JP2022092432A - 測定精度を高めたイムノクロマトリーダ - Google Patents

Abstract

【課題】測定精度を高めたイムノクロマトリーダの提供。【解決手段】イムノクロマトグラフィー装置のクロマト展開用媒体に配置された試薬固定部の少なくとも一部を撮影する撮影部と、該撮影して得られた画像データから測定結果を算出する情報処理部と、を備え、該情報処理部では、該画像データからイムノクロマトグラフィー装置の状態を判別し、該判別した状態に基づき、取得する個別情報の種類を決定し、該決定した個別情報の値を該画像データから算出し、該算出した個別情報の値を分析対象物質の測定結果の算出に使用する、検体中の分析対象物を測定するためのイムノクロマトリーダ。【選択図】なし

Description

本発明は、測定精度を高めたイムノクロマトリーダに関する。

近年、臨床検査技師などの専門家に頼らずに簡便に検査を行える検査実施者フレンドリーなＰＯＣＴ（Ｐｏｉｎｔ ｏｆ Ｃａｒｅ Ｔｅｓｔｉｎｇ）診断用デバイスによる免疫法による検出のニーズは高く、短時間にしかも高感度に測定が可能なイムノクロマトグラフィー装置（テストプレート、検査キット、テストデバイス、試験片、イムノクロマト試験片、ラテラルフローデバイスともいう。）は利用価値が高い。

イムノクロマトグラフィー装置を読み取るための光学的測定装置であるリーダとして、イムノクロマトグラフィー装置に検体を滴下し、発色に要する規定時間静置した後、該イムノクロマトグラフィー装置をセットして、試薬の呈色状態を読み取る使い方をするリーダは知られている。例えば、非特許文献１に示すように、日本ベクトン・ディッキンソン株式会社は、BDベリター（登録商標）システムリーダ（デンシトメトリー分析装置、医療機器製造販売届出番号07B1X00003000124）を販売している。リーダを用いることにより、客観的でより正確な測定結果を提供し、検査担当者が各自でタイマーなどを使用し判定時間経過後にイムノクロマトグラフィー装置を挿入して10秒で測定できる。本装置は持ち運びが自由な手のひらサイズであり、測定する場所を選ばないとされている。

しかしながら、イムノクロマトグラフィー装置やリーダには、個体差があり、かかる個体差によってリーダの撮影画像中の発色位置が変わるためリーダは撮影画像内で発色が強い箇所を特定してその箇所の発色強度を読み取るのが一般的である。それゆえ、テストラインの呈色（発色）が弱いと吸収（発色）ピークの位置の特定が困難となる場合があり、また、測定精度を高めるためには、吸収（発色）ピークの位置の特定に極めて高い精度が要求されるという問題がある。

また、測定精度を高めるためには、判定時間の管理において、時間計測開始するタイミングや、既定時間経過後イムノクロマトグラフィー装置をセットし判定実行するまでの検査担当者の作業時間に個人差があり、検体滴下から判定までの時間は検査ごとに誤差が生じるものであった。

このように、リーダを用いたイムノクロマトグラフィー装置の測定においては、検査ごとに生じる誤差があり、従来のリーダでは、検査個別に誤差補正を行わないため、必ずしも高い精度の測定結果が得られるものではなかった。

「BDベリターTMシステムリーダーマニュアル」日本ベクトン・ディッキンソン株式会社 ２０１２年１月作成（Ver.2）

前記した従来技術に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、イムノクロマトグラフィー装置とリーダを使用して検査を行うシステムで、検査ごとに生じる個別の誤差を抑制し、測定精度を高めたイムノクロマトリーダを提供することである。

本発明は、発明者らがかかる課題を解決すべく鋭意検討し実験を重ねた結果、イムノクロマトグラフィー装置を、検体滴下前にリーダにセットし、測定ステップの進捗に応じてイムノクロマトグラフィー装置のクロマト展開用媒体の一部を含む画像を処理することによりイムノクロマトグラフィー装置の状態を判別し、各状態に応じた検査毎の個別情報を取得し、得られた個別情報を測定結果算出に利用し、又は予め定めた基準から該個別情報が逸脱する場合においてはエラーを提示することにより、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。

