ノイズの話(1)こんな基礎的なことが不統一

「検出」か「不検出」か？
分析に縁のない人にも、両者が大きく違うことはぼんやりわかると思う。検出限界ぎりぎりの「検出」とぎりぎりの「不検出」、実際の物質量としてはほとんど同じでも、与える影響の大きさが天と地ほど違う場合がある。

残留農薬、環境汚染物質、品質管理・・・機器分析では、この図のようなデータ（クロマトグラムまたはスペクトル）を使って「検出」か「不検出」かを決めることがよくある。

では問題。AからCの中で「検出と不検出の境界」を表すピークはどれでしょう。つまり、一般的に「この大きさ以上のピークが現れたら『検出』、これ以下なら『不検出』」と合意されているのはどの図でしょう。（S/N=3を検出限界とする。）

こんな図なんか見たこともないという人は、直感的にどれか考えてみてほしい。
ある程度化学分析の経験を積んだ人は、正解と思う図を選んだだろう。

私はずっとAが正解だと思ってきた。自分の使っている装置のデータ処理ソフトがそうなっているからだ。ところが「ぶんせき」12月号に掲載された山下博教さん「スペクトルデータ、クロマトグラムデータの取り扱い」にBの方法のみが書かれているのを読んで、おやっと思った。そしてさらにCの方法もあることを知った。つまり、AからCのいずれも正解らしいのである。

これらの図の違いはノイズの大きさNの定義の仕方だ。
ある時間範囲におけるベースラインの最小値と最大値を「振れ幅」と呼んでおく。振れ幅そのものをNと考えるのがA法、振れ幅の1/2とするのがB法、同じく2/5とするのがC法である。
（少し説明を簡略化している。）

科学の世界では、同じ言葉に対して複数の定義があることは珍しくない。しかし、そのように混乱しやすい事項については教科書に「○○の定義と××の定義がある。その経緯は・・・」といった解説が書かれているものだ。
ところがこのノイズの求め方については、今のところ見つけた限りではどの解説も唯我独尊状態で、それぞれAからCのうち一通りしか書かれていない。これでは、どんな場合にどれを用いるのが適当か判断ができない。

S/N=3または2を検出限界とする方法は厳密なものとは言えないが、使いやすさとわかりやすさから広く普及している。それなのにこんな不統一があったとは驚きだ。日常的にクロマトグラフィーを使う身としては、それぞれの背景くらいは知っておきたい。
例年よりも長い年末年始の休暇を使って、この問題について私が集めた情報を整理してみようと思う。

各方法の代表例
●　Aの求め方を採用
　JIS K 0114 ガスクロマトグラフ分析通則
　IUPAC オレンジブック
　アジレントのGCデータ解析用ソフト
　島津のLCデータ解析用ソフト
　ASTM規格

●　Bの求め方を採用
　JIS K 0124 高速液体クロマトグラフィー通則
　第15改正日本薬局方第一追補　一般試験法　液体クロマトグラフィー
　ヨーロッパ薬局方　液体クロマトグラフィー

●　Cの求め方を採用
　環境省「要調査項目等調査マニュアル」