CN1044165A

CN1044165A - 褶合曲线分析法及褶合光谱仪

Info

Publication number: CN1044165A
Application number: CN 89105462
Authority: CN
Inventors: 吴玉田
Original assignee: Second Military Medical University SMMU
Current assignee: Shanghai Xinxing Medicine Co., Ltd.
Priority date: 1989-01-12
Filing date: 1989-01-12
Publication date: 1990-07-25
Also published as: CN1016900B

Abstract

本发明公开了褶合曲线分析法和褶合光谱仪。它是将物质的吸收光谱通过数学处理转换成其数学分量的变化轨迹，即褶合曲线群。再利用褶合曲线群的特点对物质进行定性鉴别，对混合物分别进行定量测定。褶合光谱仪由多功能的光吸收检测系统、信息处理系统和输出系统组成。本发明同时包容了导数光谱法和正交函数法。本法联机分析的实现展示了分析自动化的前景，它在光谱分析的许多领域如紫外可见、红外、荧光、偏振以及色谱分析等研究中均可有广泛的应用。

Description

本发明涉及化学实验研究、计算机信息处理及测试技术和仪器。褶合曲线分析法是一种新的复合差分方法，褶合光谱仪是实施褶合曲线分析法的仪器。

随着现代医药学的发展，药学领域内出现了越来越多的分析混合物的新课题。分析化学面临着日趋复杂的任务。当前分析化学的主要发展趋势有二个：一是分离分析，主要通过色谱和质谱技术联用，用适当的物理、化学方法对混合物同时进行分离和测定;二是不经分离，采用适当的数学方法和分析手段巧妙地解决混合物的分析问题。本发明与后一种发展趋势相一致。这种发展趋势主要体现在分光光度分析法的研究中，它的基本原理是一个化合物的吸收光谱具有定性定量的特征，这种特征充分显示在它的整个光谱曲线中。但传统的分光光度法只利用了有限的几个峰或谷值进行定性定量，不能简便有效地解决日常工作中近切需要解决的光谱互相重迭的混合组份或有严重背景干扰的单组份的定性定量问题。对光谱信息的忽视和丢失限制了分光光度法的应用。近百年来，特别是从本世纪五十年代起探索更多地利用光谱信息，对混合物中某个组份进行测定成了一种研究趋势，其中在药物分析界最引人注目的方法有五十年代初提出的导数光谱法和六十年代提出的正交函数法。

正交函数法是Glenn在1963年提出的一种新方法，它是通过曲线拟合的过程测定混合物中某一组份光谱曲线的特殊的系数贡献来达到定性定量的目的。但由于正交函数法的基本概念与传统的分光光度法的概念不同，不易为分析工作者接受;分析工作者不习惯应用数学方法处理分析化学问题，加上用手动测定很多点的吸收度，手工计算多项式系数比较麻烦，特别是对于条件选择，有时也使人觉得难以捉摸。另外，正交函数法只是考察某一局部区间吸收曲线的情况，凭经验确定波长范围、间隔和多项式，就不可避免地受到局部性的制约，出现应用的局限性。

本发明的目的在于提供一种不经分离，同时分别测定混合体系中各组份的含量和对物质进行定性鉴别的褶合曲线分析法，并提供一种能实施这种方法的多功能褶合光谱仪。

为了叙述方便，先对附图说明一下。

图1是褶合光谱仪的基本机构方框图，图中标记1为稳压稳流电源，2为光源及其切换装置，3为第一狭缝，4为第一单色器，5为第二狭缝，6为第二单色器，7为第三狭缝，8为样品室及自动进样装置，9为光电管，10为放大器，11为模数转换器，12为微电脑，13为数模转换器，14为荧屏装置，15为打印装置，16为绘图装置，17为通讯输出装置。

