JP4602374B2 - クロマトグラフィー質量分析方法、及びクロマトグラフ質量分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、クロマトグラフィー質量分析方法、及びクロマトグラフ質量分析装置に関する。

液体クロマトグラフィー質量分析など、分離装置と質量分析装置を連結し、複数成分から成る試料を測定した場合、試料成分がイオンとして順次観測される。その結果、質量電荷比に対するイオン強度から成る質量スペクトルを時間（所謂、保持時間）ごとに集積した、３次元データを得ることができる。このようなデータを用いて、異なる試料に含まれる成分の量的な比較解析が試みられている。しかし、個々の成分の保持時間が再現しない場合が多く、試料間における同一成分の対応付けの方法が求められている。

そこで、成分の保持時間が異なっても、観測される順序は変わらないとの前提に立ち、同一成分が同じ保持時間になるように、保持時間を補正する方法が従来より考案されてきた。例えば、同じ成分であれば質量スペクトルが類似することに着目して、保持時間を対応付ける方法が特許文献１と非特許文献１に開示されている。特許文献１と非特許文献１に開示されている方法では、試料を測定した結果得られる個々の質量スペクトルについて、試料間で類似性を計算している。ただし、クロマトグラフィーによる分離が十分でなく、各質量スペクトルにおいて複数成分に由来するイオンが観測されている状況において、個々の試料成分が変動している場合、質量スペクトルが高精度に一致するとは限らない。そこで、動的計画法を用い、試料成分を観測した保持時間の対応関係を順次求めている。

WO 2004/090526 A1 Masaya Ono, Miki Shitashige, Kazufumi Honda, Tomohiro Isobe,Hideya Kuwabara, Hirotaka Matsuzuki, Setsuo Hirohashi, and Tesshi Yamada "Label-free Quantitative Proteomics Using Large Peptide Data Sets Generated by Nanoflow Liquid Chromatography and Mass Spectrometry" Mol. Cell. Proteomics, 5: 1338 - 1347 (2006).

本発明は、血漿などのように多くの種類の成分が含まれている試料のクロマトグラフィー質量分析の結果を用い、異なる試料における個々の成分の量的な比較を行う技術に関する。クロマトグラフィー質量分析によって得られた測定結果において、個々の成分は保持時間と質量電荷比によって特徴付けられたイオン量として観測される。しかし、異なる試料の測定結果においては、同一成分であっても保持時間が必ずしも一致するとは限らない。そのため、試料間で同一成分の対応付けが困難となっている。また、成分の対応付けに関し、その結果を簡単に確認する方法が重要となる。

前記従来の方法では、試料間で保持時間が対応する可能性がある質量スペクトルの類似性をあらかじめ求めておく必要があるため計算量が多い。さらに、質量スペクトルを得る時間間隔が粗くなった場合など、保持時間の対応を順次決定すべきはずの質量スペクトルそのものが存在しない場合は、対応付けの精度が落ちる可能性がある。また、非特許文献１などでは、保持時間と質量電荷比を座標軸に取りイオン強度を濃淡で示す表示を、異なる試料ごとに並置する方法が用いられている。しかし、個々の成分に着目し、対応関係を効率よく確認するための手段を提示してはいない。

本発明は、異なる試料に含まれる個々の成分の対応付けを、より簡便な計算処理環境で提供するための方法、その結果を効率よく確認するための方法、変動成分を抽出するための方法、又は装置の提供を目的とする。

本発明では、複数成分が含まれている試料をクロマトグラフィー質量分析した結果得られる保持時間と質量電荷比に対応するイオン強度について、少なくとも２つの試料を比較し、質量スペクトルとして観測したイオン群において、それぞれの質量電荷比の一致と、イオン強度が指定した変動内に収まること等を以って、同じ成分が観測されているであろう保持時間として対応付ける。

また、少なくとも２つの試料のクロマトグラフィー質量分析の結果において、保持時間と質量電荷比の座標軸に対しイオン強度を色又は明暗によって示すマップ表示と、着目する成分のマスクロマトグラム又は個々の質量スペクトルの最大値からなるクロマトグラムの表示を、保持時間の軸を共通にして配置し、成分が対応する保持時間を線分結んで示す。また、異なる試料間で対応する保持時間と質量電荷比について、イオン強度の差又は比の値、又は片方の試料のみに存在するイオン強度、又は双方のイオン強度を、その値あるいは由来する試料に応じて色分けし、濃淡のマップとして表示する。さらに、個々の成分をそれぞれの代表点に変換してマップ表示し、比較解析を可能とする。また、マウスによる位置指定や成分の選択などによって、対応する保持時間と質量電荷比の近傍を拡大した、マップ、質量スペクトル、クロマトグラム、及び観測したイオンの特性や同定結果などの情報を表示する。

本発明によると、異なる試料に含まれる個々の成分の対応付けを、簡便な計算処理環境で実行し、その結果を効率よく確認することができる。また、異なる試料間での変動成分を効率よく抽出することができる。

がんと正常組織、投薬や手術前後の血液や尿、遺伝子破壊株と野性株、表現型が異なる個体由来の組織など、多成分が混在する試料の成分を比較するケースは非常に多い。例えば、健常者と患者から血液や尿などを採取し、その成分を比較することによって、特定の疾患の初期段階においてのみ観測される成分を発見し、診断に利用しようとする試みや、特定の成分と予後の病態の因果関係を立証し、治療方針の立案に役立てようとするなど、様々なアプローチが成されている。

本発明は、多成分が混在する血清、血漿、尿、採取した組織、及び酵母などの培養細胞など、生体に由来する同種の試料において、個々の成分の量的な比較を可能にするものである。特に、変動の大きい成分をリストアップし、順次確認するなどの作業において、質量スペクトルの誤判定や同定結果などの検証作業を容易にする。

変動した成分を特定することができれば、試料の違いを示すマーカー候補となり、更なる研究対象として重要な意味を持つ。さらに、遺伝子やタンパク質レベルでの変異、代謝経路の違いなどに関する研究に直結し、医学・生化学分野における基礎的な比較実験にも寄与すると考えられる。

以下、図面を参照しつつ、本発明を詳細に説明する。
１．試料特性
本発明は、複数の成分を含有している同種の試料間において、個々の成分の対応付けを行い、量的な知見を得るためのものであり、同種の試料中に含まれている成分の種類と存
在量の特性を利用する。すなわち、同種の試料からは多くの共通する成分を観測することができ、大多数の成分において試料間で量的な変動がある範囲内に収まることを利用する。

もし、比較する試料間で共通する成分が多くない場合、比較すべき試料を混合して得た試料を基準試料とし、混合前の各試料を被補正試料として本発明を適用する。すなわち、被補正試料に含まれる全成分が基準試料に含まれているため、多くの共通成分を観測でき、本発明の適用が可能となる。

図１は、基準とする試料と比較される試料を想定し、それらに含まれる成分の存在比を示すグラフである。縦軸は個々の成分の存在比を示す対数目盛、横軸は存在比が降順となるように各成分を並べた序数に対応する。従って、グラフの左端には最も増加率の大きい成分が、右端には最も減少率の大きい成分が位置する。このグラフでは、存在比ＲＵとＲＬの範囲に、Ｃ１番目からＣ２番目までの成分が含まれている。Ｃ３が試料に含まれる成分の総数であることを考えれば、限定した存在比の中に大半の成分が含まれる状況となる。

２．測定装置
図２は、本発明によるクロマトグラフ質量分析装置の構成例を示す概略図である。
液体クロマトグラフ２０１で分離された試料成分は、質量分析装置本体２０２に導入され、イオン源２０３、質量分離装置２０４、及び検出器２０５に至る。さらに、制御装置２０６を経て、データ処理装置２０８において質量スペクトルとして順次収集することができる。なお、それぞれの機器及び装置は、信号線２０７で接続され、制御及び情報収集に利用する。また、データ処理装置は、表示装置２０９とキーボード２１０、及びマウス２１１を有している。図には質量分離装置として、イオントラップ形式のものを示したが、時系列的に試料成分に由来する質量スペクトルを得ることができるものであれば、磁場や四重極などを採用した装置であってもよい。

