JP2021174596A - Sweet spot prediction method and sweet spot prediction device - Google Patents

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Abstract

To easily predict the position of a sweet spot in MALDI mass spectrometry.SOLUTION: Learning data in which an optical image obtained by photographing an adhesion region of a predetermined sample on a sample plate and information indicating the position of a sweet spot in the adhesion region of the predetermined sample are associated with each other is acquired, a prediction model that predicts the position of the sweet spot is generated by machine learning using the learning data, and a prediction model is applied to the optical image obtained by photographing the adhesion region of an unknown sample to predict the position of the sweet spot within the adhesion region of the unknown sample.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、スイートスポットの予測方法及びスイートスポット予測装置に関する。 The present invention relates to a sweet spot prediction method and a sweet spot prediction device.

質量分析装置のイオン化法の一つとしてMALDI(Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization:マトリクス支援レーザ脱離イオン化)法がよく知られている。MALDI法は、レーザ光を吸収しにくい試料、又はタンパク質等のレーザ光で損傷を受けやすい試料を分析するために、レーザ光を吸収し易く且つイオン化し易い物質をマトリクスとして試料に予め混合しておき、これにレーザ光を照射することで試料に含まれる化合物をイオン化する手法である。MALDI法による試料のイオン化を行うイオン源を備えた質量分析装置(すなわちMALDI質量分析装置)は、特に、分子量の大きな高分子化合物をあまり開裂させることなく分析することが可能であり、しかも検出感度が高いために微量分析にも好適であることから、近年、生命科学などの分野で広範に利用されている。 The MALDI (Matrix Assisted Laser Desorption / Ionization) method is well known as one of the ionization methods for mass spectrometers. In the MALDI method, in order to analyze a sample that does not easily absorb laser light or a sample that is easily damaged by laser light such as protein, a substance that easily absorbs laser light and is easily ionized is mixed with the sample in advance as a matrix. This is a method of ionizing the compound contained in the sample by irradiating it with laser light. A mass spectrometer (that is, a MALDI mass spectrometer) equipped with an ion source for ionizing a sample by the MALDI method can analyze a high molecular weight polymer compound without causing much cleavage, and has detection sensitivity. In recent years, it has been widely used in fields such as life science because it is suitable for microanalysis due to its high molecular weight.

MALDI法による質量分析(すなわちMALDI質量分析)では、例えば、サンプルプレート(又はターゲットプレート)とよばれる金属製のプレート上に多数形成されているウェルとよばれる浅い椀状の凹部に、目的試料とマトリクスとの混合液を滴下し、それを乾燥させて結晶化させることによってサンプル調製を行う。 In mass spectrometry by the MALDI method (that is, MALDI mass spectrometry), for example, a target sample is formed in a shallow bowl-shaped recess called a well formed on a metal plate called a sample plate (or target plate). Samples are prepared by dropping a mixed solution with a matrix, drying it, and crystallizing it.

通常、1個のウェルの形状は上面視円形状であるが、上記により調製されたサンプル(厳密には、目的試料とマトリクスとの混合結晶)が前記ウェル内で占める領域(以下、サンプル領域とよぶ)における目的試料の分布は必ずしも均一ではない。そのため、当該サンプル領域の中で目的試料が多く存在していて測定に最適な部位(以下「スイートスポット」という)が、該サンプル領域の中心からずれていることも多い。 Normally, the shape of one well is a circular shape in the top view, but the region occupied by the sample prepared above (strictly speaking, a mixed crystal of the target sample and the matrix) in the well (hereinafter referred to as the sample region). The distribution of the target sample in (called) is not always uniform. Therefore, there are many target samples in the sample region, and the optimum site for measurement (hereinafter referred to as “sweet spot”) is often deviated from the center of the sample region.

MALDI法による質量分析において高感度且つ高精度の分析を行うには、各サンプルのスイートスポットに対してレーザ光を照射し、それにより生成されたイオンを質量分析に供することが好ましい。しかしながら、上記理由により、ウェル毎にスイートスポットの位置のばらつきは大きく、また顕微鏡を通した目視観察によってスイートスポットがどこにあるのかを判別することも難しい。 In order to perform highly sensitive and highly accurate analysis in mass spectrometry by the MALDI method, it is preferable to irradiate the sweet spot of each sample with a laser beam and subject the ions generated thereby to mass spectrometry. However, for the above reasons, the position of the sweet spot varies widely from well to well, and it is difficult to determine where the sweet spot is by visual observation through a microscope.

そこで、従来のMALDI質量分析装置には、ラスタ(Raster)測定とよばれる機能が搭載されている。ラスタ測定とは、1個のウェル中のサンプル領域内で互いに異なる位置に予め設定した多数の測定点の各々について、順次、複数回(例えば、数十〜数百回)のレーザ光照射を行って測定データを取得し、それら全ての測定データを積算することによって最終測定データを導出する測定手法である。 Therefore, the conventional MALDI mass spectrometer is equipped with a function called raster measurement. In raster measurement, laser beam irradiation is sequentially performed a plurality of times (for example, tens to hundreds of times) for each of a large number of measurement points preset at different positions in a sample region in one well. This is a measurement method in which the final measurement data is derived by acquiring the measurement data and integrating all the measurement data.

しかしながら、通常、サンプルプレート上には多数のウェルが設けられており、各ウェルに形成されているサンプル領域の全てについてラスタ測定を行うと、かなりの時間を要することになる。そのため、ラスタ測定では分析のスループットを上げることが困難である。 However, usually, a large number of wells are provided on the sample plate, and it takes a considerable amount of time to perform raster measurement on all of the sample regions formed in each well. Therefore, it is difficult to increase the analysis throughput in raster measurement.

そこで、実際の測定データを取得する前に、各ウェル中に上記と同様に設定した多数の測定点の各々に対して予備的に数回のレーザ光照射を行って測定データを取得し、このような予備測定によって得られる信号強度を比較してスイートスポットを探索することも行われている(例えば特許文献1など参照)。 Therefore, before acquiring the actual measurement data, the measurement data is acquired by preliminarily irradiating each of the large number of measurement points set in each well with laser light several times. It is also performed to search for a sweet spot by comparing the signal intensities obtained by such preliminary measurement (see, for example, Patent Document 1).

特開2012−230801号公報([0004])Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-23801 ([0004])

しかしながら、予備測定においても多数の測定点についてレーザ照射を行う必要があるため、スイートスポットを見つけ出すまでにある程度時間が掛かる。また、一つの測定点において、数回のレーザ照射では測定されるイオン強度が低くても、レーザ照射を繰り返すうちにイオン強度が上昇してくることがあるが、予備測定ではレーザの照射回数が少ないために、このような測定点をスイートスポットとして見出すことができなかった。また、予備測定の間にも目的試料が消費されるため、その後に実際の測定を行った際に、十分な信号強度が得られない場合もあった。 However, since it is necessary to irradiate a large number of measurement points with laser even in the preliminary measurement, it takes some time to find the sweet spot. In addition, at one measurement point, even if the ionic strength measured by several laser irradiations is low, the ionic strength may increase as the laser irradiation is repeated, but in the preliminary measurement, the number of laser irradiations is high. Due to the small number, such a measurement point could not be found as a sweet spot. In addition, since the target sample is consumed during the preliminary measurement, sufficient signal strength may not be obtained when the actual measurement is performed thereafter.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、MALDI質量分析におけるスイートスポットの位置を容易に予測することのできるスイートスポット予測装置及びスイートスポットの予測方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a sweet spot prediction device and a sweet spot prediction method capable of easily predicting the position of a sweet spot in MALDI mass spectrometry. To provide.

