JP5454716B2 - Mass spectrometry data processing method and mass spectrometer - Google Patents
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Description
本発明は、質量分析装置により得られるデータを処理する処理方法及びそうしたデータ処理方法を実施する質量分析装置に関し、更に詳しくは、質量分析により収集されるデータに重畳しているノイズを除去するデータ処理技術に関する。 The present invention relates to a processing method for processing data obtained by a mass spectrometer and a mass spectrometer for performing such a data processing method, and more particularly, data for removing noise superimposed on data collected by mass spectrometry. It relates to processing technology.
高速液体クロマトグラフ(LC)やガスクロマトグラフ(GC)と質量分析装置(MS)とを組み合わせたクロマトグラフ質量分析装置では、予め設定された測定質量範囲に亘る質量分析を繰り返すことにより、LCやGCのカラムから時間経過に伴って溶出する各種成分に対する質量スペクトルを時々刻々と取得することができる。質量分析装置のイオン検出器としては、コンバージョンダイノードやマイクロチャンネルプレートなどと二次電子増倍管とを組み合わせたものが一般的に使用される。 In a chromatograph mass spectrometer that combines a high-performance liquid chromatograph (LC) or gas chromatograph (GC) and a mass spectrometer (MS), LC or GC can be obtained by repeating mass analysis over a preset measurement mass range. Mass spectra for various components eluted from the column can be obtained from time to time. As an ion detector of a mass spectrometer, a combination of a conversion dynode or a microchannel plate and a secondary electron multiplier is generally used.
こうしたイオン検出器やその後段の電流/電圧変換器或いは増幅器などの電気回路は、それ自体が電気的ノイズを発生するとともに外来ノイズの飛び込みを受けることもある。そのため、質量走査時に取得される検出信号は試料由来のイオンによる信号に上記電気的なノイズ信号が重畳したものとなる。そこで従来の質量分析装置では、目的試料の測定を実行する前に上記のような電気的な要因によるノイズ成分の測定を実施し、その測定により得られたノイズ情報を目的試料の質量スペクトル情報から差し引くことでノイズを除去する処理が行われている。 Such an electric circuit such as an ion detector, a subsequent current / voltage converter, or an amplifier generates electric noise and may be subject to external noise. Therefore, the detection signal acquired at the time of mass scanning is obtained by superimposing the electrical noise signal on the signal derived from ions derived from the sample. Therefore, in the conventional mass spectrometer, the noise component due to the electrical factors as described above is measured before the measurement of the target sample, and the noise information obtained by the measurement is obtained from the mass spectrum information of the target sample. A process of removing noise is performed by subtraction.
また、質量分析装置では、スペクトルの形状を安定化させるために、複数回の質量走査で得られたデータを用いた平均化処理が行われる。さらに、例えば特許文献1に記載の装置のように、質量走査毎に正イオン測定モードと負イオン測定モードとを切り替えたり、質量走査毎に通常の質量分析と開裂操作を伴うMS/MS分析とを切り替えたりする場合があるが、そうした異なる分析条件毎に上記平均化処理のためのデータの質量走査回数が異なることがある。質量走査回数が相違するとノイズ状態は異なるため、ノイズ成分の測定により得られたノイズ情報に対し質量走査回数を考慮した統計的処理を実施し、ノイズ情報を適当に加工してノイズ除去を行うようにしている。
Further, in the mass spectrometer, an averaging process using data obtained by a plurality of mass scans is performed in order to stabilize the shape of the spectrum. Further, for example, as in the apparatus described in
しかしながら、イオン検出器や増幅器などの回路の電気的なノイズの状態は温度などの影響を受けるため、通常、時間経過に伴ってノイズのレベルは変動する。そのため、目的試料の測定実行前に予備的に測定したノイズ情報を用いてノイズ除去処理を行っても、必ずしも適切にノイズを除去することができない場合がある。 However, since the state of electrical noise in circuits such as ion detectors and amplifiers is affected by temperature and the like, the noise level usually varies with time. For this reason, even if noise removal processing is performed using noise information preliminarily measured before execution of measurement of the target sample, noise may not necessarily be removed appropriately.
上記のような問題を回避するために、目的試料の測定実行前だけでなく、測定実行中にも一定周期でノイズ成分の再測定を実施し、その測定により得られたノイズ情報を用いたノイズ除去処理が行われることもある。しかしながら、目的試料に対する測定とノイズ成分の測定とは或る程度離れた時点で実施されるため、目的試料の測定実行中に電気的ノイズが増加した場合でも、これがノイズ情報に十分に反映されるとは限らず、ノイズ除去の効果が発揮できないこともある。 In order to avoid the above problems, the noise component is remeasured not only before the measurement of the target sample but also during the measurement, and the noise using the noise information obtained by the measurement is measured. A removal process may be performed. However, since the measurement for the target sample and the measurement of the noise component are performed at a certain distance, even if electrical noise increases during the measurement of the target sample, this is sufficiently reflected in the noise information. However, the noise removal effect may not be exhibited.
本発明は上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、イオン検出器や増幅器などによる電気的なノイズを的確に除去して高精度の質量スペクトルを作成することができる質量分析データ処理方法及び質量分析装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to accurately remove mass noise caused by an ion detector, an amplifier, etc., and to create a highly accurate mass spectrum. An object of the present invention is to provide a mass spectrometry data processing method and a mass spectrometer.
上記課題を解決するために成された第1発明は、イオン源と、該イオン源で生成されたイオンを質量分離する質量分離器と、質量分離されたイオンを検出する検出器と、を備える質量分析装置により収集された、所定の質量範囲に亘る質量スペクトルを作成するためのデータを処理するデータ処理方法であって、
a)質量走査に対して収集された測定データの中で試料に由来するイオンが検出器に到達しない範囲のデータを抽出して、該データに基づいて統計処理を実施し閾値を算出するノイズ情報取得ステップと、
b)前記測定データの中で測定質量範囲に対応したデータをプロファイルデータとして抽出するプロファイルデータ取得ステップと、
c)前記閾値を利用して前記プロファイルデータからノイズ成分を除去するノイズ除去処理ステップと、
d)ノイズ除去がなされたプロファイルデータを用いて質量スペクトルを作成するスペクトル作成ステップと、
を有することを特徴としている。
A first invention made to solve the above problems includes an ion source, a mass separator that mass-separates ions generated by the ion source, and a detector that detects mass-separated ions. A data processing method for processing data collected by a mass spectrometer to create a mass spectrum over a predetermined mass range,
a) Noise information that extracts data in a range where ions derived from the sample do not reach the detector from measurement data collected for mass scanning, and performs statistical processing based on the data to calculate a threshold value An acquisition step;
b) Profile data acquisition step for extracting data corresponding to the measurement mass range in the measurement data as profile data;
c) a noise removal processing step of removing a noise component from the profile data using the threshold;
d) a spectrum creation step for creating a mass spectrum using the profile data from which noise has been removed;
It is characterized by having.
また上記課題を解決するために成された第2発明は、第1発明に係る質量分析データ処理方法を実施するための装置であり、イオン源と、該イオン源で生成されたイオンを質量分離する質量分離器と、質量分離されたイオンを検出する検出器と、該検出器で得られた所定の質量範囲に亘る質量スペクトルを作成するための測定データを処理するデータ処理部と、を具備する質量分析装置において、前記データ処理部は、
a)質量走査に対して収集された測定データの中で試料に由来するイオンが検出器に到達しない範囲のデータを抽出して、該データに基づいて閾値を算出するノイズ情報取得手段と、
b)前記測定データの中で測定質量範囲に対応したデータをプロファイルデータとして抽出するプロファイルデータ取得手段と、
c)前記閾値を利用して前記プロファイルデータからノイズ成分を除去するノイズ除去処理手段と、
d)ノイズ除去がなされたプロファイルデータを用いて質量スペクトルを作成するスペクトル作成手段と、
を備えることを特徴としている。
The second invention made to solve the above problems is an apparatus for carrying out the mass spectrometry data processing method according to the first invention, and mass-separates the ion source and the ions generated by the ion source. A mass separator, a detector for detecting mass-separated ions, and a data processing unit for processing measurement data for creating a mass spectrum over a predetermined mass range obtained by the detector. In the mass spectrometer, the data processing unit
a) noise information acquisition means for extracting data in a range where ions derived from a sample do not reach the detector from measurement data collected for mass scanning, and calculating a threshold based on the data;
b) Profile data acquisition means for extracting data corresponding to the measurement mass range in the measurement data as profile data;
c) noise removal processing means for removing a noise component from the profile data using the threshold;
d) spectrum creation means for creating a mass spectrum using the profile data from which noise has been removed;
It is characterized by having.
ここで質量分離器は特にその態様や構造が限定されるものではないが、例示すると、飛行時間型質量分離器や四重極質量フィルタなどを挙げることができる。飛行時間型質量分離器の場合、質量走査とは、イオンが当該飛行時間型質量分離器に導入された時点から、又はイオンを当該飛行時間型質量分離器に導入するために例えばイオントラップ等から出射された時点から、所定の時間が経過するまで継続的にイオン検出器で検出信号を得ることをいう。一方、四重極質量フィルタの場合、質量走査とは、当該フィルタの電極に印加する電圧を所定範囲で掃引し、その間、継続的にイオン検出器で検出信号を得ることをいう。 Here, the aspect and structure of the mass separator are not particularly limited, but examples include a time-of-flight mass separator and a quadrupole mass filter. In the case of a time-of-flight mass separator, a mass scan is from the point in time when ions are introduced into the time-of-flight mass separator, or from an ion trap or the like to introduce ions into the time-of-flight mass separator. It means that a detection signal is continuously obtained by an ion detector from the time of emission until a predetermined time elapses. On the other hand, in the case of a quadrupole mass filter, mass scanning means that the voltage applied to the electrode of the filter is swept within a predetermined range and a detection signal is continuously obtained by an ion detector during that time.
第1発明に係る質量分析データ処理方法を実施する第2発明に係る質量分析装置におけるデータ処理部は、1回の質量走査に対して得られた一連の測定データの中で、測定質量範囲から鑑みて、イオン源に供給された試料に由来するイオンが検出器に到達しない期間に得られたデータと測定質量範囲に対応した期間に得られたデータとを区別する。それら両データにはいずれも検出器などの電気的ノイズが含まれるが、試料由来のイオンの信号強度は後者にのみ含まれる。したがって、ノイズ情報取得手段は前者のデータからノイズ情報として閾値を算出し、ノイズ除去処理手段はその閾値を利用して、プロファイルデータ取得手段により抽出された後者のデータからノイズを除去する処理を実行する。これにより、プロファイルデータに含まれるノイズ成分が除去されるから、スペクトル作成手段は、その除去処理後のデータに基づいて質量スペクトルを作成する。 The data processing unit in the mass spectrometer according to the second invention that implements the mass spectrometry data processing method according to the first invention is a measurement data range from a series of measurement data obtained for one mass scan. In view of this, data obtained during a period in which ions derived from the sample supplied to the ion source do not reach the detector are distinguished from data obtained during a period corresponding to the measurement mass range. Both of these data include electrical noise such as detectors, but the signal intensity of ions derived from the sample is included only in the latter. Therefore, the noise information acquisition means calculates a threshold value as noise information from the former data, and the noise removal processing means executes processing for removing noise from the latter data extracted by the profile data acquisition means using the threshold value. To do. Thereby, since the noise component contained in the profile data is removed, the spectrum creation means creates a mass spectrum based on the data after the removal process.
即ち、第1発明に係るデータ処理方法及び第2発明に係る質量分析装置では、1回の質量走査の際に、質量毎のイオンの強度を反映したスペクトル情報とノイズ成分の情報との両方が得られる。厳密には、それらは同時に得られたものではないが、通常、1回の質量走査に要する時間は短いので、実質的に同時に得られたものとみなすことができる。ノイズの時間的な変動要因は無視できる程度に小さいので、プロファイルデータに重畳している電気的なノイズ成分を精度よく除去することができる。また、パルス状のごく短時間だけ発生するノイズを除けば、或る程度のバースト状のノイズなどについても的確に除去することができる。これによって、質量スペクトルの正確性を向上させることができる。 That is, in the data processing method according to the first invention and the mass spectrometer according to the second invention, both the spectrum information reflecting the ion intensity for each mass and the noise component information are obtained in one mass scan. can get. Strictly speaking, they were not obtained at the same time, but since the time required for one mass scan is usually short, it can be considered that they were obtained at the same time. Since the temporal fluctuation factor of noise is negligibly small, the electrical noise component superimposed on the profile data can be accurately removed. In addition, except for pulse-like noise that occurs only for a very short time, a certain amount of burst-like noise can be removed accurately. Thereby, the accuracy of the mass spectrum can be improved.
上述のように質量分離器が飛行時間型質量分離器である場合、飛行時間型質量分離器へのイオン導入時点から測定可能質量範囲の最小質量のイオンが検出器に到達するまでの期間、及び、測定可能質量範囲の最大質量のイオンが検出器に到達してからその1回の質量走査についてのデータ収集終了までの期間、には検出器に入射するイオンはない筈である。そこで例えば、ノイズ情報取得手段は、この2つの期間のいずれか又は両方の期間に対応したデータを抽出して閾値を求めることができる。 When the mass separator is a time-of-flight mass separator as described above, a period from when the ion is introduced into the time-of-flight mass separator until the ion having the smallest mass in the measurable mass range reaches the detector, and There should be no ions incident on the detector during the period from when the maximum mass ion in the measurable mass range reaches the detector until the end of data collection for that single mass scan. Therefore, for example, the noise information acquisition unit can extract the data corresponding to one or both of the two periods and obtain the threshold value.
但し、意図しないイオンの飛行の遅れなどのために、上記のような試料由来のイオンが検出器に到達しない筈である期間にイオンの信号強度が観測される場合がある。そこで、これを排除するために、信号強度が所定の値以上である場合にはこれをノイズ情報、つまり上記閾値に反映させないようにすることが好ましい。 However, there are cases where the signal intensity of ions is observed during a period when ions derived from the sample should not reach the detector due to unintended ion flight delays and the like. Therefore, in order to eliminate this, it is preferable not to reflect this in the noise information, that is, the threshold value when the signal intensity is a predetermined value or more.
また第2発明に係る質量分析装置の一態様は、複数の異なる分析条件の下での質量走査を繰り返し行うことが可能な質量分析装置であって、
質量走査の際の前記分析条件を入力設定する条件設定手段と、該条件設定手段により入力設定された分析条件の異なる複数条件の質量走査を1周期として、この周期を繰り返しつつ、各質量走査に対応したデータを収集する分析制御手段と、をさらに備え、
前記ノイズ情報取得手段は、それぞれの分析条件での質量走査毎に得られた測定データからノイズに対応したデータを抽出する構成とすることができる。
An aspect of the mass spectrometer according to the second invention is a mass spectrometer capable of repeatedly performing mass scanning under a plurality of different analysis conditions,
A condition setting unit that inputs and sets the analysis conditions at the time of mass scanning, and mass scanning of a plurality of conditions with different analysis conditions that are input and set by the condition setting unit is set as one cycle, and each cycle is repeated while repeating this cycle. An analysis control means for collecting corresponding data;
The noise information acquisition means may be configured to extract data corresponding to noise from measurement data obtained for each mass scan under each analysis condition.
ここで、分析条件とは、イオンの発生状態や検出状態に影響を与える条件であり、例えば、イオン源で生成するイオンの極性(イオン化極性)、測定質量範囲、スペクトル情報を形成するためのスペクトルの平均化回数(質量走査の回数)などの組合せとすることができる。また、開裂操作を伴うMSn分析が可能である場合には、このnの値を分析条件の組合せの1つに加えることもできる。 Here, the analysis conditions are conditions that affect the ion generation state and detection state. For example, the polarity of ions generated by the ion source (ionization polarity), the measurement mass range, and a spectrum for forming spectral information. The number of times of averaging (number of times of mass scanning) can be combined. In addition, when MS n analysis with a cleavage operation is possible, the value of n can be added to one of the combinations of analysis conditions.
上記態様の質量分析装置では、異なる分析条件の下で質量走査が繰り返される場合でも、1回の質量走査毎にスペクトル情報とともにノイズ情報が得られる。したがって、分析条件、特にスペクトルの平均化回数が異なる場合でも、その平均化回数を考慮した統計的処理を行うことなく正確なノイズ情報を把握して、精度の高いノイズ除去を行うことができる。 In the mass spectrometer of the above aspect, even when mass scanning is repeated under different analysis conditions, noise information is obtained together with spectrum information for each mass scanning. Therefore, even when the analysis conditions, particularly the spectrum averaging times, are different, accurate noise information can be grasped and noise removal can be performed with high accuracy without performing statistical processing in consideration of the averaging times.
本発明の一実施例である液体クロマトグラフ/イオントラップ飛行時間型質量分析装置(LC/IT−TOFMS)について、図1〜図6を用いて詳細に説明する。 A liquid chromatograph / ion trap time-of-flight mass spectrometer (LC / IT-TOFMS) which is an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
図1は本実施例のLC/IT−TOFMSの要部の構成図である。このLC/IT−TOFMSは、大別して、液体クロマトグラフ(LC)部1と質量分析(MS)部2とを有し、LC部1とMS部2とを接続する大気圧イオン化インタフェイスには、エレクトロスプレイイオン化(ESI)インタフェイスが用いられている。なお、イオン化法はこれに限るものでなく、例えば大気圧化学イオン化法(APCI)や大気圧光イオン化法(APPI)など、他の各種態様のイオン化インタフェイスを用いることができる。
FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of the LC / IT-TOFMS of this embodiment. The LC / IT-TOFMS is roughly divided into a liquid chromatograph (LC)
液体クロマトグラフ(LC)部1にあって、送液ポンプ12は移動相容器11に貯留されている移動相を吸引し、一定流量でインジェクタ13を通してカラム14へと送給する。インジェクタ13により試料が注入されると、移動相の流れに乗って試料はカラム14へと導入される。カラム14を通過する間に試料中の各種成分は分離され、時間的にずれてカラム14の出口から溶出し、質量分析(MS)部2に導入される。
In the liquid chromatograph (LC)
MS部2は、大気圧雰囲気に維持されるイオン化室21と、ターボ分子ポンプ(図示せず)により真空排気され、高真空雰囲気に維持される分析室29と、を有し、その間には、段階的に真空度が高くされた第1段、第2段中間真空室24、27が配設されている。イオン化室21と第1段中間真空室24とは細径の脱溶媒管23を介して連通しており、第1段中間真空室24と第2段中間真空室27とは、円錐形状のスキマー26の頂部に穿設された小径のオリフィスを介して連通している。
The
LC部1から供給された試料成分を含む溶出液がイオン源としてのESIノズル22に達すると、高圧電源(図示せず)から印加されている直流高電圧により、溶出液は片寄った電荷を付与される。そして、帯電した微小液滴としてイオン化室21内に噴霧される。この帯電液滴は大気由来のガス分子と衝突してさらに微細な液滴に粉砕され、速やかに乾燥して(脱溶媒化されて)試料分子が気化する。この試料分子はイオン蒸発反応を生じてイオン化される。発生したイオンを含む微小液滴は、差圧によって脱溶媒管23内に引き込まれ、脱溶媒管23内を通る間に一層脱溶媒化が進行してイオンが発生する。イオンはイオンガイド25、28で収束されつつ2つの中間真空室24、27を通過し分析室29へ送られる。分析室29内で、イオンは3次元四重極型のイオントラップ30の内部に導入される。
When the eluate containing the sample components supplied from the
イオントラップ30では、電源(図示せず)より各電極に印加される高周波電圧により形成される四重極電場によって、イオンは一旦捕捉・蓄積される。イオントラップ30の内部に蓄積された各種イオンは、所定のタイミングで一斉に運動エネルギーを付与され、質量分離器としての飛行時間型質量分離器(TOF)31に向けてイオントラップ30から放出される。つまり、イオントラップ30がTOF31に対するイオンの飛行の出発点となる。TOF31は直電電源(図示せず)から直流電圧が印加されるリフレクトロン電極32を備え、これにより形成される直流電場の作用によってイオンは折り返され、検出器としてのイオン検出器33に到達する。一斉にイオントラップ30から出射されたイオンは質量電荷比m/zの小さいイオンほど速く飛行し、m/zに応じた時間差を以てイオン検出器33に到達する。イオン検出器33は到達したイオン数に応じた電流を検出信号として出力する。
In the
この検出信号はI/V変換器34で電圧信号に変換され、増幅器35で増幅される。そして、A/D変換器36でデジタル値に変換された後に、データ処理部40に入力される。データ処理部40では、イオントラップ30からイオンが一斉に出射された時点からイオン検出器33に到達するまでの時間毎のイオンの信号強度を計測し、その時間情報を質量情報に換算して、横軸をm/z値、縦軸を信号強度とする質量スペクトルを作成する。さらに時間経過に従って、トータルイオンクロマトグラムやマスクロマトグラムを作成する。
This detection signal is converted into a voltage signal by the I / V converter 34 and amplified by the amplifier 35. Then, after being converted into a digital value by the A /
分析制御部42は中央制御部43からの指示に基づいて、LC/MS分析を実行するためにLC部1及びMS部2の各部の動作を制御する。中央制御部43にはユーザーインターフェースとしての操作部44及び表示部45が接続されており、操作部44によるオペレータの操作を受けて分析のための各種の指令を分析制御部42やデータ処理部40に出力するとともに、質量スペクトル等の分析結果を表示部45に出力する。なお、中央制御部43、分析制御部42、及びデータ処理部40の大部分は、所定の制御/処理ソフトウエアを搭載したパーソナルコンピュータにより具現化することができる。
The
イオントラップ30には図示するように、例えばアルゴン等の衝突誘起解離(CID)ガスを供給できる構成となっており、イオントラップ30に蓄積したイオンをCIDにより開裂させてプロダクトイオンを生成させることができる。MS/MS分析などのMSn分析を行う際には、まずイオントラップ30に各種イオンを蓄積した後に、それらイオンの中で特定の質量を有するイオンのみをプリカーサイオンとして選択的に残すように電極に印加する電圧を制御し、それからCIDガスをイオントラップ30に導入してプリカーサイオンの開裂を促進させる。そうして生成されたプロダクトイオンをイオントラップ30から一斉にTOF31に向けて放出し、m/z毎に分離して検出することで、プロダクトイオンの質量スペクトルを得ることができる。
As shown in the figure, a collision induced dissociation (CID) gas such as argon can be supplied to the
図2は特徴的な動作を実施するためのデータ処理部40における要部の機能構成図である。
FIG. 2 is a functional configuration diagram of a main part of the
上述のようにイオン検出器33で得られた検出信号をデジタル化した検出データは、検出データ読込み部401により検出データ保存部400に順次格納される。プロファイルデータ読出し加算処理部402は検出データ保存部400に保存されているデータの中で測定質量範囲に相当するデータ(プロファイルデータ)を選択的に読み出し、プロファイル積算データ保存部403に既に格納されているデータに加算するように該保存部403に格納する。一方、ノイズ成分データ読出し加算処理部405は検出データ保存部400に保存されているデータの中で測定質量範囲外に相当するデータ(ノイズ成分データ)を選択的に読み出し、ノイズ成分積算データ保存部406に既に格納されているデータに加算するように該保存部406に格納する。以上の処理は、MS部2での質量走査時に検出データが得られるに従ってほぼリアルタイムで実行される。
Detection data obtained by digitizing the detection signal obtained by the
プロファイルデータ平均化処理部404は、後述するイベント測定条件として設定された平均化回数だけ積算処理が行われた後に、プロファイル積算データ保存部403に保存されている積算データを読み出し、それを平均化回数で除することで平均値を求める。ノイズ情報算出部407は同様に積算処理終了後に、ノイズ成分積算データ保存部406から積算データを読み出し、ノイズレベル(強度)や標準偏差などのノイズ情報を算出する。プロファイルデータノイズ除去処理部408はそのノイズ情報を利用してノイズ除去演算を行い、ノイズの影響を排除したプロファイルデータを算出する。
The profile data averaging
上記構成を有するLC/IT−TOFMSにおける特徴的な動作を、図3〜図6を参照して説明する。図3はこの動作の制御・処理手順を示すフローチャートである。図4は1回の質量走査で得られる信号波形を中心とした動作説明図である。図5はイベント測定条件の設定内容の一例を示す図である。図6は繰り返し質量走査における動作の説明図である。図6中の↓はイオントラップ30からのイオンの出射のタイミングであり、斜線で示す部分が図4に示す時間t=0からt3までの時間範囲に相当する。
A characteristic operation in the LC / IT-TOFMS having the above configuration will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a flowchart showing the control / processing procedure of this operation. FIG. 4 is an operation explanatory diagram centering on a signal waveform obtained by one mass scanning. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of setting contents of event measurement conditions. FIG. 6 is an explanatory diagram of operations in repeated mass scanning. ↓ in FIG. 6 is the timing of extraction of ions from the
LC/MS分析の実行に先立って、オペレータは操作部44から、分析終了条件、イベント測定条件などの分析条件を入力設定する(ステップS1)。分析終了条件とは分析開始時点を基準とする分析終了時刻、或いは後述するイベントの繰り返し回数などである。イベント測定条件は、イオン化極性(正イオン化/負イオン化)、測定質量範囲、スペクトル平均化回数などのパラメータの組合せで規定されるイベントを1乃至複数設定するものである。スペクトルの平均化は1回の質量走査で得られるデータを平均化回数分だけ積算し、それを平均化回数で除することを意味するから、スペクトル平均化回数は質量走査の回数と同義である。なお、イオントラップ30ではその構造や印加電圧範囲などに応じて保持可能な質量範囲、つまり測定可能な最大質量範囲(測定可能質量範囲)が決まっている。したがって、ユーザはその測定可能質量範囲内で上記測定質量範囲を設定することが可能である。
Prior to the execution of the LC / MS analysis, the operator inputs and sets analysis conditions such as an analysis end condition and an event measurement condition from the operation unit 44 (step S1). The analysis end condition is an analysis end time based on the analysis start time, or the number of event repetitions described later. The event measurement condition is to set one or more events defined by a combination of parameters such as ionization polarity (positive ionization / negative ionization), measurement mass range, and number of spectrum averaging. Spectrum averaging means that data obtained by one mass scan is accumulated by the number of times of averaging and is divided by the number of times of averaging. Therefore, the number of times of spectrum averaging is synonymous with the number of times of mass scanning. . In the
例えばいまここでは、図5に示すように、イベント[1]、イベント[2]の2つのイベントを設定するものとする。イベント[1]の測定条件は、測定質量範囲:100-1000、イオン化極性:正、スペクトル平均化回数:2、であり、イベント[2]の測定条件は、測定質量範囲:100-1000、イオン化極性:負、スペクトル平均化回数:3、である。 For example, here, it is assumed that two events, event [1] and event [2], are set as shown in FIG. The measurement conditions for event [1] are measurement mass range: 100-1000, ionization polarity: positive, spectrum averaging count: 2, and the measurement conditions for event [2] are measurement mass range: 100-1000, ionization Polarity: negative, spectrum averaging frequency: 3.
オペレータは目的試料を準備し、操作部44からLC/MS分析開始を指示する(ステップS2)。中央制御部43を介してこの指示を受けた分析制御部42は、LC部1においてインジェクタ13により移動相中に目的試料を注入する。これと同時にMS部2は質量分析動作を開始する。まず、実行するイベントを初期設定し(ステップS3)、1番目のイベント(図5中のイベント[1])に設定された測定条件に従って質量分析を行う。
The operator prepares a target sample and gives an instruction to start LC / MS analysis from the operation unit 44 (step S2). Receiving this instruction via the
即ち、データ処理部40ではプロファイル積算データ保存部403及びノイズ成分積算データ保存部406を初期化し(ステップS4)、平均化回数のカウント値も初期化する(ステップS5)。
That is, the
MS部2では、カラム14からの溶出液を受けたESIノズル22からの噴霧により生成されたイオンがイオントラップ30に一旦蓄積され、所定のタイミングで一斉にTOF31に向けて出射される。この出射のタイミングが図4に示すt=0である。検出データ読込み部401は、イオントラップ30から出射されてイオン検出器33に到達するまでの時間tとイオン検出器33で検出された信号強度データとをセットにして、検出データ保存部400に順次保存する。イオントラップ30からの1回のイオン出射とこれに対応した所定時間(時刻0〜t3)の検出データの保存動作により、図4に示すような飛行時間スペクトルを表現する時間データと信号強度データとのセットが保存される(ステップS6)。測定質量範囲が100-1000であるから、この質量範囲のイオンのみを捕捉するようにイオントラップ30への印加電圧を調整すればよい。
In the
プロファイルデータ読出し加算処理部402は、イベント測定条件で指定された測定質量範囲(この例では100-1000)に相当する時間範囲T2のプロファイルデータを検出データ保存部400から読み出し、プロファイル積算データ保存部403に既に保存されているデータに加算して置き換える(ステップS7)。プロファイル積算データ保存部403が初期化された状態では、保存されているデータはゼロであるから、実質的には検出データ保存部400から読み出されたプロファイルデータがそのままプロファイル積算データ保存部403に格納される。
The profile data read
一方、ノイズ成分データ読み出し加算処理部405は、目的試料に由来するイオンの信号が検出されない時間範囲、つまりは上記測定質量範囲に相当する時間範囲T2を外れた範囲のデータをノイズ成分データとして検出データ保存部400から読み出し、ノイズ成分積算データ保存部406に既に保存されているデータに加算して置き換える(ステップS8)。ノイズ成分積算データ保存部406も初期化された状態では、保存されているデータはゼロであるから、実質的には検出データ保存部400から読み出されたノイズ成分データがそのままノイズ成分積算データ保存部406に格納される。
On the other hand, the noise component data readout
図4に示すように、イオンの飛行開始時点をt=0とすると、測定質量範囲の下限であるm/zが最も小さなイオンがイオン検出器33に到達する時点t1の直前までの期間T1と、測定質量範囲の上限であるm/zが最も大きなイオンがイオン検出器33に到達した時点t2の直後からデータ収集終了時点t3までの期間T3と、が測定質量範囲外に相当する時間範囲である。測定質量範囲にも依るが、一般的には後方側の期間T3のほうが時間的余裕があることが多いので、この期間T3のデータをノイズ成分データとして用いるとよい。もちろん、期間T1のデータをノイズ成分データとしてもよく、両方の期間T1、T3のデータを用いてもよい。
As shown in FIG. 4, assuming that the flight start time of ions is t = 0, a period T1 immediately before time t1 when ions having the smallest m / z, which is the lower limit of the measurement mass range, reach the ion detector 33 A period T3 from immediately after time t2 when ions having the largest m / z, which is the upper limit of the measurement mass range, reach the
但し、実際の測定質量範囲が測定可能質量上限に近いと、予期せぬ飛行の遅れなどにより、試料由来のイオンの信号が期間T3に現れてしまうことがある。こうした信号をノイズ成分であるとして処理してしまうと誤ったノイズ除去を実行する。そこで、ノイズ成分データ読出し加算処理部405は、信号強度がノイズであるとは考えられないほど大きなときにこれを排除するべく、信号強度が所定の値以上である場合にはそのときのノイズ情報を無視する処理を実施するとよい。この判定値は固定的でもよいし、適応的に変化させてもよい。
However, if the actual measurement mass range is close to the measurable mass upper limit, an ion signal derived from the sample may appear in the period T3 due to an unexpected flight delay or the like. If such a signal is processed as a noise component, erroneous noise removal is executed. Therefore, the noise component data read-out
次に、平均化回数のカウント値がそのときに実施中のイベントに対して予め設定されたスペクトル平均化回数になったか否か、を判定する(ステップS9)。未だスペクトル平均化回数が不足していればカウント値をインクリメントし(ステップS10)、ステップS6へと戻る。ステップS6〜S10の処理により、所定の平均化回数だけプロファイルデータとノイズ成分データとのそれぞれの積算が実行される。図5の例ではイベント[1]の実行時には平均化回数が「2」であるから、ステップS6〜S10の処理を2回繰り返す。これは、図6に示すように、イオン化極性が「正」であるイオンの質量走査が2回行われることを意味する。所定回数の積算が終わると、ノイズ情報算出部407は、ノイズ成分積算データ保存部406から積算されたデータを読み出し、ノイズ信号の大きさ(ノイズレベルL)とその分散(標準偏差σ)とをノイズ情報として計算する(ステップS11)。
Next, it is determined whether or not the count value of the number of averaging times has reached a preset number of spectrum averaging times for the event currently being executed (step S9). If the number of spectrum averaging is still insufficient, the count value is incremented (step S10), and the process returns to step S6. Through the processing in steps S6 to S10, the integration of the profile data and the noise component data is executed for a predetermined averaging number. In the example of FIG. 5, when the event [1] is executed, the averaging count is “2”, and thus the processing of steps S6 to S10 is repeated twice. This means that, as shown in FIG. 6, the mass scanning of ions having an ionization polarity of “positive” is performed twice. After the predetermined number of integrations, the noise
プロファイルデータ平均化処理部404はプロファイル積算データ保存部403に保存されている積算されたデータを読み出して平均化回数で除することで平均値を求める。プロファイルデータノイズ除去処理部408は、平均化処理されたプロファイルスペクトルからノイズ成分を除去する(ステップS12)。具体的には、平均化されたプロファイルスペクトルをi1、ノイズ除去後のプロファイルスペクトルをi2とすると、ノイズレベルLと標準偏差σとを用い、
(1)i1≧L+α・σ のとき : i2=i1−L
(2)i1<L+α・σ のとき : i2=0
という演算処理を実行する。ここでαは予め決められる係数であり、通常、αは3〜5の範囲に設定される。この係数αは、例えばMS分析、MSn分析等の測定モードに応じて変えるようにしてもよい。この例では、ノイズレベルLと標準偏差σとから求まる「L+α・σ」が、本発明におけるノイズ成分除去のための「閾値」に相当する。
The profile data averaging
(1) When i1 ≧ L + α · σ: i2 = i1−L
(2) When i1 <L + α · σ: i2 = 0
The calculation process is executed. Here, α is a predetermined coefficient, and usually α is set in a range of 3 to 5. The coefficient α may be changed according to a measurement mode such as MS analysis or MS n analysis. In this example, “L + α · σ” obtained from the noise level L and the standard deviation σ corresponds to the “threshold value” for removing noise components in the present invention.
