JP2014021083A - 質量分析方法及び質量分析システム - Google Patents

Abstract

【課題】定量精度の低下を防止した質量分析方法を提供する。
【解決手段】質量分析装置と、該質量分析装置の前段に、試料成分の強度と検出時間をクロマトグラムデータとして表示する副検出器を接続した分析システムを用いた質量分析方法であって、ａ）試料注入後、前記副検出器を有する分析装置で試料を分析し、その検出器を通過した試料を、前記質量分析装置へ注入し、ｂ）前記副検出器と前記質量分析装置の両方でデータを取得し、ｃ）前記副検出器と前記質量分析装置で検出した検出ピークのうち、どの検出ピークを分析するかを、重複するピークの有無及び前記副検出器及び前記質量分析装置間で同一ピークが存在するかどうかを基準に判断する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、質量分析装置の前段に副検出器を備えた、質量分析方法及び質量分析システムに関する。

特許文献１には、「主検出器たる質量分析計と、該質量分析計とは別に設けられた副検出器とを備え、液体クロマトグラフ部からの試料がまず前記副検出器に入り、それより所定時間だけ遅れて前記質量分析計に入るように流路が構成された液体クロマトグラフ質量分析計」が開示されている。

特開２００２−１８１７８４号公報

質量分析装置を用いた定量分析では、測定試料成分が多い場合、複数のピークが重複して検出され、目的成分のデータポイント数が減少する。定量分析では、クロマトグラムを構成するデータポイント数が減少することにより、クロマトグラムの精度や再現性に悪影響を与え、定量精度が著しく低下することがある。

本発明は、副検出器と質量分析装置で検出した検出ピークのうち、どの検出ピークを分析するかを、重複するピークの有無及び副検出器及び質量分析装置間で同一ピークが存在するかどうかを基準に判断する。

本発明の質量分析方法及び質量分析システムは、定量精度の低下を防止することができる。

本発明の装置構成図である。 本発明の一実施例による制御機能ブロック図である。 本発明の動作フローチャートである。 各装置で取得したクロマトグラムの表示例を示す図である。 各装置のデータ解析部で作成するクロマトグラム情報の抽出例を示す図である。 データ処理部でのピーク判定方法例を示す図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態であるデータ処理の動作について説明する。

図１は、本発明の実施例で用いる質量分析システムの装置構成を示す。

本実施例で用いる質量分析システムは、図１に示すように、試料１の分離を目的としたクロマトグラフ２と、質量分析装置とは異なる副検出器３と、副検出器３で分析された試料をイオン化するイオン源４と、イオン源４から導入されたイオンを質量分析する質量分析部５と、イオンを検出する検出部６と、副検出器３の制御を行なう副検出器制御部７と、質量分析装置の制御を行なう質量分析装置制御部８と、各制御部に送信する分析メソッドを入力する入力部９と、副検出器３で取得したデータの処理を実行するデータ処理部１０と、質量分析装置で取得したデータの処理を実行するデータ処理部１１を有する。

また、本実施形態の質量分析装置は、イオン源４、質量分析部５、検出器６を備えて成る。

本実施例の制御機能ブロック図を図２に示す。

図１で示した副検出器３のデータ処理部１０と質量分析装置のデータ処理部１１は、それぞれ次の機能を含む。ここで、図１と同一符号は同一機能構成物を示す。

副検出器３の副検出器データ処理部１０には、副検出器３のデータを解析する副検出器データ解析部１２と、クロマトグラム情報１３を、質量分析装置のデータ処理部に出力したり副検出器３単独のデータを表示したりする副検出器出力部１４を含む。

質量分析装置の質量分析装置データ処理部１１には、質量分析装置のデータ解析部１５と、マススペクトル情報を含むトータルイオンクロマトグラム・マススペクトル情報１６と、分析メソッドを生成する分析計画部１７と、分析計画部１７で副検出器３と質量分析装置のデータを照合して生成された分析スケジュール情報１８と、分析スケジュール情報１８から副検出用に生成された副検出器分析メソッド１９と、質量分析装置用に生成された質量分析装置用分析メソッド２０と、生成された分析メソッドを表示したり出力したりする質量分析装置出力部２１を含む。

副検出器データ処理部１０では、副検出器３で取得したデータを、質量分析装置の取得データと照合するために、副検出器出力部１４から、質量分析装置の質量分析装置データ処理部１１の分析計画部に送信される。質量分析装置の分析計画部１７では、クロマトグラム情報１３とトータルイオンクロマトグラム・マススペクトル情報１６を照合し、分析スケジュール情報１８となる照合結果を生成する。その照合結果から各装置用に副検出器用分析メソッド１９と質量分析装置用分析メソッド２０を生成し、質量分析装置出力部２１から、各装置の制御部に指示を送信する入力部９に分析メソッドを送信する。

図３に本発明のフローチャート図を示す。
液体クロマトグラフと接続した副検出器３と質量分析装置のシステムで試料の分析を開始し（Ｓ２１）、副検出器３を有する装置と質量分析装置のそれぞれでデータを取得（Ｓ２２）する。その後、各装置のデータ処理部１０、１１でクロマトグラム情報の抽出（Ｓ２３）を行ない、そのクロマトグラム情報をもとに各データ内、および装置間でクロマトグラムピークの照合と判定（Ｓ２４）を行なう。その照合・判定結果をもとに、副検出器用の副検出器分析メソッド１９と質量分析装置用の質量分析装置用分析メソッド２０を自動作成（Ｓ２５）する。そして、各装置に分析メソッド１９、２０を反映して（Ｓ２６）、分析を再開する（Ｓ２７）。

本発明のフローチャートを示した図３中のデータ取得（Ｓ２２）について、図４に取得データ例を示す。

上段には副検出器３で取得したクロマトグラムデータを、下段には質量分析装置で取得したトータルイオンクロマトグラムを表示する。副検出器３で取得したデータにおいて、測定開始後に最初に検出したピークのピークトップをＡ、以降検出した順番にピークをＢ、Ｃ、Ｄ、とする。また、副検出器３での分析開始から分析終了までの時間をＴ１とする。同様に、質量分析装置で取得したピークで測定開始後に最初に検出したピークのピークトップ時間をａ、以降検出したピークをｂ、ｃ、ｄ、とする。質量分析装置の分析開始時間から分析終了時間までをＴ２とする。

また、図４において、副検出器３にフォトダイオードアレイ検出器（ＰＤA検出器）のようにデータが三次元（時間、波長、強度）で表示される検出器を用いてデータを取得した場合、設定閾値の強度以上の成分を検出した成分に関しては、特定波長に限定せず全成分をひとつのクロマトグラムに変換表示する。

図３のクロマトグラム情報の抽出について、図５にクロマトグラム情報を例示する。

上側の（１）では、副検出器３で取得したデータから抽出したクロマトグラム情報を示す。検出されたクロマトグラムピーク1本に対して、ＩＤ、ピーク検出開始時間、ピークトップ検出時間、ピーク検出終了時間、ピーク強度、ピークＳ/Ｎ比、ピークデータポイント数、ピーク検出波長を抽出する。ここで、分析開始後、最初に検出されたピークをＡとした場合、分析時間Ｔ１におけるＡの検出が開始された時間Ａｓの比をＡｓ/Ｔ１で表す。同様に、ピークトップ検出時間比をＡ/Ｔ１、ピーク検出終了時間比をＡe/Ｔ１と表すとする。

また、図５下側に、質量分析装置で取得したデータから抽出したクロマトグラム情報を示す。副検出器３でのクロマトグラム情報と同様に、検出されたクロマトグラムピーク1本に対して、ＩＤ、ピーク検出開始時間、ピークトップ検出時間、ピーク検出終了時間、ピーク強度、ピークＳ/Ｎ比、ピークデータポイント数、さらにピーク成分の質量電荷比（m/z）も抽出する。

本発明で、副検出器３が波長検出でない検出器を用いた場合は、その副検出器３の特徴とする成分検出方法を表示する項目を図５のクロマトグラム情報に追記する。

図５のクロマトグラム情報をもとに、各ピークの判定条件を定義する。本発明で、重複するピークとは、１つの装置から抽出したデータ内で、あるピークの検出終了時間とそのピークの次に検出されたピークの検出開始時間が、設定範囲内で同一と判断されるピークのことを言うとする。これを、図４のクロマトグラムと図５のクロマトグラム情報をもとに説明すると次のようになる。図４の副検出器クロマトグラムのピークＢとＣは、ピークＢの検出終了時間Ｂｅ/Ｔ１と、Ｂに隣り合うピークＣの検出開始時間Ｃｓ/Ｔ１が、「Ｂｅ/Ｔ１≧Ｃｓ/Ｔ１」の関係であるとき、ピークＢとＣは重複ピークであるとする。但し、この関係式は、検出ピーク前後から算出されるノイズピークの強度は差し引いた強度を検出開始時間、および検出終了時間とする設定範囲があるとする。

本発明で同一ピークとは、２つの装置のデータ間で、ピークトップの検出時間（Ａ/T1）が設定範囲内で同一成分由来のピークであると判断されるピークであるとする。これを、図４のクロマトグラムと図５のクロマトグラム情報をもとに説明すると次のようになる。図４の副検出器クロマトグラムのピークＡ/Ｔ１と質量分析装置クロマトグラムのピークa/Ｔ２が「Ａ/Ｔ１＝a/Ｔ２」の関係であるとき、ピークＡとピークaは、同一ピークであるとする。但し、設定範囲の時間比内にそれぞれのピークが存在することとする。

図３のクロマトグラムピークの照合と判定（Ｓ２４）について、図６のフローチャートを参照して説明する。

本発明では、重複ピークが存在した場合、そのピークを副検出器３と質量分析装置のどちらで再分析するかを判断し、最適な分析メソッドを生成するので、その判断条件を次に説明する。

取得データにおいて、どちらか一方の装置のデータ内で、重複するピークが存在するかの判定（Ｓ２８）で、存在しない場合、再測定は発生しないので、分析メソッドの作成はない（Ｓ２９）とする。重複ピークが存在する場合は、さらにその当該重複ピークが両方の装置データに存在するかを判定（Ｓ３０）する。当該重複ピークが両方の装置には存在しない場合、当該重複ピークが質量分析装置のデータ側にだけ存在するか判定（Ｓ３１）する。副検出器３側にだけ、当該重複ピークが存在する場合は、副検出器分析メソッド１９に登録する（Ｓ３２）。また、質量分析装置側にだけ当該重複ピークが存在する場合、質量分析装置用分析メソッド２０に登録する（Ｓ３３）。

当該重複ピークが両方の装置に存在し（Ｓ３０）、なおかつ、当該重複ピークのどれか一本が、もう一方の装置データに単独ピークとして存在するかどうかを判定（Ｓ３４）する。当該重複ピークのどれか一本がもう一方の装置データに単独ピークとして存在しない場合（Ｓ３６）、つまり、当該重複ピークが両方の装置にそれぞれ存在する場合は、当該重複ピークに対して、Ｓ/Ｎ比が良好な装置を選択して分析メソッドに登録する（Ｓ３６）。また、当該重複ピークのどれか一本のピークが、もう一方の装置データに単独ピークとして存在する場合、単独ピークは単独ピークが存在する装置でのみ分析するようにして、もう一方の装置では、分析しないように分析メソッドに登録する（Ｓ３５）。

図６のフローチャート中の（Ｓ３４）、（Ｓ３５）の判定方法について、図４のクロマトグラムを参照して説明する。

当該重複ピークのどれか一本のピークが、もう一方の装置データに単独ピークとして存在する（Ｓ３４）場合は、副検出器３で重複ピークとして判定されたピークＢ、ピークＣのうちピークＣが質量分析装置クロマトグラム中のピークｂと同一ピークであると判定された場合である。この場合、単独ピークである質量分析装置側のピークｂを質量分析装置側でのみ分析するようにして、副検出器３のピークＣは副検出器側では分析しないように分析メソッドに登録する（Ｓ３５）とする。

本発明において、単独ピークとは、１つの装置のデータ内で重複ピークが存在しないピークのことである。図４のクロマトグラムを参照した場合、ピークＡ、ピークa、ピークb、ピークｆのことで、重複ピークの関係式が成り立たないピークであるとする。

本発明で、副検出器３とは、紫外検出器（ＵＶ検出器）、可視検出器（ＶＩＳ検出器）、フォトダイオードアレイ検出器（ＰＤＡ検出器）、示差屈折率検出器（ＲＩ検出器）、蛍光検出器（ＦＬ検出器）、荷電化粒子検出器（ＣＡＤ検出器）などが想定されるが、液体クロマトグラフと接続可能でクロマトグラムデータの表示が可能な検出器を含む装置であれば代用可能である。

本発明によれば、どちらか一方の分析装置でデータ取得するように設定することが可能となり、それによってピークの重複を回避し、ピークのデータポイント数の増加、定量精度の向上が可能となる。

取得データのポイント数を増加させようとするには、クロマトグラムピークをブロードにしたり、感度を上げたりする必要があり、それによって分析時間の遅延やターゲットイオンの強度低下が懸念されるが、本発明では、重複するピークの検出を複数の検出器を用いて連続して行なうため、分析時間の遅延やイオン強度低下への影響は少ない。

血液成分の定量分析などのように、対象となる目的成分が各サンプルで同じであるような場合、同じ分析メソッドを繰り返し使用することになるが、本発明を用いた場合、その分析メソッドを作成するユーザの手間を軽減させることができる。これは、定量精度や再現性が向上することにより、データの信頼性が増し、データの繰り返し分析によるメソッド作成の煩雑さを軽減できるからである。

１ 試料
２ 液体クロマトグラフ
３ 副検出器
４ イオン源
５ 質量分析部
６ 検出器
７ 副検出器制御部
８ 質量分析装置制御部
９ 入力部
１０ 副検出器データ処理部
１１ 質量分析装置データ処理部
１２ 副検出器データ解析部
１３ クロマトグラム情報
１４ 副検出器出力部
１５ 質量分析装置データ解析部
１６ トータルイオンクロマトグラム・マススペクトル情報
１７ 分析計画部
１８ 分析スケジュール情報
１９ 副検出器分析メソッド
２０ 質量分析装置用分析メソッド
２１ 質量分析装置出力部

