(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロマトグラフにより試料を時間方向に分離し、各時刻における吸光度スペクトルのデータを採取して時刻、波長及び吸光度を含む３次元データを作成するクロマトグラフ用データ処理装置であって、
a）目的成分を含む試料を測定して取得した試料３次元データを記憶する３次元データ記憶部と、
b）前記試料３次元データについて目的成分の複数の吸収波長に関して波長クロマトグラムを作成する波長クロマトグラム作成部と、
c) 各波長クロマトグラムにおいて、前記目的成分に由来するピークを含む予め設定された時間範囲に現れる対象ピークのピーク頂点のピーク保持時間を取得するピーク保持時間取得部と、
d）取得した複数の前記ピーク保持時間のうち、最大のピーク保持時間と最小のピーク保持時間の差分を算出するピーク保持時間差分算出部と、
e) 前記差分を所定の判定値と比較することにより、前記試料３次元データにおける前記対象ピークに不純物が含まれているか否かを判定する判定部と、
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】
a）前記３次元データ記憶部が、目的成分の標品を測定して取得した標準３次元データを記憶し、
b）前記波長クロマトグラム作成部が、前記標準３次元データについて、目的成分の複数の吸収波長に関して波長クロマトグラムを作成し、
c) 前記ピーク保持時間取得部が、前記標準３次元データについて作成された複数の波長クロマトグラムにおける目的成分由来のピークのピーク保持時間を取得し、
d）前記ピーク保持時間差分算出部が、前記標準３次元データについて取得した複数の前記ピーク保持時間のうち、最大のピーク保持時間と最小のピーク保持時間の差分を算出し、
e）前記判定部が、前記試料３次元データについて算出された前記差分と、前記標準３次元データについて算出された前記差分を比較することにより、前記試料３次元データにおける前記対象ピークに不純物が含まれているか否かを判定す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】
前記判定部は、前記試料３次元データについて算出された前記差分が、前記標準３次元データについて算出された前記差分に所定の係数を乗じた値より大きければ、前記試料３次元データにおける前記対象ピークに不純物が含まれていると判定することを特徴とする請求項２に記載のクロマトグラフ用データ処理装置。
【請求項４】
クロマトグラフにより試料を時間方向に分離し、各時刻における吸光度スペクトルのデータを採取して時刻、波長及び吸光度を含む３次元データを作成するクロマトグラフ用データ処理方法であって、
a）目的成分を含む試料を測定して取得した試料３次元データを記憶する３次元データ記憶ステップと、
b）前記試料３次元データについて目的成分の複数の吸収波長に関して波長クロマトグラムを作成する波長クロマトグラム作成ステップと、
c) 各波長クロマトグラムにおいて、前記目的成分に由来するピークを含む予め設定された時間範囲に現れる対象ピークのピーク頂点のピーク保持時間を取得するピーク保持時間取得ステップと、
d）取得した複数の前記ピーク保持時間のうち、最大のピーク保持時間と最小のピーク保持時間の差分を算出するピーク保持時間差分算出ステップと、
e) 前記差分を所定の判定値と比較することにより、前記試料３次元データにおける前記対象ピークに不純物が含まれているか否かを判定する判定ステップと、
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方法。
【請求項５】
a）前記３次元データ記憶ステップでは、目的成分の標品を測定して取得した標準３次元データを記憶し、
b）前記波長クロマトグラム作成ステップでは、前記標準３次元データについて、目的成分の複数の吸収波長に関して波長クロマトグラムを作成し、
c) 前記ピーク保持時間取得ステップでは、前記標準３次元データについて作成した複数の波長クロマトグラムにおける目的成分由来のピークのピーク保持時間を取得し、
d）前記ピーク保持時間差分算出ステップでは、前記標準３次元データについて取得した複数の前記ピーク保持時間のうち、最大のピーク保持時間と最小のピーク保持時間の差分を算出し、
