JP7372605B2 - データ処理装置、分析装置およびデータ処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、流動場分画装置により得られるデータを処理するデータ処理装置、分析装置およびデータ処理方法に関する。

液体中に分散した粒子を粒子径ごとに分画する装置として、ＦＦＦ（Field Flow Fractionation：流動場分画）装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。ＦＦＦ装置のセル内に供給された液体中の粒子は、粒子径に対応した時間だけセルに保持された後、セルから排出される。また、ＦＦＦ装置には、検出器が接続され、セルから排出された粒子は検出器により検出される。検出器の検出強度に基づいて、粒子の分析が行われる。

検出器の種類に応じて、粒子の種々の分析を行うことができる。例えば、ＭＡＬＳ（多角度光散乱）検出器を用いる場合には、粒子径を定量することができる。また、ＵＶ（紫外可視吸光度）検出器、ＲＩ（示唆屈折率）検出器、ＳＬＳ（静的光散乱）検出器またはＩＣＰ－ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析計）を用いる場合には、粒子の体積濃度、個数濃度または質量濃度を評価することができる。
特許第４５７２００１号公報

ＭＡＬＳ検出器またはＩＣＰ－ＭＳは非常に高価であるため、容易に利用することができないことがある。一方、ＵＶ検出器、ＲＩ検出器またはＳＬＳ検出器は比較的安価である。しかしながら、これらの検出器は、粒子径を測定することができないので、ＭＡＬＳ検出器等の粒子径検出器と併せて使用する必要がある。また、これらの検出器は同じ濃度でも粒子径により検出強度が変化する性質を有するため、濃度の定量が困難であり、分析結果の正確さが低下することがある。そのため、高価な検出器を用いることなく比較的正確に粒子を分析することが可能なデータ処理装置を開発することが望まれる。

本発明の目的は、高価な検出器を用いることなく比較的正確に粒子を分析することが可能なデータ処理装置、分析装置およびデータ処理方法を提供することである。

（１）本発明の一局面に従うデータ処理装置は、液体の流路を有する流動場分画装置により分画された粒子についてのデータを処理し、処理結果を表示部に表示するデータ処理装置であって、流動場分画装置による粒子の保持時間を取得する保持時間取得部と、移動相の流量、ボイド溶出時間、流路の内部容量、流路の高さおよび流動場分画装置の周囲の温度のうち少なくとも一つをパラメータとして取得するパラメータ取得部と、流動場分画装置における粒子の保持時間と粒子径との関係を示す理論式およびパラメータ取得部により取得されたパラメータに基づいて、保持時間取得部により取得された粒子の保持時間を粒子径に変換する粒子径変換部と、粒子径変換部による変換結果を表示するように表示部を制御する表示制御部とを備える。

このデータ処理装置においては、分析開始からの経過時間が保持時間取得部により粒子の保持時間に変換される。流動場分画装置における粒子の保持時間と粒子径との関係を示す理論式およびパラメータ取得部により取得されたパラメータに基づいて、取得された粒子の保持時間が粒子径に変換される。変換結果が表示部に表示される。

この構成によれば、遠心型流動場分画装置または非対称フロー型動場分画装置等の流動場分画装置により分画された粒子の保持時間に基づいて比較的正確な粒子径の分析結果が得られる。この場合、粒子径の分析においては、ＭＡＬＳ（多角度光散乱）検出器等の高価な検出器を用いる必要がない。これにより、高価な検出器を用いることなく比較的正確に粒子を分析することができる。

（２）データ処理装置は、流動場分画装置により分画された粒子の検出強度を取得する検出強度取得部と、粒子の検出強度と粒子の濃度との対応関係を示す対応情報を取得する対応情報取得部と、対応情報取得部により取得された対応情報に基づいて、検出強度取得部により取得された粒子の検出強度を粒子の濃度に変換する濃度変換部とをさらに備え、表示制御部は、粒子径変換部により変換された粒子径と、濃度変換部により変換された粒子の濃度とを関連付けて表示するように表示部を制御してもよい。

この場合、対応情報および粒子の検出強度に基づいて正確な粒子の濃度の分析結果が得られる。また、粒子の濃度の分析においては、ＩＣＰ－ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析計）等の高価な検出器を用いる必要がない。これにより、高価な検出器を用いることなく、比較的正確に粒子径と粒子の濃度との関係を分析することができる。

（３）保持時間取得部は、流動場分画装置により分画された粒子の保持時間を取得し、粒子径変換部は、保持時間取得部により取得された粒子の保持時間を粒子径に変換し、検出強度取得部は、流動場分画装置により分画された粒子の検出強度を順次取得し、濃度変換部は、検出強度取得部により順次取得された粒子の検出強度を粒子の濃度に順次変換し、表示制御部は、粒子径変換部により変換された粒子径と、濃度変換部により変換された粒子の濃度とを関連付けてリアルタイムに表示するように表示部を制御してもよい。この場合、粒子径および粒子の濃度の分析中においても、分析の途中経過をリアルタイムに把握することができる。

（４）パラメータ取得部は、流路に試料注入を開始した時点、流路に試料注入を行う時間、および流路内で試料を沈降させる準備動作を行う時間をパラメータとしてさらに取得し、保持時間取得部は、パラメータ取得部により取得されたパラメータを用いて粒子の保持時間を取得してもよい。この場合、分析開始（流路に試料注入を開始した時点）からの経過時間を容易に保持時間に変換することができる。

（５）流動場分画装置は、輪状の流路が回転可能に構成された遠心型流動場分画装置であり、パラメータ取得部は、流路の回転の時間変化、粒子密度および移動相密度をパラメータとしてさらに取得してもよい。この場合、遠心型流動場分画装置により分画された粒子の保持時間を容易に粒子径に変換することができる。

（６）理論式は、試料の状態および測定環境により発生する粒子の保持時間と粒子径との関係の誤差を補正する補正係数を含んでもよい。この場合、理論式に用いる各パラメータの誤差を補正することにより、より正確に保持時間を粒子径に変換することができる。そのため、理論式に合致しない試料に対しても高い精度で粒子径を算出することができる。理論式に用いる各パラメータの誤差とは、例えば、試料の粒子密度差による誤差、流動場分画装置の流路高さの寸法誤差、または温度誤差等を含む。

（７）本発明の他の局面に従う分析装置は、液体に分散された粒子を分画する流動場分画装置と、表示部と、流動場分画装置により分画された粒子についてのデータを処理し、処理結果を表示部に表示する本発明の一局面に従うデータ処理装置とを備える。

この分析装置においては、液体に分散された粒子が流動場分画装置により分画される。流動場分画装置により分画された粒子についてのデータが上記のデータ処理装置により処理される。データ処理装置による処理結果が表示部に表示される。

この構成によれば、比較的正確な分析結果が得られる。この場合、粒子の分析においては、ＭＡＬＳ検出器またはＩＣＰ－ＭＳ等の高価な検出器を用いる必要がない。これにより、高価な検出器を用いることなく比較的正確に粒子を分析することができる。

（８）本発明のさらに他の局面に従うデータ処理方法は、液体の流路を有する流動場分画装置により分画された粒子についてのデータを処理し、処理結果を表示部に表示するデータ処理方法であって、流動場分画装置による粒子の保持時間を取得するステップと、移動相の流量、ボイド溶出時間、流路の内部容量、流路の高さおよび流動場分画装置の周囲の温度のうち少なくとも一つをパラメータとして取得するステップと、流動場分画装置における粒子の保持時間と粒子径との関係を示す理論式および取得されたパラメータに基づいて、取得された粒子の保持時間を粒子径に変換するステップと、変換結果を表示部に表示するステップとを含む。

この方法によれば、粒子の保持時間に基づいて比較的正確な粒子径の分析結果が得られる。この場合、粒子径の分析においては、ＭＡＬＳ検出器等の高価な検出器を用いる必要がない。これにより、高価な検出器を用いることなく比較的正確に粒子を分析することができる。

本発明によれば、高価な検出器を用いることなく比較的正確に粒子を分析することができる。

図１は本発明の一実施の形態に係る分析装置の構成を示す図である。 図２はＦＦＦ装置の流路の回転速度の変化の一例を示す図である。 図３はデータ処理装置の機能的な構成を示すブロック図である。 図４はデータ処理プログラムにより行われるデータ処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。 図５は測定に用いられたパラメータの数値を示す図である。 図６は第１および第２の実施例における測定結果および理論曲線を示す図である。 図７は第３および第４の実施例における測定結果および理論曲線を示す図である。 図８は第５～第７の実施例における測定結果および理論曲線を示す図である。

以下、本発明の実施の形態に係るデータ処理装置、それを備えた分析装置およびデータ処理方法について図面を参照しながら詳細に説明する。

（１）分析装置の構成
図１は、本発明の一実施の形態に係る分析装置の構成を示す図である。図１に示すように、分析装置１００は、分析制御装置１１０、ＦＦＦ（Field Flow Fractionation：流動場分画）装置１２０、検出器１３０、送液装置１４０および注入装置１５０を含む。図１においては、主として分析装置１００のハードウエアの構成が示される。

分析制御装置１１０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１１１、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１１２、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）１１３、記憶装置１１４、操作部１１５、表示部１１６および入出力Ｉ／Ｆ（インターフェイス）１１７により構成される。ＣＰＵ１１１、ＲＡＭ１１２、ＲＯＭ１１３、記憶装置１１４、操作部１１５、表示部１１６および入出力Ｉ／Ｆ１１７はバス１１８に接続される。

ＲＡＭ１１２は、ＣＰＵ１１１の作業領域として用いられる。ＲＯＭ１１３にはシステムプログラムが記憶される。記憶装置１１４は、ハードディスクまたは半導体メモリ等の記憶媒体を含み、データ処理プログラムを記憶する。ＣＰＵ１１１が記憶装置１１４に記憶されたデータ処理プログラムをＲＡＭ１１２上で実行することにより、後述するデータ処理が行われる。

操作部１１５は、キーボード、マウスまたはタッチパネル等の入力デバイスである。表示部１１６は、液晶表示装置等の表示デバイスである。使用者は、操作部１１５を用いて分析制御装置１１０に各種指示を行うことができる。表示部１１６は、データ処理の結果等を表示可能である。入出力Ｉ／Ｆ１１７は、ＦＦＦ装置１２０、検出器１３０、送液装置１４０および注入装置１５０に接続される。送液装置１４０は、ＦＦＦ装置１２０に移動相を圧送する。注入装置１５０は、ＦＦＦ装置１２０に試料を注入する。

本実施の形態においては、ＦＦＦ装置１２０は遠心力を用いて粒子を粒子径ごとに分画するＣＦ３（Centrifugal Field Flow Fractionation：遠心型ＦＦＦ）装置であり、回転可能に構成された輪状の流路を有する。なお、以下の説明における粒子径は、粒子の直径を意味する。液体中に粒子が分散された試料が移動相とともに流路内に導入された状態で、流路が回転される。

図２は、ＦＦＦ装置１２０の流路の回転速度の変化の一例を示す図である。図２に示すように、流路は初期回転速度Ｎ_０で時間ｔ_１だけ回転された後、時間ｔの経過に従って、式（１）で示すように流路の回転速度Ｎが減衰する。ｔ_ａおよびｐは、流路の回転速度の減衰の挙動を特徴付けるパラメータである。式（１）のｔ_１を第１時間パラメータと呼び、ｔ_ａを第２時間パラメータと呼び、ｐを減衰パラメータと呼ぶ。また、第１時間パラメータｔ_１、第２時間パラメータｔ_ａおよび減衰パラメータｐを総称して回転パラメータと呼ぶ。

流路の回転により、粒子が粒子径ごとに分画され、粒子径に対応した保持時間だけ流路内に保持された後、流路から排出される。検出器１３０は、ＦＦＦ装置１２０から排出された粒子を検出し、ＦＦＦ装置１２０による分析開始からの経過時間と粒子の検出強度との関係を示す検出データを出力する。本実施の形態においては、検出器１３０は、例えばＵＶ（紫外可視吸光度）検出器、ＲＩ（示唆屈折率）検出器またはＳＬＳ（静的光散乱）検出器である。

分析制御装置１１０は、ＦＦＦ装置１２０、検出器１３０、送液装置１４０および注入装置１５０の動作を制御する。また、分析制御装置１１０は、ＦＦＦ装置１２０等から回転パラメータを含む種々のパラメータを取得するとともに検出器１３０から検出データを順次取得するデータ処理装置を含む。データ処理装置は、取得されたパラメータに基づいて検出データにデータ処理を行う。以下、データ処理装置の詳細について説明する。

（２）データ処理装置
図３は、データ処理装置の機能的な構成を示すブロック図である。図３に示すように、データ処理装置１０は、保持時間取得部１、検出強度取得部２、パラメータ取得部３、対応情報取得部４、粒子径変換部５、濃度変換部６および表示制御部７を含む。図１のＣＰＵ１１１が記憶装置１１４に記憶されたデータ処理プログラムを実行することにより、データ処理装置１０の構成要素（１～７）の機能が実現される。データ処理装置１０の構成要素（１～７）の一部または全てが電子回路等のハードウエアにより構成されてもよい。

パラメータ取得部３は、入出力Ｉ／Ｆ１１７を介して各装置から種々のパラメータを取得する。具体的には、パラメータ取得部３は、ＦＦＦ装置１２０から流路内部容量、流路に試料注入を行う時間（注入時間）、および流路内で試料を沈降させる準備動作を行う時間（リラクゼーション時間）を取得する。また、パラメータ取得部３は、注入装置１５０から流路に試料注入を開始した時点（分析開始時点）を取得し、送液装置１４０から移動相の流量を取得する。

保持時間取得部１は、パラメータ取得部３により取得された分析開始時点を基準にした分析時間から注入時間とリラクゼーション時間とを減算することにより保持時間ｔ_ｒを順次取得（測定）する。このように、測定期間は分析期間の一部であり、ＦＦＦ装置１２０への試料の注入が開始された時点が分析期間の始点である。分析開始時点から注入時間およびリラクゼーション時間が経過した時点が測定期間の始点である。検出強度取得部２は、入出力Ｉ／Ｆ１１７を介して検出データにおける粒子の検出強度を検出器１３０から順次取得する。

パラメータ取得部３は、上述したパラメータに加えて、ボイド溶出時間ｔ_０、ＦＦＦ装置１２０の周囲の絶対温度Ｔ、初期重力場Ｇ、流路高さｗ、粒子密度ρ_ｓおよび移動相密度ρをパラメータとして取得する。また、パラメータ取得部３は、試料の状態および測定環境により発生する誤差を補正する補正係数を取得する。パラメータ取得部３は、これらのパラメータを記憶装置１１４、操作部１１５、ＦＦＦ装置１２０、送液装置１４０または注入装置１５０のいずれから取得してもよい。

例えば、記憶装置１１４にパラメータの一部または全部が記憶されている場合には、パラメータ取得部３は、記憶装置１１４から記憶されたパラメータを取得してもよい。あるいは、パラメータ取得部３は、使用者により操作部１１５を介して入力されたパラメータを取得してもよい。

また、ＦＦＦ装置１２０に流路高さｗ、流路の回転半径または流路の容量等の流路の情報が登録されていることがある。この場合には、パラメータ取得部３は、ＦＦＦ装置１２０から流路高さｗを取得してもよい。あるいは、パラメータ取得部３は、回転パラメータとともに初期回転速度Ｎ_０をＦＦＦ装置１２０から取得し、流路の回転半径と初期回転速度Ｎ_０とに基づいて初期重力場Ｇを算出してもよい。あるいは、パラメータ取得部３は、ボイド溶出時間ｔ_０を、検出強度を解析して実測することにより取得してもよいし、パラメータ取得部３により取得された種々のパラメータから算出してもよい。具体的には、流路の容量、流路から検出器までの配管の容量、および移動相の流量からボイド溶出時間ｔ_０を算出することができる。

さらに、ＦＦＦ装置１２０または検出器１３０には、周囲の温度を検出する温度センサが設けられることがある。この場合には、パラメータ取得部３は、ＦＦＦ装置１２０または検出器１３０から絶対温度Ｔを取得してもよい。

対応情報取得部４は、粒子の検出強度と粒子の濃度との対応関係を示す対応情報を記憶装置１１４から取得する。記憶装置１１４には、対応情報が予め記憶されている。対応情報は、検量線であってもよいし、対応テーブルであってもよい。あるいは、使用者は、粒子の濃度が既知の試料（標準試料）を用いて対応情報を生成することができる。この場合、対応情報取得部４は、使用者により操作部１１５を介して入力された対応情報を取得してもよい。

粒子径変換部５には、遠心型のＦＦＦ装置１２０における粒子の保持時間ｔ_ｒと粒子径ｄとの関係を示す理論式が記憶されている。遠心型のＦＦＦ装置１２０における理論式を式（２）に示す。粒子径変換部５は、パラメータ取得部３により取得されたパラメータおよび理論式（２）に基づいて、保持時間取得部１により取得された粒子の保持時間ｔ_ｒを粒子径ｄに変換する。ここで、πは円周率であり、ｋはボルツマン定数であり、ＡおよびＢは補正係数である。

濃度変換部６は、対応情報取得部４により取得された対応情報に基づいて、検出強度取得部２により順次取得される粒子の検出強度を粒子の濃度に順次変換する。表示制御部７は、粒子径変換部５により変換された粒子径と、濃度変換部６により変換された粒子の濃度との関係を示すグラフを分析中にリアルタイムに表示するように表示部１１６を制御する。

（３）データ処理
図４は、データ処理プログラムにより行われるデータ処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。まず、パラメータ取得部３は、図１の記憶装置１１４、操作部１１５または各装置からパラメータを取得する（ステップＳ１）。パラメータは、分析開始時点、注入時間、リラクゼーション時間、回転パラメータ（第１時間パラメータｔ_１、第２時間パラメータｔ_ａおよび減衰パラメータｐ）、ボイド溶出時間ｔ_０、絶対温度Ｔ、初期重力場Ｇ、流路高さｗ、粒子密度ρ_ｓおよび移動相密度ρを含む。また、パラメータ取得部３は、試料の密度差および測定環境の誤差を補正する補正係数を取得する。補正係数は、使用者により操作部１１５を介して入力されてもよいし、ＦＦＦ装置１２０または記憶装置１１４から取得されてもよい。

また、対応情報取得部４は、記憶装置１１４または操作部１１５から対応情報を取得する（ステップＳ２）。ステップＳ１，Ｓ２は、いずれが先に実行されてもよいし、同時に実行されてもよい。

次に、保持時間取得部１は、分析開始時点、注入時間およびリラクゼーション時間から粒子の保持時間ｔ_ｒを取得する（ステップＳ３）。また、検出強度取得部２は、検出器１３０から粒子の検出強度を取得する（ステップＳ４）。ステップＳ３，Ｓ４は、いずれが先に実行されてもよいし、同時に実行されてもよい。本実施の形態においては、ステップＳ３，Ｓ４は略同時に実行される。

続いて、粒子径変換部５は、ステップＳ１で取得されたパラメータおよび理論式（２）に基づいて、ステップＳ３で取得された粒子の保持時間ｔ_ｒを粒子径ｄに変換する（ステップＳ５）。また、濃度変換部６は、ステップＳ２で取得された対応情報に基づいて、ステップＳ４で取得された粒子の検出強度を粒子の濃度に変換する（ステップＳ６）。ステップＳ１，Ｓ２は、いずれが先に実行されてもよいし、同時に実行されてもよい。

表示制御部７は、ステップＳ５で変換された粒子径と、ステップＳ６で変換された粒子の濃度との関係を示すグラフを表示部１１６に表示させる（ステップＳ７）。その後、表示制御部７は、ステップＳ３に戻る。

ステップＳ３～Ｓ７が繰り返されることにより、検出器１３０から粒子の保持時間ｔ_ｒおよび粒子の検出強度が順次取得されるとともに、粒子の保持時間ｔ_ｒおよび粒子の検出強度が粒子径ｄおよび粒子の濃度にそれぞれ変換される。変換された粒子径と変換された粒子の濃度との関係を示すグラフがリアルタイムに表示部１１６に表示される。

（４）効果
本実施の形態に係るデータ処理装置１０においては、ＦＦＦ装置１２０による粒子の保持時間に基づいて比較的正確な粒子径の分析結果が得られる。また、対応情報および検出器１３０による粒子の検出強度に基づいて正確な粒子の濃度の分析結果が得られる。比較的正確に粒子径と粒子の濃度との関係を分析することができる。この場合、粒子の分析においては、ＭＡＬＳ検出器またはＩＣＰ－ＭＳ等の高価な検出器を用いる必要がない。これにより、高価な検出器を用いることなく比較的正確に粒子を分析することができる。

また、表示部１１６には、粒子径変換部５により変換された粒子径と、濃度変換部６により変換された粒子の濃度との関係を示すグラフがリアルタイムに表示される。そのため、粒子径および粒子の濃度の分析中においても、分析の途中経過をリアルタイムに把握することができる。

（５）他の実施の形態
（ａ）上記実施の形態において、ＦＦＦ装置１２０はＣＦ３装置であるが、本発明はこれに限定されない。ＦＦＦ装置１２０は、流路に沿った移動相の流れ（チャネルフロー）と流路に直交する移動相の流れ（クロスフロー）とを用いて粒子を粒子径ごとに分画するＡＦ４（Asymmetric Flow Field Flow Fractionation：非対称フローＦＦＦ）であってもよい。

この場合、パラメータ取得部３は、ＣＦ３装置と同様に、ＦＦＦ装置１２０の周囲の絶対温度Ｔおよび流路高さｗを取得する。また、パラメータ取得部３は、回転パラメータ、ボイド溶出時間ｔ_０、初期重力場Ｇ、粒子密度ρ_ｓおよび移動相密度ρに代えて、移動相粘度η、クロスフロー流量Ｖ_{ｃｒｏｓｓ}およびチャネルフロー流量Ｖ_{ｃｈａｎｎｅｌ}をパラメータとして取得する。

粒子径変換部５には、非対称フロー型のＦＦＦ装置１２０における粒子の保持時間ｔ_ｒと粒子径ｄとの関係を示す理論式が記憶されている。非対称フロー型のＦＦＦ装置１２０における理論式を式（３）に示す。粒子径変換部５は、パラメータ取得部３により取得されたパラメータおよび理論式（３）に基づいて、保持時間取得部１により取得される粒子の保持時間ｔ_ｒを粒子径ｄに変換する。

（ｂ）上記実施の形態において、データ処理装置１０は対応情報取得部４および濃度変換部６を含むが、本発明はこれに限定されない。データ処理装置１０は、対応情報取得部４および濃度変換部６を含まなくてもよい。この場合、表示制御部７は、粒子径変換部５により変換された粒子径と、検出強度取得部２により取得された粒子の検出強度との関係を示すグラフをリアルタイムに表示するように表示部１１６を制御する。

あるいは、データ処理装置１０は検出強度取得部２、対応情報取得部４および濃度変換部６を含まなくてもよい。この場合、表示制御部７は、粒子径変換部５により変換された粒子径を保持時間と対応付けて表示するように表示部１１６を制御する。

（ｃ）上記実施の形態において、データ処理装置１０はパラメータ取得部３および粒子径変換部５を含むが、本発明はこれに限定されない。データ処理装置１０は、パラメータ取得部３および粒子径変換部５を含まなくてもよい。この場合、表示制御部７は、保持時間取得部１により取得された粒子の保持時間ｔ_ｒと、濃度変換部６により変換された粒子の濃度との関係を示すグラフをリアルタイムに表示するように表示部１１６を制御する。

あるいは、データ処理装置１０は保持時間取得部１、パラメータ取得部３および粒子径変換部５を含まなくてもよい。この場合、表示制御部７は、濃度変換部６により変換された粒子の濃度を、分析開始時点からの経過時間に対応付けてリアルタイムに表示するように表示部１１６を制御する。

（ｄ）上記実施の形態において、表示制御部７は粒子径変換部５により変換された粒子径および濃度変換部６により変換された粒子の濃度の少なくとも一方をリアルタイムに表示するように表示部１１６を制御するが、本発明はこれに限定されない。表示制御部７は、粒子径変換部５により変換された粒子径および濃度変換部６により変換された粒子の濃度の少なくとも一方を、非リアルタイムに一括で表示するように表示部１１６を制御してもよい。

（６）実施例
以下の実施例１～７においては、粒子径ｄが既知である種々の標準粒子について、遠心型のＦＦＦ装置１２０による保持時間ｔ_ｒが算出された。また、標準粒子の保持時間ｔ_ｒの測定時と同一のパラメータが理論式（２）に適用されることにより、保持時間ｔ_ｒと粒子径ｄとの関係を示す理論曲線が生成された。さらに、測定結果と理論曲線とが比較されることにより、理論式（２）に基づく粒子の保持時間ｔ_ｒから粒子径ｄへの変換の妥当性が検証された。

図５は、測定に用いられたパラメータの数値を示す図である。図５に示すように、第１時間パラメータｔ_１は１０［ｍｉｎ］にされ、第２時間パラメータｔ_ａは－４０［ｍｉｎ］にされ、減衰パラメータｐは４にされた。また、絶対温度Ｔは２９８［Ｋ］にされ、流路高さｗは０．２５［ｍｍ］にされ、移動相密度ρは１０００［ｋｇ／ｍ^３］にされた。

第１および第２の実施例においては、標準粒子としてＰＳＬ（ポリスチレンラテックス）標準粒子が用いられた。なお、ＰＳＬ標準粒子の粒子径ｄは、ＴＥＭ（透過電子顕微鏡）により値付けされており、比較的正確であると考えられる。ＰＳＬの粒子密度ρ_ｓは１０５０［ｋｇ／ｍ^３］にされた。

また、第１および第２の実施例においては、初期回転速度Ｎ_０はそれぞれ４５００［ｒｐｍ］および１１２５０［ｒｐｍ］にされた。ここで、初期回転速度Ｎ_０＝４５００［ｒｐｍ］は初期重力場Ｇ＝２２０００［ｍ／ｓ^２］に相当し、初期回転速度Ｎ_０＝１１２５０［ｒｐｍ］は初期重力場Ｇ＝１３７０００［ｍ／ｓ^２］に相当する。

図６は、第１および第２の実施例における測定結果および理論曲線を示す図である。図６の横軸は粒子径ｄ［ｎｍ］を示し、縦軸は粒子の保持時間ｔ_ｒ［ｍｉｎ］を示す。後述する図７および図８においても同様である。また、図６では、第１の実施例における測定結果が黒い丸で示され、第１の実施例に対応する理論曲線が実線で示される。第２の実施例における測定結果が黒い四角で示され、第２の実施例に対応する理論曲線が点線で示される。

第１および第２の実施例においては、補正係数Ａは１であり、補正係数Ｂは０である。すなわち、第１および第２の実施例においては、理論式（２）に補正が行われていない。図６に示すように、第１の実施例においては、測定値が理論曲線に一致している。同様に、第２の実施例においても、測定値が理論曲線に一致している。そのため、理論式（２）に基づく粒子の保持時間ｔ_ｒから粒子径ｄへの変換は妥当であることが確認された。

