WO2009071241A1 - Method for evaluating analyte-related signals from an ims chromatogram captured by means of ion mobility spectrometry - Google Patents

Method for evaluating analyte-related signals from an ims chromatogram captured by means of ion mobility spectrometry Download PDF

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WO2009071241A1
WO2009071241A1 PCT/EP2008/010100 EP2008010100W WO2009071241A1 WO 2009071241 A1 WO2009071241 A1 WO 2009071241A1 EP 2008010100 W EP2008010100 W EP 2008010100W WO 2009071241 A1 WO2009071241 A1 WO 2009071241A1
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WO
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chromatogram
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ion mobility
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Jörg Ingo BAUMBACH
Sabine Bader
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Gesellschaft zur Förderung der Analytischen Wissenschaften e.V.
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    • G01N30/02Column chromatography
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    • GPHYSICS
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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N27/622Ion mobility spectrometry
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    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/0027Methods for using particle spectrometers
    • H01J49/0036Step by step routines describing the handling of the data generated during a measurement

Definitions

  • the invention relates to a method for evaluating analytical-related signals from an IMS chromatogram recorded by means of ion mobility spectrometry, which is formed from a series of individual spectra, a complete chromatogram or part of a chromatogram.
  • Ion mobility spectrometers sometimes referred to as ion mobility spectrometers, are known and are finding ever wider applications, particularly since they have succeeded in miniaturizing such devices.
  • Such ion mobility spectrometers usually have an ionization and reaction space which is separated from a drift space by an ion lattice. While in the ionization and reaction space the ions can be formed in different ways from a gas to be analyzed, which enters the ionization and reaction space through a gas inlet, the ions thus formed drift under the influence of the ion lattice along the drift space an electric field in the direction of a drift space end limiting Faraday plate, in which case an electrical signal is formed.
  • drift gas flows in the direction of the Faraday plate moving ions. Initially, this drift gas serves to prevent molecules or ions from adhering to the walls. The more important task, however, is to ensure that only ions on the lattice can reach the drift space and no neutral molecules of the analytes. Since only the ions formed from the analyte are electrically charged and thus can move in the electric field toward the Faraday plate, the neutral, i.e. the non-ionized molecules of the analytes are flushed out of the ionization and drift space.
  • IMS chromatograms In ion mobility spectrometry, three-dimensional data structures are often obtained by coupling with gas chromatographic columns, in particular multi-capillary columns, so-called IMS chromatograms. To describe the peaks as analyte-related signals from IMS chromatograms for individual Spectra are usually used Gaussian curves, so that each spectrum is processed individually and then closed from the two-dimensional to the three-dimensional case.
  • the object of the invention is to provide a solution which enables automated recognition and unambiguous positioning of a peak in an IMS chromatogram, both with regard to the position with respect to the drift time and the retention time in order to identify an analyte as accurately as possible.
  • the measured data of the IMS chromatogram are first subjected to preprocessing in order to minimize measurement data distortions due to environmental and / or device influences of the ion mobility spectrometer.
  • preprocessing e.g. For suppressing the noise or the like., Can be done in different ways, as exemplified below.
  • the local minimum in the histogram of the intensity values is used for the determination of the endpoint of the stepwise threshold method. It is provided that the sequence of the intervals underlying the stepwise threshold method is set so that the number of points within the intervals increases constantly.
  • stepwise peak lists are linked to one another in such a way that also peaks that are not baseline-separated can be detected separately by adding entries of the current peak list in the event that the associated peak region contains more than one peak position of the previous stage. be replaced by the entries in the previous level peak list.
  • the ellipse parameters determined for the respective peak are stored in a database, which is stored in a database.
  • Fig. 1 is a typical spectrum of an ion mobility spectrometer
  • FIG. 8 shows the illustration according to FIG. 7 in a side view of the spectral series
  • FIG. 13 is an enlarged view of FIG. 12, in which different peaks are identified
  • FIG. 14 shows the representation of an ellipse adaptation of a single peak with preprocessed data (left) with the original measurement data (center) and with data transformed and denoised from the axis (right) and in FIG
  • the analytes of a sample to be examined first enter the ionization region of the ion mobility spectrometer. There they are ionized in different ways and the molecules that are now charged can enter the drift space of the ion mobility spectrometer. At the Faraday plate of the ion mobility spectrometer a signal is tapped. Often done a pre-separation of the analytes by means of gas chromatographic methods, for example by means of multi-capillary columns. Then usually a whole series of spectra is recorded. This is called an IMS chromatogram.
  • reaction ion peak is always present. This, in effect, represents the reservoir for e.g. via ion-molecule reactions the analytes can be indexed.
  • the information relevant for the measurements is usually available as comparatively small peaks. It is usually difficult to detect these peaks in the noise. In addition, they are often very close to each other.
  • Retention time introduced: y ,, j 1 500. Again, the range of values for j is 1 to
  • the peaks are correlated with analytes in the exhaled air, they represent the relevant information and are in some ways the answer to both questions asked. Therefore, it is necessary to find a way to characterize such peaks while reducing the number of data while losing little informational content.
  • a data record to be considered should consist of 500 spectra of a measurement, each containing 2000 data points distributed over a drift time of 50 ms.
  • Fig. 3 the effect of the baseline correction is illustrated by, if necessary, setting the baseline and the associated noise to a value around zero.
  • the temperature effect on the retention time can preferably be effected on the account of temperature variations by normalizing to a specific value, here 30 0 C,:
  • FIG. 5 shows a median spectrum and the determined log-normal distributed function (top) and the difference (bottom). It can be clearly seen that other peaks lying in the region of the reaction ion peak are more prominent.
  • FIGS. 7 and 8 the data before the transformation are shown on the left, in the middle those after wavelet-shooting and on the right those after wavelet-denoising; in Fig. 7 in associated heat maps and in Fig. 8 in side elevation of the spectral series. It is also clear from this that in this way the relevant signals emerge more clearly from the noise.
  • n s is the number of intervals, for example set to the value 25.
  • the first step at each stage of the procedure is to place the points of the matrix in the "peak" areas, where
  • the peaks are separated from each other.
  • the procedure is as follows: Starting with a matrix of independent data points. Spectrumwise segments of equal values (0 or 1) are now noted. If adjacent segments consist of the same values, they are grouped together into regions. In this way, different peak areas are differentiated from each other, so that it is then known which points of the data matrix belong to which peak.
  • a, b are the two semiaxes and (xo.yo) is the midpoint, the axes being chosen to be parallel to the coordinate axes, drift time and retention time.
