Перекрестные ссылки на родственные заявки Настоящая заявка претендует на приоритет международной патентной заявки PCT/CN 2019/091215, поданной 14 июня 2019 г., содержание которой полностью включено в настоящее описание посредством ссылки.
Область техники
Многие одиночные биологические частицы, такие как клетки, микроорганизмы, вирусы и другие частицы, имеют очень сложный состав и функции. Для получения наилучших результатов функциональной и фенотипической идентификации обычно требуется проведение одновременного количественного многопараметрического анализа.
Традиционный проточный цитометр применяют для качественного и количественного анализа одиночных клеток. До некоторой степени он может соответствовать вышеизложенным требованиям. Однако из-за ограничений, имеющихся у доступных в настоящее время флуорохромов, при анализе одиночных клеток с помощью проточного цитометра можно одновременно определять не более 20 параметров.
Масс-цитометрия представляет собой новую методику, недавно созданную для одновременного многопараметрического анализа одиночных клеток. От проточной цитометрии она отличается тем, что для связывания со специфичными антителами вместо флуорохромов применяют изотопы металлов. Антитела, меченные изотопами металлов, применяют для связывания с соответствующими антигенами клеток посредством реакции антиген-антитело, которую обычно называют «окрашиванием». Окрашенные клетки анализируют способом времяпролетной масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ICP-TOF MS) для получения информации об изотопах металлов, из которой также может быть выведена информация об антигенах. Теоретически в одиночной клетке могут быть одновременно обнаружены более 100 антигенов, поскольку в Периодической таблице элементов имеется множество доступных элементов. Чтобы устранить мешающее действие элементов, неизбежно присутствующих в природных клетках и их окружении, обычно применяют лантаниды.
Для одновременного многопараметрического анализа одиночных клеток во всех современных масс-спектрометрах наилучшим способом является методика ICP-TOF MS. В основном это обусловлено высокой степенью распыления и ионизации в ICP (индуктивно-связанной плазме). Образец, вводимый в ICP, может быть максимально распылен и ионизован до достижения очень высокой эффективности ионизации. TOF (времяпролетный) масс-анализатор является очень быстрым многоканальным устройством, который вполне пригоден для обнаружения сигнала переходного процесса.
Согласно изобретению, раскрыты установка и соответствующий способ с применением ICP-TOF MS для анализа одиночных частиц, включая клетки, микроорганизмы, вирусы и т.д., меченные изотопами металлов. Установка включает устройство для ввода образца, устройство для ионизации в ICP, интерфейс атмосферного давления, ионопровод, устройство для манипуляций с ионами, TOF масс-анализатор, детектор ионов и устройство обработки сигнала.
Устройство для ввода образца применяют для транспортировки одиночных частиц, меченных изотопами металлов, в устройство для ионизации в ICP, где их подвергают испарению, распылению и ионизации, образуя, в конечном итоге, ионы изотопов металлов. Ионы попадают в вакуум через интерфейс атмосферного давления и транспортируются по ионопроводу в расположенное ниже по потоку устройство для манипуляций с ионами. Затем ионы обрабатывают в устройстве для манипуляций с ионами с целью улучшения работы установки, такого как повышение коэффициента заполнения TOF масс-анализатора. В TOF масс-анализаторе ионы разделяются и достигают детектора ионов последовательно. Ионный сигнал, генерируемый детектором ионов, обрабатывает устройство обработки сигнала, на выходе которого получают масс-спектр.
С ионами в вакуум также поступает множество нейтральных молекул газа. Наличие нейтральных молекул газа не только снижает отношение сигнал/шум установки, но и повышает нагрузку вакуумного насоса следующей ступени. Согласно изобретению, для эффективной транспортировки ионов и удаления нейтральных молекул газа предложен ионопровод со смещенной осью. В то же время ионный пучок также может быть сжат в радиальном направлении для дополнительного повышения эффективности пропускания ионов. Кроме того, преимущества ионопровода со смещенной осью включает высокую гибкость компоновочного решения установки и меньшую площадь, занимаемую установкой.
В устройстве для ионизации в ICP в качестве рабочего газа используют газообразный аргон, что приводит к образованию различных ионов, полученных из аргона, включающих Ar+, ArCl+, ArC+, ArAr+, ArN+, ArNa+ и т.д. Кроме них также образуются большое количество С+, N+, 0+ и других ионов. Обычно такие ионы, не имеющие отношения к целевым ионам, т.е. к ионам изотопов металлов, называются интерферирующими ионами или шумовыми ионами. Концентрация интерферирующих ионов настолько высока, что она может намного превышать концентрацию целевых ионов. С одной стороны, их массы могут быть очень близки к массам целевых ионов, что будет влиять на точность качественных и количественных результатов. С другой стороны, интерферирующие ионы создают чрезвычайно серьезный эффект пространственного заряда, который сильно снижает пропускание ионов и понижает чувствительность. Особенно в случае слабого ионного сигнала пространственный заряд влияет на предел обнаружения и воспроизводимость результатов установки. При анализе одиночных клеток количество различных антигенов может сильно варьироваться, и высокие концентрации интерферирующих ионов будут ограничивать динамический диапазон. Согласно изобретению, предложено новое устройство для манипуляций с ионами для селективной фильтрации ионов с произвольной массой. Не влияя на пропускание целевых ионов, оно может эффективно удалять интерферирующие ионы и уменьшать эффект пространственного заряда. В то же время, это также позволяет устранить непрерывную бомбардировку детектора ионов высокими концентрациями интерферирующих ионов, что значительно увеличивает срок службы детектора ионов.
Времяпролетный масс-анализатор с ортогональным ускорением представляет собой импульсный масс-анализатор. В то время как ионы пролетают область ортогонального ускорения TOF масс-анализатора, они ускоряются под влиянием импульсного ускоряющего напряжения. Ионы с различными массами получают одинаковую кинетическую энергию, но различные скорости. При одинаковой траектории полета время пролета у них будет различным. Исходя из времени пролета, может быть выведена соответствующая информация о массе. Обычно во время подачи первого импульса ионов в TOF масс-анализатор, последующие ионы также поступают в область ортогонального ускорения для подготовки к следующему импульсу. Однако в области ортогонального ускорения не имеется никаких устройств для хранения ионов, и, таким образом, большая часть ионов, непрерывно поступающая в область ортогонального ускорения, будет потеряна. Обычно отношение количества ускоренных ионов к общему количеству ионов называется коэффициентом заполнения. В традиционном ВП масс-анализаторе с ортогональным ускорением типичный коэффициент заполнения составляет только 5%-30%. Чем ниже коэффициент заполнения, тем меньше ионов может быть обнаружено. Согласно изобретению, предложено новое устройство для манипуляций с ионами, предназначенное для группирования и накопления ионов. Оно может разделять непрерывный поток ионов на отдельные группы ионов и регулировать временной интервал между последовательными группами ионов для синхронизации с частотой импульсного ускоряющего напряжения. Таким образом, может быть значительно повышен коэффициент заполнения.
Доступные в настоящее время устройства для манипуляций с ионами включают плоские поверхности, имеющие ограничения по способности хранить ионы посредством группирования или накопления ионов. Кроме того, такие плоские поверхности неэффективны для отфильтровывания интерферирующих ионов или шумовых ионов. Для анализа сложных образцов, таких как клетки, требуются устройства для манипуляций с ионами, имеющие улучшенную способность к группированию и накоплению ионов, а также более высокую эффективность отфильтровывания интерферирующих ионов или шумовых ионов.
Сущность изобретения
Изобретение относится к установке и соответствующим способам на основе методики ICP-TOF MS, созданным с возможностью проведения анализа одиночных частиц, меченных изотопами металлов. Одиночные частицы могут быть выделены из цельных клеток, микроорганизмов, вирусов и т.д. В одном из воплощений установка включает устройство для ввода образца, устройство для ионизации в ICP, устройство атмосферного давления, ионопроводное устройство и устройство для манипуляций с ионами, TOF масс-анализатор, детектор ионов и устройство обработки сигнала.
Изобретение относится к времяпролетному масс-спектрометру с индуктивно-связанной плазмой для анализа одиночных частиц, меченных изотопами металлов, где указанный масс-спектрометр включает: устройство для ввода образца, предназначенное для последовательной генерации одиночных частиц; устройство для ионизации, предназначенное для генерации ионов изотопов металлов из одиночных частиц, подаваемых через устройство для ввода образца; интерфейс атмосферного давления для транспортировки ионов под действием вакуума; ионопроводное устройство, предназначенное для приема ионов из интерфейса атмосферного давления и транспортировки ионов; устройство для манипуляций с ионами, предназначенное для приема ионов из ионопроводного устройства и предназначенное для выполнения одной или более следующих операций: (1) селективной фильтрации ионов с определенными массами, (2) группирования ионов и (3) хранения ионов; времяпролетный (TOF) масс-анализатор, предназначенный для ввода ионов и разделения ионов с различными массами таким образом, что они достигают детектора ионов в разные моменты времени; и устройство обработки сигнала, предназначенное для обработки сигнала потока ионов, поступающего из детектора ионов, и формирования масс-спектра для идентификации изотопов металлов.
Изобретение относится к способу анализа одиночных частиц, меченных изотопами металлов, с помощью времяпролетного масс-спектрометра с индуктивно-связанной плазмой, где указанный способ включает: последовательную генерацию одиночных частиц с помощью устройства для ввода образца; генерацию с помощью устройства для ионизации ионов изотопов металлов из одиночных частиц, подаваемых через устройство для ввода образца; транспортировку ионов под действием вакуума с помощью интерфейса атмосферного давления; прием ионов из интерфейса атмосферного давления посредством ионопроводного устройства и транспортировку ионов, прием ионов из ионопроводного устройства с помощью устройства для манипуляций с ионами; и выполнение одной или более из следующих операций: (1) селективной фильтрации ионов с определенными массами, (2) группирования ионов и (3) хранения ионов; разделение с помощью времяпролетного (TOF) масс-анализатора ионов с различными массами таким образом, что они достигают детектора ионов в разные моменты времени, и обработку сигнала потока ионов, поступающего из детектора ионов, и формирование масс-спектра для идентификации изотопов металлов с помощью устройства обработки сигнала. Одиночные частицы могут представлять собой одиночные клетки, биологические молекулы или полимерные микросферы. Устройство для ввода образца может быть предназначено для последовательной генерации одиночных частиц, меченных изотопами металлов. Устройство для ионизации может представлять собой устройство для ионизации в индуктивно-связанной плазме. Устройство для ионизации может быть предназначено для испарения, распыления и ионизации одиночных частиц. Устройство для ионизации может быть предназначено для генерации одноатомных или многоатомных ионов из одиночных частиц. В устройстве для ионизации можно использовать факел микроволновой плазмы (МРТ), ионизацию в тлеющем разряде (GDI) или лазерную ионизацию (LI). Интерфейс атмосферного давления может включать два или более конусообразных компонента, и эти компоненты могут быть снабжены отверстиями. Интерфейс атмосферного давления может включать одну или более соседних вакуумных камер. Каждая из вакуумных камер может быть снабжена соответствующим вакуумным насосом.
В ионопроводном устройстве можно использовать электростатическую линзу, квадрупольную конструкцию, мультипольную конструкцию, ионный туннель и/или ионную воронку. Ионопроводное устройство может иметь изогнутую форму. Ионопроводное устройство может включать первый изогнутый электрод, имеющий вогнутую поверхность, где вогнутая поверхность включает первую плоскую поверхность и вторую плоскую поверхность, которая состыкована с первой плоской поверхностью и не параллельна первой плоской поверхности; второй изогнутый электрод, имеющий выпуклую поверхность, где выпуклая поверхность включает третью плоскую поверхность и четвертую плоскую поверхность, которая состыкована с третьей плоской поверхностью и не параллельна третьей плоской поверхности, и зазор между первым изогнутым электродом и вторым изогнутым электродом, предназначенный для пропускания целевых ионов между первым изогнутым электродом и вторым изогнутым электродом. Ионопроводное устройство может включать первый электрод, включающий изогнутый участок и один или более линейных участков, примыкающих к изогнутому участку; второй электрод, включающий изогнутый участок и один или более линейных участков, примыкающих к изогнутому участку, и зазор между первым электродом и вторым электродом, предназначенный для пропускания целевых ионов между первым электродом и вторым электродом.
Изобретение относится к ионопроводному устройству для применения во времяпролетном масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой, включающему: первый изогнутый электрод, имеющий вогнутую поверхность, где вогнутая поверхность включает первую плоскую поверхность и вторую плоскую поверхность, которая состыкована с первой плоской поверхностью и не параллельна первой плоской поверхности; второй изогнутый электрод, имеющий выпуклую поверхность, где выпуклая поверхность включает третью плоскую поверхность и четвертую плоскую поверхность, которая состыкована с третьей плоской поверхностью и не параллельна третьей плоской поверхности; и зазор между первым изогнутым электродом и вторым изогнутым электродом, предназначенный для пропускания целевых ионов между первым изогнутым электродом и вторым изогнутым электродом. Ионопроводное устройство можно использовать для анализа образца одиночных частиц, меченных изотопами металлов.
Кроме того, изобретение относится к способу направленного перемещения целевых ионов по ионопроводному устройству для применения во времяпролетном масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой, включающему: предоставление первого изогнутого электрода, имеющего вогнутую поверхность, где указанная вогнутая поверхность включает первую плоскую поверхность и вторую плоскую поверхность, которая состыкована с первой плоской поверхностью и не параллельна первой плоской поверхности; и предоставление второго изогнутого электрода, имеющего выпуклую поверхность, где указанная выпуклая поверхность включает третью плоскую поверхность и четвертую плоскую поверхность, которая состыкована с третьей плоской поверхностью и не параллельна третьей плоской поверхности; и между первым изогнутым электродом и вторым изогнутым электродом образован зазор, где зазор предназначен для пропускания целевых ионов между первым изогнутым электродом и вторым изогнутым электродом; и при этом первая плоская поверхность параллельна третьей плоской поверхности, а вторая плоская поверхность параллельна четвертой плоской поверхности. В одном из воплощений первая плоская поверхность не параллельна третьей плоской поверхности, и вторая плоская поверхность не параллельна четвертой плоской поверхности. Вогнутая поверхность первого изогнутого электрода может быть непосредственно обращена к выпуклой поверхности второго изогнутого электрода. По длине вогнутая поверхность первого изогнутого электрода может быть выгнута вовнутрь. По длине выпуклая поверхность второго изогнутого электрода может быть выгнута наружу. На первый изогнутый электрод может быть подано первое напряжение, а на второй изогнутый электрод может быть подано второе напряжение, отличающееся от первого напряжения. Ионопроводное устройство может быть предназначено для радиальной фокусировки ионов при подаче первого напряжения и второго напряжения. Траектория прохождения целевых ионов может располагаться вдоль осевого направления по длине первого изогнутого электрода и второго изогнутого электрода. Целевые ионы могут быть получены из ионов изотопов металлов для мечения одиночных частиц. Ионопроводное устройство может быть предназначено для направления ионов под углом по меньшей мере 90 градусов, по меньшей мере 180 градусов. Ионопроводное устройство может быть предназначено для приема ионов из расположенного выше по потоку снабженного отверстиями конусообразного компонента. Ионопроводное устройство может быть предназначено транспортировки целевых ионов в устройство для манипуляций с ионами, предназначенное для дальнейшей обработки ионов. Ионопроводное устройство может быть предназначено для приема ионов из устройства для манипуляций с ионами, предназначенного для обработки ионов. Ионопроводное устройство может быть предназначено для транспортировки целевых ионов для последующего доступа к времяпролетному (ВП) мае с-анализатору.
Изобретение относится к ионопроводному устройству для применения во времяпролетном масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой, включающему: первый электрод, включающий изогнутый участок и один или более линейных участков, примыкающих к изогнутому участку; второй электрод, включающий изогнутый участок и один или более линейных участков, примыкающих к изогнутому участку, и зазор между первым электродом и вторым электродом, предназначенный для пропускания целевых ионов между первым электродом и вторым электродом. Ионопроводное устройство можно использовать для анализа образца одиночных частиц, меченных изотопами металлов.
