待测物质中待测物质检测方案(工作站及软件)

结论 Jay Lorch 和 Ryo Komatsuzaki；Thermo Fisher Scientific， Sunnyvale， CA， USA 多数实验室都面临着不断提高生产率的压力，所谓生产率，可定义为为单位时间内可交付的结果。方法的改进、仪器的进步和自动化水平的提高已大大减少了分析时间，通常会使每日生成的数据量更大。这就迫切需要有一种快速高效的数据管理工具来帮助分析人员处理数据，从而跟上这一海量数据的产生速度。 现代色谱数据系统中提供的一种新的交互式绘图功能有助于结果的快速可视化筛选，使分析人员快速了解变化趋势和模式概况，发现异常结果或其它感兴趣的特定项。。-一键式切换到不同的图表类型或源数据，结合瞬时重绘，可对大量数据进行快速扫描。这些绘图值和它们的源数据之间的动态链接能够提供一种互动体验，在这里分析人员可以立即访问这些数据点背后的具体细节内容，选择不同的数据集进行绘图，并了解所选数据不同方面的相互关系。 与传统工具相比，此解决方案在查看数据方面具有更多优势，如可列表显示结果或在外部生成图表。下面列举了用于数据管理和色谱故障排除的交互式制图的各种应用实例。 成功应对海量数据 相比几年前，现今大多数色谱分析工作者都需要处理更多数据。对更高生产率和更高结果可信度的需求，加上更快速的仪器分析法的使用，已大大提高了平均每日的数据量，使得数据管理比以往更具挑战性。为跟上这一发展趋势，色谱分析工作者需要采用新的工具对更大的数据集进行更快速的分析。由于不再有足够的时间来审视每一张色谱图，分析人员需要采用有效方法来查看大图，从更大的数据集中发现重要项目，并快速分析需仔细检查的特定项目。 应对挑战的一种自然而有效的方法就是使用图表来显示数据。图形化能够以紧凑的布局显示大量数据，它们能利用人脑的快速视觉处理系统(这比需要解释文本和数字的语言处理方式要快得多)快速传达信息。图形也便于比较，且更易检测到异常结果。 Thermo Scientific DionexMChromeleonM色谱数据系统软件中的缩略图*MiniPlot特性(图1)就是基于这些原则的一个例子。通过在列表中对每个进样相应的色谱图展示一份详细的微型缩略图，此软件可使用户快速扫描数十次进样，并立即发现与其它进样不同的任何偏离(不同的峰个数、不同峰大小、倾斜的背景噪音等)。缩略图使分析人员抽查原始数据的速度比以前只能逐个访问色谱图的速度加快了很多倍。 图1.缩略图提供每个进样序列中的每一次进样或查询结果所对应的原始数据的即时可视化汇总，可快速调查和比较大量的色谱图，甚至可轻易发现细微差异(注意16号进样)。缩略图可在两个维度上重新设置大小范围，以便于显示复杂色谱图中的更多细节，或将更多缩略图纳入可视区域。可双击相应的缩略图立即查看任何感兴趣的色谱图，色谱图将在一个较大的色谱数据处理区(Chromatography Studio)窗口显示以便进行仔细检查。 包含在交互图和结果图中的可报告参数是： ·数百种常见的色谱变量(如含量、面积、峰高、保留时间、峰宽、保留因子) ·仪器参数(如背景信号、压力、温度)和其它记录在审计追踪中的数据 对于结果数据， Chromeleon 7.1色谱数据处理区具有丰富的交互式图表功能集合(见图2)。图表可以使用任何可报告的参数作为独立或非独立的变量，并可通过单次进样或一系列进样展示这些参数。支持基于鼠标控制的缩放使细节的检查更加快速简便；有多种不同的图表类型可供选择，包括折线图、柱状图、饼状图、散点图、面积图、气泡图以及更多图表类型；多个交互图可被配置在一个工作簿中，随后可通过在工作簿上单击相应的标签页进行访问。 