计算质谱分析的定量下限的方法与流程

本发明整体涉及质谱仪，并且具体地涉及在能够对分析物进行可靠定量的同时确定可进行质量分析的该分析物的最小浓度的方法和质谱仪。

背景技术：

1、在质谱分析中，通过进行电离来对样品中的分析物进行质量分析，并且然后在质量分析仪中检测所得的前体离子或从其衍生的碎片或产物离子。对于分析分析物的任何给定分析方法，只有在对样品中的超过阈值量的分析物进行质量分析的情况下才能对该分析物的量进行可靠定量。这意味着，对于对给定体积的样品进行质量分析，只有在样品中的分析物以处于或高于被称为定量下限（lloq）的一定水平的浓度存在的情况下才能对该分析物的量进行可靠定量。分析物的作为lloq的浓度是该分析物的满足以下准则的浓度：(i)提供在对分析物进行质量分析时检测到的离子信号的预选信噪比（s/n）值；(ii)提供离子信号的预选相对标准偏差（rsd%）值。常规地，确定分析物的满足rsd%要求的最小浓度是困难且耗时的。

技术实现思路

1、根据第一方面，本发明提供了一种确定要在质谱仪中进行质量分析的第一分析物的最低浓度的方法，该方法包括：(i)使用质谱仪根据第一质量分析方法来对已知浓度的所述第一分析物进行质量分析，以便获得具有峰的离子信号；(ii)确定在第一质量分析方法期间由质谱仪检测到形成所述峰的离子数n峰；(iii)确定为了使离子峰具有预选相对标准偏差而需要在峰中检测到的离子数nreq；以及(iv)基于以下各项的值来确定在实现预选相对标准偏差crsd的同时能够根据第一质量分析方法来进行质量分析的第一分析物的最小浓度：所述已知浓度、n峰和nreq。

2、如本文其他地方所描述，只有在对要进行质量分析的样品中的超过阈值量的分析物进行质量分析的情况下才能对该分析物的量进行可靠定量。所述最小浓度是第一分析物的在进行质量分析的样品的体积与在确定所述已知浓度时进行了质量分析的体积相同时为了实现预选相对标准偏差而在样品中需要的浓度。

3、如果要进行质量分析的实际样品的体积高于在确定所述已知浓度时进行了质量分析的体积，则在仍然向质量分析仪提供阈值量的分析物的同时要进行质量分析的实际样品中的分析物的浓度可低于所述最小浓度，以便对样品中的分析物的量进行可靠定量。相反地，如果要进行质量分析的实际样品的体积低于在确定所述已知浓度时进行了质量分析的体积，则为了向质量分析仪提供阈值量的分析物而可能需要要进行质量分析的实际样品中的分析物的浓度高于所述最小浓度，以便对样品中的分析物的量进行可靠定量。

4、在其中要进行质量分析的实际样品的体积与在确定所述已知浓度时进行了质量分析的体积不同的实例中，就可通过以下来确定要进行质量分析的实际样品中的分析物的最小浓度以便对分析物进行可靠定量：将所述已知浓度乘以在确定所述已知浓度时进行了质量分析的体积，并且然后将该积除以进行质量分析的实际样品的体积。

5、步骤(ii)可包括使用关系来计算离子数n峰；其中a是峰的面积；p是在峰期间执行第一质量分析方法的实例数；t是在执行第一质量分析方法的每个实例期间根据第一质量分析方法来分析第一分析物的持续时间；并且w是峰在其底部处的宽度。

6、步骤(ii)可包括根据以下来计算离子数n峰；其中g(m)是将n峰与相关的质量相关函数，并且其中g(m)的值取决于在第一质量分析方法期间在离子检测器处检测到的离子物质的质量或质荷比。

7、步骤(iii)可包括根据来计算离子数nreq；其中a(m)是质量相关函数，并且a(m)的值取决于在第一质量分析方法期间在离子检测器处检测到的离子物质的质量或质荷比，并且其中rsdc是所述预选相对标准偏差的值。

