JP2004053283A

JP2004053283A - クロマトグラフデータ処理装置

Info

Publication number: JP2004053283A
Application number: JP2002207706A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Kihara; 木原　隆幸
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2002-07-17
Filing date: 2002-07-17
Publication date: 2004-02-19

Abstract

【課題】クロマトグラムのグラフ上においてクロマトグラムピークに関する情報の表示や特定のピークの選択を分かりやすく行うことができるクロマトグラムピーク処理装置を提供する。
【解決手段】操作者が入力したデータ処理命令に従ってクロマトグラム３１上の各ピークについてデータ処理を行い、得られた数値の大きさに基いてグラフ上の各ピーク領域３６を色分け表示する。これによって操作者は、各ピークの得られた数値の大小関係などを一見して知ることができる。また、カーソル３２が特定のピーク領域３６に置かれたときにそのピークが選択され、そのピークに対する処理命令を操作者が入力することもできる。
【選択図】　図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速液体クロマトグラフ（ＨＰＬＣ）装置などのクロマトグラフ装置において、クロマトグラムのピークに関する情報の表示や特定のピークを選択するなどの、ピークに対するデータ処理を行うクロマトグラフデータ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のクロマトグラフ装置では、得られたクロマトグラムをグラフ形式で画面上に表示する一方、クロマトグラムのピークに関する情報を表形式で画面上に表示していた。例えば本願出願人は、時間毎のスペクトルからクロマトグラムを得るクロマトグラフ装置において、クロマトグラムのピーク保持時間におけるスペクトルと既知の成分のスペクトルとを比較し、両者の類似度を比較することによってピークの成分を特定することを提案している（特願２００２−１９７４０７号）。この場合、グラフに表示された各ピークに対して類似度が計算されるが、その結果の表示方法として、上記のように従来の表形式で表示することが考えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
操作者（利用者）は、グラフ中の或るピークのデータが表中のどの値であるかを、グラフと表とを対比して判断しなければならない。グラフと表とは、同一画面上ではあっても異なる場所に表示されるため、或るピークのデータを誤って他のピークのデータと誤認する可能性もある。また、この表は数字の羅列であるため、ピーク毎のデータの大小関係などを一見して判断することは困難である。
【０００４】
また、上記の類似度計算の例ではクロマトグラムの各ピークに対して計算を行うが、操作者が特定のピークのみを指定して計算を行うこともある。その場合は、上記ピーク情報の表からその特定のピークを選択するので、クロマトグラムのピークとの対応が分かり難い。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、クロマトグラム上においてピークに関する情報の表示や特定のピークの選択を分かりやすく行うことができるクロマトグラフデータ処理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために成された本発明に係る第１のクロマトグラフデータ処理装置は、
ａ）クロマトグラムを作成するクロマトグラム作成手段と、
ｂ）得られたクロマトグラムからピークを検出するピーク検出手段と、
ｃ）検出されたピークの開始時刻と終了時刻を記憶するピーク記憶手段と、
ｄ）ピークに関して所定のデータ処理を実行するデータ処理手段と、
