JP2017211285A - Analysis data processing device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the accuracy of analysis by reducing a phenomenon that when a large peak appears in a detection signal obtained by a TOFMS detector, a baseline sinks immediately after the peak.SOLUTION: An averaging processing unit 172 performs an averaging process using an IIR filer having a small time constant on the basis inputted data and calculates a baseline correction value, and a subtraction unit 173 subtracts the correction value from the original data and thereby obtains data having had subduction corrected. Since a new averaging process is executed only when it is determined by a data selection unit 74 that the inputted data value falls within a prescribed range where the magnitude, etc., of subduction is taken into account for an immediate baseline correction value, it is possible to appropriately correct subduction of a relatively large temporal change without being affected by an intrinsic peak.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、分析装置で取得されたデータを処理する分析データ処理装置に関し、さらに詳しくは、飛行時間型質量分析装置で得られる時系列データなどに出現するピーク波形の変形や歪みを補正するための処理を行う分析データ処理装置に関する。   The present invention relates to an analytical data processing apparatus that processes data acquired by an analytical apparatus, and more specifically, to correct deformation and distortion of a peak waveform appearing in time-series data obtained by a time-of-flight mass spectrometer. The present invention relates to an analysis data processing apparatus that performs the above process.

質量分析装置などの分析装置では、通常、分析を行うことによって得られたアナログ信号をアナログデジタル変換器(ADC)でデジタルデータに変換したあとに、記憶装置に保存したり或いはデータ処理を行うパーソナルコンピュータ(PC)に転送したりする処理が行われる。   In an analyzer such as a mass spectrometer, an analog signal obtained by performing analysis is usually converted into digital data by an analog-to-digital converter (ADC), and then stored in a storage device or data processed. A process of transferring to a computer (PC) is performed.

図5は従来の飛行時間型質量分析装置(TOFMS)におけるイオン検出器以降の回路ブロックの概略構成図である。
TOFMS本体1に内蔵されたイオン検出器11は、図示しない飛行時間型質量分析器で質量電荷比に応じて分離されたイオンを検出し、そのイオンの数に応じた強度値のアナログ検出信号を時々刻々と出力する。この検出信号はアンプ12で増幅されたあと、アナログデジタル変換器(ADC)13において所定のサンプリング周波数で以てサンプリングされ、サンプル毎にデジタルデータに変換される。ADC値取込部14はADC13から出力されたデータ値を順次取り込んで一時的に保持するバッファとして機能する。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of circuit blocks after an ion detector in a conventional time-of-flight mass spectrometer (TOFMS).
The ion detector 11 built in the TOFMS main body 1 detects ions separated according to the mass-to-charge ratio by a time-of-flight mass analyzer (not shown), and outputs an analog detection signal having an intensity value according to the number of ions. Output every moment. This detection signal is amplified by an amplifier 12, and then sampled at a predetermined sampling frequency in an analog-digital converter (ADC) 13, and converted into digital data for each sample. The ADC value capturing unit 14 functions as a buffer that sequentially captures and temporarily stores the data values output from the ADC 13.

TOFMS本体1では1回の測定によって、所定の質量電荷比範囲に対応する飛行時間範囲における飛行時間とイオン強度値との関係を示す飛行時間スペクトルデータを得ることができる。ただし、例えばマトリクス支援レーザ脱離イオン化(MALDI)法などによるイオン化を行う場合、レーザ光を試料に照射することで生成されるイオンの量が少ないことが多い上にレーザ光照射毎のイオン量のばらつきも大きい。そこで、測定感度を上げるために、同一試料について複数回の測定を実行し、各測定において得られた飛行時間スペクトルデータをその複数回の測定に亘り積算することで、ピーク強度の高い飛行時間スペクトルデータを得るようにしている。積算処理部15はこのようなスペクトルデータの積算を行うものである。また、ベースライン補正部16は積算処理後のスペクトルデータの信号波形におけるベースラインを補正するものである。ベースライン補正後のデータは通信路2を通してデータ処理用PC3に転送され、例えばデータ処理用PC3に搭載されている記憶装置に一旦格納される。   The TOFMS main body 1 can obtain time-of-flight spectrum data indicating the relationship between the time of flight and the ion intensity value in the time-of-flight range corresponding to a predetermined mass-to-charge ratio range by one measurement. However, when performing ionization by, for example, matrix-assisted laser desorption ionization (MALDI) method, the amount of ions generated by irradiating a sample with laser light is often small, and the ion amount for each laser light irradiation is small. The variation is also large. Therefore, in order to increase measurement sensitivity, multiple measurements are performed on the same sample, and the time-of-flight spectrum with high peak intensity is obtained by integrating the time-of-flight spectrum data obtained in each measurement over the multiple measurements. I try to get data. The integration processing unit 15 performs integration of such spectrum data. The baseline correction unit 16 corrects the baseline in the signal waveform of the spectrum data after the integration process. The data after the baseline correction is transferred to the data processing PC 3 through the communication path 2 and temporarily stored in, for example, a storage device mounted on the data processing PC 3.

