混合物光谱分辩的方法与设备技术

由具有多个像素的化学图像确定的，用来测定任意多种物质的混合物中某种物质浓度的方法（５２０）。此方法包括下述步骤：提供混合物中ｎ种物质各个的光谱（５３０），获得这多个像素之一的光谱，作为各物质光谱与该像素光谱的函数计算混合物中各物质的多个估算浓度，作为混合物中多种物质各个的光谱的函数计算这多个估算浓度各个的偏差值，然后选择具有最低偏差系数的估算浓度作为混合物中各种物质的最适当浓度（５５０）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及到2004年3月29日提交的申请系列No. 10/812233, 该项申请的说明书内容的整体已组合于此作为背景信息。
技术介绍
以高度的可靠性快速和精确地鉴别毒物或病菌，特别是当毒素/ 病菌可能是有目的地或无意中地与其他物质混合时，已成为日益重要 和急迫的问题。在不受控的环境中例如大气中，会自然地产生着来自 人、植物与动物的多种多样的浮在空中的有机粒子。这些自然发生的 有机粒子中的许多即使是在原生阶段时看来也类似于某些毒素与病菌。重要的是能将这些有机粒子与毒素/病菌相区别。在把毒素和/或病菌有目的地供致损或伤害用时，对它们通常混合以所谓的"掩蔽剂"以掩盖它们的身份。这类掩蔽剂用来蒙骗各种探 测方法与设备，使之漏看或不能区分与其混合的毒素/病菌。在有预谋 地使用毒素和/或传染性的病菌时，是有可能破坏一国的空气，水和/ 或食物源的。这会是一种关系到国家安全的循环过程。另外，某些事 业与工业部门也能从快速与精确地鉴别混合物与物质中的成分中受 益。能想到的这样一种工业是制药业，其中鉴别混合物的组成有助于 防止改变配方和非处方药剂。鉴别混合物中所含原料和有机物质的一种已知方法是，将给定的 混合物的各个成分的吸收率、透过率、反射率或发射率，作为透过这 种混合物的照明光或散射光的波长或频率的函数进行测量。这样就自 然要求此种混合物能区分成它的组成部分。这种作为波长或频率函数 的测量结果产生出一般称之为光镨的图。给定的混合物，物质或对象 的组分的光镨，可以通过比较试样光镨来确定多个业已相对于一组已知元素或物质逐一收集的基准光谱而予以鉴别。这组基准光镨通常称 为光谱库，而将试样光镨与光镨库进行比较的过程一般称为光谱库搜 索。光镨库搜索已在文献中描述了许多年并广泛用于今日。采用红外(约750nm-100pm波长)、拉曼、荧光或近红外(约750nm-2500nm 波长)发射的光谱库搜索，能很好地用来鉴别多种物质，这是由于上 述这些光镨技术一般产生有内容丰富成组的细致特征。上述的鉴别光 镨技术产生出种种单纯实体的独特标志，它们在当前用来通过光谱库 搜索，于可以分成其组成部分的混合物中进行鉴别。传统的库搜索一般甚至不能确定混合物的组成，它们可能用在用 户具有(纯粹未知的)纯目标光谱而打算对光谱库进行搜索来鉴别未 知的混合物时。
技术实现思路
在一种实施形式中，本专利技术涉及一种测定由具有多个像素的化学 图像所确定的n种物质混合物中某种物质浓度的方法，此方法包括 U)为此混合物中n种物质的各个提供光傳；(b)获得这多个像素 之一的光镨，此光镨将此像素确定为光强与波长的函数，(c)作为各 种物质的光镨与像素光镨的函数计算此混合物中各种估算浓度，(d )i普:(e )作为此估算的纯光镨与步骤(b )提供的光谱的函数计算偏差 值，(f)以n种物质的不同组合重复步骤(c) - (e) 2n-l次以测定m 个偏差值，(g)从这m个偏差值中选择最低偏差值作为此混合物中各 物质的最适当的浓度。在另一种实施形式中，本专利技术涉及一种测定由具有多个像素的化 学图像所确定的n种物质混合物中某种物质浓度的方法，此方法包括 (i)为此混合物中n种物质的各个提供光镨；(ii)获得这多个像素之 一的光镨；(m)作为各种物质的光谱与像素光谱的函数计算此混合物 中各种物质的许多个的估算浓度；(iv)作为这n种物质各个的估算浓 度与光谱的函数，对这多个估算浓度的各个计算偏差值；(v)选择具 有最低偏差值的估算浓度作为此混合物中各种物质最适当的浓度。在又另一实施形式中，本专利技术涉及一种测定由具有多个像素的化学图像所确定的n种物质混合物中某种物质浓度的设备，此设备包括 供主计算机用的处理机，此处理机由下述指令编程(i)为此混合物 中n种物质的各个提供光镨；(ii)获得这多个像素之一的光镨；(iii) 作为各种物质的光谱与像素光谱的函数计算此混合物中各种物质许多 个估算浓度；(iv)作为这n种物质各个的估算浓度与光镨的函数，对 这多个估算浓度的各个计算偏差值；(v)选择具有最低偏差值的估算 浓度作为此混合物中各种物质的最适当浓度。在另一实施形式中，本专利技术涉及一种测定由多个像素的化学图像 所确定的n种物质混合物中某种物质的百分率分布的系统，此系统包 括存储此混合物中各种物质光镨的数据库、与此数据库通信的处理 机而此处理机以下述指令编程(i)检查此混合物的n种物质各个的 光谱；(ii)获得这多个像素之一的光谱；(iii)作为像素光谱与各种物 质光谱的函数计算此混合物中各种物质许多个的估算浓度；(iv)对应 于这多个估算浓度的各个计算偏差值；(v)从这些偏差值中选择最适 当的浓度代表此混合物中各种物质的百分率分布。在又一实施形式中，本专利技术涉及一种测定由多个像素的化学图像 所确定的n种物质混合物中某种物质的百分度分布的系统，此系统包 括存储此混合物中各种物质光镨的数据库，与此数据库通信的处理 机而此处理机由指令编程为(a)提供此混合物的n种物质各个的光 谱；(b)获得这多个像素之一的光谱；(c)作为像素光谱与物质光谱 的函数，计算此混合物中各种物质的估算浓度；(d)作为各种物质的 估算浓度与像素光谱的函数计算各种物质估算的纯光镨；(e)作为估 算的纯光语与纯光镨的函数计算偏差值；(f)用n种物质的不同组合 重复(c) - (e)步骤2"-l次以测定M个偏差值；(g)对应于这M个 偏差值选择最适当的浓度。在又另一实施形式中，本专利技术涉及一种测定由具有多像素的化学 图像所确定的n种物质混合物中某种物质浓度的方法，而此方法则是由执行存储于机器可读的媒体上的多个可执行指令的处理机来实施，此方法包括以下各步骤(a)提供此混合物中n种物质各个的光镨； (b )获得这多个像素之一的光镨；(c )作为像素光镨与物质光镨的函 数，计算此混合物中各种物质的估算浓度；(d)作为各种物质的估算 浓度与像素光谱的函数计算各种物质估算的纯光镨；(e)根据此估算 的纯光镨与纯光镨计算偏差值；(f)用n种物质的不同选择结果重复 (c) - (e)步骤2"-l次以测定M个偏差值；(g)对应于这M个偏差 值中的最低值选择最适当的浓度。附图说明图1A是三种物质混合物的典型化学图像。图1B是图1A中各种物质的光镨。图2概示一像素的典型光语。图3A是碳酸氢钠的光镨表示。图3B是玉米淀粉的光谱表示。图3C是微结晶纤维素的光镨表示。图3D是庶糖的光谦表示。图4是含若干种物质的物理混合物的光谱表示。 图5是本专利技术一种实施形式的流程图。 图6是本专利技术又一实施形式的流程图。具体实施方式图1A是三种物质混合物的典型化学图像。具体地说，图1A是含 有阿司匹灵、咖啡因与醋氨酯的混合物的化学图像。这种化学图像可 以通过对试样的点映射或广视野照明获得。图1B是图1A中各种物质 的光镨，从图1A可以看到一化学图像是所研究试样的三维表示。化 学图像通常是通过编译许多个帧，以各个像素描绘在不同波长下由试 样收集到的光镨而得到。换言之，此化学图像是通过编译不同波长下 的许多光傳所形成。化学图像传统上是显示在具有众多像素的显示屏上。因此，每个像素表示着试样的一小段或一部分。由于化学图像是由具有多种光镨的若干帧编译而成，于是一个像 素可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测定由具有多个像素的化学图像所确定的ｎ种物质混合物中某种物质浓度的方法，此方法包括：（ａ）为此混合物中ｎ种物质的各个提供光谱；（ｂ）获得这多个像素之一的光谱，此光谱将此像素确定为光强与波长的函数；（ｃ）作为各种物质的光谱与像素光谱的函数，计算此混合物中各种物质估算浓度；（ｄ）作为各物质的估算浓度与像素光谱的函数，计算各种物质估算的纯光谱；（ｅ）作为此估算的纯光谱与步骤（ｂ）提供的光谱的函数，计算偏差值；（ｆ）以ｎ种物质的不同组合重复步骤（ｃ）－（ｅ）２↑［ｎ］－１次以测定ｍ个偏差值；（ｇ）从这ｍ个偏差值中选择最低偏差值作为此混合物中各物质的最适当的浓度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特施韦策，
申请(专利权)人：凯米映像公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]