JP5361786B2 - 微量物質検出装置 - Google Patents
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Description
又、電圧測定ではなく電流の測定によって検出するものとして、例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6等がある。
この種の電流測定の場合には、予め基準電流値を設定・記憶しておき、その基準電流値と電流の計測により得られた測定電流値とを対比して、閾値を超えたか否かによって、検体中の被検出対象物質の有無を判別し、又、測定電流値のピーク置によって、検体中の被検出対象物質のその濃度を算出するようにしている。
特に、検出初期においては、上記したような理由により、略定常的な又はゆっくりと減衰するオフセットDC電流が測定されてしまうことがあるので、絶対的な「0」点位置の特定が不可能となり、その結果、精度の高い検出が損なわれてしまうという問題があった。
又、請求項2による微量物質検出装置は、請求項1記載の微量物質検出装置において、上記時間微分置が閾値を所定量超えている時間を計測し、その時間が別の閾値を超えているか否かを判別し、超えたと判別した場合に反応開始又は検体中に被検出対象物が有ると判別するようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項3による微量物質検出装置は、請求項1又は請求項2記載の微量物質検出装置において、上記時間微分量の大きさによって、検体中の被検出対象物質の濃度を算出するようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項4による微量物質検出装置は、請求項1〜請求項3の何れかに記載の微量物質検出装置において、上記時間微分値が上記閾値を下回ったときに電流量を観測し、電流量が一定値を下回らない場合に限り検体中被検出対象物質が有ると判別することを特徴とするものである。
又、請求項5による微量物質検出装置は、請求項1〜請求項3の何れかに記載の微量物質検出装置において、上記時間微分値が上記閾値を下回ったときに電流量を観測し、電流量がある設定された時間内だけ一定値を下回らない場合に限り検体中被検出対象物質が有ると判別することを特徴とするものである。
又、請求項6による微量物質検出装置は、請求項1〜請求項5の何れかに記載の微量物質検出装置において、上記時間微分値がある閾値を下回ったときに反応が終息したと判別するものであることを特徴とするものである。
又、請求項7による微量物質検出装置は、請求項1〜請求項5の何れかに記載の微量物質検出装置において、上記電流値がある閾値を下回ったときに反応が終息したと判別するものであることを特徴とするものである。
又、請求項8による微量物質検出装置は、請求項6記載の微量物質検出装置において、上記時間微分値がある閾値を下回っている時間の長さがある設定値を超えた場合に反応が終息したと判別するものであることを特徴とするものである。
又、請求項9による微量物質検出装置は、請求項7記載の微量物質検出装置において、上記電流値がある閾値を下回っている時間の長さがある設定値を超えた場合に反応が終息したと判別するものであることを特徴とするものである。
又、請求項10による微量物質検出装置は、請求項6〜請求項9の何れかに記載の微量物質検出装置おいて、反応開始の時刻から反応終息の時刻までに流れた電流値の総和・積分・和分を算出し、それらの値に基づいて検体中の被検出対象物質の濃度を算出するものであることを特徴とするものである。
又、請求項11による微量物質検出装置は、請求項1〜請求項10の何れかに記載の微量物質検出装置において、上記検体を上記測定チャンバ内に投入した時点からタイマを作動させ、そのタイマによる検出時間に関連付けて検体中の検出対象物質の有無の判別や濃度の検出を行うようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項2による微量物質検出装置は、請求項1記載の微量物質検出装置において、上記時間微分置が閾値を所定量超えている時間を計測し、その時間が別の閾値を超えているか否かを判別し、超えたと判別した場合に反応開始又は検体中に被検出対象物が有ると判別するようにした構成になっているので、判別、検出の精度をさらに高めることができる。
又、請求項3による微量物質検出装置は、請求項1又は請求項2記載の微量物質検出装置において、上記時間微分量の大きさによって、検体中の被検出対象物質の濃度を算出するようにした構成になっているので、検体中の被検出対象物質の濃度についても高い精度で検出することができる。
又、請求項4による微量物質検出装置は、請求項1〜請求項3の何れかに記載の微量物質検出装置において、上記時間微分値が上記閾値を下回ったときに電流量を観測し、電流量が一定値を下回らない場合に限り検体中被検出対象物質が有ると判別する構成とした場合には、判別、検出の精度をさらに高めることができる。
又、請求項5による微量物質検出装置は、請求項1〜請求項3の何れかに記載の微量物質検出装置において、上記時間微分値が上記閾値を下回ったときに電流量を観測し、電流量がある設定された時間内だけ一定値を下回らない場合に限り検体中被検出対象物質が有ると判別する構成になっているので、判別、検出の精度をさらに高めることができる。
又、請求項6による微量物質検出装置は、請求項1〜請求項5の何れかに記載の微量物質検出装置において、上記時間微分値がある閾値を下回ったときに反応が終息したと判別する構成になっているので、反応終息の検出を高い精度で行うことができる。
又、請求項7による微量物質検出装置は、請求項1〜請求項5の何れかに記載の微量物質検出装置において、上記電流値がある閾値を下回ったときに反応が終息したと判別する構成になっているので、反応終息をさらに高い精度で検出することができる。
又、請求項8による微量物質検出装置は、請求項6記載の微量物質検出装置において、上記時間微分値がある閾値を下回っている時間の長さがある設定値を超えた場合に反応が終息したと判別する構成になっているので、反応の終息の検出精度を高めることができる。
又、請求項9による微量物質検出装置は、請求項7記載の微量物質検出装置において、上記電流値がある閾値を下回っている時間の長さがある設定値を超えた場合に反応が終息したと判別する構成になっているので、反応の終息の検出精度を高めることができる。
又、請求項10による微量物質検出装置は、請求項6〜請求項9の何れかに記載の微量物質検出装置において、反応開始の時刻から反応終息の時刻までに流れた電流値の総和・積分・和分を算出し、それらの値に基づいて検体中の被検出対象物質の濃度を算出する構成になっているので、検体中の被検出対象物質の濃度を高い精度で算出することができる。
又、請求項11による微量物質検出装置は、請求項1〜請求項10の何れかに記載の微量物質検出装置において、上記検体を上記測定チャンバ内に投入した時点からタイマを作動させ、そのタイマによる検出時間に関連付けて検体中の検出対象物質の有無の判別や濃度の検出を行うように構成したので、一連の判別、検出の高い精度で行うことができる。
尚、この実施の形態の場合にはイオン交換膜43を使用しているが、イオン透過膜を使用するようにしてもよい。
次に、第2押当バルブ27、第3押当バルブ29、第4押当バルブ39、第5押当バルブ59を開放して、ポンプ57による負圧によって、第1試薬注入部15、第2試薬注入部17より、第1試薬23と第2試薬25を若干量引き出す。それと同時に、第1押当バルブ13を開放してバッファ液注入部7よりバッファ液9を引き出す。これによって、反応部31に、検体6、バッファ液9、第1試薬15、第2試薬25を導いて混合させることになる。
尚、この被検出対象物質の測定は、上記電極51、53間の電圧を測定することでも行うことができる。
尚、図中符号109は、図1に示す制御装置71に組み込まれた表示部であり、測定結果を表示するためのものである。
因みに、+側端子Sp及び−側端子Sn間には微量(数ピコアンペア)の電流が流れるのみであり、よって、いわゆる「ドロップ電圧」が生じるようなこともない。
尚、上記検体6を測定チャンバ41内に投入したことは、既に説明した投入センサ103によって検出するものである。
まず、測定チャンバ41において発生した直流電圧を相殺するように能動制御しているので、電流を高い精度で検出することができ、微量物質の検出精度を高めることができる。
又、相対的にパワーが弱いケミカルノイズは上記能動制御により直ぐに減衰するが、検体6内に被検出対象物質としてのDNA81が存在する場合には、明らかな電流ピークをみることができ、それによって、高い精度の検出が可能になる。
又、酸化還元反応が迅速に進行することになるので、検出に要する時間が短縮されることになる。
又、本実施の形態の場合には、電圧を能動的に計測して電流を計測するようにしているので、いわゆる「ドロップ電圧」が発生することはなく、より高い検出精度を実現することができる。
又、この実施の形態の場合には、従来のように、単に、基準電流値と測定電流とを対比することにより、検体6中における被検出対象物質としてのDNA81の有無の判別、濃度の算出を行っているのではなく、連続して測定された電流値曲線の時間微分値を使用して、検体6中における被検出対象物質としてのDNA81の有無の判別、濃度の算出を行なうようにしているので、判別、検出の精度を高めることができる。
尚、前記第1の実施の形態の場合には、図3の回路図において、スイッチ90を微分回路92側に切り替えていたが、この第2の実施の形態の場合には、A/D変換器93側に直接信号が入力されるように切り替えられているものである。
又、上記「差分」とは次のようなものである。
すなわち、ある離散値x(i)があった場合に、差分値d(i)は次の式(I)によって定義されるものである。
d(i)=x(i+1)−x(i)―――(I)
尚、上記検体6を測定チャンバ41内に投入したことは、既に説明した投入センサ103によって検出するものである。
例えば、前記一実施の形態の場合には、「0」Vになるような能動制御の理例を挙げて説明したが、それに限定されるものではなく、略「0」Vになるような制御、例えば、±1mV以内に収まるような制御も考えられる。
又、逆電位を加えるように構成することも考えられる。
又、回路の構成は図2、図3、図4に示した構成のものに限定されることはなく、様々な例が考えられる。
又、前記第1の実施の形態の場合には、時間微分値が閾値を所定量超えたか否かによって、検体中の被検出対象物質の有無等を判別するようにしていたが、それに限定されるものではない。例えば、時間微分置が閾値を所定量超えている時間を計測し、その時間が別の閾値を超えているか否かを判別し、超えたと判別した場合に反応開始又は検体中に被検出対象物が有ると判別するようにすることが考えられる。
又、上記時間微分値が上記閾値を下回ったときに電流量を観測し、電流量が一定値を下回らない場合に限り検体中被検出対象物質が有ると判別するようにすることが考えられる。
又、上記時間微分値が上記閾値を下回ったときに電流量を観測し、電流量がある設定された時間内だけ一定値を下回らない場合に限り検体中被検出対象物質が有ると判別することが考えられる。
又、上記電流値がある閾値を下回ったときに反応が終息したと判別することが考えられる。
又、上記時間微分値がある閾値を下回っている時間の長さがある設定値を超えた場合に反応が終息したと判別することが考えられる。
又、上記電流値がある閾値を下回っている時間の長さがある設定値を超えた場合に反応が終息したと判別することが考えられる。
又、反応開始の時刻から反応終息の時刻までに流れた電流値の総和・積分・和分を算出し、それらの値に基づいて検体中の被検出対象物質の濃度を算出することが考えられる。
又、前記第1、第2の実施の形態の場合には、測定チャンバとして、反応が行われる室と反応が行われない室の両方を兼備したタイプのものを例に挙げて説明したが、それに限定されるものではない。例えば、反応が行われると共に電極を備えた室と、その室内にイオン交換膜又はイオン透過膜の特性を持ち樹脂や膜等によって直接又は間接に覆われていて、且つ、電極を備えたものを配置した構成の測定チャンバであってもよい。
尚、上記直接とは電極にイオン交換膜又はイオン透過膜の樹脂が直接塗布したようなものであり、間接とは上記電極とイオン交換膜又はイオン透過膜の樹脂との間に含水樹脂等が介在しているような構成を意味しているものである。
又、前記第1、第2の実施の形態の場合には、バッファ液の中に電子メディエータを入れた場合を例に挙げて説明したが、例えば、第2試薬注入部の横に第3試薬注入部を設けそこに電子メディエータをいれておき、押当バルブを開放して注入するように構成してもよい。
6 被検出対象物質
41 測定チャンバ
43 イオン交換膜
45 室
47 室
51 電極
53 電極
71 制御装置
73 制御回路
91 電流増幅部
105 演算増幅器
107 抵抗
Claims (11)
- イオン交換膜又はイオン透過膜を介して区画された一対の室を備え検体及びバッファ液を収容する測定チャンバと、
上記測定チャンバの一対の室内に設置された一対の電極と、
上記一対の電極間にノイズに起因して発生する電圧を相殺しながら発生する電流を計測し、上記電流を継続して測定して電流値曲線を得ると共にその時間微分を算出し、算出した時間微分値が予め設定された閾値を所定量超えたか否かを判別し、超えたと判別した場合に反応開始又は検体中に被検出対象物が有ると判別する測定回路と、
を具備したことを特徴とする微量物質検出装置。 - 請求項1記載の微量物質検出装置において、
上記時間微分置が閾値を所定量超えている時間を計測し、その時間が別の閾値を超えているか否かを判別し、超えたと判別した場合に反応開始又は検体中に被検出対象物が有ると判別するようにしたことを特徴とする微量物質検出装置。 - 請求項1又は請求項2記載の微量物質検出装置において、
上記時間微分量の大きさによって、検体中の被検出対象物質の濃度を算出するようにしたことを特徴とする微量物質検出装置。 - 請求項1〜請求項3の何れかに記載の微量物質検出装置において、
上記時間微分値が上記閾値を下回ったときに電流量を観測し、電流量が一定値を下回らない場合に限り検体中被検出対象物質が有ると判別することを特徴とする微量物質検出装置。 - 請求項1〜請求項3の何れかに記載の微量物質検出装置において、
上記時間微分値が上記閾値を下回ったときに電流量を観測し、電流量がある設定された時間内だけ一定値を下回らない場合に限り検体中被検出対象物質が有ると判別することを特徴とする微量物質検出装置。 - 請求項1〜請求項5の何れかに記載の微量物質検出装置において、
上記時間微分値がある閾値を下回ったときに反応が終息したと判別するものであることを特徴とする微量物質検出装置。 - 請求項1〜請求項5の何れかに記載の微量物質検出装置において、
上記電流値がある閾値を下回ったときに反応が終息したと判別するものであることを特徴とする微量物質検出装置。 - 請求項6記載の微量物質検出装置において、
上記時間微分値がある閾値を下回っている時間の長さがある設定値を超えた場合に反応が終息したと判別するものであることを特徴とする微量物質検出装置。 - 請求項7記載の微量物質検出装置において、
上記電流値がある閾値を下回っている時間の長さがある設定値を超えた場合に反応が終息したと判別するものであることを特徴とする微量物質検出装置。 - 請求項6〜請求項9の何れかに記載の微量物質検出装置において、
反応開始の時刻から反応終息の時刻までに流れた電流値の総和・積分・和分を算出し、それらの値に基づいて検体中の被検出対象物質の濃度を算出するものであることを特徴とする微量物質検出装置。 - 請求項1〜請求項10の何れかに記載の微量物質検出装置において、
上記検体を上記測定チャンバ内に投入した時点からタイマを作動させ、そのタイマによる検出時間に関連付けて検体中の検出対象物質の有無の判別や濃度の検出を行うようにしたことを特徴とする微量物質検出装置。
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