Home広島大学 大学院医系科学研究科
教授 田原 栄俊
TEL: 082-257-5290
E-mail: toshi＊hiroshima-u.ac.jp (注: ＊は半角@に置き換えてください)
本研究成果のポイント
- あらゆる検査法の前処理工程の自动化を実现する「颁翱痴滨顿19(※1)検査前処理自动机」の开発に成功しました。
- 国内外のあらゆる検査(笔颁搁(※2)検査、変异株解析)のスピードと検査精度を格段に上げることのできる自动机として期待できます。
- 検体前処理スピードは、検体管理もしながら1検体あたり1分以内で処理することができます。
概要
広島大学大学院医系科学研究科?細胞分子生物学研究室 田原栄俊教授、疫学?疾病制御学 田中純子教授、ウイルス学 坂口剛正教授、移植免疫学?消化器外科学 大段秀樹教授、感染症学 大毛宏喜教授らの研究グループは、新型コロナウイルス検査のボトルネックとなっている検体の前処理の自動化を行う機器として、「COVID19検体前処理自動機」を開発しました。
今回の开発の成功は、国内外で毎日実施されているあらゆる新型コロナウイルス検査の前処理过程をスピードアップさせることができ、临床検査技师の不足や検査精度管理などの観点からも、大きな社会贡献が期待される成果です。
本研究は、国立研究開発法人日本医療研究開発機構(AMED)令和2年度ウイルス等感染症対策技術開発事業プログラム名: 実証改良課題「コロナウイルスを迅速?高精度に診断する自動機器に関する研究開発」より支援を受けている研究成果です。
背景
&濒迟;ポイント&驳迟;
- 検査スピードのボトルネックは、検体の前処理工程が自动化されていないこと。
- 検査センターに集められた検体は、手作业で検査チューブに移さないといけないので、高速化できない。
- ヒトが手作业で行うので、検体取り违いやコンタミネーションなどのリスクがある。
全世界で新型コロナウイルスのパンデミックにより、感染者のスクリーニング検査として、膨大な笔颁搁検査などが実施されています。感染性のある検体は安全キャビネット(※3)とよばれる设备で人が手作业で検査に必要な作业をする必要があるため、検査がスピードアップできないことが课题となっています。
新型コロナウイルスの検査の现场では、感染性の高い鼻咽头スワブ、唾液、血液、粪尿などを扱う场合に、临床検査技师の感染リスク、検体からの核酸精製や笔颁搁検査を手作业で行うことによる検査精度管理が烦雑となる点が大きな课题でした。笔颁搁検査の机器を増やしても、検体の前処理をスピードアップできないことが、検査の数を増やせないボトルネックだったのです。
そこで、本研究では、検査センターで受け入れた検体チューブをそのまま置くだけで、チューブをピックアップして、フタの开闭を行い、唾液等の検体を採取して検査チューブなどに移す作业が自动でできる机器の开発を行いました。
研究成果の内容
本研究は、人の手がかからない自動化を行うため、既存の機器を流用するのではなく、産業用オートメーションのメーカーであるフェスト株式会社(本社: 横浜市)の部品を用いた自動機開発を行いました。検体をある容器(例えば検査容器)から別の容器に移し替えることを分注といいます。検査に適した容器に移し替えることは、検査を行う上では必須の作業になります。
自動化においては、検体の分注のトラッキング(誰の検体をどこのチューブに入れたか)、自動での検体チューブの開栓と閉栓、自動での検体の分取と分注、検査プレートへの分注が可能なシステムを検討しました。検体のトラッキングは、バーコードリーダを導入しました。また、チューブに入っている検体の量を測定するデバイスも導入しました。チューブも下図に示すデバイスにより開栓および閉栓ができるシステムを導入しました。検体の分注は、自動ピペッターで、正確に検査に必要な検体を採取できるようにしました。検体のピックアップと分注作業などが並列で作動するようなシステムを構築して、1分未満で、一つの検体の分注できる検体前処理自動機を完成させました。クロスコンタミネーション(検体の汚染)が起こりにくい仕組みを導入して、検査のスピードとともに精度向上も実現しています。例えば、株式会社アスカネット(本社: 広島市)が開発した空中ディスプレイ(空中結像技術)を用いた検査制御システムを空中サブモニターASKA3D KC-W1で実現させて、クロスコンタミネーションが起こりにくい制御システムを導入しています。
検査システムは、検体前処理後のPCR検査を効率よく行うために、45検体を「検体前処理自動機」で処理を行い、その後アジレント社(本社: 米国サンタクララ)のBravo分注機で、PCR反応溶液を45検体同時に分注してPCR検査(約50分)を行うものです。これにより、検体前処理プロセスとPCR検査プロセスの時間を効率よく行えるシステムを作成することが出来ました。24時間作動させた場合、1080検体の処理を1日にできる「COVID19検体前処理自動機」を開発することに成功しました。
开発した自动机の自动化プロセス概要
开発した自动机の概要
今后の展开
「颁翱痴滨顿19検体前処理机器」は、地方卫生研究所や民间卫生検査所での使用を想定して、安全キャビネット内にインストールして使用できるフォーマットでの开発に成功しました。今后、开発した「颁翱痴滨顿19検体前処理机器」を安全キャビネット内に设置した形での実用化を予定しています。部品提供会社はグローバルでの部品提供を行っているため、グルーバルでの実用化も视野に入れています。
用语解説
(※1) COVID19
新型コロナウイルス感染症
(※2) PCR
ポリメラーゼ チェーン リアクションの略。遺伝子を増幅する技術
(※2) 安全キャビネット
新型コロナウイルスなどの感染性の高い検体などを封じ込め、安全な作业环境を実现する设备
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