JP2022153104A - Mass spectrometer and mass spectrometry - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、質量分析装置及び質量分析方法に関する。 The present invention relates to a mass spectrometer and a mass spectrometry method.
マトリックス支援レーザ脱離イオン化(Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization:MALDI)法では、レーザ光を吸収し難い分析対象物やレーザ光で損傷を受け易い分析対象物(例えばタンパク質から成る物)を分析するために、分析対象物よりもレーザ光を吸収し易く且つイオン化し易いマトリックスと該分析対象物を混合した試料を作製し、この試料にレーザ光を照射することにより、試料中の分析対象物、マトリックス、及びレーザ光の相互作用によって該分析対象物をイオン化する。MALDI法は、分子量の大きな高分子化合物をあまり解離させることなく分析することができ、しかも感度が高く微量分析にも好適であることから、近年、生命科学などの分野で広く利用されている。 Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization (MALDI) is used to analyze analytes that do not easily absorb laser light or that are easily damaged by laser light (for example, proteins). Second, a sample is prepared by mixing the analyte with a matrix that is more likely to absorb and ionize laser light than the analyte, and the sample is irradiated with laser light to detect the analyte in the sample, the matrix , and laser light ionize the analyte. In recent years, the MALDI method has been widely used in fields such as life science because it can analyze high-molecular weight compounds with high molecular weights without causing much dissociation, and is highly sensitive and suitable for trace analysis.
MALDI法における試料は一般的に、マトリックスを含有する溶液と分析対象物を混合し、この混合液をサンプルプレートに付着させ、混合液を乾燥(混合液中の溶媒を気化)させることにより作製する。このように作製された試料において、分析対象物は試料中に均一に存在するとは限らず、特定の位置に偏在している可能性がある。そこで従来より、1つの試料に対してレーザ光を照射してそれにより生成されたイオンを質量分析し所定の質量電荷比範囲に亘るデータ(プロファイルスペクトルデータ)を取得するという動作を、その試料上でレーザ光の照射位置を変化させながら複数回(例えば数十~数百回)繰り返し、その複数回の測定で得られたプロファイルスペクトルデータを積算することにより、その試料についてのマススペクトルデータを取得する、という処理が行われている(例えば特許文献1参照)。
A sample in the MALDI method is generally prepared by mixing a matrix-containing solution and an analyte, attaching the mixture to a sample plate, and drying the mixture (evaporating the solvent in the mixture). . In a sample prepared in this manner, the analyte is not necessarily uniformly present in the sample, and may be unevenly distributed in a specific position. Therefore, conventionally, an operation of irradiating a sample with a laser beam, mass-analyzing the ions generated thereby, and acquiring data (profile spectrum data) over a predetermined mass-to-charge ratio range has been performed on the sample. While changing the irradiation position of the laser beam, the measurement is repeated multiple times (for example, tens to hundreds of times), and by integrating the profile spectrum data obtained from the multiple measurements, the mass spectral data of the sample is acquired. (see
このようにプロファイルスペクトルデータを複数回取得する間に、突発的な放電等によってパルスノイズが生じることがある。そうすると、複数のプロファイルスペクトルデータのうちの1つの、或るm/z(質量電荷比)にのみ、パルスノイズによるピークが生じることがある。このパルスノイズによるピークが分析対象物のイオンに由来するピークと同程度又はそれよりも小さければ、複数のプロファイルスペクトルデータを積算したマススペクトルデータでは当該1つのピークが、分析対象物由来の複数回積算されたピークよりも相対的に十分に小さくなるため問題とはならない。しかし、パルスノイズのピークが分析対象物のイオンのピークよりも十分に大きい場合には、積算後のマススペクトルデータにおいても該1つのピークが分析対象物由来の積算されたピークと同程度になることがある。その場合には、当該ピークがパルスノイズに由来するものであるのか、分析対象物のイオンに由来するものであるのかを識別することが困難になる。 Pulse noise may occur due to a sudden discharge or the like while the profile spectrum data are acquired a plurality of times in this way. Then, a peak due to pulse noise may occur only at a certain m/z (mass-to-charge ratio) in one of the plurality of profile spectrum data. If the peak due to this pulse noise is comparable to or smaller than the peak derived from the ions of the analyte, then in the mass spectrum data obtained by integrating a plurality of profile spectrum data, the single peak is multiple times derived from the analyte. This is not a problem as it is relatively well smaller than the integrated peak. However, if the peak of the pulse noise is sufficiently larger than the peak of the ions of the analyte, the single peak in the mass spectrum data after integration will be comparable to the integrated peak derived from the analyte. Sometimes. In that case, it becomes difficult to distinguish whether the peak is due to pulse noise or due to ions of the analyte.
ここではMALDI法を例として説明したが、MALDI法以外の質量分析方法を用いる際にも、S/N比を高くするために複数のプロファイルスペクトルデータを積算する場合に同様の問題が生じる。 Although the MALDI method has been described here as an example, similar problems also arise when using mass spectrometry methods other than the MALDI method when integrating a plurality of profile spectrum data in order to increase the S/N ratio.
本発明が解決しようとする課題は、複数のプロファイルスペクトルデータを積算することでマススペクトルデータを取得する際に、ノイズの影響を含むプロファイルスペクトルデータを積算することを防ぐことができる質量分析装置及び質量分析方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is a mass spectrometer that can prevent integration of profile spectrum data including the influence of noise when obtaining mass spectrum data by integrating a plurality of profile spectrum data, and It is to provide a mass spectrometry method.
上記課題を解決するために成された本発明に係る質量分析装置は、
1つの試料に対してk回(kは2以上の自然数)の測定を実行してそれぞれ所定の質量電荷比の範囲内の質量電荷比毎のイオンの強度値から成るプロファイルスペクトルデータを取得する測定部と、
前記質量電荷比の範囲を分割した、それぞれ複数の質量電荷比を含むn個(nは2以上の自然数)の部分範囲を設定する質量電荷比部分範囲設定部と、
前記測定部により取得されたk回分のプロファイルスペクトルデータ毎に、前記n個の部分範囲の各々につき、前記強度値の和であるトータルイオン強度を算出するトータルイオン強度算出部と、
前記n個の部分範囲の各々につき、前記k回分のトータルイオン強度の値について統計的検定を行い、外れ値を検出する外れ値検出部と
を備える。
A mass spectrometer according to the present invention, which has been made to solve the above problems,
A measurement in which one sample is measured k times (where k is a natural number of 2 or more) to acquire profile spectrum data consisting of ion intensity values for each mass-to-charge ratio within a predetermined mass-to-charge ratio range. Department and
a mass-to-charge ratio partial range setting unit that sets n (n is a natural number equal to or greater than 2) partial ranges each including a plurality of mass-to-charge ratios by dividing the mass-to-charge ratio range;
a total ion intensity calculation unit that calculates a total ion intensity, which is the sum of the intensity values, for each of the n partial ranges for each k times of profile spectrum data acquired by the measurement unit;
an outlier detection unit that performs a statistical test on the k total ion intensity values for each of the n subranges and detects an outlier.
本発明に係る質量分析方法は、
1つの試料に対してk回(kは2以上の自然数)の測定を実行してそれぞれ所定の質量電荷比の範囲内の質量電荷比毎のイオンの強度値から成るプロファイルスペクトルデータを取得する測定工程と、
前記質量電荷比の範囲を分割した、それぞれ複数の質量電荷比を含むn個(nは2以上の自然数)の部分範囲を設定する質量電荷比部分範囲設定工程と、
前記測定工程により取得されたk回分のプロファイルスペクトルデータ毎に、前記n個の部分範囲の各々につき、前記強度値の和であるトータルイオン強度を算出するトータルイオン強度算出工程と、
前記n個の部分範囲の各々につき、前記k回分のトータルイオン強度の値について統計的検定を行い、外れ値を検出する外れ値検出工程と
を有する。
The mass spectrometry method according to the present invention is
A measurement in which one sample is measured k times (where k is a natural number of 2 or more) to acquire profile spectrum data consisting of ion intensity values for each mass-to-charge ratio within a predetermined mass-to-charge ratio range. process and
a mass-to-charge ratio partial range setting step of setting n (n is a natural number of 2 or more) partial ranges each including a plurality of mass-to-charge ratios by dividing the mass-to-charge ratio range;
a total ion intensity calculation step of calculating a total ion intensity, which is the sum of the intensity values, for each of the n partial ranges for each k times of profile spectrum data obtained by the measurement step;
an outlier detection step of performing a statistical test on the k total ion intensity values for each of the n partial ranges and detecting an outlier.
本発明によれば、プロファイルスペクトルデータが取得される質量電荷比の範囲を分割した、それぞれ複数の質量電荷比を含むn個の部分範囲の各々において質量電荷比毎の強度値の和であるトータルイオン強度を算出し、それらn個の部分範囲の各々につき、k回分のトータルイオン強度の値について統計的検定を行うことにより外れ値を検出する。プロファイルスペクトルデータが前記のようなノイズの影響を含む場合、いずれかの部分範囲のトータルイオン強度が統計的検定により外れ値として検出される。従って、外れ値とされた部分範囲を含むプロファイルスペクトルデータを除外して積算を行うことでマススペクトルを求めたり、外れ値が検出されたときには分析を中止したりすること等により、ノイズの影響を含むプロファイルスペクトルデータを積算することを防ぐことができる。 According to the present invention, a total Ionic intensities are calculated and outliers are detected by performing a statistical test on k total ionic strength values for each of the n subranges. If the profile spectral data contains the effects of noise as described above, the total ion intensity of any subrange will be detected as an outlier by statistical testing. Therefore, the effects of noise can be minimized by excluding the profile spectrum data that includes the outliers and accumulating them to obtain the mass spectrum, or by stopping the analysis when an outlier is detected. It is possible to avoid accumulating the profile spectral data that contains it.
以下、図1~図8を用いて、本発明に係る質量分析装置及び方法の実施形態を説明する。 Embodiments of the mass spectrometer and method according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 8. FIG.
