用于增加通量的方法

相关美国申请

本申请要求于2020年5月22日提交的美国临时申请No.63/029,257的优先权的权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本文的教导涉及操作进样系统和质谱仪以对一系列样品进行质量分析。更具体地，提供了使用由进样系统记录的喷射时间来计算针对一系列样品产生的峰(诸如质量峰)的面积的系统和方法。

背景技术

高通量样品分析对于药物发现过程是关键的。生物分析技术包括基于比色微板的读取器(colorimetric microplate-based reader)。然而，这种读取器常常受到线性动态范围以及对具有修改平衡和动力学分析的倾向的标签附着方案的需求的限制。

基于质谱(MS)的方法可以实现对范围广泛的分析物的具有优越的灵敏度、选择性和特异性的无标签、通用质量检测。最近，在提高用于药物发现的基于MS的分析的通量上有很多活动。尤其是，用于基于MS的分析的许多进样系统已被改进以提供更高的通量。这些进样系统包括但不限于诸如

对于这些技术中的一些技术，分析通量受到进样速度的限制。例如，对于

对于其他技术，样品被非常快地递送到质谱仪(每秒多个样品)。然而，对于通量的限制因素是时域中单个样品的峰宽度。更具体地，限制因素是当来自相邻信号的信号部分地重叠时，数据处理算法准确地对峰面积进行积分的能力。

当试验需要宽浓度动态范围时，对某些类型的声学喷射质谱峰的峰面积进行计算或积分尤其具有挑战性。换言之，当较低强度的峰紧跟在信号强度高得多(例如，高出1000倍)的峰之后时，对峰进行积分尤其困难。本质上，较低强度的峰变为较高强度的峰的一部分或与较高强度的峰卷积。

这个问题的一种解决方案是避免峰之间的任何干扰。这是通过增加样品注射之间的延迟时间来实现的。不幸地，这个解决方案降低了这种系统的整体样品通量。

作为结果，为了维持或增加某些类型的声学喷射质谱系统的通量，优选的是对卷积的峰进行积分。常规地，许多算法可以用于对干扰的色谱峰进行积分。

不幸地，从这样的系统产生的峰不具有与色谱峰相同的形状。与色谱峰相比，预期峰是不对称的。它们通常具有强的前沿和长的后沿。此外，与色谱峰相比，某些类型的声学喷射质谱峰的前沿和后沿两者都具有更陡的梯度。因此，用于对卷积的色谱峰进行积分的算法不能用于对这些峰进行积分。

作为结果，需要额外的系统和方法来对一个或多个这些类型的峰的面积进行计算或积分。

样品中分析物的存在、识别、浓度和/或数量的准确确定在许多领域中是至关重要的。这种分析中使用的许多技术涉及流体样品中的物质在引入到所采用的分析装备内之前的电离。电离方法的选择将依赖于样品的性质和所使用的分析技术，并且许多电离方法是可用的。质谱是一种完善的分析技术，其中样品分子被电离，并且然后通过质荷比来对所得的离子进行分类。

将质谱分析(尤其是电喷雾质谱分析)耦合到分离技术(诸如包括高性能液相色谱(HPLC)的液相色谱(LC)、毛细管电泳或毛细管电色谱)的能力意味着复杂的混合物可以在单个过程中被分离和表征。HPLC系统设计中的诸如死体积的减少和泵压力的增加之类的改进使得包含更小颗粒的更小的柱、改进的分离和更快的运行时间的益处能够实现。尽管有这些改进，但样品分离所需的时间仍为约一分钟。即使不需要真正的分离，使用具有在进样之间进行一定程度清洁的常规的自动进样器将样品装载到质谱仪中的机制仍然将样品装载时间限制在每个样品大约十秒。

在改进通量性能上已有一些成功。通过使用固相萃取而不是常规色谱以去除盐分的简化样品处理可以将每个样品的预进样时间从HPLC所需的每个样品数分钟减少至十秒以下。然而，采样速度的增加是以选择性或灵敏度为代价的。此外，通过采样速度上的增加所节省的时间被在样品之间进行清洁的需要所抵消。

当前质谱仪装载过程的另一限制是样品之间残留的问题，这需要在装载每个样品之后进行清洁步骤以避免后续样品被先前样品中的余留量的分析物污染。这需要时间并向过程中添加了步骤，从而复杂化而不是简化了具有常规自动进样器系统的分析。

在用于处理复杂样品(诸如生物流体)时，当前质谱仪的其他限制是不想要的“基质效应”现象，该“基质效应”现象是由于基质成分(例如，诸如细胞基质成分之类的天然基质成分，或诸如塑料之类的某些材料中固有的污染物)的存在而产生的，并不利地影响了对感兴趣分析物的检测能力、精度和/或准确度。

开发了一种用于高通量质谱的将ADE与开放端口接口(OPI)相组合的系统。在美国专利申请No.16/198,667(下文称为“'667申请”)中描述了这个系统，该申请被整体并入本文。

图1A是组合了ADE与OPI的示例性系统，如'667申请中所描述的。在图1A中，ADE设备总体被显示在11处，将液滴49朝向总体在51处显示的连续流OPI喷射并进入其采样末端53。

ADE设备11包括至少一个储液器：其中在13处显示了第一储液器和可选的第二储液器31。在一些实施例中，可以提供另外的多个储液器。每个储液器被配置为容纳具有流体表面的流体样品，例如，具有分别在17和19处指示的流体表面的第一流体样品14和第二流体样品16。流体样品14和16可以是相同或不同的，但通常是不同的，在这个程度上它们将通常包含两种不同的分析物，旨在被运输到分析仪器(未示出)并在分析仪器中被检测。分析物可以是生物分子或除生物分子之外的大分子，或者它可以是小有机分子、无机化合物、电离原子或任何尺寸、形状或分子结构的任何部分，如本节中更早所解释的。此外，分析物可以被溶解、悬浮或分散在流体样品的液体成分中。

