(57)【要約】サンプルの１つまたはそれを上回る既知の化合物が、イオン化される。１つまたはそれを上回る既知の化合物の化合物に対応する少なくとも１つの前駆体イオンが、選択および断片化され、前駆体イオンに関する生成イオン質量スペクトルを生産する。２つの質量ピーク間のｍ／ｚ差の値の増加とともに１〜０で変動し、１〜０の１つまたはそれを上回る値を含む、ｍ／ｚ公差確率関数が、受信される。少なくとも１つの化合物に関するライブラリ生成イオン質量スペクトルが、メモリから読み出される。生成イオン質量スペクトルにおける少なくとも１つの実験生成イオン質量ピークと、ライブラリ生成イオン質量スペクトルにおける少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークとの間のｍ／ｚ差が、計算される。２つのピークが対応するピークであるかどうかを判定するｍ／ｚ公差確率が、確率関数を使用してｍ／ｚ差から計算される。
2018524578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１〜０の値を伴う質量／電荷比（ｍ／ｚ）公差確率関数を使用して、実験およびライブラリ生成イオンスペクトルにおける対応する質量ピークを判定するためのシステムであって、
サンプルの１つまたはそれを上回る既知の化合物をイオン化し、前駆体イオンのイオンビームを生産する、イオン源と、
前記イオン源から前記イオンビームを受信し、前記１つまたはそれを上回る既知の化合物の少なくとも１つの化合物に対応するイオンビームから少なくとも１つの前駆体イオンを選択し、前記少なくとも１つの前駆体イオンを断片化し、前記少なくとも１つの前駆体イオンに関する生成イオン質量スペクトルを生産する、タンデム質量分析計と、
前記タンデム質量分析計と通信しているプロセッサであって、
前記タンデム質量分析計から前記生成イオン質量スペクトルを受信し、
２つの質量ピーク間のｍ／ｚ差の値の増加とともに１〜０で変動し、１〜０の１つまたはそれを上回る値を含む、ｍ／ｚ公差確率関数を受信し、
メモリから前記少なくとも１つの化合物に関するライブラリ生成イオン質量スペクトルを読み出し、
前記生成イオン質量スペクトルにおける少なくとも１つの実験生成イオン質量ピークと、前記ライブラリ生成イオン質量スペクトルにおける少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークとの間のｍ／ｚ差を計算し、
前記ｍ／ｚ公差確率関数を使用して、前記ｍ／ｚ差からｍ／ｚ公差確率（ｐｍ／ｚ）１を計算し、
前記ｍ／ｚ公差確率（ｐｍ／ｚ）１に基づいて、前記少なくとも１つの実験生成イオン質量ピークおよび前記少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークが対応するピークであるかどうかを判定する、プロセッサと、
を備える、システム。
【請求項２】
前記プロセッサはさらに、前記ｍ／ｚ公差確率（ｐｍ／ｚ）１、前記少なくとも１つの実験生成イオン質量ピークの強度Ｕ１、および前記少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークの強度Ｌ１の積を計算することを含む、前記生成イオン質量スペクトルおよび前記ライブラリ生成イオン質量スペクトルの比較に関するスコアを計算する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記プロセッサは、
【数１】
2018524578.tif 000013
に従って、（ｐｍ／ｚ）１、Ｕ１、およびＬ１、ならびに任意の他の（ｐｍ／ｚ）ｉ、Ｕｉ、およびＬｉを使用して前記スコアを計算し、式中、Ｕｉは、ｉ個目の未知のまたは実験ピークの強度であり、Ｌｉは、ｉ個目のライブラリピークの強度であり、（ｐｍ／ｚ）ｉは、強度ＵｉおよびＬｉを伴う２つのピークが対応するピークである確率である、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
ＵｉおよびＬｉは、重み係数を含む、または前記質量分析計によって測定された元々の値から数学的に変換される、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記プロセッサはさらに、
２つの質量ピークの強度の比率の値の増加とともに１〜０で変動し、１〜０の１つまたはそれを上回る値を含む、強度比閾値確率関数を受信し、
前記少なくとも１つの実験生成イオン質量ピークの強度および前記少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークの強度から強度比を計算し、
前記強度比閾値確率関数を使用して、前記強度比から強度閾値確率（ｐｒａｔｉｏ）１を計算し、
前記強度閾値確率（ｐｒａｔｉｏ）１に基づいて、前記少なくとも１つの実験生成イオン質量ピークの強度Ｕ１または前記少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークの強度Ｌ１を修正する、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記プロセッサは、
【数２】
2018524578.tif 000014
に従って前記少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークの強度Ｌ１を修正する、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記プロセッサはさらに、
【数３】
2018524578.tif 000015
に従って、ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｌ１および任意の他のｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｌｉを使用して、前記生成イオン質量スペクトルおよび前記ライブラリ生成イオン質量スペクトルの比較に関するスコアを計算し、式中、Ｕｉは、ｉ個目の未知のまたは実験ピークの強度であり、（ｐｍ／ｚ）ｉは、強度ＵｉおよびＬｉを伴う２つのピークが対応するピークである確率であり、ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｌｉは、
【数４】
2018524578.tif 000016
に従って計算され、式中、Ｌｉは、ｉ個目のライブラリピークの強度である、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記プロセッサはさらに、前記ｍ／ｚ公差確率（ｐｍ／ｚ）１および前記強度閾値確率（ｐｒａｔｉｏ）１を組み合わせることによって、前記少なくとも１つの実験生成イオン質量ピークおよび前記少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークが一致する全体的確率（ｐｍａｔｃｈ）１を計算する、請求項５に記載のシステム。
【請求項９】
１〜０の値を伴う質量／電荷比（ｍ／ｚ）公差確率関数を使用して、実験およびライブラリ生成イオンスペクトルにおける対応する質量ピークを判定するための方法であって、
イオン源を使用して、サンプルの１つまたはそれを上回る既知の化合物をイオン化し、前駆体イオンのイオンビームを生産することと、
タンデム質量分析計を使用して、前記イオン源から前記イオンビームを受信し、前記１つまたはそれを上回る既知の化合物の少なくとも１つの化合物に対応するイオンビームから少なくとも１つの前駆体イオンを選択し、前記少なくとも１つの前駆体イオンを断片化し、前記少なくとも１つの前駆体イオンに関する生成イオン質量スペクトルを生産することと、
プロセッサを使用して、前記タンデム質量分析計から前記生成イオン質量スペクトルを受信することと、
前記プロセッサを使用して、２つの質量ピーク間のｍ／ｚ差の値の増加とともに１〜０で変動し、１〜０の１つまたはそれを上回る値を含む、ｍ／ｚ公差確率関数を受信することと、
前記プロセッサを使用して、メモリから前記少なくとも１つの化合物に関するライブラリ生成イオン質量スペクトルを読み出すことと、
前記プロセッサを使用して、前記生成イオン質量スペクトルにおける少なくとも１つの実験生成イオン質量ピークと、前記ライブラリ生成イオン質量スペクトルにおける少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークとの間のｍ／ｚ差を計算することと、
前記プロセッサを使用して、前記ｍ／ｚ公差確率関数を使用して、前記ｍ／ｚ差からｍ／ｚ公差確率（ｐｍ／ｚ）１を計算することと、
前記プロセッサを使用して、前記ｍ／ｚ公差確率（ｐｍ／ｚ）１に基づいて、前記少なくとも１つの実験生成イオン質量ピークおよび前記少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークが対応するピークであるかどうかを判定することと、
を含む、方法。
【請求項１０】
前記プロセッサを使用して、前記ｍ／ｚ公差確率（ｐｍ／ｚ）１、前記少なくとも１つの実験生成イオン質量ピークの強度Ｕ１、および前記少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークの強度Ｌ１の積を計算することを含む、前記生成イオン質量スペクトルおよび前記ライブラリ生成イオン質量スペクトルの比較に関するスコアを計算することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記スコアは、
