增加的單變 量函數(shù)，其中，所述λ為1至Ν的整數(shù)。
[0023] 根據(jù)該目標(biāo)成分校準(zhǔn)裝置，即使對(duì)被檢測體僅取得一個(gè)觀測數(shù)據(jù)，也能夠高精度 地求出關(guān)于被檢測體的目標(biāo)成分的含量。另外，由于在第一預(yù)處理中進(jìn)行零空間投影法處 理，因而能夠降低觀測數(shù)據(jù)中含有的基線波動(dòng)所帶來的影響而提高校準(zhǔn)精度。
[0024] 在上述方法或裝置中，所述單變量函數(shù)可以包括指數(shù)為非整數(shù)的實(shí)數(shù)的所述λ 的取冪函數(shù)。根據(jù)該方法，能夠使用簡單的單變量函數(shù)而有效地降低觀測數(shù)據(jù)中含有的基 線波動(dòng)所帶來的影響，可以提高校準(zhǔn)精度。
[0025] 在上述方法或裝置中，所述λ的取冪函數(shù)的所述指數(shù)的值可以是〇~3. 0范圍的 非整數(shù)的實(shí)數(shù)。根據(jù)該方法，能夠進(jìn)一步降低觀測數(shù)據(jù)中含有的基線波動(dòng)所帶來的影響，可 以提高校準(zhǔn)精度。
[0026] 本發(fā)明也能以上述的方式以外的各種方式實(shí)現(xiàn)，例如，能夠以包括上述的裝置的 電子設(shè)備或?qū)崿F(xiàn)上述裝置的各部的功能的計(jì)算機(jī)程序以及存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序的非暫時(shí)性記 錄介質(zhì)（non-transitory storage medium)等方式等實(shí)現(xiàn)。
【附圖說明】
[0027] 圖1的㈧~（F)是示出利用了獨(dú)立成分分析的校準(zhǔn)曲線創(chuàng)建處理的概要的說明 圖。
[0028] 圖2的（A)~（D)是示出目標(biāo)成分的校準(zhǔn)處理的概要的說明圖。
[0029] 圖3的（A)和（B)是示出作為依賴于波長的波動(dòng)而可以使用的各種函數(shù)的例子的 說明圖。
[0030] 圖4的（A)和（B)是示出取冪函數(shù)λ °的指數(shù)α對(duì)校準(zhǔn)精度所帶來的影響的圖 表。
[0031] 圖5是校準(zhǔn)曲線創(chuàng)建處理的流程圖。
[0032] 圖6是示出在校準(zhǔn)曲線創(chuàng)建處理中所使用的計(jì)算機(jī)的說明圖。
[0033] 圖7是在校準(zhǔn)曲線創(chuàng)建處理中所使用的裝置的功能框圖。
[0034] 圖8是示出獨(dú)立成分矩陣計(jì)算部的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的功能框圖。
[0035] 圖9是示意性示出測量數(shù)據(jù)集（Dataset) DS1的說明圖。
[0036] 圖10是混合系數(shù)估計(jì)處理的流程圖。
[0037] 圖11是說明估計(jì)混合矩陣蓋的說明圖。
[0038] 圖12是回歸公式的計(jì)算處理的流程圖。
[0039] 圖13是使用于目標(biāo)成分的校準(zhǔn)處理的裝置的功能框圖。
[0040] 圖14是目標(biāo)成分的校準(zhǔn)處理的流程圖。
[0041] 符號(hào)說明
[0042] 10…CPU，20…存儲(chǔ)器，30···硬盤驅(qū)動(dòng)器，50···輸入接口，60···輸出接口，100…計(jì)算 機(jī)，200…分光測量儀，400…校準(zhǔn)曲線創(chuàng)建裝置，410…樣品觀測數(shù)據(jù)取得部，420…樣品目 標(biāo)成分量取得部，430…混合系數(shù)估計(jì)部，432…獨(dú)立成分矩陣計(jì)算部，434…估計(jì)混合矩陣 計(jì)算部，436…混合系數(shù)選擇部，440…回歸公式計(jì)算部，450…第一預(yù)處理部（標(biāo)準(zhǔn)化處理 部），452···標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量變換（SNV)，454···零空間投影法（PNS)，460···第二預(yù)處理部（白化 處理部），462···主成分分析（PCA)，464···因子分析（FA)，470···獨(dú)立成分分析處理部，472… 第一處理，474…第二處理，500…校準(zhǔn)裝置，510…被檢測體觀測數(shù)據(jù)取得部，520…校準(zhǔn)用 數(shù)據(jù)取得部，530…混合系數(shù)計(jì)算部（內(nèi)積運(yùn)算部），532…預(yù)處理部，540…目的成分量計(jì)算 部，550…非易失性存儲(chǔ)裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0043] 下面，按以下的順序說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0044] A.