分析装置および分析方法
【課題】 測定に必要な時間をより短縮することが可能な分析装置および分析方法を提供すること。
【解決手段】 本発明における分析方法は、試料Ｍを分析して被検出成分要素値を求めるためのものであり、試料Ｍを一方の端部から分離流路１２に流し込む工程と、分離流路１２の一方の端部と他方の端部との間に電圧を印加する工程と、分離流路１２の第１の測定部位１２Ａを通過する試料Ｍの成分要素を検出する第１の測定工程と、分離流路１２の第１の測定部位１２Ａと上記他方の端部との間に設けられた第２の測定部位１２Ｂを通過する試料Ｍの成分要素を検出する上記第２の測定工程と、上記第１の測定工程により得られた結果と上記第２の測定工程により得られた結果とを用いて演算を行う演算工程と、を備えている。
【解決手段】 本発明における分析方法は、試料Ｍを分析して被検出成分要素値を求めるためのものであり、試料Ｍを一方の端部から分離流路１２に流し込む工程と、分離流路１２の一方の端部と他方の端部との間に電圧を印加する工程と、分離流路１２の第１の測定部位１２Ａを通過する試料Ｍの成分要素を検出する第１の測定工程と、分離流路１２の第１の測定部位１２Ａと上記他方の端部との間に設けられた第２の測定部位１２Ｂを通過する試料Ｍの成分要素を検出する上記第２の測定工程と、上記第１の測定工程により得られた結果と上記第２の測定工程により得られた結果とを用いて演算を行う演算工程と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分析装置および分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
試料に含まれる特定成分の濃度もしくは量を分析する分析方法として、たとえば、キャピラリー電気泳動法を用いた分析方法が広く実施されている。キャピラリー電気泳動法は、断面積が比較的小である分離流路に泳動液を充填し、さらに上記分離流路の一端寄りに上記試料を導入する。上記分離流路の両端に電圧を加えると、電気泳動により上記泳動液が正極側から負極側へと移動する電気浸透流が生じる。また、上記電圧が印加されることにより、上記特定成分は、それぞれの電気泳動移動度に応じて移動しようとする。したがって、上記特定成分は、上記電気浸透流の速度ベクトルと上記電気泳動による移動の速度ベクトルとを合成した速度ベクトルにしたがって移動する。この移動によって、上記特定成分が他の成分から分離される。この分離された特定成分をたとえば光学的手法によって検出することにより、上記特定成分の量や濃度を分析することができる。
【０００３】
図３は、従来の分析装置の一例を示している（たとえば、特許文献１参照）。同図に示された分析装置Ｘは、陽極槽９１、陰極槽９２、キャピラリー９３、高圧電源９４、検出器９５、および、１対の電極９６，９７を備えている。キャピラリー９３の両端は陽極槽９１および陰極槽９２内の泳動液に浸されており、管状のキャピラリー９３の内部は泳動液で満たされている。電極９６，９７は高圧電源９４と電気的に接続されている。分析装置Ｘでは、キャピラリー９３の一方より試料を注入し、電極９６，９７間に電圧を印加して電気泳動を発生させることにより試料に含まれる特定成分を分離し、分離された特定成分を検出器９５で検出する。検出器９５は、たとえば吸光度変化を測定するものであり、その測定結果からたとえば図４に示すような複数のピークを有するエレクトロフェログラムが得られる。
【０００４】
分析装置Ｘは、たとえば糖尿病診断のための血液検査に用いられる。血液中のヘモグロビン類、なかでも糖化ヘモグロビン類の一種である安定型ヘモグロビンＡ１ｃは、過去１〜２ヵ月間の血液中の平均的な糖濃度を反映しているため、糖尿病のスクリーニング検査や糖尿病患者の血糖管理状態を把握するための検査項目として広く利用されている。分析装置Ｘでは、電気泳動を用いて安定型ヘモグロビンＡ１ｃを測定の障害となる成分から分離している。
【０００５】
図４に現れている各ピークの面積値を算出し、その合計値から胎児性ヘモグロビンのピークＦ、異常ヘモグロビンのピークＳおよびＣの面積値を除外したものを基準となる基準面積値として算出する。安定型ヘモグロビンＡ１ｃのピークＡ１ｃの面積値を基準面積値で割ることにより安定型ヘモグロビンＡ１ｃ値は算出される。
【０００６】
図４に示すように、ピークＡ0，Ｓ，ＣがピークＡ１ｃの後に出現するため、正確な安定型ヘモグロビンＡ１ｃ値を算出するにはそれらのピークが出現し終えるのを待つ必要がある。それらのピークの出現が完了するまでには時間を要するため、従来の方法では測定にかかる時間が長くなる傾向があり、測定時間の短縮の要請に応えることが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１０９２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、測定に必要な時間をより短縮することが可能な分析装置および分析方法を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の側面によって提供される分析方法は、複数の成分要素からなる成分群を含有する試料を分析し、上記成分群の中に含まれる、上記複数の成分要素のいずれかである被検出成分要素の量を示す被検出成分要素値を求める分析方法であって、上記試料を一方の端部から分離流路に流し込む工程と、上記分離流路の一方の端部と他方の端部との間に電圧を印加する工程と、上記分離流路の第１の測定部位を通過する上記複数の成分要素を検出する第１の測定工程と、上記分離流路の上記第１の測定部位と上記他方の端部との間に設けられた第２の測定部位を通過する上記複数の成分要素を検出する上記第２の測定工程と、上記第１の測定工程により得られた結果と上記第２の測定工程により得られた結果とを用いて演算を行う演算工程と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１の測定工程および上記第２の測定工程は、光学的な検出手段を用いて行われる。
【００１１】
本発明のより好ましい実施の形態においては、上記第１の測定工程および上記第２の測定工程で用いられる検出手段は、透過光、散乱光、蛍光、発光のいずれかを検出するものである。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記演算工程は、上記第１の測定により得られた結果から上記試料中の上記成分群の量を示す成分群値を算出する工程を含んでいる。
【００１３】
本発明のより好ましい実施の形態においては、上記演算工程は、上記成分群値と上記第２の測定工程により得られた結果とを用いて上記被検出成分要素値を算出する工程を含んでいる。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１の測定工程が光学的な検出手段を用いて行われるものであり、上記演算工程は、上記第１の測定工程から得られた結果から上記第１の測定部位における吸光度を算出する工程を含んでおり、上記成分群値を算出する工程は、上記吸光度を用いて行われる。
【００１５】
本発明のより好ましい実施の形態においては、上記第２の測定工程が光学的な検出手段を用いて行われるものであり、上記演算工程は、上記第２の測定工程から得られた結果から上記第２の測定部位における吸光度を算出する工程と、上記第２の測定部位における吸光度の変化からエレクトロフェログラムを作成する工程と、上記エレクトロフェログラムに現れる上記被検出成分要素のピークの面積値を算出する工程と、上記面積値と上記成分群値から上記被検出成分要素値を算出する工程と、含んでいる。
【００１６】
より好ましくは、上記面積値を上記成分群値で割ることにより上記被検出成分要素値を算出する。
【００１７】
より好ましくは、上記第１の測定部位における吸光度の変化から追加のエレクトロフェログラムを作成する工程と、を備えている。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記演算工程は、上記第１の測定部位を上記被検出成分要素が通過する時刻から、上記第２の測定部位を上記被検出成分要素が通過する時刻を推定する工程を含んでいる。
【００１９】
本発明の第２の側面によって提供される分析装置は、一方の端部から、複数の成分要素からなる成分群を含有する試料が導入される分離流路と、上記分離流路の一方の端部と他方の端部との間に電圧を印加する電圧印加手段と、上記分離流路の第１の測定部位を通過する上記複数の成分要素を検出する第１の検出手段と、上記分離流路の第１の測定部位と他方の端部との間に設けられた第２の測定部位を通過する上記複数の成分要素を検出する第２の検出手段と、上記第１の検出手段で得られた結果と上記第２の検出手段で得られた結果とを用いて演算を行う演算手段と、を備えていることを特徴とする。
