用于识别样品的方法和设备技术

披露了一种多反射飞行时间（MRTOF）质谱仪（12）以及用于识别样品的方法。在一个离子源（15）处产生样品离子。该MRTOF是在一个反射轴（XX′）上具有相对的第一和第二离子镜（20，20′）的一个闭合镜安排。该MRTOF（12）还包括在该轴（XX′）上的一个双向离子偏转器（50）。该偏转器（50）在时间t0时将离子作为一个短脉冲偏转到该反射轴上，在其中它们振荡多次，根据离子m/z在飞行时间中进行分离。在一个稍后的时间t，将以沿该轴（XX′）在两个方向上行进的离子通过该双向偏转器（50）喷射出该MRTOF（12）至一个离子检测器安排（55）。飞行时间中的离子分离允许由该检测器安排（55）产生一个生物样品的“指纹”，而无需给每个峰指定一个质量。与一个指纹的库的比较允许进行识别。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于识别样品的方法和设备专利
本专利技术涉及一种识别未知组成或类型的样品的方法，尤其(但并非唯一地)是微生物如细菌或真菌菌落。本专利技术还涉及一种用于识别样品如微生物有机体的设备。专利技术背景已开发了用于分析和识别微生物有机体如细菌或真菌菌落的各种不同技术。例如，菌种保藏技术已经建立了许多年。在此，将有待识别/分析的材料的一个样品保藏并且然后培养该样品以生长一个然后可以例如用显微镜进行分析的菌种。该技术是缓慢的(它花费至少几个小时并且可能花费数天)并且可能遗漏许多类型的细菌。用于微生物分析的第二种技术是所谓的聚合酶链式反应(PCR)。该方法将一个DNA链的特定区域放大。微生物学上的PCR诊断是基于借助特定基因识别的传染因子检测以及从病原菌株中非病原形式的辨别。用于微生物分析和识别的一种另外的技术使用具有一个基质辅助激光解吸电离(MALDI)源的一种飞行时间(TOF)质谱仪。该MALDI技术是在1980年代后期开发的并且它由岛津公司(Shimadzu Corporation)的田中(Tanaka)应用于生物大分子的分析在2002年获得了诺贝尔化学奖。这些原理的早期描述可以在K.Tanaka等人，质谱学快讯(RapidCommunications in Mass Spectrometry), 1988 年,第 2 卷,第 151 页中找到。使用该技术，可以产生可重现的、种特异性的谱图，并且用于识别在物种水平上的微生物。已经使用该MALDI TOF技术识别了广谱的有机体，包括革兰氏阳性和革兰氏阴性的细菌、诺卡氏菌属、分枝杆菌、酵母菌和霉菌。该技术是相对快的(当然是与菌种保藏技术相比)，具有最小的消耗成本，并且提供与基因组测序可相比较的准确度。该MALDI TOF技术的另外的讨论可以在 Seng P.、M.Drancourt、F.Gouriet、B.La Scola、P.E.Fournier、J.M.Rolain、和D.Raoult的“细菌学上正在进行的变革:通过基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪的细菌的常规识别(Ongoing Revolution in Bacteriology:RoutineIdentification of Bacteria by Matrix-Assisted Laser Desorption 1nization Timeof Flight Mass Spectrometry)”,临床感染性疾病杂志(Clin.1nfect.Dis.), 2009 年 8 月15日，第49卷,第4期,第552页和第553页；还可以参见http://www.ncb1.nlm.nih.gov/pubmed/19583519。对于相同细菌(在这种情况下，大肠杆菌(atcc33694))，使用该MALDI TOF质谱技术，由三个不同研究所获得的质谱在美国化学学会期刊的质谱法，2005年4月，第16卷，第4 期，第 456 页至第 462 页，Wunschel 等人的一篇文章(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1044030504008220)中不出。在该 Wunschel 等人的论文中不出的每个质谱表示一个50次发射的平均谱。该Wunschel等人的论文还示出来自由该三个不同研究所获得的三个质谱中的质谱的产生的生物指纹。这些指纹通过例如去除基线噪声将该质谱简化。在该Wunschel的论文的指纹中,横(x)轴表示质荷比(m/z),同时纵(y)轴表示这些峰的相对强度。同时在Wunschel等人的论文中可以看出，明显地在这三个指纹之间存在相同的峰(具体地，该大峰为约m/z=7, OOO并且一些更小的峰似乎对应约m/z=9, 500),同样地存在仅在这三个指纹中的一个或其他中出现的许多峰。由于这些指纹本身已经从标称上相同的微生物材料产生，识别的准确度(通过这些指纹与一个此类指纹的库的比较)与该测量的指纹与所分析的微生物的数据库中的指纹的对应程度直接相关。