DE19727879A1 - Verfahren zur Bestimmung der Anzahl von Komponenten in Peaks, Banden und Signalen von Chromatogrammen, Elektrogrammen und Spektrogrammen aller Art - Google Patents
Verfahren zur Bestimmung der Anzahl von Komponenten in Peaks, Banden und Signalen von Chromatogrammen, Elektrogrammen und Spektrogrammen aller ArtInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Anzahl von Komponenten in
Peaks, Banden und Signalen von Chromatogrammen, Elektrogrammen und Spek
trogrammen aller Art.
Die moderne Analytik und Trenntechnik für Stoffe jedweder Art bewegt sich immer
mehr in Richtung der vollständigen Automatisierung von der Probennahme bis zur
Erlangung der gesuchten Endergebnisse. Dabei läuft das Verfahrensschema unab
hängig von der Art der Analyse immer wieder identisch ab, sei es bei der allgemei
nen Stoffauffindung und ihrer Identifizierung, als auch bei besonderen Beispielen,
wie bei der Sequenzierung von Proteinen, Nukleinsäuren, Kohlenhydraten, Lipiden
etc.: Progressives Anheften, Verteilen aufgrund individuellen Wanderungsverhaltens
und Desorbieren von Substraten an Trägermaterialien verschiedenster Art und die
anschließende Substrat-Detektion mittels eines darauf ansprechenden Dispositivs,
vorzugsweise spektroskopischer Natur.
Erfahrungsgemäß ist es dabei unvermeidlich, daß sich neben den homogenen De
tektionspeaks, die jeweils nur aus einer Reinkomponente stammen (= 100%ige
Peakreinheit), in anderen Signalen die spektralen Beiträge zweier oder mehrerer
Komponenten mischen (= Mischpeaks). Hauptursachen dafür sind:
- - Quasi-Identität der zu trennenden Komponenten, z. B. kommt es in der Naturstoff chemie zum Auftreten von Wirkstoffamilien, deren Einzelkomponenten sich von einander nur geringfügig unterscheiden.
- - Anwendung eines unangepaßten Trennverfahrens, das mehrere Komponenten in der gleichen Detektionszone erscheinen läßt.
- - Peak-Erfassung unter nicht optimalen Detektionsbedingungen.
Die Peakreinheit und ggf. die Anzahl der sich spektral überlappenden Komponenten
konnte bisher geräte-logistisch nicht ohne weiteres erkannt und verwertet werden.
Sie ist jedoch für die Erlangung eindeutiger Meßergebnisse von fundamentaler Be
deutung. Das Gerät reagiert beim Auftreten einer solchen Unsicherheit mit Verzöge
rung und Zweifelsbehaftung der Endergebnisse.
Hochentwickelte, in jeder sonstigen Weise optimierte Meß- und Trennverfahren wer
den durch diesen generellen Unsicherheitsfaktor in ihrer Effizienz limitiert.
Daraus ergibt sich die Aufgabe, diesen das Gesamtinstrument limitierenden Mangel
zu beheben.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Präzisions- und Schnellverfahren zur Ermittlung
der Anzahl von Komponenten in Peaks, Banden und Signalen, die zum Zwecke der
Analyse und Stofftrennung in Spektrogrammen aller Art überall dort erhalten werden,
wo energiekorrelierte Meßwerte in Funktion eines evolutiven Parameters auf und
wieder abgebaut werden, wobei die aus jeweils einem solchen Parameterwert her
vorgehende, unterschiedlich energiekorrelierte Meßwerte-Schar gegeneinander in
Beziehung gesetzt wird, wodurch charakteristische geometrische Figuren entstehen,
in denen der verursachende evolutive Parameter nicht mehr enthalten ist und wobei
die erhaltenen Figuren in Funktion ihrer Komplexität stufenweise erst zu Geraden,
dann zu Punkten reduziert werden, womit auf einfachste Weise die Anzahl der zu
den Peaks beitragenden Komponenten und damit die bestandteilmäßige Zusam
mensetzung des gesamten Spektrogramms sowie des zu untersuchenden und/oder
zu trennenden Stoffgemisches erhalten wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß anstelle der energiekorrelierten
Direkt-Meßwerte deren Differenzen, Quotienten oder Quotienten der Differenzen in
einfacher oder multipler Weise zueinander in Bezug gebracht werden, wodurch es
progressiv möglich wird, 2, 3, 4 oder mehr Einzelbestandteile sicher aus dem Peak zu
extrahieren sowie sie zu identifizieren und zu trennen, oder daß die in jeweils einem
Parameterbereich von den zugehörigen Energiemeßwerten umschlossenen Flächen
als Integrale miteinander in Bezug gesetzt werden, wodurch geometrische Figuren
entstehen, aus denen Peakzusammensetzung und Analysenergebnis abzulesen ist,
was zusätzlich mit einer entscheidenden Verbesserung des Signal/Rauschverhältnis
ses und mit einem entsprechenden Gewinn der Empfindlichkeit des zugehörigen
technischen Verfahrens verbunden ist.
Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens.
Eine weitere Variante des Verfahrens zur Bestimmung der Anzahl von Komponenten
in Strukturen von Spektrogrammen, wobei die Strukturen energiekorrelierte Meßwerte
sind, die sich als Funktion eines evolutiven Parameters auf- und wieder ab
bauen und sich so mit dem Parameter verändern, besteht aus folgenden Verfah
rensschritten:
- a) Ermitteln von mindestens 2 verschiedenen Funktionswerten von Meßwerten, wo bei jeder Meßwert einer anderen Energie zugeordnet ist, bei gleichem Parame ter,
- b) Ermitteln von weiteren mindestens 2 weiteren Funktionswerten mit den gleichen Energiezuordnung wie bei Schritt a) bei mindestens zwei weiteren verschiedenen Parametern, so daß jedem Energiewert mindestens drei Funktionswerte bei drei verschiedenen Parametern zugeordnet sind,
- c) Interpretieren der zu den verschiedenen Energien gehörenden Funktionswerte als Parameterdarstellung einer mindestens zweidimensionalen Kurve und
- d) Auswerten der Kurve anhand vorgegebener Kriterien. Dabei können die Meß werte Extinktionswerte und der Parameter die Zeit sein.
Bekanntlich laufen die Trennungs- und Analysenverfahren von Stoffgemischen in
ihrer entscheidenden Phase über die Registrierung von solchen Detektionspeaks,
die vorzugsweise aus spektroskopischen Meßdaten resultieren. Dies ist beispiels
weise so bei der HPLC, der Flüssigkeits-, Gas-, Dünnschicht-, Affinitäts-, Adsorp
tions- und Ionenaustausch-Chromatographie sowie bei den elektrophoretischen
Verfahren und jeder analogen Trenntechnik.
