用于測(cè)量光譜系統(tǒng)的性能的方法
【專利摘要】一種測(cè)量光譜系統(tǒng)的性能的方法，該方法包括針對(duì)將由所述光譜系統(tǒng)識(shí)別的一組成分中的每種成分獲得多個(gè)成分光譜，所述成分光譜是針對(duì)影響該成分光譜的至少一個(gè)因素的變化獲得的。然后模擬樣品光譜，每個(gè)樣品光譜都是針對(duì)對(duì)應(yīng)的潛在樣品使用與用于模擬其他樣品光譜的成分光譜不同的至少一個(gè)不同成分光譜和/或所述成分光譜中的至少一個(gè)成分光譜的不同量來模擬的。對(duì)所述樣品光譜進(jìn)行分析，以針對(duì)每個(gè)樣品光譜獲得所述對(duì)應(yīng)的潛在樣品的特征的測(cè)量數(shù)量和/或性質(zhì)，并且基于所述測(cè)量數(shù)量和/或性質(zhì)生成性能測(cè)量。本發(fā)明還涉及一種用于執(zhí)行該方法的設(shè)備。
【專利說明】用于測(cè)量光譜系統(tǒng)的性能的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量光譜系統(tǒng)的性能的方法。本發(fā)明具體但非排他地應(yīng)用于 測(cè)量拉曼光譜系統(tǒng)的性能，所述拉曼光譜系統(tǒng)用于從已知的一組可能的成分識(shí)別或量化樣 品（例如多重檢測(cè)）中存在的一種或多種成分。

【背景技術(shù)】
[0002] 使用拉曼光譜識(shí)別樣品中存在的成分是公知的。為了增強(qiáng)拉曼信號(hào)，可以使用表 面增強(qiáng)共振拉曼散射（SERRS)。SERRS的原理是，待識(shí)別成分的分子被吸收在包含發(fā)色團(tuán) 的活性表面上，該發(fā)色團(tuán)的電子躍遷的頻率與用來激發(fā)增強(qiáng)底物（substrate)上的胞質(zhì)團(tuán) (plasmon)的激光波長(zhǎng)接近（優(yōu)選地位于150nm以內(nèi)）。
[0003] 對(duì)于生物樣品來說，為了給各種類型的待識(shí)別分子提供具有足夠區(qū)分性的發(fā)色 團(tuán)，可以將樣品處理成對(duì)于各種類型的待識(shí)別分子（例如，不同類型的低聚核苷酸）來說附 著不同的染料。在W009/022125和US2006246460中描述了這種技術(shù)的例子，以引證方式將 其合并于此。
[0004] 一種形式是，試劑盒被構(gòu)造成通過將染料附著在低聚核苷酸上來檢測(cè)疾病狀態(tài)， 該低聚核苷酸被構(gòu)建成用來補(bǔ)充已知對(duì)病原體而言唯一的目標(biāo)核苷酸序列（目標(biāo)序列）。 隨后，其被引入含有DNA片段的樣品。如果在該樣品中存在目標(biāo)序列，則標(biāo)記有顏料的低聚 核苷酸與之雜交。通過增加具有也識(shí)別目標(biāo)序列的生物素（biotin)的低聚核苷酸，可以使 用經(jīng)由生物素/抗生蛋白鏈菌素（str印tavidin)相互作用而附著至DNA復(fù)合物的涂有抗 生蛋白鏈菌素的磁珠將含有目標(biāo)序列的DNA復(fù)合物與染料分離。隨后，染料序列被釋放并 吸收到銀或金納米顆粒上，該銀或金納米顆粒優(yōu)選地在聚集到一起時(shí)充當(dāng)給出來自含水環(huán) 境的極強(qiáng)信號(hào)的染料的SERRS底物。SERRS具有如下特點(diǎn)，即其光譜由幾乎總是唯一地來自 染料的一組尖銳的線條組成。這是因?yàn)榕c來自其余的低聚核苷酸的拉曼散射表面增強(qiáng)因子 相比，染料的拉曼散射表面增強(qiáng)因子極高，因此其他信號(hào)相比而言就非常弱。這些尖銳的線 條是給出原位識(shí)別的染料的特征，并且這些線條呈尖銳的性質(zhì)意味著可以在無需分離的情 況下就能識(shí)別出染料混合物。這使得能夠在一個(gè)樣品中檢測(cè)多個(gè)標(biāo)記。