(1) 本実施形態の質量分析装置の構成
図1に、本発明に係る質量分析装置の一実施形態であるMALDI質量分析装置1の構成を示す。このMALDI質量分析装置1は、イオン源としてMALDIイオン源を用い、質量分離器としてイオントラップ型質量分離器を用いた質量分析装置である。MALDI質量分析装置1は、MALDI質量分析実行部10、制御・処理部20、入力部31、及び表示部32を備える。
(1) Configuration of Mass Spectrometer of Present Embodiment FIG. 1 shows the configuration of a
MALDI質量分析実行部10は、真空ポンプ191により真空排気される真空チャンバ19を有し、この真空チャンバ19内に、サンプルプレート90が載置される試料ステージ12と、引出電極14と、四重極型デフレクタ15と、イオントラップ16と、イオン検出器17とが配置されている。
The MALDI
ここで、MALDI質量分析実行部10が有する各要素の位置関係を示すために、図1中に示すように、互いに直交するX、Y、Zの3軸を便宜的に定める。通常、X-Y平面は装置の設置面に平行な面であり、試料ステージ12におけるサンプルプレート載置面もX-Y平面に平行である。
Here, in order to show the positional relationship of each element of the MALDI mass
試料ステージ12の上面に対向する真空チャンバ19の壁面(天面)には、透明な窓192が設けられ、この窓192の外側にはレーザ光源11が配置されている。試料ステージ12は、モータ等を含むステージ駆動部13によりX軸、Y軸の2軸方向に移動自在である。
A wall surface (top surface) of the
四重極型デフレクタ15はY軸方向に延伸する4本のロッド電極からなり、図示しない電源からロッド電極にそれぞれ印加される直流電圧によって、それらロッド電極で囲まれる空間にイオンの進行方向を略直角に折り曲げる偏向電場を形成する。
The
イオントラップ16は、略円環状であるリング電極161と、そのリング電極161を挟んで対向して配置される入口側エンドキャップ電極162及び出口側エンドキャップ電極164とを含む3次元四重極型の構成である。四重極型デフレクタ15側に位置する入口側エンドキャップ電極162にはイオン入射穴163が、出口側エンドキャップ電極164にはイオン出射穴165が、それぞれ形成されている。図示しない電源からリング電極161、入口側エンドキャップ電極162及び出口側エンドキャップ電極164にはそれぞれ所定の電圧が印加され、それによって、それら電極で囲まれる空間にイオンを捕捉したり、或いは、イオンを該空間内からイオン出射穴165を通して排出したりすることができる。
The
解離ガス供給部18は、MS/MS測定を行う際に、衝突誘起解離(CID:Collision Induced Dissociation)のための解離ガスをイオントラップ16内に供給するものである。
The dissociated
制御・処理部20は、機能ブロックとして、測定制御部21、データ収集部22、質量電荷比部分範囲設定部23、トータルイオン強度算出部24、外れ値検出部25、マススペクトルデータ算出部26、MS/MS測定条件設定部27、及び表示制御部28を有する。MS/MS測定条件設定部27はその内部にピーク検出部271と、イオン特定部272と、MS/MS測定条件特定部273とを有する(図3)。
The control/
測定制御部21は測定を実行するために、MALDI質量分析実行部10に含まれる各構成要素を制御するものである。データ収集部22は、アナログデジタル変換器やデータ格納用の記憶部(いずれも図示せず)を含み、イオン検出器17による検出信号をデジタル化し、所定の質量電荷比の範囲内の質量電荷比毎のイオンの強度値から成るプロファイルスペクトルデータとして前記記憶部に格納するものである。これら測定制御部21及びデータ収集部22、並びにMALDI質量分析実行部10により、前記測定部が構成される。
The
質量電荷比部分範囲設定部23、トータルイオン強度算出部24、外れ値検出部25、マススペクトルデータ算出部26、及びMS/MS測定条件設定部27の詳細は、本実施形態のMALDI質量分析装置1の動作の説明と共に後述する。
Details of the mass-to-charge ratio partial
表示制御部28は、表示部32に画像を表示するための制御を行うものである。また、表示制御部28は、MALDI質量分析実行部10で得られるプロファイルスペクトルデータ中にノイズが存在したときにその旨を表示部32に警告表示させる制御を行う警告表示制御部281を含んでいる。警告表示制御部281の詳細は後述する。警告表示制御部281及び表示部32により、後記ノイズ発生情報通知部が構成される。
The
制御・処理部20では、パーソナルコンピューターやワークステーションなどのコンピューターと、該コンピューターにインストールされた専用のソフトウェアにより、上記機能ブロックが具現化される。入力部31は該コンピューターに付設されたキーボードやポインティングデバイスであり、表示部32はディスプレイモニタである。
In the control/
(2) 本実施形態の質量分析装置の動作、及び本実施形態の質量分析方法
図3を用いて、本実施形態のMALDI質量分析装置1の動作、及び本発明に係る質量分析方法の一実施形態を説明する。
(2) Operation of the Mass Spectrometer of the Present Embodiment and Mass Spectrometry Method of the Present Embodiment Using FIG. Explain the form.
