質量分析システム
【課題】本発明の目的は、タンパク質やペプチドをタンデム質量分析により、異種試料間の変動成分の定量評価を実施する際、既に計測済みではあるが総イオン量が異なる、タンパク質由来のペプチドイオンをタンデム質量分析ターゲットとして分析し、これまで分析が困難であった微量なタンパク質由来のペプチドを定量評価することである。
【解決手段】本発明では、上記課題を、一回目の計測で得た由来するペプチドデータを内部データベースに自動格納し、それらと２回目の計測データを高精度に照合し、相対量が変動した既計測のペプチドのピークを、次のタンデム分析ターゲットとして選定する処理を計測の実時間内に実施し、相対量が変動しないペプチドの分析を回避する。
【解決手段】本発明では、上記課題を、一回目の計測で得た由来するペプチドデータを内部データベースに自動格納し、それらと２回目の計測データを高精度に照合し、相対量が変動した既計測のペプチドのピークを、次のタンデム分析ターゲットとして選定する処理を計測の実時間内に実施し、相対量が変動しないペプチドの分析を回避する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、質量分析装置を用いた質量分析スペクトルの解析システムに係り、特に微量なペプチド，糖鎖などの生体高分子の変動量を高精度かつ効率的に同定するために、測定の実時間内で最適な質量分析フローを自動判定するシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な質量分析法では、測定対象の試料をイオン化した後、生成された様々なイオンを質量分析装置に送り込み、イオンの質量数ｍ，価数ｚの比である質量対電荷比ｍ／ｚ毎に、イオン強度を測定する。この結果得られたマススペクトルは、各質量対電荷比ｍ／ｚ値に対する、測定されたイオン強度のピーク（イオンピーク）からなる。このように、試料をイオン化した、そのものを質量分析することをＭＳ1 と呼ぶ。多段解離が可能なタンデム型質量分析装置では、ＭＳ1 で検出されたイオンピークのうち、ある特定の質量対電荷比ｍ／ｚの値を有するイオンピークを選定して（選択したイオン種を親イオンと呼ぶ）、更に、そのイオンを、ガス分子との衝突等により解離分解し、生成した解離イオン種に対して、質量分析して、同様にマススペクトルが得られる。ここで、親イオンをｎ段解離して、その解離イオン種を質量分析することをＭＳn+1 と呼ぶ。このように、タンデム型質量分析装置では、親イオンを多段（１段，２段，…，ｎ段）に解離させ、各段階で生成したイオン種の質量数を分析する（ＭＳ2，ＭＳ3，…，ＭＳn+1）。
【０００３】
この質量分析システムを用いて、２種の試料にある同一イオン種の差を評価する場合、一方の試料を同位体で標識化する方法を用いる場合が多い。しかし、この方法では同位体標識ができない試料には適用困難である。同位体標識を用いず、イオン、特にペプチドイオンの変動＝差＝デイファレンシャルを解析可能なソフトウエアがある。このソフトウエアにより、ＭＳ1およびＭＳ2データを用いることで発現差異解析とタンパク同定を合わせて可能である。かつ、ピークボリュームであるイオンを評価可能である。
【０００４】
【非特許文献１】ＧＥヘルスケアバイオサイエンス株式会社 DyCyder ＭＳソフトウエア
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記非特許文献１に記載の方法の様に、２種の試料にある同一イオン種の変動量を、全ての分析終了後に後処理で実施している。分析終了後に後処理で実施する方法では、多量な成分からなる試料内の微量成分の変動量を定量評価する場合、次の課題がある。
【０００６】
第１に、ＭＳn+1 分析を実施する場合、２種の種類に存在する同一イオン種の変動量の大小に関係なくＭＳn イオンを選定する。一個あたりのイオン分析時間が一定である。このため、２種の試料間で種類が同一ではあるが量に大きな差がある場合でも、微量な場合、ＭＳn+1 分析が実施されず同定ができない事がある。この場合、再計測が必要であるため、計測が長期化する可能性がある。
【０００７】
第２に、ＭＳn+1分析時はＭＳnのイオン強度を測定できないので、この期間はＭＳnの定量評価できず、ＭＳnの定量精度が落ちることとなる。
【０００８】
本発明は、これらの課題を解決するものであり、ＭＳnの各段階において、ＭＳnスペクトルに含まれる情報を有効に活用し、次の分析内容の判定、ＭＳn+1 分析を実施する際の親イオンの選定を、測定の実時間内に、高効率、かつ、高精度に実施することを実現するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、タンデム分析可能な質量分析装置において、上記の課題を解決するため、以下の手段を採用する。
【００１０】
ＭＳn質量分析測定中に、イオン種が出現してからｔ秒経過後までのイオン種の質量分析スペクトル情報（質量，価数，リテンションタイム，時間依存）を、装置内のデータベース内に格納する。これと同時に、データベース内に格納されている全イオン種の情報を比較し、質量，価数，リテンションタイムがある裕度で一致するイオン種（以下、同一イオン種と呼ぶ）があるかどうか探索する。そのようなイオン種があるばあい、現在分析中の質量分析スペクトル（横軸：質量対電荷比，縦軸イオン強度）と、データベース内に格納されている質量分析スペクトルの時間変化を計算し、相関値が規格値以下のときのみ、そのイオン種をＭＳｎ分析の親イオンに選定する。さらには、質量分析測定中にイオン種が出現してからｔ秒経過後までの総カウント数Ａ(ｔ)を計算し、装置内のデータベース内に格納されている同一イオン種のＡ(ｔ)を比較し、両者の比が規格値以下あるいは以上のときのみ、そのイオン種のＭＳn+1 分析の親イオンに選定する。また、装置内に格納されたデータベース内にある同一イオン種のカウント数の最大となる時間経過後に、ＭＳn分析を実施するＭＳn+1 分析におけるトータルイオン量を、ある時間間隔で測定し、この測定値をメモリーに格納し、ある時間経過後、ハードディスクに格納する。
【００１１】
総カウント数又は積分値の絶対値ではなく、試料内に含まれる別の標準イオン種の総カウント数又は積分値との相対値とする。
【００１２】
これにより、ターゲットイオンをｎ−１回解離し、質量分析して得られたマススペクトル（ＭＳn）を、測定の実時間内に高速解析することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、計測時間の無駄がなく、ユーザの欲する試料間の微量な変動量の定量分析が可能な質量分析装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照し、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１５】
以下、本発明の第１の実施例について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施例である質量分析システムにおける分析内容を自動判定処理するフロー図である。質量分析データ１とは、図２に示す質量分析システム１９において計測されたデータである。質量分析装置１９では、分析対象の試料は、液体クロマトグラフィーなどの前処理系１１で前処理される。例えば、おおもとの試料であるタンパク質である場合、前処理系１１にて、消化酵素によりポリペプチドの大きさに分解され、液体クロマトグラフィー（ＬＣ）により分離・分画される。その後、イオン化部１２でイオン化され、質量分析部１３で、イオンの質量対電荷比ｍ／ｚに応じて分離される。ここで、ｍはイオン質量、ｚはイオンの帯電価数である。分離されたイオンは、イオン検出部１４で検出され、データ処理部１５でデータ整理・処理され、その分析結果である質量分析データ１は表示部１６にて表示される。この一連の質量分析過程−試料のイオン化，試料イオンビームの質量分析部１３への輸送及び入射，質量分離過程、及び、イオン検出，データ処理−の全体を制御部１７で制御している。質量分析方法には、試料をイオン化してそのまま分析する方法（ＭＳ分析法）と、特定の試料イオン（親イオン）を質量選択し、それを解離させて生成した解離イオンを質量分析するタンデム質量分析法がある。タンデム質量分析法には、解離イオンの中から、特定の質量対電荷比を持つイオン（前駆イオン）を選択し、更に、その前駆イオンを解離し、その際生成した解離イオンの質量分析を行うといったように、解離・質量分析を多段に行う（ＭＳn ）機能もある。つまり、おおもとである試料中の物質の質量分析分布をマススペクトルデータ(ＭＳ1) として計測後、あるｍ／ｚ値を持つ親イオンを選択し、それを解離し、得られた解離イオンの質量分析データ(ＭＳ2)を計測後、ＭＳ2データのうち、選択された前駆イオンを更に解離し、得られた解離イオンの質量分析データ（ＭＳ3 ）を計測するといったように、解離・質量分析を多段に行う（ＭＳn （ｎ≧３））。解離段階毎に、解離前の状態である前駆体イオンの分子構造情報が得られ、前駆体イオンの構造推定に非常に有効である。これら前駆体の構造情報が詳細になるほど、おおもとの構造である親イオン構造を推定する際の推定精度が向上する。
