JP3130139B2 - Chromatogram analysis method and chromatographic device - Google Patents
Chromatogram analysis method and chromatographic deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はクロマトグラフより得ら
れるクロマトグラムの解析に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the analysis of a chromatogram obtained from a chromatograph.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、クロマトグラムの分離不十分のピ
ークの重なりから各ピークの面積,高さ等を求める場合
には、ピーク間の谷(極小点)から時間軸に対して垂直
分割したり、或いはテーリングピーク、リーディングピ
ークから副なるピークを直線により切り取るように分割
している。この方法は簡便であるが、ピークの定量の正
確さに欠け、真値より±50%も偏ることもしばしばあ
る。2. Description of the Related Art Conventionally, when the area and height of each peak are determined from the overlap of incompletely separated peaks in a chromatogram, the peak is divided vertically from the valley (minimal point) between the peaks with respect to the time axis. Alternatively, the peak is divided so as to cut off a peak secondary to the tailing peak and the leading peak by a straight line. Although this method is simple, it lacks the accuracy of peak quantification and often deviates by ± 50% from the true value.
【0003】これを改善する方法として、Gaussi
an(G関数)やExponentially mod
ified Gaussian(EMG関数)等の解析
学的関数を用いた非線形最小2乗法を用いて重なりピー
クをフィッティングする技術や、さらに、非線形最小2
乗法のピークフィッティングを行うに際し、そのデータ
としてクロマトグラムの時間、波長、吸光度(強度)を
3軸とする3次元クロマトグラムのデータを用いるもの
が提案されている。As a method of improving this, Gaussi
an (G function) or Exponentially mod
a technique of fitting overlapping peaks using a non-linear least squares method using an analytical function such as an enhanced Gaussian (EMG function);
When performing peak fitting in a multiplicative method, a method using three-dimensional chromatogram data having three axes of time, wavelength, and absorbance (intensity) of a chromatogram is proposed as the data.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
最小2乗法を用いた場合には、非線形最小2乗法に使用
する最適パラメータが思うように得られず、解が収束し
なかったりすることもあり、後者のように3次元クロマ
トグラムを利用する場合には、3次元情報を得なければ
ならい煩わしさがあり、さらに、ピーク同士に波長スペ
クトルの差異がなければフィッティングはかなり困難で
ある。However, when the above-mentioned least squares method is used, the optimum parameters used for the nonlinear least squares method cannot be obtained as expected, and the solution does not converge. In the case of using a three-dimensional chromatogram as in the latter case, it is troublesome to obtain three-dimensional information, and further, if there is no difference in wavelength spectrum between peaks, it is quite difficult to perform fitting.
【0005】本発明は以上の点に鑑みてなされ、第1の
発明の目的は、時間軸と強度軸の2次元クロマトグラム
の情報から、しかも重なりピークのパターンが様々であ
っても各ピークの特徴(面積比率,ピーク高さ,保持時
間等)を精度良くとらえ、各ピークの定量誤差を数%程
度に抑えることが可能で、しかも、高速データ処理が可
能なクロマトグラム解析方法及びクロマトグラフ装置を
提供することにある。The present invention has been made in view of the above points, and a first object of the present invention is to obtain information on two-dimensional chromatograms of a time axis and an intensity axis, and even if the patterns of overlapping peaks are various, A chromatogram analysis method and a chromatographic apparatus that can accurately capture characteristics (area ratio, peak height, retention time, etc.), suppress the quantitative error of each peak to about several percent, and perform high-speed data processing Is to provide.
【0006】第2の発明の目的としては、ベースライン
とピークの重なりが種々のパターンで存在する場合で
も、これに対応して各クロマトグラムのベースラインの
決定を精度良く行って、精度の良いピーク定量を可能に
するクロマトグラム解析方法及びクロマトグラフ装置を
提供することにある。A second object of the present invention is to accurately determine a baseline of each chromatogram in response to a case where a base line and a peak overlap in various patterns. An object of the present invention is to provide a chromatogram analysis method and a chromatographic apparatus that enable peak quantification.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記第1の目
的を達成するために、次のようなクロマトグラム解析法
を提案する。In order to achieve the first object, the present invention proposes the following chromatogram analysis method.
【0008】すなわち、ピークの形状関数を用いて、重
なり合うピーク同士の面積、高さ、保持時間等を変えた
種々のパターンの重なりピークを予めシミュレートし、
これらのシミュレートデータから重なった各ピークの面
積、高さ又は保持時間が解として導けるブラックボック
スのプロセス処理定数を成立させ、このプロセス処理定
数を、ブラックボックスに入力される未知のクロマトグ
ラムの重なりピークのデータ解析に適用する(これを第
1−1課題解決手段とする)。That is, using the shape function of the peaks, the overlapping peaks of various patterns in which the area, height, retention time, etc. of the overlapping peaks are changed are simulated in advance,
Based on these simulated data, a process constant for the black box that can be derived as a solution for the area, height or retention time of each overlapping peak is established, and this process constant is determined by the overlap of the unknown chromatogram input to the black box. The present invention is applied to peak data analysis (this is referred to as “1-1st problem solving means”).
【0009】或いは、これに代えて、標準試料等の既知
試料におけるクロマトグラムのピーク形状を得ると共
に、未知試料(ここで未知試料は標準試料と同一の成分
と他の成分とからなる一般検体である)におけるクロマ
トグラムのピーク形状を得、前記未知試料のピークに重
なりがあった場合、前記標準試料のピーク面積S1(或
いはピーク波形P1),高さh1と、前記未知試料の重
なりピークの総面積S2(或いは重なり波形P2),標
準試料と同一成分のピーク高さh2とから、未知試料の
他の成分のピーク面積S3(或いはピーク波形P3)
を、S3=S2−S1・h2/h1或いはP3=P2−
P1・h2/h1の関係式より算出する方法を提案する
(これを第1−2の課題解決手段とする)。Alternatively, instead of this, the peak shape of a chromatogram of a known sample such as a standard sample is obtained, and an unknown sample (where the unknown sample is a general sample comprising the same components as the standard sample and other components). Is obtained, the peak shape of the unknown sample is overlapped, and the peak area S1 (or peak waveform P1) and height h1 of the standard sample and the total of the overlapped peaks of the unknown sample are obtained. From the area S2 (or the overlapping waveform P2) and the peak height h2 of the same component as the standard sample, the peak area S3 of the other component of the unknown sample (or the peak waveform P3)
From S3 = S2-S1 · h2 / h1 or P3 = P2-
A method of calculating from the relational expression of P1 · h2 / h1 is proposed (this is referred to as a 1-2nd problem solving means).
【0010】また、第2の目的を達成するために、ベー
スラインとピークを合成した種々のパターンを予めシミ
ュレートし、これらのシミュレートデータからベースラ
イン態様が解として導けるブラックボックスのプロセス
処理定数を成立させ、このプロセス処理定数を、ブラッ
クボックスに入力される未知のクロマトグラムのベース
ライン決定のデータ解析に適用する(これを第2の課題
解決手段とする)。In order to attain the second object, various patterns obtained by synthesizing a base line and a peak are simulated in advance, and a process processing constant of a black box which can derive a form of a base line from these simulated data as a solution. Is applied, and this process processing constant is applied to the data analysis of the baseline determination of the unknown chromatogram input to the black box (this is referred to as a second means for solving the problem).
