JP2005164375A

JP2005164375A - 赤外分光光度計のためのバリデーション用付属装置、及び該装置を利用した赤外分光光度計

Info

Publication number: JP2005164375A
Application number: JP2003403128A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Wada; 潔和田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2003-12-02
Filing date: 2003-12-02
Publication date: 2005-06-23

Abstract

【課題】近赤外分光測定のバリデーションを簡便に行うとともに検定試料の損傷を防止する。
【解決手段】赤外分光光度計の試料室に装填するバリデーション用付属装置１０として、正反射光学系による測定光の集光位置に各種の検定試料が順次来るような検定試料チェンジャ２０を設ける。バリデーション実行時には、バリデーション実行プログラムによる測定及び演算処理の進行に伴い、モータ２３に制御信号が供給され、試料ホルダ２１が回転して所望の検定試料が測定位置に来るように制御される。したがって、オペレータはバリデーション用付属装置１０を試料室内に装填して実行の指示を行うだけでよく、その後は自動的にバリデーションが実行されて結果が出力される。
【選択図】図２

Description

本発明は、赤外分光光度計の基本性能の検査（バリデーション）を行うためのバリデーション用付属装置と、該装置を利用してバリデーションを実行することが可能な赤外分光光度計に関する。

赤外分光光度計は、測定対象物に赤外線を照射し、その反射光又は透過光を検出して測定対象物による赤外線の吸収度合いを算出し、それに基づいて化合物の構造推定や定量を行うものである。こうした赤外分光光度計では、測定の目的や測定対象物の形態などによって、例えば正反射測定法、拡散反射測定法、ＡＴＲ測定法などの様々な測定手法が用いられ、そうした測定を可能とするための各種付属装置が用意されている。

図５は、フーリエ変換赤外分光光度計に用いられる正反射測定用付属装置の概略構成図である。図５において、開口部１７ａが設けられた試料ステージ１７には、その開口部１７ａに測定面が覗くように試料１８が載置される。右方から入射する赤外光（インターフェログラム）は２枚の平面鏡１１、１２で反射された後に凹面鏡１３により上記開口部１７ａに覗いている測定面上に集光され、この測定面に当たってほぼ正反射する。反射光は凹面鏡１４で集光され、２枚の平面鏡１５、１６を介して入射光の光軸とほぼ一直線上である左方へと出射され、図示しない光検出器に導入される。

ところで、こうした分析装置では、分析結果の信頼性を確保するために、その装置が正常に機能しているか否か、或いは基本的性能が基準を満たしているか否か等を定期的（又は非定期的）に検査（バリデーション）することが求められている（例えば特許文献１など参照）。特に近年は、公的な機関・組織がまとめた指針（ガイダンス）に沿った方法でバリデーションを実行することが求められている。赤外分光光度計においては、バリデーションの指針の一つとして米国食品医薬品局（ＦＤＡ）が管轄する米国薬局方（ＵＳＰ）のUSP1119が知られている。USP1119は近赤外光に関して規定したものであるが、従来、赤外分光光度計でUSP1119に準拠したバリデーションを行うためには、その指針で推奨されている波数精度検定試料や反射率検定試料を、図５に示す付属装置の試料ステージ１７上に置き、それら検定試料に対する測定を順番に実行するという手順がとられている。そして測定によって得られたデータからUSP1119に準拠した計算方法で反射率の直線性などを示す指標値を算出し、その指標値が所定の基準を満たしているか否かを判定するようにしている。

しかしながら、こうしたバリデーション方法では、検定試料の取り違えやデータの読み取りミス又は計算ミスなどを生じ易く、十分な信頼性を確保することが困難であった。また、検定試料は一般に高価であるが、検定試料を試料ステージ１７上に設置する際にそのの測定面が試料ステージ１７に接触して擦れ、測定面を損傷してしまうことがある。そのため、検定試料の取り扱いには細心の注意を要し、測定者の負担になっていた。また、検定試料の交換などに手間が掛かって時間を要するため、高い頻度でバリデーションを実行するのは大きな負担であった。

特開２００２−３４０９０７号公報

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、バリデーションの際の各種のミスや高価な検定試料の損傷を防止することができる、赤外分光光度計のためのバリデーション用付属装置と、該装置を用いた赤外分光光度計を提供することにある。

上記課題を解決するために成された本発明は、赤外分光光度計のバリデーションを実行するために通常の分析時に試料が収容される試料室内に着脱自在に装填される付属装置であって、
a)波数精度検定試料及び複数の反射率検定試料を一体に保持する試料ホルダと、
b)該試料ホルダに保持された任意の検定試料の測定面が所定の測定位置に来るように該試料ホルダを機械的に駆動するための駆動手段と、
c)所定位置から入射する赤外光を前記測定位置に案内するとともに、該測定位置に存在するいずれかの前記検定試料の測定面で反射した光を所定位置に案内して出射させる反射光学系と、
を備えることを特徴としている。

ここで、波数精度検定試料及び複数の反射率検定試料は、例えばUSP1119や他の指針に準拠する検定試料である。本発明に係る赤外分光光度計のためのバリデーション用付属装置では、これら複数の検定試料はそれぞれの測定面が他の箇所に接触しないように試料ホルダに保持されており、外部より駆動手段に制御信号を与えることにより、反射光学系による測定光が当たる測定位置に所望の検定試料が来るように試料ホルダが作動する。したがって、駆動手段に適宜の制御信号を送ることにより、バリデーションの実行に必要な検定試料を順次、測定位置に自動的に配置させ、反射光学系により、その検定試料に対する測定を実行することができる。

また、上記バリデーション用付属装置を利用した本発明に係る赤外分光光度計は、
a)所定の順序で前記複数の検定試料が測定位置に来るように前記駆動手段を制御しながら、各検定試料に対する測定データを取得するバリデーション制御手段と、
b)前記測定データに基づいた指標値を算出して基準値と比較することで合否判定を行う演算処理手段と、
c)該演算処理手段により得られるバリデーション結果をレポートとして出力する出力手段と、
を備えることを特徴としている。

この発明に係る赤外分光光度計では、例えばオペレータが上記バリデーション用付属装置を試料室内に装填し、バリデーションの実行開始を指示するための操作を行うと、バリデーション制御手段が駆動手段に適宜の制御信号を送り、所定の順序で複数の検定試料が測定位置に来るようにして、その度に反射光学系を通した反射光を検出して各検定試料に対する測定データを取得する。演算処理手段はこうして得られた測定データに基づいた指標値として、例えば波数精度（つまり波長精度）を示す指標値や反射率の直線性を示す指標値などを算出し、これら指標値を基準値と比較することで、この装置の性能が基準を満たしているか否かの合否判定を行う。そして、最終的には、出力手段により、バリデーション結果がレポートとして出力される。こうしたバリデーションの一連の制御・処理は基本的に全て自動的に行われるから、オペレータは途中で手動で何らかの作業を行ったりキー操作などを行ったりする必要がない。

本発明に係る赤外分光光度計のためのバリデーション用付属装置によれば、例えばUSP1119に準拠したバリデーションを実行する際に、この付属装置を試料室内に装填しさえすればよく、オペレータが自ら複数の検定試料を交換する手間が不要になりバリデーションを効率良く行うことができる。また、検定試料の取り違い等の初歩的なミスを防止するのにも有効である。また、高価な検定試料の測定面が他の箇所に接触して損傷することを防止できるので、オペレータの負担を軽減することができるとともに総合的なコストの低減にも寄与する。また、こうした付属装置を１台用意しておけば、複数の赤外分光光度計に共通して使用することができるので、この点においてもコストの削減が可能である。

また、本発明に係る、バリデーション用付属装置を利用した赤外分光光度計によれば、、波数精度のチェックや反射率の直線性のチェックといったバリデーションを自動的に且つ正確に行うことができるので、バリデーションが容易であって時間の短縮になる。また、バリデーション作業の経験の浅い者でも問題なく正確なバリデーションを実施することができる。

以下、本発明による赤外分光光度計のためのバリデーション用付属装置の一実施例について、図面を参照して説明する。図１は本実施例によるバリデーション用付属装置を用いた赤外分光光度計の概略構成図、図２は本実施例によるバリデーション用付属装置の概略構成図、図３はこのバリデーション用付属装置に含まれる検定試料チェンジャの構成図である。なお、この例はUSP1119に準拠した近赤外光におけるバリデーションを行うものであるが、他の指針に準拠した、一般の赤外光領域におけるバリデーションを行う場合でも、基本的には同様の構成とすることができる。

図１において、測光部１は赤外光源２、二光束干渉計３、試料室４内に装填されたバリデーション用付属装置１０、検出器５を含む。二光束干渉計３は例えばマイケルソン干渉計であり、赤外光源２からの近赤外光を元に、時間的に振幅が変動する干渉光（インターフェログラム）を生成し、試料室４に照射する。通常の透過光の測定時には試料室４内に試料が配置され、この試料を透過した光が検出器５に到達するが、バリデーション実行時には図１に示すように、試料の代わりにバリデーション用付属装置１０が試料室４内に装填され、この付属装置１０内を通って試料室４から出射された光が検出器５に到達する。

検出器５による検出信号はデータ処理部６に入力され、ここで所定のアルゴリズムに従って演算処理が実行され、例えば吸光度、透過率、反射率などが算出される。また、上記測光部１やデータ処理部６の動作は、操作部８及び表示部９が付設された制御部７により制御される。通常、データ処理部６及び制御部７はパーソナルコンピュータを中心に構成され、このパーソナルコンピュータにインストールされたプログラムを実行することで各種制御や演算処理を達成する。この実施例の赤外分光光度計では、一般的な赤外分光測定を行うためのプログラム以外にバリデーション実行プログラム７ａを備えており、このバリデーション実行プログラム７ａをパーソナルコンピュータで動作させることでバリデーションが自動的に遂行される。

図２において、図５と同一部分には同一符号を付している。すなわち、このバリデーション用付属装置１０では、平面鏡１１、１２、１５、１６及び凹面鏡１３、１４から成る反射光学系は図５に示した通常の正反射測定用付属装置の構成と同一であるが、試料ステージ１７の代わりとして検定試料チェンジャ２０を備える。検定試料チェンジャ２０は、図３（ａ）に示すように、円盤状の試料ホルダ２１の同一円周上に、１個の波数精度検定試料２４と全部で８個の反射率検定試料２５１〜２５８とが同一角度間隔（回転角度４０°）で取り付けられている。試料ホルダ２１の中心に立設された軸２２はモータ（例えばステッピングモータ）２３の回転軸に直結されており、モータ２３により軸２２が回転駆動されると、反射光学系による光が集光される測定位置に位置する検定試料が入れ替わるようになっている。なお、この例では反射率検定試料の数は８個であるが、USP1119に準拠したバリデーションを行うためには最低４個あればよい。

次に、上記構成の赤外分光光度計におけるバリデーションの実行手順を図４のフローチャートに従って説明する。
オペレータは図１に示したように、バリデーション用付属装置１０を試料室４内に適切に装填し、操作部８からバリデーションの自動実行の開始を指示する。制御部７はこの指示を受けてバリデーション実行プログラム７ａを読み出し、このプログラムに従って測光部１及びデータ処理部６を制御する。まず、制御部７はこの赤外分光光度計とバリデーション用付属装置１０との初期化を行う（ステップＳ１）。例えばバリデーション用付属装置１０に対してモータ２３に所定の制御信号が送られ、試料ホルダ２１が初期位置になるように回転駆動される。

次に、測定パラメータとして例えば反射率の測定波長などを設定する（ステップＳ２）。その後、モータ２３を駆動して公称反射率が９９％である反射率検定試料２５１が測定位置に来るようにして、この検定試料２５１の反射率を測定し、これをバックグラウンドとして定める（ステップＳ３）。次に、モータ２３を駆動して波数精度検定試料２４が測定位置に来るようにして、この検定試料２４に対して所定の波長範囲での反射率スペクトルを測定する（ステップＳ４）。この波数精度検定試料２４のスペクトルは既知であるから、USP1119に準拠したアルゴリズムに従って波数精度を計算し、この波数精度が基準値を満たしているか否かにより波数精度の合否を判定する（ステップＳ５）。

次いで、モータ２３を駆動して反射率検定試料２５２〜２５８のうちの所定のいずれかが測定位置に来るようにして、この検定試料に対して規定の波長における反射率を測定する（ステップＳ６）。そして、全ての反射率検定試料の測定が終了したか否かを判定し、未だ終了していなければステップＳ６へと戻る。したがって、所定の全ての（例えば全部で反射率９９％のものを除く７種類の）反射率検定試料の測定が終了するまでステップＳ６、Ｓ７を繰り返す。そして、各反射率検定試料２５２〜２５８に対する反射率の実測値が求まったならば、USP1119に準拠したアルゴリズムに従って、理論上の反射率と実測の反射率との関係を表すグラフの直線（又は曲線）の傾き、切片、相関関数等を計算し、これら値が基準値を満たしているか否かにより反射率の直線性についての合否を判定する（ステップＳ８）。

さらに、USP1119に準拠したアルゴリズムに従って、高反射率及び低反射率におけるノイズをそれぞれ計算し、これら値が基準値を満たしているか否かによりノイズの合否を判定する（ステップＳ９）。そして、最後に、上述したような各種の合否判定結果を合わせて総合的にこの赤外分光光度計の性能が基準を満たしているか否かの総合判定を行い、その結果をレポートとして表示部９又は図示しないプリンタ等から出力する（ステップＳ１０）。

以上のようにして、本実施例による赤外分光光度計では、オペレータはバリデーション用付属装置１０を試料室４内に装填し操作部８からバリデーションの実行指示を行うだけで、後は自動的に必要な検定試料が選択されて測定が実行され、その測定結果に基づく演算処理が実行され、最終的にバリデーション結果が出力される。したがって、従来のようにオペレータ自らが複数の検定試料を手で入れ替えながら測定を指示するような作業が全く不要になり、きわめて簡便に、且つ高価な検定試料を損傷するおそれなく、バリデーションを実行することができる。

なお、上記実施例は本発明の一例であり、本発明の趣旨の範囲で適宜、変更、修正、追加などを行っても本願特許請求の範囲に包含されることは明らかである。例えば、上記実施例において検定試料チェンジャは円盤状の試料ホルダを回転させる構造であるが、細長い試料ホルダを直線状に往復運動させるような構造等、様々な形態をとり得ることは当然である。また、必ずしもバリデーションに関する全ての制御・処理を自動化するものとは限らず、例えば各手順でオペレータがチェックを行って、オペレータの指示に応じて次の手順に進んだりバリデーションを中止したりすることができるようにしてもよい。

本発明の一実施例によるバリデーション用付属装置を用いた赤外分光光度計の概略構成図。本実施例による赤外分光光度計のためのバリデーション用付属装置の概略構成図。図２のバリデーション用付属装置に含まれる検定試料チェンジャの構成図。本実施例の赤外分光光度計におけるバリデーションの実行手順を示すフローチャート。従来使用されている正反射測定用付属装置の概略構成図。

符号の説明

１…測光部
２…赤外光源
１０…バリデーション用付属装置
１１、１２、１５、１６…平面鏡
１３、１４…凹面鏡
２０…検定試料チェンジャ
２１…試料ホルダ
２２…軸
２３…モータ
２４…波数精度検定試料
２５１〜２５８…反射率検定試料
３…二光束干渉計
４…試料室
５…検出器
６…データ処理部
７…制御部
７ａ…バリデーション実行プログラム
８…操作部
９…表示部

Claims

赤外分光光度計のバリデーションを実行するために通常の分析時に試料が収容される試料室内に着脱自在に装填される付属装置であって、
a)波数精度検定試料及び複数の反射率検定試料を一体に保持する試料ホルダと、
b)該試料ホルダに保持された任意の検定試料の測定面が所定の測定位置に来るように該試料ホルダを機械的に駆動するための駆動手段と、
c)所定位置から入射する赤外光を前記測定位置に案内するとともに、該測定位置に存在するいずれかの前記検定試料の測定面で反射した光を所定位置に案内して出射させる反射光学系と、
を備えることを特徴とする赤外分光光度計のためのバリデーション用付属装置。
バリデーションを実行するために請求項１に記載のバリデーション用付属装置を利用した赤外分光光度計であって、
a)所定の順序で前記複数の検定試料が測定位置に来るように前記駆動手段を制御しながら、各検定試料に対する測定データを取得するバリデーション制御手段と、
b)前記測定データに基づいた指標値を算出して基準値と比較することで合否判定を行う演算処理手段と、
c)該演算処理手段により得られるバリデーション結果をレポートとして出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする赤外分光光度計。