CN105466560A - 分光分析装置、以及分光分析装置的校正方法 - Google Patents
分光分析装置、以及分光分析装置的校正方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105466560A CN105466560A CN201510624957.8A CN201510624957A CN105466560A CN 105466560 A CN105466560 A CN 105466560A CN 201510624957 A CN201510624957 A CN 201510624957A CN 105466560 A CN105466560 A CN 105466560A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wavelength
- spectrophotometric spectra
- natural
- unique point
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 19
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 117
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 38
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 41
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 28
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 23
- 238000005375 photometry Methods 0.000 claims description 12
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 18
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 26
- 238000000513 principal component analysis Methods 0.000 description 20
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 13
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 13
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 108010064719 Oxyhemoglobins Proteins 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 230000011514 reflex Effects 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 108010054147 Hemoglobins Proteins 0.000 description 3
- 102000001554 Hemoglobins Human genes 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 2
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 2
- 238000002224 dissection Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
- G01J3/26—Generating the spectrum; Monochromators using multiple reflection, e.g. Fabry-Perot interferometer, variable interference filters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Abstract
本发明涉及分光分析装置以及分光分析装置的校正方法。分光分析装置(1)具备:测定对象的分光光谱的分光测定部;存储记录有与已知成分对应的固有波长的参照数据的存储部(21);利用参照数据指定与测定到的分光光谱中的固有波长对应的特征点的特征指定部(224);以及将分光光谱中的特征点的波长作为固有波长进行校正的波长校正部(226)。
Description
相关申请的交叉参考
本申请基于并要求于2014年9月30日提交的日本专利申请第2014-200021号的优先权权益,并且其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及分光分析装置以及分光分析装置的校正方法。
背景技术
现有技术的分光分析装置中,已知有有一种由于环境变化等而在分光系统中产生波长偏离时进行波长校正处理的装置(例如,参见专利文献1)。
专利文献1记载的装置在进行波长校正处理时,将波长校正用滤波器设在光路上,执行用于校正波长的吸收光谱测定。而且,检测测定到的吸收光谱的峰值波长,指定对应于该峰值波长的衍射光栅的角度。