e）前記判定ステップでは、前記試料３次元データについて算出された前記差分と、前記標準３次元データについて算出された前記差分を比較することにより、前記試料３次元データにおける前記対象ピークに不純物が含まれているか否かを判定することを特徴とする、請求項４に記載のクロマトグラフ用データ処理方法。
【請求項６】
前記判定ステップでは、前記試料３次元データについて算出された前記差分が、前記標準３次元データについて算出された前記差分に所定の係数を乗じた値より大きければ、前記試料３次元データにおける前記対象ピークに不純物が含まれていると判定することを特徴とする請求項５に記載のクロマトグラフ用データ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クロマトグラフ用データ処理装置及びデータ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体クロマトグラフ（ＬＣ）やガスクロマトグラフ（ＧＣ）などのクロマトグラフでは、試料に含まれる成分に対応したピークが出現したクロマトグラムを得ることができる。しかし、クロマトグラムに現れているピークは必ずしも単一成分（目的成分）によるものとは限らず、目的成分でない成分（不純物）を含む場合がある。そこで従来より、カラムから溶出してくる成分の時間変化を表すクロマトグラムについて、ピークが目的成分のみに由来するのか、或いは不純物を含んでいるのかを調べる、ピーク純度判定処理が行われている。
【０００３】
特許文献１には、多波長検出器を用いた液体クロマトグラフで得られるクロマトグラムにおけるピーク純度判定処理の手法が開示されている。多波長検出器を用いた液体クロマトグラフは、カラムから溶出する成分に複数の波長を有する光を照射し、該成分を通過した各波長の吸光度を測定するものであり、試料の注入時を起点とした時刻毎に、分離された試料の吸光度スペクトルが得られる。このような吸光度スペクトルの集積体は、時刻、波長及び吸光度の３次元データとなる。図３はこのような３次元データを模式的に示したものである。こうして得られた３次元データを適宜処理すれば、（１）目的とする波長における時刻と吸光度との関係、即ち波長クロマトグラムを得ることができ、また、（２）各時刻における波長と吸光度との関係、即ち吸光度スペクトルを得ることもできる。
特許文献１では、このような３次元データに基づき、純度判定の対象となるピーク（以下、「対象ピーク」という）が不純物を含むか否かを以下のような手法で判定している。
【０００４】
まず、波長クロマトグラムにおける対象ピークのピーク頂点に対応した時刻T0での吸光度スペクトルをS0(λ)、その前後の任意の時刻Tでの吸光度スペクトルをS(λ)とし、以下の数式（１）によりS0(λ)とS(λ)の一致度を算出する。
【０００５】
【数１】
0005742749.tif 000002
【０００６】
そして、図２に示すように、一致度が1.0〜0.8であれば緑、0.8〜0.6であれば黄、0.6未満であれば橙というように、対象ピークをそのピーク頂点との一致度に応じた色（図中では網掛けで表現している）によって時間軸方向に分割表示する。もし対象ピークが目的成分のみに由来するものであれば、図２（ａ）に示すように、一致度はピーク頂点付近で高く、ピーク頂点から遠ざかるほど低くなるが、その形状はピークの中心軸を挟んで概ね左右対称となる。しかし、対象ピークのピーク頂点の前又は後に不純物ピークが存在する場合（すなわち、対象ピークが不純物を含んでいる場合）、対象ピークの一致度の形状はピークの中心軸を挟んで左右非対称となる。例えば図２（ｂ）に示した例では、ピーク頂点を挟んで、左側に比べて右側（時間的に後ろ側）の一致度が低い。これにより、この辺りの時間域に不純物が含まれるものと判断することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第2936700号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】島津評論、第46巻第1号、pp. 21-28
