KR101936838B1

KR101936838B1 - 질량 분광 분석법을 사용하여 샘플 분석하는 시스템, 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101936838B1
Application number: KR1020147018272A
Authority: KR
Inventors: 젠 헨드릭스
Original assignee: 스미스 디텍션 몬트리올 인코포레이티드
Priority date: 2011-12-05
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2019-01-09
Anticipated expiration: 2032-12-05
Also published as: JP2015500991A; PL2789007T3; EP2789007B1; CN104081493B; KR20140108669A; EP2789007A1; WO2013084069A1; CA2857931C; US9048077B2; CN104081493A; US20140339417A1; CA2857931A1; EP2789007A4; JP6008977B2

Abstract

하나 이상의 분석 물질에 대한 샘플을 검사하는 질량 분광 분석 시스템은 상기 샘플의 조성에 상관되는 출력을 생성하기 위해 상기 이온화된 샘플을 사전 검사하도록 구성되는 사전 질량 분광 분석법 검사 장치, 및 질량 분광 분석계를 포함한다. 샘플 게이트는 상기 질량 분광 분석계로 상기 이온화된 샘플의 적어도 일부의 흐름이 가능하도록 개방되고, 상기 질량 분광 분석계로 상기 이온화된 샘플의 흐름을 방지하도록 폐쇄된다. 처리 시스템이 상기 사전 질량 분광 분석법 검사의 결과를 분석 물질 데이터베이스에 비교하고, 여기에서 상기 사전 질량 분광 분석법 검사의 결과의 상기 데이터베이스 내의 분석 물질에 대한 상관은 예비 포지티브 식별을 포함한다. 상기 처리 시스템이 예비 포지티브 식별이 행해진 것을 판정할 때, 상기 게이트가 시간의 기간 동안 개방하게 한다. 상기 처리 시스템이 예비 포지티브 식별이 행해지지 않은 것을 판정할 때, 상기 게이트가 폐쇄된 채로 유지하게 한다.

Description

질량 분광 분석법을 사용하여 샘플 분석하는 시스템, 장치 및 방법{SYSTEM, DEVICES, AND METHODS FOR SAMPLE ANALYSIS USING MASS SPECTROMETRY}

본 발명은 질량 분광 분석법을 사용하여 샘플 분석하는 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이다.

트레이스(trace) 검출 기술이 극미량의 물질의 존재에 대한 검사를 위해 사용된다. 트레이스 검출 시스템은 일반적으로 폭발물, 마약, 또는 다른 밀수품의 존재를 검출하기 위해 보안 설정에 채용된다. 트레이스 검출 기술은 극미량의 증기 및 관심의 물질에 의해 발산되는 다른 입자 및/또는 그 제조, 증산, 또는 은폐에 사용되는 물질을 사용한다.

질량 분광 분석법 예를 들면, 이온 트랩 질량 분광 분석법은 트레이스 검출 시에 잠재적인 유용성을 갖는 것으로 확인되고 있다. 질량 분광 분석법은 입자의 질량을 판정하기 위해 샘플로부터 대전 입자의 질량 대 전하 비를 측정하며, 그에 따라 샘플의 원소 조성을 판정한다. 질량 분광 분석 동안, 샘플의 구성요소가 이온화되어 대전 입자(이온)가 형성되게 된다. 이온은 전자계에 의해 분석기 내에서 그 질량 대 전하 비에 따라서 분리되고, 이온 신호를 생성하도록 검출된다. 이온 신호는 그 후 분석을 위한 질량 스펙트럼으로 처리될 수도 있다.

질량 분광 분석법, 특히 이온 트랩 질량 분광 분석법 등을 사용하여 하나 이상의 분석 물질의 존재 또는 부재에 대해 샘플을 검사하는 기술이 기재된다. 하나 이상의 실시예에서, 그 기술들은 질량 분광 분석 시스템을 사용하여 구현될 수도 있다. 질량 분광 분석 시스템은 이온화된 샘플을 생성하기 위해 샘플로부터 이온을 생성하고, 상기 샘플의 조성에 상관되는 출력을 생성하기 위해 상기 이온화된 샘플을 사전 검사하도록 구성되는 사전 질량 분광 분석법 검사 장치, 및 상기 이온화된 샘플의 일부를 수용하고, 상기 샘플의 질량 스펙트럼을 생성하도록 구성되는 질량 분광 분석계를 포함한다. 질량 분광 분석 시스템은 샘플 게이트를 더 포함한다. 상기 샘플 게이트는 상기 사전 질량 분광 분석법 장치로부터 상기 질량 분광 분석계로 상기 이온화된 샘플의 적어도 일부의 흐름이 가능하게끔 개방되도록 및 상기 사전 질량 분광 분석법 검사 장치로부터 상기 질량 분광 분석계로 상기 이온화된 샘플의 흐름을 방지하게끔 폐쇄되도록 구성된다. 처리 시스템은 상기 사전 질량 분광 분석법 검사의 결과를 분석 물질 데이터베이스에 비교하며, 여기에서 상기 사전 질량 분광 분석법 검사의 결과의 상기 데이터베이스 내의 분석 물질에 대한 상관은 예비 포지티브 식별을 포함한다. 상기 처리 시스템이 예비 포지티브 식별이 행해진 것을 판정할 때, 상기 처리 시스템은 시간의 기간 동안 상기 샘플 게이트가 개방하게 한다. 그러나, 상기 처리 시스템이 예비 포지티브 식별이 행해지지 않은 것을 판정할 때, 상기 처리 시스템은 상기 게이트가 폐쇄된 채로 유지하게 한다.

하나 이상의 실시예에서, 상기 기술들은 질량 분광 분석법에 의해 하나 이상의 분석 물질에 대한 샘플을 검사하는 방법으로서 구현될 수도 있다. 그 방법에 따라서, 이온이 이온화된 샘플을 생성하기 위해 샘플로부터 생성된다. 상기 이온화된 샘플의 사전 질량 분광 분석법 검사가 그 후 실행된다. 처리 시스템이 상기 사전 질량 분광 분석법 검사의 결과를 메모리에 저장되는 분석 물질 데이터베이스에 비교하고, 여기에서 상기 사전 질량 분광 분석법 검사의 결과의 상기 데이터베이스 내의 분석 물질에 대한 상관은 예비 포지티브 식별을 포함한다. 상기 처리 시스템이 예비 포지티브 식별이 행해진 것을 판정할 때, 샘플 게이트는 상기 이온화된 샘플의 일부가 질량 분광 분석계의 이온 트랩으로 통과할 수 있게 하도록 시간의 기간 동안 개방된다. 상기 처리 시스템이 예비 포지티브 식별이 행해지지 않은 것을 판정할 때, 상기 샘플 게이트는 상기 질량 분광 분석계의 이온 트랩에 상기 이온화된 샘플이 통과하는 것을 방지하게끔 폐쇄된 채로 유지하도록 하게 된다.

이 요약은 상세한 설명에서 이하 더욱 설명되는 개념의 선택을 간략한 형태로 도입하기 위해 제공된다. 이 요약은 청구되는 주제(subject matter)의 핵심 특징 또는 근본적인 특징을 식별하도록 의도되는 것도 아니고, 청구되는 주제의 범위를 판정할 때 도움이 되는 것으로서 의도되는 것도 아니다.

