JP2014098672A - 液体試料分析システムにおけるデータ処理装置およびデータ処理方法 - Google Patents

液体試料分析システムにおけるデータ処理装置およびデータ処理方法 Download PDF

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Abstract

【課題】
液体クロマトグラフにおいて良好な分析結果を得られなかった場合に、オペレーターの分析方法に関する知識や習熟度に関係なく、分析条件の補正を自動的に行うことができる装置、及び方法を提供する。
【解決手段】
特定の分析条件を使用して得た良好なクロマトグラムおよび分析結果をこの分析条件が登録されているメソッドファイルに登録し、登録した分析結果を基準として取得した分析結果の良否を成分ごとに判定する方法と、その判定が否の場合に分析条件の補正をする方法をさらにこのメソッドファイルに登録する。このメソッドファイルを使用して分析を行い、登録した分析結果を基準として結果の良否を登録した判定条件で判定し、否の場合に登録した補正方法で分析条件補正し、良好な結果が得られる分析条件に補正する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、液体クロマトグラフ、液体クロマトグラフ用のデータ処理装置及び方法に関し、特に分析条件を自動で補正することができる装置、及び方法に関する。
液体クロマトグラフ装置では、分析される試料の測定成分と求められる分析精度によって分析条件が設定される。通常、グラジエントの混合比、ポンプの流量、カラムオーブンの温度等の分析条件に関しては、熟練者(以下、メソッド開発者)が検討および開発し、オペレーターはメソッド開発者が開発した分析条件を用いて、分析を行っている。
近年、液体クロマトグラフ装置は分析動作の自動化が進み、熟練度の低いオペレーターでも良好な分析結果を容易に得られることが求められている。特許文献1には、測定値または分析結果が期待値を外れた場合に、問題点の特定を容易にする手法として、測定値の精度が予め定めた閾値よりも低い場合に、操作履歴に関する情報として出力する項目を予め設定できる技術について開示されている。
特開2010−151651号公報
例えばピークの分離不良など、測定結果が期待通りに得られない場合には、分析条件を補正する必要がある。しかしながらこれらの一連の補正作業は、経験に基づくノウハウを要するため、熟練したメソッド開発者でなければ困難である。
特許文献1に記載された技術においては、オペレーターが問題点の特定を容易にすることはできるものの、分析条件を補正する場合の装置の自動化については考慮されていない。
本発明の目的は、オペレーターの分析方法に関する知識の有無や習熟度に関わらず、液体クロマトグラフが良好な分析結果を得られなかった場合に分析条件の補正を自動的に行うことができるデータ処理装置及び方法を提供することを目的とする。
前記目的を達成するための一態様として、所定の分析条件と、前記所定の分析条件を使用して取得された第一の分析結果に関する情報と、前記分析条件についての補正に関する情報とを予め記憶する記憶部と、当該記憶された第一の分析結果に関する情報と、前記所定の分析条件を用いて新たに取得された第二の分析結果に関する情報とを、試料成分ごとに比較する比較部と、当該比較の結果に基づいて、前記取得された第二の分析結果が予め定めた基準を満たすか否かを前記試料成分ごとに判定する判定部と、を備え、当該判定の結果、前記第二の分析結果が前記基準を満たさない場合には、当該記憶された補正に関する情報を用いて、前記分析条件を補正することを特徴とする装置、及び当該装置を用いた方法を提供する。
このような構成とすることにより、測定で得られた分析結果が良好でない場合においても、予め登録した良否の判定基準より不良な結果を抽出し、不良部分を補正する分析条件を自動的に作成することにより、次の分析で良好な分析結果を得ることが可能となる。
上記一態様によれば、液体クロマトグラフが良好な分析結果を得られなかった場合でも、分析条件の補正が自動的に行われるので、ユーザーの分析方法の知識に関係なく、良好な分析結果を得ることができる。