然而现有技术中,在分光分析装置的校正处理中采用了上述专利文献1中记载的波长校正用滤波器或白色板等波长校正板等的、已知反光率或透光率的标准校正物。但是,如专利文献1那样,在装置中设置波长校正用滤波器时,存在装置结构复杂化的问题,并且,当采用波长校正板时,测定时需要设置波长校正板作为拍摄对象,因此还存在校正处理变得繁琐的问题。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开平10-153544号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单且能够容易地进行波长校正的分光分析装置、以及分光分析装置的校正方法。
根据本发明的一个应用例的分光分析装置的特征在于,包括:用于测定测定对象的分光光谱的分光测定部;用于存储与已知成分对应的固有波长的存储部;用于指定所述分光光谱中的对应于所述固有波长的特征点的特征指定部;以及,用于将所述分光光谱中的所述特征点的波长作为所述固有波长进行校正的波长校正部。
在本应用例中,指定相当于由分光测定部测定出的测定对象的分光光谱中的、已知成分的固有波长的特征点,并且以该特征点为固有波长校正分光光谱的波长。另外,已知成分的固有波长是指例如吸收波长、反射波长、荧光波长等能够指定成分的特定的波长。
从而,如果测定到测定对象的分光光谱,则能够利用存储在存储部中的固有波长进行波长校正。因此,无需利用白色基准板等波长校正板即可容易地执行波长校正。
优选地,在本应用例的分光分析装置中,还包括用于计算类似所述固有波长与所述特征点的波长的关系的校正函数的校正函数计算部,所述波长校正部基于所述校正函数校正所述分光光谱的各波长。
在本应用例中,计算表示固有波长与特征点的波长的关系的校正函数,并基于该校正函数校正分光光谱中的各波长。从而,不仅能够对特征点的波长进行波长校正,还可以对测定到的分光光谱的较广波长区域内进行恰当的波长校正。
优选地,在本应用例的分光分析装置中,所述分光测定部在从所述固有波长起的指定的波长区域内,以第一波长间隔检测来自所述测定对象光的光量,在所述波长区域之外,以比所述第一波长间隔长的第二波长间隔检测来自所述测定对象的光的光量,以测定所述分光光谱。
在本应用例中,设定固有波长附近的指定波长区域内的光量的测定间隔(第一波长间隔)比波长区域外的光量的测定波长间隔(第二波长间隔)短。从而,能够提高分光光谱中的固有波长附近的、出现特征点的部分的光谱的测定精度,能够高精度地检测(指定)特征点。并且,对于远离固有波长的波长区域,以第二波长间隔测定光量,从而能够缩短测定时间。
优选地,在本应用例的分光分析装置中,所述存储部中存储与所述已知成分对应的多个所述固有波长,所述特征指定部基于所述多个固有波长的间隔,指定所述特征点。
在本应用例中,存储部中与已知成分对应地存储有多个固有波长。例如,物质的成分具有多个吸收波长,该吸收波长是成分固有的值,固有波长的间隔也是规定的值。在本应用例中,在分光光谱中采用这样的成分固有的多个固有波长的间隔,指定分光光谱中的特征点。例如,在分光光谱中以与已知成分的吸收波长的间隔相同的间隔出现峰值位置时,将该峰值位置指定为特征点。从而,能够容易地且高精度地指定分光光谱的特征点。
优选地,在本应用例的分光分析装置中,所述存储部中存储的所述固有波长包括光谱向量,所述特征指定部计算所述分光光谱的光谱向量,并且指定与所述固有波长中的光谱向量相同的光谱向量来指定所述特征点。
在本应用例中,分析分光光谱,计算各波长域的光谱向量,并且将成为与已知成分的固有波长中的光谱向量相同向量的点指定为特征点。从而,基于分光光谱的形状特征,能够高精度地求出特征点。
优选地,在本应用例的分光分析装置中,还包括,用于获得照射至所述测定对象的照明光的照明光谱的照明光谱获得部。
当照明光中存在峰值波长时,分光光谱包括该照明光的峰值波长,难以检测对应于固有波长的特征点。对此,在本应用例中,由照明光谱获得部获得照明光谱,从而能够分离该照明光的峰值波长,指定特征点。因此,能够更加有效地指定与吸收波长对应的特征点。
根据本发明的一个应用例的分光分析装置的校正方法是一种分光分析装置的校正方法,该分光分析装置包括:用于测定测定对象的分光光谱的分光测定部以及用于存储与已知成分对应的固有波长的存储部,该分光分析装置的校正方法的特征在于,指定由所述分光测定部测定出的所述分光光谱中的、对应于所述固有波长的特征点,将所述分光光谱中的所述特征点的波长作为所述固有波长进行校正。
在本应用例中,指定相当于分光光谱中的已知成分的固有波长的特征点,并且将该特征点作为固有波长来校正分光光谱的波长。从而,无需采用白色基准板等波长校正板,能够容易地进行波长校正。
附图说明
图1是第一实施方式的分光分析装置、即生物体检查装置的概略结构示意框图。
图2是表示第一实施方式中的波长可变干涉滤波器5的概略结构的截面图。
图3是第一实施方式中的参照数据的一例的示意图。
图4是表示第一实施方式的分光分析方法的流程图。
图5是本实施方式中的固有波长与所测定的特征点的波长的关联图。
具体实施方式
[第一实施方式]
下面,对根据本发明的第一实施方式进行说明。
图1是第一实施方式的作为分光分析装置的生物体检查装置的概略结构示意框图。
如图1所示,本实施方式的生物体检查装置1具备构成本发明的分光测定部的光学探测器10、以及,基于从光学探测器10输入的检测信号执行生物体分析等的控制装置20。而且,该生物体检查装置1向测定对象的例如手臂照射光,并且获得其分光光谱进行分析,从而,分析包含在生物体内的成分。在本实施方式中,作为一个例子,例示测定体内流动的血液的氧饱和度的构成。
[光学探测器的构成]
如图1所示,光学探测器10具有光源部11、波长可变干涉滤波器5以及光接收部12。
更加具体地,光学探测器10具有未图示的探测器壳体。该探测器壳体例如由遮光性部件构成,在局部设有开口窗。而且,在与该开口窗相对的位置配置有光源部11、波长可变干涉滤波器5、以及光接收部12。
光源部11从探测器壳体的开口窗向测定对象照射光。作为所照射的光,只要是在进行成分分析时包含分析对象的成分的吸收波长(固有波长)的光即可,例如可以照射从可视光区域到近红外光区域的光。
