JP2024022199A - 質量分析システム - Google Patents

Abstract

【課題】幅広いｍ／ｚ範囲にピークを生じる試料を飛行時間型質量分析装置で分析する際に、適切な遅延引き出しパラメータを容易に決定できるようにする。【解決手段】遅延引き出し法によるイオンの引き出しを行う飛行時間型質量分析装置１０と、制御コンピュータとを含む質量分析システムであって、制御コンピュータが、モデル試料に対し、遅延引き出し法における遅延時間を変えて行われた複数回の質量分析の結果を記憶するモデル試料分析データ記憶部６１と、被検試料について注目するｍ／ｚ範囲の入力を受け付ける入力受付部３６と、前記複数回の質量分析の結果の各々について、前記注目するｍ／ｚ範囲における質量分解能の平均値を算出する平均値算出部３３と、平均値が最も高くなった質量分析結果に対応する遅延時間を被検試料の分析に最適な値として決定するパラメータ決定部３４と、を備える質量分析システム。【選択図】図１

Description

本発明は、質量分析システムに関する。

飛行時間型質量分析装置（Time-Of-Flight Mass Spectrometer、以下「ＴＯＦＭＳ」と称す）では、マトリックス支援レーザ脱離イオン化（ＭＡＬＤＩ：Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization）法などを用いたイオン源で生成した測定対象物質由来のイオンに一定の運動エネルギを付与して加速し、所定長さの飛行空間中を飛行させる。飛行空間に導入された各イオンの飛行速度は質量電荷比（厳密にはｍ／ｚ）が小さいほど大きいため、同時にイオン源を発した各種イオンはｍ／ｚが小さな順に飛行空間を通り抜けて検出器に到達する。即ち、各種イオンはｍ／ｚに応じて時間的に分離される。測定対象物質由来の各イオンの飛行時間はｍ／ｚと所定の関係にあるから、イオン種毎に飛行時間を計測すれば、この計測値から各イオン種のｍ／ｚを算出することができる。

ＴＯＦＭＳにおいて高い質量分解能を達成するには、同じｍ／ｚを持つイオンができるだけ同時に検出器に到達する、つまり高い時間収束性を有している必要がある。しかしながら、一般に、ＭＡＬＤＩ法では、イオンが発生する空間は非常に小さいものの、発生したイオンの初期速度の広がり（ばらつき）は比較的大きい。このような、イオンの初期速度のばらつきはＴＯＦＭＳにおける時間収束性の低下の大きな要因であり、質量分解能の低下に繋がる。そこで、ＴＯＦＭＳにおける時間収束性を改善するために、従来、遅延引き出し法と一般によばれる手法が広く利用されている（例えば非特許文献１を参照）。

一般的な遅延引き出し法では、レーザ光の照射によるイオン発生時点から一定の期間、イオン発生部位の近傍に電場を形成せず、イオンを自由に飛行させてその空間分布を広げる。そして、イオン発生時点から所定の遅延時間が経過した後に、サンプルプレートの前方に配置した引き出し電極にパルス電圧を印加し、サンプルプレートから引き出し電極に向かって下り電位勾配の加速電場を形成する。パルス電圧の印加時点、つまりイオン発生時点から一定の遅延時間が経過した時点では、初期速度の小さなイオンほどサンプルプレートに近い位置（すなわち引き出し電極から遠い位置）にあるため、初期速度の小さなイオンほど、高い加速電圧による大きな運動エネルギが付与されることになる。これによって、イオン発生時点での初期速度のばらつきの影響が軽減され、ＴＯＦＭＳにおける時間収束性つまりは質量分解能を向上させることができる。

田中耕一、ほか２名、「遅延引き出し法の基礎」、日本質量分析学会誌、2009年、Vol. 57、No.1、pp.31-36

ところで、近年、上記のようなＭＡＬＤＩによる試料のイオン化を行うイオン源を備えたＴＯＦＭＳ（以下、ＭＡＬＤＩ－ＴＯＦＭＳとよぶ）を利用した微生物の簡易同定法が開発されている。これは、被検微生物を用いて得られたマススペクトルパターンに基づいて微生物の同定を行う方法であり、短時間で分析結果を得ることができることから、簡便且つ迅速な微生物の同定が可能である。この手法では、まず、被検微生物から抽出した成分を含む溶液又は被検微生物の懸濁液等をＭＡＬＤＩ－ＴＯＦＭＳで分析する。そして、得られたマススペクトルを、既知微生物のマススペクトルと照合することによって、被検微生物の微生物種又は微生物株等を特定する。

遅延引き出し法では、遅延時間等のパラメータによって決まる特定のｍ／ｚ値において最も質量分解能が高くなり、該特定のｍ／ｚから離れるほど質量分解能が低下する。そのため、注目するｍ／ｚに応じて遅延引き出しに関するパラメータ（以下、遅延引き出しパラメータとよぶ）を適切に設定することが重要となる。

しかしながら、上記のようなＭＡＬＤＩ－ＴＯＦＭＳを用いた微生物分析においては、注目すべきピーク、例えば、微生物同定に有用なリボソームタンパク質等のピークが、幅広いｍ／ｚ範囲に亘って検出されるため、遅延引き出しパラメータを適切に設定することが難しいという問題がある。

このような問題は、微生物由来のタンパク質に限らず、微生物由来の脂質、その他の脂質、又は合成ポリマーなどの、幅広いｍ／ｚ範囲にピークを生じる試料の分析において共通に存在するものである。

本発明は上記の点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、幅広いｍ／ｚ範囲にピークを生じる試料を、飛行時間型質量分析装置を用いて分析する際に、適切な遅延引き出しパラメータを容易に決定できるようにすることである。

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システムは、質量分析装置と、該質量分析装置と通信可能な制御コンピュータとを含む質量分析システムであって、
前記質量分析装置が、試料から発生したイオンを遅延引き出し法によって加速した上で飛行空間に導入し、該飛行空間内でｍ／ｚに応じてイオンを分離して検出するものであって、
前記制御コンピュータが、
モデル試料に対し、前記遅延引き出し法に関連するパラメータである遅延引き出しパラメータの値を変えつつ行われた複数回の質量分析の結果と、該複数回の質量分析の各々に適用された前記遅延引き出しパラメータの値とを対応付けて記憶するモデル試料分析データ記憶部と、
前記質量分析装置を用いて分析しようとする被検試料について、該被検試料の種類又は注目するｍ／ｚ範囲の入力を受け付ける入力受付部と、
前記モデル試料分析データ記憶部に記憶されている前記複数回の質量分析の結果の各々について、前記注目するｍ／ｚ範囲、又は前記被検試料の種類に応じて予め定められたｍ／ｚ範囲における質量分解能、イオン強度、又はＳ/Ｎ比のいずれかの平均値を算出する平均値算出部と、
前記複数回の質量分析の結果のうち、前記平均値が最も高くなったものに対応付けて前記モデル試料分析データ記憶部に記憶されている前記遅延引き出しパラメータの値を、前記質量分析装置を用いた前記被検試料の分析に最適な値として決定するパラメータ決定部と、
を備えるものである。

上記本発明に係る質量分析システムによれば、幅広いｍ／ｚ範囲にピークを生じる試料を、飛行時間型質量分析装置を用いて分析する際に、適切な遅延引き出しパラメータを容易に決定できるようになる。

本発明の一実施形態に係る質量分析システムの要部の構成図。 遅延引き出し法によるイオン引き出し動作を説明するための第１の模式図。 遅延引き出し法によるイオン引き出し動作を説明するための第２の模式図。 前記実施形態における最適遅延時間の決定手順を示すフローチャート。 ヒートマップ及び最適遅延時間をユーザに提示するための表示画面の一例を示す図。 最適遅延時間の決定手順の別の例を示すフローチャート。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明を行う。図１は本発明の一実施形態に係る質量分析システムの要部の構成図である。本実施形態に係る質量分析システムは、飛行時間型質量分析装置（以下、ＴＯＦＭＳ１０とよぶ）と、制御／処理部３０とを備えている。

ＴＯＦＭＳ１０は、ＭＡＬＤＩ法による試料のイオン化を行うイオン源を備えており、試料１６を保持するサンプルプレート１５に略直交するイオン光軸Ｃに沿って、引き出し電極２１、ベース電極２２、フライトチューブ２４内に形成された飛行空間２５、及び検出器２６が配置されている。サンプルプレート１５上には測定対象物（例えば微生物細胞）とマトリックスとを混合して成る試料１６が保持される。レーザ光源１１から出射したレーザ光は、集光レンズ１２及び反射鏡１３を経て試料１６の表面に照射される。

引き出し電圧印加部２３は、サンプルプレート１５、引き出し電極２１、及びベース電極２２にそれぞれ所定の直流電圧を印加する。サンプルプレート１５は金属又は導電ガラス等の導電性材料から成るものであって、ステージ１４上に保持されており、ステージ１４を介してサンプルプレート１５に電圧が印加されるようになっている。

検出器２６は例えば光電子増倍管であり、飛行空間２５を通過する過程でｍ／ｚに応じて時間的に分離されて順次到達するイオンを検出し、イオン量に応じた検出信号を出力する。この検出信号はアナログ-デジタル変換器（ＡＤＣ）２７によりデジタルデータに変換されて、制御／処理部３０に設けられたデータ処理部３１に入力される。

データ処理部３１は検出信号に基づいて飛行時間とイオン強度との関係を示す飛行時間スペクトルを作成し、予め求めた校正情報に基づいて飛行時間をｍ／ｚに換算することによりマススペクトルを作成する。

制御／処理部３０は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータで構成されており、該コンピュータには、キーボード及びマウス等を備えた入力部４０と液晶ディスプレイ等から成る表示部５０（本発明における表示装置に相当）が接続されている。制御／処理部３０は、機能ブロックとして、上述のデータ処理部３１に加えて、分析制御部３２、平均値算出部３３、パラメータ決定部３４、画像生成部３５、及び表示制御部３６を備えている。これらの機能ブロックは、いずれも基本的には制御／処理部３０を構成するコンピュータに予めインストールされた専用のプログラムを該コンピュータのＣＰＵで実行することによってソフトウエア的に実現される機能手段である。前記専用のプログラムは、必ずしも単体のプログラムである必要はなく、例えばＴＯＦＭＳ１０を制御するためのプログラムの一部に組み込まれた機能であってもよく、その形態は特に問わない。

