JP2013036973A5 - 検量線作成方法、検量線作成装置、目的成分検量装置、およびコンピュータープログラム - Google Patents

Description

［適用例１］ 被検体の観測データから、前記被検体についての目的成分の含有量を導くことに用いる検量線をコンピューターを用いて作成する検量線作成方法であって、
前記被検体の複数のサンプルについての前記観測データを取得することと、
前記各サンプルについての前記目的成分の含有量を取得することと、
前記サンプル毎の観測データを複数の独立成分に分離したときの複数の独立成分を推定し、前記複数の独立成分に基づいて、前記サンプル毎に前記目的成分に対応する混合係数を求めることと、
前記複数のサンプルの前記目的成分の含有量と、前記サンプル毎の前記混合係数とに基づいて、前記検量線の回帰式を求めることと、
を含む検量線作成方法。

［適用例２］ 適用例１に記載の検量線作成方法であって、
前記混合係数を求めることは、
前記各サンプルの前記独立成分を含む独立成分行列を求めることと、
前記独立成分行列から、前記各サンプルにおける前記独立成分毎の独立成分要素の比率を規定するベクトルの集合を示す推定混合行列を求めることと、
前記推定混合行列に含まれる前記ベクトル毎に、前記複数のサンプルの前記目的成分の含有量に対する相関を求め、前記相関が最も高いと判定される前記ベクトルを、前記目的成分に対応する混合係数として選択することと、
を含む、検量線作成方法。

図３Ｂは、工程４及び工程５で使用する装置の機能ブロック図である。この装置４００は、サンプル観測データ取得部４１０と、サンプル目的成分量取得部４２０と、混合係数推定部４３０と、回帰式算出部４４０とを有する。混合係数推定部４３０は、独立成分行列算出部４３２、推定混合行列算出部４３４、および混合係数選択部４３６を含んでいる。なお、サンプル観測データ取得部４１０およびサンプル目的成分量取得部４２０は、例えば図３ＡのＣＰＵ１０が入力Ｉ／Ｆ５０とメモリー２０と協働して実現される。混合係数推定部４３０、独立成分行列算出部４３２、推定混合行列算出部４３４、および混合係数選択部４３６は、例えば図３ＡのＣＰＵ１０がメモリー２０と協働して実現される。また、回帰式算出部４４０は、例えば図３ＡのＣＰＵ１０がメモリー２０と協働して実現される。なお、これらの各部は、図３Ａに示したパーソナルコンピューター以外の他の具体的な装置やハードウェア回路によっても実現可能である。

混合行列Ａが既知の場合、未知成分Ｓの最小二乗解は、Ａの擬似逆行列Ａ+を用いてＡ+・Ｘと簡単に求めることができるが、本実施例の場合、混合行列Ａも未知なので、観測データＸのみから、未知成分Ｓと混合行列Ａを推定しなければならない。すなわち、次式（８）に示すように、観測データＸのみから、ｍ×ｎの分離行列Ｗを用いて、独立成分のスペクトルを示す行列（以下、「独立成分行列」と呼ぶ）Ｙを算出する。次式（８）における分離行列Ｗを求めるアルゴリズムとしては、Infomax、FastICA (Fast Independent Component Analysis)、JADE (Joint Approximate Diagonalization of Eigenmatrices) など種々のものを採用することが可能である。

検量処理における推定混合行列∧Ａは、次式（１５）に示すように、各独立成分に対応した混合係数からなる行ベクトル（１×ｍ行列）である。そこで、ステップＳ３３０の実行後、ＣＰＵ１０は、ハードディスクドライブ３０から検量用データセットＤＳ２に含まれる目的成分順位ｋを読み出し、ステップＳ３３０で求めた推定混合行列∧Ａの中から、目的成分順位ｋに対応するｋ番目の成分の混合係数∧αkを抜き出し、当該混合係数∧αkを目的成分であるクロロフィルの混合係数として、メモリー２０に一旦保存する（ステップＳ３４０）。ステップＳ３２０ないしＳ３４０の処理において、ＣＰＵ１０は図１０の混合係数算出部５３０として機能することになる。

Claims (9)

1. 被検体の観測データから、前記被検体についての目的成分の含有量を導くことに用いる検量線をコンピューターを用いて作成する検量線作成方法であって、
   前記被検体の複数のサンプルについての前記観測データを取得することと、
   前記各サンプルについての前記目的成分の含有量を取得することと、
   前記サンプル毎の観測データを複数の独立成分に分離したときの複数の独立成分を推定し、前記複数の独立成分に基づいて、前記サンプル毎に前記目的成分に対応する混合係数を求めることと、
   前記複数のサンプルの前記目的成分の含有量と、前記サンプル毎の前記混合係数とに基づいて、前記検量線の回帰式を求めることと、
   を含む検量線作成方法。
2. 請求項１に記載の検量線作成方法であって、
   前記混合係数を求めることは、
   前記各サンプルの前記独立成分を含む独立成分行列を求めることと、
   前記独立成分行列から、前記各サンプルにおける前記独立成分毎の独立成分要素の比率を規定するベクトルの集合を示す推定混合行列を求めることと、
   前記推定混合行列に含まれる前記ベクトル毎に、前記複数のサンプルの前記目的成分の含有量に対する相関を求め、前記相関が最も高いと判定される前記ベクトルを、前記目的成分に対応する混合係数として選択することと、
   を含む、検量線作成方法。
3. 被検体の観測データから、前記被検体についての目的成分の含有量を導くことに用いる検量線を作成する検量線作成装置であって、
   前記被検体の複数のサンプルについての前記観測データを取得するサンプル観測データ取得部と、
   前記各サンプルについての前記目的成分の含有量を取得するサンプル目的成分量取得部と、
   前記サンプル毎の観測データを複数の独立成分に分離したときの複数の独立成分を推定し、前記複数の独立成分に基づいて、前記サンプル毎に前記目的成分に対応する混合係数を求める混合係数推定部と、
   前記複数のサンプルの前記目的成分の含有量と、前記サンプル毎の前記混合係数とに基づいて、前記検量線の回帰式を求める回帰式算出部と、
   を含む検量線作成装置。
4. 請求項３に記載の検量線作成装置であって、
   前記混合係数推定部は、
   前記各サンプルの前記各独立成分を含む独立成分行列を求める独立成分行列算出部と、
   前記独立成分行列から、前記各サンプルにおける前記独立成分毎の独立成分要素の比率を規定するベクトルの集合を示す推定混合行列を求める推定混合行列算出部と、
   前記推定混合行列に含まれる前記ベクトル毎に、前記複数のサンプルの前記目的成分の含有量に対する相関を求め、前記相関が最も高いと判定される前記ベクトルを、前記目的成分に対応する混合係数として選択する混合係数選択部と、
   を含む、検量線作成装置。
5. 請求項４に記載の検量線作成装置であって、
   前記独立成分行列算出部によって算出された前記独立成分行列と、前記混合係数選択部によって選択された混合係数が前記推定混合行列のいずれの位置にあるかを示す目的成分順位と、前記回帰式算出部によって算出された回帰式とを記憶する記憶部
   を含む検量線作成装置。
6. 被検体についての目的成分の含有量を求める目的成分検量装置であって、
   前記被検体についての観測データを取得する被検体観測データ取得部と、
   前記目的成分に対応する独立成分を少なくとも含む検量用データを取得する検量用データ取得部と、
   前記被検体についての観測データと前記検量用データとに基づいて、前記被検体についての前記目的成分に対する混合係数を求める混合係数算出部と、
   予め用意した、前記目的成分に対応する混合係数と含有量との関係を示す回帰式の定数と、前記混合係数算出部によって求められた混合係数に基づいて、前記目的成分の含有量を算出する目的成分量算出部と、
   を含む目的成分検量装置。
7. 請求項６に記載の目的成分検量装置であって、
   前記検量用データ取得部は、
   前記目的成分に対応するものとして予め求められている独立成分を、前記検量用データとして取得し、
   前記混合係数算出部は、
   前記独立成分と前記被検体についての観測データとの内積を求め、該内積値を前記混合係数とする、目的成分検量装置。
8. 請求項６に記載の目的成分検量装置であって、
   前記検量用データ取得部は、
   複数のサンプルについての各観測データを複数の独立成分に分離したときの複数の独立成分を、前記検量用データとして取得し、
   前記混合係数推定部は、
   前記被検体についての観測データと前記複数の独立成分とに基づいて前記被検体についての推定混合行列を算出し、前記算出した推定混合行列から前記目的成分に対応する混合係数を抽出する、目的成分検量装置。
9. 被検体の観測データから、前記被検体についての目的成分の含有量を導くことに用いる検量線を作成するためのコンピュータープログラムであって、
   前記被検体の複数のサンプルについての前記観測データを取得する機能と、
   前記各サンプルについての前記目的成分の含有量を取得する機能と、
   前記サンプル毎の観測データを複数の独立成分に分離したときの複数の独立成分を推定し、前記複数の独立成分に基づいて、前記サンプル毎に前記目的成分に対応する混合係数を求める機能と、
   前記複数のサンプルの前記目的成分の含有量と、前記サンプル毎の前記混合係数とに基づいて、前記検量線の回帰式を求める機能と、
   をコンピューターに実現させるコンピュータープログラム。