WO2007077208A2 - Verfahren und system zur generierung eines hinsichtlich der präsenz eines stoffes innerhalb einer probe indikativen messergebnisses auf grundlage einer spektormetrischen messung - Google Patents
Verfahren und system zur generierung eines hinsichtlich der präsenz eines stoffes innerhalb einer probe indikativen messergebnisses auf grundlage einer spektormetrischen messung Download PDFInfo
- Publication number
- WO2007077208A2 WO2007077208A2 PCT/EP2007/000012 EP2007000012W WO2007077208A2 WO 2007077208 A2 WO2007077208 A2 WO 2007077208A2 EP 2007000012 W EP2007000012 W EP 2007000012W WO 2007077208 A2 WO2007077208 A2 WO 2007077208A2
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- intensity distribution
- spectral intensity
- light
- measurement
- substance
- Prior art date
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 51
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 42
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000009102 absorption Effects 0.000 claims description 17
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 17
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 claims description 5
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 claims 1
- 238000010219 correlation analysis Methods 0.000 claims 1
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 claims 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005286 illumination Methods 0.000 abstract description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 17
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 239000012496 blank sample Substances 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 2
- 102000001554 Hemoglobins Human genes 0.000 description 1
- 108010054147 Hemoglobins Proteins 0.000 description 1
- 230000003542 behavioural effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- 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
- G01N21/27—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
-
- G—PHYSICS
- 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
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/359—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using near infrared light
-
- G—PHYSICS
- 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
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
- G01N2021/3144—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths for oxymetry
-
- G—PHYSICS
- 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
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
- G01N2021/3181—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths using LEDs
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/12—Circuits of general importance; Signal processing
- G01N2201/121—Correction signals
- G01N2201/1211—Correction signals for temperature
Abstract
Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Generierung eines hinsichtlich der Präsenz oder Konzentration eines Stoffes innerhalb einer Probe indikativen Messergebnisses. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen zu schaffen durch welche es möglich wird, eine zuverlässige Bestimmung der Konzentration eines Stoffes auf spektrometrische Weise zu ermöglichen, wobei die entsprechende Messung ohne Aufnahme einer Referenzmessung in direkter zeitlicher Nähe zur Messung und ohne eine Vorlaufphase zur Stabilisierung des Geräts innerhalb einer relativ kurzen Zeit abgewickelt werden kann. Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zur Generierung eines hinsichtlich der Präsenz eines Stoffes innerhalb einer Probe indikativen Messergebnisses auf Grundlage einer spektrometrischen Messung, bei welchem im Rahmen einer Belichtungsphase Licht von einer Quelle auf jene Probe abgegeben wird, und unter Wechselwirkung mit dieser Probe geprägtes Licht hinsichtlich der spektralen Intensitätsverteilung erfasst wird, und im Rahmen einer rechnergestützten mathematischen Messsignalverarbeitung unter Einbeziehung der spektralen Intensitätsverteilung des erfassten Lichtes die Konzentration eines Stoffes oder eine mit der Konzentration zusammenhängende Größe ermittelt wird, wobei als Lichtquelle eine LED verwendet wird, und im Rahmen der rechnergestützten mathematischen Messsignalverarbeitung eine Kompensationsfunktion verarbeitet wird, welche Abhängigkeiten der spektralen Intensitätsverteilung des seitens der Lichtquelle abgegebenen Lichtes von der Temperatur der LED berücksichtigt. Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine spektrometrische Messung ohne eine zeitfordernde Aufwärmphase des Messsystems durchzuführen. Die Messung kann unmittelbar mit dem umgebungsentsprechend temperierten Gerät erfolgen.
Description
Verfahren und System zur Generierung eines hinsichtlich der Präsenz eines Stoffes innerhalb einer Probe indikativen Messergebnisses auf Grundlage einer spektrometrisehen Messung
Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Generierung eines hinsichtlich der Präsenz oder Konzentration eines Stoffes innerhalb einer Probe indikativen Messergebnisses auf Grundlage einer spektrometrischen Messung, wobei im Rahmen einer Belichtungsphase Licht von einer Quelle auf jene Probe abgegeben wird, und unter Wechselwirkung mit dieser Probe geprägtes Licht hinsichtlich der spektralen Intensitatsverteilung erfasst wird, und im Rahmen einer elektronischen Messsignalverarbeitung unter Einbeziehung der spektralen Intensitatsverteilung des erfassten Lichtes die Präsenz eines Stoffes ermittelt wird.