当使用多于一个储液器时，如图1A中所示，储液器优选地基本上相同且基本上在声学上不可区分，尽管相同的构造不是必需的。如本节中更早所解释的，储液器可以是托盘、架子或其他这种结构中的单独的可移除部件，但它们也可以被固定在板内，例如孔板或另一基板。如所示，每个储液器优选地基本上是轴对称的，具有从圆形储液器基部25和27向上延伸并分别终止于开口29和31的垂直壁21和23，尽管也可以使用其他储液器形状和储液器基部形状。每个储液器基部的材料和厚度应该使得声学辐射可以通过其传输并进入被包含在每个储液器内的流体样品中。

ADE设备11包括声学喷射器33，该声学喷射器33包括声学辐射发生器35和用于将产生的声学辐射聚焦在流体样品内的流体表面附近的焦点47处的聚焦装置37(诸如透镜)。如图1A中所示，聚焦装置37可以包括具有用于聚焦声学辐射的凹面39的单个实体件，但是聚焦装置也可以以如下面讨论的其他方式被构造。因此，声学喷射器33适于产生和聚焦声学辐射，以便在声学上耦合到储液器13和15并因此分别耦合到流体14和16时喷射来自流体表面17和19中的每个流体表面的流体液滴。声学辐射发生器35和聚焦装置37可以用作由单个控制器控制的单个单元，或者它们可以被独立地控制，这依赖于设备的期望性能。

优化地，通过间接接触实现在喷射器和储液器中的每个储液器之间的声学耦合，如图1A中所示。在该图中，声学耦合介质41被放置在喷射器33和储液器13的基部25之间，其中喷射器和储液器位于距离彼此预定距离处。声学耦合介质可以是声学耦合流体，优选地是既与声学聚焦装置37也与储液器的下侧共形接触的声学均匀材料。此外，重要的是确保流体介质基本上没有带有与流体介质本身不同的声学特性的材料。如所示，第一储液器13声学地耦合到声学聚焦装置37，使得由声学辐射发生器产生的声波被聚焦装置37引导到声学耦合介质41中，然后该声学耦合介质41将声学辐射传输到储液器13中。该系统可以包含单个声学喷射器，如图1A中所示，或者，如前面所提到的，它可以包含多个喷射器。

在操作中，在其中提供多个储液器的实施例中，设备的储液器13和可选的储液器15分别被填充有第一流体样品14和第二流体样品16，如图1A中所示。声学喷射器33位于储液器13的正下方，其中通过声学耦合介质41的方式来提供喷射器和储液器之间的声学耦合。最初，声学喷射器位于OPI 51的采样末端53的正下方，使得采样末端面对储液器13中的流体样品14的表面17。一旦喷射器33和储液器13正确对齐在采样末端53下方，就启动声学辐射发生器35以产生声学辐射，该声学辐射被聚焦装置37引导到靠近第一储液器的流体表面17的焦点47。作为结果，液滴49被从流体表面17喷射向并进入在OPI 51的采样末端53处的液体边界50，并在此处与流探头53中的溶剂组合。虽然为了清楚起见只描绘了储液器13和可选的储液器15，但任何数量的孔都可以存在并且被考虑。在一些实施例中，储液器和可选的储液器是保持多个孔(例如，96个)的常规孔板的一部分。

在采样末端53处的液体边界50的轮廓可以从延伸超出采样末端53至向内突出到OPI 51中变化。在多储液器系统中，例如，多孔板或管架的储液器单元(未示出)然后可以相对于声学喷射器被重新定位，使得另一储液器被带到与喷射器对齐，并且可以喷射下一流体样品的液滴。流探头中的溶剂连续循环通过探头，从而最小化或甚至消除液滴喷射事件之间的“残留”。多孔板可以包括但不限于24孔、384孔或1536孔板。

流体样品14和16是期望被传送到分析仪器的任何流体的样品。因此，流体样品可以包含最小、部分或完全溶解、分散或悬浮在液体中的固体，该液体可以是水性液体或非水性液体。OPI 51的一实施例的结构也在图1A中示出。可以按原样或以修改形式使用连续流OPI的其他配置，所有这些都是本领域中清楚的，并且根据基本上相同的原理来操作。如图1A中可见，OPI 51的采样末端53与储液器13中的流体表面17间隔开，其间具有间隙55。间隙55可以是空气隙，或者是惰性气体的间隙，或者它可以包括一些其他气态材料；不存在将采样末端53连接到储液器13中的流体14的液体桥。

OPI 51包括用于接收来自溶剂源的溶剂的溶剂入口57和用于将溶剂流从溶剂入口57传输到采样末端53的溶剂传输毛细管59，其中含分析物的流体样品14的喷射液滴49与溶剂组合以形成分析物-溶剂稀释液。可选的溶剂泵(未示出)可操作地连接到溶剂入口57并与溶剂入口57流体连通，以便控制从溶剂供应部通过溶剂传输毛细管到采样末端53的溶剂流的速率，并且因此也控制在溶剂传输毛细管59内的溶剂流的速率。

OPI 51内的流体流携带分析物-溶剂稀释液通过由内毛细管73提供的样品传输毛细管61朝向样品出口63，用于随后传送到分析仪器。可以提供采样泵(未示出)，该采样泵可操作地连接到样品传输毛细管61并与样品传输毛细管61流体连通，以帮助控制从出口63的输出速率以及在采样末端53处的溶剂的抽吸。

在一个实施例中，使用正排量泵作为溶剂泵，例如蠕动泵，以及代替采样泵，使用抽吸式雾化系统使得分析物-溶剂稀释液通过文丘里效应被抽出样品出口63(电喷雾离子源出口)，该文丘里效应是由经由气体入口67(在图1A中以简化形式显示，在这个程度上抽吸式雾化器的特征在本领域中是清楚的)从雾化气体源65引入的雾化气体流在它流过样品出口63的外部时引起的。然后，通过在雾化气体经过样品出口63并与离开样品传输毛细管61的流体组合时产生的压力下降使分析物-溶剂稀释液流被抽至向上通过样品传输毛细管61。气体压力调节器用于控制经由气体入口67进入系统的气体流的速率。

在优选的方式中，雾化气体在样品出口63处或附近以鞘流型方式流过样品传输毛细管61的外部，其中当分析物-溶剂稀释液流动穿过样品出口63时将分析物-溶剂稀释液抽至通过样品传输毛细管61，其引起与雾化器气体混合时在样品出口处的抽吸。在各种实施例中，样品出口63是突出于气体喷嘴的直管。

