用于識別樣品的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】披露了一種多反射飛行時間（MRTOF）質(zhì)譜儀（12）以及用于識別樣品的方法。在一個離子源（15）處產(chǎn)生樣品離子。該MRTOF是在一個反射軸（XX′）上具有相對的第一和第二離子鏡（20，20′）的一個閉合鏡安排。該MRTOF（12）還包括在該軸（XX′）上的一個雙向離子偏轉(zhuǎn)器（50）。該偏轉(zhuǎn)器（50）在時間t0時將離子作為一個短脈沖偏轉(zhuǎn)到該反射軸上，在其中它們振蕩多次，根據(jù)離子m/z在飛行時間中進行分離。在一個稍后的時間t，將以沿該軸（XX′）在兩個方向上行進的離子通過該雙向偏轉(zhuǎn)器（50）噴射出該MRTOF（12）至一個離子檢測器安排（55）。飛行時間中的離子分離允許由該檢測器安排（55）產(chǎn)生一個生物樣品的“指紋”，而無需給每個峰指定一個質(zhì)量。與一個指紋的庫的比較允許進行識別。
【專利說明】用于識別樣品的方法和設(shè)備
發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種識別未知組成或類型的樣品的方法，尤其(但并非唯一地)是微生物如細菌或真菌菌落。本發(fā)明還涉及一種用于識別樣品如微生物有機體的設(shè)備。
[0002]發(fā)明背景
[0003]已開發(fā)了用于分析和識別微生物有機體如細菌或真菌菌落的各種不同技術(shù)。例如，菌種保藏技術(shù)已經(jīng)建立了許多年。在此，將有待識別/分析的材料的一個樣品保藏并且然后培養(yǎng)該樣品以生長一個然后可以例如用顯微鏡進行分析的菌種。該技術(shù)是緩慢的(它花費至少幾個小時并且可能花費數(shù)天)并且可能遺漏許多類型的細菌。
[0004]用于微生物分析的第二種技術(shù)是所謂的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)。該方法將一個DNA鏈的特定區(qū)域放大。微生物學(xué)上的PCR診斷是基于借助特定基因識別的傳染因子檢測以及從病原菌株中非病原形式的辨別。
[0005]用于微生物分析和識別的一種另外的技術(shù)使用具有一個基質(zhì)輔助激光解吸電離(MALDI)源的一種飛行時間(TOF)質(zhì)譜儀。該MALDI技術(shù)是在1980年代后期開發(fā)的并且它由島津公司(Shimadzu Corporation)的田中(Tanaka)應(yīng)用于生物大分子的分析在2002年獲得了諾貝爾化學(xué)獎。這些原理的早期描述可以在K.Tanaka等人，質(zhì)譜學(xué)快訊(RapidCommunications in Mass Spectrometry), 1988 年,第 2 卷,第 151 頁中找到。使用該技術(shù)，可以產(chǎn)生可重現(xiàn)的、種特異性的譜圖，并且用于識別在物種水平上的微生物。
[0006]已經(jīng)使用該MALDI TOF技術(shù)識別了廣譜的有機體，包括革蘭氏陽性和革蘭氏陰性的細菌、諾卡氏菌屬、分枝桿菌、酵母菌和霉菌。該技術(shù)是相對快的(當(dāng)然是與菌種保藏技術(shù)相比)，具有最小的消耗成本，并且提供與基因組測序可相比較的準(zhǔn)確度。該MALDI TOF技術(shù)的另外的討論可以在 Seng P.、M.Drancourt、F.Gouriet、B.La Scola、P.E.Fournier、J.M.Rolain、和D.Raoult的“細菌學(xué)上正在進行的變革:通過基質(zhì)輔助激光解析電離飛行時間質(zhì)譜儀的細菌的常規(guī)識別(Ongoing Revolution in Bacteriology:RoutineIdentification of Bacteria by Matrix-Assisted Laser Desorption 1nization Timeof Flight Mass Spectrometry)”,臨床感染性疾病雜志(Clin.1nfect.Dis.), 2009 年 8 月15日，第49卷,第4期,第552頁和第553頁；還可以參見http://www.ncb1.nlm.nih.gov/pubmed/19583519。
[0007]對于相同細菌(在這種情況下，大腸桿菌(atcc33694))，使用該MALDI TOF質(zhì)譜技術(shù)，由三個不同研究所獲得的質(zhì)譜在美國化學(xué)學(xué)會期刊的質(zhì)譜法，2005年4月，第16卷，第4 期，第 456 頁至第 462 頁，Wunschel 等人的一篇文章(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1044030504008220)中不出。在該 Wunschel 等人的論文中不出的每個質(zhì)譜表示一個50次發(fā)射的平均譜。該Wunschel等人的論文還示出來自由該三個不同研究所獲得的三個質(zhì)譜中的質(zhì)譜的產(chǎn)生的生物指紋。這些指紋通過例如去除基線噪聲將該質(zhì)譜簡化。在該Wunschel的論文的指紋中,橫(x)軸表示質(zhì)荷比(m/z),同時縱(y)軸表示這些峰的相對強度。
[0008]同時在Wunschel等人的論文中可以看出，明顯地在這三個指紋之間存在相同的峰(具體地，該大峰為約m/z=7, OOO并且一些更小的峰似乎對應(yīng)約m/z=9, 500),同樣地存在僅在這三個指紋中的一個或其他中出現(xiàn)的許多峰。由于這些指紋本身已經(jīng)從標(biāo)稱上相同的微生物材料產(chǎn)生，識別的準(zhǔn)確度(通過這些指紋與一個此類指紋的庫的比較)與該測量的指紋與所分析的微生物的數(shù)據(jù)庫中的指紋的對應(yīng)程度直接相關(guān)。
[0009]在Wunschel等人的論文中在這三個指紋之間的偏差的部分原因是當(dāng)前使用的MALDI TOF質(zhì)譜技術(shù)產(chǎn)生非常低的分辨率的指紋，盡管具有良好的靈敏度和相對低的成本。在細菌識別中，檢測細菌來源的200個以上的峰，但可能僅這些中的四分之一與一種特定種類相關(guān)(即，對該特定種類是特異的)并且因此可以用于識別該種類或?qū)⒃摲N類與其他區(qū)分。
[0010]除了相對低的分辨率(分辨率是在相鄰峰之間進行區(qū)分的能力的一個度量)之外，當(dāng)前的數(shù)據(jù)庫還包含具有僅最高達約10,000的m/z的指紋。然而,如可以在Wunschel等人的論文中從國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院產(chǎn)生的指紋中看出，將希望的是將該質(zhì)量范圍擴展至最高達20，000。而且，更高的分辨率和更高的靈敏度將允許更確切的識別。