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１の検出手段および上記第２の検出手段は、光学的に検出を行う。
【００２１】
本発明のより好ましい実施の形態においては、上記第１および第２の検出手段は、透過光、散乱光、蛍光、発光のいずれかを検出するものである。
【００２２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記演算手段は、上記第１の検出手段により得られた結果から上記試料中の上記成分群の量を示す成分群値を算出する。
【００２３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記演算工程は、上記成分群値と上記第２の測定手段により得られた結果とを用いて上記被検出成分要素値を算出する。
【００２４】
本発明のより好ましい実施の形態においては、上記第１の検出手段は、上記分離流路の上記第１の測定部位に向けて光を照射する第１の発光部と、上記第１の測定部位を透過した光を受光する第１の受光部とを備えており、上記第２の検出手段は、上記分離流路の上記第２の測定部位に向けて光を照射する第２の発光部と、上記第２の測定部位を透過した光を受光する第２の受光部とを備えている。
【００２５】
本発明のより好ましい実施の形態においては、上記演算手段は、上記第１の検出手段が上記被検出成分要素を検出した時刻から、上記第２の検出手段が上記被検出成分要素を検出する時刻を推定する。
【００２６】
このような構成によれば、上記第１の測定工程により上記成分群値を求めることができるため、従来のように上記成分群値を求めるために測定を長時間続ける必要が無くなっている。このため、必要な値が得られた時点で上記第２の測定工程を切り上げることが可能となっている。したがって、測定に必要な時間をより短縮することが可能である。
【００２７】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る分析装置の一例を示す全体構成図である。
【図２】図１に示す分析装置を用いた分析方法を説明するための図である。
【図３】従来の分析装置の一例を示す全体構成図である。
【図４】従来の分析装置を用いた分析方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００３０】
図１は、本発明に係る分析装置の一例を示している。本実施形態の分析装置Ａは、マイクロチップ１、電圧印加手段２、試料容器３、分析手段４、および、演算手段５を備えている。本実施形態においては、分析装置Ａは、キャピラリー電気泳動法を用いた分析を行う。
【００３１】
マイクロチップ１は、たとえばシリカからなり、導入槽１１、分離流路１２、および排出槽１３を有する。導入槽１１は、キャピラリー電気泳動法においていわゆるバッファとして機能する泳動液、および分析の対象である試料Ｍが導入される槽である。泳動液としては、たとえば１００ｍＭりんご酸−アルギニンバッファ（ｐＨ５．０）が挙げられる。本実施形態において、試料Ｍは、血液または希釈された血液である。分析装置Ａは、たとえば、安定型ヘモグロビンＡ１ｃの濃度を分析するものである。この場合、血液中のヘモグロビン類が本発明における成分群に相当し、各種のヘモグロビンが複数の成分要素に相当し、安定型ヘモグロビンＡ１ｃが被検出成分要素に相当する。
【００３２】
分離流路１２は、キャピラリー電気泳動法を用いた分析が行われる場であり、一般的に微細な流路として形成されている。分離流路１２の寸法の一例を挙げると、断面形状が直径２５〜１００μｍの円形、または辺の長さが２５〜１００μｍの矩形であることが好ましく、長さが３０ｍｍ程度であることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００３３】
排出槽１３は、分離流路１２に対してキャピラリー電気泳動法における流動下流側に位置している。排出槽１３には、たとえば図示しない排出ノズルが取り付けられる。この排出ノズルは、図外の吸引ポンプによって分析が終了した試料Ｍおよび泳動液を排出するためのものである。なお、以降において、分離流路１２の導入槽１１に接続されている側を上流側とし、排出槽１３に接続されている側を下流側とする。
【００３４】
電圧印加手段２は、分離流路１２を挟んで導入槽１１および排出槽１３からキャピラリー電気泳動法に必要な電圧を印加するためのものであり、電源部２１、導入側電極２２、および、排出側電極２３を備えている。
【００３５】
電源部２１は、キャピラリー電気泳動法に必要な電圧を発生するためのものであり、たとえば１．５ｋＶ程度の電圧を発生する。導入側電極２２は、たとえばＣｕからなり、電源部２１の端子に接続されており、導入槽１１に浸漬される。排出側電極２３は、たとえばＣｕからなり、電源部２１の端子に接続されており、排出槽１３に浸漬される。
【００３６】
導入ノズル２４は、導入槽１１に試料Ｍを導入するためのものであり、図１に示すように、ホースなどを介して試料Ｍが貯蔵された試料容器３に接続されている。試料容器３は、試料Ｍを貯留しておくための容器であり、たとえば円筒状に形成されている。
【００３７】
分析手段４は、たとえば吸光度の測定を実行するものであり、図１に示すように光源４１、検出部４２、第１の発光部４３、第１の受光部４４、第２の発光部４５、および、第２の受光部４６を備えている。光源４１は、たとえば図示しないレーザー発振装置を備えている。この図示しないレーザー発振装置は、吸光度測定に用いられる光を発生させるためのものであり、たとえば安定型ヘモグロビンＡ１ｃなどのヘモグロビンの濃度を分析する場合には波長が４１５ｎｍの光を発生するが、これに限定されるものではない。第１の発光部４３および第２の発光部４５は、たとえば光ファイバーにより光源４１と接続されている。
【００３８】
検出部４２は、たとえば受光素子を有しており、第１の受光部４４が受光した光の強さＩｏ1および第２の受光部４６が受光した光の強さＩｏ2をそれぞれ検出する。なお、検出部４２の第１の受光部４４に接続された部分と、第２の受光部４６に接続された部分とが、別々の場所に設置されていても構わない。そのような場合、各場所に受光素子を設置する。
【００３９】
第１の発光部４３は、光源４１からの光を分離流路１２の導入槽１１近傍に位置する第１の測定部位１２Ａに向けて照射する。第１の測定部位１２Ａは、具体的には、導入槽１１から７ｍｍだけ下流に位置している。第１の受光部４４は、測定部位１２Ａからの光を受光する部位であり、たとえば光ファイバーを介して検出部４２と接続されている。なお、第１の発光部４３、第１の受光部４４は、および、検出部４２は、本発明における第１の検出手段を構成している。
【００４０】
第２の発光部４５は、第１の測定部位１２Ａよりも下流側に位置する第２の測定部位１２Ｂに向けて光源４１からの光を照射する。第２の測定部位１２Ｂは、具体的には、第１の測定部位１２Ａから１３ｍｍだけ下流に設置されている。第２の受光部４６は、第２の測定部位１２Ｂからの光を受光する部位であり、たとえば光ファイバーを介して検出部４２と接続されている。なお、第２の発光部４５、第２の受光部４６、および、検出部４２は、本発明における第２の検出手段を構成している。
【００４１】
なお、第１，２の測定部位１２Ａ，１２Ｂの位置は適宜調整可能であるが、導入槽１１と第１の測定部位１２Ａとの間隔が導入槽１１と第２の測定部位１２Ｂとの間隔の１／３程度となる配置が望ましい。
【００４２】
演算手段５は、たとえば電子計算機であり、光源部４１および検出部４２と接続されている。演算手段５には、光源部４１が出力する光の強さに応じて、第１の発光部４３が照射する光の強さＩｉ1および第２の発光部４５が照射する光の強さＩｉ2が予め記録されている。さらに、演算手段５は、検出部４２から光の強さＩｏ1，Ｉｏ2を取得し、第１の発光部４３および第２の発光部４５から照射された光が分離流路１２を透過する間にどれだけ吸収されたかを示す吸光度を算出可能に構成されている。本実施形態では、第１の測定部位１２Ａにおける吸光度はｌｏｇ（Ｉｉ1／Ｉｏ1）により求められる。第２の測定部位１２Ｂにおける吸光度はｌｏｇ（Ｉｉ2／Ｉｏ2）により求められる。ランバート・ベアの法則によると、このように得られる吸光度は分離流路１２内を通過する試料Ｍ中のヘモグロビン類の濃度に換算可能な値である。
【００４３】
