JP5205208B2 - 質量分析データ処理システム - Google Patents

Description

本発明は、クロマトグラム質量分析システムにより測定されたデータを表示する、質量分析データ処理システムに関するものである。

液体クロマトグラフ質量分析システムのように、試料の分離装置と質量分析装置を連結し、複数成分からなる試料を測定した場合、各試料成分がイオンとして順次検出される。その結果、質量対電荷比（ｍ／ｚ）に対するイオン強度（Intensity）からなるマススペクトルを時間（溶出時間，ＲＴ）毎に収集した３次元データが取得される。

この３次元データを表示する手法として、溶出時間毎の質量対電荷比に対するイオン強度を示すマススペクトル，溶出時間毎のマススペクトルのイオン強度を積算し、溶出時間に対するイオン強度を示すトータルイオンクロマトグラム、例えば特定の質量対電荷比における溶出時間毎のイオン強度を示す質量対電荷比のマスクロマトグラムがある。

従来はこれら３つのデータ表示にて質量分析データの解析が行われてきた。また、特許文献１では、試料成分毎の質量・電荷・形状に応じて分離を行うイオンモビリティを質量分析装置に組み込み、質量対電荷比だけでなくイオンモビリティ度を同時に取得する方法が開示されている。

特表２００８−５１９４１０号公報

近年イオン源や質量分析技術の進歩により、より多くのスペクトル情報を得られるようになってきた。そのうちの一つは試料成分毎の価数（ｚ）を成分の同定抜きでスペクトルパターンから決定可能となった。

生体試料のように多数の成分を含む試料の場合、クロマトグラフ質量分析を行っても、同溶出時間あるいは質量対電荷比に複数の成分が含まれる場合がある。このため、マスクロマトグラムを表示しても、クロマトグラム上に複数のピークが表示され、解析が容易ではない、という問題がある。

またケミカルノイズや装置由来のバックグラウンドノイズ等の影響を排除しきれない、という問題がある。

そこで、本発明では、より効率的なデータ解析を可能とする質量分析データ処理システムを提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明の質量分析データ処理システムは、クロマトグラフ質量分析データを表示する質量分析データ処理システムにおいて、指定された価数を有するマススペクトルのイオン強度変化を表わすクロマトグラムデータを表示することを特徴としている。

本発明者らは、従来のトータルイオンクロマトグラムやマスクロマトグラムの表示では価数やイオンモビリティの情報がクロマトグラム上で失われてしまっている点に着目した。

一般にタンパク質のような高分子の構造解析を実施する場合には、多価イオン（価数が２以上のイオン）を多段階解離して、その構造情報を得ることが多い。そのため価数毎のクロマトグラムを描画することで、ユーザは直感的に多価イオンの生成量を把握することが可能となり、最適なイオン化条件等の測定条件の検討を容易に行うことが可能となる。

また、高分子成分は多価イオンが検出されやすいのに対し、ケミカルノイズや装置由来のバックグラウンドノイズは価数が１、あるいはスパイク状のピークとして検出されやすい。そのため、価数を指定することで、ノイズ成分の影響を低減したクロマトグラムを得ることができる。そのため、定量精度の向上が可能となる。

また、本発明の質量分析データ処理システムでは、指定された価数を有するマススペクトルのうち、指定された質量対電荷比を有するマススペクトルのイオン強度変化を表わすクロマトグラムデータを表示することが好ましい。

生体試料のように数千以上の成分が含まれる場合があるサンプルのデータ解析においては、特定の質量対電荷比に着目したマスクロマトグラムでは複数の成分ピークが観測される可能性がある。そこで、上記のように質量対電荷比と価数を同時に指定することでクロマトグラム上に表示される成分ピークが減少し、解析効率を向上させることが可能である。

また、本発明の質量分析データ処理システムは、時間軸上にマススペクトルのイオン強度変化を表わすクロマトグラムデータを表示する質量分析データ処理システムにおいて、指定されたイオンモビリティ度を有するマススペクトルのイオン強度変化を表わすクロマトグラムデータを表示することを特徴とする。

イオンモビリティ度は分子の形状・質量・価数に応じて分離が行われるため、イオンモビリティ度を指定することで、価数指定と類似した効果を得ることが可能である。

本発明の質量分析データ処理システムは、以上のように、指定された価数を有するマススペクトルのイオン強度変化を表わすクロマトグラムデータを表示するため、より効率的なデータ解析を可能とする質量分析データ処理システムを提供することができる。

本発明の一実施の形態について、図面を用いて説明する。図１〜図１０は、本発明の実施形態を例示する図であり、これらの図において、同一の符号を付した部分は同一物を表わし、基本的な構成及び動作は同様であるものとする。

図２は、本実施の形態の定量分析システム（質量分析データ処理システム）の概略構成を示す図である。質量分析データ処理システムは、同図に示すように、試料分離装置１，イオン化部２，質量分析部３，検出部（検出器）４，制御部５，データ処理部６、および表示部７を備えている。

試料分離装置１は、例えば、液体クロマトグラフ（ＬＣ），ガスクロマトグラフ（ＧＣ），電気泳動装置（Electrophoresis）などの試料分離装置を含むことが好ましい。

また、イオン化部２には、例えば、エレクトロスプレー（「ＥＳＩ」）イオンソース，常圧化学電離（「ＡＰＣＩ」）イオンソース，常圧光電離（「ＡＰＰＩ」）イオンソース，レーザ脱着電離（「ＬＤＩ」）イオンソース，誘導結合プラズマ（「ＩＣＰ」）イオンソース，電子衝撃（「ＥＩ」）イオンソース，化学電離（「ＣＩ」）イオンソース，電界電離（「ＦＩ」）イオンソース，高速原子衝撃（「ＦＡＢ」）イオンソース，液体二次イオン質量分析法（「ＬＳＩＭＳ」）イオンソース，常圧電離（「ＡＰＩ」）イオンソース，電界脱着（「ＦＤ」）イオンソース，マトリックスアシスト（Matrix Assisted）レーザ脱着電離（「ＭＡＬＤＩ」）イオンソース、および、シリコン上脱着／電離（Desorption／Ionisation on Silicon）（「ＤＩＯＳ」）イオンソースなどのイオンソースを含むことが好ましい。さらに、イオンソースは連続イオンソースもしくはパルスイオンソースであり得る。

質量分析部３には、例えば、フライト時間（Time of Flight）質量分析装置，四重極質量分析装置，ペニングまたはフーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴（「ＦＴＩＣＲ」）質量分析装置，オービトラップ，二次元または線形四重極イオントラップ，ポールまたは三次元四重極イオントラップなどの質量分析装置を含むことが好ましい。

あるいは、質量分析部３内部にイオンモビリティ分析装置を組み込み、イオンモビリティ分離と質量分析を組み合わせた構成を取ることも可能である。また質量分析部３は単独の質量分析装置で構成されても、複数の質量分析装置を組み合わせて構成されても構わない。

さらに、衝突解離（Collision Induced Dissociation）法，電子捕獲解離（Electron Capture Dissociation）法，電子移動解離（Electron Transfer Dissociation)法などの解離法により、イオン化した試料を多段階解離（ＭＳ／ＭＳ）可能な装置構成をとることも可能である。

測定試料は、まず試料分離装置１に導入され、その特性に応じて分離され、イオン化部２に送られる。イオン化部２は、試料分離装置から送られた試料をイオン化する。質量分析部３は、イオン化された試料を質量数成分毎に分離する。検出部４は、質量数成分毎に分離された試料を検出する。検出部４にて得られた検出信号は、データ処理部６に送られ、このデータ処理部６にてデータ処理された後、マススペクトルデータとして表示部７に表示される。一連の質量分析装置（イオン化部，質量分析部，データ処理部）は制御部５によって制御されている。

図３は、本実施形態の質量分析データ処理システムによって収集される質量分析データの例を示したものである。試料分離装置１によって分離された試料成分は、イオンとして順次検出され、質量対電荷比（ｍ／ｚ）に対するイオン強度（Intensity）からなるマススペクトルを、溶出時間（ＲＴ）毎に（図３では、Ｔ１〜Ｔ５毎に）収集した３次元データを取得することができる。

この３次元データを２次元的に表示する手法として、溶出時間毎の質量対電荷比に対するイオン強度を示すマススペクトル（一例として２１は、Ｔ５のマススペクトル）のイオン強度を溶出時間毎に合算し、溶出時間に対するイオン強度を示すトータルイオンクロマトグラム２２がある。その他、例えば、特定の質量対電荷比Ａにおける溶出時間毎のイオン強度を示す質量対電荷比Ａのマスクロマトグラム２３がある。

図４は、本実施の形態の質量分析データ処理システムによって収集される、ある溶出時間におけるマススペクトルの例を示したものである。このマススペクトルの中には、価数＝２のピーク３１，価数＝１のピーク３２，価数＝３のピーク３３，価数が不明なピーク３４が含まれている。一般的に、トータルイオンクロマトグラムでは、ピーク３１〜３４の全スペクトルのイオン強度を合算したものを本マススペクトルのイオン強度として使用する。

本発明の質量分析データ処理システムの一実施例について説明する。

本実施例では、指定された価数（指定価数）を有するマススペクトルのイオン強度変化を示すクロマトグラムを表示する点が特徴である。

図１（Ａ）の符号４１は、トータルイオンクロマトグラム４１を示している。トータルイオンクロマトグラム４１には、価数＝２のクロマトグラム４２，価数＝３のクロマトグラム４３、その他の価数のクロマトグラム４４が含まれている。これらクロマトグラム４２〜４４を足し合わせるとトータルイオンクロマトグラム４１となる。

本実施例では、特に、指定された価数毎に、溶出時間に対するイオン強度を示すクロマトグラムを表示する。例えば、価数＝２が指定された場合は図１（Ｂ）のように価数＝２のクロマトグラム４２を、価数＝３が指定された場合は図１（Ｃ）のように価数＝３のクロマトグラム４３をそれぞれ表示する。

ここで、クロマトグラムのイオン強度には、指定価数を有する全スペクトルのイオン強度を合算したものであっても良いし、指定価数を有するモノアイソトピックピークのスペクトルのイオン強度のみを合算しても構わない。

また、表示したクロマトグラムの価数を価数表示４５，４６のようにグラフの一部に表示することが好ましい。なお、価数表示４５，４６の位置は、グラフ中でなくともユーザが簡易に確認できる場所であればこの限りではない。

ここで価数の指定方法として、例えば、図５に示すようにクロマトグラムを表示する価数を指定する入力部をユーザに表示し選択させるように質量分析データ処理システムを構成することが好ましい。なお、図５では、入力部はプルダウンメニューを例として示しているが、これに限定されるものではない。

本実施例では、複数の価数を指定した場合のクロマトグラムを表示する。

図６（Ａ）のクロマトグラム６１は、トータルイオンクロマトグラムを示している。クロマトグラム６１には、価数＝２のクロマトグラム６２、および価数＝３のクロマトグラム６３が少なくとも含まれている。ここで、例えば、価数＝２および価数＝３が指定された場合、図６（Ｂ）のように、価数＝２のクロマトグラム６２のイオン強度と価数＝３のクロマトグラム６３のイオン強度とを合算したクロマトグラム６４が表示される。なお、本実施例でも実施例１と同様に、価数表示６５を行ってもよい。

本実施例では、価数だけでなく、質量対電荷比も指定した場合のクロマトグラムを表示する。

図７（Ａ）は、質量対電荷比（ｍ／ｚ）＝Ａを指定した場合のクロマトグラム７１を示している。一方、図７（Ｂ）は、質量対電荷比＝Ａ，価数＝２を同時に指定した場合のクロマトグラム７２を示している。

また、別の例としては、質量対電荷比＝Ａのクロマトグラム７１を表示させた上で、価数＝２を追加で指定し、質量対電荷比＝Ａかつ価数＝２のクロマトグラム７２を表示するようにしてもよい。また、あるいは、逆に価数＝２を指定したクロマトグラム上で、質量対電荷比＝Ａを追加で指定して質量対電荷比＝Ａかつ価数＝２のクロマトグラム７２を表示させることも考えられる。

ここで、質量対電荷比と価数の指定方法として、例えば、図８に示すようにクロマトグラムを表示する質量対電荷比と価数を指定する入力部をユーザに表示し選択させるように質量分析データ処理システムを構成することが好ましい。なお、図８では入力部はエディットボックスとプルダウンメニューを例として示してしているが、これに限定されるものではない。なお、本実施例でも図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、指定された価数および質量対電荷比を表示してもよい。

本実施例では、複数の価数と複数の質量対電荷比を指定したクロマトグラムを表示する。質量対電荷比と価数の指定を複数セット可能とし、各々のクロマトグラムのイオン強度を合算したクロマトグラムを表示することができる。

本実施例では、表示されたピーク情報を選択することでクロマトグラムに表示する。

図９（Ａ）は、ある溶出時間におけるマススペクトル９１である。マススペクトル９１にはピーク９２〜９５が含まれている。ピーク９２〜９５の情報はピークリスト９６に表示する。ピークリスト９６中のピークを選択し、表示ボタン９７を選択できるように質量分析データ処理システムを構成することが好ましい。ここで、ピークリスト９６において選択可能なピークは１つであっても複数であっても構わない。

ある溶出時間のマススペクトル中には、ピークがいくつも存在し、各ピークはそれぞれある価数を有している。そのためマススペクトル中には、同価数ではあるが質量対電荷比が異なるピークが存在する。

つまり図９（Ａ）ピークリスト９６には、下記の〔表１〕の例のように同価数のＰｅａｋが複数存在することもあり得る。

別の一形態によれば、ピークの選択はリスト９６においてではなく、グラフに表示されたピーク９２〜９５を直接選択できるよう質量分析データ処理システムを構成できる。また、表示ボタン９７を使用せず、マウスでのダブルクリックなどの操作によりクロマトグラムを表示させても構わない。

こうして指定されたピークの価数および質量対電荷比を有するスペクトルのクロマトグラムを図９（Ｂ）のように表示する。

ここで表示するクロマトグラムは指定価数のクロマトグラムであって構わない。また一例によれば図９（Ｂ）に示すとおり指定の価数、または、指定の価数及び質量対電荷比を有するスペクトルのクロマトグラムを描画するかを選択する部位を備えていることが好ましい。

本実施例では、イオンモビリティを指定したクロマトグラムを表示する。

図１０（Ａ）のクロマトグラム１０１は、トータルイオンクロマトグラムを示している。このクロマトグラム１０１には、イオンモビリティ度＝Ａのマススペクトルのイオン強度１０２とイオンモビリティ度＝Ｂのマススペクトルのイオン強度１０３由来のイオン強度情報が含まれている。

そこで指定されたイオンモビリティ度毎の、溶出時間に対するイオン強度を示すクロマトグラムを表示する。例えば、イオンモビリティ度＝Ａが指定された場合は図１０（Ｂ）のようにイオンモビリティ度＝Ａのクロマトグラム１０４を、イオンモビリティ度＝Ｂが指定された場合は、図１０（Ｃ）のようにイオンモビリティ度＝Ｂのクロマトグラム１０５をそれぞれ表示する。

また、本構成は、実施例１〜５に示した価数の代わりにイオンモビリティを指定するように構成を変更可能である。さらにはイオンモビリティと価数を組み合わせたクロマトグラムを表示するような構成も考えられうる。

本実施の形態によれば、新たな視点から質量分析データを解析可能な質量分析データ処理システムを提供することができ、マススペクトルから指定価数のイオン強度を抽出した、クロマトグラムを描画している。

また、本実施の形態の定量分析システムは、マススペクトルを表示する手段と、前記表示マススペクトルに含まれるピークを選択する選択手段と、前記選択手段により選択されたピークのクロマトグラムデータを表示する、と表現することもできる。

以上、本発明の定量分析システムについて、具体的な実施の形態を示して説明したが、本発明がこれらに限定されるわけではない。当業者であれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上記各実施形態、他の実施形態にかかる発明の構成及び機能に様々な変更・改良を加えることが可能である。

実施例１のクロマトグラム表示方法を説明する図である。 質量分析システムの全体概略構成図である。 質量分析データの例を示す図である。 マススペクトル中に含まれる価数の異なるピークを示す図である。 実施例１の入力方法を説明する図である。 実施例２のクロマトグラム表示方法を説明する図である。 実施例３のクロマトグラム表示方法を説明する図である。 実施例３の入力方法を説明する図である。 実施例５のクロマトグラム表示方法を説明する図である。 実施例６のクロマトグラム表示方法を説明する図である。

符号の説明

１ 試料分離装置
２ イオン化部
３ 質量分析部
４ 検出器
５ 制御部
６ データ処理部
７ 表示部
２１ Ｔ５のマススペクトル
２２ トータルイオンクロマトグラム
２３ 質量対電荷比Ａのマスクロマトグラム
３１ 価数＝２のピーク
３２ 価数＝１のピーク
３３ 価数＝３のピーク
３４ 価数が不明のピーク
４１ トータルイオンクロマトグラム
４２，６２ 価数＝２のクロマトグラム
４３，６３ 価数＝３のクロマトグラム
４４ その他の価数のクロマトグラム
４５ クロマトグラム４０２の価数表示
４６ クロマトグラム４０３の価数表示
６４ 価数＝２と価数＝３の合算クロマトグラム
６５ クロマトグラム６４の価数表示
７１ 質量対電荷比＝Ａのクロマトグラム
７２ 質量対電荷比＝Ａかつ価数＝２のクロマトグラム
９１ ある溶出時間におけるマススペクトル
９２，９３，９４，９５ マススペクトル９１に含まれているピーク
９６ ピークリスト
９７ 表示ボタン
１０１ トータルイオンクロマトグラム
１０２ イオンモビリティ度＝Ａのマススペクトルのイオン強度
１０３ イオンモビリティ度＝Ｂのマススペクトルのイオン強度
１０４ イオンモビリティ度＝Ａのクロマトグラム
１０５ イオンモビリティ度＝Ｂのクロマトグラム

Claims (7)

1. 時間軸上にマススペクトルのイオン強度変化を表わすクロマトグラムデータを表示する質量分析データ処理システムであって、
   指定された価数を有するマススペクトルのイオン強度変化を表わすクロマトグラムデータを表示し、
   前記価数を２つ以上指定可能であり、
   クロマトグラムのイオン強度は、指定価数を有する全スペクトルのイオン強度を合算したもの、または、指定価数を有するモノアイソトピックピークのスペクトルのイオン強度のみを合算したものであること
   を特徴とする質量分析データ処理システム。
2. 請求項１の質量分析データ処理システムにおいて、
   指定された価数を有するマススペクトルのうち、指定された質量対電荷比を有するマススペクトルのイオン強度変化を表わすクロマトグラムデータを表示することを特徴とする質量分析データ処理システム。
3. 請求項２の質量分析データ処理システムにおいて、
   前記価数と質量対電荷比の少なくともいずれか一方を２つ以上指定可能であることを特徴とする質量分析データ処理システム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項の質量分析データ処理システムにおいて、
   前記マススペクトルに含まれるピークのうち、選択されたピークのクロマトグラムデータを表示することを特徴とする質量分析データ処理システム。
5. 時間軸上にマススペクトルのイオン強度変化を表わすクロマトグラムデータを表示する質量分析データ処理システムであって、
   指定されたイオンモビリティ度を有するマススペクトルのイオン強度変化を表わすクロマトグラムデータを表示し、
   前記イオンモビリティ度を２つ以上指定可能であり、
   クロマトグラムのイオン強度は、指定されたイオンモビリティ度を有する全スペクトルのイオン強度を合算したもの、または、指定されたイオンモビリティ度を有するモノアイソトピックピークのスペクトルのイオン強度のみを合算したものであること
   を特徴とする質量分析データ処理システム。
6. 請求項５の質量分析データ処理システムにおいて、
   指定されたイオンモビリティ度を有するマススペクトルのうち、指定された価数を有するマススペクトルのイオン強度変化を表わすクロマトグラムデータを表示することを特徴とする質量分析データ処理システム。
7. 請求項６の質量分析データ処理システムにおいて、
   前記価数とイオンモビリティ度の少なくともいずれか一方を２つ以上指定可能であることを特徴とする質量分析データ処理システム。

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