图2是去痛片四个组份，非那西汀（PHE.）、氨基比林（AMI.）、咖啡因（CAF.）、苯巴比妥（PHEN.）及待测样品（Somidon）的吸收光谱。

图3是采用信息处理技术消除干扰后，苯巴比妥（PHEN.）和相应的干扰（INT.）、待测样品（Somidon）的褶合光谱。

图4是采用信息处理技术消除干扰后，咖啡因（CAF.）和相应的干扰（INT.）、待测样品（Somidon）的褶合光谱。

图5是采用信息处理技术消除干扰后，氨基比林（AMI.）和相应的干扰（INT.）、待测样品（Somidon）的褶合光谱。

图6是采用信息处理技术消除干扰后，非那西汀（PHE.）和相应的干扰（INT.）、待测样品（Somidon）的褶合光谱。

本发明是一种利用物质的吸收光谱的分析方法，它是将物质的吸收光谱通过数学处理转换成其数学分量的变化轨迹，即同样具有定性定量特征、为数极多的褶合曲线群。然后利用褶合曲线群的特点对物质进行定性鉴别，对混合物组份分别进行定量测定。

本发明的褶合光谱仪是实施褶合曲线分析法的仪器，它由紫外可见分光光度系统、（或红外分光光度系统、荧光分光光度系统、偏振分光光度系统或色谱仪的光吸收检测系统）、信息处理系统和输出系统组成。样品对光吸收的信号经过光电管及放大器放大，通过模数转换器进入固定程序的微电脑，制备吸收曲线、对数曲线、纯度曲线以及相应的褶合曲线，用于物质定性、消除干扰对混合物各组份分别定量，以及将吸收度值、数学分量值和混合物中各组分的定量结果通过输出系统输出。

本发明是根据谐波分析的思想，对于任一吸收曲线都可以看作由一组勒让德（Legendre）多项式经加权迭加而成：

F（λ）＝Q₀φ₀+Q₁φQ₁+Q₂φ₂+……+Q₅φ₅+……（1）

由于勒让德（Legendre）多项式具有正交性，一旦确定了波长范围和间隔，各项系数：

Q_j＝∑^N _i-1φ_ijF（λi）/N^1/2 _j ^{（i＝1，2，…N）} _{（j＝1，2，…5）}……（2）

即吸收曲线的各项数学分量也随之确定，利用式（2）计算并记录这些数学分量随平均波长λm变化的轨迹，即得褶合曲线。

数学分量Q_j可以用F（λ）的j阶差分表示：

△ⁿF（λ）＝F（λ+n△λ）-（ⁿ ₁）F（λ+（n-1）△λ）+（ⁿ ₂）F（λ+（n-2）△λ）+……+（-1）^n-1（ⁿ _n-1）F（λ+△λ）+（-1）ⁿF（λ）……（3）

所以褶合曲线法的数学属性是一种新的复合差分方法，当间隔很小时，就是一种复合导数光谱，通常意义上的导数光谱就是一定条件下获得的褶合曲线。这样褶合曲线法不仅从根本上摆脱了吸收曲线形状的制约，克服了正交函数法在方法学上的困难，而且与导数光谱法相互融合，在定性定量两个方面的应用中获得了新的进展。

在定量方面，褶合曲线法的实施步骤是首先根据各待测组份褶合曲线的特点组成混合曲线体系，然后由计算机寻找并计算干扰组份的数学分量Qj贡献交零处待测组份的特征性贡献。在多组份混合体系分析中，同时利用待测组份的标准谱来模拟化学分离和内添加过程，实施吸收度减、降维和合谱等技术以消除干扰，提高信噪比。

在定性方面，褶合曲线法的做法是首先制备吸收光谱的对数谱或纯度曲线，然后采用适当的标准化参数绘制它们的褶合曲线群，以显露光谱的特征性细微变化，为物质定性鉴别提供依据。

下面对本发明的实施方式作进一步说明。

褶合光谱仪是实施褶合曲线分析法的仪器设备。其基本机构见附图1。由稳压稳流电源1、光源及其切换装置2、第一狭缝3、第一单色器4、第二狭缝5、第二单色器6、第三狭缝7、样品室及自动进样装置8、光电管9、放大器10组成双光束或单光束的、双单色器的、具有自动进样功能的分光光度系统;由模数转换器11、微电脑12、数模转换器13构成信息处理系统;由荧屏显示装置14、打印装置15、绘图装置16、通讯输出装置17组成输出系统。

