СПОСОБ НА ОСНОВЕ РАМАНОВСКОЙ СПЕКТРОСКОПИИ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЗАПАДНЫХ МЕДИКАМЕНТОВ, ДОБАВЛЕННЫХ В ОЗДОРОВИТЕЛЬНЫЕ ПИЩЕВЫЕ ПРОДУКТЫ

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

Данная заявка испрашивает преимущества на основе китайской патентной заявки № 201510221524.8 поданной 4 мая 2015 г. в Государственное ведомство по охране интеллектуальной собственности КНР, содержание которой в полном объеме включено в настоящее описание изобретения посредством ссылки.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область техники, к которой относится изобретение

настоящее изобретение относится к области техники контроля безопасности, в частности, к способу контроля пищевых продуктов, например, оздоровительных пищевых продуктов, с использованием рамановских спектров для определения, добавлены ли западные медикаменты в оздоровительные пищевые продукты.

2. Описание уровня техники.

Некоторые недобросовестные торговые организации незаконно добавляют составы западных медикаментов в пищевые продукты (например, оздоровительные пищевые продукты) для повышения эффективности или ускорения медикаментозного действия. Однако составы западных медикаментов часто имеют побочные эффекты и подлежат дозированию согласно назначению врача. Длительное потребление таких пищевых продуктов может нанести вред здоровью. Поэтому очень важно контролировать оздоровительные пищевые продукты.

В настоящее время, западные медикаменты, незаконно добавляемые в оздоровительные пищевые продукты, в основном, выявляются, например, посредством хроматографии, масс-спектрографии. Эти способы требуют длительного времени и поэтому не удовлетворяют требованиям быстрого контроля и проверки в условиях практического применения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является обеспечение способа на основе рамановской спектроскопии для контроля западных медикаментов, добавленных в оздоровительные пищевые продукты, который позволяет быстро, эффективно и точно определять, содержит ли образец, подлежащий контролю (например, оздоровительные пищевые продукты), в нарушение закона, составы западных медикаментов.

В этой связи, предлагаются следующие варианты осуществления настоящего изобретения.

Вариант осуществления настоящего изобретения предусматривает способ на основе рамановской спектроскопии для контроля западных медикаментов, добавленных в оздоровительные пищевые продукты, содержащий:

(a) измерение рамановского спектра образца, подлежащего контролю, для получения исходного рамановского спектроскопического сигнала образца, подлежащего контролю;

(b) сравнение исходного рамановского спектроскопического сигнала образца, подлежащего контролю, с эталонными исходными рамановскими спектроскопическими сигналами одного или более составов западных медикаментов для определения, совпадает ли исходный рамановский спектроскопический сигнал образца, подлежащего контролю, с любым из эталонных исходных рамановских спектроскопических сигналов составов западных медикаментов; и

(c) определение, что образец содержит составы западных медикаментов, если исходный рамановский спектроскопический сигнал образца, подлежащего контролю, совпадает с одним или более из эталонных исходных рамановских спектроскопических сигналов составов западных медикаментов; в противном случае, тестирование усиленного рамановского спектра образца, подлежащего контролю, если исходный рамановский спектроскопический сигнал образца, подлежащего контролю, не совпадает ни с одним из эталонных исходных рамановских спектроскопических сигналов всех составов западных медикаментов,

причем тестирование усиленного рамановского спектра образца, подлежащего контролю, содержит:

(c1) измерение смеси образца, подлежащего контролю, и усиливающего агента для получения усиленного рамановского спектроскопического сигнала образца, подлежащего контролю; и

(c2) сравнение усиленного рамановского спектроскопического сигнала образца, подлежащего контролю, с эталонными усиленными рамановскими спектроскопическими сигналами одного или более составов западных медикаментов для определения, содержит ли образец, подлежащий контролю, составы западных медикаментов.

Согласно варианту осуществления, на этапе (a) исходный рамановский спектроскопический сигнал образца, подлежащего контролю, получается путем единовременного измерения рамановского спектра образца, подлежащего контролю.

Согласно варианту осуществления, этап (a) содержит:

(a1) последовательное измерение рамановского спектра образца, подлежащего контролю для сбора множества рамановских спектроскопических сигналов;

(a2) наложение множества рамановских спектроскопических сигналов для формирования сигнала суперпозиции; и

(a3) отфильтровывание помехового сигнала флуоресценции из сигнала суперпозиции для получения исходных рамановских спектроскопических сигналов образца, подлежащего контролю.

Согласно варианту осуществления, этап (a3) содержит:

(a31) получение множества числовых выборочных точек сигнала суперпозиции, причем количество числовых выборочных точек удовлетворяет требованию теоремы отсчетов;

(a32) вычисление помехового сигнала флуоресценции методом итераций на основе множества числовых выборочных точек сигнала суперпозиции; и

(a33) вычитание помехового сигнала флуоресценции из сигнала суперпозиции.

Согласно варианту осуществления, на этапе (a32), помеховый сигнал флуоресценции вычисляется методом итераций следующим образом:

исходя из того, что {y_n} - последовательность числовых выборочных точек сигнала суперпозиции, y_n(i) - значение i-ой числовой выборочной точки в {y_n}, и {y_n+1} - последовательность, вычисленная после одной итерации {y_n}, и y_n+1(i) - значение i-ой числовой выборочной точки в {y_n+1},

где m - положительное целое число с начальным значением 1, причем вышеупомянутая итерация повторно осуществляется, пока m не достигнет заранее определенного порога, где m увеличивается на 1 в каждой итерации.

