JP6048590B2

JP6048590B2 - 包括的２次元クロマトグラフ用データ処理装置

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Publication number: JP6048590B2
Application number: JP2015543591A
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Inventors: 真一山口
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2013-10-21
Filing date: 2013-10-21
Publication date: 2016-12-21
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Description

本発明は、包括的（Comprehensive）２次元ガスクロマトグラフ（ＧＣ）や包括的２次元液体クロマトグラフ（ＬＣ）などで収集されたデータを処理する包括的２次元クロマトグラフ用データ処理装置に関し、さらに詳しくは、検出器として、質量分析計、イオン移動度計、或いはフォトダイオード検出器など、保持時間以外の別のディメンジョン（例えば質量電荷比、移動時間、波長など）と信号強度との関係が得られる検出器を用いた包括的２次元クロマトグラフで得られたデータを処理して表示するためのデータ処理装置に関する。

ガスクロマトグラフィ分析手法の一つとして、包括的２次元ＧＣ、或いは、ＧＣ×ＧＣ、と呼ばれる手法が知られている（特許文献１など参照）。
包括的２次元ＧＣでは、目的試料に含まれる各種成分を１次元目のカラム（以下「１次カラム」という）でまず分離し、その溶出成分をモジュレータに導入する。モジュレータは、導入された成分を一定時間間隔（通常、数秒〜十数秒程度、以下、この時間間隔を「モジュレーション時間」という））毎に捕集した後にごく狭い時間バンド幅で離脱させ、２次元目のカラム（以下「２次カラム」という）に導入する、という操作を繰り返す。一般に、１次カラムでは、通常のＧＣと同様の又は通常のＧＣよりもやや緩慢な溶出が行えるような分離条件で以て成分分離が行われる。これに対し、２次カラムには１次カラムとは異なる極性で且つ短く内径が小さいカラムが使用され、決められたモジュレーション時間内に溶出が終了するような条件で以て成分分離が行われる。

このようにして包括的２次元ＧＣでは、１次カラムで分離されずにピークが重なり合っている複数の成分を２次カラムにおいて分離することができ、通常のＧＣに比べて分離性能が大幅に向上する。このため、包括的２次元ＧＣは、保持時間が近い化合物を多数含むような試料の分析、例えばディーゼル燃料の炭化水素分析などに非常に威力を発揮する。

また、液体クロマトグラフィ分析においても、上記包括的２次元ＧＣと同様に、分離特性が異なる２段のカラムを用いた包括的２次元ＬＣ或いはＬＣ×ＬＣと呼ばれる手法が知られている。本明細書では、包括的２次元ＧＣと包括的２次元ＬＣとを合わせて包括的２次元クロマトグラフと呼ぶ。

これら包括的２次元クロマトグラフでは、２段のカラムを通過した試料ガス又は試料溶液中の成分を検出するので、検出器から出力されるデータは１系統の時系列順のデータである。そのため、こうして得られたデータを発生順にプロットすることで、通常のＧＣと同様のクロマトグラム、つまりは保持時間を横軸、信号強度を縦軸にとった、図４（ａ）に示すような１次元クロマトグラムを作成することができる。図４（ａ）において、ｔmはモジュレーション時間であり、このｔmの時間内のクロマトグラムが２次カラムにおける成分分離状態を反映したクロマトグラムである。

上述したように包括的２次元クロマトグラフでは、多くの場合、２つのカラムの分離特性は相違するため、各カラムでの分離状態をそれぞれ分かり易く示すために、１次カラムにおける保持時間と２次カラムにおける保持時間とをそれぞれ直交する２軸とし、信号強度を等高線やカラースケール或いはグレイスケールで表した２次元クロマトグラムが作成される。図４（ｂ）は、１次元クロマトグラムデータから２次元クロマトグラムを作成する際のデータ配列順序の説明図である。このグラフの縦軸の範囲はモジュレーション時間ｔmであり、１次元クロマトグラムデータを縦軸に沿って下端（０）から上方向に順次プロットしてゆき（図４（ｂ）中の実線の矢印）、ｔmに達すると横軸に沿って右方向に移動するとともに縦軸の下端に戻り（図４（ｂ）中の点線）、再び縦軸に沿って上方向にプロットするという操作を繰り返す。これにより、図４（ｃ）に示すような２次元クロマトグラムを作成することができる。図４（ｃ）では、信号強度は等高線で示されている。