【0011】なお、第1−1の課題解決手段及び第2の
課題解決手段におけるプロセス処理定数としては、ニュ
ーラルネットワークによる結合定数が代表的なもので、
これについては、実施例で詳述してある。The process constants in the first and second problem solving means are typically a coupling constant by a neural network.
This is described in detail in Examples.
【0012】[0012]
【作用】第1−1の課題解決手段の作用…ピークの形状
関数を用いて予め種々のパターンの重なりピークのクロ
マトグラムをシミュレートしておく。この場合、シミュ
レートするクロマトグラムの重なりパターンは、ピーク
形状関数に代入するパラメータを試行錯誤して、データ
作成者が望む最適なものを選択できる。これにより、そ
れぞれのピークの面積,ピーク高さ,保持時間等のいず
れかが分かっている様々なピーク重なりクロマトグラム
パターン(シミュレートデータ)が得られる。このピー
ク形状関数は、G関数やEMG関数等を使用するが、従
来のように実際のクロマトグラムのピークフィッティン
グに使用するのではなく、次に述べるプロセス処理定数
を成立させるためのシミュレートデータの作成として用
いられる。Operation of the 1-1 Problem Solving Means: Chromatograms of overlapping peaks of various patterns are simulated in advance using a peak shape function. In this case, the optimum pattern desired by the data creator can be selected by trial and error with respect to the overlapping pattern of the chromatogram to be simulated, by substituting the parameters to be substituted into the peak shape function. As a result, various peak overlapping chromatogram patterns (simulated data) in which any of the peak area, peak height, retention time, and the like are known are obtained. This peak shape function uses a G function, an EMG function, etc., but does not use it for peak fitting of an actual chromatogram as in the prior art, but for simulated data for establishing a process processing constant described below. Used as creation.
【0013】プロセス処理定数とは、データ(ここでは
重なりピークのクロマトグラム)をデータ処理手段たる
ブラックボックスに入力すると、そのデータの解(ここ
では、重なりピーク同士の面積,高さ、保持時間)を出
力側に導くためのものである。When the data (here, the chromatogram of the overlapping peaks) is input to the black box as the data processing means, the process processing constant is a solution of the data (here, the area, height, and retention time of the overlapping peaks). To the output side.
【0014】このプロセス処理定数は、予め解の知って
いるシミュレートデータを用いれば、入力するシミュレ
ートデータに対し既知たる解が出力されるプロセス処理
定数値を学習機能により得ることができ、シミュレート
データが多様に存在するほど、それに適応した種々のプ
ロセス処理定数を成立させることができる。このように
して得られたプロセス処理情報を記憶しておく。ブラッ
クボックスに実際の未知のクロマトグラムが入力される
と、このクロマトグラムに近いシミュレートデータのプ
ロセス処理定数が適用されて、重なりピークのデータ解
析(例えば、ピーク同士の面積比率、ピーク高さ、保持
時間等)がされ、各ピークの定量計算が可能となる。By using simulation data whose solution is known in advance, a process processing constant value at which a known solution is output with respect to the input simulation data can be obtained by the learning function. The more diverse the data is, the more various process processing constants adapted thereto can be established. The process processing information obtained in this way is stored. When an actual unknown chromatogram is input to the black box, the process processing constant of the simulated data close to the chromatogram is applied, and the data analysis of the overlapping peaks (for example, the area ratio between peaks, the peak height, Retention time, etc.), and quantitative calculation of each peak becomes possible.
【0015】この場合、実際のクロマトグラムのデータ
解析が最も近いシミュレートデータのプロセス処理定数
が使用されるので、データ解析に大きな誤差は生ぜず、
しかも、多種多様なパターンのデータ解析に適用でき
る。In this case, since the process analysis constant of the simulated data closest to the actual data analysis of the chromatogram is used, no large error occurs in the data analysis.
Moreover, it can be applied to data analysis of various patterns.
【0016】第1−2課題解決手段の作用…標準試料の
ピーク面積S1,高さh1とし、一方、未知試料の重な
りピークの総面積S2,標準試料と同一成分のピーク高
さh2とした場合、S1・h2/h1は未知試料の中の
標準試料と同一成分のピーク面積に相当する。したがっ
て、未知試料のピークの総面積S2からS1・h2/h
1を差し引けば、未知試料の残りの成分のピーク面積S
3を簡易にしかも誤差を少なくして求めることができ
る。この方法は、ピーク面積S1をピーク波形P1、重
なりピークの総面積S2を重なりピーク波形P2、ピー
ク面積S3をピーク波形P3に置き換えることで、同様
に未知試料の各ピークの定量計算が可能となる。Operation of the 1-2 means for solving the problem: A case where the peak area of the standard sample is S1 and the height is h1, while the total area of overlapping peaks of the unknown sample is S2 and the peak height of the same component as the standard sample is h2. , S1 / h2 / h1 correspond to the peak areas of the same components as the standard sample in the unknown sample. Therefore, from the total area S2 of the peaks of the unknown sample, S1 · h2 / h
Subtracting 1 gives the peak area S of the remaining components of the unknown sample.
3 can be obtained simply and with a reduced error. In this method, the peak area S1 is replaced with the peak waveform P1, the total area S2 of the overlapping peaks is replaced with the overlapping peak waveform P2, and the peak area S3 is replaced with the peak waveform P3, thereby similarly enabling quantitative calculation of each peak of the unknown sample. .
【0017】第2の課題解決手段の作用…本方式では、
データ解析対象を第1の課題解決手段のピーク同士の重
なりに代えて、ピークのベースラインとした。本発明の
場合、シミュレートしたクロマトグラムにおいては、解
としてのベースラインが既知であるので、この解を導く
ブラックボックスのプロセス処理定数もシミュレートデ
ータをブラックボックスに入力させて学習させることで
得ることができる。Operation of the Second Means for Solving the Problem: In this method,
The data analysis target was used as the peak baseline instead of the overlapping of the peaks of the first problem solving means. In the case of the present invention, since the simulated chromatogram has a known baseline as a solution, the process constant of a black box for deriving the solution is also obtained by inputting the simulated data into the black box and learning it. be able to.
【0018】そして、このベースラインとピークのシミ
ュレートデータを多種用意しておけば、それに対応のプ
ロセス処理定数を多種成立させて用意することができ
る。By preparing various types of simulated data of the baseline and the peak, it is possible to prepare various types of process processing constants corresponding thereto.
【0019】ブラックボックスに実際の未知のクロマト
グラムが入力されると、このクロマトグラムに近いシミ
ュレートデータのプロセス処理定数が適用されて、クロ
マトグラムのベースラインが精度良く決定され、各ピー
クの定量計算が正確に行い得る。When an actual unknown chromatogram is input to the black box, a process processing constant of simulated data close to the chromatogram is applied, the baseline of the chromatogram is determined with high accuracy, and the quantification of each peak is performed. Calculations can be made accurately.
【0020】[0020]
【実施例】本発明の実施例を図1〜図8により説明す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
【0021】まず、図4により本発明の適用対象となる
クロマトグラフ装置の構成について説明する。図4はイ
オン交換クロマトグラフィによってグリコヘモグロビン
を分析する液体クロマトグラフのシステム構成図であ
る。First, the configuration of a chromatographic apparatus to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a system configuration diagram of a liquid chromatograph for analyzing glycohemoglobin by ion exchange chromatography.
【0022】溶離液送液ポンプ40はステップワイズ溶
出を行うために溶離液A48,溶離液B49,溶離液C
50を、それぞれ1.9,1.0,0.4分間ずつ3.