Согласно варианту осуществления, этап (a), до этапа (a1), дополнительно содержит:

(a00) измерение рамановского спектра образца, подлежащего контролю заранее для сбора единого рамановского спектроскопического сигнала; и

(a01) регистрацию характеристической интенсивности рамановского спектра в собранном едином рамановском спектроскопическом сигнале, и если характеристической интенсивности рамановского спектра достаточно для распознавания рамановской характеристики, используют единый рамановский спектроскопический сигнал в качестве исходного рамановского спектроскопического сигнала образца, подлежащего контролю, и переход сразу к этапу (b); если же характеристической интенсивности рамановского спектра недостаточно для распознавания рамановской характеристики, продолжение осуществления этапов (a1) -(a3).

Согласно варианту осуществления, на этапе (a01) характеристическая интенсивность рамановского спектра регистрируется путем поиска характеристического пика рамановского спектра в едином рамановском спектроскопическом сигнале; и если характеристический пик рамановского спектра найден, производится определение, что характеристической интенсивности рамановского спектра достаточно для распознавания рамановской характеристики; если же характеристический пик рамановского спектра не найден, производится определение, что характеристической интенсивности рамановского спектра недостаточно для распознавания рамановской характеристики.

Согласно варианту осуществления, на этапе (a01) характеристическая интенсивность рамановского спектра регистрируется путем поиска характеристического пика рамановского спектра в едином рамановском спектроскопическом сигнале; и если характеристический пик рамановского спектра найден, и отношение интенсивности характеристического пика рамановского спектра к средней интенсивности единого рамановского спектроскопического сигнала превышает заранее определенный первый порог, производится определение, что характеристической интенсивности рамановского спектра достаточно для распознавания рамановской характеристики; если же характеристический пик рамановского спектра не найден, или отношение интенсивности характеристического пика рамановского спектра к средней интенсивности единого рамановского спектроскопического сигнала не превышает заранее определенного первого порога, хотя он найден, производится определение, что характеристической интенсивности рамановского спектра недостаточно для распознавания рамановской характеристики.

Согласно варианту осуществления, способ между этапом (a2) и этапом (a3) дополнительно содержит:

(ax) регистрацию характеристической интенсивности рамановского спектра в сигнале суперпозиции, и если характеристической интенсивности рамановского спектра достаточно для распознавания рамановской характеристики, использование сигнала суперпозиции в качестве исходного рамановского спектроскопического сигнала образца, подлежащего контролю, и переход сразу к этапу (b); если же характеристической интенсивности рамановского спектра недостаточно для распознавания рамановской характеристики, переход к этапу (a3).

Согласно варианту осуществления, на этапе (ax) характеристическая интенсивность рамановского спектра регистрируется путем поиска характеристического пика рамановского спектра в сигнале суперпозиции; и если характеристический пик рамановского спектра найден, производится определение, что характеристической интенсивности рамановского спектра достаточно для распознавания рамановской характеристики; если же характеристический пик рамановского спектра не найден, производится определение, что характеристической интенсивности рамановского спектра недостаточно для распознавания рамановской характеристики.

Согласно варианту осуществления, на этапе (ax) характеристическая интенсивность рамановского спектра регистрируется путем поиска характеристического пика рамановского спектра в сигнале суперпозиции; и если характеристический пик рамановского спектра найден, и отношение интенсивности характеристического пика рамановского спектра к средней интенсивности сигнала суперпозиции превышает заранее определенный второй порог, производится определение, что характеристической интенсивности рамановского спектра достаточно для распознавания рамановской характеристики; если же характеристический пик рамановского спектра не найден, или отношение интенсивности характеристического пика рамановского спектра к средней интенсивности сигнала суперпозиции не превышает заранее определенного второго порога, хотя он найден, производится определение, что характеристической интенсивности рамановского спектра недостаточно для распознавания рамановской характеристики.

Согласно варианту осуществления, на этапе (b) этап сравнения исходного рамановского спектроскопического сигнала образца, подлежащего контролю, с эталонными исходными рамановскими спектроскопическими сигналами одного или более составов западных медикаментов осуществляется путем вычисления сходства между исходным рамановским спектроскопическим сигналом образца, подлежащего контролю, и эталонным исходным рамановским спектроскопическим сигналом каждого состава западных медикаментов.

Согласно варианту осуществления, на этапе (c), этап сравнения усиленного рамановского спектроскопического сигнала образца, подлежащего контролю, с эталонными усиленными рамановскими спектроскопическими сигналами одного или более составов западных медикаментов осуществляется путем вычисления сходства между усиленным рамановским спектроскопическим сигналом образца, подлежащего контролю, и эталонным усиленным рамановским спектроскопическим сигналом каждого состава западных медикаментов.

Согласно варианту осуществления, способ на основе рамановской спектроскопии дополнительно содержит: создание базы данных эталонных исходных рамановских спектроскопических сигналов одного или более составов западных медикаментов до осуществления этапа (b); и создание базы данных эталонных усиленных рамановских спектроскопических сигналов одного или более составов западных медикаментов до осуществления этапа (c).