上記課題を解決するためになされた本発明に係るスイートスポットの予測方法は、
サンプルプレート上における所定サンプルの付着領域を撮影して得られた光学画像と、該所定サンプルの付着領域内におけるスイートスポットの位置を示す情報とを対応付けた学習用データを取得し、
前記学習用データを用いた機械学習によってスイートスポットの位置を予測する予測モデルを生成し、
未知サンプルの付着領域を撮影して得られた光学画像に前記予測モデルを適用することによって、前記未知サンプルの付着領域内におけるスイートスポットの位置予測を行うものである。
The method for predicting sweet spots according to the present invention, which has been made to solve the above problems, is
Learning data in which the optical image obtained by photographing the adhesion region of the predetermined sample on the sample plate and the information indicating the position of the sweet spot in the adhesion region of the predetermined sample are associated with each other is acquired.
A prediction model that predicts the position of the sweet spot is generated by machine learning using the training data.
By applying the prediction model to an optical image obtained by photographing an adhesion region of an unknown sample, the position of a sweet spot in the adhesion region of the unknown sample is predicted.

また、上記課題を解決するために成された本発明に係るスイートスポット予測装置は、
サンプルプレート上における所定サンプルの付着領域を撮影して得られた光学画像と、該所定サンプルの付着領域内におけるスイートスポットの位置を示す情報とを対応付けた学習用データを取得する学習データ取得部と、
前記学習用データを用いた機械学習を実行することにより、スイートスポットの位置を予測する予測モデルを生成する予測モデル生成部と、
未知サンプルの付着領域を撮影して得られた光学画像に前記予測モデルを適用することによって、前記未知サンプルの付着領域内におけるスイートスポットの位置予測を行う予測部と、
を備えている。
Further, the sweet spot prediction device according to the present invention made to solve the above problems is
A learning data acquisition unit that acquires learning data in which an optical image obtained by photographing an adhesion region of a predetermined sample on a sample plate and information indicating the position of a sweet spot in the adhesion region of the predetermined sample are associated with each other. When,
A prediction model generation unit that generates a prediction model that predicts the position of the sweet spot by executing machine learning using the training data.
A prediction unit that predicts the position of the sweet spot in the adhesion region of the unknown sample by applying the prediction model to the optical image obtained by photographing the adhesion region of the unknown sample.
It has.

上記本発明に係るスイートスポットの予測方法又はスイートスポット予測装置によれば、MALDI質量分析におけるスイートスポットの位置を容易に予測することが可能となる。 According to the sweet spot prediction method or the sweet spot prediction device according to the present invention, the position of the sweet spot in MALDI mass spectrometry can be easily predicted.

本発明の一実施形態に係るMALDI質量分析システムの概略構成図。The schematic block diagram of the MALDI mass spectrometry system which concerns on one Embodiment of this invention. 同実施形態における制御/処理部の要部構成を示すブロック図。The block diagram which shows the composition of the main part of the control / processing part in the same embodiment. 同実施形態における予測モデルの生成に関する処理の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the process concerning the generation of the prediction model in the same embodiment. 学習用サンプル画像の一例を示す図。The figure which shows an example of the sample image for learning. ヒートマップ画像の一例を示す図。The figure which shows an example of a heat map image. 同実施形態におけるスイートスポット位置の予測及び質量分析の実行に関する処理の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the process concerning the prediction of the sweet spot position and the execution of mass spectrometry in the same embodiment. スイートスポット位置の予測及び質量分析の実行に関する処理の手順の別の例を示すフローチャート。The flowchart which shows another example of the procedure of the process concerning the prediction of the sweet spot position and the execution of mass spectrometry.

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しつつ説明を行う。図1は、本実施形態に係るスイートスポット予測装置を含んだMALDI質量分析システムの概略構成図である。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a MALDI mass spectrometry system including a sweet spot prediction device according to the present embodiment.

このMALDI質量分析システムは、質量分析装置10と、制御/処理装置50と、を備えており、この制御/処理装置50が本発明における「スイートスポット予測装置」に相当する。 This MALDI mass spectrometry system includes a mass spectrometer 10 and a control / processing device 50, and the control / processing device 50 corresponds to the "sweet spot prediction device" in the present invention.

質量分析装置10は、イオンを生成するためのイオン源20と、前記イオンをm/z(質量電荷比)に基づいて分離して検出する質量分析部30と、サンプルの光学像を撮影する撮影部40と、を備えている。 The mass spectrometer 10 takes an image of an ion source 20 for generating ions, a mass spectrometer 30 that separates and detects the ions based on m / z (mass-to-charge ratio), and an optical image of a sample. A unit 40 and the like are provided.

イオン源20は、その上面にサンプルプレート21が載置されるサンプルステージ22と、レーザ光を発するレーザ出射部26と、該レーザ光を反射するとともにサンプルプレート21上に形成されたサンプルSに集光する第1反射鏡27と、サンプルステージ22の上方に設けられ、拡散するイオンを遮蔽するアパーチャ板24と、アパーチャ板24に設けられたアパーチャを通過したイオンを質量分析部30へと輸送するイオン輸送光学系25と、を含んでいる。 The ion source 20 collects on the sample stage 22 on which the sample plate 21 is placed on the upper surface thereof, the laser emitting portion 26 that emits the laser light, and the sample S that reflects the laser light and is formed on the sample plate 21. The first reflecting mirror 27 that shines, the aperture plate 24 that is provided above the sample stage 22 and shields diffused ions, and the ions that have passed through the aperture provided on the aperture plate 24 are transported to the mass analysis unit 30. The ion transport optical system 25 and the like are included.

サンプルステージ22は、モータ等を含むステージ駆動部23により、図1中のX軸及びY軸の2軸方向(すなわちサンプルプレート21のプレート面の広がり方向)に移動可能である。 The sample stage 22 can be moved in the biaxial directions of the X-axis and the Y-axis in FIG. 1 (that is, the spreading direction of the plate surface of the sample plate 21) by the stage driving unit 23 including the motor and the like.

なお、サンプルプレート21の上面にはウェルとよばれる多数の上面視円形状の凹みが二次元的に形成されており、このウェルの1個1個にサンプル溶液(目的試料とマトリクスとの混合溶液)が滴下され、それが乾燥されることにより固形状のサンプルSが各ウェル中に形成される。 A large number of circular dents called wells are two-dimensionally formed on the upper surface of the sample plate 21, and a sample solution (a mixed solution of a target sample and a matrix) is formed in each of the wells. ) Is dropped and dried to form a solid sample S in each well.

サンプルSの観察像は第2反射鏡28を介してCCDカメラ等を備えた撮影部40に導入され、撮影部40で形成されるサンプル画像が、制御/処理装置50に送出される。 The observation image of the sample S is introduced into the photographing unit 40 provided with the CCD camera or the like via the second reflecting mirror 28, and the sample image formed by the photographing unit 40 is sent to the control / processing device 50.

質量分析部30は、電場の影響なくイオンが自由に飛行する自由飛行空間31と、直流電場の作用によりイオンを折返し飛行させる反射器32とを含むリフレクトロン型のTOFMSであり、その飛行の終端にはイオン検出器33が配設されている。 The mass spectrometer 30 is a reflector-type TOFMS including a free flight space 31 in which ions freely fly without the influence of an electric field and a reflector 32 in which ions are turned back by the action of a DC electric field, and the end of the flight. An ion detector 33 is arranged in the vehicle.

