JP2009156716A - 溶液測定方法および溶液測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検体である被検査溶液の流れを良好に検知でき、被検査溶液の展開量が均一な状態で精度良く被測定物質の量を算出できる溶液測定方法および溶液測定装置を提供する。
【解決手段】被検査溶液としての検体Ｘを試験片に添加した際に試験片の溶液貯留部としてのキャピラリ８に検体Ｘが一時的に溜められ、この検体Ｘがキャピラリ８から試験片の展開層において展開され、所定の被測定部での光学特性を測定して検体Ｘに含まれる被測定物質の量を算出する溶液測定方法であって、キャピラリ８の検体Ｘが所定量以下に減少したことに基づいて前記被測定部を測定し、この測定値に基づいて検体Ｘに含まれる被測定物質の量を算出する。この方法により、検体Ｘがキャピラリ８から展開層の被測定部側にある程度流れ出たことを検知できて、検体Ｘの展開量がおおよそ均一な状態で精度良く被測定物質の量を算出することができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、被検査溶液としての検体が試験片に添加されて展開され、試験片の被測定部での光学特性を測定して被検査溶液に含まれる被測定物質の量を算出する溶液測定方法および溶液測定装置に関するものである。

血液や血漿などの検体（被検査溶液とも称す）中に含まれる被測定物質を測定する手法として、試験片に血液や血漿などの検体を添加し、この検体を試験片上で展開させ、所定箇所に固定化された被測定物質をその光学特性を利用して読み取って被測定物質の濃度（量）を測定する溶液測定装置は既に知られている。

この溶液測定装置を説明するに際し、まず、溶液測定装置で使用する試験片について、図１４に示す試験片の分解斜視図、および図１５に示す試験片の組み立て斜視図を用いて説明する。図１４に示すように、試験片１０は、試験片１０のベースとなるＰＥＴシート１に、検体を展開させる展開層としての多孔質基材２と、検体を一時的に貯留するための空間（溶液貯留部）を形成する空間形成部６とを貼り合わせて構成している。ここで、多孔質基材２上には、検体中の被測定物質に対して特異的に結合する標識物質を塗布している標識部３と、被測定物質と特異的に結合する抗体を固定化した被測定部としての固定化部４とが設けられ、また、展開中の検体の乾燥を防止するＰＥＴフィルム５が貼り付けられている。

図１５に示すように、多孔質基材２は強度補強のためにＰＥＴシート１に貼り付けられており、さらに多孔質基材２のＰＥＴフィルム５またはＰＥＴシート１に空間形成部６が貼り付けられている。空間形成部６はＰＥＴシートなどの透過性の高い材料で構成されているとともに断面形状凹型とされて、点着した検体を一時的に貯留する溶液貯留部としてのキャピラリ８を形成しており、一部に空気孔７が形成されている。検体をキャピラリ８に点着（添加）すると、空気孔７の淵まで検体が満たされる。検体中の被測定物質は標識部３で標識され、検体と共に多孔質基材２の内部を毛細管現象によって展開する。固定化部４に到達すると被測定物質は固定化され、残りの検体は更に下流に展開する。固定化部４に被測定物質と共に固定化されている標識物質は、吸光または発光特性を有する物質で構成されており、固定化部４の光学特性を測定して、その光学特性を、検量線を用いて濃度に換算することで、被測定物質の濃度（量）が求められる仕組みになっている。

次に、図１６を用いて、従来の溶液測定装置について説明する。溶液測定装置１０９は大別して、光学部と、走査部とで構成されている。走査部は、試験片１０をセットするアタッチメント１１０と、アタッチメント１１０をセットするステージ１１２と、アタッチメント１１０の挿入を検知する検出スイッチ１１５と、ステージ１１２を走査する送りねじ１１４と、送りねじ１１４を回転させるモータ１１３とで構成している。光学部は、レーザダイオード１１６と、集光レンズ１１７と、開口部１１８と、ビームスプリッタ１１９と、フロントモニタ１２０と、シリンドリカルレンズ１２１と、信号モニタ１２２とで構成されている。レーザダイオード１１６から出射した光は、集光レンズ１１７によって集光され、開口部１１８によって所定の径のビームに成形される。成形されたビームはビームスプリッタ１１９によって分割され、一方のビームはそのままシリンドリカルレンズ１２１に侵入して楕円形状に成形された後に試験片１０に照射される。もう一方のビームは、フォトダイオードなどの受光素子で構成するフロントモニタ１２０に入射し、フロントモニタ１２０は光の強さに応じた電流を出力する。このフロントモニタ１２０の出力電流は、レーザダイオード１１６の光量調整用として使用する。出力電流は、Ｉ−Ｖ変換器１３１で電圧に変換した後に誤差ＡＭＰ１３２に入力される。誤差ＡＭＰ１３２にはレーザダイオード１１６の調整値として出力指令値１３３が入力されており、その出力指令値１３３とフロントモニタ１２０の出力との差を増幅して、電流制御値としている。電流制御器１３７では誤差ＡＭＰ１３２からの出力に応じた電流をレーザダイオード１１６に流すことで、光出力を一定に保っている。なお、図１６において、１３０はモータ１１３を制御するモータ制御器、１２２は試験片１０からの反射光を検出する信号モニタ、１３８は信号モニタ１２２からの電流を電圧値に変換するＩ−Ｖ変換器である。

この種の溶液測定装置が特許文献１等に開示されており、この溶液測定装置の動作について説明する。アタッチメント１１０に試験片１０をセットした状態で、試験片１０に検体を点着する。点着後、直ちにアタッチメント１１０をステージ１１２にセットすると、検出スイッチ１１５にてアタッチメント１１０の挿入が検知され、検出信号がモータ制御器１３０に入力される。モータ制御器１３０は検出信号を受け取ると、モータ１１３に駆動信号を送って送りネジ１１４を回転させてステージ１１２を走査させる。ステージ１１２の送り量は予め定められており、レーザダイオード１１６の出射光が試験片１０の任意の位置に照射される位置までステージ１１２が走査される。ステージ１１２の移動が完了すると、レーザダイオード１１６を駆動させて試験片１０に照射し、その反射光を信号モニタ１２２で受光する。図１７はそのときの信号モニタ１２２の出力を時系列的に見たグラフである。図１７に示すように、試験片１０において、レーザ照射位置に検体が未到着の時は試験片１０の反射光がそのまま信号モニタ出力となるが、検体が到着すると検体の吸光によって信号モニタ１２２の出力が低下する。そして、このようにモニタ出力信号の低下を検知して検体がレーザ照射位置まで到達したことを検知している。なお、この溶液測定装置では、多孔質基材２の端まで、レーザダイオード１１６を照射させるようになっている。

そして、前記箇所まで検体が到達したことを検知した後、所定時間待機させて検体を十分に展開させた後に被測定部の測定動作を開始させている。モータ制御器１３０にてモータ１１３を駆動してレーザダイオード１１６の出射光を試験片１０上でスキャンさせ、フロントモニタ１２０の出力をＬＯＧ変換器１３４でＬＯＧ変換を行った値と、信号モニタ１２２の出力をＬＯＧ変換器１３５でＬＯＧ変換した値とを、演算器１３６で演算することで試験片１０の吸光度信号を得る。試験片１０のスキャンが終了すると、ステージ１１２をアタッチメント１１０が取り出せる位置まで移動させて測定動作は終了する。

この場合に、点着した検体の量の不足、または検体が試験片１０で目詰まりするような流れ異常が発生した場合は、多孔質基材２の端まで検体が流れないので、レーザダイオード１１６の照射位置まで検体が到達しない。その場合には、所定時間の経過を待って検体の流れ異常として判断し、使用者に異常状態を通知して測定動作を強制終了するようになっている。
特開２００３−４７４３公報

しかしながら従来の溶液測定装置の構成では、試験片１０に検体を点着した後から、試験片１０を溶液測定装置にセットするまでの時間があいた場合は、既に検体が、レーザ照射位置を過ぎて流れ出てしまっており、検体の流れを検知できないという欠点があった。

さらに検体は粘度が一定ではないため、検体の粘度に対応して、レーザ照射位置で検体を検知してから任意の時間経過の間に検体の粘度によって流れる量も異なってしまう。すなわち、粘度が低い検体の場合には、検体が速く展開される一方、粘度が高い検体の場合には、展開速度が遅い性質を有する。これらの要因で試験片１０の固定化部４を流れる検体量が異なり、これにより、溶液の展開部分先頭の位置に基づいて測定開始した場合に、測定結果に差が生じて測定精度が低下するという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、検体である被検査溶液の流れを良好に検知できて、被検査溶液の展開量が均一な状態で精度良く被測定物質の量を算出することができる溶液測定方法および溶液測定装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の溶液測定方法は、被検査溶液を試験片に添加した際に試験片の溶液貯留部に被検査溶液が一時的に溜められ、この被検査溶液が前記溶液貯留部から試験片の展開層において展開され、試験片の展開層における所定の被測定部での光学特性を測定して被検査溶液に含まれる被測定物質の量を算出する溶液測定方法であって、添加貯留部の被検査溶液が所定量以下に減少したことに基づいて前記被測定部を測定し、この測定値に基づいて被検査溶液に含まれる被測定物質の量を算出することを特徴とする。

この方法により、被検査溶液が添加貯留部から展開層の被測定部側にある程度流れ出たことを検知できて、被検査溶液の展開量がおおよそ均一な状態で精度良く被測定物質の量を算出することができる。

また、本発明の溶液測定方法は、試験片に被検査溶液を添加してから添加貯留部の被検査溶液が所定量以下に減少するまでの流れ時間を測定し、添加貯留部の被検査溶液が所定量以下に減少した後、前記流れ時間に対応する時間だけ待機し、この待機後の前記被測定部の測定値に基づいて被検査溶液に含まれる被測定物質の量を算出することを特徴とする。

また、本発明の溶液測定方法は、被検査溶液を試験片に添加した際に試験片の溶液貯留部に被検査溶液が一時的に溜められ、この被検査溶液が前記溶液貯留部から試験片の展開層において展開され、試験片の展開層における所定の被測定部での光学特性を測定して被検査溶液に含まれる分析対象成分を分析する溶液測定方法であって、所定の装着場所に装着された試験片に被検査溶液が添加された際、または被検査溶液が添加された試験片が所定の装着場所に装着された際に、試験片の添加貯留部に貯留した被検査溶液の初期貯留量を測定し、被検査溶液の添加後も添加貯留部の貯留量を測定し、前記初期貯留量からの添加貯留部における被検査溶液の減少量が所定値に達したことに基づいて前記被測定部の光学特性を測定し、この測定値に基づいて被検査溶液に含まれる被測定物質の量を算出することを特徴とする。

この方法により、被検査溶液が添加貯留部から展開層の被測定部側に所定量だけ流れ出たことを検知できて、被検査溶液の展開量が均一な状態で精度良く被測定物質の量を算出することができる。

また、本発明の溶液測定方法は、試験片に被検査溶液を添加してからの添加貯留部の被検査溶液の減少量が所定値に達するまでの流れ時間を測定し、添加貯留部における被検査溶液の減少量が所定値に達した後、前記流れ時間に対応する時間だけ待機し、この待機後の前記被測定部の測定値に基づいて被検査溶液に含まれる被測定物質の量を算出することを特徴とする。

また、本発明の溶液測定方法は、所定の装着場所に装着された試験片に被検査溶液が添加された際、または被検査溶液が添加された試験片が所定の装着場所に装着された際に、試験片の添加貯留部に貯留した被検査溶液の初期貯留量を測定し、被検査溶液の初期貯留量が予め設定した初期貯留設定よりも少ない場合に、測定終了動作および警告動作の少なくとも一方を行うことを特徴とする。

これにより、溶液分析装置に装着された試験片に被検査溶液が添加された際、または被検査溶液が添加された試験片が溶液分析装置に装着された際の初期貯留量が少ない、異常状態のままで測定が行われて、被測定物質の量を誤って測定することを防止することができる。

また、本発明の溶液測定方法は、試験片がクロマトグラフィー用であることを特徴とする。
また、本発明の溶液測定装置は、被検査溶液を試験片に添加した際に試験片の溶液貯留部に被検査溶液が一時的に溜められ、この被検査溶液が前記溶液貯留部から試験片の展開層において展開され、試験片の展開層における所定の被測定部での光学特性を測定して被検査溶液に含まれる被測定物質の量を算出する溶液測定装置であって、試験片の被測定部および溶液貯留部を撮像する撮像手段と、撮像情報に基づいて、溶液貯留部の被検査溶液の量を検出する溶液量検出手段と、添加貯留部の被検査溶液が所定量以下に減少したこと、または、添加貯留部の被検査溶液が所定量以上減少したことに基づいて前記被測定部を測定し、この測定値に基づいて被検査溶液に含まれる被測定物質の量を算出する制御手段とを備えたことを特徴とする。

この構成により、被検査溶液が添加貯留部から展開層の被測定部側にある程度、または所定量流れ出たことを検知できて、被検査溶液の展開量がおおよそ均一な状態で精度良く被測定物質の量を算出することができる。

また、本発明の溶液測定装置は、試験片に測定光を照射する照明手段と、前記試験片に照射した測定光の反射光を受光する受光手段とを備えたことを特徴とする。
また、本発明の溶液測定装置は、照明手段はＬＥＤ、ＬＤ、ランプの何れかであることを特徴とする。

また、本発明の溶液測定装置は、受光手段はイメージセンサであることを特徴とする。
また、本発明の溶液測定装置は、試験片がクロマトグラフィー用であることを特徴とする。

本発明の溶液測定方法および溶液測定装置によれば、被検査溶液が溶液貯留部から流れ出た量が、均一、または均一に近い状態で、被測定部の被測定物質の測定が行えるので、溶液測定の測定精度を向上することができる。

以下に、本発明の実施の形態に係る溶液測定装置および溶液測定方法を図面とともに詳細に説明する。なお、本発明の実施の形態に係る溶液測定装置および溶液測定方法に用いる試験片は、従来の溶液測定装置に用いるものと同様な構成のものであり、同様な機能の構成要素には同符号を付す。
（実施の形態１）
図１に本発明の実施の形態に係る溶液測定装置を概略的に示す。まず、溶液測定装置の構成を説明する。溶液測定装置は、被検査溶液としての検体が添加（点着）される試験片１０を位置決めしてセットする試験片保持手段としてのステージ１２と、ステージ１２への試験片１０の挿入を検知する試験片装着状態検出手段としての検出スイッチ１５と、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＬＤ（レーザダイオード）またはランプ（フィラメント等の電線に通電するもの）を用いて構成されて試験片１０を照明する照明手段としての光源２１と、光源２１の出力光をモニタするフロントモニタ２０と、ＣＣＤまたはＣ−ＭＯＳなどの撮像素子などから構成され、試験片１０の画像を撮像する撮像手段としてのイメージセンサ２２と、試験片１０からの反射光を調整する絞り２３と、イメージセンサ２２に試験片１０の像を結像する集光レンズ２４、イメージセンサ制御器２６、画像処理装置３０、図外の制御手段などを備えている。

次に光源２１とイメージセンサ２２との動作を説明する。フロントモニタ２０の出力と出力指令値３３との誤差を誤差ＡＭＰ３２で増幅して電流制御器３７に入力し、光源２１の駆動電流を制御して試験片１０に照射する光量を調整する仕組みになっている。誤差ＡＭＰ３２には、更に試験片１０のステージ１２への挿入を検知する検出スイッチ１５と連動した測定開始信号３４が入力され、光源２１は、試験片１０がステージ１２にセットされない限り点灯しない構成になっている。イメージセンサ２２はイメージセンサ制御器２６によって駆動されてデータの取得、転送などが行われ、画像データとして画像処理装置３０へ出力している。イメージセンサ制御器２６もまた、測定開始信号３４が入力されない限り動作しない構成となっている。

次に溶液測定装置の測定動作（溶液測定方法）の各工程を図２に示すフローチャートを用いて説明する。測定時の工程は大きく３つの工程である点着（溶液添加）検知工程と、検体量（溶液量）検知工程と、光学特性測定工程とに別れている。点着検知工程では、試験片１０に被検査溶液としての検体が点着（添加）されたことを検知して測定動作を開始し、検体量検知工程では、溶液貯留部としてのキャピラリ８内の検体量を測定して測定開始タイミングの判断を行い、光学特性測定工程では、所定の量の検体が流れた試験片１０の画像を撮像し、被測定部としての固定化部４の光学特性を測定して検体に含まれる被測定物質の濃度（量）に換算する。

順に説明すると、まず検体を点着する前に試験片１０をステージ１２にセットする。検出スイッチ１５で試験片１０のセットが検知されると、測定開始信号が誤差ＡＭＰ３２から出力されて光源２１が点灯されると共に、イメージセンサ制御器２６が駆動されて試験片１０の画像が撮像される。この撮像動作によって、図３に示すような画像が得られ、この画像を用いて検体が試験片１０に点着されたことを検知する。検体の点着を検知するには、図３に示す画像のうち、キャピラリ８の箇所を画像認識して行う。キャピラリ８の空間を形成する空間形成部６はＰＥＴシートなどの透過性の高い材料で構成されているので、空間形成部６を透過してキャピラリ８の画像が撮像できる。

ここで、キャピラリ８の画像の切り出し方法について説明する。画像の切り出しは検体の点着前に予め行う。
キャピラリ８の画像を切り出す第一の方法としては、キャピラリ８の領域をイメージセンサ画像の座標として予め指定する方法がある。試験片１０はステージ１２によって位置決めされて取り付けられているので、キャピラリ８のイメージセンサ画像上の座標をステージ１２と常に等しくなるように設定できる。したがって、予めキャピラリ８の領域の画像をイメージセンサ画像上の座標で指定して切り出す。

第二の方法として、イメージセンサ出力を記憶し、その出力イメージのパターンからキャピラリ８の画像を求める方法がある。イメージセンサ出力を記憶する領域は予めイメージセンサ画像上の座標として指定する。このときに指定する領域は、第一の方法よりも広く、キャピラリ８が十分に収まる領域とする。図４は、第二の方法で切り出した画像を示す。ここでは、空間形成部６の領域を画像として切り出している。まず、試験片１０の幅方向（短尺方向とも称す）の略中心で、試験片１０の長手方向（長尺方向とも称す）に、撮像抽出ラインＢ−Ｂ’を設定し、撮像抽出ラインＢ−Ｂ’上のイメージセンサ出力を抽出する。ここで、標識部３は標識物質が塗布されているので、光を吸収し、イメージセンサ出力は低くなる。多孔質基材２は、白色の素材または光を吸収しない素材で構成されており、光を反射するためにイメージセンサ出力は高くなる。空間形成部６は透明な樹脂で構成されているため、イメージセンサ出力への影響は殆ど無い。空気孔７は空間形成部６に貫通孔を空けて作成されているため、空気孔７のエッジの部分は一部の光が反射する。したがって、撮像抽出ラインＢ−Ｂ’ラインのイメージセンサ出力は、図４の下部領域に示すような特性が得られる。図４において、空気孔７が設けられている領域（１）と、試験片１０の端部（図４における左側（点着側）端部）に現れる山の領域（２）とのイメージセンサ出力の変化を読み取ることで、試験片１０におけるキャピラリ８の長尺方向の位置を特定する。次に、試験片１０の短尺方向について、少なくともキャピラリ８が設けられている領域を含むよう撮像抽出ラインＣ−Ｃ’を設定する。撮像抽出ラインＣ−Ｃ’のイメージセンサ出力を図４における右側領域に示している。この撮像抽出ラインＣ−Ｃ’でのイメージセンサ出力はキャピラリ８とＰＥＴシート１との境界部（３）、（４）で変化している。試験片１０におけるキャピラリ８の短尺方向の位置は、この境界部（３）、（４）でのイメージセンサ出力の変化を読み取ることで特定する。以上のようにして、試験片１０におけるキャピラリ８の長尺方向および短尺方向の位置を特定する。このキャピラリ８の位置を特定する際に、図４に示す各領域（１）〜（４）の箇所が判定し難い場合には、予めイメージセンサ出力画像の明るさ、コントラストを調整しておくことでキャピラリ８の領域の特定が容易になる。

キャピラリ８の画像の切り出しが完了すると、以下に述べる、画像における特定の点（場所）のイメージセンサ出力を抽出する。この、キャピラリ８の画像切り出し動作から特定の点のイメージセンサ出力の抽出動作までを、イメージセンサ出力が変化するまで繰り返す。検体は光を吸収する性質を有するので、キャピラリ８に検体が点着されるとイメージセンサ出力が減少する。この変化が現れたときを検体が点着された時間とみなす。図５（ａ）は点着直後のキャピラリ８の状態を示す画像であり、この時点ではキャピラリ８は検体Ｘで満たされている。図５（ｂ）は、検体Ｘを点着してから所定時間経過した後のキャピラリ８の状態を示している。点着した検体Ｘは多孔質基材２において展開するため、キャピラリ８における検体Ｘの量は減少する。このときに、空気孔７側で検体Ｘが減少して多孔質基材２が露出している箇所を空気孔側検体減少領域Ｙとし、点着側の検体Ｘが減少している領域を点着側検体減少領域Ｚとする。図６は点着後の経過時間に対するキャピラリ８内の検体量の実験測定値を示している。この実験では検体はヘマトクリット値（Ｈｃｔと称す）が２０％（○印で示す）、４０％（◇印で示す）である血液検体を使用し、キャピラリ８内の検体量は画像で認識して面積で示している。実験では多孔質基材２にニトロセルロースを使用し、キャピラリ８の大きさは、図５（ａ）に示すように、長尺方向および短尺方向の寸法が６．５ｍｍ、×１．７ｍｍ（面積は１１．１ｍｍ^２）、容量は５μｌ（マイクロリットル）であった。図６に示すようにキャピラリ８内の検体量は、多孔質基材２を展開するので経過時間と共に減少量が少なくなる傾向を示している。この実験では、Ｈｃｔ２０％、４０％共に点着後の経過時間１６０〜２２０秒の間で多孔質基材２の端部まで検体が流れた。したがって、例えば、キャピラリ８内の検体量が４ｍｍ^２以下、またはキャピラリの面積１１．１ｍｍ^２に対して、０．３６倍の比率の検体量以下となった場合を流れ終わりの判断基準にする。

検体量の求め方を、図７を用いて説明する。ここで、図７は、検体点着時のキャピラリ８およびその近傍箇所のイメージ、およびイメージセンサ出力を示す。試験片１０においてキャピラリ８を長尺方向に横断する撮像抽出ラインＤ−Ｄ’のイメージセンサ出力を図７の下部領域に示している。空気孔側検体減少領域Ｙ、検体Ｘ、点着側検体減少領域Ｚの箇所のイメージセンサ出力値を比較すると、（検体Ｘの箇所の出力値）＜（空気孔側検体減少領域Ｙの出力値）＜（点着側検体減少領域Ｚ出力値）の順番になるので、検体Ｘの箇所の出力値と空気孔側検体減少領域Ｙの出力値とのエッジ部分を閾値とした２値化閾値Ｓで２値化処理を行うことで、検体Ｘは黒に、空気孔側検体減少領域Ｙと点着側検体減少領域Ｚは白にできる。この２値化画像を用いてヒストグラム処理を行うと、検体Ｘ（Ｌｏｗ）に相当する分布がイメージセンサ出力の最小値付近に現れる。一方、空気孔側検体減少領域Ｙ（Ｈｉｇｈ）および点着側検体減少領域Ｚ（Ｈｉｇｈ）に相当する分布は、イメージセンサ出力の最大値に現れる。これらの度数をそれぞれカウントし、検体量は、Ｌｏｗのカウント数／（Ｈｉｇｈ＋Ｌｏｗのカウント数）×キャピラリ８の設計上の面積、を計算することで求めることができる。なお、上記したように、図７に示す状態においても空気孔７の領域（１）、試験片１０端部領域（２）に現れるイメージセンサ出力の変化を読み取ることでキャピラリ８の位置を特定できる。

このようにして検体量を求めた後に、図２に示すように、検体量の判断を行う。検体量が４ｍｍ^２以下の場合には、光学特性測定工程に移行し、試験片１０の画像を撮像し、画像処理装置３０を用いて固定化部４の光学特性を測定し、この光学特性情報を被測定物質の濃度に換算して測定動作は終了する。このとき、光源２１は試験片１０の画像を撮像した時点で消灯する。

なお、キャピラリ８の検体量が４ｍｍ^２以下にならない場合は、点着後からの経過時間を確認して３００秒以上経過している場合には、検体が異常であると判断して測定動作を終了する。３００秒以内である場合には、数秒程度経過した後に再度試験片１０の撮像を行って検体量の測定を行う。この動作を検体量が所定の判断基準量に達するまで、または、点着後３００秒経過まで繰り返し行う。

以上のように本実施の形態１では、試験片１０に検体を点着した後のキャピラリ８内の検体量を求めた。この求めた検体量を元に多孔質基材２上の検体の展開量を判別することで、検体の粘度等に影響されること無く、試験片１０に点着した検体が多孔質基材２にほぼ同じ量流れた時点で、固定化部４に固定化されている被測定物質の測定を行うことができる。したがって、検体の流れる量のばらつきによって発生する測定精度のばらつきを改善できるので、溶液測定装置の測定精度を向上することができる。

本実施の形態において、測定を開始する検体量の判断基準量を４ｍｍ^２以下、またはキャピラリ面積に対して比率０．３６以下としたが、試験片１０またはキャピラリ８の大きさ、種類によって、その大きさ、種類に対応した、異なる判断基準に設定可能である。また、測定を開始する検体量の判断基準量としては、例えば、試験片１０上の検体Ｘの流れ状態を示す図８において、固定化部４よりも展開方向下流の所定の位置、例えば、多孔質基材２の端部Ｅまで標準的な検体Ｘが流れた場合の減少量を光学特性測定開始の判断基準とすればよいが、これに限るものではない。

なお、本実施の形態においては、キャピラリ８の検体量を２値化、ヒストグラム処理を用いて求めているが、画像処理を用いて面積を求める方法であればどのような方法も使用可能である。

また、本実施の形態では、検体のヘマトクリット値が２０％、４０％のときを示しているが、任意のヘマトクリット値を有する検体に対しても同様の検体量の判断基準を使用できる。

（実施の形態２）
次に実施の形態２について説明する。なお、本実施の形態２では、実施の形態１と異なる点のみを説明する。

実施の形態１では、キャピラリ８内の検体量が所定の判断基準値以下になれば、即時に光学特性測定工程に移行して試験片１０の画像を撮像し、被測定部としての固定化部４の光学特性を測定している。これに対して、実施の形態２では、キャピラリ８内の検体量が所定の判断基準値以下になり、かつ、固定化部４よりも展開方向下流の所定の位置、例えば、多孔質基材２の端部Ｅまで検体Ｘが流れたとみなすことができる状態を光学特性測定開始の判断基準としている。図８に示す状態において、固定化部４を通過している検体の量は、検体Ｘの先端部分と固定化部４との間の領域に相当する量であり、固定化部４とキャピラリ８の間の検体は、固定化部４を未通過の状態にある。図９は本実施の形態における光学特性測定工程を示すフローチャートであり、キャピラリ８の検体量が判断基準量となった後にさらに所定時間待機することで、固定化部４を通過する検体量を実施の形態１よりも増加させて、その後に固定化部４の光学特性の測定を行っている。

待機時間は、キャピラリ８の検体量が判断基準量となった時点で、キャピラリ８に残っている検体が図８において、固定化部検体流れＦに示す固定化部４まで到達すると推定される時間（流れ時間）とする。これにより、検体Ｘの先端が多孔質基材２の端部Ｅに到達した時には未通過であった、固定化部４とキャピラリ８との間の検体が、固定化部４を通過した後に光学特性の測定が可能である。図６に示した実験では、固定化部４に検体が到達するまでの時間は４０秒であった。したがって、本実施の形態２では、検体量が判断基準以下となったときに、更に４０秒待機した後に光学特性の測定を開始する。

なお、待機時間（流れ時間）の別の設定方法を、図１０を用いて説明する。図１０は、固定化部４上のモニタポイントＰのイメージセンサ出力値を時系列的にプロットした図である。試験片１０に検体が点着された検体点着時間Ｔ０のモニタポイント出力は、検体が到着していないので多孔質基材２の反射特性に依存した高い出力が得られる。検体点着後の時間をカウントし、モニタポイントＰに検体が到着すると、検体の吸光によってイメージセンサ出力が低下する。この出力の変化を検知して、モニタポイント到達時間Ｔ１とする。このように、待機時間を検体点着時間Ｔ０から固定化部４に到達するまでにかかった時間Ｔ１として設定し、キャピラリ８の検体量が判断基準量となった時からこの待機時間Ｔ１だけ待機させることで、固定化部４を通過する検体量を増加できる。

以上のように本実施の形態２では、検体量が判断基準以下となったあとに、所定時間待機させる。これにより、固定化部４を通過する検体量を同じ量だけ増加できるので、実施の形態１の精度はそのままに、測定感度が向上する効果を更に有する。

本実施の形態２では、モニタポイントＰを固定化部４上に設定しているが、試験片１０上での検体の通過によってイメージセンサの出力変化が検知可能な場所であれば、どのようなポイントにも設定可能である。

（実施の形態３）
本実施の形態３では、実施の形態１、２と異なる点のみを説明する。実施の形態１、２では、試験片１０をセットした後に検体を点着していたが、本実施の形態では検体を点着した試験片１０を溶液測定装置にセットする場合の測定方法について説明する。図１１に実施の形態３における点着（溶液添加）検知工程を示す。なお、検体量検知工程および光学特性測定工程は、図２に示す実施の形態１と同じであり、点着（溶液添加）検知工程だけが、他の実施の形態と異なる。

図１、図１１を参照しながら、本実施の形態に係る溶液測定方法の点着（溶液添加）検知工程（すなわち、溶液測定装置の制御手段による制御動作）について説明する。検体を点着した試験片１０がステージ１２にセットされると、検出スイッチ１５で試験片１０のセットが検知される。これに伴い、測定開始信号３４が誤差ＡＭＰ３２に出力されて光源２１が点灯されると共に、イメージセンサ制御器２６が駆動されて試験片１０の画像が撮像される。この試験片１０の画像を用いて、先の実施の形態と同様の手法でキャピラリ画像の切り出しを行い、キャピラリ８内の検体量の計算を行う。すなわち、試験片１０がステージ１２にセットされた時点で、測定が可能であるかどうかの測定可能判断が行われ、この測定可能判断では、試験片１０に点着した検体が先の実施の形態で定めている基準値を超えて流れていないか判断を行う。すなわち、寸法が６．５ｍｍ、×１．７ｍｍ（面積は１１．１ｍｍ^２）、容量は５μｌのキャピラリ８において、検体量が４ｍｍ^２以下またはキャピラリの面積１１．１ｍｍ^２に対して、０．３６の比率の検体量以下である場合には、試験片１０がステージ１２にセットされた時点で、既に検体が流れすぎていると判断して、測定を終了する。この値以上の場合には、検体量が正常として検体量検知工程に移行し、後の処理を行う。後の処理については先の実施の形態と同様である。

以上のように本実施の形態３では、検体が既に点着された試験片１０をステージ１２にセットした場合でも、キャピラリ８内の検体量を求め、検体量が所定の量以下である場合については、異常状態と判断して測定動作を終了する。これによって、検体量が少ない異常状態のままで測定が行われて、被測定物質の量を誤って測定する（被測定物質の量を少なめに測定する）ことを防止することができ、信頼性が向上する。

なお、上記の実施の形態では、検体量が少ない場合に測定を終了する場合を述べたが、これに代えて、またはこれと並行して、警告動作を行わせてもよい。また、上記の実施の形態では、検体を点着した試験片１０をステージ１２にセットされた時点で、キャピラリ８内の検体量を求めたが、これに限るものではなく、検体をまだ点着していない状態で試験片１０がステージ１２にセットされ、この後、点着された際のキャピラリ８内の検体量変化を検知して、この際の検体量が少ない場合に同様の制御動作を行わせるようにしてもよい。

なお、本実施の形態において、測定が可能である判断基準を検体量の４ｍｍ^２以上、またはキャピラリ面積に対して比率０．３６以上としたが、多孔質基材２の端部まで検体が到着できる検体の量であればよく、これ以外の値も使用可能である。

（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態１〜３とは異なる点のみを説明する。先の実施の形態では、撮像した試験片１０の画像毎に求めた検体量のみを使用して検体量の判断を行っている。本実施の形態では、キャピラリ８に検体が十分に充填されない場合を考慮して、点着直後の初期の検体量と時間経過毎に測定する検体量との差を求めて、その値を用いて光学特性測定開始の判断を行う。

図１２を参照しながら、本実施の形態４に係る溶液測定方法の検体量検知工程（すなわち、溶液測定装置の制御手段による制御動作）について説明する。なお、点着（溶液添加）検知工程および光学特性測定工程は、図２に示す実施の形態１と同じである。

本実施の形態４に係る溶液測定方法の検体量検知工程では、点着検知工程にて試験片１０の検体点着を検知すると、初期画像として試験片１０の画像を撮像し、先の実施の形態と同様にしてキャピラリ８内の検体量を求める。この検体量を初期値（検体量Ａ）とする。さらに、所定の時間経過毎に試験片１０を撮像してキャピラリ８内の検体量（検体量Ｂ）を求める。この両者の差、（検体量Ａ−検体量Ｂ）をキャピラリ８からの検体の流れ出し量とする。図１３は、ヘマトクリット値（Ｈｃｔ）２０％、４０％の血液検体を試験片１０に十分に点着し、流れ出し量を経過時間毎にプロットした図である。使用したキャピラリ８は、先の実施の形態と同様に、寸法が６．５ｍｍ、×１．７ｍｍ（面積は１１．１ｍｍ^２）、容量は５μｌであった。この実験では、点着後１６０〜２２０秒の間で多孔質基材２の端部まで検体が流れた。したがって、キャピラリ８からの検体の流れ出し量が７ｍｍ^２以上を流れ終わりの判断基準にする。流れ出し量がこの判断基準になるまで、所定時間毎に検体量の計算および流れ出し量の計算を行う。流れ出し量が制限時間３００秒以内に判断基準を超えた場合には、光学特性測定工程に移行し、超えなかった場合には流れ異常として測定動作を終了する。

以上のように本実施の形態４では、検体を点着した直後の試験片１０の画像を撮像してキャピラリ８内の検体量を計算し、所定時間経過後の検体量との差を検体の流れ出し量として求めた。検体が多孔質基材２の端部に到達するときの流れ出し量を判断基準として固定化部４の光学特性の測定を行うようにしたことで、試験片１０に検体を点着したときにキャピラリ８が十分には満たされていない場合（なお、所定の最低検体量以上である場合）でも、キャピラリ８が検体で満たされた場合と同じ流れ出し量で測定動作が行えるので、多孔質基材２を流れる検体量を常に同じにできて、測定精度が向上できる。

本実施の形態において、測定を開始する流れ出し量の判断基準を７ｍｍ^２以上としたが、多孔質基材２の端部に検体が到着するときの流れ出し量であれば、これ以外の値も使用可能である。

本実施の形態では、検体のヘマトクリット値が２０％、４０％のときを示しているが、任意のヘマトクリット値を有する検体に対しても同様の検体量の判断基準を使用できる。
以上のように、本発明にかかる溶液測定方法および溶液測定装置によれば、展開層としての多孔質基材２に展開する検体の量を、試験片１０におけるキャピラリ８の部分の検体量の測定によって求め、キャピラリ８から流れ出た検体量が所定の基準に到達したところで試験片の光学特性の測定を開始するようにしたことで、展開層を展開する検体の量を一定にでき、溶液測定方法および溶液測定装置の測定精度が向上する効果を有する。

本発明に係る溶液測定方法および溶液測定装置は、展開層上に設ける被測定物質の固定化部などの被測定部と液体を点着するキャピラリなどの溶液貯留部とを有する試験片の光学特性を測定する各種分野等に有用である。

本発明の実施の形態に係る溶液測定装置を概略的に示す図 本発明の実施の形態１に係る溶液測定方法を示すフローチャート 本発明の実施の形態１に係る点着前のイメージセンサ取得画像を示す図 本発明の実施の形態１に係る未点着状態のキャピラリのイメージセンサ取得画像およびイメージセンサ出力を示す図 （ａ）は本発明の実施の形態１に係る点着直後のキャピラリ画像を示す図、（ｂ）は、同実施の形態１における点着から所定時間後のキャピラリ画像を示す図 本発明の実施の形態１に係る点着後経過時間に対するキャピラリ内の検体量を示す図 本発明の実施の形態１に係る検体点着時のキャピラリのイメージセンサ取得画像およびイメージセンサ出力を示す図 本発明の実施の形態２に係る試験片上の検体流れ状態を示す図 本発明の実施の形態２に係る光学特性測定工程を示す図 本発明の実施の形態２に係るモニタポイントのイメージセンサ出力を示す図 本発明の実施の形態３に係る点着検知工程を示す図 本発明の実施の形態４に係る検体量検知工程を示す図 本発明の実施の形態４に係る点着後経過時間に対する検体の流れ出し量を示す図 従来の溶液測定装置の試験片の分解斜視図 従来の溶液測定装置の試験片の組み立て斜視図 従来の溶液測定装置を概略的に示す図 従来の溶液測定装置の信号モニタ出力を示す図

符号の説明

１ ＰＥＴシート
２ 多孔質基材（展開層）
３ 標識部
４ 固定化部（被測定部）
５ ＰＥＴフィルム
６ 空間形成部
７ 空気孔
８ キャピラリ（溶液貯留部）
１０ 試験片
１２ ステージ（試験片保持手段）
１５ 検出スイッチ（試験片装着状態検出手段）
２１ 光源（照明手段）
２２ イメージセンサ（撮像手段）
２３ 絞り
２４ 集光レンズ
３０ 画像処理装置

Claims (11)

1. 被検査溶液を試験片に添加した際に試験片の溶液貯留部に被検査溶液が一時的に溜められ、この被検査溶液が前記溶液貯留部から試験片の展開層において展開され、試験片の展開層における所定の被測定部での光学特性を測定して被検査溶液に含まれる被測定物質の量を算出する溶液測定方法であって、
   添加貯留部の被検査溶液が所定量以下に減少したことに基づいて前記被測定部を測定し、この測定値に基づいて被検査溶液に含まれる被測定物質の量を算出することを特徴とする溶液測定方法。
2. 試験片に被検査溶液を添加してから添加貯留部の被検査溶液が所定量以下に減少するまでの流れ時間を測定し、添加貯留部の被検査溶液が所定量以下に減少した後、前記流れ時間に対応する時間だけ待機し、この待機後の前記被測定部の測定値に基づいて被検査溶液に含まれる被測定物質の量を算出することを特徴とする請求項１記載の溶液測定方法。
3. 被検査溶液を試験片に添加した際に試験片の溶液貯留部に被検査溶液が一時的に溜められ、この被検査溶液が前記溶液貯留部から試験片の展開層において展開され、試験片の展開層における所定の被測定部での光学特性を測定して被検査溶液に含まれる分析対象成分を分析する溶液測定方法であって、
   所定の装着場所に装着された試験片に被検査溶液が添加された際、または被検査溶液が添加された試験片が所定の装着場所に装着された際に、試験片の添加貯留部に貯留した被検査溶液の初期貯留量を測定し、被検査溶液の添加後も添加貯留部の貯留量を測定し、前記初期貯留量からの添加貯留部における被検査溶液の減少量が所定値に達したことに基づいて前記被測定部の光学特性を測定し、この測定値に基づいて被検査溶液に含まれる被測定物質の量を算出することを特徴とする溶液測定方法。
4. 試験片に被検査溶液を添加してからの添加貯留部の被検査溶液の減少量が所定値に達するまでの流れ時間を測定し、添加貯留部における被検査溶液の減少量が所定値に達した後、前記流れ時間に対応する時間だけ待機し、この待機後の前記被測定部の測定値に基づいて被検査溶液に含まれる被測定物質の量を算出することを特徴とする請求項３記載の溶液測定方法。
5. 所定の装着場所に装着された試験片に被検査溶液が添加された際、または被検査溶液が添加された試験片が所定の装着場所に装着された際に、試験片の添加貯留部に貯留した被検査溶液の初期貯留量を測定し、被検査溶液の初期貯留量が予め設定した初期貯留設定よりも少ない場合に、測定終了動作および警告動作の少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の溶液測定方法。
6. 試験片がクロマトグラフィー用であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の溶液測定方法。
7. 被検査溶液を試験片に添加した際に試験片の溶液貯留部に被検査溶液が一時的に溜められ、この被検査溶液が前記溶液貯留部から試験片の展開層において展開され、試験片の展開層における所定の被測定部での光学特性を測定して被検査溶液に含まれる被測定物質の量を算出する溶液測定装置であって、
   試験片の被測定部および溶液貯留部を撮像する撮像手段と、
   撮像情報に基づいて、溶液貯留部の被検査溶液の量を検出する溶液量検出手段と、
   添加貯留部の被検査溶液が所定量以下に減少したこと、または、添加貯留部の被検査溶液が所定量以上減少したことに基づいて前記被測定部を測定し、この測定値に基づいて被検査溶液に含まれる被測定物質の量を算出する制御手段と
   を備えたことを特徴とする溶液測定装置。
8. 試験片に測定光を照射する照明手段と、前記試験片に照射した測定光の反射光を受光する受光手段とを備えたことを特徴とする請求項７に記載の溶液測定装置。
9. 照明手段はＬＥＤ、ＬＤ、ランプの何れかであることを特徴とする請求項８に記載の溶液測定装置。
10. 受光手段はイメージセンサであることを特徴とする請求項８または９に記載の溶液測定装置。
11. 試験片がクロマトグラフィー用であることを特徴とする請求項７〜１０の何れか１項に記載の溶液測定装置。

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