Согласно варианту осуществления, смесь образца, подлежащего контролю, и усиливающего агента формируется путем смешивания непосредственно образца, подлежащего контролю, с усиливающим агентом или путем смешивания раствора образца, подлежащего контролю, в воде или органическом растворителе с усиливающим агентом.

В по меньшей мере одном аспекте вышеупомянутых схем вариантов осуществления настоящего изобретения, образец, подлежащий контролю можно контролировать путем объединения исходных рамановских спектров и усиленных рамановских спектров для определения, содержит ли он составы западных медикаментов. Такие схемы позволяют соблюсти оптимальный баланс между точностью контроля и эффективностью контроля для обеспечения быстрого и эффективного контроля и проверки, содержат ли пищевые продукты, в нарушение закона, составы западных медикаментов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 - блок-схема операций способа на основе рамановской спектроскопии для контроля западных медикаментов в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 2 - блок-схема операций, демонстрирующая процесс генерации исходных рамановских спектроскопических сигналов образца, подлежащего контролю, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 3 - блок-схема операций, демонстрирующая процесс отфильтровывания помехового сигнала флуоресценции из сигнала суперпозиции в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 4 - график эталонного исходного рамановского спектроскопического сигнала для стандартного образца Силденафила;

фиг. 5 - график единого рамановского спектроскопического сигнала образца Силденафила в порядке примера;

фиг. 6 - фиг. 8 - графики единого рамановского спектроскопического сигнала образца определенного оздоровительного пищевого продукта в порядке примера и его сигналов суперпозиции до отфильтровывания помехового сигнала флуоресценции и после отфильтровывания помехового сигнала флуоресценции; и

фиг. 9 - график усиленного рамановского спектроскопического сигнала образца определенного оздоровительного пищевого продукта в порядке примера.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Конкретные варианты осуществления настоящего изобретения будут подробно описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи. В описании идентичные или аналогичные ссылочные позиции представляют идентичные или аналогичные компоненты. Следует отметить, что описанные здесь варианты осуществления служат только для иллюстрации обобщенного принципа настоящего изобретения, но не ограничения настоящего изобретения.

Рамановский спектр является спектром колебаний молекул, который позволяет идентифицировать молекулы и может использоваться для контроля вещества, даже для контроля вещества в следовых количествах. Рамановский спектр можно использовать для быстрого и эффективного контроля, содержат ли пищевые продукты, в нарушение закона, составы западных медикаментов.

На фиг. 1 показана блок-схема операций способа на основе рамановской спектроскопии для контроля западных медикаментов, добавленных в оздоровительные пищевые продукты в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Способ может содержать следующие этапы:

этап 100: измерение рамановского спектра образца, подлежащего контролю, для получения исходного рамановского спектроскопического сигнала образца, подлежащего контролю;

этап 200: сравнение исходного рамановского спектроскопического сигнала образца, подлежащего контролю, с эталонными исходными рамановскими спектроскопическими сигналами одного или более составов западных медикаментов для определения, совпадает ли исходный рамановский спектроскопический сигнал образца, подлежащего контролю, с любым из эталонных исходных рамановских спектроскопических сигналов составов западных медикаментов; и

этап 300: определение, что образец содержит составы западных медикаментов, если исходный рамановский спектроскопический сигнал образца, подлежащего контролю, совпадает с одним или более из эталонных исходных рамановских спектроскопических сигналов составов западных медикаментов; в противном случае, тестирование усиленного рамановского спектра образца, подлежащего контролю, если исходный рамановский спектроскопический сигнал образца, подлежащего контролю, не совпадает ни с одним из эталонных исходных рамановских спектроскопических сигналов всех составов западных медикаментов.

Этап тестирования усиленного рамановского спектра образца, подлежащего контролю, может дополнительно содержать:

этап 301: измерение смеси образца, подлежащего контролю, и усиливающего агента для получения усиленного рамановского спектроскопического сигнала образца, подлежащего контролю; и

этап 302: сравнение усиленного рамановского спектроскопического сигнала образца, подлежащего контролю, с эталонными усиленными рамановскими спектроскопическими сигналами одного или более составов западных медикаментов для определения, содержит ли образец, подлежащий контролю, составы западных медикаментов.

В вышеприведенных вариантах осуществления, исходный рамановский спектр и усиленный рамановский спектр используются совместно. Исходный рамановский спектр означает рамановский спектроскопический сигнал, полученный путем измерения рамановского спектра образца, подлежащего контролю непосредственно. Усиленный рамановский спектр означает рамановский спектроскопический сигнал, полученный путем измерения рамановского спектра смеси образца, подлежащего контролю, и усиливающего агента. Термины ʺэталонный исходный рамановский спектроскопический сигналʺ и ʺэталонный усиленный рамановский спектроскопический сигналʺ, соответственно, представляют исходный рамановский спектроскопический сигнал и усиленный рамановский спектроскопический сигнал, полученные путем измерения стандартного или эталонного образца какого-либо из составов западных медикаментов.

