(57)【要約】【課題】複数の分析実験から得られた２次元ピークデータ間で、同一の化合物由来のマススペクトル同士を自動的かつ正確に対応付ける。【解決手段】スペクトル解析装置１は、それぞれの２次元ピークデータからマススペクトル情報としてピークベクトルを作成する第１ピークベクトル作成部２１と、ピークベクトル同士を比較し、それぞれの２次元ピークデータにおいて内部標準となるピークベクトルのセットを作成する内部標準同定部２２と、内部標準となるピークベクトルに対応する保持時間に基づいて、それぞれの２次元ピークデータにおける保持時間を補正する保持時間補正部２３と、保持時間が補正された２次元ピーク情報から新たなピークベクトルを作成する第２マススペクトル抽出部と、保持時間が補正された２次元ピーク情報間で、保持時間の違いが所定の範囲内の新たなピークベクトル同士を比較する対応判定部２６とを備えている。【選択図】図１
2007147459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロマトグラフィーと質量分析との組み合わせに基づいて得られる保持時間及びｍ／ｚごとのピークイオン強度の情報である２次元ピークデータが複数含まれる２次元ピークデータセットにおいて、２次元ピークデータ間で対応するマススペクトルを同定する情報処理装置であって、
それぞれの２次元ピークデータから保持時間ごとにマススペクトルデータを抽出する第１マススペクトル抽出部と、
異なる２次元ピークデータから抽出されたマススペクトルデータ同士を比較することによって、それぞれの２次元ピークデータから抽出された互いに類似するマススペクトルデータが含まれる内部標準マススペクトルデータセットを作成する内部標準同定部と、
内部標準マススペクトルデータセットに含まれるそれぞれのマススペクトルデータに対応する保持時間に基づいて、それぞれの２次元ピークデータにおける保持時間を補正する保持時間補正部と、
保持時間が補正された２次元ピークデータから保持時間ごとに新たなマススペクトルデータを抽出する第２マススペクトル抽出部と、
保持時間が補正された２次元ピークデータ間で、保持時間の違いが所定の範囲内の新たなマススペクトルデータ同士を比較することによって、比較した新たなマススペクトル同士が対応するものであるか否かを判定する対応判定部とを備えていることを特徴とする情報処理装置。
【請求項２】
上記内部標準同定部は、２次元ピークデータ間で、保持時間の違いが所定の範囲内のマススペクトルデータ同士を比較することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
上記第１マススペクトル抽出部は、それぞれのマススペクトルデータを、ｍ／ｚごとのイオン強度を要素とするベクトルとして抽出することを特徴とする請求項１又は２に記載の情報処理装置。
【請求項４】
上記第２マススペクトル抽出部は、それぞれの新たなマススペクトルデータを、ｍ／ｚごとのイオン強度を要素とする新たなベクトルとして抽出し、
上記対応判定部は、異なる補正された２次元ピークデータから抽出した新たなベクトル同士の類似度を算出するとともに、算出した類似度を閾値と比較することによって、マススペクトルデータ同士が対応しているか否かを判定することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の情報処理装置。
【請求項５】
上記対応判定部によって対応すると判定された新たなマススペクトル同士について、それぞれの新たなマススペクトルの識別情報が同じ行又は列に配列された対応テーブルを作成するテーブル作成部をさらに備えていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の情報処理装置。
【請求項６】
クロマトグラフィーと質量分析との組み合わせに基づいて得られる保持時間及びｍ／ｚごとのイオン強度の情報である２次元スペクトルデータから、保持時間及びｍ／ｚごとのピークイオン強度の情報である２次元ピークデータを作成する２次元ピークデータ作成部と、
上記２次元ピークデータについて、保持時間ごとにピークイオン強度の総和をトータルピーク強度として算出し、保持時間ごとのトータルピーク強度の情報であるトータルピークデータを作成するトータルピーク作成部と、
上記トータルピークデータにおいてトータルピーク強度が常に閾値以上になる区間又は常に閾値よりも大きくなる区間を同定し、その区間においてトータルピーク強度が極大になる保持時間を、２次元ピークデータの上記区間に含まれるピークに対応する真の保持時間として同定する第１ピーク位置同定部とを備えていることを特徴とする情報処理装置。
【請求項７】
上記第１ピーク位置同定部は、さらに、上記２次元ピークデータの上記区間に含まれるピークイオン強度を、同定した真の保持時間に対応付けることを特徴とする請求項６に記載の情報処理装置。
【請求項８】
上記２次元ピークデータ作成部は、
クロマトグラフィーと質量分析との組み合わせに基づいて得られる保持時間及びｍ／ｚごとのイオン強度の情報である２次元スペクトルデータからｍ／ｚごとにマスクロマトグラムデータを抽出するとともに、それぞれのマスクロマトグラムデータにおいてイオン強度が極大となる保持時間に基づいて仮のピーク保持時間を同定する第２ピーク位置同定部と、
それぞれのマスクロマトグラムデータにおいて、仮のピーク保持時間に隣接する保持時間におけるイオン強度を、仮のピーク保持時間のイオン強度に加算することによってピークイオン強度を算出するとともに、算出したピークイオン強度を仮のピーク保持時間と対応付けることによって、上記２次元ピークデータを作成するスペクトル強度合体部とを含んでいることを特徴とする請求項６又は７に記載の情報処理装置。
【請求項９】
クロマトグラフィーと質量分析との組み合わせに基づいて得られる保持時間及びｍ／ｚごとのイオン強度の情報である２次元スペクトルデータからｍ／ｚごとにマスクロマトグラムデータを抽出するとともに、それぞれのマスクロマトグラムデータにおけるイオン強度を平滑化することによって、上記２次元ピークデータ作成部に入力する２次元スペクトルデータを作成する平滑化部をさらに備えていることを特徴とする請求項６から８の何れか１項に記載の情報処理装置。
【請求項１０】
請求項１から９の何れか１項に記載の情報処理装置を動作させるためのプログラムであって、コンピュータを各部として機能させるためのプログラム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クロマトグラフィーと質量分析との組み合わせに基づいて得られるデータを解析するための情報処理装置、この情報処理装置を制御するプログラム、及びこのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガスクロマトグラフィー質量分析（ＧＣ／ＭＳ）装置、液体クロマトグラフィー質量分析（ＬＣ／ＭＳ）装置は、クロマトグラフィーと質量分析とを組み合わせることによって、細胞、組織、又は器官全体に含まれる膨大な種類の生体成分を分離・同定することが可能である。これらの装置では、まず、細胞、組織、又は器官全体から抽出した生体サンプル中に含まれる生体成分を、ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）又は液体クロマトグラフィー（ＬＣ）によって単一の化合物に分離する。その後、分離した単一の化合物を一定のエネルギーを有する電子線により開裂させ、フラグメントイオンを得る。そして、フラグメントイオンのイオン強度を質量数と電荷の比（ｍ／ｚ）ごとに検出することにより、ある化合物の開裂パターンを示すマススペクトルを得ることができる。
【０００３】
上記の装置ではこれらの処理を連続的に行うため、得られるデータは、図２に示すように、保持時間及びｍ／ｚについてのイオン強度スペクトル、すなわち２次元スペクトルデータになる。この２次元スペクトルデータを保持時間軸と直交する断面で切り出すと、ｍ／ｚ軸に沿ったイオン強度の情報、すなわちマススペクトルを得ることができる。一方、２次元スペクトルデータをｍ／ｚ軸と直交する断面で切り出すと、保持時間軸に沿ったイオン強度の情報、すなわちマスクロマトグラムを得ることができる。
【０００４】
ここで、保持時間の分解能を高くすると、マスクロマトグラムでは、図２に示すように、単一のフラグメントイオン又は擬分子イオンのイオン強度が複数の保持時間にまたがった状態になる。従って、図３に示すように、複数の保持時間にまたがったイオン強度を一点に纏めることによって、図２に示す２次元スペクトルデータを、図４上段に示す２次元ピークデータへと変換する必要がある。２次元スペクトルデータから２次元ピークデータへ変換する従来の方法について説明すると次の通りである。
【０００５】
従来の方法では、まず、図２に示す２次元スペクトルデータから、あるｍ／ｚについて、図３上段に示すマスクロマトグラムデータを抽出する。そして、マスクロマトグラムにおいてイオン強度が極大となる保持時間を同定し、同定した保持時間がスペクトルのピーク位置であると認定する。
【０００６】
続いて、ピーク位置の近傍に分散するイオン強度の総和をとり、この総和をピーク位置に対応付ける。これにより、図３下段に示すピークデータになる。この処理を全てのｍ／ｚについて行うことにより、図４上段に示す２次元ピークデータが得られるのである。
【０００７】
この２次元ピークデータから保持時間軸に垂直な断面を切り出せば、図４下段に示すマススペクトルが得られる。ここで、それぞれのマススペクトルには、１つの化合物の開裂パターンが含まれることになる。従って、マススペクトルの開裂パターンを基に、生体サンプルに含まれる化合物を同定することができる。
【０００８】
近年では、上記の装置によって、様々な生体サンプルに含まれる様々な化合物を網羅的に同定することが行われている。
【非特許文献１】質量分析法、「有機化合物のスペクトルによる同定法−ＭＳ，ＩＲ，ＮＭＲ，ＵＶの併用−第４版」、Ｓｉｌｖｅｒｓｔｅｉｎ  ＲＭ，Ｂａｓｓｌｅｒ  ＧＣ，Ｍｏｒｒｉｌｌ  ＴＣ著、荒木峻・益子洋一郎・山本修訳、第２章、質量分析法、ｐｐ．３−４０、東京化学同人、東京（１９８３）
【非特許文献２】大倉洋甫、甲斐雅亮、ＩＶ−５質量分析法（マススペクトロメトリー）、「分析化学ＩＩ改訂第４版」、大倉洋甫、田中善正、山口政俊編集、ｐｐ．２２８−２５７、南江堂、東京（１９９７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、異なる測定実験から得られた２次元ピークデータ間で、同一の化合物に由来すると考えられるマススペクトル同士を情報処理装置などによって自動的に対応付ける方法は未だ確立されていない。
【００１０】
通常、異なる生体サンプルから得られた２次元ピークデータ間で同一の化合物由来のマススペクトルを見出す場合、研究者が２次元ピークデータに含まれる膨大なマススペクトルの中から経験に基づいた勘によってマススペクトルを１つずつ選出し、それぞれのマススペクトル同士を見比べ、対応するか否かを主観的に判定することが一般的に行われている。しかしながら、上述したように、様々な生体サンプルに含まれる様々な化合物を網羅的に同定する場合、研究者が個々のマススペクトル同士を比較検討する従来の方法では、ハイスループットで出力される多量の２次元ピークデータに対応するのは困難である。従って、研究者の勘に頼らず、マススペクトル同士の対応付けを自動的に行うことのできる情報処理装置が求められている。
