(57)【要約】【課題】同定に利用される抽出イオンクロマトグラム（ＥＩＣ）上のピークが適切なものであるか否かの目視の確認を、容易に且つ迅速に行えるように支援する。【解決手段】目的化合物の保持時間付近における定量イオンの実測ＥＩＣ１２１及び確認イオンの実測ＥＩＣ１２２を、重ねてクロマトグラム表示領域１２内に表示する。また、目的化合物における定量イオンの強度に対する確認イオンの強度の比を表す確認イオン比の標準値に対応した標準中心線１２３と、確認イオンの強度の許容幅を示す上限線１２４及び下限線１２５とをＥＣＩに重ねて表示する。分析者は確認イオンのＥＩＣのピークトップが上限線１２４と下限線１２５との間に収まるか否かを判断することで、同定に利用されたピークが目的化合物由来のものか否か判断できる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロマトグラフ質量分析により時間経過に伴って繰り返し収集されたデータに基づいて、特定の質量電荷比に対する抽出イオンクロマトグラムを作成して表示画面上に表示するクロマトグラフ質量分析用データ処理装置において、
a)各種の成分について、保持時間、定量イオンと確認イオンの質量電荷比、及び、定量イオンに対する確認イオンの強度の比を示す確認イオン比の標準値、を格納しておく標準情報記憶手段と、
b)前記標準情報記憶手段に格納されている各種成分の中で確認対象として指定された対象成分の実測データに基づいて、該対象成分の定量イオンと確認イオンの抽出イオンクロマトグラムを作成して同一グラフ枠内に重ねて表示するクロマトグラム表示処理手段と、
c)前記クロマトグラム表示処理手段により抽出イオンクロマトグラムが表示されている確認イオンに対応した前記対象成分の確認イオン比の標準値を前記標準情報記憶手段から取得し、該標準値を示す情報を表示されている抽出イオンクロマトグラム上にグラフィカルに表示する付加表示処理手段と、
を備えることを特徴とするクロマトグラフ質量分析用データ処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載のクロマトグラフ質量分析用データ処理装置であって、
前記付加表示処理手段は、確認イオン比の標準値を中心に許容可能な強度範囲を示す情報を、表示されている抽出イオンクロマトグラム上にグラフィカルに表示することを特徴とするクロマトグラフ質量分析用データ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスクロマトグラフ（ＧＣ）や液体クロマトグラフ（ＬＣ）の検出器として質量分析装置（ＭＳ）を用いたクロマトグラフ質量分析装置で収集されたデータを処理するデータ処理装置に関し、さらに詳しくは、クロマトグラフ質量分析装置における画面表示処理や操作入力処理等のマンマシンインターフェイスに係るデータ処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＣ／ＭＳ分析では、被検試料中に含まれる各種成分をカラムを通して時間的に分離し、その分離された各成分から生成したイオンを四重極マスフィルタ等の質量分析器により質量電荷比（m/z）に応じて分離し検出器で検出する。試料に含まれる未知の化合物を同定する際には、通常、ＭＳにおいて所定の質量範囲（m/z範囲）のスキャン測定が繰り返し実行され、各スキャン測定に対しそれぞれマススペクトルが作成される。各マススペクトルにおいて全てのイオン強度を合算した強度を時間経過に伴ってプロットしたものが全イオン電流クロマトグラム（Total Ion current Chromatogram＝ＴＩＣ）であり、特定の質量電荷比を持つイオンに着目して該イオンの強度を時間経過に伴ってプロットしたものが抽出イオンクロマトグラム（Extracted Ion Chromatogram＝ＥＩＣ）である。
【０００３】
ＧＣ／ＭＳ分析やＬＣ／ＭＳ分析により試料に含まれる化合物を定量する場合には、一般に、その化合物を特徴付けるイオンを定量イオン（ターゲットイオンともいう）に定め、実測により得られた該定量イオンのＥＩＣにおいて目的化合物の保持時間付近に現れるクロマトグラムピークから定量値、つまり成分含有量や濃度を計算するようにしている。定量イオンとしては、通常、その化合物の典型的なマススペクトルにおいて信号強度が最大であるピークに対応したイオンが選択される。