Вышеописанные способы позволяют эффективно и точно контролировать, добавлены ли западные медикаменты в образец, подлежащий контролю. С одной стороны, поскольку малое количество западных медикаментов фактически не может повысить эффективность или ускорить медикаментозное действие, содержание западных медикаментов, незаконно добавляемых в пищевой продукт (например, оздоровительные пищевые продукты), обычно превышает 1%. Таким образом, результаты часто можно получать путем сравнения исходного рамановского спектра, полученного непосредственным измерением образца, подлежащего контролю, с эталонным рамановским спектром. Это позволяет быстро осуществлять контроль незаконно добавляемых составов западных медикаментов, что, в частности, пригодно для быстрого контроля и проверки в условиях практического применения. С другой стороны, в ряде случаев, бывает очень трудно получить точные результаты контроля только посредством исходного рамановского спектра, поэтому, согласно вышеописанному варианту осуществления, образец в котором поиск составов западных медикаментов путем сравнения исходного рамановского спектра с эталонным рамановским спектром не дал результатов, дополнительно контролируется на основе усиленного рамановского спектра. Это позволяет гарантировать точность результатов контроля. По сравнению со способом, предусматривающим использование только усиленного рамановского спектра, способ, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, позволяет увеличить скорость контроля и снизить затраты.

В порядке примера, на вышеописанном этапе 100, исходный рамановский спектроскопический сигнал образца, подлежащего контролю, можно получить путем единовременного измерения рамановского спектра образца, подлежащего контролю. Это обеспечивает наиболее удобный и быстрый способ, что особенно полезно для повышения эффективности контроля.

Однако, с другой стороны, когда образец контролируется на основе его рамановского спектра, флуоресценция может препятствовать контролю. Флуоресценция может создаваться образцом, подлежащим контролю, или может создаваться другими предметами, например, контейнером. Спектр флуоресценции может покрывать диапазон рамановского спектра в полосе частот и ее интенсивность часто значительно превышает интенсивность рамановского спектра. Таким образом, когда образец контролируется на основе его рамановского спектра, если рамановский спектроскопический сигнал, собранный с образца, содержит сравнительно сильный сигнал флуоресценции, может не удаваться правильно выделять характеристические пики из рамановского спектроскопического сигнала для распознавания объекта, подлежащего контролю, например, западных медикаментов, добавленных в оздоровительные пищевые продукты. В случае, когда западные медикаменты добавляются в пищевой продукт (например, оздоровительные пищевые продукты), в виду того, что состав самого пищевого продукта может быть очень сложным, например, может содержать определенные добавки помимо основного состава, флуоресцентная помеха часто возникает для некоторых образцов. Чтобы лучше удовлетворять требованиям контроля множества пищевых продуктов (например, оздоровительных пищевых продуктов), такую помеху предпочтительно устранять.

На фиг. 2 показана блок-схема операций, демонстрирующая процесс генерации исходных рамановских спектроскопических сигналов образца, подлежащего контролю, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. В порядке примера, вышеупомянутый этап 100 может включать в себя:

этап 110: последовательное измерение рамановского спектра образца, подлежащего контролю для сбора множества рамановских спектроскопических сигналов;

этап 120: наложение множества рамановских спектроскопических сигналов для формирования сигнала суперпозиции; и

этап 130: отфильтровывание помехового сигнала флуоресценции из сигнала суперпозиции для получения исходных рамановских спектроскопических сигналов образца, подлежащего контролю.

В уровне техники, интенсивность сигнала рамановского спектра, в общем случае, можно повышать за счет увеличения времени экспозиции. Однако в практически применяемом приборе рамановской спектроскопии интенсивность единовременно собранного рамановского спектроскопического сигнала ограничена во избежание неблагоприятного влияния на срок эксплуатации прибора вследствие слишком большой мощности света. Согласно варианту осуществления настоящей заявки, рамановский спектр образца, подлежащего контролю, измеряется последовательно, и множество собранных рамановских спектроскопических сигналов можно накладывать друг на друга для повышения интенсивности сигнала, что позволяет избежать вышеупомянутого неблагоприятного влияния. Термин "множество" может представлять, например, два, три, четыре, пять, десять, пятнадцать, пятьдесят и пр.

За счет наложения множества рамановских спектроскопических сигналов интенсивность сигнала может повышаться для упрощения устранения помехового сигнала флуоресценции. В порядке примера, как показано на фиг. 3, этап отфильтровывания помехового сигнала флуоресценции из сигнала суперпозиции может содержать следующие этапы: этап 131 получения множества числовых выборочных точек сигнала суперпозиции, причем количество числовых выборочных точек отвечает требованию теоремы отсчетов; этап 132 вычисления помехового сигнала флуоресценции методом итераций на основе множества числовых выборочных точек сигнала суперпозиции; и этап 133 вычитания помехового сигнала флуоресценции из сигнала суперпозиции.

Для вычисления помехового сигнала флуоресценции, сигнал суперпозиции должен быть выражен в дискретной числовой форме. Если сигнал суперпозиции является непрерывной модельной кривой, ее нужно преобразовать в дискретную числовую формулу посредством процесса дискретизации. Однако, на практике, сигнал суперпозиции часто выражается в дискретной числовой форме. В этом случае, нужно только непосредственно получить числовые выборочные точки. Чтобы гарантировать точность дискретных сигналов, количество выборочных точек должно удовлетворять требованию теоремы отсчетов.

