(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
濃度の対数値ｘ及び３個のパラメータｐ1、ｐ2及びｐ3を含むロジスティック式ｙ＝ｐ1／（１＋ｐ2×ｅｘｐ（−ｐ3×ｘ））におけるパラメータｐ1、ｐ2及びｐ3を推定することにより検量線を生成する検量線生成装置であって、
Ｊ組（Ｊは、３以上の自然数）の既知濃度の対数値ｘj及び前記各既知濃度における計測値ｙj（ｊは、Ｊ以下の自然数）の組み合わせを受信する受信手段と、
前記パラメータｐ1、ｐ2及びｐ3並びにオフセット値Ｘ_Offset及びＹ_Offsetの初期値に対して、前記計測値ｙjとｐ1／（１＋ｐ2×ｅｘｐ（−ｐ3×（ｘj−Ｘ_Offset）））＋Ｙ_Offsetとの差分の全部又は一部を小さくする新たなパラメータｐ1、ｐ2及びｐ3の推定値を計算するパラメータ推定手段
を備え、
前記パラメータ推定手段は、
前記オフセット値Ｘ_Offsetの初期値を、ｘj−Ｘ_Offsetの値が、計測値の最大値と最小値の平均値よりも大きい計測値に対応する濃度の対数値と、小さい計測値に対応する濃度の対数値とで正と負に分かれる値とし、
前記オフセット値Ｙ_Offsetの初期値を、計測値ｙjの最小値又は最大値とする、検量線生成装置。
【請求項２】
濃度の対数値ｘ及び３個のパラメータｐ1、ｐ2及びｐ3を含むロジスティック式ｙ＝ｐ1／（１＋ｐ2×ｅｘｐ（−ｐ3×ｘ））におけるパラメータｐ1、ｐ2及びｐ3を推定することにより検量線を生成する検量線生成装置であって、
Ｊ組（Ｊは、３以上の自然数）の既知濃度の対数値ｘj及び前記各既知濃度における計測値ｙj（ｊは、Ｊ以下の自然数）の組み合わせを受信する受信手段と、
前記パラメータｐ1、ｐ2及びｐ3並びにオフセット値Ｘ_Offset及びＹ_Offsetの初期値に対して、前記計測値ｙjとｐ1／（１＋ｐ2×ｅｘｐ（−ｐ3×（ｘj−Ｘ_Offset）））＋Ｙ_Offsetとの差分の全部又は一部を小さくする新たなパラメータｐ1、ｐ2及びｐ3の推定値を計算するパラメータ推定手段
を備え、
前記パラメータ推定手段は、前記各パラメータに加えて、前記各オフセット値の新たな推定値を計算するものであり、
ｙ＝ｐ1／（１＋ｐ2×ｅｘｐ（−ｐ3×（ｘj−Ｘ_Offset）））＋Ｙ_Offsetに対して、前記各パラメータ及び前記各オフセット値の初期値の近傍で偏微分によるテイラー展開を行い、線形近似することにより、新たな前記各パラメータ及び前記各オフセット値の推定値を計算する、検量線生成装置。
【請求項３】
界面活性剤又は試料を用いた計測処理を行う計測装置と、前記計測装置における既知濃度の界面活性剤を用いた計測処理による計測値に基づいて検量線を示すパラメータ及びオフセット値を生成する検量線生成装置を含む検量線生成システムであって、
前記計測装置は、
前記界面活性剤又は前記試料を用いた計測処理を行う計測データ収集手段と、
前記計測データ収集手段がＪ個（Ｊは、３以上の自然数）の既知濃度の界面活性剤に対する計測処理を行うことにより得られた前記各既知濃度の対数値ｘj（ｊは、Ｊ以下の自然数）及び当該各既知濃度に対応する計測値ｙjの組み合わせを、前記検量線生成装置に対して送信する計測値送信手段と、
前記検量線生成装置が生成した前記パラメータ及び前記オフセット値を受信するパラメータ受信手段と、
前記パラメータ及び前記オフセット値に基づく検量線を用いて、前記計測データ収集手段が試料に対する計測処理を行うことにより得られた計測値に対応する前記試料の濃度を求める試料濃度計測手段を有し、
前記検量線生成装置は、濃度の対数値ｘ及び３個のパラメータｐ1、ｐ2及びｐ3を含むロジスティック式ｙ＝ｐ1／（１＋ｐ2×ｅｘｐ（−ｐ3×ｘ））におけるパラメータｐ1、ｐ2及びｐ3を推定するものであって、
前記計測値送信手段から送信されたＪ組の前記既知濃度の対数値ｘjと前記計測値ｙjの組み合わせを受信する計測値受信手段と、
パラメータｐ1、ｐ2及びｐ3並びにオフセット値Ｘ_Offset及びＹ_Offsetの初期値に対して、前記計測値ｙjとｐ1／（１＋ｐ2×ｅｘｐ（−ｐ3×（ｘj−Ｘ_Offset）））＋Ｙ_Offsetとの差分の全部又は一部を小さくする新たなパラメータｐ1、ｐ2及びｐ3の推定値を計算するパラメータ推定手段と、
前記計測装置に対して、前記フロー推定された前記パラメータ及び前記オフセット値を送信するパラメータ送信手段を有し、
前記計測データ収集手段は、フローセルにおける光電子のカウンティングにより磁気ビーズを用いた化学発光計測を行う化学発光検出器に対して、検査対象となる液体を排出するものであって、複数のバルブから１つのバルブを選択するバルブセレクタを有し、予めバッファ液が充填されており、接続された貯液部が保持する液体を吸入して保持し、又は、選択されたバルブに接続された貯液部又は前記化学発光検出器に対して保持する液体を排出するものであり、
前記バルブセレクタの複数のバルブには、
前記磁気ビーズを保持する磁気ビーズ貯液部に接続される磁気ビーズバルブと、
抗原を保持する抗原貯液部に接続される抗原バルブと、
攪拌する液体を保持する攪拌貯液部に接続される攪拌バルブと、
界面活性剤又は試料を保持する界面活性剤・試料貯液部に接続される界面活性剤・試料バルブと、
前記化学発光検出器のフローセルに接続される検出器バルブが含まれており、
前記磁気ビーズバルブを選択して前記磁気ビーズを吸入し、
前記抗原バルブを選択して前記抗原を吸入し、
前記攪拌バルブを選択して保持する液体の一部を排出し、
前記界面活性剤・試料バルブを選択して前記界面活性剤又は前記試料を吸入し、
前記攪拌バルブを選択して保持する液体の一部を排出して同量の液体を吸引することを複数回繰り返し、