In reflektiven oder transmittiven spektroskopischen Anwendungen wird, um die Eigenschaften der Probe unabhängig von den Eigenschaften der Quelle und anderer im Strahlengang liegender Elemente zu bestimmen, das Signal der Probe durch das zeitnah (relativ zur Drift des Apparates) gewonnene Signal einer Nullprobe oder Weißlicht-Referenz geteilt. Die Intensität und die spektrale Verteilung der Quelle müssen bei obiger Methode bei Aufnahme des Signals der Probe und bei Aufnahme des Signals der Nullprobe identisch sein. Eine Abweichung fuhrt unmittelbar zu einem Fehler bei der Bestimmung der Eigenschaften der Probe.
Um den Einfluss des Nullsignals des unbestrahlten Detektors
sowie eines konstanten ümgebungssignals auf das Messergebnis zu minimieren, wird dieses ebenfalls zeitnah bestimmt und vom Signal der Probe sowie vom Signal der Nullprobe abgezogen. Eine weitere Möglichkeit, den Einfluss des Nullsignals oder eines Umgebungssignals zu minimieren, ist eine Intensitätsmodulation der Quelle. In diesem Fall wird nur der Wechselanteil des Signals des Detektors ausgewertet.
Die zeitgleiche, wechselseitige z.B. auch abschnittsweise Aufnahme des Signals der Probe und der Nullprobe ermöglicht die Verwendung von Quellen, die lediglich für die Dauer eines Wechselzyklus stabil sein müssen.
Bei Quellen, deren spektrale Intensitätsverhältnisse konstant sind, kann das mittels eines nicht spektral sensitiven Detektors („Monitordiode") zeitgleich gewonnene Intensitätssignal zur Kompensation der Intensitätsschwankungen der Quelle verwendet werden, sofern die spektrale Charakteristik der Quelle und des Detektors bzw. des Systems aus Quelle und Detektor z. B. durch eine zeitnahe Aufnahme des Nullprobensignals bekannt und stabil sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen zu schaffen durch welche es möglich wird, eine zuverlässige Bestimmung der Konzentration eines Stoffes auf spektrometrische Weise zu ermöglichen, wobei die entsprechende Messung ohne Aufnahme einer Referenzmessung in direkter zeitlicher Nähe zur Messung und ohne eine Vorlaufphase zur Stabilisierung des Geräts innerhalb einer relativ kurzen Zeit abgewickelt werden kann .
Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung
gelöst durch ein Verfahren zur Generierung eines hinsichtlich der Präsenz eines Stoffes innerhalb einer Probe indikativen Messergebnisses auf Grundlage einer spektrometrischen Messung, bei welchem
- im Rahmen einer Belichtungsphase Licht von einer Quelle auf jene Probe abgegeben wird, und unter Wechselwirkung mit dieser Probe geprägtes Licht hinsichtlich der spektralen Intensitätsverteilung erfasst wird, und
- im Rahmen einer rechnergestützten mathematischen Messsignalverarbeitung unter Einbeziehung der spektralen Intensitätsverteilung des erfassten Lichtes die Konzentration eines Stoffes oder eine mit der Konzentration zusammenhängende Größe ermittelt wird, wobei als Lichtquelle eine LED verwendet wird, und
- im Rahmen der rechnergestützten mathematischen Messsignalverarbeitung eine Kompensationsfunktion verarbeitet wird, welche Abhängigkeiten der spektralen Intensitätsverteilung des seitens der Lichtquelle abgegebenen Lichtes von der Temperatur der LED berücksichtigt.
Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine spektro- metrische Messung ohne eine zeitfordernde Aufwärmphase des Messsystems durchzuführen. Die Messung kann unmittelbar mit dem umgebungsentsprechend temperierten Gerät erfolgen.