3分間サイクルで切り換え送液する。可動ニードルを有
するサンプラ43はヘモグロビン(Hb)の標準試料5
2あるいは未知試料51を5μl吸引し、溶血希釈し、
この溶血希釈した試料が溶離液A48と共に分離カラム
41に送り込まれて、含有成分が分離展開され、可視吸
光度検出器42で検出される。この検出データであるク
ロマトグラムはデータ解析部45に記憶される。The eluent feed pump 40 is provided with an eluent A48, an eluent B49, and an eluent C for performing stepwise elution.
50 for 1.9, 1.0 and 0.4 minutes respectively.
The solution is switched by a 3 minute cycle. A sampler 43 having a movable needle is a standard sample 5 of hemoglobin (Hb).
5 μl of 2 or unknown sample 51 is aspirated, diluted by hemolysis,
The hemolyzed diluted sample is sent to the separation column 41 together with the eluent A48, and the contained components are separated and developed, and are detected by the visible absorbance detector 42. The chromatogram as the detection data is stored in the data analysis unit 45.
【0023】データ解析部45は後述する図1のフロー
チャートにしたがってクロマトグラムについてのピーク
の同定,定量計算を行うデータ分析機能を有し、図5に
示すように、ニューラルネットワーク式ピーク面積分配
機能61,ピーク検知機能62,ベースライン決定機能
63,ピーク同定機能64,微分計算機能65,クロマ
トグラム正規化機能66,定量計算機能67を備えてい
る。これらの機能については、図1のフローチャートに
おいて述べる。The data analysis unit 45 has a data analysis function for identifying and quantitatively calculating peaks in the chromatogram in accordance with the flowchart of FIG. 1 described later. As shown in FIG. , A peak detection function 62, a baseline determination function 63, a peak identification function 64, a differentiation calculation function 65, a chromatogram normalization function 66, and a quantitative calculation function 67. These functions will be described in the flowchart of FIG.
【0024】図2は上記分離カラム41で得られたクロ
マトグラムの一例で、このようにl−Alc(不安定形
ヘモグロビン)とs−Alc(安定形ヘモグロビン)の
ピークが重なっている場合には、それぞれのピーク面積
が正確に計量し難い。本実施例では、この計量の正確さ
を期すためにニューラルネットワークを用いて各ピーク
面積を行う。FIG. 2 shows an example of a chromatogram obtained by the separation column 41. When the peaks of 1-Alc (unstable hemoglobin) and s-Alc (stable hemoglobin) overlap each other, as shown in FIG. It is difficult to accurately measure each peak area. In the present embodiment, each peak area is calculated using a neural network in order to ensure the accuracy of the measurement.
【0025】ここで、上記データ解析部45が実行する
クロマトグラム解析について、図1のフローチャートに
より説明する。Here, the chromatogram analysis performed by the data analysis unit 45 will be described with reference to the flowchart of FIG.
【0026】このフローは、デジタル化されたクロマト
グラムが得られた時点で開始し(ステップ1)、ステッ
プ2において、クロマトグラムのピーク検知を行う。ピ
ーク検知は、ピーク検知機能62が各ピークの立上り増
加量がノイズ値の5倍相当量を3回上回った最初の点を
ピーク始点、この逆をピーク終点とする。ステップ3で
は、ベースライン決定機能63がクロマトグラムの最初
のピークの始点と、2.15minまでの最後のピーク
始点と、最後のピークの終点との3点をクロマトグラム
を上回らないように直線で結ぶ。例えば、図2に示すよ
うに、Alaの始点、s−Alcの終点、Aoの終点の
3点を直線で結ぶ。ステップ4ではピーク同定を行う。
ピーク同定は、ピーク同定機能64が予め用意されたタ
イムウィンドウ(ピーク同定の許容時間幅)の中に、リ
テンションタイム(ピーク最大点の時刻)があれば、そ
のタイムウィンドウの成分に固定する。クロマトグラム
上に極大点(各ピークの最大点)があれば、ここでピー
ク同定は完了する。This flow starts when a digitized chromatogram is obtained (step 1). In step 2, peak detection of the chromatogram is performed. In the peak detection, the first point at which the rising increase amount of each peak exceeds the amount equivalent to five times the noise value three times by the peak detection function 62 is set as the peak start point, and vice versa. In step 3, the baseline determination function 63 draws a straight line so that the three points of the start point of the first peak of the chromatogram, the start point of the last peak up to 2.15 min, and the end point of the last peak do not exceed the chromatogram. tie. For example, as shown in FIG. 2, three points, a start point of Ala, an end point of s-Alc, and an end point of Ao, are connected by a straight line. In step 4, peak identification is performed.
In the peak identification, if there is a retention time (time of the peak maximum point) in a time window (permissible time width of peak identification) prepared by the peak identification function 64 in advance, it is fixed to a component of the time window. If there is a maximum point (maximum point of each peak) on the chromatogram, peak identification is completed here.
【0027】なお、図6のようにs−Alcピークにl
−Alcがショルダーピークとして重なっている場合に
は極大点同定方式では同定が不可能なので、この場合に
は、ピーク同定機能64はl−Alcが同定されない時
に微分計算機能65にピーク同定を行うように命令す
る。ピーク同定機能64は、s−Alcの立上り側(ピ
ークの左側)にピーク最大点から左へ下に凸の変曲点
(2次微分係数が0で1次微分が下に凸の点)が有るか
探索する。有れば、いずれかの変曲点がタイムウィンド
ウ内の時、l−Alcと同定する。無ければ同定せず、
ステップ5を経て、ステップ17へ進む。ここではs−
Alcを単一ピークとして、定量計算機能67がそのピ
ーク面積より定量し、その後、ステップ18で終了す
る。It should be noted that as shown in FIG.
In the case where -Alc overlaps as a shoulder peak, identification is not possible by the local maximum point identification method. In this case, the peak identification function 64 makes the differential calculation function 65 perform peak identification when l-Alc is not identified. To order. The peak identification function 64 detects an inflection point (a point where the second derivative is 0 and the first derivative is convex downward) on the rising side (left side of the peak) of s-Alc from the peak maximum point to the left. Search for it. If there is, when any inflection point is within the time window, it is identified as 1-Alc. If not, do not identify,
After step 5, the process proceeds to step 17. Here s-
Alc is determined as a single peak, and the quantitative calculation function 67 determines the peak area from the peak area.
【0028】ステップ5にてl−Alcとs−Alcの
同定が確認できれば、ステップ6以降にて同定されたピ
ークAla,Alb,F,l−Alc,s−Alc,A
oのピーク面積を求めて定量計算を行う。この定量計算
は、補正ファクターを各ピーク面積の乗じ、各ピークの
面積百分率を定量計算機能67により定量する。If the identification of l-Alc and s-Alc can be confirmed in step 5, the peaks Ala, Alb, F, l-Alc, s-Alc, A
Calculate quantitatively by finding the peak area of o. In this quantitative calculation, the correction factor is multiplied by each peak area, and the area percentage of each peak is quantified by the quantitative calculation function 67.
【0029】以下、l−Alcとs−Alcの定量に焦
点を絞り説明する。The following description focuses on the determination of l-Alc and s-Alc.
【0030】ステップ6では、ピーク分離を行う場合
に、a.垂直分割で行うか、b.ニューラルネットワー
クで行うか選択するが、この選択は予め操作者が選択し
ておく。In step 6, when performing peak separation, a. By vertical division, b. The selection is made by using a neural network, and this selection is made in advance by the operator.
【0031】垂直分割が選択されている場合には、ステ
ップ7にてl−Alcの後方に谷(極小点)があるか調
べる。あれば、ステップ8にて谷からピーク面積を時間
軸に対して垂直に分割した後、ステップ10にて定量計
算を行いステップ18にて処理を終了する。If the vertical division is selected, it is checked in step 7 whether there is a valley (minimum point) behind l-Alc. If there is, the peak area is divided vertically from the valley in step 8 with respect to the time axis, then quantitative calculation is performed in step 10, and the process is terminated in step 18.
【0032】次にステップ6にてニューラルネットワー
クによる定量モードが選択されている場合について説明
する。ニューラルネットワークのフローはステップ11
からステップ15に示される。Next, the case where the quantitative mode by the neural network is selected in step 6 will be described. Step 11 of the neural network flow
To step 15.
【0033】ステップ11で、l−Alcのピーク始点
からs−Alcのピーク終点までの区間に谷(極小点)
が1個であるか調べる。2個以上であれば、ステップ1
6にて不能判定処理、すなわちニューラルネットワーク
による定量不能として、CRT46とプリンタ47から
「ニューロ定量できません」のようなメッセージが出力
され、ステップ6以降の垂直分割処理系へ移行する。0
個の場合は、l−Alcの1次微分が下に凸の変曲点
で、この変曲点がl−Alcのピーク始点からs−Al
cのピーク最大点までの区間に1個であるか調べる。そ
して、谷又は下に凸の変曲点が1個であれば、ステップ
12に進む。In step 11, a valley (minimum point) is formed in a section from the peak of l-Alc to the end of s-Alc.
Check if there is only one. If two or more, step 1
At 6, a message such as “Neuro quantification is not possible” is output from the CRT 46 and the printer 47 as quantification is impossible by the neural network, and the process shifts to the vertical division processing system after step 6. 0
In this case, the first derivative of l-Alc is an inflection point convex downward, and this inflection point is s-Alc from the peak start point of l-Alc.
It is checked whether there is one in the section up to the peak maximum point of c. If there is one valley or inflection point convex downward, the process proceeds to step 12.
【0034】ステップ12では、クロマトグラム正規化
機能12がl−Alcとs−Alcの重なったピークを
ニューラルネットワークにより定量するために縦軸,横
軸共In step 12, the chromatogram normalizing function 12 uses both the vertical and horizontal axes in order to quantify the overlapped peak of l-Alc and s-Alc by a neural network.
【0035】にIn
【0,1】の区間の中に正規化する。すなわち、図3
(a)に示すように、実際のクロマトグラムのl−Al
cの始点A、s−Alcの終点B、l−Alcかs−A
lcの最大点Cを正規化クロマトグラムへ投影する。A
を(0.0,0.0)、Bを(1.0,0.0)、Cを
縦軸の1.0になるようにする。ベースラインからA点
が図3のように浮き上がっている場合は、斜線部分を差
し引いて投影する。この正規化クロマトグラムをCRT
46とプリンタ47に出力する。Normalization is performed within the interval of [0,1]. That is, FIG.
As shown in (a), the actual chromatogram of l-Al
start point A of c, end point B of s-Alc, l-Alc or s-A
Project the maximum point C of lc onto the normalized chromatogram. A
Is set to (0.0, 0.0), B to (1.0, 0.0), and C to 1.0 on the vertical axis. When the point A rises from the base line as shown in FIG. 3, the projection is performed by subtracting the hatched portion. Convert this normalized chromatogram to CRT
46 and a printer 47.
【0036】ここで、ステップ13にてピークの形状が
ニューラルネットワークに適したものかどうかを、正規
化クロマトグラムのl−Alcとs−Alcの合計ピー
ク面積が0.2以上かつ0.8以下であることから確認
する。0.2未満だとピークが充分にシャープであり完
全にピークが分かれているため、ステップ16にてニュ
ーラル定量不要として、0.8を超えていると異常にブ
ロードであり、ステップ16にてニューラルネットワー
ク定量不能として出力され、ステップ7に移行し垂直分
割の定量計算のモードになる。合計ピーク面積が0.2
〜0.8の範囲であれば、ステップ14に移行する。Here, in step 13, whether the shape of the peak is suitable for the neural network is determined by determining whether the total peak area of l-Alc and s-Alc in the normalized chromatogram is 0.2 or more and 0.8 or less. Confirm from that. If it is less than 0.2, the peak is sufficiently sharp and the peak is completely separated. Therefore, neural quantification is unnecessary in step 16, and if it exceeds 0.8, it is abnormally broad. The output is output as network quantification impossible, and the process proceeds to step 7 to enter the mode of quantitative calculation of vertical division. 0.2 total peak area
If it is in the range of 0.80.8, the process proceeds to step S14.
【0037】ステップ14ではニューラルネットワーク
式ピーク面積分配機能61が正規化クロマトグラムのl
−Alcとs−Alcが何%対何%の面積比率で占めら
れているかを計算する。ステップ15でこの求められた
面積比率で実際のクロマトグラムの面積で分配して定量
計算する。すなわち、図3に示すように点Aがベースラ
インから浮き上がっている場合は、便宜上ベースライン
より上の合計のピーク面積をニューラルネットワークで
求められた面積比率で分配する。ここで得られた面積比
率をCRT46とプリンタ47に出力する。後は通常の
処理同様にAlaからAoのピーク面積を用いて、面積
百分率を計算し、ステップ9にてこのフローが終了す
る。In step 14, the neural network type peak area distribution function 61 uses the l of the normalized chromatogram.
Calculate what percentage of the area ratio of -Alc and s-Alc is. In step 15, the area ratio of the obtained chromatogram is distributed according to the obtained area ratio and quantitatively calculated. That is, when the point A rises from the baseline as shown in FIG. 3, for convenience, the total peak area above the baseline is distributed at the area ratio determined by the neural network. The area ratio obtained here is output to the CRT 46 and the printer 47. After that, the area percentage is calculated using the peak areas of Ala to Ao in the same manner as in the normal processing, and this flow ends in step 9.
【0038】ここで、ニューラルネットワーク式ピーク
面積分配機能61について図5により詳しく説明する。Here, the neural network type peak area distribution function 61 will be described in detail with reference to FIG.
【0039】図5に示すようにこのニューラルネットワ
ークはRumelhart型であり、ブラックボックス
たるニューラルネットワーク式ピーク面積分配機能61
が入力層、中間層、出力層からなる階層構造をもち、バ
ックプロゲーションによる教師付き学習方法を採用する
ことにより、予め解答の知っている学習用データ(教師
付きデータ)を入力層に入力させると、中間層が学習機
能によりその解答を出力層に導く結合定数群(プロセス
処理定数)を逐次修正しつつ算出する。出力を〔0,
1〕に正規化する関数にはSigmoid関数S(x)
=1/(1+exp(−x))を使用している。As shown in FIG. 5, this neural network is of the Rumelhart type, and a neural network type peak area distribution function 61 as a black box.
Has a hierarchical structure consisting of an input layer, an intermediate layer, and an output layer, and adopts a supervised learning method by back-progression, whereby learning data (supervised data) whose answer is known in advance is input to the input layer. And a coupling constant group (process processing constant) for the intermediate layer to guide the answer to the output layer by the learning function while calculating sequentially. The output is [0,
[1] includes a sigmoid function S (x)
= 1 / (1 + exp (-x)).
