JP2004506216A - 混合物の化学成分を同定および定量するための方法およびシステム - Google Patents

Abstract

クロマトグラフィーデータと質量分析データとの組み合わせからのデータを処理および評価するための、方法およびシステム。これらの方法およびシステムは、データの平滑化、および決定されたエントロピー値に基づく、データセットのクロマトグラムに関する線質係数の決定を包含する。１つの実施形態において、これらの方法およびシステムは、エントロピー値の決定の前に、データベースライン補正をさらに包含する。さらなる実施形態において、本発明によって処理されたクロマトグラムと、１つ以上のデータセットの１つ以上のクロマトグラムとの間の相関が決定される。好ましくは、この相関は、多変量解析を使用して実行される。

Description

【０００１】
（発明の分野）
本発明は、データの処理および評価の分野に関する。特に、本発明は、質量クロマトグラフィーおよび質量分析のデータの処理および評価に関する。
【０００２】
（関連出願の引用）
本願は、２０００年８月３日に出願された、同時係属中の蘭国特許出願番号１０１５８７５、および２０００年８月２８日に出願された、同時係属中の蘭国特許出願番号１０１６０３４の利益を主張する。
【０００３】
（背景）
質量分析技術、ならびに質量分析計（「ＭＳ」）の、広範な種々の分離および微小規模分離技術との組み合わせの両方における開発は、データ生成の観点から、ＭＳの能力を急速に増加させている。近年の装置を使用して、上記データ（例えば、クロマトグラムおよび質量スペクトル）を獲得するために必要とされる時間は、もはや重要な要因ではない；むしろ、データを解析するために必要な時間が、重要な要因である。特に、データセットはしばしば、２桁〜３桁の範囲の質量対電荷（「ｍ／ｚ」）にわたって測定された、何千もの質量スペクトルを含む。このようなデータセットを使用する拡張した研究は、完全な解析が必要とされる場合に、数日を要し得る。特に、研究の環境において、この解析は、代表的に、高度に資格があり、その結果高価な人員によって、実行されなければならない。
【０００４】
これに関連して、データの効率的な処理および評価を使用して、データの取り扱いの速度を改善することは、非常に望ましい。適用に依存して、情報の抽出は、異なる観点からアプローチされ得る。例えば、キャピラリー電気泳動／質量分析（ＣＥ／ＭＳ）または液体クロマトグラフィー／質量分析（ＬＣ／ＭＳ）による不純物の研究において、データの処理および評価の道具は、非常に低いレベルで存在する化合物の効率的なピーク検出を実行し得なければならない。他方で、非常に類似した複雑な混合物のスクリーニングおよび比較（例えば、急速に拡張しているプロテオミクス（ｐｒｏｔｅｏｍｉｃｓ）の分野において）が実施される場合には、データの処理および評価の道具は、複数の複雑な混合物に関するデータを相関付け得なければならない。
【０００５】
質量分析とクロマトグラフィーとの組み合わせによって作成されたデータを処理するための１つの以前のアプローチは、Ｗｉｎｄｉｇらに対する米国特許第５，６７２，８６９号（「’８６９特許」）である。’８６９特許は、生データを平滑化することによって、擬似ピークおよびノイズを分離する、データ処理アプローチを記載する。次いで、このアプローチは、処理されたデータと生データとを比較する。質量のトレースがバックグラウンドノイズのみを含む場合には、生データと処理されたデータとの間の差異が強調され、そしてこのアルゴリズムは、その特定の質量のトレースに対して、低い質量クロマトグラフィー線質（「ＭＣＱ」）値を割り当てる。他方で、ピークを含む質量のトレースには、高いＭＣＱ値が割り当てられる。次いで、’８６９特許は、およその閾値より高いＭＣＱを有する質量のトレースのみを選択することを教示する。
【０００６】
しかし、特に複雑かつ／またはノイズの多いデータに対しては、適切な閾値がどれであるかは必ずしも明らかではない。例えば、高すぎる閾値を選択することによって、低い強度の信号に関するいくつかの関連する情報が失われ得、一方で低すぎる閾値を設定することは、実際にはバックグラウンドノイズにすぎない多くの「信号」を選択し得る。その結果、この問題に取り組むために、訓練された人員による生データと処理されたデータとの高価な目視検査が必要とされ得、従って、データ処理の効率および速度が低下する。
【０００７】
従って、より効率的かつ明白なデータ処理を提供するデータ処理技術に対する必要性が、存在する。
【０００８】
（発明の要旨）
本発明は、情報内容理論に適合し、そしてこの理論をデータ平滑化と組み合わせて、データの効率的かつ明白な評価をさらに容易にする、データ品質の尺度を提供する。特に本発明は、本明細書中でエントロピー値と呼ばれるものに基づいて、データ品質の尺度を提供する。本発明のエントロピー値のアプローチは、データ選択のためにあいまいさがより低い閾値を提供することによって、データの処理を改善する。その結果、例えば、本発明は、データを自分で調査および選択するために訓練された人員が必要とされ得る時間の量を減少させることによって、データの処理の速度を高める。
【０００９】
本発明は、一方に擬似ピークおよびノイズと、他方に関連するデータとの間の分離が、より正確かつ明白に起こり、これによってデータの解析時間が短縮される、データ処理の方法を提供する。その結果、訓練された人員は、自分の時間をそのデータの解釈に使用し得る。同時に、本発明は、複雑な混合物のフィンガープリントを作成する選択肢を提供し、これらは、種々の分野（化学、薬学、医学、生物学、バイオテクノロジーなど）において、特に、ライフサイエンス（例えば、ＤＮＡフラグメント、タンパク質および代謝成分に関する生物学的材料の分析から）において次第に使用されるようになっている。
【００１０】
１つの局面において、本発明は、データの処理および評価の方法を提供し、この方法は、クロマトグラムのデータポイントを平滑化する工程、およびこの平滑化クロマトグラムに対するエントロピー値を決定する工程を包含する。１つの実施形態において、この方法はまた、平滑化補正クロマトグラムに対するエントロピー値の決定の前に、クロマトグラムのデータポイントをベースラインに対して補正する工程を包含する。このクロマトグラムは、質量クロマトグラムまたは全イオン電流（「ＴＩＣ」）クロマトグラムのいずれであってもよい。平滑化工程とベースライン補正工程の順序は、本発明に対して重要ではないことが、認識されるべきである。すなわち、クロマトグラムは、平滑化されてからベースライン補正されてもよく、またはベースライン補正されてから平滑化されてもよい。従って、用語「平滑化補正クロマトグラム」は、実施の特定の順序を示さないことが理解されるべきである。
【００１１】