Die hinsichtlich der spektralen Intensitätsverteilung des seitens der Lichtquelle abgegebenen Lichtes indikativen Daten können in vorteilhafter Weise im Rahmen eines Kalibrierschrittes generiert werden.
Vorzugsweise wird an einem im wesentlichen bekannten Objekt (Weißreferenz) eine Referenzmessung durchgeführt. Das Messergebnis wird in beliebiger Form aufgehoben. Bei einer Messung wird das Messergebnis mit der Referenzmessung verglichen
(Verhaltnxsbildung, oder bevorzugt loglO [Verhältnis (Referenz/Messung) ] = loglO [Referenz] - loglO [Messung] ). Dies funktioniert, so lange die relativen spektralen Verteilungen des Lichtes, welches bei der Referenzmessung emittiert wurde und welches bei der Messung emittiert wurde, identisch sind. Auf Grund des nicht zu vermeidenden Temperaturunterschieds zwischen Referenzmessung und Messung ist obige Bedingung nicht erfüllt. Der Clou: der Term „ G* " ist eine eindeutige Funktion; sie kann aus der Differenz der Logarithmen zweier Referenzmessungen gewonnen werden und muss dann je nach konkreten Temperaturunterschieden lediglich skaliert bzw. in der Wellenlange verschoben werden.
Es ist möglich, die Kompensationsfunktion für den verwendeten LED-Typ auf Grundlage von Vergleichsmessungen der spektralen Intensitatsverteilung des seitens der Lichtquelle abgegebenen Lichtes bei zwei verschiedenen Temperaturen zu ermitteln. Es kann ausreichen, Referenzmessungen vorzunehmen, ein direkter Bezug auf die spektrale Intensitatsverteilung in photometrischen Einheiten ist nicht notig.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, insbesondere auch in Verbindung mit den beigefugten Zeichnungen. Bei diesen Zeichnungen handelt es sich um Plots die als solche veranschaulichen wie die Kompensationsfunktion bestimmt werden kann. Hierbei zeigt :
Abb.l Messkurven zu zwei Temperaturen in digitalen Einheiten. Aus diesen Kurven wird eine Kompensationsfunktion erzeugt.
Abb.2 Die Kurven aus Abbildung 1 , wobei als Ordinate der
dekadische Logarithmus der digitalen Einheiten verwendet wurde .
Abb.3 Die Differenz der Kurven aus Abbildung 2. Diese Kurve kann als Kompensationsfunktion verwendet werden.
Abb.4 Messkurve zur Temperatur 3,8°C.
Abb.5 Vergleich einer logarithmisch dargestellen Messkurve zur Temperatur 25, 40C und der Summe aus verschobener und skalierter Kompensationsfunktion und einer Messkurve zur Temperatur 3, 80C.
Abb.6 Differenz der Kurven aus Abbildung 5. Das zu erkennende Muster ist ein Artefakt der Richtungsabhängigkeit der spektralen Charakteristik der verwendeten LED. Dieses kann durch geeignete Maßnahmen an der verwendeten Beleuchtungsoptik eliminiert werden.
(Die Abbildungen 4, 5 und 6 sollen deutlich machen, dass die Kompensationsfunktion verwendet werden kann zur Kompensation der durch andere Temperaturunterschiede verursachten Änderungen der spektralen Verteilung der Intensität der LED)
Die Kompensationsfunktion kann anhand der Korrelation der spektralen Intensitätsverteilung des seitens der Lichtquelle abgegebenen Lichtes mit der spektralen Intensitätsverteilung des erfassten Lichtes auf einen hieraus ermittelten Temperatur-Offset abgestimmt werden. Die Kompensationsfunktion kann auch durch weitere Hilfsparameter weiter abgestimmt werden.
Diese Hilfsparameter können aus einer Korrelation der Messwerte mit Referenzwerten ermittelt werden. Es können auch weitere Abstimmungen, insbesondere Skalierungen der Daten für die spektrale Intensitatsverteilung des seitens der Lichtquelle abgegebenen Lichtes und/oder der spektralen Intensitatsverteilung des erfassten Lichtes erfolgen.
Die Aufgabe kann auch lauten: Suche die Parameter der Modell- funktionen, so dass die gesamte Modeilfunktion möglichst gut die Messdaten wiedergibt. Die Modellfunktionen sind gegeben durch die Absorptionen der Substanzen der Probe und — der Clou ' - die Kompensationsfunktion-Funktion. Die Parameter sind die Konzentrationen und Skalierung der Verschiebung der Kompensationsfunktionfunktion bzgl. der Wellenlange. Im Allgemeinen kann auch eine beliebig komplexe Abbildung (mehr als Skalierung und Verschiebung) der Kompensationsfunktion- Funktion auf die konkrete Kompensationsfunktion-Funktion bestehen; dann waren die Elemente, die diese Abbildung beschreiben, zu bestimmende Parameter.
Für die Korrelation gilt: das „korrekte Modell" und die Messdaten korrelieren besser miteinander als ein „falsches Modell" und die Messdaten.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung wird die LED mit einem definierten Flussstrom betrieben. Die LED kann unter einem von der Kompensationsfunktion kompensierbaren Temperaturanstieg betrieben werden. Die LED- Struktur kann unter Anbindung an eine Warmesenke betrieben werden.
Es ist möglich innerhalb vorgegebener Temperaturbereiche jeweils die zu einer einheitlichen Kompensationsfunktion gehörenden Parameter simultan mit der Bestimmung der Parameter
der stoffspezifischen Absorption im Rahmen einer mathematischen Anpassung bestimmt werden und auf diese Weise den Em- fluss der Temperatur zu kompensieren. Dies ist im Grunde der Kern des Verfahrens.
Die Bestimmung der stoffspezifischer Absorptionen kann weiterhin erfolgen, indem innerhalb vorgegebener Temperaturbereiche jeweils die zu einer einheitlichen Kompensationsfunktion gehörenden Parameter unter Ausnutzung einer möglichen gegebenen mathematischen Unabhängigkeit sequentiell zu der Bestimmung der Parameter der stoffspezifischen Absorption bestimmt werden und auf diese Weise den Einfluss der Temperatur kompensiert werden.
Unter Verwendung Licht emittierender Dioden (light emittmg diodes, LED) und eines Spektrometers kann der Einfluss verschiedener Substanzen in menschlichem Gewebe wie zB. Hämoglobin auf die Absorption wellenlangenabhangig untersucht werden, um Aussagen über Konzentrationen der betreffenden Substanzen im zu untersuchenden Gewebe zu erlauben. Das hierfür erfmdungsgemaß arbeitende Messgerat kann ohne explizite Referenzmessung und ohne besondere Wartezeit vor der eigentlichen Messung eingesetzt werden.
Unter sonst gleichen Bedingungen ist die Absorption direkt messbar durch die Bestimmung des dekadischen Logarithmus λ des Verhältnisses der Energien des von der Quelle im betreffenden Wellenlangenintervall (bzw. Frequenzintervall) emittierten Lichts zu den im betreffenden Wellenlangenintervall an einem Sensor detektierten, in der Folge als Optische Dichte (OD) bezeichnet; die Absorption, die durch das Vorhandensein be-
stimmter Substanzen verursacht ist, kann ausgedruckt werden durch den Unterschied der Optischen Dichte bei Vorhandensein und Abwesenheit der betreffenden Substanz.
Die spektral aufgelöste Messung erlaubt, durch die Bestimmung des wellenlangenabhangigen Verlaufs der optischen Dichte auch dann auf die von bestimmten Substanzen verursachte Absorption zu schließen, wenn die optische Dichte lediglich bis auf eine von der Wellenlange unabhängige Konstante (Offset) bekannt ist.
Erfmdungsgemaß wird eine valide Messung auch dann erreicht, wenn sowohl von der Energie (der Leistung) , die von der Quelle emittiert bzw. auf das zu untersuchende Objekt appliziert wird als auch von der Energie (der Leistung) , die den Sensor erreicht, nur die relative spektrale Verteilung (als Funktion der Wellenlange oder der Frequenz) bekannt ist, ohne dass die absolute spektrale Energie (Leistung) als Integral oder je Wellenlangenmtervall (Frequenzintervall) bekannt sein muss.
Außerdem ist erfmdungsgemaß eine valide Messung auch dann möglich, wenn lediglich bestimmt wird, welches relative Messsignal die verwendete Lichtquelle auf dem verwendeten Sensorsystem erzeugt, und wenn dann das Signal der eigentlichen Messung zur Bestimmung der optischen Dichte auf eben dieses Referenzsignal bezogen wird, ohne dass das Messsystem hinsichtlich spektraler Energien (oder Leistungen) kalibriert sein muss. Die spezifische Sensitivitat des Messsystems für einzelne Wellenlangen (Frequenzen) darf unbekannt sein.
Durch die Bestimmung der Skalierungsfaktoren, die zur besten Anpassung der so gemessenen optischen Dichte durch eine Summe
skalierter wellenlängenabhängiger Absorptionsfunktionen der jeweiligen Substanzen gehören, können die durch die jeweiligen Substanzen hervorgerufenen Absorptionen bestimmt werden.
Notwendige Bedingung ist, dass die spektrale Verteilung der Energie der Lichtquelle bei Messung und zugrunde liegender identisch ist.
Als Lichtquellen werden erfindungsgemäß montierte LED verwendet und mit einem im wesentlichen konstanten und von den Umgebungsbedingungen unabhängigen Flussstrom betrieben, die bei eben diesem Flussstrom eine im Hinblick auf die spezielle Messanwendung besonders einfach zu kompensierende Veränderung der spektralen Intensitätsverteilung bei einer Veränderung der Temperatur der aktiven Schicht zeigen. Erfindungsgemäß sind die LED derart montiert, dass auf Grund einer besonders guten Wärmeableitung die Erwärmung der LED während einer Messung vernachlässigt werden kann, so dass im wesentlichen nur die Umgebungsbedingungen einen Einfluss auf die Temperatur der aktiven Schicht der LED haben.
Die erfindungsgemäß geforderte und genutzte Eigenschaft der LED ist, dass die Differenz der Logarithmen der spektralen Intensitätsverteilungen bei einer beliebigen Temperatur innerhalb eines zulässigen Anwendungsbereichs und der Temperatur, bei der eine Referenzmessung durchgeführt wird, in im Hinblick auf die Messanwendung ausreichend guter Näherung dargestellt werden kann durch eine Kompensationsfunktion in Verbindung mit einer einfachen Abbildung.
In besonders vorteilhafter Weise werden die LED so gewählt, dass die genannte Kompensationsfunktion bestimmt ist durch die Differenz der Logarithmen der spektralen Intensitätsver-
teilungen bzw. durch die spektrale Verteilung der Differenzen der Logarithmen von je Wellenlangenintervall zur spektralen Intensität proportionalen Großen, die bei zwei unterschiedlichen geeigneten Temperaturen aufgenommen werden und dass die genannte einfache Abbildung aus einer Skalierung und einer Verschiebung m der Wellenlange besteht.
Erfindungsgemaß ist auch eine entsprechende Losung, bei der jeweils die spektrale Intensität auf Frequenzintervalle bezogen wird sowie die Kompensationsfunktion als Funktion der Frequenz ausgedruckt wird.
Erfindungsgemaß erfolgt die Bestimmung der durch die interessierenden Substanzen hervorgerufenen Absorptionen aus einer Messung mit einem geeigneten Gerat, indem eine gute Anpassung an die auf Grund der Temperaturdifferenz zwischen einmaliger Referenzmessung und eigentlicher Messung verfälschten Optischen Dichte aus den relevanten Absorptionsfunktionen der interessierenden Funktionen und der Kompensationsfunktion in Verbindung mit der zugehörigen Abbildung gesucht wird. Die die Abbildung eindeutig bestimmenden Parameter sind freie Parameter der Anpassung.
Bei der als besonders vorteilhaft angesehen Losung besteht Abbildung aus einer Skalierung und Verschiebung in der Wellenlange: hier sind sowohl die Verschiebung der Kompensationsfunktion bzgl. der Wellenlange als auch der Skalierungsfaktor der Kompensationsfunktion freie Parameter der Anpassung .
Vorteilhaft kann eine Auswahl der LED derart, dass die tempe- raturabhangige Änderung der spektralen Intensität im zu betrachtenden Spektralbereich möglichst klein ist, sein.
Ferner kann eine Auswahl der LED, derart dass die zugehörige Kompensationsfunktion im betrachteten Spektralbereich im Hinblick auf die Bestimmung der Parameter aller anzupassenden Funktionen möglichst unabhängig von den Absorptionsfunktionen der interessierenden Substanzen ist, d.h. dass eine alleinige Anpassung nur der Kompensationsfunktion an die gemessene Optische Dichte nahezu die korrekten Parameter bzgl. Verschiebung und Skalierung ergibt, vorteilhaft sein.
Claims
1. Verfahren zur Generxerung eines hinsichtlich der Menge eines Stoffes innerhalb einer Probe mdikativen Messergebnisses auf Grundlage einer spektrometπschen Messung, bei welchem
- im Rahmen einer Belichtungsphase Licht von einer Quelle auf jene Probe abgegeben wird~ und unter Wechselwirkung mit dieser Probe geprägtes Licht hinsichtlich der spektralen Inten- sitatsverteilung erfasst wird~ und im Rahmen einer mathematischen Messsignalverarbeitung unter Einbeziehung der spektralen Intensitatsverteilung des erfassten Lichtes die Präsenz eines Stoffes ermittelt wird,
- wobei als Lichtquelle eine LED verwendet wird, und
- im Rahmen der mathematischen Messsignalverarbeitung eine Kompensationsfunktion verarbeitet wird, welche die Abhängigkeiten der spektralen Intensitatsverteilung des seitens der Lichtquelle abgegebenen Lichtes von der Temperatur der LED darstellt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die spektrale Intensitatsverteilung des erfassten Lichtes und eine für die spektrale Intensitatsverteilung des seitens der Lichtquelle abgegebenen Lichtes charakteristische Intensitatsverteilung einer Korrelationsbetrachtung unterzogen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass hinsichtlich der spektralen Intensitatsverteilung des seitens der Lichtquelle abgegebenen Lichtes mdikative Daten im Rahmen eines Kalibrierschrittes generiert werden.
4. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine hinsichtlich der spektralen Intensitätsverteilung des seitens der Lichtquelle abgegebenen Lichtes charakteristische Funktion als Näherungsfunktion zum Zugriff zur Verfügung gestellt wird.
5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Näherungsfunktion als Polynom spezifiziert ist.
6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Polynom auf die LED abgestimmt ist und Parameter desselben im Rahmen des Kalibrierschrittes abgestimmt werden.
7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass über die Kompensationsfunktion die temperaturabhängigen Unterschiede der spektralen Intensitätsverteilungen des seitens der Lichtquelle abgegebenen Lichtes kompensiert wird.
8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass über die Kompensationsfunktion die spektrale Intensitätsverteilung des erfassten Lichtes modifiziert wird.
9. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass über die Kompensationsfunktion die Korrelationsfunktion zwischen der spektralen Intensitätsverteilung des seitens der Lichtquelle abgegebenen Lichtes und der spektralen Intensitätsverteilung des erfassten Lichtes modifiziert wird.
10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsfunktion für den verwendeten LED-Typ auf Grundlage von Vergleichsmessungen der spektralen Intensitätsverteilung des seitens der Lichtquelle abgegebenen Lichtes bei zwei verschiedenen Temperaturen ermittelt wird.
11. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsfunktion anhand der Korrelation der spektralen Intensitätsverteilung des seitens der Lichtquelle abgegebenen Lichtes mit der spektralen Intensitätsverteilung des erfassten Lichtes abgestimmt wird.
12. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsfunktion durch Hilfsparameter weiter abgestimmt wird.
13. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Abstimmungen, insbesondere Skalierungen der Daten für die spektrale Intensitätsverteilung des seitens der Lichtquelle abgegebenen Lichtes und/oder der spektralen Intensitätsverteilung des erfassten Lichtes erfolgen.
14. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die LED mit einem definiert geregelten Flussstrom betrieben wird.
15. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass für verschiedenen Flussstromwerte verschiedene Referenzsysteme oder Kompensationsfunktionen zum Zugriff zur Verfügung gestellt werden.
16. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Struktur derart betrieben wird, dass eine Ableitung der betriebsbedingt in der LED Struktur anfallenden Wärme erfolgt, so dass die Erwärmung der LED während des Messvorgangs unter einem von der Kompensationsfunktion kompensierbaren Temperaturanstieg abgeleitet werden kann.
17. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Struktur unter Anbindung an eine Wärmesenke betrieben wird.
18. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene hinsichtlich der spektralen Intensitätsverteilung des seitens der Lichtquelle abgegebenen Lichtes indikative Referenzsysteme für verschiedene Betriebszustände, insbesondere Flussströme und/oder Systemtemperaturen zum Zugriff zur Verfügung gestellt werden.
19. Verfahren zur Bestimmung stoffspezifischer Absorptionen insbesondere nach Anspruch 1, bei welchem innerhalb vorgegebener Temperaturbereiche jeweils die zu einer einheitlichen Kompensationsfunktion gehörenden Parameter simultan mit der Bestimmung der Parameter der stoffspezifischen Absorption im Rahmen einer mathematischen Anpassung bestimmt werden und auf diese Weise den Einfluss der Temperatur kompensieren.
20. Verfahren zur Bestimmung stoffspezifischer Absorptionen insbesondere nach Anspruch 1, bei welchem innerhalb vorgegebener Temperaturbereiche jeweils die zu einer einheitlichen Kompensationsfunktion gehörenden Parameter unter Ausnutzung einer möglichen gegebenen mathematischen Unabhängigkeit sequentiell zu der Bestimmung der Parameter der stoffspezifischen Absorption bestimmt werden und auf diese Weise den Einfluss der Temperatur kompensieren.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP07702562A EP2010890A2 (de) | 2005-12-30 | 2007-01-02 | Verfahren und system zur generierung eines hinsichtlich der präsenz eines stoffes innerhalb einer probe indikativen messergebnisses auf grundlage einer spektormetrischen messung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE200510063263 DE102005063263A1 (de) | 2005-12-30 | 2005-12-30 | Verfahren und System zur Generierung eines hinsichtlich der Präsenz eines Stoffes innerhalb einer Probe indikativen Messergebnisses auf Grundlage einer spektrometrischen Messung |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2007077208A2 true WO2007077208A2 (de) | 2007-07-12 |
| WO2007077208A3 WO2007077208A3 (de) | 2008-01-10 |
Family
ID=38135799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2007/000012 WO2007077208A2 (de) | 2005-12-30 | 2007-01-02 | Verfahren und system zur generierung eines hinsichtlich der präsenz eines stoffes innerhalb einer probe indikativen messergebnisses auf grundlage einer spektormetrischen messung |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2010890A2 (de) |
| DE (1) | DE102005063263A1 (de) |
| WO (1) | WO2007077208A2 (de) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007118716A1 (de) * | 2006-04-19 | 2007-10-25 | Opsolution Spectroscopic Systems Gmbh | Verfahren und schaltung zur verarbeitung von hinsichtlich spektraler merkmale von licht indikativen signalen |
| CN101806743A (zh) * | 2010-03-16 | 2010-08-18 | 李华 | 便携式广谱分光光度液体微量元素检测仪及检测方法 |
| CN102325555A (zh) * | 2009-02-11 | 2012-01-18 | B·布莱恩·阿维图姆股份公司 | 体外血液处理的设备 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2511693A1 (de) * | 2011-04-13 | 2012-10-17 | F. Hoffmann-La Roche AG | Analysesystem mit einer spektral kontrollierten Lichtquelle |
| DE102017108552B4 (de) | 2017-04-21 | 2018-11-15 | ams Sensors Germany GmbH | Spektrometrischer Messkopf mit mehreren Transmissionslicht-Eintrittsfenstern |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5477853A (en) * | 1992-12-01 | 1995-12-26 | Somanetics Corporation | Temperature compensation method and apparatus for spectroscopic devices |
| WO2005030049A1 (en) * | 2003-09-26 | 2005-04-07 | Edwards Lifesciences Corporation | Measurement of blood oxygen saturation |
-
2005
- 2005-12-30 DE DE200510063263 patent/DE102005063263A1/de not_active Withdrawn
-
2007
- 2007-01-02 EP EP07702562A patent/EP2010890A2/de not_active Withdrawn
- 2007-01-02 WO PCT/EP2007/000012 patent/WO2007077208A2/de active Application Filing
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5477853A (en) * | 1992-12-01 | 1995-12-26 | Somanetics Corporation | Temperature compensation method and apparatus for spectroscopic devices |
| WO2005030049A1 (en) * | 2003-09-26 | 2005-04-07 | Edwards Lifesciences Corporation | Measurement of blood oxygen saturation |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007118716A1 (de) * | 2006-04-19 | 2007-10-25 | Opsolution Spectroscopic Systems Gmbh | Verfahren und schaltung zur verarbeitung von hinsichtlich spektraler merkmale von licht indikativen signalen |
| CN102325555A (zh) * | 2009-02-11 | 2012-01-18 | B·布莱恩·阿维图姆股份公司 | 体外血液处理的设备 |
| US8834720B2 (en) | 2009-02-11 | 2014-09-16 | B. Braun Avitum Ag | Apparatus for the extracorporeal treatment of blood |
| CN101806743A (zh) * | 2010-03-16 | 2010-08-18 | 李华 | 便携式广谱分光光度液体微量元素检测仪及检测方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2007077208A3 (de) | 2008-01-10 |
| DE102005063263A1 (de) | 2007-07-05 |
| EP2010890A2 (de) | 2009-01-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1183520B1 (de) | Gassensoranordnung | |
| EP2246692B1 (de) | Verfahren zur Detektion von Verunreinigungen einer optischen Messküvette | |
| EP1965193A1 (de) | Verfahren zur Ermittlung des Alkoholgehaltes von Flüssigkeiten | |
| CN101413884B (zh) | 近红外光谱分析仪及其分辨率的校正方法 | |
| DE102004048103A1 (de) | Spektrometrischer Messkopf für Erntemaschinen und andere landwirtschaftlich genutzte Maschinen | |
| CN104990895B (zh) | 一种基于局部区域的近红外光谱信号标准正态校正方法 | |
| WO2007077208A2 (de) | Verfahren und system zur generierung eines hinsichtlich der präsenz eines stoffes innerhalb einer probe indikativen messergebnisses auf grundlage einer spektormetrischen messung | |
| DE602004009091T2 (de) | Kalibration von Peak-Pattern | |
| EP0578798B1 (de) | Gerät zur analyse einer medizinischen probe | |
| DE102017126612A1 (de) | Messeinrichtung zur Analyse eines Messmediums | |
| DE102006058051B4 (de) | Verfahren zur Überwachung der Konzentration eines Wasserinhaltsstoffes in einem wässrigen Medium | |
| Huang et al. | A comparison of calibration methods based on calibration data size and robustness | |
| DE202019101137U1 (de) | Simultanes Messen einer SO2-Konzentration, einer NO2-Konzentration und einer NO-Konzentration in einem Gasgemisch | |
| EP1147396B1 (de) | Gasqualitätsbestimmung | |
| DE19548378A1 (de) | Verfahren und Gerätekombination zur Herstellung der Vergleichbarkeit von Spektrometermessungen | |
| EP4058783A1 (de) | Prozesssteuerung/-regelung auf basis einer spektroskopischen bestimmung unbestimmter substanzkonzentrationen | |
| DE112020003132T5 (de) | Mehrkanalgassensor | |
| EP3770585B1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur bestimmung einer stoffkonzentration in einem fluid | |
| DE19960586B4 (de) | Verfahren und Einrichtung zur Messung von Kenngrössen einer Probe durch Spektralanalyse | |
| EP3543682B1 (de) | Verfahren zum betreiben eines optischen messsystems zur messung der konzentration einer gaskomponente in einem messgas | |
| EP0786659A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Atomabsorptionsspektroskopie | |
| US20230194416A1 (en) | Preparation method for preparing spectrometric determinations of at least one measurand in a target application | |
| AT522840B1 (de) | Verfahren zur Kompensation in einem Messsystem | |
| DE102016124867A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur spektrometrischen Bestimmung einer Messgröße | |
| DE102011002080A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Konzentration von Fluorophoren in einer Probe |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2007702562 Country of ref document: EP |