| 研究課題/領域番号 |
22K05918
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分41040:農業環境工学および農業情報工学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 |
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研究代表者 |
蔦 瑞樹 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 食品研究部門, 上級研究員 (80425553)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2024年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | 近赤外分光法 / 器差補正 / 多変量解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
分光法は非破壊で対象の品質を推定できる技術だが、同じ型番でも分光装置に個体差（器差）が存在するため、複数装置で推定モデルを共有するには器差補正が必須である。これには多大な手間、コスト、時間がかかるため、器差補正は分光法が幅広く実用化される妨げとなっている。そこで本研究では、多数の安価な分光センサを組み合わせ、その出力を平均化して仮想的な1つの分光装置とみなす「複眼化」を行う。この手法により、ランダムな分光センサ間の感度及び波長特性のばらつきがそれらの平均値に収束し、仮想的な個々の分光装置間の器差が解消されると期待される。
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| 研究実績の概要 |
2023年度は2022年度に試作した複眼型分光装置を用い、提案手法により構築する仮想分光器間の器差が既存の分光装置に比べて小さくなるか検討した。まず、試作機および既存分光器（クボタ製K-BA800）3台それぞれについて、検出部の上にシャーレを設置し、液体の透過反射スペクトルを測定できる実験系を構築した。次に、ショ糖溶液を濃度0から30%、2%間隔で用意し、スペクトルを測定した。
試作機については、ハロゲンランプ光源を直接測定して、装置構成する16個の小型分光センサの波長-感度特性を把握した。波長-感度特性にKennard-Stoneアルゴリズムを適用し、小型分光センサを特性のばらつき具合が似通った3つグループに分けた。各グループの小型分光センサで取得したショ糖溶液のスペクトルを平均化し、3台の仮想分光器による測定データを構成した。
仮想分光器1台のスペクトルにPLS回帰分析を適用し、ショ糖濃度の推定モデルを構築した。このモデルを残り2台の仮想分光器のスペクトルに適用し、ショ糖濃度の推定値を算出した上で、実測値との差（バイアス）を計算した。推定モデル構築に用いる仮想分光器を入れ替えてバイアスの計算を繰り返し、バイアスの平均値と標準偏差を求めた。同様の解析をK-BA800で測定したデータについても実施した。
仮想分光器とK-BA800のバイアスを比較したところ、前者が後者よりも大幅に小さくなることが分かり、本申請課題で提案する手法が分光器の器差低減に有効であることが示唆された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
装置試作、器差解消手法の開発、その効果検証と申請書に書いた計画通りに進捗しているため。
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| 今後の研究の推進方策 |
さらにデータ解析を進め、Brix推定誤差0.5%以下を達成するために必要な小型分光センサの個数を明らかにする。
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