāo)稱質(zhì)量的不同來源的峰之間進(jìn)行區(qū)別。該樣的一個(gè) 實(shí)例在與本發(fā)明具有共有所有權(quán)的W02010/025834中示出。
[0006] 更近期的發(fā)展已經(jīng)開始使用高分辨率質(zhì)譜法來克服識(shí)別同位素模式中的困難。 EP 2 128 791討論了同位素模式與模擬的同位素模式的比較，為了指引元素成分的分析。 Stoll, N.等人，"用于減少分配到來自電噴射離子化傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜法 的高分辨率質(zhì)譜數(shù)據(jù)的元素成分的同位素模式評價(jià)（Isotope Pattern Evaluation化r the Reduction of Elemental Compositions Assigned to High-Resolution Mass Spectral Data from Electrospray Ionization Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometry)"，美國質(zhì)譜學(xué)會(huì)雜志化 Am. Soc. Mass Spectrom.)，2006,17，第 1692 頁-第1699頁討論了同位素精細(xì)結(jié)構(gòu)用于元素成分候選物清單的刪減的用途（特別參見 圖4和第1696頁，第2欄）。而且，定量同位素精細(xì)結(jié)構(gòu)分析在同位素比率分析中也是已知 的，盡管主要目標(biāo)是避免干擾。該在EP 1 770 779中示出，特別對于地質(zhì)應(yīng)用。
[0007] 為了檢測代謝物，經(jīng)常使用一種所謂的"質(zhì)量虧損分析"或"Ken化ick質(zhì) 量分析"。該種方法的不同方面在US-8, 237, 106、US-8, 063, 357、US-7, 634, 364和 US-7, 381，568中進(jìn)行了討論。本質(zhì)上，通過鑒別具有某一類精確質(zhì)量虧損的離子，預(yù)期了解 具體已知物質(zhì)的代謝衍生物。該些方法直接使用單一精確質(zhì)量用于一種物質(zhì)類別的成員的 鑒別。
[000引所有該些方法（但特別地同位素指紋方法和用于通過"質(zhì)量虧損"過濾的方法） 集中于鑒別一種化合物、分子或碎片的完整元素成分。雖然該質(zhì)量虧損方法可W鑒別一種 單一官能團(tuán)的存在，但該仍受限于單獨(dú)分子的分析?？紤]整個(gè)質(zhì)譜的分析是顯著更困難的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 在此背景下，本發(fā)明提供一種用于確定樣品內(nèi)的元素或元素組合的豐度度量的方 法，該元素或元素組合具有至少一個(gè)同位素變體。該方法包括；鑒別該元素或元素組合的同 位素質(zhì)譜模式，該同位素質(zhì)譜模式表明一個(gè)或多個(gè)同位素變體中每一個(gè)的預(yù)期豐度和預(yù)期 質(zhì)荷比差，該預(yù)期豐度和預(yù)期質(zhì)荷比差是相對于該元素或元素組合的一個(gè)主同位素的相應(yīng) 豐度和質(zhì)荷比進(jìn)行鑒別的；將該同位素質(zhì)譜模式與來自該樣品的分子質(zhì)量分析的質(zhì)譜數(shù)據(jù) 進(jìn)行比較，該質(zhì)譜數(shù)據(jù)包括多個(gè)峰，每個(gè)峰表明一個(gè)相應(yīng)的質(zhì)荷比的強(qiáng)度測量值，其中該比 較鑒別各自匹配該同位素質(zhì)譜圖的多個(gè)峰組；并且確定該元素或元素組合的豐度度量作為 來自該些已鑒別的多個(gè)峰組中每一個(gè)的一個(gè)或多個(gè)峰的強(qiáng)度測量值的函數(shù)。
[0010] 因此，本發(fā)明可W提供一種用于鑒別在大數(shù)據(jù)集中的某一物質(zhì)種類的成員的通 用、有效和可靠的方法。檢測一個(gè)復(fù)雜質(zhì)譜數(shù)據(jù)流中的組分可W通過應(yīng)用一種同位素搜索 來（至少部分地）實(shí)現(xiàn)，該同位素搜索利用從非常高分辨率測量可獲得的精細(xì)同位素模式。 可W實(shí)現(xiàn)高（例如，在質(zhì)量400處的> 50000、70000或100000的分辨能力（RP))、或超高 分辨率（例如，在質(zhì)量400處的> 150000、200000、240000R巧和精確質(zhì)量（例如，< 具有外部校準(zhǔn)）測量。然后精細(xì)同位素模式識(shí)別可W是一種證實(shí)和幫助小分子鑒別的強(qiáng)大 工具。主同位素典型地是最豐富的，但不一定必然是該樣的。在一些情況下，它可能是具有 最低質(zhì)量的同位素。代替實(shí)現(xiàn)一個(gè)真的"分子"指紋，本發(fā)明分析該精細(xì)結(jié)構(gòu)W鑒別為某 一元素的特征的峰組。它可W消除與常規(guī)技術(shù)中嘗試將峰分組在一起相關(guān)聯(lián)的微妙性和困 難。
[0011] 所希望的分辨率可能取決于有待研究的元素或元素組合（如一個(gè)官能團(tuán)，例如處 于固定量值的幾種元素，或特征對，例如"C+1SN或類似的）和該樣品中存在的其他（可能干 擾性的）元素。該特定模式可W是對整個(gè)所觀察到的模式做出貢獻(xiàn)的一種或多種元素的結(jié) 果。另外地或可替代地，該特定模式可W是天然豐度或人工誘導(dǎo)豐度的結(jié)果（例如，通過化 合物的穩(wěn)定或放射標(biāo)記）。在本發(fā)明的一個(gè)變體中，該比較步驟可W鑒別與該同位素質(zhì)譜模 式匹配的一個(gè)單一峰組；并且確定該元素或元素組合的豐度度量的步驟可W作為來自該已 鑒別的峰組的一個(gè)或多個(gè)峰的強(qiáng)度測量值的函數(shù)來進(jìn)行。
[0012] 本發(fā)明可W應(yīng)用于多種多樣的樣品中的化合物的定向和非定向的定性鑒別，包括 代謝組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、殺蟲劑分析、天然物質(zhì)鑒別、藥物和可比較的領(lǐng)域。
[0013] 就精細(xì)結(jié)構(gòu)而言，現(xiàn)有方法一直傾向于避免除了主同位素之外的任何事物的分 析。高分辨率質(zhì)量分析可W改進(jìn)能夠被鑒別的精細(xì)結(jié)構(gòu)的水平。高分辨率可W參考m/ Z中的小數(shù)點(diǎn)之后的有效數(shù)字的數(shù)量（例如，至少4)來理解。典型地，70000的分辨能力 是所希望的，200000的分辨能力是優(yōu)選的（例如，對于Al位置上分開的I 5N和"C)并且 250000RP(全部在m/z400處）是更優(yōu)選的（該可W是足W完全分辨具有質(zhì)量50化至600Da 的大多數(shù)"小分子"中的同位素精細(xì)結(jié)構(gòu)）。然而，任選地考慮至少W下各項(xiàng)中之一的分 辨能力（在 m/z400 處）；30000、50000、70000、100000、150000、200000、250000、和 300000。 合適的質(zhì)量分析器可W包括；雙聚焦扇區(qū)分析器、FT-ICR分析器、軌道俘獲分析器、W及包 括多反射TOF的飛行時(shí)間（T(F)分析器。
[0014] 優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括進(jìn)行該樣品的分子質(zhì)量分析，W便提供質(zhì)譜數(shù)據(jù)。任選 地，該方法可W包括基于該已鑒別的同位素質(zhì)譜模式，確定該質(zhì)譜數(shù)據(jù)的最小分辨率。優(yōu)選 地，該方法進(jìn)一步包括控制一個(gè)質(zhì)量分析器來進(jìn)行分子質(zhì)量分析并且從而提供該質(zhì)譜數(shù)據(jù) W實(shí)現(xiàn)至少該已確定的最小分辨率。在具體實(shí)施例中，該可W包括進(jìn)行分子質(zhì)量分析的步 驟，執(zhí)行該步驟W實(shí)現(xiàn)至少該已確定的最小分辨率。W此方式，在進(jìn)行該樣品的分子質(zhì)量分 析之前，可W確立可能取決于有待研究的元素或元素組合和該樣品中存在的其他（可能干 擾性的）元素的所希望的分辨率。然后，該樣品的分子質(zhì)量分析可W根據(jù)已確定的最小分 辨率來進(jìn)行。
[0015] 有利地，該方法進(jìn)一步包括重復(fù)該比較和確定多個(gè)樣品中的每一個(gè)的步驟，W便 提供該元素或元素組合的多個(gè)豐度度量，每個(gè)豐度度量是來自該多個(gè)樣品中的一個(gè)對應(yīng)樣 品的。在優(yōu)選的實(shí)施例中，該多個(gè)樣品是由色譜法（例如，氣相色譜法、液相色譜法、離子色 譜法或超臨界流體色譜法）、和成像電離（例如，使用MLDI或SIM巧之一產(chǎn)生的。有益地， 該多個(gè)樣品是在一個(gè)不同時(shí)間范圍、和一個(gè)不同空間位置的范圍（其可W包括二維和H維 位置，例如具有深度特征）中之一或兩者處產(chǎn)生的。在大多數(shù)此類情況下，該多個(gè)樣品將在 一個(gè)不同時(shí)間的范圍處產(chǎn)生，即使它們涉及一個(gè)不同空間位置的范圍。
[0016] 本發(fā)明對鑒別包括某一元素或元素組合的質(zhì)量色譜圖（或其中分析多個(gè)樣品的 類似技術(shù)）中的所有物質(zhì)可W是特別有用的?，F(xiàn)有技術(shù)集中于整個(gè)分子并且受限于該分子 (或MS/MS碎片）的完整元素成分的分析。該種新技術(shù)避免了為了跨過同一樣品中存在的 多個(gè)分子鑒別元素或元素組合而知道該完整元素成分的需要。
[0017] 具體地，確定豐度度量可W幫助回答兩個(gè)問題；查找包含某一指定精細(xì)同位素模 式的色譜操作中的所有組分，該精細(xì)同位素模式可W包括例如S、N、C1、0等多個(gè)原子的存 在或來自所述實(shí)例原子（如ICl和2S)的某一組合的指定精細(xì)模式的存在；并且從所測量 的同位素模式和該精細(xì)結(jié)構(gòu)，可W應(yīng)用相反的方式，使得概述的相同的公差和計(jì)算可W用 于確定多少此類原子（S、N、C1、0等）被包含在任何組分中。
[0018] 本發(fā)明優(yōu)選使用一種同位素指紋技術(shù)（將該同位素質(zhì)譜模式與質(zhì)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行比 較）。該種技術(shù)可W按多種方式來實(shí)施。在一些實(shí)施例中，該比較步驟包括鑒別該質(zhì)譜數(shù)據(jù) 中的峰之一作為一個(gè)主峰。該主峰典型地是最豐富的，但不一定必然是該樣的。在一些情 況下，它可能是具有最低質(zhì)量的峰。優(yōu)選地，該個(gè)步驟進(jìn)一步包括：對于來自該同位素質(zhì)譜 模式的每個(gè)同位素變體，鑒別具有與來自該同位素質(zhì)譜模式的對應(yīng)同位素變體的預(yù)期豐度 和預(yù)期的質(zhì)荷比差一致的、相對于該主峰的強(qiáng)度和與該主峰的質(zhì)荷比差的質(zhì)譜數(shù)據(jù)的一個(gè) 對應(yīng)變體峰。然后，該主峰和該些對應(yīng)變體峰中的每一個(gè)可W定義來自該多個(gè)峰組的一個(gè) 峰組。因此，該峰組可W被認(rèn)為與該同位素質(zhì)譜模式（指紋）匹配。
[0019] 應(yīng)注意到，現(xiàn)有同位素模式搜索已經(jīng)總體上受限于產(chǎn)生自高度豐富的種類如 S5CV 37Cl和79BrrBr的"粗"模式，對于小分子應(yīng)用該些種類是足夠強(qiáng)的W抵抗來自硫、 碳、氧、氮等的更低豐度重同位素對強(qiáng)度的貢獻(xiàn)。本發(fā)明利用非常高分辨率精確質(zhì)量數(shù)據(jù)的 能力來分開該同位素模式的貢獻(xiàn)者并且單獨(dú)觀察它們。本發(fā)明提供一種搜索先前不可獲得 的非常特定的元素成分的手段?，F(xiàn)在討論實(shí)施例中用于確定匹配（一致性）的方法的具體 細(xì)節(jié)。
[0020] 在實(shí)施例中，當(dāng)該變體峰的相對強(qiáng)度和該同位素變體的預(yù)期豐度是相等的或相差 不大于預(yù)定偏差時(shí)，相對于該主峰的該變體峰的強(qiáng)度被鑒別為對應(yīng)于該同位素變體的預(yù)期 豐度。優(yōu)選地，該預(yù)定偏差是通過提供該質(zhì)譜數(shù)據(jù)的質(zhì)量分析器內(nèi)的信號(hào)變化測量來確立 的。離子信號(hào)的測量可W從掃描至掃描而變化，作為產(chǎn)生自來源（如來自該來源的離子流 和檢測器響應(yīng)）的質(zhì)譜儀內(nèi)的信號(hào)變化測量的結(jié)果。所測量的單獨(dú)信號(hào)的強(qiáng)度中的該種變 化可能通過使所測量的強(qiáng)度移動(dòng)遠(yuǎn)離由該譜模式預(yù)期的強(qiáng)度而影響指紋匹配。該預(yù)定偏差 是一個(gè)允許在每個(gè)所觀察的強(qiáng)度周圍的小變化窗口的公差值。
[0021] 另外地或可替代地，當(dāng)該變體峰的質(zhì)荷比差和該同位素變體的預(yù)期質(zhì)荷比差是相 等的或相差不大于一個(gè)預(yù)定公差時(shí)，與該主峰的質(zhì)荷比差被鑒別為對應(yīng)于該同位素變體的 預(yù)期質(zhì)荷比差。該預(yù)定公差（其可W W百萬分率，ppm為單位來測量）可W允許所測量的 質(zhì)量上的小變化。優(yōu)選地，該預(yù)定公差是該主峰的質(zhì)荷比和一個(gè)恒定公差值、更優(yōu)選地該預(yù) 定質(zhì)量和該恒定公差值的乘積的函數(shù)。其他因素任選地也對該預(yù)定公差做出貢獻(xiàn)。
[0022] 在一些實(shí)施例中，該比較步驟進(jìn)一步包括確定該峰組的信噪比。然后，該比較步驟 可W進(jìn)一步包括通過將對于該峰組確定的信噪比與該對應(yīng)的同位素變體的預(yù)期豐度相組 合，而確立來自該同位素質(zhì)譜模式的每個(gè)同位素變體的預(yù)期信噪比。在該種情況下，該鑒別 該質(zhì)譜數(shù)據(jù)的一個(gè)對應(yīng)變體峰的步驟可能取決于與作為至少一個(gè)閥值的變體峰一致的同 位素變體的預(yù)期信噪比。任選地，該閥值是1。忽略具有低信噪比的峰組避免誤差，使得已 確定的豐度度量可W被考慮最低水平。
[0023] 有益地，該確定豐度度量的步驟包括將來自該多個(gè)已鑒別的峰組的每個(gè)峰組的變 體峰中的一個(gè)或多個(gè)的強(qiáng)度測量值組合。該可W允許該已確定的測量反映跨過該質(zhì)譜所鑒 定的所有峰組。在優(yōu)選的實(shí)施例中，該組合步驟包括將來自該多個(gè)已鑒別的峰組的每個(gè)峰 組的變體峰中的一個(gè)或多個(gè)的強(qiáng)度測量值進(jìn)行求和。
[0024] 任選地，該組合步驟包括；確定每個(gè)已鑒別的峰組的權(quán)重，該權(quán)重表明與該已鑒別 的峰組一致的化合物的一個(gè)分子中存在多少該元素或元素組合?？蒞確定存在于該化合物 中的元素或元素組合的數(shù)量并且相應(yīng)地該可W用作該已鑒別的峰組的一個(gè)或多個(gè)峰的權(quán) 重。一個(gè)峰組可W任選地具有多于一個(gè)的權(quán)重，每個(gè)權(quán)重特定于該峰組的一個(gè)對應(yīng)峰。
[00巧]在此類情況中，該組合步驟可W進(jìn)一步包括；將來自該多個(gè)已鑒別的峰組的每個(gè) 峰組的變體峰中的一個(gè)或多個(gè)的強(qiáng)度測量值乘W對于該對應(yīng)的峰組確定的權(quán)重。優(yōu)選地， 該組合步驟進(jìn)一步包括；將與該些權(quán)重相乘后的該些強(qiáng)度測量值求和。
