JP2022047013A

JP2022047013A - 質量分析システム及び変換式補正方法

Info

Publication number: JP2022047013A
Application number: JP2020152706A
Authority: JP
Inventors: 拓洋樋詰; Takuhiro Hizume; 正章生方; Masaaki Ubukata
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 2020-09-11
Filing date: 2020-09-11
Publication date: 2022-03-24
Anticipated expiration: 2040-09-11
Also published as: JP7390270B2

Abstract

【課題】質量分析システムにおいて、標準試料を用いずに、飛行時間から質量電荷比を求める変換式を補正する。
【解決手段】試料から得られた対象マススペクトル（積算マススペクトル６６）を、ライブラリ４２内の登録マススペクトル群と照合することにより、試料に含まれる化合物が判定される。化合物の質量電荷比が理論値７２として特定される。一方、対象マススペクトルに含まれる分子イオンピークに対応する飛行時間が実測値７０として特定される。実測値７０と理論値７２の組７４に基づいて、補正係数７８が演算される。
【選択図】図２

Description

本発明は、質量分析システム及び変換式補正方法に関し、特に、飛行時間から質量電荷比を求める変換式の補正に関する。

質量分析システムは、例えば、ガスクロマトグラフ及び質量分析装置により構成される。ガスクロマトグラフにおいて、試料に含まれる複数の成分が時間的に分離され、それらの成分がクロマトグラフから質量分析装置へ順次送られる。質量分析装置において、各成分に対して質量分析が実施され、これにより各成分のマススペクトルが得られる。

質量分析方法の１つとして、飛行時間型質量分析法が知られている。飛行時間型質量分析法では、イオンが有する質量電荷比（ｍ／ｚ）にイオンの飛行時間が依存することに基づき、飛行時間から質量電荷比を算出するものである。その際には変換式が利用される。変換式は、校正式又は質量校正式とも呼ばれる。一般的な飛行時間型質量分析装置は、変換式として、Ｎ次多項式を有している（特許文献１を参照）。Ｎ次多項式に含まれる複数の係数は、質量分析システムの出荷前に決定され、及び、質量分析システムのメンテナンス時に校正される。

変換式には、通常、補正係数が含まれる。質量分析の進行に伴って諸状況が変化しても、飛行時間から質量電荷比が正確に求められるよう、補正係数が最適化される。例えば、試料の質量分析に先立って、イオン源に対して標準試料（内部標準試料）が導入され、これにより標準試料中の特定物質についての飛行時間が実測値として測定される。特定物質の質量電荷比は、理論値として事前に特定されている。実測値及び理論値の組から補正係数が演算され、その補正係数が変換式へ適用される。その上で、試料の質量分析が実施される。

試料測定過程において複数回にわたって標準試料がイオン源に導入されることもある。この場合、複数の実測値と複数の理論値により、複数の保持時間に対応付けられた複数の組が構成される。複数の組に基づいて複数の補正係数が演算される。それらの補正係数により変換式が動的に補正される。

特開２０１１－２３３３９８号公報

上述のように、飛行時間型質量分析法では、飛行時間から質量電荷比を求める変換式が利用される。変換式の補正に当たって、標準試料を用いる場合、試料のマススペクトルに対して標準試料のマススペクトルが重ならないタイミングで、標準試料を導入する必要がある。しかし、測定対象となった試料が未知試料である場合、クロマトグラフから質量分析装置へ個々の成分が送られるタイミングは不明であり、標準試料を導入する適切なタイミングを決定することは困難である。本測定の前に予備測定を行って、標準試料を導入するタイミングを事前に決定しておくことも可能であるが、その場合には、測定時間が増大してしまい、試料消費量も増大してしまう。標準試料を用いる場合、ユーザーの負担が増大するという点も指摘し得る。

本発明の目的は、標準試料を用いずに変換式を補正する技術を実現することにある。あるいは、変換式を補正する新しい技術を提供することにある。

本発明に係る質量分析システムは、試料に対して飛行時間型質量分析を適用することにより得られた対象マススペクトルをライブラリ内の登録マススペクトル群と照合することにより、前記試料に含まれる化合物を判定する検索部と、前記化合物について実測された飛行時間を実測値として特定すると共に、前記化合物についての理論上の質量電荷比を理論値として特定する特定部と、前記実測値及び前記理論値の組に基づいて、飛行時間から質量電荷比を求める変換式を補正する補正部と、を含むことを特徴とする。

本発明に係る変換式補正方法は、試料から得られた対象マススペクトルをライブラリ内の登録マススペクトル群と照合することにより、前記試料に含まれる化合物を判定する工程と、前記化合物について実測された飛行時間を実測値として特定する工程と、前記化合物についての理論上の質量電荷比を理論値として特定する工程と、前記実測値及び前記理論値の組に基づいて、飛行時間から質量電荷比を求める変換式を補正する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、標準試料を用いずに変換式を補正できる。あるいは、本発明によれば、変換式を補正する新しい技術を提供できる。

