TWI226930B

TWI226930B - Method and apparatus for generating basis sets for use in spectroscopic analysis

Info

Publication number: TWI226930B
Application number: TW087113352A
Authority: TW
Inventors: Stephen F Malin; Kevin H Hazen
Original assignee: Sensys Medical Inc
Priority date: 1997-08-14
Filing date: 1998-09-10
Publication date: 2005-01-21
Also published as: WO1999009395A1; KR100389590B1; KR20010022896A; EP1496350A2; JP2001516019A; BR9811938A; US6115673A; CN1275200A; CA2299285C; TR200000402T2; NO20000692L; AU738441B2; MY120544A; IL134456A; AR013417A1; CA2299285A1; NO20000692D0; IL134456A0; CN1107861C; EP1496350A3

Description

1226930 五、發明說明（1) 說明書光譜分析使用之基準組的製造方法發明背景技術範圍本發明涉及測定樣品中標的分析物的濃度，更具體地說，本發明涉及例如使用多光譜分析法，測定樣品中標的分析物濃度時，使用的基準組的產生方法及儀器。已有技術的描述在光譜分析中的數據分析涉及這樣一個過程，即找出最佳波長和產生精確的校準，以把一組指定組的光譜數據與一組樣品成分的實驗室比較值聯繫起來，這樣就有可能分析，即預測將來未知成分的樣品值。用於進行光譜測量的光譜分析儀的校準，是對照實驗室比較值，使用在幾個波長處的吸收的多次回歸，即用數學方法對一組數據決定一條直線的最佳可能組合來完成的（例如可參閱 JohnWi ley&Son s公司1 9 9 1年H. M a r让的π光譜校準的原理與實踐π)。一個無誤差的校準，即Beer定律所要求的樣品，是這樣一種校準，其中，有關成分且這種成分是樣品中的唯一的成分，被溶解於完全不吸收的溶劑中，並且只有一個吸收帶。在這種情況下，此成分的濃度，對該組校準樣品來說，可以在一個寬範圍内精確地得出，並且光譜儀沒有噪音，無非線性或其他缺陷。在這樣的理想情況下，吸收波峰值的高度嚴格地與成分的濃度成正比。因此，可以只用

1226930 五、發明說明（2) 兩個樣品就可以校準一個系統，因為兩點可以決定一直線’而此線的斜率和數據的截距可以很容易地用已知的數學公式加以計算。的情況是不多的。例如，光影響。這種影響是由於儀器變化所引起的。例如’干擾不幸的是，在實際世界中理想譜測量值受到數據偏離現象的中、樣品中或實驗中的物理性及/或樣品中的有關成分以外的占主導地位的成分，可以〜響數據。溫度、媒質、光程長度和散射效應也必須加以考慮。

液體樣品的近紅外吸收光譜内含有大量有關該樣品的各種 $機成分的信息。具體地說，與有機分子結構相關的振動能二旋轉能和伸縮能（例如，碳-氫、氧-氫和氮_氫化學鍵等）在紅外區產生微擾，這種微擾能夠被測出並且可以和樣品中的各種有機成分的濃度聯繫起來。然而，在複雜 1 $ im基體中’近紅外光譜中也包含相當數量的干擾，這 ^刀疋由於在被分析物之間結構的相似性，被分析物的濃 ^ ^相對含量’被分析物之間的干擾關係以及在某一具體 ^、、先中的固有的電子和化學噪音級所造成的。這種干擾降

枯I使用近紅外光譜得到的測定液體樣品分析濃度的測量復的效率和精確度。 ^ ^ ’對液體樣品的近紅外光譜分析來說，溫度是一個重、參數。大多數水吸收帶集中在38〇〇，52〇〇及69〇〇11111左 1是适些帶的確切位置對溫度是十分敏感的。平乂兩時，这此德欲人 ^ 移向較高的頻率。溫度的變化也會改變水

1226930 五、發明說明（3) 氫鍵合到其他化學品種的程度，這就會產生吸收帶位置的相當大的移動。大多數臨床含水量比較大的分析樣品，、如當測定水溶液中葡萄糖的濃度時’就必須精確地控制w 度。里對於温度，11^2611，％.八1'11〇1〇1，〇.3111&11等人在《鹿用光1 學》1 994年第48卷第4期第477-483頁上一篇題為Γ對水液中的葡萄糖進行溫度不敏感的近紅外光譜測量文揭示了用數字傅裡葉濾波器結合PLS " (PartialLeastSquare)回歸以產生對樣品溫度不敏感的葡萄糖校準模型。該校準模型先用樣品維持在3 7〇c時^ ' || 50 0 0〜400 0nm光譜範圍收集的光譜產生，然後通過它測定一組預測光譜的葡萄糖濃度的能力來評價該模型。在預測組中的吸收光譜通過從溫度32°C到41°C的溶液收集到的'單光束光谱與在3 7 C時收集到的比較光譜之比得出了水吸收帶的溫度敏感性在預測光譜中產生了大的基線波動，其由傅裡葉濾波器步驟加以有效地消除。還可以參閱《分析化學》1 9 93年第65卷第22期第3 2 79〜 328 9頁6.8111311，^1.八]：11〇13，1.^13^113『(11:等人的文章，題為”將數字濾波與PLS回歸巧妙結合的方法：應用於用傅裡葉變換近紅外光譜學測定血漿中的葡萄糖”（高斯型帶通 f 數字濾波器通過使用傅裡葉濾波技術用於預處理光譜以除去由於[牛]血槳基貝的背景吸收而產生的變化。PLs回歸、用於濾波後的光譜以為葡萄糖計算校準模型）；《分析化學》1 9 9 0年第62卷第14期第1 457〜1 464頁

第10頁 1226930 五、發明說明（4) M· Arnold, G· Smal 1的文章，題為"用數字濾波傅裡葉變換近紅外光譜學測定含水基質中葡萄糖的生理含量”（以及 G.Small，M.Arnold的美國第 5, 459,317( 1995年 10月 7日）號專利”用於生理化學物質特別是葡萄糖的非侵入性檢測的方法和裝置π (…一種數字傅裡葉濾波器......可以除去

波譜中的咼頻噪音及低頻的基線變化。用數字最佳方法為該傅裡葉濾波器找出高斯形頻率響應函數的最佳位置和寬度。一動態面積計算，加上簡單的線性基線校正，提供一個與葡萄糖濃度有線性關系的總面積…）；以及（依赍符華州立大學哲學博士論文集》年8月）中二:; 的"使用近紅外光譜學測定生物基質中的葡萄糖"（使用近紅外光譜學測定水、血漿、血液及體内的葡萄糖，用多變量分析使微小波譜變化與被分析物的濃度發生聯繫）。在專利或其他文獻中揭示和描述了一些可用於以上技術的近紅外器件和方法以提供對血液被分析物進行非侵入性的測定，例如：

Purdy等人的美國第5, 3 6 0, 0 04號專利中描述了一種對血液被分析物濃度進行測定的方法和裝置，其中，一身體部分用含有兩種或兩種以上不同連續波長譜帶的入射輻射加2 照射。Purdy等人著重用濾波技術以阻止水發生在約144〇及1 93 5nm的近紅外吸收光譜中的兩個波峰值處的輕射。進行這種選擇性地阻止輻射的目的是避免由於體内被照射部位水吸收輻射而產生的加熱效應。與此相反’授予揚等人的美國第5, 26 7, 1 52號專利描述

1226930 五、發明說明（5) '一"·1 --—----- 3 一種非侵入性裝置和技術用以測量血液中的葡萄糖濃 ^但他們/、用了包含近紅外水吸收波峰的紅外波譜部分 ^ ^如水的透射窗，該窗包括1 300〜1 9 0 0nm之間的那些波 ^ 其中水的吸收在1 6 0 0 nm處達到最小。經過光控的光、、妝到一個組織源，然後由一個球體加以收集。對收集到的光進行分析並用事先存儲的比較校準曲線計算血液葡萄糖的濃度。 2予Price等人的美國第5, 6 06, 1 64號專利中描述了一種測量生物液體中的一被分析物的濃度的方法和裝置。先用近紅外輻射照射到校準樣品上以產生校準數據。然後用數據φ 預處理分析未知樣品數據’接著通過投射到校準模型空間’用校準模型預測被分析物的濃度。還有的專利和文獻中描述了用於測定複合樣品中被分析物濃度的裝置，例如：授予Richardson等人的美國第5, 242, 602號專利描述了分析含水系統以檢測多成分的多種方法。這些方法涉及在 200〜2500nm範圍内測定諸成分的吸收或發射光譜，然後使用化學統計學算法，以抽出所得到的光譜數據段，對多性能指示劑給以定量分析。授予Nygaard等人的美國第5, 252, 829號專利描述了一種使用紅外衰減測量技術測定牛奶樣品中尿素的方法和裝置。以多變量技術使用P L S异法，主成分回歸，多線性回歸或人工神經網絡學習，以測定諸已知成分對光譜的作用大小，通過計算出阻斷有關分析物信號的成分的作用大小而

第12頁 1226930 五、發明說明（6) 進行校準。這樣，Nygaard等人就描述了一種測量多分析物紅外衰減及補償背景分析的影響，從而獲得了更精確的測量值。授予Rob in son等人的美國第4, 975, 58 1號專利描述了一種在一已知分析物濃度和一樣品之間進行紅外能吸收比較 (即在幾個波長上的吸收差別），以測定在生物樣品中的被分析物濃度的方法和裝置。這種比較使用的是PLS分析或其他多變量技術。

授予8(：111886 1'的美國第4,882,49 2號專利中描述了一種對丘液被分析物濃度進行非侵入性測定的方法和裝置。經過調製的紅外輻射照在一組織樣品上（例如一耳垂上），或者輻射穿過組織或者照射在一皮膚表面上，在那裡紅外韓射被一目標分析物（葡萄糖）所改變（光譜地改變）。= 過光譜改變後的輻射然後分開，一部分使之通過一負相關室L而另一部分則通過一比較室。對通過兩室的輻射強产進行比較’以測定樣品中被分析物的濃度。又