図５は包括的２次元ＧＣにおける実測データに基づく２次元クロマトグラムの一例である。この例では、信号強度はカラースケールで表されている（ただし、ここではカラーを描出できないので、グレイスケールで表現されている）。時間経過に伴ってカラムの温度を上昇させる昇温分析の場合には、２次元クロマトグラムにおける横軸は沸点順を表し、縦軸は極性順を表す。そのため、分析者は、２次元クロマトグラムに基づいて各成分の性質を容易に理解することができ、試料に多数の成分が含まれている場合でも、どのような成分が含まれているのかを直感的に把握することができる。

なお、こうした２次元クロマトグラムを作成するためのデータ処理ソフトウエアとしては、米国ジーシー・イメージ（GC Image LLC）社が提供している「GC Image」（非特許文献１参照）がよく知られている。

非特許文献２に開示されているように、夾雑物が比較的多く含まれる試料中の各種成分の同定や定量を行うためには、上述したように高い分離性能を有する包括的２次元クロマトグラフと質量分析装置、特に、三連四重極型質量分析装置やイオントラップ飛行時間型質量分析装置などのＭＳ／ＭＳ分析が可能である質量分析装置との組み合わせが有用である。例えば三連四重極型質量分析装置では、化合物由来の特定の質量電荷比を有するイオンをプリカーサイオンとして選択し、該プリカーサイオンを衝突誘起解離により開裂させて生成した各種プロダクトイオンを網羅的に、つまりはスキャン測定によって検出することができる。これはプロダクトイオンスキャン測定と呼ばれるＭＳ／ＭＳ分析手法であり、特定の化学構造における様々な部位の結合が切れた断片（イオン種）を調べることができる。
図６はプロダクトイオンスキャン測定によって得られるＭＳ／ＭＳスペクトルの一例である。図６では、実際には検出されないプリカーサイオンのピークを点線で示している。

三連四重極型質量分析装置では、このほか、特定のプロダクトイオンを生じるプリカーサイオンを網羅的に調べるプリカーサイオンスキャン測定や、開裂によって特定の中性断片（ニュートラルロス）を生じるプリカーサイオンとプロダクトイオンの組み合わせを調べるニュートラルロススキャン測定などのＭＳ／ＭＳ分析手法も実施可能である。

そこで、例えば薬毒物のスクリーニングなど、化学構造が比較的類似している（例えば基本骨格が同じで置換基のみが相違する）多数の化合物を一斉に同定したい場合には、三連四重極型質量分析計を検出器とした包括的２次元クロマトグラフを用い、多数の化合物を時間的に且つ質量電荷比によって十分に分離したうえでプロダクトイオンスキャン測定やニュートラルロススキャン測定などを実施し、それによって収集したデータを解析処理して部分的な化学構造の相違を把握するとよい。

近年、三連四重極型質量分析装置やイオントラップ飛行時間型質量分析装置におけるＭＳ／ＭＳ分析は高速化が進み、その手法も複雑になってきている。例えば、予め設定された質量電荷比を有するプリカーサイオンに対するプロダクトイオンスキャン測定を行うのではなく、実測したマススペクトルに現れているピークの質量電荷比や信号強度などを自動的に判定し、所定の条件に適合したプリカーサイオンを自動的に選択してプロダクトイオンスキャン測定を実施するような機能が搭載された装置もある。こうした機能は、例えばＩＤＡ（Intelligent Data Acquisition 又は Information-Dependent Acquisitionなど）、オートＭＳ／ＭＳなどとして知られている。

特開２０１１−１２２８２２号公報

「GC Image GCxGC Software」、[online]、米国GC Image LLC社、［平成２５年８月２３日検索］、インターネット＜URL : http://www.gcimage.com/gcxgc/index.html＞「GC×GCシステム」、[online]、株式会社島津製作所、［平成２５年８月２３日検索］、インターネット＜URL : http://www.an.shimadzu.co.jp/gcms/gcxgc/apl.htm＞

