Copyright: GB


Inhalt

Allgemeines zu LABCALC

Kontextabhängige Hilfe

Benutzung


Allgemeines zu LABCALC

Labcalc dient dazu, Messdaten zu erfassen, auszurechen, zu speichern, graphisch darzustellen und zu drucken. Zur Zeit werden einerseits Methoden unterstützt, welche als Output Chromatogramme produzieren (Aminosäuren, Zucker und Organisch Säuren).

Weiters können Eichgeraden mit bis zu 20 Eichpunkten berechnet und Rückrechnungen für photometrische Methoden (Bodenenzymatik) vorgenommen werden.

Lineare und exponentielle Regression mit beliebig großen Datenreihen stellt das Modul Regression bereit.

Das Modul Sterndiagramm berechnet Medianachsen-Werte für achtstrahlige Sterndiagramme (eine ähnliche Funktion für beliebige Strahlenanzahl ist in Excel 4.0 integriert).

In Statistik light sind basale, beschreibende Statistik sowie ein Tests auf Normalverteilung, Varianzhomogenität und paarweise Tests integriert.

Der Benutzer kann zwischen den Funktionen des Programmes frei wählen und diese auch individuell kombinieren. Das Programm basiert auf der Makrosprache von Microsoft Excel und kann deshalb auch im nachhinein modifizert und an andere Applikationen angepasst werden.


Kontextabhängige Hilfe zu LABCALC

Kontextabhängige Hilfe

Immer wenn Sie Fragen zu einem am Bildschirm befindlichen Dialogfenster haben, können Sie <F1>  bzw. <shift><F1> drücken - in den meisten Fällen erscheint dann ein kontextabhängiger Hilfetext wie der, den Sie gerade sehen können. Schließen Sie bitte diese Hilfefenster bevor Sie weiterarbeiten.

Die Hinweise zu den einzelnen Menübefehlen werden in der Statuszeile (unterste Bildschirmzeile) eingeblendet, wenn der entsprechende Befehl markiert (aktiv) ist.

Für ausführliche Informationen lesen Sie bitte den Hilfetext zum Dialogfenster des Befehles

"LABCALC Benutzung".


Kontextabhängige Hilfe zu LABCALC-Befehlen

Die Hinweise zu den einzelnen MENÜBEFEHLEN werden in der Statuszeile (unterste Bildschirmzeile) eingeblendet, wenn der entsprechende Befehl markiert (aktiv) ist.

Allgemeines zu LABCALC


Benutzung

Benutzung von Labcalc

Chromatogramm

Sterndiagramme

Eichgerade

Regression

Statistik light


Chromatogramme

Bitte beachten Sie die Allgemeinen Hinweise!

LABCALC kann wahlweise zur Datenerfassung oder zur Ausrechnung benutzt werden. Bereits bestehende Files mit Messdaten können nach entsprechender Adaptierung (siehe Befehlserklärung) importiert werden. Die Angaben und die Ergebnisse (Diagramme) können über Menüfunktionen gespeichert und ausgedruckt werden.

ALLGEMEINE HINWEISE

Bevor Sie LABCALC in größerem Umfang benutzen, ist es ratsam, die ersten paar Ergebnisse mit dem Taschenrechner von Hand aus nachzuvollziehen und zu vergleichen. Wohl wurden die meisten Bearbeitungsschritte in LABCALC integriert. Oftmals kann aber die persönliche Probenvorbereitung von diesem Schema abweichen oder eine andere Bezugsgröße erwünscht sein. Fallweise wäre dem durch eine geringfügige Modifikation von LABCALC Rechnung zu tragen. Im allgemeinen empfiehlt es sich jedoch, derartige Umrechnungen im nachhinein in einem anderen Worksheet durchzuführen.

Überprüfen  Sie bitte in jedem Fall !!! ob:

im LABCALC  Menü

1.die richtige Bezugsgröße bzw. Einheit gewählt wurde.

