通过测量光散射和荧光来表征样本的方法和设备技术

一种用于表征至少一个样本的方法以及实施这一方法的设备，所述方法包括：a)通过各个照射波长(λε1-λE3)下的N>1次光线(LE1-LE3)照射待分析的所述样本或每个样本；b)为每个所述光线获取由所述样本或每个样本发出的至少一个荧光光强度和至少一个弹性散射光强度；c)对于所述样本或每个样本，基于所述荧光强度和所述弹性散射光强度来确定矢量指标；d)基于相应的矢量指标来确定表征每个样本或者所述样本经作用的方法的至少一个参数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过测量光散射和焚光来表征样本的方法和设备
本专利技术涉及一种利用光散射和荧光测量以及对所述测量的统计处理来表征样本 (尤其是食品、药品以及生物或环境介质）的方法和设备。 本专利技术可被特别但非专门地应用于农业食品或制药行业。例如，本专利技术使得可以 在制备或保存食品期间研究食物的营养和/或毒性的趋势，并控制对食品的处理（烹饪、烘 培等）。 本专利技术还可以应用于环境行业，例如，废水、工业污泥、发酵介质等的处理。 更一般地，本专利技术可以被应用于确定样本质量的任何指标，和/或表征所述样本 经作用的方法的任何参数。 该方法基于化学计量方法，且在本专利技术的有益实施例中，具体地基于光谱数据的 多变量或者优选地基于光谱数据的多向统计分析。当数据以三向或更多向排布在表格中 时，多向分析是多变量分析的自然扩展。其基于诸如PARAFAC（ 平行因子，即平行因子 模型）和NPLS( N向部分最小平方回归）之类的统计模型的使用。在这方面可以参考由 R.Bro在阿姆斯特丹大学 1998年的博士论文Multi-way Analysis in the Food Industry Models, Algorithms, and Applications (食品工业模型中的多向分析、算法和应用）的参 考文献。
技术介绍
文献W02011/080408描述了一种用于样本（特别是食品样本）的光谱分析的方 法和设备，其执行对光谱数据的多向处理。该方法包括：通过各个波长下的激发光辐射来 照射待分析的每个样本；从每个样本获取多个前沿（frontal)荧光光谱，每个荧光光谱对 应于各个激发光辐射；对这些荧光光谱进行预处理，特别用于从其中减去瑞利散射的成分； 对预处理后的光谱应用多向统计模型，并且通过例如多线性回归来确定每个样本质量的指 标和/或表征每个样本经作用的方法的参数。 文献W02011/158192描述了一种用于表征农业食品的一个或多个样本的方法，该 方法也使用从每个样本获取的多个前沿荧光光谱，以及利用多向数据分析方法对它们进行 处理。这一方法最终通过多维空间中的点来描绘每个样本，使得可以计算相对于一个或多 个参考样本的距离。这一距离使得例如可以量化样本的天然性和/或新鲜度。 文章： -Analysis of visible reflectance spectra of stored, cooked and diseased chicken meats(经储存鸡肉、经烹饪鸡肉和患病鸡肉的可视反射光谱的分析），Y. Lio和 Y. -R. Chen，Meat Science (肉类科学）58 (2001)，第 395-401 页；以及 - iiThe Use of Visible and Near-Infrared Reflectance Measurements to assess Sensory Changes in Carrot Texture and Sweetness during Heat Treatment(在 热处理期间评估胡萝卜纹理和甜度的感官变化的可视化近红外线反射测量的使用），N. De Belie 等，Biosystems Engineering (生物系统工程）（2003) 85 (2)，第 213-225 页， toon] 描述了用于表征食品样本的方法，其使得基于对反射光谱的多向分析方法的应 用，尤其可以研究食品的烹饪。 由于这些方法必须获取和处理多个光谱，进而处理大量的数据，所以这些方法的 执行相对复杂，因而昂贵。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的这些缺陷。 可以实现这一目的的本专利技术的一个主题是一种用于表征至少一个样本的方法，包 括： a)由各个照射波长下的N > 1次光辐射照射待分析的所述样本或每个样本； b)为每次所述光辐射获取由所述样本或每个样本发出的至少一个荧光光强度和 至少一个弹性散射光强度； c)对于所述样本或每个样本，根据所述荧光强度和所述弹性散射光强度来确定矢 量指标（vector indicator)； d)由相应的矢量指标来确定表征每个样本或者所述样本经作用的方法的至少一 个参数。 通过比较从现有技术中已知的上述方法，更具体地根据文献W02011/080408和 W02011/158192,根据本专利技术的方法的特征在于结合使用荧光和散射数据，其使得可以改进 对样本的表征和/或减少使用的光源数量，因而简化实现器具。