專利名稱：質(zhì)量分析數(shù)據(jù)解析方法以及質(zhì)量分析數(shù)據(jù)解析裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對通過質(zhì)量分析所收集的質(zhì)譜數(shù)據(jù)(mass spectrum data)進行解析 處理的質(zhì)量分析數(shù)據(jù)解析方法以及質(zhì)量分析數(shù)據(jù)解析裝置，更詳細地說，涉及對出現(xiàn)來自 具有兩個以上電荷的多價離子的峰的質(zhì)譜進行解析處理來求出目標(biāo)化合物的分子量或者 鑒定目標(biāo)化合物的質(zhì)量分析數(shù)據(jù)解析方法以及質(zhì)量分析數(shù)據(jù)解析裝置。
背景技術(shù)：
為了將通過液體試樣、液相色譜儀進行成分分離而得到的洗出液中的分析對象成 分離子化來進行質(zhì)量分析，而利用大氣壓離子化界面。作為代表的大氣壓離子化法，已知有 電噴霧離子化法(ESI)、大氣壓化學(xué)離子化法(APCI)等。通常，這種大氣壓離子化界面常 常與四極型質(zhì)量分析裝置、離子阱型質(zhì)量分析裝置或者飛行時間型質(zhì)量分析裝置組合來使 用。大氣壓離子化界面、特別是ESI界面具有在目標(biāo)化合物離子化的過程中容易產(chǎn)生 帶有多個電荷的多價離子的特性。相對于原本的化合物的分子量，多價離子的m/z值相應(yīng) 于其價數(shù)而變小，因此具有可以將分析對象的m/z值的范圍限定在相對低的范圍內(nèi)這種優(yōu) 點。特別是，在對蛋白質(zhì)、肽等較大分子量的化合物進行分析的情況下，有時1價離子的m/z 值會超出質(zhì)量分析裝置的可測定范圍，而通過利用多價離子能夠?qū)/z值控制在質(zhì)量分析 裝置的可測定范圍內(nèi)。由此，利用多價離子的質(zhì)量分析在分子量較大的化合物的鑒定中發(fā) 揮著較大威力。當(dāng)然，在對具有較大分子量的化合物進行質(zhì)量分析的情況下，來自各種價數(shù)的離 子的峰出現(xiàn)在質(zhì)譜中。另外，在對各種化合物混合而成的試樣進行分析時，來自各化合物的 峰在質(zhì)譜上混合存在。因此，針對這種質(zhì)譜的數(shù)據(jù)分析處理變得復(fù)雜。將從可觀察到這種 多個多價離子峰的質(zhì)譜中分離/提取目標(biāo)化合物的峰來求出其m/z值的方法稱為反卷積 (Deconvolution)(參照非專利文獻1等)。在通過ESI等進行離子化時，各種離子加合到目標(biāo)化合物上或者從目標(biāo)化合物脫 離而產(chǎn)生多價離子。例如在正離子測定模式中，除了在目標(biāo)化合物上加合一個質(zhì)子(H+)而 得到的質(zhì)子化離子以外，還能夠檢測出存在于在液相色譜儀中使用的流動相中的離子，由 其配管的金屬產(chǎn)生的離子、例如鈉(Na)、氨(NH4)、質(zhì)子與甲醇這兩者等各種成分加合到目 標(biāo)化合物而得到的離子(加合離子，adduct ion)。另一方面，在負離子測定模式中，除了 一個質(zhì)子從目標(biāo)化合物上脫離而得到的去質(zhì)子化離子以外，還能夠檢測出流動相中的醋酸 (CH3COOH)、甲酸(HCOOH)等成分加合到目標(biāo)化合物上而得到的加合離子。即使是相同價數(shù)的加合離子，根據(jù)加合到目標(biāo)化合物上或者從目標(biāo)化合物脫離的 物質(zhì)不同，加合離子的m/z值也會不同。因而，在對出現(xiàn)多價離子的峰的質(zhì)譜進行反卷積處 理時，需要確定何種成分加合到目標(biāo)化合物上或者從目標(biāo)化合物上脫離。因此，在專利文獻 1等中記載的現(xiàn)有的反卷積處理中，按照如下步驟來實施處理。即，首先，在執(zhí)行解析處理之 前，用戶輸入在離子化時加合到目標(biāo)化合物上或者從目標(biāo)化合物上脫離的成分(離子)的種類。接收之后，數(shù)據(jù)解析處理裝置在將η設(shè)定為自然數(shù)、將A設(shè)定為所加合的離子的質(zhì)量 (m/z值、即質(zhì)量/電荷比的值)、將M設(shè)定為目標(biāo)化合物的質(zhì)量時，在質(zhì)譜上觀測到的多價 離子的峰的m/z值為(M/n) -A這種η、Μ的組合有序地構(gòu)成的序列，利用該情況，將來自相同 的質(zhì)量M的化合物的多個峰匯總到一起。然后，根據(jù)其結(jié)果來決定目標(biāo)化合物的質(zhì)量Μ，從 而鑒定該化合物。然而，對于上述在化合物上的離子加合反應(yīng)、脫離反應(yīng)的種類、產(chǎn)生難易度，其趨 勢由于化合物的性質(zhì)、離子化的條件等而不同。另外，也難以控制這種離子的加合反應(yīng)、脫 離反應(yīng)。因此，在事先預(yù)測會檢測出哪種加合離子是相當(dāng)困難的作業(yè)。這種作業(yè)需要豐富的 知識、經(jīng)驗，因此現(xiàn)狀是由具有較高技能的擔(dān)當(dāng)人員來承擔(dān)解析作業(yè)，存在知識、經(jīng)驗不足 的人員無法進行精度較高的解析這種問題。