專利名稱：用于光譜測定的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種包括分光光度計用于光譜測定的系統(tǒng)，特別涉及一種用于處理通過該分光光度計獲得的數(shù)據(jù)的控制單元。
當前用于光譜測定的許多系統(tǒng)包括作為兩個分立部件提供的分光光度計和控制單元。分光光度計是用于光譜測定的硬件儀器，并且包括光源、分光鏡、樣本臺(或者樣本支架)、以及光檢測器?？刂茊卧糜诳刂品止夤舛扔嫷牟僮饕约疤幚韽脑摲止夤舛扔嬢敵龅男盘?。最近的趨勢是通過在多用途個人計算機上運行用于光譜測定的控制程序而形成具有各種功能的控制單元。
這種控制單元的功能包括如下功能。在測量之前，提供一個用戶界面，通過該用戶界面要求用戶選擇和設置例如波長這樣與測量有關的參數(shù)，以及測量方法(例如點測量和掃描測量)，并且對應于這種參數(shù)的信號被發(fā)送到分光光度計。在測量過程中，控制單元根據(jù)特定的時間表控制分光光度計各個部分的操作，從該分光光度計搜集輸出信號，并且在存儲設備中存儲所獲得的數(shù)據(jù)。在測量之后，通過測量所獲得的數(shù)據(jù)被處理，以計算樣本的透射率和吸收率，并且這種計算的結果通過顯示器或打印機這樣的輸出設備輸出。
用于分光測量的系統(tǒng)不但可以用于在分析化學中調查樣本的吸收特性，而且還可以用于各種其它領域。例如在光纖的生產中，需要測量所生產光纖的透射率，以檢查它們是否確實具有預定數(shù)值或低于該數(shù)值，并且用于光譜測定的系統(tǒng)可以用于這種測試。作為另一個例子，在生物化學的研究中，用于光譜測定的系統(tǒng)可以用于測量特定成份的濃度。例如，如果特定樣本在波長260nm和230nm處的吸收率唯一值，則可以通過利用這些數(shù)值執(zhí)行特定的計算而獲得在該樣本中的核酸(例如DNA和RNA)和蛋白質的含量。
現(xiàn)有的用于光譜測定系統(tǒng)的控制單元具有把該特定目標波長處的透射率和吸收率輸出到輸出設備的功能，但是不具有通過利用透射率或吸收率的數(shù)值執(zhí)行計算或者作出判斷的功能。因此，為了執(zhí)行這些計算或作出判斷，用戶必須自己根據(jù)輸出到輸出設備的測量結果執(zhí)行計算或作出判斷，或者制定用于處理該測量結果的程序并且執(zhí)行把測量結果的數(shù)據(jù)從用于光譜測定的控制程序傳送到該制定的程序這樣麻煩的工作。
考慮到上述問題，因此本發(fā)明的一個目的是提供一種用于光譜測定的改進系統(tǒng)，其具有利用光譜測定結果而獲得的透射率和吸收率這樣的測量值執(zhí)行計算的功能。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種具有這種功能用于光譜測定的方法。
能夠實現(xiàn)上述和其它目的的體現(xiàn)本發(fā)明的一種用于光譜測定的系統(tǒng)，其特征在于包括輸入設備、具有用于獲得測量值的分光光度計的測量設備、計算設備以及用于輸出計算設備的計算結果的輸出設備，該系統(tǒng)的特征還在于該輸入設備允許用戶輸入要執(zhí)行分光測量的目標波長、表示分配給要被存儲的測量值的變量的字符數(shù)組、以及表示根據(jù)特定規(guī)則所產生的計算公式的字符數(shù)組，并且該計算設備分析表示該計算公式的字符數(shù)組，并且通過分別用相應的一個測量值來代替表示包含在計算公式中的變量的任何字符數(shù)組而執(zhí)行該計算公式的計算。
具有用于光譜測定的各種功能用于根據(jù)本發(fā)明的這種系統(tǒng)的控制單元例如可以通過如下方式形成把多用途操作系統(tǒng)(OS)安裝到具有輸入設備(例如鍵盤或鼠標)、顯示設備(例如陰極射線管或液晶顯示器)、中央處理單元(CPU)以及存儲設備(例如ROM、RAM和HDD)的個人計算機，并且在該操作系統(tǒng)中運行特定程序。該控制單元用于當用戶在輸入設備上執(zhí)行特定操作時，在顯示設備上顯示公式產生屏幕(例如用于產生計算公式和判斷公式的屏幕)。用戶在這種屏幕上通過輸入設備不但輸入要執(zhí)行光譜測定的目標波長，而且還輸入要存儲在該目標波長的測量值(也就是說，吸收率和透射率)的變量名。另外，用戶根據(jù)特定規(guī)則從該輸入設備產生用于計算的公式，并且把這些公式寄存在系統(tǒng)中。通常，用于計算的公式(或者表達式)是利用包括計算運算符(算術運算符+、-、*和/)、比較運算符(＞、＜、=、等等)、邏輯運算符(&、|、！=、AND、OR、NOT，等等)、表示由用戶所定義的常量和變量的字符數(shù)組、表示安裝在系統(tǒng)中的常量和變量的字符數(shù)組、以及用阿拉伯數(shù)字表示的數(shù)值。
在輸入目標波長、變量名和運算表達式之后，用戶把樣本放在該系統(tǒng)中的指定位置，并且輸入用于啟動光譜測定的執(zhí)行命令。當該命令被接收時，系統(tǒng)通過其測量設備的分光光度計執(zhí)行樣本的測量，并且獲得在特定目標波長處的測量值。在獲得測得值之后，系統(tǒng)的計算裝置通過分析在該運算表達式中先前輸入的字符數(shù)組而執(zhí)行計算。在該操作中，通過用所獲得的測量值代替包含在運算表達式的字符數(shù)組中的變量名而執(zhí)行計算。在獲得計算結果之后，系統(tǒng)的輸出裝置以用戶可識別的形式輸出該結果。
包含在說明書中并形成說明書的一部分的附圖示出本發(fā)明的實施例，并且其描述用于解釋本發(fā)明的原理。
在附圖中

圖1為體現(xiàn)本發(fā)明用于光譜測定的系統(tǒng)的方框圖；圖2為在圖1的系統(tǒng)中的輸出設備上顯示的波長設置屏幕；圖3為顯示在輸出設備上顯示的計算公式制定屏幕；圖4為顯示在輸出設備上顯示的常量寄存屏幕；圖5為顯示測量和計算結果的表格；圖6為在輸出設備上顯示的判斷公式制定屏幕；以及圖7為顯示計算和判斷結果的表格。
下面參照圖1-7舉例描述本發(fā)明。如圖1中所示，根據(jù)本發(fā)明用于光譜測定的系統(tǒng)1不但包括已知的分光光度計2而且還包括個人計算機，該個人計算機包括輸入設備3(例如鍵盤或鼠標)、輸出設備4(例如陰極射線管或液晶顯示器)、中央處理單元(CPU)5以及存儲設備6(例如ROM、RAM和HDD)。該個人計算機具有已安裝的帶有圖形用戶界面的操作系統(tǒng)，并且具有運行在該操作系統(tǒng)上的特定程序，以作為具有用于光譜測定的各種功能的控制單元。
下面就光譜測定包含在給定樣本中的核酸和蛋白質的含量(分別為Cn和Cp)的情況進行描述。由于Cn和Cp已知由如下公式給出Cn=k1A1-k2A2(1)Cp=k3A2-k4A1(2)其中，A1和A2分別是在波長260nm和230nm處的樣本吸收率(已減去背景吸收率)，k1=49.1、k2=3.48、k3=183.0以及k4=75.8，在要確定吸收率的波長230nm和260nm以及在要確定背景吸收率的波長(例如320nm)處執(zhí)行光譜測定。
在用戶以特定的方式操作該輸入設備3以啟動用于光譜測定的程序時，主屏幕(未示出)顯示在輸出設備4上。主屏幕包括由用戶點擊以使用該系統(tǒng)的各種功能的命令按鍵和菜單。
圖2示出波長設置屏幕10，其中包括用于選擇測量方法的下拉菜單11、兩個用于輸入要執(zhí)行測量(即，吸收率)的波長以及給予該測量值的變量名的兩個文本框12和13、用于選擇獲得數(shù)據(jù)的方法的單選按鍵14、三個命令按鍵(添加、刪除和關閉)、以及具有三個字段(波長、變量名和測量方法)的列表框18。在該波長設置屏幕10上，用戶通過下拉菜單11選擇測量方法(例如點測量或掃描測量方法)，并且分別在文本框12和13中輸入所需波長數(shù)值(以nm為單位)和變量名。如果此后按下“添加”按鍵15，則這些所輸入數(shù)據(jù)被寄存在系統(tǒng)中，而且還添加到列表框18中。