【００１１】
ここで、対応付けを自動化する際には、保持時間の問題が鍵となる。例えば、ＧＣ／ＭＳやＬＣ／ＭＳなどによって同一の生体サンプルを同一の分析条件で複数回分析する場合、理論的には、同一の化合物は常に同一の保持時間の画分に含まれると考えられる。ところが、実際には、分析条件の同一性を完全に維持することは不可能であるため、分析実験ごとに保持時間のずれが生じてしまうのは避けられない。
【００１２】
このずれの問題は、生体サンプルの違いなど、分析条件が変化する場合ではさらに顕著になる。従って、この実験ごとにずれている保持時間を補正しなければ、マススペクトルの対応付けを正確に行うことができない。
【００１３】
さらに、それ以前の問題として、従来の技術は、ピークの位置を正確に同定できない場合があるという問題を有している。
【００１４】
図５は、ある単一の化合物由来の異なるフラグメントイオンのイオン強度の例を示した図である。図５の上段は、ｍ／ｚがｉとなるフラグメントイオンのイオン強度を示したマスクロマトグラムであり、図５の下段は、ｍ／ｚがｊとなるフラグメントイオンのイオン強度を示したマスクロマトグラムである。これら２つのフラグメントイオンは同一の化合物に由来しており、それぞれのピークは、図５左側に示すように、ともに保持時間ｔ＋２とｔ＋３との間に存在する。そして、これらのフラグメントイオンのイオン強度をサンプリングすると、図５中央に示すようになる。
【００１５】
このとき、これら２つのフラグメントイオンのピークの位置（保持時間）を従来の手法に従って同定すると、従来の手法ではサンプリングされたイオン強度が最大となる位置をピークの位置として同定するため、図５右側に示すように、一方のフラグメントイオンのピークの位置はｔ＋３となり、もう一方のフラグメントイオンのピークの位置はｔ＋２となってしまう。このように、従来の手法では、本来同一の保持時間に対応付けられるべき２つのピークが別々の保持時間に対応付けられてしまい、その結果、これらのフラグメントイオンが異なる化合物に由来するものとして扱われることになる。
【００１６】
研究者はこのような問題を経験に基づいた勘によって逐次修正しなければならないため、大量の２次元ピークデータを迅速に解析することが困難であった。
【００１７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、複数の分析実験から得られた２次元ピークデータ間で、同一の化合物由来のマススペクトル同士を自動的かつ正確に対応付けることのできる情報処理装置の実現を目的とする。
【００１８】
また、本発明の第２の目的は、サンプリングされた２次元スペクトルデータから、個々のピークの位置を正確に同定することのできる情報処理装置の実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の課題を解決するために、本発明に係る情報処理装置は、クロマトグラフィーと質量分析との組み合わせに基づいて得られる保持時間及びｍ／ｚごとのピークイオン強度の情報である２次元ピークデータが複数含まれる２次元ピークデータセットにおいて、２次元ピークデータ間で対応するマススペクトルを同定する情報処理装置であって、それぞれの２次元ピークデータから保持時間ごとにマススペクトルデータを抽出する第１マススペクトル抽出部と、異なる２次元ピークデータから抽出されたマススペクトルデータ同士を比較することによって、それぞれの２次元ピークデータから抽出された内部標準となるマススペクトルデータが含まれる内部標準マススペクトルデータセットを作成する内部標準同定部と、内部標準マススペクトルデータセットに含まれるそれぞれのマススペクトルデータに対応する保持時間に基づいて、それぞれの２次元ピークデータにおける保持時間を補正する保持時間補正部と、保持時間が補正された２次元ピークデータから保持時間ごとに新たなマススペクトルデータを抽出する第２マススペクトル抽出部と、保持時間が補正された２次元ピークデータ間で、保持時間の違いが所定の範囲内の新たなマススペクトルデータ同士を比較することによって、比較した新たなマススペクトル同士が対応するものであるか否かを判定する対応判定部とを備えていることを特徴とする。
【００２０】
本明細書において、「２次元ピークデータ」とは、クロマトグラフィーと質量分析との組み合わせに基づいて得られるデータであって、かつ、各フラグメントイオン又は擬分子イオンのイオン強度が単一の保持時間に対応付けられたデータのことをいう。そして、その単一の保持時間に対応付けられたイオン強度のことを「ピークイオン強度」という。さらに本明細書において、「ピーク」とは、上記フラグメントイオン又は擬分子イオンのイオン強度が最大となる点のことをいう。また、本明細書において、「マススペクトルデータ」とは、ｍ／ｚごとのイオン強度の情報を示すデータであって、例えば、２次元ピークデータから、或る保持時間についてのｍ／ｚごとのイオン強度の情報を抽出することによって得ることができる。
【００２１】
本発明に係る情報処理装置は、クロマトグラフィーと質量分析との組み合わせに基づいて得られる保持時間及びｍ／ｚごとのピークイオン強度の情報である２次元ピークデータが複数含まれる２次元ピークデータセットにおいて、２次元ピークデータ間で対応するマススペクトルを同定するものである。
【００２２】
上記構成によれば、第１マススペクトル抽出部によって、それぞれの２次元ピークデータから保持時間ごとにマススペクトルデータが抽出される。このマススペクトルデータは化合物を同定する手がかりになるものであり、同一の化合物からは同一のマススペクトルデータが得られる。そして、内部標準同定部によって、異なる２次元ピークデータから抽出されたマススペクトルデータ同士が比較され、それぞれの２次元ピークデータから抽出された互いに類似するマススペクトルデータが含まれる内部標準マススペクトルデータセットが作成される。この内部標準マススペクトルデータセットに含まれるマススペクトルデータは互いに類似するものであり、換言すれば、それぞれの２次元ピークデータに共通して見られるマススペクトルということになる。
【００２３】
これらのマススペクトルデータは、互いに類似しているため、同一の化合物から得られたものと推定できる。クロマトグラフィーの原理によれば、同一の化合物は同一の保持時間の画分に含まれるため、上記のセットに含まれるマススペクトルデータは、全て同一の保持時間に対応するべきものである。従って、このセットに含まれるマススペクトルデータを内部標準として、各２次元ピークデータの保持時間のずれを補正することができるのである。
【００２４】
本発明の情報処理装置では、保持時間補正部によって、それぞれの２次元ピーク情報における保持時間が、上述した内部標準マススペクトルデータセットに含まれるそれぞれのマススペクトルデータに対応する保持時間に基づいて補正される。これにより、それぞれの２次元ピークデータごとの保持時間のずれが解消される。
【００２５】
続いて、第２マススペクトル抽出部によって、保持時間が補正されたそれぞれの２次元ピークデータから保持時間ごとに新たなマススペクトル情報が抽出される。そして、対応判定部によって、保持時間が補正された２次元ピークデータ間で、保持時間の違いが所定の範囲内の新たなマススペクトルデータ同士が比較され、比較された新たなマススペクトル同士が対応するものであるか否かが判定される。
【００２６】
つまり、本発明に係る情報処理装置では、最終的に、保持時間の違いが所定の範囲内のマススペクトルデータ同士のみを比較する。従って、保持時間が大きく異なるマススペクトル同士を対応付けてしまうことがない。これにより、マススペクトルの対応付けを正確に行うことができる。さらに、この際用いられる保持時間は、実験ごとのずれが補正された正確なものであるため、対応付けを一層正確に行うことができる。
【００２７】
以上のように、本発明に係る情報処理装置によれば、複数の分析実験から得られた２次元ピークデータ間で、同一の化合物由来のマススペクトル同士を自動的かつ正確に対応付けることができる。
【００２８】
また、上記内部標準同定部は、２次元ピークデータ間で、保持時間の違いが所定の範囲内のマススペクトルデータ同士を比較することが好ましい。
【００２９】
上記構成によれば、内部標準同定部によって比較されるマススペクトルデータは、保持時間の違いが所定の範囲内のものとなる。従って、ピークパターンは類似しているものの保持時間が著しく異なるマススペクトルデータのセットを、内部標準として意図せずに用いてしまうのを防止することができる。
【００３０】
また、上記第１マススペクトル抽出部は、それぞれのマススペクトルデータを、ｍ／ｚごとのイオン強度を要素とするベクトルとして抽出することが好ましい。
【００３１】
上記構成によれば、マススペクトルデータ同士の類似性の判定は、ベクトル同士の比較に基づいて行われる。ベクトルの類似性を判定する公知の手法には様々な手法があり、類似度を算出することなどにより、マススペクトルデータ同士の類似性を客観的に判定することができるようになる。
【００３２】
また、上記第２マススペクトル抽出部は、それぞれの新たなマススペクトルデータを、ｍ／ｚごとのイオン強度を要素とする新たなベクトルとして抽出し、上記対応判定部は、異なる補正された２次元ピークデータから抽出した新たなベクトル同士の類似度を算出するとともに、算出した類似度を閾値と比較することによって、マススペクトルデータ同士が対応しているか否かを判定することが好ましい。
【００３３】
上記構成によれば、対応判定部によって、それぞれのマススペクトルデータに対応するベクトル同士の類似度が算出され、さらに、算出された類似度と閾値との比較結果に基づいて、マススペクトルデータが対応するものであるか否かが判定される。このように、本発明に係る情報処理装置では、マススペクトルデータの対応付けを、ベクトルの類似度という客観的な指標に基づいて行うことができる。
【００３４】
また、上記情報処理装置は、上記対応判定部によって対応すると判定された新たなマススペクトル同士について、それぞれの新たなマススペクトルの識別情報が同じ行又は列に配列された対応テーブルを作成するテーブル作成部をさらに備えていることが好ましい。
【００３５】
上記構成によれば、作成された対応テーブルを参照することによって、異なる２次元ピークデータ間において、どのマススペクトルとどのマススペクトルとが対応しているかを知ることができる。
【００３６】
また、上記の課題を解決するために、本発明に係る別の情報処理装置は、クロマトグラフィーと質量分析との組み合わせに基づいて得られる保持時間及びｍ／ｚごとのイオン強度の情報である２次元スペクトルデータから、保持時間及びｍ／ｚごとのピークイオン強度の情報である２次元ピークデータを作成する２次元ピークデータ作成部と、上記２次元ピークデータについて、保持時間ごとにピークイオン強度の総和をトータルピーク強度として算出し、保持時間ごとのトータルピーク強度の情報であるトータルピークデータを作成するトータルピーク作成部と、上記トータルピークデータにおいてトータルピーク強度が常に閾値以上になる区間又は常に閾値よりも大きくなる区間を同定し、その区間においてトータルピーク強度が極大になる保持時間を、２次元ピークデータの上記区間に含まれるピークに対応する真の保持時間として同定する第１ピーク位置同定部とを備えていることを特徴とする。
【００３７】
本明細書において、「２次元スペクトルデータ」とは、クロマトグラフィーと質量分析との組み合わせに基づいて得られるデータであって、各フラグメントイオン又は擬分子イオンのイオン強度が複数の保持時間にまたがっているデータのことをいう。
【００３８】
上記構成によれば、まず、２次元ピークデータ作成部によって、２次元スペクトルデータから２次元ピークデータが作成される。ここで、一例として、作成された２次元ピークデータにおいて、図９のピーク１０１とピーク１０２のように、本来は同一の保持時間に対応付けられるべきピークが、ランダム誤差のために異なる保持時間（ｔ１とｔ２）に対応付けられているとする。上記構成によれば、トータルピーク作成部によって、保持時間ごとにトータルピーク強度が算出される。その結果、保持時間ｔ１及びｔ２におけるトータルピーク強度は閾値よりも大きくなる（あるいは閾値以上となる）。従って、保持時間がｔ１からｔ２までの区間は、第１ピーク同定部によって、トータルピーク強度が常に閾値以上になる区間（あるいは常に閾値よりも大きくなる区間）として同定される。そして、第１ピーク同定部によって、その区間においてトータルピーク強度が極大になる保持時間ｔ１が、ピーク１０１とピーク１０２の真の保持時間として同定される。従って、ピーク１０１とピーク１０２は、同一の保持時間ｔ１に位置し、単一の化合物由来のピークとして扱うことができる。
【００３９】
以上のように、本発明に係る情報処理装置によれば、サンプリングされた２次元スペクトルデータから、個々のピークの位置を正確に同定することができる。
【００４０】
また、上記第１ピーク位置同定部は、さらに、上記２次元ピークデータの上記区間に含まれるピークイオン強度を、同定した真の保持時間に対応付けることが好ましい。
【００４１】
上記構成によれば、ピークイオン強度が正確な保持時間に対応付けられた２次元ピークデータを得ることができる。
【００４２】
また、上記２次元ピークデータ作成部は、クロマトグラフィーと質量分析との組み合わせに基づいて得られる保持時間及びｍ／ｚごとのイオン強度の情報である２次元スペクトルデータからｍ／ｚごとにマスクロマトグラムデータを抽出するとともに、それぞれのマスクロマトグラムデータにおいてイオン強度が極大となる保持時間に基づいて仮のピーク保持時間を同定する第２ピーク位置同定部と、それぞれのマスクロマトグラムデータにおいて、仮のピーク保持時間に隣接する保持時間におけるイオン強度を、仮のピーク保持時間のイオン強度に加算することによってピークイオン強度を算出するとともに、算出したピークイオン強度を仮のピーク保持時間と対応付けることによって、上記２次元ピークデータを作成するスペクトル強度合体部とを含んでいることが好ましい。
【００４３】
上記構成によれば、まず、第２ピーク位置同定部によって、２次元スペクトルデータからｍ／ｚごとにマスクロマトグラムデータが抽出される。そして、それぞれのマスクロマトグラムデータにおいてイオン強度が極大となる保持時間に基づいて仮のピーク保持時間が同定される。続いて、スペクトル強度合体部によって、それぞれのマスクロマトグラムデータにおいて、仮のピーク保持時間に隣接する保持時間におけるイオン強度が、仮のピーク保持時間のイオン強度に加算される。この加算されたイオン強度はピークイオン強度となる。そして、このピークイオン強度は、仮のピーク保持時間と対応付けられる。その結果、複数の保持時間にまたがったイオン強度は、仮のピーク保持時間に纏められる。このようにして、２次元スペクトルデータから２次元ピークデータを作成することができる。
【００４４】
また、上記情報処理装置は、クロマトグラフィーと質量分析との組み合わせに基づいて得られる保持時間及びｍ／ｚごとのイオン強度の情報である２次元スペクトルデータからｍ／ｚごとにマスクロマトグラムデータを抽出するとともに、それぞれのマスクロマトグラムデータにおけるイオン強度を平滑化することによって、上記２次元ピークデータ作成部に入力する２次元スペクトルデータを作成する平滑化部をさらに備えていることが好ましい。
【００４５】
通常、イオン強度をサンプリングする際には、ランダムノイズが混入することが避けられない。ここで、上記構成によれば、平滑化部によって、２次元スペクトルデータにおけるイオン強度が保持時間軸に沿って平滑化されるので、ランダムノイズの影響を抑制することができる。
【００４６】
ところで、上記情報処理装置は、ハードウェアで実現してもよいし、プログラムをコンピュータに実行させることによって実現してもよい。具体的には、本発明に係るプログラムは、上記各部としてコンピュータを動作させるプログラムであり、本発明に係る記録媒体には、当該プログラムが記録されている。
【００４７】
これらのプログラムがコンピュータによって実行されると、当該コンピュータは、上記情報処理装置として動作する。したがって、上記情報処理装置と同様の効果を奏する。
【発明の効果】
【００４８】
以上のように、本発明に係る情報処理装置は、それぞれの２次元ピークデータから保持時間ごとにマススペクトルデータを抽出する第１マススペクトル抽出部と、異なる２次元ピークデータから抽出されたマススペクトルデータ同士を比較することによって、それぞれの２次元ピークデータから抽出された互いに類似するマススペクトルデータが含まれる内部標準マススペクトルデータセットを作成する内部標準同定部と、内部標準マススペクトルデータセットに含まれるそれぞれのマススペクトルデータに対応する保持時間に基づいて、それぞれの２次元ピークデータにおける保持時間を補正する保持時間補正部と、保持時間が補正された２次元ピークデータから保持時間ごとに新たなマススペクトルデータを抽出する第２マススペクトル抽出部と、保持時間が補正された２次元ピークデータ間で、保持時間の違いが所定の範囲内の新たなマススペクトルデータ同士を比較することによって、比較した新たなマススペクトル同士が対応するものであるか否かを判定する対応判定部とを備えた構成となっている。従って、上述したように、複数の分析実験から得られた２次元ピークデータ間で、同一の化合物由来のマススペクトル同士を自動的かつ正確に対応付けることができるという効果を奏する。
【００４９】
また、本発明に係る別の情報処理装置は、クロマトグラフィーと質量分析との組み合わせに基づいて得られる保持時間及びｍ／ｚごとのイオン強度の情報である２次元スペクトルデータから、保持時間及びｍ／ｚごとのピークイオン強度の情報である２次元ピークデータを作成する２次元ピークデータ作成部と、上記２次元ピークデータについて、保持時間ごとにピークイオン強度の総和をトータルピーク強度として算出し、保持時間ごとのトータルピーク強度の情報であるトータルピークデータを作成するトータルピーク作成部と、上記トータルピークデータにおいてトータルピーク強度が常に閾値以上になる区間又は常に閾値よりも大きくなる区間を同定し、その区間においてトータルピーク強度が極大になる保持時間を、２次元ピークデータの上記区間に含まれるピークに対応する真の保持時間として同定する第１ピーク位置同定部とを備えた構成となっている。従って、上述したように、サンプリングされた２次元スペクトルデータから、個々のピークの位置を正確に同定することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
〔実施形態１〕
本発明に係る情報処理装置の一実施形態について図１から図１３に基づいて説明すると以下の通りである。
【００５１】
本実施形態のスペクトル解析装置（情報処理装置）は、ＧＣ／ＭＳ、ＬＣ／ＭＳなど、クロマトグラフィーと質量分析とを組み合わせた測定装置がサンプリングしたデータを解析する装置である。上記の測定装置によって得られたイオン強度情報のデータは、イオン化による質量数と電荷の比（以下「ｍ／ｚ」という）、及び保持時間についての２次元スペクトルデータであるといえる。本実施形態のスペクトル解析装置は、上記の２次元スペクトルデータに含まれるピークの位置（すなわちピークに対応するｍ／ｚ及び保持時間）を正確に同定するために用いられる。
【００５２】
まず、測定装置によって得られるデータの表記方法について定義する。上述したように、測定装置によって得られるイオン強度情報（以下「スペクトル強度」という）は、ｍ／ｚ及び保持時間ごとに変動する。ここで、得られるスペクトルデータにおいて、ｍ／ｚの番号を値の小さいものから順に１，２，…，Ｍ、保持時間の番号を時間の小さいものから順に１，２，…，Ｋとした場合に、保持時間がｋ番目でｍ／ｚがｍ番目のサンプル点のスペクトル強度を、ｘｋ，ｍと表すことにする。
【００５３】
図６は、本実施形態のスペクトル解析装置の要部構成を示す機能ブロック図である。本実施形態のスペクトル解析装置１は、図６に示すように、主としてピークデータ作成部１０及びピーク対応付け部２０を機能ブロックとして備えたマイクロコンピュータである。
【００５４】
ピークデータ作成部１０は、ＬＣ／ＭＳ１００（又はＧＣ／ＭＳ）から得られた２次元スペクトルデータにおけるピークの保持時間及びイオン強度を同定し、各フラグメントイオン及び／又は擬分子イオンのイオン強度が単一の保持時間及びｍ／ｚに対応付けられた２次元ピークデータを作成するためのものである。また、ピーク対応付け部２０は、上記のピークデータ作成部１０によって得られた複数の実験に関する２次元ピークデータ同士を比較し、複数の実験間で同一の化合物由来のピーク同士を対応付けるためのものである。
【００５５】
（１．ピークデータ作成部／ピークデータ作成工程）
図７は、ピークデータ作成部１０の詳細な機能構成を示すブロック図である。図７に示すように、本実施形態におけるピークデータ作成部１０は、平滑化部１１、ピーク時間同定部（第２ピーク位置同定部）１２、スペクトル強度合体部１３、トータルピーク作成部１４、トータルピーク合体部（第１ピーク位置同定部）１５、及びピーク合体部（第１ピーク位置同定部）１６を含んでいる。
【００５６】
平滑化部１１は、２次元スペクトルデータからｍ／ｚごとにマスクロマトグラムデータを抽出するとともに、それぞれのマスクロマトグラムにおけるイオン強度を平滑化する。平滑化した２次元スペクトルデータは、ピーク時間同定部１２に入力される。
【００５７】
ピーク時間同定部１２は、平滑化部１１から入力された２次元スペクトルデータからｍ／ｚごとにマスクロマトグラムデータを抽出するとともに、それぞれのマスクロマトグラムにおいてイオン強度が極大となる保持時間に基づいて仮のピーク保持時間（ピークに対応する保持時間）を同定する。この仮のピーク位置の情報は、抽出されたマスクロマトグラムデータとともにスペクトル強度合体部１３に入力される。
【００５８】