上記のような包括的２次元クロマトグラフ三連四重極型質量分析装置を用いた分析では、例えば図５に示したような包括的２次元クロマトグラムのほかに、多数の、多い場合には数千ものＭＳ／ＭＳスペクトルが得られる。また、上述したＩＤＡなどの自動的にＭＳ／ＭＳスペクトルを取得する機能を利用した場合には、得られたＭＳ／ＭＳスペクトルのプリカーサイオンの質量電荷比自体を分析者が把握しているわけではない。こうしたことから、目的とする化合物の構造情報を含むＭＳ／ＭＳスペクトルを見つけるだけでも分析者にとってはかなり面倒で手間の掛かる作業である。また、２次元クロマトグラムや個々のスペクトルを見ても、分析者が着目している部分化学構造を有する化合物が存在するか否かなどを把握するのはかなり困難である。

本発明はこうした課題に鑑みて成されたものであり、その主な目的は、分析者が着目している化合物或いは着目している化学構造を含む化合物などの有無や、そうした化合物が複数ある場合にそれら化合物の保持時間の概略的な関係など、化合物の同定や構造解析に有用な情報を分析者が直感的に把握することができる包括的２次元クロマトグラフ用データ処理装置を提供することである。

上記課題を解決するためになされた本発明は、１次カラムで成分分離した試料を所定時間毎に区切って２次カラムに導入し、該２次カラムでさらに成分分離したあとに検出器に導入して各成分を検出する包括的２次元クロマトグラフにより収集されたデータを処理する包括的２次元クロマトグラフ用データ処理装置であって、
a)包括的２次元クロマトグラフにより収集されたデータに基づいて、１次カラムにおける保持時間と２次カラムにおける保持時間とをそれぞれ軸とした２次元クロマトグラムを作成するクロマトグラム作成部と、
b)包括的２次元クロマトグラフにより収集されたデータの中で特徴的なデータを選択するための抽出条件を分析者が入力設定する条件入力設定部と、
c)包括的２次元クロマトグラフにより収集された前記データに対して前記条件入力設定部により入力設定された抽出条件に適合するか否かを判定し、適合するデータが存在した場合に、前記２次元クロマトグラム上で、そのデータが取得された保持時間に対応する位置に所定のマーカーを重畳表示する重畳表示処理部と、
を備えることを特徴としている。

ここで、「包括的２次元クロマトグラフ」は、包括的２次元ガスクロマトグラフ、包括的２次元液体クロマトグラフのいずれでもよい。

本発明に係るデータ処理装置において、分析者は、予め（つまり包括的２次元クロマトグラフによる分析実行前に）又はデータ収集後のデータ解析処理前に、条件入力設定部により、例えば着目する化合物に特徴的であるデータ（例えば特徴的な信号強度のパターンなど）を抽出条件として入力設定する。なお、条件入力設定部では、異なる種類の複数の特徴的なデータを選択するための抽出条件を入力設定することが可能である。

重畳表示処理部は、包括的２次元クロマトグラフにより時間経過に伴って順次得られたデータに対し、上記抽出条件に適合するか否かを判定する。そして、適合するデータが存在した場合には該データが取得された保持時間を調べ、２次元クロマトグラム上でその保持時間に対応する位置に所定のマーカーを重畳表示する。したがって、分析者は自分が設定した抽出条件を満たす化合物が出現する保持時間を、２次元クロマトグラム上で視覚的に確認することができる。また、或る抽出条件を満たす化合物が複数存在する場合には、２次元クロマトグラム上で複数の位置に同じマーカーが重畳表示されるから、分析者は、その複数の化合物の保持時間の関係などを一目で把握することができる。

なお、条件入力設定部で複数の抽出条件が設定された場合には、重畳表示処理部はその抽出条件毎に個別に、収集されたデータが抽出条件に適合するか否かを判定し、適合するデータがそれぞれ存在した場合に、その抽出条件に応じて異なる形状（又は色など）のマーカーを２次元クロマトグラムに重畳表示するとよい。

本発明に係る包括的２次元クロマトグラフ用データ処理装置の一態様として、上記検出器は、質量電荷比、波長、又は、保持時間以外の時間のいずれかである第３のディメンジョンを変化させたときの信号強度を繰り返し取得する検出器であり、上記抽出条件は、第３のディメンジョンに関連した値を含む構成とすることができる。具体的には、検出器として質量分析装置を用いるときには第３のディメンジョンは質量電荷比であり、検出器として紫外可視分光検出器やフォトダイオード検出器、蛍光分光検出器などを用いるときには第３のディメンジョンは波長であり、検出器としてイオン移動度計などを用いるときには第３のディメンジョンは時間である。

いずれの場合でも第３のディメンジョンは異なる成分を分離可能な要素である。したがって、試料中の複数の成分が２段のカラムで十分に分離できなかった場合でも、重なっている複数の成分を検出器において検出する際に第３のディメンジョンによって分離することができる。

典型的な一実施形態として、上記検出器はＭＳⁿ（ｎは２以上の整数）分析が可能である質量分析装置であり、上記抽出条件は、該質量分析装置で実施されるＭＳⁿ分析によって得られるスペクトルデータから抽出される情報を判定するための条件である構成とすることができる。

例えば質量分析装置は三連四重極型質量分析装置やイオントラップ飛行時間型質量分析装置であり、予め定められた測定条件に従ってＭＳ¹分析（イオン開裂を伴わない通常の質量分析）とともにＭＳ²分析を繰り返したり、ＭＳ¹分析の結果（マススペクトル）に従って或る条件が満たされた場合に自動的にＭＳ²分析を実行するという自動ＭＳ²分析を繰り返したりするものとすることができる。この場合、測定条件の内容に応じて、例えば特定のプリカーサイオンを開裂させたときのプロダクトイオンスペクトルや開裂によって特定のプロダクトイオンを生じるプリカーサイオンスペクトルなどが複数得られる。そこで、そうしたスペクトル上の特定の質量電荷比におけるピークが観測されること、プリカーサイオンとの質量電荷比差に相当する特定のニュートラルロスが観測されること、などを抽出条件とすることで、着目する部分化学構造を有する化合物の溶出位置を２次元クロマトグラム上に表示させるようにすることができる。

本発明に係る包括的２次元クロマトグラフ用データ処理装置によれば、分析者が入力設定した条件を満たすデータが得られる化合物の溶出位置が２次元クロマトグラム上に重ねて表示されるので、分析者は着目している化合物や着目している化学構造を含む化合物などが試料中に存在するか否かを一目で確認することができる。また、着目する化合物が複数ある場合に、それら化合物の溶出位置、つまりは保持時間の概略的な関係などを２次元クロマトグラム上の２次元的なピークの分布状況と関連付けて、直感的に把握することができる。

本発明に係る包括的２次元クロマトグラフ用データ処理装置を備えた包括的２次元ＧＣシステムの一実施例の概略構成図。本実施例の包括的２次元ＧＣシステムにおける表示処理の説明図。本実施例の包括的２次元ＧＣシステムにおいて表示される２次元クロマトグラムの一例を示す図。包括的２次元ＧＣにより収集されるデータに基づく１次元クロマトグラムの一例（ａ）、１次元クロマトグラムデータに基づき２次元クロマトグラムを作成する際のデータ配置の説明図（ｂ）、及び２次元クロマトグラムの一例を示す図（ｃ）。一般的な包括的２次元ＧＣにおける２次元クロマトグラムの一例を示す図。プロダクトイオンスキャン測定で得られるＭＳ／ＭＳスペクトルの一例を示す図。

以下、本発明に係る包括的２次元クロマトグラフ用データ処理装置を用いた包括的２次元ＧＣシステムの一実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は本実施例による包括的２次元ＧＣシステムの概略構成図、図２は本実施例の包括的２次元ＧＣシステムにおける表示処理の説明図、図３は本実施例の包括的２次元ＧＣシステムにおいて表示される２次元クロマトグラムの一例を示す図である。

本実施例の包括的２次元ＧＣシステムにおいて、ＧＣ部１は、１次カラム１２、該１次カラム１２に試料ガスを導入する試料気化室などを含む試料導入部１１、１次カラム１２から溶出する成分（化合物）を一定時間（モジュレーション時間ｔm）間隔で捕集し時間的に圧縮して送り出すモジュレータ１３、及び、１次カラム１２とは異なる分離特性（典型的には異なる極性）を有する高速分離可能な２次カラム１４、を含む。２次カラム１４で分離された成分を含む試料ガスはＭＳⁿ分析が可能である質量分析計２に導入され、該質量分析計２から化合物に応じた検出信号がデータ処理部３に順次出力される。

