JMP 開発チームは懸命に取り組んでおり、ソフトウェア構造にケモメトリック分析機能のための優れた新しいツールをいくつか実装しました。このケモメトリック分析機能をすべて 1 つのプラットフォームにまとめることができた素晴らしい能力を披露してくれた@clay_barker 、 @RyanParker 、 @chris_gotwalt1に心から感謝します。また、ユーザー コミュニティファイル交換で入手できる Spectris アドインに基づくピーク分析とピーク検出への貢献に対して、 @MikeD_Andersonに特別な感謝を申し上げます。
このブログでは、 @Mark_Baileyと私が、JMP および JMP Pro 18 の最新リリースの新機能について説明します。FDE ツールボックスにいくつかの新しい直接モデルが追加されました。これらのモデリング タイプは、特に混合物を分析する場合に直接解釈するのに適しています。
また、 @nick_sheltonによる .spc ファイルを開くことができる新しい Python スクリプトや、 @jmpstopperによる .spa ファイルを開くことができる新しい Python スクリプトもあります。
新しい直接関数PCA法
JMP では、既存の直接機能 PCA タブに 4 つの新しいオプションが追加されました。
- 多変量曲線解析 (MCR)
- 制約のないMCR
- ペナルティ付き特異値分解 (SVD)
- ペナルティ付き非負SVD
これらの新しいメソッドは現在の機能に基づいて構築されており、「モデル」>「ダイレクト モデル」に移動すると、機能データ エクスプローラーで見つけることができます。
Figure 1. New Direct Model options in FDEFigure 1. New Direct Model options in FDE図1. FDEの新しいダイレクトモデルオプション
多変量曲線解析
多変量曲線分解 (MCR) は、化学測定データの分析に長年使用されてきました。混合物のスペクトルを分析し、混合物の成分を識別するときに特に便利なため、MCR は自己モデリング混合物分析とも呼ばれています。
以下は、ブタノール、プロパノール、ペンタノールのアルコール混合物の NMR 分析の画像です。データは分析用にワイド形式で設定されており、初期の前処理やデータクリーニングは行われていません。データは 23 行あり、混合物の成分は純粋なアルコールの NMR スペクトルに基づいて決定されます。
Figure 2. MCR model fit for all 23 NMR spectraFigure 2. MCR model fit for all 23 NMR spectra図2. 23個のNMRスペクトルすべてに対するMCRモデルの適合
分析には約 30 秒かかりますので、すぐに何かが表示されなくても心配しないでください。上記の画像に基づくと、この方法で最適な適合を得るには 20 の形状関数または機能主成分が必要でした。全体的に、モデルは混合成分の内訳をうまく識別しました。
MCR には、通常の MCR と制約なし MCR- の 2 種類があります。制約なし MCR では、形状関数に負の重み付けが可能です。Daniel Pelliccia のブログ「多変量曲線の解像度: 概要」で、Pelliccia は「非負制約は、収束プロセスを高速化する方法の 1 つとして、推定しようとしている関数に確実に適用される場合にのみ意味があります。一般的なケースでは、この制約は取り除いてください」と述べています。
ペナルティ付き特異値分解 (SVD)
ペナルティ付き SVD には 2 つのオプションがあります。ペナルティ付き非負 SVD は、MCR のように非負の重み付けに分析を制限し、ペナルティ付き SVD は制約なし MCR- のように負の重み付けを許可します。両方の SVD オプションは、負荷と特異値に LASSO タイプのペナルティを使用して、非アクティブな負荷をゼロにできるようにします。
Figure 3. Penalized SVD model of the alcohol mixtureFigure 3. Penalized SVD model of the alcohol mixture図3. アルコール混合物のペナルティ付きSVDモデル
スコアプロットによるMCRとSVDの比較
以下に示す制約なし MCR、MCR、およびペナルティ付き SVD のスコア プロットを見ると、制約なし MCR では、他の近くのスペクトルのサブグループに基づく他の 2 つのモデルと比較して、ペンタノール (1020) の純粋なスペクトルを識別するのがより困難であることがわかります。参考までに、プロパノールはスペクトル 1008、ブタノールはスペクトル 1018 です。
Figure 4. Unconstrained MCR score plotFigure 4. Unconstrained MCR score plot図4. 制約のないMCRスコアプロット
Figure 5. MCR score plotFigure 5. MCR score plot図5. MCRスコアプロット
Figure 6. Penalized SVD score plotFigure 6. Penalized SVD score plot図6. ペナルティ付きSVDスコアプロット
より多くのデータファイルタイプへのアクセス
JMP 18 のリリースと Python 統合の改善により、分析のためにスペクトル データを JMP にインポートするための 2 つの新しいオプションが追加されました。
.spa ファイルと .spc ファイルの両方を JMP に直接インポートできるようになりました。これは、それぞれ Christian Stopp (.spa の場合) と Nick Shelton (.spc の場合) のおかげです。両方のファイル形式は異なる機器パッケージに基づいており、.spa は OMNIC ソフトウェアから、.spc は Grams ソフトウェアから取得されています。両方のファイル タイプは tall 形式でインポートされ、さらに前処理と分析を行うには転置する必要があります。
JMP は常にソフトウェアの改善に努めており、特にスペクトルやクロマトグラムなどのケモメトリック データの分析に役立つツールがあればお知らせください。
