用于确定气体集的质荷比集的系统和方法技术方案

公开了一种使用第一类型的传感器(104)来扫描气体混合物的系统(50)。该系统包括矩阵乘法模块(61)，其被配置为将B矩阵与利用气体集的标称浓度的矢量所创建的对角矩阵进行预乘，以获得调整后的B矩阵(Ba)；以及质荷比提取模块(62)，其被配置为基于调整后的B矩阵(Ba)来选择气体集的质荷比集以在时间预算内进行扫描。B矩阵是P、T、C和R矩阵的乘法结果，其中P是表示峰形的卷积矩阵，T是各整数质荷比处的传输效率，R是各气体的相对电离电位，以及C是表示整数质荷比处的各气体的理想响应的参考谱。

System and Method for Determining Mass Charge Ratio Set of Gas Sets

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定气体集的质荷比集的系统和方法
本专利技术一般涉及确定气体集的离子质荷比，并更特别地涉及一种用于响应于时间预算(timebudget)而确定气体集的最佳质荷比集以进行扫描的系统和方法。
技术介绍
过去，习惯上在各个采样点处手动获得气体样本，然后用传统分析设备来分析样本。虽然这种类型的采样和分析在各个采样点处产生高精度的气体分析，但是由于手动扫描各个采样点时耗费的时间，因此不是令人满意的。除了上述问题之外，传统的质量扫描方法需要非常长的时间来分析所有离子种类的整个范围，并且针对各气体使用固定质荷比的精度差。扫描质荷比的有限集合并对B矩阵的子集应用非负最小二乘法的传统方法，折衷了精度和速度。即使确定质荷比以进行扫描，该方法也是复杂的，这是因为许多气体需要通过非平凡的裂解方式来裂解。在许多应用中，需要以高速率监测气体分子分数数据，以能够控制例如具有所需精度和响应时间的工业过程。对气体集的质荷比进行全扫描的传统方法花费太多时间，并且针对各气体使用固定质荷比的传统方法也是不精确的。因此，仍然存在对克服上述问题和缺点并且使得能够响应于时间预算而确定离子质荷比的最佳集合以进行扫描的系统和方法的需求。
技术实现思路
本专利技术的一个方面是一种使用第一类型的传感器来扫描气体混合物的系统。第一类型的传感器生成针对气体混合物中的气体集的扫描输出。该扫描输出包括所检测到的离子的谱作为与气体集相对应的质荷比的函数。该系统包括数据库和模块集。该数据库存储与气体集的标准裂解和电离电位有关的标准参考数据。该模块集包括矩阵乘法模块和质荷比提取模块。矩阵乘法模块被配置为将B矩阵与利用气体集的标称浓度的矢量所创建的对角矩阵进行预乘，以获得调整后的B矩阵(Ba)。B矩阵是与标准参考数据有关的P、T、C和R矩阵的乘法结果。P是表示峰形的卷积矩阵，T是各整数质荷比(m/z)处的传输效率，R是各气体的相对电离电位，以及C是表示整数质荷比处的各气体的理想响应的参考谱。对角矩阵是在主对角线之外的条目全部都是零的矩阵。质荷比提取模块被配置为基于调整后的B矩阵(Ba)来选择气体集的质荷比集以在时间预算内进行扫描。矩阵乘法模块可以包括第一矩阵乘法模块，其被配置为将B矩阵与根据气体集的标称浓度的倒数的矢量所创建的对角矩阵进行预乘，以获得调整后的B矩阵(Ba)。质荷比提取模块可以包括奇异值分解模块、主分量获得模块、主分量乘法模块和整数质荷比选择模块。奇异值分解模被配置为确定BaT＝U*diag(E)*Vh的奇异值分解。BaT是调整后的B矩阵(Ba)的子矩阵的矩阵转置。U*diag(E)*Vh是作为实矩阵或复矩阵的因式分解的奇异值分解(SVD)。主分量获得模块被配置为基于输入来获得BaT的第一主分量的数量。主分量乘法模块被配置为将第一主分量的各矢量乘以其对应的本征值，并针对B矩阵的各列将乘以了对应的本征值的第一主分量的矢量进行相加。整数质荷比选择模块被配置为通过丢弃质荷比低于阈值(t)的所有质荷比来选择最高的整数质荷比以进行扫描。质荷比提取模块还可以包括质荷比丢弃模块，所述质荷比丢弃模块被配置为丢弃低于阈值的质荷比。整数质荷比选择模块可以被配置为在主分量的数量和阈值增加的情况下选择数量有所增加的质荷比。矩阵乘法模块可以包括第二矩阵乘法模块，所述第二矩阵乘法模块被配置为将B矩阵与根据气体集的标称浓度的矢量所创建的对角矩阵进行预乘，以获得所述调整后的B矩阵(Ba)。