液体クロマトグラフ装置の実施形態の一例であるアミノ酸分析計の構成図 メソッド開発者の分析作業の流れを示すフローチャート オペレーターの分析作業の流れを示すフローチャート メソッド開発者作成のタイムテーブル メソッド開発者の分析結果表示画面 分析条件の補正条件設定画面 補正条件を登録するメソッドファイルの選択画面 オペレーターの分析結果表示画面 補正の判定結果表示画面 補正後のタイムテーブル
以下、本発明に係る液体クロマトグラフ装置の実施形態の例として、アミノ酸分析計を挙げる。図1はアミノ酸分析計の構成図である。本分析計は、たん白加水分解物アミノ酸、血清、尿などの生体液等に含まれるアミノ酸類縁物等を自動的に定性、定量する装置である。アミノ酸分析計について図を参照しながら説明する。
アミノ酸分析計1は、分析計本体22とデータ処理装置34とから構成されている。
(分析計本体)
分析計本体22は、第1緩衝液2、第2緩衝液3、第3緩衝液4、第4緩衝液5、水6及びカラム再生液7を送出する溶離液ポンプ9、第1緩衝液2、第2緩衝液3、第3緩衝液4、第4緩衝液5、緩衝液中に混入した空気中のアンモニアを除去するアンモニアフィルタ10、複数の測定試料を保持して、所定量を緩衝液が流れる流路に注入するサンプラ11、測定試料の成分を分離する分離カラム12、第1ニンヒドリン試薬13、第2ニンヒドリン試薬14、洗浄液15を送出するニンヒドリンポンプ17、測定試料の成分とニンヒドリン試薬13、ニンヒドリン試薬14を混合し反応させる反応コイル18、分離された成分を測定する検出器19、分析計本体22を制御する制御部20、データ処理装置34との通信をする通信ユニット21を含んでいる。
制御部20は、データ処理装置34からの制御コマンドを、通信ユニット21を介して受信する。制御部20は、その制御コマンドに従って溶離液ポンプ9および電磁弁8A、8B、8C、8D、8E、8Fを制御し、第1緩衝液2、第2緩衝液3、第3緩衝液4、第4緩衝液5、水6及びカラム再生液7を電磁弁8A、8B、8C、8D、8E、8Fで選択し、所定の流速で送液し、アンモニアフィルタ10に送られる。サンプラ11は制御部20に制御されて、指示されたアミノ酸試料を、アンモニアフィルタ10を通過した緩衝液等が流れる流路に所定量だけ分注する。分離カラム12には分離カラム12を通過する緩衝液等の温度を制御部20の制御によって所定の温度に設定するオーブン(図示せず)が設けられている。分離カラム12を通過したアミノ酸試料は成分ごとに分離され、ここで分離した各アミノ酸は、制御部20の制御によって電磁弁16A、16B、16Cで選択したニンヒドリン試薬13、ニンヒドリン試薬14をニンヒドリンポンプ17によって送液し、反応コイル18で混合し、反応する。洗浄液15は、反応系流路洗浄用の蒸留水または5%エタノール水溶液である。反応によって発色したアミノ酸は、検出器19に流れ、検出器19により時間軸上でスペクトルを検出され、その信号が制御部20、通信ユニット21を介してデータ処理装置34に送られる。
(データ処理装置)
データ処理装置34としては、例えば、パーソナルコンピュータが使われている。データ処理装置34は、CPU26、内部バス27、並びに内部バスに接続したRAM25、ハードディスク装置などの記憶装置29、入出力制御部28、および通信ユニット24を含んでいる。入出力制御部28はインタフェース回路であり、ディスプレイ30、キーボード31、マウス32、スピーカ33などの入出力装置と接続している。通信ユニット24は、分析計本体22の通信ユニット21と通信回線23で接続されている。
このデータ処理装置34には、分析計本体22を制御するための装置制御プログラム36や、検出器19からの信号をデータ処理するデータ処理プログラム37や、それらのプログラムを動作させるときの条件を入力するユーザインタフェース制御プログラム(以下、UI制御プログラムと称する)35、データ処理プログラム36、装置制御プログラム37などが記憶装置29に組み込まれており、CPU26がこれらのプログラム35、36、37を読み出して実行し、キーボード31やマウス32などの入力装置を介してユーザーがこれらのプログラム35、36、37を用いて分析計本体22やデータ処理装置34を動作させることが可能となっている。本実施の形態において後述するデータ間の比較、データの良否判定、その他の処理については、それぞれCPU26が備える比較部、判定部、その他の手段(図示せず)により実施される。