Сигнал флуоресценции изменяется медленно и плавно по сравнению с рамановским характеристическим сигналом. В порядке примера, помеховый сигнал флуоресценции можно вычислять методом итераций следующим образом:

исходя из того, что {y_n} - последовательность числовых выборочных точек сигнала суперпозиции, y_n(i) - значение i-ой числовой выборочной точки в {y_n}, и {y_n+1} - последовательность, вычисленная после одной итерации {y_n}, и y_n+1(i) - значение i-ой числовой выборочной точки в {y_n+1},

уравнение (1)

где m - положительное целое число с начальным значением 1, причем вышеупомянутая итерация повторно осуществляется, пока m удовлетворяет заранее определенному пороговому условию, где m увеличивается на 1 в каждой итерации. Помеховый сигнал флуоресценции можно получить посредством вышеописанного итерационного вычисления.

В вышеприведенном уравнении (1), "min[...,...]" обозначает операцию выбора минимума. Очевидно, порядковый номер числовой точки в каждом итерационном вычислении должен удовлетворять условию, состоящему в том, что i-m>0 и i+m не превышает полной длины последовательности {y_n}. Если числовая точка не удовлетворяет условию, ее значение может оставаться равным начальному значению в итерационном вычислении.

В порядке примера, заранее определенный порог m определяется в зависимости от гладкости сигнала суперпозиции. Например, когда две точки, разнесенные на 2×m в последовательности итерационного результата, имеют ширину, выражаемую волновым числом, которая больше минимальной ширины пика, но меньше ширины огибающей флуоресценции, можно определить, что m удовлетворяет заранее определенному пороговому условию.

В порядке примера, для дополнительного повышения точности вычисления, сигнал суперпозиции можно подвергать логарифмическому преобразованию или квадратичному преобразованию до осуществления вышеописанного итерационного вычисления.

Хотя в вышеприведенном примере вычисление помехового сигнала флуоресценции объяснено со ссылкой на итерационный способ, представленный в уравнении (1) и уравнении (2), следует понимать, что это не обязательно. Способы решения гладкого сигнала спектра в уровне техники также можно использовать для решения вышеупомянутого помехового сигнала флуоресценции, но способ может быть сложнее и приводить к снижению вычислительной эффективности.

Согласно вышеописанному способу, помеховый сигнал флуоресценции можно отфильтровывать из исходного рамановского спектроскопического сигнала для повышения точности контроля. Это особенно полезно для образца с сильной флуоресцентной помехой и слабым рамановским спектроскопическим сигналом. На фиг. 6-8 показан пример устранения помехового сигнала флуоресценции с использованием представленного выше способа. На фиг. 6 показан единый рамановский спектроскопический сигнал, полученный путем непосредственного измерения рамановского спектра образца определенного оздоровительного пищевого продукта. Из фиг. 6 очень трудно найти информацию о сигнале, имеющем значимые характеристики. На фиг. 7 показан сигнал, полученный наложением множества рамановских спектроскопических сигналов, полученных последовательными измерениями. По сравнению с фиг. 6, на фиг. 7 показаны некоторые характеристики сигнала. На фиг. 8 показан исходный рамановский спектроскопический сигнал, полученный устранением помехового сигнала флуоресценции из сигнала суперпозиции. Из фиг. 8 следует, что сигнал имеет чистую характеристическую интенсивность. Таким образом, вышеописанный способ устранения флуоресцентной помехи может эффективно повышать характеристическую интенсивность сигнала для обеспечения хорошей основы для его сравнения с эталонными рамановскими спектроскопическими сигналами.

Для обеспечения вышеупомянутого процесса отфильтровывания помехового сигнала флуоресценции из сигнала суперпозиции, можно использовать устройство устранения флуоресцентной помехи. Устройство может включать в себя: модуль для получения множества числовых выборочных точек сигнала суперпозиции, модуль для вычисления помехового сигнала флуоресценции методом итераций на основе множества числовых выборочных точек сигнала суперпозиции и модуль для вычитания помехового сигнала флуоресценции из сигнала суперпозиции. Устройство устранения флуоресцентной помехи можно реализовать, например, в виде электронного оборудования, программно-аппаратного обеспечения или программного обеспечения.

В порядке примера, вышеупомянутый этап 100 может дополнительно содержать необязательные этапы, указанные пунктирной частью на фиг. 2. Например, этап 100 может, до этапа 110, дополнительно содержать:

этап 101: измерение рамановского спектра образца, подлежащего контролю заранее для сбора единого рамановского спектроскопического сигнала; и

этап 102: регистрацию характеристической интенсивности рамановского спектра в собранном едином рамановском спектроскопическом сигнале. Если характеристической интенсивности рамановского спектра, определенной на этапе 102, достаточно для распознавания рамановской характеристики, единый рамановский спектроскопический сигнал непосредственно используется в качестве исходного рамановского спектроскопического сигнала образца, и осуществляется этап 200, т.е. единый рамановский спектроскопический сигнал сравнивается непосредственно с эталонными исходными рамановскими спектроскопическими сигналами одного или более составов западных медикаментов; если же характеристической интенсивности рамановского спектра недостаточно для распознавания рамановской характеристики, продолжают осуществляться этапы 110-130. Это может повышать эффективность контроля за счет исключения последующих этапов осуществления последовательных измерений и отфильтровывания флуоресцентной помехи в случае, когда помеховый сигнал флуоресценции слаб для образца, подлежащего контролю, и не будет влиять на рамановскую спектроскопию.

В вышеприведенных вариантах осуществления настоящего изобретения фактически синтезируются три способа регистрации, т.е. способ регистрации единого исходного рамановского спектроскопического сигнала, способ регистрации наложенных исходных рамановских спектроскопических сигналов и способ регистрации усиленного рамановского спектроскопического сигнала. Три способа регистрации используются последовательно для обеспечения наилучшего баланса эффективности и точности регистрации.

В порядке примера, на вышеописанном этапе 102, характеристическую интенсивность рамановского спектра можно регистрировать путем поиска характеристического пика рамановского спектра в едином рамановском спектроскопическом сигнале; и если характеристический пик рамановского спектра найден, будет определено, что характеристической интенсивности рамановского спектра достаточно для распознавания рамановской характеристики; если же характеристический пик рамановского спектра не найден, будет определено, что характеристической интенсивности рамановского спектра недостаточно для распознавания рамановской характеристики.

В порядке другого примера, альтернативно, на вышеописанном этапе 102, характеристическая интенсивность рамановского спектра регистрируется путем поиска характеристического пика рамановского спектра в едином рамановском спектроскопическом сигнале; и если характеристический пик рамановского спектра найден, и отношение интенсивности характеристического пика рамановского спектра к средней интенсивности единого рамановского спектроскопического сигнала превышает заранее определенный первый порог, будет определено, что характеристической интенсивности рамановского спектра достаточно для распознавания рамановской характеристики; если же характеристический пик рамановского спектра не найден, или отношение интенсивности характеристического пика рамановского спектра к средней интенсивности единого рамановского спектроскопического сигнала не превышает заранее определенного первого порога, хотя он найден, будет определено, что характеристической интенсивности рамановского спектра недостаточно для распознавания рамановской характеристики.

Вышеупомянутая средняя интенсивность единого рамановского спектроскопического сигнала характеризует комбинацию характеристической интенсивности рамановского спектра и интенсивности помехового сигнала флуоресценции. Таким образом, отношение интенсивности характеристического пика рамановского спектра к средней интенсивности рамановского спектроскопического сигнала отражает контрастное отношение между интенсивностью характеристического пика рамановского спектра и интенсивностью помехового сигнала флуоресценции. Первый порог можно определить в зависимости от точности прибора, ошибок вычисления и пр., например, его можно определить как 0,5, 1, 3 и пр.

В порядке примера, как показано на фиг. 2, между этапом 120 и этапом 130 способ может дополнительно содержать: этап 12x регистрации характеристической интенсивности рамановского спектра в сигнале суперпозиции, и если характеристической интенсивности рамановского спектра достаточно для распознавания рамановской характеристики, то сигнал суперпозиции используется в качестве исходного рамановского спектроскопического сигнала образца, подлежащего контролю, и перехода сразу к этапу 200; если же характеристической интенсивности рамановского спектра недостаточно для распознавания рамановской характеристики, перехода к этапу 130. В случае, когда характеристическая интенсивность рамановского спектра и интенсивность помехового сигнала флуоресценции низки, рамановская характеристика, например, характеристический пик рамановского спектра, в рамановском спектроскопическом сигнале можно правильно находить после повышения полной интенсивности рамановского спектроскопического сигнала посредством последовательных измерений и наложения сигналов. Таким образом, на вышеупомянутом этапе 12x, ненужного вычисления помехового сигнала флуоресценции можно избежать для повышения вычислительной эффективности.

В порядке примера, на этапе 12x, характеристическая интенсивность рамановского спектра регистрируется путем поиска характеристического пика рамановского спектра в сигнале суперпозиции; и если характеристический пик рамановского спектра найден, будет определено, что характеристической интенсивности рамановского спектра достаточно для распознавания рамановской характеристики; если же характеристический пик рамановского спектра не найден, будет определено, что характеристической интенсивности рамановского спектра недостаточно для распознавания рамановской характеристики.

В порядке другого примера, на этапе 12x, характеристическая интенсивность рамановского спектра регистрируется путем поиска характеристического пика рамановского спектра в сигнале суперпозиции; и если характеристический пик рамановского спектра найден, и отношение интенсивности характеристического пика рамановского спектра к средней интенсивности сигнала суперпозиции превышает заранее определенный второй порог, будет определено, что характеристической интенсивности рамановского спектра достаточно для распознавания рамановской характеристики; если же характеристический пик рамановского спектра не найден, или отношение интенсивности характеристического пика рамановского спектра к средней интенсивности сигнала суперпозиции не превышает заранее определенного второго порога, хотя он найден, будет определено, что характеристической интенсивности рамановского спектра недостаточно для распознавания рамановской характеристики.

Аналогично вышеупомянутому этапу 102, вышеупомянутая средняя интенсивность рамановского спектроскопического сигнала характеризует комбинацию характеристической интенсивности рамановского спектра и интенсивности помехового сигнала флуоресценции. Таким образом, отношение интенсивности характеристического пика рамановского спектра к средней интенсивности рамановского спектроскопического сигнала отражает контрастное отношение между интенсивностью характеристического пика рамановского спектра и интенсивностью помехового сигнала флуоресценции. Второй порог можно определить в зависимости от точности прибора, ошибок вычисления и пр., например, его можно определить как 0,5, 1, 3 и пр. Вышеупомянутый второй порог может быть равен первому порогу или может отличаться от первого порога.

В вышеприведенных вариантах осуществления, средняя интенсивность может определяться, например, как среднее арифметическое или среднее геометрическое интенсивности сигнала.

В порядке примера, на этапе 200, этап сравнения исходного рамановского спектроскопического сигнала образца, подлежащего контролю, с эталонными исходными рамановскими спектроскопическими сигналами одного или более составов западных медикаментов осуществляется путем вычисления сходства между исходным рамановским спектроскопическим сигналом образца, подлежащего контролю, и эталонным исходным рамановским спектроскопическим сигналом каждого состава западных медикаментов. Если сходство превышает третий порог, будет определено, что исходный рамановский спектроскопический сигнал образца, подлежащего контролю, совпадает с эталонным исходным рамановским спектроскопическим сигналом состава западных медикаментов; если же сходство не превышает третьего порога, будет определено, что исходный рамановский спектроскопический сигнал образца, подлежащего контролю, не совпадает с эталонный исходным рамановским спектроскопическим сигналом состава западных медикаментов.

Сходство можно вычислять несколькими способами, например, согласно корреляционному алгоритму, алгоритму максимального правдоподобия, алгоритму абсолютных значений. Например, обозначим исходный рамановский спектроскопический сигнал определенного состава западных медикаментов, добавленных в оздоровительные пищевые продукты, как A(x), и исходный рамановский спектроскопический сигнал образца, подлежащего контролю, как B(x). В порядке примера, согласно алгоритму максимального правдоподобия, сходство между исходным рамановским спектроскопическим сигналом определенного состава и исходным рамановским спектроскопическим сигналом образца, подлежащего контролю, можно вычислять согласно уравнению (2):

уравнение (2)

где Corr обозначает сходство между исходным рамановским спектроскопическим сигналом определенного состава и исходным рамановским спектроскопическим сигналом образца, подлежащего контролю, и ʺ•ʺ обозначает операцию скалярного произведения.

В другом примере, согласно корреляционному алгоритму, A(x) и B(x) можно дискретизировать, соответственно, для получения n выборочных точек соответственно, т.е. A₁, A₂, …, A_n и B₁, B₂, …, B_n. Таким образом, сходство Corr между исходным рамановским спектроскопическим сигналом определенного состава и исходным рамановским спектроскопическим сигналом образца, подлежащего контролю, можно вычислять согласно уравнению (3):

уравнение (3)

где ʺ•ʺ обозначает операцию скалярного произведения.

В другом примере, согласно алгоритму абсолютных значений, A(x) и B(x) также можно дискретизировать, соответственно, для получения n выборочных точек соответственно, т.е. A₁, A₂, …, A_n и B₁, B₂, …, B_n. Таким образом, сходство Corr между исходным рамановским спектроскопическим сигналом определенного состава и исходным рамановским спектроскопическим сигналом образца, подлежащего контролю, можно вычислять согласно уравнению (4):

уравнение (4)

Вышеописанное вычисление сходства можно осуществлять для всего рамановского спектроскопического сигнала или можно осуществлять локально для части рамановского спектроскопического сигнала, где содержится характеристический участок.

В настоящей заявке термин ʺхарактеристический участокʺ означает критичный участок рамановского спектроскопического сигнала определенного состава западных медикаментов или образца, подлежащего контролю, позволяющий отличать его рамановский спектроскопический сигнал от рамановских спектроскопических сигналов составов других веществ. Например, характеристический участок может быть одним или более из характеристического(их) пика(ов), характеристической(их) впадины(впадин), точек перегиба фазы и т.п.

В случае, когда исходный рамановский спектроскопический сигнал определенного состава западных медикаментов включает в себя характеристический(е) пик(и), вышеупомянутое сходство можно вычислять по весу на основе позиции(й) пика(ов), ширины пика(ов) и/или высоты() пика(ов) для характеристического(их) пика(ов). В порядке примера, до вычисления сходства, характеристический(ие) пик(и) можно искать и упорядочивать. В случае, когда характеристические пики исходного рамановского спектроскопического сигнала или усиленного рамановского спектроскопического сигнала определенного состава западных медикаментов сравнительно заметны, вычисление сходства на практике можно даже упростить для определения сходства непосредственно путем поиска, включает ли в себя исходный рамановский спектроскопический сигнал или усиленный рамановский спектроскопический сигнал образца, подлежащего контролю, характеристический(е) пик(и), соответствующий(е) характеристическому(им) пику(ам) исходного рамановского спектроскопического сигнала или усиленного рамановского спектроскопического сигнала определенного состава западных медикаментов в одной или более позициях.

В порядке примера, на этапе 300, этап сравнения усиленного рамановского спектроскопического сигнала образца, подлежащего контролю, с эталонными усиленными рамановскими спектроскопическими сигналами одного или более составов западных медикаментов (которые могут быть добавлены в оздоровительные пищевые продукты), осуществляется путем вычисления сходства между усиленным рамановским спектроскопическим сигналом образца, подлежащего контролю, и эталонным усиленным рамановским спектроскопическим сигналом каждого состава западных медикаментов. Если сходство превышает четвертый порог, будет определено, что образец, подлежащий контролю, содержит состав западных медикаментов; если же сходство не превышает четвертого порога, будет определено, что образец, подлежащий контролю, не содержит состава западных медикаментов.

Третий порог может быть равен четвертому порогу или может отличаться от четвертого порога. Третий порог и дополнительный порог можно задавать в зависимости от таких факторов, как практические требования к контролю и точности приборов контроля.

Вычисление сходства между усиленным рамановским спектроскопическим сигналом определенного состава западных медикаментов и усиленным рамановским спектроскопическим сигналом образца, подлежащего контролю, можно осуществлять аналогично вышеописанному вычислению сходства между исходными рамановскими спектроскопическими сигналами определенного состава западных медикаментов и образца, подлежащего контролю, поэтому детальное описание будет здесь опущено. Следует отметить, что выше были приведены лишь некоторые примеры вычисления сходства, и допустимы другие способы вычисления сходства, известные специалистам в данной области техники.

В порядке примера, способ на основе рамановской спектроскопии для контроля западных медикаментов, добавленных в оздоровительные пищевые продукты, согласно варианту осуществления настоящего изобретения, может дополнительно включать в себя: создание базы данных эталонных исходных рамановских спектроскопических сигналов одного или более составов западных медикаментов до осуществления этапа 200. Аналогично, способ на основе рамановской спектроскопии для контроля западных медикаментов, добавленных в оздоровительные пищевые продукты, согласно варианту осуществления настоящего изобретения, также может включать в себя: создание базы данных эталонных усиленных рамановских спектроскопических сигналов одного или более составов западных медикаментов до осуществления этапа 300.

На фиг. 4 показан эталонный исходный рамановский спектроскопический сигнал стандартного образца состава западных медикаментов (Силденафил). На фиг. 5 показан исходный рамановский спектроскопический сигнал образца определенного оздоровительного пищевого продукта. На фиг. 5 характеристические пики в исходном рамановском спектроскопическом сигнале указаны стрелками. Посредством процесса, описанного в вышеприведенных вариантах осуществления, можно определить, что эталонный исходный рамановский спектроскопический сигнал, показанный на фиг. 4, совпадает с рамановским спектроскопическим сигналом, показанным на фиг. 5. Таким образом, образец оздоровительного пищевого продукта содержит незаконный состав западных медикаментов (Силденафил).

В порядке примера, смесь образца, подлежащего контролю, и усиливающего агента формируется путем смешивания непосредственно образца, подлежащего контролю, с усиливающим агентом или путем смешивания раствора образца, подлежащего контролю, в воде или органическом растворителе с усиливающим агентом. На фиг. 9 показан представленный усиленный рамановский спектроскопический сигнал образца определенного оздоровительного пищевого продукта. На фиг. 9 характеристические пики в усиленном рамановском спектроскопическом сигнале указаны стрелками. Его также можно сравнивать с эталонным усиленным рамановским спектроскопическим сигналом стандартного образца определенного состава западных медикаментов для определения, содержит ли образец, подлежащий контролю, состав западных медикаментов. Детали процесса будут здесь опущены.

Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, в порядке примера, усиливающий агент может содержать любой материал, выбранный из металлических наночастиц, металлических нанонитей, металлических нанокластеров, углеродных нанотрубок или углеродных наночастиц, имеющих размер в диапазоне 1-1000 нм, или любую их комбинацию. В другом примере усиливающий агент может включать в себя металлические наноматериалы. Усиливающий агент может дополнительно содержать, помимо металлического наноматериала, ионы хлора, ионы брома, ионы натрия, ионы калия и/или ионы сульфатного радикала. Например, металл может включать в себя любой из золота, серебра, меди, магния, алюминия, железа, кобальта, никеля, палладия или платины или любую их комбинацию. В смеси образца, подлежащего контролю, и усиливающего агента, молекулы составов западных медикаментов могут присоединяться к поверхности материала усиливающего агента, и электромагнитное поле поверхности материала усиливающего агента может повышать рамановские спектроскопические сигналы составов западных медикаментов.

В порядке примера, данные рамановского спектра можно получить, направляя свет, излучаемый лазером, на образец, подлежащий контролю, и выделяя свет, излучаемый в результате рамановского рассеяния, образцом, подлежащим контролю, облучаемым лазером, и осуществляя спектральный анализ для получения рамановского спектроскопического сигнала.

Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, образец, подлежащий контролю, может представлять собой образец оздоровительного пищевого продукта.

Хотя настоящее изобретение объяснено со ссылкой на чертежи, варианты осуществления, показанные в чертежах, являются лишь иллюстративными, но не ограничивают настоящее изобретение.

Хотя проиллюстрированы и объяснены некоторые варианты осуществления общего принципа изобретения, специалисты в данной области техники могут предложить модификации и вариации этих вариантов осуществления, не выходя за рамки принципов и сущности общего принципа изобретения. Объем настоящего изобретения определяется в нижеследующей формуле изобретения и ее эквивалентах.