JP2021196172A - Specimen inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書及び図面に開示の実施形態は、検体検査装置に関する。 The embodiments disclosed in this specification and drawings relate to a sample testing apparatus.
被検物質を測定する技術が知られている。例えば、上記技術では、被検物質と特異的に結合する抗体等を固定化した磁性粒子と光導波路とを用いて、磁場を印加することにより非特異的に光導波路表面に吸着した粒子を除去する。これにより、被検物質の量として、例えば、抗原濃度等を測定することができる。しかし、上記技術において、磁性粒子の濃度が不足している場合、被検物質の測定に影響を及ぼす可能性がある。例えば、被検物質の測定結果として、誤って陽性の可能性が高いと判定する可能性がある。 Techniques for measuring test substances are known. For example, in the above technique, particles non-specifically adsorbed on the surface of an optical waveguide are removed by applying a magnetic field using magnetic particles and an optical waveguide on which an antibody or the like specifically bound to a test substance is immobilized. do. Thereby, for example, the antigen concentration or the like can be measured as the amount of the test substance. However, in the above technique, if the concentration of the magnetic particles is insufficient, it may affect the measurement of the test substance. For example, as a result of measuring the test substance, it may be erroneously determined that there is a high possibility of being positive.
本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、測定精度を向上させることである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決される課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。 One of the problems to be solved by the embodiments disclosed in the present specification and the drawings is to improve the measurement accuracy. However, the problems solved by the embodiments disclosed in the present specification and the drawings are not limited to the above problems. The problem corresponding to each effect by each configuration shown in the embodiment described later can be positioned as another problem.
実施形態に係る検体検査装置は、光導波路と、磁場発生器と、光源と、光検出器と、検出部とを備える。前記光導波路は、測定対象物質と特異的に結合する第1物質が固定化されたセンシングエリアを有する。前記磁場発生器は、前記測定対象物質と特異的に結合する第2物質が結合された磁性微粒子を移動させる磁場を発生する。前記光源は、前記光導波路に光を入射させる。前記光検出器は、前記光導波路から出射または反射される光を検出する。前記検出部は、前記光検出器が検出した光信号に基づいて、前記磁性粒子の不足を検出する。 The sample inspection device according to the embodiment includes an optical waveguide, a magnetic field generator, a light source, a photodetector, and a detection unit. The optical waveguide has a sensing area in which a first substance that specifically binds to the substance to be measured is immobilized. The magnetic field generator generates a magnetic field for moving magnetic fine particles to which a second substance specifically bound to the substance to be measured is bound. The light source causes light to enter the optical waveguide. The photodetector detects light emitted or reflected from the optical waveguide. The detection unit detects the shortage of the magnetic particles based on the optical signal detected by the photodetector.
以下、添付図面を参照して、検体検査装置の実施形態を詳細に説明する。なお、実施形態は、以下の実施形態に限られるものではない。また、一つの実施形態に記載した内容は、原則として他の実施形態にも同様に適用される。 Hereinafter, embodiments of the sample testing apparatus will be described in detail with reference to the attached drawings. The embodiment is not limited to the following embodiments. Further, in principle, the contents described in one embodiment are similarly applied to other embodiments.
図1は、本実施形態に係る検体検査装置1の構成の一例を示すブロック図である。図2は、図1に示す反応ユニット2の構成の一例を示す図である。図1に示すように、検体検査装置1は、反応ユニット2及び測定システム3を備える。反応ユニット2は、検体検査装置1に対して着脱可能である。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of the sample inspection device 1 according to the present embodiment. FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the reaction unit 2 shown in FIG. As shown in FIG. 1, the sample inspection device 1 includes a reaction unit 2 and a
まず、図2を用いて、反応ユニット2について説明する。 First, the reaction unit 2 will be described with reference to FIG.
反応ユニット2は、図2に示すように、筐体21、透明基板22、光導波路23及び保護部材24を有する。筐体21の下面の一部は開口しており、その開口部内には、透明基板22上に、光導波路23及び保護部材24を薄膜技術で形成したチップが嵌め込まれる。保護部材24の一部は開口されている(開口端24a)。また、筐体21、光導波路23及び保護部材24等によって反応容器201が形成される。なお、反応ユニット2は、その内部、すなわち反応容器201に、被検対象(被検物質)を含む試料溶液を収容可能に構成される。
As shown in FIG. 2, the reaction unit 2 has a
筐体21は、例えば樹脂等で形成される。筐体21の下面には第1の凹部が形成されている。第1の凹部の上面の一部には反応容器201の上面及び側面を構成する第2の凹部が形成されている。そして、第1の凹部には上から順に保護部材24、光導波路23及び透明基板22が配置されている。また、第2の凹部の上面の一端部近傍に筐体21を上方に貫通してその内部の反応容器201に試料溶液及び試薬等を導入するための孔21aが形成され、他端部近傍に筐体21を上方に貫通して反応容器201から空気を逃がすための孔21bが形成されている。なお、孔21a及び孔21bは、それぞれ複数形成されてもよい。
The
透明基板22は、例えば樹脂又は光学ガラス等で形成される。透明基板22は、測定システム3に設けられる光源311から入射された光を光導波路23へ通過させる。また、透明基板22は、光導波路23から入射された光を測定システム3に設けられる光検出器312へ通過させる。
The transparent substrate 22 is made of, for example, resin or optical glass. The transparent substrate 22 allows light incident from the
光導波路23は、光が透過する材料、例えば樹脂又は光学ガラス等により形成される。樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂及びアクリル樹脂等を用いることができる。光導波路23は、透明基板22から入射して透明基板22へと出射する光の光路となる。すなわち、光導波路23は、光ファイバーにおけるコア(心材)同様の役割機能を果たす。そして、保護部材24及び透明基板22は、光導波路23の素材とは異なった屈折率の素材で形成され、光導波路23との境界面で光を全反射させ、光を光導波路23内に閉じ込めるクラッドとしての機能役割を果たす。また、保護部材24及び透明基板22は、光導波路23を物理的に保護する。
