(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
a)クロマトグラムのデータより、ベースラインを決定する手段と、
b)上記クロマトグラムのデータより、ピーク頂点を検出する手段と、
c)上記ピーク頂点の前後においてそれぞれ、上記ピーク頂点とベースラインとの間の距離の所定の部分比に最も近い変曲点を検出する手段と、
d)上記２点の変曲点のそれぞれにおける接線とベースラインとの交点を検出し、両交点間の距離を求める手段と、
を有することを特徴とするクロマトグラフ用データ処理装置。
【請求項２】
上記部分比がe-1/2（eは自然対数の底）であることを特徴とする請求項１に記載のクロマトグラフ用データ処理装置。
【請求項３】
上記部分比が1/2であることを特徴とする請求項１に記載のクロマトグラフ用データ処理装置。
【請求項４】
a)クロマトグラムのデータより、ベースラインを決定する手段と、
b)上記クロマトグラムのデータより、ピーク頂点を検出する手段と、
c)上記ピーク頂点の前後においてそれぞれ、上記ピーク頂点とベースラインとの間の所定の範囲内における変曲点を検出する手段と、
d)上記各変曲点のそれぞれにおける接線とベースラインとの交点を検出し、両交点間の距離を求める手段と、
を有することを特徴とするクロマトグラフ用データ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスクロマトグラフ、液体クロマトグラフ等のクロマトグラフ用データ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
クロマトグラフのカラムの分離性能を表す指標として、理論段数Nが用いられる。理論段数Nは、或る成分の総保持時間tRとそのピーク幅wから、
N = 16(tR/w)2
と計算される。このピーク幅wとして、米国食品医薬品局（FDA）が管轄する米国薬局方（USP）では次のような定め方を採用している。図１に示すように、ピークの前半部・後半部でそれぞれの変曲点の接線を引く。両接線とベースラインBLとの交点を取り、両交点間の距離をピーク幅wとする。
【０００３】
これら変曲点は、従来、次のように求められていた。まず、ピークの頂点Pを検出し、前半の変曲点の場合には、ピーク頂点から前の方（時間のマイナス側）に移動してゆき、各点において２次微分値を算出する。この２次微分値がゼロとなる点を変曲点として採用する。後半についても同様である。なお、ピーク頂点からではなく、ピークの裾野（ピーク開始時間及びピーク終了時間）から変曲点をサーチしてゆく方法もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の方法で変曲点をサーチした場合、次のような問題があった。すなわち、ピーク頂点からサーチを行う方法の場合、図２に示すようにピークの頂点Pの付近にノイズが存在すると、そこにおいて変曲点Aが検出されてしまい、正しいピーク幅wを求めることができない。また、ピークの裾野からサーチを行う方法の場合には、裾野の近くに同様にノイズが存在すると、正しいピーク幅wを検出することができない。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、クロマトグラムのピーク付近（又は裾野付近）にノイズが存在したとしても、正しくピーク幅を求め、正しい理論段数を計算することのできるクロマトグラフ用データ処理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために成された本発明に係るクロマトグラフ用データ処理装置は、
a)クロマトグラムのデータより、ベースラインを決定する手段と、
b)上記クロマトグラムのデータより、ピーク頂点を検出する手段と、
c)上記ピーク頂点の前後においてそれぞれ、上記ピーク頂点とベースラインとの間の距離の所定の部分比に最も近い変曲点を検出する手段と、
d)上記２点の変曲点のそれぞれにおける接線とベースラインとの交点を検出し、両交点間の距離を求める手段と、
を有することを特徴としている。
【０００７】
また、上記c)の「ピーク頂点とベースラインとの間の距離の所定の部分比に最も近い変曲点を検出する手段」の代わりに、「ピーク頂点とベースラインとの間の所定の範囲内における変曲点を検出する手段」を用いてもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
クロマトグラムにおけるピークは、理論的には、次式で表されるガウス分布（正規分布）に従うとされている。