前記検出器バルブを選択して攪拌後の液体の一部を排出する、
検量線生成システム。
【請求項４】
前記バルブセレクタの複数のバルブには、さらに、ルミノールを保持する貯液部に接続されるルミノールバルブが存在し、
前記化学発光検出器は、前記検出器バルブを選択して前記攪拌後の液体の一部を排出する処理の後に、光量計測を開始するものであり、
前記磁気ビーズバルブを選択して前記バッファ液に前記磁気ビーズを吸入した後に、前記検出器バルブを選択して保持する液体の一部を排出して前記化学発光検出器に前記磁気ビーズを捕捉させて、前記前記抗原バルブを選択して抗原を吸入し、
前記検出器バルブを選択して前記攪拌後の液体の一部を排出した後に、前記ルミノールバルブを選択してルミノールを吸入して、前記計測器バルブを選択して光量計測を開始した前記化学発光検出器に保持する液体の一部を排出する、
請求項３記載の検量線生成システム。
【請求項５】
前記バルブセレクタの複数のバルブには、
前記磁気ビーズバルブ、前記ルミノールバルブ、前記検出器バルブ及び廃液を保持するための廃液貯液部に接続される廃液バルブが各一つずつ存在し、
前記抗原バルブは、前記抗原が一種類である場合には１つ存在し、前記抗原が複数種類である場合には各種類に対応して複数存在し、
前記界面活性剤・試料バルブが一つの場合は前記攪拌バルブも一つであり、
前記界面活性剤・試料バルブが複数の場合は前記攪拌バルブの数が前記界面活性剤・試料バルブの数と同数又は前記界面活性剤・試料バルブの数よりも少なく、少なくとも、前記攪拌バルブが少ないときには攪拌処理後に前記攪拌貯液部の洗浄を行う、
請求項３又は４記載の検量線生成システム。
【請求項６】
濃度の対数値ｘ及び３個のパラメータｐ1、ｐ2及びｐ3を含むロジスティック式ｙ＝ｐ1／（１＋ｐ2×ｅｘｐ（−ｐ3×ｘ））におけるパラメータｐ1、ｐ2及びｐ3を推定することにより検量線を生成する検量線生成方法であって、
受信手段が、Ｊ組（Ｊは、３以上の自然数）の既知濃度の対数値ｘj及び前記各既知濃度における計測値ｙj（ｊは、Ｊ以下の自然数）の組み合わせを受信するステップと、
パラメータ推定手段が、前記パラメータｐ1、ｐ2及びｐ3並びにオフセット値Ｘ_Offset及びＹ_Offsetの初期値に対して、前記計測値ｙjとｐ1／（１＋ｐ2×ｅｘｐ（−ｐ3×（ｘj−Ｘ_Offset）））＋Ｙ_Offsetとの差分の全部又は一部を小さくする新たなパラメータｐ1、ｐ2及びｐ3の推定値を計算する推定値計算ステップを含み、
前記推定値計算ステップにおいて、前記パラメータ推定手段は、
前記オフセット値Ｘ_Offsetの初期値を、ｘj−Ｘ_Offsetの値が、計測値の最大値と最小値の平均値よりも大きい計測値に対応する濃度の対数値と、小さい計測値に対応する濃度の対数値とで正と負に分かれる値とし、
前記オフセット値Ｙ_Offsetの初期値を、計測値ｙjの最小値又は最大値とする、検量線生成方法。
【請求項７】
コンピュータを、
濃度の対数値ｘ及び３個のパラメータｐ1、ｐ2及びｐ3を含むロジスティック式ｙ＝ｐ1／（１＋ｐ2×ｅｘｐ（−ｐ3×ｘ））におけるパラメータｐ1、ｐ2及びｐ3を推定するものであり、
受信手段が受信したＪ組（Ｊは、３以上の自然数）の既知濃度の対数値ｘj及び前記各既知濃度の対数値ｘjにおける計測値ｙj（ｊは、Ｊ以下の自然数）の組み合わせにおいて、前記パラメータｐ1、ｐ2及びｐ3並びにオフセット値Ｘ_Offset及びＹ_Offsetの初期値に対して、前記計測値ｙjとｐ1／（１＋ｐ2×ｅｘｐ（−ｐ3×（ｘj−Ｘ_Offset）））＋Ｙ_Offsetとの差分の全部又は一部を小さくする新たなパラメータｐ1、ｐ2及びｐ3の推定値を計算するパラメータ推定手段として機能させることにより、検量線を生成するためのプログラムであって、
前記パラメータ推定手段は、
前記オフセット値Ｘ_Offsetの初期値を、ｘj−Ｘ_Offsetの値が、計測値の最大値と最小値の平均値よりも大きい計測値に対応する濃度の対数値と、小さい計測値に対応する濃度の対数値とで正と負に分かれる値とし、
前記オフセット値Ｙ_Offsetの初期値を、計測値ｙjの最小値又は最大値とする、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検量線生成装置、検量線生成システム、検量線生成方法及びプログラムに関し、特に、所定のロジスティック式におけるパラメータを推定することにより、自動的に検量線を生成する検量線生成装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明者らは、これまで、例えば界面活性剤を用いた計測等において、化学発光検出器に対して計測対象を与えるフローコントローラを研究開発してきた（非特許文献１参照）。
【０００３】
また、従来のフローコントローラにおいて、検量線を示すシグモナイド曲線のパラメータは、人手で求められていた。すなわち、シグモナイド曲線のパラメータは、既知濃度の界面活性剤とその計測値とを一対として、少数の測定ポイントに対して、図式的な方法でカーブフィットさせて求められていた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】R．Zhang、外７名著，“Sequential  injection  chemiluminescence  immunoassay  for  nonionic  surfactants  by  using  magnetic  microbeads”，ANALYTICA  CHIMICA  ACTA  600，p.105-113，2007.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、人手によってシグモナイド曲線のパラメータを求める場合、測定者の熟練度や状態などによって、求められたシグモナイド曲線のパラメータが変動することがあった。そのため、より安定的な結果を得るため、ボードコンピュータにより自動的にカーブフィットさせるパラメータを求めることが期待されていた。