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、上述した従来の判定方法では、対象ピークのピーク頂点のすぐ近くに不純物ピークが存在する場合には、ピーク頂点近くでは一致度が高いため、不純物の存在を正しく判定することができないことがあった。
【００１０】
また、非特許文献１に記載の手法では、不純物ピークが存在するか否かを判断するための一致度の閾値を求める上で、各波長におけるノイズの大きさを成分とするノイズベクトルをパラメータとして設定する必要がある。しかしながら、ノイズベクトルを得るためには、前記多波長検出器で検出される所定の波長領域におけるノイズの大きさを逐次モニターし、該波長領域におけるノイズの時間変化の標準偏差を求めるといった煩雑な計算処理が必要であった。
【００１１】
本発明は上記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、対象ピークが不純物を含むか否かを高精度で判定できるだけでなく、複雑な計算処理を必要としない、クロマトグラフ用データ処理装置及びデータ処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために成された本発明は、クロマトグラフにより試料を時間方向に分離し、各時刻における吸光度スペクトルのデータを採取して時刻、波長及び吸光度を含む３次元データを作成するクロマトグラフ用データ処理装置であって、
a）目的成分を含む試料を測定して取得した試料３次元データを記憶する３次元データ記憶部と、
b）前記試料３次元データについて目的成分の複数の吸収波長に関して波長クロマトグラムを作成する波長クロマトグラム作成部と、
c) 各波長クロマトグラムにおいて、前記目的成分に由来するピークを含む予め設定された時間範囲に現れる対象ピークのピーク頂点のピーク保持時間を取得するピーク保持時間取得部と、
d）取得した複数の前記ピーク保持時間のうち、最大のピーク保持時間と最小のピーク保持時間の差分を算出するピーク保持時間差分算出部と、
e) 前記差分を所定の判定値と比較することにより、前記試料３次元データにおける前記対象ピークに不純物が含まれているか否かを判定する判定部と、
を有することを特徴とする。
【００１３】
前記クロマトグラフは、液体クロマトグラフ、ガスクロマトグラフのいずれでもよい。
【００１４】
上記の対象ピークとは、目的成分に由来するピークを含むピークであって、予め設定された時間範囲に現れ、純度判定処理の対象となるピークを指す。
この「予め設定された時間範囲」は、目的成分の標品に由来するピークのピーク保持時間をデータベース等から取得し、その前後に所定の時間範囲を設けることによって設定するようにしてもよいし、オペレータに直接入力させてもよい。
対象ピークは、目的成分に由来するピークのみから成る場合もあれば、目的成分に由来するピークと不純物に由来するピークが一体化して成る場合もあり得る。多量の不純物が含まれる対象ピークは、前記時間範囲において、目的成分のピークに由来するピーク頂点の他に、不純物ピークに由来するピーク頂点を有する場合があるが、このようなとき、ピーク保持時間取得部はそれぞれのピーク頂点のピーク保持時間を取得する。
【００１５】
上記の「目的成分の複数の吸収波長」の取得方法については特に限定されないが、オペレータに波長値を直接入力させてもよく、また、オペレータに目的成分を指定させ、それに対応する吸収波長帯をデータベース等から取得して、該吸収波長帯の中から波長値を自動的にピックアップするようにしてもよい。
【００１６】
本発明に係るクロマトグラフ用データ処理装置では、まず、目的成分を含む試料を測定し、時刻、波長及び吸光度を含む試料３次元データを取得する。取得された試料３次元データは試料３次元データ記憶部に記憶される。波長クロマトグラム作成部は該試料３次元データに基づいて目的成分の複数の吸収波長に関する波長クロマトグラムを作成する。全ての波長クロマトグラムが作成されると、ピーク保持時間取得部は、予め設定された時間範囲に現れる対象ピークのピーク頂点について、各波長クロマトグラムにおけるピーク保持時間を取得する。
全てのピーク保持時間を取得すると、ピーク保持時間差分算出部は、これら複数のピーク保持時間のうち、最大のピーク保持時間と最小のピーク保持時間の差分を算出する。そして、判定部は、前記差分を所定の判定値と比較することにより、対象ピークに不純物が含まれているか否かを判定する。
