(57)【要約】【課題】試料内の不純物や途中変質などの場合に、自動的に計測を停止して次の試料の計測に移る核磁気共鳴計測方法及びシステムを提供する。【解決手段】核磁気共鳴（ＮＭＲ）計測方法において、複数の測定試料を準備し（１０１）、測定試料を選択し（１０２）、ＮＭＲ測定を開始する（１０３）。所定時間経過後、測定データを分析あるいはデータベースと比較して（１）質の低い試料データ、（２）不純物の測定、（３）同じ試料の測定回数が閾値以上、の何れかに該当するか判定する（１０４）。判定の結果、何れにも該当しなければ（ＮＯ）ＮＭＲ測定を継続する。何れかに該当した場合は（ＹＥＳ）、測定パラメータの変更が可能か判定し（１０５）、可能であればパラメータを変更（１０７）してＮＭＲ測定を継続する。パラメータの変更が不可能（ＮＯ）であれば、測定を終了（１０８）して次の試料の測定に移る（１０９）。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
核磁気共鳴（ＮＭＲ）測定に基づいて試料の構造を分析する核磁気共鳴計測方法において、
複数の試料の中から選定された試料についてＮＭＲ測定を実施し、所定時間経過後に測定データを分析し、（１）質の低いデータか、（２）不純物有りか、（３）同一試料の測定回数がしきい値以上か判定し、何れにも該当しない場合は前記ＮＭＲ測定を継続し、何れかに該当する場合は当該試料の測定を終了して次の試料の測定に移ることを特徴とする核磁気共鳴計測方法。
【請求項２】
請求項１において、前記（１）−（３）の何れかに該当する場合は、測定パラメータを再設定することを特徴とする核磁気共鳴計測方法。
【請求項３】
核磁気共鳴（ＮＭＲ）測定と外場に基づいて試料の物質の構造を分析する核磁気共鳴計測方法において、
複数の試料の中から選定された試料についてＮＭＲ測定を実施し、所定時間経過後に外場を与えて該外場の測定データを分析し、（１）質の低いデータか、（２）不純物有りか判定し、何れにも該当しない場合は前記ＮＭＲ測定を継続し、（１）または（２）に該当する場合は当該試料の測定を終了して次の試料の測定に移ることを特徴とする核磁気共鳴計測方法。
【請求項４】
請求項３において、外場として光、電磁場、テラヘルツ、熱超音波の何れかを導入することを特徴とする核磁気共鳴計測方法。
【請求項５】
試料の構造を示すデータを測定する核磁気共鳴測定装置と、測定データに基づいて試料の構造を分析し、同定するデータ後処理装置と、測定を制御する制御装置を備える核磁気共鳴計測システムにおいて、
前記制御装置は、複数の試料の中から選定された試料について前記核磁気共鳴測定装置にＮＭＲ測定を実施させ、所定時間経過後に測定データを分析し、（１）質の低いデータか、（２）不純物有りか、（３）同一試料の測定回数がしきい値以上か判定し、何れにも該当しない場合は前記ＮＭＲ測定を継続し、何れかに該当する場合は当該試料の測定を終了して次の試料の測定に移るように構成したことを特徴とする核磁気共鳴計測システム。
【請求項６】
試料の構造を示すデータを測定する核磁気共鳴測定装置と、試料に外場を与えて測定する外場測定装置と、測定データに基づいて試料の構造を分析し、同定するデータ後処理装置と、測定を制御する制御装置を備える核磁気共鳴計測システムにおいて、
前記制御装置は、複数の試料の中から選定された試料について前記核磁気共鳴測定装置にＮＭＲ測定を実施させ、所定時間経過後に外場を与えて外場測定データを分析し、（１）質の低いデータか、（２）不純物有りか判定し、何れにも該当しない場合は前記ＮＭＲ測定を継続し、何れかに該当する場合は当該試料の測定を終了して次の試料の測定に移るように構成したことを特徴とする核磁気共鳴計測システム。
【請求項７】
請求項５において、前処理として試料を分離する液体クロマトを設け、該液体クロマトで測定された過去の試料のＬＣ保持時間をデータベースに格納し、前記ＮＭＲ測定の前処理として測定されたＬＣ保持時間をデータベースの値と比較し、一致する測定を回避することを特徴とする核磁気共鳴計測システム。
【請求項８】
請求項５、６または７において、前記ＮＭＲ測定の測定結果をリアルタイムに格納するデータベースを設けることを特徴とする核磁気共鳴計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は核磁気共鳴計測システムに関し、特に多量な試料を効率よく計測する核磁気共鳴計測方法の制御方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