상세한 설명은 첨부하는 도면을 참조하여 설명된다. 도면에서, 참조 번호의 가장 왼쪽의 숫자(들)는 참조 번호가 첫 번째로 나타나는 도면을 식별한다. 상세한 설명 및 도면에서의 상이한 예들에 동일한 참조 번호의 사용은 유사하거나 동일한 아이템을 나타낼 수도 있다.
도 1은 본 개시내용의 구현예에 따르는 샘플 분석 시스템의 도면이다.
도 2는 본 개시내용의 구현예에 따르는, 예를 들면, 도 1에 예시된 샘플 분석 시스템을 사용하여 샘플을 도입하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 3은 본 개시내용의 구현예에 따르는, 예를 들면, 도 1에 예시된 샘플 분석 시스템을 사용하여 샘플을 도입하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 4는 본 개시내용의 구현예에 따르는 샘플 분석 타이밍의 그래픽도이다.

개관

질량 분광 분석법은 특정 질량을 갖는 이온이 선택되고, 분쇄되어, 단편의 질량 스펙트럼이 (예를 들면, MS/MS 기술을 사용하여) 분석될 때 가장 많이 선택된다. 그러나, 모든 수집된 샘플에 대해 전체 MS/MS 기술을 실행하는 것은 엄청나게 시간 소비적이므로, 실세계의 환경에서는 검색 절차(security screening)에 사용하기엔 적합하지 않다. 또한, 질량 분광 분석법에 의한 샘플의 반복적인 분석은 질량 분광 분석계의 이온 트랩의 빠른 오염을 야기한다. 결과적으로, 이온 트랩에 대해 유지 보수가 실행되어야 하는 빈도가 일반적으로 너무 높아진다.

따라서, 질량 분광 분석법 분석 이전에 샘플 사전 분석을 위한 시스템 및 방법이 기술된다. 일 구현예에서, 사전 분리 또는 분석 단계를 실행하는 시스템은 초기 분석을 사전 차단하고 후속하는 MS/MS 분석을 가이드 및/또는 관리하기 위해 이온 이동 분광 분석법(IMS: Ion Mobility Spectroscopy)을 사용할 수도 있다. 사전 분석은, 분석 기구(예컨대, 질량 분광 분석계) 내에서의 이온의 흐름 및 분석이 시간 소비적이고, 너무 많은 이온 흐름이 분석 정확도에 영향을 줄 수도 있기 때문에 효율성을 향상시킨다. 사전 분리 단계에서 얻어진 정보는 추가의 분석을 위해 이온의 흐름을 허용하거나 허용하지 않는 게이팅 메커니즘(gating mechanism)을 제어하는 데 사용된다.

구현예

도 1은 본 개시내용의 구현예에 따르는 질량 분광 분석 시스템(100)을 예시한다. 도시된 바와 같이, 질량 분광 분석 시스템(100)은 이온 소스(102), 사전 MS 검사 장치(pre-MS-screening apparatus)로부터의 샘플의 흐름을 차단하도록 구성되는 샘플 게이트(104, 112), 여기에서 샘플 게이트는 샘플의 일부분이 사전 MS 검사 장치로부터 라이브러리(126) 내의 하나 이상의 분석 물질로의 출력의 상관 시에 통과할 수 있게 하도록 구성되고, 시간에 맞춰 상이한 이동성을 갖는 이온을 분리하는 드리프트 관(drift tube)(106, 110), 이온 농도를 검출하는 검출기(108, 116), IMS 식별이 이루어지는 동안 이온 패키지를 지연시키는 제2 드리프트 관(110), 이온 트랩(114), 스펙트럼들의 라이브러리(126)(예컨대, 분석 물질 데이터베이스), (예컨대, 소프트웨어를 통해) 생성된 스펙트럼과 라이브러리 스펙트럼의 빠른 비교를 가능하게 하도록 구성되는 처리 시스템(예컨대, 프로세서(118)) 및 (예를 들면, 상기 프로세서에 의한 소프트웨어 실행 시에 구현되는) 생성된 스펙트럼과 라이브러리 스펙트럼을 비교하고, 스펙트럼 비교를 기초로 하여 제2 샘플 게이트(112)를 개방 또는 폐쇄하게끔 결정하도록 구성되는 비교기 알고리즘(124)을 포함한다. 질량 분광 분석 시스템(100)은 이온 이동 분광기, 가스 크로마토그래피(gas chromatograph), 차동 IMS, 진행파 IMS 및 고계(high field) 비대칭 파형 IMS와 같은 사전 질량 분광 분석법 검사 장치를 포함할 수도 있다. 사전 질량 분광 분석법 검사 장치는 이온 소스(102), 샘플 게이트(104), 드리프트 관(106) 및 검출기(108)를 포함할 수도 있고, 샘플의 조성에 상관되는 출력을 생성하도록 구성될 수도 있다.

질량 분광 분석 시스템(100)은 이온 소스(102)를 포함한다. 이온 소스(102)는 하전 입자를 생성하고 가스상 샘플 분자를 이온으로 변환하도록 구성되는 디바이스를 포함할 수도 있다. 일부 구현예에서는, 이온 소스(102)는 대기압 화학 이온화를 이용하여 이온 및 하전 입자를 생성하도록 구성되는 디바이스를 포함할 수도 있다. 대기압 화학 이온화 시에, 샘플 물질은 베타 방사선원이 분자를 이온화시키는 작은 드리프트 챔버 내로 스위프되는 증기를 생산하도록 가열된다. 크기, 질량 및 기하학적 구조에 따라 분리되는 결과적으로 생성된 이온은 패러데이 컵(Faraday cup)과 같은 검출기(108)를 향해 가속한다. 일부 구현예에서는, 샘플의 분자들이 코로나 방전, 전기 분무 이온화(ESI: electrospray ionization), 대기압 광이온화(APPI) 및/또는 방사성 소스를 이용하도록 구성되는 디바이스에 의해 이온화될 수도 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "샘플"은 분석된 또는 분석될 물질에 관하여 가장 광범위한 의미로 사용된다. 샘플은 천연의 및/또는 합성의, 생물학적인 또는 환경적인 것일 수도 있고, 분석 물질, 물질, 화합물, 조성물, 입자 등(예를 들면, 폭발 물질, 마약, 밀수품)의 임의의 수의 및 임의의 조합을 포함할 수도 있다.

일부의 경우에는, 이온 소스(102)가 다수의 단계에서 관심의 샘플로부터 물질을 이온화할 수 있다. 예를 들면, 이온 소스(102)는 샘플을 후속하여 이온화시키는 데 사용되는 가스를 이온화시키는 코로나를 생성할 수도 있다. 가스의 예는 질소, 수증기, 공기에 포함되는 가스 등에 반드시 제한되는 것은 아니지만 이들을 포함한다.

구현예들에서, 이온 소스(102)는 포지티브 모드(positive mode), 네거티브(negative) 모드, 포지티브와 네거티브 모드 사이의 스위치 등에서 동작할 수 있다. 예를 들면, 포지티브 모드에서, 이온 소스(102)는 관심의 샘플로부터 포지티브 이온을 생성할 수 있는 한편, 네거티브 모드에서 이온 소스(102)는 네거티브 이온을 생성할 수 있다. 포지티브 모드, 네거티브 모드, 또는 포지티브와 네거티브 모드 사이의 스위칭에서의 이온 소스(102)의 동작은 구현 선호도(implementation preferences), 예측된 샘플 타입(예컨대, 폭발물, 마약, 독성 산업 화학 물질) 등에 의존할 수 있다. 더욱이, 이온 소스(102)는 (예를 들면, 샘플 도입, 게이트 개방, 이벤트의 발생 등을 기초로 하여) 정기적으로 펄스화될 수 있다.

