JP2021052696A - Method for estimating concentration of target substance and concentration estimation device - Google Patents

Method for estimating concentration of target substance and concentration estimation device Download PDF

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幸生 古川
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Abstract

To provide a concentration estimation method and device which can estimate efficiently and accurately the concentration of a target substance since a volume dispersion correction can be performed when the volume dispersion correction is effective.SOLUTION: A method comprises: an acquisition step of acquiring a number N of a plurality of subsections formed by dividing a sample containing a target substance and a number Nq of subsections not containing the target substance; and an estimation step of estimating from the N and the Nq the concentration of the target substance contained in the sample. The method further comprises a determination step of determining whether it is performed in a normal mode in which the estimation is performed without correcting the volume dispersion of the plurality of subsections or a volume dispersion correction mode in which the estimation is performed by correcting the volume dispersion of the plurality of subsections.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本発明は、核酸などの標的物質の濃度推定方法、及び濃度推定装置に関する。 The present invention relates to a method for estimating the concentration of a target substance such as nucleic acid, and a concentration estimation device.

近年、病原の特定や癌の治療方針の決定に際して特定の塩基配列を有する核酸(標的核酸)の濃度を用いる技術の開発が進められている。標的核酸を定量分析する方法として、核酸数を増幅するPCR(Polymerase Chain Reaction)法と、標的核酸に結合すると蛍光を発する蛍光プローブとを組み合わせた方法が、精力的に開発されている。標的核酸の濃度と蛍光を発する色素の濃度は相関があるので、蛍光強度から標的核酸の濃度を測定することができる。しかし、一般に、蛍光強度が微弱であるため階調を正確に測定することは困難である。 In recent years, the development of a technique using the concentration of a nucleic acid (target nucleic acid) having a specific base sequence has been promoted when identifying a pathogen and determining a treatment policy for cancer. As a method for quantitative analysis of a target nucleic acid, a method combining a PCR (Polymerase Chain Reaction) method for amplifying the number of nucleic acids and a fluorescent probe which emits fluorescence when bound to the target nucleic acid has been energetically developed. Since there is a correlation between the concentration of the target nucleic acid and the concentration of the dye that emits fluorescence, the concentration of the target nucleic acid can be measured from the fluorescence intensity. However, in general, it is difficult to accurately measure the gradation because the fluorescence intensity is weak.

この課題に対する解として、蛍光強度の階調の測定を必要としない、digital PCR(以下、dPCRと表記する)法が知られている。dPCR法では、標的核酸が含まれる溶液を多数の小区画に分割し、区画毎にPCRを行って、蛍光発光の有無を調べる。全区画数に対する蛍光を発しない区画数の比率から、標的核酸濃度を推定する。 As a solution to this problem, a digital PCR (hereinafter referred to as dPCR) method, which does not require measurement of the gradation of fluorescence intensity, is known. In the dPCR method, the solution containing the target nucleic acid is divided into a large number of small compartments, and PCR is performed for each compartment to check for the presence or absence of fluorescence emission. The target nucleic acid concentration is estimated from the ratio of the number of compartments that do not emit fluorescence to the total number of compartments.

非特許文献1は、dPCR法を用いた核酸濃度の測定装置を開示する。その中で、オイル内に生成した多数の小さい液滴を小区画として使用する方式は、ランニングコストの低減や小型化で有利である。液滴を小区画として使用する方式では、ポアソン分布を利用して標的核酸濃度を推定するが、この推定方法は、液滴の大きさが同じであることを前提としている。 Non-Patent Document 1 discloses a nucleic acid concentration measuring device using the dPCR method. Among them, the method of using a large number of small droplets generated in the oil as small compartments is advantageous in reducing running cost and miniaturization. In the method using droplets as subsections, the target nucleic acid concentration is estimated using the Poisson distribution, but this estimation method assumes that the droplet sizes are the same.

小区画の体積がガウス分布と見なせる場合の標的核酸濃度の推定方法について、非特許文献2に開示されている。また特許文献1は、小区画の体積の、平均体積に比較した体積変動値(変動係数、CV,coefficient of variation)に依存した補正因子を、全区画数に対する蛍光を発しない区画数の比率に乗ずることで補正する方法を開示する。具体的には、小区画の体積分布をモデル曲線に適合させ、モデル曲線を用いて補正因子を推定する方法について開示されている。 Non-Patent Document 2 discloses a method for estimating the target nucleic acid concentration when the volume of the subsection can be regarded as a Gaussian distribution. Further, Patent Document 1 sets a correction factor that depends on the volume fluctuation value (coefficient of variation, CV, feedback of variation) of the volume of the small compartments as compared with the average volume, to the ratio of the number of compartments that do not emit fluorescence to the total number of compartments. Disclose a method of correcting by multiplying. Specifically, a method of adapting the volume distribution of a subsection to a model curve and estimating a correction factor using the model curve is disclosed.

小区画の形状が球体である場合、小区画の輪郭画像を取得し、輪郭画像から、各小区画の直径を抽出し、小区画の体積を求めればよい。直径の抽出には、二値化処理や円形パターンをテンプレートとしたテンプレートマッチングのような画像処理方法を用いることができる。 When the shape of the subsection is a sphere, the contour image of the subsection may be acquired, the diameter of each subsection may be extracted from the contour image, and the volume of the subsection may be obtained. Image processing methods such as binarization processing and template matching using a circular pattern as a template can be used for diameter extraction.

特開2018−46819号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-46819

L.Cao et al.,Biosensors and Bioelectronics,vol.90,pages459−474(2017).L. Cao et al. , Biosensors and Bioelectronics, vol. 90, pages459-474 (2017). N.Majumdar et al.,Scientific Reports,vol.7,Article number:9617(2017).N. Majumdar et al. , Scientific Reports, vol. 7. Article number: 9617 (2017).

dPCR法においては、計測された小区画の個数が多いほど測定値の信頼性が高いく、一般的には、数千個から1万個程度の小区画を用いて処理を行っている。球体である小区画の体積分散を補正して標的核酸の濃度を推定するには、すべての球体の体積、すなわち直径、を知ることが望まれる。球体の直径は数10μmから200μm程度であり、精度よく球体の直径を求めるためには高倍率で球体の輪郭画像を取得しなければならないが、その場合、数千個から1万個の球体の輪郭画像を取得するのに時間がかかってしまう。さらに、効率よく画像処理を行うためには輪郭画像と蛍光画像を同一の光学系で取得することが望ましいが、蛍光画像を高倍率で取得すると露光時間を長くする必要があり、さらに測定時間が増大する要因となる。 In the dPCR method, the higher the number of measured sub-compartments, the higher the reliability of the measured value. Generally, the treatment is performed using a few thousand to 10,000 sub-compartments. In order to correct the volume dispersion of the subsections of spheres and estimate the concentration of the target nucleic acid, it is desirable to know the volume of all spheres, i.e. the diameter. The diameter of the sphere is about several tens of μm to 200 μm, and in order to obtain the diameter of the sphere accurately, it is necessary to acquire a contour image of the sphere at a high magnification. It takes time to acquire the contour image. Further, in order to perform image processing efficiently, it is desirable to acquire a contour image and a fluorescence image with the same optical system, but if the fluorescence image is acquired at a high magnification, it is necessary to lengthen the exposure time, and the measurement time is further increased. It becomes a factor to increase.

そこで、本発明は、体積分散補正の効果がある場合に体積分散補正を実施することで、効率的に、精度良く標的の濃度を推定できる標的物質の濃度推定方法(装置)を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a method (device) for estimating the concentration of a target substance that can efficiently and accurately estimate the concentration of a target by performing the volume dispersion correction when the effect of the volume dispersion correction is effective. The purpose.

本発明に係る標的物質の濃度推定方法は、標的物質を含む検体を分割してできる複数の小区画の数Nと、前記標的物質を含まない小区画の数Nqを取得する取得工程と、前記Nと前記Nqから前記検体に含まれる前記標的物質の濃度を推定する推定行程と、を有する推定方法であって、前記推定を前記複数の小区画の体積分散を補正せずに行う通常モードと、前記推定を前記複数の小区画の体積分散を補正して行う体積分散補正モードのいずれで行われるかを決定する決定工程を有することを特徴とする。 The method for estimating the concentration of a target substance according to the present invention includes an acquisition step of acquiring the number N of a plurality of subdivisions formed by dividing a sample containing the target substance, the number Nq of the subdivisions not containing the target substance, and the above-mentioned. An estimation method including an estimation process for estimating the concentration of the target substance contained in the sample from N and the Nq, and a normal mode in which the estimation is performed without correcting the volume dispersion of the plurality of subsections. It is characterized by having a determination step of determining which of the volume dispersion correction modes in which the estimation is performed by correcting the volume dispersion of the plurality of subsections.

本発明に係る標的物質の濃度推定装置は、標的物質を含む検体を分割してできる複数の小区画の数Nと、前記標的物質を含まない小区画の数Nqを取得する取得手段と、前記Nと前記Nqから前記検体に含まれる前記標的物質の濃度を推定する推定手段と、を有する推定装置であって、前記推定を前記複数の小区画の体積分散を補正せずに行う通常モードと、前記推定を前記複数の小区画の体積分散を補正して行う体積分散補正モードのいずれで行われるかを決定する決定手段を有することを特徴とする。 The target substance concentration estimation device according to the present invention comprises an acquisition means for acquiring the number N of a plurality of subdivisions formed by dividing a sample containing a target substance, the number Nq of the subdivisions not containing the target substance, and the above. An estimation device having an estimation means for estimating the concentration of the target substance contained in the sample from N and the Nq, and a normal mode in which the estimation is performed without correcting the volume dispersion of the plurality of subsections. It is characterized by having a determining means for determining which of the volume dispersion correction modes in which the estimation is performed by correcting the volume dispersion of the plurality of subsections.

本発明に係る標的物質の濃度推定方法および濃度推定装置によれば、体積分散補正の効果がある場合に体積分散補正を行うことができるので、効率的に、精度良く標的物質の濃度を推定することができる。 According to the target substance concentration estimation method and the concentration estimation device according to the present invention, the volume dispersion correction can be performed when the volume dispersion correction is effective, so that the concentration of the target substance can be estimated efficiently and accurately. be able to.

本発明の実施形態に係る標的物質の濃度推定方法を検証したモンテカルロシミュレーション結果Monte Carlo simulation results verifying the method for estimating the concentration of the target substance according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る標的物質の濃度推定方法を検証したモンテカルロシミュレーション結果Monte Carlo simulation results verifying the method for estimating the concentration of the target substance according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る標的物質の濃度推定方法を検証したモンテカルロシミュレーション結果Monte Carlo simulation results verifying the method for estimating the concentration of the target substance according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る標的物質の濃度推定方法を検証したモンテカルロシミュレーション結果Monte Carlo simulation results verifying the method for estimating the concentration of the target substance according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る標的物質の濃度推定方法を検証したモンテカルロシミュレーション結果Monte Carlo simulation results verifying the method for estimating the concentration of the target substance according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る標的物質の濃度推定方法を検証したモンテカルロシミュレーション結果Monte Carlo simulation results verifying the method for estimating the concentration of the target substance according to the embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施例に係る標的濃度の測定装置の概念図Conceptual diagram of the target concentration measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施例における検査プレートの構造を説明する図The figure explaining the structure of the inspection plate in 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例における画像処理のフローを説明する図The figure explaining the flow of image processing in 1st Example of this invention 本発明の第1の実施例における粒子の蛍光強度分布を説明する図The figure explaining the fluorescence intensity distribution of the particle in 1st Example of this invention. 本発明の第2の実施例における標的濃度の測定装置の概念図Conceptual diagram of the target concentration measuring device in the second embodiment of the present invention 本発明の第2の実施例における輪郭画像Outline image in the second embodiment of the present invention 本発明の第2の実施例における画像処理のフローを説明する図The figure explaining the flow of image processing in the 2nd Example of this invention 本発明の第2の実施例における粒子の体積分布を説明する図The figure explaining the volume distribution of the particle in the 2nd Example of this invention. 本発明の第3の実施例における画像処理のフローを説明する図The figure explaining the flow of image processing in the 3rd Example of this invention

(濃度推定方法)
本発明の実施形態に係る標的物質の濃度推定方法は、以下の各工程を有する。
(1)標的物質を含む検体を分割してできる複数の小区画の数Nと、標的物質を含まない小区画の数Nqを取得する取得工程。
(2)NとNqから検体に含まれる標的物質の濃度を推定する推定行程。
(3)推定を前記複数の小区画の体積分散を補正せずに行う通常モードと、推定を複数の小区画の体積分散を補正して行う体積分散補正モードのいずれで行われるかを決定する決定工程。
(Concentration estimation method)
The method for estimating the concentration of a target substance according to the embodiment of the present invention has the following steps.
(1) An acquisition step of acquiring the number N of a plurality of subsections formed by dividing a sample containing a target substance and the number Nq of the number of subsections not containing the target substance.
(2) An estimation process for estimating the concentration of the target substance contained in the sample from N and Nq.
(3) It is determined whether the estimation is performed in the normal mode in which the estimation is performed without correcting the volume dispersion of the plurality of subsections or the volume dispersion correction mode in which the estimation is performed by correcting the volume dispersion of the plurality of subsections. Decision process.