別の実施形態において、本発明の方法は、さらに、クロマトグラムに対する線質因子（すなわち、「ＩＱ値」）を、データセットの複数のクロマトグラムに対するエントロピー値の評価に基づいて、決定する。好ましい実施形態において、この方法は、（補正クロマトグラムおよび／または平滑化補正クロマトグラムのいずれかの）個々のクロマトグラムを、そのＩＱ値に基づいて選択する。次いで、この方法は、これらの選択されたクロマトグラムを使用して、再構築された全イオン電流（「ＲＩＣ」）クロマトグラムを作成する。この方法は、さらに、ＲＩＣクロマトグラムから、１つ以上の質量信号を排除し得る。１つの実施形態において、１つ以上の質量信号は、個々の質量信号に対する質量信号線質値に基づいて、排除のために選択される。別の実施形態において、この方法は、これらの選択されたクロマトグラムを使用して、１つ以上の質量値に対して再構築された質量クロマトグラムを作成する。さらに、種々の実施形態において、ＲＩＣクロマトグラムが、同じかまたは他のデータセットの他のクロマトグラムとの比較のためのフィンガープリントとして使用される。
【００１２】
別の局面において、本発明は、平滑化クロマトグラムまたは平滑化補正クロマトグラムのいずれかを、データセットの複数のクロマトグラムと相関付ける、データの処理および評価の方法を提供する。平滑化補正クロマトグラム（または平滑クロマトグラム）のクロマトグラムおよびデータセットのクロマトグラムは、例えば、質量クロマトグラム、全イオン電流クロマトグラム、またはＲＩＣクロマトグラムであり得る。好ましい実施形態において、相関を決定する工程は、多変量解析を使用する工程を包含する。多変量解析の適切な形態としては、主成分分析（「ＰＣＡ」）、判別式解析（「ＤＡ」）、部分最小自乗（「ＰＬＳ」）、予測線形判別解析（「ＰＬＤＡ」）、ニューラルネットワーク、およびパターン認識技術が挙げられるが、これらに限定されない。
【００１３】
本発明の別の実施形態において、複数の平滑化質量クロマトグラムのエントロピー値は、それぞれ計算され、そして格納され、その後所望であれば、これらのエントロピーが処理されるか、または場合によっては、計量化学方法および生物測定方法によって、これらのエントロピー値に従って選択される成分が処理される。成分選択の好ましい形態としては、多変量解析技術（ＰＣＡ、ＤＡ、ＰＬＳ、ＰＬＤＡ、ニューラルネットワーク）、パターン認識技術、およびフーリエ変換技術が挙げられる。別の実施形態において、選択された成分は、さらに、フィンガープリントを作成するために使用され、そしてこのフィンガープリントは、計量化学技術および生物測定技術と共に、種々の起源の複雑な混合物に対する特徴付け方法として使用される。
【００１４】
別の局面において、本発明は、データの処理および評価のためのシステムを提供する。このシステムは、質量クロマトグラムのデータポイントを平滑化するための平滑化デバイス、および質量クロマトグラムのエントロピー値を決定するためのエントロピー計算デバイスを備えることを特徴とする。１つの実施形態において、このシステムはさらに、クロマトグラムのベースラインを補正するためのベースライン補正デバイスを備える。好ましくは、このシステムは、混合物の成分を分離するためのクロマトグラフ、および分離された成分が送達される分光計を備える。１つの実施形態において、このシステムはさらに、エントロピー値を格納するための格納デバイスを備える。
【００１５】
別の局面において、本発明の方法およびシステムは、物質の混合物の化学成分を同定および定量するための方法に関し、この方法は、一般に、以下の工程を包含する：（１）この混合物を分離方法に供して、この混合物の成分を別個の物質に分離する工程；（２）この分離された物質を質量分析に供して、成分を検出および同定し、そして全イオン電流（「ＴＩＣ」）クロマトグラム（またはイオン通電クロマトグラム）および質量スペクトルを獲得する工程；（３）質量スペクトルから質量を選択する工程；ならびに（４）各質量に対して質量クロマトグラムを獲得する工程。
【００１６】
本発明の上記および他の特徴および利点、ならびに本発明自体は、以下の説明、図面、および添付の特許請求の範囲から、より完全に理解される。
【００１７】
（詳細な説明）
混合物（または物質）中の成分の検出、同定および定量は、頻繁に、クロマトグラフィー（または電気移動）および分光法の組み合わせを利用する。図１は、液体クロマトグラフィーと質量分析との組み合わせ（「ＬＣ／ＭＳ」）によって得られた、全イオン電流（「ＴＩＣ」）クロマトグラムの例を示す。
【００１８】
クロマトグラフィーは、主として、分離技術として使用される。分離されるべき分子の混合物は、移動相と固定相との間で複数回交換される。これが起こる速度は、多くの要因（例えば、異なる分子の移動度、温度、および結合力）に依存する。各種の分子が移動相に残る時間の差異は、移動速度および物質の分離における差異を生じる。種々の種に対する移動速度の差異にかかわらず、従来のクロマトグラフィーの特異性は一般に、分離された成分の同定を可能にするには不十分である。従って、クロマトグラフィー技術は、代表的に、別の分析技術と連続して使用される。クロマトグラフィーと共に通常使用される技術は、質量分析である。
【００１９】
従来のＬＣ／ＭＳ技術において、クロマトグラフィーデバイス（またはクロマトグラフ）は、質量分析計に連結され、この分析計は、クロマトグラフからの移動相の出現の際に、移動相を繰り返し走査する。この質量分析計の各走査が、質量スペクトルを生じる。従って、多数の質量スペクトルが、しばしば、各分析に対して記録されて、非常に広範なデータセットを生じる。代表的に、「バックグラウンド」のみを含む複数のスペクトルが得られる。なぜなら、質量分析計が走査を始める場合、代表的に、目的の成分はクロマトグラフから出現しないからである。成分を含む移動相がクロマトグラフを出る場合には、この質量スペクトルは、一般に、変化（これは例えば、質量分析計に入る成分の型に依存する）を示す。代表的に、各質量スペクトル（または走査）は、多数のイオンを含み、これらは一緒になって、そのスペクトルに関連する全イオン電流を生じる。図１は、ＬＣ／ＭＳ技術に対して、この全イオン電流（例えば、強度）の例示的なプロットを、各質量スペクトル（すなわち、走査）に対して、時間（例えば、走査数）の関数として示す。従って、図１は、全イオン電流（「ＴＩＣ」）クロマトグラムを示す。この全イオン電流クロマトグラムは、一般に、ＬＣ／ＭＳ技術の生データであり、そして成分検出のための基礎を形成する。代替のグラフは、時間（例えば、走査数）の関数としての、個々の質量対電荷の比のグラフであり、このグラフは、一般に、質量スペクトログラムとして公知である。
【００２０】
本発明の方法は、クロマトグラフィー方法と質量分析方法との組み合わせから得られたデータを使用し得る。適切なクロマトグラフィー（すなわち、分離）方法としては、とりわけ、ガスクロマトグラフィー（「ＧＣ」）、液体クロマトグラフィー（「ＬＣ」）、電気移動法、電気泳動、キャピラリー電気クロマトグラフィー（「ＣＥ」）、等電収束法、および超臨界液体クロマトグラフィーが挙げられる。適切な型の質量分析としては、イオントラップ、飛行時間型ＭＳ、フーリエ変換ＭＳ、四重極、セクター計測またはＭＳハードウェア設計の複数の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。ＭＳハードウェアの複数の組み合わせとしては、とりわけ、三重四重極（ＱＱＱ）、ＱＴＯＦ、イオントラップ／セクター計測、四重極セクター、および高分解能質量クロマトグラフィーが挙げられる。クロマトグラフィーと質量分析との他の組み合わせ（ＬＣ／ＮＭＲ、ＬＣ／ＵＶ、ＬＣ／ＭＳ／ＭＳ、ＧＣ／ＭＳ、ＣＥ／ＭＳ、ＣＥＣ／ＭＳ、ＩＴＰ／ＭＳ、ＩＥＦ／ＭＳ、ＳＦＣ／ＭＳが挙げられるが、これらに限定されない）が使用され得る。
