JP5166932B2 - クロマトグラフ質量分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、土壌、水、食品などに含まれる農薬やダイオキシンなどの微量物質の分析に用いられるクロマトグラフ質量分析装置に関する。

クロマトグラフ質量分析装置は、化合物を分子の大きさと物性に応じて分離するクロマトグラフ装置と、イオンを質量電荷比に応じて分離検出する質量分析装置を直列接続した機器分析装置である。

この分析装置は、主に混合物に含まれる微量な化合物を定性、定量することができ、実際に土壌、飲料水、食品に含まれる農薬やダイオキシン等の人体に有害な化学物質の分析を目的に広く利用されている。

クロマトグラフ質量分析装置では、試料として測定にかけられた混合物を、まずクロマトグラフ装置で個々の化合物の分子の大きさや物性の違いに応じて可能な限り分離する。次に質量分析装置は、クロマトグラフ装置で分離された化合物を単一あるいは複数のイオンに変換して、その質量電荷比に応じて分離して検出する。

図１は、クロマトグラフ質量分析装置の基本構成について示したものである。図中１はガスクロマトグラフ装置（ＧＣ）や液体クロマトグラフ装置（ＬＣ）などのクロマトグラフ装置である。クロマトグラフ装置で分離された化合物は、後段に置かれた質量分析装置２に導入され、イオン化されて、質量電荷比ごとに質量分離される。

質量分析装置２で質量分離されたイオンの量に関する情報は、後段のデータ処理装置３に送られて、質量電荷比の情報と併せてマスクロマトグラムに作成され、ハードディスクなどの記憶装置４に記憶される。記憶装置４に記憶された情報は、必要に応じてＣＲＴや液晶パネルなどの表示装置５に表示させることができる。

このようにして測定された結果は、トータルイオンクロマトグラム（ＴＩＣ）と呼ばれるチャートで表現され、更にＴＩＣは、複数のマスクロマトグラム（ＭＣ）と呼ばれるチャートから構成される（図２）。

これらＴＩＣおよびＭＣ上では、分離精製された化合物は、１つのピーク（頂点）で表現され、このピークを含むチャートの一定面積を計算することで、その化合物について含有量を知ることができる。

通常、ピークの面積値を取得する場合、ＴＩＣとＭＣのどちらを利用しても構わないが、一般的にはＭＣを利用する。これは、ＴＩＣ上では測定した混合物中の全ての化合物のピークが混合表示されるのに対して、ＭＣ上では特定の化合物のみか、質量分析装置でたまたま同じ質量電荷比のイオンに変換された化合物が複数表示されるにとどまり、より単純な情報が得られるからである。

ＴＩＣ上で表示されるピークについて、クロマトグラフ装置によって単一ピークとして分離されていても、場合によっては、大きさや物性の似通った化合物同士を十分に分離できないケースが存在する。その場合でも、質量分析装置で異なる質量電荷比のイオンとして検出されていれば、異なるそれらの化合物は異なるＭＣで表示されるからである。

ピークの面積値を求める場合、対象の試料と対象の化合物の数が少なければ、オペレータが手動で作業して実行するが、試料もしくは化合物の数が多い場合、面積値の取得はプログラムの助けを借りて自動的に行なう。ただし、自動的に算出した面積値が正しいかどうかはオペレータが確認し、算出結果が誤っている場合、オペレータが手動で修正する（図３）。

特開平２−１４１６５５号公報、第５図と第６図。

特開平２−４７５４９号公報、第２図。

特開昭６３−１１１４６１号公報、第５図。

従来技術のクロマトグラフ質量分析装置により取得されたＭＣは、プログラムにより自動的に面積値を算出されるが、オペレータはその結果を確認し、誤っていれば修正する必要がある。

その際、ピークの面積値の確認と修正の作業は、試料に含まれる１つの化合物のピークを含むＭＣをプログラムのグラフィック・ユーザー・インターフェイス（ＧＵＩ）に１つだけ表示させて行ない、作業終了の都度、表示するＭＣを順次切り換えていたが、この方法では確認すべきＭＣの数が多い場合に時間がかかるという問題があった（図４）。