スペクトル強度合体部１３は、ピーク時間同定部１２から入力されたそれぞれのマスクロマトグラムデータにおいて、仮のピーク保持時間に隣接する保持時間におけるイオン強度を、仮のピーク保持時間のイオン強度に加算することによってピークイオン強度を算出し、算出したピークイオン強度を仮のピーク保持時間と対応付ける。この処理により、複数の保持時間にまたがるフラグメントイオン又は擬分子イオンのイオン強度は、単一の保持時間及びｍ／ｚに対応付けられたピークイオン強度となり、その結果、２次元ピークデータが作成される。作成された２次元ピークデータは、トータルピーク作成部１４に入力される。
【００５９】
トータルピーク作成部１４は、スペクトル強度合体部１３から入力された２次元ピークデータについて、保持時間ごとにピークイオン強度の総和を算出する。算出されたピークイオン強度の総和は、トータルピーク強度と称され、各保持時間の画分に含まれる化合物の相対量を示す指標となる。このトータルピーク強度は保持時間ごとに算出されるため、保持時間とトータルピーク強度との関係を示すトータルピークデータが作成される。このトータルピークデータは、トータルピーク合体部１５に入力される。
【００６０】
トータルピーク合体部１５は、トータルピークデータにおいてトータルピーク強度が常に閾値以上になる区間又は常に閾値よりも大きくなる区間を求め、その区間においてトータルピーク強度が極大になる保持時間を同定する。ここで同定された保持時間は、２次元ピークデータの同区間に含まれる全てのピークに対応する真の保持時間となる。ここで求めた区間及び真の保持時間の情報は、２次元ピークデータとともにピーク合体部１６に入力される。さらに、トータルピーク合体部１５は、ここで求めた区間に含まれるトータルピーク強度の総和を算出し、算出した総和を真の保持時間に対応付ける。これにより、更新されたトータルピークデータが作成される。この更新されたトータルピークデータは、ピーク対応付け部２０の第１ピークベクトル作成部２１に入力される。
【００６１】
ピーク合体部１６は、トータルピーク合体部１５から入力された２次元ピークデータにおいて、上記の区間に含まれる全てのピークの位置を、上記の真の保持時間に対応付ける。具体的には、上記の区間に含まれるピークのピーク強度の総和をｍ／ｚごとに算出し、算出した総和を真の保持時間に対応付ける。これにより、更新された２次元ピークデータが作成される。更新された２次元ピークは、対応付け部２０の第１ピークベクトル作成部２１に入力される。
【００６２】
次に、ピークデータ作成部１０の動作について説明する。ピークデータ作成部１０の処理工程（ピーク解析方法）は、平滑化工程、ピーク時間同定工程、スペクトル強度合体工程、トータルピーク作成工程、トータルピーク合体工程、及びピーク合体工程を含んでいる。これらの工程について順に説明すると以下の通りである。
【００６３】
（１−１．平滑化部／平滑化工程）
まず、測定装置から得られた２次元スペクトルデータに対して、保持時間軸に沿って平滑化を行う。平滑化の詳細な手順は次の通りである。
【００６４】
２次元スペクトルをｍ／ｚ軸と直交する平面で切り出して得られるマスクロマトグラムにおいて、保持時間がｋ番目のサンプル点のスペクトル強度をｘｋとする。平滑化は、ｋ番目のサンプル点を中心とする合計Ｎ個のサンプル点についてスペクトル強度の平均値を算出し、算出した平均値をｋ番目のサンプル点のスペクトル強度に割り当てることによって行われる。これにより、ｋ番目のサンプル点の平滑化後のイオン強度ｘ’ｋは、次の式（１）
【００６５】
【数１】
2007147459.tif 000003
【００６６】
（ただし、Ｎ’＝（Ｎ−１）／２）
によって表される。
【００６７】
なお、この処理は、各ｍ／ｚと直交する全ての平面について行われる。従って、保持時間がｋ番目でｍ／ｚがｍ番目のサンプル点の平滑化後のスペクトル強度ｘ’ｋ，ｍは、次の式（２）
【００６８】
【数２】
2007147459.tif 000004
【００６９】
によって表される。この処理により、２次元スペクトルデータは、保持時間軸に沿って平滑化されたものとなる。この平滑化工程は、平滑化部１１によって行われる。
【００７０】
上記の平滑化工程による効果は次の通りである。通常、ＧＣ／ＭＳやＬＣ／ＭＳなどによって得られるデータでは、測定されたイオン強度がランダム誤差を含んでいる。従って、測定されたイオン強度情報をそのまま用いてピークの保持時間を同定すると、ランダム誤差によりピークの保持時間が本来のものからずれてしまうことがある。しかしながら、上記の平滑化工程を行えば、ランダム誤差による影響を抑制し、ピークの位置を正確に検出することができるようになる。
【００７１】
（１−２．ピーク時間同定部／ピーク時間同定工程）
次に、平滑化後の２次元スペクトルをｍ／ｚ軸と直交する平面で切り出して得られるマスクロマトグラムにおけるピークの位置（ピークに対応する保持時間）を同定する。ピークの位置を同定する際には、ある保持時間のサンプル点がピークであるか否かを検定する作業を保持時間軸に沿って順次行っていく。検定方法は次の通りである。
【００７２】
保持時間がｋ番目のサンプル点がピークであるか否かの判定は、ｋ−１番目のサンプル点における曲線の傾きと、ｋ＋１番目のサンプル点における曲線の傾きとに基づいて行われる。詳細には、ｋ−１番目のサンプル点における傾きが０よりも大きく、かつ、ｋ＋１番目のサンプル点における傾きが０よりも小さい場合に、ｋ番目のサンプル点がピークであると判定する。
【００７３】
なお、各サンプル点における曲線の傾きは、そのサンプル点を中心とする合計Ｎ個のサンプル点のスペクトル強度を基に、線形回帰式を用いて簡便に求めることができる。具体的には、ｋ番目のサンプル点における曲線の傾きをｂｋとすると、ｂｋは、次の式（３）
【００７４】
【数３】
2007147459.tif 000005
【００７５】
によって表される。
【００７６】
この処理は、各ｍ／ｚと直交する全てのマスクロマトグラムについて行われる。従って、保持時間がｋ番目でｍ／ｚがｍ番目のサンプル点における曲線の傾きをｂｋ、ｍとすると、ｂｋ，ｍは、次の式（４）
【００７７】
【数４】
2007147459.tif 000006
【００７８】
によって表される。このピーク時間同定工程は、ピーク時間同定部１２によって行われる。
【００７９】
（１−３．スペクトル強度合体部／スペクトル強度合体工程）
続いて、平滑化後の２次元スペクトルをｍ／ｚ軸と直交する断面で切り出してみる。得られたマスクロマトグラムにおいて、極小値−極大値−極小値からなる区間を１つの「山」と定義すると、この山に含まれる全てのサンプル点のスペクトル強度は、その山のピークの位置から派生したものであると考えられる。
【００８０】
従って、各山に含まれる全てのサンプル点のスペクトル強度をピークの位置に纏める処理を行う。この処理は、ピーク周辺のサンプル点のスペクトル強度をピークのサンプル点のスペクトル強度に加算し、ピーク周辺のサンプル点のスペクトル強度を０にすることによって行われる。
【００８１】
図８は、この処理手順を詳細に説明するフロー図である。ｋ番目のサンプル点がピークと判定されたとする。ここで、ｋ番目の保持時間をｔｋ、保持時間ｔｋにおけるピーク強度を示す変数をＰ（ｔｋ）とすると、まず、Ｐ（ｔｋ）にｋ番目のサンプル点のスペクトル強度ｘｋを代入する（Ｓ３１）。次に、ピークの左側に存在するサンプル点のスペクトル強度をピークに順次加算していくために以下の処理を行う。
【００８２】
まず、処理対象のサンプル点をピークの左隣にセットするために、処理対象のサンプル番号を示す変数ｓにｋ−１を代入する（Ｓ３２）。続いて、処理対象のサンプル点における曲線の傾きｂｓを０と比較する（Ｓ３３）。ここで、傾きｂｓが０よりも大きい場合は、処理対象のサンプル点が現在のピークに含まれるべきサンプル点であると判断し、次のステップＳ３４に進む。
【００８３】
ステップＳ３４では、処理対象のサンプル点のスペクトル強度ｘｓをＰ（ｔｋ）に加算する。そして、処理対象のサンプル点を左側に１つずらすために、変数ｓの値を一つ減らす（Ｓ３５）。そして、ステップＳ３３に戻る。
【００８４】
一方、ステップＳ３３において、傾きｂｓが０以下である場合は、処理対象のサンプル点が現在のピークに含まれるべきものでないと判断し、ステップＳ３６に進む。そして、今度は、ピークの右側に存在するサンプル点のスペクトル強度をピークに順次加算していくために以下の処理を行う。
【００８５】
まず、処理対象のサンプル点をピークの右隣にセットするために、変数ｓにｋ＋１を代入する（Ｓ３６）。続いて、処理対象のサンプル点における曲線の傾きｂｓを０と比較する（Ｓ３７）。ここで、傾きｂｓが０よりも小さい場合は、処理対象のサンプル点が現在のピークに含まれるべきサンプル点であると判断し、次のステップＳ３８に進む。
【００８６】
ステップＳ３８では、処理対象のサンプル点のスペクトル強度ｘｓをＰ（ｔｋ）に加算する。そして、処理対象のサンプル点を右側に１つずらすために、変数ｓの値を一つ増やす（Ｓ３５）。そして、ステップＳ３７に戻る。
【００８７】
一方、ステップＳ３７において、傾きｂｓが０以上である場合には、処理対象のサンプル点が現在のピークに含まれるべきものでないと判断し、処理を終了する。以上により、１つのピークに属するべき各サンプル点のスペクトル強度が全てピークの位置に纏められる。その結果、ｔ番目の保持時間ｔｋに纏められたピーク強度はＰ（ｔｋ）として得られる。なお、ピーク以外の位置におけるＰ（ｔｋ）は０とする。
【００８８】
この処理は、各ｍ／ｚと直交する全ての断面に含まれる全てのピークについて行われる。以下では、保持時間がｔｋでｍ／ｚがｍ番目におけるピーク強度をＰ（ｔｋ）ｍと表現する。また、保持時間、ｍ／ｚ、ピーク強度を要素とするデータのことを２次元ピークデータという。図９の上段は、この２次元ピークデータを可視化したものである。上記のスペクトル強度合体工程は、スペクトル強度合体部１３によって行われる。
【００８９】
上記の第１ピーク時間同定工程及びスペクトル強度合体工程によれば、同一のフラグメントイオンから得られるイオン強度情報が複数の保持時間にまたがってしまう場合であっても、それぞれのイオン強度情報を纏め、単一の保持時間に対応する一つのピーク強度情報として算出することができる。つまり、各フラグメントイオンに由来するピークの強度と、同ピークに対応する保持時間とを得ることができる。
【００９０】
（１−４．トータルピーク作成部／トータルピーク作成工程）
次に、スペクトル強度合体工程後の２次元ピークデータを保持時間軸と直交する断面で切り出し、得られたマススペクトルに含まれる全てのピークのピーク強度を合計することによって、トータルピーク強度を算出する。この処理は、各保持時間と直交する全てのマススペクトルについて行われる。換言すれば、ある保持時間に対応する全てのピークを１つに纏める作業を全ての保持時間について行う。
【００９１】
従って、保持時間ｔｋにおけるトータルピーク強度をＴＩ（ｔｋ）とすると、ＴＩ（ｔｋ）は次の式（５）
【００９２】
【数５】
2007147459.tif 000007
【００９３】
によって表される。
【００９４】
