JPWO2017195271A1 - イメージング質量分析装置 - Google Patents

Abstract

測定対象領域中の微小領域毎に一つのプリカーサイオンに対するMS²分析を実行してデータを収集したあと(S1)、そのデータに基づいて複数のプロダクトイオンを抽出する(S2)。そして、プロダクトイオンのm/z毎にMSイメージング画像を作成する(S3)。その複数のMSイメージング画像に対し階層的クラスタ分析を行って画像の類似性に基づいてプロダクトイオンをグループ分けする(S4)。分布が類似する、つまりは同じグループに区分されたプロダクトイオンは同じ化合物由来であるとみなせるから、グループ毎に複数のプロダクトイオンの強度情報を微小領域毎に加算し(S5)、加算後の強度情報に基づいてMSイメージング画像を作成する(S6)。これにより、プリカーサイオンに複数の化合物が重なっている場合であっても、その重なりの影響を排除し、一つのプロダクトイオンにおけるMSイメージング画像に比べてSN比や感度、Dレンジが良好な画像を作成し表示することができる。

Description

本発明は、試料上の２次元領域内の多数の測定点についてそれぞれ質量分析を行い、それにより得られた情報に基づいて上記２次元領域における物質の分布や試料表面状態などを反映した画像を作成するイメージング質量分析装置に関する。

質量分析イメージングは、生体組織切片などの試料の２次元領域内の複数の測定点（微小領域）に対しそれぞれ質量分析を行うことにより、特定の質量を有する物質の分布を調べる手法であり、創薬やバイオマーカ探索、各種疾病・疾患の原因究明などへの応用が進められている。質量分析イメージングを実施するための質量分析装置は一般にイメージング質量分析装置と呼ばれている（非特許文献１、特許文献１など参照）。また、通常、試料上の任意の２次元領域について顕微観察を行い、その顕微観察画像に基づいて測定対象領域を定めて該領域のイメージング質量分析を実行することから顕微質量分析装置や質量顕微鏡などと呼ばれることもあるが、本明細書では「イメージング質量分析装置」と呼ぶこととする。

イメージング質量分析装置では一般に、試料台上に置かれた試料に対して、レーザ光、電子線、帯電液滴を含むガス、プラズマガスなどを照射することで、該試料に含まれる物質（化合物）をイオン化するイオン化法が利用される。こうしたイオン化法を用いた質量分析法では、液体クロマトグラフ（ＬＣ）やガスクロマトグラフ（ＧＣ）などによる成分分離を行わないで済む反面、特に生体試料などを分析する際には多数の化合物が同時に検出されることがよくある。そうした場合、マススペクトル上では一つのピークに見えていても、複数の化合物由来のピークが重なっていることがある。このように複数の化合物が重なっているピークに対する質量電荷比で質量分析イメージング画像を作成した場合、該質量分析イメージング画像上の各画素の信号強度は複数の化合物に対するそれぞれの信号強度が加算されたものとなるため、正確な化合物分布情報を得ることができない。

近年の質量分析装置における急速な技術的進歩により、質量分解能の向上はめざましく、そうした高い質量分解能のイメージング質量分析装置を使用することで、質量電荷比が近い他の化合物の影響を受けない質量分析イメージング画像を得ることができる。しかしながら、質量分解能の向上に伴い、装置の大形化、高価格化、或いは測定の長時間化も進んでいるため、そうした制約から高質量分解能の装置を用いることが難しい場合もある。また、いかに質量分解能を向上させても、質量電荷比が全く同一である複数の化合物は分離できないという限界がある。

こうした課題を解決する一つの方法として、ｎが２以上であるＭＳⁿ分析の結果に基づいて質量分析イメージング画像を作成するという方法がある。特許文献１、非特許文献１等に記載のイメージング質量分析装置はイオンを捕捉可能なイオントラップを搭載しているため、該イオントラップにおいて試料由来の各種のイオンの中から特定のイオンをプリカーサイオンとして選別し、さらにその選別したプリカーサイオンを衝突誘起解離（ＣＩＤ）によって解離させることが可能である。そこで、目的化合物の質量分析イメージング画像を取得したい場合に、その目的化合物由来のイオンの質量電荷比をプリカーサイオンとしたＭＳ²分析を各測定点において行う。そして、目的化合物に由来するプロダクトイオンの質量電荷比の強度情報を用いて質量分析イメージング画像を作成する。プリカーサイオンの質量電荷比が同じである別の化合物が存在しても、通常、そのプロダクトイオンの質量電荷比は異なるので、プロダクトイオンの強度情報を用いることで別の化合物の影響を受けない質量分析イメージング画像を取得することができる。

しかしながら、ＭＳⁿ分析では、プリカーサイオンの選別の際に一部のプリカーサイオンは除外されてしまうし、通常、イオン解離操作によってプリカーサイオンからは複数種のプロダクトイオンが生成されるため、ＭＳⁿ分析によって得られる一つのプロダクトイオンの量は元のプリカーサイオンに比べて少ない。そのため、観測したい化合物の量がもともと少ないような場合、プロダクトイオンでは信号強度が低すぎ、プロダクトイオンを利用して作成された質量分析イメージング画像では目的化合物の分布を十分に把握することができないことがあった。

国際公開第２０１４／１７５２１１号

「iMScope TRIO イメージング質量顕微鏡」、［online］、株式会社島津製作所、［平成２８年４月１１日検索］、インターネット＜URL:http://www.an.shimadzu.co.jp/bio/imscope/msn.htm＞

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、同じ測定点に存在する別の化合物の影響を除外しつつ、高品質の質量分析イメージング画像を作成することができるイメージング質量分析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、試料上の２次元領域内に設定された複数の微小領域に対しそれぞれＭＳⁿ分析（ただしｎ≧２の整数）を実行することにより収集されたデータに基づいて、前記２次元領域における物質の分布を反映した画像を作成するイメージング質量分析装置であって、
a)各微小領域において同一のプリカーサイオンに対するＭＳⁿ分析により得られたデータに基づいて、得られた複数のプロダクトイオンそれぞれの２次元強度分布の類似性を判断し、２次元強度分布の類似性の高いプロダクトイオンをグループ化する分布類似性判定部と、
b)前記分布類似性判定部により一つのグループに振り分けられた複数のプロダクトイオンの強度情報を微小領域毎に加算又は平均化して、微小領域毎の複数のイオンによる強度情報を算出する強度情報計算部と、
c)前記強度情報計算部で得られた微小領域毎の複数のイオンによる強度情報に基づいて質量分析イメージング画像を作成する画像作成部と、
を備えることを特徴としている。

本発明に係るイメージング質量分析装置において、質量分析装置は、イオントラップ型質量分析装置、イオントラップ飛行時間型質量分析装置、タンデム四重極型質量分析装置、Ｑ−ＴＯＦ型質量分析装置など、ＭＳⁿ分析が可能な質量分析装置である。ＭＳⁿ分析のためのイオン解離操作の手法は特に限定されず、例えば衝突誘起解離、赤外多光子吸収解離、電子捕獲解離、電子移動解離など、いずれでもよい。

本発明に係るイメージング質量分析装置では、例えば濃度や含有量の２次元的な分布状況を確認したい目的化合物がある場合に、その目的化合物由来のイオン（典型的には分子イオン）をプリカーサイオンとしたＭＳ²分析を２次元的な測定対象領域を格子状に区切った微小領域（測定点）毎に実行し、微小領域毎のＭＳ²スペクトルデータを収集する。通常、１種類のプリカーサイオンに対するイオン解離操作によって、質量電荷比が相違する多種類のプロダクトイオンが生成される。そこで、分布類似性判定部はまず、微小領域毎のＭＳ²スペクトルデータに基づいて、プロダクトイオン毎に（厳密に言えばプロダクトイオンの質量電荷比毎に）２次元強度分布（空間強度分布）を求める。ＭＳ²分析を利用した従来のイメージング質量分析装置において表示されるのは、こうした２次元強度分布から作成される一つのヒートマップ画像である。

これに対し本発明に係るイメージング質量分析装置において分布類似性判定部は、得られた複数のプロダクトイオンそれぞれの２次元強度分布の類似性を判断する。２次元強度分布の類似性を判断する手法は特に限定されないが、例えば統計解析の一手法である階層的クラスタ分析（Hierarchical Cluster Analysis＝ＨＣＡ）を用いるとよい。また、ＨＣＡは教師なしのクラスタリングであるが、教師ありクラスタリングを用いることもできる。分布類似性判定部は２次元強度分布の類似性の高いプロダクトイオンをグループ化する。

仮に、プリカーサイオンが一つの化合物にのみ由来する（つまりは夾雑物がない）ものであったとすると、ノイズピークを除き、全てのプロダクトイオンは一つの化合物にのみ由来するから、それらは類似した２次元強度分布を示す筈である。その結果、ノイズピークを除き、全てのプロダクトイオンが一つのグループに振り分けられる。一方、プリカーサイオンが複数の化合物に由来するものであったとすると、プロダクトイオンも複数の化合物由来のものが混在することになる。そのため、複数の化合物の２次元強度分布が偶然同じである場合を除き、通常、プロダクトイオンの２次元強度分布は元の（一つのプリカーサイオンに重なっている）化合物毎に異なるものとなる。この場合、理想的には、全てのプロダクトイオンはその元の化合物の数と同じ数のグループに振り分けられる。

そこで強度情報計算部は、一つのグループに振り分けられた複数のプロダクトイオンの強度情報を微小領域毎に加算又は平均化し、微小領域毎の複数のイオンによる強度情報を算出する。グループが複数である場合には、グループ毎に複数のプロダクトイオンの強度情報を微小領域毎に加算又は平均化してもよいし、或いは、複数のグループの中で着目すべきいずれか一つのグループのみについて複数のプロダクトイオンの強度情報を微小領域毎に加算又は平均化してもよい。例えば目的化合物由来の代表的なプロダクトイオンの質量電荷比が既知であるような場合には、その質量電荷比が含まれるグループのみについて、微小領域毎に複数のイオンによる強度情報を算出すれば十分である。いずれにしても、一つのグループに複数のプロダクトイオンが含まれていれば、強度情報を加算又は平均化することで強度情報の精度が高まる。

そして画像作成部は、上述のようにして求められた微小領域毎の複数のイオンによる強度情報に基づいて質量分析イメージング画像を作成する。これにより、従来装置に比べて、精度の高い又は感度の高い強度情報に基づいた質量分析イメージング画像を作成し、これを例えば表示部の画面上に表示してユーザに提示することができる。

本発明に係るイメージング質量分析装置において、分布類似性判定部により類似性が判定される２次元強度分布を得るためのプロダクトイオンの質量電荷比は予めユーザが設定しておくようにしても構わないが、収集されたＭＳⁿスペクトルデータに基づいて作成されるマススペクトル上に現れるピークを自動的に検出することによりプロダクトイオンが決定されるようにしてもよい。

即ち、本発明に係るイメージング質量分析装置では、各微小領域において同一のプリカーサイオンに対するＭＳⁿ分析により得られたデータに基づいてプロダクトイオンの質量電荷比を抽出するプロダクトイオン抽出部をさらに備える構成とすることができる。
プロダクトイオン抽出部は例えば、微小領域毎に作成されるＭＳⁿスペクトル上で検出されるプロダクトイオンピークを全て収集したり、或いは、全ての微小領域におけるＭＳⁿスペクトルを質量電荷比毎に加算したマススペクトルを作成し、該マススペクトル上で検出されるプロダクトイオンピークを収集したりすればよい。

また、特定の化合物由来のプロダクトイオンの質量電荷比を抽出したい場合には、上述したように、それら質量電荷比を予めユーザが設定しておくようにしてもよいが、該化合物をＭＳⁿ分析したときに得られる標準的なマススペクトルに基づいてプロダクトイオンが自動的に選択されるようにしてもよい。

即ち、本発明に係るイメージング質量分析装置では、上記プロダクトイオン抽出部は、与えられた基準マススペクトルを参照してプロダクトイオンを選択する構成とすることができる。
具体的には、例えばユーザが目的化合物を指定すると、該化合物に対応付けられてデータベース等に格納されている基準マススペクトルが読み出され、プロダクトイオン抽出部は、微小領域毎のＭＳⁿスペクトルデータに基づいて抽出されたプロダクトイオンの中で、上記基準マススペクトル上で観測されるピークと質量電荷比が一致する（厳密にはピークを中心とする所定の質量電荷比範囲に含まれる）プロダクトイオンのみを選択する。換言すれば、基準マススペクトル上に存在しないピークに対応するプロダクトイオンは目的化合物由来のプロダクトイオンではないと判断して２次元強度分布の類似性判定対象から除外する。これにより、目的化合物以外の化合物を除外して、目的化合物の２次元分布を正確に反映した質量分析イメージング画像を作成することができる。
或いは、任意の試料に対し質量分析を行うことで得られたＭＳⁿスペクトルをデータベース検索に供することで該試料中の化合物種を推定し、その化合物種に対応するデータベース中のＭＳⁿスペクトルを基準マススペクトルに設定して、プロダクトイオン抽出部はこの基準マススペクトルを参照してプロダクトイオンを選択してもよい。

本発明に係るイメージング質量分析装置によれば、例えば目的化合物と同じ質量電荷比を有する又は質量電荷比がきわめて近い（一般的な質量分析装置では分離できない）別の化合物が存在する場合でも、その化合物の影響をデータ処理により排除して、目的化合物の２次元分布を示す高品質で正確な質量分析イメージング画像を作成することができる。また、複数の化合物の質量電荷比が同一又はきわめて近い場合であっても、その複数の化合物それぞれの２次元分布を示す高品質で正確な質量分析イメージング画像を作成することができる。さらにまた、本発明に係るイメージング質量分析装置によれば、高品質の質量分析イメージング画像を作成するために測定を行う際に、高い質量分解能で以て質量電荷比が近い化合物同士を分離する必要がない。そのため、比較的安価な質量分析装置を利用することができる。

本発明の一実施例であるイメージング質量分析装置の概略構成図。 本実施例のイメージング質量分析装置における質量分析イメージング画像作成処理のフローチャート。 本実施例のイメージング質量分析装置における質量分析イメージング画像作成処理を説明するための模式図。 本発明の他の実施例であるイメージング質量分析装置の概略構成図。

以下、本発明に係るイメージング質量分析装置の一実施例について、添付図面を参照して説明する。
図１は本実施例のイメージング質量分析装置の概略構成図である。

本実施例のイメージング質量分析装置は、試料１２上の測定対象領域内の多数の測定点（微小領域）に対してそれぞれ質量分析を実行して測定点毎にマススペクトルデータを取得する測定部１と、該測定部１により得られた多量のデータを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やユーザインターフェイスなどを司る中央制御部４と、該中央制御部４に付設された入力部５及び表示部６と、を備える。

測定部１は、大気圧雰囲気であるイオン化室１０内に配置された、ｘ軸、ｙ軸の二軸方向に移動可能である試料台１１と、試料台１１上に載置された試料１２に微小径のレーザ光を照射して該試料１２中の成分をイオン化するＭＡＬＤＩ用レーザ照射部１３と、試料１２から発生したイオンを収集して真空雰囲気に維持される真空チャンバ１４内へと搬送するイオン導入部１５と、試料１２由来のイオンを収束しつつ案内するイオンガイド１６と、高周波電場によってイオンを一時的に捕捉するとともに必要に応じてプリカーサイオンの選択及び該プリカーサイオンの解離（衝突誘起解離）を行うイオントラップ１７と、イオントラップ１７から射出されたイオンを質量電荷比に応じて分離する飛行空間を内部に形成するフライトチューブ１８と、イオンを検出する検出器１９と、を含む。即ち、この測定部１は、ＭＳⁿ分析が可能なイオントラップ飛行時間型質量分析装置である。なお、一般的に、イメージング質量分析装置の測定部には、試料台１１上の試料１２を顕微観察するための光学顕微鏡が設けられているが、ここでは、その記載を省略している。

データ処理部２は、データ収集部２１、ＭＳ／ＭＳスペクトル作成部２２、プロダクトイオン抽出部２３、個別イメージング画像作成部（本発明における１次画像作成部に相当）２４、画像類似性判定部２５、強度情報加算処理部２６、加算後イメージング画像作成部２７、などの機能ブロックを備える。なお、データ処理部２及び中央制御部４と分析制御部３の少なくとも一部は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを含むパーソナルコンピュータ（又はより高性能なワークステーション）をハードウエア資源とし、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該コンピュータ上で動作させることにより、それぞれの機能が達成される構成とすることができる。

図２は本実施例のイメージング質量分析装置における特徴的な質量分析イメージング画像作成処理のフローチャート、図３はその処理動作を説明するための模式図である。以下、本実施例のイメージング質量分析装置における質量分析イメージング画像作成処理について図２、図３を参照して説明する。ここでは、生体組織切片などの試料１２に含まれる特定の化合物の２次元分布状況を調べる場合を例に挙げる。

測定対象であるサンプルはＭＡＬＤＩ用サンプルプレート上に置かれ、その表面に適宜のマトリクスが塗布されることで試料１２が調製される。分析者（ユーザ）はこの試料１２を試料台１１上にセットし、図示しない顕微鏡により得られた顕微画像を参照して、試料１２上の測定対象領域１２１を入力部５により指定する。また分析者は、２次元分布を観測したい特定の化合物の分子イオンの質量電荷比などの測定条件も適宜に設定する。そのうえで分析者が測定実行を指示すると、中央制御部４を介して分析制御部３は、指定された測定対象領域１２１内の各微小領域（図３（ａ）中に示す矩形状の領域）１２２について、設定された特定化合物の分子イオンをプリカーサイオンとするＭＳ²分析をそれぞれ実行するように測定部１を制御する。

即ち、測定部１においては、１番目の測定対象である微小領域がレーザ光の照射位置に来るように図示しない駆動機構により試料台１１が移動される。そして、ＭＡＬＤＩ用レーザ照射部１３からその微小領域に対しパルス状のレーザ光が照射されると、その照射部位付近に存在する試料１２中の化合物がイオン化される。発生したイオンはイオン導入部１５を通して真空チャンバ１４内に搬送され、イオンガイド１６により収束されてイオントラップ１７内に導入され、高周波電場の作用により一旦保持される。

試料１２由来の各種イオンがイオントラップ１７に保持されたあと、指定されたプリカーサイオンのみが選択的にイオントラップ１７内に残され、さらにイオントラップ１７内にＣＩＤガスが導入されることでプリカーサイオンの解離が促進される。プリカーサイオンが解離して生成された各種プロダクトイオンは、所定のタイミングでイオントラップ１７から一斉に射出されてフライトチューブ１８内の飛行空間に導入され、該飛行空間を飛行して検出器１９に到達する。飛行空間を飛行する間に各種プロダクトイオンは質量電荷比に応じて分離され、質量電荷比が小さい順に検出器１９に到達する。検出器１９によるアナログ検出信号は図示しないアナログデジタル変換器によりデジタルデータに変換されたあと、データ処理部２に入力され、飛行時間スペクトルデータとしてデータ収集部２１に一旦格納される。

こうして測定対象領域１２１内の或る一つの微小領域に対する飛行時間スペクトルデータがデータ収集部２１に格納されると、次に測定すべき微小領域がレーザ光照射位置に来るように試料台１１が移動される。予め決められた順序で測定対象領域１２１内の全ての微小領域に対する質量分析（ＭＳ²分析）を実行して、それぞれ飛行時間スペクトルデータが得られたならば測定を終了する（ステップＳ１）。

測定終了後又は測定途中に、ＭＳ／ＭＳスペクトル作成部２２は、各微小領域に対する飛行時間スペクトルデータの飛行時間を質量電荷比に換算することによりマススペクトルデータ（ＭＳ²スペクトルデータ）を求め、該データをデータ収集部２１に格納する。これにより、図３（ｂ）に一例を示すように、微小領域１２２毎にマススペクトルデータが得られる。次に、プロダクトイオン抽出部２３は全ての微小領域１２２のマススペクトルデータに基づいて、プロダクトイオンの質量電荷比と抽出する（ステップＳ２）。

具体的には例えば、微小領域１２２毎に得られたマススペクトルデータに基づいて作成したマススペクトル上で所定の条件に従ってピークを検出して該ピークの質量電荷比を求め（つまりはピークピッキングを行い）、そうして求めた全てのピークの質量電荷比を集めてそれらをプロダクトイオンの質量電荷比とみなすとよい。もちろん、各マススペクトルからピークを検出する際に、ノイズピークの除去を行ったり、信号強度に下限を設けたり、或いは検出するピークの数を制限したりする等、適宜の処理を行っても構わない。また、厳密に質量電荷比の値が一致していなくても、質量分解能を考慮した所定の範囲内に質量電荷比値が収まる複数のプロダクトイオンは実際には一つのプロダクトイオンであるとみなしてマージしてもよい。

ステップＳ２の処理により、一つのプリカーサイオンに由来する多数のプロダクトイオンが抽出される。もちろん、実際にはプロダクトイオンではないノイズピーク等が含まれる可能性はある。次いで、個別イメージング画像作成部２４は、微小領域１２２毎のＭＳ²スペクトルデータからプロダクトイオンの質量電荷比における強度情報を抽出し、そのプロダクトイオンの質量電荷比毎に、微小領域の２次元的な位置情報と強度情報との関係を示す質量分析イメージング画像を作成する（ステップＳ３）。これにより、図３（ｃ）に示すように、一つのプリカーサイオンに由来する複数のプロダクトイオン（と推測されるイオン）に対する質量分析イメージング画像が作成される。図３（ｃ）では、Ｍ1、Ｍ2、…、Ｍnがプロダクトイオンの質量電荷比である。

ステップＳ１の測定の際に設定したプリカーサイオンが実は一つの化合物由来のイオンではなく、複数の化合物由来のイオンの質量電荷比が同一又はきわめて近接しているために重なってしまっている場合、複数のプロダクトイオンは互いに異なる化合物に由来するものである可能性がある。同じ化合物由来であるプロダクトイオンの２次元分布はほぼ同じである筈であり、異なる化合物由来のプロダクトイオンの２次元分布は互いに異なる可能性が高い。そこで、画像類似性判定部２５は複数のプロダクトイオンの質量分析イメージング画像に対し例えば階層クラスタ分析（ＨＣＡ）を適用し、質量分析イメージング画像の類似性を判定する。そして、２次元分布の類似性が高い質量分析イメージング画像が得られるプロダクトイオンを一つのグループとするように、プロダクトイオンのグループ分けを実施する（ステップＳ４）。なお、階層クラスタ分析に代えて、教師ありクラスタリングなどの任意の手法を利用して画像の、つまりは２次元強度分布の類似性を判定することができる。

図３（ｄ）の例では、画像の類似性の判定により、質量電荷比がＭ1、Ｍ2、Ｍ4、…であるプロダクトイオンが一つのグループに、質量電荷比がＭ3、Ｍ5、…であるプロダクトイオンが別の一つのグループに振り分けられている。なお、通常、ノイズピークは、他のグループのいずれにも入らない単一メンバーのグループとなり、プロダクトイオンのグループとは分離可能である。

上記理由から、同一のグループに振り分けられた複数のプロダクトイオンは一つの化合物に由来するものであるとみなせる。そこで、強度情報加算処理部２６は、各グループにおいて、振り分けられた複数のプロダクトイオンの強度情報を微小領域毎に加算する。即ち、同じ化合物由来であると推測される複数のプロダクトイオンの強度情報を微小領域毎に加算する（ステップＳ５）。図３の例では、ＭＳ²スペクトルデータにおける質量電荷比がＭ1、Ｍ2、Ｍ4、…であるプロダクトイオンの強度情報が微小領域毎に加算され、他方、ＭＳ²スペクトルデータにおける質量電荷比がＭ3、Ｍ5、…であるプロダクトイオンの強度情報が微小領域毎に加算される。

そのあと、加算後イメージング画像作成部２７は、図３（ｅ）に示すように、グループ毎に、その加算処理後の各微小領域の強度情報に基づいて質量分析イメージング画像を作成する（ステップＳ６）。このときに作成される質量分析イメージング画像は、ＭＳ²スペクトル上の一つの質量電荷比における強度情報に基づくものではなく、複数の質量電荷比における強度情報に基づくものとなる。ステップＳ５において加算処理されるのは質量分析イメージング画像上の２次元分布の類似性が高い質量電荷比だけであり、それら質量電荷比を持つプロダクトイオンの元となった化合物が存在している微小領域では上記加算処理によって強度情報が増加する。そのため、ステップＳ６で作成される質量分析イメージング画像は、或る一つの質量電荷比のみに対する質量分析イメージング画像に比べて、高いＳＮ比、高い感度、及び広いダイナミックレンジの画像となる。加算後イメージング画像作成部２７は、そうして作成したグループ毎の質量分析イメージング画像を、中央制御部４を介して表示部６に表示する（ステップＳ７）。

２次元分布が同一である複数の化合物が試料中に存在しない限り、複数のプロダクトイオンを含む一つのグループは一つの化合物に対応していると推測できる。そのため、多くの場合、設定した一つのプリカーサイオンに二つの化合物が重なっていると、ノイズピークを除いて二つのグループが作成され、そのグループ毎に質量分析イメージング画像が作成される。その二つの質量分析イメージング画像は重なっている二つの化合物の２次元分布をそれぞれ示しており、一方が分析者が意図していた特定の化合物、他方が別の化合物である。

もちろん、最終的に得られた質量分析イメージング画像のみならず、ステップＳ３で作成された質量分析イメージング画像も表示部６の画面上に適宜表示するようにしてもよい。

上記実施例では、プロダクトイオン抽出部２３がＭＳ²スペクトルデータから自動的にプロダクトイオンを抽出していたが、分析者が観測したい特定化合物の一部のプロダクトイオンの質量電荷比を把握している場合には、そのプロダクトイオンの質量電荷比を予め測定条件として入力部５から入力しておくことにより、ステップＳ５において入力されたプロダクトイオンの質量電荷比が含まれるグループのみを選択して強度情報の加算を行い、該一つのグループについてのみ質量分析イメージング画像を作成するようにしてもよい。

また、特定の化合物の２次元分布を示す質量分析イメージング画像のみを取得したい場合には、次に述べる第２実施例の構成としてもよい。図４はこの第２実施例によるイメージング質量分析装置の概略構成図であり、図１に示した構成と同じ構成要素には同じ符号を付して詳しい説明を省略する。

この第２実施例のイメージング質量分析装置では、データ処理部２は、プロダクトイオン選定部２８と、基準マススペクトル記憶部２９とをさらに備える。基準マススペクトル記憶部２９には、予め、様々な化合物の標準品についてＭＳ²分析を実行することで得られたＭＳ²スペクトルが化合物名と対応付けて記憶されている一種のデータベースである。また、ＭＳ²スペクトルに代えて、このＭＳ²スペクトルに対しピーク検出を行うことで得られたプロダクトイオンの質量電荷比のリストが記憶されていてもよい。

このイメージング質量分析装置の動作は基本的には上記実施例のイメージング質量分析装置と同様であるが次の点が異なる。
即ち、測定に先立ち、分析者は２次元分布を観測したい特定の化合物の名称を測定条件の一つとして入力部５から設定しておく。プロダクトイオン選定部２８は設定された化合物に対応するＭＳ²スペクトルを基準マススペクトル記憶部２９から読み出して基準マススペクトルとして定めておく。

上記ステップＳ２において、プロダクトイオン抽出部２３はＭＳ²スペクトルデータに基づいて複数のプロダクトイオンの質量電荷比を抽出するが、そのあと、プロダクトイオン選定部２８は抽出されたプロダクトイオンの質量電荷比が上記基準マススペクトル上で観測されているか否かを判定し、該基準マススペクトル上で観測されない質量電荷比は特定化合物由来のプロダクトイオンの質量電荷比ではないと判断して除外する。こうした処理によって最終的に残った、つまりは基準マススペクトル上で観測されている質量電荷比を持つプロダクトイオンが選定され、次のステップＳ３の処理に供される。
こうしたプロダクトイオンの選定処理を加えることで、仮に特定化合物と類似した２次元分布を有する別の化合物が存在していたとしても、該化合物の影響を排除して、特定化合物のみに対応する質量分析イメージング画像を作成することができる。

また、測定に先立って分析者が指定した化合物に対応したＭＳ²スペクトルを基準マススペクトルとして定めるのではなく、或る試料の実測結果から含有が確認された化合物に対応したＭＳ²スペクトルを基準マススペクトルとして定めるようにしてもよい。即ち、或る試料を測定して得られたＭＳⁿスペクトルを、上記基準マススペクトル記憶部２９に記憶されているデータベース中のＭＳ²スペクトルと照合することにより、スペクトルパターンの類似度の高い化合物種を推定（同定）する。そして、その推定された化合物種のＭＳ²スペクトルを基準マススペクトルとして定め、任意の試料において該化合物種の２次元分布を示す質量分析イメージング画像を求める。これにより、化合物種が不明である目的化合物についても、試料中の２次元分布を示す質量分析イメージング画像を作成することができる。

なお、上記実施例は本発明の一例であり、本発明の趣旨の範囲で適宜に変更、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当然である。

１…測定部
１０…イオン化室
１１…試料台
１２…試料
１２１…測定対象領域
１２２…微小領域
１３…ＭＡＬＤＩ用レーザ照射部
１４…真空チャンバ
１５…イオン導入部
１６…イオンガイド
１７…イオントラップ
１８…フライトチューブ
１９…検出器
２…データ処理部
２１…データ収集部
２２…ＭＳ／ＭＳスペクトル作成部
２３…プロダクトイオン抽出部
２４…個別イメージング画像作成部
２５…画像類似性判定部
２６…強度情報加算処理部
２７…加算後イメージング画像作成部
２８…プロダクトイオン選定部
２９…基準マススペクトル記憶部
３…分析制御部
４…中央制御部
５…入力部
６…表示部

データ処理部２は、データ収集部２１、ＭＳ／ＭＳスペクトル作成部２２、プロダクトイオン抽出部２３、個別イメージング画像作成部２４、画像類似性判定部２５、強度情報加算処理部２６、加算後イメージング画像作成部２７、などの機能ブロックを備える。なお、データ処理部２及び中央制御部４と分析制御部３の少なくとも一部は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを含むパーソナルコンピュータ（又はより高性能なワークステーション）をハードウエア資源とし、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該コンピュータ上で動作させることにより、それぞれの機能が達成される構成とすることができる。

測定終了後又は測定途中に、ＭＳ／ＭＳスペクトル作成部２２は、各微小領域に対する飛行時間スペクトルデータの飛行時間を質量電荷比に換算することによりマススペクトルデータ（ＭＳ²スペクトルデータ）を求め、該データをデータ収集部２１に格納する。これにより、図３（ｂ）に一例を示すように、微小領域１２２毎にマススペクトルデータが得られる。次に、プロダクトイオン抽出部２３は全ての微小領域１２２のマススペクトルデータに基づいて、プロダクトイオンの質量電荷比を抽出する（ステップＳ２）。

Claims (4)

1. 試料上の２次元領域内に設定された複数の微小領域に対しそれぞれＭＳⁿ分析（ただしｎ≧２の整数）を実行することにより収集されたデータに基づいて、前記２次元領域における物質の分布を反映した画像を作成するイメージング質量分析装置であって、
   a)各微小領域において同一のプリカーサイオンに対するＭＳⁿ分析により得られたデータに基づいて、得られた複数のプロダクトイオンそれぞれの２次元強度分布の類似性を判断し、２次元強度分布の類似性の高いプロダクトイオンをグループ化する分布類似性判定部と、
   b)前記分布類似性判定部により一つのグループに振り分けられた複数のプロダクトイオンの強度情報を微小領域毎に加算又は平均化して、微小領域毎の複数のイオンによる強度情報を算出する強度情報計算部と、
   c)前記強度情報計算部で得られた微小領域毎の複数のイオンによる強度情報に基づいて質量分析イメージング画像を作成する画像作成部と、
   を備えることを特徴とするイメージング質量分析装置。
2. 請求項１に記載のイメージング質量分析装置であって、
   前記分布類似性判定部は、階層的クラスタ分析を用いて複数のプロダクトイオンそれぞれの２次元強度分布の類似性を判断することを特徴とするイメージング質量分析装置。
3. 請求項１又は２に記載のイメージング質量分析装置であって、
   各微小領域において同一のプリカーサイオンに対するＭＳⁿ分析により得られたデータに基づいてプロダクトイオンの質量電荷比を抽出するプロダクトイオン抽出部をさらに備えることを特徴とするイメージング質量分析装置。
4. 請求項３に記載のイメージング質量分析装置であって、
   前記プロダクトイオン抽出部は、与えられた基準マススペクトルを参照してプロダクトイオンを選択することを特徴とするイメージング質量分析装置。

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