この構成において、液体クロマトグラフによる試料成分の分離開始に同期して、質量電荷比に対するイオン強度から成る質量スペクトルを連続して取得する。さらに、質量スペクトルを、それを観測した保持時間ごとに集積する。

イオン化の方法としては、エレクトロスプレーイオン化（ＥＳＩ）などに代表される、試料成分に極力ダメージを与えない方法（ソフトなイオン化法）が望ましい。分離装置と質量分析装置を接続し、このようなイオン化法を採用した場合、複数の成分からなる試料の測定結果は、個々の試料成分を直接反映している可能性が高い。すなわち、順次測定された質量スペクトルは、理想的には個々の試料成分の質的及び量的な違いを端的に反映している。

なお、ＥＳＩなどでは、同じ成分でありながら異なる電荷を有するイオン（所謂、多価イオン）が生成される場合がある。また、安定同位体の影響により、近傍に複数のイオンが観測されることが多い。これらについては、必要がない限り言及せず、ここでは成分とイオンが対応するものとして説明する。また、成分にダメージを与えにくい点において、ガスクロマトグラムと化学イオン化などの組合せも本発明を適用できる可能がある。

質量分析装置の中には、生成したイオンをガス分子と衝突させることによって活性化させるなどして、イオン分子内の結合を開裂させ、より小さいイオンを生成させた後で質量スペクトル（所謂ＭＳ／ＭＳスペクトル）を得ることができるものもある。このＭＳ／ＭＳスペクトルは、成分イオンが開裂して生成されたものであるため、成分イオンの構造などに関連する情報を得ることができる。以下、ＭＳ／ＭＳスペクトルに対比し、成分イオンを観測した質量スペクトルを明示する必要がある場合は、ＭＳスペクトルと呼ぶ。また、ＭＳ／ＭＳスペクトルを得るために開裂させたイオンは、前駆イオンと呼ばれる。

さらに、取得したＭＳスペクトルから前駆イオンを選択し、リアルタイムにそのＭＳ／
ＭＳスペクトルを測定できるものがある。このような場合、混在するＭＳスペクトルとＭＳ／ＭＳスペクトルを区別し、ＭＳ／ＭＳスペクトルから成分の定性的な情報を得ることができる場合がある。また、その近傍の保持時間において測定したＭＳスペクトルに含まれる前駆イオンの情報から、量的知見を得ることができる。

本発明では、保持時間を補正する候補を離散的に設定するため、ＭＳ／ＭＳスペクトルを測定するような測定、すなわちＭＳスペクトルの取得間隔が粗くなっている場合にも対応できる。

３．成分の対応付け方法
同種の異なる試料間での成分の対応付けのため、保持時間と質量電荷比とに対するイオン強度の３次元データを比較する。ここで、質量電荷比は成分分子の元素組成に由来する固有の数値であり、一般的には再現性が高く、成分の識別能力に優れている。しかし、保持時間は分離の際の環境に大きく依存しており、比較的再現性がよくない。本発明では、離散的に設定した保持時間の対応について、成分ごとの対応付けを求めている。

図３に基本的な処理の流れを示す。まず、比較する試料に対応する測定結果から処理に用いるデータを準備する（３０１）。続いて、準備したデータから対応する可能性がある保持時間を離散的に抽出し、補正点候補とする（３０２）。それぞれの補正点候補において観測した質量スペクトルを求め、成分が一致する可能性を評価する（３０３）。さらに、保持時間の補正に用いる成分を求め補正点リストを作成する（３０４）。その後、保持時間の補正を行い（３０５）、個々の成分について対応を求め、変動しているものなどを明示する（３０６）。

なお、本発明では、ステップ３０３の補正点候補の評価において、図１に示した試料の特性に基づいた判定方法を適用している。その考え方を、図４を用いて説明する。なお、ここでは保持時間の基準とする基準試料と、保持時間を補正されるべき被補正試料を比較する場合を考え、双方の試料に由来する質量スペクトルの対応を評価することを想定した。

図４は、基準試料に由来する質量スペクトルを示している。●印４０１を付与したイオンは、点線で示された閾値４０２以上の強度を持つイオンを示し、●印を囲む矩形４０３は被補正試料における変動領域を示している。

質量スペクトルを構成する個々のイオンが、試料に含まれる成分を反映しており、その強度が相対的な量を反映していると考えた場合、この矩形の上端下端の位置、すなわち、それぞれのイオン強度の上限値・下限値は図１におけるＲＵ及びＲＬを用いて次のように定義することができる。
上限値＝イオン強度×ＲＵ (1)
下限値＝イオン強度×ＲＬ (2)

なお、質量電荷比については、定数、又は質量電荷比の値に比例する値などを誤差（δｍ）とし、その範囲を設定する。
質量電荷比下限＝質量電荷比−δｍ (3)
質量電荷比上限＝質量電荷比＋δｍ (4)

また、同様にして保持時間についても誤差（δｔ）を設け、それ以上の差はないものとして扱う。
保持時間下限＝保持時間−δｔ (5)
保持時間上限＝保持時間＋δｔ (6)

このように、被補正試料の質量スペクトルにおいて観測すべきイオンの範囲を設定することができる。さらに、閾値以上のイオン強度で観測された全てのイオンが、この範囲に入っている場合、それらの成分が対応しているとみなす。

このような方法で求めた保持時間の対応関係は、イオンのセットが共通して観測される事象の確率に依存している。従って、上記のδｍやδｔ以外に、セットとして評価するイオンの選択方法や、想定するイオンの変動範囲、一致していると見なすイオン数の下限などの条件が想定される。このような評価を、離散的に抽出した補正点候補の全ての組合せにおいて実施し、成分が対応するかどうかを求める。

なお、本発明は、成分数が多く、クロマトグラフィーによる分離が十分ではない状態において有効である。すなわち、ある保持時間において同時に観測される成分を、その時点での質量スペクトルに求めた。しかし、比較的成分数が少なく、その分離がよい状態においては、近傍のスペクトルを質量電荷比ごとに合算する、もしくは、質量電荷比ごとに近傍の保持時間を検索し、イオン強度の最大値を以って、評価するための質量スペクトルを得ることも考えられる。

評価する質量スペクトルには、試料に由来しないケミカルノイズなども含まれている。後の処理への影響を抑えるため、そのようなイオンをあらかじめ除外しておくことが望ましい。

また、この例では基準試料と被補正試料の２つを比較している。この考え方を、三つ以上の試料に適用し、強度の平均値の値が最も大きいイオンのセットを基準にするなど、応用を図ることができる。また、観測したイオンが設定された範囲に入っている割合を条件として、成分群の一致を判定するようにしてもよい。

４．成分の対応付けの確認手段
試料間で成分が正しく対応付けられていることを視覚的に検証するため、全データを俯瞰した上で、成分ごとに確認する手段を考案した。図５及び図６を用いて説明する。
（１）大域的な確認手段
図５（Ａ）は、保持時間の補正を行う前の基準試料及び被補正試料の測定結果、及びそれらの保持時間や成分の対応関係を示している。この図において、５０１は基準試料に由来する測定結果を、縦軸に保持時間、横軸に質量電荷比、対応するイオン強度を色又は濃淡で示したマップであり、隣接するクロマトグラム５０２と保持時間の座標軸を共有する。

また、被補正試料のクロマトグラム５０４とマップ５０５も同様に同じ保持時間の座標軸を共有している。さらに、双方のクロマトグラムの間に位置する線分５０３は、それぞれのクロマトグラム及びマップにおける保持時間の対応関係を示している。この線分５０３の傾きが揃った状態は、保持時間のずれが一様な傾向にあることを意味する。なお、前述した図３のステップ３０４における補正点リストの作成結果が線分５０３に反映される。

右端の比較解析マップ５０６は、他のマップ５０１，５０５における各点を、対応する保持時間と質量電荷比ごとに比較解析した結果に相当する。このマップにおいては、双方の試料の測定結果を合成した表示、片方の試料でしか観測されていない成分の表示、及び成分ごとの差や比の値など、特徴的なイオンを俯瞰することができる。

