用于对光谱法搜索应用中所关心的参考材料进行标记的方法
【专利摘要】提出了用于对光谱法搜索应用中所关心的参考资料进行标记的一种方法、设备以及计算机程序产品。生成待考虑作为样品材料的光谱法分析的最终分析的一部分的材料参考列表。提供待保留用于样品材料的光谱法分析的最终分析的至少一种材料的观察列表。用该至少一种材料的观察列表以及该材料参考列表来进行该样品材料的最终分析。然后关于该样品材料的谱图是否与该观察列表以及该参考列表上的材料的至少一个谱图相匹配进行确定。
【专利说明】用于对光谱法搜索应用中所关心的参考材料进行标记的方 法
[0001] 背景
[0002] 现代分析仪器装备常常能够产生多通道数据，这些数据可以是关于一个样品中的 分析物的浓度（在此称为定量分析）或一个样品中存在的一种或多种材料的身份（在此称 为定性分析）。能够产生此类数据的仪器的实例包括红外和拉曼光谱仪、质谱仪、X射线荧 光（XRF)光谱仪、以及核磁共振（NMR)光谱仪。在定性分析的范围内，存在多种类型的可以 进tx的评估。
[0003] -种类型的定性分析评估为鉴别真伪（authentication)，它检查所测得的仪器响 应是否与所关心的一种特定材料的一个或多个参考库特征标记相一致。换句话说，这种类 型的分析目的在于确定测试材料的谱图是否与本真的物质相一致。进行鉴别真伪的应用的 实例包括对从供应商接收的原材料进行估计以确定是否提供了正确的原材料，对药片进行 检查以确定它是真正的或伪造的，以及分析一种材料以确定它是否已掺假、变质等。
[0004] 另一种类型的定性分析评估为筛选，它估计所测得的仪器响应中的至少一个特征 子集是否与所关心的一种或多种特定物质相对应。这种类型的评估估计了测试材料是否表 现为含有一种特定物质。具有特别关心的分析物的一个特别小的集合的那些可以利用筛 选，诸如毒品、爆炸物、或有环境顾虑的材料。在筛选评估中，没有必要确定不在观察列表中 的材料的身份。例如，知道儿童玩具中是否含有铅可能是重要的，但没有必要明白存在的是 什么类型的塑料、木材、或金属。
[0005] 还有另一种类型的定性分析评估为辨别，这是通过搜索已知材料的库并且在未知 的仪器响应与所储存的已知材料响应（或所储存的已知材料响应的组合）之间寻找相似性 来进行的。此种评估假设用户并不知道他们正在测试的是什么，并且因此想知道"这种材料 是什么？"。计算机辅助辨别常常被称为"自动化光谱搜索"，并且经常用于以下情形，诸如 有害材料Oiazmat)呼叫以及实验室研宄。
[0006] 从以上说明可以注意到，鉴别真伪问题是为具有非常特定需求的用户（确切知道 他们正在测试的是什么的那些）设计的。从另一方面来说，筛选和辨别问题的限制少得多。 在辨别设备提供极其广泛的适用范围的条件下，应指出的是，可以利用它们来辨别筛选设 备可能被配置来检测的任何分析物，加上许多其他的。筛选有两个主要优点驱使用户放弃 由辨别所提供的广泛适用范围：筛选算法可以典型地被配置为具有比辨别算法更高的检出 率以及更低的检测限，并且筛选设备可以被配置为给用户提供已经检测到的所关心的特定 材料的视觉和/或声音提示。当一种辨别应用检测到一种材料时，并不将特定材料作为比 其他材料更重要或更值得关注的材料进行强调。
[0007] 概述
[0008] 常规机制（诸如以上解释的那些）受制于多种不足。如可预期的，典型地认为精 确地进行一种未知混合物的自动化分析比精确地辨别纯组分样品更具挑战性。如今使用中 的现代参考数据库常常含有多于10, 〇〇〇个参考光谱，并且许多混合物规程试图拟合四种 或更多种混合物组分。可以被估计的可能的混合物解候选项的数目可以用"η选k"表示， 这以下式表示：
【权利要求】
1. 一种方法，包括： 获得待考虑作为样品材料的光谱法分析的最终分析的一部分的材料参考列表； 提供待保留用于样品材料的所述光谱法分析的最终分析的至少一种材料的观察列 表； 用所述至少一种材料的观察列表W及所述材料的参考列表来进行所述样品材料的最 终分析；并且 确定所述样品材料的谱图是否与所述观察列表W及所述参考列表上的材料的至少一 个谱图相匹配。
2. 如权利要求1所述的方法，其中所述观察列表上的材料不包括在所述材料参考列表 中。
3. 如权利要求1所述的方法，其中对所述材料观察列表进行加权，使得只有预定数目 的观察列表材料被包括为所述最终分析的一部分。
4. 如权利要求1所述的方法，其中利用对于所述观察列表上的所述材料的预定报告 阔值来进行所述样品材料的谱图是否与所述观察列表W及所述参考列表上的材料的至少 一个谱图相匹配的所述确定，使得检测即使少量的所述观察列表上的材料的概率也被最大 化。
5. 如权利要求1所述的方法，其中当所述最终分析使用基于概率的方法时，为所述观 察列表上的材料提供优选先验概率。
6. 如权利要求1所述的方法，其中当所述最终分析没有生成可接受的解时，则对所述 样品材料进行筛选测试。
7. 如权利要求1所述的方法，该方法进一步包括区分出含有观察列表材料的辨别结 果。
8. 如权利要求1所述的方法，其中从多个观察列表中选择所述观察列表。
9. 如权利要求1所述的方法，其中可W从外部装置导入观察列表，或者其中可W将所 述观察列表导出到外部装置。
10. 如权利要求1所述的方法，其中扫描设定是基于所述观察列表上的材料的已知光 谱特征。
11. 如权利要求1所述的方法，其中当样品的谱图不与所述观察列表或所述参考列表 上的材料的至少一个谱图相匹配时，则在相同或不同的扫描设定下进行另外的扫描。
12. 如权利要求1所述的方法，其中该方法是在计算机上实现的。
13. -种非瞬时性计算机可读存储介质，其上具有用于对光谱法捜索应用中所关屯、的 参考材料进行标记的计算机可读代码，该介质包括指令，其中计算机系统进行操作，该些操 作包括： 获得待考虑作为样品材料的光谱法分析的最终分析的一部分的材料参考列表； 提供待保留用于样品材料的所述光谱法分析的最终分析的至少一种材料的观察列 表； 用所述至少一种材料的观察列表W及所述材料参考列表来进行所述样品材料的最终 分析；并且 确定所述样品材料的谱图是否与所述观察列表W及所述参考列表上的材料的至少一 个谱图相匹配。
14. 如权利要求13所述的非瞬时性计算机可读存储介质，其中所述观察列表上的材料 不包括在所述材料参考列表中。
15. 如权利要求13所述的非瞬时性计算机可读存储介质，其中对所述材料观察列表进 行加权，使得只有预定数目的观察列表材料被包括为所述最终分析的一部分。
16. 如权利要求13所述的非瞬时性计算机可读存储介质，其中利用对于所述观察列表 上的所述材料的预定报告阔值来进行所述样品材料的谱图是否与所述观察列表W及所述 参考列表上的材料的至少一个谱图相匹配的所述确定，使得检测即使少量的所述观察列表 上的材料的概率也被最大化。
17. 如权利要求13所述的非瞬时性计算机可读存储介质，其中当所述最终分析使用基 于概率的方法时，为所述观察列表上的材料提供优选先验概率。
18. 如权利要求13所述的非瞬时性计算机可读存储介质，其中当所述最终分析没有生 成可接受的解时，则对所述样品材料进行筛选测试。
19. 如权利要求13所述的非瞬时性计算机可读存储介质，该介质进一步包括区分出含 有观察列表材料的辨别结果。
20. 如权利要求13所述的非瞬时性计算机可读存储介质，其中从多个观察列表中选择 所述观察列表。
21. 如权利要求13所述的非瞬时性计算机可读存储介质，其中可W从外部装置导入观 察列表，或者其中可W将所述观察列表导出到外部装置。
22. 如权利要求13所述的非瞬时性计算机可读存储介质，其中扫描设定是基于所述观 察列表上的材料的已知光谱特征。
23. 如权利要求13所述的非瞬时性计算机可读存储介质，其中当样品的谱图不与所述 观察列表或所述参考列表上的材料的至少一个谱图相匹配时，则在相同或不同的扫描设定 下进行另外的扫描。
24. -种光谱仪，包括： 存储器； 处理器； 通信接口； 互连机构，该互连机构联接该存储器、该处理器W及该通信接口；并且 其中该存储器编码有应用程序，该应用程序提供对光谱法捜索应用中所关屯、的参考材 料进行标记，使得当在该处理器上进行时，提供用于处理信息的进程，该进程促使该计算机 系统进行W下操作： 获得待考虑作为样品材料的光谱法分析的最终分析的一部分的材料参考列表； 提供待保留用于样品材料的所述光谱法分析的最终分析的至少一种材料的观察列 表； 用所述至少一种材料的观察列表W及所述材料参考列表来进行所述样品材料的最终 分析；并且 确定所述样品材料的谱图是否与所述观察列表W及所述参考列表上的材料的至少一 个谱图相匹配。
25. 如权利要求22所述的光谱仪，其中对所述材料观察列表进行加权，使得只有预定 数目的观察列表材料被包括为所述最终分析的一部分，并且其中所述确定所述样品材料的 谱图是否与所述观察列表W及所述参考列表上的材料的至少一个谱图相匹配利用了对于 所述观察列表上的所述材料的预定阔值来进行，使得检测到即使少量的所述观察列表上的 材料也被报告。
26. 如权利要求24所述的光谱仪，其中所述观察列表上的材料不包括在材料的所述参 考列表中。
27. 如权利要求24所述的光谱仪，其中对所述材料观察列表进行加权，使得只有预定 数目的观察列表材料被包括为所述最终分析的一部分。
28. 如权利要求24所述的光谱仪，其中所述确定所述样品材料的谱图是否与所述观察 列表W及所述参考列表上的材料的至少一个谱图相匹配利用了对于所述观察列表上的所 述材料的预定报告阔值来进行，使得检测即使少量的所述观察列表上的材料的概率也被最 大化。
29. 如权利要求24所述的光谱仪，其中所述最终分析使用基于概率的方法并且为所述 观察列表上的材料提供优选先验概率。
30. 如权利要求24所述的光谱仪方法，其中当所述最终分析没有生成可接受的解时， 则对所述样品材料进行筛选测试。
【文档编号】G01N21/64GK104471422SQ201380034257
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年6月24日 优先权日:2012年7月2日
【发明者】R·格林, M·D·哈戈瑞伍斯, C·M·加德纳 申请人:赛默科技便携式分析仪器有限公司