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🛠️ Matchms

matchms

質量スペクトルを比較し、その類似度を

⏱ 障害ポストモーテム 1日 → 1時間

📺 まず動画で見る(YouTube)

▶ 【衝撃】最強のAIエージェント「Claude Code」の最新機能・使い方・プログラミングをAIで効率化する超実践術を解説! ↗

※ jpskill.com 編集部が参考用に選んだ動画です。動画の内容と Skill の挙動は厳密には一致しないことがあります。

📜 元の英語説明(参考)

Spectral similarity and compound identification for metabolomics. Use for comparing mass spectra, computing similarity scores (cosine, modified cosine), and identifying unknown compounds from spectral libraries. Best for metabolite identification, spectral matching, library searching. For full LC-MS/MS proteomics pipelines use pyopenms.

🇯🇵 日本人クリエイター向け解説

一言でいうと

質量スペクトルを比較し、その類似度を

※ jpskill.com 編集部が日本のビジネス現場向けに補足した解説です。Skill本体の挙動とは独立した参考情報です。

⚡ おすすめ: コマンド1行でインストール(60秒)

下記のコマンドをコピーしてターミナル(Mac/Linux)または PowerShell(Windows)に貼り付けてください。 ダウンロード → 解凍 → 配置まで全自動。

🍎 Mac / 🐧 Linux
mkdir -p ~/.claude/skills && cd ~/.claude/skills && curl -L -o matchms.zip https://jpskill.com/download/4183.zip && unzip -o matchms.zip && rm matchms.zip
🪟 Windows (PowerShell)
$d = "$env:USERPROFILE\.claude\skills"; ni -Force -ItemType Directory $d | Out-Null; iwr https://jpskill.com/download/4183.zip -OutFile "$d\matchms.zip"; Expand-Archive "$d\matchms.zip" -DestinationPath $d -Force; ri "$d\matchms.zip"

完了後、Claude Code を再起動 → 普通に「動画プロンプト作って」のように話しかけるだけで自動発動します。

💾 手動でダウンロードしたい(コマンドが難しい人向け)
  1. 1. 下の青いボタンを押して matchms.zip をダウンロード
  2. 2. ZIPファイルをダブルクリックで解凍 → matchms フォルダができる
  3. 3. そのフォルダを C:\Users\あなたの名前\.claude\skills\(Win)または ~/.claude/skills/(Mac)へ移動
  4. 4. Claude Code を再起動

⚠️ ダウンロード・利用は自己責任でお願いします。当サイトは内容・動作・安全性について責任を負いません。

🎯 このSkillでできること

下記の説明文を読むと、このSkillがあなたに何をしてくれるかが分かります。Claudeにこの分野の依頼をすると、自動で発動します。

📦 インストール方法 (3ステップ)

  1. 1. 上の「ダウンロード」ボタンを押して .skill ファイルを取得
  2. 2. ファイル名の拡張子を .skill から .zip に変えて展開(macは自動展開可)
  3. 3. 展開してできたフォルダを、ホームフォルダの .claude/skills/ に置く
    • · macOS / Linux: ~/.claude/skills/
    • · Windows: %USERPROFILE%\.claude\skills\

Claude Code を再起動すれば完了。「このSkillを使って…」と話しかけなくても、関連する依頼で自動的に呼び出されます。

詳しい使い方ガイドを見る →
最終更新
2026-05-17
取得日時
2026-05-18
同梱ファイル
5

💬 こう話しかけるだけ — サンプルプロンプト

  • Matchms を使って、最小構成のサンプルコードを示して
  • Matchms の主な使い方と注意点を教えて
  • Matchms を既存プロジェクトに組み込む方法を教えて

これをClaude Code に貼るだけで、このSkillが自動発動します。

📖 Skill本文(日本語訳)

※ 原文(英語/中国語)を Gemini で日本語化したものです。Claude 自身は原文を読みます。誤訳がある場合は原文をご確認ください。

Matchms

概要

Matchms は、質量分析データ処理および解析のためのオープンソース Python ライブラリです。さまざまな形式からスペクトルをインポートし、メタデータを標準化し、ピークをフィルタリングし、スペクトル類似度を計算し、再現性のある分析ワークフローを構築できます。