【００１７】
本実施例では、前駆イオンの解離方法として、まず、ヘリウムなどのバッファーガスと衝突させて解離させる衝突解離（Collision Induced Dissociation）法を採用した場合について言及する。衝突解離する為には、ヘリウムガスなどの中性ガスが必要となる為、図２に示すように、衝突解離するためのコリジョンセル（collision cell）１３Ａとして、質量分析部１３とは別に設けている場合もあるが、質量分析部１３に中性ガスを充満させて、質量分析部１３内で衝突解離させてもよい。その場合、コリジョンセル１３Ａは不要になる。また、解離手段として、低エネルギーの電子を照射し、親イオンに多量に低エネルギー電子を捕獲させることにより、ターゲットイオンを解離させる電子捕獲解離
（Electron Capture Dissociation）を採用しても良い。
【００１８】
図３Ａに、従来手法による、タンデム質量分析のフローの自動判定法を示す。試料中の物質の質量分析分布であるＭＳ1 におけるスペクトルの中から、さらに、解離し、質量分析するターゲット（親イオン）を選択する。このとき、強度の高いピークの順に選択される場合は、ＭＳ2 以降の前駆イオン選択時でも、同様に、高い強度のイオンピークが選択されてきた。このようなタンデム質量分析のフローの自動判定法では、例えば、試料がタンパク質の場合、多量に発現するタンパク質から酵素分解されたペプチドイオンが、タンデム質量分析のターゲットになりやすくなる。従って、多量に発現するタンパク質ばかりを、重複して分析する可能性が高くなる。
【００１９】
そこで、本発明では、予め指定したタンパク質を酵素分解した際に生成が予想される全ペプチドの質量数ｍや、ＬＣのリテンションタイム（保持時間）と着目するペプチドイオンが出現してからｔ時間までのイオンの総量Ａ(ｔ)と、計測されたＭＳ1の各イオンピークの値と、内部ＤＢ内に格納されているピークの値が一致するか否かを判定し、それに基づいて、計測中の実時間（例えば、３０msec以内）で次のタンデム質量分析のターゲットとなる親イオンを自動判定する。例えば、多量に発現するタンパク質Ａを既に計測・同定し、微量のタンパク質のみをタンデム質量分析でその変動を定量したい場合、図３Ｂ，図３Ｃに示すように、内部データベース１０に格納されたデータのなかで、ｍ，ｚ，τ（リテンションタイム）とは一致し、Ａ(ｔ)のみが一致していないピークを優先的に選定する。これにより、強度の低いイオンピークを次のタンデム質量分析のターゲットとして選択することができる。ここで、図２のユーザ入力部１８にて、ユーザは、消化酵素の種類の他、同位体ピーク判定必要性の有無や、内部データベースとの照合・検索の必要性の有無や、親イオン選定時の分解能などを予め入力することが出来る。
【００２０】
さらに、本実施例では、予め指定するイオン種の特性データとして、質量対電荷比ｍ／ｚではなく、質量数を用いる。質量対電荷比ｍ／ｚを照合するデータとして利用すると、ｍ／ｚ値が一致し、イオン種の質量数ｍ，価数ｚが異なるイオン種も、タンデム質量分析のターゲットとしての選択を回避されてしまう。本実施例のように、質量数ｍを照合するデータとして利用すれば、ｍ／ｚ値が一致し、イオン種の質量数ｍ，価数ｚが異なるイオン種も識別でき、より高精度にタンデム質量分析のターゲットの選択が可能となる。また、同じイオン種（質量数ｍが同じ）で、ｍ価数が異なり、ｍ／ｚ値が異なる場合でも、同じイオン種として判定され、何度もタンデム質量分析のターゲットとして選択されることを回避することが出来る。
【００２１】
さらに、質量数ｍが同じで、異なるイオン種も存在することから、前処理系１１におけるＬＣのリテンションタイムτのデータも、内部データベース１０に格納し利用しても良い。試料がＬＣカラムを通過する際、物質の化学的性質によりＬＣカラムへの吸着と脱着の平衡定数が異なるため、カラムから出てくる時間τ（リテンションタイム、或いは、保持時間）が異なる。この点を利用して、質量数ｍが同じで、異なるイオン種場合でも、化学構造や化学的性質が異なれば、ＬＣのリテンションタイムも異なり、区別することが可能となる。従って、本実施例によると、質量数やＬＣのリテンションタイム等のよりイオン種を特定できるデータに基づいて、予め指定したイオン種か否かの判定をするため、タンデム質量分析したいターゲットのみの分析を高精度に実施でき、計測の無駄無く、ユーザが求める解析データを得ることが可能となる。
【００２２】
図１の内部データベース１０に格納されたデータの例を図４に示す。図４にあるように、一度計測されたペプチドに対しては、アミノ酸配列，質量数ｍ，ＬＣの保持時間τ，出現してからｔ時間経過後の総ペプチド量Ａ(ｔ)，一度同定されたタンパク質由来のペプチドに対しては、アミノ酸配列，元のタンパク質名，質量数ｍ，ＬＣの保持時間τ，出現してからｔ時間経過後の総ペプチド量Ａ(ｔ)，一度計測された糖鎖に対しては、糖鎖名或いは糖鎖構造，質量数ｍ，ＬＣの保持時間τ，出現してからｔ時間経過後の総ペプチド量
Ａ(ｔ)，一度計測された化学物質に対しては、化学物質名或いは構造，質量数ｍ，ＬＣの保持時間τ，出現してからｔ時間経過後の総ペプチド量Ａ(ｔ)，出現してからｔ時間経過後の総ペプチド量Ａ(ｔ)、などがある。これらのデータは、計測後、自動的に内部データベース１０に格納される。これらのデータの内部データベース１０への格納処理は、測定の実時間内で実施するのが望ましいが、処理量が多い場合、例えば、タンパク質由来のペプチドの導出などが発生する場合、測定の実時間内で実施しなくても良い。また、本実施例では、次のタンデム質量分析として、ＭＳn のイオンピークのうち、親イオンを選定して、さらにそれを解離・質量分析するＭＳn+1 を採用する。ここで、親イオン対象候補の有無の判定５を実施し、親イオン対象候補がある場合は、ＭＳn+1 分析内容決定処理７にて、次のＭＳn+1 の親イオンを決定し、また、その親イオンが高効率に選択・解離出来るように、運転条件などを最適化変更しても良い。また、親イオン対象候補が無い場合は、次の試料分析（ＭＳ1）や計測終了となる。
【００２３】
さらに、本発明では、上記の処理を測定中の実時間内に高速処理する事を特徴とする。測定中の実時間内の例を、図５を用いて説明する。図５はタンデム質量分析（ＭＳ1，
ＭＳ2，ＭＳ3）する場合の装置の運転シークエンスを示す。ＭＳ1からＭＳ2，ＭＳ2 からＭＳ3に移行する際、次の分析への準備時間・Ｔｐ（約３０msec 以内）に、図１に示す一連の処理を実施する。このような高速処理のために、処理に必要なデータの格納のためにキャッシュメモリやハードディスクを確保し、必要であれば、並列計算機を用いても良い。このように、本実施例によれば、測定の実時間内にＭＳn のスペクトルを高速解析し、次のタンデム質量分析ＭＳn+1 のターゲットか否かを実時間で高精度に判定し、図３Ｂに示すような、微量のイオンピークに対しても、タンデム質量分析が可能となる。
【実施例２】
【００２４】
以下、本発明の第２の実施例について図６Ａ，図６Ｂを用いて説明する。
【００２５】
