JPH08240581A

JPH08240581A - 計測方法に基づいて計器を制御するためのプロセス、及び装置

Info

Publication number: JPH08240581A
Application number: JP595096A
Authority: JP
Inventors: Gilbert Segal; ギルバート・セガル; Leonid M Blumberg; レオニド・エム・ブルンバーグ; Lawrence John Gajdos; ローレンス・ジョン・ガイドス; Warren Dale Snyder; ウォーレン・デイル・スニーダー; Christopher M Wurm; クリストファー・エム・ワーム; Shirley C Jupiter; シェアリー・シー・ジュピター
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1995-01-17
Filing date: 1996-01-17
Publication date: 1996-09-17

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は所定の設定ポイント値、導出された
設定ポイント値、及び方法変数を含む、導出された方法
に従って動作する、１つ以上の計器に対するインターフ
ェイスを提供する。【解決手段】所定の設定ポイント値が識別されるよう
に、方法に関する仮定がなされる。計器の動作に関連す
る複数の方程式は、導出された設定ポイント値がユーザ
の入力に基づいて生成されるように記憶される。ユーザ
・インターフェイスに関連するソフトウエア・アプリケ
ーション・プログラムは、ユーザの入力を要求するため
の複数のスクリーン・ディスプレイを含む。アプリケー
ション・プログラムを実行しているコンピュータは計器
を、導出された方法に従って動作するように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、計器制御システム
に関し、より詳しくは、導出された方法に従って動作す
るように計器を制御するためのユーザ・インターフェイ
スに関する。

【０００２】

【従来の技術】テクノロジが進歩するにつれて、計器に
機能を追加することが容易になってきた。しかし、機能
を追加すると、通常、計器は一層複雑になり、使用しづ
らくなってしまう。同時に、計器の平均的ユーザの専門
知識のレベルが低下する。計器の内、多くのタイプは、
特定の値をセットしなければならない多くの変数及び設
定ポイント（例えば、クロマトグラフ法における、ガス
・クロマトグラフ・オーブンの温度）を有する方法とし
て既知の、複雑な１組の命令に基づいて動作する。一連
の設定ポイント値は、計器の動作期間にわたって、その
計器がいかに動作するかを記述する。

【０００３】ある方法に基づいて動作可能な計器のほと
んどは、プロセッサ、メモリ、及び何らかの形態のユー
ザ・インターフェイスを含むオンボード・コンピュータ
からなる計器コントローラを含んでいる。ユーザ・イン
ターフェイスは、キー・パッドとマルチライン・ディス
プレイのように単純なものにすることもできるし、ある
いは、キー・パッドと計器の動作を示すことが可能なモ
ニタを備えたパーソナル・コンピュータ（PC）のような
高度なものにすることも可能である。こうした計器には
一般に、計器を制御し、ある方法に従って動作させるた
めの、コンピュータ上で実行されるアプリケーション・
プログラムが必要である。計器が動作する前に、各計器
のステップに関連した設定ポイントの値が、アプリケー
ション・プログラムに入力されなければならない。設定
ポイントの値は一般に、既存の方法の検討、及び実際の
計器の動作に基づく「試行錯誤」アプローチによって識
別される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ソフトウェア・プログ
ラムは、計器コントローラに手入力可能な設定ポイント
値の識別を助けるため、計器の動作をシミュレートする
ように書かれてきた。こうした設定ポイント値の入力を
容易にするために、大容量メモリ及び高度なユーザ・イ
ンターフェイスを有したPCベースの計器コントローラが
利用されてきた。設定ポイント値の確認、及び入力を助
けることによって、計器の操作が容易になるが、それで
も尚、複雑な方法に従って計器をセットアップし、動作
させるのは極めて困難である。設定ポイント値は通常、
互いに依存しあっているので、１つの設定ポイントだけ
を修正するのに、多くの設定ポイント値の再計算と再入
力が必要となる可能性がある。従って、使用しやすく、
既存の方法を修正するのに必要な柔軟性を提供する計器
制御システムが必要になる。

【０００５】図１には、設定ポイント値の計算、及び手
入力を必要とする、大容量メモリ及び高度なユーザ・イ
ンターフェイスを備えたPCベースの計器コントローラが
示されている。計器コントローラは、ラボラトリ・ベン
チに対して、ある方法に基づく試料の調製、及び分析の
ための、矩形ボックスによって表された各種ハードウェ
ア計器、及び円で表されたソフトウェア要素を含む、ユ
ーザ・インターフェイスを提供する。分析システムは、
カリフォルニア州Palo Altoのヒューレット・パッカー
ド社によって製造販売されている、Hewlett-Packard HP
7686 Sample Prep Station、及びHewlett-Packard HP33
65 Gas Chromatograph Chem Stationのような計器アプ
リケーション・プログラムからの方法を実行するベンチ
・スーパーバイザ10から構成される。ベンチ・スーパー
バイザ10は、ベンチ・ハードウェア14を構成する計器と
直接インターフェイスして、その動作を制御する多くの
計器アプリケーション12A、12B、12C、...12F（即ち、ソフ
トウェア・アプリケーション・プログラム）と通信を行
う。ベンチ・ハードウェア14は、固相抽出装置14A、ガ
ス・クロマトグラフ(GC)14G、液体クロマトグラフ（LC)
14H、又は質量分析計検出器（GC/MS)14Iを含むことが可
能である。一般に、ベンチ・ハードウェア14は、調製計
器、分析計器、又は伝達計器として分類可能なさまざま
な計器が含まれている。調製計器は、組み合わせ、混
合、及び加熱といった何らかの変質を実施する。分析計
器は、化学物質のあるタイプの定量測定または定性測定
を実施する。