在所示实施例中，溶剂传输毛细管59和样品传输毛细管61由外毛细管71和基本上同轴设置在该外毛细管71中的内毛细管73提供，其中内毛细管73限定样品传输毛细管，而内毛细管73和外毛细管71之间的环形空间限定溶剂传输毛细管59。也可以利用其他配置。内毛细管73的尺寸可以是从1微米至1mm，例如200微米。内毛细管73的外直径的典型尺寸可以是从100微米至3或4厘米，例如360微米。外毛细管71的内直径的典型尺寸可以是从100微米至3或4厘米，例如450微米。外毛细管71的外直径的典型尺寸可以是从150微米至3或4厘米，例如950微米。内毛细管73和/或外毛细管71的截面区域可以是圆形、椭圆形、超椭圆形(即，形状像超椭圆)，或者甚至是多边形。虽然图1A中所示的系统指示溶剂流的方向如从溶剂入口57向下朝向溶剂传输毛细管59中的采样末端53，而分析物-溶剂稀释液流的方向如从采样末端53向上通过样品传输毛细管61朝向出口63，但方向可以颠倒，且OPI 51不必精确地垂直定位。对图1A中所示结构的各种修改对于本领域普通技术人员来说将是清楚的，或者可以由本领域普通技术人员在使用系统期间推导出。例如，可以提供其他实施例，以及溶剂传输毛细管和样品传输毛细管的不同几何形状和配置。例如，毛细管不必是同轴的，并且可以具有与图示不同的截面，只要它们适合于将溶剂供应到暴露的采样区域和从采样区域抽吸所供应的溶剂和所捕获的样品，以供样品分析器进行分析。

该系统还可以包括耦合到外毛细管71和内毛细管73的调节器75。调节器75可以适于使外毛细管末端77和内毛细管末端79相对于彼此纵向地移动。调节器75可以是能够使外毛细管71相对于内毛细管73移动的任何设备。示例性调节器75可以是马达，包括但不限于电马达(例如，AC马达、DC马达、静电马达、伺服马达等)、液压马达、气动马达、平移台及其组合。如本文所用，“纵向”指的是沿OPI 51的长度延伸的轴，且内毛细管73、外毛细管71可以围绕OPI 51的纵向轴同轴布置，如图1中所示。

可选地，在使用之前，调节器75用于纵向向内拉动内毛细管73，使得外毛细管71突出超过内毛细管73的端部，以便有利于溶剂传输毛细管59中的溶剂流和样品传输毛细管61中作为分析物-溶剂稀释液流61传输的样品之间的优化流体连通。此外，如图1A中所示，为了稳定性和易于处理，OPI 51通常固定在大致圆柱形的保持器81内。

图1B是用于电离在采样OPI的开口端内接收的分析物并对分析物进行质量分析的系统110的示例性实施例，如'667申请中所述。系统110包括声学液滴喷射设备11，该声学液滴喷射设备11被配置为将液滴49从储液器喷射到采样OPI 51的开口端中。如图1B中所示，示例性系统110通常包括采样OPI 51和质量分析器170，该采样OPI51与雾化器辅助离子源160流体连通，用于将含有一种或多种样品分析物的液体(例如，经由电喷雾电极164)排放到电离室112中，该质量分析器170与电离室112流体连通，用于对由离子源160产生的离子进行下游处理和/或检测。流体处理系统140(例如，包括一个或多个泵143和一个或多个导管)提供从溶剂储液器150至采样OPI 51和从采样OPI 51至离子源160的液体流。例如，如图1B中所示，溶剂储液器150(例如，包含液体、解吸溶剂)可以经由供应导管流体地耦合到采样OPI 51，液体可以通过该供应导管由泵43(例如，往复泵，诸如旋转泵、齿轮泵、柱塞泵、活塞泵、蠕动泵、隔膜泵之类的正排量泵，或诸如重力泵、脉冲泵、气动泵、电动泵和离心泵之类的其他泵)以选定的体积速率被输送，所有都是非限制性方式的示例。如下面详细讨论的，液体流入和流出采样OPI 51发生在开口端处的可接近的样品空间内，使得一个或多个液滴49可以被引入到采样末端处的液体边界50中并随后被输送到离子源160。

如所示，系统110包括声学液滴喷射设备11，该声学液滴喷射设备11被配置为产生声学能量，该声学能量被施加到包含在储液器(如图1A中所描绘的)内的液体，引起一个或多个液滴49从储液器喷射到采样OPI 51的开口端内。控制器180可以可操作地耦合到声学液滴喷射设备11并且可以被配置为操作声学液滴喷射设备11的任何方面(例如，聚焦装置、声学辐射发生器、用于将一个或多个储液器定位成与声学辐射发生器对齐的自动化装置等)，以便将液滴注入采样OPI51中，或以本文讨论的其他方式基本上连续地注入液滴，或针对由非限制性示例的方式给出的实验方案的选定部分注入液滴。控制器180可以是但不限于微控制器、计算机、微处理器、图1的计算机系统或能够发送和接收控制信号和数据的任何设备。

如图1B中所示，示例性离子源160可以包括压缩气体(例如氮气、空气或惰性气体)的源65，其供应围绕电喷雾电极164的出口端并与从出口端排出的流体相互作用的高速雾化气流，以例如经由高速雾化流和液体样品(例如，分析物-溶剂稀释液)射流的相互作用来增强样品羽流的形成和样品羽流内的离子释放，以供114b和116b采样。可以以各种流速供应雾化器气体，例如，在从大约0.1L/min至大约20L/min的范围内，这也可以在控制器180的影响下被控制(例如，经由打开和/或关闭阀门163)。

将理解的是，可以调节雾化器气体的流速(例如，在控制器180的影响下)，使得采样OPI 51内的液体的流速可以基于例如由雾化器气体和正从电喷雾电极164排出的分析物-溶剂稀释液的相互作用(例如，由于文丘里效应)生成的吸力/抽吸力来调节。