[0011]用于細菌識別的當(dāng)前的MALDI TOF主要使用線性TOF質(zhì)譜儀。確實存在高分辨率儀器。例如，如具有離子鏡的多反射TOF的裝置是作為此類已知的。然而，它們是昂貴的并且是龐大的并且是固有地比用于生物識別的現(xiàn)有的線性TOF質(zhì)譜儀更不靈敏的。這些FTMS儀器如軌道阱(Orbitrap?)和FT-1CR MS儀器可以提供非常高的靈敏度，但具有它們的質(zhì)量范圍上的限制并且不適于典型地由一個MALDI離子源產(chǎn)生的更大的單電荷種類。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]針對此背景，本發(fā)明的一個目的是解決本領(lǐng)域中的問題。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個第一方面，提供了一種識別樣品的方法，該方法包括:
[0014](a)從有待識別的樣品產(chǎn)生樣品離子；
[0015](b)在一個時間tQ將這些樣品離子引入一個樣品多通飛行時間(TOF)質(zhì)譜儀中并且導(dǎo)致這些離子中的至少一些沿該TOF質(zhì)譜儀中的一個路徑重復(fù)地行進，其中具有不同m/z的離子在飛行時間中分離，并且進一步地，其中具有至少一個第一 m/z的離子追上具有至少一個不同的第二 m/z的離子；
[0016](c)在一個時間h Ot0)開始將這些樣品離子從該TOF噴射；
[0017](d)檢測這些被噴射的離子；并且
[0018](e)產(chǎn)生該樣品的一個第一指紋，該第一指紋包含多個峰，每個峰由具有一個特定質(zhì)荷比的離子產(chǎn)生并且按照對在A時或之后它們從該多通TOF中噴射的順序的依次關(guān)系來排列，但其中這些峰中的至少一些不按照m/z的依次順序來排列，對于識別該有待識別的樣品，該第一指紋與一個已知樣品的指紋的庫是可比較的。
[0019]本發(fā)明是特別有用的，其中有待識別的樣品是一種微生物，該微生物的實例包括細菌或真菌。因此，在此種情況下，該指紋是一種生物指紋并且該庫或數(shù)據(jù)庫是已知微生物的指紋中之一。然而，還可以將本發(fā)明應(yīng)用于識別除微生物外的其他生物樣品，以及應(yīng)用于非生物樣品。在以下的描述中，將對一種微生物的情況做出具體參照，但應(yīng)理解的是，這是為了說明并且僅僅是一個屬類樣品的實例。
[0020]本發(fā)明人已經(jīng)認識到，質(zhì)譜對于產(chǎn)生可以用于識別微生物的指紋不是必須的。具體地，已經(jīng)認識到，獲得具有以上升的或下降的m/z排序的組分分子的正式質(zhì)譜不是必須的。所必需的只是產(chǎn)生一個特征信號(signature)，其中這些組分峰被良好分離，并且其順序?qū)?yīng)于或至少可以被映射到一個參考譜中的峰的順序。在一個最簡單的實施例中，這意味著該樣品微生物的所產(chǎn)生的第一生物指紋中的峰是按照與一個樣品庫中(例如，從相同微生物材料產(chǎn)生的)的一個參考生物指紋中的峰相同的順序。然而，作為一個替代方案，在該樣品和參考指紋中的一者或另一者中的峰可以按照不同順序來產(chǎn)生，使用軟件操縱一者或另一者或兩者以將在這些樣品和參考指紋之一中的這些峰位置映射至如這些樣品和參考指紋中的另一者中的相同峰的相同位置。
[0021 ] 前提是用于獲得這些參考和樣品指紋的這個或這些裝置的譜測定參數(shù)是相同的，然后，其中這些樣品和參考微生物材料相對應(yīng)，當(dāng)將離子在同一時間h開始從該多通TOF中噴射時，甚至當(dāng)峰順序與逐漸增加或減少的質(zhì)荷比不具有直接關(guān)系時，因相同離子產(chǎn)生的峰應(yīng)在每個指紋中以相同的相對位置出現(xiàn)。然而，在這些譜測定參數(shù)不同時，必須將一個轉(zhuǎn)換因子或卷積應(yīng)用到這些樣品和參考指紋中的一者或兩者，以便因相同離子產(chǎn)生的峰在每個指紋中以相同的相對位置出現(xiàn)。例如，在使用一個多反射(MR) TOF作為該多通TOF的情況下，如果將用于獲得一個參考生物指紋的MR TOF中的這些鏡通過不同于用于分析該樣品并且獲得該樣品生物指紋的MR TOF中的離子鏡的一個距離分開，那么這些MR TOF中的一者或另一者中的停留時間需要進行調(diào)整。這是因為，由于這些離子鏡的不同間距，在注入每個MR TOF之后中在相同的時間在每個MR TOF中，具有一個給定的質(zhì)荷比的離子將在一個完全不同的位置，并且潛在地在一個不同方向上行進。優(yōu)選地，以實質(zhì)上相同的峰分辨率獲得這些樣品和參考指紋中的每一個。
[0022]盡管在此闡述的方法的增加的質(zhì)量范圍和靈敏度提供了對將樣品指紋與一個庫或數(shù)據(jù)庫中的參考指紋相匹配的更好的置信度，但通過在該TOF中用不同的離子停留時間重復(fù)該方法可以實現(xiàn)仍更好的置信度。通過這樣做，離子以一個不同順序被噴射，并且當(dāng)從該第一離子停留時間中獲得時，可能重疊的峰可以被消歧。當(dāng)然，一個第二參考指紋數(shù)據(jù)庫(對于該第二停留時間)可以是所希望的或者必須的。在一個優(yōu)選的實施例中，該產(chǎn)生的指紋包含對于每個峰的離子豐度的定量指示以及還有峰分離的定量指示(即，將這些峰關(guān)于例如從該阱中的離子噴射時間沿該指紋的“X”軸分離)兩者。此類信息優(yōu)化了可供用于嘗試將一個樣品指紋與一個已知(參考)指紋的庫相匹配的比較算法的信息。然而，應(yīng)該理解的是本發(fā)明在它的最廣泛的意義上不是如此受限制的；例如，可行的是，僅使用時間分離(例如，以去掉任何豐度信息，以便所有峰具有相同高度)并且仍以獲得一個指紋，該指紋對于獲得與一個參考數(shù)據(jù)庫的匹配是足夠的。
[0023]作為一個另外優(yōu)選的選擇，可以將一個或多個鎖定質(zhì)量離子(具有已知的m/z并且因此具有從該多通TOF中的可預(yù)測的噴射時間)與這些樣品離子一起(或之后)引入該多通TOF中。一個或多個鎖定質(zhì)量離子的檢測可以用于調(diào)節(jié)該指紋中這些樣品離子的位置或確實用以推斷這些樣品離子的位置，而不直接測量它們。
[0024]在此使用的術(shù)語“多通T0F”是指一種TOF質(zhì)譜儀，該TOF質(zhì)譜儀具有用于已被弓I入的離子的一個閉合路徑，使得這些離子中的至少一些、優(yōu)選全部的離子重復(fù)地(即，多次)遵循該閉合路徑。較輕的離子將比較重的離子行進得快并且因此將沿該閉合路徑行進的次數(shù)多于這些較重的離子。有時，在被引入之后，這些較輕離子中的一些將已經(jīng)沿該閉合路徑行進比這些較重離子至少多一次并且因此將追上此類較重離子。具有一個閉合路徑的此類多通TOF的實例包括一個多反射(MR)T0F，該多反射(MR)TOF具有一對彼此相對的離子鏡，使得將離子在這些離子鏡之間重復(fù)地反射，或者一個多輪次TOF質(zhì)譜儀(MULTUM)，該多輪次TOF質(zhì)譜儀具有多個扇形靜電場以維持這些離子在閉合路徑上行進多個循環(huán)或軌道。