演算手段５は、検出部４２で得られた結果から、図２に示すエレクトロフェログラムを作成する。図２に示すエレクトロフェログラムは、第１の測定部位１２Ａにおける吸光度の時間変化（図２の二点鎖線）と、その吸光度を微分して得られる傾斜値の時間変化（図２の一点鎖線）とを示している。さらに、第２の測定部位１２Ｂにおける吸光度の時間変化（図２の点線）と、その吸光度を微分して得られる傾斜値の時間変化（図２の実線）とを示している。
【００４４】
図２に示すように、第１の測定部位１２Ａおよび第２の測定部位１２Ｂのそれぞれにおいて、安定型ヘモグロビンＡ１ｃのピークＡ１ｃ、ヘモグロビンＡ0のピークＡ0、異常ヘモグロビンのピークＳ，Ｃが検出される。なお、簡略化のために、図２には胎児性ヘモグロビンのピークを省略している。従来の図４の場合と同様に、胎児性ヘモグロビンのピークＦは安定型ヘモグロビンＡ１ｃのピークＡ１ｃの前に出現している。
【００４５】
図２によると吸光度は時間とともに上昇する。吸光度が上限に達するときには試料Ｍ中のヘモグロビン類の全成分が第１あるいは第２の測定部位１２Ａ，１２Ｂを通過していることになる。演算手段５は、第１の測定部位１２ＡにおいてピークＡ0が出現した後の吸光度をヘモグロビン類値Ｐ0として出力する。具体的には電気泳動の開始から１４．５秒後である。この時点ではピークＳ，Ｃが出現していないため、ヘモグロビン類値Ｐ0は予めピークＳ，Ｃの面積値を除外した値となる。このヘモグロビン類値Ｐ0は、ヘモグロビン類が試料Ｍにどの程度の含まれているかを示す指標である本発明における成分群値に相当する。なお、本発明における成分群値は、試料中における成分群の量を示すものであり、複数の成分要素の各々の量を示す成分要素値の総和あるいは必要に応じて一部の成分要素値を引いた値である。本発明における被検出成分要素値は、被検出成分要素が上記成分群中において占める比率を表すものである。
【００４６】
演算手段５は、第２の測定部位１２Ｂにおける傾斜値に現れる安定型ヘモグロビンＡ１ｃのピーク近傍の面積値Ｐｓ（図２における斜線部）を算出するように構成されている。図２においては、当該ピークは３０秒頃に出現している。本実施形態では、面積値Ｐｓは安定型ヘモグロビンＡ１ｃのピークの出現後、ピークの面積値Ｐｓを算出する工程を行う。面積値Ｐｓの算出は、たとえばフィッティング処理によって行われる。本実施形態のフィッティング処理では、傾斜値の波形データに対し、Gaussian関数などのピークを当てはめて、波形データに近似する関数の組合せを得る。具体的には、非線形最小二乗法のLevenberg−Marquardt法を用いて、ピークの位置、高さ、半値幅が測定データと一致するような関数の組み合わせを求める。測定データに当てはまる関数を用いて面積値Ｐｓの算出は行われる。なお、本実施形態では、ピークの頂上が出現してから２秒後には図２の傾斜値が十分に小さくなっているため、この時点で安定型ヘモグロビンＡ１ｃのピークが出現し終えたものとする。このため、ピークの面積値Ｐｓを算出する工程は３２秒の時点から行うことが可能である。この面積値Ｐｓは、安定型ヘモグロビンＡ１ｃの濃度に対応した値となる。同様の手法で胎児性ヘモグロビンのピークの面積値Ｐｆを算出可能であり、面積値Ｐｆは、異常ヘモグロビンの濃度に対応した値となる。
【００４７】
演算手段５は、ヘモグロビン類値Ｐ0、面積値Ｐｓおよび面積値Ｐｆを用いて安定型ヘモグロビンＡ１ｃ値Ｐ1の算出を行う。具体的には、面積値Ｐｓをヘモグロビン類値Ｐ0から面積値Ｐｆを引いたもので割る処理を行う。この処理で得られる値Ｐｓ／（Ｐ0−Ｐｆ）が安定型ヘモグロビンＡ１ｃ値Ｐ1である。
【００４８】
演算手段５で算出される安定型ヘモグロビンＡ１ｃ値Ｐ1は、試料Ｍ中のヘモグロビン類の中に安定型ヘモグロビンＡ１ｃがどの程度含まれているかを適切に示す指標であり、たとえば糖尿病診断を行う際などに有用である。
【００４９】
次に、分析装置Ａを用いた分析方法について説明する。
【００５０】
分析装置Ａを用いて分析を行う際には、予めマイクロチップ１の導入槽１１および分離流路１２に、バッファとしての泳動液を充填しておき、試料容器３に試料Ｍを充填しておく。
【００５１】
まず、導入ノズル２４を用いて導入槽１１に試料Ｍを導入する工程を行う。続けて、電源部２１から導入側電極２２および排出側電極２３を介して電圧を印加する工程を行なう。これにより、分離流路１２において電気泳動が生じる。この電気泳動により、たとえば安定型ヘモグロビンＡ１ｃを含む各種ヘモグロビンが分離流路１２を移動する。
【００５２】
電気泳動を開始すると同時に、第１の測定工程および第２の測定工程を開始する。第１の測定工程は、第１の発光部４３より第１の測定部位１２Ａに向けて光を照射し、第１の測定部位１２Ａを透過した光を第１の受光部４４が受光することにより行われる。第１の受光部４４により受光された光は光ファイバーを介して検出部４２に到達する。検出部４２は、検出した光の強さＩｏ1を演算手段５に伝達する。本実施形態において、第１の発光部４３が出射する光は波長が４１５ｎｍの光であり、この光はヘモグロビンにより吸収されるものである。このため、第１の測定部位１２Ａを通過するヘモグロビンの量に応じて検出部４２が検出する光の強さＩｏ1は変動する。従って、光の強さＩｏ1を測定することで、第１の測定部位１２Ａを通過するヘモグロビンの量を検出することが可能である。
【００５３】
第２の測定工程は、第２の発光部４５より第２の測定部位１２Ｂに向けて光を照射し、第２の測定部位１２Ｂを透過した光を第２の受光部４６が受光することにより行われる。第２の受光部４６により受光された光は光ファイバーを介して検出部４２に到達する。検出部４２は、検出した光の強さＩｏ2を演算手段５に伝達する。本実施形態において、第２の発光部４５が出射する光は波長が４１５ｎｍの光であり、この光はヘモグロビンにより吸収されるものである。このため、第２の測定部位１２Ｂを通過するヘモグロビンの量に応じて検出部４２が検出する光の強さＩｏ2は変動する。従って、光の強さＩｏ2を測定することで、第２の測定部位１２Ｂを通過するヘモグロビンの量を検出することが可能である。
【００５４】
第１の測定工程および第２の測定工程と並行し、演算手段５は上述した処理に従って安定型ヘモグロビンＡ１ｃ値Ｐ1を算出する工程を行う。本工程は、第１の測定工程および第２の測定工程で得られる結果から図２に示すエレクトロフェログラムを作成する工程と、ヘモグロビン類値Ｐ0を求める工程と、面積値Ｐｓを求める工程と、ヘモグロビン類値Ｐ0および面積値Ｐｓから安定型ヘモグロビンＡ１ｃ値Ｐ1を算出する工程とを含んでいる。なお、図２における時刻の始点は、電気泳動が開始された時刻である。
【００５５】
ヘモグロビン類値Ｐ0を求める工程では、まず、第１の測定部位１２ＡにおけるピークのＡ１ｃ，Ａ0，Ｓ，Ｃ出現を確認する。図２に示すように、電気泳動開始から１４．５秒にピークＡ0，Ｓ間の谷が出現する。本実施形態では、演算手段５は、この谷が生じる時刻における第１の測定部位１２Ａに吸光度をヘモグロビン類値Ｐ0として出力する。この工程は、たとえば電気泳動開始後から１６秒後には行うことが可能である。なお、試料によってはピークＳ，Ｃが出現しない場合もある。この場合、ピークＡ0の出現後に吸光度は最大値となる。ピークＳ，Ｃが出現しない場合にはその最大値をヘモグロビン類値Ｐ0として出力する。
【００５６】
面積値Ｐｓを求める工程は、演算手段５が第２の測定部位１２Ｂにおける傾斜値のグラフに出現するピーク部分の面積を算出することで行われる。このため、第２の測定部位１２Ｂにおける傾斜値のグラフにピークが出現し、面積を求めるのに必要な時間が経過した時点、図２によると電気泳動開始から３２秒の時点で面積値Ｐｓは決定される。なお、演算手段５は、図示しない胎児性ヘモグロビンＦのピークの出現後にも面積値Ｐｆを求める工程も行う。面積値Ｐｆの算出は面積値Ｐｓも求める場合と同様に行うことができる。
【００５７】
ヘモグロビン類値Ｐ0および面積値Ｐｓから安定型ヘモグロビンＡ１ｃ値Ｐ1を算出する工程は、演算手段５が面積値Ｐｓをヘモグロビン類値Ｐ0で割ることにより行われる。このため、安定型ヘモグロビンＡ１ｃ値Ｐ1は、面積値Ｐｓが決定した時点、電気泳動開始から３２秒の時点で決定される。
【００５８】
次に、分析装置Ａおよび分析装置Ａを用いた分析方法の作用について説明する。
【００５９】
導入槽１１に導入された試料Ｍ中のヘモグロビン類は電気泳動の開始とともに分離流路１２の下流方向へ移動を開始する。第１の測定部位１２Ａは分離流路１２の導入槽１１の近くであるため、ヘモグロビン類は比較的早い時間に第１の測定部位１２Ａを通過し終える。上述した分析方法によれば、第１の測定部位１２Ａにおける吸光度を検出することにより、図２に示すように、比較的早い時間にヘモグロビン類値Ｐ0を算出することができる。
