CN102749444B

CN102749444B - 分析装置

Info

Publication number: CN102749444B
Application number: CN201210108082.2A
Authority: CN
Inventors: 松本茂树
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2011-04-22
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2032-04-13
Also published as: JP2012225864A; KR20120120077A; CN102749444A; JP5482721B2; KR101530114B1

Abstract

提供一种利用免疫层析法、不存在介入人为错误的担忧且能够以高可靠性进行被检物质的检测或者其定量的分析装置。该分析装置具备拍摄装置，该拍摄装置将试验片中的包括反应区域和码区域的分析区域包含在视场区域内，该试验片在同一表面上具有根据被检物质产生显色反应的上述反应区域以及表示与上述显色反应相关联的信息的上述码区域，该分析装置根据上述反应区域中的显色程度来检测上述被检物质，通过拍摄装置获取在第一拍摄条件下拍摄到的分析区域的图像作为码读取用图像数据，并且获取在与第一拍摄条件不同的第二拍摄条件下拍摄到的分析区域的图像作为被检物质检测用图像数据。

Description

分析装置

技术领域

本发明例如涉及一种利用免疫层析法的被检物质的检测或定量中所使用的分析装置。

背景技术

近年来，例如作为在诊察室、病房等“离患者近处”进行的重点照顾检验(POCT)的方法，免疫层析(immunochromatography)法(免疫学上的层析(chromatography)法)受到关注，在使用这种免疫层析法的POCT用的分析装置中，要求不需要繁杂的操作就能够在短时间内进行可靠性高的测量。

另一方面，在这种POCT中使用的免疫层析试验片(条)不需要调整试剂，只要通过将血液、尿等被检查液滴到该试验片上等简单的操作，就能够分析其中的被检物质，简便且迅速地分析被检查液中的被检物质时非常有用，因此现在大量被实用化。

在免疫层析试验片中，通常，为了校正因每个批次的试剂的偏差等引起的反应性而附加有与该试验片相应的校准线(standardcurve)信息，在例如由磁卡等提供校准线信息的情况下，错误地使用批次不同的磁卡而有可能成为不正确的测量结果，因此期望与试验片中的反应区域独立地设置例如表示试验片所固有的校准线信息的例如二维码等的码区域等来保持在试验片本身。

然而，在使用这种试验片的情况下，在分析装置中，需要设为具备用于检测反应区域中的显色程度的传感器以及用于读取显示在码区域上的码的传感器的多个传感器的结构，或者需要设为设置有使试验片和传感器中的一方相对于另一方相对移动的机构以便由一个传感器进行反应区域中的显色程度的检测以及显示在码区域上的码的读取的结构，因此分析装置的构造变复杂，在成本上无法有利地进行制造。

针对这种问题，提出了如下结构：在具备将具有利用被检物质产生显色反应的反应区域以及显示基于位图(bitpattern)的码的码区域的试验片中的包括该反应区域和该码区域的分析区域包含在视场区域内的拍摄元件的分析装置中，通过同时拍摄试验片的反应区域和码区域，获取由码区域中的位图表示的信息，并且检测反应区域中的显色程度(参照专利文献1)。

在该分析装置中，预先读入记录在磁卡、IC卡中的与试验片的位图对应的各种信息(批次信息、有效期限信息、校准线信息等)，根据从通过拍摄元件拍摄到的图像获取的位图来获取关于该试验片的校准线信息等，根据校准线信息计算与所获取的图像中的反应区域的显色程度相应的被检物质的浓度。另外，通过使显示在码区域上的位图包含试验片的有效期限信息，能够检查试验片的有效期限。

专利文献1：日本特开2006-266882号公报

然而，试验片中的反应区域和码区域相互之间在明度上存在差异，因此在同一条件下拍摄试验片的反应区域和码区域的上述分析装置中，存在如下问题：在为了检测反应区域中的显色程度而调整为适当的明亮度的拍摄条件下获取的图像中，无法适当地读取显示在码区域上的位图，另一方面，在为了读取显示在码区域上的码而调整为适当的明亮度的拍摄条件下获取的图像中，反应区域过暗，因此无法以高可靠性进行被检物质的检测。

发明内容

本发明是基于如上所述的情况而完成的，其目的在于提供一种例如使用免疫层析法的分析装置，能够以高可靠性进行被检物质的检测或者其定量。

本发明的分析装置具备拍摄装置，该拍摄装置将试验片中的包括反应区域和码区域的分析区域包含在视场区域内，该试验片在同一表面上具有根据被检物质产生显色反应的上述反应区域以及显示包含与上述显色反应相关联的信息的码的上述码区域，上述分析装置根据上述反应区域中的显色程度来检测上述被检物质，上述分析装置的特征在于，通过上述拍摄装置获取在第一拍摄条件下拍摄到的上述分析区域的图像作为码读取用图像数据，并且获取在与该第一拍摄条件不同的第二拍摄条件下拍摄到的上述分析区域的图像作为被检物质检测用图像数据。

在本发明的分析装置中，优选的是上述第二拍摄条件与上述第一拍摄条件相比曝光量大。

具体地说，能够设为如下结构：上述第二拍摄条件与上述第一拍摄条件相比曝光时间被设定为较长，从而曝光量被设定为较大，或者照明上述分析区域的照明装置对上述分析区域的照度被设定为比起上述第一拍摄条件高，从而曝光量被设定为较大。

另外，在本发明的分析装置中，优选的是设为如下结构：在上述试验片中的码区域上所显示的码包含与校准线相关的校准线信息，该校准线表示上述反应区域中的显色程度与上述被检物质的浓度之间的关系，上述分析装置还具备浓度计算机构，该浓度计算机构基于从上述码读取用图像数据获取的该校准线信息，根据上述被检物质检测用图像数据计算上述被检物质的浓度。

并且，在本发明的分析装置中，优选的是设为如下结构：在上述试验片中的码区域上所显示的码包含与反应时间相关的反应时间信息，该反应时间是能够检测出上述反应区域中的显色状态的时间，从检测到上述试验片被设置起经过根据上述码读取用图像获取的上述反应时间之后，通过上述拍摄装置在上述第二拍摄条件下拍摄上述分析区域的图像。

并且，在本发明的分析装置中，优选的是上述拍摄装置具备CMOS图像传感器。

本发明的分析装置适用于利用免疫层析法对生物体成分中的被检物质进行定量分析。

发明的效果：

根据本发明的分析装置，通过将试验片中的包括反应区域和码区域的分析区域包含在视场区域内的拍摄装置，关于试验片中的分析区域，将在对于试验片中的码区域最佳的第一拍摄条件下拍摄到的图像以及在对于试验片中的反应区域最佳的第二拍摄条件下拍摄到的图像分别作为码读取用图像数据以及被检物质检测用图像数据来获取，因此尽管是极其简单的结构，但是能够避免显示在码区域上的码中包含的信息的不读、误读，并且能够以高可靠性分析反应区域中的显色状态。

另外，由于需要的信息包含在显示于码区域的码中，不存在由使用者进行的信息输入等中介入人为错误的担忧，因此在这一点上也能够容易地且以高可靠性进行所需要的分析。

附图说明

图1是表示本发明的分析装置的一例的外观的立体图。

图2是表示在本发明的分析装置中使用的免疫层析试验片的一例的结构的概要的俯视图。

图3是表示本发明的分析装置中的检测部的结构的概要的立体图。

图4是本发明的分析装置的动作流程图。

图5是表示在第一拍摄条件下拍摄到的图像数据(码读取用图像数据)的一例的图。

图6是表示图5所示的图像数据中的在检体的展开方向上的亮度分布图(profile)的一例的图表。

图7是表示在第二拍摄条件下拍摄到的图像数据(被检物质检测用图像数据)的图。

图8是表示图7所示的图像数据中的在检体的展开方向上的亮度分布图的一例的图表。

图9是表示作为显示在码区域上的码中包含的校准线信息的表示被检物质浓度与显色部分浓度的关系的校准线的一例的图。

附图标记说明

11：电源开关；12：触摸面板；13：试验片插入口；20：免疫层析试验片(试验片)；20A：外壳；21：多孔质支承体；22A、22B：开口部；23：检体滴下部；24：读取部；25：二维码；30：试验片检测用传感器；40：拍摄装置；41：CMOS图像传感器(拍摄元件)；50：照明装置；51：LED；C：码区域；R：反应区域；S：视场区域；L：照明区域；A1、A2：解析区域。

具体实施方式

下面，详细说明本发明的实施方式。

本发明的分析装置用于例如利用免疫层析法(immunochromatographymethod)对生物体成分中的被检物质进行定量分析。

图1是表示本发明的分析装置的一例的外观的立体图。在图1中，11是电源开关，12是用于输入涉及要分析的检体的ID信息等、并且输入动作指令信号的触摸面板。13是试验片插入口，在同一表面上具有利用包含在检体中的被检物质产生显色反应的反应区域以及显示包含与显色反应相关联的信息的码的码区域的条状的免疫层析试验片(以下简单称为“试验片”)在具有反应区域和码区域的表面朝向上方的状态下以水平的姿势被插入到该试验片插入口。

如图2所示，试验片20构成为：例如滤纸等多孔质支承体21(图2中为了便于说明而附加有斜线)被收容在外壳20A的内部，分别将多孔质支承体21向外部露出的两处开口部22A、22B形成于在检体的展开方向(图2中用中空箭头表示)上分离的位置处。而且，由一个开口部22A构成检体滴下部23，并且由另一个开口部22B构成读取部24。在多孔质支承体21的、通过外壳20A中的另一个开口部22B向外部露出的表面区域上，以沿与检体的展开方向正交的方向(在图2中上下方向)延伸的线状固定有例如标记抗体以及与被检物质相应的抗体或抗原，由此形成反应区域R。

另外，在检体的展开方向上的读取部24的下游侧的位置处设置有例如QR码(注册商标)等二维码25，由此形成码区域C。

作为包含在二维码25中的信息，能够例示例如分析项目、有效期限、批号等试验片20的基本信息、以及例如反应时间、校准线等与试验片20所固有的显色反应相关联的信息等。

如图3所示，该分析装置中的检测部具备：检测有无试验片20的试验片检测用传感器30；拍摄装置40，其在试验片20被设置在适当的位置处的状态下，将试验片20中的包括反应区域R和码区域C的分析区域包含在视场区域(图2中用双点划线表示)S内；照明装置50，其对至少包含试验片20中的视场区域S的区域(照明区域，图2中用虚线表示)L进行照明；以及控制单元(未图示)，其控制试验片检测用传感器30、拍摄装置40以及照明装置50各自的动作。

作为试验片检测用传感器30，例如能够使用光遮断器等。

拍摄装置40接收来自试验片20的分析区域的反射光来拍摄试验片20的分析区域整体中的光强度分布图像，优选的是由具备例如由CMOS(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor：互补金属氧化物半导体)图像传感器41构成的拍摄元件的装置构成。

作为照明装置50，例如在试验片20使用金胶体作为标记的情况下，利用被检物质显色为例如粉红色，因此优选使用具备例如发出发光峰值波长位于525nm附近的绿色光的LED51作为光源的装置。在此，作为照明装置50中的光源，只要是照射与反应区域中的显色部分(线)的显色浓度之间的对比度大的颜色光的光源，就也可以由例如半导体激光器、将灯和带通滤波器组合而成的光源等构成。

照明装置50的照明区域L的大小是例如能够根据照明装置50相对于试验片20的表面的配置位置(相隔距离)来调整的。

控制单元具有如下功能：将调整拍摄装置40的拍摄条件来在互不相同的第一拍摄条件和第二拍摄条件下拍摄到的关于试验片20中的分析区域的两种图像数据中的、第一拍摄条件下的图像数据作为码读取用图像数据来获取，将第二拍摄条件下的图像数据作为被检物质检测用图像数据来获取，并对各个图像数据进行分析。

码读取图像数据和被检物质检测用图像数据是以例如0～255的256灰度的浓淡图像来表现的，例如在涉及反应区域R和码区域C的最大灰度部分别在例如200～250的范围内的情况下，能够适当地进行在码区域C中显示的信息的读取、以及反应区域R的显色状态的读取。

另外，控制单元具备基于从码读取用图像数据获取的校准线信息并根据被检物质检测用图像数据计算被检物质的浓度的浓度计算机构。

作为调整拍摄装置40的拍摄条件的方法，例如优选使用如下方法等：通过控制拍摄装置40中的CMOS图像传感器41的电子快门的快门速度(快门时间)来调整曝光时间，由此调整曝光量(被CMOS图像传感器41接收的光的光量)；或者通过控制照明装置50中的LED51的发光量来调整曝光量。在此，作为调整曝光时间来调整曝光量的方法，例如还有调整CMOS图像传感器41的增益(灵敏度)或光圈的方法，但是如果提高CMOS图像传感器41的增益来使曝光量变大，则噪声增大，而且如果改变光圈，则拍摄方法发生变化，因此期望的是通过控制CMOS图像传感器41的电子快门的快门速度(快门时间)来调整曝光时间的方法。

拍摄装置40的第一拍摄条件被设定成对于试验片20的分析区域中的码区域C的拍摄最佳的明亮度，具体地说例如设定CMOS图像传感器41的电子快门的快门速度(曝光时间)和/或照明装置50中的LED51的发光量的大小、即对于CMOS图像传感器41的曝光量的大小，使得二维码25周边的最亮的部分不超过CMOS图像传感器41的最大灰度。

拍摄装置40的第二拍摄条件被设定成对于试验片20的分析区域中的反应区域R的拍摄最佳的明亮度，具体地说例如设定为曝光量大于第一拍摄条件的条件，即被设定为如下条件：在反应区域R中的显色的部分(检测线和控制线)以外的最亮的部分不超过CMOS图像传感器41的最大灰度的范围内，CMOS图像传感器41的电子快门的快门速度(曝光时间)和/或照明装置50中的LED51的发光量的大小大于第一拍摄条件。

第二拍摄条件中的对于CMOS图像传感器41的曝光量是第一拍摄条件中的对于CMOS图像传感器41的曝光量的例如1.3倍左右。

以上，例如通过变更CMOS相机模块的动作条件来能够调整CMOS图像传感器41的电子快门的快门速度。

另外，例如通过变更对于LED51的供给电流的大小来能够调整LED51的发光量。

下面，说明上述分析装置的动作。

当接通分析装置的电源开关11时，在触摸面板12上显示菜单画面而成为能够测量的状态。

如图4所示，当在触摸面板12上按下分析开始按钮时(S1)，成为涉及要分析的检体的ID信息的输入画面，对触摸面板12进行操作来输入该ID信息(S2)。之后，向试验片20中的检体滴下部23滴入检体，将试验片20从码区域C侧插入到试验片插入口13。

当通过检测部中的试验片检测用传感器30检测出试验片20被设置时(S3)，在通过控制单元调整为第一拍摄条件的状态下，通过拍摄装置40拍摄试验片20中的分析区域的图像，获取该图像来作为用于检测显示在设置于码区域C的二维码25上的信息的码检测用图像数据(S4)。在图5中示出在第一拍摄条件下拍摄到的图像数据(码读取用图像数据)的一例，并且在图6中示出图5所示的图像数据中的在检体的展开方向上的亮度分布图的一例。在此，码读取用图像数据在与码区域(c-d-e-h线包围部分)对应的像素(pixel)中得到用于适当读取显示在二维码的信息的足够的输出(最大灰度部为225左右的浓度)，在与反应区域(a-b-f-g线包围部分)对应的像素中无法得到用于以高可靠性进行被检物质的检测的足够的输出，从图5和图6可知是整体上暗的图像(最大灰度部为180左右的浓度)。

另外，在码读取用图像数据的图像解析中，CMOS图像传感器41的视场区域S内的、包括在试验片20被设置在适当的位置的状态下二维码25应处的区域的规定大小的区域被设定为解析区域A1，进行试验片20的码区域C是否位于解析区域A1内的判断处理。然后，在确认出试验片20的二维码25位于解析区域A1内的情况下，判断为试验片20被设置在适当的位置而通知给使用者。因而，能够避免产生如下问题：尽管由于试验片20未被适当地插入而实际上试验片20的反应区域R不位于CMOS图像传感器41的视场区域S内，还是基于来自CMOS图像传感器41的输出进行分析，从而完成分析。

接着，通过控制单元关于所获取的码检测用图像数据的解析区域A1中的码区域C进行适当的图像解析(S5)，由此读取显示在二维码25的该试验片20所固有的信息、例如涉及能够检测反应区域R中的显色状态的反应时间的反应时间信息、涉及用于计算(定量)包含在检体中的被检物质的浓度的校准线的校准线信息等，并记录在存储器中。

然后，当通过控制单元检测出从检测出试验片20被设置起的经过时间超过了所获取的涉及反应时间信息的反应时间时(S6)，将拍摄装置40的拍摄条件变更为第二拍摄条件并通过拍摄装置40拍摄试验片20中的分析区域的图像，获取该图像来作为用于检测反应区域R中的显色状态的被检物质检测用图像数据(S7)。在图7中示出在第二拍摄条件下拍摄到的图像数据(被检物质检测用图像数据)的一例，并且在图8中示出图7所示的图像数据中的在检体的展开方向上的亮度分布图的一例(是与图6相同的像素引起的)。在此，可知：被检物质检测用图像数据在与反应区域(a-b-f-g线包围部分)对应的像素中得到用于以高可靠性进行被检物质的检测的足够大小的输出(最大灰度部为240左右的浓度)，与码区域(c-d-e-h线包围部分)对应的一部分像素的输出成为超过CMOS图像传感器41的最大灰度的(过曝光)大小。在上述分析装置中，作为拍摄元件使用CMOS图像传感器41，由此能够抑制产生例如在CCD图像传感器中产生的被称为“拖影(smear)”的起因于在拍摄元件的内部产生的电荷的溢流(overflow)的噪声，因此不会对与反应区域R对应的像素的输出产生影响。

通过控制单元关于所获取的被检物质检测用图像数据的解析区域A2中的试验片20的反应区域R进行适当的图像解析，由此计算出在反应区域R中例如呈线状的显色部分的光学浓度(S8)。

之后，如图9所示，根据从码读取用图像数据获取的涉及校准线信息的校准线计算出与如上算出的显色部分的光学浓度Y相应的被检物质的浓度X(S9)，将其结果作为分析结果显示在触摸面板12上(S10)。

于是，根据上述分析装置，通过具有包括试验片20中的反应区域R和码区域C的分析区域的视场区域S的拍摄装置40，关于试验片20中的分析区域，将在对于试验片20中的码区域C最佳的第一拍摄条件下拍摄到的图像以及在对于试验片20中的反应区域R最佳的第二拍摄条件下拍摄到的图像分别作为码读取用图像数据以及被检物质检测用图像数据来获取，因此尽管是非常简单的结构，但是能够避免显示在码区域C中的二维码25上的信息的不读、误读，并且能够以高可靠性分析反应区域R中的显色状态。

另外，由于需要的信息包含在码区域C的二维码25中，不存在由使用者进行的信息输入等中介入人为错误的担忧，因此在这一点上也能够容易地且以高可靠性进行所需要的分析。

以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明并不限定于上述实施方式，能够进行各种变更。

例如在本发明的分析装置中使用的试验片不需要是反应区域和码区域配置于在检体的展开方向上分离排列的位置的结构，只要是将反应区域和码区域配置在相互接近的位置使得反应区域和码区域位于拍摄元件的视场区域内的结构即可。

另外，能够适当变更检测部中的照明装置的配置位置和姿势以及拍摄装置的配置位置和姿势等具体结构。

Claims

1.一种分析装置，用于通过免疫层析法对生物体成分中的被检物质进行检测，具备拍摄装置，该拍摄装置将试验片中的包括反应区域和码区域的分析区域包含在视场区域内，该试验片在同一表面上具有根据检体中所含的被检物质产生显色反应的上述反应区域以及显示包含与上述显色反应相关联的信息的码的上述码区域，上述分析装置根据上述反应区域中的显色程度来检测上述被检物质，上述分析装置的特征在于，

通过上述拍摄装置获取在第一拍摄条件下拍摄到的上述分析区域的图像作为码读取用图像数据之后，获取在与该第一拍摄条件相比曝光量大的第二拍摄条件下拍摄到的上述分析区域的图像作为被检物质检测用图像数据。

2.根据权利要求1所述的分析装置，其特征在于，

上述第二拍摄条件与上述第一拍摄条件相比曝光时间长。

3.根据权利要求1或2所述的分析装置，其特征在于，

还具备对上述分析区域进行照明的照明装置，

上述第二拍摄条件与上述第一拍摄条件相比上述分析区域中的照度高。

4.根据权利要求1所述的分析装置，其特征在于，

在上述试验片中的码区域上所显示的码包含与校准线相关的校准线信息，该校准线表示上述反应区域中的显色程度与上述被检物质的浓度之间的关系，

上述分析装置还具备浓度计算机构，该浓度计算机构基于从上述码读取用图像数据获取的该校准线信息，根据上述被检物质检测用图像数据计算上述被检物质的浓度。

5.根据权利要求1所述的分析装置，其特征在于，

在上述试验片中的码区域上所显示的码包含与反应时间相关的反应时间信息，该反应时间是能够检测出上述反应区域中的显色状态的时间，

从检测到上述试验片被设置起经过根据上述码读取用图像获取的上述反应时间之后，通过上述拍摄装置在上述第二拍摄条件下拍摄上述分析区域的图像。

6.根据权利要求1所述的分析装置，其特征在于，

上述拍摄装置具备CMOS图像传感器。