  • A ⁇ zi j belongs to peak A ⁇
  • a typical peak is shown on the left.
  • an ellipse is drawn with the parameter a, in the middle with the parameter b.
  • ⁇ € A)
  • the maximum height is indicated.
  • the last step is to optimize the height characterization of the peaks.
  • the completely preprocessed data which are shown on the left in FIG. 14 for the ellipse adaptation of a single peak, are no longer used, since these differ significantly in their height from the original data, which is represented in the center of FIG. 14 after introduced axis transformations are.
  • the only axis-transformed and denoised data are used, which are shown in the right-hand image of FIG. 14.
  • the original data are shown in FIG. 15 on the left and the ellipses obtained by means of the method according to the invention on the right.
  • the ellipses are marked with the numbers 1 to 9 on the right and also marked in the left rows of figures.

Abstract

The invention relates to a method for evaluating analyte-related signals from an IMS chromatogram captured by means of ion mobility spectrometry, said chromatogram being created from a plurality of individual spectrums, a complete chromatogram or a part of a chromatogram, wherein the peaks showing up in the chromatogram are detected each by a gradual threshold value method, then approximated by an elliptic function and identified based on the detected elliptic parameters.

Description

„Verfahren zur Auswertung analytbezogener Signale aus einem mittels der lonenbeweglichkeitsspektrometrie aufgenommenen IMS-Chromatogramm" "Method for Evaluating Analytical Signals from an IMS Chromatogram Recorded by Ion Mobility Spectrometry"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswertung analytbezogener Signale aus einem mittels der lonenbeweglichkeitsspektrometrie aufgenommenen IMS-Chromatogramm, welches aus einer Reihe einzelner Spektren, einem kompletten Chromatogramm oder einem Teil eines Chromatogramms gebildet wird.The invention relates to a method for evaluating analytical-related signals from an IMS chromatogram recorded by means of ion mobility spectrometry, which is formed from a series of individual spectra, a complete chromatogram or part of a chromatogram.
lonenbeweglichkeitsspektrometer, manchmal auch als lonenmobilitätsspektrometer bezeichnet, sind bekannt und finden immer größere Anwendungsbereiche, insbesondere seit dem es gelungen ist, solche Geräte zu miniaturisieren. Derartige lonenbeweglichkeitsspektrometer weisen üblicherweise einen lonisations- und Reaktionsraum auf, welcher durch ein lonengitter von einem Driftraum getrennt ist. Während im lonisations- und Reaktionsraum auf unterschiedliche Weise die Ionen aus einem zu analysierenden Gas gebildet werden können, welches durch einen Gaseinlass in den lonisations- und Reaktionsraum eintritt, driften die so gebildeten Ionen nach Durchtritt durch das lonengitter entlang des Driftraumes unter dem Ein- fluss eines elektrischen Feldes in Richtung einer den Driftraum endseitig begrenzenden Faraday-Platte, wobei dann ein elektrisches Signal entsteht. Eine Besonderheit der meisten lonenbeweglichkeitsspektrometer besteht darin, dass diesen sich in Richtung der Faraday-Platte bewegenden Ionen ein Driftgas entgegen strömt. Dieses Driftgas dient zunächst dazu, zu verhindern, dass sich an den Wänden Moleküle oder Ionen anhaften. Die wichtigere Aufgabe besteht jedoch darin, dafür zu sorgen, dass nur Ionen am Gitter den Driftraum erreichen können und keine neutralen Moleküle der Analyte. Da nur die Ionen, die aus dem Analyten gebildet wurden, elektrisch geladen sind und sich so im elektrischen Feld in Richtung zur Faraday-Platte bewegen können, werden die neutralen, d.h. die nichtionisierten Moleküle der Analyte aus dem lonisations- und Driftraum herausgespült.Ion mobility spectrometers, sometimes referred to as ion mobility spectrometers, are known and are finding ever wider applications, particularly since they have succeeded in miniaturizing such devices. Such ion mobility spectrometers usually have an ionization and reaction space which is separated from a drift space by an ion lattice. While in the ionization and reaction space the ions can be formed in different ways from a gas to be analyzed, which enters the ionization and reaction space through a gas inlet, the ions thus formed drift under the influence of the ion lattice along the drift space an electric field in the direction of a drift space end limiting Faraday plate, in which case an electrical signal is formed. A peculiarity of most ion mobility spectrometers is that these drift gas flows in the direction of the Faraday plate moving ions. Initially, this drift gas serves to prevent molecules or ions from adhering to the walls. The more important task, however, is to ensure that only ions on the lattice can reach the drift space and no neutral molecules of the analytes. Since only the ions formed from the analyte are electrically charged and thus can move in the electric field toward the Faraday plate, the neutral, i.e. the non-ionized molecules of the analytes are flushed out of the ionization and drift space.
In der lonenbeweglichkeitsspektrometrie werden häufig durch Kopplung mit gas- chromatografischen Säulen, insbesondere Multi-Kappilar-Säulen, dreidimensionale Datenstrukturen erhalten, sogenannte IMS-Chromatogramme. Zur Beschreibung der Peaks als analytbezogene Signale aus IMS-Chromatogrammen für einzelne Spektren werden meist Gaußkurven herangezogen, so dass jedes Spektrum einzeln bearbeitet wird und dann aus dem zweidimensionalen auf den dreidimensionalen Fall geschlossen wird.In ion mobility spectrometry, three-dimensional data structures are often obtained by coupling with gas chromatographic columns, in particular multi-capillary columns, so-called IMS chromatograms. To describe the peaks as analyte-related signals from IMS chromatograms for individual Spectra are usually used Gaussian curves, so that each spectrum is processed individually and then closed from the two-dimensional to the three-dimensional case.
Insbesondere die alleinige Peak-Erkennung anhand der Lage auf der Driftzeitskala (häufig wird hier eine bloße sogenannte Fenstertechnik mit ja/nein-Aussage eingesetzt) und/ oder der Retentionszeit führt bei der Interpretation von IMS-Chromato- grammen zu Fehlern. Da meist außerdem nur (zweidimensionale) Kalibrationskur- ven betrachtet werden, versagen häufig automatische Spektreninterpretationen auch bei lonenbeweglichkeitsspektrometern, die mit einer gaschromatografischen Säule gekoppelt sind. Die Differenzbildung zu in Datenbanken abgelegten IMS- Chromatogrammen oder zu solchen einer vorangegangenen Messung - beispielsweise zur Berücksichtigung des Einflusses der Raumluft bei Untersuchungen der menschlichen Ausatemluft - verschärft das Problem.In particular, the sole peak detection based on the position on the drift time scale (often a so-called windowing technique with yes / no statement is used here) and / or the retention time leads to errors in the interpretation of IMS chromatograms. In addition, since mostly only (two-dimensional) calibration curves are considered, automatic spectral interpretations often fail even with ion mobility spectrometers coupled to a gas chromatographic column. Differentiation to IMS chromatograms stored in databases or to those of a previous measurement - for example, to take account of the influence of indoor air in exhaled air examinations - aggravates the problem.