授予Ross等人的美國第4, 306, 1 52號專利中描述了一、> 學流體分析器，用於盡量減少背景吸收（即1體樣~品«光的或基量光學吸收）在對濁水樣品中或難以分析的液& 品進行測量時對測量精確度的影響。該裝置先測旦 ^ 品成分的在特徵光吸收處的一光學信號， ^ ^ 3¾ ：景吸收波長處的另一信號，然後減去以降低與被分關信號的背景成分。 y 授予Lodder的美國第4,893,253號專利中描述了一種用

的方法。該方法通光譜作為在一超空擬複製分布，計算光譜，把該光譜變的超空間點及模擬出摻雜樣品。，L· Mack i e等人的 ’題目為《血^液中定量分析儀器及方該儀器及方法是通含血液的身體部分中的葡萄糖的。）確度由於背景所產範圍内也有吸收光非常小時，可觀的於這種限制，人們波峰，以便能使用光譜信息量，或者償技術。如上所所有成分。雖然這有一種方法及裝置定。例如在液體基不漏地能得到每一 1226930 五、發明說明（7) 近紅外反射光譜學分析完整膠囊及過獲得一組未摻雜樣品的光譜，把每^ 間中？：點，產生多組複製，以及：; 模擬袓製分布中、從π 、 # λ、μ ★ 0中獲付一摻雜樣品的 %制八太T的點，根據該摻雜樣品間的關係、，作為異常樣品找逛"彡授予 R·Rosenthal，L.Paynter H91年7月2日美國第5, 028, 787號專利葡萄糖的非侵入性測量》（一種近紅外法^用以非侵入性地測量血液葡萄糖，過分析在與靜脈或動脈血液或透射過包而互作用之後的近紅外能量而測出血液用以上f方法及裝置所獲得的信息的精生的光譜干擾而受到限制，即在近紅外非被分析物。尤其當被分析物的量背景"呆音成為一種固有的系統限制。由企圖提高信噪比，例如設法避免水吸收高的H射強度，或者設法減少待分析的在近似背景吸收的基礎上使用減法或補述’這些技術主要是同時觀察一光譜的些技術提供了某些改進，人們仍然希望能夠對被分析物的濃度進行更精確的測質中’進行精確測定，即在分析中一絲個樣品成分的精確值。

第14頁 1226930 五、發明說明（8) 本發明的概要本發明提供一組或多組基準組，在分析中用於光譜信號，以產生一精確的光譜圖，從中被分析物的濃度可以被精確地測定。本發明的目前的較佳實施例是用於非侵入性測定例如血清中的葡萄糖的測定。例如，在基準組中，可以為水、清蛋白蛋白質、甘油三乙酸酯、膽固醇、BUN及葡萄… 糖長:供在110 0到2500n m光譜區的近紅外吸收特徵。此外，运包括樣品溫度效應以及儀器的噪音電頻。 :基準組包括在一樣品中存在的所有干擾成分，例如在血清樣品中。這些成分例如可以包括水，溫度/氫鍵合效應’清蛋白球蛋白蛋白質，甘油三酯，膽固醇，尿素及所有有機成分。該基準組還包括電解質，例如Na +，k+及 Cl-。 ’ 該基準組不包括不干擾的那些成分，例如濃度低於背景信號或噪音電頻的成分。對於被分析物，例如葡萄糖，有必要弄清楚干擾比葡萄糖的干擾為大的一樣品的諸成分。不僅單單考慮上述的被分析物，它們都是在血液或企清中的’還可以產生一基準組，例如它能產生干擾或散射光線的紅血球細胞的變換以及皮膚效應的變換。一旦每一個成分的光譜都知道了之後，然後有必要考慮這些成分是如何相互作用的。例如取血清數據，抽取每一個成分，然後把各個成分的光譜與溶液中的諸成分的光譜相比較。這樣，一旦產生了含水葡萄糖的基準組之後，確定水干擾勤萄糖，並決疋怎樣除去水份。然後產生下一個組

1226930 五、發明說明（9) 成的基準組，測定中，本發準組，例如球建立一個血清紅血*球細胞產整個身體產生必須指出的是以及其他可能關頻率產生一光譜中減去每在所有其他相來。從而從光信號。多種基準組還以存儲在查閱較簡單的、低器，貫現快速例如為溫度明依次在存蛋白’蛋白基質。 e 生基準組，基準組。 ’基準組可的干擾成分精確的圖像一個干擾成關樣品成分譜中除去，效應。在非侵入性的葡萄糖濃度在水的情況下增加其他成分的基質’甘油三酯，尿素或膽固醇以為血清產生了諸基準組，就能為為肌肉層，皮膚層，脂肪層甚至以找出樣品中每一個成分的特徵，並且在為每一個成分在每"有之後，從在該有關頻率處產生的分，這樣，所有干擾成分都可以的相互關系的範圍内被識別出只留下由有關被分析物所產生的可以以數學的方法組合起來，以產生一組可表裡的變換，以備分析之用。這樣就可以以功率消耗的硬件，例如低功率的敌入控制而實時的被分析物的濃度測定。下面討論並描述什麼是基準組，基準組是如何收集的，所需要的儀器，數據收集參數，包括考慮溫度和光程長度等因素的數據分析，以及增加基準組時考慮些什麼。一個基準組的最簡單的例子是包括在一樣品中，例如血清中的所有干擾成分的基準組。所述的干擾成分可以包括例

1226930 五、發明說明如水、溫二酯、膽 -較低的所述基準度低於背糖，則有的干擾的分析物，胞變換的 -旦這些中的每一一個成分光譜進行度/氫鍵合效應、清蛋白固醇、尿素、全部有機成程度上’該基準組可以包 '组不包括不起干擾作用的景信號或噪音的成分。至必要弄清楚一樣品中的具 =些成分，不單單考慮上還了以考慮例如產生干擾基準組，以及皮膚效應的成分的光譜都知道了以後成分是如何互作用的，例 ’然後將各單個成分的光比較。、球蛋白蛋白質、甘油分以及Na +，K +，C1-。在括其他電解質。成分或成分’例如其》辰於被分析物，例如葡萄有比葡萄糖的干擾為大述在血液或血清中的被或散射光線的紅血球細變換的基準組。，然後要決定這些成分如取血清數據，抽取每譜與溶液中的諸成分的 ^旦為有水的葡萄糖產生了一個基準組確定了水干擾葡萄糖^然後就確定如何除去水份。下一步就可以產生下一個 f分的基準組，例如溫度效應。在非侵入性葡萄糖濃度測疋的例子中’本發明依次增加其他成分的基準組，例如，在有水存在情況下的球蛋白、蛋白質、甘油三酯、尿素或膽固醇，以建立一個血清基體。一旦為血清產生了諸基準、、且，就有可能為紅血球細胞、肌肉層、皮膚層、脂肪層甚至整個身體產生基準組。有必要指出的是，這裡的基準組方法為樣品中每一個成分找出了特徵以及所有其他干擾成分，並在有關的頻率上把每一個干擾成分從光譜中除去。這樣，所有的在樣品範圍

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的干擾成分都系統地從光譜中找了出來，基本上只留下了有關被分析物所產生的信號。各種基準組可以用數學方法組合起來，以產生一组變換，這些變以存儲在一張查閱表中，#分析中使用。這樣 :比:乂簡單的、低耗能的硬件，例如低耗能的嵌入式控制 =，就I快速而確實地對被分析物的濃度進行測定。一旦測定了在樣品中有那些成分，就必須決定為這些成分收集光譜的最佳方法。然而，也必須規定所使用的儀器的規格例如信噪比，分辨率及波長的重現性能等，然後收集光譜。使用什麼樣的儀器將在下面詳細討論。產生基準組的方法是重複替代式的。在本發明的幾個實施 =中’有必要考慮這樣一些因素，例如：散射校正、折射才曰數权正’貫入組織的深度，總光程長度以及溫度等因素。一旦產生了諸基準組以後，就可以把它們用到光譜輸 ^ ^號中去。經過基準組處理過的信號然後用標準化學測定技術進行預處理，例如用光滑化和二次衍生物分析法進行預先處理。在使用基準組之後的另一種處理方法是去折法。如果使用去折法，就有必要在數據收集後進行溫度校正及散射校正。這種方法以替代方式使用基準組，以找出和分離出樣品中的種種成分。此後可以使用多變量分析方法，多變量方法可以包括PLS分析或主成分分析法。這種處理方法主要是進行選擇，都是本技術領域的人所熟知的。例如，在具有干擾圖nxm的光譜的葡萄糖濃度C中，其中m是干擾圖

第18頁 1226930 五、發明說明〇2) 數目，η是干擾圖點的數目，就可以進行如下的數據簡化，其中： C = b0+ b 1 Ρ 1+··· +bnPn ; (1) 式中P1是PLS系數之數值，是從干擾圖點及濃度值得出的；b 1則提供的是回歸系數。對本發明來說獨特的是，各種變換，例如去折法，可以根據基準組來進行。預先處理也依靠本發明中的基準组。^ 如在傅裡葉濾波器的情況下（在傅裡葉濾波器中有某些頻率可，通過），有必要知道濾波器通過的是那種頻率了這二j::決定被分析物是否通過濾波器。τ以通過基準組 :要用於5 ?頻率下的被分析物的濃度’傅裡葉濾波器就 /的= = = : = :以’用不著通過-個大範圍應用中，夷i f像有中做的那樣）。這樣，在這個 Γ #八$ 準、，且就基本上可以當作濾波器來看待。以由這此夷坆二隋况下，可以有更多的吸收帶，可來說明原因。這意味著對這些成分鍵 ❿ 此’盡官這些分子戍分幻双應因到，也可以ώ认I 斷都可在不同成分之中找於-個成分，麸徭名、隹> 土仏中的特徵而把它們歸因一 …、後在進仃去折法時把它們去掉。田疋机矛壬圖。圖中顯示了按昭本發明產4 A 過程。這個過趑&@ >牧，、、、奉知月產生一基準組的率上找出樣第一步在與被分析物（1〇0)相同的頻，叩的有關的干擾成分。此步驟和以後的步驟可

