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Die vorligende Anmeldung betrifft
sich auf die am 20. September 1991 eingereichte US-Anmeldung mit
der Seriennummer 07/763203 veröffentlicht
als
US 5804142 , und
die Gegenstände
in der Anmeldung sind in die vorliegende Beschreibung aufgenommen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Gerät
zum Durchführen
einer Chromatographieanalyse von Proben. Die Chromatographie umfasst
eine Trennsäule,
einen Detektor und einen Probenehmer zum automatischen Einführen von
Proben in den Chromatograph.
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Im allgemeinen werden, wenn ein-
Analysator benutzt wird, Analysebedingungen durch einen Analytiker
bzw. Labortechniker bestimmt und werden durch ein Eingeben numerischer
Werte und ähnlichem
von einer Tastatur und durch Einstellen eines variablen Widerstandes
bzw. Resistors eingestellt. Insbesondere in dem Fall, wo eine Vielzahl
von Bestandteilen analysiert werden, müssen zuerst die Analysebedingungen
zum Identifizieren der einzelnen Bestandteile eingestellt werden.
Beispielsweise werden eine Retentionszeit und ihre Toleranz beim
Identifizieren von Bestandteilen durch eine Chromatographie auf
der Basis der Messergebnisse von Versuchsproben durch einen Analytiker
beurteilt und werden dann in eine Datenverarbeitungseinheit gegeben.
Auch bei der
JP-A-63-290958 ,
die auf die Peaknachführung
gerichtet ist, werden die Retentionszeiten der Peaks auf einem Chromatogramm
als Bezug durch einen Analytiker eingegeben.
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Weiterhin wird in der
JP-A-60-239669 die Konversion
der Zeitbasis von einem Chromatogramm zu einem anderen Chromatogramm
mit den Hauptpeaks durchge führt,
die als der Bezug zwischen den zwei Chromatogrammen benutzt werden.
Dies steht zur Verfügung,
wenn Verfahren zum Identifizieren eines Peaks zwischen den Chromatogrammen,
bei denen die Retentionszeiten geändert werden, aber die Retentionszeiten der
Peaks auf dem Chromatogramm werden als der Bezug auch durch den
Bediener beurteilt.
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Darüber hinaus musste der Bediener
beim Stand der Technik, wie den oben genannten
JP-A-63-290958 und
JP-A-60-239669 ,
vor der Analyse unbekannter Proben immer die Analysebedingungen einmal
einstellen.
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US
4,468,742 zeigt ein Mikroprozessor-System zur quantitativen
Analyse chromatographischer Daten, wobei Parameter eines Gauss'schen Filters durch
Verwendung von Peak-Daten einer Standardprobe gewonnen werden können. Diese
Parameter bilden dann die Basis dafür, Höhe oder Retentionszeit eines
Peaks einer unbekannten Probe zu erhalten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
die Genauigkeit der Chromatographieanalyse zu erhöhen. Sie
baut auf der Erkenntnis auf, dass die festgestellten Relationen
zwischen Zeitfenstern von verschiedenen Peaks zur Berechnung von
genaueren Zeitfenstern benutzt werden können.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung
dadurch gelöst,
dass ein Gerät
zur Durchführung
einer Chromatographieanalyse eine Hauptzeitfenster-Einstellvorrichtung
zur Einstellung eines Hauptzeitfensters für die Retentionszeit eines
Hauptpeaks, eine erste Nebenzeitfenster-Einstellvorrchtung zur Einstellung
eines ersten Nebenzeitfensters für
eine erste Retentionszeit eines Unterpeaks, und eine zweite Nebenzeitfenster-Einstellvorrichtung
zur Einstellung eines zweiten Nebenzeitfensters für eine zweite
Retentionszeit eines Unterpeaks enthält, wobei das Gerät so ausgelegt
ist, dass ein durch Trennung einer Probe erhaltenes Chromatogramm mit
jedem der drei oben genannten Zeitfenster zur Identifikation verglichen
wird, und dass das Gerät
außerdem eine
Relations-Bestimmungsvorrichtung zur Bestimmung der Relation zwischen
jeweils zwei der drei oben genannten Zeitfenster enthält, derart,
dass Relationen bei wenigstens zwei Paaren, von denen jedes jeweils
zwei der drei Zeitfenster enthält,
voneinander verschieden sind, und dass wenigstens zwei der drei
Zeitfenster aus wenigstens einem der drei Zeitfenster auf der Basis
der Relationen in den wenigstens zwei Paaren erhalten werden.
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Man bestimmt also Paare, die jeweils
zwei der drei Zeitfenster umfassen. Dann werden Relationen zwischen
zwei Konstituenten jedes Paars bei wenigstens zwei Paaren festgestellt.
Bei der tatsächlichen
Messung wird eines der drei Konstituenten gemessen, und die übrigen zwei
Konstituenten werden aus den gemessenen Konstituenten auf der Basis
der festgestellten Relationen ermittelt. Dadurch kann man, selbst
wenn die Testbedingungen variiert werden, durch Messung eines Konstituenten
die beiden anderen anpassen. Dies gewährleistet hohe Präzision des
Gerätes.
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Die vorliegende Erfindung wird an
Hand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung
erläutert
wobei
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1 ein
Blockdiagramm ist, das eine Systemanordnung eines Katecholamin-Analysators zeigt;
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2 eine
Ansicht ist, teilweise diagrammäßig und
teilweise blockdiagrammäßig, die
beim Erklären eines
Flussprinzips bei dem System der 1 nützlich ist;
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3 eine
Ansicht ist, die nützlich
beim Erklären
eines Peakidentifizierungsverfahrens ist, das in dem System der 1 verwendet wird;
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4A eine
Ansicht ist, die nützlich
beim Erklären
eines anderen Peakidentifizierungsverfahrens ist;
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4B ein.