【００１７】
対象ピークが不純物を含まない場合、波長クロマトグラム中の対象ピークのピーク頂点のピーク保持時間は、どの吸収波長に関して作成されたものであっても理論的には同じとなる。一方、対象ピークが不純物を含む場合、不純物の吸収波長帯に含まれる波長に関する波長クロマトグラム中の前記ピーク保持時間は、その他の吸収波長に関する波長クロマトグラム中のピーク保持時間からずれる。本発明に係るクロマトグラフ用データ処理装置は、このようなずれを利用してピーク純度判定処理を行うものである。
【００１８】
また、上記課題を解決するために成された本発明は、クロマトグラフにより試料を時間方向に分離し、各時刻における吸光度スペクトルのデータを採取して時刻、波長及び吸光度を含む３次元データを作成するクロマトグラフ用データ処理方法であって、
a）目的成分を含む試料を測定して取得した試料３次元データを記憶する３次元データ記憶ステップと、
b）前記試料３次元データについて目的成分の複数の吸収波長に関して波長クロマトグラムを作成する波長クロマトグラム作成ステップと、
c) 各波長クロマトグラムにおいて、前記目的成分に由来するピークを含む予め設定された時間範囲に現れる対象ピークのピーク頂点のピーク保持時間を取得するピーク保持時間取得ステップと、
d）取得した複数の前記ピーク保持時間のうち、最大のピーク保持時間と最小のピーク保持時間の差分を算出するピーク保持時間差分算出ステップと、
e) 前記差分を所定の判定値と比較することにより、前記試料３次元データにおける前記対象ピークに不純物が含まれているか否かを判定する判定ステップと、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るクロマトグラフ用データ処理装置及びデータ処理方法は、試料３次元データに基づいて作成した複数の波長クロマトグラムの各々における対象ピークのピーク頂点のピーク保持時間を取得し、最大のピーク保持時間と最小のピーク保持時間の差分を算出するとともに、この差分を所定の判定値と比較することによりピーク純度判定処理を行うようにしたものである。そのため、対象ピークに不純物が含まれているか否かを高精度に判定することができる。
また、本発明では、上述した従来技術とは異なり、ノイズベクトルをパラメータとして設定する必要がないため、比較的単純な計算処理によってピーク純度判定処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施例に係るデータ処理装置及び液体クロマトグラフの要部を示す概略構成図。
【図２】従来のピーク純度判定処理の手法により、ピークと共に一致度に関する情報を表示した例を示す図であり、（ａ）は不純物を含まないピークの例、（ｂ）は不純物を含むピークの例である。
【図３】３次元データ、及び該３次元データから作成される波長クロマトグラムを表した概念図。
【図４】本実施例に係るデータ処理装置の動作を示すフローチャート。
【図５】本実施例に係るデータ処理方法を説明する概念図であり、（ａ）は不純物を含まない対象ピークを示す波長クロマトグラム、（ｂ）不純物を含まない対象ピークの等高線図の一例、（ｃ）は不純物を含む対象ピークを示す波長クロマトグラム、（ｄ）は不純物を含む対象ピークの等高線図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係るクロマトグラフ用データ処理装置の一実施例について図面を参照して説明する。
図１は本実施例におけるクロマトグラフ用データ処理装置（以下、単に「データ処理装置」という）とそれに接続されたクロマトグラフの概略構成図である。本実施例ではクロマトグラフとして液体クロマトグラフ（ＬＣ）１を用いている。
【００２２】
ＬＣ１では、送液ポンプ１２が移動相容器１１から移動相を吸引し、一定の流量で試料注入部１３へと送給する。試料注入部１３は所定のタイミングで試料を移動相中に注入する。試料成分は移動相とともにカラム１４に送られ、カラム１４を通過する間に成分毎に時間方向に分離され、カラム１４から溶出する。