【０００６】
また、図６を参照して、非特許文献１に記載された、従来のフローコントローラによる、界面活性剤を用いた計測システム１０１について説明する。
【０００７】
計測システム１０１は、光電子カウンティング装置１１７によりフローセル１１３から生じた光電子を数えて計測処理を行う化学発光検出器１０３と、化学発光検出器１０３のフローセル１１３に対して計測対象１１４を排出するフローコントローラ１０５を備える。化学発光検出器１０３とフローコントローラ１０５は、ケーブル１１１で接続されており、化学発光検出器１０３とフローコントローラ１０５の動作は、パーソナルコンピュータなどを用いて実現される制御装置１０９により制御されている。また、化学発光検出器１０３は、フローセル１１３において磁気ビーズの上昇及び下降を制御するための電磁石１１５と、レンズ１１８を用いて検出された光電子を数えて計測処理を行う光電子カウンティング装置１１７を有する。計測対象１１４は、計測処理後に、回収部１１９に排出される。
【０００８】
フローコントローラ１０５は、液体の吸入及び排出を行うために、６個のバルブ１２７1，・・・，１２７6から１つのバルブを選択するバルブセレクタ１２５を有する。バルブセレクタ１２５の６個のバルブの接続関係は、以下のとおりである。バルブ１２７1は、抗体を固定するための磁気ビーズを保持する磁気ビーズ貯液部１３１に接続される。バルブ１２７2は、洗浄液を保持する洗浄液貯液部１４３に接続される。バルブ１２７3は、界面活性剤試料液又は酵素標識界面活性剤を保持する界面活性剤試料液等貯液部１３６に接続される。バルブ１２７4は、ルミノール基質液を保持するルミノール貯液部１３９に接続される。バルブ１２７5は、廃液を保持する廃液貯液部１４１に接続される。バルブ１２７6は、フローセル１１３に接続される。
【０００９】
バルブセレクタ１２５は、保持コイル１２３及びシリンジポンプ１２１を経由してバッファ液を保持するバッファ液貯液部１０７と接続されている。フローコントローラ１０５は、予め、バッファ液が充填されており、バルブセレクタ１２５によりバルブ１２７1、１２７2、１２７3及び１２７4のいずれかが選択された場合には、各バルブに接続された貯液部が保持する液体を吸入し、バルブ１２７5又は１２７6が選択された場合には、フローコントローラ１０５に保持されている液体を、廃液貯液部１４１又は化学発光検出器１０３に排出する。
【００１０】
しかしながら、従来のフローコントローラ１０５は、選択可能なバルブの数が少なく、さらに、各バルブを選択して吸入及び排出を行う場合にも、液体の容量及び単位時間あたりの流量について、微小な制御を行うことが難しかった。そのため、例えば、図６の界面活性剤試料液等貯液部１３６には、予め、試料又は酵素標識抗原（試料等）１３３と界面活性剤１３５を人手で攪拌したものを保持させていたように、検出処理として必要とされる全ての工程を自動で行うことは困難であった。
【００１１】
そこで、本発明は、検量線を示すパラメータを自動的に推定することができ、例えばフローコントローラにおけるボードコンピュータ等によっても実現可能な検量線生成装置等を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願発明の第１の観点は、濃度ｘ及びｎ個（ｎは３以上の自然数）のパラメータｐi（ｉはｎ以下の自然数）に対するロジスティック式ｙ＝ｆ（ｘ，ｐi）において、前記各パラメータｐiを推定することによりｙの検量線を生成する検量線生成装置であって、関数ｆ（ｘ，ｐi）は、ｘに対して単調増加又は単調減少の関数であり、ｘが無限大となる場合に一定の値に収束し、ｘがマイナス無限大となる場合にも一定の値に収束するものであり、Ｊ組（Ｊは、ｎ以上の自然数）の既知濃度ｘj及び前記各既知濃度ｘjにおける計測値ｙj（ｊは、Ｊ以下の自然数）の組み合わせを受信する受信手段と、前記パラメータｐi並びにオフセット値Ｘ_Offset及びＹ_Offsetの初期値に対して、前記計測値ｙjとｆ（ｘj−Ｘ_Offset，ｐi）＋Ｙ_Offsetとの差分の全部又は一部を小さくする新たな前記パラメータｐiの推定値を計算するパラメータ推定手段を備える。
【００１３】
本願発明の第２の観点は、濃度の対数値ｘ及び３個のパラメータｐ1、ｐ2及びｐ3を含むロジスティック式ｙ＝ｐ1／（１＋ｐ2×ｅｘｐ（−ｐ3×ｘ））におけるパラメータｐ1、ｐ2及びｐ3を推定することにより検量線を生成する検量線生成装置であって、Ｊ組（Ｊは、３以上の自然数）の既知濃度の対数値ｘj及び前記各既知濃度における計測値ｙj（ｊは、Ｊ以下の自然数）の組み合わせを受信する受信手段と、前記パラメータｐ1、ｐ2及びｐ3並びにオフセット値Ｘ_Offset及びＹ_Offsetの初期値に対して、前記計測値ｙjとｐ1／（１＋ｐ2×ｅｘｐ（−ｐ3×（ｘj−Ｘ_Offset）））＋Ｙ_Offsetとの差分の全部又は一部を小さくする新たなパラメータｐ1、ｐ2及びｐ3の推定値を計算するパラメータ推定手段を備える。
【００１４】
本願発明の第３の観点は、第２の観点の検量線生成装置であって、前記パラメータ推定手段は、前記オフセット値Ｘ_Offsetの初期値を、ｘj−Ｘ_Offsetの値が、計測値の最大値と最小値の平均値よりも大きい計測値に対応する濃度の対数値と、小さい計測値に対応する濃度の対数値とで正と負に分かれる値とし、前記オフセット値Ｙ_Offsetの初期値を、前記計測値ｙjの最小値又は最大値とする。
