JP2018105693A - 測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測定精度を向上させる。【解決手段】本開示の測定装置１は、試験片２と、試験片に対向した光学センサーと、を備え、光学センサーは、第１波長および第２波長の光を発し、一列に配された複数の第１発光素子５と、複数の第１発光素子の光を受光する受光素子６と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、測定装置に関する。

従来、試験片の測定装置が知られている。例えば、特許文献１には、測定装置が、照射光学系と検出光学系とを備え、照射光学系と検出光学系とが所定の走査方向に移動することが記載されている。

ＷＯ２００４／０７７０２９号公報

このような装置では、測定精度を向上させることが求められている。

本開示の測定装置は、試験片と、前記試験片に対向した光学センサーと、を備え、前記光学センサーは、第１波長および第２波長の光を発し、一列に配された複数の第１発光素子と、前記複数の第１発光素子の光を受光する受光素子と、を備えている。

本開示の測定装置は、測定精度を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る測定装置の一部を示す平面図である。 図１の測定装置の一部を示す断面図である。 図１の測定装置の一部を示す平面図である。 図１の測定装置の操作方法を説明する図である。 本開示の測定装置の光強度のグラフである。 本発明の他の一実施形態に係る測定装置の一部を示す平面図である。

以下に、本開示の測定装置について、図面を参照しつつ説明する。以下の説明では、便宜的に直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を定義し、Ｚ軸方向の正側を上方とする。

（第１実施形態）
図１に、本発明の一実施形態に係る測定装置の一部の一例を示す。図２は、本発明の一実施形態に係る測定装置の一部の一例を示す。図３は、本発明の一実施形態に係る測定装置の一部を示す平面図である。図４は、本発明の一実施形態に係る測定装置の操作方法を説明する図である。

本開示の測定装置１は、図１に示すように、試験片２と光学センサー３とを備える。試験片２は、検体中に含まれる特定の抗原または抗体に反応して呈色することができる。光学センサー３は、試験片２が呈色しているかどうかを判定することができる。したがって、光学センサー３は、試験片２に対向しており、試験片２に光を照射し、試験片２での反射光を受光することができる。測定装置１は、例えば、インフルエンザの検査などに使用することができる。

なお、図１は、本開示の測定装置１のうち、試験片２と光学センサー３のみの構成を断面図で用いて模式的に示している。

＜試験片＞
試験片２は、図２に示すように、検出部２ａおよび点着部２ｂを有している。検体は、点着部２ｂに滴下され、検出部２ａにて特定の抗原または抗体を含んでいるか否かを判定される。試験片２は、例えば帯状であればよい。言い換えれば、試験片２は、第１方向（Ｄ１）に長辺を有する長方形である。点着部２ｂは試験片２の一端部（本開示の試験片２では、第１方向の正側の端部）に位置しており、検出部２ａは点着部２ｂから試験片２の他端部（本開示の試験片２では、第１方向の負側の端部）にわたって位置している。

試験片２は、例えばクロマトグラフィーを利用したものであればよい。より具体的には、例えば免疫クロマト法を利用した、免疫クロマト試験片であってもよい。

なお、図２は、図１に示した試験片２をＺ軸の負側から見たときの図である。

試験片２の材料は、例えばニトロセルロースメンブレンまたはろ紙などであればよい。なお、試験片２は、従来周知の方法によって作製することができる。

検出部２ａは、検体中の抗原または抗体に反応して呈色することができる。すなわち、検出部２ａは、呈色部２ｃを有している。検出部２ａの呈色部２ｃには、検体中の抗原（または抗体）に反応する抗体（または抗原）が塗布されて、固定化されている。

本開示の呈色部２ｃは、第１呈色ラインＬ１、第２呈色ラインＬ２および第３呈色ラインＬ３を有している。第１呈色ラインＬ１は例えば赤色に呈色し、第２呈色ラインＬ２は例えば青色に呈色し、第３呈色ラインＬ３は例えば紫色に呈色するものであればよい。なお、検出部２ａの呈色部２ｃを除く部分は、非呈色部２ｄである。また、本開示の第１呈色ラインＬ１と第２呈色ラインＬ２は、例えばインフルエンザの種類によって呈色の有無が代わる。例えば、Ａ型インフルエンザの場合は第１呈色ラインＬ１が呈色し、Ｂ型インフルエンザの場合は第２呈色ラインＬ２が呈色するようにしてもよい。また、第３呈色ラインＬ３は、例えば、測定が完了したときに呈色するようにすればよい。その結果、第３呈色ラインＬ３の呈色によって、測定の完了を知ることができる。

検体は、試験片２の点着部２ｂに滴下される。検体中の抗原（または抗体）は標識色素と結合し、検体中の抗原（または抗体）と標識色素との結合体や未反応の標識色素は試験片２の長辺方向（検出部２ａに向かって）に移動する。このとき、検体中に抗原が含まれていれば、抗原が検出部２ｂとそれぞれ抗原抗体反応するものとする。検体の移動に伴って、検体中の抗原と検出部１ｂに固定されている抗体とが特異的に反応し、反応した検出部１ｂには標識色素により呈色したライン状のパターンが形成される。その結果、検体中の抗原の有無などを測定することができる。

試験片２は、図２に示すように、第１筐体４内に配されている。第１筐体４は、試験片２を保持することができる。第１筐体４は、内部に空間を有しており、その空間内に試験片２が保持される。点着ウィンドウ４ａおよび観測用ウィンドウ４ｂを有している。第１筐体４は、例えば、従来周知の方法によって、樹脂などで作製されていればよい。

点着ウィンドウ４ａは、検体を滴下される箇所である。具体的には、点着ウィンドウ４ａは、第１筐体４の外部から内部まで貫通する貫通孔によって形成されており、点着ウィンドウ４ａからは試験片２の点着部２ｂが露出している。その結果、検体を試験片２に滴下することができる。

観測用ウィンドウ４ｂは、検出部２ａの呈色部を視認するためのものである。観測用ウィンドウ４ｂは、第１筐体４の外部から内部まで貫通する貫通領域によって形成されており、観測用ウィンドウ４ｂからは試験片２の検出部２ａを視認することができる。言い換えれば、観測用ウィンドウ４ｂから視認可能な領域が試験片２の検出部２ａと解釈してもよい。なお、本開示の乾燥用ウィンドウ４ｂには、貫通領域に透明部材がはめ込まれている。

＜光学センサー＞
光学センサー２は、図１，３に示すように、複数の第１発光素子５および受光素子６を有している。複数の第１発光素子５は、試験片２の検出部２ｂに光を照射することができる。受光素子６は、検出部２ｂで反射した光を受光することができる。なお、光学センサー２は、従来周知の方法によって作製することができる。

なお、図３は、図１に示した光学センサー２をＺ軸の正側から見たときの図である。

複数の第１発光素子５は、例えばＬＥＤまたはレーザであればよい。本開示の複数の第１発光素子５は、ＬＥＤである。また、受光素子６は、例えばＰＤであればよい。図３に示すように、複数の第１発光素子５のぞれぞれは、第１配線基板７上に実装されており、第１ハウジング９内に配されている。受光素子６は、第２配線基板８上に実装されており、第２ハウジング１０内に配されている。そして、第１，２ハウジング９，１０は、光路を確保した状態で、第２筐体１１内に搭載されている。

光学センサー２は、複数のレンズ１２をさらに有している。複数のレンズ１２は、複数の第１レンズ１２ａおよび第２レンズ１２ｂを有している。複数の第１レンズ１２ａは、複数の発光素子の光を集光することができる。第２レンズ１２ｂは、試験片２からの反射光を集光することができる。本開示の複数の第１レンズ１２ａのそれぞれは、複数の発光素子から光を集光するように配置されている。すなわち、複数の発光素子で１つの照射領域（スポット）を形成している。なお、複数の第１レンズ１２ａは、例えばロッドレンズなどであればよい。また、第２レンズ１２ｂは、例えばシリンドリカルレンズであればよい。なお、複数のレンズ１２は、第１，第２ハウジング９，１０内に配されていればよい。

複数の第１発光素子５は、試験片２の検出部２ａ（第１筐体４の観測用ウィンドウ４ｂ）に対向している。図３に示すように、複数の第１発光素子５は、第１方向Ｄ１に沿って一列に並んでいる。複数の第１発光素子５の列は、検出部２ａ（観測用ウィンドウ４ｂ）の長辺よりも長くてもよい。また、両者の位置関係を比較したときに、複数の第１発光素子５の列の両端は、検出部２ａ（観測用ウィンドウ４ｂ）よりも外側に位置していてもよい。言い換えれば、複数の第１発光素子５のうち、両端に位置する２つの第１発光素子５は、検出部２ａに対して外側に位置していてもよい。

ここで、従来の測定装置では、試験片に対して光学系を移動させながら、測定していた。そのため、移動に起因した振動などによって、受光素子での出力が変動し、検出部の呈色の強度が小さいときに、移動の影響によるピークなのか、呈色によるピークなのか、判定が困難な場合があった。

そのため、本開示の測定装置１では、光学センサー２の複数の第１発光素子５を一列に並べることによって、複数の第１発光素子５を発光させることによって、光学センサー２を移動させることなく、免疫マイクロ試験片２を判定することを可能にした。したがって、光学センサー２の移動によるノイズを除去することができ、測定精度（読取精度）を向上させることができる。

複数の第１発光素子５は、少なくとも第１波長および第２波長の光を照射することができる。第１波長は、第１呈色ラインＬ１の色に対応した波長であればよい。第２波長は、第２呈色ラインＬ２の色に対応した波長であればよい。また、第１波長および第２波長は、第３呈色ラインＬ３の色に対応した波長であればよい。また、第１波長は、第３呈色ラインＬ３よりも第１呈色ラインＬ１に反応する波長であればよい。第２波長は、第３呈色ラインＬ３よりも第２呈色ラインＬ２に反応する波長であればよい。その結果、１種類の発光素子によって、第１〜３呈色ラインＬ１〜Ｌ３を測定可能であることから、発光素子の数を減らすことができ、測定装置１の小型化をすることができる。

なお、第１波長は、第２波長よりも大きくても良い。また、複数の第１発光素子５は、例えば、第１波長が６００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下であればよい。また、例えば、第２波長が４５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であればよい。

また、光学センサー２は、複数の受光素子６を有していてもよいし、１つの受光素子６を有していてもよい。複数の受光素子６がある場合には、例えば、複数の受光素子６を複数の第１発光素子５に対応して配置することによって、複数の第１発光素子５を同時に駆動させて測定することが可能になる。一方、１つの受光素子６の場合には、受光素子６を駆動させるための配線を少なくすることができ、第２筐体１１内に複数の発光素子などを高密度に配置することができる。本開示の光学センサー２は、１つの受光素子６を有している構造である。１つの受光素子６は、例えば帯状であればよい。

光学センサー２は、複数の第２発光素子１３を有していてもよい。複数の第２発光素子１３は、複数の第１発光素子５に沿って一列に配されている。すなわち、複数の第２発光素子１３も、複数の第１発光素子５の列の隣に、第１方向Ｄ１に沿って一列に並んでいる。そして、複数の第２発光素子１３は、前記複数の第１発光素子５に対して、複数の第１，２の発光素子５，１３の配列方向（第１方向Ｄ１）にずれて配されている。その結果、例えば、２つの第１発光素子５を同時に発光させる場合に、第２発光素子１３も発光させることで、光の照射領域内の暗部を低減することができる。

図３に示すように、本開示の光学センサー２では、複数の第２発光素子１３のそれぞれは、複数の第１発光素子５同士の間の第１領域Ｒ１に位置している。なお、本開示の光学センサー２では、複数の第１発光素子５の数と複数の第２発光素子１３と数とが同じであるため、複数の第２発光素子１３の列の端に位置する第２発光素子１３の一方（第２発光素子１３ａ）は、第１領域Ｒ１には配されていない。なお、第１領域Ｒ１とは、複数の第１発光素子５同士の間の領域を、第１方向Ｄ１に直交する方向（第２方向Ｄ２）に延ばした領域を指す。

また、複数の第２発光素子１３のそれぞれは、前記第１，２発光素子５，１３の配列方向（第１方向Ｄ１）に直交する方向（第２方向Ｄ２）において、複数の第１発光素子５と重なる領域（第２領域Ｒ２）を有していてもよい。その結果、例えば、２つの第１発光素子５および１つ第２発光素子を同時に点灯させる場合に、照射領域の暗部を低減することができる。

なお、本開示の光学センサー２は、複数の第１発光素子５の数が、複数の第２発光素子１３の数と同じであるため、複数の第２発光素子１３の列の端に位置する第２発光素子１３の一方（第２発光素子１３ａ）は、１つの第１発光素子５のみと重なっている。

また、複数の第２発光素子１３は、例えばＬＥＤまたはレーザであればよい。本開示の第２発光素子１３は、ＬＥＤである。また、本開示の複数の第２発光素子１３は、複数の第２発光素子１３は、複数の第１発光素子５とともに、第１配線基板７上に実装されており、第１ハウジング９内に配されている。

ここで、本開示の光学センサー２の操作方法を、図４を用いて、説明する。なお、図４中のハッチングは、発光素子が発光していることを示している。

本開示の光学センサー２は、複数の第１発光素子５と複数の第２発光素子１３とを順次点灯させることによって、検出部２ａの呈色を測定する。具体的には、まず、図４（a）に示すように、第１ステップとして、本開示の光学センサー２を、複数の第１，２発光素子５，１３の一端側（本開示の光学センサー２では、第１方向の負側の端部）から、２つの第１発光素子５と１つの第２発光素子１３とを発光させる。このとき、複数の第１，２発光素子５，１３は、第１波長の光を発している。

次に、図４（ｂ）に示すように、第２ステップとして、１つの第１発光素子５と２つの第２発光素子１３とを発光させる。そして、複数の第１，２発光素子５，１３を第１方向に向かって順次発光させることによって、第１波長での測定を完了する。なお、それぞれのステップにおいて３つの発光素子が発光することになるが、あるステップとその次のステップにおいて、発光する３つの発光素子のうち２つの発光素子は両方のステップで発光するように発光させる。

次に、上記と同様の手順によって、複数の第１，２発光素子５，１３を第２波長で順次発光させながら測定を行ない、１回の測定を完了する。

なお、本開示の操作方法では、第１発光素子５と第２発光素子１３を同時に発光させるため、複数の第１レンズ１２ａのそれぞれは、２つの第１発光素子５および１つの第２発光素子１３、または１つの第１発光素子５および２つの第２発光素子１３の光を集光することになる。

測定結果の一例を図５に模式的に示す。なお、図５は、仮に第１〜３呈色ラインＬ１〜３の全てが呈色している場合を示している（実際の測定時には、第１〜３呈色ラインＬ１〜３の全てが呈色するとは限らない。）。また、図５の横軸は時間であり、縦軸は反射光の強度を示す。

図５では、第１波長で測定した際に、２つのピークが出ている。これは、第１呈色ラインＬ１および第３呈色ラインＬ３が呈色していることを示している。また、第１波長は、第３呈色ラインＬ３よりも第１呈色ラインＬ１に反応することから、強度が大きい方が第１呈色ラインＬ１を示している。

また、図５では、第２波長で測定した際にも、２つのピークが出ている。これは、第２呈色ラインＬ２および第３呈色ラインＬ３が呈色していることを示している。また、第２波長は、第３呈色ラインＬ３よりも第２呈色ラインＬ２に反応することから、強度が大きい方が第２呈色ラインＬ２を示している。

以上のように、本開示の測定装置１では、測定することができる。

また、複数の第１発光素子５は、試験片２の検出部２ａの呈色部２ｃおよび非呈色部２ｄに対向していてもよい。言い換えれば、検出部２ａにおける複数の照射領域は、呈色部２ｃおよび非呈色部２ｄも含まれていてもよい。その結果、受光素子６の出力として、呈色部２ｃでの光強度と非呈色部２ｄの光強度が異なることから、検量線などに基づかなくても、呈色部２ｃが呈色したか否かを測定することができる。

また、本開示の受光素子６は、散乱光を受光する。そのため、第１波長は、第２波長に比較して波長が大きいことから、散乱光としての強度が低減しやすい。そのため、例えば測定装置１に増幅回路を設け、複数の第１，２発光素子５，１３を発光させる際に、第１波長での発光時の増幅率を、第２波長での発光時の増幅率よりも大きくしてもよい。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良などが可能である。

上述した実施形態では、複数の第１，２発光素子５，１３同士が隣接している例を説明したが、図６に示すように、複数の第１，２発光素子５，１３同士の間に受光素子６が配されていてもよい。

１ 測定装置
２ 試験片
２ａ 検出部
２ｂ 点着部
２ｃ 呈色部
２ｄ 非呈色部
３ 光学センサー
４ 第１筐体
４ａ 点着ウィンドウ
４ｂ 観測用ウィンドウ
５ 第１発光素子
６ 受光素子
７ 第１配線基板
８ 第２配線基板
９ 第１ハウジング
１０ 第２ハウジング
１１ 第２筐体
１２ レンズ１２
１２ａ 第１レンズ
１２ｂ 第２レンズ
１３ 第２発光素子
Ｄ１ 第１方向
Ｄ２ 第２方向
Ｌ１ 第１呈色ライン
Ｌ２ 第２呈色ライン
Ｌ３ 第３呈色ライン
Ｒ１ 第１領域
Ｒ２ 第２領域

Claims (5)

1. 試験片と、
   前記試験片に対向した光学センサーと、を備え、
   前記光学センサーは、第１波長および第２波長の光を発し、一列に配された複数の第１発光素子と、前記複数の第１発光素子の光を受光する受光素子と、を備えた、測定装置。
2. 前記光学センサーは、前記第１、第２波長の光を発し、前記複数の第１発光素子に沿って一列に配された複数の第２発光素子をさらに有しており、
   前記複数の第２発光素子は、前記複数の第１発光素子に対して、前記複数の第１、第２発光素子の配列方向にずれて配されている、請求項１に記載の測定装置。
3. 前記複数の第２発光素子のそれぞれは、前記第１、第２発光素子の配列方向に直交する方向において、前記複数の第１発光素子と重なる領域に配されている、請求項２に記載の測定装置。
4. 前記複数の第１発光素子の数は、前記複数の第２発光素子の数と同じである、請求項２または３に記載の測定装置。
5. 前記試験片は、複数の呈色部と複数の非呈色部を有しており、
   前記光学センサーの前記複数の第１発光素子は、前記複数の呈色部および非呈色部に対向している、請求項１〜４のいずれかに記載の測定装置。