【００６０】
このため、上述した分析方法によれば、ヘモグロビン類値Ｐ0を求めるために第２の測定部位１２Ｂにおける吸光度の検出を続ける必要がない。このため、面積値Ｐｓの算出が可能となった時点（図２における３２秒）で第２の測定工程を終了させて構わない。従って、第２の測定工程を比較的短時間で切り上げることが可能であり、分析にかかる時間を短縮することが可能である。さらに、面積値Ｐｓの算出後速やかに第２の測定工程を終了させ、次の測定に移行することで短時間により多くの測定を行うことが可能となる。
【００６１】
上記の分析方法の変形例として、上述の工程に加えて、第１の測定部位１２Ａにおける吸光度および傾斜値のグラフから、第２の測定部位１２Ｂにおける吸光度および傾斜値のグラフにおける安定型ヘモグロビンＡ１ｃのピークの位置を推定する工程を行ってもよい。分離流路１２にかける電圧の強さを一定とすれば、分離流路１２内を移動する各種ヘモグロビンの移動速度は一定となる。このため、特定のヘモグロビンが第１の測定部位１２Ａを通過した時間が分かれば、上記第１の測定部位１２Ａと導入槽１１との距離と、上記第２の測定部位１２Ｂと導入槽１１との距離とを用いて特定のヘモグロビンが第２の測定部位１２Ｂを通過する時間を推測することが可能である。従って、演算手段５は、第１の測定部位１２Ａにおいて最初のピークを検出した時間（図２における９秒）から、第２の測定部位１２Ｂにおいて最初のピークを検出する時間（図２における３０秒）を推定することが可能である。
【００６２】
このような工程を追加した場合、第２の測定工程において、最初のピークが検出された時間を推定された時間と一致しているかを確認することで、より確実なピークの判定を行うことが可能となる。さらに、連続して次の測定を行う場合には、次の測定に移行する時刻を推定することが可能であり、新たな試料Ｍの導入準備などを円滑に行うことができる。
【００６３】
本発明に係る分析装置および分析方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る分析装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。たとえば、マイクロチップ１の素材はシリカに限らず適宜選択可能である。
【００６４】
上述した実施形態では、安定型ヘモグロビンＡ１ｃ値の測定のみを行っているが、他のヘモグロビンの検出を行ってもよい。たとえば、複数種類のヘモグロビン値を求める場合には、それぞれのヘモグロビン値を求めるのに必要なピークが出現するのを待てばよく、その後は省略あるいは電圧を強めることで測定時間の短縮を実現可能である。また、試料Ｍは血液に限定されない。
【００６５】
上述した実施形態では、分離流路１２を透過する透過光を用いて安定型ヘモグロビンＡ１ｃ値Ｐ1を算出しているが、本発明における第１の測定工程および第２の測定工程は透過光を検出する方法に限定されず、成分群の性質に応じて適宜変更可能である。たとえば、散乱光を用いて試料中の被検出成分要素値を導出してもよい。また、被検出成分要素が蛍光を発する蛍光性物質である場合には、蛍光を検出することで被検出成分要素値を導出することができる。被検出成分要素が発光する発光物質である場合には、その発光を検出することで被検出成分要素値を導出することができる。本発明における第１の検出手段および第２の検出手段も、成分群の性質に応じて適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００６６】
Ａ 分析装置
Ｍ 試料
１ マイクロチップ
１１ 導入槽
１２ 分離流路
１３ 排出槽
２ 電圧印加手段
２１ 電源部
２２ 導入側電極
２３ 排出側電極
２４ 導入ノズル
３ 試料容器
４ 分析手段
４１ 光源
４２ 検出部
４３ 第１の発光部
４４ 第１の受光部
４５ 第２の発光部
４６ 第２の受光部
５ 演算手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分析装置および分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
試料に含まれる特定成分の濃度もしくは量を分析する分析方法として、たとえば、キャピラリー電気泳動法を用いた分析方法が広く実施されている。キャピラリー電気泳動法は、断面積が比較的小である分離流路に泳動液を充填し、さらに上記分離流路の一端寄りに上記試料を導入する。上記分離流路の両端に電圧を加えると、電気泳動により上記泳動液が正極側から負極側へと移動する電気浸透流が生じる。また、上記電圧が印加されることにより、上記特定成分は、それぞれの電気泳動移動度に応じて移動しようとする。したがって、上記特定成分は、上記電気浸透流の速度ベクトルと上記電気泳動による移動の速度ベクトルとを合成した速度ベクトルにしたがって移動する。この移動によって、上記特定成分が他の成分から分離される。この分離された特定成分をたとえば光学的手法によって検出することにより、上記特定成分の量や濃度を分析することができる。
【０００３】
図３は、従来の分析装置の一例を示している（たとえば、特許文献１参照）。同図に示された分析装置Ｘは、陽極槽９１、陰極槽９２、キャピラリー９３、高圧電源９４、検出器９５、および、１対の電極９６，９７を備えている。キャピラリー９３の両端は陽極槽９１および陰極槽９２内の泳動液に浸されており、管状のキャピラリー９３の内部は泳動液で満たされている。電極９６，９７は高圧電源９４と電気的に接続されている。分析装置Ｘでは、キャピラリー９３の一方より試料を注入し、電極９６，９７間に電圧を印加して電気泳動を発生させることにより試料に含まれる特定成分を分離し、分離された特定成分を検出器９５で検出する。検出器９５は、たとえば吸光度変化を測定するものであり、その測定結果からたとえば図４に示すような複数のピークを有するエレクトロフェログラムが得られる。
【０００４】
分析装置Ｘは、たとえば糖尿病診断のための血液検査に用いられる。血液中のヘモグロビン類、なかでも糖化ヘモグロビン類の一種である安定型ヘモグロビンＡ１ｃは、過去１〜２ヵ月間の血液中の平均的な糖濃度を反映しているため、糖尿病のスクリーニング検査や糖尿病患者の血糖管理状態を把握するための検査項目として広く利用されている。分析装置Ｘでは、電気泳動を用いて安定型ヘモグロビンＡ１ｃを測定の障害となる成分から分離している。
【０００５】
図４に現れている各ピークの面積値を算出し、その合計値から胎児性ヘモグロビンのピークＦ、異常ヘモグロビンのピークＳおよびＣの面積値を除外したものを基準となる基準面積値として算出する。安定型ヘモグロビンＡ１ｃのピークＡ１ｃの面積値を基準面積値で割ることにより安定型ヘモグロビンＡ１ｃ値は算出される。
【０００６】
図４に示すように、ピークＡ0，Ｓ，ＣがピークＡ１ｃの後に出現するため、正確な安定型ヘモグロビンＡ１ｃ値を算出するにはそれらのピークが出現し終えるのを待つ必要がある。それらのピークの出現が完了するまでには時間を要するため、従来の方法では測定にかかる時間が長くなる傾向があり、測定時間の短縮の要請に応えることが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１０９２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、測定に必要な時間をより短縮することが可能な分析装置および分析方法を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の側面によって提供される分析方法は、複数の成分要素からなる成分群を含有する試料を分析し、上記成分群の中に含まれる、上記複数の成分要素のいずれかである被検出成分要素の量を示す被検出成分要素値を求める分析方法であって、上記試料を一方の端部から分離流路に流し込む工程と、上記分離流路の一方の端部と他方の端部との間に電圧を印加する工程と、上記分離流路の第１の測定部位を通過する上記複数の成分要素を検出する第１の測定工程と、上記分離流路の上記第１の測定部位と上記他方の端部との間に設けられた第２の測定部位を通過する上記複数の成分要素を検出する上記第２の測定工程と、上記第１の測定工程により得られた結果と上記第２の測定工程により得られた結果とを用いて演算を行う演算工程と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１の測定工程および上記第２の測定工程は、光学的な検出手段を用いて行われる。