[0025]在本發(fā)明的方法中，這些離子中的至少一些沿該多通TOF質(zhì)譜儀中的路徑行進多次，其中具有不同m/z的離子在飛行時間中分離并且這些離子中的一些追上其他離子。也就是，在追上其他離子時，這些離子中的一些沿該路徑行進比其他離子至少多一次。典型地，在幾次反射或通過之后一些離子追上其他離子。與一個開放路徑或線性TOF相比，這提供了更高分辨率的峰分離，由于在一個多通TOF的情況下的有效分離長度可以長得多。可以獲得高達100，000的質(zhì)量分辨率，例如其中使用高的源加速和后加速。本發(fā)明的TOF安排與使用大TOF離子鏡的開放MR-TOF系統(tǒng)相比還提供高靈敏度。
[0026]該離子源是用于產(chǎn)生引入一個TOF質(zhì)譜儀中的離子的一個典型的源，在微生物的情況下優(yōu)選為一個MALDI源。然而，可以使用一個電噴射(ESI)或其他離子源，取決于該樣品類型。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一個第二方面，提供用于識別樣品的一個多反射飛行時間(MR T0F)質(zhì)譜儀，該多反射飛行時間質(zhì)譜儀包括:
[0028]一個用于產(chǎn)生樣品離子的離子源；
[0029]一個閉合鏡MR TOF安排，該閉合鏡MR TOF安排具有第一和第二離子鏡，這些離子鏡被放置為沿一個反射軸彼此相對；
[0030]沿該反射軸放置的并且配置的一個雙向離子偏轉(zhuǎn)器安排；
[0031](i)以便在引入該閉合鏡MR TOF安排中之后在一個時間&開始，將從該離子源引入該閉合鏡MR TOF安排中的并且以從該第一離子鏡至該第二離子鏡的一個第一方向沿該反射軸行進的樣品離子偏轉(zhuǎn)到一個離子檢測器安排中；并且
[0032](ii)以便也在所述時間&開始，將從該離子源引入該閉合鏡MR TOF安排中的并且以從該第二離子鏡至該第一離子鏡的一個第二方向沿該反射軸行進的樣品離子偏轉(zhuǎn)到該離子檢測器安排中。
[0033]通過使用一個雙向離子偏轉(zhuǎn)器，可以將該閉合鏡MR TOF的全部內(nèi)容物偏轉(zhuǎn)離開該反射軸并且偏轉(zhuǎn)出該鏡安排。這進而允許以高分辨率產(chǎn)生數(shù)據(jù)(這是該閉合鏡MR TOF的一個固有特征)，但還允許獲得一個比之前寬得多的質(zhì)量范圍，這進而增加該指紋中的數(shù)據(jù)點的數(shù)目，導(dǎo)致更多的數(shù)據(jù)以決定一個樣品微生物與一個參考數(shù)據(jù)中的微生物是否匹配。
[0034]優(yōu)選地，該離子檢測器安排包括或包含一個轉(zhuǎn)換倍增極或后加速倍增極、一個電子倍增器和/或一個數(shù)字化器和用于存儲所獲得的數(shù)據(jù)的計算機。在特別優(yōu)選的實施例中，將在該第一與第二離子鏡之間以一個第一方向行進的離子偏轉(zhuǎn)出去，但仍總體上以該第一方向行進至一個第一離子檢測器，同時將在該第二與第一離子鏡之間以該離子鏡中的相反方向行進的離子偏轉(zhuǎn)出去，再次仍總體上以相同方向行進至一個第二檢測器。
[0035]因此該優(yōu)選的安排不要求一個具有亞納秒響應(yīng)的檢測系統(tǒng)，由于這些離子包不需要是小于3納秒-5納秒。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的仍一個另外方面，為代表多個不同參考樣品的一個參考指紋數(shù)據(jù)庫提供了一種產(chǎn)生參考指紋的方法，該方法包括:[0037](a)從該參考樣品中產(chǎn)生參考離子(b)
[0038]在一個時間h將這些參考離子引入一個參考多通TOF質(zhì)譜儀中并且導(dǎo)致這些離子中的至少一些沿該TOF質(zhì)譜儀中的一個路徑重復(fù)地行進，其中具有不同m/z的離子在飛行時間中分離并且進一步其中具有至少一個第一 m/z的離子追上具有至少一個不同的第二 m/z的離子；
[0039](c)在一個時間& Ot0)開始將這些參考離子從該參考多通TOF中噴射；
[0040](d)檢測這些被噴射的離子；并且
[0041](e)廣生該參考樣品的參考指紋，其中該參考指紋的每個峰由具有一個特定質(zhì)荷比的離子產(chǎn)生并且按照對在A時或之后它們從該多通TOF中噴射的順序的依次關(guān)系來排列，但其中這些峰中的至少一些不按照m/z的依次順序來排列，該參考指紋與來自一個有待識別的樣品的指紋是可比較的，以確定是否來自該樣品的指紋是與該產(chǎn)生的參考指紋的一個匹配。
[0042]當(dāng)然可以使用相同類型的TOF組成(構(gòu)成)該庫，如現(xiàn)在或?qū)⒂糜陔S后樣品分析。另一方面，該參考指紋的數(shù)據(jù)庫或庫可以使用潛在地在一個不同國家的一個不同的TOF(或許具有如上所解釋的不同譜參數(shù))來創(chuàng)建。
[0043]還將理解的是，所獲得的樣品指紋的比較(或，確實，甚至從該樣品TOF獲得的原始數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理)可以在本地至該樣品TOF或遠程地在一個不同計算機中或確實通過訪問在另一個國家的一個庫來進行。
[0044]因此，提供了使用一個小尺寸的廉價的質(zhì)譜儀的一種高分辨率細菌MALDI識別的方法-設(shè)備。該分辨率可以接近FTMS的分辨率，但要求在儀器內(nèi)僅幾毫秒的停留時間。由于提供了非常長的飛行路徑，當(dāng)與高分辨率常規(guī)TOF相比時，用于高分辨率MALD1-T0F的初始束流參數(shù)(具有納秒或甚至亞納秒脈沖寬度)是非常寬容的。因此，不要求窄的脈沖檢測系統(tǒng)。
[0045]也不存在對如對于FTMS的情況的C-阱和rf切換的要求?？梢允褂糜糜趯㈦妷汗?yīng)至該鏡系統(tǒng)和該離子噴射的一個穩(wěn)定高壓電源(HV PSU)(兩正和兩負)和一個低電壓(數(shù)千伏特)快速脈沖發(fā)生器以一種簡單方式來實施本發(fā)明。雖然該HV PSU原則上可以是一個單一 HV PSU，但實際上一個或兩個高壓電源和一個脈沖發(fā)生器是所希望的，以便實施延遲式提取，這有益于減少與中性基質(zhì)(MATRIX)分子的碰撞并且最小化源后衰變(PSD)。本發(fā)明的各種其他重要的和/或優(yōu)選的方法將從以下具體描述中并且從所附權(quán)利要求的審閱中變得清楚。
[0046]附圖簡要說明
[0047]本發(fā)明可以通過多種方式來進行實踐，現(xiàn)在將僅通過舉例并參考附圖對這些方式中的一些予以說明，其中:
[0048]圖1示出了根據(jù)表示本發(fā)明的第一實施例的一種用于識別微生物有機體的設(shè)備；
[0049]圖2示出了根據(jù)表示本發(fā)明的第二實施例的一種用于識別微生物有機體的設(shè)備；
[0050]圖3示出了根據(jù)表示本發(fā)明的第三實施例的一種用于識別微生物有機體的設(shè)備；圖4示出了根據(jù)表示本發(fā)明的第四實施例的一種用于識別微生物有機體的設(shè)備；
