JP2013096726A - 着色濃度測定装置、着色濃度測定方法および着色濃度測定プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】イムノクロマト法により試薬を滴下したバイオセンサーの撮影データを用いる着色濃度測定装置100であって、撮影データの輝度値についてコントロールラインおよびテストラインを除く対象範囲を区分した領域ごとに代表点を抽出する代表点抽出部130と、領域ごとの代表点の輝度値から関数形およびその初期パラメタを決定する関数決定部140と、決定された関数形およびその初期パラメタから開始して対象範囲の輝度値の分布にフィッティングするフィッティング部150と、フィッティングされた関数で、テストラインの輝度値を補正して、光源反射の影響を低減した着色濃度を算出する着色濃度算出部160とを備える。
【選択図】図7
Description
図1は、バイオセンサー10を示す概略平面図である。バイオセンサー10は、メンブレン状のキットとして構成されており、図1に示すように、その領域は、コントロールラインC1およびテストラインT1により3つに区分されている。領域3側のサンプルパッドに滴下された試薬は、領域3、テストラインT1、領域2、コントロールラインC1、領域1の順に浸透する。そして、このような試薬の浸透処理を終えたバイオセンサー10を被写体として撮影し、撮影データから着色濃度を測定することができる。
図3は、反射表面と各ベクトルを示す模式図である。ランバートの反射モデルによれば、観測点において観測されるxの全光量は、以下の数式(1)で表わされる。
図6は、着色濃度測定装置100の機能的構成を示すブロック図である。着色濃度測定装置100は、イムノクロマト法により試薬を滴下したバイオセンサー10の撮影データを用いて着色濃度を測定する。図6に示すように、着色濃度測定装置100は、撮影データ取得部110、輝度値計算部120、代表点抽出部130、関数決定部140、フィッティング部150および着色濃度算出部160を備えている。
着色濃度測定方法の一例として、以上のように構成された着色濃度測定装置100の動作を説明する。図7は、着色濃度測定装置100の動作を示すフローチャートである。
図8は、線形形状を示す図である。線形形状は、撮影される対象範囲が光源から十分に離れている場合の光量分布を近似できる。図9は、バイオセンサー上の位置に対する輝度値の例を示すグラフである。図9のような例では、光源反射の分布モデルは線形形状に近くなるため、線形形状を初期の関数形としてフィッティングを行なうのが適当である。このような分布は、全体の光源反射の分布グラフにおける中心ピークから十分離れた裾野に該当する。
図13は、放物線形状を示す図である。放物線形状は、撮影される対象範囲が光源直下にある場合の光量分布を近似できる。図14は、バイオセンサー上の位置に対する輝度値の例を示すグラフである。図14のような例では、光源反射の分布モデルは放物線形状に近くなるため、放物線形状を初期の関数形としてフィッティングを行なうのが適当である。このような分布は、ピーク付近の輝度値の分布に該当している。図15は、各領域に対する輝度値の分布のパターンを示す図である。図15に示すパターンでは、領域2の輝度値が高く、領域1および領域3の値が領域2に比較して低い。このパターンの場合には、上記のように放物線近似が容易である。
図16は、裾野のある半放物線形状を示す図である。このような半放物線形状は、撮影される対象範囲が光源直下付近または光源から離れている場合の光量分布を近似できる。図17は、バイオセンサー上の位置に対する輝度値の例を示すグラフである。図17のような例では、光源反射の分布モデルは指数関数形状に近くなるため、指数関数形状を初期の関数形としてフィッティングを行なうのが適当である。このような分布は、ピークと裾野付近の輝度値の分布に該当している。
図19は、裾野のない半放物線形状を示す図である。このような半放物線形状は、撮影される対象範囲が光源に近い場合の光量分布を近似できる。図20は、バイオセンサー上の位置に対する輝度値の例を示すグラフである。図20のような例では、光源反射の分布モデルは上に凸な放物線形状に近くなるため、上に凸な放物線形状を初期の関数形としてフィッティングを行なうのが適当である。このような分布は、線形形状の判定が棄却され、かつ後述のシグモイド形状の判定も棄却された場合に該当する。
図22は、シグモイド形状を示す図である。このようなシグモイド形状は、光源が重なる場合の光量分布を近似できる。図23は、バイオセンサー上の位置に対する輝度値の例を示すグラフである。図23のような例では、光源反射の分布モデルはシグモイド形状に近くなるため、シグモイド形状を初期の関数形としてフィッティングを行なうのが適当である。このような分布は、領域2の代表点の取り方によっては、指数関数形状となる。
図25は、指数関数形状を示す図である。このような指数関数形状は、撮影される対象範囲が光源から近くも遠くもない場合の光量分布を近似できる。図26は、バイオセンサー上の位置に対する輝度値の例を示すグラフである。図26のような例では、光源反射の分布モデルは下に凸な放物線形状に近くなるため、下に凸な放物線形状を初期の関数形としてフィッティングを行なうのが適当である。このような分布は、指数関数形状と線形形状の中間となる分布であり、線形形状によるフィッティングおよび指数関数形状の判定が棄却された場合、この分布を仮定することが望ましい。
図28は、逆放物線形状を示す図である。このような逆放物線形状は、光源が2つある、または反射がある場合の光量分布を近似できる。図29は、バイオセンサー上の位置に対する輝度値の例を示すグラフである。図29のような例では、逆放物線形状を初期の関数形としてフィッティングを行なうのが適当である。光源が2つ以上ある場合であっても、多くは上記までの他の形状でフィッティングが可能である。これにより、2点光源モデルまたは反射項を含めた1点光源モデルに当てはまる状態でも、適当な関数を選択でき、十分に対応可能になる。
実施例として、試薬を滴下したバイオセンサー10を撮影し、その撮影データを着色濃度測定装置100で解析した。図31は、実施例として得たバイオセンサー上の位置と輝度値データを示す表である。左列はx座標の位置、右列がそのxでの観測値である。このデータをもとに、代表点の輝度値を抽出し、x座標が43〜53付近はコントロールラインC1の位置であり、x座標が66〜83はテストラインT1の位置であることが予め分かっている。このような大まかな位置関係から代表点を抽出する。
領域1の代表点の輝度値:(247.373718+247.327515+247.391403)/3=247.3642
領域2の代表点の輝度値:(247.133545+247.090897+247.007721)/3=247.0774
領域3の代表点の輝度値:(239.925461+239.955811+240.0345)/3=239.9719
領域1の値-領域3の値=247.3642-239.9719=7.3923
領域1の値-領域2の値=247.3642-247.0774=0.2868
C1 コントロールライン
T1 テストライン
10 バイオセンサー
100 着色濃度測定装置
110 撮影データ取得部
120 輝度値計算部
130 代表点抽出部
140 関数決定部
141 パターン照合部
142 パターン保持部
143 初期値推定部
150 フィッティング部
151 ニュートン法勾配計算・更新部
152 関数形出力部
160 着色濃度算出部
Claims (12)
- イムノクロマト法により試薬を滴下したバイオセンサーの撮影データを用いる着色濃度測定装置であって、
撮影データの輝度値についてコントロールラインおよびテストラインを除く対象範囲を区分した領域ごとに代表点を抽出する代表点抽出部と、
前記領域ごとの代表点の輝度値から関数形およびその初期パラメタを決定する関数決定部と、
前記決定された関数形およびその初期パラメタから開始して前記対象範囲の輝度値の分布にフィッティングするフィッティング部と、
前記フィッティングされた関数で、前記テストラインの輝度値を補正して、光源反射の影響を低減した着色濃度を算出する着色濃度算出部と、を備えることを特徴とする着色濃度測定装置。 - 前記代表点抽出部は、前記対象範囲を3以上5以下の領域に区分し、
前記関数決定部は、前記区分された領域と前記抽出された代表点の輝度値との関係に当てはまるパターンから関数形を決定することを特徴とする請求項1記載の着色濃度測定装置。 - 前記関数決定部は、前記対象範囲の輝度値の分布の大きさに対する前記抽出された代表点の輝度値相互の差に基づいて関数形を決定することを特徴とする請求項2記載の着色濃度測定装置。
- 前記代表点抽出部は、バイオセンサーの両端位置に対する前記コントロールラインおよびテストラインの相対位置を特定した情報に基づいて、前記対象範囲を決定することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の着色濃度測定装置。
- 前記関数決定部は、ランバート反射に従う光源モデルに基づく関数を決定することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の着色濃度測定装置。
- 前記関数決定部は、前記区分された領域と前記抽出された代表点の輝度値との関係に相当する関数として、指数関数形状、線形形状、放物線形状またはシグモイド形状のパターンに基づいて関数を決定することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の着色濃度測定装置。
- 前記関数決定部は、前記区分された領域と前記抽出された代表点の輝度値との関係に当てはまるパターンが極小値を含む下に凸な放物線形状であると判定したときには、ランバートモデルに従う2点光源モデルまたは反射項を含めた1点光源モデルに基づく関数を決定することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の着色濃度測定装置。
- バイオセンサー全体のデータの内、1番目と2番目に輝度値の低いデータまたは輝度値の変動の大きい位置およびその周辺のデータを除いたデータを対象範囲とし、前記対象範囲の輝度値の分布にフィッティングした関数の値を元データの輝度値から差し引く一連の動作を事前に有限回繰り返すことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の着色濃度測定装置。
- バイオセンサー全体のデータを用いてフィッティングした関数に対して、残差の大きいデータを除いたデータで再度フィッティングして残差の大きいデータを除く一連の動作を事前に有限回繰り返すことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の着色濃度測定装置。
- カメラとして設置され、前記バイオセンサーの撮影データを取得する撮影データ取得部を更に備え、
カメラ付きの携帯通信端末として構成されたことを特徴とする請求項1から請求項9に記載の着色濃度測定装置。 - イムノクロマト法により試薬を滴下したバイオセンサーの撮影データを用いる着色濃度測定方法であって、
撮影データの輝度値についてコントロールラインおよびテストラインを除く対象範囲を区分した領域ごとに代表点を抽出するステップと、
前記領域ごとの代表点の輝度値から関数形およびその初期パラメタを決定するステップと、
前記決定された関数形およびその初期パラメタから開始して前記対象範囲の輝度値の分布にフィッティングするステップと、
前記フィッティングされた関数で、前記テストラインの輝度値を補正して、光源反射の影響を低減したイムノクロマト測定値を算出するステップと、を含むことを特徴とする着色濃度測定方法。 - イムノクロマト法により試薬を滴下したバイオセンサーの撮影データを用いる着色濃度測定プログラムであって、
撮影データの輝度値についてテストラインおよびコントロールラインを除く対象範囲を区分した領域ごとに代表点を抽出する処理と、
前記領域ごとの代表点の輝度値から関数形およびその初期パラメタを決定する処理と、
前記決定された関数形およびその初期パラメタから開始して前記対象範囲の輝度値の分布にフィッティングする処理と、
前記フィッティングされた関数で、前記テストラインの輝度値を補正して、光源反射の影響を低減したイムノクロマト測定値を算出する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とする着色濃度測定プログラム。
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