特許 6857569 質量分析システム及び質量スペクトル表示方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6857569

(24)【登録日】2021年3月24日

(45)【発行日】2021年4月14日

(54)【発明の名称】質量分析システム及び質量スペクトル表示方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/62 20210101AFI20210405BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/62 Y

【請求項の数】10

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2017-144578(P2017-144578)

(22)【出願日】2017年7月26日

(65)【公開番号】特開2019-27828(P2019-27828A)

(43)【公開日】2019年2月21日

【審査請求日】2020年3月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004271

【氏名又は名称】日本電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡 和子

(72)【発明者】

【氏名】岩渕 晴男

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 貴弥

【審査官】 吉田 将志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１７９９１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０４９１６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５１４４０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００３／０２２８７００（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２００５−５２１８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／０１５５６１４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２７／６２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

誘導体化を行う前の元試料に対する質量分析により第１質量スペクトルを生成し、前記誘導体化を行った後の誘導体化試料に対する質量分析により第２質量スペクトルを生成するスペクトル生成手段と、
前記誘導体化の方法を特定する情報に基づいて、ｍ／ｚ軸上における、反応した官能基１つ当たりの変化量を判定する判定手段と、
前記変化量が反映されたガイド像を生成するガイド像生成手段と、
前記第１質量スペクトル及び前記第２質量スペクトルの内の少なくとも一方と共に、前記ガイド像を表示する表示手段と、
を含むことを特徴とする質量分析システム。

【請求項2】

請求項１記載のシステムにおいて、
前記変化量は、前記反応した官能基１つ当たりの質量の増分に相当する、
ことを特徴とする質量分析システム。

【請求項3】

請求項１記載のシステムにおいて、
前記ガイド像は、少なくとも１つのピークの出現位置を示す少なくとも１つのマーカーを含む、
ことを特徴とする質量分析システム。

【請求項4】

請求項１記載のシステムにおいて、
前記ガイド像は、
無反応体に対応する０次ピークの出現位置を示す０次マーカーと、
ｎ個（但し、ｎは１以上の整数）の反応基を有する誘導体に対応するｎ次ピークの出現位置を示すｎ次マーカーと、
を含み、
前記０次マーカーと前記ｎ次マーカーの間隔が前記変化量のｎ倍に相当する、
ことを特徴とする質量分析システム。

【請求項5】

請求項１記載のシステムにおいて、
前記ガイド像と共に表示される質量スペクトルに基づいて、前記ｍ／ｚ軸上における前記ガイド像の表示位置を補正する補正手段を含む、
ことを特徴とする質量分析システム。

【請求項6】

請求項５記載のシステムにおいて、
前記補正手段は、
前記質量スペクトルに含まれる特定ピークを探索する探索手段と、
前記ガイド像に含まれる特定マーカーの表示位置が前記特定ピークの発生位置に一致するように前記ｍ／ｚ軸上における前記ガイド像の表示位置を調整する調整手段と、
を含むことを特徴とする質量分析システム。

【請求項7】

請求項１記載のシステムにおいて、
誘導体化用の複数の試薬に対応した複数のレコードからなる試薬情報管理テーブルを含み、
前記試薬ごとのレコードには、前記誘導体化の方法を特定する情報としての試薬識別情報と、前記変化量を特定する情報と、が含まれ、
前記判定手段は、前記試薬情報管理テーブルに基づいて、使用する又は使用した試薬に対応する変化量を特定する、
ことを特徴とする質量分析システム。

【請求項8】

請求項７記載のシステムにおいて、
複数の化合物に対応する複数のレコードからなる化合物情報管理テーブルを含み、
前記化合物ごとのレコードには、誘導体化前のｍ／ｚを特定する情報が含まれ、
前記ガイド像生成手段は、前記化合物情報管理テーブルに基づいて、前記元試料に対応する化合物について誘導体化前のｍ／ｚを特定し、当該誘導体化前のｍ／ｚと前記試薬に対応する変化量とに基づいて前記ガイド像を生成する、
ことを特徴とする質量分析システム。

【請求項9】

請求項１記載のシステムにおいて、
前記ガイド像生成手段は、前記ｍ／ｚ軸上におけるユーザー指定位置と前記変化量とに基づいて前記ガイド像を生成する、
ことを特徴とする質量分析システム。

【請求項10】

誘導体化用の試薬を識別する情報に基づいて、ｍ／ｚ軸上における、誘導体化前後でのピークシフト量を判定する工程と、
前記ピークシフト量が反映されたガイド像を生成する工程と、
前記誘導体化を行う前の元試料に対する質量分析により生成された第１質量スペクトル、及び、前記誘導体化を行った後の誘導体化試料に対する質量分析により生成された第２質量スペクトルの内の少なくとも一方に対して、前記ガイド像を重畳し、これにより合成画像を生成する工程と、
前記合成画像を表示する工程と、
を含むことを特徴とする質量スペクトル表示方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は質量分析システム、特に、質量スペクトルの表示に関する。

【背景技術】

【0002】

有機化合物等の試料の質量分析に際して質量分析システムが利用される。質量分析システムは、一般に、イオン化装置、質量分析装置、データ処理装置等により構成される。その内で、質量分析装置は、電場又は磁場を利用し、個々のイオンが有する質量電荷比ｍ／ｚ（ｍはイオンの質量、ｚはイオンの電荷量）に応じて、個々のイオンを分離又は抽出し、個々のイオンの検出結果から質量スペクトルを生成するものである。データ処理装置は、質量スペクトルを解析又は処理する装置である。データ処理装置において質量スペクトルが生成されることもある。

【0003】

質量分析の方式として、飛行時間型、四重極型、二重収束型、イオントラップ型、イオンサイクロトロン型等が知られている。イオン化方式として、電子イオン化法（Electron Ionization：EI）、化学イオン化法（Chemical Ionization：CI）、大気圧化学イオン化法（Atmospheric Pressure Chemical Ionization：APCI）、エレクトロスプレーイオン化法（Electro Spray Ionization：ESI）、等が知られている。

【0004】

近時、リアルタイム直接分析法（Direct Analysis in Real Time：ＤＡＲＴ）が広く活用されている。ＤＡＲＴは、例えば、コロナ放電によりヘリウムガス等からプラズマを生成し、その中から励起状態にある中性気体分子を取り出し、それを試料に照射して試料の正イオン又は負イオンを生成するものである（例えば特許文献１を参照）。ＤＡＲＴは大気圧イオン化法の一種であり、身近な周辺環境にある様々な物質を簡便に分析できることから、アンビエント（ambient）分析法の一種と位置付けられる。

【0005】

質量分析の対象となる試料は、必要に応じて、イオン化に先立って誘導体化される。すなわち、質量分析での感度の向上、選択されたイオン化方式への試料性質の適合、未知試料の組成又は構造の解析等のために、試料が誘導体化される。誘導体化の種別として、メチル化、トリメチルシリル（TMS）化、アセチル化等が知られている。誘導体化の試薬として、官能基と誘導体化の種別の組み合わせに応じて、つまり具体的な誘導体化方法（又は誘導体化条件）に応じて、多数の試薬が提供されている。

【0006】

誘導体化前の試料（元試料）に対して試薬を混合すると、試料に含まれる官能基において反応が生じ、当該官能基の構造が変化し、誘導体化試料（つまり誘導体）が生成される。その誘導体化試料がイオン化装置へ導入され、そこで試料イオンが生成される。その試料イオンが質量分析装置へ導入される。これにより誘導体化試料の質量スペクトルが得られる。一般に、誘導体化に伴って、試料の質量が増加し、つまり、観測されるｍ／ｚが増大する。

【0007】

試料としての化合物が例えば２つの官能基を有する場合、誘導体化後において、２つの官能基が反応せずにそのまま残る第１のケース、２つの官能基の内で１つの官能基のみにおいて反応が生じる第２のケース、及び、２つの官能基において反応が生じる第３のケース、が考えられる。質量スペクトルにおいては、３つのケースに対応して３つのピークが生じ得る。

【0008】

以下においては、場合により、第１のケースに対応するピークすなわち無反応体（無変化体）に対応するピークを「０次ピーク」といい、第２のケースに対応するピークすなわち１つの反応基（官能基の反応により生じた基）を有する誘導体に対応するピークを「１次ピーク」といい、第３のケースに対応するピークすなわち２つの反応基を有する誘導体に対応するピークを「２次ピーク」ということにする。「０次ピーク」は誘導体化前の試料に対応するピークでもある。一般化すれば、ｎ次ピークは、ｎ個の官能基の反応により生じたｎ個の反応基を有する化合物に対応するピークである。

【0009】

なお、特許文献２には、実測マススペクトルと標準マススペクトルとを並べて表示する技術が開示されている。特許文献２には誘導体化に関連する記載は認められない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２０１４−２１５０７８号公報

【特許文献2】特開２０１１−２３７３１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

誘導体化を行う前の元試料についての質量スペクトル、及び、誘導体化を行った後の誘導体化試料についての質量スペクトルのいずれにも、通常、観測対象である１又は複数のピークの他に、観測対象ではない複数のピークが含まれる。多数のピークの中から観測対象ピークを特定するのは容易ではなく、あるいは、多数のピークの中から観察対象ピークの有無を判断するのは容易ではない。

【0012】

本発明の目的は、誘導体化前又は誘導体化後の質量スペクトルの観察を支援することにある。あるいは、本発明の目的は、誘導体化前後での質量スペクトルの変化の観察を支援することにある。あるいは、誘導体化後において一定ピッチで並ぶ複数の観測対象ピークの出現位置を容易に特定できるようにすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

実施形態に係る質量分析システムは、誘導体化を行う前の元試料に対する質量分析により第１質量スペクトルを生成し、前記誘導体化を行った後の誘導体化試料に対する質量分析により第２質量スペクトルを生成するスペクトル生成手段と、前記誘導体化の方法を特定する情報に基づいて、ｍ／ｚ軸上における、反応した官能基１つ当たりの変化量を判定する判定手段と、前記変化量が反映されたガイド像を生成するガイド像生成手段と、前記第１質量スペクトル及び前記第２質量スペクトルの内の少なくとも一方と共に、前記ガイド像を表示する表示手段と、を含む。

