JP2010054406A - Chromatograph mass spectrometry data analysis method and device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスクロマトグラフ質量分析装置（ＧＣ／ＭＳ）や液体クロマトグラフ質量分析装置（ＬＣ／ＭＳ）などのクロマトグラフ質量分析装置で取得されたデータに基づいて、試料中の目的化合物を同定するクロマトグラフ質量分析データ解析方法及び装置に関する。 The present invention identifies a target compound in a sample based on data obtained by a chromatograph mass spectrometer such as a gas chromatograph mass spectrometer (GC / MS) or a liquid chromatograph mass spectrometer (LC / MS). The present invention relates to a chromatograph mass spectrometry data analysis method and apparatus.
ＧＣ／ＭＳやＬＣ／ＭＳなどのクロマトグラフ質量分析装置では、前段のクロマトグラフにより目的試料に含まれる各種成分を時間方向に分離し、その分離された成分を含む試料に対し時間経過に従って所定のm/z値範囲のマススペクトルを繰り返し取得する。そして、各マススペクトルに現れているピークのパターンを調べ、それを同定用データベースに保存されている各種化合物のピークパターンと比較することで、試料に含まれる化合物の同定を行う。 In chromatograph mass spectrometers such as GC / MS and LC / MS, various components contained in the target sample are separated in the time direction by the previous stage chromatograph, and the sample containing the separated components is subjected to a predetermined process over time. Repeatedly acquire mass spectrum of m / z value range. Then, the peak pattern appearing in each mass spectrum is examined and compared with the peak patterns of various compounds stored in the identification database, thereby identifying the compound contained in the sample.
試料に多数の成分が含まれている場合、クロマトグラフで各成分を十分に分離することができず、質量分析装置で複数の成分を同時に分析することにより、マススペクトル上で複数の成分由来のピークが重なってしまうことがある。同定対象の化合物が決まっている場合、ピークが重なる他の成分は夾雑成分であり、同定に支障をきたすノイズである。そこで、従来の化合物同定方法では、目的化合物の保持時間付近で得られたマスクロマトグラムに対しピーク検出を行うとともに波形処理により重なったピークの分離を行い、これに基づき、クロマトグラフから送られてくる移動相（ＧＣの場合にはキャリアガス）や未知化合物の影響を除去したマススペクトルを算出する。その後に、このマススペクトルと目的化合物の標準マススペクトルとのピークパターンの類似度を計算し、類似度が閾値以上である場合に目的化合物が存在すると判定する。 When a sample contains a large number of components, each component cannot be sufficiently separated by a chromatograph, and by analyzing multiple components at the same time with a mass spectrometer, it can be derived from multiple components on a mass spectrum. Peaks may overlap. When the compound to be identified is determined, the other component with overlapping peaks is a contaminating component, which is noise that hinders identification. Therefore, in the conventional compound identification method, the peak detection is performed on the mass chromatogram obtained near the retention time of the target compound and the overlapping peaks are separated by waveform processing. The mass spectrum from which the influence of the coming mobile phase (carrier gas in the case of GC) and unknown compounds is removed is calculated. Thereafter, the similarity of the peak pattern between the mass spectrum and the standard mass spectrum of the target compound is calculated, and it is determined that the target compound exists when the similarity is equal to or greater than a threshold value.
マスクロマトグラム上で重なっているピークの分離手法やマススペクトルの算出手法として、従来より様々な手法が提案されている。例えば、特許文献１には、時間方向にマススペクトルを積算することでマススペクトルを求める方法が記載されている。非特許文献１には、特定のm/z値におけるマスクロマトグラムのピークをモデルとして他のマスクロマトグラム上でピーク分離を行い、その結果からマススペクトルを算出する方法が記載されている。特許文献２には、マスクロマトグラムに対するデコンボリューションと因子分析とを併用して、マススペクトルとマスクロマトグラムとを推定する方法が記載されている。しかしながら、こうした従来の方法でも、目的化合物の保持時間に近い保持時間を持つ未知の化合物が試料中に存在し、マスクロマトグラムにおいて目的化合物のピークに未知化合物のピークが重なってしまう場合には、十分なピーク分離が行えず、目的化合物の同定が困難になる場合があった。
Conventionally, various methods have been proposed as a method for separating peaks overlapping on a mass chromatogram and a method for calculating a mass spectrum. For example, Patent Document 1 describes a method for obtaining a mass spectrum by integrating the mass spectrum in the time direction. Non-Patent Document 1 describes a method of performing peak separation on another mass chromatogram using a mass chromatogram peak at a specific m / z value as a model and calculating a mass spectrum from the result.
一方、自動的な化合物同定が困難である場合でも、分析者がマススペクトル、マスクロマトグラム等を目視で観察し目的化合物を同定できることがある。しかしながら、このように分析者が直接実測データを見て目的化合物の有無を判断する場合、複数のマスクロマトグラムを参照しながら目的化合物由来のピークの有無を判断しなければならず、作業が面倒であるとともに判断に熟練、経験が必要であった。 On the other hand, even when automatic compound identification is difficult, an analyst may be able to identify a target compound by visually observing a mass spectrum, a mass chromatogram, or the like. However, when the analyst directly determines the presence or absence of the target compound by looking at the actual measurement data in this way, it is necessary to determine the presence or absence of a peak derived from the target compound while referring to a plurality of mass chromatograms. In addition, skill and experience were necessary for judgment.
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、クロマトグラフでは分離することが困難である目的化合物以外の未知化合物などの夾雑成分の影響を排除し、その目的化合物を高い精度で同定することができる化合物同定のためのクロマトグラフ質量分析データ処理方法及び装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its object is to eliminate the influence of contaminant components such as unknown compounds other than the target compound that are difficult to separate by chromatography, It is an object of the present invention to provide a chromatographic mass spectrometry data processing method and apparatus for identifying a compound capable of identifying the target compound with high accuracy.
上記課題を解決するためになされた第１発明は、試料中の目的化合物を同定するために、試料中の各成分をクロマトグラフにより時間方向に分離した後に所定の時間間隔で所定のm/z値範囲に亘る質量分析を繰り返し実行するクロマトグラフ質量分析装置により収集された、m/z値、強度、及び時間をディメンジョンとするデータを解析処理するクロマトグラフ質量分析データ解析方法であって、
目的化合物の既知である標準マススペクトルに現れるピークと、前記目的化合物が出現する時間付近の所定の時間範囲内の各時間における実測マススペクトルに現れる、前記ピークと同じm/z値を持つピークとを対比し、各時間におけるそのピークの強度比を利用して該目的化合物のクロマトグラムピークの形状を推定し、
推定されたクロマトグラムピークの形状に基づいて目的化合物の有無を判定することを特徴としている。
In order to identify a target compound in a sample, the first invention made to solve the above-mentioned problem is that each component in a sample is separated in a time direction by a chromatograph and then a predetermined m / z at a predetermined time interval. A chromatographic mass analysis data analysis method for analyzing data collected by a chromatograph mass spectrometer that repeatedly executes mass spectrometry over a range of values and having dimensions of m / z value, intensity, and time,
A peak appearing in a known standard mass spectrum of the target compound and a peak having the same m / z value as the peak appearing in an actually measured mass spectrum at each time within a predetermined time range near the time when the target compound appears And using the intensity ratio of the peak at each time to estimate the shape of the chromatogram peak of the target compound,
The presence or absence of the target compound is determined based on the estimated shape of the chromatogram peak.
上記課題を解決するためになされた第２発明は、上記第１発明に係るデータ解析方法を具現化したものであり、試料中の目的化合物を同定するために、試料中の各成分をクロマトグラフにより時間方向に分離した後に所定の時間間隔で所定のm/z値範囲に亘る質量分析を繰り返し実行するクロマトグラフ質量分析装置により収集された、m/z値、強度、及び時間をディメンジョンとするデータを解析処理するクロマトグラフ質量分析データ解析装置であって、
目的化合物の既知である標準マススペクトルに現れるピークと、前記目的化合物が出現する時間付近の所定の時間範囲内の各時間における実測マススペクトルに現れる、前記ピークと同じm/z値を持つピークとを対比し、各時間におけるそのピークの強度比を利用して該目的化合物のクロマトグラムピークの形状を推定するクロマトグラムピーク推定手段を備え、
前記クロマトグラムピーク推定手段により推定されたクロマトグラムピークの形状に基づいて目的化合物の有無を判定するようにしたことを特徴としている。
The second invention made in order to solve the above-described problem is a data analysis method according to the first invention, and in order to identify the target compound in the sample, each component in the sample is chromatographed. The dimensions are the m / z value, intensity, and time collected by a chromatograph mass spectrometer that repeatedly performs mass analysis over a predetermined range of m / z values at predetermined time intervals after separation in the time direction by. A chromatograph mass spectrometry data analysis device for analyzing data,
A peak appearing in a known standard mass spectrum of the target compound and a peak having the same m / z value as the peak appearing in an actually measured mass spectrum at each time within a predetermined time range near the time when the target compound appears And a chromatogram peak estimating means for estimating the shape of the chromatogram peak of the target compound using the intensity ratio of the peak at each time,
The presence or absence of the target compound is determined based on the shape of the chromatogram peak estimated by the chromatogram peak estimating means.
第２発明に係るデータ解析装置は、コンピュータをハードウエア資源とし、このコンピュータ上で所定のプログラムを実行することにより、上述した及び後述する各種手段が実現されるものとすることができる。 The data analysis apparatus according to the second aspect of the present invention can realize the above-described and later-described various means by using a computer as a hardware resource and executing a predetermined program on the computer.
上記「目的化合物」とはユーザが同定したい化合物のことである。また、「同定」とは試料中に目的化合物が存在するか否か、或いは、存在する可能性を調べることをいう。また、上記「目的化合物が出現する時間」とは、その目的化合物の既知の保持時間、又は予備的な測定により求められた目的化合物の検出時間である。 The “target compound” is a compound that the user wants to identify. “Identification” means checking whether or not the target compound is present in the sample or the possibility of the presence. The “time when the target compound appears” is the known retention time of the target compound or the detection time of the target compound determined by preliminary measurement.
目的化合物は既知であるから、目的化合物の標準マススペクトルや保持時間は予め知られている。例えば、そうした情報を予めデータベースに格納しておき、目的化合物が指定されるとそれに対応した標準マススペクトルと保持時間（又は検出時間）とが得られるようにしておくとよい。保持時間はクロマトグラフの移動相の流速等の分析条件に依存するため、こうした分析条件に依存しない保持指標をデータベースに記憶しておき、その保持指標から保持時間を求めるようにしてもよい。 Since the target compound is known, the standard mass spectrum and retention time of the target compound are known in advance. For example, such information may be stored in advance in a database so that when a target compound is designated, a standard mass spectrum and retention time (or detection time) corresponding to the target compound can be obtained. Since the retention time depends on analysis conditions such as the flow rate of the mobile phase of the chromatograph, a retention index that does not depend on such analysis conditions may be stored in the database, and the retention time may be obtained from the retention index.
試料中に目的化合物が存在する場合、特定のm/z値におけるマスクロマトグラム上で保持時間の前後に目的化合物由来のピークが現れる。仮にこの保持時間の前後に他の化合物が存在しないとすると、つまり目的化合物単体のクロマトグラムピークしか存在しないとすると、目的化合物の保持時間付近の各時間におけるマススペクトルは該目的化合物の標準マススペクトルの定数倍で表すことができる。これに対し、目的化合物の保持時間の前後に他の化合物やノイズといった夾雑成分が存在する場合、実測マススペクトルのピーク強度は夾雑成分の分だけ増加する。但し、通常、目的化合物の標準マススペクトルには多数のピークが存在するため、或る時間における実測マススペクトル中の多数のピークの全てに夾雑成分の影響が及ぶことは考えにくい。 When the target compound is present in the sample, peaks derived from the target compound appear before and after the retention time on the mass chromatogram at a specific m / z value. If there is no other compound before and after this retention time, that is, if only the chromatogram peak of the target compound alone exists, the mass spectrum at each time around the retention time of the target compound is the standard mass spectrum of the target compound. Can be expressed by a constant multiple of. On the other hand, when there is a contaminant component such as another compound or noise before and after the retention time of the target compound, the peak intensity of the actually measured mass spectrum increases by the amount of the contaminant component. However, since there are usually many peaks in the standard mass spectrum of the target compound, it is unlikely that all the many peaks in the measured mass spectrum at a certain time will be affected by the contaminant component.
したがって、各時間のマススペクトルにおいて、少なくとも一部のm/z値では夾雑成分の影響を受けない、純粋に目的化合物由来のピークが現れていると推測できる。つまり、目的化合物の保持時間（又は検出時間）付近の各時間でそれぞれ、夾雑成分の影響を受けないm/z値におけるピークの強度比を求めるようにすれば、夾雑成分の影響を除いた目的化合物のクロマトグラムピーク形状を推定することができる。 Therefore, it can be presumed that in the mass spectrum at each time, a peak derived from the target compound appears that is not affected by the contaminating component at least at some m / z values. In other words, if the peak intensity ratio at the m / z value, which is not affected by the contaminating component, is determined at each time near the retention time (or detection time) of the target compound, the purpose of eliminating the influence of the contaminating component is obtained. The chromatogram peak shape of the compound can be estimated.
夾雑成分の影響は正である、つまり、夾雑成分が重なっているピークでは夾雑成分がない場合よりも強度が大きい、と考えることができる。そこで、本発明に係るデータ解析方法の一態様として、目的化合物の標準マススペクトルに現れる全て又は一部の複数のピークのm/z値毎に、或る時間における実測マススペクトルに現れる同一m/z値を持つピークとの強度比Ｐｓ／Ｐｒ（但し、Ｐｓ：実測マススペクトル中のピーク強度、Ｐｒ：標準マススペクトル中のピーク強度）を求め、複数の強度比Ｐｓ／Ｐｒの中で最小のものをその時間における強度比として定め、各時間毎に求めた該強度比を時系列順に並べることで、目的化合物のクロマトグラムピークの形状を推定することができる。ここで、「一部の複数のピーク」とは、例えば強度が所定値以上であるピーク、或いは強度が大きい順に選んだ所定個数のピーク、などとすることができる。 It can be considered that the influence of the contamination component is positive, that is, the intensity at the peak where the contamination component overlaps is greater than when there is no contamination component. Therefore, as one aspect of the data analysis method according to the present invention, for every m / z value of all or some of the plurality of peaks appearing in the standard mass spectrum of the target compound, the same m / The intensity ratio Ps / Pr with a peak having a z value (where Ps: peak intensity in an actually measured mass spectrum, Pr: peak intensity in a standard mass spectrum) is obtained, and the smallest of a plurality of intensity ratios Ps / Pr By defining an object as an intensity ratio at that time and arranging the intensity ratios obtained for each time in time-series order, the shape of the chromatogram peak of the target compound can be estimated. Here, “a part of the plurality of peaks” can be, for example, peaks whose intensity is a predetermined value or more, or a predetermined number of peaks selected in descending order of intensity.