或る時刻にイオン検出器11にイオンが入射すると、ADC13に入力されるアナログ信号波形には図6(a)に示すようなピークが現れる。イオン検出器11に略同時に入射して来るイオンの数が多い場合、このアナログ信号波形に現れるピークは図6(b)に示すように大きくなる。このとき、そのピークの直後にベースラインが沈み込む現象が発生する場合がある。この現象は主として、イオン検出器11の出力端からアンプ12が実装されている回路基板まで信号を送るケーブルの浮遊容量などの要因で生じる。一旦沈み込んだベースラインは徐々に元のレベルに戻るが、図6(c)に示すようにベースラインが沈み込んでいる間に次のピークが発生すると、そのピークは実際よりも小さいものとなってしまう。そのため、こうしたベースラインの変動は分析精度の低下をもたらすことになる。   When ions enter the ion detector 11 at a certain time, a peak as shown in FIG. 6A appears in the analog signal waveform input to the ADC 13. When the number of ions incident on the ion detector 11 almost simultaneously is large, the peak appearing in the analog signal waveform becomes large as shown in FIG. At this time, a phenomenon may occur in which the baseline sinks immediately after the peak. This phenomenon is mainly caused by factors such as stray capacitance of a cable that sends a signal from the output end of the ion detector 11 to the circuit board on which the amplifier 12 is mounted. The baseline once submerged gradually returns to the original level, but when the next peak occurs while the baseline is subducting as shown in FIG. 6C, the peak is smaller than the actual peak. turn into. Therefore, such baseline fluctuations will lead to a decrease in analytical accuracy.

図5に示したように従来装置にはベースライン補正部16が設けられているものの、このベースライン補正部16は主として信号のオフセットを除去することを目的としたものである。そのため、ベースライン補正部16は、既知である固定値や長周期でベースライン付近の信号レベルを平均化した値をオフセット分として元のデータ値から差し引く演算を行うことによって、ベースラインがゼロ値付近になるように補正している。こうしたベースライン補正部16による補正処理では、図6(b)に示したようなピーク直後のベースラインの沈み込みのように短時間で収束するベースライン変動を適切に補正することはできない。   As shown in FIG. 5, the baseline correction unit 16 is provided in the conventional apparatus, but this baseline correction unit 16 is mainly intended to remove the offset of the signal. For this reason, the baseline correction unit 16 performs an operation of subtracting a known fixed value or a value obtained by averaging signal levels in the vicinity of the baseline over a long period from the original data value as an offset, thereby obtaining a zero value for the baseline. It is corrected so that it is close. Such correction processing by the baseline correction unit 16 cannot appropriately correct the baseline fluctuation that converges in a short time such as the sinking of the baseline immediately after the peak as shown in FIG.

一方、特許文献1には、上記のようなベースライン補正とは異なるピーク波形処理として、ピークに付随するリンギングを軽減するデータ処理の手法が開示されている。しかしながら、主として浮遊容量の充放電に起因する上述したピーク直後のベースラインの沈み込み現象は伝送路終端からの反射等に起因するリンギングとも異なるため、特許文献1に記載のような手法を用いても十分に補正することは難しい。   On the other hand, Patent Document 1 discloses a data processing technique for reducing ringing associated with a peak as peak waveform processing different from the baseline correction as described above. However, the baseline sinking phenomenon immediately after the peak due to charge / discharge of the stray capacitance is different from the ringing caused by reflection from the transmission line end or the like. It is difficult to correct enough.

国際公開第2012/039061号International Publication No. 2012/039061

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、上述したようなピーク直後のベースラインの沈み込みを抑えることにより、ピークが連続的に発生するような場合であってもピークの正確な高さを維持することができ、高い分析精度を実現することができる分析データ処理装置を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to suppress the sinking of the baseline immediately after the peak as described above, so that the peak is continuously generated. Even so, it is an object of the present invention to provide an analytical data processing apparatus capable of maintaining the exact height of the peak and realizing high analytical accuracy.