制御/処理装置50は、図2に示すように、分析制御部51と、質量分析データ処理部52と、記憶部53と、学習用データ取得部54と、予測モデル生成部55と、スイートスポット予測部56と、表示制御部57と、を備えている。制御/処理装置50の実体は、CPU、メモリ、及びハードディスク装置等の大容量記憶装置を備えたパーソナルコンピュータ又はそれよりも高性能なコンピュータであり、前記大容量記憶装置から成る記憶部53に予め記憶された制御/処理用のプログラムをCPUで実行することによって分析制御部51、質量分析データ処理部52、学習用データ取得部54、予測モデル生成部55、スイートスポット予測部56、及び表示制御部57の機能が実現される。なお、記憶部53は、質量分析装置10で取得されたデータ、及びスイートスポットの予測に関するデータ等を記憶するデータ記憶部58を備えている。 As shown in FIG. 2, the control / processing device 50 includes an analysis control unit 51, a mass spectrometry data processing unit 52, a storage unit 53, a learning data acquisition unit 54, a prediction model generation unit 55, and a sweet spot. It includes a prediction unit 56 and a display control unit 57. The substance of the control / processing device 50 is a personal computer provided with a large-capacity storage device such as a CPU, a memory, and a hard disk device, or a computer having a higher performance than that, and is stored in advance in a storage unit 53 composed of the large-capacity storage device. By executing the stored control / processing program on the CPU, the analysis control unit 51, the mass analysis data processing unit 52, the learning data acquisition unit 54, the prediction model generation unit 55, the sweet spot prediction unit 56, and the display control The function of the unit 57 is realized. The storage unit 53 includes a data storage unit 58 that stores data acquired by the mass spectrometer 10 and data related to sweet spot prediction.

制御/処理装置50には、マウス等のポインティングデバイス及びキーボード等を備えた入力部60と、液晶ディスプレイ等の表示装置から成る表示部70が接続されている。 The control / processing device 50 is connected to an input unit 60 including a pointing device such as a mouse and a keyboard, and a display unit 70 including a display device such as a liquid crystal display.

分析制御部51は、前記プログラムに従って、質量分析装置10の各部を制御する。質量分析装置10のイオン検出器33による検出信号は、デジタル値に変換された上で質量分析データ処理部52に入力される。なお、質量分析データ処理部52における処理の詳細、並びにデータ記憶部58、学習用データ取得部54、予測モデル生成部55、スイートスポット予測部56、及び表示制御部57の機能については後述する。 The analysis control unit 51 controls each unit of the mass spectrometer 10 according to the program. The detection signal by the ion detector 33 of the mass spectrometer 10 is converted into a digital value and then input to the mass spectrometry data processing unit 52. The details of the processing in the mass spectrometry data processing unit 52, and the functions of the data storage unit 58, the learning data acquisition unit 54, the prediction model generation unit 55, the sweet spot prediction unit 56, and the display control unit 57 will be described later.

以下、本実施形態に係る質量分析システムにおいて、スイートスポットを予測するための予測モデルを生成する際の手順について説明する。なお、ここで「スイートスポット」とは、MALDI質量分析によって得られるイオン強度が予め定められた閾値よりも大きい領域を意味する。なお、前記「イオン強度」は相対値であっても絶対値であってもよい。 Hereinafter, in the mass spectrometry system according to the present embodiment, a procedure for generating a prediction model for predicting a sweet spot will be described. Here, the “sweet spot” means a region in which the ionic strength obtained by MALDI mass spectrometry is larger than a predetermined threshold value. The "ionic strength" may be a relative value or an absolute value.

まず、ユーザ(分析担当者)が、学習用サンプルとマトリクスの混合液をサンプルプレート21の各ウェルに滴下し、これを乾燥させて結晶化させる。なお、サンプルプレート21上でこの学習用サンプルとマトリクスの混合乾燥物が付着している領域が、本発明における「所定サンプルの付着領域」に相当する。ここで、前記学習用サンプルとしては、例えば、後述する未知サンプルにおける分析対象化合物と同種の化合物に関する標準試料を使用する。例えば、前記未知サンプルがペプチドである場合には前記学習用サンプルとしてペプチドの標準試料を使用し、前記未知サンプルが糖である場合には前記学習用サンプルとして糖の標準試料を、前記未知サンプルが糖タンパクである場合には前記学習用サンプルとして糖タンパクの標準試料を使用する。また、前記マトリクスとしては、MALDI法において頻繁に利用され、且つ結晶化の過程で試料成分の局在化が生じやすいものを用いることが望ましい。このようなマトリクスとしては、例えば、DHB(2,5-Dihydroxybenzoic Acid:2,5-ジヒドロキシ安息香酸)、DAN(1,5-Diaminonaphthalene:1,5-ジアミノナフタレン)、又はSA(Sinapinic Acid:シナピン酸)等を用いることができる。 First, the user (analyzer) drops a mixed solution of the learning sample and the matrix into each well of the sample plate 21, and the mixture is dried and crystallized. The region on the sample plate 21 to which the mixed dried product of the learning sample and the matrix is attached corresponds to the "adhesion region of a predetermined sample" in the present invention. Here, as the learning sample, for example, a standard sample relating to a compound of the same type as the compound to be analyzed in an unknown sample described later is used. For example, when the unknown sample is a peptide, a peptide standard sample is used as the learning sample, when the unknown sample is sugar, a sugar standard sample is used as the learning sample, and the unknown sample is used. In the case of glycoprotein, a standard sample of glycoprotein is used as the learning sample. Further, as the matrix, it is desirable to use a matrix that is frequently used in the MALDI method and in which the localization of sample components is likely to occur in the process of crystallization. Examples of such a matrix include DHB (2,5-Dihydroxybenzoic Acid: 2,5-dihydroxybenzoic acid), DAN (1,5-Diaminonaphthalene: 1,5-diaminonaphthalene), or SA (Sinapinic Acid: sinapinic acid). Acid) and the like can be used.

続いて、ユーザがサンプルプレート21を質量分析装置10のサンプルステージ22にセットした上で、入力部60を介して所定の操作を行ってサンプル画像の撮影及び質量分析の実行を指示する。 Subsequently, the user sets the sample plate 21 on the sample stage 22 of the mass spectrometer 10 and then performs a predetermined operation via the input unit 60 to instruct the user to take a sample image and execute the mass analysis.

これにより、分析制御部51の制御の下にステージ駆動部23がサンプルステージ22を移動させることにより、サンプルプレート上の所定のウェルがアパーチャ板24に設けられたアパーチャの直下(すなわちレーザ光の照射位置)に配置され、更に、撮影部40が該アパーチャを介して前記ウェル中のサンプルS(ここでは前記学習用サンプルと前記マトリクスの混合乾燥物)が付着している領域を撮影する。これによって得られた光学画像(以下、学習用サンプル画像とよぶ)は制御/処理装置50に送られてデータ記憶部58に記憶される。図4に学習用サンプル画像の一例を示す。 As a result, the stage drive unit 23 moves the sample stage 22 under the control of the analysis control unit 51, so that a predetermined well on the sample plate is directly under the aperture provided on the aperture plate 24 (that is, irradiation of laser light). Position), and further, the imaging unit 40 photographs the region to which the sample S (here, the mixed dried product of the learning sample and the matrix) in the well is attached via the aperture. The optical image thus obtained (hereinafter referred to as a learning sample image) is sent to the control / processing device 50 and stored in the data storage unit 58. FIG. 4 shows an example of a sample image for learning.

