样品分析系统的制作方法

本发明涉及用于通过比较目标样品的测定数据与参照物的测定数据识别目标样品的样品分析系统，其中目标样品的测定数据使用多种分析装置获取，该多种分析装置包括从都适合于无机物的分析的荧光x射线分析仪，原子吸收光度计和电感耦合等离子体发射分析仪中选择的至少一个装置，以及从都适合于有机物的分析的红外分光光度计和拉曼分光光度计中选择的至少一个装置。

背景技术：

如果其中混入了乙烯基，金属或者类似的异物的食品或者类似的产品被运送至市场，产品的可信赖性将显著地降低。因此，在工厂或者类似的设施中，进行产品的污染检查。如果在产品的检查中发现了异物，则分析该异物以确定所包含物质或元素的种类，数量及其他特性。随后通过使用参照物数据库识别异物以揭示其起源以及混入路径。

适合于乙烯基或者类似的由有机物组成的异物的分析的分析装置是傅里叶变换红外分光光度计(ftir)。在ftir中，利用通过包括固定镜和移动镜的迈克尔逊干涉仪产生的干涉波照射异物，并且测定透射光或者反射光作为干涉图。通过傅立叶变换该干涉图，获取吸收光谱，横轴表示波数并且纵轴表示强度(例如吸光度或者透射率)。在吸收光谱上，红外吸收出现在对应于包含在异物中的各种物质的振动能或者转动能的量的波长处。因此，通过比较异物的吸收光谱图与预先存储在参照物数据库中的各种参照物的吸收光谱图，可以从包含的物质的类似性来识别异物(例如，参见专利文献1)。

另一方面，适合于金属或者类似的包含无机物的异物的分析的分析装置是能量分散型荧光x射线分析仪(edx)。在edx中，利用x射线照射异物以获取荧光光谱。在荧光光谱上，x射线荧光峰值出现在各元素特有的能量位置上。因此，通过在荧光光谱上确定峰值位置可以识别包含在异物中的元素。识别出的元素的量可以通过两种方法确定：fp法(基本参数法)以及校准曲线法。在fp法中，各元素的定量值通过使用具有假设的主要成分的组成的理论公式再现x射线荧光的测定强度确定(例如，参见专利文献2或者3)。与需要通过测定多个具有相同组成和已知含量的标准样品来制定校准曲线的校准曲线法相比，fp法有利在这种任务是不必要的并且分析可以被轻易地进行。通过fp法确定的定量值通常被称为“半定量值”以将其与通过校准曲线法确定的精确的定量值相区分。通过比较由fp法确定的异物中元素的半定量值与包含在预先存储于参照物数据库的各种参照物中的元素的半定量值，可以从包含的物质的类似性识别异物。

引用列表

专利文献

专利文献1：jp2001-74650a

专利文献2：jp8-334481a

专利文献3：jp2010-223908a

技术实现要素：

技术问题

关于既包含无机物又包含有机物的异物，传统的识别方法是比较使用ftir获取的吸收光谱与存储在参照物数据库中的吸收光谱以及同样比较使用edx获取的半定量确定结果与存储在参照物数据库中的半定量数值。使用ftir的异物的识别主要基于有机物的匹配度，而使用edx的异物的识别主要基于无机物的匹配度。因此，在一些情况下，通过ftir的识别的结果不同于通过edx的识别的结果。在这种情况下，分析操作员需要考虑使用两个装置获取的识别结果进行最终的判断。由于判断依赖于分析操作员的经验，不够熟练的操作员可能将相同的异物错误地识别为不同的物(例如，对无机物具有足够知识量的分析操作员，如果该操作员对有机物不具有足够的知识量，可能会错误地判断ftir识别的结果)。

上述ftir和edx的组合是分析装置的一个具体的实例。在一些情况下，原子吸收光度计或者电感耦合等离子体发射分析仪被用作对于无机物的分析的合适的装置。此外，拉曼分光光度计可以被用作对于有机物的分析的合适的装置。三个或者更多的装置也可以被同时用以分析异物。这些变体的任何一种同样具有上述问题。

