JP6237471B2 - 定量用データ処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体クロマトグラフ（ＬＣ）やガスクロマトグラフ（ＧＣ）等のクロマトグラフ装置、或いは質量分析装置、といった様々な分析装置や測定装置において、予め作成された検量線を利用して試料中の成分量や成分濃度などの定量を行うための定量用データ処理装置に関する。

試料に含まれる特定の化合物の濃度や量をクロマトグラフ装置や質量分析装置を用いて調べる際には、一般に、濃度が既知である標準試料などを分析した結果に基づいて作成された検量線が使用される。具体的にいうと、クロマトグラフ装置においては、複数段階の既知濃度である特定の化合物を含む標準試料をそれぞれ測定することによって濃度毎のクロマトグラムを作成し、各クロマトグラム上でその化合物に対応するピークの面積又はピークトップの高さを求める。そして、化合物の濃度とピーク面積値又はピーク高さ値との関係を示す複数の検量点に対する誤差が最小になるような曲線（又は直線）を表す近似的な数式を検量線として求める。検量線を表すこの数式を記憶部に格納しておき、未知濃度の化合物に対する測定値（つまりはクロマトグラム上のピーク面積値又はピーク高さ値）が与えられると、この測定値を検量線に照らして定量値（濃度値）を算出する。

最近の分析装置では、上述したような複数の検量点に基づく検量線の作成は、パーソナルコンピュータに搭載された専用のデータ処理用ソフトウエアを実行することで具現化されるデータ処理装置において自動的に行われる（特許文献１、２など参照）。

検量線を用いた定量分析では、検量線の精度が定量値の精度を左右する。そこで、例えば従来の定量用データ処理装置では、検量線自動作成時の数式として２次関数又は３次関数のいずれかをオペレータが選択できるようになっており、選択された関数における各次数の項の係数が、与えられた複数の検量点に基づいて計算されるようになっている。図４は２次関数による検量線の一例を示す図、図５は３次関数による検量線の一例を示す図である。検量線の数式を表す関数として２次関数又は３次関数のいずれかがオペレータにより選択されると、選択された次数の関数を前提として、最も確からしい（通常は複数の検量点に対する誤差が最も小さい）曲線が計算され、この曲線を表す数式が検量線となる。

検量線が直線ではなく２次以上の関数である場合、測定値（例えばピーク面積値）に対する解つまり濃度値が一義的に決まらないことがある。例えば、図４に示すような検量線が得られており、ピーク面積値が図４中にＰ1で示す値であったとすると、濃度値の候補はＱ1とＱ2との二つ存在し、いずれであるのか確定しない。また図５に示すような検量線が得られており、ピーク面積値が図５中にＰ1で示す値であったとすると、濃度値の候補はＱ1、Ｑ2、Ｑ3の三つ存在し、いずれであるのか確定しない。そこで、このように検量線に基づく濃度値の候補が複数存在する場合において妥当な候補を選択する方法として、検量点で規定される濃度測定範囲に入る候補を選択するという方法がある。

図４の例でいえば、検量点で示される濃度の最大値はＤmax、最小値はＤminであるから、濃度測定範囲はＤmin〜Ｄmaxである。濃度値候補Ｑ2はこの濃度測定範囲に入っているのに対し、濃度値候補Ｑ1はこの濃度測定範囲に入らない。そこで、濃度値候補Ｑ2が妥当であると判断し、Ｑ2を定量結果である濃度値として出力する。

しかしながら、複数の候補の中から上述のような方法によって選択された定量値は必ずしも適切であるとはいえない。その理由は次のとおりである。

即ち、上述したような検量線自動作成処理では、与えられた複数の検量点の全てに対して妥当であるような２次関数又は３次関数の検量線が作成される。そのため、例えば図４に示したように４個の検量点が与えられたとき、このうち濃度値がＱ2以上である１個の検量点が誤ったものであった（又は不適当なものであった）としても、図４に実線で示すような形状の検量線が作成されてしまう。仮に、この誤った検量点が与えられていなければ、図４中に一点鎖線で示すような形状の検量線が作成された筈である。そうであるとすると、複数の候補の中から上記方法によって選択された濃度値は実際の濃度値とは大きく乖離したものとなってしまい、これを定量結果として出力することはきわめて不適切であるといえる。

また、分析や測定の種類によっては、定量値（濃度値）と測定値（ピーク面積値）との関係が実際に図４や図５中に実線で示すようになる場合もある。そうした場合には、図４や図５に示された形状の検量線自体は誤りではない。しかしながら、一般に検量線を用いて定量を行う場合、濃度増加に伴う測定値増加範囲と測定値減少範囲との両方において定量を行いたいことは殆どなく、いずれか一つの範囲に限って定量を行うのが一般的である。こうした場合においても、上述した方法では、複数の候補の中から適切な定量値を選択することができない。例えば図４の例では、濃度増加に伴う測定値増加範囲に存在する濃度値Ｑ1を定量結果として出力するのがより適切であるにも拘わらず、測定者の意図とは異なる濃度値Ｑ2を定量結果として出力してしまうことになる。

特開昭６０−７３４３６号公報 特開平２−２４５６６４号公報

本発明は上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、検量線が２次関数、３次関数などで近似される曲線形状であり、測定値に対する解つまり定量値が複数存在するような場合において、より妥当性の高い定量値を導出することができる定量用データ処理装置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発明は、複数の検量点に基づいて作成された、多項式関数による測定値と定量値との関係を示す検量線を利用して、目的測定値に対応する定量値を導出する定量用データ処理装置であって、
a)前記検量線における極値を探索する極値取得部と、
b)得られた極値に対応する定量値を境界として定量値の全範囲を複数の領域に区分し、その領域毎に、含まれる検量点の個数を求めて、検量点の個数が最大となる領域を抽出する定量値領域抽出部と、
c)前記検量線に照らして目的測定値に対応する定量値が複数存在する場合に、前記定量値領域抽出部により抽出された領域に含まれる定量値を妥当な定量結果として選択する定量値決定部と、
を備えることを特徴としている。

第１発明及び後述の第２発明に係る定量用データ処理装置がクロマトグラフ装置（検出器が質量分析装置であるクロマトグラフ質量分析装置を含む）による定量分析に使用される場合には、上記測定値とはクロマトグラム上のピークの面積値又は高さ値である。

第１発明及び後述の第２、第３発明に係る定量用データ処理装置において、多項式関数の次数は２次以上であれば特に限定されないが、実用的には、２次関数又は３次関数である。検量線として２次関数が用いられる場合には、上記極値取得部により探索される極値は１個のみ（最大値又は最小値）であるから、上記領域は二つである。一方、検量線として３次関数が用いられる場合には、上記極値取得部により探索される極値は２個（最大値及び最小値）であるから、上記領域は三つである。

一つの定量値の領域は、測定値の増加に伴い定量値が単調増加する又は単調減少する範囲である。定量のための検量線を作成する場合、精度の高い検量線を作成するために、一般的に、定量を行いたい定量値範囲において検量点の間隔を狭くし（定量値のステップ幅を小さくし）定量に重要でない定量値範囲においては検量点の間隔を広くしたり検量点を省いたりする。そのため、検量線の極値に対応する定量値を境界として定めた複数の領域の中で検量点の個数が多い領域は、測定者が着目している（つまりは定量分析を行いたい）定量値範囲である可能性が高い。そこで、第１発明に係る定量用データ処理装置において、定量値領域抽出部は、含まれる検量点の個数を領域毎に求め、検量点の個数が最大となる領域を抽出する。そして、検量線に照らして目的測定値に対応する定量値が複数存在する場合には、定量値決定部は、上記抽出された領域に含まれる定量値を妥当な定量結果として選択する。

この第１発明に係る定量用データ処理装置では、目的測定値を検量線に照らして求まる定量値が、最大の定量値を与える検量点と最小の定量値を与える検量点とで決まる測定濃度範囲内に存在するか否かは、定量値の選択に無関係である。そのため、目的測定値に対応する定量値の候補が測定濃度範囲内に入っていない場合であっても、検量線の中で妥当性の高い、つまりは検量線作成を担当した者が定量したいと考えたと推測し得る単調増加範囲又は単調減少範囲に存在する定量値候補を自動的に選択することができる。それによって、蓋然性の高い定量値を定量結果として求めることができる。

また第１発明に係る定量用データ処理装置において、上記定量値決定部は、妥当であると判断した定量値が負値であるとき、該負値をそのまま定量結果とする、又は、定量結果をゼロに置き換えたうえで置き換えたことの識別が可能な表示を行うようにするとよい。

実際上、定量値が負値になることはあり得ないが、作成された検量線によっては目的測定値に対する定量値が計算上、負値になってしまうこともあり得る。その場合、得られた定量結果が適切でないことは明らかであるが、上記構成によれば、測定者がこの結果が適切でないことを一目で理解できるので、定量分析に関する作業のミスを軽減することができる。

また、極値に対応する定量値を境界とした複数の領域における検量点の個数が、少なくとも二つの領域において同数である場合には、いずれかの領域を選定する必要がある。この選定方法は分析装置・測定装置の種類などに応じて適宜定めればよい。
例えば、多くの定量分析では、濃度などの定量値が増加するに伴い測定値は増加する状態の下で定量が行われるから、測定値と定量値との関係が単調増加となるような領域を選定するとよい。検量線が２次関数である場合、２次の項の係数の正負を判定することで、単調増加となる領域が極値よりも小さいほうであるか大きいほうであるかを判別することができる。

また上記課題を解決するために成された第２発明は、複数の検量点に基づいて作成された、多項式関数による測定値と定量値との関係を示す検量線を利用して、目的測定値に対応する定量値を導出する定量用データ処理装置であって、
a)目的測定値よりも測定値が小さい検量点が存在する場合に、その中で測定値が目的測定値に最も近い検量点を下側検量点として抽出する下側検量点抽出部と、
b)目的測定値よりも測定値が大きい検量点が存在する場合に、その中で測定値が目的測定値に最も近い検量点を上側検量点として抽出する上側検量点抽出部と、
c)前記検量線に照らして目的測定値に対応する定量値が複数存在する場合であって、下側検量点と上側検量点との両方が存在する場合に、前記目的測定値に対応する複数の定量値候補の中で、前記下側検量点に対応する定量値と前記上側検量点に対応する定量値との間の定量値範囲に含まれる定量値候補が妥当な解であると判断する定量値決定部と、
を備え、前記定量値決定部は、前記定量値範囲に含まれる定量値候補が複数ある場合に、前記下側検量点と前記上側検量点のうち、測定値が前記目的測定値により近い方の検量点を見つけて直近検量点とし、前記検量線の極値に対応する定量値を境界として定量値が複数に区分されてなる領域の中で、前記直近検量点が存在する領域に含まれる定量値候補が唯一の妥当な解であると判断することを特徴としている。
また上記課題を解決するために成された第３発明は、複数の検量点に基づいて作成された、多項式関数による測定値と定量値との関係を示す検量線を利用して、目的測定値に対応する定量値を導出する定量用データ処理装置であって、
a)目的測定値よりも測定値が小さい検量点が存在する場合に、その中で測定値が目的測定値に最も近い検量点を下側検量点として抽出する下側検量点抽出部と、
b)目的測定値よりも測定値が大きい検量点が存在する場合に、その中で測定値が目的測定値に最も近い検量点を上側検量点として抽出する上側検量点抽出部と、
c)前記検量線に照らして目的測定値に対応する定量値が複数存在する場合であって、下側検量点と上側検量点との両方が存在する場合に、前記目的測定値に対応する複数の定量値候補の中で、前記下側検量点に対応する定量値と前記上側検量点に対応する定量値との間の定量値範囲に含まれる定量値候補が妥当な解であると判断する定量値決定部と、
を備え、前記定量値決定部は、妥当であると判断した定量値が負値であるときに、該負値をそのまま定量結果とする、又は、定量結果をゼロに置き換えたうえで置き換えたことの識別が可能な表示を行うことを特徴としている。

また第２発明に係る定量用データ処理装置において、上記定量値決定部は、検量線に照らして目的測定値に対応する定量値が複数存在する場合であって、下側検量点と上側検量点とのいずれかしか存在しない場合に、その存在する下側検量点又は上側検量点が存在する領域に含まれる定量値候補が妥当な解であると判断する構成とするとよい。

第２、第３発明に係る定量用データ処理装置によっても、定量値の方向に検量点が比較的密集している範囲付近に存在している定量値候補を選択できる可能性が高い。上述したように、検量点が比較的密集している範囲は測定者が着目している定量値範囲である可能性が高いから、選択された定量値候補は測定者の所望の定量結果である可能性が高いといえ、妥当な定量結果を測定者に提供することができる。

第１乃至第３発明に係る定量用データ処理装置によれば、検量線が２次関数、３次関数などで近似される曲線形状であって、測定値に対する解つまり定量値が複数存在するような場合でも、より妥当性の高い定量値を導出することができる。それによって、測定者の意図に沿わない不適切な定量値が定量結果として出力されることが少なくなり、従来に比べて正確性の高い定量分析を行うことが可能となる。

また、第１乃至第３発明に係る定量用データ処理装置によれば、最小の定量値に対応する検量点と最大の定量値に対応する検量点とで決まる定量値範囲とは無関係に、つまりこの定量値範囲内にあるか該範囲を外れるかに関係なく、目的測定値に対応する定量値を選択することができる。そのため、例えば検量線を作成するに際し検量点を選ぶときに、測定しようとしている試料成分の濃度よりも、濃度が高い検量点と濃度が低い検量点とを少なくとも一つずつ必ず選ぶような、検量点選定上の制約がなくなる。それにより、検量点の選び方の自由度が高くなり、測定者の負担が軽減される。

本発明に係る定量用データ処理装置を備えたクロマトグラフ装置の一実施例（第１実施例）の概略構成図。 第１実施例における定量用データ処理で検量線が２次関数である場合に、濃度値候補の選択を行うための処理のフローチャート。 第１実施例における定量用データ処理で検量線が３次関数である場合に、濃度値候補の選択を行うための処理のフローチャート。 検量線が２次関数である場合の検量線の一例を示す図。 検量線が３次関数である場合の検量線の一例を示す図。 検量線が２次関数である場合における濃度値候補の選択動作の説明図。 検量線が２次関数である場合における濃度値候補の選択動作の説明図。 検量線が２次関数である場合における濃度値候補の選択動作の説明図。 検量線が２次関数である場合における濃度値候補の選択動作の説明図。 検量線が３次関数である場合における濃度値候補の選択動作の説明図。 検量線が３次関数である場合における濃度値候補の選択動作の説明図。 検量線が３次関数である場合における濃度値候補の選択動作の説明図。 本発明に係る定量用データ処理装置を備えたクロマトグラフ装置の第２実施例において、濃度値候補の選択を行うための処理のフローチャート。 検量線が２次関数である場合における濃度値候補の選択動作の説明図。

以下、本発明に係る定量用データ処理装置の一実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は第１実施例による定量用データ処理装置を備えたクロマトグラフ装置の概略構成図である。

このクロマトグラフ装置は、試料に対してクロマトグラフィ分析を実施するクロマトグラフ分析部１と、クロマトグラフィ分析で得られたデータを用いて定量分析を行うデータ処理部２と、を含む。クロマトグラフ分析部１は、ＧＣ、ＬＣ、ＧＣ−ＭＳ、ＬＣ−ＭＳなどのいずれでもよい。データ処理部２は機能ブロックとして、データ収集部２１、クロマトグラム作成部２２、ピーク面積算出部２３、検量線作成処理部２４、検量線記憶部２５、定量処理部２６、を含む。また、データ処理部２には、検量線次数選択部３１を含む入力部３と、定量結果などを表示するための表示部４とが接続されている。このデータ処理部２の実体は、専用のデータ処理ソフトウエアが搭載されたパーソナルコンピュータであり、該コンピュータ上でそのソフトウエアが実行されることで、上述した各部の機能が具現化される。

本クロマトグラフ装置において定量分析を行う際には、それに先立つ適宜の時点において既知濃度の特定化合物を含む標準試料に対する測定が行われ、その結果に基づいて検量線が作成される。
即ち、濃度が複数段階（ここではｎ段階とする）である標準試料をクロマトグラフ分析部１でそれぞれ測定し、データ収集部２１はその測定によって得られたクロマトグラムデータを収集する。クロマトグラム作成部２２は収集されたクロマトグラムデータに基づいて、異なる濃度毎にクロマトグラムを作成する。ピーク面積算出部２３は、特定化合物の既知の保持時間に基づいてクロマトグラム上で該特定化合物に対応するピークを検出し、そのピークの面積値を算出する。これにより、この特定化合物についての濃度値とピーク面積値との関係を示す検量点がｎ個求まる。

検量線作成処理部２４は、分析者による入力部３からの指示に応じて、与えられた最大ｎ個の検量点に基づく検量線を作成する。検量線作成に用いる検量点は分析者が適宜選択することができる。つまり、上記ｎ個の検量点の全てを検量線作成に利用してもよいし、或いは、分析者が見て明らかに異常値であると思われる検量点は除去するようにしてもよい。また、検量線作成時に、分析者は検量線として２次関数、３次関数のいずれを用いるのかを検量線次数選択部３１により指定する。

検量線作成処理部２４は、指定された２次関数又は３次関数を前提として、与えられた複数（通常は３個以上）の検量点に対し最も的確にフィッティングするような曲線を作成し、この曲線を表す数式を求める。これにより、例えば２次関数であれば図４に示すような、３次関数であれば図５に示すような検量線が作成される。こうした検量線を表す数式は検量線記憶部２５に格納される。また、併せて、検量線作成に利用された検量点も検量線記憶部２５に格納される。

濃度が未知である特定化合物を含む未知試料の定量分析を行う際には、該未知試料をクロマトグラフ分析部１で測定し、データ収集部２１はその測定によって得られたクロマトグラムデータを収集する。クロマトグラム作成部２２は収集されたクロマトグラムデータに基づいてクロマトグラムを作成する。ピーク面積算出部２３は、特定化合物の既知の保持時間に基づいてクロマトグラム上で該特定化合物に対応するピークを検出し、そのピークの面積値を算出する。

定量処理部２６は検量線記憶部２５から検量線を読み出し、ピーク面積値をその検量線に照らして濃度値を求める。ピーク面積値に対し唯一の濃度値が求まる場合には、該濃度値を定量結果として表示部４に出力し、表示部４は画面上にこの定量結果を表示する。しかしながら、検量線の曲線形状やピーク面積値の値によっては、そのピーク面積値に対して複数の濃度値が定量結果の候補として求まる場合がある。こうした場合に定量処理部２６は、検量線が２次関数又は３次関数のいずれであるかに応じて図２又は図３に示す処理を実施する。

図２に示したフローチャートを用いて、検量線が２次関数である場合における濃度値候補選択のためのデータ処理について説明する。

処理が開始されると定量処理部２６は、２次関数である検量線の１個の極値（極大値又は極小値）を検出する（ステップＳ１）。次に、検量線作成に使用された複数の検量点について、極値よりも濃度値が小さい領域Ａに含まれる検量点の個数を計数し、その計数値をＮ１とする（ステップＳ２）。同様に、極値よりも濃度値が大きい領域Ｂに含まれる検量点の個数を計数し、その計数値をＮ２とする（ステップＳ３）。そのあと、計数値Ｎ１と計数値Ｎ２との判定を行う（ステップＳ４）。即ち、計数値Ｎ２が計数値Ｎ１よりも大きいか否かを判定し（ステップＳ５）、ステップＳ５でＹｅｓと判定された場合には、濃度値が極値よりも大きい領域Ｂに含まれる候補を定量結果として選択する（ステップＳ９）。一方、ステップＳ５でＮｏと判定された場合には、計数値Ｎ１が計数値Ｎ２よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ６）。そして、ステップＳ６でＹｅｓと判定された場合には、濃度値が極値よりも小さい領域Ａに含まれる候補を定量結果として選択する（ステップＳ１０）。

図６、図８は、ステップＳ５、Ｓ６のいずれかでＹｅｓと判定される場合における濃度値候補の選択動作の一例の説明図である。図６の例では、Ｎ１＝３、Ｎ２＝１であり、Ｎ１＞Ｎ２であるので、ステップＳ１０の処理によって、ピーク面積値Ｐ１に対して領域Ａにある濃度値候補１が定量結果として選択される。一方、図８は図５とは逆に、検量線が下に凸形状である場合の例であるが、この場合にも、Ｎ１＝３、Ｎ２＝１であり、Ｎ１＞Ｎ２であるので、ステップＳ１０の処理によって、ピーク面積値Ｐ１に対して領域Ａにある濃度値候補１が定量結果として選択される。図８から分かるように、この濃度値候補１は濃度値が最小である検量点よりもさらに小さい濃度値を示すが、それは候補の選択には影響しない。

上記ステップＳ５、Ｓ６ともにＮｏであると判定された場合には、計数値Ｎ１と計数値Ｎ２とは同数である。その場合には、検量線の２次の項の係数ａが正値であるか否か判定する（ステップＳ７、Ｓ８）。検量線の形状が図７及び図８に示すような下に凸の曲線形状（つまり極値は最小値）であるとき係数ａは正値である。また、検量線の形状が図６に示すような上に凸の曲線形状（つまり極値は最大値）であるとき係数ａは負値である。即ち、係数ａが正値である場合には、極値よりも濃度が大きい領域Ｂにおいて、濃度増加に対してピーク面積値は単調に増加している。一方、係数ａが負値である場合には、極値よりも濃度が低い領域Ａにおいて、濃度増加に対してピーク面積値は単調に増加している。

クロマトグラフィ分析では、濃度値が増加するに伴いピーク面積値が増加するような状況の下で、つまり濃度値とピーク面積値との関係が単調増加である下で、定量が行われるのが一般的である。
そこで、ステップＳ８でＹｅｓと判定された場合には上述したステップＳ９へと進み、濃度値が極値よりも大きい領域Ｂにある濃度値の候補、つまりは検量線が単調増加である範囲に存在する濃度値の候補を、定量結果として選択する。逆に、ステップＳ８でＮｏと判定された場合には上述したステップＳ１０へと進み、濃度値が極値よりも小さい領域Ａにある濃度値の候補、つまりは検量線が単調増加である範囲に存在する濃度値の候補を、定量結果として選択する。これにより、検量線が単調増加している範囲にある濃度値の候補を確実に選択することができる。

図７は、ステップＳ６でＮｏと判定される場合における濃度値候補の選択動作の一例の説明図である。この場合、Ｎ１＝Ｎ２＝２であり、係数ａは正値であるので、ステップＳ９の処理により、ピーク面積値Ｐ１に対して領域Ｂにある濃度値候補２が定量結果として選択される。

次に、図３に示したフローチャートを用いて、検量線が３次関数である場合における濃度値候補選択のためのデータ処理について説明する。
この場合、極値は二つ存在し得るから、ここでは便宜的に、濃度が低いほうの極値を極値ｉ、濃度が高いほうの極値を極値iiとする。

処理が開始されると定量処理部２６は、３次関数である検量線の二つの極値ｉ、ii（極大値又は極小値）を検出する（ステップＳ１１）。次に、検量線作成に使用された複数の検量点について、濃度値が極値ｉの濃度値未満である領域Ａ、濃度値が極値ｉの濃度値以上で極値iiの濃度値未満である領域Ｂ、濃度値が極値iiの濃度値以上である領域Ｃにそれぞれ含まれる検量点の個数を計数し、それぞれの計数値をＮ１、Ｎ２、Ｎ３とする（ステップＳ１２〜Ｓ１４）。そのあと、計数値Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３の判定を行う（ステップＳ１５）。

即ち、まず計数値Ｎ１〜Ｎ３の中でＮ１が最も大きいか否かを判定し（ステップＳ１６）、ステップＳ１６でＹｅｓと判定された場合には、領域Ａに存在する濃度値候補を定量結果として選択する（ステップＳ１９）。ステップＳ１６でＮｏと判定された場合には、計数値Ｎ１〜Ｎ３の中でＮ２が最も大きいか否かを判定し（ステップＳ１７）、ステップＳ１７でＹｅｓと判定された場合には、領域Ｂに存在する濃度値候補を定量結果として選択する（ステップＳ２０）。ステップＳ１７でＮｏと判定された場合には、計数値Ｎ１〜Ｎ３の中でＮ３が最も大きいか否かを判定し（ステップＳ１８）、ステップＳ１８でＹｅｓと判定された場合には、領域Ｃに存在する濃度値候補を定量結果として選択する（ステップＳ２１）。

上記ステップＳ１６〜Ｓ２１の処理により、極値ｉ、iiを境界として区分される三つの領域Ａ、Ｂ、Ｃの中で、最も検量点の数が多い領域に存在する濃度値の候補が定量結果として選択される。図１０は、ステップＳ１８でＹｅｓと判定される場合における濃度値候補の選択動作の一例の説明図である。図１０の例では、Ｎ１＝１、Ｎ２＝１、Ｎ３＝２であり、Ｎ３＞Ｎ１、Ｎ２であるので、ステップＳ２１の処理によって、ピーク面積値Ｐ１に対して領域Ｃにある濃度値候補３が定量結果として選択される。

ステップＳ１８でＮｏと判定された場合には、三つの計数値Ｎ１〜Ｎ３のうちの少なくとも二つが同値である。そこで、計数値Ｎ１とＮ２とが同数で且つＮ３よりも大きい、又は、三つの計数値Ｎ１〜Ｎ３の全てが同数である、のいずれかであるか否かを判定する（ステップＳ２２）。ステップＳ２２でＹｅｓと判定された場合には、続いて、極値ｉのピーク面積値Ｐiが極値iiのピーク面積値Ｐii以上であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。ステップＳ２３でＹｅｓであるということは、濃度値とピーク面積値との関係が領域Ａ、Ｃでは単調増加、領域Ｂでは単調減少であることを意味する。そこで、この場合には上記ステップＳ１９へと進み、より大きな計数値が得られ且つ単調増加の範囲である領域Ａに存在する濃度値候補を定量結果として選択する。一方、ステップＳ２３でＮｏと判定された場合には、領域Ｂが単調増加の範囲であるから、ステップＳ２０へと進み、領域Ｂに存在する濃度値候補を選択する。

また、ステップＳ２２でＮｏと判定された場合には、計数値Ｎ２とＮ３とが同数でＮ１よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２４）。ステップＳ２４でＹｅｓと判定された場合には、続いて、ステップＳ２３と同様に、極値ｉのピーク面積値Ｐｉが極値iiのピーク面積値Ｐii以上であるか否かを判定する（ステップＳ２５）。ステップＳ２５でＹｅｓであれば上記ステップＳ２１へと進み、より大きな計数値を与え且つ単調増加の範囲である領域Ｃに存在する濃度値候補を定量結果として選択する。一方、ステップＳ２５でＮｏと判定された場合には、領域Ｂが単調増加の範囲であるから、ステップＳ２０へと進み、領域Ｂに存在する濃度値候補を定量結果として選択する。

ステップＳ２４でＮｏと判定された場合、計数値Ｎ１とＮ３とが同数であってＮ２よりも大きい。そこで、濃度値がより小さなほうを優先し、ステップＳ１９へと進み、領域Ａに存在する濃度値候補を定量結果として選択する。
ステップＳ１９〜Ｓ２５の処理によって、上述したように濃度値とピーク面積値とが単調増加の関係である領域に存在する濃度値候補を確実に選択することができる。

図１１、図１２は、ステップＳ１８でＮｏと判定される場合における濃度値候補の選択動作の一例の説明図である。図１１の例では、Ｎ１＝１、Ｎ２＝２、Ｎ３＝２であり、Ｎ２＝Ｎ３＞Ｎ１であるのでステップＳ２４でＹｅｓと判定され、Ｐii＞ＰｉであるのでステップＳ２５ではＮｏと判定される。そのため、ステップＳ２０の処理によって、ピーク面積値Ｐ１に対して領域Ｂにある濃度値候補３が定量結果として選択される。図１２の例では、Ｎ１＝２、Ｎ２＝１、Ｎ３＝２であり、Ｎ１＝Ｎ３＞Ｎ２であるのでステップＳ２２、Ｓ２４ともにＮｏと判定される。そのため、ステップＳ１９の処理によって、ピーク面積値Ｐ１に対して領域Ａにある濃度値候補１が定量結果として選択される。

このようにして、計数値Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３がどのような関係にある場合でも、未知試料に対する実測で得られたピーク面積値に対応する妥当な濃度候補を定量結果として選択することができる。

なお、検量線は与えられた検量点に基づいて作成されるため、検量線が２次関数、３次関数のいずれであっても、検量線の一部が、濃度値が負値である範囲に引かれてしまうということがあり得る。図９はこうした検量線の一例を示す図である。このとき、未知試料に対して得られたピーク面積値がＰ１であるとすると、濃度値候補２は正値であるが濃度値候補１は負値となる。この場合、仮に上述したデータ処理によって濃度値候補１が定量結果として選択されたとしても、その結果が正しくないことは明らかである。そこで、定量結果として選択された濃度値候補が負値であった場合には、その濃度値候補の値をそのまま結果として表示してもよいが、零値に置き換え、真の零値との識別が可能であるように真の零値とは異なる表示色で以て表示するようにしてもよい。

次に、本発明に係る定量用データ処理装置の他の実施例について、添付図面を参照して説明する。この第２実施例による定量用データ処理装置を備えたクロマトグラフ装置の概略構成は第１実施例によるクロマトグラフ装置と同じであるので、説明を省略する。この第２実施例による定量用データ処理装置では、未知試料に対して得られたピーク面積値に対して検量線に照らして２個以上の濃度値の候補がある場合におけるデータ処理が第１実施例とは相違する。以下、このデータ処理について、図１３、図１４を参照して説明する。図１３は濃度値の選択を行うためのデータ処理のフローチャート、図１４は該データ処理の一例の説明図である。

処理が開始されると定量処理部２６は、未知試料に対するピーク面積値（図１４中のＰ１）よりもピーク面積値が小さい検量点が少なくとも１個存在するか否かを判定する（ステップＳ３１）。ステップＳ３１でＹｅｓと判定された場合には、その検量点の中でピーク面積値が未知試料に対するピーク面積値に最も近い下側検量点Ｕ１を抽出する（ステップＳ３２）。当然のことながら、ステップＳ３１で存在が確認された検量点が１個のみであれば、その１個の検量点を下側検量点Ｕ１とする。また、ステップＳ３１でＮｏと判定された場合には、ステップＳ３２の処理をパスする。

次いで、未知試料に対するピーク面積値よりもピーク面積値が大きい検量点が少なくとも１個存在するか否かを判定する（ステップＳ３３）。ステップＳ３３でＹｅｓと判定された場合には、その検量点の中でピーク面積値が未知試料に対するピーク面積値に最も近い上側検量点Ｕ２を抽出する（ステップＳ３４）。当然のことながら、ステップＳ３３で存在が確認された検量点が１個のみであれば、その１個の検量点を上側検量点Ｕ２とする。また、ステップＳ３３でＮｏと判定された場合には、ステップＳ３４の処理をパスする。
図１４はステップＳ３１、Ｓ３３ともにＹｅｓと判定される場合の例であり、この場合には、未知試料に対するピーク面積値を挟むように下側検量点Ｕ１と上側検量点Ｕ２とが設定される。

次に、上側検量点Ｕ１、下側検量点Ｕ２がともに存在するか否かを判定する（ステップＳ３５）。ステップＳ３５でＹｅｓと判定された場合には、図１４に示したように、未知試料に対するピーク面積値を挟むように下側検量点Ｕ１と上側検量点Ｕ２とが存在する。そこで、未知試料に対するピーク面積値に対して、その濃度値が下側検量点Ｕ１の濃度値以上で上側検量点Ｕ２の濃度値以下であるような濃度値Ｖの候補を、定量結果として選択する（ステップＳ３６）。このとき選択された濃度値の候補が１個のみであれば（ステップＳ３７でＹｅｓ）、そのまま処理を終了する。

一方、ステップＳ３６で選択された濃度値の候補が複数ある場合（ステップＳ３７でＮｏ）には、２個の検量点Ｕ１、Ｕ２のうち、そのピーク面積値が未知試料に対するピーク面積値により近いほうの検量点が存在する領域（ここでいう領域は上記第１実施例における領域Ａ、Ｂのいずれか、又は領域Ａ〜Ｃのいずれか一つ）に存在する濃度値候補を定量結果として選択する（ステップＳ３８）。図１４に例の場合、２個の検量点Ｕ１、Ｕ２がいずれも領域Ａにあるから、領域Ａにある濃度値候補１を定量結果として選択する。

ステップＳ３５でＮｏと判定されたときには、下側検量点Ｕ１、上側検量点Ｕ２のいずれか一方が存在しない（両方が存在しないケースはあり得ない）。そこで、下側検量点Ｕ１のみが存在するか否かを判定し（ステップＳ３９）、ステップＳ３９でＹｅｓと判定された場合には、下側検量点Ｕ１と同じ領域に存在する濃度値候補を定量結果として選択する（ステップＳ４０）。ステップＳ３９でＮｏと判定された場合には、上側検量点Ｕ２のみが存在するから、上側検量点Ｕ２と同じ領域に存在する濃度値候補を定量結果として選択する（ステップＳ４１）。

以上のようにして、検量線が２次関数、３次関数のいずれの場合であっても、未知試料に対する実測で得られたピーク面積値に対応する妥当な濃度値を定量結果として求めることができる。この場合にも、第１実施例と同様に、複数の検量点のうち最小濃度を与える検量点及び最大濃度を与える検量点で決まる測定濃度範囲とは無関係に、妥当な濃度値を選択することができる。

上記実施例では、クロマトグラムにおけるピーク面積値と濃度値との関係を示す検量線を用いていたが、ピーク面積値の代わりにピーク高さ値を用いることができることは明らかである。
また、上記実施例は本発明をクロマトグラフ装置に適用したものであるが、本発明は、検量線を利用して試料中の成分濃度や含有量などの定量分析を行う分析装置や測定装置全般に用いることができる。

さらにまた、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形、修正、追加を行うことができる。

１…クロマトグラフ分析部
２…データ処理部
２１…データ収集部
２２…クロマトグラム作成部
２３…ピーク面積算出部
２４…検量線作成処理部
２５…検量線記憶部
２６…定量処理部
３…入力部
３１…検量線次数選択部
４…表示部

Claims (6)

1. 複数の検量点に基づいて作成された多項式関数による測定値と定量値との関係を示す検量線を利用して、測定値に対応する定量値を導出する定量用データ処理装置において、
   a)前記検量線の極値を見つける極値算出部と、
   b)得られた極値に対応する定量値を境界として定量値を複数の領域に区分し、領域毎に、含まれる検量点の個数を求めて検量点の個数が最大となる領域を抽出する定量値領域抽出部と、
   c)前記検量線に照らして測定値に対応する定量値が複数存在する場合に、前記定量値領域抽出部により抽出された領域に含まれる定量値が妥当な解であると判断する定量値決定部と、
   を備えることを特徴とする定量用データ処理装置。
2. 請求項１に記載の定量用データ処理装置であって、
   前記定量値決定部は、妥当であると判断した定量値が負値であるときに、該負値をそのまま定量結果とする、又は、定量結果をゼロに置き換えたうえで置き換えたことの識別が可能な表示を行うことを特徴とする定量用データ処理装置。
3. 複数の検量点に基づいて作成された、多項式関数による測定値と定量値との関係を示す検量線を利用して、目的測定値に対応する定量値を導出する定量用データ処理装置であって、
   a)目的測定値よりも測定値が小さい検量点が存在する場合に、その中で測定値が目的測定値に最も近い検量点を下側検量点として抽出する下側検量点抽出部と、
   b)目的測定値よりも測定値が大きい検量点が存在する場合に、その中で測定値が目的測定値に最も近い検量点を上側検量点として抽出する上側検量点抽出部と、
   c)前記検量線に照らして目的測定値に対応する定量値が複数存在する場合であって、下側検量点と上側検量点との両方が存在する場合に、前記目的測定値に対応する複数の定量値候補の中で、前記下側検量点に対応する定量値と前記上側検量点に対応する定量値との間の定量値範囲に含まれる定量値候補が妥当な解であると判断する定量値決定部と、
   を備え、前記定量値決定部は、前記定量値範囲に含まれる定量値候補が複数ある場合に、前記下側検量点と前記上側検量点のうち、測定値が前記目的測定値により近い方の検量点を見つけて直近検量点とし、前記検量線の極値に対応する定量値を境界として定量値が複数に区分されてなる領域の中で、前記直近検量点が存在する領域に含まれる定量値候補が唯一の妥当な解であると判断することを特徴とする定量用データ処理装置。
4. 請求項３に記載の定量用データ処理装置であって、
   前記定量値決定部は、前記検量線に照らして目的測定値に対応する定量値が複数存在する場合であって、下側検量点と上側検量点とのいずれかしか存在しない場合に、その存在する下側検量点又は上側検量点が存在する領域に含まれる定量値候補が妥当な解であると判断することを特徴とする定量用データ処理装置。
5. 複数の検量点に基づいて作成された、多項式関数による測定値と定量値との関係を示す検量線を利用して、目的測定値に対応する定量値を導出する定量用データ処理装置であって、
   a)目的測定値よりも測定値が小さい検量点が存在する場合に、その中で測定値が目的測定値に最も近い検量点を下側検量点として抽出する下側検量点抽出部と、
   b)目的測定値よりも測定値が大きい検量点が存在する場合に、その中で測定値が目的測定値に最も近い検量点を上側検量点として抽出する上側検量点抽出部と、
   c)前記検量線に照らして目的測定値に対応する定量値が複数存在する場合であって、下側検量点と上側検量点との両方が存在する場合に、前記目的測定値に対応する複数の定量値候補の中で、前記下側検量点に対応する定量値と前記上側検量点に対応する定量値との間の定量値範囲に含まれる定量値候補が妥当な解であると判断する定量値決定部と、
   を備え、前記定量値決定部は、妥当であると判断した定量値が負値であるときに、該負値をそのまま定量結果とする、又は、定量結果をゼロに置き換えたうえで置き換えたことの識別が可能な表示を行うことを特徴とする定量用データ処理装置。
6. クロマトグラフ装置のための請求項２又は５に記載の定量用データ処理装置であって、
   測定値はクロマトグラム上のピークの面積値又は高さ値であり、定量値は試料成分の濃度値であることを特徴とする定量用データ処理装置。

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