Изобретение относится к способу направленного перемещения целевых ионов по ионопроводному устройству для применения во времяпролетном масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой, включающему: приложение первого напряжения к первому электроду, включающему изогнутый участок и один или более линейных участков, примыкающих к изогнутому участку, и приложение второго напряжения ко второму электроду, включающему изогнутый участок и один или более линейных участков, примыкающих к изогнутому участку, причем между первым электродом и вторым электродом обеспечен зазор, и зазор предназначен для пропускания целевых ионов между первым электродом и вторым электродом. В непосредственном контакте с изогнутым участком первого электрода или второго электрода могут быть обеспечены один или более линейных участков. Изогнутый участок первого электрода или второго электрода может быть расположен между по меньшей мере двумя линейными участками. Первый электрод и второй электрод могут иметь одну и ту же форму поперечного сечения по длине первого электрода и второго электрода, включая изогнутый участок и один или более линейных участков. Первый электрод может включать вогнутую поверхность, где указанная вогнутая поверхность включает первую плоскую поверхность и вторую плоскую поверхность, которая состыкована с первой плоской поверхностью и не параллельна первой плоской поверхности. Вогнутая поверхность может быть расположена вдоль изогнутого участка первого электрода и одного или более линейных участков, примыкающих к изогнутому участку. Второй электрод может включать выпуклую поверхность, где указанная выпуклая поверхность включает третью плоскую поверхность и четвертую плоскую поверхность, которая состыкована с третьей плоской поверхностью и не параллельна третьей плоской поверхности. Вогнутая поверхность может проходить вдоль изогнутого участка второго электрода и одного или более линейных участков, примыкающих к изогнутому участку. Вогнутая поверхность первого изогнутого электрода может быть непосредственно обращена к выпуклой поверхности второго изогнутого электрода. По длине вогнутая поверхность первого изогнутого электрода может быть выгнута вовнутрь. По длине выпуклая поверхность второго изогнутого электрода может быть выгнута наружу. Первое напряжение может быть приложено к первому электроду, и второе напряжение, отличающееся от первого напряжения, приложено ко второму электроду. Ионопроводное устройство может быть предназначено для радиального отклонения и фокусировки ионов при приложении первого напряжения и второго напряжения. Траектория прохождения целевых ионов может быть расположена вдоль осевого направления по длине первого электрода и второго электрода. Целевые ионы могут представлять собой ионы изотопов металлов. Ионопроводное устройство может быть предназначено для направления ионов под углом по меньшей мере 90 градусов. Ионопроводное устройство может быть предназначено для направления ионов под углом по меньшей мере 180 градусов. Ионопроводное устройство может быть предназначено для приема ионов из расположенного выше по потоку снабженного отверстиями конусообразного компонента. Ионопроводное устройство может быть предназначено для транспортировки целевых ионов в устройство для манипуляций с ионами, предназначенное для дальнейшей обработки ионов. Ионопроводное устройство может быть предназначено для приема ионов из устройства для манипуляций с ионами, предназначенного для обработки ионов. Ионопроводное устройство может быть предназначено для транспортировки целевых ионов для последующего доступа к времяпролетному (TOF) мае с-анализатору.
Изобретение относится к ионопроводному устройству для применения во времяпролетном масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой, включающему первый изогнутый участок, включающий первый комплект стержней, в котором на соседние стержни наложены RF (радиочастотные) напряжения с противоположными полярностями, второй изогнутый участок, включающий второй комплект стержней, в котором на соседние стержни наложены RF напряжения с противоположными полярностями, и зазор между первым изогнутым участком и вторым изогнутым участком предназначен для пропускания целевых ионов между первым изогнутым участком и вторым изогнутым участком, где первое напряжение приложено к первому изогнутому участку, и второе напряжение, отличающееся от первого напряжения, приложено ко второму изогнутому участку.
Изобретение относится к способу направленного перемещения целевых ионов по ионопроводному устройству для применения во времяпролетном масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой, включающему предоставление первого изогнутого участка, включающего первый комплект стержней, в котором к соседним стержням приложены RF напряжения с противоположной полярностью, и предоставление второго изогнутого участка, включающего второй комплект стержней, в котором к соседним стержням приложены RF напряжения с противоположной полярностью, где между первым изогнутым участком и вторым изогнутым участком обеспечен зазор, причем зазор предназначен для пропускания целевых ионов между первым изогнутым участком и вторым изогнутым участком, и при этом первое напряжение приложено к первому изогнутому участку, и второе напряжение, отличающееся от первого напряжения, приложено ко второму изогнутому участку. Первый комплект стержней может быть расположен таким образом, что он образует вогнутый профиль, где указанный вогнутый профиль включает первый плоский сегмент и второй плоский сегмент, который состыкован с первым плоским сегментом и не параллелен первому плоскому сегменту. Вогнутый профиль может проходить по длине первого изогнутого участка. Второй комплект стержней может быть расположен таким образом, что он образует выпуклый профиль, где указанный выпуклый профиль включает третий плоский сегмент и четвертый плоский сегмент, который состыкован с третьим плоским сегментом и не параллелен третьему плоскому сегменту. Выпуклый профиль может проходить по длине второго изогнутого участка. Вогнутый профиль первого изогнутого участка может быть обращен непосредственно к выпуклому профилю второго изогнутого участка. Вогнутый профиль первого изогнутого участка по длине может изгибаться внутрь, а выпуклый профиль второго изогнутого участка по длине может изгибаться наружу. Вогнутый профиль первого изогнутого участка по длине может изгибаться в боковом направлении, и выпуклый профиль второго изогнутого участка по длине может изгибаться в том же боковом направлении. Ионопроводное устройство может быть предназначено для радиальной фокусировки ионов при приложении первого напряжения и второго напряжения. Стержни первого комплекта и стержни второго комплекта могут иметь круглое поперечное сечение или четырехугольное поперечное сечение. Расстояние между первым изогнутым участком и вторым изогнутым участком может оставаться постоянным вдоль профиля первого изогнутого участка, обращенного ко второму изогнутому участку, и профиля второго изогнутого участка, обращенного к первому изогнутому участку. Траектория прохождения целевых ионов может проходить вдоль осевого направления по длине первого изогнутого участка и второго изогнутого участка. Целевые ионы могут представлять собой ионы изотопов металлов. Ионопроводное устройство может быть предназначено для направления ионов под углом по меньшей мере 90 градусов. Ионопроводное устройство может быть предназначено для направления ионов под углом по меньшей мере 180 градусов. Ионопроводное устройство может быть предназначено для приема ионов из расположенного выше по потоку снабженного отверстиями конусообразного компонента. Ионопроводное устройство может быть предназначено для транспортировки целевых ионов в устройство для манипуляций с ионами, предназначенное для дальнейшей обработки ионов. Ионопроводное устройство может быть предназначено для приема ионов из устройства для манипуляций с ионами, предназначенного обработки ионов. Ионопроводное устройство может быть предназначено для транспортировки целевых ионов для последующего их доступа к времяпролетному (TOF) масс-анализатору.
Изобретение относится к устройству для манипуляций с ионами для применения во времяпролетном масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой, включающему первый комплект стержней, расположенных параллельно и на расстоянии друг от друга, второй комплект стержней, расположенных параллельно в порядке чередования с первым комплектом стержней. Напряжение, прикладываемое к первому комплекту стержней, может включать напряжение с сохраненной формой волны с обратным преобразованием Фурье (SWIFT) (stored-waved form inverse Fourier transform voltage).
Изобретение относится к способу манипуляции целевыми ионами с помощью устройства для манипуляций с ионами для применения во времяпролетном масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой, включающему: обеспечение первого комплекта стержней, расположенных параллельно и на расстоянии друг от друга; обеспечение второго комплекта стержней, расположенных параллельно в порядке чередования с первым комплектом стержней, и приложение напряжения к первому комплекту стержней, где напряжение включают напряжение с сохраненной формой волны, с обратным преобразованием Фурье (SWIFT). Напряжение, прикладываемое к первому комплекту стержней, может включать RF напряжение плюс напряжение SWIFT. Напряжение, прикладываемое ко второму комплекту стержней, может включать отрицательное RF напряжение. Напряжение, прикладываемое ко второму комплекту стержней, может включать отрицательное RF напряжение минус напряжение SWIFT. Первое напряжение, прикладываемое к первому стержню в первом комплекте стержней, может включать RF напряжение плюс напряжение SWIFT, и второе напряжение, прикладываемое ко второму стержню в первом комплекте стержней, включает RF напряжение минус напряжение SWIFT. Напряжение, прикладываемое ко второму комплекту стержней, может включать отрицательное RF напряжение. Первый комплект стержней может включать пару стержней, и второй комплект стержней может включать пару стержней. Целевые ионы можно направленно перемещать вдоль осевого направления по длине первого комплекта стержней и второго комплекта стержней. Целевые ионы могут представлять собой ионы изотопов металлов. Устройство для манипуляций с ионами может быть предназначено для приема ионов, которые прошли через расположенный выше по потоку снабженный отверстиями конусообразный компонент. Устройство для манипуляций с ионами может быть предназначено для приема ионов из расположенного выше по потоку ионопроводного устройства. Устройство для манипуляций с ионами может быть предназначено для транспортировки целевых ионов в ионопроводное устройство, предназначенное для дальнейшего направленного перемещения ионов. Устройство для манипуляций с ионами может быть предназначено для транспортировки целевых ионов для последующего их доступа к времяпролетному (ВП) масс-анализатору.
Изобретение относится к устройству для манипуляций с ионами для применения во времяпролетном масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой, которое включает собранные в пакет кольцевые электроды, образующие туннель, имеющий вход на одном конце и выход на другом конце; при этом к соседним кольцевым электродам прикладывают RF напряжения с противоположной полярностью; для регулирования перемещения ионов в осевом направлении через кольцевые электроды на каждый кольцевой электрод индивидуально подают постоянное напряжение; и амплитуду RF напряжения, прикладываемого к кольцевым электродам, постепенно повышается, и напряжение постоянного тока постепенно понижается от входа к выходу.
Изобретение относится к способу манипуляции целевыми ионами с помощью устройства для манипуляций с ионами для применения во времяпролетном масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой, включающему: обеспечение собранных в пакет кольцевых электродов, образующих туннель, имеющей вход на одном конце и выход на другом конце; подачу RF напряжений с противоположными полярностями на соседние кольцевые электроды, и подачу напряжения постоянного тока (DC) на каждый кольцевой электрод по отдельности для регулирования перемещения ионов в осевом направлении через кольцевые электроды; где амплитуду RF напряжения, прикладываемого к кольцевым электродам, постепенно повышают, и напряжение постоянного тока постепенно понижают от входа к выходу. Осевое расстояние между последовательно расположенными кольцевыми электродами может быть по существу одинаковым, или оно может изменяться по длине туннеля. Толщина всех кольцевых электродов может быть по существу одинаковой. Толщина кольцевых электродов может изменяться по длине туннеля. Целевые ионы можно направленно перемещать вдоль осевого направления через собранные в пакет кольцевые электроды. Целевые ионы могут представлять собой ионы изотопов металлов. Устройство для манипуляций с ионами может быть предназначено для приема ионов, которые прошли через расположенный выше по потоку снабженный отверстиями конусообразный компонент. Устройство для манипуляций с ионами может быть предназначено для приема ионов из расположенного выше по потоку ионопроводного устройства. Устройство для манипуляций с ионами может быть предназначено для транспортировки целевых ионов в ионопроводное устройство, предназначенного для дальнейшего направленного перемещения ионов. Устройство для манипуляций с ионами может быть предназначено для транспортировки целевых ионов для последующего их доступа к времяпролетному (TOF) масс-анализатору.
Изобретение относится к устройству для манипуляций с ионами для применения во времяпролетном масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой, включающему собранные в пакет кольцевые электроды с постепенно уменьшающимся радиусом, которые образуют воронку, имеющую вход со стороны кольцевого электрода наибольшего радиуса и выход со стороны кольцевого электрода наименьшего радиуса; при этом к соседним кольцевым электродам прикладывают RF напряжения с противоположными полярностями, и для регулирования перемещения ионов в осевом направлении через кольцевые электроды на каждый кольцевой электрод по отдельности подают DC напряжение.
Изобретение относится к способу манипуляции целевыми ионами с помощью устройства для манипуляций с ионами для применения во времяпролетном масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой, включающему: предоставление собранных в пакет кольцевых электродов с постепенно уменьшающимся радиусом, образующих воронку, имеющую вход со стороны кольцевого электрода наибольшего радиуса и выход со стороны кольцевого электрода наименьшего радиуса; подачу RF напряжений с противоположными полярностями на соседние кольцевые электроды, и подачу DC напряжения на каждый кольцевой электрод по отдельности, регулируя таким образом перемещение ионов в осевом направлении через кольцевые электроды. Амплитуда RF напряжения, прикладываемого к кольцевым электродам, может быть по существу постоянной от входа к выходу. Амплитуда DC напряжения, прикладываемого к кольцевым электродам, может быть по существу постоянной от входа к выходу. Амплитуда DC напряжения, прикладываемого к кольцевым электродам, может увеличиваться от входа к выходу. Амплитуда DC напряжения, прикладываемого к кольцевым электродам, может понижаться от входа к выходу. Амплитуда DC напряжения, прикладываемого к кольцевым электродам, может попеременно повышаться или понижаться от входа к выходу. Осевое расстояние между последовательно расположенными кольцевыми электродами может быть по существу одинаковым. Осевое расстояние между кольцевыми электродами может изменяться по длине воронки. Толщина всех кольцевых электродов может быть по существу одинаковой. Толщина кольцевых электродов может изменяться по длине воронки. Целевые ионы можно направленно перемещать вдоль осевого направления через собранные в пакет кольцевые электроды. Целевые ионы могут представлять собой ионы изотопов металлов. Устройство для манипуляций с ионами может быть предназначено для приема ионов, прошедших через расположенный выше по потоку снабженный отверстиями конусообразный компонент. Устройство для манипуляций с ионами может быть предназначено для приема ионов из расположенного выше по потоку ионопроводного устройства. Устройство для манипуляций с ионами может быть предназначено для транспортировки целевых ионов в ионопроводное устройство, предназначенное для дальнейшего направленного перемещения ионов. Устройство для манипуляций с ионами может быть предназначено для транспортировки целевых ионов для последующего их доступа к времяпролетному (TOF) масс-анализатору.
Изобретение относится к устройству для манипуляций с ионами для применения во времяпролетном масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой, включающему: первый комплект стержней, включающих сегменты, расположенные на расстоянии друг от друга по длине каждого стержня, где в первом комплекте стержни расположены параллельно и на расстоянии друг от друга, и к каждому стержню первого комплекта стержней приложено RF напряжение, и второй комплект стержней, включающих сегменты, расположенных на расстоянии друг от друга по длине каждого стержня, где стержни второго комплекта расположены параллельно в порядке чередования со стержнями первого комплекта, и к каждому стержню второго комплекта стержней приложено отрицательное RF напряжение.
Изобретение относится к способу манипуляции целевыми ионами с помощью устройства для манипуляций с ионами для применения во времяпролетном масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой, включающему: обеспечение первого комплекта стержней, включающих сегменты, расположенные на расстоянии друг от друга по длине каждого стержня, где в первом комплекте стержни расположены параллельно и на расстоянии друг от друга; подачу RF напряжения на каждый стержень первого комплекта стержней; обеспечение второго комплекта стержней, включающих сегменты, расположенные на расстоянии друг от друга по длине каждого стержня, где стержни второго комплекта расположены параллельно в порядке чередования со стержнями первого комплекта, и подачу отрицательного RF напряжения на каждый стержень второго комплекта стержней. DC напряжение можно подавать на каждый сегмент для создания градиента DC потенциала в осевом направлении. Амплитуда RF напряжения, прикладываемого к каждому из сегментов первого комплекта стержней, может оставаться постоянной на протяжении всей длины первого комплекта стержней. Амплитуда отрицательного RF напряжения, прикладываемого к каждому из сегментов второго комплекта стержней, может оставаться постоянной на протяжении всей длины второго комплекта стержней. Амплитуда RF напряжения, прикладываемого к сегментам первого комплекта стержней, может варьироваться на протяжении длины первого комплекта стержней, генерируя, таким образом, градиент RF псевдопотенциала в осевом направлении. Амплитуда отрицательного RF напряжения, прикладываемого к сегментам второго комплекта стержней, может изменяться на протяжении длины второго комплекта стержней, генерируя, таким образом, градиент RF псевдопотенциала в осевом направлении. Поперечное сечение сегмента стержней первого комплекта может быть круглым. Поперечное сечение сегмента первого комплекта стержней может иметь форму арки, треугольника, трапеции или прямоугольника. Целевые ионы можно направленно перемещать вдоль осевого направления через собранные в пакет кольцевые электроды. Целевые ионы могут представлять собой ионы изотопов металлов. Устройство для манипуляций с ионами может быть предназначено для приема ионов, которые прошли через расположенный выше по потоку снабженный отверстиями конусообразный компонент. Устройство для манипуляций с ионами может быть предназначено для приема ионов из расположенного выше по потоку ионопроводного устройства. Устройство для манипуляций с ионами может быть предназначено для транспортировки целевых ионов в ионопроводное устройство, предназначенное дальнейшего направленного перемещения ионов. Устройство для манипуляций с ионами может быть предназначено для транспортировки целевых ионов для последующего их доступа к времяпролетному (TOF) масс-анализатору.
Изобретение относится к устройству для манипуляций с ионами для применения во времяпролетном масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой, где устройство для манипуляций с ионами включает первый комплект стержневых электродов, расположенных параллельно и на расстоянии друг от друга, где к первому комплекту стержневых электродов приложено RF напряжение и DC напряжение, и второй комплект стержневых электродов расположенных параллельно в порядке чередования со стержневыми электродами первого комплекта, где ко второму комплекту стержневых электродов приложено DC напряжение, но не приложено RF напряжение.