【数１】
0003702831.tif 000002
この場合、ピークの前半及び後半の変曲点の高さは、e-1/2（eは自然対数の底）である。従って、米国薬局方（USP）による理論段数算出に用いられるピーク幅wを決定するに際して、この高さに最も近い変曲点を採用することにより、上記のような問題（図２）は解消される。
【０００９】
クロマトグラフで得られるピークの形状は、理想的なガウス分布に従わない場合も多い。そこで、本発明の実際の適用に際しては、「所定の部分比」を上記のようにピーク頂点のe-1/2（具体的には約0.60653）と一義的に決めるのではなく、例えばそれに近い1/2としたり、それらを含む所定の範囲内（例えば、ベースラインとピーク頂点との間の20〜80%又は30〜70%等）の変曲点を取るようにしてもよい。
【００１０】
【発明の効果】
クロマトグラムのピーク頂点近傍にノイズが乗ることにより、そこに変曲点が生じると、その変曲点とベースラインとの交点は正しい位置から遙かに離れた場所となってしまう可能性がある。また、裾野の方にノイズが乗った場合も、同様に正しくないピーク幅を与える。従来のデータ処理装置では、このような誤ったデータに基いて理論段数のデータが導き出されるおそれがあった。それに対し、本発明に係るデータ処理装置では、そのようなノイズにより乱されることなく、常に正確なピーク幅を検出し、正しい理論段数を算出することができる。従って、カラムの交換が常に適切に行われるようになる。
【００１１】
【実施例】
本発明の一実施例を図３〜８を参照しつつ説明する。図３は、本発明に係るデータ処理装置が使用されたガスクロマトグラフの概略構成図である。試料はシリンジ３１等により気化室３２に注入され、そこで気化されて、キャリヤガス３３に乗せられてカラム３４に送られる。試料に含まれる各成分はカラム３４内で時間的に分離され、検出器３５により検出される。検出器３５からのデータは逐次データ処理装置３６に送られ、そこで一旦記憶部に記録される。１つの試料の分析が終了した後（或いは、複数の試料の分析が終了した後）、記録されたデータが読み出され、クロマトグラムの作成、ピーク検出等の各種データ処理が行われる。
【００１２】
データ処理装置３６はパーソナルコンピュータに専用のプログラムをインストールしたものであり、そのプログラムには、一連のデータからピークを検出するサブプログラムや次に述べるピーク幅算出処理サブプログラム等が含まれる。このうちピーク検出サブプログラムは、記憶部から読み出したデータより所定のアルゴリズムに基きベースライン及びピーク（単数又は複数）を検出するとともに、各ピークの開始時間ts、ピーク頂点時間tp、ピーク終了時間te、ピーク高さhp、ピーク面積Sも算出する。
【００１３】
ピーク幅算出処理サブプログラムは図４に示すような処理を行う。まず、ピークの前半において変曲点を検出する（ステップ４１）。この処理の詳細は後に述べる。次に、検出された前半の変曲点におけるピーク曲線の接線を生成し、その接線とベースラインとの交点を検出する（ステップ４２）。同様にして、ピーク後半の変曲点を検出し（ステップ４３）、そこにおける接線とベースラインとの交点を検出する（ステップ４４）。最後に、これら両交点間の距離を算出して、これをピーク幅wとする（ステップ４５）。
【００１４】
ステップ４１のピーク前半の変曲点検出処理を図５により詳しく説明する。まず初期化処理として、時間変数tをピーク頂点時間tpにセットし、後述する最近判定基準値mindtに計算機が扱い得る最大値をセットする（ステップ５１）。次に、ピーク頂点から前方（時間のマイナス側）にサーチしてゆくため、時間変数tをサンプリング時間間隔ttだけデクリメントする（ステップ５２）。そして、その時間t及びその前後の所定個数（例えば、前後各３個、合計７個）のデータより、そこでの２次微分値ddy及び１次微分値dyを算出する（ステップ５３）。これら２次微分値ddy及び１次微分値dyの算出には既知のアルゴリズム（例えばサビツキ・ゴーレイSavitzky-Golayの方法）を用いることができる。これらddy、dyの両値から、その点が変曲点であるか否かを判定する（ステップ５４）。具体的には、ddy=0であり、且つ、dy>0であるとき、その点は変曲点と判定される。しかし、採取されたデータはディスクリートであるため、常にこのような変曲点が現れるとは限らない。そこで、ステップ５４の判定に際しては、２次微分値ddyが負から正に切り替わった場合もddy=0と等価と看做す処理を行う。
