(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＳｎ−１分析（ｎは２以上の整数）により得られるイオンの中から特定の質量を持つイオンを選別して開裂させ、該開裂により生じたイオンの質量分析を行うという操作をｎ−１段階繰り返すＭＳｎ分析可能な質量分析装置により取得されたデータを処理するためのデータ処理装置において、
a)ｍを１から最大ｎまで増加させつつ各ＭＳｍ分析により得られたデータに基づいて目的物質の組成式の推定を行い、組成式の候補の数を段階的に絞り込む候補絞り込み手段と、
b)前記候補絞り込み手段により推定された組成式候補を表示するための情報を作成する手段であって、その絞り込みに残った組成式候補とその絞り込みの過程で除外された組成式候補とを識別可能な態様で同一画面上に表示するように表示情報を作成する情報作成手段と、
を備えることを特徴とする質量分析装置用データ処理装置。
【請求項２】
前記情報作成手段は、絞り込みに残った組成式候補と除外された組成式候補とを同一表内で互いに相違する表示の態様で以て表示するように表示情報を作成することを特徴とする請求項１に記載の質量分析装置用データ処理装置。
【請求項３】
前記情報作成手段は、絞り込みに残った組成式候補と除外された組成式候補とを同一表内で互いに区分された領域に表示するように表示情報を作成することを特徴とする請求項１に記載の質量分析装置用データ処理装置。
【請求項４】
前記情報作成手段は、絞り込みに残った組成式候補と除外された組成式候補とを別の表内に表示するように表示情報を作成することを特徴とする請求項１に記載の質量分析装置用データ処理装置。
【請求項５】
前記候補絞り込み手段により組成式候補を除外した際の根拠に関連する根拠情報を収集し、その除外された組成式候補を示す情報に対応付けて記憶しておく根拠情報収集手段をさらに備え、所定の指示に応じて前記根拠情報に基づく表示を表示画面上に行えるようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の質量分析装置用データ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は質量分析装置用データ処理装置に関し、さらに詳しくは、ＭＳｎ分析を実行する質量分析装置で得られたデータを処理するためのデータ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオントラップ型質量分析装置などを用いた質量分析においては、従来よりＭＳ／ＭＳ分析（タンデム分析）という手法が知られている。一般的なＭＳ／ＭＳ分析では、まず分析対象物から目的とする特定の質量（厳密にはm/z）を有するイオンをプリカーサイオンとして選別し、その選別したプリカーサイオンをＣＩＤ（Collusion Induced Dissociation：衝突誘起分解）によって開裂させることでプロダクトイオンを生成する。その後、そのプロダクトイオンを質量分析することによって、プロダクトイオンや脱離イオンの質量に関する情報を取得し、これに基づいて目的とする試料分子の組成や化学構造を推定する。
【０００３】
近年、こうした装置で分析しようとする試料はますます分子量が大きくなり、構造（組成）も複雑になる傾向にある。そのため、試料の性質によっては、一段階の開裂操作だけでは十分に小さな質量までイオンが開裂しない場合がある。そうした場合には、開裂の操作を複数回繰り返し、最終的に生成したプロダクトイオンを質量分析するＭＳｎ分析が行われることもある（例えば特許文献１、２など参照）。上記ＭＳ／ＭＳ分析はｎ＝２におけるＭＳｎ分析である。【０００４】
こうしたＭＳｎ分析では、基本的に、プリカーサイオンの質量から推定される元素の組み合わせによる組成式とプロダクトイオンの質量から推定される元素の組み合わせとの両方を用いて、元の試料に含まれる目的物質の分子構造や組成の候補を絞り込むような処理が実行される。タンパク質などの分子量が大きな物質の場合、ＭＳ２、ＭＳ３など比較的開裂操作の回数が少ない場合には、推定される組成式の候補の数が多くなり組成式を確定することが困難であるが、ＭＳ４、ＭＳ５と開裂操作の回数を増加させてゆくと、組成式の候補の数をかなり絞り込むことが出来るようになる。
【０００５】