まず、以下のように、試料に対する測定を行う(ステップ1:測定工程)。初めに、分析対象物とマトリックスを混合した試料をサンプルプレート90の表面に付着させ、該サンプルプレート90を試料ステージ12上に載置する。次に、真空ポンプ191により真空チャンバ19内を真空引きする。
First, the sample is measured as follows (step 1: measurement process). First, a sample in which an analyte and a matrix are mixed is adhered to the surface of the
以下、測定制御部21による制御に基づき、測定が実行される。まず、ステージ駆動部13により試料ステージ12をX-Y方向に移動させることでサンプルプレート90の表面上の試料を所定の位置に配置し、レーザ光源11からレーザビームを試料に照射することにより、分析対象物、マトリックス、及びレーザ光の相互作用によって該分析対象物をイオン化する。生成されたイオンは、引出電極14により形成される電場によってサンプルプレート90の近傍から上方に引き出され、概ねZ軸方向に進行して四重極型デフレクタ15に到達する。四重極型デフレクタ15により形成される偏向電場によって、イオンの軌道は略90°曲げられる。そしてイオンは、概ねX軸方向に進行し、イオン入射穴163を通ってイオントラップ16の内部空間に入り、リング電極161に印加される高周波電圧によって形成される電場によって一旦捕捉される。その後、入口側エンドキャップ電極162及び出口側エンドキャップ電極164に印加される電圧によって形成される電場によって、イオンは質量電荷比の小さい順(又は逆に大きい順)にイオン出射穴165を通して外部に排出される。イオン検出器17はイオントラップ16から排出されたイオンを順次検出し、入射したイオン量に応じた検出信号を生成して出力する。データ収集部22は、この検出信号を受けてデジタル化し、所定の質量電荷比範囲に亘るプロファイルスペクトルデータとして記憶部に格納する。
After that, the measurement is executed under the control of the
1つの試料に対して上述したような1回の測定が終了すると、同じ試料上の異なる部位が測定位置に来るようにステージ駆動部13により試料ステージ12が僅かに移動される。そして、上記と同様にして2回目の測定が実行され、これがk回繰り返される。このkの値は入力部31を用いてユーザが指定する。
When one measurement as described above is completed for one sample, the
このように1つの試料に対してk回の測定が実施されると、データ収集部22の記憶部には所定の質量電荷比範囲に亘るk個のプロファイルスペクトルデータが保存される。なお、1個のプロファイルスペクトルデータが質量電荷比の異なる多数のデータを有する1群のデータから成るため、記憶部には「k群のデータ」が記録されるということもできる。
When k measurements are performed on one sample in this way, the storage unit of the
ステップ2以下では、ステップ1で得られたプロファイルスペクトルデータに基づいてマススペクトルを取得する操作を行う。以下、その操作を、具体例を交えつつ説明する。
In
この具体例では、520.68~5085.97の質量電荷比範囲でプロファイルスペクトルデータを取得し、1つの試料に対して25回(k=25)の測定を実行した。得られた25個のプロファイルスペクトルデータに、0~24の番号を付す。図4に、得られたプロファイルスペクトルデータのうち、ノイズを含むものを示す。図4の下側に示したプロファイルNo. 24のデータでは、m/z=1350付近にパルス状のノイズ(パルスノイズ1)が見られ、同図の上側に示したプロファイルNo. 8のデータではm/z=4800付近にパルス状のノイズ(パルスノイズ2)が見られる。これらパルスノイズ1、2はいずれも、他のプロファイルスペクトルデータには見られない。これらパルスノイズ1、2は、本来の試料由来のピークよりも数十倍大きいため、25個のプロファイルスペクトルデータをそのまま積算することでマススペクトルを作成すると、これらパルスノイズ由来のピークが試料由来のピークと同程度の強度となってしまい、パルスノイズ由来のピークを試料由来のピークと誤認してしまうおそれがある。そこで、本実施形態では以下の操作を行う。
In this example, profile spectral data were acquired over the mass-to-charge ratio range of 520.68 to 5085.97, and 25 (k=25) measurements were performed on one sample. The obtained 25 profile spectrum data are numbered from 0 to 24. FIG. 4 shows the obtained profile spectrum data containing noise. In the data of profile No. 24 shown in the lower part of Fig. 4, pulse-shaped noise (pulse noise 1) can be seen near m/z = 1350, and in the data of profile No. 8 shown in the upper part of the same figure, Pulse noise (pulse noise 2) is seen near m/z=4800. Neither of these
まず、ステップ2(質量電荷比部分範囲設定工程)において、質量電荷比部分範囲設定部23は、前述した所定の質量電荷比範囲を分割した、それぞれ複数の質量電荷比を含むn個(nは2以上の自然数)の部分範囲(「セグメント」とも呼ぶ)を設定する。上記具体例では、n=5とし、各部分範囲を520.68~1520.68(「セグメント0」と呼ぶ)、1520.68~2520.68(セグメント1)、2520.68~3520.68(セグメント2)、3520.68~4520.68(セグメント3)、及び4520.68~5085.97(セグメント4)と設定した。これらnの値及び各部分範囲の質量電荷比の範囲は、入力部31を用いてユーザが指定する。
First, in step 2 (mass-to-charge ratio partial range setting step), the mass-to-charge ratio partial
次に、ステップ3(トータルイオン強度算出工程)において、トータルイオン強度算出部24は、k回分のプロファイルスペクトルデータ毎に、n個の部分範囲の各々が有する複数のm/zでそれぞれ得られた強度値の和(トータルイオン強度)を算出する。図5に、上記具体例において25回分のプロファイルスペクトルデータの各々で得られた、5個の部分範囲の各々におけるトータルイオン強度の値を表で示す。図中に太枠を付した、プロファイルNo. 24のセグメント0におけるトータルイオン強度は、No. 24以外のプロファイルスペクトルデータのセグメント0におけるトータルイオン強度よりも高くなっている。同様に図中に太枠を付した、プロファイルNo. 8のセグメント4におけるトータルイオン強度は、No. 8以外のプロファイルスペクトルデータのセグメント4におけるトータルイオン強度よりも高くなっている。これらはいずれも、上述のパルスノイズが出現したプロファイルスペクトルデータ及び質量電荷比に対応している。
Next, in step 3 (total ion intensity calculation step), the total ion
但し、特にプロファイルNo. 8・セグメント4のトータルイオン強度は、他のプロファイルスペクトルデータのセグメント4との差がさほど大きくなく、ユーザ(人)がこれらのデータを見てノイズの有無を判断することは困難である。そこで、統計的検定の手法を用いる。すなわち、外れ値検出部25は、n個の部分範囲の各々につき、k回分のトータルイオン強度の値について統計的検定を行うことにより、それらトータルイオン強度の外れ値、すなわち所定の範囲から外れた値を検出する(ステップ4:外れ値検出工程)。