【００１１】
本発明のより好ましい実施の形態においては、上記第１の測定工程および上記第２の測定工程で用いられる検出手段は、透過光、散乱光、蛍光、発光のいずれかを検出するものである。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記演算工程は、上記第１の測定により得られた結果から上記試料中の上記成分群の量を示す成分群値を算出する工程を含んでいる。
【００１３】
本発明のより好ましい実施の形態においては、上記演算工程は、上記成分群値と上記第２の測定工程により得られた結果とを用いて上記被検出成分要素値を算出する工程を含んでいる。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１の測定工程が光学的な検出手段を用いて行われるものであり、上記演算工程は、上記第１の測定工程から得られた結果から上記第１の測定部位における吸光度を算出する工程を含んでおり、上記成分群値を算出する工程は、上記吸光度を用いて行われる。
【００１５】
本発明のより好ましい実施の形態においては、上記第２の測定工程が光学的な検出手段を用いて行われるものであり、上記演算工程は、上記第２の測定工程から得られた結果から上記第２の測定部位における吸光度を算出する工程と、上記第２の測定部位における吸光度の変化からエレクトロフェログラムを作成する工程と、上記エレクトロフェログラムに現れる上記被検出成分要素のピークの面積値を算出する工程と、上記面積値と上記成分群値から上記被検出成分要素値を算出する工程と、含んでいる。
【００１６】
より好ましくは、上記面積値を上記成分群値で割ることにより上記被検出成分要素値を算出する。
【００１７】
より好ましくは、上記第１の測定部位における吸光度の変化から追加のエレクトロフェログラムを作成する工程と、を備えている。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記演算工程は、上記第１の測定部位を上記被検出成分要素が通過する時刻から、上記第２の測定部位を上記被検出成分要素が通過する時刻を推定する工程を含んでいる。
【００１９】
本発明の第２の側面によって提供される分析装置は、一方の端部から、複数の成分要素からなる成分群を含有する試料が導入される分離流路と、上記分離流路の一方の端部と他方の端部との間に電圧を印加する電圧印加手段と、上記分離流路の第１の測定部位を通過する上記複数の成分要素を検出する第１の検出手段と、上記分離流路の第１の測定部位と他方の端部との間に設けられた第２の測定部位を通過する上記複数の成分要素を検出する第２の検出手段と、上記第１の検出手段で得られた結果と上記第２の検出手段で得られた結果とを用いて演算を行う演算手段と、を備えていることを特徴とする。
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１の検出手段および上記第２の検出手段は、光学的に検出を行う。
【００２１】
本発明のより好ましい実施の形態においては、上記第１および第２の検出手段は、透過光、散乱光、蛍光、発光のいずれかを検出するものである。
【００２２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記演算手段は、上記第１の検出手段により得られた結果から上記試料中の上記成分群の量を示す成分群値を算出する。
【００２３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記演算工程は、上記成分群値と上記第２の測定手段により得られた結果とを用いて上記被検出成分要素値を算出する。
【００２４】
本発明のより好ましい実施の形態においては、上記第１の検出手段は、上記分離流路の上記第１の測定部位に向けて光を照射する第１の発光部と、上記第１の測定部位を透過した光を受光する第１の受光部とを備えており、上記第２の検出手段は、上記分離流路の上記第２の測定部位に向けて光を照射する第２の発光部と、上記第２の測定部位を透過した光を受光する第２の受光部とを備えている。
【００２５】
本発明のより好ましい実施の形態においては、上記演算手段は、上記第１の検出手段が上記被検出成分要素を検出した時刻から、上記第２の検出手段が上記被検出成分要素を検出する時刻を推定する。
【００２６】
このような構成によれば、上記第１の測定工程により上記成分群値を求めることができるため、従来のように上記成分群値を求めるために測定を長時間続ける必要が無くなっている。このため、必要な値が得られた時点で上記第２の測定工程を切り上げることが可能となっている。したがって、測定に必要な時間をより短縮することが可能である。
【００２７】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る分析装置の一例を示す全体構成図である。
【図２】図１に示す分析装置を用いた分析方法を説明するための図である。
【図３】従来の分析装置の一例を示す全体構成図である。
【図４】従来の分析装置を用いた分析方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００３０】
図１は、本発明に係る分析装置の一例を示している。本実施形態の分析装置Ａは、マイクロチップ１、電圧印加手段２、試料容器３、分析手段４、および、演算手段５を備えている。本実施形態においては、分析装置Ａは、キャピラリー電気泳動法を用いた分析を行う。
【００３１】
マイクロチップ１は、たとえばシリカからなり、導入槽１１、分離流路１２、および排出槽１３を有する。導入槽１１は、キャピラリー電気泳動法においていわゆるバッファとして機能する泳動液、および分析の対象である試料Ｍが導入される槽である。泳動液としては、たとえば１００ｍＭりんご酸−アルギニンバッファ（ｐＨ５．０）が挙げられる。本実施形態において、試料Ｍは、血液または希釈された血液である。分析装置Ａは、たとえば、安定型ヘモグロビンＡ１ｃの濃度を分析するものである。この場合、血液中のヘモグロビン類が本発明における成分群に相当し、各種のヘモグロビンが複数の成分要素に相当し、安定型ヘモグロビンＡ１ｃが被検出成分要素に相当する。
【００３２】
分離流路１２は、キャピラリー電気泳動法を用いた分析が行われる場であり、一般的に微細な流路として形成されている。分離流路１２の寸法の一例を挙げると、断面形状が直径２５〜１００μｍの円形、または辺の長さが２５〜１００μｍの矩形であることが好ましく、長さが３０ｍｍ程度であることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００３３】
排出槽１３は、分離流路１２に対してキャピラリー電気泳動法における流動下流側に位置している。排出槽１３には、たとえば図示しない排出ノズルが取り付けられる。この排出ノズルは、図外の吸引ポンプによって分析が終了した試料Ｍおよび泳動液を排出するためのものである。なお、以降において、分離流路１２の導入槽１１に接続されている側を上流側とし、排出槽１３に接続されている側を下流側とする。
【００３４】
電圧印加手段２は、分離流路１２を挟んで導入槽１１および排出槽１３からキャピラリー電気泳動法に必要な電圧を印加するためのものであり、電源部２１、導入側電極２２、および、排出側電極２３を備えている。
【００３５】
電源部２１は、キャピラリー電気泳動法に必要な電圧を発生するためのものであり、たとえば１．５ｋＶ程度の電圧を発生する。導入側電極２２は、たとえばＣｕからなり、電源部２１の端子に接続されており、導入槽１１に浸漬される。排出側電極２３は、たとえばＣｕからなり、電源部２１の端子に接続されており、排出槽１３に浸漬される。
【００３６】
導入ノズル２４は、導入槽１１に試料Ｍを導入するためのものであり、図１に示すように、ホースなどを介して試料Ｍが貯蔵された試料容器３に接続されている。試料容器３は、試料Ｍを貯留しておくための容器であり、たとえば円筒状に形成されている。
【００３７】
分析手段４は、たとえば吸光度の測定を実行するものであり、図１に示すように光源４１、検出部４２、第１の発光部４３、第１の受光部４４、第２の発光部４５、および、第２の受光部４６を備えている。光源４１は、たとえば図示しないレーザー発振装置を備えている。この図示しないレーザー発振装置は、吸光度測定に用いられる光を発生させるためのものであり、たとえば安定型ヘモグロビンＡ１ｃなどのヘモグロビンの濃度を分析する場合には波長が４１５ｎｍの光を発生するが、これに限定されるものではない。第１の発光部４３および第２の発光部４５は、たとえば光ファイバーにより光源４１と接続されている。