【数５】
2018524578.tif 000017
に従って、（ｐｍ／ｚ）１、Ｕ１、およびＬ１、ならびに任意の他の（ｐｍ／ｚ）ｉ、Ｕｉ、およびＬｉを使用して計算され、式中、Ｕｉは、ｉ個目の未知のまたは実験ピークの強度であり、Ｌｉは、ｉ個目のライブラリピークの強度であり、（ｐｍ／ｚ）ｉは、強度ＵｉおよびＬｉを伴う２つのピークが対応するピークである確率である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記プロセッサを使用して、２つの質量ピークの強度の比率の値の増加とともに１〜０で変動し、１〜０の１つまたはそれを上回る値を含む、強度比閾値確率関数を受信することと、
前記プロセッサを使用して、前記少なくとも１つの実験生成イオン質量ピークの強度および前記少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークの強度から強度比を計算することと、
前記プロセッサを使用して、前記強度比閾値確率関数を使用して、前記強度比から強度閾値確率（ｐｒａｔｉｏ）１を計算することと、
前記プロセッサを使用して、前記強度閾値確率（ｐｒａｔｉｏ）１に基づいて、前記少なくとも１つの実験生成イオン質量ピークの強度Ｕ１または前記少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークの強度Ｌ１を修正することと、
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークの強度Ｌ１は、
【数６】
2018524578.tif 000018
に従って修正される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
【数７】
2018524578.tif 000019
に従って、ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｌ１および任意の他のｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｌｉを使用して、前記生成イオン質量スペクトルおよび前記ライブラリ生成イオン質量スペクトルの比較に関するスコアを計算することをさらに含み、式中、Ｕｉは、ｉ個目の未知のまたは実験ピークの強度であり、（ｐｍ／ｚ）ｉは、強度ＵｉおよびＬｉを伴う２つのピークが対応するピークである確率であり、ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｌｉは、
【数８】
2018524578.tif 000020
に従って計算され、式中、Ｌｉは、ｉ個目のライブラリピークの強度である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
非一過性の有形コンピュータ可読記憶媒体を備えるコンピュータプログラム製品であって、前記非一過性の有形コンピュータ可読記憶媒体のコンテンツは、１〜０の値を伴う質量／電荷比（ｍ／ｚ）公差確率関数を使用して、実験およびライブラリ生成イオンスペクトルにおける対応する質量ピークを判定するための方法を実施するように、プロセッサ上で実行される命令を伴うプログラムを含み、前記方法は、
システムを提供することであって、前記システムは、１つまたはそれを上回る固有のソフトウェアモジュールを備え、前記固有のソフトウェアモジュールは、測定モジュールと、分析モジュールとを含む、ことと、
前記測定モジュールを使用して、タンデム質量分析計から生成イオン質量スペクトルを受信することであって、サンプルの１つまたはそれを上回る既知の化合物が、イオン源を使用してイオン化され、前駆体イオンのイオンビームを生産し、前記タンデム質量分析計は、前記イオン源から前記イオンビームを受信し、前記１つまたはそれを上回る既知の化合物の少なくとも１つの化合物に対応するイオンビームから少なくとも１つの前駆体イオンを選択し、前記少なくとも１つの前駆体イオンを断片化し、前記少なくとも１つの前駆体イオンに関する生成イオン質量スペクトルを生産する、ことと、
前記分析モジュールを使用して、２つの質量ピーク間のｍ／ｚ差の値の増加とともに１〜０で変動し、１〜０の１つまたはそれを上回る値を含む、ｍ／ｚ公差確率関数を受信することと、
前記分析モジュールを使用して、メモリから前記少なくとも１つの化合物に関するライブラリ生成イオン質量スペクトルを読み出すことと、
前記分析モジュールを使用して、前記生成イオン質量スペクトルにおける少なくとも１つの実験生成イオン質量ピークと、前記ライブラリ生成イオン質量スペクトルにおける少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークとの間のｍ／ｚ差を計算することと、
前記分析モジュールを使用して、前記ｍ／ｚ公差確率関数を使用して、前記ｍ／ｚ差からｍ／ｚ公差確率（ｐｍ／ｚ）１を計算することと、
前記分析モジュールを使用して、前記ｍ／ｚ公差確率（ｐｍ／ｚ）１に基づいて、前記少なくとも１つの実験生成イオン質量ピークおよび前記少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークが対応するピークであるかどうかを判定することと、
を含む、コンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、２０１５年６月１８日に出願された米国仮特許出願第６２／１８１，６２４号の利益を主張するものであり、該米国仮特許出願の内容は、その全体が参照により本明細書中に援用される。
【０００２】
（イントロダクション）
種々の実施形態は、概して、タンデム質量分析に関する。より具体的には、種々の実施形態は、実験サンプル中の化合物を同定する、または化合物の存在を確認するために、実験生成イオンスペクトルを既知のライブラリ生成イオンスペクトルと比較するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
多くの質量分析用途では、ライブラリ検索が、未知の化合物を同定する、または疑わしい化合物の存在を確認するために使用される。これは、質量分析／質量分析（ＭＳ／ＭＳ）を比較することによって、または純度標準の生成イオン質量スペクトル（「ライブラリ」スペクトル）を実験質量スペクトル（「未知の」スペクトル）と比較することによって行われる。
【０００４】
２つのスペクトル間の類似性スコアを生産する、いくつかの異なるアルゴリズムが、公開されており、最も一般的なものは、ドット積アプローチである。本ドット積アプローチは、各生成イオンスペクトルを多次元空間（スペクトル中に存在するｍ／ｚ値である次元）内のベクトルとして処理し、それらの間の角度のコサインをとる。
【０００５】
本アプローチは、少なくとも低分解能質量スペクトルに対して良好に機能する。しかしながら、適用されるために、スペクトル間の共通ｍ／ｚ値が同一の特徴または「次元」として処理されるように生成イオン質量スペクトルを「整合させる」ことが、必要である。例えば、一方のスペクトルがｍ／ｚ１００．２Ｄａにおいてピークを有し、他方がｍ／ｚ１００．４Ｄａにおいてピークを有する場合、それらは、同一の特徴（０．２Ｄａの測定誤差を伴う）または２つの異なる特徴を表すであろうか？これらのアルゴリズムは、元々、四重極計測のために開発され、行われる普遍的アプローチは、整数ｍ／ｚの厳密な比較を可能にする、公称質量に取り組むことであった。正確な質量スペクトルのために、較正の器具タイプおよび品質に依存する質量公差を導入することが、必要である。２つのｍ／ｚ値が本質量公差内である場合、それらは、同一の特徴を表すと仮定され、そうでなければ、そのように仮定されない。
【０００６】
具体的質量公差（Ｄａまたはｐｐｍのいずれかにおいて）を使用することに伴う１つの問題は、これを正しく設定することが重要であることである。楽観的に設定される場合（多くの場合）、公差のわずかに外にある同じ特徴は、適切に整合されず、悲観的に設定される場合、実際には異なる特徴であるものは、同一であると見なされる。
【０００７】
伝統的なドット積アルゴリズムでは、コサインを計算するとき（場合によっては平方根をとるまたはｍ／ｚによって重み付けする等の変換後）、ピーク強度が、直接使用される。これらのアルゴリズムは、元々、非常に再現可能な強度パターンを伴う電子衝撃（ＥＩ）イオン化源のために開発された。相対的強度がエレクトロスプレーイオン化（ＥＳＩ）とあまり一貫しないため、「補正係数」が、導入され得、これは、２つの相対的強度が最初に相互にある係数内にある（つまり、一方が他方の５倍大きいもの未満である、またはそれよりも小さい）ということを条件として、１つのスペクトルにおけるピークの相対的強度を他方における対応するピークのものと同じであるように調節する。
【０００８】
本アプローチに伴う深刻な問題は、報告されるライブラリスコアがスペクトルのうちの１つのわずかな変化であっても有意に変化し得ることである。例えば、１の強度および５倍の公差係数を伴うピークを伴うライブラリスペクトルを検討する。未知のスペクトルにおける対応するピークの強度が４．９である場合、その強度は、１に再設定され、良好なピーク一致が、取得され（少なくともこの１つのピークに関して）、強度が５．１（わずかな差異）である場合、これは、変化しないままであり、はるかに不良な一致が、取得されるであろう。
【０００９】
その結果、実験およびライブラリ生成イオン質量スペクトルを比較する際、質量分析産業は、現在、（１）比較において使用される質量公差を最適に設定するためのシステムおよび方法を欠いており、（２）比較において使用される実験生成イオンピークの相対的強度を最適に調節するためのシステムおよび方法を欠いている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
１〜０の値を伴う質量／電荷比（ｍ／ｚ）公差確率関数を使用して、実験およびライブラリ生成イオンスペクトルにおける対応する質量ピークを判定するためのシステムが、開示される。本システムは、イオン源と、タンデム質量分析計と、プロセッサとを含む。
【００１１】
イオン源は、サンプルの１つまたはそれを上回る既知の化合物をイオン化し、前駆体イオンのイオンビームを生産する。タンデム質量分析計は、イオン源からイオンビームを受信する。タンデム質量分析計は、１つまたはそれを上回る既知の化合物の少なくとも１つの化合物に対応するイオンビームから少なくとも１つの前駆体イオンを選択し、少なくとも１つの前駆体イオンを断片化し、少なくとも１つの前駆体イオンに関する生成イオン質量スペクトルを生産する。
【００１２】
プロセッサは、いくつかのステップを実施する。プロセッサは、タンデム質量分析計から生成イオン質量スペクトルを受信する。プロセッサは、２つの質量ピーク間のｍ／ｚ差の値の増加とともに１〜０で変動し、１〜０の１つまたはそれを上回る値を含む、ｍ／ｚ公差確率関数を受信する。プロセッサは、メモリから少なくとも１つの化合物に関するライブラリ生成イオン質量スペクトルを読み出す。プロセッサは、生成イオン質量スペクトルにおける少なくとも１つの実験生成イオン質量ピークと、ライブラリ生成イオン質量スペクトルにおける少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークとの間のｍ／ｚ差を計算する。プロセッサは、ｍ／ｚ公差確率関数を使用して、ｍ／ｚ差からｍ／ｚ公差確率（ｐｍ／ｚ）１を計算する。プロセッサは、ｍ／ｚ公差確率（ｐｍ／ｚ）１に基づいて、少なくとも１つの実験生成イオン質量ピークおよび少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークが対応するピークであるかどうかを判定する。
【００１３】
１〜０の値を伴うｍ／ｚ公差確率関数を使用して、実験およびライブラリ生成イオンスペクトルにおける対応する質量ピークを判定するための方法が、開示される。サンプルの１つまたはそれを上回る既知の化合物が、イオン源を使用してイオン化され、前駆体イオンのイオンビームを生産する。タンデム質量分析計を使用して、イオンビームが、イオン源から受信され、少なくとも１つの前駆体イオンが、１つまたはそれを上回る既知の化合物の少なくとも１つの化合物に対応するイオンビームから選択され、少なくとも１つの前駆体イオンが、断片化され、少なくとも１つの前駆体イオンに関する生成イオン質量スペクトルを生産する。
【００１４】
生成イオン質量スペクトルは、プロセッサを使用してタンデム質量分析計から受信される。２つの質量ピーク間のｍ／ｚ差の値の増加とともに１〜０で変動し、１〜０の１つまたはそれを上回る値を含む、ｍ／ｚ公差確率関数が、プロセッサを使用して受信される。少なくとも１つの化合物に関するライブラリ生成イオン質量スペクトルが、プロセッサを使用してメモリから読み出される。生成イオン質量スペクトルにおける少なくとも１つの実験生成イオン質量ピークと、ライブラリ生成イオン質量スペクトルにおける少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークとの間のｍ／ｚ差が、プロセッサを使用して計算される。ｍ／ｚ公差確率（ｐｍ／ｚ）１が、プロセッサを使用して、ｍ／ｚ公差確率関数を使用してｍ／ｚ差から計算される。プロセッサを使用して、ｍ／ｚ公差確率（ｐｍ／ｚ）１に基づいて、少なくとも１つの実験生成イオン質量ピークおよび少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークが対応するピークであるかどうかが、判定される。
【００１５】
そのコンテンツが、１〜０の値を伴うｍ／ｚ公差確率関数を使用して、実験およびライブラリ生成イオンスペクトルにおける対応する質量ピークを判定するための方法を実施するように、プロセッサ上で実行される命令を伴うプログラムを含む、非一過性の有形コンピュータ可読記憶媒体を含む、コンピュータプログラム製品が、開示される。種々の実施形態では、本方法は、システムを提供するステップを含み、本システムは、１つまたはそれを上回る固有のソフトウェアモジュールを備え、固有のソフトウェアモジュールは、測定モジュールと、分析モジュールとを含む。
【００１６】
測定モジュールは、タンデム質量分析計から生成イオン質量スペクトルを受信する。サンプルの１つまたはそれを上回る既知の化合物が、イオン源を使用してイオン化され、前駆体イオンのイオンビームを生産する。タンデム質量分析計は、イオン源からイオンビームを受信し、１つまたはそれを上回る既知の化合物の少なくとも１つの化合物に対応するイオンビームから少なくとも１つの前駆体イオンを選択し、少なくとも１つの前駆体イオンを断片化し、少なくとも１つの前駆体イオンに関する生成イオン質量スペクトルを生産する。
【００１７】
分析モジュールは、２つの質量ピーク間のｍ／ｚ差の値の増加とともに１〜０で変動し、１〜０の１つまたはそれを上回る値を含む、ｍ／ｚ公差確率関数を受信する。分析モジュールは、メモリから少なくとも１つの化合物に関するライブラリ生成イオン質量スペクトルを読み出す。分析モジュールは、生成イオン質量スペクトルにおける少なくとも１つの実験生成イオン質量ピークと、ライブラリ生成イオン質量スペクトルにおける少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークとの間のｍ／ｚ差を計算する。分析モジュールは、ｍ／ｚ公差確率関数を使用して、ｍ／ｚ差からｍ／ｚ公差確率（ｐｍ／ｚ）１を計算する。分析モジュールは、ｍ／ｚ公差確率（ｐｍ／ｚ）１に基づいて、少なくとも１つの実験生成イオン質量ピークおよび少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークが対応するピークであるかどうかを判定する。
【００１８】
本出願人の教示のこれらおよび他の特徴が、本明細書に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
当業者は、以下に説明される図面が例証のみを目的とすることを理解するであろう。図面は、本教示の範囲をいかようにも限定するように意図されない。
【００２０】
【図１】図１は、本教示の実施形態が実装され得る、コンピュータシステムを図示する、ブロック図である。
【図２】図２は、種々の実施形態による、実験的に生産される生成イオン質量スペクトルおよびライブラリ生成イオン質量スペクトルの例示的整合である。
【図３】図３は、０．２ｍ／ｚのカットオフ値を伴う従来の質量／電荷比（ｍ／ｚ）公差関数の例示的プロットである。
【図４】図４は、ドット積が図２のスペクトルおよび図３のｍ／ｚ公差関数から図式的に生成される方法の例示的図である。
【図５】図５は、０．４ｍ／ｚのカットオフ値を伴う従来のｍ／ｚ公差関数の例示的プロットである。
【図６】図６は、ドット積が図２のスペクトルおよび図５のｍ／ｚ公差関数から図式的に生成される方法の例示的図である。
【図７】図７は、３のカットオフ値を伴う従来の強度比閾値関数の例示的プロットである。
【図８】図８は、種々の実施形態による、１〜０の値を伴うｍ／ｚ公差確率関数の例示的プロットである。
【図９】図９は、種々の実施形態による、１〜０の値を伴う強度比閾値確率関数の例示的プロットである。
【図１０】図１０は、従来のｍ／ｚ公差カットオフ値および従来の強度比閾値カットオフ値が使用されたときの化合物の数対化合物のライブラリスコアの例示的プロットである。
【図１１】図１１は、種々の実施形態による、図８の関数等の１〜０の値を伴うｍ／ｚ公差確率関数および図９の関数等の１〜０の値を伴う強度比閾値確率関数が使用されたときの化合物の数対化合物のライブラリスコアの例示的プロットである。
【図１２】図１２は、種々の実施形態による、１〜０の値を伴うｍ／ｚ公差確率関数を使用して、実験およびライブラリ生成イオンスペクトルにおける対応する質量ピークを判定するためのシステムの概略図である。
【図１３】図１３は、種々の実施形態による、１〜０の値を伴うｍ／ｚ公差確率関数を使用して、実験およびライブラリ生成イオンスペクトルにおける対応する質量ピークを判定するための方法を示す、フローチャートである。
【図１４】図１４は、種々の実施形態による、１〜０の値を伴うｍ／ｚ公差確率関数を使用して、実験およびライブラリ生成イオンスペクトルにおける対応する質量ピークを判定するための方法を実施する、１つまたはそれを上回る固有のソフトウェアモジュールを含むシステムの概略図である。
