JP6989011B2 - 質量分析データ処理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、質量分析データ処理プログラムに関する。

質量分析においては、各種の質量分析装置（飛行時間型質量分析装置、四重極型質量分析装置、セクター型質量分析装置、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴質量分析装置等）により得られたマススペクトルデータに基づいて、分析対象の分子量等を分析する。
マススペクトルデータの一形式として、プロファイルデータがある。プロファイルデータでは、データのアドレスは質量電荷比（ｍ／ｚ）であり、データの値は各アドレスでのイオン強度である。プロファイルデータにおいては、特定の一種類のイオンに対するイオン強度は、そのイオンに固有の質量電荷比ｍ／ｚに対応するアドレスを中心として、その質量分析装置の分解能程度の広がりを持った範囲のアドレスにデータが分布する。

マススペクトルデータの他の形式として、検出された各イオンについて、その検出強度の中心となるｍ／ｚの値と、そのｍ／ｚにおける検出強度、またはそのｍ／ｚを中心とする所定の範囲内のｍ／ｚにおける検出強度の積算値を１セットのデータとする、代表値データもある。代表値データは、セントロイドデータとも呼ばれる（特許文献１参照）。

日本国特開２０１７−３２４６５号公報

マススペクトルデータを解析処理する装置およびプログラムは、プロファイルデータおよび代表値データの両方の形式に対応する必要がある。
しかし、プロファイルデータと代表値データでは、そのデータ構造が根本的に異なるため、両方の形式に対応するには、各形式に合わせた処理プログラムを別々に開発して提供する必要があり、開発およびメンテナンスのコストが増大するという問題があった。

本発明の第１の態様によると、質量分析データを処理する質量分析データ処理プログラムは、コンピュータを含むデータ処理装置に、質量電荷比情報の代表値と前記代表値に対するイオン強度を表すデータセットを含む代表値データである代表値データを、質量電荷比情報に対するイオン強度のデータであるプロファイルデータに変換させるデータ変換処理を実行させる。
本発明の第２の態様によると、第１の態様による質量分析データ処理プログラムにおいて、前記データ処理装置に前記代表値データを前記プロファイルデータに変換させる際に、前記代表値データの種類、前記イオン強度を表すデータの種類、前記質量分析データを取得した質量分析装置の検出原理、および前記質量分析データを取得した質量分析装置の分解能に対応する情報のうちの少なくとも１つの情報を、変換処理を決定する処理情報として読み込み、読み込んだ前記処理情報に基づいて変換条件を決定させることが好ましい。
本発明の第３の態様によると、第２の態様による質量分析データ処理プログラムにおいて、前記データ処理装置に、ユーザに対して前記少なくとも１つの情報の入力を促すメッセージを表示装置に表示させ、ユーザにより入力部に入力された前記少なくとも１つの情報を読み込ませ、前記少なくとも１つの情報に基づいて変換条件を決定させることが好ましい。
本発明の第４の態様によると、第２の態様による質量分析データ処理プログラムにおいて、前記データ処理装置に、前記少なくとも１つの情報を、前記質量分析データから読み込ませ、前記少なくとも１つの情報に基づいて変換条件を決定させることが好ましい。
本発明の第５の態様によると、第１から第４までのいずれか１つの態様による質量分析データ処理プログラムにおいて、前記データ処理装置に、前記質量分析データが前記代表値データであるか否かを判断させ、前記質量分析データが前記代表値データであれば、その代表値の表記形式を読み込ませ、読み込んだ表記形式に基づく変換条件を決定させ、決定された前記変換条件に基づいて前記代表値データを前記プロファイルデータに変換させることが好ましい。
本発明の第６の態様によると、第１の態様による質量分析データ処理プログラムにおいて、前記データ処理装置に、前記質量分析データが前記代表値データであるか否かを判断させ、前記質量分析データが前記代表値データであれば、前記データ変換処理における変換処理を決定するための処理情報が含まれているかを判断させ、前記処理情報が含まれていると判断されたときは、前記処理情報に基づいて前記変換処理の変換条件を決定させることが好ましい。

本発明の質量分析データ処理プログラムによれば、代表値データをプロファイルデータに変換することができる。その結果、代表値データ用の処理プログラムのみで、代表値データとプロファイルデータの両データを処理することができる。

図１は、本発明の一実施形態のデータ処理プログラムが動作するデータ処理装置および試料分析システムの概略構成を示すブロック図である。 図２は、一実施形態のデータ処理プログラムにおける処理の流れを示すフローチャートである。 図３は、プロファイルデータおよび代表値データの一例を示す図であり、図３（ａ）はプロファイルデータの例を、図３（ｂ）は代表値データの例を示す。 図４は、プロファイルデータにおいて、１つのイオンに対応する部分をグラフ化したものを示す。 図５は、代表値データからプロファイルデータへの変換方法の一例を示す。 図６は、代表値データからプロファイルデータへの変換方法の他の例を示す。

以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
本発明による質量分析データ処理プログラムは、図１に示す質量分析システム５０で用いられる。質量分析システム５０は、本発明の一実施形態のデータ処理プログラム３２で動作するデータ処理装置２０と、質量分析装置１０と、これらとネットワークで接続されるサーバ４０とで構成される。
データ処理装置２０は、ネットワークケーブルＮＷを介して質量分析装置１０を制御すると共に、質量分析装置１０から測定データを取得し、取得したデータを解析及び処理する。

データ処理装置２０は、中央演算処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）２２にメモリ２３、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等から成る表示装置（表示部）２４、キーボードやマウス等から成る入力部２５、ハードディスクやＳＳＤ（Solid State Drive）等の大容量記憶装置から成る記憶部３０を備えている。
記憶部３０には、ＯＳ（Operating System）３７、質量分析装置１０を制御するＭＳ制御プログラム３１、質量分析装置１０で測定されたデータを処理するデータ処理プログラム３２、及び化合物ライブラリ３３が記憶されると共に、化合物テーブル記憶部３４、設定記憶部３５、及び測定データ記憶部３６が設けられている。

化合物ライブラリ３３には、様々な化合物について定性分析に必要な情報として、構造式、マススペクトルなどが収録されている。データ処理装置２０は、更に、外部装置との直接的な接続や、外部装置等とのＬＡＮ（Local Area Network）などのネットワークを介した接続を司るためのインターフェース（Ｉ／Ｆ）２１を備えており、Ｉ／Ｆ２１よりネットワークケーブルＮＷを介して質量分析装置１０に接続されている。
ＣＰＵ２２、メモリ２３、記憶部３０、およびインターフェース２１は、コンピュータを構成している。

データ処理プログラム３２は、ＣＰＵ２２を含むデータ処理装置２０を制御して、ネットワークケーブルＮＷを介して外部のサーバ４０に質量分析データ（以下、測定データとも呼ぶ）を送信して保存させることができる。また、サーバ４０に保存された測定データを読み込み、そのデータを解析及び処理することもできる。

質量分析装置１０による測定に先立って、ユーザが入力部２５を適宜操作することにより、ＣＰＵ２２がＭＳ制御プログラム３１を実行して各種設定画面を表示装置２４に表示させる。ユーザは表示装置２４の表示内容に従って質量分析装置１０の各種測定条件を設定（入力）する。設定された測定条件は、分析メソッドとして設定記憶部３５に記憶される。このような測定条件などの設定の後、ＭＳ制御プログラム３１の処理手順に従い、ユーザが質量分析装置１０に測定開始を指示して測定が開始される。質量分析装置１０で測定した測定データはネットワークＮＷを介してデータ処理装置２０に送信されてメモリ２３に格納される。メモリ２３から読み込んだ測定データの解析及び処理は、データ処理プログラム３２によるデータ処理手順に従いＣＰＵ２２により実行される。

なお、ここではＭＳ制御プログラム３１とデータ処理プログラム３２を同一のデータ処理装置に搭載し、該データ処理装置を制御・データ処理装置２０として機能させるものとしたが、これらのプログラムを別のデータ処理装置に搭載し、質量分析装置１０を制御する制御装置をデータ処理装置２０とは別体としてもよい。

データ処理プログラム３２は、質量分析装置１０で測定されてメモリ２３に格納された測定データ、あるいは外部のサーバ４０から読み込まれた測定データに対して各種の処理を実行する。例えば、スペクトル作成部４１は、所定の時刻に検出されたイオンの質量及び強度を表したマススペクトルを作成する。また、クロマトグラム作成部４２は、所定の質量のイオン強度の時間変化を表したマスクロマトグラムや、各時刻に検出されたイオン強度の総和の時間変化を表したトータルイオンクロマトグラムなどを作成する。以上で作成されたマススペクトル及びクロマトグラムも測定データ記憶部３６に記憶される。
また、作成されたマススペクトル、マスクロマトグラム等は、必要に応じてネットワークケーブルＮＷを介して外部のサーバ４０に送信される。

図２は、データ処理プログラム３２がデータ処理装置２０を制御して行うデータ処理の工程を表すフローチャートである。
ステップＳ１０１において、データ処理プログラム３２は、データ処理装置２０を制御して、質量分析装置１０から送信されメモリ２３に保存された質量分析データ、またはネットワークケーブルＮＷを介して外部のサーバ４０に保存された質量分析データを読み込ませる。

ステップＳ１０２において、データ処理プログラム３２は、データ処理装置２０に、読み込んだ質量分析データが代表値データであるか否かを判断させる。代表値データかプロファイルデータかはデータ構造の相違により識別できる。
読み込んだ質量分析データが代表値データでない場合には、ステップＳ１１０に進む。
読み込んだ質量分析データが代表値データである場合には、ステップＳ１０３に進み、データ処理プログラム３２は、データ処理装置２０に、代表値データをプロファイルデータに変換する際の処理情報が質量分析データに含まれているか否かを判断させる。
上述の代表値データおよび処理情報の詳細については、後述する。

読み込んだ質量分析データが上記の処理情報を含む場合には、ステップＳ１０７に進み、データ処理プログラム３２は、データ処理装置２０に、質量分析データから上記の処理情報を読み込ませる。その後、ステップＳ１０８に進む。
読み込んだ質量分析データが上記の処理情報を含まない場合には、ステップＳ１０４に進み、データ処理プログラム３２は、データ処理装置２０に対して、表示装置２４に処理情報の入力を促すメッセージを表示させる。ステップＳ１０５において処理情報の入力の有無を判断する。ユーザが入力部２５に処理情報を入力すると、ステップＳ１０５は肯定されてステップＳ１０６に進み、データ処理プログラム３２は、データ処理装置２０に、入力部２５に入力された処理情報を読み込ませる。その後、ステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８では、読み込んだ処理情報に基づいてデータ変換処理形式を決定する。変換処理形式は後述する。
ステップＳ１０９では、データ処理プログラム３２はデータ処理装置２０に、上記の処理情報に基づきステップＳ１０８で決定された変換処理形式を使用して代表値データからプロファイルデータへの変換を行わせる。この変換方法の詳細については後述する。

ステップＳ１１０では、データ処理プログラム３２は、データ処理装置２０にプロファイルデータを解析させ、ユーザが望む所望の解析結果を算出させる。したがって、データ処理装置２０にはプロファイルデータ解析・分析用のデータ処理プログラムだけを実装すればよく、代表値データ解析・分析用のデータ処理プログラムは実装する必要がない。
算出された解析結果は、ステップＳ１１１において測定データ記憶部３６に記憶される。作成された解析結果は、必要に応じてネットワークケーブルＮＷを介して外部のサーバ４０に送信される。

図３は、質量分析データの一例を示す図であり、図３（ａ）はプロファイルデータの例を、図３（ｂ）は代表値データの例を示す図である。
（プロファイルデータ）
図３（ａ）に示すプロファイルデータは、一般的な質量分析装置１０から出力される質量分析結果の生データに近いものであり、アドレスとしての質量電荷比（ｍ／ｚ）のそれぞれに対し、対応するデータとしてのイオン強度Ｉｐが格納されたデータとなっている。
なお、以下では、プロファイルデータのアドレスを横軸とも呼び、イオン強度データを縦軸とも呼ぶ。これは、図３（ａ）のプロファイルデータをグラフ化した場合に対応する呼称である。

図３（ａ）に示すプロファイルデータには、質量電荷比（ｍ／ｚ）が１００７と、１０１７との２箇所に、イオン強度Ｉｐがピークとなる点が存在している。そして、それらの２点の近傍ではイオン強度Ｉｐは比較的大きいが、それらの２点から離れるにつれ、イオン強度Ｉｐは小さくなる。ただし、ノイズにより、イオン強度Ｉｐは０になることはない。

実際の質量分析では分析対象となるイオンは多岐にわたるので、プロファイルデータでは、分析対象となる各種のイオンの質量電荷比（ｍ／ｚ）を全て包含する広範なアドレスを確保しておく必要がある。従って、プロファイルデータは、図３（ａ）中の縦方向のデータ並びが多くなり、データサイズが大きくなる。

なお、図３（ａ）では、アドレスとしての質量電荷比（ｍ／ｚ）は整数値として示されているが、これは整数に限るものではない。多くの質量分析装置１０では、検出データのアドレス値として、検出時刻等の質量電荷比（ｍ／ｚ）に対応する任意の実数を出力する。
従って、プロファイルデータのアドレスは、質量電荷比（ｍ／ｚ）自体を表すものではない場合もあり、その間隔も質量電荷比（ｍ／ｚ）への換算値としては等間隔ではない場合がある。

質量分析装置１０が飛行時間型質量分析装置である場合、装置内を飛行したイオンをマイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）などの検出器で検出しその信号をトランジェントレコーダーにより等間隔の時間でサンプリングしてデジタル化する。そのため、質量分析装置１０で計測される検出時刻に対応する物理量は飛行時間（検出時刻）となる。飛行時間をＴ、飛行距離をＬ、イオンの電荷をｅ、質量をｍ、イオンを飛行させる際の引き出し電圧をＶとすると、飛行時間Ｔは、Ｔ＝Ｌ√（ｍ／２ｅＶ）で表される。このため、検出時刻として等間隔にサンプリングされているプロファイルデータでは、そのアドレスの間隔は、質量電荷比に換算すると等間隔ではなく、平方根質量電荷比（√ｍ）／√ｚに比例して広がっている。

セクター型質量分析計や、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴質量分析計（ＦＴ−ＩＣＲ ＭＳ）で取得した質量分析データでは、プロファイルデータのアドレスは、それぞれの質量分析器やイオン検出器の原理に応じた位置情報や周波数などの物理量に対応した値となっている。そして、その間隔は、質量電荷比に換算した場合に一般的には等間隔ではない。
この明細書では、質量電荷比（ｍ／ｚ）自体に限らず、各種の質量分析器やイオン検出器の原理に応じた飛行時間（検出時刻）、位置情報、周波数等の、質量電荷比（ｍ／ｚ）に対応する量を、質量電荷比情報と呼ぶ。

（代表値データ）
一方、図３（ｂ）に示す代表値データの例では、データは、図３（ａ）に示したプロファイルデータにおいてイオン強度Ｉｐが概ねピークとなる部分の中心位置としての質量電荷比（ｍ／ｚ）を表す代表値と、そのピークの近傍でのイオン強度Ｉｐに相当する強度値Ｉｓとのセットにより、構成される。イオン強度Ｉｐが概ねピークとなる部分が複数あれば、代表値データは、上記の代表値と強度値Ｉｓのセットをピークとなる部分の数だけ複数個有するものとなる。

後述するように、強度値Ｉｓには、種々の算出方法がある。図３（ｂ）の例の場合には、強度値Ｉｓは、ピークとなる部分の近傍であって、イオン強度Ｉｐが４０を越える各点（質量電荷比（ｍ／ｚ）が１００５から１００９までの各点、または、質量電荷比（ｍ／ｚ）が１０１５から１０１９までの各点）でのイオン強度Ｉｐを合計した値としている。

質量分析装置１０が飛行時間型質量分析装置である場合、プロファイルデータは小さな質量電荷比情報の単位（間隔）でサンプリングされており、それぞれにイオン強度Ｉｐが関連付けられているためデータ量が多い。
代表値データでは、質量電荷比情報を表す代表値と強度値Ｉｓのセットを、検出されたイオンの数だけ持てばよいので、データサイズをコンパクトにできる。

上述のとおり、プロファイルデータと代表値データでは、そのデータ構造が大きく異なるため、データ処理プログラム３２はステップＳ１０２において、データ処理装置２０に、読み込んだ質量分析データが代表値データであるか否かを判断させることができる。具体的には、質量分析データのデータサイズや、データ値の中に含まれる微小データの割合、データ中のアドレス値の規則性等により、判断をさせることができる。微小データの割合で判断できる理由は、上述のとおり、プロファイルデータにはノイズによる微小データが多く含まれるためである。

