自动化临床诊断系统和方法与流程

本发明涉及一种临床诊断系统、一种用于确定生物学样品中的至少一种目标分析物的存在或水平的方法、一种试剂盒及其用于对目标分析物进行高效和/或稳健检测的用途。

背景技术：

1、质谱法(ms)是一种在小分子至大分子化学物质的定性和定量分析中广泛使用的技术。通常，它是非常灵敏且特异性的方法，甚至允许对复杂的生物样品(例如环境样品或临床样品)进行分析。然而，对于若干种分析物，特别是如果从复杂的生物基质诸如血清分析，则测量的灵敏度仍是问题。

2、ms往往与色谱技术特别是气相色谱和液相色谱诸如例如hplc联用。这里，将经过分析的目标分子(分析物)进行色谱分离，并且各自进行质谱分析(higashi等人，(2016)j.of pharmaceutical and biomedical analysis 130，第181-190页)。然而，该系统具有分析物的固有问题-表面接触以及对固定相和液体溶剂的需求。此外，机械部件因被移动而产生固有应力，并且这最终导致装备的劣化。因此，由于所使用的机械部件，系统需要密集的维护。固定相(其用于例如gc或hplc)因劣化或无法移除的化学堵塞物也需要被更换。

3、然而，仍然需要更换ms分析方法的hplc以便克服上述缺点。

4、此外，质谱法是遍及所有科学学科的多功能工具。对于环境分析，其可以确定污染物的痕量，在矿物学中，其可以评定化学组成，并且在化学中，其可以通过定性地以及定量地测量某些化合物来反映反应的途径。

5、在临床诊断中，多功能工具质谱法就样品类型(例如液体(例如血清/血液)、固体(例如组织的横截面)或气态(例如组织的横截面))以及分析任务(例如定性的或定量的)而言满足不同的方面。

6、临床分析中的质谱法进一步满足了针对处理低质量分析物(例如碱金属(na、k等)或少量酸/碱(例如丙戊酸))以及中等尺寸分析物(例如类固醇)和大分子质量分析物(例如生物聚合物(如蛋白质))的需求。所有分析物都需要定量地以及定性地来解决。

7、此外，人们越来越关注质谱法在临床实验室中的实现。在治疗性药物监测或药物滥用检测中，特别是用于小分子的公开方法越来越多。

8、一些用于经预先验证的临床ms应用的即用型试剂盒正在可商购获得。

9、然而，即使与此类试剂盒相结合，对质谱法的使用也可能不被监管批准用于临床诊断。这主要是因为标准化程序的缺乏(除极少数分析物之外)，而且因为仍然有大量的用户相关因素(例如由于许多仍被执行的手动步骤，以及可以被使用和组合并在提供可靠和可重现的临床相关性结果方面发挥作用的硬件部件的多样性)。特别地，样品制备通常是手动和繁琐的程序。蛋白质沉淀和随后的离心是移除不需要的和可能造成干扰的样品基质的最常用方法。试剂盒的使用可以部分地促进可以至少部分地自动化的样品制备。然而，试剂盒仅可用于有限数量的目标分析物，并且从样品制备到分离和检测的整个过程仍然很复杂，需要训练有素的实验室人员参与以运行高度精密的仪器。

10、此外，通常遵循分批方法，其中在相同的制备条件下预先制备的一批样品在相同的分离条件下进行连续的分离运行。然而，该方法不能实现高通量并且不灵活，例如不允许重新安排(改变预定义的处理顺序)，例如鉴于具有较高优先级并且必须被首先处理的传入紧急样品。

11、本文描述了一种系统和一种方法，其使质谱法的使用更方便和更可靠，并且因此适用于临床诊断。特别地，可以获得具有针对分析物和样品浓度/基质组分的随机访问的高通量(例如多达100个样品/小时或更多)样品制备。此外，该过程可以完全自动化，增加了离开时间并降低了所需的技能水平。

12、因此，本领域迫切需要一种临床诊断系统和一种方法，其允许对来自复杂生物基质的分析物的舒适、低维护和快速检测。

13、此外，包含如本文所述的目标分析物的样品经由离子生成源到离子迁移率单元(例如用于无损离子操纵单元的结构和离子检测系统)的耦接可以克服上述限制。

14、本发明的目的是提供一种临床诊断系统、一种用于确定生物学样品中的至少一种目标分析物的存在或水平的方法、一种试剂盒和/或其用于对目标分析物的高效和/或低维护和/或快速和/或稳健的检测的用途。

15、该目的或这些目的由独立权利要求的主题来解决。进一步的实施例服从于从属权利要求。

技术实现思路

1、在下文中，本发明涉及以下方面：

2、在第一方面，本发明涉及一种临床诊断系统，其包括

3、-样品制备站，其用于包含至少一种目标分析物的生物学样品的自动化制备，

4、-离子生成站，其用于生成该至少一种目标分析物的至少一个离子或多个离子，

5、-至少一个选择性增强器站或多个，其用于增强对该至少一种目标分析物的选择性，其中该至少一个选择性增强器站基于相应离子尺寸来分离离子，该至少一个选择性增强器站包括离子迁移率单元，该离子迁移率单元用于使用施加到一个或多个电极的电场和/或射频场(ac/dc和/或rf)相对于其离子迁移率来分离离子，

6、-离子检测站，其用于对该至少一种目标分析物的至少一个离子的检测，以及

7、-数据处理站，其用于对至少从离子检测系统接收到的至少一个电子信号的处理和/或评估，

8、优选地，其中临床诊断系统没有色谱单元或站。

9、在第二方面，本发明涉及本发明第一方面的临床诊断系统用于确定生物学样品中的该至少一种目标分析物的存在或水平的用途。

10、在第三方面，本发明涉及一种用于确定生物学样品中的至少一种目标分析物的存在或水平的方法，其包括：

11、a)生物学样品的制备，优选地包含至少一种目标分析物的生物学样品的自动化制备，

12、b)从该至少一种目标分析物生成离子，

13、c)使用施加到一个或多个电极的电场经由一个离子或多个离子的离子迁移率来对一个离子或多个离子进行分离，

14、d)使用质谱法对该至少一种目标分析物的至少一个离子进行检测和确定。

15、在第四方面，本发明涉及一种适于进行本发明第三方面的方法的试剂盒，其包括

16、-试剂，优选地用于进行预处理，

17、-用于进行富集的磁珠、顺磁珠或超顺磁珠，以及

18、-任选的内标，该内标优选地被同位素标记。

19、在第五方面，本发明涉及一种试剂盒在本发明第一方面的临床诊断系统中和/或在本发明第三方面的方法中的用途。

1.一种临床诊断系统(100)，其包括

2.根据权利要求1所述的临床诊断系统(100)，其中以随机过量模式来制备所述生物学样品(9)，并且/或者其中所述临床诊断系统(100)是自动化的。

3.根据权利要求1或2所述的临床诊断系统(100)，其中所述生物学样品(9)从患者样品获得，所述患者样品选自由以下项组成的组：来自个体的血清、血浆、组织、清液、气息、汗液、痰液和全血样品，优选地其中所述个体为哺乳动物，优选地为人。

4.根据前述权利要求中任一项所述的临床诊断系统(100)，其中所述至少一种目标分析物具有小于m/z＝2000、优选地小于m/z＝1000的摩尔质量。

5.根据前述权利要求中任一项所述的临床诊断系统(100)，其中所述样品制备站(1)用于去除或至少减少所述生物学样品(9)中的干扰基质成分和/或富集所述生物学样品(9)中的目标分析物，并且所述样品制备站包括以下单元中的至少一者或其组合：样品递送单元、样品预处理单元、样品分析单元。

6.根据前述权利要求中任一项所述的临床诊断系统(100)，其中所述样品递送单元包括样品收集和制备和/或运送，并且/或者

7.根据前述权利要求中任一项所述的临床诊断系统(100)，其中所述样品制备站(1)是部分地或完全地自动化的。

8.根据前述权利要求中任一项所述的临床诊断系统(100)，其中所述离子生成站(2)包括不稳定分析物离子供应单元(21)和/或稳定分析物离子供应单元(22)，其中所述不稳定分析物离子供应单元(21)选自由以下项组成的组：激光解吸电离(ldi，211)、介电势垒液体流(212)、表面等离子体电离(213)及其组合，其中所述稳定分析物离子供应单元(22)选自由以下项组成的组：流动注入(221)，纸喷雾(222)，电子电离(ei，223)，基质辅助式电离(mai，223)，化学电离(ci，225)，例如质子转移反应(ptr)，放射性支持式电离(226)，例如使用63ni，及其组合。

9.根据前述权利要求中任一项所述的临床诊断系统(100)，其中所述选择性增强器站(3)包括所述离子迁移率单元(31)和选自以下组的至少一个单元：离子运送单元(32)、离子碎裂单元(33)，其中所述离子运送单元(32)选自由以下项组成的组：离子漏斗(321)、阶跃波(322)、s-透镜(323)、离子镜(324)、借助差分电位的离子斗争管(325)、离子阱(326)、多极杆(327)例如四极杆、非接触式离子运送系统(328)例如直接源耦接或加热式毛细管以及磁扇区运送(329)，其中所述离子碎裂单元(33)选自由以下项组成的组：碰撞诱导解离(cid，331)、电子捕获解离(ecd，332)、电子转移解离(etd，333)、光子解离(334)、离子阱(335)、轨道阱(336)、飞行时间(tof，337)、磁扇区(338)例如双聚焦扇区场(dfs)及其组合。

10.根据前述权利要求中任一项所述的临床诊断系统(100)，其中所述至少一种目标分析物存在于所述临床诊断系统(100)中或质谱仪中或所述离子迁移率单元(31)中小于10秒，优选地小于9秒、或小于8秒、或小于7秒、或小于6秒、或小于5秒、或小于4秒、或小于3秒、或小于2秒、或小于1秒。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的临床诊断系统(100)用于确定所述生物学样品(9)中的所述至少一种目标分析物的存在或水平的用途。

12.一种用于确定生物学样品(9)中的至少一种目标分析物的存在或水平的方法，所述方法包括：

13.根据权利要求12所述的方法，其中添加内标，优选地在步骤(a)中，其中所述内标优选地被同位素标记。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其中所述方法在根据权利要求1至10中任一项所述的临床诊断系统(100)中进行。

15.一种适于进行根据权利要求12或13或14所述的方法的试剂盒，所述试剂盒包括

16.根据权利要求15所述的试剂盒在根据权利要求1至10中任一项所述的临床诊断系统(100)中和/或在根据权利要求12至14中任一项所述的方法中的用途。