Flussdiagramm ist;
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4C ein
anderes Flussdiagramm ist, das ein anderes Verfahren zum Steuern
von Messbedingungen zeigt;
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5 ein
Blockdiagramm ist, das eine Systemanordnung eines Analysators für glykosyliertes
Hämoglobin
als ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 eine
Ansicht ist, die nützlich
beim Erklären
eines Peakidentifizierungsverfahrens ist, das bei dem System der 5 verwendet wird; und
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7 eine
Ansicht ist, die ein Beispiel eines Chromatogramms von dem System
der 5 zeigt.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird
ein Chromatogramm als das Messergebnis einer bekannten Probe, wie
beispielsweise einer Standardprobe, benutzt, um Retentionszeiten
von in einer Reihe unbekannter Proben enthaltenen zu erfassenden
Bestandteilen zu bestimmen.
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Zuerst wird die Information für qualitative
und quantitative Analysen von dem Messergebnis der Standardprobe
extrahiert. Dann wird beurteilt, ob diese Information ausreichend
ist oder nicht. Wenn die Information nicht ausreichend ist, werden
die Analysebedingungen für
die Kontrolle nochmals geprüft,
und die Messung der Standardprobe wird fortgeführt, bis die Information ausreichend
wird. In dem anderen Fall, wenn die Information ausreichend ist,
wird der Bezug für
die qualitativen und quantitativen Analysen durch einige Werte ausgedrückt, um
die Analysebedingungen für
eine Identifizierung, eine Datenanalyse und ähnliches zu bestimmen.
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Um die vorliegende Erfindung auszuführen, werden
vorbestimmte Komponenten, die den Analysator bilden, und vorbestimmte
Reagenzien benutzt. Im Falle eines Chromatographiesystems entsprechen
eine Säule,
ein Extraktionsmittel bzw. Eluierungsmittel und die Standardprobe
jenen Komponenten und Reagenzien. Die Komponente und das Reagenz
sind nicht notwendigerweise ein Paar. Das bedeutet, dass eine Vielzahl von
Kombinationen möglich
sein kann, solange wie der Analysator das interessierende Paar aus
den Kombinationen erkennen kann.
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1 ist
ein Blockdiagramm, das eine Systemanordnung eines Flüssigchromatographiesystems
zum Analysieren von Katecholamin zeigt. Bei diesem Analysator wird
das Katecholamin vor einem Trennen von Katecholamin mit einem Fluoreszenzlabel
bzw. -Indikator vorderivatisiert, und wird dann in einer Vorsäule, die
in einem Reaktionsbereich vorgesehen ist, einmal absorbiert, um
Unreinheiten zu eliminieren, und wird danach als eine Probe in eine
Trennsäule
eingeführt.
An einen Mechanismus-Steuerbereich 6 ist ein Eingabebereich 15 angeschlossen,
der mit einer Starttaste versehen ist. Ein Auto-Probennehmer 5 ist
mit einer beweglichen Pipettennade 38 ausgestattet. In
diesem Zusammenhang ist die Nadel 38 entlang einer Linie
beweglich, die der Aufstellung eines Containers 10, der
eine dahinein gestellte Fluoreszenz-Derivatisierungs-Reagenzlösung aufweist,
eines Standardprobencontainers 11, einer Mischkammer 12 und
Containern 9 für
eine unbekannte Probe entspricht.
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Wenn ein Bediener für den Analysator
die Starttaste drückt,
die in dem Eingabebereich 15 des Analysators vorgesehen
ist, saugt der Probennehmer 5 400 μl der Standardprobe ein, um
sie in die Mischkammer 12 abzugeben, und zwar aufgrund
des Befehls von dem Mechanismus-Steuerbereich 6. In der
Standardprobe 11 sind drei Arten von Katecholamin enthalten,
d.h. 1.000 pg/ml Noradrenalin (NE), 1.000 pg/ml Adrenalin (E) und
1.000 pg/ml Dopamin (DA). Nachfolgend wird eine wässrige Lösung 10 eines
Fluoreszenz-Derivatisierungs-Reagenzes, das aus 400 μl 60 mM 1,2-Diphenylethylendiamin
(DPE) besteht, angesaugt, um zu der Mischkammer abgegeben zu werden,
um mit der Standardprobe 11 gemischt zu werden. 400 μl der resultierenden
gemischten Flüssigkeit
wird zu einem Messrohr 64 in dem Reaktionsbereich 2 geführt, um
die Fluoreszenz-Derivatisierungs-Reaktion zu beginnen.
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Nach Ablauf von drei Minuten wird
das derivatisierte Katecholamin einmal in einer Vorsäule 65 in
dem Reaktionsbereich 2 absorbiert. Nach Ablauf weiterer
drei Minuten wird das derivatisierte Katecholamin zusammen mit einem
Eluierungsmittel, das von einer Eluierungsmittelzuführpumpe 1 durch
eine Ventilschaltung zugeführt
ist, zu der Trennsäule 3 geführt, um
getrennt zu werden und durch eine "Reverse Phase" Chromatographie vorbereitet zu werden.
Schließlich
wird es durch einen Fluores zenzdetektor 4 erfasst. Das
Chromatogramm wird als die erfassten Daten in einem Datananalysebereich 7 gespeichert.
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Nachfolgend wird das Flussprinzip
in dem System der 1 unter
Bezugnahme auf 2 beschrieben.
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Ein entfernbares Probengestell 27 ist
auf einer Bühne 28 in
dem Auto-Probennehmer 5 des Katecholamin-Analysators montiert.