Da die Antwort eines lonenbeweglichkeitsspektrometers bei unbekannten äußeren Bedingungen, wie Temperatur, Druck oder Feuchte-Variation als Haupteinflussparameter meist überhaupt nicht berücksichtigt wird und wenn, dann meist nur für den zweidimensionalen Fall, ergibt sich die Notwendigkeit, die allgemeine Antwortfunktion eines lonenbeweglichkeitsspektrometers im dreidimensionalen Raum unter Berücksichtigung der Aufschaltung von Störgrößen analytisch zu beschreiben.Since the response of an ion mobility spectrometer under unknown external conditions, such as temperature, pressure or humidity variation as the main influencing parameter is usually not considered at all and if, then usually only for the two-dimensional case, the need arises, the general response function of a ion mobility spectrometer in three-dimensional space Considering the connection of disturbances analytically to describe.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung zu schaffen, die eine automatisierte Erkennung und eindeutige Positionierung eines Peaks in einem IMS-Chromatogramm sowohl hinsichtlich der Lage in Bezug auf die Driftzeit als auch auf die Retentionszeit ermöglicht, um einen Analyten möglichst genau identifizieren zu können.The object of the invention is to provide a solution which enables automated recognition and unambiguous positioning of a peak in an IMS chromatogram, both with regard to the position with respect to the drift time and the retention time in order to identify an analyte as accurately as possible.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die im Chromatogramm auftauchenden Peaks jeweils durch ein stufenweises Schwellenwertverfahren detektiert, nachfolgend durch eine Ellipsenfunktion approximiert und anhand der ermittelten Ellipsenparameter identifiziert werden. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass ein Peak in einem IMS-Chroma- togramm mittels verschiedener Parameter im dreidimensionalen Raum analytisch beschrieben werden kann, indem die Parameter einer Ellipse angesetzt werden.This object is achieved in a method of the type described according to the invention in that the peaks appearing in the chromatogram each detected by a stepwise threshold method, subsequently approximated by an ellipse function and identified by the determined ellipse parameters. Surprisingly, it has been found that a peak in an IMS chromatogram can be described analytically by means of various parameters in three-dimensional space by setting the parameters of an ellipse.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Messdaten des IMS-Chromatogramms zunächst einer Vorverarbeitung unterzogen werden, um Messdatenverfälschungen durch Umwelt- und/oder Geräteeinflüsse des lonenbeweglichkeitsspektrometers zu minimieren. Eine solche Vorverarbeitung, z.B. zur Unterdrückung des Rauschens oder dgl., kann auf unterschiedliche Weise erfolgen, wie nachstehend beispielhaft ausgeführt wird.It is preferably provided that the measured data of the IMS chromatogram are first subjected to preprocessing in order to minimize measurement data distortions due to environmental and / or device influences of the ion mobility spectrometer. Such preprocessing, e.g. For suppressing the noise or the like., Can be done in different ways, as exemplified below.
Ferner ist vorgesehen, dass das lokale Minimum im Histogramm der Intensitätswerte für die Bestimmung des Endpunktes des stufenweisen Schwellenwertverfahrens verwendet wird. Dabei ist vorgesehen, dass die Sequenz der dem stufenweisen Schwellenwertverfahren zugrundeliegenden Intervalle so festgelegt wird, dass die Anzahl der Punkte innerhalb der Intervalle konstant ansteigt.It is further provided that the local minimum in the histogram of the intensity values is used for the determination of the endpoint of the stepwise threshold method. It is provided that the sequence of the intervals underlying the stepwise threshold method is set so that the number of points within the intervals increases constantly.
Außerdem ist vorgesehen, dass im stufenweisen Vorgehen des Schwellenwertverfahrens auf jeder Stufe zunächst alle Datenpunkte, die in das zur jeweiligen Stufe gehörende Intervall fallen, als Peakpunkte angesehen werden und diese anschließend so verarbeitet werden, dass feststellbar ist, welche dieser Peakpunkte welchem Peak angehören, und daraus stufenweise Peaklisten erstellt werden.In addition, it is envisaged that in the stepwise procedure of the threshold method at each stage, first all data points that fall in the interval belonging to the respective stage are considered as peak points and these are then processed so that it can be determined which of these peak points belong to which peak, and from this gradually Peaklisten be created.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die stufenweisen Peaklisten so miteinander verknüpft werden, dass auch Peaks, die nicht basisliniengetrennt sind, separat detek- tierbar sind, indem Einträge der aktuellen Peakliste in dem Fall, dass die zugehörige Peakregion mehr als eine Peakposition der vorigen Stufe enthält, durch die betreffenden Einträge der Peakliste der vorigen Stufe ersetzt werden.Furthermore, it is provided that the stepwise peak lists are linked to one another in such a way that also peaks that are not baseline-separated can be detected separately by adding entries of the current peak list in the event that the associated peak region contains more than one peak position of the previous stage. be replaced by the entries in the previous level peak list.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die für den jeweiligen Peak ermittelten Ellipsenparameter mit in einer Datenbank abgelegten, verschie- - A -In a further advantageous embodiment, it is provided that the ellipse parameters determined for the respective peak are stored in a database, which is stored in a database. - A -
dene Analyten charakterisierenden Datensätzen verglichen werden und der jeweilige Peak durch Übereinstimmung mit einem Datensatz identifiziert wird.the analytes characterized characterizing data sets are identified and the respective peak is identified by agreement with a data set.
