JP5961542B2 - 液体クロマトグラフ間におけるシステム変換のための制御データ送信方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体クロマトグラフに関し、特に、複数の液体クロマトグラフ装置間におけるシステム変換に関する。

液体クロマトグラフ装置を用いた分析技術は、高精度であることが求められている。測定メソッドとは、液体クロマトグラフを測定する際に装置に設定する内容であり、例えば流量、試料注入量、カラムオーブンの温度設定、検知器のサンプリング間隔、レスポンス等がある。

特許文献１には、ある装置(汎用液体クロマトグラフ)の測定メソッドを、これよりも線速度(ある成分がカラムを通過する速度)が速い条件下(超高速液体クロマトグラフ)の測定メソッドに変換するために、カラムのデータ等を用いてその補正値を求めることが開示されている。

特開２００９−２８１８９７号公報

ところで、異なる液体クロマトグラフ装置間で同じ測定メソッドを使用した場合、配管径、ポンプのデッドボリューム、ミキサの液体混合性能、サンプラのデッドボリューム、カラム外試料拡散容量、検出器等の違いから、クロマトグラムには保持時間や分離度に違いを生じることがある。

これに対して、例えば、製薬の開発等で新規に液体クロマトグラフ装置を導入したユーザーにとっては、当該新規な装置を使用する際においても、新たに測定メソッドを開発することなく、既存の装置と同じ測定結果を得たいという場面が少なくない。

しかしながら、特許文献１に開示される技術では、上記のように仕様に違いがある装置間で、同様の測定結果を得ることはできない。

このため、従来の技術においては、装置を変更した際に既存のメソッドを使用することができず、装置ごとにメソッド開発をする必要があった。

上記課題を解決するための一態様として、本発明では、検出部に溶離液を送る送液部を有する液体クロマトグラフ部と、所定のタイムテーブルに基づいて前記送液部による送液を制御する制御部とを備え、前記制御部は、所定の指令値を前記送液部に入力したときに得られる前記液体クロマトグラフ部の送液特性と、前記指令値を他の液体クロマトグラフ部における他の送液部に入力したときに得られる当該他の液体クロマトグラフ部の送液特性とを記憶し、前記クロマトグラフ部で前記タイムテーブルに基づいて前記送液部を制御したときの送液態様が、前記他の液体クロマトグラフ部で前記タイムテーブルに基づいて前記他の送液部を制御したときに得られる他の送液態様に近づくように、前記送液特性と前記他の送液特性に基づいて前記タイムテーブルを変換し、前記変換後のタイムテーブルに基づいて前記送液部を制御することを特徴とする。

さらに、前記変換後のタイムテーブルを複数の領域に分割し、当該分割された領域ごとに近似計算を行い、当該近似計算結果に基づいて、前記分割される領域の大きさを変化させるものとする。

上記一態様によれば、一の装置においても他の装置に係る測定メソッドの利用が可能になり、測定メソッドの移管をシームレスに行うことができる。

さらに、システム変換後のタイムテーブルに基づく流体制御を行うに際し、複雑かつ多様なタイムテーブルの情報についても、高精度、かつ高効率に送液部を制御することができる。

本発明における液体クロマトグラフ装置のシステム構成を示す図 本発明における液体クロマトグラフ装置のシステム流路を示す図 本発明におけるシステム変換プログラムの処理方法を示すフローチャート 本発明のシステム変換処理に係るデータ処理装置１０６とシステム変換処理装置１０７のシステム構成の一部を示す図 本発明の出力装置１０９の表示画面の例を示す図 本発明における液体クロマトグラフ装置の送液特性を取得するために入力するタイムテーブル（指令値）の例を示す図 本発明の送液タイムテーブルの例を示す図 システム変換前の送液タイムテーブルを示すグラフ システム変換後の送液タイムテーブルを示すグラフ 本発明の実施例２に係るシステム変換処理に係るデータ処理装置１０６とシステム変換処理装置１０７のシステム構成の一部を示す図 本発明における近似計算処理の基本処理を示すフローチャート 本発明における近似計算処理後の送液タイムテーブルの例を示すグラフ 近似計算結果のテーブルを示す図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１に本発明における液体クロマトグラフ装置のシステム構成を示す。この図に示す液体クロマトラフ装置は、試料の分離・分析が行われる液体クロマトグラフ部１０１と、液体クロマトグラフ部１０１に係る各装置を所定のメソッドに基づいて制御するための制御装置である制御部１１０を備えている。

液体クロマトグラフ部１０１は、制御部１１０からの指令に基づいて溶離液を送るポンプ（送液部）１０２と、ポンプ１０２からの溶離液に対して、制御部１１０の指令に基づいて試料を注入するオートサンプラ（試料注入部）１０３と、制御部１１０からの指令に基づいて分析カラム２０７（図２参照）の温度を保持するカラムオーブン（分離部）１０４と、分析カラム２０７から溶出した成分を検出して電気信号に変換して制御部１１０に出力する検出器（検出部）１０５を備えている。