Das Probengestell 27 hält
eine Vielzahl von Probencontainern 9 mit Blutplasma-Proben,
die dorthinein getan sind. Darüber
hinaus sind in dem Probengestell 27 der Reaktionsreagenzcontainer 10 für die Fluoreszenz-Derivatisierung
und Standardprobencontainer 11a und llb angeordnet.
In diesem Auto-Probennehmer 5 sind die Mischkammer 12,
ein Düsenreinigungsgefäß 34,
ein Ablaufanschluss 35 und ein Injektionsanschluss 36 in
der festen Position neben der Bühne 28 vorgesehen.
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Die Pipettendüse 38 dient, um die
Probe oder das Reagenz in die Mischkammer 12 durch Pipettieren hinein
zu pipettieren, oder überträgt die gemischte
Probe von der Mischkammer 12 zu dem Injektionsanschluss 36.
Ein Antriebsmechanismus 37 hat X-, Y- und Z-Antriebsfunktionen,
so dass er die Pipettendüse 38 in Längs-, Breiten-,
oder Vertikalrichtung frei antreiben kann, um die Düse 38 zu
der Position über
irgendeinem Container oder Anschluss in dem Probennehmer zu bewegen.
Das obere Ende der Pipettierdüse 38 ist
durch ein Dreiwegeventil 26 mit einer Pipettenpumpe 17 und
einem Reinigungsflüssigkeitsgefäß 18 durch
eine Kapillarverbindung 39, wie beispielsweise ein Plastikrohr,
gekoppelt. Ein Halteabschnitt 19 zum Halten der Pipettendüse 38 kann
auf einer Schiene bewegt werden. Die Pipettenpumpe 17 ist
eine Pumpe von zylindrischem Typ, die durch einen Impulsmotor angetrieben
wird.
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Bei dem Flussprinzipsystem, das eine
Vorsäule 65 aufweist,
wird eine Reinigungsflüssigkeit
von einem Flüssigkeitsgefäß 61 durch
ein Probeneinführungsventil 63 durch
eine Pumpe 62 zu der Vorsäule 65 bei einer festen
Flussrate geführt.
Ein Messrohr 64, das zusätzlich in dem Probeneinführungsventil 63 vorgesehen
ist, misst die Probe, die mit einer von dem Injektionsanschluss 36 injizierten
Flüssigkeit
gemischt ist.
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Das Eluierungsmittel von einem Eluierungsmittelgefäß 66 wird
zu der Trennsäule 3 durch
eine Pumpe 1 bei einer festen Flussrate geführt. In
diesem Zusammenhang wird dieses Eluierungsmittel durch ein Säulenschaltventil 67 zu
einer Trennsäule 65 geführt. Durch
Umlegen des Säulenschaltventils 67 wird
das Eluierungsmittel über
die Vorsäule 65 geführt. In
dieser Hinsicht wird die Probe, die in der Vorsäule 65 verarbeitet
worden ist, zu der Trennsäule 3 geführt.
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Die Probenbestandteile, die von der
Trennsäule 3 eluiert
worden sind, fließen
durch eine Flusszelle 59 eines Fluorphotometers. Das durch
das Fluorphotometer 4 erhaltene Messsignal wird durch einen
Analog-/Digitalwandler 55 zu einer Signalverarbeitungseinheit 56 eingegeben.
Die Signalverarbeitungseinheit enthält den Datenanalysebereich 7 und
den Analysebedingungs-Entscheidungsbereich 14, gezeigt
in 1, und kann das Ergebnis
der Signalverarbeitung an einen Drucker 13 und einen CRT 8 ausgeben.
Schaltventile 57 und 58 sind derart vorgesehen,
um die Flüssigkeit
in den Pumpen 62 und 1 wie erforderlich leeren
zu können.
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Als nächstes wird das Verfahren zum
Identifizieren des auf der Basis des Chromatogramms der Standardprobe
zu analysierenden Bestandteile unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
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Dieses Identifizierungsverfahren
ist ein Verfahren, bei dem die Breite des Zeitfensters als die Identifizierungstoleranz
auf der Basis des Chromatogramms der Standardprobe 11 begrenzt
ist. Dann wird dieses Verfahren mit reduziertem Fenster genannt,
wenn es anwendbar ist. Dieses Verfahren nutzt aus, dass die Peaks
der drei Katecholaminbestandteile, die in der Standardprobe 11 enthalten
sind, so erfasst sind, dass sie viel größer als jene sind, die auf
den Unreinheiten basieren. Der Datenanalysebereich 7 wendet
zuerst die Zeitfenster, die in Tabelle 1 aufgelistet sind, auf das
Chromatogramm 20 an und identifiziert drei Peaks 23, 22 und 21 als
DA, E bzw.
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NE, und zwar in der Reihenfolge abnehmender
Retentionszeit. In dem Fall, wo eine Vielzahl von Peaks in einem
Zeitfenster vorhanden ist, werden weitere Peaks näher identifiziert,
die jeweils eine größere Retentionszeit
haben. Tabelle
1
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Der Datenanalysebereich 7 überträgt die Information
der Retentionszeit tR, des Peakbereichs
A und der Peakhöhe
h, die sich auf die Peaks 21, 22 und 23 bezieht,
die von dem Chromatogramm 20 erhalten sind, zu dem Analysebedingungs-Entscheidungsbereich 14.
Der Bereich 14 beurteilt, ob die Information, die jene Peaks
betrifft, zu den in Tabelle 2 aufgelisteten Bedingungen passt oder
nicht. Dann, wenn sie passt, gibt der Bereich 14 einen
Befehl zu dem Datenanalysebereich 7 aus, um die Breite
des Zeitfensters zu reduzieren. Dann werden die Zeitfenster, die
jeweils eine kleine Breite entsprechend den Peaks 21, 22 bzw. 23 aufweisen, eingestellt.