질량 분광 분석 시스템(100)은 샘플 게이트(104, 112, 112)를 포함한다. 샘플 게이트(104, 112)는 샘플 또는 샘플의 일부의 흐름이 드리프트 영역(예를 들면, 제1 드리프트 관(106), 제2 드리프트 관(110))을 통해 및 검출기(예를 들면, 패러데이 컵, 전자 증배기(116))로 가능하게끔 간단히 개방 또는 폐쇄되도록 구성될 수도 있다. 구현예에서는, 샘플 게이트(104, 112)는 이온뿐만 아니라 천연 가스 분자를 차단하도록 구성되는 고속 스위칭 가스 밸브를 포함할 수도 있다. 이것은 질량 분광 분석계 내에서의 진공이 제한된 용량을 갖는 펌핑 시스템에 의해 유지되는 경우 특히 유리할 수도 있다. 또 다른 구현예에서는, 샘플 게이트(104, 112)는 고속 공기식 밸브를 포함할 수도 있다. 일부 구현예들에서는, 샘플 게이트(104, 112)는 전위차가 인가되거나 제거되는 와이어의 메시를 포함할 수도 있다. 또 다른 구현예에서는, 샘플 게이트(104, 112)는 전자 셔터를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 샘플 게이트(104, 112)는 브래드버리-닐슨(Bradbury-Nielsen) 셔터를 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서는, 샘플 게이트(104, 112)는 이온 게이트를 포함한다.

질량 분광 분석 시스템(100)은 시간에 맞춰 상이한 이동성을 갖는 이온을 분리하는 드리프트 관(106, 110)을 포함한다. 드리프트 관에서, 화학 종은 이온 이동성을 기초로 하여 분리한다. 드리프트 관(106, 110)은 이온을 드리프트 관(106, 110)을 따라서 끌어당기도록 및/또는 이온을 드리프트 관(106, 110) 내의 샘플 게이트(104, 112)에 일반적으로 대향하여 배치되는 검출기를 향해 지향시키도록 전계를 인가하기 위해 그 길이를 따라 이격된 전극(예를 들면, 하나 이상의 도체 트레이스에 의해 형성되는 포커싱 링(focusing ring))을 갖는다. 예를 들면, 전극을 포함하는 드리프트 관(106, 110)은 드리프트 관(106, 110) 내에 실질적으로 균일한 필드를 인가할 수 있다. 샘플 이온은 다양한 샘플 이온의 비행 시간을 분석하기 위한 분석 기구에 연결될 수 있는 검출기(108) 또는 전자 증배기(116)에 수집될 수 있다. 예를 들어, 검출기(108) 또는 전자 증배기(116)는 드리프트 관(106, 110)의 원 단부(far end)에서 드리프트 관(106, 110)을 따라 전달하는 이온을 수집할 수 있다. 이온은 측정된 샘플의 화학 조성에 대한 응답 신호 특성을 생성하는 가장 빠른 것으로부터 가장 느린 것까지의 순서로 검출기(108) 또는 전자 증배기(116)에 기록된다.

구현예에서, 드리프트 가스는 검출기(108) 또는 전자 증배기(116)로의 이온의 진행 방향에 일반적으로 대향하는 방향으로 드리프트 관(106, 110)을 통해 공급될 수 있다. 예를 들면, 드리프트 가스는 인접한 검출기(108) 또는 전자 증배기(116)로부터 샘플 게이트(104, 112)를 향해 흐를 수 있다. 드리프트 가스의 예는 질소, 헬륨, 공기, 재순환되는 공기(예를 들면, 정화된 및/또는 건조된 공기) 등에 반드시 제한되는 것은 아니지만 이들을 포함한다. 예를 들면, 펌프가 드리프트 관(106, 110)을 따라서 이온의 흐름 방향에 대하여 공기를 순환시키기 위해 사용될 수 있다. 공기는 예를 들어, 분자 체 팩(molecular sieve pack)을 사용하여 건조 및 정화될 수 있다.

질량 분광 분석 시스템(100)은 그들의 전하를 기초로 하여 이온을 검출하도록 구성된 검출기(108)를 포함한다. 일부 구현예에서는, 검출기(108)가 간단한 패러데이 플레이트 또는 컵을 포함할 수도 있다. 패러데이 컵은 진공에서 하전 입자를 붙잡도록 설계된 금속 (도전성) 컵이다. 결과적으로 생성된 전류는 컵에 부딪히는 이온이나 전자의 수를 결정하기 위해 측정 및 분석될 수도 있다. 다른 구현예에서는, 검출기(108, 116)는 전자 증배기를 포함할 수도 있다. 전자 증배기는 입사하는 전하를 증배시키는 진공관 구조를 포함할 수도 있다. 2차 전자 방출이라고 하는 프로세스에서는, 단 전자(single electron)는 2차 방출 물질에 충돌될 때, 대략 1 내지 3 전자의 방출을 유도할 수 있다. 이 금속 플레이트와 다음의 금속 플레이트 사이에 전위가 인가되는 경우, 방출된 전자는 다음의 금속 플레이트로 가속되어 더욱 많은 전자의 2차 방출을 유도할 것이다. 이것은 복수 회 반복되어 금속 애노드에 의해 모두 수집되는 전자의 큰 샤워를 야기할 수 있다. 전자는 측정되어 분석 물질 데이터베이스와 상관될 수도 있다.

질량 분광 분석 시스템(100)은 프로세서(118), 라이브러리(126) 및 비교기 알고리즘(124)을 포함한다. 구현예에서는, 그 구성요소의 일부 또는 전부를 포함하는 질량 분광 분석 시스템(100)은 컴퓨터 제어 하에서 동작할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(118)는 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어(예를 들면, 고정된 로직 회로), 수동 처리, 또는 그들의 조합을 사용하여 본 명세서에 기재된 질량 분광 분석 시스템(100)의 구성요소 및 기능을 제어하기 위해 질량 분광 분석 시스템(100)에 또는 그와 함께 포함될 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "제어기", "기능", "서비스" 및 "로직"은 일반적으로, 질량 분광 분석 시스템(100)을 제어하는 것과 관련하여 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 또는 소프트웨어, 펌웨어 또는 하드웨어의 조합을 나타낸다. 소프트웨어 구현예의 경우에는, 모듈, 기능 또는 로직은 프로세서(예컨대, CPU 또는 CPU들) 상에서 실행될 때 특정 작업을 수행하는 프로그램 코드를 나타낸다. 프로그램 코드는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능한 디바이스(예를 들면, 비교기 알고리즘(124), 라이브러리(126), 내부 메모리 및/또는 하나 이상의 유형 매체(tangible media)) 등에 저장될 수도 있다. 본 명세서에 기재된 구조, 기능, 접근방법 및 기술은 다양한 프로세서를 갖는 다양한 상업적인 컴퓨팅 플랫폼에서 구현될 수 있다.