Da bei einer Ellipse das Zentrum, die Höhe und beide Halbachsen festliegen, ist es möglich, die für den jeweiligen Peak ermittelten Parameter der Ellipsenfunktion zur Beschreibung physikalischer Daten, wie Temperatur, Druck oder Feuchte zu verwenden, so dass ein Peak als solcher eindeutig erkennbar ist. Es wird so analytisch entscheidbar, ob ein Peak vorliegt, falls ein Signal an einer bestimmten Stelle eine bestimmte Form hat. Es kann durch das stufenweise Vorgehen der Peakdetektion auch unterschieden werden, ob möglicherweise zwei Peaks vorliegen, die sich im Raum überlappen.Since the center, the height and both semiaxes are fixed in an ellipse, it is possible to use the parameters of the ellipse function determined for the respective peak to describe physical data such as temperature, pressure or humidity, so that a peak as such is clearly recognizable , It is thus analytically decidable whether a peak is present if a signal has a certain shape at a certain point. It can also be distinguished by the stepwise approach of peak detection, whether there may be two peaks that overlap in space.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt inThe invention is explained in more detail below by way of example with reference to the drawing. This shows in
Fig. 1 ein typisches Spektrum eines lonenbeweglichkeitsspektrometers,Fig. 1 is a typical spectrum of an ion mobility spectrometer;
Fig. 2 eine Heatmap eines IMS-Chromatogrammes,2 shows a heat map of an IMS chromatogram,
Fig. 3 die Darstellung einer Basislinienkorrektur,3 the representation of a baseline correction,
Fig. 4 die Spektren eines Chromatogramms in Seitenansicht mit Tailing im Bereich rechts vom Reaktions-Ionen-Peak,4 shows the spectra of a chromatogram in side view with tailing in the area to the right of the reaction ion peak,
Fig. 5 ein Medianspektrum sowie die ermittelte Log normal verteilte Funktion (oben) sowie die Differenz (unten),5 shows a median spectrum and the determined log normally distributed function (top) and the difference (bottom),
Fig. 6 eine Heatmap aus den Rohdaten bzw. Messdaten (links) und eine Heatmap mit einer das Tailing berücksichtigenden Funktion,6 a heat map from the raw data or measured data (left) and a heat map with a tailing function,
Fig. 7 weitere Heatmaps, wobei links Daten vor der Transformation, in der Mitte Daten nach Wavelet-smooting und rechts die nach Wavelet-denoising dar- gestellt sind,7 further heatmaps, where on the left data before the transformation, in the middle data after wavelet-shooting and on the right after wavelet-denoising dar- are put,
Fig. 8 die Darstellung nach Fig. 7 in Seitenansicht der Spektrenreihen,8 shows the illustration according to FIG. 7 in a side view of the spectral series, FIG.
Fig. 9 ein Histogramm der Intensitätswerte der Originalmessdaten (links) und am Ende der Vorverarbeitung der Messdaten (rechts),9 shows a histogram of the intensity values of the original measured data (left) and at the end of the preprocessing of the measured data (right),
Fig. 10 eine Darstellung der ermittelten Schwellenwerte,10 shows a representation of the determined threshold values,
Fig. 11 ein typischer Peak (links), eine Ellipse mit dem Parameter a (Mitte) und eine Ellipse mit dem Parameter b (rechts),11 a typical peak (left), an ellipse with the parameter a (middle) and an ellipse with the parameter b (right),
Fig. 12 eine Heatmap der Originalmesswerte (links), eine Heatmap bei einem höheren Schwellenwert (Mitte) und rechts eine Heatmap bei einem niedrigeren Schwellenwert,12 shows a heat map of the original measured values (left), a heat map at a higher threshold (center) and on the right a heat map at a lower threshold,
Fig. 13 eine vergrößerte Darstellung der Fig. 12, in welcher verschiedene Peaks identifziert sind,13 is an enlarged view of FIG. 12, in which different peaks are identified,
Fig. 14 die Darstellung einer Ellipsenadaption eines Einzelpeaks mit vorverarbeiteten Daten (links) mit den Originalmessdaten (Mitte) und mit achsentransformierten und entrauschten Daten (rechts) und in14 shows the representation of an ellipse adaptation of a single peak with preprocessed data (left) with the original measurement data (center) and with data transformed and denoised from the axis (right) and in FIG
Fig. 15 eine Darstellung von Originaldaten (links) und mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltenen Ellipsen (rechts).15 shows a representation of original data (left) and ellipses (right) obtained by means of the method according to the invention.
Bei einem bekannten, zeichnerisch nicht dargestellten lonenbeweglichkeitsspek- trometer gelangen die zu untersuchenden Analyte einer Probe zuerst in die loni- sierungsregion des lonenbeweglichkeitsspektrometers. Dort werden sie auf unterschiedliche Weise ionisiert und die nun geladenen Moleküle können in den Driftraum des lonenbeweglichkeitsspektrometers gelangen. An der Faraday-Platte des lonenbeweglichkeitsspektrometers wird ein Signal abgegriffen. Häufig erfolgt eine Vortrennung der Analyte mittels gaschromatografischer Methoden, zum Beispiel mittels Multi-Kapillar-Säulen. Dann wird üblicherweise eine ganze Reihe von Spektren aufgenommen. Dies nennt man ein IMS-Chromatogramm.In a known ion mobility spectrometer, not shown in the drawing, the analytes of a sample to be examined first enter the ionization region of the ion mobility spectrometer. There they are ionized in different ways and the molecules that are now charged can enter the drift space of the ion mobility spectrometer. At the Faraday plate of the ion mobility spectrometer a signal is tapped. Often done a pre-separation of the analytes by means of gas chromatographic methods, for example by means of multi-capillary columns. Then usually a whole series of spectra is recorded. This is called an IMS chromatogram.
Die resultierenden Daten eines Spektrums kann man wie folgt beschreiben:The resulting data of a spectrum can be described as follows:
S = (Zi , . .. ,Z2θOθ)S = (Zi,.., Z2θOθ)
wobei z, die Werte der Intensität der Ionen der Analyte sind, die die Faraday-Platte zu einer bestimmten Driftzeit x, (i=1 ,... , 2000) erreichen, wobei der Wertebereich für i einmal von 1 bis 2000 willkürlich angenommen wurde. Üblicherweise werden die Driftzeiten x, äquidistant gehalten. In Fig. 1 ist ein solches Spektrum dargestellt.where z, are the values of the intensity of the ions of the analytes reaching the Faraday plate at a given drift time x, (i = 1, ..., 2000), the range of values for i being arbitrarily assumed once from 1 to 2000 , Usually, the drift times x, are kept equidistant. In Fig. 1, such a spectrum is shown.
Eine Besonderheit besteht darin, dass der so genannte Reaktions-Ionen-Peak stets vorhanden ist. Dieser stellt quasi das Reservoir dafür dar, dass z.B. über lonen- Molekül-Reaktionen die Analyte indiziert werden können. Die für die Messungen relevanten Informationen liegen jedoch in der Regel als vergleichsweise kleine Peaks vor. Meist ist es schwer, diese Peaks im Rauschen zu erkennen. Außerdem liegen sie oft sehr nahe nebeneinander.A special feature is that the so-called reaction ion peak is always present. This, in effect, represents the reservoir for e.g. via ion-molecule reactions the analytes can be indexed. However, the information relevant for the measurements is usually available as comparatively small peaks. It is usually difficult to detect these peaks in the noise. In addition, they are often very close to each other.
