JP6658884B2

JP6658884B2 - クロマトグラフ質量分析用データ処理装置

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Publication number: JP6658884B2
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Inventors: 恭彦工藤
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Description

本発明は、ガスクロマトグラフ（ＧＣ）と質量分析装置とを組み合わせたガスクロマトグラフ質量分析装置（ＧＣ−ＭＳ）、液体クロマトグラフ（ＬＣ）と質量分析装置とを組み合わせた液体クロマトグラフ質量分析装置（ＬＣ−ＭＳ）等のクロマトグラフ質量分析装置で収集されたデータを処理するクロマトグラフ質量分析用データ処理装置に関する。

医薬品の血中濃度検査、尿中の代謝物のスクリーニングなどにおいては、クロマトグラフ質量分析装置を用いた多成分一斉分析がしばしば行われる。こうした分析では、試料に含まれることが予想される又はその可能性がある多数の化合物に関する情報が予めデータベース（化合物テーブル）に登録されており、目的試料をＧＣ−ＭＳ又はＬＣ−ＭＳでスキャン測定（又は化合物テーブルに登録されている質量電荷比におけるＳＩＭ測定やＭＲＭ測定）することで得られたデータに基づいて、登録されている化合物がそれぞれ含まれているか否かの確認が行われるとともに、含まれている場合には必要に応じてその化合物の定量が行われる。

一例として、ＧＣ−ＭＳによるスキャン測定で得られたデータに基づいて、目的試料中の化合物を確認する際の手順を簡単に説明する。ここでは、試料に含まれる可能性のある化合物毎に、保持時間（以下、データベースに予め登録されている保持時間を「設定保持時間」という）、標準マススペクトル、定量イオン及び確認イオンの質量電荷比、確認イオン比（定量イオンと確認イオンのピーク面積比又はピーク高さ比）を判断する際の基準値（以下「確認イオン比基準値」という）などの情報が化合物データベースに予め登録されているものとする。

まず、存在を確認したい化合物（以下「対象化合物」という）の設定保持時間や定量イオン及び確認イオンの質量電荷比を化合物データベースから取得し、目的試料に対して得られたデータに基づいて、設定保持時間付近の所定の時間範囲における定量イオン及び確認イオンの質量電荷比についてのマスクロマトグラム（抽出イオンクロマトグラム）を作成する。そして、その複数のマスクロマトグラムに対しそれぞれピーク検出を行い、検出されたピークの面積値又は高さ値を求める。求めたピーク面積値（又は高さ値）から実測による確認イオン比を計算し、化合物データベースから取得した確認イオン比基準値に基づく所定の許容範囲内に実測による確認イオン比が収まっているか否かを判定する。或いは、確認イオン比を用いる代わりに、定量イオンのマスクロマトグラム上で検出されたピークのピークトップの時間における実測のマススペクトルと化合物データベースから取得した標準マススペクトルとのスペクトルパターンの類似度を計算し、その類似度が所定の閾値以上であるか否かを判定する。また、それら二つの判定を併用することもある。そうして判定基準を満たしていれば、そのマスクロマトグラム上のピークは対象化合物のピークであると判断する（例えば特許文献１等参照）。

或る対象化合物について一つも該当するピークが見つからなければ、その対象化合物は目的試料中に存在しないと判断することができる。そこで、通常、化合物データベースに登録されている全ての（又はその中から分析者により選択された一部の）化合物についてそれぞれ上述したようなデータ処理を実施することで、各化合物の存在の有無を確認することができる。なお、こうした処理操作は、各ピークがどの化合物に対応するかを調べるものであるから、「ピークを或る化合物として同定する」操作と言われることもある。

しかしながら、上述した手順によってクロマトグラム上のピークを或る化合物として同定する場合、本来は一種類の化合物に由来する一つのピークが複数の化合物由来のピークであると誤って同定されてしまう場合がある。これは例えば、定量イオンと確認イオンの質量電荷比とが共に同じである異なる種類の化合物が目的試料中に含まれていたり、マススペクトル中に別の化合物の定量イオン及び確認イオンの質量電荷比におけるピークを含む化合物とその別の化合物とが共に目的試料中に含まれたりし、さらにそれら複数の化合物の保持時間も近接しているような場合である。このように一つのピークが複数の化合物として同定されることを多重同定という。

図４に多重同定の具体例を示す。図４（ａ）は実測のクロマトグラム（トータルイオンクロマトグラム）である。ここでは、ピーク同定の基準として、実測保持時間と化合物データベース上の設定保持時間との差の許容値が０．２min、マススペクトルパターンの類似度の閾値が７０に定められている。図４（ａ）中に矢印で示した対象ピークに対する化合物の同定結果が図４（ｂ）である。図４（ｂ）に示す表に挙げられた四つの化合物はいずれも上記ピーク同定の基準を満たしているために対象ピークに対応する化合物の候補として挙げられる。

多成分一斉分析では、クロマトグラム上で検出される各ピークについてそれぞれ上述したような処理が自動的に行われ、各ピークに対応する化合物候補が抽出される。或るピークに対して複数の化合物候補が挙げられているか否か、つまり多重同定されているか否かは、そのピークの同定結果を確認しないと分からない。そのため、従来は、分析者が各ピークについて多重同定されているか否かを一つずつ確認し、多重同定されている場合には、その対象ピークに同定されている複数の化合物候補の保持時間、確認イオン比、マススペクトルの類似度などを分析者自身が判断し、最も確からしい化合物を選定する必要があった。そして、選定した化合物としてその対象ピークを同定するとともに、選定されなかった化合物については同定されていない他のピークを同定するか、目的試料に含まれていない化合物であるとみなして同定結果を削除する等の修正作業を行うようにしていた。

しかしながら、こうした多成分一斉分析では対象化合物の数が膨大である（例えば数百以上）こともよくあり、クロマトグラムに現れるピークの数も多いため、ピーク毎に多重同定であるか否かを確認する作業だけでもかなり煩雑で時間が掛かる。また、多重同定されているピークを見逃してしまったり、誤った別の化合物としてピークを同定してしまったりすることもあり、正確な修正作業が行われないこともしばしばあった。また、多重同定が多すぎる場合には手作業では修正しきれないために、多重同定を無視して解析を進める場合もあり、解析の正確性を損なう一因にもなっていた。