図示しないが、質量分析計２は、コリジョンセルを挟んで前後にそれぞれ四重極マスフィルタを配置した三連四重極型の質量分析計であり、前段四重極マスフィルタで選択された特定の質量電荷比を有するイオン（プリカーサイオン）をコリジョンセル内で衝突誘起解離により開裂させ、それにより生成された各種のプロダクトイオンのうちの特定の質量電荷比を有するイオンを後段四重極マスフィルタで選択して検出することができる。

データ処理部３は、上述したように質量分析計２から時間経過に従い順次出力されたデータを収集して記憶するデータ記憶部３１と、データ記憶部３１に格納されたデータに基づいて２次元クロマトグラムを作成する２次元クロマトグラム作成部３２と、データ記憶部３１に格納されたデータに基づいてマススペクトル（ＭＳ／ＭＳスペクトルも含む）を作成するマススペクトル作成部３３と、分析者により入力設定された化合物抽出条件を記憶しておく抽出条件記憶部３４と、マススペクトルに対し抽出条件記憶部３４に格納されている化合物抽出条件に適合するピークやピーク間質量差などを探索し該当するマススペクトルを抽出する抽出条件適合判定部３５と、抽出条件適合判定部３５で抽出されたマススペクトルが取得された時間に対応する位置をマーカーとして２次元クロマトグラム上に重畳して表示する条件適合情報重畳表示部３６と、を機能ブロックとして含む。

ＧＣ部１に含まれる各部及び質量分析計２の動作は、分析制御部４により制御される。また、ユーザインターフェイスとしての操作部６や表示部７が接続された主制御部５は、入出力制御のほか、システム全体の制御を司る。なお、この主制御部５、分析制御部４、データ処理部３は、パーソナルコンピュータをハードウエア資源とし、そのパーソナルコンピュータに予めインストールされた専用の制御・処理ソフトウエアを該コンピュータで実行することによりそれぞれの機能が実現されるようにすることができる。

上記包括的２次元ＧＣシステムにおいて、ＧＣ部１及び質量分析計２で実施される試料に対する分析動作、つまりデータ収集動作を概略的に説明する。
ＧＣ部１において、試料導入部１１は分析制御部４からの指示に応じて、１次カラム１２に略一定流量で送られるキャリアガス中に分析対象である試料を導入する。通常、この試料には多数の化合物が含まれる。該試料に含まれる各種化合物は、所定の昇温プログラムに従って温調された１次カラム１２を通過する間に分離されて時間的にずれて溶出する。この時点では全ての化合物が十分に分離されているとは限らず、１次カラム１２での保持時間が近い化合物は重なって（混じった状態で）溶出する。

モジュレータ１３はモジュレーション時間ｔmに亘り１次カラム１２から溶出してくる化合物を全て捕集し、時間圧縮してきわめて狭いバンド幅で２次カラム１４へ送り込む、という操作を繰り返す。したがって、１次カラム１２から溶出した化合物は漏れなく２次カラム１４へ送り込まれる。モジュレーション時間ｔm毎に送り込まれた複数の化合物は２次カラム１４を通過する際に高い分解能で以て時間方向に分離されて溶出し、溶出した順に質量分析計２に導入される。

質量分析計２において通常の、つまりコリジョンセル内でのイオンの開裂を伴わないスキャン測定（一般的には前段四重極マスフィルタではイオン選択を行わず、後段四重極マスフィルタでのみイオン選択を実施）を行うと、所定の質量電荷比範囲に亘るマススペクトルデータが時間経過に伴い時々刻々と得られる（図２参照）。データ処理部３においてデータ記憶部３１はこうして時間経過に伴って順次得られるマススペクトルデータを収集して記憶する。１回のスキャン測定毎に、得られるイオン強度を加算することで得られるイオン強度信号を時系列順に並べることで、図４（ａ）に示したような１次元のトータルイオンクロマトグラムを作成することができる。

試料に含まれる化合物の化学構造が比較的複雑であって、例えば分子量が同一で化学構造が相違する構造異性体や位置異性体があるような場合には、化合物を同定するために化合物の断片構造を調べる必要があり、そのためにはプロダクトイオンスキャン測定、プリカーサイオンスキャン測定、或いはニュートラルロススキャン測定などのＭＳ／ＭＳ（＝ＭＳ²）分析が実施される。

例えば或る特定のプリカーサイオンに対するプロダクトイオンスキャン測定を所定の測定時間範囲（もちろん全測定時間範囲でもよい）に亘り繰り返し行いたい場合には、分析者は予め操作部６により、ターゲットであるプリカーサイオンの質量電荷比及び測定時間範囲などの測定条件を設定しておき、分析開始を指示する。すると、分析制御部４は設定された測定条件に従ったＭＳ／ＭＳ分析を実施するように質量分析計２を制御し、その結果、設定された測定時間範囲においては設定されたイオンをプリカーサイオンとしたプロダクトイオンスキャン測定が繰り返し実施され、各測定に対応したＭＳ／ＭＳスペクトルデータが得られる。

また、自動ＭＳ／ＭＳ機能を利用する場合には、プリカーサイオンの質量電荷比を設定する代わりに、例えば信号強度の閾値などのプリカーサイオン選択条件を操作部６により予め設定しておく。すると、質量分析計２では、通常のスキャン測定によって得られたマススペクトルに基づき設定されたプリカーサイオン選択条件に適合するイオンが検出されたときにのみ、スキャン測定に引き続いて該イオンをプリカーサイオンに設定したプロダクトイオンスキャン測定を所定回数だけ繰り返し実行する。

いずれにしても、プロダクトイオンスキャン測定、プリカーサイオンスキャン測定、ニュートラルスキャン測定などのＭＳ／ＭＳ分析が実施された場合には、マススペクトルデータのほかに、所定の質量電荷比範囲に亘るＭＳ／ＭＳスペクトルデータが得られる（図２参照）。データ記憶部３１はこうして時間経過に伴って得られるＭＳ／ＭＳスペクトルデータもマススペクトルデータとともに記憶する。

上述したようにして試料に対する１回の包括的２次元ＧＣ／ＭＳ分析が終了した後、又は該分析の実行前の適宜の時点において、分析者は、操作部６において所定の操作を行うことで、２次元クロマトグラム上に重ねて表示したい着目する化合物についての化合物抽出条件を設定する。化合物抽出条件としては、具体的には、例えば、ＭＳ／ＭＳスペクトル上で観測される１乃至複数のピークの質量電荷比値や該ピークの信号強度の下限値、ＭＳ／ＭＳスペクトルにおけるプリカーサイオンからの質量差に相当するニュートラルロスの値、など、マススペクトルやＭＳ／ＭＳスペクトルに関連した様々な値とすることができる。なお、このとき、１つの化合物抽出条件だけでなく、複数を化合物抽出条件を設定することが可能である。設定された化合物抽出条件は抽出条件記憶部３４に格納される。

化合物抽出条件が設定されている状態で、分析者がクロマトグラム表示のための所定の操作を行うと、２次元クロマトグラム作成部３２は、データ記憶部３１から全てのマススペクトルデータを読み出し、測定時点毎、つまりはマススペクトル毎にイオン強度の加算値を計算し、図４（ｂ）に示したように、１次カラム１２における保持時間を横軸、２次カラム１４における保持時間を縦軸とし、イオン強度の加算値（信号強度）をカラースケールで表した２次元的なトータルイオンクロマトグラムを作成する。これは従来でも行われている処理であり、上述した「GC Image」などの既存のソフトウエアを用いて実現することができる。この結果、図３又は図４（ｃ）に示したような２次元クロマトグラムが作成される。

クロマトグラム作成後又はクロマトグラム作成と並行して、マススペクトル作成部３３はデータ記憶部３１からマススペクトルデータ及び／又はＭＳ／ＭＳスペクトルデータを読み出し、マススペクトル及び／又はＭＳ／ＭＳスペクトルを作成する。抽出条件適合判定部３５は抽出条件記憶３４に格納されている化合物抽出条件を読み出し、図２に示すように、それぞれのマススペクトル又はＭＳ／ＭＳスペクトルにおいて化合物抽出条件に適合するピーク等があるか否かを判定する。そして、化合物抽出条件に適合したピーク等が観測されるマススペクトル及び／又はＭＳ／ＭＳスペクトルを、分析者が着目している化合物に由来する、つまりは該化合物の構造情報が反映されているスペクトルであるとして抽出する。化合物抽出条件が複数種設定されている場合には、化合物抽出条件毎に適合するマススペクトル又はＭＳ／ＭＳスペクトルを抽出する。

条件適合情報重畳表示部３６は、抽出条件適合判定部３５により抽出されたマススペクトルやＭＳ／ＭＳスペクトルに対応する保持時間（１次カラム１２における保持時間及び２次カラム１４における保持時間）をそれぞれ特定する。そして、２次元クロマトグラム作成部３２により作成された２次元クロマトグラム上で、その特定された保持時間の位置に化合物抽出条件毎に異なる態様（形状や色など）のマーカーを重畳する。そして、マーカーが重畳された２次元クロマトグラムを、主制御部５を通して表示部７の画面上に表示する。

これにより、例えば図３に示すような２次元クロマトグラムが表示部７の画面上に表示される。図３では、「●」で示されるマーカーと「△」で示されるマーカーという、２種類の化合物抽出条件にそれぞれ対応するマーカーが２次元クロマトグラムに重畳表示されている。この表示によって、分析者は自らが指定した化合物抽出条件に適合する化合物が現れる保持時間を容易に把握することができる。また、或る１つの化合物抽出条件に適合する複数の化合物の保持時間の関係を、直感的に把握することができる。

なお、図３の例では、信号強度はカラースケール表示（ここでは色を表現できないため、濃淡のグレイスケール表示）されているが、信号強度を等高線で表した２次元クロマトグラム上にマーカーを重畳表示するようにしてもよい。

また、上記実施例では、通常の質量分析結果に基づくトータルイオンクロマトグラムを２次元クロマトグラムとしたが、通常の質量分析の繰り返しによって得られた各マススペクトルに対し所定の処理を行った後のデータに基づいて２次元クロマトグラムを作成してもよい。例えば、各マススペクトルに対し、或る物質由来のイオンと質量電荷比の小数点以下が近接するイオンのみを選択するマスデフェクトフィルタ（Mass defect Filter）処理を行うことで、イオンを絞り込んだ後のマススペクトルを用いて２次元クロマトグラムを作成してもよい。これは、例えば、或る物質から予想していなかった代謝物が生成されるような場合に、夾雑物の影響を排除して代謝物由来のイオンを高感度で検出する際に有効である。また、通常の質量分析の繰り返しによって得られた各マススペクトルに対し、モノアイソトピックイオンピークと同位体イオンピークの強度比に基づいてイオンを選択するアイソトピックフィルタ（Isotopic Filter）処理を行うことで、イオンを絞り込んだ後のマススペクトルを用いて２次元クロマトグラムを作成してもよい。これは、重水素や炭素同位体（¹³Ｃ、¹⁴Ｃ）などのラベル化試薬を用いてラベル化した特定の物質由来のイオンを高感度で検出する際に有効である。

また例えば測定開始時点から測定終了時点までＭＳ／ＭＳ分析を繰り返し行う場合には、ＭＳ／ＭＳ分析結果に基づくトータルイオンクロマトグラム（例えば所定質量電荷比範囲のプロダクトイオンスペクトルのイオン強度の加算値に基づくクロマトグラム）を２次元クロマトグラムとしてもよい。このとき、単なるＭＳ／ＭＳスペクトル（つまりは得られたデータを漏れなく反映したスペクトル）から２次元クロマトグラムを作成するのではなく、特定の質量電荷比を有するピークや特定のニュートラルロスに対応するピークを抽出したり、上述したマスデフェクトフィルタなど各種フィルタ処理による絞り込みを行ったあとのスペクトルデータのみを用いて２次元クロマトグラムを作成したり、ＭＳ／ＭＳスペクトル同士の類似度や差分などに基づくスペクトルなどから２次元クロマトグラムを作成したりしてもよい。即ち、試料に対して実施した包括的２次元ＧＣ／ＭＳ分析によって得られたマススペクトルデータやＭＳ／ＭＳスペクトルデータに基づいて作成されるものであれば、２次元クロマトグラムの信号強度の値が示す情報は特に問わない。

また、上記実施例では、包括的２次元クロマトグラフの検出器として三連四重極型の質量分析計を用いていたが、質量分析計以外の検出器を用いた包括的２次元クロマトグラフにも本発明を適用することができる。

