WO2006079455A1 - Verfahren zur aufbereitung von spektroskopischen messdaten - Google Patents

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WO2006079455A1
WO2006079455A1 PCT/EP2006/000294 EP2006000294W WO2006079455A1 WO 2006079455 A1 WO2006079455 A1 WO 2006079455A1 EP 2006000294 W EP2006000294 W EP 2006000294W WO 2006079455 A1 WO2006079455 A1 WO 2006079455A1
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measurement
light intensity
correction
sub
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Joachim MÖCKS
Wolfgang Petrich
Walter Köhler
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F Hoffmann La Roche AG
Roche Diagnostics GmbH
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F Hoffmann La Roche AG
Roche Diagnostics GmbH
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/251—Colorimeters; Construction thereof
    • G01N21/253—Colorimeters; Construction thereof for batch operation, i.e. multisample apparatus
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    • G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
    • G01N21/274—Calibration, base line adjustment, drift correction

Definitions

  • the invention relates to a method for the preparation of spectroscopic measurement data, which were measured on a sample on a sample receiving field of a sample carrier having a plurality of sample receiving fields.
  • sample carriers are required, to which the samples are applied in order to be able to be analyzed under defined conditions in a spectrometer.
  • Sample carriers with several identical sample enamels which allow the preparation of several samples for spectroscopic examinations on a common sample carrier, are becoming increasingly common, so that many samples can be examined in a relatively short time.
  • sample carrier having a plurality of sample receiving areas are silicon plates with 96 sample receiving areas as, for example, by the company Bruker for spectroscopic investigations in the mid-infrared spectral range.
  • the sample receiving fields are usually arranged in a matrix whose rows are denoted by the letters A to H and their columns by the numbers 1 to 12.
  • the measured data obtained by examination of a sample are always influenced to a greater or lesser extent by the sample carrier used.
  • the absorption of the sample carrier leads to a sample-independent signal part.
  • reflection or luminescence measurements of the sample carrier used can be falsified. Therefore, in order to obtain the most accurate results, spectroscopic measurement data are processed prior to their evaluation.
  • sample receiving field Al is not occupied with a sample, so it remains free, and only be applied to the other sample receiving fields samples.
  • a typical sample carrier with 96 sample receiving fields is typically positioned in a spectrometer with 95 sample receiving fields occupied.
  • a reference measurement is then performed to determine reference data.
  • the influence of the sample carrier on sample measurement data which was measured on the remaining sample fillers covered with samples can be computationally compensated, for example by a light intensity IP measured on a sample being measured by a reference measured on an empty sample recording field Light intensity Im divided.
  • the reference measurement is performed as soon as possible before or after the sample measurement. Since removal and reinstallation of a sample carrier in a spectrometer almost always leads to strong interference, the word "immediate" in this context means at least that the sample carrier between a sample measurement and the associated reference measurement is not removed from the spectrometer and reinstalled may .
  • interferences are of particular importance, since the features of a spectrum to be evaluated are often few Percent of the total signal.
  • methods known as “disease pattern recognition” or “diagnostic pattern recognition” (DPR) which aim to obtain information directly from a measured sample spectrum as to whether a specific disease pattern is present in the relevant patients, are susceptible to disturbances, since disease-specific Differences between spectrums usually account for less than 2% of the total signal, and interferences often lead to signal fluctuations of comparable magnitude.
  • the reliability of DPR methods therefore depends crucially on the quality of the spectra to be evaluated. Examples of DPR processes are described in EP 0 644 412 A2 and EP 1 329 416 A1. Also in the quantitative analysis of body fluids such as serum, interferences are of great importance since they limit the measurement accuracy.
  • the object of the invention is, therefore, to show a way how spectroscopic measurement data, which were measured on a sample on a sample receiving field of a sample carrier having a plurality of sample receiving fields, can be processed better.
  • a method for preparing spectroscopic measurement data which were measured on a sample on a sample receiving field of a sample holder having a plurality of sample receiving fields, comprising the following steps: Performing a spectroscopic reference measurement on a reference field, preferably an empty first sample receiving field, of the sample carrier for determining a first reference light intensity IRI as first reference data before or after performing a spectroscopic sample measurement on the sample applied to a second sample receiving surface of the sample carrier to determine a sample reference Light intensity Ip as Probenmeß flowers, wherein between the reference measurement and the sample measurement is such a small period of time that time-dependent variations of ambient conditions within the measurement accuracy are negligible,
  • the sample light intensity IP with the first reference light intensity IRI and the correction light intensity IK with the second reference light intensity I R2 are weighted.
  • the present invention is namely based on the idea, samples independent signal influences based on inhomogeneities of the sample carrier, compensate by a t correction measurement to COM, which is carried out on the same sample receiving field that will be used later for a sample measurement.
  • a first and a second reference measurement are carried out on an empty sample receiving field (preferably the field A1) in each case close to the correction measurement and the sample measurement.
  • the two reference measurements were in each case carried out on the same empty sample receiving field, they are based on Differences in the reference data thus obtained exclusively on time-dependent disturbing influences.
  • the reference measurements are in each case carried out shortly before or after the sample measurement or the correction measurement, so that the respective reference measurement is subject to the same temporal interference influences in a very good approximation as the sample measurement or the correction measurement.
  • the reference data can therefore be temporal
  • An important advantage of the method according to the invention is that the first reference measurement and the sample measurement can be performed with a different spectrometer than the second reference measurement and the correction measurement. Therefore, the second reference measurement and the correction measurement can already be carried out by the manufacturer of the sample carrier and the second reference data and the correction measurement data can be made available to a purchaser of the sample carrier, for example in the form of a table in which transmission values for all sample receiving fields are provided of the sample carrier are indicated.
  • a further advantage of the method according to the invention is that the homogeneity of the sample carriers no longer requires such high demands. Therefore, cheaper sample carriers can be used and nevertheless more accurate measurement results can be obtained.
  • a quotient of the sample light intensity IP and the first reference light intensity IRI and a quotient of the correction light intensity IK and the second reference light intensity IR 2 are preferably formed.
  • the ratio or the difference of these two quotients can be calculated.
  • the first reference measurement is preferably carried out immediately before or after the sample measurement. It is likewise preferred to carry out the second reference measurement immediately before or after the correction measurement. It is particularly favorable to carry out a first reference measurement both before and after the sample measurement and a second reference measurement both before and after the correction measurement and to calculate the first or second reference data from the results of the two first and second second reference measurements, for example by averaging.
  • the word "directly” to be understood in this connection that the sample carrier between immediately successive measurements not and "reinstalled in the spectrometer.
  • the empty sample receiving field is therefore preferably measured again after each sample measurement.
  • a period of less than 5 minutes, preferably less than 2 minutes and in particular less than 1 minute between the first or the first reference measurements and the sample measurement.
  • a period of less than 5 minutes, preferably less than 2 minutes and in particular less than 1 minute should generally lie between the second reference measurement (s) and the correction measurement.
  • the term "spectroscopic measurement data" is not to be understood in the narrower sense that it is absolutely necessary to measure intensities at different wavelengths or wavenumbers.
  • FIG. 1 Prior art processed measurement data measured on various empty sample receiving fields of a sample carrier, and Fig. 2; the measured data shown in Figure 1 after preparation according to the invention.
  • FIG. 1 shows the result of infrared spectroscopic blank measurements which were carried out on a commercially available sample carrier in the form of a silicon plate.
  • the sample carrier used has 96 sample receiving fields arranged in a matrix whose rows are denoted by the letters A to H and whose columns are numbered 1 to 12.
  • FIG. 1 shows in each case in arbitrary units an intensity measured in transmission in the middle infrared spectral range of 500 to 4000 wavenumbers for the sample receiving fields AlO, BIO, ClO, D10, ElO, FlO, GlO and H10.
  • the results of these blank measurements in FIG. 1 are in each case offset by one unit of the Y axis.
  • S (x) is the spectral intensity at the wavenumber x
  • Ipq (x) is the intensity measured for the sample receiving field in the pth row and in the qth column of the sample carrier at the wavenumber x (ie in the example shown for FIG the sampling fields AlO, BIO, ClO, D10, ElO, FlO, GlO and H10)
  • I AI (X) is the intensity at the wavenumber x measured for the sample area Al used as the reference field. All measurements of the intensities I pq (x) and the respective associated intensity IAI (X) were performed in a period of less than Recorded one minute, so that temporal changes of environmental influences are negligible.
  • the intensity IAI (x) represents the first reference data in the form of the reference light intensity Im.
  • the intensities Ipq (x) can be regarded as sample measurement data in the form of the sample light intensity I p , although in the illustrated embodiment, as mentioned above, there were no samples on these sample holders.
  • FIG. 1 shows a clear dependence of the processed measured data on the wave number. This dependence is attributed to the fact that the absorption and transmission properties of the sample receiving fields of the sample carrier used differ from each other.
  • FIG. 2 shows the measurement data associated with FIG. 1 after preparation according to the invention.
  • the prepared measurement data are practically no longer dependent on the wavenumbers, so that they appear in Figure 2 as horizontal lines.
  • the data shown in FIG. 2 were calculated from the measured intensities in each case as follows:
  • Equation 2 lAi (x) ti thus represents the first reference data in the form of the first reference light intensity IR I , IAI (X) t2 the second reference data in the form of the second reference light intensity IR2, Ipq (x) t2 the correction data in the form of Correction light intensity IK and I P g (x) ti represent the sample measurement data in the form of the sample light intensity I P.
  • sample data I P q (X) ti naturally could not all be measured at the same time t 1.
  • the indication of the time t1 is to be understood in such a way that a reference light intensity lAi (x) ti has in each case been measured in a timely manner with respect to each individual light intensity I pq (x) ti.
  • the sample receiving field AlO was measured immediately after the sample receiving field Al.
  • the sample receiving field Al was again measured immediately before a measurement on the sample receiving field BIO.