特開２０１１−３３３４６号公報

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その主な目的は、或る化合物としてクロマトグラム上のピークを同定する自動的なデータ処理によって多重同定が生じてしまっている場合であっても、ピークの多重同定を解消する作業を効率的に行うことができるクロマトグラフ質量分析用データ処理装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、ピークの多重同定が生じている場合に、分析者の手間を軽減しながら、各ピークに対応する的確な化合物を選択する、つまりは適切な化合物としてクロマトグラム上のピークを同定することができるクロマトグラフ質量分析用データ処理装置を提供することにある。

上記課題を解決するために成された本発明は、目的試料に対しクロマトグラフ質量分析装置で所定質量電荷比範囲のスキャン測定、所定の質量電荷比におけるＳＩＭ測定、又は所定のＭＲＭトランジションにおけるＭＲＭ測定のいずれかを繰り返し行うことで得られたデータに基づいて作成されるクロマトグラム上で検出されるピークに対応する化合物を特定するクロマトグラフ質量分析データ処理装置であって、
a)含有を確認したい測定対象化合物に対応付けて、保持時間、保持指標、定量イオンの質量電荷比、確認イオンの質量電荷比、確認イオン比のうちの少なくとも一つを含む化合物情報が記憶された化合物情報記憶部と、
b)クロマトグラフ質量分析装置で測定を行うことにより得られたデータに基づいてクロマトグラムを作成し、該クロマトグラム上で検出されるピークについて、前記化合物情報記憶部に記憶されている一つの測定対象化合物に対応する化合物情報を利用して前記ピークが当該化合物に対応するか否かを判定し、対応する場合に該化合物をそのピークに対応する化合物候補として決定する、という処理を測定対象化合物毎に行うピーク同定部と、
c)前記ピーク同定部により決定された化合物候補と該化合物候補に対応付けられているピークの実測保持時間とをリスト化し、ピークの実測保持時間が同一である又は同一の所定許容時間範囲内である複数の化合物候補をリストから抽出する同一ピーク対応化合物候補抽出部と、
を備えることを特徴としている。

ここで、クロマトグラフはガスクロマトグラフ（ＧＣ）又は液体クロマトグラフ（ＬＣ）である。また、質量分析装置はイオンに対する解離操作を行わない通常のシングルタイプの四重極型質量分析装置等の質量分析装置でもよいし、或いは、タンデム四重極型質量分析装置やいわゆるＱ−ＴＯＦ型質量分析装置等のＭＳ²分析が可能な質量分析装置でもよい。質量分析装置が前者である場合には、本発明における「スキャン測定」は単純なスキャン測定であり、質量分析装置が後者である場合には、本発明における「スキャン測定」はプリカーサイオンの質量電荷比を固定したプロダクトイオンスキャン測定である。また、通常、質量分析装置が通常のシングルタイプの四重極型質量分析装置等の質量分析装置である場合には、スキャン測定に代えてＳＩＭ測定を利用することができ、質量分析装置がＭＳ²分析が可能な質量分析装置である場合にはスキャン測定に代えてＭＲＭ測定を利用することができる。ＭＳ²分析が可能な質量分析装置である場合、上記化合物情報の一つとされ得るマススペクトルはＭＳ²スペクトルでもよい。

本発明に係るクロマトグラフ質量分析データ処理装置において、目的試料に対し例えばスキャン測定を繰り返し行うことで収集されたデータについてデータ処理を行う場合、ピーク同定部は、収集されたデータを用いて例えば測定対象化合物毎に定められている定量イオンの質量電荷比におけるクロマトグラム（マスクロマトグラム又は抽出イオンクロマトグラム）を作成し、該クロマトグラム上でピークを検出する。そして、測定対象化合物毎に、化合物情報記憶部に記憶されている化合物情報に基づいて、検出されたピークがその化合物に対応するか否か判定し、ピークに対応付けられる化合物を化合物候補として抽出することによりピークを同定する。ここでは、クロマトグラム上の各ピークが化合物情報に基づく所定の基準に適合しているか否かに基づいてピークの同定がなされるため、複数の化合物として一つのピークが同定される（つまり多重同定である）場合もあれば、ピークが同定されない、つまりは該ピークに対応する化合物が存在しないという同定結果となる場合もある。

そこで、同一ピーク対応化合物候補選択部は、ピーク同定部による同定結果に基づき、抽出された化合物候補と該化合物候補に対応付けられているピークの実測保持時間とをリスト化する。そして、そのリストの中で、ピークの実測保持時間が同一又は所定の許容時間範囲内である化合物候補を抽出する。なお、或る化合物候補についてピークの実測保持時間が同一又は所定の許容時間範囲内である化合物候補が他に存在しない場合には、一つのピークに一つの化合物が対応付けられており多重同定でないため、そうした化合物候補については抽出する必要がない。これにより、多重同定されている化合物候補のみを抽出することができる。

また本発明に係るクロマトグラフ質量分析用データ処理装置では、前記同一ピーク対応化合物候補抽出部により抽出された化合物候補を、各ピークに対応付けてグループ分けする化合物候補グループ化部、をさらに備える構成とするとよい。グループ化した結果は例えばピーク毎の複数の化合物候補をまとめたテーブルとすればよい。

化合物候補グループ化部によりグループ分けされて作成される上記のようなテーブルは、多重同定されているピークと該ピークに対応付けられている化合物候補との関係を示す。そこで、本発明に係るクロマトグラフ質量分析データ処理装置では、前記化合物候補グループ化部により各ピークに対応付けてグループ化された化合物候補を示す情報を外部へと出力する情報出力部をさらに備える構成とすることができる。

この構成によれば、例えば情報出力部により表示部の画面上に表示された情報を分析者が確認し、多重同定が生じているピーク毎に、分析者がどの化合物候補が最も適切であるのかを判断して化合物候補の絞り込み又は最終的なピーク同定を行うことができる。この場合には、適切な化合物候補の判定やピーク同定結果の修正などの作業を分析者が行う必要があるものの、測定対象化合物の数が多い場合やクロマトグラム上のピークの数が多い場合でもどのピークが多重同定されているのかを分析者自身が確認する作業が不要になり、ピーク同定に係る作業負担が従来よりも軽減される。

また本発明に係るクロマトグラフ質量分析用データ処理装置の第１の態様は、
前記化合物情報記憶部には化合物情報として保持時間が記憶されており、
前記化合物候補グループ化部によりグループ化された、一つのピークに対応する複数の化合物候補のグループ毎に、当該グループに含まれる複数の化合物候補についての前記化合物情報記憶部に記憶されている保持時間と実測保持時間との差の絶対値を比較し、その差の絶対値が最小である化合物候補を該候補が抽出されたピークに対応する最も確からしい化合物として判断する化合物候補判定部、をさらに備えることを特徴としている。

また本発明に係るクロマトグラフ質量分析用データ処理装置の第２の態様は、
前記化合物情報記憶部には化合物情報としてマススペクトルが記憶されており、
前記化合物候補グループ化部によりグループ化された、一つのピークに対応する複数の化合物候補のグループ毎に、当該グループに含まれる複数の化合物候補についてのマススペクトルと該候補が抽出されたクロマトグラムピークのピークトップ位置における実測マススペクトルとの類似度を算出し、その類似度が最も高い化合物候補を該候補が抽出されたピークに対応する最も確からしい化合物として判断する化合物候補判定部、をさらに備えることを特徴としている。

また本発明に係るクロマトグラフ質量分析用データ処理装置の第３の態様は、
前記化合物情報記憶部には化合物情報として確認イオン比の基準値が記憶されており、
前記化合物候補グループ化部によりグループ化された、一つのピークに対応する複数の化合物候補のグループ毎に、当該グループに含まれる複数の化合物候補についての前記基準値と該候補が抽出されたクロマトグラムピークのピークトップ位置における確認イオン比との差の絶対値を算出し、その差の絶対値が最小である化合物候補を該候補が抽出されたピークに対応する最も確からしい化合物として判断する化合物候補判定部、をさらに備えることを特徴としている。

さらにまた本発明に係るクロマトグラフ質量分析用データ処理装置の第４の態様は、
前記化合物情報記憶部には化合物情報として確認イオン比の基準値が記憶されており、
前記化合物候補グループ化部によりグループ化された、一つのピークに対応する複数の化合物候補のグループ毎に、当該グループに含まれる複数の化合物候補についての前記基準値と該候補が抽出されたクロマトグラムピークのピークトップ位置における確認イオン比との比率を算出し、その比率と１との差の絶対値が最小である化合物候補を該候補が抽出されたピークに対応する最も確からしい化合物として判断する化合物候補判定部、をさらに備えることを特徴としている。

本発明に係るクロマトグラフ質量分析用データ処理装置の第１〜第４態様では、化合物候補判定部が、多重同定されている各ピークについてそれぞれ、保持時間、マススペクトル又は確認イオン比のいずれかに基づいて、複数の化合物候補の中から最も確からしい化合物候補を抽出し、そのピークに対応する化合物として決定する。これによれば、多重同定がある場合に、分析者自身がどの化合物候補が最も適切であるのかを判断する必要がなくなり、確からしい化合物候補としてピークを自動的に同定することが可能となる。
ただし、例えば化合物情報である保持時間情報と実測保持時間との差が全く同じ化合物候補が複数存在する場合には、その複数の化合物候補をそのままそのピークに対応する化合物として決定してもよい。即ち、必ずしも或る一つの化合物として一つのピークを同定しなくてもよい。

また、上記第１〜第４態様における化合物候補判定部による判定を二以上組み合わせることによって、一つのピークに対応する化合物候補を選択するようにしてもよい。
即ち、本発明に係るクロマトグラフ質量分析用データ処理装置では、
前記化合物候補グループ化部によりグループ化された、一つのピークに対応する複数の化合物候補のグループ毎に、当該グループに含まれる複数の化合物候補についての前記化合物情報記憶部に記憶されている保持時間と実測保持時間との差の絶対値を比較し、その差の絶対値が最小である化合物候補を該候補が抽出されたピークに対応する化合物として判断する第１の判定処理と、
前記化合物候補グループ化部によりグループ化された、一つのピークに対応する複数の化合物候補のグループ毎に、当該グループに含まれる複数の化合物候補についてのマススペクトルと該候補が抽出されたクロマトグラムピークのピークトップ位置における実測マススペクトルとの類似度を算出し、その類似度が最も高い化合物候補を該候補が抽出されたピークに対応する化合物として判断する第２の判定処理と、
前記化合物候補グループ化部によりグループ化された、一つのピークに対応する複数の化合物候補のグループ毎に、当該グループに含まれる複数の化合物候補についての前記基準値と該候補が抽出されたクロマトグラムピークのピークトップ位置における確認イオン比との差の絶対値を算出し、その差の絶対値が最小である化合物候補を該候補が抽出されたピークに対応する化合物として判断する、又は、そのグループに含まれる複数の化合物候補についての前記基準値と該候補が抽出されたクロマトグラムピークのピークトップ位置における確認イオン比との比率を算出し、その比率と１との差の絶対値が最小である化合物候補を該候補が抽出されたピークに対応する化合物として判断する第３の判定処理と、のうちの二つ以上の判定処理を用いて得られた化合物候補を、抽出されたピークに対応する最も確からしい化合物として判断する化合物候補判定部、をさらに備える構成としてもよい。

例えば、化合物情報である保持時間情報と実測保持時間との差が全く同じ化合物候補が複数存在する場合に、次にその複数の化合物候補について標準マススペクトルと実測マススペクトルとの類似度をそれぞれ算出し、類似度が最も高い化合物候補を選択するようにするとよい。こうして、それぞれ異なる複数の判定を組み合わせることで、より確からしい一つの化合物としてピークを同定することが可能となる。