また、本発明に係るデータ解析方法の別の態様として、目的化合物の標準マススペクトルに現れる各ピークの強度を定数倍して或る時間の実測マススペクトルに現れる同一m/z値のピークの強度と対比したときに、前者が後者を超えないように定数倍の倍率を定め、各時間毎に求めた該倍率を時系列順に並べることで目的化合物のクロマトグラムピークの形状を推定することもできる。このようにした場合、実測マススペクトルの中で夾雑成分の影響が現れないピークによりその時間における倍率（一種の強度比）が決まるから、上記態様と結果的に同じことである。 Further, as another embodiment of the data analysis method according to the present invention, the intensity of each peak appearing in the measured mass spectrum of a certain time by multiplying the intensity of each peak appearing in the standard mass spectrum of the target compound by a constant is multiplied. In contrast, the magnification of a constant multiple is determined so that the former does not exceed the latter, and the shape of the chromatogram peak of the target compound can be estimated by arranging the magnifications obtained for each time in chronological order. . In such a case, since the magnification (a kind of intensity ratio) at the time is determined by the peak in which the influence of the contaminating component does not appear in the actually measured mass spectrum, the result is the same as the above aspect.
通常、上記のように推定したクロマトグラムピークの形状は、目的化合物が存在する場合にはガウス分布形状を示し、目的化合物が存在しない場合には単なるノイズ形状となる。そこで、推定したクロマトグラムピークを表示画面上に描出し、これをユーザ（分析者）が目視で確認して波形形状を判断することにより、目的化合物を同定するようにすることができる。この場合、本発明に係るデータ解析方法及び装置は、ユーザに対し化合物同定に有用な情報を提供し、その同定の最終的な判断はユーザに委ねることになる。 Normally, the shape of the chromatogram peak estimated as described above shows a Gaussian distribution shape when the target compound is present, and a simple noise shape when the target compound is not present. Therefore, the estimated chromatogram peak is drawn on the display screen, and the user (analyzer) visually confirms this to judge the waveform shape, whereby the target compound can be identified. In this case, the data analysis method and apparatus according to the present invention provides useful information for compound identification to the user, and leaves the final determination of the identification to the user.
これに対し、目的化合物の同定を自動的に実行するために、第１発明に係るクロマトグラフ質量分析データ解析方法では、
目的化合物のクロマトグラムピークの形状を推定するクロマトグラムピーク推定ステップのほか、
予め定められた関数に基づき目的化合物の計算上のクロマトグラムピークを求める参照クロマトグラムピーク取得ステップと、
前記クロマトグラムピーク推定ステップで推定されたクロマトグラムピークの形状と前記参照クロマトグラムピーク取得ステップで得られたクロマトグラムピークの形状との類似性を判断することにより目的化合物の有無を判定する化合物同定ステップと、
を有するものとすることができる。
In contrast, in order to automatically identify the target compound, the chromatographic mass spectrometry data analysis method according to the first invention,
In addition to the chromatogram peak estimation step that estimates the shape of the chromatogram peak of the target compound,
A reference chromatogram peak obtaining step for obtaining a calculated chromatogram peak of the target compound based on a predetermined function;
Compound identification for determining the presence or absence of the target compound by judging the similarity between the shape of the chromatogram peak estimated in the chromatogram peak estimation step and the shape of the chromatogram peak obtained in the reference chromatogram peak acquisition step Steps,
It can have.
また、第２発明に係るクロマトグラフ質量分析データ解析装置では、
予め定められた関数に基づき目的化合物の計算上のクロマトグラムピークを求める参照クロマトグラムピーク取得手段と、
前記クロマトグラムピーク推定手段で推定されたクロマトグラムピークの形状と前記参照クロマトグラムピーク取得ステップで得られたクロマトグラムピークの形状との類似性を判断することにより目的化合物の有無を判定する化合物同定手段と、
をさらに備える構成とすることができる。
In the chromatograph mass spectrometry data analysis apparatus according to the second invention,
A reference chromatogram peak obtaining means for obtaining a calculated chromatogram peak of the target compound based on a predetermined function;
Compound identification for determining the presence or absence of the target compound by judging the similarity between the chromatogram peak shape estimated by the chromatogram peak estimation means and the chromatogram peak shape obtained in the reference chromatogram peak acquisition step Means,
It can be set as the structure further provided.
例えば参照クロマトグラムピーク取得ステップでは、典型的にはガウス関数を利用して参照ピークを作成すればよいが、三角形状や台形状など他のピーク形状を表す関数を用いてもよい。試料中に目的化合物が存在すれば、推定クロマトグラムピークと参照クロマトグラムピークとの形状の類似性は高い。そこで、化合物同定ステップは、推定クロマトグラムピークと参照クロマトグラムピークとの形状の類似性を例えば相関係数などにより評価し、類似性が高いと判定された場合に目的化合物が試料中に存在すると判断する。 For example, in the reference chromatogram peak acquisition step, a reference peak is typically created using a Gaussian function, but a function representing another peak shape such as a triangular shape or a trapezoidal shape may be used. If the target compound is present in the sample, the similarity in shape between the estimated chromatogram peak and the reference chromatogram peak is high. Therefore, in the compound identification step, the similarity in shape between the estimated chromatogram peak and the reference chromatogram peak is evaluated by, for example, a correlation coefficient, and it is determined that the target compound is present in the sample when it is determined that the similarity is high. to decide.
特に、相関係数を用いてクロマトグラムピーク形状の類似性を判断することで、推定した目的化合物のマスクロマトグラムピークにベースラインが乗っている場合であっても、精度を低下させることなく同定を行うことができる。 In particular, by determining the similarity of chromatogram peak shapes using correlation coefficients, even if the baseline is on the estimated mass chromatogram peak of the target compound, it can be identified without reducing accuracy. It can be performed.
なお、目的化合物に異性体が存在する場合、そうした異性体は目的化合物と構造が近くマススペクトルも類似しているため、推定したクロマトグラムピークにも異性体由来のピークが重畳している可能性が高い。そこで、異性体の情報（異性体の数や保持時間など）を取得し、これに基づいて参照クロマトグラムピークにも異性体のピークを加えるようにすることが好ましい。これにより、目的化合物に異性体が存在する場合にも、その同定精度を向上させることができる。 If the target compound has an isomer, the isomer has a structure similar to that of the target compound and the mass spectrum is similar. Therefore, the estimated chromatogram peak may have a peak derived from the isomer. Is expensive. Therefore, it is preferable to obtain isomer information (number of isomers, retention time, etc.) and add the isomer peak to the reference chromatogram peak based on this information. Thereby, even when an isomer exists in the target compound, the identification accuracy can be improved.
第１発明に係るデータ解析方法及び第２発明に係るデータ処理装置によれば、クロマトグラフで十分な成分分離ができずに目的化合物と未知の化合物とが混じった状態で質量分析に供されるような場合でも、得られたデータから未知化合物などの夾雑成分の影響を的確に除去し、目的化合物のクロマトグラムピークの形状を高い精度で推定することができる。それにより、クロマトグラフでの成分分離性が良好でない場合や、或いは、試料に含まれる成分の数が非常に多く各成分を十分に分離することがもともと困難であるような場合であっても、目的化合物単体のクロマトグラムピークを正確に推定し、これに基づいて目的化合物の同定を精度よく行うことができる。 According to the data analysis method according to the first invention and the data processing apparatus according to the second invention, sufficient component separation cannot be performed by a chromatograph, and the target compound and an unknown compound are mixed and used for mass spectrometry. Even in such a case, it is possible to accurately remove the influence of a contaminating component such as an unknown compound from the obtained data and estimate the shape of the chromatogram peak of the target compound with high accuracy. Thereby, even when the component separation property in the chromatograph is not good, or when the number of components contained in the sample is very large and it is originally difficult to sufficiently separate each component, It is possible to accurately estimate the chromatogram peak of a single target compound and to accurately identify the target compound based on this.
さらにまた、第２発明に係るデータ解析装置において、夾雑成分の影響を排除した目的化合物単体のクロマトグラムのピークを表示することで、従来のように分析者が複数のマスクロマトグラムを参照する必要がなくなり、表示された１つのクロマトグラムのピーク形状を確認するだけで、化合物の同定を行ったり自動的に実行された同定結果の妥当性を判断したりすることができる。 Furthermore, in the data analysis apparatus according to the second invention, it is necessary for an analyst to refer to a plurality of mass chromatograms as in the prior art by displaying the peak of the chromatogram of the target compound alone excluding the influence of contaminating components. Therefore, it is possible to identify a compound or determine the validity of an automatically executed identification result only by confirming the peak shape of one displayed chromatogram.
本発明に係るクロマトグラフ質量分析データ解析方法では、目的化合物の既知である標準マススペクトルを利用して、分析により収集されたデータから目的化合物由来のクロマトグラムピークを推定する。そして、その推定クロマトグラムピークが純粋なクロマトグラムピークを理論的に又は近似的に表す関数に基づく形状に類似していれば試料中に目的化合物が存在すると判断し、類似していなければ目的化合物が存在しないと判断する。 In the chromatograph mass spectrometry data analysis method according to the present invention, a chromatogram peak derived from the target compound is estimated from the data collected by the analysis using a standard mass spectrum in which the target compound is known. If the estimated chromatogram peak resembles a shape based on a function that theoretically or approximately represents a pure chromatogram peak, it is determined that the target compound is present in the sample. Is determined not to exist.
まず、本発明に係るクロマトグラフ質量分析データ解析方法において最も特徴的な、目的化合物単体のクロマトグラムピーク推定の原理を、図２及び図３を参照して説明する。 First, the principle of chromatogram peak estimation of a single target compound, which is the most characteristic feature in the chromatograph mass spectrometry data analysis method according to the present invention, will be described with reference to FIGS.
いま、マススペクトル上の或るm/z値＝Ｍにおけるピークの強度をＩstd (Ｍ)で表すものとすると、目的化合物の標準マススペクトルＭＳstdは、強度のベクトルとして次の(1)式のように表すことができる。
ＭＳstd＝（Ｉstd(Ｍ1 std)，Ｉstd(Ｍ2 std)，…，Ｉstd(Ｍn std)） …(1)
ここで、ｎは標準マススペクトルに現れるピークの個数、Ｍi std（i＝１，…，ｎ）は各ピークが存在するm/z値である。また、クロマトグラフ質量分析装置（ここではＧＣ／ＭＳを想定する）により実測された、時間（試料注入時点を基準とした経過時間）ｔに対するマススペクトル上でm/z値＝Ｍにおけるピークの強度をＩ(ｔ，Ｍ)で表すものとすると、上記標準マススペクトルＭＳstdに対応する時間ｔの実測マススペクトルＭＳ(ｔ)も同じくベクトルで表すことができ、次の(2)式で表される。
ＭＳ(ｔ)＝（Ｉstd(ｔ，Ｍ1 std)，Ｉstd(ｔ，Ｍ2 std)，…，Ｉstd(ｔ，Ｍn std)） …(2)
Assuming that the intensity of a peak at a certain m / z value = M on the mass spectrum is expressed by I std (M), the standard mass spectrum MS std of the target compound is expressed by the following equation (1). It can be expressed as
MS std = (I std (M 1 std ), I std (M 2 std ),..., I std (M n std )) (1)
Here, n is the number of peaks appearing in the standard mass spectrum, and M i std (i = 1,..., N) is an m / z value at which each peak exists. Further, the intensity of the peak at m / z value = M on the mass spectrum with respect to time (elapsed time with reference to the sample injection time) t measured by a chromatograph mass spectrometer (assuming GC / MS here). Is represented by I (t, M), the measured mass spectrum MS (t) at time t corresponding to the standard mass spectrum MS std can also be represented by a vector, and is expressed by the following equation (2). The
MS (t) = (I std (t, M 1 std ), I std (t, M 2 std ),..., I std (t, M n std )) (2)
(2)式で表されるＭＳ(ｔ)が目的化合物のみを質量分析した理想的なマススペクトルであるとすると、つまり後述するような夾雑成分の影響が全くないものとすると、各m/z値におけるピークの強度は標準マススペクトルＭＳstdの同じm/z値のピーク強度の定数倍となる。そこで、時間ｔにおけるこの定数倍の倍率を実数係数ａ(ｔ)として、
ＭＳ(ｔ)＝ａ(ｔ)・ＭＳstd …(3)
という関係が成り立つ。この実数係数ａ(ｔ)を時系列順に並べたものが、目的化合物由来のマスクロマトグラムのピーク形状を表すことになる。
Assuming that MS (t) represented by the formula (2) is an ideal mass spectrum obtained by mass-analyzing only the target compound, that is, assuming that there is no influence of contaminant components as described later, each m / z The peak intensity in the value is a constant multiple of the peak intensity of the same m / z value in the standard mass spectrum MS std . Therefore, the magnification of this constant multiple at time t is set as a real coefficient a (t),
MS (t) = a (t) · MS std (3)
This relationship holds. This real number coefficient a (t) arranged in chronological order represents the peak shape of the mass chromatogram derived from the target compound.
簡略化した例を挙げると、目的化合物の標準マススペクトルが図２（ａ）に示す状態である場合、目的化合物の保持時間前後の理想的なマスクロマトグラムは、図２（ｂ）に示すようになる。即ち、標準マススペクトル中に現れるm/z値＝Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３の３本のピークの強度の相対比を維持した状態のマススペクトルが時間軸方向（図２（ｂ）ではｔ１、ｔ２、ｔ３のみを記載）に並び、m/z値＝Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３において各時間のマススペクトル上のピーク強度を時間軸方向に繋ぐことにより、マスクロマトグラムのピークが形成される。この場合、m/z値＝Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３における３つのマスクロマトグラムピークの形状は相似形である。 To give a simplified example, when the standard mass spectrum of the target compound is in the state shown in FIG. 2 (a), an ideal mass chromatogram before and after the retention time of the target compound is as shown in FIG. 2 (b). become. That is, the mass spectrum in a state in which the relative ratio of the intensity of the three peaks m / z = M1, M2, and M3 appearing in the standard mass spectrum is maintained in the time axis direction (in FIG. 2B, t1, t2, The peak of the mass chromatogram is formed by connecting the peak intensities on the mass spectrum at each time in the time axis direction at m / z values = M1, M2, and M3. In this case, the shapes of the three mass chromatogram peaks at m / z values = M1, M2, and M3 are similar.
しかしながら、図２はきわめて理想的な場合であって、現実の実測データには、目的化合物以外に、クロマトグラフから送られて来る移動相の成分、分析条件の変動などに伴うベースラインのドリフト、各種のノイズ、試料中に存在する未知化合物、といった様々な干渉（以下、これらをまとめて「夾雑成分」という）があり得る。目的化合物以外の不所望の夾雑成分由来のマススペクトルをベクトルＸ(ｔ)＝（ｘ1，ｘ2，…，ｘn）（但し、ｘi≧０）で表すと、(3)式は次の(4)式のように書き換えられる。
ＭＳ(ｔ)＝ａ(ｔ)・ＭＳstd ＋Ｘ(ｔ) …(4)
However, FIG. 2 is a very ideal case. In addition to the target compound, the actual measured data includes the drift of the baseline accompanying the components of the mobile phase sent from the chromatograph, fluctuations in analysis conditions, There may be various interferences (hereinafter referred to collectively as “contaminating components”) such as various types of noise and unknown compounds present in the sample. When a mass spectrum derived from an unwanted impurity component other than the target compound is represented by a vector X (t) = (x 1 , x 2 ,..., X n ) (where x i ≧ 0), the equation (3) is It can be rewritten as equation (4).
