校準(zhǔn)曲線制作方法及裝置、目標(biāo)成分標(biāo)定方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及根據(jù)被檢體的觀測數(shù)據(jù)制作用于導(dǎo)出關(guān)于被檢體的目標(biāo)成分的含量 的校準(zhǔn)曲線的技術(shù)，以及求出關(guān)于被檢體的目標(biāo)成分含量的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)有技術(shù)中，本申請的發(fā)明人為了制作目標(biāo)成分的校準(zhǔn)曲線以及使用校準(zhǔn)曲線 標(biāo)定目標(biāo)成分，提議使用獨立成分分析。例如，在專利文獻(xiàn)1中，在制作校準(zhǔn)曲線時，對成分 已知的多個樣本的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行獨立成分分析，根據(jù)求出的獨立成分的混合比和目標(biāo)成分 的已知成分量的關(guān)系，確定單回歸的校準(zhǔn)曲線。然后，在標(biāo)定目標(biāo)成分時，對關(guān)于成分量未 知的對象樣本的觀測數(shù)據(jù)，使用校準(zhǔn)曲線制作時求出的獨立成分和校準(zhǔn)曲線，進(jìn)行目標(biāo)成 分的標(biāo)定。而且還記載有如下的技術(shù)：作為觀測數(shù)據(jù)的第一前處理，通過應(yīng)用零空間投影法 (PNS)或標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量變換（SNV)而除去觀測數(shù)據(jù)的變動，進(jìn)行高精度的標(biāo)定。
[0003] 然而，本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)：在該在先技術(shù)的前處理中，存在沒有完全除去的變 動，存在不能得到足夠精度的情況。
[0004] 在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)1 :日本專利特開2013-160574號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明是為了解決上述課題的至少一部分而完成的，可以作為以下方式或者應(yīng)用 例而實現(xiàn)。
[0008] (1)根據(jù)本發(fā)明的第一方式，提供一種制作用于根據(jù)被檢體的觀測數(shù)據(jù)導(dǎo)出與所 述被檢體有關(guān)的目標(biāo)成分的含量的校準(zhǔn)曲線的校準(zhǔn)曲線制作方法。該校準(zhǔn)曲線制作方法包 括求出包含各樣本的獨立成分的獨立成分矩陣的步驟，在該步驟中，通過按順序執(zhí)行包含 觀測數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化的第一前處理、包含白化的第二前處理、以及獨立成分分析處理而求出 獨立成分矩陣。而且，在第一前處理中，在關(guān)于多個樣本的觀測數(shù)據(jù)中添加同一噪聲。
[0009] 根據(jù)該方法，通過在關(guān)于多個樣本的觀測數(shù)據(jù)中添加同一噪聲，與不添加噪聲的 情況相比較，能夠降低觀測數(shù)據(jù)中所含的變動的影響，可以提高標(biāo)定精度。
[0010] 在一個實施方式中，校準(zhǔn)曲線制作方法包括：(a)計算機(jī)取得與所述被檢體的多 個樣本有關(guān)的所述觀測數(shù)據(jù)的步驟；(b)所述計算機(jī)取得與各個所述樣本有關(guān)的所述目標(biāo) 成分的含量的步驟；（c)所述計算機(jī)推算將每個所述樣本的觀測數(shù)據(jù)分離為多個獨立成分 時的多個獨立成分，并根據(jù)多個所述獨立成分而對每個所述樣本求出與所述目標(biāo)成分相對 應(yīng)的混合系數(shù)的步驟；以及（d)所述計算機(jī)根據(jù)多個所述樣本的所述目標(biāo)成分的含量和每 個所述樣本的所述混合系數(shù)，求出所述校準(zhǔn)曲線的回歸方程式的步驟。所述步驟（c)包含： (i)所述計算機(jī)求出包含各個所述樣本的所述獨立成分的獨立成分矩陣的步驟；（ii)所述 計算機(jī)根據(jù)所述獨立成分矩陣，求出表示對各個所述樣本中的每個所述獨立成分的獨立成 分元素的比例進(jìn)行規(guī)定的向量的集合的推算混合矩陣的步驟；以及（iii)所述計算機(jī)對所 述推算混合矩陣中所含的每個所述向量求出與多個所述樣本的所述目標(biāo)成分的含量的相 關(guān)性，并選擇被判定為所述相關(guān)性最高的所述向量作為與所述目標(biāo)成分相對應(yīng)的混合系數(shù) 的步驟。在所述步驟（i)中，所述計算機(jī)通過按順序執(zhí)行包含所述觀測數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化的第 一前處理、包含白化的第二前處理、以及獨立成分分析處理求出所述獨立成分矩陣，所述計 算機(jī)在所述第一前處理中，在多個所述樣本的所述觀測數(shù)據(jù)中添加同一噪聲。
[0011] 根據(jù)該校準(zhǔn)曲線制作方法，對被檢體的多個樣本，根據(jù)從各樣本取得的觀測數(shù)據(jù) 和目標(biāo)成分的含量，制作用于根據(jù)被檢體的觀測數(shù)據(jù)導(dǎo)出被檢體所含的目標(biāo)成分量的校準(zhǔn) 曲線。因此，如果使用該校準(zhǔn)曲線，則即使被檢體的觀測數(shù)據(jù)是一個，也能夠高精度地求出 目標(biāo)成分的含量。因而，如果利用該校準(zhǔn)曲線制作方法預(yù)先制作校準(zhǔn)曲線，則在標(biāo)定時，對 被檢體僅取得一個觀測數(shù)據(jù)即可。其結(jié)果，根據(jù)作為實測值的一個觀測數(shù)據(jù)就能夠高精度 地求出目標(biāo)成分量。而且，求出推算混合矩陣，因為從推算混合矩陣中選出與樣本的目標(biāo)成 分的含量的相關(guān)性強(qiáng)的向量，所以能夠得到推算精度高的混合系數(shù)。并且，在第一前處理 中，通過在與多個樣本有關(guān)的觀測數(shù)據(jù)中添加同一噪聲，可以提高標(biāo)定精度。而且，上述步 驟（a)至（d)所記載的計算機(jī)可以是同一臺計算機(jī)，也可以是多臺不同的計算機(jī)。即，可以 是多臺計算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行通信并進(jìn)行各步驟。以下在說明書中，計算機(jī)執(zhí)行各步驟時，與其 同樣，計算機(jī)可以是同一臺計算機(jī)，也可以是多臺不同的計算機(jī)。
[0012] (2)根據(jù)本發(fā)明的第二方式，提供制作用于根據(jù)被檢體的觀測數(shù)據(jù)導(dǎo)出與所述被 檢體有關(guān)的目標(biāo)成分的含量的校準(zhǔn)曲線的校準(zhǔn)曲線制作裝置。該校準(zhǔn)曲線制作裝置包括求 出獨立成分矩陣的獨立成分矩陣計算部，該獨立成分矩陣包含各樣本的獨立成分。該獨立 成分矩陣計算部通過按順序執(zhí)行包含觀測數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化的第一前處理、包含白化的第二前 處理、以及獨立成分分析處理，求出獨立成分矩陣。而且，在第一前處理中，在與多個樣本有 關(guān)的觀測數(shù)據(jù)中添加同一噪聲。
[0013] 根據(jù)該校準(zhǔn)曲線制作裝置，通過在與多個樣本有關(guān)的觀測數(shù)據(jù)中添加同一噪聲， 與不添加噪聲的情況相比，能夠降低觀測數(shù)據(jù)所含的變動的影響，可以提高標(biāo)定精度。
[0014] 在一個實施方式中，校準(zhǔn)曲線制作裝置包括：樣本觀測數(shù)據(jù)取得部，取得與所述被 檢體的多個樣本有關(guān)的所述觀測數(shù)據(jù)；樣本目標(biāo)成分量取得部，取得與各個所述樣本有關(guān) 的所述目標(biāo)成分的含量；混合系數(shù)推算部，推算將每個所述樣本的觀測數(shù)據(jù)分離為多個獨 立成分時的多個獨立成分，根據(jù)多個所述獨立成分，對每個所述樣本求出與所述目標(biāo)成分 相對應(yīng)的混合系數(shù)；以及回歸方程式計算部，根據(jù)多個所述樣本的所述目標(biāo)成分的含量和 每個所述樣本的所述混合系數(shù)，求出所述校準(zhǔn)曲線的回歸方程式。所述混合系數(shù)推算部包 括：獨立成分矩陣計算部，求出包含各個所述樣本的各個所述獨立成分的獨立成分矩陣； 推算混合矩陣計算部，根據(jù)所述獨立成分矩陣，求出表示向量的集合的推算混合矩陣，該向 量對各個所述樣本中的每個所述獨立成分的獨立成分元素的比例進(jìn)行規(guī)定；以及混合系數(shù) 選擇部，對所述推算混合矩陣所含的每個所述向量，求出與多個所述樣本的所述目標(biāo)成分 的含量的相關(guān)性，選擇被判定為所述相關(guān)性最高的所述向量作為對應(yīng)于所述目標(biāo)成分的混 合系數(shù)。所述獨立成分矩陣計算部通過按順序執(zhí)行包含所述觀測數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化的第一前處 理、包含白化的第二前處理、以及獨立成分分析處理而求出所述獨立成分矩陣。所述獨立成 分矩陣計算部在所述第一前處理中，在與多個所述樣本有關(guān)的所述觀測數(shù)據(jù)中添加同一噪 聲。
[0015] 根據(jù)該校準(zhǔn)曲線制作裝置，對被檢體的多個樣本，根據(jù)從各樣本取得的觀測數(shù)據(jù) 和目標(biāo)成分的含量，制作用于根據(jù)被檢體的觀測數(shù)據(jù)導(dǎo)出被檢體所含的目標(biāo)成分量的校準(zhǔn) 曲線。因此，如果使用該校準(zhǔn)曲線，則即使被檢體的觀測數(shù)據(jù)是一個，也能夠高精度地求出 目標(biāo)成分的含量。因而，如果利用該校準(zhǔn)曲線制作裝置預(yù)先制作校準(zhǔn)曲線，則在標(biāo)定時，對 被檢體僅取得一個觀測數(shù)據(jù)即可。其結(jié)果，根據(jù)作為實測值的一個觀測數(shù)據(jù)就能夠高精度 地求出目標(biāo)成分量。而且，求出推算混合矩陣，因為從推算混合矩陣中選出與樣本的目標(biāo)成 分的含量的相關(guān)性強(qiáng)的向量，所以能夠得到推算精度高的混合系數(shù)。并且，在第一前處理中 通過在與多個樣本有關(guān)的觀測數(shù)據(jù)中添加同一噪聲，可以提高標(biāo)定精度。
[0016] (3)根據(jù)本發(fā)明的第三方式，提供求出與被檢體有關(guān)的目標(biāo)成分的含量的目標(biāo)成 分標(biāo)定方法。該目標(biāo)成分標(biāo)定方法包括根據(jù)與被檢體有關(guān)的觀測數(shù)據(jù)和標(biāo)定用數(shù)據(jù)求出針 對與被檢體有關(guān)的目標(biāo)成分的混合系數(shù)的步驟，在該步驟中，按順序執(zhí)行包含觀測數(shù)據(jù)的 標(biāo)準(zhǔn)化的第一前處理、以及包含白化的第二前處理，在第一前處理中，在與被檢體有關(guān)的觀 測數(shù)據(jù)中添加噪聲。
[0017] 根據(jù)該目標(biāo)成分標(biāo)定方法，通過在與被檢體有關(guān)的觀測數(shù)據(jù)中添加噪聲，與不添 加噪聲的情況相比，能夠降低觀測數(shù)據(jù)中所含的變動的影響，可以提高標(biāo)定精度。
[0018] 在一個實施方式中，目標(biāo)成分標(biāo)定方法包括：(a)計算機(jī)取得與所述被檢體有關(guān) 的觀測數(shù)據(jù)的步驟；(b)所述計算機(jī)取得至少包含與所述目標(biāo)成分相對應(yīng)的獨立成分的標(biāo) 定用數(shù)據(jù)的步驟；（c)所述計算機(jī)根據(jù)與所述被檢體有關(guān)的觀測數(shù)據(jù)和所述標(biāo)定用數(shù)據(jù)， 求出針對與所述被檢體有關(guān)的所述目標(biāo)成分的混合系數(shù)的步驟；（d)所述計算機(jī)根據(jù)預(yù)先 準(zhǔn)備的、表示與所述目標(biāo)成分對應(yīng)的混合系數(shù)和含量的關(guān)系的回歸方程式的常數(shù)、以及在 所述步驟（c)中求出的混合系數(shù)而計算所述目標(biāo)成分的含量的步驟。在所述步驟（c)中， 所述計算機(jī)按順序執(zhí)行包含所述觀測數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化的第一前處理、以及包含白化的第二前 處理，所述計算機(jī)在所述第一前處理中，在與所述被檢體有關(guān)的所述觀測數(shù)據(jù)中添加噪聲。
[0019] 根據(jù)該目標(biāo)成分標(biāo)定方法，即使僅取得與被檢體有關(guān)的一個觀測數(shù)據(jù)，也能夠高 精度地求出與被檢體有關(guān)的目標(biāo)成分的含量。而且，通過在與被檢體有關(guān)的觀測數(shù)據(jù)中添 加噪聲，可以提尚標(biāo)定精度。
