摘 要 应用 Brimrose Luminar3030 近红外光谱仪对传送带上的安慰剂、Xenical 胶囊、 Xubix 药片、NMI 胶囊、Ribavarin 药片、和 Fortovase 胶囊进行了光谱扫描，分别以主成 分分析和偏最小二乘法（PLS1）对这些样品的一阶微分光谱进行了分析。实验结果表明，使 用 Brimrose Luminar3030 自由空间光谱仪来区别安慰剂和活性药片是完全可行的。 主题词 声光可调滤光器；近红外；安慰剂；偏最小二乘法（PLS1）传统的红外分光光度技术采用棱镜或光栅做色散元件，以这些色散元件为核心的红外光 谱测量系统，结构复杂，设计和生产成本高，使得分析检测仅适于实验室条件下应用。自 20 世纪 80 年代后期，一种新型的色散元件——声光可调滤光器（Acousto-optic tunable filter，简称 AOTF）逐渐受到人们的重视。AOTF 是基于各向异性的双折射晶体的声光衍射 原理，利用超声波与特定的晶体作用而产生分光的光电器件。与传统的基于机械调谐分光元 件的光谱仪器相比，以 AOTF 作为分光元件的光谱仪具有明显的优越性：它结构简单，光学 系统无移动性部件，体积小，集光能力强，最吸引人之处在于它的波长切换快、重现性好， 程序化的波长控制使得这种仪器的应用具有更大的灵活性，尤其是外部防尘和内置的温度、 湿度集成控制装置，大大提高了仪器的环境适应性，加之全固态集成设计产生优异的避震性 能，使其近年来在工业在线和现场（室外）分析中得到越来越广泛的应用。
1.实验部分
1.1 仪器条件和样品处理
仪器：采用美国 Brimrose 公司的 Luminar3030 近红外光谱仪光谱范围 1300～2200nm
Snap!光谱采集处理软件 ,The Unscrambler 化学计量学软件
样品：安慰剂、Xenical 胶囊、 Xubix 药片、NMI 胶囊、Ribavarin 药片、Fortovase胶囊
1.2 实验方法
Brimrose Luminar3030 光谱仪在反射模式下操作。药片在传送带上被传送，光学模块 被装配在传送带上方 68mm 处。药片和光学模块之间的距离稍微变化是可以忽略不计的。通 过在光谱仪里安装挡光器件使光束大小由 8x5mm 减到 3x3mm。减小光束大小来防止药片周 围的光线反射是很重要的。这种做法虽然不是很理想，但是对研究结果的影响是很小的，在 一个生产单元中，光束型号被调整为最优化状态。
1.3 数据收集
在光束下放置一个药片，增益设置调整到 50000，药片在传送带上移动，收集一些光谱 进行分析，用来测定从药片上获得的可用光谱的透过率的值。这些“优等”光谱是用来定义 保存药片的光谱的同时是否继续扫描的标准，这是很有必要的。因为如果仪器持续扫描，就 会有一些没有药片时的检测数据产生，这些扫描数据就不会被列入考虑范围。优等数据被输 入到决定光谱仪功能的宏程序里，光谱仪被设置成只收集一个扫描结果，测定它的好坏，然 后把它储存到一个缓冲器里。一旦一个好的扫描结果被测定（将会是一个新药片的第一个扫 描结果），就会创建一个文档，随后的一系列理想的扫描结果将存至此文档。
当光谱仪扫描到一个不好的结果，文档会自动关闭。文档中所有优等光谱都被平均并处 理成吸收光谱和一阶微分，重新储存到文档中。这个过程对于避免在没有药片的情况下的所 获数据也被平均到总体中去是很有必要的。数据都是来自于安慰剂、Xenical 胶囊、 Xubix 药片、NMI 胶囊、Ribavarin 药片、和 Fortovase 胶囊。
