具体实施方式

本文描述了用于离子分离的系统和方法的实施例。

本文使用的章节标题仅出于组织的目的，而不应被解释为以任何方式限制所描述的主题。

在对各种实施例的这种详细描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以提供对所公开的实施例的透彻理解。然而，本领域的技术人员将理解，可以在具有或不具有这些具体细节的情况下实践这些各种实施例。在其它情况下，以框图形式展示结构和装置。此外，本领域的技术人员可以容易地理解，呈现和执行方法的特定序列是说明性的，并且设想这些序列可以改变且仍然保持在本文公开的各种实施例的精神和范围内。

本申请中所引用的包含但不限于专利、专利申请、论文、书籍、专著和互联网网页的所有文献和类似材料出于任何目的以全文引用的方式整体明确地并入。除非另外描述，否则本文所使用的所有技术和科学术语均具有如本文所描述的各种实施例所属领域的普通技术人员通常理解的含义。

应了解，在本发明教示中所论述的温度、浓度、时间、压力、流动速率、横截面积等前存在隐含的“约”，使得轻微的和非实质的偏差都处于本教示内容的范围内。在本申请中，除非另外特别陈述，否则单数的使用包含复数。而且，“包括(comprise，comprises，comprising)”、“含有(contain，contains，containing)”和“包含(include，includes，including)”的使用不旨在是限制性的。应理解，以上总体描述和以下详细描述都仅为示例性和解释性的，而非限制本发明教示。

如本文所使用的，“一(a/an)”也可以指“至少一个”或“一个或多个”。而且，“或”的使用是包含性的，使得当“A”为真、“B”为真或“A”和“B”均为真时，短语“A或B”为真。此外，除非上下文另外要求，否则单数术语应包含复数且复数术语应包含单数。

“系统”阐述了一组真实或抽象的部件，所述系统包括整体，其中每个部件与所述整体内的至少一个其它部件相互作用或相关。

质谱平台

质谱平台100的各种实施例可以包含如图1的框图中所示的部件。在各种实施例中，图1的元件可以并入到质谱平台100中。根据各种实施例，质谱仪100可以包含离子源102、质量分析仪104、离子检测器106和控制器108。

在各种实施例中，离子源102从样品中生成多个离子。离子源可以包含但不限于：基质辅助激光解吸/电离(MALDI)源、电喷雾电离(ESI)源、大气压化学电离(APCI)源、大气压光电离源(APPI)、电感耦合等离子体(ICP)源、电子电离源、化学电离源、光电离源、辉光放电电离源、热喷雾电离源等。

在各种实施例中，质量分析仪104可以基于离子的质荷比来分离离子。例如，质量分析仪104可以包含四极滤质器分析仪、四极离子阱分析仪、飞行时间(TOF)分析仪、静电阱(例如，轨道离子阱)质量分析仪、傅里叶变换离子回旋共振(FT-ICR)质量分析仪等。在各种实施例中，质量分析仪104还可以被配置成使用碰撞诱导解离(CID)、电子转移解离(ETD)、电子捕获解离(ECD)、光诱导解离(PID)、表面诱导解离(SID)等来使离子碎片化，并且基于质荷比进一步分离碎片离子。

在各种实施例中，离子检测器106可以检测离子。例如，离子检测器106可以包含电子倍增器、法拉第杯(Faraday cup)等。可以通过离子检测器检测离开质量分析仪的离子。在各种实施例中，离子检测器可以是定量的，使得可以确定离子的精确计数。

在各种实施例中，控制器108可以与离子源102、质量分析仪104和离子检测器106通信。例如，控制器108可以配置离子源或启用/停用离子源。另外，控制器108可以配置质量分析仪104以选择要检测的特定质量范围。此外，控制器108可以例如通过调整增益来调整离子检测器106的灵敏度。另外，控制器108可以基于检测到的离子的极性来调整离子检测器106的极性。例如，离子检测器106可以被配置成检测正离子或被配置成检测负离子。

停留时间

过滤器型质谱系统以同时监测多个前体-产物对或跃迁的方式来使用。由于在任何时候都只能在这种过滤器中分离出一种离子，因此必须在所有可用的跃迁之间拆分可用的分析时间。

不利的是，不同化合物通常显示不同的信号电平。另外，目标定量水平可能在广泛范围内变化。因此，对所有化合物应用相似的停留时间并不能实现可用采集时间的最佳分配，而且使“棘手的”目标处于不利之处。

本领域已知解决沿色谱图长度LC流出峰的不均匀分布的替代方法。例如，可以将对跃迁的特定子集的分析安排为仅在预定的时间窗口期间发生，从而减少并行运行的跃迁的数量并增加相应的停留时间。但是，本方法并不能区分这些跃迁，并且对所有跃迁都应用相同的停留。

在另一方法中，可以对所有化合物手动指定不同的停留时间。虽然这可以实现目标，但任务可能艰巨，而且在具有数百种化合物的情况下相当不切实际。另外，由于在LC/MS运行之前分析物的水平通常是未知的，因此此类固定值法在大多数情况下可能不起作用。

此前，已经提出了若干方法通过基于所采集的数据动态地改变采集时序来提高时间利用率。例如，Perst等人(US7482580 B2)建议可以基于检测器输出实时监测的结果终止离子检测的时间周期，以减少总的循环时间。此方法可能适用于采集期间定量结果在统计上令人满意的非常强和非常弱的跃迁。但是，此方法不适用于峰形和持续时间会变化并且可靠定量分析需要对离子流出曲线进行全面取样的典型LCMS实验。

在Green(US9881781 B2)的另一现有技术实例中，教示了在离子出现时中断监测或减少监测停留时间。这有可能改进分析占空比。但是，这种方法的成效取决于观察到的离子信号是否被可靠地识别为色谱峰，而对于较弱的信号和小于理想峰形的色谱峰可能并不总是容易被识别出。这限制了这种方法的可用性，并且如果过早终止对离子信号的监测，甚至会导致丢失实际峰。

另外，关键的是，上述专利均未教示通过检测色谱峰的上升沿来基于离子色谱流出的起始而实时调整停留时间。

图2示出了用于确定停留时间的示例性方法200。在202处，可以对跃迁分配权重。跃迁代表母离子的特定碎片离子。给定跃迁的信号强度可以视母离子丰度和特定碎片离子产生速率而定。母离子丰度可以视产生母离子的化合物的浓度以及产生母离子的化合物的离子电离效率而定。可以给予低强度跃迁相比于高丰度化合物更高的权重，这会导致低丰度化合物的停留时间更长。

在示例性实施例中，可以基于预期强度，例如基于分析物的已知相对响应和特定跃迁的“活跃度”来分配权重。可以给予具有较高预期强度的跃迁相比具有较低强度的跃迁更低的权重。在其它实施例中，可以基于目标监管限制来分配权重。可以给予具有较低监管限制的化合物更高的权重，以确保在所述监管限制或接近所述监管限制的情况下准确检测化合物。

在204处，可以使用权重建立分析方法来计算停留时间。在示例性实施例中，可以根据等式1计算停留时间。如果同时存在N个跃迁，则DT_i是跃迁i的停留时间，T_s是循环时间(可用于所有跃迁的分析时间)，并且W_i是跃迁i的权重。

等式1

可以建立一种方法，其中确定各个停留时间，以使具有预期较低信号电平的跃迁的采集时间最大化。另外，还可以安排采集“窗口”或“段”以进一步优化时间使用。并且，可以优化跃迁序列以减少中间扫描(建立)时间。在过程中可以考虑例如母离子和产物离子的m/z差异等因素。

在206处，可以执行方法，并且可以根据在204处确定的安排来监测跃迁的强度，并且在208处，可以根据所测量的强度来对化合物进行定量。

图3示出了用于确定停留时间的另一示例性方法300。在302处，可以执行对样品的第一次注入分析。在各种实施例中，可以在初始分析期间监测所有目标跃迁。停留时间可以相等，或例如根据方法200被分配权重。另外，可以在采集窗口期间安排跃迁并进行排序，以减少中间扫描延迟。

在304处，可以从初始分析中识别出具有低信号的跃迁。可以从同一样品后续的分析中排除收集到足够数据以对化合物进行充分定量的跃迁。通过从初始分析中排除具有足够数据的跃迁，可以将更多的时间投入到低信号跃迁的分析中。

在306处，可以基于来自第一次运行的定量结果凭经验确定停留时间。可以计算最佳停留时间，以便为较弱的跃迁分配较长的停留时间。此外，必要时可以重新分配跃迁的保留时间窗口。

在308处，执行第二次注入并且执行新的定量分析。

这种方法可能需要拆分可用样品，或准备双倍的量。而且，这种方法需要将分析时间加倍，这可被视为不利之处。但是，优化的灵敏度和定量增益限制应在许多情况下弥补了这一潜在的不利之处，并使由于一些化合物的灵敏度低而无法进行的实验成为可能。

如果第一次注入运行不仅用于估计第二次运行优化的强度，而且还至少针对较强离子信号用作定量运行，则可以进一步提高灵敏度。然后，可以将第二次运行限于那些更有可能提高信号质量的“较弱跃迁”。

图4示出了用于动态地确定停留时间的另一示例性方法400。在402处，可以确定一组初始停留时间。在各种实施例中，可以给予分配了时间窗口(段)的跃迁相等的停留时间。在各种实施例中，可以根据方法200指定或确定停留时间。在另外的实施例中，可以如方法300中那样使用初始扫描来确定初始停留时间。

在404处，可以在分析期间监测跃迁。在406处，可以检测到跃迁的信号强度提高至高于第一阈值，从而指示相关色谱峰的开始。

在408处，响应于检测到不断提高的信号强度，可以以当前不活跃的其它跃迁为代价触发改变以增加此特定化合物的停留时间。随后，如果对应于其它化合物流出的峰出现在质谱中，则增加其相应停留时间以提供更多采集时间。

在410处，当数据采集模块检测到峰的下降沿，并且强度降至低于预定水平时，从“活跃的”跃迁的列表中移除所述跃迁，因此得到在色谱运行期间的最小(或零)停留时间，如412处所示。

因此，与具有均匀停留的常规运行相比，在运行期间的任何时间，“活跃的”跃迁都可以增加采集时间。

即使停留时间是动态设置的并且可在实际峰流出期间进行调整，但由于数据处理器可以根据当前停留不断地重新校准信号，因此可以实现可重复的定量。然后将总响应计算为整个峰持续时间的积分，如414处所示。

在各种实施例中，可以在步骤408之后减少停留时间，而在步骤410之前，信号强度超出指示强跃迁的第二阈值。

图5提供了示例性分析的图示。在循环1期间，跃迁x和跃迁y均低于阈值。

在循环2期间，在502处检测到跃迁x高于阈值，而在504处跃迁y仍低于阈值。

对于循环3，跃迁x的停留时间随着包含跃迁y的停留时间在内的其它停留时间的减少而显著增加。然而，在506处，测量到跃迁y的强度高于阈值。

对于循环4和5，跃迁x和跃迁y均处于活跃状态，并且跃迁y的停留时间增加。当跃迁x是唯一活跃的跃迁时，尽管跃迁x的停留时间相对于循环3有所减少，但跃迁x并未减少到其它非活跃跃迁的程度。

在循环6期间，跃迁x的强度降至低于阈值，从而将跃迁x从活跃列表中移除。因此，在循环7中，跃迁x的停留时间减少到0，从而进一步增加跃迁y的停留时间，因为跃迁y是循环7和8期间唯一活跃的跃迁。循环8期间在510处，跃迁y降至低于阈值并且可以从活跃跃迁列表中移除。

计算机实施系统

图6是示出本发明教示的实施例可在其上实施的计算机系统600的框图，所述实施例可并入系统控制器(例如，图1所示的控制器110)或与之通信，使得可根据由计算机系统600进行的计算或确定来调整相关质谱仪的部件的操作。在各种实施例中，计算机系统600可以包含总线602或其它用于传送信息的通信机制，以及与总线602耦合以用于处理信息的处理器604。在各种实施例中，计算机系统600还可包含耦合到总线602的存储器606和待由处理器604执行的指令，所述存储器可以是随机存取存储器(RAM)或其它动态存储装置。存储器606还可用于在待由处理器604执行的指令的执行期间存储临时变量或其它中间信息。在各种实施例中，计算机系统600可以进一步包含耦合到总线602以存储用于处理器604的静态信息和指令的只读存储器(ROM)608或其它静态存储装置。可以提供例如磁盘或光盘的存储装置610并将其耦合到总线602以存储信息和指令。

在各种实施例中，计算机系统600可以经由总线602耦合到显示器612，例如阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD)，以将向计算机用户显示信息。包含字母数字和其它键的输入装置614可以耦合到总线602以用于将信息和命令选择传送到处理器604。另一类型的用户输入装置是光标控制器616，例如鼠标、轨迹球或光标方向键，其用于将方向信息和命令选择传送到处理器604并且用于控制显示器612上的光标移动。此输入装置通常在两个轴(第一轴(即x)和第二轴(即y))上具有两个自由度，这允许所述装置指定平面中的位置。

计算机系统600可以执行本发明教示。与本发明教示的某些实施方案一致，结果可以由计算机系统600响应于处理器604执行存储器606中含有的一个或多个指令的一个或多个序列来提供。此类指令可以从例如存储装置610的另一个计算机可读媒体读取到存储器606中。执行存储器606中含有的指令序列可以使得处理器604执行本文所描述的过程。在各种实施例中，存储器中的指令可以对处理器内可用的逻辑门的各种组合的使用排序以执行本文所描述的过程。或者，可以代替或结合软件指令使用硬连线电路来实施本发明教示。在各种实施例中，硬连线电路可以包含以必要的序列操作以执行本文所描述的过程的必要逻辑门。因此，本发明教示的实施方案不限于硬件电路和软件的任何特定组合。

虽然结合各种实施例对本发明教示进行了描述，但是不意图将本发明教示限于此类实施例。相反，如本领域的技术人员将了解，本发明教示涵盖各种替代方案、修改和等效物。

此外，在描述各种实施例时，本说明书可能已经以特定步骤序列的方式呈现了方法和/或过程。然而，就方法或过程不依赖于本文所阐述的特定步骤序列而言，方法或过程不应限于所描述的特定步骤序列。如本领域的普通技术人员将了解，其它步骤序列也是可能的。因此，本说明书中所阐述的特定步骤序列不应被解释为对权利要求的限制。另外，针对方法和/或过程的权利要求不应限于以所写次序执行其步骤，并且本领域的技术人员可以易于了解的是序列可以改变并且仍保持在各种实施例的精神和范围内。