波长可变干涉滤波器5是分光元件,使从测定对象反射的光中的指定波长的光通过。
图2是表示波长可变干涉滤波器5的概略构成的截面图。
该波长可变干涉滤波器5具有透光性固定基板51以及可动基板52,这些固定基板51和可动基板52例如通过由以硅氧烷为主成分的等离子聚合膜等构成的接合膜53进行接合,从而形成为一体。例如与作为分光元件采用AOTF(Acousto-OpticTunableFilter:声光可调谐滤波器)或LCTF(Liquidcrystaltunablefilter:液晶可调谐滤波器)时相比,这种波长可变干涉滤波器5的元件尺寸较小,能够实现光学探测器10的小型化。
固定基板51具有通过蚀刻形成的电极配置槽511以及反射膜设置部512。而且,电极配置槽511中设有固定电极561,反射膜设置部512上设有固定反射膜54。
在该电极配置槽511中,固定电极561形成为例如包围反射膜设置部512的环形。
作为该固定反射膜54,例如可以采用Ag等金属膜或者Ag合金等合金膜。并且,还可以采用例如以TiO2为高折射层,以SiO2为低折射层的电介质多层膜。并且,还可以采用在电介质多层膜上层叠金属膜(或者合金膜)的反射膜,或者金属膜(或者合金膜)上层叠电介质多层膜的反射膜、层叠了单层的折射层(TiO2或者SiO2等)和金属膜(或者合金膜)的反射膜等。
如图2所示,可动基板52具有可动部521以及设在可动部521的外侧,用于保持可动部521的保持部522。
可动部521的厚度尺寸形成为大于保持部522,例如,在本实施方式中,形成为与可动基板52的厚度尺寸相同的尺寸。在滤波器俯视观察中,该可动部521的直径尺寸形成为至少比反射膜设置部512的外缘的直径尺寸大。而且,该可动部521上设有可动电极562以及可动反射膜55。
可动电极562设在与固定电极561相对的位置。并且,可动反射膜55隔着间隙G1配置在与固定反射膜54相对的位置上。作为该可动反射膜55可采用与上述的固定反射膜54相同构成的反射膜。
保持部522是包围可动部521周围的隔膜,其厚度尺寸形成为比可动部521小。这种保持部522比可动部521容易弯曲,仅因微小的静电引力,就能够使可动部521向固定基板51侧位移。从而,在维持固定反射膜54和可动反射膜55的平行度的状态下,能够改变间隙G1的间隙尺寸。
另外,在本实施方式中示出隔膜状的保持部522,但是并不限定于此,例如可以是设有以平面中心点为中心,等角度间隔配置的梁状的保持部的结构。
在如上所述的波长可变干涉滤波器5中,由固定电极561和可动电极562构成静电致动器56,这些电极561、562通过未图示的电压控制电路(驱动器)连接于控制装置20。而且,在控制装置20的控制下,从电压控制电路向静电致动器56施加电压,从而,对应于电压的静电引力作用于电极561、562之间,改变反射膜间间隙G1的间隙尺寸。从而,能够改变透过波长可变干涉滤波器5的光的波长。
返回图1,光接收部12接收透过波长可变干涉滤波器5的光,并且向控制装置20输出对应于该光接收量的检测信号。作为光接收部12,例如可以采用图像传感器等,这时,向控制部输出图像信号。
[控制装置的构成]
其次,对控制装置20进行说明。
如图1所示,控制装置20具有存储部21以及运算处理部22。
存储部21例如由存储器、硬盘等构成。该存储部21存储用于控制生物体检查装置1的整体动作的OS(OperatingSystem:操作系统)、各种程序、各种数据。
而且,存储部21作为上述数据存储用于驱动波长可变干涉滤波器5的静电致动器56的V-λ数据等。
并且,存储部21中存储有参照数据,该参照数据记录与成为分析对象的各成分对应的固有波长。
图3是参照数据的一例。如图3所示,各成分分别具有多个固有的吸收波长,例如,氧合血红蛋白在414nm、540nm、576nm、924nm具有吸收波长,还原血红蛋白在433nm、555nm、757nm、914nm具有吸收波长。参照数据中记录有以这些吸收波长为固有波长的吸收光谱。
并且,存储部21中存储有从光源部11发射的照明光的光谱(照明光谱)。即、存储有照明光中的峰值波长。
运算处理部22例如由CPU(CentralProcessingUnit:中央处理器)等计算电路、存储电路构成。如图1所示该运算处理部22通过读取并执行存储在存储部21中的各种程序,从而作为探测器控制部221、光谱获得部222、主成分分析部223、特征指定部224、校正函数计算部225、波长校正部226以及解析部227发挥功能。
探测器控制部221与光学探测器10以及光谱获得部222一起构成本发明的分光测定部。具体地,探测器控制部221驱动光源部11,从光学探测器10朝测定对象照射照明光。并且,探测器控制部221基于存储在存储部21中的V-λ数据,对波长可变干涉滤波器5的静电致动器56施加对应于目标波长的电压,使目标波长的光从波长可变干涉滤波器5透过。并且,探测器控制部221驱动光接收部12,检测透过波长可变干涉滤波器5的目标波长的光的光量。并且,探测器控制部221依次改变施加于静电致动器56的驱动电压,以事先设定的波长间隔改变透过波长可变干涉滤波器5的光的目标波长。从而,获得被测定对象反射的光中的、所述波长间隔的各波长的光成分(光量)。
光谱获得部222基于从光接收部12输入的检测信号,获得测定对象的分光光谱。
主成分分析部223对由光谱获得部222获得的分光光谱进行主成分分析,将分光光谱分离为多个光谱成分。
特征指定部224比较所解析的各光谱成分的峰值位置的间隔和参照数据中的固有波长的间隔,指定成为特征点的峰值位置。即、指定分光光谱中的各成分的吸收波长的位置并使其对应。
校正函数计算部225基于特征指定部224指定的特征点(测定波长位置)和对应于该特征点的吸收波长,计算出用于校正分光光谱中的波长位移量的校正函数。
波长校正部226根据计算出的校正函数,计算校正了分光光谱中的各波长的校正分光光谱。
解析部227基于计算出的校正分光光谱,解析生物体所包含的各成分。
[生物体检查装置1中的分光分析方法]
其次,对如上所述的生物体检查装置1中的分光分析方法(包括校正方法)进行说明。
图4是表示本实施方式的分光分析方法的流程图。
本实施方式的生物体检查装置1首先测定测定对象的分光光谱(步骤S1)。即、测定者将光学探测器10的开口窗按压在作为测定对象的生物体的皮肤上(例如手臂等),并且操作设在控制装置20中的未图示的操作单元输入测定开始指示。从而,探测器控制部221驱动光源部11照射照明光,并依次改变施加于波长可变干涉滤波器5的静电致动器56的驱动电压。从而,透过波长可变干涉滤波器5的透过光的波长依次发生变化,探测器控制部221分别检测这些各波长的透过光的光量。然后,光谱获得部222基于检测到的各波长的光量,测定测定对象的分光光谱。
并且,在本实施方式中,在该步骤S1,在参照数据中记录的各固有波长(吸收波长)附近,使测定波长间隔稠密,在其他波长区域使测定波长间隔稀疏。例如,参照数据中记录有414nm、433nm时,在以414nm、433nm为中心的例如20nm波长频带内,将测定间隔设为5nm,在其他波长频带中将间隔设为20nm。从而,在吸收波长附近能够高精度地测定分光光谱,能够提高后述步骤S2和步骤S3中的处理精度。
另外,对多个(例如3个)测定位置进行分光光谱的测定。这时,可以通过测定者的操作来改变测定位置,例如,可以在光学探测器10中改变波长可变干涉滤波器5和光接收部12的位置或者姿势。采用后一种方法时,例如可以通过在光学探测器10内具有用于移动波长可变干涉滤波器5和光接收部12的移动机构、改变光轴方向的旋转机构来实现。
并且,当作为光接收部12采用图像传感器来获得摄像图像时,分别获得多个像素的分光光谱即可,这时,能够无需进行上述的测定者的操作,或者能够无需设置上述的移动机构、旋转机构。
之后,主成分分析部223对在步骤S1中测定出的多个分光光谱进行主成分分析,分离为构成分光光谱的峰值位置彼此不同的多个光谱成分(步骤S2)。例如,主成分分析部223将分光光谱分离为峰值位置(峰值波长)是1nm间隔的多个光谱成分。并且,对于在多个测定点测定到的各分光光谱进行步骤S2的处理。
而且,特征指定部224根据步骤S2中分离出的各光谱成分的峰值波长,将与参照数据中的各成分的吸收波长的间隔一致的峰值位置指定为特征点(步骤S3)。这时,特征指定部224获得存储在存储部21中的光源部11的照射光谱,指定照明光的峰值波长等固有波长,从而能够高精度地指定所测定出的分光光谱的特征点。即、特征指定部224还起到本发明的照明光谱获得部的功能。
如图3所示,例如氧合血红蛋白在414nm、540nm、576nm、924nm具有吸收波长,这些波长间隔为126nm、36nm、348nm。另一方面,在测定对象中包含氧合血红蛋白时,这些波长成分的光的吸收量增多,而在所测定出的分光光谱中,该波长成分的光量减少。因此,特征指定部224指定在步骤S2分离出的各波长的光谱成分中的、与其他光谱成分相比峰值位置的光接收量少且波长间隔为126nm、36nm、348nm的四个光谱成分,并且将该峰值位置指定为特征点。下面的表1示出固有波长(参照数据中包含的吸收波长)和测定到的吸收峰值波长(在步骤S3指定为特征点的波长)的例子。另外,例如由于环境变化等原因,相对于V-λ数据,实际从波长可变干涉滤波器5发射的光的波长偏移,所以测定到的吸收峰值波长包括误差量。因此,如表1所示,固有波长与实际测定出的光波长之间存在偏差。
在该步骤S3,对于步骤S2中测定出的多个测定点的分光光谱进行特征点的指定。因此,能够从这些分光光谱中排除与吸收波长不同的其他共同的波长成分(例如,照明光的波长成分、参照数据中未记录的其他成分的波长成分)。从而,能够更加高精度地指定对应于吸收波长的特征点。
[表1]
固有波长(吸收波长)(nm) | 测定出的吸收峰值波长(nm) |
540 | 524 |
555 | 539 |
576 | 559 |
757 | 737 |
914 | 891 |
924 | 901 |
970 | 946 |
其次,校正函数计算部225基于参照数据中包含的吸收波长和在步骤S3中指定的波长,计算用于校正分光光谱的波长位移量的校正函数(步骤S4)。
图5是固有波长和测定出的特征点的波长(包括误差)的关联图。
该图5将上述表1的例子图表化,这时,如图5所示,校正函数计算部225例如通过最小二乘法等计算通过各点的直线,作为校正函数。
另外,作为校正函数,并不限定于图5所示的一次函数。例如,存在随着波长变长(或者变短),波长位移量增大的情况,这时,可以计算二次以上的高次校正函数。
之后,波长校正部226基于在步骤S4中计算出的校正函数校正分光光谱中的各波长(步骤S5)。从而,不仅能够校正如上所述的特征点,而且还可以校正分光光谱中的各测定波长。
而且,解析部227基于通过步骤S5校正后的分光光谱,解析测定对象所包含的成分的含有率等(步骤S6)。在本实施方式中,基于各吸收波长的吸光度计算氧合血红蛋白、还原血红蛋白、水等的含有率,并且,基于氧合血红蛋白与还原血红蛋白的比率,计算血液中含氧浓度。另外,可以利用公知的技术计算各成分的含有率,在这里省略说明。
[第一实施方式的作用效果]
在本实施方式的生物体检查装置1中,将测定对象所包含的成分中的固有波长(吸收波长)作为参照数据存储在存储部21中,特征指定部224根据实际测定出的分光光谱和参照数据,指定对应于固有波长的位置、即特征点。然后,波长校正部226以被指定的特征点的波长为固有波长进行校正,从而校正分光光谱。
从而,能够无需另外利用白色板等基准校正板,而恰当地、且以简单的构成容易地校正测定的分光光谱。
在本实施方式的生物体检查装置1中,校正函数计算部225计算表示参照数据的固有波长与测定出的特征点中的测定波长的关系的校正函数,波长校正部226基于该校正函数校正分光光谱的各波长。
