分析支援装置、分析支援方法及计算机可读取的存储介质与流程

1.本发明涉及一种分析支援装置、分析支援方法及记录了分析支援程序的计算机可读取存储介质。


背景技术：

2.存在对试样的成分进行分析的分析装置。根据分析装置中所设定的分析条件，试样的分析结果会产生变化，因此进行探索最佳的分析条件的方法搜索(method scouting)。
3.日本专利特开2015
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166726号公报中公开了一种色谱仪用数据处理装置。日本专利特开2015
‑
166726号公报的数据处理装置能够通过向用户提示未研究的分析条件而支援方法搜索的作业。
4.另外，通过进行分析条件与测定品质指标之间的回归分析，能够推定测定品质指标的分布。而且，通过向用户提示测定品质指标的分布中超过阈值的范围作为设计空间，能够支援方法搜索的作业。


技术实现要素：

5.根据日本专利特开2015
‑
166726号公报中所公开的数据处理装置，用户可掌握未研究的分析条件。另外，用户可通过参照设计空间来掌握分析条件与测定品质指标的关系。进而，只要可提供用来实现分析条件的最佳化的各种信息，则对使用分析装置的用户来说有益。
6.本发明的目的在于向用户提供分析装置中的对分析条件的最佳化而言有用的信息。
7.按照本发明的一方面的分析支援装置包括：推定部，使用给予至分析装置的多个分析条件数据、及基于多个分析条件数据而由分析装置获得的多个测定数据，对测定品质指标数据的分布进行推定；以及测定品质指标显示部，将测定品质指标数据成为规定的阈值以上的区域作为设计空间来显示，且测定品质指标显示部通过在测定品质指标数据的分布区域中，切取设计空间以外的区域的至少一部分，而将设计空间的区域放大显示。
附图说明
8.图1是本实施方式的分析系统的整体图。
9.图2是本实施方式的计算机的结构图。
10.图3是本实施方式的计算机的功能框图。
11.图4是表示液相色谱仪中所获得的色谱图的图。
12.图5是表示色谱图中的峰值的图。
13.图6是表示显示出分离度的分布的响应曲面的图。
14.图7是表示相对于分离度的分布的设计空间的图。
15.图8是表示本实施方式的分析支援方法的流程图。
16.图9是表示显示器所显示的分析支援画面的图。
17.图10是表示显示器所显示的分析支援画面的图。
具体实施方式
18.接下来，参照随附的图式对本发明的实施方式的分析支援装置、方法及程序的结构进行说明。
19.(1)分析系统的整体结构
20.图1是本实施方式的分析系统5的整体图。分析系统5包括计算机1及液相色谱仪3。计算机1及液相色谱仪3经由网络4连接。网络4例如为局域网(local area network，lan)。
21.计算机1具备对液相色谱仪3设定分析条件的功能、获得液相色谱仪3中的测定结果并分析测定结果的功能等。计算机1中安装了用来控制液相色谱仪3的程序。
22.液相色谱仪3包括：泵单元、自动进样器单元、柱温箱单元及检测器单元等。另外，液相色谱仪3包括系统控制器。系统控制器按照经由网络4从计算机1接收到的控制指示来控制液相色谱仪3。系统控制器将液相色谱仪3的测定结果的数据经由网络4发送至计算机1。
23.(2)计算机(分析支援装置)的结构
24.图2是计算机1的结构图。在本实施方式中，计算机1利用个人计算机。计算机1包括：中央处理器(central processing unit，cpu)101、随机存取存储器(random access memory，ram)102、只读存储器(read only memory，rom)103、显示器104、操作部105、存储装置106、通信接口107、及设备接口108。
25.cpu 101对计算机1进行控制。ram 102在cpu 101执行程序时作为工作区使用。rom 103中存储控制程序等。显示器104例如为液晶显示器。操作部105为受理用户的操作的设备，且包括键盘、鼠标等。显示器104包括触摸屏显示器，显示器104可具备作为操作部105的功能。存储装置106为存储各种程序及数据的装置。存储装置106例如为硬盘。通信接口107是与其他计算机及设备进行通信的接口。通信接口107连接于网络4。设备接口108是对各种外部设备进行存取的接口。cpu 101可经由连接于设备接口108的外部设备装置对存储介质109进行存取。