続いて、前記所定のウェルについて質量分析装置10によるラスタ測定が実行される。このラスタ測定では、1個のウェル中に予め設定された複数の測定点の各々について、順次、質量分析が実行される。なお、各測定点における質量分析では、レーザ出射部26によるレーザ光の出射と質量分析部30による分析が、予め定められた回数(例えば数十〜数百回)に亘って繰り返し行われる。 Subsequently, raster measurement by the mass spectrometer 10 is performed on the predetermined well. In this raster measurement, mass spectrometry is sequentially performed for each of a plurality of measurement points preset in one well. In the mass spectrometry at each measurement point, the emission of the laser light by the laser emitting unit 26 and the analysis by the mass spectrometry unit 30 are repeatedly performed a predetermined number of times (for example, several tens to several hundreds).

前記質量分析におけるイオン検出器33からの検出信号はデジタル化された上で、制御/処理装置50の質量分析データ処理部52に送られる。質量分析データ処理部52では、上記のような各測定点における複数回の質量分析で得られた検出信号を積算することによって、該測定点から発生するイオンのm/zと強度との関係を示すマススペクトルデータを生成する。更に、質量分析データ処理部52では、前記各測定点のウェル内における位置を表す二次元座標と、各測定点についての前記マススペクトルデータに基づいて、ユーザにより予め指定された特定のm/z又は特定のm/z範囲(以下、これを「目的m/z」と総称する)における信号強度(すなわちイオン強度)の二次元分布を示す画像が作成される。この画像は、目的m/zのイオンに関する信号強度(すなわちイオン強度)の相違を、色相、彩度、若しくは明度の相違で表したいわゆるヒートマップ(heatmap)である。以下、この画像をヒートマップ画像とよぶ。ヒートマップ画像は、前記信号強度の相違を色の相違で表したカラー画像であってもよく、前記信号強度の相違を白黒の濃淡の相違で表したモノクロ画像であってもよい。図5に、ヒートマップ画像の一例を示す。なお、信号強度と色相、彩度、若しくは明度との対応関係、又は信号強度と白黒の濃淡との対応関係は、予めデータ記憶部58に記憶されている。以上により生成されたヒートマップ画像のデータは、同じウェルに関する前記学習用サンプル画像に対応付けてデータ記憶部58に記憶される。このヒートマップ画像が、本発明における「スイートスポットの位置を示す情報」に相当する。なお、該ヒートマップ画像上で、特定の色(目的m/zのイオン強度が高い領域を示す色として予め定められた色)が付された領域が、スイートスポットに相当する。 The detection signal from the ion detector 33 in the mass spectrometry is digitized and then sent to the mass spectrometry data processing unit 52 of the control / processing apparatus 50. The mass spectrometry data processing unit 52 integrates the detection signals obtained by a plurality of mass spectrometrys at each measurement point as described above to obtain the relationship between the m / z of ions generated from the measurement points and the intensity. Generate the mass spectrometric data shown. Further, in the mass spectrometry data processing unit 52, a specific m / z specified in advance by the user based on the two-dimensional coordinates representing the position of each measurement point in the well and the mass spectrum data for each measurement point. Alternatively, an image showing a two-dimensional distribution of signal intensity (that is, ion intensity) in a specific m / z range (hereinafter, collectively referred to as “objective m / z”) is created. This image is a so-called heatmap showing the difference in signal intensity (that is, ionic strength) with respect to the target m / z ion by the difference in hue, saturation, or lightness. Hereinafter, this image is referred to as a heat map image. The heat map image may be a color image in which the difference in signal strength is represented by a difference in color, or may be a monochrome image in which the difference in signal strength is represented by a difference in shade of black and white. FIG. 5 shows an example of a heat map image. The correspondence between the signal strength and the hue, saturation, or lightness, or the correspondence between the signal strength and the shade of black and white is stored in advance in the data storage unit 58. The heat map image data generated as described above is stored in the data storage unit 58 in association with the learning sample image relating to the same well. This heat map image corresponds to the "information indicating the position of the sweet spot" in the present invention. A region having a specific color (a predetermined color as a color indicating a region having a high ionic strength of the target m / z) on the heat map image corresponds to a sweet spot.

一つのウェルについて、以上のような学習用サンプル画像の撮影、ラスタ測定、及び該ラスタ測定の結果に基づくヒートマップ画像の生成が完了したら、分析制御部51の制御の下にステージ駆動部23がサンプルステージ22を移動させることにより、サンプルプレート21上の別のウェルがアパーチャ板24に設けられたアパーチャの直下に配置される。そして、予めユーザによって指定されたウェルの全てについて、学習用サンプル画像の撮影とヒートマップ画像の生成が完了するまで上記の工程を繰り返し実行する。以下、前記学習用サンプル画像とそれに対応付けられたヒートマップ画像を学習用データとよぶ。 When the acquisition of the sample image for learning, the raster measurement, and the generation of the heat map image based on the result of the raster measurement are completed for one well, the stage drive unit 23 is under the control of the analysis control unit 51. By moving the sample stage 22, another well on the sample plate 21 is placed directly below the aperture provided on the aperture plate 24. Then, the above steps are repeatedly executed for all the wells designated by the user in advance until the acquisition of the learning sample image and the generation of the heat map image are completed. Hereinafter, the learning sample image and the heat map image associated therewith are referred to as learning data.

その後、ユーザが入力部60から所定の指示を入力することにより、制御/処理装置50によって、スイートスポットを予測するための予測モデルの生成が実行される。以下、図3のフローチャートを参照しつつ予測モデルの生成処理について説明する。 After that, when the user inputs a predetermined instruction from the input unit 60, the control / processing device 50 generates a prediction model for predicting the sweet spot. Hereinafter, the prediction model generation process will be described with reference to the flowchart of FIG.

前記指示を受けた制御/処理装置50では、まず、学習用データ取得部54によって、データ記憶部58に記憶されている複数の前記学習用データが読み出される(ステップS11)。続いて、予測モデル生成部55が前記複数の学習用データを用いて、予め定められた機械学習手法による予測モデルを生成し(ステップS12)、該予測モデルをデータ記憶部58に記憶させる(ステップS13)。なお、本実施形態における予測モデルとは、例えば、ウェル中に設けられた未知サンプルの光学画像中の輝度分布から、該未知サンプルに対してMALDI質量分析によるラスタ測定を行った場合に得られると予測されるヒートマップ画像(以下、予測ヒートマップ画像とよぶ)を生成するためのアルゴリズムである。なお、スイートスポットの位置はサンプルの乾固状態(すなわちサンプルとマトリクスの混合結晶粒の形状、大きさ、及び分布等)に依存しており、前記光学画像中の輝度分布は前記乾固状態を反映している。 In the control / processing device 50 that has received the instruction, first, the learning data acquisition unit 54 reads out a plurality of the learning data stored in the data storage unit 58 (step S11). Subsequently, the prediction model generation unit 55 generates a prediction model by a predetermined machine learning method using the plurality of learning data (step S12), and stores the prediction model in the data storage unit 58 (step). S13). The prediction model in the present embodiment is obtained, for example, when raster measurement by MALDI mass analysis is performed on the unknown sample from the brightness distribution in the optical image of the unknown sample provided in the well. This is an algorithm for generating a predicted heat map image (hereinafter referred to as a predicted heat map image). The position of the sweet spot depends on the dry state of the sample (that is, the shape, size, distribution, etc. of the mixed crystal grains of the sample and the matrix), and the brightness distribution in the optical image is the dry state. It reflects.