制御部１１０は、液体クロマトグラフ部１０１に係る各装置との指令及びデータのやりとりを実行するデータ処理装置１０６と、測定メソッドを含む各種データや、オペレータからの指示等が入力される入力装置（例えば、ポインティングデバイス、キーボード、タブレット等）１０８と、入力装置１０８を介して入力された測定メソッドを変換する処理（システム変換処理）を実行するシステム変換処理装置１０７と、検出器１０５による検出結果や、液体クロマトグラフ部１０１及び制御部１１０の各種操作に係るグラフィカルユーザーインターフェース（ＧＵＩ）等が表示される出力装置１０９を備えている。検出器１０５によって検出された各成分の測定値はデータ処理装置１０６に取込まれ、試料の分析結果が出力装置１０９に送信・表示される。

測定メソッドには、ポンプ１０２への制御指令値(送液態様の目標値)の時系列であって、ポンプ１０２による溶離液の送液態様の時間変化を予め定めたデータ列(以下、「タイムテーブル」や、「送液タイムテーブル」と称することがある)が含まれる。送液態様としては、溶離液の流量および圧力、溶離液が複数ある場合には所定の流量における各溶離液の割合等が含まれる。ポンプ１０２のタイムテーブルの具体例は後述する。本実施の形態では、ポンプ１０２のタイムテーブルを変換することで他の液体クロマトグラフ装置での測定を再現する場合を例に挙げてシステム変換を説明する。後述するように、エミュレーション処理装置１０７は、同じタイムテーブルを他の液体クロマトグラフ装置で使用したときの「送液態様」が本実施の形態に係るものに実際に表れるように、各液体クロマトグラフ装置の送液特性の差に基づいてタイムテーブルの変換(システム変換)を行う。

送液特性とは、所定の指令値(指令値の具体例については後述)をポンプ１０２に入力したときに得られる各液体クロマトグラフ装置の実際の送液態様のことである。例えば、複数の液体クロマトグラフ装置に同じ指令値を入力した場合には、当該複数の装置における各種仕様の違い(例えば、配管径、ポンプのデッドボリューム、ミキサの液体混合性能、サンプラのデッドボリューム、カラム外試料拡散容量、及び検出器等の違い)に起因して、実際の送液態様に違いが生じる。すなわち、送液特性は、各液体クロマトグラフ装置に固有の値となる。

実際の送液特性(送液態様)を測定する方法としては、所定の指令値に基づいてポンプ１０２が送りだした溶離液の吸光度を測定するものがある。溶離液の吸光度の測定手段としては、液体クロマトグラフ部１０１に備え付けられた検出器１０５の利用が可能である。

なお、送液特性を取得する際に各液体クロマトグラフ装置のポンプに入力する指令値は、原則同じものが好ましいが、最終的に検出器１０５による検出結果が同じものになれば、指令値同士の完全な一致までは問わない。

図２に本発明における液体クロマトグラフ装置のシステム流路を示す。なお、先の図と同じ部分には同じ符号を付し、説明は省略することがある(後の図も同様)。この図に示した液体クロマトグラフ部１０１は、ポンプ１０２(溶離液２０１Ａを送液するポンプ１０２Ａと、溶離液１０２Ｂを送液するポンプ１０２Ｂ)と、ミキサ２０３と、オートサンプラ１０３と、カラムオーブン１０４と、検出器１０５とを備えている。

ポンプ１０２Ａ及びポンプ１０２Ｂは、データ処理装置１０６に記憶されたタイムテーブルの内容に基づいて、溶離液２０１Ａ及び溶離液２０１Ｂをそれぞれ汲み上げる。ポンプ１０２Ａ及びポンプ１０２Ｂから送られる溶離液は、ミキサ２０３によって混合された後に、オートサンプラ１０３を介してカラムオーブン１０４に送液される。一方、試料はオートサンプラ１０３から注入され、分析カラム２０７に送液される。検出器１０５は分析カラム２０７を通過した試料成分を検出し、検出結果は制御部１１０のデータ処理装置１０６の記憶装置に記憶される。

図４は、本発明のデータ処理装置１０６とシステム変換処理装置１０７のシステム構成図の一部である。なお、ここでは図示していないが、データ処理装置１０６とシステム変換処理装置１０７は、それぞれ、各種プログラムを実行するための演算手段としての演算処理装置（例えば、ＣＰＵ）と、当該プログラムをはじめ各種データを記憶するための記憶手段としての記憶装置（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびフラッシュメモリ等の半導体メモリや、ハードディスク等の磁気記憶装置）と、各装置１０１、１０６、１０７、１０８、１０９へのデータ及び指示等の入出力制御を行うための入出力演算処理装置を備えているものとする。

図４において、データ処理装置１０６は、タイムテーブル入力部４０５と、タイムテーブル記憶部４０６と、ポンプ制御部４０７を備えている。
タイムテーブル入力部４０５は、ポンプ１０２（ポンプ１０２Ａ、ポンプ１０２Ｂ）の制御に係るタイムテーブルが外部から入力される部分である。タイムテーブルの入力方法としては、例えば、入力装置１０８による入力のほかに、タイムテーブルが記憶された記憶メディアを介した入力や他のコンピュータとネットワークを介した通信によるものがある。

タイムテーブル記憶部４０６は、タイムテーブル入力部４０５を介して入力されたタイムテーブルと、後述するシステム変換処理装置１０７における変換タイムテーブル計算部４０４で変換されたタイムテーブルとが記憶される部分である。

ポンプ制御部４０７は、タイムテーブル記憶部４０６に記憶されたタイムテーブルに基づいて液体クロマトグラフ部１０１のポンプ１０２（ポンプ１０２Ａ、ポンプ１０２Ｂ）の制御を行う部分である。ここで利用するタイムテーブルとして、変換タイムテーブル計算部４０４が変換したデータが選択された場合には、ポンプ制御部４０７は当該タイムテーブルに基づいてポンプ１０２（ポンプ１０２Ａ、ポンプ１０２Ｂ）の制御を行う。

図４において、システム変換処理装置１０７は、送液特性入力部４０１と、送液特性記憶部４０２と、再計算部４０３と、変換タイムテーブル記憶部４０４を備えている。

送液特性入力部４０１は、液体クロマトグラフ部１０１を含めて複数の液体クロマトグラフ装置の送液特性が入力される部分である。入力部４０１への送液特性の入力方法としては、例えば、入力装置１０８による入力のほかに、送液特性が記憶された記憶メディアを介した入力、送液特性が記憶された他のコンピュータとネットワークを介した通信によるもの等がある。

送液特性記憶部４０２は、送液特性４０１を介して入力された複数の液体クロマトグラフ装置（液体クロマトグラフ部１０１を含む）の送液特性が記憶される部分である。

差異計算部４０３は、液体クロマトグラフ部１０１と他の液体クロマトグラフ装置の送液特性の差異（ｔｒａｎｓ（ｔ））を演算する部分である。演算の内容については後述する。

変換タイムテーブル計算部４０４では、差異計算部４０３で求められた送液特性の差異に基づいて、タイムテーブル記憶部４０６に記憶されたタイムテーブルであって試料分析に用いるものを記憶する部分である。変換タイムテーブル計算部４０４でタイムテーブルが変換される場合としては、例えば、ある装置（装置Ａ）で所定のタイムテーブルを利用して得た測定結果を他の装置（装置Ｂ）で再現する場合がある。具体的な変換プロセスは、図３を用いて上述した通りである。

図３は、本発明におけるシステム変換プログラムの処理方法を示すフローチャートである。この図を用いて、システム変換を利用したポンプ１０２の制御方法を説明する。

ここでは、２つの異なる液体クロマトグラフ装置Ａ、Ｂと、各装置Ａ、Ｂのポンプ制御に係る共通のタイムテーブルが存在するときを想定し、装置Ｂで当該タイムテーブルに基づいてポンプを制御したときの測定結果が、装置Ａで当該タイムテーブルに基づいてポンプを制御したときに得られる測定結果に近づくように、装置Ｂのシステム変換を行う場合について説明する。ここでは、装置Ｂが、図１、２に示した液体クロマトグラフ装置に対応するものとし、装置Ａも少なくとも図２に示したものと同様の構成を備えるものとする。

図３において、システム変換処理装置１０７は、まず、液体クロマトグラフ装置Ａ及び液体クロマトグラフ装置Ｂの送液特性を、送液特性入力部４０１（図４参照）を介して取得し、送液特性記憶部４０２に記憶する(Ｓ３０１)。装置Ａ及び装置Ｂの送液特性は、それぞれの配管系、ポンプ１０２Ａ、１０２Ｂのデッドボリューム、カラム外試料拡散容量、検出器１０５等に由来する。ここでは、装置Ａの送液特性をＲＡ(ｔ)、装置Ｂの送液特性をＲＢ(ｔ)とする。

送液特性ＲＡ(ｔ)、ＲＢ(ｔ)は、装置Ａ、Ｂにおけるポンプ１０２Ａ、１０２Ｂに対して同じ指令値を入力したときの各装置Ａ、Ｂでの実際の送液態様を測定することで得られる。各装置Ａ、Ｂに係る送液特性(実際の送液特性)は、例えば、ポンプ１０２Ａ、１０２Ｂ及びミキサ２０３を介して送られてくる溶離液の吸光度を各装置Ａ、Ｂの検出器１０５で測定することで取得できる。このように取得された送液特性ＲＡ(ｔ)、ＲＢ(ｔ)を入力装置１０８等を介して送液特性記憶部４０２に記憶する。

このとき、必要に応じて送液特性のＳ／Ｎを上げる処理（Ｓ３０２）、及び送液特性間でデータサンプリング間隔を同じにする処理を行う（Ｓ３０３）。

実測定により得られた送液特性のＳ／Ｎを上げる処理については、移動平均法、Ｓａｖｉｔｚｋｙ−Ｇｏｌａｙ法、Ｋａｗａｔａ−Ｍｉｎａｍｉ法、周波数領域法のいずれか、またはこれらの組合せにより平滑化処理をすることで可能である。

また、送液特性間でデータサンプリング間隔を同じにする方法として、線形補完、スプライン補完、多項式補完、連分数補完、三角関数による補完等を使用することができる。

液体クロマトグラフ装置に対し、例えば図７に示されるような送液タイムテーブル（すなわち、溶離液２０１Ａと溶離液２０１Ｂの混合比の時間変化に関する指令値）に基づいてポンプ１０２Ａ、１０２Ｂを制御したときの測定結果（溶離液の実際の送液態様）は送液特性ＲＡ（ｔ）、ＲＢ（ｔ）を利用して下記数式（１）及び（２）のように示される。
なお、溶離液の実際の送液態様は、送液特性と同様に、検出器１０５で溶離液の吸光度を測定することで取得可能である。ここで、「＊」はコンボリューション演算を示すものとする。

上記式（１）及び（２）から明らかなように、各装置Ａ、Ｂに対して同一のタイムテーブル（Ｔｉｍｅ Ｔａｂｌｅ）を入力した場合には、各装置Ａ、Ｂの送液特性ＲＡ（ｔ）、ＲＢ（ｔ）の違いが測定結果の違いとなる。

そこで次に、システム変換処理装置１０７は、装置Ａ、Ｂの送液特性ＲＡ（ｔ）、ＲＢ（ｔ）の差異（Ｔｒａｎｓ（ｔ））を差異計算部４０３で求める（Ｓ３０４）。

ここで、装置Ａと装置Ｂの送液特性の差異（Ｔｒａｎｓ（ｔ））は、上記式（３）のデコンボリューション演算により算出する。装置Ｂで装置Ａと同様の測定結果を得るためのタイムテーブル（Ｔｉｍｅ ＴａｂｌｅＢ（ｔ））は、元のタイムテーブル（Ｔｉｍｅ ＴａｂｌｅＡ（ｔ））とＴｒａｎｓ（ｔ）を使って次式（４）で算出される。そこで、システム変換処理装置１０７の変換タイムテーブル計算部４０４は、変換対象のタイムテーブル（Ｔｉｍｅ ＴａｂｌｅＡ（ｔ））をタイムテーブル記憶部４０６から読み出しつつ、装置Ａ、Ｂの送液特性ＲＡ（ｔ）、ＲＢ（ｔ）の差異を考慮したタイムテーブル（Ｔｉｍｅ ＴａｂｌｅＢ（ｔ））を式（４）に基づいて算出する（Ｓ３０５）。

変換タイムテーブル計算部４０４は、Ｓ３０５で算出したタイムテーブル（変換後のタイムテーブル：Ｔｉｍｅ ＴａｂｌｅＢ（ｔ））をデータ処理装置１０６のタイムテーブル記憶部４０６に出力する（Ｓ３０６）。データ処理装置１０６のポンプ制御部４０７は、当該タイムテーブル（Ｔｉｍｅ ＴａｂｌｅＢ（ｔ））に基づいてポンプ１０２Ａ、１０２Ｂを制御する（Ｓ３０７）。 このように、装置Ａと同様の測定結果を装置Ｂで得るために必要なタイムテーブル（Ｔｉｍｅ ＴａｂｌｅＢ（ｔ））は、装置Ａ、Ｂ間の送液特性の差異（Ｔｒａｎｓ（ｔ））と既存のタイムテーブル（Ｔｉｍｅ ＴａｂｌｅＡ（ｔ））のコンボリューションで表すことができるので、送液特性の差異（Ｔｒａｎｓ（ｔ））さえ算出すれば、既存のタイムテーブル（Ｔｉｍｅ ＴａｂｌｅＡ（ｔ））を利用して装置Ａと同様の測定結果を装置Ｂで得ることができる。

また、本実施例において、送液特性を取得する際のハードウェア構成としては、通常分析カラム２０７が接続されているオートサンプラ１０３のアウトレットに対して、検出器１０５を直接接続するものがある。送液特性は、ポンプ１０２Ａ、ポンプ１０２Ｂから送られる溶離液の吸光度を検出器１０５で測定することで取得できる。このような構成とすることにより、ポンプ、およびオートサンプラに起因する送液特性を得られる。また、通常と同じくオートサンプラ１０３のアウトレットに、分析カラム２０７を介して検出器１０５を接続してもよい。後者の場合には、分析カラム２０７に代えて抵抗配管をオートサンプラ１０３のアウトレットに接続し、当該抵抗配管に検出器１０５を接続して送液特性を取得しても良い。なお、送液特性を取得する観点からは、抵抗配管またはカラムの影響を抑制するため、前記抵抗配管またはカラムは低容量のものが好ましい。また、ここでは試料注入部がオートサンプラ１０３の場合について説明したが、マニュアルインジェクタでも良い。