実施形態に係る質量分析システムを示すブロック図である。実施形態に係る変換式補正方法を示す概念図である。電子イオン化法（ＥＩ法）の下で取得されたトータルイオンカレントクロマトグラム（ＴＩＣＣ）の実例を示す図である。ＥＩ法の下で生成された積算マススペクトルの実例を示す図である。積算マススペクトルごとに実行される検索の結果を示す図である。補正係数を定義する関数の一例を示す図である。実施形態に係る質量分析システムの動作を示すフローチャートである。他の実施形態に係る質量分析システムを示すブロック図である。ＥＩ法の下で取得されたＴＩＣＣ及びソフトイオン化法（ＳＩ法）の下で取得されたＴＩＣＣの実例を示す図である。ＥＩ法の下で取得された積算マススペクトル及びＳＩ法の下で生成された積算マススペクトルの実例を示す図である。他の実施形態に係る質量分析システムの動作を示すフローチャートである。設定用画像の一例を示す図である。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。

（１）実施形態の概要
実施形態に係る質量分析システムは、検索部、特定部、及び、補正部を有する。検索部は、試料に対して飛行時間型質量分析を適用することにより得られた対象マススペクトルをライブラリ内の登録マススペクトル群と照合することにより、試料に含まれる化合物を判定する。特定部は、化合物について実測された飛行時間を実測値として特定すると共に、化合物についての理論上の質量電荷比を理論値として特定する。補正部は、実測値及び理論値の組に基づいて、飛行時間から質量電荷比を求める変換式を補正する。

上記構成によれば、マススペクトルから化合物を特定するためのライブラリを用いて、実測値（飛行時間）に対応する理論値（質量電荷比）が特定される。その上で、実測値及び理論値の組に基づいて、変換式が補正される。よって、変換式の補正に際し、標準試料を用いる必要がなくなる。もっとも、ライブラリを用いた補正及び標準試料を用いた補正を併用する変形例も考えられる。

上記構成において、補正部により変換式が直接的に補正されてもよいし、補正部により変換式に含まれる補正係数が求められてもよいし、補正部により保持時間に応じて補正係数を決定する関数が求められてもよい。なお、本願明細書では、検出された飛行時間軸上のイオン量分布（マススペクトルに変換される前の数値列）を「飛行時間スペクトル」又は「ＴＯＦスペクトル」と称している。

実施形態においては、質量分析部の前段にクロマトグラフが設けられており、そこにおいて、試料から時間的に分離された複数の成分が生じる。保持時間軸上において、複数の組（複数の実測値及び複数の理論値）を求めることにより、保持時間軸上における補正係数の変化を定義する関数を特定し得る。なお、質量分析部の前段にクロマトグラフが設けられていない質量分析システムに対しても、ライブラリを利用した補正を適用し得る。

上記の対象マススペクトルは、検索の対象となるマススペクトルである。対象マススペクトルは、例えば、マススペクトル列から生成された積算マススペクトル、又は、マススペクトル列の中から選択された特定のマススペクトル、である。

実測値は、実施形態において、マススペクトル中に含まれる化合物ピークに対応する飛行時間として特定される。実測値特定用のマススペクトルは、対象マススペクトルであってもよいし、他のマススペクトルであってもよい。例えば、実測値特定用のマススペクトルとして、マススペクトル列から生成された積算マススペクトル、マススペクトル列から選択された特定のマススペクトル、別のイオン化法の下で取得された別のマススペクトル列から生成された積算マススペクトル、及び、別のイオン化法の下で取得された別のマススペクトル列から選択された特定のマススペクトル、が挙げられる。

実施形態に係る質量分析システムは、質量分析部、及び、変換部を有する。質量分析部は、試料から取り出された一連の成分に対して飛行時間型質量分析を繰り返し適用することにより飛行時間スペクトル列を生成する。変換部は、変換式に従って飛行時間スペクトル列からマススペクトル列を生成する。マススペクトル列から対象マススペクトルが生成又は選択される。特定部は、対象マススペクトルに含まれる化合物ピークに対応する飛行時間を実測値として特定する。実施形態において、対象マススペクトルはマススペクトル列から生成された積算マススペクトルである。

実施形態において、飛行時間スペクトル列を記憶しておく記憶部が設けられる。変換部は、補正部により補正された変換式を記憶部から読み出された飛行時間スペクトルの全部又は一部に対して適用する。

実施形態に係る質量分析システムは、質量分析部、及び、変換部を有する。質量分析部は、試料から取り出された一連の成分に対して電子イオン化法に従う飛行時間型質量分析を繰り返し適用することにより第１の飛行時間スペクトル列を生成する。また、試料から取り出された一連の成分に対して電子イオン化法よりもソフトな別のイオン化法に従う飛行時間型質量分析を繰り返し適用することにより第２の飛行時間スペクトル列を生成する。変換部は、飛行時間から質量電荷比を求める第１変換式に従って第1の飛行時間スペクトル列から第1のマススペクトル列を生成する。また、飛行時間から質量電荷比を求める第２変換式に従って第２の飛行時間スペクトル列から第２のマススペクトル列を生成する。対象マススペクトルは、第１のマススペクトル列から生成又は選択された第１の対象マススペクトルである。特定部は、第２のマススペクトル列から生成又は選択された第２の対象マススペクトルに含まれる化合物ピークに対応する飛行時間を実測値として特定する。補正部は、第１の対象マススペクトルに基づいて特定される理論値及び第２の対象マススペクトルに基づいて特定される実測値に基づいて、第２変換式を補正する。

実施形態において、第１の対象マススペクトルは、第１のマススペクトル列から生成された第１の積算マススペクトルである。第２の対象マススペクトルは、第２のマススペクトル列から生成された第２の積算マススペクトルである。

実施形態においては、第２の飛行時間スペクトルを記憶しておく記憶部が設けられる。変換部は、補正部により補正された第２変換式を、記憶部から読み出された第２の飛行時間スペクトル列の全部又は一部に対して適用する。