本发明要解决的问题是提供能够不用依赖于分析操作员的熟练度以及不管目标样品是否是有机物或者无机物，而正确地识别目标样品(例如，异物)的样品分析系统。

问题的解决方案

被研究用于解决前述问题的本发明是用于从使用多个分析装置获取的目标样品的测定数据来识别目标样品的样品分析系统，所述多个分析装置包括从荧光x射线分析仪，原子吸收光度计和电感耦合等离子体发射分析仪中选择的至少一个装置，以及从红外分光光度计和拉曼分光光度计中选择的至少一个装置，所述系统包含：

a)存储部，使用每一个所述分析装置对于多个参照物中的每一个参照物所获取的测定数据被存储在所述存储部中；

b)测定数据比对部，所述测定数据比对部用于对于每一个所述分析装置，比较所述目标样品的所述测定数据与所述多个参照物的所述测定数据，并且用于确定所述目标样品与所述多个参照物中的每一个参照物的匹配度；

c)综合匹配度计算部，所述综合匹配度计算部用于通过综合对于所述多个分析装置确定的所述匹配度来对于所述多个参照物中的每一个参照物，计算综合匹配度；

d)比对结果输出部，所述比对结果输出部用于输出关于以所述综合匹配度的递减次序的预定数目的所述参照物的信息。

综合匹配度可以例如通过将对于各分析装置被确定的匹配度相加或者平均来确定。如同稍后将描述的那样，从测定数据确定的目标样品的性质同样可以反映在综合匹配度的计算中。

关于通过比对结果输出部输出的参照物的信息的实例包括名称和参照物的测定数据。输出可以以任何一种恰当的形式产生，例如在显示单元的屏幕上的显示或者通过打印机的输出。

在根据本发明的样品分析系统中，存储部保存预先存储的对于多个参照物使用多个分析装置对于多个参照物的每个获取的测定数据，该多个分析装置包括从都适合于无机物的分析的荧光xx射线分析仪，原子吸收光度计和电感耦合等离子体发射分析仪中选择的至少一个装置，以及从都适合于有机物的分析的红外分光光度计和拉曼分光光度计选择的至少一个装置。对于每个分析装置，系统比较目标样品的测定数据与每个参照物的测定数据，并且确定对于每个参照物的匹配度。此外，对于每个参照物，系统通过综合对于各分析装置被确定的匹配度来对于每个参照物计算综合匹配度，并且输出关于以综合匹配度的递减次序的预定数目的参照物的一条信息。利用该样品分析系统，关于预定数目的参照物的一条信息可以以综合匹配度的递减次序被获取而不需要分析操作员进行任何判断。因此，不用依赖于分析操作员的熟练度并且不管目标样品是否是有机物或者无机物，样品可以被正确地识别。

在根据本发明的样品分析系统中，如果荧光x射线分析仪被包括在多个分析装置中，使用荧光x射线分析仪获取的测定数据包含与目标样品的康普顿散射线和瑞利散射线相关的数据。在使用荧光x射线分析仪的测定中，康普顿散射线的强度随着有机物(即由碳，氢，氧，氮和其他轻量元素组成的物质)的百分比的增加而增加，而瑞利散射线的强度随着无机物的百分比的增加而增加。

