JP5361787B2 - Trace substance detector - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substance detector for a trace amount of substance that can improve detection accuracy when detecting a trace amount of substance such as DNA by measuring current. <P>SOLUTION: A substance detector for a trace amount of substance comprises a measurement chamber having a pair of compartments partitioned via an ion exchange membrane or an ion permeable membrane to accommodate a specimen and a buffer liquid and a pair of electrodes installed in the pair of compartments of the measurement chamber. While active control is performed to make the voltage generated between the electrode pair to be 0 volts or close to 0 volts, a generated current is measured. The detector stores previously set reference response waveforms and calculates cross-correlations between the previously set and stored reference response waveforms and a measured current waveform obtained by measurement of current to determine presence/absence of a substance to be detected and calculate its concentration in the specimen based on the strength and position of the correlation. <P>COPYRIGHT: (C)2012,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、例えば、DNA(デオキシリボ核酸)等の微量物質を検出するための微量物質検出装置に係り、特に、微量物質の有無や量を電流測定することにより検出するように構成したものにおいて、電極の電位を「0」V、又は、略「0」Vとしながら、発生する電荷量を検出するように構成し、且つ、予め設定・記憶されている基準反応波形と電流測定により得られた測定電流波形との関係から、検体中の被検出対象物質の有無や濃度を検出するようにし、それによって、検出の精度を高めることができるように工夫したものに関する。   The present invention relates to, for example, a trace substance detection device for detecting trace substances such as DNA (deoxyribonucleic acid), and in particular, configured to detect the presence or amount of trace substances by current measurement, It is configured to detect the amount of generated charges while setting the electrode potential to “0” V or substantially “0” V, and is obtained by measuring the reference reaction waveform and current set and stored in advance. The present invention relates to a device devised so that the presence / absence and concentration of a target substance to be detected in a sample can be detected from the relationship with a measurement current waveform, thereby improving the detection accuracy.

例えば、DNA等の微量物質を検出する場合には、電圧測定によって検出すものが一般的であった。
又、電圧測定ではなく電流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値によって、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。
For example, when detecting a trace substance such as DNA, it is common to detect by a voltage measurement.
Moreover, there exist patent document 1, patent document 2, patent document 3, patent document 4, patent document 5, patent document 6, etc. as what is detected not by voltage measurement but by current measurement, for example.
In the case of this type of current measurement, a reference current value is set and stored in advance, and the reference current value is compared with the measured current value obtained by measuring the current to determine whether or not the threshold has been exceeded. The presence or absence of the target substance to be detected in the sample is discriminated, and the concentration of the target substance to be detected in the specimen is calculated from the peak value of the measured current value.

特開2008−233050号公報JP 2008-2333050 A 特開2007−108160号公報JP 2007-108160 A 特開2006−3222号公報JP 2006-3222 A 特開2005−69836号公報JP 2005-69836 A 特開2008−134255号公報JP 2008-134255 A 特開2006−275788号公報JP 2006-275788 A

上記従来の構成によると次のような問題があった。通常、計測により得られる測定電流値にはノイズが含まれている。この種のノイズは測定チャンバ内に設置される電極の汚染、検体中に含まれる被検出対象物以外の夾雑物、バッファ液の二槽間の濃度の差等に起因して発生するものである。そして、このノイズは検出電流本体に重畳されることになるので、閾値を基準とした検体中の被検出対象物質の有無の判別やピーク値に基づいた検体中の被検出対象物質の濃度の計算に誤差が発生してしまうという問題があった。
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。
The conventional configuration has the following problems. Usually, the measurement current value obtained by measurement includes noise. This type of noise is caused by contamination of the electrodes installed in the measurement chamber, impurities other than the detection target contained in the sample, a difference in concentration between the two buffer solutions, and the like. . Since this noise is superimposed on the detection current body, the presence / absence of the detection target substance in the sample is determined based on the threshold value, and the concentration of the detection target substance in the sample is calculated based on the peak value. There was a problem that an error occurred.
In particular, in the initial stage of detection, an offset DC current that is substantially steady or slowly decaying may be measured for the reasons described above, and thus it is impossible to specify the absolute “0” point position. As a result, there is a problem that high-precision detection is impaired.

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、DNA等の微量物質を電流測定により検出する際の検出精度の向上を図ることができる微量物質検出装置を提供することにある。   The present invention has been made based on such points, and an object of the present invention is to provide a trace substance detection device capable of improving the detection accuracy when detecting trace substances such as DNA by current measurement. There is.

上記目的を達成するべく本願発明の請求項1による微量物質検出装置は、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、予め設定・記憶されている基準反応波形と上記電流の計測により得られた測定電流波形との相互相関を計算し、相関の強度と位置から検体中の被検出対象物質の有無と濃度を算出する測定回路と、を具備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、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、予め設定・記憶されている基準反応波形と上記電流の計測により得られた測定電流波形とのウェーブレットを計算し、その解析結果から検体中の被検出対象物質の有無と濃度を算出する測定回路と、を具備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、上記基準反応波形を上記測定チャンバの温度によって変更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検出装置において、予め複数の基準反応波形を備えていて、被検出対象物質の種類や想定される濃度によって最適な基準反応波形を選択するようにした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、予め複数の基準反応波形を備えていて、それら全ての基準反応波形において電流の計測により得られた測定電流波形との相互相関を計算し、得られた複数の相関強度と位置とから検体中の被検出対象物質の有無や濃度を判定・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6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、予め複数の基準反応波形を備えていて、それら全ての基準反応波形において電流の計測により得られた測定電流波形とのウェーブレットを計算し、得られた複数の解析結果から検体中の被検出対象物質の有無や濃度を判定・算出するようにしたことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a trace substance detection device according to claim 1 of the present invention includes a measurement chamber that includes a pair of chambers partitioned via an ion exchange membrane or an ion permeable membrane and that stores a specimen and a buffer solution, and the above measurement. A pair of electrodes installed in a pair of chambers, and a current generated while canceling a voltage generated due to noise between the pair of electrodes, and a reference reaction waveform set and stored in advance A measurement circuit that calculates a cross-correlation with a measurement current waveform obtained by measuring the current and calculates the presence and concentration of a target substance to be detected in a specimen from the intensity and position of the correlation, To do.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a trace substance detection apparatus comprising a pair of chambers partitioned via an ion exchange membrane or an ion permeable membrane, a measurement chamber containing a specimen and a buffer solution, and a pair of chambers of the measurement chamber. The current generated while canceling the voltage generated due to noise between the pair of electrodes and the pair of electrodes is measured, and is obtained by measuring the reference reaction waveform set in advance and stored and the current. And a measurement circuit for calculating the presence / absence and concentration of the detection target substance in the sample from the analysis result .
A trace substance detection device according to claim 3 is characterized in that, in the trace substance detection device according to claim 1 or 2, the reference reaction waveform is changed according to the temperature of the measurement chamber. is there.
Further, the trace substance detection apparatus according to claim 4 is the trace detection apparatus according to any one of claims 1 to 3, which is provided with a plurality of reference reaction waveforms in advance, and the type and assumption of the target substance to be detected. The optimum reference response waveform is selected according to the concentration to be selected.
Further, the trace substance detection device according to claim 5 is the trace substance detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the trace substance detection device includes a plurality of reference reaction waveforms in advance, and currents are present in all of the reference reaction waveforms. The cross-correlation with the measured current waveform obtained by the measurement is calculated, and the presence / absence and concentration of the detection target substance in the sample are determined and calculated from the obtained multiple correlation intensities and positions. It is what.
A trace substance detection device according to claim 6 is the trace substance detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the trace substance detection device includes a plurality of reference reaction waveforms in advance, and currents in all the reference reaction waveforms are present. This is characterized by calculating the wavelet with the measured current waveform obtained by the measurement and determining / calculating the presence / absence and concentration of the target substance in the sample from the obtained multiple analysis results. is there.

以上述べたように本願発明の請求項1による微量物質検出装置は、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、を具備してなる微量物質検出装置において、上記一対の電極間に発生する電圧を「0」V又は略「0」Vに能動制御しながら発生する電流を計測し、 基準反応波形を予め設定・記憶しておき、上記設定・記憶されている基準反応波形と電流の計測により得られた測定電流波形との相互相関を計算し、相関の強度と位置から検体中の被検出対象物質の有無と濃度を算出するように構成されているので、単に基準電流値と測定電流値とを対比する場合に比べて、判別や検出の精度を大幅に向上させることができる。
又、請求項2による微量物質検出装置は、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、を具備してなる微量物質検出装置において、上記一対の電極間に発生する電圧を「0」V又は略「0」Vに能動制御しながら発生する電流を計測し、基準反応波形を予め設定・記憶しておき、上記予め設定・記憶されている基準反応波形と電流の計測により得られた測定電流波形とのウェーブレットを計算し、その解析結果から検体中の被検出対象物質の有無と濃度を算出するように構成されているので、単に基準電流値と測定電流値とを対比する場合に比べて、判別や検出の精度を大幅に向上させることができる。
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、上記基準反応波形を上記測定チャンバの温度によって変更するように構成されているので、測定チャンバ内の温度に影響されることなく精度の高い検出が可能になる。
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、予め複数の基準反応波形を備えていて、被検出物の種類や想定される濃度によって最適な基準反応波形を選択するように構成されているので、それによって、被検出対象物質の種類に応じた精度の高い検出が可能になる。
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、予め複数の基準反応波形を備えていて、それら全ての基準反応波形において電流の計測により得られた測定電流波形との相互相関を計算し、得られた複数の相関強度と位置とから検体中の被検出対象物質の有無や濃度を判定・算出するように構成されているので、さらに検出精度の向上を図ることができる。
又、請求項6による微量物質検出装置は、請求項1〜請求項3の何れかに記載の微量物質検出装置において、予め複数の基準反応波形を備えていて、それら全ての基準反応波形において電流の計測により得られた測定電流波形とのウェーブレット計算を行い、得られた複数の解析結果から検体中の被検出対象物質の有無や濃度を判定・算出するように構成されているので、さらに検出精度の向上を図ることができる。
As described above, the trace substance detection device according to claim 1 of the present invention includes a measurement chamber that includes a pair of chambers partitioned via an ion exchange membrane or an ion permeable membrane and that stores a specimen and a buffer solution, and the measurement chamber. In a trace substance detection device comprising a pair of electrodes installed in a pair of chambers, a voltage generated between the pair of electrodes is generated while being actively controlled to “0” V or substantially “0” V The reference response waveform is set and stored in advance, the cross-correlation between the reference response waveform set and stored above and the measured current waveform obtained by measuring the current is calculated, and the strength of the correlation is calculated. The presence / absence and concentration of the detection target substance in the sample are calculated from the position and position, so the accuracy of discrimination and detection is greatly improved compared to simply comparing the reference current value with the measured current value. To improve Can do.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a trace substance detection apparatus comprising a pair of chambers partitioned via an ion exchange membrane or an ion permeable membrane, a measurement chamber containing a specimen and a buffer solution, and a pair of chambers of the measurement chamber. A trace substance detection device comprising a pair of electrodes, and measuring a current generated while actively controlling a voltage generated between the pair of electrodes to "0" V or substantially "0"V; The reference response waveform is set and stored in advance, and the wavelet between the reference response waveform set and stored in advance and the measured current waveform obtained by measuring the current is calculated. Since it is configured to calculate the presence / absence and concentration of the target substance, the accuracy of discrimination and detection can be greatly improved as compared with the case where the reference current value is simply compared with the measured current value.
According to a third aspect of the present invention, there is provided the trace substance detection device according to the first or second aspect, wherein the reference reaction waveform is changed according to the temperature of the measurement chamber. Highly accurate detection is possible without being affected by the temperature inside.
Further, the trace substance detection device according to claim 4 is the trace substance detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the trace substance detection device is provided with a plurality of reference reaction waveforms in advance, and the type and assumption of the detected object. Since the optimum reference response waveform is selected according to the concentration to be detected, it is possible to detect with high accuracy according to the type of the substance to be detected.
Further, the trace substance detection device according to claim 5 is the trace substance detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the trace substance detection device includes a plurality of reference reaction waveforms in advance, and currents are present in all of the reference reaction waveforms. It is configured to calculate the cross-correlation with the measured current waveform obtained by the measurement, and to determine / calculate the presence / absence and concentration of the detection target substance in the sample from the obtained multiple correlation strengths and positions Therefore, the detection accuracy can be further improved.
A trace substance detection device according to claim 6 is the trace substance detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the trace substance detection device includes a plurality of reference reaction waveforms in advance, and currents in all the reference reaction waveforms are present. It is configured to perform wavelet calculation with the measured current waveform obtained by the measurement and determine / calculate the presence / absence and concentration of the target substance in the sample from the obtained multiple analysis results. The accuracy can be improved.

本発明の第1、第2の実施の形態を示す図で、微量物質検出装置の全体の構成を示す系統図である。It is a figure which shows the 1st, 2nd embodiment of this invention, and is a systematic diagram which shows the whole structure of a trace amount substance detection apparatus. 本発明の第1、第2の実施の形態を示す図で、微量物質検出装置の制御装置の中の測定回路の構成を示す回路図である。It is a figure which shows the 1st, 2nd embodiment of this invention, and is a circuit diagram which shows the structure of the measurement circuit in the control apparatus of a trace amount substance detection apparatus. 本発明の第1、第2の実施の形態を示す図で、図2に示す測定回路の電流増幅部の構成を詳細に示す回路図である。It is a figure which shows the 1st, 2nd embodiment of this invention, and is a circuit diagram which shows the structure of the current amplification part of the measurement circuit shown in FIG. 2 in detail. 本発明の第1、第2の実施の形態を示す図で、一端に磁気ビーズが結合され他端に酸化還元酵素が結合された状態のDNAを模式的に示す図である。It is a figure which shows the 1st, 2nd embodiment of this invention, and is a figure which shows typically DNA of the state by which the magnetic bead was couple | bonded with one end and the oxidoreductase was couple | bonded with the other end. 本発明の第1、第2の実施の形態を示す図で、測定チャンバ内の反応の様子を示す模式図でてある。It is a figure which shows the 1st, 2nd embodiment of this invention, and is a schematic diagram which shows the mode of reaction in a measurement chamber. 本発明の第1の実施の形態を示す図で、25℃のときの基準反応波形を示す特性図である。It is a figure which shows the 1st Embodiment of this invention, and is a characteristic view which shows a reference | standard reaction waveform at the time of 25 degreeC. 本発明の第1の実施の形態を示す図で、40℃のときの基準反応波形を示す特性図である。It is a figure which shows the 1st Embodiment of this invention, and is a characteristic view which shows a reference | standard reaction waveform at the time of 40 degreeC. 本発明の第1の実施の形態を示す図で、相互相関を説明するための図であって、基準反応波形を示す図である。It is a figure which shows the 1st Embodiment of this invention, and is a figure for demonstrating a cross correlation, Comprising: It is a figure which shows a reference | standard reaction waveform. 本発明の第1の実施の形態を示す図で、相互相関を説明するための図であって、測定電流波形を示す図である。It is a figure which shows the 1st Embodiment of this invention, and is a figure for demonstrating a cross correlation, Comprising: It is a figure which shows a measured current waveform. 本発明の第1の実施の形態を示す図で、相互相関を説明するための図であって、相互相関を示す図である。It is a figure which shows the 1st Embodiment of this invention, and is a figure for demonstrating a cross correlation, Comprising: It is a figure which shows a cross correlation.

以下、図1乃至図10を参照して本発明の第1の実施の形態を説明する。図1は本実施の形態による微量物質検出装置の構成を示す系統図であり、まず、チューブ1がある。このチューブ1の一端側(図1中左端)には検体注入部3が設けられていて、この検体注入部3には検体注入器5が設置されている。この検体注入器5によって検体6を注入するものである。この検体6中に被検出対象物質としてのDNAが含まれているものである。又、上記検体注入部3近傍の上記チューブ1には、バッファ液注入部7が設置されていて、このバッファ液注入部7内にはバッファ液9が充填されている。上記バッファ液注入部7は分岐チューブ11を介して上記チューブ1に接続されていて、この分岐チューブ11には第1押当バルブ13が取り付けられている。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a system diagram showing a configuration of a trace substance detection apparatus according to this embodiment. First, there is a tube 1. A sample injection unit 3 is provided at one end side (left end in FIG. 1) of the tube 1, and a sample injector 5 is installed in the sample injection unit 3. The sample 6 is injected by the sample injector 5. This specimen 6 contains DNA as a substance to be detected. In addition, a buffer solution injection unit 7 is installed in the tube 1 near the sample injection unit 3, and the buffer solution injection unit 7 is filled with a buffer solution 9. The buffer solution injection part 7 is connected to the tube 1 via a branch tube 11, and a first pushing valve 13 is attached to the branch tube 11.

上記バッファ液9であるが、例えば、リン酸二水素カリウムの水溶液とリン酸水素二カリウムの水溶液の混合物に、例えば、ジクロロインドフェノールという電子メディエータを添加した液体である。又、上記電子メディエータとは酸化還元酵素と電極との間の電子の移動を媒介するためのものである。   The buffer solution 9 is, for example, a liquid obtained by adding an electron mediator such as dichloroindophenol to a mixture of an aqueous solution of potassium dihydrogen phosphate and an aqueous solution of dipotassium hydrogen phosphate. The electron mediator is for mediating the movement of electrons between the oxidoreductase and the electrode.

上記チューブ1には第1試薬注入部15、第2試薬注入部17が夫々分岐チューブ19、21を介して接続されている。上記第1試薬注入部15内には第1試薬23が充填されている。又、第2試薬注入部17内には第2試薬25が充填されている。上記第1試薬23であるが、検体6中の被検出対象物質としてのDNAに特異的に接合する部位を備えていて、且つ、磁性体の粒(磁性ビーズ)を有するものである。又、上記第2試薬25であるが、検体6中の被検出対象物質としてのDNAに特異的に接合する部位を備えていて、且つ、酸化若しくは還元酵素を有するものである。又、上記分岐チューブ19には第2押当バルブ27が取り付けられていると共に上記分岐チューブ21にも第3押当バルブ29が取り付けられている。   A first reagent injection part 15 and a second reagent injection part 17 are connected to the tube 1 via branch tubes 19 and 21, respectively. The first reagent injection part 15 is filled with a first reagent 23. The second reagent injection part 17 is filled with the second reagent 25. The first reagent 23 is provided with a part that specifically binds to DNA as a target substance to be detected in the specimen 6 and has magnetic particles (magnetic beads). The second reagent 25 is provided with a site that specifically binds to DNA as a substance to be detected in the specimen 6 and has an oxidative or reductase enzyme. A second pushing valve 27 is attached to the branch tube 19 and a third pushing valve 29 is also attached to the branch tube 21.

上記チューブ1には反応部31が設けられていて、この反応部31には温度制御用ヒータ33が設置されている。又、反応部31には超音波振動装置35が設置されている。上記温度制御ヒータ33によって反応に適した温度環境を実現するものである。又、上記超音波振動装置35によって攪拌効果を高めるようにしているものである。又、上記反応部31には第1磁力制御部37が設置されている。この第1磁力制御部37によって、磁気ビーズを付与された検体6内の被検出物質(DNA)を吸着・保持するようにしている。又、上記温度制御用ヒータ33の図1中左側のチューブ1には第4押当バルブ39が取り付けられている。   The tube 1 is provided with a reaction unit 31, and a temperature control heater 33 is installed in the reaction unit 31. The reaction unit 31 is provided with an ultrasonic vibration device 35. The temperature control heater 33 realizes a temperature environment suitable for the reaction. Further, the stirring effect is enhanced by the ultrasonic vibration device 35. The reaction unit 31 is provided with a first magnetic force control unit 37. The first magnetic force control unit 37 adsorbs and holds the substance to be detected (DNA) in the specimen 6 to which magnetic beads are attached. Further, a fourth pushing valve 39 is attached to the tube 1 on the left side of the temperature control heater 33 in FIG.

上記チューブ1の他端には測定チャンバ41が接続されている。この測定チャンバ41にはイオン交換膜43が設置されていて、このイオン交換膜43によって一対の室45、47が区画・形成されている。これら室45、47には電極51、53が夫々設置されている。又、測定チャンバ41は反応部31に設置された超音波振動装置35又はそれとは別に設けられた超音波振動装置により加振できる構成となっている。
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。
A measurement chamber 41 is connected to the other end of the tube 1. An ion exchange membrane 43 is installed in the measurement chamber 41, and a pair of chambers 45 and 47 are defined and formed by the ion exchange membrane 43. Electrodes 51 and 53 are installed in the chambers 45 and 47, respectively. The measurement chamber 41 is configured to be vibrated by an ultrasonic vibration device 35 installed in the reaction unit 31 or an ultrasonic vibration device provided separately from the ultrasonic vibration device 35.
In this embodiment, the ion exchange membrane 43 is used, but an ion permeable membrane may be used.

上記測定チャンバ41を挟むように分岐チューブ53、55が接続されていて、これら分岐チューブ53、55は集合されていて、そこにはポンプ57が接続されている。又、上記分岐チューブ53、チューブ1、分岐チューブ55には第5押当バルブ59、第6押当バルブ61、第7押当バルブ63が取り付けられている。又、上記測定チャンバ41には第2磁力制御部65が設置されている。   Branch tubes 53 and 55 are connected so as to sandwich the measurement chamber 41. These branch tubes 53 and 55 are assembled, and a pump 57 is connected thereto. Further, a fifth pushing valve 59, a sixth pushing valve 61, and a seventh pushing valve 63 are attached to the branch tube 53, the tube 1, and the branch tube 55. A second magnetic force control unit 65 is installed in the measurement chamber 41.

又、制御装置71が設置されていて、この制御装置71には測定回路73が設けられている。既に説明した各種機器、第1押当バルブ13、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、第6押当バルブ61、第7押当バルブ63、温度制御用ヒータ33、超音波振動装置35、第1磁力制御部37、ポンプ57、第2磁力制御部65は、全てこの制御装置71によって制御されるようになっている。又、電極51、53を介しての電流測定等は上記制御装置71の測定回路73によって制御されるように構成されている。   In addition, a control device 71 is installed, and a measurement circuit 73 is provided in the control device 71. Various devices already described, the first pushing valve 13, the second pushing valve 27, the third pushing valve 29, the fourth pushing valve 39, the fifth pushing valve 59, the sixth pushing valve 61, the seventh The pressing valve 63, the temperature control heater 33, the ultrasonic vibration device 35, the first magnetic force control unit 37, the pump 57, and the second magnetic force control unit 65 are all controlled by the control device 71. Further, current measurement and the like via the electrodes 51 and 53 are controlled by the measurement circuit 73 of the control device 71.

上記構成によると、まず、第1押当バルブ13、第4押当バルブ39、第5押当バルブ59を開放し、ポンプ57を駆動する。それによって、チューブ1内に負圧が発生し、バッファ液注入部7内のバッファ液9が吸引されてチューブ1内に充満されることになる。その状態で、検体注入部3を介して検体注入器5より検体6が注入される。
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。
According to the above configuration, first, the first pushing valve 13, the fourth pushing valve 39, and the fifth pushing valve 59 are opened, and the pump 57 is driven. As a result, a negative pressure is generated in the tube 1, and the buffer liquid 9 in the buffer liquid injection unit 7 is sucked and filled in the tube 1. In this state, the sample 6 is injected from the sample injector 5 through the sample injection unit 3.
Next, the second pushing valve 27, the third pushing valve 29, the fourth pushing valve 39, and the fifth pushing valve 59 are opened, and the first reagent injection unit 15 A small amount of the first reagent 23 and the second reagent 25 are drawn from the two-reagent injection unit 17. At the same time, the first pushing valve 13 is opened and the buffer solution 9 is drawn out from the buffer solution injection part 7. As a result, the specimen 6, the buffer solution 9, the first reagent 15, and the second reagent 25 are introduced into the reaction unit 31 and mixed.

次に、第4押当バルブ39、第5押当バルブ59を閉じて、検体6と第1試薬15、第2試薬25とを反応させる。その際、温度制御用ヒータ33によって温度調整を行うと共に、超音波振動装置35によって超音波振動を付与する。それによって、反応に適した温度環境が提供されると共に、攪拌・混合作用が働くことになる。上記検体6と第1試薬15、第2試薬25との反応により、検体6中の被検出対象物質としてのDNAの一端に磁気ビーズが結合されると共に他端に酸化還元酵素が結合されることになる。その様子を図4に示す。図4はDNA81の一端に磁気ビーズ83が結合されると共に他端に酸化還元酵素85が結合されている様子を示す図である。   Next, the fourth pushing valve 39 and the fifth pushing valve 59 are closed to cause the sample 6 to react with the first reagent 15 and the second reagent 25. At that time, temperature adjustment is performed by the temperature control heater 33 and ultrasonic vibration is applied by the ultrasonic vibration device 35. As a result, a temperature environment suitable for the reaction is provided, and a stirring / mixing action works. By the reaction of the sample 6 with the first reagent 15 and the second reagent 25, a magnetic bead is bonded to one end of DNA as a detection target substance in the sample 6 and an oxidoreductase is bonded to the other end. become. This is shown in FIG. FIG. 4 is a diagram showing a state in which a magnetic bead 83 is bound to one end of DNA 81 and an oxidoreductase 85 is bound to the other end.

次に、第1磁力制御部37を「オン」して、第1押当バルブ13、第4押当バルブ39、第5押当バルブ59を開放し、且つ、温度制御用ヒータ33によって温度調整を行うと共に、超音波振動装置35によって超音波振動を付与しながら、バッファ液9を流し続ける。それによって、検体6中の被検出対象物質は第1磁力制御部37によって吸着・保持され、その他のものは洗い流されることになる。   Next, the first magnetic force control unit 37 is turned on to open the first pushing valve 13, the fourth pushing valve 39, and the fifth pushing valve 59, and the temperature is adjusted by the temperature control heater 33. In addition, while the ultrasonic vibration is applied by the ultrasonic vibration device 35, the buffer liquid 9 continues to flow. As a result, the detection target substance in the specimen 6 is adsorbed and held by the first magnetic force control unit 37, and the other substances are washed away.

次に、第1押当バルブ13、第6押当バルブ61、第7押当バルブ63を開放し、ポンプ57の負圧によって吸引することにより、上記第1磁力制御部37によって吸着・保持されている反応後の検体6中の被検出対象物質を測定チャンバ41内に導く。そして、第6押当バルブ61、第7押当バルブ63を閉じて計測を行う。計測後は、第1押当バルブ13と第7押当バルブ63を開放して、ポンプ57による負圧によって計測後の検体6等を吸引して洗い流す。それによって、ポンプ57自身も洗浄されることになる。   Next, the first pushing valve 13, the sixth pushing valve 61, and the seventh pushing valve 63 are opened and suctioned by the negative pressure of the pump 57, thereby being attracted and held by the first magnetic force control unit 37. The target substance to be detected in the sample 6 after the reaction is introduced into the measurement chamber 41. Then, the sixth pushing valve 61 and the seventh pushing valve 63 are closed to perform measurement. After the measurement, the first pressing valve 13 and the seventh pressing valve 63 are opened, and the measured sample 6 and the like are aspirated and washed away by the negative pressure by the pump 57. As a result, the pump 57 itself is also cleaned.

次に、図2を参照して、制御装置71に設けられた測定回路73の構成について説明する。まず、電流増幅部91があり、この電流増幅部91にはA/D変換器93が接続されている。上記電流増幅器91により増幅された信号は上記A/D変換器93によってアナログ/デジタル変換され、マイクロコンピュータ95に入力される。又、上記マイクロコンピュータ95にはI/O97、メモリ99が接続されている。又、上記I/O97には入力手段101と投入センサ103が接続されている。   Next, the configuration of the measurement circuit 73 provided in the control device 71 will be described with reference to FIG. First, there is a current amplifying unit 91, and an A / D converter 93 is connected to the current amplifying unit 91. The signal amplified by the current amplifier 91 is analog / digital converted by the A / D converter 93 and input to the microcomputer 95. The microcomputer 95 is connected with an I / O 97 and a memory 99. The I / O 97 is connected with an input means 101 and a closing sensor 103.

上記電流増幅部91の構成を、図3を参照して、さらに詳しく説明する。上記電流増幅器91は、演算増幅器105と抵抗107とから構成されている。上記抵抗107は、演算増幅器105と協働して発生電流を電圧に変換する機能を発揮する。又、+側端子Spは、測定チャンバ41内の一方の電極51側に接続されており、又、−側端子Snは、測定チャンバ41内の他方の電極53側に接続されている。又、+側端子Fpと−側端子Fnは、電流流し込み用の端子である。
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。
The configuration of the current amplifier 91 will be described in more detail with reference to FIG. The current amplifier 91 includes an operational amplifier 105 and a resistor 107. The resistor 107 functions to convert the generated current into a voltage in cooperation with the operational amplifier 105. The + side terminal Sp is connected to one electrode 51 side in the measurement chamber 41, and the − side terminal Sn is connected to the other electrode 53 side in the measurement chamber 41. The + side terminal Fp and the − side terminal Fn are terminals for current flow.
Incidentally, reference numeral 109 in the figure is a display unit incorporated in the control device 71 shown in FIG. 1, and is for displaying the measurement result.

上記構成によると、測定チャンバ41において発生するノイズを含んだ電流成分に起因して、外部のインピーダンスが十分に高い場合、略10〜30mVの直流電圧が生ずる。本実施の形態の場合には、まず、この電圧を+側端子Sp及び−側端子Snを介して検出する。次に、この発生した電圧を相殺するように、演算増幅器105より抵抗107を介して+側端子Fpから−側端子Fnに向かう方向に電流を流す。これによって、上記発生した電圧を相殺して測定精度の低下を防止するようにしたものである。
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。
According to the above configuration, a DC voltage of approximately 10 to 30 mV is generated when the external impedance is sufficiently high due to a current component including noise generated in the measurement chamber 41. In the case of the present embodiment, first, this voltage is detected via the + side terminal Sp and the − side terminal Sn. Next, a current is passed from the operational amplifier 105 through the resistor 107 in the direction from the positive terminal Fp to the negative terminal Fn so as to cancel the generated voltage. In this way, the generated voltage is offset to prevent a decrease in measurement accuracy.
Incidentally, only a very small amount (several picoamperes) of current flows between the + side terminal Sp and the − side terminal Sn, so that a so-called “drop voltage” does not occur.

ここで、上記測定チャンバ41内における反応について、図5を参照して説明する。上記酸化還元酵素85として酸化酵素(例えば、グルコースオキシダーゼ)を用いた場合の、上記測定チャンバ41内での化学反応を具体的に説明する。上記測定チャンバ41の上側(図5中上方)の室45内には、上記DNA81に結合した酸化酵素96が存在している。また、上記測定チャンバ41内にはバッファ液に添加された被酸化物質98と電子メディエータ100も存在している。上記被酸化物質98は、上記酸化酵素96によって酸化され、電子102と陽イオン104を放出する。上記電子102は上記電子メディエータ100に捕らえられ、その結果、上記電子メディエータ100は「負」に荷電される。「負」に荷電された上記電子メディエータ100は、相対的に「正」電位となる上記電極51側に移動する。一方、上記陽イオン104は、イオン交換膜43を通過して、室47側に設置され、相対的に「負」電位となる上記電極53側に移動し、電子102を受け取る。その結果、上記室45と上記室47との間には上記イオン交換膜43を隔てて電位差が発生し、上記電極51と上記電極53の間に電流が流れる。この電流を測定することにより上記DNA81の検出・定量を行うものである。 Here, the reaction in the measurement chamber 41 will be described with reference to FIG. A chemical reaction in the measurement chamber 41 when an oxidase (for example, glucose oxidase) is used as the oxidoreductase 85 will be specifically described. In the chamber 45 above the measurement chamber 41 (upper side in FIG. 5), an oxidase 96 bound to the DNA 81 is present. In the measurement chamber 41, an oxidizable substance 98 and an electron mediator 100 added to the buffer solution are also present. The oxidizable substance 98 is oxidized by the oxidase 96 and releases electrons 102 and cations 104. The electrons 102 are captured by the electron mediator 100, and as a result, the electron mediator 100 is charged “negatively”. The electron mediator 100 charged “negatively” moves toward the electrode 51 having a relatively “positive” potential. On the other hand, the cation 104 passes through the ion exchange membrane 43, is installed on the chamber 47 side, moves to the electrode 53 side having a relatively “negative” potential, and receives the electrons 102. As a result, a potential difference is generated between the chamber 45 and the chamber 47 across the ion exchange membrane 43, and a current flows between the electrode 51 and the electrode 53. By measuring this current, the DNA 81 is detected and quantified.

又、上記した例に限らず、上記酸化還元酵素85として上記酸化酵素95の代わりに還元酵素を使用することも考えられる。この場合は、上記被酸化物質98の代わりに被還元物質が使用され、上記電極51から電子メディエータを介して電子が還元酵素へ移動して還元反応が起きる。このため電子を外部から受け取る上記電極51が「正」極、電子を外部に放出する電極53が「負」極となる。
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。
Further, the present invention is not limited to the above example, and it is conceivable to use a reductase instead of the oxidase 95 as the oxidoreductase 85. In this case, a substance to be reduced is used instead of the substance to be oxidized 98, and electrons are transferred from the electrode 51 to the reductase through the electron mediator to cause a reduction reaction. Therefore, the electrode 51 that receives electrons from the outside is a “positive” electrode, and the electrode 53 that emits electrons to the outside is a “negative” electrode.
The measurement of the substance to be detected can also be performed by measuring the voltage between the electrodes 51 and 53.

次に、本実施の形態における被検出対象物の有無の判別、濃度の検出について説明する。まず、既に説明したメモリ99には、予め、基準反応波形が設定・記憶されている。その基準反応波形の一例を、図6、図7に示す。図6は測定チャンバ41の温度が25℃のときの基準反応波形を示す図であり、横軸に時間を取り縦軸に電流値を取りその変化を示した図である。又、図7は測定チャンバ41の温度が40℃のときの基準反応波形を示す図であり、横軸に時間を取り縦軸に電流値を取りその変化を示した図である。
尚、図6、図7はあくまで一例であり、様々な測定チャンバ41の温度に対応するように、複数種類の基準反応波形が設定・記憶されているものである。
Next, determination of presence / absence of a detection target and detection of concentration in the present embodiment will be described. First, the reference response waveform is set and stored in advance in the memory 99 already described. An example of the reference response waveform is shown in FIGS. FIG. 6 is a diagram showing a reference reaction waveform when the temperature of the measurement chamber 41 is 25 ° C., in which time is plotted on the horizontal axis and current value is plotted on the vertical axis, and the change is shown. FIG. 7 is a diagram showing a reference reaction waveform when the temperature of the measurement chamber 41 is 40 ° C., in which time is plotted on the horizontal axis and the current value is plotted on the vertical axis, and the change is shown.
6 and 7 are merely examples, and a plurality of types of reference reaction waveforms are set and stored so as to correspond to various temperatures of the measurement chamber 41.

そして、本実施の形態の場合には、測定チャンバ41の温度によって最適な基準反応波形を選択し、その基準反応波形と電流計測により得られた実際の測定電流波形との「相互相関」を計算し、その相関の強度と位置から、検体6中における被検出対象物の有無を判別し、且つ、被検出対象物の濃度を算出するようにしたものである。
尚、ここでいう「相互相関」とは、二つの波形の類似性を判別するために使用するものであり、二つの波形の関数の配列が全て「1」であれば「相関あり」となり、全て「0」であれば「相関なし」ということになり、全て「−1」であれば「負の相関あり」ということになる。したがって、−1〜1の範囲で、相関強度が数値化されることになる。
In the case of the present embodiment, an optimum reference reaction waveform is selected according to the temperature of the measurement chamber 41, and a “cross-correlation” between the reference reaction waveform and an actual measurement current waveform obtained by current measurement is calculated. Then, from the intensity and position of the correlation, the presence or absence of the detection target in the sample 6 is determined, and the concentration of the detection target is calculated.
The term “cross-correlation” used here is used to determine the similarity between two waveforms. If the array of functions of the two waveforms is all “1”, it is “correlated”. If it is all “0”, it means “no correlation”, and if it is all “−1”, it means “negative correlation”. Therefore, the correlation strength is quantified in the range of −1 to 1.

上記相互相関に関してさらに詳しく説明する。
まず、計測された測定電流波形をディジタルデータに変換した波形をx(i)(i=0、1、2---)とし、基準反応波形をディジタルデータに変換した波形をy(i)(i=0、1、2---)とすると、両者の相互相関関数R(j)は次の式(I)に示すようなものである。
The cross correlation will be described in more detail.
First, the waveform obtained by converting the measured current waveform into digital data is x (i) (i = 0, 1, 2 ---), and the waveform obtained by converting the reference reaction waveform into digital data is y (i) ( If i = 0, 1, 2--), the cross-correlation function R (j) between them is as shown in the following equation (I).

上記式(I)に基づいて相互相関を求めることにより二つの波形の類似性を判別するものである。例えば、図8に示すような基準反応波形を想定する。図8は横軸に時間をとの縦軸に電流値をとりその変化を示した図である。一方、実際の測定電流波形が図9に示すようなものであったとする。図9も横軸に時間をとの縦軸に電流値をとりその変化を示した図である。これら図8、図9に示す基準反応波形と測定電流波形をディジタルデータに変換して、波形x(i)(i=0、1、2---)と波形y(i)(i=0、1、2---)を求める。そして、それら両波形x(i)(i=0、1、2---)、y(i)(i=0、1、2---)に式(I)に示すような処理を施すことにより、図10に示すような相互相関の線図を得ることができる。図10は横軸に時間をとり縦軸に相互相関値をとりその変化を示した図である。 The similarity between the two waveforms is determined by obtaining the cross-correlation based on the above formula (I). For example, a reference response waveform as shown in FIG. 8 is assumed. FIG. 8 is a diagram showing changes in which the horizontal axis represents time and the vertical axis represents current value. On the other hand, assume that the actual measured current waveform is as shown in FIG. FIG. 9 is also a graph showing changes in which the horizontal axis represents time and the vertical axis represents current value. The reference response waveform and the measured current waveform shown in FIGS. 8 and 9 are converted into digital data, and the waveform x (i) (i = 0, 1, 2 ---) and the waveform y (i) (i = 0) are converted. , 1, 2 ---). Then, the two waveforms x (i) (i = 0, 1, 2 ---), y (i) (i = 0, 1, 2 ---) are subjected to processing as shown in the formula (I). Thus, a cross-correlation diagram as shown in FIG. 10 can be obtained. FIG. 10 is a diagram showing changes in which time is plotted on the horizontal axis and cross-correlation values are plotted on the vertical axis.

そして、図10に示す相互相関の線図をみると、実際の測定電流波形に大きなノイズが重畳されているにもかかわらず、相互相関の線図において、時刻20あたりで、最大の相関値0.75を示している。これは、基準反応波形に極めて近い波形が、測定電流波形の時刻20近辺から存在していることを意味しており、これによって、時刻20の位置に波形が存在していると自動的に判別されることになる。そして、相互相関の強度と位置とから被検出対象物質の有無と濃度を得るものである。 Then, in the cross-correlation diagram shown in FIG. 10, the maximum correlation value 0 is obtained around time 20 in the cross-correlation diagram even though large noise is superimposed on the actual measured current waveform. .75. This means that a waveform that is very close to the reference response waveform exists from around the time 20 of the measured current waveform, so that it is automatically determined that the waveform exists at the position of the time 20. Will be. Then, the presence / absence and concentration of the detection target substance are obtained from the intensity and position of the cross-correlation.

以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
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、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の有無の判別、濃度の算出を行っているのではなく、予め、設定・記憶されている基準反応波形と測定電流波形との相互相関を計算して、その相関強度と位置とから検体6中における被検出対象物質の有無の判別、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。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
First, since active control is performed so as to cancel the DC voltage generated in the measurement chamber 41, the current can be detected with high accuracy, and the detection accuracy of the trace substance can be increased.
In addition, chemical noise with relatively weak power is attenuated immediately by the above active control. However, when a substance to be detected exists in the specimen 6, a clear current peak can be seen, and detection with high accuracy is possible. It becomes possible.
Further, since the redox reaction proceeds rapidly, the time required for detection is shortened.
In the case of the present embodiment, since the voltage is actively measured to measure the current, so-called “drop voltage” does not occur, and higher detection accuracy can be realized. it can.
Further, in the case of this embodiment, as in the prior art, by simply comparing the reference current value with the measurement current, it is possible to determine the presence or absence of the detection target substance in the sample 6 and calculate the concentration. Rather than calculating the cross-correlation between the reference response waveform set and stored in advance and the measured current waveform, the presence or absence of the detection target substance in the sample 6 is determined from the correlation strength and position, the concentration Therefore, the accuracy of determination and detection can be improved.

次に、図1乃至図5を参照して本願発明の第2の実施の形態を説明する。又、前記第1の実施の形態の場合には、基準反応波形と測定電流波形との相互相関を計算するようにしたが、この第2の実施の形態の場合には、基準反応波形と測定電流波形の「ウェーブレット」を計算し、その解析の結果から、検体6中における被検出対象物質の有無の判別、濃度の算出を行なうようにしたものである。
尚、ここでいう「ウェーブレット」とは、公知の「ウェーブレット解析」を意味しているものである。以下、詳細に説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the case of the first embodiment, the cross-correlation between the reference response waveform and the measured current waveform is calculated. In the case of the second embodiment, the reference response waveform and the measurement current waveform are measured. The “wavelet” of the current waveform is calculated, and the presence / absence of the substance to be detected in the sample 6 is determined and the concentration is calculated from the result of the analysis.
The “wavelet” here means a known “wavelet analysis”. Details will be described below.

まず、「ウェーブレット」とは、ある波形(本実施の形態の場合には測定電流波形)に、特定の波形(本実施の形態の場合には基準反応波形)がどのように混合しているのかを解析する数学的な手法である。まず、良い条件、ノイズなしのときの特定波形を基準反応波形としてメモリ99に記憶させておく。そして、ノイズ混じりの測定電流波形とこの基準反応波形とのウェーブレットを演算することにより、「基準反応波形が測定電流波形に埋まっている位置」、「ゲイン」、「基準反応波形の周波数」を得るものである。 First, “wavelet” means how a specific waveform (reference response waveform in this embodiment) is mixed with a certain waveform (in this embodiment, a measured current waveform). It is a mathematical method to analyze First, a specific waveform under good conditions and no noise is stored in the memory 99 as a reference response waveform. Then, by calculating the wavelet of the measurement current waveform mixed with noise and the reference response waveform, the “position where the reference response waveform is embedded in the measurement current waveform”, “gain”, and “frequency of the reference response waveform” are obtained. Is.

上記「基準反応波形が測定電流波形に埋まっている位置」であるが、薬品(バッファ液9、第1試薬23、第2試薬25)を添加した時点(反応が開始するであろう位置)からある範囲内において基準反応波形の成分が検出されれば、この測定電流波形には基準反応波形を含んでいるものと判断する。又、「ゲイン」であるが、上記正当な位置に十分なゲインが認められれば「大きな反応」であり、ゲインが小さければ「小さな反応」があると判別される。それによって、被検出対象物質の量を計算するものである。さらに、「周波数」であるが、例えば、基準反応波形に対してある範囲内から外れた周波数に出力が認められれば、その出力波形は正当な反応によるものではなくノイズによるものであると判別される。 The above-mentioned “position where the reference reaction waveform is embedded in the measurement current waveform”, but from the point of time when the chemical (buffer solution 9, first reagent 23, second reagent 25) is added (position where the reaction will start). If a component of the reference response waveform is detected within a certain range, it is determined that this measured current waveform includes the reference response waveform. Further, although it is “gain”, it is determined that a “large response” is obtained if a sufficient gain is recognized at the above-mentioned legal position, and a “small response” is obtained if the gain is small. Thereby, the amount of the substance to be detected is calculated. Furthermore, although it is “frequency”, for example, if an output is recognized at a frequency outside a certain range with respect to the reference response waveform, it is determined that the output waveform is not due to a legitimate reaction but due to noise. The

因みに、前記第1の実施の形態において説明した相互相関の場合には、基準反応波形と測定電流波形とから、測定電流波形に基準反応波形が存在している場所(時点)と、ゲインを得ることができるが、この第2の実施の形態のウェーブレット解析の場合には、さらに周波数の情報を得ることができるものである。 Incidentally, in the case of the cross-correlation described in the first embodiment, a location (time point) where the reference response waveform exists in the measurement current waveform and a gain are obtained from the reference response waveform and the measurement current waveform. However, in the case of the wavelet analysis of the second embodiment, further frequency information can be obtained.

このように、ウェーブレット解析を使用するこの第2の実施の形態の場合であっても、前記第1の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができると共に、「周波数」情報をも得ることができるので、さらに高い精度の検出が可能になる。   As described above, even in the case of the second embodiment using the wavelet analysis, the same effect as in the case of the first embodiment can be obtained, and “frequency” information can also be obtained. Therefore, detection with higher accuracy becomes possible.

尚、本発明は前記一実施の形態に限定されるものではない。
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、前記一実施の形態の場合には、上記基準反応波形を上記測定チャンバの温度によって変更するように構成したが、その際、異なる温度の基準反応波形を何種類用意しておくかは任意である。
又、予め複数の基準反応波形を備えていて、被検出対象物質の種類や想定される濃度によって最適な基準反応波形を選択するように構成することも考えられる。
又、予め複数の基準反応波形を備えていて、それら全ての基準反応波形において電流の計測により得られた測定電流波形との相互相関を計算し、得られた複数の相関強度と位置とから検体中の被検出対象物質の有無や濃度を判定・算出するようにすることも考えられる。
さらに、予め複数の基準反応波形を備えていて、それら全ての基準反応波形において電流の計測により得られた測定電流波形とのウェーブレットを計算し、得られた複数の解析結果から検体中の被検出対象物質の有無や濃度を判定・算出するようにすることも考えられる。
又、前記一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、前記一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。
The present invention is not limited to the one embodiment.
For example, in the case of the above-described embodiment, the explanation has been given by taking the example of active control to be “0” V. However, the present invention is not limited to this, and control to be substantially “0” V. For example, control that is within ± 1 mV is also conceivable.
It is also conceivable to apply a reverse potential.
The circuit configuration is not limited to that shown in FIGS. 2 and 3, and various examples are conceivable.
In the case of the embodiment, the reference reaction waveform is changed according to the temperature of the measurement chamber. At this time, it is arbitrary how many types of reference reaction waveforms having different temperatures are prepared. It is.
It is also conceivable that a plurality of reference response waveforms are provided in advance, and an optimum reference response waveform is selected according to the type of substance to be detected and the assumed concentration.
In addition, a plurality of reference response waveforms are provided in advance, and the cross-correlation with the measured current waveform obtained by measuring the current in all the reference response waveforms is calculated, and the sample is obtained from the obtained plurality of correlation intensities and positions. It may be possible to determine / calculate the presence / absence and concentration of the substance to be detected.
Furthermore, a plurality of reference response waveforms are provided in advance, and wavelets with the measured current waveforms obtained by measuring the current in all the reference response waveforms are calculated, and the detection target in the sample is obtained from the obtained multiple analysis results. It may be possible to determine and calculate the presence and concentration of the target substance.
Further, in the case of the above-described embodiment, the measurement chamber has been described as an example of a type having both a room in which a reaction is performed and a room in which a reaction is not performed. However, the measurement chamber is not limited thereto. is not. For example, a chamber in which a reaction is performed and an electrode is provided, and a chamber having the characteristics of an ion exchange membrane or an ion permeable membrane that is directly or indirectly covered with a resin or a membrane and that has an electrode. It may be a measurement chamber having an arrangement.
The direct means that the resin of the ion exchange membrane or the ion permeable membrane is directly applied to the electrode, and the indirect means that a water-containing resin or the like is provided between the electrode and the resin of the ion exchange membrane or the ion permeable membrane. This means a configuration that intervenes.
In the case of the above embodiment, the case where the electron mediator is placed in the buffer liquid has been described as an example. For example, a third reagent injection part is provided next to the second reagent injection part. Alternatively, an electronic mediator may be placed in the container, and injection may be performed with the pushing valve opened.

本発明は、微量物質を検出するための微量物質検出装置に係り、特に、微量物質の有無や量を電流値を計測することにより検出するように構成したものにおいて、電極の電位を「0」V、又は、略「0」Vとしながら、発生する電荷量を検出するように構成し、且つ、予め設定・記憶されている基準反応波形と電流の計測により得られた測定電流波形との関係から、検体中の被検出対象物質の有無や濃度を検出するようにし、それによって、検出の精度を高めることができるように工夫したものに関し、例えば、DNA(デオキシリボ核酸)の検出に好適である。   The present invention relates to a trace substance detection apparatus for detecting trace substances, and in particular, in a device configured to detect the presence or amount of trace substances by measuring a current value, the potential of an electrode is set to “0”. V or approximately “0” V is configured to detect the amount of generated charge, and the relationship between the reference response waveform set and stored in advance and the measured current waveform obtained by measuring the current Therefore, it is suitable for detecting DNA (deoxyribonucleic acid), for example, in which the presence / absence or concentration of the target substance in the sample is detected, thereby improving the detection accuracy. .

5 検体
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
5 Sample 6 Target substance 41 Measurement chamber 43 Ion exchange membrane 45 Chamber 47 Chamber 51 Electrode 53 Electrode 71 Controller 73 Control circuit 91 Current amplifier 105 Operational amplifier 107 Resistance

Claims (6)

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、予め設定・記憶されている基準反応波形と上記電流の計測により得られた測定電流波形との相互相関を計算し、相関の強度と位置から検体中の被検出対象物質の有無と濃度を算出する測定回路と、
を具備したことを特徴とする微量物質検出装置。
A measurement chamber comprising a pair of chambers partitioned via an ion exchange membrane or an ion permeable membrane and containing a specimen and a buffer solution;
A pair of electrodes installed in a pair of chambers of the measurement chamber;
The current generated while canceling the voltage generated due to noise between the pair of electrodes is measured, and the reference response waveform set and stored in advance and the measured current waveform obtained by measuring the current are mutually A measurement circuit that calculates a correlation and calculates the presence and concentration of a target substance to be detected in a specimen from the intensity and position of the correlation;
Trace substance detection apparatus characterized by comprising a.
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、予め設定・記憶されている基準反応波形と上記電流の計測により得られた測定電流波形とのウェーブレットを計算し、その解析結果から検体中の被検出対象物質の有無と濃度を算出する測定回路と、
を具備したことを特徴とする微量物質検出装置。
A measurement chamber comprising a pair of chambers partitioned via an ion exchange membrane or an ion permeable membrane and containing a specimen and a buffer solution;
A pair of electrodes installed in a pair of chambers of the measurement chamber;
The current generated while canceling the voltage generated due to noise between the pair of electrodes is measured, and a wavelet of a reference response waveform preset and stored and a measured current waveform obtained by measuring the current A measurement circuit that calculates the presence and concentration of the substance to be detected in the specimen from the analysis result,
Trace substance detection apparatus characterized by comprising a.
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、
上記基準反応波形を上記測定チャンバの温度によって変更するようにしたことを特徴とする微量物質検出装置。
In the trace substance detection apparatus according to claim 1 or 2,
The trace substance detection apparatus, wherein the reference reaction waveform is changed according to the temperature of the measurement chamber.
請求項1〜請求項3の何れかに記載の微量検出装置において、
予め複数の基準反応波形を備えていて、被検出対象物質の種類や想定される濃度によって最適な基準反応波形を選択するようにしたことを特徴とする微量物質検出装置。
In the trace amount detection device according to any one of claims 1 to 3,
A trace substance detection apparatus comprising a plurality of reference reaction waveforms in advance, and selecting an optimum reference reaction waveform according to the type of substance to be detected and the assumed concentration.
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、
予め複数の基準反応波形を備えていて、それら全ての基準反応波形において電流の計測により得られた測定電流波形との相互相関を計算し、得られた複数の相関強度と位置とから検体中の被検出対象物質の有無や濃度を判定・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。
In the trace amount substance detection device according to any one of claims 1 to 3,
A plurality of reference response waveforms are provided in advance, and the cross-correlation with the measured current waveform obtained by measuring the current in all the reference response waveforms is calculated, and from the plurality of correlation intensities and positions obtained, A trace substance detection apparatus characterized in that the presence / absence and concentration of a target substance to be detected are determined and calculated.
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、
予め複数の基準反応波形を備えていて、それら全ての基準反応波形において電流の計測により得られた測定電流波形とのウェーブレットを計算し、得られた複数の解析結果から検体中の被検出対象物質の有無や濃度を判定・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。
In the trace amount substance detection device according to any one of claims 1 to 3,
A plurality of reference response waveforms are provided in advance, and a wavelet with the measured current waveform obtained by measuring the current in all the reference response waveforms is calculated, and the target substance to be detected in the sample is obtained from the obtained multiple analysis results. A trace substance detection device characterized in that the presence / absence and concentration of a substance are determined and calculated.
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JP2005069836A (en) * 2003-08-22 2005-03-17 Daikin Ind Ltd Electrode, protein measuring instrument and measuring method for enzyme activity
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