CN114729897A - 成分测定装置、成分测定装置组以及信息处理方法 - Google Patents
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Abstract
成分测定装置是具有用于供配置有与试样中的被测定成分反应的试剂的成分测定芯片插入的芯片插入空间,且具备:发光部,射出照射光;受光部,接收上述照射光,或者,上述照射光在上述成分测定芯片透过或者反射的光;以及控制部,使用上述受光部中的受光强度的实测值,测定上述试样中的被测定成分的成分测定装置,在上述成分测定芯片插入到上述芯片插入空间的情况下,上述控制部将从上述发光部射出的照射光的光量调整成为上述被测定成分的测定所使用的规定的光量。
Description
技术领域
本公开涉及成分测定装置、成分测定装置组以及信息处理方法。
背景技术
以往,在生物化学领域、医疗领域,已知有测定作为检体的血液等体液中所包含的被测定成分的装置。例如,在专利文献1公开了使用载有与体液中的规定成分反应的显色试剂的试纸,进行光学测色来测定检体中的规定成分的量的体液成分测定装置。
专利文献1:国际公开第2007/116675号公报
在如专利文献1所公开的装置那样,进行光学测色来测定规定成分的量的情况下,若照射到检体的光的光量较少,则测定分辨率降低。
发明内容
本公开的目的在于提供在光学地测定被测定成分的情况下能够确保需要的测定分辨率的成分测定装置、成分测定装置组以及信息处理方法。
作为本公开的第一方式的成分测定装置具有用于供配置有与试样中的被测定成分反应的试剂的成分测定芯片插入的芯片插入空间,上述成分测定装置具备:发光部,射出照射光;受光部,接收上述照射光,或者,上述照射光在上述成分测定芯片透过或者反射的光;以及控制部,使用上述受光部中的受光强度的实测值,测定上述试样中的被测定成分,其中,在上述成分测定芯片插入到上述芯片插入空间的情况下,上述控制部将从上述发光部射出的照射光的光量调整成为上述被测定成分的测定中所使用的规定的光量。
作为本公开的一个实施方式,上述发光部具备多个光源,上述控制部通过分别调整供给至上述多个光源的电流,来调整上述光量。
作为本公开的一个实施方式,上述控制部将上述光量调整为来自上述多个光源的照射光的在上述受光部中的受光强度大致相同。
作为本公开的一个实施方式,上述发光部具备:第一光源,射出用于对被测定成分进行定量的第一规定波长的照射光;第二光源,射出与上述第一规定波长相比在长波长侧,且脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白的吸收系数之差在第二规定值以下的第二规定波长的照射光;第三光源,射出与上述第一规定波长相比在长波长侧,且脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白的吸收系数之差比上述第二规定值大的第三规定波长的照射光;第四光源,射出与上述第一规定波长相比在短波长侧,且脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白的吸收系数之差在第一规定值以下的第四规定波长的照射光;以及第五光源,射出与上述第一规定波长相比在短波长侧,且脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白的吸收系数之差比上述第一规定值大的第五规定波长的照射光。
作为本公开的一个实施方式,上述控制部将分别使上述第一光源、上述第二光源、上述第三光源、上述第四光源以及上述第五光源依次各射出一次照射光作为脉冲光的处理作为一组,射出照射光。
作为本公开的一个实施方式,上述控制部在与使上述第一光源发光的定时相邻的前后的定时,使上述第二光源以及上述第三光源发光。
作为本公开的第二方式的成分测定装置组具备:成分测定芯片,配置有与试样中的被测定成分反应的试剂;以及成分测定装置,具有用于供上述成分测定芯片插入的芯片插入空间,上述成分测定装置具备:发光部,射出照射光;受光部,接收上述照射光,或者,上述照射光在上述成分测定芯片透过或者反射的光;以及控制部,使用上述受光部中的受光强度的实测值,测定上述试样中的被测定成分,上述控制部在上述成分测定芯片插入到上述芯片插入空间的情况下,将从上述发光部射出的照射光的光量调整成为上述被测定成分的测定中所使用的规定的光量。
作为本公开的第三方式的信息处理方法是是通过成分测定装置执行的信息处理方法,上述成分测定装置具有用于供配置有与试样中的被测定成分反应的试剂的成分测定芯片插入的芯片插入空间,上述成分测定装置具备:发光部,射出照射光;受光部,接收上述照射光,或者,上述照射光在上述成分测定芯片透过或者反射后的光;以及控制部,使用上述受光部中的受光强度的实测值,测定上述试样中的被测定成分,上述信息处理方法包含:在上述成分测定芯片插入到上述芯片插入空间的情况下,将从上述发光部射出的照射光的光量调整成为上述被测定成分的测定中所使用的规定的光量的步骤。
根据本公开,能够提供在光学地测定被测定成分的情况下能够确保需要的测定分辨率的成分测定装置、成分测定装置组以及信息处理方法。
附图说明
图1是在作为一实施方式的成分测定装置安装了成分测定芯片的成分测定装置组的俯视图。
图2是表示沿着图1的I-I的剖面的图。
图3是表示沿着图1的II-II的剖面的图。
图4是表示图1所示的成分测定芯片的俯视图。
图5是沿着图4的III-III的剖视图。
图6是图1所示的成分测定装置的功能框图。
图7是表示图1所示的成分测定装置中的多个光源的位置关系的图。
图8是表示图7所示的多个光源的向混合物的照射光的照射位置的图。
图9是表示图1的成分测定装置执行的成分测定处理的一个例子的流程图。
图10是表示图1的成分测定装置在成分测定处理时执行的光量测定处理的一个例子的流程图。
图11是示意地表示受光部对从图7的第一光源~第五光源射出的一组的照射光的受光强度的图。
图12是示意地表示受光部对从第一光源~第五光源射出的照射光的受光强度的图。
图13是示意地表示受光部对从第一光源~第五光源射出的照射光的受光强度的图。
图14是示意地表示受光部对从第一光源~第五光源射出的照射光的受光强度的图。
图15是示意地表示受光部对从第一光源~第五光源射出的照射光的受光强度的图。
具体实施方式
以下,参照图1~图15对本公开的成分测定装置、成分测定装置组以及信息处理方法的实施方式进行说明。在各图中对相同的部件附加相同的附图标记。
首先,对本公开的成分测定装置的一实施方式进行说明。图1是表示在本实施方式中的成分测定装置1安装了成分测定芯片2的成分测定装置组100的俯视图。图2是表示沿着图1的I-I的剖面的剖视图,图3是表示沿着图1的II-II的剖面的剖视图。图2以及图3放大示出安装成分测定芯片2的位置附近。
如图1~图3所示,成分测定装置组100具备成分测定装置1、和成分测定芯片2。本实施方式的成分测定装置1是能够测定试样中的作为被测定成分的血浆成分中的葡萄糖的浓度的血糖值测定装置。另外,本实施方式的成分测定芯片2是能够安装于作为成分测定装置1的血糖值测定装置的一端部的血糖值测定芯片。这里所说的“试样”既可以是全血(血液),也可以是进行了分离的血浆。另外,试样也可以是包含葡萄糖的水溶液。
成分测定装置1具备由树脂材料构成的壳体10、设置于该壳体10的上表面的按钮组、由设置于壳体10的上表面的液晶或者LED(Light Emitting Diode:发光二极管)等构成的显示部11、以及在取下安装于成分测定装置1的状态的成分测定芯片2时操作的取下手柄12。本实施方式的按钮组由电源按钮13、和操作按钮14构成。
如图1所示,壳体10具备在上表面设置了上述的按钮组以及显示部11的俯视时的外形大致为矩形的主体部10a、和从主体部10a向外侧突出地设置,并在上表面设置了取下手柄12的芯片安装部10b。如图2所示,在芯片安装部10b的内部划分有将形成于芯片安装部10b的前端面的前端开口作为一端的芯片安装空间S。在对成分测定装置1安装成分测定芯片2时,将成分测定芯片2从外侧通过前端开口插入到芯片安装空间S内,并将成分测定芯片2压入到规定位置。由此,成为成分测定装置1的芯片安装部10b卡定成分测定芯片2的状态,能够将成分测定芯片2安装于成分测定装置1。例如能够通过在芯片安装部10b内设置能够与成分测定芯片2的一部分卡合的爪部等各种构成实现成分测定装置1对成分测定芯片2的卡定。
在将安装于成分测定装置1的成分测定芯片2从成分测定装置1取下时,通过从壳体10的外部对上述的取下手柄12进行操作,解除成分测定装置1的芯片安装部10b对成分测定芯片2的卡定状态。同时,壳体10内的弹出销26(参照图2)联动地进行位移,能够从成分测定装置1取下成分测定芯片2。
虽然本实施方式的壳体10是具备在俯视时(参照图1)大致为矩形的主体部10a、和从主体部10a向外侧突出地设置的芯片安装部10b的构成,但壳体只要是具备能够安装成分测定芯片2的芯片安装部的构成即可,并不限定于本实施方式的壳体10的形状。因此,除了本实施方式的壳体10的形状之外,例如也能够采用各种用于使操作者容易以单手进行把持的形状。
显示部11能够显示通过成分测定装置1测定出的被测定成分的信息。在本实施方式中,能够在显示部11显示通过作为成分测定装置1的血糖值测定装置测定出的葡萄糖浓度。也可以在显示部11,不仅显示被测定成分的信息,还能够显示成分测定装置1的测定条件、对操作者指示规定的操作的指示信息等各种信息。操作者能够确认显示于显示部11的内容,并且操作按钮组的电源按钮13、操作按钮14。
另外,如图2以及图3所示,成分测定装置1具备发光部66以及受光部72。如图2以及图3所示,在成分测定装置1的芯片安装空间S安装有成分测定芯片2的状态下,发光部66发出的照射光照射到成分测定芯片2。受光部72接收从发光部66照射到成分测定芯片2的照射光中透过了成分测定芯片2的透过光。在本实施方式中,发光部66以及受光部72隔着芯片安装空间S对置地配置。此外,发光部66与受光部72的配置并不限定于此。受光部72只要位于能够检测出透过成分测定芯片2内的试样的光的位置即可。例如,也可以相对于成分测定芯片2将发光部66以及受光部72配置于相同的侧,并且在隔着芯片安装空间S以及试样与发光部以及受光部对置的一侧设置反射部件。
发光部66具备五个光源。具体而言,发光部66具备第一光源67、第二光源68a、第三光源68b、第四光源68c以及第五光源68d。这里,如图2所示,第一光源67、第四光源68c以及第五光源68d在后述的成分测定芯片2的流路23中试样流动的流动方向A(在图2中是向右的方向)上,配置在不同的位置。另外,如图3所示,第一光源67、第二光源68a以及第三光源68b在与流动方向A正交的流路宽度方向B(在图3中为左右两方向)上,配置在不同的位置。后述第一光源67~第五光源68d的配置的详细(参照图7)。
接下来,对成分测定芯片2进行说明。图4是表示成分测定芯片2的俯视图。另外,图5是沿着图4的III-III的剖视图。如图4以及图5所示,成分测定芯片2具备具有大致矩形板状的外形的基座部件21、保持于该基座部件21的测定试剂22、以及覆盖基座部件21的罩部件25。罩部件25也可以利用具有遮光性的部件形成成分测定装置1中插入了成分测定芯片2的状态下成为测定点的场所以外的位置。此外,后述测定点的详细内容。
在基座部件21的厚度方向(在本实施方式中是与图2以及图3所示的成分测定芯片2的厚度方向C相同的方向,所以以下记载为厚度方向C)的一侧的外面形成有槽。基座部件21的槽被罩部件25覆盖,从而成为向与厚度方向C正交的方向延伸的中空部,该中空部构成成分测定芯片2的流路23。在流路23的一端形成有能够从外侧供给试样的供给部24。另外,在流路23的内壁中基座部件21的槽的槽底部保持有测定试剂22,从外侧供给到供给部24的试样例如利用毛细现象沿着流路23向流动方向A移动,到达保持测定试剂22的保持位置,并与测定试剂22接触。在测定试剂22包含有溶解于试样,并与试样中的被测定成分反应而显色的显色试剂。因此,若测定试剂22与试样中的被测定成分接触,则引起测定试剂22所包含的显色试剂显色的呈色反应,生成包含呈色成分的混合物X(参照图2以及图3)。
另外,在罩部件25与测定试剂22之间形成有空隙23a。从设置于一端的供给部24在流路23向流动方向A移动的试样溶解测定试剂22,进行反应并且到达流路23的另一端。因此,通过使试样到达测定试剂22的流动方向A整个区域,能够成为包含呈色成分的混合物X扩散至能够成为测定点的区域的状态。这里,混合物X至少包含试样、未反应或者反应结束的测定试剂22、以及呈色成分。
在图2中,为了方便说明,示出在测定试剂22的保持位置存在“混合物X”,但混合物X不仅在测定试剂22的保持位置存在,也扩散至空隙23a等测定试剂22的保持位置附近。更具体而言,从供给部24进入流路23的试样在保持位置与测定试剂22接触,并通过空隙23a到达流路23的下游端,成为以试样充满流路23内的状态。测定试剂22通过溶解于试样,进行与试样的呈色反应,成为混合物X位于保持位置及其附近的状态。
虽然本实施方式的流路23由通过基座部件21和罩部件25划分的中空部构成,但流路并不限定于该构成。也可以仅通过形成在基座部件21的厚度方向C的一侧的外面的槽形成流路。
为了照射光透过之后的透过光量成为足以测定的信号而优选使用透明性的材料作为基座部件21以及罩部件25的材质。例如,能够列举聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、环状聚烯烃(COP)、环状烯烃共聚物(COC)、聚碳酸酯(PC)等透明的有机树脂材料,或者玻璃、石英等透明性的无机材料。
测定试剂22包含与试样中的被测定成分反应,引起根据被测定成分的血中浓度呈色的呈色反应的显色试剂。本实施方式的测定试剂22涂覆于作为流路23的槽的槽底部。本实施方式的测定试剂22与试样中的作为被测定成分的葡萄糖进行反应。作为本实施方式的测定试剂22,例如能够列举(i)葡萄糖氧化酶(GOD)、(ii)过氧化物酶(POD)、(iii)1-(4-磺苯基)-2,3-二甲基-4-氨基-5-吡唑啉酮、(iv)N-乙基-N-(2-羟基-3-磺丙基)-3,5-二甲基苯胺、钠盐、一水合物(MAOS)的混合试剂,或者葡萄糖脱氢酶(GDH)与四唑盐的混合试剂等。并且,也可以包含磷酸缓冲液那样的缓冲剂、介质。测定试剂22的种类、成分并不限定于这些内容。
另外,作为本实施方式的测定试剂22,选择通过与试样中的葡萄糖的呈色反应生成的呈色成分的吸光度光谱中的峰值波长与起因于血球中的血红蛋白的光吸收特性的峰值波长不同的显色试剂。本实施方式的测定试剂22包含的显色试剂的呈色成分的吸光度光谱在660nm附近具有峰值波长,但并不限定于峰值波长为660nm附近的显色试剂,能够根据目的适当地选择。
如图2所示,在通过成分测定装置1测定被测定成分时,成分测定芯片2安装于芯片安装部10b内。然后,若将试样供给至设置于成分测定芯片2的一端的供给部24,则试样例如通过毛细现象在流路23内移动,并到达流路23的保持测定试剂22的保持位置,在该保持位置试样(血浆)中的葡萄糖与测定试剂22进行反应。然后,在流路23的上述保持位置,生成包含呈色成分的混合物X。所谓的比色式的成分测定装置1朝向包含呈色成分的混合物X照射照射光,并检测其透过光量(或者反射光量),得到与血中浓度对应的显色的强度相关的检测信号。然后,成分测定装置1能够通过参照预先制成的标定曲线,测定被测定成分。本实施方式的成分测定装置1如上述那样,能够测定试样中的血浆成分中的葡萄糖浓度。
图6是图1~图3所示的成分测定装置1的功能框图。如图6所示,成分测定装置1具备控制部50、测光部51、存储部52、温度测定部53、电源部54、电池55、通信部56、时钟部57、操作部58、蜂鸣器部59、以及显示部11。
控制部50由MPU(Micro-Processing Unit:微处理器)或者CPU(CentralProcessing Unit:中央处理器)构成,通过读出并执行储存于存储部52等的程序,能够实现各部的控制动作。存储部52由易失性或者非易失性的非暂时性存储介质构成,能够读出或者写入为了执行本实施方式所示的成分测定方法所需要的各种数据(包含程序)。
控制部50通过使测光部51动作,能够测定试样中的被测定成分。后述测定被测定成分的处理的详细内容。
测光部51是能够获取包含通过试样中的葡萄糖与测定试剂22中所包含的显色试剂的呈色反应生成的呈色成分的混合物X的光学特性的光学系统。具体而言,测光部51具备发光部66、和受光部72。
发光部66朝向芯片插入空间S射出照射光。发光部66具备多个光源。具体而言,本实施方式的发光部66具备射出光谱辐射特性不同的照射光(例如,可见光、红外光)的五个光源。更具体而言,如上述那样,本实施方式的发光部66具备第一光源67、第二光源68a、第三光源68b、第四光源68c以及第五光源68d。第一光源67~第五光源68d的位置关系是图2以及图3所示的位置关系。后述第一光源67~第五光源68d的实际的位置关系的详细内容(参照图7)。
从第一光源67~第五光源68d发出的光的峰值波长分别为λ1~λ5。作为第一光源67~第五光源68d,能够应用LED元件、EL(Electro-Luminescence:有机电致发光)元件、无机EL元件、LD(Laser Diode:激光二极管)元件等各种发光元件。若考虑通用性等则容易利用上述的LED元件作为第一光源67~第五光源68d。在本实施方式中,通过LED元件构成第一光源67~第五光源68d。以下,将上述的“峰值波长”作为从各光源发出的光的波长进行说明,为了方便说明,将第一光源67的峰值波长λ1记载为“第一规定波长λ1”,将第二光源68a的峰值波长λ2记载为“第二规定波长λ2”,将第三光源68b的峰值波长λ3记载为“第三规定波长λ3”,将第四光源68c的峰值波长λ4记载为“第四规定波长λ4”,并将第五光源68d的峰值波长λ5记载为“第五规定波长λ5”。为了方便,虽然本实施方式中的“峰值波长”以一个数值示出,但也能够包含各个数值的±20nm的范围内的波长范围。
受光部72接收从发光部66射出的照射光的、呈色成分所在的区域中的透过光或者反射光。如图2以及图3所示,本实施方式的受光部72由隔着成分测定芯片2与发光部66对置地配置的一个受光元件构成。在本实施方式中,受光部72接收从发光部66的第一光源67~第五光源68d照射到在成分测定芯片2的测定试剂22的保持位置生成的混合物X,并透过了成分测定芯片2的透过光。作为受光部72,能够使用包含PD(Photo diode:光电二极管)元件、光导电体(Photoconductor)、PT(Photo Transistor:光电晶体管)的各种光电转换元件。
在本说明书中,以下将成分测定装置1内从发光部66照射照射光的区域中照射受光部72能够检测的照射光的区域称为测定区域。在成分测定芯片2插入到芯片插入空间S的状态下,作为测定对象的呈色成分(混合物X)包含在测定区域内。
第一光源67~第五光源68d分别从测光部51具备的发光控制电路接受驱动功率信号的供给,并基于驱动功率信号进行点亮以及熄灭。受光部72输出与接收的光对应的模拟信号。该模拟信号通过测光部51具备的受光控制电路,实施放大以及AD转换,转换为数字信号(以下,称为检测信号)。
再次参照图6,存储部52能够由半导体存储器或者磁存储器等构成。存储部52例如存储各种信息以及用于使成分测定装置1动作的程序等。存储部52也可以作为工作存储器发挥作用。
温度测定部53测定成分测定芯片2的附近的温度。温度测定部53例如测定芯片安装空间S的温度。温度测定部53例如可以由公知的温度计构成。例如能够在后述的从发光部66射出的照射光的光量的调整中使用由温度测定部53测定出的温度。
电源部54将在电池55中蓄电的电力供给至成分测定装置1的各功能部。
通信部56通过与外部的装置进行有线通信或者无线通信,进行各种信息的发送接收。例如,通信部56将成分测定装置1的成分测定的结果发送给以能够通信的方式连接的外部的装置。通信部56也可以从以能够通信的方式连接的外部的装置接收用于使成分测定装置1的动作执行的信号。
时钟部57测定时间,而且记录时刻。时钟部57例如可以由RTC(Real Time Clock:实时时钟)构成。
操作部58是用于成分测定装置1的操作者对成分测定装置1进行输入操作的输入接口。在本实施方式中,操作部58由电源按钮13、和操作按钮14构成。但是,操作部58的构成并不限定于电源按钮13以及操作按钮14,可以以操作者能够进行输入操作的任意的方式实现。
蜂鸣器部59通过输出蜂鸣器音,来报告信息。蜂鸣器部59在预先设定的规定的定时输出蜂鸣器音。例如,蜂鸣器部59在成分测定装置1的成分测定的处理完成的情况下,或者在成分测定装置1中产生了不良情况的情况下等,输出蜂鸣器音。
接下来,对基于成分测定装置1的控制部50的试样中的被测定成分的测定处理、和第一光源67~第五光源68d的配置进行说明。
控制部50对测光部51指示测定动作,使用测光部51获取的检测信号以及各种数据测定被测定成分的浓度。
在存储部52储存有通过测光部51测定出的第一规定波长λ1~第五规定波长λ5各自下的混合物X的吸光度亦即第一实测值D1~第五实测值D5的实测值数据、包含与第二规定波长λ2~第五规定波长λ5各自下的混合物X的吸光度相关的一组修正系数的修正系数数据、以及表示通过修正系数数据修正在第一规定波长λ1下实测出的混合物X的吸光度得到的混合物X中的呈色成分的吸光度与各种物理量(例如,葡萄糖浓度)的关系的标定曲线,或者表示混合物X中的血红蛋白的吸光度与血细胞比容值的关系的标定曲线等标定曲线数据。“血细胞比容值”是以百分率表示作为试样的血液中的血球成分相对于血液(全血)的容积比的值。
成分测定装置1能够基于包含通过试样中的被测定成分与试剂的呈色反应生成的呈色成分的混合物X的光学特性测定试样中的被测定成分。具体而言,成分测定装置1能够利用第二规定波长λ2~第五规定波长λ5的照射光,估计对混合物X照射作为测定波长的第一规定波长λ1的照射光测定出的混合物X的吸光度的第一实测值D1所包含的呈色成分以外的噪声量。更具体而言,成分测定装置1能够利用对混合物X照射第二规定波长λ2~第五规定波长λ5的照射光测定出的混合物X的吸光度的第二实测值D2~第五实测值D5估计上述的噪声量,能够测定呈色成分的吸光度,能够进一步测定被测定成分。
图7是表示从成分测定装置1的上面(参照图1)侧观察的情况下的第一光源67~第五光源68d的位置关系的图。在图7中,为了方便说明,通过双点划线示出成分测定芯片2的流路23上的受光部72的位置,在本实施方式中,在流路23内的上述保持位置及其附近生成混合物X。
如图2、图3以及图7所示,第一光源67~第五光源68d与位于试样的流路23的混合物X对置地配置。更具体而言,本实施方式的第一光源67~第五光源68d在与流动方向A以及流路宽度方向B双方正交的方向(在本实施方式中是与成分测定芯片2的厚度方向C相同的方向),与试样的流路23的测定试剂22的保持位置对置地配置。
如图3以及图7所示,第一光源67以及第二光源68a沿着与试样的流路23上的混合物X的位置的试样的流动方向A正交的流路宽度方向B排列配置。在本实施方式中,将第一光源67和第二光源68a配置为来自第一光源67的照射光的混合物X上的第一照射位置SL1与来自第二光源68a的照射光的混合物X上的第二照射位置SL2在流路宽度方向B上重叠。
另外,如图3以及图7所示,第一光源67、第二光源68a、以及第三光源68b以第一光源67为中央沿着流路宽度方向B排列配置。在本实施方式中,如图8所示,第一光源67与第三光源68b配置为来自第一光源67的照射光的混合物X上的第一照射位置SL1的流动方向A的区域、和来自第三光源68b的照射光的混合物X上的第三照射位置SL3的流动方向A的区域在流路宽度方向B上重叠。
即,第一光源67~第三光源68b配置为各自的照射位置在流路宽度方向B重叠。优选第一光源67~第三光源68b沿着流路宽度方向B排列配置,且第一照射位置SL1~第三照射位置SL3的流动方向A的区域在流路宽度方向B上重叠。另外,更优选第一光源67~第三光源68b的第一照射位置SL1~第三照射位置SL3的流路宽度方向B的区域也在流动方向A上重叠。
在本实施方式中,第一光源67与第二光源68a在流路宽度方向B上相邻地配置,在第一光源67与第二光源68a之间没有能够配置其它的光源的空隙。另外,第一光源67与第三光源68b在流路宽度方向B上相邻地配置,在第一光源67与第三光源68b之间也没有能够配置其它的光源的空隙。这样,第一光源67、第二光源68a以及第三光源68b在流路宽度方向B上,在中间不夹有其它的光源而相邻地配置。
如图2以及图7所示,第一光源67以及第四光源68c沿着流动方向A排列配置。另外,如图2以及图7所示,本实施方式的第一光源67以及第五光源68d沿着流动方向A排列配置。即,第一光源67、第四光源68c以及第五光源68d以第一光源67为中央沿着流动方向A排列配置。
在本实施方式中,第一光源67以及第四光源68c沿着流动方向A排列配置为来自第一光源67的照射光的混合物X上的第一照射位置SL1与来自第四光源68c的照射光的混合物X上的第四照射位置SL4在向混合物X的射入角度之差在规定值以下的基础上区域重叠。更具体而言,在流动方向A上在第一光源67与第四光源68c之间没有能够配置其它的光源的空隙,第一光源67以及第四光源68c在流动方向A上相邻。
第一光源67以及第五光源68d也沿着流动方向A排列配置为来自第一光源67的照射光的混合物X上的第一照射位置SL1与来自第五光源68d的照射光的混合物X上的第五照射位置SL5在向混合物X的射入角度之差在规定值以下的基础上区域重叠。更具体而言,在流动方向A上在第一光源67与第五光源68d之间没有能够配置其它的光源的空隙,第一光源67以及第五光源68d在流动方向A上相邻。
如图7所示,本实施方式的第一光源67~第五光源68d保持于薄板状的支架部件80。本实施方式的支架部件80在俯视时具有十字状的外形,在俯视时的中央部(十字的交叉部分)保持第一光源67。而且,相对于保持第一光源67的中央部在流路宽度方向B的一侧的位置保持第二光源68a,在流路宽度方向B的另一侧的位置保持第三光源68b。另外,相对于保持第一光源67的中央部在流动方向A的位置保持第五光源68d,在与流动方向A相反侧的位置保持第四光源68c。
这里,在本实施方式中,发出第二规定波长λ2以及第三规定波长λ3的照射光的第二光源68a以及第三光源68b相对于第一光源67沿着流路宽度方向B排列配置。另外,发出第四规定波长λ4以及第五规定波长λ5的照射光的第四光源68c以及第五光源68d相对于第一光源67沿着流动方向A排列配置。上述的第二规定波长λ2以及第三规定波长λ3是属于红外区域的波长,上述的第四规定波长λ4以及第五规定波长λ5是属于可视区域的波长,详细后述。
在本实施方式中,如图2以及图3所示,受光部72在厚度方向C隔着位于所安装的成分测定芯片2的流路23的混合物X与第一光源67~第五光源68d对置,接收来自第一光源67~第五光源68d的照射光透过混合物X后的透过光。如图2以及图3所示,成分测定装置1具备位于混合物X与受光部72之间,并调整透过了混合物X的透过光中到达受光部72的光量的第一光圈部69a。来自第一光源67的照射光的向混合物X的射入角度与分别来自第二光源68a~第五光源68d的照射光的向混合物X的射入角度之差对噪声量的估计精度带来影响。因此,来自第一光源67的照射光的向混合物X的射入角度与分别来自第二光源68a~第五光源68d的照射光的向混合物X的射入角度之差越小越优选。换句话说,越增大第一光源67~第五光源68d与第一光圈部69a之间的对置方向(在图2以及图3中是与成分测定芯片2的厚度方向C相同的方向)的距离T1,越使噪声量的估计精度提高所以越优选。另一方面,通过减小第一光源67~第五光源68d与受光部72之间的对置方向的距离T2,能够实现光效率的提高、和成分测定装置1的小型化。
另外,若第一光源67的第一照射位置SL1的区域与第二光源68a~第五光源68d的第二照射位置SL2~第五照射位置SL5各自的区域的偏移(以下,记载为“测定视场差”)较大,则测定位置不一致,所以有被测定成分的测定结果的精度降低的可能性。因此,优选该测定视场差较小。因此,优选混合物X与第一光圈部69a之间的对置方向(在图2以及图3中是与成分测定芯片2的厚度方向C相同的方向)的距离T3较短。更优选除了第一光圈部69a之外,进一步通过利用遮光部件形成成分测定芯片2的一面并且设置测定光能够透过的开口,来作为光圈(aperture)。此外,该情况下,既可以仅利用透明部件形成测定点作为光圈,也可以通过对遮光部件进行剪切来作为光圈。
并且,如图2以及图3所示,成分测定装置1具备位于第一光源67~第五光源68d与混合物X之间,并调整从第一光源67~第五光源68d到达混合物X的光量的第二光圈部69b。特别是,优选第二光圈部69b设计为从第一光源67~第五光源68d发出的光中,在第二光圈部69b的内壁反射的光(以下,记载为“杂光”)不入光至第一光圈部69a。能够视为从第一光源67~第五光源68d发出的光通过一次的壁面反射光衰减至5%,通过三次以上的多重反射而消失。因此,在本实施方式中,在第二光圈部69b的内壁反射的杂光不到达第一光圈部69b,若在某处壁面进行反射,则由于多重反射,而不会入光至第一光圈部69a。在本实施方式中,设计为各光源的光轴在第二光圈部69b的内壁进行镜面反射,但实际上,在第二光圈部69b的内壁进行漫反射,杂光也有规定的分布。因此,在本实施方式中,优选将上述的距离T4等设定为即使在假设杂光的一部分入光至第一光圈部69a的情况下,其射入角度也与第一光源67的射入角度成为规定值以下的差。
本实施方式的成分测定装置1能够安装划分试样流动的流路23,并在流路23配置包含与试样中的被测定成分进行呈色反应的显色试剂的测定试剂22的成分测定芯片2。本实施方式的成分测定装置1能够安装成分测定芯片2,并基于包含在流路23中通过与被测定成分的反应生成的呈色成分的混合物的光学特性测定试样中的被测定成分。优选成分测定装置1构成为能够拆装一次性的成分测定芯片2。
接下来,对基于本实施方式的成分测定装置1的控制部50的试样中的被测定成分的浓度的计算的方法进行说明。
在本实施方式中,成分测定装置1能够利用试样中的作为被测定成分的葡萄糖与测定试剂22中的显色试剂的呈色反应,不从试样分离包含葡萄糖的血浆成分,而通过试样(例如全血)与显色试剂进行测定,能够基于通过该呈色反应得到的混合物X整体的各种波长下的吸光度,估计通过葡萄糖与显色试剂的呈色反应生成的呈色成分的规定的测定波长下的吸光度,计算被测定成分的浓度。
一般而言,在试样中包含成为测定对象的呈色成分以外的成分时,由于光学现象的产生而有基于呈色成分的吸光度的被测定成分的浓度的测定结果受到干扰因素(噪声)的影响的情况。例如,由于产生试样中的血球成分、成分测定芯片表面、或者附着于成分测定芯片的尘埃等微粒子等所引起的“光散射”、与成为测定对象的呈色成分不同的色素成分(具体而言,是血红蛋白)所引起的“光吸收”,而有测定出比真值大的吸光度的趋势。
在使用除了成为测定对象的呈色成分之外,还包含作为具有特定的吸光特性的试样的血液的混合物X,准确地测定呈色成分的吸光度的情况下,需要从规定的测定波长下的吸光度的实测值除去血球成分等所引起的光散射、血红蛋白所引起的光吸收等干扰因素(噪声)。
更具体而言,需要估计成为测定对象的呈色成分的光吸收率较高的规定的测定波长(例如660nm)下的血球成分等所引起的光散射、血红蛋白所引起的光吸收等干扰因素(噪声)量,来修正该测定波长下的吸光度的实测值。本实施方式的成分测定装置1进行该修正来计算被测定成分的浓度。
在本实施方式中,成分测定装置1能够基于包含通过试样与测定试剂22的呈色反应生成的呈色成分的混合物X的光学特性,测定试样中的被测定成分。具体而言,在本实施方式中,测定试样中的血浆成分所包含的葡萄糖的浓度。
这里,对葡萄糖浓度的测定原理、和第一光源67~第五光源68d分别射出的照射光的波长λ1~λ5进行说明。红血球中的血红蛋白主要包含与氧结合的氧合血红蛋白、和在氧分压较小的位置氧解离的脱氧血红蛋白。氧合血红蛋白起到脱氧血红蛋白通过肺部与氧结合,通过动脉在身体中输送氧的作用,能够在动脉血中较多地确认。例如,在从指腹采取作为试样的血液时,由于成为毛细血管的血液所以该氧合血红蛋白的量比较多。相反,脱氧血红蛋白能够在静脉血中较多地确认。
作为现有的技术,一般而言不考虑脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白的比率,而例如利用血细胞比容值,修正与成为测定对象的呈色成分对应的测定波长下得到的吸光度。然而,脱氧血红蛋白的吸收系数与氧合血红蛋白的吸收系数不一致,脱氧血红蛋白的吸收量与氧合血红蛋白的吸收量根据波长而不同。例如,在测定成为测定对象的呈色成分的吸光度的测定波长为660nm时,脱氧血红蛋白的吸收系数大约为0.9,氧合血红蛋白的吸收系数大约为0.09。即,在假设氧合血红蛋白与脱氧血红蛋白的比率以1:1存在的情况下,氧合血红蛋白的吸收系数相当于全血红蛋白的吸收系数的大约10%。为了更准确地估计源自成为测定对象的呈色成分的吸光度,考虑脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白的比率较重要。
因此,在成分测定装置1中,将用于测定混合物X所包含的呈色成分的吸光度的测定波长(第一规定波长λ1)为660nm,在该测定波长下测定出的混合物X的吸光度的实测值除去血球成分等的光散射所带来的影响、进一步考虑了脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白的比率的血红蛋白的光吸收所带来的影响作为干扰因素(噪声)来进行修正。由此,估计混合物X所包含的呈色成分的吸光度,并使用表示该估计出的吸光度与葡萄糖浓度的关系的标定曲线计算葡萄糖浓度。
以下,进一步对通过成分测定装置1执行的成分测定方法的详细进行说明。
首先,在本实施方式中使用的测定试剂22中的显色试剂通过与试样中的葡萄糖进行呈色反应而生成的呈色成分的吸光度在600nm附近具有峰值,但在本实施方式中测定呈色成分的吸光度的测定波长为660nm。
用于测定成为测定对象的呈色成分的吸光度的测定波长只要使用是呈色成分的光吸收率相对较大的波长并且是血红蛋白的光吸收所带来的影响比较小的波长即可。具体而言,只要是属于与成为测定对象的呈色成分的吸光度光谱中的峰值波长域的半值全宽域对应,并且,基于血红蛋白的光吸收的吸光度相对于总吸光度的比例比较小的波长范围W3的波长即可。“与峰值波长域的半值全宽域对应的”波长范围是指在确定了吸光度光谱中的峰值波长域的半值全宽域时,从表示短波长侧的半值的波长到表示长波长侧的半值的波长为止的范围。成为本实施方式的测定对象的呈色成分的吸光度光谱在600nm附近成为峰值波长,大约500nm~大约700nm成为与半值全宽域对应的波长范围。另外,总吸光度中的血红蛋白的光吸收所带来的影响在600nm以上的波长域比较小。因此,在本实施方式中,与成为测定对象的呈色成分的吸光度光谱中的峰值波长域的半值全宽域对应,并且,基于血红蛋白的光吸收的吸光度相对于总吸光度的比例比较小的波长范围W3在600nm以上,并且在700nm以下。因此,作为测定波长,并不限定于本实施方式的660nm,也可以将属于600nm~700nm的范围的其它的波长作为测定波长。表示呈色成分的吸光度的信号较强,且尽可能地使基于血红蛋白的光吸收的吸光度相对于总吸光度的比例降低的波长范围更能够准确地测定源自呈色成分的吸光度,所以优选将与成为呈色成分的吸光度光谱中的峰值波长的600nm附近相比稍微长波长的660nm附近作为测定波长。更具体而言,优选使测定波长为属于630nm~680nm的范围的波长,更优选使其为属于640nm~670nm的范围的波长,如本实施方式那样特别优选为660nm。作为这样的显色试剂的例子优选为四唑盐。
并且,虽然在本实施方式中,使用呈色成分的吸光度光谱中的峰值波长域的半值全宽域为大约500nm~大约700nm的显色试剂,但也可以使用峰值波长域的半值全宽域与该范围不同的显色试剂。但是,如上述那样,考虑血红蛋白的吸光特性,优选基于血红蛋白的光吸收的吸光度较大的波长域(600nm以下)与呈色成分的吸光度光谱中的测定波长不重叠。
以下,对用于估计本实施方式的测定波长亦即660nm下的呈色成分的吸光度的方法进行说明。成分测定装置1分别实际测定与测定波长(660nm)不同的四个第二规定波长λ2~第五规定波长λ5下的混合物X的吸光度,并使用这四个第二实测值D2~第五实测值D5、和预先决定的修正系数数据,修正测定波长下的混合物X的吸光度的第一实测值D1,估计测定波长下的呈色成分的吸光度。本实施方式的测定波长是上述的第一规定波长λ1。
成分测定装置1利用与测定波长亦即第一规定波长λ1相比在长波长侧的两个第二规定波长λ2以及第三规定波长λ3各自下的混合物X的吸光度的两个第二实测值D2以及第三实测值D3、和与测定波长亦即第一规定波长λ1相比在短波长侧的两个第四规定波长λ4以及第五规定波长λ5各自下的混合物X的吸光度的两个第四实测值D4以及第五实测值D5,作为上述的四个第二实测值D2~第五实测值D5。
更具体而言,利用与测定波长亦即第一规定波长λ1相比在长波长侧,且属于在总吸光度中血球成分等的光散射所带来的影响占主导地位的波长域的两个第二规定波长λ2以及第三规定波长λ3各自下的混合物X的吸光度的两个第二实测值D2以及第三实测值D3、和与测定波长亦即第一规定波长λ1相比在短波长侧,且属于在总吸光度中血红蛋白的光吸收所带来的影响较大的波长域的两个第四规定波长λ4以及第五规定波长λ5各自下的混合物X的吸光度的两个第四实测值D4以及第五实测值D5,作为上述的四个第二实测值D2~第五实测值D5。
换句话说,成分测定装置1利用与属于与测定对象亦即呈色成分的吸光度光谱中的峰值波长域的半值全宽域对应的波长范围的测定波长相比属于长波长域的、例如属于与波长范围W3相比长波长侧的长波长域W1的第二规定波长λ2以及第三规定波长λ3各自下的混合物X的吸光度,作为上述的第二实测值D2以及第三实测值D3。
另外,成分测定装置1利用与属于与测定对象亦即呈色成分的吸光度光谱中的峰值波长域的半值全宽域对应的波长范围的测定波长相比属于短波长域的、例如属于与波长范围W3相比短波长侧的短波长域W2的第四规定波长λ4以及第五规定波长λ5各自下的混合物X的吸光度亦即第四实测值D4以及第五实测值D5,作为上述的第四实测值D4以及第五实测值D5。
在成分测定装置1中,控制部50从测光部51,获取上述的第一实测值D1~第五实测值D5。具体而言,从发光部66的第一光源67~第五光源68d对混合物X照射包含第一规定波长λ1~第五规定波长λ5各自的发光波长的照射光。受光部72接收各个照射光中透过混合物X的透过光。然后,控制部50根据照射光与透过光的关系计算各波长下的混合物X的吸光度,并将各波长下的混合物X的吸光度亦即第一实测值D1~第五实测值D5作为实测值数据储存于存储部52。控制部50能够从存储部52获取实测值数据。控制部50获取第一实测值D1~第五实测值D5的方法并不限定于上述的方法,能够通过各种公知的方法获取。
然后,控制部50使用第二实测值D2~第五实测值D5修正第一实测值D1,估计测定波长亦即第一规定波长λ1(在本例中为660nm)下的呈色成分的吸光度。在血球成分等的光散射占主导地位的长波长域W1,混合物X的吸光度光谱大致成为直线状,所以成分测定装置1能够通过获取第二规定波长λ2下的吸光度亦即第二实测值D2、和第三规定波长λ3下的吸光度亦即第三实测值D3,并求出第二实测值D2与第三实测值D3之间的倾斜,在某种程度上估计测定波长亦即第一规定波长λ1下的起因于呈色成分的吸光度以外的起因于干扰因素(噪声)的吸光度。
另外,成分测定装置1能够除了基于试样中的血球成分等的光学特性之外,进一步考虑红血球中的脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白的比率,来计算试样中的葡萄糖浓度。因此,在成分测定装置1中,通过利用根据脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白的比率选择的两个波长(第四规定波长以及第五规定波长),能够进行精度更高的修正。
具体而言,成分测定装置1使用脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白的吸收系数之差在第一规定值以下的波长,作为第四规定波长λ4,并且使用脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白的吸收系数之差比上述的第一规定值大的波长,作为第五规定波长λ5。更具体而言,使用氧合血红蛋白的吸收系数相对于脱氧血红蛋白的吸收系数的比率在作为规定的阈值的第一阈值以上的波长,作为第四规定波长λ4,并且使用氧合血红蛋白的吸收系数相对于脱氧血红蛋白的吸收系数的比率小于上述的第一阈值的波长,作为第五规定波长λ5。换句话说,利用氧合血红蛋白的吸收系数相对于脱氧血红蛋白的吸收系数的比率在第一阈值以上的波长以及小于第一阈值的波长的两个波长,作为第四规定波长λ4以及第五规定波长λ5。由此,控制部50在使用第二实测值D2~第五实测值D5修正第一实测值D1时,能够进行考虑了脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白的比率的精度更高的修正。
作为根据脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白的比率选择的两个波长,优选为脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白的比率所引起的血红蛋白的光吸收之差较大的两个波长。因此,在本实施方式中,优选利用氧合血红蛋白的吸收系数相对于脱氧血红蛋白的吸收系数的比率在0.8以上的波长,作为第四规定波长λ4。另外,利用氧合血红蛋白的吸收系数相对于脱氧血红蛋白的吸收系数的比率小于0.8的波长,作为第五规定波长λ5。在本实施方式中,作为一个例子,设为第四规定波长λ4为520nm,第五规定波长λ5为589nm。
这样,通过利用在根据脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白的比率而血红蛋白整体的光吸收较大地变动的短波长域W2中,血红蛋白整体的光吸收之差较大的第四规定波长λ4以及第五规定波长λ5,能够进一步考虑脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白的比率来精度良好地估计测定波长亦即第一规定波长λ1(在本实施方式中为660nm)下的噪声的吸光度。因此,根据成分测定装置1,能够良好地进行测定波长亦即第一规定波长λ1下的呈色成分的吸光度的测定,进而能够精度良好地进行被测定成分的测定(在本实施方式中是葡萄糖的浓度测定)。
在本实施方式中,仅使第四规定波长λ4以及第五规定波长λ5为较大地考虑了脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白的比率的影响的波长,但更优选除了第四规定波长λ4以及第五规定波长λ5之外,对于第二规定波长λ2以及第三规定波长λ3也利用同样的波长。
具体而言,使用脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白的吸收系数之差在第二规定值以下的波长,作为血球成分等的光散射占主导地位的长波长域W1的第二规定波长λ2,并且同样地使用比第二规定值大的波长,作为长波长域W1的第三规定波长λ3。更具体而言,优选使用氧合血红蛋白的吸收系数相对于脱氧血红蛋白的吸收系数的比率在上述的第一阈值以上,并且,在第二阈值以下的波长作为第二规定波长λ2,并且同样地使用氧合血红蛋白的吸收系数相对于脱氧血红蛋白的吸收系数的比率小于上述的第一阈值的波长,或者,比第二阈值大的波长作为长波长域W1的第三规定波长λ3。第二阈值是比第一阈值大的其它的规定的阈值。换句话说,优选利用氧合血红蛋白的吸收系数相对于脱氧血红蛋白的吸收系数的比率位于不同的范围的两个波长,作为第二规定波长λ2以及第三规定波长λ3。由此,控制部50在使用第二实测值D2~第五实测值D5修正第一实测值D1时,能够进行进一步考虑了脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白的比率的精度较高的修正。
特别是,虽然在长波长域W1中血球成分等的光散射所带来的影响占主导地位,但也与被测定成分的测定波长同等程度地包含血红蛋白的光吸收所带来的影响,所以优选利用血红蛋白的光吸收根据脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白的比率较大地变化的两个波长,作为第二规定波长λ2以及第三规定波长λ3。
因此,在本实施方式中,优选利用属于氧合血红蛋白的吸收系数相对于脱氧血红蛋白的吸收系数的比率在0.8以上并且在1.5以下的范围的波长,作为第二规定波长λ2。在本实施方式中,作为一个例子,使第二规定波长λ2为850nm。此外,能够从790nm~850nm的范围选择第二规定波长λ2。
第三规定波长λ3在长波长域W1,且为第三规定波长λ3下的总吸光度所包含的呈色成分的吸光度在测定波长下的总吸光度所包含的呈色成分的吸光度的10%以下,优选在6%以下,更优选在3%以下,进一步优选实际为0%的波长。换句话说,特别优选利用成为呈色成分的吸光度光谱的峰值波长域的长波长侧的波尾的波长以上的波长。由此,能够排除呈色成分的光吸收的影响,更准确地估计长波长域W1的血球成分等的光散射所带来的影响占主导地位的噪声。在本实施方式中,第三规定波长λ3是从920~950nm选择的波长,作为一个例子,为940nm。第三规定波长λ3特别优选利用呈色成分的吸光度为零的波长,即成为呈色成分的吸光度光谱的峰值波长域的长波长侧的波尾的波长。此外,上述的“总吸光度所包含的呈色成分的吸光度”的“总吸光度”是指混合物整体的吸光度。另外,上述的“总吸光度所包含的呈色成分的吸光度”的“呈色成分的吸光度”是指通过试样中的被测定成分与试剂中的显色试剂进行呈色反应而产生的反应物的吸光度,即源自混合物中的呈色成分的吸光度。
如以上那样,成分测定装置1能够使用第二规定波长λ2~第五规定波长λ5各自下的混合物X的吸光度的实测值亦即第二实测值D2~第五实测值D5修正测定波长下的混合物X的吸光度的实测值亦即第一实测值D1,估计测定波长下的呈色成分的吸光度。
接下来,对成分测定装置1的控制部50的修正处理的方法进行说明。
如上述那样,在成分测定装置1的存储部52储存有通过测光部51测定出的第一规定波长λ1~第五规定波长λ5各自下的混合物X的吸光度亦即第一实测值D1~第五实测值D5的实测值数据、与第二规定波长λ2~第五规定波长λ5各自下的混合物X的吸光度相关的一组修正系数数据、以及表示通过修正系数数据修正在第一规定波长λ1下实测出的混合物X的吸光度得到的混合物X中的呈色成分的吸光度与各种物理量的关系的标定曲线数据。
控制部50基于储存于存储部52的实测值数据以及修正系数数据,导出测定波长亦即第一波长λ1下的呈色成分的吸光度。
这里,通过使用以下的数式(1)示出的式子预先实施的回归分析导出修正系数数据。
[数1]
B(λ1)=b0+b1*B(λ2)+b2*B(λ3)+b3*B(λ4)+b4*B(λ5) (1)
B(λ)是指波长λ下的呈色成分的吸光度以外的起因于干扰因素(噪声)的吸光度,使用多种血液检体通过上述数式(1)示出的式子进行回归计算,导出系数b0、b1、b2、b3以及b4。如上述那样,在本实施方式中,使用850nm作为第二规定波长λ2,使用940nm作为第三规定波长λ3,使用520nm作为第四规定波长λ4,并使用589nm作为第五规定波长λ5。另外,多种血液检体准备以成分组成不同的六个血液检体为基础,分别将血细胞比容值调整为10%~70%的范围的血液检体,进行调整后的血液检体的吸光度光谱测定,并使用回归分析,导出系数b0、b1、b2、b3以及b4。基于导出的这些系数b0~b4,导出与第二规定波长λ2~第五规定波长λ5各自下的混合物X的吸光度相关的一组修正系数。通过使用包含该修正系数的修正系数数据,能够根据520nm、589nm、850nm、940nm的混合物X的吸光度的实测值,修正测定波长亦即660nm的混合物X的吸光度的实测值,能够估计660nm下的呈色成分的吸光度。
此外,为了更简便地求出血糖值,能够简化上述的式子,根据混合物X对第四规定波长λ4亦即520nm以及第二规定波长λ2亦即850nm的光的吸光度的实测值,修正测定波长亦即660nm的混合物X的吸光度的实测值,能够估计660nm下的呈色成分的吸光度。
图9是表示成分测定装置1执行的成分测定处理的一个例子的流程图。如图9所示,成分测定处理包含获取作为测定波长的第一规定波长λ1下的混合物X的吸光度亦即第一实测值D1、第二规定波长λ2下的混合物X的吸光度亦即第二实测值D2、第三规定波长λ3下的混合物X的吸光度亦即第三实测值D3、第四规定波长λ4下的混合物X的吸光度亦即第四实测值D4、以及第五规定波长λ5下的混合物X的吸光度亦即第五实测值D5的步骤S1、利用第一实测值D1~第五实测值D5的至少一个导出血细胞比容值的步骤S2、使用第二实测值D2~第五实测值D5以及通过回归计算得到的修正系数修正第一实测值D1,获取作为测定波长的第一规定波长λ1下的呈色成分的吸光度的步骤S3、以及根据作为测定波长的第一规定波长λ1下的呈色成分的吸光度和导出的血细胞比容值计算试样中的被测定成分的步骤S4。
在步骤S1中,如上述那样,使用测光部51的发光部66以及受光部72,获取第一实测值D1~第五实测值D5。在本实施方式中,在步骤S2中,基于第四实测值D4,或者,基于第四实测值D4以及第二实测值D2,导出血细胞比容值。具体而言,在步骤S2中,根据第四实测值D4,或者,根据第四实测值D4以及第二实测值D2,估计血红蛋白的吸光度,导出血细胞比容值。并且,在第四实测值D4,或者,在第四实测值D4以及第二实测值D2包含呈色成分的吸收的情况下,分别根据对第四实测值D4,或者,对第四实测值D4以及第二实测值D2进行减去呈色成分的吸收量的修正计算获取的修正值,导出血细胞比容值。在本实施方式中,根据储存于存储部52的表示混合物X中的血红蛋白的吸光度与血细胞比容值的关系的标定曲线导出血细胞比容值。在步骤S3中,实际上,使用第二实测值D2~第五实测值D5以及通过回归计算得出的修正系数修正第一实测值D1,估计并获取第一测定波长下的呈色成分的吸光度。此外,在第二实测值D2~第五实测值D5包含呈色成分的吸收的情况下,根据对各个实测值进行减去呈色成分的吸收量的修正计算获取的修正值,进行再计算,估计并获取第一规定波长λ1下的呈色成分的吸光度。最后,在步骤S4中,根据获取的测定波长亦即第一规定波长λ1下的呈色成分的吸光度、和导出的血细胞比容值使用表示与葡萄糖浓度的关系的标定曲线,计算葡萄糖浓度。
成分测定装置1的控制部50在执行成分测定处理时,根据规定的算法使来自第一光源67~第五光源68d的照射光射出,受光部72测定受光强度。以下,对控制部50在执行成分测定处理时执行的光量测定处理的详细进行说明。
图10是表示成分测定装置1在成分测定处理时执行的光量测定处理的一个例子的流程图。
这里,控制部50在执行成分测定处理时,将使第一光源67~第五光源68d依次各射出一次照射光作为脉冲光的处理作为一组,使照射光射出。图11是示意地表示从第一光源67~第五光源68d射出的照射光的一组的图,是表示受光部72对从第一光源67~第五光源68d射出的照射光的受光强度的图。在图11中,横轴表示时刻,纵轴表示受光强度。如图11所示,控制部50使第一光源67~第五光源68d以规定的时间间隔依次发光。在图11所示的例子中,控制部50作为规定的时间间隔每隔1msec使第一光源67~第五光源68d发光。另外,如图11所示,控制部50以来自第一光源67~第五光源68d的各照射光的受光部72中的受光强度大致成为相同的强度的方式,使第一光源67~第五光源68d发光。大致相同的强度是指在根据受光部72中的受光强度执行成分测定处理的情况下,从各光源的发光得到的受光强度之差在不对成分测定处理的结果造成影响的程度的范围。
这里,控制部50在一组的射出处理中,按照规定的顺序使第一光源67~第五光源68d发光。特别是,控制部50在与使射出测定波长亦即第一规定波长λ1的脉冲光的第一光源67发光的定时相邻的前后的定时,使发出血球成分等的光散射所带来的影响占主导地位的第二规定波长λ2以及第三规定波长λ3的照射光的第二光源68a以及第三光源68b发光。
例如,在图11所示的例子中,控制部50在一组的射出处理中,按照第五光源68d、第三光源68b、第一光源67、第二光源68a、第四光源68c的顺序使照射光射出到测定区域。因此,受光部72每隔规定的时间间隔(1msec),按照第五规定波长λ5、第三规定波长λ3、测定波长(第一规定波长λ1)、第二规定波长λ2、第四规定波长λ4的顺序,接收照射光。血球成分所引起的光散射由于分子的布朗运动、沉降、以及作为波的性质的干涉等的影响,而随着时间的经过变动。因此,优选在时间上更接近成为修正的对象的第一实测值D1的定时获取为了修正光散射所带来的影响所使用的第二实测值D2以及第三实测值D3。这是因为通过在时间上更接近的定时获取,不容易受到时间的变动的影响。因此,如本实施方式那样,通过在与使射出测定波长亦即第一规定波长λ1的脉冲光的第一光源67发光的定时相邻的前后的定时,使发出血球成分等的光散射所带来的影响占主导地位的第二规定波长λ2以及第三规定波长λ3的照射光的第二光源68a以及第三光源68b发光,能够以更高精度修正光散射所带来的影响。
此外,控制部50也可以并不一定在一组的射出处理中,按照第五光源68d、第三光源68b、第一光源67、第二光源68a、第四光源68c的顺序使照射光射出。控制部50只要在与使第一光源67发光的定时相邻的前后的定时,使第二光源68a以及第三光源68b发光即可。
参照图10,控制部50例如若检测到通过成分测定装置1的操作者,进行用于开始成分测定处理的操作输入,则开始第一光源67~第五光源68d的照射光的射出(步骤S11)。此时,控制部50使第一光源67~第五光源68d的照射光的射出执行,从而能够检测成分测定芯片2是否安装于成分测定装置1。
图12是示意地表示在图10的步骤S11中,受光部72对从第一光源67~第五光源68d射出的照射光的受光强度的图。在图12中,横轴表示时刻,纵轴表示受光强度。如图12的示意图所示,控制部50反复输出在图11进行了说明的射出处理的组。例如,控制部50在一秒钟反复执行1~200次射出处理的组。在本实施方式中,在一秒钟反复执行十六次射出处理的组。控制部50在反复了射出处理的组十六次后,停止照射光的输出。然后,在从十六次的射出处理的组的开始时起经过规定时间(这里是一秒钟)后,再次不间断地反复输出十六次射出处理的组。控制部50在反复十六次射出处理的组之后,再次停止照射光的输出。控制部50这样到后述的步骤S14为止,每隔一秒反复十六次的射出处理的组的输出与照射光的输出停止的组。
接下来,控制部50执行第一受光强度的判定(步骤S12)。具体而言,控制部50在第一受光强度的判定处理中,判定受光部72中的受光强度是否在正常的范围内(步骤S12)。
控制部50在判定为受光部72中的受光强度不在正常的范围内的情况下(步骤S12的否),例如通过从蜂鸣器部59输出蜂鸣器音,来报告产生了错误(步骤S23)。
此外,虽然步骤S11作为在每次成分测定装置1的使用时进行的照射光输出进行了说明,但也可以构成为在成分测定装置1的制造中,或者,在成分测定装置1出厂后首次启动时,在步骤S11之前确认是否能够适当地射出照射光。作为该判定,能够应用本说明书所记载的各种受光强度判定方法。
控制部50在判定为受光部72中的受光强度在正常的范围内的情况下(步骤S12的是),基于受光部72中的受光强度的变化,判定成分测定芯片2是否插入到芯片插入空间S。具体而言,控制部50通过步骤S14,判定成分测定芯片2是否插入到芯片插入空间S。或者,控制部50也可以通过步骤S13以及步骤S14,判定成分测定芯片2是否插入到芯片插入空间S。
若更具体地进行说明,则例如操作者将成分测定芯片2安装于成分测定装置1。即,操作者将成分测定芯片2插入到成分测定装置1的芯片安装空间S内。在将成分测定芯片2插入到芯片安装空间S内的期间,从第一光源67~第五光源68d射出的照射光的至少一部分被构成成分测定芯片2的部件吸收,而不到达受光部72。然后,若成分测定芯片2安装于成分测定装置1,而成为图2以及图3所示的状态,则通过成分测定芯片2的一部分,在第一光源67~第五光源68d与受光部72之间,形成光路。成分测定芯片2中形成光路的该一部分为测定点。在本实施方式中,测定试剂22位于光路的中途。即,测定点位于测定试剂22上。因此,从第一光源67~第五光源68d朝向测定区域射出的照射光中仅透过了测定试剂22的一部分的光被受光部72接收。换句话说,若成分测定芯片2安装于成分测定装置1,则与未安装的情况相比较,受光部72中的受光强度产生差。
由此,控制部50通过检测受光部72中的受光强度的变化,判定测定成分判定芯片2是否安装于成分测定装置1。控制部50在受光部72中成为受光量小于规定量的状态(换句话说,通过构成成分测定芯片2的部件,遮挡照射光的至少一部分,而不会到达受光部72的状态)之后,检测到受光部中的受光强度成为估计为成分测定芯片2插入到芯片安装空间S内的规定的范围内的情况下,判定为成分测定芯片2插入到芯片安装空间S。
在本实施方式中,控制部50在以成分测定芯片2插入到芯片插入空间S之前的受光部中的受光强度为基准,检测到在受光部72中受光强度成为估计为成分测定芯片2插入到芯片安装空间S内的规定的范围内的情况下,判定为成分测定芯片2插入到芯片安装空间S(步骤S14)。
此外,在作为成分测定芯片2以遮光部件形成被测定部位以外的情况下,也可以在接收不到受光量的状态(换句话说,通过构成成分测定芯片2的部件,遮挡照射光,而不到达受光部72的状态)之后,检测受光强度成为规定的范围内,判定成分测定芯片2的插入合格与否。该情况下,首先,控制部50判定在受光部72中是否成为接收不到照射光的状态(步骤S13)。在本说明书中,接收不到照射光的状态包括在从第一光源67~第五光源68d射出的照射光被成分测定芯片2遮挡的情况下检测到在受光部72中被检测到的程度的受光强度的光量的情况。例如能够预先设定阈值,并根据受光部72中的受光强度的来自AD转换器的输出值是否在该阈值以下来判定是否成为接收不到照射光的状态。控制部50在判定为未成为在受光部72中接收不到照射光的状态的情况下(步骤S13的否),反复步骤S13,直至判定为在受光部72中接收不到照射光的状态为止。控制部50在判定为成为在受光部72在接收不到照射光的状态的情况下(步骤S13的是),执行第二受光强度的判定处理(步骤S14)。此外,也可以省略步骤S13,而实施步骤S12和步骤S14。
第二受光强度的判定处理是用于判定成分测定芯片2是否安装(插入)到成分测定装置1的处理。具体而言,控制部50在第二受光强度的判定的处理中,将成分测定芯片2插入成分测定装置1之前的受光部72中的受光强度(例如图12所示的受光强度)作为基准,判定成分测定芯片2是否插入到成分测定装置1。更具体而言,控制部50将成分测定芯片2插入到成分测定装置1之前的受光部72中的受光强度作为基准,在检测到在步骤S14判定的受光强度降低到规定的范围的情况下,判定为成分测定芯片2插入到成分测定装置1。这里所说的规定的范围是能够估计为成分测定芯片2安装于成分测定装置1的规定的范围,例如基于照射光的强度以及测定试剂22等的性质预先决定。由此,根据成分测定装置1,能够检测成分测定芯片2插入到成分测定装置1。在本实施方式中,将成分测定芯片2插入到成分测定装置1之前的受光部72中的受光强度设为100%,在使成分测定芯片2的罩部件25的测定点以外的位置为遮光部时,在检测到在步骤S14判定出的受光强度降低至30%以下的情况下,控制部50判定为成分测定芯片2插入到成分测定装置1。并且,控制部50也可以在步骤S14中的受光强度在5%以下的情况下判定为芯片识别不良。控制部50也可以在判断为芯片识别不良的情况下,通过对操作者进行报告,来催促其正确地安装成分测定芯片2。
另外,在第二受光强度的判定处理中,也可以对每个第一光源67~第五光源68d规定下限阈值以及上限阈值。例如,有根据从第一光源67~第五光源68d射出的照射光的波长λ1~λ5,而测定试剂22中的吸收、反射的性质不同的情况。因此,例如通过对测定试剂22中的吸收率更高的波长的照射光更低地设定上限阈值以及下限阈值等,能够根据照射光的性质更正确地判定成分测定芯片2是否安装于成分测定装置1。
另外,在第二受光强度的判定处理中,控制部50也可以在规定的期间中,来自AD转换器的输出值包含在规定的范围内的情况下,判定为受光部72中的受光强度包含在估计为成分测定芯片2安装于成分测定装置1的规定的范围内。例如可以通过规定的时间来规定规定的期间。该情况下,规定的期间例如规定为三秒钟等。例如,也可以通过第一光源67~第五光源68d的发光的次数来决定规定的期间。该情况下,规定的期间例如决定为十六次的射出处理的组的输出与照射光的输出停止的组为三次(换句话说连续三组)等。在本说明书中,以下,以控制部50在第二受光强度的判定处理中,在连续的三组中,来自AD转换器的输出值包含在规定的范围内的情况下,判定为受光部72中的受光强度包含在估计为成分测定芯片2安装于成分测定装置1的规定的范围内为例进行说明。这样,在第二受光强度的判定处理中,通过为了判定而设置规定的期间,容易防止在由于不是成分测定芯片2的插入的某种重要因素而成为来自AD转换器的输出值暂时包含在规定的范围内的状态的情况下,错误地判定为成分测定芯片2安装于成分测定装置1。
也可以在步骤S14进行的第二受光强度的判定处理的至少一部分不是仅限定在步骤S13之后立即进行的处理。能够与步骤S15~步骤S22(结束实测值的获取)的处理平行地进行步骤S14的判定处理。控制部50与进行步骤S15~步骤S22的处理同时地在规定的定时实施步骤S14中的第二受光强度的判定处理。由此,能够在将成分测定芯片2设置于成分测定装置1之后或者实测值的获取中,检测到产生了第二受光强度成为规定的范围外(步骤S14为否)的情况,并输出蜂鸣器音(步骤S23),对操作者进行报告。即,在实测值的获取结束之前,能够监视是否突然暴露于较强的干扰光而成为不适合测定的环境的情况,或者血液等直接侵入成分测定装置1内而成为不适合测定的状态,所以操作者能够判断测定结果的优劣。
此外,控制部50也可以在通过第一光源67~第五光源68d的发光的次数决定规定的期间的情况下,在步骤S13成为接收不到照射光的状态之后,第一次在受光部72检测到受光时,变更执行十六次的射出处理的组的输出与照射光的输出停止的组的间隔。特别是,控制部50可以缩短执行十六次的射出处理的组的输出与照射光的输出停止的组的间隔。例如,如上述那样,在步骤S11中,每隔一秒钟执行十六次的射出处理的组的输出与照射光的输出停止的组的情况下,控制部50也可以执行将该组的间隔缩短至0.5秒。由此,能够缩短执行十六次的射出处理的组的输出与照射光的输出停止的组的间隔,容易更早地决定第二受光强度的判定处理的结果。
图13是示意地表示受光部72对从第一光源67~第五光源68d射出的照射光的受光强度的图,主要是示意地表示图10的步骤S13~步骤S16,或者步骤S14~步骤S16中的受光部72的受光强度的图。在图13中,横轴表示时刻,纵轴表示受光强度。图13例如示出在图10的步骤S12判定为“是”之后的受光部72的受光强度。
例如操作者若开始将成分测定芯片2插入成分测定装置1的芯片安装空间S内,则从第一光源67~第五光源68d射出的照射光被构成成分测定芯片2的部件遮挡。该情况下,如图13的时刻t1~t2所示,受光部72成为未接收照射光的状态。
若在时刻t2成分测定芯片2安装于成分测定装置1,则受光部72接收从第一光源67~第五光源68d射出的照射光中透过了测定试剂22的光(图13的时刻t3)。如图13的示意图所示,受光部72中的受光强度与成分测定芯片2的安装前向比较变小。另外,成分测定芯片2的安装前后的受光强度的变化的程度按照第一光源67~第五光源68d而分别不同。
控制部50若在时刻t3接收透过了测定试剂22的光,则将执行十六次的射出处理的组的输出与照射光的输出停止的组的间隔从1秒缩短至0.5秒。然后,控制部50在连续的三组中,来自AD转换器的输出值包含在规定的范围内的情况下,判定为受光部72中的受光强度包含在估计为成分测定芯片2安装于成分测定装置1的规定的范围内。在未在连续的三组实现来自AD转换器的输出值包含在规定的范围内的状态的情况下,控制部能够继续执行十六次的射出处理的组的输出与照射光的输出停止的组,直至在连续的三组中,来自AD转换器的输出值包含在规定的范围内为止。
再次参照图10,控制部50在判定为受光部72中的受光强度不在规定的范围内的情况下(步骤S14的否),例如通过从蜂鸣器部59输出蜂鸣器音,报告产生了错误(步骤S23)。由此,例如能够判定错误地插入了使用完毕的成分测定芯片的情况。
控制部50在判定为受光部72中的受光强度在规定的范围内的情况下,也就是判定为成分测定芯片2插入到芯片插入空间S的情况下(步骤S14的是),调整从发光部66射出的照射光的光量。在成分测定芯片2的安装完成的状态下,控制部50通过调整供给至第一光源67~第五光源68d的电流,调整从发光部66射出的照射光的光量(步骤S15)。控制部50将照射光的光量调整为照射光的光量成为被测定成分的测定所使用的规定的强度。可以根据受光部72的规格等适当地规定被测定成分的测定所使用的规定的强度,优选能够确保被测定成分的测定所需要的测定分辨率的强度。
具体而言,控制部50调整为提高供给至第一光源67~第五光源68d的电流。通过提高供给至第一光源67~第五光源68d的电流,从第一光源67~第五光源68d射出的照射光的光量增加。更具体而言,控制部50将供给至第一光源67~第五光源68d的电流调整为使受光部72中的来自第一光源67~第五光源68d的照射光的受光强度增加。特别是,优选控制部50将供给至第一光源67~第五光源68d的电流调整为受光部72中的来自第一光源67~第五光源68d的照射光的受光强度成为适合于执行参照图9进行了说明的成分测定处理的强度。
控制部50能够分别调整供给至第一光源67~第五光源68d的电流。控制部50能够将供给至第一光源67~第五光源68d的电流调整为受光部72中的来自各第一光源67~第五光源68d的照射光的受光强度均匀。这里所说的均匀不仅包含规定的受光强度,也包含从该规定的受光强度限制在预先决定的范围的宽度的情况。例如,控制部50将供给至第一光源67~第五光源68d的电流调整为受光部72中的受光强度的从AD转换器的输出值大致成为恒定值。该情况下,例如将受光强度的从AD转换器(12位)的输出值为3300±50的范围视为均匀。通过像这样进行电流调整,受光部72中的测定分辨率提高,容易执行更准确的成分测定。例如,即使伴随环境温度的变化而来自第一光源67~第五光源68d的照射光的光量变动,这样的电流调整也能够抑制该变动造成的影响。虽然在本实施方式中使用了12位的AD转换器,但也可以根据分辨率设定为成为同等的输出值。
此外,在步骤S15中,控制部50也可以基于在温度测定部53测定出的温度,决定供给至第一光源67~第五光源68d的电流量。由此,容易抑制温度所带来的的照射光的光量的变动。
此外,在步骤S15中,可以在控制部50将供给至第一光源67~第五光源68d的电流调整为受光部72中的受光强度的从AD转换器的输出值成为规定值(例如3300)时,在受光部72中的受光强度的从AD转换器的输出值达到规定值之前,供给的电流超过了预先决定的电流阈值(例如15mA)的情况下,控制部50判定为在成分测定装置1产生异常,并利用蜂鸣器音报告该主旨。
参照图13,如时刻t4以后示意地示出的那样,在步骤S15中放大供给至第一光源67~第五光源68d的电流,而在受光部72接收的受光强度增加。即,通过在正确地安装了测定芯片2之后,使光源的光量增加,能够降低电力消耗量。
再次参照图10,控制部50在步骤S15中调整了供给至第一光源67~第五光源68d的电流之后,获取基准受光强度(步骤S16)。基准受光强度是执行了步骤S15之后的特定的时刻下的、受光部72中的受光强度的从AD转换器的输出值。优选在执行了步骤S15之后立即获取基准受光强度。在后述的步骤S19中的第三受光强度的判定处理中使用基准受光强度。
然后,控制部50使第一光源67~第五光源68d连续地发光(步骤S17)。具体而言,控制部50连续地执行图11所示的射出处理的组。这样一来,例如每隔1msec从第一光源67~第五光源68d射出脉冲光。控制部50继续这样的脉冲光的输出,直至在后述的步骤S19,判定为试样与测定试剂22接触为止。
图14是示意地表示受光部72对从第一光源67~第五光源68d射出的照射光的受光强度的图,主要示意地示出执行了图10的步骤S17之后的受光部72的受光强度的图。如图14所示,从第一光源67~第五光源68d连续地射出脉冲光,受光部72接收该脉冲光。这样通过使第一光源67~第五光源68d连续地发光,能够使在后述的步骤S19中的第三受光强度的确认中执行的判定的时间分辨率提高。
控制部50在步骤S17中使第一光源67~第五光源68d连续地发光的状态下,计算在受光部72接收的受光强度的移动平均(步骤S18)。控制部50能够计算适当的个数的脉冲光的受光强度的移动平均,例如能够计算五个光源的脉冲光的受光强度的移动平均。优选控制部50对每个光源计算脉冲光的受光强度的移动平均。在本实施方式中,至少计算在接下来的步骤S19中使用的第四规定波长λ4(520nm)的脉冲光的受光强度的移动平均。控制部50也可以除了第四规定波长λ4之外,还计算第三规定波长λ3(940nm)的脉冲光的受光强度的移动平均。该情况下,能够测定宽幅的血细胞比容值的血液。
然后,控制部50执行第三受光强度的判定处理(步骤S19)。第三受光强度的判定处理是用于判定是否开始成分测定,换句话说判定是否开始图9的步骤S1中的第一~第五实测值的获取的处理。控制部50在沿着图2~图4所示的流动方向A在流路23流动的试样到达测定试剂22(反应开始)时,开始第一~第五实测值的获取。控制部50基于在受光部72接收的照射光的受光强度,判定试样是否到达测定试剂22。具体而言,控制部50判定在受光部72接收的受光强度与在步骤S16获取的基准受光强度之差是否超过规定值(步骤S19)。
更具体而言,在本实施方式中,控制部50使用在步骤S16获取的基准受光强度、和在步骤S18计算出的第三规定波长λ3的脉冲光的受光强度的移动平均以及第四规定波长λ4的脉冲光的受光强度的移动平均,判定试样是否到达测定试剂22。在本实施方式中,控制部50在步骤S19中,在受光部72接收的第三规定波长λ3的脉冲光的受光强度的移动平均相对于基准受光强度高第一判定阈值以上时,判定为试样到达测定试剂22。能够适当地规定第一判定阈值。例如,第一判定阈值能够为基准受光强度的101.3%。另外,在本实施方式中,控制部50在步骤S19中,在受光部72接收的第四规定波长λ4的脉冲光的受光强度的移动平均相对于基准受光强度低第二判定阈值以上时,判定为试样到达测定试剂22。能够适当地规定第二判定阈值。例如,第二判定阈值能够为基准受光强度的98.5%。
这里,在本实施方式中,对在第三受光强度的判定处理中,使用第三规定波长λ3和第四规定波长λ4这样的两个不同的波长的照射光的理由进行说明。对本实施方式的成分测定装置1使用的试样既可以是全血,也可以是血浆。然而,在试样为全血的情况下和为血浆的情况下,对各波长的照射光的吸光度等性质不同。然而,通过如本实施方式的成分测定装置1那样,使用第三规定波长λ3和第四规定波长λ4这样的两个不同的波长的照射光,无论在使用全血和血浆的哪一种作为试样的情况下,都能够检测试样到达测定试剂22。
例如,在试样为全血的情况下,试样包含红血球。在对包含红血球的全血照射第三规定波长λ3(940nm)的照射光的情况下,全血的折射率比空气的折射率大,所以与包含测定试剂22的成分测定芯片2的部件的折射率差减少,透过测定试剂22的透过光增加,而受光部72中的受光强度增加,另一方面照射光由于红血球而散射,所以受光部72中的受光强度减少。因此,通过起因于折射率的受光强度的增加、和起因于红血球所引起的散射的受光强度的减少,抵消受光强度的增减。因此,在试样为全血的情况下,产生通过第三规定波长λ3(940nm)的照射光,不能够检测试样到达测定试剂22的情况。
与此相对,在对全血照射第四规定波长λ4(520nm)的照射光的情况下,与照射了第三规定波长λ3的照射光的情况相同,产生起因于折射率的受光强度的增加、和起因于红血球所引起的散射的受光强度的减少。然而,在照射了第四规定波长λ4的照射光的情况下,由于血红蛋白具有容易吸收第四规定波长λ4的光的性质,所以通过血红蛋白较大地吸收照射光,而受光部72中的受光强度减少。另外,由于全血所包含的葡萄糖与测定试剂22反应进行显色,所以第四规定波长λ4的频带的光被更多地吸收,而受光部72中的受光强度减少。因此,在对全血照射了第四规定波长λ4(520nm)的照射光的情况下,若试样到达测定试剂22,则由于第四规定波长λ4的照射光的吸收的效果,而在受光部72接收的受光强度减少。因此,在试样为全血的情况下,能够通过第四规定波长λ4,检测试样到达测定试剂22。
另一方面,在试样为血浆的情况下,在试样不包含有红血球、血红蛋白。在对不包含红血球、血红蛋白的血浆照射了第四规定波长λ4(520nm)的照射光的情况下,由于血浆的折射率比空气的折射率大,所以与包含测定试剂22的成分测定芯片2的部件的折射率差减少,透过测定试剂22的透过光增加,而受光部72中的受光强度增加,另一方面由于血浆所包含的葡萄糖与测定试剂22反应进行显色,所以第四规定波长λ4的频带的光被吸收,而受光部72中的受光强度减少。因此,通过起因于折射率的受光强度的增加、和起因于显色的受光强度的减少,抵消受光强度的增减。因此,在试样为血浆的情况下,产生通过第四规定波长λ4(520nm)的照射光,不能够检测试样与测定试剂22接触的情况。
与此相对,在对血浆照射了第三规定波长λ3(940nm)的照射光的情况下,与照射了第四规定波长λ4的照射光的情况相同地产生起因于折射率的受光强度的增加。另一方面,即使血浆所包含的葡萄糖与测定试剂22反应进行显色,第三规定波长λ3的频带的光也不容易被吸收。因此,在对血浆照射了第三规定波长λ3(940nm)的照射光的情况下,起因于折射率的受光强度的增加的效果较大地影响,所以在受光部72接收的受光强度增加。因此,在试样为血浆的情况下,能够通过第三规定波长λ3,检测试样到达测定试剂22。
根据以上的原理,控制部50在试样为血浆的情况下,能够根据第三规定波长λ3与基准受光强度相比较是否增加,判定试样是否到达测定试剂22,在试样为全血的情况下,能够根据第四规定波长λ4与基准受光强度相比较是否减少,判定试样是否到达测定试剂22。这样根据本实施方式,无论试样是全血还是血浆,都能够检测试样到达测定试剂22。另外,根据本实施方式,即使不明确试样是全血还是血浆,也能够检测试样到达测定试剂22。
此外,在本实施方式中,在试样是否接触到测定试剂22的判定中,对基准受光强度与第三规定波长λ3的移动平均以及第四规定波长λ4的移动平均进行比较。通过像这样使用移动平均,容易防止在由于不是试样与测定试剂22的接触的某种因素而受光强度暂时增减的情况下,错误地判定为试样与测定试剂22接触。
此外,在步骤S19中,控制部50也可以进一步设置用于判定成分测定芯片2是否从成分测定装置1脱离的阈值。例如,在成分测定芯片2从芯片安装空间S抽出的情况下,与插入成分测定芯片2的情况相同,从第一光源67~第五光源68d射出的照射光由于构成成分测定芯片2的部件而降低,而不能够到达受光部72。因此,控制部50例如可以在受光强度的来自AD转换器的相对输出值比规定的阈值小的情况下,判定为成分测定芯片2从成分测定装置1脱离。此外,相对输出值是指从发光部66(第一光源67~第五光源68d)射出光时的来自AD转换器的输出值与未从发光部66(第一光源67~第五光源68d)射出光时的来自AD转换器的输出值的差分。此时,例如可以通过从蜂鸣器部59输出蜂鸣器音,报告产生了错误。另外,在成分测定芯片2完全从成分测定装置1抽出的情况下,从第一光源67~第五光源68d射出的照射光直接照射到受光部72,而受光部72中的受光强度增大。因此,控制部50例如可以在受光强度的来自AD转换器的相对输出值比规定的阈值大的情况下,判定为成分测定芯片2从成分测定装置1脱离。此时,例如可以通过从蜂鸣器部59输出蜂鸣器音,来报告产生了错误。
控制部50在判定为在受光部72接收的受光强度与基准受光强度之差未超过规定值的情况下(步骤S19的否),移至步骤S18,反复步骤S18以及步骤S19。
控制部50在判定为受光部72接收的受光强度与基准受光强度之差超过规定值的情况下(步骤S19的是),决定在受光部72接收的受光强度的初始值(步骤S20)。初始值(基准值)是试样到达测定试剂22之前的特定的时刻下的混合物X中的照射光的吸光度的实测值,即受光部72中的受光强度的来自AD转换器的输出值。控制部50能够将在步骤S19中判定为在受光部72接收的受光强度与基准受光强度之差超过规定值的时刻相比在规定时间前的受光强度的输出值决定为初始值。能够适当地设定规定时间,例如能够为0.5秒。规定时间越短,越能够将接近试样到达测定试剂22之后的条件(例如周围环境)的条件下的输出值设定为初始值。例如,若使第一光源67~第五光源68d连续地发光,则有第一光源67~第五光源68d的温度上升,而射出的照射光的光量变化的情况。然而,通过缩短规定时间,能够使在接下来的步骤S21获取的实测值与输出值的获取条件接近。这样,通过在判定为试样到达测定试剂22之后,决定初始值,能够将试样马上到达测定试剂22之前的输出值设定为初始值(参考值),导出实测值。
另外,控制部50若判定为试样到达测定试剂22,则开始用于测定被测定成分的混合物X中的照射光的吸光度的实测值的获取(步骤S21)。实测值与图9的流程中的第一~第五实测值对应。这样一来,控制部50能够在判定为包含被测定成分的试样开始与测定试剂22进行呈色反应时,自动地开始实测值的获取。因此,根据成分测定装置1,有用性提高。
控制部50从在步骤S21中开始实测值的获取起,在规定时间后,结束实测值的获取(步骤S22)。此时,控制部50可以停止从第一光源67~第五光源68d的发光。能够根据测定试剂22等的性质适当地规定规定时间,例如能够为9秒钟。这样一来,控制部50结束在成分测定处理时执行的照射光的射出处理。
控制部50能够通过使用获取的实测值,执行在本实施方式进行了说明的成分测定方法,来测定试样中的葡萄糖浓度。此外,虽然在上述实施方式中,对试样为全血的情况下的葡萄糖浓度的测定方法进行了说明,但在试样为血浆的情况下,也能够利用相同的方法测定葡萄糖浓度。
图15是示意地表示受光部72对从第一光源67~第五光源68d射出的照射光的受光强度的图,是主要示意地示出图10的步骤S18~步骤S21中的受光部72的受光强度的图。在图15中,横轴表示时刻,纵轴表示受光强度。
在通过步骤S17使第一光源67~第五光源68d连续地发光的期间,控制部50计算在受光部72接收的受光强度的移动平均(步骤S18)。控制部50在步骤S19中,执行第三受光强度的判定处理。控制部50反复步骤S18和步骤S19,直至在第三受光强度的判定处理中,判定为在受光部72接收的受光强度与基准受光强度之差超过规定值为止(到图15的时刻t6为止)。
控制部50若在时刻t6,判定为在受光部72接收的受光强度与基准受光强度之差超过规定值(步骤S19的是),则决定在受光部72接收的受光强度的初始值(步骤S20)。例如,控制部50将与时刻t6相比在0.5秒前的时刻t5下的受光强度的来自AD转换器的输出值决定为初始值。另外,控制部50从时刻t6起开始实测值的获取(步骤S21)。控制部50在经过规定时间后,结束实测值的获取(步骤S22)。
本发明的成分测定装置、成分测定装置组以及信息处理装置并不限定于上述的实施方式的具体的记载,能够在不脱离权利要求书记载的发明的主旨的范围内进行各种变更。在上述的实施方式中,作为对作为被测定成分的葡萄糖的测定,测定葡萄糖浓度,但并不限定于浓度,也可以测定其它的物理量。另外,虽然在上述的实施方式中,例示血浆成分中的葡萄糖作为血液中的被测定成分,但并不限定于此,例如也能够将血液中的胆固醇、糖类、酮体、尿酸、激素、核酸、抗体、抗原等作为被测定成分。因此,成分测定装置并不限定于血糖值测定装置。并且,虽然在上述的实施方式中,为接收透过成分测定芯片2的透过光的受光部72,但也可以是接收从成分测定芯片2反射的反射光的受光部。
本发明涉及成分测定装置、成分测定装置组以及信息处理装置。
附图标记说明
1:成分测定装置,2:成分测定芯片,10:壳体,10a:主体部,10b:芯片安装部,11:显示部,12:取下手柄,13:电源按钮,14:操作按钮,21:基座部件,22:测定试剂,23:流路,23a:空隙,24:供给部,25:罩部件,26:弹出销,50:控制部,51:测光部,52:存储部,53:温度测定部,54:电源部,55:电池,56:通信部,57:时钟部,58:操作部,59:蜂鸣器部,66:发光部,67:第一光源,68a:第二光源,68b:第三光源,68c:第四光源,68d:第五光源,69a:第一光圈部,69b:第二光圈部,72:受光部,80:支架部件,100:成分测定装置组。
Claims (8)
1.一种成分测定装置,具有用于供配置有与试样中的被测定成分反应的试剂的成分测定芯片插入的芯片插入空间,
上述成分测定装置具备:
发光部,射出照射光;
受光部,接收上述照射光,或者,上述照射光在上述成分测定芯片透过或者反射的光;以及
控制部,使用上述受光部中的受光强度的实测值,测定上述试样中的被测定成分,其中,
在上述成分测定芯片插入到上述芯片插入空间的情况下,上述控制部将从上述发光部射出的照射光的光量调整成为上述被测定成分的测定中所使用的规定的光量。
2.根据权利要求1所述的成分测定装置,其中,
上述发光部具备多个光源,
上述控制部通过分别调整供给至上述多个光源的电流,来调整上述光量。
3.根据权利要求1或者2中任意一项所述的成分测定装置,其中,
上述控制部将上述光量调整为来自上述多个光源的照射光的在上述受光部中的受光强度大致相同。
4.根据权利要求1~3中任意一项所述的成分测定装置,其中,
上述发光部具备:
第一光源,射出用于对被测定成分定量的第一规定波长的照射光;
第二光源,射出与上述第一规定波长相比在长波长侧,且脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白的吸收系数之差在第二规定值以下的第二规定波长的照射光;
第三光源,射出与上述第一规定波长相比在长波长侧,且脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白的吸收系数之差比上述第二规定值大的第三规定波长的照射光;
第四光源,射出与上述第一规定波长相比在短波长侧,且脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白的吸收系数之差在第一规定值以下的第四规定波长的照射光;以及
第五光源,射出与上述第一规定波长相比在短波长侧,且脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白的吸收系数之差比上述第一规定值大的第五规定波长的照射光。
5.根据权利要求4所述的成分测定装置,其中,
上述控制部将以下处理作为一组射出照射光,其中,该处理是从上述第一光源、上述第二光源、上述第三光源、上述第四光源以及上述第五光源按照各一次的顺序使照射光作为脉冲光射出的处理。
6.根据权利要求5所述的成分测定装置,其中,
上述控制部在与使上述第一光源发光的定时相邻的前后的定时,使上述第二光源以及上述第三光源发光。
7.一种成分测定装置组,其中,具备:
成分测定芯片,配置有与试样中的被测定成分反应的试剂;以及
成分测定装置,具有用于供上述成分测定芯片插入的芯片插入空间,
上述成分测定装置具备:
发光部,射出照射光;
受光部,接收上述照射光,或者,上述照射光在上述成分测定芯片透过或者反射的光;以及
控制部,使用上述受光部中的受光强度的实测值,测定上述试样中的被测定成分,
上述控制部在上述成分测定芯片插入到上述芯片插入空间的情况下,将从上述发光部射出的照射光的光量调整成为上述被测定成分的测定中所使用的规定的光量。
8.一种信息处理方法,是通过成分测定装置执行的信息处理方法,上述成分测定装置具有用于供配置有与试样中的被测定成分反应的试剂的成分测定芯片插入的芯片插入空间,上述成分测定装置具备:发光部,射出照射光;受光部,接收上述照射光,或者,上述照射光在上述成分测定芯片透过或者反射后的光;以及控制部,使用上述受光部中的受光强度的实测值,测定上述试样中的被测定成分,上述信息处理方法包含:
在上述成分测定芯片插入到上述芯片插入空间的情况下,将从上述发光部射出的照射光的光量调整成为上述被测定成分的测定中所使用的规定的光量的步骤。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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