Claims (12)

1. 質量分析装置と、該質量分析装置の前段に、試料成分の強度と検出時間をクロマトグラムデータとして表示する副検出器を接続した分析システムを用いた質量分析方法であって、
   ａ）試料注入後、前記副検出器を有する分析装置で試料を分析し、その検出器を通過した試料を、前記質量分析装置へ注入し、
   ｂ）前記副検出器と前記質量分析装置の両方でデータを取得し、
   ｃ）前記副検出器と前記質量分析装置で検出した検出ピークのうち、どの検出ピークを分析するかを、重複するピークの有無及び前記副検出器及び前記質量分析装置間で同一ピークが存在するかどうかを基準に判断することを特徴とする質量分析方法。
2. 請求項１において、
   前記副検出器と前記質量分析装置で、各クロマトグラムピークトップの検出時間、及び、全分析時間に対する各クロマトグラムピークトップの検出時間の比を算出することを特徴とする、質量分析方法。
3. 請求項１において、
   前記副検出器と前記質量分析装置のそれぞれで、各クロマトグラムの検出開始時間、検出終了時間、全分析時間に対する検出開始時間の比、及び全分析時間に対する検出終了時間の比を算出することを特徴とする質量分析方法。
4. 請求項１において、
   前記副検出器と前記質量分析装置では、各データのクロマトグラムピークのデータポイント数、シグナル/ノイズ比（Ｓ/Ｎ比）を抽出することを特徴とする質量分析方法。
5. 請求項１において、
   前記副検出器と前記質量分析装置とで検出された各クロマトグラムピークを照合し、同一成分由来のピークかどうかを判定することを特徴とする質量分析方法。
6. 請求項２において、
   全分析時間に対する各クロマトグラムピークトップの検出時間の比を基に、前記副検出器及び前記質量分析装置間で同一ピークが存在するかどうかを判断することを特徴とする質量分析方法。
7. 請求項３において、
   隣り合うクロマトグラムピークのうち、先のクロマトグラムの検出終了時間と、後のクロマトグラムの検出開始時間とを比較し、検出終了時間の方が遅い場合に、ピークが重複すると判定することを特徴とする質量分析方法。
8. 請求項１から７のいずれかにおいて、
   前記副検出器または前記質量分析装置のいずれかにおいて、重複するピークが存在する場合、
   他方において、該重複するピークが単独ピークとして存在するかどうかを判定し、単独ピークとして存在する場合には、該ピークに対しては他方のデータを用いて分析を行うことを特徴とする質量分析方法。
9. 請求項１から７のいずれかにおいて、
   前記副検出器または前記質量分析装置のいずれかにおいて、重複するピークが存在する場合、
   他方の装置において、該重複するピークが単独ピークとして存在するかどうかを判定し、単独ピークとして存在しない場合には、該ピークに対してはシグナル/ノイズ比（Ｓ/Ｎ比）が良好な方のデータを用いて分析を行うことを特徴とする質量分析方法。
10. イオンのm/z、強度、および検出時間をクロマトグラムデータとして表示する質量分析装置と、
    該質量分析装置の前段に、試料成分の強度と検出時間をクロマトグラムデータとして表示する副検出器を接続した質量分析システムにおいて、
    ａ）試料注入後、前記副検出器を有する分析装置で試料を分析し、その検出器を通過した試料を、前記質量分析装置へ注入し、
    ｂ）前記副検出器と前記質量分析装置の両方でデータを取得し、
    ｃ）前記副検出器と前記質量分析装置で検出した検出ピークのうち、どの検出ピークを分析するかを、重複するピークの有無及び前記副検出器及び前記質量分析装置間で同一ピークが存在するかどうかを基準に判断することを特徴とする質量分析システム。
11. 請求項９において、
    前記副検出器または前記質量分析装置のいずれかにおいて、重複するピークが存在する場合、
    他方において、該重複するピークが単独ピークとして存在するかどうかを判定し、単独ピークとして存在する場合には、該ピークに対しては他方のデータを用いて分析を行うことを特徴とする質量分析システム。
12. 請求項９において、
    前記副検出器または前記質量分析装置のいずれかにおいて、重複するピークが存在する場合、
    他方の装置において、該重複するピークが単独ピークとして存在するかどうかを判定し、単独ピークとして存在しない場合には、該ピークに対してはシグナル/ノイズ比（Ｓ/Ｎ比）が良好な方のデータを用いて分析を行うことを特徴とする質量分析システム。