校準(zhǔn)曲線創(chuàng)建處理及校準(zhǔn)處理的概要：
[0045] B.零空間投影法及其效果：
[0046] C.校準(zhǔn)曲線創(chuàng)建方法：
[0047] D.目標(biāo)成分的校準(zhǔn)方法：
[0048] E.各種算法及其影響：
[0049] F.變形例：
[0050] 在本實(shí)施方式中使用以下的縮寫詞：
[0051] · ICA :獨(dú)立成分分析（Independent Component Analysis)
[0052] · SNV :標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量變換（Standard Normal Variate transformation)
[0053] · PNS :零空間投影法（Project on Null Space)
[0054] · PCA :主成分分析（Principal Components Analysis)
[0055] · FA :因子分析（Factor Analysis)
[0056] A.校準(zhǔn)曲線創(chuàng)建處理及校準(zhǔn)處理的概要
[0057] 圖1是示出利用了獨(dú)立成分分析的校準(zhǔn)曲線創(chuàng)建處理的概要的說明圖。圖1的 (A)示出了有關(guān)多個(gè)樣品的觀測數(shù)據(jù)（也稱為"測量數(shù)據(jù)"）的一個(gè)例子。該觀測數(shù)據(jù)為分 光吸光度，例如能夠通過含有葡萄糖等多種化學(xué)成分的樣品的分光測定而得到。作為在校 準(zhǔn)曲線創(chuàng)建處理中使用的多個(gè)樣品，使用了目標(biāo)成分（例如葡萄糖）的含量為已知的樣品。 也可以取而代之由分析裝置測量多個(gè)樣品中含有的目標(biāo)成分的含量。
[0058] 當(dāng)創(chuàng)建校準(zhǔn)曲線時(shí)，首先，通過對(duì)觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理而減少觀測數(shù)據(jù)中含有的 波動(dòng)和噪聲（圖1的（B))。作為預(yù)處理，例如，進(jìn)行包括觀測數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化（正規(guī)化）的 第一預(yù)處理和包括白化的第二預(yù)處理。在第一預(yù)處理中，為了減少由于觀測數(shù)據(jù)的各種各 樣的波動(dòng)因素（樣品狀態(tài)和測量環(huán)境的變化等）所引起的影響，則優(yōu)選執(zhí)行零空間投影法。 接著，通過對(duì)預(yù)處理后的觀測數(shù)據(jù)執(zhí)行獨(dú)立成分分析處理而得到多個(gè)獨(dú)立成分IC1、IC2… (圖1的（C))。這些獨(dú)立成分IC1、IC2…是對(duì)應(yīng)于各樣品中含有的各個(gè)物質(zhì)成分的數(shù)據(jù)， 在統(tǒng)計(jì)學(xué)上是彼此獨(dú)立的成分。各樣品的觀測數(shù)據(jù)可以作為這些獨(dú)立成分IC1、IC2…的線 性組合而進(jìn)行再現(xiàn)。在圖1的（C)中，僅例示了兩個(gè)獨(dú)立成分IC1、IC2,但是獨(dú)立成分的數(shù) 量可以適當(dāng)設(shè)定為兩個(gè)以上的任意數(shù)。此外，在實(shí)施方式的說明中，"目標(biāo)成分"這一術(shù)語意 思是指樣品中含有的物質(zhì)或化學(xué)成分，另一方面，"獨(dú)立成分"這一術(shù)語意思是指具有與樣 品的觀測數(shù)據(jù)相同的數(shù)據(jù)長度的數(shù)據(jù)。
