JP2006058110A - クロマトグラフ用データ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 含有成分が不明な未知試料を分析する際にも、検出器の直線性が良好な範囲を逸脱したピークが存在するか否かをオペレータに知らせる。
【解決手段】 分析開始前又は再解析実行前にデータ処理パラメータ設定ウインド２０を開き、波形処理プロパティページ２１の中の検出信号の範囲チェック欄２３で上限値及び／又は下限値を設定する。信号処理時に検出器からの出力信号に基づいてピーク検出が実行されると同時に上限値及び下限値で決まる適正範囲にピークトップが収まっているか否かをチェックし、適正範囲を逸脱したピークについては他のピークと明確に識別可能なようにクロマトグラム上で表示を行う。
【選択図】 図３

Description

本発明は、液体クロマトグラフ、ガスクロマトグラフなどのクロマトグラフ装置用のデータ処理装置に関する。

クロマトグラフ装置では、試料を分析することによって例えば図４に示すような、横軸に時間、縦軸に信号強度（出力電圧など）をとったクロマトグラムを表すデータ（以下、クロマトグラムデータという）を取得することができる。クロマトグラフ用データ処理装置では、このようなクロマトグラムに出現しているピークを検出し、予め設定された同定テーブルを参照してピーク位置（保持時間）からそのピークに対応する物質を同定し、さらにピークの高さや面積からその物質の濃度や量を算出する。

こうしたデータ処理装置では、一般に、Ａ／Ｄ変換器を含む信号処理回路のハードウエア上での制約から処理可能な信号の大きさに限界があり、こうした限界以上の大きさの信号が入力されても正確な演算処理が実行できない。そこで、従来より、入力される信号の大きさが上記のような限界以下であるか否かをチェックする機能が備えられ、信号の大きさが限界以上である場合には、例えば信号を増幅する増幅器のゲインを下げる、又は試料の濃度を下げる（或いは導入量を減らす）等の対処を行うようにしている（例えば特許文献１など参照）。

一方、こうした信号処理上での限界とは別に、クロマトグラフ装置の検出器はその信号のレベルによって検出結果の信頼度が相違する。例えば液体クロマトグラフの検出器として使用される紫外可視分光光度計、フォトダイオードアレイ検出器などでは、一般に、図７に示すように試料中の成分濃度が高くなるに従い非直線性が顕著になり定量精度が悪化する。したがって、できる限り高い直線性が確保できる範囲内で分析を行うことが望ましいが、そうすると分析のダイナミックレンジが狭くなってしまう。どの程度の直線性が必要であるのかは分析の目的によって相違し、高精度な分析を行いたい場合には上述したように非直線性が大きくなる範囲となるような濃度での分析を避けることが望ましく、逆に比較的精度が低くてもよい分析の場合には非直線性が大きくなる範囲を含むような濃度での分析を行っても問題が生じない。

こうしたことから、クロマトグラフ分析を実行した後に、その結果が分析の目的等に応じた必要な精度を確保し得るような信頼に足るものであるか否かを検証できると便利である。こうした目的のために、従来、ピークを同定するための同定テーブルにピーク面積やピーク高さに対して上限値と下限値とを設定しておき、同定された特定のピークについてピーク面積やピーク高さが所定範囲に入っているか否かを判定する機能を備えたデータ処理装置が知られている。しかしながら、こうした装置では、判定対象とするピークを予め同定テーブルに設定する必要があるため、ピークの出現位置が推定できないような未知試料を分析する場合において全てのピークに関するピーク面積やピーク高さを漏れ無く判定することは不可能である。

また、こうした波形処理後のピーク面積やピーク高さの算出は、クロマトグラムのベースラインを基準とする相対的な強度情報に基づいて行われるが、ベースラインは分析条件等に依存して変動するため、検出器の信号ゼロがベースラインとなるとは限らない。そのため、上記のような波形処理後のピーク面積やピーク高さを利用した場合、元の信号が検出器にとって信頼性の高い範囲で取得されたものか否かを正確に判定することは困難である。

特開平１０−１９８４８号公報

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その主な目的は、含まれている成分の種類や濃度が不明であるような試料を分析した際に、その分析で得られた信号が必要とする信頼に足るものであるか否かを分析者が容易に且つ正確に知ることができるクロマトグラフ用データ処理装置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第１発明は、クロマトグラフ装置により取得されたクロマトグラムデータを処理するデータ処理装置において、
a)クロマトグラムデータの波形処理条件の一つとして、オペレータがデータの上限値及び／又は下限値を設定するための条件設定手段と、
b)該条件設定手段により上限値及び／又は下限値が設定されている場合に、クロマトグラムデータの全体に亘って又は該クロマトグラムデータに基づいて検出されたピークの全てについて前記上限値及び／又は下限値を逸脱するか否かを判定する判定手段と、
c)前記クロマトグラムデータに基づくピーク検出結果を数値として又はグラフ化して表示する際に、前記判定手段による判定結果に基づいて、前記上限値及び／又は下限値を逸脱したピーク又はデータが識別可能であるように表示を行う表示制御手段と、
を備えることを特徴としている。

