用于与质谱接口的微流体系统的软件技术方案

描述了用于改进电喷雾电离质谱仪(ESI

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于与质谱接口的微流体系统的软件
[0001]交叉引用
[0002]本申请要求于2020年9月15日提交的美国临时专利申请No.63/078,856、于2020年5月6日提交的美国临时专利申请No.63/021,020、于2020年1月27日提交的美国临时专利申请No.62/966,372以及于2019年11月25日提交的美国临时专利申请No.62/940,071的权益，出于所有意图和目的，每项申请都通过引用整体并入本文。

技术介绍

[0003]本公开涉及化学分析领域，并且具体地涉及混合物中分析物的分离及其后续的通过质谱(MS)的分析。基于分析物的固有质量从更复杂的分析物混合物中分离分析物组分并提供富集该质量的状态的馏分(fraction)的集合是分析化学的关键部分。以这种方式简化复杂的混合物降低了下游分析的复杂性。但是，当试图将已知的富集方法和/或设备与分析装备和/或技术接口时，会出现复杂情况。
[0004]已经使用了多种方法，例如，将蛋白质样本制备技术与下游检测系统(诸如质谱仪)接口。常见的方法是使用液相色谱制备样本并收集用于质谱(LC
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MS)的馏分。这样做的缺点是要求将蛋白质样本消化成肽片段，从而导致必须分析的大量样本馏分以及运行后的复杂数据重建。虽然某些形式的液相色谱可以耦合到质谱仪，例如肽图反相色谱，但这些已知技术仅限于使用肽片段，而不是完整的蛋白质，这限制了它们的实用性。
[0005]将样本引入质谱仪的另一种方法是电喷雾电离(ESI)。在ESI中，通过在毛细管尖端或发射器尖端与质谱仪源板之间施加电场，从包括电喷射特征(诸如发射器尖端或孔口)的毛细管或微流体设备的远端发射样本和溶液的小液滴。液滴在这个感应出的电场中拉伸和膨胀以形成锥形发射(即，“Taylor锥”)，其包括越来越小的液滴，这些液滴蒸发并产生气相离子，这些气相离子被引入质谱仪以进行进一步的分离和检测。通常，发射器尖端由毛细管形成，这为ESI提供方便的液滴体积。但是，毛细管仅限于线性流路径，这不允许进行多步样本处理。ESI还取决于ESI尖端处的电压在整个分析过程中保持恒定，这在许多测定中可以是个挑战，因为内部流体电阻会随时间改变，从而更改电路的不同部分中的电压降，从而改变ESI尖端处的电压。
[0006]微流体设备的其它工作已经开展。微流体设备可以通过各种已知技术生产并提供既定维度的流体通道，这些流体通道可以构成被设计为执行不同流体操纵的通道网络。与毛细管相比，这些设备提供了附加级别的控制和复杂性，使其成为样本制备的更好选择。但是，与毛细管一样，这些工具常常在引入质谱仪(如果有的话)之前对分离的分析物馏分提供有限的表征。而且，具有毛细管或微流体设备的系统一般不提供用于校准系统以在操作期间重新建立Taylor锥的工具。
[0007]描述了用于改进电喷雾电离质谱(ESI
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MS)数据的质量的方法、设备、系统和软件，以及用于实现更定量表征和化学分离数据与质谱数据之间的改进相关性的方法、设备、系统和软件。