如果存在不需要的數(shù)據(jù)或者如果已經輸入了錯誤的數(shù)據(jù)項，則這些項目可以在列表框18中選擇并且單擊“刪除”按鍵16，以從系統(tǒng)和列表框18中刪除這些數(shù)據(jù)。圖2示出被選擇用于吸收率測量的波長230nm和260nm，其變量名“WL230”和“WL260”被相應的寄存在系統(tǒng)中，并且波長320nm被設置在變量名“WL320”下，用于背景吸收率的測量。單選按鍵14用于選擇是否用該分光光度計2獲得吸收率(設備)或者由用戶手動完成(手動)。在所有設置完成之后，用戶單擊“關閉”按鍵17，以關閉波長設置屏幕10。
圖3示出由用戶通過利用寄存在系統(tǒng)中的變量、常量、公式、函數(shù)和運算符制定各種表達式(或者公式)的計算公式制定屏幕20。在計算公式制定屏幕20的上部分別是用于輸入所制定公式的名稱、由該公式所獲得的數(shù)值的單位、以及表示該公式本身的字符數(shù)組的文本框21、22和23。“清除”按鍵24用于清除文本框23中的內容。在計算公式制定屏幕20的中部是用于支持公式輸入到文本框23中的兩個列表框25和26，以及命令按鍵(常量)27。在左側的列表框25列出寄存在系統(tǒng)中的變量名、常量和公式。如果用鼠標雙擊任何這些項目，則相應的名稱被插入到文本框23中光標的當前位置。在右側的列表框26用于顯示可能用在該公式中的運算符。如果用鼠標雙擊任何這些運算符，則被雙擊的運算符插入到文本框23中的光標當前位置。
如果單擊“常量”按鍵，則在輸出設備4上顯示如圖4中所示的常量寄存屏幕40，用于由用戶把名稱分配到要用于計算中的常量(或系數(shù))并且寄存這些所分配名稱。如果用戶分別把輸入常量的名稱和其數(shù)值輸入到該屏幕上部的文本框41和42中，并且單擊“添加”按鍵43，則所輸入的該常量的名稱和數(shù)值被寄存在系統(tǒng)中。如果已經被寄存或顯示在另一個列表框44中的任何常量被選擇，并且單擊“刪除”按鍵45，則所選擇常量被從系統(tǒng)中刪除。圖4示出列表框44，其中顯示包含在(1)和(2)中的四個常量(系數(shù))被寄存在k1、k2、k3和k4名下。通過常量寄存屏幕40所寄存的常量名被顯示在計算公式制定屏幕20的左列表框25中。在寄存所有所需的常量之后，用戶單擊“關閉”按鍵46以關閉常量寄存屏幕40。
再次參照圖3，計算公式制定屏幕20的下部包括用于顯示寄存在系統(tǒng)中的公式的名稱和內容的列表框28，以及四個命令按鍵(“添加”、“刪除”、“關閉”和“保存”)29-32。如果在如上文所述制定運算公式之后由用戶單擊“添加”按鍵29，則其名稱和內容被寄存在該系統(tǒng)中，并且這些數(shù)據(jù)被添加到列表框28。如果在列表框28中選擇項目并且單擊“刪除”按鍵30，則對應于在列表框28中的任何公式的項目可以被刪除。寄存在系統(tǒng)中的公式名不但顯示在列表框28中，而且還顯示在屏幕20中部的列表框25中。圖3示出用于計算在波長230nm和260nm處的吸收率(在已經糾正背景吸收率之后的數(shù)值)的公式被分別寄存在“corr230”和“corr260”名下，用于計算在兩個吸收率數(shù)值之間的比率的公式寄存在“260_230_ratio”名下，用于計算核酸的含量的公式寄存在“DNA_equl”名下，以及用于計算蛋白質含量的公式寄存在“Protein”名下。在已經制定所有公式之后，用戶單擊“關閉”按鍵31，以關閉計算公式制定屏幕20。如果在計算公式制定屏幕20被關閉之前單擊“保存”按鍵32，則與所制定公式有關的數(shù)據(jù)被以文件形式保存在存儲設備6中。
