DE4209886A1

DE4209886A1 - Absorptionsspektrum-korrekturverfahren und damit arbeitendes spektrometer

Info

Publication number: DE4209886A1
Application number: DE4209886A
Authority: DE
Inventors: Konomu Hirao
Original assignee: Otsuka Electronics Co Ltd
Current assignee: Otsuka Electronics Co Ltd
Priority date: 1991-03-27
Filing date: 1992-03-26
Publication date: 1992-10-01
Also published as: GB2254145B; GB9206474D0; JPH04297854A; GB2254145A; US5333610A; FR2674626A1; JP2539707B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Absorptionsspektrum-Korrekturver fahren, mit dem es möglich ist, die Wellenform des Absorp tionsspektrums eines Objekts korrekt zu erhalten, wobei Licht von einer Oberfläche des Objekts in das Innere des Objekts eingestrahlt wird und Licht, das beim Durchgang durch das Innere des Objekts gestreut und reflektiert wurde, an wenig stens einer Stelle an der Oberfläche des Objekts empfangen wird; ferner bezieht sich die Erfindung auf ein dieses Ver fahren anwendendes Spektrometer für ein lichtstreuendes Ob jekt.

Bei der konventionellen Durchführung einer quantitativen Ana lyse eines Objekts nach einem absorptiometrischen Verfahren kann, wenn das zu messende Objekt eine Flüssigkeit oder ein Gas ist, der Transmissionsgrad von Licht gemessen werden, weil Licht durch das Objekt geht. Wenn jedoch ein lichtun durchlässiges Objekt gemessen wird, geht nicht ausreichend Licht durch das Objekt, so daß das zu messende Objekt vorher zerschnitten oder zerbrochen wird, bevor es einer Messung seines Absorptionsspektrums unterworfen wird.

Das vorgenannte Verfahren kann jedoch nicht zu Messungen an einem lebenden Körper verwendet werden. Es wurde daher be reits ein Verfahren vorgeschlagen, um Licht auf eine Oberflä che eines Objekts zu richten und an einer anderen Stelle auf der gleichen Oberfläche des Objekts reflektiertes Licht zu empfangen, um bestimmte Berechnungen auf der Basis von Daten des empfangenen Lichts auszuführen und somit Informationen aus dem Objektinneren zu erhalten bzw. zu messen (siehe z. B. Amtsblatt bezüglich der JP-Patentveröffentlichung 11 614/1986(B)).

Bei dem vorgenannten Verfahren wird Licht zu einem Meßpunkt eines lebenden Körpers mittels einer lichtemittierenden Ein richtung geleitet, und Licht, das beim Durchtritt durch den lebenden Körper gestreut oder darin reflektiert wurde, wird aufgenommen, so daß eine kontinuierliche Messung an den inne ren Organen, die sich in ihren richtigen Lagen in dem leben den Körper befinden, durchgeführt werden kann, ohne daß ir gendein Teil der Meßvorrichtung eingeführt oder der lebende Körper verletzt wird.

Normalerweise ist jedoch das Meßobjekt kein lichtdurchlässi ger Körper, sondern ein sogenanntes lichtstreuendes Objekt, das Licht reflektiert oder streut (siehe Fig. 9). Bei einem lichtstreuenden Objekt wiederholen sich Reflexion und Bre chung von Licht vielfach in dem lichtstreuenden Objekt, auch wenn die Entfernung zwischen dem Lichteintrittspunkt A und dem Lichtaustrittspunkt B unveränderlich ist.

Wenn daher Messungen durchgeführt werden, wobei Licht auf die Oberfläche eines lichtstreuenden Objekts der vorgenannten Art auftrifft, resultiert das Phänomen einer verbreiterten Wel lenform des Absorptionsspektrums aufgrund der Verteilung einer erheblichen optischen Weglänge. Fig. 10 ist ein Dia gramm, das das genannte Phänomen zeigt, wobei der Peak der Wellenform b des Absorptionsspektrums, die an einer Oberflä che des Objekts gemessen ist, gegenüber der inhärenten spek tralen Wellenform a, die durch Messen des in Scheiben zer schnittenen Objekts erhalten ist, geschwächt ist.

