JP2017015671A - System for quantifying organism related substance - Google Patents

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田島 秀二
Hideji Tajima
秀二 田島
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a system for quantifying an organism related substance, that allows an organism related substance to be quantified without practically controlling the processing temperature.SOLUTION: The system for quantifying an organism related substance includes: a processing area in which predetermined processing is carried out for quantifying an organism related substance in a solution; a processing accelerating tool for accelerating the processing in the processing area; a temperature measuring unit for measuring an actual processing temperature in the processing area at the time of processing; a control unit for setting processing conditions excluding the processing temperature on the basis of a comparison between the processing temperature and a predetermined reference temperature, and operating the processing accelerating tool on the basis of the set processing conditions; and a measuring unit for measuring the organism related substance in order to quantify the organism related substance, after operating the processing accelerating tool. The control unit, when the organism related substance is set at the same concentration, sets the processing conditions so that an actual measured value at the processing temperature is practically the same as a reference measured value of the organism related substance at the reference temperature.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、生体関連物質の定量システムに関し、より詳細には、実質的に温度によらず生体関連物質を定量できる生体関連物質の定量システムに関する。   The present invention relates to a biological material quantitative system, and more particularly to a biological material quantitative system capable of quantitatively determining biological material regardless of temperature.

生体関連物質の定量には、ELISA法(Enzyme Linked Immunosorbent Assay)等のイムノアッセイが用いられる。イムノアッセイでは抗原抗体反応等の処理の際、処理温度により反応速度が異なるため、安定した測定値を得るべく恒温器等を用いて、処理温度を37℃等の基準温度に維持する必要があった。さらに、このように基準温度に維持することに加えて、撹拌、時間といった処理条件をすべて固定して処理を行った後に、生体関連物質の定量が行われていた。   An immunoassay such as ELISA (Enzyme Linked Immunosorbent Assay) is used for the quantification of the biological substance. In the immunoassay, since the reaction rate differs depending on the treatment temperature during the treatment such as the antigen-antibody reaction, it was necessary to maintain the treatment temperature at a reference temperature such as 37 ° C. using a thermostat to obtain a stable measurement value. . Furthermore, in addition to maintaining the reference temperature in this way, the biologically relevant substance is quantified after the treatment is performed with all treatment conditions such as stirring and time fixed.

このようなイムノアッセイにおいては、多数のウェルを有するウェルプレートが使用される。生体関連物質を含む溶液をウェルに収容した状態で、抗原抗体反応が行われる。これらのウェルの周囲をヒートブロック等の恒温器で加熱することにより、処理温度を37℃等の基準温度に維持することが行われていた。   In such an immunoassay, a well plate having a large number of wells is used. An antigen-antibody reaction is performed in a state where a solution containing a biological substance is contained in a well. By heating the periphery of these wells with a thermostat such as a heat block, the processing temperature has been maintained at a reference temperature such as 37 ° C.

これに対して、国際公開2010/122990号に記載の定量システムは、生体関連物質を含む溶液を、ウェルからチューブに吸引してチューブ内で処理を行うことが提案されている。   On the other hand, the quantitative system described in International Publication No. 2010/122990 has been proposed to perform a treatment in a tube by sucking a solution containing a biological substance from the well into the tube.

国際公開第2010/122990号パンフレットInternational Publication No. 2010/122990 Pamphlet

従来、イムノアッセイにおいて、生体関連物質を定量するためにウェル内で抗原抗体反応を行う際、温度を含めて全ての処理条件を固定する必要があったが、ヒートブロック等を用いて加熱しても、処理温度を室温から37℃等の基準温度まで加熱し維持するには、時間がかかると共に厳密な管理が困難であった。また、イムノアッセイにおいては、室温で数時間から一昼夜放置して処理する必要がある場合もあり、定量するまでに時間がかかっていた。また、ヒートブロック等の恒温器を設けることにより装置の製造コストが増大する恐れがあった。   Conventionally, in an immunoassay, when performing an antigen-antibody reaction in a well in order to quantify biological substances, it was necessary to fix all treatment conditions including temperature. In order to heat and maintain the processing temperature from room temperature to a reference temperature such as 37 ° C., it takes time and strict management is difficult. In addition, in immunoassay, it may be necessary to leave the treatment at room temperature for a few hours to a whole day and night, and it takes time until the determination. In addition, there is a concern that the manufacturing cost of the apparatus may increase by providing a thermostat such as a heat block.

さらに、国際公開2010/122990号に記載の定量システムでは、チューブを基準温度に加熱する加熱装置を備えていないため、生体関連物質を含む溶液をチューブとウェルとの間で移動する際、当該溶液の処理温度が基準温度から変化してしまうおそれが生じていた。   Furthermore, since the quantitative system described in International Publication No. 2010/122990 does not include a heating device that heats the tube to a reference temperature, the solution containing a biological substance is moved when the solution is moved between the tube and the well. There has been a risk that the processing temperature of this would change from the reference temperature.

そこで、本発明は、生体関連物質を定量可能である、新規な生体関連物質の定量システムを提供することを目的とする。または本発明は、実質的に処理温度を制御することなく生体関連物質を定量可能な生体関連物質の定量システムを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a novel system for quantifying a biological substance, which is capable of quantifying the biological substance. Another object of the present invention is to provide a biological material quantitative system capable of quantitatively determining biological material without substantially controlling the processing temperature.

本発明は次の通りである。(態様1)生体関連物質の定量システムであって、溶液中の前記生体関連物質を定量するために所定の処理を行う処理領域と、前記処理領域での前記処理を促進する処理促進具と、前記処理時に前記処理領域の処理温度を測定する温度測定部と、前記処理温度と予め定めた基準温度との比較に基づいて前記処理温度以外の処理条件を設定して、前記設定された処理条件に基づいて前記処理促進具を作動する制御部と、前記処理促進具を作動した後、前記生体関連物質を定量するために前記生体関連物質を測定する測定部とを備え、前記制御部は、前記生体関連物質を同一濃度とした場合に、前記処理温度における測定値が、前記基準温度における前記生体関連物質の基準の測定値と実質的に対応するかまたは実質的に同一となるように、前記処理条件を変更する、システム。   The present invention is as follows. (Aspect 1) A system for quantifying a biological substance, a processing region for performing a predetermined process for quantifying the biological substance in a solution, a processing accelerator for promoting the processing in the processing region, A temperature measurement unit that measures the processing temperature of the processing region during the processing, and sets processing conditions other than the processing temperature based on a comparison between the processing temperature and a predetermined reference temperature, and the set processing conditions A control unit that operates the processing accelerator based on the above, and a measurement unit that measures the biological substance to quantify the biological substance after the processing accelerator is operated, and the control unit includes: When the biological substance has the same concentration, the measurement value at the processing temperature substantially corresponds to or substantially the same as the reference measurement value of the biological substance at the reference temperature. Said To change the physical conditions, system.

(態様2)態様1に記載の生体関連物質の定量システムにおいて、前記処理条件は、前記処理促進具が前記処理を行う時間、前記処理促進具が前記溶液を混合する速度、前記処理促進具が前記溶液を混合する回数、前記処理促進具が前記溶液を混合する液量、の何れか1つまたは任意の複数の組合せである、システム。(態様3)態様1または2に記載の生体関連物質の定量システムにおいて、前記処理領域は、前記溶液を吸引・吐出可能な1つまたは複数のチューブと、前記溶液を前記チューブとの間で移動可能に収容する1つまたは複数のウェルとである、システム。(態様4)態様3に記載の生体関連物質の定量システムにおいて、前記処理促進具は、前記チューブに対して前記溶液を吸引吐出するためのポンプを含む、システム。(態様5)態様1〜4の何れか一項に記載の生体関連物質の定量システムにおいて、前記基準温度は、室温または体温である、システム。(態様6)態様1〜5の何れか一項に記載の生体関連物質の定量システムにおいて、前記測定部は、前記生体関連物質と結合した物質の蛍光を測定する、システム。   (Aspect 2) In the system for quantifying a biological substance according to Aspect 1, the processing conditions include a time during which the processing accelerator performs the processing, a speed at which the processing accelerator mixes the solution, and the processing accelerator The number of times of mixing the solution, or the amount of liquid in which the processing accelerator is mixed with the solution, or any combination of the plurality. (Aspect 3) In the system for quantifying a biological substance according to Aspect 1 or 2, the processing region moves between one or a plurality of tubes capable of sucking and discharging the solution and the solution between the tubes. A system with one or more wells to accommodate. (Aspect 4) The system for quantifying a biological substance according to Aspect 3, wherein the processing promoting tool includes a pump for sucking and discharging the solution with respect to the tube. (Aspect 5) The system for quantifying a biological substance according to any one of Aspects 1 to 4, wherein the reference temperature is room temperature or body temperature. (Aspect 6) In the system for quantifying a biological substance according to any one of the aspects 1 to 5, the measurement unit measures fluorescence of a substance combined with the biological substance.