制御／処理部３０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はＳＳＤ（Solid State Drive） 等の大容量記憶装置から成る記憶部６０にアクセス可能に構成されている。記憶部６０にはモデル試料分析データ記憶部６１が設けられている。記憶部６０は、制御／処理部３０を構成する前記コンピュータに内蔵された又は前記コンピュータに直接接続された記憶装置によるものとするほか、例えば、前記コンピュータからインターネット等を介してアクセス可能である別のコンピュータシステム上に存在する、つまりはクラウドコンピューティングにおける記憶装置によるものなどとすることができる。

本実施形態におけるＴＯＦＭＳ１０では、試料１６のイオン化に際して遅延引き出し法によるイオンの引き出しが実行される。以下、遅延引き出し法におけるＴＯＦＭＳ１０の基本的な動作について説明する。

まず、試料１６にイオン化のためのレーザ光が照射される前の所定の時点において、引き出し電圧印加部２３が、分析制御部３２の制御の下に、ステージ１４と引き出し電極２１に同一の電圧Ｖ_Ｅを印加し、ベース電極２２には電圧Ｖ_Ｅよりも絶対値が十分に小さいベース電圧Ｖ_Ｂを印加する。一般的にはベース電極２２は接地されるので、ここではＶ_Ｂ＝０とする。これにより、イオン光軸Ｃ上の電位分布は図２に示すようになる。即ち、サンプルプレート１５と引き出し電極２１との間の引き出し領域には電位勾配がなく、引き出し電極２１とベース電極２２との間の加速領域には、引き出し電極２１からベース電極２２に向かって下傾する電位勾配を有する電場が形成される。なお、図２では正イオンの引き出しを行う場合の電位分布を示しており、負イオンの引き出しを行う場合には電位の正負が同図とは逆になる。

その後、分析制御部３２がレーザ光源１１を制御して、パルス状のレーザ光を出射させて試料１６に短時間照射する。このとき、サンプルプレート１５と引き出し電極２１との間の引き出し領域には上記の通り電位勾配がないため、レーザ光照射によって試料１６から発生したイオンは加速されない。したがって、イオン発生時に大きな初期エネルギを持つイオンほど試料１６から遠ざかる（図２の右方に移動する）こととなる。その結果、イオン発生から或る一定の時間が経過した時点では、イオンのｍ／ｚとは無関係に、初期エネルギが大きなイオンほど引き出し電極２１に近い位置に存在する。

レーザ光の照射から所定の遅延時間（通常数十～数百nsec程度）が経過すると、分析制御部３２は、引き出し電圧印加部２３からサンプルプレート１５への印加電圧の絶対値を、Ｖ_ＥからＶ_Ｓに増大させる。これにより、図３に示すように、引き出し領域には、サンプルプレート１５から引き出し電極２１に向かって下向き傾斜の電位勾配を有する電場が形成される。この電場によって、その直前に引き出し領域に存在していた各種イオンは一斉に加速される。このとき、サンプルプレート１５に近い位置にあるイオンほど、つまり初期エネルギが小さなイオンほど、高い（すなわち絶対値が大きい）電位による加速を受けるため、イオンに与えられる運動エネルギは大きい。したがって、同種のイオン（すなわち同じｍ／ｚを有するイオン）であっても、イオン発生時の初期エネルギが小さなものほど大きな速度で飛行空間２５に送り込まれることとなり、遅れて飛行空間２５に導入されたイオンは飛行途中で、先行している初期エネルギが相対的に大きな同種のイオンに徐々に追いつき、最終的にほぼ同時に検出器２６に到達する。このようにして同種のイオンにおける初期エネルギのばらつきの影響が排除され、高い時間収束性を達成することができる。

ただし、こうした遅延引き出し法では、遅延引き出しに関するパラメータ（例えば、上記の遅延時間等）によって決まる特定のｍ／ｚ値において最も質量分解能が高くなり、該特定のｍ／ｚから離れるほど質量分解能が低下する。そのため、上記のような遅延引き出し法においては、注目するｍ／ｚに応じて遅延引き出しに関するパラメータ（以下、遅延引き出しパラメータとよぶ）を適切に設定することが重要となる。

以下、本実施形態に係る質量分析システムの特徴的動作である遅延引き出しパラメータの設定手順について図４のフローチャートを参照しつつ説明する。以下では遅延引き出しパラメータとして遅延時間を設定する場合を例に挙げて説明を行うが、遅延時間に加えて又は代えて他の遅延引き出しパラメータ（例えば、上記の電圧Ｖ_Ｅ若しくは電圧Ｖ_Ｓの値又はその両方）の設定を行うものとしてもよい。

なお、モデル試料分析データ記憶部６１には、予め複数種類のモデル試料について、各モデル試料を遅延引き出し法における遅延時間を様々に変えて質量分析することによって取得された複数のマススペクトルのデータが、モデル試料分析データとして記憶されている。前記複数種類のモデル試料は、例えば、微生物タンパク質分析用のモデル試料と微生物脂質分析用モデルの試料などとすることができる。ここで、微生物タンパク質分析用のモデル試料とは、所定の微生物（例えば大腸菌）の細胞又はその抽出物をタンパク質の質量分析に適したマトリックスと混合して成る試料であり、微生物脂質分析用のモデル試料とは、所定の微生物の細胞又はその抽出物を脂質の質量分析に適したマトリックスと混合して成る試料である。前記モデル試料分析データは、本実施形態におけるＴＯＦＭＳ１０又はそれと同様の構成を有する質量分析装置を用いて取得されたものであることが望ましい。このようなモデル試料分析データは、ＴＯＦＭＳ１０のメーカーが用意してモデル試料分析データ記憶部６１に格納しておいてもよく、あるいは、ユーザがＴＯＦＭＳ１０を用いて実際にモデル試料を質量分析することによって取得し、モデル試料分析データ記憶部６１に記憶させてもよい。

［ステップ１０１：被検試料の種類と注目ｍ／ｚ範囲の入力を受け付け］
まず、ユーザ（分析担当者）が入力部４０で所定の操作を行うと、表示制御部３６の制御の下に表示部５０の画面上に所定の設定画面が表示される。前記設定画面は、これから質量分析装置を用いて分析しようとする試料（すなわち被検試料）の種類、及び該被検試料の分析において注目するｍ／ｚ範囲（以下、注目ｍ／ｚ範囲とよぶ）の入力を受け付け可能に構成されている。すなわち、このステップにおいては、表示制御部３６が本発明における入力受付部として機能する。前記被検試料の種類の入力形式としては、例えば、前記設定画面上に「微生物タンパク質」及び「微生物脂質」いった複数の選択肢を表示してユーザにいずれか１つを選ばせるものとすることができる。この場合において、前記被検試料が、所定の微生物の細胞又はその抽出物をタンパク質の質量分析に適したマトリックスと混合して成るものであるときには、ユーザは前記被検試料の種類として「微生物タンパク質」を選択する。一方、前記被検試料が、所定の微生物の細胞又はその抽出物を脂質の質量分析に適したマトリックスと混合して成るものであるときには、ユーザは前記被検試料の種類として「微生物脂質」を選択する。前記注目ｍ／ｚ範囲の入力形式としては、例えば、前記設定画面上で注目ｍ／ｚ範囲の下限値と上限値をユーザに数値で入力させるものなどとすることができる。

一般的に、ＭＡＬＤＩ－ＴＯＦＭＳにより微生物を質量分析する場合、微生物に由来するタンパク質のピークが高頻度で検出されるｍ／ｚ２０００～２００００の範囲が分析対象となる。このうちリボソームタンパク質のピークはｍ／ｚ９０００～１４０００の範囲に出現することが知られている。そこで、被検試料の種類が「微生物タンパク質」である場合には、ユーザは、注目ｍ／ｚ範囲として例えばｍ／ｚ９０００～１４０００の範囲を入力する。また、ＭＡＬＤＩ－ＴＯＦＭＳを用いた質量分析において微生物に由来する脂質のピークは概ねｍ／ｚ５００～２０００の範囲で検出されることが知られている。そこで、被検試料の種類が「微生物脂質」である場合には、ユーザは、注目ｍ／ｚ範囲として例えばｍ／ｚ５００～２０００の範囲を入力する。なお、被検試料の種類が、合成ポリマーである場合には、ユーザは、注目ｍ／ｚ範囲として例えばｍ／ｚ２００～３０００の範囲を入力する。

［ステップ１０２：被検試料の種類に対応したモデル試料分析データの読み出し］
ユーザが入力部４０を介して被検試料の種類と注目ｍ／ｚ範囲を入力すると、続いて、平均値算出部３３が、前記被検試料の種類に応じたモデル試料分析データを、モデル試料分析データ記憶部６１から読み出す。例えば、ステップ１０１において被検試料の種類として「微生物タンパク質」が入力された場合、本ステップでは、上述の「微生物タンパク質分析用のモデル試料」に関する複数のマススペクトル（すなわち、該モデル試料について、各々異なる遅延時間を適用して行われた複数回の質量分析の結果）が読み出される。

［ステップ１０３：質量分解能の平均値を算出］
更に、平均値算出部３３は、前記複数のマススペクトルの各々について、注目ｍ／ｚ範囲に含まれるピークを抽出すると共に、各ピークの質量分解能を求めて、その平均値を算出する。
［ステップ１０４：最適遅延時間の決定］
次に、パラメータ決定部３４が、前記ｍ／ｚ範囲における質量分解能の平均値が最も高くなったマススペクトルに対応付けてモデル試料分析データ記憶部６１に記憶されている遅延時間（すなわち、該マススペクトルが取得されたときに適用されていた遅延時間）を前記被検試料の分析に最適な遅延時間（以下、最適遅延時間とよぶ）として決定する。

［ステップ１０５：ヒートマップの作成］
更に、画像生成部３５が、ステップ１０３で算出された各ピークの質量分解能に基づいて、各遅延時間及び各ｍ／ｚにおける質量分解能の分布で表したヒートマップを作成する。前記ヒートマップは、例えば、前記複数のマススペクトルの各々に含まれるピークのｍ／ｚと各マススペクトルが取得されたときの遅延時間との組み合わせによって特定される複数のセルを有し、前記組み合わせの各々における質量分解能の高低を各セルに付した色の濃淡で表した画像とすることができる（図５を参照）。但し、本実施形態におけるヒートマップは、縦軸又は横軸の一方をｍ／ｚとし、他方を遅延時間とする二次元領域内における質量分解能の分布を視覚的に表した画像であれば上記に限定されるものではなく、例えば、質量分解能の高低を各セルに付した色の色相、明度、若しくは彩度の違い、各セルに付した模様の違い、又はそれらの組み合わせで表したものであってもよい。

なお、上記のステップ１０４とステップ１０５は逆の順で行ってもよい。

［ステップ１０６：最適遅延時間とヒートマップの表示］
続いて、表示制御部３６が、ステップ１０４で決定された最適遅延時間の値とステップ１０５で作成されたヒートマップの画像とを示す表示画面を、表示部５０に表示させる。この表示画面は、前記最適遅延時間及び前記ヒートマップを表示すると共に、ユーザによる最適遅延時間の変更を受け付け可能に構成されている。すなわち、このステップでは表示制御部３６が本発明におけるパラメータ変更受付部として機能する。

前記表示画面の一例を図５に示す。ユーザは、該表示画面上のヒートマップ表示欄７１に表示されるヒートマップと最適遅延時間表示欄７２に表示される最適遅延時間とを確認し、特に問題がないと判断した場合には、入力部４０を介してＯＫボタン７３を押下する。これにより、前記最適遅延時間の値が、前記被検試料の質量分析に適用される遅延時間の値として設定される。

一方、ユーザが前記ヒートマップと前記遅延時間の値とを確認して遅延時間の変更が必要であると判断した場合には、該ユーザが入力部４０を介して変更ボタン７４を押下する。これにより、例えば、最適遅延時間表示欄７２が編集可能な状態となり、ユーザが同欄における遅延時間の値を適当な値に変更した上でＯＫボタン７３を押下すると、変更された遅延時間の値が、前記被検試料の質量分析に適用される遅延時間として設定される。

以上により、被検試料の質量分析に適用する遅延時間の値が、該被検試料の種類及び注目ｍ／ｚ範囲に応じた適切な値に設定された状態となる。その後は、ユーザが該被検試料をＴＯＦＭＳ１０のイオン源にセットし、入力部４０を介して分析制御部３２に質量分析の開始を指示することにより、前記遅延時間を適用した質量分析が実行される。

なお、同じ測定対象物（例えば微生物の懸濁液）に同じ遅延時間を適用して質量分析した場合であっても、試料の調製方法（例えば、調製に使用するマトリックスの種類など）によって各ｍ／ｚにおける質量分解能が異なってくる。そのため、被検試料の調製には、該被検試料に対応するモデル試料と同様の調製方法を適用することが望ましい。そこで、本実施形態に係る質量分析システムは、上述のような最適遅延時間の表示に加えて、被検試料の調製方法を表示するものとしてもよい。具体的には、例えば、モデル試料分析データ記憶部６１にモデル試料分析データが記憶されている複数のモデル試料について、各モデル試料の調製に適用されたマトリックスの種類、測定対象物（例えば、微生物細胞の懸濁液又は微生物細胞の抽出液）とマトリックスとの混合比、又は前記測定対象物とマトリックスとの混合手順などの情報を、予め記憶部６０に記憶させておく。そして、ステップ１０１でユーザが被検試料の種類を入力した後の所定の時点において、表示制御部３６が、前記被検試料の種類に応じたモデル試料について記憶されている調製方法を記憶部６０から読み出して表示部５０の画面上に表示させる。ユーザは表示部５０に表示された前記調製方法にしたがって被検試料の調製を行う。なお、前記調製方法は、ステップ１０６において最適遅延時間と同時に表示するようにしてもよく、最適遅延時間とは別のタイミング（例えば、ステップ１０６の直前若しくは直後、又はステップ１０１の直後など）で表示するようにしてもよい。

上述の例では、モデル試料分析データ記憶部６１に予め複数のモデル試料についてのデータを記憶させておき、被検試料の種類に応じたモデル試料分析データを読み出して最適遅延時間を求める場合について説明を行ったが、これに限らず、被検試料の種類に対応した単一のモデル試料についてのモデル試料分析データを取得し、これに基づいて被検試料についての最適遅延時間を決定するものとしてもよい。

このような場合における最適遅延時間の決定手順の一例を、図６のフローチャートを参照しつつ説明する。

［ステップ２０１：注目ｍ／ｚ範囲の入力を受け付け］
まず、ユーザ（分析担当者）が入力部４０で所定の操作を行うと、表示制御部３６の制御の下に表示部５０の画面上に所定の設定画面が表示される。前記設定画面は、被検試料の質量分析における注目ｍ／ｚ範囲の入力を受け付け可能に構成されており、ユーザは入力部４０を介して前記設定画面に注目ｍ／ｚ範囲を入力する。

