再帰的な質量分析に関するデータのコレクションのためのシステムおよび方法
粒子検出器または他の質量分析器を備えている質量分光計を使用して、データを収集するためのシステム、方法、およびコンピュータプログラミングが提供される。検出されたデータを格納するためのデータレコードを含んでいるツリーまたはアレイ構造のようなデータのコレクションは、揮発性または持続性のメモリに維持される。データは質量分析器から受信される。コレクションが、新たに獲得されたデータ信号に対応するデータレコードを含んでいるかどうかが決定される。コレクションが、新たに受信された記録に対応する記録を含んでいない場合には、新たな記録が増加される。いずれにせよ、受信されたデータレコードに対応する記録は、新たに獲得された信号の受信を反映するために更新される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本出願は、「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄａｔａ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｍａｓｓ Ａｎａｌｙｓｉｓ」と題される、２００５年６月３日出願の米国特許仮出願第６０／６８６，９１８号の利益を主張する。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、一般に、データのコレクションに関し、さらに詳細には、粒子の再帰的な質量分析に関するデータのコレクションおよび処理のためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
質量分析は、質量分光分析とも呼ばれ、分子の質量測定を可能にする機器的アプローチである。質量分光計は、無機化学、有機化学、および有機生物化学の分析における多種多様な用途に対してとても重用になってきた。例としては、地質サンプルの年代特定、薬物テスト、および薬物の発見、石油産業、化学産業、および医薬産業におけるプロセス監視、表面分析、および未知のものの構造識別を含む。さらに、質量分析は継続的に改良されており、近年、分子生物学への用途において飛躍的に進歩しており、現在では、タンパク質、ＤＮＡ、そしてウイルスでさえも分析することが可能である。
【０００４】
質量分析システムは、一般的には、イオン源と、質量分析器と、コンピュータ、プロセッサ、または他のコントローラと結合されているか、またはそれらと一体のデータ収集デバイスとを含む。このようなデバイスの組み合わせは、質量電荷比（ｍ／ｚ）に従って、分子サイズの粒子をイオン化すること、分離すること、および測定することによって、質量分析計が化合物の分子重さを決定することを可能にする。イオンは、電荷の損失または獲得（例えば、電子放出、プロトン化、または脱プロトン化）のいずれかを誘発することによって、イオン化源において生成され得る。いったん、イオンが形成されると、イオンは質量分析器に導かれ、検出され得る。質量分光計を使用した、質量のイオン化および検出は、分子の重量情報を提供し得る質量電荷比（「ｍ／ｚ」）スペクトルを生成するために使用され得る。
【０００５】
高解像度の質量分光計は、一般的には、非常に多くの数の可能な質量電荷比のイオンを検出し得る。一般的には、非常の多くの数の値域または独自のアドレスを有する大規模なアレイ型データ構造内の揮発性または持続性のメモリ内に、スキャンの間に収集されたデータが格納され、各値域は分光計によって検出され得る可能な質量電荷比に対応する識別子に関連する。データがスキャンの間に受信されるにつれて、検出された質量電荷比に対応する値域は、検出を反映するように増加される。このアプローチは、可能な最大のスペクトルを保持するために、充分なメモリの使用を可能にし、実際、充分なメモリの使用を必要とする。しかしながら、一般的なスキャンにおいて、全スペクトル範囲の２０％だけが実際に検出されている。従って、スキャンは概して圧縮処理が続き、該圧縮処理において、スキャン結果を有するアレイは、圧縮されることにより、所望の閾値を下回る強度の値を保持する値域、例えば、対応するｍ／ｚ比に関連するイオンが検出されていない値域を消去する。
【０００６】
例えば、飛行時間（ＴＯＦ）式質量分析に適合された分光計を使用する一般的なスキャンの間、分光計は最大で５００，０００の値域のアレイを維持する。次に、これは、５００，０００回のスキャン後の繰り返しとなることにより、より管理しやすい質量強度の対のリストにアレイを圧縮し、該質量強度の対のリストは、格納のためにほとんどメモリを必要としない。スキャンが複数のセグメントにおいてか、または高速で獲得されることを必要とする場合に、スキャンに関する格納および処理の需要は劇的に増加し得る。例えば、スキャンが３つのセグメントを有し、従来技術を使用して、０．３秒の間隔で繰り返し獲得されなければならない場合には、事実上、３＊５００，０００／０．３回のスキャン後の繰り返しがアレイを圧縮するために行われる。そのような大きさのアレイを含む圧縮は、比較的に大量のプロセッサリソースを必要とし得、従って、スキャンの間に比較的に長い時間を課し得る。従って、このようなスキャン後の処理は、例えば、スキャンの機会の喪失となり得、関心の化合物は失われるかもしれない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、質量分光計を使用する質量分析において獲得されたデータのコレクション、格納、および他の処理のために有益であるシステム、方法、およびコンピュータプログラミングを提供する。
【０００８】
本発明の局面に従って、粒子検出器または他の質量分析器を備えている質量分光計を使用してデータを収集する方法が提供される。検出されたデータを格納するための値域を含むツリーまたはアレイ構造のようなデータのコレクションは、揮発性または持続性のメモリに維持されている。データは検出器から受信される。コレクションが受信されたデータレコードに対応する値域を含んでいるかどうかが決定される。コレクションが受信されたデータレコードに対応する値域を含まない場合には、データレコードに対応する値域が増加される。いずれにしても、受信されたデータレコードに対応する値域が、その受信を反映するように更新される。
【０００９】
関連する局面において、本発明は、複数のデータレコードを備えているデータセットにおいて、質量分析器によって獲得されたデータを記録する方法を提供する。データレコードは、対応する質量関連のデータ信号およびカウンタに関連する固有の識別子を備えている。方法は、質量分析器に通信するように連結されているデータプロセッサによって実行されており、質量関連のデータ信号を受信することと、質量分析器によって検出されたイオンの質量電荷比および／または飛行時間のような質量関連のデータ信号に関連する固有の識別子を決定することとを包含する。質量関連のデータ信号に関連する固有の識別子が、既存のデータレコードの固有の識別子に対応する場合には、例えば、データプロセッサによって受信された対応するデータ信号の数が数えられ得るように、既存のデータレコードに関連するカウンタが増加される。新たに獲得されたデータ信号に関連する識別子が、既存のデータレコードの識別子に対応しない場合には、新たな識別子を備えている新たなデータレコードが作成される。このように作成されたデータは、データプロセッサに関連する揮発性および／または持続性のメモリに格納され得る。
【００１０】
他の局面において、本発明は、このような方法に従ってデータセットを作成するコンピュータプログラミング媒体およびシステムを提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、ここで、単なる例示によって、かつ、添付の図面を参考にして記述される。
【００１２】
図１は、本発明を実装することにおける使用に適した質量分析システム１０の基本構成要素を示す。システム１０は、例えば、液体クロマトグラフィーカラム１２を含むイオン源１２を備えており、該イオン源１２は、多段階の質量分析を行うことが可能である質量分光計１４に結合されている。本発明は、ＭＳおよびＭＳ／ＭＳまたは他のマルチＭＳの能力を有する、適切に制御された任意のシステム（例えば、３Ｄトラップまたは飛行時間（ＴＯＦ）式の分析器）を使用して実装され得るということを当業者は理解するが、このようなシステムの例は、ＭＤＳ Ｓｃｉｅｘによって販売されているＱＳＴＡＲ（登録商標）、ＡＰＩ３０００ＴＭおよびＡＰＩ４０００ＴＭＬＣ／ＭＳ／ＭＳシステムを含む。データ獲得コントローラ５４は、単一または複数のＬＣ／ＭＳの実行からの情報の抽出の最大効率ために、ＭＳ／ＭＳに対してＭＳの自動化された獲得を可能にする。
【００１３】