実施形態において、検索部は、複数の対象マススペクトルを登録マススペクトル群と照合することにより、試料に含まれる複数の化合物を特定する。特定部は、複数の化合物について実測された複数の飛行時間を複数の実測値として特定すると共に、複数の化合物についての理論上の複数の質量電荷比を複数の理論値として特定する。補正部は、複数の実測値及び複数の理論値からなる複数の組に基づいて複数の補正係数を演算し、複数の補正係数に基づいて変換式を補正するための関数を演算する。ここで、関数は、入力値から出力値を導出する手段であり、関数の概念には、計算式、テーブル等が含まれる。

実施形態に係る変換式補正方法は、検索工程、特定工程、及び、補正工程を有する。検索工程では、試料から得られた対象マススペクトルをライブラリ内の登録マススペクトル群と照合することにより、試料に含まれる化合物が判定される。特定工程では、化合物について実測された飛行時間が実測値として特定され、化合物についての理論上の質量電荷比が理論値として特定される。補正工程では、実測値及び理論値の組に基づいて、飛行時間から質量電荷比を求める変換式が補正される。

上記方法によれば、実測値に対応する理論値をライブラリから求め得る。よって、標準試料を用いることなく、実測値及び理論値の組を生成できる。

上記の一連の工程の中で、一部の作業がユーザーにより行われてもよい。上記各工程の全部又は一部がソフトウエアの機能により実現されてもよい。上記方法を実行するプログラムが、ネットワークを介して又は可搬型記憶媒体を介して、情報処理装置へインストールされてもよい。ライブラリがネットワーク上に存在していてもよい。

（２）実施形態の詳細
最初に、飛行時間ｔから質量電荷比ｍ／ｚを求める変換式について説明しておく。変換式は、例えば、Ｎ次多項式としてり構成される。ここで、Ｎは例えば４である。以下の（１）式は、変換式の一例である。但し、（１）式は、ｚ＝１、つまり一価を前提としており、（１）式の左辺において電荷ｚは省略されている。

上記の（１）式に含まれる係数ａ₀，ａ₁，・・・，ａ_Nは、出荷時に設定され、及び、メンテナンス時に校正される。測定状況の変化に対応するため、試料の測定時に、変換式が補正される。例えば、以下の（２）式に示すように、１次の係数ａ₁を補正する補正係数ｋが調整される。以下において、ｍ’は、補正後の質量を示している。

上記の（２）式は例示である。変換式内に複数の補正係数が含まれてもよい。多項式を構成する特定の係数それ自体が補正係数として機能してもよい。

以下に詳述する実施形態は、ライブラリを利用することにより、標準試料を用いることなく、補正係数（具体的には補正係数を定義する関数）を最適化し得るものである。

図１には、実施形態に係る質量分析システムの構成例が示されている。質量分析システム１０は、測定部１２及び情報処理部１４により構成される。測定部１２は、ガスクロマトグラフ（ＧＣ）１６及び質量分析計１８により構成される。質量分析計１８は、飛行時間型質量分析装置により構成される。情報処理部１４は、コンピュータ等の情報処理装置により構成される。図１に示された質量分析システム１０は、いわゆる、ＧＣ－ＴＯＦＭＳ（ガスクロマトグラフ飛行時間型質量分析計）である。質量分析計１８の前段に、他の前処理部が設けられてもよい。

ＧＣ１６は、試料に含まれる複数の成分を時間的に分離するカラムを有している。すなわち、カラムにより、試料から複数の成分が取り出される。保持時間軸上で分離された複数の成分が質量分析計１８中のイオン源２０に順次送られる。

質量分析計１８は、イオン源２０、飛行時間型質量分析器２２、及び、検出器２４により構成される。図１に示されているイオン源２０は、ＥＩ法に従うイオン源である。そのようなイオン源を用いる場合、一般に、多数のフラグメントイオンが観測され、一方、分子イオンが観測され難くなる。ＥＩ法の下で取得されたマススペクトルについては、化合物特定用のライブラリが用意されており、つまり、マススペクトル群がデータベース化されている。よって、測定されたマススペクトルの内容から、化合物を特定することが可能である。

なお、後述する他の実施形態においては、ＥＩ法に従うイオン源の他、ソフトイオン化法（ＳＩ法）に従うイオン源が併用される。ＳＩ法に従うイオン源を利用する場合、一般に、フラグメントイオンはあまり観測されず、分子イオンが観測され易くなる。

飛行時間型質量分析器２２は、イオン源２０から出た各イオンの飛行時間を測定するものである。飛行時間型質量分析器２２として、様々なものを利用し得る。検出器２４において個々のイオンが検出される。検出器２４から出力された検出信号２６は、図示されていない信号処理回路に送られる。イオン源２０からのイオンパルスの出力ごとに、検出信号２６が生じる。

検出信号２６は、飛行時間ごとのイオン量を示す信号、つまり飛行時間軸上のイオン量分布を示す信号であり、それはＴＯＦスペクトルデータと言い得る。信号処理回路には、Ａ／Ｄ変換器が含まれる。飛行時間ごとのイオン量を表すテーブルを構成してもよい。その場合、そのテーブルがＴＯＦスペクトルデータを構成する。

次に、情報処理部１４について説明する。情報処理部１４は、プロセッサを有する。図１においては、プロセッサにより発揮される複数の機能が複数のブロックにより表現されている。なお、後述する記憶部３０，３４，４２，４８は、メモリにより構成される。プロセッサは、例えば、ＣＰＵにより構成される。