Das Zentrum jedes Zeitfensters mit einer kleinen Breite wird als
die Retentionszeit jedes Peak benutzt. Die Toleranz von dem Zentrum
besteht, wie in Tabelle 3 gezeigt, in einer kleinen Zeitbreite.
Dies resultiert in dem Fehler beim Identifizieren, wenn solche reduzierten
Zeitfenster auf die Chromatogramme unbekannter Proben angewendet
werden, die reduziert werden. Wenn der Datenanalysebereich 7 das
Chromatogramm 20 analysiert, wird eine vorbestimmte Schwelle
auf die Peakhöhe
angewandt. Dann wird, in dem Fall, wo drei Peaks, die die Schwelle überschreiten,
nicht in dem Chromatogramm 20 erhalten werden können, die
Identifizierung beurteilt, dass sie ein Fehler ist.
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4B zeigt
ein anderes Ausführungsbeispiel.
Bei einem Schritt 100 wird jeder Peak gegen die in Tabelle
2 aufgelisteten Bedingungen geprüft.
Wenn irgendein Peak nicht zu den Bedingungen passt, wird eine Anleitung
(I) auf dem CRT 8 gezeigt wie folgt (Schritt 101):
"Peak(s) ist (sind)
außerhalb
des normalen Bereichs. Bitte Säule
und Reagenzien prüfen."
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Im anderen Fall, wenn alle Peaks
zu den Bedingungen passen, wird die Korrelation zwischen den Peaks
im Schritt 102 beurteilt. Die Korrelation wird durch das
Verhältnis
von Retentionszeiten der Peaks angezeigt, und das Verhältnis beschreibt
die Balance zwischen den jeweiligen Retentionszeiten. Wenn das Verhältnis außerhalb
der im Schritt 102 aufgelisteten Bedingungen liegt, wird
eine Anleitung (II) auf dem CRT 8 gezeigt wie folgt (Schritt 103):
"Balance jeweiliger
Retentionszeiten der Peaks ist nicht normal. Bitte Säule und
Reagenzien prüfen."
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In der Tat wird die Balance unter
den Retentionszeiten durch Berechnen ihrer Differenzen beurteilt.
In diesem Fall werden die im Schritt 102 aufgelisteten
Bedingungen durch die folgenden ersetzt. tE – tNE < 0,30
Min.. und tDA – tE < 0,60
Min.. ?
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Wenn die durch den Auto-Probennehmer
5 in
den Chromatographieanalysator eingeführte unbekannte Probe getrennt
ist und das Messergebnis in der Form des Chromatogramms erhalten
ist, werden die individuellen Zeitfenster, die jeweils eine in Tabelle
3 aufgelistete kleine Breite haben, auf das Chromatogramm der unbekannten Probe
angewendet, so dass die Bestandteile, die in der unbekannten Probe
enthalten sind, identifiziert werden. Tabelle
2
Tabelle
3
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Als nächstes wird unter Bezugnahme
auf 4 ein weiteres Peakidentifizierungsverfahren
beschrieben. Dieses Identifizierungsverfahren ist ein Verfahren,
bei dem ein einzelnes Zeitfenster zuerst auf ein Chromatogramm der
Standardprobe angewendet wird, um die Peaks einer Vielzahl zu erfassender
Bestandteile zu identifizieren.
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Der Datenanalysebereich 7 zählt die
Peaks, die in dem einzelnen Zeitfenster in dem Chromatogramm 20 vorhanden
sind, und von welchen Bereichen größer als oder gleich wie 100.000 μV.s sind.
Nur im Falle eines Vorhandenseins von drei Peaks überträgt der Bereich 7 die
Retentionszeit tR, den Peakbereich A und
die Peakhöhe
h zu dem Analysebedingungs-Entscheidungsbereich 14. Andererseits
wird die Identifizierung beurteilt, dass sie ein Fehler ist. Das
einzelne Zeitfenster kann den ganzen Bereich des Chromatogramms
abdecken. Der Analysebedingungs-Entscheidungsbereich 14 diagnostiziert
das Messergebnis auf der Basis der Tabelle 2 auf die gleiche Art,
wie oben beschrieben. Wenn das Ergebnis akzeptabel ist, gibt der
Bereich 14 einen Befehl zu dem Datenanalysebereich 7 aus,
um die reduzierten Zeitfenster von Tabelle 3 für die Analyse der unbekannten
Proben zu benutzen.
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Die Zeitfenster von Tabelle 3, die
automatisch auf der Basis des Verfahrens der 3 oder der 4 bestimmt
werden, werden durch den Drucker 13 auf das Chromatogramm 20 überschrieben.
Darüber
hinaus können
jene Zeitfenster auf dem Chromatogramm auf dem CRT 8 angezeigt
werden. Danach werden bei der Analyse der unbekannten Probe 9,
wie beispielsweise Blutplasma, jene Zeitfenster benutzt, um die
Daten zu analysieren. Die quantitative Analyse der unbekannten Probe
wird durch die proportionale Berechnung unter Verwendung der Peakbereiche
der Standardprobe als der Bezug durchgeführt. Genauer gesagt wird der
Bereich jedes Peaks, von dem ein. Bestandteil auf der Basis der
individuellen Zeitfenster von Tabelle 3 identifiziert ist, mit dem
Bereich jedes Peaks der Standardprobe verglichen. Dann wird die
Konzentration jedes Bestandteile der unbekannten Probe proportional
berechnet, und zwar aufgrund einer Bedingung, dass der Peakbereich
jedes Bestandteile der Standardprobe 1.000 pg/ml ist.