前記予測モデルの生成に用いる機械学習手法は、教師あり学習を行うものであれば特に限定されないが、例えば、ニューラルネットワーク、ディープラーニング、GAN(Generative Adversarial Networks:敵対的生成ネットワーク)、サポートベクターマシン、ランダムフォレストなどを用いることができる。 The machine learning method used to generate the prediction model is not particularly limited as long as it performs supervised learning, but for example, neural networks, deep learning, GAN (Generative Adversarial Networks), support vector machines, and the like. A random forest or the like can be used.

続いて、以上により生成された予測モデルを用いて、ウェル上に形成された未知サンプルにおけるスイートスポットを予測する方法について、図6のフローチャートを参照しつつ説明する。 Subsequently, a method of predicting the sweet spot in the unknown sample formed on the well using the prediction model generated above will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、ユーザが、未知サンプルとマトリクスの混合液をサンプルプレート21の所定のウェルに滴下し、これを乾燥させて結晶化させる。このとき、サンプルプレート21としては、前記学習用サンプルの質量分析時(すなわち前記学習用データの収集時)に使用したサンプルプレート21と同一又は同種のものを用いることが望ましい。また、前記マトリクスとしては、前記学習用サンプルの質量分析時に使用したものと同種のマトリクスを使用する。 First, the user drops a mixture of an unknown sample and a matrix into a predetermined well of the sample plate 21, which is dried and crystallized. At this time, it is desirable that the sample plate 21 is the same as or the same as the sample plate 21 used at the time of mass spectrometry of the learning sample (that is, at the time of collecting the learning data). Further, as the matrix, the same type of matrix as that used at the time of mass spectrometry of the learning sample is used.

続いて、ユーザがサンプルプレート21を質量分析装置10のサンプルステージ22にセットした上で、入力部60で所定の操作を行ってスイートスポット予測の実行を指示する。これにより、分析制御部51の制御の下にステージ駆動部23がサンプルステージ22を移動させて、前記所定のウェルをアパーチャ板24に設けられたアパーチャの直下に位置させ、更に、撮影部40が前記所定のウェル中のサンプルS(ここでは前記未知サンプルと前記マトリクスの混合乾燥物)が付着している領域を撮影する。これによって得られた光学画像(以下、未知サンプル画像とよぶ)は、制御/処理装置50に送られ、一旦、データ記憶部58に記憶される。 Subsequently, the user sets the sample plate 21 on the sample stage 22 of the mass spectrometer 10 and then performs a predetermined operation on the input unit 60 to instruct the execution of the sweet spot prediction. As a result, the stage drive unit 23 moves the sample stage 22 under the control of the analysis control unit 51 to position the predetermined well directly under the aperture provided on the aperture plate 24, and further, the photographing unit 40 moves the sample stage 22. The region to which the sample S (here, the mixed dried product of the unknown sample and the matrix) in the predetermined well is attached is photographed. The optical image thus obtained (hereinafter referred to as an unknown sample image) is sent to the control / processing device 50 and temporarily stored in the data storage unit 58.

続いて、スイートスポット予測部56が、データ記憶部58から前記未知サンプル画像と上述の予測モデルとを読み出し(ステップS21)、該予測モデルに該未知サンプル画像を入力することによって該未知サンプルについての予測ヒートマップ画像を生成する(ステップS22)。この予測ヒートマップ画像上で特定の色(信号強度が高い領域を示す色として予め定められた色)が付された領域が、スイートスポットとして予測された位置(以下、予測スイートスポット位置とよぶ)である。すなわち、ステップS22が、本発明における「スイートスポットの位置予測」に相当する。 Subsequently, the sweet spot prediction unit 56 reads the unknown sample image and the above-mentioned prediction model from the data storage unit 58 (step S21), and inputs the unknown sample image into the prediction model to obtain the unknown sample. A predicted heat map image is generated (step S22). A region to which a specific color (a predetermined color indicating a region having high signal intensity) is attached on this predicted heat map image is a position predicted as a sweet spot (hereinafter referred to as a predicted sweet spot position). Is. That is, step S22 corresponds to "prediction of sweet spot position" in the present invention.

表示制御部57は、以上により生成された予測ヒートマップ画像を表示部70の画面上に表示し(ステップS23)、ユーザに分析対象とする領域(以下、分析対象領域)を該予測ヒートマップ画像上で指定させる(ステップS24)。このとき、ユーザは、前記予測ヒートマップ画像で前記特定の色が付された領域の中から適当な領域を、例えばマウス等のポインティングデバイスでクリック又はタップすることによって、分析対象領域として指定する。なお、表示部70には、前記予測ヒートマップ画像を単独で表示してもよいが、予測ヒートマップ画像を未知サンプル画像と並べて表示したり、予測ヒートマップ画像を未知サンプル画像に重畳して表示したりしてもよい。 The display control unit 57 displays the predicted heat map image generated as described above on the screen of the display unit 70 (step S23), and displays the region to be analyzed by the user (hereinafter referred to as the analysis target region) as the predicted heat map image. It is specified above (step S24). At this time, the user designates an appropriate area from the areas colored with the specific color in the predicted heat map image as an analysis target area by clicking or tapping with a pointing device such as a mouse. The predicted heat map image may be displayed independently on the display unit 70, but the predicted heat map image may be displayed side by side with the unknown sample image, or the predicted heat map image may be superimposed on the unknown sample image. You may do it.

以上により分析対象領域が指定されると、分析制御部51が質量分析装置10の各部を制御することによって、前記分析対象領域に対するレーザ照射と質量分析を複数回(例えば数十回〜数百回)実行させる(ステップS25)。そして、この複数回の質量分析時の各々においてイオン検出器33から出力された検出信号を質量分析データ処理部52にて積算することによってマススペクトルデータが生成され、該マススペクトルデータが、前記未知サンプルに関する最終的な質量分析結果としてデータ記憶部58に記憶される。 When the analysis target area is designated as described above, the analysis control unit 51 controls each part of the mass spectrometer 10 to perform laser irradiation and mass spectrometry on the analysis target area a plurality of times (for example, tens to hundreds of times). ) To be executed (step S25). Then, mass spectrometric data is generated by integrating the detection signals output from the ion detector 33 at each of the plurality of mass spectrometric analyzes by the mass spectrometric data processing unit 52, and the mass spectrometric data is the unknown. It is stored in the data storage unit 58 as the final mass spectrometric result of the sample.

このように、本実施形態に係るMALDI質量分析システムによれば、予め学習用サンプルを質量分析することによって収集された学習用データを用いて予測モデルを生成し、該予測モデルに未知サンプル画像を適用することによって、未知サンプルの付着領域内におけるスイートスポットの位置を予測することができる。そのため、従来のように、未知サンプルについてラスタ測定を行ったり、予め予備測定によって未知サンプルの付着領域内におけるスイートスポットを特定した上で実測定(最終的な質量分析結果を得るための測定)を行ったりする必要がなくなり、分析のスループットを向上させることができる。また、上記のように、学習用サンプルについてMALDI質量分析を行う際に、未知サンプルの実測定時と同程度の回数(すなわち数十〜数百回)のレーザ照射を行うことにより、レーザ照射回数の少ない予備測定では見出すことができなかった、レーザ照射を繰り返すうちにイオン強度が上昇してくるような測定点についても、スイートスポットとして見出す(すなわち該測定点をスイートスポットであると予測する)ことができる。 As described above, according to the MALDI mass spectrometry system according to the present embodiment, a prediction model is generated using the training data collected by mass spectrometry of the training sample in advance, and an unknown sample image is added to the prediction model. By applying, the position of the sweet spot in the adhesion region of the unknown sample can be predicted. Therefore, as in the past, raster measurement is performed on an unknown sample, or the sweet spot in the adhesion region of the unknown sample is specified in advance by preliminary measurement, and then actual measurement (measurement to obtain the final mass spectrometry result) is performed. There is no need to do it, and the throughput of analysis can be improved. Further, as described above, when the MALDI mass analysis is performed on the training sample, the number of laser irradiations is increased by performing the laser irradiation as many times as the actual measurement of the unknown sample (that is, several tens to several hundreds). Finding a measurement point where the ion intensity increases with repeated laser irradiation, which could not be found by a small number of preliminary measurements, is also found as a sweet spot (that is, the measurement point is predicted to be a sweet spot). Can be done.