[0059] 接著，如圖1的（D)~圖1的（F)所示，計(jì)算預(yù)處理后的觀測數(shù)據(jù)與獨(dú)立成分（例 如IC1)的內(nèi)積。圖1的（D)的觀測數(shù)據(jù)是與圖1的（B)相同的數(shù)據(jù)。如果取一個(gè)觀測數(shù) 據(jù)與一個(gè)獨(dú)立成分IC1的內(nèi)積，則就得到有關(guān)該觀測數(shù)據(jù)的一個(gè)內(nèi)積值。因此，如果計(jì)算多 個(gè)觀測數(shù)據(jù)與相同的獨(dú)立成分IC1的內(nèi)積，則得到對(duì)于相同的獨(dú)立成分IC1有關(guān)多個(gè)樣品 的多個(gè)內(nèi)積值。圖1的（F)是將關(guān)于多個(gè)樣品的內(nèi)積值P作為橫軸，并將多個(gè)樣品中含有 的目標(biāo)成分的已知的含量C作為縱軸而繪制的圖。假設(shè)在內(nèi)積中使用的獨(dú)立成分IC1是與 目標(biāo)成分對(duì)應(yīng)的獨(dú)立成分的情況下，如圖1的（F)所示，內(nèi)積值P與各樣品的目標(biāo)成分的含 量C具有很強(qiáng)的相關(guān)性。因此，能夠?qū)⒃趫D1的（C)中得到的多個(gè)獨(dú)立成分IC1、IC2…中 顯示最強(qiáng)相關(guān)性的獨(dú)立成分選擇作為與目標(biāo)成分對(duì)應(yīng)的獨(dú)立成分。在圖1的例子中，獨(dú)立 成分IC1是與校準(zhǔn)的目標(biāo)成分（例如葡萄糖）對(duì)應(yīng)的獨(dú)立成分。校準(zhǔn)曲線表示為由圖1的 (F)的繪制（plot)的一元回歸公式C = uP+v給出的直線。此外，內(nèi)積值P由于是與獨(dú)立成 分IC1在各樣品中的含量成正比的值，因而也稱為"混合系數(shù)"。
[0060] 圖2是示出使用了校準(zhǔn)曲線的目標(biāo)成分校準(zhǔn)處理的概要的說明圖。在校準(zhǔn)處理 中，使用通過圖1中示出的校準(zhǔn)曲線創(chuàng)建處理得到的目標(biāo)成分的獨(dú)立成分IC1 (圖1的（E)) 和校準(zhǔn)曲線（圖1的（F))而進(jìn)行。在校準(zhǔn)處理中，首先，取得目標(biāo)成分的含量未知的樣品 的觀測數(shù)據(jù)（圖2的（A))。接著，對(duì)該觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理（圖2的（B))。該預(yù)處理優(yōu)選 為與在校準(zhǔn)曲線的創(chuàng)建時(shí)使用過的預(yù)處理相同的處理。然后，通過取得該預(yù)處理后的觀測 數(shù)據(jù)與獨(dú)立成分IC1(圖2的（B))的內(nèi)積，計(jì)算有關(guān)觀測數(shù)據(jù)的內(nèi)積值P。通過將該內(nèi)積值 P適用于校準(zhǔn)曲線（圖2的（D))，從而能夠決定目標(biāo)成分的含量C。此外，有關(guān)圖1的校準(zhǔn) 曲線創(chuàng)建處理和圖2的校準(zhǔn)處理的具體內(nèi)容將在后面詳述。
[0061] B.零空間投影法及其效果
[0062] 一般而言，在理想體系中，測量數(shù)據(jù)X (處理對(duì)象數(shù)據(jù)X)使用m個(gè)（m為2以上的 整數(shù)）獨(dú)立成分Sl (i = 1~m)和各自的混合比例Cl而由下面的公式表示：
[0063] 公式 1
[0064]
[0065] 在此，A為由混合比例例Cl形成的矩陣（混合矩陣）。
[0066] 在ICA(獨(dú)立成分分析）中，也以該模型為前提而執(zhí)行處理。但是，在實(shí)際的測量 數(shù)據(jù)中存在有各種各樣的波動(dòng)因素（樣品狀態(tài)和測量環(huán)境的變化等）。因此，作為考慮了那 些因素的模型，考慮通過下面的公式來表達(dá)測量數(shù)據(jù)X的模型。
[0067] 公式 2
[0068]
