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Anwendungen – Einsatzbereiche von Origin/OriginPro

Einsatzbereiche von Origin/OriginPro

Pharmakologie

Origin unterstützt die Analyse von pharmakologischen Daten mit mehreren Standardfunktionen. Ob Dose-Response-Parameter bewertet, eine Standardkurve angepasst oder eine globale Anpassung für mehrere Datensätze druchgeführt werden soll, Origin führt die Analyse effizient und effektiv aus.

  • Standardmäßige Analyse-Templates für Dose-Response-Analysen
  • Anpassen von Standard- und Antwortkurven in einem Schritt
  • Vorlagen zum Erzeugen einer Standardkurve aus Untersuchungsdaten
  • Globales Anpassen und Anpassen von Wiederholungen bei mehreren Datensätzen
  • Benutzerdefinierbare Vorlagen und das Hilfsmittel der Stapelverarbeitung zum Automatisieren von Analysen großer Datenmengen

Dose-Response-Analyse

Ein üblicher erster Schritt bei der Dose-Response- (oder Concentration-Response-) Analyse ist das Anpassen der gemessenen Anwort eines Systems auf unterschiedliche Konzentrationen eines Agonisten, wodurch eine Kontrollkurve erstellt wird. Ein Antagonist wird eingeführt, Antwortdaten werden gesammelt und die Anpassung wird erneut durchgeführt. Durch den Vergleich der zwei Fit-Kurven werden wertvolle Informationen zu den biochemischen Komplexen gewonnen, die in den Reaktionen des Agonisten allein und in Relation zur Anwesenheit des Antagonisten enthalten sind. Origins nichtlineare Anpassung, der NLFit, vereinfacht Analysen wie Dose-Response, die größtenteils auf Kurvenanpassungen basieren. Während viele funktionale Beziehungen möglich sind, werden die meisten Dose-Response-Kurven gut mit einer sigmoidalen Kurve angepasst. Origin bietet 16 parametrisierte Kurven in sieben Kategorien:

  • Dose-Response (2)
  • Logistic (4)
  • Hill (2)
  • Boltzmann (3, einschl. Double Boltzmann)
  • Gompertz (1)
  • Richards (2)
  • Weibull (2)

Die Analyse ist jedoch nicht auf diese beschränkt, da es mit dem NLFit möglich ist, eigene Anpassungsfunktionen zu definieren.

Standardkurven mit Anpassung von Wiederholungen

Eine Standardkurve bietet die Grundlage zur Bestimmung von unbekannten Parametern eines wohl definierten Fits der Antwortdaten aus einem bestimmten System. Eine typische Standardkurve wird aus mehreren Experimenten mit sehr ähnlichen Abtastintervallen und Parameterwerten erzeugt. Anstatt die Daten vor der Anpassung zu mitteln, wodurch statistische Messabweichungen eingeführt werden können, ermöglicht es Origins Option zum Anpassen von Wiederholungen - der so genannte zusammengefasste Fit -, die Rohdatensätze gemeinsam anzupassen, so dass sich ein besserer Gesamtfit ergibt.

Origin kann die Standardkurve dann interpolieren, um X-Werte (Konzentrationen, z. B. EC20 oder EC80) bei gegebenen Y-Werten zu suchen und umgekehrt. Zum Automatisieren der Funktion kann entweder die mit Origin ausgelieferte Vorlage "Assay" verwendet oder eine eigene Vorlage entworfen werden.

Globales Anpassen von mehreren Datensätzen

Möglicherweise ist es für eine Aufgabe erforderlich, Datensätze entweder unabhängig voneinander oder zusammen anzupassen. Dazu kann ein globaler Fit verwendet und gemeinsame Parameter, wie z. B. die Basislinie oder die Asymptote, geteilt werden. Origin bietet die einzelne und die gemeinsame (globale) Anpassung von mehreren Datensätzen und die Möglichkeit, Daten einfach aus der Analyse zu entfernen oder sie hinzuzufügen.

Origins globale Anpassungsfunktionalitäten für pharmakologische Analysen werden in einer Fallstudie zur globalen Anpassung erläutert.

Untersuchen von Daten mit dem Minitool Quick Fit

Mit dem Minitool Quick Fit können schnell mehrere Kurventypen an einen Datensatz angepasst werden, um den am besten geeigneten zu bestimmen. Dementsprechend kann eine ähnliche Anpassungsfunktion für mehrere Datensätze verwendet werden.. Der Quick Fit ist ein extrem nützliches Hilfsmittel zum Untersuchen von Daten vor der Durchführung einer vollständigen Analyse; beim zweiten Schritt der Analyse können die Parameter des Quick Fits und die Ergebnisse direkt an Origins nichtlineares Anpassungshilfsmittel (NLFit) zurück gesendet werden.

Gewichtetes Anpassen für gemittelte Daten

Manchmal sind die Daten einer Antwortkurve nur als gemittelte Daten mit verbundenem Fehler verfügbar. Origins unterschiedliche gewichtete Anpassungsmethoden ermöglichen das Faktorieren der Fehlerwerte (oder anderer festgelegter Werte) im Fit.

Sobald eine Analyse einmal durchgeführt wurde, kann sie als Analysevorlage zur wiederholten Verwendung gespeichert werden; neue Daten werden dann einfach in die Vorlage importiert und die Analyse automatisch fertig gestellt. Bei Analysen von größeren Datenmengen kann Origins Hilfsmittel der Stapelverarbeitung zusammen mit der Analysevorlage verwendet werden, um die Dose-Response-Analyse zu automatisieren.

Experimentelle Daten anhand Konfidenzen bewerten und vergleichen

Eine häufige Aufgabe ist es, bestimmte experimentelle Daten mit theoretischen Daten bzw. Vergleichsdaten zu vergleichen, wie hier am Beispiel der Reaktionsgeschwindigkeitskonstante bei einer definierten Temperatur und Amplitude in Abhängigkeit der Aktivierungsenergie gezeigt.

Mit Hilfe von Origin und den implementierten Funktionen erstellen Anwender schnell präzise und aussagekräftige Graphen, die auf einen Blick vermitteln, ob ihre Messdaten innerhalb des gewünschten Konfidenzintervalls liegen oder ob abweichende Werte vorliegen und eine Überprüfung der Daten notwendig ist.

Auch im 3D-Raum ist es sehr einfach möglich, Abweichungen von theoretischen Daten eindeutig zu visualisieren, wie hier am Beispiel einer druck- sowie spannungsabhängigen Messung der detektierten Intensität eines Detektors zu sehen.

Spektroskopie

Es gibt mehrere Origin-Funktionen, die sich für die Spektroskopie sinnvoll einsetzen lassen. Von spezialisierten Importoptionen bis zu Hilfsmitteln, die speziell für die effiziente Impuls- und Basislinienanalyse entwickelt wurden, unterstützt Origin in vollem Umfang all jene Anwender, die im Bereich Spektroskopie, Chromatographie und verwandten Techniken tätig sind:
  • Viele Importoptionen: ASCII, Instrument/Binär, Benutzerdefiniert
  • Impulssuche mit Glättungs- und Filterungsoptionen
  • Ableitungsmethoden für die verborgene Impulssuche
  • Impulsintegration
  • Anpassung einzelner und mehrerer Impulse

Grafische Darstellung von Spektren

Zum Darstellen von vielen Spektren eignen sich leicht erstellbare 2D- und 3D-Wasserfalldiagramme. Der Hauptunterschied zwischen diesen beiden Diagrammtypen liegt darin, dass das 3D-Wasserfalldiagramm eine dritte beschriftete Achse anzeigt.

Zusätzlich zu den Liniendiagrammen für ein einzelnes 2D-Spektrum, die durch einfaches Point-und-Klick erstellt werden, bietet Origin Diagrammvorlagen für gestapelte Versatz- und 2D- bzw. 3D-Wasserfalldiagramme, mit denen meherere Spektren nebeneinander angezeigt werden können. Um nur einige wenige Spektren zu vergleichen, eignet sich ein Liniendiagramm mit Y-Versatz.

Analysieren von Spektren mit dem Impulsanalysator

Origins Impulsanalysator ermöglicht die vollständige Beschreibung von einzelnen und mehreren Impulsen. Die Impulssuchfunktionalitäten umfassen die Erkennung von verborgenen Impulsen und mehrere Datensätze können unabhängig oder mit geteilten Parametern analysiert werden. Wenn die Parameter für die Impulsanalyse festgelegt wurden, können die Einstellungen als Design gespeichert und dann immer wieder verwendet werden. Sobald ein Design gespeichert ist, werden einfach die neuen Daten importiert und die Analyse wird automatisch durchgeführt.

Definieren der Analyse

Der Impulsanalysator bietet fünf Analysen in einem Hilfsmittel mit jeweils eigener Ergebnisausgabe:

  1. Basislinie erzeugen
  2. Basislinie subtrahieren
  3. Impulse suchen
  4. Impulse integrieren
  5. Impulse anpassen

Festlegen einer Basislinie

Mit dem Festlegen einer Basislinie wird eine Impulsanalyse üblicherweise begonnen. Dabei kann gewählt werden, ob Origin eine Basislinie automatisch erkennen oder ob manuell eine Basislinie mit Hilfe eines vorhandenen Datensatzes oder durch Auswählen von Ankerpunkten auf der Kurve definiert werden soll. Der Impulsanalysator unterstützt ebenfalls die Definition spezieller Basislinien für Röntgen-Fotoemissions-Spektren.

Das Definieren einer benutzerdefinierten Basislinie kann so einfach sein wie die Auswahl von Endpunkten für eine Linie oder das Anpassen einer Funktion an die Basislinie von mehreren Ankerpunkten aus. Wenn mit der Impulsanalyse fortgefahren wird, führt ein Vorschaufenster durch die Einstellungen, ausgehend von der Erzeugung der Basislinie. Im gezeigten Vorschaufenster wird eine sigmoidale Funktion an Ankerpunkte der Basislinie angepasst. Die Analyse kann mit der festgelegten Basislinie fortfahren oder sie kann ggf. direkt subtrahiert werden.

Suchen von Impulsen

Sobald eine Basislinie festgelegt wurde, besteht der nächste Schritt im Suchen einzelner Impulse. Die Impulsauswahloptionen werden im Bedienfeld des Impulsanalysators unten gezeigt, schließen Glättungs- und Filterungsoptionen mit ein und bestimmen, wie jeder Impuls auf der sich ergebenden Grafik beschriftet werden sollte. Optionen für die Impulssuche beinhalten lokale Maxima und erste Ableitungen, einschließlich der Option ein Glättungsfenster festzulegen, mit dem Schwankungen von aussagekräftigen Impulsdaten abgegrenzt werden können. In OriginPro stehen auch Impulssuchmethoden mit Hilfe von zweiten Ableitungen und Residuen erster Ableitungen zur Verfügung, mit denen nach verborgenen Impulsen in Daten gesucht werden kann. Zusätzlich kann die Impulsidentifikation nach der Anzahl der zu suchenden Impulse oder der Impulshöhe gefiltert werden.

Definieren der Suche nach Impulsen durch Origin

Wenn alle gewünschten Optionen für die Impulssuche ausgewählt sind, können mit einem Klick auf "Suchen" die Impulse in der Vorschau des Diagrammfensters angezeigt werden. Impulse werden standardmäßig mit ihren X-Koordinaten beschriftet.

Integrieren und Anpassen von Impulsen

Sobald die gewünschten Impulse identifiziert wurden, sollen sie vielleicht weiter verarbeitet werden, indem z. B. ihre jeweiligen Bereiche durch Integration gesucht werden. In OriginPro ist die automatisierte Impulsanpassung als Option enthalten - für einzelne Impulse und für die gesamte Kurve. Integrations- und Anpassungskriterien können im Dialogfeld des Impulsanalysators definiert werden und Origin zeigt eine voraussichtliche Anpassung (oder Bereiche, für Integration) für die Daten im Vorschaufenster des Impulsanalysators.

Vorschau der Impulsanpassung:
Einzelne Impulse (cyan),
und gesamte Kurve (rot)

Wenn die Anpassungsvorgänge (oder Suchvorgänge) mit der jetzt subtrahierten Basislinie angezeigt werden sollen, muss zum Bedienfeld der Basislinie zurück gegangen und dort die Basislinie subtrahiert werden. Das Ergebnis sieht dann folgendermaßen aus:

Erzeugen eines Berichts

Wenn die Analyse beendet ist, sollen die Daten möglicherweise als Bericht ausgegeben werden. Der Impulsanalysator bietet mehrere Optionen für die Berichtserstellung, einschließlich das Ziel, an das der Bericht ausgegeben und welche Parameter berücksichtigt werden sollen.

Der Impulsanalysator erzeugt zusätzliche Zusammenfassungsblätter der Analyse entsprechend der Angaben, einschließlich alle Impulsanpassungskurven, Impulseigenschaften, Basislinien und Daten mit subtrahierter Basislinie. Diese Arbeitsblätter sind sehr nützlich für darauffolgende Analysen.

Das Minitool Integration

Zur schnellen Untersuchung einzelner Impulse kann das Minitool Integration verwendet werden, um eine schnelle Einschätzung der Impulsparameter zu gewinnen, einschließlich Impulshöhe, Impulszentrum und volle Breite bei halben Maximum. Wenn mehrere Impulse ausgewählt werden, ermittelt das Minitool der Integration den höchsten Impuls in der Gruppe. Dieses Hilfsmittel ergänzt den Impuslanalysator und ermöglicht es, Daten durchzugehen und Bereiche für eine detaillierte Analyse auszuwählen.


Senden von Ausgabeparametern an das Ergebnisprotokoll, das Skriptfenster oder ein Arbeitsblatt

Importieren spektraler Daten

Über Datei > Import werden typische Dateitypen für die Spektroskopie unterstützt

Origins viele ASCII-Importoptionen, ergänzt durch den vordefinierten Import herkömmlicher Instrument-Formate für spektrale Daten (Thermo Scientific (SPC,CGM), J-CAMP (DX, DX1, JDX, JCM), Princeton Instruments (SPE)), machen den Import von Rohspektren in Origin sehr unkompliziert und erfordern nur ein paar Mausklicks .

Eine ASCII-Datei kann über das Hauptmenü (Datei > Import > Einzelnes ASCII), über die Symbolleiste oder mit Hilfe eines LabTalk-Skripts importiert werden. Instrument-Formate können aus der Liste der verfügbaren Formate ausgewählt werden (über Datei > Import, siehe unten). Wenn das passende Format nicht dabei ist, ist es möglich, einen benutzerdefinierten Dateityp mit Hilfe des Importassistenten zu importieren - sobald sie festgelegt wurden, können die benutzerdefinierten Einstellungen in einem Importfilter für die wiederholte Nutzung gespeichert werden.

Anzeige der Metadaten der Arbeitsmappe durch den Arbeitsmappen-Organizer

Beim Importieren der Daten bietet Origin Optionen zum direkten Übertragen der in den Headerzeilen der Datei enthaltenen Metadaten in Arbeitsblattkopfzeilen und zum Zugreifen auf alle Metadaten im Arbeitsmappen-Organizer.

Kalibrierkurven erstellen

Die automatische Bearbeitung von Daten kann nur wissenschaftlich korrekt durchgeführt werden, wenn die für die Korrektur verwendeten Kalibrierkurven korrekt bestimmt wurden. Ein schneller Zugriff zur Prüfung spart hier viel Arbeitszeit bei der eventuellen Fehlersuche. Hier ist zu sehen, wie aus gemessenen und erwarteten Daten eine spektrale Kalibierkurve für ein Spektrometer erstellt wurde und die daraus resultierende Kalibrierkurve aussieht. Gleichzeitig wird die Verlässlichkeit bei definiertem Signal-zu-Rausch-verhältnis gezeigt.

Origin und seine vielfältigen, implementierten Funktionen ermöglichen es Anwendern, nicht nur schnell und einfach Kalibrierkurven zu erstellen, sondern diese zusätzlich mit ihren Charakteristika zu visualisieren und dadurch auf eventuelle Fehler oder Schwachstellen zu überprüfen.

Neurowissenschaften

Durch die Möglichkeit, pCLAMP- und HEKA-Datendateien zu importieren, sowie durch veröffentlichungsreife Diagramme mit mehreren Layern und erweiterte Analysehilfsmittel ist Origin seit vielen Jahren die Datenanalyse- und Visualisierungssoftware erster Wahl für Neurowissenschaftler.

Origin ist eine 64-Bit-Anwendung, so dass es möglich ist, mit sehr großen Datensätzen zu arbeiten, und bietet einen einfachen Weg, um mit Hilfe von Tastatur bzw. Maus sich visuell durch die großen Datensätze zu zoomen und zu bewegen. Erweiterte statistische Hilfsmittel für die Hauptkomponentenanalyse sowie Cluster- und Diskriminanzanalyse wurden ebenfalls hinzugefügt.

Benutzerdefinierter Import für pCLAMP- und HEKA-Dateiformate


Mit Origins Dialogfeld für den Import von pCLAMP-Dateien können Sie Axon-Binär-Dateien (ABF, DAT) importieren.