すなわち、本発明は、以下のとおりのものである。
［１］イムノクロマトグラフィー装置のクロマト展開用媒体に配置された試薬固定部の少なくとも一部を撮影する撮影部と、
該撮影して得られた画像データから測定結果を算出する情報処理部と、
を備え、
前記情報処理部では、該画像データから該イムノクロマトグラフィー装置の状態を判別し、該判別した状態に基づき、取得する個別情報の種類を決定し、該決定した個別情報の値を該画像データから算出し、該算出した個別情報の値を分析対象物質の測定結果の算出に使用する、
検体中の分析対象物を測定するためのイムノクロマトリーダ。
［２］前記情報処理部では、前記状態の判別を複数回行う、前記[１]に記載のイムノクロマトリーダ。
［３］前記状態の判別は、前記クロマト展開用媒体に検体が展開される前に１回以上行う、前記［１］又は［２］に記載のイムノクロマトリーダ。
［４］前記判別される前記イムノクロマトグラフィー装置の状態は、前記試薬固定部への前記検体の不在状態と存在状態である、前記［３］に記載のイムノクロマトリーダ。
［５］前記存在状態を、展開中状態と展開完了状態とにさらに分別する、前記［４］に記載のイムノクロマトリーダ。
［６］前記検体の前記不在状態に基づき取得する前記個別情報は、前記クロマト展開用媒体が未使用か使用済みかの情報、前記試薬固定部の前記クロマト展開媒体における位置情報、又は前記クロマト展開媒体の照明状態の少なくとも１つ以上である、前記［４］又は［５］に記載のイムノクロマトリーダ。
［７］前記検体の前記存在状態に基づき取得する前記個別情報は、前記検体展開に要する時間の情報、前記展開中状態の滞留時間の情報、前記検体及び前記検体に含まれる標識試薬の色味の情報、前記固定化された前記試薬の発色位置・発色強度、又は前記クロマト展開媒体の前記試薬非固定部位の色味の情報の少なくとも１つ以上である、前記［４］～［６］のいずれかに記載のイムノクロマトリーダ
［８］前記検体の前記展開中状態に基づき取得する前記個別情報は、前記検体展開に要する時間の情報、前記展開中状態の滞留時間の情報、前記検体の展開速度情報、前記検体の展開位置情報、又は検体若しくは検体に含まれる標識試薬の色味の情報の少なくとも１つ以上である、前記［５］～［７］のいずれかに記載のイムノクロマトリーダ。
［９］前記検体展開完了状態に基づき取得する前記個別情報は、クロマト展開用媒体に固定化された試薬の発色位置、発色強度、又は前記クロマト展開用媒体の試薬非固定部位の色味の内の少なくとも１つ以上である、前記［５］～［８］のいずれかに記載のイムノクロマトリーダ。
［１０］前記データ測定部は、前記イムノクロマトグラフィー装置の状態ごとに、前記個別情報のそれぞれに対して取り得る値の候補を記憶し、前記判別された状態に基づく、算出された個別情報の値が、前記候補に含まれないときには、測定が無効であると判定する、前記［１］～［９］のいずれかに記載のイムノクロマトリーダ。
［１１］前記無効であるとの判定は、前記クロマト展開用媒体の使用不可、前記検体の展開不良の少なくともいずれかである、前記［１０］に記載のイムノクロマトリーダ。
［１２］前記状態の判別は、前記画像の輝度、彩度、明度又は色相の内のいずれかのデータあるいはこれら２以上の組み合わせデータに基づく、前記［１］～［１１］のいずれかに記載のイムノクロマトリーダ。
［１３］前記データ測定部では、前記個別情報としてイムノクロマトグラフィー装置のセット位置誤差情報、画像上のイムノクロマトグラフィー装置の寸法、又はイムノクロマトグラフィー装置のクロマト展開用媒体取付け位置誤差情報をさらに算出する、前記［１］～［１２］のいずれか記載のイムノクロマトリーダ。
［１４］前記検体不在状態における、前記試薬固定位置情報は、クロマト展開用媒体に検体が流れる前に撮影したイムノクロマトグラフィー装置の画像から、試薬固定部位と試薬非固定部位の境界である境界エッジを抽出し、該境界エッジの情報に基づき算出されることを特徴とする、前記［９］に記載のイムノクロマトリーダ。
［１５］検査実施者への作業ガイドを表示する情報表示部をさらに備え、イムノクロマトグラフィー装置の状態と、次に表示されるべき作業ガイドの候補の組み合わせを用意しておき、前記情報処理部が、イムノクロマトグラフィー装置の状態に基づいて次の作業ガイドを出力し、該情報表示部が、選択された作業ガイドを表示する、前記［１］～［１３］のいずれかに記載のイムノクロマトリーダ。
［１６］検査実施者により実行される作業ごとに、イムノクロマトグラフィー装置の状態の候補を用意しておき、判別されたイムノクロマトグラフィー装置の状態の組が、前記候補に含まれなかった場合には、検査実施者に作業の是正を促す表示を行う、前記［１５］に記載のイムノクロマトリーダ。
［１７］前記情報表示部に、測定の全ステップが、各ステップの概要が把握可能、かつ全ステップにおける現ステップの位置が判別可能な状態で表示される、前記［１５］又は［１６］に記載のイムノクロマトリーダ。
［１８］作業ガイドの表示順が前記全ステップの並びから変更になった場合、該変更が分かるように情報表示部に表示されることを特徴とする、前記［１７］に記載のイムノクロマトリーダ。

本発明に係るイムノクロマトリーダは、イムノクロマトグラフィー装置を収容するイムノクロマトグラフィー装置（テストデバイス）がセットされ、次いで、セットされたイムノクロマトグラフィー装置に検体が滴下された後にテストライン及びコントロールラインの呈色状態を読み取ることにより、該検体中の分析対象物を測定するものであるため、イムノクロマトグラフィー装置に検体（試料）を滴下した後に該イムノクロマトグラフィー装置をリーダに挿入し、その後にリーダが金コロイドの反射強度を測定する従来技術のリーダと比較して、よりバラツキのない一定の反応時間後の呈色状態を測定することが可能となり、測定結果のバラツキが低減される。
また、本発明に係るイムノクロマトリーダでは、検体滴下前の未使用のイムノクロマトグラフィー装置の状態を測定することができるため、イムノクロマトグラフィー装置内に収容されたクロマト展開用媒体の上に固定（塗布）された試薬（一次抗体）のテストライン領域を予め確定し、該領域内での発色ピーク位置の確定を容易にする結果、測定の精度が向上する。
また、本発明に係るイムノクロマトリーダでは、イムノクロマトグラフィー装置の状態を測定することができ、予め定めた基準から測定された状態が逸脱する場合においてはエラーを提示することにより、適切なイムノクロマトグラフィー装置に対し適切な検査作業がなされたことを担保する結果、測定の精度が向上する。