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:)用已知光譜及化學測定技術加以解決，下面對它們將作洋二的4 _ 旦找到了干擾成分以後，在其他頻率上找 =這二有關干擾成分，以對這些其他頻率上的吸收率加以疋里（102) 干擾成分一旦定量以後，就在被分析物的頻率上加以除去（丨〇 4)，前面的步驟的每次重複可以稱之為一個另外的單獨的基準組。這樣，本發明就為一個被分析物產生了多個基準組。 <1 圖2疋一儀器的放塊示意圖。儀器中包括一個或多個按照 $發明的基準組。在操作時，一裝置丨〇使用標準的或經改 k過的（見下面）光譜裝置收集光譜（2〇)。該光譜被提七、到包括處理器2 2的系統的輸入口 /緩衝劑2丨中。該輸入口 /緩衝劑可以包括一模數轉換功能，以便將分譜裝置收集到的光譜數據轉換成數字式數據。處理器根據存儲在一個或多個查閱表（LUTs)中的各種變換，對這種數字輸入數據進行處理。該查閱表（LUTs)包含有結合各種基準組 |的變換。由處理器進行的變換過程是使用基準組找出並從由光譜裝置產生的光譜信號中基本上除去所有干擾成分。一旦對基本組的處理宣告結束，數字信號就基本上只包被分析物的信息。此信息然後再進一步用已知的光譜户及化學测定技術進行處理後，提供給輸出口 /緩衝劑Θ24Χ。所輸出的信息然後可以以任何格式在顯示屏2 6上觀察，r 提供在樣品中的被分析物濃度的精確指示。 ’、以前面已經討論過，T面還將加以討論的是，根據本發產生的基準組可以存儲在一查閱表中或者可以用其他變換第20頁 1226930 五、發明說明（14) 息混合在一起。在產生这此在產生幾個基準組中的重存在。由於在本發明的較二因此在查閱表中可能有不二基質原始數據’該基質原始數的變換’並直接應用到原始數施案例取用每一個成分，把它和除去干擾成分的複合夷質供了這樣-個系統，該；統當 %，精破地指出了這些成分在正是本發明具有這種在成i的樣品的每一個相關成分的能力有關被分析物的查閱表的條目雖然是可能的’但本發明的目中並不提供在所有濃度水平上的葡萄糖的光譜，而是在某些系列被分析物的光譜。例如Ϊ 血糖和高血糖濃度的查閱表基需要把所有基準組中的只要把發生在人體中的整 = 表中。此方法用到了清蛋白蛋上所述，一個方程式可以寫出光譜信息之用。或者可以提供情況下’此方法，即只在查閱 v言查閱表時代過程中施例中產基質原始據產生一據上。因，所述基準收集的原始生了幾個基數據或者只有一個個代表所有基準組此本發明的一個實們構成一個包括一用於找出以這樣的這些成分有關光譜彼此關聯 ’因此可組作為數據而準組，方式，本發明就提統統結合在中是怎樣的中一個個識以允許最後一起情況別出一確定一前的最佳對所有干不同的有在葡萄糖準組的值息都存儲圍的葡萄白質和其來供所有一個或多表中存儲實施案擾成分關生理的情況。這樣在查閱糖信息他樣品此基質個查閱有用的例在查閱表進行校正過濃度上有一下，就有低本發明就不表中，而是存儲在查閱成分上。如或基體中的表。在任何光譜信息的

1226930 五、發明說明（15) 方法’可以減少存儲器的容量和儀器的用於處理的耗能。後面還要充分討論，首先是產生基準組，然後置入一儀器中’供分析之用。為了確定那些值行將置於查閱表中，有必要仔細考慮任何數量的基準組，如上所述，有必要查找出影響樣品中被分析物的主要干擾成分，並且為這些成分中的每一個成分產生諸基準組。圖3是一執行一算法的儀器的方塊示意圖。儀器中設置有按照本發明的一個或多個基準組。圖3是提供了聯繫圖2討論的裝置的全部軟體和硬體3〇。應該了解本發明可以容易地應用於任何光譜系統。聯繫圖2和圖3所描述的系統是作 + 為本發明的一個目前較佳的實施案例的一個例子，而本發明並不限於例子所述的系統。儀器中進行處理時，數字化的光譜信息首先用於基準組 3 1。如上所述（下面還將詳細討論），所述基準組簡化成了從光譜信息中除去干擾成分及/或組織（物理及/或化學組織）的諸變換。所述基準組可以在物理模型之前也可以與物理模型3 2—起使用。該物理模型校正諸如散射、光程長度及/或溫度等物理干擾因素。在光譜信息應用於基準組及物理模型（可用可不用）之後，所產生的信號被去折3 3，以把信號校正到一個基準。f 此信號然後被預先處理（34)及數字濾波（35)。預先處理例如可以使用Kubelka-Munk變換技術以及平均中心、規範化、基線校正、散射校正、干擾校正等技術。而目前基準組最好用於解決散射校正、基線校正和干擾校正。例二

1226930 五、發明說明（16) 用於政射的杈正技術可以包括乘法散射校正、才票準正態變量校正及擴展乘？信號校正技術等，》字滤波功能可以用 =斯濾波低阿▼通濾波器及Lorentz i an渡波技術等完成。然後選擇用於被分析物的浊旦,〇。、打析，例如較高次PLS(二皮上（36)以及進行多變量分主成分回歸、PLS、旋轉i二、這種分析技術可以包括本發明的較佳實施例子提供 '或相關主、成曰分分析。中的被分析物的基準組。為^固用於疋里分析液體樣品繫葡萄糖在非侵人性光的例的目的，下面聯數據收集。本發明方法的第一二二二出在化學被分析物及結，冓。這些干擾因二u體中的主干擾中的水的百分比’溫度/氫結合對主特別存在於樣品蛋白蛋白胃、三酸甘油酿、膽固醇、二白i白質、球酸、乙醇、Na+、K+、CU及其他電解質素辕葡萄糖、乳白、皮膚、角蛋白、血纖維蛋白源及紅：基化血紅蛋影響。本發明的一個優點是所產生細胞等產生的干擾成分的光譜。 i平、、4可以包括所有不干擾的5分5括例如較低的摩爾吸曲例如低劑量的麻醉劑和藥物。、歎》畏度的成分，在本發明的較佳實施例子中，數據收點： m為應考慮以下各信號。對每個被分析物，信號首先要能到底部的（5吸收’然後要能在所有頻又從吸收帶頂部 ’撗跨生理濃

第23頁 1226930 五、發明說明（Π) " 〜 ---—----- 度立定收率-濃度變化曲線的斜率。信噪比。定義為（斜率x濃户羊的均放根木曰。濃度，此值必須大於卜 ^ S 。對最小的待分析的分辨率要求最低是每在本發明中，用改變分辨率。在本發明的較佳實施例中，個波峰7個點。另外要考慮的因素是波長的重現性。過的NIRS5 0 0 0分光儀完成上述要求。基準組的數據收集參數包括如下方面·· 0 光程長度’水是主要干擾成八每一光譜寬選擇不同的光由於水的吸收，有必要為組。的先耘長度，以形成-最佳化的基準在本發明的較佳實施子例中’這 0〜2mm用於組合帶區一九私長度疋： 5〜1 0 m m用於第一乏頻區 10mm或10mm以上用於第二乏頻區雖非必須’在一次數據生一基準組，以斜尿集中了以在整個頻率範圍上產、乂對不同區域的4古自i隹并士 a上較佳實施例子中，接彳 D 丁 b較。在本發明的分別被獲得。m的光程長度。最佳化的信噪比 ”被獲付&有必要提供連續的光譜，數，例如作為頻率的函數的折射率的變化。、多擴散反射的應用，不必考慮光程長度，因 = = 吸收率的倒數成正比的。上工、疋折射率下的分子與特定濃度的互作用。

第24頁 1226930 五、發明說明（18)

成分··以ACS試劑級化學品作標準。在本發明的幾個實施例子中厅尤像一種天然的短程渡光5| 波器’以形成帶通濾波器，的系統，即有一足夠的模數要濾波器）。在本發明的目前較佳的實施用任何滤波裔，例如可以使 1 9 50nm長通濾波器，用於組 I 45 0nm長通濾波器，用於第 II OOnm長通濾波器，用於第凡是°桑音隨著掃描次數增長光譜的平均掃描數。在本發均掃描次數設定為64次平均重複光譜。由於分光儀的溫重複光譜。得到下列的結果異’下面的結果並不沒有普第一次重複光譜：由於溫度第二次重複光譜：較小無關第四次重複光譜：可以接受為了按照本發明進行實驗，離子強度為0 · 1 Μ，以配合身採用？117.35麟酸鹽缓衝劑，溫度維持在38. 0± 2°C，以目 ’最好用光學濾波器。因為水二，水帶一起使用長通截止濾 &是有利的（提供足夠分辨率 (A/D)位的系統，可以不需 <列中’可以在H20吸收帶中使用如下的各種濾波器·· 合帶；一譜波區；一譜波區。而下降的地方，必須決定每一曰月的較佳實施例中，噪音對平知*描。 &系數’在實驗中收集了 4個 (結果因所使用的分光儀而遍性）：而具有無關事項事項特徵；以及用來作進一步分析。再定義下列參數·· 體的離子強度；以近似於身體情況；己合身體的溫度；