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Während
des Durchführens
der Analyse kann in einigen Fällen
ein Fehler auftreten. Für
einen derartigen Fehler können
einige Gründe
in Erwägung
gezogen werden. In dem Fall, wo die Säule, das Reagenz oder die Komponente
fehlerhaft bzw. degradiert wird, wird der Analytiker von dieser
Information informiert, so dass der Austausch der degradierten Säule, des
Reagenzes oder der Komponente erforderlich ist.
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Zusätzlich dazu kann ein Fall auftreten,
wo der Analysator selbst die Steuerbedingungen ändert, so dass die Analyse
ohne irgendeine Behinderung ausgeführt werden kann. Wenn die Peaks
allgemein klein sind, ist es beispielsweise praktisch, den Verstärkungsfaktor
des Fluoreszenzdetektors 4 zu erhöhen, die Reaktionstemperatur
des Reaktionsbereichs 2 anzuheben oder ihre Reaktionszeit
auszudehnen. Wenn die Retentionszeiten der Peaks kurz sind, ist
es darüber
hinaus praktisch, die Flussrate der Pumpe 1 zu verringern
oder die Temperatur der Säule 3 zu
reduzieren. Wenn die Fehler auftreten, befiehlt der Analysebedingungs-Entscheidungsbereich 14 dem
Mechanismus-Steuerbereich 6, die Steuerbedingungen der
individuellen Antriebsbereiche zu ändern, und zwar unter Verwendung
der Regeln, die auf der Basis der Daten von dem Chromatogramm 20 und
den Sensoren aufgestellt sind. Beispielsweise in dem Fall, wo die
Retentionszeit des letzten Peaks länger ist als jene des Bezugs,
wird zuerst die Grenze der Trennung jedes Peaks auf der Basis der
Auflösung
Rs, des Intervalls der Retentionszeit ΔTR und
der theoretischen Bodenzahl N abgeschätzt. Wenn die Trennung die Grenze
hat und der Druck geringer als der Referenzwert ist, wird die Berechnung
derart durchgeführt,
dass die Retentionszeit des letzten Peaks innerhalb des Referenzwertes
liegt, wodurch die Flussrate der Pumpe 1 erhöht wird.
Sogar wenn die Trennung die Grenze hat, wenn der Druck größer als
oder gleich dem Referenzwert ist, wird die Berechnung in Übereinstimmung
mit den Regeln durchgeführt
und es wird gleichzeitig empfohlen, die Temperatur der Säule 3 anzuheben
und die Flussrate der Pumpe 1 zu erhöhen. Der Mechanismus-Steuerbereich 6 ändert die
Bedingungen der Steuerung in der Art, wie oben beschrieben ist,
und steuert den Betrieb jedes Antriebsbereichs derart, dass die
Standardprobe 11 wieder gemessen wird.
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Weiterhin ist zum Zwecke der Messung
des Zustands der Reaktion ein Verfahren vorgeschlagen, wobei zwei
Arten von Proben benutzt werden, von denen die Konzentration bekannt
ist. Genauer ausgedrückt, werden
die Standardprobe 11a, die 1.000 pg/ml NE, 1.000 pg/ml
E und 1.000 pg/ml DA enthält,
und die Standardprobe 11b, die 500 pg/ml NE, 1.000 pg/ml
E und 2.000 pg/ml DA enthält,
individuell gemessen. Wenn die Linearität der Reaktion normal ist,
hat das Messergebnis der Pro be 11b den Bestimmungswert,
der proportional zu der Konzentration ist. Wenn die Linearität der Reaktion
geringer als oder gleich dem Bezug ist, führt der Analysebedingungs-Entscheidungsbereich 14 die
Berechnung in Übereinstimmung
mit vorbestimmten Regeln durch und befiehlt dem Mechanismus-Steuerbereich 6,
die Bedingungen der Reaktionstemperatur und der Reaktionszeit des
Reaktionsbereichs 2 zurückzusetzen.
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Weiterhin können die Temperatur der Säule 3 und
die Flussrate der Pumpe 1 gemäß der Retentionszeit tDA des letzten Peaks DA gesteuert werden. 4C zeigt ein Ausführungsbeispiel
dafür.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
werden die letzte Retentionszeit tDA und
deren Toleranz als 2,50 Min. bzw. ± 0,50 Min. unter normalen
Bedingungen angenommen.
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Wenn die letzte Retentionszeit tDA geringer als 2,00 Min. ist, sollte die
Flussrate der Pumpe 1 erniedrigt werden. Die Flussrate
der Pumpe 1 wird durch den Bereich 6 gesteuert.
Konkret ausgedrückt,
wird der Druck der Pumpe unterdrückt,
so dass die laufende Flussrate F sich auf F × (tDA/2,50)
erniedrigt.
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Wenn die letzte Retentionszeit tDA größer als
3,00 Min. ist (Schritt 114), werden ein Intervall ΔtR zwischen den Peaks DA und E (Schritt 116)
und ein Index einer Anzahl von theoretischen Böden (Schritt 118)
beurteilt. In den Schritten 116 und 118 bezeichnet
tE die Retentionszeit (Min.) des Peaks E,
hDA bezeichnet die Höhe (in μV) des Peaks DA und ADA bezeichnet den Bereich (in μV × Min.)
des Peaks DA.
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Wenn das Intervall ΔtR größer als
1,00 Min. ist und der Index auch größer als 1.000 ist, wird Schritt 120 durchgeführt. In
den anderen Fällen
wird der gegenwärtige
Algorithmus beendet und eine unbekannte Probe wird in das Flussprinzip
eingeführt,
weil die letzte Retentionszeit tDA innerhalb
der Toleranz angenommen wird.
