WO2020110788A1 - Measurement device and measurement method - Google Patents
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Abstract
Provided are a measurement device, and the like, capable of reducing the influence of sensor sensitivity difference. This measurement device comprises a sensor capable of detecting a substance to be detected in a sample using a signal change resulting from the substance to be detected, a storage unit having stored thereon a reference signal change that has been acquired using a sensor having a similar configuration to the sensor and has resulted from a correction substance which is to be used for sensor calibration and has a specific known measurement value, and a calculation unit for deriving a measurement value for the substance to be detected from the signal change and reference signal change. The calculation unit calculates a correction value on the basis of the reference signal change and a first signal change that has resulted from the correction substance; calculates a third signal change by using the correction value to correct a second signal change that has resulted from the substance to be detected; and then derives a measured value from the third signal change.
Description
本発明は、測定装置および測定方法に関する。
The present invention relates to a measuring device and a measuring method.
従来、弾性表面波センサ装置が知られている（特許文献１）。
Conventionally, a surface acoustic wave sensor device is known (Patent Document 1).
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。
In such a sensor, improvement of measurement accuracy is required.
本発明の一実施形態に係る測定装置は、検体中の検出対象に起因する信号変化によって、前記検出対象を検出可能なセンサと、前記センサと同様の構成を有するセンサによって取得した、前記センサの校正に使用し既知の特定の測定値を有する補正体に起因した基準信号変化を記憶した記憶部と、前記信号変化および前記基準信号変化に基づいて、前記検出対象の前記測定値を導出する計算部と、を備える。そして、前記計算部は、前記基準信号変化と、補正体に起因した第１信号変化と、に基づいて補正値を算出し、かつ前記検出対象に起因した第２信号変化から前記補正値で補正した第３信号変化を算出した後、前記第３信号変化に基づいて前記測定値を導出する。
A measuring device according to an embodiment of the present invention, by a signal change caused by a detection target in a sample, a sensor capable of detecting the detection target, and obtained by a sensor having the same configuration as the sensor, A storage unit that stores a reference signal change caused by a correction body having a known specific measurement value that is used for calibration, and a calculation that derives the measurement value of the detection target based on the signal change and the reference signal change And a section. Then, the calculation unit calculates a correction value based on the reference signal change and the first signal change caused by the correction body, and corrects the second signal change caused by the detection target with the correction value. After calculating the third signal change, the measured value is derived based on the third signal change.
本発明の一実施形態に係る測定方法は、検体中の検出対象に起因する信号変化によって、前記検出対象を検出可能なセンサを準備する工程と、前記センサと同様の構成を有するセンサによって取得した、前記センサの校正に使用し既知の特定の測定値を有する補正体に起因した基準信号変化を記憶する工程と、補正体に起因した第１信号変化を取得する工程と、前記基準信号変化と前記第１信号変化とに基づいて補正値を算出する工程と、前記検出対象に起因した第２信号変化を取得する工程と、前記第２信号変化を前記補正値で補正し第３信号変化を取得する工程と、前記第３信号変化に基づいて前記検体に含まれる前記検出対象の測定値を導出する工程と、を備える。
A measurement method according to an embodiment of the present invention is obtained by a step of preparing a sensor capable of detecting the detection target by a signal change caused by the detection target in a sample, and a sensor having the same configuration as the sensor. Storing a reference signal change due to a corrector having a known specific measurement value used for calibration of the sensor; obtaining a first signal change due to the corrector; and the reference signal change. Calculating a correction value based on the first signal change, obtaining a second signal change caused by the detection target, correcting the second signal change with the correction value, and obtaining a third signal change. And a step of deriving a measurement value of the detection target contained in the sample based on the third signal change.
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。
According to the measuring device and the measuring method of the present invention, the measurement accuracy can be improved.
（測定装置）
（一実施形態）
以下、図面を参照しつつ、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。 (measuring device)
(One embodiment)
Hereinafter, ameasurement apparatus 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
（一実施形態）
以下、図面を参照しつつ、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。 (measuring device)
(One embodiment)
Hereinafter, a
図１に、一実施形態に係る測定装置１の概略を示す。また、図２に、図１で示した測定装置１が有する各機能部を示す。
FIG. 1 shows an outline of a measuring device 1 according to one embodiment. Further, FIG. 2 shows each functional unit included in the measuring apparatus 1 shown in FIG.
測定装置１は、検出したい特定の物質（検出対象）を含む測定対象（検体）から、検出対象を検出することができる。測定装置１は、検出対象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。その結果、測定装置１は、センサ２で取得した信号変化を、制御装置３によって、予め準備した検量データと比較することによって、検出対象の特定の測定値を測定することができる。
The measuring device 1 can detect a detection target from a measurement target (sample) containing a specific substance (detection target) to be detected. The measuring device 1 includes a sensor 2 that can detect a detection target, and a control device 3 that controls the sensor 2. As a result, the measuring device 1 can measure the specific measurement value of the detection target by comparing the signal change acquired by the sensor 2 with the calibration data prepared in advance by the control device 3.
