JP5146344B2 - Chromatographic data processor - Google Patents

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Description

本発明は、液体クロマトグラフ(LC)などのクロマトグラフで得られるデータを処理するデータ処理装置に関し、さらに詳しくは、検出器としてフォトダイオードアレイ検出器などのマルチチャンネル型検出器を用いたクロマトグラフ用のデータ処理装置に関する。   The present invention relates to a data processing apparatus for processing data obtained by a chromatograph such as a liquid chromatograph (LC), and more particularly, a chromatograph using a multichannel detector such as a photodiode array detector as a detector. The present invention relates to a data processing apparatus.

液体クロマトグラフ(LC)などのクロマトグラフでは、試料に含まれる成分に対応したピークが出現したクロマトグラムを得ることができる。しかしながら、クロマトグラムに現れている単一形状に見えるピークが必ずしも単一成分によるものであるとは限らず、カラムで十分に分離されなかった複数の成分が重なっている場合もあり得る。そこで、従来より、クロマトグラムのピークが単一成分によるものであるか否かを調べるために、ピーク純度判定処理が行われている。   In a chromatograph such as a liquid chromatograph (LC), a chromatogram in which a peak corresponding to a component contained in a sample appears can be obtained. However, the peak appearing in a single shape appearing in the chromatogram is not necessarily due to a single component, and there may be a case where a plurality of components that are not sufficiently separated by the column overlap. Therefore, conventionally, a peak purity determination process has been performed in order to check whether or not the peak of the chromatogram is due to a single component.

非特許文献1には、フォトダイオードアレイ(PDA)検出器を用いた液体クロマトグラフで得られるクロマトグラム上のピーク純度判定処理の手法が開示されている。PDA検出器では、試料による所定の波長範囲に亘る吸収スペクトルを短時間で測定することができるため、これを検出器とした液体クロマトグラフでは、時間、波長、及び信号強度の3つのディメンジョンを有する3次元データを取得することができる。そこで上記文献では、次のような2つ方法によるピーク純度判定が提案されている。   Non-Patent Document 1 discloses a technique for determining a peak purity on a chromatogram obtained by a liquid chromatograph using a photodiode array (PDA) detector. Since a PDA detector can measure an absorption spectrum over a predetermined wavelength range by a sample in a short time, a liquid chromatograph using this as a detector has three dimensions of time, wavelength, and signal intensity. Three-dimensional data can be acquired. Therefore, in the above document, peak purity determination by the following two methods is proposed.

〔方法1〕クロマトグラム上の或るピークの純度を判定する際に、そのピークトップ、ピーク上昇スロープ、及びピーク下降スロープの3点における吸収スペクトルのパターンを比較し、ピークトップにおけるスペクトルパターンとピーク上昇スロープにおけるスペクトルパターンとの一致度、及び、ピークトップにおけるスペクトルパターンとピーク下降スロープにおけるスペクトルパターンとの一致度、をそれぞれ求める。そして、その2つの一致度の平均値を求め、それが予め定めた閾値に比べて大きいか否かにより、単一ピークであるか否かを判定する。スペクトルの一致度の求め方は例えば特許文献1などにより詳しく開示されている。   [Method 1] When determining the purity of a certain peak on the chromatogram, the absorption spectrum patterns at the three points of the peak top, peak rising slope, and peak falling slope are compared, and the spectral pattern and peak at the peak top are compared. The degree of coincidence with the spectrum pattern in the ascending slope and the degree of coincidence between the spectrum pattern in the peak top and the spectrum pattern in the peak descending slope are respectively obtained. Then, an average value of the two matching degrees is obtained, and whether or not it is a single peak is determined based on whether or not it is larger than a predetermined threshold value. A method for obtaining the degree of coincidence of spectra is disclosed in detail in, for example, Patent Document 1.

〔方法2〕ピークトップの吸収スペクトルとピーク開始時点からピーク終了時点までの各吸収スペクトルとの間の類似度と閾値とを計算し、[類似度]−[閾値]の値を時間軸に対しプロットして、そのピークが現れている時間中に[類似度]−[閾値]の値が負になることがあるか否かを判断することにより、ピークの純度を判定するものもある(非特許文献2)。   [Method 2] The similarity between the absorption spectrum of the peak top and each absorption spectrum from the peak start time to the peak end time and a threshold are calculated, and the value of [similarity]-[threshold] is calculated with respect to the time axis. Some plots determine the purity of a peak by determining whether the value of [similarity]-[threshold] may be negative during the time the peak appears (non-saturation). Patent Document 2).

しかしながら、上記方法1では、比較的簡単に計算が可能であるが、溶出ピークの全プロファイルを精査していないため、例えばピークの端部付近に不純物が重なっていた場合には検知できず、単一ピークであると誤判定するおそれがある。また、一致度の平均値をを判定するための閾値を予め与える必要があるが、その確からしさを統計学的に担保することはできない。   However, in the above method 1, the calculation can be performed relatively easily. However, since the entire profile of the elution peak is not examined closely, for example, when an impurity is overlapped near the end of the peak, it cannot be detected. There is a risk of misjudging that it is one peak. In addition, a threshold value for determining the average value of the degree of coincidence needs to be given in advance, but the certainty cannot be guaranteed statistically.