本実施例では、１回目の分析として健常者の生体試料（血液，尿，痰）に対して、試料由来のペプチドをＭＳ1 分析したデータをとり、これを内部ＤＢに格納する。次に２回目の分析では、疾患者の生体試料（血液，尿，痰）に対してＭＳ1 分析したデータをとる。ここで、健常者の試料が格納された内部ＤＢを使い、両者でＭＳ1 ピーク強度積分が異なる場合に、そのピークを次のタンデム質量分析のターゲットに選択する構成をとる。尚、図６Ａでは１回目のＭＳ1 ピーク強度Ｆ1(ｔ)、２回目をＦ2(ｔ)とする。ここで２回目の測定では時間Ｔ0からＴ１(現時点)の間のＦ1(ｔ)とＦ2(ｔ)の相関係数が０.５以下となった場合、ペプチド１のＭＳ2 をピーク強度が最大になった直後に実施する。一方、図６Ｂでは注目するペプチドＸの測定前に、１回目，２回目の試料量共に同一の標準試料が測定されるとする。ここで標準試料の積分量Ａ（Ｎ）とすると、ペプチドＸの標準試料に対する量はＡ′(Ｔ1)／Ａ(Ｎ)である。本実施例では、２回目の測定でＡ′(Ｔ1)／Ａ(Ｎ)が１回目より１／２以下であったため、ペプチドＸをＭＳ2 を実施する。ペプチドＸのＭＳ2をピーク強度が最材になった直後に実施する。なお２回目の測定でＡ′(Ｔ1)／Ａ(Ｎ) が１回目より１／２より大きいときはＭＳ2 を実施しない。
【００２６】
本実施例によれば、病変の可能性のあるタンパク質由来のペプチドを自動的に判定し、詳細に構造解析することが可能となる。
【実施例３】
【００２７】
以下、本発明の第３の実施例について図７を用いて説明する。
【００２８】
ここでは、質量分析部として、イオントラップ型質量分析部を設置することを特徴とする。この場合、イオントラップ自身がコリジョンセルの役割を果たす為、コリジョンセルを別途設ける必要が無い。イオントラップは、タンデム分析ＭＳn がｎ≧３で実施できる為、本発明のような、自動的に次のターゲットを判定するシステムは非常に有効である。
【実施例４】
【００２９】
以下、本発明の第４の実施例について図８を用いて説明する。
【００３０】
ここでは、質量分析部として、イオントラップ−飛行時間型（ＴＯＦ）質量分析部を設置することを特徴とする。この場合、イオントラップは、イオンの蓄積，親イオンの選択、及び、コリジョンセルとしての役割を示す。実際の質量分析は、ＴＯＦ部にて高分解能分析される。本発明の内部データベースとの照合により、タンデム分析が必要と判定された場合は、イオントラップにて親イオンを選択・解離，ＴＯＦにて質量分析し、タンデム分析が必要と判定され無い場合は、イオントラップを通過してＴＯＦにて質量分析される。従って、本実施例によれば、タンデム分析の必要性を自動的に判定できる為、非常に高効率に分析が可能となる。
【実施例５】
【００３１】
次に、本発明の第５の実施例について、図９を用いて説明する。ここでは、質量分析部として、リニアトラップ−飛行時間型（ＴＯＦ）質量分析部を設置することを特徴とする。この場合、リニアトラップは、ポール状の四重極電極からなり、四重極電極間に中性ガスが充填され、イオンの蓄積，親イオンの選択、及び、コリジョンセルとしての役割を示す。実施例４に比べて、イオンのトラップ率が大幅（約８倍）に向上する。従って、本実施例によれば、高感度データに基づいて、次の分析内容を決定する為、非常に高精度に、判定を実施することが可能となる。
【実施例６】
【００３２】
次に、本発明の第６の実施例について、図１０を用いて説明する。ここでは、質量分析部として、四重極（Ｑポール）−コリジョンセル−飛行時間型（ＴＯＦ）質量分析部を設置することを特徴とする。本実施例の質量分析部では、基本的にＭＳ2 までしか実施できない。しかし、一度のＭＳ2 で解離ピーク数が不十分でも、本実施例によれば、親イオンを変えて（特に質量数が同じで価数が異なるピークに変えて）、ＭＳ2 を繰り返し実施でき、また、その必要性の判定を測定の実時間で実施できる為、本実施例の質量分析部で、従来不可能であった、更に解離して分析することが可能となる。
【００３３】
次に、本発明の第６の実施例として、ＭＳ2分析にてＭＳ2イオン量を、時間間隔０.１ 秒毎に積算し、この結果を随時メモリーに格納し、１秒経過後、ハードディスクに格納する。その前又は後、或いは両方でＭＳ1分析を実施する。従来、ＭＳ2を実施している途中では、ＭＳ1の測定はできず、定量評価できなかった。本実施例の方法では、ＭＳ2分析の前後のＭＳ1イオン量と、ＭＳ2における積分量の時間依存から、ＭＳ1 イオン時間評価を知ることができ、定量評価の精度を大幅に向上できる。
【実施例７】
【００３４】
次に、本発明の第７の実施例として、分析データの質量補正方法について、説明する。蛋白質のショットガン解析などでは、質量分析結果に基づいて、遺伝子や蛋白質などの外部データベース検索を実施し、生体高分子の化学構造などを最終的に同定する。この場合、分析されたイオンの質量精度が高いほど、高精度かつ効率的に生体高分子の同定を行うことができる。そのため、このような解析には、比較的質量精度の高い飛行時間型(TOF)質量分析計やフーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴（ＦＴＩＣＲ）質量分析計を用いることが重要である。ところが、例えば、飛行時間型（ＴＯＦ）質量分析計の質量精度は、設置されている場所の室温などに影響されることがある。そして、何らかの理由で質量精度が予想外に変動した場合、外部データベース検索を実施しても、正確に生体高分子を同定できなくなる。そこで、分析直前に予め検出イオンのｍ／ｚが分かっている内部標準物質を分析し、分析結果に基づき、質量分析計のｍ／ｚを校正することがしばしば行われる。しかし、何時間も連続して分析を行うＬＣ／ＭＳでは、予想外に質量精度が変動する可能性がある。そこで、質量分析で検出されるイオンの中で、質量対電荷比ｍ／ｚが予め分かっている既知イオンが検出されると、その情報に基づき他の検出イオンのｍ／ｚ補正により対処することが可能である。複数の既知イオンが検出されると、補正後のｍ／ｚは非常に高精度となる。この方法の問題点は、分析データを一種のマニュアル操作により補正するため、煩雑性が要求される点である。しかし、内部データベース１０に予め検出されうるイオンのｍやｍ／ｚ、ＬＣの保持時間τなどの情報があれば、それを用いてＭＳ1 で検出される既知イオンを同定することができる。そして、複数の既知イオンを同定することにより、ｍ／ｚの時間的な変動も情報処理技術により推測することができ、解析イオンのｍ／ｚを自動的に補正することができる。このことは、質量分析計の質量精度が予想外に変動した場合でも、高い質量精度のデータを容易に取得することができることを意味する。また、このような情報処理技術を有する質量分析計を用いる場合には、必ずしも分析開始前に既知物質を分析する必要がなく、ユーザの負担を低減することができる。このように、内部データベース１０の情報は、実時間タンデム質量分析の制御のみならず、分析データのｍ／ｚ校正や補正に利用することが実質的に有効である。
【実施例８】
【００３５】
次に、本発明の第８の実施例を図１１を用いて説明する。図１１の様にＭＳ2 分析時に、ＭＳ2 イオン量を、時間間隔０.１ 秒毎に積算し、この結果を随時メモリーに格納し、ＭＳ2終了後、ＭＳ2イオン量の時間依存の情報をハードディスクに格納する。その前後でＭＳ1分析を実施する。従来、ＭＳ2を実施している途中では、ＭＳ1 の測定はできず、この期間は定量評価できなかった。本実施例の方法では、ＭＳ2分析の前後のＭＳ1イオン量と、ＭＳ2における積分量の時間依存から、ＭＳ1イオン時間評価を知ることができ、定量評価の精度を大幅に向上できる。
【実施例９】
【００３６】
次に、本発明の第９の実施例を、図１２を用いて説明する。図１２の様にＭＳ1 のイオン強度が分析時間に対して増加しているときに、分析時間に対して、ＭＳ1 のイオン強度が減少した直後、ＭＳ2分析を実施する。この様にＭＳ1強度が最大になる近くの分析時に、ＭＳ2分析を実施することで、ＭＳ2分析のカウント数が増加し、分析感度を向上できる。
【実施例１０】
【００３７】
次に、本発明の第１０の実施例を、図１２を利用して説明する。内部ＤＢに対象試料と