なお、測定値とは、例えば、検出対象の濃度または質量、あるいは検出対象と反応物質との反応速度、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、導出した測定値に基づいて、検出対象の同定を行なってもよい。なお、予め準備する検量データが測定したい測定値に関連するものであれば、任意の測定値を測定することができる。
The measured value may be, for example, the concentration or mass of the detection target, or the reaction rate, equilibrium constant, binding constant or specificity constant between the detection target and the reactant. Further, the calculation unit 32 may identify the detection target based on the derived measurement value. If the calibration data prepared in advance is related to the measurement value to be measured, any measurement value can be measured.
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。その結果、センサ２は、制御装置３に電気的に接続している。
In the measurement device 1 of the present disclosure, the sensor 2 has the external terminal 21, and the control device 3 has the concave portion 30 provided with the connection terminal 31 on the bottom surface. The sensor 2 is arranged in the recess 30 of the control device 3 so that the external terminal 21 and the connection terminal 31 are connected. As a result, the sensor 2 is electrically connected to the control device 3.
センサ２は、検体中の検出対象に起因する信号変化によって、検出対象を検出することができる。すなわち、センサ２は、検出対象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。そして、測定装置１は、センサ２で取得した信号変化を、予め準備した検量データと比較することによって、測定値を導出することができる。
The sensor 2 can detect the detection target by the signal change caused by the detection target in the sample. That is, the sensor 2 can output a signal that changes due to the detection target to the control device 3. Then, the measuring apparatus 1 can derive the measurement value by comparing the signal change acquired by the sensor 2 with the calibration data prepared in advance.
なお、センサ２が出力する信号の変化は、例えば、位相変化、周波数変化、電圧値変化、電流値変化、または重量値変化などであればよい。
The change in the signal output by the sensor 2 may be, for example, a phase change, a frequency change, a voltage value change, a current value change, or a weight value change.
本開示のセンサ２は、弾性表面波の信号変化に基づいて検出対象の検出を行なう弾性表面波センサである。この場合、信号変化は、位相変化である。具体的には、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、検出対象の検出によって、位相差がどの程度変化したかを表す値である。
The sensor 2 of the present disclosure is a surface acoustic wave sensor that detects a detection target based on a signal change of the surface acoustic wave. In this case, the signal change is a phase change. Specifically, the output of the sensor 2 indicates the amount of change in the phase difference of the surface acoustic wave. Here, the phase difference is the difference between the phase of the transmitted surface acoustic wave and the phase of the received surface acoustic wave, and the amount of change in the phase difference is how much the phase difference changes due to the detection of the detection target. Is a value that represents.
センサ２は、検出対象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、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。
The sensor 2 can output a signal according to the detection of the detection target. The sensor 2 may be, for example, one that uses a surface acoustic wave, a QCM (Quartz Crystal Microbalance), an SPR (Surface Plasmon Resonance), an FET (Field Effect Transistor), and the like.
図３に、センサ２の平面図を示す。
FIG. 3 shows a plan view of the sensor 2.
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ＩＤＴ（Inter Digital Transducer）電極２４を備える。基板２２は、ＩＤＴ電極２４などを支持することができる。検出部２３は、検出対象と反応することができる。一対のＩＤＴ電極２４は、一対のＩＤＴ電極２４間に弾性表面波を発生させることができる。
The sensor 2 includes a substrate 22, a detection unit 23 located on the substrate 22, and a pair of IDT (Inter Digital Transducer) electrodes 24 arranged on the substrate 22 so as to sandwich the detection unit 23. The substrate 22 can support the IDT electrode 24 and the like. The detection unit 23 can react with a detection target. The pair of IDT electrodes 24 can generate a surface acoustic wave between the pair of IDT electrodes 24.
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。
Note that the sensor 2 can be manufactured by a conventionally known method.
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。
The substrate 22 is a piezoelectric substrate. For example, the substrate 22 may be a substrate including a single crystal having a piezoelectric property such as lithium tantalate and quartz.
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、検出対象と反応する物質（反応物質）が固定されている。検出部２３において、検出対象と反応物質とが反応することで、センサ２は、検出対象を検出することができる。そして、検出対象との反応に起因した信号が、センサ２から制御装置３へ出力される。
A part of the surface of the substrate 22 can function as the detection unit 23. In other words, the detection unit 23 is a region that constitutes a part of the surface of the substrate 22. A substance (reactive substance) that reacts with the detection target is fixed to the detection unit 23 (a part of the surface of the substrate 22). In the detection unit 23, the detection target reacts with the reactive substance, so that the sensor 2 can detect the detection target. Then, a signal caused by the reaction with the detection target is output from the sensor 2 to the control device 3.
検出対象と反応物質との反応は、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検出対象と反応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を生成する反応が挙げられる。
The reaction between the detection target and the reaction substance may be any reaction that changes the output of the sensor 2. Such reactions include, for example, a redox reaction, an enzymatic reaction, an antigen-antibody reaction, chemisorption, an intermolecular interaction, an interionic interaction, or the like in which a detection target and a reactant are bound to each other, or an enzymatic reaction An example is a reaction that produces a new substance.
