利用色谱仪检测微量物质的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用色谱仪检测微量物质的方法，包括：利用色谱仪对含有高浓度的待测物质的试样进行分析测量，得到待测物质的峰范围；在同样的色谱条件下，利用色谱仪对可能含有微量待测物质的待测样品进行分析测量，得到由一系列数据点组成的待测样品的原始色谱数据；利用数学函数模拟待测样品原始色谱图的基线，其中模拟过程中排除了位于待测物质峰范围内的数据点；将待测样品各个原始色谱数据点强度值减去该点的数学函数模拟值，从而得到校正后的色谱数据。本发明专利技术还提供了一种适于进行上述方法的装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的
一般地涉及色谱检测方法和色谱装置，更具体 地，涉及利用色谱检测微量物质的方法和装置。
技术介绍
色谱包括气相色谱、液相色谱、超临界流体色谱等，它们广泛地用于 对化学和生物物质的定性和定量检测。色谱的基本原理是利用载气或载液 夹带混合物流经色谱柱，实现对混合物各组分的分离，然后各组分依次流 经检测器，产生可测量的电信号，经计算机处理后转变为人可识别的色谱 图。色谱图由一系列的色谱峰构成，在分离良好的情况下，每一个色谱峰 对应于一种单一组分，而峰面积则与组分的浓度或质量成比例。如果进行 空白实验，即只有载气或载液流经色谱柱，理论上应该得到一条与横坐标 轴平行的直线，即基线。但是由于周围环境条件的变化以及仪器自身各部 件工作状态的不稳定，基线经常会表现出噪声和漂移。噪声即基线不规则地上下波动。噪声是无法完全避免的，但可通过滤 波器等本领域常用技术手段消除或减小噪声。漂移，即基线有规律地向某一个方向变化，例如随时间变化向上或向下发展，它可能表为一条斜线或 折线，或者是曲线。对于如何在漂移的基线上识别较大的峰，技术人员己 经开发出了成熟的方法(例如通过求导法)，其准确度和可靠性都令人满tV一思。但是，微量物质对应的峰，由于峰形小，会被基线的漂移或噪声掩 盖。现有技术的方法无法有效识别在较大的基线漂移上叠加的小峰。从 而，无法检测低浓度的微量物质。换句话说，基线的噪声和漂移会影响色谱仪的灵敏度，使最低检测限增大。例如，配备有热导检测器(TCD)的 气相色谱几乎无法检测到浓度低于10 ppm (百万分之一)的乙烯和乙烷，例如约为2ppm的乙烯和乙烷。这是因为，当它们的浓度低于10ppm 时，其色谱峰会被基线的漂移掩盖，现在通用的色谱峰识别算法已经无法 准确检测到它们对应的峰或者测量峰面积。因此，非常需要一种能够利用色谱检测微量物质的方法和装置，而且 不需要对现有的色谱装置进行大的改动；或者说，需要一种能够增加色谱 仪灵敏度、减小最低检测限的方法和装置。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施方案， 一种利用色谱仪检测微量物质的方法包 括利用色谱仪对含有高浓度的待测物质的配制试样进行分析测量，得到 待测物质的峰范围；在同样的色谱条件下，利用色谱仪对可能含有微量待 测物质的待测样品进行分析测量，得到由一系列数据点组成的待测样品的 原始色谱数据；利用数学函数模拟待测样品原始色谱数据点，其中模拟过 程中排除了落在待测物质峰范围内的数据点；将待测样品各个原始色谱数 据点强度值减去该点的数学函数模拟值，从而得到校正后的色谱数据。其 中的数据点至少包括每个点对应的色谱保留时间和峰强度值的信息。根据本专利技术的另一个实施方案，用于提高色谱仪对微量待测物质检测 灵敏度的装置包括控制器和存储器，其中存储器用于存储色谱仪测量得 到的原始色谱数据和微量待测物质的峰范围，其中控制器包括用于根据色谱数据选择出合适的模拟函数来拟合基线的装置，用于读取存储器中存 储的原始色谱数据和待测微量物质的峰范围的数据读取装置，用于比较数 据点与待测微量物质的峰范围的比较装置，用于将各数据点的色谱峰峰强 度值减去对应的模拟函数值的装置。附图说明附图构成了本说明书的一部分，并图示了根据本专利技术的各种实施方 案。其中相似的标号表示相同的、类似的或对应的元件、结构和部分。其中图1是根据本专利技术一个实施方案的操作流程图2是图1中一个步骤的具体操作示意图；图3是根据本专利技术的一个实施方案的用于提高色谱仪对微量待测物质检测灵敏度的装置的组成示意图；图4A、 4B是根据本专利技术的方法对含微量待测物质的待测样品进行检 测所得到的原始谱图(4A)与校正后的谱图(4B)对比。