図５は本発明のシステム変換の設定を行う際の出力装置１０９の表示画面を示す。

この図に示した表示画面に送液特性カーブ表示部５０６と、グラジエントテーブル表示部５１０と、グラジエントカーブ表示部５１２と、装置選択ボタン５０１と、計算実行ボタン５０２と、条件設定ボタン５０３と、保存ボタン５０４と、キャンセルボタン５０５と、メッセージ表示部５１１が設けられている。

送液特性カーブ表示部５０６は、送液特性の測定に利用した指令値５０７と、自機（装置Ｂ）の送液特性５０８と、測定結果を再現する他の装置（装置Ａ）の送液特性５０９が表示される部分である。図示した例では、指令値５０７は階段状のものであり、装置Ｂの方（送液特性５０８）が装置Ａ（送液特性５０９）よりも応答が速いことがわかる。指令値５０７の具体例については後述する。

グラジエントタイムテーブル表示部５１０は、試料測定に用いるタイムテーブル（変換前のタイムテーブル）が表示される部分である。図示した例では、図７に示したタイムテーブルと同じものが利用・表示されている。測定に用いるタイムテーブルは、入力装置１０８を介して出力装置１０９の表示画面上のテーブルに入力することで新たに設定してもよいし、既存のタイムテーブルをタイムテーブル記憶部４０６から読み出してもよい。

グラジエントカーブ表示部５１２は、グラジエントテーブル表示部５１０に表示されているタイムテーブルのグラフ形状５１３と、当該タイムテーブルに基づいて自機（装置Ｂ）を制御したときの実際の送液態様（実際のグラジエントカーブ）５１４と、当該タイムテーブル及び送液特性の差異に基づいて他の装置（装置Ａ）の測定結果を自機で再現したときの実際の送液態様（実際のグラジエントカーブ）５１５が表示される部分である。

装置選択ボタン５０１は、測定結果を再現する際の他の装置を選択するためのボタンである。装置選択の具体的方法としては、例えば、ポインティングデバイス等の入力装置１０８で装置選択ボタン５０１を押下すると、送液特性記憶部４０２に送液特性が記憶されている複数の装置名が画面上に表示され、オペレータによってその中の装置の１つが入力装置１０８により選択される。

計算実行ボタン５０２は、装置選択ボタン５０１を介して選択された装置（装置Ａ）と自機（装置Ｂ）との送液特性の差異を求めるための処理（Ｓ３０４）と、当該差異を考慮したタイムテーブルを取得する処理（Ｓ３０５）とをシステム変換処理装置１０７で実行するためのボタンである。

条件設定ボタン５０３は、計算実行ボタン５０２を押下することで算出されたタイムテーブル（変換後のタイムテーブル）をデータ処理装置１０６に出力し（Ｓ３０６）、当該タイムテーブルをポンプ１０２の制御に利用することを設定するためのボタンである。

ここで、保存ボタン５０４をクリックすると、上記条件によるシステム変換の結果をデータ処理装置における記憶部（図示せず）に記憶することもできる。

また、キャンセルボタン５０５をクリックすることにより、これまでの演算処理をキャンセルし、システム変換処理前の状態に戻ることもできる。

メッセージ表示部５１１は、液体クロマトグラフ装置の操作及び処理に関するメッセージ等が適宜表示される部分である。

図６は、各液体クロマトグラフ装置の送液特性の取得するため為に入力する送液タイムテーブル（指令値）の例を示す。指令値は、数ミリ秒〜数秒間のオーダーの微小時間におけるポンプ１０２の制御を規定するものである。図６（Ａ）〜（Ｆ）では、それぞれ移動相における溶離液の混合比を切り換えるタイミングが異なっている。図６における「Ｂ％」は移動相中における溶離液２０１Ｂの組成割合を示す。以下に、本図を用いて送液特性を取得する際にポンプ１０２に入力する指令値の具体例について説明する。

まず、指令値の一例として、例えば図６（Ａ）に示す階段関数のように、２種類の溶離液（２０１Ａ、２０１Ｂ）の合計流量を一定に保持しつつ、その割合を変化させたものがある。この場合の送液特性の算出法としては、測定されるグラジエントのカーブにおいて溶液を切り換える前の観測値が定常状態の観測値と、切り換えた後の観測値が定常状態となったときの観測値との差を1として規格化し、グラジエントカーブを微分または差分することで求められる。

また、指令値の一例としては、上記例のうち図６（Ｂ）、すなわち下記式（５）のＨ１（ｔ）のように溶液を切り換えるものがある。グラジエントグラジエントカーブで溶液を切り換える前の観測値が定常状態の観測値と、切り換えた後の観測値が定常状態となったときの観測値との差を１として規格化する。送液特性はグラジエントカーブを微分または差分することで求められる。

