DE2514340A1 - Verfahren zum ausfuehren einer scheidungsanalyse, vorteilhaft einer chromatographischen kontinuierlichen schnellanalyse und anordnung zum ausfuehren dieses verfahrens - Google Patents

Description

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Verfahren zum Ausfuhren einer Scheidungsanalyse, vorteilhaft einer chromatographischen kontinuierlichen Schnellanalyse und Anordnung zum Ausfuhren dieses Verfahrens.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausführen einer Scheidungsanalyse, vorteilhaft einer chromatographischen kontinuierlichen Schnellanalyse, wo die Probe in eine Scheideanordnung dosiert wird und an Austritt der Scheideanordnung mittels eines Fühlers ein Signal aufgenommen wird, welches der Konzentration der einzelnen Komponenten der Probe im Zeltverlauf entspricht Die Erfindung betrifft ferner auch eine Anordnung zum Ausführen dieses Verfahrens.

Scheidungsanalysen sind wenig geeignet, falls es notig ist, die Komponenten der analysierten Gemische kontinuierlich in weitem Bereich gegenseitiger Konzentrationsverhaltnisse abzuscheiden und zu bestimmen, und bei einer Gesamtkonzentration der Probe, die ordnungsgemass gleich oder sogar kleiner ist, als die Empfindlichkeit des Fühlers, wirkungslos. Als Beispiel kann das moderne Verfahren der Flussigkeltschromatographie erwähnt werden.,

Derzeit verwendete Verfahren der Flüssigkeitschromatographie der klassischen Type sind neben anderen analytischen Verfahren wenig zur Geltung gekommene Erst die Einführung empfindlicher Detektoren, moderner Kolonnenfüllungen und vor allem Anwendung von Druck von bis Hunderten von Atmosphären brachte eine Reilie so bedeutender Vorteile,

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dass derzeit ein vollkommen flues Gebiet einer Flussigkelts- -Oruck-Schnellchromatographie entstanden Ist_o Eine Reihe von Erzeugern beginnt besondere Anordnungen zu erzeugen und die betreffende Methodik wird derzeit schnell erweltert. Dieses Verfahren hat jedoch auch manche Nachtelle. Die grossen Drucke benotigen Pumpen anzuwenden, welche einen konstanten, nicht pulsierenden Druck erzeugeno Die Konstruktion von Pumpen und von Druckstossdanpfern ist schwierig, teuer und ein restliches Schwanken des Druckes erhöht das Geräusch aller bekannter Detektoren. Es bestehen ferner Einflüsse der Temperatur und zeitweilige gelegentliche Störungen durch Änderungen des Widerstandes, welche die Kolonnen dem durchfllessenden Medium leisten. SchiIesslich ermöglicht eine nicht kontinuierliche Analyse nicht auf einfache Art kontinuierliche Vorgänge zu verfolgen. Ein schwerwiegender Nachteil Ist auch der Umstand, dass die Charakteristik der Fühler nicht ideal linear und gleich empfindlich In einem weitem Konzentrationsbereich ist, und dass sie entweder die Majoritats- oder Minoritätskomponenten des anatyälecton Gemisches gut bestimmen, jedoch nie beide zugleich und dass das Konzentrationsverhältnis dieser Komponenten nur ungenau bestimmt wird_o Der Einfluss anderer Geräuschquellen, zum Beispiel durch wärme verringert ausser dem gesuchten Signal die Genauigkeit und Empfindlichkeit der Analysen, wobei dieser Einfluss ohne vielfaches Wiederholen der Analysen nicht einfach eliminiert werden kann_o

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Ein Verfahren einer kontinuierlichen Scheidungsanalyse Ist in der britischen Patentschrift Mo 1,036.624 an einem Beispiel einer chromatographischen kontinuterliehen Schnellanalyse angeführte Gemass diesem Verfahren wird die Probe wiederholt In einer Konzentration dosiert, die sich periodisch in gleicher Frequenzzahl ändert, die der Zahl der vorausgesetzten analysierten Komponenten ent- £|prlchto Ferner wird eine ändernde Durchflussgeschwindigkeit der Tragerflussigkeit vorausgesetzt. Fur jede Komponente und also auch für jede Frequenz wird eine synchrone Detektion verwendet und es ist eine mathematische Auswertung des vorgeschlagenen Verfahrens angeführt. Die Anordnung zum Ausführen dieses Verfahrens ist dabei praktisch sehr kompliziert und deshalb auch teuer, der Anwendungsbereich der Anordnung ist praktisch auf einige analysierte Komponenten beschrankt und die Genauigkeit der Ergebnisse ist niedrig. Aus diesen Gründen fand wahrscheinlich dieses Verfahren gemass zuganglicher Quellen keine praktische Anwendungo

Die Aufgabe dieser Erfindung ist, vorteilhaften Forderungen was den Verlauf der Scheidevorgange betrifft zu entsprechen, das ist konstante Dosen der Probe und konstanten Durchfluss der Trager^flüssigkelt· Eine weitere Aufgabe der Erfinddng ist, die Anordnung womöglich wenig kompliziert zu haben, zum Beispiel ohne synchroner Detektoren und komplizierter Dosierungsgeräte. Ferner sollen die regelmässigen Frequenzen der Probendosen vermieden werden und so auch die damit verbundenen Nachteile behoben werden« 609 842/0913

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Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren zum Ausführen einer Scheidungsanalyse, vorteilhaft einer chromatographischen kontinuierlichen Schnell analyse, wo die Probe In die Scheideanordnung dosiert wird und am Austritt der SeheIdeanordnung mittels eines Fühlers ein, der Konzentration der einzelnen Komponenten der Probe Im Zeltverlauf entsprechendes Signal aufgenommen wird, welches Verfahren darin beruht, dass das Dosieren der Probe In pseudozufälligen Folgen getnass eines Programmes ausgeführt wird, das eine geeignete Zahl von Befehlen enthalt, vorteilhaft Sf - 1 Befehl, wobei ri eine positive ganze Zahl vorstellt, vorteilhaft Befehle binaren Charakters, welche sich vorteilhaft in regelmassigem Rhytmus wiederholen und die augenblicklichen Werte des Austrittssignals, die dem augenblicklichen SummenkonzentratJonen der Komponenten der Probe proportional sind, In einem proportionalen, vorteilhaft mit dem Rhytmus der Dosierungsbefehle gleichen Rhytmus abgelesen werden, worauf durch gesteuertes Summieren der abgelesenen Werte das Auswerten der Scheidungsanalyse unter Ausnutzung des Programmes fur Dosieren der Probe ausgeführt wird. Wahrend einer Analyse einer Type werden vorteilhaft gleiche Dosen einer Probe in pseudozufällIgen Folgen verwendet« Die Menge einer Probe In einer Dosis Ist vorteilhaft der Empfindlichkeit des Fühlers Im Bereich seiner linearen Charakteristik proportional. Die zweckmassige Zahl * der Befehle, vorteilhaft 2ⁿ - 1, wo fl, eine ganze positive Zahl Ist, entspricht der Feinheit des Abscheldens, zum Beispiel dem chromatographischen Unterteilen.

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Die Rhytmen der Befehle für das Dosieren der Probe und zum Ablesen des augenblicklichen Wertes des Austrittsignals kann fur Erzielen einer Kompensation der Änderungen der Abscheideeigenschaften dar Abscheldungsanordnung geändert werden_o Die Zeltspanne der Dauer einer pseudozufalllgen Folge, die durch den Rhytmus und die Zahl der Befehle bestimmt Ist, vorteilhaft 2ⁿ - 1, Ist gleich oder grosser als die Zelt des Durchtrittes der langsamsten Komponente durch dl AbseheIdeanordnung, zum Beispiel dursh eine chromatographische Kolonne₀ Um eine vollständige Information über alle abscheidbaren Komponenten der Probe zu erzielen, Ist die Zahl der Sutrmen der abgelesenen Werte gleich der Zahl der Befel,he einer pseudozufallIgen Folge gemass dem Programm, zwecknass ig 2ⁿ - 1. Bei einer konkreten Analyse, wo nur eine beschrankte Zahl von Komponenten verfolgt wird, Ist die Zahl der Summen gleich der Summe der gewählten Komponenten der Probe und der gewählten Zahl der Referenzsummenbildüngen. Das Ergebnis der ersten Summenblldung wird als Hauptreferenzsunmenbildung gewählt, da es einer Komponente mit unendlicher Geschwindigkeit, das he Isst, keiner realen Komponente entspricht. Fur die Kontrolle der Beendigung des 5cheidevorganges wird als Referenzsummenbildung das Ergebnis der X-ten, das ist der letzten Sunmenblldung gewählte

Beim Auswerten der Scheideanalyse werden die Werte des Austrittsignals des Detektors, die der Sunme der augenblicklichen Konzentrationen der Komponenten der Probe proportional sind, die in einem Rhytmus der proportional, vorteilhaft

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gleich ist mit dem Rhytmus der Dosierbefehle, bei der ersten Suamenbildung addiert, allfalllg nicht addiert, gemass dem augenblicklichen binaren Stand der fundamentalen pseudozufälligen Folge >c der binaren Glieder, vorteilhaft Nullen und Einser, die im Programm enthalten sind, wobei fur die zweite, dritte, vierte bis x-te Sunmenbildung sie addiert, all fäll ig nicht addiert weraen gemäss dem augenblicklichen Stand der pseudozufallIgen Folge die von der fundamentalen, im Programm enthaltenen Folge abgeleitet ist, durch zyklischen Austausch um ein, zwei, drei bis (x-1) Glieder. Das Ergebnis der ersten Summebildung ist dem Gedamtlnhalt aller Komponenten der Probe proportional und es ist somit zweckmassig, dieses Ergebnis als inneren Standard der Scheideanalyse anzuwenden. Das Detektorsignal wird vorteilhaft aufgezeichnet und die Aufzeichnung mit der vorgeschriebenen Aufzeichenung verglichen. Die Ergebnisse der zweiten bix x-ten Summenbildüngen sind dem Gesamtinhalt aller Komponenten der Probe und dem Inhalt der zweiten bis x-ten Komponente der Probe proportional, wobei die Reihenfolge der Kcmponeneten 2 bis & der Geschwindigkeit des Durchganges der einzelnen Komponenteri durch die Scheide anordnung proportional isto FUV eine selbsttätige Kontrolle des ganzen erfindungsgemassers Scheidevorganges wird das Ergebnis der ersten digitalen Sunmenbildung mit den Ergebnissen der zweiten bis x-ten SummenbΠdung verglichen.

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Das Wesen der Anordnuig zum Ausführen des erfindungsgemassen Verfahrens, die aus einer Scheidekolonne besteht, an deren Eintritt ein Dosierungsgerat zum Dosieren der Probe,und an deren Austritt ein Detektor angeschlossen Ist, beruht darin, dass der Eintritt des Dosierungsgerates an den ersten Austritt der Quelle der pseudozufall Igen Befehlfolgen angeschlossen Ist. Der Austritt des Detektors Ist dabei an den Eintritt eines Verstärkers angeschlossen^ dessen Austritt mit dem Eintritt eines Analog-Digitalunwandlers verbunden Ist_o Der Austritt dieses Umwand1ers ist an Eintritte von Torschaltungen angeschlossen, deren Steuereintritte an zweite Austritte der Quelle der pseudozufall igen Befehlfolgen und deren Austritte an Eintritte von Zahlern angeschlossen sind· An den Austritt des Verstärkers kann vorteilhaft der Eintritt eines AnalogaufZeichners angeschlossen wurden« An den Austritt des Analog-Digitalunwandlers und an die Austritte der Quelle der pseudozuf al Hgen Befehlfolgen kann vorteilhaft ein mehrspuriger Digitalaufzeichner angeschlossen werden· Die Quelle der pseudozufall igen Befehlfolgen besteht vorteilhaft aus einem mit Offnungen versehenen Rotor aus undurchsichtigem Material und einem, mit photoelektrischen Anzeigern der Im Rotor befindlichen Offnungen versehenen Stander, «»bei die photoelektrischen Anzeiger gegenseitig verstellbar angeordnet sind·

Die Vorteile des erfindungsgemassen Verfahrens und der betreffenden Anordnung können In den folgenden Punkten zusammengefasst werden:

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1.) Das Prinzip einer kontinuierlichen Chromatographie (allgemein der Scheidevorgang) wird dadurch praktisch ausfuhrbar. ,

2o) Es sind keine inneren Standarde für eine Kalibration erforderlich«, die Konzentration der einzelnen Komponenten kann direkt auf die Summenkonzentration aller Komponenten bezogen werden, die durch das neue Verfahren selbsttätig und gleichfalls kontinuierlich erzielt wird·

3o) Die Richtigkeit der ganzen Kette der Geräte 1st kontinuierlich kontrollierbar durch Vergleich der einzelnen Ergebnisse und deren unabhängig bestimmte Summe;

4o) Die Anpassungsfähigkeit des neuen Verfahrens Ist so hoch, dass die Zahl der erforder!ichen Elemente der Anordnung (vor allem der Zahler) gemäss der erforderlichen Zahl der festzustellenden Komponenten der Probe geändert werden kann, die erforderliche Bestimmungsfeinheit kann mltrtels der Zahl der Aufzeichnungselemente des Programmators leicht geändert werden·

5.) Sehr verdünnte Losungen oder Suspensionen von Proben, die mittels früher bekannter Verfahren nicht mehr messbar waren, können dank der erhöhten Empfindlichkeit mittels des neuen Verfahrens noch gemessen werden. Das vorgeschlagene Verfahren wurde genau untersucht an einem mathematischen Modell mittels eines Kalkulators Wang 614 unter Anwendung neu vorgeschlagener Programme und ferner mittels eines re-

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alen Prüfens an einem Gel-FlussigkeItschromatographen der Firma Walters A₀S₀ Modell AlC 100, wo bei einer maximalen Empfindlichkeit des Gerätes, gemass Katalog 3.10 Einheiten des Lichtbrechungsindexes, und so auch bei einem maximalen Geräusch⁴eine Polymerprobe unter diesen Umstanden noch messbar war, die Probe hundertmal verdünnt wurde und mittels des neu vorgeschlagenen Verfahrens ohne jedwege Änderungen des Gerätes lediglich durch vielmals wiederholtes manuales Einlassen der Probe zur Analyse genau gemass den Anweisungen des Erzeugers und In Intervallen gemass dem neuen Verfahren gemessen wurde,. Das so erzielte integrale Chromatogramm wurde wieder manual ausgewertet, die erzielten Ergebnisse wurden erftndungsgemass verarbeitet. So wurden die beiger Erfindung vorausgesetzten Vorteile theoretisch und praktisch bestätigte Im gegebenen Fall wurde die Empfindlichkeit auf den

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vfert 3.10 Einheiten des Lichtbrechungsindexes erhöhte,

6o) Das neue Verfahren bringt ein wesentlich verbessertes Verhältnis des Signals und des Geräuscheso

7o) Die Dynamik des neuen Verfahrens, das ist das Verhältnis hoher und kleiner Konzentrationen der noch unverzerrt verarbeiteten Komponenten der Probe ist gemass der verwendeten Detektortype um mehr Ordnungen besser, da der Detektor der Konzentration im Bereich seines optimalen, linearen Teiles der Charakteristik arbeiten kann;

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8.) Das neue Verfahren ermöglicht eine Anwendung von Detektoren, die bisher In einer Reihe von Fallen wegen dem beschrankten Bereich Ihrer linearen Charakteristik nicht geeignet warenj

9o) Im Fall dass eine extreme Verlässlichkeit des Messens gefordert wird, ermöglicht das neue Verfahren einen Programmblock zun Steuern auch einer grosseren Zahl (zum Beispiel 3) unabhängiger Scheideanordnungen wirtschaftlich zu verwendet! (zum Beispiel chromatographischer Kolonnen);

lOo) Falls das DetektorsIgnal durch einen Analogaufzeichner aufgezeichnet wird, ist es möglich, nachtraglich (im Fall von Störungen, Havarien u.dglo) ein ganzes Bild über alle abgeschiedenen Probenkomponenten zu bestimmen, das Ist also nicht nur der, welche durch das programmierte Verfahren verfolgt werdeno (Fur diesen Fall wurde ein einfaches Rechenprogramm ausgearbeitet).

11») Das neue Verfahren ist auch für einmalige nicht kontinuierliche Analysen anwendbar, wo lediglich wahrend einer Arbeifsperlode T dosiert wird, unter BeitehaUu^s aller anderen Vorteile ausser der Kontinuität;

12.) Die Möglichkeit objektiv und selbsttätig Änderungen der Scheideeigenschaften der chromatographischen Kolonne durch proportionale Änderung« der relativen Lage der Detektoren der Kerwzeichen^ oder durch Änderung« des Arbeitsrhytmus der ganzen Anordnung zu ändern; dadurch wird die Ausnutzungszelt der Kolonnenfullung verlängert;

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13·) Die chromatographische Kolonne arbeitet bei ausgeglichenen bestandigen Bedingungen. Eine Folge dessen ist ein besseres Abteilen der einzelnen Komponenten und eine Verringerung des gegenseitigen Beelnflussens der einzelnen Komponenten.

14·) Das neue Verfahren Ist wegen seines kontinuierlichen und digitalen Charakters fur eine Automat!satIon und Regeln von insbesondere chemischen und biologischen Prozessen geeignet.

I5o) Es kann für alle derzeit verwendete Scheideverfahren, wie Gas-, Flusslgkelts-Gas-, Flussigkeltschromatographen, Anordnungen fur Elektrophorese, Anordnungen für Gegenstromverteilung u.SoW. angewendet werden«,

16o) FUr ein qualltatiees Verfolgen kontinuierlicher Vorgange kann in einer wirtschaftlichen Version auch eine blosse Analogaufzeichnung des Summensignals der Detektoren verwendet werden - ohee Verarbeiten Im Auswertungsblock mit der Möglichkeit eines qualitativen Auswertens mit dem selben Programm wie in Punkt 1Oo

Im Folgenden wird die Erfindung an einem Beispiel mit Verweis auf Zeichnungen naher erläutert, wobei Fig· 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemassen Anordnung vorstellt und zwar für ein konkretes Beispiel einer kontinuierlichen Druck-Flussigkeitschromatographie,

Figo 2 ist etn Blockschaltbild eInea;.Pr offranmhlnrhy?

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" Tpt=!" ^Qin°r optlseh-mechanlschen Aufzeichnung des Programms,

Fig.3 ist ein Beispiel einer Quelle pseudozufallIger Befehlefolgen in Teilschnitt;

Fig„4 ein anschaulicher Vergleich des alten Chromatographieverfahrens mit dem neuen erfindungsgemassen fur ein konkretes Beispiel einer graphischen Darstellung der Ergebnisse derselben Analyse gemass diesen beiden Verfahren.

Ein Vorratsbehälter 1 der Elutionsflussigkelt (Figd) «st an den Saugeintritt einer Pumpe 2 angeschlossen. Der Druckaustritt der Pumpe 2 1st mit einem Entgaser 3 der Elutionsflussigkelt verbunden. Dieser Entgaser 3 ist an einen Druckstossdänpfer 4 angeschlossen. Der Druckstossdänpfer 4 1st ferner an ein Dosiergerat und zwar an den Eintritt für die EIutlonsflüsslg angeschlossen. Ein Vorratsbehälter Π der Probe ist mit dem Dosiergerat 5 der Probe verbundene Der Austritt des Dosiergerätes 5 fur die Mischung der Elutlonsflusslgkelt und des analysierten Musters Ist an den Eintritt der Scheide«» - anordnung 6, das ist konkret an den Eintritt einer Saulenkolonne tür Flussigkeltschromatographle angeschlossen· Der Austritt der ScheIdeanordnung 6 Ist mit dem Detektor 7 der Konzentration verbundene Der Austritt des Spannungssignals des Detektors 7 der Konzentration Ist an einen Verstarker 8 des Signals angeschlossene Der Austritt des Vers&rkers 8 Ist an den Eintritt eines Analog-Aufzelchners 9 und an den Eintritt eines Analog-Digital-Umwandlers 12 angeschlossen.

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Der Austritt des Analog-Digitalunwandlers 12 Ist mit

den Eintritten der Torschalter 141, 142, 143, 144, 145 ver-

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bunden. Die*hrtrltte der Torschalter 141, 142, 143, 144, 145 sind mit den Eintritten der einzelnen Zahler 151, 152, 153, 154, 155 verbunden. Die steuereintritte der Torschalter 141, 142, 143, 144, 145 sind mit den zweiten Austritten 161, 162, 163, 164, 165 der Quelle 18 der pseudozufalligen Befehlsfolgen verbunden, deren erster Austritt 17 mit dem Steuereintritt des Dosiergerätes 5 verbunden lst_e Der dritte Austritt 181 der Quelle IS ist mit den Austritten der Zahler 151, 152, 153, 154 und 155 verbunden.

Figo 2 zeigt ein Beispiel einer Ausfuhrung einer Quelle 18 von pseudozufall igen Befehlsfolgen. Die Quelle 18 gemass dieser Ausführung besteht aus einem Rotor 19, der durch eine kreisförmige Scheibe aus undurchsichtigem Material gebildet wird, an deren Unfang zwei Leihen von Offnungen vorgesehen sind, von denen eine Reihe von Offnungen entlang des Utofanges gleichförmig verteilt Ist - die Offnungen 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35. Die Zahl dieser Offnungen ist gleich der gewählten Zahl £ der Befehle, in diesem Fall 15 Offnungen. Die zweite Reihe der Offnungen 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43 ist gegenüber der ersten Reihe gemass einer pseudozufalllgen Befehlsfolge 1, O₅ O₉ O₁ 1, 0, 0, I, 1, 0, l_t 0, 1, 1 angeordnet - das Vorkommen der Offnungen der zweiten Reihe entspricht dem Stand der Folge U Der Rotor 19 besitzt eine Antriebsanordnung 49. Am Stator 20 sind dann photoelektrische Indikatoren

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44, 45, 46, 47, 48 der Öffnungen belaer Reihen des Rotors 19 vorgesehen. Diese Indikatoren 44, 45, 46, 47» 48 sind gegeneinander entlang des Urnfanges des Stator? 20 verstell- -

bar f

Figo 3 zeigt einen Teilschnitt der Quelle 18 der pseudozufalllgen Befehlsfolgen gemass Figo 2, wo die Anordnung des Rotors 19, der Antriebsanordnung 49, des Stators 20 und des auf diesem ruhenden photoelektrischen Indikators 44 ersichtlich Ist, der aus zwei Paaren von Emissionsdioden 441, 442 und PhototransIstören 443, 444 besteht.

Das Verfahren und auch die Arbeitsweise der erfindungsgemässen Anordnung kann an einem konkreten Belspieu einer Flüssigkeits-Druck-Schnell-Chromatographle erläutert werden (siehe Fig_o/0. Aus einem Vorratsbehälter 1 der Elutionsflussigkelt wird mittels einer Pumpe 2 die Elutionsflusslgkelt in einen Entgaser 3 der Elutionsflussigkelt gepumpt und weiter In einen Druckstossdänpfer 4. Die entgaste und druckberuhigie Elutionsflussigkelt strömt über das Dosiergerät 5 in die Scheideanordnung 6 doio in die chromatographische Scheide-säulenkolonneo Die fur die Analyse bestimmte Probe., das ist ein Gemisch der Stoffe L·, L·, U welche geprüft werden sollen und weiterer Stoffe L· o... L welche nicht geprüft werden müssen, wird mittels des Dosiergerätes 5 der durchfliessenden Elutionsflussigkelt In pseudozufälllger Folge, die durch die Quelle 18 bestimmt Ist, beigefügte Bei Durchgang der Mischung der Probe und der Elutlonsflussig-

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kelt durch die «hromatographische Kolonne 6 werden auf an sich bekannte Art die Komponenten der Probe dadurch abgeschieden, dass sie durch die Kolonne 6 mit unterschiedlicher Geschwindigkeit durchströmen. Deshalb enthalt auch das Signal des Detektors 7 der Konzentration eine Information über den relativen Anteil der einzelnen Komponenten der Probe. Das Signal wird nach Verstärkung durch den Verstarker 8 und den Analog-OIgltalumiandler 12 verarbeitet und einerseits mittels des AnalogaufZeichners 9 andererseits mittels des mehrspurigen Digitalaufzeichners 10 aufgezeichnete Das digitalisierte Signal wird In geeigneter Folge, vorteilhaft In pseudozufallIger Folge über die Torschalter 141, 142, 143, 144, 145 den Zahlern 151, 152, 153, 154, 155 zugeführt. Die zwecknass ige Folge wird durch die Quelle 18 bestimmt und wird durch Offnen und Schilessen der Torschalter 141, 142, 143, 144, 145 bewerkstelligt. Die Zahler 151, 152, 153, 154, 155 zahlen die durch die Torschalter 141, 142, 143, 144, 145 durchgelassenen digitalisierten Signale wahrend der, durch die Quelle 18 bestimmten Zeitspanneο

Die Signale der photoelektrischen Indikatoren 44, 45,

46, 47, 48 steuern den Dosierungsvorgang des Dosiergerätes und den Auswertungsvorgang In den Zahlern 151, 152, 153, 154, 155· Die Lage der photoelektrischen Indikatoren 44, 45, 46,

47, 48 am Stator 20 und deren Zahl bestimmen, weIbhe Stoffe und wieviel Stoffe {Im gegebenen Fall 3 Stoffe L₁, L₂, L) durch Konzentrieren verfolgt werden. Die relative Lage der

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piiotoelektrischen Indikatoren 44, 45, 46, 47, 48 am Stander ist durch die relativen Geschwindigkeiten bestimmt, unter welchen die einzelnen Stoffe der Probe durch die ChromatographIsche Kolonne durchkommen₀

Fig. 4 zeigt den Verlauf des Scheidevorganges, konkret einer Fliissigkeltschromatographie in Abhängigkeit von der Zeit gemass dem alten Verfahren und die Abbildung wurde gellchfalls für einen Vergleich mit dem Zeitverlauf des ScheIdeVorganges gemass dem neuen Verfahren ausgenutzt. Im Augenblick t, wird eine η Komponenten enthaltende Probe, von denen L₁ „ -. wichtig sind und verfolgt werden, L, c nicht verfolgt und nicht interessant sind, in die

Elutlonsflüssigkelt am Eintritt in die chromatographische Kolonne 6 eingeführt. Die Komponenten L. _ , .. schreiten dann mit unterschiedlicher Geschwindigkeit durch die Kolonne 6 fort, üer Konzentrationsdetektor 7 am Austritt der Kolonne 6 unwand§§t die Konzentrationsanderungen In Änderungen des elektrischen Signals, der nach dem Verstärken aufgezeichnet wird· In der Abbildung ist ersichtlich, dass die Komponenten der Probe In einer Reihenfolge Lj - L„ - L. .. - L den Detektor 7 erreichen; wobei die Komponente L· Im Augenblick t_ ankommt, die Komponente L- Im Augenblick L· und die Komponente L, Im Augenblick Uy Die nicht Interessanten Komponenten werden durch den Detektor 7 Im Zettabschnitt t_q .. aufgenommene Der ganze Vorgang kann tm Augenblickes vollkommen beendet betrachtet werden, das ist, Im Augenblick t.,. haben schon alle Komponenten der Probe die Kolonne 6 ver-

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lassen; die Dauer des ganzen Vorganges, das Ist die mit I bezeichnete Perlode Ist In diesem Fall 15mal langer als der Zeltabschnitt t_R - t_fi _ ^ Erst nach Ablauf der Zelt T kann an den Eintritt der Kolonne 6 eine weitere Probe zugeführt werden und der Vorgang kann wiederholt werden.

Gemass dem neuen Verfahren wird die Probe nicht nur im Augenblick t. zugeführt, sondern mehrmals wahrend der ganzen Perlode I und allfall Ig auch wahrend weiterer folgender Perioden T„ _ usw„ Durch den Detektor 7 am Austritt der Kolonne 6 strömt dann nicht eine Komponente nach der anderen durch, sondern ein Gemisch einer grosseren Zahl von Proben, das Signal des Detektors 7 stellt darm eine Superpositton der diesen Proben entsprechenden Signale vor. Aus dieser Beschreibung ist schon ersichtlich, dass fur ein gleiches Ansprechen des Detektors 7, das Ist für den durchschnittlichen Wert des Signals eine geringere Konzentration der einzelnen Probe erforderlich sein wfrd_a als bei dem alten Verfahren, die absolute Menge ist begreiflicherweise bei beiden Verfahren gleich.

Bei dem angeführten konkreten Beispiel wurde die pseudozufalllge Folge von der 4 Bit Grundfolge 0001 abgeleitet und enthalt die folgenden 15 (2-1) Elemente: 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 , das ist acht Einser und sieben Nullen . Das Signal des Detektors 7 wird somit Im Augenblick t, der Perlode I, das Ist im Augenblick der ersten Aufnahne einer Komponente entsprechen mit unendlicher Geschwln-

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dirfgkelt, das Ist keiner Komponente und somit lediglich der Elutlonsflussigkelt mit Null konzentratIon der Beimischungen, Im Augenblick t„ der Komponente 2, Im Augenblick t. der Komponente 3. Im Augenblick t,- kommt ausser der Komponente 5 auch schon die Komponente 1 zur Geltung, da in diesem Augenblick die zweite p Einfuhrung der Probe geschah. An der fünften Stelle der erwähnten pseudozufäll I-gen Folge ist nanlich ein Einser, gleich wie an der ersten Stelle, der Einser stellt einen Befehl für ein Aufnahmen der Probe, die Null kein Aufnehmen vor. Analogisch wird Im Augenblick tg ein Signal des Detektors 7 den Komponenten 8, 4 und 1 der ersten, zweiten und dritten Probezufuhr entsprechen. Ähnlich wird im letzten Augenblick der Periode i, das Ist im Augenblick t,,- das Signal des Detektors 7 den Komponenten 15j 11, 8, 7, 5, 3| 2, 1 der ersten bis achten Probezufuhr proportional sein. Bei einmaliger Analyse kann das Dosieren jetzt beendet werden und während der zweiten Periode Τ« werden die Komponenten fortlaufend die Kolonne verlassen, sodass im Zeltpunkt t,,- in der Kolonne schon keine Komponente vorhanden Ist_o Bei kontinuierlicher Analysis wird jedoch auch wahrend der Perioden T₉- mit dem Dosieren fortgefahren.

Cf J ....

Falls sich die Zusammensetzung der geprüften Probe nicht ändert, wird das Signal des Detektors 7,.,;das ist das Signal in der Zeit tj dem Inhalt der Komponenten 1, 12 9 8 6 4 3 2 proportional sein, in

der Zeit t₂ dem inhalt der Komponenten 2 13 10 9 7 5 4 3 proportional sein, der Zelt t~ dem Inhalt der Komponenten 3 14 Π 10 8 6 5 4 proportional sein

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in der Zelt t,. dem Inhalt der Komponenten 14,10,7,6,4,2,1,15 proportional sein in der Zeit W dem Inhalt der Komponenten 15,11,8,7,5,3,2,1 proportional sein.