【００１５】
その点が変曲点ではない（No）と判定された場合、処理はステップ５８に進み、現在の時間tがピーク開始時間ts以上であるか否かを判定する。前方サーチが未だピーク開始時間tsに達していない場合、処理はステップ５２に戻り、時間変数tを更にデクリメントして、ステップ５３、５４により上記同様の変曲点判定を行う。上記判定基準によりその点が変曲点であると判定されると処理はステップ５５、５６に進み、その点と所定の点Th1との距離dt=|t-Th1|が最近判定基準値mindtよりも小さいか否かを判定する。
【００１６】
この所定点Th1には、ベースラインBLから、このピークのピーク高さhp（＝ベースラインとピーク頂点との間の距離）のe-1/2（約0.60653）に最も近い高さを有するデータの時間を予め代入しておく。図７に示すように、ピーク形状をガウス分布とした場合、この点はその変曲点にあたる。なお、この値は1/2としてもよい。
【００１７】
初期化処理により最近判定基準値mindtには十分大きな値がセットされているため、当初はステップ５６の判定は必ずYesとなる。従って、ステップ５７に進んで、その距離dtを最近判定基準値mindtに代入し、その点tを仮の変曲点とする。
【００１８】
このような処理を、時間変数tがピーク開始時間tsに到達するまで繰り返す。その間、ステップ５４において新たな変曲点が検出された場合は、その点と所定点Th1との距離dtがそれ以前に検出された変曲点とTh1との距離の最小値mindtよりも小さいか否かを判定し（ステップ５５、５６）、小さい場合にはそれを新たな仮変曲点とする（ステップ５７）。
【００１９】
ステップ５８で時間変数tがピーク開始時間tsに到達したと判定された時点で処理を終了する。このときの仮変曲点が、ピーク前半における、所定点Th1に最も近い変曲点である。
【００２０】
このような処理を行うことにより、図８に示すように、ピークの頂点付近にノイズが存在し、そこに変曲点A1が現れている場合でも、それがピークの変曲点として採用されることはなく、e-1/2（又は1/2）に最も近い変曲点A2がピークの変曲点として正しく採用される。
【００２１】
ピーク後半の変曲点を検出する処理を図６に示すが、全体の流れとしては図５と同様であり、次の４点において異なるだけである。(1)後方サーチのため、時間変数をインクリメントする（ステップ６２）。(2)サーチの終点をピーク終了時間teとする（ステップ６８）。(3)変曲点の判定条件において、dy<0とする（ステップ６４）。(4)所定点の高さは同じであるが、時間的位置がピーク頂点よりも後のTh2となる（ステップ６５）。これにより、ピーク後半においても、ノイズに影響されない正しい変曲点B2がピークの変曲点として採用される（図８、ステップ４３）。
【００２２】
上記実施例では、所定点の最近の変曲点をピークの変曲点として採用したが、図９に示すように、ピーク高さhpの80〜20%（或いは70〜30%）等、所定の範囲内に入る変曲点をピークの変曲点として採用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  米国薬局方（USP）によるピーク幅決定法を説明するための図。
【図２】  ピークの頂点付近にノイズが存在する場合の問題点を説明するための図。
【図３】  本発明に係るデータ処理装置が使用されたガスクロマトグラフの概略構成図。
【図４】  ピーク幅算出処理のフローチャート。
【図５】  ピーク前半の変曲点検出処理のフローチャート。
【図６】  ピーク後半の変曲点検出処理のフローチャート。
【図７】  ピークの変曲点を決定する際に用いる所定点の定め方を説明するための図。
【図８】  ピークの頂点付近にノイズが存在する場合に、本実施例のデータ処理装置で求められる変曲点を示す説明図。
【図９】  別の変曲点決定法を説明するための図。
【符号の説明】
３１…シリンジ
３２…気化室
３３…キャリヤガス
３４…カラム
３５…検出器
３６…データ処理装置
【図１】
0003702831.tif 000003
【図２】
0003702831.tif 000004
【図３】
0003702831.tif 000005
【図４】
0003702831.tif 000006
【図５】
0003702831.tif 000007
【図６】
0003702831.tif 000008
【図７】
0003702831.tif 000009
【図８】
0003702831.tif 000010
【図９】
0003702831.tif 000011