用于樣品定量化學(xué)分析的具有對儀器響應(yīng)的校準(zhǔn)的特別是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的系統(tǒng)及其對應(yīng)方法
【專利摘要】用于樣品(A，A-1，A-2，...)的定量化學(xué)分析的特別地但不僅在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的分析系統(tǒng)(10，PROSAD)，包含設(shè)計來檢測各待分析樣品(A，A1)中存在的目標(biāo)分析物([x]，[y]，[z])的量的檢測儀器或設(shè)備(30)，其進而包括色譜系統(tǒng)(31)、離子源(32)及質(zhì)譜儀(33)；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(40，42，43，44)，被設(shè)計成處理檢測設(shè)備(30)檢測到的被分析樣品中目標(biāo)分析物的定量數(shù)據(jù)；以及創(chuàng)新數(shù)據(jù)庫(41)，其包含用來校準(zhǔn)及修正用于分析樣品的特定檢測設(shè)備(30)的儀器響應(yīng)的修正及控制數(shù)據(jù)和系數(shù)(K，C，K1)，其中所述修正及控制數(shù)據(jù)和系數(shù)是該數(shù)據(jù)庫在實際樣品分析前的初始階段(51，52)確定及獲取的，其中通過通用稀釋溶液制備待分析樣品以最小化對應(yīng)的基體效應(yīng)，且其中通過在考慮包含在數(shù)據(jù)庫中的修正及控制數(shù)據(jù)和系數(shù)的同時處理檢測設(shè)備(即質(zhì)譜儀)檢測到的定量數(shù)據(jù)(Q)，該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)確定被分析樣品中存在的目標(biāo)分析物的定量數(shù)據(jù)。與目前使用的分析系統(tǒng)相比，根據(jù)本發(fā)明的用于樣品的定量分析的系統(tǒng)展現(xiàn)了重大優(yōu)勢，即不需要為了在多個樣品的分析期間較準(zhǔn)檢測設(shè)備，而對于每次分析持續(xù)且昂貴地使用待定量的目標(biāo)分析物的商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)品。
【專利說明】用于樣品定量化學(xué)分析的具有對儀器響應(yīng)的校準(zhǔn)的特別是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的系統(tǒng)及其對應(yīng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體涉及典型地但并非僅限于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的樣品定量化學(xué)分析系統(tǒng)和設(shè)備的領(lǐng)域，且更特別地涉及這樣的用于樣品定量化學(xué)分析的分析系統(tǒng)，其特征在于新型且有利的校準(zhǔn)系統(tǒng)，其被設(shè)計為校準(zhǔn)在分析系統(tǒng)中檢測各種被分析樣品中存在的目標(biāo)分析物的量的特定儀器或設(shè)備的儀器響應(yīng)。
[0002]本發(fā)明還涉及特別是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的用于樣品定量分析的對應(yīng)方法，具有對用來檢測各種被分析樣品中目標(biāo)分析物的定量數(shù)據(jù)的特定儀器或設(shè)備的儀器響應(yīng)的校準(zhǔn)。
【背景技術(shù)】
[0003]現(xiàn)代分析化學(xué)，在其實際應(yīng)用中，需要不斷增強的對有機及無機物質(zhì)和化合物的定量分析。
[0004]就此而論，如有關(guān)定量分析化學(xué)的特定部分的技術(shù)和科學(xué)文獻以及專利信息所呈現(xiàn)的，基于不同エ藝以及不同類型儀器和設(shè)備的使用，現(xiàn)有技術(shù)提供了各種各樣的對被分析樣品中各種種類和類型的有機和無機物質(zhì)、分子和化合物進行定量分析的系統(tǒng)、方法及解決方案。
[0005]以下出版物通過示例的方式被引用:
[0006]-Cristoni S.等，Mass Spectrom Rev.2003，11 月-12 月；22(6):369-406 ；
[0007]-Mass Spectrom Rev.2007,9 月-10 月；26(5):645_56。
[0008]然而，獨立于實際上用來檢測定量數(shù)據(jù)(即，所分析的樣品或各種樣品中目標(biāo)分析物的量)的特定儀器和設(shè)備，目前已知的執(zhí)行這些定量分析的不同方法和系統(tǒng)具有ー些共同階段、特性和元件。
[0009]尤其是，在實踐上存在于用于樣品中分析物的定量分析的所有公知系統(tǒng)和方法中并被其分享的基本操作，包括對實際用于檢測被分析樣品中分析物的量的儀器和設(shè)備的儀器響應(yīng)的初步校準(zhǔn)。
[0010]另ー個目前已知的定量化學(xué)分析系統(tǒng)的共同特性是該初步儀器校準(zhǔn)通常采用市場可得的已知目標(biāo)化合物或商業(yè)分析標(biāo)準(zhǔn)品(standard)來執(zhí)行，該已知目標(biāo)化合物或商業(yè)分析標(biāo)準(zhǔn)品由以已知濃度和組成再現(xiàn)和包含要被定量分析的樣品中存在的目標(biāo)分析物的物質(zhì)和/或化合物構(gòu)成。
[0011]實際中這樣的校準(zhǔn)是必要的，用于該定量分析的設(shè)備和儀器的儀器響應(yīng)隨機器不同而變化，即使是同樣的制造商制造的同樣品牌和型號的機器。
[0012]換言之，標(biāo)準(zhǔn)化和校準(zhǔn)在商業(yè)分析標(biāo)準(zhǔn)品的輔助下使用的特定儀器的響應(yīng)，以獲得與樣品中分析物相關(guān)的盡可能準(zhǔn)確且可靠的定量數(shù)據(jù)，這是可取的且通常是必要的。
[0013]該校準(zhǔn)可用各種方法和系統(tǒng)實行，且根據(jù)該領(lǐng)域常用術(shù)語，被設(shè)計來“校準(zhǔn)”用于樣品定量分析的儀器的儀器響應(yīng)。
[0014]例如，在采用特定檢測儀器以該商業(yè)分析標(biāo)準(zhǔn)檢測ー組與包含在該商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)品中的分析物有關(guān)的定量數(shù)據(jù)之后，校準(zhǔn)系統(tǒng)從這些數(shù)據(jù)構(gòu)造校準(zhǔn)曲線，以X軸上的分析物已知濃度值以及在I軸上的檢測儀器發(fā)射的對應(yīng)信號強度值，創(chuàng)建圖。
[0015]特別是，選擇在該校準(zhǔn)階段中使用的該目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)品或化合物中存在的分析物的濃度變化領(lǐng)域以便在儀器響應(yīng)信號和分析物濃度間存在線性比例。
[0016]因此，包含在參考樣品或基體中的具有未知濃度的一種或多種目標(biāo)分析物的確切的量通過采用儀器分析該樣品并利用預(yù)先構(gòu)造的關(guān)聯(lián)這兩個量的校準(zhǔn)線從由儀器發(fā)射的對應(yīng)信號的強度值外推樣品中存在的分析物的濃度值來確定。
[0017]更特別地，發(fā)展了不同方法和變形用于儀器校準(zhǔn)用來檢測樣品中存在的分析物的量的特定儀器的響應(yīng)，可以總結(jié)為以下兩類A和B。
[0018]A.逐次加入法
[0019]該方法包括對樣品Y的直接分析且被分成以下步驟，該樣品Y通常由包含具有未知濃度[X]的目標(biāo)化合物或分析物X的溶液構(gòu)成。
[0020]首先，分析儀檢測分析物X的強度信號Ix，其被繪制在CS圖(濃度vs.信號)的y軸，且通常與X軸上分析物X的達到零(即[X] = 0)的濃度值[X]配對。
[0021]其次，為了獲得初始溶液Y的定量分析，將分析物X的商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的已知且不斷増加的量加入其中，且每次加入執(zhí)行對被檢測的對應(yīng)信號的強度的特定分析。
