(57)【要約】【課題】  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。【解決手段】  生体関連物質の定量システムは、溶液中の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、処理領域での前記処理を促進する処理促進具と、処理時に前記処理領域の実際の処理温度を測定する温度測定部と、処理温度と予め定めた基準温度との比較に基づいて処理温度以外の処理条件を設定して、設定された処理条件に基づいて処理促進具を作動する制御部と、処理促進具を作動した後、生体関連物質を定量するために生体関連物質を測定する測定部とを備える。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が、基準温度における生体関連物質の基準の測定値と実質的に同一となるように、処理条件を設定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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。
【請求項１６】
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。
【請求項１７】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１０／１２２９９０号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
（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。
【００１１】
（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。
【００１２】
（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。
【発明の効果】
【００１３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】本発明の定量システムのブロック図である。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【符号の説明】
【００５３】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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