[0051]圖5示出了在圖1至5中的設(shè)備中，對于多個不同反射次數(shù)，飛行時間對m/z的示意圖。[0052]優(yōu)選實施例的詳細描述
[0053]首先參見圖1，示出了一個多反射飛行時間(MR T0F)質(zhì)譜儀儀器10。儀器10包括總體上由參考號12表明的一個閉合鏡MR TOF安排和總體上在參考號55處示出的一個尚子檢測安排。
[0054]在一個離子源處產(chǎn)生離子并且然后使用離子光學(xué)器件將其向閉合鏡MR T0F12引導(dǎo)。該離子源和光學(xué)器件總體上以方塊形式在參考號15處示出。該離子源和離子光學(xué)器件的具體安排不形成本發(fā)明的一部分并且無論如何將是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟悉的。優(yōu)選地，該離子源是一個基質(zhì)輔助激光解吸電離(MALDI)源，盡管可以使用其他離子源如一個電噴射源。然而，對于2011年而言，細菌電噴射電離不是一種已建立的技術(shù)。
[0055]由該離子源產(chǎn)生并且由離子光學(xué)器件15引導(dǎo)的離子被引導(dǎo)朝向閉合鏡MR TOF安排12的一個反射軸W。將該軸分別地建立在一個第一離子鏡20與一個第二離子鏡20'之間。使用一個小偏轉(zhuǎn)器或軸向地通過關(guān)閉這些鏡之一，來自該源的離子可以進入該XX'軸。該軸上注入可以接受一個更大的質(zhì)量范圍，但在正在被開啟或關(guān)閉的鏡上可能存在電壓穩(wěn)定性問題。
[0056]一旦注入閉合鏡MR TOF安排12中，離子沿軸XX^在第一與第二離子鏡20、20'之間來回移動并且這由圖1中的離子束30表明。
[0057]閉合鏡MR TOF安排12還包括用于離子束30的一個屏蔽物40。
[0058]在第一與第二離子鏡20、20'之間是一個離子偏轉(zhuǎn)器裝置50，該離子偏轉(zhuǎn)器裝置的目的和優(yōu)選構(gòu)型將在以下更詳細地進行解釋。離子偏轉(zhuǎn)器裝置50是雙向的；也就是，它被安排為將從第一離子鏡20向第二離子鏡2(V行進的并且因此以從左至右的方向(如圖1中所看到的)的離子偏轉(zhuǎn)離開軸XX^并且偏轉(zhuǎn)出閉合鏡MR TOF安排12，并且它還被安排為將以從右至左的方向(如圖1中所看到的)在第二離子鏡2(V與第一離子鏡20之間行進的離子偏轉(zhuǎn)出閉合鏡MR TOF安排12`。
[0059]通過雙向離子偏轉(zhuǎn)器裝置50被偏轉(zhuǎn)離開圖1中的鏡軸XX'的離子進入離子檢測器安排55，在其中可以檢測它們。在圖1的具體安排中，通過離子偏轉(zhuǎn)器裝置50將如圖1中所看到的在分別地第一與第二離子鏡20、2(V之間以從左至右的方向行進的離子向一個第一轉(zhuǎn)換倍增極或后加速倍增極60偏轉(zhuǎn)。如將由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員理解的是，二次發(fā)射發(fā)生在第一倍增極60的表面上。來自第一倍增極60的二次電子進而撞擊在一個第一電子倍增器70上，這產(chǎn)生一個電子簇射。該電子簇射在電子倍增器70的一個陽極(未示出)處結(jié)束，并且該陽極進而當(dāng)它處于接地電勢時，直接地，或者當(dāng)它是浮動的(接地電勢以上)時，例如通過使用電容或電感耦合，被連接到一個數(shù)字化器80。電子倍增器70還可以作為一個電子放大器和一個光子放大器的組合來形成(例如，通過使用多個微通道板或一個電子倍增器，之后是將這些電子轉(zhuǎn)化為光子的一個閃爍器，之后是將這些光子輸出進行組合的一個或兩個光電倍增器)。
[0060]同時，通過離子偏轉(zhuǎn)器裝置50將沿閉合鏡MR TOF安排12的軸XX'從右至左，也就是，在第二與第一離子鏡2(V、20之間行進的離子向位于遠離第一倍增極60的一個第二轉(zhuǎn)換倍增極或后加速倍增極60'偏轉(zhuǎn)。該第二倍增極60'進而產(chǎn)生撞擊在一個第二電子倍增器70'的二次電子。通過第二電子倍增器70'將這些二次電子倍增以產(chǎn)生一個平行電子簇射，該平行簇射電子(如上所解釋的)被第二電子倍增器70'的一個陽極捕獲，該陽極進而直接或間接地被耦合至一個數(shù)字化器80。因此，數(shù)字化器80接收一個入射電流，該入射電流代表在閉合鏡MR TOF安排12中以兩個方向行進的離子(當(dāng)將這些離子由離子偏轉(zhuǎn)裝置50從閉合鏡MR TOF安排12中噴射出來時)。
[0061]將代表被噴射離子的豐度的信號數(shù)字化并且由一個計算機90收集。該計算機可以是多反射飛行時間儀器10的一個專用部分，或者可以可替代地是一個單獨的、獨立的個人計算機，例如，處于與儀器10的一個數(shù)據(jù)端口(未示出)的有線或無線通訊。計算機90例如經(jīng)由因特網(wǎng)直接地或間接地與一個單獨的信息庫或信息數(shù)據(jù)庫通訊。再次本發(fā)明的優(yōu)選實施例的這種特征將在以下進一步詳細進行解釋。
[0062]在使用圖1的安排中，將離子作為一個短脈沖注入閉合鏡MR TOF安排12中，在其中它們沿軸XX^在第一與第二離子鏡20、20'之間振蕩多次。在一個任意時間h將這些離子注入并且允許其來回移動多次，從而擴展了這些離子的有效路徑長度。具有不同質(zhì)荷比的離子在閉合鏡MR TOF安排12內(nèi)以不同速度行進并且因此在飛行時間內(nèi)分離以形成一系列的離子包。
[0063]在離子已進行多次橫穿閉合鏡MR TOF安排12之后，在一個第二時間tJH。)，離子偏轉(zhuǎn)器裝置50被激勵以導(dǎo)致沿軸XX'行進的離子被偏轉(zhuǎn)離開該軸至離子偏轉(zhuǎn)器安排55，如上所解釋的。當(dāng)然，在時間^時的離子不是一個無限窄的束，而是反而沿軸XX'被分離出去。因此，對于在時間h之后將離子從阱中排空將存在一個有限時間，由于這些單獨的離子包一個接一個到達離子偏轉(zhuǎn)器50，以便該第一離子包可以在時間h到達，且隨后的包在t/ pt" i到達(其中，t' J" J"，At1X然而，為了便于解釋，在以下描述中，我們引用一個單一噴射時間(例如，ti)，但應(yīng)理解的是，該時間簡單地表示在其過程中將離子從該MR TOF中噴射的時間窗口的開始(或一個平均)。
[0064]因為離子偏轉(zhuǎn)器裝置50是雙向的，基本上閉合鏡MR TOF安排12內(nèi)的所有離子可以在該時間h開始被噴射。在將離子注入該MR TOF中與從該阱開始噴射之間的時間差(Vt0)以下被稱為閉合鏡MR TOF安排12內(nèi)的停留時間。
[0065]因為閉合鏡MR TOF安排12內(nèi)的上述離子分離，將一系列的離子包從鏡軸TL'噴射。在每個包內(nèi)的離子的相對量值與由離子檢測器安排55檢測到的信號直接成正比。換句話說，檢測器安排55產(chǎn)生一系列具有不同強度的峰，每個強度與每個離子包中的離子的相對豐度成比例。
