样品测定装置以及样品测定方法
【专利说明】样品测定装置以及样品测定方法
[0001]本申请以日本专利申请2014 — 159808(申请日:2014年8月5日)为基础，享有该申请的优先权利益。本申请通过参照该申请而包含该申请的全部内容。
技术领域
[0002]本发明的实施方式涉及样品测定装置以及样品测定方法。
【背景技术】
[0003]样品测定装置通过对由样品和试剂调制出的测定试料进行分析，来定性或者定量地检测样品中的目的物质。样品测定装置光学地或电气地检测所得到的测定试料。
[0004]样品测定装置例如光学地测定测定试料，检测样品中的抗原、抗体等免疫学活性物质。该免疫检查包含多个工序，各个工序的所需时间被预先决定。
[0005]然而，为了保证测定灵敏度，多数情况下将这些工序的所需时间一样地设定。因此，根据某个被检物质或检查项目的不同，而存在用于实现该工序的目的的必要充分时间比预先决定的设定时间短的情况。然而，该情况下也是，工序的所需时间仍然是所述的设定时间那样而未被变更，因此，当然要比所述的必要充分时间长。这样，在以往的免疫检查中很难保证在适当的定时使工序转移，有时要花费比检查本来需要的时间更长的时间。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的课题在于提供一种能够使工序在适当的定时转移的样品测定装置以及样品测定方法。
[0007]实施方式的样品测定装置具备检测部、控制部。该样品测定装置通过执行多个工序，来测定反应容器内收容的被检物质的特性。检测部向反应容器输出电磁波，检测由于反应容器内的状态而变化的电磁波。控制部基于检测部对电磁波的检测结果，控制多个工序中包含的工序间的转移定时。
[0008]实施方式的样品测定方法通过执行多个工序，来测定反应容器内收容的被检物质的特性。该样品测定方法朝向反应容器输出电磁波，检测由于反应容器内的状态而变化的电磁波，基于检测到的电磁波的检测结果，控制多个工序中包含的工序间的转移定时。
[0009]根据上述实施方式的样品测定装置或者样品测定方法，能够使工序在适当的定时转移。
【附图说明】
[0010]图1是表示第一实施方式的样品测定装置的整体结构的一个例子的框图。
[0011]图2是表示第一实施方式的样品测定装置的一个例子的图。
[0012]图3是表示反应部的详细结构的图。
[0013]图4是表示出射光的强度比的时序变化的坐标图。
[0014]图5A是表示规定的时刻下的反应空间的样态的图。
[0015]图5B是表示规定的时刻下的反应空间的样态的图。
[0016]图5C是表示规定的时刻下的反应空间的样态的图。
[0017]图6A是表示规定的时刻下的反应空间的样态的图。
[0018]图6B是表示规定的时刻下的反应空间的样态的图。
[0019]图6C是表示规定的时刻下的反应空间的样态的图。
[0020]图7是表示规定的时刻下的反应空间的样态的图。
[0021]图8是表示第一实施方式的样品测定装置的动作的一个例子的流程图。
[0022]图9是表示出射光的强度比的时序变化的坐标图。
[0023]图10是表示变形例的样品测定装置的整体结构的一个例子的框图。
[0024]图11是表示变形例的样品测定装置的动作的一个例子的流程图。
[0025]图12是表示第二实施方式的样品测定装置的动作的其他一个例子的流程图。
[0026]图13是表示第二实施方式的样品测定装置的动作的另外其他一个例子的流程图。
[0027]图14是表示第三实施方式的样品测定装置的动作的一个例子的流程图。
[0028]图15是表不出射光的光强度的时序变化的坐标图。
[0029]图16是表示第三实施方式的样品测定装置的动作的其他一个例子的流程图。
【具体实施方式】
[0030][第一实施方式]
[0031]参照图1?图3对该实施方式的样品测定装置10的结构进行说明。图1是表示该实施方式的样品测定装置10的整体结构的一个例子的框图。如图1所示那样，样品测定装置10具备反应部20、测定部30。反应部20相对于样品测定装置10装卸自如。首先说明样品测定装置10的概要。
[0032]测定部30向反应部20输入电磁波、例如光等(以下，作为电磁波的一个例子，说明使用“光”的情况)。输入至反应部20的光在反应部20内的规定区域中传播，由于反应部20的内部的状态而受到影响。进而，该光被从反应部20输出至测定部30。测定部30接收来自反应部20的出射光，通过对该出射光进行规定的处理，求出受到由反应部20的内部状态带来的影响的光的变化。该实施方式中，伴随着上述的一系列处理，执行多个工序。多个工序中，包含有用于使给光带来影响的反应部20内部的状态变化的工序(后述的“状态变化工序”)以及测定工序。上述的多个工序基于预先存储的设定信息等而被依次执行。
[0033]该实施方式中，根据测定部30的上述规定的处理的结果，控制上述多个工序间的至少1个的转移定时，由此，能够减少一系列的测定流程花费的所需时间。在此，所谓转移定时是指，在某个工序中使该工序结束而转移到下一工序的定时。
[0034](反应部)
[0035]反应部20收容试料溶液以及试剂，在反应部20中使试料溶液所包含的被检物质与试剂反应。如图2所示，反应部20包括:外框部5、透明基板1、光波导部(光波导)3及保护部4。外框部5的下表面的一部分开口，在该开口设置有透明基板1、光波导部3以及保护部4。此外，透明基板1位于最下方，在其上设置有光波导部3。在光波导部3的上方进而设置有保护部4，保护部4的一部分开口(开口部4a)。此外，通过外框部5、保护部4以及光波导部3等形成了反应空间102。另外，反应部20构成为能够在内部、即反应空间102收容包含被检对象(被检物质)的试料溶液。以下，对各部的结构进行说明。另外，以下的说明中，有时将反应部20和外框部5视为等同。反应部20相当于“反应容器”的一个例子。
[0036]如图2所示，在外框部5的上表面设置有:用于向其内部的反应空间102导入试料溶液、试剂等的孔部5b ;以及用于使压力从反应空间102释放的孔部5c。另外，孔部5b以及孔部5c也可以分别设置有多个。
[0037]〈光波导部〉
[0038]光波导部3层叠在透明基板1中的上侧的面上。在光波导部3中，传播有从测定部30经由透明基板1入射的光、由于反应空间102所收容的被检物质的浓度而受到影响后的光。
[0039]光波导部3作为其一个例子，构成为所谓厚板型光波导(平面光波导)的芯部。即，光波导部3被透明基板1和保护部4夹持，通过将透明基板1和保护部4设为包覆部，形成了芯.包覆构造。或者，这样的光波导部3被透明基板1和填充在反应空间102内的液媒7夹持，通过将透明基板1和液媒(液体媒介)7设为包覆部，形成了芯.包覆构造。
[0040]<光栅部>
[0041]光栅部2a使入射光L1的光路偏转成能够在光波导部3进行光波导。也就是说，光栅部2a使入射至光波导部3的光以规定的角度衍射。入射至光栅部2a的光由于光栅部2a而被衍射从而光路偏转，由此，相对于作为芯部的光波导部3与构成包覆部的面(由透明基板1和保护部4或者液媒7构成的面)的界面，以临界角的补角以下的角度来入射。作为其结果，能够使该入射的光在光波导部3内部传播。
[0042]光栅部2b使通过光波导部3而进行了光波导的光的光路偏转，由此，能够将该光向外部输出。也就是说，经由光栅部2a入射到光波导部3的光在光波导部3中经过多次全反射之后，向光栅部2b入射。进而，入射至光栅部2b的光由于光栅部2b而被衍射，光路被偏转，由此，被从光波导部3向外部具有规定角度地出射。
[0043]<保护部>
[0044]保护部4以由保护部4和透明基板1夹着光波导部3的方式层叠于透明基板1。保护部4被层叠于光波导部3，由此，构成平面保护层。此外，如图2所示那样，保护部4具有用于使光波导部3的主面(例如上表面)露出的开口。另外，以下，将形成该开口的保护部4的内侧的铅垂面称作开口部4a。通过该开口部4a而被露出的主面相当于后述的感测面101。入射到保护部4中与光波导部3接触的面上的光，在该面上进行全反射。
[0045]以将开口部4a包围的方式设置有外框部5。开口部4a被外框部5包围，由此，形成接下来说明的反应空间102。
[0046]<反应空间>
[0047]反应空间102收容试料溶液以及试剂，是使试料溶液中包含的被检物质和试剂反应的空间(内部空间)。在形成反应空间102的面当中的底面，设置有由多个第一抗体6(后述)形成的功能层105。功能层105被层叠而构成感测面101。
[0048]反应空间102例如预先称为空的状态。在样品测定装置10进行测定时，例如，经由孔部5b，从外部对反应空间102注入包含液媒7及抗原14的试料溶液、以及包含液媒7及固体分散体9的试剂。由此，在反应空间102中，除了构成功能层105的第一抗体6之外，还收容有抗原14、以及构成固体分散体9的一部分的第二抗体13。
[0049]在反应部20中，通过功能层105与被检物质反应，对在光波导部3中进行导波的光带来影响。该光被从光波导部3出射，被从透明基板1出射。作为该影响能够举出:与收容在反应空间102内的抗原14的量相应地，入射光L1 (有时称作输入光)被衰减。在接下来的感测区103的说明中示出用于使功能层105与被检物质反应的结构的一个例子。
[0050]《感测区》
[0051]感测区103是指在光在光波导部3内传播的情况下能够产生近场光(衰逝光(evanescent wave))的区域。具体而言，感测区103为在反应空间102中从光波导部3的表面起至表面附近为止的区域。在光波导部3中的感测面101，如所述那样，固定有第一抗体6。第一抗体6经由抗原14与第二抗体13结合，由此，感测面101与固体分散体9经由抗原14而结合。由此，在感测面101的附近保持有固体分散体9。
[0052]若光在光波导部3中传播，则在光波导部3的表面产生近场光。即，在感测面101，在光波导部3中传播的光进行全反射的部分，产生近场光。此外，反应空间102经由孔部5c而与外部连通。反应空间102被供给有试料溶液等的情况下，反应空间102内的空气被从孔部5c向外部排出。
[0053](抗体、磁性微粒等)
[0054]抗原14及第一抗体6、抗原14及第二抗体13，分别通过抗原抗体反应而特异性地结合。通过该抗原抗体反应，经由抗原14而第一抗体6与第二抗体13结合。第一抗体6、第二抗体13、以及抗原14相对于磁性微粒12而言是非常微小的，但是，为了示意性地表示抗原14与第一抗体6及第二抗体13之间的结合反应，有时作为同样的大小来图示(图2、图3、图5A、图5B、图5C、图6A、图6B、图6C以及图7)。
[0055]〈第一抗体〉
[0056]第一抗体6是与抗原14通过抗原抗体反应而特异性地反应的物质。感测面101与第一抗体6例如通过第一抗体6与感测面101之间的疏水性相互作用、化学结合等而被固定。第一抗体6在将抗原14作为被检物质时，与该被检物质特异性地结合。有时将这样与被检物质特异性地结合的东西称作第一物质或者第二物质。该情况下，第一抗体6相当于第一物质。
[0057]〈固体分散体〉
[0058]固体分散体9具有担载有第二抗体13的被担载体。构成固体分散体9的一部分的第二抗体13经由抗原14与第一抗体6结合，由此，固体分散体9在感测面101附近被固定化。此时，若在感测面101产生近场光，则构成固体分散体9的一部分的被担载体使该近场光散射、吸收等。
[0059]该被担载体如果构成为能够在液媒7中分散即可，可以是任何物质，但是典型地来讲选择固体粒子。该实施方式中，作为该被担载体，使用具有磁性特性的磁性微粒12。关于磁性微粒12，留待后述。
[0060]在反应空间102中充满有液媒7、该液媒7中被导入有固体分散体9的情况下，固体分散体9在液媒7中以能够分散的方式移动。此时，以使固体分散体9被作用的重力比与该重力反向地被作用的浮力及从液媒7受到的阻力的合计大的方式，选择液媒7以及固体分散体9。液媒7由液体构成。
[0061]感测区103中的近场光的散射、吸收等给在光波导部3内传播的光带来影响。若固体分散体9进入感测区103，则该近场光由于固体分散体9而被散射或吸收。该近场光由于该散射或吸收而衰减。近场光的衰减对在光波导部3内进行光波导的光也会带来影响。也就是说，若近场光衰减，则与其相应地在光波导部3内进行光波导的光也衰减。即，若在感测区103中近场光被较强地散射、吸收等，则在波导路部3内传播的光的强度也降低。也就是说，感测区103中的固体分散体9的量很多的话，从光波导部3输出的光的强度也降低。在此，在光波导部3内进行光波导是指，光在光波导部3的界面一边反复反射一边传播(导波)。
[0062]这样，反应部20包含感测面101，在与该感测面101接触的反应空间102中收容固体分散体9和抗原14。也就是说，感测面101相当于形成反应空间102的面当中的一面。由此，在感测面101上产生的近场光被衰减，从反应部20输出的光的强度变化。