例えば、包括的２次元ＬＣでは検出器としてフォトダイオード検出器などが使用されることがあり、そうした検出器では所定波長範囲に亘る信号強度（吸光度など）を繰り返し得ることができる。したがって、例えば或る特定の波長にピークを有することなどを化合物抽出条件として設定しておき、その化合物抽出条件に適合する波長スペクトルを抽出することで、上述したように２次元クロマトグラム上で分析者が着目する化合物の位置（保持時間）にマーカーを重畳表示することができる。

また、ＧＣ部と質量分析計との間にイオン移動度計を配置した包括的２次元ＧＣでは、イオン移動度計において移動時間と信号強度との関係を示すデータを収集することができる。そこで、この移動時間と信号強度との関係を示すスペクトルにおいて、例えば特定の移動時間にピークを有することを化合物抽出条件として設定しておき、その化合物抽出条件に適合するスペクトルを抽出することで、上述したように２次元クロマトグラム上で分析者が着目する化合物の位置（保持時間）にマーカーを重畳することもできる。さらにまた、イオン移動度計の結果に基づくマーカーと質量分析計の結果に基づくマーカーとをともに１つの２次元クロマトグラムに重畳表示してもよい。

さらにまた、上記実施例や上述した各種変形例も本発明の一例にすぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜変形や修正、追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは明らかである。

１…ＧＣ部
１１…試料導入部
１２…１次カラム
１３…モジュレータ
１４…２次カラム
２…質量分析計
３…データ処理部
４…分析制御部
５…主制御部
６…操作部
７…表示部
３１…データ記憶部
３２…２次元クロマトグラム作成部
３３…マススペクトル作成部
３４…抽出条件記憶部
３５…抽出条件適合判定部
３６…条件適合情報重畳表示部

Claims

１次カラムで成分分離した試料を所定時間毎に区切って２次カラムに導入し、該２次カラムでさらに成分分離したあとに検出器に導入して各成分を検出する包括的２次元クロマトグラフにより収集されたデータを処理する包括的２次元クロマトグラフ用データ処理装置であって、
a)包括的２次元クロマトグラフにより収集されたデータに基づいて、１次カラムにおける保持時間と２次カラムにおける保持時間とをそれぞれ軸とした２次元クロマトグラムを作成するクロマトグラム作成部と、
b)包括的２次元クロマトグラフにより収集されたデータの中で特徴的なデータを選択するための抽出条件を分析者が入力設定する条件入力設定部と、
c)包括的２次元クロマトグラフにより収集された前記データに対して前記条件入力設定部により入力設定された抽出条件に適合するか否かを判定し、適合するデータが存在した場合に、前記２次元クロマトグラム上で、そのデータが取得された保持時間に対応する位置に所定のマーカーを重畳表示する重畳表示処理部と、
を備えることを特徴とする包括的２次元クロマトグラフ用データ処理装置。
請求項１に記載の包括的２次元クロマトグラフ用データ処理装置であって、
前記検出器は、質量電荷比、波長、又は、保持時間以外の時間のいずれかである第３のディメンジョンを変化させたときの信号強度を繰り返し取得する検出器であり、
前記抽出条件は、第３のディメンジョンに関連した値を含むことを特徴とする包括的２次元クロマトグラフ用データ処理装置。
請求項２に記載の包括的２次元クロマトグラフ用データ処理装置であって、
前記検出器はＭＳⁿ（ｎは２以上の整数）分析が可能である質量分析装置であり、前記抽出条件は、該質量分析装置で実施されるＭＳⁿ分析によって得られるスペクトルデータから抽出される情報を判定するための条件であることを特徴とする包括的２次元クロマトグラフ用データ処理装置。
請求項１〜３のいずれかに記載の包括的２次元クロマトグラフ用データ処理装置であって、
前記条件入力設定部は、異なる種類の複数の特徴的なデータを選択するための抽出条件を入力設定可能であり、
該条件入力設定部で複数の抽出条件が設定された場合、前記重畳表示処理部はその抽出条件毎に個別に、収集されたデータが抽出条件に適合するか否かを判定し、適合するデータがそれぞれ存在した場合に、その抽出条件に応じて異なる態様のマーカーを２次元クロマトグラムに重畳表示することを特徴とする包括的２次元クロマトグラフ用データ処理装置。