예를 들면, 검출기(108, 116)는 이온 소스(102)에 공급되는 에너지를 제어하기 위해 프로세서(118)에 결합될 수도 있다. 프로세서(118)는 처리 시스템, 통신 모듈 및 메모리를 포함할 수도 있다. 처리 시스템은 프로세서(118)를 위한 처리 기능을 제공하고, 임의의 수의 프로세서, 마이크로 제어기, 또는 다른 처리 시스템, 및 제어기에 의해 액세스되거나 생성되는 데이터 및 다른 정보를 저장하기 위한 상주 또는 외부 메모리를 포함할 수도 있다. 처리 시스템은 본 명세서에 기재된 기술을 구현하는 하나 이상의 소프트웨어 프로그램을 실행할 수도 있다. 처리 시스템은 형성되게 하는 물질 또는 채용되는 처리 메커니즘에 의해 제한되지 않고, 그 자체로 반도체(들) 및/또는 트랜지스터들 (예를 들면, 전자 집적 회로(IC) 구성요소를 사용하는) 등을 통해 구현될 수도 있다. 통신 모듈은 검출기(108, 116)의 구성요소와 통신하도록 동작 가능하게 구성된다. 통신 모듈은 또한, 처리 시스템과 (예를 들면, 검출기(108, 116)로부터 처리 시스템으로 입력을 통신하기 위해) 통신 가능하게 결합된다. 통신 모듈 및/또는 처리 시스템은 또한, 인터넷, 셀룰러 전화 네트워크, 근거리 통신망(LAN), 광역 네트워크(WAN), 무선 네트워크, 공중 전화 네트워크, 인트라넷 등에 반드시 제한되는 것은 아니지만 이들을 포함하는 다양한 상이한 네트워크들과 통신하도록 구성될 수 있다.

메모리는 소프트웨어 프로그램 및/또는 코드 세그먼트들과 같은 제어기의 동작과 관련된 다양한 데이터, 또는 처리 시스템 및 가능하게는 본 명세서에 기재된 단계들을 수행하기 위한 제어기의 다른 구성요소에 명령하기 위한 다른 데이터를 저장하기 위해 저장 기능을 제공하는 유형의 컴퓨터 판독 가능한 매체의 일례이다. 따라서, 메모리는 (그 구성요소를 포함하는) 질량 분광 분석 시스템(100)을 동작시키기 위한 명령의 프로그램과 같은 데이터, 스펙트럼 데이터 등을 저장할 수 있다. 하나의 메모리가 도시되어 있지만, 매우 다양한 타입 및 조합의 메모리(예를 들면, 유형의 메모리, 비-일시적)가 채용될 수도 있다. 메모리는 처리 시스템과 일체화될 수도 있거나, 스탠드 얼론(stand-alone) 컴퓨터를 포함할 수도 있거나, 양자의 조합일 수도 있다.

메모리는 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 플래시 메모리(예컨대, 보안 디지털(SD: Secure Digital) 메모리 카드, 미니-SD 메모리 카드 및/또는 마이크로-SD 메모리 카드), 자기 메모리, 광학 메모리, 유니버설 시리얼 버스(USB) 메모리 디바이스, 하드 디스크 메모리, 외부 메모리 및 다른 타입의 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체와 같은 착탈식 및 비착탈식 메모리 구성요소에 제한되는 것은 아니지만, 이들을 포함할 수도 있다. 구현예에서는, 메모리는 가입자 식별 모듈(SIM: Subscriber Identity Module) 카드, 유니버설 가입자 식별 모듈(USIM) 카드, 유니버설 집적 회로 카드(UICC) 등에 의해 제공되는 메모리와 같은 착탈식 집적 회로 카드(ICC) 메모리를 포함할 수도 있다.

일부 실시예에서는, 시스템, 디바이스 및 방법이 사용자 인터페이스를 구비하는 프로세서(118)를 포함한다. 사용자 인터페이스는 사용자가 원하는 시스템 파라미터를 선택하거나, 결과(예컨대, 경보, 복합 ID)를 주시하거나, 시스템 또는 디바이스를 동작시키기 위한 임의의 다른 기능을 수행하게 할 수도 있다. 일부 실시예에서는, 사용자 인터페이스는 사용자가 데이터베이스를 선택할 것을 문의한다.

질량 분광 분석 시스템(100)은 이온 트랩(114)을 포함한다. 이온 트랩 질량 분광 분석법은 균질한 전계를 통한 이온의 시차 이동(differential migration)을 기초로 하여 화학물질의 매우 낮은 농도를 검출할 수 있는 화학 물질의 검출 및 분석을 위한 기계적인 분석 방법이다. 이온 트랩은 진공 시스템 또는 관의 영역에 이온을 캡처하는 전계나 자계의 조합을 포함할 수도 있다. 구현예들에서는, 이온 트랩(114)은 더 큰 질량 분광 분석 시스템의 부분일 수도 있다. 이온은 검출기(1160를 사용하여 이후에 측정될 수도 있다. 또한, 질량 분광 분석 시스템(100)은 이온 트랩(114) 및 탠덤(tandem) 질량 분광 분석법(MS/MS, MS², 또는 MSⁿ)이 가능한 질량 분광 분석계를 포함할 수도 있고, 탠덤 질량 분광 분석법은 스테이지들 사이에서 일어나는 몇몇 형태의 단편을 갖는 질량 분광 분석법 선택의 다수의 단계를 포함할 수도 있다. 일부 구현예에서는, MS/MS가 시간적으로 탠덤 질량 분광 분석법 및 공간적으로 탠덤 질량 분광 분석법을 포함할 수도 있다. 공간적으로 탠덤 질량 분광 분석법은 기구 구성요소(예컨대, QqQ 또는 QTOF)의 물리적인 분리를 수반하는 한편, 시간적으로 탠덤 질량 분광 분석법은 이온 트랩의 사용을 수반한다.

구현예들에서는, 다양한 분석 디바이스가 본 명세서에 기재된 구조, 기술, 접근방법 등을 사용할 수 있다. 따라서, 질량 분광 분석 시스템(100)이 본 명세서에 기재되어 있지만, 다양한 분석 기구가 기재된 기술, 접근방법, 구조 등을 사용할 수도 있다. 이들 디바이스는 제한된 기능성(예를 들면, 얇은 디바이스)을 갖고 또는 강력한 기능성(예를 들면, 두꺼운 디바이스)을 갖고 구성될 수도 있다. 따라서, 디바이스의 기능성은 디바이스의 소프트웨어 또는 하드웨어 자원 예를 들면, 처리 파워, 메모리(예컨대, 데이터 저장 용량), 분석 능력 등에 관련할 수도 있다.

프로세스 예들

아래의 논의는 질량 분광 분석법 분석 전에 분석 물질을 사전 검사하기 위한 기술의 예를 기재한다. 도 2는 일 구현예에서의 상술한 도 1에 예시된 질량 분광 분석 시스템(100)의 예와 같은 사전 질량 분광 분석법 검사 장치 및 질량 분광 분석계를 사용하여 분석 물질의 검출을 추적하는 프로세스(200)를 도시한다.

이온 및 화합물에 관한 데이터의 라이브러리가 프로세서에 의해 로드된다(블록 202). 라이브러리(126)는 특수한 이온 및 또는 화합물에 관한 다양한 정보 타입 및/또는 스펙트럼의 데이터베이스를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 라이브러리(126)는 IMS, MS 및/또는 MS/MS 스펙트럼에 관한 정보를 포함할 수도 있다. 일부 실시예에서는, 프로세서는 데이터베이스를 선택할 때 적절한 라이브러리를 로드하고 그에 따라 동작 파라미터(예컨대, 사용된 알고리즘, 이벤트 타이밍 등)를 설정한다.

이어서, 이온이 샘플로부터 생성된다(블록 204). 도 1에 예시된 이온 소스(102)는 관심의 샘플로부터 이온을 생성한다. 구현예에서는, 대기압 화학 이온화를 이용하도록 구성된 이온 소스(102)가 증기를 생성하는 샘플 물질을 가열하는 데 사용된다. 이 구현예에서는, 결과적으로 생성된 증기가 드리프트 관(106)으로 도입될 수도 있다. 다른 방법은 코로나 방전, 전자 분무 이온화(ESI), 대기압 광이온화(APPI), 및/또는 방사성 소스를 사용하는 것을 포함하여 샘플로부터 이온을 생성하기 위해 이용될 수도 있다.

