WO2021053737A1 - 可視近赤外分光分析装置及び可視近赤外分光分析方法 - Google Patents

可視近赤外分光分析装置及び可視近赤外分光分析方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention is a visible-near-infrared spectroscopic analyzer and a visible-near-infrared spectroscopic analysis method for measuring the concentration, discrimination and component characteristics of a component in a sample by using visible-near-infrared light.
  • the present invention relates to a method in which the obtained absorption spectrum is subjected to spectral analysis or multivariate analysis to measure the concentration and discrimination of each component and the characteristics of each sample.
  • the sample Since visible light and near-infrared light have lower energies than ultraviolet light, the sample is less likely to be damaged by irradiation such as ultraviolet light. Therefore, in recent years, near-infrared light has been particularly used in various fields.
  • the component analysis was performed.
  • the specific component is quantitatively analyzed by irradiating the object to be measured with near-infrared light and measuring the absorption wavelength derived from the specific component or the absorbance in the wavelength region thereof.
  • the absorption spectrum in a specific wavelength region is measured, and the obtained absorption spectrum is subjected to spectral analysis or multivariate analysis to discriminate components in a sample and measure the characteristics of the components.
  • the effect of perturbation depends on the wavelength of the irradiated light, the order of irradiation and the number of times of irradiation, and if there is a function that can easily change these conditions, the desired spectroscopic analysis is performed under the optimum conditions. Since it is possible to check in advance the "wavelength of irradiated light, irradiation order, number of irradiations and irradiation time" and change it, it is effective to obtain high analysis accuracy.
  • the conventional visible / near-infrared spectroscopic analyzer obtains a spectrum by any of the following three irradiation methods in the set wavelength region, but the irradiation method cannot be changed by the user. It is unique to the device, and for example, the following irradiations (i) to (iii) can only be performed independently.
  • the wavelength of light, the order of irradiation, and the number of irradiations that can be used at the time of measurement are fixed, and in order to avoid unfavorable effects of irradiation or to find a preferable perturbation.
  • the irradiation unit is composed of a plurality of light sources that can independently control irradiation and irradiate light of a single wavelength. Therefore, at the time of measurement, the wavelength of light, the irradiation order of the light, the number of irradiations, and the irradiation time It is an object of the present invention to provide a visible / near-infrared spectroscopic analyzer and a visible / near-infrared spectroscopic analysis method which can be easily set arbitrarily.
  • the invention of the visible / near-infrared spectroscopic analyzer according to claim 1 irradiates a measurement object with light having a wavelength in the range of 400 nm to 2500 nm or a part thereof, and the reflected light, transmitted light or transmitted light thereof. After detecting the reflected light and obtaining the absorbance spectrum data, the components in the measurement object are analyzed by analyzing the absorbance (transmitted light intensity) of all the measured wavelengths or the specific wavelengths in the measurement using an analysis model created in advance.
  • the irradiation unit is a plurality of light sources that irradiate light of a single wavelength and the passage / blocking of light from each of the light sources.
  • the irradiation unit is composed of a plurality of light sources that can independently control lighting (irradiation) and irradiate light of a single wavelength, the wavelength of the light irradiating the object to be measured at the time of measurement, the wavelength of the light.
  • the light irradiation order and the number of irradiations can be easily set arbitrarily. Therefore, when giving a perturbation, as a pretreatment, the wavelength of light, the order of irradiation, and the number of irradiations are appropriately changed to obtain the optimum conditions (wavelength of light, the order of irradiation, and the number of irradiations) for obtaining high analysis accuracy. Therefore, perturbations can be applied under optimum conditions, and analysis accuracy can be improved.
  • an irradiation timing setting means for setting the irradiation timing of the selected light source at the time of measurement
  • an irradiation duration setting means for setting the irradiation duration of the selected light source at the time of measurement.
  • the lighting control means can control the selected lighting means to light the selected light source at the set irradiation timing for the irradiation duration.
  • a luminance setting means for setting the luminance of the selected light source.
  • light having a wavelength in the range of 400 nm to 2500 nm or a part thereof is irradiated from the irradiation unit to the object to be measured, and the reflected light, transmitted light or transmitted reflected light is detected to detect the absorbance spectrum data.
  • Quantitatively or qualitatively analyze the functionality, components and component concentrations of the object to be measured by analyzing the absorbances of all the measured wavelengths or specific wavelengths in the measurement using an analysis model created in advance.
  • a visible and near-infrared spectroscopic analyzer wherein the irradiation unit includes a plurality of light sources that irradiate light of a single wavelength and a shutter, and the shutter allows the light from each of the light sources to be measured. It is characterized by including a shutter opening / closing means for passing / blocking, and a control means linked to the shutter opening / closing means for independently controlling the timing and irradiation time for passing / blocking light from each of the light sources. ..
  • control means is a light source selection means for selecting the light source of the light to be applied to the measurement object among the lights from the plurality of light sources at the time of measurement, and a light source selection means at the time of measurement.
  • the configuration may include a shutter opening / closing control means that receives a signal from the light source selection means and controls irradiation of light from the selected light source.
  • control means has an order setting means for setting the irradiation order of the selected light source at the time of measurement
  • the shutter control means is the light source selection means and the order setting means.
  • the shutter of the selected light source may be opened and closed in the set irradiation order in response to the signal from.
  • the invention of the visible / near-infrared spectroscopic analysis method according to claim 7 is to irradiate light having a wavelength in the wavelength range of 400 nm to 2500 nm or a part of the wavelength range from the irradiation unit to the object to be measured, including water, water, an aqueous solution, and a living body. And, after irradiating a sample of biological origin, detecting the reflected light, transmitted light or transmitted reflected light and measuring the absorbance spectrum data of water, the measured absorbance at all wavelengths or a specific wavelength is obtained in a pre-prepared analysis model. It is characterized in that the temporal change and aging of the sample sample are analyzed qualitatively or quantitatively by the analysis using.
  • the spectrum measurement can be performed while giving a perturbation of irradiating a sample sample containing water related to the measurement object with light before the measurement.
  • this visible / near infrared spectroscopic analysis method can also use the visible / near infrared spectroscopic analyzer according to any one of claims 1 to 6.
  • the irradiation unit is composed of a plurality of light sources that can independently control irradiation and irradiate light of a single wavelength
  • the wavelength of light to be irradiated to the object to be measured, the irradiation order, and the number of irradiations are determined at the time of measurement. It can be set arbitrarily. Therefore, when perturbation is applied, the optimum conditions for obtaining high analysis accuracy can be obtained by appropriately changing the wavelength of light, the irradiation order, and the number of irradiations as pretreatment. Therefore, perturbation is performed under the optimum conditions. Can be added to improve the analysis accuracy.
