JP4853342B2 - 機器分析用制御装置及び制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、分光光度計等の各種分析機器を用いた測定やその測定により得られたデータに対するデータ処理を制御する制御装置、及び該制御装置による機能をコンピュータ上で実現するための制御プログラムに関する。

各種の化学分析などを請け負う会社や機関では、測定する対象物によって測定の手順や条件、データ処理項目や処理条件などが決まっているルーチン的な作業を行うことも多い。こうした作業現場では、一連の分析における各種の処理の流れとそれぞれの操作・処理条件などを１つの分析フローファイルとして登録しておき、オペレータが必要な分析フローファイルを利用して分析を進めることで、作業の効率化を図ることができるとともに未熟練なオペレータでも間違いなく分析作業が行えるようにしている。

そのためには、予め分析手法を確立して分析フローを作成しておく必要がある。分析機器での測定・分析作業用のフロー作成ではないが、作業者が各種入力や操作を行うことで一般的な業務フローを作成するための支援ツールとしては、特許文献１、２などに記載のものが従来知られている。

測定対象物が多岐に亘る場合、或いは測定対象物が同じでも顧客によって要求する測定・分析条件が異なる場合、上記のような分析フローファイルも多数作成・保存しておく必要がある。従来、こうした分析フローファイルは、実際に測定やデータ処理を実行し、その過程で記録した手順や条件を基に、特定のアプリケーションソフトウエアのマクロ機能などを利用してプログラムを作成するか、或いは、専用の分析フロー作成ツールを利用し、画面上の操作で測定の種類や条件、データ処理項目や処理条件などの必要事項を入力、選択、又は編集しながら作成しなければならなかった。

しかしながら、例えばマクロ機能等を利用してプログラムを作成するにも、プログラミングに関する知識や経験が或る程度必要であるため、分析担当者が直接、分析フローファイルを作成することができない場合も多い。その場合、単純なルーチン作業を分析フローファイル化するだけであっても、分析担当者は詳細な手順や条件などを記録、文書化し、別のプログラミング担当者がその文書に従って分析フローファイルを作成することが必要となる。そのため、作業は煩雑となり、簡単な分析フローファイルであっても作成に時間を要してしまう。また、測定の対象サンプル、目的などによって装置の種類、測定の条件、データ処理項目、処理条件などが異なるため、多種多様の分析作業を１つ１つ上記のような方法で分析フローファイル化しようとすると、膨大な手間が掛かることになる。

特開２００１−７６０４５号公報 特開２００３−５８６７７号公報

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、ルーチン的な分析作業に利用される分析フローファイルを誰でも容易に作成することができる機器分析用制御装置及び制御プログラムを提供することにある。

上記課題を解決するために成された第１発明に係る機器分析用制御装置は、分析機器を用いた試料に対する測定、及び／又は該測定により収集されたデータに対するデータ処理装置でのデータ処理、を含む一連の分析動作を制御する制御装置であって、
a)試料に対する測定、及び／又はデータ処理の実行に伴って得られる測定結果、及び／又はデータ処理結果と共に、少なくとも測定条件、データ処理内容、及びその処理条件が、時系列順序で又は時系列順序が認識可能な情報を付して記憶された情報記憶手段と、
b)前記情報記憶手段に記憶されている情報の中から、所定の測定結果及び／又はデータ処理結果に対応する測定条件、及び／又はデータ処理内容及びその処理条件を抽出し、測定、及び／又はデータ処理の実行の時系列順序に基づいて、一連の分析の手順を表す分析フローを作成するフロー作成手段と、
c)作成された分析フローを実行するためのプログラムを１つのファイルとして保存する保存手段と、
を備え、
前記情報記憶手段に、データ処理内容が同じである複数のデータ処理結果が記憶されているときは、前記フロー作成手段が、最後のデータ処理結果に対応するデータ処理内容及びその処理条件を抽出することを特徴としている。