Изобретение относится к способу манипуляции целевыми ионами с помощью устройства для манипуляций с ионами для применения во времяпролетном масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой, включающий обеспечение первого комплекта стержневых электродов расположенных параллельно и на расстоянии друг от друга, приложение RF напряжения и DC напряжения к первому комплекту стержневых электродов, обеспечение второго комплекта стержневых электродов расположенных параллельно в порядке чередования со стержневыми электродами первого комплекта, и приложение DC напряжения ко второму комплекту стержневых электродов в отсутствие RF напряжения. На концах стержневых электродов первого комплекта может быть расположен комплект концевых электродов. Между концевыми электродами и стержневыми электродами первого комплекта может быть обеспечен зазор. К концевым электродам комплекта может быть приложено DC напряжение. RF напряжение и DC напряжение могут быть подобраны так, что они создают заслонку для ионов, которая определяет отрезок времени, за который группа ионов проходит через устройство для манипуляций с ионами. Можно использовать комплект укороченных стержневых электродов, расположенных на концах стержневых электродов первого комплекта. Между укороченными стержневыми электродами и стержневыми электродами первого комплекта может быть обеспечен зазор. К укороченным стержневым электродам комплекта может быть приложено DC напряжение. RF напряжение и DC напряжение могут быть подобраны так, что они создают заслонку для ионов, которая определяет отрезок времени, за который группа ионов проходит через устройство для манипуляций с ионами. Целевые ионы можно направленно перемещать вдоль осевого направления по длине первого комплекта стержневых электродов и второго комплекта стержневых электродов. Целевые ионы могут представлять собой ионы изотопов металлов. Устройство для манипуляций с ионами может быть предназначено для приема ионов, которые прошли через расположенный выше по потоку снабженный отверстиями конусообразный компонент. Устройство для манипуляций с ионами может быть предназначено для приема ионов из расположенного выше по потоку ионопроводного устройства. Устройство для манипуляций с ионами может быть предназначено для транспортировки целевых ионов в ионопроводное устройство, предназначенное для дальнейшего направленного перемещения ионов. Устройство для манипуляций с ионами может быть предназначено для транспортировки целевых ионов для последующего их доступа к времяпролетному (ВП) масс-анализатору.
Изобретение относится к устройству для манипуляций с ионами для применения во времяпролетном масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой, включающему первый комплект стержней, включающих сегменты, расположенные на расстоянии друг от друга по длине каждого стержня, где стержни в первом комплекте расположены параллельно и на расстоянии друг от друга, где к каждому сегменту приложено RF напряжение, и к каждому сегменту индивидуально приложено DC напряжение для создания градиента DC потенциала в осевом направлении первого комплекта стержней; и второй комплект стержней, включающий сегменты, расположенные на расстоянии друг от друга по длине каждого стержня, где стержни второго комплекта расположены параллельно в порядке чередования со стержнями первого комплекта, и к каждому сегменту индивидуально приложено DC напряжение для создания градиента DC потенциала в осевом направлении стержней второго комплекта, но не приложено RF напряжение.
Изобретение относится к способу манипуляции целевыми ионами с помощью устройства для манипуляций с ионами для применения во времяпролетном масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой, включающий обеспечение первого комплекта стержней, включающих сегменты, расположенных на расстоянии друг от друга по длине каждого стержня, причем стержни первого комплекта расположены параллельно и на расстоянии друг от друга; приложение RF напряжения к каждому сегменту и отдельно приложение DC напряжения к каждому сегменту для создания градиента DC потенциала в осевом направлении стержней первого комплекта; обеспечение второго комплекта стержней, включающих сегменты, расположенные на расстоянии друг от друга по длине каждого стержня, где стержни второго комплекта расположены параллельно в порядке чередования со стержнями первого комплекта; и приложение DC напряжения отдельно к каждому сегменту для создания градиента DC потенциала в осевом направлении стержней второго комплекта без приложения RF напряжения. На концах первого комплекта стержней может быть расположен комплект концевых электродов. Между концевыми электродами и стержнями первого комплекта может быть обеспечен зазор. К концевым электродам комплекта может быть приложено DC напряжение. RF напряжение и DC напряжение могут быть подобраны так, что они создают заслонку для ионов, которая определяет отрезок времени, за который группа ионов проходит через устройство для манипуляций с ионами. Можно использовать комплект укороченных стержневых электродов, расположенных на концах стержней первого комплекта. Между укороченными стержневыми электродами и стержнями первого комплекта может быть обеспечен зазор. К комплекту укороченных стержневых электродов может быть приложено DC напряжение. RF напряжение и DC напряжение могут быть подобраны так, что они создают заслонку для ионов, которая определяет отрезок времени, за который группа ионов проходит через устройство для манипуляций с ионами. Целевые ионы можно направленно перемещать вдоль осевого направления по длине первого комплекта стержней и второго комплекта стержней. Целевые ионы могут представлять собой ионы изотопов металлов. Устройство для манипуляций с ионами может быть предназначено для приема ионов, которые прошли через расположенный выше по потоку снабженный отверстиями конусообразный компонент. Устройство для манипуляций с ионами может быть предназначено для приема ионов из расположенного выше по потоку ионопроводного устройства. Устройство для манипуляций с ионами может быть предназначено для транспортировки целевых ионов в ионопроводное устройство, предназначенное для дальнейшего направленного перемещения ионов. Устройство для манипуляций с ионами может быть предназначено для транспортировки целевых ионов для последующего их доступа к времяпролетному (ВП) масс-анализатору.
Дополнительные аспекты и полезные эффекты настоящего изобретения станут более очевидны специалистам в данной области техники после прочтения приведенного ниже подробного описания, в котором представлены и описаны только примеры воплощений настоящего изобретения лишь для иллюстрации наилучшего способа воплощения настоящего изобретения. Должно быть понятно, что настоящее изобретение может иметь другие, отличающиеся от представленных, воплощения, и некоторые детали изобретения могут быть модифицированы различными очевидными способами, но при этом не выходить за пределы объема настоящего изобретения. Соответственно, чертежи и описание следует рассматривать как иллюстративные и неограничивающие.
Включение по ссылке Все публикации, патенты и патентные заявки, упоминаемые в настоящем описании, включены в настоящее описание посредством ссылки до такой же степени, как если бы было специально указано, что каждая отдельная публикация, патент или патентная заявка включена в настоящее описание посредством ссылки.
Краткое описание чертежей Отличительные признаки изобретения подробно раскрыты в пунктах формулы изобретения. Признаки и полезные эффекты настоящего изобретения могут быть лучше поняты после изучения приведенного ниже подробного описания, в котором приведены иллюстративные воплощения, основанные на принципах изобретения, и сопроводительных чертежах, где:
на фиг. 1 представлена блок-схема ICP-TOF масс-спектрометра согласно изобретению для одновременного многопараметрического анализа одиночных частиц, меченных изотопами металлов, согласно воплощениям изобретения;
на Фиг. 2А и фиг. 2В схематично представлен ICP-TOF масс-спектрометр на основе конструкции традиционной установки для одновременного многопараметрического анализа одиночных частиц, меченных изотопами металлов, согласно воплощениям изобретения;
на фиг. 3А и фиг. 3В схематично представлен ICP-TOF масс-спектрометр, включающий изогнутое ионопроводное устройство, для одновременного многопараметрического анализа одиночных частиц, меченных изотопами металлов, в котором нейтральные молекулы газа не сдерживаются электрическим полем ионопроводного устройства, так что большую их часть непосредственно откачивают вакуумным насосом согласно воплощениям изобретения;
на фиг. 4А и фиг. 4В схематично представлен ICP-TOF масс-спектрометр, включающий изогнутое ионопроводное устройство, для одновременного многопараметрического анализа одиночной частицы, меченной изотопами металлов, согласно воплощениям изобретения;
на фиг. 5 представлено сравнение электростатических секторов, применяемых в качестве изогнутого ионопроводного устройства в ICP-TOF масс-спектрометре. На изображении (а) два изогнутых электрода имеют плоскую поверхность, а на изображении (b) электроды имеют и выпуклую, и вогнутую поверхности согласно воплощениям изобретения;
на фиг. 6 представлено изображение электростатического сектора, имеющего две линейные области, расположенные на двух концах, и одну изогнутую область, расположенную в середине, согласно воплощениям изобретения;
на Фиг. 7 представлено поперечное сечение в радиальном направлении электродов, применяемых в электростатических секторах. На изображениях (а) и (b) представлены плоские поверхности согласно предшествующему уровню техники, в то время как на изображениях (с) и (d) представлены непараллельные конструкции согласно воплощениям настоящего изобретения;
на фиг. 8 представлено изображение изогнутого ионопровода, образованного согласно изобретению комбинированием электростатических секторов с мультипольной конструкцией, согласно воплощениям изобретения;
на фиг. 9 представлено поперечное сечение в радиальном направлении изогнутого ионопроводного устройства, в котором электростатический сектор скомбинирован с мультипольной конструкцией, где мультипольная конструкция сконструирована из (а) круглых стержней или (b) квадратных стержней согласно воплощениям изобретения;
на фиг. 10 представлено изображение одного из вариантов изогнутого ионопроводного устройства, в котором электростатический сектор скомбинирован с мультипольной конструкцией согласно воплощениям изобретения;
на фиг. 11 представлено сравнение квадрупольных устройств для удаления интерферирующих ионов (а и Ь) и устройств для манипуляций с ионами для фильтрования произвольных ионов на основе технологии с использованием квадруполя и SWIFT напряжения (с, d и е) согласно воплощениям изобретения;
на фиг. 12 представлено устройство для манипуляций с ионами на основе ионного туннеля согласно воплощениям изобретения;
на фиг. 13 представлено устройство для манипуляций с ионами на основе ионной воронки согласно воплощениям изобретения;
на фиг. 14 представлено устройство для манипуляций с ионами на основе сегментированного в осевом направлении квадруполя, где (а) - сегментированное квадрупольное устройство с использованием электродов с кольцевым поперечным сечением; (b) с использованием электродов веерообразной формы; (с) с использованием электродов треугольной формы; (d) с использованием электродов трапециевидной формы; (е) с использованием электродов с квадратными поперечными сечениями, согласно воплощениям изобретения;
на фиг. 15 представлено устройство для манипуляций с ионами на основе одного RF квадруполя для повышения коэффициента заполнения TOF масс-анализатора согласно воплощениям изобретения;
на фиг. 16 представлена временная последовательность для двух эквивалентных заслонок для ионов, образуемая устройством для манипуляций с ионами на основе одного RF квадруполя с целью повышения коэффициента заполнения TOF масс-анализатора, согласно воплощениям изобретения.
На фиг. 17 представлено устройство для манипуляций с ионами на основе одного RF сегментированного квадруполя для повышения коэффициента заполнения TOF масс-анализатора согласно воплощениям изобретения;
на фиг. 18 представлено устройство для манипуляций с ионами на основе одного RF квадруполя и двух коротких RF квадруполей для повышения коэффициента заполнения TOF масс-анализатора согласно воплощениям изобретения;
на фиг. 19 представлено устройство для манипуляций с ионами на основе трех отдельных RF квадруполей для повышения коэффициента заполнения TOF масс-анализатора согласно воплощениям изобретения;
на фиг. 20 представлен пример компьютерной системы согласно воплощениям изобретения.
Подробное описание изобретения Хотя в настоящем описании представлены и рассмотрены предпочтительные воплощения изобретения, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что эти воплощения приведены только для примера. Специалисты в данной области техники, не отступая от сущности изобретения, могут внести в изобретение многочисленные изменения и замены. Следует понимать, что могут быть созданы различные примеры осуществления изобретения, альтернативные описанным здесь воплощениям.
Изобретение относится к системам и способам для анализа меченных изотопами металлов одиночных частиц, выделенных из аналитов, таких как цельные клетки, микроорганизмы, вирусы и т.д. Различные аспекты изобретения, описанные в настоящем документе, могут иметь применение в любых из областей, описанных ниже. Изобретение можно применять в качестве части масс-спектрометрической системы, включающей устройство ввода образца, устройство ICP ионизации, интерфейс атмосферного давления, ионопровод, устройство для манипуляций с ионами, TOF масс-анализатор, детектор ионов, устройство обработки сигнала или другие устройства. Следует понимать, что различные аспекты изобретения могут быть рассмотрены индивидуально, совместно или в сочетании друг с другом.
На фиг. 1 представлена блок-схема ICP-TOF масс-спектрометра согласно изобретению для одновременного многопараметрического анализа одиночной частицы, меченной изотопами металлов. ICP-TOF масс-спектроскопия включает устройство ввода образца, устройство ионизации в ICP, интерфейс атмосферного давления, ионопроводное устройство, устройство для манипуляций с ионами, TOF масс-анализатор, детектор ионов и устройство обработки сигнала.
Устройство ввода образца может включать генератор капель, применяемый для генерации и подачи капель, содержащих одиночные частицы, подходящие в качестве образцов для TOF масс-спектрометрии с использованием ICP. Одиночные частицы могут включать одиночные клетки, гранулы, полимерные микросферы, биологические молекулы или аэрозоли. Для связывания антигенов, находящихся на клетке или внутри нее можно применять антитела, меченные изотопами металлов. Теоретически, в одиночной клетке при помощи уникальных меток из изотопов металлов на соответствующих антителах может быть одновременно обнаружено более 100 антигенов. Для предотвращения мешающего влияния элементов, находящихся в клетках, в качестве меток из изотопов металлов предпочтительно применяют лантаниды. Примеры меток из изотопов металлов могут включать лантан, церий, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций или любой другой изотоп.
Одиночные частицы могут быть инкапсулированы в носителе. Например, одиночная клетка может быть инкапсулирована в носителе. Носитель может образовывать каплю, которая может частично или полностью окружать частицу. Частица может быть суспендирована в капле носителя.
Носитель может представлять собой текучую среду, такую как вода, смесь воды и масла и смесь воды и органического растворителя. Генератор капель может создавать отдельные капли образца, которые могут включать частицы внутри капель носителя, представляющего собой текучую среду.
Устройство ввода образца можно использовать для транспортировки одиночных частиц, меченных изотопами металлов, в устройство ионизации в ICP, в котором их можно подвергать испарению, распылению и ионизации с образованием ионов изотопов металлов.
Ионы можно перемещать в интерфейс атмосферного давления и вакуума, из которого они попадают в вакуум. Затем ионы можно перемещать посредством ионопроводного устройства в расположенное ниже по потоку устройство для манипуляций с ионами. В устройстве для манипуляций с ионами ионы можно дополнительно обрабатывать для очистки ионов перед их поступлением в TOF масс- анализатор, например, при выполнении рабочего цикла. В TOF масс-анализаторе ионы разделяются и достигают детектора ионов последовательно. Сигнал ионов, генерируемый детектором ионов, обрабатывают в устройстве обработки сигнала, которое формирует масс-спектр.
На фиг. 2А представлен пример конструкции прибора для ICP-TOF масс-спектроскопии. Антитела, меченные различными изотопами металлов, смешивают с образцами частиц. Антитела специфично связываются с целевыми антигенами, далее называемые частицами, образуя меченые частицы.
Меченые частицы последовательно транспортируют с помощью устройства 01 ввода образца в устройство 02 ионизации в ICP. Устройство 01 ввода образца используют для выполнения необходимых операций с образцом частиц, меченных изотопами металлов, с целью генерации последовательности одиночных частиц в газовой фазе перед транспортировкой частиц в устройство 02 ионизации в ICP.
В устройстве ионизации в ICP частицы по отдельности подвергают испарению, распылению и ионизации, получая одноатомные или многоатомные ионы. Ионы изотопов металлов, используемых для мечения частиц, образуются в устройстве 02 ионизации в ICP. Альтернативно устройство ионизации в ICP может быть заменено, помимо прочего, факелом микроволновой плазмы (МРТ), ионизацией в тлеющем разряде (GDI) или лазерной ионизацией (LI)).
Ионы изотопов металлов затем помещают в вакуум через интерфейс 03 атмосферного давления. Интерфейс 03 атмосферного давления может включать 2-3 конусообразных компонента. Интерфейс 03 атмосферного давления содержит два снабженных отверстиями конусообразных компонента, разделяющих две соседних вакуумных камеры. Размер отверстий ограничивает объем газа, который может проходить через каждый компонент.У каждой вакуумной камеры может быть соответствующий вакуумный насос, который обеспечивает постепенное снижение давления газа от участков, находящихся выше по потоку, к участкам, находящимся ниже по потоку. Падение давления может быть больше вблизи границы двух камер, отмеченной пунктирным прямоугольником как область вблизи снабженных отверстиями конусообразных компонентов. Это падение давления называют сверхзвуковым расширением. Форма и размер отверстий, а также расстояния между ними и напряжение, прикладываемое к вакуумной камере, могут быть оптимизированы для соответствующего применения.
После этого ионы изотопов металлов транспортируют в ионопроводное устройство 04а. Ионы изотопов металлов могут поступать в ионопроводное устройство 04а из расположенных выше по потоку снабженных отверстиями конусообразных компонентов.
Ионопроводное устройство 04 может быть выбрано из электростатической линзы, квадрупольного устройства, многополюсного устройства, ионного туннеля, ионной воронки и т.д.
На изображении представлено линейное ионопроводное устройство 04а. Однако изогнутые ионопроводные устройства имеют ряд преимуществ, включающих: (1) удаление нейтрального шума от различных молекул газа в окружающей среде, что приводит к повышению отношения сигнал/шум и снижению газовой нагрузки на вакуумный насос, и (2) повышение гибкости конструкции установки посредством уменьшения площади, занимаемой установкой. Ионопровод может иметь форму, обеспечивающую поворот траектории движения сфокусированных ионов на 90 градусов или на 180 градусов. Может быть создан поворот на любой угол, примеры чего приведены далее в настоящем описании. В альтернативном варианте прямые участки ионопровода, имеющего изгиб на 90 градусов или изгиб на 180 градусов, могут быть удлинены и образовывать линейный участок ионопровода, примыкающий к входу ионов и выходу ионов в ионопроводе, имеющем изгиб на 90 градусов или изгиб на 180 градусов. В альтернативном варианте два ионопровода с изгибом 90 градусов могут быть расположены встык друг с другом, создавая поворот на 180 градусов в траектории движения ионов. Альтернативно два изогнутых ионопровода одинаковой формы могут быть расположены встык друг с другом так, чтобы радиус кривизны одного ионопровода был направлен в сторону, противоположную радиусу кривизны другого ионопровода, что приводит к образованию S-образной траектории ионов.
После попадания в ионопроводное устройство 04а ионы изотопов металлов перемещаются в расположенное ниже по потоку устройство 05 для манипуляций с ионами. Устройство 05 для манипуляций с ионами используют для обработки ионов изотопов металлов, поступающих из ионопроводного устройства 04а, в соответствии с различными практическими требованиями, и манипуляции включают по меньшей мере одну из следующих: (1) селективную фильтрацию ионов с определенной массой, (2) группирование ионов или (3) хранение ионов. Целью обработки ионов является улучшение эксплуатационных характеристик, которые включают рабочий цикл, разрешение, пространственный заряд и т.д. расположенных ниже по потоку устройств.
После модулирования в расположенном ниже по потоку устройстве 05 для манипуляций с ионами, ионы изотопов металлов направляют в возможно присутствующее устройство формирования пучка ионов. Устройство формирования пучка ионов может быть предназначено для регулирования угла расхождения пучка ионов изотопов металлов, то есть регулирования формы поперечного сечения и размера пучка ионов изотопов металлов. В одном из примеров угол расхождения пучка ионов изотопов металлов можно уменьшать в устройстве формирования пучка ионов, что приводит к уменьшению формы поперечного сечения и размера пучка ионов изотопов металлов. Отрегулированный пучок ионов изотопов металлов затем можно направлять в TOF масс-анализатор 06. Обработанные ионы пролетают в область Оба ортогонального ускорения TOF масс-анализатора 06, в которой их можно ускорять импульсным ускоряющим напряжением. Ускоренные ионы могут разделяться в пространстве и достигать детектора 07 ионов.
В TOF масс-анализаторе 06 ионы с различными массами разделяются и достигают детектора 07 ионов последовательно, генерируя сигналы потока ионов.
Настоящее изобретение позволяет эффективно производить качественную и количественную идентификацию изотопов металлов и соответствующих антигенов одиночных клеток по масс-спектру. Сигнал потока ионов обрабатывают в устройстве 08 обработки сигнала, где формируется конечный масс-спектр. Устройство 08 обработки сигнала можно использовать для обработки сигнала потока ионов для формирования конечного масс-спектра, предназначенного для качественной и количественной идентификации изотопов металлов.
На фиг. 2В представлен другой пример конструкции ICP-TOF MS. Конструкция ICP-TOF MS, представленная на фиг. 2В, может быть по существу аналогична конструкции, представленной на фиг. 2А, за исключением того, что в конфигурации ICP-TOF MS, показанной на фиг. 2 В, устройство формирования пучка ионов расположено в одной вакуумной камере с устройством 05 для манипуляций с ионами, а в конфигурации, представленной на фиг. 2А, устройство формирования пучка ионов расположено в одной вакуумной камере с TOF масс-анализатором 06. Устройство формирования пучка ионов может быть расположено на различных участках или может примыкать к различным компонентам ICP-TOF MS, и возможные конфигурации не ограничены иллюстрациями, представленными в настоящем документе.
На фиг. 3А представлена схема установки, в которой используют изогнутое ионопроводное устройство 04b, расположенное между интерфейсом 03 атмосферного давления и устройством 05 для манипуляций с ионами. Альтернативно можно использовать одно или более изогнутых ионопроводных устройств, имеющих различные степени кривизны. Степени кривизны могут быть меньше или равны 90 градусам, 95 градусам, 100 градусам, 105 градусам, 110 градусам, 115 градусам, 120 градусам, 125 градусам, 130 градусам, 135 градусам, 140 градусам, 145 градусам, 150 градусам, 155 градусам, 160 градусам, 165 градусам, 170 градусам, 175 градусам или 180 градусам.
На фиг. ЗВ показан другой пример схемы установки, в которой используют изогнутое ионопроводное устройство 04b. Конструкция, показанная на фиг. 3В, может быть по существу аналогична конструкции, показанной на фиг. 3А, за исключением того, что в конструкции, показанной на фиг. ЗВ, устройство формирования пучка ионов расположено в одной вакуумной камере с устройством 05 для манипуляций с ионами, а в конструкции, показанной на фиг. 3А, устройство формирования пучка ионов расположено в одной вакуумной камере с ВП масс-анализатором 06.
На фиг. 4А представлен другой пример схемы установки, в которой применяют изогнутое ионопроводное устройство 04b, расположенный между устройством 05 для манипуляций с ионами и ВП масс-анализатором 06, а также линейное ионопроводное устройство 04а, расположенное между интерфейсом 03 атмосферного давления и устройством 05 для манипуляций с ионами. Альтернативно можно использовать одно или более изогнутых ионопроводных устройств, имеющих различные степени кривизны. Степени кривизны могут быть меньше или равны 90 градусам, 95 градусам, 100 градусам, 105 градусам, ПО градусам, 115 градусам, 120 градусам, 125 градусам, 130 градусам, 135 градусам, 140 градусам, 145 градусам, 150 градусам, 155 градусам, 160 градусам, 165 градусам, 170 градусам, 175 градусам или 180 градусам.
В данном документе описаны примеры элементов ионопровода 04, которые позволяют лучше регулировать траекторию полета одиночных частиц, меченных ионами изотопов металлов. Такое регулирование может быть желательным при анализе комплексного образца, включающего большое разнообразие видов одиночных частиц, меченных ионами изотопов металлов. Такие элементы могут включать линейные электроды, изогнутые электроды, квадруполи, ионные туннели и сочетания перечисленных элементов. Прикладываемое напряжение может включать напряжение постоянного тока (DC), радиочастотное (RF) напряжение и напряжение с сохраненной формой волны с обратным преобразованием Фурье (SWIFT). Изогнутые электроды могут включать вогнутые или выпуклые поверхности в сочетании с линейными поверхностями. Ионные туннели могут состоять из комплектов колец одинакового размера или различных размеров. Ионные туннели могут состоять из сегментированных в осевом направлении квадруполи или мультиполи одинакового размера или различных размеров. Квадруполи и мультиполи могут быть размещены в виде изогнутой конфигурации, V-образной конфигурации, S-образной конфигурации и любых конфигураций, описанных в данном документе.
На фиг. 4В представлен другой пример схемы установки, в которой используют изогнутое ионопроводное устройство 04b, расположенный между устройством 05 для манипуляций с ионами и TOF масс-анализатором 06. Конструкция, представленная на фиг. 4В, может быть по существу аналогична конструкции, представленной на фиг. 4А, за исключением того, что в конструкции, показанной на фиг. 4В, устройство формирования пучка ионов расположено в одной вакуумной камере с устройством 05 для манипуляций с ионами, а в конструкции, представленной на фиг. 4А, устройство формирования пучка ионов расположено в одной вакуумной камере с TOF масс-анализатором 06.
На фиг. 5 представлен один из примеров ионопроводного устройства согласно воплощениям изобретения. Ионопровод может повышать эффективность фокусировки ионов. Ионопроводное устройство может включать изогнутый электростатический сектор. Ионопровод может быть изогнутым. Ионопровод может быть изогнут таким образом, что наружная поверхность (например, выпуклая поверхность) изгиба обращена вправо, или ионопровод может быть изогнут таким образом, что внутренняя поверхность (например, вогнутая поверхность) изгиба обращена вправо. В некоторых примерах изгиб может быть проходить в боковом направлении. Необязательно изгиб может проходить выгнут в вертикальном направлении (например, вверх или вниз). Изгиб может быть проходить в любом направлении относительно направления силы тяжести. Электростатический сектор может быть изогнутым или плоским.
Ионопроводное устройство может включать два или более электродов U1, U2. Обычно электроды расположены параллельно друг другу. Каждый электрод может иметь одну или более рабочих поверхностей. Рабочие поверхности электродов могут быть обращены друг к другу. Между рабочими поверхностями может быть обеспечен зазор. Область между рабочими поверхностями может представлять собой канал для ионов. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что при должном приложении напряжения к электродам электроды создают электрическое поле, которое обычно фокусирует ионы вдоль изогнутой траектории, представленной стрелками. Из-за изогнутой формы ионопровода соответствующие оси первого конца 510 ионопровода и второго конца 511 ионопровода не лежат на одной прямой. Электрическое поле может воздействовать только на заряженные частицы. Поток частиц может содержать ионы и нейтральные частицы (например, молекулы газа, капли жидкости и т.д.). После попадания в ионопровод через первый конец ионопровода 510 ионы вынуждены двигаться по участку вблизи центральной оси между электродами, в то время как нейтральные частицы обычно продолжают двигаться по прямой. Вследствие этого, только ионы могут выходить из ионопровода через второй конец 511 ионопровода.
Ионопроводное устройство может включать рабочие поверхности, которые могут быть плоскими, изогнутыми, гладкими, иметь желобки, быть шершавыми, вогнутыми, выпуклыми или сочетать любое сочетание перечисленных форм. На фиг. 5а представлен один из примеров ионопроводного устройства, включающего пару электродов с плоскими рабочими поверхностями. На фиг. 5b, представлен один из примеров ионопроводного устройства, включающий первый электрод U1 с вогнутой рабочей поверхностью и второй электрод U2 с выпуклой рабочей поверхностью.
Направление пропускания ионов в ионном канале может проходить вдоль оси. Направление пропускания ионов может быть перпендикулярным радиальной оси изогнутого ионного канала. Направление пропускания ионов может проходить вдоль длины ионного канала.
Общая длина описанных в настоящем документе ионопроводов может составлять от 1 до 40 сантиметров (см). Например, общая длина может составлять приблизительно от 1 до 2, от 2 до 5, от 5 до 7,5, от 7,5 до 10, от 10 до 15, от 15 до 20, от 20 до 25, от 25 до 30, от 30 до 35 или от 35 до 40 см. В некоторых примерах общая длина может составлять порядка 0,1 см, 1 см, 10 см или 100 см. Ионный канал может иметь вписанный диаметр, составляющий приблизительно от 0,5 до 30 миллиметров (мм). Например, вписанный диаметр ионного канала может составлять приблизительно от 1 до 2, от 2 до 4, от 4 до 6, от 6 до 8, от 8 до 10, от 10 до 12, от 12 до 14, от 14 до 16, от 16 до 18, от 18 до 20, от 20 до 22, от 22 до 24, от 24 до 26, от 26 до 28 или от 28 до 30 мм. Диаметр электродов ионопровода может составлять приблизительно от 0,5 до 20 мм. Например, диаметр электрода может составлять приблизительно от 0,5 до 1, от 1 до 2, от 2 до 4, от 4 до 6, от 6 до 8, от 8 до 10, от 10 до 12, от 12 до 14, от 14 до 16, от 16 до 18 или от 18 до 20 мм. В некоторых примерах применения также можно использовать размеры, выходящие за пределы указанных диапазонов.
Расстояние между электродами может быть одинаковым по всей длине ионопроводного устройства. Расстояние между электродами может изменяться по длине ионопроводного устройства. Расстояние между электродами может увеличиваться при переходе от первого конца 510 ионопровода ко второму концу 511 ионопровода. Расстояние между электродами может уменьшаться при переходе от первого конца 510 ионопровода ко второму концу 511 ионопровода. Альтернативно расстояние между электродами может увеличиваться и уменьшаться при переходе от первого конца 510 ионопроводного устройства ко второму концу 511 ионопровода. Расстояние между электродами может уменьшаться при переходе сверху вниз по ионопроводному устройству. Расстояние между электродами может увеличиваться при переходе сверху вниз по ионопроводному устройству. В альтернативном варианте расстояние между электродами может увеличиваться и уменьшаться при переходе сверху вниз по ионопроводному устройству.
Для перемещения ионов вдоль по меньшей мере части длины ионопровода, к совокупности электродов может быть приложено одно или более напряжений. Вдоль по меньшей мере части длины ионопровода может быть приложен или поддерживаться один или более ненулевых градиентов DC напряжения. По меньшей мере к некоторым из электродов может быть приложено одно или более переходных DC напряжений или переходных DC напряжений в волновой форме для перемещения по меньшей мере некоторых ионов вдоль по меньшей мере части длины ионопровода. Для управления прохождением ионов через ионопровод в различных точках ионопровода может быть создана одна или более ям DC потенциала. Для управления прохождением ионов через ионопровод в различные моменты времени в ионопроводе может быть создана одна или более ям DC потенциала. Высота, глубина и ширина ямы DC потенциала может быть увеличена или уменьшена на протяжении длины или окружности ионопровода.
На фиг. 6 представлен изогнутый электростатический сектор, в котором две линейных области расположены у двух концов 610 и 611, и одна изогнутая область расположена в центре. Линейные области на концах добавляют для регулирования кинетической энергии ионов до того, как они попадут в изогнутую область, отфильтровывая таким образом интерферирующие ионы, которые не могут проходить через изогнутую область.
Центральная ось может быть проведена на всем протяжении арки круглого участка, определяемого центром С кривизны и радиусом R кривизны, где радиус кривизны R представляет собой радиальное расстояние между центральной осью и центром кривизны С.Центральная ось может проходить по любому продольному участку арки круга, частью которого является круглый участок. Радиус кривизны может составлять приблизительно от 10 миллиметров (мм) до 20 мм, от 20 до 30 мм, от 30 мм до 40 мм, от 40 мм до 50 мм, от 50 мм до 60 мм, от 60 мм до 70 мм, от 70 мм до 80 мм, от 80 мм до 90 мм, от 90 мм до 100 мм, от 100 мм до 110 мм, от 110 мм до 120 мм, от 120 мм до 130 мм, от 130 мм до 140 мм, от 140 мм до 150 мм, от 150 мм до 160 мм, от 160 мм до 170 мм, от 170 мм до 180 мм, от 180 мм до 190 мм или от 190 мм до 200 мм. Радиус кривизны может превышать приблизительно 10 миллиметров (мм), 20 мм, 30 мм, 40 мм, 50 мм, 60 мм, 70 мм, 80 мм, 90 мм, 100 мм, 110 мм, 120 мм, 130 мм, 140 мм, 150 мм, 160 мм, 170 мм, 180 мм, 190 мм или 200 мм. Радиус кривизны может составлять менее приблизительно 200 мм, 190 мм, 180 мм, 170 мм, 160 мм, 150 мм, 140 мм, 130 мм, 120 мм, 110 мм, 100 мм, 90 мм, 80 мм, 70 мм, 60 мм, 50 мм, 40 мм, 30 мм, 20 мм или 10 мм.
Одна или более линейных областей могут непосредственно контактировать с изогнутым участком первого электрода. Одна или более линейных областей могут непосредственно контактировать с изогнутым участком второго электрода. Изогнутый участок первого электрода может быть расположен между по меньшей мере двумя линейными участками. Изогнутый участок второго электрода может быть расположен между по меньшей мере двумя линейными участками. Альтернативно или в сочетании первый электрод и второй электрод могут иметь одну и ту же форму поперечного сечения на протяжении всей длины первого электрода и второго электрода. Отношение длины изогнутого участка электрода к длине линейного участка электрода может составлять приблизительно 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8, 1:9, 1:10. Отношение длины линейного участка электрода к длине изогнутого участка электрода может составлять 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8, 1:9, 1:10. Длина изогнутого участка может составлять приблизительно от 20 миллиметров (мм) до 30 мм, от 30 мм до 40 мм, от 40 мм до 50 мм, от 50 мм до 60 мм, от 60 мм до 70 мм, от 70 мм до 80 мм, от 80 мм до 90 мм, от 90 мм до 100 мм, от 100 мм до 110 мм, от 110 мм до 120 мм, от 120 мм до 130 мм, от 130 мм до 140 мм, от 140 мм до 150 мм, от 150 мм до 160 мм, от 160 мм до 170 мм, от 170 мм до 180 мм, от 180 мм до 190 мм или от 190 мм до 200 мм. Длина изогнутого участка может превышать приблизительно 10 миллиметров (мм), 20 мм, 30 мм, 40 мм, 50 мм, 60 мм, 70 мм, 80 мм, 90 мм, 100 мм, 110 мм, 120 мм, 130 мм, 140 мм, 150 мм, 160 мм, 170 мм, 180 мм, 190 мм или 200 мм. Длина изогнутого участка может составлять менее приблизительно 200 мм, 190 мм, 180 мм, 170 мм, 160 мм, 150 мм, 140 мм, 130 мм, 120 мм, 110 мм, 100 мм, 90 мм, 80 мм, 70 мм, 60 мм, 50 мм, 40 мм, 30 мм, 20 мм или 10 мм. Длина линейного участка может составлять приблизительно от 0 мм до 10 мм, от 10 мм до 20 мм, от 20 мм до 30 мм, от 30 мм до 40 мм, от 40 мм до 50 мм, от 50 мм до 60 мм, от 60 мм до 70 мм, от 70 мм до 80 мм, от 80 мм до 90 мм или от 90 мм до 100 мм. Длина линейного участка может превышать приблизительно 10 миллиметров (мм), 20 мм, 30 мм, 40 мм, 50 мм, 60 мм, 70 мм, 80 мм, 90 мм или 100 мм. Длина линейного участка может составлять менее приблизительно 100 мм, 90 мм, 80 мм, 70 мм, 60 мм, 50 мм, 40 мм, 30 мм, 20 мм или 10 мм.
Одна или более областей электрода могут быть линейными или изогнутыми. Каждая область может представлять собой участок, изготовленный из единого цельного куска. Каждая область может представлять собой отдельный электрод, соединенный с другим с образованием единого электрода. Каждый отдельный электрод может состоять из одного материала. Каждый отдельный электрод может состоять из отличающихся друг от друга материалов.
Первый электрод может включать вогнутую поверхность. Вогнутая поверхность может включать первую плоскую поверхность и вторую плоскую поверхность, которая состыкована с первой плоской поверхностью и не параллельна первой плоской поверхности. Вогнутая поверхность может быть расположена вдоль изогнутого участка первого электрода, и к изогнутому участку могут примыкать один или более линейных участков. Второй электрод может включать выпуклую поверхность, которая включает третью и четвертую плоские поверхности. Четвертая плоская поверхность может быть состыкована с третьей плоской поверхностью и не параллельна ей. Вогнутая поверхность может быть расположена вдоль изогнутого участка второго электрода, и к изогнутому участку примыкают один или более линейных участков. Альтернативно или в сочетании вогнутая поверхность первого изогнутого электрода может быть непосредственно обращена к выпуклой поверхности второго изогнутого электрода. В одном из воплощений по длине вогнутая поверхность первого изогнутого электрода может быть выгнута вовнутрь. Альтернативно или в сочетании по длине выпуклая поверхность второго изогнутого электрода может быть выгнута наружу. Альтернативно или в сочетании поверхность первого электрода может включать поверхность, в которой попеременно чередуются выпуклые и вогнутые формы. Поверхность второго электрода может иметь форму, комплементарную форме первого электрода, или может включать поверхность, в которой попеременно чередуются форма, комплементарная форме первого электрода, и форма, являющаяся зеркальным отражением формы первого электрода. Электроды могут включать металлы, включающие, но не ограниченные перечисленным, вольфрам, молибден, нержавеющую сталь, алюминий, медь или кварц с покрытием из золота.
Ионопровод может фокусировать ионы в радиальном направлении при приложении напряжения к первому и второму электроду. Ионопровод может быть предназначен для направления ионов под углом, составляющим по меньшей мере 90 градусов, 95 градусов, 100 градусов, 105 градусов, 110 градусов, 115 градусов, 120 градусов, 125 градусов, 130 градусов, 135 градусов, 140 градусов, 145 градусов, 150 градусов, 155 градусов, 160 градусов, 165 градусов, 170 градусов, 175 градусов или 180 градусов.
На фиг. 7а и 7b представлены поперечные сечения в радиальном направлении традиционного электростатического сектора, имеющего плоскую рабочую поверхность. Линия пересечения между рабочей поверхностью и поперечным сечением в радиальном направлении обозначена штриховой линией, показывающей, что плоская поверхность отклоняет ионы, не фокусируя ионы в радиальном направлении. Несмотря на то, что конфигурация, радиальное поперечное сечение которой представлено на изображении Ь, позволяет осуществлять радиальную фокусировку ионов, ионная емкость в этом случае ограничена. На изображениях end представлены поперечные сечения в радиальном направлении электростатического сектора согласно настоящему изобретению, в котором рабочая поверхность состоит из непараллельных конструкций, что улучшает способность ионопровода фокусировать ионы в радиальном направлении. Примеры непараллельных конструкций могут включать конструкции, в которых первая сторона U1 включает больший угол, чем противоположная сторона U2, и вторая сторона U2 включает больший угол, чем противоположная сторона U1. Альтернативно или в сочетании U1 может иметь большее отношение площади прямой поверхности к площади изогнутой поверхности, чем U2. U2 может иметь большее отношение площади прямой поверхности к площади изогнутой поверхности, чем U1.
Ионопровод может включать сочетание электростатического сектора и мультипольную конструкцию. Элементы мультипольной конструкции могут иметь множество различных форм, примеры которых включают, без ограничений, скругленные, трапециевидные, треугольные, квадратные, пятиугольные, шестиугольные, семиугольные, восьмиугольные, девятиугольные или девятиугольные стержни. Ионопровод может быть изогнут под различными углами, имеющими форму от скругленной до треугольной. Ионопровод может быть изогнут под углом, составляющим по меньшей мере 60 градусов, 65 градусов, 70 градусов, 75 градусов, 80 градусов, 85 градусов, 90 градусов, 95 градусов, 100 градусов, 105 градусов, 110 градусов, 115 градусов, 120 градусов, 125 градусов, 130 градусов, 135 градусов, 140 градусов, 145 градусов, 150 градусов, 155 градусов, 160 градусов, 165 градусов, 170 градусов, 175 градусов или 179 градусов. Расстояние между электродами также может быть различным. По меньшей мере два расстояния между электростатическими секторами могут быть одинаковыми.
На фиг. 8 показаны электростатические секторы, которые расположены параллельно вдоль штриховой линии. Средний стержень в каждом комплекте смещен, образуя V-образный проход для ионов между стержнями 812. В каждый электростатический сектор включена пара изогнутых электродов, и в каждом секторе имеется равное количество стержней. Между двумя изогнутыми электродами всех электростатических секторов прикладывают два различающихся DC напряжения таким образом, чтобы величины напряжения могли чередоваться между соседними стержнями, или альтернативно в каждом секторе могло быть одно прикладываемое к нему напряжение. Примеры величин напряжения могут составлять любую из указанных в данном документе величин. В то же время, к соседним электростатическим секторам по отдельности приложены радиочастотные (RF) напряжения, имеющие противоположные полярности. Примеры величин напряжения могут составлять любую из указанных в данном документе величин. Такая многоплановость позволяет лучше управлять траекторией ионов, содержащихся в веществе сложного образца одиночных частиц, меченных изотопами металлов.
На фиг. 9 представлено поперечное сечение в радиальном направлении электростатических секторов с V-образной формой прохода для ионов между стержнями 912, в котором к круглым стержням 912 и квадратным стержням 912а приложено напряжение постоянного тока (DC) и RF напряжение. Альтернативно стержни могут иметь различные формы поперечных сечений, примеры которых включают, не ограничиваясь перечисленным, скругленные, трапециевидные, треугольные, квадратные, пятиугольные, шестиугольные, семиугольные, восьмиугольные, девятиугольные или девятиугольные формы.
На фиг. 10 представлен вариант предыдущего воплощения, в котором комплекты стержней 1012 имеют различные направления изгиба. На стержни комплектов подают два различных DC напряжения, и к соседним стержням каждого комплекта прикладывают RF напряжения с противоположными полярностями. Одним из преимуществ предложенного варианта является то, что электроды не расположены в одной плоскости. В тех воплощениях, в которых электроды каждого комплекта размещены в одной плоскости, и отклонение и удержание ионов реализуют путем регулирования DC напряжения, подаваемого на различные электроды, требуется намного больше источников DC напряжения, чем в конфигурации согласно изобретению. Чем больше источников DC напряжения требуется, тем более сложной и дорогостоящей является установка. Таким образом, конфигурация согласно изобретению имеет более эффективную конструкцию, которая проще и дешевле, чем конфигурация с размещением в одной плоскости.
В одном из воплощений первый комплект стержней может быть расположен таким образом, что он образует вогнутый профиль. Вогнутый профиль может включать первый плоский сегмент и второй плоский сегмент, который состыкован с первым плоским сегментом и не параллелен первому плоскому сегменту. Вогнутый профиль может проходить по длине первого изогнутого участка. Второй комплект стержней может быть расположен таким образом, что он образует выпуклый профиль. Выпуклый профиль может включать третий и четвертый плоские сегменты. Четвертый плоский сегмент может быть расположен встык с третьим плоским сегментом и не параллелен третьему плоскому сегменту. Выпуклый профиль может проходить по длине второго изогнутого участка, образуя V-образный ионный канал. Альтернативно или в сочетании вогнутый профиль первого изогнутого участка может быть обращен непосредственно к выпуклому профилю второго изогнутого участка. По длине вогнутый профиль первого изогнутого участка может быть выгнут вовнутрь. По длине выпуклый профиль второго изогнутого участка может быть выгнут наружу. Альтернативно или в сочетании по длине вогнутый профиль первого изогнутого участка может быть выгнут в боковом направлении. По длине выпуклый профиль второго изогнутого участка может быть выгнут в том же боковом направлении.
На фиг. 11 представлено устройство для манипуляций с ионами, объединяющее квадрупольное устройство 1112 и создание напряжения с сохраненной формой волны с обратным преобразованием Фурье (SWIFT). Методика SWIFT представляет собой способ, применяемый в масс-спектрометрии с ионным циклотронным резонансом с Фурье-преобразованием (fourier-transform ion cyclotron resonance, FTICR) и масс-спектрометрии с ионной ловушкой, для выделения определенных ионов. Применение такого сочетания в устройстве для манипуляций с ионами позволяет селективно удалять ионы с произвольной массой и не воздействовать на пропускание целевых ионов. Таким образом могут быть устранены описанные выше недостатки предшествующего уровня техники. На изображениях с, d и е представлены конструкции для манипуляции с ионами и три возможных способа приложения напряжения SWIFT. Один способ приложения напряжений SWIFT с противоположными полярностями к паре электродов квадрупольной конструкции представлен на изображении с. Альтернативно напряжения SWIFT с противоположными полярностями могут быть приложены к двум парам электродов квадрупольной конструкции, как показано на изображении d. Кроме того, одно напряжение SWIFT может быть приложено только к одной паре электродов квадрупольной конструкции, как показано на изображении е.
В одном из воплощений напряжение, прикладываемое к стержням первого комплекта, может включать RF напряжение плюс напряжение SWIFT. Напряжение, прикладываемое к стержням второго комплекта, может включать отрицательное RF напряжение. Альтернативно напряжение, прикладываемое к стержням второго комплекта, может включать отрицательное RF напряжение минус напряжение SWIFT. В другом воплощении первое напряжение, прикладываемое к первому стержню в первом комплекте стержней, включает RF напряжение плюс напряжение SWIFT. Второе напряжение, прикладываемое ко второму стержню в первом комплекте стержней, может включать RF напряжение минус напряжение SWIFT. Альтернативно или в сочетании напряжение, прикладываемое к стержням второго комплекта, может включать отрицательное RF напряжение.
Размах амплитуды (двойная амплитуда) RF напряжения может составлять от 0 Вольт (В) до 100 В, от 100 В до 200 В, от 200 В до 300 В, от 300 В до 400 В, от 400 В до 500 В, от 500 В до 600 В, от 600 В до 700 В, от 700 В до 800 В, от 800 В до 900 В, от 900 В до 1000 В, от 1000 В до 1100 В, от 1100 В до 1200 В, от 1200 В до 1300 В, от 1300 В до 1400 В, от 1400 В до 1500 В, от 1500 В до 1600 В, от 1600 В до 1700 В, от 1700 В до 1800 В, от 1800 В до 1900 В, от 1900 В до 2000 В, от 2000 В до 2100 В, от 2100 В до 2200 В, от 2200 В до 2300 В, от 2300 В до 2400 В, от 2400 В до 2500 В, от 2500 В до 2600 В, от 2600 В до 2700 В, от 2700 В до 2800 В, от 2800 В до 2900 В, от 2900 В до 3000 В, от 3000 В до 3100 В, от 3100 В до 3200 В, от 3200 В до 3300 В, от 3300 В до 3400 В, от 3400 В до 3500 В, от 3500 В до 3600 В, от 3600 В до 3700 В, от 3700 В до 3800 В, от 3800 В до 3900 В, от 3900 В до 4000 В, от 4000 В до 4100 В, от 4100 В до 4200 В, от 4200 В до 4300 В, от 4300 В до 4400 В, от 4400 В до 4500 В, от 4500 В до 4600 В, от 4600 В до 4700 В, от 4700 В до 4800 В, от 4800 В до 4900 В или от 4900 В до 5000 В. Размах амплитуды RF напряжения может составлять более приблизительно 0 В, 100 В, 200 В, 300 В, 400 В, 500 В, 600 В, 700 В, 800 В, 800 В, 900 В, 1000 В, 1100 В, 1200 В, 1300 В, 1400 В, 1500 В, 1600 В, 1700 В, 1800 В, 1900 В, 2000 В, 2100 В, 2200 В, 2300 В, 2400 В, 2500 В, 2600 В, 2700 В, 2800 В, 2900 В, 3000 В, 3100 В, 3200 В, 3300 В, 3400 В, 3500 В, 3600 В, 3700 В, 3800 В, 3900 В, 4000 В, 4100 В, 4200 В, 4300 В, 4400 В, 4500 В, 4600 В, 4700 В, 4800 В, 4900 В или 5000 В. Размах амплитуды RF напряжения может составлять менее приблизительно 5000 В, 4900 В, 4800 В, 4700 В, 4600 В, 4500 В, 4400 В, 4300 В, 4200 В, 4100 В, 4000 В, 3900 В, 3800 В, 3700 В, 3600 В, 3500 В, 3400 В, 3300 В, 3200 В, 3100 В, 3000 В, 2900 В, 2800 В, 2700 В, 2600 В, 2500 В, 2400 В, 2300 В, 2200 В, 2100 В, 2000 В, 1900 В, 1800 В, 1700 В, 1600 В, 1500 В, 1400 В, 1300 В, 1200 В, 1100 В, 1000 В, 900 В, 800 В, 700 В, 600 В, 500 В, 400 В, 300 В, 200 В, 100 В или 10 В. Размах амплитуды RF напряжения может составлять любую величину, заключенную в диапазоне между приведенными выше значениями.
Частота RF напряжения может составлять от 100 килоГерц (кГц) до 1 мегаГерц (МГц), от 1 МГц до 2 МГц, от 2 МГц до 3 МГц, от 3 МГц до 4 МГц, от 4 МГц до 5 МГц, от 5 МГц до 6 МГц, от 6 МГц до 7 МГц, от 7 МГц до 8 МГц, от 8 МГц до 9 МГц, от 9 МГц до 10 МГц, от 10 МГц до 11 МГц, от 11 МГц до 12 МГц, от 12 МГц до 13 МГц, от 13 МГц до 14 МГц, от 14 МГц до 15 МГц, от 15 МГц до 16 МГц, от 16 МГц до 17 МГц, от 17 МГц до 18 МГц, от 18 МГц до 19 МГц, от 19 МГц до 20 МГц, от 20 МГц до 21 МГц, от 21 МГц до 22 МГц, от 22 МГц до 23 МГц, от 23 МГц до 24 МГц, от 24 МГц до 25 МГц, от 25 МГц до 26 МГц, от 26 МГц до 27 МГц, от 27 МГц до 28 МГц, от 28 МГц до 29 МГц, от 29 МГц до 30 МГц, от 30 МГц до 31 МГц, от 31 МГц до 32 МГц, от 32 МГц до 33 МГц, от 33 МГц до 34 МГц, от 34 МГц до 35 МГц, от 35 МГц до 36 МГц, от 36 МГц до 37 МГц, от 37 МГц до 38 МГц, от 38 МГц до 39 МГц, от 39 МГц до 40 МГц, от 40 МГц до 41 МГц, от 41 МГц до 42 МГц, от 42 МГц до 43 МГц, от 43 МГц до 44 МГц, от 44 МГц до 45 МГц, от 45 МГц до 46 МГц, от 46 МГц до 47 МГц, от 47 МГц до 48 МГц, от 48 МГц до 49 МГц или от 49 МГц до 50 МГц. Частота RF напряжения может составлять более приблизительно 100 килоГерц (кГц), 1 мегаГерц (МГц), 2 МГц, 3 МГц, 4 МГц, 5 МГц, 6 МГц, 7 МГц, 8 МГц, 9 МГц, 10 МГц, 11 МГц, 12 МГц, 13 МГц, 14 МГц, 15 МГц, 16 МГц, 17 МГц, 18 МГц, 19 МГц, 20 МГц, 21 МГц, 22 МГц, 23 МГц, 24 МГц, 25 МГц, 26 МГц, 27 МГц, 28 МГц, 29 МГц, 30 МГц, 31 МГц, 32 МГц, 33 МГц, 34 МГц, 35 МГц, 36 МГц, 37 МГц, 38 МГц, 39 МГц, 40 МГц, 41 МГц, 42 МГц, 43 МГц, 44 МГц, 45 МГц, 46 МГц, 47 МГц, 48 МГц, 49 МГц или 50 МГц. Частота RF напряжения может составлять менее приблизительно 50 МГц, 49 МГц, 48 МГц, 47 МГц, 46 МГц, 45 МГц, 44 МГц, 43 МГц, 42 МГц, 41 МГц, 40 МГц, 39 МГц, 38 МГц, 37 МГц, 36 МГц, 35 МГц, 34 МГц, 33 МГц, 32 МГц, 31 МГц, 30 МГц, 29 МГц, 28 МГц, 27 МГц, 26 МГц, 25 МГц, 24 МГц, 23 МГц, 22 МГц, 21 МГц, 20 МГц, 19 МГц, 18 МГц, 17 МГц, 16 МГц, 15 МГц, 14 МГц, 13 МГц, 12 МГц, 11 МГц, 10 МГц, 9 МГц, 8 МГц, 7 МГц, 6 МГц, 5 МГц, 4 МГц, 3 МГц, 2 МГц, 1 МГц или ЮОкГц. Частота RF напряжения может составлять любую величину, заключенную в диапазоне между приведенными выше значениями.
Амплитуда напряжения SWIFT может составлять от 0 Вольт (В) до 10 В, от 10 В до 20 В, от 20 В до 30 В, от 30 В до 40 В, от 40 В до 50 В, от 50 В до 60 В, от 60 В до 70 В, от 70 В до 80 В, от 80 В до 90 В, от 90 В до 100 В. Амплитуда напряжения SWIFT может составлять более приблизительно 10 В, 20 В, 30 В, 40 В, 50 В, 60 В, 70 В, 80 В, 90 В или 100 В. Амплитуда напряжения SWIFT может составлять менее приблизительно 100 В, 90 В, 80 В, 70 В, 60 В, 50 В, 40 В, 30 В, 20 В или 10 В. Амплитуда напряжения SWIFT может составлять любую величину, заключенную в диапазоне между приведенными выше значениями.
Частотные составляющие могут составлять от 10 килоГерц (кГц) до 1 мегаГерц (МГц), от 1 МГц до 2 МГц, от 2 МГц до 3 МГц, от 3 МГц до 4 МГц, от 4 МГц до 5 МГц, от 5 МГц до 6 МГц, от 6 МГц до 7 МГц, от 7 МГц до 8 МГц, от 8 МГц до 9 МГц, от 9 МГц до 10 МГц, от 10 МГц до 11 МГц, от 11 МГц до 12 МГц, от 12 МГц до 13 МГц, от 13 МГц до 14 МГц, от 14 МГц до 15 МГц, от 15 МГц до 16 МГц, от 16 МГц до 17 МГц, от 17 МГц до 18 МГц, от 18 МГц до 19 МГц, от 19 МГц до 20 МГц, от 20 МГц до 21 МГц, от 21 МГц до 22 МГц, от 22 МГц до 23 МГц, от 23 МГц до 24 МГц, от 24 МГц до 25 МГц, от 25 МГц до 26 МГц, от 26 МГц до 27 МГц, от 27 МГц до 28 МГц, от 28 МГц до 29 МГц, от 29 МГц до 30 МГц, от 30 МГц до 31 МГц, от 31 МГц до 32 МГц, от 32 МГц до 33 МГц, от 33 МГц до 34 МГц, от 34 МГц до 35 МГц, от 35 МГц до 36 МГц, от 36 МГц до 37 МГц, от 37 МГц до 38 МГц, от 38 МГц до 39 МГц, от 39 МГц до 40 МГц, от 40 МГц до 41 МГц, от 41 МГц до 42 МГц, от 42 МГц до 43 МГц, от 43 МГц до 44 МГц, от 44 МГц до 45 МГц, от 45 МГц до 46 МГц, от 46 МГц до 47 МГц, от 47 МГц до 48 МГц, от 48 МГц до 49 МГц, от 49 МГц до 50 МГц. Частотные составляющие могут составлять более приблизительно 100 килоГерц (кГц), 1 мегаГерц (МГц), 2 МГц, 3 МГц, 4 МГц, 5 МГц, 6 МГц, 7 МГц, 8 МГц, 9 МГц, 10 МГц, 11 МГц, 12 МГц, 13 МГц, 14 МГц, 15 МГц, 16 МГц, 17 МГц, 18 МГц, 19 МГц, 20 МГц, 21 МГц, 22 МГц, 23 МГц, 24 МГц, 25 МГц, 26 МГц, 27 МГц, 28 МГц, 29 МГц, 30 МГц, 31 МГц, 32 МГц, 33 МГц, 34 МГц, 35 МГц, 36 МГц, 37 МГц, 38 МГц, 39 МГц, 40 МГц, 41 МГц, 42 МГц, 43 МГц, 44 МГц, 45 МГц, 46 МГц, 47 МГц, 48 МГц, 49 МГц или 50 МГц. Частотные составляющие могут составлять менее приблизительно 50 МГц, 49 МГц, 48 МГц, 47 МГц, 46 МГц, 45 МГц, 44 МГц, 43 МГц, 42 МГц, 41 МГц, 40 МГц, 39 МГц, 38 МГц, 37 МГц, 36 МГц, 35 МГц, 34 МГц, 33 МГц, 32 МГц, 31 МГц, 30 МГц, 29 МГц, 28 МГц, 27 МГц, 26 МГц, 25 МГц, 24 МГц, 23 МГц, 22 МГц, 21 МГц, 20 МГц, 19 МГц, 18 МГц, 17 МГц, 16 МГц, 15 МГц, 14 МГц, 13 МГц, 12 МГц, 11 МГц, 10 МГц, 9 МГц, 8 МГц, 7 МГц, 6 МГц, 5 МГц, 4 МГц, 3 МГц, 2 МГц, 1 МГц или 100 кГц. Частотные составляющие могут составлять любую величину, заключенную в диапазоне между приведенными выше значениями.
На фиг. 12 представлено устройство для манипуляций с ионами, включающее ионный туннель. Ионный туннель может включать собранные в пакет кольцевые электроды 1213, как показано на изображении а. Между соседними кольцевыми электродами могут быть созданы RF напряжения с противоположными полярностями. RF напряжение можно использовать для ограничения потока ионов в радиальном направлении. К каждому из кольцевых электродов для регулирования перемещения ионов в осевом направлении может быть отдельно приложено различное DC напряжение, например, как показано на изображении b. Однако настоящее изобретение включает создание RF напряжения различной амплитуды, приводящее к созданию градиента RF потенциала в осевом направлении.
Размах амплитуды RF напряжения может составлять от 0 Вольт (В) до 100 В, от 100 В до 200 В, от 200 В до 300 В, от 300 В до 400 В, от 400 В до 500 В, от 500 В до 600 В, от 600 В до 700 В, от 700 В до 800 В, от 800 В, от до 900 В, от 900 В, от до 1000 В, от 1000 В до 1100 В, от 1100 В до 1200 В, от 1200 В до 1300 В, от 1300 В до 1400 В, от 1400 В до 1500 В, от 1500 В до 1600 В, от 1600 В до 1700 В, от 1700 В до 1800 В, от 1800V3 до 1900 В, от 1900 В до 2000 В, от 2000 В до 2100 В, от 2100 В до 2200 В, от 2200 В до 2300 В, от 2300 В до 2400 В, от 2400 В до 2500 В, от 2500 В до 2600 В, от 2600 В до 2700 В, от 2700 В до 2800 В, от 2800 В до 2900 В, от 2900 В до 3000 В, от 3000 В до 3100 В, от 3100 В до 3200 В, от 3200 В до 3300 В, от 3300 В до 3400 В, от 3400 В до 3500 В, от 3500 В до 3600 В, от 3600 В до 3700 В, от 3700 В до 3800 В, от 3800 В до 3900 В, от 3900 В до 4000 В, от 4000 В до 4100 В, от 4100 В до 4200 В, от 4200 В до 4300 В, от 4300 В до 4400 В, от 4400 В до 4500 В, от 4500 В до 4600 В, от 4600 В до 4700 В, от 4700 В до 4800 В, от 4800 В до 4900 В, от 4900 В до 5000 В. Размах амплитуды RF напряжения может составлять более приблизительно 0 В, 100 В, 200 В, 300 В, 400 В, 500 В, 600 В, 700 В, 800 В, 800 В, 900 В, 1000 В, 1100 В, 1200 В, 1300 В, 1400 В, 1500 В, 1600 В, 1700 В, 1800 В, 1900 В, 2000 В, 2100 В, 2200 В, 2300 В, 2400 В, 2500 В, 2600 В, 2700 В, 2800 В, 2900 В, 3000 В, 3100 В, 3200 В, 3300 В, 3400 В, 3500 В, 3600 В, 3700 В, 3800 В, 3900 В, 4000 В, 4100 В, 4200 В, 4300 В, 4400 В, 4500 В, 4600 В, 4700 В, 4800 В, 4900 В или 5000 В. Размах амплитуды RF напряжения может составлять менее приблизительно 5000 В, 4900 В, 4800 В, 4700 В, 4600 В, 4500 В, 4400 В, 4300 В, 4200 В, 4100 В, 4000 В, 3900 В, 3800 В, 3700 В, 3600 В, 3500 В, 3400 В, 3300 В, 3200 В, 3100 В, 3000 В, 2900 В, 2800 В, 2700 В, 2600 В, 2500 В, 2400 В, 2300 В, 2200 В, 2100 В, 2000 В, 1900 В, 1800 В, 1700 В, 1600 В, 1500 В, 1400 В, 1300 В, 1200 В, 1100 В, 1000 В, 900 В, 800 В, 700 В, 600 В, 500 В, 400 В, 300 В, 200 В, 100 В или 10 В. Размах амплитуды RF напряжения может составлять любую величину, заключенную в диапазоне между приведенными выше значениями.
Частота RF напряжения может составлять от 100 килоГерц (кГц) до 1 мегаГерц (МГц), от 1 МГц до 2 МГц, от 2 МГц до 3 МГц, от 3 МГц до 4 МГц, от 4 МГц до 5 МГц, от 5 МГц до 6 МГц, от 6 МГц до 7 МГц, от 7 МГц до 8 МГц, от 8 МГц до 9 МГц, от 9 МГц до 10 МГц, от 10 МГц до 11 МГц, от 11 МГц до 12 МГц, от 12 МГц до 13 МГц, от 13 МГц до 14 МГц, от 14 МГц до 15 МГц, от 15 МГц до 16 МГц, от 16 МГц до 17 МГц, от 17 МГц до 18 МГц, от 18 МГц до 19 МГц, от 19 МГц до 20 МГц, от 20 МГц до 21 МГц, от 21 МГц до 22 МГц, от 22 МГц до 23 МГц, от 23 МГц до 24 МГц, от 24 МГц до 25 МГц, от 25 МГц до 26 МГц, от 26 МГц до 27 МГц, от 27 МГц до 28 МГц, от 28 МГц до 29 МГц, от 29 МГц до 30 МГц, от 30 МГц до 31 МГц, от 31 МГц до 32 МГц, от 32 МГц до 33 МГц, от 33 МГц до 34 МГц, от 34 МГц до 35 МГц, от 35 МГц до 36 МГц, от 36 МГц до 37 МГц, от 37 МГц до 38 МГц, от 38 МГц до 39 МГц, от 39 МГц до 40 МГц, от 40 МГц до 41 МГц, от 41 МГц до 42 МГц, от 42 МГц до 43 МГц, от 43 МГц до 44 МГц, от 44 МГц до 45 МГц, от 45 МГц до 46 МГц, от 46 МГц до 47 МГц, от 47 МГц до 48 МГц, от 48 МГц до 49 МГц или от 49 МГц до 50 МГц. Частота RF напряжения может составлять более приблизительно 100 килоГерц (кГц), 1 мегаГерц (МГц), 2 МГц, 3 МГц, 4 МГц, 5 МГц, 6 МГц, 7 МГц, 8 МГц, 9 МГц, 10 МГц, 11 МГц, 12 МГц, 13 МГц, 14 МГц, 15 МГц, 16 МГц, 17 МГц, 18 МГц, 19 МГц, 20 МГц, 21 МГц, 22 МГц, 23 МГц, 24 МГц, 25 МГц, 26 МГц, 27 МГц, 28 МГц, 29 МГц, 30 МГц, 31 МГц, 32 МГц, 33 МГц, 34 МГц, 35 МГц, 36 МГц, 37 МГц, 38 МГц, 39 МГц, 40 МГц, 41 МГц, 42 МГц, 43 МГц, 44 МГц, 45 МГц, 46 МГц, 47 МГц, 48 МГц, 49 МГц или 50 МГц. Частота RF напряжения может составлять менее приблизительно 50 МГц, 49 МГц, 48 МГц, 47 МГц, 46 МГц, 45 МГц, 44 МГц, 43 МГц, 42 МГц, 41 МГц, 40 МГц, 39 МГц, 38 МГц, 37 МГц, 36 МГц, 35 МГц, 34 МГц, 33 МГц, 32 МГц, 31 МГц, 30 МГц, 29 МГц, 28 МГц, 27 МГц, 26 МГц, 25 МГц, 24 МГц, 23 МГц, 22 МГц, 21 МГц, 20 МГц, 19 МГц, 18 МГц, 17 МГц, 16 МГц, 15 МГц, 14 МГц, 13 МГц, 12 МГц, 11 МГц, 10 МГц, 9 МГц, 8 МГц, 7 МГц, 6 МГц, 5 МГц, 4 МГц, 3 МГц, 2 МГц, 1 МГц или 100 кГц. Частота RF напряжения может составлять любую величину, заключенную в диапазоне между приведенными выше значениями.
Градиент RF потенциала может создавать силу, оказывающую на ионы действие, противоположное действию градиента DC потенциала. Согласно теории псевдопотенциалов многополюсного RF поля, эффективный потенциал для ионов с различными массами также будет различаться. Это показано на изображении с.
Одновременно градиент потенциала, генерируемого DC напряжением, оказывает воздействие равной силы на все ионы, независимо от массы иона, как показано на изображении d. Таким образом, устройства согласно настоящему изобретению соотносят силу, генерируемую DC напряжением, и силу, генерируемую градиентом RF потенциала, что приводит к изменению характера движения ионов с различными соотношениями m/z в осевом направлении. Например, если две противоположно направленные силы, генерируемые DC напряжением и градиентом RF потенциала, воздействуют на группу ионов одинаковой величины, то сила, толкающая ион в осевом направлении исчезнет, и ион зависнет в пространстве вблизи оси, осциллируя в радиальном направлении. Однако в той же ситуации другая группа ионов с различными массами может быть направлена вперед или отправлена назад в осевом направлении. Таким образом, в настоящем описании описан механизм, позволяющий осуществлять фильтрацию ионов по массе, их хранение и грубое разделение по массам.
На изображении В представлено воплощение, в котором амплитуду RF напряжения постепенно повышают, и DC напряжение постепенно понижают от входа к выходу. Таким образом, ионы остаются в различных точках вдоль основной оси в порядке изменения массы, в котором ионы с большей массой оказываются ближе к выходу. При этом ионы с массами ниже определенного значения будут направлены назад под действием результирующей силы. Результирующая сила может препятствовать поступлению ионов с массами ниже определенного значения в устройство для манипуляций. Результирующая сила также может выталкивать ионы с массами выше определенного значения из устройства для манипуляций с ионами. Создание результирующей силы согласно изобретению и ее применение предоставляют такие преимущества, как улучшенный коэффициент заполнения и повышенная чувствительность, поскольку результирующая сила с большей энергией выталкивает ионы с большими массами, чем ионы с меньшими массами. Альтернативно или в сочетании регулирование RF напряжения и DC напряжения в течение соответствующего времени позволяет сначала хранить ионы, разделять их в осевом направлении и затем высвобождать в порядке уменьшения массы. Альтернативно или в сочетании для удаления ионов, таких как интерферирующие ионы, могут быть применены другие механизмы удаления ионов.
На фиг. 13 представлено устройство для манипуляций с ионами на основе ионной воронки 1313, в которой последовательно изменяется внутренний диаметр каждого из кольцевых электродов. Также может быть создан градиент RF псевдопотенциала в осевом направлении. Это может снизить сложность и стоимость системы, поскольку можно использовать RF напряжение постоянной амплитуды. Альтернативно или в сочетании для достижения аналогичного результата может быть отрегулировано осевое пространство и толщина каждого кольцевого электрода.
В одном из воплощений устройство для манипуляций с ионами включает собранные в пакет кольцевые электроды, образующие туннель, в который ион попадает на одном конце и выходит на другом конце. К соседним кольцевым электродам могут быть приложены RF напряжения с противоположными полярностями. К каждому кольцевому электроду может быть по отдельности приложено DC напряжения для регулирования перемещения ионов в осевом направлении через кольцевые электроды. Амплитуда создаваемого RF напряжения может постепенно увеличиваться от входа к выходу, или она может быть по существу постоянной при движении от входа к выходу. Кроме того, амплитуда DC напряжения, прикладываемого к кольцевым электродам, может постепенно уменьшаться от входа к выходу, или она может быть по существу постоянной при движении от входа к выходу. Расстояние по оси между каждой парой кольцевых электродов может быть по существу одинаковым, или оно может изменяться на протяжении длины туннеля, или может быть реализовано любое сочетание указанных конструкций. Толщина всех кольцевых электродов может быть по существу одинаковой, или она может изменяться на протяжении длины туннеля, или может быть реализовано любое сочетание указанных конструкций.
На фиг. 14 представлено устройство для манипуляций с ионами, которое может включать сегментированную в осевом направлении квадрупольную или многополюсную конструкцию. RF напряжение может быть приложено к квадрупольным и многополюсным конструкциям способами, аналогичными описанным выше. В каждом квадрупольном/многополюсном сегменте RF напряжения с противоположными полярностями могут быть приложены к соседним электродам. Одновременно к каждому сегменту могут быть приложены DC напряжения, образующие градиент DC потенциала в осевом направлении. Альтернативно амплитуда RF напряжения, приложенного к различным сегментам, может изменяться, формируя градиент RF псевдопотенциала в осевом направлении. Альтернативно или в сочетании на сегментированную квадрупольную конструкцию могут быть приложены напряжения SWIFT, что создает механизм, подходящий для удаления интерферирующих ионов. Как показано, поперечные сечения электродов сегментированной квадрупольной конструкции могут иметь любую форму, включающую, без ограничений, круглую форму, веерообразную форму, треугольную форму, трапециевидную форму или прямоугольную форму.
Согласно изобретению предложено устройство для манипуляций с ионами, одиночная RF квадрупольная конструкция, для повышения коэффициента заполнения ВП масс-анализатора. Конструкция может представлять собой квадрупольную конструкцию, включающую четыре расположенных параллельно стержневых электрода. Каждая противоположная пара стержней может быть соединена электрическим соединением. К одной паре стержней может быть приложено RF напряжение и DC напряжение. К другой паре стержней может быть приложено DC напряжение. На противоположных концах одиночной RF квадрупольной конструкции могут быть установлены два концевых электрода, на которых имеется DC напряжение. Генерируемое осевое электрическое поле может быть изменено в двух областях между концевыми электродами и одиночной RF квадрупольной конструкцией. При приложении определенных DC напряжений и RF напряжения, направление осевого электрического поля в этой области также меняется. Частота изменения связана с частотой RF напряжения. При непрерывном потоке ионов через область периодически изменяющееся электрическое поле может действовать как заслонка для ионов, разделяя непрерывный поток ионов на отдельные группы ионов. Регулируя частоту RF и амплитуду RF или DC напряжения, можно регулировать время нахождения заслонки в открытом состоянии и временные интервалы работы заслонки для ионов, регулируя тем самым время пропускания и временные интервалы между последовательными группами ионов.
На фиг. 15 представлена временная последовательность двух эквивалентных заслонок для ионов, образованных в RF квадрупольном устройстве для манипуляций с ионами. Регулирование времени нахождения в открытом состоянии двух заслонок для ионов для соотнесения с временем пролета ионов между двумя заслонками для ионов приводит к сжатию ионного пучка в осевом направлении. Время в открытом состоянии может составлять приблизительно от 5 микросекунд (мкс) до 100 мкс, от 100 мкс до 200 мкс, от 200 мкс до 300 мкс, от 300 мкс до 400 мкс, от 400 мкс до 500 мкс, от 500 мкс до 600 мкс, от 600 мкс до 700 мкс, от 700 мкс до 800 мкс, от 800 мкс до 900 мкс, от 900 мкс до 1 миллисекунды (мс), от 1 мс до 2 мс, от 2 мс до 3 мс, от 3 мс до 4 мс, от 4 мс до 5 мс. Время может составлять более приблизительно 5 микросекунд (мкс), 100 мкс, 200 мкс, 300 мкс, 400 мкс, 500 мкс, 600 мкс, 700 мкс, 800 мкс, 900 мкс, 1 миллисекунды (мс), 2 мс, 3 мс, 4 мс или 5 мс. Время может составлять менее приблизительно 5 мс, 4 мс, 3 мс, 2 мс, 1 мс, 900 мкс, 800 мкс, 700 мкс, 600 мкс, 500 мкс, 400 мкс, 300 мкс, 200 мкс, 100 мкс или 5 мкс. Время может составлять любую величину, заключенную в диапазоне между приведенными выше значениями. Сжатие ионного пучка в осевом направлении эффективно снижает отрезок времени, требуемый для прохождения группа ионов.
На фиг. 16 представлена рабочая временная последовательность. В момент времени t1 заслонка 1 для ионов открыта, а заслонка 2 для ионов закрыта. Непрерывный поток ионов проходит через заслонку 1 для ионов к заслонке 2 для ионов. В момент времени t2 заслонка 1 для ионов закрыта, и заслонка 2 для ионов закрыта. Таким образом, ионы, которые проходят через заслонку 1 для ионов, группируются в пакет ионов. В момент времени t3 заслонка 1 для ионов закрыта, и заслонка 2 для ионов закрыта, в результате чего все сгруппированные ионы подходят к заслонке 2 для ионов и сжимаются в плотный пакет ионов. В момент времени t4 заслонка 1 для ионов закрыта, а заслонка 2 для ионов открыта, в результате чего пакет ионов, находящийся вблизи заслонки 2 для ионов, проходит через заслонку 2 для ионов в расположенное ниже по потоку устройство. Расположенное ниже по потоку устройство может представлять собой область ортогонального ускорения TOF масс-анализатора. Синхронизация прохождения пакета ионов через заслонку 2 для ионов с импульсным ускоряющим напряжением в области ортогонального ускорения может привести к тому, что импульсное ускоряющее напряжение улучшит рабочий цикл TOF масс-анализатора, что приведет к повышению чувствительности.
На фиг. 17 представлено сегментированное квадрупольное устройство, на которое подано единственное RF напряжение. Размах амплитуды RF напряжения может составлять от 0 Вольт (В) до 100 В, от 100 В до 200 В, от 200 В до 300 В, от 300 В до 400 В, от 400 В до 500 В, от 500 В до 600 В, от 600 В до 700 В, от 700 В до 800 В, от 800 В, от до 900 В, от 900 В, от до 1000 В, от 1000 В до 1100 В, от 1100 В до 1200 В, от 1200 В до 1300 В, от 1300 В до 1400 В, от 1400 В до 1500 В, от 1500 В до 1600 В, от 1600 В до 1700 В, от 1700 В до 1800 В, от 1800V3 до 1900 В, от 1900 В до 2000 В, от 2000 В до 2100 В, от 2100 В до 2200 В, от 2200 В до 2300 В, от 2300 В до 2400 В, от 2400 В до 2500 В, от 2500 В до 2600 В, от 2600 В до 2700 В, от 2700 В до 2800 В, от 2800 В до 2900 В, от 2900 В до 3000 В, от 3000 В до 3100 В, от 3100 В до 3200 В, от 3200 В до 3300 В, от 3300 В до 3400 В, от 3400 В до 3500 В, от 3500 В до 3600 В, от 3600 В до 3700 В, от 3700 В до 3800 В, от 3800 В до 3900 В, от 3900 В до 4000 В, от 4000 В до 4100 В, от 4100 В до 4200 В, от 4200 В до 4300 В, от 4300 В до 4400 В, от 4400 В до 4500 В, от 4500 В до 4600 В, от 4600 В до 4700 В, от 4700 В до 4800 В, от 4800 В до 4900 В, от 4900 В до 5000 В. Размах амплитуды RF напряжения может составлять более приблизительно 0 В, 100 В, 200 В, 300 В, 400 В, 500 В, 600 В, 700 В, 800 В, 800 В, 900 В, 1000 В, 1100 В, 1200 В, 1300 В, 1400 В, 1500 В, 1600 В, 1700 В, 1800 В, 1900 В, 2000 В, 2100 В, 2200 В, 2300 В, 2400 В, 2500 В, 2600 В, 2700 В, 2800 В, 2900 В, 3000 В, 3100 В, 3200 В, 3300 В, 3400 В, 3500 В, 3600 В, 3700 В, 3800 В, 3900 В, 4000 В, 4100 В, 4200 В, 4300 В, 4400 В, 4500 В, 4600 В, 4700 В, 4800 В, 4900 В или 5000 В. Размах амплитуды RF напряжения может составлять менее приблизительно 5000 В, 4900 В, 4800 В, 4700 В, 4600 В, 4500 В, 4400 В, 4300 В, 4200 В, 4100 В, 4000 В, 3900 В, 3800 В, 3700 В, 3600 В, 3500 В, 3400 В, 3300 В, 3200 В, 3100 В, 3000 В, 2900 В, 2800 В, 2700 В, 2600 В, 2500 В, 2400 В, 2300 В, 2200 В, 2100 В, 2000 В, 1900 В, 1800 В, 1700 В, 1600 В, 1500 В, 1400 В, 1300 В, 1200 В, 1100 В, 1000 В, 900 В, 800 В, 700 В, 600 В, 500 В, 400 В, 300 В, 200 В, 100 В или 10 В. Размах амплитуды RF напряжения может составлять любую величину, заключенную в диапазоне между приведенными выше значениями.
Частота RF напряжения может составлять от 100 килоГерц (кГц) до 1 мегаГерц (МГц), от 1 МГц до 2 МГц, от 2 МГц до 3 МГц, от 3 МГц до 4 МГц, от 4 МГц до 5 МГц, от 5 МГц до 6 МГц, от 6 МГц до 7 МГц, от 7 МГц до 8 МГц, от 8 МГц до 9 МГц, от 9 МГц до 10 МГц, от 10 МГц до 11 МГц, от 11 МГц до 12 МГц, от 12 МГц до 13 МГц, от 13 МГц до 14 МГц, от 14 МГц до 15 МГц, от 15 МГц до 16 МГц, от 16 МГц до 17 МГц, от 17 МГц до 18 МГц, от 18 МГц до 19 МГц, от 19 МГц до 20 МГц, от 20 МГц до 21 МГц, от 21 МГц до 22 МГц, от 22 МГц до 23 МГц, от 23 МГц до 24 МГц, от 24 МГц до 25 МГц, от 25 МГц до 26 МГц, от 26 МГц до 27 МГц, от 27 МГц до 28 МГц, от 28 МГц до 29 МГц, от 29 МГц до 30 МГц, от 30 МГц до 31 МГц, от 31 МГц до 32 МГц, от 32 МГц до 33 МГц, от 33 МГц до 34 МГц, от 34 МГц до 35 МГц, от 35 МГц до 36 МГц, от 36 МГц до 37 МГц, от 37 МГц до 38 МГц, от 38 МГц до 39 МГц, от 39 МГц до 40 МГц, от 40 МГц до 41 МГц, от 41 МГц до 42 МГц, от 42 МГц до 43 МГц, от 43 МГц до 44 МГц, от 44 МГц до 45 МГц, от 45 МГц до 46 МГц, от 46 МГц до 47 МГц, от 47 МГц до 48 МГц, от 48 МГц до 49 МГц, от 49 МГц до 50 МГц. Частота RF напряжения может составлять более приблизительно 100 килоГерц (кГц), 1 мегаГерц (МГц), 2 МГц, 3 МГц, 4 МГц, 5 МГц, 6 МГц, 7 МГц, 8 МГц, 9 МГц, 10 МГц, 11 МГц, 12 МГц, 13 МГц, 14 МГц, 15 МГц, 16 МГц, 17 МГц, 18 МГц, 19 МГц, 20 МГц, 21 МГц, 22 МГц, 23 МГц, 24 МГц, 25 МГц, 26 МГц, 27 МГц, 28 МГц, 29 МГц, 30 МГц, 31 МГц, 32 МГц, 33 МГц, 34 МГц, 35 МГц, 36 МГц, 37 МГц, 38 МГц, 39 МГц, 40 МГц, 41 МГц, 42 МГц, 43 МГц, 44 МГц, 45 МГц, 46 МГц, 47 МГц, 48 МГц, 49 МГц или 50 МГц. Частота RF напряжения может составлять менее приблизительно 50 МГц, 49 МГц, 48 МГц, 47 МГц, 46 МГц, 45 МГц, 44 МГц, 43 МГц, 42 МГц, 41 МГц, 40 МГц, 39 МГц, 38 МГц, 37 МГц, 36 МГц, 35 МГц, 34 МГц, 33 МГц, 32 МГц, 31 МГц, 30 МГц, 29 МГц, 28 МГц, 27 МГц, 26 МГц, 25 МГц, 24 МГц, 23 МГц, 22 МГц, 21 МГц, 20 МГц, 19 МГц, 18 МГц, 17 МГц, 16 МГц, 15 МГц, 14 МГц, 13 МГц, 12 МГц, 11 МГц, 10 МГц, 9 МГц, 8 МГц, 7 МГц, 6 МГц, 5 МГц, 4 МГц, 3 МГц, 2 МГц, 1 МГц или 100 кГц. Частота RF напряжения может составлять любую величину, заключенную в диапазоне между приведенными выше значениями.
Для создания градиента DC потенциала в осевом направлении с целью регулирования времени пролета ионов к каждому из стержневых электродов каждого сегмента приложено отдельное DC напряжение. Преимуществом устройства является то, что период времени, необходимый для того, чтобы ионы долетели от заслонки 1 для ионов до заслонки 2 для ионов в момент времени t3, может быть гибким образом установлен так, чтобы он совпадал с временным интервалом между открытием двух заслонок для ионов. Это может улучшить осевое сжатие пучка ионов.
На фиг. 18 представлено сегментированное квадрупольное устройство, в котором описанные выше концевые электроды заменены двумя укороченными RF квадрупольными конструкциями. В этом воплощении ионы могут храниться в укороченной квадрупольной конструкции перед заслонкой 1 для ионов между моментами времени t2 и t4 для дополнительного повышения чувствительности. В альтернативном варианте укороченная квадрупольная конструкция может быть заменена другими устройствами для хранения ионов, примеры которых включают, не ограничиваясь перечисленным, многополюсное устройство, ионный туннель или ионную воронку.
На фиг. 19 представлено устройство для манипуляций с ионами, состоящее из трех отдельных RF квадрупольных устройств. Полярность отдельного RF напряжения, подаваемого на соседние компоненты квадрупольного устройства, различна. В то же время, одиночные RF напряжения подают на разные пары стержней соседних компонентов квадрупольного устройства. Эта конфигурация позволяет повышать чувствительность и контролировать время пролета ионов посредством регулирования перемещения ионов через области заслонок.
Следует отметить, что применение рассмотренных способов и систем не ограничивается исходной вычислительной инфраструктурой или вычислительным окружением. Например, система управления согласно изобретению может быть применена на грид-платформе или системах, в которых применяют различные методики, такие как ячеистая вычислительная сеть, одноранговые вычисления, вычисления с самоуправлением (с самоустранением дефектов), беспроводные сенсорные сети, мобильная система сбора данных, мобильный анализ характерных признаков, совместные распределенные одноранговые вычисления и обработка в динамической (децентрализованной) сети, локальные облачные/туманные вычисления и сеточные/ячеистые вычисления, росистые вычисления, мобильные граничные вычисления, "облачко" (cloudlet), распределенное хранение и извлечение данных, сервис удаленных облачных вычислений, дополненная реальность и подобные методики. Также следует понимать заранее, что, несмотря на то, что настоящая работа включает описание облачных вычислений, воплощения представленных в настоящем документе идей не ограничены облачными вычислениями. Напротив, идеи настоящего изобретения могут быть воплощены с помощью любых вычислительного окружения других типов, известных в настоящее время или тех, которые будут разработаны позже.
Настоящее изобретение относится к компьютерным системам, которые запрограммированы для выполнения способов и организации систем согласно изобретению. На фиг. 20 представлена компьютерная система 2001, которая запрограммирована или иным образом сконфигурирована для управления устройством обработки сигнала, как описано выше. Компьютерная система 2001 может регулировать различные аспекты настоящего изобретения, такие как, например, управление компонентами заслонок для ионов и создание графических пользовательских интерфейсов, и другие функции, как описано в данном документе. Компьютерная система 2001 может представлять собой электронное устройство пользователя или компьютерную систему, расположенную удаленно относительно электронного устройства. Электронное устройство необязательно может представлять собой мобильное электронное устройство.
Компьютерная система 2001 включает центральный процессор 2005 (CPU, также называемый "процессор" и "компьютерный процессор"), который может представлять собой одноядерный или многоядерный процессор или множество процессоров для параллельной обработки. Компьютерная система 2001 также включает память или ячейку 2010 памяти (например, оперативную память, память только для чтения, флеш-память), электронный блок 2015 хранения (например, жесткий диск), интерфейс 2020 передачи данных (например, сетевой адаптер) для коммуникации с одной или более другими системами и периферические устройства 2025, такие как кэш, другие устройства памяти, хранилище данных и/или адаптеры электронного индикатора (дисплея). Память 2010, блок 2015 хранения, интерфейс 2020 и периферические устройства 2025 сообщаются с CPU 2005 через коммуникационную шину (сплошные линии), такую как материнская плата. Блок 2015 хранения может представлять собой блок хранения данных (или хранилище данных), предназначенный для хранения данных. Компьютерная система 2001 может быть функционально соединена с компьютерной сетью ("сетью") 2030 посредством интерфейса 2020 передачи данных. Сеть 2030 может представлять собой Интернет, внутреннюю сеть и/или внешнюю сеть или внутрикорпоративную сеть и/или внешнюю сеть, которая сообщается с Интернетом.
В некоторых случаях сеть 2030 представляет собой телекоммуникационную сеть и/или сеть передачи данных. Сеть 2030 может включать один или более компьютерных серверов, которые могут обеспечивать распределенные вычисления, такие как облачные вычисления. Например, один или более компьютерных серверов могут обеспечивать облачные вычисления по сети 2030 ("облако") для реализации различных аспектов анализа, вычисления и генерации согласно настоящему изобретению, таких как, например, фиксация конфигурации одной или более экспериментальной среды; анализ сведений об использовании продуктов (например, приложений); и предоставление результатов статистики по проектам. Такие облачные вычисления могут быть проведены с помощью облачных вычислительных платформ, таких как, например, веб-службы Amazon (Amazon Web Services, сокр. AWS), Microsoft Azure, облачная платформа Гугла (Google Cloud Platform) и облако IBM. В некоторых случаях сеть 2030 с помощью компьютерной системы 2001 может образовывать сеть одноранговых вычислений, которая может дать возможность устройствам, присоединенным к компьютерной системе 2001, вести себя подобно клиенту или серверу.
CPU 2005 может выполнять последовательность машиночитаемых инструкций, которые могут быть записаны в программе или программном обеспечении. Инструкции могут храниться в такой ячейке памяти, как память 2010. Инструкции могут быть направлены в CPU 2005, где они могут впоследствии программировать или иным образом изменять конфигурацию CPU 2005 для выполнения способов по настоящему изобретению. Примеры операций, выполняемых CPU 2005, могут включать выборку, декодирование, выполнение и обратную запись.
CPU 2005 может быть частью схемы, такой как интегральная схема. В схему может быть включен один или более других компонентов системы 2001. В некоторых случаях схема представляет собой интегральную схему специального назначения (ASIC).
В блоке 2015 хранения могут храниться файлы, такие как драйверы, библиотеки и сохраненные программы. В блоке 2015 хранения могут храниться данные пользователя, например, пользовательские предпочтения и пользовательские программы. В некоторых случаях компьютерная система 2001 может включать один или более дополнительных блоков хранения данных, внешних по отношению к компьютерной системе 2001, например, расположенных на удаленном сервере, который сообщается с компьютерной системой 2001 через внутрикорпоративную сеть или Интернет.
Компьютерная система 2001 может сообщаться с одной или более удаленными компьютерными системами через сеть 2030. Например, компьютерная система 2001 может сообщаться с удаленной компьютерной системой пользователя (например, пользователя экспериментальной среды). Примеры удаленных компьютерных систем включают персональные компьютеры (например, портативный ПК), планшеты или планшетные ПК (например, Apple® iPad, Samsung® Galaxy Tab), телефоны, смартфоны (например, Apple® iPhone, устройства Android, Blackberry®) или персональные виртуальные ассистенты. Пользователь может иметь доступ к компьютерной системе 2001 через сеть 2030.
Способы, описанные в данном документе, могут быть выполнены с применением кода, выполняемого машиной (например, компьютерным процессором), который хранится в электронном хранилище компьютерной системы 2001, таком как, например, память 2010 или электронный блок 2015 хранения. Подходящий для выполнения машиной или машиночитаемый код может быть предоставлен в виде программного обеспечения. В процессе функционирования код может быть выполнен процессором 2005. В некоторых случаях, код может быть извлечен из блока 2015 хранения и сохранен в памяти 2010 для быстрого доступа процессора 2005. В некоторых ситуациях электронный блок 2015 хранения может отсутствовать, и подходящие для выполнения машиной инструкции хранятся в памяти 2010.
Код может быть предварительно скомпилирован и сконфигурирован для использования с машиной, имеющей процессор, адаптированный для выполнения кода, или код может быть скомпилирован во время выполнения программы. Код может быть предоставлен на языке программирования, который может быть выбран таким образом, чтобы код мог быть выполнен в предварительно скомпилированном виде или в том виде, в котором он был скомпилирован.
Аспекты систем и способов, рассмотренных в данном описании, таких как компьютерная система 2001, могут быть воплощены в программированном виде. Различные аспекты методики могут быть воплощены в виде «продуктов» или «готовых изделий», обычно в виде кода, выполняемого машиной (или процессором), и/или в виде связанных данных, которые записаны на или воплощены в виде машиночитаемого носителя. Выполняемый машиной код может храниться в электронном блоке хранения, таком как память (например, память только для чтения, оперативная память, флеш-память) или жесткий диск. Носители типа «хранилища» могут включать любую или всю материальную память компьютеров, процессоров или подобных устройств или связанные с ней модули, такие как различные полупроводниковые запоминающие устройства, накопители на магнитной ленте, накопители на дисках и подобные устройства, которые могут обеспечивать долговременное хранение программного обеспечения в течение любого периода времени. Иногда все или части программного обеспечения могут сообщаться через Интернет или другие различные телекоммуникационные сети. Такие коммуникации могут, например, позволять загрузку программного обеспечения с одного компьютера или процессора на другой, например, с административного сервера или главного компьютера на компьютерную платформу сервера приложений. Таким образом, носители других типов, которые могут переносить элементы программного обеспечения, включают оптические, электрические и электромагнитные волны, например, переносимые через физические интерфейсы между локальными устройствами, через проводные и оптические наземные сети и через различные эфирные каналы. Физические элементы, которые переносят такие волны, такие как проводные или беспроводные каналы, оптические каналы или подобные устройства, также могут считаться носителями, переносящими программное обеспечение. Согласно изобретению, если термин не ограничен понятием долговременное материальное «хранилище», то такие термины, как "машиночитаемый носитель" относятся к любому носителю, который участвует в предоставлении инструкций выполняющему их процессору.
Таким образом, машиночитаемый носитель, такой как выполняемый компьютером код, может иметь множество форм, примеры которых включают, не ограничиваясь перечисленным, материальное хранилище, электромагнитный сигнал передачи модулированной информации или устройство физической передачи. Энергонезависимые носители данных включают, например, оптические или магнитные диски, такие как любые запоминающие устройства в любом компьютере (компьютерах) или подобных устройствах, которые, например, могут быть применены для создания баз данных и т.д., представленные в графических материалах. Энергозависимые запоминающие устройства включают динамическую память, такую как основная память компьютерной платформы. Материальные устройства передачи включают коаксиальные кабели, медную проволоку и оптическое волокно, включающее провода, которые включают шину, находящуюся внутри компьютерной системы. Электромагнитные сигналы передачи информации могут принимать форму электрических или электромагнитных сигналов или акустических или световых волн, таких как волны, генерируемые при передаче данных посредством радиочастотных (RF) и инфракрасных (ИК) волн. Таким образом, обычные формы носителей, подходящих для чтения компьютером, включают например: флоппи-диск, гибкий диск, жесткий диск, магнитную ленту, любой другой магнитный носитель, CD-ROM (компакт-диск, доступный только для чтения), DVD (цифровой видеодиск) или DVD-ROM (ПЗУ на цифровом видеодиске), любой другой оптический носитель, перфокарту (перфоленту), любой другой физический носитель для хранения, имеющий схему из отверстий, RAM (запоминающее устройство с произвольной выборкой), ROM (память, доступную только по чтению), PROM (программируемое постоянное запоминающее устройство) и EPROM (стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство), FLASH-EPROM (блоки флэш в виде стираемого программируемого постоянного запоминающего устройства), любые другие карты или картриджи памяти, электромагнитный сигнал передачи данных или инструкций, кабели или каналы передачи такого электромагнитного сигнала или любой другой носитель, с которого компьютер может считывать программный код и/или данные. Многие из этих форм носителей, подходящих для чтения компьютером, могут быть задействованы для записи одной или более последовательностей одной или более инструкций, выполняемых процессором.
Компьютерная система 2001 может включать или сообщаться с электронным дисплеем 1235, который включает интерфейс 2040 пользователя (UI) для доступа, например, к различным компонентам (например, лаборатории, пусковым устройством, центра управления, справочным центром и т.д.) системы управления моделью. Примеры UI включают, без ограничений, графический интерфейс пользователя (GUI) и интерфейс пользователя с доступом через интернет.
Способы и системы согласно настоящему изобретению могут быть воплощены с помощью одного или более алгоритмов. Алгоритм может быть выполнен с помощью программного обеспечения, которое обрабатывается в центральном процессоре 2005. Алгоритм может, например, выдавать инструкции для работы одного или более компонента системы транспортировки образца.
Из приведенного выше описания должно быть понятно, что несмотря на то, что в описании были приведены конкретные воплощения, в них могут быть внесены различные изменения, не выходящие за пределы объема изобретения. Изобретение также не ограничено конкретными примерами, приведенными в описании. Несмотря на то, что изобретение было рассмотрено на примере приведенного выше описания, описание и иллюстрации предпочтительных воплощений не должны рассматриваться как ограничивающие. Кроме того, следует понимать, что все аспекты изобретения не ограничены предлагаемым описанием, конфигурациями или относительными пропорциями, указанными в приведенном описании, которые зависят от множества условий и переменных. Различные модификации форм и деталей воплощений изобретения должны быть очевидны для специалистов в данной области техники. Таким образом, изобретение также должно включать любые такие модификации, варианты и эквиваленты.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| УСТРОЙСТВО ТРАНСПОРТА ИОНОВ | 2023 |
|
RU2824941C1 |
| Ионная воронка для эффективного пропускания ионов с низким отношением массы к заряду с уменьшенным расходом газа на выходе | 2015 |
|
RU2698795C2 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФРАГМЕНТАЦИИ ИОНОВ | 2023 |
|
RU2824942C1 |
| МАСС-АНАЛИЗАТОР С ИОННОЙ ЛОВУШКОЙ | 2005 |
|
RU2372687C2 |
| МАСС-СПЕКТРОМЕТР | 2009 |
|
RU2393579C1 |
| Устройство и способ транспортировки и фокусировки ионов | 2022 |
|
RU2800631C1 |
| ВРЕМЯПРОЛЕТНЫЙ МАСС-АНАЛИЗАТОР С МНОГОКРАТНЫМИ ОТРАЖЕНИЯМИ И ВРЕМЯПРОЛЕТНЫЙ МАСС-СПЕКТРОМЕТР, ВКЛЮЧАЮЩИЙ В СЕБЯ ДАННЫЙ МАСС- АНАЛИЗАТОР | 2007 |
|
RU2458427C2 |
| ЭЛЕКТРЕТНОЕ ИЗДЕЛИЕ С ГЕТЕРОАТОМАМИ И НИЗКИМ КОЭФФИЦИЕНТОМ НАСЫЩЕНИЯ ФТОРОМ | 2006 |
|
RU2363518C1 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЦИНТИЛЛЯЦИОННОГО КРИСТАЛЛА И ИЗДЕЛИЙ ИЗ НЕГО | 2022 |
|
RU2783941C1 |
| ИОНИЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО И УСТРОЙСТВО СПЕКТРОМЕТРА ИОННОЙ ПОДВИЖНОСТИ | 2014 |
|
RU2775707C2 |
Изобретение относится к аналитической химии, а именно к масс-спектрометрии биологических клеток. Времяпролетный масс-спектрометр с индуктивно-связанной плазмой для анализа одиночных биологических клеток, меченных изотопами металлов, включает: устройство ввода образца, предназначенное для последовательной генерации одиночных биологических клеток; устройство ионизации, предназначенное для генерации ионов изотопов металлов из одиночных биологических клеток, подаваемых через устройство ввода образца; интерфейс атмосферного давления для транспортировки ионов под действием вакуума; ионопроводное устройство, предназначенное для приема ионов из интерфейса атмосферного давления и транспортировки ионов; устройство для манипуляций с ионами, предназначенное для приема ионов из ионопроводного устройства и предназначенное для выполнения одной или более следующих операций: 1) селективной фильтрации ионов с определенными массами, 2) группирования ионов и 3) хранения ионов; времяпролетный (TOF) масс-анализатор, предназначенный для приема ионов и разделения ионов с различными массами таким образом, что они достигают детектора ионов в разные моменты времени, и устройство обработки сигнала, предназначенное для обработки сигнала потока ионов, поступающего из детектора ионов, и формирования масс-спектра для идентификации изотопов металлов, при этом ионопроводное устройство включает первый изогнутый электрод и второй изогнутый электрод. Техническим результатом является улучшение функциональной и фенотипической идентификации и проведение одновременного количественного многопараметрического анализа. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 23 ил.
1. Времяпролетный масс-спектрометр с индуктивно-связанной плазмой для анализа одиночных биологических клеток, меченных изотопами металлов, где указанный масс-спектрометр включает:
устройство ввода образца, предназначенное для последовательной генерации одиночных биологических клеток;
устройство ионизации, предназначенное для генерации ионов изотопов металлов из одиночных биологических клеток, подаваемых через устройство ввода образца;
интерфейс атмосферного давления для транспортировки ионов под действием вакуума;
ионопроводное устройство, предназначенное для приема ионов из интерфейса атмосферного давления и транспортировки ионов;
устройство для манипуляций с ионами, предназначенное для приема ионов из ионопроводного устройства и предназначенное для выполнения одной или более следующих операций: (1) селективной фильтрации ионов с определенными массами, (2) группирования ионов и (3) хранения ионов;
времяпролетный (TOF) масс-анализатор, предназначенный для приема ионов и разделения ионов с различными массами таким образом, что они достигают детектора ионов в разные моменты времени; и
устройство обработки сигнала, предназначенное для обработки сигнала потока ионов, поступающего из детектора ионов, и формирования масс-спектра для идентификации изотопов металлов,
при этом ионопроводное устройство включает первый изогнутый электрод и второй изогнутый электрод.
2. Масс-спектрометр по п. 1, в котором ионопроводное устройство представляет собой электростатическую линзу.
3. Масс-спектрометр по п. 1, в котором ионопроводное устройство представляет собой квадрупольное устройство.
4. Масс-спектрометр по п. 1, в котором ионопроводное устройство представляет собой многополюсное устройство.
5. Масс-спектрометр по п. 1, в котором ионопроводное устройство представляет собой ионный туннель.
6. Способ анализа одиночных биологических клеток, меченных изотопами металлов, с помощью времяпролетного масс-спектрометра с индуктивно-связанной плазмой, включающий:
последовательную генерацию одиночных биологических клеток с помощью устройства для ввода образца;
генерацию с помощью устройства для ионизации ионов изотопов металлов из одиночных биологических клеток, поступающих через устройство для ввода образца;
транспортировку ионов под действием вакуума с использованием интерфейса атмосферного давления;
прием ионов из интерфейса атмосферного давления посредством ионопроводного устройства и транспортировку ионов;
прием с помощью устройства для манипуляций с ионами ионов из ионопроводного устройства и выполнение одной или более следующих операций: (1) селективной фильтрации ионов с определенными массами, (2) группирования ионов и (3) хранения ионов;
с помощью времяпролетного (TOF) масс-анализатора разделение ионов с различными массами таким образом, что они достигают детектора ионов в разные моменты времени; и
обработку сигнала потока ионов из детектора ионов с помощью устройства обработки сигнала и формирование масс-спектра для идентификации изотопов металлов,
при этом ионопроводное устройство включает первый изогнутый электрод и второй изогнутый электрод.
7. Способ по п. 6, в котором устройство для ввода образца предназначено для последовательной генерации одиночных биологических клеток, меченных изотопами металлов.
8. Способ по п. 6, в котором устройство для ионизации представляет собой устройство для ионизации в индуктивно-связанной плазме (ICP).
9. Способ по п. 8, в котором устройство для ионизации предназначено для испарения, распыления и ионизации одиночных биологических клеток.
10. Способ по п. 6, в котором интерфейс атмосферного давления включает два или более конусообразных компонента.
11. Способ по п. 6, в котором интерфейс атмосферного давления содержит одну или более соседних вакуумных камер.
12. Способ по п. 6, в котором в ионопроводном устройстве используют квадрупольное устройство.
13. Способ по п. 6, в котором в ионопроводном устройстве используют многополюсное устройство.
14. Способ по п. 6, в котором в ионопроводном устройстве используют ионный туннель.
15. Способ по п. 6, в котором в ионопроводном устройстве используют ионную воронку.
16. Способ по п. 6, в котором ионопроводное устройство включает первый изогнутый электрод, имеющий вогнутую поверхность, где указанная вогнутая поверхность включает первую плоскую поверхность и вторую плоскую поверхность, которая состыкована с первой плоской поверхностью и не параллельна первой плоской поверхности; второй изогнутый электрод, имеющий выпуклую поверхность, где указанная выпуклая поверхность включает третью плоскую поверхность и четвертую плоскую поверхность, которая состыкована с третьей плоской поверхностью и не параллельна третьей плоской поверхности, и зазор между первым изогнутым электродом и вторым изогнутым электродом, предназначенный для пропускания целевых ионов между первым изогнутым электродом и вторым изогнутым электродом.
17. Ионопроводное устройство для применения во времяпролетном масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой, включающее:
первый изогнутый электрод, имеющий вогнутую поверхность, где указанная вогнутая поверхность включает первую плоскую поверхность и вторую плоскую поверхность, которая состыкована с первой плоской поверхностью и не параллельна первой плоской поверхности;
второй изогнутый электрод, имеющий выпуклую поверхность, где указанная выпуклая поверхность включает третью плоскую поверхность и четвертую плоскую поверхность, которая состыкована с третьей плоской поверхностью и не параллельна третьей плоской поверхности; и
зазор между первым изогнутым электродом и вторым изогнутым электродом, предназначенный для пропускания целевых ионов между первым изогнутым электродом и вторым изогнутым электродом.
| DMITRY R | |||
| BANDURA ET AL | |||
| "MASS CYTOMETRY: TECHNIQUE FOR REAL TIME SINGLE CELL MULTITARGET IMMUNOASSAY BASED ON INDUCTIVELY COUPLED PLASMA TIME-OF-FLIGHT MASS SPECTROMETRY", ANALYTICAL CHEMISTRY, VOL | |||
| Горный компас | 0 |
|
SU81A1 |
| Устройство для электрической сигнализации | 1918 |
|
SU16A1 |
| Баба для трамбовальной машины | 1926 |
|
SU6813A1 |
| WO 20150122920 A1, 20.08.2015 | |||
| US 8679858 B2, 25.03.2014 | |||
| CN 106373854 B, 21.12.2018. | |||