【００２１】
本発明によるデータ平滑化は、当該分野で公知の多数の手順のいずれかによって、実行され得る。好ましくは、平滑化は、Ｓａｖｉｔｓｋｙ−Ｇｏｌａｙ関数を使用して実行される。１つの実施形態において、選択可能な平滑化ウィンドウＷおよび選択可能な平滑化次数Ｏを用いるＳａｖｉｔｓｋｙ−Ｇｏｌａｙ関数が使用される。１つの実施形態において、Ｗ＝８およびＯ＝２の値が使用される。１つの実施形態において、本発明の方法は、次いで、平滑化クロマトグラムに対して、エントロピー値を決定する。別の実施形態において、エントロピー値の決定は、ベースラインに対する質量クロマトグラムの補正によって実行されて、平滑化補正クロマトグラムを作成する。
【００２２】
本発明によるベースライン補正は、ピークが存在しない位置でさえもクロマトグラムの全てのピークを通ってベースラインが延びるとの仮定に基づく。１つの実施形態において、クロマトグラムの一次導関数および二次導関数が最初に誘発されて、ピークが存在する位置を演繹する。次いで、ベースラインの関数が、クロマトグラムの残りのデータポイントにわたってプロットされる。１つの実施形態において、ベースライン関数は、三次式近似補間のようなスプライン関数を含む。このベースライン関数を使用して、各データポイントにおけるベースラインの推定高さによって、元のクロマトグラムの各データポイントを補正する。これにより、補正クロマトグラムが生じる。好ましい実施形態において、この関数は、Ｓａｖｉｔｓｋｙ−Ｇｏｌａｙアルゴリズムの補助によってプロットされる。
【００２３】
Ｓａｖｉｔｓｋｙ−Ｇｏｌａｙアルゴリズムおよび「平滑化」は、Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｒｅｃｉｐｅｓ　ｉｎ　Ｃ，第２版、Ｔｈｅ　Ａｒｔ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ，Ｗ．Ｈ．Ｐｒｅｓｓ，Ｂ．Ｐ．Ｆｌａｎｎｅｒｙ，Ｓ．Ａ．Ｔｅｕｋｏｌｓｋｙ，Ｗ．Ｔ．Ｖｅｔｔｅｒｒｌｉｎｇ，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｐｒｅｓｓ，１９８８，ＩＳＢＮ　０−５２１−３５４６５−Ｘに記載されている。
【００２４】
１つの実施形態において、クロマトグラムの一次導関数および二次導関数が最初に誘発されて、ピークが存在する位置を演繹し、そして化学的情報（例えば、ピーク）を含む質量クロマトグラムが、ＴＩＣクロマトグラムへの包含のために選択され、一方で実質的にバックグラウンドノイズまたは擬似ピークのみを含む質量クロマトグラムは、ＴＩＣクロマトグラムから排除される。従って、得られるＴＩＣクロマトグラムにおける信号対ノイズ比は、実質的にノイズのみを含むクロマトグラムの選択的な排除によって、かなり増加される。
【００２５】
別の局面において、特定の時間ウィンドウ（例えば、走査数範囲）内に入る質量スペクトルのみが、処理のために選択される。例えば、低い走査数（すなわち、初期の時間）からの質量スペクトルを処理することは、望ましくなくあり得る。なぜなら、例えば、このようなスペクトルは、移動相のみを含み得、そして目的の化学的または生物学的情報（例えば、成分）を含まないかもしれないからである。同様に、高い走査数（すなわち、遅い時間）からの質量スペクトルは、いかなる認識可能な化学的情報も生物学的情報も含まないかもしれない。すなわち、目的の成分の全ては、クロマトグラフからすでに出てしまったかもしれない。
【００２６】
ベースライン補正および／またはデータポイント平滑化の後に、本発明の方法は、平滑化された（または平滑化および補正された）クロマトグラムに対して、実質的に以下の式に従って、エントロピー値を決定する：
【００２７】
【数２】

ここで、Ｈは、エントロピー値であり、そしてｐ_ｉは、クロマトグラムのｉ番目のデータポイントの強度値である。等式１はまた、ゲーム理論と関連して、Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｒｅｃｉｐｅｓ　ｉｎ　Ｃに記載されている。別の実施形態において、エントロピー値は、実質的に、以下の式によって決定される：
【００２８】
【数３】

ここで、Ｈおよびｐ_ｉは、上記と同じ意味を有する。他の実施形態において、等式１および／または２のエントロピー値Ｈは、これらの等式の右辺の合計の負の値である。しかし、エントロピーが正の値として表されるか負の値として表されるかは、本発明において重要ではない。
【００２９】
１つの実施形態において、ＴＩＣクロマトグラムが、質量クロマトグラムから作成され、これらは、各個々の質量クロマトグラムに関連するエントロピー値に基づく重み付けによって重み付けされている（すなわち、エントロピーで重み付けされている）。得られるＴＩＣクロマトグラムは、本発明によるＲＩＣクロマトグラムの１つのバージョンである。
【００３０】
別の実施形態において、質量クロマトグラム（これは、補正されているかまたは平滑化および補正されている）は、個々のクロマトグラムのエントロピー値に基づいて、ＴＩＣクロマトグラムへの包含について選択される。１つの実施形態において、この選択は、エントロピーの逆数である線質係数（「ＩＱ」）に基づく。別の実施形態において、ＩＱは、エントロピーの負の逆数である。しかし、先に説明したように、ＩＱ値（またはエントロピー値）の単純な符号の変化は、本発明の実施に対して、実質的に、重要な効果を有さない。好ましくは、ＩＱ値は、個々のＩＱ値を、データセットに対して決定された最大ＩＱ値で除算することによって、０と１との間で決定される。
【００３１】
好ましい実施形態において、クロマトグラムの選択およびエントロピー値に基づく決定は、以下の式によって実質的に決定される、線質係数（「ＩＱ」）に基づく：
ＩＱ＝１−（Ｈ／Ｈ_ｍａｘ）　　　　等式（３）
ここで、ＩＱは、線質係数であり、Ｈは、平滑化補正クロマトグラム（または平滑化クロマトグラム）のエントロピー値であり、そしてＨ_ｍａｘは、データセットのクロマトグラムに対して決定された最大エントロピー値である。上記のように、他の実施形態において、等式３のＩＱ値は、この等式の右辺の負の値である。従って、ＩＱ値の絶対値が高い（エントロピーが低い）クロマトグラムは、代表的に、強い信号および少ないノイズを含む。ＩＱ値の絶対値が低いクロマトグラムは、代表的に、多くのノイズおよび少ない信号を含む。クロマトグラム（ＴＩＣクロマトグラム、またはＲＩＣクロマトグラムのいずれか）をそのＩＱ値に関して並べることによって、それらの情報内容によるクロマトグラムの区別が可能となり、これによって、有用な信号のトレースが、実質的なノイズのトレースから分離され得る。
【００３２】
図１は、ＬＣ／ＭＳによって得られた、混合物についてのＴＩＣクロマトグラムを示す。図１のＴＩＣクロマトグラムは、生データである。すなわち、本発明によって処理されていないデータである。図２は、図１を構成する質量クロマトグラムのエントロピー値を示し、ここで、これらのエントロピー値は、線質係数ＩＱとして与えられている。従って、図２のＸ軸は、質量クロマトグラムに関連する質量対電荷の比（「ｍ／ｚ」）であり、そしてＹ軸は、質量クロマトグラムのＩＱ値である。また、水平線として、選択されたＩＱ閾値がプロットされている。まとめると、図２は、エントロピー値に基づく質量クロマトグラムの選択を示す。