【００３８】
検出部４２は、たとえば受光素子を有しており、第１の受光部４４が受光した光の強さＩｏ1および第２の受光部４６が受光した光の強さＩｏ2をそれぞれ検出する。なお、検出部４２の第１の受光部４４に接続された部分と、第２の受光部４６に接続された部分とが、別々の場所に設置されていても構わない。そのような場合、各場所に受光素子を設置する。
【００３９】
第１の発光部４３は、光源４１からの光を分離流路１２の導入槽１１近傍に位置する第１の測定部位１２Ａに向けて照射する。第１の測定部位１２Ａは、具体的には、導入槽１１から７ｍｍだけ下流に位置している。第１の受光部４４は、測定部位１２Ａからの光を受光する部位であり、たとえば光ファイバーを介して検出部４２と接続されている。なお、第１の発光部４３、第１の受光部４４は、および、検出部４２は、本発明における第１の検出手段を構成している。
【００４０】
第２の発光部４５は、第１の測定部位１２Ａよりも下流側に位置する第２の測定部位１２Ｂに向けて光源４１からの光を照射する。第２の測定部位１２Ｂは、具体的には、第１の測定部位１２Ａから１３ｍｍだけ下流に設置されている。第２の受光部４６は、第２の測定部位１２Ｂからの光を受光する部位であり、たとえば光ファイバーを介して検出部４２と接続されている。なお、第２の発光部４５、第２の受光部４６、および、検出部４２は、本発明における第２の検出手段を構成している。
【００４１】
なお、第１，２の測定部位１２Ａ，１２Ｂの位置は適宜調整可能であるが、導入槽１１と第１の測定部位１２Ａとの間隔が導入槽１１と第２の測定部位１２Ｂとの間隔の１／３程度となる配置が望ましい。
【００４２】
演算手段５は、たとえば電子計算機であり、光源部４１および検出部４２と接続されている。演算手段５には、光源部４１が出力する光の強さに応じて、第１の発光部４３が照射する光の強さＩｉ1および第２の発光部４５が照射する光の強さＩｉ2が予め記録されている。さらに、演算手段５は、検出部４２から光の強さＩｏ1，Ｉｏ2を取得し、第１の発光部４３および第２の発光部４５から照射された光が分離流路１２を透過する間にどれだけ吸収されたかを示す吸光度を算出可能に構成されている。本実施形態では、第１の測定部位１２Ａにおける吸光度はｌｏｇ（Ｉｉ1／Ｉｏ1）により求められる。第２の測定部位１２Ｂにおける吸光度はｌｏｇ（Ｉｉ2／Ｉｏ2）により求められる。ランバート・ベアの法則によると、このように得られる吸光度は分離流路１２内を通過する試料Ｍ中のヘモグロビン類の濃度に換算可能な値である。
【００４３】
演算手段５は、検出部４２で得られた結果から、図２に示すエレクトロフェログラムを作成する。図２に示すエレクトロフェログラムは、第１の測定部位１２Ａにおける吸光度の時間変化（図２の二点鎖線）と、その吸光度を微分して得られる傾斜値の時間変化（図２の一点鎖線）とを示している。さらに、第２の測定部位１２Ｂにおける吸光度の時間変化（図２の点線）と、その吸光度を微分して得られる傾斜値の時間変化（図２の実線）とを示している。
【００４４】
図２に示すように、第１の測定部位１２Ａおよび第２の測定部位１２Ｂのそれぞれにおいて、安定型ヘモグロビンＡ１ｃのピークＡ１ｃ、ヘモグロビンＡ0のピークＡ0、異常ヘモグロビンのピークＳ，Ｃが検出される。なお、簡略化のために、図２には胎児性ヘモグロビンのピークを省略している。従来の図４の場合と同様に、胎児性ヘモグロビンのピークＦは安定型ヘモグロビンＡ１ｃのピークＡ１ｃの前に出現している。
【００４５】
図２によると吸光度は時間とともに上昇する。吸光度が上限に達するときには試料Ｍ中のヘモグロビン類の全成分が第１あるいは第２の測定部位１２Ａ，１２Ｂを通過していることになる。演算手段５は、第１の測定部位１２ＡにおいてピークＡ0が出現した後の吸光度をヘモグロビン類値Ｐ0として出力する。具体的には電気泳動の開始から１４．５秒後である。この時点ではピークＳ，Ｃが出現していないため、ヘモグロビン類値Ｐ0は予めピークＳ，Ｃの面積値を除外した値となる。このヘモグロビン類値Ｐ0は、ヘモグロビン類が試料Ｍにどの程度の含まれているかを示す指標である本発明における成分群値に相当する。なお、本発明における成分群値は、試料中における成分群の量を示すものであり、複数の成分要素の各々の量を示す成分要素値の総和あるいは必要に応じて一部の成分要素値を引いた値である。本発明における被検出成分要素値は、被検出成分要素が上記成分群中において占める比率を表すものである。
【００４６】
演算手段５は、第２の測定部位１２Ｂにおける傾斜値に現れる安定型ヘモグロビンＡ１ｃのピーク近傍の面積値Ｐｓ（図２における斜線部）を算出するように構成されている。図２においては、当該ピークは３０秒頃に出現している。本実施形態では、面積値Ｐｓは安定型ヘモグロビンＡ１ｃのピークの出現後、ピークの面積値Ｐｓを算出する工程を行う。面積値Ｐｓの算出は、たとえばフィッティング処理によって行われる。本実施形態のフィッティング処理では、傾斜値の波形データに対し、Gaussian関数などのピークを当てはめて、波形データに近似する関数の組合せを得る。具体的には、非線形最小二乗法のLevenberg−Marquardt法を用いて、ピークの位置、高さ、半値幅が測定データと一致するような関数の組み合わせを求める。測定データに当てはまる関数を用いて面積値Ｐｓの算出は行われる。なお、本実施形態では、ピークの頂上が出現してから２秒後には図２の傾斜値が十分に小さくなっているため、この時点で安定型ヘモグロビンＡ１ｃのピークが出現し終えたものとする。このため、ピークの面積値Ｐｓを算出する工程は３２秒の時点から行うことが可能である。この面積値Ｐｓは、安定型ヘモグロビンＡ１ｃの濃度に対応した値となる。同様の手法で胎児性ヘモグロビンのピークの面積値Ｐｆを算出可能であり、面積値Ｐｆは、異常ヘモグロビンの濃度に対応した値となる。
【００４７】
演算手段５は、ヘモグロビン類値Ｐ0、面積値Ｐｓおよび面積値Ｐｆを用いて安定型ヘモグロビンＡ１ｃ値Ｐ1の算出を行う。具体的には、面積値Ｐｓをヘモグロビン類値Ｐ0から面積値Ｐｆを引いたもので割る処理を行う。この処理で得られる値Ｐｓ／（Ｐ0−Ｐｆ）が安定型ヘモグロビンＡ１ｃ値Ｐ1である。
【００４８】
演算手段５で算出される安定型ヘモグロビンＡ１ｃ値Ｐ1は、試料Ｍ中のヘモグロビン類の中に安定型ヘモグロビンＡ１ｃがどの程度含まれているかを適切に示す指標であり、たとえば糖尿病診断を行う際などに有用である。
【００４９】
次に、分析装置Ａを用いた分析方法について説明する。
【００５０】
分析装置Ａを用いて分析を行う際には、予めマイクロチップ１の導入槽１１および分離流路１２に、バッファとしての泳動液を充填しておき、試料容器３に試料Ｍを充填しておく。
【００５１】
まず、導入ノズル２４を用いて導入槽１１に試料Ｍを導入する工程を行う。続けて、電源部２１から導入側電極２２および排出側電極２３を介して電圧を印加する工程を行なう。これにより、分離流路１２において電気泳動が生じる。この電気泳動により、たとえば安定型ヘモグロビンＡ１ｃを含む各種ヘモグロビンが分離流路１２を移動する。
【００５２】
電気泳動を開始すると同時に、第１の測定工程および第２の測定工程を開始する。第１の測定工程は、第１の発光部４３より第１の測定部位１２Ａに向けて光を照射し、第１の測定部位１２Ａを透過した光を第１の受光部４４が受光することにより行われる。第１の受光部４４により受光された光は光ファイバーを介して検出部４２に到達する。検出部４２は、検出した光の強さＩｏ1を演算手段５に伝達する。本実施形態において、第１の発光部４３が出射する光は波長が４１５ｎｍの光であり、この光はヘモグロビンにより吸収されるものである。このため、第１の測定部位１２Ａを通過するヘモグロビンの量に応じて検出部４２が検出する光の強さＩｏ1は変動する。従って、光の強さＩｏ1を測定することで、第１の測定部位１２Ａを通過するヘモグロビンの量を検出することが可能である。
【００５３】
第２の測定工程は、第２の発光部４５より第２の測定部位１２Ｂに向けて光を照射し、第２の測定部位１２Ｂを透過した光を第２の受光部４６が受光することにより行われる。第２の受光部４６により受光された光は光ファイバーを介して検出部４２に到達する。検出部４２は、検出した光の強さＩｏ2を演算手段５に伝達する。本実施形態において、第２の発光部４５が出射する光は波長が４１５ｎｍの光であり、この光はヘモグロビンにより吸収されるものである。このため、第２の測定部位１２Ｂを通過するヘモグロビンの量に応じて検出部４２が検出する光の強さＩｏ2は変動する。従って、光の強さＩｏ2を測定することで、第２の測定部位１２Ｂを通過するヘモグロビンの量を検出することが可能である。