また第２発明は第１発明に係る機器分析用制御装置をコンピュータ上で実現するための制御プログラムであって、
a)試料に対する測定、及び／又はデータ処理の実行に伴って得られる測定結果、及び／又はデータ処理結果と共に、少なくとも測定条件、データ処理内容、及びその処理条件を、時系列順序で又は時系列順序が認識可能な情報を付して記憶手段に記憶させる情報記憶処理と、
b)前記記憶手段に記憶されている情報の中から、所定の測定結果及び／又はデータ処理結果に対応する測定条件、及び／又はデータ処理内容及びその処理条件を抽出し、測定、及び／又はデータ処理の実行の時系列順序に基づいて、一連の分析の手順を表す分析フローを作成するフロー作成処理と、
c)作成された分析フローを実行するためのプログラムを１つのファイルとして保存する保存処理と、
をコンピュータに実行させ、
前記記憶手段に、データ処理内容が同じである複数のデータ処理結果が記憶されているときは、前記フロー作成処理は、最後のデータ処理結果に対応するデータ処理内容並びにその処理条件を抽出することを特徴としている。

例えば第２発明に係る制御プログラムをコンピュータ上で実行することで具現化される第１発明に係る機器分析用制御装置では、分析担当者が、或る試料について測定条件を設定した上で測定を実行すると、情報記憶手段は実行された測定の測定条件を記憶する。さらに、上記分析担当者や別の者が上記測定により収集された測定データに対するデータ処理の内容や処理条件を設定した上でデータ処理を実行すると、情報記憶手段は実行されたデータ処理の内容や処理条件を記憶する。つまり、測定やデータ処理について実行されたことは、その全てが情報記憶手段に保存される。

なお、或る１つの試料についての測定やデータ処理に関する上記情報は、分散して保存されるよりも、１つのファイル内或いは１つのフォルダ内等、データ上は集約的に記憶されることが望ましい。

また、異なる種類のデータ処理が順番に実施される場合には、それぞれのデータ処理の内容及び条件が情報記憶手段に保存されるが、その実施の順序はその保存された情報の並び方（例えば発生順に時系列に並べると規定されている場合など）又は付帯的に保存された時間情報に基づいて認識が可能である。

上記のように情報記憶手段に情報が保存された中の或る１つの測定・分析が指定されて分析フローの作成が指示されると、フロー作成手段は、指定された測定・分析に関する情報を情報記憶手段から読み出し、その中から測定条件、データ処理内容及びその処理条件を抽出するとともに、それらの実施の時系列順序を判断する。なお、例えば分析手法が確立していない場合には、或る測定データ（又は或るデータ処理が既に施された後のデータ）に対して同一内容のデータ処理を処理条件だけを変更しながら複数回実施して処理条件の適否を検証するようなことがよくある。その場合には、例えばその複数回の同一内容のデータ処理の実施の中の最後の処理条件を、そのデータ処理における処理条件として採用するように決めておけばよい。

上記抽出された情報には、分析フローを作成するために必要な情報が全て含まれているから、時系列の発生順にそうした測定やデータ処理を並べることにより、分析フローを組み立てることができる。そして、保存手段は、作成された分析フローを実行するためのプログラムを１つのファイルとして保存する。従って、異なる一連の分析作業に対応して作成された分析フローはそれぞれ異なるファイルに格納される。ルーチン的な分析作業を行う際には、オペレータがいずれかの分析フローを選択すると、その分析フローを実行するためのプログラムが該当ファイルから読み出され、該プログラムに従って自動的に測定条件やデータ処理内容、処理条件が設定されて、測定やデータ処理が順番に実行されることになる。

以上のように第１発明に係る機器分析用制御装置及び第２発明に係る機器分析用制御プログラムによれば、プログラミングについての特別な知識や経験がなくても、その分析機器を利用して測定ができる者でありさえすれば容易に分析フローを作成することができる。また、分析手法を確立するためのその検討を行う者が測定作業やデータ処理作業に伴って詳細な文書を記録する必要もないので、分析フローの作成を効率的に行うことができ、対象や目的に応じて多種類の分析フローを作成する必要がある場合でも、それに要する期間を短縮することができる。

本発明に係る機器分析用制御装置を備える分析システムの一実施例である分光測定システムについて、図１〜図４を参照しながら説明する。図１は本実施例の分光測定システムの概略構成図、図２は記憶部に保存されるファイルのデータ内容を示す模式図、図３はデータ履歴の一例を示す図、図４は作成される分析フローの一例を示す図である。

本実施例の分光測定システムは、図１に示すように、試料に対して分光測定を実行して測定データを取得するための分光測定部１と、その分光測定部１による測定データを受け取って各種のデータ処理を実行するデータ処理部４と、分光測定部１での測定動作やデータ処理部４でのデータ処理動作を制御する制御部３と、制御部３及びデータ処理部４に接続される記憶部５とを含む。制御部３、データ処理部４、及び記憶部５の実体はパーソナルコンピュータ２であり、このコンピュータ２にはキーボードやマウス等のポインティングデバイスである操作部６と、ＣＲＴやＬＣＤである表示部７とが接続されている。パーソナルコンピュータ２には、アプリケーションソフトウエアの１つとして、分光測定部１に専用の制御／処理ソフトウエアが搭載されており、これが実行されることで制御部３やデータ処理部４の機能が達成される。従って、この制御／処理ソフトウエアの一部が第２発明に係る機器分析用制御プログラムに相当する。

上記分光測定システムでは、制御部３は、後述するように、測定実行時の測定条件やその測定により得られたデータに対する演算などのデータ処理を行った際にその処理内容や処理条件を履歴として残す履歴情報保存機能と、その履歴情報を利用して分析フローを自動的に作成するフロー作成機能と、を備える。これら機能を利用した、本実施例に特徴的な動作について、その手順の一例を具体的に説明する。

分析手法の確立を担う担当者は、操作部６により測定条件として、例えば波長範囲、波長ステップ、スキャン繰り返し回数、などを設定した上でサンプルＡについてのスキャン測定を指示する。この設定及び指示を受けて、制御部３は上記測定条件の下での測定を実行するように分光測定部１を制御し、データ処理部４は分光測定部１からスペクトルデータを収集する。そして、制御部３の制御の下に、収集された測定データを「サンプルＡ」というファイル名を付した１個のファイル１０として記憶部５に保存する。また、測定と並行して制御部３は、使用した装置（ここでは分光測定部１）の機種や個体番号（識別番号）などを示す情報と測定パラメータとを同一のファイル１０の測定条件格納領域１１に格納する。さらにまた、制御部３はそのファイル１０内にデータ履歴格納領域１３を作成し、その１行目に、測定により新しいデータセットが作成されたことを示す情報をその日時情報とともに記録する。即ち、この時点で、このファイル１０には、図２に示すように、測定条件格納領域１１、測定データ格納領域１２、及びデータ履歴格納領域１３が設けられる。

測定終了後、担当者は、測定により収集した測定データに対し、処理条件として平滑化パラメータを設定した上で、平滑化処理を実施するように操作部６より指示を行う。その設定及び指示を受けて、制御部３はファイル１０の測定データ格納領域１２から測定データを読み出し、設定された処理条件に基づくデータ処理（平滑化）を実施し、その処理後のデータを処理結果データ格納領域１４に保存する。これと並行して、ファイル１０内にデータ履歴格納領域１３をコピーしたデータ履歴格納領域１５を作成し、処理内容、その処理条件を示す情報、及び実施の日時情報を関連付けて追加記録する。

次に担当者は、上記のように平滑化処理されたスペクトルデータに対し、ピーク検出の閾値パラメータを設定した上で、ピーク検出処理を実施するように操作部６より指示を行う。その設定及び指示を受けて、制御部３は処理結果データ格納領域１４から平滑化処理後のデータを読み出し、設定された処理条件に基づくデータ処理（ピーク検出）を実施する。そして、検出されたピークのデータ（例えば波長、ピークトップの高さ、半値幅、ピーク面積など）を処理結果データ格納領域１４に保存する。そのピーク検出結果は表示部７の画面上に表示され、もしそのピーク検出が適切でない、つまり目的のピークが適切に検出されていない場合には、担当者は閾値パラメータを変更してピーク検出処理の再実行を指示する。

いまここでは、閾値を変更して２回のピーク検出処理を行ったとすると、ファイル１０のデータ履歴格納領域１５には、それぞれのピーク検出処理とその処理条件を示す情報が実施日時情報とともに追記される。こうして、データ履歴には測定の実行やその条件と、全てのデータ処理の内容及び処理条件とが漏れなく記録されることになる。なお、これは、機器分析におけるデータの信頼性を保証するためのＧｘＰの支援機能としても重要である。

上記担当者や他の者が分析フローを作成したい場合には次のようにする。まず、制御部３の中の分析フロー作成機能を立ち上げ、分析フローの作成対象とするファイル１０の処理結果データを選択してフロー作成の指示を行う。この指示を受けて制御部３は、記憶部５に保存されている該当のファイル１０の測定条件格納領域１１とデータ履歴格納領域１５からデータを読み出し、その中から、分析フロー作成に必要なデータを抽出する。このとき、分析フローにおけるデータ処理の順序は、データ履歴内の実施順（時系列の順）に従い、同じデータ処理が複数回実施されている場合には、時間的に最後に行ったデータ処理の処理条件を採用する。従って、図３の例では、ピーク検出処理が閾値を変更して２回実施されているが、これについては２回目のピーク処理の処理条件（閾値：-0.3000000）が採用されることになる。これは同一内容のデータ処理であれば、最後に実施された処理の結果が分析担当者の満足いくものであったと推定できるからである。