【０００４】
上記定量イオンは各化合物を特徴付けるイオンではあるものの、実際の試料には様々な夾雑物が混じっていることもあるし、不適切な分析条件のために前段のＧＣやＬＣでの成分分離が不十分で成分が重なっていることもある。こうした場合、定量イオンのクロマトグラムピークだけでは、そのピークが確かに目的化合物由来のものであるか否かの確認が困難である場合がある。そうした場合には、定量イオンとは別に、その化合物を特徴付ける別の質量電荷比を持つイオンを確認イオンとして選定し、マススペクトル上でのその確認イオンのピークの信号強度と定量イオンのピークの信号強度との相対比率（以下「確認イオン比」という）を用いて、定量イオンのクロマトグラムピークが目的化合物由来であることの確認、つまり同定が行われる。また、或る化合物の定量イオンピークの確認を正確に行うには１種類の確認イオンだけでは不十分であることが多く、１つの化合物に対し複数種の確認イオンが用いられることもよくある（特許文献１参照）。
【０００５】
従来の装置において、目的化合物の標準試料を質量分析することで得られたデータから求められた確認イオン比を理想的な比率として記憶部に予め記憶させておき、実際の試料を分析することにより得られたデータから求まった確認イオン比の数値を上記の理想的な比率と比較することで、同定された化合物の確認イオン比が適切であるか否かを分析者が判断することは可能であった。しかしながら、こうした数値による判断はあまり効率的ではなく判断ミスも生じ易い。また、化合物の同定が適切か否かを分析者が判断するために、ＥＩＣ上のピークの形状や高さも目視で確認する必要があるが、ＥＩＣを見ただけではピーク高さが確認イオン比に基づいて適切であるのか否かを分析者が判断するのは困難であった。
【０００６】
特に、多成分一斉分析の場合、数十から場合によっては数百にも及ぶ膨大な数の化合物について１つずつ、確認イオン比に基づいてＥＩＣ上のピークが適切かどうかを分析者が目視で確認する必要がある。そのため、こうした作業のスループットを上げるには、１つの化合物についての適否の判断を短時間で行うことが分析者に要求されるものの、上記のような従来の方法ではそうした短時間での判断は難しく、また判断ミス、判断漏れを引き起こす可能性も高かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１８９２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、クロマトグラフ質量分析により収集されたデータを解析処理して成分同定や定量分析を行う場合に、分析者による作業を簡単化して作業効率を改善すると共に、作業ミスを軽減することができるクロマトグラフ質量分析用データ処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するためになされた本発明は、クロマトグラフ質量分析により時間経過に伴って繰り返し収集されたデータに基づいて、特定の質量電荷比に対する抽出イオンクロマトグラム（ＥＩＣ）を作成して表示画面上に表示するクロマトグラフ質量分析用データ処理装置において、
a)各種の成分について、保持時間、定量イオンと確認イオンの質量電荷比、及び、定量イオンに対する確認イオンの強度の比を示す確認イオン比の標準値、を格納しておく標準情報記憶手段と、
b)前記標準情報記憶手段に格納されている各種成分の中で確認対象として指定された対象成分の実測データに基づいて、該対象成分の定量イオンと確認イオンの抽出イオンクロマトグラムをそれぞれ作成して同一グラフ枠内に重ねて表示するクロマトグラム表示処理手段と、
c)前記クロマトグラム表示処理手段により抽出イオンクロマトグラムが表示されている確認イオンに対応した前記対象成分の確認イオン比の標準値を前記標準情報記憶手段から取得し、該標準値を示す情報を表示されている抽出イオンクロマトグラム上にグラフィカルに表示する付加表示処理手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１０】