【００５４】
第１の測定工程および第２の測定工程と並行し、演算手段５は上述した処理に従って安定型ヘモグロビンＡ１ｃ値Ｐ1を算出する工程を行う。本工程は、第１の測定工程および第２の測定工程で得られる結果から図２に示すエレクトロフェログラムを作成する工程と、ヘモグロビン類値Ｐ0を求める工程と、面積値Ｐｓを求める工程と、ヘモグロビン類値Ｐ0および面積値Ｐｓから安定型ヘモグロビンＡ１ｃ値Ｐ1を算出する工程とを含んでいる。なお、図２における時刻の始点は、電気泳動が開始された時刻である。
【００５５】
ヘモグロビン類値Ｐ0を求める工程では、まず、第１の測定部位１２ＡにおけるピークのＡ１ｃ，Ａ0，Ｓ，Ｃ出現を確認する。図２に示すように、電気泳動開始から１４．５秒にピークＡ0，Ｓ間の谷が出現する。本実施形態では、演算手段５は、この谷が生じる時刻における第１の測定部位１２Ａに吸光度をヘモグロビン類値Ｐ0として出力する。この工程は、たとえば電気泳動開始後から１６秒後には行うことが可能である。なお、試料によってはピークＳ，Ｃが出現しない場合もある。この場合、ピークＡ0の出現後に吸光度は最大値となる。ピークＳ，Ｃが出現しない場合にはその最大値をヘモグロビン類値Ｐ0として出力する。
【００５６】
面積値Ｐｓを求める工程は、演算手段５が第２の測定部位１２Ｂにおける傾斜値のグラフに出現するピーク部分の面積を算出することで行われる。このため、第２の測定部位１２Ｂにおける傾斜値のグラフにピークが出現し、面積を求めるのに必要な時間が経過した時点、図２によると電気泳動開始から３２秒の時点で面積値Ｐｓは決定される。なお、演算手段５は、図示しない胎児性ヘモグロビンＦのピークの出現後にも面積値Ｐｆを求める工程も行う。面積値Ｐｆの算出は面積値Ｐｓも求める場合と同様に行うことができる。
【００５７】
ヘモグロビン類値Ｐ0および面積値Ｐｓから安定型ヘモグロビンＡ１ｃ値Ｐ1を算出する工程は、演算手段５が面積値Ｐｓをヘモグロビン類値Ｐ0で割ることにより行われる。このため、安定型ヘモグロビンＡ１ｃ値Ｐ1は、面積値Ｐｓが決定した時点、電気泳動開始から３２秒の時点で決定される。
【００５８】
次に、分析装置Ａおよび分析装置Ａを用いた分析方法の作用について説明する。
【００５９】
導入槽１１に導入された試料Ｍ中のヘモグロビン類は電気泳動の開始とともに分離流路１２の下流方向へ移動を開始する。第１の測定部位１２Ａは分離流路１２の導入槽１１の近くであるため、ヘモグロビン類は比較的早い時間に第１の測定部位１２Ａを通過し終える。上述した分析方法によれば、第１の測定部位１２Ａにおける吸光度を検出することにより、図２に示すように、比較的早い時間にヘモグロビン類値Ｐ0を算出することができる。
【００６０】
このため、上述した分析方法によれば、ヘモグロビン類値Ｐ0を求めるために第２の測定部位１２Ｂにおける吸光度の検出を続ける必要がない。このため、面積値Ｐｓの算出が可能となった時点（図２における３２秒）で第２の測定工程を終了させて構わない。従って、第２の測定工程を比較的短時間で切り上げることが可能であり、分析にかかる時間を短縮することが可能である。さらに、面積値Ｐｓの算出後速やかに第２の測定工程を終了させ、次の測定に移行することで短時間により多くの測定を行うことが可能となる。
【００６１】
上記の分析方法の変形例として、上述の工程に加えて、第１の測定部位１２Ａにおける吸光度および傾斜値のグラフから、第２の測定部位１２Ｂにおける吸光度および傾斜値のグラフにおける安定型ヘモグロビンＡ１ｃのピークの位置を推定する工程を行ってもよい。分離流路１２にかける電圧の強さを一定とすれば、分離流路１２内を移動する各種ヘモグロビンの移動速度は一定となる。このため、特定のヘモグロビンが第１の測定部位１２Ａを通過した時間が分かれば、上記第１の測定部位１２Ａと導入槽１１との距離と、上記第２の測定部位１２Ｂと導入槽１１との距離とを用いて特定のヘモグロビンが第２の測定部位１２Ｂを通過する時間を推測することが可能である。従って、演算手段５は、第１の測定部位１２Ａにおいて最初のピークを検出した時間（図２における９秒）から、第２の測定部位１２Ｂにおいて最初のピークを検出する時間（図２における３０秒）を推定することが可能である。
【００６２】
このような工程を追加した場合、第２の測定工程において、最初のピークが検出された時間を推定された時間と一致しているかを確認することで、より確実なピークの判定を行うことが可能となる。さらに、連続して次の測定を行う場合には、次の測定に移行する時刻を推定することが可能であり、新たな試料Ｍの導入準備などを円滑に行うことができる。
【００６３】
本発明に係る分析装置および分析方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る分析装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。たとえば、マイクロチップ１の素材はシリカに限らず適宜選択可能である。
【００６４】
上述した実施形態では、安定型ヘモグロビンＡ１ｃ値の測定のみを行っているが、他のヘモグロビンの検出を行ってもよい。たとえば、複数種類のヘモグロビン値を求める場合には、それぞれのヘモグロビン値を求めるのに必要なピークが出現するのを待てばよく、その後は省略あるいは電圧を強めることで測定時間の短縮を実現可能である。また、試料Ｍは血液に限定されない。
【００６５】
上述した実施形態では、分離流路１２を透過する透過光を用いて安定型ヘモグロビンＡ１ｃ値Ｐ1を算出しているが、本発明における第１の測定工程および第２の測定工程は透過光を検出する方法に限定されず、成分群の性質に応じて適宜変更可能である。たとえば、散乱光を用いて試料中の被検出成分要素値を導出してもよい。また、被検出成分要素が蛍光を発する蛍光性物質である場合には、蛍光を検出することで被検出成分要素値を導出することができる。被検出成分要素が発光する発光物質である場合には、その発光を検出することで被検出成分要素値を導出することができる。本発明における第１の検出手段および第２の検出手段も、成分群の性質に応じて適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００６６】
Ａ 分析装置
Ｍ 試料
１ マイクロチップ
１１ 導入槽
１２ 分離流路
１３ 排出槽
２ 電圧印加手段
２１ 電源部
２２ 導入側電極
２３ 排出側電極
２４ 導入ノズル
３ 試料容器
４ 分析手段
４１ 光源
４２ 検出部
４３ 第１の発光部
４４ 第１の受光部
４５ 第２の発光部
４６ 第２の受光部
５ 演算手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の成分要素からなる成分群を含有する試料を分析し、
上記成分群の中に含まれる、上記複数の成分要素のいずれかである被検出成分要素の量を示す被検出成分要素値を求める分析方法であって、
上記試料を一方の端部から分離流路に流し込む工程と、
上記分離流路の一方の端部と他方の端部との間に電圧を印加する工程と、
上記分離流路の第１の測定部位を通過する上記複数の成分要素を検出する第１の測定工程と、
上記分離流路の上記第１の測定部位と上記他方の端部との間に設けられた第２の測定部位を通過する上記複数の成分要素を検出する上記第２の測定工程と、
上記第１の測定工程により得られた結果と上記第２の測定工程により得られた結果とを用いて演算を行う演算工程と、を備えていることを特徴とする、分析方法。
【請求項２】
上記第１の測定工程および上記第２の測定工程は、光学的な検出手段を用いて行われる、請求項１に記載の分析方法。
【請求項３】
上記第１の測定工程および上記第２の測定工程で用いられる検出手段は、透過光、散乱光、蛍光、発光のいずれかを検出するものである、請求項２に記載の分析方法。
【請求項４】
上記演算工程は、上記第１の測定により得られた結果から上記試料中の上記成分群の量を示す成分群値を算出する工程を含んでいる、請求項１ないし３のいずれかに記載の分析方法。
【請求項５】
上記演算工程は、上記成分群値と上記第２の測定工程により得られた結果とを用いて上記被検出成分要素値を算出する工程を含んでいる、請求項４に記載の分析方法。
【請求項６】
上記第１の測定工程が光学的な検出手段を用いて行われるものであり、
上記演算工程は、上記第１の測定工程から得られた結果から上記第１の測定部位における吸光度を算出する工程を含んでおり、
上記成分群値を算出する工程は、上記吸光度を用いて行われる、請求項４または５に記載の分析方法。
