(57)【要約】【課題】流路を備える検査チップを用いた生化学測定が、コストの上昇を招くことなく、より高い稼働率で実施できるようにする。【解決手段】検査チップ１０１の流路を測定対象が流れている状態を、測定装置１０２が光学的に測定し、検査チップ１０１に付けられている製造番号を、製造番号読み取り装置１０３が読み取り、読み取られた製造番号に対応する複数の参照測定条件を、測定条件参照部１０５が、データベース１０４より取り出し、取り出された複数の参照測定条件の中で、実施された測定の測定条件に一致する参照測定条件に対応する基準値を、基準値参照部１０６がデータベース１０４より取り出し、取り出された基準値と、測定された測定値との比較により、測定条件に一致する参照測定条件に対応する測定方針を、方針決定部１０７がデータベース１０４より取り出す。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査チップの流路を測定対象が流れている状態を光学的に測定する測定ステップと、
前記検査チップに付けられている識別データを読み取る識別データ読み取りステップと、
前記読み取りステップで読み取られた識別データに対応する複数の参照測定条件をデータベースより取り出す測定条件参照ステップと、
取り出した複数の参照測定条件の中で、前記測定ステップにおける測定条件に一致する参照測定条件に対応する基準値を前記データベースより取り出す基準値参照ステップと、
取り出した基準値と前記測定ステップで測定された測定データとの比較により、前記測定条件に一致する参照測定条件に対応する測定方針を前記データベースより取り出す方針決定ステップと
を備え、
前記データベースは、複数の識別データと、各々の識別データに関連づけられた参照測定条件と、参照測定条件に関連づけられた基準値および方針とが記録されている
ことを特徴とする測定方法。
【請求項２】
請求項１記載の測定方法において、
前記測定ステップでは、前記検査チップの流路を前記測定対象が流れている状態を光学的な反射像として検出して測定データとすることを特徴とする測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路を備える検査チップを用いて生化学測定を行う測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数のサンプル（測定対象）に対して生化学測定を行う場合、感染可能性、保守性、サンプルのキャリーオーバーなどの観点から、サンプルに接触する部分を検査チップ化し、測定装置本体から分離し、取り換えて使用できる構成にするのが効果的であり多くの例がある（非特許文献１参照）。このような検査チップを用いた測定では、まず、チップの流路内で検出試薬とサンプルを混合して反応させ、反応液の吸収スペクトル、蛍光強度、屈折率を測定し、目的の検査指標を得る。また、反応後の液体は、検査チップから排出され、検査チップは廃棄または洗浄して再利用される。
【０００３】
生化学検査におけるサンプルは、体液由来の液体であるため、物理化学的性状（密度、粘度、粒子状成分分布、スペクトル、検出反応攪乱成分）は多様である。このため、検査チップを用いた測定でも、測定不可能、必要な精度で測定ができない、検査チップを著しく汚染するサンプルなどがある。従って、測定（測定装置）においては、これらのようなサンプルからのデータを査定し、検査化学反応の阻害・促進なく、検出手段が外乱を受けていないかなど、測定の妥当性を判断する必要がある。
【０００４】
一般的には、対象サンプルの測定の前後で、標準サンプルを測定して正常値を得られるか、ブランクサンプルを測定し異常検出が起きないかを調べ、検査チップに汚染がないかを確認することができる。その他、スペクトル測定でブランクサンプル測定の場合には、光源の強度が規定以内であるかを検査することで、光路に汚染した面があるかを調べることができる。
【０００５】
また、検査チップを用いる測定では、液送ポンプの圧力を測定することで粘度の高いサンプルが検出でき、また、漏水センサーによって、送液系における詰まりの発生が検出できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００９／０９１９３９号
【特許文献２】特開２０１３−０５３９５９号公報