26.存储装置106中存储分析支援程序p1、分析条件数据ap、测定数据md、测定品质指标数据mq及分布数据dd。分析支援程序p1是用来控制液相色谱仪3的程序。分析支援程序p1具备对液相色谱仪3设定分析条件的功能、从液相色谱仪3获得测定结果并对测定结果进行分析的功能等。分析条件数据ap是记载了对液相色谱仪3设定的分析条件的数据，且包含多个分析参数。测定数据md是从液相色谱仪3获得的测定结果的数据。测定品质指标数据mq是用来对从液相色谱仪3获得的测定结果的品质进行评估的数据。测定品质指标数据mq包含保持时间数据rtd及分离度数据rd。分布数据dd是表示基于实际对液相色谱仪3设定的分析条件数据ap及实际在液相色谱仪3中测定的测定数据md所推定出的测定品质指标数据mq的分布的数据。分布数据dd表示测定品质指标数据mq的响应曲面。针对测定品质指标数据mq的分布及响应曲面，将在后文进行详细说明。
27.图3是计算机1的功能框图。控制部200为通过cpu 101使用ram 102作为工作区来执行分析支援程序p1而实现的功能部。控制部200包括：分析管理部201、计算部202、推定部
203及分析支援信息显示部204。
28.分析管理部201对液相色谱仪3进行控制。分析管理部201接受用户对分析条件数据ap的设定及分析处理的开始指示而进行对液相色谱仪3的分析处理的指示。另外，分析管理部201从液相色谱仪3获取测定数据md。
29.计算部202基于液相色谱仪3中表示测定结果的测定数据md而计算测定品质指标数据mq。计算部202计算保持时间数据rtd及分离度数据rd作为测定品质指标数据mq。
30.推定部203基于实际的测定所使用的分析条件数据ap、及基于所述分析条件数据ap所实际计算出的测定品质指标数据mq来推定表示测定品质指标数据mq的分布的分布数据dd。即，分布数据dd中包含相对于实际未用于测定的分析条件数据ap的测定品质指标数据mq的推定值。推定部203为了推定分布数据dd而进行回归分析。
31.分析支援信息显示部204使用分析条件数据ap、推定部203中所推定的测定品质指标数据mq及分布数据dd等，在显示器104进行用于分析支援的信息显示。分析支援信息显示部204包括测定品质指标显示部205。
32.(3)测定品质指标及设计空间
33.接着，参照图4～图6对测定品质指标及设计空间进行说明。图4是表示液相色谱仪3中所获得的色谱图30的图。液相色谱仪3所包括的分离管柱中，试样中所包含的成分被分离。被分离的成分在液相色谱仪3所包括的检测器中被检测。检测器对分离管柱中被分离的各成分的吸收光谱、折射率、或光的散射等进行检测。图4中所示的色谱图30表示了液相色谱仪3的检测器中检测到的各成分的吸收光谱等的信号强度。
34.图5是表示色谱图30中的两个峰值pk1、pk2的图。峰值pk1、峰值pk2的保持时间分别为rt1、rt2。另外，峰值pk1、峰值pk2的峰值宽分别为w1、w2。另外，峰值pk1、峰值pk2的半峰宽(半峰全宽)为wh1、wh2。此时，峰值pk1、峰值pk2的分离度r例如由如下(1)式或(2)式表示。
35.(1)r＝2
×
(rt2－rt1)/(w1+w2)
36.(2)r＝1.18
×
{(rt2－rt1)/(wh1+wh2)}
37.分离度r的值越大，意味着相邻的峰值越分离。例如，在分离度r为1.5以上、或2.0以上等的情况下，判断相邻的峰值完全分离。
38.认为通过分离度r超过规定的阈值(例如2.0)，液相色谱仪3中的测定结果有效。即，分离度r成为液相色谱仪3中的测定品质指标之一。在色谱图30中出现与多种成分对应的多个峰值。可将根据这些多个峰值所计算出的多个分离度r中最小的分离度r设为测定品质指标。或者，保持时间rt1、保持时间rt2也成为液相色谱仪3中的测定品质指标之一。
39.通过对液相色谱仪3实际上给予多个分析条件数据ap，可获得多个测定数据md。可根据所述实际测定的测定数据md计算与各分析条件数据ap对应的分离度数据rd。然后，根据多个分析条件数据ap、及由多个分析条件数据ap获得的多个分离度数据rd，可通过回归分析获得分离度数据rd的分布。即，可根据多个分析条件数据ap及多个分离度数据rd获得测定品质指标数据mq的分布。