1226930 五、發明說明（19) 數據分析。數據分析必須考慮溫度的變化。在本發明的車六佳實施例子中，溫度變化〇· rc將嚴重模糊被分析X物吸收乂帶（甚至是濃的清蛋白也是如此）。實驗室和儀器的溫产不可能控制到〇 · 〇 1°C供日常之用。由於溫度，在高的水$ 收率和水吸收率變化大的區域，這種現象更甚。數據分析必須考慮光程長度。這種考慮與在雙束分光的差分測量類似。其中一條光束通過一樣品聚焦，另一光束通過一相應於樣品中光程干擾的光程長度聚焦 /、制長Λ到對一個有緩衝劑：^的 f疋池，有imm水光程長度。當一被分析物存在時，光程長度由於排代（置換）而降低，所述的 :在物的濃度成線性正比…樣品的各=與刀，如果ί辰度不知道，可以被轉出，但發明時是不必要的，因為濃度是知道的。吏用本 ^，和光程長度校正算法。下面的討長度校正算法的一個例子。疋杈供酿度和先程 1 ·響應功能：對被分析物不發生吸收的 (樣品-緩衝劑）接近為零。殘餘 2 ·殘餘作為光譜範圍的函數由樣重。双田猓0口的先譜噪音反比比 3 ·數以千計的在約38。(：溫度下收集的绘你#丨咖、比較，以g?人、、口降、S M2L '、緩衝劑與樣品進行一好的溫度配合。 t的緩衝劑可以找到 4 ·對母一個被試驗的緩衡剤，用漸増的水的光程長度進

1226930 五、發明說明（20) 行试驗’以配合樣品中緩衝劑的光程長度。例如為了得到 0 · 9 9mm的光程長度，被試驗的緩衝劑（作為一可能的背景）被乘以0· 9 90 0。例如清蛋白從〇· 95mm到lmm以〇 · 0 0 0 5 mm的步驟，用每一緩衝劑進行試驗。下面疋對經選擇的參數的M a 11 a b温度/光程長度校正程序，選擇的參數必須對每個被分析物是最佳化的，例1 程長度以及對應於響應功能的區域。 temppath.Μ %問題·基準組

%光譜要求去掉背景溫度和光程長度。 %此程序通過尋找一緩衝劑而校正溫度。 %在樣品的同一溫度收集，並配合數量。 %在樣品中的緩衝劑中。 clear %進入波長區波長=11 〇〇 : 2 : 2 4 9 8 ; 入樣品光譜裝入 albl2-1txt 樣品=albi2-1; [〇?]=大小（樣品）； %裝入緩衝劑光譜。 %通常使用所有迄今收集到的緩衝劑。裝入 a 1 bbu f f· tXt bu f f = a1bbu f f; [mn]=大小（buff)

!226930 五、發明說明（21) %代碼盡量降低用戶組區的殘餘。 %這些區域沒有來自被分析物的吸收率。 %它們被反覆細調。 °/〇在此情況，在響應功能中使用了三個區域 b-1st —pt=尋找出（波長 g 1 640&波長 < 1 655); b —2nd-pt=找出（波長-20 77及波長 <2085); b—3rd-pt=找出（波長-1640及波長 < 1 6 5 5); S^lst-pt = b-lst-pt ； S-2nd-pt = b-2nd-pt ;

S-Srd-pt^b-3rd-pt ; 對大的殘餘預置。光程長度=0 ;

對 aaa=1: P bestiin(aaa) = l，〇〇〇, 〇〇〇; end %光程長度最佳化。 %決定配合樣品中水的光程長度。 °/〇 (水吸收率※光程長度）對 j = 0.95:0.0 00 5:0.997%e 98j=手動—光程長度光程長度=光程長度+ i ; %溫度最佳化。 /〇對母個光耘長度，試驗每一緩衝劑，以進行溫度配合。對 temp=l:n

1226930 五、發明說明（22) avg-b-lst-pt =平均（buff(b-lst-pt，temp))氺j; avg-b-2nd-pt =平均（buff(b-2nd-pt，temp))*j; avg-b-3rd-pt =平均（buff(b-3rd-pt，temp))*j;

%對每一樣品並重複光譜對於樣品-n u m = 1 : P avg-S-lst-pt=平均（樣品（S-lst-pt，樣品-num)); avg-S-2nd-pt=平均（樣品（S-2nd-pt，樣品-num))，· avg-S-3rd-pt=平均（樣品（S-3rd-pt，樣品-num)); diff-lst-pt=abs(avg-s-lst-pt-avg-b-lst-pt); diff-2nd-pt=abs(avg_s-2nd-pt-avg-b-2nd-pt); diff-3rd-pt = abs(avg-s-3rd-pt-avg-b-3rd-pt); 儲每一回路的結果。結果（樣品-num) =diff-lst-pt+diff-2nd-pt+diff-3rd-p t ; %通常為這裡的每一區域加入作為噪音的反比的比重函數。 %如果對給定的樣品的響應函數是最佳記錄的參數。如果結果（樣品_num) 〈best-min(樣品-num) b e s t - m i η (樣品-n u m )=結果（樣品-n u m ); best-光程長度（樣品_num) = j ; best-溫度（樣品-數）=temp; end%end%如果 end%end樣品 end%end溫度

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五、發明說明（23) end%end光程長度 %轉存最佳參數到屏幕以作解釋。 best-min，best-光程長度，best-溫度 %畫出溫度和光程長度校正後的光譜脫出

Clg 保持 v=[ 1 5 0 0 2 5 0 0-0· 010· 07] 軸（v); 對樣品-num^lrp -Diff-1st-pt=abs(avg-s-lst-pt-avg-b-lst~pt); best-樣品-c〇rr( ··，樣品-num)=樣品（：，樣品一 num) -buff(:，best-溫度（樣品-num) ) *best>•光程長产 (樣品-nuin); 製圖（波長’ best-樣品-corr (:，樣品-num); 強度（樣品-數）=best-樣品-corr(481，樣品-num); end 所得到的光譜是清楚的基線也分辨得很清晰。選擇光譜’以覆蓋每一被分析物的生理濃度。下面的例子說明如何產生第一基準組”基準組j ”

例子--基準組I 用1mm光程長度提供水、清蛋白蛋白質、球蛋白蛋白質、甘油三乙酸酯、膽固醇、尿素及葡萄糖在15〇〇_25〇〇11111光邊區的近紅外吸收特徵。此外，樣品溫度效應及儀器噪音電頻也包括在内。

1226930 五、發明說明（24) 二口沾浪的生理範圍收集了血清主要成分的光譜。 /如、’ ^ 將乾燥的試劑級固體樣品溶解於0 · 1 Μ填酸鹽緩衝劑中’該緩衝劑調節到ρΗ = 7. 35。所有光譜都以透射方式（trasmissi〇nm〇de)收集在一 NIRS5〇〇(^ 置上。用的疋1mm光私長度的紅外硅（inf rasi u石英電池，ι2〇秒平衡周期’溫度為3 8。€，用6 4次平均掃描共做4份重複光譜。所有數據收集都用同一只儀器。結果和討論：在兩只光譜窗口從2〇5〇〜235 〇1111]及155〇到 1 8 5 0nm以遞減的吸收變化對光譜進行了分析。第一份光譜不能用而放棄’因為NIRS500 0分光儀不穩定，產生了溫度f 變化以及光子加熱了樣品（數據不包括）。樣品在第二份重複光譜中趨於平衡。水光譜：近紅外主要由三個大的水吸收帶主宰。該吸水帶以2500’ 1950及1 450為中心，如圖4所示。高的吸收率把在水溶液中做近紅外分析限於3個光譜區域。從2 3 5 0〜 20 5 Onm的區域在這裡稱為組合帶區域，從 1 85 0〜155 Onm的區域在這裡稱為第一乏頻光譜區域；而從 1 40 0〜11 OOnm的區域稱為第二乏頻光譜區域。

該N I RS分光儀設定了增強，因此檢測器的動態範圍是基於達到檢測器的光強度是最強的光譜區之上的。這是含水樣品的第二涉頻區域。然而，組合帶區具有最大的吸收率，其次是第一乏頻光譜區，然後是第二乏頻光譜區。由於水的吸收率在1 30 0nm區比較低（相對於22 0 0nm區），因此一相對較小的動態範圍留給了 2 2 0 0nm區，其中葡萄糖帶是最

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五、發明說明（25) 大的。所以用了一個1 5 0 0nm長通濾波器，迫使NIRS系統於第一乏頻光譜區設定增強。因此，在開始的基準^且中" 有光譜信息提供給第二乏頻光譜區。最佳化的信嗓水平ς 供給了第一泛頻光譜區。而組合帶得到的則是略差的广，比水平。在對NIRS系統所做的許多修改中，有一個命^ : 擇器’該選擇器可以在一次掃描中對下一個基準數據:^ 三個光譜區的每一個設定不同的增強。 ' ^ 溫度對水光譜的影響：

當溫度上升時’近紅外中三個水吸收帶都移到較高頻率。從38. 2〜40· 3°C收集到的緩衝劑光譜示於圖5A。所用儀器要加以改變’以收集較低溫度的光譜。在該水吸收帶的肩部’可以看到略為加寬的線。從在較高溫度處收集到的水光譜中’減去在3 8 C收集到的水光譜，可發現移動的大小和方向。在2 0 0 0及1 4 8 0 nm處看到了隨溫度而增加的負吸收帶。由於水帶移向較高溫度，在這些區域水的吸收較少，以致從較低溫度除去水吸收帶造成了背景的太多的除去。在2300’ 1890，1400nm處看到了與增高的溫度相關的正吸收帶。隨著溫度的增加，水吸收越來越多地移到這些光譜區域。除去3 8 · 2°C的水光譜，並沒有在這些區域扣除到足夠的地步。較大的水吸收率，加上溫度的移動，大大妨礙了光譜分析。圖5b#示出了，在減除中，沒有得到有用的信息，而那裡的原始吸收大於3. 0± 0 . 1，則意味著N I RS系統的動態範圍已達到了極限。所以高於2 4 6 0 nm及從2 0 1 0〜1 8 9 0 nm的

