特開 2024-175251 質量分析装置及び質量分析方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024175251

(43)【公開日】2024-12-18

(54)【発明の名称】質量分析装置及び質量分析方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/62 20210101AFI20241211BHJP

   H01J 49/16 20060101ALI20241211BHJP

   H01J 49/42 20060101ALI20241211BHJP

【ＦＩ】

G01N27/62 D

H01J49/16 400

H01J49/42 400

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023092879

(22)【出願日】2023-06-06

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．ＭＡＴＬＡＢ

(71)【出願人】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001069

【氏名又は名称】弁理士法人京都国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】北村 洸

【テーマコード（参考）】

2G041

【Ｆターム（参考）】

2G041CA01

2G041DA04

2G041FA12

2G041LA01

(57)【要約】

【課題】ケミカルノイズをより的確に除去して質の高いマススペクトルを作成する。
【解決手段】本発明に係る質量分析装置の一態様は、一つのサンプルに対し所定のm/z範囲に亘る質量分析を複数回繰り返し実行し、複数組のプロファイルデータを取得する測定部（１）と、測定部により得られた複数組のプロファイルデータを積算又は平均化して積算データを取得する積算部（２４）と、積算部による積算対象であるプロファイルデータについて、m/z値毎に又は所定の幅のm/z範囲毎に信号強度が所定のレベルであるか否かを判定し、該所定のレベルである総数を反映した頻度情報をm/z値毎に又はm/z範囲毎に求める頻度情報収集部（２２、２３）と、頻度情報に基いて、積算データにおけるm/z値毎の又はm/z範囲毎の信号強度を調整してマススペクトルデータを求める強度調整部（２５）と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一つのサンプルに対し所定の質量電荷比範囲に亘る質量分析を複数回繰り返し実行し、複数組のプロファイルデータを取得する測定部と、
前記測定部により得られた複数組のプロファイルデータを積算又は平均化して積算データを取得する積算部と、
前記積算部による積算対象であるプロファイルデータについて、質量電荷比値毎に又は所定の幅の質量電荷比範囲毎に信号強度が所定のレベルであるか否かを判定し、該所定のレベルである総数を反映した頻度情報を質量電荷比値毎に又は質量電荷比範囲毎に求める頻度情報収集部と、
前記頻度情報に基いて、前記積算データにおける質量電荷比値毎の又は質量電荷比範囲毎の信号強度を調整してマススペクトルデータを求める強度調整部と、
を備える質量分析装置。

【請求項2】

前記頻度情報収集部は、プロファイルデータに対し質量電荷比値毎に又は所定の幅の質量電荷比範囲毎に信号強度と所定値の大小比較を行うことで、プロファイルデータの信号強度が所定のレベルであるか否か判断する、請求項１に記載の質量分析装置。

【請求項3】

前記頻度情報収集部は、プロファイルデータ又は積算データに基いて、それらデータにより形成されるスペクトル波形のベースラインを推定するベースライン推定部を含み、該ベースライン上の値又は該値に一定値を加えた値を前記所定のレベルとする、請求項１に記載の質量分析装置。

【請求項4】

前記強度調整部は、発生頻度が低くなるに従って単調に減少する重み付け係数を信号強度に乗じることで信号強度を調整する、請求項１に記載の質量分析装置。

【請求項5】

前記強度調整部は、発生頻度が所定の閾値以下である質量電荷比値又は質量電荷比範囲における信号強度を相対的に小さい任意の値に置き換える、請求項１に記載の質量分析装置。

【請求項6】

一つのサンプルに対して所定の質量電荷比範囲に亘る質量分析を複数回繰り返し行うことで複数組のプロファイルデータを取得する測定ステップと、
前記測定ステップにおいて得られた複数組のプロファイルデータを積算又は平均化して積算データを取得する積算ステップと、
前記積算ステップにおける積算対象のプロファイルデータについて、質量電荷比値毎に又は所定の幅の質量電荷比範囲毎に信号強度が所定の閾値を超えているか否かを判定し、該所定の閾値を超えている数を反映した頻度情報を求める頻度情報収集ステップと、
前記頻度情報に基いて、前記積算データにおける質量電荷比値毎の又は質量電荷比範囲毎の信号強度を調整してマススペクトルデータを求める強度調整ステップと、
を有する質量分析方法。

【請求項7】

前記頻度情報収集ステップでは、プロファイルデータに対し質量電荷比値毎に又は所定の幅の質量電荷比範囲毎に信号強度と所定値の大小比較を行うことで、プロファイルデータの信号強度が所定のレベルであるか否か判断する、請求項６に記載の質量分析方法。

【請求項8】

前記頻度情報収集ステップでは、プロファイルデータ又は積算データに基いて、それらデータにより形成されるスペクトル波形のベースラインを推定し、該ベースライン上の値又は該値に一定値を加えた値を前記所定の閾値とする、請求項６に記載の質量分析方法。

【請求項9】

前記強度調整ステップでは、発生頻度が低くなるに従って単調に減少する重み付け係数を信号強度に乗じることで信号強度を調整する、請求項６に記載の質量分析方法。

【請求項10】

前記強度調整ステップは、発生頻度が所定の閾値以下である質量電荷比値又は質量電荷比範囲における信号強度を相対的に小さい任意の値に置き換える、請求項６に記載の質量分析方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は質量分析装置及び質量分析方法に関し、さらに詳しくは、複数回の測定においてそれぞれ取得されたスペクトルデータを積算してマススペクトルを求める質量分析装置及び質量分析方法に関する。

【背景技術】

【0002】

マトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析装置（Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization Mass Spectrometer：ＭＡＬＤＩ－ＭＳ）は、生体試料中の有機化合物の分析などに広く利用されている。ＭＡＬＤＩ－ＭＳでは、１回のパルス状のレーザー光照射によって生成されるイオンの量が比較的少なく、そのために、生成されたイオンを質量分析することにより得られるデータのＳＮ比が低い場合がある。また、レーザー光照射毎に、生成されるイオンの量のばらつきが比較的大きく、そのためにＳＮ比のばらつきも大きくなりがちである。こうしたことから、ＭＡＬＤＩ－ＭＳでは、通常、同一のサンプルに対してレーザー光の照射を複数回繰り返し、そのレーザー光照射毎に得られる所定の質量電荷比（厳密には斜体字の「m/z」であるが、本明細書では「m/z」又は「質量電荷比」と記す）範囲に亘るプロファイルデータを積算又は平均化することで、そのサンプルについてのマススペクトルを作成している（特許文献１等参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－５６９４７号公報

【特許文献2】特開２０１５－２００５３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

プロファイルデータの積算回数を増やすほど、電気的ノイズなどのランダム性ノイズを要因とするＳＮ比は改善される。しかしながら、積算回数を増やすと測定時間が長引くし、レーザー素子等の部品の劣化を促進するという問題が生じるため、積算回数の増加には制約があり、それによるＳＮ比の向上には限界がある。

【0005】

積算回数を増やす以外にＳＮ比をさらに改善する手法として、積算前のプロファイルデータに対し、例えば所定の閾値以下の信号強度をゼロにするというカットオフ処理を行うことで、ベースライン付近に存在するノイズを低減するという方法が知られている。こうしたカットオフ処理は、ノイズレベルがその処理の閾値以下のレベルである場合にはかなり有効である。しかしながら、処理の閾値を超える強度のノイズが比較的多い状況では、その有効性はかなり限定的である。

【0006】

ＭＡＬＤＩ－ＭＳでは、通常、液体クロマトグラフ等による試料前処理を実施しないため、様々な夾雑物がサンプルに含まれることが多い。また、サンプルの調製にはマトリックスが使用され、マトリックスにも夾雑物が含まれていることがある。ＭＡＬＤＩ－ＭＳでは、こうしたサンプル自体やマトリックスに含まれる夾雑物などのイオンのほか、そうしたイオンがポストソース分解（Post Source Decay）やインソース分解（In-Source Decay）で開裂して生じたイオンなどに由来するケミカルノイズ（化学的ノイズ）がしばしば発生する。

【0007】

そうしたケミカルノイズの信号強度は目的成分の信号強度と同様に、レーザー光照射毎に変動し、場合によってはカットオフ処理の閾値を上回ることもある。ケミカルノイズの除去効果を高めるためにカットオフ処理の閾値を上げることも考えられるが、そうすると目的成分由来のピークもカットされてしまう懸念がある。そのため、カットオフ処理によってこうしたケミカルノイズを十分に低減することは難しい。また、ガウシアンフィルタなどの平滑化フィルタなどを用いることによってケミカルノイズを小さくする波形処理が従来行われている。しかしながら、平滑化フィルタではノイズを小さくする効果が得られる一方、目的成分信号の強度や分解能を低下させる作用もあるため、ＳＮ比向上の効果は限定的である。

【0008】

本発明はこうした課題を解決するために成されたものであり、その主たる目的は、ケミカルノイズなどの、目的成分に対応する信号以外の様々な要因によるノイズ信号が発生する場合であっても、ＳＮ比が良好な質の高いマススペクトルを得ることができる質量分析装置及び質量分析方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために成された本発明に係る質量分析装置の一態様は、
一つのサンプルに対し所定の質量電荷比範囲に亘る質量分析を複数回繰り返し実行し、複数組のプロファイルデータを取得する測定部と、
前記測定部により得られた複数組のプロファイルデータを積算又は平均化して積算データを取得する積算部と、
前記積算部による積算対象であるプロファイルデータについて、質量電荷比値毎に又は所定の幅の質量電荷比範囲毎に信号強度が所定のレベルであるか否かを判定し、該所定のレベルである総数を反映した頻度情報を質量電荷比値毎に又は質量電荷比範囲毎に求める頻度情報収集部と、
前記頻度情報に基いて、前記積算データにおける質量電荷比値毎の又は質量電荷比範囲毎の信号強度を調整してマススペクトルデータを求める強度調整部と、
を備える。

【0010】

また本発明に係る質量分析方法の一態様は、
一つのサンプルに対して所定の質量電荷比範囲に亘る質量分析を複数回繰り返し行うことで複数組のプロファイルデータを取得する測定ステップと、
前記測定ステップにおいて得られた複数組のプロファイルデータを積算又は平均化して積算データを取得する積算ステップと、
前記積算ステップにおける積算対象であるプロファイルデータについて、質量電荷比値毎に又は所定の幅の質量電荷比範囲毎に信号強度が所定のレベルであるか否かを判定し、該所定のレベルである総数を反映した頻度情報を質量電荷比値毎に又は質量電荷比範囲毎に求める頻度情報収集ステップと、
前記頻度情報に基いて、前記積算データにおける質量電荷比値毎の又は質量電荷比範囲毎の信号強度を調整してマススペクトルデータを求める強度調整ステップと、
を有する。

【0011】

質量電荷比値毎に又は質量電荷比範囲毎に信号強度を判定するための上記「所定のレベル」は、質量電荷比値毎に又は質量電荷比範囲毎に異なるレベルであってもよいし同一のレベルであってもよい。

【発明の効果】

【0012】

本発明に係る質量分析装置及び質量分析方法の上記態様では、複数回の質量分析においてその全てで又はその大部分で信号強度が所定の閾値を超えるような質量電荷比値又は質量電荷比範囲に対する積算データにおける信号強度は相対的に高く、逆に、その複数回の質量分析においてその大部分で信号強度が所定の閾値を下回るような質量電荷比値又は質量電荷比範囲に対する積算データにおける信号強度は相対的に低くなるように調整される。これにより、本発明に係る質量分析装置及び質量分析方法の上記態様によれば、サンプル中の目的成分に比べて含有量が十分に少ない夾雑物等に起因するケミカルノイズの影響を軽減し、そのサンプルに対してＳＮ比の良好な質の高いマススペクトルを取得することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態であるＭＡＬＤＩ－ＭＳの概略構成図。

【図2】本実施形態のＭＡＬＤＩ－ＭＳにおけるデータ積算処理の手順を示すフローチャート。

【図3】本実施形態のＭＡＬＤＩ－ＭＳにおけるデータ積算処理の概略説明図。

【図4】信号強度値を調整するための、計数値と信号強度調整用の重み付け係数と対応関係の一例を示す図。

【図5】実測データに対して信号強度値の調整を行ったときの積算データ波形を示す図。

【図6】信号強度値の判定処理の他の例を示すフローチャート。

【図7】信号強度値の判定処理の他の例を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明に係る質量分析装置及び質量分析方法の一実施形態であるＭＡＬＤＩ－ＭＳについて、添付図面を参照しつつ説明する。

【0015】

［本実施形態のＭＡＬＤＩ－ＭＳの構成］
図１は、本実施形態によるＭＡＬＤＩ－ＭＳの概略構成図である。このＭＡＬＤＩ－ＭＳは、イオン源としてＭＡＬＤＩイオン源を用い、質量分離器としてイオントラップ型質量分離器を用いた質量分析装置である。
図１に示すように、このＭＡＬＤＩ－ＭＳは、測定部１、制御・処理部２、入力部３、及び表示部４、を備える。

【0016】

測定部１は、真空ポンプ１１により真空排気される箱形状のチャンバー１０を含み、このチャンバー１０の内部には、サンプルプレート１４が載置される試料ステージ１３と、引出電極１６と、四重極型デフレクター１７と、イオントラップ１８と、イオン検出器１９と、が配置されている。チャンバー１０の試料ステージ１３直上の壁面（天面）には、透明な窓１００が設けられ、この窓１００の外側にはレーザー光照射部１２が配置されている。試料ステージ１３は、モーター等を含むステージ駆動部１５により、図１中に示すＸ軸、Ｙ軸の２軸方向に移動自在である。なお、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸は便宜的に定められたものである。通常、Ｘ－Ｙ平面は装置の設置面に平行な面であり、試料ステージ１３におけるサンプルプレート載置面もＸ－Ｙ平面に平行である。

【0017】

四重極型デフレクター１７はＹ軸方向に延伸する４本のロッド電極からなり、図示しない電源から各ロッド電極にそれぞれ印加される直流電圧によって、それらロッド電極で囲まれる空間にイオンの進行方向を略直角に折り曲げる偏向電場を形成する。イオントラップ１８は、略円環状であるリング電極１８１と、そのリング電極１８１を挟んで対向して配置される一対のエンドキャップ電極１８２、１８４とを含む３次元四重極型の構成である。四重極型デフレクター１７側に位置する入口側エンドキャップ電極１８２にはイオン入射孔１８３、出口側エンドキャップ電極１８４にはイオン出射孔１８５が形成されている。図示しない電源からリング電極１８１、エンドキャップ電極１８２、１８４にはそれぞれ所定の電圧が印加され、それによって、それら電極で囲まれる空間にイオンを捕捉したり、イオンを該空間内からイオン出射孔１８５を通して排出したりすることができる。

【0018】

制御・処理部２は、機能ブロックとして、測定制御部２０、データ収集部２１、信号強度判定部２２、頻度情報取得部２３、データ積算部２４、信号強度調整部２５、マススペクトル作成部２６、などを含む。

【0019】

測定制御部２０は、測定を実行するために測定部１に含まれる各構成要素を制御する。データ収集部２１は、図示しないもののアナログデジタル変換器やデータ格納用の記憶部を含み、イオン検出器１９による検出信号をデジタル化してプロファイルデータとして記憶部に格納する。データ積算部２４は、一つのサンプルに対し多数回の測定によってそれぞれ得られた所定のm/z範囲に亘る多数組のプロファイルデータを積算することで、積算データを算出するものである。信号強度判定部２２及び頻度情報取得部２３は、後述する特徴的な処理によって、m/z値毎に又は所定のm/z幅を有するm/z範囲毎に、積算データにおける信号が有意な信号であることの信頼性の高さを判定するための頻度情報を取得するものである。また、信号強度調整部２５は、m/z値毎の又はm/z範囲毎の頻度情報に基いて、積算データにおける信号強度を調整し、より品質の高い積算データを出力するものである。

【0020】

なお、一般に、制御・処理部２の実体はパーソナルコンピューターやワークステーションなどのコンピューターであり、該コンピューターにインストールされた専用のソフトウェア（コンピュータープログラム）を該コンピューターで実行することにより、上記機能ブロック等が具現化される。その場合、入力部３はコンピューターに付設されたキーボードやポインティングデバイスであり、表示部４はディスプレイモニターである。

【0021】

［本実施形態のＭＡＬＤＩ－ＭＳにおけるデータ積算処理］
本実施形態のＭＡＬＤＩ－ＭＳにおいて、サンプルプレート１４上の一つのサンプルに対するマススペクトルを作成する際の、測定動作を含むデータ積算処理の手順について、図２に示すフローチャート、及び図３に示す概略図を参照して説明する。

【0022】

サンプルプレート１４上には、解析対象である試料にマトリックスを混合することで調製されたサンプルが形成される。このサンプルプレート１４が試料ステージ１３上に載置され、チャンバー１０の内部は真空ポンプ１１により真空排気される。ユーザーによる入力部３からの指示によって測定が開始されると、測定制御部２０による制御の下で、目的のサンプルが測定位置に来るようにステージ駆動部１５により試料ステージ１３が移動される。その状態で測定制御部２０は、目的のサンプルに対しＮ回の測定を繰り返し実行するように測定部１を制御する。

【0023】

サンプルに対する１回の測定は次のように行われる。まず、レーザー光照射部１２は短時間レーザー光を出射する。このレーザー光は窓１００を通過し、サンプルプレート１４上のサンプルに略垂直に照射される。このレーザー光の照射を受けて、サンプル中の試料成分は気化してイオン化される。生成されたイオンは、引出電極１６により形成される電場によってサンプルプレート１４の近傍から上方に引き出され、概ねＺ軸方向に進行して四重極型デフレクター１７に到達する。四重極型デフレクター１７により形成される偏向電場によって、イオンはその軌道を略９０°曲げ、概ねＸ軸方向に進行する。そして、イオンはイオン入射孔１８３を通ってイオントラップ１８の内部空間に入り、リング電極１８１に印加される高周波電圧によって形成される電場によって一旦捕捉される。

【0024】

そのあと、エンドキャップ電極１８２、１８４に印加される電圧によって形成される電場によって、イオンはm/zの小さい順（又は逆に大きい順）にイオン出射孔１８５を通して外部に排出される。なお、イオントラップ１８からのイオン排出の際には、特定のm/zを有するイオンを大きく振動させる共鳴励起排出を利用することができる。イオン検出器１９はイオントラップ１８から排出されたイオンを順次検出し、入射したイオン量に応じた検出信号を生成して出力する。制御・処理部２においてデータ収集部２１は、この検出信号を受けてデジタル化し、所定のm/z範囲に亘る１組のプロファイルデータとして記憶部に格納する。

【0025】

目的サンプルに対して１回の測定が終了すると、同じサンプル上でごく近傍の異なる部位が測定位置に来るようにステージ駆動部１５により試料ステージ１３が僅かに移動される（但し、この移動は必須ではない）。そして、上記と同様にして２回目の測定が実行され、これがＮ回繰り返される。このＮの値はデータ積算数として予めユーザーにより指定され得る。一般に、Ｎの値は小さくも１０程度、大きければ１０００などとすることができる。上述のようにして一つのサンプルに対しＮ回の測定が繰り返し実施されると、データ収集部２１の記憶部には、所定のm/z範囲に亘るＮ組のプロファイルデータが保存される（ステップＳ１）。１組のプロファイルデータは、m/z値の範囲がＭ1～Ｍ2であってΔＭステップ毎のm/z値に対する信号強度（イオン強度）データを集めたものである。