コントローラ５４は、質量分光計１４によって獲得されるか、または提供されるデータ信号を受信すること、格納すること、および／またはそうでなければ処理することと、質量分光計１４によって実行される動作の制御のために適合されたコマンド信号を提供することとに適合されている。コントローラ５４は、ＭＳシステム１０を制御することに適したユーザインターフェースをさらに提供し得、該ユーザインターフェースは、例えば、ユーザからシステムコマンドを受け取り、それを実装し、出力を表示または制御することなどに適した例示的な入／出力デバイスを含む。特に、コントローラ５４は、質量分光計１４によって獲得されたデータを処理することと、質量分光計によって行われる質量分析を制御するのに用いるコマンド信号を質量分光計１４に提供することとに適合され得、該コマンド信号は、そのようなデータの処理によって生成される情報に少なくとも部分的には基づいて決定される。
【００１４】
コントローラ５４は、本明細書において記述されている目的を達成することにおける使用に適した任意のデータ獲得および処理のシステムまたはデバイスを備え得る。コントローラ５４は、適切にプログラムされているか、もしくは適切にプログラム可能な一般的な目的もしくは特定の目的のコンピュータ、または関連するプログラミング、ならびにデータの獲得および制御のデバイスを有する他の自動データ処理装置を備え得る。コントローラ５４は、例えば、質量分析器１４によって行われるイオン検出スキャンを制御および監視することと、例えば、本明細書において記述されているような、液体クロマトグラフィ（ＬＣ）カラム１２によって提供されるイオンの質量分析器１４によるそのような検出を表すデータを獲得および処理することとに適合されている。
【００１５】
従って、コントローラ５４は、適切に符号化された構築プログラミングによって自動的および／または対話的な制御に適合された１つ以上の自動的なデータ処理チップを備え、該プロセッサ５４は、１つ以上のアプリケーションおよびオペレーティングシステムのプログラム、ならびに必要であるか、もしくは望ましい任意の揮発性または持続性のストレージ媒体を含む。当業者には理解されるように、本発明を実装することに適した多種多様なプロセッサおよびプログラミング言語が、今や、購入可能となり、かつ、今後開発されていくことは疑いない。適切なプロセッサおよびプログラミングを備えているコントローラの例は、ＭＤＳ Ｓｃｉｅｘ ｏｆ Ｏｎｔａｒｉｏ、Ｃａｎａｄａによって販売されているＱＳＴＡＲ（登録商標）、ＡＰＩ３０００ＴＭまたはＡＰＩ４０００ＴＭＬＣ／ＭＳ／ＭＳシステムに組み込まれているものである。
【００１６】
本発明を実装することにおける使用に適したイオン源は、本明細書において開示されている目的と矛盾しない任意のＬＣカラムまたは他のイオン源１２を備え得る。例えば、当業者には明白であるように、任意の液体クロマトグラフィまたは他の持続放出イオン源が役立つ。様々な特性のイオンの持続性または他の流れを生成するＬＣカラムおよび他のイオン源と組み合わせて実装されるときに、本発明は特に効果的である。
【００１７】
質量分光計１４は、本明細書において開示されている目的と矛盾しない任意のイオン検出器および／または他の質量分析器を備え得る。例えば、当業者には明白であるように、３Ｄイオントラップ、ＴＯＦ検出器、および他のタイプの質量分光計が役立つ。本発明は、イオン群の繰り返しのもしくは再帰的なスキャンまたは他のサンプリングが可能である質量分光計と組み合わせにおいて特に有益である。
【００１８】
質量分光計１４は検出器を備えており、該検出器は、検出されたイオンに従って、質量分光計１４がデータ信号の信号を生成することを可能にする。そのようなデータ信号は、質量分光計１４に含まれる質量分析器によって検出されたイオンの特性に直接的または間接的に対応する質量関連の信号を概ね含む。例えば、ＴＯＦプロセスが質量分析のために使用される実施形態に従って、様々なイオンが様々なときに検出器に到達する。例えば、より小さいイオンの速度がより速いので、より小さいイオンが最初に検出器に到達し得、より大きいイオンは時間が長くかかり得る。従って、ｍ／ｚは、ＴＯＦ質量分析器内のイオンの飛行時間を表す質量関連のデータ信号の使用を通じて、検出器へのイオンの到達時間に従って決定され得る。
【００１９】
図２を参照すると、コントローラ５４と、質量分析器１４の質量検出器５０に対するコントローラ５４の関係が、さらに詳細に示されている。例示的な実施形態において、質量分光計１４の検知器５０は４つのアノードの検出器を備えており、各アノードは、５０１、５０２、５０３および５０４として示されており、多くの場合に、ＴＯＳ質量分析器、制約フラクション弁別器（ＣＦＤ）６２、時間デジタル変換器（ＴＤＣ）６６および信号収集デバイス５８に組み込まれる。１つ以上のイオンが４つのアノード５０１〜５０４のうちの任意のものに衝突したときには、イオンは、対応するパルス、すなわち、質量関連のデータ信号を生成する電気カスケードを引き起こし、該対応するパルスは制約フラクション弁別器（ＣＦＤ）６２を通って送信され得る。別の実施形態において、検出器５０は、移動する電荷によって生成される電流を誘導することによって動作し得ることにより、このような信号を生成する。さらに別の実施形態において、検出器５０は電子増倍管またはシンチレーションカウンタを含み得、このような信号を提供する第２の電子のカスケードに、入射イオンの運動エネルギーを変換し得る。これらまたは他のすべての適切なタイプの検出器が、意図されている発明の範囲内にある。
【００２０】
ＮＩＭ、ＴＴＬ、および他のパルスが、本発明を実装することにおける使用に適したデータ信号を提供することに非常に役立つということが分かっている。ＮＩＭ信号は、例えば、−０．８ボルトで発信され、ＴＴＬ信号は、概ね、＋５ボルトの信号を提供する。
【００２１】
本発明に従ったシステムを使用してここで行われる様々なタイプの分析に関しては、特に、高速が必要とされる場合に、ＮＩＭパルスが特に有効であるということが分かっている。従って、現在実装されている実施形態において、ＣＦＤ６２からの出力信号は、時間デジタル変換器（ＴＤＣ）６６に伝送される１〜１５ナノ秒のＮＩＭパルスである。他の実施形態において、ＣＦＤ６２の質量関連の信号出力６２は異なる形式を取り得る。ＴＤＣ６６は、短い（先入れ先出し）ＦＩＦＯキューＱにおける質量分析器４６における推進パルスに関する到着時間を格納する。
【００２２】
本発明を実装することにおける使用に適した様々なＣＦＤが今や市販されている。一例としては、約５〜２０ナノ秒のパルス幅または信号の持続期間を提供するｔｈｅ Ｏｒｔｅｃ ９７５ Ｑｕａｄ ＣＦＤである。本明細書において記述されているタイプの機器を使用する様々なタイプの分析に関しては、１５ナノ秒のパルスが非常に役立つことが分かっている。
【００２３】
本発明を実装することにおける使用に適した様々なＴＤＣが現在市販されている。成功裏に使用されている一例は、Ｉｏｎｗｅｒｋｓによって提供されている。特に、適切なハードウェアまたはデジタル信号処理（ＤＳＰ）の閾値化が、質量分析器によって提供されているデータ信号に適用される場合には、ＡＤＣがまた本発明の実装における使用に適しているということに留意されたい。
【００２４】
示されている例において、接続部７０は、信号収集デバイス５８に位置付けされているか、またはそれと通信するように関係付けられている（すなわち、通信するように連結されている）入力デバイス７４にＴＤＣ６６におけるＦＩＦＯキューから、到着時間の信号を送信する。本実施形態において、入力デバイス７４はＨｏｔＬｉｎｋ高速シリアルコントローラを備えており、接続部７０は、適切に装備された周辺機器を演算デバイスに接続するように動作可能であるＨｏｔＬｉｎｋ高速シリアルケーブルを備えている。他の実施形態において、入力デバイス７４は、他のタイプの入力コントローラ、例えば、ＦｉｒｅＷｉｒｅ、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）または高速パラレルポートのコントローラを備え得、接続部７０は、使用される入力デバイスのタイプに適した他のタイプのケーブルまたは接続部を含み得る。再び図２を参照すると、キューＱに格納されている飛行時間を表している単一の質量関連のデータ信号が楕円形Ａとして表されており、システム内での動きが点線の矢印で示されている。本実施形態において、デジタル化されたデータはイオンの到着時間を示す値を含み、図２において、楕円Ａとして表されている。
【００２５】
ここで図３を参照すると、データ収集デバイス５８を実装することにおいて有益な内部構成要素のブロック図が示されている。本実施形態において、収集デバイス５８は、Ｄｅｌｌ ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｏｕｎｄ Ｒｏｃｋ、 Ｔｅｘａｓによって製造されているＤｅｌｌ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ６７０のような標準規格のデュアルプロセッサマイクロコンピュータを備えている。他の実施形態において、他のタイプの装置、例えば、単一もしくは複数のプロセッサマイクロコンピュータ、ミニコンピュータ、または特定の目的に専用の電子ボードが収集デバイス５８として使用され得るということに留意されたい。本明細書において開示される目的を達成することにおける使用に適した任意のコンピュータまたは他のデータプロセッサが役立つ。