如果如上文所述制定公式之后用戶在輸入設備3上執(zhí)行分光操作(例如單擊出現(xiàn)在主屏幕(未示出)上的“測量”按鍵)，則執(zhí)行光譜測定操作。在完成光譜測定之后，系統(tǒng)根據(jù)從分光光度計2接收的信號計算在每個波長230nm、260nm和320nm處的吸收率，并且用相關的三個變量“WL230”、“WL260”以及“WL320”存儲這些數(shù)值。接著，系統(tǒng)分析已經寄存的公式，并且執(zhí)行由它們所表示的計算。如果在該過程中遇到任何上述變量，則系統(tǒng)把它替換為相應的吸收率數(shù)值，以執(zhí)行計算。在完成計算之后，所獲得數(shù)值被存儲在相應公式名中。如果其它公式的名稱出現(xiàn)在公式的分析中，則通過把該公式名替換為相應的數(shù)值而執(zhí)行計算。
在完成所有計算之后，系統(tǒng)顯示如圖5中所示的表格47，用于顯示測量結果和計算結果。為了制定該表格47，系統(tǒng)形成對應于每個所寄存變量和公式的字段(列)。當在相同的條件下對多個樣本進行測量時，系統(tǒng)對每個樣本添加一個數(shù)據(jù)行。如果輸出設備4包括打印機，則可以通過單擊“打印”按鍵48打印出表格47。如果單擊“保存”按鍵49，則顯示在表格47中的數(shù)據(jù)被存儲在存儲設備6中。
圖6示出判斷公式制定屏幕50，其方便地構成為用于產生對于由分光測量所獲得的測量值的判斷公式，其中包括列表框56、57和59以及命令按鍵(“常量”、“添加”、“刪除”、“關閉”以及“保存”)58和60-63，其功能類似于在計算公式制定屏幕20上的列表框25、26和28以及命令按鍵27和29-32，只是在列表框57中顯示用于比較、作出判斷和邏輯運算的運算符，而不是算術運算符。
作為一個例子，考慮一種應用，其中該系統(tǒng)被用于所制造的紫外光纖的光譜測定質量檢查中。讓我們假設該光纖在波長254nm(T1)處的透射率希望小于1.0％，并且在波長405nm(T2)處的透射率希望小于0.1％。為了對該光纖執(zhí)行檢查，光譜測定透射率數(shù)值T1和T2，并且僅僅根據(jù)如下給出的邏輯計算得出具有“真”的結果的所檢查光纖被認為是可接受的(T1＜1.0)&(T2＜0.1)(3)其中，“&”表示邏輯乘(AND)。
例如可以如下制定用于執(zhí)行這種判斷的判斷公式。用戶首先通過利用波長設置屏幕10，在系統(tǒng)中把與在波長254nm和405nm的測量有關的設置分別寄存在“WL254”和“WL405”名下。這些變量名然后顯示在判斷公式制定屏幕50的列表框56中，在該屏幕上用戶輸入表示在文本框51中的判斷公式的任意公式里。接著，用戶利用顯示在列表框56和57中的變量名和運算符來在文本框54中輸入如下判斷公式(WL254＜1.0)&(WL405＜0.1)(4)表示“合格”的任何字符數(shù)值被輸入到文本框(“合格文字”)52中，并且另一個表示“不合格”的字符數(shù)值被輸入到文本框(“不合格文字”)53中。此后，用戶單擊“添加”按鍵60以寄存判斷公式“PF_1”。圖6示出已經被設置的字符數(shù)組“合格”和“不合格”。
在如此創(chuàng)建判斷公式之后，用戶按照特定的方式來操作輸入設備3，以執(zhí)行光譜測定處理。在已經完成所需的光譜測定之后，系統(tǒng)根據(jù)從分光光度計接收的信號獲得在所選擇波長(254nm和405nm)處的透射率數(shù)值，并且把它們存儲在相應的兩個變量“WL254”和“WL405”中。接著，系統(tǒng)分析所寄存的判斷公式“PF_1”，并且判斷其數(shù)值是否為“真”或“偽”。如果這些變量在該處理過程中出現(xiàn)在判斷公式中，則系統(tǒng)通過用對應于該變量的透射率數(shù)值來代替該變量而執(zhí)行計算。由該判斷公式所獲得的數(shù)值然后存儲在該判斷公式的名稱“PF_1”中。
在作出判斷之后，系統(tǒng)在如圖7中所示的表格中顯示測量結果和判斷結果。在形成該表格65中，系統(tǒng)對每個已經寄存的變量和公式準備一個字段(列)。如果測量是在相同條件下對多個樣本進行的，則系統(tǒng)在每次測量新樣本時添加一個新的數(shù)據(jù)行。圖7示出一個例子，其中顯示對兩條光纖(樣本標識=1和2)檢查的結果。對于具有樣本標識=1的光纖，變量WL254的數(shù)值超過1.0，并且(4)的數(shù)值變?yōu)椤皞巍保虼恕癙F_1”的數(shù)值變?yōu)椤安缓细瘛?。對于另一條具有樣本標識=2的光纖，(4)的數(shù)值變?yōu)椤罢妗?，因此“PF_1”的數(shù)值為“合格”。
盡管本發(fā)明已經僅僅參照一個例子做出描述，但是該例子不用于限定本發(fā)明的范圍。在本發(fā)明的范圍內還可能有許多改動和變化。例如，盡管在此示出分別創(chuàng)建計算和判斷公式制定屏幕的例子。但是該程序還可以設計為定義一種通常用于表格計算軟件的用于作出判斷的函數(shù)，以在計算公式制定屏幕20的文本框23中使用這種函數(shù)。這種判斷公式還可以在計算公式制定屏幕20上創(chuàng)建。
如上文所述，體現(xiàn)本發(fā)明的一種系統(tǒng)的特征在于能夠在必要時由用戶利用光譜測定獲得的數(shù)值創(chuàng)建各種公式，例如計算公式和判斷公式，從而消除了現(xiàn)有技術中需要用戶自己根據(jù)測量數(shù)值執(zhí)行計算并做出判斷或者把所測量數(shù)值傳送到一個獨立的用于執(zhí)行這些處理的軟件程序這樣麻煩的處理過程。
權利要求
1．一種用于光譜測定的系統(tǒng)包括輸入設備，用于允許用戶輸入要執(zhí)行分光測量的目標波長、表示分配給要被存儲的測量值的變量的字符數(shù)組、以及表示根據(jù)特定規(guī)則所產生的計算公式的字符數(shù)組；測量設備，用于通過分光光度計光譜測定樣本，從而獲得在所述目標波長處的測量值；計算設備，分析表示所述計算公式的字符數(shù)組，并且通過分別用相應的一個所述測量值來代替表示包含在計算公式中的變量的任何字符數(shù)組而執(zhí)行所述計算公式的計算；以及輸出設備，用于輸出所述計算的結果。
2．根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括存儲設備，用于利用與表示所述變量的相關字符數(shù)組相關地存儲所述測量值。
3．根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述輸出設備還用于輸出表示所述變量的字符數(shù)組。
4．根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入設備還使得用戶輸入表示所述測量值的字符數(shù)組以及包含表示所述測量值的字符數(shù)組的表示判斷公式的字符數(shù)組，其中所述計算設備還通過分別用相應的一個所述測量值來代替表示包含在所述判斷公式中表示所述測量值的任何字符數(shù)組，利用所述判斷公式獲得判斷結果，并且所述輸出設備還輸出所述判斷結果。
5．根據(jù)權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述判斷公式還包括邏輯運算符。
6．根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于包括作為所述輸入設備、所述計算設備和所述輸出設備的個人計算機。
全文摘要
一種用于光譜測定的系統(tǒng)包括輸入設備、具有用于獲得測量值的分光光度計的測量設備、計算設備以及用于輸出計算設備的計算結果的輸出設備。輸入設備允許用戶輸入要執(zhí)行分光測量的目標波長、表示分配給測量值的變量的字符數(shù)組、以及表示根據(jù)特定規(guī)則產生的計算公式的字符數(shù)組,并且計算設備分析表示計算公式的字符數(shù)組,并且通過分別用相應的測量值來代替表示包含在計算公式中的變量的任何字符數(shù)組而計算該計算公式。
文檔編號G01J3/00GK1301959SQ00130319
公開日2001年7月4日 申請日期2000年10月31日 優(yōu)先權日1999年12月27日
發(fā)明者中村浩二, 大隅富美子, 松下英嗣 申請人:株式會社島津制作所