技术实现思路

[0008]在一方面，本文公开了一种计算机实现的方法，包括：(a)使用处理器接收时间序列成像数据集，该数据集包括在分离通道中执行的等电聚焦分离的多个图像，其中多个图像中的每个图像与不同的时间点对应；(b)使用处理器将多个图像中的每个图像转换成根据对应时间点沿着分离通道的长度的位置的强度或吸光度测量；以及(c)使用处理器生成根据沿着分离通道的长度的位置的和根据时间的强度或吸光度测量的热图或3维图。
[0009]在一些实施例中，时间序列成像数据集还包括在分离通道中分离的分析物峰的移动的多个图像。在一些实施例中，时间序列成像数据集包括多个紫外(UV)吸光度图像。在一些实施例中，时间序列成像数据集包括多个荧光图像。在一些实施例中，荧光图像包括天然荧光图像。在一些实施例中，时间序列成像数据集包括以每分钟至少一个图像的帧速率获取的多个图像。在一些实施例中，时间序列成像数据集包括以每30秒至少一个图像的帧速率获取的多个图像。在一些实施例中，时间序列成像数据集包括以每10秒至少一个图像的帧速率获取的多个图像。在一些实施例中，该方法还包括在执行等电聚焦分离的同时对分离通道进行成像，其中在获取图像时迭代地执行(a)
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(c)。在一些实施例中，热图或3维图被用于执行选自以下的一项或多项任务：将等电聚焦分离与附加的等电聚焦分离进行比较，将移动反应与等电聚焦分离进行比较，将移动反应与附加的移动反应进行比较，确定等电聚焦分离的完成，监视移动反应的进展，确定电渗流的存在，确定分离性能参数。在一些实施例中，分离性能参数是分离分辨率。
[0010]在另一方面，本文提供了一种计算机实现的方法，包括：(a)使用处理器接收：(i)第一数据集，包括来自在分离通道中执行的等电聚焦分离的根据沿着分离通道的长度的多个强度或吸光度测量；
[0011](ii)第二数据集，包括根据时间的多个质谱仪总离子测量；(b)使用处理器将第二数据集转换成第三数据集，该第三数据集包括根据质量的离子计数测量；以及(c)使用处理器覆盖第一数据集和第三数据集的图。
[0012]在一些实施例中，(c)还包括使用处理器用第一数据集和第三数据集的图覆盖第二数据集的图。在一些实施例中，(c)包括对第二数据集进行去卷积以生成第三数据集。在一些实施例中，在(c)中，将第一数据集的强度或吸光度的第一峰映射到第三数据集的峰的集合。在一些实施例中，第二数据集被用于将第一数据集映射到第三数据集的峰的集合。在一些实施例中，计算机实现的方法还包括使用处理器将第一峰与峰的集合相关以确定所述第一峰的至少一种分析物种类的质量分布和等电点。在一些实施例中，第一峰与分析物峰对应并且产生关于分析物峰中的一种或多种分析物种类的等电点的信息。在一些实施例中，峰的集合与分析物峰中的一种或多种分析物种类的质量分布对应。在一些实施例中，计算机实现的方法还包括使用处理器来确定对于给定的等电点的分析物峰中的一种或多种分析物种类的身份。在一些实施例中，一种或多种分析物种类包括不同的蛋白质同种型。在一些实施例中，蛋白质同种型包括蛋白质的不同翻译后修饰。在一些实施例中，覆盖图示出(i)根据沿着分离通道的长度的多个强度或吸光度测量的强度或吸光度测量和(ii)根据质量的离子计数测量的时间序列。在一些实施例中，计算机实现的方法还包括使用耦合到质谱仪的单个集成微流体设备执行等电聚焦分离、移动和电喷雾电离以获得第一数据集和第二数据集。在一些实施例中(b)和(c)在ESI
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MS的1分钟内或与ESI
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MS并发地执行。在一些实
施例中(b)或(c)作为用于获取或处理电喷雾电离
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质谱(ESI
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MS)数据的软件包的一部分自动执行。在一些实施例中，(b)和(c)作为用于获取或处理电喷雾电离
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质谱(ESI
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MS)数据的软件包的一部分自动执行。
[0013]在另一方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种计算机实现的方法，包括：(a)使用处理器接收时间序列成像数据集，该数据集包括在分离通道中执行的等电聚焦分离的多个图像，其中所述多个图像中的每个图像与不同的时间点对应；(b)使用处理器将所述多个图像中的每个图像转换成根据对应时间点沿着分离通道的长度的位置的强度或吸光度测量；以及(c)使用处理器生成根据沿着分离通道的长度的位置的和根据时间的强度或吸光度测量的热图或3维图。2.如权利要求1所述的计算机实现的方法，其中时间序列成像数据集还包括在分离通道中分离的分析物峰的移动的多个图像。3.如权利要求1或2所述的计算机实现的方法，其中时间序列成像数据集包括多个紫外(UV)吸光度图像。4.如权利要求1
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3中的任一项所述的计算机实现的方法，其中时间序列成像数据集包括多个荧光图像。5.如权利要求4所述的计算机实现的方法，其中荧光图像包括天然荧光的图像。6.如权利要求1
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5中的任一项所述的计算机实现的方法，其中时间序列成像数据集包括以每分钟至少一个图像的帧速率获取的多个图像。7.如权利要求6所述的计算机实现的方法，其中时间序列成像数据集包括以每30秒至少一个图像的帧速率获取的多个图像。8.如权利要求7所述的计算机实现的方法，其中时间序列成像数据集包括以每10秒至少一个图像的帧速率获取的多个图像。9.如权利要求1
‑
8中的任一项所述的计算机实现的方法，还包括在执行等电聚焦分离的同时对分离通道进行成像，其中在获取图像时迭代地执行(a)
‑
(c)。10.如权利要求1
‑