本発明に係るクロマトグラフ質量分析用データ処理装置は、上記各手段に対応した機能を実現する専用のコンピュータプログラムを、表示部、操作部（キーボード、ポインティングデバイスなど）などを含む汎用のコンピュータ上で実行することにより具現化することができる。
【００１１】
また本発明に係るクロマトグラフ質量分析用データ処理装置において、典型的には、対象成分の確認イオン比の標準値を示す情報を水平線として、定量イオン及び確認イオンのＥＩＣに重ねて表示すればよい。また、１つの対象成分に対し確認イオンが複数存在する場合には、その複数の確認イオンのＥＩＣを例えば線色を変えて重ねて表示し、それら確認イオンそれぞれに対応した確認イオン比の標準値も同様に線色を変えて重ねて表示すればよい。
【００１２】
また本発明に係るクロマトグラフ質量分析用データ処理装置では、標準情報記憶手段に格納されている各種の成分の中で、同定したい成分や含有の有無を確認したい成分を分析者等が予め選定してこれらを登録したテーブルを作成しておき、そのテーブル中から分析者が任意の成分を指定することにより対象成分を選択できるようにするとよい。
【００１３】
選択された対象成分が、保持時間、マススペクトルパターンの類似性、確認イオン比などを用いて自動的に同定された成分である場合には、クロマトグラム表示処理手段は、定量イオンのＥＩＣ上で同定されたピーク付近を拡大したＥＩＣを表示すればよい。一方、選択された対象成分が自動的に同定されなかった成分である場合には、定量イオンのＥＩＣ上で該対象成分の保持時間に最も近いピークが該成分に対応したクロマトグラムピークであるとみなし、該ピーク付近を拡大したＥＩＣを表示すればよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るクロマトグラフ質量分析用データ処理装置によれば、対象成分の確認イオンのＥＩＣ上に現れる該成分由来のピーク波形と該確認イオンの理想的な強度比とが同一グラフ枠内で一目で確認可能となる。したがって、分析者は確認イオンのピーク高さが確認イオン比の標準値と同程度であるか否かを直感的に且つ迅速に判断することができる。また、実測による対象成分の定量イオンのピークや確認イオンのピークの波形形状も確認できるので、夾雑物等の目的外の成分の重なりなどに起因するピーク波形の崩れなども同時に判断することができる。それによって、試料中に目的成分が存在するか否かの確認や含まれる成分の同定などの作業を行う際に、分析者が目視で行う確認作業の操作が簡単になって作業効率が改善され、また作業ミスも軽減されるために結果の信頼性も高まる。
【００１５】
また本発明に係るクロマトグラフ質量分析用データ処理装置において、好ましくは、前記付加表示処理手段は、確認イオン比の標準値を中心に許容可能な強度範囲を示す情報を表示されている抽出イオンクロマトグラム上にグラフィカルに表示する構成とするとよい。この構成によれば、確認イオンのピーク高さが確認イオン比の標準値を中心とする許容範囲に収まっているか否かをより一層簡単に判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るデータ処理装置を含むＧＣ−ＭＳシステムの一実施例の概略構成図。
【図２】本実施例のＧＣ−ＭＳシステムにおけるデータ収集動作と得られるデータを示す模式図。
【図３】本実施例のＧＣ−ＭＳシステムにおける成分同定のための確認作業の手順の一例を示すフローチャート。
【図４】本実施例のＧＣ−ＭＳシステムにおける表示画面の一例を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係るクロマトグラフ質量分析用データ処理装置を含むＧＣ−ＭＳシステムについて、添付図面を参照して説明する。図１は本実施例によるＧＣ−ＭＳシステムの概略構成図である。
【００１８】
