Устройство для определения площади хроматографического пика Советский патент 1984 года по МПК G06G7/18 

Изобретение относится к автомати1ке и вычислительной технике, в .частности к устройствам автоматизированной обработки хроматографической информации.

Известно устройство для определения площади хроматографического пика, содержащее блок измерения амплитуды пика, формирователь экспоненциального напряжения, функциональный генератор, компаратор, два блока памяти, три блока умножения, два блока деления, сумматор, блок вычитания и блок извлечения квадратного корня, в котором учитываются ассимметрия реального хроматографического пика l

Недостатками устройства являются пониженная точность и конструктивная сложность, обусловленные громоздкостью используемого аналитического выражения, по которому вычисляется среднекрадратическое отклонение пика

Известно также устройство для определения площади хроматографического пика,содержащее блок задержки,блок определения амплитуды пика, компаратор, два блока памяти, два блока деления, блок логарифмирования/ блок извлечения квадратного корня, блок умножения, в котором среднеквадратическое отклонение определяется методом задержки основного сигнала 2.

Устройство позволяет учитывать ассимметрию реальных хроматографических пиков и, кроме этого, не требуе непосредственного измерения ширины пика, так как последняя задается в виде временной задержки с последующи нахождением уровня пика, по которому ширина пика численно равна заданной временной задержке.

Однако устройство отличается пони женной точностью из-за необходимости выполнения вычислений, связанных с переходом от ширины пика на уровне, соответствующем моменту пересечения основного и задержанного сигналов, к ширине пика на требуемом уровне.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения площади хроматографического пика, содержащее аналого-цифровой преобразователь, соединенный первым входом с ВХОДСФ1 устройства, а выходами разрядов - с входами, блока определения экстремума, и ключ, подключенный информационным входом к выходу генератора импульсов, выходом - к входу счетчика, а управляющим входом к выходу триггера и к улравляющим входам второго и третьего ключей, соединенных информационными входами с входом устройства, причем выход второго ключа через последовательно соединенные аналоговый запоминающий блок и делитель подключен к первому входу компаратора, соединенного вторым входом с выходом третьего ключа, а выходом - с первым входом триггера, подключенного вторым входом к выходу блока определения экстремума, группа выходов которого является выходом кода максимума пика. Принцип действия прототипа основан на определении полуширины пика на уровне, соответствующем половине его высотц 3J .

Недостатком известного устройства является пониженная точность определения площади пика, что обусловлено неучетом возможной ассимметрии пиков и дрейфом базисной линии.

Цель изобретения - повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения площади хроматографического пика содержащее аналого-цифровой преобразватель, соединенный первым входом с входом устройства, а выходами разрядов - с входами блока определения экстремума, и ключ, подключенный информационным входом к выходу генератора импульсов, а выходом - к входу счетчика, введены блок коррекции базисного сигнала,, группы элементов И, блоки умножения, блок вычитания и блок определения начала и конца пи .ка, соединенный входом с входом устройства, первым выходом - с первыми входами элементов И первой и второй групп, а вторым выходом - с управляющим входом ключа и с управляиндим входом блока коррекции базисного сигнала, подключенного выходом к второму входу аналого-цифрового преобразователя, а информационньми входами - к выходам разрядов аналого- цифрового преобразователя и к вторьм входам элементов И первой группы, соединенных выходами с первой группой входов первого блока умножения, подключенного выходами к первой группе входов блока вычитания, а второй группой входов - к выходам элементов И третьей группы, соединенных первым входами с выходом блока определения экстремума, а вторыми входами - с выходами счетчика и с вторыми входами элементов И второй группы, подключенных выходами к первой группе входов второго блока умножения, соединенного второй группой входов с группой выходов блока определения экстремума, а выходами - с второй группой входов блока вычитания, выходы которого являются выходом устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - график хроматографического пика.