マススペクトル生成部２８は、変換部又は変換手段として機能する。マススペクトル生成部２８には、複数のＴＯＦスペクトルデータが順次送り込まれている。マススペクトル生成部２８は、変換式３２を有し、その変換式３２に従って、ＴＯＦスペクトルごとにそれをマススペクトルに変換する。つまり、マススペクトル生成部２８において、ＴＯＦスペクトル列からマススペクトル列が生成されている。変換式３２は、上記のように、飛行時間から質量電荷比を求めるものであり、その実体はＮ次多項式である。変換式３２には補正係数も含まれている。

マススペクトル生成部２８からマススペクトル列記憶部３４へ各マススペクトルを示すデータが送られている。マススペクトル列記憶部３４には、マススペクトル列が記憶される。

一方、ＴＯＦスペクトル列記憶部３０には、複数のＴＯＦスペクトルデータが送られている。ＴＯＦスペクトル列記憶部３０には、ＴＯＦスペクトル列が格納される。ＴＯＦスペクトル列記憶部３０は、実測値記憶部として機能する。

ＴＩＣＣ（トータルイオンカレントクロマトグラム）生成部３６は、マススペクトル列に基づいて、ＴＩＣＣを生成するものである。具体的には、個々のマススペクトルを積算することによりＴＩＣ（トータルイオンカレント）が演算され、そのＴＩＣを保持時間軸上にプロットすることにより、ＴＩＣＣが生成される。

積算部３８は、ＴＩＣＣを解析する機能を有し、具体的には、ピーク検索機能、区間設定機能、及び、積算機能を有する。積算部３８は、ＴＩＣＣに含まれる複数のピークを特定する。続いて、積算部３８は、個々のピークごとに、ピークトップを含む積算区間を定める。複数のピークからなるピーク群に対応して、複数の積算区間からなる積算区間群が設定される。その上で、積算部３８は、個々の積算区間ごとに、そこに属する複数のマススペクトルを積算し、積算マススペクトルを生成する。個々の積算マススペクトルは、保持時間軸上の特定の時間帯において生じた成分に対応するマススペクトルである。積算スペクトルを示すデータが検索部４０及び特定部４４へ送られる。図１に示す実施形態においては、各積算スペクトルが検索対象となり、また各積算スペクトルを通じて各実測値が特定される。

なお、積算スペクトルとして、平均化スペクトルが生成されてもよい。積算スペクトルからピーク前後のスペクトルを減算する処理が適用されてもよい。

検索部４０には、記憶部４２が接続されている。記憶部４２内にはライブラリが格納されている。ライブラリは、多数の化合物に対応する複数のレコードを有する。個々のレコードには、登録マススペクトルが含まれ又は登録マススペクトルが対応付けられている。検索対象となった積算マススペクトルを、登録マススペクトル群と照合することにより、積算マススペクトルが示している成分、つまり化合物を特定し得る。通常、検索結果として、１又は複数の化合物候補が提示される。個々の化合物候補には、スコアとしての類似度が付与されている。例えば、最も高いスコアを有する化合物が特定される。検索部４０から特定部４４へ検索結果を示すデータが送られている。

特定部４４は、実測値及び理論値の組を特定する手段である。その場合、複数の積算マススペクトルの全部について複数の組が特定されてもよいが、実施形態においては、複数の積算マススペクトルの中で、所定の閾値以上のスコアが得られた１又は複数の優良積算マススペクトルについて１又は複数の組が特定される。保持時間軸上において、適度な個数（例えば、少なくとも３～５個）の補正係数を離散的に特定できるように、閾値が定められる。

詳しく説明すると、個々の優良積算マススペクトルごとに、ライブラリ情報に基づいて、化合物の質量電荷比が理論値として特定される。例えば、化合物の精密質量から理論値が特定されてもよいし、化合物の分子式から理論値が特定されてもよい。特定部４４は、処理対象となった優良積算マススペクトルにおいて、理論値の近傍範囲内で、化合物ピーク（分子イオンピーク）を探索する。処理対象となった優良積算マススペクトル内に、化合物ピークが含まれている場合、化合物ピークに対応する飛行時間（ＴＯＦ）が実測値として特定される。その場合には、ＴＯＦスペクトル列記憶部３０に記憶されたＴＯＦスペクトル列の中から、処理対象となった優良積算マススペクトルに対応する複数のＴＯＦスペクトルが参照される。それらを基礎として、化合物ピークに対応する飛行時間が特定される。複数の飛行時間が特定される場合、それらの平均値が実測値とされてもよい。

処理対象となった優良積算マススペクトルにおいて、化合物ピークを特定できない場合、実測値の特定は行われない。その場合、理論値は採用されず、あるいは、理論値が棄却される。なお、逆変換式を用意しておき、化合物ピークに対応する質量電荷比から、計時された飛行時間を逆算してもよい。

特定部４４により、複数の組が特定される。それらの組を示すデータが係数演算部４６へ送られる。係数演算部４６は、補正部又は補正手段として機能するものであり、個々の組ごとに補正係数を演算する。補正係数の演算それ自体は公知である。通常、複数の組に対応する複数の補正係数が演算される。係数演算部４６は、複数の補正係数に基づいて、保持時間によって動的に変化する補正係数を定める関数を演算する。関数記憶部４８には、その関数が記憶される。保持時間に応じて関数によって定められる補正係数が変換式３２へ与えられる。