从而,不仅能够对于分光光谱中的、吸收波长等固有波长的位置,而且能够对于其它波长也利用校正函数校正为正确的波长,从而能够提高分光光谱的测定精度。因此,在通过利用分光光谱的解析部227进行的解析处理中,也能够高精度地进行解析处理,能够获得正确的分析结果。
在本实施方式的生物体检查装置1中,在步骤S1,当测定测定对象的分光光谱时,在记录在参照数据中的各固有波长附近,使测定波长间隔稠密,在其他波长区域使测定波长间隔稀疏。从而,在步骤S2中将分光光谱分离为各波长成分时,在固有波长附近能够高精度的分离波长成分,能够提高步骤S3中的特征点的指定精度。并且,与使整个波长区域的测定波长间隔稠密的情况相比,能够实现缩短测定时间。
在本实施方式的生物体检查装置1中,存储部21存储有从光源部11发射的照明光的照明光谱(光源部11的发光光谱)。因此,由特征指定部224检测特征点时,从分光光谱中排除照明光的照明光谱,能够指定与固有波长对应的特征点,从而能够提高指定特征点的精度(检测精度)。
[第二实施方式]
其次,对于根据本发明的第二实施方式进行说明。
在上述的第一实施方式中,示出了特征指定部224基于特定成分的固有波长的间隔指定特征点的例子。与此相对,本实施方式与上述第一实施方式的区别在于在本实施方式中,基于分光光谱的光谱向量指定特征点。
另外,在本实施方式中,具有与上述第一实施方式相同的构成,区别在于存储在存储部21中的参照数据、以及特征指定部224的处理内容,因此,与上述第一实施方式相同地,参照图1进行说明。
在本实施方式中,作为存储在存储部21中的参照数据,记录成为分析对象的各成分的固有波长和其光谱向量(参照光谱向量)。
并且,本实施方式的主成分分析部223在分析分光光谱的主成分时,将分光光谱分类为具有与其频带数相同维数的空间内的向量(对象光谱向量)。
而且,本实施方式的特征指定部224计算参照光谱向量和对象光谱向量的角度(光谱角度),从而判断两者的类似度。即、特征指定部224将光谱角度最小的对象光谱向量指定为特征点。
因此,波长校正部226将被指定为特征点的对象光谱向量的波长作为参照光谱向量的波长进行校正。
在本实施方式中,基于光谱向量指定特征点。即、指定与参照光谱向量类似的分光光谱中的对象光谱向量,将该对象光谱向量作为对应于参照光谱向量的向量与波长建立对应。从而,能够高精度地校正分光光谱中的各波长。
[其他实施方式]
另外,本发明并不限定于上述的实施方式,能够实现本发明的目的的范围内的变形、改良等均包含在本发明中。
在上述第一实施方式中,在进行主成分分析之后进行了波长校正,但是并不限定于此。例如,如上述实施方式那样,在得知测定对象是位于人体皮肤下的血管血液时,无需进行主成分分析,只要利用事先记录有测定对象的分光光谱的基准形状和对于该分光光谱的固有波长位置的参照数据即可。即、测定到的分光光谱为与参照数据的光谱形状大致相同的形状,因此,调整峰值点等固有波长,即可进行波长校正。这时,也可以通过对多个测定点进行波长校正,从而能够实现高可靠性的波长校正。
在上述实施方式中,示出了事先将照明光的光谱存储在存储部21中的例子,但是,并不限定于此。例如,还可以采用照明光的光谱未存储在存储部21中的构成。并且,当将除了来自光源部11的光之外的外光作为照明光时,还可以另外通过测定求出照明光的光谱。
在上述实施方式中示出了固有波长附近的测定波长间隔稠密,其他波长区域的测定波长间隔稀疏的例子,但是,例如还可以在整个测定波长区域以相同的测定波长间隔测定分光光谱。
在上述实施方式中示出了由校正函数计算部225计算校正函数的例子,但是并不限定于此。例如,当需要的波长仅为参照数据中的固有波长时,无需通过校正函数对分光光谱的整个波长进行波长校正,这时,也可以不计算校正函数。
在上述实施方式中,作为分光分析装置例示出生物体检查装置1,但是,并不限定于此。例如,使用食品作为测定对象的热量测定装置或食品成分分析装置等,还可以将其他测定对象作为对象。
并且,作为固有波长例示示出吸收波长,但是并不限定于此。
例如,通过照射指定波长的激励光,测定发出荧光波长的测定对象的分光光谱时,还可以存储该荧光波长作为固有波长。并且,当测定仅对指定波长显示较强的反射特性的测定对象的分光光谱时,可以存储该反射波长作为固有波长。
作为特征指定部224指定特征点的方法,示出通过主成分分析提取多个光谱成分,并且根据这些光谱成分,指定具有对应于固有波长的峰值波长的光谱成分的例子。对此,例如,还可以将分光光谱二次微分,检测拐点,将该拐点中的对应于固有波长的点指定为特征点。
在上述实施方式中示出在构成分光测定部的光学探测器10中采用波长可变干涉滤波器5的例子,但是并不限定于此。作为设在光学探测器10的分光元件,还可以采用AOTF或LCTF,还可以采用其他光栅等。
另外,在能够实现本发明的目的的范围内,实施本发明时的具体结构可以适当地变更为其他结构等。
Claims (7)
1.一种分光分析装置,其特征在于,
具备:
分光测定部,测定测定对象的分光光谱;
存储部,存储与已知成分对应的固有波长;
特征指定部,指定所述分光光谱中的对应于所述固有波长的特征点;以及
波长校正部,将所述分光光谱中的所述特征点的波长作为所述固有波长进行校正。
2.根据权利要求1所述的分光分析装置,其特征在于,还具备:
校正函数计算部,计算使所述固有波长和所述特征点的波长的关系近似的校正函数,
所述波长校正部基于所述校正函数校正所述分光光谱的各波长。
3.根据权利要求1或2所述的分光分析装置,其特征在于,
所述分光测定部在从所述固有波长开始的指定的波长区域内,以第一波长间隔检测来自所述测定对象的光的光量,在所述波长区域之外,以比所述第一波长间隔长的第二波长间隔检测来自所述测定对象的光的光量,以测定所述分光光谱。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的分光分析装置,其特征在于,