なお、このトータルピーク作成工程は、トータルピーク作成部１４によって行われる。以下では、この保持時間ごとのトータルピーク強度ＴＩ（ｔｋ）のデータのことをトータルピークデータという。図９の中段は、トータルピークデータを可視化したものである。また、このトータルピークデータを作成する際に一つのトータルピークに纏められるピーク群のことをトータルピーク群という。トータルピーク群は、単一の化合物から得られるマススペクトルに相当する。
【００９５】
（１−５．トータルピーク合体部／トータルピーク合体工程）
図９の中段に示すトータルピークデータにおいて、保持時間ｔ１、ｔ２におけるトータルピーク強度は、同一の化合物に由来するものであると考えられる。従って、トータルピーク合体工程では、これらの同一の化合物に由来すると考えられるトータルピークを一つに纏める処理を、以下の手順に従って行う。
【００９６】
まず、連続する保持時間ｔｉ〜ｔｉ＋ｎ（ただしｎは自然数）においてトータルピーク強度が常に０よりも大きくなる区間を同定する。そして、この区間において、トータルピーク強度が最大（極大）になる保持時間ｔｕと山の両端部（極小点）の保持時間ｔｓｕ、ｔｅｕ（ただしｓｕ＜ｅｕとする）とを同定する。なお、１つの山に含まれるトータルピーク強度の数が２つしかない場合などでは、ｔｕがｔｓｕ又はｔｅｕと等しくなる場合もある。なお、ここで得られた保持時間ｔｕは、後に、２次元ピークデータの区間ｔｓｕ〜ｔｅｕに含まれる全てのピークの真の保持時間になるものである。
【００９７】
そして、保持時間ｔｕを除くｔｓｕからｔｅｕまでのトータルピーク強度を、保持時間ｔｕにおけるトータルピーク強度に加算し、保持時間ｔｕ以外のトータルピーク強度を０にする。この処理は、全ての区間の全ての山について行われる。
【００９８】
以上により、１つの化合物に由来する複数のトータルピーク強度が、化合物の保持時間を代表する１つの位置（トータルピーク強度が極大になる保持時間）に纏められる。
【００９９】
一例を示すと、図９中段のトータルピークデータでは、連続する保持時間ｔ１及びｔ２においてトータルピーク強度が０よりも大きくなっている。この場合、ｔｕ＝ｔ１、ｔｓｕ＝ｔ１、ｔｅｕ＝ｔ２となる。そして、保持時間ｔ２におけるトータルピーク強度を保持時間ｔ１におけるトータルピーク強度に加算し、保持時間ｔ２におけるトータルピーク強度を０にする。その結果、トータルピークデータは、図９下段のようになる。
【０１００】
他の例を示すと、図１０の（１）の場合は連続する２つのトータルピークが１つのピークに纏められ、（２）の場合は２つのトータルピークの間に０となる保持時間があることから２つのピークのままであり、（３）の場合は４つのトータルピークが２つのピークに纏められる。
【０１０１】
なお、本実施形態では、トータルピーク強度が常に０よりも大きくなる区間を同定したが、トータルピーク強度にノイズ等が含まれる場合は、所定の閾値を設定し、常に閾値よりも大きくなる区間や、常に閾値以上となる区間を同定してもよい。
【０１０２】
このトータルピーク合体工程は、トータルピーク合体部１５によって行われる。
【０１０３】
（１−６．ピーク合体部／ピーク合体工程）
次に、図４上段の２次元ピークデータについても、上記のトータルピーク合体工程で求めた区間に含まれる各ピーク強度を纏める処理を行う。つまり、上記の保持時間ｔｓｕ〜ｔｅｕに含まれるピークのピーク強度の総和を各ｍ／ｚごとに取り、総和を保持時間ｔｕに対応付ける。
【０１０４】
上述した例で説明すると、図９上段の２次元ピークデータにおける、ｍ／ｚがＭのピークについて、ピーク強度Ｐ（ｔ１）ＭとＰ（ｔ２）Ｍとを加算し、加算したピーク強度を保持時間ｔ１に対応付ける。ここではＰ（ｔ２）Ｍ＝０であるので、処理の前後でピークの位置及び強度に変化はない。
【０１０５】
同様に、ｍ／ｚがｍのピークについても、ピーク強度Ｐ（ｔ１）ｍとＰ（ｔ２）ｍとを加算し、加算したピーク強度を保持時間ｔ１に対応付ける。この場合、Ｐ（ｔ１）ｍ＝０であるので、処理の前後でピークの強度に変化はないが、ピークの位置がｔ１に変化する。上記の処理の結果、図１１のようになる。
【０１０６】
この処理は、トータルピーク合体工程で求めた全ての区間について、全てのｍ／ｚごとに行われる。なお、ピーク合体工程はピーク合体部１６によって行われる。
【０１０７】
上記のトータルピーク合体工程及びピーク合体工程による効果は以下の通りである。図９上段に示すｍ／ｚごとのピークデータにおいて、ピーク１０１とピーク１０２とは、同一の化合物から解離したフラグメントイオン又は擬分子イオンによるものであると考えられる。しかしながら、測定データにはランダム誤差が含まれるため、スペクトル強度合体工程の結果、図９上段のピーク１０１とピーク１０２とのように、同一の化合物から解離したフラグメントイオンによるピークであっても、互いに異なる保持時間に対応付けられてしまうことがある。その結果、本来同一の化合物に関するピークとして扱うべき２つのピーク１０１・１０２を、別々の化合物に関するピークとして扱ってしまうことになる。
【０１０８】
しかしながら、上記のトータルピーク合体工程及びピーク合体工程によれば、図１１に示すように、ピーク１０１とピーク１０２とが同じ保持時間に対応付けられる。その結果、ピーク１０１とピーク１０２とを同一の化合物に関するピークとして扱うことができるようになるのである。
【０１０９】
（２．ピーク対応付け部／ピークデータ対応付け工程）
ピーク対応付け部２０は、複数の実験から２次元ピークデータのセットが得られた際に、複数の２次元ピークデータ間で、同一の化合物由来のトータルピーク群（マススペクトル）同士を対応付けるためのものである。なお、ピーク対応付け部２０に入力する２次元ピークデータは、必ずしも上記のピークデータ作成部１０によって作成したものでなくてもよく、同様のデータであれば公知の手法によって作成したものでもよい。
【０１１０】
ピークデータ対応付け部２０によるピークデータ対応付け工程の概要について説明すると、次の通りである。ガスクロマトグラフィーや液体クロマトグラフィーなどの分離法では、実験ごとに保持時間に誤差が含まれるため、それぞれの実験から得られた２次元ピークデータ間でトータルピーク群同士を対応付けるためには保持時間の補正が必要となる。そのために、ピークデータ対応付け部２０は、比較したい２次元ピークデータの全てに共通に存在するトータルピーク群を内部標準ピーク群として検出し、この内部標準ピーク群の保持時間を基に２次元ピークデータにおける保持時間を補正する。さらに、ピークデータ対応付け部２０は、補正された保持時間に基づいて、ユーザによって指定された許容範囲内で実験間のトータルピーク群同士を対応づけ、対応テーブルとして表現する。
【０１１１】
以下では、実験ｓ（ｓ＝１，２，…，Ｓ）からピークデータ作成部１０によって得られる２次元ピークデータを次の表１のように表す。
【０１１２】
【表１】
2007147459.tif 000008
【０１１３】
ただし、Ｐ(ｓ)(ｔｋ(ｓ))ｍは、実験ｓから得られた２次元ピークデータにおいて、保持時間がｔｋ(ｓ)でｍ／ｚがｍ番目のサンプル点のピーク強度を示す。
【０１１４】
また、実験ｓ（ｓ＝１，２，…，Ｓ）からピークデータ作成部１０によって得られるトータルピークデータは次の表２のようになる。
【０１１５】
【表２】
2007147459.tif 000009
【０１１６】
ただし、ＴＩ(ｓ)(ｔｋ(ｓ))は、実験ｓから得られたトータルピークデータにおいて、保持時間がｔｋ(ｓ)のトータルピーク強度を示す。
【０１１７】
図１は、ピーク対応付け部２０の詳細な機能構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態におけるピーク対応付け部２０は、第１ピークベクトル作成部（第１マススペクトル抽出部）２１、内部標準同定部２２、内部標準確認部２３、保持時間補正部２４、第２ピークベクトル作成部（第２マススペクトル抽出部）２５、対応判定部２６、及びテーブル作成部２７を含んでいる。
【０１１８】
第１ピークベクトル作成部２１は、それぞれの２次元ピークデータから保持時間ごとにマススペクトルデータを抽出し、それぞれのマススペクトルデータに含まれるピーク強度を要素とするピークベクトルを作成する。なお、本実施形態において、第１ピークベクトル作成部２１は、このピークベクトルの作成を全ての２次元ピークデータについて行う。作製されたピークベクトルは、内部標準同定部２２に入力される。
【０１１９】
内部標準同定部２２は、或る２次元ピークデータから作成されたピークベクトルと他の２次元ピークデータから作成されたピークベクトルとを比較し、異なる２次元ピークデータ間で類似するピークベクトルを同定する。なお、この異なる２次元ピークデータ間で類似するピークベクトルのことを内部標準ピークベクトルという。内部標準同定部２２は、全ての２次元ピークデータにおいて共通に見られる内部標準ピークベクトルのセットを作成する。後続の保持時間補正部２４では、このセットに含まれるそれぞれの内部標準ベクトルの保持時間に基づいて、それぞれの２次元ピークデータの保持時間を補正する。なお、内部標準ピークベクトルのセットは、１セットだけ作成してもよいし、複数セット作成してもよい。この内部標準ピークベクトルのセットは、内部標準確認部２３に入力される。
【０１２０】
内部標準確認部２３は、内部標準同定部２２によって同定された内部標準ピークベクトルが、適切であるか否かを確認するためのものである。具体的には、ユーザに対して内部標準ピークベクトルを視覚的に表示し、ユーザの指示に従って不適切な内部標準ピークベクトルを除外する機能を有している。また、内部標準確認部２３は、ユーザの指示に従って内部標準ピークベクトルを他のピークベクトルに変更することもできる。このようにして変更された内部標準ピークベクトルのセットは、保持時間補正部２４に入力される。
【０１２１】
保持時間補正部２４は、内部標準ピークベクトルのセットに含まれるそれぞれの内部標準ピークベクトルに対応する保持時間に基づいて、異なる実験から得られた２次元ピークデータの保持時間を補正する。具体的には、異なる２次元ピークデータから得られた内部標準ピークベクトル同士が同一の保持時間となるように、それぞれの２次元ピークデータの保持時間を補正する。保持時間が補正された２次元ピークデータは、第２ピークベクトル作成部２５に入力される。
【０１２２】
第２ピークベクトル作成部２５は、保持時間が補正された２次元ピークデータから保持時間ごとに１次元ピークデータ（マススペクトルデータ）を切り出し、それぞれのマススペクトルデータに含まれるピーク強度を要素とするピークベクトルを新たに作成する。なお、第２ピークベクトル作成部２５は、このピークベクトルの作成を全ての２次元ピークデータについて行う。新たに作成されたピークベクトルは、対応判定部２６に入力される。
【０１２３】
対応判定部２６は、保持時間が補正された２次元ピーク情報間で、保持時間の違いが所定の範囲内のピークベクトル同士を比較することによって、比較したピークベクトル同士が対応するものであるか否かを判定する。
【０１２４】