（ｍ，ｚ，τ）が同一の試料の出現からピークまでの時間がｔ′のように格納されているとき、対象とする試料の出現からｔ′の時間にＭＳ2分析を実施する。ＭＳ1強度が最大になる分析時に、ＭＳ2分析を実施することで、ＭＳ2分析のカウント数が増加し、分析感度を向上できる。さらにＭＳ1からＭＳ2までの時間がδの場合、ＭＳ2分析はＭＳ1イオンの出現からの時間がｔ′−δのときＭＳ2分析を実施することで、実際のＭＳ2分析時に、
ＭＳ1イオン強度を最大に出来る。
【実施例１１】
【００３８】
次に本発明の第１１の実施例を図１３を利用して説明する。図６Ａの様に１回目の試料の測定で測定されるペプチドＣのＭＳ1イオン強度Ｆ1(ｔ)とする。
【００３９】
第２回目に、質量ｍ，価数ｚ，リテンションタイムτが同一のイオンを測定した時、そのペプチドのＭＳ1イオン強度をＦ2(ｔ)としたとき下記の相関係を計算する。
【００４０】
【数１】
は平均値である。
ｒが０.５以下なのでペプチドのＭＳ2を実施する。なお、イオン強度には、同位体イオンの強度も加算する。ＭＳ2のタイミングはＭＳ2イオン強度が最大になった直後に実施する。
【実施例１２】
【００４１】
次に、本発明の第１２の実施例を、図１４を利用して説明する。この図で（１）の第一の質量分析スペクトルの時間依存は、現在、分析中の質量分析結果である。ここではイオンが出現してから、Ｔ１時間後までのＭＳ1質量分析スペクトル（ｍ／ｚ vs ＭＳ1イオン強度）の変化を示したものである。ｍ／ｚの範囲はイオンの同位体を含んでいるものとする。（２）の第二の質量分析スペクトルの時間依存は、装置内のデータベースに格納された質量分析結果である。ここではイオンが出現してから、Ｔ１時間後までのＭＳ1 質量分析スペクトル（ｍ／ｚ vs イオン強度）の変化を示したものである。ここで、第１の、質量分析スペクトル及び前記第２の質量分析スペクトルから読み取れるイオン種の価数が２価で同一で、質量は０.０５Ｄａ 、リテンションタイムは１分の裕度で一致する。第１の質量分析のイオン強度ｙ（ｔ，ｍ／ｚ）、第２の質量分析のイオン強度ｚ（ｔ，ｍ／ｚ）とすると、ｙとｚの相関値を計算したところ０.１となり、規格値の０.５より小さく、前記イオン種のＭＳ2 を実行する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明における質量分析フロー自動判定処理の流れの概略を示す。
【図２】本発明における質量分析データを計測する質量分析システム全体の概略を示す。
【図３Ａ】従来の多段解離質量分析フローを示す。
【図３Ｂ】本発明の多段解離質量分析フローを示す。
【図３Ｃ】本発明の多段解離質量分析フローを示す。
【図４】本発明に用いる内部データベース格納内容の例を示す。
【図５】本発明の質量分析計測中の実時間内で実施する場合の実施タイミングの一例を示す。
【図６Ａ】本発明の実施例２におけるターゲットの選定方法を示す。
【図６Ｂ】本発明の実施例２におけるターゲットの選定方法を示す。
【図７】本発明の実施例３における質量分析システム全体の概略を示す。
【図８】本発明の実施例４における質量分析システム全体の概略を示す。
【図９】本発明の実施例５における質量分析システム全体の概略を示す。
【図１０】本発明の実施例６における質量分析システム全体の概略を示す。
【図１１】本発明の実施例８における分析フローの概略を示す。
【図１２】本発明の実施例９，１０における分析フローの概略を示す。
【図１３】本発明の実施例１１におけるターゲットの選定方法を示す。
【図１４】本発明の実施例１２におけるターゲットの選定方法を示す。
【符号の説明】
【００４３】
１…質量分析データ（ＭＳn ）、２…ピーク判定処理、３…同位体ピーク判定処理、４−１〜４−５…内部データベースとの照合処理、５…親イオン対象候補の有無の判定、６…別の試料のＭＳ1分析、或いは、計測流量判定、７…ＭＳn+1分析内容決定処理、８…
ＭＳn+1分析、９…結果の内部ＤＢ自動格納、１０…内部データベース、１１…前処理系、１２…イオン化部、１３…質量分析部、１４…イオン検出部、１５…データ処理部、
１６…表示部、１７…制御部、１８…ユーザ入力部、１９…質量分析システム、２０…イオントラップ型質量分析部、２１…飛行時間型質量分析部、２２…リニアトラップ、２３…四重極（Ｑポール）、２４…コリジョンセル、２５…各ピーク強度、２６…同位体ピーク強度パターンＤＢ、２７…量分析の段数の判定、２８…データの評価、２９…内部ＤＢへ自動データ格納、３０…内部ＤＢ格納データ処理。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、質量分析装置を用いた質量分析スペクトルの解析システムに係り、特に微量なペプチド，糖鎖などの生体高分子の変動量を高精度かつ効率的に同定するために、測定の実時間内で最適な質量分析フローを自動判定するシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な質量分析法では、測定対象の試料をイオン化した後、生成された様々なイオンを質量分析装置に送り込み、イオンの質量数ｍ，価数ｚの比である質量対電荷比ｍ／ｚ毎に、イオン強度を測定する。この結果得られたマススペクトルは、各質量対電荷比ｍ／ｚ値に対する、測定されたイオン強度のピーク（イオンピーク）からなる。このように、試料をイオン化した、そのものを質量分析することをＭＳ1 と呼ぶ。多段解離が可能なタンデム型質量分析装置では、ＭＳ1 で検出されたイオンピークのうち、ある特定の質量対電荷比ｍ／ｚの値を有するイオンピークを選定して（選択したイオン種を親イオンと呼ぶ）、更に、そのイオンを、ガス分子との衝突等により解離分解し、生成した解離イオン種に対して、質量分析して、同様にマススペクトルが得られる。ここで、親イオンをｎ段解離して、その解離イオン種を質量分析することをＭＳn+1 と呼ぶ。このように、タンデム型質量分析装置では、親イオンを多段（１段，２段，…，ｎ段）に解離させ、各段階で生成したイオン種の質量数を分析する（ＭＳ2，ＭＳ3，…，ＭＳn+1）。
【０００３】
この質量分析システムを用いて、２種の試料にある同一イオン種の差を評価する場合、一方の試料を同位体で標識化する方法を用いる場合が多い。しかし、この方法では同位体標識ができない試料には適用困難である。同位体標識を用いず、イオン、特にペプチドイオンの変動＝差＝デイファレンシャルを解析可能なソフトウエアがある。このソフトウエアにより、ＭＳ1およびＭＳ2データを用いることで発現差異解析とタンパク同定を合わせて可能である。かつ、ピークボリュームであるイオンを評価可能である。
【０００４】
【非特許文献１】ＧＥヘルスケアバイオサイエンス株式会社 DyCyder ＭＳソフトウエア
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記非特許文献１に記載の方法の様に、２種の試料にある同一イオン種の変動量を、全ての分析終了後に後処理で実施している。分析終了後に後処理で実施する方法では、多量な成分からなる試料内の微量成分の変動量を定量評価する場合、次の課題がある。
【０００６】
第１に、ＭＳn+1 分析を実施する場合、２種の種類に存在する同一イオン種の変動量の大小に関係なくＭＳn イオンを選定する。一個あたりのイオン分析時間が一定である。このため、２種の試料間で種類が同一ではあるが量に大きな差がある場合でも、微量な場合、ＭＳn+1 分析が実施されず同定ができない事がある。この場合、再計測が必要であるため、計測が長期化する可能性がある。
【０００７】
第２に、ＭＳn+1分析時はＭＳnのイオン強度を測定できないので、この期間はＭＳnの定量評価できず、ＭＳnの定量精度が落ちることとなる。
【０００８】
本発明は、これらの課題を解決するものであり、ＭＳnの各段階において、ＭＳnスペクトルに含まれる情報を有効に活用し、次の分析内容の判定、ＭＳn+1 分析を実施する際の親イオンの選定を、測定の実時間内に、高効率、かつ、高精度に実施することを実現するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、タンデム分析可能な質量分析装置において、上記の課題を解決するため、以下の手段を採用する。
【００１０】