以上、本発明を実施するための形態について説明を行ったが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で適宜変更が許容される。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications are permitted within the scope of the gist of the present invention.

例えば、上記実施形態では、予測モデルによる予測結果(すなわち予測ヒートマップ画像)を表示部70の画面上に表示し、該予測結果に基づいて分析対象領域をユーザに指定させる構成としたが、これに限らず、前記予測結果に基づいて、制御/処理装置50が自動的に分析対象領域を決定して当該分析対象領域に対するMALDI質量分析を行う構成としてもよい。この場合の、制御/処理装置50における処理の流れを図7のフローチャートに示す。なお、この場合も、未知サンプル画像をデータ記憶部から読み出してから予測ヒートマップ画像を生成するまでの処理(すなわち図7のステップS31〜S32)は、既に説明した図6におけるステップS21〜S22と同様であるため、ここでは説明を省略する。この例において、予測ヒートマップ画像が生成された後は、制御/処理装置50が該予測ヒートマップ画像上における予測スイートスポット位置の中から所定の基準に基づいて1つ又は2つ以上の位置を分析対象領域として選択する(ステップS33)。その後、分析制御部51が該分析対象領域に対するMALDI質量分析を質量分析装置10に実行させる(ステップS34)。 For example, in the above embodiment, the prediction result (that is, the prediction heat map image) by the prediction model is displayed on the screen of the display unit 70, and the analysis target area is specified by the user based on the prediction result. However, the control / processing device 50 may automatically determine the analysis target area based on the prediction result and perform MALDI mass spectrometry on the analysis target area. The flow chart of FIG. 7 shows the flow of processing in the control / processing device 50 in this case. Also in this case, the processes from reading the unknown sample image from the data storage unit to generating the predicted heat map image (that is, steps S31 to S32 in FIG. 7) are described in steps S21 to S22 in FIG. Since they are the same, the description thereof will be omitted here. In this example, after the predicted heat map image is generated, the control / processing device 50 determines one or more positions from the predicted sweet spot positions on the predicted heat map image based on a predetermined reference. It is selected as the analysis target area (step S33). After that, the analysis control unit 51 causes the mass spectrometer 10 to perform MALDI mass spectrometry on the analysis target region (step S34).

また、上記実施形態では、予測モデルによるスイートスポット位置の予測結果として、予測ヒートマップ画像を出力するものとしたが、本発明における予測モデルは、これに限定されるものではなく、例えば、スイートスポット位置の予測結果として、未知サンプル画像(又は未知サンプル画像から生成されたサンプル領域の輪郭を示す図形、若しくはウェルの輪郭を示す図形)上に、目的m/zの信号強度が予め定められた閾値以上になると予測される位置を示す印を付した画像を出力するものとしてもよい。あるいは、本発明における予測モデルは、スイートスポット位置の予測結果として、目的m/zの信号強度が予め定められた閾値以上になると予測される位置の二次元座標(すなわち、上述のX軸及びY軸によって表される平面における座標)を出力するものとしてもよい。 Further, in the above embodiment, the predicted heat map image is output as the prediction result of the sweet spot position by the prediction model, but the prediction model in the present invention is not limited to this, for example, the sweet spot. As a result of predicting the position, the signal strength of the target m / z is a predetermined threshold value on the unknown sample image (or the figure showing the contour of the sample area generated from the unknown sample image or the figure showing the contour of the well). An image with a mark indicating a position predicted to be the above may be output. Alternatively, the prediction model in the present invention has two-dimensional coordinates (that is, the above-mentioned X-axis and Y) of the position where the signal strength of the target m / z is predicted to be equal to or higher than a predetermined threshold as the prediction result of the sweet spot position. It may output (coordinates in the plane represented by the axis).

更に、上記実施形態では、学習用サンプルの光学画像と、該学習用サンプルをラスタ測定して得られたヒートマップ画像のセットを学習用データとして機械学習を行うものとしたが、本発明における学習用データはこれに限定されるものではない。例えば、学習用サンプルの光学画像と、該学習用サンプルのラスタ測定によって得られた各測定点のマススペクトルデータの組み合わせを学習用データとして用いるようにしてもよい。あるいは、学習用サンプルの光学画像と、該学習用サンプルのラスタ測定において、目的m/zの信号強度(相対値又は絶対値)が予め定められた閾値以上であった位置(すなわちスイートスポットの位置)を表すデータの組み合わせを学習用データとして用いるようにしてもよい。なお、前記目的m/zの信号強度が予め定められた閾値以上であった位置を表すデータとしては、例えば、学習用サンプル画像(又は学習用サンプル画像から生成されたサンプル領域の輪郭を示す図形、若しくはウェルの輪郭を示す図形)上に、目的m/zの信号強度が予め定められた閾値以上であった位置を表す印を付したものを用いることができる。あるいは、前記目的m/zの信号強度が予め定められた閾値以上であった位置を表すデータとして、当該位置の二次元座標を用いることもできる。 Further, in the above embodiment, machine learning is performed using a set of an optical image of a learning sample and a heat map image obtained by rasterly measuring the learning sample as learning data. The data for use is not limited to this. For example, a combination of the optical image of the learning sample and the mass spectrum data of each measurement point obtained by the raster measurement of the learning sample may be used as the learning data. Alternatively, in the optical image of the training sample and the raster measurement of the training sample, the position where the signal strength (relative value or absolute value) of the target m / z is equal to or higher than a predetermined threshold value (that is, the position of the sweet spot). ) May be used as learning data. The data representing the position where the signal strength of the target m / z is equal to or higher than a predetermined threshold value includes, for example, a learning sample image (or a figure showing the outline of a sample area generated from the learning sample image). Or, a figure showing the outline of the well) with a mark indicating a position where the signal strength of the target m / z is equal to or higher than a predetermined threshold value can be used. Alternatively, the two-dimensional coordinates of the position can be used as the data representing the position where the signal strength of the target m / z is equal to or higher than a predetermined threshold value.

また、上記実施形態では、予測モデルの生成のために新たに学習用サンプルのMALDI質量分析を行って学習用サンプル画像とヒートマップ画像を収集するものとしたが、これに代えて、データ記憶部58に記憶されている過去のMALDI質量分析装置で撮影されたサンプルの光学画像と該サンプルのラスタ測定結果の組み合わせを学習用データとして用いるようにしてもよい。 Further, in the above embodiment, the learning sample image and the heat map image are newly collected by performing MALDI mass spectrometry of the training sample in order to generate the prediction model. Instead of this, the data storage unit The combination of the optical image of the sample taken by the past MALDI mass spectrometer stored in 58 and the raster measurement result of the sample may be used as the learning data.

また、熟練した分析担当者であれば、サンプル画像中の結晶粒の形状、大きさ、又は分布等に基づいて、スイートスポットを比較的高い確度で特定することができるため、過去のMALDI質量分析の際に撮影されたサンプル画像と、そのMALDI質量分析の際にユーザが分析対象領域として指定した位置(すなわち、当該ユーザがスイートスポットであると判断した位置)の情報とを対応付けたものを、本発明における学習用データとして用いることもできる。また、サンプルの光学画像を複数用意して、熟練した分析担当者に各光学画像中でスイートスポットと考えられる位置を選択させ、各光学画像と該光学画像についてスイートスポットと判断された位置の情報とを対応付けたものを、本発明における学習用データとして用いることもできる。 In addition, since a skilled analyst can identify the sweet spot with relatively high accuracy based on the shape, size, distribution, etc. of the crystal grains in the sample image, past MALDI mass spectrometry The sample image taken at the time of , Can also be used as learning data in the present invention. In addition, a plurality of optical images of the sample are prepared, and a skilled analyst is made to select a position considered to be a sweet spot in each optical image, and information on each optical image and a position determined to be a sweet spot for the optical image. It is also possible to use the data associated with the above as the learning data in the present invention.

[種々の態様]
上述した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
[Various aspects]
It will be understood by those skilled in the art that the above-described exemplary embodiments are specific examples of the following embodiments.

(第1項)一態様に係るスイートスポットの予測方法は、
サンプルプレート上における所定サンプルの付着領域を撮影して得られた光学画像と、該所定サンプルの付着領域内におけるスイートスポットの位置を示す情報とを対応付けた学習用データを取得し、
前記学習用データを用いた機械学習によってスイートスポットの位置を予測する予測モデルを生成し、
未知サンプルの付着領域を撮影して得られた光学画像に前記予測モデルを適用することによって、前記未知サンプルの付着領域内におけるスイートスポットの位置予測を行うものである。
(Section 1) The method for predicting sweet spots according to one aspect is
Learning data in which the optical image obtained by photographing the adhesion region of the predetermined sample on the sample plate and the information indicating the position of the sweet spot in the adhesion region of the predetermined sample are associated with each other is acquired.
A prediction model that predicts the position of the sweet spot is generated by machine learning using the training data.
By applying the prediction model to an optical image obtained by photographing an adhesion region of an unknown sample, the position of a sweet spot in the adhesion region of the unknown sample is predicted.

(第2項)第1項に記載のスイートスポットの予測方法は、
前記学習用データに含まれる前記スイートスポットの位置を示す情報が、前記所定サンプルの付着領域内に設定された複数の測定点の各々についてMALDI質量分析を実行することによって得られた質量分析データであってもよい。
(Section 2) The method for predicting sweet spots described in paragraph 1 is as follows.
The information indicating the position of the sweet spot included in the training data is mass spectrometry data obtained by performing MALDI mass spectrometry for each of a plurality of measurement points set in the adhesion region of the predetermined sample. There may be.

(第3項)第2項に記載のスイートスポットの予測方法は、
前記質量分析データが、前記所定サンプルの付着領域内におけるイオン強度の二次元分布を示すヒートマップ画像であってもよい。
(Section 3) The method for predicting sweet spots described in paragraph 2 is as follows.
The mass spectrometric data may be a heat map image showing a two-dimensional distribution of ionic strength in the adhesion region of the predetermined sample.

(第4項)第1項に記載のスイートスポットの予測方法は、
前記学習用データに含まれる前記光学画像が、過去のMALDI質量分析の際に撮影された光学画像であって、
該光学画像に対応付けられた前記スイートスポットの位置を示す情報が、前記過去のMALDI質量分析の際に分析担当者によって指定された分析対象位置の情報であってもよい。
(Section 4) The method for predicting sweet spots described in paragraph 1 is as follows.
The optical image included in the training data is an optical image taken during past MALDI mass spectrometry.
The information indicating the position of the sweet spot associated with the optical image may be the information of the analysis target position designated by the person in charge of analysis at the time of the past MALDI mass spectrometry.

(第5項)一態様に係るスイートスポット予測装置は、
サンプルプレート上における所定サンプルの付着領域を撮影して得られた光学画像と、該所定サンプルの付着領域内におけるスイートスポットの位置を示す情報とを対応付けた学習用データを取得する学習データ取得部と、
前記学習用データを用いた機械学習を実行することにより、スイートスポットの位置を予測する予測モデルを生成する予測モデル生成部と、
未知サンプルの付着領域を撮影して得られた光学画像に前記予測モデルを適用することによって、前記未知サンプルの付着領域内におけるスイートスポットの位置予測を行う予測部と、
を有するものである。
(Section 5) The sweet spot prediction device according to one aspect is
A learning data acquisition unit that acquires learning data in which an optical image obtained by photographing an adhesion region of a predetermined sample on a sample plate and information indicating the position of a sweet spot in the adhesion region of the predetermined sample are associated with each other. When,
A prediction model generation unit that generates a prediction model that predicts the position of the sweet spot by executing machine learning using the training data.
A prediction unit that predicts the position of the sweet spot in the adhesion region of the unknown sample by applying the prediction model to the optical image obtained by photographing the adhesion region of the unknown sample.
It has.

(第6項)第5項に記載のスイートスポット予測装置は、
前記学習用データに含まれる前記スイートスポットの位置を示す情報が、前記所定サンプルの付着領域内に設定された複数の測定点の各々についてMALDI質量分析を実行することによって得られた質量分析データであってもよい。
(Section 6) The sweet spot prediction device according to paragraph 5 is
The information indicating the position of the sweet spot included in the training data is mass spectrometry data obtained by performing MALDI mass spectrometry for each of a plurality of measurement points set in the adhesion region of the predetermined sample. There may be.

(第7項)第6項に記載のスイートスポット予測装置は、
前記質量分析データが、前記所定サンプルの付着領域内におけるイオン強度の二次元分布を示すヒートマップ画像であってもよい。
(Section 7) The sweet spot prediction device according to paragraph 6 is
The mass spectrometric data may be a heat map image showing a two-dimensional distribution of ionic strength in the adhesion region of the predetermined sample.

(第8項)第5項に記載のスイートスポット予測装置は、
前記学習用データに含まれる前記光学画像が、過去のMALDI質量分析の際に撮影された光学画像であって、
該光学画像に対応付けられた前記スイートスポットの位置を示す情報が、前記過去のMALDI質量分析の際に分析担当者によって指定された分析対象位置の情報であってもよい。
(Item 8) The sweet spot prediction device according to item 5 is
The optical image included in the training data is an optical image taken during past MALDI mass spectrometry.
The information indicating the position of the sweet spot associated with the optical image may be the information of the analysis target position designated by the person in charge of analysis at the time of the past MALDI mass spectrometry.

(第9項)一態様に係るプログラムは、コンピュータを、第5項〜第8項のいずれかに記載のスイートスポット予測装置の各部として機能させるものである。 (Section 9) The program according to one aspect causes a computer to function as each part of the sweet spot prediction device according to any one of paragraphs 5 to 8.

(第10項)一態様に係る非一時的なコンピュータ可読媒体は、第9項に記載のプログラムを記憶したものである。 (Section 10) The non-transitory computer-readable medium according to one aspect stores the program described in paragraph 9.

第1項に記載のスイートスポットの予測方法、第5項に記載のスイートスポット予測装置、第9項に記載のプログラム、又は第10項に記載のコンピュータ可読媒体によれば、MALDI質量分析におけるスイートスポットの位置を容易に予測することが可能となる。 According to the sweet spot prediction method according to paragraph 1, the sweet spot predictor according to paragraph 5, the program according to paragraph 9, or the computer-readable medium according to paragraph 10, the sweet in MALDI mass spectrometry. The position of the spot can be easily predicted.