Diese Tatsache hat ferner zu dem Problem geführt, daß bei der Durchführung einer Analyse der Komponenten des Objekts unter Anwendung der gemessenen Lichttransmissionsdaten auf der Basis einer geschwächten Wellenform des Absorptionsspektrums der vorgenannten Art keine korrekten Daten erhalten werden.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Absorptionsspektrum-Korrekturverfahrens sowie eines mit dem Verfahren arbeitenden Spektrometers zum Messen eines licht streuenden Objekts, wobei das Verfahren und die Vorrichtung in der Lage sind, Daten einer Kurve ähnlich der inhärenten Absorptionsspektrum-Wellenform des Objekts dadurch zu erhal ten, daß eine Absorptionsspektrum-Wellenform, die ohne Zer störung oder Bearbeitung des lichtstreuenden Objekts zum Zweck der Messung von inneren Daten des Objekts gemessen wurde, dadurch korrigiert wird, daß Licht auf einen Lichtein trittspunkt an einer Oberfläche des Objekts gerichtet wird und Licht, das durch das Innere des Objekts gegangen ist, an einem Lichtaustrittspunkt des Objekts aufgenommen wird, um auf der Grundlage von Daten des empfangenen Lichts eine Ana lyse des Absorptionsspektrums durchzuführen.

Zur Lösung der genannten Aufgabe umfaßt ein Absorptions-spek trum-Korrekturverfahren gemäß der Erfindung die folgenden Schritte: Detektieren der Intensität I von an einem Licht empfangspunkt empfangenem Licht jeder Wellenlänge λ, Erhalten der prozentualen Absorption %ABS (λ.) unter Annahme der Stan dardlichtintensität als Io in folgender Weise:

%ABS (λ) = (Io - I)/Io

und Erhalten des Werts S(λ) unter Verwendung einer Konstanten n in folgender Weise:

S(λ) = exp [n · %ABS (λ)]

oder Erhalten des Werts S(λ) unter Verwendung einer Mehrfach konstanten n_i (i=1, 2, . . .) in folgender Weise:

S(λ) = Σexp [n_i · %ABS (λ)],

wobei die spektrale Wellenform der inhärenten prozentualen Absorption des Objekts durch den obigen Wert S(λ) ausgedrückt ist.

Das Spektrometer gemäß der Erfindung, das mit dem obigen Ab sorptionsspektrum-Korrekturverfahren arbeitet, weist folgen des auf: eine Lichtemissionseinrichtung zum Richten von Licht auf einen Lichteintrittspunkt an einer Oberfläche eines Ob jekts, eine Lichtempfangseinrichtung zum Empfang von Licht, das durch das Innere des Objekts gegangen ist, an einem Lichtaustrittspunkt des Objekts, eine Recheneinrichtung zum Berechnen - durch Detektieren der Intensität von Licht jeder Wellenlänge, das an dem Lichtaustrittspunkt empfangen wird, unter Annahme der Standardlichtintensität mit Io - der pro zentualen Absorption %ABS in folgender Weise:

%ABS (λ) = (Io - I)/Io

und eine Recheneinrichtung zum Berechnen der spektralen Wel lenform S(λ) unter Anwendung einer Konstanten n gemäß der folgenden Gleichung:

S(λ) = exp [n · %ABS (λ)]

oder eine Recheneinrichtung zum Berechnen der spektralen Wel lenform S(λ) unter Anwendung einer Mehrfachkonstanten n_i (i=1, 2, . . .) gemäß der folgenden Gleichung:

S(λ) = Σexp [n_i · %ABS (λ)],

wobei die spektrale Wellenform der inhärenten prozentualen Absorption des Objekts nach Maßgabe des berechneten Resultats der spektralen Wellenform S(λ) erhalten werden kann.

Bei diesem Absorptionsspektrum-Korrekturverfahren und diesem Spektrometer wird die prozentuale Absorption %ABS einer Probe aus den optischen Meßdaten der Probe berechnet, und es wird eine Konstante n oder eine Mehrfachkonstante n_i (i=1, 2, . . .) aufgestellt, um die spektrale Wellenform S(λ) wie folgt zu berechnen:

S(λ) = exp [n · %ABS (λ)]

oder die spektrale Wellenform S(λ) wie folgt zu berechnen:

S(λ) = Σexp [n_i · %ABS (λ)].