Von einer einfachen und effizienten Behebung des oben charakterisierten zentralen
Mangels ist ein bedeutender technischer Fortschritt für alle automatisierten Trenn- und
Analyseverfahren zu erwarten.
Die geschilderten Mängel werden durch das beanspruchte Verfahren behoben. Es
ist direkt, einfach, verzögerungsfrei und signifikant.
Es arbeitet mit einem Minimum an Auswertungsaufwand und führt zu unzweifelhaf
ten Ergebnissen.
Der Detektionspeak steht im Zentrum der Lösung des gestellten Problems.
Ausgehend von den ersten klassischen Trennverfahren hat insbesondere die Zahl
der durch Chromatographie bewältigten analytischen und präparativen Stofftrennun
gen ständig zugenommen. Allein in Europa werden in allen Forschungs- und Berufs
zweigen über 100 000 Geräte dieser Art betrieben. Man kann davon ausgehen, daß
sich dieser Trend fortsetzt. Dabei werden meistens solche Detektions- und Meßme
thoden eingesetzt, die spektroskopische Daten in Abhängigkeit von einer Reten
tionszeit und/oder einem Wanderungsverhalten registrieren. Die so erhaltenen
Chromatogramme werden dann für die Identifizierung und für die quantitative Be
stimmung von Einzelkomponenten herangezogen. Von entscheidender Bedeutung
war dabei bisher, daß die einzelnen Stoffe auch tatsächlich voneinander getrennt
werden und homogene Einzelsignale liefern.
In der Tat stellt sich bei jedem chromatographischen Trennverfahren auf der Basis
spektroskopischer Meßmethoden immer wieder die Grundfrage: Wieviele Kompo
nenten machen sich in den einzelnen Peaks der Chromatogramme spektroskopisch
bemerkbar?
Wegen der zentralen Bedeutung des Einzelbeitrags jeder Komponente zum mehr
oder weniger komplexen Chromatogramm sind bislang zahlreiche Methoden für ihre
individuelle Charakterisierung entwickelt worden. Die großen Anstrengungen, die bis
zur Gegenwart in dieser Richtung unternommen wurden, und immer wieder unter
nommen werden, belegen, daß dieses Problem trotz anhaltender Bemühungen bis
heute noch nicht befriedigend gelöst worden ist.
Die Lösung dieses Problems hat für alle Meß- und Trennungsmethoden, die auf der
Registrierung zeitabhängiger Signale basieren, grundsätzliche Bedeutung. Diese
Bedeutung erweitert sich auf jedes andere Verfahren, bei dem evolutiv ein Signal
auf- und wieder abgebaut wird. Wie in der Chromatographie können beispielsweise
auch in der laufenden Elektrophorese die einzelnen separierten Banden zeitabhän
gig und positionsabhängig spektroskopisch untersucht werden.
Das Driften von Basislinien und das partielle Untertauchen von schwachen Signalen
im Rauschen stellen zusätzliche Komplikationsparameter dar, für die von der erfin
dungsgemäßen Lösung entscheidende Verbesserungen erwartet werden müssen.
Bei Konzentrationen an der Detektionsgrenze wie z. B. beim Erreichen der Sequen
zierungsgrenze von Proteinen stellt sich die Frage: Real-Peak, Rausch-Peak, Verun
reinigungs-Peak oder Mischung aus ihnen?
Die Lösung des Problems erfordert notwendigerweise einen neuen Weg zur Analyse
und Behandlung von Detektionspeaks und ihre sinnvolle Einordnung in einen vor
zugsweise vollautomatisierten Gesamtprozeß.
Für die Peak-Analyse werden in der HPLC und der spektroskopischen Elektropho
rese bevorzugt Diodenarrayspektrometer im UV-VIS-Bereich eingesetzt. Dadurch
können heute mit leistungsfähigen Rechnern Chromatogramme und Elektrogramme
bis hinunter in den Millisekundenbereich spektral aufgelöst werden. Die so regi
strierten 3D-Chromatogramme und Elektrogramme (Extinktion versus Wellenlänge
versus Retentionszeit bzw. einem elektrochemischem Parameter) werden dann in
der Regel einer aufwendigen numerischen Analyse unterworfen. Beispielhaft wurden
dazu die folgenden Verfahren entwickelt:
- - Flächenschwerpunktsanalyse
- - "Peak-Dekonvolution"
- - Lot- und Abschälmethode
- - Spektrenvergleich mit Hilfe chemometrischer Verfahren
- - "Peak-Purity-Index"
- - "Rationing" (Ratiobildung).
Die meisten dieser Verfahren sind aufwandsmäßig hoch anspruchsvoll und sind in
den kommerzialisierten Geräten kostenintensiv integriert. So werden multivariate
Methoden oder Kurvenanalysen mit Hilfe von Gauss-Verteilungskurven angewendet.
Alle diese Verfahren weisen jedoch ernste Nachteile auf:
- - der Anwender kann diese Verfahren meistens nur schematisch routinemäßig ohne weitere Modifizierung anwenden, da diese Methoden in der Regel ohne Varia tionsmöglichkeiten als feste, starre unbeeinflußbare und unkontrollierbare "black box"-Einheiten angeboten werden,
- - der Anwender kann bei widersprüchlichen Aussagen verschiedener Verfahren selbst nicht entscheiden, welchen Ergebnissen ein höheres Gewicht beizumessen ist,
- - numerische Artefakte und Probleme, die mathematisch schlecht konditioniert sind, können bei Routineanwendungen nur schwer erkannt werden,
- - die Erfahrung des Anwenders ist in die Auswertung nicht integrierbar: Das Instru ment ist nicht "lernfähig".
Die Extinktions(E)-, Extinktionsdifferenzen(ED)- und Extinktionsdifferenzen-Quotien
ten(EDQ)-Diagramme wurden 1968 für die Theorie der Reaktionskinetik eingeführt
(H. Mauser, Z. Naturforsch. 23b (1968), S. 1025-30).
Dabei wurde an reagierenden chemischen Systemen mit zum Teil kurzlebigen Inter
mediaten gezeigt, daß man durch Auftragen der zeitlich aufeinanderfolgenden Ex
tinktionswerte bei einer Wellenlänge (λi) gegen die korrespondierenden Werte zu
gleicher Zeit bei einer anderen Wellenlänge (λj) unter Eliminierung des Zeitparame
ters charakteristische Kurven erhält. Solche Diagramme Eλi versus Eλj werden Ex
tinktionsdiagramme genannt (= E-Diagramme).