【００３３】
１つの実施形態において、このように選択された質量クロマトグラムは、再構築された全イオン電流（「ＲＩＣ」）クロマトグラムを作成するために使用される。１つの実施形態において、この選択されたクロマトグラムは、エントロピーで重み付けされている。別の実施形態において、選択された質量クロマトグラムに関連するイオン電流は、その質量クロマトグラムにおける最も強い値のイオン電流と等しく設定される。この後者のＲＩＣクロマトグラム作成アプローチは、本明細書中において、ＩＱ強度で重み付けされたＲＩＣクロマトグラムと称される。
【００３４】
図３は、図１のＴＩＣクロマトグラムについてのＲＩＣクロマトグラムを示す。図３のＲＩＣクロマトグラムは、本発明の方法に従って、図２に示す閾値より高いＩＱ値を有する質量クロマトグラムを選択することによって、作成された。図１と図３とのクロマトグラムの比較は、ノイズの有意な減少を明らかに示す。ここでピークは、ノイズを超えて容易に区別可能である。
【００３５】
１つの実施形態において、本発明は、さらに、ＲＩＣクロマトグラムから１つ以上の質量信号を排除する。１つの実施形態において、特定の成分に関連する質量が排除される。このような成分としては、例えば、移動相、固定相、および／または既知もしくは疑われる夾雑物が挙げられ得る。このような夾雑物は、例えば、分析中の混合物の一部、またはクロマトグラフィー技術もしくは質量分析技術に関連するものを含み得る。別の実施形態において、個々の質量信号の質量信号線質値に基づいて、排除のために、１つ以上の質量信号が選択される。質量信号線質係数は、関連する質量スペクトルまたは質量クロマトグラムについてのエントロピー値（例えば、等式（１）〜（３）によって提供されるような）に基づき得るか、あるいは質量信号線質の何らかの他の測定値（例えば、信号対ノイズ比）に基づき得る。
【００３６】
本発明の別の実施形態において、ＲＩＣクロマトグラムは、１つ以上の質量信号の選択された群がそこから排除されて作成されるが、この排除操作は、ＲＩＣクロマトグラム中にピークが残らなくなるまで続けられる。
【００３７】
別の実施形態において、時間単位あたりの強度の合計をクロマトグラムとして使用する（例えば、ＴＩＣクロマトグラム）かわりに、本発明は、単位時間あたりで合計されたエントロピー値を使用して、全エントロピークロマトグラム（「ＴＥＣ」）を得る。さらに、クロマトグラムがエントロピー値に基づいて選択される、この実施形態の１つのバージョンにおいて、得られるクロマトグラムは、再構築されたエントロピークロマトグラム（「ＲＥＣ」）を含む。
【００３８】
さらに、１つの実施形態において、質量クロマトグラムは、これらが関連するピークを含む尤度に従って、またはこれらが特定の成分に関連する尤度に従って、格納される。以下に説明されるように、エントロピー値に基づくデータ処理は、クロマトグラムの選択に対してさほどあいまいではない閾値を提供する。例えば、本発明によって作成されたＲＩＣクロマトグラムは、混合物の分析の際に、操作者に非常に良好な補助を提供する。
【００３９】
図４ａおよび４ｂを参照すると、クロマトグラフィー−質量分析装置（例えば、ＬＣ／ＭＳ）から得られたデータを処理するための、本発明の方法の種々の実施形態が示されている。１つの実施形態において、本発明の方法は、クロマトグラムを選択することによって開始する（ボックスＡ）。選択されたクロマトグラムは平滑化され（ボックスＢ）、次いでベースライン補正が実行される（ボックスＣ）。この平滑化およびベースライン補正の順序はまた、逆にされ得る。平滑化工程およびベースライン補正工程が実行された後に、平滑化補正クロマトグラムのエントロピーが決定される（ボックスＤ）。（Ｎ＝Ｎ＋１）を介するループによって示されるように、ボックスＡ、Ｂ、ＣおよびＤのこれら工程は、全ての所望のクロマトグラムが処理されるまで（すなわち、「全てが処理されたか？」の問いに対して「ＹＥＳ」になるまで）、複数のクロマトグラムに対して実行され得る。
【００４０】
図４Ｂを参照すると、質量クロマトグラムは、エントロピー値および／または線質係数ＩＱに従って並べられ得（ボックスＥ）、そして所望であれば、表示され得る（ボックスＦ）。１つの実施形態において、表示されたＩＱ値（例えば、図２のように）に基づいて、閾値が設定され得る（ボックスＧ）。この方法の１つの実施形態において、ＲＩＣクロマトグラムが、閾値より高いＩＱ値を有する平滑化補正クロマトグラムから作成される。
【００４１】
次いで、エントロピー値が設定されたエントロピー閾値を越える、選択された質量クロマトグラム（ボックスＨとＧとの間のループ線によって示されるように）が使用されて、再構築されたＴＩＣ（すなわち、ＲＩＣ）クロマトグラムが作成される（ボックスＪ）。１つの実施形態において、この方法はまた（ボックスＫ）、関連するエントロピー値のリストを作成し、そして選択された平滑化補正クロマトグラムを表示する（ボックスＬ）。さらに、ボックスＭおよびＮによって示されるように、１つの実施形態において、クロマトグラムおよび／または選択された質量スペクトルが、所望であれば、ボックスＦ、ＧおよびＨの工程のいずれかにおいて表示されて、データの解析を容易にし得る。
【００４２】
別の局面において、本発明は、クロマトグラム（本発明の方法によって処理または作成された）とデータセットの複数のクロマトグラムとを相関付ける、データの処理および評価の方法を提供する。１つの実施形態において、本発明は、ＲＩＣクロマトグラムを、１つ以上のＴＩＣクロマトグラム、または同じかもしくは異なるデータセットのＲＩＣクロマトグラムと相関付ける。従って、種々の実施形態において、ＲＩＣクロマトグラムは、混合物に対するフィンガープリントとして働き得、これは後に、計量化学／生物測定技術によって、他の既知または未知の混合物と比較され得る。別の実施形態において、エントロピーで重み付けされたＲＩＣクロマトグラムが、フィンガープリントとして使用される。別の実施形態において、ＩＱスペクトルが、フィンガープリントとして使用される。
【００４３】
本発明は、図５に示すように、混合物のフィンガープリントを作成する種々の実施形態を提供する。図５の各実施形態は、質量クロマトグラム（すなわち、ｍ／ｚトレース対時間）からなるデータセットで開始する。１つの実施形態において、ｍ／ｚ値の関数としてＩＱ値が決定されて、ＩＱスペクトルを作成し（これの例は図２に示される）、次いでこのＩＱスペクトルが、多変量データ処理操作のための入力として使用される。１つの実施形態において、全ＩＱスペクトルが使用され、そして他の実施形態において、ＩＱの閾値が使用される。なお別の実施形態において、ＩＱ強度で重み付けされたＲＩＣクロマトグラムが、多変量データ処理操作のための入力として使用される。
【００４４】