9中的任一项所述的计算机实现的方法，其中热图或3维图被用于执行选自以下的一项或多项任务：将等电聚焦分离与附加的等电聚焦分离进行比较，将移动反应与等电聚焦分离进行比较，将移动反应与附加的移动反应进行比较，确定等电聚焦分离的完成，监视移动反应的进展，确定电渗流的存在，确定分离性能参数。11.如权利要求10所述的计算机实现的方法，其中分离性能参数是分离分辨率。12.一种计算机实现的方法，包括：(a)使用处理器接收：(i)第一数据集，包括来自在分离通道中执行的等电聚焦分离的根据沿着分离通道的长度的多个强度或吸光度测量；以及(ii)第二数据集，包括根据时间的多个质谱仪总离子测量；(b)使用处理器将第二数据集转换成第三数据集，该第三数据集包括根据质量的离子计数测量；以及(c)使用处理器覆盖第一数据集和第三数据集的图。13.如权利要求12所述的计算机实现的方法，其中(c)还包括使用处理器用第一数据集和第三数据集的图覆盖第二数据集的图。14.如权利要求12或13所述的计算机实现的方法，其中(c)包括对第二数据集进行去卷积以生成第三数据集。
15.如权利要求12
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14中的任一项所述的计算机实现的方法，其中，在(c)中，将第一数据集的强度或吸光度的第一峰映射到第三数据集的峰的集合。16.如权利要求15所述的计算机实现的方法，其中第二数据集被用于将第一数据集映射到第三数据集的峰的集合。17.如权利要求15所述的计算机实现的方法，还包括使用处理器将第一峰与峰的集合相关以确定所述第一峰的至少一种分析物种类的质量分布和等电点。18.如权利要求15所述的计算机实现的方法，其中第一峰与分析物峰对应并且产生关于分析物峰中的一种或多种分析物种类的等电点的信息。19.如权利要求18所述的计算机实现的方法，其中峰的集合与分析物峰中的所述一种或多种分析物种类的质量分布对应。20.如权利要求19所述的计算机实现的方法，还包括使用处理器来确定对于给定的等电点的分析物峰中的所述一种或多种分析物种类的身份。21.如权利要求20所述的计算机实现的方法，其中所述一种或多种分析物种类包括不同的蛋白质同种型。22.如权利要求21所述的计算机实现的方法，其中蛋白质同种型包括蛋白质的不同翻译后修饰。23.如权利要求12
‑
22中的任一项所述的计算机实现的方法，其中覆盖图示出(i)根据沿着分离通道的长度的所述多个强度或吸光度测量的强度或吸光度测量和(ii)根据质量的离子计数测量的时间序列。24.如权利要求12
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23中的任一项所述的计算机实现的方法，还包括使用耦合到质谱仪的单个集成微流体设备执行等电聚焦分离、移动和电喷雾电离以获得第一数据集和第二数据集。25.如权利要求24所述的计算机实现的方法，其中(b)和(c)在ESI
‑
MS的1分钟内或与ESI
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MS并发地执行。26.如权利要求12
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25中的任一项所述的计算机实现的方法，其中(b)或(c)作为用于获取或处理电喷雾电离
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质谱(ESI
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MS)数据的软件包的一部分自动执行。27.如权利要求12
‑
26中的任一项所述的计算机实现的方法，其中(b)和(c)作为用于获取或处理电喷雾电离
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质谱(ESI
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MS)数据的软件包的一部分自动执行。28.一种方法，包括：使用(i)用于一种或多种分析物种类的质谱数据和(ii)一种或多种分析物种类的等电聚焦数据来向一种或多种分析物种类指派翻译后修饰。29.如权利要求28所述的方法，其中翻译后修饰选自：羟基化、甲基化、脂化、乙酰化、二硫键、苏糖酰化、泛素化、糖基化、糖化、氨基酸添加或去除、酰胺化、脱酰胺化、异构化、氧化、岩藻糖基化、唾液酸化和磷酸化。30.如权利要求28或29所述的方法，还包括对包括所述一种或多种分析物种类的分析物的混合物执行等电聚焦分离以生成等电聚焦数据，移动所述一种或多种分析物种类，以及执行电喷雾电离质谱(ESI
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MS)以生成质谱数据。31.如权利要求30所述的方法，其中等电聚焦分离和移动是使用包括分离通道和集成的电喷雾尖端的单个微流体设备执行的。
32.如权利要求28
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31中的任一项所述的方法，其中等电聚焦数据包括根据沿着分离通道的距离的一个或多个强度或吸光度测量，并且其中强度或吸光度测量中的峰与包括具有相同的给定等电点的一种或多种分析物种类的分析物峰对应。33.如权利要求32所述的方法，还包括，对于给定的等电点，使用质谱数据来区分一种或多种分析物种类的至少一种翻译后修饰。34.如权利要求28
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33中的任一项所述的方法，其中等电聚焦数据包括关于所述一种或多种分析物种类的等电点的信息，并且质谱数据包括关于所述一种或多种分析物种类的质量的信息。35.如权利要求28
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34中的任一项所述的方法，还包括使用多个翻译后修饰的等电点移位和质量移位的已知值来将翻译后修饰指派给所述一种或多种分析物种类中的至少一种。36.如权利要求28
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35中的任一项所述的方法，其中翻译后修饰的指派发生在获取ESI
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MS数据的1分钟内。37.如权利要求28
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36中的任一项所述的方法，其中等电聚焦数据包括关于所述一种或多种分析物种类的一个或多个等电点的信息，其中质谱数据包括关于所述一种或多种分析物种类的一个或多个质量的信息，并且其中翻译后修饰是通过将一个或多个等电点和一个或多个质量与包括多个已知等电点和多个翻译后修饰的质量值的参考相匹...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：因塔生物有限责任公司，
类型：发明
国别省市：