ここで、Ａ１１、Ａ１２は定数でＡ１２はＡ１１よりも大きいとする。ｔ₁、ｔ₂は、ｔ₁＝ｔ₂の関係ではないとする。ｔ₂とｔ₁との差は、ミリ秒から秒程度が望ましい。

また、Ｈ１（ｔ）は、境界条件としてｔ＝ｔ₁、ｔ₂で連続となるようにする。つまりｔ＝ｔ₁でＪ１（ｔ₁）＝Ａ１１、ｔ＝ｔ₂でＪ１（ｔ₂）＝Ａ１２となることを特徴とする。

Ｊ１（ｔ）は単調増加関数であり、たとえばＪ１（ｔ）としては多項式、指数関数またこれらを組合せた関数でもよい。

また、指令値の一例としては、上記例のうち図６（Ｃ）に示す矩形関数のように溶液を切り換えたものがある。グラジエントカーブを測定後、ピークの面積を算出し、該ピークの面積が１となるようにグラジエントカーブを規格化する。

また、指令値の一例としては、上記例のうち図６（Ｄ）、すなわち下記式（６）Ｈ２（ｔ）のように溶液を切換えたものがある。

ここで、Ａ２は定数である。また、ｔ₁、ｔ₂、ｔ₃は、ｔ₁＝ｔ₂でなく、かつｔ₂＝ｔ₃でないものとする。ｔ₁とｔ₂の差、及びｔ₂とｔ₃との差については、ミリ秒から秒程度が望ましい。

式（６）のＨ２（ｔ）は、境界条件としてｔ＝ｔ₁、ｔ₂、ｔ₃で連続となるようにする。つまりｔ＝ｔ₁でＪ２１（ｔ₁）＝Ａ２、ｔ＝ｔ₂でＪ２１（ｔ₂）＝Ｊ２２（ｔ₂）、ｔ＝ｔ₃でＪ２２（ｔ₃）＝Ａ２となる。数式５のＪ２１（ｔ）は単調増加関数であり、たとえばＪ２１（ｔ）としては単調増加な多項式でも、単調増加な指数関数でもよく、またこれらを組合せた関数でもよい。式（６）のＪ２２（ｔ）は単調減少関数であり、単調減少な多項式でもよいし、単調減少な指数関数でもよいし、またこれらを組合せた関数でもよい。

その他の例として、例えば図６（Ｅ）すなわち、下記式（７）のＨ３（ｔ）のように溶液を切り換えたものがある。グラジエントカーブで溶液を切り換えた後、グラジエントカーブを二階微分し、ピークの面積を１に規格化する。

ここで式（７）のＡ３１、Ａ３２、Ａ３３は定数とする。また式（７）のｔ₁、ｔ₂はｔ₁＝ｔ₂でないとする。ｔ₂とｔ₁との差は、ミリ秒から秒程度が望ましい。

式（７）のＨ３（ｔ）は、境界条件としてｔ＝ｔ₁、ｔ₂で連続となるようにする。つまりｔ＝ｔ₁でＪ３（ｔ₁）＝Ａ３１、ｔ＝ｔ₂でＪ３（ｔ₂）＝ Ａ３２・ｔ₂＋Ａ３３となることを特徴とする。数（７）のＪ３（ｔ）としては単調増加関数であることを特徴とする。たとえば式（７）のＪ３（ｔ）としては多項式、指数関数またこれらを組合せた関数でもよい。

また、指令値の例として例えば図６（Ｆ）すなわち、式（８）のＨ４（ｔ）のように溶液を切り換えたものがある。タイムテーブルを入力し、グラジエントのカーブを測定することで送液特性を求めることもできる。例えば、グラジエントカーブで溶液を切り換えた後、二階微分し、ピークの面積を１に規格化する。

ここで、Ａ４１、Ａ４２、Ａ４３は定数でＡ４２はＡ４１よりも大きいものとする。

式（８）のＨ４（ｔ）は、境界条件としてｔ＝ｔ₁で連続となるようにする。つまりｔ＝ｔ₁でＨ４（ｔ₁）＝Ａ４２・ｔ₁＋Ａ４３となることを特徴とする。

上記の通り、送液特性を決定する方法は複数通りある。数１において液体クロマトグラフ装置Ａの送液特性の決定方法と液体クロマトグラフ装置Ｂの送液特性の決定方法は同じ方法とすることが望ましいが、別々の決定方法でもよい。

このように、多様なグラジエントの送液特性に対応して、液体クロマトグラフ装置の送液特性を求めることができる。

図７は、システム変換前の送液タイムテーブルを示す。この場合において、一般的には、トータルの所要時間のうち、複数の区間に分割して開始時間と終了時間とを設定し、各区間の開始時間と終了時間でそれぞれ溶離液の組成比を変化させるプログラムを指示し、データをポンプに送信する。そして、取得された直線または初等関数のデータを接続することにより、図８に示されるようなグラフが作成される。

ここで、上述の方法によってシステム変換を行った場合、一方の液体クロマトグラフ装置が、他方の装置と同様の測定結果を得るように処理がなされるため、両装置の送液特性の差異を考慮した送液タイムテーブルは図９に示すように直線または初等関数では表現できない複雑な曲線を有する形状となり、情報量が膨大となる。従って、このようなデータをポンプに送信する場合には、長時間を要し、データを送信している間のポンプの正確な制御ができなくなる可能性がある。さらに、メモリ容量の確保のためのコストがかかるといった課題も生じる。