創薬開発では、多量試料の蛋白質の構造、あるいは蛋白質と薬との相互作用を迅速に同定、高スループットで計測する必要がある。
【０００３】
これらの同定や計測は核磁気共鳴法（ＮＭＲ）により評価可能である。ＮＭＲ測定に関しては非特許文献１が知られている。
【０００４】
【非特許文献１】蛋白質の時代−構造・物性・機能研究の新展開（共立出版株式会社；1274〜1282頁、著者：阿久津秀雄）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の核磁気共鳴計測は質量分析などに比べ、計測時間やデータ後処理が長期化する。また、試料内に混入した不純物や、温度変化による成分変化した物を計測した場合、これらの計測結果は無駄になってしまう。さらに、試料内の少数種の成分比率が非常に多い場合は、同一種を何度も測定することとなり、得られる情報が少ない割には、計測時間が長期化する可能性がある。これらを除外するために、現状は計測者が手作業にて実施している。しかし、これではユーザーに大きな負担を与える事になる。
【０００６】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、試料内の不純物や試料の変質、あるいは同一種を何度も計測するような場合に、自動的に計測を停止して次の計測をスタートできる核磁気共鳴計測方法およびシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明は、核磁気共鳴（ＮＭＲ）測定に基づいて試料の（物質の）構造を分析する核磁気共鳴計測方法において、複数の試料の中から選定された試料についてＮＭＲ測定を実施し、所定時間経過後に測定データを分析し、（１）質の低いデータか、（２）不純物有りか、（３）同一試料の測定回数がしきい値以上か判定し、何れにも該当しない場合は前記ＮＭＲ測定を継続し、何れかに該当する場合は当該試料の測定を終了して次の試料の測定に移ることを特徴とする。
【０００８】
あるいは、複数の試料の中から選定された試料についてＮＭＲ測定を実施し、所定時間経過後に外場を与えて該外場の測定データを分析し、（１）質の低いデータか、（２）不純物有りか判定し、何れにも該当しない場合は前記ＮＭＲ測定を継続し、何れかに該当する場合は当該試料の測定を終了して次の試料の測定に移ることを特徴とする。
【０００９】
本発明の核磁気共鳴計測システムは、試料の構造を示すデータを測定する核磁気共鳴（ＮＭＲ）測定装置と、測定データに基づいて試料の構造を分析し、同定するデータ後処理装置と、測定を制御する制御装置を備えるものにおいて、前記制御装置は、複数の試料の中から選定された試料について前記核磁気共鳴（ＮＭＲ）測定装置にＮＭＲ測定を実施させ、所定時間経過後に測定データを分析し、（１）質の低いデータか、（２）不純物有りか、（３）同一試料の測定回数がしきい値以上か判定し、何れにも該当しない場合は前記ＮＭＲ測定を継続し、何れかに該当する場合は当該試料の測定を終了して次の試料の測定に移るように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、核磁気共鳴測定による測定データを実時間で自動分析すると共に、不要な測定を回避するようにしている。これにより、試料内に混入した不純物や、温度変化による成分が変化した場合、ＮＭＲ測定が停止する。さらに、試料内の少数種の成分比率が非常に多い場合に、同一試料の計測を回避する。この結果、ユーザーに新たな負担を加える事になしにＮＭＲ計測を高スループット化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の複数の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
（実施例１）
図２は核磁気共鳴測定システムの構成図である。試料を前処理する前処理装置301、核磁気共鳴測定装置302、核磁気共鳴測定装置を制御する制御装置303、測定データを処理するデータ後処理装置304、入力及び出力結果を表示する入出力端末305からなる。
【００１２】
図３は核磁気共鳴測定の処理フローを示す。まず、試料を前処理し(401)、それを核磁気共鳴測定し(402)、測定されたデータを後処理し(403)、測定試料の構造を同定する(404)。
【００１３】