The optical waveguide 23 is formed of a material that allows light to pass through, such as resin or optical glass. As the resin, for example, a phenol resin, an epoxy resin, an acrylic resin, or the like can be used. The optical waveguide 23 is an optical path for light incident from the transparent substrate 22 and emitted to the transparent substrate 22. That is, the optical waveguide 23 fulfills the same role and function as the core (core material) in the optical fiber. The
光導波路23は、測定システム3から透明基板22を介して入射された光を伝播させる。光導波路23では、反応容器201に収容された被検物質の濃度、すなわち反応状態により影響を受けた光が伝播される。
The optical waveguide 23 propagates the light incident from the
また、光導波路23に光が入射する付近の保護部材24側にはグレーティング23aが配置される。グレーティング23aは、光導波路23に入射される入射光L1を所定の角度で回折させる。グレーティング23aにおいて回折された光は、光導波路23と、透明基板22、保護部材24、又は混合液202により構成される面との界面に対し、臨界角の補角以下の角度で入射する。これにより、入射光L1は、光導波路23の界面において光導波路23内で繰り返し反射しながら伝播(導波)する。
Further, a grating 23a is arranged on the
光導波路23から光が出射する付近の保護部材24側にはグレーティング23bが配置される。グレーティング23bは、光導波路23により光導波された光を所定の角度で回折させる。グレーティング23bにおいて回折された光は、光導波路23から外部へ所定角度を有して出射される。
A grating 23b is arranged on the
保護部材24は、筐体21の第2の凹部の位置に開口を有する。保護部材24は、光導波路23の上面に密着して配置されている。保護部材24は、光導波路23の上面に密着して配置されることで、平面保護層を構成する。また、保護部材24は、図2に示すように、光導波路23の主面(例えば上面)を露出させるための開口端24aを有する。開口端24aは、保護部材24の内側の開口を形成する鉛直面である。この開口端24aにより、光導波路23の上面が露出される。
The
反応容器201は、上面が筐体21の第2の凹部の上面により構成され、側面が筐体21の第2の凹部の側面及び保護部材24の開口端24aにより構成され、下面が光導波路23の上面により構成される。
The upper surface of the
反応容器201は、試料溶液及び試薬を収容し、試料溶液に含まれる被検物質と試薬とを反応させる。反応容器201を形成する面のうちの下面、すなわち光導波路23の上面には、複数の第1抗体211が固定される。第1抗体211は、被検物質に含まれる抗原212と抗原抗体反応により特異的に反応する物質である。第1抗体211は、例えば光導波路23の上面との間に生じる疎水性相互作用又は化学結合等により、光導波路23の上面に固定される。第1抗体211は、「第1物質」の一例である。
The
反応容器201は、例えば、予め空の状態となっている。被検物質の測定時においては、例えば孔21aを介して、外部から反応容器201へ、試料溶液と試薬との混合液202が注入される。試料溶液には、抗原212を含む被検物質が含まれる。試薬には、試薬成分213が含まれる。試薬成分213には、例えば抗原212と抗原抗体反応により特異的に反応する第2抗体214と、第2抗体214が結合された磁性粒子215とが含まれる。磁性粒子215は、少なくとも一部がマグネタイト等の磁性体材料で形成されている。磁性粒子215は、例えば、磁性体材料から形成された粒子の表面が高分子材料で被覆されている。なお、磁性粒子215は、高分子材料で構成された粒子の表面を磁性体材料で被覆するように構成されてもよい。また、磁性粒子215は、混合液202において分散可能に構成されたものであればどのようなもので代替してもよい。第2抗体214は、「第2物質」の一例である。
The
混合液202を注入することで、反応容器201には、光導波路23の上面に固定された第1抗体211に加えて、試料溶液中の被検物質に含まれる抗原212及び試薬に含まれる試薬成分213が収容される。反応容器201に混合液202が注入されると、反応容器201内の空気は、孔21bから外部へ排出される。
By injecting the
試薬成分213は、反応容器201に満たされた混合液202中を分散可能に移動する。このとき、磁性粒子215は、磁性粒子215に掛かる重力が、この重力と逆向きに掛かる混合液202中における浮力よりも大きくなるように選ばれる。第2抗体214が結合された磁性粒子215は、第2抗体214が、抗原212を介して第1抗体211と結合することで、光導波路23の上面近傍に固定される。なお、第2抗体214は、第1抗体211と同じものであっても、異なるものであってもよい。
The
反応ユニット2では、光導波路23の上面に固定された第1抗体211と被検物質に含まれる抗原212が反応することにより、第2抗体214が結合された磁性粒子215が光導波路23の上面近傍に固定される。光導波路23を導波する光は、光導波路23の上面近傍に固定される磁性粒子215により散乱及び吸収等される。この結果、光導波路23を導波する光は、減衰されて光導波路23から出射されることになる。すなわち、入射光L1は、第1抗体211と、磁性粒子215に固定化される第2抗体214とを結びつける抗原212の量に応じて減衰される。換言すると、入射光L1は、反応容器201内に収容された抗原212の量に応じて減衰される。
In the reaction unit 2, the
以下、反応容器201において、光導波路23の表面から鉛直上方向に距離Lだけ離れた領域、すなわち光導波路23の表面近傍に至る領域をセンシングエリア205と定義する。
Hereinafter, in the
光が光導波路23内を伝播する場合、光導波路23の上面において近接場光(以下、エバネッセント光と記載する)が発生する。センシングエリア205は、エバネッセント光が発生し得る領域である。センシングエリア205において、光導波路23の上面に固定された第1抗体211は、試料溶液中の被検物質に含まれる抗原212を介し、試薬成分213に含まれる磁性粒子215に固定化された第2抗体214と結合する。これにより、光導波路23の上面の近傍に第2抗体214が結合された磁性粒子215が保持される。
When light propagates in the optical waveguide 23, near-field light (hereinafter referred to as evanescent light) is generated on the upper surface of the optical waveguide 23. The
次に、反応容器201内において起こる抗原抗体反応等によって光導波路23を伝播する光が受ける影響ついて説明する。なお、第1抗体211、第2抗体214及び抗原212は、磁性粒子215と比較して、ごく小さい。図2では、結合反応を模式的に示すため、第1抗体211、抗原212、第2抗体214及び磁性粒子215を同様な大きさとして図示する。
Next, the influence of the light propagating on the optical waveguide 23 due to the antigen-antibody reaction or the like occurring in the
磁性粒子215がセンシングエリア205内に進入すると、磁性粒子215に固定化される第2抗体214は、抗原212を介して光導波路23の上面に固定された第1抗体211と結合する。これにより、第2抗体214が結合された磁性粒子215は、センシングエリア205に留まる。磁性粒子215がセンシングエリア205に留まった状態で光導波路23の上面においてエバネッセント光が発生すると、センシングエリア205に留まっている磁性粒子215がこのエバネッセント光を散乱及び吸収等し、エバネッセント光を減衰させる。このセンシングエリア205におけるエバネッセント光の散乱及び吸収等は、光導波路23内を伝播する光に対して影響を及ぼす。すなわち、センシングエリア205においてエバネッセント光が減衰されることにより、光導波路23内を光導波する光も減衰される。したがって、センシングエリア205においてエバネッセント光が強く散乱及び吸収等されると、光導波路23内を伝播する光の強度が低下する。換言すると、センシングエリア205内に留まる磁性粒子215の量が多いほど、光導波路23から出力される光の強度が低下する。
When the
ただし、センシングエリア205内に留まる磁性粒子215は、測定対象である抗原212を介して光導波路23の上面に固定された第1抗体211と、磁性粒子215に固定化される第2抗体214とが結合したものに限られない。このため、被検物質に含まれる抗原212の正確な濃度を測定するためには、測定に関与しない、すなわち抗原212と結合していない第2抗体214が結合された磁性粒子215をセンシングエリア205から遠ざける必要がある。具体的な方法としては、例えば磁場による近接作用により、第2抗体214が抗原212と結合していない磁性粒子215を移動させる方法がある。
However, the
これにより、最終的にセンシングエリア205に留まる磁性粒子215は、抗原212を介して光導波路23の上面に固定された第1抗体211と、第2抗体214とが結合されているものとなる。このため、反応ユニット2から出射される光の強度の値及び強度の時系列変化は、センシングエリア205に留まる磁性粒子215の量及び濃度等に対応する。
As a result, the
なお、反応ユニット2は、同一の測定項目について、同一の被検物質を複数チャンネルで同時に並行測定可能な構成であってもよい。このとき、反応ユニット2は、例えばチャンネル毎に独立した光導波路を有する。 The reaction unit 2 may be configured to be capable of simultaneously measuring the same test substance on a plurality of channels in parallel for the same measurement item. At this time, the reaction unit 2 has, for example, an independent optical waveguide for each channel.