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Beim Schritt 120 wird der
vorhandene Druck der Pumpe 1 mit ihrem spezifizierten Druck
verglichen und der Spielraum dazwischen bestimmt. Aufgrund der Annahme, dass
der Druck der Pumpe proportional zu der Flussrate ist, ist der Druck
nämlich
auch umgekehrt proportional zu der letzten Retentionszeit tDA. Dadurch wird der Druck P' der Pumpe, der die
letzte Retentionszeit tDA 2,50 Min. ergibt,
berechnet, und der Druck P' wird
beurteilt, ob er innerhalb des spezifizierten Drucks der Pumpe,
z.B. 100 bar, liegt. In dem Fall, wo der Druck P' außerhalb
der Spezifikation ist, wird die Temperatur der Säule erhöht (um 2°K), um die Retentionszeit zu
verkürzen
(Schritt 122). Wenn im Gegensatz dazu der Druck P' innerhalb der Spezifikation
liegt, wird der Druck der Pumpe erhöht, um die derzeitige Flussrate
F auf F × (tDA/2,50) zu erhöhen.
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Die oben beschriebene Korrektur für die Messbedingung
wird wiederholt, bis die letzte Retentionszeit tDA innerhalb
der Toleranz liegt (Schritt 126).
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Wenn zum Zwecke des Analysierens
von Blutplasma und Urin die Standardproben mit den verschiedenen
Konzentrationen oder die Standardproben mit den verschiedenen Konzentrationsverhältnisse
vorbereitet werden, führt
der Analysebedingungs-Entscheidungsbereich 14 weiterhin
die Beurteilung auf der Basis der Schwelle des Peakbereichs oder
des Bereichsverhältnisses
der drei Bestandteile durch. Somit ist es ohne irgendeine Eingabe
von dem Analytiker möglich,
zu erkennen, was zu analysieren ist. Der Bereich 14 kann
das erkannte Analyseverfahren zu dem Steuerbereich 6 einstellen.
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Das vorliegende Ausführungsbeispiel
ist unter der Annahme beschrieben, dass das Katecholamin drei Bestandteile
NE, E und DA hat. Die Analyse kann jedoch auch in Hinsicht auf den
spezifischen Fall durchgeführt
werden, wo das Katecholamin sechs Bestandteile einschließlich DOPA,
DOPAC und DOPEG zusätzlich dazu
aufweist. In diesem Fall ist es möglich, die Analysebedingung
auszuwählen,
bei der die Analyse für
drei Bestandteile in einer kürzeren
Zeit beendet werden kann als jene Analyse für sechs Bestandteile. Der in 1 gezeigte Analysator kann
das Analyseverfahren bestimmen, indem er nur entweder die Standardprobe
von drei Bestandteilen oder jene von sechs Bestandteilen auswählt, ohne
eine Eingabeoperation von dem Bediener. Während der Einstelloperation
des Chromotographiesystems wird die Standardprobe gemessen, und
das Vielfachpeaks-Identifizierungsverfahren wird durch das oben
angeführte
einzelne Fenster angewendet. Der Analysebedingungs-Entscheidungsbereich 14 zählt die
Zahl der Peaks, von welchen Bereichen die Referenzschwelle überschreiten.
Wenn die Anzahl der Peaks drei ist, befiehlt dann der Bereich 14 dem
Mechanismus-Steuerbereich 6 die Analyse für drei Bestandteile
auszuführen,
während,
wenn ihre Anzahl sechs ist, der Bereich 14 dem Bereich 6 befiehlt,
die Analyse für
sechs Bestandteile auszuführen.
Danach geht die Analyse zu der Standardprobe weiter, und dann zu
den unbekannten Proben. Auch wenn keine Messung während der Einstelloperation
durchgeführt
wird, kann weiterhin ein Verfahren derart durchgeführt werden,
dass die Standardprobe durch das Analyseverfahren für sechs
Bestandteile mit einer langen Analysezeit gemessen wird, und auf
Erfassen der drei Peaks hin das Analyseverfahren zu dem Analyseverfahren
für drei
Bestandteile umgeschaltet wird.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung wird im nachfolgenden unter Bezugnahme auf 5 und 6 beschrieben. Das in 5 gezeigte System ist ein Flüssigchromatographieanalysator,
der glykosyliertes Hämoglobin
durch die Ionenaustauschchromatographie analysiert. Eine Eluierungsmittel-Zuführpumpe 40 führt die
Eluierungsmittel A 48, B 49 und C 50 derart zu, dass A 48, B 49
und C 50 geschaltet werden, um jeweils für 1,9 Min., 1,0 Min. und 0,4
Min. für
jede Probe zugeführt
zu werden. Somit führt die
Pumpe 40 die schrittweise Eluierung durch. Demgemäß wird mit
jeder unbekannten Probe 51 die schrittweise Eluierung in
einem Zyklus von 3,3 Min. aufeinanderfolgend durchgeführt.
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Vor der Chromatographietrennung der
unbekannten Proben 51 saugt ein Auto-Probennehmer 43 mit einer beweglichen
Nadel 5 μl
einer Standardprobe 52 von Hämoglobin (Hb) an, das eine
Vielzahl von zu erfassenden Bestandteilen enthält, um es der Verdünnungsbehandlung
auszusetzen, und danach führt
er die resultierende Flüssigkeitslösung zu
dem Chromatographie-Flussprinzip mit einer Trennsäule 41.
