JP6379463B2 - 波形処理支援方法および波形処理支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、クロマトグラフ装置や分光装置等における測定データのピーク波形の解析を支援する波形処理支援方法および波形処理支援装置に関する。

クロマトグラフ装置や分光分析装置などの測定装置は、ピークを含む波形状の測定データを出力する。これらの装置では、測定データのピーク波形に対し、ピークの立ち上がり位置および立ち下がり位置の決定や、ベースラインの設定、ローレンツ型分布関数やガウス型分布関数を用いたフィッティング等の波形処理を行い、ピーク幅やピーク強度、ピーク面積などの値を求めることにより、測定結果に対する解析が行われている（特許文献１参照）。

ピーク面積の値に影響するため、ピークの立ち上がり位置および立ち下がり位置を正確に決定することは重要である。クロマトグラフ分析の測定結果に基づき、さらに被測定サンプルの特定の目的成分の分取を行う分取クロマトグラフィーでは、目的成分以外の成分の混入をできるだけ減らすために、ピークの立ち上がり位置および立ち下がり位置を波形処理により正確に把握することが求められる。

クロマトグラフ装置のピークの立ち上がり位置および立ち下がり位置の決定は、「Ｗｉｄｔｈ」および「Ｓｌｏｐｅ」という２つのパラメータを用いて行われている。

パラメータ「Ｗｉｄｔｈ」は、波形処理においてピークであると判断する最も小さい半値全幅の値であり、この値よりも小さいものはノイズであると判断される。パラメータ「Ｗｉｄｔｈ」の単位は、クロマトグラフ装置ではｍｉｎ、分光分析装置では１／ｃｍ（或いは、ｎｍ）等、測定データの横軸と同じ単位となるため、使用者が直感的にパラメータ「Ｗｉｄｔｈ」の値の妥当性を判断しやすい。

一方、パラメータ「Ｓｌｏｐｅ」は、ピークの立ち上がり位置や立ち下がり位置を判断する臨界的なピークの傾きの値であり、この値と一致する位置であって、その前後でピークの傾きの大きさが一定の増加傾向および減少傾向となっている位置がピークの立ち上がり位置および立ち下がり位置であると判断される。パラメータ「Ｓｌｏｐｅ」の単位は、縦軸および横軸の単位が合わさった複雑な単位となり、使用者が直感的にパラメータ「Ｓｌｏｐｅ」の値の妥当性を判断しにくい。

そこで、上述の２つのパラメータの値の決定について、特に「Ｓｌｏｐｅ」の値の決定について、コンピュータを用いた自動化が進められており、測定データのピーク波形に対し、ベースラインを測定することによってパラメータ「Ｓｌｏｐｅ」の推奨値を自動計算したり、所定のパラメータ「Ｗｉｄｔｈ」と「Ｓｌｏｐｅ」の値を用いた解析により、実際のピークの立ち上がり位置および立ち下がり位置を算出したりして、最適な「Ｓｌｏｐｅ」の値を決定する方法などが採られている。

しかし、コンピュータを用いた自動化によるパラメータ「Ｗｉｄｔｈ」と「Ｓｌｏｐｅ」の値の決定は画一的であり、使用者のニーズに応じたピークの立ち上がり位置および立ち下がり位置の自由な決定ができない。たとえば、分取クロマトグラフィーで特定の成分以外の成分の混入が見られるため、ピークの立ち上がり位置を遅らせ、あるいは立ち下がり位置を早めたいというニーズがある場合に、コンピュータを用いた自動化では柔軟な対応ができない。そのため、使用者が直接パラメータ「Ｗｉｄｔｈ」および「Ｓｌｏｐｅ」の値を指定することが行われている。

この場合、上述のように、使用者が直感的にパラメータ「Ｓｌｏｐｅ」の値の妥当性を判断しにくいため、波形処理の解析に慣れた人でなければ、パラメータ「Ｓｌｏｐｅ」の値の指定が難しいという問題がある。

また、スペクトルを用いた成分分析においては、ピーク強度のみが異なる複数のスペクトルを重ねて相互に比較したい場合がある。これら複数のスペクトルに対して、使用者が直接パラメータ「Ｗｉｄｔｈ」および「Ｓｌｏｐｅ」の値を指定して、ピークの立ち上がり位置および立ち下がり位置の決定を行う場合、複数のスペクトルの中でピーク強度が小さいスペクトルは、ベースライン近傍にうずもれて表示されてしまい、ピークの立ち上がり位置および立ち下がり位置の決定が適切であるか、画面表示では判断しにくい。そのため、ピーク強度が小さいスペクトルについて縦軸を拡大表示してから、使用者が直接パラメータ「Ｗｉｄｔｈ」および「Ｓｌｏｐｅ」の値を指定して、ピークの立ち上がり位置および立ち下がり位置の決定を行わなければならず、手間がかかるという問題がある。

特開2005-127814号公報

本発明が解決しようとする課題は、ピークの立ち上がり位置および立ち下がり位置を決定する波形処理において必要となるパラメータの値の指定に際し、使用者が直感的に妥当性を判断しにくいパラメータの決定を支援することである。

上記課題を解決するために成された本発明に係る波形処理支援方法は、
測定データのピーク波形の、使用者に指定された点の傾きに関する情報を前記ピーク波形を表示する表示画面に表示することを特徴とする。

ここで、「傾きに関する情報」とは、傾きの値の数値、接線、およびグリッド、から選ばれた一又は複数の情報である。また、使用者がピーク波形の点を指定する方法としては、例えば、ピーク波形が表示された表示画面上でピーク波形の目的点をマウスでクリックしたり、カーソルキーでカーソルを移動させて目的点で「指定」操作を行うという方法をとることができる。ピーク波形が表示された表示画面がタッチパネルとなっている場合は、ペン型入力デバイスや指でタッチする等の方法で「指定」操作を行うこともできる。また、クリック等の特別な指定のための操作を行うことなく、マウスポインタの位置やカーソルが載ったピーク波形の点を「指定」された点とすることもできる。

ピーク波形上の指定点の位置が変化すると、傾きに関する情報の表示も連動して変化する。また、ピーク波形が表示された表示画面の縦軸を拡大表示するなど、表示画面の表示範囲が変化すると、接線やグリッドなどの傾きに関する情報も連動して変化する。

グリッドは、少なくとも接線と平行なグリッド線が含まれていれば良く、該接線と直交あるいは斜交するグリッド線をさらに有していても良い。

また、上記課題を解決するために成された本発明に係る波形処理支援装置は、
表示画面に、ピークを含む波形を表示する波形表示手段と、
前記表示画面に、使用者が移動させることが可能な標点を表示する標点表示手段と、
前記標点に合致した前記波形上の点、又は、前記標点に合致した前記波形上の点であって使用者が所定の指定操作を行った点における前記波形の傾きに関する情報を前記表示画面に表示する傾斜情報表示手段と
を備えることを特徴とする。

本発明に係る波形処理支援装置の表示画面では、波形表示手段によりピークを含む波形が表示されており、更に、標点表示手段により標点が表示されている。この標点は、使用者により移動可能となっている。傾斜情報表示手段は、表示画面上で標点が波形と合致した点における傾斜情報をその表示画面に表示する。或いは、合致し、且つ、使用者が所定の指定操作を行った点の傾斜情報を表示画面に表示する。従って、使用者は、表示画面上の波形の任意の点の傾斜情報を表示画面上に表示させることができる。

ここで、「傾きに関する情報」とは、傾きの値（数値）、接線、およびグリッドから選ばれた一又は複数の情報である。使用者による上記標点の移動には、マウス、ペン型入力デバイス等の入力装置を用いることができる。また、タッチパネル式表示画面を備える場合は、該タッチパネルが標点移動のための入力装置となる。

測定データのピークを含む波形に対し、該波形の任意の指定された点の傾きに関する情報をピーク波形を表示する表示画面に表示することで、従来使用者が直感的に妥当性を判断しにくかったピークの傾きなどのパラメータの値の決定を直感的に行うことができる。これにより、波形処理の解析に慣れていない使用者でも、測定データのピーク波形の解析を行うことができる。