2.die eingetragenen Testlösungskonzentrationen (C Test) (bzw. die Daten und die Einheit der Eichkurven) der von ihnen verwendeten Testlösung entsprechen! Machen Sie im Zweifelsfall die Testlösung neu.Setzen Sie sich mit dem Operator des Analysengerätes ins Einvernehmen.

Wollen Sie eine SUBSTANZ HINZUFÜGEN, müssen Sie in den unten genannten drei Teilen der Tabelle an entsprechender Stelle eine Zeile einfügen (BEARBEITEN_Leerfelder), die darüber befindliche Zeile in die neue Zeile kopieren (BEARBEITEN_Kopieren/Einfügen) und den Substanznamen ändern:

1.Rechenbereich 	(AProbe)

2.Ergebnisbereich 	(epr1...epr10)

3.Angabenbereich 	(pr1...pr10)

VORSICHT! Veränderungen innerhalb des Arbeitsblattes an anderen als den vorgesehenen (ganz umrandeten) Stellen haben meist Funktionsstörungen zur Folge. Haben Sie Grund zur Annahme, daß LABCALC  unsachgemäß verändert wurde oder sonstige Mängel aufweist, wenden Sie sich an den Systemadministrator oder :

Dr. Gert Bachmann, Althanstraße 14, Inst. für Pflanzenphysiologie, A-1090 Wien

DATENERFASSUNG

Sie haben zwei Möglichkeiten zur Datenerfassung innerhalb von LABCALC:

1. :	Tragen Sie die Peakflächen direkt in den oberen Teil des Worksheet ein und bedienen sich sodann der Befehle:

INOUT_Angaben/Ergebnisse sammeln

2. :	Oder aber tragen Sie alle (bis zu zehn) Angaben in den vorgesehenen Teil des Worksheet ein (pr1-pr10), wobei Sie nach dem Eintrag jeder Datenreihe bzw. jedes Chromatogrammes speichern sollten:

DATEI_speichern

und bedienen Sie sich anschließend der Befehle

INOUT_Angaben ausrechnen oder INOUT_ Block abarbeiten.

Zusätzlich können auch in anderen Programmen erfasste relevante Daten innerhalb von Labcalc ausgerechnet werden (siehe unten: IMPORT).

AUSRECHNUNG

Zunächst muß mit dem Menübefehl

LABCALC_Bezugsgröße

die gewünschte Bezugsgröße (FS, TS, FW, Blattfläche)

und sodann gegebenenfalls mit

LABCALC_Einheit

 (gilt nicht für die Aminosäureanalyse !)

die jeweilige Einheit für die Eichung (µmol, mmol, µg, mg)

fixiert werden. Die Ausrechnung der eingegebenen Daten erfolgt über eine in der Rechendatei (labc*.xls) fest integrierte Formel, welche sich auf folgende Grundlage bezieht:

Das Verhältnis der  Konzentration der Substanz in der Probe oder dem Testgemisch zur FLÄCHE des PEAK im Chromatogramm ist konstant.

CTest/ATest = CProbe/AProbe	A... Area,C... Conc.

Als Korrekturfaktor kann (aber muß nicht) ein interner Standard (ISTD) benutzt werden. Somit ergibt sich:

CProbe = ATest/CTest * AProbe * ISTDTest/ISTDProbe

Diese Form der Auswertung betrifft die Aminosäureanalyse.

Analoges gilt für die Auswertung von Ergebnissen, welche aus EICHGERADEN (GLC, Enzymatik) ermittelt werden.

Die Eichpunkte bestehen nun  aus Flächen (A) oder Extinctionen (E), welche den Konzentrationen in der Lösung proportional sind. Hier geht, da kaum eine Eichgerade genau durch den Nullpunkt verläuft, auch eine Konstante (d) ein:

y = kx + d	bzw.	CProbe = EProbe * k+ d

Die Eichgerade (k,d) wird nun im Fall von Chromatogrammen aus den Konzentrationen bzw. den Mengen oder Massen (in g) im Testgemisch

Masse	Ctest = y

und dem Quotienten der Peakfäche der Testsubstanz und der Peakfläche des Internen Standards des Testgemisches (auch externer Standard genannt!)