IMS 스펙트럼이 이온화된 샘플로부터 생성된다(블록 206). 예를 들면, 이온의 패키지가 게이트(104)(예를 들면, 브래드버리-닐슨 셔터)를 간단하게 개방함으로써 도 1에 예시된 드리프트 관(106)으로 지향된다. 이온의 일부분은 검출기(108)(예컨대, 패러데이 컵)에 부딪칠 수도 있다. 그 후, 프로세서(118)가 검출기(108)에 부딪히는 이온을 측정함으로써 IMS 스펙트럼을 생성할 수도 있다. 이온의 나머지 부분은 검출기(108)(예컨대, 패러데이 컵)를 통과하여 이온 트랩(114) 방향으로 이동할 수도 있지만, 드리프트 관(110)과 이온 트랩(114) 사이에 위치하는 제2의 폐쇄된 게이트(112)에 의해 정지될 수도 있다.

IMS 스펙트럼이 분석되고 분석 물질 데이터베이스와 비교된다(블록 208). 예를 들면, 프로세서(118) 및/또는 비교기 알고리즘(124)은 IMS 스펙트럼을 라이브러리(126) 내의 다른 스펙트럼과 비교 및/또는 상관시킬 수도 있다. 프로세서(118) 및/또는 비교기 알고리즘(124)은 획득된 IMS 스펙트럼을 라이브러리(126) 내의 다른 스펙트럼과 포지티브하게 상관시켜, 예비 포지티브 식별이 이루어진다. 구현예들에서는, 포지티브 식별은 p-값이 ＜0.1일 때 결정될 수도 있고, 네거티브 식별은 p-값이 ＞0.9일 때 결정될 수도 있다. 네거티브 식별의 경우에는, 샘플 분석이 종결되고 프로세서는 "경보 없음" 상태를 나타낸다(블록 212). 일부 구현예에서는, 대부분의 분석이 통상적인 IMS 분석보다 길지 않게 걸릴 수도 있다. 게이트(112)가 폐쇄된 상태를 유지하기 때문에, 이온 트랩(114)은 이 샘플에 의해 오염되지 않는다. 드리프트 관(110) 내에서의 샘플의 여분의 지연 드리프트 시간의 양은 적절한 분석이 일어날 수 있도록 원하는 대로 설정될 수도 있다(즉, 더욱 시간 소비적인 알고리즘 및/또는 샘플 분석이 채용되는 경우, 더 긴 드리프트 시간이 사용될 수도 있다). 일부 실시예에서는, 드리프트 시간은 채용된 특정 알고리즘 또는 데이터베이스와 관련된 미리 설정된 시간이다. 일부 실시예에서는, 사용자는 미리 설정된 시간을 선택/조정할 수 있다. 또한, IMS 스펙트럼을 분석하는 것과 스펙트럼을 라이브러리 내의 다른 스펙트럼과 비교하는 것을 포함하고 그 이전의 단계들이 사전 MS 검사에 고려될 수도 있다.

IMS 스펙트럼이 포지티브 식별을 제공할 때, 제2 게이트는 이온이 이온 트랩으로 들어가도록 간단히 펄스화 개방된다(블록 210). 예를 들면, 샘플의 작은 부분이 게이트(112)를 펄스화함으로써 드리프트 관(110) 및/또는 이온 트랩(114)로 들어갈 수 있게 된다. 일부 실시예에서는, 게이트(112)가 룩업 테이블에 대응하는 (다른 드리프트 시간과 상이할 수도 있는) 드리프트 시간이 검출될 때 간단히 개방된다. 이 특정 드리프트 시간을 갖는 이온이 이제 이온 트랩(114)에 들어간다. 제2 드리프트 관(110)은 스펙트럼 분석이 일어나기에 충분한 시간을 생성하도록 검출기(108)와 게이트(112) 사이에 위치할 수도 있다.

트랩에 들어가는 이온은 MS 스펙트럼을 생성하는 데 사용된다(블록 214). MS 스펙트럼은 라이브러리(126) 내의 다른 스펙트럼과 비교될 수도 있다. 분석 물질의 포지티브 식별은 앞서 논의된 절차를 사용하여 획득된다(블록 216). 제2 포지티브 식별이 행해지는 경우, 게이트(112)는 펄스 개방하고(블록 218)샘플의 다른 부분(예를 들면, 이온의 패키지)가 트랩으로 들어가게 하여 라이브러리(126) 내의 알려진 스펙트럼과 비교되는 MS/MS 스펙트럼을 생성한다(블록 220). 대응하는 이온 질량은 다른 기술이 구현되어 좁은 질량 범위 내의 이온만이 트랩되도록 이온 트랩(114)을 동작시키는 데 사용될 수 있지만, 라이브러리(126) 내의 룩업 테이블에서 판독된다. 이것이 트랩 오염을 더욱 감소시키고, 질량 스펙트럼에 화학적 노이즈가 거의 없게 한다. 제3 포지티브 식별이 행해지는 경우(블록 222), 경보가 울린다(블록 224). 이 방식으로, 각각의 개별 단계가 10%의 비교적 높은 오 경보율(FAR)을 갖더라도, 전체 FAR은 단지 0.1%일 것이다.

MS 스캔을 생성하는 제2 단계는 선택성의 손실 없이 스킵될 수 있다. 부모(parent) 이온 질량이 룩업 테이블 내의 부모 질량에 대응하지 않는 경우, 이온은 격리하는 동안 배출되고, 질량 스펙트럼은 후속하는 MS/MS 스캔 시에 기록되지 않는다. 이것은 정확한 네거티브 ID를 유도한다. 부모 이온이 기대한 질량을 갖는 경우, 그 이온은 단편으로 될 수 있도록 트랩된다. 단편 이온 스펙트럼이 기록되고 라이브러리(126) 내의 룩업 테이블내의 질량과 비교된다. 이 방법은, 포지티브 ID만이 정확한 드리프트 시간(사이즈 및 형상)에 대해 전구체 이온 질량 및 단편 이온 질량이 극히 높은 선택성을 유도하게 한다.

게이팅 또는 샘플 처리의 메커니즘에 제한은 없다. 상기 기준을 달성하는 임의의 적절한 메커니즘이 채용될 수도 있다. 일부 실시예에서는, 밸브가 검출기(108)와 이온 트랩(114) 사이에 위치되어 샘플(즉, 가스)의 전부, 거의 전부, 또는 원하는 부분을 차단한다. 또한, 펌프 또는 진공 또는 임의의 다른 원하는 메커니즘이 샘플을 관리하는 데 사용될 수도 있으며(예를 들면, 에머리(Emary) 등, J. Am. Soc. Mass Spectrom., 1:308(1990); 이온 트랩으로의 펄스화된 가스 도입), 이는 참고로 본 명세서에 병합되어 있다.