体積分散補正モードは、小区画の数が多く、体積分散を補正することで標的物質の濃度を精度良く推定することができる場合に有用な方法である。ただし、体積分散補正モードは推定するために比較的時間がかかる、という特徴がある。 The volume dispersion correction mode is a useful method when the number of subdivisions is large and the concentration of the target substance can be estimated accurately by correcting the volume dispersion. However, the volume dispersion correction mode has a feature that it takes a relatively long time to estimate.

一方、通常モードは、小区画の数が少ない場合など、体積分散を補正しなくても、標的物質の濃度を精度良く推定できる場合に有用な方法である。通常モードは、体積分散補正モードに比べて推定するためにかかる時間が少ない、という特徴がある。 On the other hand, the normal mode is a useful method when the concentration of the target substance can be estimated accurately without correcting the volume variance, such as when the number of subsections is small. The normal mode is characterized in that it takes less time to estimate than the volume dispersion correction mode.

本実施形態に係る標的物質の濃度推定方法は、推定の対象となる検体がどれだけの数の小区画に分けられるかに応じて、上記2つのモードを切り替え可能である。その結果、推定の精度を高くすることと、推定にかかる時間を短くすること、の両立を図ることができる。 The method for estimating the concentration of the target substance according to the present embodiment can switch between the above two modes depending on how many subdivisions the sample to be estimated is divided into. As a result, it is possible to achieve both high estimation accuracy and short estimation time.

なお、決定工程が、推定を、通常モードと体積分散補正モードのいずれかで行うかを自動で決定する工程を含んでもよい。 The determination step may include a step of automatically determining whether the estimation is performed in the normal mode or the volume dispersion correction mode.

また、決定工程は、標的物質を含む小区画の数が所定値以上の場合に、推定を体積分散補正モードで行うことを決定してもよい。ここで所定値が任意に設定可能であるが、例えば所定値を400、1600に設定できる。 In addition, the determination step may determine that the estimation is performed in the volume dispersion correction mode when the number of subsections containing the target substance is equal to or greater than a predetermined value. Here, the predetermined value can be arbitrarily set, but for example, the predetermined value can be set to 400 and 1600.

決定工程は、小区画の数と、標的物質を含まない小区画の数との比が基準値以下の場合に、推定を体積分散補正モードで行うことを決定できる。
また決定工程が、複数の小区画の体積分散を補正するために用いられる補正係数に関する情報に基づいて、推定を通常モードと体積分散補正モードのいずれかで行うかを決定する工程を含んでもよい。ここで、補正係数に関する情報は、後述の補正係数や、1から補正係数を引いた補正量(ずれ量)などが挙げられる。
The determination step can determine that the estimation is performed in the volume dispersion correction mode when the ratio of the number of compartments to the number of compartments not containing the target substance is less than or equal to the reference value.
The determination step may also include determining whether the estimation is to be performed in normal mode or volume dispersion correction mode, based on information about the correction coefficients used to correct the volume dispersion of the plurality of compartments. .. Here, as information on the correction coefficient, examples thereof include a correction coefficient described later, a correction amount (deviation amount) obtained by subtracting the correction coefficient from 1.

また、体積分散補正モードは、以下のいずれかのモードによって推定を行うことができる。
(i)複数の小区画の体積確率分布が、正規分布であるとみなして推定を行う正規分布補正モード。
(ii)補正係数に関する情報に基づいて得られる標的物質を含まない小区画の数を用いて推定を行う任意分布補正モード。
Further, the volume dispersion correction mode can be estimated by any of the following modes.
(I) A normal distribution correction mode in which the volume probability distributions of a plurality of subsections are estimated as being normal distributions.
(Ii) An arbitrary distribution correction mode in which an estimation is performed using the number of subsections containing no target substance obtained based on the information on the correction coefficient.

なお、決定工程が自動で行われる場合について説明したが、ユーザ(作業者)から受け付けた指示に基づいて、推定を通常モードと体積分散補正モードのいずれかで行うかを決定する工程を含んでもよい。ユーザからの指示は、スイッチなどを用いて受け付けることができる。 Although the case where the determination process is automatically performed has been described, the process of determining whether to perform the estimation in the normal mode or the volume dispersion correction mode based on the instruction received from the user (worker) may be included. Good. Instructions from the user can be accepted using a switch or the like.

(濃度推定装置)
本発明の実施形態に係る標的物質の濃度推定装置は、以下の各構成を有する。
(Concentration estimation device)
The target substance concentration estimation device according to the embodiment of the present invention has the following configurations.

(1)標的物質を含む検体を分割してできる複数の小区画の数Nと、前記標的物質を含まない小区画の数Nqを取得する取得手段。 (1) An acquisition means for acquiring the number N of a plurality of subsections formed by dividing a sample containing a target substance and the number Nq of the number of subsections not containing the target substance.

(2)NとNqから検体に含まれる標的物質の濃度を推定する推定手段。 (2) An estimation means for estimating the concentration of the target substance contained in the sample from N and Nq.

(3)推定を前記複数の小区画の体積分散を補正せずに行う通常モードと、推定を複数の小区画の体積分散を補正して行う体積分散補正モードのいずれで行われるかを決定する決定手段。 (3) It is determined whether the estimation is performed in the normal mode in which the estimation is performed without correcting the volume dispersion of the plurality of subsections or the volume dispersion correction mode in which the estimation is performed by correcting the volume dispersion of the plurality of subsections. Determining means.

本発明の実施形態に係る標的物質の濃度推定装置は、上記濃度推定方法と同様に、推定の精度を高くすることと、推定にかかる時間を短くすること、の両立を図ることができる。 The concentration estimation device for the target substance according to the embodiment of the present invention can achieve both high estimation accuracy and short estimation time, as in the above concentration estimation method.

なお、決定手段が、推定を、通常モードと体積分散補正モードのいずれかで行うかを自動で決定する工程を行うことができる。 In addition, the determination means can perform a step of automatically determining whether the estimation is performed in the normal mode or the volume dispersion correction mode.

また、決定手段は、標的物質を含む小区画の数が所定値以上の場合に、推定を体積分散補正モードで行うことを決定することができる。ここで、所定値は任意に設定可能である。 In addition, the determination means can determine that the estimation is performed in the volume dispersion correction mode when the number of subsections containing the target substance is equal to or greater than a predetermined value. Here, the predetermined value can be arbitrarily set.

また、決定手段は、小区画の数と、標的物質を含まない小区画の数との比が基準値以下の場合に、推定を体積分散補正モードで行うことを決定することができる。 Further, the determination means can determine that the estimation is performed in the volume dispersion correction mode when the ratio of the number of subsections to the number of subsections not containing the target substance is equal to or less than the reference value.

また、決定手段が、複数の小区画の体積分散を補正するために用いられる補正係数に関する情報に基づいて、推定を通常モードと体積分散補正モードのいずれかで行うかを決定することができる。ここで、補正係数に関する情報は、後述の補正係数や、1から補正係数を引いた補正量(ずれ量)などが挙げられる。 Further, the determining means can determine whether the estimation is performed in the normal mode or the volume dispersion correction mode based on the information about the correction coefficient used to correct the volume dispersion of the plurality of subsections. Here, as information on the correction coefficient, examples thereof include a correction coefficient described later, a correction amount (deviation amount) obtained by subtracting the correction coefficient from 1.

なお、体積分散補正モードは、以下のいずれかのモードによって推定を行うことができる。
(i)複数の小区画の体積確率分布が、正規分布であるとみなして推定を行う正規分布補正モード。
(ii)補正係数に関する情報に基づいて得られる標的物質を含まない小区画の数を用いて推定を行う任意分布補正モード。
The volume dispersion correction mode can be estimated by any of the following modes.
(I) A normal distribution correction mode in which the volume probability distributions of a plurality of subsections are estimated as being normal distributions.
(Ii) An arbitrary distribution correction mode in which an estimation is performed using the number of subsections containing no target substance obtained based on the information on the correction coefficient.

なお、決定手段が、ユーザから受け付けた指示に基づいて、推定を通常モードと体積分散補正モードのいずれかで行うかを決定することができる。 It should be noted that the determination means can determine whether to perform the estimation in the normal mode or the volume dispersion correction mode based on the instruction received from the user.

以下は、本発明の実施形態に係る濃度推定方法(測定方法)、推定装置(測定装置)について、DNAなどの核酸を標的とした場合を例にとり、詳細に説明する。 Hereinafter, the concentration estimation method (measurement method) and the estimation device (measurement device) according to the embodiment of the present invention will be described in detail by taking a case where a nucleic acid such as DNA is targeted as an example.

dPCR法では、標的核酸の含まれる溶液(検体)を多数の小区画に分割し、小区画毎にPCR法を行って、蛍光発光の有無を調べる。そして、全小区画数に対する蛍光を発しない小区画数の比率から、標的核酸濃度を推定するものである。 In the dPCR method, a solution (sample) containing a target nucleic acid is divided into a large number of subsections, and the PCR method is performed for each subsection to check for the presence or absence of fluorescence emission. Then, the target nucleic acid concentration is estimated from the ratio of the number of small compartments that do not emit fluorescence to the total number of small compartments.

<小区画の体積が均一の場合:通常モードに相当>
小区画の大きさが均一である場合を考える。全小区画数(小区画の総数)をN、蛍光を発しない小区画数をN、ネガ小区画率q=N/N、各小区画の体積をvとすると、標的核酸濃度fは、下記式1で表すことができる。
<When the volume of the subsection is uniform: equivalent to normal mode>
Consider the case where the size of the subsections is uniform. Assuming that the total number of compartments (total number of compartments) is N, the number of compartments that do not emit fluorescence is N q , the negative compartment ratio q = N q / N, and the volume of each compartment is v 0 , the target nucleic acid concentration f is It can be expressed by the following equation 1.

Figure 2021052696
Figure 2021052696

上記式1は、次のように導出できる。 The above equation 1 can be derived as follows.

1個の核酸が、全小区画の体積(総体積)V(=Nv)の中の、体積vの空間に入らない確率は、 The probability that one nucleic acid does not enter the space of volume v 0 in the volume (total volume) V (= Nv 0) of all subsections is

Figure 2021052696
である。核酸の存在確率が互いに独立である時、M個の核酸が、総体積V(=Nv)の中の体積vの空間に全く入らない確率は、
Figure 2021052696
Is. When the existence probabilities of nucleic acids are independent of each other, the probability that M nucleic acids do not enter the space of volume v 0 in the total volume V (= Nv 0) is

Figure 2021052696
である。ここで、v≪Vであり、V=Nvであるので、式3は下記式4のように書き直すことができる。
Figure 2021052696
Is. Here, since v 0 << V and V = Nv 0 , Equation 3 can be rewritten as Equation 4 below.

Figure 2021052696
Figure 2021052696

N個の小区画がすべてこの確率で標的核酸が存在しないことになる。よって、この値は標的核酸が存在しない(蛍光を発しない)小区画の個数を全小区画数で割った値、すなわちネガ小区画率、に等しい(式5)。 All N compartments have this probability that the target nucleic acid is absent. Therefore, this value is equal to the number of compartments in which the target nucleic acid does not exist (does not fluoresce) divided by the total number of compartments, that is, the negative compartment ratio (Equation 5).

Figure 2021052696
Figure 2021052696

式5から、標的核酸濃度fは、 From Equation 5, the target nucleic acid concentration f is

Figure 2021052696
と表すことができ、fは式1のように表すことができる。
Figure 2021052696
Can be expressed as, and f can be expressed as in Equation 1.

本実施形態における「通常モード」は、上記式6で標的核酸濃度を算出することを意味する。 The "normal mode" in the present embodiment means that the target nucleic acid concentration is calculated by the above formula 6.

<小区画の体積分散がガウス分布の場合:正規分布補正モードに相当>
平均体積v、全小区画数N、総体積V(=Nv)の小区画群において、体積vのある小区画に1個の核酸が入らない確率は、
<When the volume variance of the subsection is Gaussian distribution: Corresponds to the normal distribution correction mode>
In a subdivision group having an average volume v 0 , the total number of subdivisions N, and a total volume V (= Nv 0 ), the probability that one nucleic acid does not fit in a subdivision having a volume v is

Figure 2021052696
である。M個の核酸が、この小区画に全く入らない確率は、
Figure 2021052696
Is. The probability that M nucleic acids will not fit in this compartment at all is

Figure 2021052696
である。
Figure 2021052696
Is.