例えば、まず目的物質に対して開裂操作を伴わないＭＳ分析を行って得られた結果（ＭＳスペクトル）に基づいて目的物質の組成式を推定した結果、５個の組成式候補が挙げられたものとする。この５個の組成式候補は例えば図８（ａ）に示すように一覧表形式で表示画面上に表示される（なお、実際には図８中のａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅはそれぞれ適宜の数字である）。次に、ＭＳスペクトルを用いて１つのプリカーサイオンを選択してＭＳ２分析を実行し、その分析結果であるＭＳ２スペクトルを用いてさらに１つのイオンをプリカーサイオンとして選択してＭＳ３分析を実行してＭＳ３スペクトルを取得する。そのＭＳ２スペクトル及びＭＳ３スペクトルに現れているピークの情報を用いて組成式の絞り込みを実行した結果、図８（ａ）中の番号３の組成式候補が除外されて４つの組成式候補が残ったものとする。この結果は図８（ａ）と同様に、例えば図８（ｂ）に示すように一覧表形式で表示画面上に表示される。【０００６】
上述のような表示を見れば、ＭＳ３分析の時点で残っている組成式候補を分析担当者が確認することは視覚上容易である。しかしながら、上記のような絞り込みの過程でＭＳ分析の結果からどの組成式候補が除外されたのかは直感的には分かりにくい。図８の例では、構成元素は炭素Ｃ、水素Ｈ、酸素Ｏの３種類のみであるが、構成元素の種類が多い場合にはなおさら分かりにくい。【０００７】
また、上記のような組成式候補の絞り込み処理は自動的に実行されるため、その絞り込み処理が的確であるのか否か、或いは信頼性が高いものであるのか否かを分析担当者が確認したい場合がある。何故なら、例えば相対強度がかなり低く信頼性が乏しいと考えられるピークの情報に基づいて組成式候補の絞り込みが行われた場合には、その絞り込み処理自体の信頼性が低いと考えられるからである。しかしながら、従来のデータ処理装置では、ＭＳｎスペクトル上のいずれのピークの情報を根拠にして組成式候補が除外されたのかを確認することは可能ではあるにしても容易ではなく、煩雑な操作が必要で作業性は良好でなかった。【０００８】
【特許文献１】特開平１０−１４２１９６号公報
【特許文献２】特開２００１−２４９１１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その主な目的は、ＭＳｎ分析により得られたＭＳｎスペクトルを利用して目的試料の化学構造や組成式の推定を行う際に分析担当者がその推定処理の妥当性や内容を確認・検証することが容易であるような質量分析装置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】
【００１０】
上記課題を解決するために成された本発明は、ＭＳｎ−１分析（ｎは２以上の整数）により得られるイオンの中から特定の質量を持つイオンを選別して開裂させ、該開裂により生じたイオンの質量分析を行うという操作をｎ−１段階繰り返すＭＳｎ分析可能な質量分析装置により取得されたデータを処理するためのデータ処理装置において、
a)ｍを１から最大ｎまで増加させつつ各ＭＳｍ分析により得られたデータに基づいて目的物質の組成式の推定を行い、組成式の候補の数を段階的に絞り込む候補絞り込み手段と、
b)前記候補絞り込み手段により推定された組成式候補を表示するための情報を作成する手段であって、その絞り込みに残った組成式候補とその絞り込みの過程で除外された組成式候補とを識別可能な態様で同一画面上に表示するように表示情報を作成する情報作成手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１１】
具体的には例えば情報作成手段は、絞り込みに残った組成式候補と除外された組成式候補とを同一表内で互いに相違する表示の態様で以て表示するように表示情報を作成するものとすることができる。また、絞り込みに残った組成式候補と除外された組成式候補とを同一表内で互いに区分された領域に表示するように表示情報を作成するものとしてもよい。さらには、絞り込みに残った組成式候補と除外された組成式候補とを別の表内に表示するように表示情報を作成するものとしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る質量分析装置用データ処理装置によれば、ＭＳｎ分析の実行の過程で目的物質の組成式の候補が絞られてゆくに従い、残っている組成式候補が表示されるのみならず、例えば分析結果から整合性が欠けるとして除外された組成式候補も同時に表示画面上に表示される。したがって、組成式が複雑であった場合でも、分析担当者は除外された組成式候補を視覚的、直感的にすぐに知ることができる。【００１３】