マススペクトル生成部２８は、ＴＯＦスペクトル列記憶部３０に記憶されたＴＯＦスペクトル列の全部又は一部を読み出し、補正後の変換式３２を用いて、当該全部又は一部に対応するマススペクトル列を生成する。そのマススペクトル列を示すデータ５０が図示されていないマススペクトル解析部等へ送られる。

例えば、補正後のマススペクトル列に基づいてＴＩＣＣが再作成されてもよい。補正後のマススペクトル列に基づいてＴＩＣＣ内の複数のピークに対応する複数の積算マススペクトルを演算し、それらに基づいてライブラリサーチが実行されてもよい。その場合、補正係数演算過程で既にライブラリサーチが実施された成分以外の成分についてライブラリサーチを実施すれば効率的である。

図１においては、入力器及び表示器についての図示が省略されている。表示器の画面上に、ＴＩＣＣ、積算マススペクトル、検索結果、複数の組、関数等が表示されてもよい。入力器を利用して、ピークの特定、積算区間の設定、検索結果の承認／棄却、候補化合物リスト中からの化合物の選択、等が行われてもよい。

図２には、実施形態に係る変換式補正方法の要部が概念図として示されている。マススペクトル生成部２８により、マススペクトル列５２が生成される。マススペクトル列５２は、保持時間（ＲＴ）軸上に並ぶ複数のマススペクトル５４により構成される。個々のマススペクトルの横軸は質量電荷比（ｍ／ｚ）を示し、その縦軸は強度を示す。図２には、ＴＯＦスペクトル列の図示が省略されている。

ＴＩＣＣ生成部３６により、マススペクトル列５２に基づいてＴＩＣＣ５６が生成される。ＴＩＣＣ５６には、ピーク列５８が含まれ、それは複数の成分に対応する複数のピーク６０からなる。各ピーク６０に対して積算区間６２が個別的に設定される。積算区間６２ごとに、それに属する複数のマススペクトル５４が抽出され、それらが積算される。これにより、複数のピークに対応する複数の積算マススペクトル６６が生成される。各積算マススペクトル６６の横軸は質量電荷比を示し、その縦軸は積算値を示す。

個々の積算マススペクトル６６ごとに、それがライブラリ４２Ａ内の登録マススペクトル群と照合される（符号６８を参照）。複数の検索結果の内で、一定の閾値以上のスコアを有する１又は複数の検索結果が選抜される。選抜された各検索結果から化合物の質量電荷比が特定され、それは理論値７２とされる。一方、選抜された各検索結果に対応する積算マススペクトル（優良積算マススペクトル）において化合物ピークが特定され、それに対応する飛行時間が実測値７０とされる。化合物ピークの探索に際しては、理論値７２が基準となる。

係数演算部４６は、以上の処理により得られた複数の組（複数の実測値、複数の理論値）７４に基づき、複数の補正係数７８を演算する。複数の補正係数７８から関数が求められる。その関数により、変換式が補正される。

図３には、ＥＩ法の下で生成されたＴＩＣＣの実例が示されている。横軸は保持時間（ＲＴ）を示し、縦軸はＴＩＣを示している。ＴＩＣＣ８２には複数のピーク８４が含まれる。複数のピーク８４はＧＣで時間的に分離された複数の成分に相当している。各ピーク８４に対して積算区間８６が設定される。

図４には、ＥＩ法の下で生成された積算スペクトルの実例が示されている。積算マススペクトル８８には、多数のフラグメントイオンピークが含まれる。符号９０は分子イオンピークを示している。ライブラリ検索により化合物を特定できた場合、その化合物の精密質量等に基づいて、分子イオンピークの探索を行える。

分子イオンピークの特定及び理論値の特定に際しては、必要に応じて、分子イオンへの水素イオンの付加、分子イオンからの一部（例えば遊離基）の脱離、等が考慮される。これにより、実測値と理論値とを正確に対応付けることが可能となる。分子イオンピークの探索に際しては、理論値を中心とする探索範囲が定められる。その場合、ユーザーにより指定された許容誤差に基づいて探索範囲の大きさが決定される。

図５には、検索結果の一例が示されている。検索結果９２には、複数の行９４が含まれる。複数の行は、複数の候補化合物に対応している。各行には、スコア９６、分子式９８、精密質量１００、等が含まれる。精密質量１００から理論値１０２を特定し得る。

図６には、関数の一例が示されている。横軸は保持時間を示し、縦軸は補正係数の大きさを示している。複数の組に基づいて複数の補正係数１０４ａ～１０４ｄが演算される。複数の補正係数１０４ａ～１０４ｄに対して、直線補間を適用することにより、関数１０６を定義し得る。その際、スプライン補間等のフィッティング法が用いられてもよい。また、符号１０８，１１０で示されるように、外挿法が適用されてもよい。関数１０６に従って、保持時間ごとに補正係数が決定される。すなわち、記憶部から読み出されるＴＯＦスペクトル列からマススペクトル列を生成する過程で、動的に変化する補正係数が変換式へ与えられる。

図７には、図１に示した質量分析システムの動作例が示されている。Ｓ１０では、試料から取り出される複数の成分に対して飛行時間型質量分析が繰り返し適用される。これによりＴＯＦスペクトル列が生成され、それが記憶される。また、ＴＯＦスペクトル列からマススペクトル列が生成され、それが記憶される。