平均v、標準偏差σ、でガウス分布(正規分布)をしている小区画群の体積確率分布p(v)は The volume probability distribution p (v) of a subdivision group having a Gaussian distribution (normal distribution) with a mean v 0 and a standard deviation σ is

Figure 2021052696
で表すことができる。
Figure 2021052696
Can be represented by.

ネガ小区画率は式10のように表すことができる。 The negative subdivision ratio can be expressed as in Equation 10.

Figure 2021052696
Figure 2021052696

式10は、次のように変形できる。 Equation 10 can be transformed as follows.

Figure 2021052696
Figure 2021052696

これは、M/Nに関する二次方程式であり、その解は、 This is a quadratic equation for M / N, the solution of which is

Figure 2021052696
で与えられる。ここで、体積変動係数cv(ただしcv=σ/v)で置き換えている。
Figure 2021052696
Given in. Here, it is replaced by the volume coefficient of variation cv (where cv = σ / v 0).

これから、標的核酸濃度fは、 From this, the target nucleic acid concentration f is

Figure 2021052696
と表すことができる。これは、式6と比較して、体積分散の補正が含まれている、と見なすことができる。
Figure 2021052696
It can be expressed as. This can be considered to include the correction of volume variance as compared to Equation 6.

本実施形態における「正規分布補正モード」は、上記式13で標的核酸濃度を算出することを意味する。 The "normal distribution correction mode" in the present embodiment means that the target nucleic acid concentration is calculated by the above formula 13.

上記式10を、x=(Mcv)/Nとして書き直すと以下のようになる。 The above equation 10 can be rewritten as x = (Mcv) / N as follows.

Figure 2021052696
Figure 2021052696

比較のため、体積分散が、平均v、標準偏差σの一様分布である場合を考える。詳細の導出は割愛するが、一様分布に対するネガ小区画率は次のように表すことができる。 For comparison, consider the case where the volume variance is a uniform distribution with mean v 0 and standard deviation σ. Although the details are omitted, the negative subdivision ratio for the uniform distribution can be expressed as follows.

Figure 2021052696
Figure 2021052696

同じく比較のため、体積分散が、平均v、標準偏差σの二値分布である場合を考える。詳細の導出は割愛するが、二値分布に対するネガ小区画率は次のように表すことができる。 Similarly, for comparison, consider the case where the volume variance is a binary distribution with mean v 0 and standard deviation σ. Although the derivation of details is omitted, the negative subdivision ratio for the binary distribution can be expressed as follows.

Figure 2021052696
Figure 2021052696

上記式14、15、16を比較すると、exp項の後ろの括弧内第2項(xの2乗項)までは一致する。これは、xがある程度小さく、xの4乗項以上を無視できる場合は、体積分散が一様分布や二値分布であっても「正規分布補正モード」で補正できることを意味する。また、xがさらに小さく、xの2乗項以上を無視できる場合は、体積分散補正の意味がなく、「通常モード」でよいことを意味する。逆に、xが大きくxの4乗項以上を無視できない場合、体積分散がガウス分布(正規分布)からずれると「正規分布補正モード」では補正できない可能性がある。この場合は、以下で説明する「任意分布補正モード」が有効である。 Comparing the above equations 14, 15 and 16, the second term in parentheses (the squared term of x) after the exp term matches. This means that if x is small to some extent and the fourth or more terms of x can be ignored, even if the volume variance is a uniform distribution or a binary distribution, it can be corrected in the "normal distribution correction mode". Further, when x is smaller and the squared term or more of x can be ignored, it means that the volume dispersion correction is meaningless and the "normal mode" may be used. On the contrary, when x is large and x 4 or more terms cannot be ignored, if the volume variance deviates from the Gaussian distribution (normal distribution), it may not be possible to correct in the "normal distribution correction mode". In this case, the "arbitrary distribution correction mode" described below is effective.

<小区画の体積分散が不定形の場合:任意分布補正モードに相当>
各小区画の体積は既知であるがその分散は不定形である場合を考える。小区画群の体積確率分布をp(v)として、ネガ小区画率は次のように表すことができる。
<When the volume variance of the small section is irregular: Corresponds to the arbitrary distribution correction mode>
Consider the case where the volume of each compartment is known but its variance is amorphous. The negative subdivision ratio can be expressed as follows, where the volume probability distribution of the subdivision group is p (v).

Figure 2021052696
Figure 2021052696

ただし、Δv=v−vである。 However, Δv = v−v 0 .

ここで、小区画毎に、その体積に応じて決まる次式で与えられる体積分散補正係数w(v)を考える。 Here, consider the volume dispersion correction coefficient w (v) given by the following equation, which is determined according to the volume of each subsection.

Figure 2021052696
Figure 2021052696

そして、式20の被積分項にこの体積分散補正係数を掛けて積分する。その結果をq‘とする。 Then, the integrand of Equation 20 is multiplied by this volume dispersion correction coefficient to integrate. Let the result be q'.

Figure 2021052696
Figure 2021052696

q‘は真値を表している。しかし、体積分散補正係数の中に、未知の値であるM/Nが含まれている。 q'represents the true value. However, the volume dispersion correction coefficient includes M / N, which is an unknown value.

そこで、次のような処理を行う。 Therefore, the following processing is performed.

(1)まず、ネガ小区画数/全小区画数から第1のネガ小区画率qを算出する。 (1) First, the first negative subdivision ratio q 1 is calculated from the number of negative subdivisions / the total number of subdivisions.

Figure 2021052696
Figure 2021052696

(2)M/N=−log(q)として式18に代入し、小区画の体積に応じて決まる体積分散補正係数w(v)を決定する。 (2) Substituting into Equation 18 as M / N = -log (q 1 ), the volume dispersion correction coefficient w (v) determined according to the volume of the subsection is determined.

Figure 2021052696
Figure 2021052696

(3)体積分散補正係数を掛けて積分を行い、第2のネガ小区画率qを算出する。 (3) Multiply the volume dispersion correction coefficient to perform integration, and calculate the second negative subdivision ratio q 2.

Figure 2021052696
Figure 2021052696

(4)必要に応じ、新たな体積分散補正係数を掛けて積分を行い、第mのネガ小区画率qを算出する。 (4) If necessary, multiply by a new volume dispersion correction coefficient and perform integration to calculate the mth negative subdivision ratio q m.

Figure 2021052696
Figure 2021052696

このような演算を行うことで、より、真値に近いネガ小区画率、すなわち、標的核酸濃度を推定することができる。 By performing such an operation, the negative compartment ratio closer to the true value, that is, the target nucleic acid concentration can be estimated.

実際には、dPCR法では、各小区画は、ネガ(標的核酸を含まない)かポジ(標的核酸を含む)かの二値を示している。上記(1)から(4)の考え方を踏まえ、以下のような方法で処理を行うことで真値に近い結果が得られることを発明者は発見した。 In fact, in the dPCR method, each compartment shows a binary value of negative (without target nucleic acid) or positive (with target nucleic acid). Based on the above ideas (1) to (4), the inventor has discovered that a result close to the true value can be obtained by performing the processing by the following method.

(a)注目標的を含まないネガ小区画数(Nq1)をカウントし、第1のネガ小区画率qを決定する。 (A) The number of negative subdivisions (N q1 ) not including the target of interest is counted to determine the first negative subdivision ratio q1.

Figure 2021052696
Figure 2021052696

(b)M/N=−log(q)として式18に代入し、小区画毎の第1の体積分散補正係数w(n)を決定する。ここで、nは小区画の番号であり、Δv=v(n)−v、v(n)は小区画nの体積、である。 (B) Substituting into Equation 18 as M / N = -log (q 1 ), the first volume dispersion correction coefficient w 1 (n) for each subsection is determined. Here, n is the number of the subsection n, Δv = v (n) −v 0 , and v (n) is the volume of the subsection n.

Figure 2021052696
Figure 2021052696

(c)ネガの小区画をカウントする際に体積分散補正係数を重みとして掛けてカウントする。すなわち、標的核酸を含まないすべての小区画に対する体積分散補正係数の総和をとる。これを第2のネガ小区画数Nq2、とする。小区画の番号の1からNq1までをネガの小区画、小区画の番号のNq1+1からNまでをポジの小区画、と番号をつけ直した場合、次式のように表せる。 (C) When counting the small sections of the negative, the volume dispersion correction coefficient is multiplied as a weight to count. That is, the sum of the volume dispersion correction coefficients for all the compartments not containing the target nucleic acid is taken. Let this be the number of second negative subdivisions N q2 . When the subsection numbers 1 to N q1 are renumbered as negative subsections and the subsection numbers N q1 +1 to N are positive subsections, it can be expressed as the following equation.

Figure 2021052696
Figure 2021052696

(d)第2のネガ小区画率qを決定する。 (D) The second negative subdivision ratio q 2 is determined.

Figure 2021052696
Figure 2021052696

必要に応じ、以下の(e)、(f)、(g)を繰り返し実行する。 The following (e), (f), and (g) are repeatedly executed as necessary.

(e)M/N=−log(qm−1)として式18に代入し、小区画毎の体積分散補正係数wm−1(n)を決定する。 (E) Substituting into Equation 18 as M / N = -log (q m-1 ), the volume dispersion correction coefficient w m-1 (n) for each subsection is determined.

Figure 2021052696
Figure 2021052696

(f)標的核酸を含まないすべての小区画に対する体積分散補正係数の総和をとる。これを第mのネガ小区画数Nqm、とする。 (F) Sum the volume dispersion correction coefficients for all compartments that do not contain the target nucleic acid. Let this be the number of mth negative subsections N qm .

Figure 2021052696
Figure 2021052696

(g)第mのネガ小区画率qを決定する。 (G) The mth negative subdivision ratio q m is determined.

Figure 2021052696
Figure 2021052696

(h)ネガ小区画数Nqm、ネガ小区画率qが収束した場合、−log(q)を全小区画の平均体積で割った値を標的核酸濃度として出力する。 (H) if negative cubicle number N qm, it is negative cubicle rate q m converges, and outputs a value obtained by dividing -log a (q m) in average volume of all the small compartment as the target nucleic acid concentration.

Figure 2021052696
Figure 2021052696

このような演算を行うことで、小区画の体積分散が不定形であっても、より真値に近いネガ小区画率、すなわち、標的核酸濃度を推定することができる。 By performing such an operation, even if the volume dispersion of the subdivisions is indefinite, the negative subdivision ratio closer to the true value, that is, the target nucleic acid concentration can be estimated.

<信頼区間による体積分散補正要否の判断>
体積Vの中にX個の標的核酸を分散させた液体(母集団)から、体積vの標本を取り出す場合を想定する。例えば、人体から微小の血液を取り出すような場合である、複数回標本を抽出し、中に含まれる標的核酸の数を測定したとすると、v≪Vの場合、標本中の標的核酸の数の分布は、期待値Xv/V、分散Xv/Vの正規分布と近似することができる。すなわち、ある試行による標本中の標的核酸の数は、95.4%の確率で、Xv/V±2√(Xv/V)の間に存在する。
<Judgment of necessity of volume dispersion correction by confidence interval>
It is assumed that a sample of volume v is taken out from a liquid (population) in which X target nucleic acids are dispersed in volume V. For example, if a sample is extracted multiple times and the number of target nucleic acids contained therein is measured, which is the case when minute blood is taken out from the human body, in the case of v << V, the number of target nucleic acids in the sample is measured. The distribution can be approximated to a normal distribution with an expected value of Xv / V and a variance of Xv / V. That is, the number of target nucleic acids in a sample from a trial has a 95.4% probability of being between Xv / V ± 2√ (Xv / V).

ある液体の一部から複数の小区画を生成し、dPCR法により蛍光測定を行った結果、標的核酸を含む小区画の数(ポジ小区画数)がN、全測定対象中の標的核酸の数がMであったとする。この数N、あるいはM、は統計的なバラつきを含む数値であり、2σで考えると、標的核酸の数の真値は、95.4%の確率でM±2√Mの間に存在する。 Generating a plurality of small sections from a portion of a liquid, as a result of fluorescence measurement by dPCR method, the number of small sections containing the target nucleic acid (positive small sections number) N p, the number of target nucleic acid in the total measured Is M. This number N p or M is a numerical value including statistical variation, and when considered in 2σ, the true value of the number of target nucleic acids exists between M ± 2√M with a probability of 95.4%. ..

一つの小区画に複数の標的核酸が入る場合もあるのでN≦Mであるが、便宜上、N=Mとして考える。 N p ≤ M because a plurality of target nucleic acids may be contained in one subsection, but for convenience, it is considered as N p = M.

ポジ小区画数Nが400個の場合、統計的に、2σで40個(比率にして10%)のばらつきを含む数字であり、360個から440個が、95.4%信頼区間となる。また、ポジ小区画数Nが1600個の場合、統計的に、2σで80個(比率にして5%)のばらつきを含む数字であり、1520個から1680個が、95.4%信頼区間となる。 If positive small section number N p is 400, statistically, a number that includes a dispersion of 40 at 2 [sigma] (10% in the ratio), 440 pieces of 360 becomes 95.4% confidence interval. Also, if positive cubicle number N p of 1600, statistically, a number that includes a dispersion of 80 at 2 [sigma] (5% in the ratio), 1680 from 1520 pieces is a 95.4% confidence interval Become.

よって、標的核酸濃度の確度誤差を、95.4%信頼区間で±10%以下とするなら、ポジ小区画数Nとして400個以上であることが望ましい。また、標的核酸濃度の確度誤差を95.4%信頼区間で±5%以下とするなら、ポジ小区画数Nとして1600個以上であることが望ましい。 Therefore, the accuracy error of the target nucleic acid concentration, if 10% or less ± 95.4% confidence interval, it is desirable that 400 or more as a positive cubicle number N p. Further, if the ± 5% or less 95.4% confidence interval of accuracy errors of a target nucleic acid concentration is desirably 1600 or more as a positive cubicle number N p.

すなわち、ポジ小区画数がある基準値以上の場合は、標的核酸濃度の確度が高いことが期待できるので、体積分散補正処理を行う、ある基準値未満の場合は、標的核酸濃度の確度が低いので体積分散補正処理を行わない、といった判断が可能となる。 That is, when the number of positive compartments is equal to or more than a certain reference value, the accuracy of the target nucleic acid concentration can be expected to be high. Therefore, the volume dispersion correction processing is performed. When the number is less than a certain reference value, the accuracy of the target nucleic acid concentration is low. It is possible to determine that the volume dispersion correction process is not performed.

また、体積分散補正処理の要否を決定するポジ小区画数を作業者が任意に設定できるような構成としてもよい。 Further, the configuration may be such that the operator can arbitrarily set the number of positive subdivisions that determine the necessity of the volume dispersion correction processing.

<ネガ小区画率による体積分散補正要否の判断>
小区画の体積が負の値になることはありえない。極端な例として、複数の小区画のうち半分の体積が0、残りの半分の体積が2vであった場合、小区画の体積分散は、平均v、標準偏差v、cv=1となる。実際には体積が0になることはなく、現実のモデルとしてcv値は1以下になると考えても問題ない。
<Judgment of necessity of volume dispersion correction based on negative subdivision ratio>
The volume of the parcel cannot be negative. As an extreme example, if half the volume of a plurality of compartments is 0 and the volume of the other half is 2v 0 , the volume variance of the compartments is mean v 0 , standard deviation v 0 , cv = 1. Become. Actually, the volume does not become 0, and there is no problem even if it is considered that the cv value becomes 1 or less as an actual model.

式13の最後部の分数が体積分散の補正係数である。この補正係数が1と見なせるときは、「通常モード」での処理が適当で、1より有意に大きいときは体積分散補正処理を行うのが適当である。1からのずれ量、すなわち補正量、をaとして、aとqの関係を導く。 The fraction at the end of Equation 13 is the correction coefficient for volume variance. When this correction coefficient can be regarded as 1, the processing in the "normal mode" is appropriate, and when it is significantly larger than 1, it is appropriate to perform the volume dispersion correction processing. Let a be the amount of deviation from 1, that is, the amount of correction, and derive the relationship between a and q.

Figure 2021052696
Figure 2021052696

式32を展開、整理すると以下のようになる。 Equation 32 is expanded and organized as follows.

Figure 2021052696
Figure 2021052696

aとcvを変えた時のqの値を表1に示す。 Table 1 shows the values of q when a and cv are changed.

Figure 2021052696
Figure 2021052696

すなわち、測定結果の確度誤差として1%以下を狙うのであれば、補正量が1%を超える場合は体積分散補正処理を行ったほうがよい。よって、経験的に測定対象の体積分散があらかじめ予測できる場合は、体積分散補正処理の要否について、式33をもとに判断してもよい。 That is, if the accuracy error of the measurement result is aimed at 1% or less, it is better to perform the volume dispersion correction process when the correction amount exceeds 1%. Therefore, if the volume dispersion of the measurement target can be predicted empirically in advance, the necessity of the volume dispersion correction processing may be determined based on the equation 33.

例えば、経験的に、測定対象の体積分散はcv=0.2と見なせる場合、測定結果の確度誤差として1%以下を狙うのであれば、ネガ小区画率qが0.613以下の場合は体積分散補正処理を行ったほうがよい。同様に、確度誤差5%以下の場合は、q≦0.104、確度誤差10%以下の場合は、q≦0.016において体積分散補正処理を行ったほうがよい、といった判断が可能になる。 For example, empirically, when the volume variance of the measurement target can be regarded as cv = 0.2, if the accuracy error of the measurement result is aimed at 1% or less, the volume when the negative subdivision ratio q is 0.613 or less. It is better to perform the dispersion correction process. Similarly, when the accuracy error is 5% or less, it is possible to determine that the volume dispersion correction process should be performed with q ≦ 0.104, and when the accuracy error is 10% or less, the volume dispersion correction process should be performed with q ≦ 0.016.

また、体積分散補正処理の要否を決定するネガ小区画率を作業者が任意に設定できるような構成としてもよい。 In addition, the configuration may be such that the operator can arbitrarily set the negative subdivision ratio that determines the necessity of the volume dispersion correction processing.

<モンテカルロシミュレーションによる検証:ガウス分布>
平均体積v=113pl、標準偏差σ=0.2v、cv値0.2のガウス分布で分布している50万個の小区画群を用意する。そして、その中に所定個数の標的核酸を無作為に配布した母集団を用意する。
<Verification by Monte Carlo simulation: Gaussian distribution>
Prepare a group of 500,000 subdivisions distributed in a Gaussian distribution with an average volume of v 0 = 113 pl, a standard deviation of σ = 0.2 v 0, and a cv value of 0.2. Then, a population in which a predetermined number of target nucleic acids are randomly distributed is prepared.

母集団の中から所定個数の小区画をランダムに抽出した標本を用意し、以下の方法に従い、標的核酸濃度を算出する。これを100回試行し、その平均、標準偏差、最大値、最小値をプロットする。 A sample obtained by randomly extracting a predetermined number of subdivisions from the population is prepared, and the target nucleic acid concentration is calculated according to the following method. This is tried 100 times and its mean, standard deviation, maximum and minimum values are plotted.

(Non)体積分散補正なし
式6に従い、ネガ小区画数と全小区画数の比から標的核酸濃度を算出
(A)正規分布補正
ネガ小区画数と全小区画数の比、およびガウス分布である場合の補正式(式12)に従い標的核酸濃度を算出
(B)任意分布補正
式26、27もしくは式29、30に従い、ネガである小区画の補正係数を考慮してネガ小区画数をカウントし標的核酸濃度を算出
本例は、小区画の体積分散がガウス分布であるため、(A)正規分布補正でも(B)でも同程度に補正できる。
(Non) No volume dispersion correction According to Equation 6, the target nucleic acid concentration is calculated from the ratio of the number of negative compartments to the total number of compartments. (A) Normal distribution correction The ratio of the number of negative compartments to the total number of compartments, and the correction when the distribution is Gaussian. Calculate the target nucleic acid concentration according to the formula (Equation 12) (B) Arbitrary distribution correction According to formulas 26, 27 or 29, 30, the number of negative subdivisions is counted in consideration of the correction coefficient of the negative subdivisions, and the target nucleic acid concentration is calculated. Calculation In this example, since the volume variance of the subsection is Gaussian, it can be corrected to the same extent by either (A) normal distribution correction or (B).

(1)5000個の標的核酸を無作為に配布した場合
算出された標的核酸濃度の結果を図1に示す。(a)は、標本の小区画数が1000個の場合であり、以下同様に、(b)は2000個、(c)は5000個、(d)は10000個、(e)は20000個、(f)は50000個の場合である。
(1) When 5000 target nucleic acids are randomly distributed The results of the calculated target nucleic acid concentrations are shown in FIG. (A) is a case where the number of subsections of the sample is 1000, and similarly, (b) is 2000, (c) is 5000, (d) is 10000, and (e) is 20000. f) is the case of 50,000 pieces.

また、図中、(Non)は体積分散補正なしの場合、(A)は正規分布補正を行った場合、(B1)から(B4)は本実施形態による補正を行った場合であり、添え字は繰り返し回数を意味する。また、縦軸は、標的核酸密度を真値で規格化して表示している。 Further, in the figure, (Non) is the case without volume dispersion correction, (A) is the case where normal distribution correction is performed, and (B1) to (B4) are cases where correction is performed according to the present embodiment. Means the number of repetitions. In addition, the vertical axis represents the target nucleic acid density standardized by a true value.

また、図中、○は100回試行した結果の平均値、エラーバーは±標準偏差×2(2σ)を表している。さらに、平均値の下部の×は最小値、平均値の上部の×は最大値である。 Further, in the figure, ◯ represents the average value of the results of 100 trials, and the error bar represents ± standard deviation × 2 (2σ). Further, x at the bottom of the mean value is the minimum value, and x at the top of the mean value is the maximum value.

本例においては、(a)から(f)に向かって、ポジ小区画数が増えることによるばらつきの減少、すなわち、信頼区間範囲の減少、がみられる。しかし、ネガ小区画率が0.9程度であり、表1の1%のしきい値0.613より大きく、補正しても補正量は1%未満であり、補正する必要がない。実際に、補正の有無で比較しても顕著な差は得られない。 In this example, from (a) to (f), the variation due to the increase in the number of positive subsections is reduced, that is, the confidence interval range is reduced. However, the negative subdivision ratio is about 0.9, which is larger than the threshold value of 0.613 of 1% in Table 1, and the correction amount is less than 1% even if corrected, and there is no need to correct. In fact, no significant difference can be obtained when comparing with and without correction.

(2)25000個数の標的核酸を無作為に配布した場合
算出された標的核酸濃度の結果を図2に示す。表記のルールは図1と同一である。
(2) When 25,000 target nucleic acids are randomly distributed The results of the calculated target nucleic acid concentrations are shown in FIG. The notation rules are the same as in FIG.

本例においては、ネガ小区画率が0.608であり、表2の1%のしきい値0.613より小さい。よって、値の確度誤差1%以下を目指す場合は補正を行ったほうがよい。また、(a)から(f)に向かって、ポジ小区画数が増えることによるばらつきの減少、すなわち、信頼区間範囲の減少、がみられ、特にポジ小区画数が1600個を超える(c)から(f)では補正の効果が顕著である。 In this example, the negative parcel ratio is 0.608, which is smaller than the 1% threshold of 0.613 in Table 2. Therefore, when aiming for a value accuracy error of 1% or less, it is better to perform correction. Further, from (a) to (f), a decrease in variation due to an increase in the number of positive subdivisions, that is, a decrease in the confidence interval range is observed, and in particular, from (c) where the number of positive subdivisions exceeds 1600 (c). In f), the effect of correction is remarkable.

(3)50000個数の標的核酸を無作為に配布した場合
算出された標的核酸濃度の結果を図3に示す。表記のルールは図1と同一である。
(3) When 50,000 target nucleic acids are randomly distributed The results of the calculated target nucleic acid concentrations are shown in FIG. The notation rules are the same as in FIG.

本例においては、ネガ小区画率が0.375であり、表2より、2%程度の補正量となる。(a)から(f)のいずれにおいても補正の効果が顕著である。 In this example, the negative subdivision ratio is 0.375, which is a correction amount of about 2% from Table 2. The effect of the correction is remarkable in any of (a) to (f).

<モンテカルロシミュレーションによる検証:一様分布>
平均体積v=113plで0.1vから1.9vまで一様分布させた50万個の小区画群を想定する。このとき、標準偏差σは0.52v、cv値0.52となる。そして、その中に所定個数の標的核酸を無作為に配布した母集団を用意する。
<Verification by Monte Carlo simulation: uniform distribution>
It assumes 500,000 small parcels which is uniformly distributed from 0.1 v 0 to 1.9V 0 in average volume v 0 = 113pl. At this time, the standard deviation σ is 0.52v 0 and the cv value is 0.52. Then, a population in which a predetermined number of target nucleic acids are randomly distributed is prepared.

母集団の中から所定個数の小区画をランダムに抽出した標本を用意し、以下の方法に従い、標的核酸濃度を算出する。これを100回試行し、その平均、標準偏差、最大値、最小値をプロットする。 A sample obtained by randomly extracting a predetermined number of subdivisions from the population is prepared, and the target nucleic acid concentration is calculated according to the following method. This is tried 100 times and its mean, standard deviation, maximum and minimum values are plotted.

(1)2500個数の標的核酸を無作為に配布した場合
結果を図4に示す。表記のルールは図1と同一である。
(1) When 2500 target nucleic acids are randomly distributed, the results are shown in FIG. The notation rules are the same as in FIG.

本例においては、(a)から(f)に向かって、ポジ小区画数が増えることによるばらつきの減少、すなわち、信頼区間範囲の減少、がみられる。しかし、ネガ小区画率が0.952であり、表1の1%のしきい値0.930より大きく、補正しても補正量は1%未満であり、補正する必要がない。実際に、補正の有無で比較しても顕著な差は得られない。また、正規分布補正と任意分布補正では顕著な差はない。 In this example, from (a) to (f), the variation due to the increase in the number of positive subsections is reduced, that is, the confidence interval range is reduced. However, the negative subdivision ratio is 0.952, which is larger than the threshold value of 0.930 of 1% in Table 1, and the correction amount is less than 1% even if corrected, and there is no need to correct. In fact, no significant difference can be obtained when comparing with and without correction. Moreover, there is no significant difference between the normal distribution correction and the arbitrary distribution correction.

(2)5000個数の標的核酸を無作為に配布した場合
結果を図5に示す。表記のルールは図1と同一である。
(2) When 5000 target nucleic acids are randomly distributed, the results are shown in FIG. The notation rules are the same as in FIG.

本例においては、ネガ小区画率が0.906であり、表2の1%のしきい値0.930より小さい。よって、値の確度誤差1%以下を目指す場合は補正を行ったほうがよい。また、(a)から(f)に向かって、ポジ小区画数が増えることによるばらつきの減少、すなわち、信頼区間範囲の減少、がみられ、特にポジ小区画数が1600個を超える(e)から(f)では補正の効果が確認できる。また、正規分布補正と任意分布補正では顕著な差はない。 In this example, the negative parcel ratio is 0.906, which is smaller than the 1% threshold of 0.930 in Table 2. Therefore, when aiming for a value accuracy error of 1% or less, it is better to perform correction. Further, from (a) to (f), a decrease in variation due to an increase in the number of positive subdivisions, that is, a decrease in the confidence interval range is observed, and in particular, from (e) where the number of positive subdivisions exceeds 1600 (e). In f), the effect of the correction can be confirmed. Moreover, there is no significant difference between the normal distribution correction and the arbitrary distribution correction.

(3)50000個数の標的核酸を無作為に配布した場合
結果を図6に示す。表記のルールは図1と同一である。
(3) When 50,000 target nucleic acids are randomly distributed, the results are shown in FIG. The notation rules are the same as in FIG.

本例においては、10%以上の補正の効果が期待できるので、体積分散補正を行ったほうがよい。また、(A)正規分布補正では、平均値は、若干、真値より大きい値を示しているが、(B)任意分布補正では、より真値に近い結果となっている。本例では、体積分散は一様分布となっており、標的核酸濃度が大きい場合は、ガウス分布からのずれが無視できないことを意味する。また、(B)任意分布補正では、3回繰り返すと収束していることがわかる。 In this example, since the effect of correction of 10% or more can be expected, it is better to perform volume dispersion correction. Further, in (A) normal distribution correction, the average value shows a value slightly larger than the true value, but in (B) arbitrary distribution correction, the result is closer to the true value. In this example, the volume dispersion has a uniform distribution, and when the target nucleic acid concentration is high, it means that the deviation from the Gaussian distribution cannot be ignored. Further, in (B) arbitrary distribution correction, it can be seen that the convergence occurs when the process is repeated three times.

以上より、ネガ小区画率、ポジ小区画数、あるいはその両方により、通常モードで処理を行うか体積分散補正処理を行うかを判断することができる。もちろん、これに限らず、作業者がモードを測定できる、モード切り替えスイッチを装備していてもよい。切り替えスイッチが選択できるモードは、通常モード、自動切り替えモード、正規分布補正モード、任意分布補正モード、の少なくとも2つ、あってもよい。本実施形態に係る標的濃度測定装置は、これらのモードを選択可能に構成されている。 From the above, it is possible to determine whether to perform the processing in the normal mode or the volume dispersion correction processing based on the negative subdivision ratio, the number of positive subdivisions, or both. Of course, the present invention is not limited to this, and a mode changeover switch may be provided so that the operator can measure the mode. There may be at least two modes in which the changeover switch can be selected: a normal mode, an automatic changeover mode, a normal distribution correction mode, and an arbitrary distribution correction mode. The target concentration measuring device according to the present embodiment is configured so that these modes can be selected.

<正規分布補正モードと任意分布補正モードの比較>
すべての小区画の体積情報がわかっている場合は、任意分布補正モードのほうが真値に近い結果となる。よって、蛍光測定と合わせてすべての小区画の体積の測定も実施した場合は任意分布補正モードを用いるほうがよい。
<Comparison between normal distribution correction mode and arbitrary distribution correction mode>
If the volume information of all the subsections is known, the arbitrary distribution correction mode gives a result closer to the true value. Therefore, it is better to use the arbitrary distribution correction mode when the volume of all the subsections is measured together with the fluorescence measurement.

しかし、任意分布補正モードはすべての小区画の体積情報が必要である。例えば、蛍光測定時の光量分布からポジ小区画の体積情報を求めた場合など、一部の体積情報しかない場合は、任意分布補正モードは適用できず、正規分布補正モードを用いるのが適当である。標本の中の一部の集合の体積情報(平均値および標準偏差)から標本の体積情報(平均値および標準偏差を推測することは、統計的に妥当な方法を用いればよい。 However, the arbitrary distribution correction mode requires volume information for all subsections. For example, when the volume information of the positive subsection is obtained from the light intensity distribution at the time of fluorescence measurement, when there is only a part of the volume information, the arbitrary distribution correction mode cannot be applied, and it is appropriate to use the normal distribution correction mode. is there. Inferring the volume information (mean value and standard deviation) of a sample from the volume information (mean value and standard deviation) of a part of the set in the sample may use a statistically valid method.

また、経験的に、測定対象の平均体積や体積変動量(標準偏差/平均値)がわかっている場合は、その値をもとに、正規分布補正モードによる補正を実施すればよい。 In addition, if the average volume and volume fluctuation amount (standard deviation / average value) of the measurement target are known empirically, correction by the normal distribution correction mode may be performed based on the values.

〔第1の実施例〕
以下、図面を参照しながら、本発明の第1の実施例に係る標的濃度測定装置について説明する。
[First Example]
Hereinafter, the target concentration measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

<測定装置>
図7は、本実施例に係る標的濃度測定装置の概念図である。図中、101は、測定対象である検査プレートである、これの詳細は後述する。103はLEDからなる励起光源、105はコリメートレンズ、107は検査プレート101含まれる蛍光プローブの吸収スペクトルに対応した波長フィルタ、109はダイクロイックミラーである。111は対物レンズ、113は、蛍光プローブから発光した蛍光の波長を選択的に透過する波長フィルタ、115は結像レンズ、117は撮像素子であるCCDである。
<Measuring device>
FIG. 7 is a conceptual diagram of the target concentration measuring device according to this embodiment. In the figure, reference numeral 101 denotes an inspection plate to be measured, the details of which will be described later. 103 is an excitation light source composed of an LED, 105 is a collimating lens, 107 is a wavelength filter corresponding to the absorption spectrum of the fluorescent probe included in the inspection plate 101, and 109 is a dichroic mirror. 111 is an objective lens, 113 is a wavelength filter that selectively transmits the wavelength of fluorescence emitted from the fluorescent probe, 115 is an imaging lens, and 117 is a CCD that is an image sensor.

ダイクロイックミラー109は、励起光を反射し、蛍光を透過するように波長特性が選択されている。 The wavelength characteristics of the dichroic mirror 109 are selected so as to reflect the excitation light and transmit the fluorescence.

121は画像取得システムであり、123は画像処理システムである。また、125は測定モード選択スイッチである。 121 is an image acquisition system, and 123 is an image processing system. Reference numeral 125 denotes a measurement mode selection switch.

<検査プレート>
検査プレート101の構造について、図8を用いて説明する。図3は、本実施例に係る小区画を保持する検査プレート101の構造の一例を示す図である。図8(a)は検査プレート101の断面図である。図8(b)は検査プレート101の平面図である。検査プレート101は、標的核酸と試薬(プライマ、蛍光プローブ等のPCR法の実行に必要となる化学物質を含む薬剤)を混ぜた溶液を、オイル221内で複数の粒子222として保持する器具である。この粒子222が小区画に相当する。
<Inspection plate>
The structure of the inspection plate 101 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing an example of the structure of the inspection plate 101 that holds the small section according to the present embodiment. FIG. 8A is a cross-sectional view of the inspection plate 101. FIG. 8B is a plan view of the inspection plate 101. The test plate 101 is an instrument that holds a solution of a mixture of a target nucleic acid and a reagent (a drug containing a chemical substance necessary for performing a PCR method such as a primer and a fluorescent probe) as a plurality of particles 222 in oil 221. .. The particles 222 correspond to subsections.

検査プレート101は、スペーサ228を上部プレート226と下部プレート227で挟んだ構造であり、2枚のプレートの間にはオイル221が充填されている。溶液220は、注射器等により加圧されて溶液注入部223に注入され、粒子生成部224が備える多孔質膜により多数の粒子222が生成される。本実施の形態では、多孔質膜を粒子生成に用いるが、マイクロ流路チップ等を用いてもよい。粒子222は、オイル221より比重が大きいため、下部プレート227の上に粒子同士が重ならないように配置される。 The inspection plate 101 has a structure in which a spacer 228 is sandwiched between an upper plate 226 and a lower plate 227, and oil 221 is filled between the two plates. The solution 220 is pressurized by a syringe or the like and injected into the solution injection unit 223, and a large number of particles 222 are generated by the porous membrane provided in the particle generation unit 224. In the present embodiment, the porous membrane is used for particle generation, but a microchannel chip or the like may be used. Since the particles 222 have a higher specific gravity than the oil 221, the particles 222 are arranged on the lower plate 227 so that the particles do not overlap with each other.

検査プレート101中の複数の粒子222に存在する標的核酸は一般的に知られているPCR法により増幅されている。 The target nucleic acids present in the plurality of particles 222 in the test plate 101 are amplified by a commonly known PCR method.

<撮像>
画像取得システム121は、励起光源103のON/OFF、CCD117による撮像を制御して、画像を取得し、取得した画像を画像処理システム123に転送する機能を有する。
<Imaging>
The image acquisition system 121 has a function of controlling ON / OFF of the excitation light source 103 and imaging by the CCD 117 to acquire an image and transfer the acquired image to the image processing system 123.

図7を用いて、蛍光画像の撮像について説明する。 Imaging of a fluorescence image will be described with reference to FIG. 7.

まず、検査プレート101を所望の位置に設置する。この位置は、CCD117と結像関係にある。 First, the inspection plate 101 is installed at a desired position. This position has an imaging relationship with CCD117.

次いで、励起光源103を点灯する。発せられた励起光は、コリメートレンズ105により概ね平行光に変換され、波長フィルタ107に到達する。波長フィルタ107は、蛍光プローブの吸収スペクトルに合わせて所望の波長帯域のみを透過する特性を有している。波長フィルタ107を透過した励起光はダイクロイックミラー109によって反射され、対物レンズ111を介して検査プレート101に照射される。 Next, the excitation light source 103 is turned on. The emitted excitation light is converted into substantially parallel light by the collimating lens 105 and reaches the wavelength filter 107. The wavelength filter 107 has a property of transmitting only a desired wavelength band according to the absorption spectrum of the fluorescent probe. The excitation light transmitted through the wavelength filter 107 is reflected by the dichroic mirror 109 and is irradiated to the inspection plate 101 via the objective lens 111.

検査プレート101の中の粒子222に含まれる蛍光プローブは励起光を吸収し、それより長波長の蛍光を発する。複数の粒子222により発せられた蛍光は対物レンズ111により概ね平行光に変換され、ダイクロイックミラー109を透過し、波長フィルタ113に到達する。波長フィルタ113は、蛍光プローブの蛍光スペクトルに合わせて所望の波長帯域のみを透過する特性を有している。波長フィルタ13を透過した蛍光は結像レンズ115によってCCD117上に結像される。 The fluorescent probe contained in the particles 222 in the inspection plate 101 absorbs the excitation light and emits fluorescence having a longer wavelength than that. The fluorescence emitted by the plurality of particles 222 is converted into substantially parallel light by the objective lens 111, passes through the dichroic mirror 109, and reaches the wavelength filter 113. The wavelength filter 113 has a property of transmitting only a desired wavelength band according to the fluorescence spectrum of the fluorescent probe. The fluorescence transmitted through the wavelength filter 13 is imaged on the CCD 117 by the imaging lens 115.

蛍光画像の例を図8(b)に示す。標的核酸を含む粒子では、蛍光プローブが標的核酸と結合することで活性化されており明るい蛍光を示す。また、標的核酸を含まない粒子では、活性化していない蛍光プローブからの弱い蛍光が観察される。 An example of a fluorescence image is shown in FIG. 8 (b). In the particles containing the target nucleic acid, the fluorescent probe is activated by binding to the target nucleic acid and exhibits bright fluorescence. Also, in particles that do not contain the target nucleic acid, weak fluorescence from unactivated fluorescent probes is observed.

また、図には示していないが、検査プレート101はXY可動ステージ上に配置されていてもよい。この場合、XY可動ステージによって検査プレート101の場所を変えて複数の画像を取得することで解析に用いる粒子数を増やすことができる。 Further, although not shown in the figure, the inspection plate 101 may be arranged on the XY movable stage. In this case, the number of particles used for analysis can be increased by acquiring a plurality of images by changing the location of the inspection plate 101 by the XY movable stage.

<画像処理>
画像処理システム123は、画像取得システム121から転送された画像データをもとに、ネガ粒子の判別、粒子体積の推定、ネガ粒子の判別、体積分散を考慮したネガ粒子数の推定、標的核酸濃度の出力、といった機能を有する。以下、画像処理のフロー(濃度推定方法)について、図9を用いて説明する。図中の「小区画」は本実施例の「粒子」を意味する。
<Image processing>
The image processing system 123 discriminates negative particles, estimates particle volume, discriminates negative particles, estimates the number of negative particles in consideration of volume dispersion, and targets nucleic acid concentration based on the image data transferred from the image acquisition system 121. It has a function such as output of. Hereinafter, the flow of image processing (density estimation method) will be described with reference to FIG. The "subsection" in the figure means the "particle" of this embodiment.

(a)測定モードの設定
測定モード選択スイッチ125を用いて測定モードを設定する。測定モードは、「通常オード」、「自動選択モード」、「体積分散補正モード」から選択する。
(A) Measurement mode setting The measurement mode is set using the measurement mode selection switch 125. The measurement mode is selected from "normal ode", "automatic selection mode", and "volume dispersion correction mode".

体積分散補正モードは全部の測定対象領域における前記注目標的を含む小区画の総数が基準値以上の場合に選択できる。また、体積分散モードは、全部の測定対象領域における、前記複数の小区画の総数と前記注目標的を含まない小区画の数の比が基準値以下の場合に選択できる。 The volume dispersion correction mode can be selected when the total number of subsections including the target of interest in the entire measurement target region is equal to or greater than the reference value. Further, the volume dispersion mode can be selected when the ratio of the total number of the plurality of subsections to the number of subsections not including the target of interest in the entire measurement target region is equal to or less than the reference value.

(b)蛍光画像の取得
上記したとおりである。
(B) Acquisition of fluorescence image As described above.

(c)ネガ比率(ネガ小区画率)の決定(取得工程)
まず、図8(b)のような蛍光画像から、各粒子の蛍光強度を抽出する。そして、あるしきい値以上の強度を示す粒子はポジ粒子、しきい値未満の強度を示す粒子はネガ粒子、と判定する。
(C) Determination of negative ratio (negative subdivision ratio) (acquisition process)
First, the fluorescence intensity of each particle is extracted from the fluorescence image as shown in FIG. 8B. Then, it is determined that the particles having an intensity equal to or higher than a certain threshold value are positive particles, and the particles having an intensity lower than the threshold value are negative particles.

蛍光強度の計測例を図10に示す。これは蛍光強度の分布を示すヒストグラムであり、横軸は蛍光強度、縦軸はその度数を示している。蛍光強度の単位をつけるとすれば画像輝度情報のdigitであるが、その絶対値に意味はない。この例においては、50digits以上の粒子をポジ、未満の粒子をネガと判定すればよい。 An example of measuring the fluorescence intensity is shown in FIG. This is a histogram showing the distribution of fluorescence intensity, the horizontal axis shows the fluorescence intensity, and the vertical axis shows the frequency. If a unit of fluorescence intensity is given, it is a digit of image luminance information, but its absolute value has no meaning. In this example, particles having 50 digits or more may be determined to be positive, and particles having less than 50 digits may be determined to be negative.

全粒子数をN、ポジ粒子の個数をNp、ネガ粒子の個数をNqとしてメモリに格納する。さらに、ネガ粒子数を全粒子数Nで割ったネガ比率を、qとしてメモリに格納する。 The total number of particles is N, the number of positive particles is Np, and the number of negative particles is Nq, which are stored in the memory. Further, the negative ratio obtained by dividing the number of negative particles by the total number of particles N is stored in the memory as q.

必ずしも各粒子の蛍光強度を保存しておく必要はないが、データの検証のため保存しておいてもよい。 It is not always necessary to store the fluorescence intensity of each particle, but it may be stored for verification of the data.

(d)通常モードが選択されている場合、分岐する。(決定工程)
(e)全粒子の平均体積vを取得
予め、粒子の平均体積が経験的に把握されていて、その値がメモリに格納されている場合、その値を参照する。あるいは、ポジ粒子の蛍光強度からポジ粒子の平均体積を類推し、その値が全体の平均体積に等しいもの、としてもよい。また、実施例2で示すように、輪郭画像を取得し、その画像から平均体積を求めてもよい。
(D) Branch when the normal mode is selected. (Decision process)
(E) Obtaining the average volume v 0 of all particles If the average volume of particles is empirically grasped in advance and the value is stored in the memory, the value is referred to. Alternatively, the average volume of the positive particles may be estimated from the fluorescence intensity of the positive particles, and the value may be equal to the overall average volume. Further, as shown in the second embodiment, a contour image may be acquired and the average volume may be obtained from the image.

(f)標的核酸濃度の出力(標的物質の濃度の推定工程)
−log(q)/vを標的核酸の濃度として出力する。出力は、ディスプレイなどの表示装置に表示したり、プリンタで印字したり、メモリに格納する、など様々な方法がある。
(F) Output of target nucleic acid concentration (step of estimating the concentration of target substance)
-Log (q) / v 0 is output as the concentration of the target nucleic acid. There are various methods for outputting the output, such as displaying it on a display device such as a display, printing it with a printer, or storing it in a memory.

(g)体積分散補正モードが選択されている場合、分岐する。(決定工程)
(h)全粒子の平均体積vおよび体積変動量(cv)を取得
予め、粒子の平均体積、および体積変動量(cv)が経験的に把握されていて、その値がメモリに格納されている場合、その値を参照する。あるいは、ポジ粒子の蛍光強度からポジ粒子の平均体積および体積変動量を類推し、その値が全体と等しいものとしてもよい。また、実施例2で示すように、輪郭画像を取得し、その画像から平均体積および体積変動量を求めてもよい。
(G) When the volume dispersion correction mode is selected, branching occurs. (Decision process)
(H) Obtaining the average volume v 0 and the volume fluctuation amount (cv) of all particles In advance, the average volume and the volume fluctuation amount (cv) of the particles are empirically grasped, and the values are stored in the memory. If so, refer to that value. Alternatively, the average volume and volume fluctuation amount of the positive particles may be estimated from the fluorescence intensity of the positive particles, and the values may be equal to the whole. Further, as shown in Example 2, a contour image may be acquired and the average volume and the amount of volume fluctuation may be obtained from the image.

(i)標的核酸濃度の出力
式13に従って体積分散補正を行った標的核酸の濃度を出力する。出力は、ディスプレイなどの表示装置に表示したり、プリンタで印字したり、メモリに格納する、など様々な方法がある。
(I) Output of target nucleic acid concentration The concentration of the target nucleic acid corrected for volume dispersion according to Equation 13 is output. There are various methods for outputting the output, such as displaying it on a display device such as a display, printing it with a printer, or storing it in a memory.

(j)ポジ粒子数による分岐
自動選択モードが選択されているとこの分岐に到達する。
(J) Branching based on the number of positive particles This branching is reached when the automatic selection mode is selected.

ポジ粒子数が1600個以上である時、測定結果は信頼区間95.4%で誤差±5%以内であることが期待できる。その場合、より、測定値の確度を高めるために体積分散補正を実施する。逆にポジ粒子数が1600個未満であるときは、通常モードとする。 When the number of positive particles is 1600 or more, the measurement result can be expected to have a confidence interval of 95.4% and an error of ± 5% or less. In that case, volume dispersion correction is performed in order to further improve the accuracy of the measured value. On the contrary, when the number of positive particles is less than 1600, the normal mode is set.

ここでは、体積分散補正を行うか否かのしきい値を、ポジ粒子数1600個、としたがこれに限ったものではなく、信頼区間95.4%で誤差±10%以内を許容する場合は、ポジ粒子数400個をしきい値とすればよい。また、作業者が任意の値を設定できるような構成としてもよい。 Here, the threshold value for whether or not to perform volume dispersion correction is set to 1600 positive particles, but it is not limited to this, and a case where an error of ± 10% or less is allowed in a confidence interval of 95.4%. The threshold value may be 400 positive particles. Further, the configuration may be such that the operator can set an arbitrary value.

本実施例によれば、体積分散補正の効果が高い場合に体積分散補正を実施する構成とすることで、測定時間を短縮することができる。 According to this embodiment, the measurement time can be shortened by performing the volume dispersion correction when the effect of the volume dispersion correction is high.

〔第2の実施例〕
体積分散補正モードにおいて、各粒子の体積を実際に測定することでさらに標的核酸濃度の精度を向上することができる。
[Second Example]
In the volume dispersion correction mode, the accuracy of the target nucleic acid concentration can be further improved by actually measuring the volume of each particle.

以下、図面を参照しながら、本発明の第2の実施例に係る標的濃度測定装置について説明する。 Hereinafter, the target concentration measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図11は本発明の第2の実施例に係る標的濃度測定装置の概念図である。図7と共通する部位には同一の番号を付加し、説明は省略する。 FIG. 11 is a conceptual diagram of the target concentration measuring device according to the second embodiment of the present invention. The same numbers are added to the parts common to those in FIG. 7, and the description thereof will be omitted.

<測定装置>、<検査プレート>については第1の実施例と同様であり、説明は省略する。 The <measuring device> and <inspection plate> are the same as those in the first embodiment, and the description thereof will be omitted.

<撮像>
第1の実施例と異なり、粒子の輪郭画像を撮像するため、検査プレート101の透過像を撮影するためのLEDからなる照明光源119が設けられている。
<Imaging>
Unlike the first embodiment, in order to capture the contour image of the particles, an illumination light source 119 composed of LEDs for capturing a transmitted image of the inspection plate 101 is provided.

輪郭画像の撮像について説明する。 The imaging of the contour image will be described.

励起光源103を消灯し、照明光源119を点灯する、発せられた照明光は検査プレート101に照射される。検査プレート101を透過した光は、対物レンズ111および結像レンズ115によってCCD117上に結像される。ダイクロイックミラー109および波長フィルタ113は、蛍光画像と輪郭画像の位置ずれが起きないように挿入したままとする。 The emission light emitted by turning off the excitation light source 103 and turning on the illumination light source 119 is applied to the inspection plate 101. The light transmitted through the inspection plate 101 is imaged on the CCD 117 by the objective lens 111 and the imaging lens 115. The dichroic mirror 109 and the wavelength filter 113 are left inserted so as not to cause a misalignment between the fluorescence image and the contour image.

輪郭画像の例を図12に示す。標的核酸を含む粒子も標的核酸を含まない粒子も共にエッジ部が暗い状態で結像される。 An example of the contour image is shown in FIG. Both the particles containing the target nucleic acid and the particles not containing the target nucleic acid are imaged with dark edges.

ここでは、蛍光画像と輪郭画像とで照明の仕方を変えている。これは、蛍光画像を用いて輪郭を抽出しようとした場合エッジが暗いためにエラーを起こすこと、を避けるためである。 Here, the lighting method is changed between the fluorescence image and the contour image. This is to avoid an error due to dark edges when trying to extract contours using a fluorescent image.

<画像処理>
画像処理システム123は、画像取得システム121から転送された画像データをもとに、ネガ粒子の判別、粒子体積の推定、ネガ粒子の判別、体積分散を考慮したネガ粒子数の推定、標的核酸濃度の出力、といった機能を有する。以下、画像処理のフローについて、図13を用いて説明する。本実施例による体積分散補正を「任意分布補正」と称している。
<Image processing>
The image processing system 123 discriminates negative particles, estimates particle volume, discriminates negative particles, estimates the number of negative particles in consideration of volume dispersion, and targets nucleic acid concentration based on the image data transferred from the image acquisition system 121. It has a function such as output of. Hereinafter, the flow of image processing will be described with reference to FIG. The volume dispersion correction according to this embodiment is referred to as "arbitrary distribution correction".

(a)蛍光画像の取得
第1の実施例と同様である。
(A) Acquisition of Fluorescent Image The same as in the first embodiment.

(b)ネガ比率(ネガ小区画率)の決定
まず、図8(b)のような蛍光画像から、各粒子をナンバリングしつつ、その蛍光強度を抽出する。そして、あるしきい値以上の強度を示す粒子はポジ粒子、しきい値未満の強度を示す粒子はポジ粒子、と判定する。想定された粒子の数をNとして、判定結果は、例えば、g(n)、ただしnは1からNの整数、としてメモリに格納される。ここで、ポジ粒子に対してg(n)=0、g(n)=1、である。
(B) Determination of Negative Ratio (Negative Subsection Ratio) First, the fluorescence intensity of each particle is extracted from the fluorescence image as shown in FIG. 8 (b) while numbering each particle. Then, it is determined that the particles exhibiting an intensity equal to or higher than a certain threshold value are positive particles, and the particles exhibiting an intensity lower than the threshold value are positive particles. The determination result is stored in the memory as, for example, g (n), where n is an integer from 1 to N, where N is the assumed number of particles. Here, g (n) = 0 and g (n) = 1 with respect to the positive particles.

全粒子数をN、ポジ粒子の個数をNp1、ネガ粒子の個数をNq1としてメモリに格納する。さらに、ネガ粒子数を全粒子数Nで割ったネガ比率を、qとしてメモリに格納する。 The total number of particles is N, the number of positive particles is N p1 , and the number of negative particles is N q1 . Further, the negative ratio obtained by dividing the number of negative particles by the total number of particles N is stored in the memory as q 1.

必ずしも各粒子の蛍光強度を保存しておく必要はないが、データの検証のため保存しておいてもよい。 It is not always necessary to store the fluorescence intensity of each particle, but it may be stored for verification of the data.

(c)粒子体積の取得
上記した手法で、輪郭画像を取得する。時間とともに粒子が移動するなどの経時変化の影響を小さくするために、輪郭画像の取得は蛍光画像の取得と連続して実施してもよい。得られた図12のような輪郭画像から、蛍光データに合わせて粒子をナンバリングし、各粒子の直径を抽出する。これは二値化処理や円形パターンをテンプレートとしたテンプレートマッチングなどの一般的に知られた方法を用いる。さらに、直径の値から球の値に変換し、粒子番号とその体積を対応付けて、画像取得システム121が有するメモリに格納する。例えば、v(n)、ただしnは1からNの整数、としてメモリに格納される。
(C) Acquisition of particle volume An outline image is acquired by the above method. In order to reduce the influence of time-dependent changes such as the movement of particles with time, the acquisition of the contour image may be performed continuously with the acquisition of the fluorescence image. From the obtained contour image as shown in FIG. 12, the particles are numbered according to the fluorescence data, and the diameter of each particle is extracted. This uses commonly known methods such as binarization and template matching using a circular pattern as a template. Further, the value of the diameter is converted into the value of the sphere, and the particle number and the volume thereof are associated with each other and stored in the memory of the image acquisition system 121. For example, v (n), where n is an integer from 1 to N, is stored in memory.

粒子の体積の計測例を図14に示す。これは体積の分布を示すヒストグラムであり、横軸は粒子の体積、縦軸はその個数を示している。また、その平均体積は113plであった。この平均体積はvとしてメモリに格納される。 An example of measuring the volume of particles is shown in FIG. This is a histogram showing the volume distribution, the horizontal axis shows the volume of particles, and the vertical axis shows the number of particles. The average volume was 113 pl. This average volume is stored in memory as v 0.

(d)補正係数の決定
式25に従い、各粒子の体積分散補正係数wm−1(n)をメモリに格納する。ここで、mは2以上の整数である。
(D) Determination of correction coefficient According to Equation 25, the volume dispersion correction coefficient w m-1 (n) of each particle is stored in the memory. Here, m is an integer of 2 or more.

演算に必要なのはネガ粒子の体積分散補正係数なので、粒子番号の1からNq1までをネガ粒子、粒子番号のNq1+1からNまでをポジ粒子、と番号をつけ直して1からNq1までのNq1個の体積分散補正係数を保存してもよい。 Since the volume dispersion correction coefficient of the negative particles is required for the calculation, renumber the particle numbers 1 to N q1 as negative particles and the particle numbers N q1 +1 to N as positive particles, and renumber them from 1 to N q1 . The volume dispersion correction coefficient of N q1 may be stored.

(d)補正係数の決定
ネガ粒子の体積分散補正係数wm−1(n)の総和を第mのネガ粒子数Nqmとしてメモリに格納する。
(D) Determination of correction coefficient The sum of the volume dispersion correction coefficients w m-1 (n) of the negative particles is stored in the memory as the number of mth negative particles N qm.

番号のつけ直しをしない場合、第mのネガ粒子数Nqmは、行ベクトルg(n)と列ベクトルwm−1(n)の積、として計算することもできる。 Without renumbering, the number of mth negative particles N qm can also be calculated as the product of the row vector g (n) and the column vector w m-1 (n).

(f)第mのネガ比率の決定
第mのネガ粒子数Nqmを全粒子数で割ったネガ比率(第mのネガ比率)を計算し、qとしてメモリに格納する。
(F) Determination of the mth negative ratio The negative ratio (the mth negative ratio) obtained by dividing the number of mth negative particles N qm by the total number of particles is calculated and stored in the memory as q m.

(g)収束の判断
第mのネガ粒子数Nqmと第m−1のネガ粒子数Nq(m−1)とを比較し、これがある設定されたしきい値より小さいか否かを調べる。否の場合は、m=m+1として、(d)からの工程を繰り返す。このしきい値は、例えば0.5個とする。
(G) Judgment of convergence Compare the number of negative particles N qm of the mth and the number of negative particles N q (m-1) of the m-1 to check whether this is smaller than a certain set threshold value. .. If no, the process from (d) is repeated with m = m + 1. This threshold value is, for example, 0.5.

(f)標的核酸濃度の出力
−log(q)/vを標的核酸の濃度として出力する。出力は、ディスプレイなどの表示装置に表示したり、プリンタで印字したり、メモリに格納する、など様々な方法がある。
(F) Output of target nucleic acid concentration −log (q m ) / v 0 is output as the target nucleic acid concentration. There are various methods for outputting the output, such as displaying it on a display device such as a display, printing it with a printer, or storing it in a memory.

本実施例によれば、各粒子の体積を実際に測定し、その値をもとに体積分散補正を実施できるので、標的核酸濃度の精度を向上することができる。 According to this embodiment, the volume of each particle can be actually measured, and the volume dispersion correction can be performed based on the value, so that the accuracy of the target nucleic acid concentration can be improved.

〔第3の実施例〕
自動選択モードにおいて、補正量が大きい場合には体積分散補正モードに移行するように構成することで、より効果的に標的核酸濃度の精度を向上することができる。
[Third Example]
In the automatic selection mode, when the correction amount is large, the accuracy of the target nucleic acid concentration can be improved more effectively by configuring the mode to shift to the volume dispersion correction mode.

以下、図面を参照しながら、本発明の第3の実施例に係る標的濃度測定装置について説明する。装置構成については図7と同様であり説明は省略する。 Hereinafter, the target concentration measuring apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The device configuration is the same as in FIG. 7, and the description thereof will be omitted.

<測定装置>、<検査プレート>、<撮像>については第1の実施例と同様であり、説明は省略する。 The <measuring device>, <inspection plate>, and <imaging> are the same as those in the first embodiment, and the description thereof will be omitted.

<画像処理>
画像処理システム123は、画像取得システム121から転送された画像データをもとに、ネガ粒子の判別、粒子体積の推定、ネガ粒子の判別、体積分散を考慮したネガ粒子数の推定、標的核酸濃度の出力、といった機能を有する。以下、画像処理のフローについて図15を用いて説明する。図中の「小区画」は本実施例の「粒子」を意味する。なお、測定モードは「自動選択モード」が選択されているものとする。
<Image processing>
The image processing system 123 discriminates negative particles, estimates particle volume, discriminates negative particles, estimates the number of negative particles in consideration of volume dispersion, and targets nucleic acid concentration based on the image data transferred from the image acquisition system 121. It has a function such as output of. Hereinafter, the flow of image processing will be described with reference to FIG. The "subsection" in the figure means the "particle" of this embodiment. It is assumed that the "automatic selection mode" is selected as the measurement mode.

(a)蛍光画像の取得
第1の実施例と同様である。
(A) Acquisition of Fluorescent Image The same as in the first embodiment.

(b)体積変動量初期値の設定
補正量を見積もるためには体積変動量を把握しておく必要がある。例えば経験的に測定対象の体積変動量が把握できている場合はその値をcvとしてメモリに格納しておく。もしくは作業者が任意の数値を入力可能な構成としてもよい。
(B) Setting the initial value of the volume fluctuation amount In order to estimate the correction amount, it is necessary to grasp the volume fluctuation amount. For example, if the volume fluctuation amount of the measurement target can be grasped empirically, the value is stored in the memory as cv 0. Alternatively, the configuration may be such that the operator can input an arbitrary numerical value.

(c)ネガ比率(ネガ小区画率)の決定
第1の実施例と同様である。
(C) Determining the negative ratio (negative subdivision ratio) The same as in the first embodiment.

(d)補正量による分岐
補正量があるしきい値以上となる場合は体積分散補正モードに移行する。補正量のしきい値をaとすると、式32を参考に、以下の条件式が得られる。
(D) Branching by correction amount When the correction amount exceeds a certain threshold value, the mode shifts to the volume dispersion correction mode. Assuming that the threshold value of the correction amount is a 0 , the following conditional expression can be obtained with reference to the equation 32.

Figure 2021052696
Figure 2021052696

式34を展開、整理すると以下のようになる。 Equation 34 is expanded and organized as follows.

Figure 2021052696
Figure 2021052696

例えば、cv=0.52、補正量しきい値a=1%とした場合、表1より、ネガ比率q≦0.930となる。すなわち、ネガ比率がある基準値以下の場合は体積分散補正モードに移行するように判断することができる。 For example, when cv 0 = 0.52 and the correction amount threshold value a 0 = 1%, the negative ratio q ≦ 0.930 is obtained from Table 1. That is, when the negative ratio is equal to or less than a certain reference value, it can be determined to shift to the volume dispersion correction mode.

分岐の判断については、ネガ比率がある基準値以下の場合は体積分散補正モードに移行するように設定してもよく、また、補正量があるしきい値以上となる場合は体積分散補正モードに移行するように設定してもよい。また、これらのしきい値は作業者が任意に設定可能な構成としてもよい。 Regarding the judgment of branching, if the negative ratio is below a certain reference value, it may be set to shift to the volume dispersion correction mode, and if the correction amount exceeds a certain threshold value, it may be set to the volume dispersion correction mode. It may be set to migrate. Further, these threshold values may be configured to be arbitrarily set by the operator.

(e)全粒子の平均体積vを取得
予め、粒子の平均体積が経験的に把握されていて、その値がメモリに格納されている場合、その値を参照する。あるいは、ポジ粒子の蛍光強度からポジ粒子の平均体積を類推し、その値が全体の平均体積に等しいもの、としてもよい。また、実施例2で示すように、輪郭画像を取得し、その画像から平均体積を求めてもよい。
(E) Obtaining the average volume v 0 of all particles If the average volume of particles is empirically grasped in advance and the value is stored in the memory, the value is referred to. Alternatively, the average volume of the positive particles may be estimated from the fluorescence intensity of the positive particles, and the value may be equal to the overall average volume. Further, as shown in the second embodiment, a contour image may be acquired and the average volume may be obtained from the image.

(f)標的核酸濃度の出力
−log(q)/vを標的核酸の濃度として出力する。出力は、ディスプレイなどの表示装置に表示したり、プリンタで印字したり、メモリに格納する、など様々な方法がある。
(F) Output of target nucleic acid concentration −log (q) / v 0 is output as the target nucleic acid concentration. There are various methods for outputting the output, such as displaying it on a display device such as a display, printing it with a printer, or storing it in a memory.

(g)全粒子の平均体積vおよび体積変動量(cv)を取得
予め、粒子の平均体積、および体積変動量(cv)が経験的に把握されていて、その値がメモリに格納されている場合、その値を参照する。あるいは、ポジ粒子の蛍光強度からポジ粒子の平均体積および体積変動量を類推し、その値が全体と等しいものとしてもよい。また、実施例2で示すように、輪郭画像を取得し、その画像から平均体積および体積変動量を求めてもよい。
(G) Obtaining the average volume v 0 and volume fluctuation amount (cv) of all particles The average volume and volume fluctuation amount (cv) of all particles are empirically grasped in advance, and the values are stored in the memory. If so, refer to that value. Alternatively, the average volume and volume fluctuation amount of the positive particles may be estimated from the fluorescence intensity of the positive particles, and the values may be equal to the whole. Further, as shown in Example 2, a contour image may be acquired and the average volume and the amount of volume fluctuation may be obtained from the image.

(h)標的核酸濃度の出力
式13に従って体積分散補正を行った標的核酸の濃度を出力する。出力は、ディスプレイなどの表示装置に表示したり、プリンタで印字したり、メモリに格納する、など様々な方法がある。
(H) Output of target nucleic acid concentration The concentration of the target nucleic acid corrected for volume dispersion according to Equation 13 is output. There are various methods for outputting the output, such as displaying it on a display device such as a display, printing it with a printer, or storing it in a memory.

本実施例において、第1の実施例で述べたような、ポジ粒子数による分岐の判断、を併用する構成としてもよい。 In this embodiment, as described in the first embodiment, the determination of branching based on the number of positive particles may be used in combination.

本実施例によれば、体積分散補正の効果が高い場合に体積分散補正を実施する構成とすることで、測定時間を短縮することができる。 According to this embodiment, the measurement time can be shortened by performing the volume dispersion correction when the effect of the volume dispersion correction is high.

101 検査プレート
103 励起光源
105 コリメートレンズ
107 波長フィルタ
109 ダイクロイックミラー
111 対物レンズ
113 波長フィルタ
115 結像レンズ
117 CCD
119 照明光源
121 画像取得システム
123 画像処理システム
125 測定モード選択スイッチ
221 オイル
222 粒子
223 溶液注入部
224 粒子生成部
226 上部プレート
227 下部プレート
228 スペーサ
101 Inspection plate 103 Excitation light source 105 Collimating lens 107 Wavelength filter 109 Dichroic mirror 111 Objective lens 113 Wavelength filter 115 Imaging lens 117 CCD
119 Illumination light source 121 Image acquisition system 123 Image processing system 125 Measurement mode selection switch 221 Oil 222 Particles 223 Solution injection part 224 Particle generation part 226 Upper plate 227 Lower plate 228 Spacer

Claims (27)

標的物質を含む検体を分割してできる複数の小区画の数Nと、前記標的物質を含まない小区画の数Nqを取得する取得工程と、
前記Nと前記Nqから前記検体に含まれる前記標的物質の濃度を推定する推定行程と、を有する推定方法であって、
前記推定を前記複数の小区画の体積分散を補正せずに行う通常モードと、
前記推定を前記複数の小区画の体積分散を補正して行う体積分散補正モードのいずれで行われるかを決定する決定工程を有することを特徴とする標的物質の濃度推定方法。
An acquisition step of acquiring the number N of a plurality of subsections formed by dividing a sample containing a target substance and the number Nq of the number of subsections not containing the target substance.
An estimation method including an estimation process for estimating the concentration of the target substance contained in the sample from the N and the Nq.
In a normal mode in which the estimation is performed without correcting the volume variance of the plurality of subsections,
A method for estimating the concentration of a target substance, which comprises a determination step of determining which of the volume dispersion correction modes in which the estimation is performed by correcting the volume dispersion of the plurality of subsections.
前記決定工程が、
前記推定を、前記通常モードと前記体積分散補正モードのいずれかで行うかを自動で決定する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の濃度推定方法。
The determination process
The concentration estimation method according to claim 1, further comprising a step of automatically determining whether the estimation is performed in the normal mode or the volume dispersion correction mode.
前記決定工程は、
前記標的物質を含む小区画の数が所定値以上の場合に、前記推定を前記体積分散補正モードで行うことを決定することを特徴とする請求項2に記載の濃度推定方法。
The determination step is
The concentration estimation method according to claim 2, wherein when the number of subsections containing the target substance is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the estimation is performed in the volume dispersion correction mode.
前記所定値が任意に設定可能であることを特徴とする請求項3に記載の濃度推定方法。 The concentration estimation method according to claim 3, wherein the predetermined value can be arbitrarily set. 前記決定工程は、
前記小区画の数と、前記標的物質を含まない小区画の数との比が基準値以下の場合に、前記推定を前記体積分散補正モードで行うことを決定することを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載の濃度推定方法。
The determination step is
2. The concentration estimation method according to any one of 4 to 4.
前記決定工程が、前記複数の小区画の体積分散を補正するために用いられる補正係数に関する情報に基づいて、前記推定を前記通常モードと前記体積分散補正モードのいずれかで行うかを決定する工程を含むことを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載の濃度推定方法。 A step of determining whether the estimation is performed in the normal mode or the volume dispersion correction mode based on the information about the correction coefficient used for correcting the volume dispersion of the plurality of subsections. The concentration estimation method according to any one of claims 2 to 5, wherein the concentration estimation method comprises. 前記体積分散補正モードは、前記複数の小区画の体積確率分布が、正規分布であるとみなして前記推定を行う正規分布補正モードと、前記補正係数に関する情報に基づき前記標的物質を含まない小区画の数を用いて前記推定を行う任意分布補正モードのいずれかによって前記推定を行うことを特徴とする請求項6に記載の濃度推定方法。 The volume dispersion correction mode includes a normal distribution correction mode in which the volume probability distribution of the plurality of subsections is regarded as a normal distribution and the estimation is performed, and a subsection that does not include the target substance based on information on the correction coefficient. The concentration estimation method according to claim 6, wherein the estimation is performed by any of the arbitrary distribution correction modes in which the estimation is performed using the number of. 前記決定工程が、ユーザから受け付けた指示に基づいて、前記推定を前記通常モードと前記体積分散補正モードのいずれかで行うかを決定する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の濃度推定方法。 The concentration according to claim 1, wherein the determination step includes a step of determining whether the estimation is performed in the normal mode or the volume dispersion correction mode based on an instruction received from the user. Estimating method. 標的物質を含む検体を分割してできる複数の小区画の数Nと、前記標的物質を含まない小区画の数Nqを取得する取得手段と、
前記Nと前記Nqから前記検体に含まれる前記標的物質の濃度を推定する推定手段と、を有する推定装置であって、
前記推定を前記複数の小区画の体積分散を補正せずに行う通常モードと、
前記推定を前記複数の小区画の体積分散を補正して行う体積分散補正モードのいずれで行われるかを決定する決定手段を有することを特徴とする標的物質の濃度推定装置。
An acquisition means for acquiring the number N of a plurality of subdivisions formed by dividing a sample containing a target substance and the number Nq of the subdivisions not containing the target substance.
An estimation device including an estimation means for estimating the concentration of the target substance contained in the sample from the N and the Nq.
In a normal mode in which the estimation is performed without correcting the volume variance of the plurality of subsections,
A device for estimating the concentration of a target substance, which comprises a determining means for determining which of the volume dispersion correction modes in which the estimation is performed by correcting the volume dispersion of the plurality of subsections.
前記決定手段が、前記推定を、前記通常モードと前記体積分散補正モードのいずれかで行うかを自動で決定する工程を行うことを特徴とする請求項9に記載の濃度推定装置。 The concentration estimation device according to claim 9, wherein the determination means automatically determines whether the estimation is performed in the normal mode or the volume dispersion correction mode. 前記決定手段は、前記標的物質を含む小区画の数が所定値以上の場合に、前記推定を前記体積分散補正モードで行うことを決定することを特徴とする請求項10に記載の濃度推定装置。 The concentration estimation device according to claim 10, wherein the determination means determines that the estimation is performed in the volume dispersion correction mode when the number of subsections containing the target substance is equal to or greater than a predetermined value. .. 前記所定値が任意に設定可能であることを特徴とする請求項11に記載の濃度推定装置。 The concentration estimation device according to claim 11, wherein the predetermined value can be arbitrarily set. 前記決定手段は、前記小区画の数と、前記標的物質を含まない小区画の数との比が基準値以下の場合に、前記推定を前記体積分散補正モードで行うことを決定することを特徴とする請求項9乃至12のいずれか1項に記載の濃度推定装置。 The determining means determines that the estimation is performed in the volume dispersion correction mode when the ratio of the number of the sub-compartments to the number of sub-compartments containing no target substance is equal to or less than a reference value. The concentration estimation device according to any one of claims 9 to 12. 前記決定手段が、前記複数の小区画の体積分散を補正するために用いられる補正係数に関する情報に基づいて、前記推定を前記通常モードと前記体積分散補正モードのいずれかで行うかを決定することを特徴とする請求項9乃至13のいずれか1項に記載の濃度推定装置。 The determining means determines whether the estimation is performed in the normal mode or the volume dispersion correction mode, based on the information about the correction coefficients used to correct the volume variance of the plurality of compartments. The concentration estimation device according to any one of claims 9 to 13, wherein the concentration estimation device is characterized. 前記体積分散補正モードは、前記複数の小区画の体積確率分布が、正規分布であるとみなして前記推定を行う正規分布補正モードと、前記補正係数に関する情報に基づき前記標的物質を含まない小区画の数を用いて前記推定を行う任意分布補正モードのいずれかによって前記推定を行うことを特徴とする請求項14に記載の濃度推定装置。 The volume dispersion correction mode includes a normal distribution correction mode in which the volume probability distribution of the plurality of subsections is regarded as a normal distribution and the estimation is performed, and a subsection that does not include the target substance based on information on the correction coefficient. The concentration estimation device according to claim 14, wherein the estimation is performed by any of the arbitrary distribution correction modes in which the estimation is performed using the number of. 前記決定手段が、ユーザから受け付けた指示に基づいて、前記推定を前記通常モードと前記体積分散補正モードのいずれかで行うかを決定することを特徴とする請求項9に記載の濃度推定装置。 The concentration estimation device according to claim 9, wherein the determination means determines whether the estimation is performed in the normal mode or the volume dispersion correction mode based on an instruction received from the user. 注目標的を含む検体を分割した複数の小区画のうち、前記複数の小区画の総数と、前記注目標的を含まない小区画の数の比から標的濃度を推定する、標的濃度の測定装置において、
前記複数の小区画の体積分散を補正しない通常モードと、
前記複数の小区画の体積分散を補正する体積分散補正モードの
2つの測定モードを有することを特徴とする標的濃度の測定装置。
In a target concentration measuring device that estimates the target concentration from the ratio of the total number of the plurality of compartments to the number of compartments not containing the target of interest among the plurality of compartments obtained by dividing the sample containing the target of interest.
A normal mode in which the volume variance of the plurality of subsections is not corrected and
A device for measuring a target concentration, which comprises two measurement modes of a volume dispersion correction mode for correcting the volume dispersion of the plurality of subsections.
前記通常モードと前記体積分散補正モードとを自動で切り替える自動選択モードを有することを特徴とする請求項17に記載の標的濃度の測定装置。 The target concentration measuring apparatus according to claim 17, further comprising an automatic selection mode for automatically switching between the normal mode and the volume dispersion correction mode. 作業者が任意に切り替え可能なモード切り替えスイッチを有し、
モード切り替えスイッチは、前記通常モードと、前記体積分散補正モードと、前記自動選択モード、の少なくとも2つを選択可能であることを特徴とする請求項17または18に記載の標的濃度の測定装置。
It has a mode changeover switch that can be switched by the operator.
The target concentration measuring device according to claim 17 or 18, wherein the mode changeover switch can select at least two of the normal mode, the volume dispersion correction mode, and the automatic selection mode.
前記注目標的を含む小区画の総数が基準値以上の場合は体積分散補正モードを選択することを特徴とする請求項18に記載の標的濃度の測定装置。 The target concentration measuring apparatus according to claim 18, wherein a volume dispersion correction mode is selected when the total number of subsections including the target of interest is equal to or greater than a reference value. 前記基準値が、400個、あるいは1600個であることを特徴とする請求項20に記載の標的濃度の測定装置。 The device for measuring a target concentration according to claim 20, wherein the reference value is 400 or 1600. 前記基準値が、任意に設定可能であることを特徴とする請求項20に記載の標的濃度の測定装置。 The device for measuring a target concentration according to claim 20, wherein the reference value can be arbitrarily set. 前記複数の小区画の総数と前記注目標的を含まない小区画の数の比が基準値以下の場合は体積分散補正モードを選択することを特徴とする請求項18に記載の標的濃度の測定装置。 The target concentration measuring apparatus according to claim 18, wherein the volume dispersion correction mode is selected when the ratio of the total number of the plurality of compartments to the number of compartments not including the target of interest is equal to or less than a reference value. .. 前記基準値が、前記複数の小区画の体積変動量(標準偏差/平均値)によって決まる量であることを特徴とする請求項23に記載の標的濃度の測定装置。 The target concentration measuring device according to claim 23, wherein the reference value is an amount determined by a volume fluctuation amount (standard deviation / average value) of the plurality of subsections. 前記基準値が、任意に設定可能であることを特徴とする請求項23に記載の標的濃度の測定装置。 The device for measuring a target concentration according to claim 23, wherein the reference value can be arbitrarily set. 補正量がある基準値以上の場合は体積分散補正モードを選択することを特徴とする請求項18に記載の標的濃度の測定装置。 The target concentration measuring device according to claim 18, wherein the volume dispersion correction mode is selected when the correction amount is equal to or larger than a certain reference value. 前記体積分散補正モードは正規分布補正モードと任意分布補正モードを有することを特徴とする請求項17に記載の標的濃度の測定装置。 The target concentration measuring device according to claim 17, wherein the volume dispersion correction mode has a normal distribution correction mode and an arbitrary distribution correction mode.
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