  • the index t2 merely indicates that in Equation 2 the respective light intensity I pq (x) t2 is to be divided by a light intensity IAI (x) t2 determined immediately before or thereafter.
  • the sample receiving fields were measured in the following order: Al, AlO, Al, BIO, Al, ClO, Al, D10, Al, ElO, Al, FlO, Al, GlO, Al, H10, Al
  • Ip Ipq (x) ti are measured and in Equation 2 the average of these two light intensities is used, which were determined immediately before and after the sample measurement.
  • IR2 IAI (x) t2 as the mean value ' from' light intensities measured immediately before and after the sample measurement at the empty sample receiving area A1.

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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Aufbereitung von spektroskopischen Meßdaten, die an einer Probe auf einem Probenaufnahmef eld eines Probenträgers mit mehreren Probenaufnahmefeldern gemessen wurden, umfassend die Schritte: Durchführen einer spektroskopischen Referenzmessung an einem Referenzfeld, vorzugsweise einem leeren ersten Proenaufnahmefeld, des Probenträgers zum Ermitteln einer Referenz-Lichtintensität I<SUB>R1</SUB> als erste Referenzdaten vor oder nach dem Durchführen einer spektroskopischen Probenmessung an der auf einem zweiten Probenaufnahmefeld des Probenträgers aufgebrachten Probe zum Ermitteln einer Proben-Lichtintensität I<SUB>P</SUB> als Probenmeßdaten; Durchführen einer Korrekturmessung an dem zweiten Probenaufnahmefeld vor dem Aufbringen der Probe zum Ermitteln einer Korrektur-Lichtintensität I<SUB>K</SUB> als Korrekturdaten; Durchführen einer zweiten Referenzmessung an dem Referenzfeld vor oder nach der Korrekturmessung, zum Ermitteln einer zweiten Referenz-Lichtintensität I<SUB>R2</SUB> als zweite Referenzdaten, wobei zwischen der zweiten Referenzmessung und der Korrekturmessung ein so kleiner Zeitraum liegt, daß zeitabhängige Schwankungen von Umgebungsbedingungen vernachlässigbar sind; Aufbereiten der Probenmeßdaten durch rechnerisches Kompensieren eines Einflusses des Probenträgers auf die Proben-Lichtintensität IP unter Verwendung der Korrektur-Lichtintensität I<SUB>K</SUB>, wobei zur Kompensation von zeitabhängigen Störeinflüssen die Proben-Lichtintensität I<SUB>P</SUB> mit der ersten Referenz-Lichtintensität I<SUB>R1</SUB> und die Korrektur-Lichtintensität I<SUB>K </SUB>mit der zweiten Referenz-Lichtintensität I<SUB>R2</SUB> gewichtet werden.

Description

Verfahren zur Aufbereitung von spektroskopischen Meßdaten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von spektroskopischen Meßdaten, die an einer Probe auf einem Probenaufnahmefeld eines Probenträgers mit mehreren Probenaufnahmefeldern gemessen wurden.
Zur spektroskopischen Untersuchung von Proben, die beispielsweise aus menschlichen oder tierischen Körperflüssigkeiten gewonnen wurden, werden Probenträger benötigt, auf welche die Proben aufgebracht werden, um unter defi- nierten Bedingungen in einem Spektrometer analysiert werden zu können. Zunehmend gebräuchlich sind Probenträger mit mehreren identischen Probe'naufnähmefeidern, die eine Präparation von mehreren Proben für spektroskopische Untersuchungen auf einem- gemeinsamen Probenträger ermögli- chen, so daß viele Proben in relativ kurzer Zeit untersucht werden können.
Ein Beispiel für derartige' Probenträger mit mehreren Probenaufnahmefeldern sind Siliciumplatten mit 96 Proben- aufnahmefeldern, wie sie beispielsweise von der Firma Bruker für spektroskopische Untersuchungen im mittleren infraroten Spektralbereich angeboten werden. Die Probenaufnahmefelder sind üblicherweise in einer Matrix angeordnet , deren Zeilen mit den Buchstaben A bis H und deren Spalten mit den Zahlen 1 bis 12 bezeichnet werden.
Die durch Untersuchung einer Probe gewonnenen Meßdaten sind stets in mehr oder weniger großem Ausmaß von dem verwendeten Probenträger beeinflußt . Beispielsweise führt bei Transmissionsmessungen die Absorption des Probenträgers zu einem probenunabhängigen Signalteil . In ähnlicher Weise können auch Reflektions- oder Lumineszenzmessungen von dem verwendeten Probenträger verfälscht werden . Um möglichst präzise Ergebnisse zu erhalten werden deshalb spektroskopische Meßdaten vor ihrer Auswertung aufbereitet .