【０００６】図２には、ユーザによって大量の情報が入
力される、ベンチ方法調製プログラムのフロー・チャー
トが示されている。ブロック40において、ユーザはベン
チ方法名を入力する。ブロック42において、データ・ベ
ース内に新しいベンチ方法が生成される。ブロック44に
おいて、ユーザは前記ベンチ方法において用いられる計
器の選択を行う。ブロック46において、ベンチ・スーパ
ーバイザ・システムは、選択された計器から利用可能な
計器方法に関する、選択された計器からの情報を確認
（要求）する。ブロック48において、ユーザはベンチ方
法で用いられる計器方法を選択する。ブロック50におい
て、ベンチ・スーパーバイザ・システムは、選択された
計器から入／出力リスト、及び暗黙ステップ・リストを
要求する。ブロック52において、全ての計器ステップが
入力済みか否かの判定が行われる。プログラムは、全て
の計器ステップが入力済みでなければブロック44に進
み、入力済みであればブロック54に進む。ブロック54に
おいて、全ての一意の入力、及び出力が決定される。ブ
ロック56において、全ての入力、及び出力が決定された
か否かの判定が行われる。プログラムは、全ての入力、
及び出力が決定されていなければブロック58に進み、決
定されていればブロック60に進む。ブロック58におい
て、ユーザは未決定の入力を全て指定する。ブロック60
において、ユーザは決定された入力をベンチ方法に入力
する。

【０００７】あいにく、システムに前述の全ての入力を
手入力することは、これまで極めて困難であり、システ
ムに関する専門家の知識を必要としてきた。特にユーザ
は、コンピュータ化されている手入力方法を理解し、シ
ステムによる試料の処理順序を理解し、計器方法、ベン
チ方法、及びベンチ・シーケンスの区別（これらのうち
のどれかをセットアップするための分析ソフトウェアに
修正を加える方法を含む）を理解し、ソフトウェアに用
いられる用語を理解し、最後に、手入力方法をコンピュ
ータ化シーケンスとして効率よくセットアップする方法
を理解しなければならない。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、所定の設定ポ
イント値、ユーザが入力する設定ポイント値、及びユー
ザが入力する方法変数に基づいて生成される設定ポイン
ト値を含む、導出された方法に従って動作させるため
の、コンピュータによって制御された１つ以上の計器に
対するユーザ・インターフェイスである。図３に例示の
フロー・チャートに示すように、計器の動作に関する基
本方程式が簡略化された形式で導出されるように、計器
の動作、及び所定の設定ポイント値に関連した仮定がな
される（従って、導出される方法の準備に必要なユーザ
入力量が制限される）。コンピュータは、導出された方
程式を記憶し、ユーザ入力に基づいて設定ポイント値を
生成する。ユーザ・インターフェイスに関連するソフト
ウェア・アプリケーション・プログラムは、所定の設定
ポイント値及び方程式でプログラムされる。

【０００９】設定ポイント値、及び方法変数を含む方法
に関する情報がユーザによって入力される。アプリケー
ション・プログラムは、こうしたユーザ入力を要求し、
獲得するために多くの方法設定ポイント・スクリーン・
ディスプレイを含むことが可能である。ユーザが入力す
る設定ポイント値は、自動的にアプリケーション・プロ
グラムに挿入される。方法変数のユーザ入力、及び記憶
されている方程式を用いて、設定ポイント値が生成され
る。また、ルックアップ・テーブルを用いて、対応する
設定ポイント値を判定することも可能である。最終スク
リーン・ディスプレイを用いて、所定の設定ポイント
値、ユーザが入力する設定ポイント値、及びコンピュー
タによって生成される設定ポイント値を含む、導出され
た方法を示すことが可能である。アプリケーション・プ
ログラムを実行するコンピュータは、導出された方法に
従って計器の動作を制御する。

【００１０】ある方法に従って動作する計器は、いかな
るタイプのものであれ、本発明を有効利用することによ
って、ユーザによる計器のセットアップ、及び動作を容
易にする。更に、本発明によれば、ユーザ入力に関連し
て新たに導出された設定ポイント値が自動的に生成さ
れ、アプリケーション・プログラムに入力されるので、
既存の方法の修正が容易になる。