MS (t) = a (t) · MS std + X (t) (4)
一般に各種化合物の標準マススペクトルのピーク個数ｎは或る程度大きな値をとり、その全てのピークに上記のような夾雑成分の影響が及ぶというケースは稀であると考えられる。換言すれば、各時間ｔにおいてそれぞれ得られる実測マススペクトル上で、ｎ個のピークのm/z値の少なくともいずれか１つについてはＸ(ｔ)の成分が０であると考えることが妥当である。Ｘ(ｔ)の成分は負の値とはならないから、Ｘ(ｔ)の成分が０であるm/z値のピークに対する倍率（実数係数）は同じマススペクトル上の他のm/z値のピークに対する倍率よりも小さくなる筈である。こうしたことから、次の(5)式により実数係数ａ(ｔ)を求めることができる。
ａ(ｔ)＝min｛Ｉ(ｔ，Ｍi std)/Ｉstd(Ｍi std)｝ …(5)
ここで min［＊］は１≦ｉ≦ｎの範囲における＊の最小値である。つまり、ａ(ｔ)は目的化合物の標準マススペクトルのピーク強度に対する実測マススペクトルのピーク強度の強度比の最小値である。このことから、各時間ｔの実測マススペクトルの中で一箇所でも夾雑成分が重なっていないピークが存在すれば、それを用いて目的化合物由来のマスクロマトグラムのピーク形状を推定できることが分かる。
In general, the number n of standard mass spectrum peaks of various compounds takes a certain large value, and it is considered rare that all the peaks are affected by the above-mentioned contaminant components. In other words, it is reasonable to consider that the component of X (t) is 0 for at least one of the m / z values of the n peaks on the measured mass spectrum obtained at each time t. is there. Since the component of X (t) does not become a negative value, the magnification (real number coefficient) for the peak of the m / z value where the component of X (t) is 0 is the same as that of other m / z values on the same mass spectrum. It should be smaller than the magnification for the peak. Thus, the real coefficient a (t) can be obtained by the following equation (5).
a (t) = min {I (t, M i std ) / I std (M i std )} (5)
Here, min [*] is the minimum value of * in the range of 1 ≦ i ≦ n. That is, a (t) is the minimum value of the intensity ratio of the peak intensity of the measured mass spectrum to the peak intensity of the standard mass spectrum of the target compound. From this, it can be seen that if there is a peak in which no contaminating component overlaps even in one place in the measured mass spectrum at each time t, the peak shape of the mass chromatogram derived from the target compound can be estimated using it.
目的化合物に未知の化合物が重なっている場合の実測マススペクトルとマスクロマトグラムの一例を図３に示す。図３（ａ）に示すように、マススペクトル上で目的化合物由来のm/z値＝Ｍ１、Ｍ３のピークに他の化合物のピークが重なり、その分、ピーク強度は大きくなってしまっている。これによって、図３（ｂ）に示すように、目的化合物の保持時間付近の時間範囲のマスクロマトグラムでも、ピークの形状が変形している。この例では、各時間ｔにおいてm/z値＝Ｍ２には他の化合物のピークが重なっておらず、m/z値＝Ｍ２のマスクロマトグラムには他の化合物の重なりの影響を受けない目的化合物単体のピーク形状が現れている。実際には、各時間ｔ毎に異なるm/z値（標準マススペクトルでピークが存在するm/z値）において他の化合物の重なりがなければ、それを選択することにより、他の化合物の重なりの影響を受けない目的化合物単体のクロマトグラムピーク形状を求めることができる。このクロマトグラムは特定のm/z値に対応したものではないから、マスクロマトグラムではなく単なるクロマトグラムである。これを見い出すことが、(5)式の意味するところである。 FIG. 3 shows an example of an actually measured mass spectrum and a mass chromatogram when an unknown compound overlaps the target compound. As shown in FIG. 3 (a), the peak of the other compound overlaps with the peak of m / z value = M1, M3 derived from the target compound on the mass spectrum, and the peak intensity is increased accordingly. As a result, as shown in FIG. 3B, the peak shape is also deformed in the mass chromatogram in the time range near the retention time of the target compound. In this example, at each time t, m / z value = M2 does not overlap with other compound peaks, and the mass chromatogram of m / z value = M2 is not affected by the overlap of other compounds. The peak shape of a single compound appears. Actually, if there is no overlap of other compounds at different m / z values (m / z values where peaks are present in the standard mass spectrum) at each time t, the overlap of other compounds can be determined by selecting it. It is possible to obtain the chromatogram peak shape of the target compound alone that is not affected by the above. Since this chromatogram does not correspond to a specific m / z value, it is not a mass chromatogram but just a chromatogram. Finding this is what Equation (5) means.
また、目的化合物の標準マススペクトルに現れる複数のm/z値において実測されたピーク強度を上回らないように標準マススペクトルの各ピークの強度を定数倍し、その倍率を各時間ｔ毎に求めても、(5)式と同じように、他の化合物の重なりの影響を受けない目的化合物単体のピーク形状を求めることができる。 In addition, the intensity of each peak of the standard mass spectrum is multiplied by a constant so as not to exceed the peak intensity actually measured at a plurality of m / z values appearing in the standard mass spectrum of the target compound, and the magnification is obtained every time t. However, like the formula (5), the peak shape of the target compound alone that is not affected by the overlap of other compounds can be obtained.
上記手法によれば、目的化合物と他の化合物等の夾雑成分が重なってしまった場合でも、その夾雑成分の影響を適切に除去して、目的化合物単体のクロマトグラムのピーク形状を精度よく推定することができる。 According to the above method, even if the target compound and other components such as other compounds overlap, the influence of the contaminated components is appropriately removed, and the peak shape of the target compound alone is accurately estimated. be able to.
次に、上記のクロマトグラムピーク推定原理を利用した本発明に係るデータ解析方法の一例である化合物同定アルゴリズムを、図４により説明する。図４は本実施例による化合物同定アルゴリズムを後述するようなデータ処理装置で実行する際のフローチャートである。 Next, a compound identification algorithm which is an example of a data analysis method according to the present invention using the above-described chromatogram peak estimation principle will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart when the compound identification algorithm according to this embodiment is executed by a data processing apparatus as described later.
同定対象の目的化合物が既知であることが前提である。したがって、目的化合物の保持時間Ｔret、つまりクロマトグラム上でピークが出現する時間は既知であり、これが与えられるものとする。この保持時間Ｔretに基づいて、クロマトグラムピーク形状の推定を行う時間範囲［Ｔs, Ｔe］をデータ処理条件の１つとして決定する（ステップＳ１）。例えば、予め決められた又はユーザにより入力設定された時間幅ΔＴを用い、Ｔs＝Ｔret−ΔＴ、Ｔe＝Ｔret＋ΔＴ、を計算することで時間範囲［Ｔs, Ｔe］を決めることができる。 It is assumed that the target compound to be identified is known. Therefore, the retention time Tret of the target compound, that is, the time at which a peak appears on the chromatogram is known and is given. Based on the retention time Tret, the time range [Ts, Te] for estimating the chromatogram peak shape is determined as one of the data processing conditions (step S1). For example, the time range [Ts, Te] can be determined by calculating Ts = Tret−ΔT and Te = Tret + ΔT using a time width ΔT determined in advance or input and set by the user.
