JP2002174611A - Immuno-electrode sensor - Google Patents

Immuno-electrode sensor

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JP2002174611A
JP2002174611A JP2000373891A JP2000373891A JP2002174611A JP 2002174611 A JP2002174611 A JP 2002174611A JP 2000373891 A JP2000373891 A JP 2000373891A JP 2000373891 A JP2000373891 A JP 2000373891A JP 2002174611 A JP2002174611 A JP 2002174611A
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JP
Japan
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thin film
antigen
lipid
soluble
antibody
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Application number
JP2000373891A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuyuki Nukina
康之 貫名
Hisaaki Miyaji
寿明 宮地
Masako Tamaki
昌子 玉木
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an immuno-electrode method for realizing both of the versatility of immunological method and characteristics such as sensitivity, precision, easiness, and quickness seen in the sensing of the receptor of organism and taking out an immunoreaction as an electric response. SOLUTION: A substance soluble in lipid having high resistance and capable of applying ion conductivity to the lipid is used as a label and bound to a substance to be measured. When the labeled part of the labeled substance to be measured is adsorbed in a lipid thin film (dissolved in the thin film), the resistance is reduced for imparting the ion conductivity to the lipid thin film, and this reduction in the resistance (increase in electric conductivity) is detected to measure the substance to be measured.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、化学物質の電気化
学的分析・測定に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrochemical analysis and measurement of a chemical substance.

【0002】[0002]

【従来の技術】特定物質を選択的に検出する方法には抗
体を利用した方法が多く用いられる。
2. Description of the Related Art As a method for selectively detecting a specific substance, a method using an antibody is often used.

【0003】抗体は特異的認識・結合を行う生体物質で
ある。実験動物に抗原を感作させることにより多数の物
質に対応する抗体を得ることが可能であり、汎用的に多
種類の物質に対しセンシング法を構築することが可能で
ある。抗体が特異的に抗原を認識して結合し複合体を形
成する反応は、抗原抗体反応あるいは免疫反応と呼ばれ
る。この抗原抗体反応を利用して多くのセンシング法が
開発されてきた。
[0003] Antibodies are biological substances that perform specific recognition and binding. It is possible to obtain antibodies corresponding to a large number of substances by sensitizing an experimental animal with an antigen, and it is possible to construct a sensing method for a wide variety of substances in general. A reaction in which an antibody specifically recognizes an antigen and binds to form a complex is called an antigen-antibody reaction or an immune reaction. Many sensing methods have been developed utilizing this antigen-antibody reaction.

【0004】その内の一つは、特に標識物質を用いず、
抗原抗体反応の結果生じる複合体を検出するもので、目
視で検出を行うABO血液型判定は古くから知られる例
である。他にも、複合体をゲル濾過法で分子量分画して
分析する液体クロマトグラフィーなどの検出法がある。
One of them is to use no labeling substance,
ABO blood type determination, which detects a complex resulting from an antigen-antibody reaction and performs visual detection, is an example that has been known for a long time. There are also other detection methods such as liquid chromatography in which the complex is subjected to molecular weight fractionation by gel filtration and analyzed.

【0005】しかしながら、この分野の多くのセンシン
グ法は、抗体あるいは抗原に標識(マーカー)を結合さ
せて用い、標識の検出手段との併用で利用され発展して
きた。
[0005] However, many sensing methods in this field have been developed by using a label (marker) bound to an antibody or an antigen in combination with a label detecting means.

【0006】ラジオイムノアッセイは、ラジオアイソト
ープを標識とし、放射線をシンチレーションカウンター
あるいはラジオオートグラフィーなどで検出する。
[0006] The radioimmunoassay uses a radioisotope as a label and detects radiation with a scintillation counter or radioautography.

【0007】蛍光抗体法は、蛍光物質を標識とし、蛍光
光度法、蛍光顕微鏡観察などの光学的検出を行う。
[0007] In the fluorescent antibody method, a fluorescent substance is used as a label, and optical detection such as fluorescence spectroscopy and fluorescence microscopy is performed.

【0008】酵素免疫法は、カラシ大根のパーオキシダ
ーゼを標識とし、パーオキシダーゼ反応を利用した発光
分析で検出するのが一般的である。また、この方法のバ
リエーションとして、酸化還元酵素を標識とし、酵素反
応の結果である酸化性物質あるいは還元性物質の濃度変
化を、電極電位あるいは電流滴定(電気分解)の電流と
して検出することは可能である。
In the enzyme immunoassay, generally, peroxidase of mustard radish is used as a label, and detection is carried out by luminescence analysis utilizing the peroxidase reaction. As a variation of this method, it is possible to use oxidoreductase as a label and detect changes in the concentration of oxidizing or reducing substances resulting from the enzymatic reaction as electrode potentials or currents for amperometric (electrolysis). It is.

【0009】色素・顔料などの有色物質を標識とするも
のは、光度法または目視判定などで検出される。金コロ
イドやブルーラテックス粒子などが標識として用いられ
ることが多い。これらは、濾紙などの基板上に標識抗体
などを内蔵し、その上での検液の移動を伴って抗原抗体
反応の結果生ずる複合体を分離し、同じくその上で比色
検出を行う簡易法である免疫クロマト法に利用されるこ
とが多い。
[0009] Colored substances such as pigments and pigments are detected by a photometric method or a visual judgment. Gold colloid or blue latex particles are often used as labels. These are simple methods that incorporate a labeled antibody on a substrate such as filter paper, separate the complex resulting from the antigen-antibody reaction with the movement of the test solution, and perform colorimetric detection on the complex as well. Is often used for immunochromatography.

【0010】他にも、マグネタイト粒子を標識とし、磁
性を検出するなど、標識と標識の検出法の併用にはその
組み合わせが多い。
In addition, there are many combinations of the label and the detection method of the label, such as using magnetite particles as a label and detecting magnetism.

【0011】しかしながら、これらの免疫法には、課題
も多い。
However, these immunization methods have many problems.

【0012】ラジオイムノアッセイは、放射性物質の管
理が大きな負担で、簡便な測定法にはなり得ない。
[0012] The radioimmunoassay is a heavy burden on the management of radioactive substances and cannot be a simple measurement method.

【0013】各種の光学的検出法を用いる方法は、感度
が悪い。あるいは、感度を上げるために増感を行うと、
ノイズを拾い精度が悪くなる。
The method using various optical detection methods has low sensitivity. Or, if you perform sensitization to increase the sensitivity,
Noise is picked up and the accuracy deteriorates.

【0014】また、免疫クロマト法などの簡易法は、測
定に際し煩雑な操作は必要としないが、精度と感度の問
題から、しきい値を設けた2値あるいは3値判定になら
ざるを得ない。
[0014] Simple methods such as immunochromatography do not require complicated operations for the measurement, but are inevitably performed in binary or ternary determination with a threshold value due to problems of accuracy and sensitivity. .

【0015】一方、生体内において、選択的な特定物質
の検出方法の典型的な例として、神経シナプスにおけ
る、アセチルコリンレセプターによる、神経伝達物質ア
セチルコリンの認識・応答が知られるている。
On the other hand, as a typical example of a method for selectively detecting a specific substance in a living body, recognition and response of a neurotransmitter acetylcholine by an acetylcholine receptor at a nerve synapse is known.

【0016】アセチルコリンレセプターは、脂質二重層
を貫通し、アセチルコリン認識部位を外側に向けて存在
する。アセチルコリンレセプターのアセチルコリンの認
識・結合は特異的で精度・感度が高い。アセチルコリン
を認識・結合したアセチルコリンレセプターは、コンフ
ォメーション変化により脂質二重層を貫通した、イオン
チャネルを形成する。通常、脂質二重層の内外は、イオ
ンの偏りによって電気的に分極した状態にあるが、イオ
ンチャネルを介してのイオンの移動・混合により脱分極
がおこる。この脱分極状態がパルスとして神経細胞中を
移動して、生体内の離れた部位に情報を伝達する(神経
伝達)。
The acetylcholine receptor penetrates the lipid bilayer and exists with the acetylcholine recognition site facing outward. The recognition and binding of acetylcholine of the acetylcholine receptor is specific, and has high accuracy and sensitivity. The acetylcholine receptor that recognizes and binds acetylcholine forms an ion channel that penetrates the lipid bilayer due to a conformational change. Normally, the inside and outside of the lipid bilayer are electrically polarized due to the bias of ions, but depolarization occurs due to the movement and mixing of ions through ion channels. This depolarized state moves as a pulse in a nerve cell and transmits information to a distant site in a living body (neural transmission).

【0017】この例のように、生体の検出は、精度・感
度が高く、かつ、1ステップの簡便迅速なプロセスで認
識情報が電気信号に変換されて以降の情報処理がなされ
るという点で、極めて合理性の高い検出法であると言い
得る。
As in this example, the detection of a living body has high accuracy and sensitivity, and the information processing is performed after the recognition information is converted into an electric signal by a simple and quick process of one step. This can be said to be an extremely rational detection method.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この生
体検出の生体外での検出技術は、生体からレセプターを
抽出し、これを脂質二重層上に再構築するに止まり、生
体がもつレセプターの種類に制約されて汎用的に多種類
の物質に対して同等のセンシングを行うことができな
い。
However, the in vitro detection technique of the living body detection involves only extracting the receptor from the living body and reconstructing it on a lipid bilayer, and the type of receptor that the living body has is limited. Due to the restriction, it is not possible to perform the same sensing for many kinds of substances in general.