【００２１】
本教示の１つまたはそれを上回る実施形態が詳細に説明される前に、当業者は、本教示が、その用途において、以下の発明を実施するための形態に記載される、または図面に図示される、構造、構成要素の配列、およびステップの配列の詳細に限定されないことを理解するであろう。また、本明細書に使用される語句および専門用語は、説明を目的としており、限定するものとして見なされるべきではないことを理解されたい。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
コンピュータ実装システム
図１は、本教示の実施形態が実装され得る、コンピュータシステム１００を図示する、ブロック図である。コンピュータシステム１００は、情報を通信するためのバス１０２または他の通信機構と、情報を処理するためにバス１０２と結合されるプロセッサ１０４とを含む。コンピュータシステム１００はまた、プロセッサ１０４によって実行されるべき命令を記憶するために、バス１０２に結合されるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）または他の動的記憶デバイスであり得る、メモリ１０６も含む。メモリ１０６はまた、プロセッサ１０４によって実行されるべき命令の実行中、一時的変数または他の中間情報を記憶するために使用され得る。コンピュータシステム１００はさらに、プロセッサ１０４のための静的情報および命令を記憶するために、バス１０２に結合される読取専用メモリ（ＲＯＭ）１０８または他の静的記憶デバイスを含む。磁気ディスクまたは光学ディスク等の記憶デバイス１１０は、情報および命令を記憶するために提供され、バス１０２に結合される。
【００２３】
コンピュータシステム１００は、バス１０２を介して、コンピュータユーザに情報を表示するためのブラウン管（ＣＲＴ）または液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等のディスプレイ１１２に結合され得る。英数字および他のキーを含む入力デバイス１１４は、情報およびコマンド選択をプロセッサ１０４に通信するために、バス１０２に結合される。別のタイプのユーザ入力デバイスは、方向情報およびコマンド選択をプロセッサ１０４に通信し、かつディスプレイ１１２上のカーソル移動を制御するためのマウス、トラックボール、またはカーソル方向キー等のカーソル制御１１６である。本入力デバイスは、典型的には、デバイスが平面内で位置を規定することを可能にする、第１の軸（すなわち、Ｘ）および第２の軸（すなわち、Ｙ）の２つの軸における２自由度を有する。
【００２４】
コンピュータシステム１００は、本教示を実施することができる。本教示のある実装と一貫して、結果は、プロセッサ１０４がメモリ１０６内に含有される１つまたはそれを上回る命令の１つまたはそれを上回るシーケンスを実行することに応答して、コンピュータシステム１００によって提供される。そのような命令は、記憶デバイス１１０等の別のコンピュータ可読媒体からメモリ１０６中に読み取られ得る。メモリ１０６内に含有される命令のシーケンスの実行は、プロセッサ１０４に、本明細書に説明されるプロセスを実施させる。代替として、有線回路が、本教示を実装するために、ソフトウェア命令の代わりに、またはそれと組み合わせて使用され得る。したがって、本教示の実装は、ハードウェア回路およびソフトウェアの任意の具体的組み合わせに限定されない。
【００２５】
種々の実施形態では、コンピュータシステム１００は、ネットワーク化システムを形成するために、ネットワークを横断して、コンピュータシステム１００のような１つまたはそれを上回る他のコンピュータシステムに接続されることができる。ネットワークは、プライベートネットワークまたはインターネット等のパブリックネットワークを含むことができる。ネットワーク化システムでは、１つまたはそれを上回るコンピュータシステムが、データを記憶し、それを他のコンピュータシステムにサービス提供することができる。データを記憶およびサービス提供する、１つまたはそれを上回るコンピュータシステムは、クラウドコンピューティングシナリオにおいて、サーバもしくはクラウドと称されることができる。１つまたはそれを上回るコンピュータシステムは、例えば、１つまたはそれを上回るウェブサーバを含むことができる。データをサーバまたはクラウドに送信し、それからデータを受信する、他のコンピュータシステムは、例えば、クライアントもしくはクラウドデバイスと称されることができる。
【００２６】
本明細書に使用されるような用語「コンピュータ可読媒体」は、実行のために、命令をプロセッサ１０４に提供することに関与する、任意の媒体を指す。そのような媒体は、限定ではないが、不揮発性媒体、揮発性媒体、および伝送媒体を含む、多くの形態をとり得る。不揮発性媒体は、例えば、記憶デバイス１１０等の光学ディスクまたは磁気ディスクを含む。揮発性媒体は、メモリ１０６等の動的メモリを含む。伝送媒体は、バス１０２を備えるワイヤを含む、同軸ケーブル、銅ワイヤ、および光ファイバを含む。
【００２７】
コンピュータ可読媒体またはコンピュータプログラム製品の一般的形態は、例えば、フロッピディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、もしくは任意の他の磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、Ｂｌｕ−Ｒａｙ  Ｄｉｓｃ、任意の他の光学媒体、サムドライブ、メモリカード、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、およびＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリチップもしくはカートリッジ、またはそれからコンピュータが読み取り得る任意の他の有形媒体を含む。
【００２８】
種々の形態のコンピュータ可読媒体が、実行のために、１つまたはそれを上回る命令の１つまたはそれを上回るシーケンスをプロセッサ１０４に搬送する際に関与し得る。例えば、命令は、最初に、遠隔コンピュータの磁気ディスク上で搬送され得る。遠隔コンピュータは、命令をその動的メモリ中にロードし、モデムを使用して、電話回線を経由して命令を送信することができる。コンピュータシステム１００にローカルのモデムが、データを電話回線上で受信し、赤外線送信機を使用し、データを赤外線信号に変換することができる。バス１０２に結合される赤外線検出器が、赤外線信号で搬送されるデータを受信し、データをバス１０２上に置くことができる。バス１０２は、データをメモリ１０６に搬送し、そこから、プロセッサ１０４は、命令を読み出し、実行する。メモリ１０６によって受信された命令は、随意に、プロセッサ１０４による実行前または後のいずれかで、記憶デバイス１１０上に記憶され得る。
【００２９】
種々の実施形態によると、方法を実施するためにプロセッサによって実行されるように構成される命令が、コンピュータ可読媒体上に記憶される。コンピュータ可読媒体は、デジタル情報を記憶するデバイスであり得る。例えば、コンピュータ可読媒体は、ソフトウェアを記憶するための当分野で公知であるようなコンパクトディスク読取専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）を含む。コンピュータ可読媒体は、実行されるように構成される命令を実行するために好適なプロセッサによってアクセスされる。
【００３０】
本教示の種々の実装の以下の説明は、例証および説明を目的として提示されている。これは、包括的ではなく、本教示を開示される精密な形態に限定しない。修正および変形例が、上記の教示に照らして可能である、または本教示の実践から取得され得る。加えて、説明される実装は、ソフトウェアを含むが、本教示は、ハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせとして、またはハードウェア単独で実装され得る。本教示は、オブジェクト指向および非オブジェクト指向両方のプログラミングシステムを用いて実装され得る。
１〜０の値を伴う確率関数
【００３１】
上記に説明されるように、実験およびライブラリ生成イオン質量スペクトルを比較する際、質量分析産業は、現在、（１）比較において使用される質量公差を最適に設定するためのシステムおよび方法を欠いており、（２）比較において使用される実験生成イオンピークの相対的強度を最適に調節するためのシステムおよび方法を欠いている。
【００３２】
図２は、種々の実施形態による、実験的に生産される生成イオン質量スペクトル２１０およびライブラリ生成イオン質量スペクトル２２０の例示的整合２００である。実験的に生産される生成イオン質量スペクトル２１０およびライブラリ生成イオン質量スペクトル２２０は、それぞれ、実証のみを目的として、２つの質量ピークのみを含む。概して、実験的に生産される生成イオン質量スペクトルおよびライブラリ生成イオン質量スペクトルは、より多くの生成イオン質量ピークを含む。
【００３３】
実験的に生産される生成イオン質量スペクトル２１０およびライブラリ生成イオン質量スペクトル２２０における質量ピークの比較は、使用される具体的質量／電荷比（ｍ／ｚ）公差に依存する。例えば、ｍ／ｚ公差が０．２である場合、質量ピーク２１１（ｍ／ｚ＝１００．０）および２２１（ｍ／ｚ＝１００．１）は、同一の特徴または次元として処理され、質量ピーク２１２（ｍ／ｚ＝１０２．２）および２２２（ｍ／ｚ＝１０２．５）は、異なる特徴または次元として処理される。しかしながら、ｍ／ｚ公差が０．４である場合、質量ピーク２１１（ｍ／ｚ＝１００．０）および２２１（ｍ／ｚ＝１００．１）は、同一の特徴または次元として処理され、質量ピーク２１２（ｍ／ｚ＝１０２．２）および２２２（ｍ／ｚ＝１０２．５）は、同一の特徴または次元として処理される。当業者は、質量およびｍ／ｚが、質量スペクトルについて議論する際に同義的に使用され、質量をｍ／ｚに変換することは、単に質量を電荷（ｚ）で除算することであり、ｍ／ｚを質量に変換することは、単にｍ／ｚを電荷（ｚ）で乗算することであることを理解し得ることに留意されたい。
従来のｍ／ｚ公差
【００３４】
従来、ｍ／ｚ公差は、カットオフ値であり、これは、不連続関数またはステップ関数である。例えば、カットオフ内のｍ／ｚ値を有する全ての質量ピークは、同一の特徴または次元である。カットオフ外のｍ／ｚ値を有する全ての質量ピークは、異なる特徴または次元である。
【００３５】
図３は、０．２ｍ／ｚのカットオフ値を伴う従来のｍ／ｚ公差関数３１０の例示的プロット３００である。ｍ／ｚ公差関数３１０のプロット３００は、実験的に生産される生成イオン質量スペクトルにおける質量ピークとライブラリ生成イオン質量スペクトルにおける質量ピークとの間のｍ／ｚ差が０〜０．２ｍ／ｚであるとき、異なるスペクトルにおける質量ピークが同一の特徴もしくは次元として処理される、または対応するピークとして処理されることを示す。加えて、ｍ／ｚ公差関数３１０は、実験的に生産される生成イオン質量スペクトルにおける質量ピークとライブラリ生成イオン質量スペクトルにおける質量ピークとの間のｍ／ｚ差が０．２ｍ／ｚを上回るとき、異なるスペクトルにおける質量ピークが異なる特徴または次元として処理されることを示す。
【００３６】
再び図２に目を向けると、スペクトル２１０等の実験的に生産される生成イオン質量スペクトルは、ドット積アルゴリズムを使用して、スペクトル２２０等のライブラリ生成イオン質量スペクトルと比較される。ドット積アルゴリズムは、２つのスペクトルにおける別個の特徴または次元の数に大きく依存する。ドット積アルゴリズムは、したがって、選択されるｍ／ｚ公差に大きく依存する。
【００３７】
図４は、ドット積が図２のスペクトルおよび図３のｍ／ｚ公差関数から図式的に生成される方法の例示的図４００である。図３のｍ／ｚ公差関数は、０．２ｍ／ｚのｍ／ｚカットオフ値を有する。上記に説明されるように、ｍ／ｚ公差が０．２ｍ／ｚであるとき、図２のスペクトルは、３つの別個の特徴または次元を有するものとして処理される。図４の第１の次元４１１は、図２の実験的に生産される生成イオン質量スペクトル２１０の質量ピーク２１１と、図２のライブラリ生成イオン質量スペクトル２２０の質量ピーク２２１とを含む特徴を表す。第２の次元４１２は、図２の実験的に生産される生成イオン質量スペクトル２１０の質量ピーク２１２を含む特徴を表す。第３の次元４２２は、図２のライブラリ生成イオン質量スペクトル２２０の質量ピーク２２２を含む特徴を表す。
【００３８】
図４のベクトル４１０は、図２の実験的に生産される生成イオン質量スペクトル２１０を表す。ベクトル４１０は、第１の次元４１１および第２の次元４１２によって形成される平面内にのみ存在することに留意されたい。これは、ｍ／ｚ公差が０．２であるとき、図２の実験的に生産される生成イオン質量スペクトル２１０が、図２のライブラリ生成イオン質量スペクトル２２０の質量ピーク２２に対応するいかなる質量ピークも有していないためである。
【００３９】
図４のベクトル４２０は、図２のライブラリ生成イオン質量スペクトル２２０を表す。ベクトル４２０は、第１の次元４１１および第３の次元４２２によって形成される平面内にのみ存在することに留意されたい。これは、ｍ／ｚ公差が０．２であるとき、図２のライブラリ生成イオン質量スペクトル２２０が、図２の実験的に生産される生成イオン質量スペクトル２１０の質量ピーク２１２に対応するいかなる質量ピークも有していないためである。
【００４０】
図４のベクトル４１０および４２０は、図２の実験的に生産される生成イオン質量スペクトル２１０ならびにライブラリ生成イオン質量スペクトル２２０のピーク強度から直接プロットされることに留意されたい。上記に説明されるように、これは、電子イオン化（ＥＩ）に対して良好に機能するが、エレクトロンスプレーイオン化（ＥＳＩ）に対して良好に機能しない。
【００４１】
ベクトル４１０および４２０のドット積は、その大きさまたは長さを角度４３０のコサインで乗算した積である。従来、ライブラリスコアまたは純度スコアが、
【化１】
2018524578.tif 000003
を使用して、２つのスペクトルのドット積に関して計算され、式中、Ｕｉは、ｉ個目の未知のまたは実験ピークの強度であり、Ｌｉは、ｉ個目のライブラリピークの強度である。上記に説明されるように、ＥＳＩに関して、ライブラリ強度は、「補正係数」または重み付けを使用する任意の調節の後であることに留意されたい。ＵｉＬｉ合計は、２つのスペクトル間に共通するピークのみを使用して行われる。ライブラリスコア方程式の他の合計は、それぞれ、全ての未知のピークおよびライブラリピークを使用する。
【００４２】
再び図２に目を向けると、ｍ／ｚ公差が０．２である場合、質量ピーク２１１（ｍ／ｚ＝１００．０）および２２１（ｍ／ｚ＝１００．１）は、同一の特徴または次元として処理され、質量ピーク２１２（ｍ／ｚ＝１０２．２）および２２２（ｍ／ｚ＝１０２．５）は、異なる特徴または次元として処理される。質量ピーク２１１の強度は、４．８であり、質量ピーク２１２の強度は、４．０であり、質量ピーク２２１の強度は、２．０であり、質量ピーク２２２の強度は、１．２である。ライブラリスコアは、したがって、以下のように計算される。
【化２】
2018524578.tif 000004
【００４３】
本ライブラリスコアは、実際のピーク強度を使用する。再び、ＥＳＩに関して、ピーク強度は、多くの場合、ライブラリスコアを計算する前に修正される。
【００４４】
図５は、０．４ｍ／ｚのカットオフ値を伴う従来のｍ／ｚ公差関数５１０の例示的プロット５００である。ｍ／ｚ公差関数５１０のプロット５００は、実験的に生産される生成イオン質量スペクトルにおける質量ピークとライブラリ生成イオン質量スペクトルにおける質量ピークとの間のｍ／ｚ差が０〜０．４ｍ／ｚであるとき、異なるスペクトルにおける質量ピークが同一の特徴もしくは次元として処理される、または対応するピークとして処理されることを示す。加えて、ｍ／ｚ公差関数５１０は、実験的に生産される生成イオン質量スペクトルにおける質量ピークとライブラリ生成イオン質量スペクトルにおける質量ピークとの間のｍ／ｚ差が０．４ｍ／ｚを上回るとき、異なるスペクトルにおける質量ピークが異なる特徴もしくは次元として処理されることを示す。
【００４５】
図６は、ドット積が図２のスペクトルおよび図５のｍ／ｚ公差関数から図式的に生成される方法の例示的図６００である。図５のｍ／ｚ公差関数は、０．４ｍ／ｚのｍ／ｚカットオフ値を有する。上記に説明されるように、ｍ／ｚ公差が０．４ｍ／ｚであるとき、図２のスペクトルは、２つのみの別個の特徴または次元を有するものとして処理される。図６の第１の次元６１１は、図２の実験的に生産される生成イオン質量スペクトル２１０の質量ピーク２１１と、図２のライブラリ生成イオン質量スペクトル２２０の質量ピーク２２１とを含む特徴を表す。第２の次元６１２は、図２の実験的に生産される生成イオン質量スペクトルの質量ピーク２１２と、ライブラリ生成イオン質量スペクトル２２０の質量ピーク２２２とを含む特徴を表す。
【００４６】
図６のベクトル６１０は、図２の実験的に生産される生成イオン質量スペクトル２１０を表す。図６のベクトル６２０は、図２のライブラリ生成イオン質量スペクトル２２０を表す。ベクトル６１０およびベクトル６２０は、同一平面内に存在することに留意されたい。
【００４７】
再び図２に目を向けると、ｍ／ｚ公差が０．４である場合、質量ピーク２１１（ｍ／ｚ＝１００．０）および２２１（ｍ／ｚ＝１００．１）は、同一の特徴または次元として処理され、質量ピーク２１２（ｍ／ｚ＝１０２．２）および２２２（ｍ／ｚ＝１０２．５）もまた、同一の特徴または次元として処理される。質量ピーク２１１の強度は、４．８であり、質量ピーク２１２の強度は、４．０であり、質量ピーク２２１の強度は、２．０であり、質量ピーク２２２の強度は、１．２である。ライブラリスコアは、したがって、以下のように計算される。
【化３】
2018524578.tif 000005
【００４８】
また、図６のベクトル６１０および６２０は、図２の実験的に生産される生成イオン質量スペクトル２１０およびライブラリ生成イオン質量スペクトル２２０のピーク強度から直接プロットされることに留意されたい。上記に説明されるように、これは、電子イオン化（ＥＩ）に対して良好に機能するが、エレクトロンスプレーイオン化（ＥＳＩ）に対して良好に機能しない。
【００４９】