Die Standardprobe wird zusammen mit dem Eluierungsmittel A 48 in
die Trennsäule
41 eingeführt, so
dass die Bestandteile, die darin enthalten sind, getrennt und verstreut
werden. Jeder Bestandteil, der von der Trennsäule 41 eluiert worden
ist, wird durch einen Detektor 42 mit Absorptionsversmögen im sichtbaren
Bereich erfasst. Das Chromatogramm wird als die erfassten Daten
in einem Datenanalysebereich 45 gespeichert.
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Eine Signalverarbeitungseinheit,
die den Datenanalysebereich 45 und einen Analysebedingungs-Entscheidungsbereich 53 enthält, erhält die Peaks,
die den Bestandteilen entsprechen, die auf der Basis des Chromatogramms
der Standardprobe zu erfassen sind, stellt die Breiten der Zeitfenster
der Peaks ein und wendet die so eingestellten Zeitfenster auf das
Chromatogramm jeder unbekannten Probe an, um dadurch die in jeder
unbekannten Probe enthaltenen Bestandteile zu identifizieren. Ein
Mechanismus-Steuerbereich 44 betätigt den Probennehmer 43,
wenn das Operationsstartsignal von einem Eingabebereich 15 angelegt
ist, um den Probennehmer 43 das Abtasten der Standardprobe 53 durchführen zu
lassen. Nachdem die Zeitfenster gesetzt worden sind, betätigt der
Bereich 44 den Probennehmer 43 wieder, um den
Probennehmer 43 das Abtasten jeder unbekannten Probe 51 durchführen zu
lassen. Die Chromatogramme der Standardprobe und der unbekannten
Proben werden zu einem Drucker 47 und einem CRT 46 ausgegeben.
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Im nachfolgenden wird das Verfahren
zum Identifizieren der Peaks der Bestandteile unter Verwendung des
Chromatogramms der Standardprobe unter Bezugnahme auf
6 beschrieben. Der Datenanalysebereich
45 wählt die
Peaks, von denen Bereiche größer als
oder gleich 3.000 μV.s
sind, aus dem Chromatogramm
60 der Standardprobe aus, das
von dem Detektor
42 erhalten ist, und wendet die in Tabelle
4 gezeigten Zeitfenster darauf an. Als ein Ergebnis wird erkannt,
dass die Retentionszeit des Peaks Ao 2,50 Min. beträgt, die
Retentionszeit des Peaks A1c 1,66 Min. beträgt, und jene des Peaks A1a
0,41 Min. beträgt.
In Tabelle 4 ist die Retentionszeit des gemessenen Peaks A1c gezeigt.
Die Peaks L – A1c,
F und A1b werden auf der Basis des Berechnungsausdrucks der Tabelle
4 berechnet. Das bedeutet, dass der Peak L – A1c unter Verwendung von
(1,46 ± 0,15)
Min. gesucht wird, ausgedrückt durch
das Berechnungsergebnis von (1,00 × 1,66 – 0,20) und ihrer Toleranz
als das Zeitfenster. In
6 ist
der entsprechende Peak nicht identifiziert. Auf ähnliche Weise wird das Zeitfenster
des Peaks F berechnet, um in dem Bereich von (0,97 + 0,15) Min.
zu sein, und jenes des Peaks A1b wird berechnet, um in dem Bereich
(0,56 + 0,20) Min. zu sein. Im Falle der
6 beträgt die Retentionszeit des Peaks
F 0,97 Min. und jene des Peaks A1b beträgt 0,64 Min. Tabelle
4
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Die einzelnen Zeitfenster, die in
Hinsicht auf die Peaks Ao und A1c reduziert sind, werden auf die
Chromatogramme der unbekannten Proben 51 angewendet. Das
bedeutet, dass das Zeitfenster für
den Peak Ao auf (2,50 ± 0,15)
Min. eingestellt wird, und das Zeitfenster für den Peak A1c wird auf (1,66
+ 0,15) Min. eingestellt.
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Der Peak L – A1c oder F als der Unterpeak
kann in einigen Fällen
nicht von der Hb-Standardprobe 52 getrennt
und erfasst werden. Daher ist das oben angegebene Verfahren verfügbar. Der
Datenanalysebereich 45 führt die Identifizierung in
bezug auf das Chromatogramm in Übereinstimmung
mit dem Verfahren durch, wie es oben beschrieben ist. Zuerst werden
die Peaks ausgewählt,
von denen Bereiche die Schwelle überschreiten.
Nachfolgend werden Ao und A1c unter Verwendung des oben angegebenen
Verfahrens mit reduziertem Zeitfenster identifiziert. Der Analysebedingungs-Entscheidungsbereich 53 reduziert
die Toleranzen der Peaks Ao und A1c auf ±0,15 für die unbekannte Probe 51 des
Blutes. Dann wird das Zeitfenster jedes restlichen Peaks auf der
Basis der Retentionszeit von A1c berechnet und dem Datenanalysebereich 45 wird
befohlen, die Identifizierung durchzuführen.
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Das Zeitfenster jedes Peaks ist eine
Funktion, die der Retentionszeit von A1c innewohnt. Dies kann als
das weiterentwickelte Identifizierungsverfahren betrachtet werden,
und zwar aufgrund der relativen Retentionszeit, in der die Retentionszeit
des Unterpeaks proportional zu der Retentionszeit des Hauptpeaks
ist. Anders ausgedrückt
wird in diesem Fall die proportionale Berechnung auf die allgemeine
Funktion erstreckt, und die Zeitfenster werden als die Funktionen
benutzt, die den zugeordneten Peaks innewohnen. Dieses Verfahren ist
der Chromatographie verfügbar,
die das Eluierungsverfahren anwendet, bei dem die proportionale
Beziehung nicht einfach unter den Retentionszeiten errichtet wird.
Die Peaks L – A1c,
F, A1b und A1a werden in der Reihenfolge abnehmender Retentionszeit
identifiziert. Mit dem Bestimmungswert des Bestandteils wird das Verhältnis, das
durch seinen Peakbereich gebildet wird, in der Form einer Prozentangabe
durch den Steuerbereich 44 auf dem CRT 46 angezeigt.
Darüber
hinaus wird das identifizierte Chromatogramm durch den Drucker 47 gedruckt,
wie es in 7 gezeigt
ist. Wenn kein Peak in dem berechneten Zeitfenster vorhanden ist, wird
die Suchzeit gedruckt und der Bestimmungswert wird 0,0 %. Danach
werden, wenn die unbekannten Proben 51 analysiert sind,
Ao und A1c unter Verwendung des Verfahrens eines reduzierten Zeitfensters
identifiziert, während
die Peaks L – A1c,
F, A1b und A1a unter Verwendung des Verfahrens jeweiliger variabler
Zeitfenster identifiziert werden.
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7 zeigt
die so erhaltenen beobachteten Daten.
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Es wird im weiteren ein anderes Peakidentifizierungsverfahren
beschrieben. Bei diesem Identifizierungsverfahren wird ein Verfahren
zum Identifizieren der Peaks von vielen zu erfassenden Bestandteilen
angewendet, die durch die Chromatographietrennung unter Verwendung
des o.g. einzelnen Zeitfensters erhalten werden.
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Bei diesem Identifizierungsverfahren
werden die Bestandteile der Standardprobe zuerst durch die Trennsäule getrennt,
und dann werden die Peaks, deren Bereiche größer als oder gleich 3.000 μV.s sind,
ausgewählt.
Als nächstes
werden unter Verwendung der Zeitfenster von Tabelle 5 die Peaks,
deren Scheitelpunkte in dem zugehörigen Zeitfenster vorhanden
sind, erfasst.
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Nachfolgend werden mit dem Zeitfenster
A von Tabelle 5 zwei Peaks in der Reihenfolge eines abnehmenden
Bereichs ausgewählt.
In diesem Fall, (1), wenn alle zwei Peaks ausgewählt werden, werden die Peaks als
A1a und A1b in der Reihenfolge anwachsender Retentionszeit identifiziert,
und (2), wenn nur ein Peak ausgewählt wird, wird der Peak als
A1b identifiziert. Tabelle
5
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Als nächstes werden mit dem Zeitfenster
B der Tabelle 5 drei Peaks in der Reihenfolge eines abnehmenden
Bereichs ausgewählt.
In diesem Falle, (1) wenn alle drei Peaks ausgewählt werden, werden die Peaks als
F, L – A1c
und A1c in der Reihenfolge anwachsender Retentionszeit identifiziert,
und (2), wenn zwei Peaks ausgewählt
werden, wird der Peak mit größerer Retentionszeit
als A1c identifiziert. Ein weiterer Peak wird als L – A1c identifiziert,
wenn seine Retentionszeit innerhalb 0,4 Min. nahe Alc ist. Andererseits
wird er als F identifiziert. (3) Wenn nur ein Peak ausgewählt wird,
wird er als A1c identifiziert.
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Weiterhin wird mit dem Zeitfenster
C der Tabelle 5 der Peak mit dem größten Bereich als Ao identifiziert.
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Um dieses Identifzierungsverfahren
auszuführen,
erfasst der Datenanalysebereich 45 der 5 zuerst die Peaks, deren Bereiche größer als
oder gleich 3.000 μV.s
sind, aus dem Chromatogramm 60, wie es in 6 gezeigt ist. Dann wird das Chromatogramm 60 in
drei Zeitfenster aufgeteilt. Mit jedem Zeitfenster werden die Peaks,
die jeweils einen großen
Bereich aufweisen, ausgewählt
und danach in Übereinstimmung
mit den Regeln identifiziert. Der Analysebedingungs-Entscheidungsbereich 53 empfängt das
Identifizierungsergebnis. Dann, wenn Ao und A1c nicht identifiziert
sind, wird das Identifizierungsergebnis als Fehler beurteilt. Wenn
Ao und A1c identifiziert sind, befiehlt der Bereich 53 dem
Steuerbereich 44, die Analyse der nachfolgenden unbekannten
Probe 51 fortzuführen.
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Bei dem Analysator für glykosyliertes
Hämoglobin
kann, auf die gleiche Art wie bei dem Katecholamin-Analysator, die
Retentionszeit der individuellen Peaks von dem Referenzwert abweichen.
In einem derartigen Fall wird die Änderung der Pumpenflussrate
und der Säulentemperatur
wie oben beschrieben eine effektive Maßnahme. Da der Analysator für glykosyliertes
Hämoglobin
die schrittweise Eluierung durchführt, kann darüber hinaus
der Analysebedingungs-Entscheidungsbereich 53 die Berechnung
in Übereinstimmung
mit den Regeln durchführen,
um dem Steuerbe reich 44 zu befehlen, die Schaltzeit jedes
Eluierungsmittels zu ändern.
In diesem Fall ändert
der Steuerbereich 44 die Bedingungen der Steuerung und
misst wieder die Standardprobe.
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Wie hierin vorgestellt ist, stellt
gemäß der vorliegenden
Erfindung der Bediener des Analysators nur die Proben ein, um die
Operation zu starten, und die Analysebedingungen werden automatisch
von dem Analysator selbst bestimmt. Daher ist der Bediener des Analysators
frei von der Schwierigkeit, die Analysebedingungen zu untersuchen.