[0020] (4)根據(jù)本發(fā)明的第四方式，提供求出與被檢體有關(guān)的目標(biāo)成分的含量的目標(biāo)成 分標(biāo)定裝置。該目標(biāo)成分標(biāo)定裝置包括求出針對與被檢體有關(guān)的目標(biāo)成分的混合系數(shù)的混 合系數(shù)計算部。該混合系數(shù)計算部按順序執(zhí)行包含觀測數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化的第一前處理、以及 包含白化的第二前處理，并且在第一前處理中，在與被檢體有關(guān)的觀測數(shù)據(jù)中添加噪聲。
[0021] 根據(jù)該目標(biāo)成分標(biāo)定裝置，通過在與被檢體有關(guān)的觀測數(shù)據(jù)中添加噪聲，與不添 加噪聲的情況相比較，能夠降低觀測數(shù)據(jù)中所含的變動的影響，可以提高標(biāo)定精度。
[0022] 在一個實施方式中，目標(biāo)成分標(biāo)定裝置包括：取得與所述被檢體有關(guān)的觀測數(shù)據(jù) 的被檢體觀測數(shù)據(jù)取得部；取得至少包含與所述目標(biāo)成分相對應(yīng)的獨立成分的標(biāo)定用數(shù)據(jù) 的標(biāo)定用數(shù)據(jù)取得部；根據(jù)與所述被檢體有關(guān)的觀測數(shù)據(jù)和所述標(biāo)定用數(shù)據(jù)，求出針對與 所述被檢體有關(guān)的所述目標(biāo)成分的混合系數(shù)的混合系數(shù)計算部；以及根據(jù)預(yù)先準(zhǔn)備的、表 示與所述目標(biāo)成分對應(yīng)的混合系數(shù)和含量的關(guān)系的回歸方程式的常數(shù)，及由所述混合系數(shù) 計算部求出的混合系數(shù)，而計算所述目標(biāo)成分的含量的目標(biāo)成分量計算部。所述混合系數(shù) 計算部按順序執(zhí)行包含所述觀測數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化的第一前處理、和包含白化的第二前處理， 并且在所述第一前處理中，在與所述被檢體有關(guān)的所述觀測數(shù)據(jù)中添加噪聲。
[0023] 根據(jù)該目標(biāo)成分標(biāo)定裝置，即使僅取得與被檢體有關(guān)的一個觀測數(shù)據(jù)，也能夠高 精度地求出與被檢體有關(guān)的目標(biāo)成分的含量。而且，通過在與被檢體有關(guān)的觀測數(shù)據(jù)中添 加噪聲，可以提高標(biāo)定精度。
[0024] 在上述方法或者裝置中，在所述第一前處理中，在添加所述噪聲之后，可以按順序 執(zhí)行零空間投影法的處理和所述標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，利用添加噪聲和零空間投影法的處 理這二者的效果，能夠有效地降低觀測數(shù)據(jù)中所含的各種變動的影響，可以提高標(biāo)定精度。
[0025] 或者，在上述方法或者裝置中，在所述第一前處理中，在零空間投影法的處理之 后，可以按順序執(zhí)行添加所述噪聲和所述標(biāo)準(zhǔn)化。利用該結(jié)構(gòu)，利用添加噪聲和零空間投影 法的處理這二者的效果，能夠有效地降低觀測數(shù)據(jù)所含的各種變動的影響，可以提高標(biāo)定 精度。
[0026] 本發(fā)明也可以通過上述方式之外的各種方式來實現(xiàn)，例如，可以通過包含上述裝 置的電子設(shè)備、實現(xiàn)上述裝置的各部功能的計算機(jī)程序、以及存儲計算機(jī)程序的非臨時性 記錄介質(zhì)（non-transitory storage medium)等方式等來實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0027] 圖1的（A)~（F)是示出利用獨立成分分析的校準(zhǔn)曲線制作處理的概要的說明 圖。
[0028] 圖2的（A)~（D)是示出目標(biāo)成分的標(biāo)定處理的概要的說明圖。
[0029] 圖3的（A)~（C)是示出利用添加噪聲的獨立成分分析的概要的說明圖。
[0030] 圖4是比較示出有無添加噪聲的標(biāo)定精度的說明圖。
[0031] 圖5是校準(zhǔn)曲線制作處理的流程圖。
[0032] 圖6是示出在校準(zhǔn)曲線制作處理中使用的計算機(jī)的說明圖。
[0033] 圖7是在校準(zhǔn)曲線制作處理中使用的裝置的功能框圖。