Устройство для определения площади хроматографического пика содержит аналого-цифровой преобразователь 1, соединенный первЬам входом с входом устройства, а выходами разрядов - с входами блока 2 определения экстремума. Ключ 3 подключен информационным входом к выходу генератора 4 импульсов, а выходом - к входу счетчика 5, Блок б определения начала и конца пика соединен входом с входом устройства, первь выходом - с первыми входами элеь.ентов И первой и второй групп 7 и 8, а вторым выходом - с управляющим вхог.ом ключа 3 и с управляющим входом блока 9 коррекции базисного сигнала. Блок 9 тюдключен выходом к второму входу аналого-цифрового преобразователя 1 а информационными входами - к выхода разрядов преобразователя 1 и к вторым входам элементов И группы 7, соединенных выходами с первой группой входов первого блока 10 умножения. Блок 10 подключен выходами к первой группе входов блока 11 выч танин, а второй группой входов к выходам элементов И третьей группы 12, соединенных первыми входами с выходом блока 2 определения экстремума, а вторыми входами - с выходами разрядов счетчика 5 и с вторыми входами элементов И группы 8. Элементы И группы 8 подключены выходами к первой группе входов второго блока 131умножения, соединенного второй группой входов с группой выходов блока определения экстремума, а выходами с второй группой входов блока 11 вычитания. Выходы блока 11 являются выходом устройства. Принцип действия устройства основан на представлении формы хроматографического пика кривой Гаусса. Из вестно, что-площадь S такого пика м жет вьгаисляться по соотношению s-Wvi-d,где h - высота (амплитуда) пика; 6 - среднеквадратическое отклонение (ширина пика на высоте 0,882 h) . Для кривой Гаусса имеется определенная связь между ее высотой и сред неквадратическим отклонением. В час ности, в основании пика (на высоте 0,01h) ширина пика-равна об. Поэтому плсидадь пика при отсутствии дрейфа базисного сигнала может опредёлятьс .-ПО выражению з.о.ь.. где tjc и 1ц - оконечные точки пика (соответственно момен ты времени начала и. конца пика, фиг. 2а). Следует отметить, что нахождение оконечных точек пика необходимо при использовании любого метода определения площади хроматографического пика для учета дрейфа базисноа линии, которая в течение времени прохождения пика считается линейной (при нелинейном дрейфе требуется хорошее разделение пиков и знание закона поведения базисной линии между пиками). Кроме того, при изменении ширины или полуширины пика требуемый уровень определяется относительно точки /(точка а на фиг. 2 а), принадлежащей высоте пика h и соединяющей оконечные точки пика (ни К на фиг. 2aV. При этом асимметричный пикЬРК аппроксимируется симметричной кривой нрк- Прямая является основанием пика, равным бй и представляет собой проекцию прямой нк на ось времени t . При наличии дрейфа базисной линии, как следует из фиг. 2а, площадь пика определяется соотношением вида ttK-iHUCM-bMt«o.c-t«UV-V), гдеЬу,,д,Ь измеренные относительно нулевого уровня (фиг.2а) амплитуды пика и его значе.ния в моменты времениIH и Ьк соответственно момент времени, соответствующий прохождению амплитудного значения пика. В предлагаемом устройстве в качестве блока 6 определения начала и конца пика и блока 9 коррекции базис . ного сигнала могут использоваться блоки, описанные в 4. Причем в качестве блока б можно использовать объединенные блок селекции и блок управления; блок 9 коррекции упрощается за счет исключения из его состава реверсивного счетчика, так как на вход блока 9 поступает цифррвой код с выхода преобразователя 1. При использовании такого блока 9 соотношение (3) упрощается за счет компенсации У) (фиг, 26) и принимает вид 5(bH,«-t,-H.tJ, где tx- in ) i , & мокс 1 П - значение хроматографического сигнала в момент окончания цика (см.фиг. 2б). Устройство для определения площади хроматографического пика работает следующим образом. Б исходном состоянии ключ 3 заперт, первая 7, вторая 8 и третья 12 группы элементов И также заперты, счетчик 5 обнулен (цепь обнуления не Локазана). При поступлении сигнала на вход устройства начинает свою работу

блок 6 определения начала и конца пика, аналого-цифровой преобразователь 1 преобразует поступивший сигнал в цифровую форму, запускается генератор 4 импульсов запуск может быть ручным или.автоматическим). Причем, частота следования импульсов подбирается пропорциональной посто-янному коэффициенту в формуле (4), так что содержимое счетчика 5 получается умноженнымна коэффициент . Информация с выхода аналого-цифрового преобразователя 1 поступает на вход блока 2 определения экстремума, на выходе которого сигнал появляется в момент обнаружения экстремума, а с группы выходов снимается код, соответствующий величине обнаруженного экстремума. Выход аналого-цифрового. преобразователя 1 соединен также с информационными входами блока 9 коррекции базисной линии, в который поступает информация до прихода сиг.нала обнаружения началапика со второго выхода блока б определения начала и конца пика. В момент прихода этого сигнала поступление информации с выхода аналого-цифрового преобраз.ователя 1 прекращается/, в блоке коррекции базисной линии 3 запоминается текущее значение нуля (hна фиг. 2а, которое преобразуется циф ро-аналого.вым преобразователем, входящим в состав блока 9 коррекции базисного сигнала, и в виде напряжения отрицательной полярности подается на второй вход аналого-цифрового преобразователя 1, компенсируя входной сигнал. В момент обнаружения начала пика также отпирается ключ з:. и начинается заполнение счетчика 5. При прохождении хроматографической функции через максимум блок 2 определения экстремума на своей группе выходов выдает значение обнаруженно- го экстремума, которое поступает на входы второго блока 13 умножения, а с выхода поступает сигнал, фиксирующий момент появления экстремума. По этому сигналу отпираются элементы И группы 12 и содержимое счетчика 5, соответствующее отрезку времени от начала пика до его максимума, умноженное на коэффициент К, поступает

на вторую группу входов первогоблока 10 умножения, на первую группу входов которого поступает значение функции в момент обнаружения

конца пика, причем все три группы 5 элементов И находятся в открытом состоянии только во время действия управляющих сигналов, поступающих на их соответствующие входы. Сигнал обнаружения конца пика с первого выхо0 да блока 6 определения начала и конца пика отпирает группы 7 и 8 элементов И. Через группу 7 элементов И на входы второго блока 13 умножения проходит содержимое- счетчика 5, со-,

5 ответствующее величине отрезка времени от начала пика до его конца, умноженное на коэффициент К. Через группу 7 элементов И проходит значение функции с выхода аналого-цифрового

0 .преобразователя 1, соответствующее ординате конца пика.

Результаты умножения с выходов .первого 10 и второго-13 блоков .умножения поступают соответственно на

5 первую (вход вычитаемого) и вторую (вход уменьшаемого) группы входов блока 11 вычитания, в котором осуществляется окончательное определение площади хроматографического пика в соотQ ветствии с фсч мулой (4).

Рассмотренное техническое решение позволяет повысить точность определения .площади хроматографического пика за счет учета асимметрии последнего и дрейфа базисной линии, хрома- тографического сигнала. Достоинство . устройства заключается в простоте используемого алгоритма вычисления площади, который предусматривает определение.величины среднеквадратич

0 ного отклонения как шестой части отрезка времени от начала до конца пика, что,не представляет собой никаких затруднений с точки зрения технической реализации, в то время

5 как, определение среднеквадратичного (Отклонения является основной труд.ностью при проектировании и создании устройств подобного типа. Повышение точности и упрощение операции

0 определения площади пиков хроматограмм повышает эффективность хромато-графического анализа в целом.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОЩАДИ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО ПИКА, содержащее аналого-цифровой преобра зователь, соединенный первым входом с входом устройства, а выходами раз рядов - с входами блока определения экстремума, и ключ, подключенный ин формационным входом к выходу генера тора импульсов, а выходом - к входу счетчика, отличающееся тем,, что, с целью повышения точности устройства, в него введены блок коррекции базисного сигнала, группы элементов И, блоки умножения, блок вычитания и блок определения начала и конца пика, соединенный входом с входом устройства, первым выходом с первыми входами элементов И первой и второй групп, а вторым выходом с управлякяцим входом ключа и с управ ляющим входом блока коррекции базисного сигнала, подключенного выходом к второму входу аналого-цифрового преобразователя, а информационными входами - к выходам разрядованалого-цифрового преобразователя и.к вторым входам элементов И первой группы, соединенных выходами с первой группой входов первого блока умножения, подключенного выходс1МИ к первой группе входов блока вычитания, а второй группой входов - к выходам элементов И третьей группы, соединенных первыми входами с выходом блока определения экстремума, а вторыми входами - с выходами разрядов счетчика и с вторыми входами элементов И второй группы, подклю-. ченных выходами к первой группе входов второго блока умножения, соединенного второй группой входов с группой выходов блока определения экстремума, а выходами - с.второй группой входов блока вычитания, выходы которого являются выходом устройства.