次に、クロマトグラフ質量分析装置で収集された実測データをデータ処理装置に読み込む（ステップＳ２）。この実測データは、m/z値、強度、時間の３つのディメンジョンを有するものである。 Next, actual measurement data collected by the chromatograph mass spectrometer is read into the data processor (step S2). This actual measurement data has three dimensions of m / z value, intensity, and time.
次いで、読み込んだ実測データと目的化合物の標準マススペクトルとを用いて、上記時間範囲［Ｔs, Ｔe］内の各時間ｔに対し、(5)式により実数係数ａ(ｔ)を求めることで目的化合物のクロマトグラムのピーク形状を推定する（ステップＳ３）。求められた実数係数ａ(ｔ）により形成される推定クロマトグラムピークの一例を図５（ａ）に示す。 Next, the real coefficient a (t) is obtained by the equation (5) for each time t within the above time range [Ts, Te] using the read actual measurement data and the standard mass spectrum of the target compound. The peak shape of the chromatogram of the compound is estimated (step S3). An example of the estimated chromatogram peak formed by the obtained real number coefficient a (t) is shown in FIG.
このように推定されたクロマトグラムピークの形状は、試料中にその目的化合物が存在すれば山型形状を呈し、目的化合物が存在しなければノイズ状となる。そこで、この推定クロマトグラムピークａ(ｔ)と比較するために、理論的なピーク形状をモデルピークとして想定し、このモデルピークを表す関数ｇ(t)を参照クロマトグラムピークとして計算する（ステップＳ４）。理想的なピーク形状が山型であることを考慮すれば、代表的な関数ｇ(ｔ)として次のガウス関数を用いることが適当であることが分かる。
ｇ(ｔ)＝ ａ(Ｔret)・exp｛−（ｔ−Ｔret）2／２σ2 ｝ …(6)
ここでσは標準偏差であり、これによりピーク幅が決まる。ピーク幅はピーク検出の結果を用いて適宜求められ、これからσを設定することができる。またピーク検出を行わない場合には、定数や時間の関数としてピーク幅を与えてもよい（何故なら、ピーク幅は時間の経過に伴って広がってゆくため）。
The shape of the chromatogram peak estimated in this way has a mountain shape when the target compound is present in the sample, and becomes a noise shape when the target compound is not present. Therefore, in order to compare with this estimated chromatogram peak a (t), a theoretical peak shape is assumed as a model peak, and a function g (t) representing this model peak is calculated as a reference chromatogram peak (step S4). ). Considering that the ideal peak shape is a mountain shape, it can be seen that it is appropriate to use the following Gaussian function as the representative function g (t).
g (t) = a (Tret) · exp {− (t−Tret) 2 / 2σ 2 } (6)
Here, σ is a standard deviation, which determines the peak width. The peak width is appropriately determined using the result of peak detection, and σ can be set from this. When peak detection is not performed, a peak width may be given as a function of a constant or time (because the peak width expands with time).
図５（ａ）に示した推定クロマトグラムピークに対し、(6)式のガウス関数を用いて作成した理論的な参照クロマトグラムピークの形状を図５（ｂ）に示す。なお、関数ｇ(ｔ)としてガウス関数を用いることは必須ではなく、より近似的に、三角形状、台形状などを表す関数でもよい。また、時間的に前後対称の波形ではなく、クロマトグラムピーク波形のリーディングやテーリングの一方又は両方を考慮した関数としてもよい。どのような関数を利用するのかを、目的化合物に応じて或いは分析条件等に応じて変更することも考えられる。 FIG. 5B shows the shape of a theoretical reference chromatogram peak created using the Gaussian function of equation (6) with respect to the estimated chromatogram peak shown in FIG. Note that it is not essential to use a Gaussian function as the function g (t), and a function representing a triangle shape, a trapezoidal shape, or the like may be approximated. Moreover, it is good also as a function which considered one or both of reading and tailing of a chromatogram peak waveform instead of a waveform symmetrical in time. It is also conceivable to change what function is used according to the target compound or according to analysis conditions.
続いて、目的化合物に異性体が存在するか否かを判定する（ステップＳ５）。目的化合物に異性体が存在する場合、異性体同士のマススペクトルは類似しているため、ステップＳ３で求まる推定クロマトグラムにも異性体由来のピークが現れていると考えられる。そこで、目的化合物に異性体が存在する場合には、ステップＳ４で計算した関数ｇ(ｔ)に基づくクロマトグラムピークに異性体のピークに相当する波形（例えばガウス波形）を加算する（ステップＳ６）。目的化合物に異性体が存在しなければ（或いは異性体に関する情報が与えられていなければ）、ステップＳ６をパスしてステップＳ７へと進む。 Subsequently, it is determined whether or not an isomer exists in the target compound (step S5). When the target compound has an isomer, the mass spectra of the isomers are similar, and it is considered that a peak derived from the isomer appears in the estimated chromatogram obtained in step S3. Therefore, when the target compound has an isomer, a waveform (for example, a Gaussian waveform) corresponding to the isomer peak is added to the chromatogram peak based on the function g (t) calculated in step S4 (step S6). . If the target compound does not have an isomer (or if no information on the isomer is given), the process goes to step S7 after passing through step S6.
例えば、存在する異性体の数をｍ、ｉ番目の異性体のクロマトグラムピークの保持時間Ｔret(ｉ)が与えられている場合、次の(7)式によりｇ(ｔ)を更新する。
ｇ(ｔ)←ｇ(ｔ)＋Σａ(Ｔret(i))・exp｛−（ｔ−Ｔret）2/２σ2 ｝ …(7)
ここで、Σはｉ＝１からｍまでの総和である。なお、目的化合物に異性体が存在するか否か、及び存在する場合のｍ、Ｔret(ｉ)といった情報は、目的化合物の保持時間などとともに事前に与えられるものとする。目的化合物に異性体が存在する場合の推定クロマトグラムピークａ(ｔ)と比較のための参照クロマトグラムピークｇ(ｔ)の一例を図６に示す。
For example, when the number of isomers present is m and the chromatogram peak retention time Tret (i) of the i-th isomer is given, g (t) is updated by the following equation (7).
g (t) ← g (t) + Σa (Tret (i)) · exp {− (t−Tret) 2 / 2σ 2 } (7)
Here, Σ is the total sum from i = 1 to m. It should be noted that whether or not an isomer exists in the target compound, and information such as m and Tret (i) in the presence of the isomer are given in advance together with the retention time of the target compound. An example of the estimated chromatogram peak a (t) when the target compound has an isomer and a reference chromatogram peak g (t) for comparison is shown in FIG.
そのあと、ステップＳ３、Ｓ４（場合によってはＳ６も）で求めたａ(ｔ)とｇ(ｔ)との類似性を評価する指標として両者の相関係数を周知の手法により計算する（ステップＳ７）。そして、求めた相関係数が予め定めた閾値以上であるか否かを判定し、閾値以上であれば試料中に目的化合物が存在すると判断する（ステップＳ８）。こうして、試料中の目的化合物の有無を高い精度で判定することができる。なお、相関係数以外の別の類似度を用いてもよい。 After that, a correlation coefficient between them is calculated by a well-known method as an index for evaluating the similarity between a (t) and g (t) obtained in steps S3 and S4 (and in some cases S6) (step S7). ). Then, it is determined whether or not the obtained correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined threshold value, and if it is equal to or greater than the threshold value, it is determined that the target compound is present in the sample (step S8). In this way, the presence or absence of the target compound in the sample can be determined with high accuracy. Note that another similarity other than the correlation coefficient may be used.
