JP7327431B2 - 質量分析データの解析方法、プログラム及び質量分析データの解析装置 - Google Patents
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Description
本発明は、質量分析データの解析方法、解析対象物質の質量分析データの解析方法を実行するためのプログラム及び解析対象物質の質量分析データの解析装置に関する。
種々の技術分野において、解析対象物質を同定する手段として、質量分析が広く用いられている。
例えば、特許文献1は、一つないし複数の未知成分に対し、各成分に由来するプリカーサイオンをn-1（n≧2）段階に開裂させ、発生したフラグメントイオンを質量分析するMSn分析を行った結果に基づいて前記未知成分の中から目的成分と類似する成分を選出する質量分析データ解析方法であって、前記MSn分析により得られたスペクトルデータ及び目的成分のMSnスペクトルデータから所定の変数を導出し、該変数を用いた多変量解析により前記目的成分と各未知成分との類似度を求め、該類似度に基づいて目的成分に類似する成分を選出することを特徴とする質量分析データ解析方法を記載する。
特許文献2は、化学的変化の前後における試料をそれぞれクロマトグラフで分離した後、質量分析装置によってMS測定及びMSMS測定を行って得られたデータに基づき該化学的変化による生成物の探索を行う質量分析データ解析装置であって、前記MSMS測定の前駆イオンの質量電荷比におけるクロマトグラムを、前記化学的変化の前後における試料について比較し、変化後の試料のみに存在するピークを前記生成物由来のピークとして判定する生成物探索手段を有することを特徴とする質量分析データ解析装置を記載する。
特許文献3は、試料中の成分を時間的に分離するクロマトグラフと、該クロマトグラフで分離された成分を含む試料中の成分を検出する質量分析装置である主検出器と、前記クロマトグラフで分離された成分を含む試料中の成分を検出する質量分析装置とは異なる副検出器と、を具備するクロマトグラフ質量分析装置で収集されたデータを解析するクロマトグラフ質量分析用データ解析装置であって、演算処理部と、質量電荷比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解析装置を記載する。
従来、解析対象物質を同定するための質量分析データの解析においては、解析対象物質の質量分析スペクトルを、既知化合物の質量分析スペクトルに基づき調製された既知化合物の質量分析データベースと比較して、スペクトルパターンの一致度から同定候補を決定することが行われてきた。従来の解析方法の場合、同位体比同定が可能な高分解能質量分析装置を使用する必要があることから、解析に要する経済的コストが高いという課題が存在した。また、従来の解析方法の場合、スペクトルパターンの一致度から同定候補を決定することから、試料に含まれる解析対象物質のデータが既知化合物の質量分析データベースに登録されていない場合、同定候補を決定することが困難であるだけでなく、その部分構造の情報を取得することも困難であるという課題が存在した。低コストで解析が可能な低分解能質量分析装置を使用する場合、及び／又は試料に含まれる解析対象物質のデータが既知化合物の質量分析データベースに登録されていない場合、同定候補の決定及び／又は部分構造の情報の取得には、経験豊富な解析者の経験知に依存して質量分析データの解析を行う必要がある。このような場合、解析に要する人的及び時間的コストが高いという課題が存在した。
それ故、本発明は、低コストで同定候補の決定及び／又は部分構造の情報の取得をすることができる、解析対象物質の質量分析データの解析手段を提供することを目的とする。
本発明者らは、前記課題を解決するための手段を種々検討した。本発明者らは、解析対象物質の質量分析スペクトルを測定して、検出された1個以上のイオンピークの質量電荷比及び相対強度を取得し、検出された1個以上のイオンピーク毎に、該イオンピークと他のイオンピークとの間の質量電荷比の差分を算出して、1個以上のイオンピークの相対強度、質量電荷比及び質量電荷比の差分からなる解析対象物質の質量データを調製した上で、該質量データを1個以上の基準物質の質量データと比較することにより、解析対象物質又はその部分構造の同定候補を決定できることを見出した。本発明者らは、前記知見に基づき、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の態様及び実施形態を包含する。
（１） 解析対象物質の質量分析スペクトルを測定して、検出された1個以上のイオンピークの質量電荷比及び相対強度を取得する、解析対象物質のデータ要素取得工程、
検出された1個以上のイオンピーク毎に、該イオンピークと他のイオンピークとの間の質量電荷比の差分を算出して、1個以上のイオンピークの相対強度、質量電荷比及び質量電荷比の差分からなる解析対象物質の質量データを調製する、解析対象物質の質量データ調製工程、及び
調製した解析対象物質の質量データと1個以上の基準物質又はその部分構造の質量データとを比較して、解析対象物質又はその部分構造の同定候補を決定する、解析対象物質の同定候補決定工程、
を含む、解析対象物質の質量分析データの解析方法。
（２） 1個以上の基準物質の質量分析スペクトルを測定して、1個以上の基準物質毎に、検出された1個以上のイオンピークと他のイオンピークとの間の質量電荷比の差分を算出して、1個以上のイオンピークの相対強度、質量電荷比及び質量電荷比の差分からなる基準物質又はその部分構造の質量データを、1個以上の基準物質毎に調製する、基準物質又はその部分構造の質量データ調製工程、
をさらに含む、前記実施形態（1）に記載の方法。
（３） 解析対象物質の同定候補決定工程において、
イオンピークの相対強度の閾値n（但し、n≧0である）を設定して、閾値n以上の相対強度、質量電荷比及び質量電荷比の差分からなる解析対象物質の質量データと1個以上の基準物質又はその部分構造の質量データとを比較して、解析対象物質又はその部分構造の同定候補を決定する工程、及び
閾値nを0以上且つ検出された1個以上のイオンピークの相対強度の最大値の範囲で変化させて前記工程を繰り返して実施して、より多くのイオンピークの質量データに基づき決定された同定候補、及びより大きい閾値nにおける同定候補を、より信頼度の高い同定候補として順位付けする工程、
をさらに含む、前記実施形態（1）又は（2）に記載の方法。
（４） 前記実施形態（1）～（3）のいずれかに記載の解析対象物質の質量分析データの解析方法を実行するためのプログラム。
（５） 解析対象物質の質量分析スペクトルを測定する質量分析スペクトル測定手段と、
質量分析スペクトル測定手段で検出された1個以上のイオンピークの質量電荷比及び相対強度を取得する、解析対象物質のデータ要素取得手段と、
検出された1個以上のイオンピーク毎に、該イオンピークと他のイオンピークとの間の質量電荷比の差分を算出して、1個以上のイオンピークの相対強度、質量電荷比及び質量電荷比の差分からなる解析対象物質の質量データを調製する、解析対象物質の質量データ調製手段と、
調製した解析対象物質の質量データと1個以上の基準物質又はその部分構造の質量データとを比較して、解析対象物質又はその部分構造の同定候補を決定する、解析対象物質の同定候補決定手段と、
を有する、解析対象物質の質量分析データの解析装置。
（１） 解析対象物質の質量分析スペクトルを測定して、検出された1個以上のイオンピークの質量電荷比及び相対強度を取得する、解析対象物質のデータ要素取得工程、
検出された1個以上のイオンピーク毎に、該イオンピークと他のイオンピークとの間の質量電荷比の差分を算出して、1個以上のイオンピークの相対強度、質量電荷比及び質量電荷比の差分からなる解析対象物質の質量データを調製する、解析対象物質の質量データ調製工程、及び
調製した解析対象物質の質量データと1個以上の基準物質又はその部分構造の質量データとを比較して、解析対象物質又はその部分構造の同定候補を決定する、解析対象物質の同定候補決定工程、
を含む、解析対象物質の質量分析データの解析方法。
（２） 1個以上の基準物質の質量分析スペクトルを測定して、1個以上の基準物質毎に、検出された1個以上のイオンピークと他のイオンピークとの間の質量電荷比の差分を算出して、1個以上のイオンピークの相対強度、質量電荷比及び質量電荷比の差分からなる基準物質又はその部分構造の質量データを、1個以上の基準物質毎に調製する、基準物質又はその部分構造の質量データ調製工程、
をさらに含む、前記実施形態（1）に記載の方法。
（３） 解析対象物質の同定候補決定工程において、
イオンピークの相対強度の閾値n（但し、n≧0である）を設定して、閾値n以上の相対強度、質量電荷比及び質量電荷比の差分からなる解析対象物質の質量データと1個以上の基準物質又はその部分構造の質量データとを比較して、解析対象物質又はその部分構造の同定候補を決定する工程、及び
閾値nを0以上且つ検出された1個以上のイオンピークの相対強度の最大値の範囲で変化させて前記工程を繰り返して実施して、より多くのイオンピークの質量データに基づき決定された同定候補、及びより大きい閾値nにおける同定候補を、より信頼度の高い同定候補として順位付けする工程、
をさらに含む、前記実施形態（1）又は（2）に記載の方法。
（４） 前記実施形態（1）～（3）のいずれかに記載の解析対象物質の質量分析データの解析方法を実行するためのプログラム。
（５） 解析対象物質の質量分析スペクトルを測定する質量分析スペクトル測定手段と、
質量分析スペクトル測定手段で検出された1個以上のイオンピークの質量電荷比及び相対強度を取得する、解析対象物質のデータ要素取得手段と、
検出された1個以上のイオンピーク毎に、該イオンピークと他のイオンピークとの間の質量電荷比の差分を算出して、1個以上のイオンピークの相対強度、質量電荷比及び質量電荷比の差分からなる解析対象物質の質量データを調製する、解析対象物質の質量データ調製手段と、
調製した解析対象物質の質量データと1個以上の基準物質又はその部分構造の質量データとを比較して、解析対象物質又はその部分構造の同定候補を決定する、解析対象物質の同定候補決定手段と、
を有する、解析対象物質の質量分析データの解析装置。
本発明により、低コストで同定候補の決定及び／又は部分構造の情報の取得をすることができる、解析対象物質の質量分析データの解析手段を提供することが可能となる。
以下、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
＜1. 解析対象物質の質量分析データの解析方法＞
本発明者らは、解析対象物質の質量分析スペクトルを測定して、検出された1個以上のイオンピークの質量電荷比（m/z）及び相対強度を取得し、検出された1個以上のイオンピーク毎に、該イオンピークと他のイオンピークとの間の質量電荷比の差分を算出して、1個以上のイオンピークの相対強度、質量電荷比及び質量電荷比の差分からなる解析対象物質の質量データを調製した上で、該質量データを1個以上の基準物質の質量データと比較することにより、解析対象物質又はその部分構造の同定候補を決定できることを見出した。それ故、本発明の一態様は、解析対象物質の質量分析データの解析方法に関する。
本発明者らは、解析対象物質の質量分析スペクトルを測定して、検出された1個以上のイオンピークの質量電荷比（m/z）及び相対強度を取得し、検出された1個以上のイオンピーク毎に、該イオンピークと他のイオンピークとの間の質量電荷比の差分を算出して、1個以上のイオンピークの相対強度、質量電荷比及び質量電荷比の差分からなる解析対象物質の質量データを調製した上で、該質量データを1個以上の基準物質の質量データと比較することにより、解析対象物質又はその部分構造の同定候補を決定できることを見出した。それ故、本発明の一態様は、解析対象物質の質量分析データの解析方法に関する。
本発明の各態様は、同位体比同定が可能な高分解能質量分析装置だけでなく、低コストで解析が可能な低分解能質量分析装置にも適用することができる。本発明の各態様が適用される質量分析装置は、通常は100以上の質量分解能を有していればよい。低分解能質量分析装置を用いて本発明の各態様を実施することにより、低コストで解析対象物質の同定候補の決定及び／又は部分構造の情報の取得をすることができる。
本発明の各態様は、当該技術分野で通常使用されるイオン源及び質量分析部を有する種々の質量分析装置に適用することができる。本発明の各態様が適用される質量分析装置は、液体クロマトグラフ質量分析装置又はガスクロマトグラフ質量分析装置のような、クロマトグラフ質量分析装置の形態であってもよい。
本発明の各態様において、解析対象物質は、予め精製及び単離された単一物質の形態であってもよく、1個以上の他の物質を一緒に含む混合物の形態であってもよい。以下において説明するように、本発明の各態様は、イオンピークの相対強度、質量電荷比及び質量電荷比の差分からなる解析対象物質の質量データを1個以上の基準物質の質量データと比較することを特徴とする。このため、解析対象物質が混合物の形態であっても、解析対象物質又はその部分構造の同定候補を容易に決定することができる。解析対象物質が混合物の形態の場合、本発明の各態様が適用される質量分析装置は、クロマトグラフ質量分析装置の形態であることが好ましい。
本態様の方法の一実施形態における各工程を示すフローチャートを図1に示す。図1に示すように、本態様の方法は、解析対象物質のデータ要素取得工程（工程S1）、解析対象物質の質量データ調製工程（工程S2）、及び解析対象物質の同定候補決定工程（工程S3）を含む。以下、各工程について詳細に説明する。
［1-1. 解析対象物質のデータ要素取得工程］
本工程（工程S1）は、解析対象物質の質量分析スペクトルを測定して、検出された1個以上のイオンピークの質量電荷比及び相対強度を取得することを含む。
本工程（工程S1）は、解析対象物質の質量分析スペクトルを測定して、検出された1個以上のイオンピークの質量電荷比及び相対強度を取得することを含む。
本工程において、解析対象物質の質量分析スペクトルは、前記で例示した種々の質量分析装置を用いて測定することができる。通常、質量電荷比及び相対強度からなるデータ要素を取得する解析対象物質のイオンピークの個数は、解析対象物質の構造だけでなく、質量分析スペクトルの測定条件等にも基づき変動し得る。このため、検出されるイオンピークの個数が増加する条件で、解析対象物質の質量分析スペクトルを測定することが好ましい。より多くのイオンピークの質量電荷比及び相対強度を取得することにより、解析対象物質又はその部分構造の同定候補の決定における信頼度を向上させることができる。
［1-2. 解析対象物質の質量データ調製工程］
本工程（工程S2）は、解析対象物質のデータ要素取得工程（工程S1）で検出された1個以上のイオンピーク毎に、該イオンピークと他のイオンピークとの間の質量電荷比の差分を算出して、1個以上のイオンピークの相対強度、質量電荷比及び質量電荷比の差分からなる解析対象物質の質量データを調製することを含む。
本工程（工程S2）は、解析対象物質のデータ要素取得工程（工程S1）で検出された1個以上のイオンピーク毎に、該イオンピークと他のイオンピークとの間の質量電荷比の差分を算出して、1個以上のイオンピークの相対強度、質量電荷比及び質量電荷比の差分からなる解析対象物質の質量データを調製することを含む。
本工程において、解析対象物質の質量データは、例えば、以下の手順で調製することができる。解析対象物質のデータ要素取得工程で取得した1個以上のイオンピークの質量電荷比及び相対強度を、質量分析装置から出力し、複数の行及び列からなるスプレッドシートの先頭行及び先頭列の各セルに入力する。このスプレッドシートにおいて、各イオンピークと他のイオンピークとの間の質量電荷比の差分を、該イオンピークの行及び該他のイオンピークの列に対応するセルに出力する。本態様の方法において、0以下の差分は、解析対象物質又はその部分構造の同定候補の決定に寄与しない。このため、本実施形態において、差分が0以下となる場合には、対応するセルに0又は空値を出力することが好ましい。
［1-3. 解析対象物質の同定候補決定工程］
本工程（工程S3）は、解析対象物質の質量データ調製工程（工程S2）で調製した解析対象物質の質量データと1個以上の基準物質又はその部分構造の質量データとを比較して、解析対象物質又はその部分構造の同定候補を決定することを含む。
本工程（工程S3）は、解析対象物質の質量データ調製工程（工程S2）で調製した解析対象物質の質量データと1個以上の基準物質又はその部分構造の質量データとを比較して、解析対象物質又はその部分構造の同定候補を決定することを含む。
物質の質量分析において、該物質のイオン化によって生成したイオン（親イオン）が開裂して、荷電するフラグメントイオン及び無電荷のフラグメントを生じる場合がある（フラグメント化）。フラグメント化によって生じる親イオン及びフラグメントイオンのパターンは、該物質の構造に密接に関連している。このため、本工程において、1個以上のイオンピークの相対強度、質量電荷比及び質量電荷比の差分からなる解析対象物質の質量データと1個以上の基準物質又はその部分構造の質量データとを比較することにより、スペクトルパターンの一致度から同定候補を決定する従来技術と比較して、より容易に解析対象物質又はその部分構造の同定候補を決定することができる。
本工程において、解析対象物質又はその部分構造の同定候補を決定するために比較する質量データは、1個以上のイオンピークの質量電荷比及び質量電荷比の差分の値の組み合わせであることが好ましい。質量分析のフラグメント化において、親イオンピーク及びフラグメントイオンピークの質量電荷比の差分は、無電荷のフラグメントの質量に対応する。ここで、いずれのフラグメントが荷電するかは、親イオンの構造及びイオン化の条件等に基づき変動する場合がある。このため、解析対象物質の質量データの質量電荷比及び質量電荷比の差分と、1個以上の基準物質又はその部分構造の質量データの質量電荷比及び質量電荷比の差分とを比較して、解析対象物質の質量データの質量電荷比及び質量電荷比の差分の値の組み合わせが特定の基準物質又はその部分構造の質量データの質量電荷比及び質量電荷比の差分の値の組み合わせと一致する場合に、該基準物質又はその部分構造を、解析対象物質又はその部分構造の同定候補と決定することが好ましい。例えば、解析対象物質の質量データの質量電荷比の値がaであり、質量電荷比の差分の値がbである場合、特定の基準物質又はその部分構造の質量データの質量電荷比の値がa又はbであり、且つ質量電荷比の差分の値がb又はaであれば、解析対象物質の質量データの質量電荷比及び質量電荷比の差分の値の組み合わせが該特定の基準物質又はその部分構造の質量データの質量電荷比及び質量電荷比の差分の値の組み合わせと一致すると判断できる。前記手順で本工程を実施することにより、スペクトルパターンの一致度から同定候補を決定する従来技術と比較して、より容易に解析対象物質又はその部分構造の同定候補を決定することができる。
本工程において、1個以上の基準物質又はその部分構造の質量データは、本工程を実施する度に調製してもよく、予め準備した質量データを使用してもよい。本工程において使用する1個以上の基準物質又はその部分構造の質量データは、以下において説明する基準物質又はその部分構造の質量データ調製工程を実施することにより、調製することができる。本工程において、予め準備した1個以上の基準物質又はその部分構造の質量データを使用することが好ましく、予め準備した1個以上の基準物質又はその部分構造の質量データをデータ解析装置の基準物質データ記憶部（例えば、コンピューターの記憶装置）に格納しておき、本工程の実施時に基準物質データ記憶部から出力して使用することが好ましい。前記実施形態の場合、本態様の方法の実施時間を短縮して、コストを低減することができる。
本工程は、例えば、以下の手順で実施することができる。解析対象物質の質量データ調製工程で調製されたスプレッドシートにおける各イオンピークの列に出力された質量電荷比及び質量電荷比の差分と、1個以上の基準物質又はその部分構造の質量データの質量電荷比及び質量電荷比の差分とを比較する。両者の質量電荷比及び質量電荷比の差分の値の組み合わせが一致する場合に、当該列の同定候補のセルに一致した基準物質の名前を出力する。本実施形態の場合、1個以上の基準物質又はその部分構造の質量データは、予めデータ解析装置の基準物質データ記憶部（例えば、コンピューターの記憶装置）に格納しておいた質量データを、解析対象物質の質量データが出力されたスプレッドシートとは別のスプレッドシートに出力して使用すればよい。
本工程において、
イオンピークの相対強度の閾値n（但し、n≧0である）を設定して、閾値n以上の相対強度、質量電荷比及び質量電荷比の差分からなる解析対象物質の質量データと1個以上の基準物質又はその部分構造の質量データとを比較して、解析対象物質又はその部分構造の同定候補を決定する工程（工程S3a）、及び
閾値nを変化させて前記工程を繰り返して実施して、より信頼度の高い同定候補を順位付けする工程（工程S3b）、
をさらに含むことが好ましい。本実施形態における各工程を示すフローチャートを図2に示す。
イオンピークの相対強度の閾値n（但し、n≧0である）を設定して、閾値n以上の相対強度、質量電荷比及び質量電荷比の差分からなる解析対象物質の質量データと1個以上の基準物質又はその部分構造の質量データとを比較して、解析対象物質又はその部分構造の同定候補を決定する工程（工程S3a）、及び
閾値nを変化させて前記工程を繰り返して実施して、より信頼度の高い同定候補を順位付けする工程（工程S3b）、
をさらに含むことが好ましい。本実施形態における各工程を示すフローチャートを図2に示す。
質量分析スペクトルにおいて、イオンピークの相対強度は、通常はイオンの存在比に関連する。このため、フラグメント化によって生じるフラグメントイオンは、通常は親イオンと同程度の相対強度を有する。また、より高い相対強度を有するイオンピークは、通常はより多く存在するイオンに起因する。それ故、本実施形態において、イオンピークの相対強度の閾値nを設定して、閾値n以上の相対強度、質量電荷比及び質量電荷比の差分からなる解析対象物質の質量データに絞り込み、且つ閾値nを変化させて1個以上の基準物質又はその部分構造の質量データとの比較を繰り返し実施することにより、より信頼度の高い解析対象物質又はその部分構造の同定候補を決定することができる。
本実施形態において、イオンピークの相対強度の閾値nは、0以上且つ検出された1個以上のイオンピークの相対強度の最大値の範囲で変化させる。この場合、閾値nの変化幅は、イオンピークの個数及び相対強度の最大値等に基づき、適宜設定することができる。閾値nの変化幅は、通常は1以上の数であり、1以上の整数であることが好ましい。また、閾値nの変化による繰り返し回数は、通常は2回以上であり、2～10回の範囲であることが好ましい。閾値nの変化幅が前記下限値未満である場合、変化前の結果と実質的に同一の結果しか得られない可能性がある。閾値nの変化による繰り返し回数が前記下限値未満である場合、繰り返しを行わない場合の結果と実質的に同一の結果しか得られない可能性がある。また、閾値nの変化による繰り返し回数が前記上限値を超える場合、本態様の方法の実施時間が増加する可能性がある。それ故、前記条件で本実施形態の方法を実施することにより、低コストでより信頼度の高い解析対象物質又はその部分構造の同定候補を決定することができる。
前記で説明したように、質量分析スペクトルにおいて、イオンピークの相対強度は、通常はイオンの存在比に関連する。このため、より多くのイオンピークの質量データに基づき決定された同定候補、及びより大きい閾値nにおける同定候補を、より信頼度の高い同定候補として順位付けすることができる。イオンピークの個数及び相対強度の閾値nに基づき同定候補を順位付けすることにより、同定候補の決定結果の信頼性を向上させることができる。
本実施形態は、例えば、以下の手順で実施することができる。イオンピークの相対強度の閾値nを設定する。解析対象物質の質量データ調製工程で調製されたスプレッドシートにおいて、閾値n以上の相対強度であるイオンピークの行のみを絞り込んで出力する。絞り込まれたイオンピークの列に出力された質量電荷比及び質量電荷比の差分と、1個以上の基準物質又はその部分構造の質量データの質量電荷比及び質量電荷比の差分とを比較する。両者の質量電荷比及び質量電荷比の差分の値の組み合わせが一致する場合に、当該列の同定候補のセルに一致した基準物質の名前を出力する。閾値nを0以上且つ検出された1個以上のイオンピークの相対強度の最大値の範囲で変化させて前記工程を繰り返して実施する。繰り返し終了後、より多くのイオンピークの列の同定候補のセルに出力された基準物質の名前、及びより大きい閾値nにおいて同定候補のセルに出力された基準物質の名前を、より信頼度の高い同定候補として順位付けする。基準物質の名前及び順位付けを、スプレッドシートに出力する。
［1-4. 基準物質又はその部分構造の質量データ調製工程］
本態様の方法は、所望により、基準物質又はその部分構造の質量データ調製工程を含んでもよい。例えば、1個以上の基準物質又はその部分構造の質量データを準備していない場合、及び／又は、予め準備した1個以上の基準物質又はその部分構造の質量データを用いて本態様の方法を実施しても解析対象物質又はその部分構造の同定候補を首尾よく決定できない場合、本工程を含むことが好ましい。
本態様の方法は、所望により、基準物質又はその部分構造の質量データ調製工程を含んでもよい。例えば、1個以上の基準物質又はその部分構造の質量データを準備していない場合、及び／又は、予め準備した1個以上の基準物質又はその部分構造の質量データを用いて本態様の方法を実施しても解析対象物質又はその部分構造の同定候補を首尾よく決定できない場合、本工程を含むことが好ましい。
本工程は、1個以上の基準物質の質量分析スペクトルを測定して、1個以上の基準物質毎に、検出された1個以上のイオンピークと他のイオンピークとの間の質量電荷比の差分を算出して、1個以上のイオンピークの相対強度、質量電荷比及び質量電荷比の差分からなる基準物質又はその部分構造の質量データを、1個以上の基準物質毎に調製することを含む。
本発明の各態様において、基準物質の個数及び種類は特に限定されない。基準物質の個数及び種類は、解析対象物質の構造及び／又は物理化学的性質に基づき、適宜選択することができる。解析対象物質の構造及び／又は物理化学的性質と類似の構造及び／又は物理化学的性質を有する基準物質を用いて本態様の方法を実施することにより、解析対象物質又はその部分構造の同定候補の決定における信頼度を向上させることができる。
本工程は、前記で説明した解析対象物質の質量データ調製工程と同様の手順で実施することができる。
本工程において、1個以上の基準物質又はその部分構造の質量データは、例えば、以下の手順で調製することができる。1個以上の基準物質のそれぞれについて質量分析スペクトルを測定して、検出された1個以上のイオンピークの質量電荷比及び相対強度を取得する。取得した1個以上のイオンピークの質量電荷比及び相対強度を、複数の行及び列からなるスプレッドシートの先頭行及び先頭列の各セルに入力し、各イオンピークと他のイオンピークとの間の質量電荷比の差分を、該イオンピークの行及び該他のイオンピークの列に対応するセルに出力する。本態様の方法において、0以下の差分は、解析対象物質又はその部分構造の同定候補の決定に寄与しない。このため、本実施形態において、差分が0以下となる場合には、対応するセルに0又は空値を出力することが好ましい。
前記手順で調製した1個以上の基準物質又はその部分構造の質量データは、データ解析装置の基準物質データ記憶部（例えば、コンピューターの記憶装置）に格納しておき、解析対象物質の同定候補決定工程の実施時に基準物質データ記憶部から出力して使用することが好ましい。前記実施形態の場合、本態様の方法の実施時間を短縮して、コストを低減することができる。
＜2. 質量分析データの解析方法を実行するためのプログラム＞
本発明の別の一態様は、質量分析データの解析方法を実行するためのプログラムに関する。
本発明の別の一態様は、質量分析データの解析方法を実行するためのプログラムに関する。
本態様のプログラムは、本発明の一態様の解析対象物質の質量分析データの解析方法を、データ解析装置（例えば、コンピューター）上で実行するために使用することができる。本態様のプログラムは、解析対象物質のデータ要素取得工程、解析対象物質の質量データ調製工程、及び解析対象物質の同定候補決定工程を含む。各工程は、前記で説明した本発明の一態様の解析対象物質の質量分析データの解析方法の各工程に対応する。
＜3. 解析対象物質の質量分析データの解析装置＞
本発明の別の一態様は、解析対象物質の質量分析データの解析装置に関する。前記で説明したように、本発明の一態様の解析対象物質の質量分析データの解析方法により、低コストで同定候補の決定及び／又は部分構造の情報の取得をすることができる。それ故、本態様の解析装置を用いて解析対象物質の質量分析データを解析することにより、低コストで同定候補の決定及び／又は部分構造の情報の取得をすることができる。
本発明の別の一態様は、解析対象物質の質量分析データの解析装置に関する。前記で説明したように、本発明の一態様の解析対象物質の質量分析データの解析方法により、低コストで同定候補の決定及び／又は部分構造の情報の取得をすることができる。それ故、本態様の解析装置を用いて解析対象物質の質量分析データを解析することにより、低コストで同定候補の決定及び／又は部分構造の情報の取得をすることができる。
本態様の解析装置は、
解析対象物質の質量分析スペクトルを測定する質量分析スペクトル測定手段と、
質量分析スペクトル測定手段で検出された1個以上のイオンピークの質量電荷比及び相対強度を取得する、解析対象物質のデータ要素取得手段と、
検出された1個以上のイオンピーク毎に、該イオンピークと他のイオンピークとの間の質量電荷比の差分を算出して、1個以上のイオンピークの相対強度、質量電荷比及び質量電荷比の差分からなる解析対象物質の質量データを調製する、解析対象物質の質量データ調製手段と、
調製した解析対象物質の質量データと1個以上の基準物質又はその部分構造の質量データとを比較して、解析対象物質又はその部分構造の同定候補を決定する、解析対象物質の同定候補決定手段と、
を有する。
解析対象物質の質量分析スペクトルを測定する質量分析スペクトル測定手段と、
質量分析スペクトル測定手段で検出された1個以上のイオンピークの質量電荷比及び相対強度を取得する、解析対象物質のデータ要素取得手段と、
検出された1個以上のイオンピーク毎に、該イオンピークと他のイオンピークとの間の質量電荷比の差分を算出して、1個以上のイオンピークの相対強度、質量電荷比及び質量電荷比の差分からなる解析対象物質の質量データを調製する、解析対象物質の質量データ調製手段と、
調製した解析対象物質の質量データと1個以上の基準物質又はその部分構造の質量データとを比較して、解析対象物質又はその部分構造の同定候補を決定する、解析対象物質の同定候補決定手段と、
を有する。
本態様の解析装置において、質量分析スペクトル測定手段は、前記で例示した質量分析装置であればよい。
本態様の解析装置において、解析対象物質のデータ要素取得手段、解析対象物質の質量データ調製手段、並びに解析対象物質の同定候補決定手段は、当該技術分野において質量分析データの解析に通常使用されるデータ解析装置であればよい。データ解析装置は、通常は、中央制御部、スペクトルデータ作成部、解析処理部、測定データ記憶部、基準物質データ記憶部、入力部及び出力部を有する。データ解析装置は、例えば、中央演算装置、ハードドライブ等の記憶装置、入力装置及び出力装置を有するコンピューターの形態であることが好ましい。この場合、質量分析装置の制御プログラムに加えて、本発明の一態様のプログラムをコンピューターにインストールしておき、本発明の一態様の解析対象物質の質量分析データの解析方法を実行することにより、解析対象物質の質量分析スペクトルの測定、並びに同定候補の決定及び／又は部分構造の情報の取得を低コストで容易に達成することができる。
以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれら実施例に限定されるものではない。
＜I：解析対象物質の質量分析データの解析方法＞
［I-1：基準物質の質量データ調製］
各種の基準物質の質量分析スペクトルを測定して、1個以上の基準物質毎に、検出された1個以上のイオンピークの質量電荷比（m/z）と強度とを取得した。検出された1個以上のイオンピーク毎に、該イオンピークと他のイオンピークとの間の質量電荷比の差分を算出して、1個以上のイオンピークの相対強度、質量電荷比及び質量電荷比の差分からなる基準物質又はその部分構造の質量データを、1個以上の基準物質毎に調製した（基準物質又はその部分構造の質量データ調製工程）。基準物質の質量データを表1に示す。
［I-1：基準物質の質量データ調製］
各種の基準物質の質量分析スペクトルを測定して、1個以上の基準物質毎に、検出された1個以上のイオンピークの質量電荷比（m/z）と強度とを取得した。検出された1個以上のイオンピーク毎に、該イオンピークと他のイオンピークとの間の質量電荷比の差分を算出して、1個以上のイオンピークの相対強度、質量電荷比及び質量電荷比の差分からなる基準物質又はその部分構造の質量データを、1個以上の基準物質毎に調製した（基準物質又はその部分構造の質量データ調製工程）。基準物質の質量データを表1に示す。
［I-2：解析対象物質のデータ要素取得、及び質量データ調製］
解析対象物質の質量分析スペクトルを測定して、検出された1個以上のイオンピークの質量電荷比（m/z）及び相対強度を取得した（解析対象物質のデータ要素取得工程）。解析対象物質の質量分析スペクトルを図3に示す。
解析対象物質の質量分析スペクトルを測定して、検出された1個以上のイオンピークの質量電荷比（m/z）及び相対強度を取得した（解析対象物質のデータ要素取得工程）。解析対象物質の質量分析スペクトルを図3に示す。
図3に示すように、解析対象物質の質量分析スペクトルには、質量電荷比（m/z）14～101の28個のイオンピークが検出された。これらの検出された28個のイオンピーク毎に、該イオンピークと他のイオンピークとの間の質量電荷比の差分を算出して、28個のイオンピークの相対強度、質量電荷比及び質量電荷比の差分からなる解析対象物質の質量データを調製した（解析対象物質の質量データ調製工程）。調製した質量データを表2に示す。表中、差分が0以下となる場合には、対応するセルに0又を出力した。
［I-3：解析対象物質の同定候補決定］
I-2で調製した解析対象物質の質量データ（表2）と、I-1で調製した1個以上の基準物質の質量データ（表1）とを比較して、解析対象物質の同定候補を決定した（解析対象物質の同定候補決定工程）。本工程において、イオンピークの相対強度の閾値n＝0を設定して、閾値n以上の相対強度、質量電荷比及び質量電荷比の差分からなる解析対象物質の質量データと、I-1で調製した1個以上の基準物質の質量データとを比較して、解析対象物質の同定候補を決定した。次に、閾値nを1、2、3、4及び10に変化させて、前記工程を繰り返し実施した。閾値nが0及び1の場合、表1に示すフラグメント記号B、E、F及びMに相当する基準物質又はその部分構造が同定候補として決定された。閾値nを2に増加させた場合、表1に示すフラグメント記号Bに相当する基準物質又はその部分構造に対応する質量電荷比及び質量電荷比の差分の組み合わせ（41及び55）が解析対象物質の質量データから消失したため、フラグメント記号E、F及びMに相当する基準物質又はその部分構造が同定候補として決定された。閾値nを3に増加させた場合、表1に示すフラグメント記号E及びFに相当する基準物質又はその部分構造のみが同定候補として決定された。さらに、閾値nを4及び10に増加させた場合、表1に示すフラグメント記号Fに相当する基準物質又はその部分構造に対応する質量電荷比及び質量電荷比の差分の組み合わせ（43及び57）のみが解析対象物質の質量データと一致したため、フラグメント記号Fに相当する基準物質又はその部分構造のみが同定候補として決定された。以上の結果から、より多くのイオンピークの質量データに基づき同定候補として決定された同定候補であり、且つより大きい閾値nにおける同定候補であるフラグメント記号Fに相当する基準物質、すなわち脂肪族ケトンを、解析対象物質のより信頼度の高い同定候補として順位付けした。
I-2で調製した解析対象物質の質量データ（表2）と、I-1で調製した1個以上の基準物質の質量データ（表1）とを比較して、解析対象物質の同定候補を決定した（解析対象物質の同定候補決定工程）。本工程において、イオンピークの相対強度の閾値n＝0を設定して、閾値n以上の相対強度、質量電荷比及び質量電荷比の差分からなる解析対象物質の質量データと、I-1で調製した1個以上の基準物質の質量データとを比較して、解析対象物質の同定候補を決定した。次に、閾値nを1、2、3、4及び10に変化させて、前記工程を繰り返し実施した。閾値nが0及び1の場合、表1に示すフラグメント記号B、E、F及びMに相当する基準物質又はその部分構造が同定候補として決定された。閾値nを2に増加させた場合、表1に示すフラグメント記号Bに相当する基準物質又はその部分構造に対応する質量電荷比及び質量電荷比の差分の組み合わせ（41及び55）が解析対象物質の質量データから消失したため、フラグメント記号E、F及びMに相当する基準物質又はその部分構造が同定候補として決定された。閾値nを3に増加させた場合、表1に示すフラグメント記号E及びFに相当する基準物質又はその部分構造のみが同定候補として決定された。さらに、閾値nを4及び10に増加させた場合、表1に示すフラグメント記号Fに相当する基準物質又はその部分構造に対応する質量電荷比及び質量電荷比の差分の組み合わせ（43及び57）のみが解析対象物質の質量データと一致したため、フラグメント記号Fに相当する基準物質又はその部分構造のみが同定候補として決定された。以上の結果から、より多くのイオンピークの質量データに基づき同定候補として決定された同定候補であり、且つより大きい閾値nにおける同定候補であるフラグメント記号Fに相当する基準物質、すなわち脂肪族ケトンを、解析対象物質のより信頼度の高い同定候補として順位付けした。
比較例として、図2に示す解析対象物質の質量分析スペクトルを、スペクトルパターン（検出された各イオンピークの相対強度及びm/z）に基づき解析した。実施例と同様に、イオンピークの相対強度の閾値nを変化させて、閾値n以上の相対強度を有するイオンピークのみを有するスペクトルパターンに絞り込んで繰り返し解析した。閾値nが0の場合、表1に示すフラグメント記号B、F、M、N及びOに相当する基準物質又はその部分構造が同定候補として決定された。閾値nを1及び2に増加させた場合、表1に示すフラグメント記号Mに相当する基準物質又はその部分構造に対応するイオンピークが解析対象物質の質量分析スペクトルから消失したため、フラグメント記号B、F、N及びOに相当する基準物質又はその部分構造が同定候補として決定された。閾値nを3に増加させた場合、表1に示すフラグメント記号F、N及びOに相当する基準物質又はその部分構造のみが同定候補として決定された。さらに、閾値nを4及び10に増加させた場合、表1に示すフラグメント記号Fに相当する基準物質又はその部分構造のみが同定候補として決定された。以上の結果から、実施例の方法により決定された同定候補は、解析対象物質の質量分析スペクトルのスペクトルパターンに基づく従来の解析方法によって決定された同定候補と一致した。
なお、本発明は、前記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除及び／又は置換をすることが可能である。
Claims (5)
- 解析対象物質の質量分析スペクトルを測定して、検出された1個以上のイオンピークの質量電荷比及び相対強度を取得する、解析対象物質のデータ要素取得工程、
検出された1個以上のイオンピーク毎に、該イオンピークと他のイオンピークとの間の質量電荷比の差分を算出して、1個以上のイオンピークの相対強度、質量電荷比及び質量電荷比の差分からなる解析対象物質の質量データを調製する、解析対象物質の質量データ調製工程、及び
調製した解析対象物質の質量データと1個以上の基準物質又はその部分構造の質量データとを比較して、解析対象物質又はその部分構造の同定候補を決定する、解析対象物質の同定候補決定工程、
を含む、解析対象物質の質量分析データの解析方法。 - 1個以上の基準物質の質量分析スペクトルを測定して、1個以上の基準物質毎に、検出された1個以上のイオンピークと他のイオンピークとの間の質量電荷比の差分を算出して、1個以上のイオンピークの相対強度、質量電荷比及び質量電荷比の差分からなる基準物質又はその部分構造の質量データを、1個以上の基準物質毎に調製する、基準物質又はその部分構造の質量データ調製工程、
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 解析対象物質の同定候補決定工程において、
イオンピークの相対強度の閾値n（但し、n≧0である）を設定して、閾値n以上の相対強度、質量電荷比及び質量電荷比の差分からなる解析対象物質の質量データと1個以上の基準物質又はその部分構造の質量データとを比較して、解析対象物質又はその部分構造の同定候補を決定する工程、及び
閾値nを0以上且つ検出された1個以上のイオンピークの相対強度の最大値の範囲で変化させて前記工程を繰り返して実施して、より多くのイオンピークの質量データに基づき決定された同定候補、及びより大きい閾値nにおける同定候補を、より信頼度の高い同定候補として順位付けする工程、
をさらに含む、請求項1又は2に記載の方法。 - 請求項1～3のいずれか一項に記載の解析対象物質の質量分析データの解析方法を実行するためのプログラム。
- 解析対象物質の質量分析スペクトルを測定する質量分析スペクトル測定手段と、
質量分析スペクトル測定手段で検出された1個以上のイオンピークの質量電荷比及び相対強度を取得する、解析対象物質のデータ要素取得手段と、
検出された1個以上のイオンピーク毎に、該イオンピークと他のイオンピークとの間の質量電荷比の差分を算出して、1個以上のイオンピークの相対強度、質量電荷比及び質量電荷比の差分からなる解析対象物質の質量データを調製する、解析対象物質の質量データ調製手段と、
調製した解析対象物質の質量データと1個以上の基準物質又はその部分構造の質量データとを比較して、解析対象物質又はその部分構造の同定候補を決定する、解析対象物質の同定候補決定手段と、
を有する、解析対象物質の質量分析データの解析装置。
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