イムノクロマトグラフィー装置２１の一例を示す模式図である。 イムノクロマトリーダ２６の作業手順、処理内容の概要説明図である。イムノクロマトグラフィー装置をイムノクロマトリーダにセットし、検体を検体滴下部２３に滴下した後、クロマト展開媒体上のテストライン（ＴＬ１～３）とコントロールライン（ＣＬ）が発色した場合の一例である。 イムノクロマトリーダの一例のハードウェア構成の説明図である。 情報処理部における各種処理のフローチャートである。 状態判別処理のフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
［イムノクロマトリーダ］
本発明の一の実施形態は、イムノクロマトグラフィー装置のクロマト展開用媒体に配置された試薬固定部の少なくとも一部を撮影する撮影部と、
該撮影して得られた画像データから測定結果を算出する情報処理部と、
を備え、
前記情報処理部では、該画像データから該イムノクロマトグラフィー装置の状態を判別し、該判別した状態に基づき、取得する個別情報の種類を決定し、該決定した個別情報の値を該画像データから算出し、該算出した個別情報の値を分析対象物質の測定結果算出に使用する、
検体中の分析対象物を測定するためのイムノクロマトリーダである。

［イムノクロマトグラフィー装置］
図１は、イムノクロマトグラフィー装置の一例を示す斜視図である。イムノクロマトグラフィー装置２１は、サンプルパッド１、標識物質で標識された二次抗体が保持されたコンジュゲートパッド２、クロマト展開用媒体３、検出用一次抗体が固定されたテストライン（ＴＬ１～３）及びコントロールライン（ＣＬ）４、吸収パッド５、基材６（バッキング材）を有している。また、図２に示すように、イムノクロマトグラフィー装置２１は、ハウジング２２を有した形態であることができる。コンジュゲートパッド２に固定された標識された二次抗体は、分析対象物と特異的に結合し、これがクロマト展開用媒体３中を流れ、一次抗体が固定されたテストラインの位置に集合する結果、検体中の分析対象物の濃度に依存してテストラインが発色することになる。

サンプルパッド１は、イムノクロマトグラフィーを行えるものであれば特に制限はないが、セルロース誘導体等の繊維マトリックス、濾紙、ガラス繊維、布、綿等が好ましい。
標識物質は、イムノクロマトグラフィーを行えるものであれば制限はないが、金ナノ粒子、白金ナノ粒子、パラジウムナノ粒子などの金属ナノ粒子、または色素を含有するセルロースナノビーズ、などの非金属ナノ粒子、酸化還元酵素などの生体高分子、蛍光色素等が好ましい。
一次抗体、二次抗体は、検体中の分析対象物に特異的に結合する成分であれば制限はないが、抗体、半抗体やFABなどのイムノグロブリン断片や、アプタマーなどの核酸等が好ましい。
コンジュゲートパッド２は、イムノクロマトグラフィーを行えるものであれば制限はないが、セルロース誘導体等の繊維マトリックス、濾紙、ガラス繊維、布、綿等が好ましい。
クロマト展開用媒体３は、イムノクロマトグラフィーを行えるものであれば特に制限はないが、ニトロセルロース、混合ニトロセルロースエステル、ポリビニリデンフロライド、ナイロン等が好ましい。
吸収パッド５は、イムノクロマトグラフィーを行えるものであれば特に制限はないが、セルロース誘導体等の繊維マトリックス、濾紙、ガラス繊維、布、綿等が好ましい。
基材６は、入手のしやすさや安定性、安全性、成形性及び滅菌性に優れるという観点から、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリル樹脂、ナイロン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアクリルアミド、ポリウレタン等の合成高分子、アガロース、セルロース、ニトロセルロース、酢酸セルロース、キチン、キトサン、アルギン酸塩等の天然高分子自体、それを架橋した構造体や改質した構造体、ヒドロキシアパタイト、ガラス、アルミナ、チタニア等の無機材料、ステンレス、チタン、アルミニウム等の金属を用いることができる。中でも合成高分子や天然高分子誘導体が好ましい。

図２に例示するように、ハウジング２２は、例えば、白色の樹脂でベースと上蓋の2つのパーツとして成形される。上蓋は、例えば、検体滴下部２３と、クロマト展開用媒体３の撮像領域を露出するクロマト展開用媒体窓２５とが設けられている。
クロマト展開用媒体３、例えば、ニトロセルロース基材への各一次抗体、及びコントロール抗体の固定方法としては、媒体（膜担体）表面への抗体分子の直接結合でもよいし、活性基を介しての間接結合でもよい。結合力としては、化学的又は物理的な結合、例えば、共有結合、イオン結合、ファンデルワールス結合、水素結合、疎水結合の単独によるもの又はこれらの合力が挙げられる。特に、抗体溶液（検体抽出液）と膜担体表面との単純な接触による物理的な吸着による固定は、簡便であるため好ましい。抗体の吸着後に膜担体表面を洗浄や乾燥させる方法、膜担体表面に抗体溶液を塗布後に水分を蒸発せしめて膜担体表面に抗体を固定化する方法が挙げられる。コントロールラインと各テストラインの形状は特に限定されず、例えば、１以上の円形、楕円形、長方形のスポットの集合体を取りうるが、イムノクロマトグラフィー装置の検体液流れ方向に対し垂直な線状であることが好ましい。

［検体］
本実施形態において、検体は、特に制限はなく、尿、咽頭ぬぐい、下気道、血液、鼻腔吸引液、鼻咽頭ぬぐい等が挙げられる。図２に示すように、例えば、検体を採取した綿棒を、検体抽出液が入った検体抽出チューブに浸し、綿棒の綿球部分を検体抽出液中で揉み込み、絞りながら綿棒を検体抽出チューブから取出し、検体抽出チューブにフィルタ付キャップを取付ける、といった検査実施者作業が測定前において必要となる場合がある。
イムノクロマトグラフィー装置（イムノクロマトグラフィー装置）の検体滴下部に検体抽出液を滴下したとき、テストラインの位置に赤い状の呈色が観察されれば陽性、無ければ陰性と判定する。コントロールライン（CL）が発色すれば、検体の液流れが正常であり、例えば、A菌用のテストライン（TL1,TL2）が発色すれば、A菌が陽性であり、B菌用のテストライン（TL3）が発色すれば、B菌が陽性であることを示す。

検査実施者は、イムノクロマトグラフィー装置２１をイムノクロマトリーダ２６に設置する。検査実施者はイムノクロマトリーダ２６を用いてイムノクロマトグラフィー装置２１を撮影する操作を行う。イムノクロマトリーダ２６において、撮影画像データに対して、状態判別を実行し、設置されたイムノクロマトグラフィー装置が、検体がまだクロマト展開媒体に展開されていない検体不在状態であることを確認する。検体不在状態の画像から検査毎に個別の情報として、クロマト展開用媒体の上に試薬が固定（塗布）された領域の位置情報、照明の分布情報が出力される。さらに、イムノクロマトリーダ２６は前記状態判別を一定間隔で実行することにより、検査実施者が検体をイムノクロマトグラフィー装置に滴下したことによる、検体の展開状態の変化を検知し出力する。イムノクロマトリーダ２６は、各状態に応じて、検査毎に個別の情報を収集・保持し、これら検査毎に個別の情報を用いて、試薬の発色強度定量の精度を向上させて結果を確定し出力する。さらに、イムノクロマトグラフィー装置の状態判別結果に基づき検査実施者に対し次の作業をガイドとして表示したり、前記検査毎に個別の情報に基づき正しい検査結果が得られない状態である場合にはエラーや検査のやり直しなどをガイドとして表示したりする。表示検査実施者は、検体を滴下する前にイムノクロマトグラフィー装置をイムノクロマトリーダに設置し、イムノクロマトグラフィー装置の状態判別および検査毎に個別の情報を収集し利用する機能をもったイムノクロマトリーダを用いることで、イムノクロマトグラフィー装置２１やイムノクロマトリーダ２６の製造誤差による発色位置のずれを校正することなく、例えば、組立誤差の大きい安価な構造のイムノクロマトリーダを用いても高精度な測定結果を得ることが可能となる。以下、高精度な測定結果を得ることを可能とするための、イムノクロマトグラフィー装置の状態を判別し、検査毎に個別の情報を収集するイムノクロマトリーダの構成を、詳細に説明する。

図３に示すように、イムノクロマトグラフィー装置は、上記イムノクロマトグラフィー装置そのもの、又はイムノクロマトグラフィー装置をハウジング内部に収納した形態のものであることができる。イムノクロマトグラフィー装置がハウジングに収容された場合においては、ハウジングの上（表）蓋には、例えば、検体滴下口（窓）と、テストライン又はコントロールラインで発色する（一次抗体が塗布されている）クロマト展開用媒体の撮像領域（クロマト展開用媒体窓）とが設けられている。
本実施形態のイムノクロマトリーダは、イムノクロマトグラフィー装置を挿入（セット）するためのトレイ部を具備しており、イムノクロマトグラフィー装置がセットされ、次いで、セットされたイムノクロマトグラフィー装置のサンプルパッドに検体が滴下された後にテストライン及びコントロールラインの呈色状態を読み取ることにより、検体中の細菌量の測定結果を出力することができる。

[イムノクロマトリーダ]
本実施形態のイムノクロマトリーダ２６は、図３に例示するように、以下のハードウェア要素：
筐体２９；
撮影部３１；
情報処理部３４；
情報表示部２７；及び
入力部３５；
を具備するもの、また、必要により、イムノクロマトグラフィー装置２１をセットするトレイ部２８、スピーカ３７、ランプ３８、情報端末への情報送信部３９、イムノクロマトグラフィー装置２１の位置や温度や湿度を検出する各種センサ３６等を具備するものであることができる。

筐体２９は、例えば、樹脂からなり、イムノクロマトリーダ２６のハードウェア構成要素である、撮影部３１、情報処理部３４等を収容することができるものであれば、その形態に特に制限はない。筐体２９は、必要により、トレイ部２８を備える。トレイ部２８は、イムノクロマトグラフィー装置２１をセットするための機構を有し、これを保持することができる。トレイ部２８は、図２に例示するように、イムノクロマトグラフィー装置２１がセットされた状態で検体滴下部２３に検体を滴下することができる構造を有している。クロマト展開用媒体窓２５を通じて、撮影部３１における発光素子３２及び撮像素子３３により、クロマト展開用媒体３の撮像領域２４の画像を撮影することができる。

撮影部３１は、発光素子３２として、例えば、白色ＬＥＤを用い、例えば、金コロイドの吸収波長を含む白色光を、クロマト展開用媒体３を含む撮像領域２４に照射し、ＣＣＤ，ＣＭＯＳ等の複数のフォトダイオードが配列された構成、又はエリアセンサといった光学センサ（撮像素子３３）により、光の強度を電気信号に変換することができる。尚、発光素子３２としては、標識の吸収特性に応じた波長の光を照射する発光素子を用いればよい。

情報処理部３４は、例えば、プロセッサー、メモリー、及びインターフェースを備えており、インターフェースを介して、例えば、情報表示部２５、入力部３５、センサ３６、スピーカ３７、ランプ３８、情報送信部３９と情報の入出力を行う。
情報処理部３４では、撮影部３１で得られた画像データを用いて、イムノクロマトグラフィー装置の状態を判別し、該判別された状態に応じて取得するパラメータを決定し、画像データを信号処理することにより該検査固有のパラメータを算出することができる。情報処理部３４では、画像データを該検査固有のパラメータを使用して、信号処理し、ラインの発色強度に基づく測定結果を出力することができる。
撮影画像は、限定しないが８ｂｉｔ以上のＲＧＢカラー画像を使用することが好ましい。メモリーには、試薬固定領域の位置特定処理、定性判定処理を実行する測定アプリプログラム、及びプロセッサーが該アプリにもとづく処理を実行する際に参照する情報が記憶されている。情報処理部３４は、例えば、試薬固定領域の位置特定処理の結果、定性判定処理結果、並びに前記処理を実行する際に参照した情報、処理途中の情報をメモリーに記憶することができ、また、出力することができる。情報処理部３４は、画像データを用いて、検査実施者作業を検出する機能を有していてもよい。また、情報処理部３４は、画像データを用いて、セットされたイムノクロマトグラフィー装置の状態を検出する機能を有していてもよい。

情報表示部２７は、図３に示すように、情報処理部３４からの出力に基づき、ＧＵＩ（グラフィカル・検査実施者・インターフェース）、検査結果管理（ＤＢ）、各種データの校正処理、電源管理等の各種処理を実行した結果を表示することができる。
入力部３５は、例えば、タッチパネルディスプレイとすることができ、情報表示部２７と兼ねることができる。入力部３５を介して検査実施者から本実施形態のイムノクロマトリーダへの情報入力が行われる。
図３では、検査実施者により実施された作業の作業検知手段をタッチパネルとして例示しているが、作業検知手段はタッチパネルに限らず、光学式センサ、機械式センサ、磁気センサ、温度センサ、湿度センサ、イメージセンサであってもよい。また、作業検知手段はリーダの筐体とは別の筐体に収容されてもよい。

本実施形態のイムノクロマトリーダは、必要によりセンサ３６、スピーカ３７、ランプ３８、情報端末への情報送信部３９、等を有し、測定終了を知らせたり、使用環境から外れる場合に通知音を発したりすることもできる。センサ３６は、例えば、温度センサ、湿度センサ、イムノクロマグラフィー装置のセットを検出する光センサや物理センサであるが、これらに限定するものではない。情報端末とは、例えば、ＰＣ、タブレット、携帯情報端末を指し、リーダとの接続方式は有線でも無線でも構わない。

本実施形態のイムノクロマトリーダでは、前記情報処理部において、画像データからイムノクロマトグラフィー装置の状態を判別し、該判別された状態に基づき、イムノクロマトグラフィー装置の個別情報を算出し、次いで、該個別情報に基づき、該測定結果を算出することを特徴とする。
前記情報処理部では、前記個別情報に基づき、前記イムノクロマトグラフィー装置の使用可否の判別をさらに行うことができる。また、前記判別されるイムノクロマトグラフィー装置の状態は、前記クロマト展開用媒体の試薬固定部に対し検体が不在状態であるか又は存在状態であるかであることができる。

[イムノクロマトグラフィー装置の状態判別方法]
図４は、本実施形態における、イムノクロマトリーダの情報処理部３４により実行される処理手順の一例を示すフローチャートである。

情報処理部３４は入力部３５又はセンサ３６からキットが設置された情報を取得することによってキット設置を検知し（ステップＳ１）、以降の処理を開始する。

情報処理部３４は撮影部３１からイムノクロマトグラフィー装置を撮影した画像データを取得する（ステップＳ２－１）。情報処理部３４は、取得した画像データ上でイムノクロマトグラフィー装置のハウジング２２に設けられたクロマト展開媒体窓２５を検出し、クロマト展開媒体窓２５の位置情報を検査毎に個別の情報として保持する。クロマト展開媒体窓２５の検出は、例えば、窓の角部分の特徴量に基づき公知の画像処理によって実現可能である。次いで、情報処理部３４は予めメモリーに保存されたクロマト展開用媒体領域の相対位置及びサイズを読み込み、前記クロマト展開媒体窓２５の位置情報を基準として抽出範囲を設定することで、クロマト展開媒体３のテストライン・コントロールラインなどの試薬固定領域を含む領域を抽出する（ステップＳ３）。

情報処理部３４は画像データから前記抽出した領域の各画素のＲＧＢ値に基づき、イムノクロマトグラフィー装置のクロマト展開用媒体領域に検体が存在しないか(検体不在状態)、又は検体が展開されているか（検体存在状態）を判別し、さらに検体存在状態については、検体展開中であるか、検体展開完了状態であるか、を判別して状態を出力する（ステップＳ４）。ここでさらにコントロールラインの発色有無を評価し、コントロールラインの発色が見られた場合には検体展開完了状態としてもよい。

前記状態判別処理（Ｓ４－１）の出力が検体存在状態であった場合は、既に使用済みのイムノクロマトグラフィー装置をリーダに設置したと考えられるため、検査実施者にエラーを提示し検査フローを終了できる。また、前記状態判別処理（Ｓ４－１）の出力が検体不在状態であると判定された場合は、検体不在時情報抽出処理を行い、検体不在時情報を検査毎に個別の情報として保持する（ステップＳ５）。検体不在時情報は、例えば、前記抽出された領域の各画素の階調値（ＲＧＢ値、輝度、彩度など）情報、クロマト展開媒体３のテストライン・コントロールラインなどの試薬固定領域の位置情報である。試薬固定領域の特定は、情報処理部３４が予めメモリーに記録された試薬固定領域に関する特徴量を呼び出し、試薬固定部と非試薬固定部の境界を、前記特徴量を利用したエッジ検出によって特定することにより、実現可能である。ここで、さらにクロマト展開用媒体上の異物の有無および位置、サイズを検出し、検査毎の個別情報として保持してもよい。

次いで、情報処理部３４は検体不在状態から検体存在状態への変化を検知するため、撮影部３１が一定間隔で撮影した画像データを取得する（ステップＳ２－２）。さらに情報処理部３４画像を取得する度に、前記クロマト展開媒体窓２５の位置情報に基づき抽出されるクロマト展開用媒体領域に対して状態判別処理を行い、クロマト展開用媒体領域に検体が存在しないか(検体不在状態)、または検体が展開されているか（検体存在状態）を判別し、さらに検体存在状態については、検体展開中であるか、検体展開完了状態であるか、を判別して状態を出力する（ステップＳ４－２）。

前記状態判別処理（Ｓ４－２）の出力が展開完了状態でない場合は、前記撮影部３１が一定間隔で撮影した画像データを情報処理部３４が取得し、状態判別処理を行う処理手順を継続する。前記状態判別処理（Ｓ４－２）の出力が検体展開中状態であった場合は、さらに検体展開中情報抽出処理を実行し、例えば、展開中状態と判別された回数のカウント、展開されている検体の先端位置、検体の色味情報を検査毎に個別の情報として保持する（ステップＳ６）。前記状態判別処理（Ｓ４－２）の出力が展開完了状態である場合は、検体展開完了後情報抽出処理を実行する（ステップＳ７）。

前記検体展開完了後情報抽出処理（Ｓ７）は、情報処理部３４が展開完了時を起点として試薬反応に必要となる所定の測定時間をタイマー設定し、所定の時間に撮影部３１から画像を取得し、クロマト展開媒体に固定化された試薬の発色位置、発色強度、又はクロマト展開用媒体上の試薬非固定部位の色味のうち少なくとも一つを算出し、検査毎に個別の情報として保持する。発色位置とは、試薬固定領域内で標識物質に由来する反射率の変化が最も大きくなる画像上の位置であり、使用する標識物質に対して適切な色成分または輝度などの階調値を用いて、前記Ｓ５で保持された試薬固定領域を呼び出し、該領域内のピークを探索することで算出できる。発色強度とは前記発色位置における標識物質に由来する反射率の変化量であり、試薬非固定領域の前記階調値と、発色位置における前記階調値の比の対数を取ることで算出できる。前記発色位置の探索及び／又は発色強度の算出にあたり、Ｓ５で保存された検体未展開時のクロマト展開用媒体の輝度または色成分情報を照明分布情報として用い、照明分布を補正したあとの階調値を用いることにより、リーダの個体差、イムノクロマトグラフィー装置の個体差だけでなく、イムノクロマトリーダとイムノクロマトグラフィー装置の位置関係の誤差が、発色強度の測定に与える影響が低減できる。例えば、Ｓ５で保存された各画素の輝度成分について最も高い輝度値を基準に各画素値の輝度の比をとって各画素の照明補正係数とし、発色位置及び／又は発色強度を算出する各画素の階調値を前記補正係数で除すことにより、照明分布を補正することができる。さらに、設定された測定時間内で、情報処理部３４が撮影部３１から画像データを複数回取得し、発色位置に関する変位量または偏差などの統計量、発色強度の変化量又は変化率を検査毎に個別の情報として保持してもよい。また、保持された前記発色強度、発色強度の変化量又は発色強度の変化率を用いて測定時間を短縮または延長させてもよい。例えば、情報処理部３４がメモリーから呼び出した閾値と発色強度を比較し、所定の条件を満たした場合に測定時間を終了する、あるいは情報処理部３４がメモリーから呼び出した閾値に対して発色強度の変化率が大きい間は測定時間を延長する、といったことができる。

情報処理部３４は、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ６，Ｓ７で保持された検査毎に個別の情報を呼び出し、検査結果を確定するための結果算出処理を実行する（ステップＳ８）。検査結果とはイムノクロマトグラフィー装置のテストラインの発色強度、及び／又は該発色強度と判定閾値に基づく判定結果である。テストラインの発色強度を確定するために、情報処理部３４はＳ７で保持された発色強度の平均処理、又は最頻値や中央値などの統計処理を行うことが望ましい。また、情報処理部３４は、Ｓ７で発色強度の変化量又は変化率が保持されていた場合、当該変化量または変化率を用いて発色量のエンドポイントを関数モデルへのフィッティングにより推定し、発色強度の補正値を算出することができる。またＳ７で発色位置に関する変位量が保持されている場合において、情報処理部３４はメモリーから閾値を呼び出し、前記変位量が閾値より大きい場合に、発色ピークはないと判定し、発色強度値を修正することができる。さらに、情報処理部３４は、Ｓ３で保持された抽出領域情報、Ｓ５で保持された異物情報に基づき、異物と認定された領域以外の領域を用いて発色強度の再計算を行う、あるいは異物のサイズが所定の範囲を超える場合には検査不適と判定し、結果の却下を行うことができる。さらに情報処理部３４は、Ｓ６で保持された検体展開中状態と判別された回数が所定回数よりも多い場合、検体展開不良として異常検知し、検査結果を却下することができる。また、Ｓ６で保持された検体の色味の階調値が所定の条件に満たない場合、同様に検体展開の不良として異常検知し、検査結果の却下を行うことができる。

次いで、情報処理部３４は、確定した検査結果を情報表示部２５に表示させ、また、メモリーに保存を行い、処理を終了する。

以下、ステップＳ４－１及びステップＳ４－２の状態判別処理について、詳細を説明する。図５は状態判定処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。

コンジュゲートパッドにおいて検体と標識物質が混合されてクロマト展開用媒体に展開されるため、情報処理部３４は、Ｓ３で抽出されたクロマト展開媒体領域の階調値と、基準値の差または比を求めて比較値とする（ステップＳ４０１）。例えば、ここで用いる基準値は標識物質の吸収が見られない色成分とすることができ、ここで用いる階調値は標識物質の吸収が強くでる色成分とすることができる。また、他の方法として、基準値は、メモリーに予め検体不在状態のクロマト展開用媒体の画像情報を記録しておき、情報処理部３４が該画像情報を呼び出して標識物質の吸収が強くでる色成分の階調値を求めて基準値とすることができる。また、ステップＳ４－２では、Ｓ５で検体不在時情報として保存された検体不在状態のクロマト展開用媒体の画像情報を、情報処理部３４が呼び出して、基準として用いることができる。

情報処理部３４は、メモリーに予め記憶された閾値を呼び出し、Ｓ３で抽出されたクロマト展開媒体領域の上流側で前記階調値と基準値の差又は比である比較値が閾値未満であった場合、クロマト展開媒体領域に検体は展開されていないと判定し、検体不在状態であると出力する。Ｓ３で抽出されたクロマト展開媒体領域の上流側で前記階調値と基準値の差または比である比較値が閾値以上であった場合、クロマト展開媒体領域に検体は展開されたと判定し、次いで、前記クロマト展開媒体領域の下流側で前記階調値と基準値の差または比である比較値を閾値に対して評価する。ここで比較値が閾値未満の場合は下流まで検体は展開されていないと判定し、情報処理部３４は検体展開中状態を出力する。比較値が閾値以上の場合は下流まで検体が展開されたと判定し、情報処理部３４は展開完了状態を出力する。

イムノクロマトグラフィー装置の状態判別結果に基づく検査実施者ガイドの表示について説明する。

以下の表１に示すように、検査実施者がイムノクロマトグラフィー装置をリーダにセットする作業ステップにおいて、図４のＳ４－１状態判別処理において出力される状態候補と、次に表示されるべき作業ガイドの候補の組み合わせを用意しておき、判別された状態に応じて検査実施者に対し適切な表示を行うことができる。例えば、検体不在状態と判別された場合に、検査個別情報として該イムノクロマトグラフィー装置が未使用か否かをコントロールラインの発色検知により判定し、該発色が検知された場合には、設置したイムノクロマトグラフィー装置が使用済みであるとしてエラーを提示することができる。一方で、以下の表１には示さないが、例えば、使用済みのイムノクロマトグラフィー装置が設置された場合に対応する測定手順フローを別途用意し、表示することもできる。例えば、図」４のＳ５からＳ６までのステップをスキップし、Ｓ７検体展開完了後情報抽出処理以降のステップに移行する手順フローに移行することを検査実施者に通知することができる。

以下の表２に示すように、検査実施者がイムノクロマトグラフィー装置に検体を滴下する作業ステップにおいて、図４のＳ４－２において、状態判別処理により出力される状態候補と、検査毎に個別の情報として保持された情報を用いた判定情報と、次に表示されるべき作業ガイドの候補の組み合わせを用意しておき、判別された状態に応じて検査実施者に対し適切な表示を行うことができる。例えば、検体不在状態と判別された場合に、検査毎に個別の情報として、検体不在状態の滞留時間を取得し、該検体展開中滞留時間が規定時間を超えた場合に、表示や音などの出力により検体滴下を検査実施者に促すことができる。また、図４のＳ４－２において、状態判別処理により検体展開中状態と判別された場合に、検査毎に個別の情報として、検体展開中状態の滞留時間を取得し、該検体展開中状態滞留時間が規定時間を超えた場合に、イムノクロマトグラフィー装置の不具合であるとしてエラーを提示し検査を中止することができる。

本発明に係るイムノクロマトリーダは、イムノクロマトグラフィー装置を収容するイムノクロマトグラフィー装置（テストデバイス）がセットされ、次いで、セットされたイムノクロマトグラフィー装置に検体が滴下された後にテストライン及びコントロールラインの呈色状態を読み取ることにより、該検体中の細菌量の測定するものであるため、イムノクロマトグラフィー装置に検体（試料）を滴下した後に該イムノクロマトグラフィー装置をリーダに挿入し、その後にリーダが金コロイドの反射強度を測定する従来技術のリーダと比較して、よりバラツキのない一定の反応時間後の呈色状態を測定することが可能となり、測定結果のバラツキが低減される。
また、本発明に係るイムノクロマトリーダでは、検体滴下前の未使用のイムノクロマトグラフィー装置の状態を測定することができるため、イムノクロマトグラフィー装置内に収容されたクロマト展開用媒体の上に固定（塗布）された一次抗体のテストライン領域を予め確定し、該領域内での発色ピーク位置の確定を容易にする結果、測定の精度が向上する。
また、本発明に係るイムノクロマトリーダでは、イムノクロマトグラフィー装置の状態を測定することができ、予め定めた基準から測定された状態が逸脱する場合においてはエラーを提示することにより、適切なイムノクロマトグラフィー装置に対し適切な検査作業がなされたことを担保する結果、測定の精度が向上する。

１ サンプルパッド
２ 標識された二次抗体、及びコントロール抗体が保持されたコンジュゲートパッド
３ 各一次抗体が固定されたテストライン、及びコントロール抗体に結合する抗体が固定されたコントロールラインを有するクロマト展開用媒体
４ テストライン（ＴＬ１～３）又はコントロールライン（ＣＬ）
５ 吸収パッド
６ 基材（バッキング材）
２１ イムノクロマトグラフィー装置
２２ ハウジング
２３ 検体滴下部
２４ 撮像領域
２５ クロマト展開媒体窓
２６ イムノクロマトリーダ
２７ 情報表示部
２８ トレイ部
２９ 筐体
３１ 撮影部
３２ 発光素子
３３ 撮像素子
３４ 情報処理部
３５ 入力部
３６ センサ
３７ スピーカ
３８ ランプ
３９ 情報送信部