【００２６】
図３に図示されている実施形態において、デバイス５８は少なくとも１つのプロセッサ７８を含む。プロセッサ７８は、読み取り専用メモリ（「ＲＯＭ」）８２に接続されており、該読み取り専用メモリ８２は、複数のアプリケーションをプロセッサ７８に実行させることにおける使用に適したプログラミング媒体を格納し得ることにより、該複数のアプリケーションは、本明細書において開示された様々な機能を実行することをデバイス５８が可能にする。プロセッサ７８はまた、ランダムアクセスメモリユニット（「ＲＡＭ」）８６と、デバイス５８の様々な不揮発性の格納機能を果たす持続性格納デバイス９０とに接続されている。プロセッサ７８は、ディスプレイ９４を含む様々な出力装置に出力信号を送信し得る。プロセッサ７８は、本明細書において開示されているプロセッサを実装することにおける使用に適した任意のデジタル信号プロセッサを備え得る。
【００２７】
デバイス５８はまた、上で記述されたように、接続部７０からコントローラ７４を介してデータを受信し得ることにより、例えば、プロセッサ７８は、ＴＤＣ６６および／またはＣＦＤ６２のような任意の中間デバイスを介して、質量分析器１４の検出器５０に通信するように連結されている。従って、コントローラ５４および／またはプロセッサ７８は、特に、質量分析器１４から受信された質量関連のデータ信号をＲＡＭ８６に直接的に送信するために動作可能である。一部の実施形態において、コントローラ５４は、プロセッサ７８を通過することなく、ＲＡＭ８６に直接的にデータ信号を送信するために動作可能である。本実施形態において、コントローラ５４はさらに、ダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）プロトコルを使用して、メモリに直接的にアクセスするために動作可能である。他の実施形態において、他のプロトコルがＲＡＭ８６に直接的にアクセスするために使用され得る。従って、本実施形態において、コントローラ５４は、接続部７０を介して時間データＡを受信する。再び図３を参照すると、コントローラ５４は、メモリ６０内に存在し得る先入れ先出し（ＦＩＦＯ）バッファＢにデータＡを移動するために動作可能である。本実施形態において、バッファＢは２メガバイトであるが、他の実施形態において、スキャンの長さ、バッファＢへのデータの到達速度、およびバッファＢからのデータの除去の速度のような様々なパラメータに従って、バッファＢのサイズは変更され得る。これらすべてまたは他のバリエーションは、本発明の範囲内となる。
【００２８】
従って、当業者には明らかであるように、プロセッサ７８は、質量分析器１４から質量関連のデータ信号を受信し、データ信号の特性に対応する固有の識別子を決定し得る。例えば、当業者には周知である適切な機械的な関係を使用して、ＴＯＦ質量分析器内の飛行時間を表しているデータ信号は、質量電荷比を表す値に変換され得、別個のそれぞれのｍ／ｚ比は、本明細書において記述されているように、そのｍ／ｚ比に対応する記録データに関連する固有の識別子として有益であり、質量分析器１４によって検出されたｍ／ｚ比のイオンの数、または電荷強度を決定することに有益である。
【００２９】
ここで図４を参照すると、デバイス５８はまた、ＲＡＭ８６内で、データのコレクションまたはセットＣをアセンブルし、かつ、維持しており、該データのセットＣは、例えば、本明細書において記述されているように、質量分光計１４によって提供されるか、またはそこから獲得されるデータ信号に対応または関連するデータレコードを含む。バッファＢからのデータ信号は、例えば、イオンスキャンの手順の間に質量分光計１４からセットＣに送信され得る。本実施形態において、各スキャンは、一般的には、約１００ミリ秒から２０００ミリ秒の間で持続する。従って、本実施形態において、セットまたはコレクションＣは、１００ミリ秒から２０００ミリ秒までの間のスキャンの間に分光計１４によって収集され得るｍ／ｚスペクトルに対応する、イオンの到着時間を表すスペクトル値を含む。さらに、本実施形態において、分光計１４の解像度は、イオンがスキャンにおいて検出され得る、最大で５，０００，０００の固有の可能な到着時間の値となり得るようなものである。
【００３０】
当業者には理解されているように、いったん当業者が本開示を熟知すると、データセットＣは多種多様な方法で実装され得る。１つの現在実装されている実施形態において、例えば、データセットＣは２分木の形式で実装される。例えば、コレクションＣは、ＳＧＩ Ｉｎｃ．によって公開されているＳｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｍｐｌａｔｅ Ｌｉｂｒａｒｉｅｓ（ＳＴＬ）において提供される２分木テンプレートを使用して実装され得る。図５に示されているように、２分木のコレクションＣの各ノードまたはデータレコードは、質量分光計１４から獲得される質量関連のデータ信号の特性、すなわち、示されている例において、質量電荷比および累積的な信号強度を含む質量強度の対に対応する２つの要素を備えている。図示された実施形態において、左側の要素は到着時間の値を表す値を含み、該到着時間の値はｍ／ｚ比に対応しており、鍵、すなわち、固有のデータ信号識別子としても使用される。右側の要素は、その到着時間の値に関連するイオンの数を格納する。本実施形態において、２分木のコレクションにおけるデータは、鍵または固有の識別子、例えば、ｍ／ｚ比に従った順序方式で、既知の２分木プロトコルに従って格納される。例えば、ノードのうちの左側の子孫または子供は、右側の子孫よりも大きい鍵の値を有する。しかしながら、他の実施形態において、ハッシュ表のような他のデータ構造およびリンクされたリストがまた使用され得るということに留意されたい。本明細書において開示されている目的および処理と矛盾しない全てのデータ構造は本発明の範囲内にあると考えられる。
【００３１】
ここで図６を参照すると、質量分光計のスキャンを使用してデータを収集する方法は、概略的に、２００で示されている。本方法に関する説明を助けるために、方法２００は、本明細書において記述されているような、分光計を含むシステム１０によって実行されるということが想定されている。さらに、方法２００に関する以下の記述は、システム３０とその様々な構成要素に関するさらなる理解をもたらす。しかしながら、システム１０および／または方法２００は変更され得、本明細書に記述されている通りに互いに協働して働く必要はないということと、このようなバリエーションは本発明の範囲内となるということとが理解されるべきである。
【００３２】
スキャンの開始において、２分木データセットＣは空である。スキャンの間またはスキャンが完了したあとの任意のときに、例えば、全てのスキャンデータが適切なバッファに格納された場合に、方法２００の実行が開始し得る。本実施形態において、データがバッファＢにおいて利用可能であるとすぐに、方法２００は開始する。しかしながら、本方法の説明を単純化するために、スキャンはすでに開始しており、コレクションＣは多数のデータポイントをすでに受信しており、図５に示されているポイントまで完成されているということが想定されている。
【００３３】
図６を再び参照すると、２１０において、質量関連のデータ信号は、プロセッサ７８によって、質量分析器１４から受信される。図７に示されているように、本実施形態において、データ信号Ａ１は到達時間値８７５，０００を表しており、プロセッサ７８によってバッファＢから読み取られ、受信データとなる。２１５において、対応するデータレコードの固有の識別子として、データセット内で使用され得る時間値８７５，０００に対応する情報を含む任意のデータレコードが、データセットＣ内にすでに存在するかどうかが決定される。特に、コレクションＣが検索されることにより、鍵の値または固有の識別子８７５，０００に対応するノードまたはデータレコードが存在するかどうかを決定する。現在の例において、このようなノードが存在していない場合には、プロセッサ７８は方法２００のステップ２２０に進む。
【００３４】
２２０において、対応するデータレコードが既存のデータセット内で発見されない場合には、新たなノードが加えられる。特に、図８に示されているように、時間値（従って鍵）８７５，０００に対応するノードが加えられる。また、図８に示されているように、新たに作成されたデータレコード８０４は最初の値１を有する関連するカウンタの値を含む。２２５において、新たに作成されたデータ信号に対応するノード８０４は更新される。特に、図９に示されているように、対応する時間、ｍ／ｚ、または他の質量関連の値を有するイオンが受信されたことを反映するように、ノードのカウンタが増加される。
【００３５】