【0019】本発明は、免疫法の汎用性と、生体のレセ
プターのセンシングに見られる、感度、精度、簡便性、
迅速性を併せ持ち、免疫反応を電気応答として取り出す
免疫電極センサーを提供することを目的とする。
The present invention relates to the versatility of the immunoassay and the sensitivity, precision, and simplicity found in the sensing of receptors in living organisms.
It is an object of the present invention to provide an immunoelectrode sensor that has both rapidity and extracts an immune response as an electrical response.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明では、イオンチャ
ネルマーカーを標識にし、抵抗検出を標識検出の検出法
として併用し、これに、抗原抗体反応の結果イオンチャ
ネルを遊離する手段を組み合わせ、被測定物である抗原
を測定する。
According to the present invention, an ion channel marker is used as a label, resistance detection is used in combination as a detection method for detecting a label, and a means for releasing an ion channel as a result of an antigen-antibody reaction is combined. The antigen, which is the test substance, is measured.

【0021】すなわち、脂溶性イオン伝導性物質で標識
した可溶性の標識抗体と、標識抗体に対応する固定化抗
原と、作用極と対極の一対の電極と、作用極表面に形成
した脂質薄膜とを有し、標識抗体と被測定液中の抗原と
の接触により生成する抗原と標識抗体との複合体を固定
化抗原に吸着させ、未反応の標識抗体を電極表面に形成
した脂質薄膜に吸着させて、標識部が脂質薄膜にイオン
伝導性を付与するために生じる抵抗の低下(電気伝導度
の上昇)を検出し、被測定物である抗原を測定する。
That is, a soluble labeled antibody labeled with a fat-soluble ion-conductive substance, an immobilized antigen corresponding to the labeled antibody, a pair of electrodes, a working electrode and a counter electrode, and a lipid thin film formed on the surface of the working electrode. The complex of the antigen and the labeled antibody generated by contacting the labeled antibody with the antigen in the liquid to be measured is adsorbed to the immobilized antigen, and the unreacted labeled antibody is adsorbed to the lipid thin film formed on the electrode surface. Then, a decrease in resistance (an increase in electrical conductivity) caused by the labeling portion imparting ionic conductivity to the lipid thin film is detected, and the antigen as the measurement object is measured.

【0022】このような標識と標識検出を併用すること
により、免疫法の汎用性と、生体のレセプターのセンシ
ングに見られる、感度、精度、簡便性、迅速性を併せ持
ち、免疫反応を電気応答として取り出す免疫電極センサ
ーが可能となる。
By using such a label in combination with the detection of the label, the versatility of the immunoassay and the sensitivity, accuracy, simplicity, and rapidity found in the sensing of a receptor in a living body are combined, and the immune response is converted into an electrical response. It becomes possible to take out an immunoelectrode sensor.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】請求項1に記載の本発明は、脂溶
性イオン伝導性物質で標識した可溶性の標識抗体と、標
識抗体に対応する固定化抗原と、作用極と対極の一対の
電極と、作用極表面に形成した脂質薄膜とを有し、標識
抗体と被測定液中の抗原との接触により生成する抗原と
標識抗体との複合体を固定化抗原に吸着させ、未反応の
標識抗体を電極表面に形成した脂質薄膜に吸着させて、
脂質薄膜の電気伝導度の変化量をもって脂溶性イオン伝
導性標識を検出し、被測定液中の抗原を検出する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION According to the present invention, there is provided a soluble labeled antibody labeled with a fat-soluble ion-conductive substance, an immobilized antigen corresponding to the labeled antibody, and a pair of electrodes, a working electrode and a counter electrode. And a lipid thin film formed on the surface of the working electrode, and a complex of the antigen and the labeled antibody generated by contacting the labeled antibody with the antigen in the liquid to be measured is adsorbed to the immobilized antigen, and unreacted labeling is performed. Absorb the antibody to the lipid thin film formed on the electrode surface,
The lipid-soluble ion-conductive label is detected based on the change in the electrical conductivity of the lipid thin film, and the antigen in the liquid to be measured is detected.

【0024】免疫法の汎用性と、生体のレセプターのセ
ンシングに見られる、感度、精度、簡便性、迅速性を併
せ持ち、免疫反応を電気応答として取り出す免疫電極セ
ンサーを与える。
An immunoelectrode sensor which has the versatility of the immunization method and the sensitivity, accuracy, simplicity, and rapidity found in the sensing of receptors in a living body and extracts an immune reaction as an electric response is provided.

【0025】請求項2に記載の本発明は、請求項1に記
載の発明の、脂溶性イオン伝導性物質が、水溶性イオン
と抱接化合物を生成する脂溶性物質、その抱接化合物、
脂溶性キレート剤、そのキレート化合物、脂溶性イオ
ン、内向けに極性基が配向し外向けに疎水基が配向する
構造をもつポリマーまたはオリゴマー、の内の少なくと
も1つである免疫電極センサーであり、標識の種類が増
える。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the fat-soluble ion-conductive substance according to the first aspect of the invention, wherein the fat-soluble ion-conductive substance forms a conjugate compound with a water-soluble ion;
A fat-soluble chelating agent, a chelate compound thereof, a fat-soluble ion, a polymer or oligomer having a structure in which a polar group is oriented inward and a hydrophobic group is oriented outward, and the immunoelectrode sensor is at least one of: More types of signs.

【0026】請求項3に記載の本発明は、請求項1に記
載の発明の脂質薄膜が、単分子膜あるいは重層膜である
測定法であり、高感度を安定して保持できる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a measuring method in which the lipid thin film according to the first aspect of the present invention is a monomolecular film or a multilayer film, and can stably maintain high sensitivity.

【0027】請求項4に記載の本発明は、請求項1に記
載の発明の脂質薄膜がイオウ原子を介して電極の金属材
料と結合する免疫電極センサーであり、脂質薄膜を容易
に作成することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an immunoelectrode sensor in which the lipid thin film according to the first aspect of the present invention is bonded to a metal material of an electrode via a sulfur atom. Can be.

【0028】請求項5に記載の本発明は、請求項1に記
載の発明の脂質薄膜表面が疎水基、非イオン性親水基、
陽イオン性解離基、陰イオン性解離基、両性イオン性解
離基の内の少なくとも1つで覆われた免疫電極センサー
であり、測定の感度、測定範囲、応答速度を制御するこ
とができ、さらに、絶縁耐性を高めることができる。
According to a fifth aspect of the present invention, the surface of the lipid thin film according to the first aspect has a hydrophobic group, a nonionic hydrophilic group,
An immunoelectrode sensor covered with at least one of a cationic dissociative group, an anionic dissociative group, and a zwitterionic dissociative group, and can control measurement sensitivity, a measurement range, and a response speed. , Insulation resistance can be improved.

【0029】請求項6に記載の本発明は、請求項1に記
載の発明の脂溶性イオン伝導性物質で標識した可溶性の
標識抗体に1価抗体を使用する免疫電極センサーであ
り、被測定物の濃度に対し直線性の良い応答を得ること
ができる。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an immunoelectrode sensor using a monovalent antibody as a soluble labeled antibody labeled with the fat-soluble ion-conductive substance according to the first aspect of the present invention. , A response with good linearity can be obtained.

【0030】請求項7に記載の本発明は、請求項1に記
載の発明の脂溶性イオン伝導性物質で標識した可溶性の
標識抗体にモノクーロナル抗体を使用する免疫電極セン
サーであり、測定のブランク値を低く抑えることができ
る。
The present invention according to claim 7 is an immunoelectrode sensor using a monocolonal antibody as a soluble labeled antibody labeled with the fat-soluble ion-conductive substance according to claim 1 of the present invention, and has a blank value for measurement. Can be kept low.

【0031】請求項8に記載の本発明は、請求項1に記
載の発明の電気伝導度測定が交流加印あるいは直流バイ
アスを加えた交流加印である免疫電極センサーであり、
電気応答を外部に取り出すことができる。
An eighth aspect of the present invention is the immunoelectrode sensor according to the first aspect of the present invention, wherein the electric conductivity measurement is an AC marking or an AC marking applied with a DC bias.
The electrical response can be taken out.

【0032】請求項9に記載の本発明は、請求項1に記
載の発明の免疫電極センサーにpH緩衝剤を内蔵するもの
で、標識抗体のイオンとしての性質を限定し、測定精度
を増すことができる。
According to a ninth aspect of the present invention, a pH buffer is incorporated in the immunoelectrode sensor according to the first aspect of the present invention. Can be.