［ステップ２０２：モデル試料の質量分析］
その後、ユーザがモデル試料を保持したサンプルプレート１５をＭＡＬＤＩ－ＴＯＦＭＳ１０のイオン源にセットする。このとき、前記モデル試料としては、前記被検試料と同種の測定対象物（例えば、微生物）と、前記被検試料の調製に用いられるものと同じマトリックスとを混合して成るものとする。その後、ユーザが入力部４０を介して分析制御部３２に質量分析の開始を指示することにより、前記モデル試料に対して、遅延時間を変えつつ複数回の質量分析が実行される。その結果、データ処理部３１では、少なくとも注目ｍ／ｚ範囲を含んだ所定のｍ／ｚ範囲について、複数のマススペクトルが生成されて、モデル試料分析データ記憶部６１に記憶される。

［ステップ２０３：質量分解能の平均値を算出］
次に、平均値算出部３３が、ステップ２０２で生成された複数のマススペクトルを読み出し、その各々について、前記注目ｍ／ｚ範囲に含まれるピークを抽出すると共に、各ピークの質量分解能を求めて、その平均値を算出する。
［ステップ２０４：最適遅延時間の決定］
次に、パラメータ決定部３４が、前記平均値が最も高くなったマススペクトルが取得されたときに適用されていた遅延時間を、前記被検試料の分析に最適な遅延時間として決定する。

以降の工程、すなわちステップ２０５及ぶステップ２０６については、上述のステップ１０５及びステップ１０６と同様であるため、ここでは説明を省略する。

以上、本発明を実施するための形態について具体例を挙げて説明を行ったが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で適宜変更が許容される。例えば、上記の例では、ステップ１０３（又はステップ２０３）において、前記注目ｍ／ｚ範囲に含まれるピークの質量分解能の平均値を算出し、その値が最も高かったマススペクトルに対応する遅延時間を、ステップ１０４（又はステップ２０４）において最適遅延時間として決定するものとしたが、これに代えて、ステップ１０３（又はステップ２０３）において、前記注目ｍ／ｚ範囲に含まれるピークの高さ（すなわちイオンの検出強度）又はＳＮ比（すなわち信号対雑音比）の平均値を算出し、その値が最も高かったマススペクトルに対応する遅延時間を、ステップ１０４（又はステップ２０４）において最適遅延時間として決定するものとしてもよい。

また、上記の例では、モデル試料分析データとして、モデル試料を質量分析することで得られたマススペクトルをモデル試料分析データ記憶部６１に記憶させるものとしたが、これに限らず、前記マススペクトルに含まれるピークのｍ／ｚ及び該ピークの質量分解能（又はイオン強度若しくはＳＮ比）の値を、該マススペクトルの取得時に適用された遅延時間の値と対応付けて記載したリストを記憶させるようにしてもよい。この場合、該リストが本発明におけるモデル試料分析データに相当する。

また、上記の例では、ステップ１０５、１０６（又はステップ２０５、２０６）において質量分解能の分布を表すヒートマップを作成及び表示するものとしたが、これに代えて、上述のイオン強度又はＳＮ比の分布を示すヒートマップを生成及び表示するものとしてもよい。あるいは、ヒートマップに代えて、質量分解能（又はイオン強度若しくはＳＮ比）の高低を等高線で表した画像（すなわち等高線図）を作成して表示するようにしてもよい。また、ヒートマップ又は等高線図は必ずしも表示部５０に表示しなくてもよい。その場合、ステップ１０５（又はステップ２０５）は省略し、ステップ１０６（又はステップ２０６）では最適遅延時間に関する情報のみを表示する。

また、本実施形態に係る質量分析システムは、上記のような最適遅延時間の表示を行わず、ステップ１０４（又はステップ２０４）で決定された最適遅延時間が、その後の被検試料の分析に適用する遅延時間として自動的に設定されるようにしてもよい。その場合、上述のステップ１０５、１０６（又はステップ２０５、２０６）は省略する。

また、上記実施形態では、イオン源としてＭＡＬＤＩイオン源を備えたＴＯＦＭＳを例に挙げたが、イオン源はこれに限定されるものではなく、ＴＯＦＭＳのイオン源として利用されるイオン化法によるイオン源であって、短時間の間に試料からイオンを発生させ、そのイオンを電場により引き出し加速して飛行空間に送り込む構成のイオン源であればいかなるものを用いてもよい。このようなイオン源としては、例えば、マトリックスを利用しないレーザ脱離イオン化（ＬＤＩ）法、二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ＝Secondary Ion Mass Spectrometry）法、脱離エレクトロスプレイイオン化（ＤＥＳＩ＝Desorption Electrospray Ionization）法、プラズマ脱離イオン化法（ＰＤＩ＝Plasma Desorption Ionization）法によるイオン源などが挙げられる。
［態様］
上述した例示的な実施形態が以下の態様の具体例であることは、当業者には明らかである。