因此，根据本发明的样品分析系统可以按照以下被配置：

所述多个分析装置包括荧光x射线分析仪；

所述系统进一步地包括：

e)散射线强度比计算部，所述散射线强度比计算部用于从使用所述荧光x射线分析仪获取的所述目标样品的所述测定数据来计算康普顿散射线和瑞利散射线之间的强度比；和

f)系数决定部，所述系数决定部用于基于所述强度比确定系数，所述系数用于加权与所述荧光x射线分析仪和所述红外分光光度计或者所述拉曼分光光度计相关的所述匹配度，以及

所述综合匹配度计算部在将所述系数应用至与所述荧光x射线分析仪和所述红外分光光度计或者所述拉曼分光光度计相关的所述匹配度之后，计算所述综合匹配度。

样品分析系统的模式从使用荧光x射线分析仪获取的目标样品的测定数据确定对于目标样品的性质(无机物，有机物或者其混合物)合适的系数，并且在将系数应用至与荧光x射线分析仪和红外分光光度计或者拉曼分光光度计有关的匹配度之后，对于每个参照物计算综合匹配度。例如，系统可以被配置为从使用荧光x射线分析仪获取的测定数据计算康普顿散射线的强度和瑞利散射线的强度之间的比值(康普顿散射线的强度/瑞利散射线的强度)，并且使用如下系数确定综合匹配度：如果比值小于1.0，系统将样品识别为无机物并且使用给予与荧光x射线分析仪有关的匹配度更高优先度的系数；如果比值等于或大于1.0且小于2.0，系统将样品识别为无机及有机物的混合物，并且使用给予与荧光x射线分析仪有关的匹配度和与红外分光光度计(或者拉曼分光光度计)有关的匹配度相同权重的系数；以及如果比值大于2.0，系统将样品识别为有机物并且使用给予与红外分光光度计(或者拉曼分光光度计)有关的匹配度更高优先度的系数。以这样的方式，系统可以提供更正确的反映与对于目标样品的性质合适的分析装置有关的匹配度的综合匹配度的值。

本发明的有益效果

利用根据本发明的样品分析系统，可以不用依赖于分析操作员的熟练度以及不管是否样品是有机或者无机物而正确地识别目标样品。

附图说明

图1是示出作为根据本发明的样品分析系统的一个实施例的异物分析系统的主要部件的结构图。

图2是本实施例的样品分析系统中edx数据的一个实例。

图3是通过本实施例的样品分析系统显示的初始窗口的一个实例。

图4是通过本实施例的样品分析系统显示的分析窗口的一个实例。

图5是通过本实施例的样品分析系统显示的分析结果窗口的一个实例。

图6说明了本实施例的样品分析系统中的综合分析。

图7说明了本实施例的样品分析系统中的综合分析的结果。

图8是本实施例的样品分析系统中用于对报告的输出编辑版面设计的窗口的一个实例。

图9是通过本实施例的样品分析系统显示的库窗口的一个实例。

具体实施方式

以下参考附图描述根据本发明的样品分析系统的一个实施例。

图1示出了本实施例的样品分析系统的主要部件的结构。

本实施例的样品分析系统1包括数据处理单元10，以及连接至数据处理单元10的输入单元20和显示单元30。数据处理单元10包括存储部11和以下功能块：测定数据比对部12，散射线强度比计算部13，系数决定部14，综合匹配度计算部15以及比对结果输出部16。数据处理单元10实际上是具有通过在cpu在上运行样品分析程序而被具体化的上述功能块的通用的个人计算机。

在存储部11中，设置有能量分散型荧光x射线分析数据库(edx-db)111，傅里叶变换红外光谱数据库(ftir-db)112以及参照物数据库(参照物db)113。此外，数据处理单元10被连接至荧光x射线分析仪(edx)40和傅里叶变换红外分光光度计(ftir)50。使用这些装置，相同的单元10可以对样品进行测定并将通过测定获取的数据存储在数据存储部11中。

edx-db111包含通过使用edx40(或者另一个edx)对多个参照物进行测定而获取的测定数据。如图2所示，与edx有关的测定数据包括识别参照物的id号，参照物的名称，利用设置在edx中的照相机拍摄的x射线照射部位的图像，测定条件，定量分析的结果，以及分布图(edx光谱数据)。也包括由测定操作员放置的对参照物的备注(例如参照物的测定部位)。

ftir-db112包含通过使用ftir50(或者另一个ftir)对多个参照物进行的测定所获取的测定数据。与ftir有关的测定数据包括识别参照物的id号，参照物的名称，测定条件，以及光谱数据。也包括由测定操作员放置的对参照物的备注。