図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の状態から保持時間を補正した後の状態を示している。基準
試料の測定結果のマップ５０７は、補正前のマップ５０１と同一であるものの、被補正試料のクロマトグラム５１０とマップ５１１は保持時間が補正されているため、保持時間方向にずれたイメージとなっている。さらに、保持時間の対応を示す線分５０９は全て平行になり、保持時間が同じ状態になったことを示す。また、比較解析マップ５１２も、保持時間の補正に同期して更新される。

このように、基準試料の測定結果と、被補正試料の測定結果、保持時間の対応関係、それぞれのデータの比較解析結果を俯瞰することによって、全体をバランスよく検討することが可能となる。

また、比較解析マップ５０６，５１２は保持時間がずれている場合には双方の試料に由来するイオンがずれて表示されるなど、成分の対応関係を判断する助けとなる。さらに、差や比の値を求めマップ上に表示することによって、特徴的な成分を強調することができ、比較すべき成分の絞り込みが容易になる。

（２）局所的な確認手段
上述したマップ内や、保持時間の対応を示す線分をマウスで直接指定し、該当する位置の拡大図を表示することによって、より詳細に対応関係を検証することができる。図６を用いて、説明する。

図６（Ａ）の上側のマップ６０１は、図５における（Ａ）（Ｂ）それぞれのマップに相当し、測定データ全体を俯瞰することができる。下側のマップ６０２は、上側のマップにおいて矩形６０５で示した領域を拡大表示したものである。また、その下の情報表示領域６０３には、拡大した位置の中央部に観測されるイオンの強度、保持時間、質量電荷比、１価の場合の質量、イオンの価数などが表示される。さらに○印６０４は、ＭＳ／ＭＳスペクトルを取得した位置や、成分の同定結果などの情報が対応している位置を示している。その内容は、情報表示領域６０３に、併せて表示する。

また、マップ６０２内に表示されている質量スペクトル６０６は、拡大した位置の中央部のものであり、質量電荷比の座標軸をマップと共有する。また、中央部の質量電荷比に該当するマスクロマトグラム６０７も表示することにより、スペクトルとマスクロマトグラムを併せて確認することが可能となる。

図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の状態から成分の代表を抽出したイメージを示している。これは、上述した成分ごとの対応付けの結果に相当し、個々の成分をマスクロマトグラムのピークの１点６０８に位置付けている。この点は、その成分におけるイオン強度の最大値を与えた位置に対して、例えばその高さや体積を値とすることができる。

このように、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）、図６（Ａ）の表示を、図６（Ｂ）のような成分ごとの表示に切り替えることにより、成分を比較する際にポイントを絞り込むことができる。

（３）操作性
図６に示す局所的な表示においては、目的の位置を効率よく特定する必要がある。例えば、マップ上の任意の位置をマウスで指定することや、位置の情報を持つリストの指定などが有効となる。特に後者には、保持時間の補正点のリストや、差や比などの計算結果、及び同定結果のリストなど有効なものが多い。

そのようなリストの例を図１６に示す。図１６（Ａ）には保持時間の補正点のリストの例として、基準試料と被補正試料における保持時間と質量電荷比の対応を示している。また、図１６（Ｂ）には計算結果のリストの例として、保持時間と質量電荷比に対する比の値を、図１６（Ｃ）には同定結果のリストの例として保持次官と質量電荷比に対応するタンパク質のリストを示した。このようなリストをマウス等で指定することにより、対応する位置の局所的な表示を行う。

保持時間の補正点のリストは、保持時間が昇順になるようにソートして表示することにより、補正点を順に確認しやすくなる。また、計算結果のリストにおいては、差や比などの値が降順または昇順になるようにソートすることにより、特徴的な成分の確認が容易になる。同定結果のリストでは、対応するタンパク質の名称、アミノ酸の配列情報、およびタンパク質に関連する機能などを表示することが有効となる。また、特定の文字を含むものをリストに残すことにより、同一名称または同種のタンパク質の確認に寄与することができる。

また、大域的なマップごとに局所的な表示を独立して行うか、全てのマップについて共
通した範囲を拡大表示するかをユーザーが指定できる。保持時間を補正した後は、全ての拡大表示において共通した表示を行うことにより、効率よく成分の対応関係を確認することができる。

このような表示によって、測定結果の概要を大域的なマップに基づいて把握しつつ、着目する成分を局所的なマップや質量スペクトルの表示に基づいて評価することができる。

これまでに説明した方法について、実施例を挙げて説明する。
この実施例は、基準試料と、被補正試料についてタンパク質を抽出し、酵素消化後に液体クロマトグラフィー質量分析を実施し、その結果から個々の成分の対応を求める例である。

１．概要
まず、図３で示した処理の流れをより具体化し、主なデータと処理との関係として図７に示す。

最初に、基準試料及び被補正試料の測定データファイル７０１，７０２を用意する。測定データファイルには、ＭＳスペクトルの保持時間、質量電荷比とイオン強度等の情報が格納されている。これらのデータを整理し、目的とする質量スペクトルや特定のイオンなどに簡単にアクセスするために、データ準備処理（７０３，７０４）を行う。その結果、基準試料及び被補正試料に対応するマップデータ７０５，７０６が作成される。マップデータの詳細については、図１１を参照して後述する。

保持時間の補正点を求めるには、まず各試料の測定結果から補正点の候補となる保持時間を離散的に抽出する（７０７，７０８）。ここで得た候補を行及び列に対応させた評価マトリクス７０９を作成し、補正点候補の評価（７１０）によってその内容を埋める。この評価において、図１において想定した変動範囲を適用し、成分の対応付けを評価する。さらに偽陽性の可能性を排除するなどして、評価マトリクスを完成する。評価マトリクス７０９の詳細については後述する。続いて、補正点に対応する一つの成分を選択し補正点リスト７１２に集積する処理（７１１）を行う。このような処理によって、異なる試料間で、保持時間の補正に用いる成分を抽出する。

保持時間の補正（７１３）においては、補正点リスト７１２に基づき、被補正試料のマップデータ７０６の保持時間を補正する。その際、基準試料と被補正試料において補正点リスト７１２に登録された成分には、同じ保持時間を与え、その間は補間によって対応づける。なお、ここで更新される被補正試料のマップデータ７０６は、基本試料のマップデータ７０５とは、理想的には保持時間が一致している。しかし、質量スペクトルを得たタイミングや頻度が異なるためデータのサイズが合わないなど、このまま比較するには適さない。

そこで、成分ごとの対応付け（７１４）では、まず各試料由来のマップデータ７０５，７０６を、図６（Ｂ）に示したような成分ごとの代表点に変換する。さらに、被補正試料の個々の成分を基準試料と付き合わせることによって対応付けを行い、マップデータ７１５を作成する。このマップ７１５と基準試料のマップ７０５とは、同一サイズであり、保持時間や質量電荷比を１対１に対応させることができる。従って、個々の成分の量的な比較が容易になる。

２．ユーザーインターフェイスの説明
２．１ 基本画面
画面表示の例を、図８を用いて説明する。なお、この例は保持時間を補正する前の状態
を例示しているものの、補正点の対応関係や、補正後の状態など、成分の比較解析までに対応できるビュアーの一例である。

この図において、上段のマップ８０１，８０５，８０６は、それぞれ基準試料、被補正試料、及び比較解析結果の全体を表示できる。比較解析結果のリスト８１２には、結果の数値が昇順又は降順になるよう並べ替え、保持時間と質量電荷比からなる位置情報と併せて表示する。比較解析結果のリスト８１２の詳細は後述する。また、下段のマップ８２１，８２５，８２６には、それぞれ上段のマップの一部を拡大して表示することができる。

