專利名稱：褶合曲線分析法及褶合光譜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究、計(jì)算機(jī)信息處理及測(cè)試技術(shù)和儀器。褶合曲線分析法是一種新的復(fù)合差分方法，褶合光譜儀是實(shí)施褶合曲線分析法的儀器。
隨著現(xiàn)代醫(yī)藥學(xué)的發(fā)展，藥學(xué)領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)了越來(lái)越多的分析混合物的新課題。分析化學(xué)面臨著日趨復(fù)雜的任務(wù)。當(dāng)前分析化學(xué)的主要發(fā)展趨勢(shì)有二個(gè)一是分離分析，主要通過(guò)色譜和質(zhì)譜技術(shù)聯(lián)用，用適當(dāng)?shù)奈锢?、化學(xué)方法對(duì)混合物同時(shí)進(jìn)行分離和測(cè)定;二是不經(jīng)分離，采用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法和分析手段巧妙地解決混合物的分析問(wèn)題。本發(fā)明與后一種發(fā)展趨勢(shì)相一致。這種發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在分光光度分析法的研究中，它的基本原理是一個(gè)化合物的吸收光譜具有定性定量的特征，這種特征充分顯示在它的整個(gè)光譜曲線中。但傳統(tǒng)的分光光度法只利用了有限的幾個(gè)峰或谷值進(jìn)行定性定量，不能簡(jiǎn)便有效地解決日常工作中近切需要解決的光譜互相重迭的混合組份或有嚴(yán)重背景干擾的單組份的定性定量問(wèn)題。對(duì)光譜信息的忽視和丟失限制了分光光度法的應(yīng)用。近百年來(lái)，特別是從本世紀(jì)五十年代起探索更多地利用光譜信息，對(duì)混合物中某個(gè)組份進(jìn)行測(cè)定成了一種研究趨勢(shì)，其中在藥物分析界最引人注目的方法有五十年代初提出的導(dǎo)數(shù)光譜法和六十年代提出的正交函數(shù)法。
正交函數(shù)法是Glenn在1963年提出的一種新方法，它是通過(guò)曲線擬合的過(guò)程測(cè)定混合物中某一組份光譜曲線的特殊的系數(shù)貢獻(xiàn)來(lái)達(dá)到定性定量的目的。但由于正交函數(shù)法的基本概念與傳統(tǒng)的分光光度法的概念不同，不易為分析工作者接受;分析工作者不習(xí)慣應(yīng)用數(shù)學(xué)方法處理分析化學(xué)問(wèn)題，加上用手動(dòng)測(cè)定很多點(diǎn)的吸收度，手工計(jì)算多項(xiàng)式系數(shù)比較麻煩，特別是對(duì)于條件選擇，有時(shí)也使人覺得難以捉摸。另外，正交函數(shù)法只是考察某一局部區(qū)間吸收曲線的情況，憑經(jīng)驗(yàn)確定波長(zhǎng)范圍、間隔和多項(xiàng)式，就不可避免地受到局部性的制約，出現(xiàn)應(yīng)用的局限性。
本發(fā)明的目的在于提供一種不經(jīng)分離，同時(shí)分別測(cè)定混合體系中各組份的含量和對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性鑒別的褶合曲線分析法，并提供一種能實(shí)施這種方法的多功能褶合光譜儀。
為了敘述方便，先對(duì)


一下。
圖1是褶合光譜儀的基本機(jī)構(gòu)方框圖，圖中標(biāo)記1為穩(wěn)壓穩(wěn)流電源，2為光源及其切換裝置，3為第一狹縫，4為第一單色器，5為第二狹縫，6為第二單色器，7為第三狹縫，8為樣品室及自動(dòng)進(jìn)樣裝置，9為光電管，10為放大器，11為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，12為微電腦，13為數(shù)模轉(zhuǎn)換器，14為熒屏裝置，15為打印裝置，16為繪圖裝置，17為通訊輸出裝置。
圖2是去痛片四個(gè)組份，非那西汀(PHE.)、氨基比林(AMI.)、咖啡因(CAF.)、苯巴比妥(PHEN.)及待測(cè)樣品(Somidon)的吸收光譜。
圖3是采用信息處理技術(shù)消除干擾后，苯巴比妥(PHEN.)和相應(yīng)的干擾(INT.)、待測(cè)樣品(Somidon)的褶合光譜。