また、化合物候補判定部によりピーク毎に確からしい化合物候補が抽出されたあと、一つのピークに対応する複数の化合物候補のグループ毎に、複数の化合物候補のうちで前記化合物候補判定部で最も確からしい化合物として判断された化合物候補以外の化合物候補を不要なピーク同定結果として自動的に削除する同定結果整理部、をさらに備えるようにしてもよい。これにより、分析者は最終的なピーク同定結果のみを確認することができる。

また本発明に係るクロマトグラフ質量分析データ処理装置では、前記化合物情報として定量イオン及び確認イオンの質量電荷比が記憶されている場合、上述したように化合物候補判定部によりピーク毎に確からしい化合物候補を抽出する代わりに、前記化合物候補グループ化部によりグループ化された、一つのピークに対応する複数の化合物候補のグループ毎に、ピーク検出のための定量イオン及び確認イオンの質量電荷比同士を比較し共通しているものがあるか否かを判定する化合物共通性判定部をさらに備える構成としてもよい。この場合、或る化合物の定量イオンの質量電荷比が他の化合物の確認イオンの質量電荷比となっている場合にも共通していると判定するとよい。

化合物共通性判定部により定量イオンの質量電荷比同士、確認イオンの質量電荷比同士又はそれらの間で共通している質量電荷比がないと判定される場合、その化合物同士は単に保持時間が同じ又は近いだけでそれぞれの化合物がいずれも存在している、つまり、多重同定ではなく実際に複数の化合物が重なっていると判断することができる。

また本発明に係るクロマトグラフ質量分析データ処理装置では、前記化合物情報として定量イオン及び確認イオンの質量電荷比、並びにマススペクトルが記憶されている場合、前記化合物候補グループ化部によりグループ化された、一つのピークに対応する複数の化合物候補のグループ毎に、一つの化合物候補のピーク検出のための定量イオン及び確認イオンの質量電荷比が他の化合物候補のマススペクトルに含まれるか否かを判定する化合物共通性判定部、をさらに備える構成としてもよい。またその場合、前記化合物共通性判定部は、前記他の化合物候補のマススペクトルの全てのピークではなく、該マススペクトルの中でベースピークに対する強度比に基づいて選択したマススペクトルピークについて定量イオン及び確認イオンの質量電荷比が含まれるか否か判定すればよい。この構成でも上記構成と同様に、多重同定ではなく実際に複数の化合物が重なっていることを判定することができる。

また、通常、確からしいと判定されなかった化合物候補についてはピーク同定がなされていない保持時間の近い他のピークへの同定が可能か否かを検討し、該他のピークへの同定が可能である場合にはピーク同定結果、つまりはピークと化合物との対応付けを修正する作業が行われる。この場合、必要に応じて修正前のピーク同定結果が参照できると便利である。そこで、本発明に係るクロマトグラフ質量分析用データ処理装置では、前記化合物候補グループ化部により各ピークに対応付けてグループ化された結果が修正される際に、その修正前の結果を自動的に保存するとともに所定の操作に応じて該結果を表示することが可能であるようにしてもよい。

本発明に係るクロマトグラフ質量分析用データ処理装置によれば、或る化合物としてクロマトグラム上のピークを同定する自動的なデータ処理によって多重同定が生じてしまっている場合であっても、どのピークが多重同定されているのかを分析者が一々確認する必要がなくなり、多重同定されているピークと化合物候補とを分析者が簡便に確認することができる。それによって、分析者の手間を軽減しながら、つまりは効率的に、クロマトグラム上の各ピークに対応する的確な化合物を決定することができる。また、上記した第１乃至第４の態様のクロマトグラフ質量分析用データ処理装置によれば、多重同定されているピーク毎に自動的に最も確からしい化合物が選択されるので、多重同定が多数発生している場合であっても分析者に大きな負担を掛けることなく、適切なピーク同定を行うことができる。

本発明に係るクロマトグラフ質量分析用データ処理装置を備えたＧＣ−ＭＳシステムの一実施例の概略構成図。本実施例のＧＣ−ＭＳシステムを用いて目的試料に含まれる化合物を確認したい場合の作業及び処理の手順を示すフローチャート。本実施例のＧＣ−ＭＳシステムにおけるピーク同定処理の説明図。従来のデータ処理におけるクロマトグラム上のピークの多重同定の具体例を示す図。

以下、本発明に係るクロマトグラフ質量分析用データ処理装置を備えたＧＣ−ＭＳシステムの一実施例について、添付図面を参照して詳細に説明する。

本実施例のＧＣ−ＭＳシステムは、ガスクロマトグラフ（ＧＣ）部１１と質量分析（ＭＳ）部１２とを含む測定部１と、測定部１で得られた信号をデジタル化するアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）１３と、ＡＤＣ１３で変換されたデータを格納して処理するデータ処理部２と、測定部１の動作を制御する分析制御部３と、システム全体の制御を司る中央制御部４と、ユーザインターフェイスである入力部５及び表示部６と、を備える。

図示しないが、ＧＣ部１１は、微量の液体試料を気化させる試料気化室と、キャリアガスの流れに乗って導入される試料成分を時間方向に分離するカラムと、カラムを温調するカラムオーブンなどを含む。また、ＭＳ部１２は例えば四重極型質量分析装置であり、ＧＣ部１１から導入される試料成分をイオン化し、生成されたイオンを質量電荷比に応じて分離して検出する。

データ処理部２は、データ格納部２１、化合物データベース２２、ピーク同定部２３、保持時間リスト作成部２４、多重同定識別部２５（保持時間リスト作成部２４及び多重同定識別部２５は本発明における同一ピーク対応候補選択部に相当）、化合物候補判定部２６、同定結果表示処理部２７、などを機能ブロックとして備える。図１中に示したように、化合物データベース２２には、測定対象である試料に含まれると予想される又は含まれる可能性がある化合物、つまり測定対象化合物について、化合物名に対応付けて、標準的な保持時間（又は保持指標）、標準マススペクトル、定量イオンの質量電荷比、確認イオンの質量電荷比、確認イオン比基準値などの化合物情報が予め登録される。
なお、データ処理部２、分析制御部３、中央制御部４は、パーソナルコンピュータやより高性能なワークステーションをハードウエアとし、該コンピュータにインストールされた専用の制御・処理ソフトウエアを実行することによりそれぞれの機能を具現化する構成とすることができる。

図２は、本実施例のＧＣ−ＭＳシステムを用いて目的試料に含まれる測定対象化合物を確認したい場合の作業及び処理の手順を示すフローチャートである。図３はその処理の中の特徴的なピーク同定処理の説明図である。
まず、測定部１により目的試料に対するＧＣ／ＭＳ分析を実行しデータを収集する（ステップＳ１）。即ち、分析者が入力部５で所定の操作を行うと、中央制御部４から指示を受けた分析制御部３の制御の下で、測定部１では目的試料に対するＧＣ／ＭＳ分析が実行される。この際に、ＭＳ部１２では予め設定された質量電荷比範囲に亘るスキャン測定が繰り返し実行され、１回のスキャン測定毎に該質量電荷比範囲のマススペクトルデータがデータ処理部２に入力されデータ格納部２１に格納される。

次に、ピーク同定部２３は化合物データベース２２に登録されている化合物情報を参照し、収集されたデータに基づいたピークの同定処理を行う（ステップＳ２）。
具体的に、ピーク同定部２３は、収集されたデータに基づいて、化合物データベース２２に登録されている化合物毎に、その保持時間付近の所定時間範囲について定量イオンの質量電荷比及び確認イオンの質量電荷比におけるマスクロマトグラム（抽出イオンクロマトグラム）を作成し、該マスクロマトグラム上でピークを検出する。或る測定対象化合物について、定量イオンの質量電荷比におけるマスクロマトグラム上のピークのピークトップの位置を実測保持時間とし、その実測保持時間とデータベース２２に登録されている保持時間（設定保持時間）との差が所定の許容値以内であるか否かを判定する。保持時間差が許容値以内である場合には、さらに、マスクロマトグラム上のピークの面積値から算出した確認イオン比と確認イオン比基準値との差が所定の許容値以内であるか否かを判定し、その差が許容値以内であれば、その対象とする化合物をそのピークに対応する化合物候補として決定する。なお、上述したように、確認イオン比に代えて又は確認イオン比と併せて、マススペクトルのパターンの類似度を判定することにより、対象とする化合物としてピークを同定することの可否を決定するようにしてもよい。

上述したピーク同定処理によって、マスクロマトグラムにおいて検出されるピーク毎に、化合物データベース２２に登録されている化合物が化合物候補として対応付けられる。ただし、当然のことながら、一つのピークに複数の化合物候補が対応付けられる場合もあれば、一つの化合物候補も対応付けられないピークも存在し得る。また、全ての測定対象化合物が目的試料に含まれているとは限らないから、いずれのピークにも対応付けられない測定対象化合物も存在し得る。こうしたピーク同定結果はデータ格納部２１に一旦保存される。

なお、ピーク同定の手法は上記記載の手法に限らず、例えばトータルイオンクロマトグラムに対するデコンボリューション処理によりまずピークを検出し、そのピーク毎に化合物データベース２２を利用した化合物同定を行って化合物候補を抽出するようにしてもよい。また、マススペクトル情報や確認イオン比を用いずに保持時間のみによりピーク同定を行うこともある。

次に、上述したようにデータ格納部２１に保存されている初期的なピーク同定結果における多重同定を識別し、必要に応じてピーク同定結果を修正する処理について述べる。
まず保持時間リスト作成部２４は、ピーク同定結果で挙げられている化合物全てについて、同定されたピークの実測保持時間のリストを作成する（ステップＳ３）。図３（ａ）はこの保持時間リストの簡単な一例である。化合物（化合物候補）は名称がＡ〜Ｇである７種類であり、Ｔa〜Ｔgは化合物データベース２２に登録されている各化合物Ａ〜Ｇに対応する保持時間である。ｘ1、x2、ｘ3は上記ステップＳ２におけるピーク同定の際に、当該化合物として同定されたピークの実測保持時間である。

次に多重同定識別部２５は、上記保持時間リストにおいて、実測保持時間が同一である又は実測保持時間同士の差が所定の許容値以内であるものが二以上存在する化合物を選択する。そして、実測保持時間が同一である又は実測保持時間同士の差が所定の許容値以内であるその複数の化合物が同じグループに区分されるように、保持時間リストに挙げられている全ての化合物をグループ化する（ステップＳ４）。図３（ｂ）は図３（ａ）に示す保持時間リストに挙げられている化合物をグループ化した結果である。この例では、７種類の化合物は三つのグループに分けられることになる。

一つのグループはクロマトグラム上の一つのピークに対応するから、複数の化合物を含むグループはピークの多重同定の可能性があることを意味している。一方、一つのグループに一つの化合物しか含まれていなければ、該ピークは多重同定されていない。そこで多重同定識別部２５は、複数の化合物を含むグループが存在するか否かを判定することにより、多重同定の有無を判定する（ステップＳ５、Ｓ６）。図３（ｂ）の例ではいずれのグループも二以上の化合物を含むため、ステップＳ６でＹｅｓと判定されステップＳ７へ進む。もし多重同定がなければステップＳ７を経ずにステップＳ６からＳ８へと進む。なお、一つのグループに複数の化合物が含まれていて多重同定の可能性がある場合には、そのグループに含まれるいずれの化合物が真の化合物であるか不明であるので、該グループに含まれる化合物はあくまでも化合物候補である。