【0040】ここでのニューラルネットワークは、入力
層と中間層、中間層と出力層を結び付ける結合定数群
を、第3図(b)に示すような学習用シミュレーション
データを用いて逐次修正していく。In this neural network, a group of coupling constants connecting the input layer and the intermediate layer and the coupling layer connecting the intermediate layer and the output layer are sequentially corrected using learning simulation data as shown in FIG. 3 (b). .
【0041】結合定数群を算出するための具体的な学習
例を図3を用いて説明する。A specific learning example for calculating the coupling constant group will be described with reference to FIG.
【0042】学習用シミュレーションデータは、ピーク
の重なりのあるクロマトグラムで、例えばピークの形状
関数を用いてシミュレートすることにより作成でき、簡
単には数1式のG関数や数2式のEMG関数を用いて作
成できる。The learning simulation data is a chromatogram with overlapping peaks, which can be created by simulating using, for example, a peak shape function. Can be created using
【0043】[0043]
【数1】 (Equation 1)
【0044】[0044]
【数2】 (Equation 2)
【0045】すなわち、正規化クロマトグラムの1×1
の正方形の中におけるl−Alcとs−Alcの各ピー
クに関するそれぞれのtR(リテンションタイム),σ
(ピーク幅),τ(テーリングピーク),ピーク高さh
等のパラメータ(上記数1或いは数2式に用いるパラメ
ータ)を、適切な区間内でランダムに変動させて、図3
(b)に示すような、例えばピーク面積比率が10:9
0,20:80,30:70,40:60等の様々な重
なりパターンの学習用シミュレーションデータを数十種
作成する。但し、l−Alcとs−Alcは実際のクロ
マトグラムでは近接しているのでσとτは共通の値で近
似できる。また、ピーク始点及びピーク終点は正規化強
度軸で0.01の高さと便宜上決めておく。That is, 1 × 1 of the normalized chromatogram
T R (retention time) for each peak of l-Alc and s-Alc in the square of
(Peak width), τ (tailing peak), peak height h
3 (parameters used in the above equation 1 or equation 2) are randomly varied within an appropriate section, and FIG.
For example, as shown in (b), the peak area ratio is 10: 9.
Dozens of types of learning simulation data for various overlapping patterns such as 0, 20:80, 30:70, 40:60 are created. However, since 1-Alc and s-Alc are close to each other in the actual chromatogram, σ and τ can be approximated by common values. In addition, the peak start point and the peak end point are determined at a height of 0.01 on the normalized intensity axis for convenience.
【0046】これらの数十種の学習用シミュレーション
データを補間し、教師データとして入力層に入力してい
く。この入力は、シミュレーションデータのAからBの
区間を時間軸座標に対して16分割してこの分割時点の
強度を16点与えて行う。出力層には教師データに対応
するs−Alcの面積比率(解答)を図1のステップ1
3に対応して0.2〜0.8の値で提示する。このよう
な教師付きデータを与えることで、各入力データごと
に、その解答を導くための結合定数群を中間層が学習に
より逐次修正しつつ成立する。These dozens of types of learning simulation data are interpolated and input to the input layer as teacher data. This input is performed by dividing the section from A to B of the simulation data into 16 parts with respect to the time axis coordinate and giving 16 points of intensity at the time of this division. In the output layer, the area ratio (answer) of s-Alc corresponding to the teacher data is set in step 1 of FIG.
3, corresponding to a value of 0.2 to 0.8. By providing such supervised data, the intermediate layer is established while the learning layer successively corrects the coupling constant group for deriving the answer for each input data by learning.
【0047】なお、上記結合定数を算出する基になる学
習用シミュレーションデータは解析学的関数以外でもシ
ミュレートすることができる。例えば、まず、実際のク
ロマトグラムから標準試料のs−Alcのピーク形状を
関数f(t)として抽出する。これは標準試料にはl−
Alcがほとんど含まれていないことによる。この関数
の特徴的パラメータとしてリテンションタイムtRとピ
ーク幅wを採用する。例えば、wはピーク面積Aとピー
ク高さhを使って数3式と定義しておく。The simulation data for learning on which the above-mentioned coupling constant is calculated can be simulated other than the analytic function. For example, first, the peak shape of s-Alc of the standard sample is extracted from the actual chromatogram as a function f (t). This is 1-
Alc is hardly contained. The retention time t R and the peak width w are adopted as characteristic parameters of this function. For example, w is defined as Equation 3 using the peak area A and the peak height h.
【0048】[0048]
【数3】 (Equation 3)
【0049】この関数形は面積1に規格化し、tRとw
を定数に持つf(t)として表せば、tRとσを定数に
持つGaussian G(t)に対応する。以降は前
述した方法でこの実際のピーク形状の関数f(t)を用
いて、時間スケールと強度スケールを伸縮すれば、シミ
ュレートすることができる。This function form is normalized to area 1 and t R and w
Is represented as f (t) having a constant as Gaussian G (t) having t R and σ as constants. Thereafter, simulation can be performed by expanding and contracting the time scale and the intensity scale using the function f (t) of the actual peak shape in the manner described above.
【0050】以上述べてきたピーク幅に関するパラメー
タσ,τ,wはより精密にシミュレートする場合、その
ピークのリテンションタイムを変数とする関数、例えば
σ(tR)=atR+bのように扱う必要がある。When the parameters σ, τ, and w relating to the peak width described above are simulated more precisely, they are treated as a function using the retention time of the peak as a variable, for example, σ (t R ) = at R + b. There is a need.
【0051】ニューラルネットワークの結合定数はこの
ような学習を通して、クロマトグラフのデータ解析部4
5に予め記憶しておく。このような学習シミュレーショ
ン及び結合定数の算出は、クロマトグラフ装置製作の工
場側に集荷前に行ったり、ユーザ側に必要に応じて行っ
てもよい。また、クロマトグラフ装置に並列分散処理
(PDP;Parallel Distributed
Processing)専用のコンピュータを搭載し
ておけば、各分析の最初の標準試料を測定した際に、前
記実際のピーク形状の関数f(t)を用いて学習用教師
データをシミュレートし、これをニューラルネットワー
ク式ピーク面積分配機能61に入力させれば、その都度
結合定数を刷新することができる。Through such learning, the coupling constants of the neural network can be used for the data analysis unit 4 of the chromatograph.
5 is stored in advance. Such a learning simulation and calculation of the coupling constant may be performed before collection at the factory of the chromatographic apparatus manufacturing, or may be performed by the user as needed. In addition, parallel distributed processing (PDP; Parallel Distributed) is applied to the chromatographic apparatus.
If a dedicated computer for processing is installed, when the first standard sample of each analysis is measured, the training data for learning is simulated using the function f (t) of the actual peak shape, and this is simulated. If the input is made to the neural network type peak area distribution function 61, the coupling constant can be renewed each time.
【0052】このような結合定数群をデータ解析部45
に記憶しておけば、未知なるピーク重なりのクロマトグ
ラムを入力層に入力した場合に、それに近い結合定数群
により、図1のステップ14におけるピーク面積比率が
求めることができる。Such a group of coupling constants is stored in the data analyzer 45.
When a chromatogram of an unknown peak overlap is input to the input layer, the peak area ratio in step 14 in FIG. 1 can be obtained from a group of coupling constants close to the input.