ＭＳn質量分析測定中に、イオン種が出現してからｔ秒経過後までのイオン種の質量分析スペクトル情報（質量，価数，リテンションタイム，時間依存）を、装置内のデータベース内に格納する。これと同時に、データベース内に格納されている全イオン種の情報を比較し、質量，価数，リテンションタイムがある裕度で一致するイオン種（以下、同一イオン種と呼ぶ）があるかどうか探索する。そのようなイオン種があるばあい、現在分析中の質量分析スペクトル（横軸：質量対電荷比，縦軸イオン強度）と、データベース内に格納されている質量分析スペクトルの時間変化を計算し、相関値が規格値以下のときのみ、そのイオン種をＭＳｎ分析の親イオンに選定する。さらには、質量分析測定中にイオン種が出現してからｔ秒経過後までの総カウント数Ａ(ｔ)を計算し、装置内のデータベース内に格納されている同一イオン種のＡ(ｔ)を比較し、両者の比が規格値以下あるいは以上のときのみ、そのイオン種のＭＳn+1 分析の親イオンに選定する。また、装置内に格納されたデータベース内にある同一イオン種のカウント数の最大となる時間経過後に、ＭＳn分析を実施するＭＳn+1 分析におけるトータルイオン量を、ある時間間隔で測定し、この測定値をメモリーに格納し、ある時間経過後、ハードディスクに格納する。
【００１１】
総カウント数又は積分値の絶対値ではなく、試料内に含まれる別の標準イオン種の総カウント数又は積分値との相対値とする。
【００１２】
これにより、ターゲットイオンをｎ−１回解離し、質量分析して得られたマススペクトル（ＭＳn）を、測定の実時間内に高速解析することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、計測時間の無駄がなく、ユーザの欲する試料間の微量な変動量の定量分析が可能な質量分析装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照し、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１５】
以下、本発明の第１の実施例について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施例である質量分析システムにおける分析内容を自動判定処理するフロー図である。質量分析データ１とは、図２に示す質量分析システム１９において計測されたデータである。質量分析装置１９では、分析対象の試料は、液体クロマトグラフィーなどの前処理系１１で前処理される。例えば、おおもとの試料であるタンパク質である場合、前処理系１１にて、消化酵素によりポリペプチドの大きさに分解され、液体クロマトグラフィー（ＬＣ）により分離・分画される。その後、イオン化部１２でイオン化され、質量分析部１３で、イオンの質量対電荷比ｍ／ｚに応じて分離される。ここで、ｍはイオン質量、ｚはイオンの帯電価数である。分離されたイオンは、イオン検出部１４で検出され、データ処理部１５でデータ整理・処理され、その分析結果である質量分析データ１は表示部１６にて表示される。この一連の質量分析過程−試料のイオン化，試料イオンビームの質量分析部１３への輸送及び入射，質量分離過程、及び、イオン検出，データ処理−の全体を制御部１７で制御している。質量分析方法には、試料をイオン化してそのまま分析する方法（ＭＳ分析法）と、特定の試料イオン（親イオン）を質量選択し、それを解離させて生成した解離イオンを質量分析するタンデム質量分析法がある。タンデム質量分析法には、解離イオンの中から、特定の質量対電荷比を持つイオン（前駆イオン）を選択し、更に、その前駆イオンを解離し、その際生成した解離イオンの質量分析を行うといったように、解離・質量分析を多段に行う（ＭＳn ）機能もある。つまり、おおもとである試料中の物質の質量分析分布をマススペクトルデータ(ＭＳ1) として計測後、あるｍ／ｚ値を持つ親イオンを選択し、それを解離し、得られた解離イオンの質量分析データ(ＭＳ2)を計測後、ＭＳ2データのうち、選択された前駆イオンを更に解離し、得られた解離イオンの質量分析データ（ＭＳ3 ）を計測するといったように、解離・質量分析を多段に行う（ＭＳn （ｎ≧３））。解離段階毎に、解離前の状態である前駆体イオンの分子構造情報が得られ、前駆体イオンの構造推定に非常に有効である。これら前駆体の構造情報が詳細になるほど、おおもとの構造である親イオン構造を推定する際の推定精度が向上する。
【００１７】
本実施例では、前駆イオンの解離方法として、まず、ヘリウムなどのバッファーガスと衝突させて解離させる衝突解離（Collision Induced Dissociation）法を採用した場合について言及する。衝突解離する為には、ヘリウムガスなどの中性ガスが必要となる為、図２に示すように、衝突解離するためのコリジョンセル（collision cell）１３Ａとして、質量分析部１３とは別に設けている場合もあるが、質量分析部１３に中性ガスを充満させて、質量分析部１３内で衝突解離させてもよい。その場合、コリジョンセル１３Ａは不要になる。また、解離手段として、低エネルギーの電子を照射し、親イオンに多量に低エネルギー電子を捕獲させることにより、ターゲットイオンを解離させる電子捕獲解離
（Electron Capture Dissociation）を採用しても良い。
【００１８】
図３Ａに、従来手法による、タンデム質量分析のフローの自動判定法を示す。試料中の物質の質量分析分布であるＭＳ1 におけるスペクトルの中から、さらに、解離し、質量分析するターゲット（親イオン）を選択する。このとき、強度の高いピークの順に選択される場合は、ＭＳ2 以降の前駆イオン選択時でも、同様に、高い強度のイオンピークが選択されてきた。このようなタンデム質量分析のフローの自動判定法では、例えば、試料がタンパク質の場合、多量に発現するタンパク質から酵素分解されたペプチドイオンが、タンデム質量分析のターゲットになりやすくなる。従って、多量に発現するタンパク質ばかりを、重複して分析する可能性が高くなる。
【００１９】
そこで、本発明では、予め指定したタンパク質を酵素分解した際に生成が予想される全ペプチドの質量数ｍや、ＬＣのリテンションタイム（保持時間）と着目するペプチドイオンが出現してからｔ時間までのイオンの総量Ａ(ｔ)と、計測されたＭＳ1の各イオンピークの値と、内部ＤＢ内に格納されているピークの値が一致するか否かを判定し、それに基づいて、計測中の実時間（例えば、３０msec以内）で次のタンデム質量分析のターゲットとなる親イオンを自動判定する。例えば、多量に発現するタンパク質Ａを既に計測・同定し、微量のタンパク質のみをタンデム質量分析でその変動を定量したい場合、図３Ｂ，図３Ｃに示すように、内部データベース１０に格納されたデータのなかで、ｍ，ｚ，τ（リテンションタイム）とは一致し、Ａ(ｔ)のみが一致していないピークを優先的に選定する。これにより、強度の低いイオンピークを次のタンデム質量分析のターゲットとして選択することができる。ここで、図２のユーザ入力部１８にて、ユーザは、消化酵素の種類の他、同位体ピーク判定必要性の有無や、内部データベースとの照合・検索の必要性の有無や、親イオン選定時の分解能などを予め入力することが出来る。
【００２０】
さらに、本実施例では、予め指定するイオン種の特性データとして、質量対電荷比ｍ／ｚではなく、質量数を用いる。質量対電荷比ｍ／ｚを照合するデータとして利用すると、ｍ／ｚ値が一致し、イオン種の質量数ｍ，価数ｚが異なるイオン種も、タンデム質量分析のターゲットとしての選択を回避されてしまう。本実施例のように、質量数ｍを照合するデータとして利用すれば、ｍ／ｚ値が一致し、イオン種の質量数ｍ，価数ｚが異なるイオン種も識別でき、より高精度にタンデム質量分析のターゲットの選択が可能となる。また、同じイオン種（質量数ｍが同じ）で、ｍ価数が異なり、ｍ／ｚ値が異なる場合でも、同じイオン種として判定され、何度もタンデム質量分析のターゲットとして選択されることを回避することが出来る。
【００２１】