８０２と８０４は、隣接するマップの保持時間の座標軸に一致するマスクロマトグラムかベースピークイオンクロマトグラムを、ユーザーの指定により切り替えて表示する。また、保持時間の対応表示領域８０３は、両側に位置するクロマトグラム及びマップの保持時間の対応関係を線分で示している。従って、上側が大域的な対応関係を、下側はその一部を拡大したものとなる。８０７は、それぞれの試料において拡大されたマップの中心位置の保持時間に対応する質量スペクトルである。上側は被補正試料、下側は基準試料の質量スペクトルを示している。クロマトグラム及びスペクトルは、折れ線グラフ、又はピークの判定結果を受けた棒グラフ、又はマップの一部を切り出したイメージに相当する色又は濃淡による表示形式をユーザーが指定する。

情報表示領域８０８には、拡大されたマップ８２１の表示範囲の中心に対応する保持時間、質量電荷比、イオン強度、価数などの情報を表示する。また、同定結果など○印が中心近傍に位置する場合、その内容もここに併せて表示する。さらに、その横のボタン８０９は、○印の位置に視野の中心を移動するために用いる。上下の三角のボタンを指定することによって、○印の位置の拡大表示を順次切り替えることができる。被補正試料に対応する情報表示領域８１０及びボタン８１１についても、同様の機能を実現する。

Ａボタン８１３は保持時間の補正点を求める処理、Ｂボタン８１４は保持時間を補正する処理、Ｃボタン８１５は成分の対応付けを行う。

これらの表示及び各ボタンやリスト等の指定により保持時間の補正から成分の対応付けを実現する。さらに、ソートされた比較解析結果のリスト８１２を指定し、変動の大きい成分を拡大マップに表示させるなどの操作が実施できる。次に、拡大マップや質量スペクトルなどを表示するための方法について示す。

２．２ 拡大表示操作
図８の画面において、全体を俯瞰する比較的静的な表示と、個々の成分に着目することができる局所的な表示を実現する。ここでは、特に局所的な表示を効果的に実施するための方法を示す。

図８の画面例において、局所的な表示を行うための方法を次に例示する。
・大域的なマップ８０１，８０５，８０６上でのマウスの移動又は位置指定
・局所的なマップ８２１，８２５，８２６上でのマウスによる位置指定
・保持時間の対応を示す線分８０３，８２３の指定
・質量スペクトルやマスクロマトグラム上でのマウスによる位置指定
・情報の切り替えボタン８０９，８１１による情報対応位置の選択
・差や比などの演算結果のリスト８１２の選択
・マップ上でのマウスのドラッグなどによる拡大範囲の指定
・キー入力などによる拡大倍率の増減指定（ズームインやズームアウト動作）
なお、各マップ、質量スペクトル、及びクロマトグラム等は、表示範囲の変更に同期して更新され整合性を保つ。また、全てのマップを同期して更新するか、個別に更新するか
をユーザーが指定できる。

２．３ 条件設定画面の表示
図９には、保持時間の補正に関する条件を設定する画面の一例を示した。この画面は、図８の画面からファンクションキーの押下などの操作によって起動される。その結果は、補正点を求める処理などにおいて参照される。ここではベースピークイオンクロマトグラムを利用する場合について説明するが、ベースピークイオンクロマトグラムの代わりに着目する成分のマスクロマトグラムを用いてもよい。

図９の画面において、ベースピークイオンクロマトグラムのピーク判定の閾値９０１、保持時間の許容誤差９０２、一致イオン数の下限９０３、質量スペクトルの比較において基準とするイオンの閾値９０４、試料間の変動比率の範囲９０５，９０６を設定する。それぞれの設定例は次のとおり。
（１）ベースピークイオンクロマトグラムのピーク判定の閾値：３％
（２）保持時間の許容誤差（δｔ）：５分
（３）一致イオン数の下限：３本
（４）基準とする試料側のイオンの相対存在量の閾値（ＴＨ）：５０％
（５）変動比率下限（ＲＬ）：０．０５
（６）変動比率上限（ＲＵ）：２０．００

ここで、ベースピークイオンクロマトグラムのピーク判定の閾値９０１は、保持時間補正点の候補の抽出に大きく影響する。多くの補正点を抽出する場合には小さい値を、粗く抽出する場合には大きい値を指定する。保持時間の許容誤差９０２は、測定データ全域における保持時間の最大ずれ幅を指定する。一致イオン数の下限９０３を大きくすることは、対応しなければならない成分数が増えることを意味するため、より厳しい評価条件となる。イオンの閾値９０４は、評価に用いるイオンを選択する閾値であり、図４において点線で示した閾値４０２に相当する。また、変動比率上限及び下限９０６，９０５は、図１におけるＲＵ及びＲＬに対応している。

図１０は、成分の対応付けに用いる条件を設定する画面の一例を示した。この画面も、図８の画面からファンクションキーの押下などの操作によって起動される。それぞれの設定値は次のとおり。
（７）保持時間の許容誤差：０．２
（８）演算タイプ：Difference

ここで、保持時間の許容誤差１００１は、保持時間を補正した後で成分を対応付ける際の許容誤差を示す。また、演算タイプ１００２は表示されている方法の一つを選択することができる。

演算タイプと表示内容を次に示す。なお、基本的には、試料を色で区別し、値の大小をその色における濃淡で表すものとする。
・Difference：成分の差
・Ratio：成分の比
・Both：イオン強度。試料間で共通する成分は、それぞれの色を合成
・Lone：片方のみ存在する成分のイオン強度
・Merge：試料間で強度の大きい方のイオン強度（試料の区別なし。単色）

２．４ 保持時間補正から成分の比較解析までの操作
図８の表示画面において、保持時間の補正及び成分の対応付けを行い、差の大きい成分を表示するまでの流れを示す。なお、基本試料及び被補正試料と、対応する同定情報の○印が画面に表示され、図９及び図１０の条件が既に指定された状態を想定する。まだ、保
持時間の対応関係が求められていないため、保持時間の対応を示す線分８０３は表示されていない。また、比較解析マップ８０６と演算結果のリスト８１２も空である。

このような状態から、ボタンＡ，Ｂ及びＣを指定することによって処理を実施する。また、結果の確認のために、演算結果のリスト８１２を選択する流れとなる。以下に詳述する。

（１）ボタンＡの処理
この処理は図３における、ステップ３０２の補正点候補の抽出、ステップ３０３の補正点候補の評価、及びステップ３０４の補正点リストの作成に相当する。この処理によって、基準試料と被補正試料における保持時間の対応が求められるため、見かけ上は保持時間の対応を示す線分８０３が表示される。この状態は、図５（Ａ）の状態に相当する。

ここで、保持時間の対応が間違っている場合、画面上の線分８０３を指定し取り消す機能を備える。また、新たな対応を追加する必要がある場合、双方の試料において拡大表示されている領域の中心位置の対応として追加する機能も備える。また、全てをキャンセルするなど、対応付けに関する編集機能を備える。

（２）ボタンＢの処理
この処理は図３における、ステップ３０５の保持時間の補正に相当する。この処理が終了すると、図８は図５（Ｂ）のような表示となり、保持時間の補正内容に従って、マップ及びクロマトグラムの表示が更新される。また、保持時間の対応を示す線分８０３が並行に表示される。
この状態において、図９の条件を変えてボタンＡの処理を再度実行するなどし、粗い対応付けから緻密な対応付けを併用するなどの方法が選択できる。

（３）ボタンＣの処理
この処理は図３における、ステップ３０６の成分ごとの対応付けに相当する。この処理によって、図８の比較解析マップ８０６及び演算結果のリスト８１２が表示される。なお、個々のマップは、図６（Ｂ）の状態となり、個々の成分は保持時間と質量電荷比、及びその量を示す１点で表示される。

（４）変動成分の確認
これまでの処理を行った時点で、成分の差を求めた上でソートした結果がリスト８１２に表示されている状態を想定する。この内容は、例えば最も増加した成分から最も減少した成分までを含んでいる。従って、リストの先頭から順に項目を選択することによって、増加している成分の局所的なマップなどを表示させる。同様に、リストの最後から順に選択した場合、減少しているものを順次確認することができる。

なお、局所的な表示においては、マップや質量スペクトル、同定結果などを表示しているため、保持時間の対応の是非や、変動成分について、より確かな情報を掴むことができる。