样品对光吸收的信号经过光电管9及放大器10进入信息处理系统，经过模数转换器11进入固定程序的微电脑12，制备吸收曲线、对数曲线、纯度曲线和相应的褶合曲线，以及将计算出的吸收度值、数学分量值和混合物中各组份的中间结果及定量测定结果通过数模转换器13由荧屏显示装置14、绘图装置16、打印装置15输出，上述图形和数据还可存盘或由通讯输出装置17通过其RS232接口传输给通用电子计算机等异步通讯装置，为二次开发提供条件。

微电脑12设置用户选择参数，键入参数通过数模转换器13控制分光光度系统及其自动进样装置。

本发明有如下优点和积极效果：

1、本发明建立的褶合曲线分析法，首次将传统的用吸收曲线定性定量的方法转换成用其数学分量即褶合曲线进行定性定量的方法，为深入运用数学方法和计算机技术处理化学信息提供了基础。

2、沟通了导数光谱法和正交函数法之间的联系，不仅在理论上而且在实验中证实了褶合曲线法同时包容这两种方法，具有可靠的理论基础和广泛的应用意义，两种方法的相互融合进一步扩大了分光光度法的应用范围。

3、首次运用紫外可见光谱对数谱和纯度曲线的褶合曲线群，揭示不同物质紫外光谱的细微差别，为物质的定性鉴别提供了新手段。

4、首次运用褶合曲线法计算机信息处理技术完成多组份混合物中各组份的同时分别定量，为混合物定量分析探索了一条新路子。

举一个实例，参见图2至图6，是去痛片（Somidon）中四个组份的同时分别定量的例子。多组份混合体系其干扰组份组成复杂，没有固定的形状，本法结合计算机信息处理技术，采用吸收度减和降维技术，模拟化学分离的过程，采用合谱技术模拟内添加法，最大可能地消除了干扰，提高了信噪比，获得了满意的结果。

其中，非那西汀（PHE.）的平均百分回收率为99.96%，变异系数为0.36%;氨基比林（AMI.）的平均百分回收率为99.76%，变异系数为0.43%;咖啡因（CAF.）的平均百分回收率为99.98%，变异系数为0.48%;苯巴比妥（PHEN.）的平均百分回收率为99.26%，变异系数为0.89%。

5、本发明所说的褶合光谱仪不仅能实施本发明的方法，在保留分光光度计传统的功能的同时，具有混合组份定量分析、纯度检查以及物质定性鉴别的功能，而且具有单色性好、结果精确、自动化程度高、有多种模式输出及具有二次开发功能等特点。

Claims

1、一种利用物质的吸收光谱的分析方法，其特征在于：

a)将物质的吸收光谱通过数学处理转换成其数学分量的变化轨迹；即同样具有定性定量特征的褶合曲线群；

b)利用褶合曲线群的特点对物质进行定性鉴别，对混合物各组份分别进行定量测定。

2、一种利用物质的吸收光谱的光谱仪，其特征在于：

a）由稳压稳流电源1、光源及其切换装置2、第一狭缝3、第一单色器4、第二狭缝5、（需要时加第二单色器6、第三狭缝7）样品室及自动进样装置8、光电管9、放大器10组成双光束或单光束的双单色器或单单色器的具有自动进样功能的分光光度系统;

b）由模数转换器11、微电脑12、数模转换器13构成信息处理系统;

c）由荧屏显示装置14、打印装置15、绘图装置16、通讯输出装置17组成输出系统;

d）样品对光吸收的信号经过光电管9及放大器10进入信息处理系统，经过模数转换器11进入固定程序微电脑12，制备吸收曲线、对数曲线、纯度曲线和相应的褶合曲线以及计算出的吸收度值、数学分量值和混合物中各组份的中间结果及定量测定结果通过数模转换器13由荧屏显示装置14、绘图装置16和打印装置15输出，还可由通讯输出装置17传输给通用电子计算机等异步通讯装置。

3、根据权利要求2的光谱仪，其特征在于所说的微电脑12设置有用户选择参数，键入参数通过数模转换器13控制分光光度系统及其自动进样装置8。