WO2021106356A1 - クロマトグラムデータ処理装置、クロマトグラムデータ処理方法、クロマトグラムデータ処理プログラム及び記憶媒体 - Google Patents

クロマトグラムデータ処理装置、クロマトグラムデータ処理方法、クロマトグラムデータ処理プログラム及び記憶媒体 Download PDF

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WO2021106356A1
WO2021106356A1 PCT/JP2020/036866 JP2020036866W WO2021106356A1 WO 2021106356 A1 WO2021106356 A1 WO 2021106356A1 JP 2020036866 W JP2020036866 W JP 2020036866W WO 2021106356 A1 WO2021106356 A1 WO 2021106356A1
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WO
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chromatogram
data processing
peak
peaks
components
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/036866
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English (en)
French (fr)
Inventor
健一郎 鮫島
Original Assignee
アルプスアルパイン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/86—Signal analysis

Definitions

  • the present invention relates to a chromatogram data processing apparatus, a chromatogram data processing method, a chromatogram data processing program, and a storage medium.
  • the part where multiple components overlap the peak part of the chromatogram is Gaussian (EMG: Exponentially Modified Gaussian) modified by the Gaussian function or exponential function.
  • EMG Exponentially Modified Gaussian
  • Patent Document 1 describes a non-linear parameter estimated by fitting an overlapping peak of data obtained from a sample using a Gaussian function or an EMG function in a chromatograph data processing apparatus that measures a sample component by a chromatogram. , Compare with the non-linear parameters obtained in the same way from the standard sample, output that the fitting is appropriate if both parameters are similar, and overlap the data using the non-linear parameters obtained from the sample.
  • a data processing device that decomposes peaks into individual components is disclosed.
  • One aspect of the present invention is to provide a chromatogram data processing apparatus capable of decomposing peaks in a chromatogram for each component with higher accuracy.
  • a plurality of components contained in a sample to be measured are separated by a separation column, and the separated components are detected and the chromatogram obtained is used to measure the components.
  • a chromatogram acquisition unit that obtains the chromatogram having peaks derived from a plurality of the components, and a plurality of the peaks in the chromatogram, which is a gram data processing apparatus.
  • a fitting process is performed to decompose a plurality of the peaks, and the chromatogram after the fitting process is performed.
  • a determination unit for determining the component is provided.
  • the chromatogram data processing apparatus can decompose peaks in the chromatogram for each component with higher accuracy.
  • Example 1 It is a flowchart explaining the chromatogram data processing method which concerns on this Embodiment. It is a figure which shows an example of the analyzer which applied the chromatogram data processing apparatus. It is a chromatogram used in Example 1. It is a figure which shows the result of the fitting process of Example 1-1. It is a figure which shows the result of the fitting processing of the comparative example 1-1. It is a figure which shows the result of the fitting processing of the comparative example 1-2. It is a figure which shows the result of the fitting processing of the comparative example 1-3. It is a figure which shows the result of the fitting processing of the comparative example 1-4. It is a chromatogram used in Example 2. It is a figure which shows the result of the fitting process of Example 2-1.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the functions of the chromatogram data processing apparatus according to the embodiment.
  • the chromatogram data processing device 1 includes a data processing unit 10, an input unit 20, an output unit 30, and a display unit 40.
  • the chromatogram data processing apparatus 1 separates the components contained in the measurement target sample by the data processing unit 10 by a separation column which is a chromatograph, and detects the separated components in the measurement target sample eluted from the separation column. The components are measured by processing the resulting chromatogram.
  • the sample to be measured may be either a liquid or a gas.
  • Samples include, for example, biological substances (blood, sweat, saliva, urine, etc.), pharmaceuticals, food additives, synthesized chemical substances (agricultural materials, etc.), or environmentally hazardous substances (groundwater discharged from factories, etc.). , Waste liquid or groundwater, etc.).
  • the chromatogram data processing device 1 is used to analyze the components in the sample.
  • the data processing unit 10 includes a chromatogram acquisition unit 11, a differential data creation unit 12, a peak analysis unit 13, a peak area comparison unit 14, a fitting unit 15, and a determination unit 16.
  • the chromatogram acquisition unit 11 acquires a chromatogram having peaks derived from a plurality of components. As shown in FIG. 2, the chromatogram acquisition unit 11 acquires time-series data in which the elution time (holding time) and the signal strength (voltage) are on the X-axis and the Y-axis, respectively. In the obtained chromatogram, multiple peaks derived from various components in the sample appear.
  • the chromatogram shown in FIG. 2 is a chromatogram in which the apex P1 of the peak derived from the target component (hereinafter, simply referred to as the target peak) and its peripheral portion are enlarged and displayed.
  • the target peak has vertices P1, two valleys T1 and T2, and two inflection points I1 and I2.
  • the valley T1 is a valley located on the left side of P1 in FIG. 2, and the valley T2 is a valley located on the right side of P1 in FIG.
  • the inflection point I1 is located between the apex P1 and the valley T1
  • the inflection point I2 is located between the apex P1 and the valley T2.
  • the signal intensity of a certain peak appearing on the chromatogram is proportional to the component concentration of the component corresponding to the certain peak in the sample.
  • a plurality of components elute in close proximity around a certain elution time, so that an inseparable peak in which a plurality of peaks are mixed may occur.
  • the non-separable peak is decomposed (divided) into a plurality of peaks to improve the detection performance of the component corresponding to the peak.
  • the differential data creation unit 12 acquires differential data by smoothing the chromatogram obtained by the chromatogram acquisition unit 11 and differentiating the smoothed chromatogram at least once.
  • the differential data creation unit 12 can acquire the first-order differential data as shown in FIG. 3 by smoothing the chromatogram and differentiating it once.
  • the vertical axis of FIG. 3 shows the differential value (d (uV) / dt) obtained by differentiating the signal strength (unit: uV) with the elution time (unit: minutes).
  • the first derivative data shown in FIG. 3 is data obtained by differentiating the chromatogram once.
  • the positive region of FIG. 3 is a region where the slope of the chromatogram of FIG. 2 is increasing
  • the negative region of FIG. 3 is a region where the slope of the chromatogram of FIG. 2 is decreasing.
  • the vertices P1, valleys T1 and T2 shown in FIG. 2 are the first derivative data of FIG. 3 and are points where the first derivative value becomes zero.
  • the elution time of the vertices P1 can be accurately obtained. Since the two valleys T1 and T2 can be accurately obtained, the peak area can be accurately obtained when the boundary between the valleys T1 and the valley T2 is used as the boundary of the peak area.
  • the inflection point I1 of the chromatogram shown in FIG. 2 is a point where the detection intensity changes from an increase to a decrease in FIG. 3, and the inflection point I2 of the chromatogram shown in FIG. It will be a point that turns into a rise. Since the inflection points I1 and I2 are accurately obtained, the peak width is accurately obtained when the peak width is set between the inflection point I1 and the inflection point I2.
  • the differential data creation unit 12 can use the Savitzky-Goray method (SG method) or the like, which simultaneously performs the smoothing and differentiation of the chromatogram, for the smoothing process and the differential processing of the chromatogram.
  • the Savitzky-Goray method is an example of the least squares smoothing process, and it is possible to execute a complicated process relatively easily as compared with other methods.
  • the chromatogram smoothing and differentiation method is not limited to the Savitzky-Goray method, and various methods can be used as appropriate.
  • the peak analysis unit 13 calculates the peak area S1 of the target component of the chromatogram from the first-order differential data obtained by the differential data creation unit 12. Specifically, the peak analysis unit 13 derives valleys T1 and T2 of the target peak from the first-order differential data obtained by the differential data creation unit 12. Then, in the range from valley T1 to valley T2, as shown in FIG. 4, the area obtained by integrating the target peak having the apex P1 in the chromatogram of FIG. 2 is calculated as the peak area S1.
  • the peak area comparison unit 14 determines whether the peak is the target peak by comparing the peak area ratios of the plurality of peaks in the elution time region (peak detection region) where the plurality of peaks appear. Specifically, the peak area comparison unit 14 defines in advance the elution time region in which the target peak appears and the range of the peak area ratio appearing in the region. Then, in the chromatogram as shown in FIG. 5, the peak area comparison unit 14 sets that both the elution time and the area ratio are within the specified range with respect to all the peaks in the peak detection region A1. Determine if it exists.
  • the peak that satisfies the above conditions becomes the target peak.
  • the peak having a slow elution time is defined as peak 1
  • the peak having an early elution time is defined as peak 2.
  • the peak area comparison unit 14 detects whether the peak is the target peak by determining whether the elution time and the area of the two peaks (peak 1 and peak 2) are within a predetermined range. At peak 1 in FIG. 5, both the elution time and the area ratio range are within a predetermined range, and at peak 2 in FIG. 5, only the elution time is within a predetermined range. Therefore, the peak area comparison unit 14 can determine that the peak 1 is the target peak, and can exclude the peak 2 adjacent to the peak 1 from the target peak.
  • the fitting unit 15 has a Pearson (PVMG: Parabolic-Variance Modified Gaussian) function or an EMG function represented by the following formula (I) for a plurality of peaks in the chromatogram shown in FIG. A fitting process is performed using the Pearson) function to decompose multiple peaks in the chromatogram.
  • VMG Parabolic-Variance Modified Gaussian
  • x is the elution time
  • ⁇ is the elution time of a certain peak (vertex)
  • ⁇ is the standard deviation
  • A, a, and b are arbitrary constants.
  • the fitting unit 15 By performing the fitting process, the fitting unit 15 approximately obtains data in which adjacent peaks are completely decomposed while having substantially the same elution time and peak height as the chromatogram shown in FIG. 2, for example. Obtainable. In order to detect the target peak and calculate the component concentration derived from the target peak from the detected target peak, it is important to be able to accurately calculate the peak area ratio. In the fitting unit 15, even if a plurality of peaks with insufficient decomposition are present in the chromatogram, only the target peak can be decomposed by the fitting process from the plurality of peaks with insufficient decomposition. Therefore, the component concentration and detection accuracy of the component derived from the target peak are increased.
  • Equation (II) x is the elution time, ⁇ is the elution time of a certain peak (peak), ⁇ is the standard deviation, ⁇ is the shape parameter, and A is an arbitrary constant.
  • the fitting unit 15 uses the following formula (1) for a plurality of peaks of the chromatogram obtained by the chromatogram acquisition unit 11.
  • the fitting unit 15 has a degree of separation of 1.0 or more between the target peak contained in the plurality of peaks decomposed by the fitting process and the peak adjacent to the target peak.
  • the degree of separation of the peaks is less than 1.0, as shown in FIG. 6, the overlap of two adjacent peaks is large, and the decomposition state between these peaks becomes insufficient. As a result, the peaks affect each other, and peak reading or tailing occurs. That is, even if the target peak is decomposed by the fitting process, the component concentration derived from the target peak cannot be calculated accurately, and the detection accuracy is lowered.
  • the degree of separation of the peaks is 1.0 or more, as shown in FIG.