本発明の目的は、上述した点に鑑み、オペレータが全試料あるいは全化合物の面積値の確認と修正を容易に行なえるようなクロマトグラフ質量分析装置を提供することにある。

この目的を達成するため、本発明にかかるクロマトグラフ質量分析装置は、
化合物を分子の大きさと物性に応じて分離するクロマトグラフ装置と、
該クロマトグラフ装置で分離された化合物を導入してイオン化し、質量分析する質量分析装置と
から成るクロマトグラフ質量分析装置において、
質量分析装置から得られるデータに基づき、予め定められた質量電荷比を持つイオンの強度を経時的に並べたデータから成るクロマトグラムデータを所定のＮ種の質量電荷比について求めるマスクロマトグラム作成手段と、
Ｍ個の異なる試料について、前記マスクロマトグラム作成手段により得られた前記所定のＮ種の質量電荷比についてのＮ×Ｍ個のマスクロマトグラムデータを記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶されたマスクロマトグラムデータに基づき、所望する質量電荷比について、異なる試料のマスクロマトグラムを並列に並べて表示する機能および並べて表示されたマスクロマトグラムについて出現するピークの面積値を自動的に算出する機能を備えたグラフィック・ユーザー・インターフェイスと
を備え、
前記グラフィック・ユーザー・インターフェイスは、並列に並べられたマスクロマトグラムのうち所望する１つのマスクロマトグラムにおいてイオン由来のピーク面積値を求めるための領域設定範囲が修正された時、他のマスクロマトグラムのピークに対してもその修正された領域設定範囲が設定されるように構成されていることを特徴としている。

本発明のクロマトグラフ質量分析装置によれば、
化合物を分子の大きさと物性に応じて分離するクロマトグラフ装置と、
該クロマトグラフ装置で分離された化合物を導入してイオン化し、質量分析する質量分析装置と
から成るクロマトグラフ質量分析装置において、
質量分析装置から得られるデータに基づき、予め定められた質量電荷比を持つイオンの強度を経時的に並べたデータから成るクロマトグラムデータを所定のＮ種の質量電荷比について求めるマスクロマトグラム作成手段と、
Ｍ個の異なる試料について、前記マスクロマトグラム作成手段により得られた前記所定のＮ種の質量電荷比についてのＮ×Ｍ個のマスクロマトグラムデータを記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶されたマスクロマトグラムデータに基づき、所望する質量電荷比について、異なる試料のマスクロマトグラムを並列に並べて表示する機能および並べて表示されたマスクロマトグラムについて出現するピークの面積値を自動的に算出する機能を備えたグラフィック・ユーザー・インターフェイスと
を備え、
前記グラフィック・ユーザー・インターフェイスは、並列に並べられたマスクロマトグラムのうち所望する１つのマスクロマトグラムにおいてイオン由来のピーク面積値を求めるための領域設定範囲が修正された時、他のマスクロマトグラムのピークに対してもその修正された領域設定範囲が設定されるように構成されているので、
オペレータが全試料あるいは全化合物の面積値の確認と修正を容易に行なえるようなクロマトグラフ質量分析装置を提供することが可能になった。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。尚、本発明にかかる新しいクロマトグラフ質量分析装置の基本構成は、表示装置に表示されるＧＵＩを除けば、図１に示した従来のクロマトグラフ質量分析装置と全く同じであるので、その基本構成の説明を省略し、従来技術と異なっているＧＵＩに焦点を当てて説明を行なう。

図５は、本発明にかかる新しいクロマトグラフ質量分析装置に搭載されたＧＵＩの一実施例である。本実施例では、所望する一化合物に由来するＭＣを複数の試料から収集し、それをメモリなどの記憶装置にいったん格納させた後、それらをまとめて表示可能なＧＵＩ（複数試料表示モード）に表示し、オペレータが全試料の面積値の確認と修正を容易に行なえるようにしている。