Die spektrale Wellenform S(λ) gleicht der spektralen Wellen form der inhärenten prozentualen Absorption des lichtstreuen den Objekts.

Daher kann also mittels der spektralen Wellenform S(λ) eine korrekte Spektralanalyse des Objekts durchgeführt werden.

Gemäß dem Absorptionsspektrum-Korrekturverfahren und dem Spektrometer nach der Erfindung wird die prozentuale Absorp tion %ABS einer Probe aus den optischem Meßdaten der Probe berechnet, und es wird entweder eine Konstante n oder eine Mehrfachkonstante n_i (i=1, 2, . . .) vorgegeben, um die spektrale Wellenform S(λ) wie folgt zu berechnen:

S (λ) = exp [n · %ABS (λ)]

oder die spektrale Wellenform S(λ) wie folgt zu berechnen:

S(λ) = Σexp (n_i · %ABS (λ)],

um dadurch den Erhalt einer spektralen Wellenform zu ermögli chen, die der spektralen Wellenform der inhärenten prozen tualen Absorption des lichtstreuenden Objekts nahezu gleich ist.

Wenn also eine Spektralanalyse eines lichtstreuenden Objekts mittels der spektralen Wellenform S(λ) durchgeführt wird, können die Komponenten des Objekts mit hoher Reproduzierbar keit und Zuverlässigkeit analysiert werden, ohne daß das Ob jekt zerschnitten oder zerkleinert werden muß.

Insbesondere, wenn eine Mehrfachkonstante n_i (i=1, 2, . . .) vor gegeben ist, um die spektrale Wellenform S(λ) wie folgt

S(λ) = Σexp [n_i · %ABS (λ)]

zu berechnen, kann eine spektrale Wellenform erhalten werden, die der spektralen Wellenform der inhärenten prozentualen Ab sorption des lichtstreuenden Objekts am nächsten kommt.

Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausfüh rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Spektrometers für ein lichtstreuendes Objekt gemäß einem Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt durch den Meßpunkt eines lebenden Körpers;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Spektrometers, das bei einem Versuch zur Korrektur des Absorp tionsspektrums verwendet wird;

Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Beins einer Ratte, auf das Licht gerichtet wird;

Fig. 5 ein Diagramm eines Transmissions-Koeffizienten α_T und eines Diffusions-Koeffizienten α_D, die durch einen Versuch erhalten wurden;

Fig. 6 ein Diagramm der prozentualen Absorption %ABST des Durchgangslichts und der prozentualen Absorption %ABSD des Streulichts;

Fig. 7 ein Diagramm, in dem die prozentuale Absorption %ABST des Durchgangslichts und die prozentuale Ab sorption %ABSD des Streulichts auf den Peak von 758 nm eingestellt sind;

Fig. 8 ein Diagramm, in dem die prozentuale Absorption %ABSD des Streulichts mit Hilfe von Korrekturglei chungen (1), (2) und (3) korrigiert ist;

Fig. 9 eine schematische Darstellung des inneren Zustands eines lichtstreuenden Objekts, wobei Licht reflek tiert und gestreut wird; und

Fig. 10 ein Diagramm, in dem eine Wellenform b des Absorp tionsspektrums, die durch Messung unter Lichtein fall auf die Oberfläche des lichtstreuenden Objekts von Fig. 9 erhalten ist, mit der inhärenten Wellen form a des Absorptionsspektrums des Objekts vergli chen wird.

Fig. 1 dient der Erläuterung eines Ausführungsbeispiels. Zuerst werden ein Lichtemissionsende 3 eines Lichtwellenlei ters 2 und ein Lichtempfangsende 4 eines Lichtwellenleiters 5 zum Empfang von Licht, das von dem Lichtemissionsende aufge bracht und in einem lebenden Körper gestreut wird, jeweils nahe an einen Lichteintrittspunkt A und einen Lichtaustritts punkt B auf einer Oberfläche des lebenden Körpers gebracht. Zwischen dem Lichtaustrittspunkt B und dem Lichteintritts punkt A besteht ein bestimmter Abstand, so daß die Intensität des in das Lichtempfangsende 4 einzuspeisenden Lichts aus reicht und der Einfluß von Licht, das entlang der Oberfläche des lebenden Körpergewebes übertragen wird, vernachlässigt werden kann.

Wenn mit anderen Worten der Abstand zwischen dem Lichtaus trittspunkt B und dem Lichteintrittspunkt A zu groß ist, ver ringert sich die Intensität des von dem Lichtemissionsende 3 zu dem Lichtempfangsende 4 eingegebenen Lichts, was in einer Verschlechterung des Rauschabstands bei der Messung resul tiert. Wenn dagegen der Abstand zwischen dem Lichtaustritts punkt B und dem Lichteintrittspunkt A zu klein ist, tritt von dem Lichtemissionsende 3 aufgebrachtes Licht direkt durch die Oberfläche des lebenden Körpergewebes in das Lichtempfangs ende 4 ein, was in einer relativen Schwächung des Meßsignals resultiert.

Um den eventuellen Einfluß von reflektiertem Licht zu besei tigen, ist es erwünscht, daß die Richtwirkung sowohl des Lichtemissionsendes 3 als auch des Lichtempfangsendes 4 so schmal wie möglich ist. Wenn jedoch die Richtwirkung jedes Ende zu schmal ist, tritt nahezu das gesamte von dem Licht emissionsende 3 aufgebrachte Licht in das Innere des lebenden Körpers ein, was zur Folge hat, daß die das Lichtempfangsende 4 erreichende Lichtmenge kaum ausreicht.

Das Lichtemissionsende 3 ist über den Lichtwellenleiter 2 mit einem monochromatischen Meßgerät 1 verbunden, während das Lichtempfangsende 4 über den Lichtwellenleiter 5 mit einem Fotodetektor 6 verbunden ist. Der Fotodetektor 6 bildet ein Ausgangssignal für eine Datenverarbeitungsschaltung bzw. eine Recheneinrichtung 7 und eine Spektralanzeigeeinheit 8.

Im einzelnen umfaßt das monochromatische Meßgerät 1 eine Quelle für weißes Licht, ein Prisma oder ein Beugungsgitter, um Licht mit einer gewünschten Wellenlänge zu liefern. Das Lichtemissionsende 3 hat ein Konvergenzelement (z. B. eine Linse), um aus dem Lichtwellenleiter austretendes Licht zu leiten. Das Lichtempfangsende 4 besitzt ebenfalls ein Konver genzelement. In den Fotodetektor 6 ist ein die Lichtintensi tät detektierendes Element, wie z. B. ein Fototransistor ein gebaut.

Es ist zu beachten, daß zwar das Konvergenzelement für das Licht bei dem obigen Ausführungsbeispiel dem lebenden Körper gewebe mit einem Zwischenraum gegenübersteht (Fig. 2), aber das Konvergenzelement kann auch mit dem lebenden Körpergewebe in Kontakt gebracht werden.

Aus dem Lichtemissionsende 3 austretendes monochromatisches Licht tritt in das Innere des lebenden Körpers ein. Ein Teil des Lichts pflanzt sich in dem lebenden Körper fort (Fig. 2) und erreicht schließlich den Lichtaustrittspunkt B. Im ein zelnen geht ein Teil des Lichts, das aus dem Lichtemissions ende 3 austritt und an dem Lichtempfangsende 4 als detektier bares Licht empfangen wird, durch das Innere des lebenden Körpers unter Streuung und Divergenz. Der Bereich, durch den Licht unter Streuung geht, ist in Fig. 2 schraffiert darge stellt. In dem Bereich, durch den Licht gestreut wird, ist eine Bahn mit P bezeichnet, durch die ein größter Teil des Lichts geht, d. h. der Mittelpunkt der Energieverteilung des Lichtflusses oder der Ort von gemittelten Punkten von Licht, das sich unter Streuung fortpflanzt (die Bahn des erheblich gestreuten Lichts wird nachstehend kurz als "Streulichtbahn" bezeichnet).

Aus dem Lichtemissionsende 3 austretendes und von dem Licht empfangsende 4 empfangenes Licht enthält Informationen des Inneren des lebenden Körpers zwischen dem Lichteintrittspunkt A und dem Lichtaustrittspunkt B.

Der Fotodetektor 6 detektiert Licht, das aus dem Lichtemis sionsende 3 austritt und am Lichtempfangsende 4 empfangen wird, und erzeugt ein Eingangssignal für die Recheneinrich tung 7. Diese empfängt das Intensitätssignal von aus dem Meß gerät 1 emittiertem monochromatischem Licht als Standard und führt vorgeschriebene Berechnungen aus, die auf der Differenz zwischen den beiden vorgenannten detektierten Signalen basie ren, um eine Absorptionsspektrum-Information zu erhalten, die den inneren Zustand des lebenden Körpers zwischen den Punkten A und B wiedergibt. Nachstehend werden die Berechnungen im einzelnen beschrieben.

Unter der Annahme, daß die Intensität des vom Fotodetektor 6 bei der jeweiligen Wellenlänge detektierten Lichts I und die Intensität des Standardlichts Io ist, wird die prozentuale Absorption %ABS wie folgt erhalten:

%ABS = (Io-I)/Io,

wobei %ABS eine Funktion der Wellenlänge (λ) ist.

Unter Anwendung eines geeigneten Werts (einer positiven reel len Zahl) wird die folgende Berechnung durchgeführt:

S(λ) = exp [n · %ABS (λ)]

oder es wird unter Anwendung von geeigneten Konstanten n₁ und n₂ (positive reelle Zahlen) die folgende Berechnung durchge führt:

S(λ) = exp [n₁ · %ABS (λ)] + exp [n₂ · %ABS (λ)],

wobei die Werte n₁ und n₂ von der Wellenlänge λ unabhängige Zahlen sind.

Der so berechnete Wert S(λ) entspricht angenähert einer Kurve, die erhalten wird, indem das inhärente Absorptions spektrum in Form der prozentualen Absorption ausgedrückt wird. Daher kann das inhärente Absorptionsspektrum des Ob jekts auf der Basis des Werts S(λ) erhalten werden. Insbeson dere, wenn das Objekt ein Vielkomponentensystem ist (ein System, das eine Vielzahl von Komponenten hat, die verschie dene Spektren aufweisen wie beispielsweise Blut mit Hb und HbO₂), kann eine Vielkomponenten-Spektralanalyse korrekt durchgeführt werden.

Nachstehend werden die Ergebnisse eines Versuchs beschrieben.

Fig. 3 zeigt ein Versuchsgerät zum Messen des Oberschenkel muskels einer Ratte.

Eine lebende Ratte 14 wird in einen Behälter 22 gesetzt, und ein Hinterbein der Ratte 14 wird von einer Halterung 15 fi xiert. Der fixierte Zustand des Hinterbeins der Ratte 14 ist in Fig. 4 gezeigt. Das Hinterbein der Ratte 14 wird durch einen Ring 15a geführt, der am vordersten Endteil der Halte rung 15 vorgesehen ist. In den Ring 15a werden ferner die vordersten Endteile eines Lichtwellenleiters 13a für ein fallendes Licht, eines Lichtwellenleiters 13b für Durchgangs licht und eines Lichtwellenleiters 13c für Streulicht einge setzt.

Das Vorderende des Lichtwellenleiters 13b für Durchgangslicht und das Vorderende des Lichtwellenleiters 13c für Streulicht bilden einen Winkel von 30° zueinander. Der Lichtwellenleiter 13a für einfallendes Licht führt von einer I₂-Lampe, die an eine Stromversorgung 11 angeschlossen ist, emittiertes Licht, während der Lichtwellenleiter 13b für Durchgangslicht Licht aufnimmt, das durch das Hinterbein der Ratte 14 gegangen ist.

In der nachstehenden Beschreibung des Experiments wird von dem Lichtwellenleiter 13b aufgenommenes Licht als das "Durchgangslicht" und von dem Lichtwellenleiter 13c aufgenom menes Licht als das "Streulicht" bezeichnet. Das Durchgangs licht ist solches Licht, das in der gleichen Richtung wie derjenigen des einfallenden Lichts nach Durchgang durch das Hinterbein der Ratte 14 als durchgelassenes und in dem Hin terbein reflektiertes Licht austritt.

Das Absorptionsspektrum von durchgelassenem Licht kann als die gleiche Form wie das inhärente Absorptionsspektrum des Objekts aufweisend angenommen werden. Das Streulicht ist Licht, das in einer Richtung austritt, die von derjenigen des einfallenden Lichts verschieden ist, nachdem es das Hinter bein der Ratte 14 unter Reflexion und Brechung in dem Hinter bein durchsetzt hat. Das Absorptionsspektrum von reflektier tem Licht wird im Vergleich mit dem inhärenten Absorptions spektrum des Objekts geschwächt und abgeflacht. Vermutlich ist dies darauf zurückzuführen, daß die oben erwähnte erheb liche Streulichtbahn gekrümmt ist und hinter dem Licht grö ßere Anteile von reflektierten Streulichtkomponenten vorhan den sind.

Durchgangslicht von dem Lichtwellenleiter 13b für Durchgangs licht und Streulicht von dem Lichtwellenleiter 13c werden von einem optischen Schalter (nicht gezeigt) so ausgewählt, daß sie einfallendes Licht sind, das über einen Spalt 17 und einen Reflektor 18 auf ein Beugungsgitter 19 fällt. Streu licht vom Beugungsgitter 19 wird von einem eindimensionalen Bildwandler oder Bildsensor 20 empfangen.

Wenn in dem vorstehenden Meßsystem Licht von der I₂-Lampe auf das Hinterbein der Ratte 14 gerichtet wird, breitet sich das Licht in vielen Richtungen im Inneren des Hinterbeins aus, und ein Teil des Lichts wird von dem Lichtwellenleiter 13b für Durchgangslicht und dem Lichtwellenleiter 13c für Streu licht aufgenommen. Durchgangslicht oder Streulicht wird von dem Beugungsgitter 19 getrennt, und eine dem Intensitäts- Absorptionsspektrum entsprechende Abbildung wird auf die Lichtempfangsfläche des eindimensionalen Bildwandlers 20 fokussiert. Elektrische Ladungen, die proportional zu der Brennpunktsintensität an der Lichtempfangsfläche akkumuliert werden, werden in ein zeitserielles Bildsignal über eine Signalübertragungselektrode umgewandelt und einem Prozessor 21 zugeführt, in dem die folgende Signalverarbeitung durchge führt wird.

Zuerst werden bei jeder Wellenlänge die Transmissionsintensi tät T und die Diffusionsintensität D von Objektlicht, das durch den Lichtwellenleiter 13b für Durchgangslicht und den Lichtwellenleiter 13c für Streulicht geleitet wird, gemessen.

Danach wird in den Ring 15a anstelle des Hinterbeins der Ratte 14 ein Testrohr eingesetzt, das Joghurt als ein Bei spiel eines lichtstreuenden Objekts enthält, und die Trans missionsintensität T und die Streuintensität D von Stan dardlicht, das durch den Lichtwellenleiter 13b für Durch gangslicht und den Lichtwellenleiter 13c für Streulicht geht, werden gemessen.

Dann werden der Transmissions-Koeffizient α_T und der Diffu sions-Koeffizient α_D wie folgt berechnet:

α_T = log(T₀/T)
α_D = log(D₀/D).

Ferner wird die prozentuale Absorption %ABS_T Durchgangs licht wie folgt erhalten:

%ABS_T = (T₀ - T)/T₀,

und die prozentuale Absorption %ABS_T von Streulicht wird wie folgt erhalten:

%ABS_D = (D₀ - D)/D₀.

Außerdem wird die prozentuale Absorption %ABS_D von Streulicht durch Subtraktion bei der Standard-Wellenlänge von 758 nm standardisiert, um einen standardisierten Wert n-%ABS_D zu er halten, und der standardisierte Wert n-%ABS_D wird einer Kor rektur unterzogen gemäß den folgenden Gleichungen:

S_Dn1 = exp [1,927 · n-%ABS_D] (1)

S_Dn2 = exp [0,827 · n-%ABS_D] (2)

oder gemäß der folgenden Gleichung:

S_{Dn1, n2} = exp [1,927 · n-%ABS_D]
+ exp [0,827 · n-%ABS_D] 3).

Berechnungsergebnisse der vorstehenden Gleichungen sind in Tabelle 1 angegeben.

Tabelle 1

Fig. 5 ist ein Diagramm des Transmissions-Koeffizienten α_T und des Diffusions-Koeffizienten α_D, die der Tabelle 1 ent nommen sind. Gemäß Fig. 5 hat die Wellenform des Diffusions- Koeffizienten α_D einen niedrigen Peak und einen flach-erhabe nen Teil gegenüber der Wellenform des Transmissions-Koeffi zienten α_T.

Das Diagramm von Fig. 6 zeigt die prozentuale Absorption %ABS_T von Durchgangslicht und die prozentuale Absorption %ABS_D, die der Tabelle 1 entnommen sind.

Das Diagramm von Fig. 7 zeigt Darstellungen von n-%ABS_T und n-%ABS_D, die durch Standardisieren der prozentualen Absorp tion %ABS_T von Durchgangslicht bzw. der prozentualen Absorp tion %ABS_D von Streulicht erhalten sind, wobei die Werte bei der Wellenlänge von 758 nm auf Null eingestellt sind.

In dem Diagramm von Fig. 8 ist die prozentuale Absorption %ABS_D von Streulicht mit den Korrekturgleichungen (1), (2) und (3) korrigiert. Es ist zu beachten, daß die prozentuale Absorption standardisiert ist, wobei der Wert bei der Wellen länge von 758 nm auf Null eingestellt ist. Gemäß Fig. 8 hat S_Dn2 eine Wellenform, die derjenigen der prozentualen Absorp tion n-%ABS_D von standardisiertem Streulicht gleicht. S_Dn1 hat jedoch eine Wellenform, die derjenigen der prozentualen Absorption n-%ABS_T von standardisiertem Durchgangslicht gleicht, und S_Dn1,n2 hat eine Wellenform, die derjenigen der prozentualen Absorption n-%ABS_T am nächsten kommt.

Mit anderen Worten, es wird also das Absorptionsspektrum von Streulicht an einer Schwächung oder Abflachung durch die Kor rektur mit den einfachen Korrekturgleichungen (1), (2) und (3) gehindert, so daß seine Wellenform näher an derjenigen des inhärenten Absorptionsspektrums von Durchgangslicht liegt. Daher kann die spektrale Wellenform einer Probe des gleichen Typs automatisch mit Hilfe der korrigierten spektra len Wellenformen S_Dn1, S_Dn2 und S_Dn1,n2 korrigiert werden.

Außerdem kann der Inhalt jeder Komponente eines Vielkomponen ten-Objekts aus den korrigierten spektralen Wellenformen er halten werden.

Es ist zu beachten, daß die Erfindung nicht auf das obige Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Beispielsweise ist zwar bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ein lebender Körper das Meßobjekt, aber es kann jedes andere Objekt zur Messung gewählt werden, solange das Objekt Licht streut. Beispiels weise kann ein Nahrungsmittel-Objekt wie Gelee, Obst, Fleisch, Fisch und Schalentiere oder ein pflanzliches Objekt wie Samen oder Setzlinge der Messung unterzogen werden. Fer ner ist zu beachten, daß im Rahmen der Erfindung zahlreiche Modifikationen möglich sind. Zur Korrektur werden bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zwar numerische Exponentialgleichungen verwendet, aber zahlreiche numerische Gleichungen, wie z. B. nach Taylor entwickelte Polynome kön nen mit der gleichen Auswirkung als Korrekturgleichungen herangezogen werden.

Claims

1. Absorptionsspektrum-Korrekturverfahren für ein Verfahren, bei dem Licht auf einen Lichteintrittspunkt (A) an einer Oberfläche eines Objekts aufgebracht und Licht, das durch das Innere des Objekts gegangen ist, an einem Lichtaus trittspunkt (B) des Objekts empfangen wird zur Durchfüh rung einer Absorptionsspektrum-Analyse auf der Basis von Daten des empfangenen Lichts, um interne Informationen des Objekts zu messen, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturverfahren die folgenden Schritte auf weist:

- Detektieren der Intensität I(λ) von an dem Lichtaus trittspunkt (B) empfangenem Licht jeder Wellenlänge, um die prozentuale Absorption %ABS (λ) zu erhalten, wobei die Intensität des Standardlichts mit Io(λ) angenommen ist, nach Maßgabe der folgenden Gleichung: %ABS (λ) = {Io (λ) - I (λ)}/Io (λ)
- und Berechnen der spektralen Wellenform S(λ) unter Ver wendung einer Konstanten n nach Maßgabe der folgenden Gleichung: S(λ) = exp [n · %ABS (λ)],um die spektrale Wellenform der inhärenten prozentualen Absorption des Objekts entsprechend dem berechneten Resultat der spektralen Wellenform S(λ) zu reproduzie ren.

2. Absorptionsspektrum-Korrekturverfahren für ein Verfahren, bei dem Licht auf einen Lichteintrittspunkt (A) an einer Oberfläche eines Objekts aufgebracht und Licht, das durch das Innere des Objekts gegangen ist, an einem Lichtaus trittspunkt (B) des Objekts empfangen wird zur Durchfüh rung einer Absorptionsspektrum-Analyse auf der Basis von Daten des empfangenen Lichts, um interne Informationen des Objekts zu messen, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturverfahren die folgenden Schritte auf weist:

- Detektieren der Intensität I(λ) von an dem Lichtaus trittspunkt (B) empfangenem Licht jeder Wellenlänge, um die prozentuale Absorption %ABS (λ) zu erhalten, wobei die Intensität des Standardlichts mit Io(λ) angenommen ist, nach Maßgabe der folgenden Gleichung: %ABS (λ) = {Io (λ) - I (λ)}/Io
- und Berechnen der spektralen Wellenform S(λ) unter An wendung einer Mehrfachkonstanten n_i (i=1, 2, . . .) nach Maßgabe der folgenden Gleichung: S(λ) = Σexp [n_i · %ABS (λ)],um die spektrale Wellenform der inhärenten Absorption des Objekts entsprechend dem berechneten Resultat der spektralen Wellenform S(λ) zu reproduzieren.

3. Spektrometer mit Absorptionsspektrum-Korrekturmöglich keit, wobei das Spektrometer folgendes aufweist:

- eine Lichtaufbringeinrichtung (1) zum Aufbringen von Licht auf einen Lichteintrittspunkt (A) an einer Ober fläche eines Objekts,
- eine Lichtempfangseinrichtung (6) zum Empfang von Licht, das durch das Innere des Objekts gegangen ist, an einem Lichtaustrittspunkt (B) des Objekts,
- eine Recheneinrichtung (7), um durch Detektieren der Intensität I(λ) von an dem Lichtaustrittspunkt (B) empfangenem Licht jeder Wellenlänge die prozentuale Absorption %ABS zu berechnen, wobei die Intensität des Standardlichts mit Io(λ) angenommen ist, und zwar nach Maßgabe der folgenden Gleichung: %ABS (λ) = {Io (λ) - I (λ)}/Io (λ),
- und eine weitere Recheneinrichtung (7), um die spek trale Wellenform unter Anwendung einer gegebenen Kon stanten n nach Maßgabe der folgenden Gleichung zu be rechnen: S(λ) = exp [n · %ABS (λ)],um dadurch die spektrale Wellenform der inhärenten pro zentualen Absorption des Objekts entsprechend dem be rechneten Resultat der spektralen Wellenform S(λ) zu erhalten.

4. Spektrometer mit Absorptionsspektrum-Korrekturmöglich keit, wobei das Spektrometer aufweist:

- eine Lichtaufbringeinrichtung (1) zum Aufbringen von Licht auf einen Lichteintrittspunkt (A) an einer Ober fläche eines Objekts,
- eine Lichtempfangseinrichtung (6) zum Empfang von Licht, das durch das Innere des Objekts gegangen ist, an einem Lichtaustrittspunkt (B) des Objekts,
- eine Recheneinrichtung (7), um durch Detektieren der Intensität I(λ) von an dem Lichtaustrittspunkt (B) empfangenem Licht jeder Wellenlänge die prozentuale Ab sorption %ABS zu berechnen, wobei die Intensität des Standardlichts mit Io(λ) angenommen ist, und zwar nach Maßgabe der folgenden Gleichung: %ABS (λ) = {Io (λ) - I (λ)}/Io (λ)
- und eine weitere Recheneinrichtung (7), um die spek trale Wellenform unter Anwendung einer gegebenen Mehr fachkonstanten n_i (i=1, 2, . . .) nach Maßgabe der folgen den Gleichung zu berechnen: S(λ) = Σexp [n_i · %ABS (λ)],um dadurch die spektrale Wellenform der inhärenten pro zentualen Absorption des Objekts entsprechend dem be rechneten Resultat der spektralen Wellenform S(λ) zu erhalten.