テーブル作成部２７は、トータルピーク群の対応関係を示すテーブルを作成するためのものであり、本実施形態では、対応するトータルピーク群の識別情報が同一の列に記載された対応テーブルを作成する。なお、テーブル作成部２７は、対応するトータルピーク群の識別情報が同一の行に記載された対応テーブルを作成してもよい。
【０１２５】
次に、ピーク対応付け部２０の動作について説明する。ピーク対応付け部２０によるピーク対応付け工程は、第１ピークベクトル作成工程、内部標準同定工程、内部標準確認工程、保持時間補正工程、及び第２ピークベクトル作成工程、対応判定工程、及びテーブル作成工程を含んでいる。これらの工程について順に説明すると以下の通りである。
【０１２６】
（２−１．第１ピークベクトル作成部／第１ピークベクトル作成工程）
まず、上記の表１に示す２次元ピークデータから、保持時間ごとに、トータルピーク群に含まれる各ピークのピーク強度を要素とするピークベクトルを作成する。このピークベクトルの作成は、全ての実験について行われる。
【０１２７】
ｓ番目の実験における保持時間ｔｋ（ｓ）のピークベクトルをｆ（ｓ）（ｔｋ（ｓ））とすると、ｆ（ｓ）（ｔｋ（ｓ））は、次の式（６）
ｆ（ｓ）（ｔｋ（ｓ））＝（Ｐ(ｓ)(ｔｋ(ｓ))１，Ｐ(ｓ)(ｔｋ(ｓ))２，…，Ｐ(ｓ)(ｔｋ(ｓ))ｍ，…
…，Ｐ(ｓ)(ｔｋ(ｓ))Ｍ）            …（６）
によって表すことができる。
【０１２８】
この工程は、換言すれば、各実験について、２次元ピークデータから保持時間ごとに１次元ピークデータ（マススペクトルデータ）を抽出する工程であるともいえる。この第１ピークベクトル作成工程は、第１ピークベクトル作成部２１によって行われる。
【０１２９】
（２−２．内部標準同定部／内部標準同定工程）
次に、異なる実験間で類似するピークベクトルのセットを同定する。ピークベクトルは、保持時間ごとに切り出した１次元ピークデータ、すなわちマススペクトルデータであるため、その保持時間の画分に含まれた化合物に依存したベクトルとなる。従って、異なる実験から得られた混合物の中に同一の化合物が含まれていれば、類似するピークベクトルが得られると考えられる。よって、この類似するピークベクトルを内部標準ピークベクトルとして同定し、この内部標準ピークベクトルに対応する保持時間に基づいて、実験ごとの保持時間のずれを補正するのである。
【０１３０】
本実施形態では、ピークベクトルを比較する際に３つの閾値ＴＩＰ，ＮＴＰ，Ｔｉｎｔを導入する。これらの閾値は、ユーザによって設定することができる。
【０１３１】
ＴＩＰ及びＮＴＰは、ピークベクトルが内部標準ピークベクトルの候補としてふさわしいか否かを検定するために用いられるものである。ＴＩＰはピーク強度の閾値を示し、一方ＮＴＰはピークの本数の閾値を示す。また、Ｔｉｎｔは、ピークベクトル同士を比較する際の保持時間の許容範囲を規定するための閾値である。
【０１３２】
図１２は、ピークベクトルの中から内部標準ピークベクトルを探索する工程を示すフロー図である。
【０１３３】
まず、Ｓ個の実験の中から、任意に１つの実験を選択する。ここでは、説明の簡略化のため、１番目の実験を選択するものとする。そして、１番目の実験の１番目のピークベクトルｆ（１）（ｔ１（１））を選択する（Ｓ８０１）。
【０１３４】
次に、このピークベクトルｆ（１）（ｔ１（１））が内部標準ピークベクトルの候補としてふさわしいか否かを、上記のＴＩＰ及びＮＴＰを用いて検定する（Ｓ８０２）。具体的には、ピークベクトルｆ（１）（ｔ１（１））が有する要素Ｐ（１）（ｔ１（１））ｍ  （ｍ＝１，２，…，Ｍ）のうち、ＴＩＰよりも大きい値を有する要素がＮＴＰ個よりも多い場合に、そのピークベクトルは内部標準ピークベクトルの候補になりうると判定され、ステップＳ８０３に進む。一方、上記の条件を満たさない場合は、そのピークベクトルは内部標準ベクトルの候補になりえないと判定され、ステップＳ８１０、Ｓ８１１、Ｓ８０２の順に進み、実験１の次のピークベクトルについて検定する。
【０１３５】
ステップＳ８０３では、１番目の実験と比較する実験を選択する。ここでは、実験２から順に選択していくことにする。
【０１３６】
そして、実験２のピークベクトルｆ（２）（ｔｋ（２））  （ｋ＝１，２，…，Ｋ）の中から、ｆ（１）（ｔ１（１））と最も類似するピークベクトルをｆ（２）ｍａｘとして同定する（Ｓ８０４）。ここで、実験２のピークベクトルｆ（２）（ｔｋ（２））  （ｋ＝１，２，…，Ｋ）のうち、ｆ（１）（ｔ１（１））に対して探索対象となるものは、次の式（７）
ｔ１（１）−Ｔｉｎｔ＜ｔｋ（２）＜ｔ１（１）＋Ｔｉｎｔ            …（７）
を満たすｆ（２）（ｔｋ（２））である。つまり、式（７）を満たす実験２のピークベクトルｆ（２）（ｔｋ（２））の中から、実験１のピークベクトルｆ（１）（ｔ１（１））と最も類似するピークベクトルをｆ（２）ｍａｘとして同定する。
【０１３７】
ここで、例えば、ピークベクトルｆ（２）ｍａｘとして、ｆ（２）（ｔ２（２））が得られたとする。すると今度は、実験２のピークベクトルｆ（２）（ｔ２（２））と最も類似する実験１のピークベクトルｆ（１）ｍａｘを探索する（Ｓ８０５）。この場合も上記と同様に、探索対象となる実験１のピークベクトルは、Ｔｉｎｔによって規定される許容範囲内のものに限定される。具体的には、次の式（８）
ｔ２（２）−Ｔｉｎｔ＜ｔｋ（１）＜ｔ２（２）＋Ｔｉｎｔ            …（８）
を満たすｆ（１）（ｔｋ（１））の中から、ｆ（２）（ｔ２（２））と最も類似するピークベクトルを探索する。
【０１３８】
次に、得られたピークベクトルｆ（１）ｍａｘが、元のピークベクトルｆ（１）（ｔ１（１））と一致するか否かが判定される（Ｓ８０６）。つまり、ピークベクトルｆ（１）ｍａｘとしてｆ（１）（ｔ１（１））が得られた場合は、ピークベクトルｆ（１）（ｔ１（１））とｆ（２）（ｔ２（２））とが真に類似すると判断され、これらのピークベクトル同士は、内部標準ピークベクトルの候補として対応付けられ、ステップＳ８０７に進む。一方、ピークベクトルｆ（１）ｍａｘとして、ｆ（１）（ｔ１（１））が得られなかった場合は、ピークベクトルｆ（１）（ｔ１（１））は、内部標準ピークベクトルにはなり得ないと判定され、ステップＳ８１０、Ｓ８１１、Ｓ８０２の順に進み、実験１の次のピークベクトルについて検定を行う。
【０１３９】
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、このことを一般化して示した図である。このように、本実施形態の内部標準同定工程では、２つの実験間において双方向でピークベクトルの類似性を検討し、２つのピークベクトルが互いに最も類似する関係にある場合に、内部標準ピークベクトルの候補としてこれら２つのピークベクトルを対応付ける。
【０１４０】
ステップＳ８０７では、実験１と比較する次の実験が残っているか否かを判定する。そして、次の実験が残っている場合は、次の実験を選択する（Ｓ８０８）。上記の例では、実験３を選択する。そして、実験３についても、上記と同様の手順により、ｆ（１）（ｔ１（１））と互いに最も類似するピークベクトルを探索する（Ｓ８０４〜Ｓ８０６）。このことを、Ｓ番目の実験まで繰り返し、ｆ（１）（ｔ１（１））と互いに最も類似するピークベクトルが全ての実験について得られた場合に、ｆ（１）（ｔ１（１））が内部標準ピークベクトルであると認定し（Ｓ８０９）、ｆ（１）（ｔ１（１））及びこれに類似するｆ（ｓ）ｍａｘ  （ｓ＝２，３，…，Ｓ）を、内部標準ピークベクトルのセットとして対応付ける。そして、ステップＳ８１０に進み、さらなる内部標準ピークベクトルのセットを探索する。
【０１４１】
一方、ｆ（１）（ｔ１（１））と互いに最も類似するピークベクトルが全ての実験について得られなかった場合は、ｆ（１）（ｔ１（１））は内部標準ピークベクトルにはなり得ないと判断し（Ｓ８１０〜Ｓ８１１）、実験１の次のピークベクトルｆ（１）（ｔ２（１））について、同様の処理を行う（Ｓ８０４〜Ｓ８０９）。
【０１４２】
なお、ピークベクトル同士の類似性の判定は、公知の手法に従って行うことができる。具体的には、例えばｍ／ｚが同一のピークの本数や、コサイン係数、スピアマンの相関係数などに基づいて判定することができる。
【０１４３】
この処理を、実験１の全てのピークベクトルについて行うことによって、１又は複数の内部標準ピークベクトルのセットを得ることができる。ここで、内部標準ピークベクトルがＮセット得られたとすると、得られた内部標準ピークベクトルＲｆ(ｓ)(Ｔｎ(ｓ))  （ｎ＝１，２，…，Ｎ）のセットは、次の表３のように表すことができる。
【０１４４】
【表３】
2007147459.tif 000010
【０１４５】
ただし、Ｔｎ(ｓ)は、実験ｓにおいてｎセット目の内部標準ピークベクトルとして認定されたピークベクトルの保持時間を示すものであり、また、Ｔ１(ｓ)＜Ｔ２(ｓ)＜…＜Ｔｎ(ｓ)＜…＜ＴＮ(ｓ)であるものとする。
【０１４６】
なお、この内部標準同定工程は、内部標準同定部２２によって行われる。
【０１４７】
（２−３．内部標準確認部／内部標準確認工程）
続いて、内部標準確認工程では、内部標準確認部２３が、上記の内部標準同定工程によって得られた内部標準ピークベクトルの対応関係をユーザに対して視覚的に提示する。具体的には、各実験から得られた内部標準ピークベクトルのそれぞれをマススペクトルとして表示する。ユーザは、表示されたマススペクトル同士を実験間で比較検討し、得られた内部標準ピークが適切なものであるか否かを判断する。
【０１４８】
そして、得られた内部標準ピークが不適であると判断した場合、ユーザは、内部標準ピークを削除したり、ある実験についての内部標準ピークベクトルを他のピークベクトルに変更したりするように、スペクトル解析装置１の内部標準確認部２３に対してキーボードやマウス操作によって指示を与える。
【０１４９】
これを受けて、内部標準確認部２３は、得られた内部標準ピークベクトルのセットをユーザの指示に従って変更する。具体的には、内部標準ピークベクトルの削除が指示された場合は、上記の表３に示すテーブルから、該当する内部標準ピークベクトルを抹消する。一方、内部標準ピークベクトルを他のピークベクトルに変更するよう指示された場合は、上記のテーブルの該当する内部標準ピークベクトルの保持時間を書き換える。
【０１５０】
（２−４．保持時間補正部／保持時間補正工程）
次に保持時間補正工程では、得られた内部標準ピークベクトルに対応付けられた保持時間に基づいて、実験間で一致しない保持時間を補正する。具体的には、任意の１つの実験を基準実験として選択し、基準実験の内部標準ピークベクトルに対応する保持時間と、他の実験の内部標準ピークベクトルに対応する保持時間とが一致するように、他の実験の保持時間を線形補間によって補正する。
【０１５１】
ここで、基準実験としてｃ番目の実験を選択する。そして、実験ｓの保持時間ｔｋ（ｓ）を補正して得られる補正後の保持時間をｔｃｋ（ｓ）とすると、ｔｃｋ（ｓ）は、以下の線形補間により算出することができる。
【０１５２】
まず、ｔｋ（ｓ）＜Ｔ１（ｃ）の場合は、ｔｃｋ（ｓ）は、次の式（９）
【０１５３】
【数６】
2007147459.tif 000011
【０１５４】
によって算出することができる。一方、Ｔｉ（ｃ）＜ｔｋ（ｓ）＜Ｔｉ＋１（ｃ）  （ｉ＝１，２，…，Ｎ−１）の場合は、ｔｃｋ（ｓ）は、次の式（１０）
【０１５５】
【数７】
2007147459.tif 000012
【０１５６】
によって算出することができる。また、ｔｋ（ｓ）＞ＴＮ（ｃ）の場合は、ｔｃｋ（ｓ）は、次の式（１１）
【０１５７】
【数８】
2007147459.tif 000013
【０１５８】
によって算出することができる。
【０１５９】
以上の計算により、基準実験ｃ以外の実験における保持時間が、基準実験ｃの保持時間に沿うように補正される。すなわち、各実験の２次元ピークデータの保持時間は、基準実験ｃの２次元ピークデータの保持時間のスケールに補間されたことになる。この保持時間補正工程は、保持時間補正部２４によって行われる。
【０１６０】
なお、上記の説明では、線形補間によって保持時間を補正したが、本発明はこれに限定されるものではなく、非線形補間によって保持時間を補正してもよい。
【０１６１】
保持時間が補正された２次元ピークデータは、次の表４のように表すことができる。
【０１６２】
【表４】
2007147459.tif 000014
【０１６３】
また、トータルピークデータは次の表５のようになる。
【０１６４】
【表５】
2007147459.tif 000015
【０１６５】
（２−５．第２ピークベクトル作成部／第２ピークベクトル作成工程）
この工程では、第１ピークベクトル作成工程と同様の処理を、保持時間が補正された２次元ピークデータについて行う。すなわち、上記の表４に示す２次元ピークデータから、各保持時間ごとに、トータルピーク群に含まれる各ピークのピーク強度を要素とするピークベクトルを作成する。このピークベクトルの作成は、全ての実験について行われる。
【０１６６】
ｓ番目の実験における保持時間ｔｃｋ（ｓ）のピークベクトルをＦ（ｓ）（ｔｃｋ（ｓ））とすると、Ｆ（ｓ）（ｔｃｋ（ｓ））は、次の式（１２）
Ｆ（ｓ）（ｔｃｋ（ｓ））＝（Ｐ(ｓ)(ｔｃｋ(ｓ))１，Ｐ(ｓ)(ｔｃｋ(ｓ))２，…
…，Ｐ(ｓ)(ｔｃｋ(ｓ))ｍ，…，Ｐ(ｓ)(ｔｃｋ(ｓ))Ｍ）    …（１２）
によって表すことができる。
【０１６７】
この工程は、換言すれば、各実験について、保持時間が補正された２次元ピークデータから保持時間ごとにマススペクトルデータを抽出する工程であるともいえる。この第２ピークベクトル作成工程は、第２ピークベクトル作成部２５によって行われる。
【０１６８】
（２−６．対応判定部／対応判定工程、テーブル作成部／テーブル作成工程）
次に、ユーザなどにより、異なる２次元ピークデータから抽出されたピークベクトル同士の類似性を判定する際に用いる閾値Ｃを設定する。また、同様に、ユーザなどにより、ピークベクトル同士を比較する際の保持時間の許容範囲を規定するための閾値Ｔを設定する。
【０１６９】
そして、テーブル作成部２７は、実験１の各トータルピーク群（マススペクトル）の識別情報をテーブルの第１行に代入する。このとき、テーブルの各セルに格納される識別情報をＴＩ（ｔｃ１ｉ（１））（１）  （ｉ＝１，２，…，Ｎ１）と表記する。ただし、Ｎ１は実験１の２次元ピークデータに含まれるトータルピーク群の総数を示す。また、第ｋ列においてはじめてテーブルに代入された要素をＴＩ（ｔｃｋｉ（ｓ））（ｓ）とする。その結果、テーブルは次の表６のようになる。
【０１７０】
【表６】
2007147459.tif 000016
【０１７１】
次に、対応判定部２６が、実験２の各ピークベクトルを、実験１のピークベクトルと比較する。まず、対応判定部２６は、実験２のピークベクトルの中から、Ｆ（２）（ｔｃ１（２））を選択する。そして、実験１のピークベクトルＦ（１）（ｔｃｋ（１））  （ｋ＝１，２，…，Ｋ）のうち、次の式（１３）
ｔｃ１（２）−Ｔ＜ｔｃｋ（１）＜ｔｃ１（２）＋Ｔ            …（１３）
を満たすＦ（１）（ｔｃｋ（１））の全てと、選択したＦ（２）（ｔｃ１（２））との類似性をそれぞれ評価する。
【０１７２】
類似性の評価には、例えばｍ／ｚが同一のピークの本数や、コサイン係数、スピアマンの相関係数などを用いることができる。対応判定部２６は、これらを用いて２つのピークベクトルの類似度を数値化し、この類似度を閾値Ｃと比較する。ここで、比較対象となる実験１のピークベクトルの中に、類似度が閾値Ｃを超えるものがない場合、対応判定部２６は、Ｆ（２）（ｔｃ１（２））は、実験１のピークベクトルの何れとも対応しないと判定される。
【０１７３】
この場合、テーブル作成部２７は、Ｆ（２）（ｔｃ１（２））に対応するトータルピーク群の識別情報を第２行目の第Ｎ１＋１列目に格納する。格納される識別情報は、ＴＩ（ｔｃ２１（２））（２）となる。
【０１７４】
一方、比較対象となる実験１のピークベクトルの中に、類似度が閾値Ｃを超えるものがある場合、対応判定部２６は、Ｆ（２）（ｔｃ１（２））と最も類似度の高い実験１のピークベクトルＦ（１）（ｔｃｉ（１））が、Ｆ（２）（ｔｃ１（２））と対応するベクトルであると判定する。
【０１７５】
この場合、テーブル作成部２７は、Ｆ（２）（ｔｃ１（２））に対応するトータルピーク群の識別情報を、第２行目で、実験１のトータルピーク群ＴＩ（ｔｃ１ｉ（１））（１）と同じ列に格納する。格納される識別情報は、ＴＩ（ｔｃ１１（２））（２）となる。
【０１７６】
同様にして、実験２の他のピークベクトルＦ（２）（ｔｃｈ（２））  （ｈ＝２，３，…，Ｎ２）についても、対応判定部２６が、次の式（１４）
ｔｃｈ（２）−Ｔ＜ｔｃｋ（１）＜ｔｃｈ（２）＋Ｔ            …（１４）
を満たす実験１のピークベクトルＦ（１）（ｔｃｋ（１））と比較し、閾値Ｃを超えるものがない場合は、テーブル作成部２７がテーブルの第２行目の右側の新しい列に識別情報を格納し、閾値Ｃを超えるものがある場合は、テーブル作成部２７が第２行目の、最も類似性の高い実験１のピークベクトルに対応するトータルピーク群の識別情報と同じ列に識別情報を格納する。
【０１７７】
その結果、テーブルは次の表７のようになる。
【０１７８】
【表７】
2007147459.tif 000017
【０１７９】
同様に、実験ｓについて、対応判定部２６が、ピークベクトルＦ（ｓ）（ｔｃｊ（ｓ））を実験ｒ（ｒ＝１，２，…，ｓ−１）のピークベクトルＦ（ｒ）（ｔｃｍ（ｒ））    （ただし、ｔｃｊ（ｓ）−Ｔ＜ｔｃｍ（ｒ）＜ｔｃｊ（ｓ）＋Ｔ）と比較する。そして、類似度が閾値Ｃを超えるものがない場合は、テーブル作成部２７が第ｓ行目の新しい列ｚに、Ｆ（ｓ）（ｔｃｊ（ｓ））に対応するトータルピーク群の識別情報ＴＩ（ｔｃｚｊ（ｓ））（ｓ）を格納する。
【０１８０】
一方、類似度が閾値Ｃを超えるものがある場合は、対応判定部２６が最も類似するピークベクトルＦ（ｒ）（ｔｃｎ（ｒ））を同定し、テーブル作成部２７が第ｓ行目の、ピークベクトルＦ（ｒ）（ｔｃｎ（ｒ））に対応するトータルピーク群と同じ列に識別情報を格納する。
【０１８１】
以上の処理を、実験Ｓまで繰り返すことによって、テーブルは、次の表８のようになる。なお、対応するトータルピーク群がないセルについては、０が格納されるものとする。
【０１８２】
【表８】
2007147459.tif 000018
【０１８３】
以上のようにして得られたテーブルでは、同一の実験から得られたトータルピーク群（マススペクトル）の識別情報が同じ行に配列されるとともに、対応するトータルピーク群（マススペクトル）の識別情報が同じ列に配列されることになる。このテーブルから、同じ列に配列されたトータルピーク群（マススペクトル）同士は、同一の化合物由来のものであることが示される。
【０１８４】
そして、０以外の値が格納されているセルについて、列ごとに、格納されているトータルピーク群に対応する保持時間の平均値を求め、その平均値を列の代表保持時間とする。
【０１８５】
以上の工程により、同一の化合物由来とみなすことのできるトータルピーク群（マススペクトル）を検出し行列に表現することが可能となった（表８）。それぞれのトータルピーク群に対応するピークベクトルと精製票品又は市販のマスライブラリーのピークベクトルとの共通性により、トータルピーク群の化合物の同定を行うことができる。このとき、同じ列に配列され、グルーピングされたトータルピーク群のピークベクトルについて代表ピークベクトルを定義することにより物質の検索効率を高めることができる。
【０１８６】
以下では、簡単な例を用いてテーブルを作成する工程を説明する。例として、３つの実験から３つの補正された２次元ピークデータが得られたとする。そして、各２次元ピークデータからは、それぞれ３つのマススペクトルが得られたとする。ここで、実験１のピークベクトルは、Ｆ（１）（ｔｃ１（１）），Ｆ（１）（ｔｃ２（１）），Ｆ（１）（ｔｃ３（１））であり、実験２のピークベクトルは、Ｆ（２）（ｔｃ１（２）），Ｆ（２）（ｔｃ２（２）），Ｆ（２）（ｔｃ３（２））であり、実験３のピークベクトルは、Ｆ（３）（ｔｃ１（３）），Ｆ（３）（ｔｃ２（３）），Ｆ（３）（ｔｃ３（３））である。
【０１８７】
また、ｔｃ１（１）とｔｃ１（２）とｔｃ１（２）との保持時間の違いは閾値Ｔ以内であり、同様に、ｔｃ２（１）とｔｃ２（２）とｔｃ２（２）との保持時間の違いも閾値Ｔ以内であり、また、ｔｃ３（１）とｔｃ３（２）とｔｃ３（２）との保持時間の違いも閾値Ｔ以内であるとする。
【０１８８】
そして、Ｆ（１）（ｔｃ２（１））とＦ（２）（ｔｃ２（２））との類似度は閾値Ｃよりも大きく、Ｆ（１）（ｔｃ２（１））とＦ（３）（ｔｃ２（３））との類似度も閾値Ｃよりも大きものとする。そして、それ以外のピークベクトル同士は、類似性を示さないものとする。
【０１８９】
このとき、テーブル作成部２７は、まず、テーブルの第１行目の各セルに、実験１のそれぞれのマススペクトルの識別情報を格納する。ここでは、マススペクトルの識別情報として、ピークベクトルの識別情報を格納することとする。その結果、次の表９のようになる。
【０１９０】
【表９】
2007147459.tif 000019
【０１９１】
続いて、対応判定部２６が、実験２のピークベクトルＦ（２）（ｔｃ１（２））と、実験１のピークベクトルＦ（１）（ｔｃ１（１））とを比較する。ここで、類似度は閾値Ｃ以下であるため、これらのピークベクトル同士は対応しないと判定される。その結果、ピークベクトルＦ（２）（ｔｃ１（２））は、第２行第４列目に格納される。
【０１９２】
次に、対応判定部２６が、実験２のピークベクトルＦ（２）（ｔｃ２（２））と、実験１のピークベクトルＦ（１）（ｔｃ２（１））とを比較する。ここで、類似度は閾値Ｃよりも大きく、類似度が最も高いいため、これらのピークベクトル同士は対応すると判定される。その結果、ピークベクトルＦ（２）（ｔｃ２（２））は、第２行第２列目に格納される。
【０１９３】
続いて、対応判定部２６が、実験２のピークベクトルＦ（２）（ｔｃ３（２））と、実験１のピークベクトルＦ（１）（ｔｃ３（１））とを比較する。ここで、類似度は閾値Ｃ以下であるため、これらのピークベクトル同士は対応しないと判定される。その結果、ピークベクトルＦ（２）（ｔｃ３（２））は、第２行第５列目に格納される。
【０１９４】
実験３についても同様にして、ピークベクトルＦ（３）（ｔｃ１（３））は第３行第６列目、ピークベクトルＦ（３）（ｔｃ２（３））は第３行第２列目、ピークベクトルＦ（３）（ｔｃ３（３））は第３行第７列目にそれぞれ格納される。