上記課題を解決するために成された本発明は、分析装置により取得されたピーク波形が現れる強度信号をデジタル化して得られる時系列状のデータを処理する分析データ処理装置であって、ピーク波形出現直後のベースラインの変動を抑えるために、
a)順次入力されるデータのうち、そのデータ値がベースライン付近の所定範囲内にあるデータを選別するデータ選別部と、
b)前記データ選別部で選別された時系列方向に複数個のデータについての平均化処理を行う平均化処理部と、
c)前記平均化処理によって得られた値を入力されたデータから差し引く減算部と、
を備え、前記データ選別部における前記所定範囲の下限を、ピーク波形出現直後のベースラインの想定沈み込みの大きさをカバーするように定めるとともに、前記平均化処理部による平均化処理の周期を前記想定沈み込みの時間に応じて定めるようにしたことを特徴としている。
The present invention made to solve the above problems is an analytical data processing device for processing time-series data obtained by digitizing an intensity signal in which a peak waveform obtained by an analytical device appears, and comprising a peak waveform To suppress baseline fluctuations immediately after the appearance,
a) a data selection unit that selects data whose data value is within a predetermined range near the baseline among sequentially input data;
b) an averaging processing unit that performs an averaging process on a plurality of data in a time-series direction selected by the data selection unit;
c) a subtraction unit that subtracts the value obtained by the averaging process from the input data;
The lower limit of the predetermined range in the data selection unit is defined so as to cover the size of the assumed sinking of the baseline immediately after the appearance of the peak waveform, and the averaging processing period by the averaging processing unit is It is characterized in that it is determined according to the expected sinking time.

本発明に係る分析データ処理装置は例えば、TOFMSにおける測定によって得られる飛行時間とイオン強度信号との関係を反映した信号をデジタル化したデータを処理するのに利用することができる。   The analysis data processing apparatus according to the present invention can be used, for example, to process data obtained by digitizing a signal reflecting the relationship between the flight time obtained by measurement in TOFMS and an ion intensity signal.

本発明に係る分析データ処理装置においてデータ選別部は、順次入力されるデータの値がベースライン付近の所定範囲内であるか否かを判定し、値が所定範囲内にあるデータのみを平均化処理に利用するデータとして選別する。この所定範囲の下限は、ピーク波形出現直後のベースラインの想定される沈み込みの大きさをカバーする、つまりは想定される沈み込みを示すデータが平均化処理に利用されるように定められる。一方、この所定範囲の上限は例えば、ベースラインにノイズが重畳していた場合にそれをカバーする(つまりは平均化処理される)ように定めておけばよい。換言すれば、明らかなピークに対応するデータは平均化処理から除外されるから、平均化処理によって得られるベースライン補正値はピークの大きさの影響を何ら受けない。   In the analysis data processing apparatus according to the present invention, the data selection unit determines whether or not the value of sequentially input data is within a predetermined range near the baseline, and averages only the data whose values are within the predetermined range Select as data to be used for processing. The lower limit of the predetermined range is determined so as to cover the assumed subsidence size of the baseline immediately after the peak waveform appears, that is, data indicating the assumed subsidence is used for the averaging process. On the other hand, the upper limit of the predetermined range may be determined so as to cover, for example, when noise is superimposed on the baseline (that is, an averaging process is performed). In other words, since the data corresponding to the obvious peak is excluded from the averaging process, the baseline correction value obtained by the averaging process is not affected by the size of the peak.

平均化処理部は上記のように選別された複数データについての平均化処理を行い、減算部はその平均化処理によって得られた値を入力されたデータ値から差し引くことで該入力データ値を補正する。一般に上述したような信号のオフセット補正を目的としたベースライン補正では、入力データ値の短時間での変動に追従しないように、入力データ値の平均化を行う場合でもその周期はかなり長く定められる。これに対し本発明に係る分析データ処理装置では、ピークに比べれば時間的な変動は緩やかであるものの、比較的短い時間で変動するベースラインの沈み込みに追従するよう平均化処理の周期は従来のベースライン補正の際の平均化の周期に比べてかなり短く設定される。これにより、大きなピークの直後に発生するベースラインの沈み込みを軽減し、平坦に近いベースラインに近づけることができる。   The averaging processing unit performs averaging processing on the plurality of data selected as described above, and the subtraction unit corrects the input data value by subtracting the value obtained by the averaging processing from the input data value. To do. In general, in the baseline correction for the purpose of the signal offset correction as described above, even when the input data values are averaged, the period is set to be quite long so as not to follow the fluctuation of the input data values in a short time. . On the other hand, in the analytical data processing apparatus according to the present invention, although the temporal fluctuation is gentle compared with the peak, the period of the averaging process is conventional so as to follow the sinking of the baseline that fluctuates in a relatively short time. It is set to be considerably shorter than the averaging period in the baseline correction. As a result, the sinking of the baseline that occurs immediately after a large peak can be reduced and the baseline can be brought closer to a flat surface.

なお、ベースラインの沈み込みの大きさや時間は装置の構成、例えば図5においてイオン検出器11の出力端からアンプ12が実装されている回路基板まで信号を送るケーブルの種類や長さなどに依存する。したがって、データ選別部における上記所定範囲や平均化処理部における平均化処理の周期は例えば装置の製造メーカーにおいて実験的に求めた結果に基づいて予め決めておくことができる。   The size and time of the sinking of the baseline depends on the configuration of the apparatus, for example, the type and length of the cable that sends a signal from the output end of the ion detector 11 to the circuit board on which the amplifier 12 is mounted in FIG. To do. Therefore, the predetermined range in the data selection unit and the period of the averaging process in the averaging processing unit can be determined in advance based on, for example, results obtained experimentally by the device manufacturer.

本発明に係る分析データ処理装置では好ましくは、平均化処理部における平均化処理をIIRフィルタを用いて行うようにするとよい。周知のように、IIRフィルタではFIRフィルタと異なり、過去の出力値が現在のつまり最新の出力値の計算に関係する。そのため、一般的にはIIRフィルタは安定性が問題になる場合があるが、短い次数で急峻な遮断特性を得ることができるという利点がある。そのため、IIRフィルタを用いることで、小さい回路規模で以てベースラインの沈み込みを十分に軽減することができる。なお、上述したようにIIRフィルタでは過去の出力値が最新の出力値の計算に用いられるから、その計算は実質的に複数個の入力データに基づく計算である。   In the analysis data processing apparatus according to the present invention, preferably, the averaging process in the averaging processing unit is performed using an IIR filter. As is well known, the IIR filter differs from the FIR filter in that the past output value is related to the calculation of the current or latest output value. Therefore, in general, the IIR filter may have a problem of stability, but has an advantage that a steep cutoff characteristic can be obtained with a short order. Therefore, by using the IIR filter, the sinking of the baseline can be sufficiently reduced with a small circuit scale. As described above, in the IIR filter, since the past output value is used for the calculation of the latest output value, the calculation is substantially based on a plurality of input data.

また本発明に係る分析データ処理装置ではさらに好ましくは、差し引くべきベースライン補正値をIIRフィルタによる平均化処理で求める際に、直近のベースライン補正値をm倍(但しm>1)したうえで新たに入力されたデータ値を加えて平均化処理を行ったあとに、その値を1/m倍することで新たなベースライン補正値を求める構成とするとよい。この構成によれば、平均化処理を実行する際の情報落ちが軽減されるので、より高い精度でベースラインの沈み込みを補正することができる。   In the analysis data processing apparatus according to the present invention, more preferably, when the baseline correction value to be subtracted is obtained by averaging processing using an IIR filter, the latest baseline correction value is multiplied by m (where m> 1). It is preferable that a new baseline correction value is obtained by adding the newly input data value and performing the averaging process and then multiplying the value by 1 / m. According to this configuration, information loss during execution of the averaging process is reduced, so that the baseline sinking can be corrected with higher accuracy.

本発明に係る分析データ処理装置によれば、大きなピークが現れた直後のベースラインの沈み込みを軽減することができる。それにより、大きなピークの直後に別のピークが現れるような場合であっても、ベースラインの沈み込みによる後方のピークの信号強度低下を回避することができ、ピークの高さや面積に基づく分析値(例えば試料中の成分量や成分濃度に対応した定量値)を精度良く求めることができる。このように本発明に係る分析データ処理装置を用いることで分析装置の分析精度を向上させることができる。また、ベースラインの沈み込みを軽減するための処理にIIRフィルタを用いることで回路規模を抑えることができ、コスト増加を抑制しつつ分析精度の向上を図ることができる。   The analysis data processing apparatus according to the present invention can reduce the sinking of the baseline immediately after a large peak appears. As a result, even if another peak appears immediately after a large peak, it is possible to avoid a decrease in the signal intensity of the rear peak due to the sinking of the baseline, and an analysis value based on the height or area of the peak (For example, quantitative values corresponding to the component amount and component concentration in the sample) can be obtained with high accuracy. Thus, the analysis accuracy of the analyzer can be improved by using the analysis data processing apparatus according to the present invention. In addition, by using an IIR filter for the processing for reducing the sinking of the baseline, the circuit scale can be suppressed, and the analysis accuracy can be improved while suppressing an increase in cost.