在这次研究的过程中，光谱仪的速度是 4000 波长点每秒。每个药片上的大量的有用数 据的扫描结果在 0.3 到 0.8 秒的瞬间被搜集起来。一台自由空间生产单元能够以 16000 波长 点每秒的速度进行检测，这样可使用速度更快的传送带。以这个速度进行分析，取决于药片 之间的空间大小，过去对种子检测的经验表明，可以以每分钟 50 个的速度对药片进行检测。
2 结果与讨论
2．1 Xenical 胶囊
图 1 中显示的光谱是在 1600 nm 到 1850nm 范围内获取的。过去的测验早已说明在这个 波长范围是真正影响到 Xenical 胶囊的区域。这两种药品的分离的光谱差异是很明显的，这 种光谱差异也可能被用到胶囊方面的剂量标准的定量分析上。胶囊有直径较小的一面，但是 只要被扫描，无论是小面还是大面都能获取到光谱，与传送带的位置没有关系。
这个主成分分析回归图显示了安慰剂和活性 Xenical 药片的完全分离。结果显示，如果能从剂量标准变化的药片上收集光谱，可以建立剂量标准的定量回归模型。
2．2 Xubix 药片
图 3 的一阶微分光谱图结果说明有大的波动的区域出现在 1350nm 到 1500nm 和 2000nm到 2150nm 的范围内。
Xubix 药片的主成分分析法和偏最小二乘法回归分析都是在一阶微分光谱中进行的。偏 最小二乘法的结果较好一些，显示了药片中不同的剂量标准的完全分离。SEP 值是 0.61， 对于这么小的一个数据组来说，这是一个理想的检测结果。一个具有更精确的剂量标准的具 体数据而不是名义值的较大数据组应该能建立一个更强大的模型，其 SEP 值约为 0.2。带有 快速检测光谱仪的改进了的设备可以以每秒 50 个的速度进行动态的对定量剂量标准进行的 检测。
2．3 NMI 胶囊
这些光谱中最主要的区域是 1350nm 到 1780nm 这一范围。在这些光谱收集的过程中有 很多影响到结果的因素。胶囊的长度小，光谱仪的扫描速度慢，大大减少了扫描数目。尽管 存在这些因素，这些光谱的主成分分析回归模型还是可以保证安慰剂和 NMI 胶囊的分离。
主成分分析回归模型显示能很好得保证安慰剂和 NMI 胶囊的分离。根据安慰剂和活性药 物之间的区别足以进行定量分析，活性药物之间的区别说明 Brimrose 设备可以对活性的剂 量标准进行正确的分析。
2．4 Ribavirin 药片
安慰剂和活性 Ribavirin 药片之间的差异非常大，以至于没必要建立一个回归模型。 Brimrose 预测软件能轻易地区分安慰剂和活性的药物，当光谱差异如上面所示如此多时， 也可以对剂量标准进行定量分析。
2．5 Fortovase 胶囊
从 Fortovase 胶囊获得的光谱数据不是太好，一个主要的原因是胶囊里有透明的流体， 这样使光的漫反射效果不是很好。从 Fortovase 胶囊获取的光谱信号很弱。绝大部分来自胶 囊的外壳，也包括一点相关的光谱信息。安慰剂和活性 Fortovase 胶囊之间的区别不是很重 要，用透射方式代替反射方式来收集和分析安慰剂和活性 Fortovase 胶囊的光谱数据是很有 必要的。
3 . 结 论
这次研究结果表明，使用 Brimrose Luminar3030 自由空间光谱仪来区别安慰剂和活性 药片是完全可行的。多数情况下，进行剂量标准的定量分析也是可行的。光谱仪可以对几乎 所有的药片进行分析，当药片在传送带上移动时可以进行光谱的收集。每分钟能被检测的药 片数量取决于扫描的波长范围。据估计，每分钟至少分析 50 个药片，在某些情况下，每分钟可以达到 90 个。通过对很多药片和大量剂量标准的检测，一份在线、实时的药片分析方 案可以根据检测结果进行校正和改进。执行这种方案将需购买一台带有在光谱仪下方传送药 片的传送带的仪器和一台能把药片归类到不同盒子里的药片分类器。安装和培训以后，可以 进行实时、在线操作而不需要 Brimrose 公司的人员支持。