【0033】[0033]

【実施例】(実施例1)本発明第1の実施例を図1図2
をもとに説明する。図1は本発明のセンサーの全体構成
例を示す図で、図中1は筒状の対極、2は対極1内に先
端を挿入した作用極である。6は標識抗体層でありセル
ロースパウダーに標識抗体を塗布して充填したものであ
る。3は筒状の対極1の内部に粒状の固定化抗原を充填
した固定化抗原層である。4は被測定液入り口であっ
て、抗原を含む電解質水溶液である被測定液は、ここよ
り標識抗体層に入り、固定化抗原層3を毛細管現象によ
り通過して作用極2の先端に達し、作用極と接触する。
(Embodiment 1) The first embodiment of the present invention is shown in FIGS.
It is explained based on. FIG. 1 is a diagram showing an example of the overall configuration of a sensor according to the present invention. In FIG. Reference numeral 6 denotes a labeled antibody layer formed by coating and filling a labeled antibody on cellulose powder. Reference numeral 3 denotes an immobilized antigen layer in which a cylindrical immobilized antigen is filled inside the cylindrical counter electrode 1. Reference numeral 4 denotes an inlet of the liquid to be measured, from which the liquid to be measured, which is an aqueous electrolyte solution containing the antigen, enters the labeled antibody layer, passes through the immobilized antigen layer 3 by capillary action, and reaches the tip of the working electrode 2; Contact with working electrode.

【0034】図2は、図1の内部構成を被測定液の移動
とともに説明した図で、11は被測定液12中の抗原で
本例の被測定物にあたる。被測定液12は毛細管現象に
より標識抗原層6に入る。ここには、被測定物である抗
原11に対応する抗体に、マーカーを結合させた標識抗
体17が塗布されている。このマーカー16は脂溶性イ
オン伝導性物質である。この標識抗体17は被測定液1
2に溶けて遊離状態となる。被測定液に含まれる抗原1
1は、標識抗体と抗原抗体反応で結合して抗原標識抗体
複合体18となる。
FIG. 2 is a diagram for explaining the internal structure of FIG. 1 together with the movement of the liquid to be measured. Reference numeral 11 denotes an antigen in the liquid to be measured 12, which corresponds to the object to be measured in this example. The liquid to be measured 12 enters the labeled antigen layer 6 by capillary action. Here, a labeled antibody 17 in which a marker is bound to an antibody corresponding to the antigen 11 that is the measurement object is applied. This marker 16 is a fat-soluble ion-conductive substance. This labeled antibody 17 is
2 to be free. Antigen 1 contained in the liquid to be measured
1 binds to a labeled antibody by an antigen-antibody reaction to form an antigen-labeled antibody complex 18.

【0035】このようにしてできた、抗原標識抗体複合
体18と未反応の遊離標識抗体24は、次の固定化抗原
層に入る。ここには、固定化基材13の表面に、抗原1
1と同じ抗原14が結合して、合わせて固定化抗原15
を形成している。この固定化抗原15に対して遊離標識
抗体24が抗原抗体反応により結合する。一方の抗原標
識抗体複合体18の抗体部は、既に抗原と結合してお
り、固定化抗原15と結合することができない。このた
めに、被測定液から遊離標識抗原24だけが選択的に除
去される。
The free-labeled antibody 24 thus unreacted with the antigen-labeled antibody complex 18 enters the next immobilized antigen layer. Here, the antigen 1 is placed on the surface of the immobilized substrate 13.
The same antigen 14 as in Example 1 binds to the immobilized antigen 15
Is formed. The free labeled antibody 24 binds to the immobilized antigen 15 by an antigen-antibody reaction. The antibody part of one antigen-labeled antibody complex 18 has already bound to the antigen and cannot bind to the immobilized antigen 15. Therefore, only the free labeled antigen 24 is selectively removed from the liquid to be measured.

【0036】このようにして残った抗原標識抗体複合体
が、被測定液の移動にともない作用極19に達し、作用
極19と対極20が被測定液を介して接続されることと
なる。
The remaining antigen-labeled antibody complex reaches the working electrode 19 as the liquid to be measured moves, and the working electrode 19 and the counter electrode 20 are connected via the liquid to be measured.

【0037】ここで21は19の作用極上に形成された
脂質分子22からなる脂質単分子膜であり脂質薄膜であ
る。12は、19、20の両電極の間を満たす電解質水
溶液で、本構成例の中では、固定化抗原層を通過した被
測定液である。その電解質濃度は、体液あるいは尿程度
の塩濃度を想定している。
Here, 21 is a lipid monolayer composed of lipid molecules 22 formed on 19 working electrodes, and is a lipid thin film. Reference numeral 12 denotes an aqueous electrolyte solution that fills the space between the electrodes 19 and 20, and in the present configuration example, is a liquid to be measured that has passed through the immobilized antigen layer. The electrolyte concentration is assumed to be a salt concentration of a body fluid or urine.

【0038】本例の脂質薄膜である脂質単分子膜は、面
積1平方センチメートルのもとで10の8乗オーム程度
の高い抵抗を有する。これは電解質のイオン伝導の抵抗
(通常は導電率で表される)や、電極表面の抵抗に比べ
て著しく高く、測定系全体の抵抗は近似的に脂質単分子
膜の抵抗となっている。電解質水溶液中の標識抗体と抗
原の複合体18は電解質溶液中を拡散して脂質単分子膜
に至る。この時、図2中の23のようにマーカー部は脂
質単分子膜に吸着し取り込まれて、脂質単分子膜に導電
性を付与し膜抵抗が下がる(電気伝導度が上がる)。前
述のように測定系全体の抵抗は膜抵抗であるので、抵抗
の減少分、あるいは電気伝導度の上昇分が吸着による寄
与分である。
The lipid monolayer, which is the lipid thin film of this example, has a high resistance of about 10 8 ohms under an area of 1 square centimeter. This is significantly higher than the ionic conduction resistance (usually expressed by conductivity) of the electrolyte and the resistance of the electrode surface, and the resistance of the entire measurement system is approximately the resistance of the lipid monolayer. The complex 18 of the labeled antibody and the antigen in the electrolyte aqueous solution diffuses in the electrolyte solution to reach the lipid monolayer. At this time, the marker portion is adsorbed and taken into the lipid monolayer, as shown at 23 in FIG. 2, and imparts conductivity to the lipid monolayer to lower the membrane resistance (increase the electrical conductivity). As described above, since the resistance of the entire measurement system is the film resistance, the decrease in the resistance or the increase in the electrical conductivity is the contribution due to the adsorption.

【0039】ところで、脂質単分子膜を作用極と対極と
の間に置かれた電気回路と見た場合、脂質単分子膜に取
り込まれたマーカーとマーカー、マーカーとベースの脂
質単分子膜の関係は、抵抗の並列接続回路となる。この
場合の計算処理は、電気伝導度を用いると、各部分の電
気伝導度の総和が、全膜の電気伝導度となるので計算処
理が容易である。すなわち、マーカーの取り込まれてい
ない脂質単分子膜部分を近似的に電気伝導度ゼロとし
て、取り込まれたマーカー数と電気伝導度が比例関係を
持つ。
When the lipid monolayer is regarded as an electric circuit placed between the working electrode and the counter electrode, the relationship between the marker incorporated in the lipid monolayer and the marker, and the relationship between the marker and the base lipid monolayer is considered. Is a parallel connection circuit of resistors. In the calculation process in this case, if the electric conductivity is used, the sum of the electric conductivities of the respective portions becomes the electric conductivity of all the films, so that the calculation process is easy. That is, the electrical conductivity is approximately zero for the lipid monomolecular film portion where the marker is not incorporated, and the number of the incorporated markers and the electrical conductivity have a proportional relationship.

【0040】一方、マーカーの取り込み現象は、一般的
吸着現象であり、時間に対するマーカーの吸着量の関係
は、飽和曲線を描く。このとき、平衡吸着量と吸着の初
速度が電解質溶液中のマーカー濃度(これは、複合体濃
度でもある)に比例する。従って、測定の平衡時の電気
伝導度、または、電気伝導度の接液初期の立ち上がり傾
きが被測定物質濃度に比例するのでこの関係から標識抗
体と抗原の複合体濃度を算出することができる。
On the other hand, the phenomenon of incorporation of a marker is a general adsorption phenomenon, and the relationship between the amount of adsorbed marker and the time draws a saturation curve. At this time, the equilibrium adsorption amount and the initial rate of adsorption are proportional to the marker concentration (which is also the complex concentration) in the electrolyte solution. Accordingly, since the electric conductivity at the time of measurement equilibrium or the rising slope of the electric conductivity at the initial contact with the liquid is proportional to the concentration of the substance to be measured, the concentration of the complex between the labeled antibody and the antigen can be calculated from this relationship.

【0041】また、作用極に至る抗原標識抗体複合体濃
度は、そのまま初期に被測定液にあった抗原濃度である
ので、前述の通り、測定の平衡時の電気伝導度、また
は、電気伝導度の接液初期の立ち上がり傾きがそのまま
被測定液中の抗原濃度に比例するのでこの関係から被測
定物である抗原の濃度を算出することができる。
Since the concentration of the antigen-labeled antibody complex reaching the working electrode is the same as the concentration of the antigen initially in the liquid to be measured, as described above, the electric conductivity at equilibrium of the measurement or the electric conductivity Since the rising slope at the initial stage of liquid contact is directly proportional to the antigen concentration in the liquid to be measured, the concentration of the antigen to be measured can be calculated from this relationship.

【0042】以上は、比例領域を用いた測定であり、比
例領域を用いるのが簡単である。しかし、比例領域でな
くとも、抗原濃度と応答の間に1対1の関係が成り立て
ば抗原濃度の測定は可能である。比例領域以外は、別途
検量線を作成し、検量線上の応答と抗原濃度の対応とし
て求めることができる。
The above is the measurement using the proportional area, and it is easy to use the proportional area. However, even in the non-proportional region, the antigen concentration can be measured if a one-to-one relationship is established between the antigen concentration and the response. Except for the proportional region, a calibration curve can be separately prepared and determined as the correspondence between the response on the calibration curve and the antigen concentration.

【0043】また、脂質単分子層に対する、マーカー1
個の吸着による電気伝導度の上昇は、10のマイナス8
乗ジーメンス程度あり、これは、高精度の抵抗測定で一
分子の被測定物の検出が可能であり、マーカーの検出感
度は極めて高いものであり、測定の感度は極めて高い。
Further, marker 1 for lipid monolayer
The increase in electrical conductivity due to the adsorption of individual pieces is 10 minus 8
It is about the power of Siemens, which is capable of detecting one molecule of an object by high-precision resistance measurement, has extremely high marker detection sensitivity, and has extremely high measurement sensitivity.

【0044】以上述べたように、本発明の測定法は本質
的に抵抗(電気伝導度)変化を観測して被測定物質濃度
を求めるものであり、電気分解の電流を測定する他の測
定法や電極電位を測定する他の測定法との区別は明確で
ある。しかしながら、外部電源(図1に図示せず)に対
する応答と考えるならば、一定電圧印加状態での電流値
は、電気伝導度と同義であるので、電流を観測しても良
いことになる。従って、本発明で言う電気伝導度あるい
は抵抗は、膜の抵抗変化を観測するものであればその測
定手法あるいは表示の単位系は何であっても良い。
As described above, the measuring method of the present invention essentially determines the concentration of a substance to be measured by observing a change in resistance (electric conductivity), and uses another measuring method for measuring the current of electrolysis. And other measurement methods for measuring the electrode potential are clear. However, if a response to an external power supply (not shown in FIG. 1) is considered, the current value under a constant voltage applied state is synonymous with the electric conductivity, so that the current may be observed. Accordingly, the electrical conductivity or resistance referred to in the present invention may be any measurement method or display unit system as long as the change in resistance of the film is observed.

【0045】(実施例2)本発明第2のマーカーの実施
例を、標識抗体の構造例を示す図3を用いて説明する。
図3中31は、被測定物質の抗原に対応する抗体であ
る、32はアミノ−ベンジル−15−クラウン−5残基
であり、脂溶性イオン伝導性の標識(マーカー)の一例
である。33は抗体とマーカーをつなぐ架橋剤の残基
で、原料はサクシニミディルプロピオニックマレイミド
である。この架橋剤は、抗体31が内部に有するサルフ
ォハイドリル基とマーカー32のアミノ基の2ヶ所と反
応する2価試薬である。32のマーカー部は、クラウン
化合物の1種であり、電気陰性度の高い酸素を分子を内
側に向け、その内部に大きさの定まった空間を持つ。こ
のため、この空間には、空間の大きさに適合し電気的に
陽性の化学種を取り込み易い。本例の15−クラウン−
5構造では、ナトリウムイオンを主に包接する。
Example 2 An example of the second marker of the present invention will be described with reference to FIG. 3 showing an example of the structure of a labeled antibody.
In FIG. 3, 31 is an antibody corresponding to the antigen of the substance to be measured, and 32 is an amino-benzyl-15-crown-5 residue, which is an example of a fat-soluble ion-conductive label (marker). 33 is a residue of a cross-linking agent connecting the antibody and the marker, and the raw material is succinimidylpropionic maleimide. This cross-linking agent is a bivalent reagent that reacts with the sulfohydryl group contained in the antibody 31 and the amino group of the marker 32 at two positions. The 32 marker portion is a kind of crown compound, and has oxygen having high electronegativity with molecules directed inward and having a defined space inside. For this reason, this space is adapted to the size of the space and can easily take in electrically positive chemical species. 15-crown of this example
In the five structure, sodium ions are mainly included.

【0046】一方では、クラウン化合物は外側を囲うよ
うにハイドロカーボンを向けており、この部分は疎水性
であって油に溶解しやすい。このような性質のためにク
ラウン化合物は、水溶液から移動して脂質薄膜に溶解
(吸着)して取り込まれ、脂質薄膜内にイオンを持ち込
み導電性を付与する。このイオン伝導でのイオンの移動
は、脂質薄膜が薄く、クラウン化合物の分子サイズ程度
である場合には、クラウン化合物内部の空間が、脂質薄
膜の貫通孔となって、イオンの直接通過により行われ
る。脂質薄膜が厚くなれば、イオンを抱接した抱接化合
物イオン全体が脂質薄膜内を電気泳動することにより行
われる。こちらは、脂溶性イオンによるイオン伝導と考
えることができる。従って、吸着マーカー当たりの導電
性の増加は、脂質薄膜が薄い方が大きく、感度が高い。
On the other hand, the crown compound directs the hydrocarbon so as to surround the outside, and this portion is hydrophobic and easily soluble in oil. Due to such a property, the crown compound moves from the aqueous solution, is dissolved (adsorbed) into the lipid thin film and is taken in, and brings ions into the lipid thin film to impart conductivity. When the lipid thin film is thin and is about the molecular size of the crown compound, the movement of ions in this ion conduction is performed by direct passage of ions by the space inside the crown compound becoming a through hole of the lipid thin film. . When the lipid thin film becomes thicker, the whole of the conjugate compound ions that have bound the ions are performed by electrophoresis in the lipid thin film. This can be considered as ion conduction by fat-soluble ions. Therefore, the increase in conductivity per adsorption marker is greater when the lipid thin film is thinner, and the sensitivity is high.

【0047】クラウン化合物と同様にイオンを抱接す
る、脂溶性イオン伝導性物質に、天然物で抗生物質であ
るバリノマイシンなど多種類の化合物が知られている。
これらはニュートラルイオンキャリアーあるいはイオノ
フォアなどと呼ばれ、実用上はイオン電極などに応用さ
れている。これらの化合物は、アミノベンジル−15−
クラウン−5のアミノ基のように架橋に利用できる修飾
基を導入するならば、すべて脂溶性イオン伝導性のマー
カーとして利用できる。
Many kinds of fat-soluble ion-conductive substances, such as valinomycin, which are natural and antibiotics, are known as fat-soluble ion-conductive substances which bind ions similarly to crown compounds.
These are called neutral ion carriers or ionophores, and are practically applied to ion electrodes and the like. These compounds are aminobenzyl-15-
If a modifying group that can be used for crosslinking, such as the amino group of crown-5, is introduced, it can be used as a lipophilic ion-conductive marker.

【0048】また、親水基の修飾を受けていないポルフ
ィリン化合物は脂溶性物質である。クラウン化合物と同
様に内部に空間を有する化合物であるが、内向けにアミ
ンが並ぶ点がクラウンと大きく異なる。ポルフィリン化
合物はその内部に金属陽イオンを取り込みアミンとの間
に配位結合を形成した金属キレートを形成する。この金
属キレートは脂質薄膜に取り込まれ、前述抱接化合物と
同様に脂質薄膜にイオン導電性を与える。また、ポルフ
ィリン化合物の内部に向かって並ぶアミンは、陽イオン
性の解離基であって、ポルフィリン化合物自身は脂溶性
のイオン性物質である。このため、前述の抱接イオンと
同様に、脂溶性イオンによるイオン伝導性を脂質薄膜に
あたえる。ポルフィリン化合物は架橋に利用できる修飾
基を導入するならば、脂溶性イオン伝導性のマーカーと
して利用できる。
A porphyrin compound having no hydrophilic group modification is a fat-soluble substance. It is a compound having a space inside like a crown compound, but is different from a crown in that amines are lined inward. The porphyrin compound incorporates a metal cation therein to form a metal chelate which forms a coordination bond with an amine. This metal chelate is taken into the lipid thin film and imparts ionic conductivity to the lipid thin film in the same manner as the above-mentioned conjugated compound. In addition, the amines arranged toward the inside of the porphyrin compound are cationic dissociation groups, and the porphyrin compound itself is a fat-soluble ionic substance. For this reason, the ionic conductivity by fat-soluble ions is given to a lipid thin film similarly to the above-mentioned inclusion ion. The porphyrin compound can be used as a fat-soluble ion-conductive marker if a modifying group that can be used for crosslinking is introduced.

【0049】ポルフィリンと類似の構造を持ち、ポルフ
ィリンと同様のイオン伝導性を与える物質にフタロシア
ニンがある。また、脂溶性イオンとして脂質薄膜にイオ
ン伝導性を与える物質として、長鎖のアルキル基を有す
るアミン類がある。また、金属キレートを作り、これが
脂質薄膜に吸着してイオン伝導性を示す物質には、多く
の疎水性のキレート剤が市販されている。これらはいず
れも架橋に利用できる修飾基を導入するならば、すべて
脂溶性イオン伝導性のマーカーとして利用できる。
Phthalocyanine is a substance having a structure similar to that of porphyrin and giving the same ionic conductivity as porphyrin. In addition, amines having a long-chain alkyl group are substances that impart ionic conductivity to lipid thin films as fat-soluble ions. In addition, many hydrophobic chelating agents are commercially available as a substance that forms a metal chelate and adsorbs on a lipid thin film to exhibit ion conductivity. Any of these can be used as a lipophilic ion-conductive marker if a modifying group that can be used for crosslinking is introduced.

