特許 7021754 質量分析装置、質量分析方法および質量分析プログラム

(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】

(24)【登録日】2022-02-08

(45)【発行日】2022-02-17

(54)【発明の名称】質量分析装置、質量分析方法および質量分析プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/62 20210101AFI20220209BHJP

【ＦＩ】

G01N27/62 Y

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020533948

(86)(22)【出願日】2018-07-31

(86)【国際出願番号】 JP2018028727

(87)【国際公開番号】W WO2020026353

(87)【国際公開日】2020-02-06

【審査請求日】2021-01-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(73)【特許権者】

【識別番号】599002043

【氏名又は名称】学校法人 名城大学

(74)【代理人】

【識別番号】100108523

【弁理士】

【氏名又は名称】中川 雅博

(74)【代理人】

【識別番号】100125704

【弁理士】

【氏名又は名称】坂根 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100187931

【弁理士】

【氏名又は名称】澤村 英幸

(72)【発明者】

【氏名】山田 賢志

(72)【発明者】

【氏名】緒方 是嗣

(72)【発明者】

【氏名】野村 静男

(72)【発明者】

【氏名】田村 廣人

(72)【発明者】

【氏名】加藤 晃代

【審査官】吉田 将志

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／１３１２７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－１８４０２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５１５４８１（ＪＰ，Ａ）

(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】

表示部に接続可能な質量分析装置であって、
複数のサンプルの各々について分析データを取得するデータ取得部と、
複数のサンプルを複数の基本グループに分類する分類部と、
前記複数の基本グループについて複数の特定の薬剤に対する耐性を含む薬剤耐性のパターンの類似度に基づいて、複数のノードを含む系統樹を作成する系統樹作成部と、
前記作成された系統樹を前記表示部に表示させる表示制御部と、
前記複数のノードのうちいずれかのノードの指定を着目ノードの指定として受け付けるノード受付部と、
前記系統樹において前記指定された着目ノードについての複数の子ノードに属する複数の基本グループを、それぞれ前記複数の子ノードに対応する複数のグループに再編成することにより複数の再編成グループを生成する再編成部と、
前記複数の再編成グループの各々に対応する１または複数の分析データに基づいて、前記複数の再編成グループ間で分析データの差異の解析を行うことにより、前記指定された着目ノードに対応する薬剤に対する耐性を判定するためのマーカピークを探索する解析部とを備える、質量分析装置。

【請求項2】

前記再編成部は、前記ノード受付部により前記着目ノードの指定が受け付けられるごとに、指定された着目ノードについての複数の子ノードに属する複数の基本グループを、それぞれ前記複数の子ノードに対応する複数のグループに再編成することにより複数の再編成グループを生成し、
前記解析部は、前記再編成部により複数の再編成グループが生成されるごとに、生成された複数の再編成グループの各々に対応する１または複数の分析データに基づいて、前記複数の再編成グループ間で分析データの差異の解析を行うことにより、前記指定された着目ノードに対応する薬剤に対する耐性を判定するためのマーカピークを探索する、請求項１記載の質量分析装置。

【請求項3】

前記表示制御部は、前記探索されたマーカピークを示す情報を前記表示部に表示させる、請求項１または２記載の質量分析装置。

【請求項4】

前記表示制御部は、前記複数の再編成グループを前記表示部に表示させる、請求項１～３のいずれか一項に記載の質量分析装置。

【請求項5】

前記複数の分析データは複数のマススペクトルデータであり、前記複数のマススペクトルデータは、複数のピークについての質量電荷比および検出強度を含み、
前記解析部は、
前記データ取得部により取得された前記複数のマススペクトルデータに基づいて、前記複数のピークの質量電荷比と各ピークの検出強度とを示すピークリストをサンプルごとに作成するピークリスト作成部と、
複数のサンプルについての前記複数のピークリストと前記複数の再編成グループとに基づいて、第１の方向に配列される前記複数の質量電荷比と第２の方向に配列される前記複数の再編成グループのサンプルと前記複数の質量電荷比および前記複数のサンプルに対応する複数の検出強度とを含むピーク行列を作成するピーク行列作成部と、
前記ピーク行列の各質量電荷比に対応する複数の検出強度に基づいて前記複数の再編成グループ間の差異を解析することによりマーカピークを探索する探索部とを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の質量分析装置。

【請求項6】

前記探索部は、前記ピーク行列の各質量電荷比に対応する複数の検出強度の単変量解析により、前記指定された着目ノードに対応するマーカピークを探索する、請求項５記載の質量分析装置。

【請求項7】

前記複数の特定の薬剤に対する耐性は複数の薬剤に対する耐性の有無を含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の質量分析装置。

【請求項8】

前記薬剤耐性のパターンは遺伝子情報を含み、
前記複数の特定の薬剤に対する耐性は複数の遺伝子の種類を含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の質量分析装置。

【請求項9】

複数のサンプルの各々について分析データを記憶する記憶装置と、
使用者により操作される操作部と、
表示部とをさらに備え、
前記データ取得部は、前記記憶装置から前記複数の分析データを取得し、前記表示制御部は、作成された系統樹を前記表示部に表示させ、前記解析部は、使用者による前記操作部の操作に基づいてマーカピークを探索する、請求項１～８のいずれか一項に記載の質量分析装置。

【請求項10】

表示部を用いた質量分析方法であって、
複数のサンプルの各々について分析データを取得するステップと、
複数のサンプルを複数の基本グループに分類するステップと、
前記複数の基本グループについて複数の特定の薬剤に対する耐性を含む薬剤耐性のパターンの類似度に基づいて、複数のノードを含む系統樹を作成するステップと、
前記作成された系統樹を前記表示部に表示させるステップと、
前記複数のノードのうちいずれかのノードの指定を着目ノードの指定として受け付けるステップと、
前記系統樹において前記指定された着目ノードについての複数の子ノードに属する複数の基本グループを、それぞれ前記複数の子ノードに対応する複数のグループに再編成することにより複数の再編成グループを生成するステップと、
前記複数の再編成グループの各々に対応する１または複数の分析データに基づいて、前記複数の再編成グループ間で分析データの差異の解析を行うことにより、前記指定された着目ノードに対応する薬剤に対する耐性を判定するためのマーカピークを探索するステップとを含む、質量分析方法。

【請求項11】

表示部に接続された処理装置により実行可能な質量分析プログラムであって、
複数のサンプルの各々について分析データを取得する処理と、
複数のサンプルを複数の基本グループに分類する処理と、
前記複数の基本グループについて複数の特定の薬剤に対する耐性を含む薬剤耐性のパターンの類似度に基づいて、複数のノードを含む系統樹を作成する処理と、
前記作成された系統樹を前記表示部に表示させる処理と、
前記複数のノードのうちいずれかのノードの指定を着目ノードの指定として受け付ける処理と、
前記系統樹において前記指定された着目ノードについての複数の子ノードに属する複数の基本グループを、それぞれ前記複数の子ノードに対応する複数のグループに再編成することにより複数の再編成グループを生成する処理と、
前記複数の再編成グループの各々に対応する１または複数の分析データに基づいて、前記複数の再編成グループ間で分析データの差異の解析を行うことにより、前記指定された着目ノードに対応する薬剤に対する耐性を判定するためのマーカピークを探索する処理とを、
前記処理装置に実行させる、質量分析プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、サンプルの分析データを解析する質量分析装置、質量分析方法および質量分析プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

種々の微生物等のサンプルを同定するために質量分析装置が用いられる。複数のサンプルについて得られた複数のマススペクトルを比較することにより、各サンプルを識別するための指標となるピークを検出することができる。近年、ＭＡＬＤＩ－ＭＳ（マトリックス支援レーザ脱離イオン化質量分析法）による微生物同定システムが急速に普及している（例えば、非特許文献１参照）。非特許文献１には、「ＭＡＬＤＩ－ＭＳによるバクテリア分析」という題目の論文が掲載されている。臨床現場でのＭＡＬＤＩ－ＭＳシステムは、主として菌種の同定のために活用されている。

【0003】

【文献】寺本華奈江著「ＭＡＬＤＩ－ＭＳによるバクテリア分析」、島津評論、２０１７年９月、第７４巻、第１・２号、ｐ．５１－６２

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

今後、質量分析装置により菌種の同定に留まらず、薬剤耐性の有無等を判定することが望まれる。そのためには、微生物のサンプルから薬剤耐性の有無の判定に寄与するバイオマーカの探索を行う必要がある。

【0005】

マススペクトルにおいてバイオマーカに対応するピークを探索するために、例えば次の方法が考えられる。複数のサンプルが薬剤耐性を有するサンプルのグループと薬剤耐性を有しないサンプルのグループとに分類され、質量分析装置により各サンプルのマススペクトルが得られる。２つのグループ間でサンプルのマススペクトルが比較されることにより、２つのグループ間で有意差を有するピークが検出される。検出されたピークが薬剤耐性の有無を判定するためのマーカピークとして用いられる。

【0006】

グループの数および薬剤の数が少ない場合には、マススペクトルからマーカピークを探索することは容易である。しかしながら、グループの数および薬剤の数が多い場合には、グループと薬剤との多数の組み合わせについてマーカピークを探索することは効率的ではない。特定の薬剤に対する耐性の有無に限らず、特定の遺伝子の有無等を判定するマーカピークを探索する場合にも、同様の課題が生じる。

【0007】

本発明の目的は、所望の薬剤に対する耐性を判定するためのマーカピークを効率的に探索することが可能な質量分析装置、質量分析方法および質量分析プログラムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

（１）本発明の一局面に従う質量分析装置は、表示部に接続可能な質量分析装置であって、複数のサンプルの各々について分析データを取得するデータ取得部と、複数のサンプルを複数の基本グループに分類する分類部と、複数の基本グループについて複数の特定の薬剤に対する耐性を含む薬剤耐性のパターンの類似度に基づいて、複数のノードを含む系統樹を作成する系統樹作成部と、作成された系統樹を表示部に表示させる表示制御部と、複数のノードのうちいずれかのノードの指定を着目ノードの指定として受け付けるノード受付部と、系統樹において指定された着目ノードについての複数の子ノードに属する複数の基本グループを、それぞれ複数の子ノードに対応する複数のグループに再編成することにより複数の再編成グループを生成する再編成部と、複数の再編成グループの各々に対応する１または複数の分析データに基づいて、複数の再編成グループ間で分析データの差異の解析を行うことにより、指定された着目ノードに対応する薬剤に対する耐性を判定するためのマーカピークを探索する解析部とを備える。

【0009】

この質量分析装置においては、複数のサンプルの各々について分析データが取得される。また、複数のサンプルが複数の基本グループに分類され、複数の基本グループについて複数の特定の薬剤に対する耐性を含む薬剤耐性のパターンの類似度に基づいて、複数のノードを含む系統樹が作成される。作成された系統樹は表示部に表示され、複数のノードのうちいずれかのノードの指定が着目ノードの指定として受け付けられる。

【0010】

系統樹において指定された着目ノードについての複数の子ノードに属する複数の基本グループが、それぞれ複数の子ノードに対応する複数のグループに再編成されることにより複数の再編成グループが生成される。複数の再編成グループの各々に対応する１または複数の分析データに基づいて、複数の再編成グループ間で分析データの差異の解析が行われることにより、指定された着目ノードに対応する薬剤に対する耐性を判定するためのマーカピークが探索される。

【0011】

この構成によれば、使用者は、グループの数および薬剤の数が多い場合でも、表示部に表示された系統樹において所望の薬剤に対応するノードを着目ノードとして容易に指定することができる。また、使用者は、着目ノードに属する複数のグループを複数の子ノードにそれぞれ属する１以上のグループに再構築するための操作を行う必要がない。これにより、所望の薬剤に対する耐性を判定するためのマーカピークを効率的に探索することができる。

【0012】

（２）再編成部は、ノード受付部により着目ノードの指定が受け付けられるごとに、指定された着目ノードについての複数の子ノードに属する複数の基本グループを、それぞれ複数の子ノードに対応する複数のグループに再編成することにより複数の再編成グループを生成し、解析部は、再編成部により複数の再編成グループが生成されるごとに、生成された複数の再編成グループの各々に対応する１または複数の分析データに基づいて、複数の再編成グループ間で分析データの差異の解析を行うことにより、指定された着目ノードに対応する薬剤に対する耐性を判定するためのマーカピークを探索してもよい。

【0013】

この場合、使用者は、着目ノードの指定を再帰的に繰り返すことができる。これにより、所望の複数の薬剤に対する耐性をそれぞれ判定するための複数のマーカピークを効率的に探索することができる。

【0014】

（３）表示制御部は、探索されたマーカピークを示す情報を表示部に表示させてもよい。この場合、使用者は、表示部を視認することにより探索されたマーカピークを示す情報を容易に認識することができる。

【0015】

（４）表示制御部は、複数の再編成グループを表示部に表示させてもよい。この場合、使用者は、表示部を視認することにより再編成グループを容易に認識することができる。

【0016】

（５）複数の分析データは複数のマススペクトルデータであり、複数のマススペクトルデータは、複数のピークについての質量電荷比および検出強度を含み、解析部は、データ取得部により取得された複数のマススペクトルデータに基づいて、複数のピークの質量電荷比と各ピークの検出強度とを示すピークリストをサンプルごとに作成するピークリスト作成部と、複数のサンプルについての複数のピークリストと複数の再編成グループとに基づいて、第１の方向に配列される複数の質量電荷比と第２の方向に配列される複数の再編成グループのサンプルと複数の質量電荷比および複数のサンプルに対応する複数の検出強度とを含むピーク行列を作成するピーク行列作成部と、ピーク行列の各質量電荷比に対応する複数の検出強度に基づいて複数の再編成グループ間の差異を解析することによりマーカピークを探索する探索部とを含んでもよい。この場合、複数のマススペクトルデータに基づくマススペクトルにおいて、所定の薬剤に対する耐性の有無を判定するためのマーカピークを効率的に探索することができる。

【0017】

（６）探索部は、ピーク行列の各質量電荷比に対応する複数の検出強度の単変量解析により、指定された着目ノードに対応するマーカピークを探索してもよい。この場合、複数の再編成グループ間でマススペクトルデータの差異を容易に解析することができる。

【0018】

（７）複数の特定の薬剤に対する耐性は複数の薬剤に対する耐性の有無を含んでもよい。この場合、所定の薬剤耐性の有無を判定するマーカピークを効率的に探索することができる。

【0019】

（８）薬剤耐性のパターンは遺伝子情報を含み、複数の特定の薬剤に対する耐性は複数の遺伝子の種類を含んでもよい。この場合、薬剤耐性遺伝子等の所定の遺伝子の有無を判定するマーカピークを効率的に探索することができる。

【0020】

（９）質量分析装置は、複数のサンプルの各々について分析データを記憶する記憶装置と、使用者により操作される操作部と、表示部とをさらに備え、データ取得部は、記憶装置から複数の分析データを取得し、表示制御部は、作成された系統樹を表示部に表示させ、解析部は、使用者による操作部の操作に基づいてマーカピークを探索してもよい。

【0021】

この場合、記憶装置に記憶された複数のサンプルの各々について分析データがデータ取得部により取得される。また、系統樹作成部により作成された系統樹が表示制御部により表示部に表示される。使用者による操作部の操作に基づいてマーカピークが解析部により探索される。これにより、所望の薬剤に対する耐性を判定するためのマーカピークを効率的に探索することができる。

【0022】

（１０）本発明の他の局面に従う質量分析方法は、表示部を用いた質量分析方法であって、複数のサンプルの各々について分析データを取得するステップと、複数のサンプルを複数の基本グループに分類するステップと、複数の基本グループについて複数の特定の薬剤に対する耐性を含む薬剤耐性のパターンの類似度に基づいて、複数のノードを含む系統樹を作成するステップと、作成された系統樹を表示部に表示させるステップと、複数のノードのうちいずれかのノードの指定を着目ノードの指定として受け付けるステップと、系統樹において指定された着目ノードについての複数の子ノードに属する複数の基本グループを、それぞれ複数の子ノードに対応する複数のグループに再編成することにより複数の再編成グループを生成するステップと、複数の再編成グループの各々に対応する１または複数の分析データに基づいて、複数の再編成グループ間で分析データの差異の解析を行うことにより、指定された着目ノードに対応する薬剤に対する耐性を判定するためのマーカピークを探索するステップとを含む。

