検査数を増やせない理由に、検体の前処理工程の煩雑さ

広島大学は3月22日、新型コロナウイルス検査の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」を開発したと発表した。この研究は、同大大学院医系科学研究科細胞分子生物学研究室の田原栄俊教授、疫学・疾病制御学の田中純子教授、ウイルス学の坂口剛正教授、移植免疫学・消化器外科学の大段秀樹教授、感染症学の大毛宏喜教授らの研究グループによるもの。

画像はリリースより

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PCR検査などが実施されている。新型コロナウイルスの検査の現場では、感染性の高い鼻咽頭スワブ、唾液、血液、糞尿などを扱う場合に、臨床検査技師の感染リスク、検体からの核酸精製やPCR検査を手作業で行うことによる検査精度管理が煩雑となる点が大きな課題だった。PCR検査の機器を増やしても、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となっていた。

そこで、研究グループは、地方衛生研究所や民間衛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仕様の、検体チューブをそのまま置くだけでチューブのピックアップ、フタの開閉、唾液等の検体採取、検査チューブなどに移す作業が自動でできる機器の開発を行うことにした。

1分未満で、1つの検体を分注できる検体前処理自動機

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の部品を用いた自動機開発を試みた。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」と呼ぶが、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た。検体のトラッキングにはバーコードリーダを導入した。

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、チューブの開栓および閉栓ができるシステムも導入した。検体の分注は、自動ピペッターで、検査に必要な検体を正確に採取できるようにした。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、1つの検体を分注できる検体前処理自動機を完成させた。

さらに、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も導入して、検査のスピードとともに精度向上も実現した。株式会社アスカネット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とした。

24時間稼働で1,080検体の処理が可能

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」で処理後、米国のアジレント社のBravo分注機で、PCR反応溶液を45検体同時に分注して、約50分のPCR検査を行う。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となった。最終的に、24時間作動させた場合、1,080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た。

「今後、開発したCOVID19検体前処理機器を安全キャビネット内に設置した形での実用化を予定している。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視野に入れている」と、研究グループは述べている。（QLifePro編集部）