【0050】また、アミノ酸であるL−アラニンがペプ
チド結合(アマイド結合)したポリマーあるいはオリゴ
マーはペプチド主鎖の極性基間の水素結合のために、ヘ
リックス構造をとり、螺旋状の主鎖の極性基を内に配向
し、これを疎水基であるハイドロカーボン側鎖が取り囲
む立体構造をとなる。結果、親水部を中心に周囲を疎水
基が取り囲んだ筒状構造ができる。この筒状物質は外側
を覆う疎水基のために脂溶性で、脂質薄膜に取り込ま
れ、親水部がイオンの貫通孔として働き、脂質薄膜にイ
オン伝導性を与える。この時、イオン伝導に関与するイ
オン種はサイズが小さく移動の容易な水素イオンが中心
である。このポリマーまたはオリゴマーを用いて標識抗
原を作るための架橋反応は、N末端のアミノ基に対して
行うことができる。
A polymer or oligomer in which L-alanine, which is an amino acid, is a peptide bond (amide bond) has a helical structure due to hydrogen bonding between polar groups of the peptide main chain, and has a helical main chain polar group. Are oriented inward, and a three-dimensional structure is surrounded by hydrocarbon side chains which are hydrophobic groups. As a result, a cylindrical structure is formed in which the periphery is surrounded by a hydrophobic group around the hydrophilic portion. This tubular substance is fat-soluble due to the hydrophobic group covering the outside, is taken into the lipid thin film, and the hydrophilic portion functions as a through-hole for ions, giving ionic conductivity to the lipid thin film. At this time, the ionic species involved in ionic conduction are mainly hydrogen ions which are small in size and easy to move. A cross-linking reaction for producing a labeled antigen using the polymer or oligomer can be performed on the N-terminal amino group.

【0051】以上のように、本実施例によれば、脂溶性
イオン伝導性物質を、水溶性イオンと抱接化合物を生成
する脂溶性物質、その抱接化合物、脂溶性キレート剤、
そのキレート化合物、脂溶性イオン、内向けに極性基が
配向し外向けに疎水基が配向する構造をもつポリマーま
たはオリゴマー、の内の少なくとも1つにすることによ
り、標識の種類を増やすことができる。
As described above, according to the present embodiment, a fat-soluble ion-conductive substance is converted into a fat-soluble substance that forms a conjugate compound with a water-soluble ion, the conjugate compound, a liposoluble chelating agent,
By using at least one of the chelate compound, the fat-soluble ion, and a polymer or oligomer having a structure in which a polar group is oriented inward and a hydrophobic group is oriented outward, the type of label can be increased. .

【0052】(実施例3)本発明第3の脂質薄膜の実施
例を、脂質薄膜の構造を示す図4をもとに説明する。図
4中の51は金属銅の電極である。52は脂質分子であ
って、これが銅表面を覆って単分子膜をなしており、5
1の金属銅の電極と合わせて作用極をなしている。本例
の脂質分子原料は6−アミノ−メルカプトヘキサンであ
る。脂質分子と銅とは、イオウ原子53を介して結合す
る。55は末端の修飾基であるアミノ基である。54は
ハイドロカーボン鎖であって、この層は疎水性で脂質薄
膜の高抵抗の主体である。本例の単分子膜は、脂質薄膜
としては究極の薄さを持ち、かつ均一な厚みをもつ。前
述したごとく、脂質薄膜は薄い方が高感度である。しか
も、均一であってどの部位でも等しい感度を出し得るの
で、安定した高感度が得られる。ハイドロカーボン鎖長
の影響は、鎖長が長くなるほど、感度が下がるが、C1
8程度までは影響は小さい。一方、測定時に電圧を印加
した場合、過剰な印加にたいしマーカーがないハイドロ
カーボン層をイオンが貫通して絶縁破壊が起こるが、絶
縁耐性はハイドロカーボン鎖長が長い方が高く有利であ
る。
Example 3 An example of the third lipid thin film of the present invention will be described with reference to FIG. 4 showing the structure of the lipid thin film. Reference numeral 51 in FIG. 4 denotes a metal copper electrode. 52 is a lipid molecule, which forms a monolayer covering the copper surface,
A working electrode is formed in combination with the metal copper electrode. The raw material for lipid molecules in this example is 6-amino-mercaptohexane. The lipid molecule and copper bind via the sulfur atom 53. 55 is an amino group which is a terminal modifying group. Numeral 54 denotes a hydrocarbon chain, and this layer is a hydrophobic substance and is a main constituent of the lipid film with high resistance. The monomolecular film of this example has the ultimate thinness as a lipid thin film and has a uniform thickness. As described above, the thinner the lipid film, the higher the sensitivity. In addition, since uniform sensitivity can be obtained at any part, stable high sensitivity can be obtained. The effect of the hydrocarbon chain length is such that the longer the chain length, the lower the sensitivity.
The effect is small up to about 8. On the other hand, when a voltage is applied at the time of measurement, an ion is penetrated through a hydrocarbon layer without a marker for excessive application, and dielectric breakdown occurs. However, the insulation resistance is advantageously higher when the hydrocarbon chain length is longer.

【0053】末端修飾基は修飾基の種類により、特徴あ
る挙動を示す。これについては後述する。
The terminal modifying group exhibits a characteristic behavior depending on the type of the modifying group. This will be described later.

【0054】また、末端修飾基がメチル基である単分子
膜に、長鎖のハイドロカーボンをもつカルボン酸(これ
は高級脂肪酸とよばれる)あるいは長鎖のハイドロカー
ボンを持つ1から4級アミンを水中で作用させると、長
鎖のハイドロカーボンが単分子層に向けて配向し、カル
ボキシル基あるいはアミン基が水に向けて配向し、容易
に2重層の脂質膜が得られる。この2分子膜の脂質薄膜
は、単分子膜と同様に均一であり、単分子膜に次いで感
度が高く、単分子膜以上に絶縁耐性が高い、好ましいも
のである。
A carboxylic acid having a long-chain hydrocarbon (this is called a higher fatty acid) or a primary to quaternary amine having a long-chain hydrocarbon is added to a monomolecular film having a methyl group as a terminal modifying group. When acted in water, long-chain hydrocarbons are oriented toward a monomolecular layer, and carboxyl groups or amine groups are oriented toward water, so that a double-layer lipid membrane can be easily obtained. This bilayer lipid thin film is uniform, similar to a monolayer, has the second highest sensitivity next to a monolayer, and has a higher insulation resistance than a monolayer.

【0055】また、2分子膜などの重層膜はLB膜(ラ
ングミュア・ブロジェット膜)を電極上に作成すること
によってもできる。
A multilayer film such as a bimolecular film can also be formed by forming an LB film (Langmuir-Blodgett film) on the electrode.

【0056】以上のように、本実施例によれば、脂質薄
膜を、単分子膜あるいは重層膜にすることにより、高感
度を安定して保持することができる。
As described above, according to the present embodiment, high sensitivity can be stably maintained by using a lipid thin film as a monomolecular film or a multilayer film.

【0057】(実施例4)本発明第4の脂質薄膜の実施
例を、前出図4をもとに説明する。図4中の53はイオ
ウ原子であり、その原料であった6−アミノ−メルカプ
トヘキサンではチオハイドリル基として存在していたも
のである。チオハイドリル基は銀、銅、鉄、タングステ
ンなどの多くの金属に作用して容易に結合する。その結
合が、図4中の53に示すイオウ原子を介しての電極金
属との結合である。このように、チオハイドリル基を有
するハイドロカーボンは金属電極上に容易に脂質単分子
膜を形成することができる。そのようにしてできた単分
子膜は自己組織化単分子膜と呼ばれる。本発明は、これ
を応用したものであって、容易に均質高感度な作用極を
作成することができる。
Example 4 An example of the fourth lipid thin film of the present invention will be described with reference to FIG. Numeral 53 in FIG. 4 denotes a sulfur atom, which was present as a thiohydryl group in 6-amino-mercaptohexane as a raw material. Thiohydryl groups act on many metals, such as silver, copper, iron, and tungsten, and readily bind. The bond is the bond with the electrode metal via the sulfur atom indicated by 53 in FIG. As described above, the hydrocarbon having a thiohydryl group can easily form a lipid monolayer on the metal electrode. The monolayer thus formed is called a self-assembled monolayer. The present invention is an application of this, and a homogeneous and highly sensitive working electrode can be easily produced.

【0058】同様の自己組織化単分子膜を生成するもの
に、トリアジン環に2つのチオハイドリル基を導入した
トリアジチオール基を有する長鎖のハイドロカーボンが
知られる。この場合も、トリアジチオールのチオハイド
リル基が金属との結合を行い、単純なチオハイドリル基
のみの結合と同様な、均一で高感度の脂質薄膜を有する
作用極ができる。
A long-chain hydrocarbon having a triazithiol group in which two thiohydryl groups are introduced into a triazine ring is known as one that produces a similar self-assembled monolayer. Also in this case, the thiohydryl group of the tridithiol forms a bond with the metal, and a working electrode having a uniform and highly sensitive lipid thin film can be obtained as in the case of the bond of only a simple thiohydryl group.

【0059】(実施例5)本発明第5の脂質薄膜の実施
例を、前出図4と図3を用いて説明する。図4中の55
は、脂質単分子膜の末端修飾基であるアミノ基である。
アミノ基は陽イオン性の解離基であり、電解質溶液(被
測定液)中の陰イオンを吸着してイオン対を作る。一
方、図3に示した標識抗体中の抗体31は、タンパクで
あり、複数の陽イオン(主にアミノ基)と陰イオン(主
にカルボキシル基)とを有する両性電解質である。抗体
全体としては、陽イオンが陰イオンにたいして過剰にあ
るものから、陰イオンが陽イオンに対して過剰にあるも
のまで、種々ある。両性電解質の解離した陰イオンの電
荷と陽イオンの電荷が等しくなるpHは等電点と呼ばれ陽
イオンと陰イオンのバランスを示す値として、抗体など
のタンパクを区別する性質の一つとなっている。抗体を
溶解する電解質pHが等電点よりも高い場合、抗体は全体
として陰イオンとして振る舞い、電解質pHが等電点より
も低い場合は、陽イオンとして振る舞う。
(Embodiment 5) An embodiment of the fifth lipid thin film of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 3. 55 in FIG.
Is an amino group that is a terminal modifying group of a lipid monolayer.
The amino group is a cationic dissociating group, and forms an ion pair by adsorbing an anion in an electrolyte solution (measurement liquid). On the other hand, the antibody 31 in the labeled antibody shown in FIG. 3 is a protein and is an amphoteric electrolyte having a plurality of cations (mainly amino groups) and anions (mainly carboxyl groups). Whole antibodies range from cations in excess of anions to anions in excess of cations. The pH at which the charge of the dissociated anion and the charge of the cation of the amphoteric electrolyte are equal is called the isoelectric point, and is a value that indicates the balance between the cation and the anion, and is one of the properties that distinguish proteins such as antibodies. I have. When the pH of the electrolyte in which the antibody is dissolved is higher than the isoelectric point, the antibody behaves as an anion as a whole, and when the pH of the electrolyte is lower than the isoelectric point, it behaves as a cation.

【0060】このため、電解質溶液よりも小さな等電点
を持つ抗体を用いる標識抗体は、図4の脂質薄膜表面の
アミノ基に吸着吸着して、脂質薄膜表面に標識抗体が濃
縮されることとなる。この濃縮状態から脂溶性イオン導
電性物質であるマーカー部33が、さらに54のハイド
ロカーボン層に取り込まれる。このためにマーカー部の
平衡吸着量が大きく、かつ吸着速度が大きくなる。平衡
吸着量の増大に伴い、測定できるマーカーの測定範囲が
大きくなる。また、吸着速度の増加にともない、測定の
応答速度が大きくなる。
Therefore, the labeled antibody using an antibody having an isoelectric point smaller than that of the electrolyte solution is adsorbed and adsorbed on the amino group on the surface of the lipid thin film in FIG. 4, and the labeled antibody is concentrated on the surface of the lipid thin film. Become. From this concentrated state, the marker portion 33, which is a fat-soluble ion-conductive substance, is further taken into the 54 hydrocarbon layer. For this reason, the equilibrium adsorption amount of the marker portion is large, and the adsorption speed is high. As the equilibrium adsorption amount increases, the measurable marker measurement range increases. In addition, the response speed of the measurement increases as the adsorption speed increases.

【0061】同じことが、標識抗体の等電点が電解質溶
液のpHより大きく、脂質薄膜の表面をカルボキシル基な
どの陰イオン性の解離基で覆った時にも起こる。すなわ
ち、標識抗原と脂質薄膜表面の解離基が逆符号である場
合は、平衡吸着量の増大と吸着速度の増大が起こる。
The same occurs when the isoelectric point of the labeled antibody is higher than the pH of the electrolyte solution and the surface of the lipid thin film is covered with an anionic dissociating group such as a carboxyl group. That is, when the dissociated groups on the surface of the lipid thin film and the labeled antigen have opposite signs, the equilibrium adsorption amount and the adsorption speed increase.

【0062】また、標識抗原と脂質薄膜表面の解離基が
同符号である場合には、標識抗原は脂質薄膜表面に近づ
きにくくなり、そのためにマーカー部の平衡吸着量は小
さくなり、吸着速度も小さくなる。
When the labeled antigen and the dissociating group on the surface of the lipid thin film have the same sign, the labeled antigen becomes difficult to approach the surface of the lipid thin film, so that the equilibrium adsorption amount of the marker portion and the adsorption speed are reduced. Become.

【0063】また、脂質薄膜表面が、水酸基、フォルム
アマイド基などの非イオン性の極性の大きな親水基で覆
われた場合と、疎水基のメチル基であった場合とでは、
平衡吸着量に大きな差は無いが、吸着速度は親水基を用
いた方が速い。脂質表面が親水基で覆われた場合、被測
定液中の水分子との間に水素結合ができ、その分脂質薄
膜界面での水分子間の水素結合が減少する。このため水
分子との間に水素結合を作らない疎水基の場合に比べ、
界面張力が小さくなり、小さな力で界面を破ってマーカ
ーが脂質薄膜のハイドロカーボンの疎水層に侵入できる
からである。
The case where the surface of the lipid thin film is covered with a hydrophilic group having a large nonionic polarity such as a hydroxyl group and a formamide group and the case where the surface of the lipid thin film is a methyl group of a hydrophobic group are as follows:
Although there is no significant difference in the equilibrium adsorption amount, the adsorption speed is faster when the hydrophilic group is used. When the lipid surface is covered with a hydrophilic group, hydrogen bonds are formed with water molecules in the liquid to be measured, and the hydrogen bonds between water molecules at the lipid thin film interface are reduced accordingly. For this reason, compared to the case of a hydrophobic group that does not form a hydrogen bond with a water molecule,
This is because the interfacial tension decreases and the marker can break into the interface with a small force and penetrate into the hydrophobic layer of the hydrocarbon of the lipid thin film.

【0064】また、脂質薄膜表面が前述のホスファチジ
ルコリンやホスファチジルエタノールアミンなどのリン
脂質のように、アミンの陽イオン性解離基とリン酸エス
テルなどの陰イオン性解離基の両者をもつ両性イオン性
電解質で覆われた場合、脂質薄膜表面にリン酸エステル
などの陰イオン層とアミンの陽イオン層が重層された脂
質薄膜の表面構造ができる。この陽イオン層は陽イオン
を排斥し、陰イオン層は陰イオンを排斥する。このた
め、この重層構造を通して陽イオンが通過することも、
陰イオンが通過することも阻止するので、脂質薄膜の抵
抗が上昇し、さらにイオンが脂質薄膜を貫通して移動す
るために起こる、絶縁破壊に対しても強くなる。
Further, like the above-mentioned phospholipids such as phosphatidylcholine and phosphatidylethanolamine, the surface of the lipid thin film has a zwitterionic electrolyte having both a cationic dissociating group of an amine and an anionic dissociating group such as a phosphate ester. When it is covered with, the surface structure of the lipid thin film in which an anion layer such as a phosphate ester and a cation layer of an amine are layered on the surface of the lipid thin film is formed. The cation layer rejects cations and the anion layer rejects anions. For this reason, cations can pass through this multilayer structure,
It also blocks the passage of anions, thus increasing the resistance of the lipid film and making it more resistant to breakdown, which occurs as ions move through the lipid film.

【0065】以上のように、脂質薄膜の表面基は、平衡
吸着量、吸着速度をに関係し、抗原の測定範囲、応答速
度をコントロールでき、また脂質薄膜の抵抗に関与し、
絶縁耐性を高めることができる。
As described above, the surface group of the lipid thin film relates to the equilibrium adsorption amount and the adsorption speed, can control the measurement range of the antigen, the response speed, and is involved in the resistance of the lipid thin film.
The insulation resistance can be increased.

【0066】(実施例6)本発明第6の抗体の実施例を
図3の標識抗体の構成例、図6の1価抗体の作成例およ
び前述図2の構成例を示す図をもとに説明する。図3中
の31は被測定物の抗原に対応する抗体である。抗体
は、図6aに示すように、2本の長いH鎖71と2本の
短いL鎖72の4本のタンパク鎖がジサルファイド結合
でつながれた4量体である。図6aは、その一次構造を
模式化したものであり、H鎖L鎖がジサルファイド結合
で結合した平行鎖部分が、さらに立体的な高次構造をと
って、抗原抗体反応の特異的認識結合を行う。従って、
抗体は必然的に2価であり、2個の抗原と結合すること
ができる。
(Example 6) An example of the sixth antibody of the present invention will be described with reference to the structural example of the labeled antibody of FIG. 3, the preparation example of the monovalent antibody of FIG. 6, and the structural example of FIG. explain. Reference numeral 31 in FIG. 3 denotes an antibody corresponding to the antigen of the test object. The antibody is a tetramer in which four protein chains, two long H chains 71 and two short L chains 72, are connected by a disulfide bond, as shown in FIG. 6a. FIG. 6a schematically shows the primary structure, in which the parallel chain portion in which the H chain and the L chain are linked by disulfide bonds has a more three-dimensional higher-order structure, and has a specific recognition binding in the antigen-antibody reaction. I do. Therefore,
Antibodies are necessarily divalent and can bind to two antigens.

【0067】ところが、抗体が二価であるために、標識
抗体に1個の抗原が結合し、もう一価が結合能力を温存
した、抗原標識抗体の一価複合体が生成する。この一価
複合体は固定化抗原に対する結合能力を持ち固定化抗原
と結合して除去され、作用極に届くことがない。従っ
て、電気伝導度測定に応答することもなく、測定にかか
らない。
However, since the antibody is bivalent, one antigen binds to the labeled antibody, and a monovalent complex of the antigen-labeled antibody is formed, the other of which preserves the binding ability. This monovalent complex has a binding ability to the immobilized antigen, is bound to the immobilized antigen, is removed, and does not reach the working electrode. Therefore, it does not respond to the electrical conductivity measurement and does not start the measurement.

【0068】この問題は一価抗体を使用することにより
解決する。一価抗体を使った標識抗体は、1個の抗原と
結合すれば、固定化抗原と結合することができなくなる
ので、固定化抗原で除去されることなく作用極に届き、
電気伝導度測定にかかる。
This problem is solved by using a monovalent antibody. If a labeled antibody using a monovalent antibody binds to one antigen, it will not be able to bind to the immobilized antigen, so it will reach the working electrode without being removed by the immobilized antigen,
Starts electrical conductivity measurement.

【0069】1価抗体は、図6の例に示すように、ブタ
のペプシンなどのプロテアーゼを作用させて、抗原抗体
反応に関与しないH鎖の一部分を切除し(図6b)、さ
らに2−メルカプトエチルアミンなどの還元剤を作用さ
せて、ジサルファイド結合を開列させて、得ることがで
きる(図6c)。また、このようにしてできた1価抗体
は抗原抗体反応に関与しないスルホハイドリル基が露出
することになり、このスルホハイドリル基を2価架橋剤
で架橋して標識抗体を得る方法は、ヒンジ法と呼ばれ、
抗体の力価の減少の無い標識方法として、本発明にも有
用である。
As shown in the example of FIG. 6, the monovalent antibody is subjected to the action of a protease such as porcine pepsin to excise a part of the H chain which is not involved in the antigen-antibody reaction (FIG. 6b). It can be obtained by opening a disulfide bond by the action of a reducing agent such as ethylamine (FIG. 6c). Further, the monovalent antibody thus produced exposes a sulfohydryl group not involved in the antigen-antibody reaction, and a method for cross-linking this sulfohydryl group with a divalent crosslinker to obtain a labeled antibody is as follows. Called the hinge method,
It is also useful in the present invention as a labeling method without a decrease in antibody titer.

【0070】(実施例7)本発明第7のモノクロナール
抗体の実施例を説明する。
Example 7 An example of the seventh monoclonal antibody of the present invention will be described.

【0071】ラット、マウス、ウサギ、ヤギ、ウシなど
の実験動物に抗原を感作させることにより、抗原に対応
する多種類の抗体が血漿中に生産される。実験動物の体
内では、抗体を生産する免疫細胞は、1細胞1抗体であ
って、多数の免疫細胞が同一の抗原に対する、別の抗体
を生産することにより抗体の多様性ができる。このよう
な抗体はポリクロナール抗体と呼ばれる。これに対し、
一つの免疫細胞のみを取り出し、骨髄腫細胞との細胞融
合などで不死化(あるいは幼若化)した細胞は、ただ1
種の抗体を作る。この抗体は、モノクロナール抗体と呼
ばれる。
By sensitizing experimental animals such as rats, mice, rabbits, goats, and cows with antigens, various antibodies corresponding to the antigens are produced in plasma. In the body of a laboratory animal, the number of immune cells that produce antibodies is one antibody per cell, and a large number of immune cells produce different antibodies against the same antigen, thereby increasing antibody diversity. Such antibodies are called polyclonal antibodies. In contrast,
Only one immune cell is removed and immortalized (or immature) by cell fusion with myeloma cells, etc.
Make seed antibodies. This antibody is called a monoclonal antibody.

【0072】ポリクロナール抗体は、同一抗原内の、別
個の認識位置を認識して結合する多数の抗体の混合物で
ある。多数の抗体の中には、固定化抗原の固定化基材と
抗原との結合部に認識位置を持つ抗体が存在する。この
ような抗体でできた遊離の標識抗体は、固定化抗原で除
去することができない。そのため、この標識抗体は作用
極に達し脂質薄膜に吸着して、電気伝導度を上げること
になる。すなわち、ポリクロナール抗体を用いると、電
気伝導度測定のブランク値が高くなるのである。
A polyclonal antibody is a mixture of multiple antibodies that recognize and bind to distinct recognition sites within the same antigen. Among many antibodies, there are antibodies having a recognition position at a binding portion between the antigen and the immobilized substrate of the immobilized antigen. Free labeled antibodies made with such antibodies cannot be removed with the immobilized antigen. Therefore, this labeled antibody reaches the working electrode and is adsorbed on the lipid thin film, thereby increasing the electric conductivity. That is, when a polyclonal antibody is used, the blank value of the electric conductivity measurement increases.

【0073】これに対し、モノクロナール抗体は、均一
な抗体であるために、電気伝導度測定のブランク値は高
くならない。
On the other hand, since the monoclonal antibody is a uniform antibody, the blank value in the electric conductivity measurement does not increase.

【0074】(実施例8)本発明第8の電気伝導度測定
の実施例について図1および図2をもとに説明する。図
2では電極は脂質薄膜を挟むように設置されるが、脂質
薄膜が一方の電極に密着設置されて作用極19を作って
いる。
(Embodiment 8) An eighth embodiment of the present invention for measuring electric conductivity will be described with reference to FIGS. In FIG. 2, the electrodes are provided so as to sandwich the lipid thin film. The lipid thin film is closely attached to one of the electrodes to form the working electrode 19.

【0075】抵抗を測定するには、脂質薄膜の両側に電
位差を付ける。これは、外部電源(図示せず)より図1
の5の電極端子を経て一対の電極を介して行い、電圧に
たいする電流の応答から抵抗を求める。また、ホイート
ストンブリッジ回路の抵抗の一つに替えて、電極端子5
を介して、電極・電解質水溶液・脂質薄膜からなる図1
の構成の回路を用い、ブリッジ回路の平衡条件から既知
抵抗との比として求めることもできる。
To measure the resistance, a potential difference is applied to both sides of the lipid thin film. This is shown in FIG. 1 from an external power supply (not shown).
The measurement is performed through a pair of electrodes via the electrode terminal 5 and the resistance is obtained from the response of the current to the voltage. Instead of one of the resistors of the Wheatstone bridge circuit, the electrode terminal 5
Fig. 1 consisting of electrodes, electrolyte aqueous solution, and lipid thin film
Can be obtained as a ratio with a known resistance from the equilibrium condition of the bridge circuit.

【0076】しかしながら、外部電源が直流電圧の加印
である場合には、イオンの移動に従って、化学ポテンシ
ャルが変化して逆電位が発生し、外部電源の電位が短時
間の内に経時的に相殺されて、脂質薄膜の抵抗変化を計
りにくい。また、化学ポテンシャル差を電源とする場合
も、イオンの移動の結果、化学ポテンシャル差が経時的
に減少するので同様である。
However, if the external power supply is a DC voltage applied, the chemical potential changes and a reverse potential is generated in accordance with the movement of the ions, and the potential of the external power supply cancels out over time within a short time. Therefore, it is difficult to measure the change in resistance of the lipid thin film. The same applies to the case where the chemical potential difference is used as a power source, because the chemical potential difference decreases with time as a result of the movement of ions.

【0077】その対策として、外部電源から、脂質薄膜
を挟む1対の電極に対し、交流電圧を加印して抵抗を求
める。なぜなら、交流では、化学ポテンシャルの変化を
伴わずに抵抗測定を行うことができるからである。この
場合の用語は、交流によるものであるから、抵抗は、イ
ンピーダンスであり、電気伝導度はアドミッタンスと読
み替える。
As a countermeasure, the resistance is obtained by applying an AC voltage to a pair of electrodes sandwiching the lipid thin film from an external power supply. This is because the alternating current allows the resistance measurement to be performed without changing the chemical potential. Since the term in this case is based on alternating current, resistance is impedance and electric conductivity is read as admittance.

【0078】一方、このようなインピーダンス測定で
は、外部電源の交流に、電気分解が起こらない程度の直
流バイアス電圧を加えると、実施例5で述べた両性電解
質イオンである標識抗体の解離基に対し一定方向への電
気泳動の駆動力がかかる。その結果、標識抗体の等電点
が電解質溶液のpHよりも小さい場合には、標識抗体は陽
極側へ移動する。陽極が作用極である場合は、マーカー
が脂質薄膜に取り込まれるため、マーカーの脂質薄膜に
たいする吸着が加速されて応答が速くなり、また、マー
カーの脂質薄膜に対する平衡吸着量が増して、感度が上
がる。逆に、陰極が作用極である場合には、マーカーが
脂質薄膜から遠ざかるため、マーカーの脂質薄膜にたい
する吸着が阻害されて応答が遅くなり、また、マーカー
の脂質薄膜に対する平衡吸着量が減少して、感度が下が
る。
On the other hand, in such impedance measurement, when a DC bias voltage that does not cause electrolysis is applied to the alternating current of the external power supply, the dissociation groups of the labeled antibody, which is an amphoteric electrolyte ion, described in Example 5 are removed. A driving force for electrophoresis in a certain direction is applied. As a result, when the isoelectric point of the labeled antibody is lower than the pH of the electrolyte solution, the labeled antibody moves to the anode side. When the anode is the working electrode, the marker is incorporated into the lipid thin film, so that the adsorption of the marker to the lipid thin film is accelerated and the response is accelerated, and the equilibrium adsorption amount of the marker to the lipid thin film is increased, thereby increasing the sensitivity. . Conversely, when the cathode is the working electrode, the marker moves away from the lipid thin film, so that the adsorption of the marker to the lipid thin film is inhibited and the response becomes slow, and the equilibrium adsorption amount of the marker to the lipid thin film decreases. , The sensitivity decreases.