検出部２３に固定される反応物質は、検出対象に応じて適宜選択すればよい。例えば、検出対象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、反応物質は、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、検出対象が抗体である場合は、反応物質は抗原を用いてもよい。また、例えば、検出対象が、基質である場合は、反応物質は酵素を用いてもよい。
The reaction substance fixed to the detection unit 23 may be appropriately selected according to the detection target. For example, when the detection target is a specific protein, DNA, cell or the like in the sample, the reaction substance may be an antibody, a peptide, an aptamer or the like. In addition, for example, when the detection target is an antibody, an antigen may be used as the reaction substance. Further, for example, when the detection target is a substrate, an enzyme may be used as the reaction substance.
一対のＩＤＴ電極２４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ＩＤＴ電極２４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ＩＤＴ電極２４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。
The pair of IDT electrodes 24 can emit a surface acoustic wave propagating from one side toward the detection unit 23 and can receive the surface acoustic wave passing through the detection unit 23 on the other side. The pair of IDT electrodes 24 may be made of a metal material such as gold, chromium or titanium. Further, the pair of IDT electrodes 24 may be single-layer electrodes made of a single material or multilayer electrodes made of a plurality of materials.
センサ２は、上記の構成を有することによって、検出対象を検出することができる。つまり、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ことで、検出対象を検出することができる。具体的には、センサ２は、検出部２３において検出対象と反応物質とが反応することで、検出対象を検出することができる。
The sensor 2 can detect the detection target by having the above configuration. That is, the viscosity or density of the surface of the detection unit 23 changes, and the phase of the surface acoustic wave passing through the detection unit 23 changes, so that the detection target can be detected. Specifically, the sensor 2 can detect the detection target by reacting the detection target and the reactive substance in the detection unit 23.
また、検出対象と反応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、位相変化は大きくなる。言い換えれば、弾性表面波の位相変化は、検出対象および反応物質に依存する。そのため、検出対象を検出するだけでなく、検出対象の含有量または濃度などを測定することができる。
Also, the greater the reaction between the detection target and the reactant and the greater the change in viscosity or density, the greater the phase change. In other words, the phase change of the surface acoustic wave depends on the detection target and the reactant. Therefore, not only the detection target can be detected, but also the content or concentration of the detection target can be measured.
図４に、図１の切断面線Ａ－Ａにおけるセンサ２の断面図を示す。
FIG. 4 shows a sectional view of the sensor 2 taken along the section line AA in FIG.
センサ２は、流路部材２５をさらに有している。流路部材２５は、検体の通り道として機能することができる。流路部材２５は、流路部材２５の上面に開口し、検体を供給する供給口２６および検体を排出する排出口２７を有している。センサ２は、供給口２６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で検出対象を検出し、その後、排出口２７から検体を排出する。
The sensor 2 further has a flow path member 25. The flow path member 25 can function as a passage for the sample. The flow path member 25 has an opening on the upper surface of the flow path member 25, and has a supply port 26 for supplying the sample and a discharge port 27 for discharging the sample. When the sample supplied from the supply port 26 reaches the detection unit 23, the sensor 2 detects the detection target by the detection unit 23, and then discharges the sample from the discharge port 27.
測定装置１は、例えばポンプによる押圧または毛管現象によって、流路部材２５中で検体を流すことができる。検体が固体または流動性が低い物質である場合、測定装置１は、検体とともに検体を流動させるための媒体（流動媒体）を流路部材２５に供給してもよい。その結果、測定装置１は、測定の利便性を向上させることができる。流動媒体は、例えば、水、ＰＢＳ（Phosphate Buffered Saline）、ＴＢＳ（Tris Buffered Saline）、またはＭＥＳ（2-Morpholinoethanesulfonic acid, monohydrate）緩衝液およびＨＥＰＥＳ（2-[4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazinyl]ethanesulfonic acid）緩衝液などのグッド緩衝液などであればよい。
The measuring apparatus 1 can flow the sample in the flow path member 25 by, for example, pressing with a pump or capillary action. When the sample is a solid or a substance having low fluidity, the measuring apparatus 1 may supply a medium (fluid medium) for flowing the sample together with the sample to the flow channel member 25. As a result, the measuring device 1 can improve the convenience of measurement. The fluid medium is, for example, water, PBS (Phosphate Buffered Saline), TBS (Tris Buffered Saline), or MES (2-Morpholinoethanesulfonic acid, monohydrate) buffer and HEPES (2-[4-(2-hydroxyethyl)-1- Any good buffer such as piperazinyl]ethanesulfonic acid) may be used.
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、測定中にセンサ２から随時に信号を受信し、出力の時間的変化を表す波形を取得することができる。そして、計算部３２は、取得した波形に基づいて検出対象の測定値を導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。
The control device 3 can control the measuring device 1. The control device 3 includes a calculation unit 32 and a storage unit 33. The calculation unit 32 can receive a signal from the sensor 2 at any time during the measurement, and can acquire a waveform representing a temporal change in the output. Then, the calculation unit 32 can derive the measurement value of the detection target based on the acquired waveform. The storage unit 33 can store a program or the like for the calculation of the calculation unit 32.
制御装置３は、複数の電子部品を有している。それによって、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、複数の電子部品を集積して、少なくとも１つのＩＣ（Integrated Circuit）またはＬＳＩ（Large Scale Integra-tion）などを形成することによって、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、複数の電子部品を集積して、計算部３２または記憶部３３などを構成している。
The control device 3 has a plurality of electronic components. Thereby, the control device 3 can configure each functional unit of the control device 3. That is, the control device 3 configures each functional unit included in the control device 3 by integrating a plurality of electronic components to form at least one IC (Integrated Circuit) or LSI (Large Scale Integration). can do. The control device 3 of the present disclosure integrates a plurality of electronic components to configure the calculation unit 32, the storage unit 33, or the like.
複数の電子部品は、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、複数の電子部品、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。
The plurality of electronic components may be, for example, active elements such as transistors or diodes, or passive elements such as capacitors. A plurality of electronic components and an integrated circuit formed by integrating them can be formed by a conventionally known method.
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。
The storage unit 33 specifically has, for example, a RAM (Random Access Memory) or a ROM (Read-Only Memory). Firmware is stored in the storage unit 33. As a result, the processor of the calculation unit 32 can execute one or more data calculation procedures or processes according to the firmware of the storage unit 33.
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。検量データは、センサ２によって既知の測定値を有する検出対象（標準物質）を測定して得られたデータであり、センサ２の出力と測定値との関係を指す。本開示の記憶部３３は、検体に含まれる検出対象の濃度と信号変化との関係を検量データとして記憶することができる。なお、検量データを取得するためのセンサ２と、実測定を行なうセンサ２は、別部品であってもよい。また、測定装置１は、記憶部３３に、予め検量データを記憶しておくことで、測定時間を短縮することができる。
The storage unit 33 of the present disclosure can also store calibration data. The calibration data is data obtained by measuring a detection target (standard substance) having a known measurement value by the sensor 2, and indicates the relationship between the output of the sensor 2 and the measurement value. The storage unit 33 of the present disclosure can store the relationship between the concentration of the detection target contained in the sample and the signal change as calibration data. The sensor 2 for acquiring the calibration data and the sensor 2 for actual measurement may be separate parts. Further, the measuring device 1 can shorten the measurement time by storing the calibration data in the storage unit 33 in advance.
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、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。
The calculation unit 32 specifically has, for example, a processor. The processor may include, for example, one or more processors, controllers, microprocessors, or a combination of these devices or any calibration, or other known device or combination of calibrations.
計算部３２は、センサ２で取得した信号変化を、検量データと比較することによって、特定の測定値を導出することができる。本開示の計算部３２は、測定値として検出対象の濃度を導出することができる。また、計算部３２は、測定の前または途中において、測定装置１の測定結果を補正することができる。
The calculation unit 32 can derive a specific measurement value by comparing the signal change acquired by the sensor 2 with the calibration data. The calculation unit 32 of the present disclosure can derive the concentration of the detection target as the measurement value. Further, the calculation unit 32 can correct the measurement result of the measurement device 1 before or during the measurement.
測定装置１の補正は、補正体を使用して行なうことができる。具体的には、まず、センサ２によって既知の測定値を有する補正体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基準信号変化を予め準備する。そして、測定装置１の測定時において、補正体を測定して、その測定結果と基準信号変化とのずれに基づいて、検体の測定結果を補正することができる。
The correction of the measuring device 1 can be performed using a correction body. Specifically, first, a reference signal change indicating the relationship between the output of the sensor 2 and the measured value, which is obtained by measuring the correction body having the known measured value by the sensor 2, is prepared in advance. Then, at the time of measurement by the measuring device 1, the correction body can be measured, and the measurement result of the sample can be corrected based on the deviation between the measurement result and the change in the reference signal.
すなわち、測定装置１の計算部３２は、まず、基準信号変化と、補正体に起因した第１信号変化と、に基づいて補正値を算出する。そして、検出対象に起因した第２信号変化から補正値で補正した第３信号変化を算出した後、第３信号変化に基づいて測定値を導出することができる。
That is, the calculation unit 32 of the measuring apparatus 1 first calculates the correction value based on the reference signal change and the first signal change caused by the correction body. Then, after calculating the third signal change corrected by the correction value from the second signal change caused by the detection target, the measured value can be derived based on the third signal change.
ここで、従来、同じ濃度の検出対象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る場合があった。したがって、測定装置の測定精度は、低減していた。
Here, conventionally, even when measuring the detection target with the same concentration, the detection sensitivity may differ for each sensor, and different results may be obtained. Therefore, the measurement accuracy of the measuring device was reduced.
これに対して、本発明に係る測定装置１は、上記の構成を有することによって、補正体の信号変化の度合いに基づいて検出感度の違いを検出することができる。具体的には、補正体の濃度は一定であるため、測定装置１は、基準信号変化と第１信号変化とを比較することによって、センサ２の感度の違いを検出することができる。その結果、測定装置１は、補正値によってセンサ２の感度を校正することができるため、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。
On the other hand, the measuring device 1 according to the present invention can detect the difference in detection sensitivity based on the degree of signal change of the correction body by having the above configuration. Specifically, since the concentration of the correction body is constant, the measuring apparatus 1 can detect the difference in sensitivity of the sensor 2 by comparing the change in the reference signal and the change in the first signal. As a result, since the measuring device 1 can calibrate the sensitivity of the sensor 2 with the correction value, it is possible to reduce the influence of variations in the sensitivity of each sensor 2 and improve the measurement accuracy.
以下に、より詳細に説明する。
The following is a more detailed explanation.
図５Ａに、ある一つのセンサ２によって、濃度の異なる検出対象（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を含む標準物質とともに、既知濃度の補正体を測定した場合の測定結果の例を示す。図５Ａにおいて、最初に現れる信号変化が補正体の測定に起因する信号変化であり、次に現れる信号変化が検体の測定に起因する信号変化である。検体の測定に起因する信号変化は、検出対象の濃度ごとに異なっている。
FIG. 5A shows an example of the measurement result when a certain sensor 2 measures a standard substance including detection targets (X, Y, Z) having different concentrations and a correction body having a known concentration. In FIG. 5A, the signal change that appears first is the signal change caused by the measurement of the correction body, and the signal change that appears next is the signal change caused by the measurement of the sample. The signal change due to the measurement of the sample differs depending on the concentration of the detection target.
図５Ｂに、検量データを取得したセンサ２と異なるセンサ２によって、検出対象の濃度が未知である検体とともに、基準信号変化を取得した濃度と同一濃度の補正体を測定した場合の測定結果の例を示す。図５Ｂにおいて、最初に現れる信号変化が補正体の測定に起因する信号変化であり、次に現れる信号変化が検体の測定に起因する信号変化である。
FIG. 5B shows an example of the measurement result when the sensor 2 different from the sensor 2 that has acquired the calibration data measures a sample whose detection target concentration is unknown and a corrector whose concentration is the same as the concentration for which the reference signal change is acquired. Indicates. In FIG. 5B, the signal change that appears first is the signal change that results from the measurement of the correction body, and the signal change that appears next is the signal change that results from the measurement of the sample.
測定に使用したセンサ２の感度が、検量データを取得したセンサ２と異なる場合、補正体の検出に起因する信号変化（第１信号変化）は、基準信号変化とは異なる変化となる。例えば、図５Ｂにおける第１信号変化の最大値は、図５Ａにおける基準信号変化の最大値よりも小さい。この場合、制御装置３は、基準信号変化と第１信号変化との誤差に基づいて、検出対象の検出に起因する信号変化（第２信号変化）を補正することで、センサ２の感度の違いに起因する測定誤差を低減することができる。すなわち、測定装置１の測定精度を向上させることができる。
If the sensitivity of the sensor 2 used for measurement is different from that of the sensor 2 that acquired the calibration data, the signal change (first signal change) caused by the detection of the correction body will be different from the reference signal change. For example, the maximum value of the first signal change in FIG. 5B is smaller than the maximum value of the reference signal change in FIG. 5A. In this case, the control device 3 corrects the signal change (second signal change) caused by the detection of the detection target based on the error between the reference signal change and the first signal change, so that the sensitivity of the sensor 2 is different. It is possible to reduce the measurement error caused by. That is, the measurement accuracy of the measuring device 1 can be improved.
補正体の測定結果（基準信号変化）は、校正データの一部として記憶部３３に記憶されている。校正データは、補正体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。校正データと検量データの測定値は、同種のものであればよい。具体的には、検体の測定値が検体に含まれる検出対象の濃度である場合は、補正体の測定値は補正体に含まれる物質の濃度であればよい。本開示の記憶部３３は、補正体に含まれる物質の濃度と基準信号変化との関係を校正データとして記憶することができる。また、記憶部３３に校正データが予め記憶されていることによって、測定装置１は測定時間を短縮することができる。
The measurement result (reference signal change) of the correction body is stored in the storage unit 33 as a part of the calibration data. The calibration data refers to the relationship between the output of the sensor 2 and the measured value obtained by measuring the correction body. The measurement values of the calibration data and the calibration data may be of the same type. Specifically, when the measured value of the sample is the concentration of the detection target contained in the sample, the measured value of the correction body may be the concentration of the substance contained in the correction body. The storage unit 33 of the present disclosure can store the relationship between the concentration of the substance contained in the correction body and the change in the reference signal as calibration data. In addition, since the calibration data is stored in the storage unit 33 in advance, the measuring device 1 can shorten the measurement time.
なお、補正体は、流動媒体と密度および粘度のいずれかが異なる物質を含むものであればよい。補正体に含まれる物質は、例えば、グリセリン、エチレングリコール、またはエタノールなどの有機化合物であってもよい。また、補正体は、塩化ナトリウムまたは塩化カリウムなどの無機化合物であってもよい。
Note that the correction body may include a substance having a density and viscosity different from those of the fluid medium. The substance contained in the correction body may be, for example, an organic compound such as glycerin, ethylene glycol, or ethanol. The corrector may also be an inorganic compound such as sodium chloride or potassium chloride.