一方、方法2では、閾値を決めるためにノイズレベルを条件として設定する必要があるが、PDA検出器ではノイズレベルは波長毎に異なる。また、ベースライン上でのノイズレベル(不確定分)が、信号強度が高い部分での不確定さと等しいという保証もない。このため、方法2によりピーク純度を正確に判定するには、処理がかなり複雑になることが避けられず効率が悪い。   On the other hand, in method 2, it is necessary to set the noise level as a condition in order to determine the threshold value, but in the PDA detector, the noise level differs for each wavelength. In addition, there is no guarantee that the noise level (uncertainty) on the baseline is equal to the uncertainty at a portion where the signal strength is high. For this reason, in order to accurately determine the peak purity by the method 2, it is inevitable that the process is inevitably complicated.

また、いずれの方法でも、目的とするピークが単一成分によるものか否かという判定が可能なだけであり、単一成分でない場合に幾つの成分が重なっている可能性があるかという推定までは行うことができない。   In addition, in any method, it is only possible to determine whether the target peak is due to a single component or not, and it is possible to estimate how many components may overlap if they are not single components. Can not do.

特公平7−74761号公報Japanese Patent Publication No. 7-74761

水戸康敬、北岡光夫、「島津HPLC用フォトダイオードアレイUV−VIS検出器SPD−M6A」、島津評論、第46巻、第1号、1989年7月、p.21−28Yasutaka Mito, Mitsuo Kitaoka, “Photodiode Array UV-VIS Detector SPD-M6A for Shimadzu HPLC”, Shimazu Review, Vol. 46, No. 1, July 1989, p. 21-28 「LCワークステーションCLASS−VP Ver6.1取扱説明書」、株式会社島津製作所、平成13年4月、p.9−40〜9−41"LC workstation CLASS-VP Ver6.1 Instruction Manual", Shimadzu Corporation, April 2001, p. 9-40 to 9-41

本発明は上記課題に鑑みて成されたものであり、その主な目的は、煩雑な条件設定などをユーザが行うことなく且つ少ない計算量でもって、高い精度のピーク純度判定を行うことができるクロマトグラフ用データ処理装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and its main purpose is to make it possible to perform highly accurate peak purity determination with a small amount of calculation without the user performing complicated setting of conditions and the like. The object is to provide a chromatographic data processing apparatus.

上記課題を解決するために成された本発明は、マルチチャンネル型検出器を検出器としたクロマトグラフで収集される、時間、チャンネル、及び信号強度をディメンジョンとする3次元データを処理するクロマトグラフ用データ処理装置であって、前記データに基づいて作成されるクロマトグラムに存在するピークの純度を判定するクロマトグラフ用データ処理装置において、
a)目的とするピークの開始時点から終了時点までの時間範囲の全て又は一部の複数チャンネルの3次元データを抽出するデータ抽出手段と、
b)該データ抽出手段により抽出されたデータを行列要素とした行列を作成し、該行列に対して主成分分析を行い、第1主成分から第n主成分(nは2以上の整数)までの分散を計算する主成分分析手段と、
c)前記主成分分析により得られた各主成分の分散から第1主成分の寄与率、又は第1主成分以降の累積寄与率を計算する寄与率算出手段と、
を備えることを特徴としている。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a chromatograph for processing three-dimensional data with dimensions of time, channel, and signal intensity collected by a chromatograph using a multi-channel detector as a detector. A chromatograph data processing apparatus for determining the purity of a peak present in a chromatogram created based on the data,
a) data extraction means for extracting three-dimensional data of a plurality of channels all or part of the time range from the start point to the end point of the target peak;
b) Create a matrix using the data extracted by the data extraction means as matrix elements, perform principal component analysis on the matrix, and from the first principal component to the n-th principal component (n is an integer of 2 or more) A principal component analysis means for calculating the variance of
c) contribution rate calculating means for calculating the contribution rate of the first principal component or the cumulative contribution rate after the first principal component from the variance of each principal component obtained by the principal component analysis;
It is characterized by having.

本発明に係るクロマトグラフ用データ処理装置において、マルチチャンネル型検出器は、例えばフォトダイオードアレイ(PDA)検出器や波長走査型の紫外可視分光検出器であり、この場合、チャンネルとは波長のことである。また、マルチチャンネル型検出器として質量分析計を用いることもでき、この場合、チャンネルとは質量電荷比(m/z値)のことである。特に、PDA検出器では多波長同時検出が可能であるため、狭い時間間隔で繰り返し吸光スペクトルデータの取得が可能である。   In the chromatographic data processing apparatus according to the present invention, the multi-channel detector is, for example, a photodiode array (PDA) detector or a wavelength scanning ultraviolet-visible spectroscopic detector, and in this case, the channel is a wavelength. It is. A mass spectrometer can also be used as a multi-channel detector. In this case, the channel is a mass-to-charge ratio (m / z value). In particular, since a PDA detector can detect multiple wavelengths simultaneously, absorption spectrum data can be repeatedly acquired at narrow time intervals.