图表也可包含在报告中(如图6)。这些结果图虽然没有互动选项和缩放功能，但它们能提供与交互图完全相同的格式功能，并也可在数据改变时动态更新。 .任意数量的用户自定义变量(对应于序列、进样或组份)基本数学公式适用于以上任何参数，以提供更多的灵活性(图3) 这种广泛的灵活性使得色谱软件能直接满足大多数与色谱图相关的图表制作需求。 图2.在 Chromeleon 7.1色谱数据处理区中，交互图(右下)可立即绘制出从单次进样或一系列进样中选出的一个或多个变量的结果。在处理区中，每个图都动态链接到其其窗口：当在一个窗格中选择一个项目时，所有链接的窗格会立即更新，并显示相关选择的数据。因此，在图表中选择一个数据点后，对应的进样会高亮显示，并显示相关色谱峰的对应色谱图，在互动结果表中高亮显示相应结果等等。同样地，选择一个不同的进样，一个不同的色谱峰或一个不同的结果都会立即显示更新后的交互图。 图3.可用图表显示的参数包包由 Chromeleon 色谱数据系统软件自动计算的数百个的常见色谱变量。这些变量中许多都可以使用内置选项定制(如此处所示的信噪比)。许多仪器参数可通过从审计追踪类别中选择数值来实现图表化。可通过创建与各序列、进样或组分相对应的用户自定义变量提供更多的灵活性。任何这些变量均可使用简单的数学公式进一步自定义(注意公式字段中的10*)。 集成图表相对于外部创建图表的优势 使用图表表达和解释色谱数据当然不是全新的想法；因为科学家多年来早已采用商业成品软件对来自色谱数据 系统的结果进行分析。其创新之处在于将制图功能完整无缝地集成到色谱软件中。这比采用外部程序创建的图表具有更多优势： 集成的图表 外部创建的图表 无需额外软件 必须购买、学习和维护额外软件 统一的单一集成用户界面 用于制图表的第二用户界面，带有一些与目的无关的附加功能 一键制图表 需要输出/输入步骤，会花费更多时间并产生出错的风险 瞬时动态更新 更新时需要重新导出和重新导入数据 图表总是与源数据一致 结果可以改变而图表不会反映更新 即时钻研源数据和元数据。 定位源数据和元数据是一个繁琐的手动过程，且无法保证成功 外部绘图软件可能具备集成图表不具备的其它功能，如宏/脚本功能以及合并色谱数据系统之外其它来源数据的工具。然而，对一个大比例的色谱图表应用而言，集成图表可提供所有需要的功能，相对于外部创建的图表来说，它们的优势是令人信服的。 趋势图和控制图 图2显示了一个典型的趋势图的例子，此例中显示了穿插了水空白样品的一系列混合标准品进样的色谱峰保留 时间与进样名称。图中水平线定义了平均值附近±2标准差单位(2o)的一组区间，以便于发现异常值。统计覆盖选项包括平均值、线性趋势线、10、2o和3o. 可通过定义每个绘图变量的目标值、上限和下限来创建控制图(图4)。这些值可使用静态值或使用包含Chromeleon 色谱数据系统软件扩展选项中的任何变量的公式来定义。处于可接受范围外的结果能被轻易识别，并只需点击离散的结果即可马上对其进行调查。 Chromeleon 7.1色谱数据系统软件中提供了若干预置图表，色谱柱性能图表是其中之一，该图标出了色谱图中所有 色谱峰的效能、不对称性和分离度。这些分离效率的常规测定可以用于快速评估此色谱柱的性能如何，并可用于诊断诸如固定相填充不良等常见问题(图5)。o 图5.左侧的色谱柱性能图显示的是离子交换色谱分离单价离子的典型模式。