【００１５】
本願発明の第４の観点は、第２又は第３の観点の検量線生成装置であって、前記パラメータ推定手段は、前記各パラメータに加えて、前記各オフセット値の新たな推定値を計算するものであり、ｙ＝ｐ1／（１＋ｐ2×ｅｘｐ（−ｐ3×（ｘj−Ｘ_Offset）））＋Ｙ_Offsetに対して、前記各パラメータ及び前記各オフセット値の初期値の近傍で偏微分によるテイラー展開を行い、線形近似することにより、新たな前記各パラメータ及び前記各オフセット値の推定値を計算する。
【００１６】
本願発明の第５の観点は、界面活性剤又は試料を用いた計測処理を行う計測装置と、前記計測装置における既知濃度の界面活性剤を用いた計測処理による計測値に基づいて検量線を示すパラメータ及びオフセット値を生成する検量線生成装置を含む検量線生成システムであって、前記計測装置は、前記界面活性剤又は前記試料を用いた計測処理を行う計測データ収集手段と、前記計測データ収集手段がＪ個（Ｊは、３以上の自然数）の既知濃度の界面活性剤に対する計測処理を行うことにより得られた前記各既知濃度の対数値ｘj（ｊは、Ｊ以下の自然数）及び当該各既知濃度に対応する計測値ｙjの組み合わせを、前記検量線生成装置に対して送信する計測値送信手段と、前記検量線生成装置が生成した前記パラメータ及び前記オフセット値を受信するパラメータ受信手段と、前記パラメータ及び前記オフセット値に基づく検量線を用いて、前記計測データ収集手段が試料に対する計測処理を行うことにより得られた計測値に対応する前記試料の濃度を求める試料濃度計測手段を有し、前記検量線生成装置は、濃度の対数値ｘ及び３個のパラメータｐ1、ｐ2及びｐ3を含むロジスティック式ｙ＝ｐ1／（１＋ｐ2×ｅｘｐ（−ｐ3×ｘ））におけるパラメータｐ1、ｐ2及びｐ3を推定するものであって、前記計測値送信手段から送信されたＪ組の前記既知濃度の対数値ｘjと前記計測値ｙjの組み合わせを受信する計測値受信手段と、パラメータｐ1、ｐ2及びｐ3並びにオフセット値Ｘ_Offset及びＹ_Offsetの初期値に対して、前記計測値ｙjとｐ1／（１＋ｐ2×ｅｘｐ（−ｐ3×（ｘj−Ｘ_Offset）））＋Ｙ_Offsetとの差分の全部又は一部を小さくする新たなパラメータｐ1、ｐ2及びｐ3の推定値を計算するパラメータ推定手段と、前記計測装置に対して、フロー推定された前記パラメータ及び前記オフセット値を送信するパラメータ送信手段を有し、前記計測データ収集手段は、フローセルにおける光電子のカウンティングにより磁気ビーズを用いた化学発光計測を行う化学発光検出器に対して、検査対象となる液体を排出するものであって、複数のバルブから１つのバルブを選択するバルブセレクタを有し、予めバッファ液が充填されており、接続された貯液部が保持する液体を吸入して保持し、又は、選択されたバルブに接続された貯液部又は前記化学発光検出器に対して保持する液体を排出するものであり、前記バルブセレクタの複数のバルブには、前記磁気ビーズを保持する磁気ビーズ貯液部に接続される磁気ビーズバルブと、抗原を保持する抗原貯液部に接続される抗原バルブと、攪拌する液体を保持する攪拌貯液部に接続される攪拌バルブと、界面活性剤又は試料を保持する界面活性剤・試料貯液部に接続される界面活性剤・試料バルブと、前記化学発光検出器のフローセルに接続される検出器バルブが含まれており、前記磁気ビーズバルブを選択して前記磁気ビーズを吸入し、前記抗原バルブを選択して前記抗原を吸入し、前記攪拌バルブを選択して保持する液体の一部を排出し、前記界面活性剤・試料バルブを選択して前記界面活性剤又は前記試料を吸入し、前記攪拌バルブを選択して保持する液体の一部を排出して同量の液体を吸引することを複数回繰り返し、前記検出器バルブを選択して攪拌後の液体の一部を排出する。
【００１７】
本願発明の第６の観点は、第５の観点の検量線生成システムであって、前記バルブセレクタの複数のバルブには、さらに、ルミノールを保持する貯液部に接続されるルミノールバルブが存在し、前記化学発光検出器は、前記検出器バルブを選択して前記攪拌後の液体の一部を排出する処理の後に、光量計測を開始するものであり、前記磁気ビーズバルブを選択して前記バッファ液に前記磁気ビーズを吸入した後に、前記検出器バルブを選択して保持する液体の一部を排出して前記化学発光検出器に前記磁気ビーズを捕捉させて、前記抗原バルブを選択して抗原を吸入し、前記検出器バルブを選択して前記攪拌後の液体の一部を排出した後に、前記ルミノールバルブを選択してルミノールを吸入して、前記計測器バルブを選択して光量計測を開始した前記化学発光検出器に保持する液体の一部を排出する。
【００１８】
本願発明の第７の観点は、第５又は第６の観点の検量線生成システムであって、前記バルブセレクタの複数のバルブには、前記磁気ビーズバルブ、前記ルミノールバルブ、前記検出器バルブ及び廃液を保持するための廃液貯液部に接続される廃液バルブが各一つずつ存在し、前記抗原バルブは、前記抗原が一種類である場合には１つ存在し、前記抗原が複数種類である場合には各種類に対応して複数存在し、前記界面活性剤・試料バルブが一つの場合は前記攪拌バルブも一つであり、前記界面活性剤・試料バルブが複数の場合は前記攪拌バルブの数が前記界面活性剤・試料バルブの数と同数又は前記界面活性剤・試料バルブの数よりも少なく、少なくとも、前記攪拌バルブが少ないときには攪拌処理後に前記攪拌貯液部の洗浄を行う。
【００１９】
本願発明の第８の観点は、濃度ｘ及びｎ個（ｎは３以上の自然数）のパラメータｐi（ｉはｎ以下の自然数）を含むロジスティック式ｙ＝ｆ（ｘ，ｐi）において、前記各パラメータｐiを推定することにより検量線を生成する検量線生成方法であって、関数ｆ（ｘ，ｐi）は、ｘに対して単調増加又は単調減少の関数であり、ｘが無限大となる場合に一定の値に収束し、ｘがマイナス無限大となる場合にも一定の値に収束するものであり、受信手段が、Ｊ組（Ｊは、ｎ以上の自然数）の既知濃度ｘj及び前記各既知濃度ｘjにおける計測値ｙj（ｊは、Ｊ以下の自然数）の組み合わせを受信するステップと、パラメータ推定手段が、前記パラメータｐj並びに前記オフセット値Ｘ_Offset及びＹ_Offsetの初期値に対して、前記計測値ｙjとｆ（ｘj−Ｘ_Offset，ｐi）＋Ｙ_Offsetとの差分の全部又は一部を小さくする新たな前記パラメータｐjの推定値を計算するステップを含む。
【００２０】
本願発明の第９の観点は、コンピュータを、濃度ｘ及びｎ個（ｎは３以上の自然数）のパラメータｐi（ｉはｎ以下の自然数）を含むロジスティック式ｙ＝ｆ（ｘ，ｐi）における前記各パラメータｐjを推定するものであり、関数ｆ（ｘ，ｐi）は、ｘに対して単調増加又は単調減少の関数であり、ｘが無限大となる場合に一定の値に収束し、ｘがマイナス無限大となる場合にも一定の値に収束するものであり、受信手段が受信したＪ組（Ｊは、ｎ以上の自然数）の既知濃度ｘj及び前記各既知濃度ｘjにおける計測値ｙj（ｊは、Ｊ以下の自然数）の組み合わせにおいて、前記パラメータｐj並びにオフセット値Ｘ_Offset及びＹ_Offsetの初期値に対して、前記計測値ｙjとｆ（ｘj−Ｘ_Offset，ｐi）＋Ｙ_Offsetとの差分の全部又は一部を小さくする新たな前記パラメータｐjの推定値を計算するパラメータ推定手段として機能させることにより、検量線を生成するためのプログラムである。
【００２１】
なお、本願発明を、第５の観点の計測データ収集手段として捉え、計測システムとして捉えてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本願発明の各観点によれば、所定のロジスティック式におけるパラメータを自動的に推定することが可能となる。特に、本願請求項２に係る発明は、３つのパラメータを含む。ロジスティック式の特性から、３つの既知濃度と計測値の組み合わせがあれば、検量線を作成することが可能となる。このパラメータ推定は、通常、約１００回程度、近似精度を繰り返し高めていくことにより、実用可能な程度の精度を確保することができる。そのため、ボードコンピュータなどによって実現可能である。そして、自動的に検量線を求めることにより、人手により求めるよりも、安定的な結果を得ることが可能となる。
【００２３】
さらに、本願発明の第５の観点によれば、攪拌バルブは、攪拌を行うための攪拌貯液部に接続される構成とされている。さらに、磁気ビーズバルブ及び抗原バルブに接続して磁気ビーズ及び抗原を吸入し、攪拌バルブを選択して攪拌貯液部に排出し、界面活性剤・試料バルブを選択して界面活性剤又は試料を吸入する。このような準備を行った上で、攪拌バルブを選択して、保持する液体の一部を排出して同量の液体を吸引することを複数回（例えば３回くらい）繰り返すことにより、抗原と界面活性剤又は試料との攪拌を十分に行うことが可能となる。そして、検出器バルブを選択して攪拌後の液体の一部を化学発光検出器に排出することにより、界面活性剤と抗原の攪拌処理等を含め、化学発光計測に必要とされる処理を全て自動的に実現することができる。そのため、検量線作成処理も含め、自動的に実現することが可能となる。
【００２４】
さらに、本願発明の第６の観点によれば、磁気ビーズを吸入した段階で、化学発光検出器に磁気ビーズを捕捉させておき、さらに、ルミノールを吸入して、制御装置が光量計測を開始している化学発光検出器に排出することにより、より精確に化学発光計測が可能となる。
【００２５】
さらに、本願発明の第７の観点によれば、攪拌バルブの数を、界面活性剤・試料バルブの数と同数又は少ない数として、攪拌貯液部の洗浄を行いつつ計測処理を行うことにより、多濃度の界面活性剤を用いた検量線作成や多種類の試料に対する試料計測について、一連の計測処理を自動化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本願発明の実施の形態に係る検量線生成システム１の概要を示したブロック図である。
【図２】図１の検量線生成システム１の動作の一例を示すフロー図である。
【図３】図１の自動検量線生成器５により推定された検量線の一例を示すグラフである。
【図４】図１の計測データ収集部１１の一例である、フローコントローラ５５を用いた計測システム５１の概要を示したブロック図である。
【図５】図４の計測システム５１の動作の一例を示したフロー図である。
【図６】従来のフローコントローラを用いた界面活性剤計測システム１０１の概要を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下では、図面を参照して、本願発明の実施例について説明する。なお、本願発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００２８】
図１は、本願発明の実施の形態に係る検量線生成システム１の概要を示したブロック図である。検量線生成システム１は、界面活性剤又は試料を用いた計測処理を行う計測装置３（本願請求項の「計測装置」の一例）と、計測装置３における既知濃度の界面活性剤を用いた計測処理による計測値に基づいて検量線を示すパラメータ及びオフセット値を生成する自動検量線生成器５（本願請求項の「検量線生成装置」の一例）を含む。
【００２９】
計測装置３は、界面活性剤又は試料を用いた計測処理を行う計測データ収集部１１（本願請求項の「計測データ収集手段」の一例）と、検量線作成処理を行うか否かを判定する判定部１３と、検量線作成処理を行う場合に、自動検量線生成器５に対して、既知濃度及び計測値の組み合わせを送信する計測値送信部１５（本願請求項の「計測値送信手段」の一例）と、自動検量線生成器５が生成したパラメータ及びオフセット値を受信するパラメータ受信部１７（本願請求項の「パラメータ受信手段」の一例）と、検量線作成処理を行わない場合に、パラメータ及びオフセット値に基づく検量線を用いて、計測値に対応する試料の濃度を求める試料濃度推定部１９（本願請求項の「試料濃度計測手段」の一例）を有する。以下では、既知濃度に対する計測処理に得られる既知濃度及び計測値の組み合わせの数をＪ（Ｊは、３以上の自然数）とする。濃度は、対数値で表わされ、ｘj（ｊは、Ｊ以下の自然数）と表わす。計測値は、ｙjと表わす。なお、本願発明においては、濃度は、対数値に限らず、そのままの値でもよく、また、他の処理により得られた値でもよい。また、計測値もそのままの値に限らず、特定の処理後に得られた値であってもよい。
【００３０】
自動検量線生成器５は、計測値送信部１５が送信した既知濃度の対数値ｘjと計測値ｙjの組み合わせを受信する計測値受信部２１（本願請求項の「計測値受信手段」の一例）と、Ｊ組の既知濃度の対数値ｘjと計測値ｙjの組み合わせを収集する計測データ収集部２３と、所定のロジスティック式に対するパラメータ及びオフセット値を推定する曲線演算部２５（本願請求項の「パラメータ推定手段」の一例）と、計測装置３に対してパラメータ及びオフセット値を送信するパラメータ送信部２７を有する。
【００３１】
ここで、ロジスティック式は、一般的には、計測値ｙについて、濃度ｘに対する関数ｙ＝ｆ（ｘ，β）として表わされるものである。ここで、βは、ｎ個（ｎは３以上の自然数）のパラメータｐi（ｉはｎ以下の自然数）のベクトルとする。関数ｆ（ｘ，β）は、単調増加又は単調減少の関数であり、ｘが無限大となる場合に一定の値に収束し、ｘがマイナス無限大となる場合にも一定の値に収束するものである。
【００３２】
以下では、パラメータは３個であり、ａ，ｂ及びｃとする。そして、ロジスティック式の一例として、ｙ＝ａ／（１＋ｂ×ｅｘｐ（−ｃ×ｘ））の場合について説明する。また、濃度ｘに対するオフセット値をＸ_Offsetとする。計測値ｙに対するオフセット値をＹ_Offsetとする。
【００３３】
続いて、図２のフロー図を参照して、図１の検量線生成システム１の動作の一例を説明する。計測データ収集部１１は、既知濃度の界面活性剤に対して計測処理を行うことにより、Ｊ個の既知濃度と計測値の組み合わせを収集する（ステップＳＴＰ１）。そして、計測値送信部１５は、計測値受信部２１に対して、Ｊ個の既知濃度と計測値の組み合わせを送信する（ステップＳＴＰ２）。
【００３４】
本実施例が想定する計測処理においては、ロジスティック式は、ｃ＜０となり、一般的に、単調減少となる（図３参照）。そのため、ロジスティック式は、ｘが無限大の場合、ゼロに収束する。そのため、曲線演算部２５は、Ｙ_Offsetの初期値を、既知濃度が最も小さい値に対する計測値とする。また、ロジスティック式は、ほぼ点対称な形状となる。そのため、曲線演算部２５は、Ｘ_Offsetの初期値を、既知濃度の対数値及び計測値について正負で対称となるように決定する。例えば、曲線演算部２５は、Ｘ_Offsetの初期値を、既知濃度の対数値ｘjの平均値として決定してもよい。また、計測値の変化が最も大きい濃度として決定してもよい。さらに、ロジスティック式は、無限大又はマイナス無限大の濃度に対して、計測値ｙjの最大値又は最小値に収束することが予想される。そのため、曲線演算部２５は、Ｘ_Offsetの初期値を、計測値ｙjの最大値及び最小値の平均値を基準として、この値よりも大きい計測値と小さい計測値を区別可能な濃度により決定してもよい。
【００３５】
パラメータａ，ｂ及びｃの初期値は、予め定められたものでもよい。また、例えば、ロジスティック式は、ｘがマイナス無限大の場合、ａに収束する。そのため、パラメータａの初期値を、計測値ｙjの最大値からＹ_Offsetの値を引いた値とするようにしてもよい。このように、既知濃度及び計測値に基づいて計算により求めてもよい。
【００３６】
曲線演算部２５は、例えば、非線形最小二乗法（Levenberg-Marquardt法。以下、「ＬＭ法」という。）に基づいて各パラメータ及び各オフセット値を推定する。ＬＭ法の概要について説明する。ＬＭ法は、パラメータのベクトルをβとして、ロジスティック式ｆ（ｘ，β）に対して、式(1)で表わされる偏差の二乗の和Ｓ（β）を最小化する問題の解法の一つである。その解法は、ｆ（ｘ，β）におけるβを、新たな推定値β＋δにより置き換える。そして、式(2)にあるように、各ｘjにおいて線形近似を行うことにより、δを決定する。ここで、Ｇjは、式(3)で表わされるように、βに関するｆの勾配（gradient）である（ステップＳＴＰ３）。この勾配は、予め計算することが可能である。そのため、ボードコンピュータ等によって実現が可能である。なお、ここでは、ベクトルβには、パラメータが含まれる場合について説明している。しかし、本願発明においては、ベクトルβは、パラメータａ，ｂ及びｃだけでなく、オフセット値Ｘ_Offset又は／及びＹ_Offsetを含め、各パラメータ及び各オフセット値を推定するものであってもよい。ステップＳＴＰ３において、特に、最初の推定値を求める処理は、ロジスティック式に対して、各パラメータの初期値の近傍で偏微分によるテイラー展開を行い、線形近似することにより、前記新たなパラメータ及びオフセット値の推定値を計算することと表現されるものである。
【００３７】
【数１】
0005679269.tif 000002
【００３８】
式(2)において、最小化されると、δに関するＳの勾配は０となる。そのため、曲線演算部２５は、収束したか否かの判断を行う（ステップＳＴＰ４）。勾配が一定の範囲内にあり収束していると判断される場合には、ステップＳＴＰ５の処理に進む。収束していないと判断される場合には、所定の反復回数を超えたときは、収束は困難であると判断し、ステップＳＴＰ５の処理に進む。所定の反復回数は、通常、１００回程度で収束することから、それ以上の数（例えば２００回）を設定する。所定の反復回数を超えていない場合には、再度ステップＳＴＰ３の処理を行い、近似精度を高める。
【００３９】
パラメータ送信部２７は、パラメータ及びオフセット値を計測装置に送信する。また、曲線演算部２５が収束困難と判断した場合には、その旨を計測装置に通知する（ステップＳＴＰ５）。
【００４０】
計測装置３では、パラメータ及びオフセット値が推定された場合、計測データ収集部１１は、濃度が不明な試料に対して計測処理を行う（ステップＳＴＰ６）。そして、試料濃度推定部１９は、計測値に対して、パラメータ及びオフセット値に基づく検量線を用いて、濃度推定処理を行う（ステップＳＴＰ７）。
【００４１】
図３は、自動検量線生成器５により推定された検量線の一例を示すグラフである。表１に示されるように、既知濃度と計測値の組み合わせはＰ０〜Ｐ４の５点である。検量線Ｌは、推定されたものである。検量線Ｌを用いることにより、例えば、所要濃度と計算推定値の組み合わせとして、所要濃度0.02に対して計算推定値0.122145、0.05に対して0.122137、2に対して0.115221、5に対して0.097613、100に対して0.060431などの値を得ることができる。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
さらに、図４を参照して、図１の計測データ収集部１１について、磁気ビーズによる化学発光イムノアッセイ計測を行う場合の一例として、フローコントローラ５５を用いた計測システム５１の構成について説明する。
【００４４】
計測システム５１は、光電子を数えて計測処理を行う化学発光検出器５３と、化学発光検出器５３に対して計測対象となる液体を排出するフローコントローラ５５を備える。化学発光検出器５３とフローコントローラ５５はケーブル６１で接続されており、化学発光検出器５３及びフローコントローラ５５の動作は、制御装置５９により制御されている。制御装置５９は、例えば、パーソナルコンピュータや、タッチパネルを用いたユーザインタフェースを備えたシステムに組み込まれたコンピュータなどを用いて実現されるものである。
【００４５】
化学発光検出器５３は、フローコントローラ５５により計測対象６４が与えられるフローセル６３と、フローセル６３において磁気ビーズの上昇及び下降を制御するための電磁石６５と、レンズ６８を用いて検出された光電子を数えて計測処理を行う光電子カウンティング装置６７を有する。計測対象６４は、計測処理後に、回収部６９に排出される。
【００４６】
フローコントローラ５５は、液体の吸入及び排出を行うために、１２個のバルブ７７1，・・・，７７12（本願請求項の「バルブ」の一例）から１つのバルブを選択するバルブセレクタ７５（本願請求項の「バルブセレクタ」の一例）を有する。バルブセレクタ７５の１２個のバルブの接続関係は以下のとおりである。バルブ７７1（本願請求項の「磁気ビーズバルブ」の一例）は、抗体を固定するための磁気ビーズを保持する磁気ビーズ貯液部８１に接続される。バルブ７７2（本願請求項の「抗原バルブ」の一例）は、酵素標識抗原を保持する抗原貯液部８３に接続される。バルブ７７3，・・・，７７6（本願請求項の「界面活性剤・試料バルブ」の一例）は、それぞれ、異なる濃度の界面活性剤又は異なる種類の試料を保持する界面活性剤・試料貯液部８５1，・・・，８５4に接続される。バルブ７７7（本願請求項の「ルミノールバルブ」の一例）は、ルミノールを保持するルミノール貯液部８９に接続される。バルブ７７8（本願請求項の「廃液バルブ」の一例）は、廃液を保持するための廃液貯液部９１に接続される。バルブ７７9，・・・，７７11（本願請求項の「攪拌バルブ」の一例）は、それぞれ、攪拌する液体を保持するための攪拌貯液部８７1，・・・，８７3に接続される。バルブ７７12（本願請求項の「検出器バルブ」の一例）は、化学発光検出器５３のフローセル６３に接続される。
【００４７】
バルブセレクタ７５は、保持コイル７３及びシリンジポンプ７１を経由してバッファ液を保持するバッファ液貯液部５７と接続されている。フローコントローラ５５は、計測処理を行うにあたり、予め、バッファ液を充填されている。フローコントローラ５５は、バルブセレクタ７５により選択されたバルブに接続された貯液部から、制御装置５９により指定された容量の液体を指定された流速で液体を吸入し、又は、バルブセレクタ７５により選択されたバルブに接続された貯液部若しくは化学発光検出器５３に対して、制御装置５９により指定された容量の液体を指定された流速で液体を排出する。
【００４８】
続いて、図５を参照して、図４の計測システム５１の動作について、界面活性剤・試料貯液部８５1（以下、図５の説明において「試料貯液部８５1」という。）に試料が保持されており、試料貯液部８５1に保持された試料について、攪拌貯液部８７1を用いて攪拌処理を行い、試料計測処理を行う場合を例として説明する。
【００４９】