次に、図1を用いて、測定システム3について説明する。
Next, the
測定システム3は、図1に示すように、検知ユニット31、磁場発生器32、出力ユニット33、入力インタフェース回路34、記憶回路35及び処理回路36を有する。
As shown in FIG. 1, the
検知ユニット31は、光源311及び光検出器312を有する。
The
光源311は、例えば、LED(Light Emitting Diode)等のダイオードやキセノンランプ等のランプである。光源311は、グレーティング23aに向けて光導波路23内に光を入射可能な位置に配置される。光源311は、入射光L1を、反応ユニット2の透明基板22を介して光導波路23内に入射する。入射光L1は、光導波路23内に進入し、グレーティング23aにより回折される。グレーティング23aにより回折された入射光L1は、光導波路23内を全反射しながら伝播し、グレーティング23bに到達する。グレーティング23bに到達した光は、グレーティング23bにより回折され、光導波路23から外部へ所定角度を有して出射光L2として出射される。なお、光源311の代わりに、光以外の電磁波等を発生するものを用いてもよい。
The
光検出器312は、混合液202が収容されている反応容器201内の反応状態に基づいた電気信号を出力する。具体的には、光検出器312は、光導波路23の外へ出射される出射光L2を検出し、検出された出射光L2の強度を示す電気信号、すなわち光検出強度に関するデジタルデータを生成する。光検出器312により生成された光検出強度に関するデジタルデータは処理回路36に供給される。
The photodetector 312 outputs an electrical signal based on the reaction state in the
なお、検知ユニット31は、同一の測定項目について、同一の被検物質を複数チャンネルで同時に並行測定可能な構成であってもよい。このとき、検知ユニット31は、例えばチャンネル毎に光源及び光検出器を有するとしてもよいし、光源及び光検出器を共有することもできる。
The
磁場発生器32は、反応容器201内の反応、すなわち磁性粒子215に固定された第2抗体214と光導波路23の上面に固定された第1抗体211との抗原212を介した結合を促進させるエネルギーを発生する。具体的には、磁場発生器32は、図2に示すように、上磁場発生器32a及び下磁場発生器32bを有する。また、磁場発生器32は、図示しない駆動回路を有する。磁場発生器32は、処理回路36の制御の下、反応容器201に対して磁場を印加する。
The
下磁場発生器32bは、例えば永久磁石及び電磁石等で構成される。下磁場発生器32bは、反応ユニット2の下方に設けられる。下磁場発生器32bは、反応容器201内の反応を促進させるエネルギーである鉛直下向きの磁場を水平方向に一様に発生させる。発生された鉛直下向きの磁場により、第2抗体214が結合された磁性粒子215は、鉛直下方向の力を受けて下降する。このとき、下磁場発生器32bは、所定の強さの磁場を発生させることで、第2抗体214が結合された磁性粒子215を光導波路23に近づける。下磁場発生器32bは、「磁場発生器」の一例である。
The lower
上磁場発生器32aは、例えば永久磁石及び電磁石等で構成される。上磁場発生器32aは、図2に示すように、反応ユニット2の上方に設けられる。上磁場発生器32aは、反応容器201において鉛直上向きの磁場を水平方向に一様に発生させる。発生された鉛直上向きの磁場により、第2抗体214が結合された磁性粒子215は、鉛直上方向の力を受けて上昇する。このとき、上磁場発生器32aは、所定の強さの磁場を発生させることで、第2抗体214が結合された磁性粒子215を選択的にセンシングエリア205から遠ざける。すなわち、上磁場発生器32aは、発生させる磁場の強さを調整することで、光導波路23の上面に固定される、第1抗体211と抗原212を介して結合する第2抗体214が結合された磁性粒子215のみをセンシングエリア205に留めることが可能となる。
The upper
出力ユニット33は、ディスプレイ331、スピーカ332、及びプリンタ333を有する。
The
ディスプレイ331は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ331は、処理回路36によって生成された各種の画像を表示したり、ユーザから各種の操作を受け付けるためのGUI(Graphical User Interface)を表示したりする。例えば、ディスプレイ331は、液晶ディスプレイ、OLED(Organic Light Emitting Diode)ディスプレイやCRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ等である。ディスプレイ331は、処理回路36の制御に従い、各種操作画面、光検出器312から供給された出射光L2の光強度を示す情報、光強度を示す情報の時系列データ、及び被検物質の測定結果等を表示する。測定結果は、例えば抗原212の濃度、重量又は個数等である。
The
スピーカ332は、処理回路36の制御の下、被検物質の測定結果等をユーザに報知する。
The
プリンタ333は、処理回路36の制御の下、例えばディスプレイ331に表示される各種操作画面、光検出器312から供給された出射光L2の光強度を示す情報、光強度を示す情報の時系列データ、及び被検物質の測定結果等を印刷する。
Under the control of the
入力インタフェース回路34は、例えばトラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、及び表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチパネルディスプレイ等によって実現される。入力インタフェース回路34は、ユーザの操作に対応した操作入力信号を処理回路36に出力する。なお、本実施形態において入力インタフェース回路はマウス、キーボードなどの物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路36へ出力する電気信号の処理回路も入力インタフェース回路の例に含まれる。
The
記憶回路35は、磁気的若しくは光学的記録媒体又は半導体メモリ等の、プロセッサにより読み取り可能な記録媒体等を有する。記憶回路35は、本実施形態に係る検体検査装置1の回路で実行されるプログラムを記憶する。なお、記憶回路35の記憶媒体内のプログラム及びデータの一部又は全部は電子ネットワークを介してダウンロードされるように構成してもよい。
The
記憶回路35は、光検出器312から供給された出射光L2の光強度を示す情報、光強度を示す情報の時系列データ、及び測定対象となる被検物質の測定結果等を記憶する。
The
記憶回路35は、対象となる被検物質の測定を行うための設定情報を記憶する。設定情報は、例えば測定に必要な所定の処理を実行するタイミングを規定する情報を含む。測定に必要な所定の処理を実行するタイミングとは、例えば下磁場の印加の開始及び停止タイミング、後述する期間の開始及び停止タイミング、上磁場の印加の開始及び停止タイミング、判定処理が実施されるタイミングである。これらのタイミングは、予め経験的、実験的に取得される。
The
記憶回路35は、予め設定された閾値ST1、ST2を記憶する。閾値ST1、ST2は、被検物質の濃度に対応する光強度の変動量(以下、変動率の積算値と記載する)についての規定値である。閾値ST1、ST2は、被検物質の測定を継続させるか否かの判定をするために用いられる。閾値ST1、ST2は、それぞれ、後述する期間T1、T2に設定されている。閾値ST1は、「第1の閾値」の一例であり、閾値ST2は、「第2の閾値」の一例である。期間T1は、「第1の期間」の一例であり、期間T2は、「第2の期間」の一例である。
The
記憶回路35は、予め設定された許容値IAを記憶する。許容値IAは、被検物質の濃度に対応する光強度についての規定値である。許容値IAは、被検物質の測定結果として陽性又は陰性の可能性が高いかどうかの判定処理をするために用いられる。
処理回路36は、例えば検体検査装置1の各構成回路を制御するプロセッサである。処理回路36は、検体検査装置1の中枢として機能する。処理回路36は、記憶回路35から各動作プログラムを呼び出し、呼び出したプログラムを実行することで光源制御機能361、磁場制御機能362、測定機能363、検出機能364、判定機能365及び出力制御機能366を実現する。
The
光源制御機能361は、光源311を制御し、所定の条件で光を発生させる機能である。光源制御機能361では、処理回路36は、少なくとも測定開始から測定終了までの間、連続的又は間欠的に光源311から入射光L1を発生させる。
The light
磁場制御機能362は、記憶回路35に記憶されているタイムスケジュールに従って磁場発生器32を制御し、反応容器201内の反応を促進させるエネルギーの印加状態を切り替える。具体的には、磁場制御機能362は、記憶回路35から設定情報を読出し、読み出した設定情報に基づいて磁場発生器32を制御し、磁場発生器32に磁場を発生させる。磁場制御機能362は、「制御部」の一例である。
The magnetic
測定機能363は、光検出器312により検出された光信号から被検物質の量(例えば、抗原濃度等)又は有無の測定を行う。測定機能363は、「測定部」の一例である。
The
検出機能364及び判定機能365の処理については後述する。検出機能364は、「検出部」の一例である。判定機能365は、「判定部」の一例である。
The processing of the
出力制御機能366は、出力ユニット33を制御し、ユーザに対して被検物質の量又は有無に関する測定結果を出力する。具体的には、出力制御機能366は、ディスプレイ331又はプリンタ333を制御し、測定結果をユーザに提示する。例えば、測定結果をディスプレイ331に表示したり、プリンタで印刷したりすることにより、ユーザに提示する。出力制御機能366は、スピーカ332を制御し、測定結果をユーザに報知する。例えば、測定結果をスピーカ332から音等で知らせることにより、ユーザに報知する。
The
上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC))、プログラマブル論理デバイス(例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA))等の回路を意味する。プロセッサが例えばCPUである場合、プロセッサは記憶回路60に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。一方、プロセッサが例えばASICである場合、記憶回路60にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込まれる。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて1つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図1における複数の構成要素を1つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。 The word "processor" used in the above description is, for example, a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), an application specific integrated circuit (ASIC)), or a programmable logic device (for example, simple). It means a circuit such as a programmable logic device (Simple Programmable Logic Device: SPLD), a complex programmable logic device (CPLD), and a field programmable gate array (FPGA). When the processor is, for example, a CPU, the processor realizes the function by reading and executing the program stored in the storage circuit 60. On the other hand, when the processor is, for example, an ASIC, the program is directly incorporated in the circuit of the processor instead of storing the program in the storage circuit 60. It should be noted that each processor of the present embodiment is not limited to the case where each processor is configured as a single circuit, and a plurality of independent circuits may be combined to form one processor to realize its function. good. Further, the plurality of components in FIG. 1 may be integrated into one processor to realize the function.
次に、図3を用いて、磁場が印加されるタイミング等を説明する。 Next, the timing at which the magnetic field is applied will be described with reference to FIG.
図3は、出射光L2の光強度の時系列変化の一例を示すグラフである。図3において、横軸は時間t[秒]を示し、縦軸は出射光L2の光信号の強度[%]を示す。ここで、下磁場の印加を開始するタイミング、下磁場の印加を停止するタイミング、上磁場の印加を開始するタイミングなどは予め決められている。例えば、下磁場の印加を開始するタイミングは、時間t=t0に設定されている。例えば、下磁場の印加を停止するタイミングは、時間t=t2に設定されている。例えば、上磁場の印加を開始するタイミングは、時間t=t5に設定されている。なお、時間t=t0、t=t2、t=t5は、予め経験的、実験的に取得される。 FIG. 3 is a graph showing an example of time-series changes in the light intensity of the emitted light L2. In FIG. 3, the horizontal axis indicates the time t [seconds], and the vertical axis indicates the intensity [%] of the optical signal of the emitted light L2. Here, the timing for starting the application of the lower magnetic field, the timing for stopping the application of the lower magnetic field, the timing for starting the application of the upper magnetic field, and the like are predetermined. For example, the timing for starting the application of the lower magnetic field is set to time t = t 0. For example, the timing for stopping the application of the lower magnetic field is set to time t = t 2. For example, the timing for starting the application of the upper magnetic field is set to time t = t 5. The time t = t 0 , t = t 2 , and t = t 5 are acquired in advance empirically and experimentally.
まず、反応容器201への試料溶液及び試薬から成る混合液202の注入が開始される。反応容器201への混合液202の注入は、自動で行われてもよいし、手動で行われてもよい。
First, the injection of the
ここで、測定機能363は、被検物質の測定を開始する。具体的には、光源311は、例えば反応容器201に対する混合液202の注入が開始されると、光導波路23に対し、継続的に一定の強度の光を入射する。光導波路23には、光源311から出射された光が透明基板22を介して入射される。光導波路23に入射された光は、光導波路23内を全反射しながら伝播し、透明基板22を介して光検出器312へ出射される。光検出器312は、光導波路23から出射された光を受光し、処理回路36に対して、光強度のデータを所定の時間間隔で供給する。処理回路36の測定機能363は、光検出器312から供給される光強度のデータを収集し、光強度のデータから被検物質の測定を行う。
Here, the
反応容器201に混合液202の注入が開始され、光の入射が開始された時間t=0からt=t0の期間において、光強度は増加する。これは、試料溶液及び試薬で反応容器201が満たされると、保存安定性を高めるために予め光導波路23の上面に付着された糖を含有する水溶性の膜が溶解することによるものである。糖は、例えば二糖類である。
The light intensity increases during the period from t = 0 to t = t 0 when the injection of the
ここで、本実施形態では、時間t=t0の光強度の値を、初期値の100[%]として規格化している。例えば、光強度の値は、時間t=0からt=t0において大幅に増加し、時間t=t0において、初期値として100[%]に達する。なお、光強度の初期値は、被検物質の測定結果として陽性又は陰性の可能性が高いかどうかの判定処理をするときに用いられる。 Here, in the present embodiment, the value of the light intensity at time t = t 0 is standardized as an initial value of 100 [%]. For example, the value of light intensity increases significantly from time t = 0 to t = t 0 , and reaches 100 [%] as an initial value at time t = t 0. The initial value of the light intensity is used when determining whether or not there is a high possibility of being positive or negative as a measurement result of the test substance.
磁場制御機能362は、時間t=t0において、下磁場発生器32bを制御して下磁場の印加を開始する。
The magnetic
下磁場の印加が開始された後、光強度の値は、例えば、時間t=t0からt=t1において大幅に減少する。 After the application of the lower magnetic field is started, the value of the light intensity decreases significantly from time t = t 0 to t = t 1, for example.
このとき、試料溶液で満たされた反応容器201中の第2抗体214が結合された複数の磁性粒子215は、下磁場による鉛直下向きの磁力を受けて、その一部が磁力線に引き寄せられることで磁力線に沿って整列され始める。磁力線に沿って整列された第2抗体214が結合された磁性粒子215は、重力及び磁力に従って徐々に沈降し、センシングエリア205に進入する。センシングエリア205に進入した磁性粒子215に固定された第2抗体214は、抗原212を介して光導波路23の上面に固定された第1抗体211と結合する。
At this time, the plurality of
一方、磁力線に沿って整列されなかった第2抗体214が結合された磁性粒子215については、重力に従って徐々に沈降し、センシングエリア205に進入する。センシングエリア205に進入した磁性粒子215に固定された第2抗体214は、抗原212を介して光導波路23の上面に固定された第1抗体211と結合する。
On the other hand, the
時間t=t0からt=t1において、センシングエリア205には、第2抗体214が結合された磁性粒子215が次々に進入するので光強度は減少する。光強度は、時間t=t0の直後から大きな減少率(傾き)で減少し始める。光強度の減少率は、時間の経過とともに小さくなる。例えば、光強度の値は、時間t=t0からt=t1において大幅に減少した後、時間t=t1からt=t2においては、やや減少する。ここで、時間t=t2は、光強度が一定になり始める時点である。かかる時点において、下磁場の印加による効果が小さくなる時点である。言い換えれば、下磁場の印加を停止してもよい時点である。時間t=t2の光強度の値は、基準値であるIs[%]として設定され、他の時点の光強度の値は、基準値Isを用いて正規化される。Is[%]は、時間t=t0の光強度が時間t=t2の時点で光強度の値がどの程度減少するか、経験的、実験的に取得された知見から、設定される相対値である。
From time t = t 0 to t = t 1 , the
このように、センシングエリア205への第2抗体214が結合された磁性粒子215の進入が停止し、光強度の値は、時間t=t2において、ある強度まで下がり、値Isとなる。なお、時間t=t1からt=t2においても、反応容器201に収容された抗原212の一部は、第2抗体214に順次結合される。
Thus, ingress stops of the
磁場制御機能362は、時間t=t2において、下磁場発生器32bを制御して下磁場の印加を停止する。ここで、下磁場の印加が停止されると、第2抗体214が結合された磁性粒子215は、下磁場による束縛から解放されることで自然沈降を開始する。
The magnetic
光強度は、図3に示すように、時間t=t2からt=t3においてオーバーシュートOSが発生するため、グラフにおいて、増加から減少に転じるスパイク状の波形を描く。試薬成分213の一部は、センシングエリア205から一瞬離脱して浮き上がった後に沈降するため、図3に示すように、時間t=t2からt=t3においてオーバーシュートOSが生じる。時間t=t3は、オーバーシュートOSの発生が収まる時間であり、予め経験的、実験的に取得される。
As shown in FIG. 3, the light intensity draws a spike-like waveform that changes from an increase to a decrease in the graph because an overshoot OS occurs at time t = t 2 to t = t 3. Since a part of the
ここで、オーバーシュートOSにおけるノイズ電流の発生が収まると、光強度の値は、例えば、時間t=t3からt=t4において大幅に減少する。 Here, when the generation of the noise current in the overshoot OS is settled, the value of the light intensity is significantly reduced , for example, from time t = t 3 to t = t 4.
このとき、磁力線に沿って整列された第2抗体214が結合された磁性粒子215は、下磁場による束縛から解放されることで、整列された状態が崩され、光導波路23の上面に向けて無秩序に沈降する。光強度は、時間t=t3からt=t4においてセンシングエリア205に第2抗体214が結合された磁性粒子215が次々に進入するため、大きな減少率で減少する。光強度の減少率は、時間の経過とともに小さくなる。例えば、光強度の値は、時間t=t3からt=t4において大幅に減少した後、例えば、時間t=t4からt=t5においては、やや減少する。
At this time, the
このように、センシングエリア205への第2抗体214が結合された磁性粒子215の進入が停止し、光強度は、時間t=t5において、ある強度まで下がる。このとき、光導波路23の上面に接する第2抗体214が結合された複数の磁性粒子215の一部は、抗原212を介して光導波路23の上面に固定された第1抗体211と特異的に結合する。このような第2抗体214が結合された磁性粒子215は、光導波路23の上面に整列して堆積される。すなわち、センシングエリア205内は、第2抗体214が結合された磁性粒子215によりほぼ隙間なく占められた状態となる。なお、時間t=t4の段階で光導波路23の上面に固定された第1抗体211と抗原212を介して結合していなかった第2抗体214が結合された複数の磁性粒子215のうちの一部は、時間t=t4からt=t5において、光導波路23の上面に固定された第1抗体211と抗原212を介して結合する。
Thus, entry of the
磁場制御機能362は、時間t=t5において、上磁場発生器32aを制御して上磁場の印加を開始する。
The magnetic
ここで、第2抗体214が結合された磁性粒子215は、光導波路23の上面に整列して堆積されている。このとき、光導波路23の上面と接する第2抗体214が結合された磁性粒子215の多くが光導波路23の上面に固定された第1抗体211と特異的に結合している。また、試料溶液で満たされた反応容器201中の第2抗体214が結合された磁性粒子215は、上磁場による鉛直上向きの磁力を受けて、センシングエリア205への進入が停止し、光強度の値は、時間t=t5からt=t6において大幅に増加する。
Here, the
すなわち、光強度の値が大幅に上がると、センシングエリア205には、光導波路23の上面に固定された第1抗体211と特異的に結合した第2抗体214が結合された磁性粒子215のみが存在する状態となる。ここで、上磁場の磁場強度を適切な値とすることで、抗原抗体反応により抗原212を介してセンシングエリア205に結合された磁性粒子215は引き剥がさず、抗原212を介さずにセンシングエリア205に吸着した磁性粒子215を除去することができる。
That is, when the value of the light intensity is significantly increased, only the
処理回路36の測定機能363は、時間t=t6に達したときに、測定機能363は、光検出器312により検出された光信号から被検物質の量又は有無に関する測定結果を導出する。例えば、測定機能363は、時間t=t0において収集した光信号の強度の初期値である100[%]と、時間t=t6において収集した光信号の強度の値との差分を計測することで、試料溶液中の抗原濃度を測定する。
When the
また、例えば時間t=t6において、測定機能363は、被検物質の測定として、判定処理を行う。例えば、測定機能363は、試料溶液が陽性又は陰性の可能性が高いかどうかを判定する。具体的には、測定機能363は、判定処理として、時間t=t0において収集した光信号の強度の初期値である100[%]から、時間t=t6において収集した光信号の強度の値を引いた差分値IBを求め、その差分値IBが、記憶回路35に記憶された許容値IAより小さいか否かを判定する。
Further, for example, at time t = t 6 , the
判定処理の一例として、測定機能363は、例えば、差分値IBが許容値IA以上である場合、被検物質の測定結果として陽性の可能性が高いと判定する。一方、測定機能363は、例えば、差分値IBが許容値IAより小さい場合、被検物質の測定結果として陰性の可能性が高いと判定する。ここで、図3に示す例では、時間t=t0における光強度の初期値である100[%]と、時間t=t6における光強度の値との差分値IBが、許容値IAより小さいものとする。この場合、測定機能363は、被検物質の測定結果として陰性の可能性が高いと判定する。
As an example of the determination processing,
その後、磁場制御機能362は、上磁場発生器32aを制御して上磁場の印加を停止する。
After that, the magnetic
なお、本実施形態では、下磁場の印加を開始するタイミング、下磁場の印加を停止するタイミング、上磁場の印加を開始するタイミングなどは、時間t=t0、t=t2、t=t5として予め決められているが、これらのタイミングは、リアルタイムで光強度の変化量を計測することで、適宜決定されてもよい。 In the present embodiment, the timing for starting the application of the lower magnetic field, the timing for stopping the application of the lower magnetic field, the timing for starting the application of the upper magnetic field, etc. are the time t = t 0 , t = t 2 , t = t. Although it is predetermined as 5, these timings may be appropriately determined by measuring the amount of change in light intensity in real time.
また、本実施形態では、光強度の値として、規格化された相対値を用いているが、絶対値を用いてもよい。 Further, in the present embodiment, a standardized relative value is used as the value of the light intensity, but an absolute value may be used.
ここで、図3に示す例では、Isを基準値としたときに、時間t=t0における光強度の値は、初期値の100[%]に近い値であり、時間t=t6における光強度の値は、100[%]に近い値である。この場合、時間t=t0における光強度の初期値と、時間t=t6における光強度の値との差がないため、測定機能363は、被検物質の測定結果として陰性の可能性が高いと判定する。
In the example shown in FIG. 3, when the reference value of I s, the value of the light intensity at time t = t 0 is a value close to 100% of the initial value, the time t = t 6 The value of the light intensity in is close to 100 [%]. In this case, since there is no difference between the initial value of the light intensity at time t = t 0 and the value of the light intensity at time t = t 6 , the
ところで、被検物質の測定時において、光強度の値が初期値の100[%]に達するためには、試料溶液と試薬との混合液202が反応容器201に正確に注入されていなければならない。例えば、上述のように、反応容器201は予め空の状態となっていて、被検物質の測定時において、孔21aから反応容器201に混合液202が注入される。ところが、混合液202が反応容器201に正確に注入されなかった場合、反応容器201内において試薬が不足してしまう。
By the way, in order for the light intensity value to reach the initial value of 100 [%] at the time of measuring the test substance, the
また、上述のように、混合液202において、試料溶液には、抗原212を含む被検物質が含まれ、試薬には、試薬成分213が含まれる。試薬成分213には、抗原212と抗原抗体反応により特異的に反応する第2抗体214と、第2抗体214が結合された磁性粒子215とが含まれる。例えば、混合液202が反応容器201に正確に注入されていないことにより、反応容器201内において試薬が不足する場合、磁性粒子215も不足する。ここで、磁性粒子215が不足している場合、以下の理由により、被検物質の測定を正確に行うことができない。
Further, as described above, in the
図4は、混合液202が反応容器201に正確に注入されていない場合の説明図であり、出射光L2の光強度の時系列変化の一例を示すグラフである。図4において、横軸は時間t[秒]を示し、縦軸は出射光L2の光信号の強度[%]を示す。図4では、混合液202が反応容器201に正確に注入されていないことにユーザが気付かずに、被検物質の測定が行われた場合を例にしている。
FIG. 4 is an explanatory diagram when the
図4に示す例では、混合液202が反応容器201に正確に注入されていないことにより、試薬(主に磁性粒子215)が不足しているため、測定される光強度の値は、あまり増加せず、実際には、時間t=t0で初期値の100[%]に達していない状況である。この状況で被検物質の測定が行われた場合でも、上述の規格化により、時間t=t0で下磁場の印加が開始され、光強度の値が値Is[%]まで減少する時間t=t2で下磁場の印加が停止され、時間t=t5で上磁場の印加が開始されることになる。また、測定機能363は、実際には時間t=t0で初期値の100[%]に達していない状況にも関わらず、規格化された値である100[%]から、時間t=t6における光強度の値を引いた差分値IBを求める。このため、測定機能363は、例えば実際には試料溶液が陰性であったとしても、差分値IBが許容値IA以上であることにより、被検物質の測定結果として陽性と判定される可能性がある。したがって、図4に示す例では、被検物質の測定を正確に行うことができないという問題が生じる。
In the example shown in FIG. 4, the measured light intensity value increases significantly because the reagent (mainly magnetic particles 215) is insufficient because the
また、図4に示す例では、光強度の値として、規格化された相対値を用いているが、絶対値を用いた場合でも同様に、被検物質の測定を正確に行うことができないという問題が生じる。例えば、時間t=t0の光強度の値と、時間t=t6における光強度の値との差が充分ではないので、陰性の判定が困難になる、という問題が生じる。また、時間t=t0の光強度の値を100[%]として規格化した相対値を用いる場合でも、試薬が不足していると、例えば、時間t=t0の光強度の値と、時間t=t6における光強度の値との差が充分ではないので、陰性の判定が困難になる、という問題が生じる。 Further, in the example shown in FIG. 4, a standardized relative value is used as the value of the light intensity, but even when an absolute value is used, the test substance cannot be measured accurately. Problems arise. For example, since the difference between the light intensity value at time t = t 0 and the light intensity value at time t = t 6 is not sufficient, there arises a problem that a negative determination becomes difficult. Further, even when a relative value standardized with the value of the light intensity at time t = t 0 as 100 [%] is used, if the reagent is insufficient, for example, the value of the light intensity at time t = t 0 and the value of light intensity at time t = t 0. Since the difference from the value of the light intensity at time t = t 6 is not sufficient, there arises a problem that it becomes difficult to determine negative.
そこで、本実施形態に係る検体検査装置1は、測定精度を向上させることができるように、以下の処理を行う。本実施形態に係る検体検査装置1は、光導波路23と、磁場発生器32と、光源311と、光検出器312と、測定機能363と、判定機能365とを備える。光導波路23は、被検物質と特異的に結合する第1物質が固定化されたセンシングエリア205を有する。磁場発生器32は、被検物質と特異的に結合する第2物質が固定化された磁性粒子215を移動させる磁場を発生する。光源311は、光導波路23に光を入射させる。光検出器312は、光導波路23から出射または反射される光を検出する。検出機能364は、光信号に基づいて、磁性粒子215の不足を検出する。
Therefore, the sample inspection device 1 according to the present embodiment performs the following processing so as to improve the measurement accuracy. The sample inspection device 1 according to the present embodiment includes an optical waveguide 23, a
図5は、本実施形態に係る検体検査装置1による処理の説明図であり、出射光L2の光強度の時系列変化の一例を示すグラフである。図5において、横軸は時間t[秒]を示し、縦軸は出射光L2の光信号の強度[%]を示す。 FIG. 5 is an explanatory diagram of processing by the sample inspection device 1 according to the present embodiment, and is a graph showing an example of time-series changes in the light intensity of the emitted light L2. In FIG. 5, the horizontal axis indicates the time t [seconds], and the vertical axis indicates the intensity [%] of the optical signal of the emitted light L2.
図5に示すように、本実施形態では、検出機能364は、光信号の時間的な変化量を複数の期間について観測する。例えば、検出機能364は、複数の期間について、光信号の強度の変動率の累積積算を演算し、演算された光強度の変動率の積算値(以下、光信号の時間的な変化量と記載する)に基づいて、磁性粒子215が不足しているか否かを検出する。そして、判定機能365は、検出機能364により検出された結果に基づいて、測定機能363が行う測定を継続させるか否かを判定する。
As shown in FIG. 5, in the present embodiment, the
ここで、現在観測している期間において、光信号の時間的な変化量が、当該期間に設定された閾値以下であるものとする。この場合、検出機能364は、磁性粒子215が不足していることを検出する。このとき、検出機能364により検出された結果が、磁性粒子215の不足を表しているため、判定機能365は、測定機能363が行っている測定を中止させる。一方、現在観測している期間において、光信号の時間的な変化量が、当該期間に設定された閾値より大きいものとする。この場合、検出機能364は、磁性粒子215が不足していないことを検出し、次の期間について光信号の時間的な変化量を観測する。このとき、検出機能364により検出された結果が、磁性粒子215の不足を表していないため、判定機能365は、測定機能363が行っている測定を継続させる。
Here, it is assumed that the amount of change in the optical signal over time in the currently observed period is equal to or less than the threshold value set in the period. In this case, the
具体的には、検出機能364は、まず、期間T1について、光信号の時間的な変化量S1を観測する。期間T1は、下磁場の印加の開始後の期間である。例えば、期間T1は、下磁場の印加が開始した時間t=t0から、第1の設定時間が経過する時間t=t1までの時間帯に相当する。
Specifically, the
ここで、期間T1における光信号の時間的な変化量S1が、当該期間T1に設定された閾値ST1以下であるものとする。この場合、検出機能364は、磁性粒子215が不足していることを検出する。このとき、検出機能364により検出された結果が、磁性粒子215の不足を表しているため、判定機能365は、測定機能363が行っている測定を中止させる。一方、期間T1における光信号の時間的な変化量S1が閾値ST1より大きいものとする。この場合、検出機能364は、磁性粒子215が不足していないことを検出し、次の期間について光信号の時間的な変化量を観測する。このとき、検出機能364により検出された結果が、磁性粒子215の不足を表していないため、判定機能365は、測定機能363が行っている測定を継続させる。
Here, the temporal change amount S 1 of the optical signal in the period T 1 is assumed to be equal to or less than the period T 1 set threshold S T1. In this case, the
判定機能365は、次の期間として、期間T2について、光信号の時間的な変化量を観測する。期間T2は、下磁場の印加の停止時においてオーバーシュートOSが発生した後の期間である。例えば、期間T2は、下磁場の印加の停止時においてオーバーシュートOSが発生した後の時間t=t3から、第2の設定時間が経過する時間t=t4までの時間帯に相当する。
ここで、期間T2における光信号の時間的な変化量S2が、当該期間T2に設定された閾値ST2以下であるものとする。この場合、検出機能364は、磁性粒子215が不足していることを検出する。このとき、検出機能364により検出された結果が、磁性粒子215の不足を表しているため、判定機能365は、測定機能363が行っている測定を中止させる。一方、期間T2における光信号の時間的な変化量S2が閾値ST2より大きいものとする。この場合、検出機能364は、磁性粒子215が不足していないことを検出する。このとき、検出機能364により検出された結果が、磁性粒子215の不足を表していないため、判定機能365は、測定機能363が行っている測定を継続させる。
Here, the temporal change amount S 2 of the optical signal in the period T 2 is assumed to be equal to or less than the period T 2 set in the threshold S T2. In this case, the
図6A、図6Bは、本実施形態に係る検体検査装置1による処理の手順を示すフローチャートである。 6A and 6B are flowcharts showing a procedure of processing by the sample inspection apparatus 1 according to the present embodiment.
まず、処理回路36において、測定機能363は、被検物質の測定を開始する。具体的には、測定機能363は、光検出器312から供給される光強度のデータを収集し、光強度のデータに基づいて被検物質の測定を行う。
First, in the
図6AのステップS101では、磁場制御機能362は、下磁場の印加を開始するタイミングであるか否かを判定する。ここで、下磁場の印加を開始するタイミングではないと磁場制御機能362が判定した場合(ステップS101;No)、再度、ステップS101の処理が行われる。一方、下磁場の印加を開始するタイミングであると磁場制御機能362が判定した場合、(ステップS101;Yes)、ステップS102が実行される。
In step S101 of FIG. 6A, the magnetic
図6AのステップS102では、磁場制御機能362は、時間t=t0において、下磁場発生器32bを制御して下磁場の印加を開始する。
In step S102 of FIG. 6A, the magnetic
図6AのステップS103では、検出機能364は、時間t=t0から時間t=t1までの時間帯である期間T1について、光信号の時間的な変化量S1(光信号の強度の変動率の積算値)を観測する。 In step S103 of FIG. 6A, the detection function 364 determines the amount of change S 1 (of the intensity of the optical signal) of the optical signal over time for the period T 1 which is the time zone from the time t = t 0 to the time t = t 1. Observe the integrated value of the fluctuation rate).
図6AのステップS104では、検出機能364は、期間T1における光信号の時間的な変化量S1が、当該期間T1に設定された閾値ST1より大きいか否かを判定する。また、判定機能365は、検出機能364により検出された結果に基づいて、測定機能363が行っている測定を継続させるか否かを判定する。
In step S104 of FIG. 6A,
ここで、期間T1における光信号の時間的な変化量S1が閾値ST1以下であると検出機能364が判定した場合(ステップS104;No)、検出機能364は、磁性粒子215が不足していることを検出する。このとき、ステップS120が実行される。
Here, if the temporal change amount S 1 of the optical signal in the period T 1 is a
図6AのステップS120では、判定機能365は、検出機能364により検出された結果が、磁性粒子215の不足を表しているため、測定機能363が行っている測定を中止させる。このとき、出力制御機能366は、混合液202が反応容器201に正確に注入されていないことにより被検物質の測定を中止したことを表すメッセージをユーザに通知する。例えば、出力制御機能366は、当該メッセージをディスプレイ331に表示することにより、ユーザに通知する。例えば、出力制御機能366は、当該メッセージをスピーカ332から音等で知らせることにより、ユーザに通知する。
In step S120 of FIG. 6A, the
一方、期間T1における光信号の時間的な変化量S1が閾値ST1より大きいと検出機能364が判定した場合(ステップS104;Yes)、検出機能364は、磁性粒子215が不足していないことを検出する。このとき、ステップS105が実行される。
On the other hand, if the temporal change amount S 1 of the optical signal in the period T 1 is greater than the
図6AのステップS105では、磁場制御機能362は、下磁場の印加を停止するタイミングであるか否かを判定する。ここで、下磁場の印加を停止するタイミングではないと磁場制御機能362が判定した場合(ステップS105;No)、再度、ステップS105の処理が行われる。一方、下磁場の印加を停止するタイミングであると磁場制御機能362が判定した場合、(ステップS105;Yes)、ステップS106が実行される。
In step S105 of FIG. 6A, the magnetic
図6AのステップS106では、磁場制御機能362は、時間t=t2において、下磁場発生器32bを制御して下磁場の印加を停止する。
In step S106 of FIG. 6A, the magnetic
図6AのステップS107では、検出機能364は、時間t=t3から時間t=t4までの時間帯である期間T2について、光信号の時間的な変化量S2(光信号の強度の変動率の積算値)を観測する。
In step S107, the
図6AのステップS108では、検出機能364は、期間T2における光信号の時間的な変化量S2が、当該期間T2に設定された閾値ST2より大きいか否かを判定する。また、判定機能365は、検出機能364により検出された結果に基づいて、測定機能363が行っている測定を継続させるか否かを判定する。
In step S108 of FIG. 6A,
ここで、期間T2における光信号の時間的な変化量S2が閾値ST2以下であると検出機能364が判定した場合(ステップS108;No)、検出機能364は、磁性粒子215が不足していることを検出する。このとき、ステップS120が実行される。
Here, if the temporal change amount S 2 of the optical signal in the period T 2 is the
一方、期間T2における光信号の時間的な変化量S2が閾値ST2より大きいと検出機能364が判定した場合(ステップS108;Yes)、検出機能364は、磁性粒子215が不足していないことを検出する。このとき、ステップS109が実行される。
On the other hand, if the temporal change amount S 2 of the optical signal in the period T 2 is larger than the
図6AのステップS109では、時間t=t4以降の測定が継続される。すなわち、判定機能365は、測定機能363が行っている測定を継続させる。
In step S109 of FIG. 6A, the measurement after the time t = t 4 is continued. That is, the
図6BのステップS110では、磁場制御機能362は、上磁場の印加を開始するタイミングであるか否かを判定する。ここで、上磁場を印加するタイミングではないと磁場制御機能362が判定した場合(ステップS110;No)、再度、ステップS109の処理が行われる。一方、上磁場を印加するタイミングであると磁場制御機能362が判定した場合、すなわち、上磁場を印加する時間t=t5に達した場合(ステップS110;Yes)、ステップS111が実行される。
In step S110 of FIG. 6B, the magnetic
図6BのステップS111では、磁場制御機能362は、時間t=t5において、上磁場発生器32aを制御して上磁場の印加を開始する。
In step S111 of FIG. 6B, the magnetic
図6BのステップS111では、測定機能363は、時間t=t6において、被検物質の測定として、判定処理を行う。例えば、測定機能363は、時間t=t0において収集した光信号の強度の初期値である100[%]から、時間t=t6において収集した光信号の強度の値を引いた差分値IBが、記憶回路35に記憶された許容値IAより小さいか否かを判定することで、試料溶液が陽性又は陰性の可能性が高いかどうかを判定する。例えば、測定機能363は、差分値IBが許容値IA以上である場合、被検物質の測定結果として陽性の可能性が高いと判定し、差分値IBが許容値IAより小さい場合、被検物質の測定結果として陰性の可能性が高いと判定する。
In step S111 of FIG. 6B, the
図6BのステップS112では、磁場制御機能362は、上磁場発生器32aを制御して上磁場の印加を停止する。
In step S112 of FIG. 6B, the magnetic
これにより、測定機能363は、被検物質の測定を終了する。
As a result, the
以上の説明により、本実施形態に係る検体検査装置1では、光導波路23は、被検物質と特異的に結合する第1抗体211が固定化されたセンシングエリア205を有する。磁場発生器32は、被検物質と特異的に結合する第2抗体214が結合された磁性粒子215を移動させる磁場を発生する。光源311は、光導波路23に光を入射させる。光検出器312は、光導波路23から出射または反射される光を検出する。測定機能363は、光信号から被検物質の量又は有無の測定を行う。検出機能364は、光信号に基づいて、磁性粒子215の不足を検出する。例えば、検出機能364は、光信号の時間的な変化量に基づいて、磁性粒子215が不足しているか否かを検出し、光信号の時間的な変化量が閾値以下である場合に、磁性粒子215が不足していることを検出し、光信号の時間的な変化量が閾値より大きい場合に、磁性粒子215が不足していないことを検出する。
According to the above description, in the sample inspection device 1 according to the present embodiment, the optical waveguide 23 has a
具体的には、検出機能364は、磁性粒子215を光導波路23に近づける方向に移動させる下磁場の印加の開始後の期間T1について、光信号の時間的な変化量S1を観測する。ここで、混合液202が反応容器201に正確に注入されていないことにより、試薬(主に磁性粒子215)が不足している場合、期間T1における光信号の時間的な変化量S1が、期間T1に設定された閾値ST1以下になる。この場合、検出機能364は、磁性粒子215が不足していることを検出する。このとき、検出機能364により検出された結果が、磁性粒子215の不足を表しているため、判定機能365は、測定を中止させる。
Specifically, the
また、検出機能364は、期間T1における光信号の時間的な変化量S1が閾値ST1より大きい場合、下磁場の停止時においてオーバーシュートOSが発生した後の期間T2について、光信号の時間的な変化量S2を観測する。ここで、試薬が不足している場合、期間T2における光信号の時間的な変化量S2が、期間T2に設定された閾値ST2以下になる。この場合、検出機能364は、磁性粒子215が不足していることを検出する。このとき、検出機能364により検出された結果が、磁性粒子215の不足を表しているため、判定機能365は、測定を中止させる。
The
このように、本実施形態に係る検体検査装置1は、上記構成により、下磁場の印加の開始後の期間T1や、下磁場の停止時においてオーバーシュートが発生した後の期間T2について、光信号の時間的な変化量が閾値以下である場合に、磁性粒子215が不足していることを検出することにより、測定を中止させ、光信号の時間的な変化量が閾値より大きい場合に測定を継続させるため、被検物質の測定を正確に行うことができる。
As described above, according to the above configuration, the sample inspection device 1 according to the present embodiment has a period T 1 after the start of application of the lower magnetic field and a period T 2 after the overshoot occurs when the lower magnetic field is stopped. When the amount of change over time of the optical signal is less than or equal to the threshold value, the measurement is stopped by detecting that the
(その他の実施形態)
これまで実施形態について説明したが、上述した実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。
(Other embodiments)
Although the embodiments have been described so far, various different embodiments may be implemented in addition to the above-described embodiments.
上述した実施形態では、検出機能364は、期間T1について、光信号の時間的な変化量S1を観測し、変化量S1が閾値ST1より大きい場合、次の期間として、期間T2について、光信号の時間的な変化量を観測しているが、本実施形態は、これに限定されるものではない。本実施形態の変形例として、検出機能364は、期間T1における光信号の時間的な変化量S1が閾値ST1より大きい場合、更に、オーバーシュートOSが発生する期間T3について、光信号の時間的な変化量S3を観測する。期間T3は、「第3の期間」の一例である。
In the above embodiment,
図7は、本実施形態の変形例に係る検体検査装置1による処理の説明図であり、出射光L2の光強度の時系列変化の一例を示すグラフである。図7において、横軸は時間t[秒]を示し、縦軸は出射光L2の光信号の強度[%]を示す。図8は、本実施形態の変形例に係る検体検査装置による処理の手順を示すフローチャートである。図8では、図6Aに対して、ステップS107、S108の処理の一部が異なる。 FIG. 7 is an explanatory diagram of processing by the sample inspection device 1 according to a modified example of the present embodiment, and is a graph showing an example of time-series changes in the light intensity of the emitted light L2. In FIG. 7, the horizontal axis indicates the time t [seconds], and the vertical axis indicates the intensity [%] of the optical signal of the emitted light L2. FIG. 8 is a flowchart showing a procedure of processing by the sample inspection device according to the modified example of the present embodiment. In FIG. 8, a part of the processing of steps S107 and S108 is different from that of FIG. 6A.
図8のステップS107において、検出機能364は、期間T1における光信号の時間的な変化量S1が閾値ST1より大きい場合、期間T2、T3について、それぞれ、光信号の時間的な変化量S2、S3を観測する。図7に示すように、期間T3は、下磁場の印加の停止時においてオーバーシュートOSが発生する期間である。例えば、期間T3は、オーバーシュートOSが発生する時間t=t2から時間t=t3までの時間帯に相当する。期間T2は、オーバーシュートOSが発生した後の時間t=t3から時間t=t4までの時間帯に相当する。
In step S107 of FIG. 8, the
ここで、オーバーシュートOSは瞬時に発生するため、例えば、期間T3における光信号の時間的な変化量S3は、光信号の強度の変動率の累積値ではなく、オーバーシュートOSのピーク値POSとする。具体的には、オーバーシュートOSのピーク値POSは、時間t=t4における光強度の値と時間t=t3における光強度の値との差分値である。なお、記憶回路35は、更に、予め設定された閾値ST3を記憶する。例えば、閾値ST3は、期間T3に用いられる。閾値ST3は、「第3の閾値」の一例である。
Since overshoot OS is generated instantaneously, for example, the temporal change amount S 3 of the optical signal in the period T 3 is not the cumulative value of the rate of change in intensity of the optical signal, the peak value of the overshoot OS Let it be POS . Specifically, the peak value P OS overshoot OS is the difference between the value of the light intensity in the value of the light intensity and time t = t 3 at time t = t 4. The
図8のステップS108では、検出機能364は、期間T2における光信号の時間的な変化量S2が、当該期間T2に設定された閾値ST2より大きいか否かを判定し、期間T3における光信号の時間的な変化量S3が、当該期間T3に設定された閾値ST3より大きいか否かを判定する。また、判定機能365は、検出機能364により検出された結果に基づいて、測定機能363が行っている測定を継続させるか否かを判定する。
In step S108 of FIG. 8, the
例えば、期間T3における光信号の時間的な変化量S3が閾値ST3より大きく、期間T2における光信号の時間的な変化量S2が閾値ST2より大きいと検出機能364が判定した場合(ステップS108;Yes)、検出機能364は、磁性粒子215が不足していないことを検出する。このとき、ステップS109が実行される。すなわち、判定機能365は、測定機能363が行っている測定を継続させる。
For example, a large temporal change amount S 3 of the optical signal from the threshold S T3 in the period T 3, the temporal change amount S 2 the threshold S T2 is larger than the
一方、例えば、期間T2における光信号の時間的な変化量S2が閾値ST2以下であると検出機能364が判定した場合(ステップS108;No)、検出機能364は、磁性粒子215が不足していることを検出する。このとき、期間T3における光信号の時間的な変化量S3の大きさに関わらず、ステップS120が実行される。すなわち、判定機能365は、測定機能363が行っている測定を中止させる。このとき、出力制御機能366は、混合液202が反応容器201に正確に注入されていないことにより被検物質の測定を中止したことを表すメッセージをユーザに通知する。
On the other hand, for example, if the
なお、上述した実施形態では、規格化された光強度を用い、各閾値ST1、ST2、ST3も規格化された相対値を用いているが、絶対値を用いてもよい。光強度の絶対値を用いる場合、例えば、時間t=t0における光強度の値に応じて、各閾値ST1、ST2、ST3を設定する。 In the embodiment described above, using the normalized light intensity, but also the threshold value S T1, S T2, S T3 is used standardized relative value may be used absolute value. When the absolute value of the light intensity is used, for example, the threshold values ST1 , ST2 , and ST3 are set according to the value of the light intensity at time t = t 0.
また、上述した実施形態では、検出機能364は、磁場の印加中の光信号、及び、磁場の停止後の光信号に基づいて、磁性粒子215の不足を検出している。例えば、検出機能364は、磁場の印加中の期間T1について、光信号の時間的な変化量S1を観測し、変化量S1が閾値ST1以下である場合、磁性粒子215の不足を検出する。また、検出機能364は、変化量S1が閾値ST1より大きい場合、磁場の停止後の期間T2について、光信号の時間的な変化量S2を観測し、変化量S2が閾値ST2以下である場合、磁性粒子215の不足を検出する。しかし、本実施形態は、これに限定されるものではない。
Further, in the above-described embodiment, the
例えば、本実施形態の変形例として、例えば、検出機能364は、磁場の停止後の期間T2のみについて、光信号の時間的な変化量S2を観測し、変化量S2が閾値ST2以下である場合、磁性粒子215の不足を検出してもよい。すなわち、検出機能364は、磁場の印加中の光信号と、磁場の停止後の光信号との少なくとも1つに基づいて、磁性粒子215の不足を検出する。
For example, as a modification of the present embodiment, for example, the
以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、測定精度を向上させることができる。 According to at least one embodiment described above, the measurement accuracy can be improved.
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、実施形態同士の組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although some embodiments have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, changes, and combinations of embodiments can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and variations thereof are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof, as are included in the scope and gist of the invention.
1 検体検査装置
23 光導波路
32 磁場発生器
311 光源
312 光検出器
364 検出機能
1 Specimen inspection device 23
Claims (8)
前記被検物質と特異的に結合する第2物質が結合された磁性粒子を移動させる磁場を発生する磁場発生器と、
前記光導波路に光を入射させる光源と、
前記光導波路から出射または反射される光を検出する光検出器と、
前記光検出器が検出した光信号に基づいて、前記磁性粒子の不足を検出する検出部と、
を備える検体検査装置。 An optical waveguide having a sensing area in which the first substance that specifically binds to the test substance is immobilized,
A magnetic field generator that generates a magnetic field that moves magnetic particles to which a second substance specifically bound to the test substance is bound,
A light source that causes light to enter the optical waveguide,
A photodetector that detects light emitted or reflected from the optical waveguide,
Based on the optical signal detected by the photodetector, the detector that detects the shortage of the magnetic particles and the detector
Specimen testing device equipped with.
請求項1に記載の検体検査装置。 The detection unit detects the shortage of the magnetic particles based on at least one of the optical signal during application of the magnetic field and the optical signal after the magnetic field is stopped.
The sample inspection device according to claim 1.
前記光信号の時間的な変化量に基づいて、前記磁性粒子が不足しているか否かを検出し、
前記光信号の時間的な変化量が閾値以下である場合に、前記磁性粒子が不足していることを検出し、
前記光信号の時間的な変化量が前記閾値より大きい場合、前記磁性粒子が不足していないことを検出する、
請求項1または2に記載の検体検査装置。 The detection unit
Based on the amount of change in the optical signal over time, it is detected whether or not the magnetic particles are insufficient.
When the amount of change over time of the optical signal is equal to or less than the threshold value, it is detected that the magnetic particles are insufficient, and the magnetic particles are detected.
When the amount of change in the optical signal with time is larger than the threshold value, it is detected that the magnetic particles are not insufficient.
The sample testing apparatus according to claim 1 or 2.
前記磁性粒子を前記光導波路に近づける方向に移動させる前記磁場の印加の開始後の第1の期間について、前記光信号の時間的な変化量を観測し、
前記第1の期間における前記光信号の時間的な変化量が、前記第1の期間に設定された第1の閾値以下である場合に、前記磁性粒子が不足していることを検出する、
請求項3に記載の検体検査装置。 The detection unit
The amount of change in the optical signal over time was observed for the first period after the start of application of the magnetic field for moving the magnetic particles in the direction closer to the optical waveguide.
When the amount of change in the optical signal over time in the first period is equal to or less than the first threshold value set in the first period, it is detected that the magnetic particles are deficient.
The sample inspection device according to claim 3.
前記第1の期間における前記光信号の時間的な変化量が前記第1の閾値より大きい場合、前記磁場の停止時においてオーバーシュートが発生した後の第2の期間について、前記光信号の時間的な変化量を観測し、
前記第2の期間における前記光信号の時間的な変化量が、前記第2の期間に設定された第2の閾値以下である場合に、前記磁性粒子が不足していることを検出する、
請求項4に記載の検体検査装置。 The detection unit
When the amount of change in the optical signal over time in the first period is larger than the first threshold value, the time of the optical signal is about the second period after the overshoot occurs when the magnetic field is stopped. Observe the amount of change
When the amount of change in the optical signal over time in the second period is equal to or less than the second threshold value set in the second period, it is detected that the magnetic particles are deficient.
The sample inspection device according to claim 4.
前記第1の期間における前記光信号の時間的な変化量が前記第1の閾値より大きい場合、更に、前記オーバーシュートが発生する第3の期間について、前記光信号の時間的な変化量を観測し、
前記第3の期間における前記光信号の時間的な変化量が、前記第3の期間に設定された第3の閾値より大きく、前記第2の期間における前記光信号の時間的な変化量が前記第2の閾値より大きい場合、前記磁性粒子が不足していないことを検出する、
請求項5に記載の検体検査装置。 The detection unit
When the amount of change in the optical signal over time in the first period is larger than the first threshold value, the amount of change in the optical signal in time is observed for the third period in which the overshoot occurs. death,
The amount of time change of the optical signal in the third period is larger than the third threshold value set in the third period, and the amount of time change of the optical signal in the second period is said. If it is larger than the second threshold value, it is detected that the magnetic particles are not deficient.
The sample inspection device according to claim 5.
前記検出部により検出された結果に基づいて、前記測定を継続させるか否かを判定する判定部と、
を更に備える請求項1〜6のいずれか一項に記載の検体検査装置。 A measuring unit that measures the amount or presence / absence of the test substance from the optical signal detected by the photodetector, and
A determination unit that determines whether or not to continue the measurement based on the result detected by the detection unit, and a determination unit.
The sample inspection apparatus according to any one of claims 1 to 6, further comprising.
前記検出部により検出された結果が、前記磁性粒子が不足していることを表す場合、前記測定を中止させ、
前記検出部により検出された結果が、前記磁性粒子が不足していないことを表す場合、前記測定を継続させる、
請求項7に記載の検体検査装置。 The determination unit
If the result detected by the detection unit indicates that the magnetic particles are insufficient, the measurement is stopped and the measurement is stopped.
If the result detected by the detection unit indicates that the magnetic particles are not insufficient, the measurement is continued.
The sample inspection apparatus according to claim 7.
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