さらに、質量数ｍが同じで、異なるイオン種も存在することから、前処理系１１におけるＬＣのリテンションタイムτのデータも、内部データベース１０に格納し利用しても良い。試料がＬＣカラムを通過する際、物質の化学的性質によりＬＣカラムへの吸着と脱着の平衡定数が異なるため、カラムから出てくる時間τ（リテンションタイム、或いは、保持時間）が異なる。この点を利用して、質量数ｍが同じで、異なるイオン種場合でも、化学構造や化学的性質が異なれば、ＬＣのリテンションタイムも異なり、区別することが可能となる。従って、本実施例によると、質量数やＬＣのリテンションタイム等のよりイオン種を特定できるデータに基づいて、予め指定したイオン種か否かの判定をするため、タンデム質量分析したいターゲットのみの分析を高精度に実施でき、計測の無駄無く、ユーザが求める解析データを得ることが可能となる。
【００２２】
図１の内部データベース１０に格納されたデータの例を図４に示す。図４にあるように、一度計測されたペプチドに対しては、アミノ酸配列，質量数ｍ，ＬＣの保持時間τ，出現してからｔ時間経過後の総ペプチド量Ａ(ｔ)，一度同定されたタンパク質由来のペプチドに対しては、アミノ酸配列，元のタンパク質名，質量数ｍ，ＬＣの保持時間τ，出現してからｔ時間経過後の総ペプチド量Ａ(ｔ)，一度計測された糖鎖に対しては、糖鎖名或いは糖鎖構造，質量数ｍ，ＬＣの保持時間τ，出現してからｔ時間経過後の総ペプチド量
Ａ(ｔ)，一度計測された化学物質に対しては、化学物質名或いは構造，質量数ｍ，ＬＣの保持時間τ，出現してからｔ時間経過後の総ペプチド量Ａ(ｔ)，出現してからｔ時間経過後の総ペプチド量Ａ(ｔ)、などがある。これらのデータは、計測後、自動的に内部データベース１０に格納される。これらのデータの内部データベース１０への格納処理は、測定の実時間内で実施するのが望ましいが、処理量が多い場合、例えば、タンパク質由来のペプチドの導出などが発生する場合、測定の実時間内で実施しなくても良い。また、本実施例では、次のタンデム質量分析として、ＭＳn のイオンピークのうち、親イオンを選定して、さらにそれを解離・質量分析するＭＳn+1 を採用する。ここで、親イオン対象候補の有無の判定５を実施し、親イオン対象候補がある場合は、ＭＳn+1 分析内容決定処理７にて、次のＭＳn+1 の親イオンを決定し、また、その親イオンが高効率に選択・解離出来るように、運転条件などを最適化変更しても良い。また、親イオン対象候補が無い場合は、次の試料分析（ＭＳ1）や計測終了となる。
【００２３】
さらに、本発明では、上記の処理を測定中の実時間内に高速処理する事を特徴とする。測定中の実時間内の例を、図５を用いて説明する。図５はタンデム質量分析（ＭＳ1，
ＭＳ2，ＭＳ3）する場合の装置の運転シークエンスを示す。ＭＳ1からＭＳ2，ＭＳ2 からＭＳ3に移行する際、次の分析への準備時間・Ｔｐ（約３０msec 以内）に、図１に示す一連の処理を実施する。このような高速処理のために、処理に必要なデータの格納のためにキャッシュメモリやハードディスクを確保し、必要であれば、並列計算機を用いても良い。このように、本実施例によれば、測定の実時間内にＭＳn のスペクトルを高速解析し、次のタンデム質量分析ＭＳn+1 のターゲットか否かを実時間で高精度に判定し、図３Ｂに示すような、微量のイオンピークに対しても、タンデム質量分析が可能となる。
【実施例２】
【００２４】
以下、本発明の第２の実施例について図６Ａ，図６Ｂを用いて説明する。
【００２５】
本実施例では、１回目の分析として健常者の生体試料（血液，尿，痰）に対して、試料由来のペプチドをＭＳ1 分析したデータをとり、これを内部ＤＢに格納する。次に２回目の分析では、疾患者の生体試料（血液，尿，痰）に対してＭＳ1 分析したデータをとる。ここで、健常者の試料が格納された内部ＤＢを使い、両者でＭＳ1 ピーク強度積分が異なる場合に、そのピークを次のタンデム質量分析のターゲットに選択する構成をとる。尚、図６Ａでは１回目のＭＳ1 ピーク強度Ｆ1(ｔ)、２回目をＦ2(ｔ)とする。ここで２回目の測定では時間Ｔ0からＴ１(現時点)の間のＦ1(ｔ)とＦ2(ｔ)の相関係数が０.５以下となった場合、ペプチド１のＭＳ2 をピーク強度が最大になった直後に実施する。一方、図６Ｂでは注目するペプチドＸの測定前に、１回目，２回目の試料量共に同一の標準試料が測定されるとする。ここで標準試料の積分量Ａ（Ｎ）とすると、ペプチドＸの標準試料に対する量はＡ′(Ｔ1)／Ａ(Ｎ)である。本実施例では、２回目の測定でＡ′(Ｔ1)／Ａ(Ｎ)が１回目より１／２以下であったため、ペプチドＸをＭＳ2 を実施する。ペプチドＸのＭＳ2をピーク強度が最材になった直後に実施する。なお２回目の測定でＡ′(Ｔ1)／Ａ(Ｎ) が１回目より１／２より大きいときはＭＳ2 を実施しない。
【００２６】
本実施例によれば、病変の可能性のあるタンパク質由来のペプチドを自動的に判定し、詳細に構造解析することが可能となる。
【実施例３】
【００２７】
以下、本発明の第３の実施例について図７を用いて説明する。
【００２８】
ここでは、質量分析部として、イオントラップ型質量分析部を設置することを特徴とする。この場合、イオントラップ自身がコリジョンセルの役割を果たす為、コリジョンセルを別途設ける必要が無い。イオントラップは、タンデム分析ＭＳn がｎ≧３で実施できる為、本発明のような、自動的に次のターゲットを判定するシステムは非常に有効である。
【実施例４】
【００２９】
以下、本発明の第４の実施例について図８を用いて説明する。
【００３０】
ここでは、質量分析部として、イオントラップ−飛行時間型（ＴＯＦ）質量分析部を設置することを特徴とする。この場合、イオントラップは、イオンの蓄積，親イオンの選択、及び、コリジョンセルとしての役割を示す。実際の質量分析は、ＴＯＦ部にて高分解能分析される。本発明の内部データベースとの照合により、タンデム分析が必要と判定された場合は、イオントラップにて親イオンを選択・解離，ＴＯＦにて質量分析し、タンデム分析が必要と判定され無い場合は、イオントラップを通過してＴＯＦにて質量分析される。従って、本実施例によれば、タンデム分析の必要性を自動的に判定できる為、非常に高効率に分析が可能となる。
【実施例５】
【００３１】
次に、本発明の第５の実施例について、図９を用いて説明する。ここでは、質量分析部として、リニアトラップ−飛行時間型（ＴＯＦ）質量分析部を設置することを特徴とする。この場合、リニアトラップは、ポール状の四重極電極からなり、四重極電極間に中性ガスが充填され、イオンの蓄積，親イオンの選択、及び、コリジョンセルとしての役割を示す。実施例４に比べて、イオンのトラップ率が大幅（約８倍）に向上する。従って、本実施例によれば、高感度データに基づいて、次の分析内容を決定する為、非常に高精度に、判定を実施することが可能となる。
【実施例６】
【００３２】
次に、本発明の第６の実施例について、図１０を用いて説明する。ここでは、質量分析部として、四重極（Ｑポール）−コリジョンセル−飛行時間型（ＴＯＦ）質量分析部を設置することを特徴とする。本実施例の質量分析部では、基本的にＭＳ2 までしか実施できない。しかし、一度のＭＳ2 で解離ピーク数が不十分でも、本実施例によれば、親イオンを変えて（特に質量数が同じで価数が異なるピークに変えて）、ＭＳ2 を繰り返し実施でき、また、その必要性の判定を測定の実時間で実施できる為、本実施例の質量分析部で、従来不可能であった、更に解離して分析することが可能となる。
【００３３】
次に、本発明の第６の実施例として、ＭＳ2分析にてＭＳ2イオン量を、時間間隔０.１ 秒毎に積算し、この結果を随時メモリーに格納し、１秒経過後、ハードディスクに格納する。その前又は後、或いは両方でＭＳ1分析を実施する。従来、ＭＳ2を実施している途中では、ＭＳ1の測定はできず、定量評価できなかった。本実施例の方法では、ＭＳ2分析の前後のＭＳ1イオン量と、ＭＳ2における積分量の時間依存から、ＭＳ1 イオン時間評価を知ることができ、定量評価の精度を大幅に向上できる。
【実施例７】
【００３４】
