JP3142018U - 分光分析装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ノイズの影響を受け難く操作が容易で処理時間が短い処理ソフトウェアで分光スペクトルのピーク検出を行うデータ処理部を備えた分光分析装置を提供する。
【解決手段】ピークを検出するために、スムージングされた分光スペクトルＣ２を使用するため、ピークの検出に際してノイズの影響を受け難い。スムージングを強く施したスペクトルでは、ピークやベース位置の吸光度がオリジナルの分光スペクトルＣ１とは異なる場合があるが、本考案では吸光度は分光スペクトルＣ１から得るため問題は生起しない。スムージングおよび極大・極小の検出は単純なアルゴリズムであり、カーブフィッティングに比べて操作が簡単で演算時間も短い。
【選択図】図１
【解決手段】ピークを検出するために、スムージングされた分光スペクトルＣ２を使用するため、ピークの検出に際してノイズの影響を受け難い。スムージングを強く施したスペクトルでは、ピークやベース位置の吸光度がオリジナルの分光スペクトルＣ１とは異なる場合があるが、本考案では吸光度は分光スペクトルＣ１から得るため問題は生起しない。スムージングおよび極大・極小の検出は単純なアルゴリズムであり、カーブフィッティングに比べて操作が簡単で演算時間も短い。
【選択図】図１
Description
赤外分光光度計や紫外・可視分光光度計等に係り、特に分光スペクトルにおける定量計算のためのピーク検出アルゴリズムに関する。
従来、例えば、測定された特定の波長領域の分光スペクトルが極大値を示す極大波長ならびに極小値を示す極小波長を検出し、検出された極大波長と極小波長における分光スペクトルの値の差が閾値を超える場合、ピークとみなす。この例の場合は、分光スペクトルに含まれるノイズにより極大値あるいは極小値を示す波長が真値からずれ易く、極大波長および極小波長の波長精度が悪化する。
あるいは、分光スペクトルの形状をガウス曲線あるいは他のカーブ等で近似し、形状と位置を少しずつ変化させながらもとの分光スペクトルを再現するものを最小二乗近似により決定し、ピーク位置を検出するカーブフィッティングの手法がある。この場合、ノイズの影響は受け難いが、近似する曲線の設定等で操作が難しく、また処理時間も長い。
一方、クロマトグラムは、横軸が分光スペクトルの波長と違い時間であるが、そのピーク検出の方法が多く提供されている。例えば、クロマトグラムデータ上に注目点を定め、その点から後の一定区間内のデータが注目点に対し上昇しているか下降しているかを計算し、上昇であればその区間内の最大値に注目点を移動させ、下降であれば区間内の最小値に注目点を移動させることによりピークの変曲点を捉えてピークを抽出する（例えば特許文献１参照）。
特開平６−２０１６７３号公報
ノイズの影響を受け難く操作が容易で処理時間が短い処理ソフトウェアで分光スペクトルのピーク検出、ベース検出を行うデータ処理部を備えた分光分析装置を提供する。
本考案は、試料の分光スペクトルを測定する機構と、前記分光スペクトルのピークとベースを検出し前記試料中の物質の濃度を測定するデータ処理部を備えた分光分析装置において、測定された分光スペクトルを平滑化（以下スムージングという）するスムージング手段と、スムージングされた分光スペクトルがピークを示すピーク波長とベースを示すベース波長とを検出するピーク・ベース波長検出手段を備え、スムージングされる前の分光スペクトルの前記ピーク波長における値と前記ベース波長における値から試料中の物質の濃度を測定するデータ処理部を有する。
または、測定された分光スペクトルをスムージングするスムージング手段と、スムージングされた分光スペクトルのピークの両側でベースを示す２個のベース波長を検出するベース波長検出手段を備え、前記２個のベース波長におけるスムージングされる前の分光スペクトルの値で示される２個の座標を結ぶ直線より上部の前記分光スペクトルの面積から試料中の物質の濃度を測定するデータ処理部を有する。したがって、ピーク波長とベース波長の検出および定量計算に際してノイズの影響が少ない。
