JPH01100436A

JPH01100436A - クロマトスキャナ

Info

Publication number: JPH01100436A
Application number: JP25883687A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Shinya; 和也新屋
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1987-10-13
Filing date: 1987-10-13
Publication date: 1989-04-18
Anticipated expiration: 2012-04-16
Also published as: JP2600204B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は薄層クロマト（ＴＬＣ）プレートや電気泳動ゲ
ルなどを走査してクロマトグラムを得るクロマトスキャ
ナに関するものである。

（従来の技術）等電点電気泳動について説明するが、ＴＬＣや電気泳動
など、他の方法で展開された試料プレートについても同
様である。

第２図において、１は電気泳動ゲルであり、その一端の
電気泳動開始点２−１〜２−ｍに試料やマーカ物質が置
かれ、ｙ軸方向に電圧が印加されて電気泳動が行われる
。３は電気泳動により展開した試料やマーカ物質の展開
パターンである。測定対象物質の分子量や等電点（ＰＩ
）の情報を得るために、両端のレーンには分子量マーカ
やＰＩマーカを展開し、測定対象物質の展開された位置
の分子量やＰＩを両端のマーカの位置から目視によって
判断できるようにしている。例えば１両端の開始点２−
１と２−ｍにはマーカ物質を設け。

その間の開始点２−２〜２−（ｍ−１）に測定対象物質
を設ける。図で右端又は左端のレーンについて等電点が
既知のマーカの位置ｙ１〜ｙｎは既知の等電点ＰＩ、＋
〜ＰＩｎに対応している。

マーカのレーンを走査すると、第３図に示されるような
りロマトグラムが得られる。ｙ軸はステージの位［ｙ＋
’〜ｙｎ′であり、電気泳動ゲルの位置ｙ１〜ｙｎに対
応し、それらの位置にピークが表われる。

（Ｒ明が解決しようとする問題点）マーカのレーンのクロマトグラムの各ピークの位置３ｒ
＋’〜ｙｎ’に各ピークの等電点ＰＩを対応させると、
第４図に実線５で示されるような関係が得られる。この
対応関係は一般に直線ではなく、緩やかな曲線になる。

分子量で分離する電気泳動の場合には低分子量の物質か
ら高分子量の物質まで分離可能なように電気泳動ゲルに
意図的に勾配をつけることがある。その場合、ステージ
の座標ｙｌ′〜ｙｎ′とピークの分子量との関係は、分
子量の対数値が第４図と同様の関係になる。

従来はこのように分子量マーカやＰＩマーカを展開し、
目視によってステージの位置から分子量値やＰＩ値を判
断していたので、作業が煩雑である。また、マーカの展
開された位置が分子量やＰＩに関して直線的でないため
に誤差を見いだすことは困難である。

クロマトグラムのピークの座標値から分子量やＰＩを自
動的に算出できる機能を備えたクロマトスキャナは存在
していない。

本発明は検出したピークの座標値から分子量値やＰＩ値
を算出する機能を備えたクロマトスキャナを提供するこ
とを目的とするものである。

本発明は更に、算出した分子量値やＰＩ値を直線化し、
その直線化された分子量値やＰＩ値を座標軸とするクロ
マトグラムを作成して分子量やＰＩを視覚化することの
できるクロマトスキャナを提供することを目的とするも
のである。

（問題点を解決するための手段）第１図に本発明の構成を示す。

１０は試料プレート上で複数のマーカ物質が展開された
レーンを走査したときのピークの座標値と、ｍ定された
各ピークのマーカ物質の性質を表わす値とを入力し、両
者の対応を表わす曲線ｆ　（ｙ）を作成して保持する関
数算出手段、１１は未知物質のピークの座標値を入力し
、曲線ｆ　（ｙ）に基づいて性質を表わす値を算出する
演算手段である。

１２は演算手段１１で算出された性質を表わす値又はそ
の対数値を直線化する直線化手段であり、１３は直線化
された性質を表わす値又はその対数値を座標とするクロ
マトグラムを表示する表示手段である。

（作用）マーカを展開したレーンを走査すると、ステージの位置
　、／〜ｙｎ’　　（座標ｙｔ”ｙｎに対応する）とＰ
Ｉ＋”ＰＩｎの間には第４図に実ａ５で示される関係が
得られるので、関数算出手段１０はこの関係から最小二
乗近似などの近似法で曲線５の関数ｆ　（ｙ）を作成す
る。性質を表わす値が分子量の場合には分子量の対数値
を用いるとステージの位［ｙ＋’〜ｙｎ′と分子量の対
数値の間に曲線５で示されるような関係が得られる。し
たがって、分子量の場合、関数算出手段１０は分子量の
対数値に対して関数ｆ　（ｙ）を作成する。

演算手段１１はこの算出された関数ｆ　（ｙ）を用いて
、未知の測定対象物質のピークのステージの位置からそ
の位置に対応したＰＩや分子量（対数値）を算出する。

表示手段１３はこのように算出された性質を表わす値を
表示することができる。

直線化手段１２は算出された性質を表わす値を直線化す
る。すなわち、第５図に示されるように。

曲線５で示される関数ｆ　（ｙ）上のｆ（ｙｌ）とｆ（
ｙｎ）を結ぶ直線６　（ｇ　（ｙ））を使って、ｙｌ−
７Ｈに対応するＰＩなどを直線化する。分子量の場合に
は対数を使用しているので分子量のＥｘｐ化に対応する
。

表示手段１３はまた、このように直線化されたＰＩなど
を横軸とするクロマトグラムを表示することができる。

直線化される前のクロマトグラムは第６図（Ａ）に示さ
れるように横軸がｙ軸であるのに対し、直線化手段１２
によって直線化すると、例えば同図（Ｂ）に示されるよ
うに横軸をＰＩとするクロマトグラムを得ることができ
、未知の測定対象物質のクロマトピークのＰＩを目視に
よって容易に求めることができるようになる。

（実施例）第７図は本発明が適用されるクロマトスキャナの一例を
表わしている。

１は電気泳動ゲルやＴＬＣプレートなどであり、マーカ
物質や測定対象物質が展開されている。１５は光源であ
り１分光器１６によって所定の波長の光が取り出され、
電気泳動ゲル１などに照射される。照射された位置の反
射光は反射測定用の光電子増倍管１７によって検出され
、また透過光は透過検出用の光電子増倍管１８によって
検出される。電気泳動ゲル１はステージ（図示略）に載
せられ、ｙモータ１９によってｙ軸方向に移動させられ
、Ｘモータ２０によってＸ方向に移動させられる。光電
子増倍管１７，１Ｂの検出出力はマイクロコンピュータ
システム２１に取り込まれてデータ処理される。また、
モータ１９，２０はマイクロコンピュータシステム２１
の指示に従がって作動する。第１図に示される関数算出
手段１０、演算手段１１及び直線化手段１２はマイクロ
コンピュータシステム２１によって実現される。１３は
表示手段としての例えばＣＲＴである。

次に、関数算出手段１０、演算手段１１及び直線化手段
１２のそれぞれの具体的な動作を次の第８図から第２８
図によって説明する。

第８図に、第５図に示される曲線５と直線６を求めるた
めの係数演算のフローチャートを示す。

まず、エラーをクリアし、マーカ物質を走査して得られ
るピークの座標ｙｏ”ｙｎを昇巾に並べ、性質を表わす
値ｍｏ”ｍｎ　（Ｐ　Ｉ又は分子量）もｙｏ”’ｙｎに
対応させて並べる。

ｍ　ｏ　”　ｍ　ｎの最大値と最小値を求め、その最大
値をｋ　５ｒｓｒｒｒａｘとし、最小値をｋ　ａｍａｉ
ｎとする。また。

ｙ軸の最大値ｙｎをｋ　５ｃａｌｅとする。

ｙ軸を最大値ｙｎで規格化するためのｙ変換（後述）を
行い、また性質を表わす値ｍをＰＩの場合と分子量の場
合で統一して使用できるようにｍ変換（後述）を行う。

そして関数ｆ　（ｙ）を求めるために最小二乗曲線の係
数を計算する（後述）。

また、性質を表わす値を直線化するため折返し直線（第
５図の直線６）の係数を計算する（後述）。

第９図にｙ変換を示す。

ｙ座標を最大値ｙｎが１００になるように規格化する。

すなわち、Ｙｉ＝　ｙｉＸ　１００　／　ｋｓｃａｌｅ　　−（１
）とする。

第１０図にｍ変換を示す。

性質を表わす値ｍがＰＩである場合は、その性質を表わ
す値ｍ１（０≦ｉ≦ｎ）をＭｉとし、またｍが分子量で
ある場合にはその対数１ｏｇｍｉをＭｉとする。分子量
の場合、対数値が０又は負になる場合はエラーである。

第１１図に曲線５の関数ｆ　（ｙ）を求めるための近似
曲線の係数計算のフローを示す。

曲線を一次、二次又は三次曲線として近似する場合は後
述の第１２図のように係数計算を行い、第１３図のよう
に、はき出し法によって関数ｆ　（ｙ）を求める。また
１曲線５を、各プロットを直線でつないだ折れ線として
近似することもできる。

この曲線５の関数ｆ　（ｙ）をＭ　＝　ｋ　５ｃａｌｂ（３）　ｙ　３＋　ｋ　５ｃａ
ｌｂ（２）　ｙ　２＋ｋｓｃａｌｂ（１）ｙ＋ｋｓｃａ
ｌｂ（０）　　−−−・・１２）と表現する。この式の
係数ｋ　５ｃａｌｂ（３）　、　ｋ　５ｃａｌｂ（２）
　、　ｋ　５ｃａｌｂ（１）　、　ｋ　５ｃａｌｂ（０
）は第１２図に示されるマトリックスによって表わされ
る。マトリックスの各係数ｂｉｊ（ｂｏｏ〜ｂ３４）は
第１３図のように求めることができる。

まずｂｉｊを０とし、曲線５を一次関数として近似する
場合、二次関数として近似する場合又は三次関数として
近似する場合について、それぞれ図のように係数ｂｉｊ
を計算する。

このように求められた係数ｂｉｊを用いて第１２図のマ
トリックスの解ｋｓｃａｌｅｂ　（ｉ）　（ｉ　＝　Ｏ
〜３　）を、はき出し法により求める（第１４図）。求
められた係数ｋ　５ｃａｌｂ（３）　、　ｋ　５ｃａｌ
ｂ（２）　、　ｋ　５ｃａｌｂ（１）　。

ｋ　５ｃａｌｂ　（０）を第（２）式に代入することに
よって座標ｙと分子量やＰＩとの関係を表わす関数ｆ　
（ｙ）を求めることができる。

第１５図には性質を表わす値を直線化するための折り返
し直線６の計算の手順を表わす。

ｍｌ、ｆｆｌ？をともにＯとし、曲線５を一次曲線とし
て近似した場合、二次曲線として近似した場合又は三次
曲線として近似した場合には第１４図で求めた解！ｃｓ
ｃａｌｅｂ（ｉ）　（ｔ　＝０〜３）を用いて第１５図
に示されるようにｍｌと〜２を求める。

また、曲線５を折れ線として近似した場合にはｍｌに性
質を表わす値の最小値Ｍｏを用い、〜２に最大値Ｍｎを
用いる。そして折り返し直線６の勾配ｋ　５ｅａｌ　ｃ
　（１）、直線の定数項ｋ　５ｃａ１ｃ　（０）をそれ
ぞれ、ｋｓｃａｌｃ（１）＝（ｍｌ　−ｍ：）／（ｙｏ　　ｙ
ｎ）”””　（３）ｋｓｃａｌｃ（０）＝ｍ＋　−ｋｓ
ｃａｌｃ（１）ＸＹｏ　　−（４）として求める。

次に第１６図に未知の測定対象物質のレーンを走査して
得られたｙ座標からその性質を表わす値を求めるための
フローを示す。

座標と性質を表わす値との関係ｆ　（ｙ）が求められて
いるので、その関係式からｙ座標を性質を表わす値に変
換することができる。ｋｓｙ＝０とし、未知の測定対象
物質について入力される座標ｙの最大値ｙｎが１００と
なるように規格化したものをｋｓｘとする。

ｋｓｘ＝ｙＸ１００／ｙｎ　　　−−（５）そして、曲
線５が一次、二次又は三次の曲線として近似された場合
にはそれぞれ図に表わされるようにｋｓｙを求め、折れ
線の場合には次の第１７図に示される折れ線処理を施し
てｋｓｙを求める。

性質を表わす値がＰＩである場合にはｋｓｙが直ちにＰ
Ｉとなり、また性質を表わす値が分子量である場合には
Ｅｘｐ（ｋｓｙ）が′分子量となる。

折れ線処理のフローを第１７回に示す。

曲線ｆ　（ｙ）が第１８図に示されるように折れ線２２
として近似されている場合には、規格化したｋｓｘがマ
ーカのピーク座標ＹＯ〜Ｙｎのどこに位置するかを探す
５ｋａｘがＹｏ〜Ｙｎの間にある場合すなわちＹｉ≦ｋ
ｓｘ≦ＹｉＨ又はＹｉ≧ｋｓｘ≧Ｙｉ＋＋の場合には、
そのｉを記憶し、ｋｇｘがＹＯより小さい場合にはｉ＝
０とし、ｋｓｘがＹｏより大きい場合には１＝ｎ−１と
して、ｋｓｙをｋｓｘ＝（Ｍｉ＋＋　　−Ｍｉ）（ｋｓｘ−Ｙｉ）／（Ｙｉ＋
−ｔ　　　’ｙｉ）＋Ｍｉ−・−・・　（６）として算
出する。

