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(cè)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(qǐng)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(dú)立成分分析。例如，在專利文獻(xiàn)1中，在制作校準(zhǔn)曲線時(shí)，對(duì)成分 已知的多個(gè)樣本的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立成分分析，根據(jù)求出的獨(dú)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(shí)，對(duì)關(guān)于成分量未 知的對(duì)象樣本的觀測(cè)數(shù)據(jù)，使用校準(zhǔn)曲線制作時(shí)求出的獨(dú)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(cè)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(cè)數(shù)據(jù)的變動(dòng)，進(jìn)行高精度的標(biāo)定。
[0003] 然而，本申請(qǐng)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(dòng)，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(hào)公報(bào)

【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(shí)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(cè)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(dú)立成分的獨(dú)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(cè)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(dú)立成分分析處理而求出 獨(dú)立成分矩陣。而且，在第一前處理中，在關(guān)于多個(gè)樣本的觀測(cè)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(gè)樣本的觀測(cè)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(cè)數(shù)據(jù)中所含的變動(dòng)的影響，可以提高標(biāo)定精度。
[0010] 在一個(gè)實(shí)施方式中，校準(zhǔn)曲線制作方法包括：(a)計(jì)算機(jī)取得與所述被檢體的多 個(gè)樣本有關(guān)的所述觀測(cè)數(shù)據(jù)的步驟；(b)所述計(jì)算機(jī)取得與各個(gè)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(jì)算機(jī)推算將每個(gè)所述樣本的觀測(cè)數(shù)據(jù)分離為多個(gè)獨(dú)立成分 時(shí)的多個(gè)獨(dú)立成分，并根據(jù)多個(gè)所述獨(dú)立成分而對(duì)每個(gè)所述樣本求出與所述目標(biāo)成分相對(duì) 應(yīng)的混合系數(shù)的步驟；以及（d)所述計(jì)算機(jī)根據(jù)多個(gè)所述樣本的所述目標(biāo)成分的含量和每 個(gè)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(jì)算機(jī)求出包含各個(gè)所述樣本的所述獨(dú)立成分的獨(dú)立成分矩陣的步驟；（ii)所述 計(jì)算機(jī)根據(jù)所述獨(dú)立成分矩陣，求出表示對(duì)各個(gè)所述樣本中的每個(gè)所述獨(dú)立成分的獨(dú)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(jì)算機(jī)對(duì)所 述推算混合矩陣中所含的每個(gè)所述向量求出與多個(gè)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(duì)應(yīng)的混合系數(shù) 的步驟。在所述步驟（i)中，所述計(jì)算機(jī)通過按順序執(zhí)行包含所述觀測(cè)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(dú)立成分分析處理求出所述獨(dú)立成分矩陣，所述計(jì) 算機(jī)在所述第一前處理中，在多個(gè)所述樣本的所述觀測(cè)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(duì)被檢體的多個(gè)樣本，根據(jù)從各樣本取得的觀測(cè)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(cè)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(cè)數(shù)據(jù)是一個(gè)，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(shí)，對(duì) 被檢體僅取得一個(gè)觀測(cè)數(shù)據(jù)即可。其結(jié)果，根據(jù)作為實(shí)測(cè)值的一個(gè)觀測(cè)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?yàn)閺耐扑慊旌暇仃囍羞x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(gè)樣本有關(guān)的觀測(cè)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(jì)算機(jī)可以是同一臺(tái)計(jì)算機(jī)，也可以是多臺(tái)不同的計(jì)算機(jī)。即，可以 是多臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行通信并進(jìn)行各步驟。以下在說明書中，計(jì)算機(jī)執(zhí)行各步驟時(shí)，與其 同樣，計(jì)算機(jī)可以是同一臺(tái)計(jì)算機(jī)，也可以是多臺(tái)不同的計(jì)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(cè)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(dú)立成分矩陣的獨(dú)立成分矩陣計(jì)算部，該獨(dú)立成分矩陣包含各樣本的獨(dú)立成分。該獨(dú)立 成分矩陣計(jì)算部通過按順序執(zhí)行包含觀測(cè)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(dú)立成分分析處理，求出獨(dú)立成分矩陣。而且，在第一前處理中，在與多個(gè)樣本有 關(guān)的觀測(cè)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(gè)樣本有關(guān)的觀測(cè)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(cè)數(shù)據(jù)所含的變動(dòng)的影響，可以提高標(biāo)定精度。
