JP2018040779A - 未知試料判定方法、未知試料判定装置及び未知試料判定プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】既知試料判定のためのスタンダード工程(S21〜S26)において、蛍光特性から蛍光物質を判別し(S21〜S24)、判別した蛍光物質の蛍光特性を示すスペクトル範囲S25からモデル係数を算出しS26、未知試料判定のためのサンプル工程(S31〜S37)において、モデル係数を読込んだうえでS31未知試料測定を行いS35、未知試料の目的値を得るS37。
【選択図】図9
Description
また、特許文献2においては、既知の教師データとして遊離アミノ酸や遊離脂肪酸など化学分析の測定値を目的変数として、3次元蛍光スペクトルデータを説明変数としてPLS回帰式を求め、求めたPLS回帰式により未知試料の目的値を得る。
判定した複数の蛍光物質の組合せを候補試料ライブラリと参照し、候補試料を抽出することを特徴とする。
候補蛍光物質表示工程は、抽出した候補蛍光物質名と共に、蛍光特性を判定した前記第一ピーク波長、スペクトル範囲、サブピーク情報及びモデル係数等を一覧表示することを特徴とする。
以下の図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。図面は模式的なものであり以下に示す実施例は本発明の技術的思想を例示しており、下記のものに特定するものではない。
実施例1
次に図3を用いて本発明に関わる3次元蛍光スペクトルの候補蛍光物質判定フローを説明する。
実施例2
図3に記載する候補蛍光物質の判定フローは、3次元蛍光スペクトルの多変量解析を行う測定フローに組み込むことで、多変量解析の精度向上、時間短縮につなげることができる。以下、実施例を示す。
引き続き、サンプル工程について図9を用いて説明する。サンプル工程では、サンプルの測定結果に対して計算をさせるために、多変量解析の工程S26で得たモデル係数を読み込むS31。
実施例3
図3のスペクトル範囲設定工程S12でスペクトル範囲を選択した際、図5(a)に示す点線でスペクトル範囲を表示する。
実施例3に示す未知の測定対象物に対する候補試料の抽出に関してデータ処理部の動作を説明する。
次に、測定を予定するサンプルについて予めサンプルテーブルを操作パネルから設定させるS34。サンプルテーブルには、合否判定の条件及び判定値名称を定めさせてもよい。
図6(a)に示すように、2つの蛍光物質のピークが近接している場合はデータ処理部において近接ピーク判定処理を実行する。
200 コンピュータ部
300 インターフェイス部
1 光源
2 励起側分光器
3 ビームスプリッタ
4 モニタ検知器
5 試料設置部
6 測定試料
7 蛍光側分光器
8 検知器
11 蛍光側パルスモータ
12 励起側パルスモータ
13 励起側フィルタパルスモータ
14 蛍光側フィルタパルスモータ
15 励起側フィルタ
16 蛍光側フィルタ
21 A/D変換器
22 制御部
23 データ処理部
31 モニタ
32 操作パネル
Claims (11)
- スタンダードの3次元蛍光スペクトルを測定した結果から蛍光特性を抽出してモデル係数を算出し、未知試料を判別する方法において、
スタンダードを測定するスタンダード工程として、
スタンダードの3次元蛍光スペクトルを測定する条件を設定する測定条件設定工程と、
測定するスタンダードを試料名と判別情報及び濃度情報等との組合せでスタンダードテーブルに登録するスタンダードテーブル登録工程と、
前記スタンダードテーブルに登録したスタンダードの3次元蛍光スペクトルを前記条件設定工程で設定した条件に従って測定する3次元蛍光スペクトル測定工程と、
得られた各前記スタンダードの3次元蛍光スペクトルから蛍光特性を抽出して蛍光物質候補ライブラリの蛍光特性と対比してスタンダードに含まれる候補蛍光物質を判定する候補蛍光物質判定工程と、
前記候補蛍光物質判定工程で判定した候補蛍光物質の3次元蛍光スペクトルから蛍光特性を表す第一ピークを抽出して規格化するピーク選択工程と、