このシステムは、試料中の含有成分を時間的に分離するガスクロマトグラフ（ＧＣ）１と、分離された各成分を質量電荷比（m/z）に応じて分離して検出する質量分析計（ＭＳ）２と、ＭＳ２で取得されたデータを処理するためのパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３と、を備える。ＰＣ３には専用のデータ処理用ソフトウエアがインストールされており、このソフトウエアをＰＣ３で実行することにより、図示したデータ処理部４、測定データ保存部５、標準データ保存部６などの機能が実現される。またＰＣ３には、キーボードやマウス等のポインティングデバイスである操作部７及び、表示部８が接続されている。
【００１９】
図２は上記ＧＣ−ＭＳシステムにおいて分析時に収集されるデータを説明するための模式図である。図１、図２により、ＧＣ−ＭＳシステムにおけるデータ収集動作を簡単に説明する。
【００２０】
ＧＣ１に試料が導入されると、試料中の含有成分はカラム（図示せず）を通過する間に時間的に分離されて溶出する。図２の例では、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆなる６種の成分が時間的にずれて溶出している。ＭＳ２では、所定の質量範囲の質量走査を伴うスキャン測定を一定時間間隔で繰り返す。１回のスキャン測定（質量走査）により、図２中に示すような１つの実測マススペクトルを構成するデータ（マススペクトルデータ）が得られる。したがって、所定時間間隔のスキャン測定の繰り返しによって、所定時間間隔でそれぞれ実測マススペクトルが得られる。１つの実測マススペクトルに含まれる全てのイオン強度を合算し、これを時間方向に並べたものがＴＩＣであり、特定の質量電荷比のみに着目して該質量電荷比におけるイオン強度を時間方向に並べたものがＥＩＣである。図２の例では、時刻t1における実測マススペクトルに現れるピークに対応したm/z＝Ｍ１におけるＥＩＣを示している。
【００２１】
本実施例のＧＣ−ＭＳシステムでは、或る試料がＧＣ１に導入された時点（又はそれよりも所定時間遅れた時点）から該試料中の成分が溶出し終わってから適宜遅れた時点までの間、上述のようにマススペクトルデータが繰り返し収集され、それが１つのデータファイルに集約されて測定データ保存部５に格納される。測定データ保存部５に格納された測定データは分析者の指定によりデータ処理部４に読み込まれ、成分同定や定量のために再解析に供される。
【００２２】
一方、標準データ保存部６には、様々な化合物の保持時間、１つの定量イオンの質量電荷比、１乃至複数の確認イオンの質量電荷比、各確認イオンにおける確認イオン比の標準値（（確認イオンの強度／定量イオンの強度）×１００[％]）、標準マススペクトル等が予め登録される。この標準データ保存部６に格納されるデータとしては、NIST、Wiley、Drugなどの一般に提供されているデータベースに掲載されているデータをそのまま使用したり、その一部を抽出して用いたりすることができるほか、装置メーカが独自に作成してユーザに提供するデータ、或いはユーザ自身が標準物質の測定等に基づいて取得したデータなどを利用してもよい。
【００２３】
次に、本実施例のＧＣ−ＭＳシステムにおける特徴的なデータ処理、さらに詳しくは、成分同定等の際の分析者による確認作業の支援のためのデータ処理について、図３のフローチャートに従って説明する。また、図４はその処理に際して表示部８に表示される画面の一例を示す模式図である。
図４（ａ）はデータ再解析画面１０、図４（ｂ）は確認イオン比画面２０であり、これらを同一画面内に並べて配置してもよいし、データ再解析画面１０上に確認イオン比画面２０を重ねて表示してもよい。データ再解析画面１０には、マススペクトル表示領域１１、クロマトグラム表示領域１２、化合物テーブル表示領域１３がそれぞれ区画され配置されている。各表示領域中に表示されるグラフやテーブルの詳細は後述する。
【００２４】
分析者が解析対象のデータを特定するために操作部７で所定の操作を行うと、データ処理部４は測定データ保存部５に格納されている測定データを処理対象として読み込む。またデータ処理部４は、読み込んだ測定データを取得する際に用いられた分析条件などが格納されたメソドファイルで指定されている化合物に関する情報を標準データ保存部６から抽出し、化合物名、保持時間などが列挙された化合物テーブルを作成し、これをデータ再解析画面１０の化合物テーブル表示領域１３に表示する。化合物テーブルに登録されている化合物が、この再解析において同定したい又は存在の有無を確認したい化合物である。
【００２５】
次にデータ処理部４は、読み込んだ測定データに対し化合物テーブルを用いて自動同定処理を実行する。例えば、化合物テーブルに登録されている化合物１つ１つについて、測定データから定量イオンの質量電荷比におけるＥＩＣを作成し、該ＥＩＣ上でその化合物に規定されている保持時間を中心とする所定の許容時間幅内でピークを検出する。そして、該ピークのピークトップの時刻における実測マススペクトルをその化合物に規定されている標準マススペクトルと比較し、所定アルゴリズムに従って計算される類似度が閾値以上である場合にＥＩＣ上のそのピークが化合物由来のピークであると判断する。一方、定量イオンの質量電荷比におけるＥＩＣ上で保持時間を中心とする所定の許容時間幅内でピークが検出されない場合や、ピークが検出されてもマススペクトルの類似性が低い場合には、当該化合物は同定されないものとする。こうして、化合物テーブルに登録されている全ての化合物について、自動同定処理が実行されて同定又は非同定が決まる。
【００２６】
ただし、自動同定処理はあくまでも規定の条件に従って機械的に行われるので、成分の重なりやノイズの混入によるピーク波形形状の変形、歪みなどによっては、誤同定や同定漏れが起こる可能性がある。そこで、次のようにして分析者は、目視で確認イオンの質量電荷比におけるＥＩＣ上のピーク波形形状とピーク高さの確認を実行し、同定に利用されたピークが適切であるか否かを確認する。
【００２７】
分析者はマウスを操作して、図４（ａ）に示したようなデータ再解析画面１０の化合物テーブル表示領域１３内に表示されている化合物テーブル上で確認したい化合物を選択指示する（ステップＳ１）。図４（ａ）の例では、ＩＤ＃：７の「フェノブカルブ」が指定されており、それによって化合物テーブル中の該当行が網掛け表示になっている。データ処理部４はこの化合物の選択指示を受け、その化合物が自動的に同定された化合物であるか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００２８】
自動的に同定された化合物である場合、データ処理部４は、指定された化合物に対する保持時間、及び定量イオンと確認イオンの質量電荷比、の情報を取得し、測定データに基づいて定量イオンのＥＩＣと確認イオンのＥＩＣを作成する。そして、該化合物の保持時間付近の所定時間範囲におけるＥＩＣを、クロマトグラム表示領域１２内の同一グラフ枠内に重ねて表示する。図４（ａ）では、m/z121.00である定量イオンのＥＩＣが符号１２１で示され、m/z150.00である確認イオンのＥＩＣが符号１２２で示されている。この図では両ＥＩＣの線種を変えているが、実際には線色を変えることで両者を識別可能とすればよい。また、データ処理部４は、定量イオンのＥＩＣ上のピークトップの時刻における実測マススペクトルを測定データに基づいて作成し、これをマススペクトル表示領域１１内に表示する。
【００２９】
また、データ処理部４は、実測に基づく定量イオンのＥＩＣと確認イオンのＥＩＣとに現れる保持時間におけるピークの面積からそれぞれ強度を求め、定量イオンの強度を１００％とした確認イオンの強度を計算することで実測の確認イオン比を計算する。そしてこの、実測の強度値及び確認イオン比、標準データ保存部６に格納されている（又は化合物テーブルに登録されている）確認イオン比の標準値などの情報に基づいて、図４（ｂ）に示した、指定された化合物に対する確認イオン比テーブルを作成しこれを確認イオン比画面２０内に表示する。図４（ｂ）に示した確認イオン比テーブルにおいて、符号２１で示す設定％が確認イオン比の標準値であり、符号２２で示す測定％が実測確認イオン比であり、符号２３で示す許容幅は確認イオン比の標準値を中心として許容される確認イオン強度の幅である。
【００３０】