应强调的是，在上述文献 W02011/080408和W02011/158192中，散射光的强度仅被看作干扰荧光光谱获取的障碍，而 认为荧光光谱是有用信息的唯一承载者。 根据本专利技术的方法的不同具体实施例： -所述荧光强度和所述弹性散射光强度可以以前沿模式获取。 -所述步骤a)可以包括：通过数量为1到6之间的大致单色光辐射来照射待分析 的所述样本或每个样本。 -所述步骤b)可以包括：对于所述样本或每个样本，获取至少一个荧光光谱，且所 述步骤c)包括：同样对于所述样本或每个样本： -通过将多变量或多向统计模型应用到所述荧光光谱或每个荧光光谱来计算分值 矢量，所述统计模型由照射载荷矢量和荧光载荷矢量来定义；以及 -将所述分值矢量与至少一个弹性散射强度值或至少一个弹性散射光谱的参数特 性进行级联（concatenation)。 -在步骤c)中实施的所述统计模型可以选自PARAFAC模型和NPLS模型。 -所述步骤b)可以包括：对于所述样本或每个样本，获取至少一个光谱，所述至少 一个光谱包括由荧光产生的成分和由弹性散射产生的成分；以及减去由激发光辐射的弹性 散射产生的所述成分，特别地，由弹性散射产生的所述成分显然能够通过广义线性模型计 算。换句话说，可以使用广义线性模型分离出由荧光和弹性散射产生的成分，因而这两种成 分能被用于表征样本。 -该方法还可以包括初步校准阶段，包括： i)由所述各个照射波长下的所述N > 1次光辐射对多个校准样本进行照射； ii)对于每个所述校准样本，获取所述荧光光谱或多个光谱； iii)通过迭代法确定所述统计模型的所述载荷矢量，以及每个校准样本的分值矢 量。 -确定表征每个样本或者所述样本经作用的方法的至少一个参数的所述步骤d) 可以通过选自以下的方法来实施：根据所述矢量指标的多线性回归；计算所述矢量指标与 参考矢量之间的距离；监督或非监督分类法；以及计分法。 -该方法还可以包括初步校准阶段，包括：为所述校准样本，确定将所述矢量指标 与所述参数或每个参数的已知数值连结起来的函数。 -所述样本或每个样本可以是选自食品、药品、生物介质或环境介质的产品。 -所述或每个所述标量或矢量参数可以表示所述样本的基质的物理化学结构，或 者所述物理化学结构的转型。 本专利技术的另一主题是一种用于表征至少一个样本的设备，包括： -至少一个光源，用于通过各个照射波长下的NSl次光辐射来照射待分析的所述 样本或每个样本； -获取装置，用于获取对于每次所述光辐射，由所述样本或每个样本发出的至少一 个荧光光强本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于表征至少一个样本的方法，包括：a)由各个照射波长(λE1‑λE3)下的N≥1次光辐射(LE1‑LE3)照射待分析的所述样本或每个样本；b)为每次所述光辐射获取由所述样本或每个样本发出的至少一个荧光光强度和至少一个弹性散射光强度；c)对于所述样本或每个样本，根据所述荧光强度和所述弹性散射光强度来确定矢量指标；d)由相应的矢量指标来确定表征每个样本或者所述样本经作用的方法的至少一个参数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.22 FR 12525691. 一种用于表征至少一个样本的方法，包括： a) 由各个照射波长（λ EL λ E3)下的N彡1次光辐射（LE^LE3)照射待分析的所述样本 或每个样本； b) 为每次所述光辐射获取由所述样本或每个样本发出的至少一个荧光光强度和至少 一个弹性散射光强度； c) 对于所述样本或每个样本，根据所述荧光强度和所述弹性散射光强度来确定矢量指 标； d) 由相应的矢量指标来确定表征每个样本或者所述样本经作用的方法的至少一个参 数。2. 根据前述权利要求之一所述的方法，其中，所述荧光强度和所述弹性散射光强度以 前沿模式获取。3. 根据前述权利要求之一所述的方法，其中，所述步骤a)包括：通过数量为1到6之 间的基本为单色的光辐射来照射待分析的所述样本或每个样本。4. 根据前述权利要求之一所述的方法，其中，所述步骤b)包括：对于所述样本或每个 样本，获取至少一个荧光光谱，且所述步骤c)包括：同样对于所述样本或每个样本： -通过将多变量或多向统计模型应用到所述荧光光谱或每个荧光光谱来计算分值矢 量，所述统计模型由照射载荷矢量和荧光载荷矢量来定义；以及 -将所述分值矢量与至少一个弹性散射强度值或至少一个弹性散射光谱的参数特性进 行级联。5. 根据权利要求4所述的方法，其中，在步骤c)中实施的所述统计模型选自PARAFAC 模型和NPLS模型。6. 根据权利要求4或5之一所述的方法，其中，所述步骤b)包括：对于所述样本或每 个样本，获取至少一个光谱，所述至少一个光谱包括由荧光产生的成分和由弹性散射产生 的成分；以及减去由激发光辐射的弹性...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿卜杜勒哈克·阿卡利德，伊内丝·伯鲁兹亚拉贡，
申请(专利权)人：光谱创新公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR