(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の質量分析部により選択的に取り出したプリカーサイオンを開裂させて生じたプロダクトイオンを第２の質量分析部に導入して質量分析を行なうことにより取得したマススペクトルに基づいて試料の組成解析を行なうに当たり、プロダクトイオンに関する質量情報と構成元素種の情報に基づきマススペクトルに出現する可能性のあるピークの組成候補を抽出する組成解析のための組成候補抽出方法であって、
前記プリカーサイオンの質量範囲ＭＡと構成元素種（α、β、γ，…）を指定し、指定された前記質量範囲ＭＡに存在し得る前記構成元素種（α、β、γ，…）と該構成元素種の個数（ｎα、ｎβ、ｎγ，…）を組み合わせた元素組成(αｎα、βｎβ、γｎγ，…)を抽出する第１組成候補抽出工程と、
前記プロダクトイオンの質量範囲ＭＢを指定し、指定された前記質量範囲ＭＢに存在し得る前記構成元素種（α、β、γ，…）と該構成元素種の個数（ｍα、ｍβ、ｍγ，…）を組み合わせた元素組成(αｍα、βｍβ、γｍγ，…)を抽出する第２組成候補抽出工程と、
前記プリカーサイオンの質量範囲ＭＡから前記プロダクトイオンの質量範囲ＭＢを差し引いた質量差範囲ＭＡ−Ｂに存在し得る前記構成元素種（α、β、γ，…）と該構成元素種の個数（ｌα、ｌβ、ｌγ，…）を組み合わせた元素組成(αｌα、βｌβ、γｌγ，…)を抽出する第３組成候補抽出工程と、
前記第１組成候補抽出工程により抽出した元素組成(αｎα、βｎβ、γｎγ，…)と前記第２組成候補抽出工程により抽出した元素組成(αｍα、βｍβ、γｍγ，…)の中から、以下の関係を満たす元素組成(αｎα、βｎβ、γｎγ，…)と(αｍα、βｍβ、γｍγ，…)の組み合わせを抽出する組成候補絞り込み工程と、
を備える組成候補抽出方法。
(ｎα-ｍα、ｎβ-ｍβ、ｎγ-ｍγ、…)=（ｌα、ｌβ、ｌγ，…）
【請求項２】
前記第１組成候補抽出工程において、構成元素種（α、β、γ，…）の指定に加えて該構成元素種の個数の範囲を指定することにより、指定された個数の範囲を満たす(αｎα、βｎβ、γｎγ，…)及び(αｍα、βｍβ、γｍγ，…)及び(αｌα、βｌβ、γｌγ，…)を抽出することを特徴とする請求項１記載の組成候補抽出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、質量分析装置により取得したマススペクトルに現れるピークの組成を解析するための組成候補抽出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
質量分析装置（MS装置）は、イオン源で試料をイオン化し、質量分析部で質量を電荷数で割った値（m/z値）ごとにイオンを分離し、分離したイオンを検出器で検出する。その結果は、横軸にm/z値、縦軸に相対強度を取ったマススペクトルの形で表示され、試料に含まれる化合物群のm/z値および相対強度が得られ、試料の定性、定量的な情報を得ることができる。
【０００３】
MS装置を応用した装置として、イオン源で生成した特定のイオンを初段の質量分析部（MS1）で選択し（選択されたイオンはプリカーサイオンと呼ばれる）、自発的または強制的に開裂させ、生成したイオン群（開裂生成したイオンはプロダクトイオンと呼ばれる）を後段の質量分析部（MS2）で質量分析するタンデム質量分析装置がある。
【０００４】
タンデム質量分析装置では、プリカーサイオンやこれに由来する複数のプロダクトイオンのm/z値及び相対強度の情報が収集され、収集されたこれら情報に基づいてマススペクトルが作成される。作成されたマススペクトルはプリカーサイオンやプロダクトイオンの組成を解析するための処理に供される。
【０００５】
組成解析作業においては、まず、解析対象のイオンに対して組成候補の抽出が行なわれ、その後、抽出された各々の組成候補に対してその組成における質量の理論値と質量分析により得られた実測値との一致度をオペレータが確認しながら、正しいと思われる組成を見つける。
【０００６】
