光学测定装置和光学测定方法与流程

1.本发明涉及光学测定装置和光学测定方法。


背景技术：

2.作为检测样本中的测定对象物质的方法，有侧流(lateral flow)式膜分析(membrane assay)。侧流式膜分析是使用包括以可溶出的方式保持了与测定对象物质结合的标记物质的标记物质保持部和固定了与测定对象物质结合的物质的检测部的试验片(侧流试验片)来检测样本中的测定对象物质的方法。作为侧流式膜分析的例子，可列举免疫层析法、核酸色谱法。样本中的测定对象物质与标记物质结合而形成复合体，当该复合体扩散至检测部时，复合体被固定为带状的结合物质捕获，在检测线上产生来自标记物质的信号。因此，通过利用光学测定装置光学地测定侧流试验片的检测线上的信号，能够定性或定量地分析样本中的测定对象物质。
3.作为侧流式膜分析中使用的光学测定装置，例如有专利文献1、2中记载的光学测定装置。这些现有的光学测定装置构成为包括：装填多个侧流试验片的装填部；读取装填在装填部的侧流试验片的显色状态的读取部；和基于读取部所读取的侧流试验片的显色状态进行检查处理的控制部。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2009-133813号公报
7.专利文献2：国际公开wo2010/58472号公报


技术实现要素：

8.发明所要解决的技术问题
9.但是，在使用上述那样的光学测定装置的检查中，异物向侧流试验片的附着会成为问题。作为这样的异物，可设想例如侧流试验片的构成材料的粉体等。在通过目视确认检测线的显色状态的情况下，异物对判定带来影响的情况非常罕见。另一方面，在使用附着了异物的侧流试验片来光学地读取检测线的显色状态的情况下，可认为因异物附着而导致测定值超出阈值，本来阴性的样本会被判断为阳性。
10.本发明是为了解决上述问题而完成的发明，其目的在于，提供一种即使在侧流试验片附着了异物的情况下，也能够保证关于样本的判断的精度的光学测定装置和光学测定方法。
11.解决问题的技术手段
12.本发明的一个方面的光学测定装置，包括：测定部，其对侧流试验片的检测部照射测定光，并遍及规定的期间测定通过测定光的照射而从检测部得到的光；和判断部，其基于由测定部得到的测定值和预先设定的第一阈值的比较，判断保持于侧流试验片的样本是阴性还是阳性，判断部在样本向侧流试验片的保持后，在测定值超过第一阈值的情况下计算
测定初期的测定值与测定后期的测定值之间的差分值，在差分值超过预先设定的第二阈值的情况下判断为样本是阳性，在差分值为第二阈值以下的情况下判断为样本是阴性。
13.在该光学测定装置中，基于通过测定光的照射而从检测部得到的光的测定值与预先设定的第一阈值的比较，判断保持于侧流试验片的样本是阴性还是阳性。在样本是阳性的情况下，测定值随着测定期间的经过而逐渐上升，超过第一阈值。在样本是阴性的情况下，不发生随着测定期间的经过的测定值的上升，而成为第一阈值以下。另一方面，在侧流试验片的检测部附着了异物的情况下，因异物的附着而引起的测定值具有遍及测定期间的整个期间而显示一定的值的趋势。因此，可认为在因异物的附着而引起的测定值超过第一阈值的情况下，本来阴性的样本会被判断为阳性。相对于此，在该光学测定装置中，在测定值超过第一阈值的情况下计算测定初期的测定值与测定后期的测定值之间的差分值。通过将该差分值与第二阈值比较，能够区分超过第一阈值的测定值是否是因异物的附着而引起的。因此，即使在侧流试验片附着了异物的情况下，也能够保证关于样本的判断的精度。
14.也可以是第一阈值被设定成随着测定期间的经过而逐渐减小，判断部在测定值超过第一阈值、且测定初期的测定值超过测定后期的第一阈值的情况下进行差分值的计算。通过将第一阈值设定成随着测定期间的经过而逐渐减小，能够提高样本的判断精度。另外，通过比较测定初期的测定值与测定后期的第一阈值，即使在将第一阈值设定成随着测定期间的经过而逐渐减小的情况下，也能够高精度地区分超过第一阈值的测定值是否是因异物的附着而引起的。