40.具体而言，获取实际使用的多个分析条件数据ap、及由实际测定的测定数据md所计算出的多个分离度数据rd之间的回归式。然后，对实际未使用的其他分析条件数据ap应用回归式，由此推定相对于这些其他分析条件数据ap的分离度数据rd。由此，获得作为测定
品质指标的分离度数据rd的分布。即，回归式表示作为测定品质指标的分离度数据rd的分布。或者，也可通过回归分析推定保持时间数据rtd的分布，根据推定出的保持时间数据rtd计算分离度数据rd。回归分析中可使用贝叶斯推定。
41.图6是表示作为分离度数据rd的分布的响应曲面33的一例的图。即，为表示作为测定品质指标的分离度数据rd的分布的图。图6描绘表示相对于作为分析条件的两种分析参数31a、31b的分离度r的变化的响应曲面33。即，当确定作为分析条件的分析参数31a、分析参数31b的组合后，根据响应曲面33求出与所述组合对应的分离度r。
42.图7是表示相对于分离度r的分布的设计空间的图。在图6所示的响应曲面33中，通过设定作为测定品质指标的分离度r的阈值，获取作为分离度r的容许范围的设计空间35。图7是图6所示的响应曲面33中描绘分离度r成为阈值(例如2.0)以上的区域作为设计空间35而成的图。在图7中，斜线区域为设计空间35。在设计空间35的区域内，表示即便在使分析参数31a、分析参数31b变化的情况下，作为测定品质指标的分离度r也限制于容许范围内。
43.(4)分析支援方法
44.接着，对本实施方式的计算机1(分析支援装置)中所执行的分析支援方法进行说明。图8是表示本实施方式的分析支援方法的流程图。在开始图8所示的处理之前，用户预先操作操作部105，设定多个分析条件。具体而言，用户设定溶剂浓度、溶剂混合比、梯度初始值、梯度斜率、管柱温度等分析参数的设定值的组合作为分析条件。用户对这些分析参数的组合设定多组。例如，设定使溶剂浓度一点点地变化的分析参数的组合、或使管柱温度一点点地变化的分析参数的组合等作为分析条件。分析管理部201接受此种用户的设定操作而将多个分析条件数据ap保存于存储装置106。
45.接着，在图8所示的步骤s101中，分析管理部201对液相色谱仪3设定多个分析条件数据ap。具体而言，分析管理部201对液相色谱仪3的系统控制器设定多个分析条件数据ap。据此，在液相色谱仪3中，基于所设定的多个分析条件数据ap对同一试样执行多次分析处理。在液相色谱仪3中，对应于多个分析条件数据ap获取多个测定数据md。即，在液相色谱仪3中，获取与多个分析条件数据ap对应的多个色谱图。
46.接着，在步骤s102中，分析管理部201从液相色谱仪3获取多个测定数据md。分析管理部201将所获取的多个测定数据md保存于存储装置106。
47.接着，在步骤s103中，计算部202获取步骤s102中保存于存储装置106的多个测定数据md，由所获得的多个测定数据md获得多个保持时间数据rtd以及多个半峰宽数据whd。测定数据md为色谱图，因此各个测定数据md包含多个峰值。因此，由各个测定数据md获取与多个峰值对应的多个保持时间数据rtd及多个半峰宽数据whd。
48.接着，在步骤s104中，计算部202使用步骤s103中所获取的多个保持时间数据rtd及多个半峰宽数据whd，计算多个分离度数据rd。计算部202通过利用上文所述的数学式(2)，基于保持时间数据rtd及半峰宽数据whd，计算分离度数据rd。再者，在本实施方式中，获取半峰宽数据whd，利用数学式(2)计算分离度数据rd，但也可获取峰值宽度，利用数学式(1)计算分离度数据rd。
49.接着，在步骤s105中，推定部203基于多个分析条件数据ap及多个分离度数据rd进行回归分析。由此，推定部203计算分析条件与分离度之间的回归式。继而，推定部203在步骤s106中，基于回归式推定分离度数据rd的分布。在本实施方式中，在进行回归分析时使用
贝叶斯推定。此外，作为回归分析，也能够使用最小二乘法。
50.通过在计算机1中执行利用分析支援程序p1进行的以上步骤s101～步骤s106，针对实际执行的分析条件以外的分析条件，也推定分离度数据rd。由此，推定部203制作以分离度数据rd为测定品质指标的分布数据dd。推定部203将分布数据dd保存于存储装置106。
51.接着，在步骤s107中，测定品质指标显示部205在显示器104显示设计空间。图9是表示分析支援信息显示部204在显示器104显示的分析支援画面210的图。分析支援画面210包括：方法一览显示区220、色谱图显示区230及测定品质指标显示区240。测定品质指标显示区240为显示设计空间的区，且由测定品质指标显示部205显示。
52.方法一览显示区220中一览显示出多个分析条件数据ap。一列分析条件数据ap包括多个分析参数x、y
···
。
53.色谱图显示区230中基于测定数据md显示出色谱图。色谱图显示区230中所显示的色谱图是与方法一览显示区220中所显示的多个分析条件数据ap中的任一个分析条件数据ap对应的色谱图。在图9所示的例子中，方法一览显示区220中强调显示no.2的分析条件数据ap，在色谱图显示区230中显示与no.2的分析条件数据ap对应的色谱图。
54.如上所述，测定品质指标显示区240由测定品质指标显示部205显示。测定品质指标显示区240中显示作为测定品质指标的分离度数据rd的分布。分布的横轴为分析参数x，纵轴为分析参数y。分离度数据rd的分布表示两个分析参数x、y与分离度数据rd的关系。
55.另外，图的实线241表示在50％百分位数下分离度数据rd成为阈值2.0以上的有效区域。图的虚线242表示在80％百分位数下分离度数据rd成为阈值2.0以上的有效区域。图的虚线243表示在90％百分位数下分离度数据rd成为阈值2.0以上的有效区域。在本实施方式中，测定品质指标显示区240中所显示的分离度数据rd是通过贝叶斯推定所计算出，因此具有概率分布。因此，根据各百分位数描绘分离度数据rd成为阈值2.0以上的设计空间。
56.另外，测定品质指标显示区240中显示出分析条件指针245。这表示当前所选择的分析条件数据ap的点。然后，将与分析条件指针245所指定的分析条件数据ap对应的色谱图显示于色谱图显示区230。即，方法一览显示区220中强调显示的分析条件数据ap与测定品质指标显示区240中由分析条件指针245指定的分析条件数据ap一致。方法一览显示区220中的选择位置与分析条件指针245的指定位置连动，通过操作任一者来变更两者的状态。
57.测定品质指标显示区240中设置有显示切换按钮246。显示切换按钮246是用来进行测定品质指标显示区240中所显示的设计空间的有效区域的放大显示的按钮。当用户选择操作显示切换按钮246时，测定品质指标显示部205进行设计空间的有效区域的放大显示。图10是表示进行了设计空间的有效区域的放大显示的分析支援画面210的图。
58.在图9所示的测定品质指标显示区240中，在参数x为0～10的范围、参数y为0～100的范围的区域中，显示出与分离度数据rd相关的分布。另外，在图9所示的测定品质指标显示区240中，设计空间被显示是在参数x为5～9的范围附近、参数y为10～80的范围附近。而且，在图10所示的测定品质指标显示区240中，在参数x为5～9的范围、参数y为10～80的范围内，显示出与分离度数据rd相关的分布。即，在图10所示测定品质指标显示区240中，切取参数x为1～4及9～10的范围，切取参数y为0～10及80～100的范围，由此在图10中放大显示出存在设计空间的有效区域。
59.如此，在本实施方式的分析支援方法中，测定品质指标显示部205在测定品质指标
显示区240中将设计空间的有效区域放大显示。在图10所示的例子中，关于参数x及参数y的轴向，切取了存在设计空间的区域以外的全部区域，但此为一例。测定品质指标显示部205通过关于参数x及参数y的轴向，切取存在设计空间的区域以外的区域的至少一部分，而可将设计空间作为有效区域放大显示。即，测定品质指标显示部205通过在测定品质指标数据mq的分布区域中，切取设计空间以外的区域的至少一部分，而将设计空间的有效区域放大显示。由此，可向用户提供在液相色谱仪3中的对分析条件的最佳化而言有用的信息。用户可在测定品质指标显示区240中详细观察对分析条件的研究有效的区域。
60.另外，在图10所示的测定品质指标显示区240中，与测定品质指标数据mq的变化率低的区域相比，将测定品质指标数据mq的变化率高的区域放大显示。在图9所示的测定品质指标显示区240中，针对参数x，在0～10的范围内以等间隔显示出参数。另外，针对参数y，在0～100的范围内以等间隔显示出参数。相对于此，在图10所示的测定品质指标显示区240中，针对参数x，在参数为5～6及8～9的范围内间隔显示得宽，在参数为7～8的范围内间隔显示得窄。另外，针对参数y，在参数为70～80的范围内间隔显示得最宽，在50～70的范围内显示得最窄。即，在图9中，表示50％、80％、90％百分位数的设计空间的区域的边界线242、边界线243、边界线244的间隔越窄的区域，越将参数的间隔放大显示。即，相对于分析参数x、分析参数y的变化，更详细地显示作为测定品质指标数据mq的分离度数据rd的变化大的区域。由此，用户能够针对分离度数据rd的变化相对于分析参数的变化大的区域，更详细地进行分析条件的分析。