主要な機能

1. 質量分析データのインポートとエクスポート

複数のファイル形式からスペクトルを読み込み、処理済みデータをエクスポートします。

from matchms.importing import load_from_mgf, load_from_mzml, load_from_msp, load_from_json
from matchms.exporting import save_as_mgf, save_as_msp, save_as_json

# Import spectra
spectra = list(load_from_mgf("spectra.mgf"))
spectra = list(load_from_mzml("data.mzML"))
spectra = list(load_from_msp("library.msp"))

# Export processed spectra
save_as_mgf(spectra, "output.mgf")
save_as_json(spectra, "output.json")

サポートされている形式:

  • mzML および mzXML (生質量分析形式)
  • MGF (Mascot Generic Format)
  • MSP (スペクトルライブラリ形式)
  • JSON (GNPS互換)
  • metabolomics-USI 参照
  • Pickle (Python シリアル化)

インポート/エクスポートの詳細なドキュメントについては、references/importing_exporting.md を参照してください。

2. スペクトルフィルタリングと処理

包括的なフィルターを適用して、メタデータを標準化し、ピークデータを洗練します。

from matchms.filtering import default_filters, normalize_intensities
from matchms.filtering import select_by_relative_intensity, require_minimum_number_of_peaks

# Apply default metadata harmonization filters
spectrum = default_filters(spectrum)

# Normalize peak intensities
spectrum = normalize_intensities(spectrum)

# Filter peaks by relative intensity
spectrum = select_by_relative_intensity(spectrum, intensity_from=0.01, intensity_to=1.0)

# Require minimum peaks
spectrum = require_minimum_number_of_peaks(spectrum, n_required=5)

フィルターカテゴリ:

  • メタデータ処理: 化合物名の調和、化学構造の導出、付加物の標準化、電荷の修正
  • ピークフィルタリング: 強度の正規化、m/z または強度による選択、前駆体ピークの除去
  • 品質管理: 最小ピーク数の要求、前駆体 m/z の検証、メタデータの完全性の確保
  • 化学的アノテーション: フィンガープリントの追加、InChI/SMILES の導出、構造の不一致の修正

Matchms は 40 以上のフィルターを提供しています。完全なフィルターリファレンスについては、references/filtering.md を参照してください。

3. スペクトル類似度の計算

さまざまな類似度指標を使用してスペクトルを比較します。

from matchms import calculate_scores
from matchms.similarity import CosineGreedy, ModifiedCosine, CosineHungarian

# Calculate cosine similarity (fast, greedy algorithm)
scores = calculate_scores(references=library_spectra,
                         queries=query_spectra,
                         similarity_function=CosineGreedy())

# Calculate modified cosine (accounts for precursor m/z differences)
scores = calculate_scores(references=library_spectra,
                         queries=query_spectra,
                         similarity_function=ModifiedCosine(tolerance=0.1))

# Get best matches
best_matches = scores.scores_by_query(query_spectra[0], sort=True)[:10]

利用可能な類似度関数:

  • CosineGreedy/CosineHungarian: 異なるマッチングアルゴリズムを持つピークベースのコサイン類似度
  • ModifiedCosine: 前駆体質量差を考慮したコサイン類似度
  • NeutralLossesCosine: 中性損失パターンに基づく類似度
  • FingerprintSimilarity: フィンガープリントを使用した分子構造類似度
  • MetadataMatch: ユーザー定義のメタデータフィールドを比較
  • PrecursorMzMatch/ParentMassMatch: 単純な質量ベースのフィルタリング

類似度関数の詳細なドキュメントについては、references/similarity.md を参照してください。

4. 処理パイプラインの構築

再現性のある多段階分析ワークフローを作成します。

from matchms import SpectrumProcessor
from matchms.filtering import default_filters, normalize_intensities
from matchms.filtering import select_by_relative_intensity, remove_peaks_around_precursor_mz

# Define a processing pipeline
processor = SpectrumProcessor([
    default_filters,
    normalize_intensities,
    lambda s: select_by_relative_intensity(s, intensity_from=0.01),
    lambda s: remove_peaks_around_precursor_mz(s, mz_tolerance=17)
])