操作が容易で処理時間が短くノイズの影響が受け難い処理ソフトウェアで分光スペクトルのピーク検出、ベース検出を行い定量計算をするデータ処理部を備えた分光分析装置を提供できる。
分光スペクトルのスムージングは、ピークが僅か数点でサンプルされる場合とか、最大値が２つのピークの間に落ち込んでいる場合でも、ピークの位置と高さを推定できるＳａｖｉｔｚｋｙ−Ｇｏｌａｙ法が適用される。
本考案の実施例について図１〜３を参照して説明する。図１は、本考案の実施例による分光分析装置の動作の概要を示す図である。図２は、本考案の実施例による分光スペクトルＣ１のスムージングの例である。図３は、本考案の実施例による分光分析装置の概略構造を示す図である。
本考案の実施例による分光分析装置は、図３に示すとおり、光を放射する光源部４と、前記光を分光する分光器５と、分光された光を試料透過後に光電流に変換する光電変換器６と、前記光電流を電圧信号に変換する増幅器７と、前記電圧信号のデータ処理をするデータ処理部１と、光源部４と分光器５の制御などをする制御器３と、測定データや警報や操作画面などを制御部３からの信号に従って表示する表示器２からなる構造を有している。
光源部４は、ＷＩランプと、Ｄ２ランプと、ランプ切り換えミラーからなる構造を有する。制御器３はランプ切り換えミラーを駆動し、可視光領域で測定する時はＷＩランプの光が、紫外光領域で測定する時はＤ２ランプの光が分光器５に入射するように光源部４を制御する。
図２に示す分光スペクトルＣ１は、試料を図３に示す分光器５と光電変換器６の間に載置し、分光器５から出射される光の波長を走査して測定され得られたものであり、横軸が波長で縦軸が実施例では吸光度で示される。物質により決まる特定の波長での吸光度は試料中の物質の濃度に比例する。
本考案の実施例による分光分析装置がスペクトルのピーク検出をする機能を図１に示すフローチャートを参照して説明する。まず最初のステップＳ（以下「Ｓ」という）１で測定されたオリジナルの分光スペクトルＣ１をデータ処理部１（図３）に保存されている処理ソフトウェア上に読み込む（Ｓ１）。次に分光スペクトルＣ１にＳａｖｉｔｚｋｙ−Ｇｏｌａｙ法を使用してスムージング処理を施す。スムージング点数は例えば数十点程度を選択し計算させる。得られたスムージング済スペクトルは分光スペクトルＣ２である（Ｓ２）。前記分光スペクトルＣ２をデータ処理部１（図３）に保存する（Ｓ３）。
定量計算のために使用する指定波長域でスムージング済の分光スペクトルＣ２の極大・極小を検出する。実施例では図２に示すとおり極大・極小それぞれ２個ずつ存在する（Ｓ４）。前記極大・極小の波長を記録する（Ｓ５）。定量計算のために使用する指定波長に最も近い極大をピークとみなし、その波長をピーク波長Ｗ２として記録する（Ｓ６）。隣接する極小はベースとみなし、その波長をベース波長Ｗ１、Ｗ３として記録する（Ｓ７）。得られたピーク波長Ｗ２、ベース波長Ｗ１、Ｗ３に対応する吸光度をオリジナルの分光スペクトルＣ１上で読み取る。得られた吸光度をそれぞれピーク吸光度Ａ２、ベース吸光度Ａ１、Ａ３とする（Ｓ８）。
得られたピーク波長Ｗ２、ベース波長Ｗ１、Ｗ３、ピーク吸光度Ａ２、ベース吸光度Ａ１、Ａ３をもとに定量計算を実行する。定量計算には多種類の方法がある。例えばピーク吸光度Ａ２のみを使用した方法、あるいはピーク吸光度Ａ２からベース吸光度Ａ１またはベース吸光度Ａ３を引いたものを使用する方法、さらに２個の座標（ベース波長Ｗ１、ベース吸光度Ａ１）、（ベース波長Ｗ３、ベース吸光度Ａ３）を結ぶベースラインから上のピーク面積を算出して使用する方法等がある。いずれの方法も濃度既知の試料を測定して得られる検量線により濃度に換算される（Ｓ９）。
本考案は以上の構造であるから、ピークを検出するために、スムージングされた分光スペクトルＣ２を使用するため、ピークの検出に際してノイズの影響を受け難い。スムージングを強く施したスペクトルでは、ピークやベース位置の吸光度がオリジナルの分光スペクトルＣ１とは異なる場合があるが、本考案では吸光度は分光スペクトルＣ１から得るため問題は生起しない。スムージングおよび極大・極小の検出は単純なアルゴリズムであり、カーブフィッティングに比べて操作が簡単で演算時間も短い。