参照物db113包含与多个参照物本身有关的数据。具体地，该db包含识别参照物的id号，参照物的名称，包含在参照物中的各元素和/或化和物的名称和含量(或者含量比)，参照物的照片(照相机图像)，以及对参照物的备注，例如获取参照物的时间和地点。

以下参考图3-7描述用于基于使用edx40和ftir50获取的测定数据，识别在产品的污染检查中检测到的异物(目标样品)的过程。

用户预先获取异物的测定数据(edx数据和/或ftir数据)并且将其保存在存储部11中。

随后，用户命令系统执行样品分析程序，于是系统显示三个选项：“分析”，“库”以及“取消”，如图3所示。如果操作输入单元20的用户选择“分析”，系统开始异物的分析。如果用户选择“库”，系统允许用户查看或者编辑存储在edx-db111，ftir-db112和参照物db113中的多个参照物的测定数据和其他的信息项，以及添加新的参照物的测定数据(或者其他的信息项)或者删除一些现有的数据。选择“取消”终止样品分析程序。

如果用户选择“分析”，系统显示四个选项：“edx”，“ftir”，“综合”和“取消”，如图4所示。如果选择“edx”，系统只基于能量分散型荧光x射线分析数据(edx数据)开始异物的分析。如果选择“ftir”，系统只基于傅里叶变换红外光谱数据(ftir数据)开始异物的分析。如果选择“综合”，系统既基于edx数据又基于ftir数据开始异物的分析。选择“取消”使系统回到图3中示出的窗口。

如果用户选择“edx”，系统显示提示用户指定异物的edx数据文件的窗口。当edx数据文件通过用户被指定时，测定数据比对部12从指定文件中的edx数据读取包含在样品中的元素的定量值。随后，比对部12比较读取的定量值与包含在存储于edx-db111的参照物的edx数据中的定量值，并且确定各参照物与异物的匹配度。具体地，例如，对涉及的各元素，计算包含在异物中的元素的定量值与包含在参照物中的相同元素的定量值之间的差异的绝对值，并且从预定值中减去计算的绝对值的和(差异度)以得到匹配度。在很多情况下，计算中使用的异物和参照物的定量值是涉及的元素的半定量值，即通过fp法确定的定量值，在fp法中，使用基于假设的异物(或者参照物)的主要成分的组成的理论公式再现x射线荧光的测定强度。当然，也可以使用通过校准曲线法确定的定量值。

在通过测定数据比对部12确定参照物与异物的匹配度之后，比对结果输出部16在显示单元30上以匹配度的递减次序显示预定数目的参照物。图5示出了一个在其中以匹配度的递减次序显示五个参照物的实例。用户可以检查该结果并将异物识别为具有最高匹配度的参照物。比对结果输出部16也可以被配置以便显示其的匹配度不低于特定值的所有参照物，或者只显示具有最高匹配度的参照物。

在图5中示出的窗口上，如果用户选择与各参照物一起显示的复选框，复选框从白色转变为黑色(黑色复选框表示被选择的状态)。随后，如果用户按下窗口的上部区域中的打印按钮，存储在edx-db111中的用于选择的参照物的测定数据及其他信息项被打印出来。通过按下对于各参照物显示的标注“edx数据”，“备注”，“edx照片”和“照相机图像”的按钮的任何一个，用户可以在屏幕上查看与相应的参照物相关的这些种类的数据。按下屏幕的上部区域中的“下一个分析”按钮使系统回到图4中示出的窗口。如果按下“登记”按钮，当前分析的异物的edx数据被额外地登记在edx-db111中作为新的参照物的edx数据。

如果用户选择“ftir”，测定数据比对部12类似地提示用户指定异物的ftir数据文件。随后，比对部12从指定的ftir数据文件中读取光谱数据，比较读取的数据与存储在ftir-db112中的多个参照物的光谱数据，并且确定各参照物与异物的匹配度。具体地，例如，与异物的匹配度通过比较包括在光谱数据中的各吸收峰的峰值位置(波数或者波长的形式)和峰值高度(或者峰值面积)来确定。