# Apply to all spectra
processed_spectra = [processor(s) for s in spectra]

5. Spectrum オブジェクトの操作

コアとなる Spectrum クラスには質量スペクトルデータが含まれています。

from matchms import Spectrum
import numpy as np

# Create a spectrum
mz = np.array([100.0, 150.0, 200.0, 250.0])
intensities = np.array([0.1, 0.5, 0.9, 0.3])
metadata = {"precursor_mz": 250.5, "ionmode": "positive"}

spectrum = Spectrum(mz=mz, intensities=intensities, metadata=metadata)

# Access spectrum properties
print(spectrum.peaks.mz)           # m/z values
print(spectrum.peaks.intensities)  # Intensity values
print(spectrum.get("precursor_mz")) # Metadata field

# Visualize spectra
spectrum.plot()
spectrum.plot_against(reference_spectrum)

6. メタデータ管理

スペクトルメタデータを標準化し、調和させます。

# Metadata is automatically harmonized
spectrum.set("Precursor_mz", 250.5)  # Gets harmonized to lowercase key
print(spectrum.get("precursor_mz"))   # Returns 250.5

# Derive chemical information
from matchms.filtering import derive_inchi_from_smiles, derive_inchikey_from_inchi
from matchms.filtering import add_fingerprint

spectrum = derive_inchi_from_smiles(spectrum)
spectrum = derive_inchikey_from_inchi(spectrum)
spectrum = add_fingerprint(spectrum, fingerprint_type="morgan", nbits=2048)

一般的なワークフロー

以下を含む典型的な質量分析分析ワークフローについては、

  • スペクトルライブラリの読み込みと前処理
  • 未知のスペクトルと参照ライブラリのマッチング
  • 品質フィルタリングとデータクリーニング
  • 大規模な類似度比較
  • ネットワークベースのスペクトルクラスタリング

詳細な例については、references/workflows.md を参照してください。

インストール

uv pip install matchms
📜 原文 SKILL.md(Claudeが読む英語/中国語)を展開

Matchms

Overview

Matchms is an open-source Python library for mass spectrometry data processing and analysis. Import spectra from various formats, standardize metadata, filter peaks, calculate spectral similarities, and build reproducible analytical workflows.

Core Capabilities

1. Importing and Exporting Mass Spectrometry Data

Load spectra from multiple file formats and export processed data:

from matchms.importing import load_from_mgf, load_from_mzml, load_from_msp, load_from_json
from matchms.exporting import save_as_mgf, save_as_msp, save_as_json

# Import spectra
spectra = list(load_from_mgf("spectra.mgf"))
spectra = list(load_from_mzml("data.mzML"))
spectra = list(load_from_msp("library.msp"))

# Export processed spectra
save_as_mgf(spectra, "output.mgf")
save_as_json(spectra, "output.json")

Supported formats:

  • mzML and mzXML (raw mass spectrometry formats)
  • MGF (Mascot Generic Format)
  • MSP (spectral library format)
  • JSON (GNPS-compatible)
  • metabolomics-USI references
  • Pickle (Python serialization)

For detailed importing/exporting documentation, consult references/importing_exporting.md.

2. Spectrum Filtering and Processing

Apply comprehensive filters to standardize metadata and refine peak data:

from matchms.filtering import default_filters, normalize_intensities
from matchms.filtering import select_by_relative_intensity, require_minimum_number_of_peaks

# Apply default metadata harmonization filters
spectrum = default_filters(spectrum)

# Normalize peak intensities
spectrum = normalize_intensities(spectrum)

# Filter peaks by relative intensity
spectrum = select_by_relative_intensity(spectrum, intensity_from=0.01, intensity_to=1.0)

# Require minimum peaks
spectrum = require_minimum_number_of_peaks(spectrum, n_required=5)

Filter categories:

  • Metadata processing: Harmonize compound names, derive chemical structures, standardize adducts, correct charges
  • Peak filtering: Normalize intensities, select by m/z or intensity, remove precursor peaks
  • Quality control: Require minimum peaks, validate precursor m/z, ensure metadata completeness
  • Chemical annotation: Add fingerprints, derive InChI/SMILES, repair structural mismatches

Matchms provides 40+ filters. For the complete filter reference, consult references/filtering.md.