  • the overlap of the two adjacent peaks becomes small, so that the target peak can be easily decomposed from the plurality of peaks by the fitting process. Can be done. That is, the component concentration derived from the target peak can be accurately calculated, and the detection accuracy can be improved. If the degree of separation of the peaks is 1.5 or more, it can be considered that the two adjacent peaks are completely decomposed, so that the degree of separation of the peaks is preferably 1.5 or more.
  • the determination unit 16 determines the component from the chromatogram after the fitting process is performed by the fitting unit 15.
  • chromatogram data is input, and parameters and the like necessary for data processing are input.
  • Examples of the input unit 20 include a keyboard, a mouse, operation buttons, a touch panel, and the like.
  • the output unit 30 outputs the component determined by the determination unit 16. Examples of the output unit 30 include a printer and the like.
  • the display unit 40 displays the components determined by the determination unit 16 and the decomposition result of the peak of the chromatogram. Examples of the display unit 40 include a monitor display and the like.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a hardware configuration of the chromatogram data processing device 1.
  • the chromatogram data processing device 1 is composed of an information processing device (computer), and is physically a CPU (Central Processing Unit: processor) 101, which is an arithmetic processing unit, and a main storage device. It can be configured as a computer system including a RAM (Random Access Memory) 102 and a ROM (Read Only Memory) 103, an input device 104 as an input device, an output device 105, a communication module 106, an auxiliary storage device 107 such as a hard disk, and the like. .. These are connected to each other by bus 108. The output device 105 and the auxiliary storage device 107 may be provided externally.
  • a RAM Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • the CPU 101 controls the overall operation of the chromatogram data processing device 1 and performs various types of information processing.
  • the CPU 101 executes a chromatogram data processing program stored in the ROM 103 or the auxiliary storage device 107 to control the display operation of the measurement recording screen and the analysis screen.
  • the RAM 102 may include a non-volatile RAM that is used as a work area of the CPU 101 and stores major control parameters and information.
  • ROM 103 stores basic input / output programs and the like.
  • the chromatogram data processing program may be stored in ROM 103.
  • the input device 104 is a keyboard, a mouse, operation buttons, a touch panel, and the like.
  • the output device 105 is a monitor display or the like.
  • the output device 105 displays the prediction result and the like, and the screen is updated according to the input / output operation via the input device 104 and the communication module 106.
  • the communication module 106 is a data transmission / reception device such as a network card, and functions as a communication interface that takes in information from an external data recording server or the like and outputs analysis information to other electronic devices.
  • the auxiliary storage device 107 is a storage device such as an SSD (Solid State Drive) and an HDD (Hard Disk Drive). For example, various data necessary for the operation of the chromatogram data processing program and the chromatogram data processing device 1. Store files etc.
  • SSD Solid State Drive
  • HDD Hard Disk Drive
  • Each function of the chromatogram data processing device 1 shown in FIG. 1 causes a main storage device such as a CPU 101 or a RAM 102 or an auxiliary storage device 107 to read predetermined computer software (including a chromatogram data processing program), and causes the RAM 102, ROM 103, or The CPU 101 executes a prediction program or the like stored in the auxiliary storage device 107.
  • Each function of the chromatogram data processing device 1 is realized by operating the input device 104, the output device 105, and the communication module 106, and reading and writing data in the RAM 102, ROM 103, auxiliary storage device 107, and the like. ..
  • the chromatogram data processing apparatus 1 has the chromatogram acquisition unit 11, the differential data creation unit 12, and the peak analysis unit 13 shown in FIG. , The peak area comparison unit 14, the fitting unit 15, the determination unit 16, the input unit 20, the output unit 30, and the display unit 40, respectively.
  • chromatogram data processing program a program having the following configuration can be used.
  • the chromatogram data processing program A plurality of components contained in the sample to be measured are separated by a separation column, and a computer is made to execute the measurement of the components by a chromatogram obtained by detecting the separated components.
  • a chromatogram acquisition unit that obtains the chromatogram having peaks derived from a plurality of the components with time and signal strength as axes, respectively.
  • a fitting unit that decomposes the plurality of the peaks by performing a fitting process on the plurality of the peaks in the chromatogram using a Gaussian function modified by a Gaussian function or an exponential function and a Pearson function.
  • a determination unit for determining the component from the chromatogram after the fitting process Let the computer run.
  • the chromatogram data processing program can be stored in a storage device provided in a computer such as the main storage device or the auxiliary storage device 24 of the RAM 22 or ROM 23, for example. Further, the chromatogram data processing program may have a configuration in which a part or all of the chromatogram data processing program is transmitted via a transmission medium such as a communication line, and is received and recorded (including installation) by a communication module or the like provided in a computer. ..
  • the chromatogram data processing program may be partially or wholly stored in a portable storage medium such as a CD-ROM, a DVD-ROM, or a flash memory so that it can be read by a computer.
  • a portable storage medium such as a CD-ROM, a DVD-ROM, or a flash memory
  • the chromatogram data processing program can be read by a computer and recorded (including installation) in the computer from the state stored in the storage medium. Further, the chromatogram data processing program can be moved while being stored in the storage medium.
  • chromatogram data processing method in the chromatogram data processing apparatus 1 having the configuration as shown in FIG. 1, the components contained in the sample to be measured are separated in advance by a separation column and eluted from the separation column. The components are measured by the chromatogram obtained by detecting the separated components in the sample to be measured.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a chromatogram data processing method according to the present embodiment.
  • the chromatogram data processing method according to the present embodiment includes a chromatogram acquisition step (step S11), a differential data creation step (step S12), a peak analysis step (step S13), and a peak area comparison step (step S13).
  • step S14), a fitting step (step S15), and a determination step (step S16) are included.
  • the chromatogram data processing apparatus 1 uses the chromatogram acquisition unit 11 to obtain time-series data with the elution time and signal intensity as shown in FIG. 2 on the X-axis and the Y-axis, respectively, that is, a plurality of data derived from various components in the sample.
  • the chromatogram (raw data) in which the peak of the above appears is obtained as input information (chromatogram acquisition step: step S11).
  • the chromatogram data processing device 1 smoothes the chromatogram obtained by the chromatogram acquisition unit 11 by the differential data creation unit 12 and differentiates it once to perform the first derivative as shown in FIG. Obtain data (differential data creation step: step S12).
  • valleys T1 and T2 of the target peaks shown in FIG. 2 are points where the first derivative value becomes zero in the differential data of FIG. 3, the elution time of the points where the first derivative value becomes zero is set. By obtaining it, the elution times of the vertices P1, the valleys T1 and T2 can be accurately obtained. Further, since the inflection points I1 and I2 are accurately obtained from the differential data of FIG. 3, the peak width is also accurately obtained when the peak width is set between the inflection point I1 and the inflection point I2.
  • the chromatogram data processing device 1 obtains valleys T1 and T2 of target peaks from the first-order differential data obtained in the differential data creation step (step S12) by the peak analysis unit 13 as shown in FIG. Derived. After that, the peak area S1 of the target peak is calculated by integrating the target peak between the valley T1 and the valley T2 (peak analysis step: step S13).
  • the chromatogram data processing apparatus 1 determines a target peak by comparing the peak area ratios of the plurality of peaks in the elution time region including the plurality of peaks by the peak area comparison unit 14. : Step S14).
  • the peak detection region where the target peak appears and the range of the area ratio of the peaks appearing in the region are defined in advance. Then, in the chromatogram as shown in FIG. 5, it is determined whether or not there is a peak in which both the elution time and the area ratio are within a predetermined range in the peak detection region A1 of the elution time defined in advance. Of the two peaks (peak 1 and peak 2) shown in FIG. 5, the peak with a slow elution time and an area ratio within the range is peak 1, and the peak with a fast elution time and an area ratio outside the range is peak 2. And. At this time, the chromatogram data processing device 1 can determine that the peak 1 is the target peak, and can exclude the peak 2 adjacent to the peak 1 from the target peak.
  • the chromatogram data processing apparatus 1 uses the fitting unit 15 to perform fitting processing on a plurality of peaks in the chromatogram by using the PVMG function or EMG function represented by the above formula (I) and the Pearson function. To decompose a plurality of peaks in the chromatogram (fitting step: step S15).
  • the fitting process for example, it is possible to approximately obtain data in which adjacent peaks are completely decomposed while having substantially the same elution time and peak height as the chromatogram shown in FIG.
  • the fitting process only the target peak can be decomposed from the plurality of peaks that are insufficiently decomposed in the chromatogram, so that the component concentration of the component derived from the target peak, the detection accuracy, and the like can be improved.
  • the chromatogram data processing device 1 preferably performs a fitting process on a plurality of peaks of the chromatogram using the above formula (1).
  • the chromatogram data processing device 1 determines the target component in the sample from the chromatogram after the fitting process is performed in the fitting step (step S15) by the determination unit 16 (determination step: step S16).
  • the chromatogram data processing device 1 may output the determination result by the determination unit 16 by the output unit 30 or display it on the display unit 40.
  • the chromatogram data processing device 1 includes a chromatogram acquisition unit 11, a fitting unit 15, and a determination unit 16.
  • the chromatogram data processing device 1 obtains a chromatogram having a plurality of peaks derived from various components in the sample by the chromatogram acquisition unit 11. Then, the chromatogram data processing device 1 performs fitting processing on a plurality of peaks in the chromatogram by using the PVMG or EMG function and the Pearson function in the fitting unit 15, and obtains a target peak from the plurality of peaks. Disassemble.
  • the chromatogram data processing device 1 determines a component derived from the target peak decomposed by the determination unit 16 from the chromatogram fitted by the fitting unit 15.
  • Chromatograms obtained by separating various components in a sample with a separation column have various shapes such as steep and symmetrical peaks, steep and long-base asymmetric peaks, and poorly undulating and broad peaks. Peak appears.
  • the peak shape is likely to be greatly influenced by the separation performance determined mainly by the size and material of the separation column (column substrate and modifying group). For example, when the sample volume is extremely small and the components are separated using a general particle column, the peak shape of the chromatogram becomes broad unless the column volume is suppressed as much as possible.
  • the component derived from the target peak can be decomposed by performing the chromatogram fitting process using the EMG function, the Gaussian function weighted by the Lorentz function, or the like.
  • the Lorentz function is expressed by the following equation (III).
  • the monolith column exists in the skeletal structure (macropores) of the monolith structure and in the skeletal structure. Due to the minute voids (mesopores) formed, even if the column volume is the same as that of the particle column, high separation performance can be exhibited at a liquid feeding pressure lower than that of the particle column. Therefore, when the sample volume is extremely small and the components are separated using a monolith column, the separation can be performed with high accuracy.
  • the peak shape of the chromatogram obtained by using the monolith column tends to be steeper near the peak peak and the peak base tends to widen as compared with a general particle column. Therefore, the Gaussian function modified by the exponential function ( With the EMG function) or the like, it becomes difficult to perform fitting with high accuracy.
  • the chromatogram data processing apparatus 1 accurately obtains the peak of the chromatogram obtained by using the monolith column by the function obtained by synthesizing the Gaussian function or the EMG function and the Pearson function when the fitting process is performed by the fitting unit 15. Can be fitted. As a result, the chromatogram data processing apparatus 1 can determine the target component contained in the sample with high accuracy from the curve data (target peak after decomposition) after the fitting process in the determination unit 16.
  • the chromatogram data processing apparatus 1 fits and decomposes peaks derived from various components on the chromatogram even when the sample is small and the various components in the sample are not sufficiently separated. Therefore, it is possible to calculate the concentration of various components on the chromatogram, the detection accuracy, and the like with high accuracy. Therefore, the chromatogram data processing device 1 can be effectively used particularly when a separation column (for example, a monolith column) which is small in size, has a low liquid feeding pressure, and has high separation performance is used.
  • a separation column for example, a monolith column
  • the chromatogram data processing device 1 can use the above formula (1) for a plurality of peaks of the chromatogram when the fitting process is performed by the fitting unit 15.
  • the above equation (1) is a function obtained by synthesizing (multiplying) the PVMG function and the Pearson VII function. Therefore, even if the peak on the chromatogram is steep near the peak apex and the peak base is likely to widen, which is obtained when the peak is separated using a separation column having high separation performance such as a monolith column, the fitting process is performed. It can be done accurately. As a result, the chromatogram data processing device 1 can determine the target component contained in the sample with high accuracy from the curve data after the fitting process in the determination unit 16.
  • the chromatogram data processing device 1 can obtain differential data by smoothing the chromatogram in the differential data creating unit 12 and differentiating the smoothed chromatogram at least once. By smoothing and differentiating the chromatogram, the noise component of the obtained differential data can be reduced.
  • the differential data creation unit 12 may perform chromatographic smoothing processing to more accurately obtain the elution times of vertices P1, valleys T1 and T2. it can. By more accurately determining the elution times of valleys T1 and T2, the peak area of each peak can be determined more accurately.
  • the peak analysis unit 13 obtains the integration range of the target peak from the first-order differential data obtained by the differential data creation unit 12, measures the peak area of the target peak, and measures the peak area of the target peak.
  • the target peak can be determined by comparing the peak areas of the plurality of peaks in the elution time region including the plurality of peaks. As a result, the chromatogram data processing device 1 can determine the target peak more accurately, so that the target component contained in the sample can be determined with higher accuracy.
  • the chromatogram data processing device 1 can decompose various components of the chromatogram by performing the fitting process even if the sample to be separated is small, so that the concentration of various components in the sample, the detection accuracy, and the like can be determined. It can be calculated with high accuracy.
  • a separation column for example, a monolith column
  • the chromatogram data processing device 1 is used for analysis of blood components such as proteins and nucleic acids contained in blood, chemical substances contained in wastewater discharged from factories, and trace substances contained in groundwater. It can be used effectively.
  • the flow path plate 10A can be suitably used in various applications such as clinical examinations, food examinations, environmental examinations, and medical sites such as medical treatment and nursing.
  • HbA1c glycohemoglobin
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of an analyzer to which the chromatogram data processing device 1 is applied.
  • the analyzer 60 includes a chromatogram data processing device 1, a flow path plate 61, a separation column 62, a container 63, a liquid feed pump 64, and a flow path switching valve (switching valve) 65.
  • a supply pipe 66A, a discharge pipe 66B, and a detector 67 are provided.
  • the flow path plate 61 is composed of two plates, and has a flow path portion through which the liquid passes and a separation column accommodating portion on the surface where the plates are in contact with each other.
  • the flow path plate 61 is configured by laminating the plates in the plate thickness direction with the flow path and the accommodating portion facing each other.
  • an olefin resin, an acrylic resin, a styrene resin, a vinyl resin, a fluorine resin, an engineering plastic, a super engineering plastic, a thermosetting resin, glass or the like can be used.
  • the flow path plate 61 has a flow path through which the liquid passes, and has an inflow port 61a and an outflow port 61b on the main surface.
  • the flow path plate 61 accommodates the separation column 62 in the middle of the flow path.
  • the separation column 62 is arranged in the middle of the flow path in the flow path plate 61, and is housed in a sealed state between the two plates.
  • the separation column 62 separates components in blood, and for example, a separation column for liquid chromatography is used.
  • the separation column 62 is composed of a porous body processed into a columnar shape and an aggregate of fine particles.
  • the separation column 62 separates various components contained in blood by the interaction between the various components contained in the passing liquid and the separation column 62 (for example, hydrophobic interaction, ion exchange action, etc.). Specifically, various components contained in blood are separated by utilizing the difference in moving speed between components, the size of molecules, the charged state, and the like caused by the interaction.
  • the material of the stationary phase is selected from inorganic materials, organic materials, and the like.
  • the stationary phase can include a monolithic structure made of an inorganic material, an organic material, or the like.
  • the sizes of the skeletal structure (macropores) and the minute voids (mesopores) existing in the skeletal structure can be appropriately designed according to the purpose.
  • the monolith structure silica monolith or the like is used.
  • the container 63 has a container 63A for temporarily containing the mobile phase, which is injected from the outside, and a container 63B for temporarily containing the blood as a sample.
  • the liquid feed pump 64 includes a liquid feed pump 64A that feeds the mobile phase in the container 63A and a liquid feed pump 64B that feeds the blood in the container 63B.
  • the switching valve 65 switches the flow path connecting the liquid feed pump 64A or the liquid feed pump 64B and the flow path plate 61. By switching the flow path with the switching valve 65, the mobile phase or blood is sent to the flow path plate 61.
  • the supply pipe 66A and the discharge pipe 66B are arranged so as to be removable from the inflow port 61a and the outflow port 61b provided on the main surface of the flow path plate 61.
  • the supply pipe 66A is inserted into the inflow port 61a to supply blood to the flow path in the flow path plate 61.
  • the discharge pipe 66B is inserted into the outflow port 61b and discharges blood from the flow path in the flow path plate 61.
  • the detector 67 detects the separated components in the blood.
  • a UV detector, a three-dimensional detector, a differential refractive index detector, a mass detector and the like are used as the detector 67.
  • the chromatogram obtained by detecting the separated component in the blood with the detector 67 is input to the chromatogram data processing device 1 as chromatogram data.
  • the liquid feed pump 64 sucks the blood injected into the container 63 and supplies it to the supply pipe 66A at a constant flow rate.
  • Blood is sent from the inflow port 61a to the flow path in the flow path plate 61 via the supply pipe 66A.
  • the blood is sent to the separation column 62 through the flow path, and by passing through the separation column 62, various components in the blood are separated and eluted from the outlet of the separation column 62.
  • the blood that has passed through the separation column 62 passes through the flow path, flows from the outlet 61b to the discharge pipe 66B, and is discharged to the outside.
  • the blood discharged to the outside from the discharge pipe 66B is converted as a signal intensity (chromatogram) with respect to the elution time by detecting it with the detector 67.
  • the blood used for the measurement may be collected in a collection container (not shown) or the like, or may be discarded as it is.
  • the blood chromatogram obtained by the detector 67 is input to the data processing unit 10 of the chromatogram data processing device 1 as chromatogram data.
  • the chromatogram data processing device 1 processes the chromatogram data in the data processing unit 10 to detect HbA1c, which is a specific protein, from various proteins contained in blood.
  • the chromatogram data processing device 1 outputs the data processed by the data processing unit 10 to the output unit 30, and displays the measurement result on the display unit 40.
  • the analyzer 60 can decompose the peaks derived from various proteins on the chromatogram by the fitting process in the chromatogram data processing apparatus 1, so that HbA1c, which is a specific protein, is high. It can be detected with high accuracy. Therefore, the analyzer 60 separates the protein in the blood by using a small silica monolith or the like having a low liquid feeding pressure and high separation performance as the separation column 62, so that a small amount of blood can be used for HbA1c in the blood. Can be detected with high accuracy.
  • the analyzer 60 can, for example, calculate the HbA1c value used as a diagnostic criterion for diabetes with high accuracy, and can be suitably used for the diagnosis of diabetes and the like.
  • the liquid feeding pressure of the liquid feeding pump 64 can be lowered.
  • the analyzer 60 can accommodate the separation column 62 in the flow path plate 61, the analyzer 60 can be miniaturized and can be easily handled.
  • the sample may be a gas.
  • the data processing unit 10 does not have to include the peak analysis unit 13 and the peak area comparison unit 14, and does not include the differential data creation unit 12, the peak analysis unit 13, and the peak area comparison unit 14. May be good.
  • the differential data creation unit 12 may acquire the differential data obtained by differentiating the chromatogram obtained by the chromatogram acquisition unit 11 twice or more.
  • the differential data creation unit 12 may perform only the differentiation without performing the chromatogram smoothing process.
  • the differential data creation unit 12 smoothes and differentiates the chromatogram obtained by the chromatogram acquisition unit 11, but the data processing unit 10 performs a smoothing process for smoothing the chromatogram.
  • a unit and a differential data creation unit 12 that only differentiates the chromatogram may be separately provided.
  • Example 1-1 Analysis of components in blood
  • the analyzer 60 shown in FIG. 10 was prepared, and blood was used as the liquid (sample) to be measured. Blood was supplied from the inflow port 61a of the flow path plate 61, the components in the blood were separated by the separation column 62, and then the blood was discharged from the outflow port 61b of the flow path plate 61. The discharged blood was supplied to the detector 67, and various components in the blood were detected to obtain a chromatogram of the blood components as shown in FIG. Two peaks derived from glycohemoglobin (HbA1c) in erythrocytes were detected in the broken line region in FIG.
  • HbA1c glycohemoglobin
  • the degree of separation of the two adjacent peaks was low.
  • the peak detected at an elution time of about 1.2 minutes is a peak derived from unstable A1c (Labile A1c: LA1c), and the elution time is about 1.2 minutes.
  • the peak detected in about 1.6 minutes is a peak derived from stable A1c (Stable A1c: St-A1c).
  • the dashed line region of the chromatogram shown in FIG. 11 was fitted using the above formula (1).
  • the result of the fitting process is shown in FIG. In FIG. 12, the thin line shows the chromatogram data (raw data) shown in FIG. 11, the thick line shows the data after the fitting process, and the broken line shows the peak of the component decomposed by the fitting process.
  • Example 1-1 the fitting process was performed in the same manner as in Example 1-1 except that the EMG function was used instead of the above formula (1).
  • the result of the fitting process is shown in FIG.
  • the thin lines, thick lines, and broken lines in FIG. 13 are the same as those in FIG.
  • Example 1-1 the fitting process was carried out in the same manner as in Example 1-1 except that the PVMG function was used instead of the above formula (1).
  • the following equation (I) was used as the PVMG function.
  • the result of the fitting process is shown in FIG.
  • the thin lines, thick lines, and broken lines in FIG. 14 are the same as those in FIG.
  • x is the elution time
  • ⁇ is the elution time of a certain peak (vertex)
  • ⁇ is the standard deviation
  • A, a, and b are arbitrary constants.
  • Example 1-1 the fitting process was performed in the same manner as in Example 1-1 except that the Lorentz function was used instead of the above equation (1).
  • the following equation (III) was used as the Lorentz function.
  • the result of the fitting process is shown in FIG.
  • the thin lines, thick lines, and broken lines in FIG. 15 are the same as those in FIG.
  • Example 1-1 the fitting process was performed in the same manner as in Example 1-1 except that the Pearson VII function was used instead of the above formula (1).
  • the following equation (II) was used as the Pearson VII function.
  • the result of the fitting process is shown in FIG.
  • the thin lines, thick lines, and broken lines in FIG. 16 are the same as those in FIG.
  • Equation (II) x is the elution time, ⁇ is the elution time of a certain peak (peak), ⁇ is the standard deviation, ⁇ is the shape parameter, and A is an arbitrary constant.
  • Example 2 (Preparation of chromatogram) Except for the fact that instead of the chromatogram shown in FIG. 11 obtained in Example 1-1, a chromatogram having a high degree of separation between two adjacent peaks as shown in FIG. 17 was used. It was done in the same way. Of the two peaks in the broken line region in FIG. 17, the peak detected at an elution time of about 0.9 minutes is a peak derived from LA1c, and is detected at an elution time of about 1.3 minutes. The peak is a peak derived from St-A1c. The result of the fitting process is shown in FIG. The thin lines, thick lines, and broken lines in FIG. 18 are the same as those in FIG.
  • Example 2-1 the fitting process was carried out in the same manner as in Example 2-1 except that the EMG function was used instead of the above formula (1).
  • the result of the fitting process is shown in FIG.
  • the thin lines, thick lines, and broken lines in FIG. 19 are the same as those in FIG.
  • Example 2-1 the fitting process was carried out in the same manner as in Example 2-1 except that the PVMG function used in Comparative Example 1-2 was used instead of the above formula (1).
  • the result of the fitting process is shown in FIG.
  • the thin lines, thick lines, and broken lines in FIG. 20 are the same as those in FIG.
  • Example 2-3 In Example 2-1 the fitting process was carried out in the same manner as in Example 2-1 except that the Lorentz function used in Comparative Example 1-3 was used instead of the above formula (1). The result of the fitting process is shown in FIG. The thin lines, thick lines, and broken lines in FIG. 21 are the same as those in FIG.
  • Example 2-1 the fitting process was carried out in the same manner as in Example 2-1 except that the Pearson VII function used in Comparative Example 1-4 was used instead of the above formula (1).
  • the result of the fitting process is shown in FIG.
  • the thin lines, thick lines, and broken lines in FIG. 22 are the same as those in FIG.
  • Example 1-1 in the chromatogram in which the separation of two adjacent peaks was low, the elution time and peak height of the data after the fitting treatment were substantially the same as those of the raw data. .. Further, since there was no significant difference in the shapes of the two adjacent peaks before and after the fitting process, the peaks of the components decomposed by the fitting process can be approximately regarded as completely separated LA1c and St-A1c. It was confirmed that. On the other hand, as shown in FIGS. 13 to 16, in Comparative Examples 1-1 to 1-4, the elution time of the data, the peak height, and the two adjacent peak shapes of the data after the fitting process are all different. It deviated from the raw data. Therefore, it was confirmed that it is difficult to regard the peaks of the components decomposed by the fitting treatment as completely separated LA1c and St-A1c.
  • Example 2-1 in the chromatogram in which the two adjacent peaks were highly separated, the elution time and peak height of the data after the fitting treatment were almost the same as those of the raw data. .. Further, since there is no large difference in the shapes of the two adjacent peaks before and after the fitting treatment, the peaks of the components decomposed by the fitting treatment are approximately regarded as completely separated LA1c and St-A1c. It was confirmed that it could be done. On the other hand, as shown in FIGS. 19 to 22, in Comparative Examples 2-1 to 2-4, the elution time of the data, the peak height, and the two adjacent peak shapes of the data after the fitting process are all different. It deviated from the raw data. Therefore, it was confirmed that it is difficult to regard the peaks of the components decomposed by the fitting treatment as completely separated LA1c and St-A1c.
  • the two peaks derived from HbA1c in the chromatogram can be decomposed into LA1c and St-A1c, and thus the two peaks can be decomposed.
  • the HbA1c value can be calculated with high accuracy from the area ratio of St-A1c.
  • the chromatogram data processing apparatus according to the present embodiment can decompose St-A1c from the chromatogram affected by impurities and the like, and is effective as a small portable liquid chromatography apparatus. It can be said that it can be used.
  • Chromatogram data processing device 10 Data processing unit 11 Chromatogram acquisition unit 12 Differentiation data creation unit 13 Peak analysis unit 14 Peak area comparison unit 15 Fitting unit 16 Judgment unit 20 Input unit 30 Output unit 40 Display unit

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Abstract

本発明に係るクロマトグラムデータ処理装置は、測定対象試料に含まれる複数の成分が分離カラムで分離され、分離された前記成分を検出して得られるクロマトグラムにより前記成分を測定するクロマトグラムデータ処理装置であって、時間と信号強度とをそれぞれ軸として、複数の前記成分に由来するピークを有する前記クロマトグラムを得るクロマトグラム取得部と、前記クロマトグラム内の複数の前記ピークに対して、ガウシアン関数又は指数関数で修飾されたガウシアン関数と、ピアソン関数とを用いて、フィッティング処理を行い、複数の前記ピークを分解するフィッティング部と、前記フィッティング処理を行った後の前記クロマトグラムから前記成分を判定する判定部と、を備える。

Description

クロマトグラムデータ処理装置、クロマトグラムデータ処理方法、クロマトグラムデータ処理プログラム及び記憶媒体
　本発明は、クロマトグラムデータ処理装置、クロマトグラムデータ処理方法、クロマトグラムデータ処理プログラム及び記憶媒体に関する。