Quotient	Atest /ISTDtest = Qtest = x

ermittelt.

Als Massen sind die tatsächlichen Massen in g (mg; µg) an Substanz im eingeengten Volumen des Standardgemisches einzusetzen.

Beispiel: wurden 30µl einer 0,1% igen Glucoselösung einegeengt, gilt:

1ml Standardgemisch	......	1mg

30 µl	......	0,03mg = 30µg

Einzusetzen wären also 30µg Glucose als y- Wert.

In diese Eichgerade setzt man den Quotienten der Peakfläche der Probe und  des Internen Standards der Probe ein

Aprobe/ISTDprobe = Qprobe = x

und erhält als Ergebnis die Masse der Substanz in der Probe.

Cprobe = y

In LABCALC wird diese Masse auch gleich auf das eingeengte Volumen der Probe bezogen und man erhält somit als Ergebnis eine Konzentrationsangabe.

Diese Ergebnisse werden nun noch mit einem Faktor multipliziert, welcher sich aus der Probenvorbereitung (Einwaage, Menge des Extraktionsmittels, Verdünnungen etc. ) ergibt. Werden die Daten im oberen Teil der Tabelle eingegeben, sind die Ergebnisse rechts daneben sofort sichtbar. Die Angaben und Ergebnisse werden dann im unteren Teil (pr1...pr10 bzw. epr1..epr10) abgelegt.

Dazu dienen die LABCALC Befehle

INOUT_Angaben/Ergebnisse sammeln

Wurden die Daten im unteren Teil eingegeben, können sie entweder nacheinander mit

INOUT_Angaben ausrechnen

oder zehn Proben gleichzeitig mit

INOUT_Block abarbeiten.

ausgerechnet werden. Dies eröffnet auch die Möglichkeit, die selben Angaben mit verschiedenen Bezugsgrößen auszurechnen.

IMPORT VON DATEN

Der Import von Analysedaten ist aus den verschiedensten Formaten möglich (LOTUS, ASCI,etc... siehe Excel: Datei laden). Es ist daher möglich, zur Ersterfassung von Analysedaten ein beliebiges Tabellenkalkulationsprogramm oder einen beliebigen Texteditor zu verwenden. Zur Weiterverarbeitung mit Labcalc muß das vorhandene Datenmaterial an die vorgegebene Datenmaske  angepaßt  werden. Der Arbeitsaufwand ist jedoch bei Verwendung von Labcalc minimal. Als "zweite Wahl" wäre Lotus (oder Excel) unter Verwendung der Labcalc-Datenmaske

anzusehen. Maximal 10 Datensätze können auf einmal in Labcalc importiert werden. Dazu kann man sich der Zwischenablage bedienen oder vorteilhafterweise des Labcalc- Menübefehls

INOUT_Angaben importieren.

SPEICHERUNG, AUSDRUCK und WEITERVERARBEITUNG

Excel (und damit auch Labcalc) bietet die Möglichkeit, Daten auch in den verschiedensten Fremdformaten abzuspeichern (siehe Excel_DATEI_Speichern unter _Optionen). Labcalc bietet hierzu die Menübefehle

INOUT_Angaben/Ergebnisse speichern unter

Zum automatischen Ausdrucken der Angaben oder der Ergebnisse bedient man sich der Befehle

INOUT_Angaben/Ergebnisse drucken

Die Weiterverarbeitung der Daten sollte auf jeden Fall in einer getrennten (!) Datei erfolgen. Es ist aus Gründen der Datensicherheit auf jeden Fall anzuraten, die Umrechnungen niemals in der selben Datei vorzunehmen, in welcher Urdaten oder Zwischenergebnisse gespeichert sind!


Zusatzbefehle in Labcalc

Im oberen Teil der Arbeitsblätter für Labcalc befinden sich

zwei Knöpfe: EIN und AUS

EIN aktiviert die zusätzlichen Menübefehle für Labcalc

AUS deaktiviert diese und zeigt das normale Excel-Menü.


Dialogboxen

Viele Zusatzfunktionen werden über sg.Dialogboxen

verfügbar gemacht. Wie unter Excel können diese mit

Escape geschlossen werden, ohne daß Änderungen erfolgen.


Eichgerade

Eichgeraden werden für die meisten quantitativen chemischen Analysenmethoden verwendet. Man setzt eine bekannte gerätespezifische Größe (Peakfläche, Extinktion, Titerverbrauch, Gewicht, Absorption...) in Beziehung zu einer unbekannten zu ermittelnden Meßgröße.

Dazu muß aus einigen bekannten Eichpunkten eine Eichgerade berechnet werden, in welche man die bekannten, gemessenen Werte einsetzen kann.

Diese Gerade muß mittels linearer Regression ermittelt werden....


Sterndiagramm

In Sterndiagrammen werden Daten an mehreren (8) Achsen aufgetragen und anschließend durch Linien verbunden. Es entsteht eine sternförmige Gestalt (Sunrayplot, Starplot). Diese Darstellung ist ein Mittel zur Visualisierung multivariater Daten. Im vorliegenden Programmteil werden zusätzlich die Daten in % des Maximums aller relevanten Stichproben aufgetragen um, eine bessere Vergleichbarkeit zu erzielen. Drücken Sie <Strg i>, um kontextbezogene Hinweise zu erhalten.


Regression

Dieses Modul akzeptiert im Gegensatz zu Eichgerade beliebig lange Datenreihen. Nach erfolgter Dateneingabe kann zwischen einem linearen und einem exponentiellen Regressionsmodell gewählt werden.

Dateneingabe


Statistik light

verfügbare TESTS für die 2 Stichproben (=Datenbereich1, Datenbereich2)

Dateneingabe

1. Kolmogorov-Smirnoff-Test :

zur Überprüfung der Normalverteilung einer Stichprobe

2. Cochran´s Test

zur Überprüfung der Gleichheit 2er Varianzen

3. t-Test

parametrischer Test zum Vergleich 2er Mittelwerte

4. U-Test (Mann-Whitney-U-Test)

nichtparametrischer Test zum Vergleich 2er Mediane


Interpretation KS Test

Nullhypothese: Die Stichprobe ist normalverteilt (es gibt keine Unterschiede  zwischen den Verteilungen: Stichprobe- der aus Mittelwert und Standardabweichung berechneten dazugehörigen Normalverteilungskurve)

Der aus der Stichprobe ermittelte  D-Wert wird mit dem Schrankenwert für D auf den 3 Signifikanzniveaus verglichen.

Ist D(stichprobe) kleiner als der Schrankenwert bei a= 0,05 , kann die Stichprobe als normalverteilt gelten.

(Wird die Nullhypothese nur auf a=0,01 bestätigt, ist keine Normalverteilung gegeben!)

P-Wert: der aus der Stichprobe zur Ablehnung der Nullhypothese errechnete Probability-Wert.

Ist P kleiner als 0,05 , kann die Stichprobe nicht als normalverteilt gelten.

VORSICHT! Der Kolmogorov-Smirnoff-Test wurde nach den Anleitungen in Sachs, 1991, Angewandte Statistik, programmiert. Die Ergebnisse stimmen mit dem Output aus Statgraphics nicht vollständig überein. Grenzfälle sollten im Statgraphics nochmals überprüft werden.

Interpretation des KS-Test bei kleinen Stichprobenumfängen (n<10)

Der KS-Test ist, zusammen mit der Prüfung auf Homogenität der Varianzen (Cochran), Voraussetzung für parametrische statistische Verfahren (t-Test, Varianzanalyse,.. ).

Ist beim Vorliegen vieler Stichproben mit kleinem Stichprobenumfang die eine oder andere nicht normalverteilt, sollten zuerst die Histogramme(grafische Darstellung der Verteilung in Form eines Balkendiagramms mit darübergeplotteter Normalverteilungskurve) beachtet werden. Ist die Ablehnung der Nullhypothese auf zu große Streuung zurückzuführen, und tritt dies nur bei einem Bruchteil aller Stichproben auf, kann trotzdem weiter parametrisch gerechnet werden, solange die anderen Voraussetzungen erfüllt sind.

Sind die Verteilungen der Stichproben deutlich schief, das heißt:

0,9 < Median/Mittelwert <1,1   ist nicht erfüllt,

muß nicht-parametrisch weitergerechnet werden; d.h.:

*statt dem t-Test der U-Test für den Vergleich 2er Stichproben auf Unterschiede des Lageparameters;

*statt der Varianzanalyse die Kruskal-Wallis-Rangvarianzanalyse (H-Test) für mehr als 2 Stichproben.

*Die Multiple Range Analysis kann durch den Vergleich von Boxplots anhand ihrer Vertrauensbereiche und  paarweise U-Tests ersetzt werden.

Außerdem ist bei schiefen Verteilungen die Angabe des arithmetischen Mittelwerts nicht mehr brauchbar;

es sollte ersetzt werden:

arithmet. Mittel	-	Median

VB des  MW	-	VB des Medians

Standardabw.	-	Median-Deviation


Interpretation Cochran´s Test

Nullhypothese: Die Varianzen sind gleich.

G^ max: die aus der Stichprobe errechnete Prüfgröße. Ist dieser Wert kleiner als die Signifikanzschranke bei a= 0,05 , ist die Gleichheit der beiden Varianzen bestätigt.

Dabei dürfen:

die Stichprobenumfänge unterschiedlich

die Verteilung leicht schief sein.

Sollen (zB. als Voraussetzung für Varianzanalyse) mehr als 2 Stichproben auf Varianzgleichheit untersucht werden, muß der Test im Statgraphics oder Unistat durchgeführt werden.


Interpretation t-Test

Nullhypothese: Die Stichproben entstammen derselben Grundgesamtheit; es gibt keinen signifikanten Unterschied.

Voraussetzungen:

Die beiden Stichproben müssen unabhängig und normalverteilt sein.

Die Varianzen müssen gleich sein (Cochran).

Die Stichprobenumfänge dürfen unterschiedlich sein.

t^= die aus den beiden Stichproben errechnete Prüfgröße.

 Ist t größer als der Schrankenwert bei a=0,05 , so ist auf diesem Niveau ein signifikanter Unterschied gegeben.

t^> Schranke bei 0,01: der Unterschied ist hochsignifikant

t^> Schranke bei 0,1, aber < Schranke bei 0,05: es existiert nur auf dem 10% Niveau ein Unterschied; im allgemeinen bezeichnet man ein P>0,05 als statistisch nicht signifikant.

P: der aus der Stichprobe zur Ablehnung der Nullhypothese errechnete Probability-Wert. Ist P kleiner (oder gleich) 0,05 , bedeutet das einen signifikanten Unterschied. Der P-Wert kann zur Beschreibung der Signifikanz bei den Ergebnissen angeführt werden.


Interpretation U-Test

Der U-Test ist das verteilungsunabhängige Gegenstück zum parametrischen t-Test.

Nullhypothese: die Stichproben entstammen derselben Grundgesamtheit.

Voraussetzungen:

Der Test ist empfindlich gegenüber Medianunterschieden, weniger empfindlich bei unterschiedlichen Schiefen und unempfindlich für Varianzunterschiede.