[0063]《磁性微粒》
[0064]磁性微粒12的至少一部分由磁性体材料形成。磁性微粒12例如是通过由磁性体材料形成的粒子的表面被高分子材料覆盖而构成的。或者，磁性微粒12也可以是对由高分子材料构成的粒子的表面用磁性体材料覆盖的结构。
[0065]《第二抗体》
[0066]第二抗体13是与抗原14特异性地反应的物质。第二抗体13相当于第二物质。第二抗体13被固定于磁性微粒12的表面。第二抗体13既可以与第一抗体6相同，也可以与其不同。此外，也有时将第一抗体6以及第二抗体13通称为“抗体”。
[0067]若经由抗原14而功能层105与固体分散体9结合，则固体分散体9停留于感测区103。此时，若在光波导部3中光被进行光波导，则在感测区103内产生的近场光被散射或吸收。由此，在光波导部3内进行光波导的光的光强度被衰减。
[0068]在此，停留于感测区103的固体分散体9并不都是经由作为测定对象的抗原14与功能层105特异性地结合。因此，需要使不参与测定的固体分散体9远离感测区103。作为其一个例子，有通过基于磁场的接近作用来使固体分散体9移动的方法。此时，固体分散体9包含磁性微粒12。
[0069]如上述那样，样品测定装置10能够基于该光的强度的值、强度的时序变化，测定反应空间102中收容的抗原14的量及浓度等。也就是说，反应部20构成为，能够通过反应空间102的内部环境而使在光波导部3内传播的光衰减。此外，反应空间102的内部环境能够以各种参数来示出。作为内部环境的参数的一个例子，能够举出作为被检物质的抗原14的浓度。即，在光波导部3内传播的光衰减的程度根据作为内部环境的参数的抗原14的浓度值而被决定。
[0070](测定部)
[0071]测定部30具备检测部50、磁场产生部40、输出部60、信息生成部65、系统控制部70、未图示的操作部、转移定时确定部80及存储部90。
[0072]<检测部>
[0073]如图1所示那样，检测部50具备信号产生部51、信号接收部52及处理部53。信号产生部51朝向反应部20出射信号。信号接收部52接收从反应部20出射的信号，将该信号的信息向处理部53输出。有时将该一系列的工序称作检测工序。处理部53对被输入的信号的信息进行处理。处理部53通过该处理，例如生成信号的时序变化的信息。作为该信号，例如能够举出光、电磁波、声音等。在以下的说明中，将该信号设为光，使用图3来进行说明。
[0074]图3是示出了实施方式的样品测定装置的一个例子的图。如图3所示那样，检测部50包括光源51a、受光装置52a及处理部53。光源51a是信号产生部51的一个例子。受光装置52a是信号接收部52的一个例子。光源51a向反应部20的光波导部3入射光，使该光在光波导部3中进行光波导。受光装置52a接收在光波导部3中进行了光波导后从光波导部3输出的光。
[0075]《光源》
[0076]光源51a产生向反应部20入射的光。光源51a所产生的光被朝向反应部20出射。所出射的光在入射侧的光栅部2a的规定的位置作为入射光L1而入射。从光源51a向光波导部3入射的光通过入射侧的光栅部2a而被衍射，在光波导部3内进行光波导。
[0077]从光源51a出射的光例如为激光等的光束。该光能够设为强度实质上不时序地变化的连续光。从光源51a出射的光为光束的情况下，通过将其束宽设为比光波导部3的宽度窄，能够将从光源51a出射的光不产生泄漏地向光波导部3内入射。由此，能够将从光源51a出射的光的强度，视为向光波导部3的入射光L1的强度。作为光源51a，例如能够列举出激光二极管或发光二极管(LED)等。
[0078]《受光装置》
[0079]如图3所示那样，受光装置52a进行接收从外部入射的光的检测工序。受光装置52a设置在能够接收从出射侧的光栅部2b朝向外部出射的出射光L2的位置。受光装置52a例如具备光电二极管等的受光元件(光电传感器)。该受光元件设置在能够接受经由光栅部2b出射的光的位置。在从光源51a出射的光为激光的情况下，作为受光元件，使用宽度(大小)比从光波导部3内出射的光的束宽大的结构。根据这样的受光元件，能够将从光波导部3内出射的光不泄漏地受光。由此，能够将受光装置52a所受光的光的强度，视为从光波导部3内出射的光的强度，也就是说，视为出射光L2的强度。受光装置52a