JP2015180895A - 判別フィルタ設計方法、判別方法、判別フィルタセット、判別装置、および、プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】励起波長帯域および蛍光波長帯域の少なくとも1つの組み合わせを設定し、評価値が既知の複数の評価対象について予め広域波長範囲において波長を連続的に変化させた蛍光分光法で取得された、各励起波長および各蛍光波長における蛍光強度からなる蛍光指紋情報に基づいて、励起波長帯域および蛍光波長帯域で得られる蛍光強度をシミュレーションにより算出し、蛍光強度および評価値を変数として、当該評価値を当該蛍光強度から推定するための推定式を取得し、励起波長帯域および蛍光波長帯域の組み合わせを再設定しながら、蛍光強度算出および推定式取得を繰り返し実行させることにより、評価対象の評価値を求めるための適切な推定式を得て、最も適切な評価値を得る励起波長帯域および蛍光波長帯域の組み合わせと推定式を決定する。
【選択図】図1
Description
まず、図1および図2を参照し、本実施の形態における判別フィルタ設計方法の概要について説明する。ここで、図1は、本実施の形態における判別フィルタ設計方法の概要を模式的に示す図である。
次に、本実施形態におけるシミュレーション装置および判別装置の構成の一例について、図3〜図5を参照して以下に説明する。なお、本実施の形態におけるシミュレーション装置は、前述の判別フィルタ設計方法を実行するコンピュータ等の装置であり、本実施の形態における判別装置は、前述の判別フィルタ設計方法により決定された励起波長帯域および蛍光波長帯域を透過させる判別フィルタセット(光学フィルタ)を測定部に実装し、それぞれの波長条件から測定される蛍光強度から、短時間に高精度で評価対象を判別、検知、または定量するための装置である。ここで、図3は、本実施の形態におけるシミュレーション装置111の構成の一例を示すブロック図であり、該構成のうち本発明に関係する部分を概念的に示している。
つづいて、本実施の形態における、シミュレーション装置111において実行される判別フィルタ設計方法の一例について、図6〜図14を参照して以下に説明する。ここで、図6は、本実施の形態のシミュレーション装置111において実行される判別フィルタ設計方法の一例を示すフローチャートである。
ここで、上述した実施の形態の判別フィルタ設計方法(シミュレーションプログラム)を適用した実施例1について、以下に図9〜図14を参照して説明する。
・計測波長範囲:励起波長250〜550nm/蛍光波長300〜600nm
・データ取得間隔:20nm
・計測回数:各試料3回
つづいて、本実施の形態における判別装置100の実施例について、図15〜図17を参照して以下に説明する。ここで、図15は、本実施の形態における判別装置100の動作の一例を示すフローチャートである。
つづいて、判別フィルタ作成方法とその実施例(実施例2)について、図18〜図20を参照して以下に説明する。すなわち、上記実施の形態において適切な推定式とともに決定されたフィルタ特性(励起波長帯域と蛍光波長帯域の組み合わせ)を有する判別フィルタの作成方法の一例について説明する。
さて、これまで本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上述した実施の形態以外にも、特許請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内において種々の異なる実施の形態にて実施されてよいものである。
11a 光源
11b 分光器
12 分光検出部
12a 分光器
12b 検出器
13 評価対象物
111 シミュレーション装置
112 演算部
112a 波長帯域設定部
112b 蛍光強度算出部
112c 推定式取得部
112d 最適化部
100 判別装置
102 制御部
102e 判別フィルタ設定部
102f 蛍光測定部
102g 実行制御部
102h 推定演算部
106 記憶部
116 記憶部
116a 蛍光指紋ファイル
116b 候補推定式ファイル
108 入出力制御インターフェース部
110 測定部
113 入力装置
114 出力装置
Claims (11)
- 評価対象を蛍光特性により評価するために適切な、当該評価対象に照射すべき励起波長帯域と、観測すべき蛍光波長帯域と、の組み合わせを決定する判別フィルタの設計方法であって、
上記励起波長帯域および上記蛍光波長帯域の少なくとも1つの組み合わせを設定する波長帯域設定工程と、
評価値が既知の複数の評価対象について予め広域波長範囲において波長を連続的に変化させた蛍光分光法で取得された、各励起波長および各蛍光波長における蛍光強度からなる蛍光指紋情報に基づいて、上記波長帯域設定工程にて設定された上記励起波長帯域および上記蛍光波長帯域で得られる蛍光強度をシミュレーションにより算出する蛍光強度算出工程と、
上記蛍光強度算出工程にて算出された上記蛍光強度および上記評価値を変数として、当該評価値を当該蛍光強度から推定するための推定式を取得する推定式取得工程と、
上記波長帯域設定工程にて上記励起波長帯域および上記蛍光波長帯域の組み合わせを再設定しながら、上記蛍光強度算出工程および上記推定式取得工程を繰り返し実行させることにより、上記評価対象の上記評価値を求めるための適切な上記推定式を得るとともに、上記励起波長帯域および上記蛍光波長帯域の複数の上記組み合わせから最も適切な上記評価値を得る上記励起波長帯域および上記蛍光波長帯域の上記組み合わせと上記推定式を決定する最適化工程と、
を含み、
上記評価値は上記評価対象を定量するための値であることを特徴とする判別フィルタ設計方法。 - 上記励起光波長帯域および上記蛍光波長帯域の組み合わせのうち、少なくとも1つ以上は、10nmよりも広い広帯域の波長帯域を持つことを特徴とする、請求項1に記載の判別フィルタ設計方法。
- 上記推定式取得工程にて、
上記蛍光強度を説明変数とし、上記評価値を目的変数として、多変量解析により上記推定式を取得することを特徴とする、請求項1または2に記載の判別フィルタ設計方法。 - 上記蛍光強度算出工程にて、
上記蛍光指紋情報に対して、上記各励起波長および上記各蛍光波長における上記蛍光強度を積分することにより、上記励起波長帯域および上記蛍光波長帯域における上記蛍光強度を算出することを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか一つに記載の判別フィルタ設計方法。 - 上記最適化工程にて、
上記推定式取得工程にて取得された複数の上記推定式のうち、上記既知の上記評価値との誤差が少なく、かつ未知試料に対しても推定精度がよい、両者のバランスがとれているものを、上記適切な上記推定式として取得することを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか一つに記載の判別フィルタ設計方法。 - 評価対象を蛍光特性により評価する判別方法であって、
請求項1乃至5のいずれか一つに記載の判別フィルタ設計方法により決定された、励起波長帯域の励起波長の光を透過させる励起波長側判別フィルタと、所定の蛍光波長帯域の蛍光波長の光を透過させる蛍光波長側判別フィルタと、を設定する判別フィルタ設定工程と、
上記評価対象に上記励起波長帯域の励起波長を照射し、当該評価対象から上記蛍光波長帯域の蛍光強度を測定する蛍光測定工程と、
上記励起波長帯域および上記蛍光波長帯域の少なくとも1つの組み合わせにて、上記判別フィルタ設定工程および上記蛍光測定工程を、少なくとも1回実行させる実行制御工程と、
上記蛍光強度および上記評価対象を定量するための評価値を変数とした所定の推定式に、上記蛍光測定工程にて得られた上記蛍光強度を代入することにより、上記評価値を算出する推定演算工程と、
を含み、
上記推定式は、
上記評価値が既知の複数の評価対象の、上記励起波長帯域および上記蛍光波長帯域の上記判別フィルタの組み合わせにおける蛍光強度情報とともに、上記評価対象の上記評価値を求めるための適切な上記推定式として予め最適化されたこと、
を特徴とする判別方法。 - 上記推定式は、
上記蛍光強度を説明変数とし、上記評価値を目的変数として、多変量解析により最適化されて取得されたものであることを特徴とする、請求項6に記載の判別方法。 - 評価対象を蛍光特性により判別するために適切な、請求項1乃至5のいずれか一つに記載の判別フィルタ設計方法により決定された判別フィルタセットを光源および検出器の部分に具備した測定部と制御部を備えた判別装置であって、
上記制御部は、
上記判別フィルタセットにおける所定の組み合わせの、励起波長側判別フィルタと蛍光波長側判別フィルタと、を設定する判別フィルタ設定手段と、
上記評価対象に励起波長帯域の励起波長を照射し、当該評価対象から蛍光波長帯域の蛍光強度を測定する蛍光測定手段と、
上記励起波長帯域および上記蛍光波長帯域の少なくとも1つの組み合わせにて、上記判別フィルタ設定手段および上記蛍光測定手段による処理を、少なくとも1回実行させる実行制御手段と、
上記蛍光強度および上記評価対象を定量するための評価値を変数とした所定の推定式に、上記蛍光測定手段にて得られた上記蛍光強度を代入することにより、上記評価値を算出する推定演算手段と、
を備えたことを特徴とする判別装置。 - 上記判別装置は、
上記蛍光強度を説明変数とし、上記評価値を目的変数として、多変量解析により上記評価値を推定するに最適な推定式が取得されていることを特徴とする、請求項8に記載の判別装置。 - 評価対象を蛍光特性により評価するために適切な、当該評価対象に照射すべき励起波長帯域と、観測すべき蛍光波長帯域と、の組み合わせを決定するための、記憶部と演算部を備えたコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
上記記憶部は、
評価値が既知の複数の評価対象について予め波長を連続的に変化させた蛍光分光法で取得された、広域波長範囲にわたる各励起波長および各蛍光波長における蛍光強度の蛍光指紋情報の記憶領域、
を備え、
上記演算部において、
上記励起波長帯域および上記蛍光波長帯域の少なくとも1つ以上の組み合わせを設定する波長帯域設定工程と、
評価値が既知の複数の評価対象について予め取得された、各励起波長および各蛍光波長における蛍光強度の蛍光指紋情報に基づいて、上記波長帯域設定工程にて設定された上記励起波長帯域および上記蛍光波長帯域で得られる蛍光強度を算出する蛍光強度算出工程と、
上記蛍光強度算出工程にて算出された上記蛍光強度および上記評価値を変数として、当該評価値を求めるための推定式を取得する推定式取得工程と、
上記波長帯域設定工程にて上記励起波長帯域および上記蛍光波長帯域の組み合わせを再設定しながら、上記蛍光強度算出工程および上記推定式取得工程を繰り返し実行させることにより、上記評価対象の上記評価値を求めるための最適な上記推定式を得るとともに、上記励起波長帯域および上記蛍光波長帯域の複数の上記組み合わせから最も適切な上記評価値を得る上記励起波長帯域および上記蛍光波長帯域の上記組み合わせと上記推定式を決定する最適化工程と、
を実行させ、
上記評価値は上記評価対象を定量するための値であることを特徴とするプログラム。 - 上記推定式取得工程にて、
上記蛍光強度を説明変数とし、上記評価値を目的変数として、多変量解析等により上記推定式を取得することを特徴とする、請求項10に記載のプログラム。
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