分子量やＰＩなどを入力してｙ座標を求めることもでき
る。その手順を第１９図から第２７図により説明する。

第１９図において、性質を表わす値ｍがＰＩの場合には
その値ｍをｋｓｙとし、分子量の場合にはｌｏｇ　ｍを
ｋｓｙとする。ｍが負の場合はエラーである。

そして曲線５が一次関数、二次関数、三次関数として近
似されているか、折れ線処理をされているかに従がって
それぞれ後述のように、−次処理。

二次処理、三次処理又は折れ線処理を行ってｋｓｘを算
出し、そのｋｓｘとｙ座標の最大値ｙｎを用いてｙ座標
をｙ　＝　ｋ＆ｘＸ　ｙｎ／　１００　　　・−”　（７
）として求める。　　゛一次処理のフローを第２０図に示す。直線（第２１図）
の係数ｋ　５ｅａｌ　ｂ　（０）　、　ｋ　５ｃａｌ　
ｂ　（１）を用いてｋｓｘをｋｓｘ＝（ｋｓｙ　−ｋｓｃａｌｂ　（０））／　ｋｓ
ｃａｌｂ　（１）”’−（８）として求めることができ
る。

二次関数で近似された場合は、第２３図にように二次関
数の解を求めることになるので、第２２図のように判別
式りをＤ＝ｋｓｃａｌｂ（１）”　−４ｋｓｃａｌｂ（２）Ｘ
（ｋｓｃａｌｂ（０）　ｋｓｙ）・−（９）とし、２個
の解Ｓ＋、Ｓ：を次のように計算する。

Ｓ　１＝（−ｋｓｃａｌ　ｂ　（１）＋（Ｄ）’／”　
）／　２　Ｘ　ｋｓｃａｌ　ｂ　（２）”’−（１０）
Ｓ：＝（−に毀ｔｂ（１）−（Ｄ）”　−）／２ｘｋ吻
１　ｂ　（２）・・・・・・（１１）２個の解Ｓｌ、Ｓ
２のうち、ＹＯとＹｎの間にある解Ｓ＋又はＳ２がｋｓ
ｘとなる。

曲線５が三次関数として近似された場合には、第２５図
に示されるような変換を行うことになるので、第２４図
のように、ニュートン・ラプソン法によってｋｓｙとｋ
ｓｘの三次関数ｋｓｙ＝　ｋｓｃａｌｂ　（３）　ｋｓｘ’　＋　ｋｓ
ｃａｌｂ　（２）　ｋａｘ”＋　ｋ　５ｅａｌ　ｂ　（
１）　ｋ　ｓｘ＋　ｋ　５ｅａｌ　ｂ　（の−・−−−
−（１２）を解き、ｋｓｘを求める。

また曲線５が第２７図に示されるように折れ線で近似さ
れている場合には、Ｍｉ≦ｋｓｙ≦Ｍ　ｉ　＋ｒ又はＭ
ｉ≧ｋｓｙ≧Ｍｉ−Ｈを満足するｉを見つける。

そして、ｋｓｘは５ｘ＝（Ｙｉ＋＋　　−Ｙｉ）（ｋｓｙ−Ｍｉ）／（Ｍｉ＋
＋　　−Ｍｉ）＋Ｙｉ−”　　（１３）として表現され
る。

ｙ座標を性質を表わす値に変換し、性質を表わす値を直
線化するために第２８図に示されるようなｙ座標−ｙ座
標変換を行う。

ｋｓｙは、測定されたｙ座標ｙ−ｏｒｇと折り返し直線
の係数ｋ　５ｅａｌ　ｃ　（１）　、　ｋ　５ｃａｌｃ
（０）を用いてｋｓｙ＝　ｙ−ｏｒｇＸ　１００　Ｘ　
ｋｓｃａｌｃ　（１）＋　ｋｓｃａｌｃ　（０）−＝　
（１４）と表現する。そして曲線５が一次直線として近
似されている場合、二次曲線として近似されている場合
、三次曲線として近似されている場合又は折れ線として
近似されて場合に従がって、それぞれ−次処理、二次処
理、三次処理又は折れ線処理を行う。それぞれの処理は
第２０図から第２７図において説明されたものと同じで
ある。

各処理により得られたｋｓｘとｙ座標の最大値ｙｎを用
いて、直線化されたｙ座標ｙ　ｎｅｗをｙｎｅｗ＝　ｋ
ｓｘＸ　ｙｎ／　ｌ　ＯＯ−−（１５）として求めるこ
とができる。