以上のようにして平均化されたプロファイルスペクトルからノイズ成分が除去されたならば、データ処理部40はこのプロファイルスペクトルにおける時間情報をm/z値に換算し、必要に応じてm/z値のずれの補正処理などを実施し、質量スペクトルを作成する(ステップS13)。この質量スペクトルの情報は中央制御部43に送られ、表示部45の画面上に表示される。
If the noise component is removed from the profile spectrum averaged as described above, the
続いて、データ処理部40では初めに作成されたイベントの数だけ処理が終了したか否かを判定する(ステップS14)。未だ終了していなければ次のイベントを設定し(ステップS15)ステップS4へ戻る。図5の例では、2つのイベントが設定されているため、まずイベント[1]についての処理が実行されてステップS14に来ると、未だイベント[2]が残っているので「NO」と判断され、ステップS15でイベント[2]が設定されてステップS4へと戻る。これにより、再びプロファイル積算データ保存部403及びノイズ成分積算データ保存部406が初期化され、平均化回数のカウント値も初期化され、ステップS6〜S9の処理が平均化回数である3回繰り返される。その後、ステップS11へと進んで、ノイズが除去されたプロファイルスペクトルに基づいてイベント[2]に対する質量スペクトルが作成される。
Subsequently, the
イベント[2]についての処理が実行されてステップS14に来ると、既に初めに設定された2つのイベントの処理が終了したので「YES」と判定され、ステップS16へと進む。初めに設定された分析終了時刻等の終了条件に達しているか否かが判定され(ステップS16)、達していなければステップS3へと戻り、再度1つ目のイベントから順に処理を繰り返す。したがって、図6に示すように、イベント[1]→イベント[2]→イベント[1]→…の順に、質量分析動作とそれに伴うデータ処理とが繰り返されることになる。 When the process for the event [2] is executed and the process comes to step S14, it is determined as “YES” because the processes of the two events that have been set initially are completed, and the process proceeds to step S16. It is determined whether or not an end condition such as an analysis end time set first has been reached (step S16). If not, the process returns to step S3, and the process is repeated again in order from the first event. Therefore, as shown in FIG. 6, the mass analysis operation and the data processing associated therewith are repeated in the order of event [1] → event [2] → event [1] →.
即ち、イベント[1]では、正極性のイオン生成条件の下で生成されたイオンがイオントラップ30から出射され、TOF31で分離されてイオン検出器33で検出される、という質量走査が2回繰り返される。その後に、イベント[2]に移行して、負極性のイオン生成条件の下で生成されたイオンがイオントラップ30から出射され、TOF31で分離されてイオン検出器33で検出される、という質量走査が3回繰り返される。この2つのイベントを1組として、これが周期的に繰り返され、分析終了時刻になるまで継続される。そうして、分析終了時刻が経過したならば、全ての処理を終了する。
In other words, at event [1], mass scanning in which ions generated under positive ion generation conditions are emitted from the
以上のようにして本実施例のLC/IT−TOFMSでは、各質量走査毎に測定質量範囲のスペクトル情報とノイズ成分の情報とが共に得られるので、その取得の時間差は実質的に無視できる程度である。したがって、イオン検出器33、I/V変換器34、増幅器35における電気的なノイズに時間的変動があっても、それを精度よく除去して高精度の質量スペクトルを得ることができる。
As described above, in the LC / IT-TOFMS of the present embodiment, both the spectrum information of the measurement mass range and the information of the noise component are obtained for each mass scan, so that the time difference of acquisition can be substantially ignored. It is. Therefore, even if there is a temporal variation in electrical noise in the
なお、上記実施例は一例であって、本発明の趣旨の範囲で適宜変更や修正を行えることは明らかである。 It should be noted that the above embodiment is merely an example, and it is obvious that changes and modifications can be made as appropriate within the scope of the present invention.
例えば、上述したようにイオントラップ30では特定のイオンを1乃至複数回開裂させることができ、そうして生成したプロダクトイオンを質量分析するMSn分析をイベント測定条件に加えることができる。
For example, as described above, the
また、本発明は、飛行時間型質量分離器以外の他の質量分離器を用いた質量分析装置にも適用可能である。例えば四重極質量フィルタを用いた質量分析装置では、四重極質量フィルタへの印加電圧を掃引することで質量走査が実施される。そこで、全ての質量のイオンが通過し得ない印加電圧の条件を設定したときに収集されるデータをノイズ成分データとすることができる。また、四重極質量フィルタではなく、それよりも前方のイオンガイドなどのイオン輸送光学系において全てのイオンが遮蔽される条件を質量走査毎に設定し、その条件の下で収集されたデータをノイズ成分データとしてもよい。 The present invention is also applicable to a mass spectrometer using a mass separator other than the time-of-flight mass separator. For example, in a mass spectrometer using a quadrupole mass filter, mass scanning is performed by sweeping an applied voltage to the quadrupole mass filter. Therefore, the data collected when the conditions of the applied voltage at which all mass ions cannot pass can be set as noise component data. Also, instead of a quadrupole mass filter, a condition for shielding all ions in an ion transport optical system such as an ion guide in front of it is set for each mass scan, and data collected under that condition is It may be noise component data.
1…液体クロマトグラフ(LC)部
11…移動相容器
12…送液ポンプ
13…インジェクタ
14…カラム
2…質量分析(MS)部
21…イオン化室
22…ESIノズル
23…脱溶媒管
24、27…中間真空室
25、28…イオンガイド
26…スキマー
29…分析室
30…イオントラップ
31…飛行時間型質量分離器(TOF)
32…リフレクトロン電極
33…イオン検出器
34…I/V変換器
35…増幅器
36…A/D変換器
40…データ処理部
400…検出データ保存部
401…検出データ読込み部
402…プロファイルデータ読出し加算処理部
403…プロファイル積算データ保存部
404…プロファイルデータ平均化処理部
405…ノイズ成分データ読出し加算処理部
406…ノイズ成分積算データ保存部
407…ノイズ情報算出部
408…プロファイルデータノイズ除去処理部
42…分析制御部
43…中央制御部
44…操作部
45…表示部
DESCRIPTION OF
32 ...
Claims (4)
a)質量走査に対して収集された測定データの中で試料に由来するイオンが検出器に到達しない範囲のデータを抽出して、該データに基づいて統計処理を実施し閾値を算出するノイズ情報取得ステップと、
b)前記測定データの中で測定質量範囲に対応したデータをプロファイルデータとして抽出するプロファイルデータ取得ステップと、
c)前記閾値を利用して前記プロファイルデータからノイズ成分を除去するノイズ除去処理ステップと、
d)ノイズ除去がなされたプロファイルデータを用いて質量スペクトルを作成するスペクトル作成ステップと、
を有することを特徴とする質量分析データ処理方法。 Mass over a predetermined mass range collected by a mass spectrometer comprising an ion source, a mass separator that mass-separates ions generated in the ion source, and a detector that detects the mass-separated ions A data processing method for processing data for creating a spectrum,
a) Noise information that extracts data in a range where ions derived from the sample do not reach the detector from measurement data collected for mass scanning, and performs statistical processing based on the data to calculate a threshold value An acquisition step;
b) Profile data acquisition step for extracting data corresponding to the measurement mass range in the measurement data as profile data;
c) a noise removal processing step of removing a noise component from the profile data using the threshold;
d) a spectrum creation step for creating a mass spectrum using the profile data from which noise has been removed;
A method for processing mass spectrometry data, comprising:
a)質量走査に対して収集された測定データの中で試料に由来するイオンが検出器に到達しない範囲のデータを抽出して、該データに基づいて統計処理を実施し閾値を算出するノイズ情報取得手段と、
b)前記測定データの中で測定質量範囲に対応したデータをプロファイルデータとして抽出するプロファイルデータ取得手段と、
c)前記閾値を利用して前記プロファイルデータからノイズ成分を除去するノイズ除去処理手段と、
d)ノイズ除去がなされたプロファイルデータを用いて質量スペクトルを作成するスペクトル作成手段と、
を備えることを特徴する質量分析装置。 An ion source, a mass separator that mass-separates ions generated from the ion source, a detector that detects mass-separated ions, and a mass spectrum that covers the predetermined mass range obtained by the detector A data processing unit for processing measurement data for performing the measurement, wherein the data processing unit includes:
a) Noise information that extracts data in a range where ions derived from the sample do not reach the detector from measurement data collected for mass scanning, and performs statistical processing based on the data to calculate a threshold value Acquisition means;
b) Profile data acquisition means for extracting data corresponding to the measurement mass range in the measurement data as profile data;
c) noise removal processing means for removing a noise component from the profile data using the threshold;
d) spectrum creation means for creating a mass spectrum using the profile data from which noise has been removed;
A mass spectrometer comprising:
質量走査の際の前記分析条件を入力設定する条件設定手段と、該条件設定手段により入力設定された分析条件の異なる複数条件の質量走査を1周期として、この周期を繰り返しつつ、各質量走査に対応したデータを収集する分析制御手段と、をさらに備え、
前記ノイズ情報取得手段は、それぞれの分析条件での質量走査毎に得られた測定データからノイズに対応したデータを抽出することを特徴とする質量分析装置。 The mass spectrometer according to claim 2, wherein the mass spectrometer is capable of repeatedly performing mass scanning under a plurality of different analysis conditions,
A condition setting unit that inputs and sets the analysis conditions at the time of mass scanning, and mass scanning of a plurality of conditions with different analysis conditions that are input and set by the condition setting unit is set as one cycle, and each cycle is repeated while repeating this cycle. An analysis control means for collecting corresponding data;
The noise information acquisition means extracts data corresponding to noise from measurement data obtained for each mass scan under each analysis condition.
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