[0022]添加物濃度不同值和由分析導(dǎo)致的對應(yīng)信號的強度值被記錄在CS圖上。
[0023]此時通過觀察得到的圖進行檢驗，以確保分析儀的響應(yīng)為線性；如果是，對圖中所示點進行線性插值以從由此所得線與X軸的交叉點得到樣品Y中目標(biāo)分析物X的濃度。
[0024]第一種方法及方式的主要缺點是所得定量數(shù)據(jù)的高誤差，這導(dǎo)致在很多分析領(lǐng)域不建議使用該方法，例如臨床診斷分析、法醫(yī)學(xué)分析、藥劑、農(nóng)藥及其他化合物的定量分析。
[0025]B.同位素稀釋法
[0026]該方法主要用于使用質(zhì)譜法的定量分析領(lǐng)域，且分成以下階段。
[0027]首先，具有與目標(biāo)化合物或分析物具有相同化學(xué)式的商業(yè)化合物或標(biāo)準(zhǔn)品被加入到待分析樣品溶液，但其中某些元素由對應(yīng)的非放射性同位素或具有相同原子序數(shù)Z但不同質(zhì)量數(shù)A的元素所取代(最普通的替換為用氘原子2H交換氫原子1H)。
[0028]通過這種方式標(biāo)準(zhǔn)化合物的分子量被改變。
[0029]還確定添加到樣品溶液中的標(biāo)準(zhǔn)化合物的量以使其在所述樣品溶液中的濃度比目標(biāo)分析物的大。
[0030]為此，評估兩個信號強度間的比例，牢記替代的化合物提供與不具有同位素標(biāo)記的化合物相同的儀器響應(yīng)，因此兩者的不同僅在于質(zhì)量/電荷比m / Z0
[0031]由此分別得到標(biāo)準(zhǔn)品和目標(biāo)分析物的兩個共洗脫峰(co-eluted peak)，第二峰的幅值比第一峰低。
[0032]其次，通過計算該兩個峰所限定的面積間的比率，得到濃度因子，由此樣品溶液被稀釋直至目標(biāo)分析物的信號與替代的標(biāo)準(zhǔn)化合物的信號相同。
[0033]兩個相同峰的出現(xiàn)表明這ー情況的發(fā)生，其表明分析物與對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)品之間的濃度相同。
[0034]此時用于平衡兩個峰的稀釋因子，乘以標(biāo)準(zhǔn)品的已知濃度，提供了樣品溶液中目標(biāo)化合物或分析物的真實濃度。[0035]第二方法及方式的主要缺點在于其需要使用極其昂貴的同位素標(biāo)準(zhǔn)品，這將所述方法的實際使用限制在規(guī)律性處理大量樣品的中心，例如醫(yī)院、法醫(yī)分析中心、質(zhì)量控制及相似的實驗室。
[0036]為了清楚起見，圖5示意性總結(jié)了目前的情況，如前所示，即現(xiàn)有技術(shù)目前所需的操作和眾多手動步驟，即操作者必須制備用于定量分析的樣品，在分析每個樣品前校準(zhǔn)用來執(zhí)行樣品分析的特定儀器，且最后，在校準(zhǔn)后，利用儀器執(zhí)行樣品實際分析以獲得被分析樣品的定量數(shù)據(jù)。
[0037]在初始階段F1，包含目標(biāo)分析物[X]的樣品Y，以適合被定量分析的樣品溶液Yl適當(dāng)?shù)叵♂尅?br> [0038]還在初始階段，通過專用于目標(biāo)分析物[X]的商業(yè)或エ業(yè)標(biāo)準(zhǔn)品SI [x]校準(zhǔn)被用于樣品溶液Yl的定量分析的儀器(特別地，包括質(zhì)譜儀)，如校準(zhǔn)階段F2示意性所示。
[0039]其次，如階段F3示意性所示，校準(zhǔn)后，采用分析儀器即質(zhì)譜儀分析樣品溶液Y1，由此提供給操作者分析結(jié)果，即，被分析樣品Y中存在的目標(biāo)分析物[X]的定量數(shù)據(jù)，如最終階段F4示意性所示。
[0040]在某些情況下，標(biāo)準(zhǔn)品SI[x]可被加入樣品溶液Yl以執(zhí)行“基體內(nèi)(in-matrix) ”校準(zhǔn),如階段F2’示意性所示。
[0041]值得注意的是用于分析的儀器的校準(zhǔn)毎次必須被重復(fù)；換言之，必須在分析每個樣品之前執(zhí)行，如已經(jīng)說明的，這構(gòu)成了現(xiàn)有技術(shù)的重要缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0042]由此本發(fā)明的首要目的在于提供及實施ー種典型地但不僅在于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的用于樣品的定量分析的分析系統(tǒng)，其代表目前已知及采用的分析系統(tǒng)的重大創(chuàng)新，且特別是，不像已知系統(tǒng)，在樣品分析期間以及在毎次分析前不需要連續(xù)使用商業(yè)分析標(biāo)準(zhǔn)品來校準(zhǔn)在用于檢測待分析的各種樣品中存在的目標(biāo)分析物的量的分析系統(tǒng)中使用的儀器的響應(yīng)。
[0043]所述目的認為可通過分別具備獨立權(quán)利要求1及9所限定的特征的用于樣品的定量分析的系統(tǒng)及對應(yīng)方法完全實現(xiàn)。
[0044]本發(fā)明的特定實施例也在從屬權(quán)利要求中進行了描述。
[0045]如說明書其余部分將清楚呈現(xiàn)的，對指導(dǎo)根據(jù)本發(fā)明的樣品分析系統(tǒng)的發(fā)展，并由此形成其基礎(chǔ)的基本概念及準(zhǔn)則總結(jié)如下。
[0046]I)初始制備通用基體或樣品溶液(即通過以通用稀釋溶液稀釋待分析初始樣品而獲得的基體)，以便標(biāo)準(zhǔn)化基體的化學(xué)-物理特性且使其隨時間可再現(xiàn)，從而最大化、標(biāo)準(zhǔn)化用來檢測被分析樣品中存在的分析物的定量數(shù)據(jù)的機器、儀器或設(shè)備的儀器響應(yīng)并使其隨時間可再現(xiàn)。
[0047]2)采用商業(yè)分析標(biāo)準(zhǔn)品，初歩獲得每一分析及基體的儀器數(shù)據(jù)，以得到特定響應(yīng)因子，該特定響應(yīng)因子連接包括分析物、基體及用來定量檢測分析物的機器的系統(tǒng)的各種部分。
[0048]3)構(gòu)建特定數(shù)據(jù)庫，該特定數(shù)據(jù)庫包含注定在多個樣品的分析期間使用的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和參數(shù)，以處理分析系統(tǒng)所得數(shù)據(jù)并精確校準(zhǔn)信號，即用于檢測被分析樣品中目標(biāo)分析物的特定檢測設(shè)備的儀器響應(yīng)，因此不再需要持續(xù)，昂貴的使用商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)品來校準(zhǔn)檢測設(shè)備。
[0049]在這方面，應(yīng)注意現(xiàn)有技術(shù)中沒有與數(shù)據(jù)庫接ロ以從其中提取數(shù)據(jù)的用于樣品的定量化學(xué)分析的設(shè)備或系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)庫對于獲得待分析樣品中存在的分析物的絕對分子量有用，以便每個樣品分析前，不再需要毎次都校準(zhǔn)用于定量檢測所述分析物的儀器。
[0050]因此本發(fā)明的主要創(chuàng)新在于這樣的特定數(shù)據(jù)庫的有效性和使用，以及與傳統(tǒng)質(zhì)譜儀結(jié)合使用離子源，如USIS或SACI，如以下更具體描述。
[0051]這兩個離子源的使用是關(guān)鍵的，這是由于其最大化質(zhì)譜儀的靈敏度，提高了分析的定量精確度，因為分析靈敏度越大，則獲得的信號以及因此的定量數(shù)據(jù)的質(zhì)量和精確度就越穩(wěn)定。
[0052]本發(fā)明分析系統(tǒng)還包括，作為基本部分和進ー步創(chuàng)新，設(shè)計用來在分析中持續(xù)監(jiān)視某些參數(shù)并檢驗其一致性的控制系統(tǒng)，所述參數(shù)可指示“基體效應(yīng)”，即被分析樣品中源于其初始基體或分子組成的效應(yīng)，還可指示用于檢測被分析樣品中分析物的量的儀器或設(shè)備的儀器響應(yīng)的變化。
[0053]更具體地，在根據(jù)本發(fā)明的分析系統(tǒng)中被檢測的不同變量被處理以確定存儲在數(shù)據(jù)庫中的兩個系數(shù)，即:
