JP7319997B2 - 測定装置および測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、測定装置および測定方法に関する。

従来、弾性表面波センサ装置が知られている（特許文献１）。

特開２００８－２８６６０６号公報

このようなセンサでは、測定精度の向上が求められている。

本発明の一実施形態に係る測定装置は、特定の物質を検出するセンサと、物質の測定値とセンサの出力との関係を示す検量データを記憶した記憶部と、センサの出力に基づいて、検量データから物質の測定値を算出する計算部と、を備える。計算部は、センサの複数の第１出力を正規化した第１波形および検量データに含まれるセンサの複数の第２出力を正規化した複数の第２波形と第１波形とせいせいする。そして、計算部は、第１波形と複数の第２波形に基づいて、物質の測定値を算出する。

本発明の一実施形態に係る測定方法は、特定の物質を検出可能なセンサを準備する工程と、物質の測定値とセンサの出力との関係を示した検量データを準備する工程と、センサによって物質を検出する工程と、センサの複数の第１出力を正規化した第１波形を生成する工程と、検量データに含まれる測定値ごとのセンサの複数の第２出力を正規化して複数の第２波形を生成する工程と、第１波形および第２波形に基づいて、物質の測定値を算出する工程と、を備える。

本発明に係る測定装置および測定方法によれば、測定精度を向上させることができる。

図１は、一実施形態に係る測定装置を模式的に示す概略図である。 図２は、測定装置の概略を示すブロック図である。 図３は、測定装置の一部の平面図である。 図４は、図１に示した測定装置の一部の切断面線Ａ－Ａの断面図である。 図５Ａは、測定装置の測定結果をプロットした図である。 図５Ｂは、測定装置の測定結果を数学的に処理した数値をプロットした図である。 図６は、測定装置の処理の一例を示すフロー図である。

（測定装置）
（一実施形態）
以下、図面を適宜に用いて、本発明の一実施形態に係る測定装置１について説明する。

図１は、一実施形態に係る測定装置１の概略図である。測定装置１は、測定対象（検体）から特定の物質（第１物質）を標的として検出することができる。測定装置１は、第１物質を検出可能なセンサ２と、センサ２を制御する制御装置３とを備える。センサ２は、制御装置３に電気的に接続している。

本開示の測定装置１では、センサ２は外部端子２１を有しており、制御装置３は底面に接続端子３１が設けられた凹部３０を有している。そして、センサ２は、外部端子２１と接続端子３１が接続するように制御装置３の凹部３０内に配されている。

図２は、測定装置１の各機能部を示すブロック図である。センサ２は、上記の通り、第１物質を検出することができる。センサ２は、例えば、第１物質の検出に起因して変化する信号を制御装置３に出力することができる。なお、センサ２が出力する信号は、例えば、位相、周波数、電圧値、電流値、または重量値などの変数の情報を示している。すなわち、測定装置１において、センサ２の出力は、例えば、位相、周波数、電圧値、電流値、または重量値などの数値情報として扱われる。なお、数値情報には、ある変数の単なる大きさだけでなく、例えば、ある変数の単位時間当たりの大きさも含まれてよい。すなわち、数値情報には、ある変数の時間的変化も含まれてよい。なお、本開示において、センサ２の出力である数値情報を、単にセンサ２の出力と表現する場合がある。

本開示のセンサ２は、弾性表面波の位相変化に基づいて第１物質の検出を行なう表面弾性表面波センサである。この場合、センサ２の出力は、弾性表面波の位相差の変化量を示している。ここで、位相差とは、発信した弾性表面波の位相と受信した弾性表面波の位相の差であり、位相差の変化量とは、第１物質の検出によって、位相差がどの程度変化したかを表す値である。

センサ２は、第１物質の検出に応じた信号を出力することができる。センサ２は、例えば、表面弾性表面波、ＱＣＭ（Quartz Crystal Microbalance）、ＳＰＲ（Surface Plasmon Resonance）、およびＦＥＴ（Field Effect Transistor）などを利用するものであればよい。

図３は、センサ２の平面図である。センサ２は、基板２２と、基板２２上に位置した検出部２３と、基板２２上に検出部２３を挟むように配された一対の第１ＩＤＴ（Inter Digital Transducer）電極２５ａを備える。基板２２は、第１ＩＤＴ電極２５ａなどを支持することができる。検出部２３は、第１物質を検出することができる。一対の第１ＩＤＴ電極２５ａは、一対の第１ＩＤＴ電極２５ａ間に弾性表面波を発生させることができる。なお、センサ２は、従来周知の方法によって作製することができる。

基板２２は、圧電基板である。例えば、基板２２は、タンタル酸リチウム、水晶などの圧電性を有する単結晶を含む基板であればよい。

基板２２の表面の一部は、検出部２３として機能することができる。言い換えれば、検出部２３は、基板２２の表面の一部を構成する領域である。検出部２３（基板２２の表面の一部）には、第１物質と反応する物質（第２物質）が固定されている。検出部２３において、第１物質と第２物質とが反応することで、センサ２は、第１物質を検知することができる。そして、第１物質の検知に起因した信号が、センサ２から制御装置３へ出力される。

第１物質と第２物質との反応は、センサ２の出力に変化をもたらす反応であればよい。このような反応として、例えば、酸化還元反応、酵素反応、抗原抗体反応、化学吸着、分子間相互作用、またはイオン間相互作用などによって第１物質と第２物質とが結合する反応、あるいは酵素反応等によって新たな物質（第３物質）を生成する反応であってもよい。

検出部２３に固定される第２物質は、第１物質に応じて適宜選択すればよい。例えば、第１物質が検体中の特定のたんぱく質、ＤＮＡ、または細胞などである場合は、第２物質は、抗体、ペプチド、またはアプタマーなどを用いてもよい。また、例えば、第１物質が抗体である場合は、第２物質は抗原を用いてもよい。また、例えば、第１物質が、基質である場合は、第２物質は酵素を用いてもよい。

一対の第１ＩＤＴ電極２５ａは、一方から検出部２３に向かって伝搬する弾性表面波を発信し、他方で検出部２３を通過した弾性表面波を受信することができる。一対の第１ＩＤＴ電極２５ａは、例えば、金、クロムまたはチタンなどの金属材料で形成されていればよい。また、一対の第１ＩＤＴ電極２５ａは、単一の材料で構成された単層の電極、または複数の材料で構成された多層の電極であってもよい。

センサ２は、上記の構成を有することによって、第１物質を検出することができる。例えば、検出部２３において第１物質と第２物質とが反応することによって、検出部２３の表面の粘度または密度が変化し、検出部２３を通過する弾性表面波の位相が変化する。したがって、センサ２は、第１物質を検出することができる。

また、第１物質と第２物質の反応が大きく、粘度または密度の変化が大きいほど、位相変化量は大きくなる。言い換えれば、弾性表面波の位相変化量は、第１物質および第２物質に依存する。そのため、第１物質を検出するだけでなく、第１物質の含有量または濃度などを測定することができる。

基板２２の表面の他の一部は、参照部２４としてさらに機能することができる。言い換えれば、参照部２４は、基板２２の表面の一部を構成しつつ、検出部２３とは異なる領域である。また、センサ２は、基板２２上に、参照部２４を挟むように位置した、一対の第２ＩＤＴ電極２５ｂをさらに有している。一対の第２ＩＤＴ電極２５ｂは、一方から参照部２４に向かって伝搬する弾性表面波を発信し、他方で参照部２４を通過した弾性表面波を受信することができる。

参照部２４（基板２２の表面の一部）は、検出部２３と異なり、第２物質が固定されていない。すなわち、参照部２４では、上記の第１物質と第２物質の反応が起こらない。そのため、センサ２は、検出部２３で取得した信号から、参照部２４で取得した信号の差を取ることで、第１物質と第２物質の反応に起因する信号の変化を取得することができる。

図４は、図１の切断面線Ａ－Ａにおけるセンサ２の断面図である。センサ２は、流路部材２６をさらに有している。流路部材２６は、検体の通り道として機能することができる。流路部材２６は、流路部材２６の上面に開口し、検体を供給する供給口２７および検体を排出する排出口２８を有している。センサ２は、供給口２７から供給された検体が検出部２３に到達したとき、検出部２３で第１物質を検出し、その後、排出口２８から検体を排出する。

制御装置３は、測定装置１の制御を行なうことができる。制御装置３は、計算部３２と記憶部３３と、を有している。計算部３２は、測定中に随時センサ２から信号を受信し、出力の時間的変化を測定結果として取得することができる。ここで、本開示では、測定結果として得られた数値情報の集合を波形という。そして、波形を取得する、あるいは波形を生成するとは、数値情報の集合を単に取得すること、あるいは取得した数値情報をさらに数学的に変換して新たな数値情報の集合を取得することをいう。そして、計算部３２は、取得した波形に基づいて第１物質の測定値を算出することができる。記憶部３３は、計算部３２の演算のためのプログラムなどを記憶することができる。

制御装置３は、複数の半導体素子を有している。その結果、制御装置３は、制御装置３の各機能部を構成することができる。すなわち、制御装置３は、複数の半導体素子を集積して、少なくとも１つのＩＣ（Integrated Circuit）またはＬＳＩ（Large Scale Integration）などを形成することができる。または、制御装置３は、複数のＩＣまたはＬＳＩなどをさらに集積して少なくとも１つのユニットを形成することができる。したがって、制御装置３は、制御装置３が有する各機能部を構成することができる。本開示の制御装置３は、複数の半導体素子を集積して、計算部３２または記憶部３３などを構成している。

複数の半導体素子は、例えば、トランジスタまたはダイオードなどの能動素子、あるいはコンデンサなどの受動素子であればよい。なお、複数の半導体素子、およびそれらを集積して形成した集積回路などは、従来周知の方法によって形成することができる。

計算部３２は、具体的には、例えば、プロセッサを有している。プロセッサは、例えば、１以上のプロセッサ、コントローラ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）、デジタル信号処理装置、プログラマブルロジックデバイス、またはこれらのデバイスもしくは任意の校正の組み合わせ、または他の既知のデバイスもしくは校正の組み合わせを含んでよい。

記憶部３３は、具体的には、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）またはＲＯＭ（Read-Only Memory）を有している。記憶部３３には、ファームウェアが記憶されている。その結果、計算部３２のプロセッサは、記憶部３３のファームウェアに従って、１以上のデータ計算手続きまたは処理を実行することができる。

また、本開示の記憶部３３は、検量データを記憶することができる。検量データとは、センサ２が既知測定値を有する第１物質（標準物質）を測定して得られた、センサ２の出力と測定値との関係を指す。なお、記憶部３３は、複数の検量データを記憶することができる。複数の検量データは、同一物質の異なる測定値ごとに取得したデータであってもよいし、同一測定値の異なる物質ごとに取得したデータであってもよい。なお、以下において、第１物質の検出に用いたセンサ２の出力を第１出力とする。そして、標準物質の検出に用いたセンサ２の出力を第２出力とする。ここで、第１物質の検出に用いるセンサ２と標準物質の検出に用いるセンサ２は、構造的に同種の部品、部材によって構成されたセンサ２であればよい。すなわち、標準物質の検出に用いたセンサを、そのまま第１物質の検出に用いなくともよい。

ここで、測定値とは、例えば、第１物質の濃度または質量、あるいは第１物質と第２物質との反応速度、平衡定数、結合定数または特異性定数であってもよい。また、計算部３２は、算出した測定値に基づいて、第１物質の同定を行なってもよい。

本開示の計算部３２は、測定値として第１物質の濃度を算出する。以下、計算部３２が第１物質の濃度を算出する処理手順または測定方法について説明する。

図５Ａは、複数のセンサ（センサＡ、センサＢ、センサＣ）によって同一濃度の標準物質をそれぞれ測定した場合に得られる測定結果を、横軸を時間、縦軸を位相差としてプロットした図である。すなわち、測定時間が横軸、センサの出力が縦軸で示されている。図５Ｂは、図５Ａで示される複数の測定結果を正規化してプロットした図である。

従来、同じ濃度の第１物質を測定したとしても、センサごとに検出感度が異なることがあり、それぞれ異なる結果が得られていた。例えば、図５Ａに示すように、センサごとに取得する波形が異なる場合があり、測定装置の測定精度が低減していた。

これに対して、本発明に係る測定装置１は、特定の物質（第１物質）を検出するセンサ２と、第１物質の測定値とセンサの出力との関係を示す検量データを記憶した記憶部３３と、センサ２の出力に基づいて、検量データから第１物質の測定値を算出する計算部３２と、を備える。そして、計算部３２は、センサ２の複数の第１出力を正規化した波形（第１波形）を生成する。また、計算部３２は、検量データに含まれる測定値ごとに、例えば、濃度の異なる複数の標準物質ごとに取得したセンサの複数の第２出力を正規化した複数の波形（第２波形）を生成する。そして、計算部３２は、第１波形と第２波形に基づいて、第１物質の測定値を算出している。

その結果、本発明に係る測定装置１では、センサ２ごとの感度のバラつきの影響を低減することができ、測定精度を向上させることができる。

以下、測定装置１が行なう第１物質の濃度を算出する場合を例に、測定装置１の測定について詳述する。

図６は、測定装置１の処理手順を示す。なお、図６に示す処理は、センサ２に検体が供給された直後に開始してもよく、検体が供給された後であって任意の時間が経過した後に開始してもよい。

計算部３２は、まず標準物質の測定を行なう（工程Ｓ１０１）。工程Ｓ１０１では、複数の濃度の標準物質について測定を行なってもよい。記憶部３３は、工程Ｓ１０１で取得した出力（第２出力）とその濃度の関係（検量データ）を記憶する（工程Ｓ１０２）。

次に、計算部３２は、検体の測定を行なう（工程Ｓ１０３）。計算部３２は、工程Ｓ１０３で取得したセンサ２の複数の出力（第１出力）を正規化して第１波形を生成する（工程Ｓ１０４）。また、計算部３２は、検量データに含まれる出力（第２出力）を正規化して複数の第２波形を生成する（工程Ｓ１０５）。

次に、計算部３２は、第１波形と複数の第２波形とを比較し、複数の第２波形のうち第１波形に類似する第２波形を選択する（工程Ｓ１０６）。計算部３２は、選択した第２波形に対応する第１物質の濃度を測定値として算出する（工程Ｓ１０７）。

なお、工程Ｓ１０２において検量データを作成する場合に、正規化したセンサ２の出力を用いて検量データを作成してもよい。この場合、測定装置１は、工程Ｓ１０５を省略して上記処理フローを実施することができ、測定時間を短縮可能である。

ある濃度の第１物質と反応する第２物質の反応量は一定であるため、上記のようにセンサ２の出力を正規化することによって、同一濃度を測定した場合に得られるセンサ２ごとの出力差を低減することができる。したがって、測定装置１は、センサ２ごとの感度差を低減することができ、測定精度を向上することができる。

一実施形態において、センサ２の出力の正規化は、取得したセンサ２の出力のうち、所定の値で出力全体を割ることで行なう。所定の値とは、例えば、取得したセンサ２の出力が位相差の変化量であれば、この変化量の最大値または中央値であってもよい。なお、正規化の方法は、検出部２３の感度差に基づく影響を低減することが可能な演算であればよく、これに限られない。

ここで、計算部３２の第１波形と第２波形の類否判断について説明する。計算部３２は、例えば、第１波形および第２波形に基づいて算出した誤差または誤差のバラつきによって第１波形と第２波形の類否を判断してもよい。バラつきとは、例えば、標準偏差または標準誤差であってもよい。

計算部３２が第１波形と第２波形とが類似であると判断する誤差の範囲または誤差のバラつきの範囲は、測定対象または測定用途等に応じて任意の範囲で定められればよい。例えば、第１波形の最大出力と第２波形の最大出力との差が、第２波形の最大出力に対して１％以内であれば第１波形と第２波形とが類似であると判断すればよい。

したがって、この場合、計算部３２は、取得した第１波形に対して当該出力差が１％となる第２波形を選択することで、当該第２波形に対応する標準物質の濃度を第１物質の濃度として算出することができる。

また、当該出力差が１％以内となる第２波形が存在しない場合、例えば、計算部３２は、記憶した第２波形のうち、当該出力差が最も少なくなる第２波形と、次に少なくなる第２波形とを選択し、これらの２つの第２波形に対応する標準物質の濃度を算出してもよい。そして、計算部３２は、算出した２つの濃度間の範囲を第１物質の濃度範囲として算出してもよい。

また、計算部３２は、許容される誤差の範囲を設定せず、誤差または誤差のバラつきが最も小さい第２波形を選択し、第１物質の濃度を算出してもよい。

計算部３２は、所定の測定時間内における、第１波形および第２波形の接線の傾きに基づいて、第１波形と第２波形とが類似するか否かを判断してもよい。具体的には、計算部３２は、所定の測定時間内における、第１波形の接線の傾きと複数の第２波形の接線の傾きとの差または商を算出し、その差または商が所定の誤差範囲内に入る第２波形を選択し、第２波形の測定値を物質の測定値として出力してもよい。例えば、計算部３２は、測定開始から３０秒後における、第１波形と第２波形との接線の傾きの差または商に基づいて誤差を算出し、その誤差が許容される範囲内に入る場合に、第１波形と第２波形が類似すると判断してもよい。なお、誤差範囲は、必要な検出精度に応じて任意に定めればよい。例えば、誤差範囲は、プラスマイナス１％としてもよい。すなわち、例えば、算出した差または商が、第２波形の接線の傾きのプラスマイナス１％以内に含まれる場合に、計算部３２は、第１波形と第２波形が類似していると判断してもよい。

計算部３２は、所定の測定時間における、第１波形および第２波形を構成するそれぞれの値の差または商を算出し、類否を判断してもよい。具体的には、計算部３２は、所定の測定時間における第１波形を構成する値および第２波形を構成する値の差または商を算出し、その差または商が所定の誤差範囲内に入る第２波形を選択し、第２波形の測定値を物質の測定値を算出してもよい。例えば、計算部３２は、測定開始から３０秒後における、第１波形および第２波形それぞれの値の差または商を算出し、その差または商が所定の誤差範囲内に入る場合に、第１波形と第２波形が類似すると判断してもよい。なお、誤差範囲は、必要な検出精度に応じて任意に定めればよい。例えば、誤差範囲は、プラスマイナス１％としてもよい。すなわち、例えば、算出した差または商が、第２波形の値のプラスマイナス１％以内に含まれる場合に、計算部３２は、第１波形と第２波形が類似していると判断してもよい。

なお、第１波形を構成する値とは、波形を構成する集合した数値情報うちの１つを指し、例えば、図５Ｂの縦軸（Phase Shift）に示される数値で表される。第２波形を構成する値も、第１波形を構成する値と同様に解釈されてよい。

計算部３２は、複数の測定時間において算出した、第１波形および第２波形それぞれの複数の接線の傾きから算出した誤差のバラつきに基づいて、類否を判断してもよい。具体的には、例えば、計算部３２は、測定開始から３０秒後、６０秒後、９０秒後における、第１波形および第２波形それぞれの接線の傾き差または商を算出し、これらが所定の誤差のバラつき（誤差範囲）内に入る場合、第１波形と第２波形が類似していると判断してもよい。なお、誤差範囲は、必要な検出精度に応じて任意に定めればよい。例えば、誤差範囲は、プラスマイナス１％としてもよい。すなわち、例えば、算出した差または商が、第２波形を構成する値の和のプラスマイナス１％以内に含まれる場合に、計算部３２は、第１波形と第２波形が類似していると判断してもよい。

計算部３２は、複数の測定時間において算出した、第１波形および第２波形を構成する複数の値から算出した誤差のバラつきに基づいて、類否を判断してもよい。例えば、計算部３２は、測定開始から３０秒後、６０秒後、９０秒後における、第１波形および第２波形それぞれの値の差または商を算出し、これらが所定の誤差のバラつき（誤差範囲）内に入る場合、第１波形と第２波形が類似していると、類否を判断してもよい。なお、誤差範囲は、必要な検出精度に応じて任意に定めればよい。例えば、誤差範囲は、プラスマイナス１％としてもよい。すなわち、例えば、算出した差または商が、第２波形を構成する値の和のプラスマイナス１％以内に含まれる場合に、計算部３２は、第１波形と第２波形が類似していると判断してもよい。

計算部３２は、任意の測定時間の範囲における、第１波形および第２波形の面積の差または商を算出し、類否を判断してもよい。ここで面積とは、ある時間範囲における波形を構成する値の和をいう。したがって、計算部３２は、所定の測定時間内における、第１波形を構成する複数の値の和および第２波形を構成する複数の値の和の差または商を算出し、その差または商が所定の誤差範囲内に入る第２波形を選択し、第２波形の測定値を物質の測定値を算出してもよい。例えば、計算部３２は、測定開始から１０秒後～２０秒後までの範囲、および４０後～５０秒後までの範囲において、それぞれの波形の面積を算出し、これらの面積の差または商を算出し、その誤差が許容される範囲内に入る場合に、第１波形と第２波形が類似すると類否を判断してもよい。なお、誤差範囲は、必要な検出精度に応じて任意に定めればよい。例えば、誤差範囲は、プラスマイナス１％としてもよい。すなわち、例えば、算出した差または商が、第２波形を構成する値の和のプラスマイナス１％以内に含まれる場合に、計算部３２は、第１波形と第２波形が類似していると判断してもよい。

計算部３２は、任意の２つの測定時間の範囲における第１波形および第２波形の面積の面積比を算出し、第１波形の面積比と第２波形の面積比とに基づいて類否を判断してもよい。例えば、計算部３２は、第１波形および第２波形のそれぞれについて、測定開始から１０秒後～２０秒後の範囲の面積（第１面積）および４０秒後～５０秒後の範囲の面積（第２面積）を算出する。計算部３２は、第１波形の第１面積と第２面積の比と、第２波形の第１面積と第２面積の比との差または商を算出し、その差または商が所定の誤差範囲内に入る場合に、第１波形と第２波形が類似すると類否を判断してもよい。なお、誤差範囲は、必要な検出精度に応じて任意に定めればよい。例えば、誤差範囲は、プラスマイナス１％としてもよい。すなわち、例えば、算出した差または商が、第２波形面積比のプラスマイナス１％以内に含まれる場合に、計算部３２は、第１波形と第２波形が類似していると判断してもよい。

以上の記載では、本開示を明瞭に開示するためにいくつかの実施形態に関し説明してきた。しかし、添付の請求項は、上記実施形態に限定されるべきものでなく、本明細書に示した基礎的事項の範囲内で当該技術分野の当業者が創作しうるすべての変形例および代替可能な構成を具現化するように構成されるべきである。また、いくつかの実施形態に示した各要件は、自由に組み合わせが可能である。例えば、上述の実施形態の各構成要素・工程を適宜組み合わせて、測定装置、測定方法またはプログラムを構成してもよい。

例えば、上記の実施形態では、検出部２３が１つの場合を例に説明したが、本発明はこの場合に限られない。例えば、センサは、検出部を２つ以上有していてもよい。これによれば、複数の種類の標的物質の測定を行なうことが可能となる。

また、センサ２は、使い捨てのカートリッジであってもよい。これによれば、測定後にセンサ２を洗浄する工程が不要となり、不十分な洗浄による測定結果への影響を排除することが可能となる。

また、上記の実施形態では、測定した標準物質の出力に基づいて検量データを取得する例を示したが、第１物質の濃度を算出可能なデータであれば、本発明はこの場合に限られない。例えば、検量データは、理論的または統計的にセンサ２の出力と第１物質の濃度との関係が明らかである場合は、理論値または統計値に基づくデータであってもよく、必ずしも実測値のデータを用いなくてもよい。

また、上記の実施形態では、記憶部３３は、標準物質を測定して得られた波形と、標準物質の濃度との関係を検量データとして記憶するが、本発明はこの場合に限られない。例えば、計算部３２は、測定していない濃度に対応する波形を、測定した濃度に対応する波形から推定して作成してもよい。この場合、記憶部３３は、測定していない濃度に対応する波形を補間した検量データを記憶することができる。

例えば、濃度Ｘと濃度Ｚの標準物質を測定し、濃度Ｘ－Ｚ間の濃度Ｙに対応する波形を補間する場合について、以下に示す式（１）および式（２）を用いて説明する。なお、この場合、濃度Ｘは濃度Ｚよりも小さい濃度とする。

まず、計算部３２は、測定した濃度Ｘ、Ｚと、それぞれ対応する波形の最大出力とから検量線を作成し、補間する濃度Ｙに対応する波形の最大出力（ｙ）を算出する。なお、検量線を作成する際は、複数の濃度に基づいて作成してもよい。次に、計算部３２は、濃度Ｚに対応する波形と濃度Ｙに対応する波形の最大出力差（ｚ－ｙ）を、濃度Ｘの波形の出力全体Ｓに乗じたものと、濃度Ｙに対応する波形と濃度Ｘに対応する波形の最大出力差（ｙ－ｘ）を、濃度Ｚの波形の出力全体Ｔに乗じたものを足し合わせ出力Ｕを算出する（式１）。計算部３２は、算出した出力Ｕを、濃度Ｘに対応する波形と濃度Ｚに対応する波形の最大出力差（ｚ－ｘ）で除することで出力Ｖを算出する（式２）。計算部３２は、式２で求めた出力Ｖを時間的変化として表すことで、濃度Ｙに対応する波形を作成する。記憶部３３は、このようにして作成した波形を記憶することで、濃度Ｘ－Ｚ間の濃度Ｙに対応する波形を補間した検量データを記憶することができる。

Ｓ×（ｚ-ｙ）＋Ｔ×（ｙ-ｘ）＝Ｕ ・・・（式１）
Ｕ÷（ｚ-ｘ）＝Ｖ ・・・（式２）
また、上記の実施形態では、検量データの作成と検体の測定とを同一のフローで行なうことができるが、本発明はこの場合に限られない。例えば、検量データは、検体の測定を開始する前に記憶部３３に記憶されていればよい。したがって、検量データの作成と記憶は、必ずしも検体の測定と同一のフローで行わなくてもよく、計算部３２は、記憶部３３に予め記憶した検量データを用いて第１物質の濃度の算出を行なうことができる。

なお、この場合、測定装置１は、図６で示した処理フローのうち、工程Ｓ１０３から開始することができるため、測定時間を短縮することができ、また、不安定な検体を測定する場合であっても、検体の劣化による測定結果への影響を低減することができる。また、測定装置１は、標準物質の測定工程と検体の測定工程との間に、センサ２を洗浄する工程等をはさむ必要がなくなるため、検体の測定をより簡便に行なうことができる。

また、上記の実施形態では、検出部２３が基板２２の表面の一部である例を説明したが、本発明はこの場合に限られない。例えば、基板２２の一部の表面上に、例えばＴｉ－Ａｕ、Ｃｒ－Ａｕなどの金属膜または有機ポリマーなどを設けて、検出部２３としてもよい。なお、この場合には、第２物質は、金属膜などの表面に固定されてもよい。

（測定方法）
なお、上記の測定装置１において実行される各工程は、測定方法の発明として解釈されてもよい。

具体的には、本発明の一実施形態に係る測定方法は、特定の物質を検出可能なセンサを準備する工程と、物質の測定値とセンサの第１出力との関係を示した検量データを準備する工程と、センサによって物質を検出する工程と、センサの複数の第１出力を正規化した第１波形を生成する工程と、検量データに含まれる測定値ごとのセンサの複数の第２出力を正規化して複数の第２波形を生成する工程と、第１波形および第２波形に基づいて、物質の測定値を算出する工程と、を備えている。その結果、当該測定方法は、測定精度を向上させることができる。

また、上記測定方法において、第１波形は、出力の値を所定の値で割ることによって生成してもよい。

また、上記測定方法において、所定の値は、第１波形の最大値であってもよい。

また、上記測定方法において、所定の値は、第１波形の中央値であってもよい。

また、上記測定方法の物質の測定値を算出する工程において、物質の測定値は、所定の測定時間における、第１波形および第２波形の各接線の傾きに基づいて算出してもよい。具体的には、物質の測定値を算出する工程において、所定の測定時間における、第１波形の接線の傾きと複数の第２波形の接線の傾きとの差または商を算出し、その差または商が所定の誤差範囲内に入る第２波形を選択し、第２波形の測定値を物質の測定値として出力してもよい。

また、上記測定方法の物質の測定値を算出する工程において、物質の測定値は、所定の測定時間における、第１波形および第２波形のそれぞれの値に基づいて算出してもよい。具体的には、物質の測定値を算出する工程において、所定の測定時間における第１波形を構成する値および第２波形を構成する値の差または商を算出し、その差または商が所定の誤差範囲内に入る第２波形を選択し、第２波形の測定値を物質の測定値を算出してもよい。

また、上記測定方法の物質の測定値を算出する工程において、複数の所定の測定時間における、第１波形を構成する複数の値の和および第２波形を構成する複数の値の和に基づいて、物質の測定値を算出してもよい。具体的には、物質の測定値を算出する工程において、複数の所定の測定時間における、第１波形を構成する複数の値の和および第２波形を構成する複数の値の和の差または商を算出し、その差または商が所定の誤差範囲内に入る第２波形を選択し、第２波形の測定値を物質の測定値を算出してもよい。

また、上記の測定装置１において実行される各工程は、電子機器において各工程を実行させるプログラムの制御方法の発明として解釈されてもよい。

１ 測定装置
２ センサ
２１ 外部端子
２２ 基板
２３ 検出部
２４ 参照部
２５ａ 第１ＩＤＴ電極
２５ｂ 第２ＩＤＴ電極
２６ 流路部材
２７ 供給口
２８ 排出口
３ 制御装置
３０ 凹部
３１ 接続端子
３２ 計算部
３３ 記憶部

Claims (18)

1. 特定の物質を検出するセンサと、
   前記物質の測定値とセンサの出力との関係を示す検量データを記憶した記憶部と、
   前記センサの出力に基づいて、前記検量データから前記物質の測定値を算出する計算部と、を備え、
   前記計算部は、前記物質の検出に用いた前記センサの出力の時間的変化を示す複数の第１出力を正規化した第１波形および前記検量データに含まれる前記測定値ごとのセンサの出力の時間的変化を示す複数の第２出力を正規化した複数の第２波形を生成し、所定の測定時間における前記第１波形を構成する値および前記第２波形を構成する値の差または商に基づいて、複数の前記第２波形のうち前記第１波形に類似する第２波形を選択し、選択した第２波形に基づいて、前記物質の測定値を算出する、測定装置。
2. 特定の物質を検出するセンサと、
   前記物質の測定値とセンサの出力との関係を示す検量データを記憶した記憶部と、
   前記センサの出力に基づいて、前記検量データから前記物質の測定値を算出する計算部と、を備え、
   前記計算部は、前記物質の検出に用いた前記センサの出力の時間的変化を示す複数の第１出力を正規化した第１波形および前記検量データに含まれる前記測定値ごとのセンサの出力の時間的変化を示す複数の第２出力を正規化した複数の第２波形を生成し、所定の測定時間内における、前記第１波形を構成する複数の値の和および前記第２波形を構成する複数の値の和に基づいて、複数の前記第２波形のうち前記第１波形に類似する第２波形を選択し、選択した第２波形に基づいて、前記物質の測定値を算出する、測定装置。
3. 請求項１または２に記載の測定装置において、
   前記計算部は、所定の測定時間内における、前記第１波形の接線の傾きおよび複数前記第２波形の接線の傾きに基づいて、複数の前記第２波形のうち前記第１波形に類似する第２波形を選択し、選択した第２波形に基づいて、前記物質の測定値を算出する、測定装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の測定装置において、
   前記計算部は、所定の測定時間内における、前記第１波形の接線の傾きと複数の前記第２波形の接線の傾きとの差または商を算出し、前記差または商が所定の誤差範囲内に入る前記第２波形を選択し、前記第２波形の前記測定値を前記物質の測定値として出力する、測定装置。
5. 請求項１に記載の測定装置において、
   前記計算部は、所定の測定時間における前記第１波形を構成する値および前記第２波形を構成する値の差または商を算出し、前記差または商が所定の誤差範囲内に入る前記第２波形を選択し、前記第２波形の前記測定値を前記物質の測定値を算出する、測定装置。
6. 請求項２に記載の測定装置において、
   前記計算部は、所定の測定時間内における、前記第１波形を構成する複数の値の和および前記第２波形を構成する複数の値の和の差または商を算出し、前記差または商が所定の誤差範囲内に入る前記第２波形を選択し、前記第２波形の前記測定値を前記物質の測定値を算出する、測定装置。
7. 請求項１～６のいずれか一項に記載の測定装置において、
   前記第１波形は、前記センサの前記複数の第１出力の値を所定の値で割ることによって生成する、測定装置。
8. 請求項７に記載の測定装置において、
   前記所定の値は、前記複数の第１出力のうちの最大値である、測定装置。
9. 請求項７に記載の測定装置において、
   前記所定の値は、前記複数の第１出力のうちの中央値である、測定装置。
10. 特定の物質を検出可能なセンサを準備する工程と、
    前記物質の測定値と前記センサの出力との関係を示した検量データを準備する工程と、
    前記センサによって前記物質を検出する工程と、
    前記物質の検出に用いた前記センサの出力の時間的変化を示す複数の第１出力を正規化した第１波形を生成する工程と、
    前記検量データに含まれる前記測定値ごとの前記センサの出力の時間的変化を示す複数の第２出力を正規化して複数の第２波形を生成する工程と、
    複数の前記第２波形のうち前記第１波形に類似する第２波形を選択し、選択した第２波形に基づいて、前記物質の測定値を算出する工程と、を備え、
    前記物質の測定値を算出する工程において、所定の測定時間における、前記第１波形および前記第２波形のそれぞれの値に基づいて、複数の前記第２波形のうち前記第１波形に類似する第２波形を選択し、選択した第２波形に基づいて、前記物質の測定値を算出する測定方法。
11. 特定の物質を検出可能なセンサを準備する工程と、
    前記物質の測定値と前記センサの出力との関係を示した検量データを準備する工程と、
    前記センサによって前記物質を検出する工程と、
    前記物質の検出に用いた前記センサの出力の時間的変化を示す複数の第１出力を正規化した第１波形を生成する工程と、
    前記検量データに含まれる前記測定値ごとの前記センサの出力の時間的変化を示す複数の第２出力を正規化して複数の第２波形を生成する工程と、
    複数の前記第２波形のうち前記第１波形に類似する第２波形を選択し、選択した第２波形に基づいて、前記物質の測定値を算出する工程と、を備え、
    前記物質の測定値を算出する工程において、複数の所定の測定時間における、前記第１波形を構成する複数の値の和および前記第２波形を構成する複数の値の和に基づいて、複数の前記第２波形のうち前記第１波形に類似する第２波形を選択し、選択した第２波形に基づいて、前記物質の測定値を算出する、測定方法。
12. 請求項１０または１１に記載の測定方法において、
    前記物質の測定値を算出する工程において、所定の測定時間における、前記第１波形および前記第２波形の各接線の傾きに基づいて、複数の前記第２波形のうち前記第１波形に類似する第２波形を選択し、選択した第２波形に基づいて、前記物質の測定値を算出する、測定方法。
13. 請求項１２に記載の測定方法において、
    前記物質の測定値を算出する工程において、所定の測定時間における、前記第１波形の接線の傾きと複数の前記第２波形の接線の傾きとの差または商を算出し、前記差または商が所定の誤差範囲内に入る前記第２波形を選択し、前記第２波形の前記測定値を前記物質の測定値として出力する、測定方法。
14. 請求項１０に記載の測定方法であって、
    前記物質の測定値を算出する工程において、所定の測定時間における前記第１波形を構成する値および前記第２波形を構成する値の差または商を算出し、前記差または商が所定の誤差範囲内に入る前記第２波形を選択し、前記第２波形の前記測定値を前記物質の測定値を算出する、測定方法。
15. 請求項１１に記載の測定方法であって、
    前記物質の測定値を算出する工程において、複数の所定の測定時間における、前記第１波形を構成する複数の値の和および前記第２波形を構成する複数の値の和の差または商を算出し、前記差または商が所定の誤差範囲内に入る前記第２波形を選択し、前記第２波形の前記測定値を前記物質の測定値を算出する、測定方法。
16. 請求項１０～１５のいずれか一項に記載の測定方法において、
    前記第１波形は、前記出力の値を所定の値で割ることによって生成する、測定方法。
17. 請求項１６に記載の測定方法において、
    前記所定の値は、前記第１波形の最大値である、測定方法。
18. 請求項１６に記載の測定方法において、
    前記所定の値は、第１波形の中央値である、測定方法。

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