次いで化合物候補判定部２６は、多重同定されているグループ毎に、次のいずれかの処理を行うことで最も確からしい化合物候補を選定する（ステップＳ７）。
（１）化合物候補の設定保持時間と同定されたピークの実測保持時間との差の絶対値を計算し、グループ内でその値が最も小さい化合物候補を選定する。図３（ｂ）に示すグループ１では、化合物（化合物候補）Ａに対する保持時間差は|Ｔa−ｘ1|、化合物（化合物候補）Ｂに対する保持時間差は|Ｔb−ｘ1|である。もし|Ｔa−ｘ1|＜|Ｔb−ｘ1|であれば化合物Ａが選定され、|Ｔa−ｘ1|＞|Ｔb−ｘ1|であれば化合物Ｂが選定される。
（２）化合物候補に対応する標準マススペクトルと同定されたピークのピークトップ位置における実測マススペクトルとのパターンの類似度を計算し、グループ内で類似度の値が最も大きい化合物候補を選定する。
（３）化合物候補に対応する確認イオン比基準値と同定されたピークについて実測のマスクロマトグラムから求めた確認イオン比との値の差の絶対値を計算し、グループ内でその値が最も小さい（つまりは実測の確認イオン比が確認イオン比基準値に最も近い）化合物候補を選定する。
（４）化合物候補に対応する確認イオン比基準値に対する同定されたピークについての実測の確認イオン比の値の比を計算し、その比の値と１との差（絶対値）が最小である化合物候補を選定する。これは（３）と同様に、実測の確認イオン比が確認イオン比基準値に最も近い化合物候補を探索する方法である。

本実施例のＧＣ−ＭＳシステムでは、上述したように化合物毎に保持時間、標準マススペクトル、確認イオン比基準値のいずれもが化合物データベース２２に登録されているので、上記（１）〜（４）のいずれの判定も可能である。その場合には、例えば上記（１）の判定処理を行って同定されたピークに対応付けられる化合物候補を一つ選定すればよい。もし化合物データベース２２に保持時間が登録されておらず標準マススペクトルが登録されている場合には、上記（２）の判定処理を行って同定されたピークに対応付けられる化合物候補を一つ選定すればよいし、保持時間と標準マススペクトルがともに化合物データベース２２に登録されておらず、確認イオン比基準値が登録されている場合には、上記（３）又は（４）の判定処理を行って同定されたピークに対応付けられる化合物候補を一つ選定すればよい。即ち、上記（１）、（２）、（３）又は（４）の順に優先的に判定処理を行えばよい。

図３（ｃ）は、図３（ｂ）に示したグループ分け結果に対しステップＳ７における化合物候補判定処理を実施したあとの結果の一例を示す図である。ここでは、|Ｔa−ｘ1|＜|Ｔb−ｘ1|、|Ｔc−ｘ2|＜|Ｔe−ｘ2|、|Ｔd−ｘ3|＜|Ｔf−ｘ3|＜|Ｔg−ｘ3|、であり、その結果、図３（ｃ）中に太線で囲んでいる化合物（Ａ、Ｃ、Ｄ）がそれぞれのグループ内で選定されている。
同定結果表示処理部２７は、このように多重同定がある場合には最も確からしい化合物として自動的に選定された化合物候補を明示したうえでピーク同定結果を表示部６の画面上に表示する（ステップＳ８）。これにより、分析者は多重同定されているピークを確認するとともに、そのピークに対する最も確からしい化合物候補を知ることができる。

なお、ステップＳ８でピーク同定結果を通知したあとに、最も確からしいピーク同定結果つまり化合物候補のみを残し、それ以外のピーク同定結果を自動的に削除してもよい。図３（ｄ）は図３（ｃ）の選定結果から最も確からしいピーク同定結果以外の結果を削除した例である。これにより、多重同定のないピーク同定結果が最終結果として残ることになる。

なお、ステップＳ４において保持時間に基づいてピーク同定結果をグループ分けしたあと、そのグループ分けの結果を表示部６の画面上に表示し、それ以降の、最も確からしいピーク同定結果を判定する作業を自動的なデータ処理ではなく分析者がマニュアルで行うようにしてもよい。この場合、最も確からしい化合物候補を分析者自身が判断する必要があるものの、多重同定されている可能性のあるピークを探索しそのピークに対応付けられている化合物候補を抽出するという処理は自動的に行われるので、分析者の負担としては従来に比べてかなり軽減される。

また、ステップＳ７において最も確からしい化合物候補を選定する際に、上記（１）、（２）、（３）又は（４）の判定を二以上組み合わせてもよい。例えば、一つのグループに含まれる複数の化合物候補に対する保持時間差が全く同一であって一つに絞り込めない場合に、さらに（２）又は（３）の判定を行い、グループ毎に一つの化合物候補を選定するとよい。

またステップＳ３、Ｓ４では保持時間の代わりに保持指標（リテンションインデクス）を用いてもよい。

またステップＳ２のピーク同定処理において、ピークの保持時間が同一又は保持時間差が所定値以下である化合物候補が複数あった場合、実際に異なる複数の化合物が同じ又はごく近い保持時間に検出されている、つまり実際に複数の化合物が重なっている可能性もある。そこで、上述したピーク同定判定の基準の下で同一ピークを多重同定している可能性がある化合物群（つまりは一つのグループに含まれる複数の化合物候補）について、マスクロマトグラムの作成に使用している定量イオンの質量電荷比及び確認イオンの質量電荷比同士を比較し、共通しているものがあるか否かを判定する機能をさらに備えるようにしてもよい。この場合、或る化合物の定量イオンの質量電荷比が他の化合物の確認イオンの質量電荷比となっている場合にも共通していると判定するとよい。定量イオンの質量電荷比同士、確認イオンの質量電荷比同士又はそれらの間で共通している質量電荷比がない化合物同士は単に保持時間が同じ又は近いだけであり、クロマトグラム上で一つのピークに見えてもそれぞれの化合物がいずれも存在しているものと判断することができる。

また、上述した機能の代わりに、ピーク同定判定の基準の下で同一ピークを多重同定している可能性がある化合物群について、その化合物群に含まれる化合物毎に、一つの化合物に対応して登録されているマススペクトルに、他の化合物のマスクロマトグラムの作成に使用している定量イオンの質量電荷比及び確認イオンの質量電荷比におけるピークがあるか否かを判定する機能をさらに備えるようにしてもよい。なお、その際に、登録されているマススペクトルに含まれる全てのピークを対象として定量イオン及び確認イオンの質量電荷比におけるピークの有無を判定するのではなく、信号強度が最大であるベースピークに対する信号強度の比に基づいて対象ピークを絞ったうえで（例えばベースピークに対する信号強度の比が０．２以上であるピークのみを対象とする）、定量イオン及び確認イオンの質量電荷比におけるピークの有無を判定してもよい。

また、保持時間に基づいてグループ分けされたピーク同定結果の各グループにおいて、最も確からしいと判定された以外の化合物候補については、保持時間が近い他のピークにピーク同定結果を変更するよう修正作業を行う必要がある場合がある。そこで、或る化合物候補について元々同定されていたピークがどれであったのかをクロマトグラム上で指し示す表示を行ったり、元々のピーク同定結果を保存しておいたりすることで、ピーク同定結果を分析者が修正しようとする際に、元々同定されていたピーク以外のピークを適切に選択できる機能を備えるようにしてもよい。

また、上記実施例のＧＣ−ＭＳシステムでは、スキャン測定を行うことによって収集されたデータに対するデータ処理を行ったが、化合物データベース２２に定量イオンや確認イオンの質量電荷比が登録されている場合には、その定量イオンや確認イオンの質量電荷比をターゲットとするＳＩＭ測定を行ってデータを収集しても構わない。ただし、その場合にはマススペクトルを作成することができないため、マススペクトルを利用した化合物候補の選定ができないことは当然である。

また、上記実施例のＧＣ−ＭＳシステムではＭＳ部１２としてシングルタイプの四重極質量分析装置を想定していたが、ＭＳ部１２はタンデム四重極型質量分析装置やＱ−ＴＯＦ型質量分析装置などであってもよい。その場合には、スキャン測定に代えてプロダクトイオンスキャン測定を行うか、ＳＩＭ測定に代えてＭＲＭ測定を行うことでデータを収集すればよい。

また、上記実施例は本発明に係るクロマトグラフ質量分析用データ処理装置をＧＣ−ＭＳシステムに適用したものであるが、ＬＣ−ＭＳで得られたデータに本発明を適用可能であることも明らかである。

さらにまた、それ以外の点について本発明の趣旨の範囲で適宜変更、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…測定部
１１…ガスクロマトグラフ（ＧＣ）部
１２…質量分析（ＭＳ）部
１３…アナログデジタル変換器
２…データ処理部
２１…データ格納部
２２…化合物データベース
２３…ピーク同定部
２４…保持時間リスト作成部
２５…多重同定識別部
２６…化合物候補判定部
２７…同定結果表示処理部
３…分析制御部
４…中央制御部
５…入力部
６…表示部

Claims

目的試料に対しクロマトグラフ質量分析装置で所定質量電荷比範囲のスキャン測定、所定の質量電荷比におけるＳＩＭ測定、又は所定のＭＲＭトランジションにおけるＭＲＭ測定のいずれかを繰り返し行うことで得られたデータに基づいて作成されるクロマトグラム上で検出されるピークに対応する化合物を特定するクロマトグラフ質量分析データ処理装置であって、
a)含有を確認したい測定対象化合物に対応付けて、保持時間、保持指標、定量イオンの質量電荷比、確認イオンの質量電荷比、確認イオン比のうちの少なくとも一つを含む化合物情報が記憶された化合物情報記憶部と、
b)クロマトグラフ質量分析装置で測定を行うことにより得られたデータに基づいてクロマトグラムを作成し、該クロマトグラム上で検出されるピークについて、前記化合物情報記憶部に記憶されている一つの測定対象化合物に対応する化合物情報を利用して前記ピークが当該化合物に対応するか否かを判定し、対応する場合に該化合物をそのピークに対応する化合物候補として決定する、という処理を測定対象化合物毎に行うピーク同定部と、
c)前記ピーク同定部により決定された化合物候補と該化合物候補に対応付けられているピークの実測保持時間とをリスト化し、ピークの実測保持時間が同一である又は同一の所定許容時間範囲内である複数の化合物候補をリストから抽出する同一ピーク対応化合物候補抽出部と、
を備えることを特徴とするクロマトグラフ質量分析用データ処理装置。
請求項１に記載のクロマトグラフ質量分析用データ処理装置であって、
前記化合物情報記憶部には化合物情報としてマススペクトルが記憶されており、
前記ピーク同定部は、前記化合物情報記憶部に記憶されている一つの測定対象化合物に対応する化合物情報を利用して前記ピークが当該化合物に対応するか否かを判定するとともに、該ピークの位置におけるマススペクトルと前記化合物情報として記憶されているマススペクトルとのパターンの類似度を判定し、それら二つの判定結果により該化合物をそのピークに対応する化合物候補として決定する、という処理を行うことを特徴とするクロマトグラフ質量分析用データ処理装置。
請求項１に記載のクロマトグラフ質量分析用データ処理装置であって、
前記同一ピーク対応化合物候補抽出部により抽出された化合物候補を、各ピークに対応付けてグループ分けする化合物候補グループ化部、をさらに備えることを特徴とするクロマトグラフ質量分析用データ処理装置。
請求項３に記載のクロマトグラフ質量分析用データ処理装置であって、
前記化合物候補グループ化部により各ピークに対応付けてグループ化された化合物候補を示す情報を外部へと出力する情報出力部、をさらに備えることを特徴とするクロマトグラフ質量分析用データ処理装置。
請求項３に記載のクロマトグラフ質量分析用データ処理装置であって、
前記化合物情報記憶部には化合物情報として保持時間が記憶されており、
前記化合物候補グループ化部によりグループ化された、一つのピークに対応する複数の化合物候補のグループ毎に、当該グループに含まれる複数の化合物候補についての前記化合物情報記憶部に記憶されている保持時間と実測保持時間との差の絶対値を比較し、その差の絶対値が最小である化合物候補を該候補が抽出されたピークに対応する最も確からしい化合物として判断する化合物候補判定部、をさらに備えることを特徴とするクロマトグラフ質量分析用データ処理装置。
請求項３に記載のクロマトグラフ質量分析用データ処理装置であって、
前記化合物情報記憶部には化合物情報としてマススペクトルが記憶されており、
前記化合物候補グループ化部によりグループ化された、一つのピークに対応する複数の化合物候補のグループ毎に、当該グループに含まれる複数の化合物候補についてのマススペクトルと該候補が抽出されたクロマトグラムピークのピークトップ位置における実測マススペクトルとの類似度を算出し、その類似度が最も高い化合物候補を該候補が抽出されたピークに対応する最も確からしい化合物として判断する化合物候補判定部、をさらに備えることを特徴とするクロマトグラフ質量分析用データ処理装置。
請求項３に記載のクロマトグラフ質量分析用データ処理装置であって、
前記化合物情報記憶部には化合物情報として確認イオン比の基準値が記憶されており、
前記化合物候補グループ化部によりグループ化された、一つのピークに対応する複数の化合物候補のグループ毎に、当該グループに含まれる複数の化合物候補についての前記基準値と該候補が抽出されたクロマトグラムピークのピークトップ位置における確認イオン比との差の絶対値を算出し、その差の絶対値が最小である化合物候補を該候補が抽出されたピークに対応する最も確からしい化合物として判断する化合物候補判定部、をさらに備えることを特徴とするクロマトグラフ質量分析用データ処理装置。
請求項３に記載のクロマトグラフ質量分析用データ処理装置であって、
前記化合物情報記憶部には化合物情報として確認イオン比の基準値が記憶されており、
前記化合物候補グループ化部によりグループ化された、一つのピークに対応する複数の化合物候補のグループ毎に、当該グループに含まれる複数の化合物候補についての前記基準値と該候補が抽出されたクロマトグラムピークのピークトップ位置における確認イオン比との比率を算出し、その比率と１との差の絶対値が最小である化合物候補を該候補が抽出されたピークに対応する最も確からしい化合物として判断する化合物候補判定部、をさらに備えることを特徴とするクロマトグラフ質量分析用データ処理装置。
請求項３に記載のクロマトグラフ質量分析用データ処理装置であって、
前記化合物情報記憶部には化合物情報として確認イオン比の基準値が記憶されており、
前記化合物候補グループ化部によりグループ化された、一つのピークに対応する複数の化合物候補のグループ毎に、当該グループに含まれる複数の化合物候補についての前記化合物情報記憶部に記憶されている保持時間と実測保持時間との差の絶対値を比較し、その差の絶対値が最小である化合物候補を該候補が抽出されたピークに対応する化合物として判断する第１の判定処理と、
前記化合物候補グループ化部によりグループ化された、一つのピークに対応する複数の化合物候補のグループ毎に、当該グループに含まれる複数の化合物候補についてのマススペクトルと該候補が抽出されたクロマトグラムピークのピークトップ位置における実測マススペクトルとの類似度を算出し、その類似度が最も高い化合物候補を該候補が抽出されたピークに対応する化合物として判断する第２の判定処理と、
前記化合物候補グループ化部によりグループ化された、一つのピークに対応する複数の化合物候補のグループ毎に、当該グループに含まれる複数の化合物候補についての前記基準値と該候補が抽出されたクロマトグラムピークのピークトップ位置における確認イオン比との差の絶対値を算出し、その差の絶対値が最小である化合物候補を該候補が抽出されたピークに対応する化合物として判断する、又は、そのグループに含まれる複数の化合物候補についての前記基準値と該候補が抽出されたクロマトグラムピークのピークトップ位置における確認イオン比との比率を算出し、その比率と１との差の絶対値が最小である化合物候補を該候補が抽出されたピークに対応する化合物として判断する第３の判定処理と、のうちの二つ以上の判定処理を用いて得られた化合物候補を、抽出されたピークに対応する最も確からしい化合物として判断する化合物候補判定部、をさらに備えることを特徴とするクロマトグラフ質量分析用データ処理装置。
請求項５〜９のいずれか１項に記載のクロマトグラフ質量分析用データ処理装置であって、
一つのピークに対応する複数の化合物候補のグループ毎に、複数の化合物候補のうちで前記化合物候補判定部で最も確からしい化合物として判断された化合物候補以外の化合物候補を不要なピーク同定結果として自動的に削除する同定結果整理部、をさらに備えることを特徴とするクロマトグラフ質量分析用データ処理装置。
請求項３に記載のクロマトグラフ質量分析用データ処理装置であって、
前記化合物情報記憶部には化合物情報として定量イオン及び確認イオンの質量電荷比が記憶されており、
前記化合物候補グループ化部によりグループ化された、一つのピークに対応する複数の化合物候補のグループ毎に、ピーク検出のための定量イオン及び確認イオンの質量電荷比同士を比較し共通しているものがあるか否かを判定する化合物共通性判定部をさらに備えることを特徴とするクロマトグラフ質量分析用データ処理装置。
請求項３に記載のクロマトグラフ質量分析用データ処理装置であって、
前記化合物情報記憶部には化合物情報として定量イオン及び確認イオンの質量電荷比、並びにマススペクトルが記憶されており、
前記化合物候補グループ化部によりグループ化された、一つのピークに対応する複数の化合物候補のグループ毎に、一つの化合物候補のピーク検出のための定量イオン及び確認イオンの質量電荷比が他の化合物候補のマススペクトルに含まれるか否かを判定する化合物共通性判定部、をさらに備えることを特徴とするクロマトグラフ質量分析用データ処理装置。
請求項１２に記載のクロマトグラフ質量分析用データ処理装置であって、
前記化合物共通性判定部は、前記他の化合物候補のマススペクトルの中でベースピークに対する強度比に基づいて選択したマススペクトルピークについて定量イオン及び確認イオンの質量電荷比が含まれるか否か判定することを特徴とするクロマトグラフ質量分析用データ処理装置。
請求項３に記載のクロマトグラフ質量分析用データ処理装置であって、
前記化合物候補グループ化部により各ピークに対応付けてグループ化された結果が修正される際に、その修正前の結果を自動的に保存するとともに所定の操作に応じて該結果を表示することを可能としたことを特徴とするクロマトグラフ質量分析用データ処理装置。