Ｓ１２では、マススペクトル列に基づいてＴＩＣＣが生成される。Ｓ１４では、ＴＩＣＣに対してピーク探索が実施され、これにより複数の成分に対応するピーク群が特定される。Ｓ１６では、ピーク群に対して積算区間群が設定される。Ｓ１８では、積算区間群に基づいて積算マススペクトル群が生成される。Ｓ２０では、積算マススペクトルごとにライブラリの検索が実行される。

Ｓ２２では、検索結果に基づいて、積算マススペクトル群の中から、優良積算マススペクトル群が抽出される。例えば、閾値以上のスコアを生じさせた積算マススペクトル群が優良積算マススペクトル群として抽出される。Ｓ２４では、優良積算マススペクトル群の中から分子イオンピークを特定できるものが抽出される。これにより複数の実測値が特定される。それと並行して複数の理論値が特定される。複数の実測値及び複数の理論値により複数の組が構成される。

Ｓ２６では、複数の組に基づいて複数の補正係数が演算され、Ｓ２８では複数の補正係数に基づいて関数が定義される。Ｓ３０では、関数により決定される補正係数が変換式へ与えられつつ、ＴＯＦスペクトル列の全部又は一部からマススペクトル列の全部又は一部が再生成される。Ｓ３２では、再生成されたマススペクトル列が解析される。

上記実施形態においては、積算マススペクトルに基づいてライブラリサーチが実行されていたが、マススペクトルに基づいてライブラリサーチが実行されてもよい。例えば、ピークトップに対応するマススペクトルに基づいてライブラリサーチが実行されてもよい。もっとも、積算マススペクトルを利用することにより、サーチ精度を高められる。

次に、図８～図１１を用いて、他の実施形態について説明する。なお、図８～図１１において、既に説明した要素には同一符号を付し、その説明を省略する。

図８には、他の実施形態に係る質量分析システムが示されている。質量分析システム１０Ａは、測定部１２Ａ及び情報処理部１４を有している。測定部１２Ａは、ＧＣ１６及び質量分析計１８Ａを有する。質量分析計１８Ａは、２つのイオン源２０Ａ，２０Ｂを有する。

イオン源２０Ａ，２０Ｂは、選択的に使用される。具体的には、イオン源２０Ａは、ＥＩ法に従うイオン源であり、イオン源２０Ｂは、ＳＩ法に従うイオン源である。ＳＩ法としては、例えば、ＣＩ法（化学イオン化法）、ＦＩ法（電界イオン化法）が挙げられる。情報処理部１４は、図１に示した構成を有する。情報処理部１４には、入力器１１２及び表示器１１４が接続されている。

例えば、最初にイオン源２０Ａが選択され、それを用いて、試料の測定が実施され、これにより、第１のＴＯＦスペクトル列が生成され、それに基づき第１のマススペクトル列が生成される。次に、イオン源２０Ｂが選択され、それを用いて、同じ試料の測定が再び実施される。これにより、第２のＴＯＦスペクトル列が生成され、それに基づき第２のマススペクトル列が生成される。

第１のマススペクトル列から第１のＴＩＣＣが生成され、そこに含まれるピーク群に基づいて、第１の積算マススペクトル群が生成される。同様に、第２のマススペクトル列から第２のＴＩＣＣが生成され、そこに含まれるピーク群に基づいて、第２の積算マススペクトル群が生成される。第１の積算マススペクトル群は、ライブラリサーチの対象となる。第２の積算マススペクトル群は、分子イオンピーク探索の対象となる。図８に示す実施形態の動作については後に図１１を用いて説明する。

図９の上段には、ＥＩ法に従う第１のＴＩＣＣ８２の実例が示されており、図９の下段には、ＳＩ法に従うＴＩＣＣ１１６の実例が示されている。ＴＩＣＣ８２には複数のピークが含まれ、それらに対して複数の積算区間８６が定められる。ＴＩＣＣ１１６にも複数のピークが含まれ、それらに対して複数の積算区間１１８が定められる。なお、ＴＩＣＣ８２に含まれる複数のピークとＴＩＣＣ１１６に含まれる複数のピークとを突き合わせ、保持時間についての一致性が認められるピークペアだけを処理の対象としてもよい。

図１０の上段には、ＥＩ法に従う第１の積算マススペクトル８８の実例が示されており、図１０の下段には、ＳＩ法に従う第２の積算マススペクトル１２０の実例が示されている。２つの積算マススペクトル８８，１２０において、保持時間軸は互いに一致している。第１の積算マススペクトル８８には、多数のフラグメントイオンピークが含まれるが、第１の積算マススペクトル８８において、分子イオンピークはあまり顕著ではない。一方、第２の積算マススペクトル１２０には、非常に大きな分子イオンピーク１２２が含まれる。

他の実施形態では、以上の性質に鑑み、第１の積算マススペクトル８８がライブラリサーチの対象とされ、第２の積算マススペクトル１２０が分子イオンピークを探索する対象とされる。換言すれば、第１の積算マススペクトル８８が理論値の特定で利用され、第２の積算マススペクトルが実測値の特定で利用される。

図１１には、他の実施形態に係る質量分析システムの動作がフローチャートとして示されている。

Ｓ４０では、まず、１回目の試料の測定が実施され、これにより、第１のＴＯＦマススペクトル列及び第１のマススペクトル列が生成され、それらが記憶される。続いて、２回目の試料の測定が実施され、これにより、第２のＴＯＦスペクトル列及び第２のマススペクトル列が生成され、それらが記憶される。

Ｓ４２では、第１のマススペクトル列に基づいて第１のＴＩＣＣが生成され、また、第２のマススペクトル列に基づいて第２のＴＩＣＣが生成される。Ｓ４４では、第１のＴＩＣＣに対してピーク探索が実施され、また、第２のＴＩＣＣに対してピーク探索が実施される。これにより、第１のピーク群及び第２のピーク群が特定される。

Ｓ４６では、第1のピーク群及び第２のピーク群に対してそれぞれ積算期間群が設定される。Ｓ４８では、第１のピーク群に基づいて、上述した手法により、第１の積算マススペクトル群が生成され、また、第２のピーク群に基づいて、上述した手法により、第２の積算マススペクトル群が生成される。

Ｓ５０では、第１の積算マススペクトル群に基づいてライブラリサーチが実行される。これにより、複数の検索結果が得られる。Ｓ５２では、第１の積算マススペクトル群の中から、複数の検索結果に基づいて優良積算マススペクトル群が抽出される。

Ｓ５３では、優良積算マススペクトル群を構成する優良積算マススペクトルごとに、第２の積算マススペクトル群の中から、当該優良積算マススペクトルに対応する第２の積算マススペクトルが選択される。具体的には、保持時間の一致性が認められる第２の積算マススペクトル（対応積算マススペクトル）が選択される。その際には、ユーザーにより指定された許容誤差の範囲内で、第２の積算マススペクトルが探索されてもよい。以上のように、Ｓ５３では、優良積算マススペクトル群に対応する対応積算マススペクトル群が特定される。

優良積算マススペクトル群の個数をＡ個とし、対応積算マススペクトル群の個数をＢ個とした場合、Ａ≧Ｂである（Ａ及びＢは通常、２以上の整数である。）。保持時間についての一致性が認められるＢ個のマススペクトルペアが次のＳ５４で参照される。

Ｓ５４では、Ｂ個のマススペクトルペアに基づいて、複数の組が特定される。具体的には、Ｂ個のマススペクトルペアに対応するＢ個の検索結果から、Ｂ個の質量電荷比がＢ個の理論値として特定される。一方、Ｂ個の第２の積算マススペクトルに対して分子イオンピーク探索が実施され、これにより見付かった分子イオンピークごとに飛行時間が実測値として特定される。これにより、Ｂ個の実測値が特定される。但し、分子イオンピークを発見できなかったことに起因して、Ｂ個よりも少ない実測値が特定されることもあり得る。以上により、Ｓ５４では、複数の実測値とそれに対応する複数の理論値が特定される。それらにより複数の組が構成される。

Ｓ５４において、分子イオンピークの探索に際しては、ユーザー指定された許容誤差が考慮されてもよい。また、水素イオンの付加や分子イオンの一部の脱離等が考慮されてもよい。いずれにしても、実測値と理論値が正確に対応付けられるように、対応付け条件を定めるのが望ましい。

Ｓ５６では、複数の組に基づいて複数の補正係数が演算される。Ｓ５８では、複数の補正係数に基づいて関数が演算される。Ｓ６０では、関数により動的に特定される補正係数を変換式に与えることにより、第２のマススペクトル列の全部又は一部が再生成される。Ｓ６２においては、生成されたマススペクトル列が解析される。

ＳＩ法に従う第２のマススペクトル列はライブラリサーチには適さないが、ＥＩ法に従う第１のマススペクトル列を併用することにより、ＳＩ法に従う第２のマススペクトル列に適用される変換式（第２変換式）を補正することが可能となる。この場合において、第１のマススペクトル列に適用される変換式（第１変換式）を補正するには、図１から図７に示した方法を併用すればよい。第２の積算マススペクトルには、一般に、明瞭な分子イオンピークが含まれるので、第２の積算マススペクトルに適用される変換式を補正して質量電荷比の精度を高めることは、分子イオンピーク等を解析する上で非常に有用である。

図１２には、設定用の画像の一例が示されている。図示された画像１３０は、変換式補正に先立って表示される。画像１３０には、ＥＩ法に従って取得された測定データ（第１のＴＯＦスペクトル列）を指定する欄１３２、及び、ＳＩ法に従って取得された測定データ（第２のＴＯＦスペクトル列）を指定する欄１３４が含まれる。個々のデータを指定する際にはボタン１３２ａ，１３２ｂが操作される。例えば、一覧表示されたリスト中から個々のデータが選択される。

画像１３０の中には、積算スペクトル抽出条件を指定するための画像部分１３６、及び、対応付け条件を指定するための画像部分１４０が含まれる。具体的には、画像部分１３６には、既に説明した閾値（スコア閾値）を指定する欄１３８が含まれる。画像部分１４０には、保持時間についての許容誤差を指定する欄１４２、質量電荷比についての許容誤差を指定する欄１４４、及び、分子イオンへの付加の条件又は分子イオンからの脱離の条件を指定する欄１４６が含まれる。

欄１４２に入力された許容誤差に従って、ＴＩＣＣ上においてピーク探索が実施される。あるいは、ピークの突き合わせに際して当該許容誤差が考慮される。欄１４４に入力された許容誤差に従って、分子イオンピークが探索される。欄１４６に入力された情報に従って、理論値としての質量電荷比が修正され、また、分子イオンピークの探索条件が変更される。欄１４６に対する項目の追加及び欄１４６からの項目の削除に際してはボタン１４８，１５０が操作される。ボタン１５２を操作すると、画像１３０に入力した各情報が有効となる。