また、クロマトグラフは液体クロマトグラフ、ガスクロマトグラフのいずれでもよい。   The chromatograph may be either a liquid chromatograph or a gas chromatograph.

また、目的とするピークの開始時点及び終了時点は、例えば表示画面上に描出されたクロマトグラム上でユーザがマウス操作などにより指定できるようにしてもよいし、ピーク検出処理の結果、検出されたピークの開始時点及び終了時点が自動的に設定されるようにしてもよい。即ち、目的ピークやその開始時点/終了時点は手動で設定される場合も自動的に設定される場合も考えられる。   In addition, the start time point and the end time point of the target peak may be specified by the user by operating the mouse on the chromatogram drawn on the display screen, for example, or detected as a result of the peak detection process. The peak start time and end time may be automatically set. That is, the target peak and its start / end time may be set manually or automatically.

いずれにしても、ピーク純度判定の対象となる目的ピークの開始時点及び終了時点、つまりピークの時間範囲が定まると、データ抽出手段は、例えばデータが格納されている記憶部から該当する時間範囲の3次元データを読み出す。このときに用いるデータは時間軸、チャンネル軸ともに全ての(つまり間引きのない)データであることが望ましいが、必ずしもそれに限るものではなく、例えば一部の複数のチャンネルのデータを用いてもよい。   In any case, when the start time point and end time point of the target peak to be subjected to peak purity determination, that is, the time range of the peak is determined, the data extraction means, for example, from the storage unit storing the data in the corresponding time range Read 3D data. The data used at this time is preferably all (that is, not thinned out) data on both the time axis and the channel axis, but is not necessarily limited to this, and for example, data of some of a plurality of channels may be used.

主成分分析手段は、抽出されたデータを行列要素とする行列を作成し、これに対し主成分分析を実行する。即ち、抽出されたデータが時間軸上ではN個、チャンネル軸上ではM個である場合、変量の数がM個、サンプル数がN個である行列を作成し、この行列に対して主成分分析を実行する。主成分分析により、第1主成分から第n主成分までのそれぞれの分散が求まる。nの最大値は変量の数で決まるが、必ずしもその最大値まで求める必要はなく、適宜の数で打ち切ることができる。各主成分はそれぞれ、目的ピークに含まれる試料成分に対応する。また、分散の値が大きいほど、その主成分で元のデータを説明できると言える。   The principal component analysis means creates a matrix having the extracted data as matrix elements, and performs principal component analysis on the matrix. In other words, if the extracted data is N on the time axis and M on the channel axis, a matrix with M variables and N samples is created, and the principal component for this matrix is created. Perform analysis. By the principal component analysis, respective variances from the first principal component to the n-th principal component are obtained. Although the maximum value of n is determined by the number of variables, it is not always necessary to obtain the maximum value, and can be cut off by an appropriate number. Each main component corresponds to a sample component included in the target peak. Further, it can be said that the larger the variance value, the more the original data can be explained by the principal component.

そこで、寄与率算出手段は、主成分分析により得られた各主成分の分散からまず第1主成分の寄与率を計算する。第1主成分の寄与率が十分に高ければ、第1主成分のみで元のデータを説明できる。即ち、これは目的ピークに含まれる試料成分が1つであることを意味する。これに対し、第1主成分の寄与率が十分に高くない場合には、寄与率算出手段は第2主成分以降までの累積寄与率を順に計算する。例えば第2主成分までの累積寄与率が十分に高い場合には、互いに相関のない第1主成分及び第2主成分の2つで元のデータを説明できると言える。即ち、これは目的ピークに含まれる試料成分が2つであることを意味する。累積寄与率が十分に高い値を示すまでこれを繰り返すことにより、目的ピークに含まれる試料成分が3以上であることも推定可能である。   Therefore, the contribution rate calculation means first calculates the contribution rate of the first principal component from the variance of each principal component obtained by the principal component analysis. If the contribution ratio of the first principal component is sufficiently high, the original data can be explained only by the first principal component. That is, this means that one sample component is included in the target peak. On the other hand, when the contribution rate of the first principal component is not sufficiently high, the contribution rate calculation means sequentially calculates the cumulative contribution rate up to and after the second principal component. For example, when the cumulative contribution ratio up to the second principal component is sufficiently high, it can be said that the original data can be explained by two of the first principal component and the second principal component that are not correlated with each other. That is, this means that there are two sample components included in the target peak. By repeating this until the cumulative contribution ratio shows a sufficiently high value, it is possible to estimate that the sample component included in the target peak is 3 or more.

本発明に係るクロマトグラフ用データ処理装置では、好ましくは、前記寄与率算出手段により計算された寄与率又は累積寄与率に基づいて、目的ピークに重なる成分の数を推定する純度推定手段、をさらに備える構成とするとよい。   In the chromatographic data processing apparatus according to the present invention, preferably, the purity estimation means for estimating the number of components overlapping the target peak based on the contribution rate or the cumulative contribution rate calculated by the contribution rate calculation means, It is good to have a configuration provided.

