WO2018207228A1 - クロマトグラフ質量分析データ処理装置及びクロマトグラフ質量分析データ処理用プログラム - Google Patents

クロマトグラフ質量分析データ処理装置及びクロマトグラフ質量分析データ処理用プログラム Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a chromatograph mass spectrometry data processing apparatus for processing data collected by a chromatograph mass spectrometer such as a liquid chromatograph mass spectrometer (LC-MS) or a gas chromatograph mass spectrometer (GC-MS), and
  • a chromatograph mass spectrometer such as a liquid chromatograph mass spectrometer (LC-MS) or a gas chromatograph mass spectrometer (GC-MS)
  • LC-MS liquid chromatograph mass spectrometer
  • GC-MS gas chromatograph mass spectrometer
  • chromatograph mass spectrometers such as GC-MS and LC-MS
  • various compounds contained in a sample are temporally separated through a column in gas chromatographs and liquid chromatographs, and separated in a subsequent mass spectrometer. Ions generated from each compound are separated according to the mass-to-charge ratio and detected by a detector.
  • a quadrupole mass spectrometer using a quadrupole mass filter as a mass separator is widely used as a mass spectrometer.
  • a tandem mass spectrometer such as a triple quadrupole mass spectrometer, which has a high effect of eliminating impurities, is often used.
  • ions characterizing the compound are determined as target ions, and selected ion monitoring (SIM) measurement or multiple reaction monitoring (for the target ions) MRM) measurements are made with a mass spectrometer.
  • SIM selected ion monitoring
  • MRM multiple reaction monitoring
  • an extracted ion chromatogram also referred to as a mass chromatogram
  • an ion corresponding to a peak showing the maximum signal intensity in a typical mass spectrum of the compound is usually selected.
  • target ions are exclusively used for quantification, they are often referred to as quantification ions, but in this specification, confirmation ions other than target ions, which will be described later, may be used for quantification.
  • the set ions are referred to as target ions.
  • the target ion of a certain compound is an ion that characterizes the compound
  • the actual sample may contain various contaminants, and the separation conditions in the chromatograph are not appropriate, so the component separation is insufficient.
  • a plurality of compounds may unintentionally overlap each other. In such a case, even if only the peak on the extracted ion chromatogram of the target ion having a specific mass-to-charge ratio is seen, whether or not the peak is surely derived from the target compound or another compound overlaps. It is difficult to confirm whether or not there is.
  • ions having a mass-to-charge ratio characterizing the compound are selected as confirmation ions (sometimes referred to as reference ions) in addition to target ions.
  • the signal intensity of the peak of the confirmed ion on the measured mass spectrum hereinafter referred to as “mass peak” to distinguish the peak on the mass spectrum from the peak on the chromatogram
  • the mass peak of the target ion Calculate the intensity ratio with the signal intensity (hereinafter referred to as “confirmed ion ratio”) and use the confirmed ion ratio to confirm that the target ion is truly derived from the target compound, that is, to identify the peak of the target ion.
  • Quantitative analysis using the target ions and confirmation ions described above is often used in multi-component simultaneous analysis that simultaneously analyzes a large number of compounds contained in a sample, such as analysis of residual agricultural chemicals in food and environmental water.
  • a target ion and a confirmation ion for each compound in advance.
  • the quantitative analysis result may differ greatly.
  • the quantitative value is obtained based on the peak area value on the extracted ion chromatogram of the target ion that gives the maximum signal intensity. Bring Since the target ion and the confirmation ion are ions derived from one compound, they exhibit the same behavior. Therefore, as described above, when quantification based on target ions is not appropriate, a method is known in which the roles of target ions and confirmation ions are switched and quantification is performed based on the area value of the chromatogram peak of the confirmation ions. .
  • the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems.
  • the object of the present invention is to reduce the labor of replacement of target ions and confirmation ions, and to combine target ions and confirmation ions. Comparison of quantitative analysis results and determination of which quantitative analysis result is most appropriate when not replaced and when replaced or when one of a plurality of confirmation ions is used for quantification. It is to provide a chromatograph mass spectrometry data processing apparatus and a chromatograph mass spectrometry data processing program that can be accurately and easily performed by a user.
  • the chromatograph mass spectrometry data processing apparatus which has been made to solve the above problems, is based on data collected by measuring a sample containing a target compound with a chromatograph mass spectrometer. Extraction ion chromatograms are created for each target ion having a predetermined mass-to-charge ratio and one or more confirmation ions having a different mass-to-charge ratio, and using the peaks on these extracted ion chromatograms
  • a target ion utilization quantitative calculation unit that calculates a quantitative value using, b) Based on the data, an extracted ion chromatogram of one or a plurality of confirmation ions predetermined for the target compound is prepared, and the peak area or height corresponding to the target compound on the chromatogram A confirmation ion-based quantitative calculation unit that calculates quantitative values using c)
  • a quantitative analysis result of the target compound a quantitative value of the target compound obtained by the target ion utilization quantitative calculation unit, a peak waveform of the extracted ion chromatogram used for the calculation, and the confirmation ion utilization quantitative Display processing for forming a display image in which the quantitative value of the target compound obtained by the calculation unit and the peak waveform of the extracted ion chromatogram used for the calculation are arranged on the same screen and displaying them on the screen of the display unit And It is characterized by having.
  • the chromatograph mass spectrometry data processing program according to the present invention which has been made to solve the above-mentioned problems, is based on data collected by measuring a sample containing a target compound with a chromatograph mass spectrometer using a computer.
  • an extracted ion chromatogram is created for each target ion having a predetermined mass-to-charge ratio derived from the target compound and one or more confirmation ions having a different mass-to-charge ratio, and the extracted ion chromatogram
  • a chromatographic mass spectrometry data processing program for quantifying the target compound using a peak a) Based on the data collected by measurement, an extracted ion chromatogram of a target ion predetermined for the target compound is prepared, and the peak area or height corresponding to the target compound on the chromatogram is calculated.
  • a target ion-based quantitative calculation step for calculating a quantitative value using b) Based on the data, an extracted ion chromatogram of one or a plurality of confirmation ions predetermined for the target compound is prepared, and the peak area or height corresponding to the target compound on the chromatogram A confirmation ion-based quantitative calculation step for calculating each quantitative value using c)
  • the quantitative value of the target compound obtained in the target ion utilization quantitative calculation step, the peak waveform of the extracted ion chromatogram used for the calculation, and the confirmation ion utilization quantitative Display processing for forming a display image in which the quantitative value of the target compound obtained in the calculation step and the peak waveform of the extracted ion chromatogram used for the calculation are arranged on the same screen and displaying them on the screen of the display unit Steps, It is characterized by having a computer execute.
  • chromatograph mass spectrometer is a gas chromatograph mass spectrometer or a liquid chromatograph mass spectrometer.
  • the mass spectrometer in the “chromatograph mass spectrometer” may be either a mass spectrometer capable of performing only normal mass spectrometry or a mass spectrometer capable of performing MS / MS analysis.
  • the mass spectrometer is typically a quadrupole mass spectrometer, and in this case, the target ions and confirmation ions are ions to be selected in the selected ion monitoring (SIM) measurement, that is, mass-to-charge ratio values.
  • SIM selected ion monitoring
  • the mass spectrometer is typically a triple quadrupole mass spectrometer or a quadrupole-time-of-flight mass spectrometer (q-TOF MS), in which case the target ions and confirmation ions are MRM. It is a set of MRM transitions to be selected in measurement, that is, a mass-to-charge ratio value of precursor ions and product ions.
  • the target ion utilization quantitative calculation unit creates an extraction ion chromatogram of target ions determined in advance for the target compound based on the data stored in the data file. To do. Then, for example, the area value of the peak corresponding to the target compound on the extracted ion chromatogram, that is, the peak observed near the retention time of the target compound is calculated, and the area value is compared with the calibration curve for the target ion. Calculate the quantitative value.
  • This is a general quantitative value calculation method implemented in a conventional chromatograph mass spectrometry data processing apparatus.
  • the confirmation ion utilization quantitative calculation unit obtains an extracted ion chromatogram of one or more confirmation ions predetermined for the target compound in the same manner as the target ion. Create each one. Then, for example, an area value of a peak corresponding to the target compound is calculated on the extracted ion chromatogram for each confirmation ion, and a quantitative value is calculated by comparing the area value with a calibration curve for each confirmation ion. That is, a quantitative value is calculated using confirmation ions that are not generally used for quantification.
  • the calibration curve for target ions and the calibration curve for confirmation ions may be prepared by the absolute calibration curve method (external standard method) or the internal standard method, respectively.
  • the absolute calibration curve method external standard method
  • a calibration curve indicating the relationship between concentration and peak area or height may be created from the peak area or height on the extracted ion chromatogram created based on the data obtained by the measurement. . If the extracted ion chromatogram of the target ions is used, a calibration curve for target ions can be created, and if the extracted ion chromatogram of the confirmed ions is used, a calibration curve for confirmed ions can be created.