方法２００の別の実行において、２１０において受信されたデータ信号は時間値２５０，０００に対応するということが想定されている。従って、図９に示されているように、２１５の実行の間に、受信データに対応するデータレコードまたはノード８０６がすでに存在しているということが決定され、方法２００の実行から２２５に進み、つまり、２２０の実行をとばす。次に、２２５の実行は、図１０に示されているように、値１７から値１８への、ノード２５０，０００における計数値の増加をもたらし得る。
【００３６】
方法２００の実行は、バッファＢにデータ信号が存在するだけ多くの回数を繰り返され得る。例示的な実施形態において、データ信号は５ミリ秒毎にバッファＢから受信される。しかしながら、当業者には明らかであるように、方法２００の実行の頻度は、スキャン速度、処理速度および接続速度のような様々なパラメータに従って調節され得る。これらまたは他のバリエーションが本発明の範囲内となる。
【００３７】
他の局面において、本発明は、本明細書において記述されている方法およびプロセスに従って、質量分析器によって獲得されたデータを１つ以上のデータプロセッサに記録させることに適合されているコンピュータプログラミング媒体を提供する。当業者には明白であるように、多種多様なプログラミング言語および構造が使用され得ることにより、本発明を実装する。例えば、アセンブリ言語コードまたは高級言語、例えば、Ｃバリアント、ＦＯＲＴＲＡＮ、またはＣＯＢＯＬのうちの任意のものなどが使用され得ることにより、適切に適合された機械命令を備えている多種多様な適切なルーチン、モジュールおよびアプリケーションを実装する。当業者たちが本開示に熟知するようになると、適切な言語とプログラミング構造の組み合わせの選択は当業者には困難ではない。
【００３８】
本発明の様々な特徴および構成要素の特定の組み合わせが本明細書において記述されているが、開示された特徴および構成要素のサブセット、および／またはこれらの特徴および構成要素の代替的な組み合わせが、要望に応じて利用され得るということが当業者には明白である。例えば、スキャンは複数のセグメントを備え得、それぞれが異なるコレクションＣを必要としている。さらに、分光計１４は複数の検出器を含み得、４極子分光計の場合のように、それぞれが、１つのコントローラ内の別個のチャンネルか、または別個のコントローラ内の１つのチャンネルにデータを供給する。つぎにこれらのチャンネルのそれぞれが、異なるバッファにデータを供給し得、異なるバッファからのデータは、異なるコレクションＣに収集され得る。従って、スキャンは複数のデータコレクションＣを生じ得る。例えば、分光計が４つの検出器を有し、スキャンが３つのセグメントで完了する場合には、合計で１２個の別個のコレクションＣがスキャンごとに生成される。
【００３９】
さらなるバリエーションにおいて、検出されたデータ信号は、単一のイオン、または同時に検出された一群のイオンによってもたらされる検出器の反応を表す強度の値を含み得る。従って、コレクションＣに送信されるデータ信号Ａは、ノード８０４のカウンタを増加する値に対応する増加関連値を有し得る。
【００４０】
バッファの存在しないことがあり得るさらに別のバリエーションにおいて、データが入力デバイス７４によって受信されると、方法２００がデータに適用され得る。
【００４１】
本発明の上で記述された実施形態は、本発明の例示であることが意図されており、本発明の範囲を逸脱することなく、そこに代替および改変が当業者によって加えられ得、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲のみによって定義される。従って、本発明は、上で述べられた厳密な実施形態、または方法論もしくは構成には限定されない。プロセス自体に必要とされるか、またはプロセス自体に内在する範囲を除いて、図面を含む本開示において記述された方法またはプロセスのステップまたは段階に関する特定の順序は、意図または暗示されていない。多くの場合において、記述された方法の目的、効果、または趣旨を変えることなく、プロセスのステップの順序は変更され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は、本発明を実装することにおける使用に適した質量分析システムの概略的ブロック図である。
【図２】図２は、本発明を実装することにおける使用に適したコントローラの概略的ブロック図である。
【図３】図３は、本発明を実装することにおける使用に適した構成要素の概略的ブロック図である。
【図４】図４は、本発明を実装することにおける使用に適した構成要素の概略的ブロック図である。
【図５】図５は、本発明に従ったデータセットの概略図である。
【図６】図６は、本発明に従ったデータを収集する方法の概略的流れ図である。
【図７】図７は、本発明を実装することにおける使用に適した構成要素の概略的ブロック図である。
【図８】図８は、本発明に従ったデータセットの概略図である。
【図９】図９は、本発明に従ったデータセットの概略図である。
【図１０】図１０は、本発明に従ったデータセットの概略図である。
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本出願は、「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄａｔａ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｍａｓｓ Ａｎａｌｙｓｉｓ」と題される、２００５年６月３日出願の米国特許仮出願第６０／６８６，９１８号の利益を主張する。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、一般に、データのコレクションに関し、さらに詳細には、粒子の再帰的な質量分析に関するデータのコレクションおよび処理のためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
質量分析は、質量分光分析とも呼ばれ、分子の質量測定を可能にする機器的アプローチである。質量分光計は、無機化学、有機化学、および有機生物化学の分析における多種多様な用途に対してとても重用になってきた。例としては、地質サンプルの年代特定、薬物テスト、および薬物の発見、石油産業、化学産業、および医薬産業におけるプロセス監視、表面分析、および未知のものの構造識別を含む。さらに、質量分析は継続的に改良されており、近年、分子生物学への用途において飛躍的に進歩しており、現在では、タンパク質、ＤＮＡ、そしてウイルスでさえも分析することが可能である。
【０００４】
質量分析システムは、一般的には、イオン源と、質量分析器と、コンピュータ、プロセッサ、または他のコントローラと結合されているか、またはそれらと一体のデータ収集デバイスとを含む。このようなデバイスの組み合わせは、質量電荷比（ｍ／ｚ）に従って、分子サイズの粒子をイオン化すること、分離すること、および測定することによって、質量分析計が化合物の分子重さを決定することを可能にする。イオンは、電荷の損失または獲得（例えば、電子放出、プロトン化、または脱プロトン化）のいずれかを誘発することによって、イオン化源において生成され得る。いったん、イオンが形成されると、イオンは質量分析器に導かれ、検出され得る。質量分光計を使用した、質量のイオン化および検出は、分子の重量情報を提供し得る質量電荷比（「ｍ／ｚ」）スペクトルを生成するために使用され得る。
【０００５】
高解像度の質量分光計は、一般的には、非常に多くの数の可能な質量電荷比のイオンを検出し得る。一般的には、非常の多くの数の値域または独自のアドレスを有する大規模なアレイ型データ構造内の揮発性または持続性のメモリ内に、スキャンの間に収集されたデータが格納され、各値域は分光計によって検出され得る可能な質量電荷比に対応する識別子に関連する。データがスキャンの間に受信されるにつれて、検出された質量電荷比に対応する値域は、検出を反映するように増加される。このアプローチは、可能な最大のスペクトルを保持するために、充分なメモリの使用を可能にし、実際、充分なメモリの使用を必要とする。しかしながら、一般的なスキャンにおいて、全スペクトル範囲の２０％だけが実際に検出されている。従って、スキャンは概して圧縮処理が続き、該圧縮処理において、スキャン結果を有するアレイは、圧縮されることにより、所望の閾値を下回る強度の値を保持する値域、例えば、対応するｍ／ｚ比に関連するイオンが検出されていない値域を消去する。
【０００６】
例えば、飛行時間（ＴＯＦ）式質量分析に適合された分光計を使用する一般的なスキャンの間、分光計は最大で５００，０００の値域のアレイを維持する。次に、これは、５００，０００回のスキャン後の繰り返しとなることにより、より管理しやすい質量強度の対のリストにアレイを圧縮し、該質量強度の対のリストは、格納のためにほとんどメモリを必要としない。スキャンが複数のセグメントにおいてか、または高速で獲得されることを必要とする場合に、スキャンに関する格納および処理の需要は劇的に増加し得る。例えば、スキャンが３つのセグメントを有し、従来技術を使用して、０．３秒の間隔で繰り返し獲得されなければならない場合には、事実上、３＊５００，０００／０．３回のスキャン後の繰り返しがアレイを圧縮するために行われる。そのような大きさのアレイを含む圧縮は、比較的に大量のプロセッサリソースを必要とし得、従って、スキャンの間に比較的に長い時間を課し得る。従って、このようなスキャン後の処理は、例えば、スキャンの機会の喪失となり得、関心の化合物は失われるかもしれない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、質量分光計を使用する質量分析において獲得されたデータのコレクション、格納、および他の処理のために有益であるシステム、方法、およびコンピュータプログラミングを提供する。