[0026] 另外地或可替代地，該方法進(jìn)一步包括：將對于該多個(gè)峰組中的每一個(gè)確定的權(quán) 重乘W該元素或元素組合的標(biāo)稱質(zhì)量。然后，該方法可W進(jìn)一步包括；基于該峰組的多個(gè)峰 的質(zhì)荷比W及與該峰組的標(biāo)稱質(zhì)量相乘后的權(quán)重，確立該峰組的置信水平。有利地，該方法 進(jìn)一步包括確定對于其確立的置信水平低于一個(gè)閥值的任何峰組。然后，該組合步驟可能 不將對于其確立的置信水平被確定為低于該閥值的那些峰組的任何強(qiáng)度測量值進(jìn)行組合。 該可W允許丟棄明顯存在誤差的已鑒別峰組（對于其峰的質(zhì)荷比小于對于與該峰一致的 預(yù)計(jì)存在于分子中的元素或元素組合確定的標(biāo)稱質(zhì)量的那些）。
[0027] 在一些實(shí)施例中，該質(zhì)譜數(shù)據(jù)可W使用串聯(lián)質(zhì)譜法或使用MSn來產(chǎn)生，其可W來自 所有離子碎裂或可W響應(yīng)于在采集該質(zhì)譜數(shù)據(jù)過程中的一種具體元素的先前檢測來被觸 發(fā)。任選地，該方法可W進(jìn)一步包括；鑒別一種元素成分、結(jié)構(gòu)或兩者。
[0028] 在實(shí)施例中，該方法可W進(jìn)一步包括；將該已確定的豐度度量與W下各項(xiàng)中的一 項(xiàng)或多項(xiàng)進(jìn)行比較：一個(gè)對照樣品的已確定的豐度度量、和一個(gè)樣品時(shí)間序列的其他元素 的已確定的豐度度量。一個(gè)樣品時(shí)間序列可W是在給予藥物之后在不同時(shí)間從同一個(gè)體或 組中收集的樣品。
[0029] 在一個(gè)另外的方面中，提供了一個(gè)計(jì)算機(jī)程序，被配置為當(dāng)由一個(gè)處理器操作時(shí) 進(jìn)行如在此所述的方法。該可W使用任何形式的控制邏輯、數(shù)字邏輯、可編程邏輯和其他處 理技術(shù)來實(shí)施。該計(jì)算機(jī)程序可W用于例如分析現(xiàn)有的質(zhì)譜數(shù)據(jù)。另外地或可替代地，質(zhì) 譜儀的控制（或僅其一部分）是通過使用該計(jì)算機(jī)程序可行的。
[0030] 在另一方面，本發(fā)明提供一個(gè)質(zhì)譜系統(tǒng)，該質(zhì)譜系統(tǒng)包括；一個(gè)質(zhì)量分析器，被配 置為提供樣品的質(zhì)譜數(shù)據(jù)；W及一個(gè)處理器，被配置為使用由該質(zhì)量分析器提供的質(zhì)譜數(shù) 據(jù)來進(jìn)行如在此所述的方法。將進(jìn)一步理解的是還可W提供被配置為進(jìn)行在此所述的方法 步驟中任一項(xiàng)的裝置或結(jié)構(gòu)特征。
[0031] 此外，還提供了來自一個(gè)方面內(nèi)或多個(gè)方面之間的任何具體特征的組合，即使未 被明確披露。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032] 本發(fā)明可W用不同的方式來實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在將僅通過示例并且參照附圖來描述所述方 式之一，在附圖中：
[0033] 圖1示出了一個(gè)示例性已知系統(tǒng)的示意圖，使用該系統(tǒng)可W實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)實(shí) 施例；
[0034] 圖2展示了用于控制根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用戶界面的一個(gè)實(shí)例；
[00巧]圖3展示了圖2的用戶界面的另一個(gè)實(shí)例；
[0036] 圖4展示了用于控制根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用戶界面的一個(gè)第二實(shí)例；
[0037] 圖5描繪了產(chǎn)生于根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的第一組實(shí)例；
[0038] 圖6描繪了產(chǎn)生于根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的第二組實(shí)例；并且
[0039] 圖7描繪了產(chǎn)生于根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的第H組實(shí)例。

【具體實(shí)施方式】
[0040] 在提供用于操作本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)具體實(shí)際實(shí)例之前，對本發(fā)明的一個(gè) 實(shí)施例首先概括地進(jìn)行了描述。本發(fā)明使用一個(gè)質(zhì)譜儀，該質(zhì)譜儀典型地包括：一個(gè)離子 源、一個(gè)質(zhì)量分析器、一個(gè)檢測器、和一個(gè)處理系統(tǒng)。該處理（計(jì)算機(jī)）系統(tǒng)接收檢測器的 輸出并且使用其來產(chǎn)生質(zhì)譜。該處理系統(tǒng)一般還控制該質(zhì)譜儀。本發(fā)明涉及用于提供質(zhì)譜 的質(zhì)譜數(shù)據(jù)的處理（和產(chǎn)生）。
[0041] 連施例概沐
[0042] 在該方法開始之前，由使用者（或一個(gè)在該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上操作的調(diào)用軟件包）來 定義一個(gè)分析目標(biāo)。該是關(guān)于某一元素或元素組合的存在和量值的信息收集。該元素可W 是例如硫或氯。
[0043] 在一個(gè)第一步驟中，確定該單一元素或組合的同位素特征信號(hào)（signature)。為了 簡明性，本披露的剩余部分將集中于其中選擇一種單一元素的情況，但該明顯可W被擴(kuò)展 W覆蓋一個(gè)元素組合。確定該目標(biāo)元素的同位素的精細(xì)質(zhì)量間隔。此外，該些同位素比率 被確定W供隨后使用。該些可W基于存儲(chǔ)的查閱表來確定，計(jì)算或另外確立。
[0044] 在一個(gè)第二步驟中，搜索該質(zhì)譜數(shù)據(jù)中的W該已確定的精確質(zhì)量差隔開的峰。例 女口，該些是；一個(gè)所謂的"單同位素"峰（一個(gè)主峰，有時(shí)還被稱為"M"或"AO")，和一 個(gè)"M+X"(或Ax)峰（其中X是一個(gè)數(shù)字）的某一精確質(zhì)量部分，在一個(gè)標(biāo)稱質(zhì)量處即X 大于M，但應(yīng)該精確地與在該第一步驟中確定的質(zhì)譜間隔匹配。該精確質(zhì)量差（其對于帶單 電荷離子約是一個(gè)整數(shù)，并且對于帶雙電荷離子是一個(gè)整數(shù)或一個(gè)整數(shù)的一半）是元素相 關(guān)的。對于硫，例如，該可W是"M+2"(或A。峰。
[0045] 該單同位素峰一般是該化合物的同位素簇內(nèi)具有最低質(zhì)量的峰。該個(gè)峰可W僅包 含該化合物中的所有元素的最輕同位素，并且因此在那個(gè)（標(biāo)稱）質(zhì)量處預(yù)期沒有屬于同 一化合物的另外的峰。
[0046] 鑒別在M+1和M+2位置處的峰一般不是與對于該單同位素峰那么容易的。一種 典型的有機(jī)化合物（由存在的氨、碳、氧和氮支配，取決于大致按數(shù)字出現(xiàn)順序的化合物類 另Ij)可W具有在M+1處并且通常甚至在M+2處和更高順序峰處的若干不同同位素成分。甚 至一種極簡單的物質(zhì)如甲焼（C&)可W已經(jīng)具有在M+1處的兩個(gè)信號(hào)，一個(gè)表示"CiH4(m/z =17. 0：M1)并且一個(gè)表示 i2c2H/H3(m/z = 17. 0370)。
[0047] 因此，優(yōu)選還確定對于相同質(zhì)量處的一種平均化合物而言在無來自其他質(zhì)量的干 擾的情況下觀察該第二峰所需的質(zhì)譜分辨率。該個(gè)分辨率可能取決于所考慮的質(zhì)量和元素 池，W及該目標(biāo)元素。任選地，在數(shù)據(jù)采集之前或在數(shù)據(jù)采集過程中確定該分辨率，使得所 希望的分析可W從所記錄的數(shù)據(jù)中是可行的。典型地，確定一個(gè)最小分辨能力，并且操作該 譜儀W提供跨過感興趣的質(zhì)量范圍的至少此類最小分辨能力。該可W避免提前精確知道一 個(gè)分辨能力和精確控制該譜儀在那個(gè)分辨能力下運(yùn)行的需要。在一個(gè)第H步驟中，從所發(fā) 現(xiàn)的峰對中確定一個(gè)廣義的豐度量值。該計(jì)算的量值不一定是相對于某一單一豐度，而是 相對于某一元素或元素的組合（組）。在最簡單的情況下，此類質(zhì)量量值通過僅僅添加與來 自一個(gè)譜的距離指標(biāo)匹配的所有峰來創(chuàng)建。該可W對于多個(gè)譜擴(kuò)展，每個(gè)譜產(chǎn)生一個(gè)質(zhì)量 量值。該多個(gè)譜可W使用色譜法的輸出或成像質(zhì)譜法的結(jié)果數(shù)據(jù)組來產(chǎn)生。然后，該些單 獨(dú)的質(zhì)量量值可W各自形成一條跡線的一個(gè)點(diǎn)。形成該跡線的質(zhì)譜量值可W選自所有譜或 選自選定的譜（例如，僅用某一設(shè)定獲得的譜，如某一質(zhì)量范圍、某一碎裂方法或能量、某 一極性等等）。該條跡線可W對時(shí)間進(jìn)行作圖（對于色譜法實(shí)例），W提供一條元素或元素 組合跡線，如一條硫跡線。
[0048] 該實(shí)施例的一些任選的、另外的部分可W包括W下各項(xiàng)：