核磁気共鳴測定（４０２）では、磁場発生装置、高周波プローブ、パルスゼネレーター、ＲＦトランスミッター、レシーバーなどを活用し、核磁気共鳴スペクトルを測定する。後処理（４０３）では核磁気共鳴スペクトルから、１Ｈ信号−１Ｈ信号間の相関や、１Ｈ信号−１3Ｃ信号間の相関などを解析する。同定（４０４）では、後処理（４０３）から得られた水素−水素間の距離等と、分子動力学計算、蛋白質の構造が格納されているデータベース検索などから測定試料の３次元構造を同定する。
【００１４】
図４は核磁気共鳴装置の各構成要素の配置を示す模式図である。試料溶液４が入った試料のサンプル管３の周囲に核磁気共鳴プローブコイル５が巻かれ、その周囲に静磁場発生用マグネット６が設置される。マグネット６のボア７を通してプローブコイル５の引き出し線８が引き出れる。９はサンプル管３の導入用のガイドである。これにより、試料内のターゲットである蛋白質などの磁気共鳴スペクトルを測定し、蛋白質などの構造を同定可能にしている。
【００１５】
図５に、図４の構造とは異なる核磁気共鳴装置の模式図を示す。図５では、静磁場発生用のマグネットの配置がドーナツ状となっている。
【００１６】
図１は本実施例によるNMR計測の処理フローを示す。まず、試料を前処理装置で試料Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・を作成し(101)、たとえば試料Ａを選択する（102）。選択した試料を図４または図５のNMR装置にて計測する（103）。試料は、予め複数個、作成されており、ある試料の計測が終了すると、自動的に次の試料が測定されるシステムである。
【００１７】
このとき、NMRの生データ計測（103）を実施することと並行して、処理104による判定を実時間で実施する。処理104の判定は制御装置303により下記（１）、（２）、（３）について行われる。ここではＮＭＲ計測の生データか、あるいは周波数変換などでデータ処理後のデータを、データ後処理装置304により、測定試料の構造を同定することにより行われる。なお、測定データ後処理や制御装置の処理は、実時間で評価することが望ましいので、並列計算機の利用もあり得る。
（１）質の低い実験データの測定（測定途中で試料が変質する）。同一試料の測定途中に、構成元素の比率が１％以上変化する場合。
（２）試料に混入されている不純物を測定。蛋白質をターゲットとしていて、アミノ酸が検出されない場合。
（３）既に何回も測定した試料で測定回避したいデータの測定。同一試料のＮＭＲの測定積算回数が設定しきい値以上となった場合。しきい値は、測定データ後処理404で試料の構造を同定できるのに十分な測定積算回数とする。なお、同一物の判定は、しきい値を超えた試料の核磁気共鳴スペクトルデータを、制御装置303内のメモリーにデータベースとして格納し、その後の測定結果をデータベースと比較して判断する。
【００１８】
処理104による判定の結果、（１）−（３）の何れにも該当しない場合は同一試料の測定を継続する。処理104による判定の結果、（１）−（３）の何れかに該当する場合は、制御装置303で、NMR装置302の測定を終了するか判断（105）する。
【００１９】
ここで、（１）は、温度変化により試料の成分が変化する場合に起こる。特に、生体内の有機物であれば、成分変化が生じる可能性が大きい。（２）は、試料を融解するための媒質内の不純物が計測される場合を想定している。（３）は、多量な試料で計測時間を短縮でき、微量な試料で十分な測定時間を確保できる。
【００２０】
処理105で測定を終了しない場合，測定時間、入力パルス波形、測定対象などの測定パラメータを変更（107）してＮＭＲ測定103を継続する。測定終了の場合は、測定データを入出力端末305に出力（108）し、次の試料の選定に移る（109）。
【００２１】
図６に本実施例の時間チャートを示す。まず、試料ＡのＮＭＲ測定中の一定時間経過後に、測定データを判定（104）し、上記（１）〜（３）の何れにも該当しないのでＮＭＲ測定を継続する。さらに一定時間経過後、上記判定（104）を繰り返し、この結果が（１）と判断されると、ＮＭＲ測定を中断し、次の試料Ｂを再測定する。試料ＢのＮＭＲ測定中の一定時間経過後に、測定データを判定（104）し、上記（２）と判断されると、ＮＭＲ測定を中断する。次に、試料ＣのNMR測定を実施し、一定時間経過後に、（１）と判断されたため、測定対象を炭素上の水素から、窒素上の水素に変更し、ＮＭＲ測定を再開する。
【００２２】
図７に別の時間チャートを示す。本例は、測定データの判定を、ＮＭＲ測定と並列に実施している。これにより、図６にくらべ、NMR計測時間を短縮できる。
【００２３】
以上のように、本実施例によればユーザーに新たな負担を加える事になしに、NMR計測を高スループット化することができる。
（実施例２）
本発明の実施例２を説明する。実施例１では、測定継続か否かの判定（１０４）を、ＮＭＲ計測のみで実施した。本実施例では、外場を与えて、この計測結果を判定条件とするものである。外場には、光として赤外，可視光、電磁場としてＵＶ、テラヘルツ（THz）あるいは熱や超音波がある。分光法としては、赤外分光、ラマン分光などがある。さらには、外場の影響を、外場の導入前後でのＮＭＲ計測データの差、例えば、化学シフトの差から見積もることもできる。
【００２４】
図９は実施例２による核磁気共鳴装置の構成要素配置の模式図で、実施例１の図４に対応するものである。外場発信部１から光あるいは電磁場を導入し、反対側の外場検出部２からの透過光を計測している。あるいは、外場導入口側で反射光を計測するようにしてもよい。
【００２５】
図１０は実施例２における測定を示す説明図である。計測１はＮＭＲ測定を示す。計測２は外場111を与えたときのＮＭＲ測定を示す。本実施例では外場を与えた時の透過光を計測し、この計測結果を判定条件としている。113は溶液４中の標的が蛋白質のみの試料である。
【００２６】
図８は外場を利用した測定フローである。実施例１と異なるのは、ＮＭＲ測定と並列に、外場を測定し（201）、外場の計測結果から、下記（１）、（２）が判定（202）された場合に、測定を中断するか、測定パラメータを変更する。
【００２７】
同一試料の測定途中に構成元素の比率が１％以上変化する場合は、外場の着目する構成元素に関する計測スペクトルの変化から判定する。また、不純物に関しては、予め、外場による不純物の計測スペクトルデータを303の制御装置のメモリーに格納しておき、計測途中で、外場計測データと比較することにより、判定する。
（１）質の低い実験データの測定：測定途中で試料が変質する場合（同一試料の測定途中に構成元素の比率が１％以上変化する）。
（２）試料に混入されている不純物を測定した場合（蛋白質をターゲットし、アミノ酸が検出されない）。
【００２８】
実施例２は外場を導入するため、実施例１にくらべ情報量が増え、NMRに比較して、短期間で（１）、（２）を判定することできる利点がある。
【００２９】
本実施例によれば、ユーザーに新たな負担を加える事になしにNMR計測を高スループット化することができる。
【００３０】
なお、上記の実施例１においては、試料として、蛋白質、糖鎖または薬化合物としている。このとき、前処理として、ＬＣ（液体クロマト）により、試料が分離され、自動的にＮＭＲにて計測される。
【００３１】
このとき、上記（１）−（３）の判定条件のうち、特に、既に何回も測定した試料であるかを判定する際に、試料のＬＣ保持時間（リテンションタイム）がある裕度で一致するかどうか調べるようにしてもよい。これにより、試料に関する情報が増え、計測変更の判定の精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施例１における核磁気共鳴の計測処理を示すフロー図。
【図２】本発明を実施するに好適な核磁気共鳴測定システム構成図。
【図３】本発明を実施するに好適な核磁気共鳴測定のフロー図。
【図４】実施例１の核磁気共鳴装置の各構成要素の配置を模式図。
【図５】核磁気共鳴装置の各構成要素の他の配置を模式図。
【図６】実施例１による核磁気共鳴測定のタイムチャート図。
【図７】実施例１による他の核磁気共鳴測定のタイムチャート図。
【図８】本発明の実施例２における核磁気共鳴の計測処理を示すフロー図。
【図９】実施例２の核磁気共鳴装置の各構成要素の配置を模式図。
【図１０】実施例２における測定を示す説明図。
【符号の説明】
【００３３】
１…外場発信部、２…外場検出部、３…試料のサンプル管、４…試料溶液、５…核磁気共鳴プローブコイル、６…静磁場発生用マグネット、７…マグネットのボア、８…核磁気共鳴プローブコイルの引き出し線、９…試料保持管の導入用のガイド、１０…シールド部、１１１…外場、１１３…標的蛋白質のみの試料。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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