JP6132073B2 - 包括的２次元クロマトグラフ用データ処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、包括的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）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する。

ＧＣ分析手法の一つとして、包括的２次元ＧＣ（「ＧＣ×ＧＣ」とも呼ばれる）という手法が知られている（特許文献１、非特許文献１参照）。
包括的２次元ＧＣは、試料中の各種成分を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。この時間を通常「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次カラムとしては１次カラムとは異なる極性で、短く内径が小さいカラムが使用され、上記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実施される。これにより、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った複数の化合物を２次カラムで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。

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３（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３（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本のカラムの分離特性が相違するため、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３（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３（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３（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３（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３（ｃ）では、信号強度は等高線で示されている。

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、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」がよく知られている。

上述したように包括的２次元ＧＣでは高い分離能が得られるため、保持時間が近い化合物を多数含むような試料の分析、典型的には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。また特に、そうした分野において、類似品の弁別、不具合等の原因物質の特定、経時変化の解析などを目的とした比較分析によく利用されている。従来の包括的２次元ＧＣ用のデータ処理ソフトウエアには、こうした比較分析を容易にするために、２次元クロマトグラム同士の比較、２次元クロマトグラム上で検出されたブロブ（blob）の数値比較、さらには多変量解析、などといった機能が搭載されている（非特許文献２、３参照）。

上述のような比較分析では一般的に、複数の２次元クロマトグラムの比較がよく行われるが、クロマトグラム上のブロブの数が非常に多くなると、クロマトグラムの相違を見つけ出したり、注目すべきブロブや化合物を決定したり、ブロブと試料に対する他の分析結果との対応付けを判断したりするのに時間が掛かり、分析効率が低下する。従来の２次元ＧＣ用のデータ処理ソフトウエアには、こうした分析者による作業を支援するのに適切な機能は用意されていない。

特開２０１１−１２２８２２号公報

宮川、「ガスクロマトグラフィー/質量分析法の農薬残留分析への利用（その２）−包括的二次元ガスクロマトグラフ-質量分析計（GC×GC-MS）の農薬残留分析への適用−」、日本農薬学会誌、37(1)、2012年、pp.104-111 ライヘンバッハ（S. E. Reichenbach）、「コンプリヘンシブ・トゥー・ディメンジョナル・ガス・クロマトグラフィー チャプター４ データ・アクイジション、ビジュアライゼイション、アンド・アナリシス（Comprehensive two dimensional gas chromatography Chapter 4 Data Acquisition, Visualization, and Analysis）」、エルゼビア（Elsevier）社、2009年、p.77-106 「GC Image (GCxGC Edition) Users' Guide Comparative Analysis and Visualization」、[online]、米国GC Image LLC社、［平成２６年６月９日検索］、インターネット＜URL : http://www.gcimage.com/gcxgc/usersguide/comparisons.html＞

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、２次元クロマトグラム上で検出されるブロブの数が多い場合であっても、複数の２次元クロマトグラムを比較するうえで重要な或いは注目すべきブロブを分析者に分かり易く提示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。また、本発明はさらに、２次元クロマトグラム上で注目すべきブロブに対応する化合物情報を簡便な操作で以て分析者に提示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)比較したい二つの試料について包括的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それぞれ作成するクロマトグラム作成部と、
b)前記クロマトグラム作成部により作成された第１の２次元クロマトグラムと第２の２次元クロマトグラムとに対し、対応する時間位置毎に信号強度の差分を計算して求めた２次元差分クロマトグラムを作成する差分クロマトグラム作成部と、
c)前記第１及び第２の２次元クロマトグラム並びに前記２次元差分クロマトグラムに対し、所定の基準に従ってブロブを検出するブロブ検出部と、
d)前記２次元差分クロマトグラムにおいて検出されたブロブと前記第１の２次元クロマトグラムにおいて検出されたブロブ、及び、前記２次元差分クロマトグラムにおいて検出されたブロブと前記第２の２次元クロマトグラムにおいて検出されたブロブ、をそれぞれ照合し、それぞれ同じ時間位置に存在するブロブを抽出するブロブ照合部と、
e)前記第１及び第２の２次元クロマトグラム上で、前記ブロブ照合部により前記２次元差分クロマトグラム上のブロブと同じ時間位置に存在するとして抽出されたブロブをそれ以外のブロブと識別可能に表示する特定ブロブ明示部と、
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ＧＣ、包括的２次元ＬＣのいずれでもよい。また、該クロマトグラフの検出器としては、質量分析計を含め、ＧＣ、ＬＣで一般に使用される検出器を用いることができる。

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では、例えば分析者により比較分析したい二つの試料が指定される。クロマトグラム作成部は、その二つの試料について包括的２次元クロマトグラフにより収集されたデータを取得し、それぞれ２次元クロマトグラムを作成する。差分クロマトグラム作成部は、第１、第２なる、その二つの２次元クロマトグラムにおいて、対応する時間位置毎に信号強度の差分を計算し、その信号強度の差分値の時間変化を示す２次元差分クロマトグラムを作成する。ブロブ検出部は、第１、第２なる二つの２次元クロマトグラムと２次元差分クロマトグラムとに対し、所定の基準に従ってブロブ、即ち空間的なピークを検出する。

ただし、２次元差分クロマトグラムでは各時間位置におけるデータ値（信号強度値）は負値である場合もあるから、正値方向に突出するブロブのみならず、負値方向に突出するブロブも検出する。また、２次元差分クロマトグラムに現れるブロブは二つの２次元クロマトグラムにおいて信号強度の差が大きい時間位置を示すことになり、どの程度の信号強度差を実質的な差とみなすか、或いは、どの程度の信号強度差に着目するのかは、分析目的などによって異なる。そこで、ブロブ検出部は、２次元差分クロマトグラムにおいてブロブを検出する際には、その強度の絶対値が分析者により指定された閾値以上であるものをブロブとして検出するとよい。

次に、ブロブ照合部は、２次元差分クロマトグラムにおいて検出されたブロブと第１の２次元クロマトグラムにおいて検出されたブロブとを照合するとともに、２次元差分クロマトグラムにおいて検出されたブロブと第２の２次元クロマトグラムにおいて検出されたブロブとを照合し、それぞれ同じ時間位置に存在するブロブを抽出する。ここで、或る二つのブロブが同じ時間位置に存在するか否かの判定は、例えば１次カラムにおける保持時間方向と２次カラムにおける保持時間方向との両方向について、一方のブロブの時間位置に対して所定の時間マージンを見込んだ時間幅を定め、その時間幅に他方のブロブが入っている場合に、同じ時間位置であると判定するとよい。また、化合物情報が収録されているデータベースやライブラリから得られた所定の又は任意の化合物の保持時間に対して所定の時間マージンを見込んだ時間幅を定め、その時間幅に照合対象である二つのブロブが入っている場合に同じ時間位置であると判定してもよい。

第１及び第２の２次元クロマトグラム上で、ブロブ照合部により２次元差分クロマトグラム上のブロブと同じ時間位置に存在するとして抽出されたブロブは、二つの試料の間の信号強度差が大きい化合物に対応するブロブである。換言すれば、これは比較分析において重要な又は着目すべきブロブであるといえる。そこで、特定ブロブ明示部は、第１及び第２の２次元クロマトグラムを表示画面上に表示する際に、上述したようにブロブ照合部により抽出された特定のブロブを同クロマトグラム上の他のブロブと識別可能に明示する。具体的には例えば、特定のブロブに対し適宜の形状のマーキングをクロマトグラムに重ねて表示するとよい。
これにより、第１及び第２の２次元クロマトグラムそれぞれにおいて、比較分析に有用であるブロブを分析者に知らせることができる。

また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おいて、特定ブロブ明示部は、前記２次元差分クロマトグラム上で強度値が正であるブロブと負であるブロブとを識別可能に表示する構成とするとよい。

上述したように、２次元差分クロマトグラム上では強度値が正であるブロブと負であるブロブとが存在するが、上記構成によれば、その正負を分析者が一目で確認することができる。それによって、分析者は、そのブロブの時間位置において、第１の２次元クロマトグラムと第２の２次元クロマトグラムとでいずれの信号強度が大きいのかを直感的に把握することができる。

また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おいて、好ましくは、前記ブロブ照合部は、抽出されたブロブが第１、第２の２次元クロマトグラムの同じ時間位置に存在する場合に、第１、第２の２次元クロマトグラムにおいて対応する二つのブロブの信号強度の差又はその差の比率が所定の閾値以上であるか否かを判定し、前記特定ブロブ明示部は、第１及び第２の２次元クロマトグラム上で、その所定の閾値以上であるブロブとそれ以外のブロブとを識別可能に表示する構成とするとよい。具体的には例えば、マーキングの形状や色、線種などを変えることで識別可能とすればよい。

この構成によれば、第１及び第２の２次元クロマトグラムそれぞれにおいて、比較分析により一層有用であるブロブを分析者に知らせることができる。もちろん、二つのブロブの信号強度の差又はその差の比率を判定するための所定の閾値も、分析者が適宜に設定可能としておくとよい。

また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であって、検出器がスキャン測定を繰り返し実行する質量分析計である包括的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データ処理装置である場合には、
化合物情報に対応付けてマススペクトル情報が格納されているスペクトルライブラリと、
前記特定ブロブ明示部により特定されたブロブが存在する時間位置に得られたスペクトルデータを取得し、該データにより作成されたマススペクトルを前記スペクトルライブラリに格納されているマススペクトルと照合することにより、前記ブロブに対応する化合物情報を求めるライブラリ検索部と、
を備える構成とするとよい。

即ち、この構成では、スペクトルライブラリを利用した検索によって、特定されたブロブに対応する化合物を同定することができる。スペクトルライブラリは、化合物名、組成式、構造式などの化合物情報とマススペクトル情報とが対応付けられたものであり、例えば、既存のNISTデータベース、Wileyデータベースのような一般的な化合物のマススペクトルを網羅的に収録した汎用的なデータベースを利用することもできるし、農薬用、薬物用、代謝物用など、特定分野の又は特定目的の化合物に的を絞ったライブラリを利用することもできる。また、化合物の同定に保持時間も利用することが好ましい。

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によれば、比較分析のために重要な或いは注目すべきブロブを自動的に選択し、分かり易く分析者に提示することができる。それによって、包括的２次元クロマトグラフを利用した比較分析を効率よく行うことができるようになる。

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−ＭＳシステムの一実施例の概略構成図。 本発明に係る包括的２次元ＧＣ−ＭＳシステムにおける特徴的なデータ処理動作を示すフローチャート。 包括的２次元ＧＣにより収集されるデータに基づいて作成される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手順の説明図（ｂ）、及び２次元クロマトグラムの一例を示す図（ｃ）。 比較したい二つの試料に対する２次元クロマトグラム及びそれらから求まる２次元差分クロマトグラムの一例を示す図。 図４（ｃ）に示した２次元差分クロマトグラムにおいてブロブ検出を実施した結果を示す図。 図４に示した２次元クロマトグラム及び２次元差分クロマトグラムに対してブロブ照合を実施した結果を示す図。

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−ＭＳ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−ＭＳシステムの概略構成図である。

本実施例のシステムにおいて、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、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、を備える。２段階のカラム１２、１４で分離された化合物を含む試料ガスは質量分析計２に導入され、質量分析計２は試料ガス中の化合物の量（濃度）に応じた強度信号を出力する。例えば質量分析計２では、所定質量電荷比範囲のスキャン測定が繰り返し行われ、スキャン毎に得られるマススペクトルデータが出力される。

データ処理部３は、機能ブロックとして、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スペクトルデータを収集して記憶するスペクトルデータ記憶部３１と、スペクトルデータ記憶部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、二つの２次元クロマトグラムに対する２次元差分クロマトグラムを求めるクロマトグラム差演算部３３と、２次元クロマトグラム及び２次元差分クロマトグラム上でブロブ（２次元的なピーク）を検出するブロブ検出部３４と、複数のクロマトグラム上のブロブが現れる時間位置を照合するブロブ照合部３５と、ブロブの照合結果を含むクロマトグラムを表示する照合結果表示処理部３６と、化合物情報に対応してマススペクトル情報が収録されているスペクトルライブラリ３７と、スペクトルライブラリ３７を用いた検索を行うことにより化合物を同定するライブラリ検索部３８と、を備える。

ＧＣ部１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、主制御部５には、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、システム全体の制御を司る。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実現されるようにすることができる。

まず、ＧＣ部１及び質量分析計２における分析動作、つまりスペクトルデータの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、略一定流量で送給さ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るとは限らず、保持時間が近い化合物は重なって溶出する。

モジュレータ１３はモジュレーション時間ｔm（通常、数秒〜十数秒程度）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に送り込む、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に送り込まれる。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では例えば、２次カラム１４から一つの化合物が溶出している時間幅よりも短いインターバル間隔でスキャン測定を行うことによって、全ての化合物を漏れなく検出することができる。

質量分析計２による検出信号は、内蔵されたＡ／Ｄ変換器（図示せず）により所定のサンプリング周期でデジタルデータに変換されて出力される。こうして時間経過に伴って順次得られるスペクトルデータは、スペクトルデータ記憶部３１に格納される。通常、一つの試料に対し包括的２次元ＧＣ−ＭＳ分析が実行されて得られた一連のデータは一つのデータファイルにまとめて格納される。ここでいう一連のデータとは、分析開始時点から終了時点までに繰り返し得られるスペクトルデータである。

本実施例の包括的２次元ＧＣ−ＭＳシステムは、二つの試料に対して上述したようにそれぞれ得られたデータを比較する、比較分析を実施する際のデータ処理に特徴がある。このデータ処理の一例について、図２、図４〜図６を参照して詳述する。図２はデータ処理動作を示すフローチャート、図４は比較したい二つの試料に対する２次元クロマトグラム及びそれらから求まる２次元差分クロマトグラムの一例を示す図、図５は図４（ｃ）に示した２次元差分クロマトグラムにおいてブロブ検出を実施した結果を示す図、図６は図４に示した２次元クロマトグラム及び２次元差分クロマトグラムに対してブロブ照合を実施した結果を示す図である。

比較分析に際し、分析者は操作部６から比較したい二つの試料を指定する。主制御部５を通してこの指定を受けた２次元クロマトグラム作成部３２は、比較する二つの試料に対するデータファイルをスペクトルデータ記憶部３１から読み出す。そして、一つのマススペクトル毎、つまりは時間位置毎に所定質量電荷比範囲に亘るイオン強度の積算値を計算し（即ち、或る一つの時点でのクロマトグラムデータ値を求め）、試料毎にそれぞれ２次元クロマトグラムを作成する（ステップＳ１）。２次元クロマトグラムの作成方法は従来と同じである。いま便宜上、試料Ａに対する２次元クロマトグラムをクロマトグラムａ、試料Ｂに対する２次元クロマトグラムをクロマトグラムｂとする。図４（ａ）はクロマトグラムａの一例、図４（ｂ）はクロマトグラムｂの一例である。

ブロブ検出部３４はクロマトグラムａ、ｂそれぞれにおいて、所定の基準に従ってブロブを検出する（ステップＳ２）。ブロブの検出方法も従来と同じである。

クロマトグラム差演算部３３は、一方のクロマトグラムａから他方のクロマトグラムｂを減算する処理を行う。即ち、２次元クロマトグラム上の１次元目保持時間方向及び２次元目保持時間方向に同一の時間位置におけるデータ値（信号強度値）の減算を行う。そして、その減算によって得られたデータ値による２次元差分クロマトグラムを作成する（ステップＳ３）。なお、クロマトグラムｂからクロマトグラムａを減算する処理を行ってもよく、二つの２次元クロマトグラムのうちのいずれからいずれを差し引くのかは、分析者が設定できるようにしておいてもよい。

図４（ｃ）は図４（ａ）、（ｂ）に示したクロマトグラムａ、ｂから得られた２次元差分クロマトグラムの一例である。この減算を行う際に、従来のクロマトグラムデータ処理でも行われているスムージングなどの適宜の波形処理を同時に実施してもよい。２次元クロマトグラムとは異なり、２次元差分クロマトグラムではデータ値が正値とはならずに負値となる場合がある。

ブロブ検出部３４は上記２次元差分クロマトグラム上でブロブを検出する（ステップＳ４）。このブロブ検出においては、ブロブの頂点位置における信号強度の絶対値の閾値を予め設定しておき、ブロブの頂点位置の信号強度の絶対値がその閾値以上でない場合にはそれをブロブとして認識しないようにするとよい。このとき、上記閾値は分析者が適宜に設定できるようにしておくとよい。これによって、実質的に比較分析に有用でない、高さの低いブロブを排除することができる。図５は図４（ｃ）に示した２次元差分クロマトグラムに対しブロブ検出を行った結果を示すクロマトグラムである。図中、矩形状の境界線で囲まれるブロブが、検出されたブロブである。
また、２次元差分クロマトグラムでは、ブロブの頂点の信号強度が正値である場合と負値である場合とがあり、それらを視覚上識別容易にしておくことが望ましい。そこで、図５で、頂部の信号強度が負値であるブロブを白色で表示し、頂部の信号強度が正値であるブロブを黒色又はグレイで示している。

次に、ブロブ照合部３５は、２次元差分クロマトグラム上で検出されたブロブとクロマトグラムａで検出されたブロブとの時間位置の照合、及び、２次元差分クロマトグラム上で検出されたブロブとクロマトグラムａで検出されたブロブとの時間位置の照合を行い、対応するブロブを抽出する（ステップＳ５）。具体的には例えば、２次元差分クロマトグラム上で検出されたブロブの頂部の時間位置を中心として、その前後に所定のマージンを見込んだ時間幅を設定し、その時間幅にクロマトグラムａで検出されたブロブ又はクロマトグラムｂで検出されたブロブが存在した場合には、その２次元差分クロマトグラム上のブログとクロマトグラムａ又はｂ上のブロブとが対応しているものと判断する。２次元差分クロマトグラム上で検出された一つのブロブに対し、クロマトグラムａ、ｂの両方において対応するブロブがいずれも存在する場合もあれば、クロマトグラムａ、ｂのいずれか一方においてのみ対応するブロブが存在する場合もある。

次に、ブロブ照合部３５は、クロマトグラムａ、ｂの両方において対応するブロブがいずれも存在した場合に、クロマトグラムａ上で検出されたブロブの強度とクロマトグラムｂ上で検出されたブロブの強度との差の強度比を計算する。即ち、クロマトグラムａ上の或るブロブの強度をＩ(A)、クロマトグラムｂ上で対応するブロブの強度をＩ(B)としたとき、強度差比αを次式で定義する。
α[％]＝[{Ｉ(A)−Ｉ(B)}／Ｉ(A)]×１００
強度差比αは、異なるブロブの強度差の比較が可能であるように強度差を規格化したものとみることができる。

クロマトグラムａ、ｂの両方において対応する全てのブロブについて強度差比αを計算したならば、この強度差比αに応じて後述するブロブ境界線の線種を決定する（ステップＳ６）。ここでは、予め分析者により設定された強度の閾値がＲ[％]であるとすると、次の（ｉ）、（ii）、（iii）、（iv）のいずれかであるかを判定し、線種を定める。
（ｉ）強度差比αが正値であって｜α｜≧Ｒである場合には、クロマトグラムａ上のブロブの境界線を太い実線、クロマトグラムｂ上のブロブの境界線を細い実線と定める。
（ii）強度差比αが正値であって｜α｜＜Ｒである場合には、クロマトグラムａ上のブロブの境界線を太い破線、クロマトグラムｂ上のブロブの境界線を細い破線と定める。
（iii）強度差比αが負値であって｜α｜≧Ｒである場合には、クロマトグラムｂ上のブロブの境界線を太い実線、クロマトグラムａ上のブロブの境界線を細い実線と定める。
（iv）強度差比αが負値であって｜α｜＜Ｒである場合には、クロマトグラムｂ上のブロブの境界線を太い破線、クロマトグラムａ上のブロブの境界線を細い破線と定める。
もちろん、２次元差分クロマトグラム上のブロブに対応するブロブが、クロマトグラムａとクロマトグラムｂとのいずれか一方にしか存在しない場合には、境界線は定められない。

照合結果表示処理部３６は、ステップＳ５において抽出された、クロマトグラムａ、クロマトグラムｂ上のブロブについて、ステップＳ６において定められた線種で以て、ブロブを囲む矩形状の境界線を描出したクロマトグラムを表示部７の画面上に表示する（ステップＳ７）。これによって、例えば図６（ａ）、（ｂ）に示すクロマトグラムが表示される。これらクロマトグラムから、ブロブの強度差比が閾値以上であるブロブ、つまりは比較分析において重要であると考えられるブロブの位置が一目で分かる。また、２次元差分クロマトグラムについては、ステップＳ５において抽出された全てのブロブについて、同じ線種の境界線を描出したクロマトグラムを表示部７の画面上に表示する。これによって、例えば図６（ｃ）に示すクロマトグラムが表示される。

本実施例の包括的２次元ＧＣ−ＭＳシステムでは、以上のような処理によって、分析者に対して比較分析に重要であるブロブを提示することができる。これに加え、次のようにして、強度差比が大きいと判断したブロブに対応する化合物の情報を分析者に提供することもできる。

即ち、上記のようなクロマトグラムが表示されたあとに、分析者が操作部６で所定の操作を行うと（或いは事前に適宜の設定を行っておくと）、ライブラリ検索部３８がクロマトグラムａ又はクロマトグラムｂのいずれか又は両方において抽出されているブロブについて、頂部の時間位置の情報を取得する。そして、スペクトルデータ記憶部３２からその時間位置に得られたマススペクトルデータを読み出しマススペクトルを作成する。そのあと、そのマススペクトルのスペクトルパターンをスペクトルライブラリ３７に収録されているマススペクトルのスペクトルパターンと照合し、類似性の高いマススペクトルを持つ化合物を探索する。