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五、發明說明（26) 區域内沒有產生對分析有用的信息，因此用1 _光程長度收集的數據可以除去。在這些光譜區的信息可以通過調X節光程長度而獲得。由於水的吸收，當分析的光程長度增加時，要加以丟棄的區域的寬度增加。此外，溫度效^ ^ ^ 整個組合帶區及第一泛頻區。下面將看到，這些基線^ ^ 化大小大致上與高吸收的蛋白質相等，但其大小比其他^ 譜的分析物要大得多。 '

清蛋白蛋白質：經過水及溫度效應以後，血清光譜主要從清蛋白蛋白質的吸收組成，蛋白質的生理範圍是2. 6〜攸 7· 9g/dL。在有水的情況下，清蛋白蛋白質的吸收帶是後難看到的，如圖6 a所示。除去一緩衝劑光譜後產生的是\ 2285，2170，1 73 0及169 Onm的蛋白質吸收波峰，如圖示。在水吸收的地方，在光譜中也出現了大的負吸收帶所這些帶主要不是由於溫度的變化而產生的，因為水帶=二生物將會出現，如圖5 b所示。該負帶是由於水被蛋白晰仿置換及散射所產生的。貝的一個程序，例如以上所述的MATLAB程序，用於決定用、度的最佳緩衝劑及最佳計算光程長度，以用作除；溫匕口 //jp

背景光譜。在圖6 b中，緩衝劑光譜中的緩衝劑和清蛋的有相同的1 mm固定光程長度。因為在此例子中清蛋白疒具於1〜12g/dL範圍，而水是100g/dL，清蛋白占據了細^在相當多的容積，而每單位容積總只有較少的水存在。^的一個程序，用於將水光譜乘上一個百分比，此百分比^ 了在一個大範圍内依次變化。在緩衝劑光譜中的每一决可以 β蛋白

第33頁 1226930 五、發明說明（27) 的最佳計算光程長度由使清蛋白不吸收、溫度效應最小 (2085〜207 7及1 6 5 5〜164 Onm)的位置處殘餘絕對值之和最小來決定。泛頻區的殘餘物二倍加權，以補償組合帶區的較高的嗓音。為了進一步減小溫度效應，使溫度效應達到最小，所有收集到的緩衝劑光譜都通過此最佳化進行最佳化，以找出與樣品配合的溫度的最佳緩衝劑。在緩衝劑光譜中，每一清蛋白都獨立地通過此算法。除去在經权正的光程長度處的最佳緩衝劑後，每個清蛋白光譜的結果示於圖7。現在可以在206 0及2 33 5nm處看到另外的清蛋白吸收帶。擴展20 6 0nm吸收帶左右的圖，可以看到對清蛋白濃度每一增加的增長的吸收。以2 1 7〇nm為中心的清蛋白帶比圖6 b中的清蛋白帶來得對稱。在第一泛頻光瑨區的兩個波峰經過了較好的基線校正，現在這兩個波峰 Ik著派度的增加’其吸收線性地增加。然而，在2 〇 2 〇及 1 87 0nm處水吸收的地方，負吸收帶仍然很明顯。在2〇〇〇及 190 Onm之間的區域是在吸收率大於3，系統不作出響應的區域内進行數學校正而造成的人為結果。此外，在〇吸收率和lg/dL清蛋白光譜之間存在一大的差異，此差異應該等於從1〜2g/dL的吸收差。如果分開處理組合帶區和泛頻區，此差異可以減小。應予指出的是，在這裡，沒有用過基線校正，光滑化或散射校正。 ϋ白蛋白貝球蛋白蛋白質的生理濃度（〇·7〜8.ig 在近紅外中的吸收比清蛋白為少。直接除去磷酸鹽緩衝θ丨可以觀祭到與清蛋白蛋白質中同樣的波峰，如圖

1226930 五、發明說明（28) 8所示。以上所述的溫度和光程長度校正算法在這裡也用了，其中所用參數完全與用於清蛋白的相同，並發現了同樣的額外的大的波峰，如圖9所示。把清蛋白和球蛋白光谱相互豐置對照發現’以2 1 7 0 n in為中心的球蛋白吸收帶比清蛋白蛋白質的吸收帶要略為寬一點。

從每一光譜除去背景所需的計算光程長度示於圖1 〇。對於清蛋白’权正隨者 >辰度的增加呈線性，但γ轴截距為 0.996mm。這和在圖7中看到的較差的基線是一致的。球蛋白的校正也是線性的。但每一 mg/dL的被分析物的校正要大一些，這與球蛋白的散射趨勢是一致的。γ轴的截距是 1 · 0 0，與良好的背景去除是一致的。三酸甘油酯··用甘油三乙酸酯模擬三酸甘油酯。甘油三乙酸酯的生理範圍為50〜450mg/dL。這裡也使用了溫度和光程長度校正算法，但用了不同的區域，以測定最小殘餘物 (2420〜2440， 2080〜2090， 1575〜1635，比重 1 : 5 : 2 0) 。6個甘油三乙酸酯吸收帶產生在以23 2 0， 2250’ 2130’ 1760，1715和675n m為中心的地方，如圖11

所示。校正所需要光程長度與濃度成線性關係。但是對 1 m m的偏離要小得多，這是由於在血清中，甘油三乙酸酉旨對蛋白質的濃度較低，如圖1 〇所示。較小甘油三乙酸酯的吸收帶接近分光儀的噪音水平。尿素：收集了 1 2個在緩衝劑中的尿素的光譜。由於尿素的生理濃度較小（6〜1 23mg/dL)，通過改變緩衝劑（除去的）的有效光程長度而用於使背景最佳化的算法無效，因

第35頁 1226930 五、發明說明（29) 為沒有有意義的水的圖被取代或置換。也沒有使用溫度配合算法’而是用了每個樣品收集的緩衝劑光譜。做了直接的背景減除，隨之以兩點基線校正（2 0 9 4〜2 1 0 6及其2 3 2 0〜 2332nm)，其結果示於圖12。在2190nm附近有一個唯一的吸收帶。沒有泛頻峰。這是與此吸收與N-H有關一致的。而所有其他分析都有0-H基本振動。由於大的基線漂移模糊另外光譜的線性，所以只有4個光譜。可以用較高濃度的樣品得到較高的信噪比和較清晰的光譜，雖然得到的是同樣的基準組。葡萄糖：在組合及第一泛頻光譜區域範圍内做了完整的在 j 緩衝劑中的葡萄糖的研究。所使用的一個基準組如下所述。對葡萄糖的觀察從30到60 0mg/dL (也從〇到 5 0 0 0mg/dL)以覆蓋葡萄糖的生理及低高血糖範圍。直接從緩衝劑中的葡萄糖除去緩衝劑出現了以2 3 2 6，2 2 7 2， 1800’ 2150’ 1730及1 5 9 0nm為中心的吸收帶，如圖1 3所示。結論：與理論相符，對於所有被分析物組合帶光譜區域所產生的吸收率比第一泛頻光譜區域為大。然而，由於大的水吸收率’較長的光程長度很快就使組合帶區域中的信噪比降低。而在第一泛頻光譜區的光譜質量應該隨光程長度 _ 的為數很小的毫米級的增加而增加。在葡萄糖吸收區域中的吸收帶’按吸收率的下降次序排是水，溫度效應，清蛋白蛋白質’球蛋白蛋白質，膽固醇，三酸甘油酯，尿素，及葡萄糖。雖然每一個被分析的分析物在同樣的光譜區域

1226930 .五、發明說明（30) 都吸收得比葡萄糖多，但是每一個分析物都有不同的吸收特徵。原則上，血清光譜或非侵入性光波是可以去折合的。本發明重視附加（額外）基準組的產生，以使基本上所有干擾成分都被找出並對之進行光譜分析。下面的例子是產生第二個π基準組n ”的例子。例子--基準組π 重新做一個研究，其中用的是乾的、粉碎的，經過加壓的固體樣品，以給出沒有水的吸收光譜。從人的血清的固體或純淨成分的光譜收集了一個第二基準組。所得出的吸收光譜顯示出了組合第一、第二泛頻吸收帶。此外，對一個既定的成分，區域之間的相對吸收率可以進行比較。得到了混合的、另一種波長的選擇方法。實驗：收集了水的液體形式（pH 7. 3 5，0 . 1 Μ填酸鹽緩衝劑，3 8± 0. 2°C )，甘油三乙酸酯，乳酸的純成分光譜。清蛋白、球蛋白、膽固醇、尿素、葡萄糖都以固體的純淨態而存在。對於這些被分析物，每一被分析物都用杵和臼在沒有溴化鉀的情況下磨成細粉，然後細粉在一專門設計的壓機内壓成透明的丸，裝入NIRS500 0的透射組件内，以透射方式得到每一個成分的4個重複光譜。每個被分析物的光程長度沒有加以控制。結果和討論· 水、清蛋白、球蛋白、膽固醇、甘油三乙酸酯、尿素、葡萄糖和乳酸的原始吸水光譜示於圖1 4。由於每一個丸狀被