純度推定手段は、計算された寄与率又は累積寄与率を予め与えられた閾値と比較し、寄与率又は累積寄与率が閾値以上である場合に、その寄与率又は累積寄与率を与える主成分の数を試料成分の数であると推定すればよい。閾値は例えば0.8(=80%)などと予め決めておいてもよいし、ユーザが適宜に設定できるようにしてもよい。   The purity estimation means compares the calculated contribution rate or cumulative contribution rate with a predetermined threshold value, and if the contribution rate or cumulative contribution rate is equal to or greater than the threshold value, the purity estimation means The number may be estimated to be the number of sample components. The threshold value may be determined in advance as 0.8 (= 80%), for example, or may be set appropriately by the user.

また本発明に係るクロマトグラフ用データ処理装置では、主成分分析により得られた各主成分と分散との関係を示すグラフを作成して表示画面上に描出するグラフ作成手段、をさらに備える構成とすることもできる。   The chromatographic data processing apparatus according to the present invention further comprises a graph creating means for creating a graph showing the relationship between each principal component obtained by principal component analysis and the dispersion and rendering it on the display screen. You can also

目的ピークが単一試料成分によるものである場合、つまり目的ピークが完全に純粋である場合には、第1主成分の分散のみが突出して大きくなり、第2以降の主成分の分散は全て小さくなる。また、目的ピークに含まれる試料成分が2つである場合には、第1主成分及び第2主成分の分散が突出して大きくなり、第3以降の主成分の分散は全て小さくなる。したがって、各主成分と分散との関係を示すグラフを表示すれば、ユーザはこのグラフを見てピークの純度(試料成分の重なり)を視覚的にすぐに認識することができる。また、このグラフにより、寄与率や累積寄与率に基づく判定の適切性の確認を行うこともできる。   When the target peak is due to a single sample component, that is, when the target peak is completely pure, only the dispersion of the first principal component is prominently large, and the dispersion of the second and subsequent principal components is all small. Become. Further, when there are two sample components included in the target peak, the dispersion of the first principal component and the second principal component is prominently increased, and the dispersion of the third and subsequent principal components is all reduced. Therefore, if a graph showing the relationship between each principal component and the dispersion is displayed, the user can visually recognize the purity of the peak (overlap of sample components) immediately by looking at this graph. In addition, it is possible to confirm the appropriateness of the determination based on the contribution rate and the cumulative contribution rate using this graph.

本発明に係るクロマトグラフ用データ処理装置によれば、クロマトグラムに現れるピークに対応した3次元データの全て又はその多くを利用して、該ピークの純粋性を判定することができる。したがって、例えばピークの端部付近にのみ他の試料成分が重なっているような場合でも、その重なりを正確に検知することができ、ピーク純度判定の精度を向上させることができる。   According to the chromatographic data processing apparatus of the present invention, the purity of the peak can be determined using all or most of the three-dimensional data corresponding to the peak appearing in the chromatogram. Therefore, for example, even when other sample components overlap only in the vicinity of the end of the peak, the overlap can be detected accurately, and the accuracy of peak purity determination can be improved.

また本発明に係るクロマトグラフ用データ処理装置では、ピーク純度判定を行うために煩雑な条件やパラメータを設定する必要はなく、また演算自体もそれほど複雑でない。したがって、条件設定などのためにユーザに過大な負担を課すことがなく、ピーク純度判定も効率的に、つまり高いスループットでもって行うことができる。   Further, in the chromatographic data processing apparatus according to the present invention, it is not necessary to set complicated conditions and parameters for determining the peak purity, and the calculation itself is not so complicated. Therefore, an excessive burden is not imposed on the user for setting the conditions, and the peak purity determination can be performed efficiently, that is, with a high throughput.

さらにまた本発明に係るクロマトグラフ用データ処理装置では、ピークが単一成分でないと判定するだけでなく、重なっている試料成分の数も高い精度で推定することができるので、従来のピーク純度判定処理よりも有用な情報をユーザに提供することができる。   Furthermore, the chromatographic data processing apparatus according to the present invention not only determines that a peak is not a single component, but also can estimate the number of overlapping sample components with high accuracy. Information more useful than processing can be provided to the user.

本発明に係るデータ処理装置を用いたクロマトグラフの一実施例である液体クロマトグラフの要部の構成図。The block diagram of the principal part of the liquid chromatograph which is one Example of the chromatograph using the data processor which concerns on this invention. 本実施例の液体クロマトグラフで得られる3次元データとクロマトグラムの概念図。The conceptual diagram of the three-dimensional data and chromatogram obtained with the liquid chromatograph of a present Example. 本実施例の液体クロマトグラフにおけるピーク純度判定処理手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the peak purity determination processing procedure in the liquid chromatograph of a present Example. 本実施例の液体クロマトグラフで表示される主成分−分散値グラフの一例を示す図。The figure which shows an example of the main component-dispersion value graph displayed with the liquid chromatograph of a present Example.