また、ピーク強度のみが異なる複数のスペクトルを重ねて表示する場合のピーク強度が小さいスペクトルに対しても、ピークの立ち上がり位置および立ち下がり位置の決定が適切であるか、表示から判断可能となる。したがって、波形処理において必要となるパラメータの値の指定が迅速に行えるようになり、波形処理の解析時間を短縮することができる。

分取クロマトグラフ装置の要部構成を示すブロック図。 波形解析部の構成を示すブロック図。 第１の実施例のクロマトグラムのピーク波形が表示された表示画面の一例を示す図。 第２の実施例のクロマトグラムのピーク波形が表示された表示画面の一例を示す図。 第３の実施例のクロマトグラムのピーク波形が表示された表示画面の一例を示す図。

以下、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

本発明の第１の実施例の波形処理支援装置を図１および図２を参照して説明する。

図１は本実施例の波形処理支援装置１が用いられる分取液体クロマトグラフ装置の要部構成を示すブロック図である。溶離液槽１１に貯留されている溶離液（移動相）は送液ポンプ１２により吸引され、一定流量で試料導入部１３を介してカラム１４に流される。試料導入部１３において移動相中に注入された試料溶液は移動相に乗ってカラム１４に導入され、カラム１４を通過する間に時間方向に成分分離されて溶出する。紫外可視分光光度計である検出器１５はカラム１４から溶出する成分を順次検出し、検出信号を信号処理部２１へと送る。検出器１５を通った溶出液はその全量又は一部がフラクションコレクタ１６に導入される。信号処理部２１は、検出器１５から得られる検出信号に基づいてクロマトグラムを作成する。

使用者は、作成されたクロマトグラムのピーク波形に基づき、分取する区間を決定するが、上記信号処理部２１、波形解析部２２、及び分取時刻決定部２３を有し、所定の処理プログラムが搭載されたコンピュータ１０と、入力装置からなる入力部２５と、表示画面からなる表示部２６を有する波形処理支援装置１は以下のようにこの分取区間決定のための波形処理の作業者負担を軽減する。

まず、波形解析部２２の波形表示処理部２７は波形処理支援装置１の使用者に「Ｗｉｄｔｈ」および「Ｓｌｏｐｅ」という２つのパラメータに基づいて該クロマトグラム上のピークの立ち上がり位置及び立ち下がり位置を指定させるために、信号処理部２１が作成したクロマトグラムの波形を表示部２６の表示画面に表示する。

クロマトグラムのピーク波形が表示された表示画面の一例を図３に示す。表示部２６の表示画面は横軸を時間、縦軸を強度として、クロマトグラムのピーク波形を表示する画面領域２０を有する。画面領域２０には、使用者がマウスを操作し、波形解析部２２の標点表示処理部２８が表示するマウスポインタ３１をピーク波形の点Ｐに重ねてクリックすることで、ピークの立ち上がり位置を指定した場合の表示画面の一例が示されている。

使用者がマウスポインタ３１を移動させ、それをピーク波形の点Ｐに重ねて、マウスのボタンをクリックすると、波形解析部２２の傾斜情報表示処理部２９は、波形データに基づき、使用者が指定した点Ｐの傾きの値を直ちに計算し、点Ｐの傾きの値（数値）３２を点Ｐの近くに表示する。なお、傾きの値（数値）の表示は、点Ｐの近くではなく、画面の右上等、別の分かりやすい場所でも良い。

本実施例では、入力部２５としてマウスを用い、使用者がマウスでクリックしてピークの立ち上がり位置を指定した場合を示したが、表示部２６がタッチパネルとなっている場合は、ペン型入力デバイスや指でタッチする等の方法でピーク波形の点Ｐを指定しても良い。また、クリック等の特別な指定のための操作を行うことなく、マウスポインタ３１が載ったピーク波形の点を指定された点としても良い。