  • the display processing unit displays the multiple quantitative analysis results and the multiple quantitative values used for calculating each quantitative value.
  • a display image in which the peak waveform of the extracted ion chromatogram is arranged on the same screen is formed.
  • the peak waveforms of a plurality of extracted ion chromatograms may be displayed vertically or horizontally on the display screen, the peak waveforms may be displayed in the same graph frame, or a plurality of peak waveforms may be displayed.
  • the peak waveforms may be displayed in a stacked manner within the same graph frame. In any case, the shape of the peak waveform that is the basis for calculating different quantitative values may be displayed so that it can be easily visually compared.
  • the display image thus formed is displayed on the screen of the display unit and presented to the user.
  • the quantitative analysis result using the target ions of the target compound and the quantitative analysis result using the confirmation ions that are not originally intended for quantification are displayed at the same time on the same screen of the display unit.
  • the peak waveform of the extracted ion chromatogram used for the quantitative calculation is also displayed. If there is an overlap of impurities other than the target compound in the peak or if there is an abnormal fluctuation in the baseline, in many cases, the user can recognize the peak waveform. Accordingly, the user can easily and accurately determine which of the target ions and confirmation ions or which of the plurality of confirmation ions is appropriate for quantification by comparing the plurality of displayed peak waveforms. it can.
  • Each of the target ion reference quantification calculation unit and the confirmation ion reference quantification calculation unit is prepared based on data obtained by measuring a standard sample containing a target compound having a known concentration, and a target ion calibration curve and A quantitative value is calculated with reference to a calibration curve for confirmation ions
  • the display processing unit includes a quantitative value of a target compound obtained using the target ion, a peak waveform of an extracted ion chromatogram used for the calculation, and a target compound obtained using the confirmation ion Together with the peak waveform of the extracted ion chromatogram used in the calculation and the calibration curve for the target ion and the confirmation ion referenced during each quantitative calculation, or a plurality of calibration curves
  • the selected one of them may be configured to form a display image arranged on the same screen.
  • the shape of the calibration curve and the relationship between the calibration curve and the actually measured plot are used to determine which target ion or confirmation ion or which of the plurality of confirmation ions is appropriate for quantification. Is an important indicator. According to the above preferred configuration, since the calibration curve used for calculating the quantitative value is displayed on the same screen as the quantitative analysis result, the user can determine the accuracy of the quantitative determination based on the calibration curve.
  • the display processing unit display the quantitative analysis result for one target compound selected by the user among the plurality of target compounds. At this time, by displaying a list that can be selected by clicking on one of the target compounds on the same screen as the above quantitative analysis results, the user can easily select the target compound to be confirmed. And the quantitative analysis result can be visually recognized.
  • the user replaces the preset target ions and confirmation ions, that is, uses confirmation ions.
  • the quantitative analysis result can be confirmed on the display screen together with the result of the quantitative analysis using the target ions. Therefore, the user can easily and accurately determine which of the target ions and the confirmation ions is appropriate for quantification or which of the plurality of confirmation ions is appropriate for quantification. .
  • the target ions Quantitative analysis using target ions and quantitative analysis using confirmation ions are performed from the beginning, and multiple quantitative analysis results are displayed together. To do. Therefore, the user can examine at once the quantitative analysis result using the target ions and one or a plurality of quantitative analysis results using the confirmation ions. For this reason, it is possible to efficiently perform quantitative analysis without requiring useless time for examination and judgment by the user.
  • FIG. 3 is a specific explanatory diagram of the characteristic quantitative analysis processing shown in FIG. 2.
  • the figure which shows an example of the display screen of the quantitative analysis result in the GC-MS system of a present Example.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of the GC-MS system of the present embodiment.
  • the GC-MS system of the present embodiment includes an autosampler 1 controlled by the control unit 4, a gas chromatograph unit (GC unit) 2, and a tandem mass spectrometer unit (MS / MS) unit 3 as measurement units. Furthermore, an analog-digital conversion unit (ADC) 5, a data processing unit 6, an input unit 7, and a display unit 8 are provided.
  • the data processing unit 6 corresponds to the chromatograph mass spectrometry data processing apparatus according to the present invention.
  • the autosampler 1 automatically selects a plurality of samples prepared in a vial or the like under the control of the control unit 4 and supplies them to the gas chromatograph unit 2.
  • the gas chromatograph unit 2 includes a sample vaporizing chamber, a column, a column oven, a carrier gas supply unit, and the like.
  • the liquid sample given from the autosampler 1 is vaporized in the sample vaporization chamber, and the vaporized sample is introduced into the column along the flow of the carrier gas. While the sample passes through the column, various compounds in the sample are temporally separated, and are output from the column outlet and introduced into the tandem mass spectrometer 3.
  • the tandem mass spectrometer 3 is typically a triple quadrupole mass spectrometer in which a quadrupole mass filter is arranged before and after a collision cell.
  • the compound in the introduced gas sample is ionized by an ion source, and ions having a specific mass-to-charge ratio pass through the quadrupole mass filter in the preceding stage among the various ions generated.
  • a collision gas such as argon is introduced into the collision cell.
  • the ions come into contact with the collision gas and are cleaved by collision-induced dissociation (CID), and various product ions generated thereby are separated into a quadrupole mass filter in the subsequent stage.
  • CID collision-induced dissociation
  • ions having a specific mass-to-charge ratio pass through a subsequent quadrupole mass filter and reach the detector to be detected.
  • the detector generates a detection signal corresponding to the amount of ions that have arrived, and this detection signal is digitized by the analog-to-digital converter 5 and input to the data processor 6 as measurement data.
  • MRM multiple reaction monitoring
  • the data processing unit 6 includes a data storage unit 60, a quantitative calculation unit 61, and a quantitative analysis result display processing unit 68 as functional blocks.
  • the quantitative calculation unit 61 further includes a quantitative analysis condition setting unit 62, a confirmed ion ratio allowable value.
  • a calculation unit 63, a peak identification processing unit 64, a peak waveform processing unit 65, a calibration curve creation unit 66, and a quantitative value calculation unit 67 are included.
  • the entity of the data processing unit 6 is a personal computer (or a higher performance workstation) including an auxiliary storage device such as a CPU, ROM, RAM, HDD, or SDD, and dedicated data processing installed in the computer.
  • the functions of the above-described units are achieved by software running on the computer. That is, this data processing software corresponds to the chromatograph mass spectrometry data processing program according to the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure of characteristic quantitative analysis processing in the GC-MS system of the present embodiment
  • FIG. 3 is a specific explanatory diagram of processing of characteristic quantitative analysis processing shown in FIG.
  • a multi-component simultaneous analysis is performed in which a large number of compounds contained in an unknown sample are quantitatively analyzed simultaneously.
  • the type of the compound to be analyzed is determined in advance, and the purpose is to calculate the content (concentration) of each compound.
  • the unknown compound may not contain the target compound, and in this case, the content of the compound is zero (or lower than the detection limit).
  • the measurement unit uses a standard sample containing each compound with a known concentration and an unknown subject to quantitative analysis. Each of the samples is measured.
  • two types of standard samples having different concentrations in two stages and one or a plurality of unknown samples are prepared in the autosampler 1.
  • the user determines a measurement time range, one target ion, and one or a plurality of confirmation ions in advance for each target compound, and inputs them from the input unit 7 as analysis conditions.
  • the target ion and the confirmation ion are both MRM transitions, that is, a combination of the mass-to-charge ratio of one precursor ion and the mass-to-charge ratio of one product ion. is there.
  • FIG. 3 (a) for a certain target compound, the mass to charge ratio on the MS / MS spectrum (product ion spectrum) obtained for one precursor ion (mass charge ratio: Mx) is Ma, Mb.
  • And Mc are set as target ions and two types of confirmation ions (confirmation ions 1 and confirmation ions 2). That is, the target ion, confirmation ion 1, and confirmation ion 2 are MRM transitions of Mx> Ma, Mx> Mb, and Mx> Mc, respectively.
  • the autosampler 1 sequentially selects a plurality of prepared samples (standard sample, unknown sample), and the gas chromatograph unit 2 and the tandem type mass analysis unit 3 operate on the selected sample. Perform the measurement.
  • the control unit 4 performs the MRM measurement of the MRM transition corresponding to the target ion and the confirmation ion for each predetermined measurement time range according to the analysis conditions set as described above. 3 operations are controlled. Thereby, for each compound separated in the time direction by the gas chromatograph unit 2, MRM measurement is performed for the target ion and confirmation ion set for each compound, and a signal indicating the ion intensity of the target ion and confirmation ion is analog. It is digitized by the digital converter 5 and input to the data processing unit 6.
  • the substance is a standard sample data file storing data obtained by measuring two types of standard samples in the data storage unit 60, which is an auxiliary storage device of a personal computer, and An unknown sample data file storing data acquired by measuring one or a plurality of unknown samples is stored. Further, information on the target ions and confirmation ions of each compound, or information such as the allowable value of the confirmation ion ratio set before the measurement is collectively stored in an analysis condition data file associated with the data file. Information stored in such an analysis condition data file may be stored in each data file.
  • the user designates a data file to be quantitatively analyzed from the input unit 7 and then instructs execution of the quantitative analysis.
  • the quantitative calculation unit 61 reads out the designated standard sample data file, unknown sample data file, and analysis condition data file related thereto from the data storage unit 60 and temporarily stores them in the main memory (step S1).
  • the quantitative calculation unit 61 selects one compound from the identification target compound list set in advance by the user and sets it as the target compound to be processed (step S2).
  • the quantitative analysis condition setting unit 62 acquires setting information such as a confirmed ion ratio allowable value regarding the target ion for the target compound from the data stored in the main memory (step S3).
  • the confirmation ion ratio tolerance is a criterion for confirming whether the peak of the target ion is truly derived from the target compound based on the ratio of the intensity of the mass peak of the confirmation ion to the intensity of the mass peak of the target ion. It is. Therefore, it is necessary to recalculate the standard for confirming whether the mass peak of the confirmation ion is truly derived from the target compound based on the set confirmation ion ratio allowable value. Therefore, the confirmation ion ratio allowable value calculation unit 63 recalculates the confirmation ion ratio allowable value for each combination when the target ions and the confirmation ions are replaced.
  • the peak identification processing unit 64 is based on the data obtained for the unknown sample and the standard sample, respectively, and the extracted ion chromatograph in the mass-to-charge ratio of the target ions derived from the target compound and the confirmed ions as shown in FIG. Create each gram. Then, peak detection is performed in each extracted ion chromatogram, and the confirmation ion ratio is calculated from the mass peak intensity of the target ion and the mass peak intensity of the confirmation ion, for example, at the retention time of the peak top of the detected chromatogram peak. A peak is identified by determining whether or not the ratio falls within the confirmation ion ratio allowable value obtained in step S4 (step S5). This peak identification is performed for each combination when the target ion and the confirmation ion are exchanged, and it is determined whether or not the intensity of the target ion mass peak or the confirmation ion mass peak falls within the specified confirmation ion ratio tolerance. .
  • the intensity of the target ion mass peak or the confirmation ion mass peak does not fall within the specified confirmation ion ratio tolerance
  • various measures can be taken. For example, in that case, since peak detection on the extracted ion chromatogram may not be appropriate, peak detection may be performed again, that is, a search for another peak may be attempted.
  • the target compound is quantified. While the analysis is stopped, if the intensity of the mass peak of at least one of the ions falls within the confirmation ion ratio allowable value, the quantitative analysis may be continued after recording that the allowable value is not satisfied. Such correspondence can be determined as appropriate.
  • step S5 If it is confirmed in step S5 that the peak of the ion derived from the target compound can be properly identified, the peak waveform processing unit 65 is observed on each extracted ion chromatogram in accordance with preset waveform processing conditions. Waveform processing is performed on the chromatogram peak, and the area value of the peak is calculated (step S6).
  • the waveform processing conditions determine the starting point and ending point of the peak, how to draw the baseline, and the like.
  • the process of this step S6 may be performed prior to the above-mentioned step S5, the confirmation ion ratio may be obtained using the calculated peak area value, and peak identification may be performed.
  • the area values of the chromatogram peaks of target ions and confirmation ions corresponding to the target compound are obtained for all unknown samples and standard samples.
  • the calibration curve creation unit 66 uses each peak area value obtained for each combination of target ions derived from the target compound and two confirmation ions in two standard samples having different compound concentrations, and for each combination.
  • a calibration curve is created (step S7). That is, as shown in FIG. 3 (d), since the target ion or confirmation ion chromatogram peak having different peak area values is obtained for the two kinds of target compounds C1 and C2, respectively, the concentration C1, A calibration curve can be created from the relationship between C2 and the peak area value. Since this calibration curve is obtained for each combination of [A], [B], and [C] shown in FIG. 3C, three calibration curves are obtained here.
  • the quantitative value calculation unit 67 corresponds to each peak area value obtained for each combination of the target ion derived from the target compound and the two confirmation ions in the unknown sample.
  • a quantitative value (concentration value) is calculated in light of the calibration curve to be performed (step S8).
  • a quantitative value is obtained for each combination of [A], [B], and [C] for the target compound in one unknown sample. That is, three types of quantitative values are obtained. These may be the same or different from each other.
  • the quantitative calculation unit 61 determines whether or not processing has been completed for all the compounds listed in the identification target compound list (step S9). If there is an unprocessed compound, the process returns from step S9 to S2, and the unprocessed compound is set as the next target compound to be identified, and the processes of steps S3 to S8 are performed. Then, the processes in steps S2 to S8 are repeated for all the compounds listed in the identification target compound list, and if the determination in step S9 is Yes, the process proceeds from step S9 to S10.
  • step S10 the quantitative analysis result display processing unit 68 creates a quantitative analysis result display screen as shown in FIG. 4 in which the quantitative analysis results for all target compounds are aggregated, and displays this on the screen of the display unit 8. To do.
  • a sample list display column 101 a compound quantitative result display column 102, a compound detailed information display column 103, and a calibration curve display column 104 are arranged.
  • the sample list display column 101 displays a sample list in which a list of data file names and sample types (standard samples, unknown samples, etc.) storing measurement data of samples to be identified is stored. ing.
  • the compound quantification result display field 102 the name of the compound to be identified, the mass-to-charge ratio of target ions (MRM transition), the quantified value when the target ions are used for quantification, and the mass-to-charge ratio of confirmation ions (MRM transition) ), A compound list including quantitative values when the confirmation ions are used for quantification is displayed. By checking this compound list, the user can confirm both the quantitative value when the target ion is used for quantification and the quantitative value when the confirmation ion is used for quantification for each compound.
  • MRM transition mass-to-charge ratio of target ions
  • MRM transition mass-to-charge ratio of confirmation ions
  • the compound detailed information display column 103 is used when quantifying the compound designated by the user on the compound list displayed in the compound quantification result display column 102 (“compound a” indicated by shading in FIG. 4).
  • the peak waveforms of the extracted ion chromatograms of the target ions and confirmation ions that have been made are displayed side by side. In the vicinity of each peak waveform, the mass-to-charge ratio (MRM transition) of the target ions and confirmation ions and the calculated quantitative value are displayed together. You may display a peak area value, holding time, etc. collectively.
  • the quantitative analysis result display processing unit 68 corresponds to the peak waveform displayed in the compound detailed information display column 103 with the compound instructed by the operation.
  • Update to the peak waveform display of the extracted ion chromatogram of target ions and confirmation ions By comparing this peak waveform, for example, the user can determine whether or not the target compound is overlapped with impurities, or whether or not the peak is saturated. , It can be estimated which quantification value is most reliable.
  • the calibration curve display column 104 a calibration curve corresponding to either the target ion or the plurality of confirmation ions displayed in the compound detailed information display column 103 is displayed.
  • the quantitative analysis result display processing unit 68 displays the calibration curve displayed in the calibration curve display column 104 by the operation. Update the display of the calibration curve corresponding to the specified ion.
  • the linearity of the calibration curve is not good, or when the deviation between the calibration curve and the plot showing the measured peak area is large (when the variation of the blot is large), the reliability of the quantitative value based on the calibration curve is low. there is a possibility. Therefore, the user can estimate which calibration value is most reliable by checking the calibration curve.
  • each calibration curve may be displayed corresponding to the peak waveform displayed in the compound detailed information display field 103.
  • the display colors of the peak waveforms may be changed and overlapped on the same time axis and intensity axis.
  • the stack display may be slightly shifted in the vertical axis direction. The display method of the peak waveform and the calibration curve can be appropriately changed according to the amount of information to be displayed, for example.
  • an index value indicating the degree of linearity of the calibration curve or the degree of variation (dispersion) of the plot may be calculated and displayed.
  • a threshold value of the index value can be set in advance, and a determination result as to whether or not the calculated index value exceeds the threshold value may be displayed.
  • an index value indicating the degree of similarity of the waveform shapes of the plurality of peak waveforms displayed in the compound detailed information display field 103 is calculated and displayed, or the index value is equal to or less than a preset threshold value.
  • a determination result as to whether or not there is (that is, similarity is low) may be displayed.
  • the peak waveform shape is likely to follow a predetermined distribution function such as a Gaussian distribution
  • the degree of deviation between the curve drawn according to the distribution function and the actual peak waveform shape may be displayed as an index. .
  • a quantitative value based on each of target ions set in advance for quantification and one or a plurality of confirmation ions is automatically calculated.
  • These quantitative values and the peak waveform of the extracted ion chromatogram used for the calculation are also displayed on the same display screen. This eliminates the need to repeat the quantitative analysis by replacing the target ions and the confirmation ions, and even if there are multiple confirmation ions, all the quantitative analysis results based on the target ions and the multiple confirmation ions can be collected at once. It becomes possible to compare and evaluate.
  • the mass spectrometer is not a tandem type, for example, a single type quadrupole type.
  • a mass spectrometer may be used.
  • the mass spectrometer may perform SIM measurement instead of MRM measurement.
  • the present invention can be applied to quantitative analysis using data collected by LC-MS instead of GC-MS.

Abstract

定量演算部（６１）において確認イオン比許容値計算部（６３）は、予め設定されている確認イオン比許容値に基づいて、ターゲットイオンと確認イオンを入れ替えたときの確認イオン比許容値を計算し、ピーク同定処理部（６４）は算出された確認イオン比許容値に基づいてターゲットイオン及び確認イオンのマスピークを同定する。さらにピーク波形処理部（６５）はターゲットイオン及び確認イオンそれぞれのクロマトグラムピークのピーク面積を計算し、検量線作成部（６６）は標準試料中の目的化合物についてのピーク面積から、ターゲットイオン及び確認イオンそれぞれに基づく定量のための検量線を作成する。定量値算出部（６７）は未知試料中の目的化合物についてのピーク面積を対応する検量線に照らして定量値をそれぞれ求める。定量分析結果表示処理部（６８）は、各目的化合物についてのターゲットイオン及び確認イオンそれぞれに基づく定量値とクロマトグラムピーク波形とを同一画面上に表示し、ユーザが簡単に比較・評価できるようにする。

Description

クロマトグラフ質量分析データ処理装置及びクロマトグラフ質量分析データ処理用プログラム
　本発明は、液体クロマトグラフ質量分析装置（ＬＣ－ＭＳ）やガスクロマトグラフ質量分析装置（ＧＣ－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データ処理装置、及びそのデータ処理をコンピュータで実行するためのコンピュータプログラムに関する。
　ＧＣ－ＭＳやＬＣ－ＭＳ等のクロマトグラフ質量分析装置では、ガスクロマトグラフや液体クロマトグラフにおいて試料中に含まれる各種化合物をカラムを通して時間的に分離し、後段の質量分析装置において、その分離された各化合物から生成したイオンを質量電荷比に応じて分離して検出器で検出する。この場合、質量分析装置としては、質量分離器として四重極マスフィルタを用いた四重極型質量分析装置が広く利用されている。また、最近では、夾雑物の排除の効果が高い、トリプル四重極型質量分析装置等のタンデム型質量分析装置が利用されることも多い。
　こうしたクロマトグラフ質量分析装置を用いて試料に含まれる既知の化合物を定量する場合、通常、その化合物を特徴付けるイオンをターゲットイオンに定め、そのターゲットイオンに対する選択イオンモニタリング（ＳＩＭ）測定や多重反応モニタリング（ＭＲＭ）測定を質量分析装置で行う。そして、実測により得られたデータに基づきターゲットイオンについての抽出イオンクロマトグラム（マスクロマトグラムとも呼ばれる）を作成し、該クロマトグラムにおいて目的化合物の保持時間付近に現れるピークの面積値（又はピーク高さ）から該目的化合物の含有量や濃度を算出する。ターゲットイオンとしては、通常、その化合物の典型的なマススペクトルにおいて最大の信号強度を示すピークに対応したイオンが選択される。
　なお、ターゲットイオンは専ら定量に利用されるため、しばしば定量イオンとも呼ばれるが、本明細書では、ターゲットイオン以外の後述する確認イオンが定量に利用されることもあるため、当初、定量を目的に設定されるイオンをターゲットイオンと称することとする。
　或る化合物のターゲットイオンは該化合物を特徴付けるイオンではあるものの、実際の試料には様々な夾雑物が混じっていることもあるし、クロマトグラフでの分離条件が適切でないために成分分離が不十分であって複数の化合物が意図せず重なってしまっていることもある。こうした場合、特定の質量電荷比を有するターゲットイオンの抽出イオンクロマトグラム上のピークだけを見ても、そのピークが確かに目的化合物に由来するものであるか否か、或いは別の化合物が重なっていないか否かを確認することは難しい。そのため、クロマトグラフ質量分析装置による定量分析では一般に、ターゲットイオン以外に、その化合物を特徴付ける質量電荷比を有するイオンを確認イオン（参照イオンと呼ばれることもある）として選定しておく。そして、実測のマススペクトル上でのその確認イオンのピーク（以下、マススペクトル上のピークをクロマトグラム上のピークと区別するために「マスピーク」ということとする）の信号強度とターゲットイオンのマスピークの信号強度との強度比（以下、「確認イオン比」という）を計算し、確認イオン比を利用してそのターゲットイオンが真に目的化合物由来であることの確認、つまりターゲットイオンのピーク同定が行われる（特許文献１、２等参照）。また、構造が類似した複数種の化合物が含まれている可能性がある場合などには、或る化合物のターゲットイオンを正確に同定するのに１種類の確認イオンだけでは不十分であることがあり、一つの化合物に対して複数種（通常は２種類程度）の確認イオンが用いられることもよくある。
　上述したターゲットイオン及び確認イオンを用いた定量分析は、例えば食品や環境水中の残留農薬の分析など、試料に含まれる多数の化合物を一斉に分析する多成分一斉分析においてしばしば用いられる。こうした分析では、各化合物についてターゲットイオン及び確認イオンを事前に設定しておく必要がある。ターゲットイオン及び確認イオンの設定によっては定量分析結果が大きく異なることがあるため、正確な定量には、ターゲットイオン及び確認イオンを適切に選択することが重要である。
　上述したように、通常は、最も大きな信号強度が得られるターゲットイオンの抽出イオンクロマトグラム上のピークの面積値に基づいて定量値を求めるが、該ピークに夾雑物が重なっていると定量に支障をきたす。ターゲットイオンと確認イオンとは一つの化合物由来のイオンであるため、同じような挙動を示す。そこで、上述したようにターゲットイオンに基づく定量が適切でない場合に、ターゲットイオンと確認イオンとの役割を入れ替え、その確認イオンのクロマトグラムピークの面積値に基づいて定量を行う方法が知られている。
　しかしながら、従来の一般的な定量分析では、予め決められたターゲットイオンと確認イオンの下でピーク同定やピーク面積算出などの演算処理が実施されるため、ターゲットイオンと確認イオンとを入れ替えたい場合、条件設定を変更して定量分析をやり直す必要がありかなり手間が掛かる。特に多成分一斉分析では、１回の測定で数十から場合によっては数百にも及ぶ膨大な数の化合物を定量することがあるが、このような多数の化合物について、一つ一つの化合物の条件設定を変更して定量分析をやり直そうとすると多大な時間が掛かってしまう。
　また、ターゲットイオンと確認イオンとを入れ替えて新たな定量分析結果が得られたとしても、入れ替えの前後のいずれの定量分析結果が適切であるのかをユーザ（解析担当者）が判断する必要があるが、複数の定量分析結果を比較するのは容易ではない。さらにまた、その判断によって、やはり入れ替え前の定量分析結果のほうが適切であるとの結論であれば、入れ替えの操作や定量分析のやり直しに要した時間は無駄になるから、定量分析の作業の効率を大きく低下させることになる。
特開２０１６－１３３４４４号公報 国際公開第２０１５／１８９９４９号パンフレット
　本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ターゲットイオンと確認イオンとの入れ替えの操作の手間を軽減することができるとともに、ターゲットイオンと確認イオンとを入れ替えない場合と入れ替えた場合とで、或いは、複数の確認イオンのうちの一つをそれぞれ定量に用いた場合での定量分析結果の比較やいずれの定量分析結果が最も適切であるのかの判断をユーザが的確且つ簡便に行うことができるクロマトグラフ質量分析データ処理装置及びクロマトグラフ質量分析データ処理用プログラムを提供することである。
　上記課題を解決するために成され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は、目的化合物を含む試料をクロマトグラフ質量分析装置により測定することで収集されたデータに基づいて、該目的化合物に由来する所定の質量電荷比を有するターゲットイオンとそれとは異なる質量電荷比を有する一又は複数の確認イオンとについてそれぞれ抽出イオンクロマトグラムを作成し、それら抽出イオンクロマトグラム上のピークを利用して前記目的化合物を定量するクロマトグラフ質量分析データ処理装置において、
　a)測定により収集された前記データに基づいて、目的化合物について予め定められているターゲットイオンの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の前記目的化合物に対応するピークの面積又は高さを用いて定量値を算出するターゲットイオン利用定量計算部と、
　b)前記データに基づいて、前記目的化合物について予め定められている一又は複数の確認イオンの抽出イオンクロマトグラムをそれぞれ作成し、該クロマトグラム上の前記目的化合物に対応するピークの面積又は高さを用いて定量値をそれぞれ算出する確認イオン利用定量計算部と、
　c)前記目的化合物の定量分析結果として、前記ターゲットイオン利用定量計算部により得られた前記目的化合物の定量値及びその計算に用いられた抽出イオンクロマトグラムのピーク波形、並びに、前記確認イオン利用定量計算部により得られた前記目的化合物の定量値及びその計算に用いられた抽出イオンクロマトグラムのピーク波形、を同一画面上に配置した表示画像を形成して表示部の画面上に表示させる表示処理部と、
　を備えることを特徴としている。
　上記課題を解決するために成された本発明に係るクロマトグラフ質量分析データ処理用プログラムは、コンピュータを用い、目的化合物を含む試料をクロマトグラフ質量分析装置により測定することで収集されたデータに基づいて、該目的化合物に由来する所定の質量電荷比を有するターゲットイオンとそれとは異なる質量電荷比を有する一又は複数の確認イオンとについてそれぞれ抽出イオンクロマトグラムを作成し、それら抽出イオンクロマトグラム上のピークを利用して前記目的化合物を定量するクロマトグラフ質量分析データ処理用プログラムであって、
　a)測定により収集された前記データに基づいて、目的化合物について予め定められているターゲットイオンの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の前記目的化合物に対応するピークの面積又は高さを用いて定量値を算出するターゲットイオン利用定量計算ステップと、
　b)前記データに基づいて、前記目的化合物について予め定められている一又は複数の確認イオンの抽出イオンクロマトグラムをそれぞれ作成し、該クロマトグラム上の前記目的化合物に対応するピークの面積又は高さを用いて定量値をそれぞれ算出する確認イオン利用定量計算ステップと、
　c)前記目的化合物の定量分析結果として、前記ターゲットイオン利用定量計算ステップにおいて得られた前記目的化合物の定量値及びその計算に用いられた抽出イオンクロマトグラムのピーク波形、並びに、前記確認イオン利用定量計算ステップにおいて得られた前記目的化合物の定量値及びその計算に用いられた抽出イオンクロマトグラムのピーク波形、を同一画面上に配置した表示画像を形成して表示部の画面上に表示させる表示処理ステップと、
　をコンピュータに実行させ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データ処理装置及びクロマトグラフ質量分析データ処理プログラムにおいて「クロマトグラフ質量分析装置」は、ガスクロマトグラフ質量分析装置又は液体クロマトグラフ質量分析装置である。
　また、「クロマトグラフ質量分析装置」における質量分析装置は、通常の質量分析のみが可能である質量分析装置、ＭＳ／ＭＳ分析が可能である質量分析装置のいずれでもよい。前者の場合、典型的には質量分析装置は四重極型質量分析装置であり、その場合、ターゲットイオンや確認イオンは選択イオンモニタリング（ＳＩＭ）測定における選択対象のイオンつまり質量電荷比値である。後者の場合、典型的には質量分析装置はトリプル四重極型質量分析装置又は四重極－飛行時間型質量分析装置（ｑ－ＴＯＦ ＭＳ）であり、その場合、ターゲットイオンや確認イオンはＭＲＭ測定における選択対象のＭＲＭトランジションつまりプリカーサイオンとプロダクトイオンの質量電荷比値の組である。
　本発明に係るクロマトグラフ質量分析データ処理用プログラムをコンピュータで実行することにより具現化される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、例えば定量分析対象であるデータが格納されている一又は複数のデータファイルがユーザにより指定されると、ターゲットイオン利用定量計算部は、上記データファイルに格納されているデータに基づいて、目的化合物について予め定められているターゲットイオンの抽出イオンクロマトグラムを作成する。そして、その抽出イオンクロマトグラム上で目的化合物に対応する、つまりは目的化合物の保持時間付近に観測されるピークの例えば面積値を計算し、その面積値をそのターゲットイオン用の検量線に照らして定量値を算出する。これは、従来のクロマトグラフ質量分析データ処理装置で実施されている一般的な定量値の算出手法である。
　一方、確認イオン利用定量計算部は、上記データファイルに格納されているデータに基づいて、上記ターゲットイオンと同様に、目的化合物について予め定められている一又は複数の確認イオンの抽出イオンクロマトグラムをそれぞれ作成する。そして、その確認イオン毎の抽出イオンクロマトグラム上で目的化合物に対応するピークの例えば面積値を計算し、その面積値をそれぞれの確認イオン用の検量線に照らして定量値を算出する。即ち、一般的には定量に用いられない確認イオンを用いて定量値を算出する。
　なお、ターゲットイオン用の検量線及び確認イオン用の検量線はそれぞれ、絶対検量線法（外部標準法）又は内部標準法により作成すればよい。例えば絶対検量線法により検量線を作成する場合には、定量分析対象である未知試料の測定に先立って又はその測定の直後に、濃度を複数段階に変化させた目的化合物を含む複数の標準試料の測定を行い、その測定で得られたデータに基づいて作成される抽出イオンクロマトグラム上のピークの面積又は高さから、濃度とピーク面積又は高さの関係を示す検量線を作成すればよい。ターゲットイオンの抽出イオンクロマトグラムを用いればターゲットイオン用の検量線を、確認イオンの抽出イオンクロマトグラムを用いれば確認イオン用の検量線を作成することができる。
　目的化合物についてのターゲットイオンを用いた定量分析結果と確認イオンを用いた定量分析結果とが得られると、表示処理部は、その複数の定量分析結果とそれぞれの定量値の計算に用いられた複数の抽出イオンクロマトグラムのピーク波形とを、同一画面上に配置した表示画像を形成する。ここで、複数の抽出イオンクロマトグラムのピーク波形は表示画面上で縦又は横に並べて表示してもよいし、同じグラフ枠内にピーク波形を重ねて表示してもよいし、或いは、複数のピーク波形を同じグラフ枠内でスタック状にずらして表示してもよい。いずれにしても、異なる定量値を算出する際の元となったピーク波形の形状が視覚的に比較し易いように表示すればよい。そして、こうして形成した表示画像を表示部の画面上に表示し、ユーザに提示する。
　これにより、目的化合物のターゲットイオンを用いた定量分析結果と、本来は定量を目的としたものではない確認イオンを用いた定量分析結果とが、表示部の同一画面上に一度に表示される。また、その際に、定量計算に利用された抽出イオンクロマトグラムのピーク波形が併せて表示される。ピークに目的化合物以外の夾雑物の重なりがあったり、ベースラインに異常な変動があったりすると、多くの場合、ユーザがピーク波形を見れば、それを認識することができる。したがって、ユーザは表示された複数のピーク波形を見比べて、ターゲットイオンや確認イオンのいずれが、又は複数の確認イオンのうちのいずれが定量に適切であるのかを容易に且つ的確に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、好ましくは、
　前記ターゲットイオン基準定量計算部及び前記確認イオン基準定量計算部はそれぞれ、既知濃度の目的化合物を含む標準試料を測定することで得られたデータに基づいて作成された、ターゲットイオン用の検量線及び確認イオン用の検量線を参照して定量値を算出するものであり、
　前記表示処理部は、前記ターゲットイオンを利用して得られた目的化合物の定量値及びその計算に用いられた抽出イオンクロマトグラムのピーク波形、並びに、前記確認イオンを利用して得られた目的化合物の定量値及びその計算に用いられた抽出イオンクロマトグラムのピーク波形、とともに、それぞれの定量計算の際に参照されたターゲットイオン用及び確認イオン用の検量線の全てを、又はその複数の検量線のうちの選択されたものを、同一画面上に配置した表示画像を形成する構成とするとよい。
　検量線を参照して定量値を求める場合、検量線自体の直線性が良好でないと、或いは、検量線を作成する際のプロットのばらつきが大きいと、算出される定量値の信頼性は低いと考えられる。そこで、検量線の形状や検量線と実測のプロットとの関係は、ターゲットイオンや確認イオンのいずれが、又は複数の確認イオンのうちのいずれが定量に適切であるのかを判断するうえでの一つの重要な指標である。上記好ましい構成によれば、定量値の算出に利用された検量線が定量分析結果と同じ画面上に表示されるので、ユーザはこの検量線に基づいて定量の的確性を判断することができる。
　なお、多成分一斉分析のように、一つの試料に含まれる複数の目的化合物の定量を行いたい場合には、目的化合物それぞれについて、上記ターゲットイオン利用定量計算部及び上記確認イオン利用定量計算部による計算を実施し、上記表示処理部は、複数の目的化合物のうち、ユーザにより選択された一つの目的化合物についての定量分析結果を表示するとよい。このとき、複数の目的化合物のうちの一つをクリック操作等により選択可能である一覧表などを上記定量分析結果と同じ画面に表示しておくことで、ユーザは確認したい目的化合物を簡便に選択して、その定量分析結果を視認することができる。
　本発明に係るクロマトグラフ質量分析データ処理装置及びクロマトグラフ質量分析データ処理用プログラムによれば、ユーザは、事前に設定されているターゲットイオンと確認イオンとを入れ替えた、つまりは確認イオンを用いた定量分析結果を、ターゲットイオンを用いた定量分析の結果とともに表示画面上で確認することができる。したがって、ユーザはターゲットイオンと確認イオンとのいずれが定量に適切であるのか、又は、複数の確認イオンのうちのいずれが定量に適切であるのか、などを容易に且つ的確に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及びクロマトグラフ質量分析データ処理用プログラムでは、ターゲットイオンを用いた定量分析を実施してその結果を表示したあとに何らかの操作に応じて、ターゲットイオンと確認イオンとを入れ替えた定量分析を実施するのではなく、始めから、ターゲットイオンを用いた定量分析と確認イオンを用いた定量分析とを実施して、その複数の定量分析結果を併せて表示する。したがって、ユーザはターゲットイオンを用いた定量分析結果と確認イオンを用いた一又は複数の定量分析結果とを一度に検討することができる。そのため、ユーザによる検討や判断に無駄な時間を要することがなく、効率良く定量解析を進めることができる。
本発明に係るクロマトグラフ質量分析データ処理装置を備えたＧＣ－ＭＳシステムの一実施例の要部の構成図。 本実施例のＧＣ－ＭＳシステムにおける特徴的な定量分析処理の手順を示すフローチャート。 図２に示した特徴的な定量分析処理の処理の具体的な説明図。 本実施例のＧＣ－ＭＳシステムにおける定量分析結果の表示画面の一例を示す図。
　以下、本発明に係るクロマトグラフ質量分析データ処理装置を備えたガスクロマトグラフ質量分析（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は本実施例のＧＣ－ＭＳシステムの要部の構成図である。
　本実施例のＧＣ－ＭＳシステムは、測定部として、制御部４により制御されるオートサンプラ１、ガスクロマトグラフ部（ＧＣ部）２、及びタンデム型質量分析部（ＭＳ／ＭＳ）部３を備え、さらに、アナログデジタル変換部（ＡＤＣ）５、データ処理部６、入力部７、及び表示部８、を備える。データ処理部６が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相当する。
　オートサンプラ１は、予めバイアル等に用意された複数の試料を制御部４の制御の下で自動的に選択して、ガスクロマトグラフ部２に供給するものである。ガスクロマトグラフ部２は図示しないものの、試料気化室、カラム、カラムオーブン、キャリアガス供給部等を含む。ガスクロマトグラフ部２では、オートサンプラ１から与えられた液体試料が試料気化室内で気化され、その気化した試料はキャリアガスの流れに乗ってカラムに導入される。そして、試料がカラムを通過する間に該試料中の各種化合物は時間的に分離され、カラム出口から出てタンデム型質量分析部３に導入される。
　タンデム型質量分析部３は典型的には、コリジョンセルを挟んで前後に四重極マスフィルタが配置されたトリプル四重極型質量分析装置である。タンデム型質量分析部３において例えば、導入された気体試料中の化合物はイオン源でイオン化され、生成された各種イオンの中で特定の質量電荷比を有するイオンが前段の四重極マスフィルタを通過してコリジョンセルに導入される。コリジョンセルにはアルゴン等のコリジョンガスが導入されており、イオンはコリジョンガスに接触して衝突誘起解離（ＣＩＤ）により開裂し、それによって生成された各種のプロダクトイオンが後段の四重極マスフィルタに導入される。各種プロダクトイオンの中で特定の質量電荷比を有するイオンが後段の四重極マスフィルタを通過して検出器に到達し検出される。検出器は到達したイオンの量に応じた検出信号を生成し、この検出信号がアナログデジタル変換部５でデジタル化され、測定データとしてデータ処理部６に入力される。なお、これは多重反応モニタリング（ＭＲＭ）測定モードの動作であり、それ以外に、プロダクトイオンスキャン測定モードなどの別のＭＳ／ＭＳ分析も可能である。
　データ処理部６は機能ブロックとして、データ保存部６０、定量演算部６１、及び定量分析結果表示処理部６８、を含み、さらに定量演算部６１は、定量分析条件設定部６２、確認イオン比許容値計算部６３、ピーク同定処理部６４、ピーク波形処理部６５、検量線作成部６６、定量値算出部６７、を含む。このデータ処理部６の実体は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤやＳＤＤ等の補助記憶装置などを備える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）であり、該コンピュータにインストールされた専用のデータ処理ソフトウェアが該コンピュータ上で動作することにより、上記各部の機能が達成される。即ち、このデータ処理ソフトウェアが本発明に係るクロマトグラフ質量分析データ処理用プログラムに相当する。
　次に、本実施例のＧＣ－ＭＳシステムにおける特徴的な定量分析について、図２～図４を参照して説明する。図２は本実施例のＧＣ－ＭＳシステムにおける特徴的な定量分析処理の処理手順を示すフローチャート、図３は図２に示した特徴的な定量分析処理の処理の具体的な説明図、図４は本実施例のＧＣ－ＭＳシステムにおける定量分析結果の表示画面の一例を示す図である。
　ここでは、未知試料に含まれる多数の化合物を一斉に定量分析する多成分一斉分析を行うものとする。この多成分一斉分析では、分析対象の化合物の種類自体は予め決まっており、各化合物の含有量（濃度）を算出するのが目的である。もちろん、未知試料には目的の化合物が含まれていない場合もあり、その場合には、該化合物の含有量はゼロ（又は検出下限以下）となる。
　未知試料についての多成分一斉分析を行う際には、化合物毎に検量線を作成する必要があるため、測定部では、濃度が既知である各化合物を含む標準試料と、定量分析対象である未知試料と、をそれぞれ測定する。ここでは、濃度が２段階に相違する２種類の標準試料と一又は複数の未知試料とをオートサンプラ１に用意しておく。
　ユーザは測定に先立って、目的化合物のそれぞれについて予め、測定時間範囲、一つのターゲットイオン、及び、一又は複数の確認イオンを定め、それらを分析条件として入力部７から入力する。ここでは、タンデム型質量分析部３でＭＲＭ測定を実行するので、ターゲットイオン及び確認イオンはいずれもＭＲＭトランジション、つまり一つのプリカーサイオンの質量電荷比と一つのプロダクトイオンの質量電荷比との組である。
　いま、或る目的化合物について、図３（ａ）に示すように、一つのプリカーサイオン（質量電荷比：Ｍx）について得られるＭＳ／ＭＳスペクトル（プロダクトイオンスペクトル）上における質量電荷比がＭa、Ｍb、及びＭcであるプロダクトイオンを、ターゲットイオン及び２種類の確認イオン（確認イオン１、確認イオン２）として設定するものとする。即ち、ターゲットイオン、確認イオン１、及び確認イオン２はそれぞれ、Ｍx＞Ｍa、Ｍx＞Ｍb、及びＭx＞ＭcというＭＲＭトランジションである。
　制御部４の制御の下で、オートサンプラ１は用意されている複数の試料（標準試料、未知試料）を順に選択し、ガスクロマトグラフ部２及びタンデム型質量分析部３は選択された試料についての測定を実行する。この際に制御部４は、上記のように設定された分析条件に従って、所定の測定時間範囲毎にターゲットイオン及び確認イオンに対応するＭＲＭトランジションのＭＲＭ測定が実施されるようにタンデム型質量分析部３の動作を制御する。これにより、ガスクロマトグラフ部２で時間方向に分離された化合物毎に、それぞれに設定されているターゲットイオン及び確認イオンについてのＭＲＭ測定が実施され、ターゲットイオン及び確認イオンのイオン強度を示す信号がアナログデジタル変換器５でデジタル化されてデータ処理部６に入力される。