모든 단계가 모든 경우에 필요하지 않을 수도 있다. IMS가 사전 검사에 사용되는 판단 트리(decision tree)의 예시적인 개관이 도 3에 도시되어 있다. 예를 들면, MS 스펙트럼 생성 단계(블록 214)가, IMS 드리프트 시간과 관심 있는 이온의 부모 이온 질량 사이의 연결이 충분한 확신을 갖고 알려지면, 스킵될 수도 있다. 이 경우에 및 IMS 드리프트 시간 및 IMS 스펙트럼을 획득한 후(블록 206, 306) 게이트를 개방으로 펄스화하는 것에 후속하여(블록 210, 312), 단 질량 MS 스펙트럼(블록 314) 및/또는 MS/MS 스펙트럼(블록 316)이 획득될 수도 있다. 후속하는 포지티브 또는 네거티브 식별(블록 318)이 상기 논의된 절차와 유사하게 획득될 수도 있다. 일 구현예에서는, 네거티브 ID가 MS/MS 스펙트럼(블록 316)으로부터 획득되는 경우, 기대되는 이온 질량 또는 기대되는 전구체 이온 단편을 갖는 전구체 이온을 기초로 하는 상관이 포지티브 ID를 나타낼 수도 있다. 그러한 판단은 메모리(120) 및 적절한 알고리즘(예를 들면, 비교기 알고리즘(124))을 사용하여 프로세서(118)에 의해 관리될 수도 있고, 여기에서 파라미터들은 미리 설정된 프로그램 및/또는 사용자에 의해 선택될 수도 있다.

일부 실시예에서는, 높은 감도가 IMS 스펙트럼 및 MS 스펙트럼을 동시에 기록함으로써 달성된다. 도 4에 도시되는 IMS/MS 타이밍도(400)는 동시 기록의 일례를 예시한다. 일부 구현예에서는, IMS 스캔은 약 25 ms 걸릴 수도 있는 한편, 이온 트랩 MS/MS 듀티 사이클은 약 50 ms 걸릴 수도 있다. 일 구현예에서는, 2회의 스캔(예를 들면, IMS 스캔 및 MS/MS 스캔)이 분석 물질의 포지티브 식별 및 이온 트랩(114)을 개시할지의 여부를 판단할 때 사용하도록 유효화될 수도 있다. IMS 피크 트리거 시간이 하나의 스캔으로부터 다음의 스캔으로 변화하는 경우, 이온 트랩 프로세스가 종료되지 않을 수동 있고 하나의 IMS 스캔을 대기하는 것이 필요할 수도 있다. 이 구현예에서는, 이벤트(예를 들면, 신호의 기록, 게이팅 등)의 타이밍에 제한이 없을 수도 있다. 도 4에 도시된 예시는 포지티브 식별이 단일 포지티브 MS/MS 결과를 기초로 하여 이루어질 수 있다고 가정한다. 일부 실시예에서는, 스캔 및 분석이 종료된 후에 최종 식별을 행하기 위해 전체로서 또는 거의 전체로서 획득된 데이터세트를 사용할 수도 있다. 일부 구현예에서는, 질량 분광 분석 시스템(100)이 극성을 스위치할 능력을 가질 수도 있다. 일부 구현예에서는, 하나 이상의 IMS 피크가 룩업 테이블 내의 드리프트 시간에 대응할 가능성이 있다. 이들 구현예에서는, 이온 트랩은 여러 개의 별개의 좁은 질량 범위 내의 이온이 (예를 들면, 저장된 파형 역 푸리에 변환(SWIFT) 방법을 사용함으로써) 트랩되도록 설정될 수도 있다.

그러한 시스템, 디바이스 및 방법은 향상된 효율성을 제공한다. MSⁿ를 사용하는 이온 트랩은 혼합물 내의 다수의 화합물을 큰 라이브러리 및/또는 데이터베이스와 비교함으로써 그들 화합물을 식별할 수도 있다. 그러나, 프로세스는 다수의 애플리케이션에서 종종 너무 느리게 될 수도 있다(100 라이브러리 화합물 @ 1 초/분석 ≫ 10 초/샘플). 본 명세서에 제공되는 시스템, 디바이스 및 방법에서는, 트랩이 소수의 경우에만(즉, (예를 들면, IMS 스펙트럼) 사전 검사 시에 포지티브 ID가 존재할 때) 사용될 수도 있다. 이것은 MS 및 MS/MS 스펙트럼이 생성하는 데 다소의 시간이 걸릴 때에도 평균 분석 시간을 허용 가능한 레벨로 감소시킬 수도 있다. 주목할 점은, 처리량이 시간당 샘플로서 정의되며, 이는 샘플의 작은 단편에 대해 더 많은 시간을 소비하는 것이 허용 가능한 것을 의미한다.

IMS로 예시되는 바와 같이, 질량 분광 분석 시스템(100)(예를 들면, IMS 트랩 기구)은 아래의 표 1에 도시된 바와 같이 분석을 위한 시간을 필요로 할 수도 있다. 표 1에 나타내는 시간은 예이고, 최적의 실시예를 나타낼 필요는 없다. 예를 들면, 완전한 IMS + MS + MS/MS 시퀀스는 대략 15 초(예를 들면, 스캔당 5 초 또는 5 + 5 + 5 = 15 초) 걸릴 수도 있다. 그러나, 대부분의 시간 분석은, MS/MS 스테이지가 필요해지기 전에 전체 시퀀스에 소비되는 평균 시간이 단지 0.1 * (5 + 0.1 * (5 + 0.9 * 5) = 0.88 초일 수 있도록 멈추어질 수 있다. 아래의 예에서는, 평균 분석 시간은 IMS 전용 기구에 대해 5 초로부터 필요할 때 전체 IMS-MS/MS 시퀀스를 수행하는 기구에 대해 6.9 초로 진행한다.

이온 트랩은 빠르게 오염되기 쉽다. 세정 및 유지 보수에 필요한 빈도 및 시간은 일부 용도(예를 들면, 공항 검색 또는 막대한 수의 샘플이 있을 때)에 대해 허용 불가능할 수도 있다. 오염은 시간 경과에 따라 트랩으로 이동되는 물질의 양에 비례한다고 가정하는 것이 합당할 수도 있다. 포지티브 IMS 피크에 의해 식별되는 이온만이 트랩에 도달하도록 식별이 불필요할 때 이온 스트림이 트랩으로부터 편향되는 경우, 물질의 매우 작은 단편이 이온 트랩(114)에 도달할 것이다. 아래의 예에서는(표 2), IMS에서 검출기(108)(예를 들면, 패러데이 컵)에 도달하는 먼지의 1.3%만이 이온 트랩(114)에 도달한다.

본 명세서에서의 질량 분광 분석 시스템(100) 및 방법은 다양한 형태로 구현될 수 있다. 일부 실시예에서는, 시스템은 소형이고(예를 들면, 데스크 탑 사이즈의) 경량(예를 들면, 20 kg 미만 등)이 되도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예에서는, 본 명세서에서의 시스템, 디바이스 및 방법은 예를 들면, 5% 미만의 오 경보율을 갖는 100을 초과하는(100+) 화합물의 라이브러리에 대해 스캔하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예에서는, 샘플 내의 분석 물질의 검출이 100+ 화합물 라이브러리와 비교했을 때 15 초 미만(예컨대, 10 초 미만 등)으로 행해진다. 일부 실시예에서는, 2 이상의 분석 물질이 각각 15 초 미만으로 검출된다. 일부 실시예에서는, 시스템, 디바이스 및 방법이 예를 들면, 50 샘플/시간보다 큰 처리율에서 100+ 화합물의 라이브러리에 대해 스캔하도록 구성될 수도 있다.