【特許文献３】特許第４４６８８７５号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】シリーズ監修  矢富裕・横田浩光、編集横田浩充・大久保滋夫、「標準臨床検査学  検査機器総論・検査管理総論」、株式会社  医学書院  発行、第１版、２０１３年発行。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述したような測定システムにおいても、光路や送液経路の汚染の防ぐために、予防的な洗浄・表面処理、頻繁な洗浄を行うと、装置の稼働率が下がり、測定コストが上がってしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、流路を備える検査チップを用いた生化学測定が、コストの上昇を招くことなく、より高い稼働率で実施できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る測定方法は、検査チップの流路を測定対象が流れている状態を光学的に測定する測定ステップと、検査チップに付けられている識別データを読み取る識別データ読み取りステップと、読み取りステップで読み取られた識別データに対応する複数の参照測定条件をデータベースより取り出す測定条件参照ステップと、取り出した複数の参照測定条件の中で、測定ステップにおける測定条件に一致する参照測定条件に対応する基準値をデータベースより取り出す基準値参照ステップと、取り出した基準値と測定ステップで測定された測定データとの比較により、測定条件に一致する参照測定条件に対応する測定方針をデータベースより取り出す方針決定ステップとを備え、データベースは、複数の識別データと、各々の識別データに関連づけられた参照測定条件と、参照測定条件に関連づけられた基準値および方針とが記録されている。なお、測定ステップでは、検査チップの流路を測定対象が流れている状態を光学的な反射像として検出して測定データとすればよい。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したことにより、本発明によれば、流路を備える検査チップを用いた生化学測定が、コストの上昇を招くことなく、より高い稼働率で実施できるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態における測定方法を実施するための測定システムの構成を示す構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態における測定方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】図３は、検査チップ３００の一部および測定装置３３０の構成を示す斜視図である。
【図４】図４は、検査チップ３００の一部構成を示す平面図である。
【図５】図５は、実施例１における測定で得られた屈折率パターンを示す説明図である。
【図６】図６は、ＰＴを測定し、測定毎に洗浄をした後、流路内に水を満たした状態で測定した結果（ａ）、およびＰＴの測定結果（ｂ）を示す特性図である。
【図７】図７は、検査チップ４００の一部構成を示す斜視図である。
【図８】図８は、検査チップ４００の測定面４１１に平行な断面（ａ），マイクロ流路４０３の延在方向に垂直な断面（ｂ），マイクロ流路４０３の延在方向に平行で測定面４１１に垂直な断面（ｃ）を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態における測定方法を実施するための測定システムの構成を示す構成図である。このシステムは、検査チップ１０１，測定装置１０２，製造番号読取装置１０３，データベース１０４，測定条件参照部１０５，基準値参照部１０６，および方針決定部１０７を備える。
【００１４】
検査チップ１０１は、管径が５０μｍ程度のマイクロ流路を備え、このマイクロ流路内を測定対象が流れる。測定装置１０２は、測定箇所に配置された検査チップ１０１のマイクロ流路内を、測定対象が流れている状態を光学的に測定する。測定装置１０２は、例えば、マイクロ流路の内面に接する測定対象の屈折率を光の全反射を用いて測定する。また、検査チップ１０１が、マイクロ流路の検査領域にＡｕ層を備える構成とすれば、測定装置１０２は、よく知られた表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）測定としてもよい。このような測定装置１０２は、例えば、２次元イメージセンサーを備え、検査チップ１０１の流路を測定対象が流れている状態を光学的な反射像として検出して測定値とする。
【００１５】
製造番号読取装置１０３は、検査チップ１０１に付けられている製造番号（識別データ）を読み取る。製造番号読取装置１０３は、測定装置１０２に検査チップ１０１が装着されると、製造番号の読み取り動作を行う。製造番号読取装置１０３は、後述するように、測定装置１０２に組み込まれていてもよい。また、データベース１０４は、複数の製造番号と、各々の製造番号に関連づけられた参照測定条件と、参照測定条件に関連づけられた基準値および方針とが記録されている。
【００１６】
測定条件参照部１０５は、製造番号読取装置１０３で読み取られた識別データに対応する複数の参照測定条件を、データベース１０４より取り出す。基準値参照部１０６は、測定条件参照部１０５により取り出された複数の参照測定条件の中で、検査チップ１０１を用いた測定装置１０２による測定の測定条件に一致する参照測定条件に対応する基準値を、データベース１０４より取り出す。方針決定部１０７は、基準値参照部１０６により取り出された基準値、上記測定条件で測定された測定値との比較により、測定条件に一致する参照測定条件に対応する測定方針を、データベース１０４より取り出す。
【００１７】
次に、実施の形態における測定方法について、図２のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ２０１で、検査チップ１０１の流路を測定対象が流れている状態を、測定装置１０２が光学的に測定する（測定ステップ）。ここでは、測定対象として、洗浄液を用いればよい。次いで、ステップＳ２０２で、検査チップ１０１に付けられている製造番号（識別データ）を、製造番号読取装置１０３が読み取る（識別データ読み取りステップ）。
【００１８】
次に、ステップＳ２０３で、読み取られた製造番号に対応する複数の参照測定条件を、測定条件参照部１０５が、データベース１０４より取り出す（測定条件参照ステップ）。次に、ステップＳ２０４で、取り出された複数の参照測定条件の中で、実施された測定の測定条件に一致する参照測定条件に対応する基準値を、基準値参照部１０６がデータベース１０４より取り出す（基準値参照ステップ）。
【００１９】
次に、ステップＳ２０４で取り出された基準値と、測定された測定値との比較により、測定条件に一致する参照測定条件に対応する測定方針を、方針決定部１０７がデータベース１０４より取り出す（方針決定ステップ）。このようにして取り出された測定方針は、例えば、測定装置１０２の表示部（不図示）に表示され、測定者が確認可能な状態となる。
【００２０】
ここで、測定装置１０２，製造番号読取部１０３と、データベース１０４，測定条件参照部１０５，基準値参照部１０６，および方針決定部１０７とは、インターネットなどの広域ネットワークを介して接続されていてもよい。
【００２１】
上述した実施の形態によれば、検査チップ１０１より読み取られた製造情報、および検査チップ１０１を用いた洗浄液などの測定結果により、データベース１０４より測定方針が得られる。測定方針は、例えば、測定前の洗浄方法、測定値の補正情報などが含まれる。例えば、データベース１０４における測定方針に含まれる洗浄方法は、常に最新の技術を反映させることが可能であり、これが、測定方針として測定者に通知できる。この結果、測定者は、最新の洗浄方法により検査チップの洗浄が実施できるようになる。
【００２２】
また、汚染状況に応じたデータ処理（測定値補正）方法を、測定方針として測定者に通知できるので、精度の高い測定が実現でき、検査チップ寿命の延長が実現できる。また、汚染が激しい場合でも、測定対象によっては測定できる場合には、測定が継続できる。なお、基準値と測定された測定値との比較により決定された測定条件によっては、汚染により事前に定めた精度が実現できない状態であり、検査チップの交換が通知されることになる。
【００２３】
ここで、装着された検査チップの製造番号読み取りは、特許文献１の技術を用いることができる。この読み取り技術によれば、検査チップ１０１のマイクロ流路内の屈折率、流速、拡散係数の測定に必要な、ＳＰＲ，臨界角，ブリュースター角測定のための光学測定系以外が不要で、測定のための光学系だけで製造番号の読み取りができる。
【００２４】
検査チップの製造時の情報は、検査チップの作製精度、流路内の表面粗さ、実測流路形状、流路内表面処理方法、表面処理剤の種類、濃度、組成、など、多岐にわたる。これらのデータ量を検査チップに記録する場合には、大容量のメモリーを検査チップに搭載する必要がある。しかも、この場合、検査チップに搭載したメモリーとインターフェースをとり、迅速に読み取る必要がある。一方、データベースに製造番号に対応して上記データを記憶しておけば、検査チップに記録すべきデータは、識別記号（製造番号）のみでよく、この識別番号によりデータベースを検索すれば、データベースに記録されている検査チップ個別の詳細情報を使うことができる。
【００２５】
ところで、上述したような検査チップにおけるマイクロ流路内では、測定対象の液体が層流で流れるため、流速分布は非常に単純である。従って、測定装置外に設けた計算装置で流体力学数値解析を迅速に行い、測定結果に最も適合する流れの状態を測定方針の一部として通知することもできる。流体力学系では、数値計算によってでしか解析できない状態はあらかじめ知られているので、必要なときだけ、数値解析すればよい。または、以前に行った計算に近いデータが現れたら以前の計算結果をもとに解析してもよい。これらのことにより、検査チップ寿命を長くし、測定対象の損失や測定失敗を少なくすることができる。
【００２６】
このようにデータベースには、検査チップの状態、検査チップの測定対象に対する応答に関するデータが蓄積される。測定対象の状態は、測定対象を検査チップのマイクロ流路内に導入した時の屈折率分布と移動速度から、粘度、成分の拡散係数、光吸収などの特徴量を抽出できる。
【００２７】
［実施例１］