ステップＳ８において、クロマトグラムピーク形状の類似性だけでなく、目的化合物の標準マススペクトルと実測マススペクトルとの類似度（相関係数）を計算し、これを利用することにより、目的化合物の同定の確度を一層高めることができる。 In step S8, not only the similarity of the chromatogram peak shape but also the similarity (correlation coefficient) between the standard mass spectrum and the actual mass spectrum of the target compound are calculated and used to identify the target compound. The accuracy can be further increased.
また、ステップＳ１では目的化合物の既知の保持時間を元にクロマトグラムピーク推定の時間範囲を設定していたが、例えば目的化合物が含まれるテスト試料を予備的に測定し、この際に得られる結果（目的化合物のピーク検出時間）を元にクロマトグラムピーク推定の時間範囲を決めてもよい。これは、分析条件の相違などにより、特に目的化合物が出現する時間が保持時間からずれる可能性が高い場合に有用である。 In step S1, the time range for estimating the chromatogram peak was set based on the known retention time of the target compound. For example, a test sample containing the target compound was preliminarily measured, and the results obtained at this time were obtained. The time range of chromatogram peak estimation may be determined based on (target compound peak detection time). This is useful particularly when the time when the target compound appears is likely to deviate from the retention time due to differences in analysis conditions.
また目的化合物に関する異性体情報が与えられない場合にはステップＳ５、Ｓ６を省くか、又は上記のような予備測定の際に異性体に対するピーク検出を行って異性体情報を補うようにしてもよい。 If isomer information about the target compound is not given, steps S5 and S6 may be omitted, or isomer information may be supplemented by performing peak detection for the isomer during the preliminary measurement as described above. .
次に、上述の化合物同定アルゴリズムを実施するデータ処理装置を備えたＧＣ／ＭＳの一実施例について、図１により説明する。 Next, an example of the GC / MS provided with a data processing apparatus for executing the above-described compound identification algorithm will be described with reference to FIG.
このＧＣ／ＭＳは、試料気化室１０、インジェクタ１１、カラム１２を含むＧＣ部１と、イオン源２０、四重極質量フィルタ２１、イオン検出器２２を含むＭＳ部２と、を備え、イオン検出器２２による検出信号がＡ／Ｄ変換器３０でデジタルデータに変換されてデータ処理部３１に入力される。
This GC / MS includes a GC unit 1 including a
ＧＣ部１において、ヘリウム等のキャリアガスが一定流量で試料気化室１０を経てカラム１２に供給される。図示しない制御部の指示により所定のタイミングでインジェクタ１１から試料気化室１０に微量の試料が注入されると、該試料は短時間で気化し、キャリアガス流に乗ってカラム１２に導入される。そして、カラム１２を通過する間に、試料に含まれる各種成分は分離され、時間的にずれてカラム１２の出口から流出する。但し、カラム１２の分離能が高い場合であっても、残留農薬検査などに要求される数百種類もの多成分同時分析においては、全ての成分を十分に分離することは困難であり、上述したようにカラム１２の出口において目的化合物に別の化合物が重なることはよくある。
In the GC unit 1, a carrier gas such as helium is supplied to the
ＧＣ部１のカラム１２から流出する試料ガスはＭＳ部２においてイオン源２０に導入され、試料ガスに含まれる成分分子は例えば電子イオン化法や化学イオン化法などによりイオン化される。発生したイオンは四重極質量フィルタ２１に導入され、四重極質量フィルタ２１に印加される電圧に応じて特定のm/z値を持つイオンのみが選択的に通過してイオン検出器２２に到達する。図示しない四重極駆動部は四重極質量フィルタ２１への印加電圧を所定範囲で繰り返し走査することで、質量走査（m/z値の走査）を行う。これにより、所定のm/z値範囲のスキャン測定が実行され、データ処理部３１には、m/z値、強度、時間をディメンジョンとするデータが入力される。
The sample gas flowing out from the
データ処理部３１はＧＣ／ＭＳ分析の実施に伴って入力されるデータをデータ記憶部３３に格納する。そして、分析終了後に、入力部３５を介してデータ解析処理（目的化合物の同定処理）の実行の指示を受けると、化合物同定部３２がデータ記憶部３３からデータを読み込むとともに、化合物データベース３４から目的化合物に関する各種情報（保持時間、異性体情報など）を読み込み、上述したような化合物同定アルゴリズムを実行して試料中の目的化合物を同定する。その同定結果は表示部３６に表示される。また、図５（ａ）に例示したような推定クロマトグラムピーク波形を表示部３６の画面上に表示し、ユーザがこれを目視で確認できるようにすることにより、ユーザが自らの判断で目的化合物を同定できるようにすることもできる。
The
なお、データ処理部３１（及び図示しない制御部の機能）の実体はパーソナルコンピュータであり、そのコンピュータに予めインストールされた専用の制御・処理ソフトウエアを実行することにより、化合物同定部３２などの機能を実現するものとすることができる。
Note that the substance of the data processing unit 31 (and the function of a control unit not shown) is a personal computer, and functions such as the
なお、上記実施例は本発明の一例であり、本願発明の趣旨の範囲で適宜変形、修正、追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは明らかである。 It should be noted that the above embodiment is an example of the present invention, and it is obvious that any modification, correction, or addition as appropriate within the spirit of the present invention is included in the scope of the claims of the present application.
１…ＧＣ部
１０…試料気化室
１１…インジェクタ
１２…カラム
２…ＭＳ部
２０…イオン源
２１…四重極質量フィルタ
２２…イオン検出器
３０…Ａ／Ｄ変換器
３１…データ処理部
３２…化合物同定部
３３…データ記憶部
３４…化合物データベース
３５…入力部
３６…表示部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (9)
目的化合物の既知である標準マススペクトルに現れるピークと、前記目的化合物が出現する時間付近の所定の時間範囲内の各時間における実測マススペクトルに現れる、前記ピークと同じm/z値を持つピークとを対比し、各時間におけるそのピークの強度比を利用して該目的化合物のクロマトグラムピークの形状を推定し、
推定されたクロマトグラムピークの形状に基づいて目的化合物の有無を判定することを特徴とするクロマトグラフ質量分析データ解析方法。 Chromatographic mass spectrometry that repeatedly executes mass spectrometry over a predetermined range of m / z values at predetermined time intervals after the components in the sample are separated in the time direction by chromatograph in order to identify the target compound in the sample A chromatograph mass spectrometry data analysis method for analyzing and processing data collected by an apparatus and having dimensions of m / z value, intensity, and time,
A peak appearing in a known standard mass spectrum of the target compound and a peak having the same m / z value as the peak appearing in an actually measured mass spectrum at each time within a predetermined time range near the time when the target compound appears And using the intensity ratio of the peak at each time to estimate the shape of the chromatogram peak of the target compound,
A chromatographic mass spectrometry data analysis method, wherein the presence or absence of a target compound is determined based on an estimated shape of a chromatogram peak.