【0023】

この質量分析方法によれば、使用者は、グループの数および薬剤の数が多い場合でも、表示部に表示された系統樹において所望の薬剤に対応するノードを着目ノードとして容易に指定することができる。また、使用者は、着目ノードに属する複数のグループを複数の子ノードにそれぞれ属する１以上のグループに再構築するための操作を行う必要がない。これにより、所望の薬剤に対する耐性を判定するためのマーカピークを効率的に探索することができる。

【0024】

（１１）本発明のさらに他の局面に従う質量分析プログラムは、表示部に接続された処理装置により実行可能な質量分析プログラムであって、複数のサンプルの各々について分析データを取得する処理と、複数のサンプルを複数の基本グループに分類する処理と、複数の基本グループについて複数の特定の薬剤に対する耐性を含む薬剤耐性のパターンの類似度に基づいて、複数のノードを含む系統樹を作成する処理と、作成された系統樹を表示部に表示させる処理と、複数のノードのうちいずれかのノードの指定を着目ノードの指定として受け付ける処理と、系統樹において指定された着目ノードについての複数の子ノードに属する複数の基本グループを、それぞれ複数の子ノードに対応する複数のグループに再編成することにより複数の再編成グループを生成する処理と、複数の再編成グループの各々に対応する１または複数の分析データに基づいて、複数の再編成グループ間で分析データの差異の解析を行うことにより、指定された着目ノードに対応する薬剤に対する耐性を判定するためのマーカピークを探索する処理とを、処理装置に実行させる。

【0025】

この質量分析プログラムによれば、使用者は、グループの数および薬剤の数が多い場合でも、表示部に表示された系統樹において所望の薬剤に対応するノードを着目ノードとして容易に指定することができる。また、使用者は、着目ノードに属する複数のグループを複数の子ノードにそれぞれ属する１以上のグループに再構築するための操作を行う必要がない。これにより、所望の薬剤に対する耐性を判定するためのマーカピークを効率的に探索することができる。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、所定の薬剤に対する耐性を判定するためのマーカピークを効率的に探索することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】図１は本発明の一実施の形態に係る質量分析装置の構成を示す図である。

【図2】図２はグループ受付画面の一例を示す図である。

【図3】図３はピークマトリクスの一例を示す図である。

【図4】図４は特性受付画面の一例を示す図である。

【図5】図５は作成された系統樹の一例を示す図である。

【図6】図６は再編成前および再編成後のグループを示す図である。

【図7】図７はデータ解析装置の構成を示す図である。

【図8】図８は質量分析プログラムにより行われる質量分析処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。

【図9】図９は質量分析プログラムにより行われる質量分析処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0028】

（１）質量分析装置の構成
以下、本発明の実施の形態に係る質量分析装置、質量分析方法および質量分析プログラムについて図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る質量分析装置の構成を示す図である。図１においては、主として質量分析装置１のハードウエアの構成が示される。図１に示すように、質量分析装置１は、分析部３および処理装置１０を含む。

【0029】

分析部３は、ＭＡＬＤＩ（マトリックス支援レーザ脱離イオン化法）を用いて、微生物等の種々のサンプルのマススペクトルを示すマススペクトルデータを生成する。複数のサンプルは、所定の特性を基準として複数のグループに分類される。ここで、所定の特性を特定するために複数の特性要素を含む特性情報が用いられる。本実施の形態では、複数の特性要素は複数の薬剤に対する耐性の有無であり、特性情報は薬剤耐性のパターン（複数の薬剤に対する耐性の有無の組み合わせ）である。

【0030】

例えば、薬剤耐性のパターンが異なるＮ_Ｇ個のグループのいずれかに属するＮ_Ｓ個のサンプルが準備される。また、Ｎ_Ｓ個のサンプルにそれぞれ対応するＮ_Ｓ個のマススペクトルデータが生成される。Ｎ_ＧおよびＮ_Ｓは、それぞれ２以上の自然数であり、Ｎ_ＳはＮ_Ｇよりも大きい。なお、グループの特性情報は、複数の薬剤に対する耐性の有無の組み合わせに限らず、遺伝子情報等であってもよい。例えば、遺伝子情報に含まれる複数の特性要素は複数の遺伝子である。

【0031】

以下、初期のＮ_Ｇ個のグループを基本グループと呼ぶ。また、基本グループを後述する方法で再編成することにより得られるグループを再編成グループと呼ぶ。基本グループおよび再編成グループの両方をグループと総称する。

【0032】

処理装置１０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１１、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１２、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）１３、記憶装置１４、操作部１５、表示部１６および入出力Ｉ／Ｆ（インターフェイス）１７により構成される。ＣＰＵ１１、ＲＡＭ１２、ＲＯＭ１３、記憶装置１４、操作部１５、表示部１６および入出力Ｉ／Ｆ１７はバス１８に接続される。ＣＰＵ１１、ＲＡＭ１２およびＲＯＭ１３がデータ解析装置２を構成する。

【0033】

ＲＡＭ１２は、ＣＰＵ１１の作業領域として用いられる。ＲＯＭ１３にはシステムプログラムが記憶される。記憶装置１４は、ハードディスクまたは半導体メモリ等の記憶媒体を含み、質量分析プログラムを記憶する。ＣＰＵ１１が記憶装置１４に記憶された質量分析プログラムをＲＡＭ１２上で実行することにより、後述する質量分析処理が行われる。また、記憶装置１４は、分析部３により生成されたサンプルのマススペクトルデータを記憶する。