(態様7)態様1〜6の何れか一項に記載の生体関連物質の定量システムにおいて、前記処理は、抗原抗体反応、または核酸のハイブリダイゼーションを含む、システム。(態様8)態様1〜7の何れか一項に記載の生体関連物質の定量システムにおいて、前記制御部は、前記温度測定部が測定した前記処理温度が、前記基準温度を含む所定の温度範囲に含まれる場合に、前記処理条件を設定する、システム。(態様9)態様8に記載の生体関連物質の定量システムにおいて、前記所定の温度範囲は、約20℃から約30℃までの範囲、または約20℃から約37℃までの範囲である、システム。(態様10)態様8に記載の生体関連物質の定量システムにおいて、前記所定の温度範囲は、15℃±5℃、20℃±5℃、25℃±5℃、または30℃±5℃である、システム。   (Aspect 7) The system for quantifying a biological substance according to any one of Aspects 1 to 6, wherein the treatment includes an antigen-antibody reaction or nucleic acid hybridization. (Aspect 8) In the system for quantifying a biological substance according to any one of Aspects 1 to 7, the control unit has a predetermined temperature range in which the processing temperature measured by the temperature measurement unit includes the reference temperature. The processing conditions are set when included in the system. (Aspect 9) The system for quantifying a biological substance according to Aspect 8, wherein the predetermined temperature range is a range from about 20 ° C. to about 30 ° C., or a range from about 20 ° C. to about 37 ° C. . (Aspect 10) In the biological substance quantification system according to Aspect 8, the predetermined temperature range is 15 ° C. ± 5 ° C., 20 ° C. ± 5 ° C., 25 ° C. ± 5 ° C., or 30 ° C. ± 5 ° C. ,system.

(態様11)態様1〜10の何れか一項に記載の生体関連物質の定量システムにおいて、前記反応領域には、測定目的の生体関連物質と結合することができる物質が固定された第1のマイクロ粒子と、前記生体関連物質が所定量で固定された第2のマイクロ粒子と、前記生体関連物質が結合不能に処理された、ネガティブコントロール用の第3のマイクロ粒子とが一列に配列された、システム。(態様12)態様11に記載の生体関連物質の定量システムにおいて、前記第1のマイクロ粒子が、前記生体関連物質の測定データの補正用マイクロ粒子である、システム。(態様13)態様12または13に記載の生体関連物質の定量システムにおいて、前記第2のマイクロ粒子が、異なる量の生体関連物質が固定された複数のマイクロ粒子である、システム。(態様14)態様13に記載の生体関連物質の定量システムにおいて、前記複数のマイクロ粒子が検量線の作成用マイクロ粒子である、システム。(態様15)態様11〜14の何れか一項に記載の生体関連物質の定量システムにおいて、前記第1〜第3のマイクロ粒子間に、さらに遮光性を有する部材を備えたことを特徴とする、システム。(態様16)態様11〜14の何れか一項に記載の生体関連物質の定量システムにおいて、前記測定部が、前記チューブ内のマイクロ粒子から発するシグナルを検出し、前記制御部が、予め作成された検量線を参照して前記検出されたシグナルのデータを補正し前記補正されたデータに基づき生体関連物質を定量する、システム。(態様17)態様11〜14の何れか一項に記載の生体関連物質の定量システムにおいて、前記測定部が、前記チューブ内のマイクロ粒子から発するシグナルを検出し、前記制御部が、前記検出されたシグナルに基づき検量線を作成し、前記作成された検量線を参照して生体関連物質を定量する、システム。   (Aspect 11) In the system for quantifying a biological substance according to any one of Aspects 1 to 10, a first substance in which a substance capable of binding to a biological substance to be measured is fixed in the reaction region. Microparticles, second microparticles in which the biological substance is fixed in a predetermined amount, and third microparticles for negative control in which the biological substance is treated so as not to be bound are arranged in a row ,system. (Aspect 12) The system for quantifying a biological substance according to Aspect 11, wherein the first microparticle is a microparticle for correcting measurement data of the biological substance. (Aspect 13) The system for quantifying a biological substance according to Aspect 12 or 13, wherein the second microparticle is a plurality of microparticles to which different amounts of the biological substance are immobilized. (Aspect 14) The system for quantifying a biological substance according to Aspect 13, wherein the plurality of microparticles are microparticles for preparing a calibration curve. (Aspect 15) The living body related substance determination system according to any one of Aspects 11 to 14, further comprising a light-shielding member between the first to third microparticles. ,system. (Aspect 16) In the system for quantifying a biological substance according to any one of aspects 11 to 14, the measurement unit detects a signal emitted from the microparticle in the tube, and the control unit is created in advance. A system for correcting the data of the detected signal with reference to the calibration curve and quantifying the biological substance based on the corrected data. (Aspect 17) In the system for quantifying a biological substance according to any one of aspects 11 to 14, the measurement unit detects a signal emitted from a microparticle in the tube, and the control unit detects the signal. A system for preparing a calibration curve based on the obtained signal and quantifying a biological substance with reference to the created calibration curve.

本発明によれば、処理温度に基づき処理条件を変えることにより、厳密な温度管理が不要となり、恒温化するまでの時間、恒温化に必要な恒温器等が不要になり、システムの簡易化が可能となる。   According to the present invention, by changing the processing conditions based on the processing temperature, strict temperature management is not required, the time until the temperature is constant, the incubator necessary for the constant temperature is not necessary, and the system is simplified. It becomes possible.

本発明の定量システムの前提となる、処理温度Tに対する検出強度Iの変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the detection intensity I with respect to the process temperature T used as the premise of the fixed_quantity | quantitative_assay system of this invention. 本発明の定量システムに用いるチューブの概略図である。It is the schematic of the tube used for the fixed_quantity | assay system of this invention. 本発明の定量システムのブロック図である。It is a block diagram of the fixed_quantity | quantitative_assay system of this invention. 図2の各ビーズによる発光強度を測定する測定機構の斜視図である。It is a perspective view of the measurement mechanism which measures the emitted light intensity by each bead of FIG. 本発明の定量操作について、抗原抗体反応を例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates an antigen antibody reaction about fixed_quantity | assay operation of this invention. 補正ビーズの発光強度および濃度を用いる測定値補正手法の説明図である。It is explanatory drawing of the measured value correction | amendment method using the emitted light intensity and density | concentration of a correction bead.

本発明の実施形態に係る生体関連物質の定量システムを、図面を参照しつつ説明する。背景技術で述べたように、生体関連物質を分離するための抗原抗体反応等の反応は処理温度に依存する。したがって、処理温度が異なれば同一時間に同一の処理を行っても、分離された生体関連物質に関連する蛍光等の検出強度は異なる。なお、処理温度とは、処理が行われる処理領域の温度である。処理温度は処理領域を含む処理システム、または処理システムが設置された部屋、のいずれかで、処理中及び/又は処理前後に測定される。   A biological material quantitative system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As described in the background art, a reaction such as an antigen-antibody reaction for separating a biological substance depends on a processing temperature. Therefore, even if the same processing is performed at the same time if the processing temperature is different, the detection intensity of fluorescence or the like related to the separated biological material is different. The processing temperature is the temperature of the processing area where processing is performed. The processing temperature is measured during and / or before and after processing in either the processing system including the processing region or the room in which the processing system is installed.