【0053】ここで、正規化機能66の正規化方法につ
いて補足説明する。前述に実施例では重なったピークの
始点と終点を横軸の(0,0)と(1,0)に一次変換
し、重なったピークの最大点を縦軸1の高さに正規化し
ている。これはニューラルネットワークにより処理する
ため行っているが、他の正規化方法を用いることもでき
る。すなわち、横軸は上記同様に一次変換し、縦軸方向
は重なりピークの合計面積が1になるように正規化す
る。この場合、正規化ピークの高さが一つの指標とな
り、ニューラルネットワーク定量の不要,不能の判定に
利用できる。Here, the normalization method of the normalization function 66 will be supplementarily described. As described above, in the embodiment, the starting point and the ending point of the overlapping peaks are linearly transformed into (0, 0) and (1, 0) on the horizontal axis, and the maximum point of the overlapping peaks is normalized to the height of the vertical axis 1. . This is done for processing by a neural network, but other normalization methods can be used. That is, the horizontal axis is linearly converted in the same manner as described above, and the vertical axis is normalized so that the total area of the overlapping peaks is 1. In this case, the height of the normalized peak serves as one index, and can be used to determine whether or not neural network quantification is necessary.
【0054】これ以外の正規化方法には横軸に実際の時
間軸スケールをそのまま採用し、ピーク面積か高さを1
に正規化することもできる。これは補間処理する必要が
ない利点がある反面、教師データを若干多様化させる必
要がある。この他にも合計面積とピークの最大点を両方
とも1に正規化し、横軸をフレキシブルにしておく手法
がある。これはピークの始点、終点という数学的に定義
しにくいあいまいな点を決定する必要がない特徴があ
る。For other normalization methods, the actual time axis scale is used as it is on the horizontal axis, and the peak area or height is set to 1
Can also be normalized to This has the advantage that there is no need to perform interpolation processing, but it is necessary to slightly diversify the teacher data. In addition, there is a method in which both the total area and the maximum point of the peak are normalized to 1 to make the horizontal axis flexible. This is characterized in that it is not necessary to determine ambiguous points that are difficult to define mathematically, such as the starting point and the ending point of the peak.
【0055】前述のニューラルネットワーク式ピーク面
積分配機能61では16点のパターンを入力層に入力し
ていたが、パターンの特徴量を入力させる手法もある。
すなわち、図3の正規化されたクロマトグラムから、最
大点、極大点、極小点(谷)と各変曲点の座標(x,
y)を数値入力することもできる。この方式は、入力層
及び中間層ユニットの数を最少限に減らせる特徴があ
る。In the above-described neural network type peak area distribution function 61, a pattern of 16 points has been input to the input layer. However, there is also a method of inputting a feature amount of the pattern.
That is, from the normalized chromatogram of FIG. 3, the maximum point, the maximum point, the minimum point (valley) and the coordinates (x,
y) can also be input numerically. This method is characterized in that the number of input layer and intermediate layer units can be reduced to a minimum.
【0056】また、今まで述べてきたように、一組の結
合定数のニューラルネットワークにより定量することも
可能であるが、クロマトグラムのパターンをクラス分け
し、各クラス専用の結合定数をもつニューラルネットワ
ークを対応させるほうがより効率良く正確に定量するこ
とができる。例えば、谷があるクラスと谷のないクラス
で分類するか、正規化クロマトグラムの面積で分類し、
0.2以上0.4未満をクラス1とし、0.4以上0.
6未満をクラス2とし、0.6以上0.8未満をクラス
3として、各クラス専用に処理する。一般のクロマトグ
ラムでは、ショルダーピークの定量、テーリングピーク
に小さなピークが重なっている場合の定量またはリーデ
ィングピークでの処理等にこのクラス分けの手法が有効
である。Further, as described above, it is possible to quantify by a neural network of a set of coupling constants. However, a neural network having chromatogram patterns classified into classes and having a coupling constant dedicated to each class is provided. Can be more efficiently and accurately determined. For example, classify into classes with valleys and classes without valleys, or classify by area of the normalized chromatogram,
Class 1 is 0.2 to less than 0.4, and 0.4 to 0.4.
Classes less than 6 are class 2 and classes greater than or equal to 0.6 and less than 0.8 are class 3 and are processed exclusively for each class. In a general chromatogram, this classification method is effective for quantification of a shoulder peak, quantification when a small peak overlaps with a tailing peak, or processing at a leading peak.
【0057】なお、図4において、44はクロマトグラ
フ全体を制御する制御部、53は分析条件決定部であ
り、分析条件決定部53は上記手法でクロマトグラムを
定量できない時に、溶離液の切換時間を修正すること等
を制御部44に命令し、分離の改善を図るフィードバッ
クを可能にしている。In FIG. 4, reference numeral 44 denotes a control unit for controlling the entire chromatograph, 53 denotes an analysis condition determination unit, and the analysis condition determination unit 53 sets the switching time of the eluent when the chromatogram cannot be quantified by the above method. Is instructed to the control unit 44, and feedback for improving the separation is enabled.
【0058】なお、上記実施例では出力項目として、前
述に面積比率だけではなく、ピーク高さや保持時間等の
クロマトグラムを記述する特徴量を設定することもでき
る。In the above embodiment, not only the area ratio as described above but also a feature quantity describing a chromatogram such as a peak height and a holding time can be set as an output item.
【0059】本実施例によれば、次の効果が得られた。
グリコヘモグロビン分析のl−Alcとs−Alcの分
離において、従来の垂直ピーク分割方法では正確な定量
を得ようすると、7分間要したものが、本実施例では約
半分で3.3分間で同様に定量できるようになった。According to the present embodiment, the following effects are obtained.
In the separation of 1-Alc and s-Alc in glycohemoglobin analysis, it took 7 minutes to obtain accurate quantification by the conventional vertical peak splitting method, but in the present example, it took about half in 3.3 minutes. Can be quantified.
【0060】また、3.3分間分析において、従来の垂
直分割法では定量正確さが、s−Alcで20〜30
%、l−Alcで約50%の誤差を含んでいたが、この
ニューラルネットワークを用いる定量法では、s−Al
cで3〜5%、l−Alcで約10%の誤差に抑えられ
た。In addition, in the 3.3-minute analysis, the quantification accuracy of the conventional vertical resolution method was 20 to 30 for s-Alc.
% And l-Alc contained an error of about 50%. However, in the quantitative method using this neural network, s-Alc
The error was suppressed to 3 to 5% for c and about 10% for l-Alc.
【0061】次に本発明の他の実施例を図7により説明
する。Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0062】本実施例はニューラルネットワーク式手法
を採用せず、クロマトグラムの重なりピークの面積比率
を標準試料の実際のs−Alcのテーブルパターンを利
用して求める。In this embodiment, the area ratio of the overlapping peaks in the chromatogram is obtained by using the actual s-Alc table pattern of the standard sample without employing the neural network method.
【0063】すなわち、まず、図7(a)に示すように
実際の標準試料s−Alcをクロマトグラフで分析し
て、そのクロマトグラムをテーブルパターンとして記憶
しておき、このテーブルパターンからピークの高さh1
と面積S1とを算出する。次に図7(b)に示すよう
に、未知試料のクロマトグラムを得て、s−Alcのピ
ークh2と重なりピーク(s−Alcとl−Alcの重
なりピーク)の総面積S2とを算出する。s−Alcの
ピークが小さく、頂点にならない場合は、変曲点の高さ
をh2とする。次いで、標準試料のs−Alcのピーク
面積S1を実際の未知試料のs−Alcの面積S1′に
相当させるために、ピーク高さh2とh1の比率h2/
h1を面積S1に乗じ(S1′=S1×h2/h1)、
これにより未知試料のs−Alcのピーク面積S1′が
求まると共に、S−S1′より未知試料のl−Alcの
ピーク面積を求めることができる。That is, first, as shown in FIG. 7A, an actual standard sample s-Alc is analyzed by a chromatograph, and the chromatogram is stored as a table pattern. H1
And the area S1 are calculated. Next, as shown in FIG. 7B, the chromatogram of the unknown sample is obtained, and the total area S2 of the peak h2 of s-Alc and the overlapping peak (overlapping peak of s-Alc and 1-Alc) is calculated. . When the peak of s-Alc is small and does not become the peak, the height of the inflection point is set to h2. Next, in order to make the peak area S1 of s-Alc of the standard sample correspond to the actual area S1 'of s-Alc of the unknown sample, the ratio h2 / h of the peak heights h2 and h1.
h1 is multiplied by the area S1 (S1 ′ = S1 × h2 / h1),
Thus, the peak area S1 'of s-Alc of the unknown sample can be determined, and the peak area of 1-Alc of the unknown sample can be determined from S-S1'.
【0064】以上を式でまとめると、次式となる。The above is summarized by the following equation.
【0065】[0065]
【数4】S3=S2−S1・h2/h1 具体的には、図7のように、数値が電気量に換算して表
され、h1が340μV、S1が1,700,000μ
V・s、h2が470μV、S2が2,800,000
μV・sとすると、数4式に代入することで、S3が4
50,000μV・sとなる。S3 = S2−S1 · h2 / h1 Specifically, as shown in FIG. 7, the numerical values are expressed in terms of electric quantity, where h1 is 340 μV and S1 is 1,700,000 μm.
V · s, h2 is 470 μV, S2 is 2,800,000
Assuming that μV · s, by substituting into Equation 4, S3 becomes 4
50,000 μV · s.
【0066】この方法は数値演算により重なりピークの
面積比率を求めるが、クロマトグラムの波形を差し引く
方法へと発展することができる。つまり、一般検体の波
形からある定数を乗じた標準試料の波形を差し引き、l
−Alcとs−Alcの面積値を求めることができる。This method obtains the area ratio of the overlapping peaks by numerical operation, but can be developed to a method of subtracting the waveform of the chromatogram. That is, the waveform of the standard sample multiplied by a certain constant is subtracted from the waveform of the general sample, and l
The area values of -Alc and s-Alc can be determined.
【0067】これを式であらわせば、次のように表され
る。This can be expressed by the following equation.
【0068】[0068]
【数5】P3=P2−P1・h2/h1 ここで、P1は標準試料のピーク波形、P2は一般検体
の重なりピーク波形、P3は一般検体のうち標準試料と
同一成分以外の成分のピーク波形である。Where P3 is the peak waveform of the standard sample, P2 is the overlapping peak waveform of the general sample, and P3 is the peak waveform of a component of the general sample other than the same component as the standard sample. It is.
【0069】この場合、その定数はh2/h1がほぼ適
切であるが、次のような条件を満たすように若干の調整
を加えてもよい。In this case, the constant h2 / h1 is almost appropriate, but a slight adjustment may be made so as to satisfy the following condition.
【0070】(1)差し引かれた波形の一部でもベース
ラインを下回らないこと (2)差し引かれた波形は頂点が1個で、その頂点の左
右に変曲点を1個ずつ有すること(第3のピークの影響
のない場合) 最後に今まで実施例としてきたグリコヘモグロビン分析
以外の応用例を説明する。(1) Even a part of the subtracted waveform does not fall below the base line. (2) The subtracted waveform has one vertex and one inflection point on each of the left and right of the vertex (No. Finally, application examples other than the glycohemoglobin analysis, which have been described in the examples, will be described.
【0071】カテコールアミン分析では、血漿、尿等の
生体液を試料とした場合、目的成分に妨害成分が重なる
ことがしばしばある。この場合、ピーク高さに基づいて
定量するほうが、妨害を受けにくい。それでも、図8の
(c)のDA(ドーパミン)のように重なり方がかなり
大きいと定量成分が大きくなる。この場合にも、必要な
成分と妨害成分を上記第1実施例同様にピークの形状関
数を用いてシミュレートし、ニューラルネットワークを
用いて、入力層に正規化クロマトグラムのパターン、出
力層に各ピークの高さの真値を対応させる手法が有効で
ある。アミノ酸分析でもショルダーピーク、テーリング
ピーク上に小さなピークが重なることが起こる。これも
前述したニューラルネットワークを用いてピーク面積比
率を求めることで正確に定量できる。In a catecholamine analysis, when a biological fluid such as plasma or urine is used as a sample, an interference component often overlaps a target component. In this case, the quantification based on the peak height is less susceptible to interference. Nevertheless, if the overlap is very large, as in DA (dopamine) in FIG. 8 (c), the quantitative component will be large. Also in this case, the necessary components and the interference components are simulated using the peak shape function as in the first embodiment, and the normalized chromatogram pattern is input to the input layer and the output A method of associating the true value of the peak height is effective. Even in amino acid analysis, a small peak may overlap a shoulder peak and a tailing peak. This can also be accurately quantified by calculating the peak area ratio using the above-described neural network.
【0072】また、アミノ酸分析には、特徴的なベース
ライン変動がある。図8(b)(c)に示すようなCy
s(システイン)直前の溶離液切換ショックによるも
の、NH3(アンモニア)付近に盛り上がるプラトーが
ある。この種のベースラインは、各クロマトグラムで大
きさや形状が著しく変化するため、ベースラインの引き
方に影響が出て、ピークの定量に誤差を生じる。これに
はいくつかのパターンをニューラルネットワークに学習
させ、教師データに従ってベースラインを引かせる手法
が有効である。The amino acid analysis has a characteristic baseline fluctuation. Cy as shown in FIGS. 8B and 8C
There is a plateau that rises near NH 3 (ammonia) due to the eluent switching shock just before s (cysteine). This type of baseline significantly changes in size and shape in each chromatogram, which affects how the baseline is drawn and causes errors in peak quantification. For this purpose, it is effective to use a method in which a neural network learns some patterns and draws a baseline according to teacher data.
【0073】すなわち、ベースラインとピークを合成し
た種々のパターンを予めシミュレートし、これらのシミ
ュレートデータからニューラルネットワークを用いてベ
ースライン態様が解として導ける結合定数群を成立さ
せ、この結合定数を用いて入力される未知のクロマトグ
ラムのベースライン決定のデータ解析に適用する。That is, various patterns obtained by synthesizing the baseline and the peak are simulated in advance, and from these simulated data, a group of coupling constants that can be derived as a solution of the baseline form using a neural network is established. Apply to data analysis of baseline determination of unknown chromatograms entered using.
【0074】[0074]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、第1−
1,第1−2の課題解決手段では、時間軸と強度軸の2
次元クロマトグラムのデータから、しかも重なりピーク
のパターンが様々であっても、各ピークの特徴を精度良
くとらえ、各ピークの定量誤差を極力小さくして、精度
の良い定量を高速データ処理により行い得る。According to the present invention, as described above, the first
In the first and second problem solving means, the time axis and the intensity axis
From the data of the dimensional chromatogram, and even if the patterns of the overlapping peaks are various, the characteristics of each peak can be captured with high accuracy, the quantification error of each peak can be minimized, and accurate quantification can be performed by high-speed data processing. .
【0075】また、第2の課題解決手段によれば、様々
のベースラインを含むクロマトグラムであっても、その
ベースラインを精度良く決定して、精度の良いピーク定
量を可能にする。According to the second means for solving the problems, even for a chromatogram including various baselines, the baselines are determined with high accuracy, and accurate peak quantification is enabled.
【図1】本発明の第1実施例に係るクロマトグラム解析
のフローチャートFIG. 1 is a flowchart of a chromatogram analysis according to a first embodiment of the present invention.
【図2】定量対象のクロマトグラムの一例を示す図FIG. 2 shows an example of a chromatogram to be quantified.
【図3】ニューラルネットワークの処理の説明図FIG. 3 is an explanatory diagram of processing of a neural network.
【図4】第1実施例に用いるクロマトグラフ装置の構成
図FIG. 4 is a configuration diagram of a chromatograph used in the first embodiment.
【図5】図4に用いたデータ解析部のシステム構成図FIG. 5 is a system configuration diagram of a data analysis unit used in FIG. 4;
【図6】ショルダーピークの例を示す図FIG. 6 is a diagram showing an example of a shoulder peak.
【図7】本発明の第2実施例のクロマトグラム解析の処
理を示す説明図FIG. 7 is an explanatory diagram showing a chromatogram analysis process according to a second embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第3実施例のクロマトグラム解析の処
理を示す説明図FIG. 8 is an explanatory diagram showing a chromatogram analysis process according to a third embodiment of the present invention.
40…送液ポンプ、41…分離カラム、42…検出器、
43…サンプラ、44…制御部、45…データ解析部、
61…ニューラルネットワーク式分配機能。40: liquid sending pump, 41: separation column, 42: detector,
43: sampler, 44: control unit, 45: data analysis unit
61: Neural network type distribution function.
フロントページの続き (72)発明者 佐竹 尋志 茨城県勝田市市毛882番地 株式会社日 立製作所 計測機器事業部内 (72)発明者 伊藤 三男 茨城県勝田市市毛882番地 株式会社日 立製作所 計測機器事業部内 (72)発明者 関 良明 茨城県勝田市堀口字長久保832番地2 日立計測エンジニアリング株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 30/86 Continued on the front page (72) Inventor Hiroshi Satake 882 Ma, Katsuta-shi, Ibaraki Pref.Measurement Equipment Division, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Mitsuo Ito 882 Mao, Katsuta-shi, Ibaraki Pref. Within the business division (72) Inventor Yoshiaki Seki 832-2 Nagakubo, Horiguchi, Katsuta-shi, Ibaraki Prefecture Within Hitachi Measurement Engineering Co., Ltd. (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 30/86
Claims (8)
ピーク同士の面積、高さ、保持時間等を変えた種々のパ
ターンの重なりピークを予めシミュレートし、これらの
シミュレートデータから重なった各ピークの面積、高さ
又は保持時間が解として導けるブラックボックスのプロ
セス処理定数を成立させ、このプロセス処理定数を、ブ
ラックボックスに入力される未知のクロマトグラムの重
なりピークのデータ解析に適用することを特徴とするク
ロマトグラム解析方法。1. Using a shape function of a peak, simulate in advance overlapping peaks of various patterns in which the area, height, retention time, etc. of overlapping peaks are changed, and calculate each overlapping peak from these simulated data. The method is characterized in that a black box process constant that can be derived as a solution for the area, height or retention time of the black box is established, and this process constant is applied to data analysis of overlapping peaks of unknown chromatograms input to the black box. Chromatogram analysis method.
数がGaussian,Exponentially
modified Gaussian(EMG)等の解
析学的関数か、もしくは実際のクロマトグラムより得ら
れるピークの形状関数であることを特徴とするクロマト
グラム解析方法。2. The method according to claim 1, wherein the shape function of the peak is Gaussian, Exponentially.
A chromatogram analysis method characterized by an analytical function such as modified Gaussian (EMG) or a peak shape function obtained from an actual chromatogram.
パターンを予めシミュレートし、これらのシミュレート
データからベースライン態様が解として導けるブラック
ボックスのプロセス処理定数を成立させ、このプロセス
処理定数を、ブラックボックスに入力される未知のクロ
マトグラムのベースライン決定のデータ解析に適用する
ことを特徴とするクロマトグラム解析方法。3. A method in which various patterns obtained by combining a baseline and a peak are simulated in advance, and a black box process processing constant from which a baseline mode can be derived as a solution is established from the simulated data. A chromatogram analysis method, which is applied to data analysis for determining a baseline of an unknown chromatogram input to a black box.
において、前記プロセス処理定数は、ニューラルネット
ワークを用いて算出した結合定数群であることを特徴と
するクロマトグラム解析方法。4. The chromatogram analysis method according to claim 1, wherein the processing constants are a group of coupling constants calculated using a neural network.
グラムのピーク形状を得ると共に、未知試料(ここで未
知試料は標準試料と同一の成分と他の成分とからなる一
般検体である)におけるクロマトグラムのピーク形状を
得、前記未知試料のピークに重なりがあった場合、前記
標準試料のピーク面積S1,高さh1と、前記未知試料
の重なりピークの総面積S2,標準試料と同一成分のピ
ーク高さh2とから、未知試料の他の成分のピーク面積
S3を、S3=S2−S1・h2/h1の関係式より算
出することを特徴とするクロマトグラム解析方法。5. Obtaining a peak shape of a chromatogram of a known sample such as a standard sample, and a chromatogram of an unknown sample (where the unknown sample is a general sample composed of the same components as the standard sample and other components). When the peak of the unknown sample overlaps, the peak area S1 and height h1 of the standard sample and the total area S2 of the overlapping peak of the unknown sample and the peak height of the same component as the standard sample are obtained. A chromatogram analysis method, wherein a peak area S3 of another component of the unknown sample is calculated from h2 using a relational expression of S3 = S2−S1 · h2 / h1.
グラムのピーク形状を得ると共に、未知試料(ここで未
知試料は標準試料と同一の成分と他の成分とからなる一
般検体である)におけるクロマトグラムのピーク形状を
得、前記未知試料のピークに重なりがあった場合、前記
標準試料のピーク波形P1,高さh1と、前記未知試料
の重なりピークの波形P2,標準試料と同一成分のピー
ク高さh2とから、未知試料の他の成分のピーク波形P
3を、P3=P2−P1・h2/h1の関係式より算出
することを特徴とするクロマトグラム解析方法。6. A chromatogram of a known sample such as a standard sample, and a chromatogram of an unknown sample (where the unknown sample is a general sample composed of the same components as the standard sample and other components). When the peak shape of the unknown sample is overlapped, the peak waveform P1 and height h1 of the standard sample and the overlapping peak waveform P2 of the unknown sample and the peak height of the same component as the standard sample are obtained. h2, the peak waveform P of the other components of the unknown sample
3 is calculated from the relational expression of P3 = P2−P1 · h2 / h1.
のクロマトグラム解析法を用いて定量計算を行う機能を
備えて成ることを特徴とするクロマトグラフ装置。7. A chromatographic apparatus comprising a function of performing a quantitative calculation using the chromatogram analysis method according to claim 1. Description:
ムを搭載して成ることを特徴とするクロマトグラフ装
置。8. The chromatographic apparatus according to claim 7, further comprising a parallel distributed processing system.
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