データ処理部４は、確認イオン比テーブルに表示される確認イオン比の標準値及び許容幅をクロマトグラム表示領域１２内にグラフィカルに表示する。即ち、定量イオンのＥＩＣにおけるピークトップの強度を１００％としたときの確認イオン比の標準値（この例では２８％）の強度位置に水平な標準中心線１２３を描出する。また、確認イオン比の標準値を中心とした許容幅（この例では３０％）を示す上限線１２４と下限線１２５も描出する（ステップＳ３）。標準中心線１２３は確認イオン比の標準値を示す線であり、この上限線１２４、下限線１２５は確認イオンの強度の許容範囲を示しているから、確認イオンのＥＩＣ１２２のピークトップの高さが標準中心線１２３からどの程度離れているか、上限線１２４と下限線１２５で決まる範囲に収まっているか否か、によって実測の確認イオン比が適切であるか否かを判断することが可能である。
【００３１】
ステップＳ２において、選択指示された化合物が自動的に同定された化合物でないと判定された場合、データ処理部４は、指定された化合物に対する保持時間、及び定量イオンと確認イオンの質量電荷比、の情報を取得し、測定データに基づいて定量イオンのＥＩＣと確認イオンのＥＩＣを作成する。そして、定量イオンのＥＩＣに対しピーク検出を実行し、検出されたピークの中で該化合物の保持時間に最も近いピークが当該化合物由来のピークであるとみなす（ステップＳ４）。そして、このピークの出現時刻を中心とした所定時間範囲におけるＥＩＣを、クロマトグラム表示領域１２内の同一グラフ枠内に重ねて表示する。
【００３２】
具体的には例えば、検出されたピークの中で該化合物の保持時間±αの時間範囲内にあるピークを抽出し、それが複数ある場合にはピーク面積が最大であるピーク又はピークトップ値が最大であるピークが当該化合物由来のピークであるとみなすとよい。このとき、クロマトグラム表示領域１２内に表示されるＥＩＣの時間範囲が保持時間±αの時間範囲となるようにすると、抽出されるピークは全てそのＥＩＣ上に表示されることになる。
【００３３】
それ以外の処理は上述した通りであり、クロマトグラム表示領域１２内に表示された定量イオンのＥＩＣと確認イオンのＥＩＣの重ね合わせ表示の上にさらに、定量イオンのＥＩＣにおけるピークトップの強度を１００％としたときの確認イオン比の標準値の強度位置に水平な標準中心線を描出し、確認イオン比の標準値を中心とした許容幅を示す上限線と下限線も描出する（ステップＳ５）。これにより、自動同定されなかった化合物についても、ＥＩＣ上で最もそれらしいピークについて、その波形形状や確認イオン比に基づく確認を行うことができる。
【００３４】
また、先に化合物テーブル上で指定した化合物とは異なる別の化合物についても同様の確認を行いたい場合には、化合物テーブル上で別の化合物を指定すればよい。以上のようにして、本実施例のＧＣ−ＭＳシステムによれば、既に収集した測定データに基づく成分同定等の作業の際に、分析者は簡便な操作で、目的化合物の同定に利用されたＥＩＣ上のピークが理想的な確認イオン比に照らして適切なものであるか否かを確認することができる。
【００３５】
なお、上記実施例では、確認イオンは１種のみであったが、確認イオンが複数種存在する場合には、その全てについて又は一部について実測ＥＩＣを表示し、その表示されたＥＩＣの確認イオンにおける確認イオン比の標準値や許容幅をＥＩＣ上に重ねて表示するとよい。確認イオンが複数の場合には、ＥＩＣや確認イオン比の標準値を示す線の色を確認イオン毎に異なるものとするとよい。
【００３６】
また、上記実施例は本発明の一例にすぎず、本発明の趣旨に沿った範囲で適宜変形や修正、追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは明らかである。
【符号の説明】
【００３７】
１…ガスクロマトグラフ（ＧＣ）
２…質量分析計（ＭＳ）
３…パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
４…データ処理部
５…測定データ保存部
６…標準データ保存部
７…操作部
８…表示部
１０…データ再解析画面
１１…マススペクトル表示領域
１２…クロマトグラム表示領域
１３…化合物テーブル表示領域
２０…確認イオン比画面
【図１】
2011242255.tif 000003
【図２】
2011242255.tif 000004
【図３】
2011242255.tif 000005
【図４】
2011242255.tif 000006