  • FIG. 11A is a diagram showing the relationship between the measured value (horizontal axis) and the estimated value (vertical axis)
  • FIG. 11B is a diagram showing the total partial regression coefficient of the multiple regression equation created as a quantitative model
  • C is a diagram showing the relationship between the number of principal components (horizontal axis) and the standard error (vertical axis). It is a figure which shows the change of the number of microorganisms with the passage of time. It is a figure which shows the correlation coefficient and the standard error when the wavelength is changed.
  • the visible and near-infrared spectroscopic analyzer 1 irradiates the object to be measured (for example, raw milk) with light having a wavelength in the range of 400 nm to 2500 nm or a part thereof (for example, 600 to 1000 nm). After detecting the reflected light, transmitted light or transmitted reflected light to obtain absorbance spectrum data, the absorbance of all the measured wavelengths or specific wavelengths in the measured object is analyzed by using an analysis model created in advance. It analyzes the components and component concentrations in a product qualitatively or quantitatively.
  • the visible / near-infrared spectroscopic analyzer 1 includes four elements: an irradiation unit 2, a detection unit 3, a data analysis unit 4, and a result display unit 5.
  • an irradiation unit 2 As shown in FIG. 1, the visible / near-infrared spectroscopic analyzer 1 includes four elements: an irradiation unit 2, a detection unit 3, a data analysis unit 4, and a result display unit 5.
  • the wavelength range of light after creating the analysis model, one or a plurality of wavelengths including the wavelength light required for prediction when the analysis model is used can be selected.
  • each element will be described.
  • the irradiation unit 2 includes a plurality of light sources 11 such as LEDs that irradiate light having a single wavelength and different wavelengths, and a lighting means 12 that is linked to each light source 11 and lights each light source 11.
  • a light source selection means 13 that selects a light source 11 to irradiate light from a plurality of light sources 11 at the time of measurement, an irradiation timing setting means 14 that sets an irradiation timing of the selected light source at the time of measurement, a light source selection means 13 and an irradiation timing.
  • Lighting control that independently controls each light source 11 so that the light source 11 selected by controlling the lighting means 12 is turned on for a predetermined irradiation time at a predetermined irradiation timing at the time of measurement by receiving a signal from the setting means 14.
  • the means 15 is provided. Therefore, a plurality of types of light having a single wavelength but different wavelengths are irradiated from the irradiation unit 2.
  • an irradiation duration setting means 16 for setting the irradiation duration of the light source 11 selected by the light source selection means 13 at the time of measurement is provided, and the time for continuing the irradiation of the light source 11 can be changed.
  • the luminance setting means 17 for setting the luminance of the selected light source is provided, and the luminance of the light source 11 can be changed.
  • the irradiation unit 2A can be configured as shown in FIG. ..
  • the irradiation unit 2A includes a shutter opening / closing control means 22 that controls the shutter means 21 that passes / blocks the light of each light source 11, and the lighting control means 15 controls the shutter opening / closing control means 22.
  • the timing of passing / blocking light from each light source 11 is controlled independently.
  • the shutter means 21 includes an opening member 21A having a plurality of openings 21Aa for passing the light of each light source 11 for each light source 11, and a shutter opening / closing means 21B linked to the shutter opening / closing control means 22 to open / close the openings 21Aa with the shutter 21Ba.
  • the outline of the relationship between the wavelength and the absorbance of water is shown. Since the absorbance of water itself is used in visible light and near infrared light, the absorption of water does not become a disturbance. Therefore, the visible light / all near infrared band can be used for measurement.
  • the light source 11 having the optimum wavelength is selected by the light source selection means 13, the optimum irradiation timing is set by the irradiation timing setting means 14, and the light is turned on.
  • the control means 15 controls the lighting of the light source 11 having the optimum wavelength so that the object to be measured is irradiated in the optimum irradiation order.
  • this device can perform spectrum measurement while giving perturbations that change the wavelength, irradiation order, and number of irradiations of the light source to be irradiated, the wavelength, irradiation order, number of irradiations, and combinations thereof can be changed in various ways. It is possible to easily and quickly find the optimum perturbation for water change and measurement.
  • the detection unit 3 detects the reflected light, transmitted light, or transmitted reflected light from the measurement object irradiated with light in the entire range or a part of the wavelength range of 400 nm to 2500 nm by the irradiation unit 2. For the detected light, raw absorbance spectrum data with respect to the incident light can be obtained for each wavelength.
  • each light source 2A of the irradiation unit 2 directly irradiates (projects) the object to be measured, the object to be measured is measured. It is not the post-spectroscopy that detects and disperses the light from the object to be measured by irradiating the object, but the pre-spectroscopy that disperses the light before projecting the light onto the object to be measured.
  • reflected light detection There are three types of detection methods: reflected light detection, transmitted light detection, and transmitted reflected light detection. As shown in FIG. 6, in the reflected light detection and the transmitted light detection, the reflected light and the transmitted light from the measurement object are detected by the detector, respectively. In the transmitted reflected light detection, the refracted light that is incident on the object to be measured is reflected inside the object, and the light that is radiated outside the object again interferes with the reflected light.
  • the detection unit 3 of the present device may employ any detection method of reflected light detection, transmitted light detection, and transmitted reflected light detection.
  • the detector in the detection unit 3 can be configured by, for example, a CCD (Charge Coupled Device) which is a semiconductor element, but the present invention is not limited to this, and other light receiving elements may be used.
  • the spectroscope can also be configured by known means.
  • Data analysis unit 4 Absorbance for each wavelength, that is, absorbance spectrum data can be obtained from the detection unit 3.
  • the data analysis unit 4 performs analysis using an analysis model created in advance based on the absorbance spectrum data.
  • a plurality of analysis models such as a quantitative model and a qualitative model can be prepared, and different ones can be used depending on whether the quantitative evaluation or the qualitative evaluation is performed.
  • a plurality of types of models may be created so that measurement using any model may be possible with one device, or different analysis models may be used depending on the type of the object to be measured. It may be created so that a single device can measure a plurality of types.
  • the data analysis unit 4 can be composed of a storage unit that stores various data such as spectrum data, a multivariate analysis program, and an analysis model, and an arithmetic processing unit that performs arithmetic processing based on these data and the program. For example, it can be realized by an IC chip or the like. Therefore, since this device is portable, it is easy to miniaturize it.
  • the above analysis model is also written in a storage unit such as an IC chip.
  • the raw absorbance spectrum data may be used as it is for measurement / judgment by an analysis model, but the peak in the obtained spectrum may be decomposed into element peaks by a spectroscopic method or a multivariate analysis method. It is preferable to perform the data conversion process of the above and perform measurement / judgment by an analysis model using the converted absorbance spectrum data.
  • spectroscopic methods include second-order differential processing and Fourier transform
  • multivariate analysis methods include wavelet transformation and neural network method, but the method is not particularly limited.
  • the result display unit 5 displays the analysis result of the data analysis unit 4. Specifically, the measured value obtained as a result of the analysis by the analysis model is displayed. Alternatively, in the case of a qualitative model, the necessary display is performed based on the classification result.
  • the result display unit 5 is a flat display such as a liquid crystal display.
  • PCA Principal Component Analysis
  • SIMCA soft independent modeling of class analysis
  • KNN K-nearest neighbors
  • the unknown sample is compared with the principal component model of each class, and the unknown sample is assigned to the class of the principal component model that is most suitable.
  • the class discriminant analysis such as the SIMCA method can be said to be a method of classifying the absorption spectrum and the regression vector into each class by pattern recognition.
  • the analysis model using the multivariate analysis such as the SIMCA method and the PLS method can be created by using self-made software or commercially available multivariate analysis software. In addition, by creating software specialized for the purpose of use, quick analysis becomes possible.
  • An analysis model constructed using such multivariate analysis software is saved as a file, and this file is called when analyzing unknown raw milk, and the raw milk of the measurement target is quantitatively or quantitatively used using the analysis model. Perform a qualitative analysis. This enables simple and quick freshness prediction.
  • the analysis model it is preferable to save a plurality of analysis models such as a quantitative model and a qualitative model as a file, and update each model as appropriate.
  • the wavelength light required for measurement by the analysis model is determined.
  • the device configuration can be further simplified by irradiating the sample with one or more wavelength ranges determined in this way.
  • Perturbation means to bring about a change in the absorbance of a sample by setting and measuring a plurality of types and conditions for a certain condition, and to acquire a plurality of spectral data different from each other.
  • Conditions include concentration change (including concentration dilution), repeated irradiation of light, extension of irradiation time, addition of electromagnetic force, change of optical path length, temperature, pH pressure, electrical conductivity (EC), mechanical vibration, and other conditions. Any of those that bring about physical or chemical changes due to the change of, or a combination thereof can be mentioned, but in this apparatus, it is possible to give a perturbation by irradiation with light.
  • the number of irradiations and the irradiation time can be changed, and the spectrum of the sample can be measured by giving a perturbation that optimizes these conditions.
  • spectral data in which the absorbance of the sample is slightly fluctuated (that is, changed) can be obtained.
  • the analysis accuracy can be improved and highly accurate measurement becomes possible.
  • light is irradiated a plurality of times for measurement, but the purpose of this is to obtain an average value, which is different from the "perturbation" referred to here.
  • the change in the absorbance of the sample due to perturbation is due to a change (fluctuation) in the absorption of water molecules in the sample. That is, it is considered that by repeatedly irradiating light three times as a perturbation, slightly different changes occur in the response and absorption of water in the first, second, and third times, and as a result, the spectrum fluctuates.
  • each sample could be quantitatively analyzed by performing regression analysis by the PLS method using the absorbance spectrum data obtained by such three times of repeated irradiation.
  • each sample is made good by classifying by the SIMCA method using at least two absorbance spectrum data out of the obtained three absorbance spectrum data. It can be classified into, and highly accurate analysis is possible.
  • the number of times of light irradiation is not particularly limited to three.
  • Example 1 Prediction of freshness of raw milk (1) In order to construct a raw milk freshness prediction model for predicting the number of days of storage of raw milk, measurements were performed using raw milk 1 to 5 days after milking as a sample and using an LED whose light source has the following single wavelength.
  • Example 2 Prediction of freshness of raw milk (2) In order to construct a raw milk freshness prediction model for predicting the number of days of storage of raw milk, measurements were performed using raw milk 1 to 5 days after milking as a sample and using an LED whose light source has the following single wavelength.
  • Example 3 Identification of hot spring water
  • four types of hot spring water hot spring waters A to D
  • ultrapure water are used as samples, and the light source is a single light source having the following 16 wavelengths. The measurement was performed using this device composed of wavelength LEDs.
  • Measurement conditions Measurement a After irradiating light of 660 nm to 970 nm in order from the short wavelength side to the long wavelength side, light of 660 nm to 970 nm was irradiated in order from the long wavelength side to the short wavelength side for measurement.
  • Measurement b After irradiating light of 660 nm to 970 nm in order from the long wavelength side to the short wavelength side, light of 660 nm to 970 nm was irradiated in order from the short wavelength side to the long wavelength side for measurement.
  • Example 4 Prediction of metal ion concentration in hydroponic nutrient solution
  • the light source is a single wavelength of the following 16 wavelengths. The measurement was performed using this device composed of LEDs.
  • Measurement conditions Measurement a After irradiating light of 660 nm to 970 nm in order from the short wavelength side to the long wavelength side, light of 660 nm to 970 nm was irradiated in order from the long wavelength side to the short wavelength side for measurement.
  • Measurement b After irradiating light of 660 nm to 970 nm in order from the long wavelength side to the short wavelength side, light of 660 nm to 970 nm was irradiated in order from the short wavelength side to the long wavelength side for measurement.
  • Example 5 Age measurement A wavelength light in the wavelength range of 680 to 970 nm is emitted from the irradiation unit to a male subject aged 20 to 70 (400 before work) or a sample sample related to the subject. After irradiating and detecting the reflected light, transmitted light or transmitted reflected light to obtain the absorbance spectrum data of water, the absorbance of all measured wavelengths or specific wavelengths in the data was analyzed using an analysis model prepared in advance. .. Spectral measurement is performed while perturbing a subject or a sample sample related to the subject by repeatedly irradiating the subject or a sample sample related to the subject. The repeated irradiation can be performed by applying perturbation under the optimum conditions by using the above-mentioned device, but it can also be performed by a conventional device.
  • FIG. 11A shows the least squares regression coefficient of the PLS regression equation created as a quantitative model.
  • FIG. 11B shows the relationship between the measured value (horizontal axis) and the estimated value (vertical axis). The horizontal axis shows the wavelength and the vertical axis shows the coefficient value.
  • FIG. 11C shows the relationship between the number of principal components (horizontal axis) and the standard error (vertical axis). The wavelengths used range from 680 nm to 970 nm, and there are partial regression coefficients corresponding to individual wavelengths. This was determined using the PLS regression method.
  • SEVC represents the standard error of calibration
  • SEV represents the standard error of cross-validation. Both represent the degree of deviation between the measured value and the estimated value. Factors represents the number of principal components used.
  • FIGS. 12 and 13 As shown in FIG. 12, it can be seen that the growth state changes from after 300 minutes to before 50 minutes.
  • the selected light is lit by shifting it from the high wavelength side to the low wavelength side in order, and then lit by shifting it from the low wavelength side to the high wavelength side in order, or from the low wavelength side to high.
  • cross-validation is performed by repeatedly irradiating light by shifting the lights in order from the high wavelength side to the low wavelength side and then turning the lights in order from the high wavelength side
  • the correlation coefficient between the viable cell count and time ( Val) is a large value. Therefore, it can be said that the state of proliferation can be inferred.
  • the wavelength to be used can be easily changed, so that the irradiation order of the wavelengths at which the correlation coefficient becomes large can be easily selected.

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Abstract

【課題】光源が複数個の単一波長光源から構成され、測定時、光の波長、その光の照射順序、照射回数を任意に簡単に設定することができる。 【解決手段】波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの範囲またはその一部範囲の波長光を照射部２から測定対象物に照射し、その反射光、透過光または透過反射光を検出して吸光度スペクトルデータを得た後、その中の測定全波長あるいは特定波長の吸光度を、予め作成した解析モデルを用いて解析することによって前記測定対象物中の成分や成分濃度を定量的または定性的に分析する可視近赤外分光分析装置１である。照射部２は、単一波長で波長が異なる光を照射する複数の光源１１と、各光源１１を点灯する点灯手段１２と、測定時に、複数の光源１１のうち光を照射する光源１１を選択する光源選択手段１３と、測定時に前記選択した光源の照射タイミングを設定する照射タイミング設定手段１４と、測定時に、点灯手段１２を制御して選択した光源１１を、所定の照射タイミングで所定の照射時間だけ点灯させるように、光源１１ごとに独立して制御する点灯制御手段１５とを備える。

Description

可視近赤外分光分析装置及び可視近赤外分光分析方法
　本発明は、可視近赤外光を利用して，試料中の成分の濃度、判別や成分の特性を測定する可視近赤外分光分析装置及び可視近赤外分光分析方法であって、特に、得られる吸収スペクトルをスペクトル解析若しくは多変量解析して、各成分の濃度、判別や各試料の特性を測定するものに関する。
　可視光及び近赤外光は、紫外光と比較するとエネルギーが低いために、紫外線のような照射により試料がダメージを受けることは少ないので、近年、いろいろな分野において、特に近赤外光を用いた成分分析が行われている。例えば、近赤外光を測定対象物に照射して、特定成分に由来する吸収波長またはその波長領域の吸光度を測定することで、前記特定成分を定量分析することが行われている。
　また、ある特定の波長領域の吸収スペクトルを測定し、得られた吸収スペクトルをスペクトル解析もしくは多変量解析して、試料中の成分の判別や成分の特性を測定することが行われている。
　ところで、先に光を照射して光エネルギーを測定対象物の水分子に摂動を付与した後にスペクトルを測定すると、前記摂動の付与により誘起された微小な水のスペクトル変化を読み取ることができ、高い解析精度を得られる場合があることが知られている（例えば，特許文献１参照）。
　ところで、摂動付与の効果は、照射する光の波長、照射順及び回数に依存しており、これらの条件を簡単に変更できる機能があれば、目的とする分光分析を最適な条件下で実施することができる「照射する光の波長、照射順序、照射回数及び照射時間」を予め調べ、それに変更することができるので、高い解析精度を得るために有効である。
特許第４７１００１２号公報
　しかしながら、従来の可視近赤外分光分析装置は、その設定波長領域において、以下の３方式のいずれかの照射方法でスペクトルを得ているが、その照射方法は、ユーザーによって変更することができない各装置固有のものであり、例えば次の(i)～(iii)の照射をそれぞれ単独で実施できるにすぎない。
　(i)高エネルギー側（短波長）から低エネルギー側（長波長）に向かって照射を行う。
　(ii)高エネルギー側（短波長）から低エネルギー側（長波長）に向かって照射を行った後、低エネルギー側から高エネルギー側に向かって逆順に照射を行う。この場合は、各波長の値を平均化し、測定値とする。
　(iii)全波長を照射し、サンプルを通過した光の分光を行う。この場合は、各波長の測定値を算出する。
　つまり、従来の可視近赤外分光分析装置では、いずれも、測定時に使用できる光の波長、照射順序及び照射回数は定まっており、照射による好ましくない影響を回避したり、好ましい摂動を見付けるために、光の波長、照射順序及び照射回数を変更することができないのが現状である。
　本発明は、照射部を、独立して照射制御ができ単一波長の光を照射する複数の光源で構成することで、測定時に、光の波長、その光の照射順序、照射回数及び照射時間を任意に簡単に設定することができる可視近赤外分光分析装置及び可視近赤外分光分析方法を提供することを目的とする。
　請求項１に係る可視近赤外分光分析装置の発明は、波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの範囲またはその一部範囲の波長の光を照射部から測定対象物に照射し、その反射光、透過光または透過反射光を検出して吸光度スペクトルデータを得た後、その中の測定全波長あるいは特定波長の吸光度（透過光度）を、予め作成した解析モデルを用いて解析することによって前記測定対象物中の成分や成分濃度を定量的または定性的に分析する可視近赤外分光分析装置であって、前記照射部は、単一波長の光を照射する複数の光源と、前記各光源の光の通過・遮断を行う光源選択手段と、前記光源選択手段に連係され前記各光源の光の照射を制御するシャッター開閉手段と、光の通過・遮断を行うタイミングをそれぞれ独立して制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
　このようにすれば、照射部を、独立して点灯（照射）制御ができ単一波長の光を照射する複数の光源で構成するので、測定時に、測定対象物に照射する光の波長、その光の照射順序、照射回数を任意に簡単に設定することができる。よって、摂動を付与する場合に、前処理として、光の波長、照射順序及び照射回数を適宜変更して、高い解析精度を得られる最適の条件（光の波長、照射順序及び照射回数）を求めることができるので、最適の条件下で摂動を付与でき、解析精度の向上が図れる。
　この場合、請求項２に記載のように、さらに、測定時に前記選択した光源の照射タイミングを設定する照射タイミング設定手段と、測定時に前記選択した光源の照射継続時間を設定する照射継続時間設定手段とを有し、前記点灯制御手段は、選択した前記点灯手段を制御して、前記選択した光源を、前記設定した照射タイミングで照射継続時間だけ点灯する、ようにできる。
また、請求項３に記載のように、さらに、選択した光源の輝度を設定する輝度設定手段を有する、ようにすることもできる。
　請求項４の発明は、波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの範囲またはその一部範囲の波長の光を照射部から測定対象物に照射し、その反射光、透過光または透過反射光を検出して吸光度スペクトルデータを得た後、その中の測定全波長あるいは特定波長の吸光度を、予め作成した解析モデルを用いて解析することによって前記測定対象物の機能性、成分や成分濃度を定量的または定性的に分析する可視近赤外分光分析装置であって、前記照射部は、単一波長の光を照射する複数の光源と、シャッターを備え前記シャッターによって、前記測定対象物への前記各光源からの光の通過・遮断を行うシャッター開閉手段と、前記シャッター開閉手段に連係され前記各光源からの光の通過・遮断を行うタイミング及び照射時間をそれぞれ独立して制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
　この場合、請求項５に記載のように、前記制御手段は、測定時に、複数の前記光源からの光のうち前記測定対象物に照射させる光の前記光源を選択する光源選択手段と、測定時に、前記光源選択手段よりの信号を受け、選択した前記光源からの光の照射を制御するシャッター開閉制御手段とを有する構成としてもよい。
また、請求項６に記載のように、前記制御手段は、測定時に前記選択した光源の照射順序を設定する順序設定手段を有し、前記シャッター制御手段は、前記光源選択手段及び前記順序設定手段からの信号を受け、選択した前記光源のシャッターを，設定した前記照射順序で開閉点灯する構成としてもよい。
　請求項７に係る可視近赤外分光分析方法の発明は、波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの範囲またはその一部範囲の波長の光を照射部から測定対象物に関連し水を含む、水、水溶液、生物及び生物由来の検体試料に照射し、その反射光、透過光または透過反射光を検出して水の吸光度スペクトルデータを測定した後、測定した全波長あるいは特定波長の吸光度を、予め作成した解析モデルを用いて解析することによって前記検体試料の時間変化及びエイジングを定性的または定量的に分析することを特徴とする。
　この場合、請求項８に記載のように、前記測定対象物に関連し水分を含む検体試料に対し、測定前に光を照射するという摂動を与えながらスペクトル測定を行うことができる。
また、請求項９に記載のように、この可視近赤外分光分析方法は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の可視近赤外分光分析装置を用いることもできる。
　本発明は、照射部を、独立して照射制御ができ単一波長の光を照射する複数の光源で構成するので、測定時に、測定対象物に照射する光の波長、照射順序、照射回数を任意に設定することができる。よって、摂動を付与する場合に、前処理として、光の波長、照射順序及び照射回数を適宜変更して、高い解析精度を得られる最適の条件を求めることができるので、最適の条件下で摂動を付与して、解析精度の向上を図ることができる。
本発明の実施形態に係る可視近赤外分光分析装置の概略的構成を示すブロック図である。 上記装置における照射部の構成を示す図である。 上記装置における照射部の別の構成を示す図である。 水の吸光特性を示す図である。 前分光、後分光を説明する図である。 上記装置において採用可能な反射光検出、透過反射光検出、および透過光検出の３つの検出方式を説明する図である。 摂動を変えた場合における決定係数の相違を示す図である。 摂動を変えた場合における決定係数の相違を示す図である。 摂動を変えた場合におけるクラス間距離の相違を示す図である。 摂動を変えた場合におけるクラス間距離の相違を示す図である。 図１１（ａ）は実測値（横軸）と推定値（縦軸）の関係を示す図、図１１（ｂ）は定量モデルとして作成した重回帰式の全偏回帰係数を示す図、図１１（ｃ）は主成分の数（横軸）と標準誤差（縦軸）との関係を示す図である。 時間の経過による、微生物の数の変化を示す図である。 波長を変化させた場合の、相関係数、標準誤差を示す図である。
　以下、本発明の一実施形態について図面に沿って、生乳の鮮度予測に用いる場合を例に説明するが、本発明はこれに限られない。
１．本装置の具体的構成
　可視近赤外分光分析装置１は、波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの範囲またはその一部範囲（例えば６００～１０００ｎｍ）の波長の光を測定対象物(例えば、生乳）に照射し、その反射光、透過光または透過反射光を検出して吸光度スペクトルデータを得た後、その中の測定全波長あるいは特定波長の吸光度を、予め作成した解析モデルを用いて解析することによって前記測定対象物中の成分や成分濃度を定性的または定量的に分析するものである。
そして、図１に示すように、可視近赤外分光分析装置１は、照射部２、検出部３、データ解析部４および結果表示部５の４つの要素を備えている。なお、光の波長の範囲は、前記解析モデルを作成した後、前記解析モデルを用いる場合において予測に必要な波長光を含む、１又は複数の波長を選択することができる。以下、各要素について説明する。
（1-１）照射部２
　照射部２は、図２に示すように、単一波長で波長が異なる光を照射する、ＬＥＤ等の複数の光源１１と、各光源１１に連係され各光源１１を点灯する点灯手段１２と、測定時に、複数の光源１１のうち光を照射する光源１１を選択する光源選択手段１３と、測定時に前記選択した光源の照射タイミングを設定する照射タイミング設定手段１４と、光源選択手段１３及び照射タイミング設定手段１４よりの信号を受け測定時に、点灯手段１２を制御して選択した光源１１を、所定の照射タイミングで所定の照射時間だけ点灯させるように、光源１１ごとに独立して制御する点灯制御手段１５とを備える。よって、照射部２からは、単一波長で波長が異なる複数種類の光が照射される。
　さらに、測定時に光源選択手段１３によって選択した光源１１の照射継続時間を設定する照射継続時間設定手段１６を備え、光源１１の照射を継続する時間を変更することができる。
　また、選択した光源の輝度を設定する輝度設定手段１７を備え、光源１１の輝度を変更することもできる。
　また、光源１１が、例えばハロゲンランプのように照射が点灯当初は不安定で一定時間点灯を継続した後に安定する場合には、照射部２Ａを、図３に示すように、構成することもできる。
　この場合、照射部２Ａは、各光源１１の光の通過・遮断を行うシャッター手段２１を制御するシャッター開閉制御手段２２とを備え、点灯制御手段１５が、シャッター開閉制御手段２２を制御して、各光源１１からの光の通過・遮断を行うタイミングをそれぞれ独立して制御する。
　シャッター手段２１は、各光源１１の光を光源１１ごとに通過させる複数の開口２１Ａａを有する開口部材２１Ａと、シャッター開閉制御手段２２に連係され開口２１Ａａをシャッター２１Ｂａにて開閉するシャッター開閉手段２１Ｂとを有する。
　図４に示すように、水に関する波長と吸光度との関係概要を示す。可視光・近赤外線では水の吸光度そのものを利用するので、水の吸光が外乱にならない。このため、可視光・全近赤外線帯域を計測に使用することができる。
　解析モデルが作成されれば、その解析モデルを用い摂動を付与する場合に、最適の波長の光源１１が光源選択手段１３によって選択され、最適な照射タイミングが照射タイミング設定手段１４によって設定され、点灯制御手段１５によって、最適の波長の光源１１が、最適な照射順序で測定対象物に照射されるように点灯制御される。
　また、本装置は、照射する光源の波長、照射順序、照射回数を変更した摂動を与えながらスペクトル測定を行うことが可能なため、波長、照射順序、照射回数及びそれらの組み合わせをいろいろ変えることができ、水の変化及び測定に最適な摂動を容易にかつ迅速に見付けることができる。
 (1-2)検出部３
　検出部３は、照射部２によって、波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの全範囲またはその一部範囲の光が照射された測定対象物からの反射光、透過光あるいは透過反射光を検出するものである。検出された光について、波長別に入射光に対する生の吸光度スペクトルデータが得られる。
　なお、分光方式には前分光と後分光とがあるが(図５参照）、前述したように、照射部２の各光源２Ａから測定対象物に直接照射（投光）するので、測定対象物に照射し測定対象物からの光を検出し分光する後分光ではなく、測定対象物に投光する前に分光する前分光とされている。
　検出方法には３種類あり、反射光検出、透過光検出および透過反射光検出がある。図６に示すように、反射光検出および透過光検出は、それぞれ、測定対象物からの反射光と透過光とを検出器によって検出する。透過反射光検出は、入射光が測定対象物内に入射した屈折光が物体内で反射し、再び物体外に放射された光が反射光と干渉する光を検出する。本装置の検出部３は、反射光検出、透過光検出および透過反射光検出のいずれの検出方式を採用するものであってもよい。
　検出部３内の検出器は、例えば半導体素子であるＣＣＤ（Charge Coupled Device）などによって構成することができるが、これに限定されるものではなく、他の受光素子を使用してもよい。分光器についても公知の手段によって構成することができる。
 (1-3)データ解析部４
　検出部３から波長別の吸光度、即ち吸光度スペクトルデータが得られる。データ解析部４は、この吸光度スペクトルデータをもとに、予め作成した解析モデルを使用して、解析を行う。
　解析モデルは、定量モデル、定性モデルなどの複数の解析モデルを用意しておき、定量的評価を行うか、あるいは定性的評価を行うかに応じて、異なるものを使用することができる。また、解析モデルは、複数種類のモデルを作成しておき、１つの装置でいずれのモデルを用いた測定も可能である構成としてもよいし、測定対象物の種類に応じてそれぞれ異なる解析モデルを作成しておき、１つの装置で複数種類の測定が可能な構成としてもよい。
　データ解析部４は、スペクトルデータ、多変量解析用プログラム、解析モデルなどの各種データを記憶する記憶部と、これらのデータおよびプログラムに基づき演算処理を行う演算処理部とによって構成することができ、例えばＩＣチップなどによって実現可能である。したがって、本装置を携帯型とするため小型化することも容易である。上記の解析モデルも、ＩＣチップなどの記憶部に書き込まれる。
　ここで、生の吸光度スペクトルデータをそのまま使用して解析モデルによる測定・判定を行ってもよいが、得られたスペクトル中のピークを分光学的手法あるいは多変量解析手法により要素ピークに分解するなどのデータ変換処理を行い、変換後の吸光度スペクトルデータを使用して解析モデルによる測定・判定を行うことが好ましい。
　分光学的手法としては、例えば、２次微分処理やフーリエ変換があり、多変量解析手法としてはウェブレット変換、ニューラルネットワーク法等が例示されるが、特に限定されるものではない。
 (1-4)結果表示部５
　結果表示部５は、データ解析部４における解析結果を表示する。具体的には、解析モデルによる解析の結果得られた測定値を表示する。あるいは、定性モデルの場合は、そのクラス判別結果に基づき，必要な表示を行う。なお、本装置を携帯型とする場合は、結果表示部５を液晶等のフラットディスプレイとすることが好ましい。
２．データの解析方法
(2-1)解析モデルの作製
　本装置は、上述のようにして得られた吸光度スペクトルデータの中の特定波長（または測定全波長）の吸光度を解析モデルで解析することによって、例えば、生乳鮮度の予測を行う。つまり、最終的な測定を行うには、解析モデルが予め作成されていることを必要とする。
　解析モデルは多変量解析によって作成可能である。例えば、スペクトル測定により取得した全波長の吸収スペクトルを格納するデータ行列を特異値分解によりスコアとローディングとに分解し、試料中の鮮度予測を要約する主成分を抽出する（主成分分析）。これにより、共線性（＝説明変量間の相関が高いこと）の少ない独立な成分を重回帰分析に使用できるようになる。そして説明変量をスコア、目的変量を鮮度予測とする重回帰分析を適用する。これにより、測定全波長あるいは特定波長の吸収スペクトルから生乳の鮮度予測をする解析モデルを作成できる。
これら一連の作業（多変量解析）は主成分回帰法（ＰＣＲ:Principal Component Regression）あるいはＰＬＳ（Partial Least Squares）回帰法として確立されている（参考文献：尾崎幸洋、宇田明史、赤井俊男「化学者のための多変量解析－ケモメトリックス入門」、講談社、2002年）。回帰分析法としてはこのほかにＣＬＳ（Classical Least Squares）法、クロスバリデーション法などが挙げられる。
　上記方法は定量的解析モデル作成の場合であったが、定性的解析モデルの作成には、クラス判別用の主成分分析法（ＰＣＡ：Principal Component Analysis）、ＳＩＭＣＡ法（soft independent modeling of class analogy）、ＫＮＮ法（k nearest neighbors）等の多変量解析を適用することができる。ＳＩＭＣＡ法は、複数のグループ（クラス）についてそれぞれ主成分分析を行い、各クラスの主成分モデルを作成する。
そして、未知試料が各クラスの主成分モデルに対して比べられ、その未知試料が一番適合する主成分モデルのクラスに割り当てられる。また、ＳＩＭＣＡ法などのクラス判別解析は、パターン認識により吸収スペクトルや回帰ベクトルを各クラスに分類する方法ということができる。
　上記ＳＩＭＣＡ法やＰＬＳ法などの多変量解析を使用した解析モデルの作成は、自作ソフトや市販の多変量解析ソフトを用いて行うことができる。また、使用目的に特化したソフトの作成により、迅速な解析が可能になる。
　このような多変量解析ソフトを用いて組み立てられた解析モデルをファイルとして保存しておき、未知の生乳の分析時にこのファイルを呼び出し、測定対象物の生乳に対して解析モデルを用いた定量的または定性的な分析を行う。これにより、簡易迅速な鮮度予測が可能となる。なお、解析モデルは、定量モデル、定性モデルなど複数の解析モデルをファイルとして保存しておき、各モデルは適宜更新されることが好ましい。
　解析モデルが作成されれば、当該解析モデルによる測定に必要な波長光が決定される。本装置は、こうして決定された１又は複数の波長域を試料に照射する構成とすることで装置構成をより単純化することができる。
　本装置によるスペクトル測定においては、測定対象物に対し、所定の条件を付加することで摂動（perturbation）を与えることが好ましく、また、本装置によるデータ解析においては、この摂動の効果を引き出すようなデータ解析が好ましいものとなる。
 (2-2)摂動（perturbation）
　「摂動」とは、ある条件について複数の種類・条件を設定し測定することで試料の吸光度変化をもたらし、互いに異なる複数のスペクトルデータを取得することをいう。条件としては、濃度変更（濃度希釈を含む）、光の繰り返し照射、照射時間の延長、電磁力付加、光路長変更、温度、ｐＨ圧力、電気伝導率（ＥＣ）、機械的振動、その他その条件の変更によって物理的または化学的な変化をもたらすもののいずれか、または、それらの組み合わせを挙げることができるが、本装置では、光の照射による摂動付与が可能となる。
　光の照射は、照射回数と照射時間を変更可能で、これらの条件を最適化した摂動を与えて試料のスペクトル測定を行うことができる。例えば、測定前に所定の波長の光を３回連続照射することにより、試料の吸光度が微妙に揺らいだ（つまり、変化した）スペクトルデータが得られる。これらのスペクトルデータをＳＩＭＣＡ法やＰＬＳ法等の多変量解析に用いることにより、解析精度を向上することができ、高精度な測定が可能になる。なお、通常スペクトルを測定するときは、光を複数回照射し測定するが、これは平均値を出すことが目的であり、ここでいう「摂動」とは異なる。
　摂動による試料の吸光度変化は、試料中の水分子の吸収に変化（揺らぎ）が生じるためと考えられる。すなわち摂動として光を３回繰り返し照射することによって、１回目、２回目、３回目それぞれ水の応答、吸収に微妙に異なる変化が起こり、その結果スペクトルに揺らぎが生じるものと考えられる。
　後述の実施例では、このような３回繰り返し照射によりそれぞれ得られた吸光度スペクトルデータを使用してＰＬＳ法による回帰分析を行うことによって、各試料（生乳）について定量分析することができた。
　また、このように光を３回繰り返し照射した場合、得られた３回の吸光度スペクトルデータのうち少なくとも２回の吸光度スペクトルデータを使用してＳＩＭＣＡ法によるクラス判別を行うことによって、各試料を良好に分類することができ、高精度な分析が可能である。光照射回数は特に３回に制限されない。
実施例１：生乳の鮮度予測（１）
　生乳の保存日数を予測するための生乳鮮度予測モデルを構築するために、搾乳後１～５日の生乳を試料として、光源が次の単一波長を持つＬＥＤを用いて測定を行った。
・ＬＥＤ光源の波長（ｎｍ）
６６０　６８０　７００　７２０　７３５　７５０　７７０　７８０
８１０　８３０　８５０　８７０　８９０　９１０　９４０　９７０
・測定条件
　測定１　６６０ｎｍから９７０ｎｍの光を短波長側から長波長側に順に照射した後、６６０ｎｍから９７０ｎｍの光を長波長側から短波長側に順に照射して測定した。
　測定２　予備照射なしで、６６０ｎｍから９７０ｎｍの光を長波長側から短波長側に順に照射して測定した。
・多変量解析　アルゴリズム：定性分析
・結果
　図７に示すとおりである。測定前に照射を行い、摂動(予備照射）を付与した測定１の方が摂動を付与しない測定２よりも高い決定係数が得られた。より精度が高い、決定係数が得られる測定条件を設定するのに、測定波長の照射順などを任意に設定できることは有効であるといえる。
実施例２：生乳の鮮度予測（２）
　生乳の保存日数を予測するための生乳鮮度予測モデルを構築するために、搾乳後１～５日の生乳を試料として、光源が次の単一波長を持つＬＥＤを用いて測定を行った。
・ＬＥＤ光源の波長（ｎｍ）
６６０　６８０　７００　７２０　７３５　７５０　７７０　７８０
８１０　８３０　８５０　８７０　８９０　９１０　９４０　９７０
・測定条件
　測定３　６６０ｎｍから９７０ｎｍの光を短波長側から長波長側に順に照射した後、６６０ｎｍから９７０ｎｍの光を長波長側から短波長側に順に照射して測定した。
　測定４　予備照射なしで、６６０ｎｍから９７０ｎｍの光を長波長側から短波長側に順に照射して測定した。
・多変量解析　アルゴリズム：定性分析
・結果
　図８に示すとおりである。測定前に予備照射という摂動を付与した測定３の方が、前記摂動を与えない測定４よりも高い決定係数が得られた。より精度が高い、決定係数が得られる測定条件を設定するのに、測定波長の照射順などを任意に設定できることは有効であるといえる。
実施例３：温泉水の識別
　各種温泉水の識別モデルを構築するために，４種類の温泉水（温泉水Ａ～Ｄ）と超純水を試料として、光源が、次の１６波長の単一波長ＬＥＤから構成される本装置を用いて測定行った。
・ＬＥＤ光源の波長（ｎｍ）
６６０　６８０　７００　７２０　７３５　７５０　７７０　７８０
８１０　８３０　８５０　８７０　８９０　９１０　９４０　９７０
・測定条件
　測定ａ　６６０ｎｍから９７０ｎｍの光を短波長側から長波長側に順に照射した後、６６０ｎｍから９７０ｎｍの光を長波長側から短波長側に順に照射して測定した。
　測定ｂ　６６０ｎｍから９７０ｎｍの光を長波長側から短波長側に順に照射した後、６６０ｎｍから９７０ｎｍの光を短波長側から長波長側に順に照射して測定した。
・解析データ　測定ａ，ｂとも、短波長側から長波長側に順に照射して得られた測定値と、長波長側から短波長側に順に照射して得られた測定値の両方を用いて解析を行った。
・多変量解析　アルゴリズム：定量分析
・結果
　図９に示すとおりである。測定ａ，ｂを比較すると、すべての試料間のクラス間距離が測定ａの方が大きく、摂動を付与するための照射光の照射順が、測定ａの方が測定ｂより有効であることがわかった。ここで、クラス間距離は、クラス間の識別精度を示す指標で，値が大きいほど識別精度が高いことを示す。
実施例４：水耕栽培用養液中金属イオン濃度予測
　水耕栽培用養液中鉄イオン、マグネシウムイオン及び電気伝導度予測モデルを構築するために、光源が、次の１６波長の単一波長ＬＥＤから構成される本装置を用いて測定行った。
・ＬＥＤ光源の波長（ｎｍ）
６６０　６８０　７００　７２０　７３５　７５０　７７０　７８０
８１０　８３０　８５０　８７０　８９０　９１０　９４０　９７０
・測定条件
　測定ａ　６６０ｎｍから９７０ｎｍの光を短波長側から長波長側に順に照射した後、６６０ｎｍから９７０ｎｍの光を長波長側から短波長側に順に照射して測定した。
　測定ｂ　６６０ｎｍから９７０ｎｍの光を長波長側から短波長側に順に照射した後、６６０ｎｍから９７０ｎｍの光を短波長側から長波長側に順に照射して測定した。
・解析データ　測定ａ，ｂとも、短波長側から長波長側に順に照射して得られた測定値と、長波長側から短波長側に順に照射して得られた測定値の両方を用いて解析を行った。
・多変量解析　アルゴリズム：定量分析
・結果
　図１０に示すとおりである。鉄イオン、マグネシウムイオン及び電気伝導度（ＥＣ）のクラス間距離は、測定ｂの方が大きく、摂動を付与するための照射光の照射順が、測定ｂの方が測定ａより有効であることがわかった。
実施例５：加齢度測定
波長６８０～９７０ｎｍの範囲の波長光を照射部から測定対象物である、２０～７０歳の男性被験者(仕事前の４００人)あるいは前記被験者に関連する検体試料に照射し、その反射光、透過光または透過反射光を検出して水の吸光度スペクトルデータを得た後、その中の測定全波長あるいは特定波長の吸光度を、予め作成した解析モデルを用いて解析した。被験者あるいは前記被験者に関連する検体試料に対し、繰り返し照射することにより摂動を与えながらスペクトル測定を行う。なお、繰り返し照射は、前述した装置を用いれば、最適の条件下で摂動を付与してできるが、従来装置でもできる。
　２０～７０歳の男性被験者は、６０～７０才（グループ１），５０～６０才（グループ２）、４０～５０才（グループ３），２０～４０才（グループ４）の４つのグループにグループ分けして分析し、その結果を図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す。図１１（ａ）は定量モデルとして作成したＰＬＳ回帰式の全偏回帰係数を示している。図１１（ｂ）は実測値（横軸）と推定値（縦軸）の関係を示している。横軸が波長を、縦軸が係数の値を示す。図１１（ｃ）は主成分の数（横軸）と標準誤差（縦軸）との関係を示している。使用した波長は680nmから970nmで、個々の波長に対応する偏回帰係数が存在する。これはＰＬＳ回帰法を使用して求めた。
　図１１（ａ）の相関係数(Rc)を見ても判るように高い有意性が示されている。クロスバリデーションを行った場合でも相関係数（Val）は大きな値となっている。よって、加齢度測定が可能であるといえる。
　なお、SECV は検量の標準誤差を、SEV はクロスバリデーションの標準誤差を表す。いずれも実測値と推定値との偏差の程度を表している。Factors は使用した主成分の数を表す。
実施例６：微生物の増殖の様子
　市販ミネラルウォーターに２種類の微生物、Acidovorax（アシドボラックス），Pseudomonas（プセウドモナス）を触菌し（2CFU/mL）、２９℃で時間が経過するごとに、微生物が混入したミネラルウォーターの分光測定と生菌数との測定を行った。その後、時間と生菌数の多変量解析（ＰＬＳ）を用いて、モデルを作成し、特定波長におけるスペクトル解析を行った。
　結果は，図１２及び図１３に示すとおりである。図１２に示すように、３００分経過後から５０分経過する前ぐらいまで、増殖様子が変化していることがわかる。
また、図１３に示すように、選択した前記光を、高波長側から低波長側に順にずらせて点灯した後、低波長側から高波長側に順にずらせて点灯するか、低波長側から高波長側に順にずらせて点灯した後、高波長側から低波長側に順にずらせて点灯することによる光の照射を繰り返すことで、クロスバリデーションを行った場合、生菌数と時間の相関係数（Val）は大きな値となっている。よって、増殖の様子を推測できるといえる。
また、前記装置を用いることで、使用する波長を簡単に変化させることができるので、相関係数が大きくなる波長の照射順序を簡単に選択することができる。
　以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
１　可視近赤外分光分析装置
２，２Ａ　照射部
１１　光源
１２　点灯手段
１３　光源選択手段
１４　照射タイミング設定手段
１５　点灯制御手段
１６　照射継続時間設定手段
１７　輝度設定手段
２１　シャッター手段
２１Ａ　開口部材
２１Ａａ　開口
２１Ｂ　シャッター開閉手段
２１Ｂａ　シャッター
２２　シャッター開閉制御手段

Claims (9)

  1. 　波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの範囲またはその一部範囲の波長の光を照射部から測定対象物に照射し、その反射光、透過光または透過反射光を検出してスペクトルデータを得た後、その中の測定全波長あるいは特定波長の吸光度を、予め作成した解析モデルを用いて解析することによって前記測定対象物中の成分や成分濃度を定量的または定性的に分析する可視近赤外分光分析装置であって、
    　前記照射部は、
    　単一波長の光を照射する複数の光源と、
    　前記各光源に連係され前記各光源を点灯する点灯手段と、
    　測定時に、複数の前記光源のうち光を照射する前記光源を選択する光源選択手段と、
    　前記点灯手段及び光源選択手段に連係され測定時に、選択した前記光源を、所定の照射順序で所定の照射時間だけ点灯させるように、前記光源ごとに独立して制御する点灯制御手段とを備えることを特徴とする、
    可視近赤外分光分析装置。
  2. 　さらに、測定時に前記選択した光源の照射タイミングを設定する照射タイミング設定手段と、
    　測定時に前記選択した光源の照射継続時間を設定する照射継続時間設定手段とを有し、
    　前記点灯制御手段は、選択した前記点灯手段を制御して、前記選択した光源を、前記設定した照射タイミングで照射継続時間だけ点灯する、
    請求項１記載の可視近赤外分光分析装置。
  3. 　さらに、選択した光源の輝度を設定する輝度設定手段を有する、
    請求項２記載の可視近赤外分光分析装置。
  4. 　波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの範囲またはその一部範囲の波長の光を照射部から測定対象物に照射し、その反射光、透過光または透過反射光を検出して吸光度スペクトルデータを得た後、その中の測定全波長あるいは特定波長の吸光度を、予め作成した解析モデルを用いて解析することによって前記測定対象物の機能性、成分や成分濃度を定量的または定性的に分析する可視近赤外分光分析装置であって、
    　前記照射部は、
    　単一波長の光を照射する複数の光源と、
    　シャッターを備え前記シャッターによって、前記測定対象物への前記各光源からの光の通過・遮断を行うシャッター開閉手段と、
    　前記シャッター開閉手段に連係され前記各光源からの光の通過・遮断を行うタイミング及び照射時間をそれぞれ独立して制御する制御手段とを備えることを特徴とする、
    可視近赤外分光分析装置。
  5. 　前記制御手段は、測定時に、複数の前記光源からの光のうち前記測定対象物に照射させる光の前記光源を選択する光源選択手段と、
    　測定時に、前記光源選択手段よりの信号を受け、選択した前記光源からの光の照射を制御するシャッター開閉制御手段とを有する、
    請求項４記載の可視近赤外分光分析装置。
  6. 　前記制御手段は、測定時に前記選択した光源の照射順序を設定する順序設定手段を有し、
    　前記シャッター制御手段は、前記光源選択手段及び前記順序設定手段からの信号を受け、選択した前記光源のシャッターを，設定した前記照射順序で開閉点灯するものである、
    請求項５記載の可視近赤外分光分析装置。
  7. 　波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの範囲またはその一部範囲の波長の光を照射部から測定対象物に関連し水を含む、水、水溶液、生物及び生物由来の検体試料に照射し、その反射光、透過光または透過反射光を検出して水の吸光度スペクトルデータを測定した後、測定した全波長あるいは特定波長の吸光度を、予め作成した解析モデルを用いて解析することによって前記検体試料の時間変化及びエイジングを定性的または定量的に分析することを特徴とする、
    可視近赤外分光分析方法。
  8. 　前記測定対象物に関連し水分を含む検体試料に対し、測定前に光を照射するという摂動を与えながらスペクトル測定を行う、
    請求項７記載の可視近赤外分光分析方法。
  9. 　請求項１乃至６のいずれか１項に記載の可視近赤外分光分析装置を用いる、
    請求項７または８記載の可視近赤外分光分析方法。
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