15.也可以是判断部在侧流试验片的反应结束时刻，在测定值超过第一阈值的情况下进行差分值的计算。所谓反应结束时刻，是指经过了例如确定为阴性的规定时间的时刻。通过在侧流试验片的反应结束后在测定值超过第一阈值的情况下计算差分值，从而能够更高精度地区分超过第一阈值的测定值是否是因异物的附着而引起的。
16.本发明的一个方面的光学测定方法，包括：测定步骤，其对侧流试验片的检测部照射测定光，并遍及规定的期间测定通过测定光的照射而从检测部得到的光；和判断步骤，其基于由测定步骤得到的测定值和预先设定的第一阈值的比较，判断保持于侧流试验片的样本是阴性还是阳性，在判断步骤中，在样本向侧流试验片的保持后，在测定值超过第一阈值的情况下计算测定初期的测定值与测定后期的测定值之间的差分值，在差分值超过预先设定的第二阈值的情况下判断为样本是阳性，在差分值为第二阈值以下的情况下判断为样本是阴性。
17.在该光学测定方法中，在测定值超过第一阈值的情况下计算测定初期的测定值与测定后期的测定值之间的差分值。通过将该差分值与第二阈值比较，能够区分超过第一阈值的测定值是否是因异物的附着而引起的。从而，即使在侧流试验片附着了异物的情况下，也能够保证关于样本的判断的精度。
18.也可以是将第一阈值设定成随着测定期间的经过而逐渐减小，在判断步骤中，在测定值超过第一阈值、且测定初期的测定值超过测定后期的第一阈值的情况下进行差分值的计算。通过将第一阈值设定成随着测定期间的经过而逐渐减小，能够提高样本的判断精度。另外，通过比较测定初期的测定值与测定后期的第一阈值，即使在将第一阈值设定成随着测定期间的经过而逐渐减小的情况下，也能够高精度地区分超过第一阈值的测定值是否是因异物的附着而引起的。
19.也可以是在判断步骤中，在侧流试验片的反应结束时刻，在测定值超过第一阈值的情况下进行差分值的计算。通过在侧流试验片的反应结束后在测定值超过第一阈值的情况下计算差分值，能够更高精度地区分超过第一阈值的测定值是否是因异物的附着而引起的。
20.发明的效果
21.根据本发明，即使在侧流试验片附着了异物的情况下，也能够保证关于样本的判断的精度。
附图说明
22.图1是表示光学测定装置的一个实施方式的立体图。
23.图2是表示侧流试验片的结构的俯视图。
24.图3是表示在检测部未附着异物的情况下的样本的判断例的示意图。
25.图4是表示在检测部附着异物的情况下的样本的判断例的示意图。
26.图5是表示本实施方式中的样本的判断例的示意图。
27.图6是表示光学测定装置的整体动作的流程图。
28.图7是表示样本的判断步骤的流程图。
具体实施方式
29.下面，参照附图，对本发明的一个方面的光学测定装置和光学测定方法的优选的实施方式进行详细的说明。
30.图1是表示光学测定装置的一个实施方式的图。该图所示的光学测定装置1是通过测定侧流试验片k的检测线tl的显色度来判断滴落在侧流试验片k的样本中的抗体抗原反应等的反应度的装置。
31.如图1所示，光学测定装置1构成为包括：进行测定光的照射和反射光的测定的光学头(测定部)2、载置侧流试验片k的载置板、使载置板相对于光学头2相对移动的未图示的驱动机构。另外，光学测定装置1，作为功能性的构成要素，包括：对光学头2进行控制的控制部(测定部)3、基于反射光的测定结果进行关于侧流试验片k的判断的判断部4、和显示判断部4的判断结果的显示部5。这些功能性的构成要素例如由包括cpu、ram、rom等存储装置、键盘、鼠标等输入装置、硬盘等辅助存储装置的计算机系统实现。
32.侧流试验片k如图2所示，包括俯视时为长方形的外壳11和保持于外壳内的试验片主体12。在外壳11，沿其长边方向设置有用于将样本滴落到试验片主体12的一端部的样本点滴窗13和使试验片主体12的大致中央部露出的观测用窗14。
33.试验片主体12例如由硝酸纤维素滤膜或滤纸等形成为长方形。试验片主体12具有设置在与样本点滴窗13对应的位置的样本点滴部15和设置在与观测用窗14对应的位置的检测部16。在试验片主体12中，样本的扩散方向是从样本点滴部15朝向检测部16的方向。
34.在检测部16，从样本的扩散方向的跟前侧起具有一定的间隔地依次设置有用于判断试验的结果的检测线tl和用于判断是否有效地实施了试验的控制线cl。检测线tl和控制线cl均在与样本的扩散方向交叉的方向上呈带状设置。
35.样本从样本点滴窗13滴落到样本点滴部15。样本中的测定对象物质与试剂中包含
的胶体金等标记物质结合，与样本中的测定对象物质与标记物质的复合体以及未反应的标记物质一起，在试验片主体12的长边方向上经时地扩散。随着样本的扩散，当样本到达检测部16时，样本中的测定对象物质与固定于检测线tl和控制线cl的结合物质发生特异反应，形成由标记物质显色的线状的图案(显色线)。显色线能够通过观测用窗14观测。
36.试剂的反应自将样本滴落到侧流试验片k开始经时地进行。通常，只要与试剂一起流动的样本未干燥而固定于侧流试验片k，试剂的反应就会持续进行。因此，检测线tl的显色度随时间一起变动。
37.光学头2如图1所示，构成为包括发光元件21、光检测元件22、光束整形部件23和透镜24。作为发光元件21例如使用发光二极管(led)这样的半导体发光元件。作为光检测元件22例如使用硅(si)光电二极管这样的半导体光检测元件。发光元件21向试验片主体12照射测定光。发光元件21的光轴相对于侧流试验片k的表面大致垂直。光检测元件22向判断部4输出与来自试验片主体12的反射光的强度相应的输出信号。光检测元件22的光轴相对于发光元件21的光轴倾斜。
38.光束整形部件23是对从发光元件21出射的测定光进行整形的板状部件。在光束整形部件23的中央部分设置有沿与检测线tl和控制线cl相同方向延伸的狭缝23a。从发光元件21出射的测定光通过狭缝23a而被整形成成为沿与检测线tl和控制线cl相同方向延伸的带状的光束截面。另外，透镜24配置在从发光元件21出射的测定光的光轴上。透镜24使通过了光束整形部件23的测定光在试验片主体12上成像。
39.控制部3是进行基于驱动机构的载置板的驱动的控制、基于发光元件21的测定光的开启(on)/关断(off)的控制、光检测元件22的输出信号的处理等的部分。控制部3相对于光学头2在侧流试验片k的长边方向上驱动载置板。由此，实施基于测定光的侧流试验片k的检测部16的扫描。1次扫描所需的时间成为相对于下述的间歇测定中的测定间隔足够短的时间。
40.判断部4是根据样本中的测定对象物质与结合物质的反应来进行关于样本的判断的部分。判断部4基于从光检测元件22接收的输出信号取得反射光强度，根据该反射光强度计算吸光度的测定值。判断部4基于该测定值与预先设定的第一阈值的比较，进行保持于侧流试验片k的样本是阳性还是阴性的判断。判断部4将表示判断结果的信息输出到显示部5，显示部5基于从判断部4接收的信息显示判断结果。
41.图3是表示测定值的行为的一个例子的示意图。该图中，横轴表示时间，纵轴表示测定值(吸光度)，第一阈值用虚线表示。此处，用于判断样本是阳性还是阴性的第一阈值遍及测定期间的整个期间而成为一定。在样本是阳性的情况下，例如如图3的(a)所示，测定值随着测定期间的经过而逐渐上升，在测定的开始至结束的任一时刻，测定值超过第一阈值。另一方面，在样本是阴性的情况下，例如如图3的(b)所示，不发生随着测定期间的经过的测定值的上升，测定值遍及测定期间的整个期间而成为第一阈值以下。
42.但是，在使用光学测定装置1的检查中，异物向侧流试验片k的检测部16的附着会成为问题。作为这样的异物，可设想例如侧流试验片k的构成材料的粉体等。在该异物为透明或白色的情况下，有时通过目视难以辨别附着的有无。在使用附着了异物的侧流试验片k来光学地读取检测线的显色状态的情况下，可认为因异物附着而导致测定值超出第一阈值，本来阴性的样本会被判断为阳性。
43.在侧流试验片k的检测部16附着了异物的情况下，因异物的附着而引起的测定值具有遍及测定期间的整个期间而显示一定的值的趋势。因此，测定值可取对因样本中的测定对象物质与结合物质的反应度而引起的值加上因异物的附着而引起的值后的值。在异物附着于侧流试验片k的检测部16且样本是阳性的情况下，例如如图4的(a)所示，在测定开始的时刻，测定值超过第一阈值，且测定值随着测定期间的经过而逐渐上升。该情况下，由于测定值遍及测定期间的整个期间而超过第一阈值，因此判断部4判断为样本是阳性。因此，异物的附着不影响基于判断部4的样本的判断结果。