Bei Verwendung herkömmlicher Probenträger geschieht dies üblicherweise dadurch, daß das Probenaufnahmefeld Al nicht mit einer Probe belegt wird, also frei bleibt, und nur auf die übrigen Probenaufnahmefelder Proben aufgebracht werden. Ein gebräuchlicher Probenträger mit 96 Probenaufnahmefelder wird demnach typischerweise mit 95 belegten Probenaufnahmefeldern, in einem Spektrometer po- sitioniert . An dem leeren Probenaufnähmefeld des Probenträgers wird dann eine Referenzmessung zum Ermitteln von Referenzdaten durchgeführt . Mit den so gewonnenen Referenzdaten kann der Einfluß des Probenträgers auf Proben- meßdaten, die an den übrigen, mit Proben belegten Proben- aufnähmefeidern gemessen wurden, rechnerisch kompensiert werden, beispielsweise indem eine an einer Probe gemessenen Lichtintensität IP durch eine an einem leeren Probenaufnahmefeld gemessene Referenz-Lichtintensität Im dividiert wird. Um Störeinflüsse des Probenträgers auf die Meßdaten möglichst vollständig kompensieren zu können, ist es wichtig, daß zwischen der Referenzmessung und der Probenmessung nur ein kleiner Zeitraum liegt , da sich andernfalls als Folge von unvermeidlichen Schwankungen von Umgebungsbedingungen (beispielsweise Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder Umgebungslicht) zusätzliche Störeinflüsse ergeben, welche die Meßdaten verfälschen. Der Zeitraum zwischen Referenzmessung und Probenmessung muß dabei so klein sein, daß zeitabhängige Schwankungen der Umgebungsbedingungen im Rahmen der angestrebten Meßgenauigkeit vernachlässigbar sind. Mit anderen Worten bedeutet dies , daß bei einem Vergleich der Probenmessung mit der Referenz- messung in guter Näherung konstante Umgebungsbedingungen angenommen werden können .
In der Regel führen bereits Zeiträume von wenigen Minuten zu merklichen Störeinflüssen, durch welche die Aussagekraft von Untersuchungsergebnissen erheblich beeinträch- tigt werden kann. Um zeitliche Stδreinflüsse möglichst vollständig zu vermeiden, wird bei dieser Vorgehensweise deshalb angestrebt , daß die Referenzmessung möglichst unmittelbar vor oder nach der Probenmessung durchgeführt wird. Da ein Ausbau und erneuter Einbau eines Probenträ- gers in ein Spektrometer fast immer zu starken Störeinflüssen führt, bedeutet das Wort "unmittelbar" in diesem Zusammenhang zumindest , daß der Probenträger zwischen einer Probenmessung und der dazugehörenden Referenzmessung nicht aus dem Spektrometer entfernt und erneut eingebaut werden darf .
Bei der spektroskopischen Untersuchung von menschlichen oder tierischen Körperflüssigkeiten oder Gewebeproben sind Störeinflüsse von besonderer Bedeutung, da auszuwer- tende Besonderheiten eines Spektrums häufig nur wenige Prozent des Gesamtsignals ausmachen. Insbesondere als "disease pattern recognition" oder "diagnostic pattern recognition" (DPR) bezeichnete Verfahren, die darauf abzielen, aus einem gemessenen Probenspektrum unmittelbar Informationen darüber zu gewinnen, ob bei den betreffenden Patienten ein bestimmtes Krankheitsbild vorliegt , sind anfällig für Störeinflüsse, da krankheitsspezifische Unterschiede zwischen Spektren in der Regel weniger als 2 % des Gesamtsignals ausmachen und Störeinflüsse oft zu SignalSchwankungen vergleichbarer Größe führen . Die Zuverlässigkeit von DPR-Verfahren hängt deshalb entscheidend von der Qualität der auszuwertenden Spektren ab . Beispiele von DPR-Verfahren sind in der EP 0 644 412 A2 und der EP 1 329 416 Al beschrieben. Auch bei der quanti- tativen Analyse von Körperflüssigkeiten wie beispielsweise Serum sind Störeinflüsse von großer Bedeutung, da sie die Meßgenauigkeit begrenzen.
In diesem Zusammenhang hat sich gezeigt , daß ein Bedarf besteht, die Aufbereitung spektroskopische Meßdaten für medizinische Untersuchungen zu verbessern, um probenunabhängige Signalanteile noch weiter zu reduzieren .
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Weg aufzuzei- gen, wie spektroskopische Meßdaten, die an einer Probe auf einem Pröbenaufnahmefeld eines Probenträgers mit mehreren Probenaufnahmefelder' gemessen wurden, besser aufbereitet werden können .
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Aufbereitung von spektroskopischen Meßdaten, die an einer Probe auf einem Probenaufnahmefeld eines Probenträgers mit mehreren Probenaufnahmefeldern gemessen wurden, umfassend die folgenden Schritte : Durchführen einer spektroskopischen Referenzmessung an einem Referenzfeld, vorzugsweise einem leeren ersten Probenaufnahmefeld, des Probenträgers zum Ermitteln einer ersten Referenz-Lichtintensität IRI als erste Referenzdaten vor oder nach dem Durchführen einer spektroskopischen Probenmessung an der auf einem zweiten ProbenaufnahmefeId des Probenträgers aufgebrachten Probe zum Ermitteln einer Proben-Lichtintensität Ip als Probenmeßdaten, wobei zwischen der Referenzmessung und der Probenmessung ein so kleiner Zeitraum liegt , daß zeitabhängige Schwankungen von Umgebungsbedingungen im Rahmen der Meßgenauigkeit vernachlässigbar sind,
Durchführen einer Korrekturmessung an dem zweiten Pro- benaufnahmefeld vor dem Aufbringen der Probe zum Ermitteln einer Korrektur-Lichtintensität IK als Korrekturdaten,
Durchführen einer zweiten Referenzmessung an dem Referenzfeld vor oder nach der Korrekturmessung zum Ermitteln einer zweiten Referenz-LichtIntensität IR2 als zweite Referenzdaten, wobei zwischen der zweiten Referenzmessung und der Korrekturmessung ein so kleiner Zeitraum liegt, daß zeitabhängige Schwankungen von Umgebungsbedingungen im Rahmen der Meßgenauigkeit vernachlässigbar sind,
Aufbereiten der Probenmeßdaten durch rechnerisches Kompensieren eines Einflusses des Probenträgers auf die Proben-Lichtintensität IP unter Verwendung der Korrektur-Lichtintensität Iκ/ wobei zur Kompensation von zeitabhängigen Störeinflüssen die Proben-Lichtintensität IP mit der ersten Referenz-Lichtintensität IRI und die Korrektur-Lichtintensität IK mit der zweiten Referenz-Lichtintensität IR2 gewichtet werden. Im Rahmen der Erfindung wurde festgestellt, daß sich selbst bei mit höchster Präzision gefertigten Probenträgern aus Silicium die spektralen Transmissions- und Re- flektionseigenschaften der einzelnen Probenaufnahmefelder merklich unterscheiden. Die Erfinder haben erkannt , daß sich Einflüsse des Probenträgers auf Probenmeßdaten deshalb nur näherungsweise mit Referenzmessungen kompensieren lassen, die an einem anderen Probenaufnahmefeld gewonnen wurden .
Eine Referenzmessung an einem leeren Probenaufnahmefeld, auf dem anschließend eine darauf aufgebrachte Probe vermessen wird, führt jedoch zu dem Problem, daß auch mit so gewonnenen Referenzdaten probenunabhängige Signalein- flüsse nur ungenügend kompensiert werden können, da in einem solchen Fall zeitabhängige Störeinflüsse nicht vernachlässigbar sind.
Trotz dieser Schwierigkeiten läßt sich mit dem erfin- dungsgemäßen Verfahren eine deutlich verbesserte Aufbereitung spektroskopischer Meßdaten erzielen. Die vorliegende Erfindung beruht nämlich auf der Idee, probenunabhängige Signaleinflüsse, die auf Inhomogenitäten des Probenträgers beruhen, durch eine t Korrekturmessung zu kom- pensieren, die an demselben Probenaufnahmefeld durchgeführt wird, das später für eine Probenmessung verwendet wird. Zur Kompensation zeitabhängiger Störeinflüsse , die man sich bei dieser Vorgehensweise einhandelt, wird an einem leeren Probenaufnahmefeld (vorzugsweise dem Feld Al) jeweils zeitnah zu der Korrekturmessung und der Probenmessung eine erste und eine zweite Referenzmessung durchgeführt .
Da die beiden Referenzmessungen j eweils an demselben lee- ren Probenaufnahmefeld durchgeführt wurden, beruhen Un- terschiede in den so gewonnenen Referenzdaten ausschließlich auf zeitabhängigen Störeinflüssen. Um diese kompensieren zu können, werden die Referenzmessungen j eweils zeitnah vor oder nach der Probenmessung bzw. der Korrekturmessung durchgeführt , so daß die j eweilige Referenzmessung in sehr guter Näherung denselben zeitlichen Störeinflüssen unterliegt, wie die Probenmessung bzw. die Korrekturmessung .
Mit den Referenzdaten lassen sich deshalb zeitliche
Störeinflüsse auf die Probenmeßdaten und die Korrekturdaten rechnerisch kompensieren . Verbleibende Unterschiede zwischen Korrekturdaten und Probenmeßdaten beruhen somit auf dem Einfluß der Probe auf die Probenmeßdaten. Indem zur Aufbereitung der Probenmeßdaten die Proben-Lichtintensität mit der ersten Referenz-Lichtintensität und die Korrektur-Lichtintensität mit der zweiten Referenz-Lichtintensität gewichtet werden, läßt sich der Einfluß des Probenträgers auf die Proben-Lichtintensität vollständig kompensieren, ohne daß in nennenswerten Umfang zeitabhängige Störeinflüsse auftreten.
Ein wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß die erste Referenzmessung und die Pro- benmessung mit einem anderen Spektrometer durchgeführt werden können, als die zweite Referenzmessung und die Korrekturmessung. Deshalb können die zweite Referenzmessung und die Korrekturmessung bereits von dem Hersteller des Probenträgers durchgeführt werden und die zweiten Re- ferenzdaten und die Korrek'turmessdaten einem Käufer des Probenträgers zu Verfügung gestellt werden, beispielsweise in Form einer Tabelle, in der Transmissionswerte für alle Probenaufnahmefel'der des Probenträgers angegeben sind. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß an die Homogenität der Probenträger keine so hohen Anforderungen mehr gestellt werden müssen. Deshalb können kostengünstigere Probenträger verwendet und trotzdem präzisere Meßergebnisse gewonnen werden.
Bevorzugt wird zur Aufbereitung der Meßdaten ein Quotient aus der Proben-Lichtintensität IP und der ersten Referenz-Lichtintensität IRI sowie ein Quotient aus der Kor- rektur-Lichtintensität IK und der zweiten Referenz-Licht- intensität IR2 gebildet . Zur Aufbereitung der Meßdaten kann das Verhältnis oder die Differenz dieser beiden Quotienten berechnet werden.
Um zeitliche Störeinflüsse zu minimieren, wird die erste Referenzmessung bevorzugt unmittelbar vor oder nach der Probenmessung durchgeführt . Ebenso ist es bevorzugt, die zweite Referenzmessung unmittelbar vor oder nach der Korrekturmessung durchzuführen. Besonders günstig, ist es eine erste Referenzmessung sowohl vor als auch nach der Probenmessung und eine zweite Referenzmessung sowohl vor als auch nach der Korrekturmessung durchzuführen und die ersten bzw. zweiten Referenzdaten aus den Ergebnissen der beiden ersten bzw. der beiden zweiten Referenzmessungen zu berechnen, beispielsweise durch Mittelwertbildung . Das Wort "unmittelbar" ist in diesem Zusammenhang so zu verstehen, daß der Probenträger zwischen unmittelbar aufeinanderfolgenden Messungen nicht aus und erneut in das Spektrometer eingebaut " wird. Unmittelbar bedeutet in die- sem Zusammenhang auch, daß zwischen unmittelbar aufeinanderfolgenden Messungen keine weiteren Messungen vorgenommen werden. Bei einem Probenträger mit beispielsweise 96 Probenaufnahmefeldern, von den 95 mit Proben belegt sind, wird deshalb bevorzugt nach jeder Probenmessung erneut das leere Probenaufnahmefeld vermessen . Für die meisten spektroskopischen Untersuchungen ist es bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Regel vorteilhaft , wenn zwischen der oder den ersten Refe- renzmessungen und der Probenmessung ein Zeitraum von weniger als 5 Minuten, vorzugsweise weniger als 2 Minuten und insbesondere weniger als 1 Minute liegt . In entsprechender Weise sollte in der Regel zwischen der oder den zweiten Referenzmessungen und der Korrekturmessung ein Zeitraum von weniger als 5 Minuten, vorzugsweise weniger als 2 Minuten und insbesondere weniger als 1 Minute, liegen .
Im Sinne der Erfindung ist der Begriff "spektroskopische Meßdaten" nicht in dem engeren Sinne zu verstehen, daß zwingend Intensitäten bei verschiedenen Wellenlängen oder Wellenzahlen gemessen werden müssen. Für das erfindungsgemäße Verfahren genügt es bereits , wenn für eine einzige Wellenlänge oder für einen einzigen Wellenlängenbereich eine Probenlichtintensität gemessen wird, die von Eigenschaften des Probenträgers beeinflußt wird.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert . Die darin dargestellten und hier beschriebene Besonderheiten können einzeln oder in Kombination verwendet werden um bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung zu schaffen. Es zeigen :
Fig . 1 ; Nach dem Stand der Technik aufbereitete Meßdaten, die an verschiedenen leeren Probenaufnahmefeldern eines Probenträgers gemessen wurden, und Fig . 2 ; die in Figur 1 gezeigten Meßdaten nach erfindungsgemäßer Aufbereitung .
Figur 1 zeigt das Ergebnis von infrarot-spektroskopischen Leermessungen, die an einem handelsüblichen Probenträger in Form einer Siliciumplatte vorgenommen wurden. Der verwendete Probenträger hat 96 Probenaufnahmefelder, die in einer Matrix angeordnet sind, deren Zeilen mit den Buchstaben A bis H und deren Spalten mit den Zahlen 1 bis 12 bezeichnet werden. In Figur 1 ist für die Probenaufnahmefelder AlO , BIO , ClO, DlO , ElO , FlO , GlO und HlO jeweils in willkürlichen Einheiten eine in Transmission gemessene Intensität in dem mittleren infraroten Spektral- bereich von 500 bis 4000 Wellenzahlen dargestellt . Zur besseren Übersichtlichkeit sind die Ergebnisse dieser Leermessungen in Figur 1 j eweils um eine Einheit der Y- Achse versetzt dargestellt .
Die dargestellten Meßdaten wurden gemäß der folgenden Formel aufbereitet .
s(x) . logfΞes«]
Dabei ist S (x) die spektrale Intensität bei der Wellenzahl x, Ipq (x) die für das Probenaufnahmefeld in der p-ten Zeile und in der q-ten Spalte des Probenträgers bei der Wellenzahl x gemessene Intensität (d. h. bei dem gezeigten Beispiel für die Probenaufnahmefelder AlO , BIO , ClO , DlO , ElO , FlO , GlO und HlO) und IAI (X) die für das als Referenzfeld verwendete ProbenaufnahmefeId Al gemessene Intensität bei der Wellenzahl x. Sämtliche Messungen der Intensitäten Ipq (x) und der jeweils dazugehörenden Intensität IAI (X) wurden in einem Zeitraum von weniger als einer Minute aufgenommen, so daß zeitliche Änderungen von Umgebungseinflüssen vernachlässigbar sind.
Bei dem Ausführungsbeispiel stellt also die Intensität IAI (x) die ersten Referenzdaten in Form der Referenz- Lichtintensität Im dar. Die Intensitäten Ipq (x) können als Probenmeßdaten in Form der Proben-Lichtintensität Ip betrachtet werden, obwohl sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel - wie gesagt- auf diesen Probenaufnah- mefeidern keine Proben befanden .
Nach einer Aufbereitung der Daten zur Kompensation von Einflüssen des Probenträgers sollte sich idealerweise eine horizontale Linie ergeben. Ohne Probe ist der pro- benabhängige Signalanteil der Probenmessdaten naturgemäß 0 , so daß nach Kompensation für probenunabhängige Signalanteile nur noch ein 0-Signal übrig bleiben sollte, also eine horizontale Linie . Wie man sieht zeigt Figur 1 j edoch eine deutliche Abhängigkeit der aufbereiteten Meß- daten von der Wellenzahl . Diese Abhängigkeit wird darauf zurückgeführt , daß sich die Absorption- und Transmissionseigenschaften der Probenaufnahmefelder des verwendeten Probenträgers von einander unterscheiden .
In Figur 2 sind die zu Figur 1 gehörenden Meßdaten nach erfindungsgemäßer Aufbereitung dargestellt . Die aufbereiteten Meßdaten hängen praktisch nicht mehr von den Wellenzahlen ab, so daß sie in Figur 2 als horizontale Linien erscheinen. Die in Figur 2 dargestellten Daten wur- den aus den gemessenen Intensitäten j eweils wie folgt berechnet :
βcύ = log (ha∞n) - log (1ViO**)
V1Al^tI j V1AIk)Ka J (Gl . 2 ) S (x) , Ipg (x) und IAI (x) haben dabei j eweils dieselbe Bedeutung wie in der vorhergehenden Gleichung 1. Um eine bessere Aufbereitung nach Gleichung 2 zu ermöglichen, wurden sämtliche Größen j eweils zu einem ersten Zeitpunkt tl (bzw. in einem kleinen Zeitraum von weniger als einer Minute um den Zeitpunkt tl) und j eweils nochmals zu einem späteren Zeitpunkt t2 (bzw^ einem kleinen Zeitraum von weniger als einer Minute um den Zeitpunkt t2) gemessen. Durch den Index tl bzw. t2 wird kenntlich gemacht, zu welchen Zeitpunkten die j eweiligen Intensitäten gemessen wurden. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel liegen zwischen den Zeitpunkten tl und t2 j eweils etwa 24 Stunden.
In Gleichung 2 stellt somit lAi (x) ti die ersten Referenzdaten in Form der ersten Referenz-Lichtintensität IRI , IAI (X) t2 die zweiten Referenzdaten in Form der zweiten Referenz-Lichtintensität IR2 , Ipq (x) t2 die Korrekturdaten in Form der Korrektur-Lichtintensität IK und IPg (x) ti die Probenmessdaten in Form der Proben-Lichtintensität IP dar .
Dabei ist zu beachten, daß' die_ verschiedenen Probenmess- daten IPq (X) ti naturgemäß nicht alle zu demselben Zeitpunkt tl gemessen werden konnten. Die Angabe des Zeitpunkts tl ist dabei so zu verstehen, daß zeitnah zu j eder einzelnen Lichtintensität Ipq (x) ti j eweils eine Referenz- Lichtintensität lAi (x) ti gemessen wurde . Dies bedeutet , daß beispielsweise das Probenaufnahmefeld AlO unmittelbar nach dem Probenaufnahmefeld Al gemessen wurde . Zu einem späteren Zeitpunkt tl wurde unmittelbar vor einer Messung an dem Probenaufnahmefeld BIO das Probenaufnahmefeld Al erneut vermessen. Zu jeder Messung eines der Probenauf- nahmefeider AlO , BIO bis HlO gibt es also einen Zeitpunkt ti, wobei unmittelbar vor oder nach dem jeweiligen Zeitpunkt ti das Probenaufnahmefeld Al vermessen wurde . In entsprechender Weise gibt der Index t2 lediglich an, daß in Gleichung 2 die j eweilige Lichtintensität Ipq (x) t2 durch eine unmittelbar davor oder danach ermittelte Lichtintensität IAI (x) t2 zu dividieren ist .
Für die in Figur 2 gezeigten Ergebnisse wurden die Probenaufnahmefelder in der folgenden Reihenfolge vermessen: Al, AlO , Al, BIO , Al, ClO , Al, DlO , Al, ElO , Al , FlO , Al , GlO , Al, HlO , Al
Besonders gute Ergebnisse werden erzielt , wenn die ersten Referenz-Lichtintensitäten IRI = IAI (x) ti unmittelbar vor und nach der dazugehörenden Proben-Lichtintensität
Ip = Ipq (x) ti gemessen werden und in Gleichung 2 der Mittelwert aus diesen beiden Lichtintensitäten verwendet wird, die unmittelbar vor und nach der Probenmessung ermittelt wurden. In entsprechender Weise ist es besonders günstig, auch die zweiten Referenz-Lichtintensität IR2 = IAI (x) t2 als Mittelwert ' aus ' unmittelbar vor und nach der Probenmessung an dem leeren Probenaufnahmefeld Al gemessenen Lichtintensitäten zu berechnen .

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Aufbereitung von spektroskopischen Meßdaten, die an einer auf einem ProbenaufnähmefeId eines Probenträgers mit mehreren Probenaufnahmefeldern befindlichen Probe gemessen wurden, umfassend die folgenden Schritte :
Durchführen einer spektroskopischen Referenzmessung an einem Referenzfeld, vorzugsweise einem leeren ersten Probenaufnahmefeld, des Probenträ- gers zum Ermitteln einer ersten Referenz-Lichtintensität IRI als Referenzdaten vor oder nach dem Durchführen einer spektroskopischen Probenmessung an der auf einem zweiten Probenaufnahmefeld des Probenträgers aufgebrachten Probe zum Ermitteln einer Proben-Lichtintensität Ip als Probenmeßda- ten, wobei zwischen der Referenzmessung und der Probenmessung ein so kleiner Zeitraum liegt, daß zeitabhängige Schwankungen von Umgebungsbedingungen im Rahmen der Meßgenauigkeit vernachlässigbar . sind,
Durchführen einer Korrekturmessung an dem zweiten Probenaufnahmefeld vor dem Aufbringen der Probe zum Ermitteln' einer Korrektur-Lichtintensität IK als Korrekturdaten, - Durchführen einer zweiten Referenzmessung an dem Referenzfeld vor oder nach der Korrekturmessung zum Ermitteln einer zweiten Referenz-Lichtintensität IR2 als zweite Referenzdaten, wobei zwischen der zweiten' Referenzmessung und der Korrekturmes- sung ein so kleiner Zeitraum liegt , daß zeitabhängige Schwankungen von Umgebungsbedingungen im Rahmen der Meßgenauigkeit vernachlässigbar sind,
Aufbereiten der Probenmeßdaten durch rechnerisches Kompensieren eines Einflusses des Probenträgers auf die Proben-Lichtintensität Ip unter Verwendung der Korrektur-Lichtintensität IK, wobei zur Kompensation von zeitabhängigen Störeinflüssen die Proben-Lichtintensität Ip mit der ersten Referenz- Lichtintensität Im und die Korrektur-Lichtintensität IK mit der zweiten Referenz-Lichtintensität IR2 gewichtet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß zur Aufbereitung der Meßdaten ein Quotient aus der Proben-Lichtintensität der ersten Referenz-Licht- intensität Ip und Im sowie ein Quotient aus der Korrektur-Lichtintensität IK und der zweiten Referenz- Lichtintensität IR2 gebildet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufbereitung der Meßdaten das Verhältnis oder die Differenz dieser beiden Quotienten berechnet werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Referenzmessung unmittelbar vor oder nach der Probenmessung durchgeführt wird. '
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Referenzmessung unmittelbar vor oder nach der Korrekturmessung durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der. vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet/ daß die Referenz-Lichtintensitäten IRI, IR2 , die Korrektur-Lichtintensität IK und die Proben-Lichtintensität IP in Transmission gemessen werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Probenträger eine Siliciumscheibe verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenz-Lichtinten- sitäten IRI, IR2 , die Korrektur-Lichtintensitäten IK und die Proben-Lichtintensitäten IP im infraroten, insbesondere im mittleren infraroten Spektralbereich, gemessen werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet', daß die Probe aus einer menschlichen oder tierischen Körperflüssigkeit oder menschlichem oder tierischem Gewebe gewonnen wurde .
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die ersten Referenzdaten aus zwei Referenzmessungen ermittelt werden, die. an dem leeren ersten Probenaufnahmefeld vor und nach dem Durchführen der spektroskopischen Probenmessung durchgeführt werden, wobei die ersten Referenzdaten vorzugsweise durch Mit!telwertbildung berechnet werden. . ' , ■ ; .
11. Verfahren nach einem- der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Referenzdaten • aus zwei Referenzmessungen ermittelt werden, die an dem leeren ersten Probenaufnahmefeld vor und nach der Korrekturmessung ermittelt werden, wobei die zweiten Referenzdaten vorzugsweise durch Mittelwertbildung berechnet werden.
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