　クロマトグラフを使用して試料中の成分を測定する際、クロマトグラムのピーク部分に複数個の成分が重なり合う部分は、ガウシアン(Gaussian)関数や指数関数により修飾されたガウシアン(ＥＭＧ：Exponentially Modified Gaussian)関数を用いてクロマトグラムをフィッティングすることにより、クロマトグラムをそれぞれの成分に分解し、それぞれの試料成分を測定するデータ処理装置がある（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１には、クロマトグラムにより試料の成分を測定するクロマトグラフのデータ処理装置において、試料から得られるデータの重なりピークに対してガウシアン関数又はＥＭＧ関数を用いてフィッティングして見積もった非線形パラメータと、標準試料から同様にして得られた非線形パラメータとを比較し、両パラメータが近似している場合にはフィッティングが妥当であることを出力し、試料から得られた非線形パラメータを用いてデータの重なりピークを個々の成分に分解するデータ処理装置が開示されている。
日本国特開２０００－１３１３０５号公報
　特許文献１のデータ処理装置では、クロマトグラム内の隣接するピーク同士の重なりが小さいピークについては、ガウシアン関数及び指数関数により修飾されたガウシアン関数のいずれを用いても、精度良くフィッティングすることができる。しかし、クロマトグラム内の隣接するピーク同士の重なりが大きいピークの場合、隣接するピーク同士が互いに影響し合うため、ピークのリーディング又はテーリングが発生する場合がある。その結果、隣接するピーク同士の重なりが大きいピークについては、指数関数により修飾されたガウシアン関数であっても、精度良くフィッティングできない場合がある。
　即ち、特許文献１のデータ処理装置を用いても、フィッティング前後の差が大きくなるため、フィッティング後の結果を妥当と見なすことが困難となる可能性が高くなる。
　本発明の一態様は、クロマトグラム内のピークを個々の成分ごとにより高精度に分解できるクロマトグラムデータ処理装置を提供することを目的とする。
　本発明の一態様に係るクロマトグラムデータ処理装置は、測定対象試料に含まれる複数の成分が分離カラムで分離され、分離された前記成分を検出して得られるクロマトグラムにより前記成分を測定するクロマトグラムデータ処理装置であって、時間と信号強度とをそれぞれ軸として、複数の前記成分に由来するピークを有する前記クロマトグラムを得るクロマトグラム取得部と、前記クロマトグラム内の複数の前記ピークに対して、ガウシアン関数又は指数関数で修飾されたガウシアン関数と、ピアソン関数とを用いて、フィッティング処理を行い、複数の前記ピークを分解するフィッティング部と、前記フィッティング処理を行った後の前記クロマトグラムから前記成分を判定する判定部と、を備える。
　本発明の一態様に係るクロマトグラムデータ処理装置は、クロマトグラム内のピークを個々の成分ごとにより高精度に分解できる。
一実施形態に係るクロマトグラムデータ処理装置の機能を示すブロック図である。 クロマトグラムの一例を示す図である。 微分データの一例を示す図である。 ピーク面積の計算の一例を示す図である。 ピーク面積の比較の一例を示す図である。 ピークの分離度が１．０未満の場合の２つのピークの重なり具合を示す説明図である。 ピークの分離度が１．０以上の場合の２つのピークの重なり具合を示す説明図である。 クロマトグラムデータ処理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 本実施形態に係るクロマトグラムデータ処理方法を説明するフローチャートである。 クロマトグラムデータ処理装置を適用した分析装置の一例を示す図である。 実施例１で用いたクロマトグラムである。 実施例１－１のフィッティング処理した結果を示す図である。 比較例１－１のフィッティング処理した結果を示す図である。 比較例１－２のフィッティング処理した結果を示す図である。 比較例１－３のフィッティング処理した結果を示す図である。 比較例１－４のフィッティング処理した結果を示す図である。 実施例２で用いたクロマトグラムである。 実施例２－１のフィッティング処理した結果を示す図である。 比較例２－１のフィッティング処理した結果を示す図である。 比較例２－２のフィッティング処理した結果を示す図である。 比較例２－３のフィッティング処理した結果を示す図である。 比較例２－４のフィッティング処理した結果を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の符号を付して、重複する説明は省略する。また、図面における各部材の縮尺は実際とは異なる場合がある。本明細書において数値範囲を示すチルダ「～」は、別段の断わりがない限り、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。
＜クロマトグラムデータ処理装置＞
　一実施形態に係るクロマトグラムデータ処理装置について説明する。図１は、一実施形態に係るクロマトグラムデータ処理装置の機能を示すブロック図である。図１に示すように、クロマトグラムデータ処理装置１は、データ処理部１０と、入力部２０と、出力部３０と、表示部４０とを備える。クロマトグラムデータ処理装置１は、データ処理部１０で測定対象試料に含まれる成分を、クロマトグラフである分離カラムで分離して、分離カラムから溶出した測定対象試料中の分離された成分を検出して得られるクロマトグラムを処理することにより成分を測定する。
　測定対象試料(以下、単に試料という)は、液体、気体のいずれでもよい。試料として、例えば、生体由来の物質（血液、汗、唾液、又は尿等）、医薬品、食品添加物、合成された化学物質（農料等）、又は環境負荷物質（工場等から排出される排水、廃液又は地下水等）が挙げられる。本実施形態では、クロマトグラムデータ処理装置１で試料中の成分の分析を行うものとする。
　データ処理部１０は、クロマトグラム取得部１１と、微分データ作成部１２と、ピーク解析部１３と、ピーク面積比較部１４と、フィッティング部１５と、判定部１６とを備える。
　クロマトグラム取得部１１は、複数の成分に由来するピークを有するクロマトグラムを取得する。図２に示すように、クロマトグラム取得部１１は、溶出時間（保持時間）及び信号強度（電圧）を、それぞれＸ軸及びＹ軸とした時系列データを取得する。取得したクロマトグラムには、試料中の各種成分に由来する複数のピークが現れる。図２に示すクロマトグラムは、目的成分に由来するピーク（以降、単に目的ピークという）の頂点Ｐ１とその周辺部を拡大表示したクロマトグラムである。目的ピークは、頂点Ｐ１と、２つの谷Ｔ１及びＴ２と、２つの変曲点Ｉ１及びＩ２とを有する。谷Ｔ１は、図２においてＰ１の左側に位置する谷であり、谷Ｔ２は、図２においてＰ１の右側に位置する谷である。変曲点Ｉ１は頂点Ｐ１と谷Ｔ１との間に位置し、変曲点Ｉ２は頂点Ｐ１と谷Ｔ２との間に位置する。
　クロマトグラム上に出現した、あるピークの信号強度は、あるピークと対応する成分の、試料中における成分濃度に比例する。試料の種類や分析条件等によっては、ある溶出時間の周りに複数の成分が近接して溶出するため、複数のピークが混在した不分離ピークが発生する場合がある。この場合、各ピーク同士が重なり合った状態となっているため、不分離ピークは複数のピークに分解（分割）させて、ピークと対応する成分の検出性能を向上させる。
　微分データ作成部１２は、クロマトグラム取得部１１で得たクロマトグラムを平滑化処理して、平滑化処理したクロマトグラムを少なくとも１回微分することで、微分データを取得する。微分データ作成部１２は、クロマトグラムを平滑化処理して１回微分することで、図３に示すような１次微分データを取得することができる。なお、図３の縦軸は信号強度（単位：ｕＶ）を溶出時間（単位：分）で微分した微分値（ｄ（ｕＶ）／ｄｔ）を示す。
　図３に示す１次微分データは、クロマトグラムを１回微分して得られたデータである。図３の正の領域は、図２のクロマトグラムの傾きが増大している領域で、図３の負の領域は、図２のクロマトグラムの傾きが減少している領域である。例えば、図２に示す、頂点Ｐ１、谷Ｔ１及びＴ２は、図３の１次微分データで、１次微分値がゼロとなる点である。図３の１次微分データにおいて、１次微分値がゼロとなる点を探索し、その前後において、１次微分値が正から負へ、又は負から正へと推移しているかを判定することで、これらのゼロとなる点が頂点Ｐ１、又は谷Ｔ１及びＴ２であるかを判定することができる。また、１次微分値がゼロとなる点の溶出時間を求めることで、頂点Ｐ１、谷Ｔ１及びＴ２の溶出時間を正確に求めることができる。２つの谷Ｔ１及びＴ２が正確に求められるので、谷Ｔ１と谷Ｔ２との間をピーク面積の境界とした時、ピーク面積が正確に求められる。
　また、図２に示すクロマトグラムの変曲点Ｉ１が、図３では検出強度が上昇から下降に変わる点となり、図２に示すクロマトグラムの変曲点Ｉ２が、図３では検出強度が下降から上昇に変わる点となる。変曲点Ｉ１及びＩ２が正確に求められるので、変曲点Ｉ１と変曲点Ｉ２との間をピーク幅とした時、ピーク幅が正確に求められる。
　微分データ作成部１２は、クロマトグラムの平滑化処理及び微分処理に、クロマトグラムの平滑化と微分とを同時に行うＳａｖｉｔｚｋｙ－Ｇｏｌａｙ法（ＳＧ法）等を用いることができる。Ｓａｖｉｔｚｋｙ－Ｇｏｌａｙ法は、最小二乗平滑化処理の一例であり、他の方式と比較して比較的容易に複雑な処理を実行することが可能である。なお、クロマトグラムの平滑化及び微分手法としては、Ｓａｖｉｔｚｋｙ－Ｇｏｌａｙ法に限らず、適宜各種手法を使用することができる。
　ピーク解析部１３は、図４に示すように、微分データ作成部１２で得られた１次微分データからクロマトグラムの目的成分のピーク面積Ｓ１を計算する。具体的には、ピーク解析部１３は、微分データ作成部１２で得られた１次微分データから目的ピークの谷Ｔ１及びＴ２を導出する。その後、谷Ｔ１から谷Ｔ２までの範囲において、図４に示すように、図２のクロマトグラムにおいて頂点Ｐ１を有する目的ピークを積分することで得られる面積を、ピーク面積Ｓ１として算出する。
　ピーク面積比較部１４は、複数のピークが出現する溶出時間領域（ピーク検出領域）において、複数のピークのピーク面積比を比較することで、目的ピークであるかを判断する。具体的には、ピーク面積比較部１４は、予め、目的ピークが出現する溶出時間領域と、その領域内に現れるピーク面積比の範囲とを規定する。そして、ピーク面積比較部１４は、図５に示すようなクロマトグラムでは、ピーク検出領域Ａ１の中にあるすべてのピークに対して、溶出時間及び面積比の何れもが、規定された範囲内にあるか判定を行う。
　前記条件を満たすピークが存在した場合は、前記条件を満たすピークが目的ピークとなる。図５では、２つのピークのうち、溶出時間が遅いピークをピーク１とし、溶出時間が早いピークをピーク２とする。ピーク面積比較部１４は、２つのピーク（ピーク１、ピーク２）の溶出時間及び面積の何れもが、所定の範囲内にあるかを判断することで、目的ピークであるかを検出する。図５のピーク１では溶出時間及び面積比の範囲の何れもが所定の範囲内にあり、図５のピーク２では溶出時間のみ所定の範囲内にある。よって、ピーク面積比較部１４は、ピーク１を目的ピークと判断することができ、ピーク１と隣接するピーク２を目的ピークから除外することができる。
　フィッティング部１５は、図２に示すクロマトグラム内の複数のピークに対して、下記式（I）に示す放物型分散修正ガウシアン(ＰＶＭＧ：Parabolic-Variance Modified Gaussian)関数又はＥＭＧ関数と、ピアソン（Pearson）関数とを用いて、フィッティング処理を行い、クロマトグラム内の複数のピークを分解する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 （式（I）中、ｘは溶出時間であり、μはあるピーク（頂点）の溶出時間であり、σは標準偏差であり、Ａ及びａ及びｂは任意定数である。）
　フィッティング部１５は、フィッティング処理を行うことで、例えば、図２に示すクロマトグラムとほぼ同じ溶出時間及びピーク高さを有しつつ、隣接するピーク同士が完全に分解されたデータを、近似的に得ることができる。目的ピークを検出し、検出された目的ピークから目的ピークに由来する成分濃度を算出するには、ピーク面積比を正確に算出できることが重要である。フィッティング部１５では、クロマトグラム内に分解不十分なピークが複数存在したとしても、分解不十分な複数のピークから目的ピークのみをフィッティング処理により分解することができる。そのため、目的ピークに由来する成分の成分濃度や検出精度等が高まる。