図４を参照して、代表値データ、およびその算出方法について説明する。
図４は、図３（ａ）に示したようなプロファイルデータにおいて、イオン強度Ｉｐがピークになる質量電荷比（ｍ／ｚ）のアドレスの近傍でのイオン強度Ｉｐをグラフに表したものである。グラフの横軸は質量電荷比（ｍ／ｚ）である。
図４の場合、イオン強度Ｉｐは、質量電荷比ｍ４のときにピーク値Ｉｍとなっている。

代表値データにはさまざまな形式があり、よってその算出方法もさまざまである。
代表値データの一例として、イオン強度Ｉｐがピークとなる質量電荷比の値（アドレス）ｍ４をピークの中心位置を表す代表値とし、ピーク強度（最大強度）であるアドレスｍ４におけるイオン強度（ピーク強度）Ｉｍを強度値Ｉｓとする方式があり、以降、この形式を最大強度形式と呼ぶ。

代表値データの他の例として、イオン強度Ｉｐのピーク位置の近傍であって、イオン強度Ｉｐが所定のスレッショルド値Ｔｈより大きな範囲において、イオン強度Ｉｐの重心位置ｍｇを求め、この重心位置ｍｇをピークの中心位置を表す代表値とする形式もある。重心位置ｍｇの算出は次のように行うことができる。質量電荷比（ｍ／ｚ）の各アドレス位置でのイオン強度のデータを直線補間した図４中のイオン強度Ｉｐのグラフのうち、それがスレッショルド値Ｔｈ以上となる質量電荷比（ｍ／ｚ）の範囲、すなわち図４中の質量電荷比がＬｍからＬｐまでの範囲である斜線を付した領域Ｉａの重心位置ｍｇとして算出する。

重心位置ｍｇをイオン強度の中心を表す代表値として採用する場合に、強度値Ｉｓとしては、直線補間した図４中のイオン強度Ｉｐのグラフの重心位置ｍｇにおける重心強度Ｉｇを採用する方式があり、以降、この形式を重心強度形式と呼ぶ。なお、重心強度形式で、グラフの重心位置ｍｇにおける重心強度Ｉｇを求める際には直線補間でなく、多項式補間やスプライン補間を行ってもよい。
一方、強度値Ｉｓとしては、図４中の斜線を付した領域Ｉａの面積をデータ点（アドレス）の間隔をすべて１に置き換えたうえで計算しその値を採用する方式があり、以降、この形式を重心積算形式と呼ぶ。
領域Ｉａの面積をデータ点のｍ／ｚで表されたアドレスの間隔（サンプリング間隔）の値を考慮して計算しその値を採用する方式もあり、以降、この形式を面積形式と呼ぶ。
本実施の形態では、代表値データが、最大強度形式、重心強度形式、重心積算形式、面積形式のいずれかの形式で表記されているものとする。

代表値データの以上の４つの形式のうち、重心積算形式、面積形式においては、イオン強度の１つのピークの全体の強度の積算値に関する情報（以下、全体情報とも呼ぶ）を有している。しかし、最大強度形式および重心強度形式においては、イオン強度の１つのピークの全体の強度の積算値に関する情報を有していない。よって、代表値データからプロファイルデータへの変換を行う場合には、代表値データがどの形式であるかの情報が重要である。
なお、重心積算形式の全体情報とは、イオン強度のピークを示す質量電荷比（ｍ／ｚ）について、その値を中央値とした所定範囲において測定されたイオン強度の積算値と定義することもできる。

本実施の形態のプログラムにおいては、代表値データの種類、イオン強度を表す強度値Ｉｓの種類、および質量分析データを取得した質量分析装置の検出原理や分解能に対応する情報（以上をまとめて、処理情報と呼ぶ）に基づいて変換条件を決定させる必要がある。
ここで、代表値データの種類とは、最大強度形式、重心強度形式、重心積算値形式、面積形式のいずれかである。イオン強度を表すデータの種類とは、ピーク強度Ｉｍまたは重心強度Ｉｇか、あるいは１つのピークの全体の強度の積算値または面積値であるか、である。質量分析データを取得した質量分析装置の検出原理とは、質量分析と検出器の組み合わせにより決まる、質量電荷比で見たときのサンプリング間隔、質量分析データを取得した質量分析装置の分解能は、測定可能な質量電荷比（ｍ／ｚ）の分解能であり、プロファイルデータの１つのピークの半値全幅である。

（重心積算形式の代表値データからのデータ変換）
図５は、ステップＳ１０９で実行する代表値データからプロファイルデータへの変換のうち、重心積算形式の代表値データを変換する方法を説明する図である。上述のとおり、重心積算形式においては、上述した全体情報、すなわち、イオン強度の１つのピークの全体の強度の積算値に関する情報を有している。従って、質量電荷比（ｍ／ｚ）のアドレスを持つデータ配列に対して、その重心位置ｍｇの近傍のアドレスの何点かに、合計がこの積算値と等しくなるように、かつプロファイルのピークの半値全幅が質量分解能に対応するようにイオン強度を配分することで、重心積算形式の代表値データをプロファイルデータに変換できる。

図５に示す例では、重心位置ｍｇの近傍の２点のアドレスｍ４、アドレスｍ５に、代表値データの中の強度値Ｉｓを配分する。アドレスｍ４に配分するイオン強度Ｉｍ４ａおよび、アドレスｍ５に配分するイオン強度Ｉｍ５ａは、それぞれ、
Ｉｍ４ａ＝Ｉｓ×｜ｍｇ−ｍ５｜／（ｍ５−ｍ４） ・・・（１）
Ｉｍ５ａ＝Ｉｓ×｜ｍｇ−ｍ４｜／（ｍ５−ｍ４） ・・・（２）
とする。

図５（ａ）は、重心位置ｍｇが、アドレスｍ５よりもアドレスｍ４に近い場合の例であり、従って、アドレスｍ４のイオン強度Ｉｍ４ａは、アドレスｍ５のイオン強度Ｉｍ５ａよりも大きくなっている。
図５（ｂ）は、重心位置ｍｇが、アドレスｍ４とアドレスｍ５のちょうど中間である場合の例であり、アドレスｍ４のイオン強度Ｉｍ４ｂとアドレスｍ５のイオン強度Ｉｍ５ｂは等しくなっている。
図５（ｃ）は、重心位置ｍｇが、アドレスｍ４と一致している場合の例であり、強度値Ｉｓは、すべてアドレスｍ４のイオン強度Ｉｍ４ｃとなっている。

質量電荷比（ｍ／ｚ）のアドレス（サンプリング）の間隔が、質量分解能の半分程度に程度に設定されていれば、上記方法で作成されたプロファイルのピークの半値全幅が質量分解能に対応するようになるが、アドレス（サンプリング）の間隔がより狭い場合、重心近傍のより多数のアドレスに強度値を分配しピークの半値全幅が質量分解能に対応するようにすればよい。

（面積形式の代表値データからのデータ変換）
面積形式の代表値データからプロファイルデータへの変換を行う場合。図５において、
質量電荷比（ｍ／ｚ）のアドレスを持つデータ配列に対して、その重心位置ｍｇの近傍のアドレスの何点かに、斜線部分の面積値が代表値と等しくなるようにかつプロファイルのピークの半値全幅が質量分解能に対応するようにイオン強度を配分することで、面積形式の代表値データをプロファイルデータに変換できる。

一方、代表値データの４つの形式のうち、最大強度形式および重心強度形式においては、イオン強度の１つの全体の強度の積算値に関する情報、すなわち上述の全体情報を有していないので、上記の重心積算形式からの変換とは異なる変換方法を必要とする。
図６は、ステップＳ１０９で実行する代表値データからプロファイルデータへの変換のうち、最大強度形式および重心強度形式の代表値データを変換する方法を説明する図である。

（重心強度形式の代表値データからのデータ変換）
図６（ａ）は、重心強度形式の代表値データを変換する方法の例を説明する図である。図６（ａ）においても、図５と同様に、重心位置ｍｇは、プロファイルデータの質量電荷比（ｍ／ｚ）のアドレスｍ４とアドレスｍ５の中間点にあるとしている。この例の方法では、代表値データにおいて重心位置ｍｇ付近に分布するデータは、標準偏差σｄを有するガウス分布で各アドレス上に分布するものとして、プロファイルデータへの変換を行う。
すなわち、各アドレスｍｊ（ｍ１、ｍ２、ｍ３・・・）でのイオン強度Ｉｑ１は、図４に示した重心強度Ｉｇを用いて、
Ｉｑ１＝Ｉｇ×ｅｘｐ［−｛（ｍｊ−ｍｇ）／σｄ｝^２／２］ ・・・（３）
に基づいて算出され、各アドレスｍｊに配分される。
なお、Ｉｑ１の値が、所定の値（例えば重心強度Ｉｇの５％）以下となる場合には、そのアドレスへの配分は行わなくて良い。図６（ａ）では、アドレスｍ３からアドレスｍ６までに、それぞれイオン強度Ｉｍ３ｄ，Ｉｍ４ｄ，Ｉｍ５ｄ，Ｉｍ６ｄとして配分されている。

（最大強度形式の代表値データからのデータ変換）
図６（ｂ）は、最大強度形式の代表値データを変換する方法の例を説明する図である。この場合の変換方法も、基本的には図６（ａ）に示した変換方法と同じである。ただし、最大強度形式の場合、イオン強度のピークの中心位置を示す代表値は、質量電荷比（ｍ／ｚ）のアドレスと一致している（アドレスの間の値にならない）点が異なっている。
図６（ｂ）は、イオン強度のピークの中心位置を示す代表値ｍｃがアドレスｍ４である場合を例として説明している。そして、代表値データにおいて中心位置（アドレス）ｍ４付近に分布するデータは、標準偏差σｅを有するガウス分布で各アドレス上に分布するものとして、プロファイルデータへの変換を行う。

すなわち、各アドレスｍｊ（ｍ１、ｍ２、ｍ３・・・）でのイオン強度Ｉｑ２は、代表値データの中の最大強度Ｉｍのデータを用いて、
Ｉｑ２＝Ｉｍ×ｅｘｐ［−｛（ｍｊ−ｍｃ）／σｄ｝^２／２］ ・・・（４）
に基づいて算出され、各アドレスｍｊに配分される。
なお、Ｉｑ２の値が、所定の値（例えば最大強度Ｉｍの５％）以下となる場合には、そのアドレスへの配分は行わなくて良い。図６（ｂ）では、アドレスｍ２からｍ６に、それぞれ、イオン強度Ｉｍ２ｄ，Ｉｍ３ｄ，Ｉｍ４ｄ，Ｉｍ５ｄ，Ｉｍ６ｄとして配分されている。

最大強度形式および重心強度形式の代表値データを変換する際のイオン強度の配分のための分布は、上述のガウス分布に限られるものではない。
（最大強度形式の代表値データからのデータ変換の他の例）
図６（ｃ）は、重心強度形式の代表値データを変換する方法の変形例を説明する図であり、図６（ｃ）においては、配分のための分布として三角形型の分布Ｉｑ３を用いる。三角形型の分布Ｉｑ３は、半値半幅Ｗと代表値データの中の重心強度Ｉｇにより規定される。各アドレスｍｊ（ｍ３、ｍ４、ｍ５、ｍ６）に配分するイオン強度は、
Ｉｑ３＝Ｉｇ×｜ｍｊ−ｍｇ｜／２Ｗ （｜ｍｊ−ｍｇ｜＜２Ｗ）・・（５）
Ｉｑ３＝０ （｜ｍｊ−ｍｇ｜≧２Ｗ）・・（６）
に基づいて算出され、各アドレスｍｊに配分される。

なお、上記の標準偏差σｄ、σｅ、および半値半幅Ｗの値は、例えば、ステップＳ１０４において質量分析データから読み込まれた処理情報か、ステップＳ１０６において入力部から読み込まれた処理情報に含まれる、質量分析装置１０の分解能に基づいて決定すると良い。標準偏差σｄ、σｅ、および半値半幅Ｗは、質量分析装置１０の分解能に所定の定数を掛けた値とすることができる。あるいは、標準偏差σｄ、σｅ、および半値半幅Ｗを、ステップＳ１０４またはステップＳ１０６において直接読み込むこともできる。

なお、上述した代表値データからデータ変換の各例においては、代表値データに含まれる１つの中心位置を表す代表値と強度値Ｉｓのセットからの変換方法を説明している。ただし、一般には、代表値データは、代表値と強度値Ｉｓのセットを複数含む。従って、変換に際しては、その複数のセットについてそれぞれ変換を行い、それぞれのセットから変換されたプロファイルデータを加算することで、代表値と強度値Ｉｓのセットを複数有する代表値データを、プロファイルデータに変換することができる。

以上の例では、変換後されたプロファイルデータのアドレス（横軸）は質量電荷比（ｍ／ｚ）であるとしているが、アドレスは質量電荷比（ｍ／ｚ）に限られるわけでない。アドレスは、上述のように各種の質量分析器やイオン検出器の原理に応じた検出時刻、位置情報、周波数等の、質量電荷比（ｍ／ｚ）に対応する量である、質量電荷比情報とすることもできる。その場合においても、代表値データからプロファイルデータの変換方法は、上述の方法と基本的に同じである。

例えば、質量分析装置１０が飛行時間型質量分析装置である場合には、プロファイルデータの横軸として飛行時間（検出時刻）を採用する方がアドレス（サンプリング）間隔が等間隔となり好ましい場合がある。飛行時間型質量分析装置のプロファイルデータから代表値データを作成する際に、横軸のサンプリング点が等間隔の飛行時間であれば代表値データを作成する際に、重心積算形式と面積形式のいずれであっても代表値を検出器で検出されたイオン量に正しく比例させることができる。

一方、飛行時間型質量分析装置のプロファイルデータにおいて、横軸（アドレス）として飛行時間から質量電荷比（ｍ／ｚ）に換算した値を用いると、上述のようにアドレス（サンプリング）間隔が等間隔ではなくなり、質量電荷比（ｍ／ｚ）に応じて広がってしまう。そのため、面積形式では質量電荷比の大きなピークほど面積値が過大に計算されてしまう。この場合には、重心積算形式を使用することにより代表値とピークに含まれるイオン量を比例させることができる。

なお、この場合であっても、横軸を飛行時間から質量電荷比（ｍ／ｚ）に換算する際に、縦軸の信号強度が、質量電荷比（ｍ／ｚ）に応じて補正されていれば、面積形式でも上述の過大計算の問題は生じない。しかし、一般的には、横軸の物理量を質量電荷比に換算する際に縦軸の信号強度値が補正されていない場合が多い。
逆に、縦軸の信号強度が質量電荷比（ｍ／ｚ）に応じて補正されている場合には、重心積算計算形式で計算した結果には、誤差が生じてしまう。

よって、上記のようにアドレスがイオンを検出した際の物理量から質量電荷比に換算されたプロファイルデータから代表値データを作成する際には、質量分析装置の検出原理に応じて代表値がイオン量を正しく表すように計算方法を選択することが必要である。
逆に、代表値データからプロファイルデータを作成する際にも、アドレスを質量電荷比のまま計算する場合、重心積算形式の代表値データを変換する際と同じ方式を使用しないと、イオン量に正確に対応したプロファイルデータを作成することができない。

なお、飛行時間型質量分析装置のプロファイルデータにおいて、横軸を飛行時間として処理した場合には、アドレスが等間隔となるため重心積算形式、面積形式いずれの代表値データを変換する方式を用いても、正しい変換を行うことができる。
同様に他の原理の質量分析装置でも、変換処理の際のプロファイルデータのアドレスとして、質量電荷比（ｍ／ｚ）以外の、飛行時間などのイオン検出時に使用した物理量を使用したほうが、計算が容易または正確になる場合がある。

しかし本実施形態の質量分析データ処理プログラムに入力されるデータのアドレスは質量電荷比（ｍ／ｚ）であることが多く、検出原理に応じた物理量に換算するためには、換算式やそれに準ずる情報が必要になる。
飛行時間型質量分析装置の場合、飛行時間Ｔは、上述のＴ＝Ｌ√（ｍ／２ｅＶ）の関係式により容易に質量電荷比（ｍ／ｚ）に換算できる。ただし、より望ましくは、様々な質量のイオンの実際の装置内での飛行時間を記録したデータテーブルの情報をもとに、質量、飛行時間の相互の変換を行う必要がある。検出器からの信号を他の物理量を用いて記録する他の原理の質量分析装置についても同様である。
検出原理に応じた物理量に換算するための情報がない場合には、質量電荷比（ｍ／ｚ）をアドレスとし、その他の入力された情報から最も適切な方法で、代表値データからプロファイルデータへの変換を行うとよい。

代表値データからプロファイルデータへの変換において、プロファイルデータのアドレスを質量電荷比（ｍ／ｚ）とするか、飛行時間などのイオン検出時に使用した物理量とするかについては、質量分析データを取得した質量分析装置の検出原理（検出方式）に基づいて、決定することが望ましい。この質量分析装置の検出原理は、ステップＳ１０７において質量分析データから読み込まれた処理情報か、ステップＳ１０６において入力部から読み込まれた処理情報に含まれる情報に基づいて決定することが望ましい。

なお、検出原理とは、例えば質量分析装置１０が、飛行時間型質量分析装置であって飛行時間をアドレスとしたデジタルデータ（プロファイルデータ）がイオン量と正しく関連付けられた形式であることを示す情報であったり、質量電荷比（ｍ／ｚ）をアドレスとして扱う場合にはどのようは形式（面積形式や重心積算形式）で代表値データとプロファイルデータ間の変換を行えば信号強度値とイオン量を正しく関連付けられるかを示す情報である。他の一例として、どのような物理量をアドレスとして使用すれば信号強度がイオン量に正しく関連付けられるかを示す情報である。
また、質量分析データから読み込まれた処理情報や、ステップＳ１０６において入力部から読み込まれた処理情報には、質量分析装置の原理に応じた飛行時間やその他の物理量と質量電荷比の換算式もしくは換算テーブルを含んでいてもよい。

代表値データからプロファイルデータへの変換において、上記の信号強度とイオン量の関係を考慮した上で、プロファイルデータのアドレス（サンプリング）の間隔は、任意に決定することができる。すなわち、プロファイルデータのアドレスの間隔は、その代表値データが取得された質量分析装置１０の分解能よりも小さな値であっても良く、大きな値であっても良い。
また、本実施形態のプログラムにおいて、図４に示した方法等をデータ処理装置２０に実行させ、プロファイルデータを代表値データに変換することもできる。

上述の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）本実施形態の質量分析データを処理する質量分析データ処理プログラムは、コンピュータを含むデータ処理装置２０に、質量電荷比情報の代表値と代表値に対するイオン強度を表すデータセットを含む代表値データである代表値データを、質量電荷比情報に対するイオン強度のデータであるプロファイルデータに変換させる（図２のステップＳ１０７）データ変換処理を実行させる。
この構成により、代表値データ（セントロイドデータ）をプロファイルデータに変換することができるので、プロファイルデータ用の処理プログラムのみで、プロファイルデータと代表値データ（セントロイドデータ）との両データを処理することができる。

（２）質量分析データ処理プログラムは、さらに、データ処理装置２０に代表値データをプロファイルデータに変換させる際に、代表値データの種類、イオン強度を表すデータの種類、質量分析データを取得した質量分析装置の検出原理、および質量分析データを取得した質量分析装置の分解能に対応する情報のうちの少なくとも１つの情報を、変換処理を決定する処理情報として読み込み、読み込んだ処理情報に基づいて変換条件を決定させる構成とすることで、さまざまな形式の代表値データを適切にプロファイルデータに変換することができる。
たとえば、質量分析データが代表値データであるとステップＳ１０２で判断されたとき、質量分析データが代表値データの種類（最大強度形式、重心強度形式、重心積算値形式、面積形式）を含んでいるか否かをステップＳ１０３で判断する。ステップＳ１０３が肯定されると、質量分析データに含まれる代表値データの表記形式が最大強度形式、重心強度形式、重心積算形式、面積形式のいずれであるかを判断し、ステップＳ１０８において、読み込まれた表記形式に適切な変換条件を決定し、ステップＳ１０９でデータ変換が行われる。変換条件とは、重心積算形式、面積形式では図５（ａ）〜（ｃ）のいずれか、重心強度形式では図６（ａ）または図６（ｃ）、最大強度形式では図６（ｂ）で説明したデータ変換処理のいずれを用いるかという条件である。

（３）質量分析データ処理プログラムは、さらに、データ処理装置２０に、ユーザに対して少なくとも１つの情報の入力を促すメッセージを表示装置２４に表示させ（ステップＳ１０４）、ユーザにより入力部２５に入力された少なくとも１つの情報を読み込ませ（ステップＳ１０６）、少なくとも１つの情報に基づいて変換条件を決定させる（ステップＳ１０８）構成とすることができる。このように構成した質量分析データ処理プログラムでは、さまざまな形式の代表値データに対して、さらに適切にプロファイルデータに変換することができる。

（４）質量分析データ処理プログラムは、さらに、データ処理装置２０に、少なくとも１つの情報を質量分析データから読み込ませ（ステップＳ１０７）、少なくとも１つの情報に基づいて変換条件を決定させる（ステップＳ１０８）構成とすることができる。このように構成した質量分析データ処理プログラムでは、さまざまな形式の代表値データに対して、さらに適切にプロファイルデータに変換することができる。

（５）質量分析データ処理プログラムは、さらに、データ処理装置２０に、質量分析データが代表値データであるか否かを判断させ（ステップＳ１０２）、質量分析データが代表値データであれば、その代表値の表記形式を読み込ませ（ステップＳ１０７）、読み込んだ表記形式に基づく変換条件を決定させ（ステップＳ１０８）、決定された変換条件に基づいて代表値データをプロファイルデータに変換させる（ステップＳ１０９）構成とすることもできる。このように構成した質量分析データ処理プログラムでは、質量分析データが代表値データであるか否かなどの判別をユーザに委ねる必要がなく、ユーザの操作負荷を軽減することができる。
（６）質量分析データ処理プログラムは、さらに、データ処理装置２０に、質量分析データが代表値データであるか否かを判断させ（ステップＳ１０２）、質量分析データが代表値データであれば、データ変換処理における変換処理を決定するための処理情報が含まれているかを判断させ（ステップＳ１０３）、処理情報が含まれていると判断されたときは、処理情報に基づいて変換処理の変換条件を決定させる（ステップＳ１０８）構成とすることもできる。このように構成した質量分析データ処理プログラムでは、質量分析データが代表値データであるか否か、および処理情報が含まれているか否かなどの判別をユーザに委ねる必要がなく、ユーザの操作負荷を軽減することができる。

図２に示した処理プログラムは一例であり、いわゆるセントロイドデータとも呼ばれる代表値データをいわゆるプロファイルデータに変換する処理を含むプログラムであれば、処理装置に実装する際のプログラムの仕様、形態は様々である。したがって、たとえば次のような変形例も想定できる。
（１）質量分析データの構造にもよるが、代表値データで示された質量分析データであることをデータヘッダ情報に書き込み、データ構造の解析を行うことなく、分析対象の質量分析データが代表値データであることを識別できるようにしてもよい。
（２）（１）のヘッダ情報に代表値データの表記形式、あるいは変換条件そのものを書き込んでおき、書き込まれた変換条件でデータ変換処理を実行するようにしてもよい。

（３）（１）の識別結果により代表値データであると判断したデータ処理装置がユーザに対して、代表値データの表記形式やを入力させるようなインターフェースを備えるようにしてもよい。インターフェースとして、たとえば、最大強度形式、重心強度形式、重心精算形式を表示し、ユーザに選択させてもよい。
（４）（１）のヘッダ情報に変換条件そのものを書き込んでおき、データ処理装置はヘッダ情報に基づき、分析対象の質量分析データの代表値データからプロファイルデータを生成してもよい。このようなデータ構造が採用されると、プログラムのステップ数を少なくできる。

上述した質量分析データ処理プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体やインターネットなどのデータ信号を通じて提供することができる。図１に示したデータ処理装置２０は、ＣＤ−ＲＯＭにより提供されるプログラムをディスクドライブ（ＤＤ）２６から読み込み記憶部３０に保存することができる。また、データ処理装置２０は、ネットワークケーブルＮＷを介して、不図示の外部のサーバからプログラムの供給を受けることができる。すなわち、外部のサーバは、プログラムをデータ信号として搬送波を介して、ネットワークケーブルＮＷを介して送信する。このように、プログラムは、記録媒体やデータ信号（搬送波）などの種々の形態のコンピュータ読み込み可能なコンピュータプログラム製品として供給できる。

本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

５０…質量分析システム、１０…質量分析装置、２０…データ処理装置、２２…ＣＰＵ、２３…メモリ、２４…表示装置、２５…入力部、３０…記憶部、サーバ…ＳＷ

Claims (6)

1. 質量分析データを処理する質量分析データ処理プログラムにおいて、
   コンピュータを含むデータ処理装置に、
   質量電荷比情報の代表値と前記代表値に対するイオン強度を表すデータセットを含む代表値データである代表値データを、質量電荷比情報に対するイオン強度のデータであるプロファイルデータに変換させるデータ変換処理を実行させる、質量分析データ処理プログラム。
2. 請求項１に記載の質量分析データ処理プログラムにおいて、
   前記データ処理装置に前記代表値データを前記プロファイルデータに変換させる際に、前記代表値データの種類、前記イオン強度を表すデータの種類、前記質量分析データを取得した質量分析装置の検出原理、および前記質量分析データを取得した質量分析装置の分解能に対応する情報のうちの少なくとも１つの情報を、変換処理を決定する処理情報として読み込み、読み込んだ前記処理情報に基づいて変換条件を決定させる、質量分析データ処理プログラム。
3. 請求項２に記載の質量分析データ処理プログラムにおいて、
   前記データ処理装置に、
   ユーザに対して前記少なくとも１つの情報の入力を促すメッセージを表示装置に表示させ、
   ユーザにより入力部に入力された前記少なくとも１つの情報を読み込ませ、
   前記少なくとも１つの情報に基づいて変換条件を決定させる、質量分析データ処理プログラム。
4. 請求項２に記載の質量分析データ処理プログラムにおいて、
   前記データ処理装置に、
   前記少なくとも１つの情報を、前記質量分析データから読み込ませ、
   前記少なくとも１つの情報に基づいて変換条件を決定させる、質量分析データ処理プログラム。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の質量分析データ処理プログラムにおいて、
   前記データ処理装置に、
   前記質量分析データが前記代表値データであるか否かを判断させ、
   前記質量分析データが前記代表値データであれば、その代表値の表記形式を読み込ませ、
   読み込んだ表記形式に基づく変換条件を決定させ、
   決定された前記変換条件に基づいて前記代表値データを前記プロファイルデータに変換させる、質量分析データ処理プログラム。
6. 請求項１に記載の質量分析データ処理プログラムにおいて、
   前記データ処理装置に、
   前記質量分析データが前記代表値データであるか否かを判断させ、
   前記質量分析データが前記代表値データであれば、前記データ変換処理における変換処理を決定するための処理情報が含まれているかを判断させ、
   前記処理情報が含まれていると判断されたときは、前記処理情報に基づいて前記変換処理の変換条件を決定させる、質量分析データ処理プログラム。

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