在通过测定数据比对部12确定参照物与异物的匹配度之后，比对结果输出部16在显示单元30上以匹配度的递减次序显示预定数目的参照物(在与图5类似的窗口中)。显示信息能够使用户识别异物。再次，比对结果输出部16可以被配置以便显示匹配度不低于特定值的所有参照物，或者只显示具有最高匹配度的参照物。

以下描述的“综合”处理是本实施例的样品分析系统的特征中的一个。

如果用户选择“综合”，测定数据比对部12提示用户指定edx数据文件和ftir数据文件。在通过用户指定edx数据文件和ftir数据文件之后，比对部12从edx数据文件读取包含在异物中的元素的定量值以及从ftir数据文件读取光谱数据。随后，对于各参照物，比对部12确定edx数据的匹配度和ftir数据的匹配度。

此外，在通过用户选择“综合”的情形中，散射线强度比计算部13从edx数据文件读取测定条件和分布图(即在测定中获取的光谱)。随后，计算部13基于测定中使用的照射x射线的能量的量从光谱确定康普顿散射线(其的峰值位于与照射x射线不同的能量位置)的强度和瑞利散射线(其的峰值位于与照射x射线相同的能量位置)的强度，并且计算它们的比值(康普顿散射线的强度/瑞利散射线的强度)。

基于该比值(康普顿散射线的强度/瑞利散射线的强度)，系数决定部14随后确定用于edx数据和ftir数据的加权系数(“edx系数”和“ftir系数”)。具体地，如果比值不大于1.00，异物被识别为无机物，并且两个数值0.8和0.2被分别给予edx系数和ftir系数。如果比值大于1.00并且等于或者小于2.00，异物被识别为无机物及有机物的混合物，并且数值0.5被给予edx系数和ftir系数。如果比值大于2.00，异物被识别为有机物，并且两个数值0.2和0.8被分别给予edx系数和ftir系数。本实施例中是三的edx系数和ftir系数的组合的数量，可以被增加以定义更大数量的分组。可选择地，edx系数和ftir系数可以使用利用上述比值作为变量的公式确定。

在通过系数决定部14确定edx系数和ftir系数之后，对于各参照物，综合匹配度计算部15进行以下计算：基于对于参照物确定的edx数据的匹配度被乘以edx系数。基于ftir数据的匹配度同样被乘以ftir系数。两个计算值最终相加以得到用于涉及的参照物的综合匹配度。

图6示出了对于相同异物具有高匹配度的两列参照物，左边列表示出了基于edx数据选择的参照物(其对应于当选择图4中的“edx”时获取的结果)并且右边列表示出了基于ftir数据选择的参照物(其对应于当选择图4中的“ftir”时获取的结果)。在该实例中，基于edx数据的结果和基于ftir数据的结果之间存在差异。

图7示出了在异物已经被识别为无机物及有机物的混合物，并且edx系数和ftir系数都被给定数值0.5的情形中，以通过综合图6中示出的匹配度计算的综合匹配度的递减次序列出的参照物的一个实例。该实例表明，即使当基于两类数据分别计算出的匹配度的两个结果之间存在差异时，本实施例的样品分析系统也可以将该匹配度结合为综合匹配度并且将基于两类数据的单个结果呈现给用户。

在本实施例的样品分析系统中，基于康普顿散射线的强度和瑞利散射线的强度的比值确定异物是否是无机物，有机物或者其混合物。如果异物是无机物，给予适合于无机物的分析的edx测定数据更高权重的一组系数用于综合匹配度的计算。如果异物是有机物，给予适合于有机物的分析的ftir测定数据更高权重的一组系数用于计算。因此，根据异物的性质综合匹配度被恰当地确定。

在用于参照物的综合匹配度被确定之后，比对结果输出部16在显示单元30上显示类似于图5中示出的窗口但是额外地包括用于查看各参照物的ftir数据的“ftir”按钮的窗口。通过选择各按钮调用的操作如同已经描述的那样。