カラム１４の出口には、カラム１４からの溶出液中の試料成分を検出するための検出器として、多波長検出器の一種であるＰＤＡ検出器１５が設けられている。ＰＤＡ検出器１５は、図示しない光源からの光を溶出液に照射し、溶出液を透過した光を波長分離するとともに、分離された各波長の光をＰＤＡ（Photo Diode Array）によって同時に検出する。ＰＤＡ検出器１５により得られた検出信号はＡ／Ｄ変換器１６によってデジタル信号に変換された後、３次元データとしてデータ処理装置２へ出力される。
【００２３】
データ処理装置２は、Ａ／Ｄ変換器１６から出力された３次元データを格納するための３次元データ記憶部２１と、該３次元データに基づいて目的成分の複数の吸収波長に関する波長クロマトグラムを作成する波長クロマトグラム作成部２２と、対象ピーク（即ち、目的成分に由来するピークを含む予め設定された時間範囲に現れるピーク）のピーク頂点のピーク保持時間を取得するピーク保持時間取得部２３と、取得されたピーク保持時間のうち最大のピーク保持時間と最小のピーク保持時間の差分を算出するピーク保持時間差分算出部２４と、該差分を所定の判定値と比較することにより対象ピークに不純物が含まれているか否かを判定する判定部２５とを機能ブロックとして含む。
【００２４】
表示部３は、波長クロマトグラム及び判定結果等の各種情報を表示するためのものである。操作部４は、目的成分の吸収波長など、データ処理に必要な情報等をオペレータが入力設定するために操作される。
なお、データ処理装置２の機能の一部又は全部は、パーソナルコンピュータにインストールした専用の制御・処理ソフトウエアを実行することにより達成される。また、表示部３は一般的な液晶モニタ等であり、操作部４はパーソナルコンピュータの標準的な装備であるキーボードやマウス等である。
【００２５】
次に、本実施例に係るデータ処理装置２の動作について、図４のフローチャート及び図５の概念図を参照して説明する。
まず、ＬＣ１において試料のクロマトグラフ分析が実行され、所定の波長範囲における吸光度スペクトルの時間変化を表す３次元データがＰＤＡ検出器１５からＡ／Ｄ変換器１６を経て３次元データ記憶部２１へ出力され、該３次元データ記憶部２１に格納される（図４のステップＳ１）。
次に、波長クロマトグラム作成部２２がこの試料３次元データを読み出し、オペレータが予め設定した目的成分の複数の吸収波長に関する波長クロマトグラムを作成する（ステップＳ２）。本実施例では200nm、210nm、220nm、230nm、240nmの計５波長値をオペレータが操作部４により予め設定するが、オペレータに目的成分を指定させ、それに対応する吸収波長帯をデータベース等から取得して、該吸収波長帯の中から複数の波長値を自動的にピックアップするようにしてもよい。
【００２６】
さらに、ピーク保持時間取得部２３は、これら５つの波長クロマトグラムの各々において、予め設定された始点TSから終点TEまでの時間範囲内に現れたピークを対象ピークとし、該対象ピークのピーク頂点のピーク保持時間を取得する（図４のステップＳ３）。始点TS及び終点TEの時刻は、目的成分の標品を測定することによって標品由来のピークのピーク保持時間を予め取得しておき、その前後に所定の時間範囲を設けることにより設定される。或いは、標品由来のピークの始点及び終点の時刻を、そのまま始点TS及び終点TEの時刻として適用してもよく、またオペレータに始点TS及び終点TEの時刻を入力させてもよい。
なお、対象ピークが多量の不純物を含んでいるために前記時間範囲内に複数のピーク頂点が存在するような場合、ピーク保持時間取得部２３は複数のピーク頂点の各々に対応するピーク保持時間を取得する。
【００２７】
５つの波長クロマトグラムについてピーク保持時間が取得されると、ピーク保持時間差分算出部２４はこれらのピーク保持時間うち最大のピーク保持時間と最小のピーク保持時間の差分を算出する（図４のステップＳ４）。
【００２８】
対象ピークが不純物を含まない場合、試料３次元データにおける対象ピークの等高線形状は、図５（ｂ）に示すように、ピーク頂点を含み時間軸tと直交する線を挟んで線対称となる。この場合、５つの波長クロマトグラムにおける対象ピークのピーク頂点のピーク保持時間は図５（ａ）に示すように略同一である（但し、不可避なノイズ等の影響により、全てのピーク保持時間が完全同一となることは少ない）。