組成候補を抽出するにあたり、オペレータは組成候補を抽出したいイオンの質量範囲と、該イオンの構成元素として推定される元素種及び元素種の個数の範囲を指定して、これらの情報を組成候補抽出用プログラムに入力する。ここでいう質量範囲とは、質量の実測値に実測値に対する許容誤差を付加した値を意味する。入力されたイオンの質量範囲と構成元素種及び構成元素種の個数の範囲に基づいて、指定された質量範囲に理論的に存在しうる構成元素種のすべての組み合わせを算出する処理が組成候補抽出用プログラムにより行われ、組成候補が抽出される。
【０００７】
図１は、組成候補抽出結果の一例を示したものである。プリカーサイオンＡの質量範囲として５８８．２５５８±１００ｐｐｍ、構成元素種として３種の元素Ｃ、Ｈ、Ｎ、それぞれの元素の個数の範囲として０≦ｎＣ≦５０、０≦ｎＨ≦１００、０≦ｎＮ≦１０を指定することにより、１３個の組成候補が抽出された。また、プロダクトイオンＢの質量範囲として３６９．１５１４±１００ｐｐｍ、構成元素種として３種の元素Ｃ、Ｈ、Ｎ、それぞれの元素の個数の範囲として０≦ｎＣ≦５０、０≦ｎＨ≦１００、０≦ｎＮ≦１０を指定することにより、９個の組成候補が抽出された。オペレータはこれら組成候補抽出結果に基づいて、正しいと思われるプリカーサイオンＡとプロダクトイオンＢの元素組成の組み合わせを見つける。
【０００８】
なお、質量範囲５８８．２５５８±１００ｐｐｍは、質量５８８．２５５８に対して±１００ｐｐｍの許容誤差を有することを意味しており、すなわち、それは５８８．２５５８×（１−１０−４）〜５８８．２５５８×（１＋１０−４）の質量範囲を意味する。質量範囲３６９．１５１４±１００ｐｐｍについても同様である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
組成の組み合わせを見つけるにあたり、プロダクトイオンはプリカーサイオンが開裂した構造を有しているため、プロダクトイオンの組成はプリカーサイオンの組成に依存する。すなわち、プリカーサイオンの組成候補毎に組み合わせとして適切なプロダクトイオンの組成が変わってくるため、最適な組成の組み合わせを見つけ出すためには、（プリカーサイオンＡの組成候補１３個）×（プロダクトイオンＢの組成候補９個）=１１７通りの中から見つけ出す必要があり、オペレータは最適な組成の組み合わせを見つけ出すのに多くの時間と労力を要していた。
【００１０】
本発明はこのような点に鑑みて成されたものであり、その目的は、タンデム質量分析装置を用いた組成解析において、プリカーサイオンとプロダクトイオンの組成を見つけ出すための作業量を大幅に削減可能な組成候補抽出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の組成候補抽出方法は、第１の質量分析部により選択的に取り出したプリカーサイオンを開裂させて生じたプロダクトイオンを第２の質量分析部に導入して質量分析を行なうことにより取得したマススペクトルに基づいて試料の組成解析を行なうに当たり、プロダクトイオンに関する質量情報と構成元素種の情報に基づきマススペクトルに出現する可能性のあるピークの組成候補を抽出する組成解析のための組成候補抽出方法であって、前記プリカーサイオンの質量範囲ＭＡと構成元素種（α、β、γ，…）を指定し、指定された前記質量範囲ＭＡに存在し得る前記構成元素種（α、β、γ，…）と該構成元素種の個数（ｎα、ｎβ、ｎγ，…）を組み合わせた元素組成(αｎα、βｎβ、γｎγ，…)を抽出する第１組成候補抽出工程と、前記プロダクトイオンの質量範囲ＭＢを指定し、指定された前記質量範囲ＭＢに存在し得る前記構成元素種（α、β、γ，…）と該構成元素種の個数（ｍα、ｍβ、ｍγ，…）を組み合わせた元素組成(αｍα、βｍβ、γｍγ，…)を抽出する第２組成候補抽出工程と、前記プリカーサイオンの質量範囲ＭＡから前記プロダクトイオンの質量範囲ＭＢを差し引いた質量差範囲ＭＡ−Ｂに存在し得る前記構成元素種（α、β、γ，…）と該構成元素種の個数（ｌα、ｌβ、ｌγ，…）を組み合わせた元素組成(αｌα、βｌβ、γｌγ，…)を抽出する第３組成候補抽出工程と、前記第１組成候補抽出工程により抽出した元素組成(αｎα、βｎβ、γｎγ，…)と前記第２組成候補抽出工程により抽出した元素組成(αｍα、βｍβ、γｍγ，…)の中から、以下の関係を満たす元素組成(αｎα、βｎβ、γｎγ，…)と(αｍα、βｍβ、γｍγ，…)の組み合わせを抽出する組成候補絞り込み工程と、を備えることを特徴とする。
(ｎα-ｍα、ｎβ-ｍβ、ｎγ-ｍγ、…)=（ｌα、ｌβ、ｌγ，…）
