JPH0820361B2 - スペクトルデータ同定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は未知試料の分光スペクトルとか質量スペクト
ル等の測定結果を既知スペクトルデータと比較して類似
度の高い既知スペクトルを索出する方法に関する。

（従来の技術） スペクトル測定結果によって未知試料の同定を行う場
合、従来は、色々な物質のスペクトルデータを収録した
ライブラリから読出した既知スペクトルデータと未知試
料のスペクトルデータから両スペクトルの差を全範囲に
わたって求め、この差の２乗の積分が最も小さい既知ス
ペクトルデータを探す方法とか、未知試料のスペクトル
からピーク検出を行い、ライブラリに収録されているデ
ータからもピークを拾い出し、両方のピークの数の一致
度とか強度の一致度の良い既知スペクトルデータを探す
と云う方法が用いられていた。

（発明が解決しようとする課題） 上述した従来方法で、前者のスペクトルデータの差の
２乗和を求める方法は、スペクトルデータの全域にわた
って連続的（実際には小さな間隔でサンプリングしたデ
ータについて行われる）に演算を行うので計算量が多
く、検索結果の確度は高いがデータ処理に長時間を要す
る。後者のピークを検出してピーク数とか強度の一致度
を求める方法は計算量が少くデータ処理の所要時間は大
へん短くてよいが、対比する情報量が少な過ぎて検索結
果の確度が低い。また前者の方法は測定結果のベースラ
インが浮いていたり上下変動していると、検索結果が不
正確になるが、後者の方法はベースラインのオフセット
とか上下変動の影響は余り受けない。

このように上述した従来方法は夫々一長一短あるので
本発明は、比較的計算量が少く、しかも検索の確度が高
くて、ベースラインのオフセットとか変動の影響を受け
難いスペクトル検索方法を提供しようとするものであ
る。

（課題を解決するための手段） 未知試料の実測されたスペクトルデータとライブラリ
に収録されている既知物質のスペクトルデータとから夫
々ピークを検出し、相互のピークの位置の一致度，強度
の一致度およびピーク数の差を求め、位置と強度の一致
度が良く、ピーク数の差の小さい既知物質スペクトルデ
ータを検出するようにした。

（作用） 本発明方法はピークを検出して、ピーク同士の対比を
行うので、計算量は従来のピークの数とか強度を対比す
る方法と大差なく、単に数とか強度だけでなく、位置の
データも利用しているので、同定の確度は著しく向上
し、ピークの位置とか数はベースラインの浮上，変動の
影響を全く受けないから、本発明方法はベースラインの
浮上，変動に対して影響を受け難いものである。

（実施例） 第１図に本発明方法の一実施例をフローチャートで示
す。まず未知試料のスペクトル測定を行いスペクトルデ
ータをメモリに格納する（イ）。次に測定結果からピー
クを検出（ロ）し、その位置および強度を記憶する
（ハ）。測定結果の全ピークについて（ロ），（ハ）の
動作が終ったら、ライブラリから幾つかの候補物質のう
ちの一つのスペクトルデータを読出す（ニ）。未知試料
の同定に当っては予め色々な情報から、同定のため検索
すべき物質の範囲は或る程度絞られているので、こゝで
はその範囲の物質を候補物質として予め選出しておき、
そこから順に読出して行くのである。読出したデータか
らピークを検出（ホ）し、その位置および強度のデータ
を記憶しておく（ヘ）。読出したデータの全ピークにつ
いて（ホ），（ヘ）の動作が終ったら、未知試料スペク
トルのピーク一つずつについて、ライブラリから読出し
たスペクトルデータの各ピークとの間の相関度を計算
（ト）する。即ち未知試料のスペクトルのピークつまり
未知ピークをa,b,c…とし、ライブラリから読出したス
ペクトルのピークつまり既知ピーク1,2,3…ｎとすると
き、相関度は第２図に示すように、ａと1,aと2,……ａ
とn,bと1,bと2,……と云うように求められる。

このように未知ピークの一つと既知ピークの一番近い
ものとの間の相関度だけでなく、全既知ピークとの間で
相関を求めるのは、測定の分解能とか試料中の不純物等
の影響で複数のピークが一つのピークに見えている場合
があり得るから、見掛上の一番近いものだけでなく、比
較的近い所にある既知ピークも考慮に入れるためで、既
知ピークの全部について相関度を出しても、遠く離れた
ものは値が小さくて、後で行う類似度の値には殆んど影
響しないから未知ピークの近傍幾つかの既知ピークを選
んで相関度を計算するより、全既知ピークについて相関
度を計算する方が選別の手数より簡単だからである。

相関度は次式によって計算される。

相関度＝一定数−K1（既知ピーク位置−未知ピーク位
置）² −K2|既知ピーク強さ−未知ピーク強さ｜ 上式において、両ピークが位置，強さとも完全に一致
しておれば相関度は一定数となって最大である。一定数
としては例えば1000と云うような値を設定しておく。上
式によると相関度がマイナスになることもあるが支障は
ない。上式の代わりに を用いてもよい。未知試料の全未知ピークについて上の
相関度が求まったら、未知ピークと既知ピークとの間の
相関度の表を作成する（チ）。この表は例えば別表のよ
うになる。次に類似度を計算する（リ）。類似度は別表
によって、既知ピークの各段から相関度の一番大なる値
（別表中（ ）で囲んだ値）を選出し、 によって類似度を計算する。この類似度は次のような意
味を有する。上式右辺の第１項の相関度は既知試料の各
ピークについて、それに対応する未知試料のピークがど
の位近いかを表わし、その相関度の平均によって未知試
料のスペクトル全体として既知試料のスペクトルにどの
位似ているかを表わそうとするのが上式右辺第１項であ
る。しかし未知試料は一般に単一物質ではなくて、幾つ
かの成分よりなっていたり、或は単一物質であっても不
純物を含んでいたりして、一般に既知試料のスペクトル
よりピーク数は多くなる。未知試料の第２成分が少ない
ときは、スペクトル上では第２成分のピークは強いピー
クだけが表われているが、第２成分が増してくれば表わ
れる第２成分のピークも増してくる。第3,第４等の成分
を含んでいる場合も同様である。そして云うまでもな
く、第１成分を中心に考えると、第２成分が少ない程未
知試料は第１成分に相当する既知試料の物質に似ている
ことになるから、未知試料が複合的である場合、単に未
知試料の各ピークの相関度の平均だけで、既知試料と同
定するのは不合理である。上式の右辺第２項はこの点を
是正する項で、未知試料のピーク数から既知試料のピー
ク数を引いた値に適当な係数を掛けて補正値としている
のである。以上の動作を候補に挙げられているライブラ
リ中の各物質毎に行い、全候補について上の動作が終っ
たら、類似度の高い順に候補物質名を並べ、夫々の類似
度を併記した表を表示（ヌ）して動作を終る。

また、ライブラリ中のスペクトルデータのピーク検出
の結果は常に同一となるので、検索時にピーク検出せず
に、ライブラリ作成時に前もって一括してピーク検出し
ておいても良い。

（発明の効果） 本発明は二つのスペクトルに対してピークについての
み対比を行うので、二つのスペクトルの差の２乗の積分
を求めると云った方法に比し計算量は遥かに少なく、同
定作業が能率的に行われしかもピークの位置についての
対比を行っているので、ピークの数とか強さについてだ
け対比を行っているより同定の確度は高くなり、かつベ
ースラインのオフセットとか変動の影響も殆んど受けな
くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すフローチャート、第２
図はスペクトルデータの一例のグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】未知試料の実測されたスペクトルデータと
   ライブラリに収録されている既知物質のスペクトルデー
   タとから夫々ピークを検出し、未知試料の各ピーク毎に
   既知物質の各ピークに対して、相互の位置と強度とが近
   い程大きな値となるように定義された相関度を求め、既
   知物質の各ピークに対して夫々最大の相関度を示す未知
   試料のピークの上記相関度の相互平均値から既知物質の
   ピーク数より多い未知試料のピーク数に適当な係数を掛
   けた値を引いた値の大小で未知既知両スペクトルの類似
   度を表わすことを特徴とするスペクトルデータ同定方
   法。