【0026】

次に、信号強度判定部２２は、各組のプロファイルデータに対し、ΔＭステップであるm/z値毎に信号強度値が所定の閾値を超えているか否かを判定し、例えば超えている場合に「１」、超えていない場合に「０」のフラグを付す（ステップＳ２）。一例として所定の閾値は一定値（全てのm/z値に対して同一値）とすることができるが、後述する例のように、一定値としなくてもよい。また、この所定の閾値は、事前に装置に設定された固定値であってもよいが、ユーザーが入力部３から適宜に入力又は変更できる値であってもよい。また、固定値ではなく、例えば得られたプロファイルデータの中の最大の信号強度値に所定の係数（例えば０．１、０．３など）を乗じることで、所定の閾値が適応的に決められるようにしてもよい。

【0027】

続いて、頻度情報取得部２３は、Ｎ組のプロファイルデータに対してステップＳ２で実施された処理の結果を受けて、m/z値毎に所定の閾値を超えている信号強度値の数、つまりは「１」であるフラグの個数をカウントし、その計数値を頻度情報として求める（ステップＳ３）。

【0028】

一般に、サンプルに或る程度以上の濃度（又は量）の目的成分が含まれていれば、レーザー光照射毎の信号強度のばらつきなどがあるにしても、その目的成分に対応するピークの信号強度はＮ回の計測中で或る程度の割合（確率）で検出されることが想定される。一方、目的成分以外の殆どの夾雑物の含有量は目的成分の含有量に比べて少ないため、夾雑物がイオン化し信号として検出される割合は相対的に低いし、その夾雑物由来のイオンからＩＤＳやＰＤＳ等により生成される開裂イオンが検出される割合はさらに低いことが想定される。そのため、上述した所定の閾値を適切に定めることで、サンプル中の目的成分由来のイオンの信号強度は多くの場合、上記閾値を超え、ケミカルノイズの一因である夾雑物等に由来するイオンの信号強度が上記閾値を超えるケースは少ない筈である。従って、ステップＳ３において得られるm/z値毎の頻度情報は、そのm/z値におけるピークが目的成分由来の有意なピークであるのか否かを示している指標であるとみることができる。

【0029】

ごく簡易的な例を図３に示している。この例では、四つのプロファイルデータにおいて、信号強度値が閾値を超えている波形のみを（Ａ）に示している。（Ｃ）に示す計数値は、その四つのプロファイルデータにおいて閾値を超えている信号強度値の数である。この例では、例えばm/z Ｍ3では計数値が３であり、高い頻度を示しているから、m/z Ｍ3の信号強度は有意であると判断することができる。一方、m/z Ｍ4、m/z Ｍ5などにおいては、一部のプロファイルデータにおいて大きなピークが観測されるものの、計数値は１であって頻度は低い。従って、m/z Ｍ4、Ｍ5などの信号強度は有意でないと判断することができる。

【0030】

なお、ステップＳ２の処理は、ステップＳ１において全てのプロファイルデータの収集が終了する前に開始することができることは明らかである。また、ステップＳ３の処理は、ステップＳ２において全てのプロファイルデータについて信号強度値を判定し終える前に開始することができることは明らかである。従って、ステップＳ２及びＳ３の処理を、ステップＳ１における測定の実行中に開始することで、全体の処理を効率的に進めることができる。

【0031】

データ積算部２４は、ステップＳ１において収集されたＮ組のプロファイルデータについて、m/z値毎に信号強度値を積算し、所定のm/z範囲に亘る一組の積算データを算出する（ステップＳ４）。なお、このステップＳ４の処理はステップＳ２の処理の前に、或いは、ステップＳ２、Ｓ３の処理と並行して、さらにはステップＳ１における測定の実行中に行うことができることは明らかである。

【0032】

信号強度調整部２５は、積算データとm/z値毎の頻度情報とを受けて、相対的に頻度の低いm/z値に対する信号強度値が減少するように信号強度値を調整する（ステップＳ５）。
具体的な調整方法の一例としては、図４に示すような、計数値と重み付け係数との対応関係を用い、m/z値毎の計数値に応じて信号強度値に重み付け係数を乗じることにより信号強度値を調整することができる。図４の例では、頻度情報である計数値がＰ1以上（最大値ＰmaxはＮ）である場合には、積算データにおける信号強度値をそのまま維持し、計数値がＰ1未満の範囲では計数値が小さいほど積算データにおける信号強度値に対する減少度合が大きくなる。

【0033】

マススペクトル作成部２６は、強度調整後の積算データに基いて、そのサンプルに対する代表となるマススペクトルを作成し（ステップＳ６）、表示部４の画面上に表示する。

【0034】

図３の例では、計数値が２以上の信号強度はそのまま維持し、計数値が１以下である（実質的には計数値が１である）信号強度には１未満の重み付け係数を乗じることで信号強度値を調整している。その結果、（Ｂ）に示すような積算データは（Ｄ）に示すように調整される。計数値が１であるm/z値に対するピーク、例えばプロファイル［２］におけるm/z Ｍ4に対応するピークは高いピーク強度を有しているもののケミカルノイズである可能性が高い。そのため、調整後の積算データではその信号強度が大きく減衰され、目的成分由来のピークがより目立つ、つまりはＳＮ比が改善されている。

【0035】

上記説明では、図４に示すような計数値（頻度情報）と重み付け係数との対応関係を利用して信号強度値を調整していたが、信号強度値の調整方法はこれに限らない。例えば、計数値が所定値以下であるm/z値では信号強度値を０に置換してもよい。つまり、計数値（頻度情報）と重み付け係数との対応関係は、計数値が所定値未満で重み付け係数が０、計数値が所定値以上で重み付け係数が１であるステップ状の関係である。勿論、計数値（頻度情報）と重み付け係数との対応関係が曲線で表される関係であってもよいし、多段のステップ状であってもよい。

【0036】

図５は、実測データに対して上述した手順による信号強度値の調整を行ったときの積算データ波形を示す図である。図５において（Ａ）は信号強度値の調整を行っていない積算データ、（Ｂ）は図４に示したような対応関係に基いて計数値に応じた重み付け係数を乗じることで信号強度値の調整を行った後の積算データ、（Ｃ）は計数値が２以下である信号強度値を０に置換することで信号強度値の調整を行った後の積算データ、（Ｄ）は計数値が４以下である信号強度値を０に置換することで信号強度値の調整を行った後の積算データである。なお、サンプルは７種類のペプチドを混合したものであり、総積算回数Ｎは１００である。

【0037】

図５（Ａ）では、m/z範囲全体に亘って、目的成分（ペプチド）のピークにノイズが重畳していることが分かる。これに対し、図５（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、計数値を判定する閾値をより大きくすることで、ノイズピークの数を明瞭に減らすことができることが分かる。また、図５（Ｄ）でも目的成分以外のピークが或る程度残っているのに対し、図５（Ｂ）に示したように、計数値に応じた適切な重み付け係数を乗じることで、７種類の目的成分に対応するピークが最も明瞭に観測されていることが分かる。

【0038】

以上のようにして、本実施形態のＭＡＬＤＩ－ＭＳでは、ケミカルノイズ等のノイズである可能性が高いピークの信号強度を相対的に減衰させることにより、ＳＮ比がより改善されたマススペクトルを得ることができる。

【0039】

［データ積算処理における信号強度判定の変形例］
上記実施形態の説明では、ステップＳ２においてm/z値毎に信号強度値が所定の閾値を超えているか否かを判定していたが、その判定の仕方を変更しても同じ結果を得ることができる。例えば、信号強度判定部２２は、１組のプロファイルデータ全体に対してまず信号強度値からそれぞれ所定の閾値を減算するカットオフ処理を行い、そのカットオフ後の値が正値であるか負値であるかを判定し、正値である場合にカットオフ前の信号強度値が閾値を超えていると判断してもよい。

【0040】

また、信号強度判定部２２における信号強度値の判定方法の他の例を図６、図７に示す。
まず図６に示した判定方法を説明する。
この場合、信号強度判定部２２は、１組のプロファイルデータに基いて、そのプロファイルのベースラインを推定する（ステップＳ１１）。ベースラインの推定には、従来、ベースラインサブトラクトにおいてよく知られている様々なアルゴリズムを用いることができる。例えば特許文献１にも記載されているように、市販の数値解析ソフトウェア（MatLab）中にはマススペクトル用ベースライン除去関数「msbackadj」が組み込まれており、その関数を用いて容易にマススペクトルにおけるベースラインを推定することができる。

【0041】

次に、信号強度判定部２２は、そのプロファイルデータのm/z値毎の信号強度値から、ステップＳ１１で求めたベースラインにおける対応する強度信号値を減算する（ステップＳ１２）。即ち、ステップＳ１１及びＳ１２の処理は、プロファイルデータに対するベースラインサブトラクト処理そのものである。信号強度判定部２２は、こうしてベースライン減算が行われた後のプロファイルデータに対し、上記ステップＳ２と同様のステップＳ１３の処理を実行する。即ち、m/z値毎に信号強度値が所定の閾値を超えているか否かを判定する。或いは、同様の結果を得られる処理として、上述したように、m/z値毎に信号強度値から一律に上記閾値に相当する値を減算し、その減算後の信号強度値が正値であるか否かを判定してもよい。

【0042】

一般に、質量分析により得られたプロファイル波形のベースラインは、一定値ではなくうねりを有する曲線である。従って、上記ステップＳ１１～Ｓ１３の処理は、プロファイルデータのm/z値毎の信号強度値を、それぞれ異なる値の閾値と比較することで、信号強度値が閾値を超えているか否か判定することと、実質的に同じである。特にベースラインの変動が大きい状況では、ベースラインの変動を反映してm/z値毎に異なる閾値で以て信号強度値を判定することが好ましい。それにより、プロファイルデータにおけるm/z値毎の信号強度の判定をより正確に行うことができ、それによってノイズをより的確に除去する一方、観測したい目的成分由来のピークが除去されることを避けることができる。

【0043】

続いて図７に示した判定方法を説明する。
ベースライン推定の手法にも依るが、ランダム性のノイズが比較的多い場合、積算前のプロファイル波形から推定されるベースラインは本来のベースラインと乖離したものとなりがちである。そこで、ベースラインをより正確に推定するには、ランダム性ノイズがかなりの程度除去された状態である積算データ波形を利用する方がよい。そこで、この判定方法では、まずデータ積算部２４は、収集された全ての組（Ｎ組）のプロファイルデータについて、m/z値毎に信号強度値を積算し、所定のm/z範囲に亘る一組の積算データを算出する（ステップＳ２１）。

【0044】

信号強度判定部２２は、その積算データ波形に基いてベースラインを推定する（ステップＳ２２）。ベースラインの推定手法は上記例と同様である。図６に示した判定方法では、各組のプロファイルデータに対してそれぞれ異なるベースラインが求まるのに対し、この判定方法では、Ｎ組のプロファイルデータに対しベースラインは共通である。そして、信号強度判定部２２は、各組のプロファイルデータのm/z値毎の信号強度値から、ステップＳ２２で求めた共通のベースラインにおける対応する強度信号値を減算する（ステップＳ２３）。

【0045】

そうしてベースラインを差し引いたプロファイルデータに対し、上記ステップＳ２又はＳ１３と同様のステップＳ２４の処理を実行する。即ち、m/z値毎に信号強度値が所定の閾値を超えているか否かを判定する。或いは、同様の結果を得られる処理として、上述したように、m/z値毎に信号強度値から一律に上記閾値に相当する値を減算し、その減算後の信号強度値が正値であるか否かを判定してもよい。

【0046】

なお、上記実施形態及び変形例の説明では、測定部１において信号強度データが得られるΔＭ幅のm/z値毎に、つまりはm/z走査における検出信号のサンプリング間隔毎に頻度情報を求めていたが、m/z軸上で隣接する複数のm/z値に対して得られる信号強度を合算し、その合算した信号強度を閾値と比較することで頻度情報を求めてもよい。また、複数のm/z値に対して得られる信号強度を合算するのではなく、m/z軸上で隣接する複数のm/z値に対して得られる信号強度に基いて求めた計数値を合算し、それを頻度情報として用いてもよい。このようにm/z軸上で隣接する複数のm/z値に対して得られる情報を合算することで、データ処理のための計算量を減らすことが可能である。

【0047】

また、上記実施形態及び変形例の説明では、Ｎ回の繰り返し測定を行うことで得られたＮ組のプロファイルデータそれぞれに対して例えばステップＳ２の処理を実施していたが、Ｎ組のプロファイルデータのうちのＭ組（通常ＭはＮに比べて格段に小さい正の整数）のプロファイルデータを積算して（又は平均化して）部分積算データを求め、この部分積算データに対してステップＳ２等の処理を実施するようにしてもよい。こうしたプロファイルデータの数を実質的に減らす処理を行うことによっても、データ処理のための計算量を減らすことが可能である。

【0048】

また、上記実施形態のＭＡＬＤＩ－ＭＳでは、質量分離器としてイオントラップを用いていたが、質量分離器の種類や方式は問わない。例えば、質量分離器として飛行時間型質量分離器を用いたＭＡＬＤＩ－ＴＯＦＭＳやＭＡＬＤＩ－ＩＴ－ＴＯＦＭＳなどにも本発明を適用することができる。また、イオン源もＭＡＬＤＩイオン源に限らず、表面支援レーザー脱離イオン化法、エレクトロスプレーイオン化法、大気圧化学イオン化法、大気圧光イオン化法など、ＭＡＬＤＩ法以外のイオン化法を用いた質量分析装置にも本発明を適用し得ることは明らかである。

【0049】

さらに、上記実施形態や各種の変形例はあくまでも本発明の一例にすぎず、本発明の趣旨に沿って適宜に追加、削除、変更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。

【0050】

［種々の態様］
上述した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

【0051】

（第１項）本発明に係る質量分析装置の一態様は、
一つのサンプルに対し所定の質量電荷比範囲に亘る質量分析を複数回繰り返し実行し、複数組のプロファイルデータを取得する測定部と、
前記測定部により得られた複数組のプロファイルデータを積算又は平均化して積算データを取得する積算部と、
前記積算部による積算対象であるプロファイルデータについて、質量電荷比値毎に又は所定の幅の質量電荷比範囲毎に信号強度が所定のレベルであるか否かを判定し、該所定のレベルである総数を反映した頻度情報を質量電荷比値毎に又は質量電荷比範囲毎に求める頻度情報収集部と、
前記頻度情報に基いて、前記積算データにおける質量電荷比値毎の又は質量電荷比範囲毎の信号強度を調整してマススペクトルデータを求める強度調整部と、
を備える。

【0052】

（第６項）また本発明に係る質量分析方法の一態様は、
一つのサンプルに対して所定の質量電荷比範囲に亘る質量分析を複数回繰り返し行うことで複数組のプロファイルデータを取得する測定ステップと、
前記測定ステップにおいて得られた複数組のプロファイルデータを積算又は平均化して積算データを取得する積算ステップと、
前記積算ステップにおける積算対象であるプロファイルデータについて、質量電荷比値毎に又は所定の幅の質量電荷比範囲毎に信号強度が所定のレベルであるか否かを判定し、該所定のレベルである総数を反映した頻度情報を質量電荷比値毎に又は質量電荷比範囲毎に求める頻度情報収集ステップと、
前記頻度情報に基いて、前記積算データにおける質量電荷比値毎の又は質量電荷比範囲毎の信号強度を調整してマススペクトルデータを求める強度調整ステップと、
を有する。

【0053】

第１項に記載の質量分析装置及び第６項に記載の質量分析方法では、複数回の質量分析においてその全てで又はその大部分で信号強度が所定の閾値を超えるようなm/z値又はm/z範囲に対する積算データにおける信号強度は相対的に高く、逆に、その複数回の質量分析においてその大部分で信号強度が所定の閾値を下回るようなm/z値又はm/z範囲に対する積算データにおける信号強度は相対的に低くなるように調整される。これにより、第１項に記載の質量分析装置及び第６項に記載の質量分析方法によれば、サンプル中の目的成分に比べて含有量が十分に少ない夾雑物等に起因するケミカルノイズの影響を軽減し、そのサンプルに対してＳＮ比の良好な質の高いマススペクトルを取得することができる。

【0054】

（第２項）第１項に記載の質量分析装置において、前記頻度情報収集部は、プロファイルデータに対し質量電荷比値毎に又は所定の幅の質量電荷比範囲毎に信号強度と所定値の大小比較を行うことで、プロファイルデータの信号強度が所定のレベルであるか否か判断するものとすることができる。

【0055】

（第７項）第６項に記載の質量分析方法において、前記頻度情報収集ステップでは、プロファイルデータに対し質量電荷比値毎に又は所定の幅の質量電荷比範囲毎に信号強度と所定値の大小比較を行うことで、プロファイルデータの信号強度が所定のレベルであるか否か判断するものとすることができる。

【0056】

（第３項）第１項又は第２項に記載の質量分析装置において、前記頻度情報収集部は、プロファイルデータ又は積算データに基いて、それらデータにより形成されるスペクトル波形のベースラインを推定するベースライン推定部を含み、該ベースライン上の値又は該値に一定値を加えた値を前記所定のレベルとするものとすることができる。

【0057】

（第８項）第６項又は第７項に記載の質量分析方法において、前記頻度情報収集ステップでは、プロファイルデータ又は積算データに基いて、それらデータにより形成されるスペクトル波形のベースラインを推定し、該ベースライン上の値又は該値に一定値を加えた値を前記所定のレベルとするものとすることができる。

【0058】

ベースラインの推定は上述したような既知の方法を用いることができる。第３項に記載の質量分析装置及び第８項に記載の質量分析方法によれば、ベースラインの変動の影響を軽減し、各ピークの信号強度をより正確に把握することができる。それにより、頻度情報をより的確に得ることができ、不要なノイズピークをより確実に除去する一方、サンプル中の目的成分由来のピークが意図せずに除去されてしまうことを回避することができる。

【0059】

（第４項）第１項～第３項のいずれか１項に記載の質量分析装置において、前記強度調整部は、発生頻度が低くなるに従って単調に減少する重み付け係数を信号強度に乗じることで信号強度を調整するものとすることができる。

【0060】

（第９項）第６項～第８項のいずれか１項に記載の質量分析方法において、前記強度調整ステップでは、発生頻度が低くなるに従って単調に減少する重み付け係数を信号強度に乗じることで信号強度を調整するものとすることができる。

【0061】

第４項に記載の質量分析装置及び第９項に記載の質量分析方法によれば、目的成分由来のピークの信号強度に影響を与えずに、ケミカルノイズである可能性が高いピークの信号強度をより適切に減じることができる。それにより、より品質の高いマススペクトルを作成することができる。

【0062】

（第５項）第１項～第４項のいずれか１項に記載の質量分析装置において、前記強度調整部は、発生頻度が所定の閾値以下である質量電荷比値又は質量電荷比範囲における信号強度を相対的に小さい任意の値に置き換えるものとすることができる。

【0063】

（第１０項）第６項～第９項のいずれか１項に記載の質量分析方法において、前記強度調整ステップは、発生頻度が所定の閾値以下である質量電荷比値又は質量電荷比範囲における信号強度を相対的に小さい任意の値に置き換えるものとすることができる。

【0064】

ここで、相対的に小さい任意の値は例えばゼロとすることができる。第５項に記載の質量分析装置及び第１０項に記載の質量分析方法によれば、目的成分由来のピークの信号強度に影響を与えずに、ケミカルノイズである可能性が高いピークを除去することができる。それにより、より品質の高いマススペクトルを作成することができる。

【符号の説明】

【0065】

１…測定部
１０…チャンバー
１００…窓
１１…真空ポンプ
１２…レーザー光照射部
１３…試料ステージ
１４…サンプルプレート
１５…ステージ駆動部
１６…引出電極
１７…四重極型デフレクター
１８…イオントラップ
１８１…リング電極
１８２、１８４…エンドキャップ電極
１８３…イオン入射孔
１８５…イオン出射孔
１９…イオン検出器
２…制御・処理部
２０…測定制御部
２１…データ収集部
２２…信号強度判定部
２３…頻度情報取得部
２４…データ積算部
２５…信号強度調整部
３…入力部
４…表示部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】