51●東ソー自動グリコヘモグロビン分析計
HLC − 723G11® の開発
南陽

バイオサイエンス事業部
東研開発部

セパレーショングループ

バイオサイエンス事業部 開発部 システムグループ
東ソー・ハイテック㈱ 福川工場 生産技術課

中澤村上
松野河村

裕二
卓司
隆則
真成

ことから、HbA1c をより迅速かつ高精度に測定する1．はじめにニーズがますます高まっている。
®

東ソー自動グリコヘモグロビン分析計 HLC − 723

今回我々はこの市場ニーズに応えるために、1 検シリーズは、イオン交換高速液体クロマトグラフィー

体当たり 30 秒の高速測定を実現し、処理能力を毎時を用いて糖尿病の臨床検査項目である血液中のグリコ120 検体まで高めた東ソー自動グリコヘモグロビン分ヘモグロビン（HbA1c）を測定する専用装置である。

析計 HLC − 723G11（以下、G11）を開発・商品化した。

同シリーズは 1983 年の発売開始以降、ユーザーのニー

本報告では、この G11 の主な仕様および基本性能をズに応えたモデルチェンジを繰り返すとともに、国際報告する。

標準化への対応のための各種認証を取得し、国内外の市場に浸透している。

2．装置の外観、仕様

糖尿病患者は全世界において年々増加の一途を辿っており、それに伴い HbA1c の検査数もまた増加傾向

装置の外観を図１に、主な仕様を表１に示す。にある。特に国内では 2008 年の特定健診・特定保健指導において、血糖検査項目として血糖値と HbA1c

3．既存モデルからの改良点が採用され、さらに、2010 年 7 月より施行された糖尿病診断基準では、HbA1c は血糖値と並ぶ診断基準［1］分析時間の短縮として血糖値との同日測定が推奨されるようになった
表１

HLC − 723 シリーズでは、非多孔性陽イオン交換カ

HLC−723G11 の主な仕様

測定項目

HbA1c、HbF

測定対象検体全血、希釈溶血液

測定原理

イオン交換高速液体クロマトグラフィー

処理時間30 秒／検体

検出方式

2 波長吸光（検出波長 415nm ／ 500nm）

検体使用量

全血 3μL、希釈溶血液 150μL

最大検体積載数 90、100、290 検体
注入方式

サンプルループ（5.0μL）

希釈方式

希釈槽にて溶血・洗浄液で自動希釈

検体容器形状外径 12〜15× 全長 75mm または 100mm 真空採血管
汎用サンプルカップ（アダプタ使用）

検体 ID 認識最大 20 桁のバーコード

表示装置

320×240 ドット

入力装置

圧力感知式タッチパネル／シートキー

出力装置

サーマルプリンター

記憶装置

USB メモリー

送液部

シングルプランジャーポンプ

カラム温調

電子冷却（25℃）

カラー液晶ディスプレイTOSOH Research & Technology Review Vol.59（2015）52

図１

HLC−723G11 装置外観

ラムを用いて血中のヘモグロビン類を A1a、A1b、F、
L − A1c+、s − A1c（HbA1c）、A0 の 6 分画に分離し、精度の高い HbA1c 測定を行うことを特徴としている。
前モデルである G9 では分析時間は 1 検体あたり 45秒であった。G11 ではさらに分析時間を短縮するため、カラム充塡剤の最適化を行うとともに、溶離液の送液速度を G9 の 1.9 mL ／ min から 2.2 mL ／ min へ高速図３化した。また、カラム長さを G9 の 20 mm から 8 mm

HLC−723G11 の測定結果レポート

へと半分以下に短縮した片エンド構造のカラムを新規に設計した。これらの改良により、1 検体あたりのムの入口側フィルターの形状を見直し、フィルター装分析時間を 30 秒まで短縮した。図２に従来型カラム着時に充塡剤を加圧封止できるような形状に改良する®

（TSKgel G9 HSi）と新規カラム（TSKgel G11）の外ことで、カラムの耐久性が向上することが分かった。

観を示す。

また、フィルター部での拡散による分離性能の低下を図３に G11 の測定結果レポートを示す。A1a、A1b、抑えるため、フィルター厚を可能な限り薄くした。こF、L − A1c+、s − A1c、A0 の 6 成分を 30 秒で良好に分れにより高分離を維持しつつ、3,000 テストの測定が離できていることがわかる。

可能なカラムの開発に成功した。図４に入口側のフィ
ルター形状改良前のカラムと改良後のカラムで耐久性［2］カラム耐久性の向上を比較した一例を示す。前者は 1,500 回測定を越える

高速液体クロマトグラフィー法において高流速化はカラムの寿命を短くするため、耐久性の高いカラムの600開発も課題の１つであった。種々の検討の結果、カラ
500

理論段数

400
300200フィルター形状改良前カラム

1000

フィルター形状改良後カラム
01000

2000

3000

4000

測定回数［回］

図２

TSKgel G9HSi（上）と TSKgel G11（下）のカラム外観

図４

入口側フィルター形状改良前後のカラム耐久性比較例

東ソー研究・技術報告第 59 巻（2015）

53と理論段数が低下しているが、後者は 3,000 回以上測定後も使用開始時の理論段数を維持していることが分かる。
［3］装置駆動部の高速化
HLC − 723 シリーズはキャップピアッシングによる採血管から血液のサンプリング、サンプリングした血液の溶血・希釈そして測定までを全自動で行う。連続測定を行うためには測定前の検体移動・サンプリング・溶血希釈・検体注入・系内洗浄を前検体の測定中に完了する必要がある。G11 では 30 秒以内にこれらの処理を完了させなければならないが、そのためにはサン

図５

液試薬・カラム情報の管理画面プルローダーを含めた各動作の高速化が課題となった。

結果を表３に示す。HbA1c（％）が異なる 3 種類の試

検体移動については、高速下でも確実に検体の位置料を用いて試験をした結果、同時および日差再現性に決めが可能となるようにサンプルローダーの検体保持おいて、すべての試料で変動係数 CV は 1.0％以下の部を全面改良した。サンプリング以降の高速化につい良好な再現性を示した。ては、まずニードルとバルブの口径を拡大して通液抵抗を低減するとともに、シリンジを含めた各駆動部に［2］相関性試験

直動ベアリングを採用して動作抵抗を低減させた。そHbA1c（％）に関して、既存モデルである G8 およの上でモーターにクリーンダンパーを追加して高速回

び G9 との相関性試験結果を図６に示す。試験では実転時の振動を抑制、トルクアップすることで高速動作検体（109 検体）を測定した。G8 との相関を示す回を可能とした。また、これまで単独に実施していた洗帰式は Y ＝ 1.02X − 0.16、相関係数は 1.00、G9 との相浄液吸引動作を検体へのニードル降下時に同時に実施

関を示す回帰式は Y=1.01X − 0.03、相関係数は 1.00 でするなど、動作シーケンスの効率化を図った。

あり、いずれも良好な相関性を示した。

［4］その他の新機能［3］修飾ヘモグロビンの影響

G11 では既存モデルにはなかった機能として、ユー健常人血に所定量のグルコース、アセトアルデヒド、ザー認証機能やカラム・試薬の使用期限を管理する機シアン酸ナトリウム、アセチルサリチル酸をそれぞれ能等を追加した。ユーザー認証機能は、あらかじめ添加後、37℃で 1 時間インキュベートして各添加物由ユーザー登録をしておき、そのユーザーでログオンす来の修飾ヘモグロビンを増加させたサンプルを調製しることで、測定結果ごとの測定実施者名の記録やユーザーの権限に応じた操作が可能となる機能である。カ
ラム・試薬の使用期限管理機能では、カラム・試薬の交換時にカラムや試薬のバーコードを読み込むことでロット番号とともに使用期限が装置に記録され、期限を過ぎるとアラームや画面に警告表示が出て誤使用を防ぐことが可能となった（図５）。また、ハンディバー
コードスキャナーによるキャリブレーター情報の入力

表２

測定値の同時再現性試験結果（n＝20）低濃度域 中濃度域 高濃度域

平均値

4.99

7.33

9.89

SD0.030.050.03

CV［％］

0.63

0.660.32を可能にするなど、ユーザーインターフェースの向上も行った。

表３

測定値の日差再現性試験結果（n＝20）低濃度域 中濃度域 高濃度域

4．基本性能評価結果［1］再現性試験
同時再現性の試験結果を表２に、日差再現性の試験

平均値

5.01

7.32

9.89

SD0.03

0.05

0.03

CV［％］

0.610.560.23

TOSOH Research & Technology Review Vol.59（2015）

54た。調製後、各サンプルを測定し、修飾ヘモグロビン

16の HbA1c 値への影響を調べた。結果を図６に示す。

HLC−723G11 HbA1c［％］14（1）不安定型グリコヘモグロビン（L − A1c）の影響

12

グルコース添加量の増加と共に L − A1c 量が増加す

10るが、添加量 1000 mg ／ dL までは HbA1c 値はほとん
ど変化せず、影響がないことを確認した。

8（2）アルデヒド化ヘモグロビンの影響

642

アセトアルデヒドを添加した試料ではアルデヒド化

y＝1.02x−0.16
r＝1.00n＝109ヘモグロビンが生成されるが、これは L − A1c+ 分画に溶出するため、アセトアルデヒド添加量の増加ととも2468101214に L − A1c 値が増加する。しかし、添加量 25 mg ／ dL

16までは HbA1c 値はほとんど変化せず影響がないこと

HLC−723G8 HbA1c［％］を確認した。

16（3）カルバミル化ヘモグロビンの影響

HLC−723G11 HbA1c［％］14

シアン酸ナトリウムを添加した試料ではカルバミル化ヘモグロビンが生成されるが、これも L − A1c+ 分画12に溶出するため、シアン酸ナトリウム添加量の増加と10

ともに L − A1c 値が増加する。しかし、添加量 25 mg ／8dL までは HbA1c 値はほとんど変化せず、影響がない

642ことを確認した。

y＝1.01x−0.03
r＝1.00n＝1092468101214［4］干渉物質の影響
干渉物質として、遊離型ビリルビン、包括型ビリル16ビン、乳び、アスコルビン酸を添加した健常人血を測

HLC−723G9 HbA1c［％］

定し、HbA1c 値への影響を調べた。その結果を図７G11 と既存モデル（G8、G9）との HbA1c 値の相関性に示す。遊離型ビリルビン、包括型ビリルビンは 20

不安定型グリコヘモグロビンの影響

8776655Hb［％］

Hb［％］

8432080430

アルデヒド化ヘモグロビンの影響

8766Hb［％］7432s−A1c ％L−A1c ％

100510152025
アセトアルデヒド濃度［mg ／ dL］

図７s−A1c ％L−A1c ％

1200 400 600 800 1000
グルコース濃度［mg ／ dL］

5カルバミル化ヘモグロビンの影響

2s−A1c ％L−A1c ％

1Hb［％］

図６0510152025
シアン酸 Na 濃度［mg ／ dL］
アセチル化ヘモグロビンの影響

543s−A1c ％L−A1c ％

21001020304050
アセチルサリチル酸濃度［mg ／ dL］

装飾ヘモグロビンが HbA1c 値に及ぼす影響

第 59 巻（2015）

887766

HbA1c［％］HbA1c［％］

東ソー研究・技術報告54354322110051015020887766431

乳び10001500

ホルマジン濁度［FTU］

図８303150020420105200

包括型ビリルビン濃度［mg ／ dL］

HbA1c［％］HbA1c［％］遊離型ビリルビン濃度［mg ／ dL］

55500100200300

アスコルビン酸濃度［mg ／ dL］

干渉物質が HbA1c 値に及ぼす影響よる自然沈降で血漿と血球に分かれて濃度差を生じる

15ため負荷量を一定とすることは難しい。したがって、

HbA1c［％］自動グリコヘモグロビン分析計では高感度（高 S ／ N比）かつダイナミックレンジの広い光度計が必要とな10る。
G11 では検出器セルの構造を見直し、セル光路長を従来モデルよりも短くすることで、幅広いダイナミッ5クレンジの光度計を作製した。また、電気回路の抵抗を最適化しベースラインノイズを低減することによっ

0て S ／ N 比を向上させた。これらの結果、図 9 に示す
010203040

Hb 濃度［g ／ dL］

図９ように負荷量の影響を受けずに一定の HbA1c 値が得られることに成功した。

総ヘモグロビン量が HbA1c 値に及ぼす影響

mg ／ dL まで、乳びは 1400 ホルマジン濁度まで、アスコルビン酸は 250 mg ／ dL まで添加したが HbA1c 値はほとんど変化せず、影響がないことを確認した。

5．まとめ
自動グリコヘモグロビン分析計 HLC − 723G11 は、1検体あたりの測定時間が 30 秒、毎時 120 検体の処理が可能であり、HbA1c 値の同時再現性および日差再［5］ヘモグロビン負荷量の影響現性は CV1.0％以下と、高速かつ高精度な HbA1c 測

自動グリコヘモグロビン分析計では、ヘモグロビン定が可能な装置である。また、前モデルの G8、G9 とが可視光を吸収することを応用してカラム分離後の検も高い相関性を保持しており、修飾ヘモグロビンや総出、定量を行っている。吸光度に基づいた定量分析にヘモグロビン量の影響を受けず、正確な HbA1c 値がおいては測定する試料の負荷量（総ヘモグロビン量）得られる。したがって、高い信頼性と多検体処理が必は一定であることが望ましい。しかし、血中のヘモグ要な検査室において幅広く利用されるものと期待されロビン濃度は個人差が大きく、また血液は時間経過にる。

56

TOSOH Research & Technology Review Vol.59（2015）

6．開発担当者
HLC − 723G11 の開発は以下の９名で実施した。
村上卓司（開発責任者）、荻野慎士、中澤裕二（以上、開発部セパレーショングループ）、印藤大昭（セパレーションメディア製造部分離剤課）、松野隆則（開発部システムグループ）、田丸彰悟、河村真成、小田純一、谷川秀幸（以上、東ソー・ハイテック㈱福川工場生産技術課）。
HLC − 723®、TSKgel® は日本及びその他の国における東ソー株式会社の登録商標です。
HLC − 723G11®、G11® は日本における東ソー株式会社の登録商標です。