本発明の一実施例による分析データ処理装置を用いたTOFMSにおけるイオン検出器以降の回路ブロックの概略構成図。The schematic block diagram of the circuit block after the ion detector in TOFMS using the analytical data processing apparatus by one Example of this invention. 図1中のベースライン沈み込み補正部の概略ブロック構成図。FIG. 2 is a schematic block configuration diagram of a baseline subtraction correction unit in FIG. 1. 図1中のベースライン沈み込み補正部の詳細なブロック構成図。FIG. 2 is a detailed block configuration diagram of a baseline subtraction correction unit in FIG. 1. 本実施例の分析データ処理装置におけるベースライン沈み込み補正の効果を示す波形図。The wave form diagram which shows the effect of the baseline sinking correction in the analysis data processing apparatus of a present Example. 一般的なTOFMSにおけるイオン検出器以降の回路ブロックの概略構成図。The schematic block diagram of the circuit block after the ion detector in general TOFMS. ピーク直後のベースライン沈み込み現象の説明図。Explanatory drawing of the baseline sinking phenomenon immediately after the peak.

以下、本発明に係る分析データ処理装置の一実施例について、添付図面を参照して説明する。
図1は本実施例による分析データ処理装置を用いたTOFMSにおけるイオン検出器以降の回路ブロックの概略構成図、図2は図1中のベースライン沈み込み補正部の概略構成図、図3は図1中のベースライン沈み込み補正部の詳細なブロック構成図である。なお、図1において図5で説明した構成要素と同じものには同じ符号を付している。
Hereinafter, an embodiment of an analysis data processing apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
1 is a schematic configuration diagram of a circuit block after an ion detector in TOFMS using the analytical data processing apparatus according to the present embodiment, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a baseline subsidence correction unit in FIG. 1, and FIG. 1 is a detailed block configuration diagram of a baseline subtraction correction unit in FIG. In FIG. 1, the same components as those described in FIG.

本実施例の分析データ処理装置において、イオン検出器11の出力段からベースライン補正部16までの構成は図5と全く同じであり、ベースライン補正部16の後段に従来はなかったベースライン沈み込み補正部17を備える点が図5とは異なる。   In the analysis data processing apparatus of this embodiment, the configuration from the output stage of the ion detector 11 to the baseline correction unit 16 is exactly the same as that in FIG. 5 is different from FIG.

このベースライン沈み込み補正部17には、ベースライン補正部16において元の検出信号のオフセットや長時間のドリフトが補正された入力データが順次(そのデータが得られた時系列順に従って)入力される。ベースライン沈み込み補正部17は、この入力データに基づいた平均化処理を行うことによってピーク直後のベースラインの沈み込みのような比較的短時間のベースラインの変動を反映したベースライン補正データを生成する平均化処理部172と、入力データから上記ベースライン補正データを差し引くことでベースラインの沈み込みが補正された補正後データを出力する減算部173と、入力データ値がベースライン付近の所定の信号値範囲に収まるか否かを判定し、その範囲に収まるデータのみを平均化処理に利用可能なデータとして選別するデータ選別部174と、入力データを平均化処理部172での処理に要する時間だけ遅延させる遅延処理部171と、を備える。   The baseline subtraction correction unit 17 is sequentially inputted with the input data corrected by the offset of the original detection signal and the long-time drift in the baseline correction unit 16 (according to the time-series order in which the data was obtained). The The baseline subtraction correction unit 17 performs an averaging process based on the input data to generate baseline correction data that reflects a relatively short-time baseline change such as a baseline subduction immediately after the peak. An averaging processing unit 172 to be generated, a subtraction unit 173 that outputs corrected data in which the sinking of the baseline is corrected by subtracting the baseline correction data from the input data, and a predetermined value near the baseline A data selection unit 174 that determines whether or not the signal value falls within the range, and selects only data that falls within that range as data that can be used for the averaging process, and the input data is required for processing by the averaging processing unit 172 A delay processing unit 171 that delays by time.

平均化処理部172は、ピーク直後のベースラインの沈み込みなどの比較的急なベースラインの変動にも追従し、且つ高周波ノイズは十分に除去できる程度に時定数を小さく(つまりは演算周期を短く)しておく。上述したようにベースラインの沈み込みの大きな要因はイオン検出器11の出力段とアンプ12の入力段との間の浮遊容量の充放電であるため、イオン検出器11の出力段とアンプ12の入力段とを繋ぐ信号線(ケーブル等)の長さや種類(構造や材質等)などによって沈み込みの大きさや長さ(時間)は相違する。装置の構成が決まればそうした信号線の長さや種類はほぼ確定するから、例えば本装置の製造メーカーは実際の装置での実験結果に基づいて適切な時定数(又は演算周期)を決めることができる。   The averaging processing unit 172 follows a relatively sudden change in the baseline such as the sinking of the baseline immediately after the peak, and reduces the time constant so that high frequency noise can be sufficiently removed (that is, the calculation cycle is reduced). Keep it short. As described above, the main cause of the sinking of the baseline is charging / discharging of the stray capacitance between the output stage of the ion detector 11 and the input stage of the amplifier 12, and therefore the output stage of the ion detector 11 and the amplifier 12. The size and length (time) of subsidence differ depending on the length and type (structure, material, etc.) of signal lines (cables, etc.) connecting the input stage. If the configuration of the device is determined, the length and type of such signal lines are almost determined, and for example, the manufacturer of this device can determine an appropriate time constant (or calculation cycle) based on the experimental results of the actual device. .

