(57)【要約】【課題】画像計測結果より特徴ある信号パターンを抽出して、計測不具合を検知するシステムを提供すること、また異常を検知した結果を装置にフィードバックして回復動作や再計測を実施することで、一つの計測結果から複数の項目を精度よく分析可能な自動分析装置を提供すること。【解決手段】予め想定される計測異常を生じる要因について、前記要因とそれに起因する計測異常結果とを関連付けて記憶する記憶手段と、前記記憶手段内に格納された計測異常結果から、関連付けられた異常要因に特有の計測異常パターンを抽出する抽出手段と、実測結果と前記計測異常パターンとを比較して当該計測結果の異常有無を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする自動分析装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体サンプルに対して一つの面内で多項目を並行して分析する分析チップと、
前記分析チップ上の複数の分析項目におけるシグナルを同時に計測する計測手段と、
を備えた自動分析装置において、
予め想定される計測異常を生じる要因について、前記要因とそれに起因する計測異常結果とを関連付けて記憶する記憶手段と、
前記記憶手段内に格納された計測異常結果から、関連付けられた異常要因に特有の計測異常パターンを抽出する抽出手段と、
実測結果と前記計測異常パターンとを比較して当該計測結果の異常有無を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする自動分析装置。
【請求項２】
請求項１記載の自動分析装置において、
前記分析チップに生体サンプル，検査試薬および発光性の標識を分注する分注手段と、
前記分注手段によって前記分析チップ内に分注された生体サンプル，検査試薬および標識の反応を均一に促進させる反応促進手段と、
前記分析チップ内から不要物を除去する分離除去手段と、を備え、
前記分析チップ壁面には生体サンプル，検査試薬，標識の少なくともいずれかに結合する物質が塗布され、
前記計測手段は前記分析チップ内の標識からの発光を画像計測するものであることを特徴とする自動分析装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の自動分析装置において、
前記計測手段とは、照射手段としてＬＥＤまたは白色光源を備え、検出手段としてＣＣＤまたはＣＭＯＳまたはＰＭＴのいずれかを備えたことを特徴とする自動分析装置。
【請求項４】
請求項２記載の自動分析装置において、
前記反応促進手段とは、空気噴きつけによる空気攪拌，超音波照射による超音波攪拌，攪拌用器具による接触攪拌のいずれかの手段であることを特徴とする自動分析装置。
【請求項５】
請求項２記載の自動分析装置において、
前記分離除去手段とは、反応が形成される領域に対して洗浄液を吐出する手段と、前記洗浄に使用した洗浄液を吸引して取除く手段とを備えたことを特徴とする自動分析装置。
【請求項６】
請求項１または２記載の自動分析装置において、
前記計測異常パターンとは、測定対象からの発光の色，発光の形状，発光の大きさ，シグナル量，シグナル量の揺らぎの振幅，シグナル量の揺らぎの周波数，前記分析チップの全反応領域に対するシグナルの平均値，前記分析チップの全反応領域に対するシグナルの標準偏差のうち、少なくともいずれか一つであることを特徴とする自動分析装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の自動分析装置において、
前記計測異常パターンとの比較によって計測異常を検出した場合は、
前記記憶手段に格納されている異常要因との関連付けから、異常内容および異常原因のうち少なくともいずれかを推定する異常原因推定手段を有することを特徴とする自動分析装置。
【請求項８】
請求項７記載の自動分析装置において、
前記異常原因推定手段によって異常要因が前記反応促進手段，前記分離除去手段，前記計測手段の少なくともいずれかの装置機構に在ると推定された場合には、
前記装置機構に対して自動的に異常回復動作を実施する異常回復手段を有することを特徴とする自動分析装置。
【請求項９】
請求項８記載の自動分析装置において、
前記異常回復手段によって異常回復動作を実施した後、自動的に再測定を実施する再検機能を備えたことを特徴とする自動分析装置。
【請求項１０】
請求項８または９記載の自動分析装置において、
前記異常回復手段とは、前記分離除去手段の洗浄液の吐出方向，洗浄液の吐出量，洗浄液の吐出速度，測定対象の分析チップに対する距離の少なくともいずれかを調整することを特徴とする自動分析装置。
【請求項１１】
請求項８または９記載の自動分析装置において、
前記異常回復手段とは、測定対象の分析チップに対する前記計測手段の相対位置，前記計測手段の相対角度，前記計測手段の距離の少なくともいずれかを調整することを特徴とする自動分析装置。
【請求項１２】
請求項７記載の自動分析装置において、
前記反応促進手段として空気攪拌機構を備え、
分析チップに対して空気を吐出し、大きさおよび形状が可変な攪拌空気吐出機構を備え、
前記異常回復手段は、前記攪拌空気吐出機構の空気吐出方向，空気吐出量，空気吐出速度，空気吐出時間，測定対象の分析チップに対する相対位置，測定対象の分析チップに対する距離の少なくともいずれかを調整することを特徴とする自動分析装置。
【請求項１３】
請求項８または９記載の自動分析装置において、
前記異常回復手段とは、前記分注手段に対して生体サンプル，検査試薬，標識の少なくともいずれかの分注量を制御することを特徴とする自動分析装置。
【請求項１４】
請求項９記載の自動分析装置において、
前記異常回復手段とは、前記再検機能が再測定を実施する前に前記反応促進手段によって生体サンプルを攪拌することを特徴とする自動分析装置。
【請求項１５】
請求項８記載の自動分析装置において、
前記異常回復手段によって異常回復動作を実施した後、ユーザー側から再測定実施の有無を選択する機能を備えたことを特徴とする自動分析装置。
【請求項１６】
請求項７記載の自動分析装置において、
検出された異常計測の要因が推定された場合、前記内容をユーザー側にアラームとして出力する手段を有することを特徴とする自動分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は血液等の生体サンプル中の成分を測定する自動分析装置に係り、特に、複数項目の同時測定が可能な自動分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
血液中のタンパク質からなる抗原の濃度を測定する方法として、抗原抗体反応を利用する方法が知られている。サンプル中の抗原と結合する抗体および標識体を添加し、生成した免疫複合体の標識体からのシグナルを計数することで抗原の定量，定性測定をおこなう。
【０００３】
標識体を計数する方法としては、発光性の標識体を用いて、発光量が抗原の濃度と等しいとして換算する方法が主に用いられている。
【０００４】
例として、特許文献１には、化学反応を用いて標識体を発光させ計測する方法，特許文献２には電気化学発光によって計測する方法が開示されている。
【０００５】
また、特許文献３には蛍光物質を標識として用い、照射光を当てて蛍光物質を励起し、この励起をトリガーとして蛍光物質の発光量を測定する方法が示されている。
【０００６】
前記の方法は、一連の測定作業が自動化されており、自動分析装置として医薬開発研究および臨床検査に広く用いられている。
【０００７】
現在では、臨床検査における本手法のニーズが一層拡大し、血中ウィルスやホルモンのみならず、ＨＡＶ，ＨＢＶ，ＨＩＶ等の感染症や、癌，リウマチ等の疾病症に対する重要な検査項目も測定対象となりつつある。
【０００８】
従来の自動分析装置は、抗原抗体反応を起したサンプルを測定部にフローセルを含む流路上に流し、フローセル内部で電圧を印加させて標識体を発光させ、その発光量をＰＭＴ（光電子増倍管）等で計測していた。そのため、一回の分析で一抗体の濃度のみしか測定できず、多項目測定には多くの時間と手間を要していた。
【０００９】
上記問題点に鑑みて、ＤＮＡチップ技術を応用し複数多種類の抗原抗体反応を同時に測定することができるシステムが、知られている。予め分析対象物質および標識体と結合する抗体が測定したい項目数だけ分析チップ上に塗布されている。例えば測定項目に対応して列状に複数の項目を塗布したチップを用意する。
【００１０】
このチップに対して測定したい生体サンプルと、対応した専用試薬を分注することで、測定対象物質が分析チップ内の各抗体と試薬内の標識体と結合し、一回の分注で多項目が分析可能となる。
【００１１】
このシステムにより、従来方法と比較して測定に要する時間と必要サンプル量とを低減した分析が可能となった。
【００１２】
癌マーカーに代表されるような低濃度領域（１０-9〜１０-15ｇcm-3程度）の測定が可能となった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００３−５０２０４号公報
【特許文献２】特表平１１−５０７７２６号公報
【特許文献３】特開平１０−３１９０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
複数項目からの発光シグナルを同時に画像測定する場合、複数の測定対象の抗原抗体反応は同一の分析チップ内で同時並行的に進行する。本方法の分析チップは分析ごと、あるいは分析項目ごとに仕切られていないため、得られる画像データは外乱要因、すなわち、同時に測定する他の分析項目や、測定動作中に分析容器内に入り込む異物，各機構に由来する不具合等による影響を非常に受けやすい。
【００１５】
例えば、隣り合って測定される分析項目の発光量に差がある場合、発光量の大きな分析項目からの発光が発光量の小さな分析項目の測定を邪魔することがある。
【００１６】
また、分析チップ内に混入した異物が蛍光の励起光を反射・散乱して計測されること、分析チップのＢＦ分離が十分ではないために生体サンプルの抗原量に比例しない発光量が検出されること等がある。
【００１７】
本発明の目的は、画像計測結果より特徴ある信号パターンを抽出して、計測不具合を検知するシステムを提供すること、また異常を検知した結果を装置にフィードバックして回復動作や再計測を実施することで、一つの計測結果から複数の項目を精度よく分析可能な自動分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するための本発明の構成は以下の通りである。
【００１９】
生体サンプルに対して一つの面内で多項目を並行して分析する分析チップと、前記分析チップ上の複数の分析項目におけるシグナルを同時に計測する計測手段と、を備えた自動分析装置において、
予め想定される計測異常を生じる要因について、前記要因とそれに起因する計測異常結果とを関連付けて記憶する記憶手段と、前記記憶手段内に格納された計測異常結果から、関連付けられた異常要因に特有の計測異常パターンを抽出する抽出手段と、実測結果と前記計測異常パターンとを比較して当該計測結果の異常有無を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする自動分析装置。
【００２０】
ここで、計測異常を生じる要因とは、例えば分析チップ内に混入した異物や、自動分析装置の構成要素の不具合、同時に発光量の大きな項目と小さな項目を測定したときの測定誤差等を想定しており、これらの要因に対する計測異常の傾向を、その影響が顕著である複数の測定結果から抽出する。
【００２１】
計測方法としては、分析チップに励起光を照射して発生した蛍光発光をチップ上方から計測し、画像データから分析項目の判定や異常を診断する方法を想定しているが、この方法に限るものではなく、化学発光や電気化学発光等他の光計測法を用いても良い。
【００２２】
また、定量的に異常有無を判定するために異常分析の境界となる閾値を設定しておき、この値を異常要因と関連付けて保存していても良い。閾値としては、分析チップの全反応領域を測定した際の画像全体のシグナル平均値，シグナル標準偏差，シグナル量の揺らぎの振幅や周波数、さらには、測定対象からの発光の色，発光の大きさ，発光の形状等の評価量を閾値として抽出し、これら複数の閾値と計測結果から得られた評価量とを総合的に比較して異常を判定する。
【００２３】
計測異常が発生した場合には、記憶してある異常要因と異常パターンと比較して、当該異常の原因を推定する。異常原因が特定できた場合には、その異常原因を解消または不具合を修復するための動作を自動的におこなう機能が有ることが望ましい。
【００２４】
また、原因が解消された場合には、再測定を自動的に実行する機能があればなお良い。
【発明の効果】
【００２５】
複数の分析項目からの光量を同時に画像測定可能な自動分析装置において、外来要因によって計測異常が生じた分析項目について、その異常状態を適切に検知し、異常原因を迅速に追究するとともに、適切な回復動作を速やかに実行できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施例を説明するブロックダイヤグラム。
【図２】分析容器に付着している物質を説明する図。
【図３】標識体の付着と測定を説明する図。
【図４】検出機構を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００２８】
第一に、システムに備わる機構の異常を検知する機能を備えた実施例について図１のブロックダイヤグラムで示す。本実施例では、図２に示すように、分析容器１００に、標識体とに結合する性質を持つ物質１０１が底面に付着している。標識体には、照射２０５，３０４をトリガーとして発光２０６，３０７する性質を持つ蛍光物質２０２を使用する。測光手段２０３，３０９には、ＣＣＤ，ＣＭＯＳ，ＰＭＴ（光電子増倍管）等のイメージセンサー，照射光源２０４，３０１には標識体の励起波長にスペクトルの中心波長をもつＬＥＤや、ハロゲンランプ等の白色光源を使用する。
【００２９】
システムの構成を図１にブロックダイヤグラムで示す。このシステムは、試薬およびサンプルの分注機構１０，攪拌機構１１，洗浄機構１２，検出機構１３，画像データ取得部１４，画像データ記憶部１５，画像データ解析演算部１６，データベース１７，機構異常判定演算部１８，アラーム出力機能１９，機構制御基板２０から構成される。
【００３０】
はじめに、分析容器１００を分注機構１０のステージ１０２に固定し、容器内に検査試薬を混合し、分析容器底面に塗布された物質１０１と結合させる。次に、分析容器１００を攪拌機構１１に運ぶ。そこでは、物質と標識が均一かつ十分に結合するよう攪拌を行い、これにより分析容器内の物質は十分に混合される。攪拌方法としては、空気噴射や超音波振動等の非接触式のほか、攪拌棒を用いる接触式の方法がある。
【００３１】
攪拌後、分析容器１００は、洗浄機構１２にて、容器底面に塗布された物質と結合しなかった未反応検査試薬および非測定物を、分析容器から除去する洗浄過程を経る。その後、検出機構１３で光量測定を行う。
【００３２】
光量測定で取得するデータは、平面座標の各格子点に１つの信号量が対応する画像データの形式をしている。画像データ取得部１４でデータを取得後、画像データ記憶部１５に送信される。送信後、画像データ解析演算部１６では、取得したデータの解析を行い、標識から放出される光の信号強度の分布，分析容器全体の平均信号量，標準偏差値，ゆらぎの周波数、等を所定のアルゴリズムに従い算出する。
【００３３】
次に、機構異常判定演算部１８にて、今回測定結果とデータベース１７に記録されている異常計測結果との比較を行う。ここで、データベース１７とは、システムに備わる各機構（攪拌機構１１，洗浄機構１２，流路系等）に既知内容の異常や不具合が生じた状況下で分析を実施し、それぞれの結果の解析若しくは数値シミュレーションによる検証を行い、画像データ上に現れる特有の傾向を抽出し、機構の異常内容と関連付けてあらかじめ記憶したものである。
【００３４】
例えば、攪拌機構１１に何らかの不具合があり、攪拌の対象領域が反応領域から逸脱していた、等の状況であれば、当該分析で取得する画像データは、信号量分布が不均一となる。また、洗浄機構１２に何らかの不具合があり洗浄が不十分であれば、洗いきれなかった標識体からの発光やその他の異物からの反射光により、全体の信号量が大きくなり、かつ、信号量分布に局所的な発光領域が存在する、というような特徴が現れる。その他、洗浄液を流す流路系に何らかの不具合があり液体の流れに支障をきたすような状態にあれば、洗浄液の吐出速度に差が出ることから信号量分布に斑点状の構造ができあがる、等それぞれの不具合に応じて、画像データに特徴が現れる。
【００３５】
測定結果に対して上記の特徴を定量的に評価するために、まず、所定のアルゴリズムに基づき、分析容器の全反応領域に対する平均値，標準偏差値，平均値から標準偏差の複数倍大きな信号量を持つ領域の分布またはその面積，信号量のゆらぎに対する振幅と周波数、等の評価量（物理量）を算出する。これらの算出された評価量（物理量）について、不具合かどうかを判断するための基準値となるしきい値を設定する。不具合が発生しているかどうかは、前記複数の評価量を総合的に判断して決めるため、しきい値は、不具合の内容ごとに、前記複数種類の評価量をそれぞれに対して１つのセットとして定める値である。これらの情報をあらかじめデータベースに記憶しておく。
【００３６】
機構異常判定演算部１８にて、画像データ解析演算部１６で算出した評価量とデータベース１７に記録されているしきい値との比較を行い、非定常な信号パターンが含まれるかチェックする。このとき、非定常な信号パターンの存在が確認され、その原因が機構の異常によるものと判断されれば、アラーム出力部１９にてアラームを出力し、生じている不具合内容および不具合の生じた機構をユーザーに知らせる。
【００３７】
また、上記の判断結果を機構制御基板２０を介して機構系にフィードバックし、装置自身で不具合を修復する機能を持たせることも可能である。例えば、洗浄機構１２に異常が生じているのであれば、洗浄に使用する洗浄液の吐出の方向，吐出の量，吐出の速度，吐出の分析容器に対する相対位置，吐出の分析容器に対する相対距離等を調整し、十分な攪拌が行われるように修復させる。流路系の異常と判断されれば、流路の洗浄を行う。
【００３８】
上記の方法により、測定データの解析結果を用いて異常の検知を行うことが可能となり、従来であれば、不具合を調査に必要であった人的労力を、この方法により大幅に削減する効果をあげ、その結果コスト削減が実現される。また、装置自身が必要に応じた自己メンテナンスを施すことができる機能を持たせることで、装置を常に一定の状態に保つことができ、その結果、安定した分析結果を提供することが可能となる。
【実施例２】
【００３９】
第二に、分析結果から光量測定時の分析条件を判断し、判断結果に基づいて自己メンテナンスを施し、必要に応じて分析パラメータを調整して再測定を実施する機能を備えた実施例について示す。本実施例では、複数種類の抗原抗体反応が、同一分析容器で行われる。抗原抗体反応が行われる位置には、反応位置であることを認識するための標識が付着してある。標識体には蛍光物質２０２を使用する。
【００４０】
はじめに、分析容器内で血液試料と検査試薬を混合し、分析容器１００に付着している抗体と血液試料中の測定対象たる抗原を反応させて複合体を形成させる。次に、攪拌を行い、反応液を十分に混合させる。反応が十分に行われた後は、分析容器内に蛍光標識を主成分とする検査試薬を混合し、前述の複合体に蛍光標識を付着させる。複合体への蛍光色素の付着が十分に行われた後は、未反応検査試薬および非測定物の除去過程を経て、分析容器１００をステージ２０１，３０５へ運び発光量を測定する。
【００４１】
この分析容器から放出される光は、複合体に付着した標識２０２から放出される光２０６，３０７の他、分析中に混入した異物からの反射光，除去過程で除去しきれない未反応蛍光標識からの発光，複合体から何らかの原因により剥がれおちた標識からの光、等があり、これらにセンサー特有の雑音信号量を加えた信号量が測定値として取得される。抗原抗体反応に起因する濃度計測のための有効信号を精度良く得るためには、複合体から放出される光を前記取得信号量から分離する必要がある。
【００４２】
そこで、次のような手段を考える。
【００４３】
まず、実施例１で記載のように、あらかじめ、混入が想定される異物の反射光として得られる画像，使用する蛍光標識が発光した画像、を解析し、それぞれのスペクトル，形状，大きさ（発光範囲），信号量等のデータを算出し、異物の種類と関連付けた上でデータベース１７に記憶する。
【００４４】
画像データ取得部１４光量測定で取得し、画像データ記憶部１５に記憶されている画像データは、画像データ解析演算部１６にて、所定のアルゴリズムで演算され、抗原抗体反応が行われた領域の座標，複合体からの発光量，複合体以外からの発光，抗原抗体反応が生じていない背景領域からの発光量、それぞれ標準偏差値、等の評価量が算出される。
【００４５】
前記算出された値のうち、複合体以外からの発光については、データベース１７に記憶されている情報と、信号量，形状，発光のスペクトル，大きさについて比較し、標識からの発光か判断する。
【００４６】
標識からの光であると判断した場合は、未反応の検査試薬に含まれる標識体が洗浄しきれず残った場面か、複合体から標識が剥がれ落ちた場面である可能性が高いことから、攪拌機能および洗浄機能に異常が生じていないか自動でチェックする。ユーザー側の必要に応じて再測定を実施する。再測定の際には、空気や洗浄液を吐出する口の形状を調整し、吐出の方向や量，速度を制御する等、分析条件の最適化を行う。
【００４７】
一方で標識からの発光でないと判断した場合は、分析測定中に混入された異物から反射光である可能性が高いため、自己メンテナンスの１つとして流路洗浄を施した後、必要に応じて再測定を実施する。
【００４８】
また、背景領域からの発光量について、分析容器の前後左右に所定の４つの領域に対し平均信号量を算出する。この４領域の平均信号量を比較する。平均値に差が見られた場合は、照射光の照射ムラがある場合や、分析容器の配置に傾きがある可能性がある。これらの情報を、機構制御基板２０に送信し、回転軸３０６を回転させて分析容器を配置する角度を調整し、分析容器全体に均一な照射が得られるように配置する。若しくは、ＬＥＤ２０４の照射角度を調整し、分析容器全体に均一な照射が得られるようにし、必要に応じて再測定を実施する。このとき、場合によっては、生体サンプルや標識を均一に混ぜるための攪拌の実施や、分注量の調整，攪拌継続時間の制御を行い、分析に最適なパラメータを選択して再測定を実施する。
【００４９】
このようにして、異物からの発光や複合体以外からの発光を利用し、装置の機構系および構成要素の不具合を検知する。また、必要に応じてそれぞれにフィードバックし再測定を実施することで、より信頼性の高い分析結果を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００５０】
１０  分注機構
１１  攪拌機構
１２  洗浄機構
１３  検出機構
１４  画像データ取得部
１５  画像データ記憶部
１６  画像データ解析演算部
１７  データベース
１８  機構異常判定演算部
１９  アラーム出力部
２０  機構制御基板
１００  分析容器
１０１  標識体と結合しやすい物質の集合体の例
１０２  分注機構内のステージの例
２０１  検出機構内のステージの例
２０２  標識体が付着した物質
２０３  イメージセンサーの例
２０４  照射光源
２０５  照射光（励起光）
２０６  放出光
３０１  中に照射光源が配置された格納箱
３０２  照射光を集光するレンズ
３０３  照射光の光路の筒
３０４  照射光（蛍光物質に対する励起光）
３０５  検出部で分析容器を固定する稼動ステージ
３０６  回転軸
３０７  標識体（蛍光物質）からの放射光
３０８  放射光集光のための光路の筒
３０９  イメージセンサーを格納する箱
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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