Das bedeutet: Normalverteilung und Varianzhomogenität müssen nicht gegeben sein. Um Unterschiede der Mediane zu untersuchen, sollten die Verteilungen der beiden Stichproben aber ähnlich sein (negativer Extremfall: Datenbereich1 wäre rechtsschief, Datenbereich2 linksschief, ersichtlich aus den Histogrammen), da sonst Unterschiede der Verteilungsform das Testergebnis "signifikanter" machen, als es aufgrund der Medianunterschiede allein wäre.

VORSICHT   BEIM   VORKOMMEN   GLEICHER   ZAHLEN   IN   DATENBEREICH1   UND   2  !

Kommt zwischen 2 Stichproben ein bestimmter Wert mehrfach vor (d.h. dieselbe Zahl in Datenbereich 1 und 2), müßte der U-Test mit Rangaufteilung (Sachs, pp.388) gerechnet werden. Diese Funktion ist in Statistik Light nicht vorgesehen; das heißt, der U-Test käme in diesem Fall zu einem falschen Ergebnis.

U= die aus den Stichproben berechnete Prüfgröße. Sie kann mit dem zugehörigen Tabellenwert (Sachs, pp. 383) verglichen werden. Ist U kleiner als der Tabellenwert bei a=0,05 , existiert ein signifikanter Unterschied.

einfacher ist der Vergleich von Z bei Stichprobenumfängen > 8 Beobachtungen

Z: die aufgrund der Stichproben errechnete Prüfgröße

    wird aufgrund der Standardnormalvariablen z beurteilt.

In der vorliegenden Tabelle sind die Standardnormalvariablen für a= 0,01, a=0,05, a=0,1  für die einseitige Fragestellung enthalten, d.h.:

z bei 0,01 ... 2,33

         0,05 ... 1,65

         0,10 ... 1,28

Die einseitige Fragestellung setzt voraus: es ist bekannt, welche Stichprobe den höheren (oder niedrigeren) Median aufweist. Es soll nur untersucht werden, ob der beobachtete Unterschied auch signifikant ist.

Ist Z größer als die Standardnormalvariable z auf einem bestimmten Niveau, so besteht auf dem gewählten Niveau  (a=0,01 , a=0,05 ) ein signifikanter Unterschied. Ein P-Wert >0,05 gilt im allgemeinen als nicht mehr signifikant.

Zweiseitige Fragestellung:

Ist nicht vorauszusehen, welche Stichprobe den höheren Median hat, d.h. sind Unterschiede in beiden Richtungen von Interesse, muß die zweiseitige Fragestellung angewandt werden. Es sind dann andere Werte für die Standardvariable z einzusetzen (im Worksheet nicht tabelliert):

z(zweiseitig) bei     	0,01 ... 2,576

0,05 ... 1,960

0,10 ... 1,645


Dateneingabe in Statistik light und Regression

Vor Eingabe einer neuen Datenreihe muß mit RESET die alte Datenreihe gelöscht werden.

Dadurch werden auch die Ergebnisfelder für die statistischen Tests zurückgesetzt.

Nun können neue Daten von Hand aus eingegeben werden:

Nach erfolgter Eingabe ist der ausgefüllte Bereich zu markieren und mit BERECHNEN die Neuberechnung zu starten.

Als alternative Möglichkeit kann in einem beliebigen Tabellenblatt die entsprechende Datenreihe (zusammenhängend, inSpalten!) markiert und in die Zwischenablage kopiert werden. Nun ist in das Ausgangsfenster (labstat0.xls) zu wechseln und die erste Zelle des jeweiligen Datenbereiches zu markieren. EINFÜGEN UND BERECHNEN startet die Berechnung.

Analoges gilt für das Modul Regression. Hier müssen die Datenreihen für X und Y in Spalten nebeneinander liegen, gleichzeitig markiert, kopiert und eingefügt/berechnet werden.


Coffein