また、検出部２３で取得する信号変化は、例えば、検出部２３の表面に固定された反応物質の量または検出部２３の厚み等、検出部２３の出来栄えに左右される。したがって、測定装置１は、検体の測定の前に補正体の測定を行なうことにより、検出部２３の表面に固定された反応物質の状態に応じた信号変化を取得することができる。すなわち、測定装置１は、検出部２３の表面の出来栄えによらず、測定精度を向上させることができる。
Further, the signal change acquired by the detection unit 23 depends on the performance of the detection unit 23, such as the amount of the reactant fixed on the surface of the detection unit 23 or the thickness of the detection unit 23. Therefore, the measuring apparatus 1 can obtain the signal change according to the state of the reactant fixed on the surface of the detection unit 23 by measuring the correction body before the measurement of the sample. That is, the measurement device 1 can improve the measurement accuracy regardless of the quality of the surface of the detection unit 23.
制御装置３は、基準信号変化に対する第１信号変化の比を補正値として算出してもよい。これにより、測定装置１は、補正値と第２信号変化の積を第３信号変化として算出することができる。具体的には、検量データを取得したセンサ２と、実測に用いたセンサ２の感度の違いを割合として検出することができる。そして、測定装置１は、第２信号変化に補正値をかけることで、第３信号変化を、検量データを取得したセンサ２で実測した場合に取得できる信号変化に近づけることができる。その結果、測定装置１は、検量データに含まれる信号変化と、実測した信号変化の誤差を低減することができるため、測定精度を向上することができる。
The control device 3 may calculate the ratio of the first signal change to the reference signal change as a correction value. Accordingly, the measuring apparatus 1 can calculate the product of the correction value and the second signal change as the third signal change. Specifically, the difference in sensitivity between the sensor 2 that has acquired the calibration data and the sensor 2 used for actual measurement can be detected as a ratio. Then, the measuring apparatus 1 can bring the third signal change closer to the signal change that can be obtained when the sensor 2 that acquired the calibration data actually measures the third signal change by multiplying the second signal change by the correction value. As a result, the measuring apparatus 1 can reduce the error between the signal change included in the calibration data and the actually measured signal change, so that the measurement accuracy can be improved.
図６に、測定装置１の処理手順を示す。計算部３２は、標準物質と補正体の測定を行なう（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で取得した出力と濃度の関係（検量データ）と、基準信号変化と補正体の濃度の関係（校正データ）を記憶する（工程Ｓ１０２）。計算部３２は、補正体の測定を行ない、第１信号変化を取得する（工程Ｓ１０３）。計算部３２は、検体の測定を行ない、第２信号変化を取得する（工程Ｓ１０４）。計算部３２は、基準信号変化と第１信号変化とに基づいて補正値を算出する（工程Ｓ１０５）。計算部３２は、補正値を第２信号変化にかけることで第３信号変化を算出する（工程Ｓ１０６）。そして、計算部３２は、第３信号変化と検量データに含まれる信号変化とを比較することで、検出対象の濃度を導出する（工程Ｓ１０７）。
FIG. 6 shows the processing procedure of the measuring device 1. The calculation unit 32 measures the standard substance and the correction body (step S101). In step S101, measurement may be performed on a plurality of concentrations of standard substance. The storage unit 33 stores the relationship between the output and the concentration (calibration data) acquired in step S101, and the relationship between the reference signal change and the concentration of the correction body (calibration data) (step S102). The calculation unit 32 measures the correction body and acquires the first signal change (step S103). The calculation unit 32 measures the sample and acquires the second signal change (step S104). The calculator 32 calculates a correction value based on the reference signal change and the first signal change (step S105). The calculator 32 calculates the third signal change by multiplying the second signal change by the correction value (step S106). Then, the calculation unit 32 derives the concentration of the detection target by comparing the third signal change and the signal change included in the calibration data (step S107).
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。
In the above description, some embodiments have been described in order to clearly disclose the present disclosure. However, the appended claims should not be limited to the above embodiments, and all modifications and alternatives that can be made by a person skilled in the art within the scope of the basic matters shown in this specification are possible. It should be configured to embody the different configurations. Also, the requirements shown in some embodiments can be freely combined. For example, the measuring device, the measuring method, or the program may be configured by appropriately combining the constituent elements and steps of the above-described embodiments.
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、複数の種類の検出対象の測定を行なうことができる。
For example, in the above-described embodiment, the case where the number of detection units 23 is one has been described as an example, but the present invention is not limited to this case. For example, the sensor may have two or more detection units. According to this, a plurality of types of detection targets can be measured.
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。
Also, the sensor 2 may be a disposable cartridge. According to this, the step of cleaning the sensor 2 after the measurement becomes unnecessary, and the influence on the measurement result due to insufficient cleaning can be eliminated.
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、検出対象の濃度を導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の出力と検出対象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。その結果、測定装置１は、検量データの作成に実測が不要となるため、測定時間を短縮することができる。
Further, in the above embodiment, an example in which calibration data is obtained based on the output of the measured standard substance has been shown, but the present invention is not limited to this case as long as it is data that can derive the concentration of the detection target. .. For example, the calibration data may be data based on theoretical values or statistical values when the relationship between the output of the sensor 2 and the concentration of the detection target is theoretically or statistically clear, and is not necessarily the data of actually measured values. Need not be used. As a result, the measurement device 1 does not need to perform actual measurement for creating the calibration data, and thus the measurement time can be shortened.
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検出対象の濃度の導出を行なうことができる。その結果、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。
In addition, in the above embodiment, the preparation of the calibration data and the measurement of the sample can be performed in the same flow, but the present invention is not limited to this case. For example, the calibration data may be stored in the storage unit 33 before the measurement of the sample is started. Therefore, the preparation and storage of the calibration data do not necessarily have to be performed in the same flow as the measurement of the sample, and the calculation unit 32 derives the concentration of the detection target using the calibration data stored in the storage unit 33 in advance. be able to. As a result, the measuring apparatus 1 can start from step S103 in the processing flow shown in FIG. 6, so that the measuring time can be shortened. Further, since the measuring device 1 does not need to interpose a step of washing the sensor 2 between the standard substance measuring step and the sample measuring step, the sample can be measured more easily.
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、反応物質は、金属膜などの表面に固定されてもよい。その結果、反応物質の安定性を向上させることができる。
Further, in the above embodiment, an example in which the detection unit 23 is a part of the surface of the substrate 22 has been described, but the present invention is not limited to this case. For example, a metal film such as Ti—Au or Cr—Au or an organic polymer may be provided on a part of the surface of the substrate 22 to form the detection unit 23. In this case, the reactant may be fixed on the surface of the metal film or the like. As a result, the stability of the reactant can be improved.
（測定方法）
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。 (Measuring method)
Each step executed in the above-mentionedmeasuring device 1 may be interpreted as an invention of a measuring method.
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。 (Measuring method)
Each step executed in the above-mentioned
具体的には、本発明の一実施形態に係る測定方法は、検体中の検出対象に起因する信号変化によって、検出対象を検出可能なセンサ２を準備する工程と、センサ２と同様の構成を有するセンサによって取得した、センサ２の校正に使用し既知の特定の測定値を有する補正体に起因した基準信号変化を記憶する工程と、補正体に起因した第１信号変化を取得する工程と、基準信号変化と第１信号変化とに基づいて補正値を算出する工程と、検出対象に起因した第２信号変化を取得する工程と、第２信号変化を補正値で補正し第３信号変化を取得する工程と、第３信号変化に基づいて検体に含まれる検出対象の測定値を導出する工程と、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。
Specifically, a measurement method according to an embodiment of the present invention includes a step of preparing a sensor 2 capable of detecting a detection target based on a signal change caused by the detection target in a sample, and a configuration similar to that of the sensor 2. Storing a reference signal change due to a corrector having a known specific measurement value used for calibration of the sensor 2 acquired by the sensor, and obtaining a first signal change due to the corrector, A step of calculating a correction value based on the reference signal change and the first signal change; a step of acquiring a second signal change due to the detection target; and a step of correcting the second signal change with the correction value to obtain a third signal change. The method includes a step of acquiring and a step of deriving a measurement value of a detection target contained in the sample based on the third signal change. As a result, the measurement method can improve the measurement accuracy.
上記の測定方法において、補正値は、基準信号変化に対する第１信号変化の比であり、第２信号変化と補正値との積を第３信号変化として算出してもよい。
In the above measurement method, the correction value is the ratio of the first signal change to the reference signal change, and the product of the second signal change and the correction value may be calculated as the third signal change.
上記の測定方法において、補正体は、センサ２に供給され検体および補正体を流動させる流動媒体と密度または粘度が異なっていてもよい。その結果、検出部２３は、補正体に起因する信号変化を取得することができる。
In the above measurement method, the correction body may be different in density or viscosity from the fluid medium supplied to the sensor 2 and flowing the sample and the correction body. As a result, the detection unit 23 can acquire the signal change due to the correction body.
上記の測定方法は、基準信号変化とともに取得した、第２信号変化と前記検体の既知の濃度との関係を記憶する工程と、をさらに備え、当該関係に含まれる第２信号変化と、第３信号変化とを対比することで濃度を導出してもよい。
The above-mentioned measurement method further comprises a step of storing the relationship between the second signal change and the known concentration of the sample, which is acquired together with the reference signal change, and the second signal change included in the relationship and the third step. The concentration may be derived by comparing with the signal change.
なお、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。
Note that each step executed in the measuring device 1 may be interpreted as an invention of a control method of a program for executing each step in an electronic device.
１ 測定装置
２ センサ
２１ 外部端子
２２ 基板
２３ 検出部
２４ ＩＤＴ電極
２５ 流路部材
２６ 供給口
２７ 排出口
３ 制御装置
３０ 凹部
３１ 接続端子
３２ 計算部
３３ 記憶部 DESCRIPTION OFSYMBOLS 1 Measuring device 2 Sensor 21 External terminal 22 Substrate 23 Detection part 24 IDT electrode 25 Flow path member 26 Supply port 27 Discharge port 3 Control device 30 Recess 31 Connection terminal 32 Calculation part 33 Storage part
２ センサ
２１ 外部端子
２２ 基板
２３ 検出部
２４ ＩＤＴ電極
２５ 流路部材
２６ 供給口
２７ 排出口
３ 制御装置
３０ 凹部
３１ 接続端子
３２ 計算部
３３ 記憶部 DESCRIPTION OF
Claims (7)
- 検体中の検出対象に起因する信号変化によって、前記検出対象を検出可能なセンサと、
前記センサと同様の構成を有するセンサによって取得した、前記センサの校正に使用し既知の特定の測定値を有する補正体に起因した基準信号変化を記憶した記憶部と、
前記信号変化および前記基準信号変化に基づいて、前記検出対象の前記測定値を導出する計算部と、を備え、
前記計算部は、前記基準信号変化と、補正体に起因した第１信号変化と、に基づいて補正値を算出し、かつ前記検出対象に起因した第２信号変化から前記補正値で補正した第３信号変化を算出した後、前記第３信号変化に基づいて前記測定値を導出する、測定装置。 By a signal change due to the detection target in the sample, a sensor capable of detecting the detection target,
A storage unit, which is acquired by a sensor having the same configuration as the sensor, stores a reference signal change caused by a corrector having a known specific measurement value that is used for calibration of the sensor,
A calculation unit for deriving the measurement value of the detection target based on the signal change and the reference signal change,
The calculation unit calculates a correction value based on the reference signal change and the first signal change caused by the correction body, and corrects the correction value from the second signal change caused by the detection target by the correction value. A measuring device that calculates the three-signal change and then derives the measured value based on the third signal change. - 請求項１に記載の測定装置であって、
前記計算部は、前記基準信号変化に対する前記第１信号変化の比を前記補正値として算出するとともに、前記第２信号変化と前記補正値との積を前記第３信号変化として算出する、測定装置。 The measuring device according to claim 1, wherein
The calculating unit calculates a ratio of the first signal change to the reference signal change as the correction value, and calculates a product of the second signal change and the correction value as the third signal change. .. - 請求項１または２に記載の測定装置であって、
前記記憶部は、前記基準信号変化とともに取得した、前記第２信号変化と前記検体の既知の測定値との関係をさらに記憶し、
前記計算部は、前記関係に含まれる前記第２信号変化と、前記第３信号変化と、を対比することで前記測定値を導出する、測定装置。 The measuring device according to claim 1 or 2, wherein
The storage unit further stores a relationship between the second signal change and a known measurement value of the sample, which is acquired together with the reference signal change,
The measurement device, wherein the calculation unit derives the measurement value by comparing the second signal change included in the relationship with the third signal change. - 検体中の検出対象に起因する信号変化によって、前記検出対象を検出可能なセンサを準備する工程と、
前記センサと同様の構成を有するセンサによって取得した、前記センサの校正に使用し既知の特定の測定値を有する補正体に起因した基準信号変化を記憶する工程と、
補正体に起因した第１信号変化を取得する工程と、
前記基準信号変化と前記第１信号変化とに基づいて補正値を算出する工程と、
前記検出対象に起因した第２信号変化を取得する工程と、
前記第２信号変化を前記補正値で補正し第３信号変化を取得する工程と、
前記第３信号変化に基づいて前記検体に含まれる前記検出対象の測定値を導出する工程と、を備える、測定方法。 By a signal change caused by the detection target in the sample, a step of preparing a sensor capable of detecting the detection target,
Storing a reference signal change due to a corrector having a specific measurement value known and used for calibration of the sensor, obtained by a sensor having a similar configuration to the sensor,
Obtaining a first signal change due to the correction body,
Calculating a correction value based on the reference signal change and the first signal change;
Obtaining a second signal change due to the detection target;
Correcting the second signal change with the correction value to obtain a third signal change;
Deriving a measurement value of the detection target contained in the sample based on the third signal change. - 請求項４に記載の測定方法であって、
前記補正値は、前記基準信号変化に対する前記第１信号変化の比であり、前記第２信号変化と前記補正値との積を前記第３信号変化として算出する、測定方法。 The measuring method according to claim 4,
The correction value is a ratio of the first signal change to the reference signal change, and a product of the second signal change and the correction value is calculated as the third signal change. - 請求項４または５に記載の測定方法であって、
前記補正体は、前記センサに供給され、前記検体および前記補正体を流動させる流動媒体と密度または粘度が異なる、測定方法。 The measuring method according to claim 4 or 5, wherein
The measurement method, wherein the correction body is supplied to the sensor and has a different density or viscosity from a fluid medium that flows the sample and the correction body. - 請求項４～６のいずれか１項に記載の測定方法であって、
前記基準信号変化とともに取得した、前記第２信号変化と前記検体の既知の測定値との関係を記憶する工程と、をさらに備え、
前記関係に含まれる前記第２信号変化と、前記第３信号変化とを対比することで前記測定値を導出する、測定方法。 The measurement method according to any one of claims 4 to 6,
Further comprising a step of storing the relationship between the second signal change and a known measurement value of the sample, which is acquired together with the reference signal change.
A measuring method, wherein the measured value is derived by comparing the second signal change included in the relationship with the third signal change.
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