8、对于给定质量或质荷比，a(m)的值与给定检测器针对该质量或质荷比的离子的脉冲高度分布的相对标准偏差rsdphd相关，其关系为：。

9、第一分析物的所述已知浓度是cinj，并且步骤(iv)包括从以下确定所述最小浓度crsd：。

10、该方法可包括确定峰的信噪比；当根据第一质量分析方法来分析第一分析物时选择离子峰的最小可接受信噪比值；以及通过以下来估计在实现最小可接受信噪比cs/n的同时能够根据第一质量分析方法来进行质量分析的第一分析物的最小浓度：将所述第第一分析物的所述已知浓度乘以所述最小可接受信噪比值，并且然后将此除以确定的信噪比。

11、质谱仪可自动地确定crsd和cs/n中的较高者是要根据所述第一质量分析方法来进行质量分析的第一分析物的最小浓度。

12、质谱仪可在电子显示器上自动地显示所述确定的最小浓度。

13、该方法可包括使用质谱仪或该质谱仪根据所述第一质量分析方法来对包含所述第一分析物的样品进行质量分析，其中：(i)所述样品含有与所述已知浓度相比的较低浓度的第一分析物；或者(ii)进行质量分析的所述样品的体积乘以该样品中的第一分析物的浓度小于所述已知浓度乘以在确定所述已知浓度时进行了质量分析的体积。

14、只有在已知样品含有浓度高于上文所描述的方法中确定的最小浓度的第一分析物的情况下（或者在进行质量分析的所述样品的体积乘以该样品中的第一分析物的浓度大于所述最小浓度乘以在确定所述已知浓度时进行了质量分析的体积的情况下）才能以这种方式对该样品进行质量分析。

15、质谱仪可基于crsd和/或cs/n的确定的值来自动地调整其操作条件中的一个或多个操作条件，并且使用一个或多个调整的操作条件来执行对所述样品进行质量分析的步骤；或者质谱仪可基于crsd和/或cs/n的确定的值来自动地显示用于调整其操作条件中的一个或多个操作条件的信息或选项。

16、质谱仪可基于crsd的确定的值、cs/n的确定的值或crsd和cs/n的确定的较高值来自动地调整一个或多个操作条件。例如，质谱仪可将这些确定的值中的任一个确定的值与目标值进行比较，并且质谱仪可基于该比较来自动地调整所述一个或多个操作条件。

17、自动地调整质谱仪的一个或多个操作条件的步骤可包括：a)在对所述样品进行质量分析的所述步骤期间调整根据所述第一质量分析方法来对分析物进行质量分析的时间的持续时间；以及/或者b)在对所述样品进行质量分析的所述步骤期间调整被施加到将离子传输通过质谱仪的一个或多个离子光学元件的电压或一个或多个离子光学元件的其他操作条件。

18、例如，在对所述样品进行质量分析的所述步骤期间根据所述第一质量分析方法来对第一分析物进行质量分析的时间的持续时间可增加。

19、该方法可包括：选择期望根据第一质量分析方法来进行质量分析的第一分析物的目标浓度；确定浓度crsd以及任选地还有cs/n；以及a)如果crsd以及任选地还有cs/n低于所述目标浓度，则确定能够根据第一质量分析方法来分析第一分析物；以及/或者b)如果crsd和/或cs/n高于目标浓度，则确定无法根据第一质量分析方法来可靠地分析第一分析物。

20、质谱仪可具有处理器，该处理器被配置为自动地进行该确定。质谱仪可被配置为在电子显示器上输出该确定的结果。

21、该方法假定要进行质量分析的样品的体积与在确定浓度crsd和/或cs/n时进行了分析的体积相同。如关于权利要求1所描述，如果体积不同，则上文所描述的浓度可由表示第一分析物的量的值代替，该值是通过将上文所描述的浓度中的每个浓度乘以在确定该浓度时使用的样品的相应体积来得到的。

22、该方法可包括使用色谱装置来分离包含不同分析物的样品，使得不同分析物在不同相应色谱峰期间从色谱装置洗脱；其中步骤(i)在所述第一分析物的色谱峰期间执行，以便获得具有峰的所述离子信号。