[0054]a)監(jiān)視系數(shù)K，其可被用作用于監(jiān)視由定量檢測分析物的儀器產(chǎn)生的儀器信號隨時間的穩(wěn)定性及變化的參考；以及
[0055]b)評價系數(shù)K1，其可被用作用于評價在被分析樣品中對應(yīng)源于其原始基體或分子組成的對應(yīng)基體效應(yīng)的參考。
[0056]如下更為具體的解釋，所述系數(shù)Kl是通過分析樣品的逐漸增加的體積并在圖中繪制被分析樣品中存在的目標(biāo)分析物產(chǎn)生的對應(yīng)信號而得到的線的斜率的變化的指示。
[0057]發(fā)明優(yōu)勢
[0058]根據(jù)本發(fā)明的用于被分析樣品中存在的化學(xué)物質(zhì)及化合物的定量分析系統(tǒng)特別地在商業(yè)上由縮略詞PROSAD(源于術(shù)語累積樣品計量(PROgressive Sample Dosage))識另lj，且與目前已知及采用的樣品定量化學(xué)分析的分析系統(tǒng)相比，其具有眾多顯著的優(yōu)勢，特別是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，某些已在以上介紹中聲明。
[0059]對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的分析系統(tǒng)的各種方面的這些優(yōu)勢中的ー些，下面將通過示例但非限制地簡要描述某些優(yōu)勢，并與目前已知且使用的分析系統(tǒng)進行比較。
[0060]首先，根據(jù)本發(fā)明的分析系統(tǒng)在其采用的校準(zhǔn)系統(tǒng)方面特別優(yōu)越，該校準(zhǔn)系統(tǒng)用來校準(zhǔn)用于檢測各種待測樣品中目標(biāo)分析物的量的檢測儀器，特別是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域及所述檢測儀器為質(zhì)譜儀時。
[0061]如已部分陳述過的，所有現(xiàn)有采用質(zhì)譜儀的分析方法的共同點是在每一次分析之前(即，在分析樣品中的特定分析物或ー類分析物的分析之前)使用商業(yè)分析標(biāo)準(zhǔn)品來校準(zhǔn)質(zhì)譜儀的儀器響應(yīng)。
[0062]本發(fā)明，即PR0SAD，被開發(fā)以允許質(zhì)譜儀儀器響應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化，即，使其精確，可靠且隨時間可再現(xiàn)，而不需在進行各種樣品的定量分析時并且其中的目標(biāo)分析物的類型變化時持續(xù)使用所述商業(yè)分析標(biāo)準(zhǔn)品。
[0063]總之，PROSAD提供了以下四個優(yōu)勢。
[0064]商業(yè)優(yōu)勢[0065]第一優(yōu)勢是商業(yè)優(yōu)勢，由于采用PROSAD系統(tǒng)，商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)品不再用于每次分析，而僅在獲得創(chuàng)建和構(gòu)造合適數(shù)據(jù)庫所需的數(shù)據(jù)的初始階段使用，這大大節(jié)省了標(biāo)準(zhǔn)的花費。
[0066]結(jié)構(gòu)優(yōu)勢
[0067]如已陳述的，結(jié)構(gòu)優(yōu)勢源于這樣的事實，即每個商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)品僅對應(yīng)于ー種目標(biāo)分子，因此將分析的可能性限于單一分子。
[0068]然而，PROSAD系統(tǒng)通過標(biāo)準(zhǔn)化多個分析物的儀器響應(yīng)，使其可同時執(zhí)行多個目標(biāo)分子的定性及定量分析。
[0069]PROSAD還滿足了簡化分析過程中樣品制備的需求，對每個化合物，每當(dāng)監(jiān)測新分析物，或不同基體中同樣的分析物，目前通常都需要開發(fā)特定制備及對應(yīng)分析方法。
[0070]時間優(yōu)勢
[0071]由PROSAD貢獻的時間節(jié)省是明顯的，且由三個因素的總和構(gòu)成。
[0072]第一時間節(jié)省在于每當(dāng)新分析物被分析時特定方法的開發(fā)及驗證，第二節(jié)省在于每個樣品的制備，且第三節(jié)省在于分析每個樣品的多個目標(biāo)分子所需的機器時間。
[0073]對于PR0SAD，單ー的、更短的、顯著簡化的方法被用于制備被分析的樣品，且如所陳述的，可以同時分析多個目標(biāo)物質(zhì)。
[0074]質(zhì)量優(yōu)勢
[0075]質(zhì)量優(yōu)勢，其構(gòu)成了另ー個重要益處，其源于由PROSAD所獲得的定量數(shù)據(jù)的更大的準(zhǔn)確度。
[0076]通過限制實驗室技術(shù)人員執(zhí)行的步驟和手動操作，及每樣品的分析數(shù)量，PROSAD消除了相當(dāng)大比例的影響最終數(shù)據(jù)的測量及儀器誤差，因此更精確。
[0077]此外，特別地包括能最大化質(zhì)譜儀靈敏度的離子源的PROSAD所用的設(shè)備的特定構(gòu)造及配置，進ー步有助于增加所獲分析數(shù)據(jù)的質(zhì)量及準(zhǔn)確度。
[0078]最后，包括在PROSAD內(nèi)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的高精確度提供了進ー步有利的貢獻。
[0079]在這方面，大量測試表明由PROSAD所獲數(shù)據(jù)平均比采用常用分析方法所獲數(shù)據(jù)的精確性高10%。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0080]根據(jù)本發(fā)明的樣品定量分析系統(tǒng)的這些及其他目的、特性及優(yōu)勢將通過以下其優(yōu)選實施例的示例性但非限制性的、參考附圖的描述而更清晰地展現(xiàn)，其中:
[0081]圖1為功能框圖，其非常簡要的示出優(yōu)選但非排他地在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的根據(jù)本發(fā)明的用于樣品定量化學(xué)分析的分析系統(tǒng)的基本部分；
[0082]圖2為功能框圖，其更詳細地示出圖1中所示樣品分析系統(tǒng)的各部分；
[0083]圖3為更詳細的圖1所示分析系統(tǒng)的框圖，其特別地涉及待分析樣品的制備；
[0084]圖4為流程圖，其示出圖1和2所示的根據(jù)本發(fā)明的用于定量檢測被分析樣品中存在的目標(biāo)分析物的分析系統(tǒng)中使用的特定檢測設(shè)備的儀器校準(zhǔn)的操作；以及
[0085]圖5為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的分析系統(tǒng)和使用的分析儀器的對應(yīng)儀器校準(zhǔn)系統(tǒng)的框圖。
【具體實施方式】
[0086]圖1以極為示意的形式顯示出根據(jù)本發(fā)明的表示為10的用于樣品定量化學(xué)分析的分析系統(tǒng)，也被稱為“PROSAD”，累進樣品劑量(PROgressive Sample Dosage)的縮略詞，如已描述的。
[0087]該分析系統(tǒng)10將優(yōu)選，但非排他地，用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，例如執(zhí)行包含在生物基體中的目標(biāo)分析物的定量化學(xué)分析，如以下采用與人類尿液或血漿樣品相關(guān)的特定應(yīng)用實施例更具體的說明。
[0088]根據(jù)本發(fā)明的分析系統(tǒng)10，即PR0SAD，作為一整體(圖2)實質(zhì)上由以下三個相互作用及協(xié)作的基本部分組成。
[0089]-第一部分，示意性顯 示為塊20，其對應(yīng)于制備樣品的初始階段，該樣品將被分析系統(tǒng)10進行定量分析。
[0090]-第二部分，示意性顯示為塊30，其對應(yīng)于特定專用檢測設(shè)備，之后被稱為“檢測設(shè)備”，在分析系統(tǒng)10的范圍內(nèi)，其被設(shè)計來在檢測階段期間檢測被分析的樣品中存在的目標(biāo)分析物的量；以及