上記探索によって確実性の高い一つの化合物がヒットする場合には、その化合物を検索結果として取得する。また、複数の化合物がヒットし、一つの化合物に絞り込めない場合には、その複数の化合物候補を確からしさを示すスコアとともに検索結果として取得する。そうして取得した化合物名などの情報を、クロマトグラム上に重ねて表示したり、クロマトグラムとは別のテーブルなどに表示したりすることで、分析者に提示する。これにより、分析者は比較分析において強度差がある化合物が何であるのかを知ることができるし、また、クロマトグラムａ上のブロブに対応して求まった化合物とクロマトグラムｂ上のブロブに対応して求まった化合物とが同一であるか否かを確認することで、ブロブの照合が適切かどうかを確認することもできる。

なお、スペクトルライブラリ３７に化合物情報として保持時間が収録されている場合には、この保持時間も化合物の同定に利用することができる。即ち、ブロブが出現する時間位置が或る化合物Ｘの保持時間に該当し、且つその時間位置におけるマススペクトルがその化合物Ｘのマススペクトルのスペクトルパターンと高い一致性を示す場合に、そのブロブに対応する化合物が化合物Ｘであると同定するとよい。

また、上記実施例は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。

例えば、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は包括的２次元ＧＣ−ＭＳや包括的２次元ＧＣで得られたデータのみならず、包括的２次元ＬＣ−ＭＳや包括的２次元ＬＣで得られたデータの処理にも適用可能である。

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
３１…スペクトルデータ記憶部
３２…２次元クロマトグラム作成部
３３…クロマトグラム差演算部
３４…ブロブ検出部
３５…ブロブ照合部
３６…照合結果表示処理部
３７…スペクトルライブラリ
３８…ライブラリ検索部
４…分析制御部
５…主制御部
６…操作部
７…表示部

Claims (4)

1. 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)比較したい二つの試料について包括的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それぞれ作成するクロマトグラム作成部と、
   b)前記クロマトグラム作成部により作成された第１の２次元クロマトグラムと第２の２次元クロマトグラムとに対し、対応する時間位置毎に信号強度の差分を計算して求めた２次元差分クロマトグラムを作成する差分クロマトグラム作成部と、
   c)前記第１及び第２の２次元クロマトグラム並びに前記２次元差分クロマトグラムに対し、所定の基準に従ってブロブを検出するブロブ検出部と、
   d)前記２次元差分クロマトグラムにおいて検出されたブロブと前記第１の２次元クロマトグラムにおいて検出されたブロブ、及び、前記２次元差分クロマトグラムにおいて検出されたブロブと前記第２の２次元クロマトグラムにおいて検出されたブロブ、をそれぞれ照合し、それぞれ同じ時間位置に存在するブロブを抽出するブロブ照合部と、
   e)前記第１及び第２の２次元クロマトグラム上で、前記ブロブ照合部により前記２次元差分クロマトグラム上のブロブと同じ時間位置に存在するとして抽出されたブロブをそれ以外のブロブと識別可能に表示する特定ブロブ明示部と、
   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。
2. 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、
   前記特定ブロブ明示部は、前記２次元差分クロマトグラム上で強度値が正であるブロブと負であるブロブとを識別可能に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。
3. 請求項１又は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、
   前記ブロブ照合部は、抽出されたブロブが第１、第２の２次元クロマトグラムの同じ時間位置に存在する場合に、第１、第２の２次元クロマトグラムにおいて対応する二つのブロブの信号強度の差又はその差の比率が所定の閾値以上であるか否かを判定し、前記特定ブロブ明示部は、第１及び第２の２次元クロマトグラム上で、その所定の閾値以上であるブロブとそれ以外のブロブとを識別可能に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。
4. 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、検出器がスキャン測定を繰り返し実行する質量分析計である包括的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データ処理装置において、
   化合物情報に対応付けてマススペクトル情報が格納されているスペクトルライブラリと、
   前記特定ブロブ明示部により特定されたブロブが存在する時間位置に得られたスペクトルデータを取得し、該データにより作成されたマススペクトルを前記スペクトルライブラリに格納されているマススペクトルと照合することにより、前記ブロブに対応する化合物情報を求めるライブラリ検索部と、
   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。