圖4是采用信息處理技術(shù)消除干擾后，咖啡因(CAF.)和相應(yīng)的干擾(INT.)、待測(cè)樣品(Somidon)的褶合光譜。
圖5是采用信息處理技術(shù)消除干擾后，氨基比林(AMI.)和相應(yīng)的干擾(INT.)、待測(cè)樣品(Somidon)的褶合光譜。
圖6是采用信息處理技術(shù)消除干擾后，非那西汀(PHE.)和相應(yīng)的干擾(INT.)、待測(cè)樣品(Somidon)的褶合光譜。
本發(fā)明是一種利用物質(zhì)的吸收光譜的分析方法，它是將物質(zhì)的吸收光譜通過(guò)數(shù)學(xué)處理轉(zhuǎn)換成其數(shù)學(xué)分量的變化軌跡，即同樣具有定性定量特征、為數(shù)極多的褶合曲線群。然后利用褶合曲線群的特點(diǎn)對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性鑒別，對(duì)混合物組份分別進(jìn)行定量測(cè)定。
本發(fā)明的褶合光譜儀是實(shí)施褶合曲線分析法的儀器，它由紫外可見分光光度系統(tǒng)、(或紅外分光光度系統(tǒng)、熒光分光光度系統(tǒng)、偏振分光光度系統(tǒng)或色譜儀的光吸收檢測(cè)系統(tǒng))、信息處理系統(tǒng)和輸出系統(tǒng)組成。樣品對(duì)光吸收的信號(hào)經(jīng)過(guò)光電管及放大器放大，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)入固定程序的微電腦，制備吸收曲線、對(duì)數(shù)曲線、純度曲線以及相應(yīng)的褶合曲線，用于物質(zhì)定性、消除干擾對(duì)混合物各組份分別定量，以及將吸收度值、數(shù)學(xué)分量值和混合物中各組分的定量結(jié)果通過(guò)輸出系統(tǒng)輸出。
本發(fā)明是根據(jù)諧波分析的思想，對(duì)于任一吸收曲線都可以看作由一組勒讓德(Legendre)多項(xiàng)式經(jīng)加權(quán)迭加而成F(λ)＝Q0φ0+Q1φQ1+Q2φ2+……+Q5φ5+……(1)
由于勒讓德(Legendre)多項(xiàng)式具有正交性，一旦確定了波長(zhǎng)范圍和間隔，各項(xiàng)系數(shù)Qj＝∑Ni-1φijF(λi)/N1/2j(i＝1，2，…N)(j＝1，2，…5)……(2)即吸收曲線的各項(xiàng)數(shù)學(xué)分量也隨之確定，利用式(2)計(jì)算并記錄這些數(shù)學(xué)分量隨平均波長(zhǎng)λm變化的軌跡，即得褶合曲線。
數(shù)學(xué)分量Qj可以用F(λ)的j階差分表示△nF(λ)＝F(λ+n△λ)-(n1)F(λ+(n-1)△λ)+(n2)F(λ+(n-2)△λ)+……+(-1)n-1(nn-1)F(λ+△λ)+(-1)nF(λ)……(3)所以褶合曲線法的數(shù)學(xué)屬性是一種新的復(fù)合差分方法，當(dāng)間隔很小時(shí)，就是一種復(fù)合導(dǎo)數(shù)光譜，通常意義上的導(dǎo)數(shù)光譜就是一定條件下獲得的褶合曲線。這樣褶合曲線法不僅從根本上擺脫了吸收曲線形狀的制約，克服了正交函數(shù)法在方法學(xué)上的困難，而且與導(dǎo)數(shù)光譜法相互融合，在定性定量?jī)蓚€(gè)方面的應(yīng)用中獲得了新的進(jìn)展。
在定量方面，褶合曲線法的實(shí)施步驟是首先根據(jù)各待測(cè)組份褶合曲線的特點(diǎn)組成混合曲線體系，然后由計(jì)算機(jī)尋找并計(jì)算干擾組份的數(shù)學(xué)分量Qj貢獻(xiàn)交零處待測(cè)組份的特征性貢獻(xiàn)。在多組份混合體系分析中，同時(shí)利用待測(cè)組份的標(biāo)準(zhǔn)譜來(lái)模擬化學(xué)分離和內(nèi)添加過(guò)程，實(shí)施吸收度減、降維和合譜等技術(shù)以消除干擾，提高信噪比。
在定性方面，褶合曲線法的做法是首先制備吸收光譜的對(duì)數(shù)譜或純度曲線，然后采用適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)化參數(shù)繪制它們的褶合曲線群，以顯露光譜的特征性細(xì)微變化，為物質(zhì)定性鑒別提供依據(jù)。
下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說(shuō)明。
褶合光譜儀是實(shí)施褶合曲線分析法的儀器設(shè)備。其基本機(jī)構(gòu)見附圖1。由穩(wěn)壓穩(wěn)流電源1、光源及其切換裝置2、第一狹縫3、第一單色器4、第二狹縫5、第二單色器6、第三狹縫7、樣品室及自動(dòng)進(jìn)樣裝置8、光電管9、放大器10組成雙光束或單光束的、雙單色器的、具有自動(dòng)進(jìn)樣功能的分光光度系統(tǒng);由模數(shù)轉(zhuǎn)換器11、微電腦12、數(shù)模轉(zhuǎn)換器13構(gòu)成信息處理系統(tǒng);由熒屏顯示裝置14、打印裝置15、繪圖裝置16、通訊輸出裝置17組成輸出系統(tǒng)。
樣品對(duì)光吸收的信號(hào)經(jīng)過(guò)光電管9及放大器10進(jìn)入信息處理系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器11進(jìn)入固定程序的微電腦12，制備吸收曲線、對(duì)數(shù)曲線、純度曲線和相應(yīng)的褶合曲線，以及將計(jì)算出的吸收度值、數(shù)學(xué)分量值和混合物中各組份的中間結(jié)果及定量測(cè)定結(jié)果通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器13由熒屏顯示裝置14、繪圖裝置16、打印裝置15輸出，上述圖形和數(shù)據(jù)還可存盤或由通訊輸出裝置17通過(guò)其RS232接口傳輸給通用電子計(jì)算機(jī)等異步通訊裝置，為二次開發(fā)提供條件。
微電腦12設(shè)置用戶選擇參數(shù)，鍵入?yún)?shù)通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器13控制分光光度系統(tǒng)及其自動(dòng)進(jìn)樣裝置。
本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)和積極效果1、本發(fā)明建立的褶合曲線分析法，首次將傳統(tǒng)的用吸收曲線定性定量的方法轉(zhuǎn)換成用其數(shù)學(xué)分量即褶合曲線進(jìn)行定性定量的方法，為深入運(yùn)用數(shù)學(xué)方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)處理化學(xué)信息提供了基礎(chǔ)。
2、溝通了導(dǎo)數(shù)光譜法和正交函數(shù)法之間的聯(lián)系，不僅在理論上而且在實(shí)驗(yàn)中證實(shí)了褶合曲線法同時(shí)包容這兩種方法，具有可靠的理論基礎(chǔ)和廣泛的應(yīng)用意義，兩種方法的相互融合進(jìn)一步擴(kuò)大了分光光度法的應(yīng)用范圍。
3、首次運(yùn)用紫外可見光譜對(duì)數(shù)譜和純度曲線的褶合曲線群，揭示不同物質(zhì)紫外光譜的細(xì)微差別，為物質(zhì)的定性鑒別提供了新手段。
4、首次運(yùn)用褶合曲線法計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)完成多組份混合物中各組份的同時(shí)分別定量，為混合物定量分析探索了一條新路子。
舉一個(gè)實(shí)例，參見圖2至圖6，是去痛片(Somidon)中四個(gè)組份的同時(shí)分別定量的例子。多組份混合體系其干擾組份組成復(fù)雜，沒有固定的形狀，本法結(jié)合計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)，采用吸收度減和降維技術(shù)，模擬化學(xué)分離的過(guò)程，采用合譜技術(shù)模擬內(nèi)添加法，最大可能地消除了干擾，提高了信噪比，獲得了滿意的結(jié)果。
其中，非那西汀(PHE.)的平均百分回收率為99.96%，變異系數(shù)為0.36%;氨基比林(AMI.)的平均百分回收率為99.76%，變異系數(shù)為0.43%;咖啡因(CAF.)的平均百分回收率為99.98%，變異系數(shù)為0.48%;苯巴比妥(PHEN.)的平均百分回收率為99.26%，變異系數(shù)為0.89%。