また、本発明に係る質量分析装置用データ処理装置では、好ましくは、候補絞り込み手段により組成式候補を除外した際の根拠に関連する根拠情報を収集し、その除外された組成式候補を示す情報に対応付けて記憶しておく根拠情報収集手段をさらに備え、所定の指示に応じて前記根拠情報に基づく表示を表示画面上に行えるようにした構成とするとよい。【００１４】
ここで根拠情報とは、具体的には例えば、或る組成式候補の除外の根拠としたＭＳｎスペクトル上のピークと、該ピークに基づいて既に挙げられている組成式候補にどのような不整合性があったかを説明するコメント、などである。【００１５】
この構成によれば、ＭＳｎ分析の進行の過程で或る組成式候補が除外されたときに、その除外が妥当であるか否か、信頼性に足るものであるか否か、などをすぐに分析担当者が確認することができる。これにより、例えば信頼性が乏しい絞り込みが実行された場合にすぐに分析・処理を終了させる、或いは分析条件等を変更して分析・処理をやり直すなどの適切な処置を迅速にとることができる。したがって、目的物質の構造解析などの作業の効率化が図れ、その解析の正確性も向上する。
【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備える質量分析システムの一実施例の全体構成図。
【図２】本実施例の質量分析システムにおける組成式候補の表示の一例を示す図。
【図３】本実施例の質量分析システムにおける組成式候補絞り込み時の表示用データ処理の概略を示す模式図。
【図４】本実施例の質量分析システムでの分析動作を示すフローチャート。
【図５】本実施例の質量分析システムにおける表示内容の一例を示す図。
【図６】本実施例の質量分析システムにおける組成式候補の表示の他の例を示す図。
【図７】本実施例の質量分析システムにおける組成式候補の表示の他の例を示す図。
【図８】従来の質量分析システムにおける組成式候補の表示の例を示す図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係るデータ処理装置を備える質量分析システムの一実施例について図面を参照して説明する。図１はこの質量分析システムの全体構成図である。【００１８】
質量分析部１は、試料分子をイオン化するイオン源２、イオンをその内部空間に一時的に蓄積するとともにその内部空間においてイオンのＣＩＤを促進させるイオントラップ４、イオン源２で生成されたイオンを上記イオントラップ４まで案内するイオン光学系３、イオントラップ４から放出されたイオンを質量に応じて分離する飛行時間型質量分離器（ＴＯＦ）５、ＴＯＦ５により分離されたイオンを検出する検出器６、を含む。
【００１９】
分析制御部１１は中央制御部１０からの指示に基づいて、上記質量分析部１の各部の動作を制御することでＭＳｎ分析を実行する。またデータ処理部１２は検出器６で得られた検出データを受けて、後述するような表示処理を含めて所定のデータ処理を実行する。即ち、本発明における候補絞り込み手段、情報作成手段、根拠情報収集手段はデータ処理部１２に機能的に含まれる。中央制御部１０にはユーザーインターフェースとしての操作部１３及び表示部１４が接続されている。なお、中央制御部１０、分析制御部１１、及びデータ処理部１２の大部分は所定の制御／処理ソフトウエアを搭載したパーソナルコンピュータにより具現化することができる。【００２０】
上記構成の質量分析システムにおいて、中央制御部１０の統括的な制御の下に実行される典型的な分析動作の一例を図４のフローチャートに従って概略的に説明する。この分析動作は、試料に含まれる目的物質の構造解析を行うべくその組成式を求めることを目的とするものである。【００２１】
分析担当者の指示により分析が開始されると、まずイオントラップ４内部での開裂操作を伴わない通常の質量分析（ＭＳ1分析）を実行する（ステップＳ１）。即ち、イオン源２では導入された試料中の目的物質をイオン化し、生成された各種イオンはイオン光学系３を経てイオントラップ４に導入され、イオントラップ４において三次元四重極型の電極に印加される電圧により形成される電場によって一旦捕捉される。捕捉されたイオンは所定のタイミングで一斉に出射されてＴＯＦ５に導入され、ＴＯＦ５の飛行空間を飛行する間に質量に応じて各イオンには時間差が生じ、順番に検出器６に到達して検出される。