如同参考图5已经描述的那样，本实施例的样品分析系统可以打印出显示以前述方式获取的异物的分析结果的报告(关于与异物具有高匹配度的参照物的一组数据)。图8说明了用于设置要被打印的报告的项目和版面设计的窗口的一个实例。在窗口的左侧区域的显示项目区域61示出了一列可以显示在报告上的项目。可以显示在报告上的项目包括：参照物的名称，与异物的匹配度，匹配度的次序，对参照物的备注(获取参照物的日期与时间，测定的日期与时间及其他种类的信息)，照相机图像，edx图像，edx测定条件，通过edx的定量分析的结果，edx分布图，ftir测定条件，以及ftir分布图(光谱)。当用户通过拖曳和释放操作将这些项目的一个移入在窗口的右侧区域的版面设计编辑区域62中时，用于显示选择的项目的区域在版面设计区域中被示出。用户可以通过恰当地调整显示在版面设计区域中的各区域的位置和尺寸来确定报告的输出版面设计。如果“edx分布图”或者“ftir分布图”被选择在报告中，异物和参照物的edx分布图或者ftir分布图以重叠的形式用不同的颜色示出，允许用户检查在报告上异物的测定数据与参照物的测定数据契合到什么程度。

接下来，描述在图3中选择“库”时进行的操作。

图9是当通过用户选择“库”时显示的窗口的一个实例。在窗口中示出的库列表71允许用户查看何种与多个参照物相关的信息和测定数据被存储在存储部11中。对于项目和参照物的各个组合，如果对于涉及的参照物存储了涉及的测定数据或者信息，则放置检查标记，或者如果未存储这种数据或者信息，则显示“未登记”的字符串。如果有多个登记的照相机图像，图像的数量将与检查标记一起显示。

当用户选择库列表71中未登记的项目时，系统显示提示用户指定测定数据文件(等等)的窗口。当通过用户指定文件时，系统将文件登记在数据库中。用户同样可以选择检查的项目以查看数据库中登记的内容或者编辑备注。按下新登记按钮72调用向用于在数据库中额外地登记新参照物的测定数据(等等)的窗口的转换。窗口的较低区域中的文字框和检索按钮73允许用户对数据库中登记的参照物检索。

本实施例的样品分析系统同样可以在存储部11中保存另外的信息，例如被用于识别异物的不同于edx和ftir数据的测定数据(例如电子显微镜照片)或者关于在过去生成的报告的信息，并且通过借助于参照物id将其关联到edx数据，ftir数据及其他信息项而管理该另外的信息。这能够使本实施例的样品分析系统用于测定数据及用于各种目的而获取的参照物的其他种类的信息的统一管理。

前面的实施例仅仅是实例并且可以在本发明的宗旨内被适当地改变。与其中数据库设置在数据处理单元10的存储部11中的前面的实施例相反，数据库可以位于连接至数据处理单元10的单独的装置中。数据库同样可以被设置为从数据处理单元10通过通信网络可访问的联机数据库。

在前面的实施例中，edx40和ftir50连接至样品分析系统1。连接这些分析装置不总是必要的。存在适于无机物的分析的不同于edx的分析装置，例如原子吸收光度计或者电感耦合等离子体发射分析仪。利用这些装置的一个获取的异物的测定数据可以用于代替或者补充edx数据。此外，拉曼分光光度计可以用作对于有机物的分析合适的装置以构造与前面的实施例类似的系统。

参考标记列表

10...数据处理单元

11...存储部

111...能量分散型荧光x射线分析数据库

112...傅里叶变换红外光谱数据库

113...参照物数据库

12...测定数据比对部

13...散射线强度比计算部

14...系数决定部

15...综合匹配度计算部

16...比对结果输出部

20...输入单元

30...显示单元

40...能量分散型荧光x射线分析仪

50...傅里叶变换红外分光光度计

61...显示项目区域

62...版面设计编辑区域

71...库列表

72...新登记按钮

73...检索按钮