ＭＣの取得方法には、
（１）所定時間ごとに所望の質量電荷比の領域に渡るマススペクトルを測定し、それらのデータから、所定の質量電荷比を持つイオンのイオン強度の値を時間経過に合わせて接続することにより、マスクロマトグラムを合成する。
（２）感度を高めるため、特定の一種類ないし数種類のイオンピーク強度のみモニタリングし、得られたイオンピーク強度の値を時間経過に合わせて接続することにより、マスクロマトグラムを合成する。
の２通りの方法があるが、本実施例は、そのどちらの方法によって取得されたＭＣに対しても適用可能である。

図５に示すように、本実施例では、例えば３つの試料（試料１、試料２、試料３）に含まれる所望の質量電荷比を持つ一化合物について、各イオンピークの面積値を求めるとともに、時間軸またはピーク位置を揃えて、各マスクロマトグラムをＧＵＩ上に並列に一括して表示させる。

これにより、例えば化合物Ａ、化合物Ｂ、化合物Ｃのそれぞれについて、試料１、試料２、試料３の間で、面積値の大小を一目で確認することができる。例えば化合物Ａの場合、試料１＞試料２＞試料３の順番でピークの面積値が大きい。また化合物Ｂの場合、試料１＞試料２＞試料３の順番でピークの面積値が大きい。また化合物Ｃの場合、試料１＞試料２＞試料３の順番でピークの面積値が大きい。

このように本実施例では、オペレータが全試料における所定の成分の多い少ないを一目で見て比較することができるので、従来、ＭＣの確認作業に要していた大きな負担が著しく軽減されるようになった。

尚、本実施例では、一例として、全ての試料において所定の化合物のＭＣを一括表示するように説明したが、本発明は、必ずしも測定された全ての試料のＭＣを一度に表示しなければならない訳ではない。オペレータの判断により、オペレータが希望する数の試料中の所望する一化合物のＭＣについてのみ、ＧＵＩ上に一括表示するようにしても良いことは言うまでもない。

また、従来、図３で示したように、ＭＣ中のピーク面積値が設定条件や設定範囲の不適切により誤った結果となっている場合の修正についても、個々のＭＣごとに設定条件や設定範囲の修正を行なわなければならなかった従来法を改め、図６に示すように、一括表示されている各試料のＭＣのうち、どれか１つのＭＣについてイオンピークの設定条件や設定範囲の修正を行なえば、他の試料のＭＣにおけるイオンピークの設定条件や設定範囲にもその修正結果が適用されて、それらの修正がいっせいになされるように構成した。

これにより、例えば化合物Ａにおける所望のイオンピークの設定条件や設定範囲を最適な条件に修正すれば、それに連動して化合物Ｂと化合物Ｃの対応するイオンピークの設定条件や設定範囲も自動的に同じ修正がなされることになる。その結果、修正された設定条件や設定範囲を反映したイオンの定量値が新たに算出されて、所定の場所に自動的に表示される。

このように本実施例では、オペレータが全試料のＭＣに対してひとつひとつピークの設定条件や設定範囲を入力しなくても済むので、従来、ピークの設定条件や設定範囲の修正作業に要していた大きな負担が著しく軽減されるようになった。

図７は、本発明にかかる新しいクロマトグラフ質量分析装置に搭載されたＧＵＩの別の実施例である。本実施例では、所望する一試料に含まれる複数のＭＣをメモリなどの記憶装置にいったん格納させた後、それらをまとめて一度に表示可能なＧＵＩ（複数化合物表示モード）に表示し、オペレータが一試料中に含まれている全化合物のピーク面積値についての確認を容易に行なえるようにしている。

ＭＣの取得方法には、前述した通り、
（１）所定時間ごとに所望の質量電荷比の領域に渡るマススペクトルを測定し、それらのデータから、所定の質量電荷比を持つイオンのイオン強度の値を時間経過に合わせて接続することにより、マスクロマトグラムを合成する。
（２）感度を高めるため、特定の一種類ないし数種類のイオンピーク強度のみモニタリングし、得られたイオンピーク強度の値を時間経過に合わせて接続することにより、マスクロマトグラムを合成する。
の２通りの方法があり、本実施例も、そのどちらの方法によって取得されたＭＣに対しても適用可能である。

図７に示すように、本実施例では、例えば３つの成分（化合物Ａ、化合物Ｂ、化合物Ｃ）について、オペレータが所望する一試料中の各イオンピークの面積値を求めるとともに、時間軸またはピーク位置を揃えて、各マスクロマトグラムをＧＵＩ上に並列に一括して表示させる。

これにより、例えば試料１、試料２、試料３の各試料において、化合物Ａ、化合物Ｂ、化合物Ｃの間で、面積値の大小を一目で確認することができる。例えば試料１の場合、化合物Ａ≒化合物Ｂ≒化合物Ｃとなっている。また試料２の場合、化合物Ａ≒化合物Ｂ≒化合物Ｃとなっている。また試料３の場合、化合物Ａ≒化合物Ｂ≒化合物Ｃとなっている。

このように本実施例では、オペレータが一試料中における複数の成分の多い少ないを一目で見て比較することができるので、従来、ＭＣの確認作業に要していた大きな負担が著しく軽減されるようになった。

尚、本実施例では、一例として、所望する一試料中における全ての化合物のＭＣを一括表示するように説明したが、本発明は、必ずしも測定された全ての化合物のＭＣを一度に表示しなければならない訳ではない。オペレータの判断により、オペレータが希望する一試料中の所望する数の化合物のＭＣについてのみ、ＧＵＩ上に一括表示するようにしても良いことは言うまでもない。

クロマトグラフ質量分析装置に広く利用できる。

クロマトグラフ質量分析装置の基本構成を示す図である。 ＴＩＣとＭＣの関係を示す図である。 従来のピーク面積値測定方法の流れを示す図である。 従来のＭＣ確認方法の一例を示す図である。 本発明にかかるＭＣ確認方法の一実施例を示す図である。 本発明にかかるＭＣ面積値修正方法の一実施例を示す図である。 本発明にかかるＭＣ確認方法の別の実施例を示す図である。

符号の説明

１：クロマトグラフ装置、２：質量分析装置、３：データ処理装置、４：記憶装置、５：表示装置

Claims (1)

1. 化合物を分子の大きさと物性に応じて分離するクロマトグラフ装置と、
   該クロマトグラフ装置で分離された化合物を導入してイオン化し、質量分析する質量分析装置と
   から成るクロマトグラフ質量分析装置において、
   質量分析装置から得られるデータに基づき、予め定められた質量電荷比を持つイオンの強度を経時的に並べたデータから成るクロマトグラムデータを所定のＮ種の質量電荷比について求めるマスクロマトグラム作成手段と、
   Ｍ個の異なる試料について、前記マスクロマトグラム作成手段により得られた前記所定のＮ種の質量電荷比についてのＮ×Ｍ個のマスクロマトグラムデータを記憶する記憶手段と、
   該記憶手段に記憶されたマスクロマトグラムデータに基づき、所望する質量電荷比について、異なる試料のマスクロマトグラムを並列に並べて表示する機能および並べて表示されたマスクロマトグラムについて出現するピークの面積値を自動的に算出する機能を備えたグラフィック・ユーザー・インターフェイスと
   を備え、
   前記グラフィック・ユーザー・インターフェイスは、並列に並べられたマスクロマトグラムのうち所望する１つのマスクロマトグラムにおいてイオン由来のピーク面積値を求めるための領域設定範囲が修正された時、他のマスクロマトグラムのピークに対してもその修正された領域設定範囲が設定されるように構成されていることを特徴とするクロマトグラフ質量分析装置。

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