また上記課題を解決するために成された第２発明は、クロマトグラフ装置により取得されたクロマトグラムデータを処理するデータ処理装置において、
a)クロマトグラムデータの波形処理条件の一つとして、オペレータがデータの上限値及び／又は下限値を設定するための条件設定手段と、
b)該条件設定手段により上限値及び／又は下限値が設定されている場合に、クロマトグラムデータの全体に亘って又は該クロマトグラムデータに基づいて検出されたピークの全てについて前記上限値及び／又は下限値を逸脱するか否かを判定する判定手段と、
c)前記クロマトグラムデータに基づくピーク検出結果を数値として又はグラフ化して表示する際に、前記判定手段による判定結果に基づいて、前記上限値及び／又は下限値を逸脱したピーク又はデータを除去するように表示を行う表示制御手段と、
を備えることを特徴としている。

第１及び第２発明に係るクロマトグラフ用データ処理装置では、条件設定手段により波形処理条件の１つとしてデータの上限値と下限値とのいずれか一方又は両方が設定可能となっていいる。そこで、例えば検出器の出力が所定値以下であることを条件として分析又は再解析処理を実行したい場合には、その所定値をデータの上限値として条件設定手段により設定する。この上限値及び／又は下限値が設定されている場合には、判定手段は、新たなクロマトグラフ分析によって取得された又は過去に取得されて記憶されているクロマトグラムデータの全体に亘って、又は該クロマトグラムデータに基づいて検出されたピークの全てについて、その上限値及び／又は下限値を逸脱するか否かを判定する。例えば全てのピークについて上限値及び／又は下限値を逸脱するか否かを判定する場合、逸脱しているピークがあったならば、そのことをピーク情報に対応付けて記憶する。

第１発明に係るデータ処理装置では、表示制御手段は、そのクロマトグラムデータに基づくピーク検出結果を数値として又はグラフ化して表示する際に、上述の記憶情報に基づいて上限値及び／又は下限値を逸脱したデータやピークが視覚上容易に識別可能であるように表示する。一方、第２発明に係るデータ処理装置では、表示制御手段は、上述の記憶情報に基づいて上限値及び／又は下限値を逸脱したデータやピークを除去して、つまり上限値及び／又は下限値を逸脱しない適正な範囲に収まったデータやピークのみを表示する。

例えばピーク情報を数値で表示する場合に、上限値及び／又は下限値を逸脱したピークを視覚上容易に識別可能とするために様々な方法を採用することができる。具体的には例えば、表示されるフォント（文字）を他のフォントと異なる色とする、フォントの字体を他のフォントと異なる字体とする、特殊なマーキングを施す、などが考え得る。また、クロマトグラムを表示する場合には、上限値及び／又は下限値を逸脱したピークに対し、適正な範囲外であることを示す文字情報を重畳して表示したり、特定のマーキングを施したりする等の方法が考え得る。

このように第１及び第２発明に係るクロマトグラフ用データ処理装置によれば、異なる試料毎、異なる分析毎に検出器出力の上限値と下限値とを自由に設定できるので、検出器に応じた適切な信頼度のチェックが可能となるとともに、例えば紫外可視分光光度計、フォトダイオードアレイ分光光度計などのように、時間、強度信号以外の第３のディメンジョン（例えば波長）を有する場合に、こうした第３のディメンジョンの値毎に異なる上限値や下限値を設定して、検出器の特性を正確に反映した信頼度のチェックが可能となる。

また、予め同定テーブルなどに上限値、下限値を設定する必要がなく、クロマトグラムに出現する全てのピークについて出現位置とは無関係に判定が行えるので、設定が面倒でなく、また含有成分が不明であるような未知試料に対しても正確で漏れの無い判定が可能である。

さらにまた、波形処理後のデータでなく検出器の出力信号に基づいて絶対的な（相対的でない）判定を行うので、検出器の線形性・非線形性を反映した正確な判定が可能となる。さらにまた、判定結果が明瞭に表示されるので、結果の見落としを回避することができる。

以下、本発明に係るデータ処理装置について、このデータ処理装置を適用した高速液体クロマトグラフ装置（ＨＰＬＣ）の一実施例を挙げて図面を参照して説明する。図１はこのＨＰＬＣの全体構成図である。

移動相容器１から送液ポンプ２により吸引された移動相中に、インジェクタ３で分析対象の試料液が注入され、カラム４へと送り込まれる。試料中の各成分がカラム４を通過する時間（保持時間）はその成分の性質により異なるため、試料中の各成分は時間方向に分離してカラム４の出口から溶出する。カラム４の出口に設けられた検出部５では、カラム４からの溶出液をフローセル５１に通過させ、このフローセル５１に光源５２からの白色光を透過させる。白色光はフローセル５１において、溶出液に含まれる成分に特有の波長で吸収を受ける。その透過光を分光器５３で波長分散させ、フォトダイオードアレイ５４により波長毎の光強度を同時に検出する。

このフォトダイオードアレイ５４による検出信号は増幅器６で信号増幅され、Ａ／Ｄ変換器７によりデジタル信号に変換された後にパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと称す）８に入力される。ＰＣ８は、データ処理部８１と分析制御部８２とを機能的に含んでおり、データ処理部８１は取得したデータに対して所定のプログラムに従った解析処理を実行することにより、試料に含まれる成分の定性分析や定量分析などを行う。一方、分析制御部８２は所定の分析を実行するために各部の動作を制御する。ＰＣ８にはキーボード等の入力部９とモニタである表示部１０とが付設されている。

上記構成のＨＰＬＣでは、例えば図２に示すような、時間Ｔ、波長λ、電圧Ｖ（強度信号）を３つのディメンジョンを有する３次元クロマトグラムデータを取得することができる。各測定時刻毎に波長λ方向に拡がるデータ（つまりスペクトルデータ）積算してこれを縦軸とするか、或いは特定の波長のみに着目してスペクトルデータを切り出し、横軸に時間Ｔをとれば、例えば図４に示すような通常の２次元クロマトグラムとなる。

次に、本実施例のＨＰＬＣを用いた特徴的な動作を説明する。分析の実行や既に取得されたデータの再解析処理に先立ってオペレータは入力部９を操作してデータ処理パラメータを設定する。具体的には、オペレータが所定の操作を行うと、表示部１０の画面上には図３に示すようにデータ処理パラメータ設定ウインド２０が表示される。このウインド２０の波形処理プロパティページ２１では、クロマトグラムの波形処理（ピーク検出処理）に関する各種条件を設定できるようになっており、検出器として複数チャンネルの内の１個のチャンネルをプルダウンメニュー２２から選択した上で、ピーク検出条件等の数値を各テキストボックス内に記入する。特にこの実施例では、検出信号の範囲チェック欄２３が設けられ、その欄内に、上限値及び下限値を指定するか否かを指定するチェックボックス２４ａ、２４ｂが設けられている。該チェックボックス２４ａ、２４ｂにチェックを入れた状態では、上限値及び下限値の数値をそれぞれテキストボックス２５ａ、２５ｂ内に入力できる。この例では、チェックボックス２４ａにのみチェックが入れられ、テキストボックス２５ａ内に上限値が記入されている。このような所定事項が選択又は記入された状態で「ＯＫ」ボタン２６がクリック操作されると、その設定が確定して波形処理条件としてデータ処理部８１内のメモリに格納される。

例えばクロマトグラフ分析が実行されてクロマトグラムデータが取得されると、データ処理部８１では、上記のように設定された条件に従ってピーク検出等の一連の波形処理が実行される。まず、設定されたチャンネルとして検出器Ａで取得されたデータの中で波長が２５４ｎｍである２次元クロマトグラムを構成するデータが順次読み出され、ピーク検出処理が実行される。ピークが検出されると、経過時間の順に各ピークに番号が付され、そのピークの保持時間、面積、高さなどが計算され、それらはピーク番号に対応付けられてピーク情報として記憶される。

一方、上記ピーク検出処理と並行して、クロマトグラムデータの絶対値が上限値と下限値とで決まる適正範囲に入っているか否かが判定される。図３の例の場合には、図４に示すように上限値ＵＬのみが設定されているため適正範囲は上限のみが規定された範囲である。そして、ピーク検出処理によって得られたピーク（厳密にはピークトップ）が適正範囲を逸脱している場合には、その旨の情報をそのピークの上記ピーク情報と共に記憶する。例えば図４の例では、ピークＰ１〜Ｐ４のうちのピーク２、Ｐ４について適正範囲を逸脱していることを示す情報が付加される。

こうして処理された結果を数値の一覧３０として出力する場合の一例が図５、クロマトグラム４０として出力する場合の一例が図６である。即ち、データ処理部８１に含まれる表示制御部は、数値一覧、クロマトグラムのいずれの形式で結果を表示する場合でも、ピークが適正範囲を逸脱していることを示す情報が付加されている場合には、そのピークに関して他のピークと視覚的に識別が可能であるような所定の形態で表示を行う。図５の例では、ピーク番号７及び１１の２個のピークが適正範囲を逸脱しており、その２個のピークについてのフォント３１がイタリック体で記述されており、この図では分からないが、他のフォントは全て黒字で、フォント３１は赤字で記述されている。さらに、波形処理マークの欄には、適正範囲外を示す「Ｅ」が付加されている。一方、図６の例では、適正範囲を逸脱した２個のピークについて、そのピークコメントに「Out of Range」と明確に表示されており、さらに枠で４１で囲まれた表示となっている。

勿論、適正範囲外であるピークを明示する方法は上記記載に限らず、様々な変形が考え得る。要するに、オペレータが表示部１０の画面を見たときに、他のピークと識別可能に明瞭に表示が為されればよい。

なお、上記実施例では、オペレータによって設定された上限値及び下限値によって決まる適正範囲外にあるピークに関し、適正範囲内のピークと識別可能な形態で表示するようにしていたが、適正範囲外のピークは無効であると判断し、表示の際に該ピークの情報を除外するようにしてもよい。但し、その場合でも、オペレータの指示によって、除外したピークの情報をも併せて表示できるような表示モードを設けておくと便利である。

また、上記説明では、ピークトップが適正範囲を外れることを想定していたが、分析の異常等により、ベースラインなどピークトップ以外の部分で適正範囲を外れてしまうことが希ではあるが起こり得る。こうした結果は上記のようなピーク情報には反映されないので、その場合には、他の表示等によってこうした異常が発生したことをオペレータに知らせるようにするとよい。

また、上記実施例は適正範囲を外れたピークに関する情報を表示画面を通してオペレータに伝達するのみであったが、さらにその情報を利用してピークが適正範囲に収まるように試料成分の量を減少させて又は試料の濃度を自動的に調製して再分析を実行するようにしてもよい。

また、上記実施例はいずれも単に本発明の一例にすぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜変形、修正、追加を行っても本発明に包含されることは明らかである。

本発明の一実施例であるデータ処理装置を備えた高速液体クロマトグラフ（ＨＰＬＣ）の全体構成図。 このＨＰＬＣで採取される３次元クロマトグラムの一例を示す図。 本実施例のデータ処理装置において表示部の画面上に表示されるデータ処理パラメータ設定ウインドを示す図。 ２次元クロマトグラムを示す図。 本実施例のデータ処理装置による処理結果の表示例を示す図。 本実施例のデータ処理装置による処理結果の表示例を示す図。 クロマトグラフ装置の検出器による非線形性の一例を示す図。

符号の説明

１…移動相容器
２…送液ポンプ
３…インジェクタ
４…カラム
５…検出部
５１…フローセル
５２…光源
５３…分光器
５４…フォトダイオードアレイ
６…増幅器
７…Ａ／Ｄ変換器
８…ＰＣ
８１…データ処理部
８２…分析制御部
９…入力部
１０…表示部
２０…データ処理パラメータ設定ウインド
２１…波形処理プロパティページ
２２…プルダウンメニュー
２３…検出信号の範囲チェック欄
２４ａ、２４ｂ…チェックボックス
２５ａ、２５ｂ…テキストボックス
２６…ＯＫボタン

Claims (2)

1. クロマトグラフ装置により取得されたクロマトグラムデータを処理するデータ処理装置において、
   a)クロマトグラムデータの波形処理条件の一つとして、オペレータがデータの上限値及び／又は下限値を設定するための条件設定手段と、
   b)該条件設定手段により上限値及び／又は下限値が設定されている場合に、クロマトグラムデータの全体に亘って又は該クロマトグラムデータに基づいて検出されたピークの全てについて前記上限値及び／又は下限値を逸脱するか否かを判定する判定手段と、
   c)前記クロマトグラムデータに基づくピーク検出結果を数値として又はグラフ化して表示する際に、前記判定手段による判定結果に基づいて、前記上限値及び／又は下限値を逸脱したピーク又はデータが識別可能であるように表示を行う表示制御手段と、
   を備えることを特徴とするクロマトグラフ用データ処理装置。
2. クロマトグラフ装置により取得されたクロマトグラムデータを処理するデータ処理装置において、
   a)クロマトグラムデータの波形処理条件の一つとして、オペレータがデータの上限値及び／又は下限値を設定するための条件設定手段と、
   b)該条件設定手段により上限値及び／又は下限値が設定されている場合に、クロマトグラムデータの全体に亘って又は該クロマトグラムデータに基づいて検出されたピークの全てについて前記上限値及び／又は下限値を逸脱するか否かを判定する判定手段と、
   c)前記クロマトグラムデータに基づくピーク検出結果を数値として又はグラフ化して表示する際に、前記判定手段による判定結果に基づいて、前記上限値及び／又は下限値を逸脱したピーク又はデータを除去するように表示を行う表示制御手段と、
   を備えることを特徴とするクロマトグラフ用データ処理装置。

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