对于洗脱的第一种化合物，受柱外死体积的影响，峰值效率(塔板数)最低，然后，后继化合物的柱效增加，而且形成了一个稳定的平台。右侧图中，随着保留时间的增加，分析物的效率降低，这表明色谱柱柱床填充存在问题或流动相传质非常缓慢。 组分比例分析 在许多应用中，掌握样品组分的比例比知道它们的绝对浓度更重要。例如，在食品工业中，多糖、有机酸或其 它成分之间的比例通常用于区分正宗原料和廉价替代品。饼状图(图6)对一目了然地显示样品组分的相对比例非常有用，有助于食品化学家快速发现掺假成分。 图6.报告模板中可以放置任何数量的结果图表，以便于进行比较。此例中，饼状图提供果汁中主要的抗氧化剂比例的一个快速视觉图象。掺有葡萄汁的石榴汁(下)与纯石榴汁(上)相比显示出不同的花青素比例-——注意绿色D3和红色C3、5部分的相对大小。 柱外体积估计 估计进样器和检测器之间的体积(这不包含在色谱柱柱体积范围之内)是交互图表功能的一种创造性使用方式。柱外体积过大会导致过度的峰展宽并干扰分离。这项评估技术需要在能够完全分离色谱峰的等度条件下，进样一系列同系化合物，同时保持低的保留因子k'值和小峰 洗脱体积。构建一个峰宽的平方与保留时间的平方的曲线，得到一个线性回归方程(图8)。柱外体积可用公式V=f*√y来估计(其中f是流量，是图中y轴的截距)，色谱柱柱效可由斜率的倒数估算。此技术存在诸多局限性，且依赖于许多假设，因此使用时必须慎重，但它可作为了解系统性能和色谱柱性能的一个有用的工具。 图8.可用一系列具有低的保留因子k'和相似柱效的同系物等度分离的色谱峰的峰宽平方与保留时间平方绘制出的曲线的截距来估算柱外死体积。此例中，这些平方值是在互动结果表中计算的(见黑色高亮显示区域)，并在交互图中绘制二者的曲线图。线性回归叠加的图例给出了这些数据点拟合的斜率和截距。 集成在 Chromeleon 7.1色谱数据系统软件中的交互图表功能，为化学家们提供了能更有效地分析色谱数据的强有力的全新工具。结果即时成图便于分析人员观察趋势并发现异常结果。与色谱图、统计结果和其它相互关联的数据显示的动态交互式链接都可引发探索，并允许快速深入钻研数据。 利用交互图表，色谱分析人员可更加迅速地解释结果，并更好地应对他们需要管理的数据的不断增加。 致谢 ( 作者非常感谢 Petr Jandik、 Jun Cheng、Chris Pohl、Pr a nathi Perati、Bob Stathers 和 Mark Tracy 为文中例子提供的数据。 ) ThermoFisherSCIENTIFIC· ·. 多数实验室都面临着不断提高生产率的压力，所谓生产率，可定义为每单位时间内可交付的结果。方法的改进、仪器的进步和自动化水平的提高已大大减少了分析时间，通常会使每日生成的数据量更大。这就迫切需要有一种快速高效的数据管理工具来帮助分析人员处理数据，从而跟上这一海量数据的产生速度。现代色谱数据系统中提供的一种新的交互式绘图功能有助于结果的快速可视化筛选，使分析人员快速了解变化趋势和模式概况，发现异常结果或其它感兴趣的特定项。一键式切换到不同的图表类型或源数据，结合瞬时重绘，可对大量数据进行快速扫描。这些绘图值和它们的源数据之间的动态链接能够提供一种互动体验，在这里分析人员可以立即访问这些数据点背后的具体细节内容，选择不同的数据集进行绘图，并了解所选数据不同方面的相互关系。与传统工具相比，此解决方案在查看数据方面具有更多优势，如可列表显示结果或在外部生成图表。下面列举了用于数据管理和色谱故障排除的交互式制图的各种应用实例。