以下、本発明に係るデータ処理装置を用いたクロマトグラフの一実施例である液体クロマトグラフについて、添付図面を参照して説明する。   Hereinafter, a liquid chromatograph which is an embodiment of a chromatograph using a data processing apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は本実施例の液体クロマトグラフの要部の構成図である。この液体クロマトグラフにおいて、送液ポンプ2は移動相容器1に収容されている移動相を吸引し、略一定流量でインジェクタ3を介してカラム4に送給する。インジェクタ3は所定のタイミングで予め用意された試料を移動相中に注入する。注入された試料液は移動相の流れに乗ってカラム4に導入され、カラム4を通過する間に試料液に含まれる各種の試料成分は分離され、時間的にずれてカラム4から溶出する。   FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of the liquid chromatograph of the present embodiment. In this liquid chromatograph, the liquid feed pump 2 sucks the mobile phase accommodated in the mobile phase container 1 and feeds it to the column 4 through the injector 3 at a substantially constant flow rate. The injector 3 injects a sample prepared in advance into the mobile phase at a predetermined timing. The injected sample liquid is introduced into the column 4 along the flow of the mobile phase, and various sample components contained in the sample liquid are separated while passing through the column 4 and are eluted from the column 4 with time lag.

カラム4の出口には、カラム4からの溶出液中の試料成分を検出するマルチチャンネル型検出器としてPDA検出器5が設けられている。PDA検出器5は、溶出液が流通する透明なフローセル51と、光源52と、フローセル51を透過した光を波長分散させる分光器53と、波長分散された光をほぼ同時に検出するPDA素子54と、を含む。   A PDA detector 5 is provided at the outlet of the column 4 as a multi-channel detector that detects a sample component in the eluate from the column 4. The PDA detector 5 includes a transparent flow cell 51 through which an eluate flows, a light source 52, a spectroscope 53 that wavelength-disperses light transmitted through the flow cell 51, and a PDA element 54 that detects wavelength-dispersed light almost simultaneously. ,including.

PDA検出器5による検出信号はA/D変換器6によりデジタル信号に変換されてデータ処理部7に入力され、一旦、データメモリ8に格納される。その後、データ処理部7ではデータメモリ8に格納されたデータに対し後述するような各種処理を実行する。特にデータ処理部7は、後述するピーク純度判定処理を実施するための機能ブロックとして、データ抽出部71、主成分分析部72,寄与率計算部73、成分数判定部74、及び主成分−分散グラフ表示処理部75を備える。   The detection signal from the PDA detector 5 is converted into a digital signal by the A / D converter 6 and input to the data processing unit 7 and temporarily stored in the data memory 8. Thereafter, the data processing unit 7 executes various processes as will be described later on the data stored in the data memory 8. In particular, the data processing unit 7 includes a data extraction unit 71, a principal component analysis unit 72, a contribution rate calculation unit 73, a component number determination unit 74, and a principal component-dispersion as functional blocks for performing a peak purity determination process described later. A graph display processing unit 75 is provided.

分析制御部9は制御部10からの指示に基づいて、送液ポンプ2などの各部をそれぞれ制御する。制御部10には分析担当者が操作するキーボードやマウスなどの操作部11や、測定結果などを表示するための表示部12が接続され、主としてそうしたユーザインターフェースに関与する。なお、分析制御部9、制御部10、データ処理部7の機能の殆ど又は一部は、汎用のパーソナルコンピュータをハードウエアとし、これに予めインストールされた専用の制御/処理ソフトウエアを動作させることで実現する構成とすることができる。   The analysis control unit 9 controls each unit such as the liquid feeding pump 2 based on an instruction from the control unit 10. The control unit 10 is connected to an operation unit 11 such as a keyboard and a mouse operated by a person in charge of analysis, and a display unit 12 for displaying measurement results, and is mainly related to such a user interface. Note that most or some of the functions of the analysis control unit 9, the control unit 10, and the data processing unit 7 are performed by using a general-purpose personal computer as hardware and operating dedicated control / processing software installed in advance on the hardware. It can be set as the structure implement | achieved by.

PDA検出器5は波長走査を行うことなく多波長同時検出が可能であるため、インジェクタ3により試料が移動相中に注入された時点から所定時間間隔で所定波長範囲の吸収スペクトルデータを取得することができる。したがって、この液体クロマトグラフでは、図2(a)に示すような、時間、波長、信号強度の3つのディメンジョンを持つ3次元データが得られる。分析制御部9による制御の下に或る1つの試料に対する液体クロマトグラフ分析が実行されると、分析開始時点(試料注入時点)から分析終了時点までの3次元データがデータメモリ8に保存される。   Since the PDA detector 5 can detect multiple wavelengths simultaneously without performing wavelength scanning, the absorption spectrum data in a predetermined wavelength range is acquired at predetermined time intervals from the time when the sample is injected into the mobile phase by the injector 3. Can do. Therefore, in this liquid chromatograph, three-dimensional data having three dimensions of time, wavelength, and signal intensity as shown in FIG. When a liquid chromatographic analysis is performed on a certain sample under the control of the analysis control unit 9, three-dimensional data from the analysis start time (sample injection time) to the analysis end time is stored in the data memory 8. .

次に、本実施例の液体クロマトグラフにおいてデータ処理部7を中心に実行される、特徴的なピーク純度判定処理について、図3及び図4を参照して説明する。図3はこのピーク純度判定処理の手順を示すフローチャートである。   Next, characteristic peak purity determination processing that is executed mainly in the data processing unit 7 in the liquid chromatograph of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a flowchart showing the procedure of the peak purity determination process.

分析担当者が操作部11で所定の操作を行うと、データ処理部7は表示部12の画面上に特定の波長のクロマトグラムを描出する。その際の波長は任意に指定可能である。分析担当者はこのクロマトグラムを見ながら、ピーク純度判定を行いたい目的ピークのピーク開始時間tsとピーク終了時間teとを操作部11により指示する(ステップS1)。図2(b)は目的ピークとピーク開始時間ts及びピーク終了時間teの一例を示す図である。   When the person in charge of analysis performs a predetermined operation with the operation unit 11, the data processing unit 7 renders a chromatogram of a specific wavelength on the screen of the display unit 12. The wavelength at that time can be arbitrarily specified. The person in charge of the analysis instructs the peak start time ts and the peak end time te of the target peak for which the peak purity determination is to be performed using the operation unit 11 while viewing the chromatogram (step S1). FIG. 2B is a diagram illustrating an example of a target peak, a peak start time ts, and a peak end time te.

なお、分析担当者(ユーザ)自身が目的とするピークの開始時点及び終了時点を手動で指示する代わりに、目的ピークをユーザが指示すると、そのピークの開始時点及び終了時点が自動的に求められるようにしてもよい。また、ピーク検出自体を自動的に実行し、検出された全てのピークについて自動的に開始時点及び終了時点が設定されるようにしてもよい。こうしたピークの自動検出やピーク開始点及び終了点の検出は、従来一般に行われているピーク検出方法を用いて行うことができる。   Instead of manually specifying the target peak start time and end time by the analyst (user) himself, when the user specifies the target peak, the peak start time and end time are automatically obtained. You may do it. Alternatively, the peak detection itself may be automatically executed, and the start point and the end point may be automatically set for all detected peaks. Such automatic peak detection and peak start point and end point detection can be performed using a conventional peak detection method.

データ処理部7においてデータ抽出部71は、データメモリ8に格納されている3次元データの中から、指示されたピーク開始時間ts〜ピーク終了時間teに相当する全ての3次元データを抽出して読み出す(ステップS2)。以下、読み出された、ts〜teの時間範囲の多数の3次元データをまとめて抽出データ群という。抽出データ群に含まれるデータが、時間軸方向にはN個であり、波長軸方向の波長点がM個であるとすると、この抽出データ群全体は次の行列で表すことができる。

Figure 0005146344
この行列Xの要素xijは、時間軸上でi、波長軸上でjの位置にあるデータ値、つまり信号強度値である。 In the data processing unit 7, the data extraction unit 71 extracts all three-dimensional data corresponding to the designated peak start time ts to peak end time te from the three-dimensional data stored in the data memory 8. Read (step S2). Hereinafter, a large number of the read three-dimensional data in the time range from ts to te are collectively referred to as an extracted data group. Assuming that the number of data included in the extracted data group is N in the time axis direction and the number of wavelength points in the wavelength axis direction is M, the entire extracted data group can be represented by the following matrix.
Figure 0005146344
The element xij of the matrix X is a data value at a position i on the time axis and j on the wavelength axis, that is, a signal intensity value.

上記行列は、変量の数がN個、サンプル数がM個、の行列である。主成分分析部72はこの行列に対し主成分分析を実行し、第1主成分〜第n主成分の分散をそれぞれ計算する(ステップS3)。主成分を求める場合のサンプルデータ数は、そのサンプルデータを定義するベクトル次数より多ければよい。主成分分析ではサンプルデータ空間のベクトル次元数と同数の次元数の主成分が求められ、サンプルデータの分散が最も多い軸を決める主成分を第1主成分、分散が2番目に大きい軸を決める主成分を第2主成分、以下、同様に、第n主成分が決まる。   The matrix is a matrix having N variables and M samples. The principal component analysis unit 72 performs principal component analysis on this matrix and calculates variances of the first to nth principal components (step S3). The number of sample data for obtaining the principal component only needs to be larger than the vector order defining the sample data. In principal component analysis, principal components having the same number of vector dimensions as the sample data space are obtained. The principal component that determines the axis with the largest variance of sample data is the first principal component, and the axis with the second largest variance is determined. The main component is the second main component, and the nth main component is determined in the same manner.