Claims (18)

1. イムノクロマトグラフィー装置のクロマト展開用媒体に配置された試薬固定部の少なくとも一部を撮影する撮影部と、
   該撮影して得られた画像データから測定結果を算出する情報処理部と、
   を備え、
   該情報処理部では、該画像データからイムノクロマトグラフィー装置の状態を判別し、該判別した状態に基づき、取得する個別情報の種類を決定し、該決定した個別情報の値を該画像データから算出し、該算出した個別情報の値を分析対象物質の測定結果の算出に使用する、
   検体中の分析対象物を測定するためのイムノクロマトリーダ。
2. 前記情報処理部では、前記状態の判別を複数回行う、請求項１に記載のイムノクロマトリーダ。
3. 前記状態の判別は、前記クロマト展開用媒体に検体が展開される前に１回以上行う、請求項１又は２に記載のイムノクロマトリーダ。
4. 前記判別される前記イムノクロマトグラフィー装置の状態は、前記試薬固定部への前記検体の不在状態と存在状態である、請求項１～３のいずれか１項に記載のイムノクロマトリーダ。
5. 前記存在状態は、展開中状態と展開完了状態とにさらに分別する、請求項４に記載のイムノクロマトリーダ。
6. 前記検体の前記不在状態に基づき取得する前記個別情報は、前記クロマト展開用媒体が未使用か使用済みかの情報、前記試薬固定部の前記クロマト展開媒体における位置情報、又は前記クロマト展開媒体の照明状態の少なくとも１つ以上である、請求項４又は５に記載のイムノクロマトリーダ。
7. 前記検体の前記存在状態に基づき取得する前記個別情報は、前記検体展開に要する時間の情報、前記展開中状態の滞留時間の情報、前記検体及び前記検体の色味の情報、前記固定化された前記試薬の発色位置・発色強度、又は前記クロマト展開媒体の前記試薬非固定部位の色味の情報の少なくとも１つ以上である、請求項４～６のいずれか１項に記載のイムノクロマトリーダ
8. 前記検体の前記展開中状態に基づき取得する前記個別情報は、前記検体展開に要する時間の情報、前記展開中状態の滞留時間の情報、前記検体の展開速度情報、前記検体の展開位置情報、又は検体若しくは検体に含まれる標識試薬の色味の情報の少なくとも１つ以上である、請求項５～７のいずれか１項に記載のイムノクロマトリーダ。
9. 前記検体展開完了状態に基づき取得する前記個別情報は、クロマト展開用媒体に固定化された試薬の発色位置、発色強度、又は前記クロマト展開用媒体の試薬非固定部位の色味の内の少なくとも１つ以上である、請求項５～８のいずれか１項に記載のイムノクロマトリーダ。
10. 前記データ測定部は、前記イムノクロマトグラフィー装置の状態ごとに、前記個別情報のそれぞれに対して取り得る値の候補を記憶し、前記判別された状態に基づく、算出された個別情報の値が、前記候補に含まれないときには、測定が無効であると判定する、請求項１～９のいずれか１項に記載のイムノクロマトリーダ。
11. 前記無効であるとの判定は、前記クロマト展開用媒体の使用不可、前記検体の展開不良の少なくともいずれかである、請求項１０に記載のイムノクロマトリーダ。
12. 前記状態の判別は、前記画像の輝度、彩度、明度又は色相の内のいずれかのデータあるいはこれら２以上の組み合わせデータに基づく、請求項１～１１のいずれか１項に記載のイムノクロマトリーダ。
13. 前記データ測定部では、前記個別情報としてイムノクロマトグラフィー装置のセット位置誤差情報、画像上のイムノクロマトグラフィー装置の寸法、又はイムノクロマトグラフィー装置のクロマト展開用媒体取付け位置誤差情報をさらに算出する、請求項１～１２のいずれか１項に記載のイムノクロマトリーダ。
14. 前記検体不在状態における、前記試薬固定位置情報は、クロマト展開用媒体に検体が流れる前に撮影したイムノクロマトグラフィー装置の画像から、試薬固定部位と試薬非固定部位の境界である境界エッジを抽出し、該境界エッジの情報に基づき算出されることを特徴とする、請求項９に記載のイムノクロマトリーダ。
15. 検査実施者への作業ガイドを表示する情報表示部をさらに備え、イムノクロマトグラフィー装置の状態と、次に表示されるべき作業ガイドの候補の組み合わせを用意しておき、前記情報処理部が、イムノクロマトグラフィー装置の状態に基づいて次の作業ガイドを出力し、該情報表示部が、選択された作業ガイドを表示する、請求項１～１３のいずれか１項に記載のイムノクロマトリーダ。
16. 検査実施者により実行される作業ごとに、イムノクロマトグラフィー装置の状態の候補を用意しておき、判別されたイムノクロマトグラフィー装置の状態の組が、前記候補に含まれなかった場合には、検査実施者に作業の是正を促す表示を行う、請求項１５に記載のイムノクロマトリーダ。
17. 前記情報表示部に、測定の全ステップが、各ステップの概要が把握可能、かつ全ステップにおける現ステップの位置が判別可能な状態で表示される、請求項１５又は１６に記載のイムノクロマトリーダ。
18. 作業ガイドの表示順が前記全ステップの並びから変更になった場合、該変更が分かるように情報表示部に表示されることを特徴とする、請求項１７に記載のイムノクロマトリーダ。

Images