Bildet man Differenzen von Extinktionswerten und trägt diese gegen die korrespon
dierenden Differenzen anderer Wellenlängen auf, so entstehen in gleicher Weise
Extinktionsdifferenzendiagramme (= ED-Diagramme). Zur Differenzenbildung werden
Extinktionswerte zu verschiedenen Reaktionsphasen herangezogen.
Dividiert man korrespondierende Differenzen verschiedener Wellenlängen durchein
ander, entstehen Extinktionsdifferenzen-Quotienten-Diagramme (= EDQ-Dia
gramme). Solche Differenzen stellen Determinanten des Ranges 1 dar. Man kann
das System auf Determinanten des Ranges 2, 3. . . bis s weiterführen.
Trotz der Existenz solcher Diagramme im theoretischen Bereich der Kinetik seit über
25 Jahren einerseits und der ebenfalls langandauernden, bisher wenig effizienten
Bemühungen der Gerätehersteller andererseits, die zentrale Schwachstelle der
Peakauswertung, z. B. in der Chromatographie zu überwinden, ist bisher keine An
wendung der obigen Diagramme auf eine rationalisierende Verarbeitung der in den
Analysengeräten registrierten Datenflut vorgeschlagen worden. Dies liegt wohl
daran, daß die kinetische Untersuchung von Reaktionsmechanismen und die chro
matographischen Trennverfahren für Stoffgemische keinerlei Berührungspunkte
aufweisen. Sie dienen völlig verschiedenen Zwecken. Reaktionskinetische Theorien
und die praktischen Probleme der Trennung von Stoffgemischen stellen weit vonein
ander entfernte Disziplinen dar. Die Einführung von E-Diagrammen in die Stofftren
nung war sichtlicherweise nicht naheliegend.
Es hat sich nun herausgestellt, daß durch die Anwendung der E-, ED-, EDQ-Dia
gramme und insbesondere der speziell für das erfindungsgemäße Verfahren ent
wickelten und nachfolgend beschriebenen, integralen Extinktions-Diagramme (= iE-
Diagramme) auf die Analyse der Spektren die Substanzzuordnung und Bestimmung
bei chromatographischen Trennungsverfahren überraschenderweise extrem einfach
und überschaubar werden. Es kann auf Anhieb entschieden werden: Mono-Peak,
Doppel-Peak oder Multi-Peak, ggf. die Komponentenzahl. Auch ein eingelagerter
Rausch-Peak kann als solcher erkannt werden. Komplizierte logistische Hilfseinhei
ten werden dadurch überflüssig. Das Gesamtinstrumentarium wird durch das neue
Verfahren einfacher, sicherer und kostengünstiger. Für das Gesamtverfahren bis
zum Analysenendergebnis wird zusätzlich ein bedeutender Zeitgewinn erzielt.
Die Geschwindigkeit, die Sicherheit und die Kostenverhältnisse der Analysen werden
in spektakulärer Weise verbessert.
In der Chromatographie basiert das Verfahren darauf, daß sich die registrierten
Spektren in Abhängigkeit von der Retentionszeit ändern. Indem Extinktionen ver
schiedener Wellenlängen Eλi (t), die jeweils aus gleichen Retentionszeiten (t) her
vorgehen, gegeneinander aufgetragen werden, erhält man charakteristische geome
trische Gebilde und damit die gesuchte Aussage über die Authentizität und die Kom
plexität der untersuchten Signale. Solche Gebilde sind Punkte, Geraden, Flächen
oder multidimensionale Gebilde (Polyeder). Von einer Peakextremität mit niedrigen
E-Werten ausgehend evoluieren die Kurven im E-Diagramm entlang solcher Figuren
bis zu einem Umkehrpunkt mit maximalen E-Werten und kehren an der anderen
Peakextremität zum Ursprungspunkt im E-Diagramm zurück. Das so gespannte
Diagramm heißt Extinktionsraum. Die verursachende Retentionszeit ist darin nicht
mehr enthalten.
Durch die Einführung der erfindungsgemäßen Vereinfachung in den chromatogra
phischen Analysen- und Trennprozeß wird ein langanhaltender Mangel behoben. Auf
einfachste Weise ergeben sich Reinheit bzw. Multiplizität der Peaks.
Auch auf jedes andere Verfahren, bei dem mit Hilfe zeitlich und/oder räumlich evo
luierender Parameter Signale auf- und wieder abgebaut werden (z. B. NMR, Absorp
tions- oder Reflexions-Spektroskopie an Test-Trägermaterialien, Doppelwellen-
Spektroskopie, Fluoreszens-Spektroskopie, Optische Rotationsdispersion, Circular
dichroismus), ist die Erfindung anwendbar.
Bevor die Entwicklung und beispielhafte Anwendung der verschiedenen Diagramme
auf die Erfindung beschrieben werden, wird in den nachfolgenden Tabellen die Lei
stungsfähigkeit schematisiert:
- a) Signalpeaks mit 1 oder 2 Komponenten decken die überwiegende Mehrzahl der
chromatographischen Probleme ab. Diese werden ad hoc mit Hilfe von E- und
ED-Diagrammen unterschieden:
- b) Universell ist die Erkennung und erfindungsgemäße Behandlung von Multikompo
nenten-Signalen mit Hilfe weiter entwickelter Diagramme möglich.
Tab. 1 erweitert sich dabei nach folgendem Schema:
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe der
Figuren näher erläutert.
Zu Detektionszwecken werden in der Chromatographie Spektren im UV-VIS-Ge
biet meistens wellenlängenabhängig (λ) zu verschiedenen Retentionszeiten (t) re
gistriert. Im E-Diagramm werden die zu den t-Werten gemessenen Extinktionen
bei verschiedenen Wellenlängen (λi, λj) gegeneinander aufgetragen, d. h.
Eλi (t) versus. Eλj (t) oder vereinfacht Ei (t) vs. Ej (t).
Bei den registrierten Spektren wird in der Regel die Gültigkeit des verallgemei
nerten Lambert-Beer-Bouguer'schen Gesetzes vorausgesetzt:
(d = Schichtdicke des Meßraumes von Lösung, Gas oder der Elektrophoresema
trix; ελi = Extinktionskoeffizient der Komponente i; ci = Konzentration von i; s =
maximale Anzahl der absorbierenden und ggf. zum Peak beitragenden Kompo
nenten).
Bei den Extinktionsdifferenzen (ED)-Diagrammen werden die entsprechenden
Plots konstruiert:
ΔEλi (t) vs. ΔEλj (t) oder vereinfacht ΔEi (t) vs. ΔEj(t).
Dabei gilt
ΔEi,j (t) = Ei,j (t) Ei,jk Ei,j k = Bezugswert.
