[發明專利]混合物光譜分辨的方法與設備

無效

• 申請號: 200580049437.3
• 申請日: 2005-04-15
• 公開（公告）號: CN101160522A
• 公開（公告）日: 2008-04-09
• 發明（設計）人: 羅伯特·施韋策
• 申請（專利權）人: 凱米映像公司
• 主分類號: G01N31/00
• 分類號: G01N31/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 杜日新

技術領域

本發明涉及到2004年3月29日提交的申請系列No.10/812233，該項申請的說明書內容的整體已組合于此作為背景信息。

背景技術

以高度的可靠性快速和精確地鑒別毒物或病菌，特別是當毒素/病菌可能是有目的地或無意中地與其他物質混合時，已成為日益重要和急迫的問題。在不受控的環境中例如大氣中，會自然地產生著來自人、植物與動物的多種多樣的浮在空中的有機粒子。這些自然發生的有機粒子中的許多即使是在原生階段時看來也類似于某些毒素與病菌。重要的是能將這些有機粒子與毒素/病菌相區別。

在把毒素和/或病菌有目的地供致損或傷害用時，對它們通常混合以所謂的“掩蔽劑”以掩蓋它們的身份。這類掩蔽劑用來蒙騙各種探測方法與設備，使之漏看或不能區分與其混合的毒素/病菌。在有預謀地使用毒素和/或傳染性的病菌時，是有可能破壞一國的空氣，水和/或食物源的。這會是一種關系到國家安全的循環過程。另外，某些事業與工業部門也能從快速與精確地鑒別混合物與物質中的成分中受益。能想到的這樣一種工業是制藥業，其中鑒別混合物的組成有助于防止改變配方和非處方藥劑。

鑒別混合物中所含原料和有機物質的一種已知方法是，將給定的混合物的各個成分的吸收率、透過率、反射率或發射率，作為透過這種混合物的照明光或散射光的波長或頻率的函數進行測量。這樣就自然要求此種混合物能區分成它的組成部分。這種作為波長或頻率函數的測量結果產生出一般稱之為光譜的圖。給定的混合物，物質或對象的組分的光譜，可以通過比較試樣光譜來確定多個業已相對于一組已知元素或物質逐一收集的基準光譜而予以鑒別。這組基準光譜通常稱為光譜庫，而將試樣光譜與光譜庫進行比較的過程一般稱為光譜庫搜索。光譜庫搜索已在文獻中描述了許多年并廣泛用于今日。采用紅外(約750nm-100μm波長)、拉曼、熒光或近紅外(約750nm-2500nm波長)發射的光譜庫搜索，能很好地用來鑒別多種物質，這是由于上述這些光譜技術一般產生有內容豐富成組的細致特征。上述的鑒別光譜技術產生出種種單純實體的獨特標志，它們在當前用來通過光譜庫搜索，于可以分成其組成部分的混合物中進行鑒別。

傳統的庫搜索一般甚至不能確定混合物的組成，它們可能用在用戶具有(純粹未知的)純目標光譜而打算對光譜庫進行搜索來鑒別未知的混合物時。

發明內容

在一種實施形式中，本發明涉及一種測定由具有多個像素的化學圖像所確定的n種物質混合物中某種物質濃度的方法，此方法包括：(a)為此混合物中n種物質的各個提供光譜；(b)獲得這多個像素之一的光譜，此光譜將此像素確定為光強與波長的函數，(c)作為各種物質的光譜與像素光譜的函數計算此混合物中各種估算濃度，(d)作為各物質的估算濃度與像素光譜的函數計算各種物質估算的純光譜，(e)作為此估算的純光譜與步驟(b)提供的光譜的函數計算偏差值，(f)以n種物質的不同組合重復步驟(c)-(e)2ⁿ-1次以測定m個偏差值，(g)從這m個偏差值中選擇最低偏差值作為此混合物中各物質的最適當的濃度。

在另一種實施形式中，本發明涉及一種測定由具有多個像素的化學圖像所確定的n種物質混合物中某種物質濃度的方法，此方法包括：(i)為此混合物中n種物質的各個提供光譜；(ii)獲得這多個像素之一的光譜；(iii)作為各種物質的光譜與像素光譜的函數計算此混合物中各種物質的許多個的估算濃度；(iv)作為這n種物質各個的估算濃度與光譜的函數，對這多個估算濃度的各個計算偏差值；(v)選擇具有最低偏差值的估算濃度作為此混合物中各種物質最適當的濃度。

在又另一實施形式中，本發明涉及一種測定由具有多個像素的化學圖像所確定的n種物質混合物中某種物質濃度的設備，此設備包括供主計算機用的處理機，此處理機由下述指令編程：(i)為此混合物中n種物質的各個提供光譜；(ii)獲得這多個像素之一的光譜；(iii)作為各種物質的光譜與像素光譜的函數計算此混合物中各種物質許多個估算濃度；(iv)作為這n種物質各個的估算濃度與光譜的函數，對這多個估算濃度的各個計算偏差值；(v)選擇具有最低偏差值的估算濃度作為此混合物中各種物質的最適當濃度。