[0049] 1.用于提取數(shù)據(jù)的（至少）兩個(gè)峰的同位素比率被評估W ; (a)確定存在于該化 合物中的元素?cái)?shù)量和相應(yīng)地使該數(shù)據(jù)加權(quán)（例如，用權(quán)重，W，等于元素?cái)?shù)量）；和/或化） 對該數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性檢查。使用該硫?qū)嵗谡业骄哂蠥O峰的強(qiáng)度的9%的A2峰之后，數(shù) 據(jù)評估軟件可W確定W = 2的權(quán)重并且在將該峰對的強(qiáng)度乘W 2然后添加至來自同一譜中 的其他峰的強(qiáng)度。另外地或可替代地，當(dāng)發(fā)現(xiàn)具有AO峰的強(qiáng)度的120%的A2峰時(shí)，確定在 一個(gè)具有質(zhì)量AO的分子中具有那么多硫原子（比如，20個(gè)）的概率，P。在該種情況下，例 女口，對于所有低于640的質(zhì)量而言P = O,并且為了構(gòu)造該硫跡線，一個(gè)具有低于此值的質(zhì)量 的峰可W被認(rèn)為是錯(cuò)誤的并且被忽視。
[0050] 2.當(dāng)大于兩個(gè)峰可W用于評估（例如，對于硫M+0. 99939和M+1. 99580)時(shí)，該第 二峰或第二和另外的峰可W用于一致性檢查和修正。
[0051] 3.除了或替代于顯示所發(fā)現(xiàn)的所有元素（或元素組合）強(qiáng)度的總和，該顯示可W 用潛在信息來注釋。例如，一個(gè)色譜圖或圖像可W具有用例如貢獻(xiàn)該峰的強(qiáng)度的譜中的質(zhì) 量數(shù)量、該峰中的元素（如硫原子）數(shù)量、含有貢獻(xiàn)該峰的質(zhì)譜信號(hào)的同位素模式的最可能 的元素成分（參見例如EP-2128791)、與潛在質(zhì)譜或多個(gè)質(zhì)譜的聯(lián)接、該跡線中的最大值的 插入時(shí)間、共洗脫物質(zhì)等等來注釋的峰（即，局部最大值）。該顯示可W是交互性的，要求使 用者例如將鼠標(biāo)指針息浮于該數(shù)據(jù)上或標(biāo)記一個(gè)區(qū)域。
[0052] 4. -起屬于發(fā)現(xiàn)使用該元素指標(biāo)的該一對的質(zhì)譜峰可W被提取，例如使用 EP-2322922中所描述的方法
[0053] 5.其他任選的活動(dòng)可W包括；該提取元素（或元素組合）跡線的平滑化，異常值 的去除；和"標(biāo)準(zhǔn)跡線"的自動(dòng)創(chuàng)建（如S、化、Cl)。
[0054] 應(yīng)該注意到W下點(diǎn)。通過依賴該些精確質(zhì)量對，隱含的是，屬于一種物質(zhì)的所有同 位素的完整收集。任何洗脫時(shí)間或基于一種"可能模式"的試探法是僅僅任選的。例如， 對于"C 32S+"C34S對，相同的邏輯適用如對于"原始"1--+?3?對。兩者將被提取，其條 件是它們具有足夠的信噪水平。
[00巧]存在兩種方法來解決元素豐度。在一個(gè)第一方法中，化合物中的一個(gè)元素的兩次 出現(xiàn)與一個(gè)單一出現(xiàn)分開進(jìn)行處理。例如，將包括一個(gè)單一硫原子狂SI)的化合物的模式 與包括兩個(gè)硫原子狂S2)的化合物的模式分開進(jìn)行搜索。類似地，對于包括H個(gè)硫原子 狂S3)等等的化合物進(jìn)行一個(gè)分開的搜索。該種方法可W用于拾取具有特定特征的某一元 素的所有情形。例如，它可W用于找到含有確切地一個(gè)"C或確切地H個(gè)"C的化合物。將 該數(shù)據(jù)通過m/z差有效地直接進(jìn)行過濾W匹配最初感興趣的元素的規(guī)定的同位素比率。在 一個(gè)第二方法中，一個(gè)初始過濾步驟是W-種更寬泛的方式按質(zhì)量計(jì)的。那么，然后確定每 個(gè)分子中的感興趣的元素或元素組合的數(shù)量。該可W是更靈活的，但可能增加復(fù)雜性。 [0056] 因此，該實(shí)施例允許：使用高分辨率中可獲得的精細(xì)同位素模式和高質(zhì)量準(zhǔn)確數(shù) 據(jù)來進(jìn)行更高級的同位素搜索，使用組合的多個(gè)信號(hào)用于同時(shí)的同位素模式搜索，W及搜 索天然豐度和人工誘導(dǎo)（穩(wěn)定的或放射標(biāo)記）模式兩者的能力。而且，該傳統(tǒng)的"同位素 模式"方法被一種精細(xì)結(jié)構(gòu)方法替代，該精細(xì)結(jié)構(gòu)方法特別考慮了在一個(gè)第一峰與一個(gè)第 二峰之間的某些精確質(zhì)量差，使用高分辨率通過它們的同位素間隔來直接搜索元素。由高 分辨率產(chǎn)生的專一性去除了來自其他同重素的干擾。
[0057] 現(xiàn)有的同位素指紋技術(shù)典型地使用質(zhì)量和強(qiáng)度，但需要模擬并且比較一個(gè)完整的 同位素模式來實(shí)現(xiàn)匹配。實(shí)際上，絕對質(zhì)量一直典型地與相對質(zhì)量相對地使用。然而，使用 相對質(zhì)量差可W是有利的。例如，具有在"N與I 5N之間的差異的距離處的另一個(gè)峰的一個(gè) 主同位素（AO)的峰可W清楚地表示該化合物中氮的存在。然后，因此在Al位置的信號(hào)的 強(qiáng)度（一個(gè)具有的標(biāo)稱質(zhì)量大于AO峰的峰）可W提供關(guān)于氮豐度的定量信息。例如，當(dāng)在 AO與Al C5腳之間的強(qiáng)度比不同于一個(gè)列表中的比時(shí)，該可W表明富集或耗乏或大于一個(gè) 氮原子存在。
[0058] 具體連例概沐
[0059] 參見圖1，示出了一個(gè)示例性已知系統(tǒng)的示意圖，使用該系統(tǒng)可W實(shí)施本發(fā)明的一 個(gè)實(shí)施例。示例性已知系統(tǒng)1包括一個(gè)質(zhì)譜儀20,該質(zhì)譜儀具有一個(gè)上游色譜儀10和一個(gè) 用于評估累積數(shù)據(jù)的連接的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)70。
[0060] 質(zhì)譜儀20具有傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括；一個(gè)入口系統(tǒng)30、一個(gè)離子源40 (如一個(gè)電噴射 電離源）、一個(gè)質(zhì)量分析器50 (如一個(gè)雙聚焦扇區(qū)分析器、FT-ICR、軌道俘獲分析器或包括 多反射TOF的飛行時(shí)間TOF分析器）、和一個(gè)檢測器60 (其可W具有一個(gè)入口狹縫）。入口 系統(tǒng)30的上游是一個(gè)用于色譜分離的裝置10,例如一個(gè)氣相色譜儀（GC)或一個(gè)液相色譜 儀（LC)。產(chǎn)生自檢測器60的信號(hào)通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)70來處理和調(diào)節(jié)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)70還控 制質(zhì)譜儀20的操作。
[0061] 工作連例
[0062] 參考圖1所述的系統(tǒng)可W用于按W下方式檢測樣品中的硫原子的存在。
[0063] 該第一步驟（如W上所定義的）如下進(jìn)行。
[0064] 步驟1. 1 ;定義兩個(gè)算法參數(shù)；一個(gè)作為百分比的強(qiáng)度公差（Toll)，其是在一個(gè)包 的預(yù)期的與測量的強(qiáng)度之間的最大差；和一個(gè)W ppm為單位的質(zhì)量公差（TolM)，其是在預(yù) 期的與測量的質(zhì)量之間的最大質(zhì)量偏差。
[0065] 步驟1. 2 ;計(jì)算所考慮的元素或元素組合（在此SI)的理論同位素模式（在無限 分辨率下）。在無限分辨率下的模式還被稱為"模式譜"。對于SI,該個(gè)模式譜呈現(xiàn)如下 (該相對豐度是參考該單同位素峰）。
[0066] 表 1
[0067]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于確定樣品內(nèi)的元素或元素組合的豐度度量的方法，該元素或元素組合具有 至少一個(gè)同位素變體，該方法包括： 鑒別該元素或元素組合的同位素質(zhì)譜模式，該同位素質(zhì)譜模式表明一個(gè)或多個(gè)同位素 變體中每一個(gè)的預(yù)期豐度和預(yù)期質(zhì)荷比差，該預(yù)期豐度和預(yù)期質(zhì)荷比差是相對于該元素或 元素組合的一個(gè)主同位素的相應(yīng)豐度和質(zhì)荷比進(jìn)行鑒別的； 將該同位素質(zhì)譜模式與來自該樣品的分子質(zhì)量分析的質(zhì)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，該質(zhì)譜數(shù)據(jù) 包括多個(gè)峰，每個(gè)峰表明一個(gè)相應(yīng)的質(zhì)荷比的強(qiáng)度測量值，其中該比較鑒別出各自匹配該 同位素質(zhì)譜圖的多個(gè)峰組；并且 作為來自這些已鑒別的多個(gè)峰組中每一個(gè)的一個(gè)或多個(gè)峰的強(qiáng)度測量值的函數(shù)來確 定該元素或元素組合的豐度度量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括： 進(jìn)行該樣品的分子質(zhì)量分析，以便提供該質(zhì)譜數(shù)據(jù)。
3. 如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括： 基于該已鑒別的同位素質(zhì)譜模式，確定該質(zhì)譜數(shù)據(jù)的最小分辨率；并且 控制一個(gè)質(zhì)量分析器來進(jìn)行分子質(zhì)量分析并且從而提供該質(zhì)譜數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)至少該已 確定的最小分辨率。
4. 如以上任何一項(xiàng)利要求所述的方法，進(jìn)一步包括： 重復(fù)該比較和確定多個(gè)樣品中的每一個(gè)的步驟，以便提供該元素或元素組合的多個(gè)豐 度度量，每個(gè)豐度度量是來自該多個(gè)樣品中的對應(yīng)樣品的。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中，該多個(gè)樣品是由色譜法、和成像電離之一產(chǎn)生的。
6. 如權(quán)利要求4或權(quán)利要求5所述的方法，其中，該多個(gè)樣品是在一個(gè)不同時(shí)間范圍、 和一個(gè)不同空間位置范圍中之一或兩者處產(chǎn)生的。
7. 如以上任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，該比較步驟包括： 鑒別該質(zhì)譜數(shù)據(jù)中的峰之一作為一個(gè)主峰；并且 對于來自該同位素質(zhì)譜模式的每個(gè)同位素變體，鑒別具有與來自該同位素質(zhì)譜模式的 對應(yīng)同位素變體的預(yù)期豐度和預(yù)期的質(zhì)荷比差一致的相對于該主峰的強(qiáng)度和與該主峰的 質(zhì)荷比差的質(zhì)譜數(shù)據(jù)的一個(gè)對應(yīng)的變體峰；并且 其中該主峰和這些對應(yīng)的變體峰中的每一個(gè)限定了來自多個(gè)峰組的一個(gè)峰組。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中，當(dāng)該變體峰的相對強(qiáng)度和該同位素變體的預(yù)期豐 度是相等的或相差不大于一個(gè)預(yù)定偏差時(shí)，相對于該主峰的該變體峰的強(qiáng)度被鑒別為對應(yīng) 于該同位素變體的預(yù)期豐度。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中，該預(yù)定偏差是通過提供該質(zhì)譜數(shù)據(jù)的質(zhì)量分析器 內(nèi)的信號(hào)變化測量來確立的。
10. 如權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的方法，其中，當(dāng)該變體峰的質(zhì)荷比差和該同位素 變體的預(yù)期質(zhì)荷比差是相等的或相差不大于一個(gè)預(yù)定公差時(shí)，與該主峰的質(zhì)荷比差被鑒別 為對應(yīng)于該同位素變體的預(yù)期質(zhì)荷比差。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中，該預(yù)定公差是該主峰的質(zhì)荷比和一個(gè)恒定公差 值的函數(shù)。
12. 如權(quán)利要求7至11中任一項(xiàng)所述的方法，其中，該比較步驟進(jìn)一步包括： 確定該峰組的信噪比；并且 通過將對于該峰組確定的信噪比與該對應(yīng)的同位素變體的預(yù)期豐度相組合，確立來自 該同位素質(zhì)譜模式的每個(gè)同位素變體的預(yù)期信噪比；并且 其中該鑒別該質(zhì)譜數(shù)據(jù)的一個(gè)對應(yīng)的變體峰的步驟取決于與為至少一個(gè)閥值的變體 峰一致的同位素變體的預(yù)期信噪比。
13. 如權(quán)利要求7至12中任一項(xiàng)所述的方法，其中，該確定該豐度度量的步驟進(jìn)一步包 括： 將來自該多個(gè)已鑒別的峰組的每個(gè)峰組的變體峰中的一個(gè)或多個(gè)的強(qiáng)度測量值組合。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中，該組合步驟包括將來自該多個(gè)已鑒別的峰組的 每個(gè)峰組的變體峰中的一個(gè)或多個(gè)的強(qiáng)度測量進(jìn)行求和。
15. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中，該比較步驟包括： 確定每個(gè)已鑒別的峰組的權(quán)重，該權(quán)重表明在與該已鑒別的峰組一致的化合物的一個(gè) 分子中存在多少該元素或元素組合；并且 將來自該多個(gè)已鑒別的峰組的每個(gè)峰組的變體峰中的一個(gè)或多個(gè)的強(qiáng)度測量乘以對 于該對應(yīng)的峰組確定的權(quán)重；并且 將與這些權(quán)重相乘后的這些強(qiáng)度測量值求和。
16. 如權(quán)利要求13到15中任何一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括： 確定每個(gè)已鑒別的峰組的權(quán)重，該權(quán)重表明在與該已鑒別的峰組一致的化合物的一個(gè) 分子中存在多少該元素或元素組合； 將對于該多個(gè)峰組中的每一個(gè)確定的權(quán)重乘以該元素或元素組合的標(biāo)稱質(zhì)量；并且 基于該峰組的多個(gè)峰的質(zhì)荷比和與該峰組的標(biāo)稱質(zhì)量相乘后的權(quán)重，確立該峰組的置 ?目水平；并且 確定對于其確立的置信水平低于一個(gè)閥值的任何峰組； 其中，該組合步驟不將對于其確立的置信水平被確定為低于該閥值的那些峰組的任何 強(qiáng)度測量值進(jìn)行組合。
17. -個(gè)計(jì)算機(jī)程序，被配置為當(dāng)由一個(gè)處理器操作時(shí)進(jìn)行以上任何一項(xiàng)權(quán)利要求所 述的方法。
18. -個(gè)質(zhì)譜系統(tǒng)，包括： 一個(gè)質(zhì)量分析器，被配置為提供樣品的質(zhì)譜數(shù)據(jù)；以及 一個(gè)處理器，被配置為使用由該質(zhì)量分析器提供的質(zhì)譜數(shù)據(jù)來進(jìn)行如權(quán)利要求1至16 中任一項(xiàng)所述的方法。
【文檔編號(hào)】G01N27/62GK104237364SQ201410250870
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月7日
【發(fā)明者】H·普法弗, T·J·斯特拉頓 申請人:塞莫費(fèi)雪科學(xué)（不來梅）有限公司