　上述した一連の測定によって、その実体はパーソナルコンピュータの補助記憶装置であるデータ保存部６０に、２種類の標準試料をそれぞれ測定することで取得されたデータが格納された標準試料データファイル、及び、一又は複数の未知試料をそれぞれ測定することで取得されたデータが格納された未知試料データファイルが保存される。また、各化合物のターゲットイオンや確認イオンの情報、或いは、測定前に設定される確認イオン比の許容値などの情報は、データファイルと関連付けられた分析条件データファイルにまとめて格納される。なお、このような分析条件データファイルに格納される情報は各データファイルの中にそれぞれ格納されるようにしても構わない。
　データ保存部６０に上述したようにデータが保存されている状態で、ユーザは定量分析したいデータファイルを入力部７から指定したうえで定量分析の実行を指示する。この指示を受けて定量演算部６１は、指定された標準試料データファイル、未知試料データファイル及びそれに関連する分析条件データファイルをデータ保存部６０から読み出しメインメモリに一旦記憶する（ステップＳ１）。
　次に定量演算部６１は、予めユーザにより設定されている同定対象の化合物リストから一つの化合物を選択して処理対象の目的化合物として設定する（ステップＳ２）。定量分析条件設定部６２はメインメモリに記憶されたデータから、上記目的化合物についてのターゲットイオンに関する、確認イオン比許容値などの設定情報を取得する（ステップＳ３）。
　確認イオン比許容値は、確認イオンのマスピークの強度とターゲットイオンのマスピークの強度との比に基づいて該ターゲットイオンのピークが真に目的化合物由来のものであるか否かを確認するための基準である。したがって、確認イオンのマスピークが真に目的化合物由来のものであるか否かを確認するための基準は、設定されている確認イオン比許容値に基づいて計算し直す必要がある。そこで、確認イオン比許容値計算部６３は、ターゲットイオンと確認イオンとを入れ替えたときの組み合わせ毎に確認イオン比許容値を計算し直す。この例では確認イオン比は２種類あるので、ターゲットイオンと確認イオンとを入れ替えたときの組み合わせは図３（ｃ）に示す[Ａ]、[Ｂ]、[Ｃ]の３組である。仮に確認イオンが１種類だけであれば、ターゲットイオンと確認イオンとを入れ替えたときの組み合わせは２組のみであるし、確認イオンの種類がさらに多ければその組み合わせの数も多くなる。ターゲットイオンと確認イオンとを入れ替えたときの確認イオン比許容値は、元の確認イオン比許容値の逆数を計算すればよい。
　次にピーク同定処理部６４は、未知試料、標準試料についてそれぞれ得られたデータに基づき、図３（ｂ）に示すような、目的化合物由来のターゲットイオン及び確認イオンの質量電荷比における抽出イオンクロマトグラムをそれぞれ作成する。そして、各抽出イオンクロマトグラムにおいてピーク検出を行い、検出されたクロマトグラムピークの例えばピークトップの保持時間におけるターゲットイオンのマスピーク強度と確認イオンのマスピーク強度とから確認イオン比を計算し、その確認イオン比がステップＳ４で求まった確認イオン比許容値に収まるか否かを判定することでピークを同定する（ステップＳ５）。このピーク同定は、ターゲットイオンと確認イオンとを入れ替えたときの組み合わせ毎に実施され、ターゲットイオンのマスピーク又は確認イオンのマスピークの強度がそれぞれ規定の確認イオン比許容値に収まるか否か判定される。
　ターゲットイオンのマスピーク又は確認イオンのマスピークの強度がそれぞれ規定の確認イオン比許容値に収まらない場合、様々な対応を採ることができる。例えば、その場合には、抽出イオンクロマトグラム上でのピーク検出が適切でない可能性があるから、ピーク検出をやり直す、つまり別のピークの探索を試みてもよい。また、目的化合物由来のピークに夾雑物などが重なっている可能性があるから、ターゲットイオンと全ての確認イオンのマスピークの強度が確認イオン比許容値を外れている場合には当該目的化合物の定量分析を中止する一方、少なくともいずれか一つのイオンのマスピークの強度が確認イオン比許容値に収まっていれば許容値を外れたことを記録したうえで定量分析を継続してもよい。こうした対応は適宜に決めておくことができる。
　ステップＳ５において目的化合物由来のイオンのピークが適切に同定できていることが確認されたならば、ピーク波形処理部６５は予め設定されている波形処理条件に従って、各抽出イオンクロマトグラム上で観測されるクロマトグラムピークについての波形処理を実施し、該ピークの面積値を算出する（ステップＳ６）。波形処理条件は、ピークの開始点及び終了点やベースラインの引き方などを決めるものである。なお、このステップＳ６の処理を上記ステップＳ５に先立って実行し、算出されたピーク面積値を用いて確認イオン比を求め、ピーク同定を行うようにしてもよい。このステップＳ６では、未知試料、標準試料の全てについて、目的化合物に対応するターゲットイオン及び確認イオンのクロマトグラムピークの面積値が求まる。
　次いで検量線作成部６６は、化合物の濃度が相違する２つの標準試料において目的化合物由来のターゲットイオンと２つの確認イオンとの組み合わせ毎に得られた各ピーク面積値を用いて、その組み合わせ毎に検量線を作成する（ステップＳ７）。即ち、図３（ｄ）に示すように、Ｃ1、Ｃ2という２種類の濃度の目的化合物についてそれぞれピーク面積値が相違する、ターゲットイオン又は確認イオンのクロマトグラムピークが得られるから、その濃度Ｃ1、Ｃ2とピーク面積値との関係から検量線を作成することができる。この検量線は図３（ｃ）に示した[Ａ]、[Ｂ]、[Ｃ]の組み合わせ毎に求まるから、ここでは三つの検量線が得られる。
　なお、ここでは化合物の濃度が２種類のみであるが、好ましくは３～５種類程度の異なる濃度の結果から検量線を作成するほうが、より正確な検量線を作成することができる。特に、検量線が非直線性を有する場合には、検量線を作成するためのプロットは多いほうがよい。
　定量値算出部６７は、図３（ｄ）に示すように、未知試料中の目的化合物由来のターゲットイオンと２つの確認イオンとの組み合わせ毎に得られた各ピーク面積値を、その組み合わせに対応する検量線に照らして定量値（濃度値）を算出する（ステップＳ８）。ここでは、一つの未知試料中の目的化合物について、[Ａ]、[Ｂ]、[Ｃ]の組み合わせ毎に定量値が求まる。つまり３種類の定量値が得られる。これらは同じになる場合もあれば、互いに異なる場合もある。
　或る一つの目的化合物について定量値が求まると、定量演算部６１では上記同定対象の化合物リストに挙げられている全ての化合物について処理が終了したか否かが判定される（ステップＳ９）。そして、未処理の化合物があればステップＳ９からＳ２へと戻り、未処理の化合物を次の同定対象の目的化合物に設定してステップＳ３～Ｓ８の処理を実施する。そして、同定対象の化合物リストに挙げられている全ての化合物についてステップＳ２～Ｓ８の処理を繰り返し、ステップＳ９においてＹｅｓと判定されるとステップＳ９からＳ１０へと進む。
　ステップＳ１０において、定量分析結果表示処理部６８は全ての目的化合物についての定量分析結果を集約した、図４に示すような定量分析結果表示画面を作成し、これを表示部８の画面上に表示する。図４に示す定量分析結果表示画面１００には、サンプルリスト表示欄１０１、化合物定量結果表示欄１０２、化合物詳細情報表示欄１０３、及び検量線表示欄１０４が配置されている。
　この例では、サンプルリスト表示欄１０１には、同定対象となったサンプルの測定データが格納されているデータファイル名及びサンプルタイプ（標準試料、未知試料等）が一覧表示されたサンプルリストが表示されている。
　また、化合物定量結果表示欄１０２には、同定対象の化合物の名称、ターゲットイオンの質量電荷比（ＭＲＭトランジション）、ターゲットイオンを定量に用いたときの定量値、確認イオンの質量電荷比（ＭＲＭトランジション）、確認イオンを定量に用いたときの定量値、などを含む化合物リストが表示されている。ユーザはこの化合物リストを確認することで、各化合物についてターゲットイオンを定量に用いたときの定量値と確認イオンを定量に用いたときの定量値とを併せて確認することができる。
　化合物詳細情報表示欄１０３には、化合物定量結果表示欄１０２に表示されている化合物リスト上でユーザにより指定された化合物（図４では網掛けで示した「化合物a」）を定量する際に利用された、ターゲットイオン及び確認イオンの抽出イオンクロマトグラムのピーク波形が並べて表示されている。各ピーク波形の近傍には、ターゲットイオン及び確認イオンの質量電荷比（ＭＲＭトランジション）と算出された定量値が併せて表示されている。ピーク面積値や保持時間なども併せて表示してもよい。上記化合物リスト上でユーザが任意の化合物の行をクリック操作すると、定量分析結果表示処理部６８は化合物詳細情報表示欄１０３に表示されているピーク波形を、その操作により指示された化合物に対応するターゲットイオン及び確認イオンの抽出イオンクロマトグラムのピーク波形の表示に更新する。ユーザはこのピーク波形を見比べることで、例えば、目的化合物に夾雑物が重なっていないか否か、或いは、ピークが飽和していないか否か等を判断し、ターゲットイオンと複数の確認イオンのうち、いずれに基づく定量値が最も信頼性が高いかを推測することができる。
　また検量線表示欄１０４には、化合物詳細情報表示欄１０３に表示されているターゲットイオン及び複数の確認イオンのいずれかに対応する検量線が表示されている。化合物詳細情報表示欄１０３に表示されている三つのピーク波形の近傍をユーザが適宜クリック操作すると、定量分析結果表示処理部６８は検量線表示欄１０４に表示されている検量線を、その操作により指示されたイオンに対応する検量線の表示に更新する。検量線の直線性が良好でない場合、或いは、検量線と実測のピーク面積を示すプロットとの乖離が大きい場合（ブロットのばらつきが大きい場合）には、検量線に基づく定量値の信頼性が低い可能性がある。そこで、ユーザはこの検量線を確認することで、いずれに基づく定量値が最も信頼性が高いかを推測することができる。
　なお、図４では検量線を一つのみ表示しているが、化合物詳細情報表示欄１０３に表示されているピーク波形に対応してそれぞれ検量線を表示してもよい。また、化合物詳細情報表示欄１０３において複数のピーク波形を並べて表示するのではなく、同一の時間軸及び強度軸上にピーク波形の表示色を変えて重ねて合わせて表示してもよい。また、縦軸方向に少しずつずらしたスタック表示としてもよい。ピーク波形や検量線の表示方法は例えば表示すべき情報の量などに応じて適宜変更することができる。
　また、一つの目的化合物についてのターゲットイオンと複数の確認イオンのうち、いずれに基づく定量値が最も信頼性が高いかをユーザが推定する際により有用な情報を併せて表示するようにしてもよい。例えば検量線の直線性の程度を示す或いはプロットのばらつき（分散）度合いを示す指標値を計算してそれを表示するようにしてもよい。さらに、予めこうした指標値の閾値を設定できるようしておき、算出された指標値が閾値を超えているか否かの判定結果を表示するようにしてもよい。また、化合物詳細情報表示欄１０３に表示されている複数のピーク波形の波形形状の相似性の程度を示す指標値を計算し、それを表示したり、その指標値が予め設定された閾値以下である（つまりは相似性が低い）か否かの判定結果を表示したりしてもよい。また一般に、ピーク波形形状はガウス分布等、決まった分布関数に従う可能性が高いから、そうした分布関数に従って描かれるカーブと実際のピーク波形形状とのずれの程度などを指標化して表示してもよい。
　以上のように本実施例のＧＣ－ＭＳシステムでは、試料中の各化合物について、定量のために予め設定したターゲットイオンと一又は複数の確認イオンのそれぞれに基づく定量値を自動的に計算し、それら定量値とその計算に利用された抽出イオンクロマトグラムのピーク波形とを同一の表示画面上に併せて表示している。それによって、ターゲットイオンと確認イオンとを入れ替えて定量分析をやり直す手間が不要になり、確認イオンが複数であっても、ターゲットイオン及びその複数の確認イオンに基づく全ての定量分析結果を一括して比較し評価することが可能となる。
　なお、上記実施例では、質量分析装置がタンデム型質量分析装置であるＧＣ－ＭＳシステムに本発明を適用する場合について説明したが、質量分析装置はタンデム型でなく例えばシングルタイプの四重極型質量分析装置でもよい。その場合、質量分析装置ではＭＲＭ測定の代わりにＳＩＭ測定を実施すればよい。また、ＧＣ－ＭＳでなくＬＣ－ＭＳで収集されたデータを用いた定量分析に本発明を適用できることも明らかである。
１…オートサンプラ
２…ガスクロマトグラフ（ＧＣ）部
３…タンデム型質量分析（ＭＳ／ＭＳ）部
４…制御部
５…アナログデジタル変換部（ＡＤＣ）
６…データ処理部
６０…データ保存部
６１…定量演算部
６２…定量分析条件設定部
６３…確認イオン比設定値計算部
６４…ピーク同定処理部
６５…ピーク波形処理部
６６…検量線作成部
６７…定量値算出部
６８…定量分析結果表示処理部
７…入力部
８…表示部

Claims (4)

  1. 　目的化合物を含む試料をクロマトグラフ質量分析装置により測定することで収集されたデータに基づいて、該目的化合物に由来する所定の質量電荷比を有するターゲットイオンとそれとは異なる質量電荷比を有する一又は複数の確認イオンとについてそれぞれ抽出イオンクロマトグラムを作成し、それら抽出イオンクロマトグラム上のピークを利用して前記目的化合物を定量するクロマトグラフ質量分析データ処理装置において、
    　a)測定により収集された前記データに基づいて、目的化合物について予め定められているターゲットイオンの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の前記目的化合物に対応するピークの面積又は高さを用いて定量値を算出するターゲットイオン利用定量計算部と、
    　b)前記データに基づいて、前記目的化合物について予め定められている一又は複数の確認イオンの抽出イオンクロマトグラムをそれぞれ作成し、該クロマトグラム上の前記目的化合物に対応するピークの面積又は高さを用いて定量値をそれぞれ算出する確認イオン利用定量計算部と、
    　c)前記目的化合物の定量分析結果として、前記ターゲットイオン利用定量計算部により得られた前記目的化合物の定量値及びその計算に用いられた抽出イオンクロマトグラムのピーク波形、並びに、前記確認イオン利用定量計算部により得られた前記目的化合物の定量値及びその計算に用いられた抽出イオンクロマトグラムのピーク波形、を同一画面上に配置した表示画像を形成して表示部の画面上に表示させる表示処理部と、
    　を備えることを特徴とするクロマトグラフ質量分析データ処理装置。
  2. 　請求項１に記載のクロマトグラフ質量分析データ処理装置であって、
    　前記ターゲットイオン基準定量計算部及び前記確認イオン基準定量計算部はそれぞれ、既知濃度の目的化合物を含む標準試料を測定することで得られたデータに基づいて作成された、ターゲットイオン用の検量線及び確認イオン用の検量線を参照して定量値を算出するものであり、
    　前記表示処理部は、前記ターゲットイオンを利用して得られた目的化合物の定量値及びその計算に用いられた抽出イオンクロマトグラムのピーク波形、並びに、前記確認イオンを利用して得られた目的化合物の定量値及びその計算に用いられた抽出イオンクロマトグラムのピーク波形、とともに、それぞれの定量計算の際に参照されたターゲットイオン用及び確認イオン用の検量線の全てを、又はその複数の検量線のうちの選択されたものを、同一画面上に配置した表示画像を形成することを特徴とするクロマトグラフ質量分析データ処理装置。
  3. 　コンピュータを用い、目的化合物を含む試料をクロマトグラフ質量分析装置により測定することで収集されたデータに基づいて、該目的化合物に由来する所定の質量電荷比を有するターゲットイオンとそれとは異なる質量電荷比を有する一又は複数の確認イオンとについてそれぞれ抽出イオンクロマトグラムを作成し、それら抽出イオンクロマトグラム上のピークを利用して前記目的化合物を定量するクロマトグラフ質量分析データ処理用プログラムであって、
    　d)測定により収集された前記データに基づいて、目的化合物について予め定められているターゲットイオンの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の前記目的化合物に対応するピークの面積又は高さを用いて定量値を算出するターゲットイオン利用定量計算ステップと、
    　e)前記データに基づいて、前記目的化合物について予め定められている一又は複数の確認イオンの抽出イオンクロマトグラムをそれぞれ作成し、該クロマトグラム上の前記目的化合物に対応するピークの面積又は高さを用いて定量値をそれぞれ算出する確認イオン利用定量計算ステップと、
    　f)前記目的化合物の定量分析結果として、前記ターゲットイオン利用定量計算ステップにおいて得られた前記目的化合物の定量値及びその計算に用いられた抽出イオンクロマトグラムのピーク波形、並びに、前記確認イオン利用定量計算ステップにおいて得られた前記目的化合物の定量値及びその計算に用いられた抽出イオンクロマトグラムのピーク波形、を同一画面上に配置した表示画像を形成して表示部の画面上に表示させる表示処理ステップと、
    　をコンピュータに実行させることを特徴とするクロマトグラフ質量分析データ処理用プログラム。
  4. 　請求項３に記載のクロマトグラフ質量分析データ処理用プログラムであって、
    　前記ターゲットイオン基準定量計算ステップ及び前記確認イオン基準定量計算ステップではそれぞれ、既知濃度の目的化合物を含む標準試料を測定することで得られたデータに基づいて作成された、ターゲットイオン用の検量線及び確認イオン用の検量線を参照して定量値を算出し、
    　前記表示処理ステップでは、前記ターゲットイオンを利用して得られた目的化合物の定量値及びその計算に用いられた抽出イオンクロマトグラムのピーク波形、並びに、前記確認イオンを利用して得られた目的化合物の定量値及びその計算に用いられた抽出イオンクロマトグラムのピーク波形、とともに、それぞれの定量計算の際に参照されたターゲットイオン用及び確認イオン用の検量線の全てを、又はその複数の検量線のうちの選択されたものを、同一画面上に配置した表示画像を形成することを特徴とするクロマトグラフ質量分析データ処理用プログラム。
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