44.另一方面，在异物附着于侧流试验片k的检测部16且样本是阴性的情况下，例如如图4的(b)所示，遍及测定期间的整个期间，测定值以超过第一阈值的状态成为一定。该情况下，由于测定值遍及测定期间的整个期间超过第一阈值，因此，尽管样本本来是阴性，但判断部4判断为样本是阳性。因此，异物的附着影响到基于判断部4的样本的判断结果。
45.相对于此，光学测定装置1的判断部4在测定值超过第一阈值的情况下，计算测定初期的测定值与测定后期的测定值之间的差分值。判断部4具有针对该差分值预先设定的第二阈值。判断部4在差分值超过预先设定的第二阈值的情况下，判断为样本是阳性。判断部4在差分值为第二阈值以下的情况下，即使在测定值超过第一阈值的情况下也判断为样本是阴性。
46.判断部4可以是在侧流试验片k的反应结束时刻，在测定值超过第一阈值的情况下进行差分值的计算的方式，也可以是在测定值超过第一阈值的时刻(测定次数)进行差分值的计算的方式。在以下的说明中，例示判断部4在侧流试验片k的反应结束时刻，在测定值超过第一阈值的情况下进行差分值的计算的方式。
47.图5是表示本实施方式中的样本的判断例的示意图。在该图的例子中，与图3和图4同样地，横轴表示时间，纵轴表示测定值(吸光度)，第一阈值用虚线表示。在图5的方式中，用于判断样本是阳性还是阴性的第一阈值被设定成随着测定期间的经过而逐渐减小。该情况下，判断部4在测定值超过第一阈值、且测定初期的测定值超过测定后期的第一阈值的情况下进行差分值的计算。在此，令测定初期的测定值是测定开始时刻的测定值，令测定后期的测定值是反应结束时刻的测定值。所谓反应结束时刻，是指经过了例如确定为阴性的规定时间后的时刻。另外，令测定后期的第一阈值是测定结束时的第一阈值(va)。
48.图5的(a)的曲线a是在侧流试验片k的检测部16未附着异物，并且样本是阳性的情况下的测定值的行为。在曲线a中，在测定初期中，测定值成为第一阈值以下，但在测定后期中，测定值超过第一阈值。另外，在曲线a中，测定初期的测定值成为测定结束时的第一阈值va以下。因此，判断部4不进行差分值的计算而判断为样本是阳性。
49.图5的(a)的曲线b是在侧流试验片k的检测部16附着异物，并且样本是阳性的情况下的测定值的行为。在曲线b中，在测定初期中，测定值成为第一阈值以下，但在测定后期中，测定值超过第一阈值。另外，在曲线b中，测定初期的测定值超过测定后期的第一阈值va。因此，判断部4计算测定初期的测定值与测定后期的测定值之间的差分值db。在曲线b中，由于差分值超过第二阈值(未图示)而足够大，因此判断部4判断为样本是阳性。
50.图5的(b)的曲线c是在侧流试验片k的检测部16未附着异物，并且样本是阴性的情况下的测定值的行为。在曲线c中，测定值遍及测定期间的整个期间为第一阈值以下。因此，判断部4判断为样本是阴性。
51.图5的(b)的曲线d是在侧流试验片k的检测部16附着异物，并且样本是阴性的情况下的测定值的行为。在曲线d中，在测定初期中，测定值成为第一阈值以下，但在测定后期中，测定值超过第一阈值。另外，在曲线d中，测定初期的测定值超过测定后期的第一阈值va。因此，判断部4计算测定初期的测定值与测定后期的测定值之间的差分值dd。在曲线d中，由于差分值相对于第二阈值(未图示)足够小，因此判断部4判断为样本是阴性。
52.接着，对上述的光学测定装置1的动作进行说明。
53.图6是表示光学测定装置的整体动作的流程图。如该图所示，光学测定装置1的测定步骤构成为包括事先测定和间歇测定。首先，将侧流试验片k相对于光学测定装置1的载置板设置(步骤s01)。在侧流试验片k的样本点滴窗13，例如在即将向载置板载置之前由测定者滴下样本。在侧流试验片k被置于载置板之后，当输入了开始操作(按下开始按钮等)时，侧流试验片k的测定开始，执行事先测定(步骤s02)。
54.在事先测定中，为了确认侧流试验片k的测定初期的相对于控制线cl的反应，进行基于从控制线cl得到的光的测定值与预先设定的阈值的比较的控制线cl的显色度的判定。基于该判定，进行设置于载置板的侧流试验片k是否处于适于测定的状态的检查。
55.在事先测定的执行之后，执行间歇测定(步骤s03)。间歇测定是按规定的时间间隔进行从检测线tl得到的光的测定的测定。间歇测定可以持续至侧流试验片k上的试剂的反应结束时间，也可以在反应结束时间前在进行判断的时刻结束。反应结束时间按每个侧流试验片k(试验片主体12的材料与试剂的种类的组合)预先设定。作为一个例子，在反应结束时间为10分钟的情况下，间歇测定按1分钟间隔最多执行10次。该情况下，第10次的间歇测定成为与反应结束时间对应的正规的测定。在反应结束时刻，基于从检测线tl得到的光的测定值与预先设定的阈值的比较，实施样本是阳性还是阴性的判断。
56.图7是表示样本的判断步骤的流程图。本实施方式中，样本的判断步骤在侧流试验片k的反应结束后执行。如该图所示，在样本的判断步骤中，首先判断测定值是否超过第一阈值(步骤s11)。前进至步骤s16，在测定值为第一阈值以下的情况下，判断为样本是阴性。在测定值超过第一阈值的情况下，接着判断测定初期的测定值是否超过测定后期的第一阈值(步骤s12)。在测定初期的测定值为测定后期的第一阈值以下的情况下，前进至步骤s15，判断为样本是阳性。
57.在测定初期的测定值超过测定后期的第一阈值的情况下，计算测定初期的测定值与测定后期的测定值之间的差分值(步骤s13)。在差分值的计算之后，判断差分值是否超过第二阈值(步骤s14)。在差分值超过第二阈值的情况下，判断为样本是阳性(步骤s15)。在差分值为第二阈值以下的情况下，判断为样本是阴性(步骤s16)。
58.如以上说明的那样，在光学测定装置1中，基于通过测定光的照射而从检测部16得到的光的测定值与预先设定的第一阈值的比较，判断保持于侧流试验片k的样本是阴性还是阳性。在该光学测定装置1中，在测定值超过第一阈值的情况下计算测定初期的测定值与测定后期的测定值之间的差分值。通过将该差分值与第二阈值比较，能够区分超过第一阈值的测定值是否是因异物的附着而引起的。因此，即使在侧流试验片k附着了异物的情况下，也能够保证关于样本的判断的精度。
59.本实施方式中，第一阈值被设定成随着测定期间的经过而逐渐减小，判断部4在测定值超过第一阈值、且测定初期的测定值超过测定后期的第一阈值的情况下进行差分值的
计算。通过将第一阈值设定成随着测定期间的经过而逐渐减小，能够提高样本的判断精度。能够防止例如在样本刚滴下之后因与检测线tl无关联的标记物质(与关系到检测线tl的显色的反应无关的标记物质)的影响使检测线tl的显色度暂时地变高那样的情况下，错误地判断为样本是阳性。另外，通过比较测定初期的测定值与测定后期的第一阈值，即使在将第一阈值设定成随着测定期间的经过而逐渐减小的情况下，也能够高精度地区分超过第一阈值的测定值是否是因异物的附着而引起的。
60.另外，在本实施方式中，判断部4在侧流试验片k的反应结束时刻，在测定值超过第一阈值的情况下进行差分值的计算。这样，通过在侧流试验片k的反应结束后在测定值超过第一阈值的情况下计算差分值，能够更高精度地区分超过第一阈值的测定值是否是因异物的附着而引起的。
61.本发明不限于上述实施方式。例如，在上述实施方式中，第一阈值被设定成随着测定期间的经过而逐渐减小，但阈值也可以遍及测定期间的整个期间被设定为一定。另外，上述实施方式中，例示了设置了一条检测线tl的侧流试验片k，但设置于侧流试验片k的检测线tl也可以是多条。另外，上述实施方式中，通过光学测定装置1执行测定步骤和判断步骤的双方，但也可以通过光学测定装置仅执行测定步骤，由测定者基于取得的测定值执行判断步骤。
62.另外，上述实施方式中，令根据测定光的反射光强度计算的吸光度为测定值，但只要是基于通过测定光的照射而从检测部16得到的光的测定值，测定值也可以使用其他值。例如，也可以是将通过测定光的照射而激发的荧光的强度用作测定值的方式。
63.符号的说明
[0064]1……
光学测定装置、2
……
光学头(测定部)、3
……
控制部(测定部)、4
……
判断部、16
……
检测部、k
……
侧流试验片。