However, the difference between the total ion intensity of profile No. 8 and
統計的検定の手法には様々なものが知られているが、上記具体例では、外れ値を求めるのに最も一般的な方法の1つであるスミルノフ-グラブス(Smirnov-Grubbs)検定を用いた。検定結果を図6の表に示す。同図中の「FALSE」はトータルイオン強度が外れ値とは判定されなかったものを示し、「TRUE」はトータルイオン強度が外れ値であると判定されたものである。パルスノイズが出現したプロファイルスペクトルデータ及び質量電荷比に対応しているプロファイルNo. 24のセグメント0及びプロファイルNo. 8のセグメント4のトータルイオン強度が「TRUE」、すなわち外れ値と判定されている。
Various statistical test methods are known, but in the above specific example, Smirnov-Grubbs test, which is one of the most common methods for finding outliers, was used. . The test results are shown in the table of FIG. "FALSE" in the figure indicates that the total ion intensity was not determined to be an outlier, and "TRUE" indicates that the total ion intensity was determined to be an outlier. The total ion intensity of
ステップ4において外れ値を検出した(ステップ5においてYESの)場合、マススペクトルデータ算出部26は、k回分のプロファイルスペクトルデータのうち、外れ値検出部25で外れ値が検出されたものを除いたプロファイルスペクトルデータを積算することにより、マススペクトルデータを算出する(ステップ6:マススペクトルデータ算出工程)。上記具体例では、25回分のプロファイルスペクトルデータのうち、外れ値が検出されたプロファイルNo. 8及び24のデータを除いた23回分のプロファイルスペクトルデータを積算する。これにより得られたマススペクトルを図7に示す。併せて、比較例として、プロファイルNo. 8及び24のデータを含めた25回分のプロファイルスペクトルデータを積算したマススペクトルを図8に示す。図8ではパルスノイズ1及び2に対応する2つのピークがマススペクトル中に見られるのに対して、図7にはそれら2つのピークが見られない。このように、本実施形態により、パルスノイズ1及び2の影響を排除したマススペクトルを得ることができる。
If an outlier is detected in step 4 (YES in step 5), the mass spectral data calculator 26 removes the outlier detected by the outlier detector 25 from k profile spectral data. By integrating the profile spectrum data, mass spectrum data is calculated (step 6: mass spectrum data calculation step). In the above specific example, of the 25 profile spectral data, 23 profile spectral data excluding the data of profile Nos. 8 and 24 in which outliers are detected are integrated. The mass spectrum thus obtained is shown in FIG. Also, as a comparative example, FIG. Two peaks corresponding to
また、外れ値検出部25は、外れ値を検出したとき、外れ値検出信号を表示制御部28中の警告表示制御部281に送信する。警告表示制御部281は、外れ値検出信号を受信したとき、ノイズが発生したことを示す警告を表示部32に表示させる制御を行う(ステップ7:ノイズ発生情報通知工程)。表示部32に表示する警告は、文字であってもよいし、図であってもよい。また、単にノイズが発生したことのみを表示してもよいが、ノイズが発生した場合には真空チャンバ19内に汚れが付着していることや装置中に何らかの不具合が発生している可能性があることから、メンテナンスを促す表示を行うようにしてもよい。警告表示制御部281による表示を行うと共に、又は当該表示を行う代わりに、外れ値検出部25が外れ値を検出したときにその旨をログファイルに記録するようにしてもよい。
Further, when detecting an outlier, the outlier detection unit 25 transmits an outlier detection signal to the warning
一方、ステップ4において外れ値を検出しなかった(ステップ5においてNOの)場合、マススペクトルデータ算出部26は、k回分のプロファイルスペクトルデータを全て積算することにより、マススペクトルデータを算出する(ステップ6’:マススペクトルデータ算出工程)。 On the other hand, if no outlier is detected in step 4 (NO in step 5), the mass spectral data calculator 26 calculates mass spectral data by accumulating all profile spectral data for k times (step 6': mass spectral data calculation step).
ステップ5においてYESの場合にはステップ6及び7を経た後に、ステップ5においてNOの場合にはステップ6’を経た後に、表示制御部28は、マススペクトルデータ算出部26で得られたマススペクトルのデータに基づいて、表示部32にマススペクトルを表示させる制御を行う。これにより、表示部32にマススペクトルが表示される(ステップ8:マススペクトル表示工程)。
After
本実施形態ではさらに、MS/MS測定条件設定部27は、マススペクトルデータ算出部26で算出されたマススペクトルデータに基づいて、以下のようにMS/MS測定を実行するための条件を設定する(ステップ9:MS/MS測定条件設定工程)。まず、ピーク検出部271は、マススペクトルデータ算出部26で算出されたマススペクトルデータからマススペクトルのピークを検出する。次に、イオン特定部272は、ピーク検出部271で検出されたピークが出現している質量電荷比の値を求めたうえで、それらの質量電荷比に対応するイオンを特定する。MS/MS測定条件特定部273は、イオン特定部272で特定されたイオンをプリカーサイオンとして、解離ガス供給部18から供給するガスの種類や各電極に印加する電圧等、そのプリカーサイオンに対応したMS/MS測定を実行する条件を特定する。これらイオン特定部272によるイオンの特定、及びMS/MS測定条件特定部273によるMS/MS測定の実行条件の特定のために、MS/MS測定条件設定部27は質量電荷比とイオン(プリカーサイオン)の対応関係、及びプリカーサイオン毎のMS/MS測定の実行条件を記憶した記憶部を有する。
Further, in this embodiment, the MS/MS measurement
このように設定された条件に基づいて、測定制御部21はMS/MS測定を行い(ステップ10)、MS/MS測定が終了すると、一連の動作が完了する。
Based on the conditions set in this way, the
(3) 変形例
本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。
(3) Modifications The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible.