図５に示す別の実施形態において、ＲＩＣクロマトグラムは、多変量データ処理操作のための入力として使用される。別の実施形態において、時間単位あたりの強度の合計を入力クロマトグラムとして使用する代わりに、単位時間あたりの合計されたエントロピー値（すなわち、ＲＥＣクロマトグラム）が、多変量データ多処理操作のための入力として使用される。別の実施形態において、例えば、エントロピー値に基づく質量クロマトグラムの選択がなされない場合には、ＴＩＣクロマトグラムが、多変量データ処理操作のための入力として使用される。同様に、選択がなされない場合には、１つの実施形態は、ＴＥＣクロマトグラムを入力として使用する。１つ以上の形態での、ｍ／ｚ次元と時間次元との両方の多変量解析による評価の組み合わせは、エントロピー選択ありまたはなしで、分光法と結び付いた分離方法による、複雑な混合物の特徴付けの新規方法を提供する。
【００４５】
特定の実施形態において、平滑化質量クロマトグラム（または平滑化補正質量クロマトグラム）が、化学成分の同定のためのフィンガープリントとして使用される。１つの実施形態において、選択された質量に関連する平滑化質量クロマトグラム（または平滑化補正質量クロマトグラム）と、他の全ての質量クロマトグラムとの間の相関が、決定される。次いで、質量クロマトグラムは、それらの相関係数に基づいて、評価され得る。
【００４６】
いくつかの実施形態において、上記方法の機能性は、汎用コンピュータにソフトウェアとして実装され得る。さらに、このようなプログラムは、コンピュータのランダムアクセスメモリの一部を蓄えて、ベースライン補正デバイス、平滑化デバイス、エントロピー値の決定のためのエントロピー値デバイス、クロマトグラムのエントロピー値に基づいてクロマトグラムを選択するための選択デバイス、ならびにクロマトグラムおよび質量スペクトルを用いる操作およびそれに対する操作を提供し得る。このような実施形態において、プログラムは、多数の高レベルの言語（例えば、ＦＯＲＴＲＡＮ、ＰＡＳＣＡＬ、Ｃ、Ｃ＋＋、またはＢＡＳＩＣ）のいずれか１つで書き込まれ得る。さらに、このプログラムは、スクリプト、マクロで書き込まれ得るか、または市販のソフトウェアに機能的に埋め込まれ得る（例えば、ＥＸＣＥＬまたはＶＩＳＵＡＬ　ＢＡＳＩＣ）。さらに、このソフトウェアは、コンピュータに常駐するマイクロプロセッサのためのアセンブリ言語に実装され得る。例えば、このソフトウェアは、ＩＢＭ　ＰＣまたはＰＣクローンで実行されるよう構成される場合には、Ｉｎｔｅｌ８０×８６アセンブリ言語で実装され得る。このソフトウェアは、「コンピュータ読み取り可能な媒体」（例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、磁気テープ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、またはＣＤ−ＲＯＭ）が挙げられるがこれらに限定されない、製品に埋め込まれ得る。
【００４７】
（実施例の実験アプローチ）
実施例は、以下に記載される実験アプローチを共有する。これらの実施例は、ＣＥ／ＭＳ、ＬＣ／ＭＳ、および／またはＧＣ／ＭＳ技術によって得られるデータの評価を記載する。
【００４８】
（試薬および材料）
アセトニトリルを、Ｂｉｏｓｏｌｖｅ　Ｂ．Ｖ．（Ｖａｌｋｅｎｓｗａａｒｄ，Ｔｈｅ　Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）から購入し、そしてメタノール、ギ酸および酢酸を、Ｍｅｒｃｋ（Ｄａｒｍｓｔａｄｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から購入した。水を、ＥＬＧＡシステムを通して精製した。酢酸アンモニウム、トリプシン、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）、ジチオトレイトール（ＤＴＴ）およびシトクロムＣを、Ｓｉｇｍａ（Ｄｅｉｓｅｎｈｏｆｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から購入した。ヨードアセトアミドを、Ｆｌｕｋａ（Ｂｕｃｈｓ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）から購入した。ヘキサメトリンジブロミド（ｈｅｘａｍｅｔｒｉｎｅ　ｄｉｂｒｏｍｉｄｅ）（ポリブレン）を、Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｓｔｅｉｎｈｅｉｍ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から購入した。
【００４９】
（ＣＥ／ＭＳ技術）
ＣＥ／ＭＳ測定を、従来のＥＳＩインターフェースではなくナノエレクトロスプレーｘ−ｙ−ｚポジショナー（Ｐｒｏｔａｎａ（Ｏｄｅｎｓｅ，Ｄｅｎｍａｒｋ））を取り付けたＬＣＱ（Ｔｈｅｒｍｏｑｕｅｓｔ，Ｓａｎ　Ｊｏｓｅ，ＣＡ，ＵＳＡ）で実施した。このＣＥ装置は、Ｐｒｉｎｃｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｅｍｍｅｎ，Ｔｈｅ　Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）製のＰｒｉｎｃｅであった。内径（ｉ．ｄ．）２０μｍ、長さ６５ｃｍの、テーパ状で金メッキされた、使用したＣＥキャピラリーは、Ｎｅｗ　Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，ＭＡ，ＵＳＡ）製であった；これらを、伝導性ペーストＬｅｉｔ　Ｃ（Ｐｒｏｔａｎａ）を介してｘ−ｙ−ｚポジショナーのノズルに接続した。ＣＥキャピラリーの内壁を、２％　ｖ／ｖエチレングリコール中の５％　ｗ／ｖのポリブレン溶液で、その日の始めに、Ｂａｔｅｍａｎら、Ｒａｐｉｄ　Ｃｏｍｍ．Ｍａｓｓ　Ｓｐｅｅｃｔｒｏｍ．，第１１巻、３０７頁（１９９７）によって記載された方法の改変を使用して、コーティングした。一連のコーティング工程を、２ｂａｒの圧力で以下のように実施した：ポリブレン溶液（２０分）、水（５分）、バックグラウンド電解質（２０分）。バックグラウンド電解質（「ＢＧＥ」）は、５０％　ｖ／ｖ　ＭｅＯＨ中５０ｍＭのＡｃＯＨであった。−２５ｋＶの電位をキャピラリーの注入端に印加し、そして＋１．７ｋＶをナノエレクトロスプレーチップに印加することによって、分離を行った。注入容量は約３ｎＬであった。
【００５０】
（ＬＣ／ＭＳ技術）
ＬＣ／ＭＳ測定を、ＬＣＱ　ＤＥＣＡ（Ｔｈｅｒｍｏｑｕｅｓｔ，Ｓａｎ　Ｊｏｓｅ，ＣＡ，ＵＳＡ）で、従来のＥＳＩ源を陽イオンモード検出において使用して、実施した。スプレー電圧は３．５ｋＶであり、一方で加熱されたキャピラリー温度は２５０℃であった。２５μＬ／分の溶出フローを、ＥｌｄｅｘマイクロＬＣ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎｓ）によって提供した。分析を、ｓｐｈｅｒｉｓｏｒｂ　Ｃ_１８−シリカ（粒子サイズ５μｍ、ＬＣ　Ｐａｃｋｉｎｇｓ（Ａｍｓｔｅｒｄａｍ，Ｔｈｅ　Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）から購入した）を充填した１５ｃｍ×内径８００μｍのカラムで実施した。注入ループは、５μＬであった。勾配溶出を実施した。移動相Ａ：０．１％　ｖ／ｖ　ＨＣＯＯＨ中１０ｍＭ　ＮＨ_４ＯＡｃ；移動相Ｂ：０．１％　ｖ／ｖ　ＨＣＯＯＨ、８０％　ｖ／ｖ　ＭｅＣＮ中１０ｍＭ　ＮＨ_４ＯＡｃ。勾配：０分・１０％Ｂ／１０分・３０％Ｂ／２５分・６０％Ｂ／３０分・１００％Ｂ。
【００５１】
（ＧＣ／ＭＳ技術）