[0014] 在一個(gè)實(shí)施方式中，校準(zhǔn)曲線制作裝置包括：樣本觀測(cè)數(shù)據(jù)取得部，取得與所述被 檢體的多個(gè)樣本有關(guān)的所述觀測(cè)數(shù)據(jù)；樣本目標(biāo)成分量取得部，取得與各個(gè)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(gè)所述樣本的觀測(cè)數(shù)據(jù)分離為多個(gè)獨(dú) 立成分時(shí)的多個(gè)獨(dú)立成分，根據(jù)多個(gè)所述獨(dú)立成分，對(duì)每個(gè)所述樣本求出與所述目標(biāo)成分 相對(duì)應(yīng)的混合系數(shù)；以及回歸方程式計(jì)算部，根據(jù)多個(gè)所述樣本的所述目標(biāo)成分的含量和 每個(gè)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(dú)立成分矩陣計(jì)算部，求出包含各個(gè)所述樣本的各個(gè)所述獨(dú)立成分的獨(dú)立成分矩陣； 推算混合矩陣計(jì)算部，根據(jù)所述獨(dú)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(duì)各個(gè)所述樣本中的每個(gè)所述獨(dú)立成分的獨(dú)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(duì)所述推算混合矩陣所含的每個(gè)所述向量，求出與多個(gè)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(duì)應(yīng)于所述目標(biāo)成分的混 合系數(shù)。所述獨(dú)立成分矩陣計(jì)算部通過按順序執(zhí)行包含所述觀測(cè)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(dú)立成分分析處理而求出所述獨(dú)立成分矩陣。所述獨(dú)立成 分矩陣計(jì)算部在所述第一前處理中，在與多個(gè)所述樣本有關(guān)的所述觀測(cè)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(duì)被檢體的多個(gè)樣本，根據(jù)從各樣本取得的觀測(cè)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(cè)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(cè)數(shù)據(jù)是一個(gè)，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(shí)，對(duì) 被檢體僅取得一個(gè)觀測(cè)數(shù)據(jù)即可。其結(jié)果，根據(jù)作為實(shí)測(cè)值的一個(gè)觀測(cè)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?yàn)閺耐扑慊旌暇仃囍羞x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(gè)樣本有關(guān)的觀測(cè)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(cè)數(shù)據(jù)和標(biāo)定用數(shù)據(jù)求出針 對(duì)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)數(shù)據(jù)中所含的變動(dòng)的影響，可以提高標(biāo)定精度。
[0018] 在一個(gè)實(shí)施方式中，目標(biāo)成分標(biāo)定方法包括：(a)計(jì)算機(jī)取得與所述被檢體有關(guān) 的觀測(cè)數(shù)據(jù)的步驟；(b)所述計(jì)算機(jī)取得至少包含與所述目標(biāo)成分相對(duì)應(yīng)的獨(dú)立成分的標(biāo) 定用數(shù)據(jù)的步驟；（c)所述計(jì)算機(jī)根據(jù)與所述被檢體有關(guān)的觀測(cè)數(shù)據(jù)和所述標(biāo)定用數(shù)據(jù)， 求出針對(duì)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(jì)算機(jī)根據(jù)預(yù)先 準(zhǔn)備的、表示與所述目標(biāo)成分對(duì)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(jì)算所述目標(biāo)成分的含量的步驟。在所述步驟（c)中， 所述計(jì)算機(jī)按順序執(zhí)行包含所述觀測(cè)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(jì)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(cè)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(gè)觀測(cè)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(cè)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(duì)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(jì)算部。該混合系數(shù)計(jì)算部按順序執(zhí)行包含觀測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)數(shù)據(jù)中所含的變動(dòng)的影響，可以提高標(biāo)定精度。
[0022] 在一個(gè)實(shí)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(cè)數(shù)據(jù) 的被檢體觀測(cè)數(shù)據(jù)取得部；取得至少包含與所述目標(biāo)成分相對(duì)應(yīng)的獨(dú)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(cè)數(shù)據(jù)和所述標(biāo)定用數(shù)據(jù)，求出針對(duì)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(jì)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(duì)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(jì)算部求出的混合系數(shù)，而計(jì)算所述目標(biāo)成分的含量的目標(biāo)成分量計(jì)算部。所述混合系數(shù) 計(jì)算部按順序執(zhí)行包含所述觀測(cè)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(cè)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(gè)觀測(cè)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(cè)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(cè)數(shù)據(jù)中所含的各種變動(dòng)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(cè)數(shù)據(jù)所含的各種變動(dòng)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(shí)現(xiàn)，例如，可以通過包含上述裝 置的電子設(shè)備、實(shí)現(xiàn)上述裝置的各部功能的計(jì)算機(jī)程序、以及存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序的非臨時(shí)性 記錄介質(zhì)（non-transitory storage medium)等方式等來實(shí)現(xiàn)。
【附圖說明】
[0027] 圖1的（A)~（F)是示出利用獨(dú)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(dú)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(jì)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。