如图1B中所示，电离室112可以被保持在大气压下，尽管在一些实施例中，电离室112可以被抽真空到低于大气压的压力。电离室112通过具有幕板孔114b的板114a与气幕室114分隔开，在该电离室112内分析物可以在分析物-溶剂稀释液从电喷雾电极164排出时被电离。如所示，容纳质量分析器170的真空室116通过具有真空室采样孔116b的板116a与幕室114分隔开。通过一个或多个真空泵端口118进行抽真空，可以将幕室114和真空室116维持在选定的(一个或多个)压力(例如，相同或不同的亚大气压，低于电离室的压力)下。

本领域技术人员也将理解并且根据本文的教导，质量分析器170可以具有各种配置。通常，质量分析器170被配置为处理(例如，过滤、分类、解离、检测等)由离子源160生成的样品离子。以非限制性示例的方式，质量分析器170可以是三重四极杆质谱仪或本领域已知并根据本文教导修改的任何其他质量分析器。可以根据本文公开的系统、设备和方法的各种方面修改的其他非限制性示例性质谱仪系统可以在例如由James W.Hager和J.C.YvesLe Blanc撰写并发表在Rapid Communications in Mass Spectrometry(质谱学快报)(2003；17：1056-1064)上的标题为“Product ion scanning using a Q-q-Q linear iontrap(Q TRAP)mass spectrometer(使用Q-q-Q线性离子阱(QTRAP)质谱仪进行产物离子扫描)”的文章中，以及标题为“Collision Cell for Mass Spectrometer(用于质谱仪的碰撞室)”的美国专利No.7,923,681中找到，其通过引用整体并入本文。

其他配置，包括但不限于本文所述的那些以及本领域技术人员已知的其他，也可以与本文所公开的系统、设备和方法结合使用。例如，其他合适的质谱仪包括单四极杆、三重四极杆、ToF、阱和混合分析器。还将理解的是，任何数量的附加元件可以被包括在系统110中，包括例如离子迁移谱仪(例如，微分迁移谱仪)，该离子迁移谱仪被设置在电离室112和质量分析器170之间并且被配置为基于离子在高场和低场中通过漂移气体的迁移率而不是它们的质荷比来分离离子。此外，将理解的是，质量分析器170可以包括检测器，该检测器可以检测通过分析器170的离子并且可以例如提供指示每秒检测到的离子数量的信号。

质谱仪常常与色谱或诸如ADE设备和OPI之类的其他样品引入系统耦合，以便从样品中识别和表征感兴趣化合物或分析多个样品。在这样的耦合系统中，洗脱或注入的溶剂被电离，并以被称为保留时间的特定时间间隔从洗脱溶剂中获得一系列质谱。这些保留时间的范围从例如1秒至100分钟或更大。该一系列质谱形成色谱，或提取离子色谱(XIC)。

例如，在XIC中找到的峰用于识别或表征样品中的已知肽或化合物。更具体地，峰的保留时间和/或峰的面积用于识别或表征(量化)样品中的已知肽或化合物。在由样品引入设备随时间提供多个样品的情况下，峰的保留时间用于将峰与正确的样品对齐。

在常规的分离耦合质谱系统中，选择已知化合物的片段或产物离子用于分析。然后在每个分离的间隔处针对包括产物离子的质量范围执行串联质谱或质谱/质谱(MS/MS)扫描。在每次MS/MS扫描中找到的产物离子的强度随时间被收集，并例如作为谱集或XIC被分析。

通常，串联质谱或MS/MS是用于分析化合物的众所周知的技术。串联质谱涉及对来自样品的一种或多种化合物的电离、对一种或多种化合物的一种或多种前体离子的选择、将一种或多种前体离子破碎成片段或产物离子，以及对产物离子的质量分析。

串联质谱可以提供定性信息和定量信息两者。产物离子谱可以用于识别感兴趣分子。一种或多种产物离子的强度可以用于定量样品中存在的化合物的量。

可以使用串联质谱仪来执行大量不同类型的实验方法或工作流程。这些工作流程的三大类是靶向采集、信息依赖采集(IDA)或数据依赖采集(DDA)和数据非依赖采集(DIA)。

在靶向采集方法中，针对感兴趣化合物预定义前体离子到产物离子的一个或多个转变。当样品被引入串联质谱仪时，在多个时间段或循环的每个时间段或循环期间询问或监测该一个或多个转变。换言之，质谱仪选择并破碎每个转变的前体离子，并仅对转变的产物离子执行靶向质量分析。作为结果，产生针对每个转变的强度(产物离子强度)。靶向采集方法包括但不限于多反应监测(MRM)和选择反应监测(SRM)。

在靶向采集方法中，通常在每个循环时间期间询问转变的列表。为了减少在任何一个时间被询问的转变数量，一些靶向采集方法已被修改为包括每个转变的保留时间或保留时间范围。只有在该保留时间或该保留时间范围内，将询问该特定的转变。一种允许对转变指定保留时间的靶向采集方法被称为预排MRM。

在IDA方法中，用户可以指定用于执行产物离子的非靶向质量分析的标准，同时将样品引入串联质谱仪。例如，在IDA方法中，执行前体离子或质谱(MS)调查扫描以生成前体离子峰列表。用户可以选择标准来过滤峰列表上的前体离子子集的峰列表。然后对前体离子子集中的每种前体离子执行MS/MS。针对每种前体离子生成产物离子谱。当样品被引入串联质谱仪时，对前体离子子集中的前体离子重复执行MS/MS。

然而，在蛋白质组学和许多其他样品类型中，化合物的复杂性和动态范围非常大。这对常规的靶向和IDA方法提出了挑战，从而需要非常高速的MS/MS采集来深入地询问样品，以便既识别又量化广泛的分析物。

作为结果，开发了第三大类串联质谱的DIA方法。这些DIA方法已被用于增大从复杂样品中收集数据的可重复性和全面性。DIA方法也可以被称为非特定破碎方法。在常规的DIA方法中，串联质谱仪的作用在MS/MS扫描当中不基于先前的前体离子扫描或产物离子扫描中获得的数据而变化。而是，选择的是前体离子质量范围。然后跨前体离子质量范围步进前体离子质量选择窗口。前体离子质量选择窗口中的所有前体离子都被破碎，且前体离子质量选择窗口中的所有前体离子的所有产物离子都被质量分析。

用于扫描质量范围的前体离子质量选择窗口可以非常窄，使得窗口内有多种前体的可能性是小的。例如，这种类型的DIA方法被称为MS/MS

作为结果，跨整个前体质量范围步进较大的前体离子质量选择窗口或具有较大宽度的选择窗口。这种类型的DIA方法被称为例如SWATH采集。在SWATH采集中，在每个循环中跨前体质量范围所步进的前体离子质量选择窗口可能具有5-25amu或甚至更大的宽度。像MS/MS

发明内容

公开了一种用于计算使用高通量进样耦合质谱所产生的描记(trace)的样品峰的面积的系统、方法和计算机程序产品。该系统包括进样系统、质谱仪和处理器。

进样系统在喷射时间喷射一系列样品中的每个样品。产生对应于该一系列样品的一系列喷射时间。进样系统还将该一系列样品中的每个喷射的样品电离，从而产生离子束。

质谱仪接收离子束并随时间对离子束进行质量分析。针对该一系列样品的一个或多个质荷比(m/z)值产生强度关于时间值的描记。

处理器接收该描记和该一系列喷射时间。处理器使用从喷射到质量分析的已知延迟时间来计算与该一系列喷射时间对应的一系列预期峰时间。处理器使用该一系列预期峰时间来识别该描记的至少一个孤立峰。处理器通过将至少两个不同的分布函数的混合拟合到该至少一个孤立峰来计算峰轮廓。最后，对于该一系列预期峰时间中的至少一个时间，处理器通过将峰轮廓拟合到该一个时间处的该描记并计算拟合的峰轮廓的面积来计算在该一个时间处的峰的面积。

本文阐述了申请人的教导的这些和其他特征。

附图说明

本领域技术人员将理解的是，下面描述的附图仅用于说明目的。附图不旨在以任何方式限制本教导的范围。

图1A是组合了声学液滴喷射(ADE)与开放端口接口(OPI)采样接口的示例性系统，如'667申请中所述。

图1B是用于电离在采样OPI的开口端内接收的分析物和对分析物进行质量分析的示例性系统，如'667申请中所述。

图2是示出计算机系统的框图，本教导的实施例可以在该计算机系统上实现。

图3是示出如何将常规色谱峰积分算法的三个高斯分布函数的混合拟合到声学喷射质谱描记的峰的示例性绘图。

图4是示出使用与图3中使用的相同的常规色谱峰积分算法来针对第二卷积峰计算的面积的示例性绘图。

图5是示出如何将常规色谱峰积分算法的六个高斯分布函数的混合拟合到声学喷射质谱(AEMS)描记的峰的示例性绘图。

图6是示出使用与图5中使用的相同的常规色谱峰积分算法来针对第二卷积峰计算的面积的示例性绘图。

图6是示出了由于缺失峰和低强度峰而导致检测的峰与喷射时间不对齐的示例性绘图。

图7是示出根据各种实施例的如何通过使用喷射时间数据和使用至少两个不同的分布函数来改进AEMS峰面积计算的示例性绘图。

图8是根据各种实施例的用于计算使用高通量进样耦合质谱所产生的描记的样品峰的面积的系统的示意图。

图9是示出根据各种实施例的用于计算使用高通量进样耦合质谱所产生的描记的样品峰的面积的方法的流程图。

图10是根据各种实施例的包括一个或多个不同软件模块的系统的示意图，该系统执行用于计算使用高通量进样耦合质谱所产生的描记的样品峰的面积的方法。

在详细描述本教导的一个或多个实施例之前，本领域技术人员将理解的是，本教导不限于它们在以下详细描述中阐述或在附图中图示的构造的细节、部件的布置和步骤的布置中的应用。此外，要理解的是，本文使用的措辞和术语是出于描述的目的，而不应被视为限制性的。

具体实施方式

图2是图示计算机系统200的框图，本教导的实施例可以在其上实施。计算机系统200包括用于传递信息的总线202或其他通信机制，以及与总线202耦合的用于处理信息的处理器204。计算机系统200还包括存储器206，该存储器206可以是随机存取存储器(RAM)或其他动态存储设备，耦合到总线202用于存储要由处理器204执行的指令。存储器206也可以用于存储临时变量或在执行要由处理器204执行的指令期间的其他中间信息。计算机系统200还包括耦合到总线202的只读存储器(ROM)208或其他静态存储设备，用于存储用于处理器204的指令和静态信息。提供了诸如磁盘或光盘之类的存储设备210并耦合到总线202用于存储信息和指令。

计算机系统200可以经由总线202耦合到诸如阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD)之类的显示器212，用于向计算机用户显示信息。包括字母数字键和其他键的输入设备214耦合到总线202，用于将信息和命令选择传递到处理器204。另一种类型的用户输入设备是诸如鼠标、轨迹球或光标方向键之类的光标控制器216，用于将方向信息和命令选择传递给处理器204和用于控制显示器212上的光标移动。这种输入设备通常具有两个轴上的两个自由度，即第一轴(即x)和第二轴(即y)，其允许设备指定平面中的位置。

计算机系统200可以执行本教导。与本教导的某些实施方式一致，通过计算机系统200响应于处理器204执行包含在存储器206中的一个或多个指令的一个或多个序列来提供结果。这种指令可以从诸如存储设备210之类的另一计算机可读介质读入存储器206中。存储器206中包含的指令序列的执行引起处理器204执行本文描述的过程。或者，可以使用硬连线电路系统代替软件指令或与软件指令组合来实施本教导。因此，本教导的实现不限于硬件电路系统和软件的任何特定组合。

在各种实施例中，计算机系统200可以跨网络连接到像计算机系统200的一个或多个其他计算机系统，以形成联网系统。网络可以包括专用网络或诸如互联网之类的公共网络。在联网系统中，一个或多个计算机系统可以存储数据并向其他计算机系统提供数据。在云计算场景中，存储数据和提供数据的一个或多个计算机系统可以被称为服务器或云。例如，一个或多个计算机系统可以包括一个或多个网络服务器。例如，向服务器或云发送数据和从服务器或云接收数据的其他计算机系统可以被称为客户端或云设备。

如本文使用的术语“计算机可读介质”指的是参与向处理器204提供指令以供执行的任何介质。这种介质可以采取许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘，诸如存储设备210。易失性介质包括动态存储器，诸如存储器206。传输介质包括同轴线缆、铜线和光纤，包括构成总线202的线。

计算机可读介质或计算机程序产品的常见形式包括例如软磁盘、软盘、硬盘、磁带或任何其他磁性介质，CD-ROM、数字视频盘(DVD)、蓝光盘、任何其他光学介质，拇指驱动器、存储卡、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其他存储芯片或盒式磁带，或计算机可以从中读取的任何其他有形介质。

各种形式的计算机可读介质可以涉及将一个或多个指令的一个或多个序列传送到处理器204以供执行。例如，指令最初可能被携带在远程计算机的磁盘上。远程计算机可以将指令加载到其动态存储器中，并使用调制解调器通过电话线发送指令。计算机系统200本地的调制解调器可以接收电话线上的数据并使用红外发射器以将数据转换成红外信号。耦合到总线202的红外检测器可以接收红外信号中携带的数据并将数据放置在总线202上。总线202将数据携带到存储器206，处理器204从该存储器206中取回并执行指令。由存储器206接收的指令可以可选地在由处理器204执行之前或之后被存储在存储设备210上。

根据各种实施例，被配置为由处理器执行以执行方法的指令被存储在计算机可读介质上。计算机可读介质可以是存储数字信息的设备。例如，计算机可读介质包括本领域已知的用于存储软件的光盘只读存储器(CD-ROM)。计算机可读介质由适合于执行被配置为要执行的指令的处理器访问。

为了说明和描述的目的，已呈现了本教导的各种实施方式的以下描述。其不是穷举的并且不将本教导限制为所公开的精确形式。根据以上教导，修改和变化是可能的，或者可以从本教导的实践中获得。此外，所描述的实现包括软件，但是本教导可以实现为硬件和软件的组合或单独的硬件。本教导既可以用面向对象的编程系统也可以用非面向对象的编程系统来实现。

高通量样品分析对于药物发现过程是关键的。基于质谱(MS)的方法可以实现对范围广泛的分析物的具有优越的灵敏度、选择性和特异性的无标签、通用质量检测。最近，许多用于基于MS的分析的进样系统已被改进以提供更高的通量。

对于这些技术中的一些技术，诸如声学喷射质谱(AEMS)，样品被非常快地递送到质谱仪(每秒多个样品)。然而，通量的限制因素是当来自相邻信号的信号部分地重叠时，数据处理算法准确地对峰的面积进行积分的能力。

当较低强度的峰紧跟在信号强度高得多的峰之后时，对AEMS峰的峰面积进行计算或积分尤其具有挑战性。本质上，较低强度的峰变为较高强度的峰的一部分或与较高强度的峰卷积。

常规地，许多算法可以用于对干扰色谱峰进行积分。不幸地，AEMS峰不具有与色谱峰相同的形状。因此，用于对卷积色谱峰进行积分的算法不能用于对AEMS峰进行积分。

图3是示出了如何将常规色谱峰积分算法的三个高斯分布函数的混合拟合到AEMS描记的峰的示例性绘图300。绘图300示出常规色谱峰积分算法难以对卷积AEMS峰和非卷积AEMS峰两者进行建模。

例如，第一AEMS峰310是卷积峰。第二峰在峰310的后沿312中与峰310卷积。常规的色谱峰积分算法可以检测到卷积峰，有时被称为肩峰。

为了重新创建第二峰，峰积分算法创建峰轮廓或峰轮廓模型。通过将三个高斯分布函数的混合拟合到AEMS描记的孤立峰(未示出)来创建这个峰轮廓。通常，使用最强的孤立峰。一旦创建了峰轮廓，就可以使用它来重新创建第二峰。

在绘图300中，将峰轮廓拟合到AEMS描记以创建模型化的第二峰320。峰310的后沿312和第二峰320的比较示出了模型化的第二峰320与峰310的后沿312拟合得不是特别好。此外，第二峰320缺乏AEMS峰的不对称性，其特点在于前沿比后沿有更大的梯度。换言之，第二峰320是对称峰。

AEMS峰330还突出了常规色谱峰积分算法在非卷积AEMS峰的情况下存在的困难。积分算法创建峰340以对实际峰330进行建模。然而，模型化的峰340的前沿341不能匹配实际峰330的较快上升的前沿331。此外，模型化的峰340的后沿342不能匹配实际峰330的较长的后沿332。

图4是示出了使用与图3中使用的相同的常规色谱峰积分算法来针对第二卷积峰计算的面积的示例性绘图400。绘图400示出了针对第二卷积峰计算的面积410。使用三个高斯分布函数的混合来计算面积410。针对第二卷积峰找到的保留时间为1.131分钟。

通常，可以将任何峰形状建模为高斯分布的混合。然而，问题是随着使用数量增加的高斯分布，需要数量增加的参数。每个高斯分布具有一组参数。那么使用多个高斯分布需要指定多组参数。然而，不幸地，AEMS描记仅提供了跨每个峰的有限数量的点。例如，如果跨一个峰只有20个可用点，则可能无法使用需要多于九个参数的分布函数的混合。

图5是示出了如何将常规色谱峰积分算法的六个高斯分布函数的混合拟合到AEMS描记的峰的示例性绘图500。绘图500示出增加高斯分布函数的数量改进了卷积峰的建模。然而，绘图500示出卷积AEMS峰和非卷积AEMS峰两者的峰形状仍然是不正确的。

同样，第一AEMS峰510是卷积峰。第二峰在峰510的后沿512中与峰510卷积。常规的色谱峰积分算法可以检测卷积峰。

为了重新创建第二峰，峰积分算法创建峰轮廓或峰轮廓模型。通过将六个高斯分布函数的混合拟合到AEMS描记的孤立峰(未示出)来创建这个峰轮廓。

在绘图500中，将峰轮廓拟合到AEMS描记以创建模型化的第二峰520。峰510的后沿512和第二峰520的比较示出，模型化的第二峰520与峰510的后沿512拟合得相当好。

然而，模型化的第二峰520的形状仍然是不正确的。该形状缺乏AEMS峰的不对称性，其特点在于前沿比后沿有更大的梯度。换言之，第二峰520仍然是对称峰。

AEMS峰530还突出了常规色谱峰积分算法在非卷积AEMS峰的情况下存在的困难。积分算法创建峰540以对实际峰530进行建模。通过拟合六个高斯分布函数的混合，模型化的峰540的后沿542现在匹配实际峰530的较长后沿532。然而，模型化的峰540的前沿541仍然不能匹配实际峰530的更急剧上升的前沿531。

图6是示出了使用与图5中使用的相同的常规色谱峰积分算法来针对第二卷积峰计算的面积的示例性绘图600。绘图600示出了针对第二卷积峰计算的面积610。使用六个高斯分布函数的混合来计算面积610。针对第二卷积峰找到的保留时间现在为1.134分钟。与图4相比，图6示出通过使用六个高斯分布函数的混合改进了面积计算。换言之，与图4中的卷积峰的面积相比，卷积峰的面积610与图6中其他峰的面积更相似。

然而，图3-图6示出通常用于对卷积色谱峰进行积分的算法不能用于对AEMS峰进行积分。作为结果，需要额外的系统和方法来对AEMS峰的面积进行计算或积分。

在各种实施例中，通过使用由(ADE)设备提供的喷射时间数据来改进AEMS峰面积计算或积分。使用从样品的喷射到其质量分析的已知延迟时间来计算与ADE喷射时间对应的预期AEMS峰时间。然后，AEMS峰积分算法使用这些预期AEMS峰时间来将峰轮廓拟合到AEMS描记。

没有常规的色谱峰积分算法使用过样品喷射时间，因为通过色谱柱的延迟时间依赖于正被分析的特定样品。换言之，通过色谱柱的样品的洗脱可以大不相同。

此外，在各种实施例中，通过使用至少两个不同的分布函数来改进AEMS峰面积计算或积分。如应该理解的，两个不同的分布函数可以包括使用两个相同类型的函数，诸如高斯函数，但包含不同的参数。如上所述，使用相同类型的分布函数的多个分布可能需要更多的参数以调整。然而，使用不同类型的至少两个不同的分布函数可以使用更少的参数来提供峰形不对称性。

通常，AEMS峰具有稳定的形状。AEMS峰相对于已知的喷射或注射时间具有一致的延迟且具有小的峰宽度变化。AEMS峰的面积的变异系数(CV)为3-8％。

在各种实施例中，首先使用峰轮廓对AEMS峰进行建模。AEMS峰轮廓具有能够处理强上升和长拖尾信号的分析曲线或形状。峰轮廓能够在数值优化中处理一阶导数奇异点。通过包含至少一个附加的分布函数来根据偏离于高斯分布的优化混合模型创建峰轮廓。

然后使用ADE喷射时间作为输入来将峰轮廓拟合到AEMS描记以约束优化。ADE喷射时间也可以用于创建峰轮廓。它们可以用于识别孤立AEMS峰，从该孤立AEMS峰中创建峰轮廓。

图7是示出了根据各种实施例的如何通过使用喷射时间数据和使用至少两个不同的分布函数来改进AEMS峰面积计算的示例性绘图700。在绘图700中，第一AEMS峰710是卷积峰。第二峰在峰710的后沿712中与峰710卷积。

为了重新创建第二峰，AEMS峰积分算法创建峰轮廓或峰轮廓模型。通过将高斯分布函数和威布尔分布函数的混合拟合到AEMS描记的孤立峰(未示出)来创建这个峰轮廓。

在绘图700中，将峰轮廓拟合到AEMS描记以创建模型化的第二峰720。这个拟合现在使用产生第二峰的样品的已知喷射时间。换言之，根据产生第二峰的样品的已知喷射，计算出第二峰的预期时间。然后使用第二峰的预期时间将峰轮廓拟合到AEMS描记。模型化的第二峰720现在很好地拟合到峰710的后沿712。

在相关实施例中，还可能使用约束时间参数优化来调整各个峰时间。在这样的实施例中，可以执行峰位置的优化，因为其位置在一定的精度上是已知的，该精度是因为精确的洗脱时间关于注射时间(具体已知的参数)的变化存在一些随机性。

图不是通过约束优化创建的，但它通常可以是。

对我来说，这并不是说我们只拟合强度(拉伸我们放置在预定时间位置处的峰轮廓)。

而是，重要的是我们拟合轮廓，从而意味着我们拟合所有轮廓参数，从而意味着强度和位置，但我们在该拟合操作中使用预定时间。

此外，由于使用高斯分布函数和威布尔分布函数，第二峰720现在具有正确的AEMS峰形状。具体地，第二峰720现在包括相比后沿而言的前沿的更大梯度。第二峰720现在是不对称峰。

实际AEMS峰710的模型化峰730也被改进。模型化峰730的前沿仍然包括与实际峰710前沿的仅轻微偏离。此外，可以通过调整模型化峰730的参数来补偿这种偏离。

图7中所示的峰面积计算或积分不限于由AEMS产生的峰。这种峰积分可以对由耦合到质谱仪的任何进样系统产生的样品峰执行，该质谱仪产生不对称样品质量峰，记录由进样系统执行的喷射的样品喷射时间，并具有从喷射到质量分析的一致的延迟时间。

图8是根据各种实施例的用于计算使用高通量进样耦合质谱所产生的描记的样品峰的面积的系统的示意图800。图8的系统包括进样系统801、质谱仪802和处理器803。

进样系统801在喷射时间喷射一系列样品811中的每个样品。产生对应于一系列样品811的一系列喷射时间812。进样系统801还电离一系列样品811中的每个喷射的样品，从而产生离子束831。

质谱仪802接收离子束831并随时间对离子束831进行质量分析。针对一系列样品811的一个或多个m/z值产生强度关于时间值的描记841。

处理器803接收描记841和一系列喷射时间812。处理器803使用从喷射到质量分析的已知延迟时间来计算与一系列喷射时间812对应的一系列预期峰时间。处理器803使用一系列预期峰时间来识别描记841的至少一个孤立峰842。处理器803通过将至少两个不同的分布函数的混合拟合到至少一个孤立峰842来计算峰轮廓843。最后，对于一系列预期峰时间中的至少一个时间，处理器803通过将峰轮廓843拟合到该一个时间处的描记841并计算拟合的峰轮廓844的面积来计算在该一个时间处的峰的面积。

图8示出了描记841的仅一个峰的面积的计算。在各种实施例中，针对描记841的两个或更多个峰或所有峰来计算面积。

在各种实施例中，处理器803通过使用一系列预期峰时间来确定是否存在峰之间的重叠，来使用一系列预期峰时间识别描记841的至少一个孤立峰842。具体地，处理器803识别与相邻峰具有最小重叠的一个或多个峰。例如，这是通过使用一系列预期峰时间计算峰之间的中点处的强度来完成的。然后选择在与相邻峰的每个中点处具有小于阈值强度值的强度的每个峰。最后，一个或多个峰中的具有最小重叠且具有最高强度的峰被选择为至少一个孤立峰842。

在各种实施例中，预期峰时间是针对峰顶点的。具体地，一系列预期峰时间中的每个时间包括预期峰的顶点所在处的时间。

在各种实施例中，至少两个不同的分布函数的混合用于对不对称峰进行建模。具体地，至少两个不同的分布函数的混合产生了不对称峰，该不对称峰具有比后沿梯度更大的前沿梯度。

在各种实施例中，至少两个不同的分布函数包括高斯分布函数。在各种实施例中，至少两个不同的分布函数包括威布尔分布函数。

在各种实施例中，进样系统801包括表面分析系统。在各种实施例中，表面分析系统可以是但不限于基质辅助激光解吸/电离(MALDI)设备或激光二极管热解吸(LDTD)设备。

在各种实施例中，进样系统801包括流注射设备和离子源设备。例如，流注射设备可以是定时阀设备，其在一系列喷射时间812中的每个喷射时间处通过阀将样品注入流束中，并且离子源设备电离流束的样品，从而产生离子束831。

在各种实施例中，流注射设备可以是液滴分配器，其在一系列喷射时间中的每个喷射时间处将一系列样品811作为液滴喷射到流束中，并且离子源设备电离流束的样品，从而产生离子束831。

在各种实施例中，以及如图8中所示，液滴分配器包括ADE设备810，该ADE设备810将一系列样品811作为液滴喷射到OPI 820的管822的入口821中。OPI 820OPI将一系列样品811的液滴与管822中的溶剂混合以形成一系列分析物-溶剂稀释液。OPI 820将该系列稀释液输送到OPI 820的管822的出口823。离子源设备830接收该系列稀释液并在它们被接收时电离该系列稀释液的样品，从而产生随着稀释液被递送而变化的离子束831。离子源设备830可以是例如电喷雾离子源(ESI)设备。离子源设备830在图8中被示为质谱仪802的一部分，但也可以是单独的设备。

质谱仪802可以执行MS或MS/MS。质谱仪802可以是任何类型的质谱仪。质谱仪802被示为包括飞行时间(TOF)质量分析器，但质谱仪802可以包括任何类型的质量分析器，包括三重四极杆质量分析器。

在各种实施例中，处理器803用于向进样系统801和质谱仪802发送指令、控制信号和数据以及从进样系统801和质谱仪802接收指令、控制信号和数据。处理器803通过例如控制一个或多个电压、电流或压力源(未示出)来控制或提供指令。处理器803可以是如图12中所示的单独的设备，或者可以是进样系统801或质谱仪802的处理器或控制器。处理器803可以是但不限于控制器、计算机、微处理器、图2的计算机系统、或能够发送和接收控制信号和数据以及分析数据的任何设备。

注意，在这整个书面描述中关于进样系统使用术语“喷射(eject，ejection)”、“喷射时间”等。本领域普通技术人员可以理解的是，也可以使用其他术语来描述来自进样系统的样品的移动，诸如但不限于像“注入”、“注射”和“注射时间”的术语。”

图9是示出根据各种实施例的用于计算使用高通量进样耦合质谱所产生的描记的样品峰的面积的方法900的流程图。

在方法900的步骤910中，使用处理器接收由质谱仪产生的针对一系列样品的一个或多个m/z值的强度关于时间值的描记。而且，使用处理器接收由进样系统产生的对应于一系列样品的一系列喷射时间。

在步骤920中，使用处理器使用从喷射到质量分析的已知延迟时间来计算与该系列喷射时间对应的一系列预期峰时间。

在步骤930中，使用处理器使用该系列预期峰时间来识别描记的至少一个孤立峰。

在步骤940中，使用处理器通过将至少两个不同的分布函数的混合拟合到该至少一个孤立峰来计算峰轮廓。

在步骤950中，对于该系列预期峰时间中的至少一个时间，使用处理器通过将该峰轮廓拟合到该一个时间处的描记并计算拟合的峰轮廓的面积来计算在该一个时间处的峰的面积。

在各种实施例中，计算机程序产品包括有形的计算机可读存储介质，其内容包括具有指令的程序，该指令在处理器上被执行以便执行用于计算使用高通量进样耦合质谱所产生的描记的样品峰的面积的方法。这个方法由包括一个或多个不同软件模块的系统执行。

图10是根据各种实施例的包括一个或多个不同软件模块的系统1000的示意图，该系统1000执行用于计算使用高通量进样耦合质谱所产生的描记的样品峰的面积的方法。系统1000包括分析模块1010。

分析模块1010接收由质谱仪产生的针对一系列样品的一个或多个m/z值的强度关于时间值的描记。分析模块1010还接收由进样系统产生的对应于一系列样品的一系列喷射时间。

分析模块1010使用从喷射到质量分析的已知延迟时间来计算对应于一系列喷射时间的一系列预期峰时间。分析模块1010使用一系列预期峰时间来识别描记的至少一个孤立峰。

分析模块1010通过将至少两个不同的分布函数的混合拟合到至少一个孤立峰来计算峰轮廓。最后，对于一系列预期峰时间中的至少一个时间，分析模块1010通过将峰轮廓拟合到该一个时间处的描记并计算拟合的峰轮廓的面积来计算在该一个时间处的峰的面积。

进一步地，在描述各种实施例时，说明书可能已将方法和/或过程呈现为具体的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述的具体步骤顺序的程度上，该方法或过程不应限于所描述的具体步骤顺序。如本领域普通技术人员将理解的，其他步骤序列可以是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的具体顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，涉及该方法和/或过程的权利要求不应限于按所写顺序执行其步骤，并且本领域技术人员可以容易地理解，顺序可以被改变并且仍然保持在各种实施例的精神和范围内。