図1は、処理温度以外の条件を同一とした場合に、処理温度Tに対する、生体関連物質の濃度を示す蛍光等の検出強度Iの変化を示す図である。発明者の知見によれば、一定温度範囲であれば、同一濃度の生体関連物質が示す検出強度は、処理温度に一次依存または相関することが明らかになった。より具体的には、図1の黒点に示すように、一定温度範囲であれば、同一濃度の生体関連物質が示す検出強度は、処理温度に比例するように近似できる。一定温度範囲とは、例えば、室温から体温の範囲であり、好ましくは、約20℃から約30℃までの範囲、または約20℃から約37℃までの範囲とすることができる。または、一定温度範囲とは、好ましくは、15℃±5℃、20℃±5℃、25℃±5℃、または30℃±5℃とすることもできる。   FIG. 1 is a diagram showing a change in detection intensity I such as fluorescence indicating the concentration of a biological substance with respect to the processing temperature T when conditions other than the processing temperature are the same. According to the inventor's knowledge, it has been clarified that the detection intensity exhibited by the biological substance having the same concentration is linearly dependent or correlated with the processing temperature within a certain temperature range. More specifically, as shown by the black dots in FIG. 1, within a certain temperature range, the detection intensity indicated by the biological substance having the same concentration can be approximated so as to be proportional to the processing temperature. The constant temperature range is, for example, a range from room temperature to body temperature, and can be preferably a range from about 20 ° C. to about 30 ° C., or a range from about 20 ° C. to about 37 ° C. Alternatively, the constant temperature range may be preferably 15 ° C. ± 5 ° C., 20 ° C. ± 5 ° C., 25 ° C. ± 5 ° C., or 30 ° C. ± 5 ° C.

本発明の実施形態の定量システムは、生体関連物質の定量を行う際に、図1の温度と検出強度との関係に基づいて、制御部が、処理促進具の動作回数、動作時間、動作速度、及び/又は混合(吸引・吐出)される溶液の液量等、の処理条件を規定するプログラムを変更して処理を実行する。具体的な処理条件の変更は、次の2つの場合がある。第1に基準温度に対して処理温度が低い場合には、制御部は、処理促進具の基準動作回数に対して実際の動作回数を多くするか、処理促進具の基準動作時間に対して実際の動作時間を長くするか、処理促進具の基準動作速度に対して実際の動作速度を速くするか、分注機等の処理促進具により吸引・吐出される溶液の基準液量に対して実際に吸引・吐出される溶液の液量を多くするか、又はこれらの任意の組合せを実行することができる。第2に基準温度に対して処理温度が高い場合には、制御部は、処理促進具の基準動作回数に対して実際の動作回数を少なくするか、処理促進具の基準動作時間に対して実際の動作時間を短くするか、処理促進具の基準動作速度に対して実際の動作速度を遅くするか、分注機等の処理促進具により吸引・吐出される溶液の基準液量に対して実際に吸引・吐出される溶液の液量を少なくするか、又はこれらの任意の組合せを実行することができる。   In the quantification system of the embodiment of the present invention, when quantifying a biological substance, the control unit controls the number of operations, the operation time, and the operation speed of the processing accelerator based on the relationship between the temperature and the detected intensity in FIG. And / or change the program that defines the processing conditions such as the amount of solution to be mixed (suctioned / discharged), and execute the processing. There are the following two cases of specific processing condition changes. First, when the processing temperature is lower than the reference temperature, the control unit increases the actual number of operations with respect to the reference operation number of the processing accelerator, or actually increases with respect to the reference operation time of the processing accelerator. Or increase the actual operating speed with respect to the standard operating speed of the processing accelerator, or the actual liquid volume aspirated / discharged by the processing accelerator such as a dispenser. The amount of solution sucked and discharged can be increased, or any combination thereof can be implemented. Secondly, when the processing temperature is higher than the reference temperature, the control unit reduces the actual number of operations with respect to the reference operation number of the processing accelerator, or the actual time with respect to the reference operation time of the processing accelerator. The actual operation speed is reduced with respect to the reference operation speed of the processing accelerator, or the actual operation speed is reduced with respect to the reference liquid amount of the solution sucked and discharged by the processing accelerator such as a dispenser. The amount of solution sucked and discharged can be reduced, or any combination of these can be implemented.

このような処理条件の変更によって、図1に黒丸で示す、20℃の場合に測定される発光強度I20や、30℃の発光強度I30を、発光強度I37の値と同じになるように白丸の位置まで増加させるものである。このような変更可能な処理条件を同一濃度で実験的に求めておき、濃度が不明の複数の生体関連物質の測定を行う際、処理温度に応じて処理条件を変更することにより、処理温度によらずに、擬似的に恒温で定量を行ったかのように処理することができる。 With such a change in the processing conditions, the emission intensity I 20 measured at 20 ° C. and the emission intensity I 30 at 30 ° C. indicated by the black circles in FIG. 1 become the same as the value of the emission intensity I 37. It increases to the position of the white circle. Such processing conditions that can be changed are experimentally determined at the same concentration, and when measuring a plurality of biologically related substances whose concentrations are unknown, the processing conditions are changed according to the processing temperature to obtain the processing temperature. Regardless, it can be processed as if it was quantitatively determined at a constant temperature.

換言すれば、本定量システムの制御部は、生体関連物質を同一濃度とした場合に、処理温度における実際の測定値(I20、又はI30)が、前記基準温度(I37)における生体関連物質の基準の測定値(I37)と実質的に対応するかまたは実質的に同一の値(I37’)となるように、処理条件を設定する。ここで、「実質的に対応」または「実質的に同一」とは、基準の測定値に対して、好ましくは±10%以内の値、より好ましくは±5%以内の値を意味する。このように処理した上で、後述の図6に示すような検量線を用いて、生体関連物質を定量することができる。 In other words, the control unit of the quantification system, when the biological substance is the same concentration, the actual measurement value (I 20 or I 30 ) at the processing temperature is the biological relation at the reference temperature (I 37 ). as a measure of the reference substance (I 37) substantially corresponding or substantially identical value (I 37 '), sets the processing conditions. Here, “substantially corresponding” or “substantially identical” means a value preferably within ± 10%, more preferably a value within ± 5% with respect to a reference measurement value. After processing in this way, the bio-related substance can be quantified using a calibration curve as shown in FIG.

本発明の実施形態において、処理促進具とは、溶液混合促進手段であり、後述するチューブ13及びポンプ20(図2)からなる。処理領域とは、チューブ13及びウェル100〜110を含む領域である。チューブ13は、ウェル100内の生体関連物質を含む溶液を吸引するか、チューブ13からウェル100〜110に溶液を吐出するか、チューブ13内でビーズ14〜17に対して溶液を移動することができる。このような溶液の吸引、吐出、移動によって処理が促進される。そして、例えば、処理温度に応じて吸引・吐出の回数を、表1のように変更することができる。なお、「吸引・吐出の回数」とは、一対の吸引及び吐出を1回と規定した。   In the embodiment of the present invention, the processing promoting tool is a solution mixing promoting means, and includes a tube 13 and a pump 20 (FIG. 2) described later. The processing region is a region including the tube 13 and the wells 100 to 110. The tube 13 can suck the solution containing the biological substance in the well 100, discharge the solution from the tube 13 to the wells 100 to 110, or move the solution to the beads 14 to 17 in the tube 13. it can. Processing is facilitated by such suction, discharge, and movement of the solution. Then, for example, the number of suction / discharge can be changed as shown in Table 1 according to the processing temperature. The “number of times of suction / discharge” defined a pair of suction and discharge as one time.

本発明の実施形態に係る定量システムは、図2に示すようなチューブ13を備える。このチューブ13は、その管腔に、検体中に含まれる例えばタンパクなどの生体関連物質を検出し定量するための目的物質捕捉ビーズ14(第1のマイクロ粒子)、ネガティブコントロールビーズ15(第3のマイクロ粒子)、補正ビーズ16(第2のマイクロ粒子)、各ビーズ14、15、16の間に配置される遮光ビーズ17(遮光部材)を備える。目的物質捕捉ビーズ14、ネガティブコントロールビーズ15、補正ビーズ16のそれぞれの間に、遮光ビーズ17を配置することで、蛍光等を発するビーズの測定・定量を、隣設ビーズの発光に干渉されず、効率よくかつ正確に実行することができる。   The quantitative system according to the embodiment of the present invention includes a tube 13 as shown in FIG. The tube 13 has a target substance capturing bead 14 (first microparticle) and a negative control bead 15 (third microparticle) for detecting and quantifying a biologically relevant substance such as a protein contained in the specimen in the lumen. Microparticles), correction beads 16 (second microparticles), and light-shielding beads 17 (light-shielding members) disposed between the beads 14, 15, and 16. By arranging the light shielding bead 17 between the target substance capture bead 14, the negative control bead 15, and the correction bead 16, the measurement and quantification of the bead emitting fluorescence is not interfered with the light emission of the adjacent bead, It can be performed efficiently and accurately.