分析フローは、一連の分析作業が再現できるように測定・分析の手順や内容が規定されたものであり、これに必要な情報は全てファイル１０内に保存されている。そこで、制御部３は必要なデータをファイル１０から読み出すと、時間情報を利用して時系列発生順に測定やデータ処理を並べ直して分析フローを作成する。また、分析フローの最後には最終結果であるデータを保存する処理を付加する。これにより、例えば上述したように保存されたファイル１０に基づいて、図４で示すような分析フローが作成される。このようにして作成された分析フローはこれを表現するプログラムとして記憶部５の所定領域に格納される。

上記のような分析フローはそれぞれ１つずつ独立したファイルとして保存される。分析オペレータは、分析作業を行う際に分析フローを選択した上で該分析の実行を指示する。すると、制御部３は該当する分析フローのプログラムを読み出して、それに従って自動的に測定やデータ処理を実行する。これによって、ルーチン的な分析作業を効率良く進めることができる。

なお、上記実施例は本発明の一例にすぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜変更、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当然である。

本発明に係る機器分析用制御装置を備えるシステムの一実施例である分光測定システムの概略構成図。 記憶部に保存されるファイルのデータ内容を示す模式図。 データ履歴の一例を示す図。 作成される分析フローの一例を示す図。

符号の説明

１…分光測定部
２…パーソナルコンピュータ
３…制御部
４…データ処理部
５…記憶部
６…操作部
７…表示部
１０…ファイル
１１…測定条件格納領域
１２…測定データ格納領域
１３、１５…データ履歴格納領域
１４…処理結果データ格納領域

Claims (2)

1. 分析機器を用いた試料に対する測定、及び／又は該測定により収集されたデータに対するデータ処理装置でのデータ処理、を含む一連の分析動作を制御する制御装置であって、
   a)試料に対する測定、及び／又はデータ処理の実行に伴って得られる測定結果、及び／又はデータ処理結果と共に、少なくとも測定条件、データ処理内容、及びその処理条件が、時系列順序で又は時系列順序が認識可能な情報を付して記憶された情報記憶手段と、
   b)前記情報記憶手段に記憶されている情報の中から、所定の測定結果及び／又はデータ処理結果に対応する測定条件、及び／又はデータ処理内容及びその処理条件を抽出し、測定、及び／又はデータ処理の実行の時系列順序に基づいて、一連の分析の手順を表す分析フローを作成するフロー作成手段と、
   c)作成された分析フローを実行するためのプログラムを１つのファイルとして保存する保存手段と、
   を備え、
   前記情報記憶手段に、データ処理内容が同じである複数のデータ処理結果が記憶されているときは、前記フロー作成手段が、最後のデータ処理結果に対応するデータ処理内容及びその処理条件を抽出することを特徴とする機器分析用制御装置。
2. 分析機器を用いた試料に対する測定、及び／又は該測定により収集されたデータに対するデータ処理装置でのデータ処理、を含む一連の分析動作の制御をコンピュータ上で実行するための制御プログラムであって、
   a)試料に対する測定、及び／又はデータ処理の実行に伴って得られる測定結果、及び／又はデータ処理結果と共に、少なくとも測定条件、データ処理内容、及びその処理条件を、時系列順序で又は時系列順序が認識可能な情報を付して記憶手段に記憶させる情報記憶処理と、
   b)前記記憶手段に記憶されている情報の中から、所定の測定結果及び／又はデータ処理結果に対応する測定条件、及び／又はデータ処理内容及びその処理条件を抽出し、測定、及び／又はデータ処理の実行の時系列順序に基づいて、一連の分析の手順を表す分析フローを作成するフロー作成処理と、
   c)作成された分析フローを実行するためのプログラムを１つのファイルとして保存する保存処理と、
   をコンピュータに実行させ、
   前記記憶手段に、データ処理内容が同じである複数のデータ処理結果が記憶されているときは、前記フロー作成処理は、最後のデータ処理結果に対応するデータ処理内容並びにその処理条件を抽出することを特徴とする機器分析用制御プログラム。

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