【００２２】
検出器６より検出データを受けたデータ処理部１２は、ＴＯＦ５における飛行時間を質量に換算してＭＳスペクトルを作成し、ＭＳスペクトル中に現れているピークの中で目的物質に由来するイオン（プリカーサイオン）のピークを見つけてその質量Ｍ１を算出する（ステップＳ２）。
【００２３】
次にデータ処理部１２は、データベースを参照して上記プリカーサイオンの質量Ｍ１から所定の解析条件の下で試料中の目的物質の組成式候補を計算する（ステップＳ３）。ここで解析条件とは、例えば目的試料の種類などに応じて選択された構成要素となり得る原子（元素）の種類やその原子の最大個数、質量分析の質量精度などである。即ち、与えられた解析条件の下で各元素の数を順次設定して各元素を組み合わせ、それによる質量がプリカーサイオンの質量に適合するものを見い出す。解析条件によって或る程度は組成式候補の数を制限することができる。但し、解析条件を厳しくしすぎると実際の組成式が候補から漏れるおそれがあるため、解析条件は或る程度緩めにしておく必要がある。そのため、特に目的物質の分子量が大きい場合には、求まる組成式候補の数は多くなることが多い。こうして組成式候補が求まったならば、中央制御部１０を介して表示部１４の表示画面上にその組成式候補の一覧を表示する（ステップＳ４）。
【００２４】
次いで、分析繰り返し回数変数ｍを２に設定してＭＳｍ分析を実行する（ステップＳ５、Ｓ６）。即ち、目的物質をイオン源２でイオン化してイオントラップ４内部に導入して上述したような電場によってイオンを一旦捕捉する。その後、上記プリカーサイオンを除く他の不所望のイオンが発散するような電圧が各電極に印加され、プリカーサイオンのみが捕捉空間内に残される（プリカーサイオンの選別）。さらにその捕捉空間に外部よりＣＩＤガスが導入されてＣＩＤガスとの衝突により、プリカーサイオンの開裂が促進される。【００２５】
そして、開裂により生じたプロダクトイオンは所定のタイミングで一斉に出射されてＴＯＦ５に導入され、上記と同様にＴＯＦ５により質量に応じて分離されて検出器６により検出される。これにより、ＭＳ２分析によるプロダクトイオンの質量データが得られるから、データ処理部１２ではこのデータに基づいてＭＳ２スペクトルを作成し、ＭＳ２スペクトル中に現れているピークの中で分析条件に適合したプロダクトイオンのピークを見つけてその質量Ｍ２を算出する（ステップＳ７）。そして、 データベースを参照してこのプロダクトイオンの質量Ｍ２を用い、所定の解析条件の下で上記ステップＳ３で求まった組成式候補の絞り込みを実行する（ステップＳ８）。具体的には例えばプロダクトイオンの組成を推定するとともに脱離した断片の組成を推定し、これらを考慮して組成式候補の中で整合性を欠く候補がある場合にはそれを除外する。
【００２６】
上記絞り込みの結果、組成式候補数が減少しているか否かを判定し（ステップＳ９）、減少していれば中央制御部１０を介して表示部１４の表示画面上に、残っている組成式候補と除外された組成式候補とが分かるように後述するような表示を行う（ステップＳ１０）。ステップＳ９で組成式候補数が減少しなければＳ１０はパスする。それから、残っている組成式候補数が所定個数以下であるか否かを判定し（ステップＳ１１）、所定個数以下であれば十分な絞り込みが為されたと判断して分析・処理を終了する。【００２７】
他方、ステップＳ１１で組成式候補数が所定個数以下になっていないと判定された場合には、分析繰り返し回数変数ｍが規定の制限回数に達したか否かを判定し（ステップＳ１２）、達していなければ分析繰り返し回数変数ｍをインクリメントして（ステップＳ１３）ステップＳ６へと戻る。規定の制限回数は開裂操作の最大回数を決めるものである。ステップＳ６に戻ると、イオントラップ４内部での開裂操作の回数を増やし、例えばｍ＝３であれば２回のイオン選別と開裂とを行って、それ結果生成されたプロダクトイオンの質量分析をＴＯＦ５により実行する。そして、上述したような手順でそれ以降の処理を遂行する。【００２８】
目的物質の分子量が大きい場合、開裂操作の回数が少ない間は、その物質に由来するプロダクトイオンの質量に基づいて組成式候補の数を絞ることは難しいが、開裂操作の回数が増加して来ると、プロダクトイオンの質量自体がかなり小さくなるため、組成式候補数を絞ることが容易になる。
【００２９】
本実施例の質量分析システムにおけるデータ処理部１２では、上述のようにＭＳｎ分析の結果を用いて目的物質の組成式を推定する過程で、組成式候補やその関連情報を表示部１４に表示するためのデータを作成する際に特徴的な動作を行う。この点について図２、図３及び図５を参照して説明する。【００３０】
例えばステップＳ３において複数の組成式候補が挙げられると、データ処理部１２ではこの組成式候補を全て含む組成式候補リストが作成される（ステップＳ２１）。この組成式候補リストに挙げられている組成式候補が一覧表形式で表示されたものが図２（ａ）に示すような組成式候補表３１である。これは従来と同じである。【００３１】
こうした組成式候補に対しステップＳ８で述べたような絞り込み（ステップＳ２２）の結果、或る組成式候補が整合性に欠けるために除外されたものとする。すると、組成式候補リストからその候補を除外するように更新がなされるとともに（ステップＳ２３）、この除外された組成式候補が含まれる除外リストが別途作成される（ステップＳ２４）。既に除外リストが存在する場合には、除外された組成式候補がその除外リストに追加されるように更新される。さらに、或る組成式候補が組成式候補リストから除外されたときにその除外の根拠となったＭＳｎスペクトル上のピークと除外の理由を示すコメント情報とを表示するための除外根拠表示データが作成される（ステップＳ２５）。【００３２】
ステップＳ１０で表示部１４の表示画面上に組成式候補表を表示する際に、データ処理部１２では既に除外リストに移されている組成式候補も図２（ａ）と同様の表形式で表示するように表示データを形成するものの、その表示色は組成式候補リストに残されているものとは異なるものとする。これにより、表示部１４の画面上には図２（ｂ）に示す組成式候補表３２のように、列記される組成式自体は図２（ａ）と同じであるが、組成式候補リストに含まれる候補と除外リストに含まれる候補とは互いに異なる表示色となる。但し、図２（ｂ）では表示色の相違で示す代わりに、除外リストに含まれる候補、つまり番号３の候補（組成式ＣｃＨｃＯｃ）を中抜き文字で示している。このように、ＭＳｎ分析の進行に伴い表示される組成式候補表中の表示色が変化するため、分析担当者は除外された候補を視覚的、直感的にすぐに把握することができる。【００３３】
また、分析担当者が組成式候補表３２中の上記表示色が他と異なる番号３の候補を操作部１３により指示すると、中央制御部１０を介して指示を受けたデータ処理部１２はその候補に対応する除外根拠表示データを読み出し、中央制御部１０を介して表示部１４の表示画面上に図５に示すようなウインドウ４０を表示させる。このウインドウ４０中のＭＳｎスペクトル上で上記組成式候補の除外の根拠となったピークは他のピークと異なる色で識別可能に表示されており（但し、ここでは点線で示している）、さらにその下にはそのピークに基づく除外の理由コメントが表示されている。これにより、分析担当者は組成式候補の除外の根拠を簡便に知ることができ、除外の根拠が信頼に足るものであるか否かを検証することができる。【００３４】
上記実施例では、絞り込みにより除外された組成式候補を他の、つまりは残った組成式候補と視覚的に識別するために異なる表示色としたが、表示色を変える代わりに異なる字体としたり特殊な文字飾り（例えば取り消し線など）を付したりしてもよく、さらに視覚的に容易に識別可能でありさえすれば他の表示方法でもよい。例えば図６（ｂ）に示すように、残った組成式候補と除外された組成式候補とをそれぞれ別の表３３、３４に掲載するようにしてもよい。また図７（ｂ）に示すように、残った組成式候補と除外された組成式候補とを、同一表３５内で明確に区分した領域にそれぞれ掲載するようにしてもよい。【００３５】
なお、上記実施例は本発明の一例であって、本発明の趣旨の範囲で適宜に修正、変更、追加などを行っても本願請求の範囲に包含されることは明らかである。
【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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