第1主成分から第n主成分までの分散が求まると、主成分−分散グラフ表示処理部75は、横軸を主成分#、縦軸を分散値とし、各主成分の分散値を第1主成分から順に並べてプロットしたグラフを作成して、これを制御部10を介して表示部12上に描出する(ステップS4)。判定対象であるクロマトグラムピークが単一試料成分由来のものであれば、有意な主成分は第1主成分のみになるため、第1主成分の分散値のみが第2以降の主成分の分散値に対し突出して大きくなる。また、それに加えて第2主成分以降の分散値は殆ど等しくなる。   When the variance from the first principal component to the n-th principal component is found, the principal component-dispersion graph display processing unit 75 uses the principal component # as the horizontal axis and the variance value as the vertical axis, and sets the variance value of each principal component to the first. A graph in which the principal components are arranged and plotted in order is created, and this is drawn on the display unit 12 via the control unit 10 (step S4). If the chromatogram peak to be determined is derived from a single sample component, the significant principal component is only the first principal component, so that only the dispersion value of the first principal component is the variance of the second and subsequent principal components. Prominently larger for the value. In addition, the dispersion values after the second main component are almost equal.

一方、寄与率計算部73は、第1主成分〜第n主成分の各分散値を用い、まず第1主成分の寄与率を計算する(ステップS5)。そして成分数判定部74は、算出された寄与率が閾値である0.8以上であるか否かを判定して(ステップS6)、0.8以上であれば、そのピークは純粋である、つまり1つの試料成分のみからなるものであると判断し(ステップS7)、その旨を知らせる表示を表示部12に行う(ステップS12)。   On the other hand, the contribution ratio calculation unit 73 first calculates the contribution ratio of the first principal component using the respective variance values of the first principal component to the n-th principal component (step S5). And the component number determination part 74 determines whether the calculated contribution rate is 0.8 or more which is a threshold value (step S6), and if it is 0.8 or more, the peak is pure. That is, it is determined that the sample is composed of only one sample component (step S7), and a display notifying that is given to the display unit 12 (step S12).

第1主成分のみの寄与率が0.8未満である場合には、寄与率計算部73は第2主成分までの累積寄与率を計算し(ステップS8)、この累積寄与率が0.8以上であるか否かを判定する(ステップS9)。第2主成分までの累積寄与率が0.8以上であれば、そのピークは2つの成分が重なって溶出したものであると判断し(ステップS10)、その旨を知らせる表示を表示部12に行う(ステップS12)。第2主成分までの累積寄与率が0.8未満であれば、さらに第3主成分以降までの累積寄与率を計算して同様に閾値に対する判定を実行し、重なった成分数を求める(ステップS11)。   When the contribution rate of only the first principal component is less than 0.8, the contribution rate calculation unit 73 calculates the cumulative contribution rate up to the second principal component (step S8), and this cumulative contribution rate is 0.8. It is determined whether or not this is the case (step S9). If the cumulative contribution rate up to the second main component is 0.8 or more, it is determined that the peak is an elution of the two components overlapping (step S10), and a display to that effect is displayed on the display unit 12. It performs (step S12). If the cumulative contribution rate up to the second principal component is less than 0.8, the cumulative contribution rate up to and after the third principal component is further calculated and the determination for the threshold is executed in the same manner to obtain the number of overlapping components (step) S11).

これにより、表示部12の画面上には、主成分と分散値との関係を示すグラフと、この関係に基づいて推定される目的ピークに重なっている成分数とが表示される。図4(a)はピークが単一成分からなる場合のグラフの一例、図4(b)はピークが2つの成分からなる場合のグラフの一例である。   Thereby, on the screen of the display part 12, the graph which shows the relationship between a main component and a dispersion | distribution value, and the number of components which have overlapped with the target peak estimated based on this relationship are displayed. FIG. 4A is an example of a graph when the peak is composed of a single component, and FIG. 4B is an example of a graph when the peak is composed of two components.

なお、寄与率又は累積寄与率を判定する閾値の値は適宜に変更することができるほか、例えばユーザが操作部11などから自由に設定できるようにしてもよい。   In addition, the threshold value for determining the contribution rate or the cumulative contribution rate can be changed as appropriate, and for example, the user may freely set it from the operation unit 11 or the like.

上記実施例では、収集した全ての3次元データの中から目的ピークに対応した所定の時間範囲の3次元データを切り出したが、必ずしも全ての波長点のデータを用いる必要はなく、部分的な波長範囲に含まれるデータや複数の離れた波長に対するデータを用いてもよい。実用的には用いる波長は多いほうがよいが、理論的には最低2つの波長における所定の時間範囲のクロマトグラムデータを用いれば上記のような処理が可能である。   In the above embodiment, the three-dimensional data in the predetermined time range corresponding to the target peak is cut out from all the collected three-dimensional data, but it is not always necessary to use the data of all the wavelength points, and the partial wavelength Data included in the range or data for a plurality of distant wavelengths may be used. Practically, it is better to use a larger number of wavelengths, but theoretically, the above processing can be performed by using chromatogram data in a predetermined time range at a minimum of two wavelengths.

また、上記実施例は本発明に係るデータ処理装置をPDA検出器を用いた液体クロマトグラフに適用したものであるが、PDA検出器の代わりに波長走査を行って所定波長範囲のスペクトルデータを収集する紫外可視分光検出器などを用いた液体クロマトグラフに適用できることは言うまでもない。   In the above embodiment, the data processing apparatus according to the present invention is applied to a liquid chromatograph using a PDA detector, but instead of the PDA detector, wavelength scanning is performed to collect spectrum data in a predetermined wavelength range. Needless to say, the present invention can be applied to a liquid chromatograph using an ultraviolet-visible spectroscopic detector.

また、収集されるデータが時間、波長、信号強度の3つのディメンジョンを持つデータでなく、波長に代えて他のディメンジョンを持つデータであってもよい。例えば、質量分析計を検出器とした液体クロマトグラフ質量分析計やガスクロマトグラフ質量分析計では、時間、質量電荷比、信号強度の3つのディメンジョンを持つデータが得られるから、これに本発明を適用することもできる。   Further, the collected data is not data having three dimensions of time, wavelength, and signal intensity, but may be data having another dimension instead of the wavelength. For example, a liquid chromatograph mass spectrometer or gas chromatograph mass spectrometer using a mass spectrometer as a detector can obtain data having three dimensions of time, mass-to-charge ratio, and signal intensity. You can also

1…移動相容器
2…送液ポンプ
3…インジェクタ
4…カラム
5…PDA検出器
51…フローセル
52…光源
53…分光器
54…PDA素子
6…A/D変換器
7…データ処理部
71…データ抽出部
72…主成分分析部
73…寄与率計算部
74…成分数判定部
75…主成分−分散グラフ表示処理部
8…データメモリ
9…分析制御部
10…制御部
11…操作部
12…表示部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Mobile phase container 2 ... Liquid feed pump 3 ... Injector 4 ... Column 5 ... PDA detector 51 ... Flow cell 52 ... Light source 53 ... Spectroscope 54 ... PDA element 6 ... A / D converter 7 ... Data processing part 71 ... Data Extraction unit 72 ... principal component analysis unit 73 ... contribution rate calculation unit 74 ... component number determination unit 75 ... principal component-dispersion graph display processing unit 8 ... data memory 9 ... analysis control unit 10 ... control unit 11 ... operation unit 12 ... display Part

Claims (4)

マルチチャンネル型検出器を検出器としたクロマトグラフで収集される、時間、チャンネル、及び信号強度をディメンジョンとする3次元データを処理するクロマトグラフ用データ処理装置であって、前記データに基づいて作成されるクロマトグラムに存在するピークの純度を判定するクロマトグラフ用データ処理装置において、
a)目的とするピークの開始時点から終了時点までの時間範囲の全て又は一部の複数チャンネルの3次元データを抽出するデータ抽出手段と、
b)該データ抽出手段により抽出されたデータを行列要素とした行列を作成し、該行列に対して主成分分析を行い、第1主成分から第n主成分(nは2以上の整数)までの分散を計算する主成分分析手段と、
c)前記主成分分析により得られた各主成分の分散から第1主成分の寄与率、又は第1主成分以降の累積寄与率を計算する寄与率算出手段と、
を備えることを特徴とするクロマトグラフ用データ処理装置。
A chromatographic data processing apparatus for processing three-dimensional data with dimensions of time, channel, and signal intensity collected by a chromatograph using a multi-channel detector as a detector, and created based on the data In the chromatographic data processing apparatus for determining the purity of the peak present in the chromatogram to be performed,
a) data extraction means for extracting three-dimensional data of a plurality of channels all or part of the time range from the start point to the end point of the target peak;
b) Create a matrix using the data extracted by the data extraction means as matrix elements, perform principal component analysis on the matrix, and from the first principal component to the n-th principal component (n is an integer of 2 or more) A principal component analysis means for calculating the variance of
c) contribution rate calculating means for calculating the contribution rate of the first principal component or the cumulative contribution rate after the first principal component from the variance of each principal component obtained by the principal component analysis;
A chromatograph data processing apparatus comprising:
請求項1に記載のクロマトグラフ用データ処理装置であって、
前記寄与率算出手段により計算された寄与率又は累積寄与率に基づいて、目的ピークに重なる成分の数を推定する純度推定手段、をさらに備えることを特徴とするクロマトグラフ用データ処理装置。
The chromatographic data processing apparatus according to claim 1,
A chromatographic data processing apparatus, further comprising: a purity estimating unit that estimates the number of components overlapping with a target peak based on a contribution rate or a cumulative contribution rate calculated by the contribution rate calculating unit.
請求項1又は2に記載のクロマトグラフ用データ処理装置であって、
前記主成分分析により得られた各主成分と分散との関係を示すグラフを作成して表示画面上に描出するグラフ作成手段、をさらに備えることを特徴とするクロマトグラフ用データ処理装置。
A chromatographic data processing apparatus according to claim 1 or 2,
A chromatographic data processing apparatus, further comprising: a graph creating unit that creates a graph showing a relationship between each principal component obtained by the principal component analysis and the variance and displays the graph on a display screen.
請求項1〜3のいずれかに記載のクロマトグラフ用データ処理装置であって、
前記マルチチャンネル型検出器はフォトダイオードアレイ検出器であり、前記チャンネルは波長であることを特徴とするクロマトグラフ用データ処理装置。
A chromatographic data processing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The chromatograph data processing apparatus, wherein the multi-channel detector is a photodiode array detector, and the channel is a wavelength.
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