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、タンデム質量分析装置を用いた組成解析において、プリカーサイオンとプロダクトイオンの組成を見つけ出すためのオペレータの作業量を大幅に削減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来手法による組成候補抽出結果の一例を示したものである。
【図２】本発明に係る組成候補抽出方法を実施するためのタンデム質量分析装置の構成例を示したものである。
【図３】本実施例におけるマススペクトルの一例を示したものである。
【図４】組成候補抽出の手順を示したフローチャートである。
【図５】本実施例における組成候補抽出結果の一例を示したものである。
【図６】本実施例における組み合わせ抽出結果の一例を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
図２は、本実施形態に係る質量分析データの解析を可能とするタンデム質量分析装置１００の構成の一例を示す図である。
【００１６】
タンデム質量分析装置１００は、図２に示すように、試料をイオン化するイオン源１と、イオン源１で生成されたイオンを質量分離する第１質量分析部２と、第１質量分析部２で質量分離されたイオンを検出する第１検出器１１と、第１質量分析部２で選択された特定のイオンを衝突誘起解離により開裂させるための衝突室３と、衝突室３を出射したイオンを質量分離する第２質量分析部４と、第２質量分析部４で質量分離されたイオンを検出する第２検出器５と、検出された信号をアナログ/デジタル変換するＡＤ変換器６と、ＡＤ変換器６で得られたデジタルデータを処理するデータ処理部７と、これら各部の動作をそれぞれ制御する制御部８とを備える。また、オペレータが制御部８に対して指示を与えるための操作部９と、データ処理部７により出力されたデータを表示する表示部１０を備える。
【００１７】
データ処理部７は、ＡＤ変換器６で得られたデジタルデータやスペクトル解析結果等の種々のデータを記憶するためのデータ記憶部７１と、ＡＤ変換器６で得られたデジタルデータに基づいて質量スペクトルを作成するスペクトル作成部７２と、スペクトル上の着目ピークの組成候補を抽出する組成候補抽出部７３を備える。
【００１８】
タンデム質量分析装置１００では、ＭＳ測定とＭＳ/ＭＳ測定が行われる。
【００１９】
ＭＳ測定では、イオン源１で生成されたイオンが質量掃引される第１質量分析部２で質量分離され、分離されたイオンは順次第１検出器１１に入射して検出される。第１検出器１１から出力される信号は、ＡＤ変換器６でアナログ/デジタル変換後、データ処理部７内のデータ記憶部７１に記憶され、記憶されたデータに基づいてスペクトル作成部７２でマススペクトルが作成される。
【００２０】
一方、ＭＳ/ＭＳ測定では、イオン源１で生成されたイオンの中から、予め指定されたm/z値を持つイオン（プリカーサイオン）のみが第１質量分析部２で選択的に取り出され、衝突室３に導入される。衝突室３において、開裂により生じたイオン（プロダクトイオン）は質量掃引される第２質量分析部４で質量分離され、分離されたイオンは順次第２検出器５に入射して検出される。第２検出器５から出力される信号はＡＤ変換器６でアナログ/デジタル変換された後、データ処理部７内のデータ記憶部７１に記憶され、記憶されたデータに基づいてスペクトル作成部７２でマススペクトルが作成される。衝突室３に指定イオンのみを導入させる動作は、オペレータが操作部９を用いて制御部８に指示を与え、制御部８が第１質量分析部２を制御することにより行なわれる。
【００２１】
上述した構成を持つタンデム質量分析装置１００を用いて行なわれる本発明の組成候補抽出方法について以下に説明する。
【００２２】
本発明では、まず、ＭＳ測定を行なうことにより、イオン源１で生成されたイオンを第１質量分析部２で質量分離し、得られたマススペクトル（ＭＳスペクトル）に基づいてプリカーサイオンの選択を行なう。プリカーサイオンの選択は、ＭＳスペクトルに出現したピークの中でイオン強度が大きいものから順に指定していくのが一般的である。
【００２３】
続いて、ＭＳ/ＭＳ測定を行なう。すなわちプリカーサイオンとして選択されたイオンを衝突室３で開裂させて、開裂して生じたイオン（プロダクトイオン）に対して第２質量分析部４で質量分離を行ない、マススペクトル（ＭＳ/ＭＳスペクトル）を取得する。