一方、平均化処理部172における時定数を小さくすると本来のピークによる信号変動にも追従してしまうおそれがあるが、それを回避するため、本来のピークによる信号変動に対応したデータを平均化処理の対象から除外し、そうしたデータが入力されている期間には平均化処理部172の出力であるベースライン補正データを一定に保つようにしている。データ選別部174では、本来のピークによる信号変動に対応したデータを除外するために、入力データの値がその時点でのベースライン補正データに対して所定範囲内に収まるか否かを判定しているが、沈み込みに対応したデータやベースラインに重畳している高周波ノイズは所定範囲内に収まるようにする必要がある。そこで、その所定範囲の下限はベースラインの沈み込みの大きさを考慮して決められ、一方、その所定範囲の上限は高周波ノイズのレベルを考慮して決められる。   On the other hand, if the time constant in the averaging processing unit 172 is reduced, the signal fluctuation due to the original peak may follow, but in order to avoid this, the data corresponding to the signal fluctuation due to the original peak is averaged. The baseline correction data, which is the output of the averaging processing unit 172, is kept constant during a period in which such data is input. In order to exclude the data corresponding to the signal fluctuation due to the original peak, the data selection unit 174 determines whether or not the value of the input data is within a predetermined range with respect to the baseline correction data at that time. However, the data corresponding to the subsidence and the high-frequency noise superimposed on the baseline need to be within a predetermined range. Therefore, the lower limit of the predetermined range is determined in consideration of the magnitude of the sinking of the baseline, while the upper limit of the predetermined range is determined in consideration of the level of high frequency noise.

一例として、平均化処理に利用されるデータとしてデータ選別部174で選別されるデータの信号範囲は次のように定めることができる。
(1)直近のベースラインに対応するベースライン補正データ値より4LSB×√(積算回数)だけ大きい値を上限値Uとする。
(2)直近のベースラインに対応するベースライン補正データ値よりも8LSB×√(積算回数)だけ小さい値を下限値Lとする。
As an example, the signal range of data selected by the data selection unit 174 as data used for the averaging process can be determined as follows.
(1) The upper limit value U is set to a value 4LSB × √ (number of integrations) larger than the baseline correction data value corresponding to the latest baseline.
(2) A value lower than the baseline correction data value corresponding to the latest baseline by 8 LSB × √ (number of integrations) is set as the lower limit L.

ここで、LSBはADC13により変換されたデジタル値の最下位ビット、積算回数は積算処理部15で一つのマススペクトルデータを得るための元のスペクトルデータ(TOFMSにおける1回の測定で得られた所定飛行時間範囲つまりは所定質量電荷比範囲に亘るデータ)を積算する回数である。したがって、例えば積算回数が16である場合、上限値Uは16LSB、下限値Lは32LSBである。ここで、上限値Uを決める4LSBという許容範囲は主としてADC13のノイズレベル、下限値Lを決める8LSBという許容範囲は主としてピーク直後のベースラインの沈み込みの大きさを考慮した値である。なお、4LSB、8LSB、積算回数などの数値はいずれもレジスタの設定によって容易に変更可能である。   Here, LSB is the least significant bit of the digital value converted by the ADC 13, and the number of integrations is the original spectrum data for obtaining one mass spectrum data in the integration processing unit 15 (predetermined obtained by one measurement in TOFMS). This is the number of times of integration of the time-of-flight range, that is, data over a predetermined mass-to-charge ratio range. Therefore, for example, when the number of integration is 16, the upper limit value U is 16 LSB and the lower limit value L is 32 LSB. Here, the allowable range of 4 LSB for determining the upper limit value U is a value mainly considering the noise level of the ADC 13, and the allowable range of 8 LSB for determining the lower limit value L is a value mainly considering the magnitude of the sinking of the baseline immediately after the peak. The numerical values such as 4LSB, 8LSB, and the number of integration can be easily changed by setting the registers.

図3を参照しつつ、平均化処理部172及び減算部173における具体的な処理の一例を説明する。
図3に示すように、図2における遅延処理部171はここではレジスタである。また、平均化処理部172は、減算部1721、加算部1722、レジスタ1723、1/m倍部1724、及びm倍部1725、を含む。平均化処理部172では出力値(ここでは1/m倍の前の値)が入力側にフィードバックされて平均化処理に利用されており、この平均化処理がIIR型のフィルタで実現されていることが分かる。
いま、ADC13におけるサンプリングクロックの時系列上の順番をnとし、入力されるデータの値がD(n)、平均化処理によって算出されるベースライン(ベースライン補正データ)の値がB(n)、補正後のデータの値がF(n)であるとすると、
F(n)=D(n)−B(n) …(1)
である。
An example of specific processing in the averaging processing unit 172 and the subtraction unit 173 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 3, the delay processing unit 171 in FIG. 2 is a register here. The averaging processing unit 172 includes a subtraction unit 1721, an addition unit 1722, a register 1723, a 1 / m multiplication unit 1724, and an m multiplication unit 1725. In the averaging processing unit 172, the output value (here, the previous value of 1 / m times) is fed back to the input side and used for the averaging process, and this averaging process is realized by an IIR filter. I understand that.
Now, the time sequence of the sampling clock in the ADC 13 is n, the value of the input data is D (n), and the baseline (baseline correction data) value calculated by the averaging process is B (n). If the corrected data value is F (n),
F (n) = D (n) -B (n) (1)
It is.

入力データ値D(n)がベースライン値B(n)に対し上述した4LSB×√(積算回数)〜−8LLSB×√(積算回数)の範囲に収まっている場合には、レジスタ171、1723が共にサンプリングクロックに応じてデータを転送し、次のサンプリングクロックのタイミングつまりn+1番目のサンプリングクロックに対応して次式のようにベースライン値B(n)が更新される。一方、入力データ値D(n)がベースライン値B(n)に対し上記信号範囲に収まっていない場合にはレジスタ1723が動作しないために、ベースライン値B(n)は更新されない。
B(n+1)={(m−1)/m}×B(n)+(1/m)×D(n)=B(n)+(1/m)×{D(n)−B(n)} …(2)
ただし、上記(2)式のように単に1/mを乗じる演算を行うと情報落ちが生じてしまう。そこで、図3に示した例では、これを避けるためにm倍部1725によりベースライン値B(n)をm倍にして演算を行ったあと、最終段の1/m倍部1724においてmで除している。即ち、ベースライン値B(n)は(3)式のように更新される。
B(n+1)=(1/m)×[m×B(n)+{D(n)−B(n)}] …(3)
When the input data value D (n) is within the range of 4LSB × √ (number of integrations) to −8LLSB × √ (number of integrations) described above with respect to the baseline value B (n), the registers 171 and 1723 are stored. In both cases, data is transferred according to the sampling clock, and the baseline value B (n) is updated according to the timing of the next sampling clock, that is, the (n + 1) th sampling clock, as in the following equation. On the other hand, since the register 1723 does not operate when the input data value D (n) is not within the signal range with respect to the baseline value B (n), the baseline value B (n) is not updated.
B (n + 1) = {(m−1) / m} × B (n) + (1 / m) × D (n) = B (n) + (1 / m) × {D (n) −B ( n)}… (2)
However, if the calculation is simply multiplied by 1 / m as in the above equation (2), information loss occurs. Therefore, in the example shown in FIG. 3, in order to avoid this, the m-times multiplication unit 1725 performs an operation by multiplying the baseline value B (n) by m-times, and then the final stage 1 / m multiplication unit 1724 uses m. Is excluded. That is, the baseline value B (n) is updated as shown in Equation (3).
B (n + 1) = (1 / m) × [m × B (n) + {D (n) −B (n)}] (3)

実際のTOFMSから出力されるピーク状の信号に対し、m=2として上述したベースライン沈み込み補正処理を実施した場合の結果を図4に示す。図4(a)は単発のピークが現れている信号に対する補正前後の波形の比較、図4(b)は同じ大きさの二つの連続したピークが現れている信号に対する補正前後の波形の比較である。補正によってベースラインの沈み込みが十分に補正されており、またピークが連続する場合でも二つ目のピークの高さの落ち込みが十分に抑えられていることが確認できる。   FIG. 4 shows the result when the above-described baseline subtraction correction processing is performed on the peak-like signal output from the actual TOFMS with m = 2. 4A is a comparison of waveforms before and after correction for a signal having a single peak, and FIG. 4B is a comparison of waveforms before and after correction for a signal having two consecutive peaks of the same magnitude. is there. It can be confirmed that the subsidence of the baseline is sufficiently corrected by the correction, and that the drop in the height of the second peak is sufficiently suppressed even when the peaks are continuous.