使用者が指定点を移動させると、その変化に連動し、波形解析部２２は傾きの値を直ちに計算し直し、新たにその点の傾きの値３２を傾きに関する情報として表示する。

このように、使用者が指定した点の傾きの値３２が、傾きに関する情報としてピーク波形を表示する表示画面にリアルタイムに表示されるため、使用者がパラメータの値の決定を直感的に行うことができる。

使用者は、このように表示された傾きの情報に基づき、ピーク波形の立ち上がり位置及び立ち下がり位置を決定する。これら立ち上がり位置及び立ち下がり位置が指定されたら、その情報に基づいて、分取時刻決定部２３は、フラクションコレクタ１６による分取を開始又は終了する時刻を決定し、分取制御部１７に制御信号を送出する。分取制御部１７は該制御信号に従ってフラクションコレクタ１６の電磁弁（分取バルブ）を開閉させ、溶出液を成分毎に異なるバイアル瓶に分取させ、分取液体クロマトグラフの一連の処理が完了する。

本発明の第２の実施例を図４を用いて説明する。図４は、クロマトグラムのピーク波形が表示された表示画面の一例である。なお、波形解析部２２の動作以外は実施例１と同様であるため、説明を省略する。

表示部２６の表示画面は横軸を時間、縦軸を強度として、クロマトグラムのピーク波形を表示する画面領域３０を有する。画面領域３０には、使用者がピーク波形の点Ｐをピークの立ち上がり位置として指定した場合の表示画面の一例が示されている。

使用者がピーク波形の点Ｐを指定すると、波形解析部２２の傾斜情報表示処理部２９は、使用者が指定した点Ｐの傾きを求め、接線を計算して、点Ｐの接線３３を表示する。

使用者に指定された点が変化すると、その変化に連動し、波形解析部２２の傾斜情報表示処理部２９は接線を直ちに計算し直し、新たにその点の接線３３を傾きに関する情報として表示する。このように、使用者が指定した点の接線３３が、傾きに関する情報としてピーク波形を表示する表示画面にリアルタイムに表示されるため、使用者がパラメータの値の決定を直感的に行うことができる。

また、画面領域３０の縦軸を拡大表示するなど、画面領域３０の表示範囲が変化すると、波形解析部２２の傾斜情報表示処理部２９は点Ｐの位置及び点Ｐの接線の傾きなどを直ちに計算し直し、波形を描き直すと共に接線３３も描き直す。この縦軸の拡大（縮小の場合も）表示及びそれに伴う接線の描き直しは、画面領域３０の全体について行うこともできるし、画面領域３０に重ねて描かれている複数のピークのうち、特定のピークについてのみ行うこともできる。これにより、画面領域３０にピーク強度のみが異なる複数のスペクトルが重ねて表示される場合等、ピーク強度が小さいスペクトルに対しても、ピークの立ち上がり位置および立ち下がり位置の決定が適切であるか、表示から判断可能となる。ピークの立ち上がり位置及び立ち下がり位置の決定が迅速に行えるようになるため、波形処理の解析時間を短縮することができる。

第３の実施例を図５を用いて説明する。図５は、クロマトグラムのピーク波形が表示された表示画面の一例である。なお、波形解析部２２の動作以外は上述の実施例と同様であるため、説明を省略する。

表示部２６の表示画面は横軸を時間、縦軸を強度として、クロマトグラムのピーク波形を表示する画面領域４０を有する。画面領域４０には、使用者がピーク波形の点Ｐをピークの立ち上がり位置として指定した場合の表示画面の一例が示されている。

使用者がピーク波形の点Ｐを指定すると、波形解析部２２の傾斜情報表示処理部２９は、使用者が指定した点Ｐの接線を直ちに計算し、点Ｐの接線を描くと共に、それと平行なグリッド線及び、縦軸に関して該接線と対称なグリッド線から成るグリッド３４を表示する。

使用者に指定された点が変化すると、その変化に連動し、波形解析部２２の傾斜情報表示処理部２９は接線を直ちに計算し直し、新たにその点の接線と平行及び対称なグリッド３４を傾きに関する情報として表示する。このように、使用者が指定した点の接線と平行なグリッド３４が、傾きに関する情報としてピーク波形を表示する表示画面にリアルタイムに表示されるため、使用者がパラメータの値の決定を直感的に行うことができる。