另外，即使在有經(jīng)驗的分析擔(dān)當(dāng)人員進行解析 作業(yè)的情況下，也需要某種程度的反復(fù)試驗的作業(yè)，因此還存在作業(yè)費時、吞吐量(through put)較低這種問題。并且，在對各種化合物混合而成的試樣進行分析的情況下，會在質(zhì)譜上觀察到來 自多個化合物的多個峰。因此，有可能偶然地決定錯誤的價數(shù)n，由此導(dǎo)致最終的質(zhì)量計算錯誤。專利文獻1 美國專利第5130538號說明書非專利文獻1 「[技術(shù)分類]2-4-1-4質(zhì)量分析全般技術(shù)/〒一夕処理/ ^ 夕卜 A処理/〒二 1J工―3 >」、[online]、特許庁、[平成20年5月1日検索]、^ >夕一 才、”卜 <URL :http://www. jpo. go. jp/shiryou/s_sonota/hyoujun_gijutsu/mass/2-4_l· pdf>

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于提供可節(jié)省用戶用于推定將目 標(biāo)化合物離子化時加合或者脫離的成分的勞力，從而使即使是缺乏高度的化學(xué)知識、分析 經(jīng)驗的人員也能夠高精度且高效率地對目標(biāo)化合物的質(zhì)量進行確定、鑒定的質(zhì)量分析數(shù)據(jù) 解析方法以及質(zhì)量分析數(shù)據(jù)解析裝置。用于解決問題的方案用于解決上述問題而完成的第一發(fā)明是一種質(zhì)量分析數(shù)據(jù)解析方法，其特征在 于，其對通過質(zhì)量分析獲取的、出現(xiàn)多價離子的峰的質(zhì)譜數(shù)據(jù)進行解析處理，由此求出目標(biāo) 化合物的m/z值，該質(zhì)量分析數(shù)據(jù)解析方法具有以下步驟a)價數(shù)推定步驟，檢測質(zhì)譜上的 同位素簇，推定各同位素簇的價數(shù)；b)代表點決定步驟，對于每個檢測出的上述同位素簇， 求出代表該同位素簇的m/z值；c)候選提取步驟，根據(jù)推定為來自相同的目標(biāo)化合物的兩 個以上的同位素簇的代表點以及價數(shù)的組合，求出在離子化時加合到目標(biāo)化合物上或者從 目標(biāo)化合物上脫離的成分的候選m/z值；d)加合/脫離成分選定步驟，對于通過多個同位 素簇的不同組合得到的多個上述候選m/z值，對該候選m/z值或者作為其計算基礎(chǔ)的同位 素簇的組合的確實性進行評價，由此最終選定一個候選m/z值；以及e)化合物推定步驟，根 據(jù)所選定的加合/脫離成分的m/z值和價數(shù)來推定目標(biāo)化合物的m/z值。另外，實現(xiàn)第一發(fā)明的質(zhì)量分析數(shù)據(jù)解析方法的第二發(fā)明是一種質(zhì)量分析數(shù)據(jù)解析裝置，其特征在于，其對通過質(zhì)量分析獲取的、出現(xiàn)多價離子的峰的質(zhì)譜數(shù)據(jù)進行解析處 理，由此求出目標(biāo)化合物的m/z值，具備以下單元a)價數(shù)推定單元，其檢測質(zhì)譜上的同位 素簇，推定各同位素簇的價數(shù)；b)代表點決定單元，其對于每個檢測出的上述同位素簇，求 出代表該同位素簇的m/z值；c)候選提取單元，其根據(jù)推定為來自相同的目標(biāo)化合物的兩 個以上的同位素簇的代表點以及價數(shù)的組合，求出在離子化時加合到目標(biāo)化合物上或者從 目標(biāo)化合物上脫離的成分的候選m/z值；d)加合/脫離成分選定單元，其對于通過多個同 位素簇的不同組合而得到的多個上述候選m/z值，對該候選m/z值或者作為其計算基礎(chǔ)的 同位素簇的組合的確實性進行評價，由此最終選定一個候選m/z值；以及化合物推定單元， 其根據(jù)所選定的加合/脫離成分的m/z值和價數(shù)來推定目標(biāo)化合物的m/z值。另外，通過將第一發(fā)明的質(zhì)量分析數(shù)據(jù)解析方法記述為在計算機上執(zhí)行的程序， 在計算機上執(zhí)行該程序能夠?qū)崿F(xiàn)第二發(fā)明的質(zhì)譜數(shù)據(jù)解析裝置。在此所利用的質(zhì)譜儀需要較高的質(zhì)量分辨率、質(zhì)量精度。具體地說，要求較高分辨 率、精度來達到能夠充分觀測構(gòu)成同位素簇的多個同位素峰的程度。從這一點來看，通常， 優(yōu)選使用飛行時間型質(zhì)量分離器(TOF-MS)作為質(zhì)量分離器。另外，作為質(zhì)量分析裝置的離子源，從容易得到出現(xiàn)多價離子的峰的質(zhì)譜這一點 來看，使用以電噴霧離子化離子源為代表的大氣壓離子源。在通過第二發(fā)明的質(zhì)量分析數(shù)據(jù)解析裝置來實現(xiàn)的第一發(fā)明的質(zhì)量分析數(shù)據(jù)解 析方法中，為了從質(zhì)譜中檢測出同位素簇，例如，可以利用本申請的申請人在國際申請?zhí)?PCT/JP2006/308909 (國際公開號冊2006/1四觀號公報)中提出的方法。即，首先，生成將 質(zhì)譜上的各峰表示為代表其峰的重心的m/z值以及其峰面積這兩個值的重心數(shù)據(jù)。并且， 利用在該重心數(shù)據(jù)上的峰的出現(xiàn)模式來檢測質(zhì)譜上的同位素簇，并且根據(jù)構(gòu)成同位素簇的 多個峰的m/z間隔來推定價數(shù)。在試樣含有單一化合物的情況下，來自該單一化合物的多價離子的峰出現(xiàn)于質(zhì) 譜。因而，會檢測出來自單一化合物的價數(shù)不同的多個同位素簇。另一方面，在試樣為多種 化合物的混合物的情況下，來自各化合物的多價離子的峰出現(xiàn)于質(zhì)譜。因而，由于多種化合 物中的每一種都可能存在價數(shù)不同的同位素簇，因此質(zhì)譜變得更復(fù)雜。代表點決定步驟對各同位素簇的每一個決定代表點的m/z值。已知由相同物質(zhì)形 成的同位素簇即使在價數(shù)不同的情況下也會形成大致相同的分布形狀。因此，通常，常常將 出現(xiàn)在同位素簇中的開頭的峰、顯示最大強度的峰作為代表點。然而，出現(xiàn)在開頭的峰在分 子量較大的情況下強度較低，有可能被噪音掩蓋。因此，有可能選擇后一個峰而不是開頭的 峰。另外，關(guān)于最大強度的峰，在最大強度與第二大強度接近的情況下，可容易地想到最大 強度會與第二大強度相調(diào)換。因此，作為優(yōu)選的一個方式，為了穩(wěn)定地求出代表點，優(yōu)選將 最大強度峰附近的多個峰的重心m/z值決定為代表點。或者，也可以利用單一同位素峰離 子的m/z值。這樣來決定各同位素簇的價數(shù)和代表點。對于來自相同化合物的多價離子，可以不拘泥于其價數(shù)，而假設(shè)其為相同成分加 合到化合物上或者從化合物上脫離而生成的離子。當(dāng)然，對于不同的化合物，有時是其他成 分加合到不同的化合物上或者從不同的化合物上脫離而生成多價離子。由于能夠在某種程 度上假設(shè)加合到化合物上或者從化合物上脫離來產(chǎn)生加合離子的成分的種類，該m/z值不 會太大，因此能夠限定可取的m/z值的范圍。6
在候選提取步驟中，對于多個同位素簇，考慮上述加合/脫離成分的可取的m/z值 的范圍，根據(jù)各自的價數(shù)和代表點來提取推定為來自相同化合物的兩個以上的同位素簇， 根據(jù)這些同位素簇的組合來計算加合/脫離成分的m/z值，將該m/z值作為加合/脫離成 分的候選m/z值。即使是推定為來自相同化合物的同位素簇的組合，也會由于質(zhì)量的誤差、 所選擇的峰的錯誤等而使候選m/z值不同。因而，通常，價數(shù)不同的多價離子越多，所得到 的候選的數(shù)量也越多。在加合/脫離成分選定步驟中，對于多個加合/脫離成分的候選，評價各候選的確 實性，由此選定一個候選。在進行該選定時，能夠利用多個評價基準(zhǔn)。例如，在首先排除根 據(jù)某個評價基準(zhǔn)推定為明顯異常的候選之后，對于剩余的候選，能夠應(yīng)用其他評價基準(zhǔn)來 選擇最確實的候選。舉出具體示例來進行說明，能夠?qū)Χ鄠€候選m/z值應(yīng)用統(tǒng)計方法，選定確實性較 高的候選或者排除確實性較低的候選。統(tǒng)計方法是指例如使用多個候選m/z值的分散程 度，判斷為分散程度較小的候選的確實性較高。另外，即使是價數(shù)不同的兩個以上的同位素簇，如果存在多個來自相同化合物的 峰，則其代表點的相對強度比具有較強的相關(guān)性。因此，在質(zhì)譜上，也可以對跨價數(shù)的、代表 點的或者距離代表點最近的峰的強度比的相似性進行評價，由此對同位素簇的組合的確實 性進行評價，選定確實性較高的候選或者排除確實性較低的候選。如果這樣確定了加合/脫離成分的m/z值，則在化合物推定步驟中，根據(jù)該加合/ 脫離成分的m/z值、以及作為該m/z值的計算基礎(chǔ)的同位素簇中的價數(shù)和代表點來推定目 標(biāo)化合物的m/z值，從而鑒定目標(biāo)化合物。發(fā)明的效果根據(jù)第一發(fā)明的質(zhì)量分析數(shù)據(jù)解析方法以及第二發(fā)明的質(zhì)量分析數(shù)據(jù)解析裝置， 不需要由用戶輸入與離子化時加合到目標(biāo)化合物上或者從目標(biāo)化合物上脫離的成分相關(guān) 的信息，可以自動找到最確實的加合/脫離成分。因而，即使是缺乏化學(xué)知識、分析經(jīng)驗的 人員也能夠進行質(zhì)量分析作業(yè)，而且能夠得到可靠度、再現(xiàn)性較高的分析結(jié)果。另外，在進 行質(zhì)譜解析時不再進行反復(fù)試驗的作業(yè)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)解析作業(yè)的有效化，能夠提高解析 的吞吐量。


圖1是本發(fā)明的一個實施例的LC/IT-T0FMS的主要部分的結(jié)構(gòu)圖。圖2是表示本實施例的LC/IT-T0FMS中的質(zhì)譜解析處理的過程的流程圖。圖3是用于說明本實施例的LC/IT-T0FMS中的質(zhì)譜解析處理的概念圖。圖4是表示圖2示出的質(zhì)譜解析處理中的同位素簇檢測以及價數(shù)判斷的處理過程 的流程圖。圖5是用于說明同位素簇檢測的概念圖。附圖標(biāo)記說明1 液相色譜儀(LC)部；11 流動相容器；12 送液泵；13 進樣器；14 柱；2 質(zhì)量 分析(MS)部；21 離子化室；22 =ESI噴嘴；23 脫溶劑管；24,27 中間真空室；25,28 離子 導(dǎo)向器；26 分離器；29 分析室；30 離子阱；31 飛行時間型質(zhì)量分離器(TOF) ；32 反射電極；33 離子檢測器；34 信號處理部；40 數(shù)據(jù)處理部；41 質(zhì)譜生成部；42 反卷積處理 部；43 數(shù)據(jù)存儲部；50 分析控制部；51 中央控制部；52 操作部；53 顯示部。
具體實施例方式參照附圖來說明將實現(xiàn)本發(fā)明的質(zhì)量分析數(shù)據(jù)解析方法的質(zhì)量分析數(shù)據(jù)解析裝 置應(yīng)用于液相色譜儀/離子阱飛行時間型質(zhì)量分析裝置(LC/IT-T0FMS)的一個實施例。圖1是本實施例的LC/IT-T0FMS的主要部分的結(jié)構(gòu)圖。該LC/IT-T0FMS大致包括 液相色譜儀(LC)部1以及質(zhì)量分析(MQ部2，在連接LC部1與MS部2的大氣壓離子化界 面中使用電噴霧離子化(ESI)界面。在液相色譜儀(LC)部1中，送液泵12吸引存儲在流動相容器11內(nèi)的流動相，按 照一定流量通過進樣器13供給柱14。當(dāng)通過進樣器13注入試樣時，試樣隨著流動相的流 動而被導(dǎo)入到柱14中。在通過柱14期間，試樣中的各種成分分離，在時間上錯開而從柱14 的出口洗脫并被導(dǎo)入到質(zhì)量分析(MS)部2。MS部2具有維持為大氣壓氣氛的離子化室21、以及通過渦輪分子泵(未圖示)進 行真空排氣而維持為高真空氣氛的分析室四，在離子化室21與分析室四之間配置有真空 度逐級提高的第一級中間真空室M和第二級中間真空室27。離子化室21與第一級中間真 空室M通過細徑的脫溶劑管23來連通，第一級中間真空室M與第二級中間真空室27通 過穿過圓錐形狀分離器26的頂部而設(shè)置的小直徑的孔口來連通。當(dāng)從LC部1供給的含有試樣成分的洗脫液到達作為離子源的ESI噴嘴22時，通 過從高壓電源(未圖示)施加的直流高電壓而賦予洗脫液以電荷。并且，在離子化室21內(nèi) 噴霧成帶電的微小液滴。該帶電液滴與來自大氣的氣體分子相撞而粉碎成更微細的液滴， 迅速干燥(脫溶劑化)，從而試樣分子氣化。該試樣分子產(chǎn)生離子蒸發(fā)反應(yīng)而離子化。該 ESI具有在離子化時容易產(chǎn)生帶多個電荷的多價離子的特性。含有所產(chǎn)生的離子的微小液 滴由于差壓而被引入到脫溶劑管23內(nèi)，在通過脫溶劑管23內(nèi)的期間進一步脫溶劑化，產(chǎn)生 離子。離子一邊分別被離子導(dǎo)向器25J8收斂一邊經(jīng)過兩個中間真空室24、27而被送到分 析室四。在分析室四內(nèi)，離子被導(dǎo)入到三維四極離子阱30的內(nèi)部。在離子阱30中，通過利用由電源(未圖示)施加于各電極的高頻電壓而形成的四 極電場來暫時捕獲和積累離子。在規(guī)定的時間對積累在離子阱30的內(nèi)部的各種離子一起 賦予動能，使各種離子向作為質(zhì)量分離器的飛行時間型質(zhì)量分離器(T0F)31放出。也就是 說，離子阱30成為離子向T0F31飛行的出發(fā)點。T0F31具備被直流電源(未圖示)施加直 流電壓的反射電極32，離子在由此形成的直流電場的作用下在飛行過程中折返而到達離子 檢測器33。對于同時從離子阱30射出的離子，質(zhì)量(嚴(yán)格地說是m/z)越小的離子飛行得 越快，以與m/z相應(yīng)的時間差到達離子檢測器33。離子檢測器33輸出與所到達的離子數(shù)相 應(yīng)的電流作為檢測信號。該檢測信號在信號處理部34中被轉(zhuǎn)換為電壓信號，在被轉(zhuǎn)換為數(shù)字值之后被輸 入到數(shù)據(jù)處理部40。數(shù)據(jù)處理部40包括作為其功能的質(zhì)譜生成部41、反卷積處理部42 等。質(zhì)譜生成部41如下生成質(zhì)譜對從離子同時自離子阱30射出的時刻至到達離子檢測 器33的每個時間內(nèi)的離子信號強度進行測定，將該時間信息換算成m/z值，生成以橫軸為 m/z值、以縱軸為信號強度的質(zhì)譜。按規(guī)定的時間反復(fù)進行從離子阱30向T0F31的離子的射出、以及在T0F31和離子檢測器33中的離子的質(zhì)量分離和檢測，每次生成一個質(zhì)譜。將 構(gòu)成所生成的質(zhì)譜的質(zhì)譜數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)存儲部43，例如在質(zhì)量分析結(jié)束之后提供給利用 反卷積處理部42進行的數(shù)據(jù)分析處理。分析控制部50根據(jù)來自中央控制部51的指示來控制LC部1和MS部2的各部的 動作以執(zhí)行LC/MS分析。在中央控制部51上連接有作為用戶界面的操作部52和顯示部 53，接收操作員利用操作部52進行的操作來將用于分析的各種命令輸出到分析控制部50、 數(shù)據(jù)處理部40，并且將質(zhì)譜等的分析結(jié)果輸出到顯示部53。此外，中央控制部51、分析控制 部50以及數(shù)據(jù)處理部40的功能的一部分或者大部分能夠通過在個人計算機上執(zhí)行規(guī)定的 控制/處理軟件來實現(xiàn)。另外，作為上述裝置，具體地說，例如能夠利用島津制作所制造的液相色譜質(zhì)譜 儀 LCMS-IT-T0F (參照因特網(wǎng) <http //www. an. shimadzu. co. jp/products/lcms/it-tof. htm 等。在上述質(zhì)量分析裝置中，ESI是一種比較軟的離子化方法，產(chǎn)生比較多的在液體試 樣中的目標(biāo)化合物上加合流動相(溶劑)中的物質(zhì)或者加合其他金屬等而得到的加合離 子。舉例進行說明，在正離子中，除了加合質(zhì)子的質(zhì)子化離子以外還容易產(chǎn)生氨加合離子、 鈉加合離子等。另一方面，在負離子中，除了質(zhì)子脫離的去質(zhì)子化離子以外還容易產(chǎn)生氯加 合離子、醋酸加合離子、甲酸加合離子等。另外，此時容易產(chǎn)生具有多個電荷(負電荷或者 正電荷)的多價離子。因此，在質(zhì)譜中會出現(xiàn)來自目標(biāo)化合物的多價的加合離子的峰。這 樣的加合離子中的哪一種會出現(xiàn)取決于化合物的性質(zhì)、流動相的種類、夾雜物的有無或者 除此以外的分析條件等。在以往的質(zhì)譜解析處理中，需要由用戶來輸入設(shè)定生成上述加合離子的加合/脫 離成分的種類等。與此相對，在本實施例的LC/IT-T0FMS的由反卷積處理部42實施的質(zhì)譜 解析處理中，不需要由用戶進行這種輸入設(shè)定。接著，參照圖2 圖5來說明該特征性的質(zhì)譜解析處理。圖2是表示質(zhì)譜解析處理 的過程的流程圖，圖3是用于說明質(zhì)譜解析處理的概念圖，圖4是表示質(zhì)譜解析處理中的同 位素簇檢測以及價數(shù)判斷的處理過程的流程圖，圖5是用于說明同位素簇檢測的概念圖。當(dāng)開始進行解析處理時，反卷積處理部42首先對出現(xiàn)在解析對象的質(zhì)譜上的同 位素簇進行檢測，求出各同位素簇的價數(shù)η(步驟Si、S2)。同位素簇是指由來自具有相同 元素結(jié)構(gòu)的離子的、因離子中的同位素組合的不同而顯示不同的m/z值的多個峰構(gòu)成的峰 群。實際在質(zhì)譜上，如圖3的(b)所示地出現(xiàn)一個同位素簇。在截取同位素簇時，需要將出現(xiàn)在質(zhì)譜上的多個峰劃分為屬于相同同位素簇的 峰，因而需要確定構(gòu)成同位素簇的多個峰。作為其具體的方法的一例，如上所述，可以利用 本申請的申請人在國際申請?zhí)朠CT/JP2006/308909(國際公開號^)2006/1 號公報)中 提出的方法。根據(jù)圖4、圖5來說明該方法的概要。首先，將質(zhì)譜的輪廓數(shù)據(jù)(profile data)轉(zhuǎn)換來生成重心數(shù)據(jù)(centroid data) (步驟S21)。圖3的(c)是將圖3的(b)的輪廓數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為重心數(shù)據(jù)的圖。重心數(shù)據(jù)包括 各峰的m/z值、強度，在為同位素峰的情況下還包括包含其同位素簇的ID編號、價數(shù)等信息 的結(jié)構(gòu)體的表(其中，在分析前的狀態(tài)下，同位素簇ID編號、價數(shù)未知，因此是空白的)。為了按照強度順序存取上述重心數(shù)據(jù)，生成將重心數(shù)據(jù)上的各峰的強度按照降序排列的各峰的索引表(強度降序索引表)(步驟S2》。接著，將當(dāng)前要查找的同位素簇的 ID編號以及上述強度降序索引表的索引值初始化(步驟S23、S24)，在重心數(shù)據(jù)上決定作為 基準(zhǔn)的峰(基準(zhǔn)峰)的候選峰以檢測同位素簇模式(步驟S2Q。在此，按照強度從大到小 的順序選擇作為基準(zhǔn)峰的峰。在最初的處理中，基峰(在所測定的峰中具有最大強度的峰， 圖5中的A的峰)為基準(zhǔn)峰。在第二次以后的處理中，從基準(zhǔn)峰的選擇對象中排除通過之 前的處理已經(jīng)被鑒定為屬于同位素簇的峰的峰。接著，以上述基準(zhǔn)峰為中心，檢查其周圍的峰型，判斷各價數(shù)的同位素簇中的峰的 出現(xiàn)模式是否與該峰型一致(步驟S26)。作為該價數(shù)圖案匹配時的參數(shù)，將價數(shù)范圍、質(zhì)量 分辨率的允許范圍、構(gòu)成同位素簇的峰數(shù)的最小值等設(shè)定為適當(dāng)?shù)闹怠r數(shù)圖案匹配如下進行從基準(zhǔn)峰的m/z值的位置起，檢查在按照步幅d依次分開 的位置上是否存在峰，所述步幅d為假定該基準(zhǔn)峰被包括在各價數(shù)的同位素簇中時所假設(shè) 的步幅。例如在基準(zhǔn)峰被包括在1價的同位素簇中的情況下，屬于該同位素簇的多個峰顯 示m/z值分別差1的峰型，步幅d為1。在被包括在2價的同位素簇中的情況下，屬于該同 位素簇的峰顯示m/z值分別差0. 5的峰型，因此步幅d為0. 5。由于價數(shù)η是Ι/d，價數(shù)η 是整數(shù)，因此在Ι/d不是整數(shù)的情況下，將值適當(dāng)?shù)厮纳嵛迦雭碚麛?shù)化。在步驟幻6中基準(zhǔn)峰的周圍不存在任何作為同位素簇而匹配的峰型的情況下(步 驟S27 “否”)，跳過步驟S28 S30而進到S31。在存在匹配的峰型的情況下，通過選擇與 以基準(zhǔn)峰為中心的峰型相匹配的同位素簇價數(shù)圖案中的匹配分辨率(尋找屬于同位素簇 的各峰時的測定值與預(yù)測值之差的標(biāo)準(zhǔn)偏差)最小的同位素簇價數(shù)圖案，從而鑒定同位素 簇(步驟S28)。此外，在僅存在一個相匹配的價數(shù)圖案的情況下，將其鑒定為同位素簇即 可。接著，將通過步驟S28而選擇的價數(shù)圖案的價數(shù)決定為屬于所鑒別的同位素簇的 各峰的價數(shù)，將與屬于所鑒定的同位素簇的各峰的簇ID編號、價數(shù)等有關(guān)的信息作為追加 信息反映到上述重心數(shù)據(jù)上(步驟S29)。之后，分別遞增簇索引值與強度降序索引表的索 引值(S30、S31)。并且，判斷強度降序索引表的索引值是否在重心數(shù)據(jù)上的數(shù)據(jù)數(shù)以上， 由此判斷對全部基準(zhǔn)峰的處理是否結(jié)束(步驟S32)，如果存在未處理的基準(zhǔn)峰則回到步驟 S25。由此，對重心數(shù)據(jù)中的全部峰執(zhí)行步驟S25 S31的處理。通過以上處理，按照質(zhì)譜上的峰的強度順序，依次進行以該峰為中心的同位素簇 的匹配，從而決定屬于所鑒定的同位素簇的峰的價數(shù)。由此，如圖3的(a)、圖5所示，可區(qū) 分各價數(shù)的同位素簇。在計算目標(biāo)化合物離子化時加合到目標(biāo)化合物上或者從目標(biāo)化合物上脫離的成 分(離子)的m/z值時，各同位素簇的m/z值較重要。在本實例的處理中，為了快速計算， 算出各同位素簇的代表點，利用該代表點的m/z值。通常，在通過ESI等對高分子化合物進行離子化和質(zhì)量分析而得到的質(zhì)譜中，同 位素簇的峰波形形狀如圖3的(b)所示，成泊松分布略為走樣的形狀。因此，峰極大的位置 僅存在一處，也能夠?qū)⒔o出該極大強度的m/z值作為代表點來使用。然而，在同位素簇中最 大強度與第二大強度之間僅存在微小強度差的情況下，很可能是由測定上的誤差、各種可 變因素而引起了最大強度與第二大強度相調(diào)換。因此，為了提高可靠性，在構(gòu)成同位素簇的 多個峰中，對給出最大強度的峰(例如圖3的(c)中的Pl)的m/z值與給出第二大強度的峰的m/z值的成為重心的m/z值進行計算，將該m/z值決定為該同位素簇的代表點(步驟 S3)。通過上述處理，得到各同位素簇的價數(shù)和代表點的m/z值。應(yīng)利用該價數(shù)和m/z 值來推定加合到化合物上的離子的m/z值，但是在不存在兩個以上同位素簇的情況下，無 法應(yīng)用后述的方法。因此，判斷同位素簇的數(shù)量是否為2以上(步驟S4)，在同位素簇的數(shù) 量為1的情況下，跳過步驟S5 S14而進到S15。如果同位素簇的數(shù)量為2以上則進到步驟S5以后。當(dāng)將同位素簇的價數(shù)設(shè)為η、 將代表點的m/z值設(shè)為m、將加合到目標(biāo)化合物上的成分(離子)的m/z值設(shè)為Q時，利用 以下式(1)來對每個同位素簇來求出目標(biāo)化合物的質(zhì)量M(此外，在某一個成分從目標(biāo)化合 物脫離的情況下，能夠?qū)設(shè)為負的值來同樣地考慮)。M = nX (m-Q)··. (1)離子化時加合到化合物上或者從化合物上脫離的成分在某種程度上受到限制，因 此該成分的m/z值Q不會太大。因而，可以預(yù)先決定可取Q的范圍。由于能夠推定相同的成分加合到相同的化合物上或者從相同的化合物上脫離，因 此上述式(1)中，在M相同的情況下Q也相同。如果如上所述地決定了 Q的范圍，則還可以 縮小能夠?qū)⒛骋煌凰卮匾暈榕c其他價數(shù)的同位素簇來自相同化合物(即，式(1)的M相 同)的m/z值的范圍。因此，通過能夠視為來自相同化合物的兩個以上的同位素簇的組合， 選擇出加合/脫離成分的m/z值Q的候選(步驟S5)。通常，同位素簇的數(shù)量越多，被認(rèn)為 來自相同化合物的同位素簇的組合的數(shù)量也增加，因此會選出多個候選。此外，在試樣包含 多種化合物的情況下，需要在辨別來自相同化合物的不同價數(shù)的同位素簇之后進行上述處 理。對于加合/脫離成分的m/z值舉出多個(通常為多個)候選之后，為了選擇一個確 實性最高的候選，首先通過以下三個過程來進行范圍縮小操作以排除明顯異常的候選(步 驟 S6)。在來自相同化合物的同位素簇存在三個以上(即價數(shù)存在三種以上)的情況下， 會得到多個加合/脫離成分的候選m/z值。由于上述理由，理想的情況下它們應(yīng)該是一致 的，但是實際上，由于測定上的誤差、選作代表點的峰的錯誤等原因，m/z值常常不一致。在 誤差較大的情況下、所選擇的峰錯誤的情況下，根據(jù)它們算出的候選m/z值與其他候選m/z 值相比有可能極端偏離。因此，檢查多個候選m/z值的分散度，根據(jù)該分散度來排除m/z值 極端偏離的候選(步驟S7)。如果屬于價數(shù)不同的同位素簇的幾個峰來自相同化合物，則這些同位素簇的代表 點的相對強度能夠視為具有很強的相關(guān)性。因此，利用該情況對不同同位素簇的代表點的 相對強度設(shè)定類似度閾值，排除根據(jù)具有低于該閾值的代表點的同位素簇的組合而得到的 候選(步驟S8)。另外認(rèn)為，在不同同位素簇之間，構(gòu)成同位素簇的多個峰的分布形狀(強度圖案) 的相似性較高的同位素簇的候選可靠性較高。利用該情況，能夠排除根據(jù)峰的分布形狀的 相似性較低的同位素簇的組合而得到的候選(步驟S9)。具體地說，可以求出不同同位素簇 之間的峰分布形狀的相關(guān)系數(shù)等指標(biāo)值，利用該指標(biāo)值來排除相關(guān)性較低的候選，而在此 采用更簡便的方法。11
如上所述，各同位素簇的代表點的位置(m/z值)為給出最大強度的位置與給出第 二大強度的位置的重心點。因而，最大強度與第二大強度點的位置關(guān)系及其強度比反映在 重心點的位置上。因此，排除根據(jù)代表點、最大點以及給出第二大強度的點的位置關(guān)系存在 較大偏差的同位素簇而得到的候選。由此，實際上能夠排除根據(jù)峰分布形狀大不相同的同 位素簇的組合而得到的候選。通過進行如上所述的三個階段的范圍縮小來減少候選的數(shù)量。此外，步驟S7 S8 的執(zhí)行順序沒有特別的意義，能夠進行調(diào)換。接著，最終選定一個確實性最高的候選(步驟 S10)。首先，判斷同位素簇的數(shù)量是否為3以上(步驟Sll)，如果同位素簇的數(shù)量為3以上 則選定在上述步驟S7的挑選基準(zhǔn)中條件最佳的候選。即，選定多個候選中m/z值的分散度 最小的候選(步驟S12)。如果步驟Sll中同位素簇的數(shù)量低于3 (事實上只有2)，則選定在上述步驟S8的 挑選基準(zhǔn)中條件最佳的候選。即，針對各同位素簇找出代表點的相對強度的相似性最高的 同位素簇的組合，選定根據(jù)該組合而得到的候選(步驟S13)。通過步驟S12或者S13，確定目標(biāo)化合物離子化時加合到該化合物上或者從該化 合物上脫離的成分的m/z值Q(步驟S14)。此外，在步驟S4中判斷為“否”的情況下，即在 沒有產(chǎn)生多價離子而僅存在一個同位素簇的情況下，無法通過上述方法來求出加合/脫離 成分的m/z值。在這種情況下，通過向用戶要求輸入所推定的加合/脫離成分等其他方法 來決定加合/脫離成分(步驟S15)。如果這樣決定了加合/脫離成分的m/z值，則根據(jù)上 述式(1)來計算目標(biāo)化合物的質(zhì)量，并將其結(jié)果輸出到顯示部53等(步驟S16)。如上所述，根據(jù)該質(zhì)譜解析處理，能夠根據(jù)出現(xiàn)基于多價離子的峰的質(zhì)譜，自動地 確定離子化時加合到目標(biāo)化合物上或者從目標(biāo)化合物上脫離的成分，利用其結(jié)果來求出目 標(biāo)化合物的質(zhì)量。由此，不需要由分析擔(dān)當(dāng)人員來推定加合到化合物上或者從化合物上脫 離的成分，因此即使是缺乏這種推定所需的化學(xué)知識、經(jīng)驗的人員也能夠進行解析作業(yè)。此外，上述實施例僅是本發(fā)明的一例，在本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)剡M行變更、 修改、追加也包括在本申請的權(quán)利要求的范圍內(nèi)，這是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種質(zhì)量分析數(shù)據(jù)解析方法，其特征在于，其對通過質(zhì)量分析獲取的、出現(xiàn)多價離子 的峰的質(zhì)譜數(shù)據(jù)進行解析處理，由此求出目標(biāo)化合物的m/z值，該質(zhì)量分析數(shù)據(jù)解析方法 具有以下步驟a)價數(shù)推定步驟，檢測質(zhì)譜上的同位素簇，推定各同位素簇的價數(shù)；b)代表點決定步驟，對于每個檢測出的所述同位素簇，求出代表該同位素簇的m/z值；c)候選提取步驟，根據(jù)推定為來自相同的目標(biāo)化合物的兩個以上的同位素簇的代表點 以及價數(shù)的組合，求出在離子化時加合到目標(biāo)化合物上或者從目標(biāo)化合物上脫離的成分的 候選m/z值；d)加合/脫離成分選定步驟，對于通過多個同位素簇的不同組合得到的多個所述候選 m/z值，對該候選m/z值或者作為其計算基礎(chǔ)的同位素簇的組合的確實性進行評價，由此最 終選定一個候選m/z值；以及e)化合物推定步驟，根據(jù)所選定的加合/脫離成分的m/z值和價數(shù)來推定目標(biāo)化合物 的m/z值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)量分析數(shù)據(jù)解析方法，其特征在于，在所述加合/脫離成分選定步驟中，對多個候選m/z值應(yīng)用統(tǒng)計方法，選定確實性較高 的候選m/z值或者排除確實性較低的候選m/z值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的質(zhì)量分析數(shù)據(jù)解析方法，其特征在于，在所述加合/脫離成分選定步驟中，對多個候選m/z值的分散程度進行評價，選定確實 性較高的候選m/z值或者排除確實性較低的候選m/z值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)量分析數(shù)據(jù)解析方法，其特征在于，在所述加合/脫離成分選定步驟中，對跨價數(shù)的、代表點的或者距離代表點最近的峰 的強度比的相似性進行評價，選定確實性較高的候選m/z值或者排除確實性較低的候選m/ζ {to
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)量分析數(shù)據(jù)解析方法，其特征在于，在所述加合/脫離成分選定步驟中，對于不同的同位素簇，對構(gòu)成該同位素簇的多個 峰的全部或者一部分的圖案形狀的相似性進行評價，選定確實性較高的候選m/z值或者排 除確實性較低的候選m/z值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)量分析數(shù)據(jù)解析方法，其特征在于，在所述代表點決定步驟中，將同位素簇中的最大強度峰附近的多個峰的重心的m/z值 作為代表點。
7.一種質(zhì)量分析數(shù)據(jù)解析裝置，其特征在于，其對通過質(zhì)量分析獲取的、出現(xiàn)多價離子 的峰的質(zhì)譜數(shù)據(jù)進行解析處理，由此求出目標(biāo)化合物的m/z值，其具備以下單元a)價數(shù)推定單元，其檢測質(zhì)譜上的同位素簇，推定各同位素簇的價數(shù)；b)代表點決定單元，其對于每個檢測出的所述同位素簇，求出代表該同位素簇的m/z值；c)候選提取單元，其根據(jù)推定為來自相同的目標(biāo)化合物的兩個以上的同位素簇的代表 點以及價數(shù)的組合，求出在離子化時加合到目標(biāo)化合物上或者從目標(biāo)化合物上脫離的成分 的候選m/z值；d)加合/脫離成分選定單元，其對于通過多個同位素簇的不同組合而得到的多個所述候選m/z值，對該候選m/z值或者作為其計算基礎(chǔ)的同位素簇的組合的確實性進行評價，由 此最終選定一個候選m/z值；以及e)化合物推定單元，其根據(jù)所選定的加合/脫離成分的m/z值和價數(shù)來推定目標(biāo)化合 物的m/z值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的質(zhì)量分析數(shù)據(jù)解析裝置，其特征在于，所述加合/脫離成分選定單元對多個候選m/z值應(yīng)用統(tǒng)計方法，選定確實性較高的候 選m/z值或者排除確實性較低的候選m/z值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的質(zhì)量分析數(shù)據(jù)解析裝置，其特征在于，所述加合/脫離成分選定單元對多個候選m/z值的分散程度進行評價，選定確實性較 高的候選m/z值或者排除確實性較低的候選m/z值。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的質(zhì)量分析數(shù)據(jù)解析裝置，其特征在于，所述加合/脫離成分選定單元對跨價數(shù)的、代表點的或者距離代表點最近的峰的強度 比的相似性進行評價，選定確實性較高的候選m/z值或者排除確實性較低的候選m/z值。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的質(zhì)量分析數(shù)據(jù)解析裝置，其特征在于，所述加合/脫離成分選定單元對于不同的同位素簇，對構(gòu)成該同位素簇的多個峰的全 部或者一部分的圖案形狀的相似性進行評價，選定確實性較高的候選m/z值或者排除確實 性較低的候選m/z值。
全文摘要
提供一種對出現(xiàn)來自目標(biāo)化合物的多價離子峰的質(zhì)譜進行解析處理并算出目標(biāo)化合物的質(zhì)量的方法和裝置。首先，解析質(zhì)譜上的各峰來檢測同位素簇，求出各同位素簇的價數(shù)和代表點(m/z值)(S1～S3)。由于在離子化時加合到化合物上或者從化合物上脫離的成分的m/z值的范圍受到限制，因此利用該情況來推定來自相同化合物的同位素簇，根據(jù)其組合來推定加合/脫離成分的m/z值的候選(S5)。對于所舉出的多個候選，利用m/z值的分散程度、各同位素簇的代表點的相對強度的相似性等多個條件，排除明顯異常的候選(S6～S9)。并且，最終選定m/z值的分散最小的候選或者代表點的相對強度的相似性最高的候選來決定加合/脫離成分的m/z值，然后計算化合物的質(zhì)量(S10～S16)。
文檔編號G01N27/62GK102057271SQ20088012966
公開日2011年5月11日 申請日期2008年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月4日
發(fā)明者梅村佳克, 野田陽 申請人:株式會社島津制作所