[0091]-第三部分，示意性顯示為塊40，其對應(yīng)于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其具有在處理階段期間處理專用設(shè)備30檢測到定量數(shù)據(jù)Q以確定分析的最終結(jié)果R(即，在被分析的樣品中存在的目標(biāo)分析物的定量數(shù)據(jù))的功能。
[0092]如以下更具體的解釋，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)40還與創(chuàng)新的專用設(shè)備30的儀器響應(yīng)校準(zhǔn)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，該校準(zhǔn)系統(tǒng)通常示為50。
[0093]現(xiàn)將對該分析系統(tǒng)的三個部分20，30及40進行詳細描述。
[0094]制備待分析樣品的初始階段
[0095]如所描述的，對應(yīng)于初始樣品制備階段的第一部分20，包括對示為A且示意性顯示在圖2中的待分析原始樣品執(zhí)行的特定操作，以歸ー化源自其特定分子組成的基體效應(yīng)。
[0096]制備待分析樣品以將最終基體效應(yīng)減小到標(biāo)準(zhǔn)、可再現(xiàn)的值，這對確保所獲分析數(shù)據(jù)的有效是重要的，基體效應(yīng)為眾所周知的現(xiàn)象，其能在樣品定量表征中導(dǎo)致重大問題及臨界因素(參見 Cristoni S.等出版，Rapid Commun Mass Spectrom.2006 ；20(16):2376-82)。
[0097]例如，已發(fā)現(xiàn)若被分析樣品中基體效應(yīng)高，分析誤差可達超過目標(biāo)數(shù)據(jù)真實值 50 的水平(參見 Cristoni S.等，Rapid Commun Mass Spectrom.2006 ；20 (16):2376-82)，
[0098]詳細地，參考附圖3中圖，樣品制備階段之后的過程如下。
[0099]a)首先，通過例如以900微升100毫摩爾碳酸氫銨(NH4HCO3, IOOmM)溶液稀釋包含構(gòu)成化學(xué)系統(tǒng)的三個內(nèi)部校準(zhǔn)物的1000ppm咖[!非因、1000ppm睪酮以及1000ppm孕酮的100微升的溶液，由此得到最終I升的體積，而制備通用稀釋溶液UDS，其為標(biāo)準(zhǔn)的且適用于任何復(fù)雜基體。
[0100]b)以合適的比例，采用凍干血衆(zhòng)重構(gòu)(reconstitute)通用稀釋溶液UDS,以獲得穩(wěn)定在PH = 8的最終溶液。
[0101]c)此時，包含目標(biāo)分析物，如[X]、[y]及[z]的原始樣品A以1:1的比率在通用稀釋溶液UDS中稀釋，該通用稀釋溶液UDS是標(biāo)準(zhǔn)的且適用于任何復(fù)雜基體。
[0102]于是基體效應(yīng)被歸ー化。[0103]d)為了該目的，通過加入一份蟻酸FA到99份純こ腈AC (99%+1%)制備稀釋溶液；
[0104]e)然后將ー份包含血漿的溶液在9份基于こ腈的溶液中稀釋(稀釋比率1:10)，以便包含在血漿+樣品溶液中的高分子量蛋白質(zhì)立即沉淀。
[0105]f)將如此所得溶液離心分離，例如以I分鐘13000rpm，然后，取出例如200微升上清液，其構(gòu)成必將被特定檢測設(shè)備30分析的樣品溶液ん。
[0106]設(shè)計來構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)或歸ー化分析基體的該制備過程的主要目標(biāo)在于標(biāo)準(zhǔn)化及歸一化待分析溶液的化學(xué)-物理特性，以防止不同種類原始樣品的特定組成導(dǎo)致的各自(singular)的特定基體效應(yīng)。
[0107]通過在該制備階段20制備的溶液的特性，該歸ー化成為可能，該溶液通過將pH值緩沖到接近中性(pH = 8)以免利于目標(biāo)分析物的質(zhì)子化或去質(zhì)子化；以及通過采用凍干血漿創(chuàng)建具有能掩蔽原始樣品的基體效應(yīng)的基體效應(yīng)的復(fù)雜化學(xué)-物理環(huán)境，以便為通過系統(tǒng)40處理儀器30檢測到的數(shù)據(jù)的下ー階段產(chǎn)生單一可再現(xiàn)、可預(yù)測的基體效應(yīng)而制備。
[0108]作為上述“d”及“c”段所描述的沉淀過程的備選，執(zhí)行包括采用分子截止過濾器(molecular cut-off filter)的制備階段。
[0109]在這種情況下，備選過程包括以下階段。
[0110]a)首先，通過例如以900微升100毫摩爾碳酸氫銨(NH4HCO3, IOOmM)溶液稀釋包含構(gòu)成化學(xué)系統(tǒng)的三個內(nèi)部 校準(zhǔn)物的1000ppm咖[!非因、1000ppm睪酮以及1000ppm孕酮的100微升的溶液，由此得到最終I升的體積，而制備通用稀釋溶液UDS，其為標(biāo)準(zhǔn)的且適用于任何復(fù)雜基體。
[0111]b)以合適的比例，采用凍干血漿重建通用稀釋溶液UDS，以獲得穩(wěn)定在pH = 8的最終溶液。
[0112]c)此時，包含目標(biāo)分析物，如[X]，[y]及[z]的原始樣品A以1:1的比率在通用稀釋溶液UDS中稀釋，該通用稀釋溶液UDS是標(biāo)準(zhǔn)的且適用于任何復(fù)雜基體。
[0113]于是基體效應(yīng)被歸ー化。
[0114]d’ )由此獲得的USD溶液被引入具有分子截止過濾器的Eppendorf試管，該過濾器阻止分子量超過預(yù)設(shè)限制(例如3000Da，5000Da或1000ODa)的物質(zhì)通過其網(wǎng)孔。毎次均通過參考被分析基體及目標(biāo)分析物的特性施加的分析條件來確定該限制。
[0115]f)將如此所得溶液離心分離，例如I分鐘13000rpm，之后取例如200微升上清液，其構(gòu)成將被特定檢測設(shè)備30分析的樣品溶液k10
[0116]用于樣品分析及定暈檢測的專用設(shè)備
[0117]對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的分析系統(tǒng)10(即PROSAD)的部分30的專用檢測設(shè)備，被設(shè)計來檢測被分析樣品中目標(biāo)分析物的量，如附圖2中圖所示，其基本上由以下部分構(gòu)成，色譜系統(tǒng)31，通過該色譜系統(tǒng)31待分析樣品Al注入檢測設(shè)備30 ;設(shè)計為從色譜系統(tǒng)SC接收待分析樣品Al并將其電離的離子源或電離源32 ;以及質(zhì)譜分析儀或質(zhì)譜儀33，該質(zhì)譜分析儀或質(zhì)譜儀被設(shè)計來為接收電離源32產(chǎn)生的樣品Al的離子I并將其進行譜檢查以檢測所述樣品Al中存在的目標(biāo)分析物的量。
[0118]質(zhì)譜儀33檢測到的樣品Al中的目標(biāo)分析物[x]、[y]及[z]的定量數(shù)據(jù)Q被傳送到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)40以被適當(dāng)處理，從而提供定量化學(xué)分析的最終結(jié)果R，即被分析樣品中分析物的定量數(shù)據(jù)。
[0119]色譜系統(tǒng)31由HPLC泵及色譜柱組成，基于分析要求毎次來選擇該色譜柱的尺寸。
[0120]使用中，色譜系統(tǒng)31設(shè)置成快速注入給定的量的待分析樣品Al到電離源32，緊接著，允許快速執(zhí)行分析。
[0121]至于離子源32，在PROSAD系統(tǒng)中可能的配置涉及離子源的使用，這基于SACI技術(shù)(表面活化化學(xué)電離，公開在Cristoni S.等申請的國際專利W02004 / 034011中)或USIS技術(shù)(通用軟電離源，公開在Cristoni S.申請的國際專利W02007 / 131682中)。
[0122]最后，檢測設(shè)備30中包括的質(zhì)譜分析儀33可為低分辨儀器(如離子阱，單四極或三重四極類型等；參見 Cristoni S.等 Mass Spectrom Rev.200311-12 月；22(6):369-406)，或高分辨率儀器(如FTICR(傅里葉變換離子回旋共振)，T0M(飛行時間)，軌道阱等，參見 Cristoni S.等 Mass Spectrom Rev.200311-12 月；22(6):369-406))。
[0123]低分辨離子阱或三重四極質(zhì)譜分析儀中，三重四極類型由于其在定量數(shù)據(jù)分析中更大的準(zhǔn)確度和精確度通常更可取。
[0124]優(yōu)選的高分辨率分析儀為軌道阱分析儀及飛行時間分析儀，且在兩者中，由于其在檢測到的定量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和精確度更好的表觀，飛行時間分析儀為優(yōu)選。
[0125]使用基于SACI或USIS技術(shù)的電離源32明顯地確定了用于根據(jù)本發(fā)明的分析系統(tǒng)10中使用的檢測設(shè)備30的補充的價值及優(yōu)勢。
[0126]特別是SACI (表面活化化學(xué)電離)技術(shù)引入了以下兩個顯著、有益的對離子源的改進，該離子源目前主要用于在大氣壓カ下的化合物電離，即ESI (電噴射電離)及APCI (大氣壓化學(xué)電離)。
[0127]a)插入金屬表面到電離腔，這改善了化合物的電離效率。
[0128]該金屬表面極化中性溶劑，改變其質(zhì)子親和力且提高了分析物的電離效率，通過
[0129]b)施加到保留不到達分析儀的溶液分子的低電勢(50V)的所述金屬表面，由此大大降低了化學(xué)噪音。
[0130]USIS技術(shù)采用與SACI源相同的原理，但也有利地包括通過施加UV輻射由極化板導(dǎo)致的電子發(fā)射的附加光電效應(yīng)。
[0131]歸因于該光電效應(yīng)的所述電子的發(fā)射激活離于分子反應(yīng)，其導(dǎo)致非極性或無極性和極性化合物的電離。
[0132]就這點，由此，由干與SACI源相比，USIS離子源允許分析包括無極性化合物的更大量化合物，因而為優(yōu)選的。
[0133]然而，兩種離子源(SACI和USIS)展現(xiàn)了對保證PROSAD系統(tǒng)的效率有用的重要特性，即能夠提供穩(wěn)定的定量數(shù)據(jù)，這是由干與傳統(tǒng)離子源所用的相比，如ESI和APClJti析樣品的電離總是發(fā)生在較低電壓(〈900V對比3000-4000V)。
[0134]這降低了柱中分析物的色譜溶劑、同洗脫液(co-eluent)及載體的電離產(chǎn)率，隨之儀器噪音降低，這是由于將色譜溶劑暴露給高電離電勢導(dǎo)致帶電分子簇的形成，這增加了影響分析儀的化學(xué)儀器噪音。
[0135]由此，由SACI及USIS獲得的背景噪音的降低使得能夠通過降低儀器干擾獲得更穩(wěn)定的信號，并增加定量數(shù)據(jù)測量的精確度。
[0136]通常，檢測設(shè)備30及其組成部分依賴于特定要求及待執(zhí)行的分析的類型。[0137]在任何情況下，無論為PROSAD選擇和接受何種檢測設(shè)備30的配置，在校準(zhǔn)期間必須對其設(shè)置并較準(zhǔn)以從對樣品進行的定量分析中獲得恰當(dāng)，可再現(xiàn)的結(jié)果，如以下所詳細描述。
[0138]用于處理檢測設(shè)備檢測到的定量數(shù)據(jù)的系統(tǒng)
[0139]對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的分析系統(tǒng)10的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的部分40包括，如附圖2示意性示出的:
[0140]-與檢測設(shè)備30相關(guān)聯(lián)以接收檢測設(shè)備30檢測到的在被分析樣品中存在的目標(biāo)分析物的定量數(shù)據(jù)Q的本地工作站42，
[0141]-設(shè)計來與本地工作站42協(xié)作的遠程計算單元43，以及
[0142]-數(shù)據(jù)庫41，其與遠程計算單元43相關(guān)聯(lián)，且包含設(shè)計來校準(zhǔn)及修正用來檢測各被分析樣品中存在的目標(biāo)分析物的定量數(shù)據(jù)的檢測設(shè)備30的儀器響應(yīng)的ー個或多個修正及控制數(shù)據(jù)和系數(shù)。
[0143]遠程計算單元43進而可以為較大計算資源網(wǎng)絡(luò)(例如“云計算”)的一部分，由此其不會不利地影響本地工作站42的性能。
[0144]詳細地說，遠程計算單元43包含通用操作程序或者軟件SW，其包含專為PROSDA開發(fā)的特定的程序或算法44，該特定的程序或算法44用干與數(shù)據(jù)庫41協(xié)作來確定最終的分析結(jié)果R，即在各種被分析樣品中存在的目標(biāo)分析物的量，如下更詳細所述。
[0145]有利的是，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)40也能實施機器學(xué)習(xí)或超向量算法，以增加并擴展其功倉^:。
[0146]在操作中，工作站42將檢測設(shè)備30檢測到的被分析樣品中存在的目標(biāo)分析物[x], [y]，[z]的定量數(shù)據(jù)Q傳輸至遠程單元43.[0147]同時，本地工作站42向遠程計算單元43發(fā)送請求以激活測試的樣品中存在的由操作者設(shè)定的目標(biāo)分析物的定量，該請求由操作者設(shè)定。
[0148]響應(yīng)于該請求，遠程計算單元43從數(shù)據(jù)庫41中提取修正被分析物的定量所需的修正和控制系數(shù)，并用特定的PROSAD算法44，考慮所屬修正及控制參數(shù)，計算分析結(jié)果R，即被分析樣品中存在的目標(biāo)分析物的定量數(shù)據(jù)。
[0149]隨后，所述結(jié)果R由遠程計算單元43傳送到本地工作站42，本地工作站42以到操作者的輸出的形式顯示該結(jié)果R，如附圖2示意性所示。
[0150]數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中包括的數(shù)據(jù)庫，及檢測設(shè)備儀器響應(yīng)的校準(zhǔn)
[0151]如前所述，根據(jù)本發(fā)明的分析系統(tǒng)10的一個將其與已知化學(xué)分析系統(tǒng)區(qū)分開來的特征是包含在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)40中的數(shù)據(jù)庫41，以及其用于校準(zhǔn)特定設(shè)備30的儀器響應(yīng)的特定內(nèi)容和用途，對數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)40處理的數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化和定量，以及對將被提供為最終分析結(jié)果R的被分析樣品中存在的目標(biāo)分析物的定量數(shù)據(jù)的最終計算。
[0152]特別地，數(shù)據(jù)庫41包括適于校準(zhǔn)檢測設(shè)備30儀器響應(yīng)(即適于修正檢測設(shè)備30檢測的各種被分析樣品中存在的目標(biāo)分析物的定量數(shù)據(jù))的修正和控制系數(shù)。
[0153]所述創(chuàng)新的數(shù)據(jù)庫41是根據(jù)本發(fā)明的化學(xué)定量分析系統(tǒng)的ー個必要組成部分，其特征將由以下詳細說明清楚表明，該說明描述了在初級基礎(chǔ)上限定數(shù)據(jù)庫以及獲取并確定包含在其中的數(shù)據(jù)和信息的過程，以及一旦限定，數(shù)據(jù)庫41及各數(shù)據(jù)在分析系統(tǒng)10和對應(yīng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)40中操作和使用的過程。[0154]1.在根據(jù)本發(fā)明的分析系統(tǒng)10中，在樣品的實際分析前的初級階段，通過注解(annotating)和獲取與特定型號和/或品牌的質(zhì)譜儀33直接相關(guān)的特定數(shù)據(jù)和信息初步創(chuàng)建和定義數(shù)據(jù)庫41，該特定型號和/或品牌的質(zhì)譜儀33用于分析第一樣品A，之后是其他樣品，在附圖2示意性示出并標(biāo)記為A-1, A-2, A-3...An。