また、画面領域４０の縦軸を拡大表示するなど、画面領域４０の表示範囲が変化すると、波形解析部２２の傾斜情報表示処理部２９は表示するグリッド線の傾きなどを直ちに計算し直し、表示されたグリッド３４も表示範囲の変化と連動して変化する。これにより、画面領域４０にピーク強度のみが異なる複数のスペクトルが重ねて表示される場合等、ピーク強度が小さいスペクトルに対しても、ピークの立ち上がり位置および立ち下がり位置の決定が適切であるか、表示から判断可能となる。ピークの立ち上がり位置及び立ち下がり位置の決定が迅速に行えるようになるため、波形処理の解析時間を短縮することができる。

なお、図５では、グリッド３４が、使用者が指定した点の接線と平行なグリッド線および該接線と対称なグリッド線で構成される場合を示したが、該接線と直交するグリッド線で構成されていても良い。また、該接線と平行なグリッド線のみで構成されていても良い。

本発明は、上述の実施例１〜３の単独での実施、すなわち、傾きに関する情報として、傾きの値の数値、接線、グリッドのいずれか１つを表示する場合に限られず、実施例同士を組み合わせた実施、すなわち、傾きに関する情報として、傾きの値の数値、接線、グリッドの２つを表示する場合や、傾きの値の数値、接線、グリッドの全てを表示する場合であっても良い。

１…波形処理支援装置
２０、３０、４０…画面領域
２１…信号処理部
２２…波形解析部
２３…分取時刻決定部
２５…入力部
２６…表示部
２７…波形表示処理部
２８…標点表示処理部
２９…傾斜情報表示処理部
３１…マウスポインタ
３２…傾きの値
３３…接線
３４…グリッド

Claims (5)

1. 測定データのピーク波形の、使用者に指定された点の傾きに関する情報を前記ピーク波形を表示する表示画面に表示し、
   前記傾きに関する情報は、接線、および前記接線と平行なグリッド線を含むグリッドから選ばれた一又は複数の情報であり、
   拡大表示又は縮小表示することにより前記ピーク波形の表示範囲が変化すると、前記接線又は前記グリッドが連動して変化することを特徴とする波形処理支援方法。
2. 測定データのピーク波形の、使用者に指定された点の傾きに関する情報を前記ピーク波形を表示する表示画面に表示し、
   前記傾きに関する情報は、接線と平行なグリッド線を含むグリッドであり、
   前記グリッドが、さらに、縦軸に関して前記接線と対称なグリッド線を含むことを特徴とする波形処理支援方法。
3. 前記指定された点は、前記表示画面上のマウスポインタの位置である請求項１又は２に記載の波形処理支援方法。
4. 表示画面にピークを含む波形を表示する波形表示手段と、
   前記表示画面に、使用者が移動させることが可能な標点を表示する標点表示手段と、
   前記標点に合致した前記波形上の点、又は、前記標点に合致した前記波形上の点であって使用者が所定の指定操作を行った点における前記波形の傾きに関する情報を前記表示画面に表示する傾斜情報表示手段と
   を備え、
   前記傾きに関する情報は、接線、および前記接線と平行なグリッド線を含むグリッドから選ばれた一又は複数の情報であり、
   拡大表示又は縮小表示することにより前記波形の表示範囲が変化すると、前記接線又は前記グリッドが連動して変化することを特徴とする波形処理支援装置。
5. 表示画面にピークを含む波形を表示する波形表示手段と、
   前記表示画面に、使用者が移動させることが可能な標点を表示する標点表示手段と、
   前記標点に合致した前記波形上の点、又は、前記標点に合致した前記波形上の点であって使用者が所定の指定操作を行った点における前記波形の傾きに関する情報を前記表示画面に表示する傾斜情報表示手段と
   を備え、
   前記傾きに関する情報は、接線と平行なグリッド線を含むグリッドであり、
   前記グリッドが、さらに、縦軸に関して前記接線と対称なグリッド線を含むことを特徴とする波形処理支援装置。

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