所述存储部中与所述已知成分对应地存储多个所述固有波长,
所述特征指定部基于多个所述固有波长的间隔指定所述特征点。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的分光分析装置,其特征在于,
存储在所述存储部中的所述固有波长包含光谱向量,
所述特征指定部计算所述分光光谱的光谱向量,并指定与所述固有波长的光谱向量相同的光谱向量来指定所述特征点。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的分光分析装置,其特征在于,还具有:
照明光谱获得部,获得照射至所述测定对象的照明光的照明光谱。
7.一种分光分析装置的校正方法,其特征在于,
所述分光分析装置具有:测定测定对象的分光光谱的分光测定部、以及存储与已知成分对应的固有波长的存储部,
在所述校正方法中,
指定由所述分光测定部测定出的所述分光光谱中的、对应于所述固有波长的特征点,
将所述分光光谱中的所述特征点的波长作为所述固有波长进行校正。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014200021A JP2016070776A (ja) | 2014-09-30 | 2014-09-30 | 分光分析装置、及び分光分析装置の校正方法 |
JP2014-200021 | 2014-09-30 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105466560A true CN105466560A (zh) | 2016-04-06 |
CN105466560B CN105466560B (zh) | 2019-09-03 |
Family
ID=55584069
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510624957.8A Active CN105466560B (zh) | 2014-09-30 | 2015-09-25 | 分光分析装置、以及分光分析装置的校正方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9970817B2 (zh) |
JP (1) | JP2016070776A (zh) |
CN (1) | CN105466560B (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113348363A (zh) * | 2019-03-13 | 2021-09-03 | 株式会社岛津制作所 | 液相色谱仪 |
CN113412423A (zh) * | 2019-02-08 | 2021-09-17 | 株式会社电装 | 传感检测系统以及用于该传感检测系统的数据结构 |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104040309B (zh) | 2011-11-03 | 2019-06-07 | 威利食品有限公司 | 用于最终使用者食品分析的低成本光谱测定系统 |
JP2016528496A (ja) | 2013-08-02 | 2016-09-15 | ベリフード, リミテッドVerifood, Ltd. | 分光器システムおよび方法、分光分析デバイスおよび方法 |
JP6311915B2 (ja) * | 2013-12-18 | 2018-04-18 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | カロリー測定装置 |
WO2015101992A2 (en) | 2014-01-03 | 2015-07-09 | Verifood, Ltd. | Spectrometry systems, methods, and applications |
EP3209983A4 (en) | 2014-10-23 | 2018-06-27 | Verifood Ltd. | Accessories for handheld spectrometer |
WO2016125164A2 (en) | 2015-02-05 | 2016-08-11 | Verifood, Ltd. | Spectrometry system applications |
WO2016125165A2 (en) | 2015-02-05 | 2016-08-11 | Verifood, Ltd. | Spectrometry system with visible aiming beam |
WO2016162865A1 (en) | 2015-04-07 | 2016-10-13 | Verifood, Ltd. | Detector for spectrometry system |
US10066990B2 (en) | 2015-07-09 | 2018-09-04 | Verifood, Ltd. | Spatially variable filter systems and methods |
US11953427B2 (en) * | 2015-08-03 | 2024-04-09 | Endress+Hauser Optical Analysis, Inc. | Reconstruction of frequency registration for quantitative spectroscopy |