目的化合物のクロマトグラムピークの形状を推定するクロマトグラムピーク推定ステップのほか、
予め定められた関数に基づき目的化合物の計算上のクロマトグラムピークを求める参照クロマトグラムピーク取得ステップと、
前記クロマトグラムピーク推定ステップで推定されたクロマトグラムピークの形状と前記参照クロマトグラムピーク取得ステップで得られたクロマトグラムピークの形状との類似性を判断することにより目的化合物の有無を判定する化合物同定ステップと、
を有することを特徴とするクロマトグラフ質量分析データ解析方法。 The chromatograph mass spectrometry data analysis method according to claim 1,
In addition to the chromatogram peak estimation step that estimates the shape of the chromatogram peak of the target compound,
A reference chromatogram peak obtaining step for obtaining a calculated chromatogram peak of the target compound based on a predetermined function;
Compound identification that determines the presence or absence of the target compound by judging the similarity between the shape of the chromatogram peak estimated in the chromatogram peak estimation step and the shape of the chromatogram peak obtained in the reference chromatogram peak acquisition step Steps,
A method for analyzing data of chromatographic mass spectrometry, comprising:
目的化合物の標準マススペクトルに現れる全て又は一部の複数のピークのm/z値毎に、或る時間における実測マススペクトルに現れる同一m/z値を持つピークとの強度比Ｐｓ／Ｐｒ（但し、Ｐｓ：実測マススペクトル中のピーク強度、Ｐｒ：標準マススペクトル中のピーク強度）を求め、複数の強度比Ｐｓ／Ｐｒの中で最小のものをその時間における強度比として定め、各時間毎に求めた該強度比を時系列順に並べることで目的化合物のクロマトグラムピークの形状を推定することを特徴とするクロマトグラフ質量分析データ解析方法。 A chromatographic mass spectrometry data analysis method according to claim 1 or 2,
Intensity ratio Ps / Pr with respect to a peak having the same m / z value appearing in a measured mass spectrum at a certain time for every m / z value of all or some of plural peaks appearing in the standard mass spectrum of the target compound (however, , Ps: peak intensity in the measured mass spectrum, Pr: peak intensity in the standard mass spectrum), and the smallest of the plurality of intensity ratios Ps / Pr is determined as the intensity ratio at that time. A chromatographic mass spectrometry data analysis method characterized by estimating the shape of a chromatogram peak of a target compound by arranging the obtained intensity ratios in time series.
目的化合物の標準マススペクトルに現れる各ピークの強度を定数倍して或る時間の実測マススペクトルに現れる同一m/z値のピークの強度と対比したときに、前者が後者を超えないように定数倍の倍率を定め、各時間毎に求めた該倍率を時系列順に並べることで目的化合物のクロマトグラムピークの形状を推定することを特徴とするクロマトグラフ質量分析データ解析方法。 A chromatographic mass spectrometry data analysis method according to claim 1 or 2,
When the intensity of each peak appearing in the standard mass spectrum of the target compound is multiplied by a constant and compared with the intensity of the peak of the same m / z value appearing in the measured mass spectrum at a certain time, the former does not exceed the latter. A chromatograph mass spectrometry data analysis method characterized in that the shape of a chromatogram peak of a target compound is estimated by determining a magnification of 2 times and arranging the magnifications obtained for each time in time series.
目的化合物の既知である標準マススペクトルに現れるピークと、前記目的化合物が出現する時間付近の所定の時間範囲内の各時間における実測マススペクトルに現れる、前記ピークと同じm/z値を持つピークとを対比し、各時間におけるそのピークの強度比を利用して該目的化合物のクロマトグラムピークの形状を推定するクロマトグラムピーク推定手段を備え、
前記クロマトグラムピーク推定手段により推定されたクロマトグラムピークの形状に基づいて目的化合物の有無を判定するようにしたことを特徴とするクロマトグラフ質量分析データ解析装置。 Chromatographic mass spectrometry that repeatedly executes mass spectrometry over a predetermined range of m / z values at predetermined time intervals after the components in the sample are separated in the time direction by chromatograph in order to identify the target compound in the sample A chromatograph mass spectrometry data analysis device for analyzing and processing data collected by the device with dimensions of m / z value, intensity, and time,
A peak appearing in a known standard mass spectrum of the target compound and a peak having the same m / z value as the peak appearing in an actually measured mass spectrum at each time within a predetermined time range near the time when the target compound appears And a chromatogram peak estimating means for estimating the shape of the chromatogram peak of the target compound using the intensity ratio of the peak at each time,
A chromatograph mass spectrometry data analysis apparatus characterized in that the presence or absence of a target compound is determined based on the shape of a chromatogram peak estimated by the chromatogram peak estimation means.
予め定められた関数に基づき目的化合物の計算上のクロマトグラムピークを求める参照クロマトグラムピーク取得手段と、
前記クロマトグラムピーク推定手段で推定されたクロマトグラムピークの形状と前記参照クロマトグラムピーク取得ステップで得られたクロマトグラムピークの形状との類似性を判断することにより目的化合物の有無を判定する化合物同定手段と、
をさらに備えることを特徴とするクロマトグラフ質量分析データ解析装置。 The chromatograph mass spectrometry data analysis device according to claim 5,
A reference chromatogram peak obtaining means for obtaining a calculated chromatogram peak of the target compound based on a predetermined function;
Compound identification for determining the presence or absence of the target compound by judging the similarity between the chromatogram peak shape estimated by the chromatogram peak estimation means and the chromatogram peak shape obtained in the reference chromatogram peak acquisition step Means,
A chromatograph mass spectrometry data analysis apparatus, further comprising:
前記クロマトグラムピーク推定手段は、目的化合物の標準マススペクトルに現れる全て又は一部の複数のピークのm/z値毎に、或る時間における実測マススペクトルに現れる同一m/z値を持つピークとの強度比Ｐｓ／Ｐｒ（但し、Ｐｓ：実測マススペクトル中のピーク強度、Ｐｒ：標準マススペクトル中のピーク強度）を求め、複数の強度比Ｐｓ／Ｐｒの中で最小のものをその時間における強度比として定め、各時間毎に求めた該強度比を時系列順に並べることで目的化合物のクロマトグラムピークの形状を推定することを特徴とするクロマトグラフ質量分析データ解析装置。 A chromatograph mass spectrometry data analysis device according to claim 5 or 6,
The chromatogram peak estimation means includes a peak having the same m / z value appearing in an actually measured mass spectrum at a certain time for every m / z value of all or some of the plurality of peaks appearing in the standard mass spectrum of the target compound. Intensity ratio Ps / Pr (where Ps: peak intensity in the measured mass spectrum, Pr: peak intensity in the standard mass spectrum), and the minimum intensity among the plurality of intensity ratios Ps / Pr at that time A chromatograph mass spectrometry data analysis apparatus characterized in that the shape of a chromatogram peak of a target compound is estimated by arranging the intensity ratios determined for each time in chronological order as determined as a ratio.
前記クロマトグラムピーク推定手段は、目的化合物の標準マススペクトルに現れる各ピークの強度を定数倍して或る時間の実測マススペクトルに現れる同一m/z値のピークの強度と対比したときに、前者が後者を超えないように定数倍の倍率を定め、各時間毎に求めた該倍率を時系列順に並べることで目的化合物のクロマトグラムピークの形状を推定することを特徴とするクロマトグラフ質量分析データ解析装置。 A chromatograph mass spectrometry data analysis device according to claim 5 or 6,
The chromatogram peak estimation means calculates the former when the intensity of each peak appearing in the standard mass spectrum of the target compound is multiplied by a constant and compared with the intensity of the peak of the same m / z value appearing in the measured mass spectrum at a certain time. Chromatograph mass spectrometric data characterized by estimating the shape of the chromatogram peak of the target compound by determining the constant magnification so that the latter does not exceed the latter, and arranging the magnification obtained for each time in chronological order Analysis device.
前記クロマトグラムピーク推定手段により推定された目的化合物のクロマトグラムピークを表示画面上に描出する表示手段をさらに備えることを特徴とするクロマトグラフ質量分析データ解析装置。 The chromatograph mass spectrometry data analysis device according to claim 5,
A chromatograph mass spectrometry data analysis apparatus further comprising display means for rendering a chromatogram peak of a target compound estimated by the chromatogram peak estimation means on a display screen.
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