5、本發(fā)明所說(shuō)的褶合光譜儀不僅能實(shí)施本發(fā)明的方法，在保留分光光度計(jì)傳統(tǒng)的功能的同時(shí)，具有混合組份定量分析、純度檢查以及物質(zhì)定性鑒別的功能，而且具有單色性好、結(jié)果精確、自動(dòng)化程度高、有多種模式輸出及具有二次開發(fā)功能等特點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種利用物質(zhì)的吸收光譜的分析方法，其特征在于a)將物質(zhì)的吸收光譜通過(guò)數(shù)學(xué)處理轉(zhuǎn)換成其數(shù)學(xué)分量的變化軌跡；即同樣具有定性定量特征的褶合曲線群；b)利用褶合曲線群的特點(diǎn)對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性鑒別，對(duì)混合物各組份分別進(jìn)行定量測(cè)定。
2.一種利用物質(zhì)的吸收光譜的光譜儀，其特征在于a)由穩(wěn)壓穩(wěn)流電源1、光源及其切換裝置2、第一狹縫3、第一單色器4、第二狹縫5、(需要時(shí)加第二單色器6、第三狹縫7)樣品室及自動(dòng)進(jìn)樣裝置8、光電管9、放大器10組成雙光束或單光束的雙單色器或單單色器的具有自動(dòng)進(jìn)樣功能的分光光度系統(tǒng);b)由模數(shù)轉(zhuǎn)換器11、微電腦12、數(shù)模轉(zhuǎn)換器13構(gòu)成信息處理系統(tǒng);c)由熒屏顯示裝置14、打印裝置15、繪圖裝置16、通訊輸出裝置17組成輸出系統(tǒng);d)樣品對(duì)光吸收的信號(hào)經(jīng)過(guò)光電管9及放大器10進(jìn)入信息處理系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器11進(jìn)入固定程序微電腦12，制備吸收曲線、對(duì)數(shù)曲線、純度曲線和相應(yīng)的褶合曲線以及計(jì)算出的吸收度值、數(shù)學(xué)分量值和混合物中各組份的中間結(jié)果及定量測(cè)定結(jié)果通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器13由熒屏顯示裝置14、繪圖裝置16和打印裝置15輸出，還可由通訊輸出裝置17傳輸給通用電子計(jì)算機(jī)等異步通訊裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的光譜儀，其特征在于所說(shuō)的微電腦12設(shè)置有用戶選擇參數(shù)，鍵入?yún)?shù)通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器13控制分光光度系統(tǒng)及其自動(dòng)進(jìn)樣裝置8。
全文摘要
本發(fā)明公開了褶合曲線分析法和褶合光譜儀。它是將物質(zhì)的吸收光譜通過(guò)數(shù)學(xué)處理轉(zhuǎn)換成其數(shù)學(xué)分量的變化軌跡，即褶合曲線群。再利用褶合曲線群的特點(diǎn)對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性鑒別，對(duì)混合物分別進(jìn)行定量測(cè)定。褶合光譜儀由多功能的光吸收檢測(cè)系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)和輸出系統(tǒng)組成。本發(fā)明同時(shí)包容了導(dǎo)數(shù)光譜法和正交函數(shù)法。本法聯(lián)機(jī)分析的實(shí)現(xiàn)展示了分析自動(dòng)化的前景，它在光譜分析的許多領(lǐng)域如紫外可見、紅外、熒光、偏振以及色譜分析等研究中均可有廣泛的應(yīng)用。
文檔編號(hào)G01N21/25GK1044165SQ8910546
公開日1990年7月25日 申請(qǐng)日期1989年1月12日 優(yōu)先權(quán)日1989年1月12日
發(fā)明者吳玉田 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍第二軍醫(yī)大學(xué)