具体实施方式在一个实施方案中，根据本专利技术的方法包括如下几个步骤利用色谱 仪对含有高浓度的待测物质的配制试样进行分析测量，得到待测物质的峰 范围；在同样的色谱条件下，利用色谱仪对可能含有微量待测物质的待测 样品进行分析测量，得到由一系列数据点组成的原始色谱数据(至少包括 每个点对应的色谱保留时间和峰强度值)；利用数学函数模拟待测样品的 色谱数据点，其中模拟过程中排除了落在待测物质峰范围内的数据点(即 拟合原始色谱图的基线)；将待测样品各个原始色谱数据点的强度值减去 该点的数学函数模拟值，从而得到校正后的色谱数据。需要注意的是在 分别测量高浓度的配制试样和低浓度的待测样品时，保持尽可能同样的色 谱条件，例如柱温、载气(或流动相)流度、检测器条件等并使用相同的 色谱柱和检测器。在将原始色谱数据的峰强度值减去模拟函数在该点的函数值后，就得 到了校正后的色谱数据，可以利用这些校正后的数据生成色谱图，并进行 定性或定量分析；或者也可以把校正后的数据提供给常用的色谱软件，供 进一步处理。本专利技术中的"色谱"或"色谱仪"包括气相色谱、液相色谱、超临界 流体色谱、离子色谱、凝胶色谱等各种现有技术中己知的色谱，其可配备 本领域技术人员已知的各种检测器，例如配备热倒检测器(TCD)或火焰 电离检测器(FID)的气相色谱，或配备紫外检测器的液相色谱。在不偏 离本专利技术的原则的范围内，根据本专利技术的方法和装置可以适用于各种己知 类型的色谱。优选的是，根据本专利技术的方法和装置用于气相色谱或液相色谱。本专利技术所提及的待测物质"峰范围"或"出峰范围"是指待测物质在 色谱分析时所显示出来的峰所对应的停留时间区间，以峰的起始时间点和 终止时间点来表示。对高浓度物质对应的峰的起始时间点和终止时间点的 确定是本领域技术人员所知的，并且现有技术中的各种色谱仪均能自动标 定和记录这两个时间点。在一个实施方案中，根据本专利技术的方法需要对含有高浓度的待测物质 的配制试样进行分析测量，得到待测物质的峰范围。其中"含有高浓度的 待测物质的配制试样"是指含有高浓度的待测物质的溶液或混合气体，或 者也可以是待测物质的纯物质；其可以通过待测物质的标准物或具有足够 纯度的商购品进行配制。在待测物质有多种时，可以将多种物质配制成一 种混合物， 一次测量即标定出各个物质的峰范围；也可以分别配制单独的 试样，通过多次测量来得到各个物质的峰范围。这里的"高浓度"是本领 域技术人员通常理解的、可以在色谱图上表现出较大峰值的足够高的浓 度，其具体数值取决于所用的色谱类型和检测器类型，并且本领域技术人 员根据经验或查阅资料可以很容易地确定这样一个具体浓度值。例如，"高浓度"可以是最低检测限浓度的2倍，或5倍，或10倍，甚至是100 倍，或更高。在一个实施方案中，根据本专利技术的方法包括利用数学函数模拟待测样 品的原始色谱图基线。即构造一个数学函数，使其在各个数据点的函数值 都与对应点的基线的强度值相等或接近。合适数学函数的选择是本领域技 术人员公知的，并取决于色谱类型和检测器类型。 一般来说对于斜线形基 线，可以使用线性函数模拟；对于折线形基线，可以采用分段函数或多项 式函数模拟；对于曲线形基线，可以采用三角函数、指数函数、幂函数等 或它们的组合来模拟。如何根据基线形状确定合适的模拟函数类型是本领 域技术人员公知的。并可以通过查阅相应的技术手册或根据经验确定。确 定了模拟函数类型后，就可以根据各数据点的值确定该函数中的待定参 数，这是本领域公知的数学方程求解过程。 需注意的是在确定模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用色谱仪检测微量物质的方法，包括如下步骤：利用色谱仪对含有高浓度的待测物质的配制试样进行分析测量，得到待测物质的峰范围；在同样的色谱条件下，利用色谱仪对可能含有微量待测物质的待测样品进行分析测量，得到由一系列数据点组成的待测样品的原始色谱数据，其中的数据点至少包括每个点对应的色谱保留时间和峰强度值；利用数学函数模拟待测样品原始色谱数据点，其中模拟过程中排除了落在待测物质峰范围内的数据点；将待测样品各个原始色谱数据点强度值减去该点的数学函数模拟值，从而得到校正后的色谱数据。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，
申请(专利权)人：安捷伦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]