次に、本発明の第７の実施例として、分析データの質量補正方法について、説明する。蛋白質のショットガン解析などでは、質量分析結果に基づいて、遺伝子や蛋白質などの外部データベース検索を実施し、生体高分子の化学構造などを最終的に同定する。この場合、分析されたイオンの質量精度が高いほど、高精度かつ効率的に生体高分子の同定を行うことができる。そのため、このような解析には、比較的質量精度の高い飛行時間型(TOF)質量分析計やフーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴（ＦＴＩＣＲ）質量分析計を用いることが重要である。ところが、例えば、飛行時間型（ＴＯＦ）質量分析計の質量精度は、設置されている場所の室温などに影響されることがある。そして、何らかの理由で質量精度が予想外に変動した場合、外部データベース検索を実施しても、正確に生体高分子を同定できなくなる。そこで、分析直前に予め検出イオンのｍ／ｚが分かっている内部標準物質を分析し、分析結果に基づき、質量分析計のｍ／ｚを校正することがしばしば行われる。しかし、何時間も連続して分析を行うＬＣ／ＭＳでは、予想外に質量精度が変動する可能性がある。そこで、質量分析で検出されるイオンの中で、質量対電荷比ｍ／ｚが予め分かっている既知イオンが検出されると、その情報に基づき他の検出イオンのｍ／ｚ補正により対処することが可能である。複数の既知イオンが検出されると、補正後のｍ／ｚは非常に高精度となる。この方法の問題点は、分析データを一種のマニュアル操作により補正するため、煩雑性が要求される点である。しかし、内部データベース１０に予め検出されうるイオンのｍやｍ／ｚ、ＬＣの保持時間τなどの情報があれば、それを用いてＭＳ1 で検出される既知イオンを同定することができる。そして、複数の既知イオンを同定することにより、ｍ／ｚの時間的な変動も情報処理技術により推測することができ、解析イオンのｍ／ｚを自動的に補正することができる。このことは、質量分析計の質量精度が予想外に変動した場合でも、高い質量精度のデータを容易に取得することができることを意味する。また、このような情報処理技術を有する質量分析計を用いる場合には、必ずしも分析開始前に既知物質を分析する必要がなく、ユーザの負担を低減することができる。このように、内部データベース１０の情報は、実時間タンデム質量分析の制御のみならず、分析データのｍ／ｚ校正や補正に利用することが実質的に有効である。
【実施例８】
【００３５】
次に、本発明の第８の実施例を図１１を用いて説明する。図１１の様にＭＳ2 分析時に、ＭＳ2 イオン量を、時間間隔０.１ 秒毎に積算し、この結果を随時メモリーに格納し、ＭＳ2終了後、ＭＳ2イオン量の時間依存の情報をハードディスクに格納する。その前後でＭＳ1分析を実施する。従来、ＭＳ2を実施している途中では、ＭＳ1 の測定はできず、この期間は定量評価できなかった。本実施例の方法では、ＭＳ2分析の前後のＭＳ1イオン量と、ＭＳ2における積分量の時間依存から、ＭＳ1イオン時間評価を知ることができ、定量評価の精度を大幅に向上できる。
【実施例９】
【００３６】
次に、本発明の第９の実施例を、図１２を用いて説明する。図１２の様にＭＳ1 のイオン強度が分析時間に対して増加しているときに、分析時間に対して、ＭＳ1 のイオン強度が減少した直後、ＭＳ2分析を実施する。この様にＭＳ1強度が最大になる近くの分析時に、ＭＳ2分析を実施することで、ＭＳ2分析のカウント数が増加し、分析感度を向上できる。
【実施例１０】
【００３７】
次に、本発明の第１０の実施例を、図１２を利用して説明する。内部ＤＢに対象試料と
（ｍ，ｚ，τ）が同一の試料の出現からピークまでの時間がｔ′のように格納されているとき、対象とする試料の出現からｔ′の時間にＭＳ2分析を実施する。ＭＳ1強度が最大になる分析時に、ＭＳ2分析を実施することで、ＭＳ2分析のカウント数が増加し、分析感度を向上できる。さらにＭＳ1からＭＳ2までの時間がδの場合、ＭＳ2分析はＭＳ1イオンの出現からの時間がｔ′−δのときＭＳ2分析を実施することで、実際のＭＳ2分析時に、
ＭＳ1イオン強度を最大に出来る。
【実施例１１】
【００３８】
次に本発明の第１１の実施例を図１３を利用して説明する。図６Ａの様に１回目の試料の測定で測定されるペプチドＣのＭＳ1イオン強度Ｆ1(ｔ)とする。
【００３９】
第２回目に、質量ｍ，価数ｚ，リテンションタイムτが同一のイオンを測定した時、そのペプチドのＭＳ1イオン強度をＦ2(ｔ)としたとき下記の相関係を計算する。
【００４０】
【数１】
は平均値である。
ｒが０.５以下なのでペプチドのＭＳ2を実施する。なお、イオン強度には、同位体イオンの強度も加算する。ＭＳ2のタイミングはＭＳ2イオン強度が最大になった直後に実施する。
【実施例１２】
【００４１】
次に、本発明の第１２の実施例を、図１４を利用して説明する。この図で（１）の第一の質量分析スペクトルの時間依存は、現在、分析中の質量分析結果である。ここではイオンが出現してから、Ｔ１時間後までのＭＳ1質量分析スペクトル（ｍ／ｚ vs ＭＳ1イオン強度）の変化を示したものである。ｍ／ｚの範囲はイオンの同位体を含んでいるものとする。（２）の第二の質量分析スペクトルの時間依存は、装置内のデータベースに格納された質量分析結果である。ここではイオンが出現してから、Ｔ１時間後までのＭＳ1 質量分析スペクトル（ｍ／ｚ vs イオン強度）の変化を示したものである。ここで、第１の、質量分析スペクトル及び前記第２の質量分析スペクトルから読み取れるイオン種の価数が２価で同一で、質量は０.０５Ｄａ 、リテンションタイムは１分の裕度で一致する。第１の質量分析のイオン強度ｙ（ｔ，ｍ／ｚ）、第２の質量分析のイオン強度ｚ（ｔ，ｍ／ｚ）とすると、ｙとｚの相関値を計算したところ０.１となり、規格値の０.５より小さく、前記イオン種のＭＳ2 を実行する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明における質量分析フロー自動判定処理の流れの概略を示す。
【図２】本発明における質量分析データを計測する質量分析システム全体の概略を示す。
【図３Ａ】従来の多段解離質量分析フローを示す。
【図３Ｂ】本発明の多段解離質量分析フローを示す。
【図３Ｃ】本発明の多段解離質量分析フローを示す。
【図４】本発明に用いる内部データベース格納内容の例を示す。
【図５】本発明の質量分析計測中の実時間内で実施する場合の実施タイミングの一例を示す。
【図６Ａ】本発明の実施例２におけるターゲットの選定方法を示す。
【図６Ｂ】本発明の実施例２におけるターゲットの選定方法を示す。
【図７】本発明の実施例３における質量分析システム全体の概略を示す。
【図８】本発明の実施例４における質量分析システム全体の概略を示す。
【図９】本発明の実施例５における質量分析システム全体の概略を示す。
【図１０】本発明の実施例６における質量分析システム全体の概略を示す。
【図１１】本発明の実施例８における分析フローの概略を示す。
【図１２】本発明の実施例９，１０における分析フローの概略を示す。
【図１３】本発明の実施例１１におけるターゲットの選定方法を示す。
【図１４】本発明の実施例１２におけるターゲットの選定方法を示す。
【符号の説明】
【００４３】
１…質量分析データ（ＭＳn ）、２…ピーク判定処理、３…同位体ピーク判定処理、４−１〜４−５…内部データベースとの照合処理、５…親イオン対象候補の有無の判定、６…別の試料のＭＳ1分析、或いは、計測流量判定、７…ＭＳn+1分析内容決定処理、８…
ＭＳn+1分析、９…結果の内部ＤＢ自動格納、１０…内部データベース、１１…前処理系、１２…イオン化部、１３…質量分析部、１４…イオン検出部、１５…データ処理部、
１６…表示部、１７…制御部、１８…ユーザ入力部、１９…質量分析システム、２０…イオントラップ型質量分析部、２１…飛行時間型質量分析部、２２…リニアトラップ、２３…四重極（Ｑポール）、２４…コリジョンセル、２５…各ピーク強度、２６…同位体ピーク強度パターンＤＢ、２７…量分析の段数の判定、２８…データの評価、２９…内部ＤＢへ自動データ格納、３０…内部ＤＢ格納データ処理。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象となる物質をイオン化する手段と、
複数のイオン種の中から特定の質量対電荷比を持つイオン種を選択する手段と、
イオン種を解離させる手段とを有し、イオン種の解離と質量の測定を多段階繰り返すタンデム型質量分析装置を用いた質量分析システムであり、
質量分析測定中に、