[0005] 希望測(cè)量能夠從這種多重檢測(cè)試劑盒預(yù)期的性能水平。然而，多重檢測(cè)試劑盒的 復(fù)雜性以及樣品的未知屬性意味著有許多因素會(huì)影響正確地識(shí)別或量化樣品中的分析物 的幾率。希望在測(cè)量多重檢測(cè)試劑盒的性能時(shí)考慮到這許多因素，使得性能的測(cè)量能夠正 確地反映用戶可能達(dá)到的性能。
[0006] 可以測(cè)量系統(tǒng)性能的一種方法是，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，在這些實(shí)驗(yàn)中精心改變可能變 化的那些因素，并根據(jù)結(jié)果，確定系統(tǒng)的性能。然而，如果可能改變的因素的數(shù)量很大，或者 因素難以控制，或者這些因素中的一個(gè)或多個(gè)的變化范圍非常大，則進(jìn)行幾乎涵蓋所有可 能發(fā)生情形的實(shí)驗(yàn)以獲得有代表性的性能測(cè)量是個(gè)極大的挑戰(zhàn)（如果確實(shí)有可能實(shí)現(xiàn)的 話）。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種測(cè)量光譜系統(tǒng)的性能的方法，該方法包括：
[0008] a)針對(duì)將由所述光譜系統(tǒng)識(shí)別的一組成分中的每種成分獲得多個(gè)成分光譜，所述 成分光譜是針對(duì)影響該成分光譜的至少一個(gè)因素的變化獲得的；
[0009] b)模擬樣品光譜，每個(gè)樣品光譜都是針對(duì)對(duì)應(yīng)的潛在樣品使用與用于模擬其他樣 品光譜的成分光譜不同的至少一個(gè)不同成分光譜和/或所述成分光譜中的至少一個(gè)成分 光譜的不同量來模擬的；
[0010]C)對(duì)所述樣品光譜進(jìn)行分析，以針對(duì)每個(gè)樣品光譜獲得所述對(duì)應(yīng)的潛在潛在樣品 的特征的測(cè)量數(shù)量和/或性質(zhì)；以及
[0011] d)基于所述測(cè)量數(shù)量和/或性質(zhì)生成性能測(cè)量。
[0012] 這樣，可以在考慮到可能發(fā)生的可能變化的合理時(shí)間范圍內(nèi)確定性能測(cè)量。具體 而言，有可能針對(duì)可由使用代表可能發(fā)生的光譜變化性的系統(tǒng)識(shí)別的每個(gè)單一成分來收集 多個(gè)成分光譜。這些單一光譜隨后可以用于模擬尚未獲得光譜的情形，例如，在不同濃度和 /或成分的情況下發(fā)生的性能變化以及當(dāng)樣品中存在多于一種成分時(shí)系統(tǒng)的性能。該方法 可以假設(shè)來自單一成分的光譜響應(yīng)在存在來自其他成分的光譜貢獻(xiàn)的情況下與濃度和添 加物成線性關(guān)系。
[0013] 可以針對(duì)任何一個(gè)潛在樣品模擬許多樣品光譜，以獲得用于該潛在樣品的在統(tǒng)計(jì) 上顯著的性能測(cè)量。因而，在樣品光譜與潛在樣品之間可能存在多對(duì)一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。然而， 例如如果性能測(cè)量是針對(duì)整個(gè)系統(tǒng)而非專用于特定潛在樣品，則可以不必針對(duì)任何一個(gè)潛 在樣品來模擬多個(gè)樣品光譜。
[0014] 所述分析可以包括基于所述樣品光譜對(duì)成分的存在和/或不存在進(jìn)行定性。在這 種實(shí)施方式中，可以針對(duì)所述成分的不同相對(duì)濃度來模擬樣品光譜，但所述分析則可以僅 關(guān)心能否識(shí)別出一種成分。然而，所述分析可以包括根據(jù)所述樣品光譜量化成分的濃度。
[0015] 所述性能測(cè)量可以包括所述系統(tǒng)在識(shí)別和/或量化一種或多種所述成分時(shí)的靈 敏度和/或特異性的測(cè)量。性能測(cè)量可以包括樣品中的一種或多種所述成分的濃度限度， 在所述濃度限度時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)用于識(shí)別和/或量化所述一種或多種成分的最小靈敏度水平。