3. Calculating Spectral Similarities

Compare spectra using various similarity metrics:

from matchms import calculate_scores
from matchms.similarity import CosineGreedy, ModifiedCosine, CosineHungarian

# Calculate cosine similarity (fast, greedy algorithm)
scores = calculate_scores(references=library_spectra,
                         queries=query_spectra,
                         similarity_function=CosineGreedy())

# Calculate modified cosine (accounts for precursor m/z differences)
scores = calculate_scores(references=library_spectra,
                         queries=query_spectra,
                         similarity_function=ModifiedCosine(tolerance=0.1))

# Get best matches
best_matches = scores.scores_by_query(query_spectra[0], sort=True)[:10]

Available similarity functions:

  • CosineGreedy/CosineHungarian: Peak-based cosine similarity with different matching algorithms
  • ModifiedCosine: Cosine similarity accounting for precursor mass differences
  • NeutralLossesCosine: Similarity based on neutral loss patterns
  • FingerprintSimilarity: Molecular structure similarity using fingerprints
  • MetadataMatch: Compare user-defined metadata fields
  • PrecursorMzMatch/ParentMassMatch: Simple mass-based filtering

For detailed similarity function documentation, consult references/similarity.md.

4. Building Processing Pipelines

Create reproducible, multi-step analysis workflows:

from matchms import SpectrumProcessor
from matchms.filtering import default_filters, normalize_intensities
from matchms.filtering import select_by_relative_intensity, remove_peaks_around_precursor_mz

# Define a processing pipeline
processor = SpectrumProcessor([
    default_filters,
    normalize_intensities,
    lambda s: select_by_relative_intensity(s, intensity_from=0.01),
    lambda s: remove_peaks_around_precursor_mz(s, mz_tolerance=17)
])

# Apply to all spectra
processed_spectra = [processor(s) for s in spectra]

5. Working with Spectrum Objects

The core Spectrum class contains mass spectral data:

from matchms import Spectrum
import numpy as np

# Create a spectrum
mz = np.array([100.0, 150.0, 200.0, 250.0])
intensities = np.array([0.1, 0.5, 0.9, 0.3])
metadata = {"precursor_mz": 250.5, "ionmode": "positive"}

spectrum = Spectrum(mz=mz, intensities=intensities, metadata=metadata)

# Access spectrum properties
print(spectrum.peaks.mz)           # m/z values
print(spectrum.peaks.intensities)  # Intensity values
print(spectrum.get("precursor_mz")) # Metadata field

# Visualize spectra
spectrum.plot()
spectrum.plot_against(reference_spectrum)

6. Metadata Management

Standardize and harmonize spectrum metadata:

# Metadata is automatically harmonized
spectrum.set("Precursor_mz", 250.5)  # Gets harmonized to lowercase key
print(spectrum.get("precursor_mz"))   # Returns 250.5

# Derive chemical information
from matchms.filtering import derive_inchi_from_smiles, derive_inchikey_from_inchi
from matchms.filtering import add_fingerprint

spectrum = derive_inchi_from_smiles(spectrum)
spectrum = derive_inchikey_from_inchi(spectrum)
spectrum = add_fingerprint(spectrum, fingerprint_type="morgan", nbits=2048)

Common Workflows

For typical mass spectrometry analysis workflows, including:

  • Loading and preprocessing spectral libraries
  • Matching unknown spectra against reference libraries
  • Quality filtering and data cleaning
  • Large-scale similarity comparisons
  • Network-based spectral clustering

Consult references/workflows.md for detailed examples.

Installation

uv pip install matchms

For molecular structure processing (SMILES, InChI):

uv pip install matchms[chemistry]

Reference Documentation

Detailed reference documentation is available in the references/ directory:

  • filtering.md - Complete filter function reference with descriptions
  • similarity.md - All similarity metrics and when to use them
  • importing_exporting.md - File format details and I/O operations
  • workflows.md - Common analysis patterns and examples

Load these references as needed for detailed information about specific matchms capabilities.

同梱ファイル

※ ZIPに含まれるファイル一覧。`SKILL.md` 本体に加え、参考資料・サンプル・スクリプトが入っている場合があります。