【００２４】
図３（a）はＭＳ測定により得られたＭＳスペクトルを示しており、図３（b）はＭＳ/ＭＳ測定により得られたＭＳ/ＭＳスペクトルを示している。図３（a）のＭＳスペクトル上に現れる５つのピークの中から、最もイオン強度の大きいＰ４をプリカーサイオンとして選択している。取得したＭＳスペクトルとＭＳ/ＭＳスペクトルに基づいて組成候補の抽出が行なわれる。
【００２５】
図４は、組成候補抽出の手順の一例を示したフローチャートである。
【００２６】
オペレータは、ＭＳ測定により取得したＭＳスペクトルを表示部１０の画面上で確認し、解析対象となるプリカーサイオンのピークを選定する。そして、選定したピークの質量（m/z値）を読み取り、その値に許容誤差を設定した質量範囲と、ピークの構成元素として推定される元素種を指定して、操作部９から制御部８に入力する（ステップＳ１１）。例えば、本実施例の場合、図３（a）のＭＳスペクトルからプリカーサイオンとして選定したピークＰ４の質量５８８．２５５８を読み取り、許容誤差±１００ｐｐｍを設定した質量範囲ＭＡ＝５８８．２５５８±１００ｐｐｍと、構成元素として推定される３種の元素Ｃ、Ｈ、Ｎを指定している。指定の際、構成元素種の個数の範囲が予め分かっている場合は、これらの指定を行なってもよい。本実施例では、３種の元素Ｃ、Ｈ、Ｎの個数の範囲として、それぞれ０≦ｎＣ≦５０、０≦ｎＨ≦１００、０≦ｎＮ≦１０を指定している。なお、表示部１０としてはＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ等が使用でき、操作部９としてはキーボード、マウス等が使用できる。
【００２７】
制御部８は入力されたこれらの情報をデータ処理部７内の組成候補抽出部７３に供給し、組成候補抽出部７３では、指定されたプリカーサイオンの質量範囲と構成元素種から、質量範囲に存在しうる構成元素種の組み合わせを算出する処理が行われ、組成候補が抽出される（ステップＳ１２）。ステップＳ１１で構成元素種の個数の範囲を指定している場合は、指定した個数の範囲を満たす組成候補が抽出される。図５（a）は、質量範囲ＭＡ＝５８８．２５５８±１００ｐｐｍに存在しうる構成元素種Ｃ、Ｈ、Ｎの組み合わせを算出して、組成候補を抽出した結果を示している。組成候補の１つである「Ｃ４４ Ｈ３２ Ｎ２」は元素Ｃが４４個と元素Ｈが３２個と元素Ｎが２個の組成を表す。ＭＡの組成として１３個の候補が抽出される。
【００２８】
続いて、オペレータは、ＭＳ/ＭＳ測定により取得したＭＳ/ＭＳスペクトルを表示部１０の画面上で確認し、組成候補を抽出したいプロダクトイオンのピークの質量範囲を指定して、操作部９から制御部８に入力する（ステップＳ１３）。本実施例では、図３（b）のＭＳ/ＭＳスペクトルに現れた３つのプロダクトイオンのピークの中からＰ２’の質量範囲ＭＢ＝３６９．１５１４±１００ｐｐｍを指定している。
【００２９】
制御部８は入力された情報をデータ処理部７内の組成候補抽出部７３に供給し、組成候補抽出部７３では、指定されたプロダクトイオンの質量範囲と、ステップＳ１１で指定した構成元素種から、質量範囲に存在しうる構成元素種の組み合わせを算出する処理が行われ、組成候補が抽出される（ステップＳ１４）。ステップＳ１１で構成元素種の個数の範囲を指定している場合は、指定した個数の範囲を満たす組成候補が抽出される。図５（b）は、質量範囲ＭＢ＝３６９．１５１４±１００ｐｐｍに存在しうる構成元素種の組み合わせを算出して、組成候補を抽出した結果を示している。ＭＢの組成として９個の候補が抽出される。
【００３０】
すなわち、ここまでに得られた組成候補抽出結果図５（a）、（b）は、図１に示した抽出結果と同一であり、従来はステップＳ１４で終了していた。本発明は、更にステップＳ１５以降の処理を加えたことが特徴である。
【００３１】
組成候補抽出部７３では、ステップＳ１１で指定したプリカーサイオンのピークの質量範囲からステップＳ１３で指定したプロダクトイオンのピークの質量範囲を差し引いた質量差範囲と、ステップＳ１１で指定した構成元素種に基づいて、質量差範囲に存在しうる構成元素種の組み合わせを算出する処理が行われ、組成候補が抽出される（ステップＳ１５）。ステップＳ１１で構成元素種の個数の範囲を指定している場合は、指定した個数の範囲を満たす組成候補が抽出される。
【００３２】
ここでいう質量差とは、ステップＳ１１で指定したプリカーサイオンからステップＳ１３で指定したプロダクトイオンが解離して残されたイオンの質量情報として捉えることができる。
【００３３】
図５（c）は、質量差範囲ＭＡ−Ｂ＝２１９．１０４４±１００ｐｐｍに存在しうる構成元素種の組み合わせを算出して、組成候補を抽出した結果を示している。ＭＡ−Ｂの組成として７個の候補が抽出される。
【００３４】
続いて、組成候補抽出部７３では、抽出されたＭＡ−Ｂの各組成候補に対して、ＭＡの組成候補とＭＢの組成候補の中から、ＭＡの構成元素とＭＢの構成元素の同一元素どうしの個数の差分がＭＡ−Ｂの各構成元素の個数に一致するＭＡの組成とＭＢの組成の組み合わせが抽出される（ステップＳ１６）。例えば、ＭＡ−Ｂの組成候補の１つであるＣ１６ Ｈ１３ Ｎ１ に対しては、以下の８通りのＭＡとＭＢの組成の組み合わせが抽出される。
【００３５】
{ＭＡの組成、ＭＢの組成}：{（Ｃ４４ Ｈ３２ Ｎ２）、（Ｃ２８ Ｈ１９ Ｎ１）}、{（Ｃ３６ Ｈ３０ Ｎ９）、（Ｃ２０ Ｈ１７ Ｎ８）}、{（Ｃ３５ Ｈ２８ Ｎ１０）、（Ｃ１９ Ｈ１５ Ｎ９）}、{（Ｃ４３ Ｈ３０ Ｎ３）、（Ｃ２７ Ｈ１７ Ｎ２）}、{（Ｃ４５ Ｈ３４ Ｎ１）、（Ｃ２９ Ｈ２１）}、{（Ｃ３７ Ｈ３２ Ｎ８）、（Ｃ２１ Ｈ１９ Ｎ７）}、{（Ｃ４２ Ｈ２８ Ｎ４）、（Ｃ２６ Ｈ１５ Ｎ３）}、{（Ｃ３８ Ｈ３４ Ｎ７）、（Ｃ２２ Ｈ２１ Ｎ６）}
上記８通りの組み合わせについては、ＭＡの組成とＭＢの組成との各構成元素どうしの個数の差分が全て、Ｃ元素は１６個、Ｈ元素は１３個、Ｎ元素は１個となる組み合わせである。上述したように、ＭＡ−Ｂは、ステップＳ１１で指定したプリカーサイオンからステップＳ１３で指定したプロダクトイオンが解離して残されたイオンの質量範囲として捉えることができるため、ＭＡ−Ｂの組成は、ＭＡの組成からＭＢの組成を差し引いた組成であると考えることができる。
【００３６】
図６は、７個全てのＭＡ−Ｂの組成候補について、ＭＡの組成とＭＢの組成の組み合わせが抽出された結果である。全部で３３通りの組み合わせが抽出される。
【００３７】
上記組成候補抽出方法を行なうことにより、従来の手法で実施した場合の１１７通りの組成候補に対して３割程度まで候補を絞ることができ、プリカーサイオンとプロダクトイオンの組成を見つけ出すオペレータの作業量を大幅に削減することが可能となる。
【００３８】
また、本実施形態では、プロダクトイオンの組成候補を抽出する際に、プリカーサイオンの組成候補を抽出する際に指定した構成元素種及び構成元素種の個数の範囲に基づいて組成候補の抽出を行なっているが、新たに構成元素種及び構成元素種の個数の範囲を指定し直してもよい。プロダクトイオンについては、プリカーサイオンの組成候補を抽出する際に指定した構成元素種及び構成元素種の個数の範囲よりも、構成元素種及び構成元素種の個数の範囲をさらに限定して指定することにより、プロダクトイオンの組成候補を絞り込んで抽出することができる。
【００３９】
同様に、プリカーサイオンの質量範囲からプロダクトイオンの質量範囲を差し引いた質量差範囲の組成候補を抽出する際にも、構成元素種及び構成元素種の個数の範囲を新たに指定し直すことにより、組成候補を絞り込んで抽出することが可能となる。
【００４０】
また、本発明は上述した実施の形態例に限られるものではなく、特許請求範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限り、その他種々の応用例、変形例を取り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００４１】
１００…タンデム質量分析装置、１…イオン源、２…第１質量分析部、３…衝突室、４…第２質量分析部、５…第２検出器、６…積算器、７…データ処理部、８…制御部、９…操作部、１０…表示部、１１…第１検出器、７１…データ記憶部、７２…スペクトル作成部、７３…組成候補抽出部
【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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