ｅ）得られたクロマトグラムを画面上に表示し、該データ処理手段によって得られた処理結果に応じてピークを色分けして表示するクロマトグラム表示処理手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る第２のクロマトグラフデータ処理装置は、
ａ）クロマトグラムを作成するクロマトグラム作成手段と、
ｂ）得られたクロマトグラムからピークを検出するピーク検出手段と、
ｃ）検出されたピークの開始時刻と終了時刻を記憶するピーク記憶手段と、
ｄ）得られたクロマトグラムを画面上に表示するクロマトグラム表示処理手段と、
ｅ）画面上に表示されるカーソルと対応する入力手段と、
ｆ）上記カーソルがピークに関して定義された領域内に在る時に入力手段により所定の操作が行われた場合、そのピークに関する所定の処理を実行するピーク処理実行手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
第１のクロマトグラフデータ処理装置では、クロマトグラム作成手段は、カラムから流出する試料に基づいてクロマトグラムを作成する。クロマトグラムを作成する方法には、特定の物理量を直接測定する方法、或いは逐次スペクトルを採取し、その積分値を時間軸に対してプロットする方法等がある。
【０００９】
ピーク検出手段は、得られたクロマトグラムから所定の基準によりピークを検出する。この基準としては、従来より知られている閾値法や傾斜法（微分法）等を用いることができる。ピーク記憶手段は、ピーク検出手段が決定した各ピークの開始時刻及び終了時刻を記憶する。
【００１０】
データ処理手段は、前記類似度の計算等の、各ピークに関する所定のデータ処理を実行する。実行すべきデータ処理は、常に同じ処理を予め定められた通りに実行させるようにしてもよいし、測定前又は測定後に操作者が入力した処理内容を実行させてもよい。後者の場合、処理内容を選択するメニューを画面上に出力し、それに対して操作者がキーボードやマウス等を用いて選択することによって処理内容を決定するようにすることもできる。
【００１１】
クロマトグラム表示処理手段は、画面上にクロマトグラムを表示するとともに、上記ピークに関するデータ処理によって得られた結果に応じて、全てのピークを色分けして表示する。色分け表示される各ピーク領域は、ピーク記憶手段に記憶されているピーク開始時刻及び終了時刻の情報に基づく。この色分けの方法としては、例えば、データ処理された結果（例えば、類似度）の値の大きさ（高さ）に応じて色の濃淡を付ける方法や、大から小への順序に応じて色相（赤、橙、黄、緑、青、紫等）を変化させる方法等が考えられる。なお、データ処理の内容によっては、上記のように全てのピークに対してではなく、特定のピークに対してのみ着色を行うようにしてもよい。
【００１２】
第２のクロマトグラフデータ処理装置では、第１のクロマトグラフデータ処理装置と同様、クロマトグラム作成手段がクロマトグラムを作成し、ピーク検出手段が得られたクロマトグラムからピークを検出し、検出された各ピークの開始時刻及び終了時刻がピーク記憶手段に記憶される。得られたクロマトグラムは、クロマトグラム表示処理手段により画面上に表示される。画面上には表示されないが、内部的には、クロマトグラムにおいて、ピーク記憶手段に記憶されたピーク開始時刻及び終了時刻に基づき各ピークの領域が定義されている。この領域としては、クロマトグラムのカーブより下（且つ、開始時刻−終了時刻内）の領域としてもよいし、より広く、ピーク開始時刻と終了時刻との間の領域全て（クロマトグラムカーブの上も含めて）としてもよい。また、ピーク高さの１／２以上の領域と限定してもよい。
【００１３】
画面上にはカーソルも表示される。このカーソルは、操作者による入力手段の操作に対応して画面上を移動する。そのカーソルが上記ピーク領域内に在るときに操作者が所定の操作（マウスクリック、キーボードの所定のキー操作等）を行うと、ピーク処理実行手段は、そのピークに関して予め定められた処理を実行する。
【００１４】
【発明の効果】
本発明の第１のクロマトグラフデータ処理装置では、各ピーク毎の類似度等の所定のデータが画面上のクロマトグラムの各ピークに色の濃淡や色相の変化等によって表示されるので、操作者は各ピークにおけるそれらのデータの大小関係などを一見して知ることができる。また、従来の表形式のデータ表示において生じ得る他のピークのデータとの誤認も生じない。
【００１５】
第２のクロマトグラフデータ処理装置では、操作者がマウス等を用いて画面上のクロマトグラムの個々のピークを選択することが可能となる。操作者がこのようなピーク選択を行うことによって、操作者はそのピークに関する類似度の計算等の必要なデータ処理を行うことが簡単且つ直感的にできるようになる。
【００１６】
【実施例】
本発明の一実施例である高速液体クロマトグラフ（ＨＰＬＣ）装置の概略を図１に示す。溶離液槽１１からポンプ１２により吸引された溶離液（移動相）に、インジェクタ１３で分析対象の試料液が注入され、分離カラム１４へと送り込まれる。試料中の各成分が分離カラム１４を通過する時間（保持時間）は成分により異なるため、分離カラム１４を通過した溶離液中において試料の各成分は時間的に分離して溶出する。溶出した試料を含む溶出液は検出器１５に送られる。検出器１５においては、溶出液がセル１５１を通過し、そのセル１５１に光源１５２からの白色光が照射される。白色光はセル１５１中の溶出液に含まれる成分に特有の波長において吸収を受ける。その透過光を、回折格子などの分光器１５３により波長分散させ、フォトダイオードアレイ１５４にて波長毎の強度を検出する。この検出器１５の検出信号は増幅器１６で増幅され、Ａ／Ｄ変換器１７でデジタル信号に変換され、コンピュータ１８に入力される。
【００１７】
図２にコンピュータ１８の本実施例における機能をブロック図で示す。一点鎖線で囲まれた領域４１はコンピュータ１８のＣＰＵが担い、領域４２はハードディスクやメモリ等の記憶装置が担う。
【００１８】
（１）クロマトグラムピークの色分け表示
（１−１）レファレンススペクトルとの比較
ここでは、クロマトグラム中のピークを同定するために、各ピークを代表するスペクトルと既知の成分について予め登録されたスペクトル（レファレンススペクトル）との類似度を求め、その値に対応してピークの色分け表示を行う処理について説明する。
【００１９】
クロマトグラム作成部２１は、まず各時刻のスペクトルを作成する。次に、各スペクトルの所定波長範囲内の強度積分値を時間軸に対してプロットすることによりクロマトグラムを作成する。
【００２０】
ピーク検出部２２は、得られたクロマトグラムから所定の基準によりピークの開始時刻と終了時刻を決定することによりピークを検出する。例えば、ピークを閾値法によって決定した場合には、クロマトグラムが所定の閾値を上回った時刻をピークの開始時刻、クロマトグラムが所定の閾値を下回った時刻をピークの終了時刻とし、両時刻の間をピークとする。ピーク記憶部２６は、得られたピークの開始時刻と終了時刻を各ピーク毎に記憶する。
【００２１】
クロマトグラム表示処理部２４は、ディスプレイ１９にクロマトグラムを図３のように表示する（但し、破線部は表示されない）。クロマトグラム表示処理部２４の内部では、図３に示す開始時刻−終了時刻間３０内であり且つクロマトグラムのカーブより下の領域が各ピークの領域として設定されている。
【００２２】
操作者が入力手段であるマウス２０を操作してディスプレイ１９上の任意の位置にカーソル３２を置きマウス２０の右ボタンをクリックすると、データ処理部２３は、ディスプレイ１９上に処理選択メニュー３３を表示する（図４）。ここで右クリックの代わりにダブルクリックを行うようにしてもよいし、マウス２０やキーボードを用いてプルダウンメニュー３４から項目を選択することによって処理選択メニュー３３を表示させるようにしてもよい。処理選択メニュー３３には、各種表示・分析等の処理についての選択項目（本実施例では、「レファレンススペクトルとの比較」、「内部標準物質ピークのサーチ」、「低純度ピークの表示」等）が表示される。
【００２３】
操作者が処理選択メニュー３３（図４）の「レファレンススペクトルとの比較」を選択すると、データ処理部２３はディスプレイ１９上に、分析を行う成分を選択するための成分選択メニュー３５を表示する（図５）。ここで成分選択メニュー３５に表示される成分は、レファレンススペクトルとして参照データ記憶部２７に記憶されている成分である。操作者はその中から分析を行いたい成分を選択する。
【００２４】
データ処理部２３は、ピーク検出部２２が検出した全てのピークのピークトップにおけるスペクトル（代表スペクトル）に対して、選択された成分のレファレンススペクトルとの類似度を計算する。ここで、スペクトル類似度の計算には、例えば特開昭６１−１１１４２５号公報に記載されている方法を用いることができる。その概略は以下の通りである。目的とするスペクトル中のｎ種類の波長λｋ（ｋは１〜ｎの整数）における強度Ｉｋを成分とするｎ次元ベクトルを定義する。代表スペクトルにより定義されるｎ次元ベクトルとレファレンススペクトルにより定義されるｎ次元ベクトルとの内積を両ベクトルの大きさの積で除したものをスペクトル類似度とする。
【００２５】
クロマトグラム表示処理部２４は、得られたスペクトル類似度の大きさに応じて、ディスプレイ１９に表示されたクロマトグラムのピーク領域３６に濃い色から淡い色へ濃淡を付けて着色し表示する（図６）。もちろん、例えばスペクトル類似度の大きい順に赤系統の色から青系統の色へ色相を変化させて表示させる方法など、他の色分け方法を用いることもできる。ここで着色する領域は、上記においてピークの領域として設定された領域である。操作者は、各ピークの色（この場合は濃淡）から、どのピークが選択した成分に由来するピークであるかを容易に判断することができる。
【００２６】
（１−２）内部標準物質ピークの明示
定量分析を行うために測定試料に標準物質（内部標準物質という）を混入して測定を行うことがある。得られたクロマトグラムのうち内部標準物質として指定したピークを他のピークと容易に区別することができれば、測定対象が明確になるため便利である。そこで、内部標準物質のピークを他のピークとは異なる色で表示させる処理について以下に説明する。
【００２７】
操作者が処理選択メニュー３３（図４）の「内部標準物質ピークの明示」を選択すると、データ処理部２３は、予め分析者が入力し参照データ記憶部２７に記憶させておいた内部標準物質のピーク保持時間を参照する。データ処理部２３はピーク記憶部２６に記憶された開始時刻−終了時刻間にこの内部標準物質のピーク保持時間が存在するピークを内部標準物質のピークと特定する。こうして特定された内部標準物質のピークを他のピークと識別するため、そのピークを予め定められた色に着色して表示する。
【００２８】
（１−３）低純度ピークの表示
同一又は近接した保持時間を有する複数の成分によるピークが存在する場合、それら複数のピークが重なり合うという現象が生じる。例えば、図７（ａ）に示すように、それぞれ単一成分によるピーク５１及び５２が重なり、図７（ｂ）に示すような見かけ上１つのピーク５３が得られることがある。そこで、見かけ上１つのピークに対して、それが単一成分によるものか、或いは複数の成分のピークが重なり合ったものであるのかを判断するために、ピーク純度の判定が必要になる。その判定方法が本願出願人によって提案されている（例えば、特願２００１−０９２６０２号）。ここではその判定方法によってピーク純度を算出し、ピーク純度の低いピークを色分けして表示する処理を説明する。
【００２９】
処理選択メニュー３３（図４）が表示されたとき、操作者が「低純度ピークの表示」を選択すると、データ処理部２３は、１つのピークにおいて測定された全ての測定スペクトルの各々に対して、所定の方法によって同一ピーク内の他の測定スペクトルを基準スペクトルとして選択し、そのスペクトルと基準スペクトルとの類似度を計算する。この基準スペクトルとの類似度が所定の方法によって算出された判定基準値を下回れば、データ処理部２３は、その測定スペクトルが得られた保持時間においてそのピークが不純物を含むと判断する（基準スペクトルの選択方法及び判定基準値の算出方法の詳細は特願２００１−０９２６０２号出願を参照）。
【００３０】
データ処理部２３はこの計算をクロマトグラムの全てのピークについて行う。クロマトグラム表示処理部２４は、不純物を含むとデータ処理部２３が判断したピークに、他のピークと区別される所定の色を付ける。これによって、複数の成分を含むピークを誤って単独成分によるピークであると判断することがなくなる。
【００３１】
（２）クロマトグラムピークの選択
ここでは、測定されたクロマトグラムの各ピークのうちの１つを選択し、そのピークに対する処理を行う操作について説明する。
【００３２】
上記（１−１）と同様に、クロマトグラム作成部２１はクロマトグラムを作成する。ピーク検出部２２はそのクロマトグラムの全てのピークを検出し、且つ各ピークについてピークの開始時刻と終了時刻を決定し、ピーク記憶部２６に記憶する。クロマトグラム表示処理部２４がディスプレイ１９にクロマトグラムを表示する。ここでも上記（１−１）と同様に、クロマトグラム表示処理部２４の内部では、クロマトグラムのカーブより下であり且つ開始時刻−終了時刻内の領域が各ピークの領域として設定されている。
【００３３】
ピーク処理実行部２５はカーソル３２の位置の情報をコンピュータ１８のオペレーティングシステム（ＯＳ）から逐次取得する。あるピークのピーク領域にカーソル３２が置かれたとき、ピーク処理実行部２５はそのピークが選択されたと判断する。あるいは、ピーク領域にカーソル３２が置かれ、さらにマウス２０のボタンがクリックされたときに、そのピークが選択されたと判断するようにしてもよい。ピーク処理実行部２５は、ピークが選択されたことをディスプレイ１９上において明らかにするために、そのピークに所定の色を付ける。ここで所定の色を付ける代わりに、ピーク曲線上に所定のマークを付けるようにしてもよい。
【００３４】
ピークが選択された状態で操作者がマウス２０のボタンをクリックすると、ピーク処理実行部２５は、ディスプレイ１９上にそのピークに対する処理を選択する処理選択メニュー３７を表示する（図８）。操作者は処理選択メニュー３７から実行する項目を選択する。例えば、そのピークの代表スペクトルをレファレンススペクトルとして登録する場合は、操作者は処理選択メニュー３７上の「レファレンススペクトルとして登録」にカーソル３２を合わせクリックする。ピーク処理実行部２５は登録するスペクトルの成分名を入力するためのダイアログを表示する。操作者が成分名を入力すると、参照データ記憶部２７はそのスペクトルと成分名をレファレンススペクトルとして記憶する。
【図面の簡単な説明】
【図１】高速液体クロマトグラフ（ＨＰＬＣ）装置の構成例の概略図。
【図２】コンピュータ１８の本実施例における機能を表すブロック図。
【図３】ディスプレイ上にクロマトグラムを表示する一例を表す図。
【図４】ディスプレイ上に処理選択メニューを表示する一例を表す図。
【図５】ディスプレイ上に成分選択メニューを表示する一例を表す図。
【図６】クロマトグラムピークを着色表示する一例を表す図。
【図７】複数のピークが重なり合う例を表す図。
【図８】ディスプレイ上に処理選択メニューを表示する一例を表す図。
【符号の説明】
１１…溶離液槽
１２…ポンプ
１３…インジェクタ
１４…分離カラム
１５…検出器
１５１…セル
１５２…光源
１５３…分光器
１５４…フォトダイオードアレイ
１６…増幅器
１７…Ａ／Ｄ変換器
１８…コンピュータ
１９…ディスプレイ
２０…マウス
３１…クロマトグラム
３２…カーソル
３３…処理選択メニュー
３４…プルダウンメニュー
３５…成分選択メニュー
３６…ピーク領域

Claims

ａ）クロマトグラムを作成するクロマトグラム作成手段と、
ｂ）得られたクロマトグラムからピークを検出するピーク検出手段と、
ｃ）検出されたピークの開始時刻と終了時刻を記憶するピーク記憶手段と、
ｄ）ピークに関して所定のデータ処理を実行するデータ処理手段と、
ｅ）得られたクロマトグラムを画面上に表示し、該データ処理手段によって得られた処理結果に応じてピークを色分けして表示するクロマトグラム表示処理手段と、
を備えることを特徴とするクロマトグラフデータ処理装置。
ａ）クロマトグラムを作成するクロマトグラム作成手段と、
ｂ）得られたクロマトグラムからピークを検出するピーク検出手段と、
ｃ）検出されたピークの開始時刻と終了時刻を記憶するピーク記憶手段と、
ｄ）得られたクロマトグラムを画面上に表示するクロマトグラム表示処理手段と、
ｅ）画面上に表示されるカーソルと対応する入力手段と、
ｆ）上記カーソルがピークに関して定義された領域内に在る時に入力手段により所定の操作が行われた場合、そのピークに関する所定の処理を実行するピーク処理実行手段と、
を備えることを特徴とするクロマトグラフデータ処理装置。