このデータ処理装置34により検出器19からの信号が処理されて、クロマトグラムデータが作成され、作成されたデータがディスプレイ30に表示される。1つの試料の測定完了後、作成されたデータを分析データとして記憶装置29における任意に指定されたフォルダの中にファイルで保存し、所定のデータ解析条件によりクロマトグラムのピークの同定、ピーク面積の算出などの分析データの解析が行われる。分析データの解析結果データも、記憶装置29において予めユーザーにより任意に指定したフォルダにファイルで保存される。
《分析作業の手順》
次に、本発明を用いてアミノ酸分析計1を使用した場合における分析作業の手順を、図2および図3を参照しながら説明する。図2は本発明におけるメソッド開発者の分析作業の流れを示すフローチャートである。図3は本発明におけるオペレーターの分析作業の流れを示すフローチャートである。
(メソッド開発者の手順)
メソッド開発者の操作を、図2を用いて説明する。メソッド開発者は、分析を始めるにあたり、キーボード31、マウス32などの入力装置を使用して所定の操作を行い、分析計本体22とデータ処理装置34を起動する(S201)。データ処理装置34よりグラジエントの混合比、ポンプの流量、カラムオーブンの温度等の分析に使用する分析条件を設定する。ここで、図4はグラジエントの混合比、ポンプの流量を時系列で設定するためのメソッド開発者作成のタイムテーブル38の例を示す。%B1から%B6までは、第1緩衝液2、第2緩衝液3、第3緩衝液4、第4緩衝液5、水6、カラム再生液7の混合比の設定値を示す。流量1は溶離液ポンプ9の流量の設定値である。%R1から%R3はニンヒドリン試薬13、ニンヒドリン試薬14、洗浄液15の混合比の設定値である。流量2はニンヒドリンポンプ17の流量の設定値である。タイムテーブル38の設定は、たん白質加水分解物分析法によるアミノ酸分析の分析条件の一例を示している。また、図示していないが、上記のほか、カラムオーブンの温度を時系列で設定するためのタイムテーブルが用いられる場合もある。
メソッド開発者はタイムテーブル38の設定後、記憶装置29内の任意に指定したフォルダの中にメソッドファイルとしてこれらの分析条件を保存する(S202)。測定するアミノ酸試料の数、バイアルの位置、および測定に使用する分析条件を設定したサンプルテーブルを作成し、修正がなければ、確定したサンプルテーブルを記憶装置29内の任意に指定したフォルダの中にサンプルテーブルファイルとして保存する(S203)。アミノ酸試料の分析を開始する前に、準備運転を行う(S204)。この準備運転は、緩衝液・反応液のパージやカラムの平衡化等を指す。準備運転が完了後、登録したサンプルテーブルを用いてアミノ酸試料の分析を開始する(S205)。アミノ酸分析計1はメソッドファイルに設定されているメソッドの分析条件で、指定されたアミノ酸試料の測定を行う。
分析終了後、データ処理装置34は、取得したクロマトグラムおよび分析結果を記憶装置29内の任意に指定したフォルダ内にデータファイルとして保存する。図5は、メソッド開発者の分析結果表示画面39を示す。UI制御プログラム36は、本図に示すように、クロマトグラム40および分析結果41を、その分析に使用したメソッドファイルに保存するための画面39をディスプレイ30に表示する。
図5に示すクロマトグラム40および分析結果41はたん白質加水分解物分析法によるアミノ酸分析結果の一例である。メソッド開発者はディスプレイ30に表示されたクロマトグラム40および分析結果41を、予め登録しておいたデータと比較することによって、良好な結果かであるか否かを確認する(S206)。クロマトグラム40および分析結果41が良好でない場合は、ステップS202に戻り、分析条件の設定からやり直す。クロマトグラム40および分析結果41が良好な場合は、ステップS207へ進む。ステップS207ではクロマトグラム40および分析結果41をメソッドファイルに登録するかどうかを判断する。登録をしない場合は、分析作業を終了する。登録する場合は、画面39上の「結果をメソッドへ登録」ボタン42を押し、ステップS208へと進む。
ステップS208に進むと、図6の分析条件の補正条件の設定画面44を表示する。補正条件の設定画面44ではこのメソッドファイルを使用して分析を行った際に、良好な結果を得られたかどうかを判定する条件と、良好な結果が得られなかった場合に分析条件を補正するパラメータを、成分を基点として設定する。成分名45には分析結果の同定ピークの一覧を表示する。基準46には、成分ごとにピーク分離度やピーク保持時間など、どの結果を判定基準として補正を行うかの設定をする。この基準46には対象成分で補正を行わない「補正しない」設定も可能である。この場合、以下の基準パラメータ47、補正項目48、補正パラメータ49の設定は不要である。次に基準46で設定した判定基準の許容範囲または上下限などの制限値を基準パラメータ47に設定する。基準46を「保持時間」とした場合は、対象成分のピーク保持時間を基点とした許容範囲を入力する。基準46を「分離度」とした場合は、下限値を入力する。次に基準の範囲外または上下限値を超えた場合に、図4のタイムテーブルのうち、どの分析条件のパラメータを補正するかを補正項目48に設定する。次に補正パラメータ49を設定する。補正は下式に基づき行い、補正パラメータ49には以下の補正式(式1)の係数aの値を入力する。
T’=T−a(RTA−RTM) ・・・(式1)

T’:補正後の分析条件の補正項目48の設定値
T :メソッドファイルに登録されている分析条件の補正項目48の設定値
RTA:メソッドファイルに登録されている分析条件を使用して取得した分析結果の対象成分の保持時間
RTM:メソッドファイルに登録されている分析結果の対象成分の保持時間
一例として図6の成分Cys(システイン)を挙げると、Cysの補正式(式1)は以下のようになる。
B3’=TB3−1×(RTA−RTM) ・・・(式2)

T’:補正後のB3切替時間(図4の%B3が100に切替る前後の時間の設定値
T :メソッドファイルに登録されている分析条件のB3切替時間(図4の%B3が100に切替る前後時間)の設定値(4.5と4.6)
RTA:メソッドファイルを使用して取得した分析結果の対象成分の保持時間
RTM:メソッドファイルに登録されている分析結果の対象成分の保持時間
以上のパラメータの設定を完了したら、「OK」ボタン50を押下する。以上の設定を破棄する場合は、「キャンセル」ボタン51を押下する。「OK」ボタン50を押下すると次のステップS209に進む。「キャンセル」ボタン51を押下すると、ステップS207に戻る。ステップS209では、取得したクロマトグラム40、分析結果41およびステップS208で設定した補正条件をどのメソッドファイルに登録するかを選択する。
図7は補正条件を登録するメソッドファイルを選択する画面52である。メソッド開発者は、この画面52より登録するメソッドファイルが保存されているフォルダをフォルダリスト53より選択する。選択したフォルダ内に保存されているメソッドファイルの一覧54より、登録するメソッドを選択し、「登録」ボタン55を押下する。「登録」ボタン55を押下すると選択したメソッドファイルにクロマトグラム40、分析結果41およびステップS208で設定した補正条件が登録される。「キャンセル」ボタン56を押下すると、ステップS207に戻る。以上でメソッド開発者の手順は終了である。
(オペレーターの手順)
オペレーターの操作を、図3を用いて説明する。オペレーターは、キーボード31、マウス32などの入力装置を使用して所定の操作を行い、分析計本体22とデータ処理装置34を起動する(S301)。データ処理装置34より、測定試料に合わせて記憶装置29内の保存されているメソッド開発者が作成したメソッドファイルを選択し、開く(S302)。測定するアミノ酸試料の数、バイアルの位置および測定に使用する分析条件を設定したサンプルテーブルを作成し、修正がなければ、確定したサンプルテーブルを記憶装置29内の任意に指定したフォルダの中にサンプルテーブルファイルとして保存する(S303)。アミノ酸試料の分析を開始する前に、準備運転を行う(S304)。この準備運転は、緩衝液・反応液のパージやカラムの平衡化等を指す。準備運転が完了後、登録したサンプルテーブルを用いてアミノ酸試料の分析を開始する(S305)。アミノ酸分析計1はメソッドファイルに設定されているメソッドの分析条件で、指定されたアミノ酸試料の測定を行う。分析終了後、データ処理装置34は、取得したクロマトグラムおよび分析結果を記憶装置29内の任意に指定したフォルダ内にデータファイルとして保存する。
図8は、オペレーターの分析結果表示画面である。UI制御プログラム36は、図8のクロマトグラム58および分析結果59を表示した画面57をディスプレイ30に表示する。
次に、図2のステップ207において予めメソッドファイルに登録されているクロマトグラムおよび分析結果との比較を行う(S306)。オペレーターは画面57上の「登録した結果と比較」ボタン61を押下する。データ処理装置34はクロマトグラム58の画面上にメソッドファイルに登録されているクロマトグラムを重ねて表示し、オペレーターに視覚的に比較できるようにする。次に、分析結果59がメソッドファイルに登録されている補正を行う必要があるかどうかの判定を行う。判定の結果、補正を行う必要がない場合は、分析作業を終了する。補正を行う必要がある場合には、ステップ307へ進む。
図9は、補正の判定結果画面である。ステップ307では、本図に示す補正を行う必要がある場合の成分の結果を表示する画面62を表示し、オペレーターに分析条件の補正を行うか、行わないかの選択を促す。ここでは分析結果59のなかで、図6で設定した測定成分のうちの成分Cysを例とする。画面62で「キャンセル」ボタン64を押下すると、ステップ306へ戻る。「OK」ボタン63を押下すると、式1に基づき分析条件の補正を行う。成分Cysは式2に基づき分析条件のB3の切換前後時間の設定値(4.5と4.6)を次のように補正する。
切換前時間 TB3b’=4.5−1×(12.053−12.520)
=4.967≒5.0 ・・・式3
切換後時間 TB3a’=4.6−1×(12.053−12.520)
=5.067≒5.1 ・・・式4
データ処理装置34は式3、式4で求めた時間を分析条件のタイムテーブルに設定し、補正したタイムテーブル65の分析条件を、メソッドファイルを保存する。図10は、補正後のタイムテーブルを示す。
以上により、オペレーターの分析方法に関する知識や習熟度に関わらず、良好な分析結果が得られなかった場合においても、メソッド開発者等の熟練者により予め登録された分析条件の補正条件を利用することにより、分析条件の補正を自動的に行い、次回の分析より良好な結果が得られるようにすることが可能となる。
以上、本実施形態の説明においては、アミノ酸分析計1に適用したデータ処理装置34を例に説明したが、これに限定されるものではなく、その他の液体クロマトグラフ装置のデータ処理装置に適用できる。
1 アミノ酸分析計
2、3、4、5 緩衝液
6 水
7 カラム再生液
8 電磁弁
9 溶離液ポンプ
10 アンモニアフィルタ
11 サンプラ
12 分離カラム
13〜14 ニンヒドリン試薬
15 洗浄液
16 電磁弁
17 ニンヒドリンポンプ
18 反応コイル
19 検出器
20 制御部
21 通信ユニット
22 分析計本体
23 通信回線
24 通信ユニット
25 RAM
26 CPU
27 内部バス
28 入出力制御部
29 記憶装置
30 ディスプレイ
31 キーボード
32 マウス
33 スピーカ
34 データ処理装置
33 スピーカ
34 データ処理装置
35 ユーザーインタフェース制御プログラム
36 装置制御プログラム
37 データ処理プログラム
38 タイムテーブル39 メソッド開発者の分析結果表示画面40、58 クロマトグラム
41、59 分析結果
42、43、50、51、55、56、60、61、63、64 ボタン
44 補正条件の設定画面
45 成分名
46 基準
47 基準パラメータ
48 補正項目
49 補正パラメータ
50 ボタン
52 補正条件を登録するメソッドファイルの選択画面
53 メソッドファイルのフォルダリスト
54 メソッドファイルの一覧
55 分析結果の表示画面
62 補正の判定結果表示画面

Claims (9)

  1. 液体クロマトグラフ用のデータ処理装置において、
