[发明专利]混合物光谱分辨的方法与设备

说明书

技术领域

本发明涉及到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。

背景技术

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谱的图。给定的混合物，物质或对象的组分的光谱，可以通过比较试样光谱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。这组基准光谱通常称为光谱库，而将试样光谱与光谱库进行比较的过程一般称为光谱库搜索。光谱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-100μm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谱技术一般产生有内容丰富成组的细致特征。上述的鉴别光谱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。

发明内容

在一种实施形式中，本发明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：(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)2ⁿ-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。

在另一种实施形式中，本发明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谱；(ii)获得这多个像素之一的光谱；(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，本发明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谱；(ii)获得这多个像素之一的光谱；(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的最适当浓度。