【００１１】

【発明の実施の形態】

Ａ．ガス・クロマトグラフ（一般動作）１．GCシステムの概略図４には、プログラムされた方法に従って、注入ポート
416に注入され、検出器418に出力される試料に関してク
ロマトグラフ分離を実施する、クロマトグラフ・カラム
414を収容するためのオーブン412を備えたガス・クロマ
トグラフ410が示されている。カラム414は、注入ポート
416に結合された入口415、及び検出器418に結合された
出口417を含む。制御パネル420は、ケーブル427を介し
て、メモリ428を備える外部コンピュータ426にインター
フェイスするためのキーボード422、及びディスプレイ4
24を含む。計器動作に関連する方程式が導出され（後述
のセクションＢ参照のこと）、ユーザ・インターフェイ
スに関連したソフトウェア・アプリケーション・プログ
ラム431に組み込まれて、メモリ428内に記憶される。モ
ニタ433上のスクリーン・ディスプレイ425によって表現
されるユーザ・インターフェイスは、ユーザが計器セッ
トアップ変数、及びカラム・パラメータをアプリケーシ
ョン・プログラム431に入力することを可能にする。ア
プリケーション・プログラムが実行されると、その方程
式が用いられて、計器がクロマトグラフ方法に従って動
作するように、ユーザ入力に基づく設定ポイント値が生
成される。例えば、コンピュータ426は、ヒータ429にコ
マンドを送って、オーブン412内の温度を調整し、ある
いは制御バルブ432にコマンドを送って、ガス供給源430
から注入ポート416、及び検出器418に送られる様々なタ
イプのガスの圧力を調整することが可能である。

【００１２】図５は、ガス・クロマトグラフ410が、オ
ンボード・マイクロプロセッサ526、メモリ528、マルチ
ライン・ディスプレイ424、及び、キーパッド422を備え
たスタンドアロン型計器としてセットアップされる第２
の実施例が示されている。メモリ528に記憶されている
アプリケーション・プログラム531は、導出される方程
式及び所定の設定ポイント値を含んでおり、マルチライ
ン・ディスプレイ422を介して、計器セットアップ変数
及びカラム・パラメータに関連した一連のユーザ入力を
要求する。ユーザ入力は、キーパッド422を介してメモ
リ528に入力される。アプリケーション・プログラムが
マイクロプロセッサ526で実行されると、アプリケーシ
ョン・プログラムに組み込まれた方程式によって、ユー
ザ入力に基づく設定ポイント値が生成される。アプリケ
ーション・プログラムは次に、ガス・クロマトグラフ41
0が生成された設定ポイント値に従って動作しているか
を確認し、クロマトグラフ結果がインテグレータ435に
表示される。

【００１３】図６ないし図９は、図４に示す第１の実施
例において使用される１組のスクリーン・ディスプレイ
425であり、計器セットアップ変数（入口／検出器セッ
トアップ、注入器セットアップ）及びカラム変数（カラ
ム・パラメータ、動作パラメータ）に関連したユーザ入
力を得るために用いられる。特に、「入口／検出器」と
いうタイトルの図６は、生成される導出された方法によ
って、スクリーン・ディスプレイ上に、入口−前部また
は後部、入口タイプ−分割または分割無し、入口モード
−パルス化または非パルス化、検出器位置−前部（NP
D）または後部（FPD)というようにユーザによって指定
された入口、及び検出器を使用する単一の注入が行なわ
れることをユーザに知らせる。「注入器」というタイト
ルの図７では、生成される導出された方法によって１マ
イクロリットルの注入が行われることがユーザに知らさ
れるが、ユーザはマイクロリットルでシリンジのサイズ
を指示し、ナノリットル・アダプタがとりつけられてい
るか否かを指示しなければならない。「カラム１情報」
というタイトルの図８では、導出される方法がカラム１
を使用し、キャリヤ・ガスがＨ₂であることがユーザに
知らされる。フローを計算するため（後続のセクション
Ｂにおいて更に詳述する）、ユーザはカラム直径を入力
するよう要求される。図９の最終設定ポイント入力スク
リーンは「温度」というタイトルであり、生成される標
準方法が単一ランプ・オーブン温度プログラムを備える
ことをユーザに知らせる。用いられる温度は、後続のセ
クションＢで述べるカラムの最大温度から計算される。
ユーザは矢印キーを使用して、スクリーン・ディスプレ
イ上において正しい溶媒、及び関連する沸点を求め、指
示するよう要求される。あるいは、ユーザが「他」を選
択し、試料溶媒タイプ、及びその沸点を直接入力するこ
とも可能である。

【００１４】図10は、最終のスクリーン・ディスプレイ
であり、所定の設定ポイント値に対応する導出された方
法と、カラム・パラメータと計器セットアップ変数のユ
ーザ入力から生成される設定ポイント値を示している。
コンピュータ上でアプリケーションを実行すると、計器
は導出された方法に従って動作する。

【００１５】Ｂ．クロマトグラフ方法の導出クロマトグラフ・カラムを通るフローを表す一連の方程
式が、クロマトグラフ方法の導出のために用いられる。
これらの方程式は、最適カラム・フロー、省略時オーブ
ン温度、及び初期ピーク幅／データ転送速度に関連して
おり、設定ポイント値、計器セットアップ変数、及びカ
ラム変数に基づいている。これらの方程式は、設定ポイ
ント値のほとんどを事前に決定し（所定の設定ポイント
値）、アプリケーション・プログラムに事前にプログラ
ムしておけるように、ガス・クロマトグラフの動作に関
する多くの仮定を行うことによって簡略化される。従っ
て、ユーザは、コンピュータが導出された方法に対応す
る設定ポイント値を導出できるように、最小数の設定ポ
イント値（即ち、ユーザが識別した設定ポイント値）、
計器セットアップ変数、及びカラム変数を入力しさえす
ればよい。導出された設定ポイント値を含むアプリケー
ション・プログラムを実行することによって、計器は導
出された方法に従って動作するよう制御される。更に、
計器の結果を改良するために個々の設定ポイントを修正
すると、アプリケーション・プログラムは自動的に関連
する全ての設定ポイントを計算し、修正された方法に従
って動作するように計器の再構成を行う。

【００１６】１．省略時カラム・フローガス・クロマトグラフ動作の最適化は、カラムのキャリ
ヤ・ガス・フローがカラム・プレートの高さを最低にす
るときに達成される。一般に、最適キャリヤ・ガス・フ
ローは最適なキャリヤ・ガス線速度から計算される。し
かし、入口カラム圧が出口圧よりかなり高い場合には、
キャリヤ・ガス・フローの計算が困難である。最適カラ
ム・フローは、最適出口線速度から計算することも可能
である。出口が真空圧でない限り（即ち、質量分析計検
出器が出口に結合されている場合）、この技法によって
正確な結果が得られる。

【００１７】ガス・クロマトグラフを制御するアプリケ
ーション・プログラムは、一定の圧力と温度におけるカ
ラム・フローによってプレートの高さを直接表す、カラ
ム最適化方程式によってプログラムされる（従って、無
限大を扱う必要がなくなる）。カラム・パラメータ、及
び計器セットアップ変数がアプリケーション・プログラ
ムに入力されると、最適カラム・フローが直接計算さ
れ、生成された設定ポイント値として入力される。本発
明において利用される最適カラム・フロー方程式は、以
下のようにキャリヤ・ガスとカラム直径に依存する。カラム・フロー＝キャリヤ依存係数／カラム直径。

【００１８】この方程式は、キャリヤ依存係数とカラム
直径より関連が小さく、重要でない大部分の依存係数を
無視できるものと仮定することによって簡略化される。
フロー計算は、通常の圧力Ｐ_norm及び通常の温度Ｔ_norm
で実施される。Ｐ_norm＝１気圧、Ｔ_norm＝25゜Ｃヘリウムが、他のキャリヤ・ガスに対する基準キャリヤ
・ガスとして選択される。従って、ヘリウムの省略時カ
ラム・フローが最初に計算され、次に他のキャリヤに関
する省略時フローがヘリウム・フローに基づいて再度基
準化される。様々なキャリヤに関する基準化係数（以下
参照）を独立定数として保持することによって、フロー
・パラメータの適正な微調整が容易となる。公称フロー
は省略時カラム・フローとして選択される。ヘリウムの
場合、公称カラム・フローｆ_He,nomは、ｆ_He,nom＝２π
ｄ_cＤ_He,nomである。ここで、Ｄ_He,nomは通常の圧力、
及び温度におけるヘリウムの拡散係数である。値ｆ
_He,nomは、拡散係数がＤ_He,nomで、容量比がｋ＝0.5の
溶質に関する薄膜毛細管カラムにおける最適フローであ
る。値ｆ_He,nomは、拡散係数を導入せずに直接求めるこ
とが可能であるが、ｆ_He,nomを拡散係数で表すと、シス
テム内における他の計算にこの項を利用することが可能
になる。πを掛けた後に、丸めた数値が得られることを
確実にするため、Ｄ_He,nomの値は0.212207cm²/秒にセッ
トすることが望ましい。従って、最適フローの方程式は
以下のように書き直すことが可能である。ｆ_He,nom［ml/分］＝0.012πｄ_c［μ］Ｄ_He,nom［cm²/
秒］公称ヘリウム・フローが既知の場合、公称水素フロー、
及び窒素フローは下記のように求めることが可能であ
る。ｆ_H2,nom＝1.25ｆ_He,nom ｆ_N2,nom＝0.3125ｆ_He,nom これらの方程式は、ヘリウム、水素、及び窒素に関する
カラム・フローの基準化係数が以下のように選択される
ことを意味している。

【００１９】

【００２０】また、水素及び窒素に関する省略時フロー
は、その公称フローと同じである。100μカラムにおけ
る省略時フローのチェック・ポイントが以下の表に表さ
れている。

【００２１】

【００２２】２．省略時オーブン温度プログラム温度プログラムにおける初期時間、温度ランプ率、及び
最終時間は、ホールドアップ時間毎に10゜Ｃの割合に基
づくものである。基準化係数は試料混合物が異なれば異
なる可能性があり、分析速度と分離度の間の相対的な優
先順位によって左右される可能性がある。しかし、基準
化係数は全てのカラム直径、カラム長、相比、キャリヤ
・ガス・フロー、及びカラム圧に関して一定でなければ
ならない。省略時単一ランプ・オーブン温度プログラム
の省略時値Ｔ_init初期温度ｔ_init初期時間Ｒ_T温度ランプ率Ｔ_fin最終温度ｔ_fin最終時間に関する仮定は、下記のように選択することが可能であ
る。初期温度＝50゜Ｃ初期時間＝（初期時間係数）（ホールドアップ時間）＋
（パージ時間係数）（パージ時間）温度ランプ率＝ランプ係数/ホールドアップ時間最終温度＝最高カラム温度−カラム温度マージン最終時間＝（最終時間係数）（ホールドアップ時間）下記のパラメータは、設定ポイント値スクリーンに入力
されるか又は、システムから既知のものとして仮定され
る（好適実施例では、計器セットアップ変数は、アプリ
ケーション・プログラムへの入力のために自動的にコン
ピュータに伝達される）。Ｌカラム長［入力］Ｔ_col,max最高カラム温度［入力］バーｕ_gキャリヤ・ガスの平均速度［システム］ｔ_purgeパージ時間（分割無しの注入の場合非ゼロ）［システム］既知のＬ及び、バーｕ_gを用いて、ホールドアップ時間
ｔ₀は以下のように求めることが可能である。ｔ₀＝L/バーｕ_g 前述の概念関係は、更に特定して書き直すことが可能で
ある。Ｔ_init＝50゜Ｃｔ_init＝1.2ｔ₀＋2ｔ_purge Ｒ_T＝10゜C/ｔ₀ ｔ_fin＝3ｔ₀ Ｔ_fin＝Ｔ_col,max−25゜Ｃこれによって、省略時定数,及び基準化係数が以下のよ
うに選択されることになる。

【００２３】

【００２４】ランプ係数を除けば、これらのパラメータ
は全て任意の値である。炭化水素の場合、残磁性が２倍
変化するのに必要な温度差は、固定相、カラム温度等に
応じて、およそ25゜Ｃ付近である。通常、ホールドアッ
プ時間毎に25゜Cの基準特性温度ランプ率が用いられる
が、本発明の好適実施例では、ホールドアップ時間毎に
10゜Cの控えめなランプ率が使用され、他の全てのラン
プ率と比較される。ユーザによる供給データ例：カラム： 30m×530μ キャリア・ガス：水素最高カラム温度： 325゜Ｃシステムの他の部分から得られる省略時パラメータ：平均ガス速度（約）：40cm/秒（5.3ml/分の省略時フロ
ー速度において）ホールドアップ時間：30m/(40cm/秒）＝75秒＝1.25分温度プログラム・パラメータ（このスクリーンにおいて
計算）：初期温度： 50゜Ｃ初期時間： 1.2×1.25分＝ 1.5分ランプ率： 10゜C/1.25分＝ 8゜C/分最終温度： 300゜Ｃ最終時間： 3×1.25分＝ 3.75分。

【００２５】３．初期ピーク幅/データ転送速度ピーク幅、及びデータ転送速度の計算は、プレートの高
さの計算を必要とする。前述のように、プレートの高さ
を計算すると、通常、平均キャリア・ガス速度の適当で
ない利用、及び出口ガス速度が無限大となる可能性（す
なわち、GCの出口に結合された質量分析計）といった関
連する問題が生じることになる。本発明は、カラムにお
けるキャリア・ガス・フローからプレートの高さを直接
計算するので、これらの問題は回避される。

【００２６】初期ピーク幅は、データ・サンプリング
率、要するに、データ転送速度の計算の根拠である。薄
膜カラムの場合、ピークがガウス単位であり、キャリア
・ガスの平均速度及びそのフロー速度が分かっていれ
ば、データ転送速度の計算に関するピーク幅は次のよう
に求めることが可能である。

【００２７】

【数１】

【００２８】ここで、ｗ−ピーク幅（インテグレータによって報告された面積
／高さ）ｕ−平均キャリア・ガス速度Ｌ−カラム長ｄ_c−カラム直径ｋ−溶質の容量係数Ｄ−キャリア・ガス内の溶質の拡散係数ｆ−キャリア・ガスの容積フロー速度。

【００２９】Ｄとｆは両方ともカラム温度、及び同じ圧
力におけるものである。基準として、ガス・クロマトグ
ラフは１気圧の通常周辺圧力、及び25゜Ｃの通常温度を
使用する。Ｐ_norm＝１気圧の通常圧力Ｔ_norm＝25゜Ｃの通常温度Ｄ_norm＝Ｐ_norm及びＴ_normにおける拡散係数ｆ_norm＝Ｐ_norm及びＴ_normにおけるキャリアの容積フロ
ー速度。

【００３０】ヘリウム、水素、及び窒素に関するＤ_norm
及びｆ_normの省略時値はセクション１、省略時カラム・
フローにおいて既述した。

【００３１】容積フロー速度の温度依存関係は、理想の
ガスの法則から求めることが可能で、ｆ＝（Ｔ/
Ｔ_norm）ｆ_normである。

【００３２】Ｄの温度依存関係は、所与のガス媒体内の
溶質に関して、ＤがＴの1.7乗にほぼ比例するという事
実に基づき、一様の溶質を取り扱うのではなく、様々な
温度に関する容量係数定数が存在すると仮定することに
よって計算することができる。こうした条件下におい
て、Ｄの温度依存関係はかなり弱まることになる。従っ
て、Ｄは以下の実験式によって表現することが可能であ
る。

【００３３】

【数２】

【００３４】ここで、b=0.5である。その場合、a=1-b=
0.5と仮定すると以下のようになる。

【００３５】

【数３】

【００３６】最小ピーク幅（最大データ転送速度）は、
k=0の場合、動作の開始時に生じるが、ピーク幅として
データ転送速度を計算するための初期ピーク幅は、次の
ように定義される。 k=0.5。初期ピーク幅ｗ_initは次のようになる。

【００３７】

【数４】

【００３８】カラム：30m×530μ、キャリア・ガス：水
素、カラム温度：200゜Ｃの例。フロー・パラメータ
（システムの他の部分から得られる）：ｆ_norm＝ 5.3ml/分ｕ≒ 40cm/秒＝ 2400cm/分Ｄ_norm＝ 5/(6π)cm²/秒＝ 50/πcm²/分

【００３９】

【数５】

【００４０】この値以下の最も近いガス・クロマトグラ
フ・ピーク幅は、0.01分であるので、導出される設定ポ
イント・データ転送速度は20Hzである。

【００４１】Ｃ．試料調製計器図11には、試料調製方法に従って動作する試料調製計器
800に対するユーザ・インターフェイスとして用いられ
る、本発明の代替実施例が示されている。試料調製計器
800は、ソフトウェア・アプリケーション・プログラム8
20を実行して、導出される方法に従って動作するよう
に、計器800を制御するパーソナル・コンピュータ810に
接続される。

【００４２】アプリケーション・プログラム820は、試
料調製計器の動作を表した複数の導出された方程式、複
数の所定の設定ポイント値、及び複数の方法設定ポイン
ト・スクリーン・ディスプレイを含む。特に、図12は、
容積(ml)及び温度(C)のようなユーザが決めた設定ポイ
ント値をアプリケーション・プログラムに入力するため
に用いられる伝達−導出機能を示すスクリーン・ディス
プレイである。例えば、方法変数「事前リンス」のユー
ザ入力によって、対応する設定ポイント値が生成され
る。特にコンピュータは、指定されていない方法変数の
入力に基づいて設定ポイント値を計算するか又は、ルッ
クアップ・テーブルを用いて、対応する設定ポイント値
を求める。図10には、所定の設定ポイント値、ユーザが
入力する設定ポイント値、及び生成された設定ポイント
値を含む、導出された方法を示す最終スクリーン・ディ
スプレイが示されている。

【００４３】ある方法に従って動作する計器はどんなタ
イプのものであれ、本発明を有効に用いることによっ
て、ユーザが標準的な方法に従って計器をより簡単にセ
ットアップし、動作させることが可能になる。更に本発
明は、既存の方法の修正をも容易にする。

【００４４】本発明を利用可能な分析計器の例には、ス
タンドアロン型、及びPC制御型ガス・クロマトグラフと
PC制御型試料調製装置の両方がある。これらの計器は、
多種多様な標準的分析方法の実施に用いられる。

【００４５】以下に本発明の実施態様を列挙する。

【００４６】１．所定の設定ポイント値、ユーザによ
って入力される設定ポイント値、及びユーザによって入
力される方法変数に基づいて生成される設定ポイント値
を提供する、導出された方法に従って動作する計器のた
めのユーザ・インターフェイスであって、前記ユーザ・
インターフェイスが、計器の動作、及び所定の設定ポイ
ント値に関連して導出された方程式を含むソフトウェア
・アプリケーション・プログラム、及び設定ポイント値
及び方法変数のユーザ入力を入力するための手段、ソフ
トウェア・アプリケーション・プログラムを記憶し、導
出された方程式とユーザによって入力される設定ポイン
ト値及び方法変数に基づく設定ポイント値を生成するコ
ンピュータ、及び所定の設定ポイント値、ユーザによっ
て入力される設定ポイント値、及び導出された設定ポイ
ント値を含む、導出された方法を示す最終スクリーン・
ディスプレイを含み、計器が、ソフトウェア・アプリケ
ーション・プログラムの実行時に、導出された方法に基
づいて動作することを特徴とする、前記ユーザ・インタ
ーフェイス。