なお、このような対応関係をファイルに保存するなどした場合、それぞれの成分の対応を多くの試料について統計的に取り扱うことが可能となる。

３．アルゴリズムの説明
図３で示した流れに従い、図７における処理やデータの構造を説明する。なお、画面は図８、条件として図９及び図１０の内容が指定されていることを前提としている。

３．１ データの準備
データ準備処理（７０３，７０４）において、基準試料及び被補正試料の測定データファイル７０１，７０２を、それぞれ対応するマップデータ７０５，７０６に変換する。このマップデータには、マップを表示するためのデータのみならず、保持時間の補正や成分の対応付けに必要な情報を含んでいる。図１１を参照しつつ、その詳細を示す。

（１）マップデータ
図１１はマップデータを表す模式図である。図１１において、それぞれの記号等の意味は次のとおりである。
Ｔ_s：ｓ番目の質量スペクトルの保持時間（１１０１）
Ａ_s,m：ｓ番目の質量スペクトルにおける質量電荷比ｍのイオン強度（１１０２）
Ｂ_s：ｓ番目の質量スペクトルの最大イオン強度（Ａ_s,1〜Ａ_s,Mの最大値）（１１０３）
Ｐ_s：ｓ番目の質量スペクトルのファイル内での位置（１１０４）

また、添え字の意味は次のとおり。
ｍ：質量電荷比（１からＭの整数）
Ｍ：質量電荷比の最大値（整数）
ｓ：質量スペクトルの順番（１からＳの整数）
Ｓ：質量スペクトルの数（整数）

ここで、Ｔは質量スペクトルを観測した保持時間、Ａは２次元配列であり、各行は同一保持時間に取得した質量スペクトル、各列は同一質量電荷比のイオン強度の経時変化を示すマスクロマトグラムとなる。

すなわち、ｓ番目の質量スペクトルは、Ａ_s,1〜Ａ_s,Mとなり、観測した保持時間Ｔ_sに対応する。質量スペクトルの一般的なイメージを１１０５に示した。

質量電荷比ｍを与えるイオンの経時変化はＡ_1,m〜Ａ_S,mとして表すことができる。そのイメージを１１０６に示す。このグラフは質量スペクトルの順番ごとにイオン強度の値をプロットしている。このようなグラフ、又は保持時間Ｔ₁〜Ｔ_Sに対するＡ_1,m〜Ａ_S,mのプロットをマスクロマトグラムと呼ぶ。

なお、図１１に示すマップデータにおいて、質量電荷比は配列Ａの添え字ｍで示した整数となっている。もし、測定データファイルに登録されている質量スペクトルの質量電荷比が少数点以下の桁を持っている場合には、データ準備処理において整数に丸める処理を施す。さらに、同じ整数値に複数のデータが対応する場合、その最大値を与える。また、質量スペクトルにＭＳ／ＭＳスペクトルなど、ＭＳスペクトル以外が混在している場合、ＭＳスペクトルのみでマップデータを作成する。

さらに、図１１においてＢは個々の質量スペクトルにおけるイオン強度の最大値を意味する。例えば、Ｂ_sの値は、Ａ_s,1〜Ａ_s,Mの最大値に等しい。また、Ｂ₁〜Ｂ_Sの値を質量スペクトルの順番又は保持時間Ｔ₁〜Ｔ_Sに対してプロットしたものを、ベースピークイオンクロマトグラム１１０７と呼ぶ。

また、Ｐには個々の質量スペクトルの測定データファイル７０１又は７０２内での位置を保存しておく。この内容は、拡大したマップに質量スペクトルを重ね書きする際など、高速な処理を実現するために用いる。

ｓの最大値Ｓは、その測定において取得した質量スペクトルの数であり、測定データフ
ァイルごとに確定する。測定データファイルが異なる場合、ＭＳスペクトルを得る頻度が異なる場合が考えられるため、Ｓの値は試料間で異なっていることを想定する必要がある。すなわち、基準試料のマップデータのＳと被補正試料のマップデータのＳ’は異なるものとして扱う。以下では、試料間で表記を区別する必要がある場合、被補正試料側の記号にダッシュを付け、Ｓ’，Ｔ’，Ａ’，Ｂ’などとして示す。

ｍの最大値Ｍについては、後の工程において質量スペクトルの比較を考え、ＭとＭ’は同値であることを前提とする。

（２）測定データファイル
測定データファイル７０１，７０２は、マップデータを作成するに足る、ＭＳスペクトルの保持時間Ｔ、質量電荷比とイオン強度Ａを抽出できる必要がある。さらに、測定データのファイルには、個々の質量スペクトルを構成する情報が連続して登録されており、その先頭位置に高速にアクセスするため、ファイル内での位置情報Ｐを取得できるデータの構造を有する。

３．２ 補正点候補の抽出
続いて、補正点候補の抽出（７０７，７０８）について説明する。この処理では、双方の試料に由来するマップデータ７０５，７０６を参照し、評価マトリクス７０９を作成する。ただし、ここではマトリクスの行と列を定義するのみであり、内容の設定は補正点候補の評価（７１０）に委ねる。

保持時間の対応を求める場合、全ての質量スペクトルを評価するのではなく、特徴的な点を離散的に抽出し、評価に利用する。その方法として、ベースピークイオンクロマトグラムのピークを利用する。

図１２の例を用いて説明する。この図では、基準試料と被補正試料のマップデータから、Ｂ，Ｔ，Ｂ’，Ｔ’を抜き出し、そのベースピークイオンクロマトグラム１２０１，１２０２を対比して例示している。図には、ピークトップの対応を示す実線又は点線の両端矢印によって、試料間の保持時間ＴとＴ’の対応を示している。詳細は後述する。

例えば、この図では、Ｔ₁，Ｔ₃，Ｔ₅，Ｔ₈，Ｔ₁₀と、Ｔ’₂，Ｔ’₄，Ｔ’₆，Ｔ’₈，Ｔ’₁₀，Ｔ’₁₂にピークが観測されており、補正点の候補として抽出することができる。さらに、これらの候補から評価マトリクスを作成した例を図１３に示す。この図では、それぞれのＴ及びＴ’の値を各行と列の名称として設定している。

なお、Ｂ及びＢ’は、少なくともその値を示す成分が存在することを示している。従って、その成分は、試料間の対応を求める際の候補と成り得る。すなわち、その成分が持つ保持時間と質量電荷比を具体的な補正点として特定することができる。これは、後に補正点を確認する際に、その成分を表示できるため確認作業において有効となる。すなわち、漠然と保持時間の対応関係を表示するのではなく、具体的な成分の局所的な拡大マップ等を利用して対応を確認することができる。

図１２の例では、ベースピークイオンクロマトグラム１２０１，１２０２を用いて保持時間の対応を求めているが、ベースピークイオンクロマトグラムに代えて着目する成分のマスクロマトグラフを用いてもよい。

３．３ 補正点候補の評価
図７のステップ７１０の補正点候補の評価とは、図１３に示す評価マトリクスを埋める作業に他ならない。具体的な評価の方法を説明する前に、評価マトリクスについて、図１
２と図１３の例を用いて説明する。

（１）評価マトリクス
図１３の評価マトリクスにおいて、各行と列の名称は図１２に示すベースピークイオンクロマトグラムのピークの保持時間を転記したものに相当する。評価マトリクスの各行と各列に示されている全ての保持時間候補の組合せについて、成分が対応する可能性があるかどうかを、後述する方法によって評価する。その結果を、評価マトリクスの各々のセルに設定する。図１３の例では、○印は成分が対応している可能性がある関係、無印は可能性の無い関係であり、×印は保持時間の差が一定以上であったために可能性がないものと判断したことを意味する。さらに、※印は、保持時間の関係が１対１のものに付与した。

ここで、評価マトリクスにおける○印の対応を、図１２のピークトップ間の実線又は点線の両端矢印で示した。たとえば、図１３におけるＴ₁とＴ’₄、Ｔ₃とＴ’₂、Ｔ₅とＴ’₆‥‥の○印が、図１２におけるＢ_１とＢ’₄、Ｂ₃とＢ’₂、Ｂ₅とＢ’₆‥‥のピークを結ぶ実線又は点線に対応する。また、実線は１対１の関係であり、それ以外は点線で示した。

図１２の点線のように、一つの保持時間に対して複数の対応が示唆される場合は、保持時間の補正点としてふさわしくない。ピーク間を実線で結んだ関係、すなわち評価マトリクスにおいて※印を付与した関係のみを、この後に続く補正点リストの作成（７１１）において使用する。すなわち、図１２及び図１３の例では、Ｔ₃とＴ’₂、Ｔ₅とＴ’₆、Ｔ₁₀とＴ’₁₂の対応のみを採用する。

（２）質量スペクトルの評価
個々の補正点候補の評価、すなわち図１３の評価マトリクスにおいて○印を与えるための処理を行う。なお、ここでの評価は、比較すべき保持時間（たとえばＴ₃とＴ’₂）に該当する質量スペクトルＡ_3,1〜Ａ_3,MとＡ’_2,1〜Ａ’_2,M’（Ｍ＝Ｍ’）の比較に相当する。

なお、対応を求める際には、図９の閾値９０１を適用して離散的に補正候補を抽出し、質量スペクトルの評価において、９０２から９０６の条件に基づき判定している。この判定については、双方の試料から求めた当該質量スペクトルにおいて、式(7)の条件を満たす全てのイオンについて、式(8)を満たす場合に一致とみなす。
Ｉ_m≧Ｉ_max×ＴＨ／１００ (7)
Ｉ_ｍ×ＲＵ ≧I’_m かつ Ｉ_ｍ×ＲＬ≦Ｉ’_m (8)
Ｉ_m：基準試料において質量ｍで観測したイオン強度
Ｉ’_m：被補正試料において質量ｍで観測したイオン強度
Ｉ_max：基準試料側のイオン強度の最大値
ＴＨ：閾値（９０４）
ＲＬ：変動比率下限（９０５）
ＲＵ：変動比率上限（９０６）

図９の例では、基準試料における質量スペクトルの相対存在量の最大値に対して５０％以上のものについて、比較する試料で０．０５〜２０倍の変動幅に入らない場合を不一致としている。

ただし、補正前の保持時間の差が保持時間の許容誤差９０２の指定値より大きい場合にはこの評価を行わず、対応の可能性がないものとする（評価マトリクスの×印に相当）。また、この条件を満たすイオンの数が、一致イオン数の下限９０３として指定した値よりも少ない場合にも、一致とは見なさない（評価マトリクスの、空白に相当）。

なお、ここで説明したＲＵ、ＲＬは前述した式(1)(2)におけるＲＵ，ＲＬと同じ定義で使用している。また、式(3)、式(4)のδｍは０、式(5)、式(6)のδｔは保持時間の許容誤差９０２に対応する。

３．４ 補正点リストの作成
評価マトリクスにおいて、※印を付与した点が得られた場合、具体的に保持時間を補正するための補正点リスト７１２を作成する処理（７１１）を実施する。

図１４を用いて補正点リストの考え方を示す。なお、この図は補正後のペースピークイオンクロマトグラムの対応を示している。この図において、ＴとＴ’は図１３の例における※印の例に合致する。さらにｍの値は、対応する保持時間Ｔにおいて観測した質量スペクトルから得た質量電荷比であり、比較した質量スペクトルにおいて共通して観測されるイオンの質量電荷比から選択する。

例えば、ｍとして基準試料側の質量スペクトルにおいてイオン強度の最大値を与えた質量電荷比を採用することができる。この時点で、保持時間の補正点として、特定の成分に対応づけている。

なお、ここで得た成分の保持時間は、ベースピークイオンクロマトグラムのピーク位置と完全に一致するとは限らない。そこで、その成分の質量電荷比に対するマスクロマトグラムのピークを検索し、保持時間の補正点を確定する。

もし、当該質量スペクトルが保持時間（Ｔ_ｓ）において観測された場合、その最大強度を与えたｍを求め、さらにｍに相当するマスクロマトグラム（Ａ_1,m〜Ａ_S,m）においてＴｓを包含するピークの保持時間をＴ_ｓの最適値とする。同様にして、被補正試料側のＴ’_ｓ’についてもマスクロマトグラム（Ａ’_1,m〜Ａ’_S’,m）からＴ’_ｓ’に対応するピークを求めＴ’_ｓ’を更新する。このような処理を行うことによって、保持時間の補正に用いるイオンの対（Ｔ_ｓにおいて観測されるｍと、Ｔ’_ｓ’において観測されるｍ）を選択し、補正点リストに加える。このような処理を、図１３に示す評価マトリクスにおいて※印を付与した全てについて実施し、補正点リストを確定する。

３．５ 保持時間の補正
図７のステップ７１３における保持時間の補正は、補正点リスト７１２に登録されている補正点の対応関係を被補正試料のマップデータに反映させる作業となる。それは、図１１に示す保持時間Ｔ’１１０１を改変する作業に他ならない。

図１４の例で説明する。この例は補正後のベースピークイオンクロマトグラムを示している。ここで、被補正試料におけるＴ’₂に観測したピークはＴ₃に補正されるべきものである。同様にＴ’₆はＴ₅に、Ｔ’₁₂はＴ₁₀に対応しているため、各々のＴ’を基準試料のＴの値に変更する。標準試料との対応がない保持時間については、前後の対応する補正点から比例しているものとして補間する。外挿においては、最も近い補正点リストの誤差がそのまま継続されているものとして扱う。

このようにして保持時間を補正し、被補正試料のマップデータ７０６における保持時間Ｔ’の全域を更新する。

３．６ 成分対応付け
成分対応付け（７１４）の処理においては、それぞれの試料に由来する保持時間を補正した後のマップ７０５，７０６を参照し、個々の成分の代表点を求める処理と、指定された演算を試料間で成分ごとに実施し、演算結果のリスト（図８の８１２）に登録する処理を行う。それぞれについて説明する。なお、演算結果のマップ表示については、この後詳述する。

（１）成分の代表抽出
大域的に補正されたそれぞれの試料の測定データにおいても、個々の成分は同位体を含むイオン群の一時的な増減として観測される。個々の成分の対応を求めるには、それらから代表点を、保持時間と質量電荷比の値として抽出する必要がある。その結果は、図６（Ｂ）のように表すことができる。

成分の代表を求める場合、たとえば全てのマスクロマトグラムについてピークトップを残し代表候補とし、さらに同一保持時間で代表候補が隣接している場合、強度の高い方を選出する方法などが適用できる。

また、代表点のイオン強度の値は、残った代表点の高さや、成分の代表抽出によって消された点の体積などを適用して置き換えることができる。

（２）成分の対応付け
このようにして抽出された各成分の代表点について、基準試料と被補正試料間で対応付けを行う。具体的には、成分対応付けの結果のマップデータ７１５を準備し、初期化する。その際、個々の配列の大きさは、基準試料のマップデータ７０５と同一とする。また、保持時間も同一として複写する。すなわち、基準試料のマップデータ７０５と成分対応付けの結果のマップデータ７１５において、配列Ａの同じ位置は、同じ保持時間と質量電荷比に対応する。

ここで、被補正試料のマップ７０６の各代表点において、保持時間が図１０で指定された誤差１００１の範囲内で質量電荷比が同じ成分が基準試料に存在する場合、同一と見なし、マップデータ７１５に登録する。もし、対応するものがない場合には、被補正試料にのみ存在するものとして、最も近い保持時間と質量電荷比の位置に、その代表点を登録する。このようにして、作成した成分対応付けの結果のマップデータ７１５は、簡単に基準試料のマップデータと比較することができる。

（３）演算と比較解析マップ表示
基準試料のマップ８０１や被補正試料のマップ８０５は、イオン強度を色情報に置き換えたものであるが、比較解析マップ８０６は基準試料のマップデータ７０５と成分対応付けの結果のマップデータ７１５を参照して個々の成分の表示色を決定する。

図１５の例では演算タイプ１００２ごとにそれぞれの試料のイオン強度と演算結果、及び表示色を構成する３原色の対応を示した。なお、ここでは演算した値等を３原色にそのまま指定している。実際には、適当な倍率を掛けるなどして上限を規定する。すなわち、３原色ともに上限値の場合は白、３原色ともに０の場合は黒で表示する。

また、この例では、基準試料側に強く観測されるイオンを赤で、被補正試料側で強く観測されるイオンを緑で対応付けた。その対応は、差や比の演算結果の表示においても残している。以下に、それぞれの演算タイプごとの詳細を説明する。

演算タイプがDifferenceの場合、被補正試料のイオン強度から基準試料のイオン強度を差し引き、演算値とする。さらに、その値が負の場合は赤にその絶対値を、正の場合は緑にその値を設定する。これにより、試料の区別と増減量を色とその濃淡で識別することができる。（No.１，２）
演算タイプがRatioの場合も、被補正試料のイオン強度を基準試料のイオン強度で割る。ただし、被補正試料の方が値が小さい場合は、分母分子を逆転した上で計算した上で（−１）を乗じて負の値とする。さらに、演算値が負の場合は赤にその絶対値を、正の場合は緑にその値を設定する。これにより、試料の区別と比を色とその濃淡で識別することができる。また、結果のリスト８１２において、負の数値は減少したことを示すため、双方の区別が容易になる。（No.３，４）
Bothの場合は、双方の試料に由来するイオン強度を、赤と緑に設定する。（No.５，６）
Loneも同様だが、対応するものがない場合に限定して示す。すなわち、No.９の例のように、双方の試料に成分が対応している場合、表示の３原色は全て０とする。（No.７，８，９）
Mergeの場合、双方試料において、強い方の値を赤に設定する。ただし、ここで赤は便宜上定めたもので、基準試料を意味するものではない。（No.１０，１１）

このようにして比較解析マップ８０６を作成する。その内容は、それぞれの試料において変動しているものを俯瞰することができる。さらに、演算結果のリスト８１２にソートして登録された場合、変動が大きい特徴的な成分を明示することができる。さらには、その成分の位置を拡大表示するなどの操作を可能とする。

なお、差又は比以外の演算値として、それぞれの試料のイオン強度の強い方の値を採用するなどして、強く観測している順番を演算結果リストに示すことなども有効である。

以上、実施例によって、保持時間の補正から成分の対応付け、及び変動している成分の比較解析などの具体的な手段を説明した。
以下に、本発明の効果をまとめる。

１．成分の対応付け方法について
本発明の方法では、成分を対応付ける際に、保持時間に対する依存性が低い。このような特性があるため、ＭＳ／ＭＳスペクトルも測定するなど、測定時の選択肢を増やすことができる。以下に一例を示す。

（１）成分の同定情報の取得
質量分析において、個々の成分の構造に関する情報を得るために、ＭＳ／ＭＳスペクトル等も並行して取得できる。このＭＳ／ＭＳスペクトルから、観測した成分の同定が可能になるものもあり得る。すなわち、一回の測定において成分の同定と、量的な知見の双方を取得することが可能となる。

（２）異なる測定モードの比較
ＭＳスペクトルのみを連続して取得して得た測定結果と、ＭＳ／ＭＳスペクトルも並行して取得した結果を対比することができる。前者では微量成分も捕捉でき、定量性が向上する。後者は成分の構造情報などを与える。異なる方法による測定結果から量的知見と質的知見を統合することが可能となる。

（３）実験条件の検討
保持時間の比較において、保持時間のずれが大きい場合などにも適用できる可能性がある。すなわち、分離などの実験条件を検討する段階でも活用できる。
さらに、採用しているアルゴリズムにより次の効果が見込める。

（４）安価な計算機設備の適用
本発明の方法は、比較的計算量が少なく、大規模な記憶容量も要求しない。従って、解析サーバーやＰＣクラスタなど計算処理環境を用いることなく、保持時間の補正や成分の対応付け、及び変動成分の確認などを実現できる。

（５）高速処理の実現
短時間で処理を終了することができるため、比較する試料の特性に応じて条件を変えて結果を検討することが可能となる。例えば、ピーク判定の閾値や、成分の変動範囲の想定値など、試料の特性に依存する条件を簡単に最適化することが可能となる。

（６）他の機能との共存
計算機に大きな負荷をかけず、比較的短時間で処理を終了することができるため、ユーザーとの対話形式によって、保持時間の補正や成分の対応付けが実現できる。後述する成分の対応付けを確認する方法などに組み込むことが可能となる。

２．成分の対応付けの確認方法について
異なる試料における保持時間の違いや、対応する成分の情報を視覚的に表現し、効率よく確認することは、非常に重要なプロセスとなる。本発明においては、少なくとも２つの試料のクロマトグラフィー質量分析の結果を大域的に確認する方法、及び局所的に存在する個々の成分の対応を効率よく確認する方法が提供される。まず、大域的に確認する方法について、その効果を示す。

（１）測定データ全体の表示
比較すべき複数の測定データの全てをマップとして表示できる。保持時間と観測したイオンの質量電荷比、及びその強度を俯瞰することによって、サンプリング又は前処理に起因するイオン強度全体の強弱、ケミカルノイズや大過剰に含まれている成分の状況などを視覚的に確認することができる。これにより、実験そのものの良し悪しや、装置の状態などの判断において重要な情報を与えることができる。
また、ＭＳ／ＭＳを取得した位置や同定情報がある位置をマップ上にマークし、具体的な内容を表示することにより、同定処理などの結果の評価にも寄与する。

（２）保持時間の対応関係の把握
保持時間の対応状況を、測定の全域において俯瞰できる。もし、保持時間の対応付けにおいて異常があった場合、分離装置のトラブルなどの可能性を提示することができる。

（３）成分ごとの対応関係の把握
保持時間の補正を実施した後、異なる試料の個々の成分量について演算した結果を、マップとして表示することができる。これにより、量的な変動差が大きい成分、変動比が大きい成分、片方の試料にのみ観測されている成分などを抽出し、マップで明示することができる。さらに、それらの演算結果をリスト表示することにより、特徴的な成分の判断が容易になる。
また、個々の成分について試料間の対応を裏付けることでできるような局所的な確認作業が効率よく行える。局所的な確認作業に類する効果は次のとおりである。

（４）局所的な拡大
大域的な表示を行った各項目について、より詳細に確認することができる。特に、マップ表示では、保持時間と質量電荷比において近傍の状況を試料間で比較することができる。これは、成分の対応付けにおいて重要な決め手となる。

（５）質量スペクトルに由来する付帯情報の表示
異なる試料において、対応する成分の質量スペクトルに由来する情報をマップと同時に表示できる。
・質量電荷比、イオンの価数、１価の場合の質量
・ＭＳ／ＭＳを取得したかどうか
・実際の質量スペクトル（波形情報）
・同定結果等の表示

これらの表示も、成分の対応を評価するためには重要となる。なお、同定結果等の表示内容は外部システムにおいて作成したものをインポートすることを想定している。

このような局所的な表示は、上述した演算結果のリストや、全域を示すマップ上の位置、試料間での保持時間の対応関係などを指定することによって実現する。これらの指定は、マウスの移動やリストの指定などの簡単な操作によって行え、指定と同時に表示できる。すなわち、変異の大きい成分などに着目し、質量スペクトルや同定結果などを順次確認することを容易に実現している。

大域的な表示によって異なる試料の測定結果及び成分の対応付けなどの状況を俯瞰でき、さらに個々の成分の対応を重要なものから容易に確認できることは、多くの手間と時間の節約に繋がる。

３．その他の効果
次に、比較すべき試料を混合したものを基準試料とし、混合前の試料を被補正試料として解析した場合の効果を示す。

（１）解析可能な試料の拡大
含まれる成分が異なる試料間でも、比較が可能となる。

（２）成分の対応付け精度の向上
理想的には被補正試料における全成分が基準試料でも観測される。従って、対応するイオンが増大し、保持時間の補正点の充実に寄与し、補正精度が向上する。

（３）三つ以上の試料の比較
三つ以上の試料の比較において、二つの試料の比較の考え方をそのまま拡張することができる。すなわち、各試料の成分を網羅した基準試料を設定することが可能となるため、上述の効果を複数試料の比較においても適用することができる。

試料間での成分ごとの量比を降順に並べたモデル図である。 本発明による質量分析装置の一例である。 本発明における基本的な処理の流れを説明する図である。 成分の対応を評価する方法の説明図である。 測定結果、保持時間の対応及び成分の対応を俯瞰するための方法の説明図である。 成分の対応を局所的に評価するための方法の説明図である。 本方法におけるデータと処理の関係の説明図である。 表示画面の一例を示す図である。 保持時間補正の条件設定画面の一例を示す図である。 成分対応付けの条件設定画面の一例を示す図である。 本発明におけるデータ構造を示す図である。 保持時間の補正点候補の抽出と対応を説明する図である。 評価マトリクスの説明図である。 保持時間の補正を説明する図である。 演算タイプごとの演算値と表示色の一例を示す図である。 位置情報を有するリストの一例を示す図である。

符号の説明

２０１ 液体クロマトグラフ
２０２ 質量分析装置本体
２０３ イオン源
２０４ 質量分離装置
２０５ 検出器
２０６ 制御装置
２０７ 信号線
２０８ データ処理装置
２０９ 表示装置
２１０ キーボード
２１１ マウス
４０１ 評価対象イオン
４０２ 閾値レベル
４０３ 判定領域
５０１ 基準試料のマップ表示（補正前）
５０２ 基準試料のクロマトグラム表示（補正前）
５０３ 試料間の保持時間の対応表示（補正前）
５０４ 被補正試料のクロマトグラム表示（補正前）
５０５ 被補正試料のマップ表示（補正前）
５０６ 試料間の比較解析マップ表示（補正前）
５０７ 基準試料のマップ表示（補正後）
５０８ 基準試料のクロマトグラム表示（補正後）
５０９ 試料間の保持時間の対応表示（補正後）
５１０ 被補正試料のクロマトグラム表示（補正後）
５１１ 被補正試料のマップ表示（補正後）
５１２ 試料間の比較解析マップ表示（補正後）
６０１ マップ表示
６０２ 拡大マップ表示
６０３ 拡大位置の情報表示
６０４ 文字情報対応位置表示
６０５ 拡大範囲表示
６０６ 質量スペクトル表示
６０７ クロマトグラム表示
６０８ 成分の位置表示８０１ 基準試料のマップ表示
８０２ 基準試料のクロマトグラム表示
８０３ 試料間の保持時間の対応表示
８０４ 被補正試料のクロマトグラム表示
８０５ 被補正試料のマップ表示
８０６ 試料間の比較解析マップ表示
８０７ マススペクトル表示
８０８ 基準試料の情報表示
８０９ 基準試料の情報表示の切り替えボタン
８１０ 被補正試料の情報表示
８１１ 被補正試料の情報表示の切り替えボタン
８１２ 試料間の比較解析結果のリスト表示と選択ボタン
８１３ 処理ボタンＡ
８１４ 処理ボタンＢ
８１５ 処理ボタンＣ
１１０１ 保持時間の配列
１１０２ イオン強度の配列
１１０３ 当該質量スペクトルにおける最大イオン強度の配列
１１０４ 当該質量スペクトルのファイル内での位置を示す配列
１１０５ 質量スペクトルの例
１１０６ マスクロマトグラムの例
１１０７ ベースピークイオンクロマトグラムの例
１２０１ 基準試料のベースピークイオンクロマトグラム（補正前）
１２０２ 被補正試料のベースピークイオンクロマトグラム（補正前）
１４０１ 基準試料のベースピークイオンクロマトグラム（補正後）
１４０２ 被補正試料のベースピークイオンクロマトグラム（補正後）

Claims (7)

1. 基準試料と被補正試料をクロマトグラフィー質量分析した結果得られる質量スペクトルの保持時間と質量電荷比とに対応するイオン強度について前記基準試料と前記被補正試料との間で比較し、
   着目する成分について前記クロマトグラフィー質量分析した結果得られる保持時間に対するイオン強度の変化を示すマスクロマトグラムのピークトップ、又は、個々の質量スペクトルの最大値からなるベースピークイオンクロマトグラムのピークトップを用いて保持時間の補正点の候補を離散的に抽出し、
   前記質量スペクトルとして観測されるイオン群において、前記基準試料に由来する前記質量スペクトルの閾値以上の強度を持つイオンのセットについて、前記ピークトップの位置における、該イオンのイオン強度を囲む矩形で表される前記基準試料の成分の質量電荷比の変動領域内及びイオン強度の変動領域内に、前記被補正試料の成分の質量電荷比、及びイオン強度が収まるかどうかによって前記基準試料の成分と前記被補正試料の成分とが対応する可能性があるかどうかを評価し、収まることをもって、前記基準試料の成分と前記被補正試料の成分との間に同じ成分が観測されているとみなして、該成分の質量電荷比に対する前記マスクロマトグラムのピークを検出して、抽出された前記保持時間の補正点の候補から前記保持時間の補正候補の組み合わせを確定し、
   全ての保持時間の補正候補の組み合わせから保持時間の関係が一対一のもののみを抽出し、前記抽出された前記基準試料の前記保持時間と前記被補正試料の前記保持時間とを対応付け、
   前記対応付けされた前記被補正試料の保持時間を前記基準試料の保持時間の値に変更することで、成分ごとの対応付けを求めることを特徴とするクロマトグラフィー質量分析方法。
2. 請求項１記載のクロマトグラフィー質量分析方法において、
   縦軸に保持時間、横軸に質量電荷比を取り、前記基準試料と前記被補正試料のそれぞれのイオン強度を色又は濃淡で示したマップに該イオン強度を色情報に置き換えて表示させ、
   前記基準試料と前記被補正試料のそれぞれの前記着目する成分のマスクロマトグラム、又は、個々の質量スペクトルの最大値からなるベースピークイオンクロマトグラムを切り替えて表示させると共に、前記マスクロマトグラム、又は、前記ベースピークイオンクロマトグラムの保持時間の、前記基準試料と前記被補正試料の間の対応関係を線分で示すことを特徴とするクロマトグラフィー質量分析方法。
3. 請求項２記載のクロマトグラフィー質量分析方法において、
   前記基準試料と前記被補正試料の間で対応する前記保持時間と前記質量電荷比について、前記成分のイオン強度の差又は比の値、イオン強度、前記基準試料と前記被補正試料のうちの片方の試料のみに存在する成分のイオン強度、又は前記試料の間で強度の大きい方のイオン強度を、
   その値あるいは由来する試料に応じて色分けし、該イオン強度の値の大小をその色における濃淡で表すことを特徴とするクロマトグラフィー質量分析方法。
4. 請求項２記載のクロマトグラフィー質量分析方法において、
   前記基準試料と前記被補正試料との間に観測されている成分が同じとみなした前記マップ上の位置にマークを表示して明示し、該同じ成分の付帯情報を表示することを特徴とするクロマトグラフィー質量分析方法。
5. 請求項２記載のクロマトグラフィー質量分析方法において、
   前記マップにおいて指定された矩形領域を拡大表示し、情報表示領域に、該拡大表示された位置の中央部に観測されるイオンの強度、保持時間、質量電荷比を表示することを特徴とするクロマトグラフィー質量分析方法。
6. 請求項２記載のクロマトグラフィー質量分析方法において、
   前記着目する成分のうちの個々の成分を前記保持時間と前記質量電荷比の１点に代表して前記マップに表示させることを特徴とするクロマトグラフィー質量分析方法。
7. 請求項５記載のクロマトグラフィー質量分析方法において、
   前記保持時間に対応する質量スペクトルを前記拡大表示されたマップに重ね書きして表示することを特徴とするクロマトグラフィー質量分析方法。

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