図示例においては、実施例による分光分析装置は例えば紫外・可視分光光度計の構造を有しているが、代わりに例えばフーリエ変換赤外分光光度計あるいは分光蛍光光度計等の構造を有していても本考案は適用可能である。また分光スペクトルＣ１、Ｃ２の縦軸が吸光度で示されているが、代わりに例えば光の強度で示される場合でも本考案は適用できる。このように本考案は図示例に限定されるものではなく種々の変形例を包含する。
赤外分光光度計や紫外・可視分光光度計等に係り、特に分光スペクトルにおける定量計算のためのピーク検出アルゴリズムに関する。
１ データ処理部
２ 表示器
３ 制御器
４ 光源部
５ 分光器
６ 光電変換器
７ 増幅器
Ａ１ ベース吸光度
Ａ２ ピーク吸光度
Ａ３ ベース吸光度
Ｃ１ 分光スペクトル
Ｃ２ 分光スペクトル
Ｗ１ ベース波長
Ｗ２ ピーク波長
Ｗ３ ベース波長
２ 表示器
３ 制御器
４ 光源部
５ 分光器
６ 光電変換器
７ 増幅器
Ａ１ ベース吸光度
Ａ２ ピーク吸光度
Ａ３ ベース吸光度
Ｃ１ 分光スペクトル
Ｃ２ 分光スペクトル
Ｗ１ ベース波長
Ｗ２ ピーク波長
Ｗ３ ベース波長
Claims (2)
- 試料の分光スペクトルを測定する機構と、前記分光スペクトルのピークとベースを検出し前記試料中の物質の濃度を測定するデータ処理部を備えた分光分析装置において、測定された分光スペクトルを平滑化する平滑化手段と、平滑化された分光スペクトルがピークを示すピーク波長とベースを示すベース波長とを検出するピーク・ベース波長検出手段を備え、平滑化される前の分光スペクトルの前記ピーク波長における値と前記ベース波長における値から試料中の物質の濃度を測定するデータ処理部を有することを特徴とする分光分析装置。
- 試料の分光スペクトルを測定する機構と、前記分光スペクトルのピークとベースを検出し前記試料中の物質の濃度を測定するデータ処理部を備えた分光分析装置において、測定された分光スペクトルを平滑化する平滑化手段と、平滑化された分光スペクトルのピークの両側でベースを示す２個のベース波長を検出するベース波長検出手段を備え、前記２個のベース波長における平滑化される前の分光スペクトルの値で示される２個の座標を結ぶ直線より上部の前記分光スペクトルの面積から試料中の物質の濃度を測定するデータ処理部を有することを特徴とする分光分析装置。
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|---|---|---|---|
| JP2008001565U JP3142018U (ja) | 2008-03-17 | 2008-03-17 | 分光分析装置 |
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| JP (1) | JP3142018U (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009294059A (ja) * | 2008-06-05 | 2009-12-17 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量測定方法及び装置 |
| JP2018091675A (ja) * | 2016-12-01 | 2018-06-14 | 株式会社島津製作所 | 試料の吸光度分布を近似式により推定する方法、および分光分析装置 |
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2008
- 2008-03-17 JP JP2008001565U patent/JP3142018U/ja not_active Expired - Fee Related
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