　ピアソン（Pearson）関数としては、下記式（II）に示すピアソンVII（Pearson VII）関数を用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 （式（II）中、ｘは溶出時間であり、μはあるピーク（頂点）の溶出時間であり、σは標準偏差であり、ξは形状パラメータであり、Ａは任意定数である。）
　フィッティング部１５は、クロマトグラム取得部１１で得られたクロマトグラムの複数のピークに対して、下記式（１）を用いることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 （式（１）中、ｘは溶出時間であり、μはあるピーク（頂点）の溶出時間であり、σは標準偏差であり、Ａ及びａ及びｂは任意定数であり、ξは形状パラメータである。）
　フィッティング部１５は、フィッティング処理により分解された、複数のピーク中に含まれる目的ピークと、目的ピークと最隣接するピークとの分離度が１．０以上とすることが好ましい。ピークの分離度が１．０未満では、図６に示すように、隣接する２つのピークの重なりが大きく、これらのピーク間の分解状態が不十分となる。結果、それぞれのピーク同士が影響し合い、ピークのリーディング又はテーリングが発生してしまう。即ち、フィッティング処理により、目的ピークを分解しても、目的ピークに由来する成分濃度を正確に算出できなくなり、検出精度が低下する。一方、ピークの分離度が１．０以上では、図７に示すように、隣接する２つのピークの重なりが小さくなるため、複数ピークの中から、フィッティング処理により目的ピークを、容易に分解することができる。即ち、目的ピークに由来する成分濃度を正確に算出することができ、検出精度を高められる。なお、ピークの分離度が１．５以上であれば、隣接する２つのピークは完全に分解したと見なせるため、ピークの分離度は１．５以上であることが望ましい。
　判定部１６は、フィッティング部１５でフィッティング処理を行った後のクロマトグラムから成分を判定する。
　入力部２０は、クロマトグラムのデータが入力されると共に、データ処理に必要なパラメータ等が入力される。入力部２０は、例えば、キーボード、マウス、操作ボタン、タッチパネル等が挙げられる。
　出力部３０は、判定部１６で判定された成分を出力する。出力部３０としては、例えば、プリンタ等が挙げられる。
　表示部４０は、判定部１６で判定された成分やクロマトグラムのピークの分解結果等を表示する。表示部４０としては、例えば、モニタディスプレイ等が挙げられる。
＜クロマトグラムデータ処理装置のハードウェア構成＞
　次に、クロマトグラムデータ処理装置のハードウェア構成の一例について説明する。図８は、クロマトグラムデータ処理装置１のハードウェア構成を示すブロック図である。図８に示すように、クロマトグラムデータ処理装置１は、情報処理装置（コンピュータ）で構成され、物理的には、演算処理部であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ：プロセッサ）１０１、主記憶装置であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）１０２及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）１０３、入力デバイスである入力装置１０４、出力装置１０５、通信モジュール１０６並びにハードディスク等の補助記憶装置１０７等を含むコンピュータシステムとして構成することができる。これらは、バス１０８で相互に接続されている。なお、出力装置１０５及び補助記憶装置１０７は、外部に設けられていてもよい。
　ＣＰＵ１０１は、クロマトグラムデータ処理装置１の全体の動作を制御し、各種の情報処理を行う。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０３又は補助記憶装置１０７に格納されたクロマトグラムデータ処理プログラムを実行して、測定収録画面と解析画面の表示動作を制御する。
　ＲＡＭ１０２は、ＣＰＵ１０１のワークエリアとして用いられ、主要な制御パラメータや情報を記憶する不揮発ＲＡＭを含んでもよい。
　ＲＯＭ１０３は、基本入出力プログラム等を記憶する。クロマトグラムデータ処理プログラムはＲＯＭ１０３に保存されてもよい。
　入力装置１０４は、キーボード、マウス、操作ボタン、タッチパネル等である。
　出力装置１０５は、モニタディスプレイ等である。出力装置１０５では、予測結果等が表示され、入力装置１０４や通信モジュール１０６を介した入出力操作に応じて画面が更新される。
　通信モジュール１０６は、ネットワークカード等のデータ送受信デバイスであり、外部のデータ収録サーバ等からの情報を取り込み、他の電子機器に解析情報を出力する通信インタフェースとして機能する。
　補助記憶装置１０７は、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）、及びＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置であり、例えば、クロマトグラムデータ処理プログラムやクロマトグラムデータ処理装置１の動作に必要な各種のデータ、ファイル等を格納する。
　図１に示すクロマトグラムデータ処理装置１の各機能は、ＣＰＵ１０１、ＲＡＭ１０２等の主記憶装置又は補助記憶装置１０７に所定のコンピュータソフトウェア（クロマトグラムデータ処理プログラムを含む）を読み込ませ、ＲＡＭ１０２、ＲＯＭ１０３又は補助記憶装置１０７に格納された予測プログラム等をＣＰＵ１０１により実行する。入力装置１０４、出力装置１０５及び通信モジュール１０６を動作させると共に、ＲＡＭ１０２、ＲＯＭ１０３及び補助記憶装置１０７等におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで、クロマトグラムデータ処理装置１の各機能は、実現される。すなわち、本実施形態のクロマトグラムデータ処理プログラムをコンピュータ上で実行させることで、クロマトグラムデータ処理装置１は、図１の、クロマトグラム取得部１１と、微分データ作成部１２と、ピーク解析部１３と、ピーク面積比較部１４と、フィッティング部１５と、判定部１６と、入力部２０と、出力部３０と、表示部４０として、それぞれ機能することができる。
　クロマトグラムデータ処理プログラムは、以下の構成のプログラムを用いることができる。
　すなわち、クロマトグラムデータ処理プログラムは、
　測定対象試料に含まれる複数の成分が分離カラムで分離され、分離された前記成分を検出して得られるクロマトグラムにより前記成分を測定する際にコンピュータに実行させるであって、
　時間と信号強度とをそれぞれ軸として、複数の前記成分に由来するピークを有する前記クロマトグラムを得るクロマトグラム取得部と、
　前記クロマトグラム内の複数の前記ピークに対して、ガウシアン関数又は指数関数で修飾されたガウシアン関数と、ピアソン関数とを用いて、フィッティング処理を行い、複数の前記ピークを分解するフィッティング部と、
　前記フィッティング処理を行った後の前記クロマトグラムから前記成分を判定する判定部と、
をコンピュータに実行させる。
　クロマトグラムデータ処理プログラムは、例えば、ＲＡＭ２２やＲＯＭ２３の主記憶装置又は補助記憶装置２４等のコンピュータが備える記憶装置内に格納することができる。また、クロマトグラムデータ処理プログラムは、その一部又は全部が、通信回線等の伝送媒体を介して伝送され、コンピュータが備える通信モジュール等により受信されて記録（インストールを含む）される構成としてもよい。
　また、クロマトグラムデータ処理プログラムは、その一部又は全部が、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の携帯可能な記憶媒体に格納し、コンピュータで読み取り可能としてもよい。これにより、クロマトグラムデータ処理プログラムは記憶媒体に格納された状態から、コンピュータで読み取らせてコンピュータ内に記録（インストールを含む）させることができる。また、クロマトグラムデータ処理プログラムは記憶媒体に格納された状態で移動させることができる。
＜クロマトグラムデータ処理方法＞
　次に、本実施形態に係るクロマトグラムデータ処理装置を用いて、本実施形態に係るクロマトグラムデータ処理方法について説明する。本実施形態に係るクロマトグラムデータ処理方法は、図１に示すような構成を有するクロマトグラムデータ処理装置１において、測定対象試料に含まれる成分を、予め分離カラムで分離して、分離カラムから溶出した測定対象試料中の分離された成分を検出して得られるクロマトグラムにより成分を測定する。
　図９は、本実施形態に係るクロマトグラムデータ処理方法を説明するフローチャートである。図９に示すように、本実施形態に係るクロマトグラムデータ処理方法は、クロマトグラム取得工程（ステップＳ１１）、微分データ作成工程（ステップＳ１２）、ピーク解析工程（ステップＳ１３）、ピーク面積比較工程（ステップＳ１４）、フィッティング工程（ステップＳ１５）及び判定工程（ステップＳ１６）を含む。
　クロマトグラムデータ処理装置１は、クロマトグラム取得部１１により、図２に示すような溶出時間及び信号強度をそれぞれＸ軸及びＹ軸とした時系列データ、即ち、試料中の各種成分に由来する複数のピークが出現するクロマトグラム（生データ）を入力情報として得る（クロマトグラム取得工程：ステップＳ１１）。
　取得したクロマトグラムには、試料中の各種成分に由来する複数のピークが現れる。図２に示すように、クロマトグラムには、頂点Ｐ１と、２つの谷Ｔ１及びＴ２と、２つの変曲点Ｉ１及びＩ２とを有する目的ピークが出現する。
　次に、クロマトグラムデータ処理装置１は、微分データ作成部１２により、クロマトグラム取得部１１で得たクロマトグラムを平滑化処理して１回微分することで、図３に示すような１次微分データを得る（微分データ作成工程：ステップＳ１２）。
　図２に示す、目的ピークの頂点Ｐ１、谷Ｔ１及びＴ２は、図３の微分データでは、１次微分値がゼロとなる点であるため、１次微分値がゼロとなる点の溶出時間を求めることで、頂点Ｐ１、谷Ｔ１及びＴ２の溶出時間を正確に求めることができる。また、図３の微分データより、変曲点Ｉ１及びＩ２が正確に求められるので、変曲点Ｉ１と変曲点Ｉ２との間をピーク幅とした時、ピーク幅も正確に求められる。
　次に、クロマトグラムデータ処理装置１は、ピーク解析部１３により、図４に示すように、微分データ作成工程（ステップＳ１２）で得られた１次微分データから、目的ピークの谷Ｔ１及びＴ２を導出する。その後、谷Ｔ１から谷Ｔ２までの間で目的ピークを積分計算することで、目的ピークのピーク面積Ｓ１を算出する（ピーク解析工程：ステップＳ１３）。
　次に、クロマトグラムデータ処理装置１は、ピーク面積比較部１４により、複数のピークを含む溶出時間領域において、複数のピークのピーク面積比を比較して、目的ピークを判断する（ピーク面積比較工程：ステップＳ１４）。
　具体的には、予め、目的ピークが出現するピーク検出領域と、その領域内に現れるピークの面積比の範囲とを規定する。そして、図５に示すようなクロマトグラムでは、予め規定した溶出時間のピーク検出領域Ａ１の中で、溶出時間及び面積比の何れもが所定の範囲内にあるピークが存在するかを判定する。図５に示す２つのピーク（ピーク１、ピーク２）のうち、溶出時間が遅く且つ面積比が範囲内にあるピークをピーク１、溶出時間が早く且つ面積比が範囲外にあるピークをピーク２とする。このとき、クロマトグラムデータ処理装置１は、ピーク１を目的ピークと判断することができ、ピーク１と隣接するピーク２を目的ピークから除外することができる。
　次に、クロマトグラムデータ処理装置１は、フィッティング部１５により、クロマトグラム内の複数のピークに対して、上記式（I）に示すＰＶＭＧ関数又はＥＭＧ関数と、ピアソン関数とを用いて、フィッティング処理を行い、クロマトグラム内の複数のピークを分解する（フィッティング工程：ステップＳ１５）。
　フィッティング処理を行うことで、例えば、図２に示すクロマトグラムとほぼ同じ溶出時間及びピーク高さを有しつつ、隣接するピーク同士が完全に分解されたデータを、近似的に得ることができる。フィッティング処理により、クロマトグラム内の分解不十分な複数ピークから、目的ピークのみを分解することができるので、目的ピーク由来成分の成分濃度や検出精度等を高めることができる。
　ピアソン（Pearson）関数としては、上記式（II）に示すピアソン VII（Pearson VII）関数を用いることが好ましい。
　クロマトグラムデータ処理装置１は、クロマトグラムの複数のピークに対して、上記式（１）を用いて、フィッティング処理を行うことが好ましい。
　次に、クロマトグラムデータ処理装置１は、判定部１６により、フィッティング工程(ステップＳ１５）でフィッティング処理を行った後のクロマトグラムから、試料中の目的成分を判定する（判定工程：ステップＳ１６）。
　クロマトグラムデータ処理装置１は、判定部１６による判定結果を、出力部３０により出力してもよいし、表示部４０に表示してもよい。
　以上の通り、クロマトグラムデータ処理装置１は、クロマトグラム取得部１１、フィッティング部１５及び判定部１６を備える。クロマトグラムデータ処理装置１は、クロマトグラム取得部１１で、試料中の各種成分に由来する複数のピークを有するクロマトグラムを得る。そして、クロマトグラムデータ処理装置１は、フィッティング部１５で、クロマトグラム内の複数のピークに対して、ＰＶＭＧ又はＥＭＧ関数と、ピアソン関数とを用いてフィッティング処理を行い、複数のピークから目的ピークを分解する。クロマトグラムデータ処理装置１は、フィッティング部１５でフィッティング処理したクロマトグラムから、判定部１６で分解した目的ピークに由来する成分を判定する。
　分離カラムで試料中の各種成分を分離して得られるクロマトグラムには、ピーク形状が急峻で左右対称なピーク、急峻で裾野の長い左右非対称なピーク、起伏に乏しくブロードなピーク等、様々な形状のピークが現れる。ピーク形状は、主に、分離カラムの大きさや材質（カラムの基材や修飾基）等で決定される分離性能によって、大きく左右され易い。例えば、試料体積が極めて微量で、且つ、一般的な粒子カラムを用いて成分を分離する場合、カラム体積を可能な限り抑えないと、クロマトグラムのピーク形状がブロードになってしまう。このような場合、ＥＭＧ関数、又はガウシアン関数をローレンツ関数で重み付けした関数等を用い、クロマトグラムのフィッティング処理を行うことで、目的ピークに由来する成分を分解することができる。なお、ローレンツ関数とは、下記式（III）のように示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 （式（III）中、ｘは溶出時間であり、μはあるピーク（頂点）の溶出時間であり、σは標準偏差であり、Ａは任意定数である。）
　一方、無機材料や有機材料等からなるモノリス構造体で構成されるカラム（以下、単にモノリスカラムという）の場合、モノリスカラムは、モノリス構造体の骨格構造（マクロ孔）と、骨格構造中に存在する微小な空隙（メソ孔）によって、粒子カラムと同じカラム体積であっても、粒子カラムよりも低い送液圧力で、高い分離性能を発揮することができる。よって、試料体積が極めて微量で、且つ、モノリスカラムを用いて成分の分離を行う場合、精度良く分離することが可能となる。モノリスカラムを用いて得られるクロマトグラムのピーク形状は、一般的な粒子カラムと比較して、ピーク頂点近傍が急峻で且つピーク裾野が広がり易い傾向にあるため、指数関数により修飾されたガウシアン関数（ＥＭＧ関数）等では、精度良くフィッティングすることが困難となる。
　クロマトグラムデータ処理装置１は、フィッティング部１５でフィッティング処理を行う際に、ガウシアン関数又はＥＭＧ関数と、ピアソン関数を合成した関数により、モノリスカラムを用いて得られたクロマトグラムのピークを、精度良くフィッティングすることができる。この結果、クロマトグラムデータ処理装置１は、判定部１６において、フィッティング処理後の曲線データ（分解後の目的ピーク）から、試料中に含まれる目的成分を高精度に判定できる。
　よって、クロマトグラムデータ処理装置１は、試料が少量であって、試料中の各種成分が十分に分離されていない場合であっても、クロマトグラム上の各種成分由来のピークをフィッティングし分解することができるので、クロマトグラム上の各種成分濃度や検出精度等を高精度で算出することができる。そのため、クロマトグラムデータ処理装置１は、特に、小型で送液圧力が低く、高い分離性能を有する分離カラム（例えば、モノリスカラム）を用いた場合に有効に用いることができる。
　クロマトグラムデータ処理装置１は、フィッティング部１５で、フィッティング処理を行う際、クロマトグラムの複数のピークに対して、上記式（１）を用いることができる。上記式（１）は、ＰＶＭＧ関数とピアソンVII関数を合成（乗算）した関数である。そのため、クロマトグラム上のピークが、モノリスカラム等の高い分離性能を有する分離カラムを用いて分離した場合に得られるような、ピーク頂点近傍が急峻で且つピーク裾野が広がり易い場合でも、フィッティング処理を精度よく行うことができる。この結果、クロマトグラムデータ処理装置１は、判定部１６において、フィッティング処理後の曲線データから試料中に含まれる目的成分を高精度に判定することができる。
　クロマトグラムデータ処理装置１は、微分データ作成部１２で、クロマトグラムの平滑化処理を行い、平滑化処理したクロマトグラムを少なくとも１回微分することで、微分データを得ることができる。クロマトグラムの平滑化及び微分を行うことで、得られる微分データのノイズ成分を低減することができる。特に、１次微分値がゼロとなる点を探索する場合、微分データ作成部１２がクロマトグラムの平滑化処理を行うことによって、頂点Ｐ１、谷Ｔ１及びＴ２の溶出時間をより正確に求めることができる。谷Ｔ１及びＴ２の溶出時間をより正確に求めることで、各ピークのピーク面積をより正確に求めることができる。
　クロマトグラムデータ処理装置１は、ピーク解析部１３で、微分データ作成部１２で得られた１次微分データから目的ピークの積分範囲を求めて目的ピークのピーク面積を計行し、ピーク面積比較部１４で、複数のピークを含む溶出時間領域において、複数のピークのピーク面積を比較して、目的ピークを判定することができる。これにより、クロマトグラムデータ処理装置１は、目的ピークをより正確に判定できるので、試料中に含まれる目的成分をより高精度に判定することができる。
　このように、クロマトグラムデータ処理装置１は、分離する試料が少量であっても、フィッティング処理を行うことで、クロマトグラムの各種成分を分解できるため、試料中の各種成分濃度や検出精度等を高精度で算出することができる。特に、小型で送液圧力が低く、高い分離性能を有する分離カラム（例えば、モノリスカラム）を通過させた試料に対して、有効に用いることができる。そのため、クロマトグラムデータ処理装置１は、例えば、血液中に含まれるタンパク質や核酸等の血液成分、工場等から排出される排水中に含まれる化学物質、地下水に含まれる微量な物質等の分析に有効に用いることができる。特に、血液中のタンパク質濃度の分析に有効に用いることができる。そのため、流路プレート１０Ａは、臨床検査、食物検査、環境検査、又は診療や看護等の医療現場等、様々な用途において好適に用いることができる。
　本実施形態に係るクロマトグラムデータ処理装置１を用いて分離カラムを含む流路プレートから排出される試料を分析する分析装置について説明する。なお、ここでは、試料として血液を用い、血液成分として、赤血球中に含まれるタンパク質の一種であるヘモグロビンに対しグルコースが結合したグリコヘモグロビン（ＨｂＡ１ｃ）を測定する場合について説明する。
　図１０は、クロマトグラムデータ処理装置１を適用した分析装置の一例を示す図である。図１０に示すように、分析装置６０は、クロマトグラムデータ処理装置１と、流路プレート６１と、分離カラム６２と、容器６３と、送液ポンプ６４と、流路切替弁（切替バルブ）６５と、供給管６６Ａと、排出管６６Ｂと、検出器６７とを備える。
　流路プレート６１は、２枚のプレートで構成されており、各プレート同士が接する面上に、液体が通過する流路部及び分離カラム収容部を有している。流路プレート６１は、前記流路及び収容部が正対する状態で、板厚方向に前記プレートを積層することで構成されている。流路プレート６１には、例えば、オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチック、熱硬化性樹脂、ガラス等を用いることができる。流路プレート６１は、その内部に、液体が通過する流路を有して、主面に流入口６１ａ及び流出口６１ｂを有する。流路プレート６１は、流路の途中に分離カラム６２を収容している。
　分離カラム６２は、流路プレート６１内の流路の途中に配置され、２枚のプレートの間に封止された状態で収容されている。分離カラム６２は、血液中の成分を分離するものであり、例えば、液体クロマトグラフィー用の分離カラムが用いられる。
　分離カラム６２は、円柱状に加工された多孔質体や微粒子の集合体で構成されている。分離カラム６２は、通過する液体に含まれる各種成分と分離カラム６２との相互作用（例えば、疎水性相互作用、イオン交換作用等）によって、血液中に含まれる各種成分を分離させる。具体的には、相互作用によって生じる、成分同士の移動速度の差や分子の大きさ及び荷電状態等を利用して、血液中に含まれる各種成分を分離する。
　固定相の材料は、無機材料や有機材料等から選択される。固定相は、無機材料や有機材料等からなるモノリス構造体を含むことができる。モノリス構造体は、骨格構造（マクロ孔）と、骨格構造中に存在する微小な空隙（メソ孔）の大きさを、目的に合わせて適宜設計することができる。モノリス構造体としては、シリカモノリス等が用いられる。
　容器６３は、外部から注入された、移動相を一時的に収容する容器６３Ａと、試料である血液を一時的に収容する容器６３Ｂとを有している。
　送液ポンプ６４は、容器６３Ａ内の移動相を送液する送液ポンプ６４Ａと、容器６３Ｂ内の血液を送液する送液ポンプ６４Ｂとを有する。
　切替バルブ６５は、送液ポンプ６４Ａ又は送液ポンプ６４Ｂと流路プレート６１とを連結する流路を切り替える。切替バルブ６５で流路を切り替えることで、移動相又は血液が流路プレート６１に送液される。
　供給管６６Ａ及び排出管６６Ｂは、流路プレート６１の主面に設けた流入口６１ａ及び流出口６１ｂに挿脱可能に配置されている。供給管６６Ａは、流入口６１ａに挿入され、血液を流路プレート６１内の流路に供給する。排出管６６Ｂは、流出口６１ｂに挿入され、血液を流路プレート６１内の流路から排出する。
　検出器６７は、血液中の分離された成分を検出する。検出器６７としては、ＵＶ検出器、三次元検出器、示差屈折率検出器、質量検出器等が用いられる。血液中の分離された成分を、検出器６７で検出することにより得られるクロマトグラムは、クロマトグラムデータ処理装置１にクロマトグラムデータとして入力される。
　分析装置６０では、容器６３中に注入された血液を送液ポンプ６４が吸引して一定流量で供給管６６Ａに供給する。血液は、供給管６６Ａを介して流入口６１ａから流路プレート６１内の流路に送られる。血液は、流路内を通って、分離カラム６２に送られ、分離カラム６２を通過することで、血液中の各種成分が分離されて、分離カラム６２の出口から溶出する。分離カラム６２を通過した血液は、流路内を通り、流出口６１ｂから排出管６６Ｂに流れて外部に排出される。排出管６６Ｂから外部に排出された血液は、検出器６７で検出することにより、溶出時間に対する信号強度（クロマトグラム）として変換される。測定に用いられた血液は、不図示の回収容器等で回収されてもよいし、そのまま廃棄してもよい。検出器６７で得られた血液のクロマトグラムは、クロマトグラムデータとしてクロマトグラムデータ処理装置１のデータ処理部１０に入力される。
　クロマトグラムデータ処理装置１は、データ処理部１０でクロマトグラムデータを処理して、血液中に含まれる各種タンパク質の中から、特定のタンパク質であるＨｂＡ１ｃを検出する。クロマトグラムデータ処理装置１は、データ処理部１０で処理されたデータを出力部３０で出力すると共に、表示部４０に測定結果を表示する。
　このように、分析装置６０は、血液が少量であっても、クロマトグラムデータ処理装置１で、クロマトグラム上の各種タンパク質由来のピークをフィッティング処理により分解できるので、特定のタンパク質であるＨｂＡ１ｃを高精度に検出することができる。そのため、分析装置６０は、分離カラム６２として、小型で送液圧力が低く高い分離性能を有するシリカモノリス等を用いて、血液中のタンパク質を分離することで、少量の血液で、血液中のＨｂＡ１ｃを高精度に検出することができる。
　そのため、分析装置６０は、例えば、糖尿病の診断基準として用いられるＨｂＡ１ｃ値を高精度に算出することができるため、糖尿病の診断等に好適に用いることができる。
　また、分析装置６０は、分離カラム６２が小型であり、血液が通る流路を小さくできるので、送液ポンプ６４の送液圧力を低くすることができる。
　さらに、分析装置６０は、分離カラム６２を流路プレート６１内に収容することができるので、分析装置６０の小型化を図ることができると共に、取り扱いを簡単にすることができる。
　なお、本実施形態では、試料が液体である場合について説明したが、試料は気体でもよい。
　本実施形態においては、データ処理部１０は、ピーク解析部１３及びピーク面積比較部１４を備えなくてもよいし、微分データ作成部１２、ピーク解析部１３及びピーク面積比較部１４を備えなくてもよい。
　本実施形態においては、微分データ作成部１２は、クロマトグラム取得部１１で得たクロマトグラムを２回以上微分した微分データを取得してもよい。