この座標ｙｎｅ％Ｉを用いてクロマトグラムを表示する
と、第６図（Ｂ）に示されるような横座標が直線化され
た性質値であるマロマドグラムとなる。

第２図に示される電気泳動ゲル１では両端のレーンでマ
ーカ物質を泳動させているので、両マーカレーンのＰＩ
値に対するｙ座標の平均をとって関数ｆ　　（ｙ）を作
るための代表座標値を作り出すと。

正確さが増す。

（発明の効果）本発明では試料プレート上で複数のマーカ物質が展開さ
れたレーンを走査したときのピークの座標値と、測定さ
れた各ピークのマーカ物質の性質を表わす値とを入力し
、両者の対応を表わす曲線を作成して保持するとともに
、未知物質のピークの座標値を入力し前記曲線に基づい
て性質を表わす値を算出するようにしたので、未知の測
定対象物質のクロマトグラムのピーク座標から直ちに分
子量やＰＩなどの性質を表わす値の情報を得ることがで
きる。

また、本発明ではさらに、算出された性質を表わす値又
はその対数値を直線化し、その直線化された性質を表わ
す値又はその対数値を座標とするクロマトグラムを表示
するようにしたので、横軸を直線化されたＰＩや分子量
（対数値）としてクロマトグラムを視覚化することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を示すブロック図、第２図は試料が展開
された電気泳動ゲルを示す平面図、第３図は電気泳動ゲ
ルを走査して得られるクロマトグラムを示す波形図、第
４図はクロマトグラムの座標とＰＩの関係を示す図、第
５図は座標を性質を表わす値で直線化するための動作を
示す図、第６図（Ａ）は位置を座標とするクロマトグラ
ム、同図（Ｂ）は直線化されたＰＩを座標とするクロマ
トグラム、第７図は一実施例を示すブロック図、第８図
は係数演算動作を示すフローチャート、第９図は係数演
算動作で行うｙ変換動作を示すフローチャート、第１０
図は係数演算動作で行うｍ変換動作を示すフローチャー
ト、第１１図は係数演算動作で行う近似曲線の係数計算
動作を示すフローチャート、第１２図は最小二乗曲線の
係数計算のためのマトリックスを示す図、第１３図は最
小二乗曲線の係数計算動作を示すフローチャート、第１
４図は第１２図のマトリックスの解を求めるはき出し法
を示すフローチャート、第１５図は係数演算動作で行う
折り返し直線の計算動作を示すフローチャート、第１６
図はｙｍ標から分子量やＰＩを求める動作を示すフロー
チャート、第１７図は第１６因における折れ線処理を示
すフローチャート、第１８図は折れ線近似を示す図、第
１９図は分子量やＰＩからｙ座標を求める動作を示すフ
ローチャート、第２０図は第１９図における一次処理動
作を示すフローチャート、第２１図は一次処理動作を示
す図、第２２図は第１９図における二次処理動作を示す
フローチャート、第２３図は二次処理動作を示す図、第
２４図は第１９図における三次処理動作を示すフローチ
ャート、第２５図は三次処理動作を示す図、第２６図は
第１９図における折れ線処理動作を示すフローチャート
、第２７図は折れ線処理動作を示す図、第２８図は座標
を直線化するための動作を示すフローチャートである。　　　　１０・・・・・・関数算出手段、１１・・・・
・・演算手段、１２・・・・・・直線化手段、１３・・・・・・表示手段。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）試料が展開された試料プレートを展開方向に走査
してそのクロマトグラムを得ることのできるクロマトス
キャナにおいて、試料プレート上で複数のマーカ物質が
展開されたレーンを走査したときのピークの座標値と、
測定された各ピークのマーカ物質の性質を表わす値とを
入力し、両者の対応を表わす曲線を作成して保持する関
数算出手段と、前記曲線に基づいて未知物質のピークの
座標値を入力し、性質を表わす値を算出する演算手段と
を備えたことを特徴とするクロマトスキャナ。
（２）試料が展開された試料プレートを展開方向に走査
してそのクロマトグラムを得ることのできるクロマトス
キャナにおいて、試料プレート上で複数のマーカ物質が
展開されたレーンを走査したときのピークの座標値と、
測定された各ピークのマーカ物質の性質を表わす値とを
入力し、両者の対応を表わす曲線を作成して保持する関
数算出手段と、前記曲線に基づいて未知物質のピークの
座標値を入力し、性質を表わす値を算出する演算手段と
、この演算手段で算出された性質を表わす値又はその対
数値を直線化する直線化手段と、直線化された性質を表
わす値又はその対数値を座標とするクロマトグラムを表
示する表示手段とを備えたクロマトスキャナ。