在Wunschel等人的论文中在这三个指纹之间的偏差的部分原因是当前使用的MALDI TOF质谱技术产生非常低的分辨率的指纹，尽管具有良好的灵敏度和相对低的成本。在细菌识别中，检测细菌来源的200个以上的峰，但可能仅这些中的四分之一与一种特定种类相关(即，对该特定种类是特异的)并且因此可以用于识别该种类或将该种类与其他区分。除了相对低的分辨率(分辨率是在相邻峰之间进行区分的能力的一个度量)之外，当前的数据库还包含具有仅最高达约10,000的m/z的指纹。然而,如可以在Wunschel等人的论文中从国家标准与技术研究院产生的指纹中看出，将希望的是将该质量范围扩展至最高达20，000。而且，更高的分辨率和更高的灵敏度将允许更确切的识别。用于细菌识别的当前的MALDI TOF主要使用线性TOF质谱仪。确实存在高分辨率仪器。例如，如具有离子镜的多反射TOF的装置是作为此类已知的。然而，它们是昂贵的并且是庞大的并且是固有地比用于生物识别的现有的线性TOF质谱仪更不灵敏的。这些FTMS仪器如轨道阱(Orbitrap?)和FT-1CR MS仪器可以提供非常高的灵敏度，但具有它们的质量范围上的限制并且不适于典型地由一个MALDI离子源产生的更大的单电荷种类。
技术实现思路
针对此背景，本专利技术的一个目的是解决本领域中的问题。根据本专利技术的一个第一方面，提供了一种识别样品的方法，该方法包括:(a)从有待识别的样品产生样品离子；(b)在一个时间tQ将这些样品离子引入一个样品多通飞行时间(TOF)质谱仪中并且导致这些离子中的至少一些沿该TOF质谱仪中的一个路径重复地行进，其中具有不同m/z的离子在飞行时间中分离，并且进一步地，其中具有至少一个第一 m/z的离子追上具有至少一个不同的第二 m/z的离子；(c)在一个时间h Ot0)开始将这些样品离子从该TOF喷射；(d)检测这些被喷射的离子；并且(e)产生该样品的一个第一指纹，该第一指纹包含多个峰，每个峰由具有一个特定质荷比的离子产生并且按照对在A时或之后它们从该多通TOF中喷射的顺序的依次关系来排列，但其中这些峰中的至少一些不按照m/z的依次顺序来排列，对于识别该有待识别的样品，该第一指纹与一个已知样品的指纹的库是可比较的。本专利技术是特别有用的，其中有待识别的样品是一种微生物，该微生物的实例包括细菌或真菌。因此，在此种情况下，该指纹是一种生物指纹并且该库或数据库是已知微生物的指纹中之一。然而，还可以将本专利技术应用于识别除微生物外的其他生物样品，以及应用于非生物样品。在以下的描述中，将对一种微生物的情况做出具体参照，但应理解的是，这是为了说明并且仅仅是一个属类样品的实例。本专利技术人已经认识到，质谱对于产生可以用于识别微生物的指纹不是必须的。具体地，已经认识到，获得具有以上升的或下降的m/z排序的组分分子的正式质谱不是必须的。所必需的只是产生一个特征信号(signature)，其中这些组分峰被良好分离，并且其顺序对应于或至少可以被映射到一个参考谱中的峰的顺序。在一个最简单的实施例中，这意味着该样品微生物的所产生的第一生物指纹中的峰是按照与一个样品库中(例如，从相同微生物材料产生的)的一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种识别样品的方法，该方法包括：(a)从有待识别的样品中产生样品离子；(b)在一个时间t0将这些样品离子引入一个样品多通飞行时间（TOF）质谱仪中并且导致这些离子中的至少一些沿该TOF质谱仪中的一个路径重复地行进，其中具有不同m/z的离子在飞行时间中分离，并且进一步地，其中具有至少一个第一m/z的离子追上具有至少一个不同的第二m/z的离子；(c)在一个时间t1（>t0）开始将这些样品离子从该TOF喷射；(d)检测这些被喷射的离子；并且(e)产生一个第一样品指纹，该第一样品指纹包含多个峰，每个峰由具有一个特定质荷比的离子产生并且按照对在t1时或之后它们从该多通TOF中喷射的顺序的依次关系来排列，但其中这些峰中的至少一些不按照m/z的依次顺序来排列，为了该样品的识别，该第一样品指纹与来自具有已知身份的样品的一个参考指纹的库是可比较的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.04 GB 1111357.81.一种识别样品的方法，该方法包括: (a)从有待识别的样品中产生样品离子； (b)在一个时间tO将这些样品离子引入一个样品多通飞行时间(TOF)质谱仪中并且导致这些离子中的至少一些沿该TOF质谱仪中的一个路径重复地行进，其中具有不同m/z的离子在飞行时间中分离，并且进一步地，其中具有至少一个第一 m/z的离子追上具有至少一个不同的第二 m/z的离子； (c)在一个时间tl(HO)开始将这些样品离子从该TOF喷射； (d)检测这些被喷射的离子；并且 (e)产生一个第一样品指纹，该第一样品指纹包含多个峰，每个峰由具有一个特定质荷比的离子产生并且按照对在tl时或之后它们从该多通TOF中喷射的顺序的依次关系来排列，但其中这些峰中的至少一些不按照m/z的依次顺序来排列，为了该样品的识别，该第一样品指纹与来自具有已知身份的样品的一个参考指纹的库是可比较的。