[0066]然而，與現(xiàn)有技術(shù)相比，并且如在發(fā)明概述中所解釋的，本發(fā)明人已認識到，盡管每個峰當(dāng)然是具有一個特定質(zhì)荷比的離子的結(jié)果，然而一種細菌種類的準(zhǔn)確識別不要求給每個峰分配一個質(zhì)量(也就是，不需要產(chǎn)生質(zhì)譜)。相反，僅僅必要的是，閉合鏡MR TOF安排12內(nèi)的任何離子的最小停留時間Uftci)是足夠長的，使得這些不同離子種類可以適當(dāng)?shù)胤蛛x，以便可以充分區(qū)分分離的峰。唯一的其他要求是將這些離子種類以一個特定順序噴射。其原因在于，因為具有不同質(zhì)荷比的離子以不同頻率在閉合鏡MR TOF安排12內(nèi)振蕩，所以不同離子包的相對位置(根據(jù)它們的質(zhì)荷比進行分離)在&之后的不同時間h、t2、t3等等將是不同的。應(yīng)注意，這不一定意味著時間h必須始終是相同的；確實在本發(fā)明的特別優(yōu)選的方面，可以使用多個停留時間，并且同樣地可以使用不同的停留時間產(chǎn)生譜。然而，必須可能的是通過停留時間的知識或與它相關(guān)聯(lián)或衍生自它的參數(shù)將一個此類譜映射至另一個。要求一致性的原因是以便該產(chǎn)生的生物指紋可以與在已使用已知微生物建立的一個生物指紋的庫或數(shù)據(jù)庫中的等價的譜進行對等比較。
[0067]通過參見圖5可以更好地理解實施本發(fā)明的原理，該圖是對于不同反射次數(shù)的總飛行時間對m/z的示意圖。如從圖5中可以看出，例如，在3毫秒的總TOF (即，trt0=3毫秒)處，多個離子可以重合:例如已經(jīng)歷100次反射的具有剛剛高于兩百的m/z的離子將與具有剛剛大于350的m/z并且已經(jīng)歷80次反射的離子，以及具有m/z=600并且已經(jīng)歷60次反射的離子，在該離子偏轉(zhuǎn)器中重合。已具有不同反射次數(shù)的具有許多其他m/z的離子也將重合。為了清楚起見，僅在圖5中示出了反射I次、20次、40次、60次…，但已經(jīng)歷2次、3次、4次、5次、6次…21次、22次、23次…反射的具有其他m/z的離子的重合也存在。然而，應(yīng)注意，并非所有離子將必然重合，特別在高分辨率下，因為該m/z不是一個連續(xù)統(tǒng)，并且并非所有離子的組合將存在于一個譜內(nèi)。
[0068]因此，所產(chǎn)生的譜不指定質(zhì)量數(shù)、但反而指定一個“譜指紋”或“生物標(biāo)識符”，其中該譜的縱軸仍是峰強度但該X軸不再是質(zhì)量、質(zhì)荷比、或飛行時間(其當(dāng)然與m/z相關(guān))。它是某一任意的譜或指紋坐標(biāo)，具有的唯一要求是它是至少一致的或一致地已知的。
[0069]圖6a和6b分別示出一個模擬的指紋和它的一個特寫部分。在每個圖中，該縱(y)軸表示由該樣品獲得的一個給定離子的豐度，以任意單位。該橫(X)軸是時間單位；在本實例中，該時間是從將該樣品注入該MR TOF中至從其進行噴射以及隨后的檢測(這是為什么該原點是在4毫秒處，而不是在零處)。圖6a和6b的指紋不是來自一個真實的生物樣品，而代替地是使用來自蛋白質(zhì)組學(xué)實驗的偽隨機數(shù)據(jù)模擬的，以說明本發(fā)明的原理。在圖6a中，示出了大約500個峰，盡管正常地獲得小得多的數(shù)目的峰，由于當(dāng)與一個數(shù)據(jù)庫中的參考指紋相比時，一個小得多的數(shù)目典型地是足以準(zhǔn)確識別一個樣品。
[0070]圖6a中的峰對應(yīng)于從400道爾頓至24，000道爾頓的質(zhì)量范圍，盡管，如將理解的，這些峰是按照在時間h之后從該MR TOF中噴射的順序，而不是按照逐漸上升的或下降的m/z順序來排列的。
[0071]應(yīng)注意，該非常寬的模擬峰(圖6b中可見)是比在一個真實儀器中發(fā)現(xiàn)的寬得多的，其中這些峰的FWHM典型地將會預(yù)期為`I納秒至最高達10納秒的量級(與一個傳統(tǒng)的TOF裝置中的典型的亞納米峰寬相比)。
[0072]圖2至4示出了用于產(chǎn)生參考或樣品譜指紋的儀器10的替代安排。圖2至4中的許多部件對應(yīng)于圖1的部件并且因此用同樣的參考號進行標(biāo)記。
[0073]在圖2中，閉合鏡MR TOF安排12與圖1的那個是相同的并且如所述的與那個圖相關(guān)聯(lián)。然而，圖2的離子檢測器安排55'不同于圖1的那個。在圖2的安排中，該離子檢測器安排仍包括第一和第二轉(zhuǎn)換倍增極或后加速倍增極60、60'以分別接收在各自方向上被偏轉(zhuǎn)離開離子軸XX^的離子。然而，與圖1的安排相比，在圖2中，每個倍增極60、6(V產(chǎn)生撞擊在一個單一電子倍增器70上的二次電子，該單一電子倍增器進而產(chǎn)生由一個數(shù)字化器80檢測的二次電子。該數(shù)字化器進而與計算機90通訊。
[0074]在仍表示實施本發(fā)明的一個替代儀器10的圖3的安排中，閉合鏡MR TOF安排12再次與圖1和2中示出的那個是相同的。然而，這次，離子檢測器安排55"不包括任何轉(zhuǎn)換倍增極。在圖2的具體安排中也未示出后加速倍增極，盡管實際上使用后加速可以依然是所希望的，因為它有益于檢測具有相對高的m/z的離子。
[0075]在圖2的實施例中，將離子偏轉(zhuǎn)離開鏡軸XX'至對應(yīng)的第一和第二電子倍增器70、70'上。這些進而各自產(chǎn)生由一個單一的數(shù)字化器80檢測的二次電子簇射。該計算機收集由數(shù)字化器80數(shù)字化的數(shù)據(jù)。
[0076]最后，在圖4中，離子偏轉(zhuǎn)器裝置50由第一和第二相對的扇形電場儀器組成，當(dāng)被激勵時，其使離子以相反方向行進離開鏡軸XX^并且將每個離子引導(dǎo)到一個單一的電子倍增器70上。該單一的電子倍增器進而產(chǎn)生用于由數(shù)字化器80數(shù)字化的并且隨后由計算機90收集的一個單一的二次電子簇射。
[0077]現(xiàn)在將描述該數(shù)據(jù)庫的匯編的方式以及它在識別樣品微生物中的使用。為了創(chuàng)建一種已知微生物的指紋，使用以上技術(shù)分析該微生物的一個樣品，優(yōu)選在如在圖1至4中所示的一個儀器10中，但代替地任選地在一個TOF譜儀的常規(guī)安排中，其中該常規(guī)TOF的分辨率與圖1至4的裝置的分辨率是廣泛地可比較的。雖然優(yōu)選用于獲得該已知微生物的一個譜指紋的閉合鏡MR TOF安排12的參數(shù)可以是固定的(也就是，例如，在第一與第二離子鏡20、20'之間的分離可以始終是相同的)，但這不是必須的。所必需的只是這些譜參數(shù)是至少已知的，這樣使得使用這些已知微生物創(chuàng)建的參考譜指紋可以被映射(如有必要)到使用具有不同參數(shù)的儀器創(chuàng)建的樣品指紋上。其一種實現(xiàn)方式是通過將一個內(nèi)部校準(zhǔn)物與該樣品微生物一起使用，以便校準(zhǔn)物的峰(或鎖定質(zhì)量)在該譜指紋內(nèi)出現(xiàn)。優(yōu)選地，使用兩種或更多種鎖定質(zhì)量化合物。通過這樣做，始終可能的是將不同的譜/指紋去卷積為一個標(biāo)準(zhǔn)化或可比較的形式。典型地在軟件中進行該映射。以下將關(guān)于圖8進一步描述使用鎖定質(zhì)量來幫助峰映射。
[0078]同樣將理解的是，該已知微生物的數(shù)據(jù)庫或庫和它們的譜指紋可以是非常大的(均就保持在該數(shù)據(jù)庫中的微生物的數(shù)目，和由此產(chǎn)生的計算機數(shù)據(jù)的容量而言)。這樣，對于將該已知微生物的數(shù)據(jù)庫或庫在本地保持在，例如，計算機90的硬盤驅(qū)動器上可能既不實際也是不希望的。相反，可以優(yōu)選的是例如經(jīng)由因特網(wǎng)將該庫維持在一個中央資料庫以遠程訪問。在圖1至4中示意性地示出了這種情況。當(dāng)然，該數(shù)據(jù)庫可以是在與儀器10不同的國家中。
[0079]—旦已經(jīng)將該數(shù)據(jù)庫或庫建立，使用圖1至4的儀器10分析有待識別的一個微生物的樣品。該分析以之前所述的方式產(chǎn)生一個譜指紋。然后將在計算機90處產(chǎn)生的樣品指紋經(jīng)由因特網(wǎng)發(fā)送以在庫100處與不同已知微生物的指紋進行比較，并且可以再次使用因特網(wǎng)將結(jié)果從庫100中返回到計算機90中。其中需要進行轉(zhuǎn)換，因為用于產(chǎn)生該樣品指紋的參數(shù)不同于用于產(chǎn)生這些參考指紋的那些，轉(zhuǎn)換可以發(fā)生在本地計算機90處或在本地至庫/數(shù)據(jù)庫100或在別處。比較的結(jié)果可以按已知方式作為按照在該樣品微生物與庫100中的已知微生物之間的匹配的可能性的順序來排列的一系列潛在(已知的)微生物來提供。
[0080]盡管一個樣品譜指紋與一個相對應(yīng)的或映射的庫譜指紋的一個單一比較是有效的，但在一個優(yōu)選的實施例中，使用閉合鏡MR TOF安排12內(nèi)的不同停留時間，獲得一個樣品微生物的兩個或更多個譜指紋。可以將從具有不同停留時間的相同樣品提供的每個譜指紋映射到數(shù)據(jù)庫100中的等價的多個參考譜指紋，然后可以實現(xiàn)對一個匹配(或另外地)的額外的置信度。例如，使用多個離子種類，在任何給定的停留時間下，存在具有完全不同質(zhì)荷比的兩個離子種類在這些離子被噴射的點處重疊的可能性，甚至盡管這些離子種類中之一將已經(jīng)沿行(traversed)閉合鏡MR TOF安排12—個不同于其他離子種類的數(shù)目的次數(shù)。通過使用多個停留時間，將發(fā)生在兩種情況下的這種重疊的機會明顯地減少或完全消除。
[0081]通過參見圖7a和7b可以更好地理解該原理，圖7a和7b分別示出了具有2個不同離子停留時間的模擬指紋。因為在圖7b的指紋中(停留時間不小于4毫秒，也就是，在這些偏轉(zhuǎn)器被激勵以排空該阱之前，這些離子在這些離子鏡之間在阱中來回移動至少4毫秒)，這些離子在該阱中駐留不長于在圖7a的情況下(最小停留時間為2毫秒)，所以當(dāng)這些偏轉(zhuǎn)器被激勵時，在各個情況下特定的離子種類將在該阱中的不同的相對位置。舉一個具體實例，在圖7b的指紋中(最小離子停留時間為4毫秒)，對應(yīng)于具有m/z=2722.387和m/z=3961.83的離子的峰各自在t=4，040, 597.7納秒時到達這些偏轉(zhuǎn)器，盡管以相反方向行進到該雙向偏轉(zhuǎn)器中。因為它們同時到達，它們將是難以進行區(qū)分。
[0082]然而，通過重復(fù)該實驗并且產(chǎn)生具有僅2毫秒的最小停留時間的一個指紋，來自具有m/z=2722.387和m/z=3961.83的離子的峰分別在2，020，299納秒和2，020，367納秒到達該雙向偏轉(zhuǎn)器(并且因此將被良好區(qū)分)。可以構(gòu)建算法以使用來自由相同樣品獲得的兩個(或更多個，當(dāng)然)指紋的數(shù)據(jù)，但使用不同的最小停留時間，以便允許在這些指紋中的一個或其他中的重疊峰的消歧。
[0083]圖8示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的一個指紋的一部分的示意性圖解。圖8中的部分指紋不是從偽隨機數(shù)據(jù)或類似物模擬的，而簡單地展示了峰的一個可能構(gòu)型，而未嘗試示出該峰寬，由于這與本解釋不是密切相關(guān)的。如以上所介紹的，可能并且確實希望的是將一個或多個鎖定質(zhì)量與有待識別的樣品一起引入。鎖定質(zhì)量是具有已知m/z的離子，這些離子具有足夠豐度的輪廓分明的峰以在質(zhì)譜中提供一個清楚的參考點。在本發(fā)明的背景下，使用一個或多個(優(yōu)選多于一個)鎖定質(zhì)量。該目的并非改進一個質(zhì)譜本身，因為，如將理解的，本發(fā)明的指紋不是質(zhì)譜、而代替地是每個樣品和鎖定質(zhì)量離子的離子豐度的表示，對某一任意數(shù)值如噴射時間進行作圖并且這些離子按照從該阱中噴射的順序或按照被映射到從該阱中噴射的順序的一個順序進行排列。這個或這些鎖定質(zhì)量相反允許將校正應(yīng)用到X (噴射時間，例如)和y (豐度)軸中的任一個或兩個中的不同峰的位置，因為來自它們的預(yù)期的豐度/時間的測量的鎖定質(zhì)量峰的X和/或y方向中的任何偏移可以用于將一個校正應(yīng)用到未知來源的其他峰上。
[0084]可以從圖8中標(biāo)記為A和B的峰看出這個原理；每個是從用虛線圖示的預(yù)期位置偏移的(在高度和時間兩者上)。該偏移可以用于提供用于所有其他峰的一個校正因子。
[0085]盡管在一些實施例中僅使用鎖定質(zhì)量以允許在其中的峰(來自鎖定質(zhì)量離子和樣品離子兩者)各自具有測量的豐度和噴射時間的基礎(chǔ)上的一個指紋的校正，但通過使用多個鎖定質(zhì)量，根據(jù)本發(fā)明的其他實施例，進一步可能的是完全放棄測量樣品離子的噴射時間的需要。相反，此類噴射時間可以從這些鎖定質(zhì)量的所確定的位置中推斷出來。
[0086]盡管已經(jīng)描述了一些具體實施例，但設(shè)想了不同的變更。例如，可以例如在一個折線安排中，使用多個偏轉(zhuǎn)器的組合，而不是圖1至4的單一離子偏轉(zhuǎn)器裝置。還將認識到這些偏轉(zhuǎn)器不需要精確地在這些離子鏡的中間；它們可以偏移至一側(cè)或另一側(cè)。此外，這些鏡本身不需要是相同的。
[0087]所述的技術(shù)可以同樣地在如在大阪大學(xué)(Osaka University)開發(fā)的并且例如由Toyoda等人,質(zhì)譜雜志(J.Mass Spectrom.), 2003年,第38卷,第1125頁至第1142頁描述的一個多輪次飛行時間質(zhì)譜儀(“MULTUM”)中使用。該裝置具有一個八字形安排并且可以更易于排空，因為需要僅僅關(guān)閉這些扇形電場中之一就做到這點。
[0088]此外，盡管在產(chǎn)生細菌和霉菌的譜指紋中已經(jīng)描述了具體實施例，設(shè)想該技術(shù)同樣可應(yīng)用于其他生物樣品。該分辨率當(dāng)然是足以允許細菌菌株以及種類的分析。
【權(quán)利要求】
1.一種識別樣品的方法，該方法包括: (a)從有待識別的樣品中產(chǎn)生樣品離子； (b)在一個時間tO將這些樣品離子引入一個樣品多通飛行時間(TOF)質(zhì)譜儀中并且導(dǎo)致這些離子中的至少一些沿該TOF質(zhì)譜儀中的一個路徑重復(fù)地行進，其中具有不同m/z的離子在飛行時間中分離，并且進一步地，其中具有至少一個第一 m/z的離子追上具有至少一個不同的第二 m/z的離子； (c)在一個時間tl(HO)開始將這些樣品離子從該TOF噴射； (d)檢測這些被噴射的離子；并且 (e)產(chǎn)生一個第一樣品指紋，該第一樣品指紋包含多個峰，每個峰由具有一個特定質(zhì)荷比的離子產(chǎn)生并且按照對在tl時或之后它們從該多通TOF中噴射的順序的依次關(guān)系來排列，但其中這些峰中的至少一些不按照m/z的依次順序來排列，為了該樣品的識別，該第一樣品指紋與來自具有已知身份的樣品的一個參考指紋的庫是可比較的。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該樣品是一種微生物并且該庫是一個已知微生物的參考指紋的庫。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，進一步包括: 將該獲得的第一樣品指紋與一個參考指紋的庫進行比較。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，進一步包括: 當(dāng)獲得該樣品指紋與來自該庫中的已知樣品之一的一個參考指紋的匹配或最佳適配時，識別出該樣品。
5.如以上任何一項權(quán)利要求所述的方法，其中，這些峰關(guān)于從該多通TOF中噴射的時間進行分離。
6.如以上任何一項權(quán)利要求所述的方法，其中，該來自具有已知身份的樣品的參考指紋的庫是使用一個或多個參考TOF產(chǎn)生的，該一個或多個參考TOF具有與用于識別該樣品的樣品TOF實質(zhì)上相同的譜儀參數(shù)，樣品離子在該多通TOF中的停留時間被定義為在將樣品離子注入該多通TOF中與開始從其噴射之間的時間段，(tl-tO)，實質(zhì)上與從用于產(chǎn)生這個或這些參考多通TOF中的參考指紋的庫的來自已知樣品的離子的停留時間是相同的。
7.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其中，該來自具有已知身份的樣品的參考指紋的庫是使用一個或多個參考多通TOF產(chǎn)生的，該一個或多個參考多通TOF具有與用于識別該樣品的樣品多通TOF不同的譜儀參數(shù)，該方法進一步包括將一個校正算法應(yīng)用到該樣品指紋和/或該參考指紋上，使得該樣品多通TOF中的樣品離子種類的有效停留時間被定義為在將樣品離子注入該多通TOF中與開始從其噴射之間的時間段，時間(tl-tO)，對這些不同的多通TOF的譜參數(shù)中的差異進行調(diào)整，并且這個或多個參考TOF中的參考離子種類是相同的。
8.如以上 任何一項利要求所述的方法，進一步包括: (f)在一個時間t2(古tO;tl)，將從該樣品產(chǎn)生的另外的樣品離子引入該樣品多通TOF中； (g)在一個時間t3(H2)開始將這些另外的樣品離子從該TOF中噴射，其中該TOF中的另外的樣品離子的一個第二停留時間，被定義為在將這些另外的樣品離子注入該多通TOF中與將這些另外的樣品離子從其開始噴射之間的時間段，(t3-t2)，是不同于用于產(chǎn)生該第一指紋的那些樣品離子的停留時間(tl-to)； (h)檢測這些被噴射的另外的樣品離子；并且 (i)產(chǎn)生一個第二樣品指紋，該第二樣品指紋與該來自具有已知身份的樣品的參考指紋的庫也是可比較的。
9.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其中，該樣品多通TOF包括第一和第二離子鏡，該第一和第二離子鏡被安排為彼此相對，以便形成具有一個鏡像反射軸的、用于離子行進的一個閉合路徑，該樣品TOF進一步包括沿所述反射軸放置的一個雙向偏轉(zhuǎn)器安排；該方法進一步包括: 在所述時間tl開始，使用該雙向偏轉(zhuǎn)器安排將以從該第一離子鏡至該第二離子鏡的一個第一方向沿該鏡軸行進的樣品離子偏轉(zhuǎn)離開該鏡軸，向一個用于檢測的檢測器安排偏轉(zhuǎn) 還在所述時間tl開始，使用該雙向偏轉(zhuǎn)器安排將以從該第二離子鏡至該第一離子鏡的一個第二方向沿該鏡軸行進的樣品離子偏轉(zhuǎn)離開該鏡軸，向該用于檢測的檢測器安排偏轉(zhuǎn)。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，該樣品多通TOF包括第一和第二離子鏡，該第一和第二離子鏡被安排為彼此相對，以便形成具有一個反射軸的一個閉合路徑，該樣品TOF進一步包括沿所述反射軸放置的一個雙向偏轉(zhuǎn)器安排；該方法進一步包括: 在所述時間tl和t3開始，使用該雙向偏轉(zhuǎn)器安排將以從該第一離子鏡至該第二離子鏡的一個第一方向沿該鏡軸行進的樣品離子偏轉(zhuǎn)離開該鏡軸，向一個用于檢測的檢測器安排偏轉(zhuǎn)； 在所述時間tl和t3開始，使用該雙向偏轉(zhuǎn)器安排將以從該第二離子鏡至該第一離子鏡的一個第二方向沿該鏡軸行進的樣品`離子偏轉(zhuǎn)離開該鏡軸，向該用于檢測的檢測器安排偏轉(zhuǎn)。
11.如權(quán)利要求9或權(quán)利要求10所述的方法，其中，該檢測器安排包括第一和第二檢測器，該方法進一步包括將以該第一方向行進的樣品離子向該第一檢測器偏轉(zhuǎn)，同時將以該第二方向行進的樣品離子向該第二檢測器偏轉(zhuǎn)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，進一步包括使這些檢測器中的離子進行后加速。
13.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其中，該樣品多通TOF包括多個扇形電場和/或扇形磁場，它們被安排為形成用于離子行進的一個閉合賽道或八字形路徑，該樣品TOF進一步包括沿著所述離子行進路徑放置的一個偏轉(zhuǎn)器安排；該方法進一步包括: 在所述時間tl時或之后，使用該偏轉(zhuǎn)器安排將沿該離子路徑行進的樣品離子向一個用于檢測的檢測器安排偏轉(zhuǎn)。
14.如以上任何一項權(quán)利要求所述的方法,進一步包括將各自具有一個已知身份和在該多通TOF中的停留時間的鎖定質(zhì)量離子與這些樣品離子一起引入，該檢測這些被噴射的離子的步驟(d)包括檢測這些樣品離子和這些鎖定質(zhì)量離子兩者，并且步驟(e)包括產(chǎn)生一個樣品指紋，該樣品指紋包括由這些樣品離子和這些鎖定質(zhì)量離子兩者獲得的峰。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，進一步包括使用這些鎖定質(zhì)量離子的已知身份和停留時間來校正該指紋中的樣品峰的位置和/或高度。
16.一個用于識別樣品的多反射飛行時間(MR T0F)質(zhì)譜儀，包括:一個用于產(chǎn)生樣品離子的離子源； 一個閉合鏡MR TOF安排，該閉合鏡MR TOF安排具有第一和第二離子鏡，該第一和第二離子鏡被放置為沿一個反射軸彼此相對； 沿該反射軸放置的并且配置的一個雙向離子偏轉(zhuǎn)器安排； (i)以便在引入該閉合鏡MR TOF安排中之后在一個時間tl開始，將從該離子源引入該閉合鏡MR TOF安排中的并且以從該第一離子鏡至該第二離子鏡的一個第一方向沿該反射軸行進的樣品離子偏轉(zhuǎn)到一個離子檢測器安排中；并且 (?)以便也在所述時間tl開始，將從該離子源引入該閉合鏡MR TOF安排中的并且以從該第二離子鏡至該第一離子鏡的一個第二方向沿該反射軸行進的樣品離子偏轉(zhuǎn)到該離子檢測器安排中。
17.如權(quán)利要求16所述的MRTOF質(zhì)譜儀，其中，該檢測器安排包括一個數(shù)據(jù)收集裝置，該數(shù)據(jù)收集裝置被配置為采集由多個數(shù)據(jù)峰組成的一個樣品指紋，每個峰由具有一個特定質(zhì)荷比的離子產(chǎn)生并且按照對在tl時或之后它們從該多通TOF中噴射的順序的依次關(guān)系來排列，但其中這些峰中的至少一些不按照m/z的依次順序來排列。
18.如權(quán)利要求16或17所述的MRTOF質(zhì)譜儀，其中，將該雙向離子偏轉(zhuǎn)器安排沿該反射軸放置在該第一離子鏡與第二離子鏡之間的大體上中間。
19.如權(quán)利要求16、權(quán)利要求17、或權(quán)利要求18所述的MRTOF質(zhì)譜儀，其中，該離子檢測器安排包括第一和第二離子檢測器，該第一離子檢測器被安排為檢測由該雙向離子偏轉(zhuǎn)器偏轉(zhuǎn)的并且已經(jīng)恰在反射之前在該閉合鏡MR TOF安排中以所述第一方向行進的樣品離子，該第二離子檢測器被安排為檢測由該雙向離子偏轉(zhuǎn)器偏轉(zhuǎn)的并且已經(jīng)恰在反射之前在該閉合鏡MR TOF安排中以所述第二方向行進的樣品離子。
20.如當(dāng)從屬于權(quán)利要求17或權(quán)利要求18時的權(quán)利要求19、或當(dāng)從屬于權(quán)利要求17時的權(quán)利要求18所述的MR TOF質(zhì)譜儀，其中，該第一檢測器包括在一個第一電子倍增器上游的一個第一轉(zhuǎn)換或后加速倍增極，并且該第二檢測器包括在一個第二電子倍增器上游的一個第二轉(zhuǎn)換或后加速倍增極，該檢測器安排進一步包括用于將該第一和第二電子倍增器的輸出進行數(shù)字化的一個數(shù)字化器，該數(shù)據(jù)收集裝置與用于采集所述樣品指紋的數(shù)字化器進行通訊。
21.如當(dāng)從屬于權(quán)利要求17或權(quán)利要求18時的權(quán)利要求19、或當(dāng)從屬于權(quán)利要求17時的權(quán)利要求18所述的MR TOF質(zhì)譜儀，其中，該第一檢測器包括一個第一轉(zhuǎn)換或后加速倍增極，其中該第二檢測器包括一個第二轉(zhuǎn)換或后加速倍增極，并且其中該離子檢測器安排進一步包括在該第一和第二倍增極下游的一個電子倍增器以及用于將該電子倍增器的輸出進行數(shù)字化的一個數(shù)字化器，該數(shù)據(jù)收集裝置與用于采集所述樣品指紋的數(shù)字化器進行通訊。
22.如當(dāng)從屬于權(quán)利要求17或權(quán)利要求18時的權(quán)利要求19、或當(dāng)從屬于權(quán)利要求17時的權(quán)利要求18所述的MR TOF質(zhì)譜儀，其中，該第一檢測器包括一個第一電子倍增器，其中該第二檢測器包括一個第二電子倍增器，該離子檢測器安排進一步包括用于將該第一和第二電子倍增器的輸出進行數(shù)字化的一個數(shù)字化器，該數(shù)據(jù)收集裝置與用于采集所述樣品指紋的數(shù)字化器進行通訊。
23.如權(quán)利要求16至22中任一項所述的MRTOF質(zhì)譜儀，其中，該雙向離子偏轉(zhuǎn)器是一個雙向扇形電場離子偏轉(zhuǎn)器。
24.如權(quán)利要求16至23中任一項所述的MRTOF質(zhì)譜儀，其中，該離子源是一個基質(zhì)輔助激光解吸電離(MALDI)離子源。
25.如權(quán)利要求16至24中任一項所述的MRTOF質(zhì)譜儀，其中，該第一和/或第二檢測器包括后加速裝置。
26.如權(quán)利要求16至25中任一項所述的MRTOF質(zhì)譜儀，其中，該第一和/或第二檢測器包括或包含多個放大裝置如微通道板、閃爍器、和/或光電倍增器的組合。
27.一種為代表多個不同參考樣品的參考指紋的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生參考指紋的方法，該方法包括: (a)從該參考樣品中產(chǎn)生參考離子(b) 在一個時間tO將這些參考離子引入一個參考多通TOF質(zhì)譜儀中并且導(dǎo)致這些離子中的至少一些沿該TOF質(zhì)譜儀中的一個路徑重復(fù)地行進，其中具有不同m/z的離子在飛行時間中分離，并且進一步地，其中具有至少一個第一 m/z的離子追上具有至少一個不同的第二 m/z的離子； (c)在一個時間tlOtO)開始將這些參考離子從該參考多通TOF中噴射； (d)檢測這些被噴射的離子；并且 (e)廣生該參考樣品的參考指紋，其中該參考指紋的每個峰由具有一個特定質(zhì)荷比的離子產(chǎn)生并且按照對在tl時或之后它們從該多通TOF中噴射的順序的依次關(guān)系來排列，但其中這些峰中的至少 一些不按照m/z的依次順序來排列，該參考指紋與一個來自有待識別的樣品的樣品指紋是可比較的，以確定是否該樣品指紋是與該產(chǎn)生的參考指紋的一個匹配。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，該參比樣品和該有待識別的樣品各自是一種微生物。
29.如權(quán)利要求27或權(quán)利要求28所述的方法，進一步包括: 將該產(chǎn)生的參考指紋保存在代表多個不同樣品的參考指紋的一個數(shù)據(jù)庫或庫中。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法產(chǎn)生的一個參考指紋的數(shù)據(jù)庫或庫。
【文檔編號】H01J49/00GK103635988SQ201280033278
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月4日
【發(fā)明者】A·詹納考普洛斯 申請人:塞莫費雪科學(xué)（不來梅）有限公司