（第１項）本発明の一態様に係る質量分析システムは、
質量分析装置と、該質量分析装置と通信可能な制御コンピュータとを含む質量分析システムであって、
前記質量分析装置が、試料から発生したイオンを遅延引き出し法によって加速した上で飛行空間に導入し、該飛行空間内でｍ／ｚに応じてイオンを分離して検出するものであって、
前記制御コンピュータが、
モデル試料に対し、前記遅延引き出し法に関連するパラメータである遅延引き出しパラメータの値を変えつつ行われた複数回の質量分析の結果と、該複数回の質量分析の各々に適用された前記遅延引き出しパラメータの値とを対応付けて記憶するモデル試料分析データ記憶部と、
前記質量分析装置を用いて分析しようとする被検試料について、該被検試料の種類又は注目するｍ／ｚ範囲の入力を受け付ける入力受付部と、
前記モデル試料分析データ記憶部に記憶されている前記複数回の質量分析の結果の各々について、前記注目するｍ／ｚ範囲、又は前記被検試料の種類に応じて予め定められたｍ／ｚ範囲における質量分解能、イオン強度、又はＳＮ比のいずれかの平均値を算出する平均値算出部と、
前記複数回の質量分析の結果のうち、前記平均値が最も高くなったものに対応付けて前記モデル試料分析データ記憶部に記憶されている前記遅延引き出しパラメータの値を、前記質量分析装置を用いた前記被検試料の分析に最適な値として決定するパラメータ決定部と、
を備える。

第１項に係る質量分析システムによれば、入力受付部を介してユーザが入力した被検試料の種類又は該被検試料について注目するｍ／ｚ範囲に基づいて自動的に該被検試料の質量分析に最適な遅延引き出しパラメータの値が決定するため、幅広いｍ／ｚ範囲（例えば、上限と下限の差がｍ／ｚ１０００以上であるもの）にピークを生じる試料について適切な遅延引き出しパラメータを容易に決定できるようになる。

（第２項）第２項に係る質量分析システムは、第１項に係る質量分析システムにおいて、
前記モデル試料分析データ記憶部が、前記複数回の質量分析の結果を、複数種類のモデル試料の各々について記憶し、
前記平均値算出部が、前記複数種類のモデル試料のうち、前記入力受付部で入力された前記被検試料の種類に対応したモデル試料に関する前記複数回の質量分析の結果について前記平均値を算出するものである。

第２項に係る質量分析システムによれば、複数種類のモデル試料についての質量分析結果の中から、ユーザが入力した被検試料の種類に対応したモデル試料の質量分析結果が自動的に選出され、該質量分析結果に基づいて適切な遅延引き出しパラメータが決定される。したがって、前記質量分析装置によって様々な種類の被検試料を分析する場合であっても、各被検試料に応じた適切な遅延引き出しパラメータを簡単に決定することができる。

（第３項）第３項に係る質量分析システムは、第１項又は第２項に係る質量分析システムにおいて、
前記制御コンピュータが、更に、
表示装置と、
前記モデル試料に対する前記複数回の質量分析の結果に基づいて、縦軸又は横軸の一方をｍ／ｚとし、他方を前記遅延引き出しパラメータとする二次元領域上における質量分解能、イオン強度、又はＳＮ比の分布を表す画像を生成する画像生成部と、
前記画像を、前記パラメータ決定部によって決定された前記最適な値と共に前記表示装置に表示させる表示制御部と、
前記最適な値の変更を受け付けるパラメータ変更受付部と、
を備えるものである。

第３項に係る質量分析システムによれば、表示装置に表示される前記画像に基づいて、ｍ／ｚと遅延引き出しパラメータとの各組み合わせにおける質量分解能、イオン強度、又はＳＮ比の高低をユーザが視覚的に把握することができる。これにより、前記パラメータ決定部によって決定された遅延引き出しパラメータの値が適切であるかをユーザが判断することが可能となり、更に、必要に応じて、パラメータ変更受付部を介してその値を変更することができる。

（第４項）第４項に係る質量分析システムは、第２項又は第３項に係る質量分析システムにおいて、
前記制御コンピュータが、更に、
表示装置と、
前記表示装置を制御する表示制御部と、
前記複数種類のモデル試料の各々についてその調製方法を記憶する調製方法記憶部と、
を備え、
前記表示制御部が、前記複数種類のモデル試料のうち、前記入力受付部で入力された前記被検試料の種類に対応するモデル試料について、前記調製方法記憶部に記憶されている調製方法を前記表示装置に表示させるものである。

第４項に係る質量分析システムによれば、被検試料に対応したモデル試料、すなわち該被検試料の質量分析に最適な遅延引き出しパラメータを決定する際に用いられるモデル試料が、どのように調製されたものであるかをユーザが容易に知ることができる。そして、ユーザが、該モデル試料と同じ調製方法によって被検試料を調製することにより、調製方法の違いによる質量分解能等の変化を防ぐことができる。

（第５項）第５項に係る質量分析方法は、
試料から発生したイオンを遅延引き出し法によって加速した上で飛行空間に導入し、該飛行空間内でｍ／ｚに応じてイオンを分離して検出する飛行時間型質量分析装置を用いた質量分析方法であって、
モデル試料に対し、前記遅延引き出し法に関連するパラメータである遅延引き出しパラメータの値を変えつつ複数回の質量分析を行い、
前記複数回の質量分析の結果の各々について、前記飛行時間型質量分析装置で分析しようとする被検試料に関して注目するｍ／ｚ範囲における質量分解能、イオン強度、又はＳＮ比のいずれかの平均値を算出し、
前記複数回の質量分析の結果のうち、前記平均値が最も高かったものが取得されたときに適用されていた前記遅延引き出しパラメータの値を、前記被検試料の質量分析に最適な値として決定し、
前記最適な値を適用して、前記飛行時間型質量分析装置による前記被検試料の質量分析を行うものである。

第５項に係る質量分析方法によれば、被検試料が幅広いｍ／ｚ範囲にピークを生じる場合であっても、該被検試料に対して適切な遅延引き出しパラメータによる質量分析を容易に行うことができる。

１０…ＴＯＦＭＳ
１１…レーザ光源
１５…サンプルプレート
１６…試料
２１…引き出し電極
２２…ベース電極
２３…引き出し電圧印加部
２４…フライトチューブ
２５…飛行空間
２６…検出器
３０…制御／処理部
３１…データ処理部
３２…分析制御部
３３…平均値算出部
３４…パラメータ決定部
３５…画像生成部
３６…表示制御部
４０…入力部
５０…表示部
６０…記憶部
６１…モデル試料分析データ記憶部
７１…ヒートマップ表示欄
７２…最適遅延時間表示欄

Claims (5)

1. 質量分析装置と、該質量分析装置と通信可能な制御コンピュータとを含む質量分析システムであって、
   前記質量分析装置が、試料から発生したイオンを遅延引き出し法によって加速した上で飛行空間に導入し、該飛行空間内でｍ／ｚに応じてイオンを分離して検出するものであって、
   前記制御コンピュータが、
   モデル試料に対し、前記遅延引き出し法に関連するパラメータである遅延引き出しパラメータの値を変えつつ行われた複数回の質量分析の結果と、該複数回の質量分析の各々に適用された前記遅延引き出しパラメータの値とを対応付けて記憶するモデル試料分析データ記憶部と、
   前記質量分析装置を用いて分析しようとする被検試料について、該被検試料の種類又は注目するｍ／ｚ範囲の入力を受け付ける入力受付部と、
   前記モデル試料分析データ記憶部に記憶されている前記複数回の質量分析の結果の各々について、前記注目するｍ／ｚ範囲、又は前記被検試料の種類に応じて予め定められたｍ／ｚ範囲における質量分解能、イオン強度、又はＳＮ比のいずれかの平均値を算出する平均値算出部と、
   前記複数回の質量分析の結果のうち、前記平均値が最も高くなったものに対応付けて前記モデル試料分析データ記憶部に記憶されている前記遅延引き出しパラメータの値を、前記質量分析装置を用いた前記被検試料の分析に最適な値として決定するパラメータ決定部と、
   を備える質量分析システム。
2. 前記モデル試料分析データ記憶部が、前記複数回の質量分析の結果を、複数種類のモデル試料の各々について記憶し、
   前記平均値算出部が、前記複数種類のモデル試料のうち、前記入力受付部で入力された前記被検試料の種類に対応したモデル試料に関する前記複数回の質量分析の結果について前記平均値を算出する、
   請求項１に記載の質量分析システム。
3. 前記制御コンピュータが、更に、
   表示装置と、
   前記モデル試料に対する前記複数回の質量分析の結果に基づいて、縦軸又は横軸の一方をｍ／ｚとし、他方を前記遅延引き出しパラメータとする二次元領域上における質量分解能、イオン強度、又はＳＮ比の分布を表す画像を生成する画像生成部と、
   前記画像を、前記パラメータ決定部によって決定された前記最適な値と共に前記表示装置に表示させる表示制御部と、
   前記最適な値の変更を受け付けるパラメータ変更受付部と、
   を備える請求項１又は２に記載の質量分析システム。
4. 前記制御コンピュータが、更に、
   表示装置と、
   前記表示装置を制御する表示制御部と、
   前記複数種類のモデル試料の各々についてその調製方法を記憶する調製方法記憶部と、
   を備え、
   前記表示制御部が、前記複数種類のモデル試料のうち、前記入力受付部で入力された前記被検試料の種類に対応するモデル試料について、前記調製方法記憶部に記憶されている調製方法を前記表示装置に表示させる、
   請求項２に記載の質量分析システム。
5. 試料から発生したイオンを遅延引き出し法によって加速した上で飛行空間に導入し、該飛行空間内でｍ／ｚに応じてイオンを分離して検出する飛行時間型質量分析装置を用いた質量分析方法であって、
   モデル試料に対し、前記遅延引き出し法に関連するパラメータである遅延引き出しパラメータの値を変えつつ複数回の質量分析を行い、
   前記複数回の質量分析の結果の各々について、前記飛行時間型質量分析装置で分析しようとする被検試料に関して注目するｍ／ｚ範囲における質量分解能、イオン強度、又はＳＮ比のいずれかの平均値を算出し、
   前記複数回の質量分析の結果のうち、前記平均値が最も高かったものが取得されたときに適用されていた前記遅延引き出しパラメータの値を、前記被検試料の質量分析に最適な値として決定し、
   前記最適な値を適用して、前記飛行時間型質量分析装置による前記被検試料の質量分析を行う、質量分析方法。

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