JP5764010B2 - 画像生成装置、画像生成方法、およびプログラム - Google Patents
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Description
本発明は、画像生成装置、画像生成方法、およびプログラムに関する。
近年、質量分析の結果から得られるマススペクトルを解析するために、様々な方法やその方法を利用した装置（ソフトウェア）が開発されている（例えば、特許文献１参照）。マススペクトルは、一般的に、横軸を質量電荷比（ｍ／ｚ、ｍ＝分子質量、ｚ＝電荷数）とし、縦軸をイオン強度（相対強度）とした二次元画像として表される。
脂質は、一般的に、脂肪酸とアルコールのエステルであり、ＣＨ２の繰り返し構造を持つ。また、ポリマーは、モノマーが重合したものであり、モノマーの繰り返し構造を持つ。このような繰り返し構造を持つ物質のマススペクトルを解析するためのソフトウェアの１つとして、Ｐｏｌｙｍｅｒｉｘソフトウェア（Ｓｉｅｒｒａ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ社製）が知られている。Ｐｏｌｙｍｅｒｉｘソフトウェアは、ポリマーのマススペクトルからモノマーの質量を推定するために、イオンピークの間隔の個数をカウントする機能を持つ。
しかしながら、この機能では、未知のポリマーがどのような質量のモノマーによって構成されているかを推定することはできるが、ポリマーの末端基や修飾については推定できない。また、脂質の解析においては、すでに繰り返し構造ＣＨ２は既知であり、末端基や修飾などについては推定できない。すなわち、イオンピークの間隔の個数をカウントする手法では、マススペクトルから、繰り返し構造を持つ物質の末端基や修飾などの情報を得ることができなかった。
このように、従来、マススペクトルから、繰り返し構造を持つ物質の物性に重要な末端基や修飾等の解析を行うことは難しかった。
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、繰り返し構造を持つ物質の解析を容易化することができる画像生成装置、画像生成方法、およびプログラムを提供することができる。
（１）本発明に係る画像生成装置は、
繰り返し構造を有する物質を解析するための画像を生成する画像生成装置であって、
質量電荷比に対するイオン強度の情報を含む前記物質のイオン強度データを取得するイオン強度データ取得部と、
前記物質の繰り返し単位の質量情報を取得する質量情報取得部と、
前記物質の繰り返し単位の質量情報に基づいて、前記イオン強度データを、所定の質量電荷比の範囲ごとに配列する配列部と、
配列された前記イオン強度データに基づいて、画像を生成する画像生成部と、
を含む。
繰り返し構造を有する物質を解析するための画像を生成する画像生成装置であって、
質量電荷比に対するイオン強度の情報を含む前記物質のイオン強度データを取得するイオン強度データ取得部と、
前記物質の繰り返し単位の質量情報を取得する質量情報取得部と、
前記物質の繰り返し単位の質量情報に基づいて、前記イオン強度データを、所定の質量電荷比の範囲ごとに配列する配列部と、
配列された前記イオン強度データに基づいて、画像を生成する画像生成部と、
を含む。
このような画像生成装置によれば、イオン強度を、質量電荷比軸方向だけでなく、繰り返し構造の周期軸方向にも展開した画像を得ることができる。これにより、従来のマススペクトル表示と比べて、繰り返し構造を有する物質において、物性に関連する情報（例えば、末端基や修飾等の情報）を容易に確認することができる。したがって、繰り返し構造を持つ物質の解析を容易化することができる。
（２）本発明に係る画像生成装置において、
前記配列部は、前記所定の質量電荷比の範囲ごとに前記イオン強度データを第１軸に沿って並べて単位列を形成し、前記単位列を前記第１軸と交差する第２軸に沿って配列してもよい。
前記配列部は、前記所定の質量電荷比の範囲ごとに前記イオン強度データを第１軸に沿って並べて単位列を形成し、前記単位列を前記第１軸と交差する第２軸に沿って配列してもよい。
このような画像生成装置によれば、イオン強度を、質量電荷比軸方向だけでなく、繰り返し構造の周期軸方向にも展開した画像を得ることができる。したがって、繰り返し構造を持つ物質の解析を容易化することができる。
（３）本発明に係る画像生成装置において、
前記画像生成部は、前記第１軸をＸ軸とし、前記第２軸をＹ軸とし、前記イオン強度データに対応する前記イオン強度を色の濃淡とする二次元画像を生成してもよい。
前記画像生成部は、前記第１軸をＸ軸とし、前記第２軸をＹ軸とし、前記イオン強度データに対応する前記イオン強度を色の濃淡とする二次元画像を生成してもよい。
このような画像生成装置によれば、イオンピークのずれや周期、イオンピーク間の間隔等の情報を容易に確認することが可能な画像を生成することができる。
（４）本発明に係る画像生成装置において、
前記画像生成部は、前記第１軸をＸ軸とし、前記第２軸をＹ軸とし、前記イオン強度データに対応する前記イオン強度をＺ軸とする三次元画像を生成してもよい。
前記画像生成部は、前記第１軸をＸ軸とし、前記第２軸をＹ軸とし、前記イオン強度データに対応する前記イオン強度をＺ軸とする三次元画像を生成してもよい。
このような画像生成装置によれば、イオンピークの強度分布（分布変化）等の情報を、容易に把握することが可能な画像を生成することができる。
（５）本発明に係る画像生成装置において、
前記画像生成部が生成した画像上の位置を指定するための位置指定部と、
前記位置指定部によって指定された２点間のＸ軸方向に沿う距離を測定する測長部と、
をさらに含んでもよい。
前記画像生成部が生成した画像上の位置を指定するための位置指定部と、
前記位置指定部によって指定された２点間のＸ軸方向に沿う距離を測定する測長部と、
をさらに含んでもよい。
このような画像生成装置によれば、イオンピーク間の質量電荷比の差を容易に確認できる。したがって、例えば、末端基や修飾の解析を容易に行うことができる。
（６）本発明に係る画像生成方法は、
繰り返し構造を有する物質を解析するための画像を生成する画像生成方法であって、
質量電荷比に対するイオン強度の情報を含む前記物質のイオン強度データを取得するイオン強度データ取得工程と、
前記物質の繰り返し単位の質量情報を取得する質量情報取得工程と、
前記物質の繰り返し単位の質量情報に基づいて、前記イオン強度データを、所定の質量電荷比の範囲ごとに配列する配列工程と、
配列された前記イオン強度データに基づいて、画像を生成する画像生成工程と、
を含む。
繰り返し構造を有する物質を解析するための画像を生成する画像生成方法であって、
質量電荷比に対するイオン強度の情報を含む前記物質のイオン強度データを取得するイオン強度データ取得工程と、
前記物質の繰り返し単位の質量情報を取得する質量情報取得工程と、
前記物質の繰り返し単位の質量情報に基づいて、前記イオン強度データを、所定の質量電荷比の範囲ごとに配列する配列工程と、
配列された前記イオン強度データに基づいて、画像を生成する画像生成工程と、
を含む。
このような画像生成方法によれば、イオン強度を、質量電荷比軸方向だけでなく、繰り返し構造の周期軸方向にも展開した画像を得ることができる。これにより、従来のマススペクトル表示と比べて、繰り返し構造を有する物質において、物性に関連する情報（例えば、末端基や修飾等の情報）を容易に確認することができる。したがって、繰り返し構造を持つ物質の解析を容易化することができる。
（７）本発明に係るプログラムは、
繰り返し構造を有する物質を解析するための画像を生成するプログラムであって、
質量電荷比に対するイオン強度の情報を含む前記物質のイオン強度データを取得するイオン強度データ取得部と、
前記物質の繰り返し単位の質量情報を取得する質量情報取得部と、
前記物質の繰り返し単位の質量情報に基づいて、前記イオン強度データを、所定の質量電荷比の範囲ごとに配列する配列部と、
配列された前記イオン強度データに基づいて、画像を生成する画像生成部としてコンピューターを機能させる。
繰り返し構造を有する物質を解析するための画像を生成するプログラムであって、
質量電荷比に対するイオン強度の情報を含む前記物質のイオン強度データを取得するイオン強度データ取得部と、
前記物質の繰り返し単位の質量情報を取得する質量情報取得部と、
前記物質の繰り返し単位の質量情報に基づいて、前記イオン強度データを、所定の質量電荷比の範囲ごとに配列する配列部と、
配列された前記イオン強度データに基づいて、画像を生成する画像生成部としてコンピューターを機能させる。
このようなプログラムによれば、イオン強度を、質量電荷比軸方向だけでなく、繰り返し構造の周期軸方向にも展開した画像を得ることができる。これにより、従来のマススペクトル表示と比べて、繰り返し構造を有する物質において、物性に関連する情報（例えば、末端基や修飾等の情報）を容易に確認することができる。したがって、繰り返し構造を持つ物質の解析を容易化することができる。
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
１． 画像生成装置
まず、本実施形態に係る画像生成装置について説明する。図１は、本実施形態に係る画像生成装置１００の構成の一例を示す図である。
まず、本実施形態に係る画像生成装置について説明する。図１は、本実施形態に係る画像生成装置１００の構成の一例を示す図である。
画像生成装置１００は、図１に示すように、処理部１０と、操作部２０と、表示部２２と、記憶部２４と、情報記憶媒体２６と、を含んでいる。画像生成装置１００は、繰り返し構造を有する物質を解析するための画像を生成することができる。
繰り返し構造を有する物質（以下「対象物質」ともいう）として、例えば、脂質、ポリマーがある。脂質は、一般に、脂肪酸とアルコールのエステルであり、ＣＨ２の繰り返し構造を有する。ポリマーは、モノマーが重合したものであり、モノマーの繰り返し構造を有する。
処理部１０は、イオン強度データ取得部１１と、質量情報取得部１２と、配列部１３と、画像生成部１４と、を含む。処理部１０は、さらに、測長部１５を含むことができる。処理部１０の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などのハードウェアや、プログラムにより実現できる。
イオン強度データ取得部１１は、質量電荷比に対するイオン強度の情報を含む対象物質のイオン強度データを取得する。イオン強度データは、質量分析において質量電荷比ごとに検出されたイオンの強度の情報を含む。イオン強度データから、横軸を質量電荷比、縦軸をイオン強度とったグラフを作成することでマススペクトルが得られる。イオン強度データは、例えば、マススペクトルから得ることができる。ここで、マススペクトルとは、横軸に質量電荷比（ｍ／ｚ、ｍ＝分子質量、ｚ＝電荷数）、縦軸にイオン強度（相対強度）をとったスペクトルである。
対象物質のイオン強度データ（マススペクトル）は、例えば、対象物質を質量分析装置で測定することによって得られる。対象物質のイオン強度データを取得するための質量分析装置としては、例えば、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ ＭＳ（Ｍａｔｒｉｘ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｌａｓｅｒ ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ／ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ−Ｔｉｍｅ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）が挙げられる。
イオン強度データ取得部１１は、例えば、情報記憶媒体２６に格納されたイオン強度データ（マススペクトルデータ）を読み取ることにより、イオン強度データを取得する。なお、イオン強度データ取得部１１は、繰り返し構造を反映したイオンピークが現れる質量電荷比の範囲だけ、イオン強度データを取得してもよい。
質量情報取得部１２は、対象物質の繰り返し単位の質量情報を取得する。対象物質が脂質である場合、繰り返し単位の質量情報は、例えば、ＣＨ２の精密質量１４．０１５７ｕである。質量情報取得部１２は、ユーザーが操作部２０を操作して繰り返し単位の質量情報を入力し、操作部２０が入力された繰り返し単位の質量情報を質量情報取得部１２に出力することにより、繰り返し単位の質量情報を取得してもよい。また、質量情報取得部１２は、予め情報記憶媒体２６に格納された繰り返し単位の質量情報を読み取ることにより、対象物質の繰り返し単位の質量情報を取得してもよい。
配列部１３は、質量情報取得部１２が取得した繰り返し単位の質量情報に基づいて、イオン強度データを、所定の質量電荷比の範囲ごとに配列する。配列部１３は、例えば、所定の質量電荷比の範囲ごとにイオン強度データを第１軸に沿って並べて単位列を形成し、当該単位列を第１軸と交差する第２軸に沿って配列する。所定の質量電荷比の範囲は、例えば、繰り返し単位の質量に対応する。
画像生成部１４は、配列されたイオン強度データに基づいて、画像を生成する。画像生成部１４は、上述した第１軸をＸ軸とし、上述した第２軸をＹ軸とし、イオン強度データに対応するイオン強度を色の濃淡とする二次元画像を生成することができる。
また、画像生成部１４は、第１軸をＸ軸とし、第２軸をＹ軸とし、イオン強度データに対応するイオン強度をＺ軸とする三次元画像を生成することができる。画像生成装置１４は、三次元画像において、イオン強度を、Ｚ軸と色の変化の両方で表してもよい。
また、画像生成部１４は、二次元画像および三次元画像の両方を生成することができる。さらに、画像生成部１４は、生成した二次元画像と、三次元画像とを任意に切り換えることができる。これにより、二次元画像と三次元画像との対応関係が明確になり、解析を容易化できる。また、画像生成部１４は、生成した画像の一部を、拡大・縮小した画像を生成することができる。また、画像生成部１４は、例えば、三次元画像において、様々な視点からみた画像を生成することができる。また、画像生成部１４は、様々な視点から見た画像を生成して、二次元画像から三次元画像に変化するアニメーションを生成することができる。
測長部１５は、操作部（位置指定部）２０によって指定された画像上の２点間の距離を測定することができる。また、測長部１５は、指定された画像上の２点間のＸ軸に沿う距離を測定することができる。
操作部２０は、ユーザーが操作情報を入力するためのものであり、入力された操作情報を処理部１０に出力する。操作部２０の機能は、キーボード、マウス、タッチパネル型ディスプレイなどのハードウェアにより実現することができる。操作部２０は、画像生成部１４が生成した画像上の位置を指定することができる。操作部２０は、指定した位置の情報を処理部１０（測長部１５）に出力する。
表示部２２は、処理部１０によって生成された画像を表示するものであり、その機能は、ＬＣＤ、ＣＲＴなどにより実現できる。表示部２２は、画像生成部１４により生成された画像を表示することができる。また、表示部２２は、マススペクトルを表示することができる。
記憶部２４は、処理部１０のワーク領域となるもので、その機能はＲＡＭなどにより実現できる。情報記憶媒体２６（コンピュータにより読み取り可能な媒体）は、プログラムやデータなどを格納するものであり、その機能は、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）、光磁気ディスク（ＭＯ）、磁気ディスク、ハードディスク、或いはメモリ（ＲＯＭ）などにより実現できる。処理部１０は、情報記憶媒体２６に格納されるプログラムに基づいて本実施形態の種々の処理を行う。情報記憶媒体２６には、処理部１０の各部としてコンピューターを機能させるためのプログラムを記憶することができる。
２． 画像生成方法
次に、本実施形態に係る画像生成方法について説明する。本実施形態に係る画像生成方法は、本実施形態に係る画像生成装置を用いて行うことができる。図２は、本実施形態に係る画像生成方法の一例を示すフローチャートである。
次に、本実施形態に係る画像生成方法について説明する。本実施形態に係る画像生成方法は、本実施形態に係る画像生成装置を用いて行うことができる。図２は、本実施形態に係る画像生成方法の一例を示すフローチャートである。
（１）まず、イオン強度データ取得部１１が、質量電荷比に対するイオン強度の情報を含む対象物質のイオン強度データを取得する（イオン強度データ取得工程Ｓ１１）。
図３は、イオン強度データ取得工程Ｓ１１を説明するための図であり、対象物質のマススペクトルの一例を示す図である。
本工程は、まず、図３に示すように、ユーザーが、対象物質の繰り返し構造を反映したイオンピークが現れる質量電荷比の範囲１を指定する。具体的には、例えば、処理部１０が、情報記憶媒体２６に格納された対象物質のイオン強度データ（マススペクトルデータ）に基づいて、表示部２２に対象物質のマススペクトルを表示させる。ユーザーは、操作部２０を操作することによって、表示部２２に表示された対象物質のマススペクトルから、繰り返し構造を反映したイオンピークが現れる質量電荷比の範囲１を指定する。
次に、イオン強度データ取得部１１が、指定された質量電荷比の範囲１のイオン強度データを取得する。イオン強度データ取得部１１は、情報記憶媒体２６に格納されたイオン強度データを読み取ることにより、質量電荷比の範囲１に対応するイオン強度データを取得する。
なお、質量電荷比の範囲１を指定する工程を行わずに、イオン強度データ取得部１１が、情報記憶媒体２６に格納されたイオン強度データの全部を取得してもよい。
（２）次に、質量情報取得部１２が、対象物質の繰り返し単位の質量情報を取得する（質量情報取得工程Ｓ１２）。
質量情報取得部１２は、対象物質の繰り返し単位の質量情報を、例えば、ユーザーが操作部２０を介して当該質量情報を入力することにより、取得することができる。また、例えば、物質と当該物質の繰り返し単位の質量とを関連付けたリストを予め情報記憶媒体２６に格納しておいてもよい。このリストからユーザーが物質名を選択することによって、選択された物質の繰り返し単位の質量情報が質量情報取得部１２に出力されて、質量情報取得部１２が対象物質の繰り返し単位情報を取得することができる。
対象物質の繰り返し単位の質量として、対象物質の繰り返し単位の精密質量を用いることができる。例えば、対象物質が脂質である場合、繰り返し単位の質量情報は、例えば、ＣＨ２の精密質量１４．０１５７ｕである。また、対象物質の繰り返し単位情報は、対象物質の繰り返し単位の質量の整数倍（例えば、２倍）であってもよい。
（３）次に、配列部１３が、質量情報取得部１２が取得した対象物質の繰り返し単位の質量情報に基づいて、イオン強度データを、所定の質量電荷比の範囲ごとに配列する（配列工程Ｓ１３）。
図４〜図６は、配列工程Ｓ１３を説明するための図である。図４は、図３に示す範囲１を拡大して示す図である。図５（Ａ）は、図４に示す質量電荷比の範囲１ａのイオン強度データ（マススペクトルＳ１）を拡大して示す図であり、図５（Ｂ）は、図４に示す質量電荷比の範囲１ｂのイオン強度データ（マススペクトルＳ２）を拡大して示す図である。図６は、図５（Ａ）に示すイオン強度データ（マススペクトルＳ１）と、図５（Ｂ）に示すイオン強度データ（スペクトルＳ２）を配列した図である。なお、以下に示す配列工程Ｓ１３において、配列部１３はイオン強度データに基づいて処理を行うが、図４〜図６では、イオン強度データを視覚的に捉えるために、イオン強度データをマススペクトルとして図示した。
本工程は、具体的には、まず、図４に示すように、配列部１３が、対象物質の繰り返し単位情報から、質量電荷比の範囲Ｄを設定する。図４の例では、質量電荷比の範囲Ｄは、対象物質の繰り返し単位の質量に対応している。すなわち、対象物質が脂質の場合、質量電荷比の範囲Ｄは、ＣＨ２の精密質量１４．０１５７ｕである。なお、質量電荷比の範囲Ｄは、図示はしないが、対象物質の繰り返し単位の質量の整数倍（例えば２倍）であってもよい。
次に、配列部１３が、質量電荷比の範囲Ｄごとに、イオン強度データを分割する。図４の例では、配列部１３は、質量電荷比の範囲Ｄごとに、イオン強度データ（マススペクトル）を、質量電荷比の範囲１ａのイオン強度データ（マススペクトルＳ１）と、質量電荷比の範囲１ｂのイオン強度データ（マススペクトルＳ２）の２つに分割している。なお、イオン強度データの分割数は２つ以上であれば特に限定されない。配列部１３は、図５（Ａ）に示す、範囲１ａのイオン強度データ（マススペクトルＳ１）と、図５（Ｂ）に示す、領域１ｂのイオン強度データ（マススペクトルＳ２）と、を得ることができる。
次に、図６に示すように、配列部１３が、イオン強度データ（マススペクトルＳ１）およびイオン強度データ（マススペクトルＳ２）を、配列する。具体的には、配列部１３は、範囲１ａのイオン強度データ（マススペクトルＳ１）および範囲１ｂのイオン強度データ（マススペクトルＳ２）をそれぞれ軸Ａ１に沿って並べて単位列を形成し、単位列（マススペクトルＳ１，Ｓ２）を軸Ａ１と交差する軸Ａ２に沿って配列する。軸Ａ１と軸Ａ２とは、例えば、直交している。配列部１３は、単位列（マススペクトルＳ１，Ｓ２）を、質量電荷比の大きさに基づいて、配列する。具体的には、配列部１３は、例えば、範囲１ａのイオン強度データ（マススペクトルＳ１）の始点Ｓ１ａの質量電荷比と、範囲１ｂのイオン強度データ（マススペクトルＳ２）の始点Ｓ２ａの質量電荷比と、を比べて、その値が小さいほうから（図示の例ではマススペクトルＳ１から）順に、軸Ａ２に沿ってならべる。
図６の例では、配列部１３は、範囲１ａのイオン強度データ（マススペクトルＳ１）の始点Ｓ１ａと、範囲１ｂのイオン強度データ（マススペクトルＳ２）の始点Ｓ２ａとが、軸Ａ２方向に揃う（軸Ａ１の座標が互いに同じになる）ように配列する。配列部１３は、同様に、範囲１ａのイオン強度データ（マススペクトルＳ１）の終点Ｓ１ａと、範囲１ｂのイオン強度データ（マススペクトルＳ２）の終点Ｓ２ａとが、軸Ａ２方向に揃う（軸Ａ１の座標が互いに同じになる）ように配列する。なお、図６の例では、軸Ａ３は、イオン強度データに対応するイオン強度を示している。軸Ａ３は、例えば、軸Ａ１および軸Ａ２と直交している。
（４）次に、画像生成部１４が、配列されたイオン強度データ（マススペクトルＳ１，Ｓ２）に基づいて、画像を生成する（画像生成工程Ｓ１４）。
図７および図８は、画像生成部１４が生成した画像の一例を示す図である。なお、上述した図３〜図６の例では、イオン強度データを２列に配列する場合について説明したが、図７および図８では、イオン強度データを３０列に配列して画像を生成した例を示す。
画像生成部１４は、図７に示すように、軸Ａ１をＸ軸とし、軸Ａ２をＹ軸とし、軸Ａ３を色の濃淡とする二次元画像を生成する。また、画像生成部１４は、図８に示すように、軸Ａ１をＸ軸とし、軸Ａ２をＹ軸とし、軸Ａ３をＺ軸とする三次元画像を生成する。画像生成部１４は、例えば、図６に示すように配列したイオン強度データを、三角形分割してデータポイント間のリンクを作成し、三次元画像を生成する。
このように、画像生成部１４が、軸Ａ１をＸ軸とし、軸Ａ２をＹ軸として画像を生成することにより、Ｘ軸が質量電荷比に対応し、Ｙ軸が繰り返し構造の周期に対応する画像を生成することができる。なお、繰り返し構造の周期は、すなわち、繰り返し構造の数や、重合度に対応させることができる。
画像生成部１４は、例えば、イオンピークの位置（Ｘ座標、Ｙ座標）が確認しやすい二次元画像を生成する。すなわち、画像上において、注目するイオンピークがどの列、どの行に属しているかが容易に確認できる二次元画像を生成する。具体的には、例えば、各座標に対応する領域（図示の例では、正方形の領域）を割り当て、当該領域ごとにイオン強度に対応する色（濃淡）を付ける。これにより、イオンピークの位置（座標）を明確にすることができる。このような二次元画像では、イオンピークのずれや周期、イオンピーク間の間隔等を容易に確認することができる。
また、画像生成部１５は、例えば、イオンピーク間を滑らかに接続した三次元画像を生成する。具体的には、例えば、隣接するイオンピーク間を補完することによって、隣接するイオンピーク間が滑らかに接続されるようにする。このような三次元画像では、イオンピークの強度分布（強度変化）を、容易に把握することができる。
次に、表示部２２が、画像生成部１５が生成した画像を表示する。なお、画像生成部１５が生成した画像を、例えば、紙等の媒体に出力してもよい。
以上の工程により、繰り返し構造を有する物質を解析するための画像を生成することができる。
３．実施例
以下、実施例を挙げて本実施形態をさらに詳細に説明するが、本発明はこれによって制限されるものではない。
以下、実施例を挙げて本実施形態をさらに詳細に説明するが、本発明はこれによって制限されるものではない。
３．１． 実施例１
（１）試料
試料（対象物質）として、ミコール酸（Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ）を用いた。図９は、ミコール酸の推定される構造を示す表である。ミコール酸を、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ ＭＳで測定しマススペクトルを得た。
（１）試料
試料（対象物質）として、ミコール酸（Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ）を用いた。図９は、ミコール酸の推定される構造を示す表である。ミコール酸を、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ ＭＳで測定しマススペクトルを得た。
図１０は、ミコール酸のマススペクトルを示すグラフである。
（２）画像生成条件
繰り返し単位の質量は、脂肪酸の繰り返し単位ＣＨ２の精密質量１４．０１５７ｕを用いた。画像化した質量電荷比の範囲１は、１０６７．６０３７〜１５０３．０８８９の範囲とした。イオン強度データのデータポイント数は、１０６３０９である。
繰り返し単位の質量は、脂肪酸の繰り返し単位ＣＨ２の精密質量１４．０１５７ｕを用いた。画像化した質量電荷比の範囲１は、１０６７．６０３７〜１５０３．０８８９の範囲とした。イオン強度データのデータポイント数は、１０６３０９である。
（３）結果
図１１は、本実施形態に係る画像生成装置を用いて、図１０に示すミコール酸のマススペクトルから生成した二次元画像である。図１２は、本実施形態に係る画像生成装置を用いて、図１０に示すミコール酸のマススペクトルから生成した三次元画像である。なお、図１１および図１２では、イオン強度を色の濃淡で示しており、色が濃いほど、イオン強度が高い。また、図１１において、点線で囲まれた部分は、同位体を示している。
図１１は、本実施形態に係る画像生成装置を用いて、図１０に示すミコール酸のマススペクトルから生成した二次元画像である。図１２は、本実施形態に係る画像生成装置を用いて、図１０に示すミコール酸のマススペクトルから生成した三次元画像である。なお、図１１および図１２では、イオン強度を色の濃淡で示しており、色が濃いほど、イオン強度が高い。また、図１１において、点線で囲まれた部分は、同位体を示している。
図１１および図１２に示す画像では、ＣＨ２の繰り返し構造により複数のイオンピークがＹ軸に沿って並んでいることを容易に確認することができる。さらに、文献（F. Laval, M. A. Laneelle, C. D´eon, B. Monsarrat, and M. Daffe. Accurate molecular mass determination of mycolic acids by maldi-tof mass spectrometry. Analytical Chemistry, 73(18):4537-4544, 2001.）で報告された、繰り返し構造のイオンピークの強度が１つおきに強くなる現象を容易に確認できる。
さらに、図１１に示す画像から末端基の情報が得られる。末端基の炭化水素に二重結合がある場合、水素原子２個分の２ｕだけ、質量が小さくなる。すなわち、図１１に示す画像において、Ｘ軸方向の２ｕの差が二重結合の数の違いを表す。図１１に示す画像では、Ｂ（１）とＢ（２）、およびＢ（４）とＢ（５）においてこのことが確認できる。
このように、図１１に示す画像では、脂質の末端基の違いを視覚化することができ、末端基の情報を容易に確認することができる。
さらに、分子中のどの位置が修飾されているかを確認したい場合には、純物質や、ＭＳ／ＭＳのマススペクトルが必要となるが、同様に本手法で解析することができる。
３．２． 実施例２
次に、本手法を、質量分析装置における質量電荷比のキャリブレーションの確認方法として適用した例について説明する。
次に、本手法を、質量分析装置における質量電荷比のキャリブレーションの確認方法として適用した例について説明する。
（１）試料
キャリブレーションには、既知の物質であり、かつ、そのイオンピークが既知である試料を用いる。本実施例では、試料として、ＰＭＭＡ（（Ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ））を用いた。
キャリブレーションには、既知の物質であり、かつ、そのイオンピークが既知である試料を用いる。本実施例では、試料として、ＰＭＭＡ（（Ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ））を用いた。
ＰＭＭＡを、質量電荷比のキャリブレーションが適切な状態のＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ ＭＳで測定して、ＰＭＭＡのマススペクトルを得た。
図１３は、質量電荷比のキャリブレーションが適切な状態で測定を行った場合のＰＭＭＡのマススペクトルを示すグラフである。
次に、ＰＭＭＡを、質量電荷比のキャリブレーションが不適切な状態のＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ ＭＳで測定して、ＰＭＭＡのマススペクトルを得た。
（２）画像生成条件
繰り返し単位の質量は、ＰＭＭＡの繰り返し単位１２Ｃ５ １Ｈ８ １６Ｏ２の精密質量１００．０５２４３ｕを用いた。
繰り返し単位の質量は、ＰＭＭＡの繰り返し単位１２Ｃ５ １Ｈ８ １６Ｏ２の精密質量１００．０５２４３ｕを用いた。
（３）結果
図１４は、質量電荷比のキャリブレーションが適切な状態で測定を行った場合のＰＭＭＡのマススペクトル（図１３に示すマススペクトル）から、本実施形態に係る画像生成装置を用いて生成した三次元画像である。図１５は、質量電荷比のキャリブレーションが不適切な状態で測定を行った場合のＰＭＭＡのマススペクトルから、本実施形態に係る画像生成装置を用いて生成した三次元画像である。
図１４は、質量電荷比のキャリブレーションが適切な状態で測定を行った場合のＰＭＭＡのマススペクトル（図１３に示すマススペクトル）から、本実施形態に係る画像生成装置を用いて生成した三次元画像である。図１５は、質量電荷比のキャリブレーションが不適切な状態で測定を行った場合のＰＭＭＡのマススペクトルから、本実施形態に係る画像生成装置を用いて生成した三次元画像である。