【請求項７】
上記第２の測定工程が光学的な検出手段を用いて行われるものであり、
上記演算工程は、上記第２の測定工程から得られた結果から上記第２の測定部位における吸光度を算出する工程と、上記第２の測定部位における吸光度の変化からエレクトロフェログラムを作成する工程と、上記エレクトロフェログラムに現れる上記被検出成分要素のピークの面積値を算出する工程と、上記面積値と上記成分群値から上記被検出成分要素値を算出する工程と、含んでいる、請求項６に記載の分析方法。
【請求項８】
上記面積値を上記成分群値で割ることにより上記被検出成分要素値を算出する、請求項７に記載の分析方法。
【請求項９】
上記第１の測定部位における吸光度の変化から追加のエレクトロフェログラムを作成する工程と、を備えている、請求項７または８に記載の分析方法。
【請求項１０】
上記演算工程は、上記第１の測定部位を上記被検出成分要素が通過する時刻から、上記第２の測定部位を上記被検出成分要素が通過する時刻を推定する工程を含んでいる、請求項１ないし９に記載の分析方法。
【請求項１１】
一方の端部から、複数の成分要素からなる成分群を含有する試料が導入される分離流路と、
上記分離流路の一方の端部と他方の端部との間に電圧を印加する電圧印加手段と、
上記分離流路の第１の測定部位を通過する上記複数の成分要素を検出する第１の検出手段と、
上記分離流路の第１の測定部位と他方の端部との間に設けられた第２の測定部位を通過する上記複数の成分要素を検出する第２の検出手段と、
上記第１の検出手段で得られた結果と上記第２の検出手段で得られた結果とを用いて演算を行う演算手段と、を備えていることを特徴とする、分析装置。
【請求項１２】
上記第１の検出手段および上記第２の検出手段は、光学的に検出を行う、請求項１１に記載の分析装置。
【請求項１３】
上記第１および第２の検出手段は、透過光、散乱光、蛍光、発光のいずれかを検出するものである、請求項１２に記載の分析装置。
【請求項１４】
上記演算手段は、上記第１の検出手段により得られた結果から上記試料中の上記成分群の量を示す成分群値を算出する、請求項１１ないし１３のいずれかに記載の分析装置。
【請求項１５】
上記演算工程は、上記成分群値と上記第２の測定手段により得られた結果とを用いて上記被検出成分要素値を算出する、請求項１４に記載の分析装置。
【請求項１６】
上記第１の検出手段は、上記分離流路の上記第１の測定部位に向けて光を照射する第１の発光部と、上記第１の測定部位を透過した光を受光する第１の受光部とを備えており、
上記第２の検出手段は、上記分離流路の上記第２の測定部位に向けて光を照射する第２の発光部と、上記第２の測定部位を透過した光を受光する第２の受光部とを備えている、請求項１１ないし１５のいずれかに記載の分析装置。
【請求項１７】
上記演算手段は、上記第１の検出手段が上記被検出成分要素を検出した時刻から、上記第２の検出手段が上記被検出成分要素を検出する時刻を推定する、請求項１１ないし１６のいずれかに記載の分析装置。
【請求項１】
複数の成分要素からなる成分群を含有する試料を分析し、
上記成分群の中に含まれる、上記複数の成分要素のいずれかである被検出成分要素の量を示す被検出成分要素値を求める分析方法であって、
上記試料を一方の端部から分離流路に流し込む工程と、
上記分離流路の一方の端部と他方の端部との間に電圧を印加する工程と、
上記分離流路の第１の測定部位を通過する上記複数の成分要素を検出する第１の測定工程と、
上記分離流路の上記第１の測定部位と上記他方の端部との間に設けられた第２の測定部位を通過する上記複数の成分要素を検出する上記第２の測定工程と、
上記第１の測定工程により得られた結果と上記第２の測定工程により得られた結果とを用いて演算を行う演算工程と、を備えていることを特徴とする、分析方法。
【請求項２】
上記第１の測定工程および上記第２の測定工程は、光学的な検出手段を用いて行われる、請求項１に記載の分析方法。
【請求項３】
上記第１の測定工程および上記第２の測定工程で用いられる検出手段は、透過光、散乱光、蛍光、発光のいずれかを検出するものである、請求項２に記載の分析方法。
【請求項４】
上記演算工程は、上記第１の測定により得られた結果から上記試料中の上記成分群の量を示す成分群値を算出する工程を含んでいる、請求項１ないし３のいずれかに記載の分析方法。
【請求項５】
上記演算工程は、上記成分群値と上記第２の測定工程により得られた結果とを用いて上記被検出成分要素値を算出する工程を含んでいる、請求項４に記載の分析方法。
【請求項６】
上記第１の測定工程が光学的な検出手段を用いて行われるものであり、
上記演算工程は、上記第１の測定工程から得られた結果から上記第１の測定部位における吸光度を算出する工程を含んでおり、
上記成分群値を算出する工程は、上記吸光度を用いて行われる、請求項４または５に記載の分析方法。
【請求項７】
上記第２の測定工程が光学的な検出手段を用いて行われるものであり、
上記演算工程は、上記第２の測定工程から得られた結果から上記第２の測定部位における吸光度を算出する工程と、上記第２の測定部位における吸光度の変化からエレクトロフェログラムを作成する工程と、上記エレクトロフェログラムに現れる上記被検出成分要素のピークの面積値を算出する工程と、上記面積値と上記成分群値から上記被検出成分要素値を算出する工程と、含んでいる、請求項６に記載の分析方法。
【請求項８】
上記面積値を上記成分群値で割ることにより上記被検出成分要素値を算出する、請求項７に記載の分析方法。
【請求項９】
上記第１の測定部位における吸光度の変化から追加のエレクトロフェログラムを作成する工程と、を備えている、請求項７または８に記載の分析方法。
【請求項１０】
上記演算工程は、上記第１の測定部位を上記被検出成分要素が通過する時刻から、上記第２の測定部位を上記被検出成分要素が通過する時刻を推定する工程を含んでいる、請求項１ないし９に記載の分析方法。
【請求項１１】
一方の端部から、複数の成分要素からなる成分群を含有する試料が導入される分離流路と、
上記分離流路の一方の端部と他方の端部との間に電圧を印加する電圧印加手段と、
上記分離流路の第１の測定部位を通過する上記複数の成分要素を検出する第１の検出手段と、
上記分離流路の第１の測定部位と他方の端部との間に設けられた第２の測定部位を通過する上記複数の成分要素を検出する第２の検出手段と、
上記第１の検出手段で得られた結果と上記第２の検出手段で得られた結果とを用いて演算を行う演算手段と、を備えていることを特徴とする、分析装置。
【請求項１２】
上記第１の検出手段および上記第２の検出手段は、光学的に検出を行う、請求項１１に記載の分析装置。
【請求項１３】
上記第１および第２の検出手段は、透過光、散乱光、蛍光、発光のいずれかを検出するものである、請求項１２に記載の分析装置。
【請求項１４】
上記演算手段は、上記第１の検出手段により得られた結果から上記試料中の上記成分群の量を示す成分群値を算出する、請求項１１ないし１３のいずれかに記載の分析装置。
【請求項１５】
上記演算工程は、上記成分群値と上記第２の測定手段により得られた結果とを用いて上記被検出成分要素値を算出する、請求項１４に記載の分析装置。
【請求項１６】
上記第１の検出手段は、上記分離流路の上記第１の測定部位に向けて光を照射する第１の発光部と、上記第１の測定部位を透過した光を受光する第１の受光部とを備えており、
上記第２の検出手段は、上記分離流路の上記第２の測定部位に向けて光を照射する第２の発光部と、上記第２の測定部位を透過した光を受光する第２の受光部とを備えている、請求項１１ないし１５のいずれかに記載の分析装置。
【請求項１７】
上記演算手段は、上記第１の検出手段が上記被検出成分要素を検出した時刻から、上記第２の検出手段が上記被検出成分要素を検出する時刻を推定する、請求項１１ないし１６のいずれかに記載の分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−７３２００（Ｐ２０１２−７３２００Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２０１７９（Ｐ２０１０−２２０１７９）
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００１４１８９７）アークレイ株式会社 (288)
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００１４１８９７）アークレイ株式会社 (288)
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