Während ΔEi,j und Ei,j bei den Wellenlängen i und j zeitabhängige Größen sind,
stellen die Werte Ei,j k im Fall eines konstanten spektralen Untergrundes (keine
Drift der wellenlängenabhängigen Basislinien) Konstanten dar. Für Eλi,jk kann
allgemein jeder k-te Meßwert (k = 0, 1. . ., wobei k = 0 den durch das Eluationsmittel
verursachten Anfangswert darstellt) herangezogen werden, jedoch empfiehlt es
sich, erfindungsgemäß dafür die Anfangsmeßwerte (Ei,j o mit k = 0) oder Meß
punkte in der Nähe von k = 0 zu verwenden.
Wenn "Peakreinheit" vorliegt, also nur eine einzige Komponente (s = 1) in dem zu
analysierenden Peak des Chromatogramms spektroskopisch erfaßt wird, resultie
ren in den E- und ED-Diagrammen Geraden. Damit werden alle Einkomponenten-
Signale des Chromatogramms sofort erkannt, von den inhomogenen Peaks ge
trennt und der quantitativen Auswertung zugeführt.
Bei einer beispielshaften Ausführung des Verfahrens wurde Chlorogensäure (1,3
mg/ml) in Methanol gelöst, auf eine C18-HPLC-Säule eingespritzt und mit Methanol
(40%) und Wasser (mit 1% Essigsäure) eluiert. Die mit Hilfe eines UV-VIS-Di
odenarrayspektrometers spektral bei 250 bis 400 nm registrierten Chromato
gramme wurden anhand von E-Diagrammen ausgewertet. Dies führte am Beispiel
des hier zwangsweise erhaltenen Mono-Peaks zu eindeutigen Geraden (Fig. 1).
Um sicher zu sein, daß sich die Homogenität über die gesamte Geometrie des
Peaks erstreckt, ist es notwendig, die Extinktionen verschiedener Wellenlängen
paare miteinander zu kombinieren, wodurch man eine Serie von Geraden erhöht.
Auf diese Weise wird der Peak als Mono-Peak bestätigt.
Beginnend beim Peakanfang mit niedrigen Extinktionswerten sieht die Entstehung
einer solchen Geraden so aus, daß sich die Punkte vom Koordinatenursprung des
Diagramms in Richtung höherer E-Werte bis zu einem Kulminationspunkt bewe
gen und auf derselben Geraden wieder in den Ursprung zurückwandern.
Die fast inexistente Streuung der die Geraden bildenden Meßpunkte in Fig. 1
spricht für die absolute Präzision des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Vollständig unabhängig von der Peakform (Gaußsche Glockenkurve, Poisson-
Verteilung u. a.) werden immer dann Geraden in den E- und ED-Diagrammen er
halten, wenn die Anzahl der zum Peak beitragenden Komponenten s = 1 ist. Der
Peak ist rein und von keiner anderen Komponente gestört. Die Präzision des
Verfahrens kommt daher, daß das beschriebene Verfahren vollständig unabhän
gig ist von dem sonst äußerst störenden Abklingverhalten (= asymptotische
Rückführung auf den Anfangswert) des betreffenden Peaks. Damit wird ein
Hauptstörfaktor bisheriger chromatographischer und sonstiger Detektionsverfah
ren auf einfachste Weise ausgeschaltet.
Dieses Verfahren ist die einfachste Methode zur Bestimmung der "Peakreinheit",
das bisher entwickelt wurde und das zugleich hoch empfindlich ist. Geringste sy
stematische Abweichungen können noch signifikant erkannt werden. Mathemati
sche Manipulationen bestehen hier nicht, abgesehen von elementaren Operatio
nen wie der Bildung von Differenzen (ED-Diagramme), Quotienten (EDQ-Dia
gramme) und/oder von Integralen bei den nachfolgend beschriebenen iE-Dia
grammen.
Das Verfahren ist frei von undurchsichtigen logistischen Operationen und auf
diese Weise vollständig transparent für den Anwender. Es setzt beim Benutzer le
diglich ein Minimum an Grundkenntnissen der Spektroskopie voraus. Rechen
akrobatik und aufwendige chemometrische Methoden sowie das dazugehörige In
strumentarium werden überflüssig.
In der Praxis und in der Routinemeßtechnik empfiehlt es sich, die Wellenlängen λi
und λj so auszuwählen, daß diese in den registrierten Spektren möglichst weit
verteilt liegen. Auf diese Weise überstreicht man ein Feld mit ausgeprägten Ände
rungen der Extinktion und sichert so ein eindeutiges Ergebnis. Vorteilhaft wird da
bei der gesamte Detektionsbereich erfaßt. Ausreichend sind jedoch bereits 5
Wellenlängen. Optimal kann man 10 oder mehr Wellenlängen verwenden.
Wie bereits dargestellt, erfolgt die Detektion der Peaks zunehmend mit Hilfe von
ultraschnellen Diodenarrayspektrometern, wobei die klassisch mit Hilfe von Pho
tomultipliern registrierenden Spektralphotometer zunehmend verdrängt werden.
Man nimmt allerdings damit ein unvorteilhaftes Signal/Rausch (S/R)-Verhältnis in
Kauf. Die folgende Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe schließt die Kom
pensation eines ungünstigen S/R-Verhältnisses beispielsweise bei Dioden
arrayspektrometern ein. Dies geschieht durch eine Weiterentwicklung der Erfin
dung: Anstelle der beschriebenen E- und ED-Diagramme werden die entspre
chenden integralen Konstrukte aufgestellt und in den automatisierten Analysen
prozeß eingespeist.
Indem die Signale von mehreren Dioden integral zusammengefaßt werden, kön
nen im einfachsten Fall die Flächen unter den entsprechenden E-λ-Kurven durch
einfaches Aufsummieren der Signal-Trapezflächen, die das Signalflächenintegral
aufbauen, in Abhängigkeit von den Retentionszeiten bestimmt werden. In dieser
Weise oder mit Hilfe anderer gängiger numerischer Verfahren können Integrale
der Form
präzise, schnell und sehr einfach ermittelt werden. Dadurch lassen sich die sog.
integralen Extinktions(iE)-Diagramme konstruieren:
Dabei können λ2 = λ3 oder λ1 = λ3 sein. Praktisch hat sich für die Integrations
grenzen ein Wellenlängenbereich (Δλ = λ2 - λ1 = λ4 - λ3) in der Größe von etwa 4-10 nm
im UV-VIS-Gebiet als vorteilhaft erwiesen. Die so konstruierten iE-Dia
gramme führen zu den gleichen Aussagen wie die E-Diagramme, jedoch wird die
Präzision dadurch noch einmal erhöht.
Strenge Peakreinheit (s = 1) liegt vor, wenn in den iE-Diagrammen Geraden ent
stehen. Die Verwendung integraler iE-Diagramme führt noch im Falle sehr ungün
stiger Signal/Rausch-Verhältnisse zu abgesicherten Ergebnissen, d. h., in den
klassischen Detektionsverfahren vorerfindungsgemäß nicht mehr verwertbare
Chromatogramme führen hier noch zu eindeutigen Resultaten.
Eine derartige Anwendung ergibt sich beispielsweise für die Sequenzierung von
Peptiden, Proteinen und Proteinfraktionen mittels Edmann-Abbau, wo mit zuneh
mender Entfernung vom N-terminalen Ausgangspunkt die Signale schließlich im
Rauschen untergehen und die Weitersequenzierung dadurch gestoppt wird. Das
erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es hier, das Rauschen herauszuglätten,
ohne Verluste an der Realpeakintensität hinnehmen zu müssen. Es wird möglich,
ohne Erhöhung des apparativ-materiellen Aufwandes die Proteinkette um weitere
Aminosäurebausteine zu sequenzieren.
In analoger Weise werden die integralen Extinktionsdifferenzen (iED)-Diagramme)
angewendet:
Die genannten Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens können auch dann
angewendet werden, wenn die Basislinie in Funktion der Wellenlängen zeitlich
driftet. Indem die zeitabhängigen Werte der Basislinien (Eλ B(t)) ermittelt werden
(z. B. mit Hilfe von Polynomen), kann ΔEλ(t) wie folgt definiert werden:
ΔEλ(t) = Eλ(t) - Eλ B(t).
In dieser Weise werden "korrigierte ED-" bzw. "korrigierte iED-Diagramme" kon
struiert, mit denen auch hier eine Prüfung auf Peakreinheit möglich ist.
Der Riesenvorteil der verschiedenen integralen E-Diagramme (iE) kombiniert so
die Grunderfindung der eindeutigen Peak-Analyse mit zusätzlicher Detektions-
Empfindlichkeit und mit der Eliminierung von klassischen Störfaktoren wie Basisli
niendrift. Dies wird mit einem geringfügig erhöhten Rechenaufwand erkauft, der
jedoch computermäßig mühelos beherrschbar ist.
Systematische Abweichungen von den Geraden werden gefunden, wenn sich in
den zu analysierenden Kurven des Chromatogramms bzw. Elektrogramms meh
rere (s ≧ 2) Komponenten spektroskopisch bemerkbar machen. In diesen Fällen
empfiehlt es sich, die weiter unten beschriebenen EDQ-Diagramme zu verwen
den.
Wenn zwei oder mehrere Komponenten während der Chromatographie oder
Elektrophorese nicht vollständig aufgetrennt werden, können Doppel- bzw. mul
tiple Peaks entstehen. Auch quasi einfache Peaks, gegebenenfalls mit Schultern,
werden beobachtet. Um festzustellen, ob dabei zwei oder mehrere Stoffe spek
troskopisch erfaßt wurden, können erfindungsgemäß EQ-, EDQ-, integrale EQ- und
integrale EDQ-Diagramme angewendet werden.
Dies wird an dem folgenden Meß-Beispiel erläutert (Fig. 2):
Zwei Stoffe werden in einem Trennverfahren nicht vollständig separiert: Es han delt sich um eine Mischung aus Epicatechin und Chlorogensäure (zwei miteinan der verwandte Flavonoide). Verwendet wurde eine C18-HPLC-Säule. Als Elua tionsmittel dienten Methanol (40%) und Wasser sowie Essigsäure (1%). Die Peak-Detektion erfolgte mit Hilfe eines Diodenarrayspektrometers.
Zwei Stoffe werden in einem Trennverfahren nicht vollständig separiert: Es han delt sich um eine Mischung aus Epicatechin und Chlorogensäure (zwei miteinan der verwandte Flavonoide). Verwendet wurde eine C18-HPLC-Säule. Als Elua tionsmittel dienten Methanol (40%) und Wasser sowie Essigsäure (1%). Die Peak-Detektion erfolgte mit Hilfe eines Diodenarrayspektrometers.
Der erste Stoff wird zwar im Anfangsbereich des chromatographischen Prozesses
deutlich vom zweiten Stoff getrennt, jedoch werden in der Abklingphase beide
Stoffe nicht mehr weiter getrennt. Im Endbereich ist das Konzentrationsverhältnis
beider Stoffe nahezu konstant. Da sich insgesamt beide Stoffe unterschiedlich
spektroskopisch bemerkbar machen, werden charakteristische E-, ED-, E- und
iED-Diagramme erhalten.
Das Prinzip eines solchen Diagramms, exemplarisch wird dazu das einfache ED-
Diagramm betrachtet, gilt analog für die EDQ- und für alle integralen Diagramme.
Das ED-Diagramm ist auf die Anfangsmeßwerte (Ei,jk mit k = 0) bezogen. In dem
Maße, wie sich der chromatographische Peak entwickelt, beginnen sich die Meß
punkte auf einer Geraden aus dem Nullpunkt heraus fortzubewegen (Aufwärtspfeil
in Fig. 2). Dieser lineare Bereich des ED-Diagrammes ist umso stärker ausge
prägt, je vollständiger die Trennung des ersten Stoffes vom zweiten ist. Wenn
während des chromatographischen Prozesses die Konzentration des ersten Stof
fes nach dem Erreichen eines Maximalwertes abnimmt, ohne daß sich dabei be
reits der zweite Stoff spektroskopisch bemerkbar macht, laufen die Punkte im ED-
Diagramm auf der ursprünglichen Geraden ein Stück in Richtung des Nullpunktes
zurück. So liegen in Fig. 2 alle Aufwärtspunkte und die ersten Abwärtspunkte auf
einer Geraden. Die Steigung dieser Geraden besitzt dann einen Wert, für den bei
den Wellenlängen i und j gilt:
Im Laufe des chromatographischen Prozesses macht sich nun der zweite Stoff
spektroskopisch bemerkbar. Dies bedeutet für die ED-Diagramme, daß die Punkte
von der ursprünglichen Nullpunktsgeraden weglaufen (= nicht-lineare Fortsetzung
der Rücklaufkurve in Fig. 2). Dies hat folgende Konsequenzen:
Anhand der ED-Diagramme kann sofort erkannt werden, ab welcher Retentions zeit der zweite Stoff spektroskopisch erfaßt wird; es ist also möglich, den ersten Stoff bis zu diesem Zeitpunkt in reiner Form anzusammeln.
Anhand der ED-Diagramme kann sofort erkannt werden, ab welcher Retentions zeit der zweite Stoff spektroskopisch erfaßt wird; es ist also möglich, den ersten Stoff bis zu diesem Zeitpunkt in reiner Form anzusammeln.
Beim Erscheinen der zweiten Komponente verlassen im EDQ-Diagramm die nun
folgende Punkte den Anfangspunkt und ordnen sich ihrerseits auf einer Geraden
an.
Die Quotienten ΔEi/ΔEj werden zur Konstruktion von EDQ-Diagrammen ver
wendet. Fig. 3 stellt ein EDQ-Diagramm für das in Fig. 2 beschriebene Stoffge
misch dar. Dazu werden die Quotienten verschiedener Wellenlängenkombinatio
nen
gegeneinander aufgetragen (3 Wellenlängen i,j,k). Die geometrische Interpretation
dieses Quotientenpaares sind die Steigungen von ausgezeichneten Geraden in
den Diagrammen
ΔEi vs. ΔEj (Fig. 2)
und
ΔEk vs. ΔEj.
Mindestens 2 ED-Diagramme werden benötigt, um ein EDQ-Diagramm zu kon
struieren (Fig. 3). So führen die beiden Aufwärtsgeraden von 2 ED-Diagrammen
im korrespondierenden EDQ-Diagramm zu einem Punkt.
Ermittelt man die EDQ-Werte für die Punkte, die nicht im linearen Anfangsbereich
bei den ins Verhältnis gesetzten ED-Diagrammen liegen und trägt diese im kor
respondierenden EDQ-Diagramm gegeneinander auf, so ergibt sich eine Gerade.
Beim Erscheinen der 2. Komponente in dem von uns beschriebenen Anwen
dungsbeispiel ordnen sich die resultierenden EDQ-Punkte ihrerseits auf einer Ge
raden in Fig. 3 an. Um Entartungsfälle zu erkennen, werden mehrere Wellenlän
genkombinationen getestet. Werden ausschließlich Geraden erhalten, ist sicher
gestellt, daß der Chromatographie-Peak genau 2 Komponenten enthält (s = 2), wie
im Ausführungsbeispiel beschrieben.
An diesem, wie an anderen Beispielen war es möglich, hochsignifikant nachzu
weisen, daß in derartigen Peaks ausschließlich 2 Komponenten spektroskopisch
erfaßt wurden.
Allgemein werden in den Peaks der Chromatogramme sowie der Elektrogramme
ausschließlich nur dann zwei Komponenten (s = 2) spektroskopisch erfaßt, wenn
die spektralen Meßdaten zu Geraden in den EDQ-Diagrammen führen. Praktisch
empfiehlt es sich, Wellenlängen auszuwählen, die möglichst weit verteilt in den
Spektren liegen. Wiederum genügen 5-10 Wellenlängen, um eindeutige Ergeb
nisse zu erlangen. Das Verfahren ist auch hier für den Anwender völlig transpa
rent. Es werden lediglich Differenzen und Quotienten gebildet. Dies geschieht
ohne rechnerischen Aufwand.
Für die Quotientenbildung lassen sich verschiedene Ausdrücke heranziehen, so
daß neben den EDQ-Diagrammen auch Extinktions-Quotienten (EQ)-, integrale
EDQ- und integrale EQ-Diagramme konstruiert werden können. Das EDQ-Dia
gramm geht direkt in das EQ-Diagramm über, wenn die Bezugswerte Ei,jk null
betragen, so daß für die Extinktionsdifferenz ΔEi,j (t) gilt:
ΔEi,j(t) = Ei,j(t) - Ei,jk = Eij(t).
Demnach werden bei den EQ-Diagrammen die Plots
hergestellt.
Bei den integralen EDQ-Diagrammen werden die entsprechenden Quotienten gebil
det und gegeneinander aufgetragen:
Analog dazu wird das integrale EQ-Diagramm (iEQ) verwendet.
Für das Integrationsintervall Δλ (λ2 - λ1, λ4 - λ3, λ6 - λ5) hat sich bei Dioden
arrayspektrometern im UV-VIS-Gebiet ein Differenzwert von etwa 4-10 nm bewährt.
Ein besonderer erfindungsgemäßer Vorteil der Verwendung der integralen iEQ- und
iEDQ-Diagramme besteht darin, daß beispielsweise Chromatogramme im Falle des
2- oder Mehrkomponentensystems auch dann noch signifikant ausgewertet werden,
wenn die Spektren stark verrauscht sind und/oder sich die Spektren der Einzelkom
ponenten nur geringfügig voneinander unterscheiden. Durch die Integrationsbildung
werden verrauschte Daten sichtbar gemacht, das Glätten des Rauschens erfolgt
ohne Verlust am Real-Peak.
Umgekehrterweise können anstelle der integralen Werte auch die durch Ableitung
erhaltenen differentiellen Werte miteinander in Bezug gesetzt werden.
Dadurch wird eine Serie von differentiellen (d-)Diagrammen erhalten, die analog zu
den normalen und den integralen Werten aus dE, dED, und/oder dEDQ Werten ge
bildet werden. Diese Derivativ-Technik bringt den Vorteil einer noch schärferen Un
terscheidung der Peak-Komponenten, jedoch wird dadurch auch das Rauschen der
Basislinien amplifiziert.
Darüber hinaus empfiehlt es sich in vielen Fällen, zusätzlich eine Glättung der Meß
daten mit Hilfe von Polynomen vorzunehmen, bevor die E-, ED-, EDQ-, iE-, iED-,
iEDQ-, dE-, dED- und dEDQ-Diagramme konstruiert werden.
Bei Peaks mit Multikomponenten-Zusammensetzungen (s-Komponenten) wer
den EQs und EDQs-Diagramme sowie deren integrale Formen konstruiert.
Ganz allgemein wird im EDQs-Diagramm der folgende Plot konstruiert (ΔEλi =
ΔEi):
Es werden hier also die Quotienten von Determinanten des Ranges (s-1) in ei
nem zweidimensionalen Diagramm gegeneinander aufgetragen. Dazu müssen
Extinktionsdifferenzen von mindestens (s+1) Wellenlängen in die Auswertung
einbezogen werden. Die doppelt indizierten Größen ΔEmn (m = 1, 2 . . . (s+1), n =
1, 2. . . (s-2) beziehen sich auf experimentell bestimmte Extinktionsdifferenzen
von (s-2) ausgewählten Meßwerten bei (s+1) Wellenlängen. Aus den Größen ΔEi
und ΔEmn werden demnach Matrizen aufgebaut, deren Determinanten nach
Quotientenbildung direkt zu den EDQs-Diagrammen führen.
In den EDQs-Diagrammen werden immer dann Geraden erhalten, wenn im zu
untersuchenden Peak des Chromatogramms bzw. Elektrogramms sich genau s
Komponenten spektroskopisch unterschiedlich bemerkbar machen. Auch hier
werden in der Praxis durch Wellenlängenvariation verschiedene EDQs-Dia
gramme konstruiert. Geraden, die parallel zu den Koordinatenachsen und durch
den Ursprung führen, sind als Entartungsfälle zu verwerfen.
Das gesamte Verfahrensschema für die Erkennung und die Entflechtung von
Multi-komponenten-Peaks ist in den Tabellen 1 und 2 zusammengefaßt.
Die erfindungsgemäßen Analysen- und Trennverfahren sind völlig unabhängig
von der Kenntnis der Spektren und/oder von den Extinktionskoeffizienten einzel
ner Komponenten.
Die Rechenoperationen einschließlich der Auflösung der Matrizen werden com
putermäßig ausgeführt. Die Diagramme sind in allen Analysenstadien abrufbar
und visualisierbar, wodurch der Anwender eines auf diesem Verfahren beruhen
den Instrumentes bei nicht routinemäßigem Lauf Eigenentscheidungen einspei
sen kann: Er verfügt über ein in allen Phasen transparentes, hochkontrollierba
res, lernfähiges und steuerbares Instruments.
Selbst hochproblematische Trennungsprobleme werden auf diese Weise rasch,
aufwandsarm und kostengünstig gelöst.
Dazu werden nachfolgend noch zwei besonders charakteristische Anwendungs
beispiele von hoher Aktualität angeführt. Es handelt sich um Problemstellungen,
für die ein dringender Lösungsbedarf besteht und die beim augenblicklichen
Stand der Technik weitgehend ungelöst sind bzw. deren Bewältigung augen
blicklich mittels vorerfindungsgemäßer Methoden einen unverhältnismäßig ho
hen Aufwand erfordert.
Es kommt immer häufiger vor, daß ein gesetzlich untersagtes Dopingmittel durch
zusätzliche Einnahme einer an sich harmlosen Substanz maskiert wird. Letztere
hat die Eigenschaft, in den gesetzlich festgelegten Analysenverfahren eine
Peakposition zu besetzen, die von den gesuchten Dopingsubstanzen ebenfalls
eingenommen wird. Damit wird die analytische Dopingkontrolle unterlaufen. Die
Analyse geht ihrer juristischen Beweiskraft verlustig. Zumindest ergibt sich ein
nicht eindeutiger Zustand, der beim augenblicklichen Stand der Routine-Kon
trollen ungelöst ist. Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem.
Durch fortschreitende, computergestützte Peakanalyse, beginnend bei einfachen
E-Diagrammen und fortschreitend über ED-, EDQ-, EDQs-Diagramme und wei
ter über ihre integralen und differentiellen Analoga bis zu Kombinationen dersel
ben untereinander wird es grundsätzlich möglich, selbst quasi-identisch gele
gene Peaks als eine Peak-Gruppe zu entlarven. Damit wird ein beabsichtigtes
oder unbeabsichtigtes Unterlaufen der gesetzlichen Kontrollen aufgehoben und
deren juristische Beweiskraft wiederhergestellt. Dazu finden die bisher üblichen
Routine-Analysengeräte Verwendung, die lediglich um ein Dispositiv zur erfin
dungsgemäßen automatisierten Peakzerlegung in seine Einzelbestandteile er
gänzt werden.
Die zunehmende Durchseuchung der gesamten belebten Welt durch immer
neue Viren, Viroide, subviröse Erreger aller Art sowie unzählige intra- und extra
zelluläre Übergangsformen zwischen ihnen (wie z. B. Satelliten, subgenome
Segmente, Pseudoviren, Transposonen, Retrotransposonen, Plasmide) stellt
eine bisher nicht dagewesene Gefahrensituation dar. Zahlreiche dieser Erreger
sind hochpathogen im humanen, veterinären und phytosanitären Bereich bzw.
modifizieren das Verhalten normalerweise harmloser Mikroorganismen im glei
chen Sinne, so daß auch diese für Mensch und Tier gefährlich werden
("Killerbakterien").
Dazu gehören die Erreger neurodegenerativer Pathologien wie der Creutzfeldt-
Jacob-Krankheit, von BSE und Scrapie, Erreger, die, wie zahlreiche andere, bis
her unauffindbar geblieben sind. Die Aufgabe besteht darin, den jeweiligen Erre
ger aus einer Suppe zelleigener quasi-identischer Nukleinsäuren herauszutren
nen, dies zunächst zu seiner wissenschaftlichen Entdeckung, später zur routi
nemäßigen Diagnose des entsprechenden Krankheitsfalles.
Ihrer insignifikantiven Unterschiede wegen erscheinen diese Moleküle bei den
verschiedenen Detektionsmethoden samt und besonders in dem gleichen Peak,
der seinerseits wieder von dem entsprechenden Peak aus nicht-infektiösem
Zellmaterial nicht unterschieden werden kann.
Wegen dieser Schwierigkeiten ist z. B. die Entdeckung der Viroide durch T.O.
Diener um Jahre verzögert worden, bis diese schließlich als eigenständige,
hantelförmige Partikel elektronenmikroskopisch sichtbar gemacht werden konn
ten. Diese Methode ist aufwendig und zeitraubend, auch ist sie für infektiöse
Agentien im Tier- und Humanbereich wenig erfolgversprechend, da eine korpus
kuläre visualisierbare Eigenexistenz der gesuchten viroid-analogen Nukleinsäu
ren in der Tierzelle beim jetzigen Stand der Kenntnis ausgeschlossen scheint.
Die Entdeckung und Diagnose ist nur aus chromatographischen und elektropho
retischen Trennmethoden zu erwarten, wobei es darum geht, aus einem multi
kompositen Peak, der von quasi-identischen Molekülen verursacht wird, die An
wesenheit oder Abwesenheit eines zusätzlichen Erregermoleküls abzulesen. Die
bisherige Unmöglichkeit einer präzisen Peak-Fein-Analyse muß als Ursache
dafür angesehen werden, daß es bisher nicht gelang, den primären Erreger von
beispielsweise BSE zu finden, d. h. ihn aus einer Suppe quasi-identischer, nor
mal-zellulärer Nukleinsäuren herauszufischen. Es ist charakteristisch für den un
entwickelten Stand der Technik, daß zur Zeit die leicht identifizierbaren entarte
ten Prion-Proteine als Verursacher der Krankheit angesehen werden, wobei zu
bemerken ist, daß Prion-Proteine der molekularbiologischen Logik und der Ge
samtheit der Befunde nach zwar das gut sichtbare Endergebnis, aber nicht die
Ursache der Pathogenese darstellen und allenfalls als auto-katalysierender Ko-
Faktor in einem bereits engagierten Krankheitsverlauf funktionieren können.
Wie bereits beschrieben, erlaubt auch hier das erfindungsgemäße Verfahren die
Überschreitung bisher bestehender technischer Grenzen: multi komposite De
tektionspeaks, die von quasi-identischen Molekülen oder sogar von verschieden
stabilen schmelzisomeren Formen ein und derselben Nukleinsäure (z. B. Viroid)
verursacht werden, können in ihre Einzelbestandteile feinaufgetrennt werden.
Je nach Schwierigkeitsgrad des gegebenen Falles wird dabei die Peak-Analyse
mit immer weitergehender Perfektion vorangetrieben. Die Zahl der Parameter,
der Kombinationen und die Organisation der Diagramme werden weiter ent
wickelt, bis jede einzelne Peak-Komponente als identifizierbares Einzelphäno
men erscheint.
Insbesondere können Erregermoleküle aus infiziertem Material, die im normalen,
nicht pathogenen Zellmaterial nicht vorhanden sind, als solche ausgegrenzt wer
den, dies sowohl zu ihrer Erst-Erforschung als auch später zur medizinischen
Routine-Diagnostik.
Auch die verschiedenen Schmelz-Isomeren einer schließlich identifizierten Erre
ger-Nukleinsäure sind voneinander unterscheidbar und als Einzelspezies er
kennbar. Sie erlauben Aussagen darüber, ob es sich um schwach oder hochvi
rulente oder ggf. nicht pathogene Erregerformen handelt.
Die daraus resultierenden Krankheitsverläufe können prognostiziert werden. Die
Effizienz möglicher Medikamente kann rascher abgeschätzt werden, ohne mo
nate- oder jahrelang auf das Erscheinen oder Nichterscheinen der langsamen
progredienten letalen Syndrome warten zu müssen.
Von überragendem Interesse wäre dabei die Identifizierung bzw. Diagnose von
nicht oder schwach pathogenen Erregerformen:
- - Sie erlauben im Einzelfall eine positive Diagnose:
extrem lange Inkubationszeiten, kein Ausbruch der Krankheit zu "Lebenszeit" - - Sie inspirieren ihre Verwendung als nicht-immunogener "Impfstoff", z. B. gegen BSE, da diese Moleküle durch Inkompatibilitäts-Besetzung der aktiven Zentren in der Zellmaschinerie einem später eindringenden virulenten Erreger den Zu tritt verweigern.
Dies ist ein weiteres Beispiel dafür, daß mit Hilfe des erfindungsgemäßen Ver
fahrens zahlreichen, durch den augenblicklichen Stand rein technisch limitierten
Methoden in der Medizin und auf allen anderen Gebieten grenzüberschreitend
neue Anwendungsgebiete und bisher nicht erwartete Perspektiven erschlossen
werden.
Claims (7)
1. Verfahren zur Ermittlung der Anzahl von Komponenten in Peaks, Banden und
Signalen, die zum Zwecke der Analyse und Stofftrennung in Spektrogrammen al
ler Art überall dort erhalten werden, wo energiekorrelierte Meßwerte in Funktion
eines evolutiven Parameters auf und wieder abgebaut werden, dadurch gekenn
zeichnet, daß die aus jeweils einem solchen Parameterwert hervorgehende, un
terschiedlich energiekorrelierte Meßwerte-Schar gegeneinander in Beziehung ge
setzt wird, wodurch charakteristische geometrische Figuren entstehen, in denen
der verursachende evolutive Parameter nicht mehr enthalten ist und wobei die er
haltenen Figuren in Funktion ihrer Komplexität stufenweise erst zu Geraden, dann
zu Punkten reduziert werden, womit auf einfachste Weise die Anzahl der zu den
Peaks beitragenden Komponenten und damit die bestandteilmäßige Zusammen
setzung des gesamten Spektrogramms sowie des zu untersuchenden und/oder zu
trennenden Stoffgemisches erhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der energie
korrelierten Direkt-Meßwerte deren Differenzen, Quotienten oder Quotienten der
Differenzen in einfacher oder multipler Weise zueinander in Bezug gebracht wer
den, wodurch es progressiv möglich wird, 2,3,4 oder mehr Einzelbestandteile si
cher aus dem Peak zu extrahieren sowie sie zu identifizieren und zu trennen.
3. Verfahren zur Ermittlung der Anzahl von Komponenten in Peaks, Banden und
Signalen, die zum Zwecke der Analyse und Stofftrennung in Spektrogrammen al
ler Art überall dort erhalten werden, wo energiekorrelierte Meßwerte in Funktion
eines evolutiven Parameters auf und wieder abgebaut werden, dadurch gekenn
zeichnet, daß die in jeweils einem Parameterbereich von den zugehörigen Ener
giemeßwerten umschlossenen Flächen als Integrale miteinander in Bezug gesetzt
werden, wodurch geometrische Figuren entstehen, aus denen Peakzusammen
setzung und Analysenergebnis abzulesen ist, was zusätzlich mit einer entschei
denden Verbesserung des Signal/Rauschverhältnisses und mit einem entspre
chenden Gewinn der Empfindlichkeit des zugehörigen technischen Verfahrens
verbunden ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Flächen-
Integrale die Derivativ-Werte der 1., 2. oder höheren Ableitungen miteinander in
Bezug gebracht werden, wodurch die mittels Anspruch 3 anvisierten Effekte um
gekehrt werden. d. h. daß hierbei eine noch schärfere Peak-Komponenten-Tren
nung erzielt wird, die jedoch mit einem ungünstigeren Signal-Rausch-Verhältnis
verbunden ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
evolutive Parameter die Retentionszeit der Kolonne ist und der korrespondierende
optische Meßwert die Extinktionsdifferenzen- und Extinktionsdifferenzen-Quo
tienten-Diagramme und/oder ihre integralen Analoge bzw. ihre Differentialwerte
konstruiert und in den technischen Prozeß manuell oder automatisch integriert
werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
von dem evolutiven Parameter auf- und abgebaute Meßwert jede weitere spek
trometrische Größe wie Fluoreszenzintensität, Drehwinkel, Reflexionsvermögen,
Elliptizität sowie quantitativ gemessene NMR-lntensitäten, Röntgen- und Gamma-
Strahlungen sein kann.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an
stelle der homologen Kombination von gleichen Meßwertgrößen, z. B. nur Extink
tionen Ei, die aus ein und demselben Detektionsinstrument hervorgehen, hier si
multan entstandene Meßwerte verschiedenartigster Natur, z. B. Extinktionen Ei
und Drehwinkel α oder Extinktionen Ei und NMR-Werte heterolog miteinander
kombiniert werden, was durch simultane Multi-Detektion mittels verschiedener In
strumente realisiert wird und wodurch grundsätzlich alles was, vorher nicht trenn
bar war, mit Hilfe einer geeigneten Kombination heterologer Detektionswerte
trennbar wird.
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