図2に示したチューブ13は上記4種類のビーズを備えたチューブの一態様であり、中空円筒状に形成され、一方の端部に向かって細く窄まって形成された開口18aを有し、他方の端部にマウント部12に取り付け自在な取り付け部18bを備えることもできる。この場合、マウント部12にはポンプ制御部によって駆動が制御されたポンプと連通したノズル(図示省略)が備えられ、このノズルとチューブ13の管腔が連通するようにマウント部12にマウントされるため、チューブ13は、ウェル100等からチューブ内に液体を吸込み、吸い込んだ液体をチューブ外のウェル100等に吐出することができる。   The tube 13 shown in FIG. 2 is an embodiment of the tube including the above four types of beads, and is formed in a hollow cylindrical shape, and has an opening 18a formed by narrowing toward one end, An attachment portion 18b that can be attached to the mount portion 12 can also be provided at the other end. In this case, the mount 12 is provided with a nozzle (not shown) that communicates with the pump whose drive is controlled by the pump controller, and is mounted on the mount 12 so that the nozzle and the lumen of the tube 13 communicate with each other. Therefore, the tube 13 can suck liquid into the tube from the well 100 or the like and discharge the sucked liquid to the well 100 or the like outside the tube.

次に、上記に説明したチューブ13を備えた定量システムについて説明する。本発明の定量システムは、チューブ13のほか、このチューブ13内の各ビーズ(マイクロ粒子)から発するシグナルを測定する測定部(受光部76)と、予め作成された検量線(図6)を参照して前記検出されたシグナルのデータを補正する補正部と、この補正されたデータに基づき生体関連物質を定量する演算部とを有することを特徴とする。以下にその一つの形態について説明する。   Next, a quantitative system provided with the tube 13 described above will be described. The quantification system of the present invention refers to the measurement unit (light receiving unit 76) that measures signals emitted from the beads (microparticles) in the tube 13 in addition to the tube 13, and a calibration curve prepared in advance (FIG. 6). And a correction unit that corrects the detected signal data, and a calculation unit that quantifies the biological substance based on the corrected data. One form will be described below.

本発明の実施形態に係る定量システム30を、さらに図3のブロックに基づき説明する。定量システム30は、制御部32、チューブ位置制御部34、チューブマウント制御部36、温度温度測定部40、ポンピング制御部42、RAM46、ROM48、表示パネル50、操作インターフェース52、信号処理回路54、発光強度演算部56、補正定量演算部58、計時部(図示省略)などを有し、目的の生体関連物質を検出し定量するためのチューブ13を着脱自在に備える。   The quantitative system 30 according to the embodiment of the present invention will be further described based on the block of FIG. The quantitative system 30 includes a control unit 32, a tube position control unit 34, a tube mount control unit 36, a temperature temperature measurement unit 40, a pumping control unit 42, a RAM 46, a ROM 48, a display panel 50, an operation interface 52, a signal processing circuit 54, and light emission. It has an intensity calculator 56, a corrected quantitative calculator 58, a timer (not shown), and the like, and is detachably equipped with a tube 13 for detecting and quantifying a target biological substance.

チューブ位置制御部34は、互いに直行したXYZ軸を備え、ステッピングモータやサーボモータによってノズルの位置を制御する。X軸およびY軸はウェルプレートと略平行であって互いに直行し、Z軸はウェルプレートと略垂直をなしている。ノズルの移動に際しては、例えば、ウェルプレートと略平行なこれらX軸上およびY軸上での移動と、ウェルプレートと略垂直なZ軸上での移動との2段階でチューブ(ノズル)が動かされる。   The tube position control unit 34 includes XYZ axes orthogonal to each other, and controls the position of the nozzle by a stepping motor or a servo motor. The X axis and the Y axis are substantially parallel to the well plate and perpendicular to each other, and the Z axis is substantially perpendicular to the well plate. When moving the nozzle, for example, the tube (nozzle) is moved in two stages: movement on the X and Y axes, which are substantially parallel to the well plate, and movement on the Z axis, which is substantially perpendicular to the well plate. It is.

ROM48には各種制御プログラムが格納されている。ユーザが操作インターフェース52を通して選択した作動モードに応じてRO48から制御プログラムがRAM46に展開され、中央制御部32はこのRAM46に展開された制御プログラムを基にして定量システム30の各部をコントロールしている。   Various control programs are stored in the ROM 48. A control program is expanded from the RO 48 to the RAM 46 in accordance with the operation mode selected by the user through the operation interface 52, and the central control unit 32 controls each part of the quantitative system 30 based on the control program expanded in the RAM 46. .

表示パネル50はユーザに対して提示する必要のある項目を表示する。例えば、サンプル(検体)の前処理時のポンピング回数、ポンピング時の流速の緩急、吸込量および排出量、チューブ13の移動速度の緩急などの、処理条件は表示パネル50に表示でき、ユーザはこの表示を介して確認することができる。もし各種設定内容を変更したい場合は、操作インターフェース52の操作を通して変更することができる。   The display panel 50 displays items that need to be presented to the user. For example, the processing conditions such as the number of pumping times during sample (specimen) pretreatment, the rate of flow rate during pumping, the amount of suction and discharge, the rate of movement of the tube 13 can be displayed on the display panel 50, and the user can It can be confirmed via the display. If it is desired to change various setting contents, it can be changed through operation of the operation interface 52.

図示しない計時部は、ROM48から読み出されたプログラムに応じて時間のカウントを行う。時間のカウントは、例えば、インキュベートを行うときやポンピングを行うときなどに行われ、これにより各工程が正確に実行される。温度測定部40は、チューブ13(図2)及び/又はウェル100〜110(図2、図5)付近の温度、好ましくはチューブ13及び/又はウェル100〜110に収容された液体の温度を測定する。   A timer unit (not shown) counts time according to the program read from the ROM 48. The time is counted when, for example, incubation is performed or pumping is performed, whereby each process is accurately executed. The temperature measurement unit 40 measures the temperature near the tube 13 (FIG. 2) and / or the wells 100 to 110 (FIGS. 2 and 5), preferably the temperature of the liquid contained in the tube 13 and / or the wells 100 to 110. To do.

チューブマウント制御部36は、マウント部12へのチューブ13の装着、およびマウント部12からのチューブ13の脱着を行う。チューブマウント制御部36は、検体が収容されるウェルが配列されたウェルプレートからある程度離れた場所に設けられ、万が一チューブ13の交換時にチューブ13から液体が飛散した場合にコンタミネーションが発生しないようにされている。チューブマウント制御部36は、例えばチューブ13を把持する把持部と、別の新たなチューブ13を準備する準備部とを備える。把持部がチューブ13を把持しながらノズルがZ軸に沿って上昇するとノズルからチューブ13が脱着される。次いで、むき出しになったノズルがX軸およびY軸上で移動して新たなチューブ13の上方に移動する。準備部では新たなチューブ13がマウント部を上側に先端部を下側にした状態で姿勢が保持されており、ノズルがZ軸に沿って下降することでノズルに新たなチューブ13のマウント部が装着される。   The tube mount control unit 36 attaches the tube 13 to the mount unit 12 and detaches the tube 13 from the mount unit 12. The tube mount control unit 36 is provided at a location some distance away from the well plate in which the wells in which the specimens are accommodated are arranged, so that contamination should not occur if liquid is scattered from the tube 13 when the tube 13 is replaced. Has been. The tube mount control unit 36 includes, for example, a holding unit that holds the tube 13 and a preparation unit that prepares another new tube 13. When the nozzle rises along the Z axis while the gripping part grips the tube 13, the tube 13 is detached from the nozzle. Next, the exposed nozzle moves on the X axis and the Y axis and moves above the new tube 13. In the preparation part, the posture of the new tube 13 is maintained with the mount part on the upper side and the tip part on the lower side, and the nozzle is lowered along the Z-axis so that the new tube 13 is mounted on the nozzle. Installed.

ポンピング制御部42は、ポンプ20および圧力センサ70を備え、ノズルおよびこのノズルに装着されたチューブ13を介して行われる検体の吸込と排出とを制御する。ポンプ20は、例えばシリンダ状に形成されたハウジングとこのハウジングに移動自在に嵌合されるピストン、このピストンを駆動させるモータとを備え、ハウジング内はノズルの開口と連通している。ピストンの動きは、例えばサーボモータによって制御され、サーボモータの駆動はポンピング制御部42からの駆動制御信号によって制御されている。ピストンが作動するとノズルの開口を通して液体の吸込または排出が可能となる。   The pumping control unit 42 includes the pump 20 and the pressure sensor 70, and controls the suction and discharge of the specimen performed through the nozzle and the tube 13 attached to the nozzle. The pump 20 includes, for example, a housing formed in a cylinder shape, a piston that is movably fitted in the housing, and a motor that drives the piston, and the inside of the housing communicates with an opening of a nozzle. The movement of the piston is controlled by, for example, a servo motor, and the drive of the servo motor is controlled by a drive control signal from the pumping control unit 42. When the piston is activated, liquid can be sucked or discharged through the nozzle opening.