そこで、本実施例では、実施例１にて記載したシステム変換処理を行ってポンプ１０２にデータを送信する際における、データ処理方法について説明する。

図１０は、本発明の実施例２に係る本発明のデータ処理装置１０６とシステム変換処理装置１０７のシステム構成図の一部である。本図では、データ処理装置１０６に近似計算部１００１、近似計算データ記憶部１００２を備えている点において図４に示した構成図と異なる。

液体クロマトグラフ装置間のシステム変換後の送液タイムテーブルを、図１０中のシステム変換処理装置１０７における変換タイムテーブル計算部４０４にて計算し、データ処理装置１０６のタイムテーブル記憶部４０６に記憶する。

近似計算部１００１では、タイムテーブル記憶部４０６に記憶された送液タイムテーブルに対して、設定した近似区間についての近似曲線を計算し、その結果を近似計算データ記憶部１００２に記憶する。近似計算データ記憶部１００３では、記憶された近似区間と、作成した近似曲線に関するデータをポンプ制御部４０７に送信する。

次に、近似計算部１００１における具体的な計算方法について説明する。

図１１は、本発明における近似計算処理の基本処理を示すフローチャートである。本実施例では、送液タイムテーブルを近似の許容誤差内において、送信データ量および計算時間を少なくするように複数の区間に分割し、各区間ごとに初等関数等で近似する。

まず、許容誤差の値、近似計算を行う区間の開始点及び終点、当該区間の通し番号を設定する(Ｓ１１０１)。このとき、設定する区間としては所望の近似計算が可能な最小の範囲とする。例えば、３次の多項式近似を行う場合にあっては、サンプリング区間として最小である４点を含むように区間を決定する。
次に、設定した区間内において、送液タイムテーブルを多項式で近似計算し(Ｓ１１０２)、近似誤差を求める(Ｓ１１０３)。求めた近似誤差と、Ｓ１１０１において予め設定した許容誤差の値を比較し(Ｓ１１０４)、許容誤差を超えた場合には、計算結果の記録を行う(Ｓ１１０７)。ここでは、開始点、終了点、多項式の係数、区間番号等の記録を行う。

このとき、近似計算が初回(１回目)の場合には、１回目の結果を記録し、２回目以降の場合には、前回(当該計算の１つ前)の結果を記録する(Ｓ１１０７)。

記録後、計算した区間が最終であるか否かによって、送液部転送データの終了判定を行う(Ｓ１１０８)。最終区間の場合には、計算結果を送液部へ出力し、終了する(Ｓ１１１０)。一方、最終区間でない場合には、次の近似計算を行う区間番号へ更新し(Ｓ１１０９)、再びＳ１１０１へ戻る。

また、近似誤差が許容誤差を超えない場合には、区間の延長を行うか否かの判断がなされる(Ｓ１１０５)。ここで、近似区間は送液部に送液する情報量を減らすために、なるべく長くなるように定める。しかし一方で、この区間を長くし過ぎると近似曲線を求めるために時間がかかるので、区間の長さ、すなわち開始点から終点までのサンプリングの点数に上限値を定め、これに基づいて区間の延長が可能か否かを判断する。

区間延長が可能な場合には、サンプリング点数を増やしていく(Ｓ１１０６)。このとき、精度向上のために１点ずつ増やしていくことが望ましい。そして、新たに設定した区間にて上記の近似計算を再び行う(Ｓ１１０２)。

図１２は、上記近似計算後の送液タイムテーブルを示すグラフである。本図に示されるように、システム変換処理後の送液タイムテーブルに対して、最も適した近似区間に分割される。

ここで、上述の通り、近似計算において近似する区間が長くなると、計算処理に長時間を要することとなる。近似計算の時間はデータ個数に指数関数的に増加する。近似計算の時間Ｔとデータ個数ｎの関係を数式８に示す。このとき、近似区間の長さの上限値Ｊとして、数式９により求められる値とすることもできる。

本実施例において、設定した近似区間で送液タイムテーブルを初等関数にて近似する方法としては、上述の通り多項式による近似を行うことができる。この場合、近似計算ではＭｏｏｒｅ−Ｐｅｎｒｏｓｅの疑似逆行列を用いてもよい。

本実施例において、近似曲線と送液タイムテーブルを比較し、近似誤差を算する方法として、数式９ように送液タイムテーブルＹｉとその近似値ｙｊとの差の絶対値を近似区間の全範囲で計算しその最大値としてもよい。

本実施の形態において、近似曲線として数式１１に示す３次の多項式とした場合を例に、近似曲線結果記憶部に記憶されるデータについて説明する。図１３は、近似計算結果の表を示す図である。本図に示されるように、例えば各近似区間の通し番号、各近似区間の開始時間、各近似区間の終了時間、各近似区間の多項式の定数項の係数ａ₀、ｔの係数ａ₁、ｔ²の係数ａ₂、ｔ³の係数ａ₃が記録されている。