測定対象のイオン種が出現してから所定期間経過後までに測定された第１の質量分析スペクトル情報と、データベース内に格納された前記イオン種についての第２の質量分析スペクトル情報とを比較し、前記比較結果に基づいて前記イオン種の解離及び質量分析の実行を決定する質量分析システム。
【請求項２】
前記比較結果から、前記第１の質量分析スペクトルの時間変化と前記第２の質量分析スペクトルの時間変化との相関が規格値以下のときのみ、前記イオン種の解離及び質量分析を行う請求項１に記載の質量分析システム。
【請求項３】
前記比較結果から、前記第１の質量分析スペクトルの総カウント数又は積分値と、前記第２の質量分析スペクトルの総カウント数又は積分値との比が規格値Ａ以下若しくは規格値Ｂ以上のときのみ、前記イオン種の解離及び質量分析を行う請求項１に記載の質量分析システム。
【請求項４】
前記第１の質量分析スペクトルのイオン強度が最大となった直後に前記イオン種の解離及び質量分析を行う請求項３に記載の質量分析システム。
【請求項５】
前記第２の質量分析スペクトルのイオン強度が最大となる時間の経過後に前記イオン種の解離及び質量分析を行う請求項１に記載の質量分析システム。
【請求項６】
測定対象となる物質をイオン化する手段と、
複数のイオン種の中から特定の質量対電荷比を持つイオン種を選択する手段と、
イオン種を解離させる手段と、
を有し、イオン種の解離と質量の測定を多段階繰り返すタンデム型質量分析装置を用いた質量分析システムであり、
解離されたイオン種のトータルイオン量を所定の時間間隔で測定し、
前記測定の値から前記解離されたイオン種の親イオン量の時間変化を評価する質量分析システム。
【請求項７】
前記イオン種の解離及び分析において、解離されたイオン種のトータルイオン量を所定の時間間隔で測定し、
前記特定値をメモリーに格納し、
所定の時間経過後にハードディスクに格納する請求項５に記載の質量分析システム。
【請求項８】
前記総カウント数又は積分値を、測定対象となる物質内に含まれる他の標準イオン種の総カウント数又は積分値との相対値とする請求項３に記載の質量分析システム。
【請求項９】
前記タンデム型質量分析装置はＬＩＴ，ＬＩＴ−ＴＯＦ，Ｑ−ＴＯＦ，ＴＯＦ−ＴＯＦ，ＬＩＴ−Orbitalの何れかの型である請求項１に記載の質量分析システム。
【請求項１０】
前記測定対象となる物質をイオン化する手段は、ＥＳＩ又はＭＡＬＤＹである請求項１に記載の質量分析システム。
【請求項１１】
前記測定対照となる物質は生体試料である請求項１に記載の質量分析システム。
【請求項１２】
前記第１の質量分析スペクトルは患者の試料に対して測定され、
前記第２の質量分析スペクトルは健常者の試料に対して測定されたものである請求項１に記載の質量分析システム。
【請求項１３】
前記イオン種は、ペプチド，糖鎖，薬品分子，ダイオキシン，爆発物含有のイオンである請求項１に記載の質量分析システム。
【請求項１４】
前記第１の質量分析スペクトル及び前記第２の質量分析スペクトルから読み取れるイオン種の質量が同一で、価数，リテンションタイムがある裕度で一致するが、第１と第２のスペクトル間の相関或いはカウント総和が異なる場合、前記一致するイオンの解離及び質量分析の実行する質量分析システム。
【請求項１５】
測定途中各時間におけるスペクトル，電圧の両方又は片方をログとしてメモリー，ハードディスクに残す請求項１又は請求項６に記載の質量分析システム。
【請求項１６】
請求項３で規格値Ａ＝０.５ ，規格値Ｂ＝２の請求項３に記載の質量分析システム。
【請求項１】
測定対象となる物質をイオン化する手段と、
複数のイオン種の中から特定の質量対電荷比を持つイオン種を選択する手段と、
イオン種を解離させる手段とを有し、イオン種の解離と質量の測定を多段階繰り返すタンデム型質量分析装置を用いた質量分析システムであり、
質量分析測定中に、
測定対象のイオン種が出現してから所定期間経過後までに測定された第１の質量分析スペクトル情報と、データベース内に格納された前記イオン種についての第２の質量分析スペクトル情報とを比較し、前記比較結果に基づいて前記イオン種の解離及び質量分析の実行を決定する質量分析システム。
【請求項２】
前記比較結果から、前記第１の質量分析スペクトルの時間変化と前記第２の質量分析スペクトルの時間変化との相関が規格値以下のときのみ、前記イオン種の解離及び質量分析を行う請求項１に記載の質量分析システム。
【請求項３】
前記比較結果から、前記第１の質量分析スペクトルの総カウント数又は積分値と、前記第２の質量分析スペクトルの総カウント数又は積分値との比が規格値Ａ以下若しくは規格値Ｂ以上のときのみ、前記イオン種の解離及び質量分析を行う請求項１に記載の質量分析システム。
【請求項４】
前記第１の質量分析スペクトルのイオン強度が最大となった直後に前記イオン種の解離及び質量分析を行う請求項３に記載の質量分析システム。
【請求項５】
前記第２の質量分析スペクトルのイオン強度が最大となる時間の経過後に前記イオン種の解離及び質量分析を行う請求項１に記載の質量分析システム。
【請求項６】
測定対象となる物質をイオン化する手段と、
複数のイオン種の中から特定の質量対電荷比を持つイオン種を選択する手段と、
イオン種を解離させる手段と、
を有し、イオン種の解離と質量の測定を多段階繰り返すタンデム型質量分析装置を用いた質量分析システムであり、
解離されたイオン種のトータルイオン量を所定の時間間隔で測定し、
前記測定の値から前記解離されたイオン種の親イオン量の時間変化を評価する質量分析システム。
【請求項７】
前記イオン種の解離及び分析において、解離されたイオン種のトータルイオン量を所定の時間間隔で測定し、
前記特定値をメモリーに格納し、
所定の時間経過後にハードディスクに格納する請求項５に記載の質量分析システム。
【請求項８】
前記総カウント数又は積分値を、測定対象となる物質内に含まれる他の標準イオン種の総カウント数又は積分値との相対値とする請求項３に記載の質量分析システム。
【請求項９】
前記タンデム型質量分析装置はＬＩＴ，ＬＩＴ−ＴＯＦ，Ｑ−ＴＯＦ，ＴＯＦ−ＴＯＦ，ＬＩＴ−Orbitalの何れかの型である請求項１に記載の質量分析システム。
【請求項１０】
前記測定対象となる物質をイオン化する手段は、ＥＳＩ又はＭＡＬＤＹである請求項１に記載の質量分析システム。
【請求項１１】
前記測定対照となる物質は生体試料である請求項１に記載の質量分析システム。
【請求項１２】
前記第１の質量分析スペクトルは患者の試料に対して測定され、
前記第２の質量分析スペクトルは健常者の試料に対して測定されたものである請求項１に記載の質量分析システム。
【請求項１３】
前記イオン種は、ペプチド，糖鎖，薬品分子，ダイオキシン，爆発物含有のイオンである請求項１に記載の質量分析システム。
【請求項１４】
前記第１の質量分析スペクトル及び前記第２の質量分析スペクトルから読み取れるイオン種の質量が同一で、価数，リテンションタイムがある裕度で一致するが、第１と第２のスペクトル間の相関或いはカウント総和が異なる場合、前記一致するイオンの解離及び質量分析の実行する質量分析システム。
【請求項１５】
測定途中各時間におけるスペクトル，電圧の両方又は片方をログとしてメモリー，ハードディスクに残す請求項１又は請求項６に記載の質量分析システム。
【請求項１６】
請求項３で規格値Ａ＝０.５ ，規格値Ｂ＝２の請求項３に記載の質量分析システム。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００７−２５６１２６（Ｐ２００７−２５６１２６Ａ）
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−８１８９９（Ｐ２００６−８１８９９）
【出願日】平成１８年３月２４日（２００６．３．２４）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２４日（２００６．３．２４）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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