质荷比提取模块可以包括质荷比选择模块和质荷比判断模块。质荷比选择模块被配置为：(a)在调整后的B矩阵的列中选择具有最大强度的质荷比，(b)按所选择的质荷比以在B矩阵中的总强度的递增顺序对气体进行优先级排序，以及(c)在已经选择了具有最大强度的第一质荷比的情况下，选择具有次高强度的第二质荷比。质荷比判断模块被配置为：(a)判断针对第一气体是否存在质荷比，以及(b)判断所选取的质荷比的总数是否小于用以对气体混合物中的气体集进行优先级排序的质荷比的总数。该系统(质谱仪系统)在时间预算内针对气体混合物中的气体集利用非冲突信息逐一地选择质荷比。质荷比判断模块还可以被配置为(c)在针对第一气体存在质荷比的情况下，将质荷比添加到质荷比列表，以及(d)在针对第一气体不存在质荷比的情况下，从气体混合物的气体列表中删除第一气体。质荷比判断模块还可以被配置为(e)判断气体列表是否为不空，以对气体混合物中的气体集进行优先级排序。该模块集还可以包括分析模块，其被配置为基于包括所选择的质荷比集的扫描输出来分析气体混合物。该系统还可以包括用于存储数据库和模块组的存储器以及用于执行该模块集的处理器。该系统还可以包括第一类型的传感器。本专利技术的另一方面是一种在计算机上实现的方法。该方法包括选择气体混合物的质荷比集以使用第一类型的传感器进行扫描。第一类型的传感器生成针对气体混合物中的气体集的扫描输出。所述扫描输出包括所检测到的离子的谱作为与气体集相对应的质荷比的函数。选择质荷比集包括以下步骤：(i)将B矩阵与利用气体集的标称浓度的矢量所创建的对角矩阵进行预乘，以获得调整后的B矩阵(Ba)，以及(ii)基于调整后的B矩阵来提取气体集的质荷比集以在时间预算内进行扫描。B矩阵是P、T、C和R矩阵的乘法结果。P是表示峰形的卷积矩阵，T是各整数质荷比(m/z)处的传输效率，R是各气体的相对电离电位，以及C是表示整数质荷比处的各气体的理想响应的参考谱。预乘的步骤可以包括将B矩阵与根据气体集的标称浓度的倒数的矢量所创建的对角矩阵进行预乘、以获得调整后的B矩阵(Ba)的步骤。提取的步骤可以包括以下步骤：(a)确定BaT＝U*diag(E)*Vh的奇异值分解，(b)基于输入来获得BaT的第一主分量的数量，(c)将第一主分量的各矢量乘以其对应的本征值，并针对B矩阵的各列将乘以了对应的本征值的第一主分量的矢量进行相加，以及(d)通过丢弃质荷比低于阈值的所有质荷比来选择最高的整数质荷比以进行扫描。BaT是调整后的B矩阵(Ba)的子矩阵的矩阵转置。U*diag(E)*Vh是作为实矩阵或复矩阵的因式分解的奇异值分解。提取的步骤还可以包括在主分量的数量和阈值增加的情况下选择数量有所增加的质荷比的步骤。预乘的步骤可以包括将B矩阵与根据气体集的标称浓度的矢量所创建的对角矩阵进行预乘以获得调整后的B矩阵(Ba)。提取的步骤用于针对气体混合物中的气体集利用非冲突信息逐一地选择质荷比，可以包括如下步骤：(a)在调整后的B矩阵(Ba)的列中选择具有最大强度的质荷比，(b)按所选择的质荷比以在B矩阵中的总强度的递增顺序对气体进行优先级排序，(c)在已经选择了具有最大强度的第一质荷比的情况下，选择具有次高强度的第二质荷比，(d)判断针对第一气体是否存在质荷比，(e)判断所选取的质荷比的总数是否小于用以对气体混合物中的气体集进行优先级排序的质荷比的总数，以及(f)判断气体列表是否为不空，以对气体混合物中的气体集进行优先级排序。提取的步骤还可以包括：(g)在针对第一气体存在质荷比的情况下，将质荷比添加到质荷比列表，以及(h)在针对第一气体不存在质荷比的情况下，从气体混合物的气体列表中删除第一气体。该方法还可以包括基于针对所选择的质荷比集的扫描输出来分析气体混合物的步骤。本专利技术的又一方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于使用第一类型的传感器来扫描气体混合物的系统，所述第一类型的传感器生成针对所述气体混合物中的气体集的扫描输出，并且所述扫描输出包括所检测到的离子的谱作为与所述气体集相对应的质荷比的函数，所述系统包括：数据库，用于存储与所述气体集的标准裂解和电离电位有关的标准参考数据；以及模块集，其中所述模块集包括：矩阵乘法模块，其被配置为将B矩阵与利用所述气体集的标称浓度的矢量所创建的对角矩阵进行预乘，以获得调整后的B矩阵，其中，所述B矩阵是与所述标准参考数据有关的P、T、C和R矩阵的乘法结果，其中，P是表示峰形的卷积矩阵，T是各整数质荷比处的传输效率，R是各气体的相对电离电位，以及C是表示所述整数质荷比处的各气体的理想响应的参考谱；以及质荷比提取模块，其被配置为基于所述调整后的B矩阵来选择所述气体集的质荷比集以在时间预算内进行扫描。