JP6011729B2 - クロマトグラフ用データ処理装置及びクロマトグラフ用データ処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、クロマトグラフで試料を分析することにより得られた時間、波長及び強度の関係を表す３次元データを処理するためのクロマトグラフ用データ処理装置及びクロマトグラフ用データ処理方法に関するものである。

液体クロマトグラフやガスクロマトグラフなどにおいては、例えばセル内の試料に測定光を照射し、試料からの透過光を検出器で検出することにより、時間と強度（吸光度など）との関係を表すクロマトグラムのデータを得ることができる。検出器としてＰＤＡ検出器（Photodiode Array Detector）を用いた場合には、例えば回折格子により分光した試料からの光を複数のフォトダイオードで波長ごとに検出することができ、これにより、時間、波長及び強度の関係を表す３次元データを得ることができる。

この種のクロマトグラフを用いて医薬品の不純物分析を行う際などには、試料に含まれる主成分に対する不純物の割合を分析する場合がある。このような場合、試料中における成分の濃度差が大きいときには、濃度が低い成分（不純物）を精度よく検出しようとすると濃度が高い成分（主成分）の信号が飽和してしまい、濃度が高い成分（主成分）を精度よく検出しようとすると濃度が低い成分（不純物）がノイズに埋もれてしまうという問題がある。

例えば、下記非特許文献１の「アセチルシステイン 純度試験（６） 類縁物質」（pp.311-312）では、測定波長２２０ｎｍの紫外吸光光度計を用いた液体クロマトグラフで試験を行った場合、アセチルシステイン以外のピークの面積がそれぞれ０．３％以下、合計面積が０．６％以下となることが記載されている。

第十六改正日本薬局方，［online］，2011年3月24日，厚生労働省，［平成24年9月25日検索］，インターネット＜URL: http://jpdb.nihs.go.jp/jp16/＞

図８は、従来のクロマトグラムの表示又は印刷の態様について説明するための図である。試料の分析時に得られたクロマトグラムのデータを表示又は印刷する際、従来は、得られたデータをそのまま表示又は印刷していた。

そのため、主成分のピークＰ１０１が飽和した場合には、図８（ａ）に示すように、当該ピークＰ１０１におけるクロマトグラムが途中で切れてしまい、ピークＰ１０１を良好に確認することができないという問題があった。また、主成分のピークＰ１０１を飽和しないようにした場合には、図８（ｂ）に示すように、不純物などの微小ピークＰ１０２が小さすぎて確認しづらくなる。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ピークを良好に確認することができるクロマトグラフ用データ処理装置及びクロマトグラフ用データ処理方法を提供することを目的とする。

本発明に係るクロマトグラフ用データ処理装置は、クロマトグラフで試料を分析することにより得られた時間、波長及び強度の関係を表す３次元データを処理するためのクロマトグラフ用データ処理装置であって、目的波長でのクロマトグラムにおいて強度が所定の閾値を超えるピークを補正対象ピークとして検出する補正対象ピーク検出部と、前記目的波長とは異なる補正基準波長でのクロマトグラムにおける前記補正対象ピークに対応するピークの高さ及び面積の少なくとも一方を補正基準値として算出する補正基準値算出部と、前記補正対象ピークの保持時間とは異なる時間におけるスペクトルに基づいて、前記目的波長での強度と前記補正基準波長での強度との比を感度係数として算出する感度係数算出部と、前記補正基準値と前記感度係数とに基づいて、前記補正対象ピークを補正するピーク補正処理部と、前記ピーク補正処理部により前記補正対象ピークが補正された前記目的波長におけるクロマトグラムを表示又は印刷させる出力処理部とを備えたことを特徴とする。

このような構成によれば、目的波長でのクロマトグラムにおいて強度が所定の閾値を超えるピーク（補正対象ピーク）を補正基準値と感度係数とに基づいて補正し、補正後のクロマトグラムを表示又は印刷させることができる。これにより、補正対象ピークが飽和した場合であっても、当該ピークにおけるクロマトグラムが途中で切れないように補正した状態で表示又は印刷させることができる。

したがって、クロマトグラムを表示又は印刷させる際に、微小ピークが小さくなり過ぎるのを防止しつつ、補正対象ピークが途中で切れるのを防止することができるため、ピークを良好に確認することができる。その結果、補正されたピーク（補正対象ピーク）と補正されていないピーク（微小ピーク）とをクロマトグラムを見て比較することができるため、試料の分析を良好に行うことができる。

前記出力処理部は、前記ピーク補正処理部により補正された前記補正対象ピークを、クロマトグラムにおける他の部分とは異なる表示態様又は印刷態様で出力することが好ましい。

このような構成によれば、補正されたピーク（補正対象ピーク）をクロマトグラムにおける他の部分と明確に区別することができる。補正されたピークについては、補正されていないピークと比べて信頼度が低いため、クロマトグラムにおける他の部分と明確に区別することにより、補正されたピークであることを予め認識した上で良好に分析を行うことができる。

前記出力処理部は、前記ピーク補正処理部により補正された前記補正対象ピークの色又は線種を、クロマトグラムにおける他の部分とは異なる表示態様又は印刷態様で出力するものであってもよい。

本発明に係るクロマトグラフ用データ処理方法は、クロマトグラフで試料を分析することにより得られた時間、波長及び強度の関係を表す３次元データを処理するためのクロマトグラフ用データ処理方法であって、目的波長でのクロマトグラムにおいて強度が所定の閾値を超えるピークを補正対象ピークとして検出する補正対象ピーク検出ステップと、前記目的波長とは異なる補正基準波長でのクロマトグラムにおける前記補正対象ピークに対応するピークの高さ及び面積の少なくとも一方を補正基準値として算出する補正基準値算出ステップと、前記補正対象ピークの保持時間とは異なる時間におけるスペクトルに基づいて、前記目的波長での強度と前記補正基準波長での強度との比を感度係数として算出する感度係数算出ステップと、前記補正基準値と前記感度係数とに基づいて、前記補正対象ピークを補正するピーク補正処理ステップと、前記ピーク補正処理ステップで前記補正対象ピークが補正された前記目的波長におけるクロマトグラムを表示又は印刷させる出力処理ステップとを含むことを特徴とする。

前記出力処理ステップでは、前記ピーク補正処理ステップで補正された前記補正対象ピークの表示態様又は印刷態様を、クロマトグラムにおける他の部分とは異なる表示態様又は印刷態様で出力することが好ましい。

本発明によれば、クロマトグラムを表示又は印刷させる際に、微小ピークが小さくなり過ぎるのを防止しつつ、補正対象ピークが途中で切れるのを防止することができるため、ピークを良好に確認することができる。

本発明の一実施形態に係るデータ処理装置の構成例を示すブロック図である。 クロマトグラフで試料を分析することにより得られる３次元データについて説明するための図である。 補正対象ピークを補正する際の態様について具体的に説明するための図であり、補正対象ピークの保持時間におけるスペクトルを示している。 補正対象ピークを補正する際の態様について具体的に説明するための図であり、補正基準波長でのクロマトグラムを示している。 補正対象ピークを補正する際の態様について具体的に説明するための図であり、補正対象ピークの保持時間とは異なる時間におけるスペクトルを示している。 補正対象ピークが補正されたクロマトグラムの表示態様又は印刷態様の一例を示す図である。 補正対象ピークが補正されたクロマトグラムを表示又は印刷させる際のデータ処理装置による処理の一例を示すフローチャートである。 従来のクロマトグラムの表示又は印刷の態様について説明するための図である。

図１は、本発明の一実施形態に係るデータ処理装置１の構成例を示すブロック図である。このデータ処理装置１は、クロマトグラフ２で試料を分析することにより得られたデータを処理するためのクロマトグラフ用データ処理装置であり、処理後のデータを表示部３に表示させたり、プリンタ４で印刷させたりすることができる。クロマトグラフ２は、液体クロマトグラフであってもよいし、ガスクロマトグラフであってもよい。

クロマトグラフ２には、例えばＰＤＡ検出器２１が備えられている。試料の分析時には、例えばセル内の試料に測定光が照射され、試料からの透過光がＰＤＡ検出器２１で検出される。ＰＤＡ検出器２１には、受光素子として複数のフォトダイオードが備えられており、例えば回折格子により分光した試料からの光を複数のフォトダイオードで波長ごとに検出することにより、時間、波長及び強度（例えば吸光度）の関係を表す３次元データをデータ処理装置１に入力することができる。ただし、クロマトグラフ２に備えられた検出器は、ＰＤＡ検出器２１に限らず、他の検出器であってもよい。

データ処理装置１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えたコンピュータにより構成されている。本実施形態におけるデータ処理装置１は、ＣＰＵがプログラムを実行することにより、補正対象ピーク検出部１１、補正基準値算出部１２、感度係数算出部１３、ピーク補正処理部１４及び出力処理部１５などとして機能するようになっている。

図２は、クロマトグラフ２で試料を分析することにより得られる３次元データについて説明するための図である。この例では、ある波長λ１でのクロマトグラムにおいて、時間Ｔ１に比較的強度が高いピークＰ１が現れている。このような場合、ピークＰ１が飽和し、表示部３に表示されるクロマトグラムや、プリンタ４で印刷されるクロマトグラムが、途中で切れてしまう場合がある。

そこで、本実施形態では、上記波長λ１を目的波長として、当該目的波長λ１とは異なる波長（補正基準波長λ２）でのクロマトグラムにおけるピーク１に対応するピークＰ１１と、ピークＰ１の保持時間Ｔ１とは異なる時間ＴｓにおけるスペクトルＳＰとに基づいて、補正対象ピークとしてのピークＰ１を補正し、ピークＰ１が補正されたクロマトグラムを表示又は印刷させることができるようになっている。

再び図１を参照して、補正対象ピーク検出部１１は、クロマトグラフ２のＰＤＡ検出器２１から入力される３次元データに基づいて、所定の閾値を超えるピークの有無を検出する。そして、目的波長λ１でのクロマトグラムにおいて強度が所定の閾値を超えるピークが存在すれば、そのピークが補正対象ピークＰ１として検出される。上記閾値は、ピークが飽和する強度よりも小さい値に予め設定することができる。

補正基準値算出部１２は、目的波長λ１とは異なる波長（補正基準波長λ２）でのクロマトグラムにおける補正対象ピークＰ１に対応するピークＰ１１について、そのピークＰ１１の高さＨ１及び面積Ａ１を補正基準値として算出する（図２参照）。補正基準波長λ２としては、例えばＰＤＡ検出器２１により検出される強度と濃度の直線性が得られる波長が選択される。ここで、補正対象ピークＰ１に対応するピークＰ１１とは、補正対象ピークＰ１と同じ保持時間（時間Ｔ１）で現れるピークであり、補正対象ピークＰ１と同一の成分についてのピークである。

感度係数算出部１３は、補正対象ピークＰ１の保持時間Ｔ１とは異なる時間ＴｓにおけるスペクトルＳＰに基づいて、補正対象ピークＰ１を補正するために用いられる感度係数Ｒを算出する。上記時間Ｔｓとしては、図２に例示されるように、補正対象ピークＰ１の裾野に対応する時間が選択される。上記感度係数Ｒは、補正対象ピークＰ１の裾野で切り出したスペクトルＳＰにおいて、目的波長λ１での強度Ｉ１と補正基準波長λ２での強度Ｉ２との比として算出される（図２参照）。

ピーク補正処理部１４は、補正基準値算出部１２により算出された補正基準値（ピークＰ１１の高さＨ１及び面積Ａ１）と、感度係数算出部１３により算出された感度係数Ｒとに基づいて、補正対象ピークＰ１に相当するピーク高さＨ２及びピーク面積Ａ２を算出する。そして、これらのピーク高さＨ２及びピーク面積Ａ２が、補正対象ピークＰ１のピーク高さ及びピーク面積として置き換えられることにより、補正対象ピークＰ１が補正される。

出力処理部１５は、表示部３又はプリンタ４にデータを出力することにより、目的波長λ１におけるクロマトグラムを表示又は印刷させる。このとき、出力処理部１５は、補正対象ピーク検出部１１により検出された補正対象ピークＰ１がピーク補正処理部１４により補正されたクロマトグラムを、表示部３に表示させたり、プリンタ４で印刷させたりすることができる。また、出力処理部１５は、クロマトグラムの表示態様又は印刷態様を変更することもできる。

図３〜図５は、補正対象ピークＰ１を補正する際の態様について具体的に説明するための図であり、図３は補正対象ピークＰ１の保持時間Ｔ１におけるスペクトル、図４は補正基準波長λ２でのクロマトグラム、図５は補正対象ピークＰ１の保持時間Ｔ１とは異なる時間ＴｓにおけるスペクトルＳＰをそれぞれ示している。

まず、補正基準波長λ２を求める際には、図３に示すような補正対象ピークＰ１の保持時間Ｔ１におけるスペクトルを用いる。具体的には、当該スペクトルにおいて、所定の補正基準強度となる波長λ２が補正基準波長として求められる。なお、上記補正基準強度は、補正対象ピークＰ１を検出する際の閾値よりも小さい強度として予め定められた値である。

その後、図４に示すような補正基準波長λ２でのクロマトグラムを用いて補正基準値が算出される。すなわち、当該クロマトグラムにおける補正対象ピークＰ１に対応するピークＰ１１の高さＨ１及び面積Ａ１が補正基準値として算出される。感度係数Ｒの算出に用いられるスペクトルＳＰを抽出する際の基準となる時間Ｔｓ（補正対象ピークＰ１の保持時間Ｔ１とは異なる時間）は、当該クロマトグラムにおいて所定のスペクトル抽出強度となる時間として求めることができる。

上記のようにして求めた時間Ｔｓに基づいて、図５に示すような当該時刻ＴｓにおけるスペクトルＳＰが抽出され、このスペクトルＳＰを用いて感度係数Ｒが算出される。具体的には、当該スペクトルＳＰにおける目的波長λ１での強度Ｉ１と、補正基準波長λ２での強度Ｉ２とに基づいて、下記式（１）により感度係数Ｒを算出することができる。
感度係数Ｒ＝強度Ｉ１／強度Ｉ２ ・・・（１）

本来、スペクトルは成分固有の形状であり、その濃度の大小によって形状が変化するものではない。このスペクトル形状の相似性により、クロマトグラムにおいても、１つのスペクトルピークに属する各波長のクロマトグラムピークの高さや面積は、互いに一定の関係を有している。

そこで、下記式（２）及び式（３）のように、補正基準波長λ２でのクロマトグラムを用いて算出された補正基準値（ピークＰ１１の高さＨ１及び面積Ａ１）に、上記のようにして求めた感度係数Ｒを乗算することにより、補正対象ピークＰ１のピーク高さＨ２及びピーク面積Ａ２を補正値として算出することができる。
ピーク高さＨ２＝ピーク高さＨ１×感度係数Ｒ ・・・（２）
ピーク面積Ａ２＝ピーク面積Ａ１×感度係数Ｒ ・・・（３）

図６は、補正対象ピークＰ１が補正されたクロマトグラムの表示態様又は印刷態様の一例を示す図である。このクロマトグラムでは、分析対象となる主成分のピーク（補正対象ピークＰ１）と、不純物成分などのピーク（微小ピークＰ２）とが現れている。

図６に示すクロマトグラムでは、補正対象ピークＰ１（ピークの開始時間Ｔ１１から終了時間Ｔ１２まで）が補正されているため、図８（ａ）のように主成分のピークＰ１０１が飽和して途中で切れたり、図８（ｂ）のように微小ピークＰ１０２が小さすぎて確認しづらくなったりすることがない。

このように、本実施形態では、目的波長λ１でのクロマトグラムにおいて強度が所定の閾値を超えるピーク（補正対象ピークＰ１）を補正基準値（ピークＰ１１の高さＨ１及び面積Ａ１）と感度係数Ｒとに基づいて補正し、補正後のクロマトグラムを表示又は印刷させることができる。これにより、補正対象ピークＰ１が飽和した場合であっても、当該ピークＰ１におけるクロマトグラムが途中で切れないように補正した状態で表示又は印刷させることができる。

したがって、クロマトグラムを表示又は印刷させる際に、微小ピークＰ２が小さくなり過ぎるのを防止しつつ、補正対象ピークＰ１が途中で切れるのを防止することができるため、ピークＰ１，Ｐ２を良好に確認することができる。その結果、補正されたピーク（補正対象ピークＰ１）と補正されていないピーク（微小ピークＰ２）とをクロマトグラムを見て比較することができるため、試料の分析を良好に行うことができる。

本実施形態では、図６に示すように、補正された補正対象ピークＰ１が、クロマトグラムにおける他の部分のような実線とは異なり、破線で表示又は印刷されるようになっている。ただし、補正された補正対象ピークＰ１が、クロマトグラムにおける他の部分とは異なる表示態様又は印刷態様で出力されるような構成であれば、破線に限らず、例えば他の線種（線の太さなども含む。）で表示又は印刷されてもよいし、異なる色で表示又は印刷されてもよい。

これにより、補正されたピーク（補正対象ピークＰ１）をクロマトグラムにおける他の部分と明確に区別することができる。補正されたピークについては、補正されていないピークと比べて信頼度が低いため、クロマトグラムにおける他の部分と明確に区別することにより、補正されたピークであることを予め認識した上で良好に分析を行うことができる。

図７は、補正対象ピークＰ１が補正されたクロマトグラムを表示又は印刷させる際のデータ処理装置１による処理の一例を示すフローチャートである。データ処理装置１は、クロマトグラフ２のＰＤＡ検出器２１から３次元データを取得した後（ステップＳ１０１）、その３次元データの目的波長λ１に所定の閾値を超えるピークがあるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

所定の閾値を超えるピークを検出しなかった場合には（ステップＳ１０２でＮｏ）、取得した３次元データをそのまま用いて、目的波長λ１におけるクロマトグラムが表示又は印刷される（ステップＳ１０７）。閾値を超えるような強度の高いピークが存在しない場合には、そのままクロマトグラムを表示又は印刷させても、ピークが飽和してクロマトグラムが途中で切れてしまうことがない。

一方、所定の閾値を超えるピークを検出した場合には（ステップＳ１０２でＹｅｓ）、そのピークが補正対象ピークＰ１として検出される（ステップＳ１０３：補正対象ピーク検出ステップ）。そして、目的波長λ１とは異なる補正基準波長λ２でのクロマトグラムにおける補正対象ピークＰ１に対応するピークＰ１１の高さＨ１及び面積Ａ１が、補正基準値として算出される（ステップＳ１０４：補正基準値算出ステップ）。

その後、補正対象ピークＰ１の保持時間Ｔ１とは異なる時間ＴｓにおけるスペクトルＳＰに基づいて、目的波長λ１での強度Ｉ１と補正基準波長λ２での強度Ｉ２との比が、感度係数Ｒとして算出される（ステップＳ１０５：感度係数算出ステップ）。このようにして算出された補正基準値（ピークＰ１１の高さＨ１及び面積Ａ１）と感度係数Ｒとに基づいて、補正対象ピークＰ１が補正され（ステップＳ１０６：ピーク補正処理ステップ）、補正対象ピークＰ１が補正されたクロマトグラムが表示又は印刷される（ステップ１０７：出力処理ステップ）。

以上の実施形態では、補正基準値として、目的波長λ１とは異なる補正基準波長λ２でのクロマトグラムにおける補正対象ピークＰ１に対応するピークＰ１１について、その高さＨ１及び面積Ａ１の両方を算出する場合について説明した。しかし、このような構成に限らず、ピークＰ１１の高さＨ１又は面積Ａ１のいずれか一方のみを補正基準値として算出し、その補正基準値と感度係数Ｒとに基づいて、補正対象ピークＰ１を補正するような構成であってもよい。

また、以上の実施形態では、クロマトグラムを表示部３に表示させたり、プリンタ４で印刷させたりすることができるような構成について説明したが、出力処理部１５は、表示部３又はプリンタ４のいずれか一方にのみデータを出力可能な構成であってもよい。

１ データ処理装置
２ クロマトグラフ
３ 表示部
４ プリンタ
１１ 補正対象ピーク検出部
１２ 補正基準値算出部
１３ 感度係数算出部
１４ ピーク補正処理部
１５ 出力処理部
２１ ＰＤＡ検出器
Ｐ１ ピーク（補正対象ピーク）
Ｐ１１ ピーク
ＳＰ スペクトル
Ｈ１ 高さ
Ａ１ 面積
Ｉ１ 強度
Ｉ２ 強度

Claims (4)

1. クロマトグラフで試料を分析することにより得られた時間、波長及び強度の関係を表す３次元データを処理するためのクロマトグラフ用データ処理装置であって、
   目的波長でのクロマトグラムにおいて強度が所定の閾値を超えるピークを補正対象ピークとして検出する補正対象ピーク検出部と、
   前記目的波長とは異なる補正基準波長でのクロマトグラムにおける前記補正対象ピークに対応するピークの高さ及び面積の少なくとも一方を補正基準値として算出する補正基準値算出部と、
   前記補正対象ピークの保持時間とは異なる時間におけるスペクトルに基づいて、前記目的波長での強度と前記補正基準波長での強度との比を感度係数として算出する感度係数算出部と、
   前記補正基準値と前記感度係数とに基づいて、前記補正対象ピークを補正するピーク補正処理部と、
   前記ピーク補正処理部により前記補正対象ピークが補正された前記目的波長におけるクロマトグラムを表示又は印刷させる出力処理部とを備えたことを特徴とするクロマトグラフ用データ処理装置。
2. 前記出力処理部は、前記ピーク補正処理部により補正された前記補正対象ピークを、クロマトグラムにおける他の部分とは異なる表示態様又は印刷態様で出力することを特徴とする請求項１に記載のクロマトグラフ用データ処理装置。
3. クロマトグラフで試料を分析することにより得られた時間、波長及び強度の関係を表す３次元データを処理するためのクロマトグラフ用データ処理方法であって、
   目的波長でのクロマトグラムにおいて強度が所定の閾値を超えるピークを補正対象ピークとして検出する補正対象ピーク検出ステップと、
   前記目的波長とは異なる補正基準波長でのクロマトグラムにおける前記補正対象ピークに対応するピークの高さ及び面積の少なくとも一方を補正基準値として算出する補正基準値算出ステップと、
   前記補正対象ピークの保持時間とは異なる時間におけるスペクトルに基づいて、前記目的波長での強度と前記補正基準波長での強度との比を感度係数として算出する感度係数算出ステップと、
   前記補正基準値と前記感度係数とに基づいて、前記補正対象ピークを補正するピーク補正処理ステップと、
   前記ピーク補正処理ステップで前記補正対象ピークが補正された前記目的波長におけるクロマトグラムを表示又は印刷させる出力処理ステップとを含むことを特徴とするクロマトグラフ用データ処理方法。
4. 前記出力処理ステップでは、前記ピーク補正処理ステップで補正された前記補正対象ピークを、クロマトグラムにおける他の部分とは異なる表示態様又は印刷態様で出力することを特徴とする請求項３に記載のクロマトグラフ用データ処理方法。

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