스펙트럼의 데이터베이스는 특정 이온 및 또는 화합물에 관한 다양한 정보 타입 중 어느 하나를 제공할 수 있다. 일부 실시예에서는, 데이터베이스는 화합물 및 대응하는 드리프트 시간, 이온 질량 및 이온 질량의 단편을 리스트하는 룩업 테이블을 제공한다(도 3 참조). 데이터베이스 및/또는 라이브러리는 하나 이상의 서브 데이터베이스로 분할될 수 있고, 각 서브 데이터베이스는 특정 타입 또는 성질의 이온 또는 화합물을 포함한다(예를 들면, 생화학테러 화합물에 대응하는 이온을 갖는 제1 서브 데이터베이스; 환경 독소 화합물 및 이온에 대응하는 이온을 갖는 제2 서브 데이터베이스; 등). 일례로서, 사용자는 사용자의 필요에 따라서 및/또는 분석될 샘플의 지식에 의존하여 사용하기 위해 하나 이상의 데이터베이스를 선택할 수도 있다.

일부 실시예에서는, 질량 분광 분석 시스템(100) 및 방법은 사용자 인터페이스를 갖는 컴퓨팅 구성요소를 포함한다. 사용자 인터페이스는 사용자가 원하는 시스템 파라미터의 선택, 결과(예컨대, 경보, 화합물 식별)의 주시, 또는 질량 분광 분석 시스템(100)을 동작시키기 위한 임의의 다른 기능의 수행을 가능하게 할 수도 있다. 일례에서는, 사용자 인터페이스가 사용자에게 데이터베이스를 선택할 것을 문의한다. 구현예들에서는, 데이터베이스가 선택될 수도 있고, 프로세서가 적절한 라이브러리를 로드할 수도 있고, 그에 따라 동작 파라미터(예컨대, 사용되는 알고리즘, 이벤트 타이밍 등)를 설정할 수도 있다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "프로세서", "디지털 신호 프로세서", "DSP", "중앙 처리 장치" 또는 "CPU"는 상호 교환적으로 사용되고, 프로그램(예컨대, 소프트웨어에서 구현되는 알고리즘)을 판독할 수 있고, 프로그램에 따라서 단계들의 세트를 수행할 수 있는 디바이스를 지칭한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "알고리즘"은 기능을 수행하도록 고안된 절차를 지칭한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "컴퓨터 메모리" 및 "컴퓨터 메모리 디바이스"는 컴퓨터 프로세[서에 의해 판독 가능한 임의의 저장 매체를 지칭한다. 컴퓨터 메모리의 예는 RAM, ROM, 컴퓨터 칩, 디지털 비디오 디스크(DVD), 컴팩트 디스크(CD), 하드 디스크 드라이브(HDD), 플래시 메모리 및 자기 테이프로 제한되는 것은 아니지만 이들을 포함한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "컴퓨터 판독 가능한 매체"는 컴퓨터 프로세서에 정보(예컨대, 데이터 및 명령)를 저장 및 제공하는 임의의 디바이스 또는 시스템을 지칭한다. 컴퓨터 판독 가능한 매체의 예는 DVD, CD, 하드 디스크 드라이브 및 자기 테이프로 제한되는 것은 아니지만 이들을 포함한다.

Claims

질량 분광 분석법에 의해 하나 이상의 분석 물질에 대한 샘플을 검사하는 방법으로서:
이온화된 샘플을 생성하도록 상기 샘플로부터 이온을 생성하는 단계;
상기 이온화된 샘플의 사전 질량 분광 분석법 검사를 실행하는 단계;
처리 시스템이 상기 사전 질량 분광 분석법 검사의 결과를 메모리에 저장되는 분석 물질 데이터베이스에 비교하게 하는 단계로서, 상기 사전 질량 분광 분석법 검사의 결과의 상기 데이터베이스 내의 분석 물질에 대한 상관은 예비 포지티브 식별을 포함하는, 단계;
상기 처리 시스템이 예비 포지티브 식별이 행해진 것을 판정할 때 게이트가 개방하게 하는 단계로서, 상기 게이트의 개방은 상기 이온화된 샘플의 일부가 질량 분광 분석계로 통과할 수 있게 하는, 단계; 및
상기 처리 시스템이 예비 포지티브 식별이 행해지지 않은 것을 판정할 때 상기 게이트가 폐쇄된 채로 유지하게 하는 단계로서, 상기 게이트를 폐쇄된 채로 유지하게 하는 것은 상기 질량 분광 분석계에 상기 이온화된 샘플이 통과하는 것을 방지하는, 단계를 포함하는, 샘플 검사 방법.
제1항에 있어서,
상기 이온화된 샘플의 부분에 대한 질량 스펙트럼을 획득하는 단계; 및
상기 처리 시스템이 상기 질량 스펙트럼을 상기 분석 물질 데이터베이스와 비교하게 하는 단계를 더 포함하며, 상기 질량 스펙트럼의 상기 데이터베이스 내의 분석 물질에 대한 상관은 생기 샘플 내의 상기 분석 물질의 존재의 포지티브 식별을 포함하는, 샘플 검사 방법.
제2항에 있어서,
상기 처리 시스템이 예비 포지티브 식별이 행해진 것을 판정할 때 게이트가 개방하게 하는 단계로서, 상기 게이트의 개방은 상기 이온화된 샘플의 제2 부분이 질량 분광 분석계로 통과할 수 있게 하는, 단계;
상기 이온화된 샘플의 제2 부분에 대한 질량 스펙트럼을 획득하는 단계;
MS/MS 스펙트럼을 생성하는 단계; 및
상기 처리 시스템이 상기 MS/MS 스펙트럼을 상기 분석 물질 데이터베이스와 비교하게 하는 단계를 더 포함하며, 상기 MS/MS 스펙트럼의 상기 데이터베이스 내의 분석 물질에 대한 상관은 생기 샘플 내의 상기 분석 물질의 존재의 포지티브 식별을 확인하는, 샘플 검사 방법.
제1항에 있어서,
분리될 부모(parent) 이온 질량을 선택하도록 상기 사전 질량 분광 분석법 검사의 결과를 사용하는 단계;
상기 이온화된 샘플의 부분에 대한 하나 이상의 질량 스펙트럼을 획득하는 단계;
분리될 상기 부모 이온 질량에 대한 MS/MS 스펙트럼을 생성하는 단계; 및
상기 처리 시스템이 상기 MS/MS 스펙트럼을 상기 분석 물질 데이터베이스와 비교하게 하는 단계를 더 포함하며, 상기 MS/MS 스펙트럼의 상기 데이터베이스 내의 분석 물질과의 상관은 생기 샘플 내의 상기 분석 물질의 존재의 포지티브 식별을 확인하는, 샘플 검사 방법.
제4항에 있어서, 상기 사전 질량 분광 분석법 검사는 샘플을 상이한 단편으로 분리하는, 샘플 검사 방법.
제5항에 있어서, 상기 데이터베이스 내의 분석 물질에 대한 단편은 상기 게이트를 통해 상기 질량 분광 분석계로 통과되는, 샘플 검사 방법.
제1항에 있어서, 상기 사전 질량 분광 분석법 검사의 결과는 피크를 포함하고, 상기 처리 시스템은 상기 게이트가 상기 피크가 발생하는 시간에 대응하는 기간 동안 개방된 채로 유지하게 하는, 샘플 검사 방법.
제1항에 있어서, 상기 사전 질량 분광 분석법 검사는 이온 이동 분광 분석법(IMS), 가스 크로마토그래피(GC), 차동 이동 분석(DMA), 차동 이동 분석법(DMS), 필드 비대칭 IMS(FAIMS), 또는 진행파 IMS(TWIMS) 중 하나 이상을 포함하는, 샘플 검사 방법.
하나 이상의 분석 물질에 대한 샘플을 분석하도록 구성되는 질량 분광 분석계 시스템으로서, 상기 질량 분광 분석계 시스템은:
이온화된 샘플을 생성하기 위해 샘플로부터 이온을 생성하고, 상기 샘플의 조성에 상관되는 출력을 생성하기 위해 상기 이온화된 샘플을 사전 검사하도록 구성되는 사전 질량 분광 분석법 검사 장치;
상기 이온화된 샘플의 일부를 수용하고, 상기 샘플의 질량 스펙트럼을 생성하도록 구성되는 질량 분광 분석계;
상기 사전 질량 분광 분석법 장치로부터 상기 질량 분광 분석계로 상기 이온화된 샘플의 적어도 일부의 흐름이 가능하게끔 개방되도록 및 상기 사전 질량 분광 분석법 검사 장치로부터 상기 질량 분광 분석계로 상기 이온화된 샘플의 흐름을 방지하게끔 폐쇄되도록 구성되는 샘플 게이트; 및
처리 시스템을 포함하며, 상기 처리 시스템은:
상기 사전 질량 분광 분석법 검사의 결과를 분석 물질 데이터베이스에 비교하도록;
예비 포지티브 식별이 행해진 것을 판정할 때 시간의 기간 동안 상기 샘플 게이트가 개방하게 하도록; 및
예비 포지티브 식별이 행해지지 않은 것을 판정할 때 상기 게이트가 폐쇄된 채로 유지하게 하도록 동작 가능하며,
상기 사전 질량 분광 분석법 검사의 결과의 상기 데이터베이스 내의 분석 물질에 대한 상관은 예비 포지티브 식별을 포함하는, 질량 분광 분석계 시스템.
제9항에 있어서, 상기 처리 시스템은:
상기 질량 분광 분석계가 상기 이온화된 샘플의 부분에 대한 질량 스펙트럼을 획득하게 하도록; 및
상기 질량 스펙트럼을 상기 분석 물질 데이터베이스와 비교하게 하도록 더 동작 가능하며, 상기 질량 스펙트럼의 상기 데이터베이스 내의 분석 물질에 대한 상관은 생기 샘플 내의 상기 분석 물질의 존재의 포지티브 식별을 포함하는,질량 분광 분석계 시스템.
제10항에 있어서, 상기 처리 시스템은:
예비 포지티브 식별이 행해진 것을 판정할 때 상기 샘플 게이트가 개방하게 하도록, 여기에서 상기 게이트의 개방은 상기 이온화된 샘플의 제2 부분이 질량 분광 분석계로 통과할 수 있게 함;
상기 이온화된 샘플의 제2 부분에 대한 질량 스펙트럼을 획득하도록;
MS/MS 스펙트럼을 생성하도록; 및
상기 MS/MS 스펙트럼을 상기 분석 물질 데이터베이스와 비교하도록 더 동작 가능하며, 상기 MS/MS 스펙트럼의 상기 데이터베이스 내의 분석 물질과의 상관은 생기 샘플 내의 상기 분석 물질의 존재의 포지티브 식별을 확인하는, 질량 분광 분석계 시스템.
제9항에 있어서, 상기 처리 시스템은:
분리될 부모 이온 질량을 선택하도록 상기 사전 질량 분광 분석법 검사의 결과를 사용하도록;
상기 질량 분광 분석계가 상기 이온화된 샘플의 부분에 대한 하나 이상의 질량 스펙트럼을 획득하게 하도록;
분리될 상기 부모 이온 질량에 대한 MS/MS 스펙트럼을 생성하도록; 및
상기 MS/MS 스펙트럼을 상기 분석 물질 데이터베이스와 비교하도록 더 동작 가능하며, 상기 MS/MS 스펙트럼의 상기 데이터베이스 내의 분석 물질과의 상관은 생기 샘플 내의 상기 분석 물질의 존재의 포지티브 식별을 확인하는, 질량 분광 분석계 시스템.
제12항에 있어서,
상기 사전 질량 분광 분석법 검사 장치는 상기 샘플을 상이한 단편으로 분리하도록 구성되고, 상기 데이터베이스 내의 분석 물질에 대한 단편은 상기 샘플 게이트를 통해 상기 질량 분광 분석계로 통과되는, 질량 분광 분석계 시스템.
제9항에 있어서,
상기 사전 질량 분광 분석법 검사의 결과는 피크를 포함하고, 상기 처리 시스템은 상기 샘플 게이트가 상기 피크가 발생하는 시간에 대응하는 기간 동안 개방된 채로 유지하게 하는, 질량 분광 분석계 시스템.
제9항에 있어서,
상기 사전 질량 분광 분석법 검사는 이온 이동 분광 분석계(IMS), 가스 크로마토그래프(GC), 차동 이동 분석(DMA) 장치, 차동 이동 분석계(DMS), 필드 비대칭 IMS(FAIMS), 또는 진행파 IMS(TWIMS) 중 하나 이상을 포함하는, 질량 분광 분석계 시스템.
제9항에 있어서, 상기 질량 분광 분석계는 비행 시간 질량 분광 분석계, 단일의 사중극자(quadrupole) 질량 분광 분석계, 3쌍의(triple) 사중극자 질량 분광 분석계, 또는 자기 섹터 질량 분광 분석계 중 적어도 하나를 포함하는, 질량 분광 분석계 시스템.
제9항에 있어서, 상기 질량 분광 분석계는 이온 트랩을 포함하고, 상기 이온 트랩은 3D(폴: Paul) 이온 트랩, 선형(linear) 이온 트랩, 원통형 이온 트랩, 환상(toroidal) 이온 트랩, 또는 직선형(rectilinear) 이온 트랩을 포함하는, 질량 분광 분석계 시스템.
제9항에 있어서, 상기 샘플 게이트는 이온 게이트를 포함하는, 질량 분광 분석계 시스템.
제18에 있어서, 상기 이온 게이트는 브래드버리-닐슨 셔터(Bradbury-Nielsen shutter)를 포함하는, 질량 분광 분석계 시스템.
제9항에 있어서, 상기 샘플 게이트는 고속 공기식 밸브(fast pneumatic valve)를 포함하는, 질량 분광 분석계 시스템.
질량 분광 분석법에 의해 하나 이상의 분석 물질에 대한 샘플을 검사하는 방법으로서:
이온화된 샘플을 생성하도록 상기 샘플로부터 이온을 생성하는 단계;
상기 이온화된 샘플의 이온 이동 분석법(IMS) 검사를 실행하는 단계;
처리 시스템이 상기 이온 이동 분석법(IMS) 검사의 결과를 메모리에 저장되는 분석 데이터베이스에 비교하게 하는 단계로서, 상기 이온 이동 분석법(IMS) 검사의 결과의 상기 데이터베이스 내의 분석 물질에 대한 상관은 예비 포지티브 식별을 포함하는, 단계;
상기 처리 시스템이 예비 포지티브 식별이 행해진 것을 판정할 때 게이트가 개방하게 하는 단계로서, 상기 게이트의 개방은 상기 이온화된 샘플의 일부가 질량 분광 분석계로 통과할 수 있게 하는, 단계; 및
상기 처리 시스템이 예비 포지티브 식별이 행해지지 않은 것을 판정할 때 상기 게이트가 폐쇄된 채로 유지하게 하는 단계로서, 상기 게이트를 폐쇄된 채로 유지하게 하는 것은 상기 질량 분광 분석계에 상기 이온화된 샘플이 통과하는 것을 방지하는, 단계를 포함하는, 샘플 검사 방법.