図4(b)における各ピークの面積値の計算結果を表1に示す。このようにベースライン沈み込み補正を行うことでピークの面積値の算出精度も向上しているが確認できる。

Figure 2017211285
Table 1 shows the calculation result of the area value of each peak in FIG. It can be confirmed that the calculation accuracy of the peak area value is improved by performing the baseline subtraction correction in this way.
Figure 2017211285

なお、図1に示す構成では、ベースライン補正部16の後段にベースライン沈み込み補正部17を設けていたが、それらは順序を入れ替えても構わない。   In the configuration illustrated in FIG. 1, the baseline sink correction unit 17 is provided at the subsequent stage of the baseline correction unit 16, but the order may be changed.

また、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形や修正、追加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。
例えば上記実施例は本発明をTOFMSで得られたデータの処理に利用したものであるが、本発明はTOFMS以外の様々な分析装置で得られたデータの処理に適用することができることは当然である。
Moreover, the said Example is an example of this invention, and it is clear that even if it changes suitably, amends, and is added within the meaning of this invention, it is included by the claim of this application.
For example, in the above embodiment, the present invention is used for processing data obtained by TOFMS, but the present invention can naturally be applied to processing of data obtained by various analyzers other than TOFMS. is there.

1…TOFMS本体
11…イオン検出器
12…アンプ
13…ADC
14…ADC値取込部
15…積算処理部
16…ベースライン補正部
17…ベースライン沈み込み補正部
171…遅延処理部(レジスタ)
172…平均化処理部
1721…減算部
1722…加算部
1723…レジスタ
1724…1/m倍部
1725…m倍部
173…減算部
174…データ選別部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... TOFMS main body 11 ... Ion detector 12 ... Amplifier 13 ... ADC
DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 ... ADC value acquisition part 15 ... Integration processing part 16 ... Baseline correction | amendment part 17 ... Baseline sinking correction | amendment part 171 ... Delay processing part (register)
172 ... Averaging processing unit 1721 ... Subtraction unit 1722 ... Addition unit 1723 ... Register 1724 ... 1 / m multiplication unit 1725 ... m multiplication unit 173 ... Subtraction unit 174 ... Data selection unit

Claims (3)

分析装置により取得されたピーク波形が現れる強度信号をデジタル化して得られる時系列状のデータを処理する分析データ処理装置であって、ピーク波形出現直後のベースラインの変動を抑えるために、
a)順次入力されるデータのうち、そのデータ値がベースライン付近の所定範囲内にあるデータを選別するデータ選別部と、
b)前記データ選別部で選別された時系列方向に複数個のデータについての平均化処理を行う平均化処理部と、
c)前記平均化処理によって得られた値を入力されたデータから差し引く減算部と、
を備え、前記データ選別部における前記所定範囲の下限を、ピーク波形出現直後のベースラインの想定沈み込みの大きさをカバーするように定めるとともに、前記平均化処理部による平均化処理の周期を前記想定沈み込みの時間に応じて定めるようにしたことを特徴とする分析データ処理装置。
An analytical data processing device that processes time-series data obtained by digitizing an intensity signal in which a peak waveform obtained by an analytical device appears, in order to suppress baseline fluctuations immediately after the peak waveform appears,
a) a data selection unit that selects data whose data value is within a predetermined range near the baseline among sequentially input data;
b) an averaging processing unit that performs an averaging process on a plurality of data in a time-series direction selected by the data selection unit;
c) a subtraction unit that subtracts the value obtained by the averaging process from the input data;
The lower limit of the predetermined range in the data selection unit is defined so as to cover the size of the assumed sinking of the baseline immediately after the appearance of the peak waveform, and the averaging processing period by the averaging processing unit is An analytical data processing apparatus characterized in that it is determined in accordance with an assumed sinking time.
請求項1に記載の分析データ処理装置であって、
前記平均化処理はIIRフィルタにより行われることを特徴とする分析データ処理装置。
The analysis data processing device according to claim 1,
An analysis data processing apparatus, wherein the averaging process is performed by an IIR filter.
請求項2に記載の分析データ処理装置であって、
前記平均化処理部は、差し引くべきベースライン補正値を平均化処理により求める際に、直近のベースライン補正値をm倍(但しm>1)したうえで新たに入力されたデータ値を加えて平均化処理を行ったあとに、その値を1/m倍することで新たなベースライン補正値を求めることを特徴とする分析データ処理装置。
The analysis data processing device according to claim 2,
The averaging processing unit adds the newly input data value after multiplying the most recent baseline correction value by m (where m> 1) when obtaining the baseline correction value to be subtracted by averaging processing. An analytical data processing apparatus characterized by obtaining a new baseline correction value by multiplying the value by 1 / m after averaging processing.
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