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.23 IN 2016410400891.一种用于使用第一类型的传感器来扫描气体混合物的系统，所述第一类型的传感器生成针对所述气体混合物中的气体集的扫描输出，并且所述扫描输出包括所检测到的离子的谱作为与所述气体集相对应的质荷比的函数，所述系统包括：数据库，用于存储与所述气体集的标准裂解和电离电位有关的标准参考数据；以及模块集，其中所述模块集包括：矩阵乘法模块，其被配置为将B矩阵与利用所述气体集的标称浓度的矢量所创建的对角矩阵进行预乘，以获得调整后的B矩阵，其中，所述B矩阵是与所述标准参考数据有关的P、T、C和R矩阵的乘法结果，其中，P是表示峰形的卷积矩阵，T是各整数质荷比处的传输效率，R是各气体的相对电离电位，以及C是表示所述整数质荷比处的各气体的理想响应的参考谱；以及质荷比提取模块，其被配置为基于所述调整后的B矩阵来选择所述气体集的质荷比集以在时间预算内进行扫描。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述矩阵乘法模块包括第一矩阵乘法模块，所述第一矩阵乘法模块被配置为将所述B矩阵与根据所述气体集的标称浓度的倒数的矢量所创建的对角矩阵进行预乘，以获得所述调整后的B矩阵，以及所述质荷比提取模块包括：奇异值分解模块，其被配置为确定BaT＝U*diag(E)*Vh的奇异值分解，其中BaT是所述调整后的B矩阵的子矩阵的矩阵转置，其中U*diag(E)*Vh是作为实矩阵或复矩阵的因式分解的奇异值分解；主分量获得模块，其被配置为基于输入来获得BaT的第一主分量的数量；主分量乘法模块，其被配置为将所述第一主分量的各矢量乘以该矢量对应的本征值，并且针对所述B矩阵的各列将乘以了对应的本征值的所述第一主分量的矢量进行相加；以及整数质荷比选择模块，其被配置为通过丢弃质荷比低于阈值的所有质荷比来选择最高的整数质荷比以进行扫描。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述质荷比提取模块还包括质荷比丢弃模块，所述质荷比丢弃模块被配置为丢弃低于所述阈值的质荷比。4.根据权利要求2或3所述的系统，其中，所述整数质荷比选择模块被配置为在所述主分量的数量和所述阈值增加的情况下选择数量有所增加的质荷比。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述矩阵乘法模块包括第二矩阵乘法模块，所述第二矩阵乘法模块被配置为将所述B矩阵与根据所述气体集的标称浓度的矢量所创建的对角矩阵进行预乘，以获得所述调整后的B矩阵，以及所述质荷比提取模块包括：质荷比选择模块，其被配置为：在所述调整后的B矩阵的列中选择具有最大强度的质荷比，按所选择的质荷比以在所述B矩阵中的总强度的递增顺序对气体进行优先级排序，以及在已经选择了具有最大强度的第一质荷比的情况下，选择具有次高强度的第二质荷比，以及质荷比判断模块，其被配置为：判断针对第一气体是否存在质荷比，以及判断所选取的质荷比的总数是否小于用以对所述气体混合物中的气体集进行优先级排序的质荷比的总数。6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述质荷比判断模块还被配置为：在针对所述第一气体存在质荷比的情况下，将该质荷比添加到质荷比列表；以及在针对所述第一气体不存在质荷比的情况下，从所述气体混合物的气体列表中删除所述第一气体。7.根据权利要求5或6所述的系统，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·R·马塔希尔，
申请(专利权)人：ATONARP株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP