JPWO2019176341A1 - 自動分析装置及び分析方法 - Google Patents

Abstract

反応阻害物質の影響を抑制し、分析精度を向上する自動分析装置及び分析方法を提供する。本自動分析装置は、反応容器に検体を分注する検体分注部と、反応容器に試薬を分注する試薬分注部と、検体分注部及び試薬分注部を制御する制御部と、反応容器内において混合された検体と試薬の混合液を測定する測定部と、を備え、試薬は、検体中の抗原に対して特異的に結合する第１試薬、該抗原に対して第１試薬とは異なる部位に特異的に結合し、かつ前記測定部で検出される標識を有する第２試薬、及び、第１試薬と抗原の結合部位とは異なる部位において特異的に結合し、かつ不溶性担体からなる第３試薬、の３種類からなり、制御部は、反応容器内において第１試薬と第３試薬を混合し、所定時間後、検体と第２試薬を、反応容器内において混合するよう制御する。

Description

本発明は、自動分析装置及び分析方法に関する。

本技術分野において、分析対象試料に、分析対象物質と特異的に反応する試薬を混合して化学反応を進行させ、反応させた混合液を計測することで、分析対象物質の濃度に応じた物理量を測定する技術が知られている。しかし、分析対象試料や試薬の条件によっては、分析精度が著しく低下する場合がある。このような条件として、非特異的結合の影響により擬似的に反応が促進される場合と、試料中の反応阻害物質によって反応が抑制される場合がある。これに対して、分析対象物質との特異的な抗原抗体結合物を切断する工程を有する分析方法が開示されている（特許文献１参照）。

特開２０１５−５５５５２号公報

特許文献１によれば、分析対象物質との特異的な抗原抗体結合物を切断し、その上澄みを測定することで、非特異的結合の影響を除去している。しかし、反応ステップを完了した後に特異的な結合を切断するため、反応ステップにおいて反応阻害物質が存在する場合には、その影響を除去することができない、という課題がある。

そこで、本発明の目的は、反応阻害物質による影響を抑制し、分析精度を向上させる自動分析装置を提供することにある。

本発明の一態様の自動分析装置は、反応容器に検体を分注する検体分注部と、反応容器に試薬を分注する試薬分注部と、検体分注部及び試薬分注部を制御する制御部と、反応容器内において混合された検体と試薬の混合液を測定する測定部と、を備え、試薬は、検体中の抗原に対して特異的に結合する第１試薬、該抗原に対して第１試薬とは異なる部位に特異的に結合し、かつ前記測定部で検出される標識を有する第２試薬、及び、第１試薬と抗原の結合部位とは異なる部位において特異的に結合し、かつ不溶性担体からなる第３試薬、の３種類からなり、制御部は、反応容器内において第１試薬と第３試薬を混合し、所定時間後、検体と第２試薬を、反応容器内において混合するよう制御する。

本発明によれば、反応阻害物質による影響を抑制し、分析精度を向上させる自動分析装置を提供することができる。

自動分析装置を示す図。 分析のフロー図。 第１モードのフロー図。 第２モードのフロー図。 第１モードの反応過程を示す図。 反応阻害物質が含まれる場合の反応過程を示す図（比較例）。 反応阻害物質が含まれる場合の反応過程を示す図（第２モード）。 判定部を利用する場合のフロー図。 実施例２の自動分析装置を示す図。 実施例２の第２モードのフロー図。

以下、実施例について図面を用いて説明する。

図１は、自動分析装置を示す図である。本自動分析装置１は、測定装置２と制御装置３とからなる。これらは電気的に接続されており、制御装置３が測定装置２を制御し、測定装置２は得られた分析結果を制御装置３にフィードバックする。

測定装置２は、分析対象試料（以下、検体）を導入する導入部２９、検体容器１０、試薬容器１１（第１試薬容器１１−１、第２試薬容器１１−２、第３試薬容器１１−３）、検体と試薬の混合液を収容する反応容器２０、反応容器２０を保持して混合液の反応を促進するインキュベータ２１、検体を反応容器２０に分注する検体分注部２２、試薬を反応容器２０に分注する試薬分注部２３、測定部２４、試薬容器１１を保持する試薬保持部２５、検体容器１０を収容する検体収容部２６、該検体収容部２６を搬送する検体搬送部２７、及び、検体を反応容器２０に分注するために待機させる待機位置２８を備える。

検体収容部２６は、１つ以上の検体容器１０を保持するものであり、図示されているように複数本同時に搬送するラック方式や、検体容器を１本ずつ搬送するホルダ方式であってもよい。検体搬送部２７は、オペレータ等によって導入部２９に導入された検体収納部２６を、待機位置２８へと、分析を実施する順番に搬送する。

検体容器１０の検体は検体分注部２２によって指定された容量分吸引され、反応容器２０に吐出される。又、試薬容器１１の試薬は試薬分注部２３によって指定された容量分吸引され、反応容器２０に吐出される。こうして検体と試薬を混合し、所定時間経過後、測定部２４において混合液を物理的に測定することで検体中の分析対象物質（以下、抗原）を定量する。

制御装置３は、入力部３１、制御部３２、演算部３３、表示部３４、及び、判定部３５を備える。オペレータは、入力部３１に分析内容を入力する。制御部３２は、入力部３１に入力された分析内容に応じて、導入部２９、インキュベータ２１、検体分注部２２、試薬分注部２３、測定部２４、試薬保持部２５、検体収納部２６、及び、検体搬送部２７を制御する。又、後述のように、制御部３２は、第１反応工程を実現する第１モードと、第２反応工程を実施する第２モードを備える。算出部３３は、測定部２４で測定された物理量に基づいて分析値を算出する。表示部３４は、分析の進行状況や、完了した分析の分析値等を表示し、オペレータに通知する。判定部３５は、算出された分析値に基づいて、分析結果が後述の反応阻害物質の影響を受けたか否かを判定する。尚、該判定を行わない場合は、判定部３５はなくてもよい。

インキュベータ２１と試薬保持部２５は、回転運動によって各容器の配置を調整できる円板状の機構であることが望ましいが、この構成に限定されない。又、検体分注部２２と試薬分注部２３はそれぞれ回転運動と直線運動による機構として描いているが、適切な吸引・吐出位置に移動することが可能な機構であればどのようなものでもよい。更に、検体分注部２２と試薬分注部２３は、単一の分注機構が両方の機能を兼備してもよい。

図２は、分析のフロー図である。まず、オペレータが入力部３１を介して検体の分析内容を入力する（Ｓ１）。オペレータは、各分析に対して後述のＳ３又はＳ４の工程の何れを行うかの選択を、分析項目や検体の状態に応じて事前に決定しておき、該決定した内容を、入力する分析内容に含める。

次に、制御部３２は、入力された分析内容に基づいて、検体中に反応阻害物質があるか否かを判断する（Ｓ２）。尚、オペレータの入力によらず、予め定めた所定条件に基づいて判断してもよい。反応阻害物質がないと判断した場合、第１モードを実施し（Ｓ３）、反応阻害物質があると判断した場合、第２モードを実施する（Ｓ４）。測定部２４は、Ｓ３で生成された第２混合液又はＳ４で生成された第４混合液を測定する（Ｓ５）。

図３は、第１反応工程を実現する第１モードのフロー図である。第１モードは、検体容器１０を待機位置２８に移動する工程（Ｓ３−１）と、試薬分注部２３を用いて第１試薬及び第２試薬を第１反応容器に分注し、検体分注部２２を用いて検体を第１反応容器に分注し、第１試薬と第２試薬と検体からなる第１混合液を作成する工程（Ｓ３−２）と、試薬分注部２３を用いて第３試薬を第１反応容器に分注し、第１混合液と第３試薬からなる第２混合液を作成する工程（Ｓ３−３）とからなる第１反応工程を実現する。Ｓ３−２の後、所定時間が経過してからＳ３−３が実施され、Ｓ３−３の後、所定時間が経過してから図２のＳ５が実施される。

図４は、第２反応工程を実現する第２モードのフロー図である。第２モードは、検体容器１０を待機位置２８に移動する工程（Ｓ４−１ａ）と、検体分注部２２を用いて検体を第２反応容器に分注する工程（Ｓ４−１ｂ）と、試薬分注部２３を用いて第１試薬及び第３試薬を第１反応容器に分注し、第１試薬と第３試薬からなる第３混合液を作成する工程（Ｓ４−２）と、試薬分注部２３を用いて第２試薬を第１反応容器に分注し、検体分注部２２を用いて第２反応容器中の検体を第１反応容器に分注し、第３混合液と第２試薬と検体からなる第４混合液を作成する工程（Ｓ４−３）とからなる第２反応工程を実現する。Ｓ４−２の後、所定時間が経過してからＳ４−３が実施され、Ｓ４−３の後、所定時間が経過してから図２のＳ４が実施される。

ここで、分析に用いる試薬は、検体の種類が確定しないと分からない。本実施例では、検体が待機位置２８に到着することによって分析に用いる試薬が確定するため、Ｓ４−２の前に必ずＳ４−１ａが行われる必要がある。よって、第２モードではＳ４−３において検体の分注が完了するまで次の分析が開始できず、分析時間が長期化する問題が生じうるが、Ｓ４−１ｂにおいて、検体と試薬を混合する第１反応容器とは別の第２反応容器に先に検体を分注し、次の分析のために待機位置２８を空けることで、分析時間の長期化を最小限に抑えることができる。

図５は、第１モードの反応過程を示す図である。第１試薬１０１（例えば、ビオチン化抗体）と第２試薬１０２（例えば、標識化抗体）は、抗原１００のそれぞれ異なる部位に対して特異的に結合する。第１試薬１０１は、粒子表面に抗体又は抗原を担持する不溶性担体からなる第３試薬１０３（例えば、ストレプトアビジンで被覆された磁気ビーズ）と特異的に結合する。第２試薬１０２は、測定部２４に検出される光を発する物質（以下、標識）を備える。第３試薬１０３は、好ましくは直径３００ｎｍ以上の磁性粒子であり、磁力、重力、遠心力、流体抵抗力等の物理的な力によって捕捉される。

Ｓ３−２では、第１試薬１０１と第２試薬１０２と抗原１００とを混合し、第１混合液を作成する。化学反応が進行すると、第１試薬１０１と第２試薬１０２と抗原１００は特異的に結合し、第１複合体１０４が形成される。Ｓ３−３では、第１混合液に第３試薬を添加し、第２混合液を作成する。化学反応が進行すると、第１複合体１０４と第３試薬１０３が特異的に結合し、第２複合体１０５が形成される。その後、上澄みを除去する分離工程（Ｂ／Ｆ分離）により、混合液中の未反応成分が除去され、第３試薬１０３に結合した第２試薬１０２の標識のみが測定される（Ｓ５）。

図６は、第１試薬１０１の第３試薬１０３への結合部位と類似した化学構造を有する反応阻害物質１１０が存在する場合の反応過程を示す図である。図６Ａにおいて、第１複合体１０４が形成されるまでは図５と同様である。ここで、第１混合液に第３試薬を添加して第２混合液を作成し（Ｓ３−３）、化学反応が進行すると、第３試薬１０３の結合部位には第１複合体１０４又は反応阻害物質１１０の何れかが特異的に結合する。

ここで、第３試薬１０３と反応阻害物質１１０が結合した場合、第４複合体１１１が形成される。そうすると、第１複合体１０４は第３試薬１０３の表面に捕捉されず、第２混合液中に遊離した状態となる。この状態で分離工程が実施されると、遊離した第１複合体１０４は除去される。そのため、検体中に反応阻害物質が含まれない場合と比較して、測定に寄与する標識の量が減少し、測定値の低下が生じる。

一方、図６Ｂ（第２モード）に示すように、第１試薬１０１と第３試薬１０３とを混合し、第３混合液を作成する（Ｓ４−２）。化学反応が進行すると、第１試薬１０１と第３試薬１０３は特異的に結合し、第３複合体１０６が形成される。そして、第３混合液に第２試薬と抗原１００を含む検体とを混合し、第４混合液を作成する（Ｓ４−３）。化学反応が進行すると、第３複合体１０６と第２試薬１０２と抗原１００が特異的に結合し、第２複合体１０５が形成される。そうすると、第３試薬１０３における特異的結合部位には既に第１試薬１０１が結合しているため、反応阻害物質１１０は結合できない。従って、Ｓ４では、反応阻害物質１１０の影響を受けることなく第２複合体１０５を形成できる。そして、測定部２４において、第２複合体１０５中の標識のみが測定される（Ｓ５）。

以上のように、反応阻害物質の有無に応じてＳ３又はＳ４の何れかの工程を実施することで、反応阻害物質による影響を抑制し、分析精度を向上することができる。

図７は、判定部３５を利用する場合の第２モードのフロー図である。以下、図２と異なる点のみ説明する。本フローでは、第２混合液を測定し（Ｓ５−１）、該測定結果の合否を判定する（Ｓ６）。例えば、分析内容から想定される分析値の範囲を予め定めておき、分析値が所定の範囲内ならば合格、範囲外ならば不合格とする。

Ｓ６において、判定が合格の場合、分析を終了し、不合格の場合、同一の検体に対してＳ４を実施し、第４混合液を測定し（Ｓ５−２）、分析を終了する。

ここで、Ｓ３を実施する場合、図３に示すように一度の分析において使用する反応容器の個数は１個である。一方、Ｓ４を実施する場合、図４に示すように一度の分析において使用する反応容器の個数は２個である。インキュベータ２１が同時に保持できる反応容器の個数には上限があるため、Ｓ４を実施することでＳ３のみを実施する場合と比較して自動分析装置１の分析処理能力が低下する。しかし、図７のフローでは、必要な場合においてのみＳ４を実施することで、分析処理能力の低下を抑制できる。

尚、上記実施例では、反応阻害物質が存在するか否かを判断して次の処理を決めていたが、反応阻害物質が存在するものとして、図２の第２モードのみを行うようにしてもよい。

図８は、実施例２の自動分析装置を示す図である。実施例１と異なる点は、第１待機位置２８ａと第２待機位置２８ｂの２つの待機位置を有する点である。Ｓ３において分注される検体は第１待機位置２８ａに搬送され、Ｓ４において分注される検体は第２待機位置２８ｂに搬送される。Ｓ３を適用する検体とＳ４を適用する検体とは、異なる検体搬送容器２６に保持されることが望ましい。

図９は、実施例２の第２モードのフロー図である。実施例２のＳ４’は、検体容器１０を第１待機位置２８ａに移動する工程（Ｓ４’−１ａ）と、試薬分注部２３を用いて第１試薬及び第３試薬を第１反応容器に分注し、第１試薬と第３試薬からなる第３混合液を作成する工程Ｓ４’−２と、試薬分注部２３を用いて第２試薬を第１反応容器に分注し、検体分注部２２を用いて検体容器１０中の検体を第１反応容器に分注し、第３混合液と第２試薬と検体からなる第４混合液を作成する工程Ｓ４’−３と、を有する。Ｓ４’−２の後、所定時間が経過してからＳ４’−３が実施され、Ｓ４’−３の後、所定時間が経過してから図２におけるＳ５が実施される。

実施例１では、一度の分析において使用する反応容器の個数は２個であったが、実施例２では、第２モードでも使用する反応容器の個数は１個であり、第１モードと変わらない。従って、分析処理能力の低下を引き起こすことなく複数の分析を実施できる。

１：自動分析装置、２：測定機構、３：制御機構、１０：検体容器、１１：試薬容器、２０：反応容器、２１：インキュベータ、２２：検体分注部、２３：試薬分注部、２４：測定部、２５：試薬保持部、２６：検体収容部、２７：検体搬送部、２８：待機位置、２９：導入部、３１：入力部、３２：制御部、３３：演算部、３４：表示部、３５：判定部

Claims (7)

1. 反応容器に検体を分注する検体分注部と、
   前記反応容器に試薬を分注する試薬分注部と、
   前記検体分注部及び前記試薬分注部を制御する制御部と、
   前記反応容器内において混合された検体と試薬の混合液を測定する測定部と、を備え、
   前記試薬は、前記検体中の分析対象物質に対して特異的に結合する第１試薬、該分析対象物質に対して該第１試薬とは異なる部位に特異的に結合し、かつ前記測定部で検出される標識を有する第２試薬、及び、前記第１試薬と前記分析対象物質の結合部位とは異なる部位に特異的に結合し、かつ不溶性担体からなる第３試薬、の３種類からなり、
   前記制御部は、前記反応容器内において前記第１試薬と前記第３試薬を混合し、所定時間後、前記検体と前記第２試薬を、前記反応容器内において混合するよう制御する、自動分析装置。
2. 反応容器に検体を分注する検体分注部と、
   前記反応容器に試薬を分注する試薬分注部と、
   前記検体分注部及び前記試薬分注部を制御する制御部と、
   前記反応容器内において混合された検体と試薬の混合液を測定する測定部と、を備え、
   前記試薬は、前記検体中の分析対象物質に対して特異的に結合する第１試薬、該分析対象物質に対して該第１試薬とは異なる部位に特異的に結合し、かつ前記測定部で検出される標識を有する第２試薬、及び、前記第１試薬と前記分析対象物質の結合部位とは異なる部位に特異的に結合し、かつ不溶性担体からなる第３試薬、の３種類からなり、
   前記制御部は、
   前記反応容器内において検体と前記第１試薬と前記第２試薬を混合して第１混合液を作成し、所定時間後、前記第３試薬と前記第１混合液とを混合した第２混合液を作成する第１モードと、前記第１試薬と前記第３試薬を混合した第３混合液を作成し、所定時間後、検体と前記第２試薬と前記第３混合液とを混合した第４混合液を作成する第２モードと、を備え、該第１及び第２のモードのうち何れを実施するかを判断する、自動分析装置。
3. 前記測定部が測定した結果の合否を判定する判定部を更に備え、
   前記制御部は、前記第１モードを実施した場合であって、前記判定部が前記測定部による測定結果を不合格と判定した場合、前記第２モードを実施するよう制御する、請求項２記載の自動分析装置。
4. 前記検体分注部が前記検体を吸引する際に前記検体を待機させる第１待機位置及び第２待機位置を備え、
   前記制御部は、前記第１モードを実施する場合、前記検体を前記第１待機位置に待機させ、前記第２モードを実施する場合、前記検体を前記第２待機位置に待機させる、請求項２記載の自動分析装置。
5. 検体と、該検体中の分析対象物質に対して特異的に結合する第１試薬と、該分析対象物質に対して該第１試薬と異なる部位に特異的に結合し、かつ該検体と該第１試薬との混合液を測定する測定部において検出される標識を有する第２試薬とを混合した第１混合液を作成し、所定時間後、前記第１試薬と特異的に結合する不溶性担体からなる第３試薬と前記第１混合液とを混合した第２混合液を作成する第１反応工程と、
   前記第１試薬と前記第３試薬と混合した第３混合液を作成し、所定時間後、検体と前記第２試薬と前記第３混合液とを混合した第４混合液を作成する第２反応工程と、
   前記第２混合液又は前記第４混合液を測定する測定工程と、を備える、分析方法。
6. 前記測定工程において測定された結果の合否を判定する判定工程を更に備え、
   前記検体に対して前記第１反応工程を実施し、前記判定工程において不合格と判定された場合、前記第２反応工程を実施する、請求項５に記載の分析方法。
7. 前記第１反応工程において検体を分注する前に該検体を第１待機位置に運搬し、前記第２反応工程において検体を分注する前に前記第１待機位置とは異なる第２待機位置に該検体を運搬する、請求項５記載の分析方法。

Images