[0016] 每個(gè)樣品光譜都可以是針對(duì)所述對(duì)應(yīng)的潛在樣品的特征的指定數(shù)量和/或性質(zhì) 來模擬的，并且生成性能測(cè)量包括將所述測(cè)量數(shù)量和/或性質(zhì)與所述指定數(shù)量和/或性質(zhì) 進(jìn)行比較。例如，可以針對(duì)所述潛在樣品中的指定成分和/或該成分的濃度來模擬樣品光 譜，并且分析步驟根據(jù)所述樣品光譜對(duì)成分和/或成分的濃度進(jìn)行識(shí)別，將在所述分析步 驟中識(shí)別出的成分和/或濃度與指定成分和/或濃度進(jìn)行比較，以確定性能測(cè)量。另選地 或者另外地，所述分析步驟獲得在模擬所述樣品光譜之前沒有指定/未知的性質(zhì)和/或數(shù) 量，諸如特征峰值之間的距離。
[0017] 可以通過根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（例如部分析因設(shè)計(jì)或全部析因設(shè)計(jì)）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來獲得用 于每種成分的所述多個(gè)成分光譜，其中被識(shí)別為影響所述成分的光譜響應(yīng)的因素在一定概 率范圍內(nèi)變化。這些因素可以包括操作者、樣品準(zhǔn)備與測(cè)量之間的時(shí)間、獲得光譜的儀器、 成分批次和/或試劑（例如染料和/或膠體）批次。因素可以變化的范圍可以由系統(tǒng)規(guī)范 來限定，例如，系統(tǒng)規(guī)范可以要求利用特定類型（例如品牌）的儀器來獲得樣品的光譜，使 得無需從其他品牌的儀器獲得光譜，和/或可以要求從特定來源獲得成分的批次，使得無 需從其他來源獲得的成分獲得光譜。
[0018] 可以在所述成分處于相同濃度（該濃度可以是預(yù)定參考濃度）的情況下獲得針對(duì) 每種成分得到的所述多個(gè)光譜。然而，取決于系統(tǒng)規(guī)范，這些濃度可以隨成分而不同。
[0019] 所述分析可以包括使用用于每種成分的參考光譜對(duì)每個(gè)樣品進(jìn)行分析以獲得特 征的測(cè)量數(shù)量和/或性質(zhì)。該方法可以包括選擇用于所述一組成分中的每種成分的參考光 譜，每個(gè)參考光譜是從用于該成分的多個(gè)成分光譜選擇的并且與用來模擬使用該參考光譜 分析的樣品光譜的成分光譜不同?？梢葬槍?duì)不同的樣品光譜的分析來選擇不同的參考光 譜。這樣，性能測(cè)量可以考慮參考光譜的變化和樣品光譜的變化。使用不同的參考光譜來分 析樣品光譜可以產(chǎn)生不同的結(jié)果?？晒┻x擇參考光譜的成分光譜池可以由系統(tǒng)要求限定。 例如，如果要求在分析未知樣品時(shí)使用與用來從所述未知樣品獲得光譜的光譜被相同的光 譜設(shè)備來獲得參考光譜，則測(cè)量性能的方法可以從已經(jīng)使用與用來模擬所述樣品光譜的成 分光譜/多個(gè)成分光譜相同的設(shè)備收集的成分光譜中僅選擇參考光譜。對(duì)參考光譜的類似 限制可以適用于其他因素，例如，溫度、測(cè)量之間的時(shí)間等，這些因素的變化可以限制在參 考光譜和樣品光譜之間，即使所述多個(gè)成分光譜捕捉到更大的變化范圍。
[0020] 可以針對(duì)潛在樣品中該成分或每種成分的不同濃度來模擬樣品光譜。
[0021] 可以從適當(dāng)?shù)囊唤M光譜隨機(jī)地選擇用于模擬每個(gè)樣品光譜的成分光譜以及可選 的用于分析每個(gè)模擬的樣品光譜的參考光譜。當(dāng)成分光譜和參考光譜的可能組合的數(shù)量很 大以至于使得更系統(tǒng)化的方法不可行時(shí)，這一過程可能是適合的。適當(dāng)?shù)囊唤M成分光譜可 以是一種成分的所有成分光譜或者可以是這些成分光譜的子集。
[0022] 可以基于至少一種概率分布隨機(jī)地選擇所述潛在樣品中的所述或每種成分和/ 或所述潛在樣品中的所述或每種成分的濃度。這種概率分布可以代表在樣品中找到一種成 分、成分組合和/或成分濃度的可能性。該概率分布可以是樣品含有特定成分、各種濃度的 特定成分或者特定成分的組合的可能性。另選地，一種概率分布可以不專用于特定成分，而 是可以是樣品含有所述組的各種濃度的非特定成分或一個(gè)組合中非特定成分的數(shù)量的總 體可能性。當(dāng)該概率分布對(duì)于不同的成分/組合都是類似的而使得在對(duì)不同成分/組合使 用單獨(dú)的分布幾乎沒有意義時(shí)或者當(dāng)對(duì)于成分專用的概率分布沒有足夠的信息時(shí)，這一另 選方法是適當(dāng)?shù)摹Ｊ褂酶怕史植紝㈦S機(jī)選擇偏向于一定組合可以確保性能測(cè)量不會(huì)由于現(xiàn) 實(shí)中不可能發(fā)生的情形而發(fā)生偏移。
[0023] 該分析可以是多變量分析技術(shù)，例如基于直接經(jīng)典最小二乘（DCLS)分析的方法。
[0024] 該方法可以用來測(cè)量使用表面增強(qiáng)共振拉曼光譜（SERRS)的系統(tǒng)（例如，如上所 述的SERRS多重檢測(cè)）的性能。所述成分可以是將在多重檢測(cè)中使用的染料。
[0025] 所述方法可以形成選擇所述系統(tǒng)的規(guī)范的方法的一部分?？梢曰谛阅軠y(cè)量來選 擇和/或修改所述系統(tǒng)的規(guī)范。這種規(guī)范的選擇和/或修改可以改變可以由所述系統(tǒng)測(cè)得 的一組成分光譜和/或潛在樣品。例如，響應(yīng)于初始一組樣品光譜的性能測(cè)量，可以對(duì)影響 成分的光譜響應(yīng)的因素施加更嚴(yán)格的要求，例如，修改在樣品準(zhǔn)備和測(cè)量之間所允許的最 大時(shí)間、消除使用在落于這些新規(guī)范之外的條件下和/或僅針對(duì)成分子集而獲得的成分光 譜來模擬樣品光譜的需要。
[0026] 初始地，可以針對(duì)僅包括一種成分的潛在樣品對(duì)性能進(jìn)行測(cè)量，其中基于這些測(cè) 量對(duì)規(guī)范進(jìn)行初始選擇和/或修改，隨后基于包括多種成分的潛在樣品進(jìn)行后續(xù)性能測(cè) 量。這樣，可以在對(duì)多成分樣品進(jìn)行分析之前消除光譜和/或成分，由此減少可能的多成分 樣品的數(shù)量，并因此而減少所需的處理。
[0027] 本發(fā)明還涉及根據(jù)上述方法設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，例如多重檢測(cè)。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種具有指令的數(shù)據(jù)載體，當(dāng)所述指令由處理 器執(zhí)行時(shí)，使得所述處理器：
[0029] a)針對(duì)將由光譜系統(tǒng)識(shí)別的一組成分中的每種成分獲得多個(gè)成分光譜，所述成分 光譜是針對(duì)影響該成分光譜的至少一個(gè)因素的變化獲得的；
[0030] b)模擬樣品光譜，每個(gè)樣品光譜都是針對(duì)對(duì)應(yīng)的潛在樣品使用與用于模擬其他樣 品光譜的成分光譜不同的至少一個(gè)不同成分光譜和/或所述成分光譜中的至少一個(gè)成分 光譜的不同量來模擬的；
[0031] c)對(duì)所述樣品光譜進(jìn)行分析，以針對(duì)每個(gè)樣品光譜獲得所述對(duì)應(yīng)的潛在樣品的特 征的測(cè)量數(shù)量和/或性質(zhì)；以及
[0032] d)基于所述測(cè)量數(shù)量和/或性質(zhì)生成性能測(cè)量。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供了一種用于測(cè)量光譜系統(tǒng)的性能的設(shè)備，該設(shè)備 包括處理器，該處理器被設(shè)置成 ：
[0034] a)針對(duì)將由光譜系統(tǒng)識(shí)別的一組成分中的每種成分獲得多個(gè)成分光譜，所述成分 光譜是針對(duì)影響該成分光譜的至少一個(gè)因素的變化獲得的；
[0035] b)模擬樣品光譜，每個(gè)樣品光譜都是針對(duì)對(duì)應(yīng)的潛在樣品使用與用于模擬其他樣 品光譜的成分光譜不同的至少一個(gè)不同成分光譜和/或所述成分光譜中的至少一個(gè)成分 光譜的不同量來模擬的；
[0036] c)對(duì)所述樣品光譜進(jìn)行分析，以針對(duì)每個(gè)樣品光譜獲得所述對(duì)應(yīng)的潛在樣品的特 征的測(cè)量數(shù)量和/或性質(zhì)；以及
[0037] d)基于所述測(cè)量數(shù)量和/或性質(zhì)生成性能測(cè)量。
[0038] 該設(shè)備可以包括存儲(chǔ)有所述多個(gè)成分光譜庫(kù)的存儲(chǔ)器，所述處理器被設(shè)置成根據(jù) 需要從該存儲(chǔ)器獲取光譜。將理解的是，可以在步驟b)之前或者步驟b)期間執(zhí)行從存儲(chǔ) 器獲取多個(gè)光譜的步驟。例如，只有在相關(guān)光譜已經(jīng)被選擇用作參考光譜或者用于模擬樣 品光譜時(shí)才獲取所述相關(guān)光譜。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供了一種設(shè)計(jì)多重檢測(cè)的方法，該多重檢測(cè)使用光 譜來識(shí)別分析物，該方法包括：選擇所述多重檢測(cè)的規(guī)范；模擬代表該規(guī)范內(nèi)的因素的可 能變化的光譜；基于模擬的光譜計(jì)算性能測(cè)量；以及基于所述性能測(cè)量對(duì)規(guī)范進(jìn)行修改。
[0040] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種測(cè)量光譜系統(tǒng)的性能的方法，該方法包 括：
[0041] a)針對(duì)將由所述光譜系統(tǒng)識(shí)別的一組成分中的每種成分獲得多個(gè)成分光譜，所述 成分光譜是針對(duì)影響該成分光譜的至少一個(gè)因素的變化獲得的；
[0042] b)使用所述成分光譜針對(duì)潛在樣品模擬樣品光譜；
[0043] c)使用從所述多個(gè)成分光譜選擇的不同組的參考光譜對(duì)所述樣品光譜進(jìn)行多次 分析，以利用每組參考光譜獲得所述潛在樣品的特征的測(cè)量數(shù)量和/或性質(zhì)；以及
[0044] d)基于所述測(cè)量數(shù)量和/或性質(zhì)生成性能測(cè)量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0045] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的確定性能測(cè)量的方法的步驟的圖；
[0046] 圖2是例示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的樣品光譜的模擬的圖；
[0047] 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的性能測(cè)量的表；
[0048] 圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的另一個(gè)性能測(cè)量的表；
[0049] 圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方式的性能測(cè)量的表；
[0050] 圖6是圖3和圖4中所示的性能測(cè)量的示意性圖形表示；和
[0051] 圖7是例示對(duì)光譜進(jìn)行分析的方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0052] 參照?qǐng)D1，測(cè)量光譜系統(tǒng)的性能的方法的第一步驟包括：獲得對(duì)系統(tǒng)測(cè)量的光譜 有貢獻(xiàn)的每種成分的光譜，所獲得的光譜代表用于該成分的信號(hào)變化性。為了獲得有代表 性的一組光譜，使用部分析因?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)（fractional factorial experimental design)在 不同狀況下獲得光譜。這種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)將涵蓋可能影響來自成分的信號(hào)的許多因素，例如操 作者、樣品準(zhǔn)備與測(cè)量之間的時(shí)間、獲得光譜的儀器、成分的批次和/或試劑（例如在SERRS 情形下，染料和/或膠體（colloid))的批次。獲得實(shí)驗(yàn)的范圍可以取決于針對(duì)光譜系統(tǒng)定 義的規(guī)范。例如，在用于醫(yī)學(xué)診斷的多重檢測(cè)的情況下，可以在向患者的樣品添加膠體與進(jìn) 行測(cè)量之間規(guī)定最大時(shí)間，部分析因?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)規(guī)定了從樣品獲得光譜，其中添加膠體與測(cè) 量樣品之間的時(shí)間在最大時(shí)間以下的一定值范圍內(nèi)變化。
[0053] 在該實(shí)施方式中，從含有參考濃度成分的測(cè)試樣品中獲得每個(gè)光譜。該參考濃度 可以被選擇為待被分析的未知樣品中成分的目標(biāo)或預(yù)期濃度。例如，患者樣品中分析物的 預(yù)期濃度，或者通過例如借助PCR對(duì)分析物進(jìn)行放大而得到的目標(biāo)濃度。
[0054] 光譜的數(shù)量沒有下限或上限，但各組光譜應(yīng)當(dāng)包含影響光譜信號(hào)的變化的因素。 在該實(shí)施方式中，光譜被濾波以去除光譜信號(hào)比平均值明顯過弱或過強(qiáng)的那部分光譜。這 是為了去除不代表預(yù)期變化的邊遠(yuǎn)的光譜。
[0055] 圖1示意性表示出了在不同條件F1至F4范圍內(nèi)針對(duì)每種成分Cl、C2和C3而獲 得的多個(gè)光譜。這些光譜可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中以形成光譜庫(kù)以供將來進(jìn)行處理。
[0056] 對(duì)于不含有感興趣成分的樣品，也獲得了一組"空白"光譜（沒有示出）。例如，可 以從僅包括支持底物（support substrate)的樣品獲得光譜。
[0057] 在第二步驟中，使用分析技術(shù)確定能否從用于多個(gè)潛在樣品的模擬光譜識(shí)別出正 確的成分。在該實(shí)施方式中，所述分析技術(shù)是基于參考光譜對(duì)樣品光譜的直接經(jīng)典最小二 乘法0CLS)擬合的方法，如下參照?qǐng)D7所述。
[0058] 為了獲得在統(tǒng)計(jì)上顯著的數(shù)據(jù)組，通過如下方式針對(duì)潛在樣品重復(fù)地模擬和分析 樣品光譜：
[0059] i)對(duì)于每種成分，從用于該成分的多個(gè)光譜隨機(jī)選擇參考光譜；
[0060] ii)針對(duì)被指明在潛在樣品中存在的該成分或每種成分隨機(jī)地選擇一個(gè)/多個(gè)光 譜并使用所選擇的一個(gè)/多個(gè)光譜來模擬用于潛在樣品的樣品光譜；以及
[0061] iii)使用以下參照?qǐng)D7描述的算法以及參考光譜分析該樣品光譜以識(shí)別一種或 多種成分。
[0062] 針對(duì)許多不同的潛在樣品執(zhí)行這些步驟。圖1的表示意性示出了這些步驟，表中 每一行（從左到右）示出了構(gòu)成該樣品的成分、選擇作為參考光譜的光譜、用于模擬樣品光 譜的光譜、以及通過使用參考光譜分析樣品光譜而檢測(cè)出的成分。
[0063] 參照?qǐng)D2,在該實(shí)施方式中，為了在步驟ii)中針對(duì)包括多種成分的潛在樣品來模 擬樣品光譜201，必須將針對(duì)這些成分而選擇的成分光譜202、203組合在一起。這可以通過 將可能經(jīng)過縮放的光譜202、203加在一起對(duì)樣品進(jìn)行模擬來實(shí)現(xiàn)，在該樣品中成分的濃度 高于或低于其參考濃度。然而，每個(gè)成分光譜202、203包括來自用于保持測(cè)試樣品的基底 的貢獻(xiàn)202a、203a(所謂"空白貢獻(xiàn)"）。將多個(gè)成分光譜加在一起可以得到組合光譜204， 在該組合光譜204中，空白貢獻(xiàn)204a大于或小于通常由于空白而產(chǎn)生的空白貢獻(xiàn)。例如， 在兩種成分的情況下，如果這兩種成分以超過其參考濃度的50%加在一起，則來自每個(gè)成 分光譜的空白貢獻(xiàn)加在一起將超過100 %的典型空白貢獻(xiàn)。因而，為了獲得有代表性的樣品 光譜，需要從組合成分光譜中去除或增加空白貢獻(xiàn)。這通過如下方式實(shí)現(xiàn)：從一組空白光譜 中隨機(jī)選擇一個(gè)空白光譜并增加根據(jù)以下等式確定的空白貢獻(xiàn)S E，

【權(quán)利要求】
1. 一種測(cè)量光譜系統(tǒng)的性能的方法，該方法包括： a) 針對(duì)將由所述光譜系統(tǒng)識(shí)別的一組成分中的每種成分獲得多個(gè)成分光譜，所述成分 光譜是針對(duì)影響該成分光譜的至少一個(gè)因素的變化獲得的； b) 模擬樣品光譜，每個(gè)樣品光譜都是針對(duì)對(duì)應(yīng)的潛在樣品使用與用于模擬其他樣品光 譜的成分光譜不同的至少一個(gè)不同成分光譜和/或所述成分光譜中的至少一個(gè)成分光譜 的不同量來模擬的； c) 對(duì)所述樣品光譜進(jìn)行分析，以針對(duì)每個(gè)樣品光譜獲得所述對(duì)應(yīng)的潛在樣品的特征的 測(cè)量數(shù)量和/或性質(zhì)；以及 d) 基于所述測(cè)量數(shù)量和/或性質(zhì)生成性能測(cè)量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述分析包括對(duì)成分的存在和/或不存在進(jìn)行定 性。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述性能測(cè)量包括所述系統(tǒng)在識(shí)別和/或量 化樣品中的一種或多種所述成分時(shí)的靈敏度和/或特異性的測(cè)量和/或樣品中的一種或多 種所述成分的濃度限度，在所述濃度限度時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)用于識(shí)別和/或量化所述成分的最小 靈敏度水平。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中每個(gè)樣品光譜都是針對(duì)所述對(duì)應(yīng)的潛 在樣品的特征的指定數(shù)量和/或性質(zhì)來模擬的，并且生成性能測(cè)量包括將所述測(cè)量數(shù)量和 /或性質(zhì)與用于每個(gè)樣品光譜的指定數(shù)量或性質(zhì)進(jìn)行比較。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述分析包括使用用于每種成分的參 考光譜對(duì)每個(gè)樣品光譜進(jìn)行分析以獲得所述特征的所述測(cè)量數(shù)量和/或性質(zhì)，并且可選地 包括選擇用于所述一組成分中的每種成分的參考光譜，每個(gè)參考光譜是從用于該成分的多 個(gè)成分光譜選擇的并且與用來模擬使用該參考光譜分析的樣品光譜的成分光譜不同，并且 進(jìn)一步可選地包括選擇不同的參考光譜用于不同的樣品光譜的分析。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來獲得用 于每種成分的所述多個(gè)成分光譜，其中被識(shí)別為影響所述成分的光譜響應(yīng)的因素在一定概 率范圍內(nèi)變化，并且可選地，其中所述因素包括操作者、樣品準(zhǔn)備與測(cè)量之間的時(shí)間、獲得 光譜的儀器、成分批次和試劑批次中的一種或多種。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中在步驟a)中針對(duì)每種成分得到的所 述多個(gè)光譜在所述成分具有相同參考濃度的情況下獲得。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中針對(duì)所述對(duì)應(yīng)的潛在樣品中的所述成 分或每種成分的不同濃度來模擬所述樣品光譜。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中從適當(dāng)?shù)囊唤M所述成分光譜中隨機(jī)地 選擇用于模擬所述樣品光譜的一個(gè)或多個(gè)成分光譜和/或參考光譜。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中基于至少一種概率分布隨機(jī)地選擇 所述對(duì)應(yīng)的潛在樣品中的所述成分或每種成分和/或所述對(duì)應(yīng)的潛在樣品中的所述成分 或每種成分的濃度。
11. 一種設(shè)計(jì)光譜系統(tǒng)的方法，該方法包括使用根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的 方法測(cè)量所述光譜系統(tǒng)的性能并且基于性能測(cè)量來選擇和/或修改所述光譜系統(tǒng)的規(guī)范。
12. -種根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法設(shè)計(jì)的光譜系統(tǒng)。
13. -種具有指令的數(shù)據(jù)載體，當(dāng)所述指令由處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述處理器： a) 針對(duì)將由光譜系統(tǒng)識(shí)別的一組成分中的每種成分獲得多個(gè)成分光譜，所述成分光譜 是針對(duì)影響該成分光譜的至少一個(gè)因素的變化獲得的； b) 模擬樣品光譜，每個(gè)樣品光譜都是針對(duì)對(duì)應(yīng)的潛在樣品使用與用于模擬其他樣品光 譜的成分光譜不同的至少一個(gè)不同成分光譜和/或所述成分光譜中的至少一個(gè)成分光譜 的不同量來模擬的； c) 對(duì)所述樣品光譜進(jìn)行分析，以針對(duì)每個(gè)樣品光譜獲得所述對(duì)應(yīng)的潛在樣品的特征的 測(cè)量數(shù)量和/或性質(zhì)；以及 d) 基于所述測(cè)量數(shù)量和/或性質(zhì)生成性能測(cè)量。
14. 一種用于測(cè)量光譜系統(tǒng)的性能的設(shè)備，該設(shè)備包括處理器，該處理器被設(shè)置成： a) 針對(duì)將由光譜系統(tǒng)識(shí)別的一組成分中的每種成分獲得多個(gè)成分光譜，所述成分光譜 是針對(duì)影響該成分光譜的至少一個(gè)因素的變化獲得的； b) 模擬樣品光譜，每個(gè)樣品光譜都是針對(duì)對(duì)應(yīng)的潛在樣品使用與用于模擬其他樣品光 譜的成分光譜不同的至少一個(gè)不同成分光譜和/或所述成分光譜中的至少一個(gè)成分光譜 的不同量來模擬的； c) 對(duì)所述樣品光譜進(jìn)行分析，以針對(duì)每個(gè)樣品光譜獲得所述對(duì)應(yīng)的潛在樣品的特征的 測(cè)量數(shù)量和/或性質(zhì)；以及 d) 基于所述測(cè)量數(shù)量和/或性質(zhì)生成性能測(cè)量。
15. -種測(cè)量光譜系統(tǒng)的性能的方法，該方法包括： a) 針對(duì)將由所述光譜系統(tǒng)識(shí)別的一組成分中的每種成分獲得多個(gè)成分光譜，所述成分 光譜是針對(duì)影響該成分光譜的至少一個(gè)因素的變化獲得的； b) 使用所述成分光譜針對(duì)潛在樣品模擬樣品光譜； c) 使用從所述多個(gè)成分光譜選擇的不同組的參考光譜對(duì)所述樣品光譜進(jìn)行多次分析， 以利用每組參考光譜獲得所述潛在樣品的特征的測(cè)量數(shù)量和/或性質(zhì)；以及 d) 基于所述測(cè)量數(shù)量和/或性質(zhì)生成性能測(cè)量。
【文檔編號(hào)】G01N33/53GK104350378SQ201380029284
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月5日
【發(fā)明者】托馬斯·瑟斯頓, 伊恩·貝爾, 布賴恩·史密斯, 安德魯·伍爾夫雷伊, 朱莉·格林 申請(qǐng)人:瑞尼斯豪公司