Um eine bessere Auflösung zu erreichen, kann mit Hilfe chromatografischer Säulen erreicht werden, dass die Analyte nacheinander den lonisationsraum eines lonen- beweglichkeitsspektrometers erreichen. Damit wird als zusätzliche Dimension dieIn order to achieve a better resolution, it can be achieved with the aid of chromatographic columns that the analytes successively reach the ionization space of an ion mobility spectrometer. Thus, as an additional dimension, the
Retentionszeit eingeführt: y,, j=1 500. Auch hier ist der Wertebereich für j mit 1 bisRetention time introduced: y ,, j = 1 500. Again, the range of values for j is 1 to
500 willkürlich gewählt.500 chosen arbitrarily.
So erhält man die Matrix von Intensitätswerten zu This gives the matrix of intensity values z u
S - (Si , ... . ,S5θθ) - (Z|j)ι=1 , ,2000, j=1 , ,500-S - (Si, ...., S5θθ) - (Z | j) ι = 1,, 2000, j = 1,, 500-
Wenn man alle Spektren hintereinanderfügt, erhält man eine so genannte Heatmap, d.h. quasi eine Aufsicht, wie in Fig. 2 dargestellt. Solch ein IMS-Chromatogramm kann beispielsweise von einer einzigen Atemluftmessung stammen. Hieraus ergeben sich zwei wesentliche Probleme. Das erste ist die hohe Dimensionalität und Redundanz, da eine einzige solche Messungen zu Millionen von Datenpunkten führt, von denen die meisten im Rauschen liegen, und eine Reihe vergleichsweise deutlich weniger Signale, die von Analyten stammen. Das zweite Problem liegt darin, dass die Daten in allen drei Dimensionen variieren, d.h. nicht nur in der Peakhöhe, sondern auch bezüglich der Lage eines Peaks hinsichtlich der variablen Drift- und Retentionszeit.If you put all the spectra one behind the other, you get a so-called heat map, ie, a quasi-top view, as shown in Fig. 2. For example, such an IMS chromatogram can be from a single breath measurement. This results in two major problems. The first is the high dimensionality and redundancy, since a single such measurement results in millions of data points, most of which are in noise, and a number of comparatively significantly fewer signals from analytes. The second problem is that the data varies in all three dimensions, ie not only in the peak height, but also in the position of a peak in terms of variable drift and retention time.
Daher stellt sich nicht nur die Frage, was die essentiellen Informationen innerhalb dieser Daten sind, sondern auch, welches die Variablen sind, die geeignet sind, solche Messungen zu vergleichen.Therefore, not only the question arises as to what the essential information within this data is, but also what are the variables that are likely to compare such measurements.
Da die Peaks mit Analyten zum Beispiel in der Ausatem luft korreliert sind, stellen sie die relevanten Informationen dar und sind in gewisser Weise die Antwort auf beide gestellten Fragen. Daher ist es erforderlich, eine Möglichkeit zu finden, die es gestattet, solche Peaks zu charakterisieren, wobei die Anzahl der Daten reduziert und gleichzeitig nur wenig Informationsgehalt verloren werden soll.For example, because the peaks are correlated with analytes in the exhaled air, they represent the relevant information and are in some ways the answer to both questions asked. Therefore, it is necessary to find a way to characterize such peaks while reducing the number of data while losing little informational content.
Beispielhaft soll angenommen werden, dass ein zu betrachtender Datensatz aus 500 Spektren einer Messung bestehen soll, wobei jedes 2000 Datenpunkte, die über eine Driftzeit von 50 ms verteilt sind, enthalten soll.By way of example, it should be assumed that a data record to be considered should consist of 500 spectra of a measurement, each containing 2000 data points distributed over a drift time of 50 ms.
Zunächst werden die Daten zur Driftzeit, um die Einflussfaktoren wie Umgebungsdruck und Temperaturen zu berücksichtigen, in die so genannte reduzierte Beweglichkeit umgerechnet und die Retentionszeit wird mit Blick auf die variierenden Temperaturen in der chromatografischen Säule für die Vergleichbarkeit der einzelnen Messungen korrigiert.First, data on drift time to account for factors such as ambient pressure and temperature are converted into the so-called reduced mobility and the retention time is corrected for the comparability of the individual measurements in view of the varying temperatures in the chromatographic column.
Dabei sind bevorzugt zunächst die folgenden Schritte auszuführen: 1. BasislinienkorrekturIt is preferable to carry out the following steps first: 1. Baseline correction
2. Korrektur des Einflusses von Geräte- und Umweltparametern bezüglich der Driftzeit2. Correction of the influence of device and environmental parameters on the drift time
3. Korrektur des Temperatureinflusses auf die Retentionszeit3. Correction of the temperature influence on the retention time
In Fig. 3 ist der Effekt der Basislinienkorrektur dargestellt, indem, falls notwendig, die Grundlinie und das zugehörige Rauschen auf einen Wert um Null gesetzt wird.In Fig. 3, the effect of the baseline correction is illustrated by, if necessary, setting the baseline and the associated noise to a value around zero.
Indem als x-Achse nicht die Driftzeit selbst, sondern der Wert 1/K0 verwendet wird, kann der Einfluss von Geräteparametern, wie elektrische Feldstärke E oder Driftweg L, und Umweltparametern, wie Druck p oder Temperatur T berücksichtigt werden:By using the value 1 / K 0 instead of the drift time itself as the x-axis, the influence of device parameters such as electric field strength E or drift path L and environmental parameters such as pressure p or temperature T can be taken into account:
K0 % 1000 L p T0 K 0 % 1000 L p T 0
Der Temperatureinfluss auf die Retentionszeit kann vorzugsweise über die Berücksichtigung von Temperaturabweichungen durch Normierung auf einen bestimmten Wert, hier 30 0C, erfolgen:The temperature effect on the retention time can preferably be effected on the account of temperature variations by normalizing to a specific value, here 30 0 C,:
yf Vi (1 + fcr AT) + y] AT kq y f Vi (1 + fcr AT) + y] AT k q
Darüber hinaus existieren Verfahren, die es gestatten, das so genannte Reak- tions-lonen-Peak (RΙP)-Tailing zu berücksichtigen. Dieses Tailing ist in Fig. 4 dargestellt.In addition, there are methods that allow to consider the so-called reaction ion peak (RΙP) tailing. This tailing is shown in FIG.