図４および６の比較は、使用されるｍ／ｚ公差に応じて、ドット積が図２のスペクトルに関してどのように異なって計算されるかを示す。図４では、ドット積は、３次元空間内で計算される。図６では、ドット積は、２次元空間内で計算される。ライブラリスコアはまた、上記に示されるように、非常に異なる。
従来の強度比閾値
【００５０】
ドット積計算はまた、ＥＳＩ等のイオン化方法が使用されるとき、強度比調節に依存する。上記に説明されるように、ＥＳＩは、ＥＩ等の技法よりも実験にわたってあまり一貫しないピーク強度を提供する。概して、全ての強度は、相対的である。言い換えると、生成イオンスペクトルにおける最も大きいピークは、通常、１００％（またはある他の一定値）と見なされる。本アイデアは、比較がライブラリまたは未知の単なる一般的パターンに存在する化合物もしくは分析物の合計量によって影響を受けるべきではないというものである。その結果、いくつかのドット積計算は、強度比公差または閾値に基づいて、比較されるスペクトルのうちの１つの強度への調節を実施する。
【００５１】
例えば、未知のピークの強度が４．９であり、対応するライブラリピークの強度が１である場合、ライブラリピークに対する未知のピークの強度の比率は、４．９である。強度比閾値が５である場合、４．９の強度比は、本閾値内である。対応するピークの強度比が強度比閾値内であるとき、２つのピークの強度は、同一であるように作製される。これは、上記に説明される調節または「補正係数」である。例えば、強度４．９を伴う未知のピークは、１の強度を有するものとして処理され、これは、対応するライブラリピークの強度である。対応するピークの強度比が強度比閾値内ではないとき、対応するピークの強度は、変化しないままである。対応するピークの強度が広く変動し、変化しないままである場合、スコアは、有意に低減される。
【００５２】
したがって、本強度比閾値は、対応するピーク強度における差異を許容すること、または対応するピーク強度における差異を許容しないことのいずれかによって、スペクトル比較に関して計算されるドット積に影響を及ぼす。その結果、強度比閾値は、上記に説明されるｍ／ｚ公差と非常によく似て作用する。これは、対応するピーク強度における差異を許容しないためのカットオフ値である。これはまた、したがって、不連続またはステップ関数でもある。
【００５３】
図７は、３のカットオフ値を伴う従来の強度比閾値関数７１０の例示的プロット７００である。強度比閾値関数７１０のプロット７００は、ライブラリ生成イオン質量スペクトルの対応する質量ピークの強度に対する実験的に生産される生成イオン質量スペクトルにおける質量ピークの強度の比率が１〜３であるとき、異なるスペクトルにおける２つの質量ピークが同一の強度を有するものとして処理されることを示す。加えて、強度比閾値関数７１０は、ライブラリ生成イオン質量スペクトルの対応する質量ピークの強度に対する実験的に生産される生成イオン質量スペクトルにおける質量ピークの強度の比率が３を上回るとき、異なるスペクトルにおける２つの質量ピークの強度が変化しないままであることを示す。
【００５４】
再び図２に目を向けると、実験的に生産される生成イオン質量スペクトル２１０の質量ピーク２１１は、４．８の強度を有する。ライブラリ生成イオン質量スペクトル２２０の対応する質量ピーク２２１は、２の強度を有する。２つの質量ピークの強度の比率は、したがって、２．４である。図７の強度比閾値関数７１０が使用される場合、２．４の比率は、３のカットオフ比を下回り、したがって、質量ピーク２１１および質量ピーク２２１は、使用される比較アルゴリズムに関して同一の強度を有するものとして処理される。使用されるアルゴリズムに応じて、質量ピーク２１１は、質量ピーク２２１の強度を有するように作製されることができるか、または質量ピーク２２１は、質量ピーク２１１の強度を有するように作製されることができるかのいずれかである。
【００５５】
図２において同様に、実験的に生産される生成イオン質量スペクトル２１０の質量ピーク２１２は、４．０の強度を有する。ライブラリ生成イオン質量スペクトル２２０の対応する質量ピーク２２２は、１．２の強度を有する。２つの質量ピークの強度の比率は、したがって、３．３３である。図７の強度比閾値関数７１０が使用される場合、３．３３の比率は、３のカットオフ比を上回り、したがって、質量ピーク２１２および質量ピーク２２２の強度は、変化しないままである。
１〜０の値を伴うｍ／ｚ公差確率関数
【００５６】
種々の実施形態では、実験およびライブラリ生成イオン質量スペクトルの比較において使用されるｍ／ｚ公差は、１〜０の値を伴う確率関数ｐｍ／ｚである。確率関数は、１（良好な一致）〜０（一致なし）に平滑に進む。これは、急峻または急激なカットオフｍ／ｚ公差を有し、１または０の値のみを有する上記に説明される従来の方法と対照的である。確率関数は、多くの異なる形状を有することができる。しかしながら、最も重要なことは、２つのスペクトルにおけるピーク間のｍ／ｚの差異が増加するにつれて、確率が１〜０の少なくとも１つの値を有することである。
【００５７】
図８は、種々の実施形態による、１〜０の値を伴うｍ／ｚ公差確率関数８１０の例示的プロット８００である。ｍ／ｚ公差関数８１０のプロット８００は、実験的に生産される生成イオン質量スペクトルにおける質量ピークとライブラリ生成イオン質量スペクトルにおける質量ピークとの間のｍ／ｚ差があるｍ／ｚ差値８２０〜別のｍ／ｚ差値８３０であるとき、確率が１〜０で連続的に変動することを示す。言い換えると、本領域では、確率は、１〜０の多くの値を有する。ｍ／ｚ差値８２０は、例えば、従来の方法において使用されるｍ／ｚ公差値である。ｍ／ｚ差値８３０は、例えば、従来の方法において使用されるｍ／ｚ公差値の３倍等、従来の方法において使用されるｍ／ｚ公差値の倍数である。
【００５８】
種々の実施形態では、確率関数８１０は、０のｍ／ｚ差とｍ／ｚ差値８２０との間の確率が１である領域を含む。そのような領域は、質量分析計測定における既知の誤差を考慮するために含まれる。例えば、同一のイオンを２回測定する場合、殆どの場合では、同一のｍ／ｚ値を取得することはない。ｍ／ｚ測定では、ある程度の誤差が存在する。
【００５９】
確率関数８１０は、連続関数である。しかしながら、種々の実施形態では、１〜０の値を有する確率関数はまた、不連続であり得る。
【００６０】
確率関数８１０は、ｍ／ｚ差値８２０に依存し、これは、従来の方法におけるカットオフ公差値である。確率関数８１０は１〜０の値を含むため、これは、正確に設定されているｍ／ｚ差値８２０に対して従来の方法よりもはるかに感受性が低い。しかしながら、ｍ／ｚ差値８２０の正しい設定は、依然として重要であり、完全に不正確であってはならない。その結果、種々の実施形態では、ｍ／ｚ差値８２０は、予期される測定誤差の関数である。予期される測定誤差は、質量分析器具を用いた以前の経験に基づいて単一値であり得る、またはこれは、より複雑であり得る。予期される測定誤差は、例えば、較正ピークから推定される分解能または予期される正確度等のパラメータから計算される確率分布関数であり得る。
１〜０の値を伴う強度比閾値確率関数
【００６１】
種々の実施形態では、実験およびライブラリ生成イオン質量スペクトルの比較において使用される強度比閾値はまた、１〜０の値を伴う確率関数ｐｒａｔｉｏである。確率関数ｐｒａｔｉｏは、１（強度を完全に同一にする）〜０（強度を変化させない）に平滑に進む。これはまた、急峻または急激なカットオフ強度比閾値を有する上記に説明される従来の方法と対照的である。確率関数ｐｒａｔｉｏは、多くの異なる形状を有することができる。しかしながら、最も重要なことは、２つのスペクトルにおけるピークの強度の比率が増加するにつれて、確率が１〜０の少なくとも１つの値を有することである。強度が合理的に近接する場合、強度特有確率ｐｒａｔｉｏは、１である。強度の差異が増加し、比率がより大きくなるにつれて、ｐｒａｔｉｏは、比率がより小さい強度で除算されるより大きい強度であると仮定して、最終的に、０に下落する。
【００６２】
図９は、種々の実施形態による、１〜０の値を伴う強度比閾値確率関数９１０の例示的プロット９００である。強度比閾値９１０のプロット９００は、実験的に生産される生成イオン質量スペクトルにおけるピークおよびライブラリ生成イオン質量スペクトルにおけるピークの強度の比率がある比率９２０〜別の比率９３０であるとき、確率が１〜０で連続的に変動することを示す。言い換えると、本領域では、確率は、１〜０の値を有する。比率９２０は、例えば、従来の方法において使用される強度比閾値である。ｍ／ｚ差値９３０は、例えば、従来の方法において使用される強度比閾値の１０倍等、従来の方法において使用される強度比閾値の倍数である。
【００６３】
種々の実施形態では、確率関数９１０はまた、０の比率と比率９２０との間の確率が１である領域を含む。そのような領域は、質量分析計測定における既知の誤差を考慮するために含まれる。例えば、同一のイオンを２回測定する場合、殆どの場合では、同一の強度値を取得することはない。強度測定では、ある程度の誤差が存在する。
スペクトルの比較において使用される確率
種々の実施形態では、２つのピークが一致する全体的確率ｐｍａｔｃｈが、ｍ／ｚ公差確率ｐｍ／ｚおよび強度比閾値確率ｐｒａｔｉｏから計算される。全体的確率ｐｍａｔｃｈは、ｍ／ｚ公差確率ｐｍ／ｚおよび強度比閾値確率ｐｒａｔｉｏを任意の方法で組み合わせることによって計算されることができる。例えば、ｐｍａｔｃｈは、ｐｍ／ｚおよびｐｒａｔｉｏの積であり得る、または以下である。
【化４】
2018524578.tif 000006
【００６４】
種々の実施形態では、ｍ／ｚ公差確率ｐｍ／ｚおよび強度比閾値確率ｐｒａｔｉｏはまた、ドット積アルゴリズムの修正された形態において使用される。ライブラリスコアまたは純度スコアが、以下に従って、ドット積アルゴリズムの本修正された形態に関して計算され、
【化５】
2018524578.tif 000007
【００６５】
式中、Ｕｉは、ｉ個目の未知のまたは実験ピークの強度であり、Ｌｉは、ｉ個目のライブラリピークの強度であり、（ｐｍ／ｚ）ｉは、強度ＵｉおよびＬｉを伴う２つのピークが同一の特徴を表す確率である。
【００６６】
種々の実施形態では、ライブラリスコアまたは純度スコアはさらに、強度比閾値確率ｐｒａｔｉｏを含むように修正される。ライブラリスコアにおけるｉ個目のライブラリピークの強度Ｌｉは、例えば、
【化６】
2018524578.tif 000008
として計算される。その結果、（ｐｒａｔｉｏ）ｉが１であるとき、未知のまたは実験強度が、使用され、（ｐｒａｔｉｏ）ｉが０であるとき、ライブラリ強度が、使用される。平方根をとるまたはｍ／ｚで乗算する等の他の重み付けもまた、組み込まれ得ることに留意されたい。
実験結果
【００６７】
いくつかの化合物が、タンデム質量分析計を使用して実験的に分析され、化合物の実験生成イオンスペクトルが、ライブラリの生成イオンスペクトルと比較された。２つの別個の比較が、実施された。第１の比較では、従来のｍ／ｚ公差カットオフ値および従来の強度比閾値カットオフ値が、使用された。第２の比較では、図８の関数８１０等の１〜０の値を伴うｍ／ｚ公差確率関数および図９の関数９１０等の１〜０の値を伴う強度比閾値確率関数が、使用された。
【００６８】
図１０は、従来のｍ／ｚ公差カットオフ値および従来の強度比閾値カットオフ値が使用されたときの化合物の数対化合物のライブラリスコアの例示的プロット１０００である。ｘ軸は、ライブラリスコア（０％〜１００％）であり、ｙ軸は、対応するスコアを伴う化合物の数を表す。黒色棒線は、（理想的には、０のスコアを有するであろう）既知の陰性化合物である。白色棒線は、（理想的には、１００のスコアを有するであろう）既知の陽性化合物である。図１０は、真の陽性を偽のものから区別することが可能ではない、８０〜９０％の重複領域１０１０が存在することを示す。
【００６９】
図１１は、種々の実施形態による、図８の関数８１０等の１〜０の値を伴うｍ／ｚ公差確率関数および図９の関数９１０等の１〜０の値を伴う強度比閾値確率関数が使用されたときの化合物の数対化合物のライブラリスコアの例示的プロット１１００である。再び、ｘ軸は、ライブラリスコア（０％〜１００％）であり、ｙ軸は、対応するスコアを伴う化合物の数を表す。黒色棒線は、（理想的には、０のスコアを有するであろう）既知の陰性化合物である。白色棒線は、（理想的には、１００のスコアを有するであろう）既知の陽性化合物である。
【００７０】
図１１は、確率が使用されるとき、１００％に近接したスコアを得る真の陽性がより少ないことを示す。しかしながら、真のものに近接したスコアを得る偽の陰性もまた、より少ない。図１０および図１１を比較すると、確率を使用することによって、少なくとも本データセットに関して、真の陽性および偽の陰性が完全に分離されていることを示す。これは、非常に限定された場合（すなわち、小ライブラリ）を除いて、質量分析産業が以前に取得することが不可能だったことである。
対応するピークを判定するためのシステム
【００７１】
図１２は、種々の実施形態による、１〜０の値を伴うｍ／ｚ公差確率関数を使用して、実験およびライブラリ生成イオンスペクトルにおける対応する質量ピークを判定するためのシステム１２００の概略図である。システム１２００は、イオン源１２１０と、タンデム質量分析計１２２０と、プロセッサ１２３０とを含む。種々の実施形態では、システム１２００はまた、分離デバイス（図示せず）を含むことができる。分離デバイスは、例えば、種々の技法を使用して、経時的にサンプルから１つまたはそれを上回る既知の化合物を分離することができる。これらの技法は、限定ではないが、イオン移動度、ガスクロマトグラフィ（ＧＣ）、液体クロマトグラフィ（ＬＣ）、キャピラリ電気泳動（ＣＥ）、またはフローインジェクション分析（ＦＩＡ）を含む。
【００７２】
イオン源１２１０は、タンデム質量分析計１２２０の一部であり得る、または別個のデバイスであり得る。イオン源１２１０は、サンプルの１つまたはそれを上回る既知の化合物をイオン化し、前駆体イオンのイオンビームを生産する。
【００７３】
タンデム質量分析計１２２０は、例えば、１つまたはそれを上回る物理的質量フィルタと、１つまたはそれを上回る物理的質量分析器とを含むことができる。タンデム質量分析計１２２０の質量分析器は、限定ではないが、飛行時間（ＴＯＦ）、四重極、イオントラップ、線形イオントラップ、オービトラップ、またはフーリエ変換質量分析器を含むことができる。
【００７４】
タンデム質量分析計１２２０は、イオン源１２１０からイオンビームを受信する。タンデム質量分析計１２２０は、１つまたはそれを上回る既知の化合物の少なくとも１つの化合物に対応するイオンビームから少なくとも１つの前駆体イオンを選択し、少なくとも１つの前駆体イオンを断片化し、少なくとも１つの前駆体イオンに関する生成イオン質量スペクトルを生産する。
【００７５】
プロセッサ１２３０は、限定ではないが、コンピュータ、マイクロプロセッサ、または制御信号およびデータをタンデム質量分析計１２２０に送信し、それから受信し、データを処理することが可能な任意のデバイスであり得る。プロセッサ１２３０は、例えば、図１のコンピュータシステム１００であり得る。種々の実施形態では、プロセッサ１２３０は、タンデム質量分析計１２２０と通信する。
【００７６】
プロセッサ１２３０は、いくつかのステップを実施する。プロセッサ１２３０は、タンデム質量分析計１２２０から生成イオン質量スペクトルを受信する。プロセッサ１２３０は、２つの質量ピーク間のｍ／ｚ差の値の増加とともに１〜０で変動し、１〜０の１つまたはそれを上回る値を含む、ｍ／ｚ公差確率関数を受信する。プロセッサ１２３０は、ユーザから直接ｍ／ｚ公差確率関数を受信することができる、またはプロセッサ１２３０は、例えば、メモリもしくはデータベースからｍ／ｚ公差確率関数を読み出すことができる。ｍ／ｚ公差確率関数は、例えば、事前判定される。
【００７７】
プロセッサ１２３０は、メモリから少なくとも１つの化合物に関するライブラリ生成イオン質量スペクトルを読み出す。メモリは、電子または磁気メモリであり得る。種々の実施形態では、メモリは、データベースの一部であり得る。プロセッサ１２３０は、生成イオン質量スペクトルにおける少なくとも１つの実験生成イオン質量ピークと、ライブラリ生成イオン質量スペクトルにおける少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークとの間のｍ／ｚ差を計算する。
【００７８】
プロセッサ１２３０は、ｍ／ｚ公差確率関数を使用して、ｍ／ｚ差からｍ／ｚ公差確率（ｐｍ／ｚ）１を計算する。最後に、プロセッサ１２３０は、ｍ／ｚ公差確率（ｐｍ／ｚ）１に基づいて、少なくとも１つの実験生成イオン質量ピークおよび少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークが対応するピークであるかどうかを判定する。ｍ／ｚ公差確率（ｐｍ／ｚ）１は１〜０で変動するため、任意の非ゼロ確率値は、あるレベルの対応を示す。
【００７９】
種々の実施形態では、プロセッサ１２３０はさらに、生成イオン質量スペクトルおよびライブラリ生成イオン質量スペクトルの比較に関するスコアを計算する。スコアを計算するステップは、ｍ／ｚ公差確率（ｐｍ／ｚ）１、少なくとも１つの実験生成イオン質量ピークの強度Ｕ１、および少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークの強度Ｌ１の積を計算するステップを含む。
【００８０】
種々の実施形態では、プロセッサ１２３０は、
【化７】
2018524578.tif 000009
に従って、（ｐｍ／ｚ）１、Ｕ１、およびＬ１、ならびに任意の他の（ｐｍ／ｚ）ｉ、Ｕｉ、およびＬｉを使用してスコアを計算し、式中、Ｕｉは、ｉ個目の未知のまたは実験ピークの強度であり、Ｌｉは、ｉ個目のライブラリピークの強度であり、（ｐｍ／ｚ）ｉは、強度ＵｉおよびＬｉを伴う２つのピークが対応するピークである確率である。対応するピークは、同一の特徴を表すピークである。種々の実施形態では、ＵｉおよびＬｉは、重み係数を含む、または質量分析計によって測定された元々の値から数学的に変換される。例えば、元々の測定された強度値は、それらをｍ／ｚ値で乗算することによって重み付けされることができる。また、元々の測定された強度値は、例えば、これらの値の平方根をとることによって変換されることができる。
【００８１】
種々の実施形態では、プロセッサ１２３０はさらに、２つの質量ピークの強度の比率の値の増加とともに１〜０で変動し、１〜０の１つまたはそれを上回る値を含む、強度比閾値確率関数を受信する。再び、プロセッサ１２３０は、ユーザから直接強度比閾値確率関数を受信することができる、またはプロセッサ１２３０は、例えば、メモリもしくはデータベースから強度比閾値確率関数を読み出すことができる。強度比閾値確率関数は、例えば、事前判定される。
【００８２】
プロセッサ１２３０は、少なくとも１つの実験生成イオン質量ピークの強度および少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークの強度から強度比を計算する。プロセッサ１２３０は、強度比閾値確率関数を使用して、強度比から強度閾値確率（ｐｒａｔｉｏ）１を計算する。最後に、プロセッサ１２３０は、強度閾値確率（ｐｒａｔｉｏ）１に基づいて、少なくとも１つの実験生成イオン質量ピークの強度Ｕ１または少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークの強度Ｌ１を修正する。例えば、プロセッサ１２３０は、以下に従って少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークの強度Ｌ１を修正することができる。
【化８】
2018524578.tif 000010
【００８３】
種々の実施形態では、プロセッサ１２３０はさらに、ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｌ１および任意の他のｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｌｉを使用して、生成イオン質量スペクトルおよびライブラリ生成イオン質量スペクトルの比較に関するスコアを計算する。スコアは、
【化９】
2018524578.tif 000011
に従って計算され、式中、Ｕｉは、ｉ個目の未知のまたは実験ピークの強度であり、（ｐｍ／ｚ）ｉは、強度ＵｉおよびＬｉを伴う２つのピークが対応するピークである確率であり、ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｌｉは、
【化１０】
2018524578.tif 000012
に従って計算され、式中、Ｌｉは、ｉ個目のライブラリピークの強度である。
【００８４】
種々の実施形態では、プロセッサ１２３０はさらに、少なくとも１つの実験生成イオン質量ピークおよび少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークが一致する全体的確率（ｐｍａｔｃｈ）１を計算する。全体的確率（ｐｍａｔｃｈ）１は、ｍ／ｚ公差確率（ｐｍ／ｚ）１および強度閾値確率（ｐｒａｔｉｏ）１を組み合わせることによって計算される。例えば、（ｐｍａｔｃｈ）１は、（ｐｍ／ｚ）１および（ｐｒａｔｉｏ）１の積として計算されることができる。
対応するピークを判定するための方法
【００８５】
図１３は、種々の実施形態による、１〜０の値を伴うｍ／ｚ公差確率関数を使用して、実験およびライブラリ生成イオンスペクトルにおける対応する質量ピークを判定するための方法１３００を示す、フローチャートである。
【００８６】
方法１３００のステップ１３１０では、サンプルの１つまたはそれを上回る既知の化合物が、イオン源を使用してイオン化され、前駆体イオンのイオンビームを生産する。
【００８７】
ステップ１３２０では、タンデム質量分析計を使用して、イオンビームが、イオン源から受信され、少なくとも１つの前駆体イオンが、１つまたはそれを上回る既知の化合物の少なくとも１つの化合物に対応するイオンビームから選択され、少なくとも１つの前駆体イオンが、断片化され、少なくとも１つの前駆体イオンに関する生成イオン質量スペクトルを生産する。
【００８８】
ステップ１３３０では、生成イオン質量スペクトルは、プロセッサを使用してタンデム質量分析計から受信される。
【００８９】
ステップ１３４０では、２つの質量ピーク間のｍ／ｚ差の値の増加とともに１〜０で変動し、１〜０の１つまたはそれを上回る値を含む、ｍ／ｚ公差確率関数が、プロセッサを使用して受信される。
【００９０】
ステップ１３５０では、少なくとも１つの化合物に関するライブラリ生成イオン質量スペクトルが、プロセッサを使用してメモリから読み出される。
【００９１】
ステップ１３６０では、生成イオン質量スペクトルにおける少なくとも１つの実験生成イオン質量ピークと、ライブラリ生成イオン質量スペクトルにおける少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークとの間のｍ／ｚ差が、プロセッサを使用して計算される。
【００９２】
ステップ１３７０では、ｍ／ｚ公差確率（ｐｍ／ｚ）１が、プロセッサを使用して、ｍ／ｚ公差確率関数を使用してｍ／ｚ差から計算される。
【００９３】
最後に、ステップ１３８０では、プロセッサを使用して、ｍ／ｚ公差確率（ｐｍ／ｚ）１に基づいて、少なくとも１つの実験生成イオン質量ピークおよび少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークが対応するピークであるかどうかが、判定される。
対応するピークを判定するためのコンピュータプログラム製品
【００９４】
種々の実施形態では、コンピュータプログラム製品は、有形コンピュータ可読記憶媒体を含み、そのコンテンツは、１〜０の値を伴うｍ／ｚ公差確率関数を使用して、実験およびライブラリ生成イオンスペクトルにおける対応する質量ピークを判定するための方法を実施するように、プロセッサ上で実行される命令を伴うプログラムを含む。本方法は、１つまたはそれを上回る固有のソフトウェアモジュールを含むシステムによって実施される。
【００９５】
図１４は、種々の実施形態による、１〜０の値を伴うｍ／ｚ公差確率関数を使用して、実験およびライブラリ生成イオンスペクトルにおける対応する質量ピークを判定するための方法を実施する、１つまたはそれを上回る固有のソフトウェアモジュールを含むシステム１４００の概略図である。システム１４００は、測定モジュール１４１０と、分析モジュール１４２０とを含む。
【００９６】
測定モジュール１４１０は、タンデム質量分析計から生成イオン質量スペクトルを受信する。サンプルの１つまたはそれを上回る既知の化合物が、イオン源を使用してイオン化され、前駆体イオンのイオンビームを生産する。タンデム質量分析計は、イオン源からイオンビームを受信し、１つまたはそれを上回る既知の化合物の少なくとも１つの化合物に対応するイオンビームから少なくとも１つの前駆体イオンを選択し、少なくとも１つの前駆体イオンを断片化し、少なくとも１つの前駆体イオンに関する生成イオン質量スペクトルを生産する。
【００９７】
分析モジュール１４２０は、２つの質量ピーク間のｍ／ｚ差の値の増加とともに１〜０で変動し、１〜０の１つまたはそれを上回る値を含む、ｍ／ｚ公差確率関数を受信する。分析モジュール１４２０は、メモリから少なくとも１つの化合物に関するライブラリ生成イオン質量スペクトルを読み出す。分析モジュール１４２０は、生成イオン質量スペクトルにおける少なくとも１つの実験生成イオン質量ピークと、ライブラリ生成イオン質量スペクトルにおける少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークとの間のｍ／ｚ差を計算する。分析モジュール１４２０は、ｍ／ｚ公差確率関数を使用して、ｍ／ｚ差からｍ／ｚ公差確率（ｐｍ／ｚ）１を計算する。最後に、分析モジュール１４２０は、ｍ／ｚ公差確率（ｐｍ／ｚ）１に基づいて、少なくとも１つの実験生成イオン質量ピークおよび少なくとも１つのライブラリ生成イオン質量ピークが対応するピークであるかどうかを判定する。
【００９８】
本教示は、種々の実施形態と併せて説明されているが、本教示がそのような実施形態に限定されることは意図されない。対照的に、本教示は、当業者によって理解されるであろうように、種々の代替、修正、および均等物を包含する。
【００９９】
さらに、種々の実施形態を説明する際に、本明細書は、ステップの特定のシーケンスとして、方法および／またはプロセスを提示し得る。しかしながら、方法またはプロセスが本明細書に記載されるステップの特定の順序に依拠しない程度において、方法またはプロセスは、説明されるステップの特定のシーケンスに限定されるべきではない。当業者が理解するであろうように、ステップの他のシーケンスも、可能であり得る。したがって、本明細書に記載されるステップの特定の順序は、請求項に関する限定として解釈されるべきではない。加えて、方法および／またはプロセスを対象とする請求項は、記載された順序におけるそのステップの実施に限定されるべきではなく、当業者は、シーケンスが変更され得、依然として、種々の実施形態の精神および範囲内に留まることを容易に理解することができる。
【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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【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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【国際調査報告】
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