蛍光強度等高線判定値を基準とした波長範囲を設定するスペクトル範囲選択工程と、
前記設定したスペクトル範囲でサブピークを選択するサブピーク選択工程と、
前記設定した第一ピーク、波長範囲及びサブピークから多変量解析によりモデル係数を算出するモデル係数出力工程と、
を有し、
次に未知試料を測定するサンプル工程として、
前記スタンダード工程で出力したモデル係数を読込むモデル係数読込工程と、
未知試料の3次元蛍光スペクトルを測定する条件を設定する測定条件設定工程と、
前記測定条件設定工程で設定した測定条件が前記スタンダード工程の測定条件設定工程で設定した条件と同等あるいは蛍光特性を示すスペクトル範囲を含むことを判定する測定条件の判定工程と、
3次元蛍光スペクトルを測定する未知試料の試料名および判定条件をサンプルテーブルとして設定するサンプルテーブル設定工程と、
前記サンプルテーブルに設定した未知試料を前記測定条件設定工程で設定した条件で測定する3次元蛍光スペクトル測定工程と、
前記の3次元蛍光スペクトル測定工程で測定して得られた3次元蛍光スペクトルの蛍光特性から前記読込んだモデル係数に合致する候補蛍光物質を判定する候補蛍光物質判定工程と、
前記候補物質判定工程で判定した候補蛍光物質の組合せから候補試料ライブラリと照合して候補試料を抽出する未知試料抽出工程とを有し、
前記抽出した候補蛍光物質名を判定に用いた蛍光特性と共に一覧表形式で表示する候補蛍光物質表示工程と、
前記候補蛍光物質の組合せから抽出した未知試料名を前記候補蛍光物質の蛍光特性一覧と共に表示する候補試料表示工程と、
を有することを特徴とする未知試料判別方法。 - 請求項1記載のスタンダード工程及びサンプル工程における候補蛍光物質判定工程は、
前記スタンダード工程及びサンプル工程の3次元蛍光スペクトル測定工程にて測定した3次元蛍光スペクトルにおける最大蛍光強度を示すあるいは蛍光特性を示す特徴的な蛍光波長領域にあるピークを第一ピークとして選択して規格化して、
前記第一ピークの許容波長範囲を設定するピーク選択工程と、
等高線判定値から励起波長範囲及び蛍光波長範囲からなるスペクトル範囲を選択して
散乱光及び多次光等の蛍光特性判別に不要な波長範囲を除外して
設定した複数のスペクトル範囲が重ならないように近接ピークの判定処理を行うスペクトル範囲選択工程と、
前記等高線判定値から設定した波長範囲内にあるサブピークのピーク数、ピーク波長及び第一ピークに対する強度比であるピーク比等を設定するサブピーク設定工程と、
前記ピーク選択工程で設定した第一ピーク、前記スペクトル範囲選択工程で選択したスペクトル範囲、及び前記サブピーク設定工程にて設定したサブピーク情報について、
スタンダード工程においては、蛍光物質候補ライブラリの候補蛍光物質と一致するかの判定工程を有し、
サンプル工程においては、スタンダード工程で判定した候補蛍光物質と一致するかの判定工程を有し、
前記判定工程で一致した候補蛍光物質を候補蛍光物質名および前記ピーク選択工程で設定した第一ピーク、前記スペクトル範囲選択工程で選択したスペクトル範囲及び前記サブピーク設定工程にて設定したサブピークの情報と共に一覧表示する
候補蛍光物質判定方法。 - 請求項1に記載のスペクトル範囲選択工程における近接ピークの判定処理は、
複数の蛍光物質由来のピークが近接し、等高線判定値から選択する励起波長範囲及び蛍光波長範囲が重なる場合において、
蛍光強度等高線が重ならない蛍光波長範囲を選択し、
前記選択した蛍光波長範囲に基づいて励起波長範囲を設定して、
複数の蛍光物質の蛍光特性が相互に影響することを防止するスペクトル範囲選択工程を有すること、
を特徴とする候補蛍光物質判定方法。 - 請求項1に記載の候補試料抽出工程は、
前記サンプル工程の候補物質検索工程で検索された蛍光物質が含まれる試料を抽出する工程で、
複数の蛍光物質が含まれている場合は、
前記ピーク選択工程、スペクトル範囲選択工程及びサブピーク選択工程で1つ目の候補蛍光物質を抽出し、
次に同様に前記ピーク選択工程、スペクトル範囲選択工程及びサブピーク選択工程で次の候補蛍光物質を抽出する工程を複数の蛍光物質の数だけ繰り返すことにより複数の蛍光物質を順次判定する工程を含み、
前記判定した複数の蛍光物質の組合せを候補試料ライブラリと参照し、候補試料を抽出すること、を特徴とする候補蛍光試料判定方法。 - 請求項1に記載の候補蛍光物質表示工程は、
前記抽出した候補蛍光物質名と共に、
蛍光特性を判定した前記第一ピーク波長、スペクトル範囲、サブピーク情報及びモデル係数等を一覧表示することを特徴とする候補蛍光物質判定結果表示方法。 - 請求項1記載の候補試料表示工程は、
前記抽出した候補試料名と共に、
前記登録したスタンダードテーブルを表示するエリアと、
前記抽出した候補蛍光物質名と共に蛍光特性を判定した前記第一ピーク波長、スペクトル範囲、サブピーク情報及びモデル係数等を一覧表示するエリアと、
前記一覧表に記載の候補物質名及び前記第一ピークと対比できるようにマークを付けた3次元蛍光スペクトルを表示するエリアを選択的に表示させることができることを特徴とする候補試料判定結果表示方法。 - 本発明の未知試料判定装置は、
光度計部、コンピュータ部及びインターフェース部から構成され、
光度計部は固定波長に設定された励起分光器からの励起光を測定試料に照射し、
蛍光側分光器を波長走査することで蛍光スペクトルを測定し、
蛍光スペクトル測定が終了したら、蛍光波長を開始波長に戻し、
励起波長を所定の間隔だけ駆動し、次の励起波長における蛍光スペクトルを測定し、
前記測定して得られた蛍光スペクトルを励起波長、蛍光波長及び蛍光強度の3次元で記憶し、
前記励起波長が設定されたの最終波長に対する蛍光スペクトルを得るまで前記動作を繰り返すことで前記蛍光強度の等高線図として3次元蛍光スペクトルを取得し、
前記コンピュータ部は前記光度計部を制御する制御部とデータ処理部を含み、
前記インターフェース部はモニタと操作パネルを含む、
分光蛍光光度計において、
前記データ処理部は、
未知試料判定の機能としてスタンダードを測定するスタンダード工程と未知試料を測定するサンプル工程を有し、
前記スタンダード工程で設定された測定条件に従ってスタンダードテーブルに登録された試料の3次元蛍光スペクトルの測定を行い、
前記測定して得られた3次元蛍光スペクトルの蛍光特性から候補蛍光物質の判別処理を行い、
前記判別処理の過程では、
前記得られた蛍光強度を等高線表示した3次元蛍光スペクトル図から蛍光強度が高い第一ピーク、等高線判定値からスペクトル範囲及び同一蛍光波長にある第一ピーク以外のサブピークを設定し、
前記スペクトル範囲以外の3次元蛍光スペクトルデータを多変量解析の対象から除き、
前記スペクトル範囲内の3次元蛍光スペクトルデータのみを多変量解析の対象に選択し、
多変量解析を行いモデル係数を取得して、
保存し、
前記サンプル工程では、
前記モデル係数を読込み、
入力された未知試料の測定条件に対して、
前記モデル係数取得時の励起波長及び蛍光波長が波長範囲に含まれていること、
波長走査速度、励起側スリット幅及び蛍光側スリット幅、レスポンス設定値及び検知器電圧等の測定条件が前記スタンダードの測定条件と同一であることを判定し、
同一であることが判定できた場合には、
前記入力された測定条件に従って前記サンプルテーブルに登録された試料の3次元蛍光スペクトル測定結果を用いて、
未知試料の候補蛍光物質の判定処理を行い、
前記候補蛍光物質の判定処理では、
前記得られた蛍光強度を等高線表示した3次元蛍光スペクトルから第一ピーク、スペクトル範囲及びサブピークを設定し、
前記読込んだモデル係数を基に判定処理を行い、
前記判定処理の結果抽出された候補蛍光物質及び候補試料を
試料名、前記第一ピーク、スペクトル範囲及びサブピーク情報等の蛍光特性情報と共に、前記第一ピーク、スペクトル範囲等をプロットした3次元蛍光スペクトルを前記モニタの同一画面に視覚的に判定結果を確認できるよう表示する機能を有する、
データ処理部を有することを特徴とする未知試料判定装置。 - 本発明の未知試料判定プログラムは、
制御部からの指令に基づいて光度計部には測定対象試料に励起光を照射し、
蛍光スペクトルを測定させ、
データ処理部には励起波長、蛍光波長及び蛍光強度を3次元で記憶させ、
記憶したデータを基に候補蛍光特性判定工程を実行し、
蛍光物質及び試料を判定する判定処理を行うプログラムであり、
未知試料判定のために、
3次元蛍光スペクトルの多変量解析を実行し、
予め目的変数となる判別情報及び濃度情報等蛍光特性の判明しているスタンダードを測定し、
それぞれの励起波長と蛍光波長に対するモデル係数を得るスタンダード工程と、
スタンダード工程で取得したモデル係数から未知試料の同定、合否及び濃度等の目的値を得る機能を有する、
ことを特徴とする未知試料判定プログラム。 - 請求項8に記載のスタンダード工程では、
前記制御部にスタンダードの候補蛍光試料判定のために測定するスタンダードの測定条件を設定させ、
前記データ処理部に測定する複数のスタンダード情報をスタンダードテーブルとして登録させ、
3次元蛍光スペクトルの測定結果を保存させた後、
保存させた3次元蛍光スペクトルからピーク波長、スペクトル範囲及びサブピーク等の蛍光特性を抽出し、
前記蛍光特性判別に有効な励起波長範囲及び蛍光波長範囲を選択し、
多変量解析を行い、モデル係数を算出し、
サンプル工程では、
前記データ処理部にスタンダード工程で算出したモデル係数を読込ませ、
前記制御部に測定するスタンダードの測定条件を設定させ、
前記データ処理部に測定する複数のサンプル情報をサンプルテーブルとして登録させ、
3次元蛍光スペクトルの測定結果を保存させた後、
前記保存させた3次元蛍光スペクトルからピーク波長、スペクトル範囲及びサブピーク等の蛍光特性を抽出し、
読込ませたモデル係数を基に候補蛍光物質を判定し、
前記モニタ部にサンプルの3次元蛍光スペクトルと候補蛍光物質判定に係る蛍光特性とを表示させる機能を有する未知試料判定プログラム。 - 請求項8に記載の候補蛍光物質判定工程では、
ピーク選択工程として、測定後保存されている3次元蛍光スペクトルに対し、着目するピークを第一ピークとして選択させ、
選択したピーク並びに同一の蛍光波長に現れるピークを用いて蛍光物質判定を行うために、
第一ピークの励起波長及び蛍光波長を選択させ、
励起波長及び蛍光波長の許容範囲を設定させ、
設定した励起波長及び蛍光波長が、
測定条件設定時に設定した3次元蛍光スペクトル測定波長範囲に含まれるかの判定を行い、
含まれない場合には再設定させ、
第一ピークに対しては、データ比較を容易にするためにピーク強度を規格化し、
規格化係数を算出し、
全ての波長における蛍光強度に規格化係数を掛け算し、
スペクトル範囲選択工程として、
等高線判定値ごとにスペクトル範囲を設定し、
前記設定したスペクトル範囲が
測定条件設定時に設定した3次元蛍光スペクトル測定波長範囲に含まれるかの判定を行い、
含まれない場合には再設定させ、
判定波長範囲を設定させ
前記第一ピークに近接ピークがある場合は第一ピークの蛍光強度等高線が他のピークに重ならない範囲をスペクトル範囲として設定する近接ピークの判定処理を行い、
サブピーク選択工程において、
前記スペクトル範囲設定工程にて設定されたスペクトル範囲内の前記第一ピーク以外のピークをサブピークとし、
サブピーク数、サブピーク比、サブピーク波長等のサブピーク情報を入力させ、
前記ピーク設定工程、スペクトル範囲選択工程及びサブピーク設定工程で設定した条件を基に蛍光物質候補ライブラリと照合し、
候補蛍光物質を判定する機能を有する未知試料判定プログラム。 - 請求項8に記載のサンプル工程の未知試料判定では、
候補物質判定工程により
候補蛍光物質を判定し、
前記判定した蛍光物質を含む候補試料を候補試料ライブラリから抽出し、
複数の蛍光物質を含む場合は、
さらに2番目に判定した蛍光物質を含む候補試料を候補試料ライブラリから抽出し、
含まれる蛍光物質の数この抽出工程を繰り返して、
候補試料を絞り、
最終的に抽出した試料の試料名と蛍光特性情報を
測定により取得した3次元蛍光スペクトル情報と共に
表示する機能を有する未知試料判定プログラム。
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