Es zeigt sich, dass der beim x-Wert 0.5 liegende Peak eine gewisse Zeit benötigt, um zur Grundlinie zurückzukehren. Durch die Einführung einer log-normal verteilten Funktion kann man diesen, auf die individuellen Geräteeigenschaften zurückzuführenden Einfluss berücksichtigen. In Fig. 5 ist ein Median-Spektrum sowie die ermittelte log-normal verteilte Funktion dargestellt (oben) sowie die Differenz (unten). Man erkennt deutlich, dass im Bereich des Reaktions-Ionen-Peaks liegende andere Peaks deutlicher hervortreten.It turns out that the peak at x-value 0.5 takes some time to return to the baseline. By the introduction of a log-normally distributed Function can be considered this, due to the individual device properties influence. FIG. 5 shows a median spectrum and the determined log-normal distributed function (top) and the difference (bottom). It can be clearly seen that other peaks lying in the region of the reaction ion peak are more prominent.
Die Grundstruktur der dies berücksichtigenden Funktion ist nachfolgend wiedergegeben.The basic structure of the function taking this into consideration is reproduced below.
Figure imgf000011_0001
θ = xs - m exp(σ2)
Figure imgf000011_0001
θ = x s - m exp (σ 2 )
Es ist ein Strafterm eingeführt, der es gestattet, die Anpassung der Funktionen zu optimieren. Aus Fig. 6 ist ersichtlich, dass ausgehend von den Rohdaten (links) mittels einer dieses Tailing berücksichtigen Funktion vor allem die Signale nahe des Reaktions-Ionen-Peaks klarer hervortreten (rechts) - dies ist vor allem im Bereich zwischen 1.97 und 1.18 deutlich.A penalty has been introduced which allows to optimize the adaptation of the functions. It can be seen from FIG. 6 that, starting from the raw data (left), by means of a function considering this tailing, above all the signals nearer the reaction ion peak emerge more clearly (right) - this is especially evident in the range between 1.97 and 1.18.
Hierzu können auch bekannte Verfahren wie Wavelet-Transformation zum smoo- ting und denoising beitragen. In den Fig. 7 und 8 sind links die Daten vor der Transformation, in der Mitte die nach Wavelet-smooting und rechts die nach Wa- velet-denoising dargestellt; in Fig. 7 in zugehörigen Heatmaps und in Fig. 8 in Seitenaufsicht der Spektrenreihen. Auch hieraus wird klar, dass auf diese Weise die relevanten Signale aus dem Rauschen deutlicher hervortreten.Known methods such as wavelet transformation can also contribute to smooting and denoising. In FIGS. 7 and 8, the data before the transformation are shown on the left, in the middle those after wavelet-shooting and on the right those after wavelet-denoising; in Fig. 7 in associated heat maps and in Fig. 8 in side elevation of the spectral series. It is also clear from this that in this way the relevant signals emerge more clearly from the noise.
Alle diese vorgenannten Vorverarbeitungsschritte sind bekannt. Sie lösen jedoch nicht die Aufgabenstellung, die relevanten Peaks zu identifizieren, sondern lassen diese nur visuell deutlicher hervortreten. Hierfür werden nun zunächst die Schwellenwerte der Intensitätsbereiche ermittelt, die im Weiteren ein stufenweises Vorgehen erlauben. Dazu werden die Histogramme der Intensitäten erstellt.All of these aforementioned preprocessing steps are known. However, they do not solve the task of identifying the relevant peaks, but only make them more visible visually. For this purpose, the threshold values of the intensity ranges are first determined, which subsequently allow a stepwise procedure. For this, the histograms of the intensities are created.
In Fig. 9 ist das Histogramm der Originaldaten dargestellt (links) sowie das, welches am Ende der oben genannten Vorverarbeitungsprozedur erhalten wird (rechts).In Fig. 9, the histogram of the original data is shown (left) and that obtained at the end of the above preprocessing procedure (right).
Überraschenderweise stellt sich heraus, dass sich ein lokales Minimum findet, welches zur Festlegung eines Schwellenwertes verwendet werden kann.Surprisingly, it turns out that there is a local minimum that can be used to establish a threshold.
Es werden nun die Schwellenwerte, wie in Fig. 10 dargestellt, festgelegt, indem zuerst ein vergleichsweise großer Bereich bezüglich der Signalintensität zwischen dem Intensitätsmaximum und der Hälfte dieses Wertes ausgewählt wird - siehe Fig. 10 , danach ein weiterer bis hinab auf rund 1 ,5, der nächste bis rund 0,9 usw., so dass eine immer enger werdende Folge entsteht, deren Endprodukt der über das Histogramm festgelegte Schwellenwert ist.The threshold values, as shown in FIG. 10, are now established by first selecting a comparatively large range with respect to the signal intensity between the intensity maximum and half of this value - see FIG. 10, then another one down to around 1.5 , the next to around 0.9, and so on, creating an ever-narrower sequence whose final product is the threshold defined by the histogram.
Die Sequenz der Intervalle Ik im Bereich zwischen dem zugehörigen Wert ik und dem Maximum der Matrix Zy1 wird so festgelegt, dass jeweils Ik in lk+i enthalten ist:The sequence of the intervals I k in the range between the associated value i k and the maximum of the matrix Zy 1 is determined so that each I k is contained in l k + i:
Ik = [ifc, max^)] C [ik+i, max(2y)] = I&+i V fc e [1, . . . , nj,I k = [i fc , max ^)] C [i k + i, max (2 y )] = I + i V fc e [1,. , , , ny,
Hierbei ist ns die Anzahl der Intervalle, beispielsweise auf den Wert 25 festgesetzt.Here, n s is the number of intervals, for example set to the value 25.
Es hat sich herausgestellt, dass eine Auswahl der Sequenz, so dass die Anzahl der Punkte in den Intervallen konstant ansteigt, besser geeignet ist als eine Auswahl der Sequenzen mit konstant wachsenden Intervallengrenzen. So ist aus Fig. 10 ersichtlich, dass das erste Intervall so gewählt wurde, dass sich dort nur der Reak- tions-lonen-Peak findet. In den weiter unten befindlichen Intensitätsbereichen, in denen viele Peaks auftreten, werden die Daten genauer abgetastet. Wenn man auf diese Weise die Intervalle definiert, können die Peaks in einem stufenweisen Verfahren über den nachfolgenden Weg identifiziert werden, wobei jedes Intervall einer Stufe des Verfahrens zugeordnet ist.It has been found that a selection of the sequence such that the number of points in the intervals increases constantly is more suitable than a selection of the sequences with constantly increasing interval boundaries. Thus, it can be seen from FIG. 10 that the first interval has been selected such that only the reaction ion peak is found there. In the lower ranges of intensities where many peaks occur, the data is sampled more accurately. By defining the intervals in this way, the peaks can be identified in a stepwise process by the following route, each interval being associated with a stage of the process.
Der erste Schritt auf jeder Stufe des Verfahrens besteht darin, die Punkte der Matrix in die Bereiche „Peak", woThe first step at each stage of the procedure is to place the points of the matrix in the "peak" areas, where
gilt, und „kein Peak", woapplies, and "no peak" where
gilt, aufgeteilt werden können. Auf diese Weise entsteht eine Matrix, die nur die Werte 1 und 0 enthält.applies, can be split. This results in a matrix containing only the values 1 and 0.
Im nächsten Schritt werden die Peaks voneinander separiert. Hierfür wird wie folgt vorgegangen: Gestartet wird mit einer Matrix unabhängiger Datenpunkte. Nun werden spektrenweise Segmente gleicher Werte (0 oder 1) vermerkt. Sofern benachbarte Segmente aus gleichen Werten bestehen, werden diese zu Regionen zusammen gefasst. Auf diese Weise werden verschiedene Peak-Bereiche voneinander differenziert, so dass anschließend bekannt ist, welche Punkte der Datenmatrix welchem Peak angehören.In the next step, the peaks are separated from each other. The procedure is as follows: Starting with a matrix of independent data points. Spectrumwise segments of equal values (0 or 1) are now noted. If adjacent segments consist of the same values, they are grouped together into regions. In this way, different peak areas are differentiated from each other, so that it is then known which points of the data matrix belong to which peak.
Nach der Detektion der Peaks sollen diese nun noch charakterisiert werden. Dabei hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass es möglich ist, eine Peakregion mit möglichst wenigen Parametern zu charakterisieren, wenn man Ellipsoide verwendet.After the detection of the peaks, they should now be characterized. It has surprisingly been found that it is possible to characterize a peak region with as few parameters as possible when using ellipsoids.
Üblicherweise gilt für eine Ellipse {x - XQ)_2 (y - y0)2 = i α 2 IßUsually applies to an ellipse {x - XQ) _ 2 (y - y 0 ) 2 = i α 2 Iβ
wobei a, b die beiden Halbachsen sind und (xo.yo) der Mittelpunkt ist, wobei die Achsen parallel zu den Koordinatenachsen Driftzeit und Retentionszeit gewählt werden.where a, b are the two semiaxes and (xo.yo) is the midpoint, the axes being chosen to be parallel to the coordinate axes, drift time and retention time.
Zuerst wird die Peaklage (xo.yo) bestimmt. Die Ausdehnung wird durch die Parameter a und b festgelegt. Die entsprechende Spezifikation der Peaklage für einen Peak A wird wie folgt festgelegt:First the peak position (xo.yo) is determined. The extent is determined by the parameters a and b. The corresponding specification of the peak action for a peak A is defined as follows:
Figure imgf000014_0001
y* = Vr » 3 = m i {zij \ zϋ ^ Al
Figure imgf000014_0001
y * = Vr »3 = m i { z ij \ z ϋ ^ A l
A = {zij
Figure imgf000014_0002
belongs to peak A}
A = {zi j
Figure imgf000014_0002
belongs to peak A}
In Fig. 11 ist links ein typischer Peak gezeigt. In der mittleren Abbildung ist eine Ellipse mit dem Parameter a eingezeichnet, in der rechten mit dem Parameter b.In Fig. 11, a typical peak is shown on the left. In the middle figure, an ellipse is drawn with the parameter a, in the middle with the parameter b.
Hierbei giltIn this case applies
α = miii(rc0 — αi , α2 — .τo) , α,χ = Xj' , i' = min (i \ 3 z.tj 6 A) α2 = X{" , i" = max (« | 3 % € A) bzw. b = yo - Vr , / = min {j | = ^ € A)α = miii (rc 0 - αi, α 2 - .τo), α, χ = Xj ', i' = min (i \ 3 eg tj 6 A) α 2 = X {", i" = max (« | 3% € A) or b = yo - Vr, / = min {j | = ^ € A)
Diese Prozedur führt zu einer Peakliste Pk für jeden Schritt des stufenweisen Verfahrens. Eine solche typische Liste mit den Werten für x0, yo, und den Elipsenpara- metern a und b ist nachfolgend wiedergegeben:This procedure results in a peak list P k for each step of the stepwise process. Such a typical list with the values for x 0 , yo, and the ellipse parameters a and b is shown below:
Figure imgf000015_0001
Figure imgf000015_0001
Zusätzlich zu den genannten Parametern ist die maximale Höhe mit angegeben.In addition to the parameters mentioned, the maximum height is indicated.
Um auch sich überlagernde Peaks detektieren zu können, wird wie folgt vorgegangen. Aus der Fig. 12 ergibt sich, dass ein einfaches Setzen eines Schwellenwertes, um zwischen Rauschen und Peak zu unterscheiden, entweder dazu führt, dass die beiden Peaks bei niedrigen Retentionszeiten als ein Peak betrachtet werden, oder dazu, dass die beiden anderen Peaks gänzlich verloren gehen. Es sind links die Originalwerte angegeben, während in der Mitte die Heatmap zu einem höheren Schwellenwert wiedergegeben ist, der es gestattet, die beiden niedrigeren Peaks mit Retentionszeiten größer 20 zu finden. In diesem Fall ist es jedoch so, dass der größere Peak bei niedrigeren Retentionszeiten nicht aufgelöst wird.In order to be able to detect overlapping peaks as well, the procedure is as follows. It can be seen from Figure 12 that simply setting a threshold to distinguish between noise and peak either results in the two peaks being considered as one peak at low retention times, or the other two peaks being lost altogether walk. The original values are shown on the left, while in the middle the heatmap is shown at a higher threshold, which allows the two lower peaks with retention times greater than 20 to find. In this case, however, the larger peak is not resolved at lower retention times.
Oder anders dargestellt, während in Fig. 13 im Bild links die vier Signale A bis D eingetragen sind, ergibt sich für den größten Schwellenwert, bei dem die Peaks A und B unterschieden werden, dass die Peaks C und D dann nicht aufgelöst sind. Dagegen verschwinden für den Fall, dass die Peaks C und D getrennt sind, die Peaks A und B.In other words, while the four signals A to D are plotted on the left of Fig. 13, for the largest threshold value at which the peaks A and B are discriminated, the peaks C and D are not resolved. On the other hand, in the case where the peaks C and D are separated, the peaks A and B disappear.
Daher wird die Peakliste für jeden Schritt Pk mit dem vorangegangenen Schritt PM verglichen. Wenn dann eine der neuen Peakregionen mehr als einen Peak des vorangegangenen Schlüssels enthält, so ist dies ein Indikator für einen multiplen Peak. Somit besteht die Lösung darin, für diese Region in Schritt k die Signale des Schrittes (k-1) beizubehalten und die neu gefundene, größere Peakregion, die mehrere alte Peaks enthalten hat, zu verwerfen.Therefore, the peak list is compared with the previous step PM for each step Pk. If one of the new peak regions then contains more than one peak of the previous key, this is an indicator of a multiple peak. Thus, the solution is to maintain the signals of step (k-1) for this region in step k and to discard the newly found, larger peak region containing multiple old peaks.
Schliesslich wird noch die Fläche F der Ellipse über die folgende Gleichung bestimmt:Finally, the area F of the ellipse is determined by the following equation:
F = π a b.F = π a b.
Der letzte Schritt besteht in einer Optimierung der Höhencharakterisierung der Peaks. Hierfür werden nun nicht mehr die vollständig vorverarbeiteten Daten, die in Fig. 14 links für die Ellipsenadaption eines Einzelpeaks dargestellt sind, verwendet, da diese sich in ihrer Höhe deutlich von den Originaldaten unterscheiden, die in der Mitte der Fig. 14 nach eingeführten Achsentransformationen dargestellt sind. Stattdessen werden zur Festlegung der Peakhöhe nun die lediglich achsentransformierten und entrauschten Daten verwendet, welche im rechten Bild der Fig. 14 gezeigt werden.The last step is to optimize the height characterization of the peaks. For this purpose, the completely preprocessed data, which are shown on the left in FIG. 14 for the ellipse adaptation of a single peak, are no longer used, since these differ significantly in their height from the original data, which is represented in the center of FIG. 14 after introduced axis transformations are. Instead, to determine the peak height, the only axis-transformed and denoised data are used, which are shown in the right-hand image of FIG. 14.
Zusammenfassend sind in Fig. 15 links die Originaldaten dargestellt und rechts die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltenen Ellipsen. Zur Vereinfachung sind die Ellipsen rechts mit den Ziffern 1 bis 9 gekennzeichnet und in den linken Abbildungsreihen ebenfalls markiert. In summary, the original data are shown in FIG. 15 on the left and the ellipses obtained by means of the method according to the invention on the right. For simplification the ellipses are marked with the numbers 1 to 9 on the right and also marked in the left rows of figures.

Claims

Patentansprüche: claims:
1. Verfahren zur Auswertung analytbezogener Signale aus einem mittels der lonen- beweglichkeitsspektrometrie aufgenommenen IMS-Chromatogramm, welches aus einer Reihe einzelner Spektren, einem kompletten Chromatogramm oder einem Teil eines Chromatogramms gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die im Chromatogramm auftauchenden Peaks jeweils durch ein stufenweises Schwellenwertverfahren detektiert, nachfolgend durch eine Ellipsenfunktion approximiert und anhand der ermittelten Ellipsenparameter identifiziert werden.1. A method for evaluating analytical-related signals from an IMS chromatogram recorded by means of ion mobility spectrometry, which is formed from a series of individual spectra, a complete chromatogram or part of a chromatogram, characterized in that the peaks appearing in the chromatogram are each determined by a stepwise Threshold method detected, subsequently approximated by an ellipse function and identified on the basis of the determined ellipse parameters.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Messdaten des IMS-Chromatogramms zunächst einer Vorverarbeitung unterzogen werden, um Messdatenverfälschungen durch Umwelt- und/oder Geräteeinflüsse des lonenbeweglichkeitsspektrometers zu minimieren.2. The method according to claim 1, characterized in that the measured data of the IMS chromatogram are first subjected to preprocessing in order to minimize measurement data distortions due to environmental and / or device influences of the ion mobility spectrometer.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das lokale Minimum im Histogramm der Intensitätswerte für die Bestimmung des Endpunktes des stufenweisen Schwellenwertverfahrens verwendet wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the local minimum in the histogram of the intensity values is used for the determination of the end point of the stepwise threshold method.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sequenz der dem stufenweisen Schwellenwertverfahren zugrundeliegenden Intervalle so festgelegt wird, dass die Anzahl der Punkte innerhalb der Intervalle konstant ansteigt. Method according to claim 3, characterized in that the sequence of the intervals underlying the stepwise threshold method is determined so that the number of points within the intervals increases constantly.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im stufenweisen Vorgehen des Schwellenwertverfahrens auf jeder Stufe zunächst alle Datenpunkte, die in das zur jeweiligen Stufe gehörende Intervall fallen, als Peakpunkte angesehen werden und diese anschließend so verarbeitet werden, dass feststellbar ist, welche dieser Peakpunkte welchem Peak angehören, und daraus stufenweise Peaklisten erstellt werden.5. The method according to claim 4, characterized in that in the stepwise procedure of the threshold value method at each stage, first all data points that fall in the interval belonging to the respective stage, are regarded as peak points and these are then processed so that it can be determined which of these Peak points to which peak belong, and from this gradually peaklists are created.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die stufenweisen Peaklisten so miteinander verknüpft werden, dass auch Peaks, die nicht basisliniengetrennt sind, separat detektierbar sind, indem Einträge der aktuellen Peakliste in dem Fall, dass die zugehörige Peakregion mehr als eine Peakposition der vorigen Stufe enthält, durch die betreffenden Einträge der Peakliste der vorigen Stufe ersetzt werden.6. The method according to claim 5, characterized in that the stepwise peak lists are linked to one another such that also peaks that are not baseline-separated can be detected separately by entries in the current peak list in the event that the associated peak region has more than one peak position previous stage is replaced by the entries in question the peak list of the previous stage.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die für den jeweiligen Peak ermittelten Ellipsenparameter mit in einer Datenbank abgelegten, verschiedene Analyten charakterisierenden Datensätzen verglichen werden und der jeweilige Peak durch Übereinstimmung mit einem Datensatz identifiziert wird.7. The method according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the determined for the respective peak ellipse parameters are compared with stored in a database, different analytes characterizing records and the respective peak is identified by agreement with a record.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die für den jeweiligen Peak ermittelten Parameter der Ellipsenfunktion zur Beschreibung physikalischer Daten, wie Temperatur, Druck oder Feuchte verwendet werden. 8. The method according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the parameters determined for the respective peak of the ellipse function for the description of physical data, such as temperature, pressure or humidity are used.
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