ノズルの開口内には圧力を検知する圧力センサ70が設けられ、圧力センサ70はポンピング制御部42に圧力信号を送出する。ポンピング制御部42はこの圧力センサ70からの圧力信号を基にして圧力をモニタリングしている。このような構成により、例えば、チューブ13の先端部がウェル内のサンプルに浸漬した際、ポンピング制御部42によって検知された圧力が予め定められた閾値を上回り、これに応じてサーボモータに駆動制御信号が送出される。検体の吸込時および排出時も圧力センサ70からは常時、ポンピング制御部42に圧力信号が送出され、これによりポンピング制御部42は高い精度でサーボモータの駆動をコントロールすることができ、検体の吸圧や排圧が低すぎたり高すぎたりしないかをモニタリングし、これにより予め定められた範囲内で吸込、および排出が実行されているか管理することができる。   A pressure sensor 70 for detecting pressure is provided in the opening of the nozzle, and the pressure sensor 70 sends a pressure signal to the pumping control unit 42. The pumping control unit 42 monitors the pressure based on the pressure signal from the pressure sensor 70. With such a configuration, for example, when the tip of the tube 13 is immersed in the sample in the well, the pressure detected by the pumping control unit 42 exceeds a predetermined threshold value, and the servomotor is driven and controlled accordingly. A signal is sent out. The pressure sensor 70 always sends a pressure signal to the pumping control unit 42 at the time of suction and discharge of the specimen, so that the pumping control section 42 can control the drive of the servo motor with high accuracy, and the suction of the specimen. It is possible to monitor whether the pressure and the exhaust pressure are too low or too high, and thereby control whether suction and discharge are performed within a predetermined range.

信号処理回路54は受光部76からの受光信号を処理して例えば二値化された受光データを形成する。受光部76は、例えばPMT(光電子増倍管)あるいはCCDイメージセンサ、CMOSイメージセンサといったイメージセンサを備えることができる。受光部76にPMTを用いる場合の構成の一例を図4に示す。図4に示すように、発光強度の測定機構79は、PMT80、発光用POF(プラスチック光ファイバ)82a、受光用POF(プラスチック光ファイバ)82b、リング部材84などを備える。光源(不図示)からの励起光は発光用POF82aの発光端から各ビーズに照射され、各ビーズからの蛍光光(シグナル)は受光用POF82bの受光端から受光用POF82bを通って、PMT80に導かれる。PMT80、POF82a、82b、リング部材84はチューブ13の長手方向に沿って移動し、PMT80は各ビーズの発光強度に応答して受光信号を出力する。   The signal processing circuit 54 processes the light reception signal from the light receiving unit 76 to form, for example, binarized light reception data. The light receiving unit 76 may include an image sensor such as a PMT (photomultiplier tube), a CCD image sensor, or a CMOS image sensor. FIG. 4 shows an example of a configuration when a PMT is used for the light receiving unit 76. As shown in FIG. 4, the light emission intensity measuring mechanism 79 includes a PMT 80, a light emitting POF (plastic optical fiber) 82a, a light receiving POF (plastic optical fiber) 82b, a ring member 84, and the like. Excitation light from a light source (not shown) is irradiated to each bead from the light emitting end of the light emitting POF 82a, and fluorescent light (signal) from each bead is guided from the light receiving end of the light receiving POF 82b to the light receiving POF 82b to the PMT 80. It is burned. The PMT 80, the POFs 82a and 82b, and the ring member 84 move along the longitudinal direction of the tube 13, and the PMT 80 outputs a light reception signal in response to the emission intensity of each bead.

信号処理回路54は、図示しないサンプリング回路、増幅器、A/D変換回路などを備え、受光部76から送出される受光信号を増幅しデジタル化して受光データを形成する。形成された受光データは信号処理回路54から発光強度演算部56に送られる。測定用チューブ13の、例えば開口側から取り付け部側に発光強度の読み取りを実行したとき、ネガティブコントロールビーズ15、目的物質捕捉ビーズ14、補正ビーズ16からの光に対応して形成された受光データが受光部76から送出される。   The signal processing circuit 54 includes a sampling circuit, an amplifier, an A / D conversion circuit, etc. (not shown), and amplifies and digitizes the light reception signal sent from the light receiving unit 76 to form light reception data. The formed light reception data is sent from the signal processing circuit 54 to the light emission intensity calculator 56. When the emission intensity of the measurement tube 13 is read from the opening side to the attachment side, for example, the received light data formed corresponding to the light from the negative control beads 15, the target substance capture beads 14, and the correction beads 16 is obtained. It is sent out from the light receiving unit 76.

発光強度演算部56は、例えばRAM46に格納された発光強度算出プログラムを読み出し、この読み出されたプログラムに従って、信号処理回路54からの受光データに基づき発光強度を算出する。例えば、チューブ13に配列されたネガティブコントロールビーズ16、目的物質捕捉ビーズ14、および補正ビーズ16からの光に対応した受光データを信号処理回路54から受信して発光強度を算出する。補正ビーズ16からの光に対応して算出された発光強度データ、目的物質捕捉ビーズ14からの光に対応して算出された発光強度データは補正定量演算部58に送出され、ネガティブコントロールビーズ16からの光に対応した発光強度データは中央制御部32に送出され検定される。この検定では、例えばネガティブコントロールビーズ16からの光に対応した発光強度が目的物質捕捉ビーズ14からの光に対応して算出された発光強度よりも小さいか否かなどが判定され、その判定の結果、異常と判定された場合には表示パネル50に警告表示される。   The light emission intensity calculation unit 56 reads a light emission intensity calculation program stored in the RAM 46, for example, and calculates the light emission intensity based on the received light data from the signal processing circuit 54 according to the read program. For example, the received light data corresponding to the light from the negative control beads 16, the target substance capturing beads 14, and the correction beads 16 arranged in the tube 13 is received from the signal processing circuit 54 and the light emission intensity is calculated. The luminescence intensity data calculated corresponding to the light from the correction bead 16 and the luminescence intensity data calculated corresponding to the light from the target substance capturing bead 14 are sent to the correction quantitative calculation unit 58 and from the negative control bead 16. The emission intensity data corresponding to the light is sent to the central control unit 32 and verified. In this test, for example, it is determined whether or not the emission intensity corresponding to the light from the negative control bead 16 is smaller than the emission intensity calculated corresponding to the light from the target substance capture bead 14. If it is determined that there is an abnormality, a warning is displayed on the display panel 50.

補正定量演算部58は、目的物質捕捉ビーズ14からの光に対応した発光強度データと、補正ビーズ16からの光に対応した発光強度データとに基づいて、目的である生体関連物質を定量する。生体関連物質の定量に際して、まず、目的である生体関連物質の定量手順は(1)補正ビーズ16に予め固定された生体関連物質から予測される発光強度からの実測値のずれ量Δを算出する。(2)算出されたずれ量Δを、目的物質捕捉ビーズ14の発光強度データに反映する。(3)再演算された発光強度データに対応する濃度を、検量線を利用して読み出す。以上の手順を実行することによって、目的物質捕捉ビーズ14に捕獲された生体関連物質の定量値をより正確にすることができる。   The correction quantitative calculation unit 58 quantifies the target biological substance based on the emission intensity data corresponding to the light from the target substance capturing bead 14 and the emission intensity data corresponding to the light from the correction bead 16. When quantifying a biological substance, first, the target biological substance quantification procedure is as follows: (1) Calculate the deviation Δ of the measured value from the luminescence intensity predicted from the biological substance fixed in advance on the correction bead 16. . (2) The calculated deviation amount Δ is reflected in the emission intensity data of the target substance capturing bead 14. (3) The concentration corresponding to the recalculated emission intensity data is read out using a calibration curve. By executing the above procedure, the quantitative value of the biological substance captured by the target substance capture beads 14 can be made more accurate.

次に本発明の実施形態の定量システムによる動作について、抗体抗原反応を基に抗原を測定する例をあげて説明する。図5に示すように、管状に形成された透明なチューブ13は、抗原に対する抗体が予め固定された目的物質捕捉ビーズ14と、補正ビーズ15と、ネガティブコントロールビーズ16とを備える。目的物質捕捉ビーズ14と、ネガティブコントロールビーズ15と、補正ビーズ16との間には遮光ビーズ17が配置され、各ビーズ15〜17はチューブ13の延出方向に沿って一列に配置されている。   Next, the operation of the quantitative system according to the embodiment of the present invention will be described with reference to an example in which an antigen is measured based on an antibody-antigen reaction. As shown in FIG. 5, the transparent tube 13 formed in a tubular shape includes a target substance capturing bead 14 in which an antibody against an antigen is fixed in advance, a correction bead 15, and a negative control bead 16. A light shielding bead 17 is arranged between the target substance capturing bead 14, the negative control bead 15, and the correction bead 16, and each bead 15 to 17 is arranged in a line along the extending direction of the tube 13.

図5(a)に示すように、チューブ13の開口18aがサンプル溶液を収容したウェル100に浸漬され、ウェル100内のサンプル溶液がチューブ13内に吸引されると、目的物質捕捉ビーズ14に固定された抗体にそれぞれ対応する抗原が結合して目的物質捕捉ビーズ14に捕捉される。検体の吸引および吐出を所定回数繰り返すことで目的物質捕捉ビーズ14の抗体に抗原をより確実に結合させることができる。この所定回数は、表1に示したように処理温度に基づいて制御部が変更する。   As shown in FIG. 5A, when the opening 18 a of the tube 13 is immersed in the well 100 containing the sample solution, and the sample solution in the well 100 is sucked into the tube 13, it is fixed to the target substance capturing bead 14. Antigens corresponding to the formed antibodies are bound and captured by the target substance capture beads 14. By repeating the suction and discharge of the specimen a predetermined number of times, the antigen can be more reliably bound to the antibody of the target substance capture bead 14. The predetermined number of times is changed by the control unit based on the processing temperature as shown in Table 1.

図5(b)に示すように、生体関連物質を含む溶液をポンピングした後、別のウェル104の洗浄液を吸い込み目的物質捕捉ビーズ14を洗浄する。洗浄により抗原―抗体反応により結合した抗原以外の成分を除去する。図5(c)に示すように、目的物質捕捉ビーズ14の洗浄後、別のウェル106内に収容された酵素標識抗体液にチューブ13の開口18aを浸漬し、酵素標識抗体液をチューブ13内に吸い込む。図5(d)に示すように、酵素標識抗体液のポンピングが所定回数実行されると、別のウェル108に収容された洗浄液のポンピングが行われて過剰の酵素標識抗体液が流し出され、抗原および酵素標識抗体が結合した目的物質捕捉ビーズ14の洗浄が行われる。図5(e)に示すように、洗浄後、発光反応用の基質液を収容したウェル110にチューブ13が移動制御され検出工程が開始される。   As shown in FIG. 5B, after pumping the solution containing the biological substance, the cleaning liquid in another well 104 is sucked to wash the target substance-capturing beads 14. The components other than the antigen bound by the antigen-antibody reaction are removed by washing. As shown in FIG. 5 (c), after washing the target substance-capturing beads 14, the opening 18 a of the tube 13 is immersed in an enzyme-labeled antibody solution housed in another well 106, and the enzyme-labeled antibody solution is placed in the tube 13. Inhale. As shown in FIG. 5 (d), when pumping of the enzyme-labeled antibody solution is executed a predetermined number of times, the cleaning solution stored in another well 108 is pumped to flow out excess enzyme-labeled antibody solution, The target substance capture beads 14 to which the antigen and enzyme-labeled antibody are bound are washed. As shown in FIG. 5E, after the washing, the tube 13 is controlled to move to the well 110 containing the substrate solution for the luminescence reaction, and the detection process is started.

発光反応用の基質液が収容されたウェル110にチューブ13の開口18aが浸漬され、基質液がチューブ13内に吸い込まれる。基質液のポンピングを処理温度に基づき設定された回数実行し十分に反応させる。   The opening 18 a of the tube 13 is immersed in the well 110 in which the substrate solution for luminescence reaction is accommodated, and the substrate solution is sucked into the tube 13. The substrate solution is pumped for a set number of times based on the processing temperature and allowed to react sufficiently.

発光用POF82a、受光用POF82b、及びPMT80(受光部76)は各ビーズを介して対向するように移動制御され、光照射部からの光束はチューブ13の各ビーズを介して受光部76によって受光される。受光部76から送出される受光信号を基にして、信号処理回路54は受光部76からの受光信号に基づく受光データを発光強度演算部56に送出する。発光強度演算部56は受信した受光データに基づき発光強度を算出して補正定量演算部58に発光強度データを送出する。補正定量演算部58は、目的物質捕捉ビーズ14の発光強度について補正ビーズ15の発光強度データを基にして補正する。なお、発光反応を利用して目的の生体関連物質を定量する場合は遮光ビーズを用いることが好ましい。   The light emitting POF 82a, the light receiving POF 82b, and the PMT 80 (light receiving unit 76) are controlled to move so as to face each other through the beads, and the light beam from the light irradiation unit is received by the light receiving unit 76 through each bead of the tube 13. The Based on the light reception signal transmitted from the light receiving unit 76, the signal processing circuit 54 transmits light reception data based on the light reception signal from the light receiving unit 76 to the light emission intensity calculation unit 56. The light emission intensity calculation unit 56 calculates the light emission intensity based on the received light reception data and sends the light emission intensity data to the corrected quantitative calculation unit 58. The corrected quantitative calculation unit 58 corrects the emission intensity of the target substance capturing bead 14 based on the emission intensity data of the correction bead 15. In addition, when quantifying the target biological substance using a luminescence reaction, it is preferable to use light-shielding beads.

なお、上記の実施形態では目的物質捕捉ビーズ、補正ビーズ、ネガティブコントロールビーズをそれぞれ1個ずつにしたがそれぞれのビーズを複数にしてもよい。それぞれのビーズを複数にして測定平均を用いて目的物質等の定量を実行することで、測定平均を用いることにより確実性の高い定量の実行が期待できる。   In the above embodiment, one target substance capture bead, one correction bead, and one negative control bead are used. However, a plurality of beads may be used. By performing the quantification of the target substance or the like using the measurement average with a plurality of beads, it is possible to expect a highly reliable quantification by using the measurement average.

第2のマイクロ粒子を第1のマイクロ粒子によって捕捉される生体関連物質の測定値の補正に用いる場合、例えばチューブに検体を入れてマイクロ粒子と検体とを接触させ、第2のマイクロ粒子に固定された生体関連物質についてシグナル(例えば、蛍光強度)を測定したとき、発光強度が第2のマイクロ粒子の生体関連物質の固定量から予め予測される値(検量線上の値)からからずれるときがある。このようなとき、検量線からのずれ量Δ(デルタ)を算出し、このずれ量Δを目的物質捕捉ビーズの測定データに反映させ生体関連物質の定量値を取得する。このような手順に従って生体関連物質を定量することにより、目的とする生体関連物質の定量における誤差をより小さくすることができ、より正確な定量を実行することができる。   When the second microparticle is used to correct the measurement value of the biological substance captured by the first microparticle, for example, the specimen is put in a tube, the microparticle and the specimen are brought into contact, and fixed to the second microparticle. When a signal (for example, fluorescence intensity) is measured for the bio-related substance, the emission intensity deviates from a value (value on the calibration curve) predicted in advance from the fixed amount of the bio-related substance of the second microparticle. is there. In such a case, a deviation amount Δ (delta) from the calibration curve is calculated, and this deviation amount Δ is reflected in the measurement data of the target substance-capturing beads to obtain a quantitative value of the biological substance. By quantifying the biological substance according to such a procedure, an error in quantifying the target biological substance can be reduced, and more accurate quantification can be performed.

例えば、図6に示すように、第2のマイクロ粒子には予め定められた量(検量線上のいずれかの位置に対応する量)の生体関連物質が固定されており、第2のマイクロ粒子に関する発光強度は、例えば濃度Aに対して検量線上の位置点Pにプロットされることが期待される。しかしながら、発光強度の実測値が検量線の上側に外れた位置Qにプロットされる場合、この点Pと点Qとの発光強度のずれ量Δが存在する。このずれ量Δを発光強度の補正パラメータとして用いることができる。このずれ量Δを、測定目的の生体関連物質と結合することができる物質が固定された第1のマイクロ粒子に関する発光強度の実測値に、例えば減算して発光強度を補正する。第1のマイクロ粒子の発光強度がβであった場合、このβからずれ量Δを減算した値γに対応する濃度Bがより正確な定量値として求められる。この減算処理された発光強度に対応する濃度を、検量線を介して求めることにより、第1のマイクロ粒子に結合した生体関連物質の定量をより高精度に実行することができる。また、濃度Aに対する第2のマイクロ粒子の発光強度が検量線の下側にプロットされる場合は、そのずれ量Δを第1のマイクロ粒子に関する発光強度の実測値に加算して発光強度を補正する。この加算処理された発光強度に対応する濃度を、検量線を介して求めることにより、第1のマイクロ粒子に結合した生体関連物質の定量を高精度に実行できる。なお、このような発光強度の補正の考え方は上記の発光強度に対してだけでなく吸光度など他の測定量に対しても適用することができ、定量システムの構成に合わせて適宜変更して用いることができる。   For example, as shown in FIG. 6, a predetermined amount (an amount corresponding to any position on the calibration curve) of a biological substance is fixed to the second microparticle, and the second microparticle relates to the second microparticle. The emission intensity is expected to be plotted at a position point P on the calibration curve with respect to the concentration A, for example. However, when the measured value of the emission intensity is plotted at the position Q deviated above the calibration curve, there is a deviation amount Δ of the emission intensity between the point P and the point Q. This deviation amount Δ can be used as a correction parameter for light emission intensity. The amount of deviation Δ is subtracted, for example, from the measured value of the emission intensity related to the first microparticle to which the substance capable of binding to the biological substance to be measured is fixed to correct the emission intensity. When the emission intensity of the first microparticle is β, the concentration B corresponding to the value γ obtained by subtracting the shift amount Δ from β is obtained as a more accurate quantitative value. By obtaining the concentration corresponding to the luminescence intensity subjected to the subtraction process via a calibration curve, the quantification of the biological substance bound to the first microparticle can be performed with higher accuracy. Further, when the emission intensity of the second microparticle with respect to the concentration A is plotted on the lower side of the calibration curve, the deviation amount Δ is added to the actual measurement value of the emission intensity related to the first microparticle to correct the emission intensity. To do. By obtaining the concentration corresponding to the luminescence intensity subjected to the addition process through a calibration curve, the quantification of the biological substance bound to the first microparticle can be performed with high accuracy. Note that the concept of correcting the light emission intensity can be applied not only to the light emission intensity described above but also to other measurement quantities such as absorbance, and is used by appropriately changing according to the configuration of the quantitative system. be able to.

また、生体関連物質を捕捉する第1のマイクロ粒子、所定量の生体関連物質が予め固定された第2のマイクロ粒子、およびネガティブコントロール用の第3のマイクロ粒子を用いることにより、測定用チューブのロット番号や製造番号、定量システムの形式や型番、定量時に使用される試薬、などが異なる場合でも、システムの較正にかかる手間を省きながらより正確に目的の生体関連物質を定量することができる。このように、本名発明の測定用チューブおよび定量システムを用いることで、より利便性の高い定量システムを提供することができる。   In addition, by using the first microparticle that captures the biological substance, the second microparticle in which a predetermined amount of the biological substance is fixed in advance, and the third microparticle for negative control, Even when the lot number, manufacturing number, type and model number of the quantification system, reagents used in quantification, and the like are different, it is possible to quantify the target biological substance more accurately while saving the time required for system calibration. Thus, a more convenient quantitative system can be provided by using the measurement tube and quantitative system of the present invention.

さらに、本発明の測定用チューブやこの測定用チューブを用いる定量システムでは、システムの保守やメンテナンスにかかる手間を省くことができ、患者の近傍で検査を実行して迅速に診断するポイント・オブ・ケアの実行に十分に対応することができる。   Furthermore, in the measurement tube of the present invention and the quantitative system using this measurement tube, the maintenance and maintenance work can be saved, and a point-of-point for performing a diagnosis in the vicinity of the patient for quick diagnosis. Can respond sufficiently to the execution of care.

本発明の実施形態において、マイクロ粒子は略球形に形成され、粒径は0.05〜10.0mmが好ましく、0.1〜5.0mmがより好ましい。マイクロ粒子の材質としては、例えば、窒化珪素、シリカ、ガラス、マグネタイト、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ナイロン、ポリアクリルアミド、デキストラン、アミロース、アガロース、天然および修飾セルロース、活性炭、などがあげられる。   In the embodiment of the present invention, the microparticle is formed in a substantially spherical shape, and the particle size is preferably 0.05 to 10.0 mm, more preferably 0.1 to 5.0 mm. Examples of the microparticle material include silicon nitride, silica, glass, magnetite, polystyrene, polyvinyl chloride, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, nylon, polyacrylamide, dextran, amylose, agarose, natural and modified cellulose, activated carbon, and the like. can give.

本発明において「生体関連物質」とは、試料中に含まれる定量又は検出の対象となる物質であり、微生物(細菌)、ウイルス、寄生生物、細胞、核酸、多糖、タンパク質(ペプチド、ホルモン、レセプター、酵素)、抗原、抗体、毒素、病原体、低分子などのあらゆる生体物質を意味する。   In the present invention, the “biologically related substance” is a substance to be quantified or detected contained in a sample, and is a microorganism (bacteria), virus, parasite, cell, nucleic acid, polysaccharide, protein (peptide, hormone, receptor). , Enzymes), antigens, antibodies, toxins, pathogens, small molecules and the like.

本発明の実施形態では、チューブを一本としたが、これに限定されず複数の、例えば16本のチューブ及び対応する複数のウェルを用いて、同時に複数の検体中の生体関連物質の定量処理を室温で行うことができる。これによって、複数の検体の定量を温度管理することなく、マルチフレックス化することができる。本発明の実施形態では、各演算部を制御部から独立して設けたが、これらの演算部を制御部内に設けてもよい。   In the embodiment of the present invention, the number of tubes is one. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of, for example, 16 tubes and a plurality of corresponding wells are used to simultaneously quantify biological substances in a plurality of specimens. Can be carried out at room temperature. As a result, it is possible to make a plurality of specimens multi-flexible without performing temperature control. In the embodiment of the present invention, each calculation unit is provided independently of the control unit. However, these calculation units may be provided in the control unit.

本発明の実施形態では、定量の際、蛍光を測定したが、化学発光を用いることができる。化学発光はそれ自体に化学反応を含むため、蛍光の場合とは温度依存性が異なる。したがって、化学発光の場合には、蛍光の処理条件とは異なる処理条件を設定することができる。また、本発明の実施形態では、抗原抗体反応を用いたが、これに限定されず、生体関連物質が核酸である場合には、抗体に固定された核酸のハイブリダイゼーションを用いることもできる。   In the embodiment of the present invention, fluorescence was measured during quantification, but chemiluminescence can be used. Since chemiluminescence itself contains a chemical reaction, temperature dependence differs from that of fluorescence. Therefore, in the case of chemiluminescence, processing conditions different from the fluorescence processing conditions can be set. In the embodiment of the present invention, the antigen-antibody reaction is used. However, the present invention is not limited to this, and when the biological substance is a nucleic acid, hybridization of a nucleic acid fixed to the antibody can also be used.

本発明の実施形態では、処理温度と蛍光強度との相関条件の検証により、システム稼働時の室温により吸引・吐出条件を自動的に定め得る制御プログラムとすることにより、基本的に温度制御機構のない定量システムが可能となった。ただし、相関可能な処理温度の上限及び下限はあるため、処理温度が上限と下限との間の温度範囲にある場合に、定量を実行することがこのましい。   In the embodiment of the present invention, by verifying the correlation condition between the processing temperature and the fluorescence intensity, a control program that can automatically determine the suction and discharge conditions based on the room temperature during system operation is basically used. No quantitative system became possible. However, since there are upper and lower limits of the processing temperature that can be correlated, it is preferable to perform quantification when the processing temperature is in the temperature range between the upper limit and the lower limit.

定量システムの確立、製造管理において、温度制御は大きな負担となるものであり、本発明のように温度制御用の要素を排除できることは、定量システムの安価、小型、製造容易性に大きなメリットとなる。   Temperature control is a major burden in establishing and manufacturing management of quantitative systems, and the ability to eliminate temperature control elements as in the present invention is a great merit for the low cost, small size, and ease of manufacture of quantitative systems. .

12 マウント部
13 チューブ
14 目的物質捕捉ビーズ(第1のマイクロ粒子)
15 ネガティブコントロールビーズ(第3のマイクロ粒子)
16 補正ビーズ(第2のマイクロ粒子)
17 遮光ビーズ
30 定量システム
32 制御部
34 チューブ位置制御部
36 受光部
46 RAM
48 ROM
54 信号処理回路
56 発光強度演算部
58 補正定量演算部
12 Mount part 13 Tube 14 Target substance capture bead (first microparticle)
15 Negative control beads (third microparticle)
16 Correction beads (second microparticle)
17 Shading beads 30 Quantitative system 32 Control unit 34 Tube position control unit 36 Light receiving unit 46 RAM
48 ROM
54 Signal Processing Circuit 56 Emission Intensity Calculation Unit 58 Correction Quantitative Calculation Unit

Claims (17)

生体関連物質の定量システムであって、
溶液中の前記生体関連物質を定量するために所定の処理を行う処理領域と、前記処理領域での前記処理を促進する処理促進具と、前記処理時に前記処理領域の処理温度を測定する温度測定部と、前記処理温度と予め定めた基準温度との比較に基づいて前記処理温度以外の処理条件を設定して、前記設定された処理条件に基づいて前記処理促進具を作動する制御部と、前記処理促進具を作動した後、前記生体関連物質を定量するために前記生体関連物質を測定する測定部とを備え、
前記制御部は、前記生体関連物質を同一濃度とした場合に、前記処理温度における測定値が、前記基準温度における前記生体関連物質の基準の測定値と実質的に対応するかまたは実質的に同一となるように、前記処理条件を変更する、システム。
A system for quantifying biological materials,
A treatment region for performing a predetermined treatment for quantifying the biological substance in the solution; a treatment accelerator for promoting the treatment in the treatment region; and a temperature measurement for measuring the treatment temperature of the treatment region during the treatment. A controller that sets a processing condition other than the processing temperature based on a comparison between the processing temperature and a predetermined reference temperature, and operates the processing accelerator based on the set processing condition; A measurement unit that measures the biological substance in order to quantify the biological substance after activating the processing accelerator;
In the control unit, when the biological substance is set to the same concentration, the measurement value at the processing temperature substantially corresponds to or substantially the same as the reference measurement value of the biological substance at the reference temperature. A system for changing the processing conditions so that
請求項1に記載の生体関連物質の定量システムにおいて、前記処理条件は、前記処理促進具が前記処理を行う時間、前記処理促進具が前記処理を行う速度、前記処理促進具が前記溶液を混合する回数、前記処理促進具が前記溶液を混合する液量、の何れか1つまたは任意の複数の組合せである、システム。   2. The system for quantifying a biological substance according to claim 1, wherein the processing condition includes a time during which the processing accelerator performs the processing, a speed at which the processing accelerator performs the processing, and the processing accelerator mixes the solution. The system which is any one or any combination of the number of times the processing facilitating tool is mixed, and the amount of liquid with which the processing accelerator is mixed. 請求項1または2に記載の生体関連物質の定量システムにおいて、前記処理領域は、前記溶液を吸引・吐出可能な1つまたは複数のチューブと、前記溶液を前記チューブとの間で移動可能に収容する1つまたは複数のウェルとである、システム。   3. The system for quantifying a biological substance according to claim 1, wherein the processing region accommodates one or a plurality of tubes capable of sucking and discharging the solution, and the solution movably between the tubes. System with one or more wells. 請求項3に記載の生体関連物質の定量システムにおいて、
前記処理促進具は、前記チューブに対して前記溶液を吸引吐出するためのポンプを含む、システム。
The system for quantifying a biological substance according to claim 3,
The processing accelerator includes a pump for sucking and discharging the solution to the tube.
請求項1〜4の何れか一項に記載の生体関連物質の定量システムにおいて、前記基準温度は、室温または体温である、システム。   The system for quantifying a biological substance according to any one of claims 1 to 4, wherein the reference temperature is room temperature or body temperature. 請求項1〜5の何れか一項に記載の生体関連物質の定量システムにおいて、前記測定部は、前記生体関連物質と結合した物質の蛍光を測定する、システム。   The system for quantifying a biological substance according to claim 1, wherein the measurement unit measures fluorescence of a substance combined with the biological substance. 請求項1〜6の何れか一項に記載の生体関連物質の定量システムにおいて、前記処理は、抗原抗体反応、または核酸のハイブリダイゼーションを含む、システム。   The system according to any one of claims 1 to 6, wherein the treatment includes an antigen-antibody reaction or nucleic acid hybridization. 請求項1〜7の何れか一項に記載の生体関連物質の定量システムにおいて、
前記制御部は、前記温度測定部が測定した前記処理温度が、前記基準温度を含む所定の温度範囲に含まれる場合に、前記処理条件を設定する、システム。
In the system for quantifying a biological substance according to any one of claims 1 to 7,
The control unit sets the processing condition when the processing temperature measured by the temperature measuring unit is included in a predetermined temperature range including the reference temperature.
請求項8に記載の生体関連物質の定量システムにおいて、前記所定の温度範囲は、約20℃から約30℃までの範囲、または約20℃から約37℃までの範囲である、システム。   The system according to claim 8, wherein the predetermined temperature range is a range from about 20 ° C to about 30 ° C, or a range from about 20 ° C to about 37 ° C. 請求項8に記載の生体関連物質の定量システムにおいて、前記所定の温度範囲は、15℃±5℃、20℃±5℃、25℃±5℃、または30℃±5℃である、システム。   The system for quantifying a biological substance according to claim 8, wherein the predetermined temperature range is 15 ° C ± 5 ° C, 20 ° C ± 5 ° C, 25 ° C ± 5 ° C, or 30 ° C ± 5 ° C. 請求項1〜10の何れか一項に記載の生体関連物質の定量システムにおいて、前記反応領域には、測定目的の生体関連物質と結合することができる物質が固定された第1のマイクロ粒子と、前記生体関連物質が所定量で固定された第2のマイクロ粒子と、前記生体関連物質が結合不能に処理された、ネガティブコントロール用の第3のマイクロ粒子とが一列に配列された、システム。   11. The system for quantifying a biological substance according to claim 1, wherein the reaction region includes a first microparticle to which a substance capable of binding to a biological substance to be measured is fixed. A system in which the second microparticles in which the biological substance is fixed in a predetermined amount and the third microparticles for negative control in which the biological substance is processed so as not to be bound are arranged in a line. 請求項11に記載の生体関連物質の定量システムにおいて、
前記第1のマイクロ粒子が、前記生体関連物質の測定データの補正用マイクロ粒子である、システム。
The system for quantifying a biological substance according to claim 11,
The system, wherein the first microparticle is a microparticle for correcting measurement data of the biological substance.
請求項12または13に記載の生体関連物質の定量システムにおいて、
前記第2のマイクロ粒子が、異なる量の生体関連物質が固定された複数のマイクロ粒子である、システム。
The system for quantifying a biological substance according to claim 12 or 13,
The system, wherein the second microparticle is a plurality of microparticles to which different amounts of biological substances are immobilized.
請求項13に記載の生体関連物質の定量システムにおいて、
前記複数のマイクロ粒子が検量線の作成用マイクロ粒子である、システム。
The system for quantifying a biological substance according to claim 13,
The system, wherein the plurality of microparticles are microparticles for creating a calibration curve.
請求項11〜14の何れか一項に記載の生体関連物質の定量システムにおいて、
前記第1〜第3のマイクロ粒子間に、さらに遮光性を有する部材を備えたことを特徴とする、システム。
In the quantification system of the living body relevant substance according to any one of claims 11 to 14,
A system further comprising a light-shielding member between the first to third microparticles.
請求項11〜14の何れか一項に記載の生体関連物質の定量システムにおいて、
前記測定部が、前記チューブ内のマイクロ粒子から発するシグナルを検出し、
前記制御部が、予め作成された検量線を参照して前記検出されたシグナルのデータを補正し前記補正されたデータに基づき生体関連物質を定量する、システム。
In the quantification system of the living body relevant substance according to any one of claims 11 to 14,
The measurement unit detects a signal emitted from the microparticle in the tube,
A system in which the control unit corrects data of the detected signal with reference to a calibration curve prepared in advance, and quantifies a biological substance based on the corrected data.
請求項11〜14の何れか一項に記載の生体関連物質の定量システムにおいて、
前記測定部が、前記チューブ内のマイクロ粒子から発するシグナルを検出し、
前記制御部が、前記検出されたシグナルに基づき検量線を作成し、前記作成された検量線を参照して生体関連物質を定量する、システム。
In the quantification system of the living body relevant substance according to any one of claims 11 to 14,
The measurement unit detects a signal emitted from the microparticle in the tube,
The system, wherein the control unit creates a calibration curve based on the detected signal, and quantifies a biological substance with reference to the created calibration curve.
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