【０００８】
本発明の局面に従って、粒子検出器または他の質量分析器を備えている質量分光計を使用してデータを収集する方法が提供される。検出されたデータを格納するための値域を含むツリーまたはアレイ構造のようなデータのコレクションは、揮発性または持続性のメモリに維持されている。データは検出器から受信される。コレクションが受信されたデータレコードに対応する値域を含んでいるかどうかが決定される。コレクションが受信されたデータレコードに対応する値域を含まない場合には、データレコードに対応する値域が増加される。いずれにしても、受信されたデータレコードに対応する値域が、その受信を反映するように更新される。
【０００９】
関連する局面において、本発明は、複数のデータレコードを備えているデータセットにおいて、質量分析器によって獲得されたデータを記録する方法を提供する。データレコードは、対応する質量関連のデータ信号およびカウンタに関連する固有の識別子を備えている。方法は、質量分析器に通信するように連結されているデータプロセッサによって実行されており、質量関連のデータ信号を受信することと、質量分析器によって検出されたイオンの質量電荷比および／または飛行時間のような質量関連のデータ信号に関連する固有の識別子を決定することとを包含する。質量関連のデータ信号に関連する固有の識別子が、既存のデータレコードの固有の識別子に対応する場合には、例えば、データプロセッサによって受信された対応するデータ信号の数が数えられ得るように、既存のデータレコードに関連するカウンタが増加される。新たに獲得されたデータ信号に関連する識別子が、既存のデータレコードの識別子に対応しない場合には、新たな識別子を備えている新たなデータレコードが作成される。このように作成されたデータは、データプロセッサに関連する揮発性および／または持続性のメモリに格納され得る。
【００１０】
他の局面において、本発明は、このような方法に従ってデータセットを作成するコンピュータプログラミング媒体およびシステムを提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、ここで、単なる例示によって、かつ、添付の図面を参考にして記述される。
【００１２】
図１は、本発明を実装することにおける使用に適した質量分析システム１０の基本構成要素を示す。システム１０は、例えば、液体クロマトグラフィーカラム１２を含むイオン源１２を備えており、該イオン源１２は、多段階の質量分析を行うことが可能である質量分光計１４に結合されている。本発明は、ＭＳおよびＭＳ／ＭＳまたは他のマルチＭＳの能力を有する、適切に制御された任意のシステム（例えば、３Ｄトラップまたは飛行時間（ＴＯＦ）式の分析器）を使用して実装され得るということを当業者は理解するが、このようなシステムの例は、ＭＤＳ Ｓｃｉｅｘによって販売されているＱＳＴＡＲ（登録商標）、ＡＰＩ３０００ＴＭおよびＡＰＩ４０００ＴＭＬＣ／ＭＳ／ＭＳシステムを含む。データ獲得コントローラ５４は、単一または複数のＬＣ／ＭＳの実行からの情報の抽出の最大効率ために、ＭＳ／ＭＳに対してＭＳの自動化された獲得を可能にする。
【００１３】
コントローラ５４は、質量分光計１４によって獲得されるか、または提供されるデータ信号を受信すること、格納すること、および／またはそうでなければ処理することと、質量分光計１４によって実行される動作の制御のために適合されたコマンド信号を提供することとに適合されている。コントローラ５４は、ＭＳシステム１０を制御することに適したユーザインターフェースをさらに提供し得、該ユーザインターフェースは、例えば、ユーザからシステムコマンドを受け取り、それを実装し、出力を表示または制御することなどに適した例示的な入／出力デバイスを含む。特に、コントローラ５４は、質量分光計１４によって獲得されたデータを処理することと、質量分光計によって行われる質量分析を制御するのに用いるコマンド信号を質量分光計１４に提供することとに適合され得、該コマンド信号は、そのようなデータの処理によって生成される情報に少なくとも部分的には基づいて決定される。
【００１４】
コントローラ５４は、本明細書において記述されている目的を達成することにおける使用に適した任意のデータ獲得および処理のシステムまたはデバイスを備え得る。コントローラ５４は、適切にプログラムされているか、もしくは適切にプログラム可能な一般的な目的もしくは特定の目的のコンピュータ、または関連するプログラミング、ならびにデータの獲得および制御のデバイスを有する他の自動データ処理装置を備え得る。コントローラ５４は、例えば、質量分析器１４によって行われるイオン検出スキャンを制御および監視することと、例えば、本明細書において記述されているような、液体クロマトグラフィ（ＬＣ）カラム１２によって提供されるイオンの質量分析器１４によるそのような検出を表すデータを獲得および処理することとに適合されている。
【００１５】
従って、コントローラ５４は、適切に符号化された構築プログラミングによって自動的および／または対話的な制御に適合された１つ以上の自動的なデータ処理チップを備え、該プロセッサ５４は、１つ以上のアプリケーションおよびオペレーティングシステムのプログラム、ならびに必要であるか、もしくは望ましい任意の揮発性または持続性のストレージ媒体を含む。当業者には理解されるように、本発明を実装することに適した多種多様なプロセッサおよびプログラミング言語が、今や、購入可能となり、かつ、今後開発されていくことは疑いない。適切なプロセッサおよびプログラミングを備えているコントローラの例は、ＭＤＳ Ｓｃｉｅｘ ｏｆ Ｏｎｔａｒｉｏ、Ｃａｎａｄａによって販売されているＱＳＴＡＲ（登録商標）、ＡＰＩ３０００ＴＭまたはＡＰＩ４０００ＴＭＬＣ／ＭＳ／ＭＳシステムに組み込まれているものである。
【００１６】
本発明を実装することにおける使用に適したイオン源は、本明細書において開示されている目的と矛盾しない任意のＬＣカラムまたは他のイオン源１２を備え得る。例えば、当業者には明白であるように、任意の液体クロマトグラフィまたは他の持続放出イオン源が役立つ。様々な特性のイオンの持続性または他の流れを生成するＬＣカラムおよび他のイオン源と組み合わせて実装されるときに、本発明は特に効果的である。
【００１７】
質量分光計１４は、本明細書において開示されている目的と矛盾しない任意のイオン検出器および／または他の質量分析器を備え得る。例えば、当業者には明白であるように、３Ｄイオントラップ、ＴＯＦ検出器、および他のタイプの質量分光計が役立つ。本発明は、イオン群の繰り返しのもしくは再帰的なスキャンまたは他のサンプリングが可能である質量分光計と組み合わせにおいて特に有益である。
【００１８】
質量分光計１４は検出器を備えており、該検出器は、検出されたイオンに従って、質量分光計１４がデータ信号の信号を生成することを可能にする。そのようなデータ信号は、質量分光計１４に含まれる質量分析器によって検出されたイオンの特性に直接的または間接的に対応する質量関連の信号を概ね含む。例えば、ＴＯＦプロセスが質量分析のために使用される実施形態に従って、様々なイオンが様々なときに検出器に到達する。例えば、より小さいイオンの速度がより速いので、より小さいイオンが最初に検出器に到達し得、より大きいイオンは時間が長くかかり得る。従って、ｍ／ｚは、ＴＯＦ質量分析器内のイオンの飛行時間を表す質量関連のデータ信号の使用を通じて、検出器へのイオンの到達時間に従って決定され得る。
【００１９】
図２を参照すると、コントローラ５４と、質量分析器１４の質量検出器５０に対するコントローラ５４の関係が、さらに詳細に示されている。例示的な実施形態において、質量分光計１４の検知器５０は４つのアノードの検出器を備えており、各アノードは、５０１、５０２、５０３および５０４として示されており、多くの場合に、ＴＯＳ質量分析器、制約フラクション弁別器（ＣＦＤ）６２、時間デジタル変換器（ＴＤＣ）６６および信号収集デバイス５８に組み込まれる。１つ以上のイオンが４つのアノード５０１〜５０４のうちの任意のものに衝突したときには、イオンは、対応するパルス、すなわち、質量関連のデータ信号を生成する電気カスケードを引き起こし、該対応するパルスは制約フラクション弁別器（ＣＦＤ）６２を通って送信され得る。別の実施形態において、検出器５０は、移動する電荷によって生成される電流を誘導することによって動作し得ることにより、このような信号を生成する。さらに別の実施形態において、検出器５０は電子増倍管またはシンチレーションカウンタを含み得、このような信号を提供する第２の電子のカスケードに、入射イオンの運動エネルギーを変換し得る。これらまたは他のすべての適切なタイプの検出器が、意図されている発明の範囲内にある。