【００４７】２．前記コンピュータが、計器とインタ
ーフェイスして、ソフトウェア・アプリケーション・プ
ログラムを記憶し、実行するパーソナル・コンピュータ
を更に含むことを特徴とする、項番１に記載のユーザ・
インターフェイス。

【００４８】３．データを入力するためのソフトウェ
ア・アプリケーション・プログラム手段が、設定ポイン
ト値及び方法変数の入力を要求する複数の設定ポイント
・スクリーン・ディスプレイを更に含むことを特徴とす
る、項番２に記載のユーザ・インターフェイス。

【００４９】４．前記コンピュータが、ユーザによる
設定ポイント値及び方法変数の入力に基づいてルックア
ップ・テーブルを探索することによって、設定ポイント
値を生成することを特徴とする、項番３に記載のユーザ
・インターフェイス。

【００５０】５．前記計器がガス・クロマトグラフで
あることを特徴とする、項番１に記載のユーザ・インタ
ーフェイス。

【００５１】６．前記計器が試料調製計器であること
を特徴とする、項番１に記載のユーザ・インターフェイ
ス。

【００５２】７．計器を、所定の設定ポイント値、ユ
ーザが入力する設定ポイント値及び方法変数、及びユー
ザによる入力に基づいて生成される設定ポイント値に基
づく方法に従って動作するように制御するソフトウェア
・アプリケーション・プログラムを導出するためのプロ
セスであって、前記プロセスが、計器の動作を表す複数
の方程式を公式化するステップ、計器の動作に関する仮
定を行い、それをソフトウェア・アプリケーション・プ
ログラムに入力することによって複数の方程式を簡略化
するステップ、所定の設定ポイント値を含むソフトウェ
ア・アプリケーション・プログラムを記憶するステッ
プ、設定ポイント値の入力及び方法変数の入力を要求す
る、複数の設定ポイント・スクリーン・ディスプレイを
表示するステップ、設定ポイント値及び方法変数を入力
するステップ、ユーザによって入力された設定ポイント
値及び方法変数に基づいて設定ポイント値を生成するス
テップ、所定の設定ポイント値、ユーザによって入力さ
れた設定ポイント値、及び生成された設定ポイント値を
含む、導出された方法を示す最終スクリーン・ディスプ
レイを表示するステップ、及び導出された方法に従って
計器を制御するように、コンピュータ上でアプリケーシ
ョン・プログラムを実行するステップを含む前記プロセ
ス。

【００５３】８．ソフトウェア・アプリケーション・
プログラムを記憶するためのステップが、それぞれが計
器によって実施される特定のタスクと関連づけられた、
複数のソフトウェア・アプリケーション・プログラムを
記憶するステップを更に含むことを特徴とする、項番７
に記載のソフトウェア・アプリケーション・プログラム
を作成するためのプロセス。

【００５４】９．複数の設定ポイント・スクリーン・
ディスプレイを表示するステップが、第１のスクリーン
・ディスプレイ上でメニュー項目としてスクリーン・デ
ィスプレイを識別するステップを更に含むことを特徴と
する、項番８に記載のソフトウェア・アプリケーション
・プログラムを作成するためのプロセス。

【００５５】10．ガス・クロマトグラフを制御して、
所定の設定ポイント値、カラム・パラメータ、及びユー
ザが入力する計器セットアップ変数及びユーザによる入
力に基づいて生成される設定ポイント値に基づく、導出
された方法に従って、クロマトグラフ分離を実施するプ
ロセスであって、前記プロセスが、既知の分析方法に関
連した仮定に基づく所定の設定ポイント値を識別するス
テップ、既知のクロマトグラフ方程式を簡略化し、所定
の設定ポイント値を挿入することによって、導出された
設定ポイント値の方程式を生成するステップであって、
この場合、設定ポイント値の方程式における変数は、カ
ラム・パラメータと計器セットアップ変数だけである、
前記ステップ、前記導出された設定ポイント値の方程式
を含むアプリケーション・プログラムを、前記ガス・ク
ロマトグラフに接続されたコンピュータに記憶するステ
ップ、セットアップ・スクリーンを表示して、カラム・
パラメータ及び計器セットアップ変数を入力するようユ
ーザに促すステップ、導出された設定ポイント値の方程
式にカラム・パラメータ及び計器セットアップ変数を自
動的に挿入するステップであって、そこで、コンピュー
タが導出された設定ポイント値を生成する、前記ステッ
プ、所定の設定ポイント値及び導出された設定ポイント
値を含む、導出された方法を示す最終スクリーン・ディ
スプレイを表示するステップ、及びコンピュータ上でア
プリケーション・プログラムを実行し、ガス・クロマト
グラフを、導出された方法に従ってクロマトグラフ分離
を実施するよう制御するステップを含むことを特徴とす
る、前記プロセス。

【００５６】11．導出された設定ポイント値の方程式
を生成するためのステップが、ルックアップ・テーブル
内のカラム・パラメータ及び計器セットアップ変数に基
づいて、導出された設定ポイント値を検索するステップ
を更に含むことを特徴とする、項番10に記載のガス・ク
ロマトグラフを制御するためのソフトウェア・アプリケ
ーション・プログラムを生成するプロセス。

【００５７】12．カラム・パラメータ及び計器セット
アップ変数が、入口／検出器セットアップ変数、注入器
セットアップ変数、カラム・パラメータ変数、及び温度
変数を更に含むことを特徴とする、項番10に記載のガス
・クロマトグラフを制御するためのソフトウェア・アプ
リケーション・プログラムを生成するプロセス。

【００５８】13．計器セットアップ変数を挿入する前
記ステップが、ガス・クロマトグラフのユーザ構成に基
づいて自動的に行われることを特徴とする、項番10に記
載のガス・クロマトグラフを制御するためのソフトウェ
ア・アプリケーション・プログラムを生成するプロセ
ス。

【００５９】

【発明の効果】本発明によって、導出された方法に従っ
て動作するように計器を制御するためのユーザ・インタ
ーフェイスと、使用しやすく、既存の方法を修正するの
に必要な柔軟性を提供する計器制御システムが提供され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】分析計器に結合された従来技術のベンチ・スー
パーバイザ・システムを示すブロック図である。

【図２】計器固有の情報をロードするための従来技術の
方法を示すフロー・チャートである。

【図３】本発明を示すフロー・チャートである。

【図４】PCベースのガス・クロマトグラフにおいて実施
される本発明の平面図である。

【図５】インテグレータに結合され、ガス・クロマトグ
ラフ出力を表示するためのオンボード・コンピュータを
備えるスタンドアロン型ガス・クロマトグラフにおいて
実施される本発明の平面図である。

【図６】ガス・クロマトグラフを動作させる、導出され
た方法に関連する設定ポイント値のユーザ入力を要求す
るために用いられるスクリーン・ディスプレイの図であ
る。

【図７】ガス・クロマトグラフを動作させる、導出され
た方法に関連する設定ポイント値のユーザ入力を要求す
るために用いられるスクリーン・ディスプレイの図であ
る。

【図８】ガス・クロマトグラフを動作させる、導出され
た方法に関連する設定ポイント値のユーザ入力を要求す
るために用いられるスクリーン・ディスプレイの図であ
る。

【図９】ガス・クロマトグラフを動作させる、導出され
た方法に関連する設定ポイント値のユーザ入力を要求す
るために用いられるスクリーン・ディスプレイの図であ
る。

【図１０】本発明の好適実施例を利用して生成された、
導出された方法を示すスクリーン・ディスプレイの図で
ある。

【図１１】試料調製計器を動作させる導出された方法に
関連した設定ポイント値の入力を要求するために用いら
れる、本発明の別の好適実施例を示すスクリーン・ディ
スプレイの図である。

【図１２】本発明の好適実施例を利用して生成された、
導出された試料調製方法を示すスクリーン・ディスプレ
イの図である。

【符号の説明】

410 ガス・クロマトグラフ 412 オーブン 414 クロマトグラフ・カラム 415 入口 416 注入ポート 417 出口 418 検出器 422 キーボード 424 ディスプレイ 425 スクリーン・ディスプレイ 426 外部コンピュータ 428 メモリ 429 ヒータ 431 ソフトウエア・アプリケーション・プログラム 433 モニタ 526 マイクロプロセッサ 528 メモリ

フロントページの続き (72)発明者ローレンス・ジョン・ガイドスアメリカ合衆国ペンシルベニア州19317チャッズ−フォード，ノース・クリーク・ロード・１ビー (72)発明者ウォーレン・デイル・スニーダーアメリカ合衆国ペンシルベニア州19380ウエスト・チェスター，キング・ロード・ 1181 (72)発明者クリストファー・エム・ワームアメリカ合衆国ペンシルベニア州19350ランデンバーグ，クイーン・レイン・２ (72)発明者シェアリー・シー・ジュピターアメリカ合衆国ヴァージニア州22180ヴィエナ，ヘザートン・レイン・8133

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の設定ポイント値、ユーザによって入
力される設定ポイント値、及びユーザによって入力され
る方法変数に基づいて生成される設定ポイント値を提供
する、導出された方法に従って動作する計器のためのユ
ーザ・インターフェイスであって、前記ユーザ・インタ
ーフェイスが、計器の動作、及び所定の設定ポイント値に関連して導出
された方程式を含むソフトウェア・アプリケーション・
プログラム、及び設定ポイント値及び方法変数のユーザ
入力を入力するための手段、ソフトウェア・アプリケーション・プログラムを記憶
し、導出された方程式とユーザによって入力される設定
ポイント値及び方法変数に基づく設定ポイント値を生成
するコンピュータ、及び所定の設定ポイント値、ユーザ
によって入力される設定ポイント値、及び導出された設
定ポイント値を含む、導出された方法を示す最終スクリ
ーン・ディスプレイを含み、計器が、ソフトウェア・ア
プリケーション・プログラムの実行時に、導出された方
法に基づいて動作することを特徴とする、前記ユーザ・
インターフェイス。