制御装置５９は、化学発光検出器５３及びフローコントローラ５５の洗浄処理を行う（ステップＳＴ１）。ここでは、例えば、フローコントローラ５５において、計測処理に使う磁気ビーズ貯液部８１、抗原貯液部８３、試料貯液部８５1、ルミノール貯液部８９に接続されるバルブを選択させて吸入処理を行うことにより、各バルブから各貯液部に至るルートでの空気を除く処理、バルブ７７8を選択してバッファ液を廃液してフローコントローラ５５内にバッファ液を充填する処理、バルブ７７12を選択して化学発光検出器５３にバッファ液を排出して洗浄する処理などを行う。
【００５０】
続いて、制御装置５９は、電磁石６５を制御して、フローセル６３において磁気ビーズが上昇する状態とする（ステップＳＴ２）。そして、制御装置５９は、フローコントローラ５５に対して、バルブ７７1を選択して磁気ビーズを吸入し（ステップＳＴ３）、バルブ７７12を選択して化学発光検出器のフローセル６３に排出して、化学発光検出器に吸入した磁気ビーズの一部を捕捉させる（ステップＳＴ４）。
【００５１】
続いて、制御装置５９は、フローコントローラ５５に対して、バルブ７７2を選択して酵素標識抗原を吸入し（ステップＳＴ５）、バルブ７７9を選択して排出して、吸入した酵素標識抗原の一部を攪拌貯液部８７1に保持させ（ステップＳＴ６）、バルブ７７3を選択して試料を吸入し（ステップＳＴ７）、バルブ７７9を選択して排出して、吸入した試料の一部を攪拌貯液部８７1に保持させる（ステップＳＴ８）。続いて、攪拌貯液部８７1に保持された液体の一部について、同量の液体について、吸入（ステップＳＴ９）及び排出（ステップＳＴ１０）を所定の回数（例えば３回など）繰り返して攪拌処理を行い（ステップＳＴ１１）、攪拌後の液体を攪拌貯液部８７1から吸入する（ステップＳＴ１２）。そして、バルブ７７12を選択して攪拌後の液体を化学発光検出器５３のフローセル６３に排出する（ステップＳＴ１３）。
【００５２】
続いて、制御装置５９は、化学発光検出器５３に対して、光量計測を開始させる（ステップＳＴ１４）。そして、制御装置５９は、フローコントローラ５５に対して、バルブ７７7を選択してルミノールを吸入し（ステップＳＴ１５）、バルブ７７12を選択して化学発光検出器５３に排出して、化学発光検出器５３における化学発光イムノアッセイ計測を行わせる（ステップＳＴ１６）。計測処理の終了後、制御装置５９は、化学発光検出器５３に対して、光量計測を停止させる（ステップＳＴ１７）。そして、制御装置５９は、電磁石６５を制御して、フローセル６３において磁気ビーズが下降する状態とする（ステップＳＴ１８）。
【００５３】
続いて、制御装置５９は、化学発光検出器５３及びフローコントローラ５５の洗浄処理を行う（ステップＳＴ１９）。ここでは、例えば、フローコントローラ５５において、バルブ７７8を選択して廃液してフローコントローラ５５内にバッファ液を充填する処理、バルブ７９9を選択して攪拌貯液部８７1に所定量のバッファ液を排出して攪拌貯液部８７1が保持する液体を吸入することにより攪拌貯液部８７1を洗浄する処理、バルブ７７12を選択して化学発光検出器５３にバッファ液を排出してフローセル６３を洗浄する処理などを行う。
【００５４】
図４の計測システム５１において、複数種類の酵素標識抗原が存在する場合には、各種類の抗原に対応してする抗原貯液部を複数設け、各抗原貯液部に対して複数のバルブを割り当てる。また、複数種類の試料を計測する場合には、各試料を界面活性剤・試料貯液部８５1，・・・，８５4に保持させ、各試料について同様の処理を行うことにより、各試料の計測処理を行うことができる。ここで、攪拌貯液部８７1，・・・，８７3は、各資料の計測処理後に洗浄処理を行うことができることから、界面活性剤・試料貯液部８５1，・・・，８５4と同数又は少ない数とし、割り当てるバルブは、界面活性剤・試料貯液部８５1，・・・，８５4に接続しうる予備として用意しておくことが望ましい。
【００５５】
また、検量線作成処理についても、各界面活性剤・試料貯液部８５1，・・・，８５4に異なる濃度の界面活性剤を保持させ（例えば、１ｐｐｍ、１００ｐｐｂ、１０ｐｐｂ、１ｐｐｂなど）、各濃度の界面活性剤について同様の処理を行うことにより、実現することが可能である。
【００５６】
なお、図５において、ステップＳＴ１６の計測処理の前に光量計測が開始（ステップＳＴ１４）されていればよく、光量計測を開始する前にルミノール吸入処理（ステップＳＴ１５）を行うようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本願発明は、例えば、残留農薬を検出する計測システムなど、多方面への応用が可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１  検量線生成システム、３  計測装置、５  自動検量線生成器、１１  計測データ収集部、１５  計測値送信部、１７  パラメータ受信部、１９  試料濃度推定部、２１  計測値受信部、２３  計測データ収集部、２５  曲線演算部、２７  パラメータ送信部、５１  計測システム、５３  化学発光検出器、５５  フローコントローラ、５７  バッファ液貯液部、７５  バルブセレクタ、７７1，・・・，７７12  バルブ、８３  抗原貯液部、８５1，・・・，８５4  界面活性剤・試料貯液部、８７1，・・・，８７3  攪拌貯液部、８９  ルミノール貯液部、９１  廃液貯液部
【図１】
0005679269.tif 000004
【図２】
0005679269.tif 000005
【図３】
0005679269.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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