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基于气相色谱质谱谱库鉴定的云平台构架及其操作方法


技术摘要:
本发明提出一种气相色谱质谱谱库鉴定云平台系统及其操作方法。云平台系统由客户端、云平台两大结构组成。云平台包含网络出口网关、Web应用服务接口、Web后台服务、GCMS数据鉴定、参考数据/方法更新、参考数据/方法下载和数据库;客户端包含GCMS联用仪和应用程序/Web应  全部
背景技术:
质谱分析方法是将物质粒子(原子、分子)电离成离子,并通过适当的稳定或变化 的电场或磁场将它们按空间位置、时间顺序等实现质荷比分离,并检测其强度来作定性、定 量分析的分析方法。由于质谱分析方法直接测量物质粒子,并且具有高灵敏、高分辨、高通 量和高适用性的特性,使得质谱技术在现代科学技术中举足轻重。 质谱分析数据的横坐标是质荷比,纵坐标是表示绝对强度或相对强度,属于信息 含量丰富、分辨率高的数据。 气 相 色 谱 与 质谱 联 用的 分 析 方 法 ,简 称 为 气 相 色 谱 质谱 分 析 g a s  chromatography-mass  spectrometry(GC-MS)。气相色谱对有机化合物具有有效的分离、分 辨能力,而质谱则是准确鉴定化合物的有效手段。由两者结合构成的色谱质谱联用技术,可 以在计算机操控下,直接用气相色谱分离复杂的混合物(如原油、岩石抽提物)样品,使其中 的化合物逐个地进入质谱仪的离子源,使每个样品中所有的化合物都离子化,获得化合物 的质谱图谱。利用色谱的高分离效率和质谱的高灵敏检测及定性的特点,获得更好的分析 效果。已广泛应用于分析组分复杂的样品,如环境样品中的农药残留、汽车尾气等的测定。 气相色谱质谱分析是众多领域的权威标准方法,在环境检测、食品安全等众多领 域建立国家标准方法。GC-MS标准方法,都明确了进样、GC的色谱柱类型规格、GC和MS的操作 参数,化合物的色谱出峰时间、质谱鉴定特征离子等信息。把参考标准的色谱、质谱图谱保 存在数据库中,为参考标准谱库。依据标准方法可以对未知有机物进行分析与测试,获得的 GC-MS谱图分别在色谱的保留时间和质谱的特征峰与参考标准谱库中的数据进行对比,从 而获得准确的定性判定,即为基于色谱质谱谱库鉴定方法。 基于色谱质谱谱库鉴定方法具有众多优点,但是面临一些问题: 一、标准的色谱质谱谱库数据权威。但是标准参考方法、参考谱图至少需要两个以 上实验室、两种不同以上不同厂家仪器获得重复可靠的结果才能被认定为标准参考方法和 谱图,因此费时费力。所以,开发一个领域的标准参考方法投资大、周期长。正因为如此严格 要求和高成本,因此标准参考谱库比较少。同时,标准谱库的单位售价比较高,对于非高频 用户,平均到单次检索谱库的费用偏高而难以承受,反过来限制了标准谱库数据的受众人 群和收益扩大化。 二、除了公开的标准参考谱库外,众多实验室自建参考方法形成参考数据形成自 建谱库,同领域的不同实验室间由于技术原因不能相互应用自建谱库,形成重复建设,对于 一些有错误的自建谱库本实验室很难发现导致其他损失。 三、各GCMS的仪器供应商,提供的谱库检索软件,可提供自建谱库的功能。据调查 4 CN 111610281 A 说 明 书 2/9 页 尚未发现存在云平台方便各用户共享自建方法谱图,更没有方便检验自建谱图质量的功 能。因此难以将分散在各实验室自建方法数据谱图通过高效验证上升为可靠的参考方法谱 图。 如何使广大质谱分析测试人员低成本的高效使用基于色谱质谱谱库标准参考数 据,鼓励有条件和能力的实验室提供自建方法和数据、验证其他实验室提供的自建方法和 数据,高效扩大高质量的基于色谱质谱谱库标准参考数据条目,不仅避免重复建设,扩大标 准参考数据的经济收益和社会收益(受众越来越多)?这是业内的广大质谱分析测试人员期 盼解决的难题。
技术实现要素:
为了解决上述问题,本发明的目的在于提出一种气相色谱质谱谱库鉴定的云平台 系统及操作方法,相对于当前单机版的气相色谱质谱谱库鉴定软件解决方案,以云平台构 建的方式解决标准参考数据谱库低成本高效扩大化难题,从而实现标准参考数据谱库数据 数量和质量、以及用户数量的显著增长。 