第３および第４の実施例においては、標準粒子としてシリカ標準粒子が用いられた。なお、シリカ標準粒子の粒子径ｄの値付けの方法は不明である。シリカは結晶構造によって密度が異なり、また、シリカ標準粒子は完全な球形ではないという理由から、シリカ標準粒子の粒子密度ρ_ｓを正確に評価することは困難である。そこで、シリカ標準粒子の見かけの大きさに基づいて、シリカ標準粒子の粒子密度ρ_ｓは２０００［ｋｇ／ｍ^３］にされた。また、第３および第４の実施例においては、初期回転速度Ｎ_０はそれぞれ４５００［ｒｐｍ］および１１２５０［ｒｐｍ］にされた。

図７は、第３および第４の実施例における測定結果および理論曲線を示す図である。図７では、第３の実施例における測定結果が黒い丸で示され、補正が行われない場合の第３の実施例に対応する理論曲線が実線で示される。第４の実施例における測定結果が黒い四角で示され、補正が行われない場合の第４の実施例に対応する理論曲線が点線で示される。

図７に示すように、第３の実施例においては、測定値は理論曲線から僅かに乖離しているが、理論曲線に略一致している。同様に、第４の実施例においても、測定値は理論曲線から僅かに乖離しているが、理論曲線に略一致している。そのため、理論式（２）に基づく粒子の保持時間ｔｒから粒子径ｄへの変換は妥当であることが確認された。なお、第３および第４の実施の形態において、測定値が理論曲線から僅かに乖離した要因として、シリカ標準粒子の粒子径ｄおよび粒子密度ρ_ｓの不正確さが考えられる。

第３および第４の実施例においては、補正係数Ａを０．７とし、補正係数Ｂを０として、さらに理論曲線が生成された。補正が行われた場合の第３の実施例に対応する理論曲線が一点鎖線で示され、補正が行われた場合の第４の実施例に対応する理論曲線が二点鎖線で示される。第３の実施例においては、測定値が補正後の理論曲線に一致している。同様に、第４の実施例においても、測定値が補正後の理論曲線に一致している。そのため、補正を行うことにより、理論式（２）に基づく粒子の保持時間ｔ_ｒから粒子径ｄへの変換がより妥当になることが確認された。

第５、第６および第７の実施例においては、標準粒子としてＡｇ（銀）標準粒子が用いられた。なお、第５および第６の実施の形態においては、Ａｇ標準粒子の粒子径ｄの値付けの方法は不明である。一方、第７の実施の形態においては、Ａｇ標準粒子の粒子径ｄは、ＴＥＭにより値付けされており、比較的正確であると考えられる。Ａｇ標準粒子の粒子密度ρ_ｓは９３２０［ｋｇ／ｍ^３］にされた。また、第５および第７の実施例においては初期回転速度Ｎ_０は４５００［ｒｐｍ］にされ、第６の実施例においては初期回転速度Ｎ_０は１１２５０［ｒｐｍ］にされた。

図８は、第５～第７の実施例における測定結果および理論曲線を示す図である。図８では、第５の実施例における測定結果が黒い丸で示され、補正が行われない場合の第５の実施例に対応する理論曲線が実線で示される。第６の実施例における測定結果が黒い四角で示され、補正が行われない場合の第６の実施例に対応する理論曲線が点線で示される。第７の実施例における測定結果が黒い三角で示される。第７の実施例に対応する理論曲線は、第５の実施例に対応する理論曲線と同一である。

図８に示すように、第５の実施例においては、測定値は理論曲線から僅かに乖離しているが、理論曲線に略一致している。同様に、第６の実施例においても、測定値は理論曲線から僅かに乖離しているが、理論曲線に略一致している。第７の実施例においては、測定値が理論曲線に一致している。そのため、理論式（２）に基づく粒子の保持時間ｔ_ｒから粒子径ｄへの変換は妥当であることが確認された。なお、第５および第６の実施の形態において、測定値が理論曲線から僅かに乖離した要因として、Ａｇ標準粒子の粒子径ｄの不正確さが考えられる。

第５および第６の実施例においては、補正係数Ａを０．６とし、補正係数Ｂを０として、さらに理論曲線が生成された。補正が行われた場合の第５の実施例に対応する理論曲線が一点鎖線で示され、補正が行われた場合の第６の実施例に対応する理論曲線が二点鎖線で示される。第５の実施例においては、測定値が補正後の理論曲線に一致している。同様に、第６の実施例においても、測定値が補正後の理論曲線に一致している。そのため、補正を行うことにより、理論式（２）に基づく粒子の保持時間ｔ_ｒから粒子径ｄへの変換がより妥当になることが確認された。
（７）参考形態
（７－１）本発明の一参考形態に従うデータ処理装置は、液体の流路を有する流動場分画装置により分画された粒子についてのデータを処理し、処理結果を表示部に表示するデータ処理装置であって、流動場分画装置による粒子の保持時間を取得する保持時間取得部と、流動場分画装置における粒子の保持時間と粒子径との関係を示す理論式に基づいて、保持時間取得部により取得された粒子の保持時間を粒子径に変換する粒子径変換部と、粒子径変換部による変換結果を表示するように表示部を制御する表示制御部とを備える。
このデータ処理装置においては、分析開始からの経過時間が保持時間取得部により粒子の保持時間に変換される。流動場分画装置における粒子の保持時間と粒子径との関係を示す理論式に基づいて、取得された粒子の保持時間が粒子径に変換される。変換結果が表示部に表示される。
この構成によれば、粒子の保持時間に基づいて比較的正確な粒子径の分析結果が得られる。この場合、粒子径の分析においては、ＭＡＬＳ（多角度光散乱）検出器等の高価な検出器を用いる必要がない。これにより、高価な検出器を用いることなく比較的正確に粒子を分析することができる。
（７－２）データ処理装置は、流動場分画装置により分画された粒子の検出強度を取得する検出強度取得部と、粒子の検出強度と粒子の濃度との対応関係を示す対応情報を取得する対応情報取得部と、対応情報取得部により取得された対応情報に基づいて、検出強度取得部により取得された粒子の検出強度を粒子の濃度に変換する濃度変換部とをさらに備え、表示制御部は、粒子径変換部により変換された粒子径と、濃度変換部により変換された粒子の濃度とを関連付けて表示するように表示部を制御してもよい。
この場合、対応情報および粒子の検出強度に基づいて正確な粒子の濃度の分析結果が得られる。また、粒子の濃度の分析においては、ＩＣＰ－ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析計）等の高価な検出器を用いる必要がない。これにより、高価な検出器を用いることなく、比較的正確に粒子径と粒子の濃度との関係を分析することができる。
（７－３）保持時間取得部は、流動場分画装置により分画された粒子の保持時間を取得し、粒子径変換部は、保持時間取得部により取得された粒子の保持時間を粒子径に変換し、検出強度取得部は、流動場分画装置により分画された粒子の検出強度を順次取得し、濃度変換部は、検出強度取得部により順次取得された粒子の検出強度を粒子の濃度に順次変換し、表示制御部は、粒子径変換部により変換された粒子径と、濃度変換部により変換された粒子の濃度とを関連付けてリアルタイムに表示するように表示部を制御してもよい。この場合、粒子径および粒子の濃度の分析中においても、分析の途中経過をリアルタイムに把握することができる。
（７－４）データ処理装置は、流路に試料注入を開始した時点、流路に試料注入を行う時間、および流路内で試料を沈降させる準備動作を行う時間をパラメータとして取得するパラメータ取得部をさらに備え、保持時間取得部は、パラメータ取得部により取得されたパラメータを用いて粒子の保持時間を取得してもよい。この場合、分析開始（流路に試料注入を開始した時点）からの経過時間を容易に保持時間に変換することができる。
（７－５）パラメータ取得部は、移動相の流量、ボイド溶出時間、流路の内部容量、流路の高さおよび流動場分画装置の周囲の温度のうち少なくとも一つをパラメータとして取得し、粒子径変換部は、パラメータ取得部により取得されたパラメータをさらに用いて、保持時間取得部により取得された粒子の保持時間を粒子径に変換してもよい。この場合、遠心型流動場分画装置または非対称フロー型動場分画装置等の流動場分画装置により分画された粒子の保持時間を容易に粒子径に変換することができる。
（７－６）流動場分画装置は、輪状の流路が回転可能に構成された遠心型流動場分画装置であり、パラメータ取得部は、流路の回転の時間変化、粒子密度および移動相密度をパラメータとしてさらに取得してもよい。この場合、遠心型流動場分画装置により分画された粒子の保持時間を容易に粒子径に変換することができる。
（７－７）理論式は、試料の状態および測定環境により発生する粒子の保持時間と粒子径との関係の誤差を補正する補正係数を含んでもよい。この場合、理論式に用いる各パラメータの誤差を補正することにより、より正確に保持時間を粒子径に変換することができる。そのため、理論式に合致しない試料に対しても高い精度で粒子径を算出することができる。理論式に用いる各パラメータの誤差とは、例えば、試料の粒子密度差による誤差、流動場分画装置の流路高さの寸法誤差、または温度誤差等を含む。
（７－８）本発明の他の参考形態に従うデータ処理装置は、流動場分画装置により分画された粒子についてのデータを処理し、処理結果を表示部に表示するデータ処理装置であって、流動場分画装置により分画された粒子の検出強度を取得する検出強度取得部と、粒子の検出強度と粒子の濃度との対応関係を示す対応情報を取得する対応情報取得部と、対応情報取得部により取得された対応情報に基づいて、検出強度取得部により取得された粒子の検出強度を粒子の濃度に変換する濃度変換部と、濃度変換部により変換された粒子の濃度を表示するように表示部を制御する表示制御部とを備える。
このデータ処理装置においては、流動場分画装置により分画された粒子の検出強度が取得される。粒子の検出強度と粒子の濃度との対応関係を示す対応情報が取得される。取得された対応情報に基づいて、取得された粒子の検出強度が粒子の濃度に変換される。変換された粒子の濃度が表示部に表示される。
この構成によれば、対応情報および粒子の検出強度に基づいて正確な粒子の濃度の分析結果が得られる。この場合、粒子の濃度の分析においては、ＩＣＰ－ＭＳ等の高価な検出器を用いる必要がない。これにより、高価な検出器を用いることなく正確に粒子を分析することができる。
（７－９）検出強度取得部は、流動場分画装置により分画された粒子の検出強度を順次取得し、濃度変換部は、検出強度取得部により順次取得された粒子の検出強度を粒子の濃度に順次変換し、表示制御部は、濃度変換部による変換結果をリアルタイムに表示するように表示部を制御してもよい。この場合、粒子の濃度の分析中においても、分析の途中経過をリアルタイムに把握することができる。
（７－１０）本発明のさらに他の参考形態に従う分析装置は、液体に分散された粒子を分画する流動場分画装置と、表示部と、流動場分画装置により分画された粒子についてのデータを処理し、処理結果を表示部に表示する本発明の一参考形態または他の参考形態に従うデータ処理装置とを備える。
この分析装置においては、液体に分散された粒子が流動場分画装置により分画される。流動場分画装置により分画された粒子についてのデータが上記のデータ処理装置により処理される。データ処理装置による処理結果が表示部に表示される。
この構成によれば、比較的正確な分析結果が得られる。この場合、粒子の分析においては、ＭＡＬＳ検出器またはＩＣＰ－ＭＳ等の高価な検出器を用いる必要がない。これにより、高価な検出器を用いることなく比較的正確に粒子を分析することができる。
（７－１１）本発明のさらに他の参考形態に従うデータ処理方法は、液体の流路を有する流動場分画装置により分画された粒子についてのデータを処理し、処理結果を表示部に表示するデータ処理方法であって、流動場分画装置による粒子の保持時間を取得するステップと、流動場分画装置における粒子の保持時間と粒子径との関係を示す理論式に基づいて、取得された粒子の保持時間を粒子径に変換するステップと、変換結果を表示部に表示するステップとを含む。
この方法によれば、粒子の保持時間に基づいて比較的正確な粒子径の分析結果が得られる。この場合、粒子径の分析においては、ＭＡＬＳ検出器等の高価な検出器を用いる必要がない。これにより、高価な検出器を用いることなく比較的正確に粒子を分析することができる。
（７－１２）本発明のさらに他の参考形態に従うデータ処理方法は、流動場分画装置により分画された粒子についてのデータを処理し、処理結果を表示部に表示するデータ処理方法であって、流動場分画装置により分画された粒子の検出強度を取得するステップと、粒子の検出強度と粒子の濃度との対応関係を示す対応情報を取得するステップと、取得された対応情報に基づいて、取得された粒子の検出強度を粒子の濃度に変換するステップと、変換された粒子の濃度を表示部に表示するステップとを含む。
この方法によれば、対応情報および粒子の検出強度に基づいて正確な粒子の濃度の分析結果が得られる。この場合、粒子の濃度の分析においては、ＩＣＰ－ＭＳ等の高価な検出器を用いる必要がない。これにより、高価な検出器を用いることなく正確に粒子を分析することができる。

Claims (8)

1. 液体の流路を有する流動場分画装置により分画された粒子についてのデータを処理し、処理結果を表示部に表示するデータ処理装置であって、
   前記流動場分画装置による粒子の保持時間を取得する保持時間取得部と、
   移動相の流量、ボイド溶出時間、前記流路の内部容量、前記流路の高さおよび前記流動場分画装置の周囲の温度のうち少なくとも一つをパラメータとして取得するパラメータ取得部と、
   前記流動場分画装置における粒子の保持時間と粒子径との関係を示す理論式および前記パラメータ取得部により取得されたパラメータに基づいて、前記保持時間取得部により取得された粒子の保持時間を粒子径に変換する粒子径変換部と、
   前記粒子径変換部による変換結果を表示するように前記表示部を制御する表示制御部とを備える、データ処理装置。
2. 前記流動場分画装置により分画された粒子の検出強度を取得する検出強度取得部と、
   粒子の検出強度と粒子の濃度との対応関係を示す対応情報を取得する対応情報取得部と、
   前記対応情報取得部により取得された対応情報に基づいて、前記検出強度取得部により取得された粒子の検出強度を粒子の濃度に変換する濃度変換部とをさらに備え、
   前記表示制御部は、前記粒子径変換部により変換された粒子径と、前記濃度変換部により変換された粒子の濃度とを関連付けて表示するように前記表示部を制御する、請求項１記載のデータ処理装置。
3. 前記保持時間取得部は、前記流動場分画装置により分画された粒子の保持時間を取得し、
   前記粒子径変換部は、前記保持時間取得部により取得された粒子の保持時間を粒子径に変換し、
   前記検出強度取得部は、前記流動場分画装置により分画された粒子の検出強度を順次取得し、
   前記濃度変換部は、前記検出強度取得部により順次取得された粒子の検出強度を粒子の濃度に順次変換し、
   前記表示制御部は、前記粒子径変換部により変換された粒子径と、前記濃度変換部により変換された粒子の濃度とを関連付けてリアルタイムに表示するように前記表示部を制御する、請求項２記載のデータ処理装置。
4. 前記パラメータ取得部は、前記流路に試料注入を開始した時刻、前記流路に試料注入を行う時間、および前記流路内で試料を沈降させる準備動作を行う時間をパラメータとしてさらに取得し、
   前記保持時間取得部は、前記パラメータ取得部により取得されたパラメータを用いて粒子の保持時間を取得する、請求項１記載のデータ処理装置。
5. 前記流動場分画装置は、輪状の前記流路が回転可能に構成された遠心型流動場分画装置であり、
   前記パラメータ取得部は、前記流路の回転の時間変化、粒子密度および移動相密度をパラメータとしてさらに取得する、請求項１記載のデータ処理装置。
6. 前記理論式は、試料の状態および測定環境により発生する粒子の保持時間と粒子径との関係の誤差を補正する補正係数を含む、請求項１記載のデータ処理装置。
7. 液体に分散された粒子を分画する流動場分画装置と、
   表示部と、
   前記流動場分画装置により分画された粒子についてのデータを処理し、処理結果を前記表示部に表示する請求項１記載のデータ処理装置とを備える、分析装置。
8. 液体の流路を有する流動場分画装置により分画された粒子についてのデータを処理し、処理結果を表示部に表示するデータ処理方法であって、
   前記流動場分画装置による粒子の保持時間を取得するステップと、
   移動相の流量、ボイド溶出時間、前記流路の内部容量、前記流路の高さおよび前記流動場分画装置の周囲の温度のうち少なくとも一つをパラメータとして取得するステップと、
   前記流動場分画装置における粒子の保持時間と粒子径との関係を示す理論式および取得されたパラメータに基づいて、取得された粒子の保持時間を粒子径に変換するステップと、
   変換結果を前記表示部に表示するステップとを含む、データ処理方法。

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