【００２０】
ＮＩＭ、ＴＴＬ、および他のパルスが、本発明を実装することにおける使用に適したデータ信号を提供することに非常に役立つということが分かっている。ＮＩＭ信号は、例えば、−０．８ボルトで発信され、ＴＴＬ信号は、概ね、＋５ボルトの信号を提供する。
【００２１】
本発明に従ったシステムを使用してここで行われる様々なタイプの分析に関しては、特に、高速が必要とされる場合に、ＮＩＭパルスが特に有効であるということが分かっている。従って、現在実装されている実施形態において、ＣＦＤ６２からの出力信号は、時間デジタル変換器（ＴＤＣ）６６に伝送される１〜１５ナノ秒のＮＩＭパルスである。他の実施形態において、ＣＦＤ６２の質量関連の信号出力６２は異なる形式を取り得る。ＴＤＣ６６は、短い（先入れ先出し）ＦＩＦＯキューＱにおける質量分析器４６における推進パルスに関する到着時間を格納する。
【００２２】
本発明を実装することにおける使用に適した様々なＣＦＤが今や市販されている。一例としては、約５〜２０ナノ秒のパルス幅または信号の持続期間を提供するｔｈｅ Ｏｒｔｅｃ ９７５ Ｑｕａｄ ＣＦＤである。本明細書において記述されているタイプの機器を使用する様々なタイプの分析に関しては、１５ナノ秒のパルスが非常に役立つことが分かっている。
【００２３】
本発明を実装することにおける使用に適した様々なＴＤＣが現在市販されている。成功裏に使用されている一例は、Ｉｏｎｗｅｒｋｓによって提供されている。特に、適切なハードウェアまたはデジタル信号処理（ＤＳＰ）の閾値化が、質量分析器によって提供されているデータ信号に適用される場合には、ＡＤＣがまた本発明の実装における使用に適しているということに留意されたい。
【００２４】
示されている例において、接続部７０は、信号収集デバイス５８に位置付けされているか、またはそれと通信するように関係付けられている（すなわち、通信するように連結されている）入力デバイス７４にＴＤＣ６６におけるＦＩＦＯキューから、到着時間の信号を送信する。本実施形態において、入力デバイス７４はＨｏｔＬｉｎｋ高速シリアルコントローラを備えており、接続部７０は、適切に装備された周辺機器を演算デバイスに接続するように動作可能であるＨｏｔＬｉｎｋ高速シリアルケーブルを備えている。他の実施形態において、入力デバイス７４は、他のタイプの入力コントローラ、例えば、ＦｉｒｅＷｉｒｅ、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）または高速パラレルポートのコントローラを備え得、接続部７０は、使用される入力デバイスのタイプに適した他のタイプのケーブルまたは接続部を含み得る。再び図２を参照すると、キューＱに格納されている飛行時間を表している単一の質量関連のデータ信号が楕円形Ａとして表されており、システム内での動きが点線の矢印で示されている。本実施形態において、デジタル化されたデータはイオンの到着時間を示す値を含み、図２において、楕円Ａとして表されている。
【００２５】
ここで図３を参照すると、データ収集デバイス５８を実装することにおいて有益な内部構成要素のブロック図が示されている。本実施形態において、収集デバイス５８は、Ｄｅｌｌ ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｏｕｎｄ Ｒｏｃｋ、 Ｔｅｘａｓによって製造されているＤｅｌｌ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ６７０のような標準規格のデュアルプロセッサマイクロコンピュータを備えている。他の実施形態において、他のタイプの装置、例えば、単一もしくは複数のプロセッサマイクロコンピュータ、ミニコンピュータ、または特定の目的に専用の電子ボードが収集デバイス５８として使用され得るということに留意されたい。本明細書において開示される目的を達成することにおける使用に適した任意のコンピュータまたは他のデータプロセッサが役立つ。
【００２６】
図３に図示されている実施形態において、デバイス５８は少なくとも１つのプロセッサ７８を含む。プロセッサ７８は、読み取り専用メモリ（「ＲＯＭ」）８２に接続されており、該読み取り専用メモリ８２は、複数のアプリケーションをプロセッサ７８に実行させることにおける使用に適したプログラミング媒体を格納し得ることにより、該複数のアプリケーションは、本明細書において開示された様々な機能を実行することをデバイス５８が可能にする。プロセッサ７８はまた、ランダムアクセスメモリユニット（「ＲＡＭ」）８６と、デバイス５８の様々な不揮発性の格納機能を果たす持続性格納デバイス９０とに接続されている。プロセッサ７８は、ディスプレイ９４を含む様々な出力装置に出力信号を送信し得る。プロセッサ７８は、本明細書において開示されているプロセッサを実装することにおける使用に適した任意のデジタル信号プロセッサを備え得る。
【００２７】
デバイス５８はまた、上で記述されたように、接続部７０からコントローラ７４を介してデータを受信し得ることにより、例えば、プロセッサ７８は、ＴＤＣ６６および／またはＣＦＤ６２のような任意の中間デバイスを介して、質量分析器１４の検出器５０に通信するように連結されている。従って、コントローラ５４および／またはプロセッサ７８は、特に、質量分析器１４から受信された質量関連のデータ信号をＲＡＭ８６に直接的に送信するために動作可能である。一部の実施形態において、コントローラ５４は、プロセッサ７８を通過することなく、ＲＡＭ８６に直接的にデータ信号を送信するために動作可能である。本実施形態において、コントローラ５４はさらに、ダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）プロトコルを使用して、メモリに直接的にアクセスするために動作可能である。他の実施形態において、他のプロトコルがＲＡＭ８６に直接的にアクセスするために使用され得る。従って、本実施形態において、コントローラ５４は、接続部７０を介して時間データＡを受信する。再び図３を参照すると、コントローラ５４は、メモリ６０内に存在し得る先入れ先出し（ＦＩＦＯ）バッファＢにデータＡを移動するために動作可能である。本実施形態において、バッファＢは２メガバイトであるが、他の実施形態において、スキャンの長さ、バッファＢへのデータの到達速度、およびバッファＢからのデータの除去の速度のような様々なパラメータに従って、バッファＢのサイズは変更され得る。これらすべてまたは他のバリエーションは、本発明の範囲内となる。
【００２８】
従って、当業者には明らかであるように、プロセッサ７８は、質量分析器１４から質量関連のデータ信号を受信し、データ信号の特性に対応する固有の識別子を決定し得る。例えば、当業者には周知である適切な機械的な関係を使用して、ＴＯＦ質量分析器内の飛行時間を表しているデータ信号は、質量電荷比を表す値に変換され得、別個のそれぞれのｍ／ｚ比は、本明細書において記述されているように、そのｍ／ｚ比に対応する記録データに関連する固有の識別子として有益であり、質量分析器１４によって検出されたｍ／ｚ比のイオンの数、または電荷強度を決定することに有益である。
【００２９】
ここで図４を参照すると、デバイス５８はまた、ＲＡＭ８６内で、データのコレクションまたはセットＣをアセンブルし、かつ、維持しており、該データのセットＣは、例えば、本明細書において記述されているように、質量分光計１４によって提供されるか、またはそこから獲得されるデータ信号に対応または関連するデータレコードを含む。バッファＢからのデータ信号は、例えば、イオンスキャンの手順の間に質量分光計１４からセットＣに送信され得る。本実施形態において、各スキャンは、一般的には、約１００ミリ秒から２０００ミリ秒の間で持続する。従って、本実施形態において、セットまたはコレクションＣは、１００ミリ秒から２０００ミリ秒までの間のスキャンの間に分光計１４によって収集され得るｍ／ｚスペクトルに対応する、イオンの到着時間を表すスペクトル値を含む。さらに、本実施形態において、分光計１４の解像度は、イオンがスキャンにおいて検出され得る、最大で５，０００，０００の固有の可能な到着時間の値となり得るようなものである。
【００３０】
当業者には理解されているように、いったん当業者が本開示を熟知すると、データセットＣは多種多様な方法で実装され得る。１つの現在実装されている実施形態において、例えば、データセットＣは２分木の形式で実装される。例えば、コレクションＣは、ＳＧＩ Ｉｎｃ．によって公開されているＳｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｍｐｌａｔｅ Ｌｉｂｒａｒｉｅｓ（ＳＴＬ）において提供される２分木テンプレートを使用して実装され得る。図５に示されているように、２分木のコレクションＣの各ノードまたはデータレコードは、質量分光計１４から獲得される質量関連のデータ信号の特性、すなわち、示されている例において、質量電荷比および累積的な信号強度を含む質量強度の対に対応する２つの要素を備えている。図示された実施形態において、左側の要素は到着時間の値を表す値を含み、該到着時間の値はｍ／ｚ比に対応しており、鍵、すなわち、固有のデータ信号識別子としても使用される。右側の要素は、その到着時間の値に関連するイオンの数を格納する。本実施形態において、２分木のコレクションにおけるデータは、鍵または固有の識別子、例えば、ｍ／ｚ比に従った順序方式で、既知の２分木プロトコルに従って格納される。例えば、ノードのうちの左側の子孫または子供は、右側の子孫よりも大きい鍵の値を有する。しかしながら、他の実施形態において、ハッシュ表のような他のデータ構造およびリンクされたリストがまた使用され得るということに留意されたい。本明細書において開示されている目的および処理と矛盾しない全てのデータ構造は本発明の範囲内にあると考えられる。
【００３１】
ここで図６を参照すると、質量分光計のスキャンを使用してデータを収集する方法は、概略的に、２００で示されている。本方法に関する説明を助けるために、方法２００は、本明細書において記述されているような、分光計を含むシステム１０によって実行されるということが想定されている。さらに、方法２００に関する以下の記述は、システム３０とその様々な構成要素に関するさらなる理解をもたらす。しかしながら、システム１０および／または方法２００は変更され得、本明細書に記述されている通りに互いに協働して働く必要はないということと、このようなバリエーションは本発明の範囲内となるということとが理解されるべきである。
【００３２】
スキャンの開始において、２分木データセットＣは空である。スキャンの間またはスキャンが完了したあとの任意のときに、例えば、全てのスキャンデータが適切なバッファに格納された場合に、方法２００の実行が開始し得る。本実施形態において、データがバッファＢにおいて利用可能であるとすぐに、方法２００は開始する。しかしながら、本方法の説明を単純化するために、スキャンはすでに開始しており、コレクションＣは多数のデータポイントをすでに受信しており、図５に示されているポイントまで完成されているということが想定されている。
【００３３】
図６を再び参照すると、２１０において、質量関連のデータ信号は、プロセッサ７８によって、質量分析器１４から受信される。図７に示されているように、本実施形態において、データ信号Ａ１は到達時間値８７５，０００を表しており、プロセッサ７８によってバッファＢから読み取られ、受信データとなる。２１５において、対応するデータレコードの固有の識別子として、データセット内で使用され得る時間値８７５，０００に対応する情報を含む任意のデータレコードが、データセットＣ内にすでに存在するかどうかが決定される。特に、コレクションＣが検索されることにより、鍵の値または固有の識別子８７５，０００に対応するノードまたはデータレコードが存在するかどうかを決定する。現在の例において、このようなノードが存在していない場合には、プロセッサ７８は方法２００のステップ２２０に進む。
【００３４】
２２０において、対応するデータレコードが既存のデータセット内で発見されない場合には、新たなノードが加えられる。特に、図８に示されているように、時間値（従って鍵）８７５，０００に対応するノードが加えられる。また、図８に示されているように、新たに作成されたデータレコード８０４は最初の値１を有する関連するカウンタの値を含む。２２５において、新たに作成されたデータ信号に対応するノード８０４は更新される。特に、図９に示されているように、対応する時間、ｍ／ｚ、または他の質量関連の値を有するイオンが受信されたことを反映するように、ノードのカウンタが増加される。
【００３５】
方法２００の別の実行において、２１０において受信されたデータ信号は時間値２５０，０００に対応するということが想定されている。従って、図９に示されているように、２１５の実行の間に、受信データに対応するデータレコードまたはノード８０６がすでに存在しているということが決定され、方法２００の実行から２２５に進み、つまり、２２０の実行をとばす。次に、２２５の実行は、図１０に示されているように、値１７から値１８への、ノード２５０，０００における計数値の増加をもたらし得る。
【００３６】
方法２００の実行は、バッファＢにデータ信号が存在するだけ多くの回数を繰り返され得る。例示的な実施形態において、データ信号は５ミリ秒毎にバッファＢから受信される。しかしながら、当業者には明らかであるように、方法２００の実行の頻度は、スキャン速度、処理速度および接続速度のような様々なパラメータに従って調節され得る。これらまたは他のバリエーションが本発明の範囲内となる。
【００３７】
他の局面において、本発明は、本明細書において記述されている方法およびプロセスに従って、質量分析器によって獲得されたデータを１つ以上のデータプロセッサに記録させることに適合されているコンピュータプログラミング媒体を提供する。当業者には明白であるように、多種多様なプログラミング言語および構造が使用され得ることにより、本発明を実装する。例えば、アセンブリ言語コードまたは高級言語、例えば、Ｃバリアント、ＦＯＲＴＲＡＮ、またはＣＯＢＯＬのうちの任意のものなどが使用され得ることにより、適切に適合された機械命令を備えている多種多様な適切なルーチン、モジュールおよびアプリケーションを実装する。当業者たちが本開示に熟知するようになると、適切な言語とプログラミング構造の組み合わせの選択は当業者には困難ではない。
【００３８】
本発明の様々な特徴および構成要素の特定の組み合わせが本明細書において記述されているが、開示された特徴および構成要素のサブセット、および／またはこれらの特徴および構成要素の代替的な組み合わせが、要望に応じて利用され得るということが当業者には明白である。例えば、スキャンは複数のセグメントを備え得、それぞれが異なるコレクションＣを必要としている。さらに、分光計１４は複数の検出器を含み得、４極子分光計の場合のように、それぞれが、１つのコントローラ内の別個のチャンネルか、または別個のコントローラ内の１つのチャンネルにデータを供給する。つぎにこれらのチャンネルのそれぞれが、異なるバッファにデータを供給し得、異なるバッファからのデータは、異なるコレクションＣに収集され得る。従って、スキャンは複数のデータコレクションＣを生じ得る。例えば、分光計が４つの検出器を有し、スキャンが３つのセグメントで完了する場合には、合計で１２個の別個のコレクションＣがスキャンごとに生成される。
【００３９】
さらなるバリエーションにおいて、検出されたデータ信号は、単一のイオン、または同時に検出された一群のイオンによってもたらされる検出器の反応を表す強度の値を含み得る。従って、コレクションＣに送信されるデータ信号Ａは、ノード８０４のカウンタを増加する値に対応する増加関連値を有し得る。
【００４０】
バッファの存在しないことがあり得るさらに別のバリエーションにおいて、データが入力デバイス７４によって受信されると、方法２００がデータに適用され得る。
【００４１】
本発明の上で記述された実施形態は、本発明の例示であることが意図されており、本発明の範囲を逸脱することなく、そこに代替および改変が当業者によって加えられ得、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲のみによって定義される。従って、本発明は、上で述べられた厳密な実施形態、または方法論もしくは構成には限定されない。プロセス自体に必要とされるか、またはプロセス自体に内在する範囲を除いて、図面を含む本開示において記述された方法またはプロセスのステップまたは段階に関する特定の順序は、意図または暗示されていない。多くの場合において、記述された方法の目的、効果、または趣旨を変えることなく、プロセスのステップの順序は変更され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は、本発明を実装することにおける使用に適した質量分析システムの概略的ブロック図である。
【図２】図２は、本発明を実装することにおける使用に適したコントローラの概略的ブロック図である。
【図３】図３は、本発明を実装することにおける使用に適した構成要素の概略的ブロック図である。
【図４】図４は、本発明を実装することにおける使用に適した構成要素の概略的ブロック図である。
【図５】図５は、本発明に従ったデータセットの概略図である。
【図６】図６は、本発明に従ったデータを収集する方法の概略的流れ図である。
【図７】図７は、本発明を実装することにおける使用に適した構成要素の概略的ブロック図である。
【図８】図８は、本発明に従ったデータセットの概略図である。
【図９】図９は、本発明に従ったデータセットの概略図である。
【図１０】図１０は、本発明に従ったデータセットの概略図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のデータレコードを備えているデータセットにおいて、質量分析器によって獲得されたデータを記録する方法であって、該データレコードは、対応する質量関連のデータ信号およびカウンタに関連する固有の識別子を備えており、該方法は、該質量分析器に通信するように連結されているデータプロセッサによって実行され、
ａ．該質量関連のデータ信号を受信することと、
ｂ．該質量関連のデータ信号に関連する該固有の識別子を決定することと、
ｃ．該質量関連のデータ信号に関連する該固有の識別子が、既存のデータレコードの固有の識別子に対応する場合には、該データレコードに関連するカウンタを増加させることと、
ｄ．そうでない場合には、該固有の識別子および関連するカウンタを備えているデータレコードを作成することと
を包含する、方法。
【請求項２】
持続性のメモリに前記データセットを格納することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記質量関連のデータ信号は、前記質量分析器によって検出されたイオンの質量電荷比を表している、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ａ．質量関連のデータ信号を受信することと、
ｂ．該質量関連のデータ信号に関連する固有の識別子を決定することと、
ｃ．該質量関連のデータ信号に関連する該固有の識別子が、既存のデータレコードの固有の識別子に対応する場合には、データレコードに関連するカウンタを増加させることと、
ｄ．そうでない場合には、該固有の識別子および関連するカウンタを備えているデータレコードを作成することと
をデータプロセッサに行わせることによって、複数のデータレコードを備えているデータセットにおいて、該データプロセッサに質量分析器によって獲得されたデータを記録させるように適合されているコンピュータプログラミング媒体。
【請求項５】
前記データプロセッサに、持続性メモリ内にデータセットを格納させるように適合されている、請求項４に記載のプログラミング媒体。
【請求項６】
データを記録することに有益なシステムであって、
イオン源によって提供されるイオンを検出することに適合されている質量分析器と、
プロセッサと、該プロセッサに関連するメモリと
を備えており、該プロセッサは、
ａ．質量関連のデータ信号を受信することと、
ｂ．該質量関連のデータ信号に関連する固有の識別子を決定することと、
ｃ．該質量関連のデータ信号に関連する該固有の識別子が、既存のデータレコードの固有の識別子に対応する場合には、該データレコードに関連するカウンタを増加させることと、
ｄ．そうでない場合には、該固有の識別子および関連するカウンタを備えているデータレコードを作成することと
に適合されている、システム。
【請求項７】
前記質量関連のデータ信号は、前記質量分析器によって検出されたイオンの質量電荷比を表している、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記質量分析器は、飛行時間式質量分析器を備えている、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記質量関連のデータ信号は、前記質量分析器によって検出されたイオンの飛行時間に対応する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記イオン源は、液体クロマトグラフィのカラムを備えている、請求項６に記載のシステム。
【請求項１】
複数のデータレコードを備えているデータセットにおいて、質量分析器によって獲得されたデータを記録する方法であって、該データレコードは、対応する質量関連のデータ信号およびカウンタに関連する固有の識別子を備えており、該方法は、該質量分析器に通信するように連結されているデータプロセッサによって実行され、
ａ．該質量関連のデータ信号を受信することと、
ｂ．該質量関連のデータ信号に関連する該固有の識別子を決定することと、
ｃ．該質量関連のデータ信号に関連する該固有の識別子が、既存のデータレコードの固有の識別子に対応する場合には、該データレコードに関連するカウンタを増加させることと、
ｄ．そうでない場合には、該固有の識別子および関連するカウンタを備えているデータレコードを作成することと
を包含する、方法。
【請求項２】
持続性のメモリに前記データセットを格納することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記質量関連のデータ信号は、前記質量分析器によって検出されたイオンの質量電荷比を表している、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ａ．質量関連のデータ信号を受信することと、
ｂ．該質量関連のデータ信号に関連する固有の識別子を決定することと、
ｃ．該質量関連のデータ信号に関連する該固有の識別子が、既存のデータレコードの固有の識別子に対応する場合には、データレコードに関連するカウンタを増加させることと、
ｄ．そうでない場合には、該固有の識別子および関連するカウンタを備えているデータレコードを作成することと
をデータプロセッサに行わせることによって、複数のデータレコードを備えているデータセットにおいて、該データプロセッサに質量分析器によって獲得されたデータを記録させるように適合されているコンピュータプログラミング媒体。
【請求項５】
前記データプロセッサに、持続性メモリ内にデータセットを格納させるように適合されている、請求項４に記載のプログラミング媒体。
【請求項６】
データを記録することに有益なシステムであって、
イオン源によって提供されるイオンを検出することに適合されている質量分析器と、
プロセッサと、該プロセッサに関連するメモリと
を備えており、該プロセッサは、
ａ．質量関連のデータ信号を受信することと、
ｂ．該質量関連のデータ信号に関連する固有の識別子を決定することと、
ｃ．該質量関連のデータ信号に関連する該固有の識別子が、既存のデータレコードの固有の識別子に対応する場合には、該データレコードに関連するカウンタを増加させることと、
ｄ．そうでない場合には、該固有の識別子および関連するカウンタを備えているデータレコードを作成することと
に適合されている、システム。
【請求項７】
前記質量関連のデータ信号は、前記質量分析器によって検出されたイオンの質量電荷比を表している、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記質量分析器は、飛行時間式質量分析器を備えている、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記質量関連のデータ信号は、前記質量分析器によって検出されたイオンの飛行時間に対応する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記イオン源は、液体クロマトグラフィのカラムを備えている、請求項６に記載のシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公表番号】特表２００８−５４２７２９（Ｐ２００８−５４２７２９Ａ）
【公表日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５１３８８５（Ｐ２００８−５１３８８５）
【出願日】平成１８年６月２日（２００６．６．２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＡ２００６／０００９２０
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１２８３０６
【国際公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【出願人】（５０５３７７１９７）エムディーエス インコーポレイテッド ドゥーイング ビジネス スルー イッツ エムディーエス サイエックス ディヴィジョン (12)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２日（２００６．６．２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＡ２００６／０００９２０
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１２８３０６
【国際公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【出願人】（５０５３７７１９７）エムディーエス インコーポレイテッド ドゥーイング ビジネス スルー イッツ エムディーエス サイエックス ディヴィジョン (12)
【Ｆターム（参考）】
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