質量分析検出を、ＨＰ　５９７３　ＭＳＤシステムによって、電子衝撃源を介して実施した。電子エネルギーは７０ｅＶであり、源温度は２３０℃であった。ガスクロマトグラフィーを、ＨＰ　６８９０　ＧＣシステムを使用して、ＤＢ５−ＭＳでコーティングした３０ｍ×内径３２０μｍのカラムで実施した。ヘリウムの流れは４８ｃｍ／秒であり、そして温度勾配は、以下であった：０分・２５℃／４分・２５℃／１０分・７５℃／２２分・１３５℃／２４分・２５０℃／３０分・２５０℃。多変量解析の前に、シフトルーチンを全データセットのＴＩＣクロマトグラムに適用して、小さな保持時間の変動を補正した。ＧＣ−ＭＳ　ＴＩＣプロフィールのデータ解析を、ＭＡＴＬＡＢ（Ｔｈｅ　ＭａｔｈＷｏｒｋｓ，Ｉｎｃ．，Ｎａｔｉｃｋ，ＭＡ，ＵＳＡ）によって実行した。
【００５２】
（タンパク質消化）
ウシ血清アルブミンをＤＴＴによって還元し、そしてヨードアセトアミドを使用してカルバミドメチル化し、その後、トリプシンで消化した（酵素／基質比１：３０）。シトクロムＣを、最初に変性せずに消化した。消化を、１００ｍＭ　ＮＨ_４ＨＣＯ_３緩衝液（ｐＨ７．５）中３７℃で一晩実施した。ＰＣＡ分析のために使用したＢＳＡ消化サンプルの最終濃度は、１０μＭであった。
【００５３】
（ソーセージの醗酵）
揮発性化合物のＧＣ／ＭＳプロフィールを、細菌株（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ　ＦＣ１、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ　ｃａｒｎｏｓｕｓ）およびこれらの対応する無細胞酵素抽出物を接種したソーセージバターから、獲得した（表１）。サンプリング（Ｌｉｋｅｎｓ−Ｎｉｃｋｅｒｓｏｎ抽出）および引き続くＧＣ−ＭＳによる分析を、接種前、および醗酵中の３つの異なる時点（ｔ＝２４時間、６６時間、および３週間）に実施した。さらに、接種なしのコントロール実験を実施した。
【００５４】
【表１】

（実施例１：ＭＣＱアプローチとの比較）
第一の実施例は、ＬＣ／ＭＳデータおよびＣＥ／ＭＳデータの、Ｗｉｎｄｉｇら、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．第６８巻、３６０２頁（１９９６）のＣＯＤＡアルゴリズムおよび本発明の方法による評価を比較する。この比較を、ＬＣ／ＭＳデータおよびＣＥ／ＭＳデータに対して実施した。ＣＥ／ＭＳデータを考慮すると、通電クロマトグラムにおけるスパイクの存在およびピークの鋭利さによって、さらなる挑戦が提示された。
【００５５】
ＣＯＤＡアルゴリズムは、ＭＣＱ値を、生データファイルの全ての整数のｍ／ｚ値の質量クロマトグラムに対して割り当てる。高いＭＣＱ値は、特定の質量のトレースがピークを含むことの指標である。閾値のＭＣＱを選択することによって、そして選択された閾値より低いＭＣＱ値を有する質量のトレース（すなわち、質量クロマトグラム）を排除することによって、特定のクロマトグラムのみが、ＲＩＣクロマトグラムの作成のために選択される。
【００５６】
本発明の方法もまた使用して、データを処理し、そしてＩＱ値（実質的に等式３に従って決定された）を、生データファイルの全ての整数のｍ／ｚ値の質量クロマトグラムに対して割り当てた。高いＩＱ値は、特定の質量のトレースがピークを含むことの強い指標である。上記のように、閾値ＩＱを使用して、質量クロマトグラムを選択して、ＴＩＣクロマトグラムをコンパイルし、そして／またはＲＩＣクロマトグラムを作成する。
【００５７】
ＬＣ／ＭＳデータに対して、本発明の方法は、図６Ａおよび６Ｂに示すように、ＣＯＤＡアルゴリズムより改善された性能を示す。これらの図において、ＭＣＱおよびＩＱのプロットが比較されている。この場合に試験されたサンプルは、５００ｎＭの濃度でのＢＳＡ消化物のＬＣ／ＭＳ分析であった。図６Ａ（ＭＣＱプロット）と図６Ｂ（ＩＱプロット）との比較から、正確なカットオフ値の設定が、ＩＱプロット（図６Ｂ）においてより容易であったことが、容易にわかり得る。対照的に、ＭＣＱプロットにおいては、妥協が選択されなければならなかった：高すぎる閾値を使用することによって、低いｍ／ｚ領域における何らかの潜在的な関連する情報が失われたかもしれず（図６Ａを参照のこと）、一方で低すぎる閾値を設定することは、バックグラウンドノイズにすぎない多くの高いｍ／ｚ値を選択した。
【００５８】
本発明が非常に低いＳ／Ｎピークを検出し得るという証拠として、図６Ａおよび６Ｂからの２つの例示的なピークを、図７Ａおよび７Ｂに示す。ピークＡが図７Ａに示され、そしてピークＢが図７Ｂに示される。これら２つのトリプシン消化フラグメントのピークＡおよびＢは、ＬＣ／ＭＳによって、それぞれ３および７のＳ／Ｎ比で、検出された。それにもかかわらず、これらには、カットオフの閾値より十分に高いＭＣＱ値およびＩＱ値が割り当てられた。
【００５９】
（実施例２：香味プロフィールの事例研究）
第二の実施例は、かなり複雑なサンプルからのデータを処理および評価するための、本発明の方法の使用を示す。この実施例は、ＭＳデータの取り扱いのために多変量解析（「ＭＶＡ」）アプローチを包含する実施形態を示し、２つの事例研究が記載される。第一の事例において、本発明は、複雑なサンプルに対して主成分分析（「ＰＣＡ」）を実行するために使用される。このアプローチにおいて、サンプルは、ＬＣ／ＭＳ分析によって検出された異なる質量における情報内容に基づいて、ＭＶＡを使用して、クロマトグラム間の相関を決定することによって、比較される。二次元プロットを、所定のサンプルに代表的なスポットを用いて作成した。これらのプロットにおいて、類似の質量に関する類似の情報を有するサンプルを一緒にクラスター化し、一方でより類似でないサンプルを、より大きな距離に配置する。これらの二次元プロットを、ペプチド／タンパク質プロフィールに対するパターン認識の手段として効果的に変化させ得る。
【００６０】
本発明の多変量解析実施形態に関する、第二の事例研究として、ＧＣ／ＭＳデータへの適用が実証される。複雑な香味のプロフィールを、部分的にモデルとみなした。なぜならこれらは、非常に詳細に、存在する化合物の同一性および化合物自体の間の強度比に関して、分析され得るからである。香味のプロフィールの場合には、ＭＶＡは、例えば、化合物間の複雑な関係を検出して生化学的経路を解明するために使用され得る。さらに、ＭＶＡは、観察される傾向および差異に関連するピークの選択的な検出を可能にする。負荷プロットは、これらの差異を可視化し、そして決定するために有用である。これらの負荷プロットは、２つの細菌株およびそれらの対応する無細胞酵素抽出物によって誘導される、醗酵した肉製品（ソーセージバター）における香味化合物の形成に関する研究に、適用されてきた。
【００６１】
上記のように、１つの実施形態において、相関が、本発明によって処理されたクロマトグラムと、１つ以上のデータセットのクロマトグラム（これもまた、本発明によって処理され得る）との間で決定される。相関は、例えば、質量クロマトグラム、ＩＱスペクトル、ＴＩＣクロマトグラム、およびＲＩＣクロマトグラムの間で、決定され得る。この実施例において、多変量解析を使用して、相関を決定した。かなり複雑な、非常に類似したサンプルが、迅速にスクリーニングされなければならず、そしてクロマトグラム間の差異が認識されなければならない場合において、本発明によるＭＶＡは、データの評価の速度を増大させ得る。複雑かつ類似のサンプルの迅速な分析に対する必要性は、非常にしばしば、製薬産業およびバイオテクノロジー産業における実際の状況であり、そしてプロテオミクスおよび体液プロフィーリングのような研究分野において、ますます直面する問題となる。
【００６２】
生物学的サンプルのパターン認識を評価するために、１つの供給業者からの２つのＢＳＡバッチおよび別の供給業者からの第三のバッチを、還元し、カルバミドメチル化し、消化し、そして上記のように、ＬＣ／ＭＳによって分析した。データファイルを、主成分分析（ＰＣＡ）に供して、ＩＱスペクトル間の相関を決定した。図８に見られ得るように、ＬＣ／ＭＳの実行に対応するデータセット全体が、スコアプロットにおいて点として示される。３つのわずかに異なるサンプルは、スコアプロットの３つの異なる領域に集中し、このことは、パターン認識アプローチが、この特定のクラスのＬＣ／ＭＳデータに適用され得ることを示す。負荷プロットの評価は、さらに、バッチ間の差異を明らかにし、そして品質評価基準を提供した。
【００６３】
図９Ａ〜Ｄは、Ｈとして同定される醗酵実験の、ＧＣ／ＭＳ　ＴＩＣクロマトグラムの例を示し（表１もまた参照のこと）、ここで、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ　ｃａｒｎｏｓｕｓおよびＳｔａｐｈｙｌｌｏｃｏｃｃｕｓ　ｃａｒｎｏｓｕｓ無細胞抽出物が、適用された。図９Ａは、実験Ｅ０（接種前のバター、すなわちコントロールバター）のクロマトグラムを示す（表１もまた参照のこと）。図９Ｂ〜９Ｄは、それぞれ、実験Ｈ２、Ｈ４およびＨ７の接種物のＴＩＣクロマトグラムを示す。実験Ｅ０、Ｈ２、Ｈ４およびＨ７のＴＩＣクロマトグラムにおいて、ヘキサデカナール（ピーク４５）、オクタデカナール（ピーク４９）、ならびに高級脂肪酸であるテトラデカン酸、ヘキサデセン酸、ヘキサデカン酸、オクタデカジエン酸、オレイン酸、およびオクタデカン酸の濃度の強い増加が、醗酵の間に観察された（図９Ａ〜Ｄ；それぞれピーク４４、４６、４７、５０、５１および５２）。しかし、二番目に主要な効果が見られた：低分子のアルデヒドおよび脂肪酸の濃度の増加。この効果は、ピーク４（ペンタナール）、９（ヘキサナール）、３２（デセナール）、３４（デカジエナール）、３５（デカジエナール異性体）および３６（デカン酸）に対して、醗酵の間の早期に観察された（図９Ｂ）。これらのより短鎖の酸化生成物は、コントロール実験（図９Ａ）には存在しなかった。
【００６４】
主成分分析（ＰＣＡ）を、ＴＩＣクロマトグラムの全ての時間ポイント（すなわち、質量スペクトル）を使用して適用し、これらのＴＩＣクロマトグラム間で、相関を決定した。これにより、スコアプロットおよび詳細な負荷プロットが生じた。熟成の間の香味化合物の形成における差異は、細菌株によって誘導され、そして適用される酵素混合物は、これらのプロットを使用してモニタリングされた。スコアプロット（ＰＣ１対ＰＣ２、図１０）は、醗酵の間に起こる主要な傾向の調査を提供する。ＰＣ１およびＰＣ２の対応するクロマトグラフ負荷パターンが、それぞれ図１１Ａおよび１１Ｂに与えられる。コントロール実験のスペクトル（Ｅ０、Ｅ２、Ｅ４およびＥ７で標識されるポイント）は、接種実験のスペクトル（Ｂ、Ｄ、Ｆ、ＧおよびＨで標識されるデータポイント）と比較して、異なる方向へのシフトを示した。さらに、より小さなシフトが起こった。これは、化学組成におけるより小さな変化を示す。
【００６５】
添加された細菌を含む実験は、一般に、低級アルデヒドおよび脂肪酸の濃度の増加を示した。この傾向は、主として、ＰＣ２（これは、短鎖アルデヒドおよび酸に対する主軸である）に沿うシフトによって代表される。より長鎖のアルデヒドおよび酸の濃度の強い増加は、ＰＣ１によってほとんど排他的に表される。株および無細胞抽出物を添加された、表１の実験の一般的な傾向は、Ｆと同定された実験（ＬａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓおよびＳｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ　ｃａｒｎｏｓｕｓを用いる）、およびＨと同定された実験（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ　ｃａｒｎｏｓｕｓおよびＳｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ　ｃａｒｎｏｓｕｓの無細胞抽出物を用いる）に対して特に目立つが、醗酵の最後の段階（Ｆ７およびＨ７）の間の高濃度の長鎖アルデヒドおよび脂肪酸の形成は、図１０のスコアプロットに反映される。この実施例は、本発明の実施による、複雑なクロマトグラフィー−質量分析データの効果的な処理および評価を示す。
【００６６】
本発明は、特定の実施形態を参照して特に示され、そして記載されたが、形式および細部における種々の変化が、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の意図および範囲から逸脱することなく、本発明においてなされ得ることが、当業者によって理解されるべきである。従って、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって示され、従って、特許請求の範囲の意味および均等物の範囲内の全ての変化は、包含されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、質量分析計と組み合わせた液体クロマトグラフ（ＬＣ／ＭＳ）によって獲得した場合の、全イオン電流（ＴＩＣ）クロマトグラムの例を示す。
【図２】図２は、クロマトグラムの計算されたＩＱ値の例示的なプロット、すなわち、ＩＱスペクトルを示す。
【図３】図３は、図１のＴＩＣクロマトグラムに対する再構築された全イオン電流（ＲＩＣ）クロマトグラムを示す。
【図４ａ】図４ａは、本発明の方法の実施形態の流れ図である。
【図４ｂ】図４ｂは、本発明の方法の実施形態の流れ図である。
【図５】図５は、生物測定／計量化学技術による、選択された成分またはエントロピーで重み付けされた成分の処理の実施形態の、流れ図である。
【図６】図６Ａおよび６Ｂは、実施例１による消化されたＢＳＡの５００ｎＭでのＬＣ／ＭＳ泳動に対する、ＭＣＱプロットとＩＱプロットとの比較を示す。
【図７】図７Ａおよび７Ｂは、それぞれ図６Ａおよび６Ｂにおいて「Ａ」および「Ｂ」と印したピークを示す。
【図８】図８は、実施例２による３つの異なるＢＳＡ消化物のセットに対するスコアプロットを示す。
【図９Ａ】図９Ａは、実施例１および２においてＨと同定された実験のセットに対する、ガスクロマトグラフィー／質量分析（ＧＣ／ＭＳ）ＴＩＣクロマトグラムを示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、実施例１および２においてＨと同定された実験のセットに対する、ガスクロマトグラフィー／質量分析（ＧＣ／ＭＳ）ＴＩＣクロマトグラムを示す。
【図９Ｃ】図９Ｃは、実施例１および２においてＨと同定された実験のセットに対する、ガスクロマトグラフィー／質量分析（ＧＣ／ＭＳ）ＴＩＣクロマトグラムを示す。