上記の各実施形態によれば、標準試料が不要となる。よって、標準試料を導入するタイミングを決定するための予備測定が不要となる。標準試料が不要となるので、コストを低減でき、また、標準試料を取り扱う上での負担を軽減できる。もっとも、実施形態に係るライブラリを利用した方法と標準試料を利用する方法とを併用してもよい。

１０質量分析システム、１２測定部、１４情報処理部、１６ガスクロマトグラフ（ＧＣ）、１８質量分析計、２０イオン源、２２飛行時間型質量分析器、２８マススペクトル生成部、３０ＴＯＦスペクトル列記憶部、３２変換式、３４マススペクトル列記憶部、３６ＴＩＣＣ生成部、３８積算部、４０検索部、４２記憶部（ライブラリ）、４４特定部、４６係数演算部、４８関数記憶部。

Claims

試料に対して飛行時間型質量分析を適用することにより得られた対象マススペクトルをライブラリ内の登録マススペクトル群と照合することにより、前記試料に含まれる化合物を判定する検索部と、
前記化合物について実測された飛行時間を実測値として特定すると共に、前記化合物についての理論上の質量電荷比を理論値として特定する特定部と、
前記実測値及び前記理論値の組に基づいて、飛行時間から質量電荷比を求める変換式を補正する補正部と、
を含むことを特徴とする質量分析システム。
請求項１記載の質量分析システムにおいて、
前記試料から取り出された一連の成分に対して飛行時間型質量分析を繰り返し適用することにより飛行時間スペクトル列を生成する質量分析部と、
前記変換式に従って前記飛行時間スペクトル列からマススペクトル列を生成する変換部と、
を含み、
前記マススペクトル列から前記対象マススペクトルが生成又は選択され、
前記特定部は、前記対象マススペクトルに含まれる化合物ピークに対応する飛行時間を前記実測値として特定する、
ことを特徴とする質量分析システム。
請求項２記載の質量分析システムにおいて、
前記対象マススペクトルは、前記マススペクトル列から生成された積算マススペクトルである、
ことを特徴とする質量分析システム。
請求項２記載の質量分析システムにおいて、
前記飛行時間スペクトル列を記憶しておく記憶部を含み、
前記変換部は、前記補正部により補正された変換式を前記記憶部から読み出された飛行時間スペクトル列の全部又は一部に対して適用する、
ことを特徴とする質量分析システム。
請求項１記載の質量分析システムにおいて、
前記試料から取り出された一連の成分に対して電子イオン化法に従う飛行時間型質量分析を繰り返し適用することにより第１の飛行時間スペクトル列を生成し、前記試料から取り出された一連の成分に対して前記電子イオン化法よりもソフトな別のイオン化法に従う飛行時間型質量分析を繰り返し適用することにより第２の飛行時間スペクトル列を生成する質量分析部と、
飛行時間から質量電荷比を求める第１変換式に従って前記第１の飛行時間スペクトル列から第１のマススペクトル列を生成し、飛行時間から質量電荷比を求める第２変換式に従って前記第２の飛行時間スペクトル列から第２のマススペクトル列を生成する変換部と、
を含み、
前記対象マススペクトルは、前記第１のマススペクトル列から生成又は選択された第１の対象マススペクトルであり、
前記特定部は、前記第２のマススペクトル列から生成又は選択された第２の対象マススペクトルに含まれる化合物ピークに対応する飛行時間を前記実測値として特定し、
前記補正部は、前記第１の対象マススペクトルに基づいて特定される前記理論値及び前記第２の対象マススペクトルに基づいて特定される前記実測値に基づいて前記第２変換式を補正する、
ことを特徴とする質量分析システム。
請求項５記載の質量分析システムにおいて、
前記第１の対象マススペクトルは、前記第１のマススペクトル列から生成された第１の積算マススペクトルであり、
前記第２の対象マススペクトルは、前記第２のマススペクトル列から生成された第２の積算マススペクトルである、
ことを特徴とする質量分析システム。
請求項５記載の質量分析システムにおいて、
前記第２の飛行時間スペクトル列を記憶しておく記憶部を含み、
前記変換部は、前記補正部により補正された第２変換式を前記記憶部から読み出された第２の飛行時間スペクトル列の全部又は一部に対して適用する、
ことを特徴とする質量分析システム。
請求項１記載の質量分析システムにおいて、
前記検索部は、複数の対象マススペクトルを前記登録マススペクトル群と照合することにより、前記試料に含まれる複数の化合物を特定し、
前記特定部は、前記複数の化合物について実測された複数の飛行時間を複数の実測値として特定すると共に、前記複数の化合物についての理論上の複数の質量電荷比を複数の理論値として特定し、
前記補正部は、前記複数の実測値及び前記複数の理論値からなる複数の組に基づいて複数の補正係数を演算し、前記複数の補正係数に基づいて前記変換式を補正するための関数を演算する、
ことを特徴とする質量分析システム。
試料から得られた対象マススペクトルをライブラリ内の登録マススペクトル群と照合することにより、前記試料に含まれる化合物を判定する工程と、
前記化合物について実測された飛行時間を実測値として特定する工程と、
前記化合物についての理論上の質量電荷比を理論値として特定する工程と、
前記実測値及び前記理論値の組に基づいて、飛行時間から質量電荷比を求める変換式を補正する工程と、
を含むことを特徴とする変換式補正方法。