[0069] 在此，b是光譜的振幅方向的波動(dòng)量的參數(shù)，a是表示常數(shù)基線波動(dòng)E(也稱為 "平均值波動(dòng)"）的量的參數(shù)，iv-bg是表示依賴于波長的g個(gè)（g為1以上的整數(shù)）波動(dòng) 【"λ)~f g(\)的量的參數(shù)，ε是其他波云力成分。另外，常數(shù)基線波云力β由β=以，1， 1，…1}τ(右上標(biāo)的Τ表示倒置）給出，是其數(shù)據(jù)長度與測量數(shù)據(jù)X的數(shù)據(jù)長度Ν(波長區(qū) 域的段數(shù)）相等的常數(shù)向量。作為表示波長的變量λ，使用1至Ν的Ν個(gè)整數(shù)。即，該變 量λ相當(dāng)于測量數(shù)據(jù)X的數(shù)據(jù)長度Ν(Ν為2以上的整數(shù)）的序數(shù)。此時(shí)，依賴于波長的波 動(dòng) ( λ )~fg( λ )由 ( λ )=出⑴，⑵，…(Ν) }τ，…，fg( λ ) = {fg⑴，匕⑵，… fg(N)}T給出。這些波動(dòng)成為ICA和校準(zhǔn)中產(chǎn)生誤差的主要原因，因此希望事前去除。
[0070] 圖3是示出作為依賴于波長的波動(dòng)?\(λ)~fg(A)而可以使用的各種函數(shù)的例 子的說明圖。圖3的（A)示出了指數(shù)α為整數(shù)的函數(shù)λ°的形狀。在現(xiàn)有的零空間投影 法中，通常使用指數(shù)α為整數(shù)的函數(shù)λ°。圖3的（Β)示出了包括1°以外的各種函數(shù) f(A)的形狀。在此，示出了指數(shù)α為非整的數(shù)實(shí)數(shù)的函數(shù)λ°、指數(shù)函數(shù)exp(A)以及對(duì) 數(shù)函數(shù)l〇g( λ )。也可以使用除此以外的其他種類的函數(shù)f ( λ )。但是，作為函數(shù)f ( λ )，優(yōu) 選使用單變量函數(shù)，該單變量函數(shù)在λ的值為1至Ν的范圍內(nèi)隨λ的增加而單調(diào)地增加。 如以下的說明，在零空間投影法中，通過使用指數(shù)α為整數(shù)的λ的取冪函數(shù)λ °以外的單 變量函數(shù)?·(λ)，從而能夠更加減少測量數(shù)據(jù)中含有的波動(dòng)。此外，在上述公式（2)中使用 2個(gè)以上的函數(shù)f(A)的情況下，也可以使用指數(shù)α為整數(shù)的函數(shù)λ Μ乍為其一部分。
[0071] 作為決定優(yōu)選的函數(shù)f( λ)的函數(shù)類型及其個(gè)數(shù)g的方法，可以采用實(shí)驗(yàn)性的試 行錯(cuò)誤法，或者可以使用現(xiàn)有的參數(shù)估計(jì)算法（例如EM(期望值最大化法）算法）。
[0072] 在零空間投影法（PNS)中，考慮由上述的各個(gè)基線波動(dòng)成分Ε,?^λ) ~fg(A)組 成的空間，通過將測量數(shù)據(jù)投影到不含有那些波動(dòng)成分的空間（零空間）中，從而能夠得到 減少了基線波動(dòng)成分Ε,?^λ)~fg(A)的數(shù)據(jù)。作為具體的運(yùn)算，PNS處理后的數(shù)據(jù)z由 下面的公式算出：
[0073] 公式 3
[0074]
[0075] P = {1，A ( λ )，f2( λ )…fg( λ )}
[0076] 在此，P+是P的偽逆矩陣。k 1是將公式（2)的構(gòu)成成分s 1投影到不含有波動(dòng)成分 的零空間后的量。另外，ε*是將公式（2)的波動(dòng)成分ε投影到零空間后的量。
[0077] 此外，如果在PNS的處理后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化（例如SNV)，則也能夠消除公式（2)中的光 譜的振幅方向的波動(dòng)量b的影響。
[0078] 圖4是示出在PNS中使用了取冪函數(shù)人°的情況下該指數(shù)α對(duì)校準(zhǔn)精度所帶 來的影響的曲線圖。在此，示出了作為上述公式（2)的g個(gè)（g為1以上）函數(shù)Π (λ)~ fgU)，只使用1個(gè)取冪函數(shù)λ °，并比較在變更了指數(shù)α的值時(shí)的校準(zhǔn)精度。所使用的樣 品為葡萄糖的水溶液。校準(zhǔn)曲線創(chuàng)建處理和校準(zhǔn)處理按照在圖1和圖2中說明了的方法進(jìn) 行。校準(zhǔn)精度SEP是實(shí)測值與校準(zhǔn)值之間的預(yù)測標(biāo)準(zhǔn)偏差的值，其單位是每1分升水溶液 的葡萄糖重量[mg/dL]。
[0079] 圖4的⑷示出了使用波長為900nm~llOOnm的范圍的吸光度的觀測數(shù)據(jù)和 獨(dú)立成分而進(jìn)行了校準(zhǔn)的情況下的結(jié)果。在該例子中，在指數(shù)α為1時(shí)校準(zhǔn)精度SEP為 39