【０１９５】
その結果、テーブルは、次の表１０のようになる。
【０１９６】
【表１０】
2007147459.tif 000020
【０１９７】
このテーブルでは、実験１の保持時間ｔｃ２（１）のマススペクトルと、実験２の保持時間ｔｃ２（２）のマススペクトルと、実験３の保持時間ｔｃ２（３）のマススペクトルとが、同一の化合物由来のものであることが表現されている。そして、これらのマススペクトルに含まれる各ピークがマススペクトル間で対応することになる。
【０１９８】
そして、２列目のマススペクトルの代表保持時間は、次の式（１５）
｛ｔｃ２（１）＋ｔｃ２（２）＋ｔｃ２（３）｝／３            …（１５）
によって求められる。
【０１９９】
（３．その他）
最後に、スペクトル解析装置１の各ブロック、特に平滑化部１１、ピーク時間同定部１２、スペクトル強度合体部１３、トータルピーク作成部１４、トータルピーク合体部１５、ピーク合体部１６、第１ピークベクトル作成部２１、内部標準同定部２２、内部標準確認部２３、保持時間補正部２４、第２ピークベクトル作成部２５、対応判定部２６、及びテーブル作成部２７は、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにＣＰＵを用いてソフトウェアによって実現してもよい。
【０２００】
すなわち、スペクトル解析装置１は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアであるスペクトル解析装置１の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、スペクトル解析装置１に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。
【０２０１】
上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。
【０２０２】
また、スペクトル解析装置１を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
【０２０３】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例】
【０２０４】
上述した実施形態に係るスペクトル解析装置が有用であることを検証する。本実施例では、薬剤処理したアラビドプシス培養細胞Ｔ８７でのＧＣ／ＭＳ時系列測定における保持時間の対応づけを行った。
【０２０５】
シロイヌナズナにおいて薬剤Ａに応答した代謝産物の変動を解析するため、薬剤Ａで処理したシロイヌナズナ培養細胞Ｔ８７株のＧＣ／ＭＳ解析を行った。新鮮な液体培地に継代後１０日目のシロイヌナズナ培養細胞に、終濃度５００μＭとなるように薬剤Ａ（ＤＭＳＯに溶解）を添加し、添加直後（０分）又は５分後、及び３０分後、並びに１，２，４，６，８，１０，１２，１６，２０，２４，３６，４８，９６時間後に細胞を回収した。回収した細胞は蒸留水で洗浄したのち、吸引脱水し、-８０℃に保存した。また、薬剤Ａの代わりに同量のＤＭＳＯを添加し、上記と同様の時間後に回収した細胞をコントロールとした。細胞１００ｍｇから、メタノール、水、及びクロロホルムを用いた液層−液層分配法により生体成分を抽出後、水溶性画分をメトキシアミン及びＭＳＴＦＡにより誘導体化したのち、ＬＥＣＯ社のＰｅｇａｓｕｓ  ＩＩＩ(ＧＣ−ＴＯＦ−ＭＳ)により分析を行った。ＴＯＦ−ＭＳによるデータ取得は、８２〜５００までのｍ／ｚについて、２０回／秒で２２分間行った。分析データは、各ｍ／ｚごとのシグナル強度を保持したＣＳＶファイルとして出力し、その結果、１サンプルについて約１４７ＭＢのＣＳＶファイルを得ることができた。このＣＳＶファイルを上述した実施形態のスペクトル解析装置によって解析した。図１４にスペクトル解析装置のメニュー画面を示す。
【０２０６】
まず、各ｍ／ｚごとのクロマトグラム情報を、保持時間とピークエリア（ピーク強度）が対応した情報へと変換した。この結果、平均ファイルサイズが約２．５ＭＢのファイルへと変換することができた。次に、今回の解析に用いたカラムにおける保持時間を側鎖長の異なる標準脂肪酸群を基準とした保持時間指数（ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ  ｉｎｄｅｘ）に変換し、サンプル相互で比較できるようにした。分析の際に内部標準として抽出サンプルに加えておいたリビトールを基準として、リビトールのピーク強度が１００となるようにピーク強度の補正を行った。補正されたデータを用い、保持時間指数のサンプル間における補正（ピークドリフトの補正）を行うための内在性内部標準の検出を行った。その結果、薬剤Ａ処理サンプル及びコントロールサンプルのサンプリング時間１６点における３反復実験（合計９６分析）中、内在性の内部標準の候補として、３６のピークを検出することができた。検出された内在性内部標準が、サンプル間で同じフラグメンテーションパターンを示し、同一物質であることを確認するため、評価を行った。この解析においては、保持時間の線形補正に用いる内部標準として、リビトールを含む９の化合物ピークを選択した（図１５（ａ），図１５（ｂ）)。出力されたファイル（平均約２７０ｋＢ）を用い、サンプル間における化合物ピークのマッチングを行った。マッチングを行った結果を可視化した結果を図１６に示す。図１６では、上部の表において、各行は保持時間指数の平均を、各列はサンプルを示しており、ピーク強度の大小を赤色の濃淡で示している。表中、右側４８サンプルが薬剤Ａ処理したＴ８７培養細胞の時系列変化、左側４８サンプルが、無処理コントロールの変化を示す。処理した細胞とコントロール細胞とで化合物蓄積の消長に違いが認められる化合物が検出された。検出されたピークのフラグメンテーションパターンを、既知物質のフラグメンテーションパターン（及び保持時間）と比較することにより、ｍｙｏ‐ｉｎｏｓｉｔｏｌ、ｇａｍｍａ‐Ａｍｉｎｏｂｕｔｙｒａｔｅ、Ｄ‐ｍａｌａｔｅ、Ｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ、Ｓｕｃｒｏｓｅなど、いくつかの化合物について、そのピークを同定することができた。
【産業上の利用可能性】
【０２０７】
本発明によれば、クロマトグラフィーと質量分析との組み合わせに基づいて得られたデータから、化合物の特徴を示すピークの位置を正確に同定することができる。また、本発明によれば、クロマトグラフィーと質量分析との組み合わせに基づいて複数の実験から得られた２次元ピークデータのセットにおいて、同一の化合物に由来するマススペクトルを実験間で対応付けることができる。従って、ＧＣ／ＭＳやＬＣ／ＭＳによって得られたデータを解析する解析装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２０８】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであり、スペクトル解析装置のピーク対応付け部の詳細な機能構成を示すブロック図である。
【図２】ＧＣ／ＭＳやＬＣ／ＭＳによって得られた２次元スペクトルデータを可視化した図である。
【図３】従来の技術を示すものであり、マスクロマトグラムデータからピークデータへの変換方法を示す図である。
【図４】２次元ピークデータからマススペクトルを抽出する方法を示す図である。
【図５】従来の技術を示すものであり、マスクロマトグラムデータからピークデータへ変換する工程を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態を示すものであり、スペクトル解析装置の要部構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態を示すものであり、スペクトル解析装置のピークデータ作成部の詳細な機能構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の一実施形態を示すものであり、スペクトル強度合体部による処理工程を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態を示すものであり、トータルピーク作成工程及びトータルピーク合体工程によるデータの変換を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態を示すものであり、トータルピーク合体工程によるデータの変換を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態を示すものであり、ピーク合体工程後の２次元スペクトルデータを示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態を示すものであり、内部標準同定部による処理工程を示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態を示すものであり、（ａ）及び（ｂ）は内部標準同定工程におけるピークベクトル同士の比較方法を示す図である。
【図１４】本発明の一実施例を示すものであり、スペクトル解析装置のメニュー画面を示す図である。
【図１５】本発明の一実施例を示すものであり、（ａ）は内部標準同定部によって同定した内在性内部標準ピークを評価した例を示す図であり、（ｂ）は内在性内部標準の候補として選ばれた化合物ピークの、各サンプルにおけるフラグメントパターンの例を示す図であり、（ａ）の表中で選択されているピークについて、８サンプルのマスフラグメントパターンを示した。
【図１６】本発明の一実施例を示すものであり、サンプル間のマススペクトルの対応関係を示す図である。
【符号の説明】
【０２０９】
１  スペクトル解析装置（情報処理装置）
１１  平滑化部
１２  ピーク時間同定部（２次元ピークデータ作成部、第２ピーク位置同定部）
１３  スペクトル強度合体部（２次元ピークデータ作成部）
１４  トータルピーク作成部
１５  トータルピーク合体部（第１ピーク位置同定部）
１６  ピーク合体部（第１ピーク位置同定部）
２１  第１ピークベクトル作成部（第１マススペクトル抽出部）
２２  内部標準同定部
２４  保持時間補正部
２５  第２ピークベクトル作成部（第２マススペクトル抽出部）
２６  対応判定部
２７  テーブル作成部
【図１】
2007147459.tif 000021
【図２】
2007147459.tif 000022
【図３】
2007147459.tif 000023
【図４】
2007147459.tif 000024
【図５】
2007147459.tif 000025
【図６】
2007147459.tif 000026
【図７】
2007147459.tif 000027
【図８】
2007147459.tif 000028
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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