JP2013002967A

JP2013002967A - 質量分析データ表示装置及び質量分析データ表示プログラム

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Publication number: JP2013002967A
Application number: JP2011134546A
Authority: JP
Inventors: Yohei Yamada; 洋平山田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2011-06-16
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2013-01-07
Anticipated expiration: 2031-06-16
Also published as: JP5708289B2

Abstract

【課題】マススペクトル上に表示可能な情報量を多くすることのできる質量分析データ表示装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る質量分析データ表示装置では、質量軸（m/z軸）４０を環状、強度軸４１をその径方向とするマススペクトルを作成し、その外周に各ピークに対応させつつピーク情報（図中では化合物名及び構造式候補）を環状に配置し、共に画面上に表示する。ピーク情報の表示は必要に応じて変更する。例えばピークが密集している場合、所定の基準（強度の大きさ等）で選んだ代表的なピークのピーク情報のみを表示する、表示サイズを縮小する、並べ替えて表示する、等の変更を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、マススペクトルと共に、マススペクトルに含まれるピークの情報を表示する質量分析データ表示装置及び質量分析データ表示プログラムに関する。

質量分析では、試料をイオン化し、そのイオンを質量（正確には質量電荷比）毎に分離して、それぞれのイオン数に応じた強度信号を測定する。この測定結果として、横軸に質量、縦軸に信号強度（一般には相対強度）をとったものがマススペクトルである。

なお、試料分子の分子量が大きく、複雑な構造を有する場合、特定の質量のイオンをプリカーサイオン（親イオン）として選別し、その選別したプリカーサイオンをCID（Collision Induced Dissociation：衝突誘起分解）によって開裂することがある。開裂によって生成されたフラグメントイオンは上記と同様に質量毎に分離され、該フラグメントイオンによるマススペクトルが作成される。この開裂操作は複数回なされることもあり、その場合、開裂の各段階においてマススペクトルが取得される。一般に、開裂操作を(n-1)回（nは2以上の整数）繰り返すことにより得られたマススペクトルは「MSⁿスペクトル」と称される。

マススペクトルを解析するにあたり、マススペクトルライブラリ（データベース）を利用する方法がある。マススペクトルライブラリには、様々な既知化合物についての情報、すなわち、所定のイオン化法を用いて質量分析を行ったときに得られるマススペクトルのデータの他、化合物名、分子量、組成式、構造式等の情報が含まれている。このような既知化合物のマススペクトルと測定により得られた実測マススペクトルとを指定された検索条件の下でパターンマッチングし、実測マススペクトルのピークパターンに類似する既知化合物の情報を取得する。

マススペクトルライブラリ等から取得した情報は、ユーザが理解しやすいように、マススペクトルと共に画面上に表示することが望まれる。この表示方法として簡単なものでは、全ピーク又は代表的なピークの上部に質量を表示する方法がある。また質量分析とは異なるが、特許文献１には、画面上に表示されたグラフにユーザがマウス等のポインティングデバイスのカーソルを合わせると、そのカーソル位置における数値等の詳細情報を表示する方法が記載されている。この特許文献１の方法を適用し、図６のようにユーザがカーソル位置で指定したマススペクトルのピークについて、そのピーク情報（図中では構造式候補）を表示する方法がある。

特開２０００−３２２５８９号公報

しかしながら、マススペクトルを解析するには、単独のピークの情報にのみ着目するのではなく、複数のピークの情報を総合的に評価する必要がある。そのため、複数のピークの情報を同時にグラフ上に表示することが望まれるが、特許文献１の表示方法ではカーソル位置のピークに関する情報しか示されず、他のピークと比較することができない。カーソル位置以外のピークの情報を同時に表示しようとしても、多くの情報が1つのピークに対応づけられる場合や大きなピークが密集している場合、表示領域が限られるため、ピーク又は他のピーク情報と重ならないように表示することは困難である。

本発明が解決しようとする課題は、マススペクトル上に表示可能な情報量を多くすることのできる質量分析データ表示装置を提供することである。

上記課題を解決するために成された第一発明に係る質量分析データ表示装置は、
一方の軸を質量軸、他方の軸を強度軸としてマススペクトルを画面上に表示する質量分析データ表示装置において、
前記質量軸を環状、前記強度軸をその径方向とするマススペクトルを作成する変形グラフ作成手段と、
前記変形グラフ作成手段により作成されたマススペクトルと共に、該マススペクトルに含まれるピークのピーク情報を、ピークと関連づけて該マススペクトルの外周に表示するデータ表示手段と、
を有することを特徴とする。

なお、本発明における「マススペクトル」とは、開裂操作を伴わないマススペクトルと開裂操作を伴うマススペクトル（MSⁿスペクトル）の両方を含む。

また、上記課題を解決するために成された第二発明に係る質量分析データ表示装置は、
一方の軸を質量軸、他方の軸を強度軸としてマススペクトルを画面上に表示する質量分析データ表示装置において、
前記質量軸を前記画面の縦方向に、前記強度軸を前記画面の横方向又は斜め方向に、それぞれ向けたマススペクトルを作成する変形グラフ作成手段と、
前記変形グラフ表示手段により作成されたマススペクトルと共に、該マススペクトルに含まれるピークのピーク情報を、ピークと関連づけて該マススペクトルの左及び／又は右に表示するデータ表示手段と、
を有することを特徴とする。

パーソナルコンピュータ等の画面上では、通常、文字情報は左から右に、画像情報は横長に表示される。マススペクトル上にピーク情報を文字情報や構造式候補等の画像情報として表示する場合も同様である。それと共にマススペクトルの各ピークも左から右に並ぶため、複数のピーク情報を同時に画面上に表示する際に、ピークとピーク情報、又はピーク情報同士が重なり合うという問題が生じる。本発明者はこの点を鑑み、上記発明を想到した。

本発明では、上記構成により、マススペクトルのピークが環状若しくは画面縦方向に並
び、ピーク情報もピークの並びに対応して環状若しくは画面縦方向に並ぶ。このため、各々のピーク情報が横長に表示されても、互いに又はピークと重ならずに画面上に同時に表示することが可能となる。

本発明に係る質量分析データ表示装置では、マススペクトル上に表示可能な情報量を増やすことができるため、複数のピークについてそのピーク情報を同時に表示することが可能となる。従って、ユーザは複数のピークの情報を総合的に評価することができ、マススペクトルの解析が容易になる。

本発明に係る質量分析データ表示装置の一実施例の概略構成図。本実施例の質量分析データ表示装置におけるマススペクトル及びピーク情報の表示例。本実施例の質量分析データ表示装置におけるマススペクトル及びピーク情報の別の表示例。本実施例の質量分析データ表示装置におけるマススペクトル及びピーク情報の別の表示例。本実施例の質量分析データ表示装置におけるマススペクトル及びピーク情報の別の表示例。従来のマススペクトルにおけるピーク情報の表示例。

本発明に係る質量分析データ表示装置（以下、「表示装置」と略す）１０の概略構成を、図１を参照して説明する。本実施例の表示装置１０の実態はコンピュータであり、中央演算処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）１１、メモリ１２、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等から成るモニタ（表示部）１３、キーボードやマウス等から成る入力部１４、ハードディスク等の大容量記憶装置から成る記憶部１５が互いに接続されている。

表示装置１０は、質量分析装置２０との直接的な接続や、ＬＡＮ（Local Area Network）などのネットワークを介した接続を司るためのインターフェース（Ｉ／Ｆ）１６を備え、Ｉ／Ｆ１６より通信線１７を介して質量分析装置２０に接続されている。なお、表示装置１０は、Ｉ／Ｆ１６を介して質量分析装置２０と接続される形態に限られる必要はなく、質量分析装置２０と一体化されていても構わない。

記憶部１５には、ＯＳ（Operating System）３０と、制御／データ処理プログラム３１と、質量分析データ表示プログラム（以下、「表示プログラム」と略す）３２と、ライブラリ（マススペクトルライブラリ）３３と、が記憶されている。制御／データ処理プログラム３１は、質量分析装置２０の分析動作を制御し、質量分析装置２０から出力される分析データのデータ処理を行うためのプログラムである。表示プログラム３２は、制御／データ処理プログラム３１によってデータ処理された分析データを基に図２〜５に示すようなマススペクトルのグラフを作成し、各ピークのピーク情報と共に表示部１３の画面上に表示するためのプログラムである。これらのプログラムはＣＰＵ１１に実行されることによりソフトウエア的に動作する。また、ライブラリ３３には各種の既知化合物のピーク情報が登録されている。

なお、本実施例では制御／データ処理プログラム３１と表示プログラム３２を別のプログラムとしているが、これらが一体であっても構わない。また、これらのプログラムがＯＳ３０に組み込まれていても構わない。

本実施例における表示プログラム３２は変形グラフ作成部３２１、ピーク情報取得部３２２、データ表示部３２３、表示設定部３２４として機能する。変形グラフ作成部３２１は、図６に示すような従来のマススペクトルを、図２〜５のように変形して作成する。本発明におけるマススペクトルの表示方法には、大別して質量軸を環状にする方法（図２）と、質量軸を画面縦方向に向ける方法（図３〜５）と、の2種類がある。