【0014】

上記構成によれば、第１質量スペクトル（誘導体化前の質量スペクトル）及び第２質量スペクトル（誘導体化後の質量スペクトル）の一方又は両方と共に、ガイド像が表示される。望ましくは、質量スペクトルの上にガイド像が重畳表示される。ガイド像は、誘導体化の方法を特定する情報に基づいて生成される例えばグラフィックイメージであって、ｍ／ｚ（質量電荷比）軸上における、反応した官能基１つ当たりの変化量を表すものである。例えば、ガイド像によって、誘導体化に伴って生じるピークシフト量、あるいは、誘導体化により生じる複数のピークの間隔、等が表現される。第１質量スペクトルと共にガイド像が表示されれば、ガイド像を通じて、誘導体化後に生じるピークの出現位置を予測することが可能となる。第２質量スペクトルと共にガイド像が表示されれば、ガイド像を通じて、０次ピーク、１次ピーク等の出現位置及び相互関係を容易に特定できる。

【0015】

ガイド像によれば、例えば、未知の組成又は構造を有する試料に対して、様々な試薬を選択的に導入し、試薬ごとの反応（誘導体化）の有無等を容易に特定することが可能となる。このような作業を通じて、官能基の種類、官能基の個数等を解明することが可能となる。多数のノイズが存在していても、ガイド像によれば、観察すべき又は注目すべきピークを容易に特定できる。また、官能基が別の基に変化した後における質量増加を逐次計算しなくてもよいので便利である。なお、上記のｍ／ｚ軸は、一般に、質量スペクトルの横軸である。ここで、ｍは試料イオンの質量であり、ｚは試料イオンの電荷量である。ｚが１であれば、ｍ／ｚは試料の質量に相当し、その場合、変化量は質量に相当する。なお、誘導体化後の質量スペクトルの概念には、誘導体化を試みたが実際には誘導体化が生じなかった場合において取得される質量スペクトルが含まれる。上記の変化量は、質量の増加分（増分）と質量の減少分の両方を包含する概念である。

【0016】

実施形態において、前記変化量は、前記反応した官能基１つ当たりの質量の増分に相当する。実施形態において、前記ガイド像は、少なくとも１つのピークの出現位置を示す少なくとも１つのマーカーを含む。マーカーは、ｍ／ｚ軸上の位置を示すシンボルであって、例えば、ライン等の図形により構成され得る。ｍ／ｚ軸の方向に幅を有する図形としてマーカーを構成してもよい。

【0017】

実施形態において、前記ガイド像は、無反応体に対応する０次ピークの出現位置を示す０次マーカーと、ｎ個（但し、ｎは１以上の整数）の反応基を有する誘導体に対応するｎ次ピークの出現位置を示すｎ次マーカーと、を含み、前記０次マーカーと前記ｎ次マーカーの間隔が前記変化量のｎ倍に相当する。

【0018】

実施形態に係る質量分析システムは、前記ガイド像と共に表示される質量スペクトルに基づいて、前記ｍ／ｚ軸上における前記ガイド像の表示位置を補正する補正手段を含む。この構成によれば、質量スペクトルの表示に際してｍ／ｚ軸上の誤差が生じていても、その誤差を解消することが可能となる。その結果、ピークの出現位置を正しく表示することが可能となる。

【0019】

実施形態において、前記補正手段は、前記質量スペクトルに含まれる特定ピークを探索する探索手段と、前記ガイド像に含まれる特定マーカーの表示位置が前記特定ピークの発生位置に一致するように前記ｍ／ｚ軸上における前記ガイド像の表示位置を調整する調整手段と、を含む。特定ピークは、０次ピーク、１次ピーク又は２次ピークであってもよい。それが基準となり、変化量に基づいて、複数のマーカーを含むガイド像が生成される。

【0020】

実施形態に係る質量分析システムは、更に、誘導体化用の複数の試薬に対応した複数のレコードからなる試薬情報管理テーブルを含み、前記試薬ごとのレコードには、前記誘導体化の方法を特定する情報としての試薬識別情報と、前記変化量を特定する情報と、が含まれ、前記判定手段は、前記試薬情報管理テーブルに基づいて、使用する又は使用した試薬に対応する変化量を特定する。

【0021】

実施形態に係るシステムは、更に、複数の化合物に対応する複数のレコードからなる化合物情報管理テーブルを含み、前記化合物ごとのレコードには、誘導体化前のｍ／ｚを特定する情報が含まれ、前記ガイド像生成手段は、前記化合物情報管理テーブルに基づいて、前記元試料に対応する化合物について誘導体化前のｍ／ｚを特定し、当該誘導体化前のｍ／ｚと前記試薬に対応する変化量とに基づいて前記ガイド像を生成する。

【0022】

実施形態において、前記ガイド像生成手段は、前記ｍ／ｚ軸上におけるユーザー指定位置と前記変化量とに基づいて前記ガイド像を生成する。未知の組成や構造を有する化合物を試料とする場合、変化量を反映させるための基準を自動的に与えることが困難となるので、ユーザーにより、その基準としてｍ／ｚを指定させるものである。

【0023】

実施形態に係る表示方法は、誘導体化用の試薬を識別する情報に基づいて、ｍ／ｚ軸上における、誘導体化前後でのピークシフト量を判定する工程と、前記ピークシフト量が反映されたガイド像を生成する工程と、前記誘導体化を行う前の元試料に対する質量分析により生成された第１質量スペクトル、及び、前記誘導体化を行った後の誘導体化試料に対する質量分析により生成された第２質量スペクトルの内の少なくとも一方に対して、前記ガイド像を重畳し、これにより合成画像を生成する工程と、前記合成画像を表示する工程と、を含む。ピークシフト量は、例えば、反応した官能基１つ当たりのｍ／ｚ変化量に相当し、あるいは、その変化量の整数倍に相当する。ｚが１であれば、変化量はｍの変化分に相当する。

【0024】

上記の表示方法は、ハードウエアの機能として又はソフトウエアの機能として実現され得る。後者の場合、上記表示方法を実行するためのプログラムがネットワークを介して又は可搬型記憶媒体を介して質量分析システム又はそれに含まれる情報処理装置にインストールされる。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、誘導体化前又は誘導体化後の質量スペクトルの観察を支援できる。あるいは、本発明によれば、誘導体化前後での質量スペクトルの変化の観察を支援できる。あるいは、本発明によれば、誘導体化後において一定ピッチで並ぶ複数の観測対象ピークの出現位置を容易に特定できる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】実施形態に係る質量分析システムを示すブロック図である。

【図2】化合物情報管理テーブルを示す図である。

【図3】試薬情報管理テーブルを示す図である。

【図4】誘導体化後に生じるピークの出現位置の求め方を説明するための図である。

【図5】第１動作例での入力画面を示す図である。

【図6】第１動作例でのガイド像を示す図である。

【図7】質量スペクトルの分析結果の一例を示す図である。

【図8】ピーク探索の第１例を示す図である。

【図9】ピーク探索の第２例を示す図である。

【図10】第２動作例での入力画面を示す図である。

【図11】第２動作例でのピーク指定方法を示す図である。

【図12】第２動作例でのガイド像を示す図である。

【図13】第１変形例に係るガイド像を示す図である。

【図14】第２変形例に係るガイド像を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0028】

図１には、実施形態に係る質量分析システムの構成例が示されている。図示された質量分析システム１０は、イオン化装置１２、質量分析装置１４及びデータ処理装置１６からなるものである。

【0029】

質量分析の対象は試料１１である。試料１１は、既知化合物又は未知化合物である。試料１１の性質を変化させるために（例えば、より揮発し易くするために）、あるいは、試料１１の組成又は構造を特定するために、あるいは、その他の目的から、１つ又は複数の誘導体化試薬（以下、単に「試薬」という。）が利用される。複数の試薬が利用される場合、それらは順次利用される。なお、図１において、符号２４は試薬選択を示しており、符号２６は試料への試薬の供給つまり誘導体化を示している。

【0030】

図１において、選択可能な試薬群２２として、試薬ａ１〜試薬ａｉが例示されている。一般に、誘導体化方法ごとに、つまり、官能基と誘導体化の種別の組み合わせごとに、試薬が用意されている。官能基の例として、カルボキシル基、アミノ基、ヒドロキシ基等があげられる。誘導体化の例として、メチル化、ＴＭＳ化、アセチル化等があげられる。例えば、カルボキシル基-COOHは、メチル化により、-COOCH₃に変化する。その際、質量が１４u（CH₂分）増加する。反応した官能基１つ当たりの質量の変化量（単位変化量）を以下において「増分」と称する。ｎ個の官能基が反応した場合、増分のｎ倍、質量が増大する。なお、反応により質量が減少する場合もあり得る。

【0031】

通常、誘導体化前の試料（元試料）について質量スペクトルが取得された上で、誘導体化後の試料（誘導体化試料）についての質量スペクトルが取得される。その過程で質量スペクトルの変化（誘導体化の成否等）が観測される。以下、図１に示した個々の装置について詳述する。

【0032】

イオン化装置１２は、試料をイオン化する装置である。例示されたイオン化装置１２は、リアルタイム直接分析法（ＤＡＲＴ）に基づくものである。ＤＡＲＴは大気圧イオン化法の一種であり、様々な物質を簡便に分析できるものである。もっとも、ＤＡＲＴにおいても、すべての試料を測定できるわけではない。測定困難な試料を分析対象とする場合、ＤＡＲＴに適するように、当該試料の性質を変化させることが必要となる。このため、誘導体化が利用される。もちろん、他の目的から、誘導体化が利用されてもよい。

【0033】

誘導体化に際しては、例えば、ガラス棒の先端に試料（例えば１μｌ）を付着させた上で、その先端に更に試薬（例えば１μｌ）が与えられる。その後、試料及び試薬の混合体を備えた先端がイオン化装置１２における所定箇所（励起状態にある中性気体分子の流れ）に挿入される。これにより試料イオンが生成される。ガラス棒は、試料等を担持する部材の例示であり、ガラス棒に変えて綿棒等を利用してもよい。ＤＡＲＴ以外のイオン化法が利用されてもよい。他のイオン化法として、電子イオン化法、化学イオン化法、大気圧化学イオン化法、エレクトロスプレーイオン化法等が知られている。

【0034】

質量分析装置１４は、電場や磁場を利用し、個々のイオンが有するｍ／ｚ（質量電荷比）に応じて、個々のイオンを分離又は抽出し、個々のイオンの検出結果から質量スペクトルを生成するものである。質量分析装置１４は質量スペクトル生成手段を構成する。質量分析装置１４から出力される検出データに基づいて、データ処理装置１６側において質量スペクトルが生成されてもよい。質量分析装置１４は、例えば、飛行時間型質量分析装置である。他の質量分析方式として、四重極型、二重収束型、イオントラップ型、イオンサイクロトロン型等が知られている。図１に示される構成例では、質量分析装置１４からデータ処理装置１６へスペクトルデータ１７が送られている。

【0035】

データ処理装置１６は、ＣＰＵ及びプログラムを備える情報処理装置（例えばパーソナルコンピュータ）によって構成され、入力されるスペクトルデータを解析又は処理する装置である。データ処理装置１６には、キーボードやマウス等からなる入力器１８、及び、ＣＲＴ等からなる表示器２０が接続されている。それらはユーザーインターフェイスを構成する。

【0036】

図１においては、データ処理装置１６が有する複数の機能が複数のブロックによって表現されている。個々のブロックはソフトウエアの機能に相当する。但し、個々のブロックが専用ハードウエアとしてのプロセッサによって構成されてもよい。データ処理装置１６は、具体的には、化合物情報管理部２８、試薬情報管理部（増分判定部）３０、ピーク探索部３４、ガイド像生成部３６、表示処理部３８、解析部４０等を有する。それぞれについて以下に説明する。

【0037】

化合物情報管理部２８は、化合物情報管理テーブルを有し、試料となった化合物を特定する情報に基づいて、当該化合物についての誘導体化前ｍ／ｚ及び官能基数Ｎ等を特定するものである。

【0038】

図２には、化合物情報管理テーブル２８Ａが例示されている。化合物情報管理テーブル２８Ａは、複数の化合物に対応する複数のレコード４１からなる。各化合物に対応するレコード４１は、複数の情報を含み、具体的には、化合物名４２、組成式４４、精密質量４５、誘導体化前ｍ／ｚ４６、官能基名４８、官能基数５０等を含む。化合物を特定する情報（例えば化合物名４２）から、当該化合物について誘導体化前ｍ／ｚ及び官能基数Ｎ等が特定される。誘導体化前ｍ／ｚは、誘導体化前の質量スペクトルに含まれる試料ピーク（０次ピークに相当する）の出現位置を特定する情報である。官能基数は、化合物が有する官能基の個数であり、換言すれば、反応する官能基の最大数である。なお、未知の化合物を分析対象とする場合、例えば、質量スペクトル上において、ユーザーにより、誘導体化前ｍ／ｚが指定される。これについては後に説明する。１つの化合物が複数種類の官能基を有する場合、官能基ごとに官能基名及び官能基数が管理される。

【0039】

図１において、試薬情報管理部３０は、試薬情報管理テーブルを有し、使用する又は使用した試薬を特定する情報（あるいは誘導体化の方法を特定する情報）に基づいて、ｍ／ｚ軸上における、反応した官能基１つ当たりの増分Δを求めるものである。試薬情報管理部３０は増分判定手段として機能する。

【0040】

図３には、試薬情報管理テーブル３０Ａが例示されている。試薬情報管理テーブル３０Ａは、複数の試薬に対応する複数のレコード５１からなる。各試薬に対応するレコード５１は、複数の情報を含み、具体的には、誘導体化試薬名５２、反応対象となる官能基５４、ｍ／ｚ軸上における反応官能基１つ当たりの増分Δ、等を含む。試薬を特定すれば、試薬情報管理テーブル３０Ａから、当該試薬を使用して誘導体化を行った場合における増分Δが特定される。この増分Δは、質量増加の基本単位をなすものであり、誘導体化後の質量スペクトルにおける、反応基１つ分に相当するピーク間隔を示すものである。１つの試薬が複数の官能基に対して反応するものである場合、官能基ごとに増分Δが管理される。

【0041】

図１において、ガイド像生成部３６は、ガイド像生成手段として機能するものである。ガイド像は、誘導体化前の質量スペクトル又は誘導体化後の質量スペクトルに重畳表示されるスペクトル観察支援用のイメージであり、それは例えばマーカー列を含む。例えば、マーカー列は、無反応体に対応する０次ピークの出現位置を示す０次マーカー、１つの反応基を有する誘導体に対応する１次ピークの出現位置を示す１次マーカー、及び、２つの反応基を有する誘導体に対応する２次ピークの出現位置を示す２次マーカー、を含む。ガイド像にマーカー以外の表示要素が含まれてもよい。

【0042】

０次ピークの出現位置は、化合物情報管理部２８が特定したｍ／ｚとして、あるいは、ｍ／ｚ軸上においてユーザーが指定した０次ピーク位置として、特定され得る。もっとも、ユーザーにより１次ピーク位置、２次ピーク位置等が指定されてもよい。これについては後述する。０次ピーク位置つまり基礎となるｍ／ｚを基準として、それに増分Δを加えることにより、１次ピーク位置が特定される。更に増分Δを加えることにより、２次ピーク位置が特定される。

【0043】

図４には、ｉ次ピーク位置を求める計算方法が図示されている。ここで、ｉは１以上で最大値Ｎ以下の整数であり、反応した官能基の個数を示すものである。誘導体化後ｍ／ｚ６０は、誘導体化前ｍ／ｚ６２に対して、増分Δ×ｉを加えることにより、算出される。ｉに対して、１からＮまでの各整数値を代入すれば、１次ピーク位置、２次ピーク位置、３次ピーク位置、・・・を順次特定することが可能となる。なお、後述するように、ユーザーにより１次ピーク位置が指定された場合、それを基準として、そこから増分Δを減ずることにより、０次ピークを特定するようにしてもよい。その場合、図４に示した計算式を援用し、例えば、ｉに−１を代入してもよい。

【0044】

図１において、ガイド像生成部３６は、以上のように複数のｍ／ｚを計算又は特定する機能と、複数のｍ／ｚを表す複数のマーカーからなるガイド像を生成する機能と、を有する。生成されたガイド像はグラフィックイメージであり、それは表示処理部３８へ送られる。表示処理部３８は表示処理手段として機能するものであり、イメージ合成機能を有する。具体的には、質量スペクトル上にガイド像を重畳することにより表示画像（合成画像）を生成する。表示画像が表示器２０に表示される。

【0045】

誘導体化前の質量スペクトルとガイド像とが合成されてもよいし、誘導体化後の質量スペクトルとガイド像とが合成されてもよい。誘導体化前の質量スペクトル、誘導体化後の質量スペクトル及びガイド像が合成されてもよい。試薬導入後の時間ｔ１を経過した時点での質量スペクトル、試薬導入後の時間ｔ２を経過した時点での質量スペクトル、及び、ガイド像が合成されてもよい。入力器１８を利用して、ユーザーにより、化合物を特定する情報、試薬を特定する情報、ｍ／ｚ上における特定の位置、等が入力される。解析部４０は質量スペクトルに対して面積計算等の必要な解析を行うものである。

【0046】

データ処理装置１６は、ピーク探索手段として機能するピーク探索部３４、及び、調整手段として機能する調整部を有している。図示された構成例において、調整部は、ガイド像生成部３６が有する複数の機能の１つである。ピーク探索手段及び調整手段は補正手段を構成する。

【0047】

具体的に説明すると、ピーク探索部３４は、質量スペクトル上において、特定のｍ／ｚを中心とした一定幅の中において特定のピークを探索するものである。特定のｍ／ｚは上記のように計算された複数のｍ／ｚの内の１つである。特定のピークは、例えば、０次ピークである。他のピークを探索対象としてもよい。例えば、解析対象となる質量スペクトルが誘導体化後の質量スペクトルである場合、１次ピークを探索対象としてもよい。ガイド像生成部３６は、ガイド像における特定のマーカーの位置が特定のピークに一致するように、ｍ／ｚ軸に沿って、ガイド像全体をシフトさせる。すなわち、ガイド像生成部３６は、ピークフィッティングによる補正機能を有する。その具体例については後述する。

【0048】

上記の補正機能によれば、計測誤差等の何らかの事由により、ｍ／ｚ軸上において、質量スペクトルの位置にずれが生じた場合でも、質量スペクトルに対して、正しい位置的関係をもってガイド像を重畳表示することが可能となる。すなわち、ガイド像を構成する複数のマーカーを複数のピークに正しく位置合わせすることが可能となる。これにより、ガイド像を通じて、誤ったピークを特定又は観察してしまうことを防止できる。なお、複数のピークに対して複数のマーカーを合わせるようにしてもよい。ガイド像を構成する特定のマーカーに対して質量スペクトル中の特定のピークが一致するように、質量スペクトル全体をシフトさせてもよい。

【0049】

次に、図５及び図６を用いて、第１動作例について説明する。図５には、入力画面７０が示されている。入力画面７０には、組成式を入力する欄７２、誘導体化試薬の名称を入力する欄７４、誘導体化される官能基の最大個数を入力する欄７６、ピークフィッティングによる補正を実行する場合に操作されるボタン７８、ガイド像の生成を指示する実行ボタン８０等が含まれる。欄７２を利用して、試料となった化合物を特定する情報が入力される。その情報に基づいて、当該化合物のｍ／ｚが自動的に特定され、また、反応基の最大値が自動的に特定される。後者については、欄７６への入力によりその最大値がマニュアルで指定されてもよい。欄７４を利用して、試薬を特定する情報が入力される。その情報に基づいて、官能基１つ当たりの増分Δが自動的に特定される。このように特定された複数の情報に基づいてガイド像が生成される。

【0050】

図６には、表示例が示されている。表示画像は、誘導体化後の質量スペクトル８２と、ガイド像８４と、を有している。質量スペクトル８２の横軸がｍ／ｚ軸である。その縦軸は相対強度を示している。Ｘは誘導体化前の試料のｍ／ｚ（あるいは無反応体のｍ／ｚ）を示している。当該試料は、例えば、２つの官能基を有する。Ｘ’１は、１つの反応基を有する誘導体のｍ／ｚを示している。Ｘ’２は、２つの反応基を有する誘導体のｍ／ｚを示している。

【0051】

ガイド像８４は、均等間隔で並んだ３つのマーカーＭ０，Ｍ１，Ｍ２を含む。具体的には、マーカーＭ０は０次マーカーであり、それは０次ピークＰＷ０の出現位置（つまりＸ）を示すものである。マーカーＭ１は１次マーカーであり、それは１次ピークＰＷ１の出現位置（つまりＸ’１）を示すものである。マーカーＭ２は２次マーカーであり、それは２次ピークＰＷ２の出現位置（つまりＸ’２）を示すものである。０次マーカーＭ０と１次マーカーＭ１の間隔８６Ａは増分Δに相当している。同じく、１次マーカーＭ１と２次マーカーＭ２の間隔８６Ｂも増分Δに相当している。

【0052】

各マーカーＭ０，Ｍ１，Ｍ２は、それぞれ、垂直線状の形態を有する。各マーカーＭ０，Ｍ１，Ｍ２の形態を他のものに変えてもよい。例えば、三角形の記号としてもよい。その場合、当該記号の先端により特定のｍ／ｚが指し示される。各マーカーＭ０，Ｍ１，Ｍ２を、一定幅を有する帯状のラインとしてもよい。各マーカーＭ０，Ｍ１，Ｍ２の色又は形態を互いに異ならせてもよい。なお、図６に示した表示例では、各マーカーＭ０，Ｍ１，Ｍ２が各ピークＰＷ０，ＰＷ１，ＰＷ２に一致しており、上記補正を行う必要はない。補正が必要な場合、図５に示したボタン７８が事前又は事後に操作される。

【0053】

誘導体化前の質量スペクトルに対してガイド像が重畳表示されれば、誘導体化後において生じる１次ピークや２次ピークの出現位置を事前に認識しておける。その上で試料に対して試薬を与えれば、徐々に成長してくる１次ピークや２次ピークを正確に特定することが可能であり、誘導化の有無を早期に又は正しく判断することが可能となる。

【0054】

図７には、質量スペクトルの解析結果の一例が示されている。ピークごとにピーク高さ又はピーク面積としてイオン強度が解析されており、また、ピークごとにその存否が判定されている。ピーク頂点が閾値（図６において符号８７参照）を超える場合にピーク有り（Ｙ）が判定され、逆の場合にはピーク無し（Ｎ）が判定される。そのような質量スペクトル解析においても、事前に演算されたＸ、Ｘ’１及びＸ’２が利用される。

【0055】

次に、図８及び図９に基づいて、ピークフィッティング補正について具体的に説明する。図８には、誘導体化後の質量スペクトル８２が示されている。Ｘは試料についての理論上のｍ／ｚを示している。その位置がライン９０で示されている。Ｙは実測された０次ピークＰＷ０の位置を示しており、具体的にはその頂点Ｐ０の位置を示している。Ｙ’１及びＹ’２はそれぞれ１次ピーク及び２次ピークの位置を示している。ピークフィッティング補正を行う場合、まず、Ｘを中心とした一定幅を有するピーク探索範囲９２が定められる。そのピーク探索範囲９２内において０次ピークＰＷ０の頂点Ｐ０が探索される。その後、頂点Ｐ０に０次マーカーＭ０が一致するように、ガイド像の全体の位置が調整される。調整後において、１次マーカーＭ１は１次ピークの位置Ｙ’１に一致し、２次マーカーＭ２は２次ピークの位置Ｙ’２に一致することになる。ＹとＹ’１の間隔９６Ａ、及び、Ｙ’１とＹ’２の間隔９６Ｂは、いずれも増分Δに相当する。頂点Ｐ０の探索に際しては閾値９４を設定してもよい。すなわち、閾値９４を超える波形における最高地点を頂点Ｐ０と認定してもよい。頂点Ｐ０に変えてピークＰＷ０の中心、重心等の代表点が探索されてもよい。

【0056】

図９に示されるように、１次ピークＰＷ１を探索対象としてもよい。Ｘ’１は、計算上の１次ピーク出現位置を示している。その位置がライン１００によって示されている。Ｙは実測された０次ピークＰＷ０の位置を示しており、具体的にはその頂点Ｐ０の位置を示している。Ｙ’１及びＹ’２はそれぞれ１次ピーク及び２次ピークの位置を示している。ライン１００を中心として一定幅を有するピーク探索範囲１０２が設定され、そのピーク探索範囲１０２内において、１次ピークＰＷ１の頂点Ｐ１が探索される。その場合、例えば、閾値１０４を超える波形の内で最高点が頂点Ｐ１であるとみなされる。頂点Ｐ１を発見できない場合にはエラー処理が実行される。探索された頂点Ｐ１の位置を基準として、１次ピークの出現位置Ｙ’１及び２次ピークの出現位置Ｙ’２が特定される。ＹとＹ’１の間隔１０６Ａ、及び、Ｙ’１とＹ’２の間隔１０６Ｂは、いずれも増分Δに相当する。上記以外のピークを利用してピークフィッティング補正を実行してもよく、複数のピークを利用してピークフィッティング補正を実行してもよい。

【0057】

次に図１０〜図１２を用いて第２動作例について説明する。図１０には入力画面１１０が示されている。入力画面１１０には、精密質量を入力する欄１１２、誘導体化試薬の名称を入力する欄１１４、指定ピークの次数（インデックス）を入力する欄１１６、誘導体化される官能基の最大個数を入力する欄１１８、ピークフィッティングによる補正を実行する場合に操作されるボタン１２０、ガイド像の生成を指示する実行ボタン１２２等が含まれる。欄１１２を利用して、基準となるｍ／ｚ、例えば、１次ピークの位置に相当するｍ／ｚ、が入力される。図示の例ではＸ’１が数値として入力されている。電荷量が１の場合、精密質量がｍ／ｚに相当する。欄１１４を利用して誘導体化試薬を特定する情報が入力される。欄１１６を利用して、指定ピークの次数が入力される。例えば、１次ピークを基準としたい場合にはその欄１１６に１が入力される。欄１１８を利用して官能基の最大値が入力される。図示の例では２が入力される。その値に対して１を加えた個数分のマーカーが表示される。精密質量つまりｍ／ｚを数値で入力することに代えて、図１１に示すように、ｍ／ｚ軸上において、基準となるｍ／ｚをユーザーが指定してもよい。例えばカーソル１２４を利用して、それを指定してもよい。

【0058】

以上のように入力された情報に基づいて、図１２に示すように、ガイド像１２６が生成され、それが質量スペクトル８２上に重畳表示される。ガイド像１２６は、ユーザー指定されたＸ’１を示す１次マーカーＭ１と、Ｘ’１を基準としてそこから間隔１２８Ａだけ左側に離れた位置にある０次マーカーＭ０と、Ｘ’１を基準としてそこから間隔１２８Ｂだけ右側に離れた位置にある２次マーカーＭ２と、を含む。間隔１２８Ａ及び１２８Ｂはいずれも増分Δに相当する。

【0059】

例えば、未知の試料の組成又は構造を解析する場合において、選択された試薬ごとに上記の解析処理を行うことが考えられる。ガイド像によって特定される複数のピーク出現位置に実際に複数のピークが生じたならば、選択された試薬による誘導体化を確認できる。それに基づいて、未知の試料が有する官能基の種類及び個数を特定することが可能となる。第１動作例及び第２動作例のいずれにおいても、試薬に対応する増分Δが反映されたガイド像が表示され、そのガイド像によって質量スペクトルの観察を支援できる。

【0060】

図１３には、第１変形例が示されている。質量スペクトル８２Ａ上にはガイド像１２６が重畳表示されている。ガイド像１２６は上記第１動作例及び第２動作例において示したものと同じである。一方、質量スペクトル８２Ａは、０次ピークＰＷ０、１次ピークＰＷ１及び２次ピークＰＷ２だけからなるものであり、他の複数のピークが消去されている。すなわち、特定されたＸ，Ｘ’１，Ｘ’２、又は、それらを表す複数のマーカーＭ０，Ｍ１，Ｍ２を基準として、各ピークについて残すか消去するかの弁別処理が適用され、その結果として、質量スペクトル８２Ａが形成されている。このように、基準となるｍ／ｚ及び増分Δを利用して質量スペクトルを加工してもよい。

【0061】

図１４には、第２変形例が示されている。質量スペクトル１３０上にガイド像１３６が合成されている。質量スペクトル１３０は、誘導体化前の質量スペクトル１３２と、誘導体化後の質量スペクトル１３４と、を合成することにより生成されたものである。両者を区別するために、各質量スペクトル１３２，１３４をそれぞれ異なる色で着色してもよい。あるいは、他の方法によって２つの質量スペクトル１３２，１３４が識別されてもよい。誘導体化の開始後、０次マーカーＭ０によって特定される０次ピークのレベルが減少し、その一方において、１次マーカーＭ１及び２次マーカーによって特定される１次ピーク及び２次ピークが出現し、また、それらのレベルが増大する。その観察過程において、ガイド像１３６を構成する０次マーカーＭ０、１次マーカーＭ１及び２次マーカーＭ２を目安として、観察すべき複数のピークを正しくしかも容易に特定することが可能となる。

【0062】

上記実施形態によれば、誘導体化前又は誘導体化後の質量スペクトルの観察を支援できる。特に、誘導体化前後での質量スペクトルの変化の観察を支援できる。また、誘導体化後において一定ピッチで並ぶ複数の観測対象ピークの出現位置を正確に且つ容易に特定できる。

【符号の説明】

【0063】

１０ 質量分析システム、１２ イオン化装置、１４ 質量分析装置、１６ データ処理装置、２８ 化合物情報管理部、３０ 試薬情報管理部、３４ ピーク探索部、３６ ガイド像生成部、３８ 表示処理部、８２ 質量スペクトル、８４ ガイド像。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】