2.如权利要求1所述的方法，其中，该样品是一种微生物并且该库是一个已知微生物的参考指纹的库。3.如权利要求1或权利要求2所述的方法，进一步包括: 将该获得的第一样品指纹与一个参考指纹的库进行比较。4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括: 当获得该样品指纹与来自该库中的已知样品之一的一个参考指纹的匹配或最佳适配时，识别出该样品。5.如以上任何一项权利要求所述的方法，其中，这些峰关于从该多通TOF中喷射的时间进行分离。6.如以上任何一项权利要求所述的方法，其中，该来自具有已知身份的样品的参考指纹的库是使用一个或多个参考TOF产生的，该一个或多个参考TOF具有与用于识别该样品的样品TOF实质上相同的谱仪参数，样品离子在该多通TOF中的停留时间被定义为在将样品离子注入该多通TOF中与开始从其喷射之间的时间段，(tl-tO)，实质上与从用于产生这个或这些参考多通TOF中的参考指纹的库的来自已知样品的离子的停留时间是相同的。7.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，该来自具有已知身份的样品的参考指纹的库是使用一个或多个参考多通TOF产生的，该一个或多个参考多通TOF具有与用于识别该样品的样品多通TOF不同的谱仪参数，该方法进一步包括将一个校正算法应用到该样品指纹和/或该参考指纹上，使得该样品多通TOF中的样品离子种类的有效停留时间被定义为在将样品离子注入该多通TOF中与开始从其喷射之间的时间段，时间(tl-tO)，对这些不同的多通TOF的谱参数中的差异进行调整，并且这个或多个参考TOF中的参考离子种类是相同的。8.如以上 任何一项利要求所述的方法，进一步包括: (f)在一个时间t2(古tO;tl)，将从该样品产生的另外的样品离子引入该样品多通TOF中； (g)在一个时间t3(H2)开始将这些另外的样品离子从该TOF中喷射，其中该TOF中的另外的样品离子的一个第二停留时间，被定义为在将这些另外的样品离子注入该多通TOF中与将这些另外的样品离子从其开始喷射之间的时间段，(t3-t2)，是不同于用于产生该第一指纹的那些样品离子的停留时间(tl-to)； (h)检测这些被喷射的另外的样品离子；并且 (i)产生一个第二样品指纹，该第二样品指纹与该来自具有已知身份的样品的参考指纹的库也是可比较的。9.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，该样品多通TOF包括第一和第二离子镜，该第一和第二离子镜被安排为彼此相对，以便形成具有一个镜像反射轴的、用于离子行进的一个闭合路径，该样品TOF进一步包括沿所述反射轴放置的一个双向偏转器安排；该方法进一步包括: 在所述时间tl开始，使用该双向偏转器安排将以从该第一离子镜至该第二离子镜的一个第一方向沿该镜轴行进的样品离子偏转离开该镜轴，向一个用于检测的检测器安排偏转 还在所述时间tl开始，使用该双向偏转器安排将以从该第二离子镜至该第一离子镜的一个第二方向沿该镜轴行进的样品离子偏转离开该镜轴，向该用于检测的检测器安排偏转。10.如权利要求8所述的方法，其中，该样品多通TOF包括第一和第二离子镜，该第一和第二离子镜被安排为彼此相对，以便形成具有一个反射轴的一个闭合路径，该样品TOF进一步包括沿所述反射轴放置的一个双向偏转器安排；该方法进一步包括: 在所述时间tl和t3开始，使用该双向偏转器安排将以从该第一离子镜至该第二离子镜的一个第一方向沿该镜轴行进的样品离子偏转离开该镜轴，向一个用于检测的检测器安排偏转； 在所述时间tl和t3开始，使用该双向偏转器安排将以从该第二离子镜至该第一离子镜的一个第二方向沿该镜轴行进的样品`离子偏转离开该镜轴，向该用于检测的检测器安排偏转。11.如权利要求9或权利要求10所述的方法，其中，该检测器安排包括第一和第二检测器，该方法进一步包括将以该第一方向行进的样品离子向该第一检测器偏转，同时将以该第二方向行进的样品离子向该第二检测器偏转。12.如权利要求11所述的方法，进一步包括使这些检测器中的离子进行后加速。13.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，该样品多通TOF包括多个扇形电场和/或扇形磁场，它们被安排为形成用于离子行进的一个闭合赛道或八字形路径，该样品TOF进一步包括沿着所述离子行进路径放置的一个偏转器安排；该方法进一步包括: 在所述时间tl时或之后，使用该偏转器安排将沿该离子路径行进的样品离子向一个用于检测的检测器安排偏转。14.如以上任何一项权利要求所述的方法,进一步包括将各自具有一个已知身份和在该...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·詹纳考普洛斯，
申请(专利权)人：塞莫费雪科学不来梅有限公司，
类型：
国别省市：