Origin enthält Dialogfelder für den benutzerdefinierten Import von pCLAMP- und HEKA-Dateiformaten. Die Dialogfelder für den Import enthalten folgende Funktionalität:

  • Anzeigen der Dateiprotokollinformationen im Dialogfeld
  • Auswählen von Kanälen und/oder Episoden (pCLAMP) oder Auswählen einer zu importierenden Serie (HEKA)
  • Durchführen eines teilweisen Imports Aktivieren von Sparklines, um schnell einen Überblick über das Profil Ihrer Datensätze in der Arbeitsmappe zu erhalten
  • Importieren von mehreren Datendateien in neue Mappen, Blätter oder Spalten

Benutzerdefinierte Vorlagen für pCLAMP-Daten


Benutzerdefinierte Vorlage für pCLAMP-Diagramme mit Steuerungsbedienfeld für die benutzerdefinierte Anpassung.


Die benutzerdefinierte Arbeitsmappenvorlage für pCLAMP-Daten zeigt Sparklines an und steuert die Erstellung des Diagramms.

Origin bietet benutzerdefinierte Arbeitsmappen- und Diagrammvorlagen für die Arbeit mit pCLAMP-Daten. Das Dialogfeld Import fügt Daten in eine benutzerdefinierte Arbeitsmappe ein. Die Arbeitsmappe verfügt über ein Steuerungsbedienfeld mit den folgenden Optionen:

  • Reizwellen zeichnen
  • Markierungen im Diagramm anzeigen
  • Linie für "ausgewählten Wert" hinzufügen
  • Zu zeichnende Signale oder Sweeps auswählen
  • Anzeigemodus 'Zusammengefasst', 'Kontinuierlich' oder 'Sweeps'
Die Daten werden mit Hilfe einer benutzerdefinierten Diagrammvorlage gezeichnet. Ein Steuerungsbedienfeld bietet Optionen zum benutzerdefinierten Anpassen der Anzeige. Auch für den erneuten Import der Datendatei steht eine Option zur Verfügung.

Bedienerfreundliche Analysehilfsmittel

Origin bietet eine große Auswahl von Hilfsmitteln, die sich für neurowissenschaftliche Datenanalysen eignen:

  • Signalverarbeitung (einschließlich Glättung, Digitalfilterung, FFT, Kurzzeit-FFT*, Korrelation* und Kohärenz*).
  • Kurvenanpassung (einschließlich globale Anpassung mit gemeinsamer Nutzung von Parametern und Modellvergleich*).
  • Impulsanalyse (einschließlich Impulssuche, Impulsintegration und Impulsanpassung*).
  • Statistik (einschließlich Deskriptive Statistik, Häufigkeiten zählen, parametrische und nichtparametrische Hypothesentests*, ANOVA und Hauptkomponentenanalyse*)

Viele der Datenanalysehilfsmittel sind in Form von Minitools verfügbar, die es dem Anwender ermöglichen, mit dem Diagramm zu interagieren und die Analyse auf einen bestimmten Bereich zu beschränken.

Erweiterte Analysehilfsmittel bieten umfangreiche Optionen zur benutzerdefinierten Anpassung, einschließlich der Möglichkeit, die gewünschten Einstellungen als Dialogdesign für die wiederholte Nutzung zu speichern.


Das Minitool Impulsanalyse für die interaktive Impulsanalyse innerhalb einer grafischen Datenauswahl (ROI)


Anpassungsergebnisse von Episodensignalenden mit einer Exponentialfunktion


Anpassungsergebnisse von Episodensignalenden mit einer Exponentialfunktion

Veröffentlichungsreife Diagramme


Benutzerdefiniertes Diagramm mit mehreren Layern zeigt Rohdaten und Analyseergebnisse an.

Mit Origins umfangreichen Optionen zur benutzerdefinierten Anpassung von Diagrammen können Sie:

  • Einfach Diagramme mit mehreren Feldern erstellen, um Rohdaten und Analysergebnisse darzustellen
  • Alle Elemente der Diagramme benutzerdefiniert anpassen und Anmerkungen hinzufügen, einschließlich dem Skalierungsobjekt, um die x- und y-Skala für Rohdaten darzustellen
  • Benutzerdefinierte Einstellungen als Vorlagen oder Designs zur wiederholten Nutzung speichern
  • Diagramme für Veröffentlichungen in Vektorformaten (einschließlich EPS und PDF) oder Rasterformaten mit hohen Auflösungen (einschließlich TIFF, PNG und JPEG) exportieren
  • Diagramme an Microsoft® PowerPoint® senden oder in Microsoft® Word® einbetten oder die Funktion der Slide-Show verwenden, die in Origin für Präsentationen bereit gestellt wird

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