US10203246B2 (en) | 2015-11-20 | 2019-02-12 | Verifood, Ltd. | Systems and methods for calibration of a handheld spectrometer |
US10254215B2 (en) | 2016-04-07 | 2019-04-09 | Verifood, Ltd. | Spectrometry system applications |
CN105911008B (zh) * | 2016-04-08 | 2018-09-28 | 河南省计量科学研究院 | 一种紫外可见分光光度计的波长示值误差测量方法 |
JP6554067B2 (ja) * | 2016-06-02 | 2019-07-31 | 日本電信電話株式会社 | 酸素・水分量センサ及びその計測方法 |
WO2018015951A1 (en) | 2016-07-20 | 2018-01-25 | Verifood, Ltd. | Accessories for handheld spectrometer |
US10791933B2 (en) | 2016-07-27 | 2020-10-06 | Verifood, Ltd. | Spectrometry systems, methods, and applications |
CN113167648A (zh) | 2018-10-08 | 2021-07-23 | 威利食品有限公司 | 一种用于光谱仪的附件 |
FR3094791B1 (fr) * | 2019-04-04 | 2021-07-02 | Greentropism | Procédé pour configurer un dispositif de spectrométrie |
JP2022177441A (ja) * | 2021-05-18 | 2022-12-01 | セイコーエプソン株式会社 | 分光計測器、及びコンピュータープログラム |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6879421B2 (en) * | 2003-03-28 | 2005-04-12 | Beyond 3, Inc. | Method and system for performing swept-wavelength measurements within an optical system incorporating a reference resonator |
CN101084419A (zh) * | 2004-12-21 | 2007-12-05 | 福斯分析公司 | 校准光谱仪的方法 |
CN102183718A (zh) * | 2011-02-25 | 2011-09-14 | 致茂电子(苏州)有限公司 | 测试发光二极管晶粒的方法 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4931153B1 (zh) * | 1969-05-16 | 1974-08-19 | ||
JPH09159606A (ja) * | 1995-07-31 | 1997-06-20 | Instrumentation Metrics Inc | 液体相関分光測定法 |
US6045502A (en) * | 1996-01-17 | 2000-04-04 | Spectrx, Inc. | Analyzing system with disposable calibration device |
JPH10153544A (ja) | 1996-11-22 | 1998-06-09 | Iseki & Co Ltd | 分光分析機の波長校正装置 |
JPH10153545A (ja) | 1996-11-22 | 1998-06-09 | Iseki & Co Ltd | 分光分析機の波長校正装置 |
US7072770B1 (en) * | 2004-03-29 | 2006-07-04 | Chemimage Corporation | Method for identifying components of a mixture via spectral analysis |
JP2007188128A (ja) * | 2006-01-11 | 2007-07-26 | Omron Corp | カラー画像を用いた測定方法および測定装置 |
JP2008224237A (ja) * | 2007-03-08 | 2008-09-25 | Shimadzu Corp | 原子吸光分光光度計の波長の補正方法及び原子吸光分析法 |
EP2601513B1 (en) * | 2010-08-05 | 2014-05-14 | Cambridge Research & Instrumentation, Inc. | Enhancing visual assessment of samples |
JP2016035385A (ja) * | 2013-01-16 | 2016-03-17 | 横河電機株式会社 | レーザガス分析装置 |
-
2014
- 2014-09-30 JP JP2014200021A patent/JP2016070776A/ja active Pending
-
2015
- 2015-09-22 US US14/861,063 patent/US9970817B2/en active Active