61.(5)技术方案的各构成元件与实施方式的各元件的对应
62.以下，对技术方案的各构成元件与实施方式的各元件的对应的例子进行说明，但本发明不限定于下述的例子。在所述实施方式中，液相色谱仪3为分析装置或色谱仪的例子。另外，在所述实施方式中，计算机1为分析支援装置的例子。
63.作为技术方案的各构成元件，也可使用具有技术方案所记载的结构或功能的各种元件。
64.(6)其他实施方式
65.在所述实施方式中，作为本发明的分析装置，以液相色谱仪3为例进行了说明。此外，本发明也能够应用于气相色谱仪。另外，在所述实施方式中，以作为本实施方式的分析支援装置的计算机1经由网络4连接于作为分析装置的液相色谱仪3的情况为例进行了说明。作为其他实施方式，计算机1也可为内置于分析装置的结构。
66.在所述实施方式中，以将分析支援程序p1保存于存储装置106的情况为例进行了说明。作为其他实施方式，也可将分析支援程序p1保存于存储介质109来提供。可设为cpu 101经由设备接口108对存储介质109进行存取，将保存于存储介质109的分析支援程序p1保存于存储装置106或rom 103。或者，也可设为cpu 101经由设备接口108对存储介质109进行存取，执行保存于存储介质109的分析支援程序p1。
67.再者，本发明的具体的结构并不限于上文所述的实施方式，能够在不脱离发明的主旨的范围内进行各种变更及修正。
68.(7)形态
69.本领域技术人员理解上文所述的多个例示的实施方式为以下形态的具体例。
70.(第一项)
71.一形态的分析支援装置包括：
72.推定部，使用给予至分析装置的多个分析条件数据、及基于所述多个分析条件数据而由所述分析装置获得的多个测定数据，对测定品质指标数据的分布进行推定；以及
73.测定品质指标显示部，将所述测定品质指标数据成为规定的阈值以上的区域作为设计空间来显示，且
74.所述测定品质指标显示部通过在所述测定品质指标数据的分布区域中，切取所述设计空间以外的区域的至少一部分，而将所述设计空间的区域放大显示。
75.可向用户提供分析装置中的对于分析条件的最佳化而言有用的信息。用户通过参照由测定品质指标显示部显示的设计空间，可详细观察对分析条件的研究有效的区域。
76.(第二项)
77.根据第一项所述的分析支援装置，其中，
78.所述测定品质指标显示部可在所述设计空间的显示区域中，与所述测定品质指标数据的变化率低的区域相比，将所述测定品质指标数据的变化率高的区域放大显示。
79.用户能够针对测定品质指标的变化相对于分析条件数据的变化大的区域，更详细地进行分析条件的分析。
80.(第三项)
81.根据第一项或第二项所述的分析支援装置，其中，
82.所述分析装置可包括色谱仪，
83.所述测定品质指标数据可包含在所述色谱仪中所分析的各成分的分离度数据。
84.能够提供色谱仪中的对分析条件的最佳化而言有用的信息。
85.(第四项)
86.另一形态的分析支援方法包括：
87.推定工序，使用给予至分析装置的多个分析条件数据、及基于所述多个分析条件数据而由所述分析装置获得的多个测定数据，对测定品质指标数据的分布进行推定；以及
88.测定品质指标显示工序，将所述测定品质指标数据成为规定的阈值以上的区域作为设计空间来显示，且
89.所述测定品质指标显示工序通过在所述测定品质指标数据的分布区域中，切取所述设计空间以外的区域的至少一部分，而将所述设计空间的区域放大显示。
90.(第五项)
91.另一形态的计算机可读取的存储介质记录了使计算机执行以下处理的分析支援程序：
92.使用给予至分析装置的多个分析条件数据、及基于所述多个分析条件数据而由所述分析装置获得的多个测定数据，对测定品质指标数据的分布进行推定；以及
93.将所述测定品质指标数据成为规定的阈值以上的区域作为设计空间来显示，通过在所述测定品质指标数据的分布区域中，切取所述设计空间以外的区域的至少一部分，而将所述设计空间的区域放大显示。