第37頁 1226930 五、發明說明（31) 分析物的光程長度沒有加以控制，不能比較成分之間的相對吸收率。對一既定的分析物的頻率之間的相對吸收率是可以比較的。大的基線的移動是由於樣品的厚度以及所產生的總的光通過量。此圖包括在内，以示出相對於 N I R S 5 0 0 0動悲範圍的每一被分析物的總的吸收率。對於圖1 4的每一個成分，最小吸收被除去，然後光譜被規範化（標準化）到一吸收單位，如圖丨5所示。所得到滿標度^圖使得它們易於作為頻率的函數比較吸收，以及比較成分之間的差別。對於所有三個區域，即組合區（2 〇 5 〇〜 2350nm)，第一泛頻區域（155〇〜185〇nm)，第二域（1100〜140〇nm)，吸收帶是清楚的。原則上，個' = 分都可以去折合，應予注意的是，當與水相互作用時，、全些：收帶有可能移動和變寬。與上面基準組I的水吸收2 比較，發現純淨或固體水（14〇)，清蛋白（141) ，甘油三乙酸醋（143)在同一位置同—寬度筆 ‘此蜂在4二）广葡萄糖（145)揭示τ額外的峰的分辨ΐ， =二峰在有水時是變寬和合併的。 p::,f中出現了幾個關鍵的光譜特徵。首A，組人帶區包含母個單獨被分收。這些吸收在每都比在第—和第竹物的 '膽母況下油三乙酸酸一！ 7乏頰區的吸收％ ( 146)和甘中，這可以用簡單去除方法加以除去 2150nm為中心的气士區域很快下:的::都沒有與以自水、、生I a 、匍甸糠吸收帶有大、炎。唯一的干擾來中，；蛋白和球蛋白，它們示於下面的例線性研究中，这可以用鸽抵t a扣。丨w九 1226930 五、發明說明（32) 在第一泛頻光譜區，每一個成分有一個吸收帶，具有N-Η 鍵的尿素除外。這裡，吸收帶的強度等於相應組合帶吸收的1 5%到5 0%。應予理解的是，這些值是對一固定的光程長度而言的，它們是可以在總長度的基礎上加以調節的。第二泛頻光譜區對每一個成分都有吸收帶，但相對吸收率是最小的，如圖1 6所示，這裡看到的葡萄糖光譜帶 (145)在有水（140)存在的情況下是極難看到的。結論：三個區域每一個都包含每一被分析物的信息。只有在第一泛頻光譜區的尿素是例外。吸收帶高度重疊並且在較高頻率處普遍密度較低。吸收帶都是清楚的。下面的例子說明第三基準組”基準組m π的產生例子--基準組皿重複第一基準組，沒有邊緣濾波，以便對所有光譜範圍進行比較。上面的第一個例子使用一 1 5 0 0 n m長通滤波器，以迫使N I RS分光儀在1 7 0 0 nm光譜區域的範圍有增強。此例子可以用增長的光程長度進行重複，以在第一和第二泛頻光譜區產生較高的信噪比。

下面的例子說明第四基準組π基準組IV π的產生例子--基準組IV 有必要測量溶液中分子的互作用。在此例子中，收集了一個血清數據組。

數據組：第一個數據組由溶解在一 0. 1 Μ構酸鹽緩衝劑的葡萄糖光譜組成。緩衝劑調到ρΗ = 7. 35。試劑級的葡萄糖稱好重量後，用0 . 1 Μ構酸鹽稀釋到已知的容積。用一 1 rnniS

第39頁 1226930 五、發明說明（33) 英益以透射方式在1 1 0 0到9 8 0 0 n m的範圍内，使用n I R S 5 0 0 0 为光儀收集光譜，每隔2nm取一次讀數。一 1 50 Onm的長通渡光器沒置在樣品前面，以迫使NIRS*光儀在16〇〇nm的波峰值仏號處出現增強。在每一樣品之前和之後，用〇 . 1 _ 酸鹽緩衝劑的7個光譜被收集。總數達6 4 (含水）的葡萄，樣品被收集。每個樣品取7個重複光譜。葡萄糖樣品覆盖的動態範圍接近20〜6 0 0mg/dL。所有樣品均保持在38. 0士 0 . 2°C的溫度上。第一個數據組由用WesternStatesPlasma公司的血清樣品組成。每個樣品用標準的SMAC分析法進行分析，以產生妈 ψ 的濃度及離子鈣（計算出），磷、葡萄糖、尿素氮 (BUN)、肌酸、肌酸/( BUN)比、總蛋白質、清蛋白、 A/G比、總膽紅素、ALT、ALP、LD( LDH) 、AST、GGT、鈉卸、氣化物、一氧化碳、甘油二醋及膽固醇的滚度。為了擴大動態範圍及均勻濃度分布，試劑級尿素及葡萄糖均經計量後加入血清樣品。NIRS5 0 0 0分光儀以上述同樣方式使用，波長區域光程長度、溫度控制、長通渡波器等也是相同的。在每個血清樣品之前或之後使用調節到pH7. 35 的0 · 1 Μ鱗酸鹽緩衝劑。總共收集了 1 9 6個血清樣品，每一樣品重複了 4張光譜。葡萄糖被分析物覆蓋的動態範圍約 f 為 20-600ing/dL。貫驗：使用PLS回歸分析在每個數據組中測定葡萄糖。該數據成分成校準和預測，把所有重複光譜保持在一起。先從1 1 0 0到2 5 0 0 nm收集一個數據點。然後再從此數據組形成

第40頁 1226930 五、發明說明（34) 附加的數據組，辦法是每隔一個點，每第三點，每第四點一直到第3 2點取數據點。然後用1〜1 0 P L S系數決定P L S校準模型及預測。結果和討論：對於每一個分辨率，測定1〜1 0PLS系數所形成的標準校準誤差（SEC)和標準預測誤差（SEP)，如圖 1 7所示。這裡要完成選擇最佳的系數的數目。因為需要比較不同的範圍，所使用的PLS系數數目的差異會導致錯誤的結論。用統計方法決定最佳系數的數目沒有取得成功。因為如果系統超過模型，SEP並不增加，此外由於採用1 0個系數，SEC和SEP所產生的結果是類似的，所以決定在此例子中，一個範圍一個範圍地用1 0個PLS系數所得到的結果對標準誤差進行比較。對水中的葡萄糖和血清中的葡萄糖數據中的1 0個光譜範圍進行了分析。其結果示於下面的表1。範圍1〜3，以及5〜 7對應於6個從近紅外分離出來的葡萄糖吸收帶0高度處的滿寬度。範圍4及8分別與區域卜3及5〜7拼在一起。範圍9 及範圍1 0把區域4及8擴展到水吸收增長的區域及噪音增長的區域，沒有得到更多的有關葡萄糖信息。表I :所用的光譜範圍範圍編號光譜範圍nm (毫微米） 12078〜2243 22 243〜2 2 72 32297〜2366

第41頁 1226930 五、發明說明（35) 42 0 78〜2 3 6 6 5 1 5 8 7〜167 4 6 1 6 74〜1709 7 1 7 0 9〜1754 8 1 5 8 7〜17 54 9 20 0 0〜2 5 0 0 1 0 1 5 20〜1805

很清楚地，包括更多葡萄糖信息（及水和溫度）的較寬的光譜區域比三個單獨的葡萄糖吸收帶的任一個，在任何分辨率的情況下’都具有較低的標準誤差。

N I RS分光儀的標稱分辨率對此例子中所使用的標準 0· 04 0 ”狹縫出口是l〇nm。當分辨率從2降到1〇n_，標準誤差仍略有增加。這是由於從原來的2nm分辨率數據組產生數據的方式所造成。例如，在產生的6nm分辨率數據組中，保留了每一第二光譜點，這意味著丟掉了三分之二的數據。這裡所丟棄的數據中有溫度水、葡萄糖信號。此外，通過保留這些額外的點，由於信號的平均而降低了有效嗓音。在NIRS5 0 0 0的分辨率為1〇龍的情況下，在SE對分辨率的圖上觀察到的斜率1〇〇%，是由於這種系統誤差造成的。此外，從1 0〜32nm分辨率範圍觀察到了同樣的斜率。原來的數據組（即每nm—點的組）再分成分辨率2〜32nm 的數據組（間隔是2nm)。這一次，數據被平均，而不是丟棄額外的點。例如，在1 1 〇〇，i丨〇2，丨丨0611111的6nm分辨

1226930 五、發明說明（36) 率點，被平均成一個點。下一個點平均1 1 0 6，1 1 〇 8和 U nmf =數據點。然後重複PLS分析，測定第丨〇個系數 3 ^率& ^圖18所示。從5〜1〇mg/_準誤差觀察到範圍觀察到的襟=力分辨率说机ΛΑ生4日誕差疋5〜25mg/dL。很清楚地，平均數由標準誤差相對於分辨率曲線的斜率的拇；^ 倍，但是這—數從2~32nm分辨率範圍幾乎增加- 接受的分辨率；：？？=，對於水中的葡萄糖，可以義，因為在這個=，!，或32nm以上。這具有化學上的意的是，在此例子中t敢狹的吸收帶是54旧寬。必須提出辨率只能從此分M 又有光譜干擾。因此實際可接受的分 #、刀辨率下降。對於笫一泛頻區的2。〇處產生的數據紐，標準對，於&用平均數據在2〜32nm分辨率減小，如圖1 9所示。此^差奴分辨下降而增加的情況大大於1 6nm處保留不對於這個光譜區，在分辨率大樣多的系數。如果要知=；；PLf算法只運用於與數據點一數的數目等*黑έ數時的° i 系數時標準誤差，可產生系準象差繼續隨著系童、失差因為在這個例子裡，標個PLS系數對齊分辨率的目^ζ加而下降（見圖17)。用1〇的。在1 587〜ι 754ηιη光譜降八仃比較是沒有作用的標準誤差進行直接比較，下_降刀辨率處，用6個PLS系數時，沒有觀察到隨分辨率下Ϊ 2〇。在分辨低於15nm 氺譜區，秸曰，一士土 'Ψ ^ 1226930 五、發明說明（37) 3 Onm分辨率包含1 0或1 0個以上點’所以2〇 78〜23 6 6nm光譜區的在圖1 8中的結果仍然是有效的。在血清中的葡萄糖·對在血清中的葡萄糖在1 〇個不同光譜區域中的SEC及SEP相對於分辨率的研究結果，示於圖21到圖3 0。結果基本上和水中的葡萄糖相似。首先分析組合帶區。具有最大葡萄糖吸收帶的範圍1對分離出一個葡萄糖吸收帶的區域產生最低的標準誤差，如圖 2 1所示。範圍2和範圍3產生較大的標準誤差，並且具有較 t的葡萄糖吸收帶（信噪比下降），如圖22及23所示。對範圍2和範圍3在下降分辨率處的分析受到每個範圍中的數據點數的限制。結合第一個三區域的範圍4出現了最低的標準誤差，如圖24所示。這裡的點的平均也減少了隨著分辨率的降低而增加標準誤差的程度。當分辨率從2降到 3〇nmf，標準誤差從35〜5〇mg/dL的增加，完全是由於在抽 =中知失h息而不是平均數據點的緣故。雖然該標準誤差问於水中的葡萄糖的例子，此例子表明即使存在各種光譜 ^擾二除了皮膚和血細胞外，分辨率基本上直到3〇nm分辨二21才有影響。這和水中的葡萄糖的結果是同樣的。由在30㈣分辨率時仍有10個點，所結合的PLS系數的一個問題。範圍9包括所有範圍4並且延伸超過在低頻率葡萄糖都吸收的地方，如圖29所示。一 i二，Z 2 3及所選的是較狹的光譜範圍，分辨率在第 f 的作用比較難以解釋。範圍5在泛頻光譜窗具有勺匍萄糖吸收帶並產生最低的標準誤差。範圍6和7對

第44頁 1226930 、發明說明（38) 水中的葡萄糖信噪比極差。標準誤差基本上平均值，如圖及27所…於在每個光譜範圍中受到點的影響，纟分辨率的下降處，效果，變壞。範圍8 直目正的=’如® 28所示。對此範圍作了重新分析的是平均數據，而不是選擇的數據（見圖3 ^ 系數’隨著觀察到的分辨率的降低而標準誤差增力二LS 況，由於此數據中存在著點的數目，而與非平均數據幾乎相同。圖中只將標準誤差#_pLS系數相㈣交（在辨率處Ϊ 6個點°纟分辨率達至,j 20nm之前未觀察到分辨率的效^。從範圍8擴展到較高和較低頻率的範圍i 〇， 30nm分辨率處有1〇個點，名9λ 如圖30所示。在2〇nra處之丽沒有分辨率效應，結論：水中葡萄糖的數據有足夠的信噪比可以測 :按▲規格要求）。隨著分辨率下降，議葡萄糖吸= 才:準決差的上升不是真的。這部分是選擇點的結果，而不疋用平均點來產生新的數據組的結果。此外，新的數據組不包含足夠的數據點來比較用丨〇個pLS系數的2nm分辨率數，和3 2 n m勺辨率數據。在此比較中，分辨率效應可以用較少的PLS系數來解決，或者用大的光譜範圍來解決。對以上兩種方法’分辨率效應在組合帶區到3 0 nm為最小，在第 :^頻光譜窗到1 5nm為最小。因為希望從儀器得到盡可能取=的信噪比，有3 Onm分辨率是可以接受的。這就是說，匕通過用較小但可接受的分辨率，通過用3 Onm分辨率而不是 1 0nm分辨率’儀器可以獲得較高的相對於噪音而言的信

1226930 五、發明說明（39) 號。這樣，即使分辨率要差些，但儀器所產生的信號中包含的信息卻較多。結果雖然儀器的分辨率低了些，本發明較佳實施例中選擇的分辨率提供了光譜的更為精確的圖像。這是因為在所須的分辨率處具有較高的信噪比的緣故。如果儀器中有較高的分辨率可用，但信噪比較小，由基準組處理時，只能得到較少的信息。在例子中，在血清中的葡萄糖數據產生大致是在葡萄糖數據組中的三倍的標準誤差。分析也是限於大的光譜窗或限於與範圍較狹窄的較少PLS系數的比較。在組合帶光譜區，看到了標準誤差隨著分辨率下降而增加的情況，直到 30nm處為最小。在第一泛頻光譜窗，標準誤差對分辨率的斜率到20nm為最小。這些結果與在水中的葡萄糖研究的結果相同，蛋白質、三酸甘油酯、膽固醇、尿素、鹽以及小量有機物成分並不影響所需要的分辨率。

例子--基準組V 有必要測量整個血細胞的散射效應，這個基準組的產生方式如下：以透射方式收集血的數據組，並且作為擴散反射系數。重複成分提取。進行散射校正。去折合（見下面對去折合的討論）。

例子--基準組VI 有必要測量皮膚的效應。對動物進行研究，所有已有的分

第46頁 1226930 五、發明說明（40) 析技術都被重複運用。非侵入性研究可以看作是基準組的擴大。基準組的用途一種系統的化學和物理知識要求有這樣的要素，例如：智能的波長選擇，例如，以了解每一被分析物的干擾的位置和程度。作為一區域的函數，對噪音程度進行判別。作為波長的函數，對每一被分析物信號電頻進行判別。為每一被分析物選擇最佳信噪比區域。本發明對儀器的分辨率的要求如上所述。所需要的用以提供恰當的儀器分辨率的模擬一數字（A/D)比特數可以從非侵入性的光譜和葡萄糖強度（吸收）計算出來。為此，有必要知道整個系統的最大強度以及在規定的標準誤差範圍内的葡萄糖的強度。如果樣品的最大強度是1 0比負吸收成分單位，那就只要計算體掃描強度就可以，包括所有的吸收成分。為了測定葡萄糖的強度，所要求的標準誤差為 9 m g / d L。葡萄糖和水的強度，以及水的強度被用來（如上所述）計算葡萄糖和水的強度減去水的強度。這產生葡萄糖強度的值。一旦葡萄糖強度被測定，然後必須測定葡萄糖強度的變化，例如，對波峰劃一條基線並繪出葡萄糖強度變化對應於葡萄糖濃度的曲線。這就提供了能夠擬合到一直線的數據的最佳擬合，以計算在9mg/dL的強度變化。一旦此值取得，此值對葡萄糖的最大強度之比就容易算出。此比值確定了在系統中為進行模擬一數據轉換所需的

第47頁 1226930 五、發明說明（41) 比特數。例如，如果此比值為5 0，〇〇〇，Ηϊ A/D (模擬-數據），a為必須保持、需旦要一、16比特的淆問題。因此，基準組在規定儀表參數°的里、以避免混多變量結果的解釋。多變量結果是難，疋有用的。必須與基準組信息相關·。如果加進了的：標準誤差 % Γ η呆音區域，就下降。所以必須使標準誤差與信噪比相互口 Μ 關於排除光柵分光儀中第二、第三........ \ Α无’必須用·一具光通濾波器’而基準組規定了濾波器的規格。、關於散射的排除：這種測定是基於折射率^變化的。 2明的較佳實施例巾，基準組可排除散射和溫度效應。這 = = 重複進行，化的光譜職用有可降低溫度的光譜然後用於多變量方：中：有；，的專、級。所得出不是水和温度破刀析物上，例如尿素和葡葡萄糖在近紅外區（near 一 τρ、士，土 φ 在濃度中具有方便的間斷。最 \的干擾。主要干擾水。處理必須排除折射=，=丨辰度效應是溫度和的濃度間隙存在於水和蛋白=在：T上數，用這一事實。、之間。s代去折合可用來利是在1至—數量級…干擾成分可 .木用―法或旋轉法1易地加以識別；=成刀了

1226930 五、發明說明（42) ' 實例--線性引言：基準組可用來測定與葡萄糖相干擾的主要物質的位置和強度’它也註明了對一既定的成分，吸收是隨^度增加的。在本實例中，証明了多成分的吸收是各個成分之和，而這是比爾定律（Beer’ s Law)假定的。這對在此描述的、使用化學h息的光譜減除以增加對葡萄糖的信噪比的方法是關鍵性的。 τ 實驗：採用一台帶1 mm光程長度石英樣品盒的透射式 N I RS 5 0 0 0分光儀。收集了一式6份光譜，所有的樣品均為試劑級並配製在p Η值為7 · 3 5的磷酸鹽緩衝劑中，光譜在 3 8 . 0± 0 . 2°C的溫度下收集。 3 製備了 6份被分析物溶液：40 0 0及8 0 0 0mg/dL清蛋白，2 0 0 0 及4 0 0 0 m g / d L球蛋白和2 0 0及4 0 0 m g / d L甘油三乙酸醋。還配製了 8份額外（外加）的樣品，由以上6種樣品濃度的所有可能的排列組合組成。例如，一種樣品由80 0 〇mg / d L清蛋白，2000mg/d L球蛋白和200mg/d L甘油三乙酸醋組成。結果和討論：水，8 0 0 0 m g / d L清蛋白、2 0 0 0 m g / d L球蛋白和 2 0 Omg/dL甘油三乙酸酯的3份光譜主要表現為水吸收帶，如圖2所示。用於基準數據以配合光程長度及溫度效應 (以上討論過的）的水的減除，以同樣的算法用於這裡，將大致為零吸收率的殘餘在1 640至1 6 5 5nm和2 0 77至2 0 8 5nm 光譜範圍内減至最少程度，如圖3 3所示。不完全的溫度和光程長度減除結果在1 8 9 0至2 0 1 0 n m左右的範圍内占著支配

第49頁 1226930 五、發明說明（43) 地位。在該範圍内無信號產生，這是由於大的水吸收率造成的。所得到的光譜顯示6個占支配地位的蛋白質吸收帶集中在 1 6 9 0、1 73 0、2170、228 5和 23 3 5nm處。單個被分析物清蛋白樣品的光譜如圖34所示。8000mg/dL 的清蛋白波峰值幾乎是4000mg/dL的清蛋白波峰值的兩倍，表明比爾定律是起作用的。80 0 Omg/dL的清蛋白光譜的平均，從圖33中的光譜中被減除出去，而產生了在圖35 中所示的光譜，與此重疊的是2 0 0 0mg/dL球蛋白光譜。顯然，球蛋白光譜的基本形狀，在減除1〇〇, 〇〇〇mg /dL( 100g/dL)水和8000mg/dL清蛋白之後，是可以辨別得出的。差別是20 Omg/dL甘油三乙酸酯和基線漂移之和。單個被分析物球蛋白樣品的光譜示於圖36。4〇〇〇mg/dlj^ 蛋白波峰值（260，261，26 2)幾乎是2 0 0 Omg/dL球蛋白波峰值（ 263，26 4)的兩倍。20 0 Omg/dL球蛋白光譜的平均從圖33中的光譜中被減除出去而產生了圖37中的光譜。與此重疊的是標準的20 Omg/dL甘油三乙酸酯光譜。以1 675，

1715，1 76 0，2130，2 2 5 0和 23 2 0mg/dL為中心的 2 0 0mg/dL

甘油二乙酸酯波峰值在減除1〇〇, 〇〇〇mg/dL水，8〇⑽M/dL t蛋白和2 0 0 0mg/dL球蛋白之後，再次能夠看到。未知的濃度可以由旋轉法減除出去。 =:對於:簡單的混合物’高濃度水、清蛋白和球蛋白、、® ^除、.可導致甘油三乙酸酯的光譜的產生。顯然地，在 =二！I ί t長度校正值中的小誤差擴展成了對較低濃度被刀析物基線的大誤差。有可能減除中的誤差是由於散射造

1226930 1226930 圖式簡單說明附圖的簡單說明圖1是一流程圖，圖中示出了根據本發明的基準組的產生。圖2是一儀器的方塊示意圖，儀器中按照本發明結合了一個或多個基準組。圖3是一儀器的方塊示意圖，儀器中使用了一種結合按照本發明的一個或多個基準組的算法。圖4是水吸收率-波長的曲線圖。圖5 a是溫度變化時水吸收率與波長的關係曲線圖。圖5b示出了溫度的影響。圖6 a是一吸收率-波長曲線圖，圖中示出了使用1500n m長通濾波器時的吸收率情況。圖6b是一吸收率-波長曲線圖，圖中示出了蛋白質（aq)-水的吸收情況。圖7是一吸收率-波長曲線圖，圖中示出了清蛋白（aq) -緩衝劑（光程長度校正）的曲線圖。圖8是一吸收率-波長曲線圖，圖中示出了球蛋白（a q )-緩衝劑曲線圖。圖9是一吸收率-波長曲線圖，圖中示出了清蛋白（a q ) -緩衝劑（光程校正）曲線圖。圖10是一示意圖，圖中示出清蛋白、球蛋白及甘油三乙酸酯所要求的光程校正。圖1 1是吸收率-波長圖，圖中示出了甘油三乙酸酯-緩衝劑 (光程校正）的情況。

第52頁 1226930 圖式簡單說明圖1 2a是吸收率-波長圖，圖中示出了尿素-緩衝劑的情況。圖1 2b是吸收率-波長圖，圖中示出了尿素-緩衝劑（基線校正）情況。圖1 3是吸收率-波長圖，圖中示出了葡萄糖-緩衝劑情況。圖1 4是固體樣品的吸收率-波長曲線圖。圖1 5是固體樣品的歸一化吸收率-波長圖。圖1 6是固體樣品的又一歸一化吸收率-波長圖。圖17是葡萄糖（含水）標準誤差（mg/dL) -PLS系數數的示意圖。 f 圖1 8a是又一葡萄糖（含水）標準誤差（mg-dL)-分辨率 (nm)的第四圖。圖18b是又一葡萄糖（含水）標準誤差（mg/dL)-分辨率 (nm)的第四圖，圖中示出了一擴大的Y軸線。圖19是又一葡萄糖（含水）的標準誤差（mg/dL) -分辨率 (nm)的第八圖。圖20是又一葡萄糖（含水）標準誤差（mg/dL)-分辨率 (nm)的第八圖，圖中示出了六個PLS系數的諸平均點。圖21是血清中葡萄糖的標準誤差（mg/dL)-分辨率（nm) 示意圖。圖22是血清中葡萄糖標準誤差（mg/dL)-分辨率（nm)的第二張圖。圖23是血清中葡萄糖標準誤差（mg/dL)-分辨率（nm)的第三張圖。

第53頁 1226930 圖式簡單說明圖24是血清中葡萄糖標準誤差（mg/dL)-分辨率（nm)的第四張圖。圖25是血清中葡萄糖標準誤差（mg/dL)-分辨率（nm)的第五張圖。圖2 6是血清中葡萄糖標準誤差（mg/dL)-分辨率 (nm)的第六張圖。圖27是血清中葡萄糖標準誤差（mg/dL)-分辨率（nm)的第七張圖。圖28是血清中葡萄糖標準誤差（mg/dL)-分辨率（nm)的第八張圖。圖29是血清中葡萄糖標準誤差（mg/dL)-分辨率（nm)的第九張圖。圖3 0是血清中葡萄糖標準誤差（mg/dL)-分辨率（nm)的第十張圖。圖31是血清中葡萄糖標準誤差（mg/dL)-分辨率（nm)的第八圖的又一張圖。圖3 2是吸收率-波長曲線圖’圖中示出了一含水、清蛋白、球蛋白和甘油三乙酸酯的原始吸收率情況。圖3 3是一樣品的吸收率-波長曲線圖，該樣品中含有清蛋白，球蛋白，甘油三乙酸酯，樣品中除去了水，並對溫度及光程進行了校正。圖3 4是一吸收率-波長圖，示出了清蛋白光譜的線性，其中，溫度及光程經過校正。圖3 5是一樣品的吸收率-波長圖，樣品中含有球蛋白和甘

第54頁 1226930 圖式簡單說明油三乙酸酯，並除去了水及清蛋白。圖3 6是一吸收率-波長圖，圖中示出了球蛋白光譜的線性，其中的溫度及光程經過校正，以及圖3 7是一樣品的吸收率-波長圖，樣品中含有甘油三乙酸酯，並從中取出了水、清蛋白及球蛋白。 Φ Φ

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Claims

1226930 六、申請專利範圍的步驟。 8 .如申請專利範圍第丨項所述之方法成分將依續並重複地產生一基率’组。 9 ·如申請專利範圍第1項所述之方法其時前述每—干擾還包拍以下步驟它找出樣本中每一所述干擾成分的特徵產生的光譜中抽出每一干擾成分 I 〇 ·如申請專利範圍第8項所述方法把所述基準組合起來以彥生存儲在一查閱表中供分析中使用0 II ·如申请專利範圍第1項所述之方驟： Λ 把所述基準組加到在多光譜分析中虞之方法以及從有關頻率上它變換的還包拉用數學，%亥、組變換可以它還包 .信號上枯以下步以找出一代表所述被分析物的信號。夕^ 對該信號應用多變量分析。法，其中所V夕曼I 12 ·如申請專利範圍第11項所述之^八/析。分析包括PLS分析，隨後是一主成刀刀制、皮方法’ §亥方法 1 3 · —種利用光譜分析使用之基準組的私包括以下步驟：在與被分析物的頻率相同的頻率上找出至少一個以7本相關干擾成分；在其他頻率找出該一個相關干擾成分，以便在該其他頻率上為該一干擾成分的吸收率定量；將該至少一個干擾成分從被分析物之頻率上移除；

1226930 六、申請專利範圍其時，一個或多個基準組在分析過程中，被應用於一個光譜信號以產生一個正確的光譜表徵，然後該樣本的所有相關成分在所有其它相關樣本的成分中將會被確認出並且與樣本光譜分離；經此方法，分析物濃度可以被精確的測定。 1 4 ·如申請專利範圍第1 3項所述之方法，其中所述方法的每一步驟為至少一個干擾成分的每一個進行重複，以產生被分析物的多個基準組。 1 5 ·如申請專利範圍第1 3項所述之方法，它還包括以下步驟：用所述基準組測定所述被分析物的濃度，測定的方法是：用一光譜裝置收集光譜數據；把由該光譜裝置收集的光譜數據轉換成數字數據。按照各種存儲在一個或多個查閱表 (LUTs)中的變換對數字數據進行處理，其中LUTs包含結合所述基準組找出並從由所述光譜裝置產生的光譜信號中除去諸干擾成分。 1 6 ·如申請專利範圍第1 3項所述之方法，它還包括把所述基準組存儲在所述查閱表中的步驟。 1 7 ·如申請專利範圍第1 3項所述之方法，所述基準組包括一系列所述被分析物的在不同有關生理濃度的光譜。 1 8 .如申請專利範圍第1 5項所述之方法，其中所述基準組在物理模型之前或與物理模型一起使用，所述物理模型校正包括任何諸如散射、光程長度或溫度等的物理干擾因素0

第58頁 1226930 六、申請專利範圍 1 9 ·如申請專利範圍第1 3項所述之方法，它還包括提供多個基準組，以用於定量液體樣本中的被分析物的步驟。 2 0 ·如申請專利範圍第1 3項所述之方法，它還包括為每一光譜窗選擇不同的光程長度的步驟。 2 1 ·如申請專利範圍第2 0項所述之方法，其中所述光程長度包括： 1 m m的光程長度用於組合帶區 2〜8mm用於一第一泛頻區域；以及 1 0 m m或1 0匪以上用於第二泛頻區域。 2 2 ·如申請專利範圍第1 3項所述之方法，其中所述基準組 4 包括在所述樣本中發現的所有干擾成分。

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