    所定の分析条件と、前記所定の分析条件を使用して取得された第一の分析結果に関する情報と、前記分析条件についての補正に関する情報とを予め記憶する記憶部と、
    当該記憶された第一の分析結果に関する情報と、前記所定の分析条件を用いて新たに取得された第二の分析結果に関する情報とを、試料成分ごとに比較する比較部と、
    当該比較の結果に基づいて、前記取得された第二の分析結果が予め定めた基準を満たすか否かを前記試料成分ごとに判定する判定部と、を備え、
    当該判定の結果、前記第二の分析結果が前記基準を満たさない場合には、当該記憶された補正に関する情報を用いて、前記分析条件を補正することを特徴とするデータ処理装置。
  2. 請求項1に記載されたデータ処理装置において、
    前記分析条件は、ポンプの流量、溶離液のグラジエント混合比、カラムオーブンの温度のうち、少なくとも1つを含むことを特徴とするデータ処理装置。
  3. 請求項2に記載されたデータ処理装置において、
    前記分析条件の補正に関する情報は、前記分析条件における補正対象項目、前記対象項目の補正パラメータ、及び前記対象項目の補正式を含むことを特徴とするデータ処理装置。
  4. 請求項3に記載されたデータ処理装置において、
    当該記憶部に記憶された補正式、所定の分析条件、第一の分析結果に関する情報、第二の分析結果に関する情報、及び補正パラメータを用いて前記分析条件の補正値を求める演算部をさらに備えることを特徴とするデータ処理装置。
  5. 液体クロマトグラフ用のデータ処理方法において、
    所定の分析条件と、前記所定の分析条件を使用して取得された第一の分析結果に関する情報と、前記分析条件についての補正に関する情報とを予め記憶する工程と、
    当該記憶された第一の分析結果に関する情報と、前記所定の分析条件を用いて新たに取得された第二の分析結果に関する情報とを、試料成分ごとに比較する工程と、
    当該比較の結果に基づいて、前記取得された第二の分析結果が予め定めた基準を満たさない場合には、当該記憶された補正に関する情報を用いて、前記分析条件を補正する工程と、を備えることを特徴とするデータ処理方法。
  6. 請求項5に記載されたデータ処理方法において、
    前記分析条件は、ポンプの流量、溶離液のグラジエント混合比、カラムオーブンの温度のうち、少なくとも1つを含むことを特徴とするデータ処理方法。
  7. 請求項6に記載されたデータ処理方法において、
    前記分析条件についての補正に関する情報は、前記分析条件における補正対象項目、前記対象項目の補正パラメータ、及び前記対象項目の補正式を含むことを特徴とするデータ処理方法。
  8. 請求項7に記載されたデータ処理方法において、
    当該記憶された補正式、所定の分析条件、第一の分析結果に関する情報、第二の分析結果に関する情報、及び補正パラメータを用いて前記分析条件の補正値を求める工程をさらに備えることを特徴とするデータ処理方法。
  9. 溶離液を吸引するポンプと、溶離液にサンプルを注入するオートサンプラと、サンプルを成分ごとに分離するカラムオーブンと、当該分離された各成分を検出する検出器と、当該検出されたクロマトグラフより各成分の分析を行うデータ処理装置と、を備える液体クロマトグラフ装置において、
    前記データ処理装置は、
    所定の分析条件と、前記所定の分析条件を使用して取得された第一の分析結果に関する情報と、前記分析条件についての補正に関する情報とを予め記憶する記憶部と、
    当該記憶された第一の分析結果に関する情報と、前記所定の分析条件を用いて新たに取得された第二の分析結果に関する情報とを、試料成分ごとに比較する比較部と、
    当該比較の結果に基づいて、前記取得された第二の分析結果が予め定めた基準を満たすか否かを前記試料成分ごとに判定する判定部と、
    当該判定の結果、前記第二の分析結果が前記基準を満たさない場合には、当該記憶された補正に関する情報を用いて、前記分析条件を補正することを特徴とする液体クロマトグラフ装置。
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