１０１・・・液体クロマトグラフ部
１０２・・・ポンプ
１０３・・・オートサンプラ
１０４・・・カラムオーブン
１０５・・・検出器
１０６・・・データ処理装置
１０７・・・システム変換処理装置
１０８・・・入力装置
１０９・・・出力装置
１１０・・・制御部
２０１Ａ、２０１Ｂ・・・溶離液
２０３・・・ミキサ
２０５・・・洗浄液
２０７・・・分析カラム

４０１・・・送液特性入力部
４０２・・・送液特性記憶部
４０３・・・差異計算部
４０４・・・変換タイムテーブル計算部
４０５・・・タイムテーブル入力部
４０６・・・タイムテーブル記憶部
４０７・・・ポンプ制御部
５０１・・・装置選択ボタン
５０２・・・計算実行ボタン
５０３・・・条件設定ボタン
５０４・・・保存ボタン
５０５・・・キャンセルボタン
５０６・・・送液特性カーブ表示部
５０７・・・指令値
５０８・・・装置Ｂの送液特性
５０９・・・装置Ａの送液特性
５１０・・・グラジエントタイムテーブル表示部
５１１・・・メッセージ表示部
５１２・・・グラジエントカーブ表示部
５１３・・・タイムテーブルのグラフ形状
５１４・・・装置Ｂのグラジエントカーブ
５１５・・・装置Ａのグラジエントカーブ１００１・・・近似計算部
１００２・・・近似計算データ記憶部
１２０１、１２０２・・・近似区間
１２０３・・・システム変換後の送液タイムテーブル

Claims (6)

1. 検出部に溶離液を送る送液部を有する液体クロマトグラフ部と、
   所定のタイムテーブルに基づいて前記送液部による送液を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   所定の指令値を前記送液部に入力したときに得られる前記液体クロマトグラフ部の送液特性と、前記指令値を他の液体クロマトグラフ装置における他の送液部に入力したときに得られる当該他の液体クロマトグラフ装置の送液特性とを記憶する記憶部と、
   前記液体クロマトグラフ部で前記タイムテーブルに基づいて前記送液部を制御したときの送液態様が、前記他の液体クロマトグラフ装置で前記タイムテーブルに基づいて前記他の送液部を制御したときに得られる他の送液態様に近づくように、前記送液特性と前記他の送液特性に基づいて前記タイムテーブルを変換する第一の処理部と、
   当該変換されたタイムテーブルを複数の領域に分割する第二の処理部を有し、
   前記第二の処理部は、
   当該分割された領域ごとに、近似計算を行い、当該近似計算結果に基づいて、前記送液部に信号を供給することを特徴とする液体クロマトグラフ装置。
2. 請求項１に記載された液体クロマトグラフ装置において、
   前記第二の処理部は、
   前記近似計算として多項式近似を行うことを特徴とする液体クロマトグラフ装置。
3. 請求項１に記載された液体クロマトグラフ装置において、
   前記第二の処理部は、
   当該近似計算を行った結果、近似誤差が予め定めた閾値をこえるか否かに基づいて、当該タイムテーブルが分割される領域を変化させることを特徴とする液体クロマトグラフ装置。
4. 請求項１に記載された液体クロマトグラフ装置において、
   前記第二の処理部は、
   当該近似計算を行った結果、近似誤差が予め定めた閾値をこえない場合には、
   当該タイムテーブルが分割される領域が大きくなるように変化させることを特徴とする液体クロマトグラフ装置。
5. 請求項４に記載された液体クロマトグラフ装置において、
   前記第二の処理部は、
   当該分割する領域の大きさに予め上限値を設けることを特徴とする液体クロマトグラフ装置。
6. 第一の液体クロマトグラフ装置の送液部に所定の指令値を入力したときの送液態様を検出することで当該第一の液体クロマトグラフ装置に係る第一の送液特性を取得する工程と、
   第二の液体クロマトグラフ装置の送液部に前記指令値を入力したときの送液態様を検出することで当該第二の液体クロマトグラフ装置に係る第二の送液特性を取得する工程と、 前記第一の液体クロマトグラフ装置で所定のタイムテーブルに基づいて前記送液部を制御したときの第一の送液態様が、前記第二の液体クロマトグラフ装置で前記タイムテーブルに基づいて前記第二の液体クロマトグラフ装置の送液部を制御したときの第二の送液態様に近づくように、前記第一の送液特性及び前記第二の送液特性に基づいて前記タイムテーブルを変換する工程と、
   当該変換されたタイムテーブルを複数の領域に分割する工程と、
   当該分割された領域ごとに近似計算を行う工程と、
   当該近似計算結果に基づいて、前記第一の液体クロマトグラフ装置の送液部に信号を供給する工程と、を備えることを特徴とする液体クロマトグラフ装置のデータ処理方法。