【0034】

操作部１５は、キーボード、マウスまたはタッチパネル等の入力デバイスである。表示部１６は、液晶表示装置等の表示デバイスである。使用者は、操作部１５を用いてデータ解析装置２に各種指示を行うことができる。表示部１６は、データ解析装置２による解析結果を示す画像を表示可能である。入出力Ｉ／Ｆ１７は、分析部３に接続される。

【0035】

データ解析装置２は、任意の特性要素を判定するためのマーカピークを探索する。本実施の形態では、データ解析装置２は、任意の特性要素として任意の薬剤に対する耐性の有無を判定するためのマーカピークを探索する。以下、データ解析装置２の動作について説明する。

【0036】

（２）マーカピークの探索
基本グループを作成する指示、およびサンプルを作成された基本グループに分類する指示を受け付けるためのグループ受付画面が表示部１６に表示される。使用者は、操作部１５を用いてグループ受付画面上で基本グループを作成する指示、およびサンプルを作成された基本グループに分類する指示をデータ解析装置２に与えることができる。各基本グループには、１または複数のサンプルが属する。

【0037】

図２は、グループ受付画面の一例を示す図である。図２に示すように、グループ受付画面２０は、グループ欄２１、サンプル欄２２、グループ追加ボタン２３、グループ削除ボタン２４、サンプル追加ボタン２５、サンプル削除ボタン２６および決定ボタン２７を含む。グループ欄２１には、作成されている基本グループに付与されたグループ名の一覧（図２の例では、「Group01」、「Group02」、…、「Group06」）が表示される。

【0038】

使用者は、グループ欄２１に所望のグループ名を入力するとともに、グループ追加ボタン２３を操作することにより、新たな基本グループを追加することができるまた、使用者は、グループ欄２１のいずれかのグループ名を指定するとともに、グループ削除ボタン２４を操作することにより、指定されたグループ名を有する基本グループを削除することができる。

【0039】

サンプル欄２２には、グループ欄２１においてグループ名が指定された基本グループに属するサンプルに付与されたサンプル名の一覧（図２の例では、「Sample 01-1」、「Sample 01-2」、…、「Sample 02-1」）が表示される。また、サンプル欄２２には、サンプル名に対応するマススペクトルデータに付与されたデータ名の一覧（図２の例では、「Sample_01-1.txt」、「Sample_01-2.txt」、…、「Sample_02-1.txt」）が表示される。なお、サンプル欄２２のスクロールバーを操作することにより、他のサンプル名およびデータ名をサンプル欄２２に表示させることができる。

【0040】

使用者は、グループ欄２１において基本グループを指定し、所望のサンプルに付与されたサンプル名を指定サンプル欄２２に入力するとともに、サンプル追加ボタン２５を操作することにより、指定された基本グループに新たなサンプルを追加することができる。

【0041】

使用者は、グループ欄２１において基本グループを指定し、サンプル欄２２のいずれかのサンプル名を指定するとともに、サンプル削除ボタン２６を操作することにより、指定されたサンプル名に対応するサンプルを指定された基本グループから削除することができる。決定ボタン２７が操作されることにより複数のサンプルの基本グループが確定する。

【0042】

マススペクトルデータに基づいて、マススペクトルにおける複数のピークの質量電荷比（ｍ／ｚ）と各ピークの検出強度との組を含むピークリストがサンプルごとに作成される。したがって、本例においては、Ｎ_Ｓ個のサンプルに対応するＮ_Ｓ個のピークリストが作成される。Ｎ_Ｓ個のピークリストには、重複した質量電荷比を除くＮ_Ｐ個の質量電荷比が含まれる。Ｎ_Ｐ個は２以上の自然数である。また、ピークリストおよび複数の基本グループに基づいて、Ｎ_Ｐ個の質量電荷比の各々とＮ_Ｓ個の検出強度との関係を示すピーク行列が作成される。作成されたピーク行列は、表示部１６に表示される。ピーク行列に基づいて複数の基本グループ間でのマススペクトルの差異の解析が行われる。同様に、ピークリストおよび後述する複数の再編成グループに基づいてピーク行列が作成され、作成されたピーク行列に基づいて複数の再編成グループ間でのマススペクトルの差異の解析が行われる。

【0043】

図３は、ピーク行列の一例を示す図である。図３に示すように、ピーク行列は、行数Ｎ_Ｐ×列数Ｎ_Ｓの形式を有する。Ｎ_Ｓ個のピークリストに含まれるＮ_Ｐ個の質量電荷比が、ピーク行列のＮ_Ｐ個の行にそれぞれ割り当てられる。図３の例においては、質量電荷比は昇順に配列される。また、複数のグループ（基本グループまたは再編成グループ）に分類されたＮ_Ｓ個のサンプルの識別子が、ピーク行列のＮ_Ｓ個の列にそれぞれ割り当てられる。なお、行と列との配列が逆であってもよい。ピーク行列の各要素には、対応するサンプルでかつ対応する質量電荷比における検出強度が配置される。ピーク行列のいずれかの要素の検出強度が０である場合もあり得る。

【0044】

グループ間に差異が存在するという帰無仮説の下で、作成されたピーク行列の各行に対応するＮ_Ｓ個の検出強度に対して単変量解析が行われる。単変量解析としては、ｔ検定またはマン・ホイットニーのＵ検定等の統計的仮説検定が用いられ、グループの数が３以上である場合には分散分析（ＡＮＯＶＡ：analysis of variance）等が用いられる。単変量解析の結果として、グループ間の差異の統計的信頼性を示すｐ値（p-value）が行ごとに算出される。

【0045】

各行のｐ値が予め定めた有意水準αと比較される。有意水準αは、例えば０．０５であってもよいし、０．０１であってもよい。ｐ値と有意水準αとの比較の結果、ｐ値が有意水準αよりも小さい行、すなわちグループ間で有意差を有する行の質量電荷比が特定される。特定された質量電荷比に対応するピークがマーカピークとして特定される。特定された質量電荷比およびマーカピークを示す解析結果が表示部１６に表示される。

【0046】

（３）グループの再編成
本実施の形態においては、図２で作成された複数の基本グループを任意の特性に基づいて少数（例えば２個）の再編成グループに再編成することができる。本実施の形態では、薬剤耐性のパターンに基づいて複数の基本グループを少数の再編成グループに再編成することができる。また、再編成グループを別の再編成グループに再編成することができる。これにより、１または少数の薬剤に対する耐性の有無を判定するマーカピークを探索することができる。以下、その方法について説明する。

【0047】

複数の基本グループに特性要素を設定するための特性受付画面が表示部１６に表示される。図４は、特性受付画面の一例を示す図である。図４に示すように、特性受付画面３０は、行数Ｎ_Ｇ×列数Ｎ_Ｄの形式を有するテーブルであり、基本グループと特性要素との対応関係を示す。本実施の形態においては、特性情報は、薬剤耐性のパターンであり、具体的にはＮ_Ｄ個の薬剤に対する耐性の有無の組み合わせである。特性要素は、各薬剤に対する耐性の有無である。特性受付画面３０のＮ_Ｇ個の行には、Ｎ_Ｇ個の基本グループが割り当てられる。特性受付画面３０のＮ_Ｄ個の列には、Ｎ_Ｄ個の薬剤が割り当てられる。Ｎ_Ｄは２以上の自然数である。

【0048】

使用者は、操作部１５を用いて、各行に対応するＮ_Ｄ個の列の各々に「＋」記号または「－」記号を入力することにより、各基本グループについての薬剤耐性のパターンを設定することができる。なお、「＋」記号は、基本グループが対応する薬剤に対して耐性を有することを意味する。「－」記号は、基本グループが対応する薬剤に対して耐性を有しないことを意味する。Ｎ_Ｇ個の基本グループの各々に薬剤耐性のパターンが設定される。なお、本実施の形態では、使用者が複数の基本グループへの薬剤耐性のパターンを設定を行うが、複数の基本グループと薬剤耐性のパターンとの関係が予め記憶されていてもよい。

【0049】

Ｎ_Ｇ個の基本グループにおいては、薬剤耐性のパターンの類似度が異なる。複数の基本グループ間の類似度は、系統樹（dendrogram）で表される。系統樹は、階層クラスタ分析の結果として表される。

【0050】

図５は、薬剤耐性のパターンについて複数の基本グループ間の類似度の関係を示す系統樹の一例を示す図である。図５の例では、基本グループの数Ｎ_Ｇは６である。図５の系統樹において、横軸は基本グループを表し、縦軸は類似度を表す。系統樹は、複数のノードｎ１～ｎ１０およびそれらを結ぶ複数の枝により構成される。縦軸の値が小さいほど類似度が高く、縦軸の値が大きいほど類似度が低い。最上部のノードｎ０は根ノード（root node）と呼ばれ、最下部のノードｎ５～ｎ１０は葉ノード(leaf node)と呼ばれる。最上部のノードｎ０と最下部のノードｎ５～ｎ１０との間にノードｎ１～ｎ４が存在する。

【0051】

図５の例では、ノードｎ５～ｎ１０に「Group01」、「Group05」、「Group02」、「Group04」、「Group03」および「Group06」がそれぞれ属する。ノードｎ５とノードｎ６とがノードｎ４で結合している。これは、「Group01」の薬剤耐性のパターンと「Group05」の薬剤耐性のパターンとが最も類似していることを意味する。ノードｎ４とノードｎ７とがノードｎ３で結合している。これは、「Group02」の薬剤耐性のパターンが「Group01」および「Group05」の薬剤耐性のパターンに次に類似していることを意味する。例えば、「Group01」と「Group05」とは、１つの薬剤に対する耐性の有無において異なり、他の複数の薬剤に対する耐性の有無において同じである。例えば、「Group02」は、２つの薬剤に対する薬剤耐性の有無において異なり、他の複数の薬剤に対する耐性の有無において同じである。「Group06」の薬剤耐性のパターンは、「Group01」、「Group05」、「Group02」、「Group04」および「Group03」の薬剤耐性のパターンと最も異なる。

【0052】

ノードｎ４には「Group01」および「Group05」が属し、ノードｎ３には「Group01」、「Group05」および「Group02」が属し、ノードｎ２には「Group01」、「Group05」、「Group02」および「Group04」が属し、ノードｎ１には「Group01」、「Group05」、「Group02」、「Group04」および「Group03」が属する。図５の系統樹は表示部１６に表示される。

【0053】

使用者は、操作部１５を操作することにより、表示部１６に表示された系統樹における所望のノードｎｉを指定することができる。ここで、ｉは１～１０のいずれかである。指定されたノードｎｉを着目ノードＮ_０と呼ぶ。着目ノードＮ_０が指定されると、着目ノードＮ_０の直下の子ノードＮ_１，Ｎ_２が特定される。図５の例では、着目ノードＮ_０としてノードｎ０が指定される。それにより、子ノードＮ_１，Ｎ_２としてノードｎ１，ｎ１０が特定される。この場合、子ノードＮ_１に属する基本グループ「Group01」、「Group05」、「Group02」、「Group04」および「Group03」が再編成グループ「GR01」に再編成される。また、子ノードＮ_１に属する基本グループ「Group06」が再編成グループ「GR02」に再編成される。

【0054】

再編成の前後のグループが表示部１６に表示される。図６（ａ），（ｂ）は、再編成前および再編成後のグループをそれぞれ示す図である。図６（ａ）に示すように、グループの再編成前には、複数のサンプルが６個の基本グループ「Group01」～「Group06」に分類されている。着目ノードＮ_０の指定によるグループの再編後には、再編成グループ「GR01」には基本グループ「Group01」～「Group05」のサンプルが属し、再編成グループ「GR02」には基本グループ「Group06」のサンプルが属する。

【0055】

再編成グループ「GR01」と再編成グループ「GR02」とは、特定の１または少数の薬剤に対する耐性の有無において異なる。再編成グループ「GR01」および「GR02」について図３のピーク行列が作成される。作成されたピーク行列に基づいて再編成グループ「GR01」および「GR02」に属するサンプルに対応するマススペクトルについて差異の解析が行われる。それにより、特定の１または少数の薬剤に対する耐性の有無を判定するためのマーカピークが探索される。

【0056】

同様に、使用者は、着目ノードＮ_０として他の任意のノードｎｉを指定することにより、再編成グループ「GR01」および「GR02」をさらに他の複数の再編成グループに再編成することができる。すなわち、着目ノードＮ_０を変更することにより、複数の基本グループ「Group01」～「Group06」を再編成グループ「GR01」および「GR02」とは異なる複数の再編成グループに再編成することができる。それにより、他の特定の１または少数の薬剤に対する耐性の有無を判定するためのマーカピークが探索される。

【0057】

なお、表示部１６には、図６に示すように、再編成前および再編成後のグループにそれぞれ対応するチェックボックスが表示されるとともに、複数のサンプルにそれぞれ対応するチェックボックスが表示される。使用者は、操作部１５を用いてこれらのチェックボックスを操作することにより、手動で一部のグループまたは一部のサンプルをマススペクトルによる差異の解析の対象から削除することができ、またはマススペクトルによる差異の解析の対象に追加することができる。それにより、再編成グループの再編成を手動で行うことも可能である。

【0058】

着目ノードＮ_０を順次変更して同様の解析を繰り返すことにより、基本グループの数または薬剤の数が多い場合でも、所望の薬剤に対する耐性の有無を判定するためのマーカピークを効率よく探索することができる。

【0059】

（４）質量分析処理
図７は、データ解析装置２の構成を示す図である。図８および図９は、質量分析プログラムにより行われる質量分析処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。図７に示すように、データ解析装置２は、機能部として、データ取得部Ａ、ピークリスト作成部Ｂ、グループ受付部Ｃ、分類部Ｄ、特性受付部Ｅ、系統樹作成部Ｆ、ピーク行列作成部Ｇ、探索部Ｈ、ノード受付部Ｉ、再編成部Ｊおよび表示制御部Ｋを含む。ピークリスト作成部Ｂ、ピーク行列作成部Ｇおよび探索部Ｈが解析部Ｌを構成する。

【0060】

図１のＣＰＵ１１が記憶装置１４に記憶された質量分析プログラムを実行することにより、データ解析装置２の機能部が実現される。データ解析装置２の機能部の一部または全てが電子回路等のハードウエアにより実現されてもよい。以下、図７のデータ解析装置２ならびに図８および図９のフローチャートを用いて質量分析処理を説明する。

【0061】

まず、データ取得部Ａは、操作部１５によりマススペクトルデータが指定されたか否かを判定する（ステップＳ１）。使用者は、操作部１５を操作することにより、記憶装置１４に記憶された複数のマススペクトルデータのうち所望のマススペクトルデータを指定することができる。マススペクトルデータが指定されない場合、データ取得部Ａは、マススペクトルデータが指定されるまで待機する。マススペクトルデータが指定された場合、データ取得部Ａは、指定されたマススペクトルデータを記憶装置１４から取得する（ステップＳ２）。ピークリスト作成部Ｂは、取得されたマススペクトルデータに基づいてピークリストを作成する（ステップＳ３）。

【0062】

次に、データ取得部Ａは、マススペクトルデータの指定の終了が指示されたか否かを判定する（ステップＳ４）。使用者は、操作部１５を操作することにより、マススペクトルデータの指定の終了を指示することができる。マススペクトルデータの指定の終了が指示されない場合、データ取得部Ａは、操作部１５によりマススペクトルデータがさらに指定されたか否かを判定する（ステップＳ５）。マススペクトルデータがさらに指定された場合、データ取得部ＡはステップＳ２に戻る。マススペクトルデータがさらに指定されない場合、データ取得部ＡはステップＳ４に戻る。マススペクトルデータの指定の終了が指示されるまで、ステップＳ２～Ｓ５が繰り返される。

【0063】

マススペクトルデータの指定の終了が指示された場合、表示制御部Ｋは、図２のグループ受付画面２０を表示部１６に表示させる（ステップＳ６）。グループ受付部Ｃは、ステップＳ６で表示されたグループ受付画面２０を通して、操作部１５によりサンプルを基本グループに分類するための指示を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ７）。指示が受け付けられない場合、グループ受付部Ｃは指示が受け付けられるまで待機する。指示が受け付けられた場合、分類部Ｄは、受け付けられた指示に基づいて複数の基本グループを作成するとともに、サンプルを作成された複数の基本グループのいずれかに分類する（ステップＳ８）。表示制御部Ｋは、ステップＳ８で分類された基本グループ（図６（ａ）参照）を表示部１６に表示させる（ステップＳ９）。

【0064】

その後、ピーク行列作成部Ｇは、ステップＳ３で作成されたピークリストおよびステップＳ８で分類された基本グループに基づいてピーク行列を作成する（ステップＳ１０）。表示制御部Ｋは、作成されたピーク行列を表示部１６に表示させる（ステップＳ１１）。探索部Ｈは、作成されたピーク行列に基づいて複数の基本グループの差異を解析し（ステップＳ１２）、差異の解析結果に基づいてマーカピークを探索する（ステップＳ１３）。表示制御部Ｋは、探索されたマーカピークを含む差異の解析結果を表示部１６に表示させる（ステップＳ１４）。

【0065】

続いて、表示制御部Ｋは、図４の特性受付画面３０を表示部１６に表示させる（ステップＳ１５）。特性受付部Ｅは、表示された特性受付画面３０において、操作部１５により特性情報が設定されたか否かを判定する（ステップＳ１６）。特性情報が設定されていない場合、グループ受付部Ｃは特性情報が設定されるまで待機する。特性情報が設定された場合、系統樹作成部Ｆは、設定された特性情報の類似度に基づいて系統樹を作成する（ステップＳ１７）。表示制御部Ｋは、作成された系統樹（図５参照）を表示部１６に表示させる（ステップＳ１８）。ステップＳ１８において、設定された複数の基本グループについての薬剤耐性のパターンを示す画面が系統樹とともに表示されてもよい。

【0066】

ノード受付部Ｉは、表示部１６に表示された系統樹において、操作部１５により着目ノードの指定を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１９）。着目ノードの指定が受け付けられた場合、再編成部Ｊは、着目ノードに基づいてグループを再編成する（ステップＳ２０）。表示制御部Ｋは、再編成グループ（図６（ｂ）参照）を表示部１６に表示させる（ステップＳ２１）。この場合、複数の基本グループが複数の再編成グループに再編成される。

【0067】

その後、ピーク行列作成部Ｇは、ステップＳ３で作成されたピークリストおよびステップＳ２０で再編成された複数の再編成グループに基づいてピーク行列を作成する（ステップＳ２２）。表示制御部Ｋは、作成されたピーク行列を表示部１６に表示させる（ステップＳ２３）。探索部Ｈは、作成されたピーク行列に基づいて複数の再編成グループの差異の解析を行い（ステップＳ２４）、差異の解析結果に基づいてマーカピークを探索する（ステップＳ２５）。表示制御部Ｋは、探索されたマーカピークを含む差異の解析結果を表示部１６に表示させる（ステップＳ２６）。その後、表示制御部Ｋは、ステップＳ１９に戻る。

【0068】

ステップＳ１９において、着目ノードの指定が受け付けられた場合、指定された着目ノードについてステップＳ２０～Ｓ２６の処理が行われる。ステップＳ１９において、着目ノードの指定が受け付けられない場合、ノード受付部Ｉは、着目ノードの指定の終了が指示されたか否かを判定する（ステップＳ２７）。着目ノードの指定の終了が指示されない場合、ノード受付部Ｉは、ステップＳ１９に戻る。着目ノードの指定の終了が指示された場合、ノード受付部Ｉは質量分析処理を終了する。

【0069】

上記の質量分析処理において、一部の処理が省略されてもよい。例えば、ステップＳ９，Ｓ１１，Ｓ１４，Ｓ２１，Ｓ２６等の表示処理の一部または全部は省略されてもよい。また、基本グループが再編成される前のステップＳ１０～Ｓ１４は省略されてもよい。なお、ステップＳ１９における着目ノードの指定は、着目ノードの取り消しの指定を含む。着目ノードの取り消しが指定された場合、ステップＳ２０において、再編成グループが基本グループに再編成される。すなわち、サンプルのグループへの分類が、初期の基本グループへの分類に戻される。

【0070】

（５）効果
本実施の形態に係る質量分析装置１においては、使用者は、グループの数および薬剤の数が多い場合でも、表示部１６に表示された系統樹において所望の薬剤に対応するノードを着目ノードとして容易に指定することができる。また、使用者は、着目ノードに属する複数のグループを複数の子ノードにそれぞれ属する１以上のグループに再構築するための操作を行う必要がない。さらに、使用者は、着目ノードの指定を再帰的に繰り返すことができる。その結果、所望の複数の薬剤に対する耐性をそれぞれ判定するための複数のマーカピークを効率的に探索することができる。

【0071】

（６）他の実施の形態
（ａ）上記実施の形態において、質量分析装置１はＭＡＬＤＩを用いた質量分析装置であるが、本発明はこれに限定されない。質量分析装置１は、他の方式を用いた質量分析装置であってもよいし、クロマトグラフィー等の他の分析装置であってもよい。

【0072】

（ｂ）上記実施の形態において、グループの特性情報は複数の薬剤に対する耐性の有無の組み合わせであるが、本発明はこれに限定されない。グループの特性情報は、サンプルの遺伝子情報であってもよい。この場合、所定の遺伝子（例えば薬剤耐性遺伝子）の有無を判定するマーカピークを効率的に探索することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】