JP6434114B1 - 測定方法および測定装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】検体と試薬とを収容可能なカートリッジを用いて検体処理を行う場合において、カートリッジ内で処理が適切に行われたことを確認できるようにする。【解決手段】 この測定方法は、カートリッジ300を回転軸11回りに回転させることにより、測定位置および撮像範囲21に各々のチャンバ310および通路330の少なくともいずれか1つを移動させ、測定位置で被検出物質を測定し、撮像範囲21で、各々のチャンバ310および通路330の少なくともいずれか1つを含む監視対象MTの画像22を取得する。【選択図】図1

Description

本発明は、通路が形成されたカートリッジを用いて検体の測定を行う測定方法および測定装置に関する(たとえば、特許文献1参照)。
特許文献1には、図29に示すように、ディスク状の回転体を用いて検体の処理を行うことが開示されている。回転体には、複数のチャンバ901と、複数のチャンバ901を接続する複数の通路902とが設けられている。チャンバ901には、被検出物質を担持する磁性粒子903が配置される。磁力によって磁性粒子903を吸引することにより、チャンバ901内の磁性粒子903が、通路902へ移動する。磁力によって磁性粒子903を吸引したまま回転体を回転させることにより、通路902内で磁性粒子903が周方向に移動する。回転体を高速回転させることにより、通路902内の磁性粒子903が、別のチャンバ901へ径方向外側に移動する。それぞれのチャンバ901において、チャンバ901内に収容された試薬によって、洗浄処理や被検出物質との反応が行われる。
米国特許第8951417号明細書
特許文献1のように、試薬を収容する回転体からなるカートリッジに検体を注入した後で、回転や磁力によって被検出物質をカートリッジ内で移動させることにより、検体中に含まれる被検出物質を処理することができる。このような検体処理手法は、小型のカートリッジ内で検体の測定に必要な処理を行えるため、いわゆるPoC(ポイントオブケア)検査向けの小型の測定装置に適している。
ところで、一般に、大量の検体処理を行う大型の測定装置では、予め精度が保証されたコントロール物質を測定することによって、測定の精度を保証することが行われている。しかし、同一の装置構成で反復して測定処理を行う大型の測定装置と異なり、カートリッジ内で検体の処理を行う場合には、カートリッジ毎に収容する試薬やカートリッジ自体の個体差が存在するため、コントロール物質の測定によって必ずしも精度保証ができるとは限らない。そのため、カートリッジを用いた検体測定では、個々のカートリッジ内で処理が適切に行われたことを保証することが要求される。
この発明は、検体と試薬とを収容可能なカートリッジを用いて検体処理を行う場合において、カートリッジ内で処理が適切に行われたことを確認できるようにすることに向けたものである。
この発明の第1の局面による測定方法は、検体に含まれる被検出物質と試薬との少なくとも一方を収容可能な複数のチャンバ(310)と、被検出物質を複数のチャンバ(310)間で移送するための通路(330)とが、検体の注入口から被検出物質の測定部位に至る経路を少なくとも構成するように形成されたカートリッジ(300)を用いて被検出物質を測定する方法であって、カートリッジ(300)を回転軸(11)回りに回転させることにより、測定位置に各々のチャンバ(310)および通路(330)の少なくともいずれか1つを移動させ、測定位置で測定部により被検出物質を測定し、カートリッジを回転軸回りに回転させることにより、各々のチャンバ(310)および通路(330)のうち複数の監視対象(MT)を、順次、撮像部の撮像範囲(21)内に移動させ、撮像範囲(21)で、撮像範囲内に移動された複数の監視対象(MT)の画像(22)をそれぞれ撮像部により取得する。
第1の局面による測定方法では、カートリッジ(300)を回転軸(11)回りに回転させるだけで、監視対象(MT)を撮像範囲(21)に移動させて監視対象(MT)の画像(22)を取得することができる。そのため、PoC検査向けの小型の測定装置でも、カートリッジ(300)のチャンバ(310)を測定位置へ回転させて測定が行われるのと同じようにして、カートリッジ(300)の回転によって監視対象(MT)を撮像範囲(21)まで移動させることができる。そして、撮像範囲(21)に移動された監視対象(MT)の画像(22)を取得することによって、各々のチャンバ(310)および通路(330)などの監視対象(MT)の状況を画像(22)から確認できる。その結果、検体と試薬とを収容可能なカートリッジ(300)を用いて検体処理を行う場合において、カートリッジ(300)内で処理が適切に行われたことを確認することができる。
上記第1の局面による測定方法において、好ましくは、被検出物質の測定において、測定位置に移動された被検出物質に由来する光を測定する。なお、被検出物質に由来する光は、たとえば化学発光、蛍光または放射線を含み得る。このように構成すれば、カートリッジ(300)を回転させて被検出物質を測定位置に移動させることにより、光学的な測定によって容易に測定結果を取得することができる。光学的測定は、比較的小型の光検出器によって非接触で行うことができるので、カートリッジ(300)を用いたPoC検査向けの小型の測定装置(100)に適用する場合に装置構成が大型化するのを抑制できるため好ましい。
上記第1の局面による測定方法において、好ましくは、画像(22)は、カートリッジ(300)の表面に対して対向する方向から取得され、撮像範囲(21)は、回転による監視対象(MT)の円周状の移動経路上に配置されている。このように構成すれば、撮像範囲(21)をカートリッジ(300)に対して移動させなくても、カートリッジ(300)を1回転させる間には、確実に監視対象(MT)を撮像範囲(21)に位置付けることができる。そして、監視対象(MT)と向かい合う方向から監視対象(MT)の画像(22)を取得できるので、監視対象(MT)の状況を明確に確認可能な画像(22)を取得できる。
この場合、好ましくは、撮像範囲(21)は、回転軸(11)からの距離がL1以上L2以下(ただし、L2>L1)の範囲であり、監視対象(MT)は、カートリッジ(300)において、回転軸(11)からの距離がL1以上L2以下の範囲内に設けられている。このように構成すれば、少なくとも回転軸(11)を中心とする径方向については、撮像範囲(21)内に監視対象(MT)の全体を収めた画像(22)が取得できる。そのため、監視対象(MT)の状況をより容易に確認可能な画像(22)を取得できる。
上記撮像範囲(21)が監視対象(MT)の円周状の移動経路上に配置されている構成において、好ましくは、監視対象(MT)は、カートリッジ(300)において、回転軸(11)からの距離が略等しい円弧状に複数配置されている。このように構成すれば、カートリッジ(300)を回転させるだけで、異なる場所に設けられた複数の監視対象(MT)をそれぞれ撮像範囲(21)内に移動させて撮像することができる。そのため、監視対象(MT)が複数ある場合でも、撮像範囲(21)を複数設けたり、撮像範囲(21)を移動させたりする必要がなく、それぞれの監視対象(MT)の画像(22)を容易に取得できる。
上記第1の局面による測定方法において、好ましくは、撮像範囲(21)は、少なくとも測定処理中は固定されている。このように構成すれば、撮像範囲(21)の移動に起因する画像のブレなどが発生することを回避できるので、監視対象(MT)の状況を確認するのに適した高品質な画像(22)を取得できる。また、撮像範囲(21)を固定しても、カートリッジ(300)の回転によって監視対象(MT)を容易に撮像範囲(21)まで移動させることができる。
上記第1の局面による測定方法において、好ましくは、カートリッジ(300)を覆う開閉可能な蓋部(102)に固定された撮像部(20)により、画像(22)を取得する。このように構成すれば、撮像部を移動可能な構成とする場合と異なり、撮像部(20)を蓋部(102)に固定できるので、PoC検査向けの小型の測定装置にも十分に収まる省スペースな構成で、監視対象(MT)の画像(22)を取得できるようになる。
上記第1の局面による測定方法において、好ましくは、複数のチャンバ(310)は、被検出物質と試薬とを混合するための第1チャンバ(CM1)と、被検出物質の担体が第1チャンバ(CM1)から通路(330)を介して移送される第2チャンバ(CM2)とを含み、監視対象(MT)は、第1チャンバ(CM1)および通路(330)を含む。このように構成すれば、第1チャンバ(CM1)および通路(330)の画像(22)から、被検出物質と試薬との混合が十分に行われたか否かや、被検出物質の担体を第2チャンバ(CM2)へ移送する処理が適正に行われたか否かを確認できる。
この場合、好ましくは、第1チャンバ(CM1)の画像(22)中における液体の面積に基づいて、第1チャンバ(CM1)内の検体の量および第1チャンバ(CM1)内の試薬の量の少なくとも一方に関する情報を取得する。ここで、第1チャンバ(CM1)の既知の容積が既知であるので、第1チャンバ(CM1)内に適正量の液体を収容した場合の液体の面積が予め把握できる。そこで、上記の構成によれば、画像(22)中における液体の面積から第1チャンバ(CM1)内の液体の量の情報を取得できる。その結果、測定の精度を確保するために必要な適正量の検体や試薬が、第1チャンバ(CM1)に正しく収容されたか否かを確認して、測定処理を行うことができる。
上記監視対象(MT)が第1チャンバ(CM1)および通路(330)を含む構成において、好ましくは、カートリッジ(300)の回転により第1チャンバ(CM1)内で被検出物質と試薬とを攪拌し、第1チャンバ(CM1)の画像(22)における濃淡に基づいて、被検出物質と試薬との混合の均一性に関する情報を取得する。このように構成すれば、被検出物質と試薬とが十分に均一に混合されているほど、画像中の液体部分の色は均一となり、混合が不十分な場合は液体部分の色に濃淡のばらつきが生じるので、画像(22)中の各画素の濃淡のばらつきによって被検出物質と試薬との混合の均一性に関する情報を取得できる。その結果、被検出物質と試薬とが、測定の精度を確保するために必要な程度に十分に均一に混合されているか否かを確認して、測定処理を行うことができる。
上記複数のチャンバ(310)が第1チャンバ(CM1)と第2チャンバ(CM2)とを含む構成において、好ましくは、監視対象(MT)は、第1チャンバ(CM1)および第2チャンバ(CM2)を含み、第1チャンバ(CM1)および第2チャンバ(CM2)の各々の画像(22)中における被検出物質を担持する担体の濃淡に基づいて、第1チャンバ(CM1)から第2チャンバ(CM2)に移送された担体の量に関する情報を取得する。このように構成すれば、移送前の第1チャンバ(CM1)の画像中における担体の色の濃度に対して、移送後の第2チャンバ(CM2)の画像中における担体の色の濃度が低下しているか否かに基づいて、移送の過程で担体の量が減少しているか否かの情報を取得できる。その結果、測定処理の過程で、チャンバ(310)や通路(330)に被検出物質を残留させることなく、移送が適正に行われているか否かを確認して、測定処理を行うことができる。
上記第1の局面による測定方法において、好ましくは、複数のチャンバ(310)は、供給された検体を収容するための第3チャンバ(311)を含み、監視対象(MT)は、第3チャンバ(311)を含む。このように構成すれば、被検者から採取した検体が第3チャンバ(311)に収容された状態の画像(22)を取得することによって、カートリッジ(300)に注入された検体の量や性状が適正であるか否かを確認した上で、測定処理を行うことができる。
上記第1の局面による測定方法において、好ましくは、カートリッジ(300)を回転させることにより、第3チャンバ(311)内の検体に含まれる液体成分と固体成分とを分離し、第3チャンバ(311)の画像(22)における固体成分の面積に基づいて、分離状態および固体成分の量の少なくとも一方に関する情報を取得する。このように構成すれば、たとえば遠心分離等によって予め検体中の成分を分離させた試料を準備しなくても測定を行える。そして、第3チャンバ(311)の画像中で、液体成分の領域と固体成分の領域とが明確に分離しているか否かの分離状態の情報が取得できる。第3チャンバ(311)の既知の容積に対する固体成分の領域の面積に基づいて、固体成分の量の情報が取得できる。その結果、得られた情報から、分離処理が適正に行われたか否かを確認した上で、測定処理を行うことができる。
上記複数のチャンバ(310)が第3チャンバ(311)を含む構成において、好ましくは、複数のチャンバ(310)は、第3チャンバ(311)内で一定量を超えた余剰の検体を収容するための第4チャンバ(312)を含み、監視対象(MT)は、第4チャンバ(312)を含み、第4チャンバ(312)の画像(22)に基づいて、第4チャンバ(312)内の検体の有無に関する情報を取得する。このように構成すれば、第4チャンバ(312)内に検体が存在することに基づいて、第3チャンバ(311)内には一定量の検体が確実に収容されているか否かの情報を取得できる。その結果、測定の精度を確保するために必要な程度に十分な量の検体がカートリッジ(300)に注入されたことを確認した上で、測定処理を行うことができる。
上記情報を取得する構成において、好ましくは、取得した情報に基づいて、被検出物質の測定によって得られる測定結果の出力を制御する。このように構成すれば、ユーザが測定処理の過程を画像(22)によって監視しなくても、たとえば取得した情報が測定処理中に異常が発生したことを示す場合には、測定結果を出力しないようにするなどの制御が行える。その場合、発生した異常に起因して測定精度が確保できない場合に測定結果が出力されることを回避できる。
この場合、好ましくは、取得した情報が異常を示す場合に、測定結果を出力することなく測定処理を中止する、異常が発生したことを示す情報を付加して測定結果を出力する、測定結果を補正して出力する、のいずれかを行う。このように構成すれば、取得した情報が異常を示す場合に測定処理を中止することにより、信頼性の低い測定結果がユーザに提供されることを確実に回避できる。取得した情報が異常を示す場合に、異常が発生したことを示す情報を付加して測定結果を出力することによって、信頼性の低い測定結果であることをユーザに把握させた上で、測定結果をユーザに提供できる。また、補正により測定結果の精度を確保できる異常の場合には、異常が発生した場合に測定結果を補正して出力することにより、異常が発生した場合でも適正な測定結果をユーザに提供することができる。
上記第1の局面による測定方法において、好ましくは、カートリッジ(300)は、撮像により情報の読み取りが可能な識別子(400)を含み、カートリッジ(300)の回転により、識別子(400)を撮像範囲(21)に移動させ、識別子(400)の画像(22)を取得することにより、識別子(400)に記録された情報を読み取る。このように構成すれば、カートリッジ(300)を回転させるだけで、監視対象(MT)の撮像のみならず、識別子(400)の撮像によって、測定処理を行うために利用される情報の読み取りを行うことができる。
この場合、好ましくは、識別子(400)は、カートリッジ(300)を用いて測定可能な測定項目を特定するための情報、カートリッジ(300)内に収容された試薬に関する情報、および、カートリッジ(300)を特定するための情報、の少なくともいずれかを含む。このように構成すれば、測定項目を特定するための情報により、測定項目の異なる複数種類のカートリッジ(300)がある場合にも、測定項目を特定して測定項目に応じた処理を行うことができる。また、試薬に関する情報として、たとえば試薬の使用期限を取得することによって、使用期限が過ぎているか否かを確認できる。また、カートリッジ(300)を特定するための情報により、測定に使用したカートリッジ(300)の個体管理ができる。そのため、たとえば使用回数をカウントして、使用可能回数を超えた使用済みのカートリッジ(300)が誤って再使用されることを回避できる。
上記第1の局面による測定方法において、好ましくは、カートリッジ(300)を回転させることにより、複数の監視対象(MT)を同一の撮像範囲(21)内に移動させ、複数の監視対象(MT)を含む画像(22)を取得する。このように構成すれば、複数の監視対象(MT)の状態をまとめて確認できる。たとえばチャンバ(310)とチャンバ(310)に接続する通路(330)とを撮像すれば、チャンバ(310)から通路(330)への被検出物質の移送の状況などを容易に確認できる。
上記第1の局面による測定方法において、好ましくは、検体に含まれる被検出物質は、磁性粒子(70)との複合体とされる。このように構成すれば、複数のチャンバ(310)間での通路(330)を介した被検出物質の移送を、磁力によって磁性粒子を引き寄せることによって行うことができる。その結果、磁力による磁性粒子の引き寄せと、カートリッジ(300)の回転との組み合わせによって、カートリッジ(300)内で自由な方向に被検出物質を移送できるようになるため、被検出物質を容易に移送することができる。
この場合、好ましくは、撮像範囲(21)と重なる位置に配置された磁石(111a)により磁性粒子(70)を集め、カートリッジ(300)に対して、磁石(111a)とは反対側から監視対象(MT)の画像(22)を取得する。このように構成すれば、磁石(111a)とは反対側から撮像するので、磁石(111a)によって磁性粒子(70)を集めた状態でも、画像(22)中に磁石(111a)が写り込むことなく、集められた磁性粒子(70)の全体を含んだ画像(22)を取得できる。そのため、磁性粒子(70)の集磁が適正に行われているか否かを画像(22)から容易に確認できる。
上記第1の局面による測定方法において、好ましくは、一連の順番で行われる複数の処理を含む測定処理の過程で、監視対象(MT)における処理と、監視対象(MT)の画像(22)の取得とを、同時にまたは交互に行う。このように構成すれば、一連の順番で行われる複数の処理の各々が適正に行われたか否かを画像(22)で確認しながら、一連の処理を順次実行していくことができる。これにより、カートリッジ(300)内で、複数の処理を行う必要がある複雑な測定処理を実施する場合でも、それぞれの処理の妥当性を確認することによって、測定処理全体の精度を確保することができる。
上記第1の局面による測定方法において、好ましくは、カートリッジ(300)を回転軸(11)回りに回転させることにより、測定処理の少なくとも一部を実行する。このように構成すれば、測定位置への移動および撮像範囲(21)への移動だけでなく、測定処理の少なくとも一部についても、共通の回転機構(10)を用いてカートリッジ(300)を回転軸(11)回りに回転させるだけで実行できる。
上記第1の局面による測定方法において、好ましくは、カートリッジ(300)は、被検出物質に対する1回分の測定が可能な試薬を収容した収容部(341)を備える。このように構成されたカートリッジ(300)では、カートリッジ(300)毎に別々の試薬が1回の使い切りで収容されるので、コントロール物質の測定によって個々のカートリッジ(300)の精度管理をまとめて行うことはできない。そのため、監視対象(MT)の画像(22)からカートリッジ(300)内で処理が適切に行われたことを確認することが可能な本発明は、1回分の測定が可能な試薬を収容した収容部(341)を備えるカートリッジ(300)を用いる測定の精度管理において特に有用である。
この発明の第2の局面による測定装置(100)は、検体に含まれる被検出物質と試薬との少なくとも一方を収容可能な複数のチャンバ(310)と、被検出物質を複数のチャンバ(310)間で移送するための通路(330)とが、検体の注入口から被検出物質の測定部位に至る経路を少なくとも構成するように形成されたカートリッジ(300)を、回転軸(11)を中心に回転させる回転機構(10)と、各々のチャンバ(310)および通路(330)のいずれか1つに収容され、カートリッジ(300)の回転により測定位置に移動された被検出物質を測定する測定部(30)と、各々のチャンバ(310)および通路(330)のうち複数の監視対象(MT)が、カートリッジ(300)の回転によって、順次、撮像範囲(21)内に移動され、撮像範囲(21)内に移動された複数の監視対象(MT)の画像(22)をそれぞれ取得する撮像部(20)と、を備える。
第2の局面による測定装置(100)では、回転機構(10)によりカートリッジ(300)を回転軸(11)回りに回転させるだけで、監視対象(MT)を撮像範囲(21)に移動させて監視対象(MT)の画像(22)を取得することができる。そのため、PoC検査向けの小型の測定装置でも、カートリッジ(300)のチャンバ(310)を測定位置へ回転させて測定が行われるのと同じようにして、カートリッジ(300)の回転によって監視対象(MT)を撮像範囲(21)まで移動させることができる。そして、撮像部(20)により、撮像範囲(21)に移動された監視対象(MT)の画像(22)を取得することによって、各々のチャンバ(310)および通路(330)などの監視対象(MT)の状況を画像(22)から確認できる。その結果、検体と試薬とを収容可能なカートリッジ(300)を用いて検体処理を行う場合において、カートリッジ(300)内で処理が適切に行われたことを確認することができる。
上記第2の局面による測定装置において、好ましくは、測定部(30)は、測定位置に移動された被検出物質に由来する光を測定する光検出器(31)を含む。このように構成すれば、カートリッジ(300)を回転させて被検出物質を測定位置に移動させることにより、光学的な測定によって容易に測定結果を取得することができる。光学的測定は、小型の光検出器(31)によって非接触で行うことができるので、カートリッジ(300)を用いたPoC検査向けの小型の測定装置(100)に適用する場合に装置構成が大型化するのを抑制できるため好ましい。
上記第2の局面による測定装置において、好ましくは、撮像部(20)は、カートリッジ(300)の表面に対して対向する位置に設けられ、撮像範囲(21)は、回転による監視対象(MT)の円周状の移動経路上に配置されている。このように構成すれば、撮像範囲(21)をカートリッジ(300)に対して移動させなくても、カートリッジ(300)を1回転させる間には、確実に監視対象(MT)を撮像範囲(21)に位置付けることができる。そして、監視対象(MT)と向かい合う方向から監視対象(MT)の画像(22)を取得できるので、監視対象(MT)の状況を明確に確認可能な画像(22)を取得できる。
この場合、好ましくは、撮像範囲(21)は、カートリッジ(300)において回転軸(11)からの距離がL1以上L2以下(ただし、L2>L1)の範囲内に設けられた監視対象(MT)を含むように、回転軸(11)からの距離がL1以上L2以下の範囲に設定されている。このように構成すれば、少なくとも径方向については、撮像範囲(21)内に監視対象(MT)の全体を収めた画像(22)が取得できる。そのため、監視対象(MT)の状況をより容易に確認可能な画像(22)を取得できる。
上記撮像範囲(21)が監視対象(MT)の円周状の移動経路上に配置されている構成において、好ましくは、撮像範囲(21)は、カートリッジ(300)において、回転軸(11)からの距離が略等しい円弧状に配置された複数の監視対象(MT)の移動経路上に配置されている。このように構成すれば、カートリッジ(300)を回転させるだけで、異なる場所に設けられた複数の監視対象(MT)をそれぞれ撮像範囲(21)内に移動させて撮像することができる。そのため、監視対象(MT)が複数ある場合でも、撮像部(20)を複数設けたり、撮像部(20)を移動させたりする必要がなく、それぞれの監視対象(MT)の画像(22)を容易に取得できる。
上記第2の局面による測定装置において、好ましくは、撮像部(20)は、少なくとも測定処理中は固定されている。このように構成すれば、撮像部(20)の移動に起因する画像のブレなどが発生することを回避できるので、監視対象(MT)の状況を確認するのに適した高品質な画像(22)を取得できる。また、撮像部(20)を固定しても、カートリッジ(300)の回転によって監視対象(MT)を容易に撮像範囲(21)まで移動させることができる。
上記第2の局面による測定装置において、好ましくは、撮像部(20)は、カートリッジ(300)を覆う開閉可能な蓋部(102)に固定されている。このように構成すれば、撮像部を移動可能な構成とする場合と異なり、撮像部(20)を蓋部(102)に固定できるので、PoC検査向けの小型の測定装置にも十分に収まる省スペースな構成で、監視対象(MT)の画像(22)を取得できるようになる。
上記第2の局面による測定装置において、好ましくは、複数のチャンバ(310)は、被検出物質と試薬とを混合するための第1チャンバ(CM1)と、被検出物質が第1チャンバ(CM1)から通路(330)を介して移送される第2チャンバ(CM2)とを含み、監視対象(MT)は、第1チャンバ(CM1)および通路(330)を含む。このように構成すれば、第1チャンバ(CM1)および通路(330)の画像(22)から、被検出物質と試薬との混合が十分に行われたか否かや、被検出物質の担体を第2チャンバ(CM2)へ移送する処理が適正に行われたか否かを確認できる。
上記第2の局面による測定装置において、好ましくは、複数のチャンバ(310)は、供給された検体を収容するための第3チャンバ(311)を含み、監視対象(MT)は、第3チャンバ(311)を含む。このように構成すれば、被検者から採取した検体が第3チャンバ(311)に収容された状態の画像(22)を取得することによって、カートリッジ(300)に注入された検体の量や性状が適正であるか否かを確認した上で、測定処理を行うことができる。
上記第2の局面による測定装置において、好ましくは、回転機構(10)は、カートリッジ(300)の回転により、カートリッジ(300)に設けられ撮像により情報の読み取りが可能な識別子(400)を撮像範囲(21)に移動させ、撮像部(20)は、識別子(400)の画像(22)を取得することにより、識別子(400)に記録された情報を読み取る。このように構成すれば、カートリッジ(300)を回転させるだけで、監視対象(MT)の撮像のみならず、識別子(400)の撮像によって、測定処理を行うために利用される情報の読み取りを行うことができる。
この場合、好ましくは、識別子(400)は、カートリッジ(300)を用いて測定可能な測定項目を特定するための情報、カートリッジ(300)内に収容された試薬に関する情報、および、カートリッジ(300)を特定するための情報、の少なくともいずれかを含む。このように構成すれば、測定項目を特定するための情報により、測定項目の異なる複数種類のカートリッジ(300)がある場合にも、測定項目を特定して測定項目に応じた処理を行うことができる。また、試薬に関する情報として、たとえば試薬の使用期限を取得することによって、使用期限が過ぎているか否かを確認できる。また、カートリッジ(300)を特定するための情報により、測定に使用したカートリッジ(300)の個体管理ができる。そのため、たとえば使用回数をカウントして、使用可能回数を超えた使用済みのカートリッジ(300)が誤って再使用されることを回避できる。
上記第2の局面による測定装置において、好ましくは、回転機構(10)は、カートリッジ(300)を回転させることにより、複数の監視対象(MT)を同一の撮像範囲(21)内に移動させ、撮像部(20)は、複数の監視対象(MT)を含む画像(22)を取得する。このように構成すれば、複数の監視対象(MT)の状態をまとめて確認できる。たとえばチャンバ(310)とチャンバ(310)に接続する通路(330)とを撮像すれば、チャンバ(310)から通路(330)への被検出物質の移送の状況などを容易に確認できる。
上記第2の局面による測定装置において、好ましくは、検体に含まれる被検出物質は、磁性粒子(70)との複合体とされる。このように構成すれば、複数のチャンバ(310)間での通路(330)を介した被検出物質の移送を、磁力によって磁性粒子を引き寄せることによって行うことができる。その結果、磁力による磁性粒子の引き寄せと、カートリッジ(300)の回転との組み合わせによって、カートリッジ(300)内で自由な方向に被検出物質を移送できるようになるため、被検出物質を容易に移送することができる。
この場合、好ましくは、撮像範囲(21)と重なる位置に配置され、磁性粒子(70)を集める磁石(111a)をさらに備え、撮像部(20)は、カートリッジ(300)に対して、磁石(111a)とは反対側に配置されている。このように構成すれば、磁石(111a)とは反対側から撮像するので、磁石(111a)によって磁性粒子(70)を集めた状態でも、画像(22)中に磁石(111a)が写り込むことなく、集められた磁性粒子(70)の全体を含んだ画像(22)を取得できる。そのため、磁性粒子(70)の集磁が適正に行われているか否かを画像(22)から容易に確認できる。
上記第2の局面による測定装置において、好ましくは、撮像された画像(22)を外部の解析装置(700)に送信し、解析結果を取得する通信部(143)をさらに備える。このように構成すれば、PoC検査向けの小型の測定装置(100)の構造上の制約から、画像解析を行えるような解析部を設けられない場合でも、外部の解析装置(700)を利用して画像解析を行えるようになる。そのため、測定装置(100)が画像解析を行わなくても、監視対象(MT)の画像(22)の解析結果から監視対象(MT)の状態を確認できる。
上記第2の局面による測定装置において、好ましくは、撮像された画像(22)を解析する解析部(142)を備える。このように構成すれば、測定装置(100)が画像解析を行えるので、画像解析を行うために外部の解析装置などと通信を行う必要がなくなる。その結果、ユーザが画像解析のために通信環境を整備する必要がなくなるので、装置の利便性が向上する。
上記解析部(142)を備える構成において、好ましくは、監視対象(MT)は、被検出物質と試薬とを混合するための第1チャンバ(CM1)を含み、解析部(142)は、第1チャンバ(CM1)の画像(22)中における液体の面積に基づいて、第1チャンバ(CM1)内の検体の量および第1チャンバ(CM1)内の試薬の量の少なくとも一方に関する情報を取得する。第1チャンバ(CM1)の既知の容積が既知であるので、第1チャンバ(CM1)内に適正量の液体を収容した場合の液体の面積が予め把握できる。そこで、上記の構成によれば、画像(22)中における液体の面積から第1チャンバ(CM1)内の液体の量の情報を取得できる。その結果、測定の精度を確保するために必要な適正量の検体や試薬が、第1チャンバ(CM1)に正しく収容されたか否かを確認して、測定処理を行うことができる。
上記解析部(142)を備える構成において、好ましくは、監視対象(MT)は、被検出物質と試薬とを混合するための第1チャンバ(CM1)を含み、回転機構(10)は、カートリッジ(300)の回転により第1チャンバ(CM1)内で被検出物質と試薬とを攪拌するように構成され、解析部は、第1チャンバ(CM1)の画像(22)における濃淡に基づいて、被検出物質と試薬との混合の均一性に関する情報を取得する。このように構成すれば、被検出物質と試薬とが十分に均一に混合されているほど、画像中の液体部分の色は均一となり、混合が不十分な場合は液体部分の色に濃淡のばらつきが生じるので、画像(22)中における液体の面積から第1チャンバ(CM1)内の液体の量に関する情報を取得できる。その結果、被検出物質と試薬とが、測定の精度を確保するために必要な程度に十分に均一に混合されているか否かを確認して、測定処理を行うことができる。
上記解析部(142)を備える構成において、好ましくは、監視対象(MT)は、被検出物質と試薬とを混合するための第1チャンバ(CM1)と、被検出物質を担持する担体が第1チャンバ(CM1)から通路(330)を介して移送される第2チャンバ(CM2)とを含み、解析部(142)は、第1チャンバ(CM1)および第2チャンバ(CM2)の各々の画像(22)中における担体の濃淡に基づいて、第1チャンバ(CM1)から第2チャンバ(CM2)に移送された担体の量に関する情報を取得する。このように構成すれば、移送前の第1チャンバ(CM1)の画像中における担体の色の濃度に対して、移送後の第2チャンバ(CM2)の画像中における担体の色の濃度が低下しているか否かに基づいて、移送の過程で担体の量が減少しているか否かに関する情報を取得できる。その結果、測定処理の過程で、チャンバ(310)や通路(330)に被検出物質を残留させることなく、移送が適正に行われているか否かを確認して、測定処理を行うことができる。
上記解析部(142)を備える構成において、好ましくは、監視対象(MT)は、カートリッジ(300)に供給された検体を収容するための第3チャンバ(311)を含み、回転機構(10)は、カートリッジ(300)を回転させることにより、第3チャンバ(311)内の検体に含まれる液体成分と固体成分とを分離するように構成され、解析部は、第3チャンバ(311)の画像(22)における固体成分の面積に基づいて、分離状態および固体成分の量の少なくとも一方に関する情報を取得する。このように構成すれば、たとえば遠心分離等によって予め検体中の成分を分離させた試料を準備しなくても測定を行える。そして、第3チャンバ(311)の画像中で、液体成分の領域と固体成分の領域とが明確に分離しているか否かの分離状態の情報が取得できる。第3チャンバ(311)の既知の容積に対する固体成分の領域の面積に基づいて、固体成分の量の情報が取得できる。その結果、得られた情報から、分離処理が適正に行われたか否かを確認した上で、測定処理を行うことができる。
この場合、好ましくは、監視対象(MT)は、第3チャンバ(311)内で一定量を超えた余剰の検体を収容するための第4チャンバ(312)を含み、解析部(142)は、第4チャンバ(312)の画像(22)に基づいて、第4チャンバ(312)内の検体の有無に関する情報を取得する。このように構成すれば、第4チャンバ(312)内に検体が存在することに基づいて、第3チャンバ(311)内には一定量の検体が確実に収容されているか否かの情報を取得できる。その結果、測定の精度を確保するために必要な程度に十分な量の検体がカートリッジ(300)に注入されたことを確認した上で、測定処理を行うことができる。
上記解析部(142)が情報を取得する構成において、好ましくは、解析部(142)により取得した情報に基づいて、被検出物質の測定によって得られる測定結果の出力を制御する制御部(140)をさらに備える。このように構成すれば、ユーザが測定処理の過程を画像(22)によって監視しなくても、たとえば取得した情報が測定処理中に異常が発生したことを示す場合には、測定結果を出力しないようにするなどの制御が行える。その場合、発生した異常に起因して測定精度が確保できない場合に測定結果が出力されることを回避できる。
この場合、好ましくは、制御部(140)は、取得した情報が異常を示す場合に、測定結果を出力することなく測定処理を中止する、異常が発生したことを示す情報を付加して測定結果を出力する、測定結果を補正して出力する、のいずれかの制御を行う。このように構成すれば、取得した情報が異常を示す場合に測定処理を中止することにより、信頼性の低い測定結果がユーザに提供されることを確実に回避できる。取得した情報が異常を示す場合に、異常が発生したことを示す情報を付加して測定結果を出力することによって、信頼性の低い測定結果であることをユーザに把握させた上で、測定結果をユーザに提供できる。また、補正により測定結果の精度を確保できる異常の場合には、異常が発生した場合に測定結果を補正して出力することにより、異常が発生した場合でも適正な測定結果をユーザに提供することができる。
上記第2の局面による測定装置において、好ましくは、一連の順番で行われる複数の処理を含む測定処理の過程で、撮像部(20)は、監視対象(MT)の画像(22)の取得を、監視対象(MT)における処理と同時にまたは交互に行う。このように構成すれば、一連の順番で行われる複数の処理の各々が適正に行われたか否かを確認しながら、一連の処理を順次実行していくことができる。これにより、カートリッジ(300)内で、複数の処理を行う必要がある複雑な測定処理を実施する場合でも、それぞれの処理の妥当性を確認することによって、測定処理全体の精度を確保することができる。
上記第2の局面による測定装置において、好ましくは、回転機構(10)は、カートリッジ(300)を、回転軸(11)を中心に回転させることにより、測定処理の少なくとも一部を実行するように構成されている。このように構成すれば、測定位置への移動および撮像範囲(21)への移動だけでなく、測定処理の少なくとも一部についても、共通の回転機構(10)を用いてカートリッジ(300)を回転軸(11)回りに回転させるだけで実行できる。
この発明の第3の局面による測定方法は、
検体に含まれる被検出物質と試薬との少なくとも一方を収容可能な複数のチャンバ(310)と、被検出物質を複数のチャンバ(310)間で移送するための通路(330)とが、検体の注入口から被検出物質の測定部位に至る経路を少なくとも構成するように形成されたカートリッジ(300)を用いて被検出物質を測定する方法であって、カートリッジ(300)を回転軸(11)回りに回転させることにより、測定処理の少なくとも一部を実行し、カートリッジ(300)を回転軸(11)回りに回転させることにより測定位置に移動された被検出物質を測定部により測定し、カートリッジ(300)を回転軸(11)回りに回転させることにより、各々のチャンバ(310)および通路(330)のうち複数の監視対象(MT)を、順次、情報取得部の監視位置(91)に移動させ、測定処理中において、監視位置(91)に移動された複数の監視対象(MT)の情報を、それぞれ情報取得部により取得する。
第3の局面による測定方法では、カートリッジ(300)を回転軸(11)回りに回転させることにより、各々のチャンバ(310)および通路(330)の少なくともいずれか1つを含む監視対象(MT)を監視位置(91)に移動させ、監視位置(91)に移動された監視対象(MT)の情報を取得することができる。そのため、PoC検査向けの小型の測定装置でも、カートリッジ(300)のチャンバ(310)や通路(330)で回転を伴って測定処理の一部が行われるのと同じようにして、カートリッジ(300)の回転によって監視対象(MT)を監視位置(91)まで移動させることができる。そして、監視位置(91)に移動された監視対象(MT)の情報を取得することによって、各々のチャンバ(310)および通路(330)などの監視対象(MT)の状況を、取得した情報から確認できる。その結果、検体と試薬とを収容可能なカートリッジ(300)を用いて検体処理を行う場合において、カートリッジ(300)内で処理が適切に行われたことを確認することができる。
この発明の第4の局面による測定装置(100)は、検体に含まれる被検出物質と試薬との少なくとも一方を収容可能な複数のチャンバ(310)と、被検出物質を複数のチャンバ(310)間で移送するための通路(330)とが、検体の注入口から被検出物質の測定部位に至る経路を少なくとも構成するように形成されたカートリッジ(300)を、回転軸(11)を中心に回転させることにより、測定処理の少なくとも一部を実行する回転機構(10)と、各々のチャンバ(310)および通路(330)のうちの複数の監視対象(MT)の情報を取得する情報取得部(90)と、回転機構(10)によるカートリッジ(300)の回転により測定位置に移動された被検出物質を測定する測定部(30)とを備え、情報取得部(90)は、測定処理中において、複数の監視対象(MT)が、カートリッジ(300)の回転によって、順次、監視位置(91)に移動され、監視位置(91)に移動された複数の監視対象(MT)の情報をそれぞれ取得する。
第4の局面による測定装置(100)では、カートリッジ(300)を回転軸(11)回りに回転させることにより、各々のチャンバ(310)および通路(330)の少なくともいずれか1つを含む監視対象(MT)を監視位置(91)に移動させ、監視位置(91)に移動された監視対象(MT)の情報を情報取得部(90)により取得することができる。そのため、PoC検査向けの小型の測定装置でも、カートリッジ(300)のチャンバ(310)や通路(330)で回転を伴って検体処理が行われるのと同じようにして、カートリッジ(300)の回転によって監視対象(MT)を監視位置(91)まで移動させることができる。そして、情報取得部(90)により、監視位置(91)に移動された監視対象(MT)の情報を取得することによって、各々のチャンバ(310)および通路(330)などの監視対象(MT)の状況を、取得した情報から確認できる。その結果、検体と試薬とを収容可能なカートリッジ(300)を用いて検体処理を行う場合において、カートリッジ(300)内で処理が適切に行われたことを確認することができる。
検体と試薬とを収容可能なカートリッジを用いて検体処理を行う場合において、カートリッジ内で処理が適切に行われたことを確認できる。
測定装置の模式的な側面図(A)およびカートリッジの模式的な平面図(B)である。 測定方法を説明するためのフロー図である。 蓋部が開いた状態の測定装置の具体例を示す斜視図である。 蓋部が閉じた状態の測定装置の具体例を示す斜視図である。 測定装置の内部構造の具体例を示した模式図である。 測定装置の制御的な構成例を示したブロック図である。 測定装置に関わるネットワークを示した図である。 カートリッジの具体例を示した図である。 識別子に記録された情報の例を示した図である。 カートリッジの各部と撮像範囲との位置関係を説明するための図である。 第4チャンバの画像(A)および解析手法を説明する図(B)である。 第3チャンバの画像(A)および解析手法を説明する図(B)である。 第1チャンバと通路との接続部の画像(A)および解析手法を説明する図(B)である。 第5チャンバの画像(A)および解析手法を説明する図(B)である。 検体が移送された第1チャンバの画像(A)および解析手法を説明する図(B)である。 試薬が移送された第1チャンバの画像(A)および解析手法を説明する図(B)である。 攪拌処理後の第1チャンバの画像(A)および分散性の解析手法を説明する図(B)である。 攪拌処理後の第1チャンバの画像(A)および解析手法を説明する図(B)である。 磁性粒子を移送する際の通路の画像(A)および解析手法を説明する図(B)である。 攪拌処理後の第2チャンバの画像(A)および解析手法を説明する図(B)である。 測定装置の測定動作を説明するためのフロー図である。 測定装置の初期動作(サブルーチン)を説明するためのフロー図である。 画像解析による測定監視処理の例を説明するためのフロー図である。 測定監視処理の変形例を説明するためのフロー図である。 測定装置の外部の解析装置により画像解析を行う例を示した図(A)および(B)である。 撮像部および撮像範囲の第1の変形例を示した図である。 撮像部および撮像範囲の第2の変形例を示した図である。 カートリッジの変形例を示した図である。 従来技術を説明するための図である。
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
(測定装置の概要)
図1を参照して、本実施形態による測定装置の概要について説明する。
測定装置100は、検体に含まれる被検出物質と試薬との少なくとも一方を収容可能な複数のチャンバ310と、被検出物質を複数のチャンバ310間で移送するための通路330とを含むカートリッジ300を用いて、カートリッジ300内に注入された検体の測定を行う測定装置である。測定装置100は、たとえばPoC検査用の小型の測定装置であり、簡易的な操作で測定動作を実行できるように構成されている。
検体は、たとえば被検者であるヒトから採取された生体試料である。検体は、血液、尿、組織液その他の体液であり得る。検体は、主成分として液体を含み、細胞などの固体成分を含み得る。検体の測定は、測定項目に応じた被検出物質の有無、被検出物質の量または濃度、粒子状の被検出物質であれば大きさや形状などを測定することを含む。測定項目によって、カートリッジ300内に収容する試薬の種類が異なる。測定項目毎に、複数種類のカートリッジ300のバリエーションがあり得る。異なる複数の測定項目を測定可能なカートリッジ300であってもよい。
カートリッジ300は、交換可能な消耗品である。つまり、カートリッジ300は、予め設定された回数だけ測定に使用されると、廃棄される。カートリッジ300の使用可能回数は、1回または数回である。カートリッジとは、検体中に含まれる被検出物質の検出に必要な機能をまとめた交換可能な部品のことである。
カートリッジ300は、たとえば内部に空間が形成された平板形状を有する。カートリッジ300は、検体に含まれる被検出物質と試薬とを収容可能な複数のチャンバ310を備えている。カートリッジ300は、被検出物質を複数のチャンバ310間で移送するための通路330を、1つまたは複数備えている。カートリッジ300は、たとえば、チャンバ310や通路330を構成する穴が形成された部材の表面に、透明フィルムを貼り合わせて開口部分を塞ぐことにより、チャンバ310や通路330などの内部空間を形成したものであり、透明フィルムを介して内部空間および空間内の液体などを外部から視認および撮像できる。
チャンバ310には、予め試薬が収容されていてもよいし、試薬を収容していなくてもよい。試薬を収容していないチャンバ310には、試薬がカートリッジ300内の別の箇所から、またはカートリッジ300の外部から注入されうる。チャンバ310は、所定量の液体を収容できる容積を有する空間部分である。通路330は、チャンバ310間を接続するように延びる空間部分であり、少なくとも通路330を介して被検出物質を移送可能である。通路330は、たとえば液体が流通可能な流路である。通路330は、検体に含まれる被検出物質を移送可能であれば、必ずしも液体を流通可能でなくてもよい。
測定装置100によって、検体と試薬との混合、攪拌、加温または冷却、検体を含む固体または液体の移動、その他の種々の操作がカートリッジ300の内部で行われうる。
図1(A)に示すように、測定装置100は、回転機構10と、撮像部20と、測定部30とを備える。回転機構10と、撮像部20と、測定部30とは、たとえば筐体40内に収容される、
筐体40は、所定容積の内部空間を有する箱状部材や、フレームと外装板との組み合わせなどにより構成される。PoC検査用の測定装置100の筐体40としては、卓上設置が可能な小型の箱状形状を有する。
回転機構10は、回転軸11と、回転軸11を回転駆動するモータなどの駆動部12とを含む。回転機構10は、回転軸11を介してカートリッジ300を保持する。回転軸11は、たとえば測定装置100の設置状態で、鉛直方向に向く。カートリッジ300は、水平方向に沿う姿勢で、回転機構10に支持される。カートリッジ300の表面に沿う面内で回転軸11回りに回転する方向を周方向とし、カートリッジ300の表面に沿う面内で回転軸11に向かって近付く方向および離れる方向を径方向とする。
駆動部12が回転軸11を軸中心に回転させることにより、カートリッジ300が回転軸11を中心に回転する。この結果、カートリッジ300のチャンバ310や通路330は、それぞれの回転軸11からの径方向の距離に相当する回転半径の円周軌道で、回転軸11回りの周方向に移動する。
回転機構10は、カートリッジ300を、回転軸11を中心に回転させることにより、測定位置および撮像範囲21に各々のチャンバ310および通路330の少なくともいずれか1つを移動させるように構成されている。
回転機構10は、カートリッジ300を、回転軸11を中心に回転させることにより、測定処理の少なくとも一部を実行するように構成されてもよい。これにより、測定位置への移動および撮像範囲21への移動だけでなく、測定処理の少なくとも一部についても、共通の回転機構10を用いてカートリッジ300を回転軸11回りに回転させるだけで実行できる。
なお、本明細書において、測定処理とは、被検出物質を測定することのみならず、被検出物質を測定可能にするためにカートリッジ内の被検出物質または被検出物質を含む検体に対して行う処理を含む概念であり、被検出物質の測定が行われるまでの一連の複数の処理を含み得る広い概念である。
具体的には、測定処理の一部とは、たとえば、カートリッジ300を回転させて被検出物質を移動させる処理、カートリッジ300を高速回転させて液体成分と固体成分とを遠心分離させる処理、カートリッジ300の回転させる際に、回転速度の加減速を繰り返すことにより、液体を攪拌する処理、の1つまたは複数を含む。
回転機構10は、他の機構との協働によって、測定処理の少なくとも一部を実行しうる。たとえば、被検出物質を移動させる処理では、カートリッジ300を回転させながら、カートリッジ300の外部から磁石111aにより磁力を作用させて、カートリッジ300内の被検出物質との複合体を形成した磁性粒子を移動させることができる。この際、磁石111aを径方向に移動させることにより、図1(B)に示すように、カートリッジ300の回転による周方向移動と、磁石111aの移動に伴う径方向移動とを組み合わせて、被検出物質との複合体を形成した磁性粒子をカートリッジ300内の任意の方向に移動させることができる。
撮像部20は、カートリッジ300の画像22を取得するように構成されている。撮像部20は、たとえば、イメージセンサを備えたカメラである。撮像部20は、回転機構10により回転されるカートリッジ300の表面上に撮像範囲21が形成されるように、筐体40内に設けられている。カートリッジ300の内部空間は外部から視認可能であるので、撮像部20は、可視光領域の光を受光して撮像することで、チャンバ310や通路330などの内部空間の画像22を取得できる。図1では撮像部20がカートリッジ300の上側に配置されているが、撮像部20がカートリッジ300の下側に配置されていてもよい。
測定部30は、測定位置で被検出物質を測定するように構成されている。つまり、測定部30は、回転機構10によるカートリッジ300の回転により測定位置に移動された被検出物質を測定する。ここで、カートリッジ300内の試薬は、検体中の被検出物質と反応して、カートリッジ300の外部から被検出物質を直接または間接的に測定可能な変化を生じさせる。たとえば、試薬は、被検出物質の量に応じて発光する。発光は、たとえば化学発光または蛍光である。試薬は、たとえば被検出物質と特異的に結合する標識物質を含む。標識物質は、たとえば、カートリッジ300の外部から測定可能な信号を生じる。標識物質は、化学発光物質、蛍光物質、または放射性同位体などを含む。また、試薬は、被検出物質の量に応じて発色するものや、被検出物質の量に応じて濁りを生じるものでもよい。
測定部30は、検体中の被検出物質と試薬との反応によって生じた変化を検出することにより、直接的または間接的に被検出物質の測定を行う。測定部30は、たとえば回転機構10に支持されたカートリッジ300のチャンバ310内の被検出物質の測定を行うように、カートリッジ300の回転によるチャンバ310の移動経路上で上下に重なる位置に配置されている。回転機構10は、カートリッジ300を回転させることにより、測定部30による測定位置に、被検出物質を収容したチャンバ310を移動させる。測定部30は、測定位置に移動された被検出物質を測定する。
発光の検出を行う場合、たとえば光電子増倍管、光電管、光ダイオードなどの光検出器を含む。測定部30は、放射線の検出を行う場合、たとえばシンチレーションカウンターなどの放射線検出器を含む。測定部30は、蛍光、発色または濁り検出を行う場合、光源および受光素子を含む。
本実施形態の測定装置100は、カートリッジ300が有するチャンバ310および通路330の少なくともいずれか1つを監視対象MTとして、撮像部20によって監視対象MTの画像22を取得することにより、測定動作が適正に行われているか否かを監視することが可能に構成されている。
具体的には、撮像部20は、撮像範囲21で、各々のチャンバ310および通路330の少なくともいずれか1つを含む監視対象MTの画像22を取得するように構成されている。この際、回転機構10は、カートリッジ300を回転させることにより、各々のチャンバ310および通路330の少なくともいずれか1つを含む監視対象MTを撮像部20の撮像範囲21に移動させる。たとえば図1(B)に示すように、カートリッジ300を回転させることにより、監視対象MTとしてのチャンバ310を周方向に移動させ、撮像部20の撮像範囲21内に位置付ける。撮像部20は、撮像範囲21内の画像22を取得する。これにより、監視対象MTの画像22が取得される。画像22は、静止画として取得してもよいし、動画像の形式で取得してもよい。
たとえば、取得した画像22をユーザが確認することにより、測定動作が適正に行われているか否か、測定処理中に異常が発生していないかどうかを確認することができる。たとえば、取得した画像22を画像解析することにより、監視対象MTに関する情報を取得して、ユーザの確認によらずに、測定動作が適正に行われているか否か、測定処理中に異常が発生していないかどうかを取得した情報に基づいて判定することが可能である。
このように、図1の構成例によれば、カートリッジ300を回転させるだけで、各々のチャンバ310および通路330の少なくともいずれか1つを含む監視対象MTを撮像部20の撮像範囲21に移動させて監視対象MTの画像22を取得することができる。そのため、PoC検査向けの小型の測定装置でも、カートリッジ300のチャンバ310を測定位置へ回転させて測定が行われるのと同じようにして、カートリッジ300の回転によって監視対象MTを撮像範囲21まで移動させることができる。そして、撮像部20により、撮像範囲21に移動された監視対象MTの画像22を取得することによって、各々のチャンバ310および通路330などの監視対象MTの状況を画像22から確認できる。その結果、検体と試薬とを収容可能なカートリッジ300を用いて検体処理を行う場合において、カートリッジ300内で処理が適切に行われたことを確認することができる。
次に、本実施形態の測定方法について説明する。本実施形態の測定方法は、検体に含まれる被検出物質と試薬との少なくとも一方を収容可能な複数のチャンバ310と、被検出物質を複数のチャンバ310間で移送するための通路330とを含むカートリッジ300を用いて被検出物質を測定する方法である。図2に示すように、測定方法は、次のS1〜S3のステップを含む。(S1)カートリッジ300を回転軸11回りに回転させることにより、測定位置および撮像範囲21に各々のチャンバ310および通路330の少なくともいずれか1つを移動させる。(S2)測定位置で被検出物質を測定する。(S3)撮像範囲21で、各々のチャンバ310および通路330の少なくともいずれか1つを含む監視対象MTの画像22を取得する。
ステップS1では、ステップS2に先だって、カートリッジ300の回転により、カートリッジ300内の被検出物質が、測定位置に移動される。また、ステップS1では、ステップS3に先だって、カートリッジ300の回転により、チャンバ310や通路330などの監視対象MTが、撮像範囲21に移動される。すなわち、ステップS1〜S3は、この順で行われるわけではないし、図2のようにステップS1が複数回行われ得る。すなわち、ステップS1で監視対象MTを撮像範囲21へ移動させてステップS3が実行され、ステップS1でチャンバ310を測定位置へ移動させてステップS2が実行される。
ステップS2では、カートリッジ300の回転により測定位置に移動されたカートリッジ300内の被検出物質が、測定部30により測定される。
ここで、ステップS3では、カートリッジ300の回転により撮像範囲21に位置付けられた監視対象MTの画像22が取得される。たとえば監視対象MTであるチャンバ310内で検体と試薬とを混合する処理が実施された場合、ステップS3が実施されることにより、監視対象MTの画像22において、検体と試薬との混合状態が把握可能となる。その結果、取得した画像22をユーザが確認することにより、測定動作が適正に行われているか否か、測定処理中に異常が発生していないかどうかを確認することができる。たとえば、取得した画像22を画像解析することにより、ユーザの確認によらずに、測定動作が適正に行われているか否か、測定処理中に異常が発生していないかどうかを判定することが可能である。
このように、本実施形態の測定方法では、カートリッジ300を回転軸11回りに回転させるだけで、撮像範囲21に監視対象MTを位置付けることができる。そのため、PoC検査向けの小型の測定装置でも、カートリッジ300のチャンバ310を測定位置へ回転させて測定が行われるのと同じようにして、カートリッジ300の回転によって監視対象MTを撮像範囲21まで移動させることができる。そして、撮像範囲21に移動された監視対象MTの画像22を取得することによって、各々のチャンバ310および通路330などの監視対象MTの状況を画像22から確認できる。その結果、検体と試薬とを収容可能なカートリッジ300を用いて検体処理を行う場合において、カートリッジ300内で処理が適切に行われたことを確認することができる。
なお、上記の通り、カートリッジ300を回転軸11回りに回転させることにより、測定処理の少なくとも一部を実行してもよい。これにより、測定位置への移動および撮像範囲21への移動だけでなく、測定処理の少なくとも一部についても、共通の回転機構10を用いてカートリッジ300を回転軸11回りに回転させるだけで実行できる。
(変形例)
上記構成例では、監視対象MTを撮像することによって、監視対象MTの状況を画像22から確認できるようにした例を示したが、撮像以外の手法によって、監視対象MTの状況を表す情報を取得する構成であっても良い。
すなわち、図1に示す変形例による測定装置100aは、検体に含まれる被検出物質と試薬との少なくとも一方を収容可能な複数のチャンバ310と、被検出物質を複数のチャンバ310間で移送するための通路330とを含むカートリッジ300を、回転軸11を中心に回転させることにより、測定処理の少なくとも一部を実行する回転機構10と、各々のチャンバ310および通路330の少なくともいずれか1つを含む監視対象MTの情報を取得する情報取得部90と、回転機構10によるカートリッジ300の回転により測定位置に移動された被検出物質を測定する測定部30とを備える。情報取得部90は、測定処理中において、回転機構10によるカートリッジ300の回転により監視位置91に移動された監視対象MTの情報を取得する。
情報取得部90は、監視対象MTの情報を取得することが可能である。情報取得部90の監視位置91は、図1に示した撮像位置と同様である。情報取得部90は、たとえば撮像部20であってもよいし、撮像部以外の構成であってもよい。情報取得部90は、光学的手法、電気的手法、電磁気的手法などによって、監視対象MTの情報を取得し得る。たとえば、情報取得部90は、チャンバ310などの監視対象MTに光を照射し、透過光および/または散乱光を取得することにより、監視対象MTの透光度の情報を取得してもよい。チャンバ310内に磁性粒子などが存在する場合、磁性粒子の濃度に応じて透光度が変化するので、取得した透光度から磁性粒子の濃度または分散状態が把握できる。情報の取得方法は、監視対象MTのどのような情報を取得するかに応じて設定される。得られた情報から、カートリッジ300内で処理が適切に行われているか否かを確認できる。
このように、測定装置100aでは、回転機構10によってカートリッジ300を回転させるだけで、監視位置91に監視対象MTを位置付けることができる。そのため、PoC検査向けの小型の測定装置でも、カートリッジ300のチャンバ310や通路330で回転を伴って検体処理が行われるのと同じようにして、カートリッジ300の回転によって監視対象MTを監視位置91まで移動させることができる。そして、情報取得部90により、監視位置91に移動された監視対象MTの情報を取得することによって、各々のチャンバ310および通路330などの監視対象MTの状況を、取得した情報から確認できる。その結果、検体と試薬とを収容可能なカートリッジ300を用いて検体処理を行う場合において、カートリッジ300内で処理が適切に行われたことを確認することができる。
同様に、変形例による測定方法は、検体に含まれる被検出物質と試薬との少なくとも一方を収容可能な複数のチャンバ310と、被検出物質を複数のチャンバ310間で移送するための通路330とを含むカートリッジ300を用いて被検出物質を測定する方法であって、以下のステップを含む。(1a)カートリッジ300を回転軸11回りに回転させることにより、測定処理の少なくとも一部を実行する。(2a)カートリッジ300を回転軸11回りに回転させることにより測定位置に移動された被検出物質を測定する。(3a)測定処理中において、カートリッジ300を回転軸11回りに回転させることにより監視位置91に移動された、各々のチャンバ310および通路330の少なくともいずれか1つを含む監視対象MTの情報を取得する。
変形例による測定方法では、ステップ(3a)によって、カートリッジ300を回転させるだけで、監視位置91に監視対象MTを位置付けることができる。そのため、PoC検査向けの小型の測定装置100aでも、カートリッジ300のチャンバ310や通路330で回転を伴って検体処理が行われるのと同じようにして、カートリッジ300の回転によって監視対象MTを監視位置91まで移動させることができる。そして、監視位置91に移動された監視対象MTの情報を取得することによって、各々のチャンバ310および通路330などの監視対象MTの状況を、取得した情報から確認できる。その結果、検体と試薬とを収容可能なカートリッジ300を用いて検体処理を行う場合において、カートリッジ300内で処理が適切に行われたことを確認することができる。
(測定装置の具体的構成例)
図3〜図7を参照して、カートリッジ300を用いる測定装置100の具体的な構成例を示す。図3〜図7に示す例では、測定装置100は、抗原抗体反応を利用して検体中の被検出物質を検出し、検出結果に基づいて被検出物質を測定する免疫測定装置である。測定装置100は、ディスク型のカートリッジであるカートリッジ300(図8参照)を用いて測定を行う。
筐体40は、本体部101と蓋部102とを備える。蓋部102は、本体部101の上面部の略全面を覆うように設けられている。本体部101の上面部には、カートリッジ300が配置される配置部103が設けられている。蓋部102は、本体部101に対して回動し、図3に示す配置部103を開放した状態と、図4に示す配置部103を覆う状態とに、開閉可能に設けられている。
なお、図3および図4の測定装置100は、表示画面を備えないディスプレイレス装置である。すなわち、測定装置100は、単独では、ユーザーインターフェースを利用した操作入力を行わない構成となる。
〈測定装置の内部構造〉
図5を参照して、測定装置100の内部構造について説明する。測定装置100は、カートリッジ300を用いて検体の測定を行うための測定機構110を備える。
配置部103(図3参照)は、蓋部102によって開閉可能に覆われる本体部101の上面部分を構成する。配置部103には、カートリッジ300を下方から支持する支持部材15が配置されている。支持部材15は、たとえば、ターンテーブルにより構成される。支持部材15は、回転機構10の回転軸11の上端部に設けられている。
図5の例では、測定機構110は、回転機構10と、磁石駆動部111と、開栓部112と、ヒータ113および温度センサ114と、測定部30とを含む。
回転機構10は、回転軸11と、モータからなる駆動部12とを備える。回転機構10は、駆動部12を駆動させて、支持部材15に設置されたカートリッジ300を、回転軸11を中心に回転させる。回転機構10は、駆動部12の回転角度を検出するためのエンコーダ13と、回転角度の原点位置を検出する原点センサ14とを含む。原点センサ14による検出位置を基準として、エンコーダ13の検出角度に基づいて駆動部12が駆動されることにより、カートリッジ300を任意の回転位置に移動させることが可能である。
図5の例では、回転機構10は、カートリッジ300を、回転軸11を中心に回転させることにより、測定処理の少なくとも一部を実行するように構成されている。後述するように、回転機構10は、測定処理の一部として、回転により、カートリッジ300の内部で、血液検体の遠心分離、検体の移送、各反応チャンバ314〜319(図8参照)への試薬の移送、試薬と検体との攪拌、反応チャンバ314〜319の間での磁性粒子の周方向への移送、などの処理を行う。
磁石駆動部111は、磁石111aを備え、カートリッジ300の内部の磁性粒子を径方向に移動させる機能を有する。磁石駆動部111は、配置部103の下方に配置され、磁石111aを、径方向に移動させるように構成されている。磁石駆動部111は、磁石111aを、カートリッジ300に対して近接または離隔する方向に移動させるように構成されている。磁石111aを近接させることにより、カートリッジ300内の磁性粒子70が集磁され、磁石111aを離隔させることにより、磁性粒子70の集磁が解除される。
開栓部112は、配置部103に配置されたカートリッジ300の上方から、カートリッジ300に向けて進退可能なピン部材112aを突出させてカートリッジ300と当接させ、押圧によりカートリッジ300内の封止体350(図8参照)を開栓する。開栓後、開栓部112は、ピン部材112aを、カートリッジ300から離隔して非接触となる退避位置へ移動させる。
ヒータ113は、配置部103に配置されたカートリッジ300の直下の位置、および、カートリッジ300の直上の位置に、それぞれ設けられている。ヒータ113は、チャンバ310内に収容された試料を所定の反応温度に加温して、検体と試薬との反応を促進させる。温度センサ114は、赤外線によりカートリッジ300の温度を検出する。
測定部30は、本体部101に形成された開口を介して、配置部103に配置されたカートリッジ300と対向する位置に、受光部を備えている。これにより、測定部30は、反応チャンバ319(図8参照)内から生じた光を受光部から検出する。測定部30は、測定位置に移動された被検出物質に由来する光を測定する光検出器31を含む。光検出器31は、たとえば光電子増倍管、光電管、光ダイオードなどにより構成される。光検出器31により、光子すなわちフォトンの受光に応じたパルス波形が出力される。測定部30は、内部に回路を備えており、光検出器31の出力信号に基づいて、一定間隔でフォトンを計数し、カウント値を出力する。これにより、カートリッジ300を回転させて被検出物質を測定位置に移動させることにより、光学的な測定によって容易に測定結果を取得することができる。光学的測定は、比較的小型の光検出器31によって非接触で行うことができるので、カートリッジ300を用いたPoC検査向けの小型の測定装置100に適用する場合に装置構成が大型化するのを抑制できるため好ましい。
また、測定装置100は、クランパ116と、撮像部20と、照明部25とを備える。
クランパ116は、蓋部102が閉じられた状態で、支持部材15上に設置されたカートリッジ300の上面の中心部を回転可能に支持する。カートリッジ300は、支持部材15とクランパ116とに挟まれた状態で支持される。クランパ116は、所定範囲で上下にストローク可能に構成され、支持部材15側に向けて付勢されている。クランパ116には、図示しないストローク検出センサが設けられており、後述する制御部140に接続されている。クランパ116のストローク量の相違に基づいて、カートリッジ300が非設置の状態、カートリッジ300が適正に設置されている状態、カートリッジ300が設置されているが位置ずれなどにより不適正である状態、を検出可能である。
撮像部20は、支持部材15上に設置されたカートリッジ300の上面に対向するように設けられ、カートリッジ300の画像22を取得するように構成されている。撮像部20により、カートリッジ300の監視対象MTの画像22が取得される。撮像部20は、たとえば、CCDイメージセンサ、CMOSイメージセンサなどを含む。撮像部20は、たとえばカラー画像を取得する。撮像部20は、たとえば静止画像の形式で画像22を取得する。照明部25は、たとえば発光ダイオードにより構成され、撮像時の照明光を発生する。
図5の構成例では、撮像部20は、少なくとも測定処理中は固定されている。このため、測定処理中には撮像範囲21が移動せず、監視対象MTの方が、回転機構10の回転によって撮像範囲21へ移動される。これにより、撮像部20の移動に起因する画像のブレなどが発生することを回避できるので、監視対象MTの状況を確認するのに適した高品質な画像22を取得できる。また、撮像部20を固定しても、カートリッジ300の回転によって監視対象MTを容易に撮像範囲21まで移動させることができる。なお、撮像部20は、測定処理以外の状況で移動可能に構成されていてもよい。
図5の構成例では、撮像部20は、カートリッジ300を覆う開閉可能な蓋部102に固定されている。これにより、撮像部を移動可能な構成とする場合と異なり、撮像部20を蓋部102に固定できるので、PoC検査向けの小型の測定装置にも十分に収まる省スペースな構成で、監視対象MTの画像22を取得できるようになる。撮像部20は、蓋部102に設けられた孔を介して、カートリッジ300の上面に直接的に対向する。また、照明部25は、蓋部102に設けられた孔を介して、カートリッジ300の上面に直接的に対向する。
なお、磁性粒子を集める磁石111aは、撮像範囲21と重なる位置に配置されている。そして、撮像部20は、カートリッジ300に対して、磁石111aとは反対側に配置されている。図5の構成例では、蓋部102に設けられた撮像部20が支持部材15上のカートリッジ300を上方から撮像し、本体部101に設けられた磁石111aが、撮像範囲21と重なる位置で、支持部材15上のカートリッジ300に下方から近接または離隔して磁性粒子70の集磁を行うことが可能である。これにより、磁石111aとは反対側から撮像するので、磁石111aによって磁性粒子70を集めた状態でも、画像22中に磁石111aが写り込むことなく、集められた磁性粒子70の全体を含んだ画像22を取得できる。そのため、磁性粒子70の集磁が適正に行われているか否かを画像22から容易に確認できる。
この他、図5に示す測定装置100は、蓋部102を開く際のユーザの操作を受け付ける操作部117(図4参照)、蓋部102の開閉を検知する検知部118、閉状態の蓋部102と係合して蓋部102をロックするロック機構119等を備える。蓋部102は図示しない付勢部材により開放される方向に付勢されている。閉状態の蓋部102のロックが解除されると、付勢力によって蓋部102が開かれる。
図6は、測定装置100の制御的な構成を示す。
測定装置100は、制御部140を備える。制御部140は、たとえば、プロセッサとメモリを含む。プロセッサは、たとえば、CPU、MPUなどにより構成される。メモリは、たとえば、ROMおよびRAMなどにより構成される。制御部140は、測定装置100の各部から信号を受信し、測定装置100の各部を制御する。
測定装置100は、記憶部141を備える。記憶部141には、撮像された監視対象MTの画像22と、測定結果データ50が少なくとも記憶される。記憶部141は、たとえば、フラッシュメモリ、ハードディスクなどにより構成される。
測定装置100は、撮像された画像22を解析する解析部142を備える。解析部142は、監視対象MTの画像22に対する画像解析によって、画像22中の検体や磁性粒子の状態を解析する。そのため、ユーザが画像22から判断することなく、測定処理が適正に行われていることを確認することが可能である。また、測定装置100が解析部142を備えることにより、測定装置100が画像解析を行えるので、画像解析を行うために外部の解析装置などと通信を行う必要がなくなる。その結果、ユーザが画像解析のために通信環境を整備する必要がなくなるので、装置の利便性が向上する。解析部142は、たとえば、プロセッサとメモリとを含む。プロセッサは、たとえば、CPU、MPUなどにより構成される。メモリは、たとえば、ROMおよびRAMなどにより構成される。制御部140と解析部142とは、共通のプロセッサとメモリとにより実現されてもよいし、それぞれ別々のプロセッサとメモリとにより実現されてもよい。
測定装置100は、通信部143を備える。通信部143は、外部機器への情報の送信および外部機器からの情報の受信が可能である。通信部143は、たとえば通信モジュール、外部接続用のインターフェースなどを含む。図7に示すように、通信部143は、有線または無線通信により、測定装置100と通信が可能な端末500との通信、およびネットワークを介したサーバ600、650との通信が可能である。通信部143は、複数種類の通信方式での通信が可能であってよい。ネットワークへの接続は、たとえば有線LAN、無線LANなどによる。端末500との接続は、有線LAN、無線LANの他、Bluetooth(登録商標)や他のNFC(近距離無線通信)などによって行ってもよい。端末500との接続は、USBなどの外部接続用のインターフェースによって行ってもよい。サーバ600は、測定結果データ50を管理するサーバであり、サーバ650は、検量線を含む試薬情報を管理するサーバである。
制御部140は、通信部143により、ロット番号などの、カートリッジ300に収容された試薬に関する情報412を端末500またはサーバ650に送信して、情報412により特定される試薬を用いた測定の検量線60を特定し、検量線60のデータ送信を要求する。制御部140は、特定した検量線60を、端末500またはサーバ650からの応答として通信部143を介して取得する。カートリッジ300に収容された試薬に関する情報412は、後述する識別子400から読み出すことが可能である。
制御部140は、通信部143により、カートリッジ300を用いた測定結果データ50を、端末500およびサーバ600の少なくとも一方に送信する。サーバ600に測定結果データ50を送信する場合、ユーザは、ネットワークに接続可能な任意の装置によりサーバ600にアクセすることにより、測定結果を閲覧できる。
端末500は、たとえば、タブレット型端末や、スマートフォンなどの携帯情報端末、PC(パーソナルコンピュータ)などの情報端末を含む。端末500は、表示画面510に表示させたボタンなどのユーザーインターフェースを介して、ユーザの操作入力を受け付ける。入力操作は、タブレット型端末や、スマートフォンなどの携帯情報端末ではタッチパネルにより検知され、PCなどの端末ではマウス、キーボードその他の入力機器を介して検知される。
端末500は、測定装置100との通信により、測定装置100で生成された測定結果を閲覧できる。端末500は、測定装置100との通信により、測定装置100に対して所定の操作命令を送信できてもよい。
図6に戻り、測定装置100は、装置の状態を画面表示とは異なる方法で通知可能な通知部144(図3参照)を備える。通知部144は、光の色、光の点灯、光の点滅、音および端末500への情報送信の少なくともいずれかにより装置の状態を通知する。つまり、通知部144は、発光により通知を行うインジケータ、音により通知を行うスピーカーまたはブザーでありうる。通知部144は、通信部143と同一構成の通信モジュールまたは外部接続用インターフェースでありうる。通知部144を設けることによって、表示画面を用いなくても、ユーザにとって容易に認識可能な状態の通知を行える。
(カートリッジの具体的構成例)
次に、カートリッジ300の具体的な構成例を説明する。図8の例では、カートリッジ300は、板状かつ円盤形状の基板301により構成されたディスク型のカートリッジである。カートリッジ300内の各部は、基板301に形成された貫通穴部と、基板301の両面において、貫通穴部を含む全面をそれぞれ覆う図示しないフィルムとが、貼り合わされることにより形成される。基板301に貼り合わされたフィルムは、透光性を有する部材により構成される。基板301は、後述するヒータ113によるカートリッジ300の温度調節が容易となるような厚みを有する。たとえば、基板301の厚みは、数ミリとされ、具体的には約1.2mmとされる。
基板301には、孔302と、複数のチャンバ310と、複数の通路330と、6つの収容部341と、1つの収容部342と、注入口343と、を含む検体処理領域303が設けられている。注入口343に検体が注入される。検体は、被検者から採取された全血の血液検体である。
孔302は、基板301の中心において基板301を貫通している。カートリッジ300は、孔302の中心が、回転軸11の中心に一致するように測定装置100に設置される。以下、孔302を中心とする円の径方向および周方向を、それぞれ「径方向」および「周方向」という。
チャンバ310は、それぞれ、液体を収容可能な空間部である。複数のチャンバ310は、基板301の外周付近において周方向に並んでいる。図8では、9つのチャンバ310がカートリッジ300に設けられている例を示している。後述するように、複数のチャンバ310は、第1チャンバCM1および第2チャンバCM2を含んでいる。
複数のチャンバ310は、供給された検体を収容するための第3チャンバ311を含む。第3チャンバ311は、通路331を介して、注入口343に接続している。注入口343から注入された血液検体は、カートリッジ300の回転により発生する遠心力によって、通路331を介して第3チャンバ311に移送される。
また、複数のチャンバ310は、第3チャンバ311内で一定量を超えた余剰の検体を収容するための第4チャンバ312を含む。第4チャンバ312は、第3チャンバ311よりも径方向外側に配置されており、通路332を介して第3チャンバ311に接続している。通路331から第3チャンバ311に流入する検体は、遠心力によって、径方向外側から順に溜まっていき、貯留液量の増大に伴って径方向の液面位置が内側に移動することになる。第3チャンバ311内の液面位置が通路332に到達すると、それ以上の量の検体が、遠心力の作用によって第4チャンバ312に移動される。そのため、一定量を超える量の検体を予め注入することによって、第3チャンバ311内に貯留される検体を一定量に定量できる。
なお、測定処理は、カートリッジ300を回転させることにより、第3チャンバ311内の検体に含まれる液体成分と固体成分とを分離する処理を含む。つまり、第3チャンバ311内の検体は、遠心分離によって、液体成分である血漿と、固体成分である血球その他の非液体成分に分離される。第3チャンバ311で分離された血漿は、毛細管現象により、通路333に移動する。通路333は、反応チャンバ314の直前の接続部333bで絞られており、血漿は、反応チャンバ314の直前まで通路333内を満たす。
通路333は、第3チャンバ311から径方向内側に延びた後、屈曲部333aで折れ曲がり、径方向外側に延びて反応チャンバ314に接続している。血漿が通路333内を満たした状態で、回転により遠心力が加えられると、屈曲部333aを境に、反応チャンバ314側の領域内の血漿が反応チャンバ314に移送される。通路333の屈曲部333aから先端までの容積によって、反応チャンバ314に移送すべき所定量の血漿が定量される。
なお、複数のチャンバ310は、反応チャンバ314への移送後の第3チャンバ311内の検体が、再度反応チャンバ314へ移送されるのを抑制するための第5チャンバ313を含む。第5チャンバ313は、第3チャンバ311よりも径方向外側に配置されており、通路334を介して第3チャンバ311に接続している。血漿が通路333を介して反応チャンバ314に送られると、通路334も検体によって満たされる。通路334では、サイフォンの原理によって、液面位置が釣り合い位置に到達するまで第3チャンバ311から第5チャンバ313へ検体が移送される。その結果、第3チャンバ311内の液量が減少するので、一旦血漿が反応チャンバ314へ移送された後は、第3チャンバ311内の検体が反応チャンバ314へ移送されることが抑制される。
複数のチャンバ310は、被検出物質と試薬とを混合するための第1チャンバCM1と、被検出物質が第1チャンバCM1から通路330を介して移送される第2チャンバCM2とを含む。図8において、略同一形状の6つの反応チャンバ314、315、316、317、318、319が、互いに隣り合うように周方向に並んで配列されており、それぞれ周方向に延びる通路330を介して接続されている。後述するように、これら6つの反応チャンバ314〜319間では、一方側(反応チャンバ314側)から他方側(反応チャンバ319側)に向けて、被検出物質が通路330を介して1つずつ順番に移送されていく。
第1チャンバCM1および第2チャンバCM2は、隣接する2つの反応チャンバのうち、被検出物質の移送経路の上流側の反応チャンバおよび下流側の反応チャンバを示す概念である。6つの反応チャンバ314〜319のうち、被検出物質の移送順の先頭の反応チャンバ314は、第1チャンバCM1である。被検出物質の移送順の最後の反応チャンバ319は、第2チャンバCM2である。中間の4つの反応チャンバ315〜318は、上流側の反応チャンバに対して第2チャンバCM2であるとともに、下流側の反応チャンバに対して第1チャンバCM1であり得る。
反応チャンバ314〜319には、それぞれ、対応する収容部341に収容された試薬が流路335を介して移送される。反応チャンバ314には、通路333を介して、被検出物質を含む液体が移送される。被検出物質を含む液体は、後述するように、全血の検体から遠心分離された血漿である。反応チャンバ314には、磁性粒子70が封入されている。反応チャンバ314において、検体に含まれる被検出物質は、磁性粒子70との複合体とされる。そのため、反応チャンバ314以降は、カートリッジ300の回転と磁力の作用との組み合わせにより、磁性粒子70と結合した被検出物質が通路330および他のチャンバ310へ移送される。
このように、検体に含まれる被検出物質が、磁性粒子70との複合体とされることによって、複数のチャンバ310間での通路330を介した被検出物質の移送を、磁力により磁性粒子を引き寄せることによって行うことができる。その結果、磁力による磁性粒子の引き寄せと、カートリッジ300の回転との組み合わせによって、カートリッジ300内で自由な方向に被検出物質を移送できるようになるため、被検出物質を容易に移送することができる。
通路330は、径方向に延びた6つの径方向領域330aと、周方向に延びた円弧状の周方向領域330bと、を備える。周方向領域330bは、6つの径方向領域330aと繋がっている。6つの径方向領域330aは、それぞれ反応チャンバ314〜319に繋がっている。6つの収容部341は、径方向の流路を介して通路330に繋がっている。6つの収容部341は、それぞれ対応する反応チャンバ314〜319と径方向に並んで配置されている。収容部342は、主として径方向に延びる流路335を介して、反応チャンバ319と収容部341との間を繋ぐ流路335に繋がっている。合計7つの収容部341、342がカートリッジ300の内周側に配置され、合計6つの反応チャンバ314〜319がカートリッジ300の外周側に配置されている。
収容部341、収容部342は、いずれも、試薬を収容し、径方向の内側の上面に封止体350を備える。封止体350は、測定装置100の開栓部112によって上から押圧されることにより開栓可能に構成される。封止体350が開栓される前は、収容部341内の試薬は通路330に流れず、封止体350が開栓されると、収容部341内の試薬が通路330に流れ出るようになる。試薬は、カートリッジ300が回転されると、遠心力により対応する反応チャンバ314〜319に移動する。
なお、収容部341、収容部342は、いずれも、1回分の測定が可能な試薬を収容している。つまり、カートリッジ300は、被検出物質に対する1回分の測定が可能な試薬を収容した収容部341、342を備えている。このように構成されたカートリッジ300では、カートリッジ300毎に別々の試薬が1回の使い切りで収容されるので、コントロール物質の測定によって個々のカートリッジ300の精度管理をまとめて行うことはできない。そのため、本実施形態の測定装置100は、監視対象MTの画像22からカートリッジ300内で処理が適切に行われたことを確認することが可能であるので、1回分の測定が可能な試薬を収容した収容部341を備えるカートリッジ300を用いる測定の精度管理において特に有用である。
測定処理は、被検出物質と磁性粒子70との複合体を、それぞれの第1チャンバCM1から第2チャンバCM2へ移送する処理を含む。すなわち、磁性粒子70が反応チャンバ314の内部と、通路330の円弧状の周方向領域330bとの間で、磁力により径方向に移動される。カートリッジ300が回転されることで、磁性粒子70が円弧状の周方向領域330b内を周方向に移動する。磁力の作用による径方向移動と、回転による周方向移動との組み合わせによって、被検物質を担持した磁性粒子70が反応チャンバ314〜319に順次移動される。
測定処理は、カートリッジ300の回転により第1チャンバCM1内で被検出物質と試薬とを攪拌する処理を含む。すなわち、カートリッジ300の回転速度が変更され、加速と減速とが交互に繰り返される。加減速により、チャンバ310内で液体が周方向に前後するように移動され、試薬中に複合体が分散される。
測定装置100は、チャンバ310において、磁性粒子70に被検物質と標識物質を担持させ、磁性粒子70を複数のチャンバに順次移送することにより、それぞれの反応チャンバ314〜319で試薬と被検出物質とを攪拌する。最終的に、被検物質と標識物質とを担持した磁性粒子が反応チャンバ319に移動され、測定装置100によって標識物質が検出されることにより、測定が行われる。
なお、図8の例における検体処理領域303は、基板301の3分の1の領域にのみ形成されている。しかしながら、これに限らず、さらに2つの検体処理領域303が基板301の残りの3分の2の領域に形成され、基板301に検体処理領域303が3つ設けられてもよい。なお、1つの検体処理領域303が、基板301の3分の1の領域よりも大きい領域にわたって形成されてもよい。
検体処理領域303が複数設けられる場合、各々の検体処理領域303は、同じ測定項目についての検体処理領域303であってもよいし、異なる測定項目についての検体処理領域303であってもよい。同じ測定項目の検体処理領域303が複数設けられる場合、1つのカートリッジ300で同一測定項目の測定を複数回できる。異なる測定項目の検体処理領域303が設けられる場合、同じ検体に対して1つのカートリッジ300で複数項目の測定ができる。
また、チャンバ310および通路330の数および形状は、図8に示したものに限られない。検体処理領域303の各部の構成は、検体処理領域303において実行される検体処理アッセイの内容に応じて決定されるものである。
〈識別子〉
図8の構成例では、カートリッジ300に識別子400が設けられている。識別子400は、撮像により情報の読み取りが可能な情報記録媒体である。図8では、識別子400は、二次元コードである。識別子400は、二次元コードが印字されたラベルを貼付するか、または、カートリッジ300の表面に二次元コードが直接印刷されることにより、カートリッジ300に設けられる。識別子400はバーコードであってもよい。
回転機構10は、カートリッジ300の回転により、カートリッジ300に設けられ撮像により情報の読み取りが可能な識別子400を撮像範囲21(図10参照)に移動させる。撮像部20は、識別子400の画像22を取得することにより、識別子400に記録された情報を読み取る。つまり、監視対象MTの撮像を行う撮像部20によって、識別子400の読み取りが行われる。これにより、カートリッジ300を回転させるだけで、監視対象MTの撮像のみならず、識別子400の撮像によって、測定処理を行うために利用される情報の読み取りを行うことができる。読み取られた情報に基づき、制御部140が測定動作を制御する。
識別子400は、カートリッジ300を用いて測定可能な測定項目を特定するための情報、カートリッジ300内に収容された試薬に関する情報、および、カートリッジ300を特定するための情報、の少なくともいずれかを含む。これにより、測定項目を特定するための情報により、測定項目の異なる複数種類のカートリッジ300がある場合にも、測定項目を特定して測定項目に応じた処理を行うことができる。また、試薬に関する情報412として、たとえば試薬の使用期限を取得することによって、使用期限が過ぎているか否かを確認できる。また、カートリッジ300を特定するための情報により、測定に使用したカートリッジ300の個体管理ができる。そのため、たとえば使用回数をカウントして、使用可能回数を超えた使用済みのカートリッジ300が誤って再使用されることを回避できる。
図9の例では、識別子400は、検体に対する測定項目を特定するための情報411を含む。たとえば、測定項目を特定するための情報411は、測定項目を示すコード、あるいは測定項目の名称そのものである。制御部140は、検体に対する測定項目を特定するための情報411に基づいて、測定部30を制御する。すなわち、検体に対する測定項目に基づいて、カートリッジ300の試薬を用いた測定動作が決定される。その結果、特に、測定装置100が、複数種類のカートリッジ300によって複数種類の測定項目を測定可能な場合に、測定項目に応じた適切な測定動作で測定ができる。
具体的には、測定項目に応じて、試薬を用いた測定動作の手順、個々の動作時間、動作内容、温度設定などが決定される。たとえば、測定項目に応じた測定動作は、測定装置100にプリセットされている。言い換えると、測定項目を特定するための情報411は、カートリッジ300の種類を特定する情報でもある。
図9の例では、識別子400は、カートリッジ300内に収容された試薬に関する情報412を含む。試薬に関する情報412は、たとえば、試薬のロット番号を含む。情報は、たとえば、試薬の種類を特定する情報、試薬の有効期限などを含んでいてもよい。試薬に関する情報412により、検量線60が取得される。
図9の例では、識別子400は、カートリッジ300を特定するための情報413を含む。カートリッジ300を特定するための情報413は、カートリッジ300を一意に識別する容器IDである。容器IDは、個々のカートリッジ300に固有の情報であれば、たとえば製造番号でもよいし、製造番号以外の専用の識別番号でもよい。この場合、制御部140は、測定部30による測定結果と、カートリッジ300を特定するための情報413とを関連付ける。これにより、測定に使用したカートリッジ300を識別できるので、測定結果の管理が容易になる。また、たとえば正規品以外の容器の使用や、使用済みの容器の再使用を特定して、不適切な測定が行われることを回避できるようになるので、装置の信頼性を向上させることができる。
識別子400に記録される情報は、全て、暗号化された情報であってもよい。この場合、識別子400に記録された情報自体は、暗号化されて無意味な情報となっている。これらの情報は、撮像部20に読み取られ、制御部140において、予め設定された所定の復号方法に従ってデコードされることにより、試薬のロット番号、測定項目、カートリッジ300の容器IDなどにそれぞれ変換される。
〈監視対象の撮像〉
図5に示した通り、撮像部20は、カートリッジ300の表面に対して対向する位置に設けられている。そのため、図10に示すように、撮像範囲21は、回転による監視対象MTの円周状の移動経路上に配置されている。これにより、撮像範囲21をカートリッジ300に対して移動させなくても、カートリッジ300を1回転させる間には、確実に監視対象MTを撮像範囲21に位置付けることができる。そして、監視対象MTと向かい合う方向から監視対象MTの画像22を取得できるので、監視対象MTの状況を容易に確認可能な画像22を取得できる。図10の二点鎖線部は、それぞれの監視対象MTを撮像範囲21に移動させた場合の、撮像範囲21と監視対象MTとの相対位置関係を示すために便宜的に設けたものであり、撮像範囲21が移動することを示すものではない。
撮像範囲21は、カートリッジ300において回転軸11からの距離がL1以上L2以下(ただし、L2>L1)の範囲内に設けられた監視対象MTを含むように、回転軸11からの距離がL1以上L2以下の範囲に設定されている。これにより、少なくとも径方向については、撮像範囲21内に監視対象MTの全体を収めた画像22が取得できる。そのため、監視対象MTの状況をより容易に確認可能な画像22を取得できる。
撮像範囲21の周方向の幅W1は、各々のチャンバ310の周方向の幅以上となるように設定されている。つまり、撮像範囲21の周方向の幅W1は、複数のチャンバ310のうち、周方向の幅が最大となるチャンバ310の幅以上である。
さらに、図10の構成例では、撮像範囲21は、カートリッジ300において、回転軸11からの距離が略等しい円弧状に配置された複数の監視対象MTの移動経路上に配置されている。具体的には、図10では9つのチャンバ310が、回転軸11からの距離が略等しい円弧状に配置されている。そのため、カートリッジ300の回転に伴う9つのチャンバ310の移動経路は、回転半径が略等しい円環状の軌跡となる。撮像範囲21は、この移動経路上に設定されている。監視対象MTとしての9つのチャンバ310は、カートリッジ300の回転によってそれぞれ撮像範囲21内に位置付けられることにより、撮像部20に撮像される。これにより、カートリッジ300を回転させるだけで、異なる場所に設けられた複数の監視対象MTをそれぞれ撮像範囲21内に移動させて撮像することができる。そのため、監視対象MTが複数ある場合でも、撮像部20を複数設けたり、撮像部20を移動させたりする必要がなく、それぞれの監視対象MTの画像22を容易に取得できる。
図10の例では、回転軸11からの距離がL1以上L2以下の範囲R1には、9つのチャンバ310の各々が配置されている。また、回転軸11からの距離がL1以上L2以下の範囲R1には、通路330が設けられている。このため、反応チャンバ314〜319の各々を撮像する場合には、チャンバ310のみならず、そのチャンバ310に接続する通路330が同時に撮像できる。また、回転軸11からの距離がL1以上L2以下の範囲R1には、通路333の反応チャンバ314との接続部333bが含まれる。このため、反応チャンバ314を撮像する場合には、反応チャンバ314のみならず、その反応チャンバ314に接続する通路333の先端の接続部333bが同時に撮像できる。
このように、図10の構成例では、撮像範囲21には、9つのチャンバ310を移動させることができる。撮像部20は、9つのチャンバ310の各々を個別に撮像できる。撮像範囲21には、9つのチャンバ310とともに、通路330の各部を移動させることができる。撮像部20は、反応チャンバ314〜319に接続する通路330を分割して撮像できる。撮像範囲21には、通路333と反応チャンバ314との接続部333bを移動させることができる。撮像部20は、通路333と反応チャンバ314との接続部333bを撮像できる。つまり、9つのチャンバ310の各々と、通路330と、通路333と反応チャンバ314との接続部333bが、監視対象MTとなり得る。監視対象MTは、これらの各部うちいずれか1つでもよいし、複数でもよいし、全てでもよい。
なお、監視対象MT以外にも、上述の識別子400が、回転軸11からの距離がL1以上L2以下の範囲R1に含まれる。識別子400は、チャンバ310や通路330が設けられた検体処理領域303に対して所定の位置関係となるように、カートリッジ300の周方向の所定位置に予め設けられている。すなわち、識別子400の読取位置を基準として、各々の監視対象MTの相対回転角度が予め設定されている。制御部140は、原点センサ14により検出される原点位置を基準に、識別子400が読み取られた読取位置までの回転角度を取得する。制御部140は、読取位置の回転角度と、予め設定された監視対象MTの相対回転角度とに基づいて回転機構10を制御することにより、各々の監視対象MTを撮像範囲21内に移動させる。なお、測定処理中のカートリッジ300の回転制御は、これらの原点位置と、読取位置と、カートリッジ300の各部と読取位置との相対回転角度とに基づいて、行われる。このように、識別子400は、カートリッジ300を用いた測定に関する情報を記録しておくのみならず、カートリッジ300内での回転位置基準としても機能する。
また、カートリッジ300が裏返しの状態で測定装置100にセットされていると、回転機構10を1回転させても、撮像部20による識別子400の読み取りができない。このため、制御部140は、識別子400の読み取りができない場合に、カートリッジ300が裏返しの状態となっていることを認識する。
〈画像解析の内容〉
次に、測定処理における監視対象MTの画像22に基づく画像解析の例を説明する。
図11(A)の例では、監視対象MTは、第4チャンバ312を含む。解析部142は、第4チャンバ312の画像22に基づいて、第4チャンバ312内の検体の有無に関する情報を取得する。上述の通り、第3チャンバ311に一定量を超える検体が移送されると、第3チャンバ311から溢れた検体が第4チャンバ312に流入する。そのため、解析部142は、第4チャンバ312の画像22において、検体の色を有する領域81の有無を解析することによって、第4チャンバ312内の検体の有無の情報を取得する。たとえば、解析部142は、エッジ検出や色相、彩度、輝度などのパラメータ解析により第4チャンバ312内の検体を検出する。たとえば図11(B)に示すように、予め取得された検体の色と許容範囲内で一致する色相、彩度および輝度を有する画素の領域81を抽出することにより、画像22中に検体が存在するか否かを判断できる。これにより、第4チャンバ312内に検体が存在することに基づいて、第3チャンバ311内には一定量の検体が確実に収容されていることを確認できる。その結果、測定の精度を確保するために必要な程度に十分な量の検体がカートリッジ300に注入されたことを確認した上で、測定処理を行うことができる。
図12(A)の例では、監視対象MTは、カートリッジ300に供給された検体を収容するための第3チャンバ311を含む。これにより、被検者から採取した検体が第3チャンバ311に収容された状態の画像22を取得することによって、カートリッジ300に注入された検体の量や性状が適正であるか否かを確認した上で、測定処理を行うことができる。
具体的には、カートリッジ300の回転により遠心分離が行われると、第3チャンバ311の径方向外側に血球などの固体成分が集まり、径方向内側に血漿である液体成分が集まる。血液検体では、固体成分は赤色であり、液体成分は透明である。そのため、たとえば解析部142は、図12(B)に示すように、第3チャンバ311の画像22において、色相、彩度、輝度などのパラメータ解析により、予め取得された固体成分の色と許容範囲内で一致する色相、彩度および輝度を有する領域82aを抽出することにより、画像22中における固体成分を検出できる。また、たとえば解析部142は、エッジ検出により液体成分の領域82bを検出できる。
これにより、第3チャンバ311の画像中で、液体成分の領域82bと固体成分の領域82aとが明確に分離しているか否かの分離状態が把握できる。固体成分の領域82aが第3チャンバ311内で明確な境界を有しておらず、固体成分の領域82aが第3チャンバ311内の径方向内側にも存在する場合、液体成分と固体成分と遠心分離が不十分で、液体成分と固体成分とが明確に分離されていないか、溶血により血球中の色素が血漿中に混入している可能性が示唆される。
また、たとえば解析部142は、検出された固体成分の領域82aの面積に、既知のチャンバ310の深さを乗算することにより、固体成分の体積を固体成分量の指標として取得する。固体成分量の指標により、既知の容積の検体中に含まれる血球成分の割合であるヘマトクリット値を推定できる。このように、解析部142は、第3チャンバ311の画像22における固体成分の面積に基づいて、分離状態および固体成分の量の少なくとも一方に関する情報を取得する。好ましくは、解析部142は、分離状態および固体成分の量の両方の情報をそれぞれ取得する。これにより、分離処理が適正に行われたか否かを確認した上で、測定処理を行うことができる。また、検体中で溶血が発生している場合や、ヘマトクリット値が異常値である場合などの検体自体の異常が無いことを確認した上で、測定処理を行うことができる。
図13(A)の例では、監視対象MTは、通路333と反応チャンバ314との接続部333bを含む。上述の通り、通路333の屈曲部333aから先端までの容積によって、反応チャンバ314に移送すべき所定量の血漿が定量される。そのため、解析部142は、通路333と反応チャンバ314との接続部333bの画像22において、気泡の有無を解析することによって、通路333内の検体の量に関する情報を取得する。たとえば、解析部142は、画像22中の接続部333bのエッジ検出を行う。通路333内が血漿で満たされている場合、通路333の内部に液面が形成されないため、通路333自体の形状が検出される。一方、図13(B)のように通路333の先端部まで血漿が到達せずに気泡が存在する場合には、通路333の内部に液面83が形成される。解析部142は、エッジ検出により通路333の内部の液面83の有無に基づいて、気泡の有無を検出する。気泡が存在する場合、通路333内の検体の量が、所定量よりも気泡の体積分だけ少ないことがわかる。そのため、通路333内に所定量の検体が移送されたか否かを確認した上で、測定処理を行うことができる。
なお、図14(A)の例では、監視対象MTは、第5チャンバ313を含む。解析部142は、図14(B)に示すように、第5チャンバ313の画像22において、画像22中における検体の領域84を検出し、検体の領域84の有無を解析することによって、第5チャンバ313内の検体の有無に関する情報を取得する。第5チャンバ313内の検体の有無に関する情報の取得は、上記第4チャンバ312の情報の取得と同様に行える。これにより、第5チャンバ313内に検体が存在することに基づいて、後続する測定処理中に、第3チャンバ311からチャンバ310へ検体の一部が移動してしまうおそれが無いことを確認した上で、測定処理を行うことができる。
図15(A)の例では、監視対象MTは、被検出物質と試薬とを混合するための第1チャンバCM1を含む。解析部142は、第1チャンバCM1の画像22中における液体の面積に基づいて、第1チャンバCM1内の検体の量および第1チャンバCM1内の試薬の量の少なくとも一方に関する情報を取得する。これにより、第1チャンバCM1の既知の容積に対する、適正量の液体を収容した場合の液体の面積が分かるので、画像22中における液体の面積から第1チャンバCM1内の液体の量を確認できる。その結果、測定の精度を確保するために必要な適正量の検体や試薬が、第1チャンバCM1に正しく収容されたか否かを確認して、測定処理を行うことができる。
具体的には、第1チャンバCM1として反応チャンバ314を例に取ると、反応チャンバ314には、検体としての血漿が通路333から移送され、収容部341から試薬が移送される。そこで、検体の移送と試薬の移送とのタイミングを異ならせることにより、検体の量および試薬の量の一方または両方を把握できる。たとえば解析部142は、第1チャンバCM1の画像22から、エッジ検出および/または色相、彩度、輝度などのパラメータ解析により、第1チャンバCM1の空間内に存在する液体の領域85a(図15(B)参照)を検出する。最初に第1チャンバCM1に検体が移送される場合、検体の移送後、試薬の移送前の画像22における液体の領域85aの面積に、既知のチャンバ310の深さを乗算することにより、検体の体積が検体量の指標として取得される。検体量の指標が許容範囲内に含まれるか否かにより、検体量が適正か否かが判断できる。
次に、図16(A)に示すように、解析部142は、試薬の移送後の画像22についても、エッジ検出および/または色相、彩度、輝度などのパラメータ解析により、第1チャンバCM1の空間内に存在する液体の領域85bを検出する。領域85bの面積に、チャンバ310の深さを乗算して得られる体積が、検体および試薬の合計量に相当する。検体および試薬の合計量が、許容範囲内に含まれるか否かにより、検体と試薬との合計量が適正か否かが判断できる。検体量が適正であり、合計量も適正であれば、移送された試薬量も適正であることが分かる。反応チャンバ315〜319には、検体が移送されないので、図15と同様の手法で、試薬量が適正か否かが判断される。
図17(A)の例では、解析部142は、第1チャンバCM1の画像22における濃淡に基づいて、被検出物質と試薬との混合の均一性に関する情報を取得する。これにより、被検出物質と試薬とが十分に均一に混合されているほど、画像中の液体部分の色は均一となり、混合が不十分な場合は液体部分の色に濃淡のばらつきが生じるので、画像22中の各画素の濃淡のばらつきによって被検出物質と試薬との混合の均一性を確認できる。その結果、被検出物質と試薬とが、測定の精度を確保するために必要な程度に十分に均一に混合されているか否かを確認して、測定処理を行うことができる。
具体的には、攪拌処理後の第1チャンバCM1内の画像22において、磁性粒子70が均一に分散しているか否かによって、混合が均一に行われているか否かを把握できる。磁性粒子70は、所定の色を有する不透明な粒子であり、濃度が高ければ相対的に暗く濃くなり、濃度が低ければ相対的に明るく淡くなる。そのため、解析部142は、たとえば、画像22中の各画素の色情報から輝度のヒストグラム解析を行い、図17(B)のような輝度値の度数分布を得る。磁性粒子70が均一に分散している場合、どの画素も同程度の輝度値になることから、度数分布において狭くて高いピーク(図17(B)の実線部)が形成される。一方、混合が不均一で磁性粒子70の濃度にばらつきがある場合、濃度のばらつきを反映して、画素毎の輝度値もばらつくことから、度数分布において広くて低いピーク(図17(B)の破線部)が形成される。これにより、たとえばピークの分散や半値幅などの評価指標が許容範囲内であるか否か基づいて、被検出物質と試薬とが均一に混合されているか否かの情報を取得できる。
図18〜図20の例では、監視対象MTは、第1チャンバCM1と、被検出物質を担持する担体が第1チャンバCM1から通路330を介して移送される第2チャンバCM2とを含む。解析部142は、第1チャンバCM1および第2チャンバCM2の各々の画像22中における担体の濃淡に基づいて、第1チャンバCM1から第2チャンバCM2に移送された担体の量に関する情報を取得する。担体は、図18〜図20の例では磁性粒子70である。これにより、移送前の第1チャンバCM1の画像中における担体の色の濃度に対して、移送後の第2チャンバCM2の画像中における担体の色の濃度が低下しているか否かに基づいて、移送の過程で担体の量が減少しているか否かが確認できる。その結果、測定処理の過程で、チャンバ310や通路330に被検出物質を残留させることなく、移送が適正に行われているか否かを確認して、測定処理を行うことができる。
具体的には、解析部142は、たとえば図18(A)に示すように、攪拌処理後の第1チャンバCM1の画像22において、画像22中の各画素の色情報から輝度のヒストグラム解析を行い、図18(B)のような輝度値の度数分布を得る。度数分布では、磁性粒子70が分散した液体の領域の画素に対応して、磁性粒子70の濃度を反映した輝度値のピーク86aが形成される。次に、図19(A)に示したように、磁石111aに集められた磁性粒子70が、通路330を介して第2チャンバCM2まで移送された後、撹拌処理が行われる。図20(A)に示すように、解析部142は、攪拌処理後の第2チャンバCM2の画像22において、輝度のヒストグラム解析を行い、図20(B)のような輝度値の度数分布を得る。度数分布では、磁性粒子70が分散した液体の領域の画素に対応して、磁性粒子70の濃度を反映した輝度値のピーク86cが形成される。集める際や移送中に磁性粒子70が残留した場合、移送の前後で集められた磁性粒子70の量が変化するので、第1チャンバCM1の画像22の度数分布と、第2チャンバCM2の画像22の度数分布とでは、ピークの形状が変化する。解析部142は、各ピークの最大値および/または平均値などを磁性粒子70の濃度指標として取得する。解析部142は、濃度指標が許容範囲内であるか否かに基づいて、第1チャンバCM1から第2チャンバCM2に移送された磁性粒子70の量に関する情報を取得する。
なお、図19(A)のように、磁石111aによって集めた状態の通路330での移送中の状態も画像22内に収めることができる。そのため、磁性粒子70の領域86bを抽出することにより、通路330での移送処理が正常に行われたか否かを把握することが可能である。すなわち、監視対象MTは、第1チャンバCM1および通路330を含む。解析部142は、図19(A)のように、第1チャンバCM1から通路330を経て第2チャンバCM2へ移送する過程の画像22を取得する。解析部142は、たとえば、磁性粒子70の集合状態の指標として、抽出した領域86bの縦横寸法または面積を取得する。図19(B)において破線で示したように、磁性粒子70が残留した場合、集められた磁性粒子70の縦横寸法または面積が変化するので、磁性粒子70の残留が生じたか否かが判断できる。このように、解析部142は、取得した集合状態の指標が許容範囲内であるか否かに基づいて、第1チャンバCM1から第2チャンバCM2への磁性粒子70の移送処理が正常に行われたか否かの情報を取得する。
また、このように、回転機構10は、カートリッジ300を回転させることにより、複数の監視対象MTを同一の撮像範囲21内に移動させ、撮像部20は、複数の監視対象MTを含む画像22を取得する。これにより、複数の監視対象MTの状態をまとめて確認できる。すなわち、図19のように、チャンバ310と通路330とを撮像することによって、チャンバ310から通路330への被検出物質の移送の状況などを容易に確認できる。
なお、以上の画像22の解析手法は、あくまでも一例である。画像解析は、それぞれの監視対象MTにおいて実行された処理が正常に行われたか否かを確認できれば、どのような手法および判断基準によって行われてもよい。
(測定装置の動作説明)
次に、図21を参照して、測定装置100の動作について説明する。以下の説明において、測定装置100の構造については図5を参照するものとする。カートリッジ300の構造については図8を参照するものとする。
まず、準備作業として、ユーザは、被検者から採取された血液検体をカートリッジ300の注入口343から注入する。ユーザは、第3チャンバ311が収容可能な所定量よりも多い量の検体を注入口343から注入する。カートリッジ300の測定項目の一例として、B型肝炎表面抗原(HBsAg)の測定例を示す。血液検体中の被検出物質は、抗原を含む。として、抗原は、B型肝炎表面抗原(HBsAg)である。被検出物質は、抗原、抗体、または、タンパク質のうち、1または複数であってもよい。測定項目は、前立腺特異抗原(PSA)、甲状腺刺激ホルモン(TSH)、甲状腺ホルモン(FT4)などであってもよい。
カートリッジ300の収容部341、342および反応チャンバ314には、あらかじめ所定の試薬が収容されている。具体的には、反応チャンバ314の径方向に位置する収容部341には、R1試薬が収容されている。反応チャンバ314内には、R2試薬が収容されている。反応チャンバ315の径方向に位置する収容部341には、R3試薬が収容されている。反応チャンバ316〜318の径方向に位置する収容部341には、洗浄液が収容されている。反応チャンバ319の径方向に位置する収容部341には、R4試薬が収容されている。収容部342には、R5試薬が収容されている。
図31のステップS11において、制御部140は、測定を開始するための初期動作を実行する。
具体的には、図22のステップS31において、制御部140は、蓋部102が閉じられたか否かを判断する。ユーザにより蓋部102が閉じられるまで、制御部140は待機する。ユーザが蓋部102を開いてカートリッジ300を支持部材15に設置した後、蓋部102を閉じると、制御部140は、ステップS32に処理を進める。
ステップS32において、制御部140は、カートリッジ300が装置内にあるか否かを判断する。制御部140は、カートリッジ300が装置内に適正に配置されているか否かも判断する。具体的には、制御部140は、クランパ116のストローク量に基づいて、カートリッジ300が存在すること、およびカートリッジ300が適正位置に配置されていることを確認する。制御部140は、カートリッジ300が存在しない場合、または、カートリッジ300が正常に設置されていない場合、ステップS34に進む。
カートリッジ300が配置部103に適正に配置されている場合、ステップS33において、制御部140は、識別子400の読み取り動作を実行させる。具体的には、制御部140は、回転機構10により、識別子400が撮像部20の撮像範囲21内に配置されるようにカートリッジ300を回転させる。制御部140は、照明部25により照明光を照射させ、撮像部20に識別子400である二次元コードを撮影させる。制御部140は、撮影画像から、識別子400に記録された測定項目を特定するための情報411、試薬に関する情報412、カートリッジ300を特定するための情報413を、取得する。また、制御部140は、原点センサ14により検出される原点位置と、識別子400の読取位置とに基づいて、各監視対象MTの回転位置を取得する。
ステップS35において、制御部140は、測定開始前のエラーがあるか否かを判断する。たとえば、制御部140は、ステップS33において識別子400から情報が読み取れなかった場合、ステップS34に進む。ステップS34では、制御部140は、通知部144によるエラー状態の通知と、蓋部102の開放とを行う。
ステップS35で測定開始前のエラーがないと判断された場合、制御部140は、図21のステップS12に処理を進め、測定機構110による測定を開始させる。
図21において、制御部140は、ステップS12以降、測定機構110による測定動作を開始させる。制御部140は、撮像部20が読み取った測定項目を特定するための情報411に基づいて、測定項目に対応する測定動作パターンを選択して測定機構110の動作を制御する。
ステップS12において、制御部140は、検体を第3チャンバ311に移送する処理および検体を液体成分と固体成分とに分離する処理を実施する。制御部140は、回転機構10によりカートリッジ300を高速回転させ、遠心力により、検体を通路331から第3チャンバ311に移動させる。このとき、所定量を超える余剰の検体が、第4チャンバ312へ移動する。また、第3チャンバ311内では、遠心力により、検体が血漿である液体成分と血球などの固体成分とに分離される。分離された血漿は、通路333内に移動して通路333を満たす。
ステップS13において、制御部140は、遠心分離後の各監視対象MTの撮像を実施する。監視対象MTは、第3チャンバ311、第4チャンバ312、および、通路333と第1チャンバCM1との接続部333bである。制御部140は、回転機構10によりカートリッジ300を回転させて、監視対象MTとしての第3チャンバ311を撮像範囲21に移動させ、撮像部20により第3チャンバ311の画像22を取得させる。画像22に基づき、解析部142は、第3チャンバ311内での検体の分離状態および固体成分の量を解析(図12参照)する。
制御部140は、回転機構10によりカートリッジ300を回転させて、監視対象MTとしての第4チャンバ312を撮像範囲21に移動させ、撮像部20により第4チャンバ312の画像22を取得させる。画像22に基づき、解析部142は、第4チャンバ312内の検体の有無を解析(図11参照)する。
制御部140は、回転機構10によりカートリッジ300を回転させて、監視対象MTとしての接続部333bを撮像範囲21に移動させ、撮像部20により接続部333bの画像22を取得させる。画像22に基づき、解析部142は、通路333内が接続部333bまで血漿で満たされているか否かを解析(図13参照)する。
ステップS14において、制御部140は、通路333の血漿を第1チャンバCM1へ移送する処理を実施する。制御部140は、回転機構10によりカートリッジ300を回転させ、遠心力により、血漿を通路333から第1チャンバCM1に移動させる。このときの第1チャンバCM1は、反応チャンバ314である。そして、制御部140は、回転機構10によりカートリッジ300を回転させて、監視対象MTとしての第1チャンバCM1を撮像範囲21に移動させ、撮像部20により第1チャンバCM1の画像22を取得させる。画像22に基づき、解析部142は、第1チャンバCM1内での検体の量を解析(図15参照)する。
ステップS15において、制御部140は、回転機構10によりカートリッジ300を回転させて、監視対象MTとしての第5チャンバ313を撮像範囲21に移動させ、撮像部20により第5チャンバ313の画像22を取得させる。画像22に基づき、解析部142は、第5チャンバ313内の検体の有無を解析(図14参照)する。
ステップS16において、制御部140は、試薬を第1チャンバCM1に移送する処理を実施する。具体的には、制御部140は、回転機構10によりカートリッジ300の位置合わせを行い、開栓部112を駆動して収容部341の封止体350を開栓する。制御部140は、回転機構10によりカートリッジ300を回転させ、遠心力により、収容部341に収容された試薬を反応チャンバ314に移送する。これにより、第1チャンバCM1である反応チャンバ314において、血漿と、R1試薬と、R2試薬とが混合される。
試薬の移送後、制御部140は、回転機構10によりカートリッジ300を回転させて、監視対象MTとしての第1チャンバCM1を撮像範囲21に移動させ、撮像部20により第1チャンバCM1の画像22を取得させる。画像22に基づき、解析部142は、第1チャンバCM1内での検体と試薬との合計量を解析(図16参照)する。
ステップS17において、制御部140は、チャンバ310内の液体を攪拌する処理を実施する。すなわち、制御部140は、回転機構10によりカートリッジ300を回転させ、回転中に加速と減速とを繰り返す。これにより、第1チャンバCM1としての反応チャンバ314において、血漿と、R1試薬と、R2試薬とが混合される。
ここで、R1試薬は、被検出物質と結合する捕捉物質を含む。捕捉物質は、たとえば、被検出物質と結合する抗体を含む。抗体は、たとえば、ビオチン結合HBsモノクローナル抗体である。R2試薬は、磁性粒子を含む。磁性粒子は、たとえば、表面がアビジンでコーティングされたストレプトアビジン結合磁性粒子である。ステップS17において、血漿と、R1試薬と、R2試薬とが混合され、攪拌処理が行われると、被検出物質とR1試薬は、抗原抗体反応により結合する。そして、抗原−抗体反応体と磁性粒子との反応により、R1試薬の捕捉物質と結合した被検出物質が、捕捉物質を介して磁性粒子と結合する。その結果、被検出物質と磁性粒子とが結合した状態の複合体が生成される。
攪拌処理後、制御部140は、回転機構10によりカートリッジ300を回転させて、監視対象MTとしての第1チャンバCM1を撮像範囲21に移動させ、撮像部20により第1チャンバCM1の画像22を取得させる。画像22に基づき、解析部142は、第1チャンバCM1内での検体と試薬との混合の均一性を解析(図17参照)する。
次に、ステップS18において、制御部140は、試薬を第2チャンバCM2に移送する処理を実施する。このときの第2チャンバCM2は、反応チャンバ315である。具体的には、制御部140は、回転機構10によりカートリッジ300の位置合わせを行い、開栓部112を駆動して収容部341の封止体350を開栓する。制御部140は、回転機構10によりカートリッジ300を回転させ、遠心力により、収容部341に収容された試薬を反応チャンバ315に移送する。
試薬の移送後、制御部140は、監視対象MTとしての第2チャンバCM2を撮像範囲21に移動させ、撮像部20により第2チャンバCM2の画像22を取得させる。画像22に基づき、解析部142は、第2チャンバCM2内での試薬の量を解析する。これは、図15および図16と同様の解析処理である。
次に、ステップS19において、制御部140は、第1チャンバCM1内の複合体を、第1チャンバCM1から第2チャンバCM2へ移送する処理を実施する。このときの第1チャンバCM1は反応チャンバ314であり、第2チャンバCM2は反応チャンバ315である。移送する処理は、磁石111aの直上である撮像範囲21の中で行われる。この際、図18〜図20に示したように、制御部140は、移送の前後における第1チャンバCM1および第2チャンバCM2の各画像22を撮像部20により取得させる。解析部142は、第1チャンバCM1から第2チャンバCM2に移送された磁性粒子70の量に関する情報を取得する。
複合体が第2チャンバCM2まで移送されると、ステップS20において、制御部140は、攪拌処理を実施させる。反応チャンバ315内で、移送された複合体が分散される。撹拌後、制御部140は、第2チャンバCM2を撮像部20により撮像させる。画像22に基づき、解析部142は、第2チャンバCM2内での検体と試薬との混合の均一性を解析する。
ステップS19により、反応チャンバ315において、反応チャンバ314で生成された複合体と、R3試薬とが混合される。ここで、R3試薬は、標識物質を含む。標識物質は、被検出物質と特異的に結合する捕捉物質と、標識とを含む。たとえば、標識物質は、捕捉物質として抗体が用いられた標識抗体である。反応チャンバ314で生成された複合体と、R3試薬に含まれる標識抗体とが反応する結果、被検出物質と、捕捉抗体と、磁性粒子と、標識抗体とが結合した複合体が生成される。
ステップS21において、制御部140は、反応チャンバ319まで複合体の移送が完了したか否かを判断する。反応チャンバ319まで移送が完了していない場合、制御部140は、ステップS18に処理を戻して、ステップS18〜S20の処理を繰り返す。つまり、最初に反応チャンバ314から反応チャンバ315に複合体を移送した後は、複合体が移送された反応チャンバ315を第1チャンバCM1とし、下流側に隣接する反応チャンバ316を第2チャンバCM2として、試薬の移送処理(ステップS18)、複合体の移送処理(ステップS19)、撹拌処理(ステップS20)を行う。また、制御部140は、それぞれの処理の度に、対応するチャンバ310および通路330の撮像を撮像部20により行う。解析部142は、それぞれの画像22の解析を行う。
反応チャンバ315内の複合体を、反応チャンバ315から反応チャンバ316へ移送することにより、反応チャンバ316において、反応チャンバ315で生成された複合体と、洗浄液とが混合される。攪拌処理が行われると、反応チャンバ316内で複合体と未反応物質とが分離される。すなわち、反応チャンバ316では、洗浄により未反応物質が除去される。
反応チャンバ316内の複合体を、反応チャンバ316から反応チャンバ317へ移送すると、反応チャンバ317において、反応チャンバ315で生成された複合体と、洗浄液とが混合される。反応チャンバ317においても、洗浄により未反応物質が除去される。
反応チャンバ317内の複合体を、反応チャンバ317から反応チャンバ318へ移送すると、反応チャンバ318において、反応チャンバ315で生成された複合体と、洗浄液とが混合される。反応チャンバ318においても、洗浄により未反応物質が除去される。
反応チャンバ318内の複合体を、反応チャンバ318から反応チャンバ319へ移送すると、反応チャンバ319において、反応チャンバ315で生成された複合体と、R4試薬とが混合される。ここで、R4試薬は、反応チャンバ315で生成された複合体を分散させるための試薬である。R4試薬は、たとえば緩衝液である。
複合体が反応チャンバ319まで移送されると、ステップS22において、制御部140は、R5試薬を反応チャンバ319に移送する処理を行う。制御部140は、回転機構10によりカートリッジ300の位置合わせを行い、開栓部112を駆動して収容部342の封止体350を開栓する。制御部140は、回転機構10によりカートリッジ300を回転させ、遠心力により、収容部342に収容されたR5試薬を反応チャンバ319に移送する。これにより、反応チャンバ319において、さらにR5試薬が混合される。
ここで、R5試薬は、複合体に結合された標識抗体との反応により光を生じる発光基質を含む発光試薬である。ステップS22において、ステップS20までの各処理で生成された混合液と、追加で移送されたR5試薬とが混合され、攪拌処理が行われると、試料が調製される。この試料は、複合体に結合された標識物質と、発光基質とが反応することにより、化学発光する。
ステップS23において、制御部140は、回転機構10により、反応チャンバ319を測定部30の受光部の真上に位置付け、反応チャンバ319から生じる光を、測定部30により検出する。ステップS24において、制御部140は、測定部30により検出した光に基づいて、免疫に関する測定処理を行う。測定部30は、一定間隔でフォトンを計数し、カウント値を出力する。制御部140は、測定部30から出力されたカウント値と、取得した検量線60とに基づいて、被検出物質の有無および量などを測定し、測定結果を生成する。
測定結果が得られると、制御部140は、ステップS25において、測定結果に、カートリッジ300を特定するための情報413と、測定時の測定実施日時とを関連付けて、測定結果データ50として記憶部141に記録する。また、制御部140は、通信部143により、測定結果データ50をサーバ600に送信する。
以上により、測定装置100の測定動作が完了する。
以上のように、測定処理は、図21で示した一連の順番で行われる複数の処理を含む。そして、一連の順番で行われる複数の処理を含む測定処理の過程で、撮像部20は、監視対象MTの画像22の取得を、監視対象MTにおける処理と同時にまたは交互に行うように構成されている。すなわち、撮像部20は、複合体の移送処理(ステップS19)において、移送と同時に撮像を行う。その他の遠心分離処理(ステップS12)、検体の移送処理(ステップS14)、試薬の移送処理(ステップS16、S18)、撹拌処理(ステップS17、S20)の各々については、処理の後、次の処理が実施されるまでに撮像が行われるため、監視対象MTにおける処理と、その監視対象MTの撮像とが交互に行われる。
これにより、一連の順番で行われる複数の処理の各々が適正に行われたか否かを確認しながら、一連の処理を順次実行していくことができる。その結果、カートリッジ300内で、複数の処理を行う必要がある複雑な測定処理を実施する場合でも、それぞれの処理の妥当性を確認することによって、測定処理全体の精度を確保することができる。
なお、上記測定動作において、化学発光とは、化学反応によるエネルギーを利用して発せられる光であり、たとえば、化学反応により分子が励起されて励起状態になり、そこから基底状態に戻る時に放出される光である。化学発光は、たとえば、酵素と基質との反応により生じさせたり、電気化学的刺激を標識物質に与えることにより生じさせたり、LOCI法(Luminescent Oxygen Channeling Immunoassay)に基づいて生じさせたり、生物発光に基づいて生じさせたりすることができる。第1実施形態では、いずれの化学発光が行われてもよい。所定波長の光が照射されると蛍光が励起される物質と被検出物質とが結合して複合体が構成されてもよい。この場合、反応チャンバ319に光を照射するための光源が配置される。光検出器は、光源からの光によって複合体に結合した物質から励起された蛍光を検出する。
なお、磁性粒子としては、磁性を有する材料を基材として含み、通常の免疫測定に用いられる粒子であればよい。たとえば、基材としてFe23および/またはFe34、コバルト、ニッケル、フィライト、マグネタイトなどを用いた磁性粒子が利用できる。磁性粒子は、被検出物質と結合するための結合物質がコーティングされていてもよいし、磁性粒子と被検出物質とを結合させるための捕捉物質を介して被検出物質と結合してもよい。捕捉物質は、磁性粒子および被検出物質と相互に結合する抗原または抗体などである。
また、捕捉物質は、被検出物質と特異的に結合すれば特に限定されない。たとえば、捕捉物質は、被検出物質と抗原抗体反応により結合する。より具体的に、捕捉物質は抗体であるが、被検出物質が抗体である場合、捕捉物質は、その抗体の抗原であってもよい。また、被検出物質が核酸である場合、捕捉物質は、被検出物質と相補的な核酸であってもよい。標識物質に含まれる標識としては、たとえば、酵素、蛍光物質、放射性同位元素などが挙げられる。酵素としては、アルカリホスファターゼ(ALP)、ペルオキシダーゼ、グルコースオキシダーゼ、チロシナーゼ、酸性ホスファターゼなどが挙げられる。化学発光として、電気化学発光をする場合、標識としては、電気化学的刺激により発光する物質であれば特に限定されないが、たとえばルテニウム錯体が挙げられる。蛍光物質としては、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)、グリーン蛍光タンパク質(GFP)、ルシフェリンなどが利用できる。放射性同位元素としては、125I、14C、32Pなどが利用できる。
また、標識が酵素である場合、酵素に対する発光基質は、用いる酵素に応じて適宜公知の発光基質を選択すればよい。たとえば、酵素としてアルカリホスファターゼを用いる場合の発光基質としては、CDP−Star(登録商標)、(4−クロロ−3−(メトキシスピロ[1,2−ジオキセタン−3,2'−(5'−クロロ)トリクシロ[3.3.1.13,7]デカン]−4−イル)フェニルリン酸2ナトリウム)、CSPD(登録商標)(3−(4−メトキシスピロ[1,2−ジオキセタン−3,2−(5'−クロロ)トリシクロ[3.3.1.13,7]デカン]−4−イル)フェニルリン酸2ナトリウム)などの化学発光基質;p−ニトロフェニルホスフェート、5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリルリン酸(BCIP)、4−ニトロブルーテトラゾリウムクロリド(NBT)、ヨードニトロテトラゾリウム(INT)などの発光基質;4−メチルウムベリフェニル・ホスフェート(4MUP)などの蛍光基質;5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリルリン酸(BCIP)、5−ブロモ−6−クロロ−インドリルリン酸2ナトリウム、p−ニトロフェニルリンなどの発色基質などが利用できる。
次に、図23を参照して、解析部142による画像22の解析結果を用いた測定監視処理を説明する。図23の測定監視処理は、図21の測定処理中に画像22が取得される度に実行される。
図23では、制御部140は、解析部142により取得した情報に基づいて、被検出物質の測定によって得られる測定結果の出力を制御する。これにより、ユーザが測定処理の過程を画像22によって監視しなくても、たとえば取得した情報が測定処理中に異常が発生したことを示す場合には、測定部30による測定結果を出力しないようにするなどの制御が行える。その場合、発生した異常に起因して測定精度が確保できない場合に測定結果が出力されることを回避できる。
まず、ステップS41において、解析部142は、取得された画像22に対して画像解析を行う。図11〜図20に示した通り、解析の内容は、撮像する監視対象MTに応じて異なる。解析部142は、監視対象MTと、直前に行われた処理の内容とに応じた画像解析を行う。
ステップS42において、制御部140は、解析の結果、解析部142により取得した情報が異常を示すか否かを判断する。つまり、制御部140は、解析部142により取得した情報が、予め設定されたエラー項目のいずれかに該当するか否かを判断する。
具体的には、解析部142は、第4チャンバ312の画像22(図11参照)中に検体が存在しない場合、検体分注量が過少であるため、該当するエラー項目の情報を出力する。解析部142は、第3チャンバ311の画像22(図12参照)において、固体成分が所定範囲よりも径方向内側に及んでいる場合、遠心分離が不十分であるか、溶血が存在するため、該当するエラー項目の情報を出力する。また、解析部142は、第3チャンバ311の画像22(図12参照)において、固体成分の体積が許容範囲外である場合、該当するエラー項目の情報を出力する。解析部142は、通路333と反応チャンバ314との接続部333bの画像22(図13参照)において、第4チャンバ312に気泡が存在する場合、通路333内の検体の量が過少であるため、該当するエラー項目の情報を出力する。解析部142は、第5チャンバ313の画像22(図14参照)中に検体が存在しない場合、検体が第1チャンバCM1側に流出するおそれがあると見なして、該当するエラー項目の情報を出力する。
解析部142は、第1チャンバCM1の画像22(図15、図16参照)において、検体の量および試薬の量の少なくとも一方が許容範囲よりも少ないか多い場合、該当するエラー項目の情報を出力する。解析部142は、第1チャンバCM1の画像22(図17参照)において、磁性粒子の均一性が許容範囲外となる場合、撹拌処理による被検出物質と試薬との混合の均一性が不十分であるため、該当するエラー項目の情報を出力する。解析部142は、複合体を移送する際の、第1チャンバCM1の画像22と第2チャンバCM2の画像22との比較(図18、図20参照)において、集磁された状態の磁性粒子の濃度指標が許容範囲外である場合に、移送処理が正常に行われなかったことを示すエラー項目の情報を出力する。また、解析部142は、画像22中(図18〜図20参照)で、通路330中に磁性粒子の残留が確認された場合にも、移送処理が正常に行われなかったことを示すエラー項目の情報を出力する。
ステップS42で異常ありと判断された場合、ステップS43において、制御部140が、測定処理を中止する。また、制御部140は、通知部144によりエラーが発生したことをユーザに通知する。したがって、図21に示した測定処理の各ステップにおいて、画像22が取得され、取得された画像22に基づいて解析部142により取得した情報が異常を示す場合、その時点で測定処理が中止される。異常により測定処理が中止された場合、測定結果は生成されない。
ステップS42で異常なしと判断された場合、制御部140は、ステップS44において、測定処理が終了したか否かを判断する。測定処理が終了していない場合、ステップS41に戻り、解析部142は、次に取得された画像22に対して画像解析を実施する。測定処理が終了した場合には、画像解析の処理も終了する。
このように、図23の例では、解析部142により取得した情報が異常を示す場合に、制御部140は、測定結果を出力することなく測定処理を中止する制御を行う。測定処理中に取得される各画像22において異常が検出されないまま測定処理が終了した場合に、測定結果が出力されることになる。これにより、異常が発生した場合に測定処理を中止することにより、信頼性の低い測定結果がユーザに提供されることを確実に回避できる。
(画像解析処理の変形例)
図23では、解析部142により取得した情報が異常を示す場合に、測定結果を出力することなく測定処理を中止する制御を行う例を示したが、図24の例では、解析部142により取得した情報が異常を示す場合にも測定結果を出力するようにしている。
具体的には、ステップS41で画像解析を行い、ステップS42で異常ありと判断された場合、制御部140は、ステップS51において、解析部142により取得した情報に示される異常(すなわち、エラー項目)が、補正対象に設定されている異常であるか否かを判断する。
すなわち、上記のように測定処理において様々な異常が発生しうるが、それらの異常の内で、測定結果の補正によって適正な測定結果を算出可能な異常については、必ずしも測定処理を中止する必要がない。そのため、図24の例では、測定結果の補正により対応可能な異常として予め設定されたエラー項目については、測定結果の補正が行われる。制御部140は、ステップS51において、発生した異常が、補正対象に設定されている場合、ステップS52において、データ補正フラグを設定する。データ補正フラグは、測定結果を生成する際に、異常の内容に応じた測定結果の補正処理を行うことを示すフラグである。
一方、ステップS51において、発生した異常が、補正対象に設定されていない場合、ステップS53において、異常表示フラグを設定する。異常表示フラグは、測定結果を生成する際に、測定処理中に異常が発生したことを示す情報とともに、測定結果を生成することを示すフラグである。この場合、ユーザは、測定処理中に異常が発生したことを把握した上で、測定結果を入手することができる。
ステップS44において、制御部140は、測定処理が終了したか否かを判断する。測定処理が終了していない場合、ステップS41に戻る。測定処理が終了した場合には、ステップS54において、制御部140は、フラグ処理を行う。すなわち、測定処理中にデータ補正フラグが設定されていた場合には、制御部140は、発生した異常に応じた測定結果の補正処理を行う。また、測定処理中に異常表示フラグが設定されていた場合には、制御部140は、測定処理中に異常が発生したことを示す情報を測定結果に含める処理を行う。フラグが設定されていない場合、フラグに対応する処理は行われない。そして、ステップS55において、制御部140は、測定結果のデータを生成する。
図24の例では、解析部142により取得した情報が異常を示す場合に、制御部140は、測定結果を出力することなく測定処理を中止するか、または、異常が発生したことを示す情報を付加して測定結果を出力する制御を行う。これにより、取得した情報が異常を示す場合に、異常が発生したことを示す情報を付加して測定結果を出力することによって、信頼性の低い測定結果であることをユーザに把握させた上で、測定結果をユーザに提供できる。また、補正により測定結果の精度を確保できる異常の場合には、異常が発生した場合に測定結果を補正して出力することにより、異常が発生した場合でも適正な測定結果をユーザに提供することができる。
(解析部の変形例)
図6では、測定装置100が画像解析を行う解析部142を備える例を示したが、図25では、測定装置100の外部の解析装置700によって画像解析を行う例を示す。
図25(A)に示す構成例では、測定装置100が、通信部143を介して、外部のPC(パーソナルコンピュータ)または端末500と接続されている。外部のPCまたは端末500が、解析用プログラムを実行することにより、画像解析を行う解析装置700として機能する。図25(A)では、測定装置100と解析装置700とは、有線または無線により、相互に接続される。測定装置100の制御部140は、通信部143により、撮像された画像22を外部の解析装置700に送信する。解析装置700は、受信した画像22の解析を行う。解析装置700が実行する処理は、上記の解析部142と同様である。解析装置700は、解析結果を測定装置100に送信する。
図25(B)に示す構成例では、測定装置100が、通信部143を介して、ネットワーク接続されたサーバ610にアクセス可能である。外部のサーバ610が、画像解析を行う解析装置700として機能する。サーバ610は、画像解析用のサーバであるが、上述の測定結果の管理用のサーバ600(図7参照)や試薬および検量線の管理用のサーバ650(図7参照)が画像解析を行ってもよい。図25(B)では、測定装置100の制御部140は、通信部143により、ネットワークを介して、撮像された画像22を外部の解析装置700に送信する。解析装置700は、受信した画像22の解析を行う。解析装置700が実行する処理は、上記の解析部142と同様である。解析装置700は、解析結果の情報を測定装置100に送信する。
図25(A)および(B)の各構成例では、PoC検査向けの小型の測定装置100の構造上の制約から、画像解析を行えるような解析部を設けられない場合でも、外部の解析装置700を利用して画像解析を行えるようになる。そのため、測定装置100が画像解析を行わなくても、監視対象MTの画像22の解析結果から監視対象MTの状態を確認できる。
(撮像部および撮像範囲の変形例)
図10では、1つの撮像部20および1つの撮像範囲21を設けた例を示したが、図26では、複数の撮像部20により複数の撮像範囲21を設ける例を示す。図26では、測定装置100が、2つの撮像部20aおよび20bを備える。2つの撮像部20aおよび20bは、径方向に並んで配置されている。このため、図26では、2つの撮像部20aおよび20bの各々により、2つの撮像範囲21aおよび21bがカートリッジ300の表面上に設定されている。径方向外側の撮像部20aによる撮像範囲21aは、図10に示した例と同様の位置に設定されている。径方向内側の撮像部20bによる撮像範囲21bは、試薬を収容する各収容部341の移動経路を含むように、回転軸11から距離L3以上L4以下(ただし、L4<L1、L3<L4)の範囲R2に設定されている。この場合、監視対象MTは、試薬の収容部341および封止体350を含みうる。
また、図27の例では、撮像部20が径方向に移動可能に構成されている。撮像部20は、たとえばモータなどの駆動源と、ネジ軸などの直動機構との組み合わせにより、径方向に移動する。これにより、撮像範囲21が、回転軸11から距離L3以上L2以下の範囲R3の任意の位置に移動できる。この場合、1つの撮像部20で、2つの撮像部20を設けた図26と同等の範囲で監視対象MTの画像22を取得できる。
この他、撮像部20が、たとえば径方向に直線状に延びるラインセンサであってもよい。この場合、撮像範囲21は、径方向に直線状に延びる幅の狭い範囲となる。監視対象MTが撮像範囲21を横切るようにカートリッジ300を回転(スキャン)させて、監視対象MTが撮像範囲21を通過することにより、監視対象MTの画像22が形成される。
(識別子の変形例)
図10では、撮像部20が識別子400を撮像することにより、情報の読み取りを行う例を示したが、別途、識別子400の読み取り専用の読取部を設けてもよい。この場合、識別子400は、カートリッジ300に設けられていてもよいし、カートリッジ300とは別体でカートリッジ300に添付される形態でもよい。
読取部を設ける場合、識別子400は、画像による読み取り以外の方法で情報読取が可能な情報記録媒体であってもよい。識別子400は、たとえば、近距離無線通信により非接触読み取り可能なRFタグや、磁気ストライプカードなどの磁気記録媒体、フラッシュメモリなどの電子記録媒体であってもよい。識別子400がRFタグである場合、読取部は、近距離無線通信を用いるリーダ装置である。この他、たとえば識別子400が磁気ストライプカードなどの磁気記録媒体である場合、読取部は、磁気リーダ装置である。たとえば識別子400がフラッシュメモリなどの電子記録媒体である場合、読取部は、電子記録媒体を接続して情報読取可能なインターフェースである。
(カートリッジの変形例)
図10では、ディスク型のカートリッジ300を用いる例を示したが、図28では、ディスク型のカートリッジ300に代えて、矩形板状のカートリッジ300aが用いられる。その他の構成については、上記実施形態の具体的構成例と同様である。
支持部材15には、カートリッジ300aに対応した矩形状の配置領域15aが設けられる。図28では、3つの配置領域15aが、円盤状の支持部材15の周方向に沿って設けられる構成例を示している。カートリッジ300aには、図10に示したカートリッジ300と同様の収容部、チャンバ、通路が設けられる。図10と同様に、カートリッジ300には識別子400を設けることができる。
図28においても、それぞれの配置領域15aに設置されたカートリッジ300aにおいて、チャンバ310や通路330などの監視対象MTが、回転軸11を中心に円形状の移動経路で回転される。そのため、撮像範囲21が移動経路上に設定されることにより、各カートリッジ300aを回転軸11回りに回転させて、共通の撮像範囲21に監視対象MTを配置することが可能である。3つの配置領域15aに配置されるカートリッジ300aは、同一の測定項目の測定を行うものであってもよいし、互いに異なる測定項目の測定を行うものであってもよい。図28の例では、測定装置100は、最大3つのカートリッジ300aに対して同時並行で、測定動作を行うことができる。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
10:回転機構、11:回転軸、20、20a、20b:撮像部、21、21a、21b:撮像範囲、22:画像、30:測定部、31:光検出器、70:磁性粒子、90:情報取得部、91:監視位置、100、100a:測定装置、102:蓋部、111a:磁石、140:制御部、142:解析部、143:通信部、300、300a:カートリッジ、310:チャンバ、311:第3チャンバ、312:第4チャンバ、313:第5チャンバ、330:通路、400:識別子、411:測定項目を特定するための情報、412:試薬に関する情報、413:カートリッジを特定するための情報、700:解析装置、CM1:第1チャンバ、CM2:第2チャンバ、MT:監視対象

Claims (51)

  1. 検体に含まれる被検出物質と試薬との少なくとも一方を収容可能な複数のチャンバと、前記被検出物質を前記複数のチャンバ間で移送するための通路とが、検体の注入口から前記被検出物質の測定部位に至る経路を少なくとも構成するように形成されたカートリッジを用いて前記被検出物質を測定する方法であって、
    前記カートリッジを回転軸回りに回転させることにより、測定位置に各々の前記チャンバおよび前記通路の少なくともいずれか1つを移動させ、
    前記測定位置で測定部により前記被検出物質を測定し、
    前記カートリッジを回転軸回りに回転させることにより、各々の前記チャンバおよび前記通路のうち複数の監視対象を、順次、撮像部の撮像範囲内に移動させ、
    前記撮像範囲で、前記撮像範囲内に移動された複数の前記監視対象の画像をそれぞれ前記撮像部により取得する、測定方法。
  2. 前記被検出物質の測定において、前記測定位置に移動された前記被検出物質に由来する光を測定する、請求項1に記載の測定方法。
  3. 前記画像は、前記カートリッジの表面に対して対向する方向から取得され、
    前記撮像範囲は、回転による前記監視対象の円周状の移動経路上に配置されている、請求項1または2に記載の測定方法。
  4. 前記撮像範囲は、前記回転軸からの距離がL1以上L2以下(ただし、L2>L1)の範囲であり、
    前記監視対象は、前記カートリッジにおいて、前記回転軸からの距離がL1以上L2以下の範囲内に設けられている、請求項3に記載の測定方法。
  5. 前記監視対象は、前記カートリッジにおいて、前記回転軸からの距離が略等しい円弧状に複数配置されている、請求項3または4に記載の測定方法。
  6. 前記撮像範囲は、少なくとも測定処理中は固定されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の測定方法。
  7. 前記カートリッジを覆う開閉可能な蓋部に固定された前記撮像部により、前記画像を取得する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の測定方法。
  8. 前記複数のチャンバは、前記被検出物質と試薬とを混合するための第1チャンバと、前記被検出物質の担体が前記第1チャンバから前記通路を介して移送される第2チャンバとを含み、
    前記監視対象は、前記第1チャンバおよび前記通路を含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の測定方法。
  9. 前記第1チャンバの画像中における液体の面積に基づいて、前記第1チャンバ内の前記検体の量および前記第1チャンバ内の前記試薬の量の少なくとも一方に関する情報を取得する、請求項8に記載の測定方法。
  10. 前記カートリッジの回転により前記第1チャンバ内で前記被検出物質と前記試薬とを攪拌し、
    前記第1チャンバの前記画像における濃淡に基づいて、前記被検出物質と前記試薬との混合の均一性に関する情報を取得する、請求項8または9に記載の測定方法。
  11. 前記監視対象は、前記第1チャンバおよび前記第2チャンバを含み、
    前記第1チャンバおよび前記第2チャンバの各々の前記画像中における前記被検出物質を担持する担体の濃淡に基づいて、前記第1チャンバから前記第2チャンバに移送された前記担体の量に関する情報を取得する、請求項8〜10のいずれか1項に記載の測定方法。
  12. 前記複数のチャンバは、供給された前記検体を収容するための第3チャンバを含み、
    前記監視対象は、前記第3チャンバを含む、請求項1〜11のいずれか1項に記載の測定方法。
  13. 前記カートリッジを回転させることにより、前記第3チャンバ内の前記検体に含まれる液体成分と固体成分とを分離し、
    前記第3チャンバの前記画像における前記固体成分の面積に基づいて、分離状態および前記固体成分の量の少なくとも一方に関する情報を取得する、請求項12に記載の測定方法。
  14. 前記複数のチャンバは、前記第3チャンバ内で一定量を超えた余剰の前記検体を収容するための第4チャンバを含み、
    前記監視対象は、前記第4チャンバを含み、
    前記第4チャンバの前記画像に基づいて、前記第4チャンバ内の前記検体の有無に関する情報を取得する、請求項12または13に記載の測定方法。
  15. 取得した情報に基づいて、前記被検出物質の測定によって得られる測定結果の出力を制御する、請求項9、10、11または13に記載の測定方法。
  16. 前記取得した情報が異常を示す場合に、
    測定結果を出力することなく測定処理を中止する、
    異常が発生したことを示す情報を付加して測定結果を出力する、
    測定結果を補正して出力する、のいずれかを行う、請求項15に記載の測定方法。
  17. 前記カートリッジは、撮像により情報の読み取りが可能な識別子を含み、
    前記カートリッジの回転により、前記識別子を前記撮像範囲に移動させ、
    前記識別子の画像を取得することにより、前記識別子に記録された情報を読み取る、請求項1〜16のいずれか1項に記載の測定方法。
  18. 前記識別子は、前記カートリッジを用いて測定可能な測定項目を特定するための情報、前記カートリッジ内に収容された前記試薬に関する情報、および、前記カートリッジを特定するための情報、の少なくともいずれかを含む、請求項17に記載の測定方法。
  19. 前記カートリッジを回転させることにより、複数の前記監視対象を同一の前記撮像範囲内に移動させ、
    複数の前記監視対象を含む前記画像を取得する、請求項1〜18のいずれか1項に記載の測定方法。
  20. 前記検体に含まれる前記被検出物質は、磁性粒子との複合体とされる、請求項1〜19のいずれか1項に記載の測定方法。
  21. 前記撮像範囲と重なる位置に配置された磁石により前記磁性粒子を集め、
    前記カートリッジに対して、前記磁石とは反対側から前記監視対象の画像を取得する、請求項20に記載の測定方法。
  22. 一連の順番で行われる複数の処理を含む測定処理の過程で、前記監視対象における前記処理と、前記監視対象の前記画像の取得とを、同時にまたは交互に行う、請求項1〜21のいずれか1項に記載の測定方法。
  23. 前記カートリッジは、前記被検出物質に対する1回分の測定が可能な試薬を収容した収容部を備える、請求項1〜22のいずれか1項に記載の測定方法。
  24. 前記カートリッジを前記回転軸回りに回転させることにより、測定処理の少なくとも一部を実行する、請求項1〜23のいずれか1項に記載の測定方法。
  25. 検体に含まれる被検出物質と試薬との少なくとも一方を収容可能な複数のチャンバと、前記被検出物質を前記複数のチャンバ間で移送するための通路とが、検体の注入口から前記被検出物質の測定部位に至る経路を少なくとも構成するように形成されたカートリッジを、回転軸を中心に回転させる回転機構と、
    各々の前記チャンバおよび前記通路のいずれか1つに収容され、前記カートリッジの回転により測定位置に移動された前記被検出物質を測定する測定部と、
    々の前記チャンバおよび前記通路のうち複数の監視対象が、前記カートリッジの回転によって、順次、撮像範囲内に移動され、前記撮像範囲内に移動された複数の前記監視対象の画像をそれぞれ取得する撮像部と、を備える、測定装置。
  26. 前記測定部は、前記測定位置に移動された前記被検出物質に由来する光を測定する光検出器を含む、請求項25に記載の測定装置。
  27. 前記撮像部は、前記カートリッジの表面に対して対向する位置に設けられ、
    前記撮像範囲は、回転による前記監視対象の円周状の移動経路上に配置されている、請求項25または26に記載の測定装置。
  28. 前記撮像範囲は、前記カートリッジにおいて前記回転軸からの距離がL1以上L2以下(ただし、L2>L1)の範囲内に設けられた前記監視対象を含むように、前記回転軸からの距離がL1以上L2以下の範囲に設定されている、請求項27に記載の測定装置。
  29. 前記撮像範囲は、前記カートリッジにおいて、前記回転軸からの距離が略等しい円弧状に配置された複数の前記監視対象の移動経路上に配置されている、請求項27または28に記載の測定装置。
  30. 前記撮像部は、少なくとも測定処理中は固定されている、請求項25〜29のいずれか1項に記載の測定装置。
  31. 前記撮像部は、前記カートリッジを覆う開閉可能な蓋部に固定されている、請求項25〜30のいずれか1項に記載の測定装置。
  32. 前記複数のチャンバは、前記被検出物質と試薬とを混合するための第1チャンバと、前記被検出物質が前記第1チャンバから前記通路を介して移送される第2チャンバとを含み、
    前記監視対象は、前記第1チャンバおよび前記通路を含む、請求項25〜31のいずれか1項に記載の測定装置。
  33. 前記複数のチャンバは、供給された前記検体を収容するための第3チャンバを含み、
    前記監視対象は、前記第3チャンバを含む、請求項25〜32のいずれか1項に記載の測定装置。
  34. 前記回転機構は、前記カートリッジの回転により、前記カートリッジに設けられ撮像により情報の読み取りが可能な識別子を前記撮像範囲に移動させ、
    前記撮像部は、前記識別子の画像を取得することにより、前記識別子に記録された情報を読み取る、請求項25〜33のいずれか1項に記載の測定装置。
  35. 前記識別子は、前記カートリッジを用いて測定可能な測定項目を特定するための情報、前記カートリッジ内に収容された前記試薬に関する情報、および、前記カートリッジを特定するための情報、の少なくともいずれかを含む、請求項34に記載の測定装置。
  36. 前記回転機構は、前記カートリッジを回転させることにより、複数の前記監視対象を同一の前記撮像範囲内に移動させ、
    前記撮像部は、複数の前記監視対象を含む前記画像を取得する、請求項25〜35のいずれか1項に記載の測定装置。
  37. 前記検体に含まれる前記被検出物質は、磁性粒子との複合体とされる、請求項25〜36のいずれか1項に記載の測定装置。
  38. 前記撮像範囲と重なる位置に配置され、前記磁性粒子を集める磁石をさらに備え、
    前記撮像部は、前記カートリッジに対して、前記磁石とは反対側に配置されている、請求項37に記載の測定装置。
  39. 撮像された前記画像を外部の解析装置に送信し、解析結果を取得する通信部をさらに備える、請求項25〜38のいずれか1項に記載の測定装置。
  40. 撮像された前記画像を解析する解析部を備える、請求項25〜38のいずれか1項に記載の測定装置。
  41. 前記監視対象は、前記被検出物質と試薬とを混合するための第1チャンバを含み、
    前記解析部は、前記第1チャンバの画像中における液体の面積に基づいて、前記第1チャンバ内の前記検体の量および前記第1チャンバ内の前記試薬の量の少なくとも一方に関する情報を取得する、請求項40に記載の測定装置。
  42. 前記監視対象は、前記被検出物質と試薬とを混合するための第1チャンバを含み、
    前記回転機構は、前記カートリッジの回転により前記第1チャンバ内で前記被検出物質と前記試薬とを攪拌するように構成され、
    前記解析部は、前記第1チャンバの前記画像における濃淡に基づいて、前記被検出物質と前記試薬との混合の均一性に関する情報を取得する、請求項40または41に記載の測定装置。
  43. 前記監視対象は、前記被検出物質と試薬とを混合するための第1チャンバと、前記被検出物質を担持する担体が前記第1チャンバから前記通路を介して移送される第2チャンバとを含み、
    前記解析部は、前記第1チャンバおよび前記第2チャンバの各々の前記画像中における前記担体の濃淡に基づいて、前記第1チャンバから前記第2チャンバに移送された前記担体の量に関する情報を取得する、請求項40〜42のいずれか1項に記載の測定装置。
  44. 前記監視対象は、前記カートリッジに供給された前記検体を収容するための第3チャンバを含み、
    前記回転機構は、前記カートリッジを回転させることにより、前記第3チャンバ内の前記検体に含まれる液体成分と固体成分とを分離するように構成され、
    前記解析部は、前記第3チャンバの前記画像における前記固体成分の面積に基づいて、分離状態および前記固体成分の量の少なくとも一方に関する情報を取得する、請求項40〜43のいずれか1項に記載の測定装置。
  45. 前記監視対象は、前記第3チャンバ内で一定量を超えた余剰の前記検体を収容するための第4チャンバを含み、
    前記解析部は、前記第4チャンバの前記画像に基づいて、前記第4チャンバ内の前記検体の有無に関する情報を取得する、請求項44に記載の測定装置。
  46. 前記解析部により取得した情報に基づいて、前記被検出物質の測定によって得られる測定結果の出力を制御する制御部をさらに備える、請求項40〜45のいずれか1項に記載の測定装置。
  47. 前記制御部は、前記取得した情報が異常を示す場合に、
    測定結果を出力することなく測定処理を中止する、
    異常が発生したことを示す情報を付加して測定結果を出力する、
    測定結果を補正して出力する、のいずれかの制御を行う、請求項46に記載の測定装置。
  48. 一連の順番で行われる複数の処理を含む測定処理の過程で、前記撮像部は、前記監視対象の前記画像の取得を、前記監視対象における前記処理と同時にまたは交互に行う、請求項25〜47のいずれか1項に記載の測定装置。
  49. 前記回転機構は、前記カートリッジを、前記回転軸を中心に回転させることにより、測定処理の少なくとも一部を実行するように構成されている、請求項25〜48のいずれか1項に記載の測定装置。
  50. 検体に含まれる被検出物質と試薬との少なくとも一方を収容可能な複数のチャンバと、前記被検出物質を前記複数のチャンバ間で移送するための通路とが、検体の注入口から前記被検出物質の測定部位に至る経路を少なくとも構成するように形成されたカートリッジを用いて前記被検出物質を測定する方法であって、
    前記カートリッジを回転軸回りに回転させることにより、測定処理の少なくとも一部を実行し、
    前記カートリッジを前記回転軸回りに回転させることにより測定位置に移動された前記被検出物質を測定部により測定し、
    前記カートリッジを前記回転軸回りに回転させることにより、各々の前記チャンバおよび前記通路のうち複数の監視対象を、順次、情報取得部の監視位置に移動させ、
    前記測定処理中において、前記監視位置に移動された前記複数の監視対象の情報を、それぞれ前記情報取得部により取得する、測定方法。
  51. 検体に含まれる被検出物質と試薬との少なくとも一方を収容可能な複数のチャンバと、前記被検出物質を前記複数のチャンバ間で移送するための通路とが、検体の注入口から前記被検出物質の測定部位に至る経路を少なくとも構成するように形成されたカートリッジを、回転軸を中心に回転させることにより、測定処理の少なくとも一部を実行する回転機構と、
    各々の前記チャンバおよび前記通路のうちの複数の監視対象の情報を取得する情報取得部と、
    前記回転機構による前記カートリッジの回転により測定位置に移動された前記被検出物質を測定する測定部とを備え、
    前記情報取得部は、前記測定処理中において、複数の前記監視対象が、前記カートリッジの回転によって、順次、監視位置に移動され、前記監視位置に移動された複数の前記監視対象の情報をそれぞれ取得する、測定装置。
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