一种基于气相色谱质谱谱库鉴定的云平台系统,包括客户端和云平台, 客户端包括: GCMS联用仪:采集样品的数据; 应用程序/Web应用服务:调用GCMS联用仪提供的原始数据文件并上传至云平台; 云平台包括: Web应用服务接口:承担Web前端程序服务,包括数据/操作交互、用户管理、用户业 务数据管理、分析报告、结果展示; Web后台:处理Web应用服务的前端请求及业务实现; 参考数据/方法质量验证程序模块:对原始数据文件进行合法性检验、参数归并和 属性绑定; GCMS数据鉴定:接收Web后台发送的GCMS原始数据,调用参考数据库的标准库数据 对数据进行判定;调用测试数据库进行数据存储、管理、调用GCMS数据;将鉴定结果返回给 Web后台; 参考方法库:用于GCMS参考方法的存储、管理; 参考数据库:用于GCMS参考数据的存储、管理; 测试数据库:用于GCMS测试数据的存储、管理。 一种基于气相色谱质谱谱库鉴定的云平台系统的操作方法,首先在云平台上建立 参考方法库和参考数据库,然后通过调用参考方法库和参考数据库中的方法文件和数据文 件对待测样品进行数据鉴定。 优选地,在云平台建立参考方法库和参考数据库具体包括如下步骤: S201:用户通过GCMS联用仪对标准样品进行数据采集,并通过应用程序/Web应用 服务将采集标准样品的数据文件及对应的仪器方法文件上传至Web应用服务接口; S202:Web应用服务接口通过Web后台将数据文件和仪器方法文件交至参考数据/ 方法质量验证程序模块,参考数据/方法质量验证程序模块对上传的数据文件及方法文件 进行合法性检验、参数归并、属性绑定; 5 CN 111610281 A 说 明 书 3/9 页 S203:对上传的数据文件及方法文件进行分类及数据管理,将分类后的数据文件 存储至参考数据库,将方法文件存储至参考方法库; 优选地,通过调用参考方法库和参考数据库中的方法文件和数据文件对待测样品 进行数据鉴定具体包括如下步骤: S204:用户根据待测样品向云平台请求下载对应的仪器方法文件; S205:云平台根据请求,向用户返回对应的仪器方法文件; S206:用户通过GCMS联用仪应用下载的仪器方法文件对采集待测样品的原始数据 进行采集并生成质谱数据文件;通过应用程序/Web应用服务将质谱数据文件上传至Web应 用服务接口并通过Web后台完成业务实现; S207:通过数据预处理对质谱数据文件进行滤波、坏值剔除和峰检测; S208:GCMS数据鉴定对预处理后的质谱数据文件进行存储管理和鉴定; S209:通过Web后台输出鉴定结果数据集; S210:Web后台通过Web应用服务接口将鉴定结果返回至应用程序/Web应用服务供 用户查阅。 优选地,在步骤S208中,根据质谱数据文件的质谱图数据和附加属性参数在参考 数据库中检索与质谱数据文件匹配的参考数据,根据与参考数据的匹配程度获得鉴定结 果。 优选地,步骤S209中所述的鉴定结果数据集包括质谱数据文件和参考数据文件的 正向相似度、反向相似度和可能性数值,所述可能性数值不大于100%。 优选地,用户通过应用程序/Web应用服务获得的鉴定结果显示为图例、报表和鉴 定报告。 优选地,在步骤S208中获得的鉴定结果上传至测试数据库中存储。 优选地,还包括参考数据和参考方法的更新,包括如下步骤: 步骤S301:用户将自建的GCMS参考数据、参考方法发布为待验证型参考数据并通 过应用程序/Web应用服务上传至云平台; 步骤S302:Web应用服务接口将接收到的待验证型参考数据通过Web后台存储至参 考数据库和参考方法库中,供其他用户下载验证。 步骤S303:其他用户从云平台的参考数据库和参考方法库中下载相应的待验证型 参考数据进行数据验证; 步骤S304:当对待验证型参考数据中的某项参考数据和参考方法验证通过的用户 达到两个以上后,云平台从相应的参考数据库和参考方法库中随机抽取测试用例对所述的 待验证型参考数据进行验证测试。 步骤S305:云平台将通过验证测试的待验证型参考数据标定为可靠的参考数据, 完成参考数据和参考方法的更新。 优选地,在步骤S305之后还包括如下步骤: 步骤S306:向发布待验证型参考数据的用户返回鉴定结果。 本发明与现有技术相比,具有如下有益效果: 以云平台的网络优势和运营模式(操作方式)不断增加自建方法和数据,融合不同 实验室方法和数据高效上升为参考方法和数据、不断优化参考方法和数据的质量,扩大受 6 CN 111610281 A 说 明 书 4/9 页 众和收益,满足了业内的广大质谱分析测试人员用基于色谱质谱谱库鉴定的高效低成本需 求。 附图说明 图1为本发明基于色谱质谱谱库鉴定的云平台系统的架构示意图; 图2为本发明基于色谱质谱谱库鉴定的云平台操作方法流程示意图; 图3为本发明基于色谱质谱谱库鉴定的云平台操作方法的参考数据服务业务流程 示意图; 图4为本发明基于色谱质谱谱库鉴定的云平台业务功能示意图。
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