[0155]2.特別地，操作者使用商用校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)品(毎次特別地是利血平+根據(jù)特定應(yīng)用和待執(zhí)行的分析類型而選擇的兩個分子)利用質(zhì)譜儀33執(zhí)行ー些初級譜，其由此被獲取并存儲于數(shù)據(jù)庫41中，用于之后的對質(zhì)譜儀33響應(yīng)的評估和校準(zhǔn)。
[0156]也可以通過執(zhí)行如第一及第ニ段所述的同樣操作來將利用不同品牌和型號的質(zhì)譜儀分析商用標(biāo)準(zhǔn)品獲得的質(zhì)譜輸入到數(shù)據(jù)庫41中，以在數(shù)據(jù)庫41中產(chǎn)生與多個質(zhì)譜儀品牌及型號相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫。
[0157]3.以該方式，在分析考慮的樣品之前，關(guān)于利血平的信號，譜儀(spectrometer) 33的儀器響應(yīng)被優(yōu)化并最大化，以獲得可重復(fù)的譜。
[0158]由于總是用同一化合物進行譜儀33及其光學(xué)系統(tǒng)(optics)的儀器響應(yīng)的該優(yōu)化階段，商用標(biāo)準(zhǔn)品的信號強度及對應(yīng)于其他質(zhì)/荷比m / z的信號強度總是能夠重復(fù)，其濃度相等。
[0159]4.隨后將以標(biāo)準(zhǔn)或校準(zhǔn)分子的質(zhì)量信號強度的形式獲取的數(shù)據(jù)與特定于所用的品牌及型號的儀器(即，譜儀)的事先檢測及存儲于數(shù)據(jù)庫41中作為參考的對應(yīng)實驗數(shù)據(jù)對比。
[0160]為此目的計算修正系數(shù)K = Itl / I，所述系數(shù)特定于所用譜儀的品牌及型號，由同校準(zhǔn)物質(zhì)相關(guān)的理論信號I。和與用于分析的特定質(zhì)譜儀的品牌及型號相關(guān)的采樣信號I之間的比率表示。
[0161]特別地，信號I從數(shù)據(jù)庫41中的已有數(shù)據(jù)中選擇，井根據(jù)第一和第二段所述的步驟，這些數(shù)據(jù)使用不同品牌及型號的譜儀獲得。
[0162]該系數(shù)K也被獲取及存儲于數(shù)據(jù)庫41中。
[0163]如所計算的系數(shù)K是譜相似度的表示，以及由此的用于分析的特定檢測設(shè)備30的儀器響應(yīng)的相似度的表示；為了可接受，K值要必須趨向于歸ー值，最大允許偏差10%，即K=I±0.1。
[0164]比率K = Itl / I也代表表示檢測系統(tǒng)的參數(shù)，所以被設(shè)為每次分析時被監(jiān)視，以評估儀器響應(yīng)隨時間的定量波動，并在需要時對其進行修正。
[0165]因此對K隨時間的恒定性及其所有變化的檢查構(gòu)成檢測設(shè)備30的操作的第一檢查點。
[0166]5.隨后通過分析毎次Ippm濃度的商用標(biāo)準(zhǔn)品對目標(biāo)分析物的信號強度進行取樣。
[0167]6.如果目標(biāo)分子的標(biāo)準(zhǔn)品顯示由信噪比S / N表征的信號強度< 100，則分析物不適合用PROSAD進行分析。
[0168]這個參數(shù)對限制質(zhì)譜技術(shù)的固有誤差的比例，且同時提高所獲數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度及精確度是必要的。
[0169]然而如果S / N比>100，將計算目標(biāo)分析物的信號Ix與系數(shù)K之間的比率，K由數(shù)據(jù)庫41預(yù)先計算并獲得。[0170]7.這給出了修正系數(shù)C = V*(IX*K) = V*[IX*(IQ/I)]，其中V表示所用分析設(shè)備即譜儀33的特定變量，由此系數(shù)C是分析儀機器及特定目標(biāo)化合物或分析物二者的特性，其也被獲取和存儲于數(shù)據(jù)庫41中。
[0171]8.此時，即在從數(shù)據(jù)庫41確定并獲取系數(shù)C后，可以對待分析樣品的定量數(shù)據(jù)進行獲取和檢測。
[0172]在第一步驟，必須考慮系統(tǒng)的基體效應(yīng)，為此，對四個體積逐漸增加的樣品(例如5，10，15及20微升)進行快速分析。
[0173]9.然后通過用于定量分析的色譜系統(tǒng)31根據(jù)注入到質(zhì)譜儀33的樣品的體積將目標(biāo)分析物的信號強度繪在圖上。
[0174]10.然后外推線性斜率系數(shù)K1，其代表被分析系統(tǒng)的特性參數(shù)。
[0175]11.這時，包含在遠程計算單元43中的為PROSAD開發(fā)的特定算法44監(jiān)視進行的分析，并特別地檢查系數(shù)Kl不發(fā)生變化。
[0176]如果檢測通過，即如果Kl不變化由此保持恒定，則基體效應(yīng)對分析中選擇的系統(tǒng)是可重現(xiàn)的。
[0177]12.然后,獲得另一系數(shù)Cl = K1*C = K1*[V*(K*IX)],其中Ix為目標(biāo)分析物的信號強度，如前所詳述。
[0178]這時，如果PROSAD算法44驗證K及Kl的一致性在限定的實驗容差內(nèi)，則目標(biāo)分析物的濃度可與Ix值成比例地被計算出。
`[0179]在實際中，如果K及Kl落在預(yù)設(shè)的容差范圍內(nèi)，如果Cp為待確定的目標(biāo)分析物的未知濃度以及Ip是由所述未知濃度產(chǎn)生信號的已知強度，則分析物的未知濃度，即樣品中存在的目標(biāo)分析物的定量分析的結(jié)果由Cp = Cl*Ip / Ix給出。
[0180]基于上述因素，在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)40及更普遍的在定量分析系統(tǒng)10中，數(shù)據(jù)庫41進行對特定檢測儀器30 (即質(zhì)譜儀33)的儀器響應(yīng)進行校準(zhǔn)的基本功能，該質(zhì)譜儀33實際用在分析系統(tǒng)10中檢測樣品Al中存在的分析物的定量數(shù)據(jù)。
[0181]換句話說，包含在數(shù)據(jù)庫41中并將其限定的修正及控制數(shù)據(jù)及系數(shù)被用來通過校準(zhǔn)及適當(dāng)修正檢測設(shè)備30檢測的數(shù)據(jù)來確定作為最終分析結(jié)果提供給操作者的被分析樣品中存在的目標(biāo)分析物的實際定量數(shù)據(jù)。
[0182]有益地，以上1-12段描述的系數(shù)被監(jiān)視并在給定時間間隔后周期地(比如每10小吋)重新計算，然后被輸入數(shù)據(jù)庫，即數(shù)據(jù)庫41。
[0183]基于已知類型的算法(例如以下出版物:Braisted JC, Kuntumalla S, Vogel C,Marcotte EM, Rodrigues AR， Wang R， Huang ST, Ferlanti ES， Saeed Al， FleischmannRD, Peterson SN，PieperR.“The APEX Quantitative Proteomics Tool !generatingprotein quantitation estimates from LC-MS / MS proteomics results.BMCBioinformatics”2008年12月9日；9:529中描述的算法)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將對這些參數(shù)隨時間的偏差進行評估，并可基于另一修正系數(shù)Cr對計算公式的修正系數(shù)施加改變和修正以保持隨時間穩(wěn)定的測量的定量準(zhǔn)確度和精確性。
[0184]詳細地，相對于目標(biāo)分析物的濃度，的Cp的數(shù)值，將與修正系數(shù)相乘，如上所述被進ー步修正，來修正Cp值的該偏差，這個偏差會導(dǎo)致根據(jù)本發(fā)明公開的分析系統(tǒng)中定量測量的誤差隨時間增加。[0185]為提供更完整的信息以及對前述描述的補充，作為根據(jù)本發(fā)明的分析系統(tǒng)10的基本部分并且執(zhí)行對質(zhì)譜儀33的儀器響應(yīng)的校準(zhǔn)的功能的校準(zhǔn)系統(tǒng)50以在圖4的流程圖中示出的操作階段51-58的方法或連續(xù)的操作階段51-58的形式表示。
[0186]特別地，如從所述流程圖中觀察到的，階段51及52是兩個初級階段，在這兩個階段期間，校準(zhǔn)系統(tǒng)50采用來定量化樣品的該特定檢測設(shè)備來定量檢測目標(biāo)分析物的商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)品，并利用由此檢測的定量數(shù)據(jù)來初歩建立包含用于所述特定設(shè)備的儀器校準(zhǔn)的修正及控制數(shù)據(jù)和系數(shù)的數(shù)據(jù)庫。
[0187]所以，階段53、54及55涉及第一祥品的實際定量分析，其中通過考慮包括在數(shù)據(jù)庫中的修正及控制數(shù)據(jù)和系數(shù)，處理并修正利用該特定檢測設(shè)備在樣品中檢測的定量數(shù)據(jù)而確定第一樣品的最終分析結(jié)果，即，第一樣品中存在的目標(biāo)分析物的定量數(shù)據(jù)。
[0188]最后，階段56、57及58涉及后續(xù)樣品的分析，該樣品在圖2示意性示出，并示為A-l，A-2，...A-n。其中，所述后續(xù)分析的定量數(shù)據(jù)通過使用數(shù)據(jù)庫41中預(yù)先確定和獲得的修正及控制數(shù)據(jù)和系數(shù)而獲得，因此不必在毎次分析前都校準(zhǔn)用于定量檢測樣品中分析物的設(shè)備(即，質(zhì)譜儀)，也就不必像現(xiàn)有技術(shù)中那樣每次分析前都要使用分析物的商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)品執(zhí)行該校準(zhǔn)。
[0189]根據(jù)本發(fā)明的分析系統(tǒng)的變化及發(fā)展
[0190]很明顯，在不偏離本發(fā)明基本概念的前提下，可以對目前所述的用于樣品定量化學(xué)分析的系統(tǒng)進行修改及進ー步的改善而仍落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0191]例如，在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)40的范圍內(nèi)，工作站42及數(shù)據(jù)庫41可以彼此直接協(xié)作來交換信息及數(shù)據(jù)，例如用于修正質(zhì)譜儀33檢測的定量數(shù)據(jù)Q并確定由樣品分析獲得的最終定量數(shù)據(jù)的修正數(shù)據(jù)及系數(shù)K、C及K1，如圖2虛線所示。
[0192]而且，雖然以特定及優(yōu)選參照與色譜系統(tǒng)聯(lián)合使用的質(zhì)譜儀來描述本發(fā)明的分析系統(tǒng)，但除設(shè)計來定量檢測被分析樣品中存在的分析物的質(zhì)譜儀及對應(yīng)的色譜系統(tǒng)之外的檢測系統(tǒng)也可用于分析系統(tǒng)并由此與對應(yīng)的新穎的數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，而仍不超出本發(fā)明所提出的概念范圍。
[0193]最后，在保證本發(fā)明基本概念及特征的前提下，根據(jù)本發(fā)明的分析系統(tǒng)可以通過各種方式實現(xiàn)，例如通過與其他裝置或設(shè)備結(jié)合來增強系統(tǒng)性能并在定量及定性方面改善結(jié)果。
[0194]根據(jù)本發(fā)明的分析系統(tǒng)的應(yīng)用實例
[0195]為了補充以上描述，下面將描述根據(jù)本發(fā)明的分析系統(tǒng)lO(PROSAD)的某些特定應(yīng)用實例，該分析系統(tǒng)用于樣本定量化學(xué)分析，特別是在醫(yī)學(xué)分析領(lǐng)域中。
[0196]實例1-可卡因及其代謝物分析
[0197]在這個實例中，用PROSAD技術(shù)定量在尿樣品中的可卡因及其代謝物苯甲酰愛康-J1 (benzoyIecgonite)。
[0198]使用ニ元色譜梯度，包括相A)H20+0.05%蟻酸及相B)CH3CN+0.05蟻酸。給出注射時的時間T = 0，％ B、15%。保持這個條件2分鐘。在該間隔后，％ B在8分鐘內(nèi)増加到70%的值。初始條件在隨后的兩分鐘內(nèi)恢復(fù)。儀器獲取時間設(shè)定為24分鐘。使用ThermolEctron C8150X Imm色譜柱。表面電勢、電噴射電勢及表面溫度分別為50V，OV及IlO0C o霧化(nebulisation)氣體流速為2L/分鐘。[0199]實例2-血漿樣品中的睪酮分析
[0200]PROSAD系統(tǒng)被用于分析人類血漿中的睪酮。
[0201]使用二元色譜梯度，包括相A)H20+0.05%蟻酸及相B)CH3CN+0.05蟻酸。給出注射時的時間T = 0，％ B、15%。保持這個條件2分鐘。在該間隔后，％ B在8分鐘內(nèi)増加到70%的值。初始條件在隨后的兩分鐘內(nèi)恢復(fù)。儀器獲取時間設(shè)定為24分鐘。使用ThermolEctron C8150 X Imm色譜柱。表面電勢、電噴射電勢及表面溫度分別為50V，OV及110°C。霧化氣體流速為2L/分鐘。
[0202]實例3-全血樣品中的他克莫司(Tacrolimus)分析
[0203]在這個例子中，PROSAD系統(tǒng)被用于化驗人類血漿中包含的稱為他克莫司(抗排斥藥物)的免疫抑制劑。
[0204]使用二元色譜梯度，包括相A)H20+0.05%蟻酸及相B)CH3CN+0.05蟻酸。給出注射時的時間T = 0，％ B、15%。保持這個條件2分鐘。在該間隔后，％ B在8分鐘內(nèi)増加到70%的值。初始條件在隨后的兩分鐘內(nèi)恢復(fù)。儀器獲取時間設(shè)定為24分鐘。使用ThermolEctron C8150X Imm色譜柱。表面電勢、電噴射電勢及表面溫度分別為50V，OV及110°C。霧化氣體流速為2L/分鐘。
[0205]最后，為了完整性，對于上述的每個應(yīng)用實例，采用本發(fā)明PROSAD系統(tǒng)對目標(biāo)分析物測量的％測量的精確度誤差及儀器準(zhǔn)確度誤差列于下表。
[0206]特別的，該％儀器準(zhǔn)確性誤差是通過與由利用線性校準(zhǔn)方法定量樣品并將氘代標(biāo)準(zhǔn)品作為加入樣品的化合物而獲得的數(shù)據(jù)進行比較而確定的。
[0207]
[0208]
【權(quán)利要求】
1.ー種用于樣品(A，A-l，A-2，..A-n)的定量化學(xué)分析的特別地但非排他地用作醫(yī)學(xué)目的分析系統(tǒng)(10)，包括: -設(shè)計來檢測各種待分析樣品(A，A-1, A-2，..A-n)中存在的目標(biāo)分析物([x]，[y]，[z])的量的特定檢測儀器或裝置(30)，所述特定檢測裝置(30)進而優(yōu)選地包括色譜系統(tǒng)(31)、離子源(32)及質(zhì)譜儀(33)， -數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(40，44)，被設(shè)計來接收并處理所述特定檢測裝置(30)檢測到的被分析的所述樣品(A，A-l，A-2，..A-n)中存在的所述目標(biāo)分析物([x]，[y]，[z])的定量數(shù)據(jù)(Q)； -與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(40)相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫(41)； 其中，在所述分析系統(tǒng)(10)中，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(40)被設(shè)計為通過在考慮包含在所述數(shù)據(jù)庫(41)中的數(shù)據(jù)及修正和/或控制系數(shù)(K，C，Kl)的同時處理所述特定檢測裝置(30,33)檢測到的被分析的所述樣品(A，A-l，A-2，..A-n)中存在的所述目標(biāo)分析物([x]，[y], [z])的所述定量數(shù)據(jù)(Q)，來確定每一被分析的所述樣品(A，A-l，A-2，..A-n)中存在的所述目標(biāo)分析物([X]，[y], [z])的最終定量數(shù)據(jù)(R)， -其中包含在所述數(shù)據(jù)庫(41)中的所述數(shù)據(jù)及所述修正和/或控制系數(shù)(K，C)是在采用所述分析系統(tǒng)(10)的所述樣品(A，A-l，A-2，..A-n)的有效定量分析(53-58)之前的初始階段(51，52)確定并由所述數(shù)據(jù)庫(41)獲得，以及 其中包含在所述數(shù)據(jù)庫(41)中的所述修正和/或控制系數(shù)中的第一個(K)通過以下公式確定:
K = 10 / I, 其中K為所述第一修正和/或控制系數(shù)，10是對應(yīng)于給定校準(zhǔn)物質(zhì)的理論信號，且I是通過借助用于分析樣品的所述特定檢測裝置來采樣及定量分析所述校準(zhǔn)物質(zhì)而獲得的信號， 由此，所述第一修正和/或控制系數(shù)K是特定檢測裝置的品牌和型號的特性，并且特別是用來定量分析所述樣品的對應(yīng)質(zhì)譜儀(33)的品牌和型號的特性，且適于作為監(jiān)視所述特定檢測裝置(30，33)產(chǎn)生的儀器信號隨時間的穩(wěn)定性的參考。
2.如權(quán)利要求1的分析系統(tǒng)(10)，其中包含在所述數(shù)據(jù)庫(41)中的所述修正和/或控制系數(shù)中的第二個(C)，由以下公式確定:
C = V* (Ix*K),或 C = V* [Ix* (I。/ I)], 其中C是所述第二修正和/或控制系數(shù)，V是作為所用的所述特定檢測裝置(30，33)的特征的儀器變量，并且Ix是通過采用所述檢測裝置(30，33)檢測所述樣品中待定量的所述目標(biāo)分析物的商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)品的定量數(shù)據(jù)而獲得的信號， 由此所述第二修正和/或控制系數(shù)C是用于分析所述樣品的所述檢測裝置(30)，由此所述對應(yīng)質(zhì)譜儀(33)，以及被分析的所述樣品(A，A-l，A-2，..A-n)中待定量的所述特定目標(biāo)分析物([X]，[y]，[z])兩者的特性。
3.如權(quán)利要求2的分析系統(tǒng)(10)，其中被分析的所述樣品中存在的所述目標(biāo)分析物([x], [y]，[z])的定量分析的結(jié)果通過所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(40，44)由以下公式確定:
Cp = Cl*Ip / Ix, 其中Cp是所述目標(biāo)分析物([X]，[y], [z])的待確定的未知濃度，Ip是所述未知濃度Cp產(chǎn)生的信號的已知強度，并且Cl是由以下公式確定的又一系數(shù):
Cl = K1*C = Kl* [V* (K*Ix)], 其中Kl是另ー第三控制系數(shù)，其適于評價被分析的所述樣品中的基體效應(yīng)，并且指示通過分析所述樣品的逐漸增加的體積及在圖中繪制被分析的所述樣品中存在的所述目標(biāo)分析物([X]，[y], [z])產(chǎn)生的對應(yīng)信號而得到的線的斜率的變化， 其中在驗證控制系數(shù)K及Kl落入預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)之后，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)確定所述未知濃度Cp。
4.如之前所述任ー權(quán)利要求的分析系統(tǒng)(10)，其中在初始制備階段通過以通用稀釋溶液(SDU)稀釋原始樣品(A，A-1, A-2，..A-n)以最小化對應(yīng)的基體效應(yīng)而制備待分析的所述樣品(Al)。
5.如權(quán)利要求1的分析系統(tǒng)(10)，其中所述對應(yīng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(40)進而包括: -本地工作站(42)，其直接連接到所述特定檢測裝置(30)以接收所述特定檢測裝置(30)檢測到的被分析的所述樣品(Al)中存在的目標(biāo)分析物([x]，[y]，[z])的所述定量數(shù)據(jù)(Q)，以及 -遠程計算單元(43)，包含特定計算程序(44，PROSAD算法)， 其中所述工作站(42)將由所述特定檢測裝置(30)檢測的在被分析的所述樣品(Al)中存在的所述目標(biāo)分析物的所述定量數(shù)據(jù)(Q)傳送給所述遠程計算單元(43)， 其中與所述遠程計算單元(43)關(guān)聯(lián)的所述特定計算程序(44，PR0SAD算法)從所述特定檢測裝置(30)檢測到的所述定量數(shù)據(jù)(Q)并同時考慮包含在所述數(shù)據(jù)庫(41)中的所述修正數(shù)據(jù)(K，C，K1)來確定在所述樣品上進行的所述分析的結(jié)果(R)，即被分析的所述樣品中存在的所述目標(biāo)分析物([X]，[y]，[z])的所述定量數(shù)據(jù)，以及 其中所述本地工作工作站(42)從所述遠程計算單元(43)接收并向操作者顯示所述結(jié)果(R)，該結(jié)果(R)由所述特定計算程序(44，PROSAD算法)確定并指示被分析的所述樣品中存在的所述目標(biāo)分析物([X]，[y]，[z])的量。
6.如權(quán)利要求4的分析系統(tǒng)(10)，其中所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(40)還能夠執(zhí)行設(shè)計為增加并擴展所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(40)的功能的給定機器學(xué)習(xí)算法。
7.ー種用于樣品(A，A-l，A-2，..A-n)的定量化學(xué)分析的特別地用于醫(yī)學(xué)目的方法，包括以下階段: -提供用于定量檢測待分析的樣品中存在的目標(biāo)分析物([x]，[y]，[z])的特定檢測儀器或裝置(30)， -在所述樣品的實際定量分析之前，初歩限定包含用于校準(zhǔn)所述特定檢測裝置(30)的儀器響應(yīng)的數(shù)據(jù)及修正和/或控制系數(shù)(K，C)的數(shù)據(jù)庫(41)， -通過在考慮包含在所述數(shù)據(jù)庫(41)中的所述數(shù)據(jù)及修正和/或控制系數(shù)(K，C，Kl)的同時處理所述特定檢測裝置(30，33)檢測到的被分析的所述樣品(A，Al)中的所述目標(biāo)分析物的定量數(shù)據(jù)(Q)，來確定所述樣品的所述分析的結(jié)果(R)，即在每個被分析的樣品(A, Al)中存在的所述目標(biāo)分析物([X]，[y]，[z])的最終定量數(shù)據(jù)(R)， 其中初歩限定所述數(shù)據(jù)庫(41)的階段包括以下階段: -通過所述數(shù)據(jù)庫(41)獲取由以下公式定義的第一修正和/或控制系數(shù)(K):
K = 10 / I,其中K為所述第一修正和/或控制系數(shù)，10是對應(yīng)于給定校準(zhǔn)物質(zhì)的理論信號，且I是通過借助用于分析樣品的所述特定檢測裝置來采樣及定量分析所述校準(zhǔn)物質(zhì)而獲得的信號， 由此，由所述數(shù)據(jù)庫(41)獲得的所述第一修正和/或控制系數(shù)K是用于分析所述樣品的所述特定檢測裝置的類型和型號的特性， 以及還包括以下階段: -通過所述數(shù)據(jù)庫(41)獲得由以下公式定義的第二修正和/或控制系數(shù)(C):
C = V* (K*Ix),或 C = V* [Ix* (I。/ I)], 其中C是所述第二修正和/或控制系數(shù)，V是所用檢測裝置(30，33)的特定儀器變量，并且Ix是通過采用所述檢測裝置(30，33)檢測所述樣品中待定量的所述目標(biāo)分析物的商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)品的定量數(shù)據(jù)而獲得的信號， 由此由所述數(shù)據(jù)庫(41)獲得的所述第二修正和/或控制系數(shù)C是用于分析所述樣品的所述特定檢測裝置(30，33)以及被分析的所述樣品(A，A-1, A-2，..A_n)中待定量的所述特定目標(biāo)分析物([X]，[y], [z])兩者的特性。
8.如權(quán)利要求7的用于樣品的定量化學(xué)分析的方法，還包括通過以通用稀釋溶液(SDU)稀釋原始樣品(A，A-l，A-2，..A-n)以最小化對應(yīng)的基體效應(yīng)來制備待定量分析的所述樣品的階段。
【文檔編號】H01J49/00GK103563043SQ201280016514
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月31日
【發(fā)明者】馬泰奧·弗洛里迪亞, 西莫內(nèi)·克里斯托尼 申請人:馬泰奧·弗洛里迪亞, 西莫內(nèi)·克里斯托尼