また、第2項に記載のスイートスポットの予測方法又は第6項に記載のスイートスポット予測装置によれば、実際にMALDI質量分析を実行することによって得られた質量分析データを学習用データに用いることにより、高い確度でスイートスポットを予測することができる。 Further, according to the sweet spot prediction method according to the second item or the sweet spot prediction device according to the sixth item, the mass spectrometry data obtained by actually executing the MALDI mass spectrometry is used as the training data. As a result, the sweet spot can be predicted with high accuracy.

また、第3項に記載のスイートスポットの予測方法又は第7項に記載のスイートスポット予測装置によれば、前記質量分析結果としてヒートマップ画像を用いることにより、例えば、前記質量分析結果として各測定点におけるマススペクトルデータのセットを用いる場合などに比べて、予測モデルの生成におけるコンピュータの負荷を抑えることができる。 Further, according to the sweet spot prediction method according to the third item or the sweet spot prediction device according to the seventh item, by using the heat map image as the mass spectrometry result, for example, each measurement is performed as the mass spectrometry result. Compared with the case of using a set of mass spectrometric data at points, the load on the computer in generating the prediction model can be reduced.

また、第4項に記載のスイートスポットの予測方法又は第8項に記載のスイートスポット予測装置によれば、予測モデルの生成のために新たにMALDI質量分析を行う必要がないため、予測モデルの生成に係るユーザの作業負担を抑えることができる。 Further, according to the sweet spot prediction method according to the fourth item or the sweet spot prediction device according to the eighth item, it is not necessary to perform a new MALDI mass spectrometry for generating the prediction model. It is possible to suppress the work load of the user related to the generation.

10…質量分析装置
20…イオン源
26…レーザ出射部
30…質量分析部
33…イオン検出器
40…撮影部
50…制御/処理装置
51…分析制御部
52…質量分析データ処理部
54…学習用データ取得部
55…予測モデル生成部
56…スイートスポット予測部
57…表示制御部
58…データ記憶部
60…入力部
70…表示部
10 ... Mass spectrometer 20 ... Ion source 26 ... Laser emitting unit 30 ... Mass spectrometer 33 ... Ion detector 40 ... Imaging unit 50 ... Control / processing device 51 ... Analysis control unit 52 ... Mass spectrometry data processing unit 54 ... For learning Data acquisition unit 55 ... Prediction model generation unit 56 ... Sweet spot prediction unit 57 ... Display control unit 58 ... Data storage unit 60 ... Input unit 70 ... Display unit

Claims (9)

サンプルプレート上における所定サンプルの付着領域を撮影して得られた光学画像と、該所定サンプルの付着領域内におけるスイートスポットの位置を示す情報とを対応付けた学習用データを取得し、
前記学習用データを用いた機械学習によってスイートスポットの位置を予測する予測モデルを生成し、
未知サンプルの付着領域を撮影して得られた光学画像に前記予測モデルを適用することによって、前記未知サンプルの付着領域内におけるスイートスポットの位置予測を行う、
スイートスポットの予測方法。
Learning data in which the optical image obtained by photographing the adhesion region of the predetermined sample on the sample plate and the information indicating the position of the sweet spot in the adhesion region of the predetermined sample are associated with each other is acquired.
A prediction model that predicts the position of the sweet spot is generated by machine learning using the training data.
By applying the prediction model to the optical image obtained by photographing the adhesion region of the unknown sample, the position of the sweet spot in the adhesion region of the unknown sample is predicted.
How to predict sweet spots.
前記学習用データに含まれる前記スイートスポットの位置を示す情報が、前記所定サンプルの付着領域内に設定された複数の測定点の各々についてMALDI質量分析を実行することによって得られた質量分析データである請求項1に記載のスイートスポットの予測方法。 The information indicating the position of the sweet spot included in the training data is mass spectrometry data obtained by performing MALDI mass spectrometry for each of a plurality of measurement points set in the adhesion region of the predetermined sample. The method for predicting a sweet spot according to claim 1. 前記質量分析データが、前記所定サンプルの付着領域内におけるイオン強度の二次元分布を示すヒートマップ画像である請求項2に記載のスイートスポットの予測方法。 The method for predicting sweet spots according to claim 2, wherein the mass spectrometric data is a heat map image showing a two-dimensional distribution of ionic strength in the adhesion region of the predetermined sample. 前記学習用データに含まれる前記光学画像が、過去のMALDI質量分析の際に撮影された光学画像であって、
該光学画像に対応付けられた前記スイートスポットの位置を示す情報が、前記過去のMALDI質量分析の際に分析担当者によって指定された分析対象位置の情報である請求項1に記載のスイートスポットの予測方法。
The optical image included in the training data is an optical image taken during past MALDI mass spectrometry.
The sweet spot according to claim 1, wherein the information indicating the position of the sweet spot associated with the optical image is the information of the analysis target position designated by the analyst at the time of the past MALDI mass spectrometry. Prediction method.
サンプルプレート上における所定サンプルの付着領域を撮影して得られた光学画像と、該所定サンプルの付着領域内におけるスイートスポットの位置を示す情報とを対応付けた学習用データを取得する学習データ取得部と、
前記学習用データを用いた機械学習を実行することにより、スイートスポットの位置を予測する予測モデルを生成する予測モデル生成部と、
未知サンプルの付着領域を撮影して得られた光学画像に前記予測モデルを適用することによって、前記未知サンプルの付着領域内におけるスイートスポットの位置予測を行う予測部と、
を有するスイートスポット予測装置。
A learning data acquisition unit that acquires learning data in which an optical image obtained by photographing an adhesion region of a predetermined sample on a sample plate and information indicating the position of a sweet spot in the adhesion region of the predetermined sample are associated with each other. When,
A prediction model generation unit that generates a prediction model that predicts the position of the sweet spot by executing machine learning using the training data.
A prediction unit that predicts the position of the sweet spot in the adhesion region of the unknown sample by applying the prediction model to the optical image obtained by photographing the adhesion region of the unknown sample.
Sweet spot predictor with.
前記学習用データに含まれる前記スイートスポットの位置を示す情報が、前記所定サンプルの付着領域内に設定された複数の測定点の各々についてMALDI質量分析を実行することによって得られた質量分析データである請求項5に記載のスイートスポット予測装置。 The information indicating the position of the sweet spot included in the training data is mass spectrometry data obtained by performing MALDI mass spectrometry for each of a plurality of measurement points set in the adhesion region of the predetermined sample. The sweet spot prediction device according to claim 5. 前記質量分析データが、前記所定サンプルの付着領域内におけるイオン強度の二次元分布を示すヒートマップ画像である請求項6に記載のスイートスポット予測装置。 The sweet spot prediction device according to claim 6, wherein the mass spectrometric data is a heat map image showing a two-dimensional distribution of ionic strength in the adhesion region of the predetermined sample. 前記学習用データに含まれる前記光学画像が、過去のMALDI質量分析の際に撮影された光学画像であって、
該光学画像に対応付けられた前記スイートスポットの位置を示す情報が、前記過去のMALDI質量分析の際に分析担当者によって指定された分析対象位置の情報である請求項5に記載のスイートスポット予測装置。
The optical image included in the training data is an optical image taken during past MALDI mass spectrometry.
The sweet spot prediction according to claim 5, wherein the information indicating the position of the sweet spot associated with the optical image is the information of the analysis target position designated by the analyst at the time of the past MALDI mass spectrometry. Device.
コンピュータを、請求項5〜8のいずれかに記載のスイートスポット予測装置の各部として機能させるプログラム。 A program that causes a computer to function as each part of the sweet spot predictor according to any one of claims 5 to 8.
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