数据处理方法、数据处理系统及存储介质

技术领域

本发明涉及一种数据处理方法、数据处理系统及存储介质。

背景技术

在使用光电二极管阵列(photo diode array，PDA)检测器等多通道型检测器的液相色谱仪(以下，称为LC-PDA(liquid chromatograph-photo diode array))中，连续地获取自分析管柱溶出的试样的吸光光谱，由此可获得具有时间、波长、及信号强度(吸光度)这三个维度的三维色谱数据。

在使用液相色谱仪对试样中的目标成分进行定量的情况下，一般使用目标成分的吸光度最大的波长生成色谱，在所述色谱上求出目标成分的峰的面积值进行定量。但是，有时在试样中包含目标成分以外的杂质，在色谱上所述杂质的峰有时与目标成分的峰重叠。在此种情况下，在多个峰重叠的状态下，无法求出目标成分或杂质的峰面积值，从而无法获得定量结果，因此需要将在色谱上峰重叠的多种成分相互分离。

作为用于将相互重叠的多种成分的峰分离的方法，有如下方法：通过将指数修正高斯(Exponential Modified Gaussian，EMG)函数等模型函数(峰模型)应用于实际的色谱的波形，对各成分各自的色谱进行推测(参照专利文献1)。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]国际公开第2016/035167号

发明内容

[发明所要解决的问题]

在试样中混合有相对于主成分的浓度而为几百分之一～几千分之一的浓度的杂质，在这些成分的峰相互重叠的情况下，在所述那样的使用了模型函数的峰分离方法中，低浓度成分(杂质)的峰面积值被埋没在所述低浓度成分的实际的成分峰与对其进行模拟的模型函数的误差中，从而无法准确地推断出低浓度成分的正确的峰的形状或大小。

然而，要求欲在各成分峰以所需的分离度从其他成分分离的分析条件下对含有多种成分的试样进行分析。但是，如所述那样，在浓度差非常大的多种成分的峰相互重叠的情况下，在使用了模型函数的峰分离方法中，无法准确地推测出低浓度成分的峰的形状或大小，因此难以验证实际进行分析而获得的分析数据中的各成分峰的分离度是否成为所需的分离度。

本发明人等认为，若可根据试样中包含的多种成分各自的浓度与这些成分的峰的分离度，预先准确地得知可获得什么样的三维色谱数据，则能够验证实际获得的分析数据是否为具有所需的分离度的数据。

因此，本发明的目的在于以所需的分离度获取关于以所需的浓度含有多种成分的试样的三维色谱的仿真数据。

[解决问题的技术手段]

本发明的数据处理方法生成关于含有多种成分的试样的三维色谱的仿真数据，所述数据处理方法包括：数据准备步骤，准备所述多种成分各自的色谱数据与光谱数据；参数确定步骤，对包含所述多种成分在所述试样中的浓度的相互的比率、及色谱上的所述多种成分的峰的相互的分离度在内的参数进行确定；数据调整步骤，基于在所述参数确定步骤中确定的所述参数，对所述多种成分各自的色谱数据的峰面积及峰位置进行调整；以及矩阵积步骤，对包含所述多种成分各自的光谱数据的光谱数据组、与包含在所述数据调整步骤中调整后的所述多种成分各自的色谱数据的色谱数据组的矩阵积进行计算，基于所述计算结果，生成关于所述试样的三维色谱的仿真数据。

本发明的数据处理系统生成关于含有多种成分的试样的三维色谱的仿真数据，所述数据处理系统包括：数据存储部，存储有所述多种成分各自的色谱数据与光谱数据；以及运算处理部，使用存储在所述数据存储部中的数据进行运算处理，所述运算处理部构成为执行：参数确定步骤，基于由用户输入的信息，对包含所述多种成分在所述试样中的浓度的相互的比率、及色谱上的所述多种成分的峰的相互的分离度在内的参数进行确定；数据调整步骤，基于在所述参数确定步骤中确定的所述参数，对所述多种成分各自的色谱数据的峰面积及峰位置进行调整；以及矩阵积步骤，对包含所述多种成分各自的光谱数据的光谱数据组、与包含在所述数据调整步骤中调整后的所述多种成分各自的色谱数据的色谱数据组的矩阵积进行计算，基于所述计算结果，生成关于所述试样的三维色谱的仿真数据。

[发明的效果]

在本发明的数据处理方法中，利用包含多种成分各自的浓度与分离度的参数来调整多种成分各自的色谱数据，并对调整后的色谱数据组与光谱数据组的矩阵积进行计算，由此获取三维色谱的仿真数据，因此可获得以获得所需的分离度的方式对以所需的浓度包含多种成分的试样进行分析时的三维色谱的仿真数据。

在本发明的数据处理方法中，准备多种成分的色谱数据与光谱数据，仅对包含多种成分各自的浓度与分离度的参数进行确定，由此可获取与确定的参数相应的三维色谱的仿真数据。因此，可容易地获取以获得所需的分离度的方式对以所需的浓度包含多种成分的试样进行分析时的三维色谱的仿真数据。

附图说明

图1是用于对数据处理方法的概念进行说明的图。

图2是表示数据处理系统的一实施例的概略结构图。

图3是表示在所述实施例中执行的数据处理的顺序的流程图。

图4是表示所述实施例的数据处理的验证结果的图表。

[符号的说明]

2：数据处理系统

4：数据存储部

6：运算处理部

8：输入装置

101、102、103、104、105、106：步骤

C、S、X：矩阵

C(A)、C(B)：色谱数据

S(A)、S(B)：光谱数据

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的数据处理方法及数据处理系统的一实施例进行说明。

首先，使用图1对所述实施例中的数据处理的概念进行说明。

图1表示用于生成通过LC-PDA对包含两种成分A、B的试样进行分析时可能获得的三维色谱的仿真数据的概念。

为了获取作为目标的仿真数据，需要分别准备成分A的色谱数据C(A)及光谱数据S(A)、成分B的色谱数据C(B)及光谱数据S(B)。成分A、成分B各自的色谱数据C(A)、色谱数据C(B)与光谱数据S(A)、光谱数据S(B)可通过如下方式来生成：通过LC-PDA分别对成分A、成分B进行分析，或者在成分A、成分B的峰完全相互分离的分析条件下对含有成分A、成分B的试样进行分析，由此获得三维色谱数据，自所获得的三维色谱数据中分别切取可对成分A、成分B各自的色谱信息与光谱信息进行读取的波长、保持时间。

当将所准备的包含成分A、成分B的色谱数据C(A)、色谱数据C(B)的色谱数据组的矩阵设为

C，

将包含光谱数据S(A)、光谱数据S(B)的光谱数据组的矩阵设为

S，

将通过LC-PDA对成分A、成分B进行分析而获得的三维色谱数据的矩阵设为

X时，

下述式成立。

CS

此处，T是矩阵的转置。因此，关于包含成分A、成分B的试样的三维色谱的仿真数据可通过对色谱数据组的矩阵

C

与光谱数据组的矩阵

S

的矩阵积

CS

进行计算来求出。

此处，在计算出所述矩阵积之前，可对各自的色谱数据中的峰面积进行调整，以使试样中包含的各成分A、B的浓度成为所需的值，且对各自的色谱数据中的峰的位置进行调整，以使成分A、成分B相互的峰的分离度成为所需的值。然后，若使用调整后的数据执行所述矩阵积的计算，则可获得假定在成分A、成分B的峰以所需的分离度相互分离的分析条件下对以所需的浓度包含成分A、成分B的试样进行分析时的三维色谱的仿真数据。

接下来，使用图2对用于执行所述数据处理的数据处理系统的一实施例进行说明。

数据处理系统2包括数据存储部4、及运算处理部6。数据处理系统2可通过如下方式来构建：将规定的计算机程序导入至包括中央处理器(central processing unit，CPU)、与硬盘驱动器、闪速存储器等数据存储器件的个人计算机等计算机装置中。数据存储部4是由数据存储器件的一部分的存储区域来实现的功能部，运算处理部6是通过CPU执行规定的程序来实现的功能部。

数据存储部4存储有欲生成三维色谱的仿真数据的试样中包含的多种成分各自的色谱数据与光谱数据。如所述那样，存储在数据存储部4中的多种成分各自的色谱数据与光谱数据可为从由LC-PDA获取的三维色谱数据中切取的数据，也可为从与数据处理系统2网络连接的数据库中读出的数据。另外，数据处理系统2可具备从通过LC-PDA而获取的三维色谱数据中切取多种成分各自的色谱数据与光谱数据的功能。

运算处理部6构成为使用存储在数据存储部4中的数据来生成三维色谱的仿真数据。在生成仿真数据时，运算处理部6基于由用户经由键盘或鼠标等输入装置8而输入的信息，确定试样中包含的多种成分各自的浓度、这些成分的峰的相互分离度等参数，并基于所述参数对多种成分各自的色谱数据的峰面积或峰位置进行调整。即，对色谱数据的矩阵组C的各值进行变更，或者对值的位置进行调整。然后，运算处理部6对包含调整后的色谱的数据组的矩阵与包含光谱的数据组的矩阵的矩阵积进行计算，由此针对分别以由用户指定的浓度包含多种成分的试样，生成以由用户指定的分离度将这些成分的峰分离的状态的三维色谱的仿真数据。

即，通过图3所示的顺序来生成三维色谱的仿真数据。

首先，准备试样中包含的多种成分各自的色谱数据与光谱数据(存储在数据存储部4中)(步骤101)。让用户输入并确定试样中的各成分的浓度、各成分的相互分离度等参数(步骤102)。当确定了参数时，使运算处理部6对各成分的色谱数据进行调整，以成为与所确定的参数相应的峰面积、峰位置(步骤103)。

接下来，在用户希望的情况下，或者必须使运算处理部6将规定的噪声赋予到各数据(步骤104)。可将噪声赋予到调整后的色谱数据、和/或光谱数据。作为所赋予的噪声，除可列举随机生成的噪声外，还可列举在LC的分析流路中流过对照液体时测定到的噪声成分等。用户可选择要赋予的噪声的种类。

之后，使运算处理部6对包含调整后的色谱数据的色谱数据组的矩阵与包含光谱数据的光谱数据组的矩阵的矩阵积进行计算(步骤105)，进而，使运算处理部6使用所述计算结果生成三维色谱的仿真数据(步骤106)。

图4是表示针对包含相互的浓度比为100：0.05的两种成分的试样生成的仿真数据的验证结果的某一波长下的色谱。在所述验证中，对使用两种成分各自的色谱数据与光谱数据而生成的仿真数据(实施例)、将通过模型函数(高斯)而模拟的两种成分各自的色谱合成来生成的色谱的仿真数据(比较例)、与实际上通过LC-PDA分析试样而获得的色谱数据(测定数据)进行了比较。

在所述验证结果中，可知使用模型函数而再现的比较例的数据在两种成分重叠的峰的两端部分偏离测定数据。另一方面，可知实施例的数据在峰整体上与测定数据一致。因此，通过所述实施例的数据处理，能够关于包含浓度差非常大的多种成分的试样生成三维色谱的高精度的仿真数据。

此外，以上说明的实施例只不过是本发明的实施方式的一例。本发明的数据处理方法、数据处理系统及计算机程序的实施方式如以下那样。

本发明的数据处理方法的一实施方式是一种数据处理方法，生成关于含有多种成分的试样的三维色谱的仿真数据，所述数据处理方法包括：数据准备步骤，准备所述多种成分各自的色谱数据与光谱数据；参数确定步骤，对包含所述多种成分在所述试样中的浓度的相互的比率、及色谱上的所述多种成分的峰的相互的分离度在内的参数进行确定；数据调整步骤，基于在所述参数确定步骤中确定的所述参数，对所述多种成分各自的色谱数据的峰面积及峰位置进行调整；以及矩阵积步骤，对包含所述多种成分各自的光谱数据的光谱数据组、与包含在所述数据调整步骤中调整后的所述多种成分各自的色谱数据的色谱数据组的矩阵积进行计算，基于所述计算结果，生成关于所述试样的三维色谱的仿真数据。

在所述一实施方式中，在所述数据调整步骤中，可对所述多种成分各自的色谱数据和/或光谱数据赋予规定的噪声。由此，可获取更接近实际的测定数据的仿真数据。

本发明的数据处理系统的一实施方式是一种数据处理系统，生成关于含有多种成分的试样的三维色谱的仿真数据，所述数据处理系统包括：数据存储部，存储有所述多种成分各自的色谱数据与光谱数据；以及运算处理部，使用存储在所述数据存储部中的数据进行运算处理，所述运算处理部构成为执行：参数确定步骤，基于由用户输入的信息，对包含所述多种成分在所述试样中的浓度的相互的比率、及色谱上的所述多种成分的峰的相互的分离度在内的参数进行确定；数据调整步骤，基于在所述参数确定步骤中确定的所述参数，对所述多种成分各自的色谱数据的峰面积及峰位置进行调整；以及矩阵积步骤，对包含所述多种成分各自的光谱数据的光谱数据组、与包含在所述数据调整步骤中调整后的所述多种成分各自的色谱数据的色谱数据组的矩阵积进行计算，基于所述计算结果，生成关于所述试样的三维色谱的仿真数据。

在所述一实施方式中，所述运算处理部可构成为：在所述数据调整步骤中，对所述多种成分各自的色谱数据和/或光谱数据赋予规定的噪声。由此，可获取更接近实际的测定数据的仿真数据。

本发明的计算机程序构成为：通过被导入至计算机而使所述计算机作为所述数据处理系统发挥功能。