　また、本実施形態においては、微分データ作成部１２は、クロマトグラムの平滑化処理が不要な場合等には、クロマトグラムの平滑化処理を行わず、微分のみを行うようにしてもよい。
　本実施形態においては、微分データ作成部１２がクロマトグラム取得部１１で得たクロマトグラムの平滑化及び微分を行っているが、データ処理部１０は、クロマトグラムの平滑化処理を行う平滑化処理部と、クロマトグラムの微分のみを行う微分データ作成部１２とを別々に備えてもよい。
　以下、実施例及び比較例を示して実施形態を更に具体的に説明するが、実施形態はこれらの実施例及び比較例により限定されるものではない。
＜実施例１＞
［実施例１－１］
（血液中の成分の分析）
　図１０に示す分析装置６０を準備し、測定対象液体（試料）として血液を用いた。血液を流路プレート６１の流入口６１ａから供給して、分離カラム６２で血液中の成分を分離させた後、流路プレート６１の流出口６１ｂから血液を排出させた。排出された血液を検出器６７に供給し、血液中の各種成分を検出することで、図１１に示すような血液成分のクロマトグラムを得た。図１１中の破線領域内に、赤血球中のグリコヘモグロビン（ＨｂＡ１ｃ）に由来するピークが２つ検出された。図１１に示すクロマトグラムの破線領域内では、隣接する２つのピークの分離度が低かった。図１１中の破線領域内の２つのピークのうち、溶出時間が約１．２分程度で検出されたピークが不安定型Ａ１ｃ（Ｌａｂｉｌｅ Ａ１ｃ：Ｌ－Ａ１ｃ）に由来するピークであり、溶出時間が約１．６分程度で検出されたピークが安定型Ａ１ｃ（Ｓｔａｂｌｅ Ａ１ｃ:Ｓｔ－Ａ１ｃ）に由来するピークである。
（フィッティング処理）
　図１１に示すクロマトグラムの破線領域を、上記式（１）を用いてフィッティング処理した。フィッティング処理した結果を図１２に示す。図１２中、細線が、図１１に示すクロマトグラムのデータ（生データ）を示し、太線が、フィッティング処理後のデータを示し、破線が、フィッティング処理により分解した成分のピークを示す。
［比較例１－１］
　実施例１－１において、フィッティング処理を上記式（１）に代えてＥＭＧ関数を用いたこと以外は、実施例１－１と同様にして行った。フィッティング処理した結果を図１３に示す。図１３中の細線、太線及び破線は、図１２と同様である。
［比較例１－２］
　実施例１－１において、フィッティング処理を上記式（１）に代えてＰＶＭＧ関数を用いたこと以外は、実施例１－１と同様にして行った。ＰＶＭＧ関数として下記式（I）を用いた。フィッティング処理した結果を図１４に示す。図１４中の細線、太線及び破線は、図１２と同様である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 （式（I）中、ｘは溶出時間であり、μはあるピーク（頂点）の溶出時間であり、σは標準偏差であり、Ａ及びａ及びｂは任意定数である。）
［比較例１－３］
　実施例１－１において、フィッティング処理を上記式（１）に代えてローレンツ関数を用いたこと以外は、実施例１－１と同様にして行った。ローレンツ関数とは、下記式（III）を用いた。フィッティング処理した結果を図１５に示す。図１５中の細線、太線及び破線は、図１２と同様である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 （式（III）中、ｘは溶出時間であり、μはあるピーク（頂点）の溶出時間であり、σは標準偏差であり、Ａは任意定数である。）
［比較例１－４］
　実施例１－１において、フィッティング処理を上記式（１）に代えてピアソンVII関数を用いたこと以外は、実施例１－１と同様にして行った。ピアソンVII関数として下記式（II）を用いた。フィッティング処理した結果を図１６に示す。図１６中の細線、太線及び破線は、図１２と同様である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 （式（II）中、ｘは溶出時間であり、μはあるピーク（頂点）の溶出時間であり、σは標準偏差であり、ξは形状パラメータであり、Ａは任意定数である。）
＜実施例２＞
［実施例２－１］
（クロマトグラムの準備）
　実施例１－１で得た図１１に示すクロマトグラムに代えて、図１７に示すような、隣接する２つのピークの分離度が高いクロマトグラムを用いたこと以外は、実施例１－１と同様にして行った。図１７中の破線領域内の２つのピークのうち、溶出時間が約０．９分程度で検出されたピークがＬ－Ａ１ｃに由来するピークであり、溶出時間が約１．３分程度で検出されたピークがＳｔ－Ａ１ｃに由来するピークである。フィッティング処理した結果を図１８に示す。図１８中の細線、太線及び破線は、図１２と同様である。
［比較例２－１］
　実施例２－１において、フィッティング処理を上記式（１）に代えてＥＭＧ関数を用いたこと以外は、実施例２－１と同様にして行った。フィッティング処理した結果を図１９に示す。図１９中の細線、太線及び破線は、図１２と同様である。
［比較例２－２］
　実施例２－１において、フィッティング処理を上記式（１）に代えて上記の比較例１－２で用いたＰＶＭＧ関数を用いたこと以外は、実施例２－１と同様にして行った。フィッティング処理した結果を図２０に示す。図２０中の細線、太線及び破線は、図１２と同様である。
［比較例２－３］
　実施例２－１において、フィッティング処理を上記式（１）に代えて上記の比較例１－３で用いたローレンツ関数を用いたこと以外は、実施例２－１と同様にして行った。フィッティング処理した結果を図２１に示す。図２１中の細線、太線及び破線は、図１２と同様である。
［比較例２－４］
　実施例２－１において、フィッティング処理を上記式（１）に代えて上記の比較例１－４で用いたピアソンVII関数を用いたこと以外は、実施例２－１と同様にして行った。フィッティング処理した結果を図２２に示す。図２２中の細線、太線及び破線は、図１２と同様である。
　図１２に示すように、実施例１―１では、隣接する２つのピークの分離度が低いクロマトグラムにおいて、フィッティング処理後のデータの溶出時間及びピーク高さは、生データのものと略一致した。また、フィッティング処理前後で、隣接する２つのピーク形状に大きな差がなかったことから、フィッティング処理により分解した成分のピークは、近似的には、完全分離されたＬ－Ａ１ｃ及びＳｔ－Ａ１ｃと見なせることが確認された。一方、図１３～図１６に示すように、比較例１―１～１－４では、いずれも、フィッティング処理後の、データの溶出時間、ピーク高さ及びデータの隣接する２つのピーク形状は、生データのものから乖離した。よって、フィッティング処理により分解した成分のピークは、完全分離されたＬ－Ａ１ｃ及びＳｔ－Ａ１ｃと見なすのは困難であることが確認された。
　図１８に示すように、実施例２―１では、隣接する２つのピークの分離度が高いクロマトグラムにおいて、フィッティング処理後のデータの溶出時間及びピーク高さは、生データのものとほぼ一致した。また、フィッティング処理前後で、隣接する２つのピーク形状に大きな差がないことから、フィッティング処理により分解した成分のピークは、近似的には、完全分離されたＬ－Ａ１ｃ及びＳｔ－Ａ１ｃと見做せることが確認された。一方、図１９～図２２に示すように、比較例２―１～２－４では、いずれも、フィッティング処理後の、データの溶出時間、ピーク高さ及びデータの隣接する２つのピーク形状は、生データのものから乖離した。よって、フィッティング処理により分解した成分のピークは、完全分離されたＬ－Ａ１ｃ及びＳｔ－Ａ１ｃと見なすのは困難であることが確認された。
　よって、本実施形態に係るクロマトグラムデータ処理装置を用いれば、クロマトグラム内のＨｂＡ１ｃに由来する２つのピークを、Ｌ－Ａ１ｃ及びＳｔ－Ａ１ｃに分解することができるため、分解して得られたＳｔ－Ａ１ｃの面積比から、ＨｂＡ１ｃ値を高精度に算出することができる。また、隣接する２つのピークの分離度が低いクロマトグラムであっても、ＨｂＡ１ｃに由来する２つのピークを、Ｌ－Ａ１ｃ及びＳｔ－Ａ１ｃに分解することができる。したがって、本実施形態に係るクロマトグラムデータ処理装置は、夾雑物等の影響を受けたクロマトグラムから、Ｓｔ－Ａ１ｃを分解することができるので、可搬性のある小型な液体クロマトグラフィー装置として有効に用いることができるといえる。
　以上の通り、実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更等を行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
　本出願は、２０１９年１１月２７日に日本国特許庁に出願した特願２０１９－２１４４５０号に基づく優先権を主張するものであり、特願２０１９－２１４４５０号の全内容を本出願に援用する。
　１　クロマトグラムデータ処理装置
　１０　データ処理部
　１１　クロマトグラム取得部
　１２　微分データ作成部
　１３　ピーク解析部
　１４　ピーク面積比較部
　１５　フィッティング部
　１６　判定部
　２０　入力部
　３０　出力部
　４０　表示部

Claims (7)

  1. 　測定対象試料に含まれる複数の成分が分離カラムで分離され、分離された前記成分を検出して得られるクロマトグラムにより前記成分を測定するクロマトグラムデータ処理装置であって、
    　時間と信号強度とをそれぞれ軸として、複数の前記成分に由来するピークを有する前記クロマトグラムを得るクロマトグラム取得部と、
    　前記クロマトグラム内の複数の前記ピークに対して、ガウシアン関数又は指数関数で修飾されたガウシアン関数と、ピアソン関数とを用いて、フィッティング処理を行い、複数の前記ピークを分離するフィッティング部と、
    　前記フィッティング処理を行った後の前記クロマトグラムから前記成分を判定する判定部と、
    を備えることを特徴とするクロマトグラムデータ処理装置。
  2. 　測定対象試料に含まれる複数の成分が分離カラムで分離され、分離された前記成分を検出して得られるクロマトグラムにより前記成分を測定するクロマトグラムデータ処理方法であって、
    　時間と信号強度とをそれぞれ軸として、複数の前記成分に由来するピークを有する前記クロマトグラムを得るクロマトグラム取得工程と、
    　前記クロマトグラム内の複数の前記ピークに対して、ガウシアン関数又は指数関数で修飾されたガウシアン関数と、ピアソン関数とを用いて、フィッティング処理を行い、複数の前記ピークを分解するフィッティング工程と、
    　前記フィッティング処理を行った後の前記クロマトグラムから前記成分を判定する判定工程と、
    を含むことを特徴とするクロマトグラムデータ処理方法。
  3. 　前記フィッティング工程は、前記クロマトグラムの複数の前記ピークに対して、
    下記式（１）:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     （式（１）中、ｘは溶出時間であり、μはあるピーク（頂点）の溶出時間であり、σは標準偏差であり、Ａ及びａ及びｂは任意定数であり、ξは形状パラメータである。）
    を用いることを特徴とする請求項２に記載のクロマトグラムデータ処理方法。
  4. 　前記クロマトグラムを少なくとも１回微分して、微分データを得る微分データ作成工程を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載のクロマトグラムデータ処理方法。
  5. 　前記微分データ作成工程で得られた前記微分データから前記クロマトグラムの前記ピークのピーク面積を計算するピーク解析工程と、
    　複数の前記ピークを含む時間において、複数の前記ピークのピーク面積を比較して、目的とするピークを判断するピーク面積比較工程と、
    を含むことを特徴とする請求項４に記載のクロマトグラムデータ処理方法。
  6. 　測定対象試料に含まれる複数の成分が分離カラムで分離され、分離された前記成分を検出して得られるクロマトグラムにより前記成分を測定する際にコンピュータに実行させるクロマトグラムデータ処理プログラムであって、
    　時間と信号強度とをそれぞれ軸として、複数の前記成分に由来するピークを有する前記クロマトグラムを得るクロマトグラム取得部と、
    　前記クロマトグラム内の複数の前記ピークに対して、ガウシアン関数又は指数関数で修飾されたガウシアン関数と、ピアソン関数とを用いて、フィッティング処理を行い、複数の前記ピークを分解するフィッティング部と、
    　前記フィッティング処理を行った後の前記クロマトグラムから前記成分を判定する判定部と、
    をコンピュータに実行させることを特徴とするクロマトグラムデータ処理プログラム。
  7. 　請求項６に記載のクロマトグラムデータ処理プログラムを格納したコンピュータで読み取り可能な記憶媒体。
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