これに対し、対象ピークが不純物を含む場合、試料３次元データにおける対象ピークの等高線形状は図５（ｄ）に示すように歪んだものとなる。これに伴い、５つの波長クロマトグラムのうち不純物の吸収波長帯に含まれる波長に関する波長クロマトグラムにおける前記ピーク保持時間は、図５（ｃ）に示すように、その他の吸収波長に関する波長クロマトグラムにおけるピーク保持時間からずれる（図５（ｃ））。
図５（ｃ）の場合、波長値200nm及び210nmに関する波長クロマトグラムにおけるピーク頂点のピーク保持時間は、その他の波長値に関する波長クロマトグラムにおけるピーク保持時間からずれている。このことから、この対象ピークは200nm〜210nm付近に吸収波長帯を有する不純物を含んでいることが分かる。
【００２９】
さらに、ピーク保持時間差分算出部２４によって最大のピーク保持時間と最小のピーク保持時間の差分が算出されると、判定部２５は予め設定された所定の判定値Ｊと前記差分の大小を比較する（図４のステップＳ５）。
上述した判定値Ｊは以下のようにして設定されたものである。
目的成分の標品を含む試料を予め測定して取得した３次元データ（本発明の「標準３次元データ」に相当）について、波長クロマトグラム作成部２２が目的成分の複数の吸収波長に関して波長クロマトグラムを作成するとともに、ピーク保持時間取得部２３が複数の該波長クロマトグラムにおける目的成分由来のピークのピーク保持時間を取得する。ピーク保持時間差分算出部２４は、これら複数のピーク保持時間のうち、最大のピーク保持時間と最小のピーク保持時間の差分を算出する（これを「標準差分」と呼ぶ）。この標準差分に３を乗じた値を判定値Ｊとして適用する。
【００３０】
ステップＳ５において、ピーク保持時間差分算出部２４により算出された差分が上述した判定値Ｊより小さければ（図４のステップＳ５でＹｅｓであれば）、試料３次元データにおける対象ピークに不純物が含まれていない、即ち対象ピークは単一ピークであると判定する（ステップＳ６）。一方、前記差分が判定値Ｊより大きければ（図４のステップＳ５でＮｏであれば）、対象ピークに不純物が含まれていると判定する（ステップＳ７）。得られた判定結果は、表示部３によってオペレータに通知される。
【００３１】
以上述べたように、本実施例に係るデータ処理装置２は、試料３次元データに基づいて作成した複数の波長クロマトグラムの各々について対象ピークのピーク頂点のピーク保持時間を取得し、最大のピーク保持時間と最小のピーク保持時間の差分を算出するとともに、この差分を判定値Ｊと比較することによりピーク純度判定処理を行うようにしたものである。このように構成したことにより、対象ピークに不純物が含まれているか否かを高精度に判定することができる。
また、本実施例では、上述した従来技術とは異なり、ノイズベクトルをパラメータとして設定する必要がないため、比較的単純な計算処理によってピーク純度判定処理を行うことができる。
【００３２】
本実施例に係るデータ処理装置２は、吸収波長を最低２つ設定すれば理論的には動作可能であるが、判定結果の精度を充分に稼ぐとともに、計算処理に要する時間を抑えるという観点から、吸収波長の設定数を４〜１６個程度とすることが望ましい。
また、本実施例では、標準差分に３を乗じた値を判定値Ｊとして適用するとしたが、３以外の数字を乗じても構わない。目的成分の種類に拘わらず標準差分が大きく変化しないことが予め分かっている場合、或る目的成分の標準差分から求めた判定値Ｊを全成分共通の判定値として用いてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１…ＬＣ
２…データ処理装置
３…表示部
４…操作部
１１…移動相容器
１２…送液ポンプ
１３…試料注入部
１４…カラム
１５…ＰＤＡ検出器
１６…Ａ／Ｄ変換器
２１…３次元データ記憶部
２２…波長クロマトグラム作成部
２３…ピーク保持時間取得部
２４…ピーク保持時間差分算出部
２５…判定部
【図１】
0005742749.tif 000003
【図２】
0005742749.tif 000004
【図３】
0005742749.tif 000005
【図４】
0005742749.tif 000006
【図５】
0005742749.tif 000007