【図９Ｄ】図９Ｄは、実施例１および２においてＨと同定された実験のセットに対する、ガスクロマトグラフィー／質量分析（ＧＣ／ＭＳ）ＴＩＣクロマトグラムを示す。
【図１０】図１０は、実施例２によるＰＣ１対ＰＣ２のスコアプロットを示す。
【図１１】図１１Ａおよび１１Ｂは、実施例２によるＰＣ１およびＰＣ２に対する負荷プロットを示す。

Claims (17)

1. データの処理および評価の方法であって、以下の工程：
   （ａ）ベースラインに対してクロマトグラムのデータポイントを補正し、補正クロマトグラムを提供する工程；
   （ｂ）該クロマトグラムのデータポイントを平滑化して、平滑化補正クロマトグラムを提供する工程；および
   （ｃ）該平滑化補正クロマトグラムに対するエントロピー値を、該平滑化補正クロマトグラムの複数のデータポイントについて、データポイント値と該データポイント値の対数との積に基づいて決定する工程、
   を包含する、方法。
2. 前記平滑化補正クロマトグラムのエントロピー値が、実質的に、以下の式：
   

   

   によって定義され、ここで、Ｈは、エントロピー値であり、そしてｐ_ｉは、該平滑化補正クロマトグラムのｉ番目のデータポイントの強度値である、請求項１に記載の方法。
3. さらに、以下の工程：
   データセットの複数のクロマトグラムに対して、工程（ａ）〜（ｃ）を繰り返す工程；ならびに
   該データセットの該複数のクロマトグラムの前記エントロピー値に基づいて、平滑化補正クロマトグラムについての線質係数を決定する工程であって、該線質係数が、実質的に、以下の式：
   ＩＱ＝１−（Ｈ／Ｈ_ｍａｘ）
   によって定義され、ここで、ＩＱは、線質係数であり、Ｈは、該平滑化補正クロマトグラムのエントロピー値であり、そしてＨ_ｍａｘは、該データセットの複数のクロマトグラムの最大エントロピー値である、工程、
   を包含する、請求項２に記載の方法。
4. 個々の平滑化補正クロマトグラムの前記線質係数に基づいて選択された複数の平滑化補正クロマトグラムから、再構築した全イオン電流クロマトグラムを作成する工程をさらに包含する、請求項３に記載の方法。
5. さらに、以下の工程：
   工程（ａ）および（ｂ）の前の質量信号に対応するデータポイント値と、工程（ａ）および（ｂ）の後の質量信号に対応するデータポイント値との間の差異に基づいて、１つ以上の質量信号の各々に対して、質量信号線質値を割り当てる工程、
   を包含し、ここで、再構築された全イオン電流クロマトグラムを作成する前記工程が、該再構築された全イオン電流クロマトグラムから、個々の質量信号の該質量信号線質値に基づいて選択された１つ以上の質量信号を排除する工程を包含する、請求項４に記載の方法。
6. 工程（ａ）および（ｂ）の前の質量信号に対応するデータポイント値と、工程（ａ）および（ｂ）の後の質量信号に対応するデータポイント値との間の差異に基づいて、１つ以上の質量信号の各々に対して、質量信号線質値を割り当てる工程をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
7. データセットの複数のクロマトグラムの各々と、前記個々の質量信号の前記質量信号線質値に基づいて選択された１つ以上の質量信号に関連する平滑化補正クロマトグラムとの間の相関を決定する工程をさらに包含する、請求項６に記載の方法。
8. 前記相関を決定する工程が、前記データセットの前記クロマトグラムの多変量解析を、前記個々の質量信号の前記質量信号線質値に基づいて選択された１つ以上の質量信号に関連する平滑化補正クロマトグラムに対して実行する工程を包含する、請求項７に記載の方法。
9. 前記平滑化する工程が、Ｓａｖｉｔｓｋｙ−Ｇｏｌａｙアルゴリズムによって実質的に定義される方法論の使用を包含する、請求項１に記載の方法。
10. データの処理および評価の方法であって、以下の工程：
    （ａ）クロマトグラムのデータポイントをベースラインに対して補正して、補正クロマトグラムを提供する工程；
    （ｂ）該クロマトグラムのデータポイントを平滑化して、平滑化補正クロマトグラムを提供する工程；
    （ｃ）該平滑化補正クロマトグラムの複数のデータポイントに対して、データポイント値とデータポイント値の対数との積に基づいて、該平滑化補正クロマトグラムに対するエントロピー値を決定する工程；
    （ｄ）データセットの複数のクロマトグラムに対して、工程（ａ）〜（ｃ）を繰り返す工程；
    （ｅ）該データセットの複数のクロマトグラムの該エントロピー値に基づいて、平滑化補正クロマトグラムについての線質係数を決定する工程；
    （ｆ）工程（ａ）および（ｂ）の前の質量信号に対応するデータポイント値と、工程（ａ）および（ｂ）の後の質量信号に対応するデータポイント値との間の差異に基づいて、１つ以上の質量信号の各々に対して、質量信号線質値を割り当てる工程；ならびに
    （ｇ）データセットの複数のクロマトグラムの各々と、該個々の質量信号の該質量信号線質値に基づいて選択された１つ以上の質量信号に関連する平滑化補正クロマトグラムとの間の相関を決定する工程、
    を包含する、方法。
11. 相関を決定する前記工程が、前記データセットの前記クロマトグラムの多変量解析を、前記個々の質量信号の前記質量信号線質値に基づいて選択された１つ以上の質量信号に関連する前記平滑化相関クロマトグラムに対して実行する工程を包含する、請求項１０に記載の方法。
12. 請求項１０に記載の方法を実行するためのコンピュータ読み取り可能プログラム手段が取り込まれた、製品。
13. データの処理および評価のためのシステムであって、以下：
    ベースライン補正デバイス；
    クロマトグラムのデータポイントを平滑化するための、平滑化デバイス；
    該クロマトグラムの複数のデータポイントに対して、データポイント値とデータポイント値の対数との積に基づいて、該クロマトグラムに対するエントロピー値を決定するための、エントロピー値デバイス；ならびに
    該クロマトグラムのエントロピー値に基づいて、クロマトグラムを選択するための、選択デバイス、
    を備える、システム。
14. 前記選択デバイスによって選択されたクロマトグラムに基づいて、再構築された全イオン電流クロマトグラムを作成するための、合計デバイスをさらに備える、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記選択デバイスが、１つ以上の質量信号を選択するようさらに適合されており、そして前記合計デバイスが、前記再構築された全イオン電流クロマトグラムから、該１つ以上の選択された質量信号を排除するよう適合されている、請求項１４に記載のシステム。
16. データセットの複数のクロマトグラムと、１つ以上の選択された質量信号に関連するクロマトグラムとの間の相関を決定するための、相関器をさらに備える、請求項１３に記載のシステム。
17. 前記相関器が、選択されたクロマトグラムの少なくとも１つと、データセットの複数のクロマトグラムに関する１つ以上の選択された質量信号との、多変量解析を実施するための、多変量解析器を備える、請求項１６に記載のシステム。

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