ピーク情報取得部３２２は、マススペクトルの各ピークに関連するピーク情報を、各種の計算、ライブラリ３３の参照、開裂の各段階における分析データ等から取得する。例えば図２〜５のマススペクトルは、図中のプリカーサイオンを開裂することにより得られたMSⁿスペクトルであるが、その各ピークのピーク情報は該プリカーサイオンの既知の構造式から計算により求めた各フラグメントイオンの構造式候補、及びマスライブラリを検索することにより取得した各イオンの名称（図中では仮に「化合物Ａ〜Ｅ」としている）である。ピーク情報取得部３２２が取得するピーク情報には、上記した構造式候補や対応する化合物名の他に、例えば精密質量、強度、所定の評価方法で算出した評価値、プリカーサイオンとのニュートラルロス、実測MSⁿ⁺¹スペクトルなどがある。

データ表示部３２３は、変形グラフ作成部３２１が作成したマススペクトルと、ピーク情報取得部３２２が取得したピーク情報と、を表示部１３の画面上に並べて表示する。

表示設定部３２４は、マススペクトルとピーク情報を画面上に表示する際の各種の設定を、ユーザが入力部１４を介して行うためのものである。表示設定部３２４の具体的な説明については後述する。

以下、表示プログラム３２によって画面上に表示されるマススペクトルとピーク情報について、図２〜５を参照して説明する。

［表示例１］
図２に、表示プログラム３２によって画面上に表示されるマススペクトルとピーク情報の一表示例を示す。この例は質量軸（m/z軸）４０を環状、強度軸４１をその径方向とするマススペクトルを作成し、各ピークのピーク情報と共に画面上に表示したものである。

本表示例では、環状の質量軸４０に沿って各ピークが環状に並べられると共に、各ピークに対応して吹き出しの形で表示されたピーク情報（図中では化合物名及び構造式候補）が、マススペクトルの外周に環状に配置される。このように、ピークの並びとピーク情報の配置を環状にすることで、互いに、そしてピークと重ならないように複数のピークのピーク情報を同時に表示することが可能となる。

データ表示部３２３は、必要に応じてピーク情報の表示を変更することができる。例えばピークが密集している場合、所定の基準（強度の大きさ等）で選んだ代表的なピークのピーク情報のみを表示する、表示サイズを縮小する、並べ替えて表示する、等の変更を行うことができる。また、必要に応じて改行することもできる。

また、構造式候補のように複数の候補を画面上に表示する場合、所定の評価方法で評価値を算出し、その結果が良い方からピークに近い位置に表示することが望ましい。また、評価値の結果が良い方の表示サイズを大きく、悪い方の表示サイズを小さくするなど、評価値に基づいて表示サイズを変更するようにすることが望ましい。

このように、評価値に基づいて各候補の表示を変更することにより、優位な候補の情報をユーザの目に留まりやすい位置に表示することが可能となる。これにより、ユーザは画面上に表示される各種の情報を効率的に取捨選択することができるようになるため、マススペクトルの評価がより容易になる。

評価方法としては、例えばMSⁿスペクトルのあるピークに対してMSⁿ⁺¹スペクトルが測定されている場合、そのピークの各構造式候補から求められる予測MSⁿ⁺¹スペクトルと、測定により得られた実測MSⁿ⁺¹スペクトルとの類似度を算出する、各ピークの精密質量とその各構造式候補の精密質量との誤差を算出する、等の方法がある。

また、表示設定部３２４を介してユーザがピーク情報の表示を変更することもできる。表示設定部３２４により設定可能な項目として、例えば以下のものが挙げられる。
(a) 画面上に表示する情報項目の設定。
(b) 表示順序の設定。
(c) フィルタリングの設定。
(d) 等強度線（図中の罫線４２）の表示・非表示の設定。

(a)は構造式候補、対応する化合物名、精密質量、評価値等の各種の情報項目のうち、いずれを画面上に表示するかに関する設定項目である。(b)は(a)において複数の情報種目を選択した場合の各情報項目の表示順序や、構造式候補など1つの情報項目に複数の候補がある場合の各候補の表示順序に関する設定項目である。(c)は1つの情報項目に多数の候補がある場合に、どのような基準で候補を抽出して表示するかに関する設定項目である。(d)は、画面上のマススペクトルのピーク強度を比較するための等強度線４２を表示するか否かの設定を行う項目である。

上記(a)〜(c)によって、ユーザは自分に必要な情報のみを、自らが理解しやすいように表示することができる。これによりスペクトル全体を概観しやすくなり、分析対象の評価が容易となる。また、(d)によって、全体的なピーク強度の比較とピーク情報に絞った比較とを行うことができる。

［表示例２］
図３〜５に、表示プログラム３２によって画面上に表示されるマススペクトルとピーク情報の別の表示例を示す。これらの図は質量軸を画面縦方向に向けたマススペクトルの表示例である。

従来のマススペクトルは、図６に示すように質量軸を横軸に、強度軸を縦軸に表示する。これに対し、本表示例のマススペクトルは従来のマススペクトルを90°回転させた（図３）、又は縦軸と横軸を入れ替え、縦軸を質量軸に、横軸を強度軸にした（図４）ものである。各ピークのピーク情報はマススペクトルの左右いずれか又は両方に表示される。

本表示例ではピークが画面縦方向に並ぶため、ピーク情報が横長に表示されても、ピーク及びピーク情報の並ぶ向きは縦方向であるため、これらが重ならない。そのため、互いに、そしてピークと重ならないように複数のピークのピーク情報を同時に表示することが可能となる。

図５は、図３の表示例の変形例であり、マススペクトル及びピーク情報をx軸、y軸、z軸の3次元で表示したものである。図５に示すように、x軸は画面横方向に、y軸は画面縦方向に、z軸は画面斜め方向に、それぞれ向いており、質量軸がy軸方向、強度軸がz軸方向に向いている。これにより、図３と同様の効果が得られると共に、ピーク情報を表示可能な領域をより増やすことができる。

以上、本発明に係る質量分析データ表示装置の一実施例を説明したが、上記は例に過ぎず、本発明の趣旨の範囲内で適宜に変更や修正、又は追加を行っても構わないことは明らかである。

１０…質量分析データ表示装置
１１…ＣＰＵ
１２…メモリ
１３…表示部
１４…入力部
１５…記憶部
１８…Ｉ／Ｆ
１９…通信線
２０…質量分析装置
３０…ＯＳ
３１…制御／データ処理プログラム
３２…質量分析データ表示プログラム
３２１…変形グラフ作成部
３２２…ピーク情報取得部
３２３…データ表示部
３２４…表示設定部
３３…ライブラリ
４０…質量軸
４１…強度軸
４２…等強度線

Claims

一方の軸を質量軸、他方の軸を強度軸としてマススペクトルを画面上に表示する質量分析データ表示装置において、
前記質量軸を環状、前記強度軸をその径方向とするマススペクトルを作成する変形グラフ作成手段と、
前記変形グラフ作成手段により作成されたマススペクトルと共に、該マススペクトルに含まれるピークのピーク情報を、ピークと関連づけて該マススペクトルの外周に表示するデータ表示手段と、
を有することを特徴とする質量分析データ表示装置。
一方の軸を質量軸、他方の軸を強度軸としてマススペクトルを画面上に表示する質量分析データ表示装置において、
前記質量軸を前記画面の縦方向に、前記強度軸を前記画面の横方向又は斜め方向に、それぞれ向けたマススペクトルを作成する変形グラフ作成手段と、
前記変形グラフ表示手段により作成されたマススペクトルと共に、該マススペクトルに含まれるピークのピーク情報を、ピークと関連づけて該マススペクトルの左及び／又は右に表示するデータ表示手段と、
を有することを特徴とする質量分析データ表示装置。
前記ピーク情報が複数の候補を有する際に、該候補の各々について所定の評価方法に基づいて評価値が算出され、前記データ表示手段が、ピークに近い方から順に評価値の良い候補を表示することを特徴とする請求項１又は２に記載の質量分析データ表示装置。
前記ピーク情報が複数の候補を有する際に、該候補の各々について所定の評価方法に基づいて評価値が算出され、前記データ表示手段が、評価値の良い候補を大きく、評価値の悪い候補を小さく表示することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の質量分析データ表示装置。
前記ピーク情報が複数の構造式候補を含み、前記評価方法が各ピークの精密質量とその構造式候補の精密質量との誤差であることを特徴とする請求項３又は４に記載の質量分析データ表示装置。
前記ピーク情報が複数の構造式候補を含み、前記評価方法が、該ピーク情報に対応するピークを開裂することにより得られる実測マススペクトルと、各構造式候補から得られる予測マススペクトルとの類似度であることを特徴とする請求項３又は４に記載の質量分析データ表示装置。
前記マススペクトル上に強度の等しい等強度線を表示することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の質量分析データ表示装置。
ユーザが、前記画面上に表示するピーク情報の項目を設定できることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の質量分析データ表示装置。
ユーザが、前記画面上に表示するピーク情報の表示順序を設定できることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の質量分析データ表示装置。
前記情報が複数の候補を有する際に、前記画面上に表示する候補を抽出するためのフィルタリングの設定をユーザが行うことができることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の質量分析データ表示装置。
コンピュータを請求項１〜１０のいずれかに記載の質量分析データ表示装置として機能させるための質量分析データ表示プログラム。