Auch bei einmaliger Analyse werden gleiche Werte durch Addieren der Signale t. bis t.,. der ersten und zweiten Periode (T + T₂) erzielt.

Falls der Austritt des Detektors 7 mittels einer geeigneten Aufzeichnungsvorrichtung aufgenommen wird (zum Beispiel durch ein Analog-Reglstriergerat 9), kann man durch Vergleich der Aufzeichnung mit einer Normenaufzeichnung den störungsfreien Verlauf des beobachteten chemischen (oder anderen) Vorganges beurteilen, an welchen die gemass vorliegender Erfindung arbeitende Anordnung angeschlossen ist.

Falls jedoch digitale Werte erforderlich sind₉ kann man durch Verwendung einer pseudozufall Igen Folge, vorteilhaft derselben, die zum Steuern des Ooslerens verwendet wurde_? die Folge der Informationen des Detektors 7 folgendermassen verarbeiten»

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pseudozufäl- .Vert fir Komponente

!Ige Folge die Zeit t_f 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Π 12 13 14

1 1

O 2

O 3

0 4

1 5 O 6

0 7

1 8

1 9

0 10 T 11

.0 12

1 13 1 14 1 15

Surrmen S, S_£ S₃ S₄-S₅Sg S₇ Sg S₉ S^S^S^ S₁₃ S₇₄

Falls wir die Summe aller Konzentrationen aller Komponenten C bezeichnen und die Konzentrationen der einzelnen 0

Komponenten mit 0, bis C.,., gilt

^Co^=Cl^+C2 ^{+ +C}14^+C15-

Die Referenzsumme wird dann gemass dem früher erwähnten Summenschema sein

S₁ = Wert fur die Zelt tj + Wert für die Zelt L· + Wert fur die Zelt 9, Π, _13|4 ⁺ Wertfu"rdleZeltt₁₅.

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Es kann bewiesen werden, dass diese Referenzsummetlon gleich Ist dem vierfachen (C + Cj)₀ Analogisch wird die Sunmation In der zweiten Spalte mit der Bezeichnung Komponente 2 gleich sein 4(C + C₂), die Summation in der dritten Spalte 4(C + C^) usw. Da C, aprlorl gleich 0 1st, gibt das Ergebnis der ersten Summation die Summe aller Konzentrationen aller Komponenten der Probe an, sie ersetzt somit den inneren Standard und wir können auf diesen .Vert das Ergebnis der anderen Summationen beziehen,,

Im erwähnten konkreten Beispiel wird deshalb die erste Summation als Referenz- bzw. Standardsummation genommen, die dritte, siebente und dreizehnte Summation als zustandig für die verfolgten Stoffe L₁, L₂, U.

Die Konzentration der Komponente L-,, ausgedruckt In Prozenten des Gehaltes der Probe wird dann sein

⁵I

ana logisch S₁

^CL = ¹⁰⁰^⁵J " V und schl!esslich

^{2 s}i

_c 100.(S₁₂-S₁)

Fig. 4 zeigt die resultierenden Konzentrationen, ausgedruckt als Linienabschnitte L₁ ,, ^ „ Da jedoch das Dosleren

I j Cf J

beim erfindungsgemassen Vorgang nicht wahrend einer, sondern von mehreren Perioden verlauft, werden Informationen über den Gehalt der Komponenten der Proben gleichfalls wahrend mehrerer

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Perioden erzielt. Ein zufälliger Fehler, zum Beispiel ein augenblickliches Geräusch am Detektor 7 hat sich bei früher verwendeten Verfahren eben an der verfolgten Komponente konzentriert geä'ussert. Gemass dem neuen erfindungsgemassen Verfahren belastet jedoch dieser Fehler die verfolgte Komponente nur in geringem K'ass, bei dem konkreten Beispiel mit einem Achtel seiner Grosse und belastet gleichzeitig auch die Ergebnisse der anderen Summationen, die Referenzsummation inbegriffen so, dass der Fehler stark kompensiert wird. Falls Nullen und Einser der verwendeten pseudozufäll igen Folge verwechselt werden, kann man bei analogischem Vorgang beim Dosieren und Auswerten gleichfalls richtige Ergebnisse erzielen, die Formeln sind nur wenig verändert und zwar:

„ invers _Ar . -,_r
*1 = ^4C1 ^{+ 3C}o

S₂ ^lmws = 4C₂₊3C₀ usw.

Allgemein gilt, dass falls die Periode I zu (2ⁿ - 1) Teilen aufgeteilt wird, die richtige pseudozufällige Folge 2ⁿ - 1 Einheiten, (2ⁿ " ¹ - 1) Nullen, in einer Summation (2ⁿ " ²) Informationen über die bötreffende Komponente und die gleiche Zahl von Informationen über alle Komponenten der Probe enthalten wirdo Durch die Wahl von η kann somit die Feinheit des chromatographischen Abscheidens bis zur Grenze der Scheideeigenschaften der Kolonne 6 geändert werden, es kann die Empfindlichkeit und der Grad der Besserung des Verhältnisses Signal gegen Geräusch geändert werden.

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Claims (1)

1. 25U340

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   PATENTANSPRÜCHE.

   I. A/erfahren zum Ausfuhren einer Scheidungsanalyse, vorteilhaft einer kontinuierlichen Chromatographischen Sehne11 analyse, wo die Probe in die Scheideanordnung dosiert wird und am Ende der Scheideanordnung mittels eines Fühlers ein Signal aufgenommen wird, das der Konzentration der einzelnen Komponenten der Probe in der Zeitfolge entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass die Probe in regelmassigem Rhytraus In gleichen Dosen in pseudozufall igen Folgen gemass einem Prograimi dosiert wird, das eine gewählte Zahl χ von Dosierbefehlen enthalt, vorteilhaft χ = 2ⁿ - 1, wo ß, eine ganze positive Zahl ist und die Befehle vorteilhaft binaren Charakters sind, wobei die Zeitdauer einer pseudozufalllgen Folge, die durch den Rhytmus und die Zahl der Befehle bestimmt ist, wenigstens gleich der Zeit des Durchganges der langsamsten Komponente durch die Scheideanordnung gewählt wird und die augenblicklichen Werte des Austrittsignals, die den augenblicklichen Summenkonzentrationen der Probenkomponenten proportional sind, durch einen Detektor in einem proportionalen, vorteilhaft gleichen Rhytmus wie der Rhytmus der Dosierbefehle aufgenommen werden, worauf durch ein durch ein vom Programm fur das Dosieren der Probe abgeleitetes gesteuertes Programm die Schoideanalyse durch Summation der aufgenommenen Werte ausgewertet wird.

   2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Probenmenge einer Dose proportional der Empfindlichkeit des

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   Detektors im Bereich seiner linearen Charakteristik gewählt wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl £ der Befehle gemasse der geforderten Scheidungsfeinheit gewählt wird.

   4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Sunmationen wenigstens gleich ist der Summe der Zahl der gewählten Komponenten der Probe ubd der gewählten Zahl der Referenzsurnmationen und höchstens der Zahl der Befehle einer pseudozufalligen Folge, wobei das Ergebnis der ersten Summation als Hauptreferenzsummation gewählt wird, die als innerer Standard der Scheideanalyse verwendet wird.

   5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ergebnis der x-ten, das Ist der letzten Summation als Hilfsreferenzsummation fur die Kontrolle des Endes des Scheidevorganges gewählt wird₀

   6o Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche^ dadurch gekennzeichnet, dass beim Auswerten der Scheideanalyse die Werte der Austrittsignale der Detektoren, die der Summe der augenblicklichen Konzentrationen der Probenkomponenten proportional sind, und in einem Rhytmus, der proportional, vorteilhaft gleich Ist dem Rhytmus der Doslerbefehle, abgenoimien werden, bei der ersten Summation, gemass dem augenblicklichen binaren Stand der'Tundamentalen pseudozufal1 Igen Folge £ addiert werden, wobei fur die zweite, dritte, vierte bis x-te Summation sie gemass dem augenblicklichen Stand der pseudo-

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   zufälligen Folge, die von der fundamentalen im Programm enthaltensn Folge abgeleitet ist, durch zyklischen Austausch im ein, zwei, drei, bis (x - 1) Glieder addiert «erden,,

   7. Verfahren nach Anspruch 1, Z, 3, 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der zweiten bis x-ten Komponente der Probe sus dem Ergebnis oer zweiten bis x-ten Summation abgeleitet ist.

   8o Anordnung zum ausfuhren des Verfahrens nach dem Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 bestehend aus einer jcheidekolonne, an deren Eintritt eine Dosieranordnung zum Dosieren der Probe und an deren Austritt eia Detektor angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuereintritt der Dosieranordnung (5) mit dem ersten Austritt (17) der Quelle (18) pseudozufälliger Befehl folgen und der Austritt des Detektors (7) an den Eintritt eines Verstärkers (8) angeschlossen ist, dessen Austritt mit dem Eintritt eines Analog-üigita1umwand!ers (12) verbubden Ist, dessen Austritt an Eintritte von Torschaltern (141, 142, 143, 144, 145) angeschlossen ist, deren jteuereintritte mit zweiten Austritten (151, 162, 1S3, 164, 165) der Quelle (18) pseudozufalliger Befehlfolgen verbunden sind, wobei die Austritte der Torschalter (141, 142, 143, 144, 145) an Eintritte von Zahlern (151, 152, 153, 154, 155) angeschlossen sind.

   So Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an den Austritt des Verstärkers (8) der Eintritt eines Analogaufzeichners (9) angeschlossen ist.

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   10. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an den Austritt des Ana1og-0igita1umwand1ers (12) und an Austritte (161, 162, 163, 164, 165) der Quelle (18) pseudozufä'lliger Befehlfolgen ein t.iehrspur-Digitalaufzeichner (10) angeschlossen ist„

   11. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle (18) pseudozufalliger Befehlfolgen aus einem Rotor (19) aus undurchsichtigem Material besteht, mit Öffnungen (21 bis 43) und aus einem Stator (20) mit photoelektrischen Indikatoren (44, 45, 46, 47, 48) der erwähnten Öffnungen im Rotor (19), wobei die photoelektrischen Indikatoren gegenseitig verschiebbar angeordnet sind.

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