23、色谱装置可以是液相色谱分离器或另一种类型的分离器（诸如气相色谱分离器）。

24、尽管已经描述其中确定根据第一质量分析方法来进行质量分析的分析物的最小浓度的方法，但还可期望在根据不同第二质量分析方法来对第一分析物进行质量分析时确定要进行质量分析的第一分析物的最小浓度。

25、因此，可执行对应于上文所描述的方法的方法，不同之处在于通过第二不同质量分析方法来对第一分析物进行质量分析。第一质量分析方法和第二质量分析方法可在相同色谱峰期间或替代地在单独的实验中对第一分析物执行。

26、例如，该方法可包括：(i)在第一分析物的所述色谱峰期间根据第二不同质量分析方法来对所述第一分析物的所述已知浓度进行质量分析，以便获得具有峰的离子信号；(ii)确定在第二质量分析方法期间由质谱仪检测到形成所述峰的离子数n峰；(iii)确定为了使离子峰具有预选相对标准偏差而需要在峰中检测到的离子数nreq；以及(iv)基于以下各项的值来确定在仍然实现预选相对标准偏差crsd的同时能够根据第二质量分析方法来进行质量分析的第一分析物的最小浓度：所述已知浓度、n峰和nreq。

27、分析物可以是在所述第一质量分析方法和/或所述第二质量分析方法中通过串联质谱分析来进行质量分析的。

28、例如，第一分析物可以是通过串联质谱分析来进行质量分析的，其中质谱仪在第一质量分析方法中监测第一多反应监测（mrm）跃迁并且在第二质量分析方法中监测第二mrm跃迁。

29、换句话说，在第一质量分析方法中，质谱仪可控制第一滤质器以便仅传输单个前体离子物质，控制碎片化或反应装置以使该离子物质碎片化或反应以便形成碎片或产物离子物质，以及控制第二滤质器以将碎片或产物离子物质中的单个碎片或产物离子物质传输到离子检测器。在第二质量分析方法中，质谱仪可控制第一滤质器以便仅传输单个前体离子物质（其可与在第一质量分析方法中传输的单个前体离子物质相同或不同），控制碎片化或反应装置以使该离子物质碎片化或反应以便形成碎片或产物离子物质，以及控制第二滤质器以将碎片或产物离子物质中的单个碎片或产物离子物质传输到离子检测器，其中由第二滤质器传输的碎片或产物离子物质在第二质量分析中与在第一质量分析中不同。

30、质谱仪可在第一分析物的色谱峰期间在第一质量分析方法与第二质量分析方法之间重复地切换。

31、尽管已经描述其中确定根据第一（以及任选地还有第二）质量分析方法来进行质量分析的分析物的最小浓度的方法，但可能期望确定多种不同分析物中的每种分析物的要进行质量分析的此类最小浓度。这可以对应于上文所描述的方式的方式完成。

32、因此，该方法可确定要进行质量分析的第二不同分析物的最小浓度，包括：(i)使用质谱仪根据另外的质量分析方法来对已知浓度的所述第二分析物进行质量分析，以便获得具有峰的离子信号；(ii)确定在另外的质量分析方法期间由质谱仪检测到形成所述峰的离子数n峰；(iii)确定为了使离子峰具有预选相对标准偏差而需要在峰中检测到的离子数nreq；以及(iv)基于以下各项的值来确定在仍然实现预选相对标准偏差crsd的同时能够根据另外的质量分析方法来进行质量分析的第二分析物的最小浓度：所述已知浓度、n峰和nreq。

33、可能还期望在根据又另外的不同质量分析方法来对该第二分析物进行质量分析时确定要进行质量分析的该第二分析物的最小浓度。这可以对应于上文关于通过第二质量分析方法来对（第一）分析物进行质量分析所描述的方式的方式完成。

34、将了解，不同分析物可从色谱装置共洗脱，即，它们可具有重叠色谱峰。

35、因此，该方法可包括确定要在质谱仪中进行质量分析的第二不同分析物的最小浓度，其中该方法包括：(i)使用质谱仪根据另外的质量分析方法来对已知浓度的所述第二分析物进行质量分析，以便获得具有峰的离子信号；(ii)确定在另外的质量分析方法期间由质谱仪检测到形成所述峰的离子数n峰；(iii)确定为了使离子峰具有预选相对标准偏差而需要在峰中检测到的离子数nreq；以及(iv)基于以下各项的值来确定在仍然实现预选相对标准偏差crsd的同时能够根据另外的质量分析方法来进行质量分析的第二分析物的最小浓度：所述已知浓度、n峰和nreq。

36、第一分析物和第二分析物可以是通过串联质谱分析来进行质量分析的，其中质谱仪在第一质量分析方法中监测第一多反应监测（mrm）跃迁，并且在另外的质量分析方法中监测不同多反应监测（mrm）跃迁；并且其中质谱仪在第一分析物的色谱峰与第二分析物的色谱峰重叠的时间的至少一部分期间在第一质量分析方法与另外的质量分析方法之间重复地切换。

37、本发明还提供了一种质谱仪，该质谱仪被布置和配置为执行本文所描述的方法。

38、因此，本发明的第一方面提供了一种质谱仪，该质谱仪被配置为执行上文所描述的方法。

39、本发明提供一种质谱仪，该质谱仪被配置为：(i)根据第一质量分析方法来对分析物的浓度进行质量分析，以便获得具有峰的离子信号；(ii)确定在第一质量分析方法期间由质谱仪检测到形成所述峰的离子数n峰；(iii)确定为了使离子峰具有预选相对标准偏差而需要在峰中检测到的离子数nreq；以及(iv)基于以下各项的值来确定在实现该预选相对标准偏差crsd的同时能够根据该第一质量分析方法来进行质量分析的该第一分析物的该最小浓度：所述浓度、n峰和nreq。

40、本发明还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质包括指令，这些指令用于使质谱仪执行上文所描述的方法中的任何方法。

41、从第二方面，本发明提供了一种质谱分析方法，包括：接收指示已经选择第一分析物和第二分析物来在使用色谱分离器来分离分析物的质谱仪中进行质量分析的输入；确定要在第一时间窗口期间监测第一分析物并且要在第二时间窗口期间监测第二分析物；确定第一时间窗口和第二时间窗口在第一时间段内重叠；以及确定在该第一时间段期间需要分析第一分析物和第二分析物中的每一者以便获得第一分析物和第二分析物中的每一者的满足相应预选条件的相应离子峰的时间的最小持续时间。

42、该方法可控制用户接口，诸如电子显示器，以指示操作员调整质谱仪，使得其在第一时间段期间对第一分析物和第二分析物进行分析达它们的确定的最小持续时间。另选地，该方法可自动地控制质谱仪来这样做。

43、该方法可包括：使用色谱分离器来分离第一分析物和第二分析物；以及在所述第一时间段期间对第一分析物和第二分析物中的每一者进行分析达至少其相应最小持续时间，以便获得第一分析物和第二分析物中的每一者的满足其预选条件的相应离子峰。

44、第一分析物和第二分析物无法同时由质谱仪进行质量分析（即，检测）。因此，在所述第一时间段期间，质谱仪可在以下之间重复地切换：当对第一分析物进行质量分析时监测第一多反应监测（mrm）跃迁；以及当对第二分析物进行质量分析时监测第二不同多反应监测（mrm）跃迁。

45、该方法可包括：接收指示已经选择另外的分析物来在质谱仪中进行质量分析的输入；确定要在另外的时间窗口期间监测另外的分析物；确定另外的时间窗口与第一时间窗口和第二时间窗口在第二时间段内重叠；以及确定在该第二时间段期间需要分析第一分析物、第二分析物和另外的分析物中的每一者以便获得第一分析物、第二分析物和另外的分析物中的每一者的满足相应预选条件的相应离子峰的时间的最小持续时间。

46、该方法可控制用户接口，诸如电子显示器，以指示操作员调整质谱仪，使得其在第二时间段期间对第一分析物、第二分析物和另外的分析物进行分析达它们的确定的最小持续时间。另选地，该方法可自动地控制质谱仪来这样做。

47、该方法可包括：使用色谱分离器来分离第一分析物、第二分析物和另外的分析物；以及在所述第二时间段期间对第一分析物、第二分析物和另外的分析物中的每一者进行分析达至少其相应最小持续时间，以便获得第一分析物、第二分析物和另外的分析物中的每一者的满足其预选条件的相应离子峰。

48、根据实施方案，第一分析物、第二分析物和另外的分析物无法同时由质谱仪进行质量分析（即，检测）。

49、在所述第二时间段期间，质谱仪可在以下之间重复地切换：当对第一分析物进行质量分析时监测第一多反应监测（mrm）跃迁；当对第二分析物进行质量分析时监测第二不同多反应监测（mrm）跃迁；以及当对另外的分析物进行质量分析时监测第三不同多反应监测（mrm）跃迁。

50、该方法将确定将另外的分析物添加到分析中将减少在第二时间段期间可用于分析第一分析物和/或第二分析物的时间的持续时间。因此，相对于在将另外的分析物添加到分析之前的对应时间段，该方法将减少在第二时间段期间对第一分析物和/或第二分析物进行分析的持续时间。然而，在第二时间段期间对第一分析物和/或第二分析物进行分析的持续时间被减少到对于相应离子峰仍然足够长至满足其预选条件的时间。

51、该方法可使用一个或多个计算机处理器来执行所描述的确定步骤中的每个确定步骤。该方法可在具有此类处理器的质谱仪上实现。用户可使用电子用户接口来选择第一分析物和第二分析物，作为响应，该电子用户接口提供所述输入。用户还可使用用户接口来选择所述另外的分析物。

52、一个或多个预选条件可以是离子峰的预选信噪比；一个或多个预选条件可以是离子峰的相对标准偏差。

53、本发明还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质包括指令，这些指令当在计算机上执行时使质谱仪实施上文所描述的方法。

54、计算机可以是质谱仪的计算机。

55、本发明的第二方面还提供了一种质谱仪，该质谱仪被布置和配置为执行关于本发明的第二方面所描述的方法。

56、因此，本发明提供一种质谱仪，该质谱仪包括色谱分离器和质量分析仪，其中该质谱仪被配置为：接收指示已经选择第一分析物和第二分析物来在质谱仪中进行质量分析的输入；确定要在第一时间窗口期间监测第一分析物并且要在第二时间窗口期间监测第二分析物；确定第一时间窗口和第二时间窗口在第一时间段内重叠；以及确定在该第一时间段期间需要分析第一分析物和第二分析物中的每一者以便获得第一分析物和第二分析物中的每一者的满足相应预选条件的相应离子峰的时间的最小持续时间。

57、该质谱仪包括一个或多个处理器以及电子电路，它们被配置为执行所描述的确定步骤。

58、从第三方面，本发明提供了一种确定是否在质谱仪中对分析物进行质量分析或是否能够在质谱仪中对分析物进行可靠质量分析的计算机实现的方法，该方法包括：接收指示已经选择第一分析物来在使用色谱分离器来分离分析物的质谱仪中进行质量分析的输入；通过以下来确定是否对另外的分析物进行质量分析或

59、质谱仪是否能够对另外的分析物进行可靠质量分析：i)确定要在第一时间窗口期间监测第一分析物并且要在第二时间窗口期间监测另外的分析物；ii)确定第一时间窗口和第二时间窗口在第一时间段内重叠；iii)如果选择了对第一分析物和另外的分析物两者进行质量分析，则确定在第一时间段期间将会可用于对第一分析物和/或另外的分析物中的每一者进行质量分析的时间的持续时间；iv)基于在所述第一时间段期间将会可用于分别对第一分析物和/或另外的分析物进行质量分析的时间的确定的持续时间来确定需要进行质量分析以便获得具有一个或多个预选条件的相应离子峰的第一分析物和/或另外的分析物的最小量或最小浓度；以及v)基于第一分析物和/或另外的分析物的确定的最小量或最小浓度分别与第一分析物和/或另外的分析物中的每一者的预选目标量或浓度的比较来确定是否对另外的分析物进行质量分析或质谱仪是否能够对另外的分析物进行可靠质量分析。

60、例如，可确定的是，如果对另外的分析物进行了质量分析，则第一分析物的所述最小量或浓度将会增加到高于第一分析物的目标量或浓度（因为可用于分析第一分析物的时间较少）。附加地或另选地，可确定的是，如果对另外的分析物进行了质量分析，则另外的分析物的所述最小量或浓度将会增加到高于另外的分析物的目标量或浓度（因为可用于分析另外的分析物的时间更少）。在这种情况下，确定的是，另外的分析物无法进行可靠质量分析，或者该另外的分析物不应进行质量分析。

61、该方法可使用一个或多个计算机处理器来执行所描述的确定步骤中的每个确定步骤。该方法可在具有此类处理器的质谱仪上实现。用户可使用电子用户接口来选择第一分析物，作为响应，该电子用户接口提供所述输入。用户还可使用用户接口来选择所述另外的分析物。

62、一个或多个预选条件可以是离子峰的预选信噪比；一个或多个预选条件可以是离子峰的相对标准偏差。

63、可根据本文关于本发明的第一方面所描述的方法例如基于对crsd和/或cs/n的计算来确定需要进行质量分析以便获得具有一个或多个预选条件的相应离子峰的第一分析物和/或另外的分析物的最小量或浓度。

64、根据实施方案，第一分析物和另外的分析物无法同时进行质量分析。

65、在步骤iii)中，将会可用于对第一分析物和/或另外的分析物进行质量分析的持续时间可以是基于通过串联质谱分析来对第一分析物和另外的分析物进行质量分析来确定的，其中质谱仪在以下之间重复地切换：在对第一分析物进行质量分析时监测第一多反应监测（mrm）跃迁，以及在对另外的分析物进行质量分析时监测不同多反应监测（mrm）跃迁。

66、应了解，可用于对第一分析物和另外的分析物中的每一者进行质量分析的时间的持续时间将会因选择要进行质量分析的另外的分析物而减少。

67、本发明提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质包括指令，这些指令当在计算机上执行时使质谱仪实施上文所描述的方法。

68、计算机可以是质谱仪的计算机。

69、本发明提供了一种质谱分析的方法，该方法包括：执行上文所描述的方法；以及然后在色谱分离器中分离包含所述第一分析物和所述另外的分析物的样品；以及a)如果在步骤v)中确定对另外的分析物进行质量分析，则质谱分析的该方法在第一时间段期间在对第一分析物进行质量分析与对另外的分析物进行质量分析之间重复地切换；或者b)如果在步骤v)中确定不对另外的分析物进行质量分析，则质谱分析的该方法在第一时间段期间对第一分析物进行质量分析而不对另外的分析物进行质量分析。

70、第一分析物从色谱分离器洗脱的持续时间可与所述另外的分析物从色谱分离器洗脱的持续时间重叠。

71、在步骤a)中，第一分析物和另外的分析物可以是基于通过串联质谱分析来进行质量分析的，其中质谱仪在以下之间重复地切换：在对第一分析物进行质量分析时监测第一多反应监测（mrm）跃迁，以及在对另外的分析物进行质量分析时监测不同多反应监测（mrm）跃迁。

72、尽管已经描述其中已经选择第一分析物来进行质量分析并且确定是否对另外的分析物进行质量分析的方法，但将了解，该方法可选择要进行质量分析的多种分析物，并且然后确定是否对另外的分析物进行质量分析。在此类实施方案中，该方法可确定将在与监测多种选定分析物的时间窗口重叠的时间窗口期间监测另外的分析物。然后可针对多种选定分析物中的每种选定分析物执行上文所描述的方法。

73、本发明的第三方面还提供了一种质谱仪，该质谱仪被布置和配置为执行本文所描述的方法。因此，本发明的第三方面提供了一种质谱仪，该质谱仪被配置为执行上文所描述的方法。

74、该质谱仪包括一个或多个处理器以及电子电路，它们被配置为执行所描述的确定步骤。