図１４に示すように、質量電荷比のキャリブレーションが適切な場合、生成された三次元画像では、ＰＭＭＡに由来するイオンピークがＹ軸に沿って並んでいることが確認できる。そして、ＰＭＭＡに由来するイオンピークは、Ｙ軸に沿って滑らかな曲線状に連なっていることが確認できる。しかしながら、図１５に示すように、質量電荷比のキャリブレーションが不適切な場合、得られる三次元画像では、ＰＭＭＡに由来するイオンピークが、滑らかな曲線状に連なっておらず、凹凸をもって連なっていることが確認できる。この凹凸は、隣接するイオンピークを接続する際に、繰り返し単位が一つ小さい（または一つ大きい）イオンのイオンピークが、三角形分割の隣接頂点に、出現しなかったため現れたものである。すなわち、この凹凸は、質量電荷比のキャリブレーションのずれを反映して現れたものである。
このように、本実施形態に係る画像生成装置によって三次元画像を生成することにより、質量分析装置の質量電荷比のキャリブレーションが適切な状態か否かを、容易に確認することができる。
本実施形態では、対象物質の繰り返し単位の質量情報に基づいて、イオン強度データを、所定の質量電荷比の範囲ごとに配列し、配列したイオン強度データに基づいて、画像を生成する。これにより、イオン強度を、質量電荷比軸方向（図７、図８におけるＸ軸方向）だけでなく、繰り返し構造の周期軸方向（図７、図８におけるＹ軸方向）にも展開した画像を得ることができる。
ここで、従来のマススペクトル表示では、イオン強度を質量電荷比軸方向に展開していた。これに対して、本実施形態によれば、上述のように、イオン強度を、質量電荷比軸方向だけでなく、繰り返し構造の周期軸方向にも展開した画像を得ることができる。これにより、表示空間を効率よく使うことができ、多くの情報を効率よく表示することができる。そのため、従来のマススペクトル表示と比べて、繰り返し構造を有する物質において、その物性に関連する重要な情報である、繰り返し単位、イオン強度分布、末端基、修飾等の情報を容易に確認することができる。したがって、本実施形態によれば、繰り返し構造を持つ物質の解析を容易化することができる。
また、従来のマススペクトル表示では、例えば、繰り返し構造に由来するイオンピークを１つ１つアサインしなければならなかった。これに対して、イオン強度を、質量電荷比軸方向、および繰り返し構造の周期軸方向に展開した画像では、例えば、同一の末端基を持つ物質のイオンピークがＹ軸に沿って並ぶため、このＹ軸に沿って並ぶイオンピーク群を一度にアサインすることができる。したがって、従来のマススペクトル表示と比べて、解析時間を短縮することができる。本実施形態によれば、従来のマススペクトル表示と比べて、解析時間を短縮することが可能な画像を生成することができる。
また、イオン強度を、質量電荷比軸方向、および繰り返し構造の周期軸方向に展開した画像では、繰り返し構造の単位質量に対応する周期を持つイオンピークは、Ｙ軸に沿って直線状に並ぶ。例えば、図１１に示す二次元画像では、同一の末端基を持つ物質のイオンピークがＹ軸に沿って直線状に並んでいる。したがって、このような画像では、従来のマススペクトル表示と比べて、イオンピークのずれや周期性をより容易に確認できる。直線は、一次元視覚野で検出するため、ヒトの視覚情報処理において、高速な認識が可能である。そのため、直線状に並んだイオンピークは、ノイズの中からでも高速に認識することが可能である。
また、イオン強度を、質量電荷比軸方向、および繰り返し構造の周期軸方向に展開した画像では、例えば、同位体のイオンピークが軸（Ｙ軸）に沿って並ぶ。ここで、マススペクトルには、同位体のイオンピークが現れる。同位体のイオンピークは、解析の確度を上げるための情報として利用できる。しかしながら、同位体のイオンピークによって、マススペクトルは複雑になり、従来のマススペクトル表示では、解析が難しくなってしまう場合があった。イオン強度を、質量電荷比軸方向、および繰り返し構造の周期軸方向に展開した画像では、同位体のイオンピークが軸に沿って並ぶため、従来のマススペクトル表示を用いて解析を行う場合と比べて、解析が容易であり、解析の確度を向上させることができる。
本実施形態によれば、軸Ａ１をＸ軸とし、軸Ａ２をＹ軸とし、イオン強度データに対応するイオン強度を色の濃淡とする二次元画像を生成することができる。これにより、例えば、イオンピークのずれや周期、イオンピーク間の間隔等の情報を容易に確認することが可能な画像を生成することができる。また、本実施形態の実施例で試料として用いた脂質は、生物学分野において解析することが多い。生物学分野で用いられる電気泳動ゲル（電気泳動法）では、一般的に、強度を色の濃淡で表すため、当該二次元画像は、この電気泳動法の測定結果の表し方と類似している。したがって、例えば、脂質の分析を行う場合、当該二次元画像は、生物学分野のユーザーが見慣れたものに類似しており、ユーザーが行う解析を促進させることができる。
本実施形態によれば、軸Ａ１をＸ軸とし、軸Ａ２をＹ軸とし、イオン強度データに対応するイオン強度をＺ軸とする三次元画像を生成することができる。これにより、例えば、イオン強度の変化（分布）等の情報を容易に把握することが可能な画像を生成することができる。
本実施形態によれば、上述したように、二次元画像（図７参照）および三次元画像（図８参照）の両方を生成することができる。二次元画像では、イオン強度が色の変化であるため、イオン強度の変化が確認しづらい場合がある。これに対して、三次元画像では、Ｚ軸でイオン強度を表しているため、イオン強度の変化が確認しやすい。また、三次元画像では、イオンピークのずれや周期、イオンピーク間の間隔を確認しづらい場合がある。また、隣接するレイヤーが重なるオクルージョンの問題がある。これに対して、二次元画像では、イオンピークのずれや周期、イオンピーク間の間隔が確認しやすい。また、オクルージョンの問題が生じない。このように、二次元画像と三次元画像の両方を生成できることにより、より解析を容易化することができる。
本実施形態によれば、生成された画像上の２点間のＸ軸に沿う距離を測定することができる。これにより、ピーク間の質量電荷比の差を容易に確認できる。したがって、例えば、末端基や修飾の解析を容易に行うことができる。
なお、上述した実施形態は一例であって、これらに限定されるわけではない。
例えば、上述した実施形では、質量分析装置として、ＭＡＬＤＩ−ＭＳを用いた例を説明したが、マススペクトルに繰り返し構造が現れれば前処理やイオン化法の組み合わせによらず適用可能である。
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
Ｓ１，Ｓ２ マススペクトル、Ｄ，１，１ａ，１ｂ 範囲、Ｓ１ａ，Ｓ２ａ 始点、
Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂ 終点、Ａ１，Ａ２，Ａ３ 軸、１０ 処理部、
１１ イオン強度データ取得部、１２ 質量情報取得部、１３ 配列部、
１４ 画像生成部、１５ 測長部、２０ 操作部、２２ 表示部、２４ 記憶部、
２６ 情報記憶媒体、１００ 画像生成装置。
Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂ 終点、Ａ１，Ａ２，Ａ３ 軸、１０ 処理部、
１１ イオン強度データ取得部、１２ 質量情報取得部、１３ 配列部、
１４ 画像生成部、１５ 測長部、２０ 操作部、２２ 表示部、２４ 記憶部、
２６ 情報記憶媒体、１００ 画像生成装置。
Claims (6)
- 繰り返し構造を有する物質を解析するための画像を生成する画像生成装置であって、
質量電荷比に対するイオン強度の情報を含む前記物質のイオン強度データを取得するイオン強度データ取得部と、
前記物質の繰り返し単位の質量情報を取得する質量情報取得部と、
前記物質の繰り返し単位の質量情報に基づいて、前記イオン強度データを、所定の質量電荷比の範囲ごとに配列する配列部と、
配列された前記イオン強度データに基づいて、画像を生成する画像生成部と、
を含み、
前記配列部は、前記所定の質量電荷比の範囲ごとに前記イオン強度データを第１軸に沿って並べて単位列を形成し、前記単位列を前記第１軸と交差する第２軸に沿って配列する、画像生成装置。 - 請求項１において、
前記画像生成部は、前記第１軸をＸ軸とし、前記第２軸をＹ軸とし、前記イオン強度データに対応する前記イオン強度を色の濃淡とする二次元画像を生成する、画像生成装置。 - 請求項１において、
前記画像生成部は、前記第１軸をＸ軸とし、前記第２軸をＹ軸とし、前記イオン強度データに対応する前記イオン強度をＺ軸とする三次元画像を生成する、画像生成装置。 - 請求項２または３において、
前記画像生成部が生成した画像上の位置を指定するための位置指定部と、
前記位置指定部によって指定された２点間のＸ軸方向に沿う距離を測定する測長部と、をさらに含む、画像生成装置。 - 繰り返し構造を有する物質を解析するための画像を生成する画像生成方法であって、
質量電荷比に対するイオン強度の情報を含む前記物質のイオン強度データを取得するイオン強度データ取得工程と、
前記物質の繰り返し単位の質量情報を取得する質量情報取得工程と、
前記物質の繰り返し単位の質量情報に基づいて、前記イオン強度データを、所定の質量電荷比の範囲ごとに配列する配列工程と、
配列された前記イオン強度データに基づいて、画像を生成する画像生成工程と、
を含み、
前記配列工程では、前記所定の質量電荷比の範囲ごとに前記イオン強度データを第１軸に沿って並べて単位列を形成し、前記単位列を前記第１軸と交差する第２軸に沿って配列する、画像生成方法。 - 繰り返し構造を有する物質を解析するための画像を生成するプログラムであって、
質量電荷比に対するイオン強度の情報を含む前記物質のイオン強度データを取得するイオン強度データ取得部と、
前記物質の繰り返し単位の質量情報を取得する質量情報取得部と、
前記物質の繰り返し単位の質量情報に基づいて、前記イオン強度データを、所定の質量電荷比の範囲ごとに配列する配列部と、
配列された前記イオン強度データに基づいて、画像を生成する画像生成部としてコンピューターを機能させ、
前記配列部は、前記所定の質量電荷比の範囲ごとに前記イオン強度データを第１軸に沿って並べて単位列を形成し、前記単位列を前記第１軸と交差する第２軸に沿って配列する、プログラム。
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