次に、実施例を用いてより詳細に説明する。以下では、図３，図４に示す検査チップ３００および測定装置３３０を用いた。検査チップ３００は、ＢＫ７ガラスからなる基板３０１と、流路基板３０２とから構成されている。基板３０１は、プラスチックから構成してもよい。
【００２８】
また、流路基板３０２は、図４に示すように、マイクロ流路３０３となる溝部，導入口３０４，および排出口３０５を備える。例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）から流路基板３０２を形成すればよい。溝部は、深さ（高さ）５０μｍ程度とすればよい。また、導入口３０４の口径は、３ｍｍとし、排出口３０５の口径は、１．５ｍｍとすればよい。これらは、例えば、よく知られた生検トレパンにより形成すればよい。また、基板３０１と流路基板３０２とは個別に作製し、最後に、マイクロ流路３０３が測定領域に重なるように検査チップ３００を組み立てればよい。
【００２９】
測定装置３３０は、測定プリズム３３２を備え、測定プリズム３３２の測定面３３３上に、屈折率がＢＫ７ガラスと等しいマッチングオイル（不図示）を塗布し、この上に検査チップ３００の基板３０１裏面を配置する。また、測定装置３３０の光源３３１から出射される光の光軸上に、検査チップ３００の測定領域が重なる状態に配置する。
【００３０】
光源３３１から出射された光を集光してプリズム３３２に入射させ、プリズム３３２の測定面３３３に密着させている検査チップ３００の測定領域に照射する。検査チップ３００の測定領域となるマイクロ流路３０３に、測定プリズム３３２および基板３０１を透過してきた集光光が照射される。このようにして照射された集光光は、測定対象が接触しているマイクロ流路３０３の基板３０１表面で反射し、いわゆるＣＣＤイメージセンサーなどの２次元撮像素子よりなるセンサー３３４で光電変換され、強度（光強度）の２次元分布による画像が得られる。ここでは、入射角度と、マイクロ流路流れ方向の位置を直交する軸とし、反射強度がピクセル値となる画像が得られる。
【００３１】
測定により得られる画像は、例えば、ネットワークを経由して計測処理サーバーに送られる。例えば、「TCP/IP」により接続し、「GigE Vision」（登録商標）により画像データを転送すればよい。計測処理サーバーは、単一で動作してもよいが、計測処理サーバーの能力と、接続される測定装置の数によっては、測定装置には計測制御サーバーが直接接続し、計測制御サーバーには、計測処理サーバーとデータ保管検索サーバー（データベース）が接続される構成としてもよい。この構成では、サーバーの数は増えるが、測定装置からのデータの受信に計測制御サーバーが専念できる利点がある。
【００３２】
次に、測定について説明する。まず、検査チップを測定装置に装着し、準備操作のために洗浄液をマイクロ流路に流す。ここで、図４の（ａ）に示すように、マイクロ流路３０３の排出口３０５近くには、周囲とは異なる屈折率としたパターンによるパターン配列３０６が形成されている。測定により得られる画像において、まず、反射強度の変化と反射率の均一性から、検査チップの装着が感知される。次に、洗浄操作が開始されると、反射率入射角度依存性から洗浄液の、流路内への到達を感知する。
【００３３】
さらに得られる画像を解析して屈折率を計算することができる。屈折率の計算方法は、次の２通りがある。光学系が全反射光学系の場合には、反射率の入射角度依存性から、臨界角を求め、臨界角から屈折率を求めることができる。また、光学系が表面プラズモン共鳴効果を利用する場合には、反射率が最小となる入射角度を求め、この角度から屈折率を求めることができる。これらのいずれかの方法により、屈折率が反射焦線に沿って求められる。
【００３４】
マイクロ流路３０３後半部のパターン配列３０６に測定対象が到達し、図５のような屈折率パターンが得られると、このパターンを数値に変換して製造番号とする。このようにして得られた製造番号に対応する複数の参照測定条件を、データベースより取り出す。この結果、まず、この検査チップの用途、製造からの日数の情報が得られる。この情報をもとに、現状は、当該検査チップが互換性のある装置に装着され、また、当該検査チップが、有効期限を過ぎていないことなどが確認される。また、この確認の結果、測定装置に対して測定許可が通知される。
【００３５】
測定装置では、許可の通知を受けると計測を開始する。計測が開始されると、前述したような画像が出力される。方針決定においては、製造番号をもとにデータベースより得られている基準値をもとに、得られた画像の処理により算出された測定値の状態を判断する。例えば、以下の表１に示すように、測定条件１および測定条件２の各条件による測定および画像の処理を実施して測定データを得る（算出する）。また、得られた測定データと基準値とを比較することで、方針を実施する。例えば、測定データが基準値の範囲外出あれば、方針の内容が通知される。
【表１】
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【００３６】
ここで、測定条件１の各々の項目は、得られた画像を処理することで計算できる。例えば、「ＳＰＲ角度での反射率」は、ＳＰＲ角度を多項式の最小値として求めることができる。また、「ＳＰＲ角度の平均」、「ＳＰＲ角度のｎ次モーメント」は、焦線上の一連のＳＰＲ角度の平均、標準偏差、歪度、尖度などとして計算できる。またこの場合、その頻度により方針が決定できる。屈折率境界に関しても同様に計算、基準値との比較および方針の決定ができる。また、決定された方針が通知されると、測定装置では、通知された方針に従って、可能な範囲で自動的に処理される。なお、決定された方針の実施は、熟練した人に判断を仰ぐようにしてもよい。また、基準値との比較において、プログラムの処理範囲を超える場合には、直接人が測定装置に指示を出すことができてもよい。
【００３７】
例えば、特許文献２の方法で、プロトンビン時間（ＰＴ）を測定し、測定毎に洗浄をした後、流路内に水を満たした状態で測定した結果（ＳＰＲ角度の平均値）、図６の（ａ）に示すデータが得られる。縦軸の値は、測定して洗浄した後におけるマイクロ流路の金薄膜表面における汚染物質の密度を表していることになる。この例では、測定回数が少ない最初は汚染が極端に少なく、２０回目から定常的な測定ができていることがわかる。これは、ＰＴ測定ではマイクロ流路の内部が激しく汚染するために、洗浄してもこの汚染が回復しないが、５回の測定後は汚染と洗浄が拮抗するようになったことを示している。このようなデータから、方針として、測定回数が１〜４回目のデータを破棄するように測定装置に通知することができる。
【００３８】
また、実際のＰＴの測定データは図６の（ｂ）に示す結果となった。全体では７０回の測定を行ったが、表１に例示した各測定条件１，２および基準値をもとにした判断（方針）により、この例では図６（ａ），図６（ｂ）に示した２４データが、信頼性の高いデータとされた。
【００３９】
［実施例２］
次に、実施例２について説明する。実施例２では、図７，図８に示す検査チップ４００を用いた。検査チップ４００は、測定プリズム４０１を備え、測定プリズム４０１の測定面４１１に、流路形成部４０２を直接取り付けた一体構造としている（特許文献３参照）。また、流路形成部４０２は、図８に示すように、マイクロ流路４０３，導入口４０４，および排出口４０５を備える。検査チップ４００は、射出成型によって作製できる。また、光源４３１，センサー４３２などの複数の光学系が、並列に並んだ測定装置を用いれば、複数の検査チップ４００を用いた測定が同時に行える。
【００４０】
上述した一体構造の検査チップ４００を用いた場合においても、前述した実施の形態１と同様の測定が実施可能であり、同様の結果が得られた。ただし、実施例２においては、複数の検査チップ４００を同時に管理することが可能であり、各々個別に交換などの方針が通知できるので、交換頻度を低く保つことができた。また、実施例２の検査チップは、チップの交換が実施例１の場合に比して簡便であるため、チップ交換に対する作業コストが低い。
【００４１】
以上に説明したように、本発明では、検査チップの識別データに対応する複数の参照測定条件をデータベースより取り出し、取り出した複数の参照測定条件の中で、測定ステップにおける測定条件に一致する参照測定条件に対応する基準値をデータベースより取り出し、取り出した基準値と測定ステップで測定された測定データとの比較により、測定条件に一致する参照測定条件に対応する測定方針をデータベースより取り出すようにした。
【００４２】
上述した本発明によれば、測定の結果より測定対象の性状を定量的に判定し、この判定に応じて、汚染を回避する手段や、検査結果の補正を行うことが可能となり、低コストでより正しい検査を行うことができる。
【００４３】
さらに、多数で多様な測定対象を測定する場合には、測定装置の設計時には想定していなかった性状の測定対象が検査チップに導入される可能性がある。これに対し、本発明によれば、検査チップの汚染状況に応じて、検査結果を補正することができる。また、検査チップの再生を可能にする洗浄方法が見つかり、また、当初は対応不能であった測定対象に対して対応方法が判明した場合、直ちに方針に反映させることができる。
【００４４】
このように、本発明によれば、検査チップの交換などが適切に行えるようになるなど、流路を備える検査チップを用いた生化学測定が、コストの上昇を招くことなく、より高い稼働率で実施できるようになる。
【００４５】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。
【符号の説明】
【００４６】
１０１…検査チップ、１０２…測定装置、１０３…製造番号読取装置、１０４…データベース、１０５…測定条件参照部、１０６…基準値参照部、１０７…方針決定部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図５】
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