- 2015-09-25 CN CN201510624957.8A patent/CN105466560B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6879421B2 (en) * | 2003-03-28 | 2005-04-12 | Beyond 3, Inc. | Method and system for performing swept-wavelength measurements within an optical system incorporating a reference resonator |
CN101084419A (zh) * | 2004-12-21 | 2007-12-05 | 福斯分析公司 | 校准光谱仪的方法 |
CN102183718A (zh) * | 2011-02-25 | 2011-09-14 | 致茂电子(苏州)有限公司 | 测试发光二极管晶粒的方法 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113412423A (zh) * | 2019-02-08 | 2021-09-17 | 株式会社电装 | 传感检测系统以及用于该传感检测系统的数据结构 |
CN113412423B (zh) * | 2019-02-08 | 2024-04-26 | 株式会社电装 | 传感检测系统、用于该传感检测系统的数据结构、以及非临时性存储介质 |
CN113348363A (zh) * | 2019-03-13 | 2021-09-03 | 株式会社岛津制作所 | 液相色谱仪 |
CN113348363B (zh) * | 2019-03-13 | 2024-02-09 | 株式会社岛津制作所 | 液相色谱仪 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105466560B (zh) | 2019-09-03 |
US9970817B2 (en) | 2018-05-15 |
JP2016070776A (ja) | 2016-05-09 |
US20160091369A1 (en) | 2016-03-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105466560A (zh) | 分光分析装置、以及分光分析装置的校正方法 | |
RU2400715C2 (ru) | Способ градуировки спектрометра | |
CN103424865B (zh) | 光模块、电子设备、食物分析装置以及分光照相机 | |
CN110809712B (zh) | 光谱仪校准 | |
US7899636B2 (en) | Calibration of optical analysis making use of multivariate optical elements | |
KR101390721B1 (ko) | 굴절률의 계측방법 및 계측장치 | |
JP6283035B2 (ja) | 試料中の成分を検出するための装置 | |
JP6142526B2 (ja) | 食品分析装置 | |
WO2009093453A1 (ja) | 分析装置および分析方法 | |
US9474476B2 (en) | Spectral characteristics measurement device and spectral characteristics measurement method | |
US20130276509A1 (en) | Optical gas analyzer device having means for calibrating the frequency spectrum | |
CN102778202B (zh) | 一种膜厚测量装置及方法 | |
US20170315053A1 (en) | Refractive index measurement method, refractive index measurement apparatus, and optical element manufacturing method | |
US10768048B2 (en) | Method of calibrating spectral apparatus and method of producing calibrated spectral apparatus | |
JP5842849B2 (ja) | 光スペクトル変換方法、および光スペクトル変換装置 | |
TWI524062B (zh) | 用於測量折射指數之方法和裝置及用於製造光學元件之方法 | |
JP2024533529A (ja) | 分光計装置を校正する方法 | |
JP2010078418A (ja) | 分光測定装置、校正装置、分光測定方法、および校正方法 | |
US7589837B2 (en) | Multiple tile calibration method for color sensors | |
JP5938910B2 (ja) | 分光計測方法、分光計測器、および変換行列の生成方法 | |
JP2014185959A (ja) | 分析システム、分析装置、及び載置部 | |
RU2805385C2 (ru) | Способ коррекции изменения амплитуды в спектрометре | |
JP7121222B1 (ja) | 膜厚測定装置及び膜厚測定方法 | |
US11965823B2 (en) | Method of correcting for an amplitude change in a spectrometer | |
JP7128316B1 (ja) | 光スペクトラムアナライザ及び波長校正制御方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |