JP2012042251A

JP2012042251A - Ａｔｐ法における計測値の処理方法

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Inventors: Harumasa Yamamoto; 治正山本
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Filing date: 2010-08-16
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Abstract

【課題】計測手段によって計測された計測値から、前後の計測値と比較して乖離した計測値を特定して、除外又は前後の計測値に応じて変換することにより、突発値によって影響されることのない正確な発光量の計測を行うことができるＡＴＰ法における計測値の処理方法を提供すること。
【解決手段】記計測手段によって計測された計測値を、次の（１）〜（３）の処理手法の１つ又は２つ以上の組み合わせによって処理し、該処理によって特定される前後の計測値と比較して乖離した計測値を除外又は前後の計測値に応じて変換するようにしたことを特徴とする。
（１）有限インパルス応答処理
（２）隣接する計測値の差をサンプリング時間で除した微分係数処理
（３）計測値の有効データ範囲の平均値及び分散からマハラノビス距離を求める処理
【選択図】図１

Description

本発明は、ＡＴＰ法における計測値の処理方法に関し、特に、発光量の計測の際に発生することのある突発値によって、計測結果が影響されることのない正確な発光量の計測を行うことができるＡＴＰ法における計測値の処理方法に関するものである。

従来、空中浮遊菌の検査方法としては、本件出願人が先に提案した空中浮遊菌の捕集デバイスとそれを用いた分析システムの中で、ＡＴＰ発光試薬を用いて生物発光反応を行わせ、生物発光反応による発光量を計測することにより検査試料に含まれるＡＴＰ量を求め、空中浮遊菌の菌数を算出する方法（以下、「ＡＴＰ法」という）が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

このＡＴＰ法は、容器と、容器内に収容された温度が、４０℃以下、より具体的には、１５℃以上３５℃以下の範囲でゲル−ゾル間の相転移をする高分子を含む捕集担体とからなる捕集デバイスを、吸気ノズルを備えた捕集装置に取り付け、捕集装置を作動させて空中浮遊菌を捕集する捕集工程、捕集担体をゲル状からゾル状に相転移し、菌懸濁液（検査試料）とする菌回収工程、検査試料中の菌外ＡＴＰや死菌内のＡＴＰを消去するＡＴＰ消去工程、菌より小さい夾雑物を含む液体成分をろ別し、検査試料中の生菌をフィルタ上に捕捉するろ過工程、生菌の細胞壁を溶解し、生菌の細胞質に含まれるＡＴＰを検査試料溶液中に抽出するＡＴＰ抽出工程、生菌から抽出したＡＴＰを含む検査試料溶液を得るＡＴＰ回収工程を経て、ＡＴＰ計測工程において検査試料中のＡＴＰ含有量を求め、単位体積当たりの空中浮遊菌数として検査結果を提供するもので、ＡＴＰ計測工程は、以下の手順に従って行われる。

まず、ＡＴＰ計測工程に先立って、計測系の背景ノイズとなるベースラインの発光量の計測を行う。
発光量の計測は、光電子増倍管とコンパレータを組み合わせ、光電子増倍管に入射する光の１光子あたり１パルスを出力するフォトンカウンティング方式の光電子増倍管を使用し、発光の光量をパルスの発生数（単位はｃｐｓ：ＣｏｕｎｔＰｅｒＳｅｃｏｎｄｓ）として計数する。
これは、ＡＴＰを注入する前の予め設定した期間の発光量を計測することによって求められ、その平均値をＣ１として記録する。
次いで、既知のＡＴＰ含有量に調整した所定量のＡＴＰ（以下、「標準ＡＴＰ」という。）を注入した直後の予め設定した期間のＡＴＰ発光試薬の発光量を計測し、最初のピーク値をＣ２とし、前記Ｃ１の値を減じて標準ＡＴＰの実効発光量を求め、実効発光量を標準ＡＴＰのＡＴＰ濃度Ｋ１及び分注量Ｖ１で除することで計測感度である単位ＡＴＰ当たりの発光係数Ｒ１を求める（式１）。
次に、Ｃ２を計測後、一定時間経過した後の予め設定した期間のＡＴＰ発光試薬の発光量の平均値Ｃ３を記録し、ＡＴＰ回収工程によって得られた、気中から捕集した空中浮遊菌の生菌に由来するＡＴＰ（以下、「検査試料の生菌に由来するＡＴＰ」という。）を注入した直後の予め設定した期間のＡＴＰ発光試薬の発光量を計測し、最初のピーク値をＣ４とし、前記Ｃ３の値を減じて、検査試料の生菌に由来するＡＴＰの実効発光量を求める。（Ｃ３の値は、検査試料の生菌に由来するＡＴＰを注入する前の予め設定した期間の計測値の平均値となる。）
そして、先に求めた計測感度である単位ＡＴＰ当たりの発光係数Ｒ１を乗じるとともに、検査試料の生菌に由来するＡＴＰの分注量Ｖ２で除して検査試料の生菌に由来するＡＴＰのＡＴＰ換算量Ｓを求める（式２）。
さらに、検査試料の生菌に由来するＡＴＰのＡＴＰ換算量Ｓを一生菌当たりのＡＴＰ含有量の平均値（約２ａｍｏｌ）で除算することにより検査試料の生菌に由来するＡＴＰ中の平均生菌数を求め、検査試料の生菌に由来するＡＴＰ中の平均生菌数を捕集した気体試料の体積で除算することにより、単位体積の気体試料に含まれる平均生菌数を求めるようにしている。
Ｒ１＝（Ｃ２−Ｃ１）／（Ｋ１・Ｖ１）・・・（式１）
Ｒ１：単位ＡＴＰ当たりの発光係数（ｃｐｓ／（ａｍｏｌ・μＬ））
Ｃ１：ＡＴＰを注入する前の予め設定した期間のＡＴＰ発光試薬の発光量の平均値（ｃｐｓ）
Ｃ２：所定量のＡＴＰを注入した直後の予め設定した期間のＡＴＰ発光試薬の発光量の計測値の最初のピーク値（ｃｐｓ）
Ｋ１：所定量のＡＴＰの濃度（ａｍｏｌ）
Ｖ１：所定量のＡＴＰの分注量（μＬ）
Ｓ＝（Ｃ４−Ｃ３）・Ｒ１／Ｖ２（ａｍｏｌ）・・・（式２）
Ｓ：気中から捕集した空中浮遊菌の生菌に由来するＡＴＰの換算量（ａｍｏｌ）
Ｃ３：所定量のＡＴＰを注入し、一定時間経過した後の予め設定した期間のＡＴＰ発光試薬の発光量の平均値（ｃｐｓ）
Ｃ４：気中から捕集した空中浮遊菌の生菌に由来するＡＴＰを注入した直後の予め設定した期間のＡＴＰ発光試薬の発光量の計測値の最初のピーク値（ｃｐｓ）
Ｖ２：気中から捕集した空中浮遊菌の生菌に由来するＡＴＰの分注量（μＬ）

特開２００９−１３９１１５号公報

ところで、上記従来のＡＴＰ法は、ＡＴＰ発光試薬の発光量を計測し、ＡＴＰ換算量を求めることによって、空中浮遊菌の菌数を算出することができ、空中浮遊菌の捕集工程によって捕集された空中浮遊菌は、その後の菌回収工程からＡＴＰ発光試薬の発光量の計測を行うＡＴＰ計測工程までの一連の工程を、機械化された自動計測装置で処理される。
そして、光電子増倍管（ＰＭＴ）からなる計測手段による発光量の計測に際して、ＰＭＴの光電面近傍での電荷の放電が主要な原因となって、静電気が発生し、前後と大きく乖離した偶発的で継続することのない値（以下、突発値という）が発生する場合がある。
この突発値は、（１）時間的に継続することなく、１秒あるいは２秒程度で本来のデータに戻る。（２）前後のデータと大きく乖離している。（３）発生する時期が特定できない。という特徴があり、ＡＴＰの発光量の計測を行うときに突発値が発生すると、上述した平均値Ｃ１、Ｃ３（背景ノイズの平均値）の値、場合によっては、ＡＴＰ発光試薬の発光量のピーク値Ｃ２、Ｃ４の値を正確に測定することができず、空中浮遊菌の菌数を算出するために必要な、発光計数（Ｒ１）やＡＴＰの換算量（Ｓ）を正確に求めることができない場合があるが、従来のＡＴＰ法においては、計測中に突発値が発生しても、計測値の処理方法としてなんら突発値に対処する計測値の処理方法が採用されていないという問題があった。

また、ＡＴＰの発光量の計測において発光反応の起きる前の状態、すなわち背景光の状態では、計測手段内は完全に外乱光を遮断しても光電子増倍管のフォトカウントがゼロにはならず、光電子増倍管の内部での熱電子放出が光電子増倍管内部で増幅されダークカウントと呼ばれる計数値が発生する。
そして、ＡＴＰ発光試薬の発光量の計測において計測できる最小計測値は、計測手段の内部ノイズと計測値との間に有意な差が認識できる値となるが、背景光として計測する値は、ＰＭＴの他に発光試薬と試料を反応させる容器の自家発光の光としての計数値と、容器に生じる誘電分極を含む静電気を光電子増倍管が検出する計数値との合計値となり、これら背景光のノイズ（背景ノイズ）が大きくなるとＡＴＰ発光試薬の発光量の計測において計測できる最小計測値が大きくなり、精密な計測（ダイナミックレンジの広い計測）を行うことができないという問題があった。

本発明は、上記従来のＡＴＰ法における計測値の処理方法の有する課題に鑑み、計測手段によって計測された計測値から、前後の計測値と比較して乖離した計測値（突発値）を特定して、除外又は前後の計測値に応じて変換することにより、突発値によって影響されることのない正確な発光量の計測を行うことができるＡＴＰ法における計測値の処理方法を提供することを第１の目的とする。

また、背景ノイズを低減し、計測のダイナミックレンジを拡張することができるＡＴＰ法における計測値の処理方法を提供することを第２の目的とする。

上記第１の目的を達成するため、本第１発明のＡＴＰ法における計測値の処理方法は、計測手段によって計測した所定量のＡＴＰを注入した後のＡＴＰ発光試薬の生物発光反応による発光量の計測値の最初のピーク値から所定量のＡＴＰを注入する前の予め設定した期間の計測値の平均値を減じた値と、検査試料の生菌に由来するＡＴＰを注入した後のＡＴＰ発光試薬の生物発光反応による発光量の計測値の最初のピーク値から検査試料の生菌に由来するＡＴＰを注入する前の予め設定した期間の計測値の平均値を減じた値とを比較して、検査試料の生菌の数を算出するようにしたＡＴＰ法における計測値の処理方法において、前記計測手段によって計測された計測値を、次の（１）〜（３）の処理手法の１つ又は２つ以上の組み合わせによって処理し、該処理によって特定される前後の計測値と比較して乖離した計測値を除外又は前後の計測値に応じて変換するようにしたことを特徴とする。
（１）有限インパルス応答処理
（２）隣接する計測値の差をサンプリング時間で除した微分係数処理
（３）計測値の有効データ範囲の平均値及び分散からマハラノビス距離を求める処理

この場合において、特定した計測値を、該計測値の前後の計測値の中間値に置き換えることができる。

また、上記第２の目的を達成するため、本第２発明のＡＴＰ法における計測値の処理方法は、計測手段によって計測した所定量のＡＴＰを注入した後のＡＴＰ発光試薬の生物発光反応による発光量の計測値の最初のピーク値から所定量のＡＴＰを注入する前の予め設定した期間の計測値の平均値を減じた値と、検査試料の生菌に由来するＡＴＰを注入した後のＡＴＰ発光試薬の生物発光反応による発光量の計測値の最初のピーク値から検査試料の生菌に由来するＡＴＰを注入する前の予め設定した期間の計測値の平均値を減じた値とを比較して、検査試料の生菌の数を算出するようにしたＡＴＰ法における計測値の処理方法において、所定量のＡＴＰ又は検査試料の生菌に由来するＡＴＰを注入する前の予め設定した期間の発光量の計測値の分散と、発光量の計測期間のうち任意の移動平均期間における発光量の計測値の分散とを比較し、移動平均期間の計測値の分散の方が小さい場合には、前記予め設定した期間の発光量の計測値を、移動平均区間の値に置き換え、移動平均期間の計測値の分散の方が大きい場合には、両者の分散の比に応じて、前記予め設定した期間の発光量の計測値を、該計測値と移動平均期間の計測値との間の値に置き換えるようにしたことを特徴とする。

また、第１発明と第２発明とを併用することができる。

本第１発明のＡＴＰ法における計測値の処理方法によれば、計測手段によって計測された計測値を複数の処理手法の１つ又は２つ以上の組み合わせによって処理し、該処理によって特定される前後の計測値と比較して乖離した計測値を除外又は前後の計測値に応じて変換するようにしたことにより、背景ノイズの平均値やＡＴＰ発光試薬の発光量のピーク値を正確な値として取得することができ、精度の高い空中浮遊菌の菌数の算出を行うことができる。

また、突発値とし特定した計測値を、該計測値の前後の計測値の中間値に置き換えることにより、突発値として特定された計測値を前後の計測値に応じた最適な値に置き換えて、計測値から突発値を分離することができる。

また、本第２発明のＡＴＰ法における計測値の処理方法によれば、所定量のＡＴＰ又は検査試料の生菌に由来するＡＴＰを注入する前の予め設定した期間の発光量の計測値の分散と、発光量の計測期間のうち任意の移動平均期間における発光量の計測値の分散とを比較し、移動平均期間の計測値の分散の方が小さい場合には、前記予め設定した期間の発光量の計測値を、移動平均区間の値に置き換え、移動平均期間の計測値の分散の方が大きい場合には、両者の分散の比に応じて、前記予め設定した期間の発光量の計測値を、該計測値と移動平均期間の計測値との間の値に置き換えるようにしたことにより、共に背景ノイズの計測値である、所定量のＡＴＰ又は検査試料の生菌に由来するＡＴＰを注入する前の予め設定した期間の発光量の計測値の分散と、移動平均期間の計測値の分散とを比較して、背景ノイズの計測値を最適な値に置き換えることができ、背景ノイズの計測値の分散を低減することができる。

さらに、第１発明と第２発明とを併用することにより、突発値の適切な処理と背景ノイズの低減とを図ることができ、ＡＴＰ法における発光量の計測のＳＮ比を向上させることができる。

本第１発明のＡＴＰ法における計測値の処理方法のＡＴＰ計測工程によって計測されるＡＴＰ発光試薬の発光量を示すグラフである。同ＡＴＰ計測工程において、試料ＡＴＰ発光の手前で突発値が発生した現れた例を示す。ＡＴＰ法における計測値の処理方法における突発値処理手法のうちの有限インパルス応答フィルタによる処理を説明するためのフロー図である。計測データを対数変換し、有限インパルス応答フィルタによる処理をしたグラフを示す。同突発値処理手法のうちの微分係数法による処理を説明するためのフロー図である。微分係数法による処理をしたグラフを示す。同突発値処理手法のうちの対数距離法による処理を説明するためのフロー図である。一定以上の値でデータ区間の前方と後方から有効データ区間を決定した場合のデータに対する対数距離法による処理をしたグラフを示す。本第２発明のＡＴＰ法における計測値の処理方法を説明するためのフロー図である。同方法処理の結果を示し、（ａ）は標準ＡＴＰを注入した直後の大きな値に対しての処理の結果を示し、（ｂ）は発光量の僅少な検査試料の生菌に由来するＡＴＰに対する処理の結果を示す。ＡＴＰ法における計測値の処理方法における突発値処理手法と背景光の分散低減方法の両方を行う場合のフローを示す。

以下、本発明のＡＴＰ法における計測値の処理方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１〜図８に、本第１発明のＡＴＰ法における計測値の処理方法の一実施例を示す。
このＡＴＰ法における計測値の処理方法は、計測手段によって計測した所定量のＡＴＰを注入した後のＡＴＰ発光試薬の生物発光反応による発光量の計測値の最初のピーク値Ｂから所定量のＡＴＰを注入する前の予め設定した期間Ａの計測値の平均値を減じた値と、検査試料の生菌に由来するＡＴＰを注入した後のＡＴＰ発光試薬の生物発光反応による発光量の計測値の最初のピーク値Ｄから検査試料の生菌に由来するＡＴＰを注入する前の予め設定した期間Ｃの計測値の平均値を減じた値とを比較して、検査試料の生菌の数を算出するようにしたＡＴＰ法における計測値の処理方法であって、計測手段によって計測された計測値を、次の（１）〜（３）の処理手法の１つ又は２つ以上の組み合わせによって処理し、処理によって特定される前後の計測値と比較して乖離した計測値を除外又は前後の計測値に応じて変換するようにしている。
（１）有限インパルス応答フィルタによる処理
（２）隣接する計測値の差をサンプリング時間で除した微分係数処理
（３）計測値の有効データ範囲の平均値及び分散からマハラノビス距離を求める処理

計測手段によって計測された計測値の処理手法のうち、有限インパルス応答フィルタによる突発値の処理は、図３に示すフロー図に沿って行われるもので、まず、第一段階として、計測手段によって計測された計測値を対数変換する。
対数変換は必ずしも行う必要はないが、対数変換を行うことによって周知の通り、取り扱う値の処理の利便性が向上し、広いレンジで背景ノイズから突発値を特定し、処理（分離等）することができる。
特に、単純なフィルタリング処理では分離することが困難なＡＴＰの発光反応の前後に発生することがある、尖頭値がＡＴＰの発光反応のピーク値の２倍前後の突発値に対して有効に処理することができる。

次に、対数変換した計測値に対して高域通過処理を有限インパルス応答フィルタ処理により行う。
有限インパルス応答フィルタは、カットオフ周波数を、サンプリング周波数の１０分の１の周波数よりも低い周波数を直流を含めて遮断し、それよりも高い周波数だけを通過させる設定にする。
一般式としては、
ｇ（ｍ）＝Σｈ（ｋ）・ｆ（ｍ−ｋ）（Ｋ＝０→ｐ）・・・（式３）
ｆ（ｍ）：入力データ
ｇ（ｍ）：出力データ
ｈ（ｋ）：フィルタ計数
として表される。
これにより、サンプリング周波数１Ｈｚであれば、０．１Ｈｚ以上だけを通過させることとなる。このとき、フィルタ次数は、高次数とすることが望ましいが、高次数にした場合、計算時間の遅延、メモリの大量消費という問題が生じることとなるため、２５次以上で３１次以下程度が望ましい。
これを（データ個数−フィルタ長）まで繰り返した後、着目範囲で基準値との比較を行うが、高域通過フィルタを通した突発値の特徴として、突発値の発生点で正の突出した値になり、正の突出した値の前後に負の突出した値が対称に発生することとなる。
このため、基準値との比較は、連続する正の突発値及び負の突発値の両方が基準値と比較して基準値以上又は基準値以下であれば突発値の処理を行う。

突発値の処理は、計測された突発値を除外又は前後の計測値に応じて変換するもので、特に限定されるものではないが、本実施例においては、特定した計測値（突発値）を、突発値の前後の計測値の中間値に置き換えるようにしている。
これにより、突発値として特定された計測値を、前後の計測値に応じた最適な値に置き換えて、計測値から突発値を分離することができる。

図４に計測データを対数変換し、有限インパルス応答フィルタ処理（ＦＩＲフィルタ処理）したグラフを示す。
このグラフからも明らかなように、正の突出した値の前後に負の突出した値が対称に発生し、突発値を容易に特定し、処理することができる。
なお、有限インパルス応答フィルタ処理では、フィルタ次数の１／２に相当する遅延は、補正した結果に対して元のデータとフィルタ計算後の突発値を比較するようにしている。
ここで、所定量のＡＴＰ発光の場合、数値が徐々に小さくなるため、ＦＩＲフィルタ処理した結果は、発光開始の点から２〜３秒間は大きな値を示すが、この突出した値は非対称となり、正の突出した値の後に、負の突出した値は表れない。

次に、隣接する計測値の差をサンプリング時間で除した微分係数処理の処理手法（以下、微分係数法という）を説明する。
微分係数法による突発値の処理は、図５に示すフロー図に沿って行われるもので、隣接する２つの計測値の差をサンプリング時間で除したものを微分係数として計算する。
突発値が発生した点での微分係数は、正の大きな値と負の大きな値とが対となって出現する。これに対して、所定量のＡＴＰの注入にあわせて急激に発光反応が進む場合、正のピーク値は、２秒〜３秒に亘って発生し、発光の減衰は半減期が数分以上のグロー発光では、正の２秒〜３秒のピーク値の後に負の大きな値は現れることはないが、突発値は正と負の大きな値が対で現れる。
このため、微分係数が、正とそれに続く負の突発的な値として基準値を超えるか否かを判定することで、突発値を特定することができる。
突発値として特定した計測値の処理は、有限インパルス応答フィルタによる突発値の処理と同様に、突発値の前後の計測値の中間値に置き換えるようにしている。

図６に、微分処理法によって処理した計測値のグラフを示す。
計測値の中に突発値が含まれる場合には、グラフに示すように、正の大きな値と負の大きな値とが対となって出現する。

次に、計測値の有効データ範囲の平均値及び分散からマハラノビス距離を求める処理手法（以下、対数距離法という）を説明する。
対数距離法による突発値の処理は、図７に示すフロー図に沿って行われるもので、最初に有効データ範囲を決定する。
有効データの範囲は、特に限定するものではないが、本実施例においては、所定量のＡＴＰを注入する前の予め設定した期間（背景ノイズ）の計測に対する処理の場合は、予め設定した期間となり、例えば、所定量のＡＴＰを注入する前の３０秒の期間（図１に示す期間Ａの範囲）とする。
そして、所定量のＡＴＰを注入した後のＡＴＰ発光試薬の生物発光反応による発光量の計測に対する処理の場合は、計測値がピーク値を超えてから２０秒間の期間（図１に示すピーク値Ｂから２０秒の範囲）とする。
また、検査試料の生菌に由来するＡＴＰを注入する前の予め設定した期間（背景ノイズ）の計測に対する処理の場合は、所定量のＡＴＰの場合と同様に、予め設定した期間となり、例えば、検査試料の生菌に由来するＡＴＰを注入する前の３０秒の期間（図１に示す期間Ｃの範囲）とし、検査試料の生菌に由来するＡＴＰを注入した後のＡＴＰ発光試薬の生物発光反応による発光量の計測に対する処理の場合は、ＡＴＰを注入した後の２０秒間の期間（図１に示すピーク値Ｄから２０秒の範囲）とする。

また、汎用的に使用する場合の有効データ範囲は、背景ノイズの平均と標準偏差とを予め計算しておき、背景ノイズの平均値に標準偏差を加えた値を超える値を基準値として計測データの先頭から計測値の検索を行い、基準値を越える値を有効データ範囲の起点とする。
一方、終点は、計測データの最後から前方に向かって計測値の検索を行い、基準値を超える値を有効範囲の終点として有効データ範囲を決定する。

次に、有効データ範囲に対して平均値と分散とを計算する。
平均値は式４、分散は式５から、一般的な統計量として求められ、マハラノビス距離は式６によって求められる。

標準偏差で規格化したマハラノビス距離は、突発値とそれ以外の計測値とでは、距離が大きく離れるため距離の閾値で突発値を特定する。
また、ＡＴＰ発光試薬の生物発光反応による発光量の計測値に関しても、半減期が数分で指数関数的に減衰する発光量の計測値は、片対数グラフで直線的に減衰し、半減期の数分に対して３０秒程度の期間で見れば突発値として現れる計測値と距離で分離することができ、突発値とＡＴＰ発光試薬の生物発光反応による発光量の計測値のピーク値とを区別することができる。

図８に一定以上の値でデータ区間の前方と後方から有効データ区間を決定した場合のデータに対する距離データのグラフを示す。
距離は正の値だけとなるため、平均値に対して一定以上距離の離れたデータを突発値として処理することができる。

対数距離法による突発値の特定を、計測値を対数変換することなく行った場合でも、背景ノイズの部分では、分散が安定したほぼ一定の値になるために突発値を特定し、計測値から分離することができるが、ＡＴＰ発光試薬の発光量の計測値の部分では、有効データ区間の分散が大きな値となり、突発値が計測値と近い場合には、対数変換していない場合、突発値を特定し、計測値から分離することが困難になる。

以上、処理手法として３つの手法を説明したが、それぞれの方法のデータを対数変換しない方法を含め、いずれか１つの手法を用いるだけで突発値とみなして突発値の前後の計測値に応じて変換するようにする他、２つ以上の手法を組み合わせ、２つ以上の手法から突発値と判定された計測値に対して、突発値の前後の計測値に応じて変換することで測定値の処理方法としての信頼性を上げることができる。

また、突発値の出現は、１回だけ出現するとは限らず、２回以上出現することもあるが、有限インパルス応答フィルタによる処理の場合には、突発値の出現回数に関係なく特定することができる。
これに対して、微分係数法では、単独に出現する突発値の特定には有効であるが、所定量又は検査試料の生菌に由来するＡＴＰの注入に同期した立ち上がり部分に突発値が重畳した場合、突出値とＡＴＰ発光試料のピーク値（尖頭値）の差が少ない場合には、それらを区別して、突発値を分離することが困難となる。

これらのことから、２つ以上の手法を組み合わせることによって、突発値の特定の精度を有効に向上させることができる。

図９〜図１０に、本第２発明のＡＴＰ法における計測値の処理方法の一実施例を示す。
このＡＴＰ法における計測値の処理方法は、所定量のＡＴＰ又は検査試料の生菌に由来するＡＴＰを注入する前の予め設定した期間の発光量の計測値の分散と、発光量の計測期間のうち任意の移動平均期間における発光量の計測値の分散とを比較し、移動平均期間の計測値の分散の方が小さい場合には、前記予め設定した期間の発光量の計測値を、移動平均区間の値に置き換え、移動平均期間の計測値の分散の方が大きい場合には、両者の分散の比に応じて、前記予め設定した期間の発光量の計測値を、計測値と移動平均期間の計測値との間の値に置き換えるようにしている。
これによって、背景ノイズを低減し、発光量の計測のダイナミックレンジを拡張することができる。

背景ノイズの低減処理は、具体的には、図９に示すフロー図に沿って処理される。
まず、背景光の領域を特定し（図１に示す、期間Ａ及び期間Ｃ）、係る領域における計測値の平均値及び分散を求める。
平均値は式７、分散は式８によって求められる。

次に、発光量の計測期間のうち任意の移動平均期間における発光量の計測値の分散を求め、背景光の領域の分散と比較する。
そして、移動平均期間の計測値の分散の方が小さい場合には、特定した背景光の領域の計測値を、移動平均区間の値に置き換える。
また、移動平均期間の計測値の分散の方が大きい場合には、両者の分散の比に応じて、特定した背景光の領域の計測値を、式９によって求められる計測値と移動平均期間の計測値との間の値に置き換える。

式９の係数部分は、式１０のａ（ｉ）に相当し、ＡＴＰ発光で背景光よりも大きく、尖頭値に近い領域では、ａ（ｉ）は１に近づき推定値も１に近づくこととなり、結果として推定値は計測値に近づく。
一方、ベースラインである背景光に近い領域では計数ａ（ｉ）はゼロに近くなり、推定値は単純平均に値に近づくこととなる。

図１０（ａ）は、標準ＡＴＰを注入した直後の大きな値に対しての処理の結果を示し、図１０（ｂ）は、発光量の僅少な検査試料の生菌に由来するＡＴＰに対する処理の結果を示す。
標準ＡＴＰを注入した後の２秒以内に尖頭値に達する発光で背景光から大きく乖離した発光反応のデータでは、推定値は計測値とほぼ同じ値となっているが、背景光の部分では期間の移動平均に置換することができる。
背景光部分と信号成分であるＡＴＰの発光部分のデータの分離には、背景光のノイズに信号が埋没しないようにすることが必要となり、ノイズ部分の平均値にノイズの標準偏差の２倍〜３倍の値を加算した値以上の信号成分が無いとデータの信頼性の観点から分離が困難となる。
そのため、ノイズ部分の標準偏差を、移動平均により１／２〜１／３に低減することで発光量の計測の感度を同一としながら最小計測値の検出限界を、ノイズの標準偏差の低減率に比例して低減させることができ、発光量の計測のダイナミックレンジを拡張することができる。

また、第１発明と第２発明とを併用することにより、突発値の適切な処理と背景ノイズの低減とを図ることができ、ＡＴＰ法における発光量の計測のＳＮ比を向上させることができる。
図１１は、ＡＴＰ法における計測値の処理方法における突発値処理手法と背景光の分散低減方法の両方を行う場合のフローを示す。
この場合、突発値の処理を先に行い、その後で背景光の低減を行う。これは、適応化平滑化法ではベースラインから離れた突発値に対してはフィルタ処理効果がないため、突発値を先に処理する必要がある。

以上、本発明のＡＴＰ法における計測値の処理方法について、複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明のＡＴＰ法における計測値の処理方法は、突発値によって影響されることのない正確な発光量の計測を行うことができるという特性を有していることから、広くＡＴＰ法を用いて行う空中浮遊菌の菌数を算出に際しての計測値の処理方法の用途に好適に用いることができる。

Ａ期間（背景光の領域）
Ｂピーク値
Ｃ期間（背景光の領域）
Ｄピーク値

Claims

計測手段によって計測した所定量のＡＴＰを注入した後のＡＴＰ発光試薬の生物発光反応による発光量の計測値の最初のピーク値から所定量のＡＴＰを注入する前の予め設定した期間の計測値の平均値を減じた値と、検査試料の生菌に由来するＡＴＰを注入した後のＡＴＰ発光試薬の生物発光反応による発光量の計測値の最初のピーク値から検査試料の生菌に由来するＡＴＰを注入する前の予め設定した期間の計測値の平均値を減じた値とを比較して、検査試料の生菌の数を算出するようにしたＡＴＰ法における計測値の処理方法において、前記計測手段によって計測された計測値を、次の（１）〜（３）の処理手法の１つ又は２つ以上の組み合わせによって処理し、該処理によって特定される前後の計測値と比較して乖離した計測値を除外又は前後の計測値に応じて変換するようにしたことを特徴とするＡＴＰ法における計測値の処理方法。
（１）有限インパルス応答処理
（２）隣接する計測値の差をサンプリング時間で除した微分係数処理
（３）計測値の有効データ範囲の平均値及び分散からマハラノビス距離を求める処理
特定した計測値を、該計測値の前後の計測値の中間値に置き換えるようにしたことを特徴とする請求項１記載のＡＴＰ法における計測値の処理方法。
計測手段によって計測した所定量のＡＴＰを注入した後のＡＴＰ発光試薬の生物発光反応による発光量の計測値の最初のピーク値から所定量のＡＴＰを注入する前の予め設定した期間の計測値の平均値を減じた値と、検査試料の生菌に由来するＡＴＰを注入した後のＡＴＰ発光試薬の生物発光反応による発光量の計測値の最初のピーク値から検査試料の生菌に由来するＡＴＰを注入する前の予め設定した期間の計測値の平均値を減じた値とを比較して、検査試料の生菌の数を算出するようにしたＡＴＰ法における計測値の処理方法において、所定量のＡＴＰ又は検査試料の生菌に由来するＡＴＰを注入する前の予め設定した期間の発光量の計測値の分散と、発光量の計測期間のうち任意の移動平均期間における発光量の計測値の分散とを比較し、移動平均期間の計測値の分散の方が小さい場合には、前記予め設定した期間の発光量の計測値を、移動平均区間の値に置き換え、移動平均期間の計測値の分散の方が大きい場合には、両者の分散の比に応じて、前記予め設定した期間の発光量の計測値を、該計測値と移動平均期間の計測値との間の値に置き換えるようにしたことを特徴とするＡＴＰ法における計測値の処理方法。
請求項１又は２記載のＡＴＰ法における計測値の処理方法と、請求項３記載のＡＴＰ法における計測値の処理方法を併用することを特徴とするＡＴＰ法における計測値の処理方法。