上記実施形態では外れ値を求める際にスミルノフ-グラブス検定を用いたが、トンプソン検定等の他の統計的検定の手法を用いてもよい。 In the above embodiment, the Smirnov-Grubbs test is used to find outliers, but other statistical test techniques such as the Thompson test may be used.
上記実施形態において、MS/MS測定条件設定部27は省略し、表示部32に表示されるマススペクトルに基づいてユーザがMS/MS測定の条件を入力部31から入力するようにしてもよい。また、MS/MS測定を行わない場合には、MS/MS測定条件設定部27と共に解離ガス供給部18を省略してもよい。
In the above embodiment, the MS/MS measurement
上記実施形態では、k回分のプロファイルスペクトルデータ中にノイズピークが存在したときに、表示部(ディスプレイモニタ)32に警告を表示しているが、その代わりに、ブザーの鳴動やランプの点灯等で警告を行うようにしてもよい。また、これらの警告を行うことは必須ではなく、警告表示制御部281を省略してもよい。
In the above embodiment, a warning is displayed on the display unit (display monitor) 32 when there is a noise peak in the profile spectrum data for k times. A warning may be issued. Moreover, it is not essential to issue these warnings, and the warning
上記実施形態では、k回分のプロファイルスペクトルデータのうちの一部にノイズピークが存在したときに、ノイズピークが存在するプロファイルスペクトルデータを除いたロファイルスペクトルデータを積算してマススペクトルを算出しているが、このようなノイズピークが存在したときにはマススペクトルの算出を行わずに警告の通知のみを行うようにしてもよい。 In the above embodiment, when a noise peak exists in a part of the profile spectrum data for k times, profile spectrum data excluding the profile spectrum data in which the noise peak exists is integrated to calculate the mass spectrum. However, when such a noise peak exists, only a warning may be notified without calculating the mass spectrum.
上記実施形態ではイオントラップ型質量分離器を用いたが、飛行時間型質量分離器等、他の質量分離器を用いてもよい。 Although the ion trap mass separator is used in the above embodiment, other mass separators such as a time-of-flight mass separator may be used.
上記実施形態ではMALDI質量分析装置を対象としたが、それ以外の質量分析装置にも本発明を適用することができる。 Although the above embodiments dealt with the MALDI mass spectrometer, the present invention can also be applied to other mass spectrometers.
[態様]
上述した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
[Aspect]
It will be appreciated by those skilled in the art that the exemplary embodiments described above are specific examples of the following aspects.
(第1項)
第1項に係る質量分析装置は、
1つの試料に対してk回(kは2以上の自然数)の測定を実行してそれぞれ所定の質量電荷比の範囲内の質量電荷比毎のイオンの強度値から成るプロファイルスペクトルデータを取得する測定部と、
前記質量電荷比の範囲を分割した、それぞれ複数の質量電荷比を含むn個(nは2以上の自然数)の部分範囲を設定する質量電荷比部分範囲設定部と、
前記測定部により取得されたk回分のプロファイルスペクトルデータ毎に、前記n個の部分範囲の各々につき、前記強度値の和であるトータルイオン強度を算出するトータルイオン強度算出部と、
前記n個の部分範囲の各々につき、前記k回分のトータルイオン強度の値について統計的検定を行い、外れ値を検出する外れ値検出部と
を備える。
(Section 1)
The mass spectrometer according to
A measurement in which one sample is measured k times (where k is a natural number of 2 or more) to acquire profile spectrum data consisting of ion intensity values for each mass-to-charge ratio within a predetermined mass-to-charge ratio range. Department and
a mass-to-charge ratio partial range setting unit that sets n (n is a natural number equal to or greater than 2) partial ranges each including a plurality of mass-to-charge ratios by dividing the mass-to-charge ratio range;
a total ion intensity calculation unit that calculates a total ion intensity, which is the sum of the intensity values, for each of the n partial ranges for each k times of profile spectrum data acquired by the measurement unit;
an outlier detection unit that performs a statistical test on the k total ion intensity values for each of the n subranges and detects an outlier.
(第6項)
第6項に係る質量分析方法は、
1つの試料に対してk回(kは2以上の自然数)の測定を実行してそれぞれ所定の質量電荷比の範囲内の質量電荷比毎のイオンの強度値から成るプロファイルスペクトルデータを取得する測定工程と、
前記質量電荷比の範囲を分割した、それぞれ複数の質量電荷比を含むn個(nは2以上の自然数)の部分範囲を設定する質量電荷比部分範囲設定工程と、
前記測定工程により取得されたk回分のプロファイルスペクトルデータ毎に、前記n個の部分範囲の各々につき、前記強度値の和であるトータルイオン強度を算出するトータルイオン強度算出工程と、
前記n個の部分範囲の各々につき、前記k回分のトータルイオン強度の値について統計的検定を行い、外れ値を検出する外れ値検出工程と
を有する。
(Section 6)
The mass spectrometry method according to
A measurement in which one sample is measured k times (where k is a natural number of 2 or more) to acquire profile spectrum data consisting of ion intensity values for each mass-to-charge ratio within a predetermined mass-to-charge ratio range. process and
a mass-to-charge ratio partial range setting step of setting n (n is a natural number of 2 or more) partial ranges each including a plurality of mass-to-charge ratios by dividing the mass-to-charge ratio range;
a total ion intensity calculation step of calculating a total ion intensity, which is the sum of the intensity values, for each of the n partial ranges for each k times of profile spectrum data obtained by the measurement step;
an outlier detection step of performing a statistical test on the k total ion intensity values for each of the n partial ranges and detecting an outlier.
第1項に係る質量分析装置及び第6項に係る質量分析方法によれば、プロファイルスペクトルデータが取得される質量電荷比の範囲を分割した、それぞれ複数の質量電荷比を含むn個の部分範囲の各々において質量電荷比毎の強度値の和であるトータルイオン強度を算出し、それらn個の部分範囲の各々につき、k回分のトータルイオン強度の値について統計的検定を行うことにより外れ値を検出する。プロファイルスペクトルデータが前記のようなノイズの影響を含む場合、いずれかの部分範囲のトータルイオン強度が統計的検定により外れ値として検出される。従って、外れ値とされた部分範囲を含むプロファイルスペクトルデータを除外して積算を行うことでマススペクトルを求めたり、外れ値が検出されたときには分析を中止したりすること等により、ノイズの影響を含むプロファイルスペクトルデータを積算することを防ぐことができる。
According to the mass spectrometer according to
なお、部分範囲毎のトータルイオン強度の外れ値を検出する代わりに、質量電荷比毎の強度の外れ値を検出すると、何らかの原因で本来の質量電荷比からわずかにずれた位置に出現した試料由来のピークを誤ってノイズとして検出してしまうおそれがある。それに対して第1項に係る質量分析装置及び第6項に係る質量分析方法では、複数の質量電荷比を含む部分範囲を単位として統計的検定を行うため、本来の質量電荷比からわずかにずれた試料由来のピークが含まれていても部分範囲単位では外れ値とはならず、誤検出を防ぐことができる。 It should be noted that instead of detecting outliers in total ion intensity for each partial range, outliers in intensity for each mass-to-charge ratio are detected. peak may be detected as noise by mistake. On the other hand, in the mass spectrometer according to the first term and the mass spectrometry method according to the sixth term, since the statistical test is performed in units of subranges containing a plurality of mass-to-charge ratios, the mass-to-charge ratio slightly deviates from the original Even if a peak derived from a different sample is included, it will not be an outlier in the subrange unit, and erroneous detection can be prevented.
(第2項)
第2項に係る質量分析装置は、第1項に係る質量分析装置においてさらに、前記k回分のプロファイルスペクトルデータのうち前記外れ値が検出されたプロファイルスペクトルデータを除いたプロファイルスペクトルデータを積算することによりマススペクトルデータを取得するマススペクトルデータ算出部を備える。
(Section 2)
In the mass spectrometer according to
第2項に係る質量分析装置によれば、外れ値が検出されたプロファイルスペクトルデータを除いたプロファイルスペクトルデータを積算することにより、複数(k回分)のプロファイルスペクトルデータ中に含まれるノイズの影響を排除したマススペクトルデータを取得することができる。 According to the mass spectrometer according to the second term, by accumulating profile spectrum data excluding profile spectrum data in which outliers are detected, the influence of noise contained in a plurality of (k times) profile spectrum data is reduced. Excluded mass spectral data can be obtained.
(第3項)
第3項に係る質量分析装置は、第2項に係る質量分析装置においてさらに、
前記マススペクトルデータ算出部で取得されたマススペクトルデータに基づいてマススペクトルのピークを検出するピーク検出部と、
前記ピーク検出部で検出されたピークが出現する質量電荷比を求め、該質量電荷比に対応するイオンを特定するイオン特定部と、
前記イオン特定部で特定されたイオンをプリカーサイオンとして該プリカーサイオンに対応したMS/MS測定を実行する条件を特定するMS/MS測定条件特定部と
を備える。
(Section 3)
The mass spectrometer according to the third term is the mass spectrometer according to the second term, further comprising:
a peak detection unit for detecting mass spectrum peaks based on the mass spectrum data acquired by the mass spectrum data calculation unit;
an ion identification unit that obtains the mass-to-charge ratio at which the peak detected by the peak detection unit appears and identifies ions corresponding to the mass-to-charge ratio;
an MS/MS measurement condition specifying unit that specifies, as precursor ions, the ions specified by the ion specifying unit and conditions for performing MS/MS measurement corresponding to the precursor ions.
第3項に係る質量分析装置によれば、前記マススペクトルデータ算出部で取得されたマススペクトルデータに基づいてイオンを特定し、該イオンをプリカーサイオンとして特定された測定条件に基づいてMS/MS測定を実行する。そのため、ユーザの手間を要することなく容易に、且つ、ノイズの影響を除去して確実にMS/MS測定を行うことができる。 According to the mass spectrometer according to the third aspect, ions are specified based on the mass spectrum data acquired by the mass spectrum data calculation unit, and the ions are specified as precursor ions by MS / MS based on the measurement conditions. Make a measurement. As a result, MS/MS measurement can be performed easily without user's trouble, and without the influence of noise.
(第4項)
第4項に係る質量分析装置は、第1項~第3項のいずれか1項に係る装置においてさらに、前記外れ値検出部が外れ値を検出した際に、ノイズの発生を示すノイズ発生情報を使用者に通知するノイズ発生情報通知部を備える。
(Section 4)
The mass spectrometer according to
第4項に係る質量分析装置によれば、外れ値検出部が外れ値を検出した際にノイズ発生情報を使用者に通知するため、ノイズが発生したことを使用者が知ることができる。ノイズ発生情報としては、音(ブザー、音声等)や光、あるいは画面上に表示される文字や図等が挙げられる。
According to the mass spectrometer according to
第4項に係る質量分析装置のうち第2項を引用するものは、ノイズ発生情報を使用者に通知すると共に、マススペクトルデータ算出部において、外れ値が検出されたプロファイルスペクトルデータを除いたプロファイルスペクトルデータを積算することによりマススペクトル(外れ値除外マススペクトル)データの取得も行う。表示部の画面上には警告と共に(又は警告は画面上には表示せずに)、外れ値除外マススペクトルを表示してもよいし、ユーザによる選択操作に応じて、外れ値非除外プロファイルスペクトル(外れ値が検出されたプロファイルスペクトルデータを含めて積算したもの)と外れ値除外マススペクトルのいずれか又は両方を表示するようにしてもよい。あるいは、ノイズが発生する場合には質量分析装置に何らかの異常が生じていることも考えられるため、マススペクトルデータの取得は行わずにノイズ発生情報の通知のみを行うようにしてもよい(第4項に係る質量分析装置のうち第2項を引用しないもの)。
Of the mass spectrometers according to
(第5項)
第5項に係る質量分析装置は、第4項に係る質量分析装置において、前記ノイズ発生情報はメンテナンスの実行を促す情報を含むものである。
(Section 5)
The mass spectrometer according to
第5項に係る質量分析装置によれば、使用者にメンテナンスの実行を促す情報(文字、音声等)を通知するため、それを受けた使用者がメンテナンスを実行することにより、それ以降、正常な状態で質量分析を行うことができる。
According to the mass spectrometer according to
1…MALDI質量分析装置
10…MALDI質量分析実行部
11…レーザ光源
12…試料ステージ
13…ステージ駆動部
14…引出電極
15…四重極型デフレクタ
16…イオントラップ
161…リング電極
162…入口側エンドキャップ電極
163…イオン入射穴
164…出口側エンドキャップ電極
165…イオン出射穴
17…イオン検出器
18…解離ガス供給部
19…真空チャンバ
191…真空ポンプ
192…真空チャンバの窓
20…制御・処理部
21…測定制御部
22…データ収集部
23…質量電荷比部分範囲設定部
24…トータルイオン強度算出部
25…外れ値検出部
26…マススペクトルデータ算出部
27…MS/MS測定条件設定部
271…ピーク検出部
272…イオン特定部
273…MS/MS測定条件特定部
28…表示制御部
281…警告表示制御部
31…入力部
32…表示部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記質量電荷比の範囲を分割した、それぞれ複数の質量電荷比を含むn個(nは2以上の自然数)の部分範囲を設定する質量電荷比部分範囲設定部と、
前記測定部により取得されたk回分のプロファイルスペクトルデータ毎に、前記n個の部分範囲の各々につき、前記強度値の和であるトータルイオン強度を算出するトータルイオン強度算出部と、
前記n個の部分範囲の各々につき、前記k回分のトータルイオン強度の値について統計的検定を行い、外れ値を検出する外れ値検出部と
を備える質量分析装置。 A measurement in which one sample is measured k times (where k is a natural number of 2 or more) to acquire profile spectrum data consisting of ion intensity values for each mass-to-charge ratio within a predetermined mass-to-charge ratio range. Department and
a mass-to-charge ratio partial range setting unit that sets n (n is a natural number equal to or greater than 2) partial ranges each including a plurality of mass-to-charge ratios by dividing the mass-to-charge ratio range;
a total ion intensity calculation unit that calculates a total ion intensity, which is the sum of the intensity values, for each of the n partial ranges for each k times of profile spectrum data acquired by the measurement unit;
a mass spectrometer, comprising: an outlier detection unit that performs statistical testing on the k total ion intensity values for each of the n subranges and detects outliers;
前記マススペクトルデータ算出部で取得されたマススペクトルデータに基づいてマススペクトルのピークを検出するピーク検出部と、
前記ピーク検出部で検出されたピークが出現する質量電荷比を求め、該質量電荷比に対応するイオンを特定するイオン特定部と、
前記イオン特定部で特定されたイオンをプリカーサイオンとして該プリカーサイオンに対応したMS/MS測定を実行する条件を特定するMS/MS測定条件特定部と
を備える請求項2に記載の質量分析装置。 moreover,
a peak detection unit for detecting mass spectrum peaks based on the mass spectrum data acquired by the mass spectrum data calculation unit;
an ion identification unit that obtains the mass-to-charge ratio at which the peak detected by the peak detection unit appears and identifies ions corresponding to the mass-to-charge ratio;
3. The mass spectrometer according to claim 2, further comprising: an MS/MS measurement condition specifying unit that specifies conditions for performing MS/MS measurement corresponding to the precursor ions, using the ions specified by the ion specifying unit as precursor ions.
前記質量電荷比の範囲を分割した、それぞれ複数の質量電荷比を含むn個(nは2以上の自然数)の部分範囲を設定する質量電荷比部分範囲設定工程と、
前記測定工程により取得されたk回分のプロファイルスペクトルデータ毎に、前記n個の部分範囲の各々につき、前記強度値の和であるトータルイオン強度を算出するトータルイオン強度算出工程と、
前記n個の部分範囲の各々につき、前記k回分のトータルイオン強度の値について統計的検定を行い、外れ値を検出する外れ値検出工程と
を有する質量分析方法。 A measurement in which one sample is measured k times (where k is a natural number of 2 or more) to acquire profile spectrum data consisting of ion intensity values for each mass-to-charge ratio within a predetermined mass-to-charge ratio range. process and
a mass-to-charge ratio partial range setting step of setting n (n is a natural number of 2 or more) partial ranges each including a plurality of mass-to-charge ratios by dividing the mass-to-charge ratio range;
a total ion intensity calculation step of calculating a total ion intensity, which is the sum of the intensity values, for each of the n partial ranges for each k times of profile spectrum data obtained by the measurement step;
and an outlier detection step of performing a statistical test on the k total ion intensity values for each of the n partial ranges and detecting an outlier.
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