【0079】また、標識抗体の等電点が電解質溶液のpH
よりも大きい場合には、標識抗体は陰極側へ移動する。
陰極が作用極である場合は、マーカーが脂質薄膜に取り
込まれるため、マーカーの脂質薄膜にたいする吸着が加
速されて応答が速くなり、また、マーカーの脂質薄膜に
対する平衡吸着量が増して、感度が上がる。逆に、陽極
が作用極である場合には、マーカーが脂質薄膜から遠ざ
かるため、マーカーの脂質薄膜にたいする吸着が阻害さ
れて応答が遅くなり、また、マーカーの脂質薄膜に対す
る平衡吸着量が減少して、感度が下がる。
Also, the isoelectric point of the labeled antibody is determined by the pH of the electrolyte solution.
If it is larger, the labeled antibody moves to the cathode side.
When the cathode is the working electrode, the marker is incorporated into the lipid thin film, so that the adsorption of the marker to the lipid thin film is accelerated and the response is accelerated, and the equilibrium adsorption amount of the marker to the lipid thin film is increased, thereby increasing the sensitivity. . Conversely, when the anode is the working electrode, the marker moves away from the lipid thin film, which inhibits the adsorption of the marker to the lipid thin film, slows down the response, and reduces the equilibrium adsorption amount of the marker to the lipid thin film. , The sensitivity decreases.

【0080】なお、電気分解が起こらない程度の直流バ
イアス電圧は、特に酸化性物質や還元性物質が存在しな
い場合、交流の最大電圧を加えた合計で、水の水酸イオ
ン、水素イオンへの解離の理論電位である0.83ボル
ト未満である。また、電気分解を起こさない限り、この
バイアス電圧では、持続的電気泳動はできず、そのた
め、微量の標識抗原に対してのみ感度を増す、あるいは
減ずる方法となる。
The DC bias voltage at which electrolysis does not occur, particularly when no oxidizing substance or reducing substance is present, is the sum of the maximum AC voltage and the water bias to hydroxyl ions and hydrogen ions. It is less than the theoretical potential of dissociation of 0.83 volts. In addition, unless electrolysis occurs, continuous electrophoresis cannot be performed at this bias voltage. Therefore, a method for increasing or decreasing the sensitivity only to a trace amount of labeled antigen is used.

【0081】(実施例9)本発明第9のpH緩衝剤の実施
例を内蔵例を示す図7をもとに説明する。図中1は筒状
の対極、2は対極1内に先端を挿入した作用極である。
3は筒状の対極1の内部に粒状の固定化抗原を充填した
固定化抗原層、6は標識抗体層である。81は一定のpH
値に平衡化された弱酸性イオン交換体のカルボキシメチ
ルセルローズからなるpH緩衝剤層であり、4は被測定液
入り口であって、抗原を含む電解質水溶液である被測定
液は、ここより毛細管現象によりpH緩衝剤層に入り、pH
が調整された後、固定化抗原層3を毛細管現象により通
過して作用極2の先端に達し、作用極と接触する。
(Embodiment 9) An embodiment of the ninth pH buffer according to the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, reference numeral 1 denotes a cylindrical counter electrode, and reference numeral 2 denotes a working electrode having a tip inserted into the counter electrode 1.
Reference numeral 3 denotes an immobilized antigen layer in which a granular immobilized antigen is filled in a cylindrical counter electrode 1, and 6 denotes a labeled antibody layer. 81 is constant pH
PH buffer layer consisting of carboxymethyl cellulose, a weakly acidic ion exchanger equilibrated to the value, 4 is the inlet of the liquid to be measured, and the liquid to be measured, which is an aqueous electrolyte solution containing the antigen, has a capillary effect. Into the pH buffer layer by pH
Is adjusted, it passes through the immobilized antigen layer 3 by capillary action, reaches the tip of the working electrode 2, and comes into contact with the working electrode.

【0082】カルボキシメチルセルロースイオン交換体
は、繊維状のセルロースに多数のカルボキシル基を導入
したものである。カルボキシル基は、周囲の水のpHに応
じて、ナトリウムイオンなどのアルカリ性物質を吸着脱
離し、自らは解離非解離の変化を行う弱酸性解離基であ
り、このためにpH緩衝作用を持つ。さらに、カルボキシ
メチルセルロースイオン交換体内では多数のカルボキシ
ル基が互いに干渉し合うために、pH緩衝作用を及ぼすpH
域は広範囲に及ぶ。一定pHに対してイオン交換体を浸漬
しアルカリとの吸着平衡する操作は平衡化とよばれ、平
衡化されたカルボキシメチルセルロースを他の環境に移
した場合、平衡化されたpHに周囲の環境を調整する、pH
緩衝作用を発揮する。
The carboxymethylcellulose ion exchanger is obtained by introducing a large number of carboxyl groups into fibrous cellulose. A carboxyl group is a weakly acidic dissociating group that changes its dissociation and non-dissociation by adsorbing and desorbing alkaline substances such as sodium ions in accordance with the pH of surrounding water, and thus has a pH buffering action. Furthermore, since a large number of carboxyl groups interfere with each other in the carboxymethylcellulose ion exchanger, a pH buffering effect is exerted.
The area is extensive. The operation of immersing the ion exchanger at a certain pH and performing adsorption equilibrium with alkali is called equilibration.When equilibrated carboxymethylcellulose is transferred to another environment, the surrounding environment is brought to the equilibrated pH. Adjust the pH
Exhibits a buffering action.

【0083】従って、図7の構造では、81のpH緩衝層
に入った被測定液は、pH緩衝作用を受けて平衡化pHに調
整され、次の標識抗体層6に入って抗原標識抗体複合体
を作り、さらに固定化抗原層に入って余剰の標識抗体が
除去され、残された抗原標識抗体複合体が作用極に達す
る。ここでのpH調整の効果は、実施例5および実施例8
に述べたように、標識抗体の等電点との関係で標識抗体
のイオンとしての性格が定まる。これは、脂質薄膜の表
面修飾基との関係、あるいは、直流バイアス電圧との関
係で、測定の感度、測定範囲のコントロールを行う際
に、被測定液のpHのバラツキによる測定値のバラツキを
抑え、測定精度を確保する効果を有する。
Therefore, in the structure of FIG. 7, the liquid to be measured which has entered the pH buffer layer 81 is adjusted to an equilibrated pH by the action of the pH buffer, and then enters the next labeled antibody layer 6 to form the antigen-labeled antibody complex. A body is formed, and further enters the immobilized antigen layer to remove excess labeled antibody, and the remaining antigen-labeled antibody complex reaches the working electrode. The effect of the pH adjustment here is shown in Examples 5 and 8.
As described above, the character of the labeled antibody as an ion is determined in relation to the isoelectric point of the labeled antibody. This means that when controlling the measurement sensitivity and measurement range in relation to the surface modification group of the lipid thin film or the DC bias voltage, the variation in the measured value due to the variation in the pH of the solution to be measured is suppressed. This has the effect of ensuring measurement accuracy.

【0084】また本実施例は解離基をカルボキシル基に
限定するものではなく、カルボキシル基以外にもリン酸
エステルなどの陰イオン性の弱解離基が使える。また、
イオン交換体の基材もセルロースである必要はなく、ポ
リスチレンやフルオロカーボンなどであってもよい。ま
た、形状も必ずしも、繊維状である必要はなく、ビース
や多孔質体であってよい。
Further, in this embodiment, the dissociating group is not limited to a carboxyl group, and an anionic weak dissociating group such as a phosphate ester can be used in addition to the carboxyl group. Also,
The substrate of the ion exchanger does not need to be cellulose, and may be polystyrene, fluorocarbon, or the like. Further, the shape does not necessarily have to be fibrous, but may be beads or a porous body.

【0085】また、必ずしもイオン交換体のような不溶
性のpH緩衝剤である必要はなく、リン酸緩衝液やトリス
ハイドロキシメチルアミノメタン塩酸緩衝液などの水溶
性緩衝液の乾燥組成物をpH緩衝層に置き(塗布し)、こ
れが被測定液に溶解するようにしても同じ効果が得られ
る。本実施例で述べた、イオン交換体を用いてpH調整を
する場合、被測定物である抗原がイオン交換体の解離基
と逆符号のイオン性物質であれば、抗原がイオン交換体
に吸着除去され、測定ができない。このような場合は、
可溶性のpH緩衝剤組成物を用いるのが良い。
Further, it is not always necessary to use an insoluble pH buffer such as an ion exchanger. A dry composition of a water-soluble buffer such as a phosphate buffer or a trishydroxymethylaminomethane hydrochloride may be used as a pH buffer layer. The same effect can be obtained by disposing (applying) this in the liquid to be measured. As described in the present embodiment, when the pH is adjusted using an ion exchanger, if the antigen to be measured is an ionic substance having the opposite sign to the dissociating group of the ion exchanger, the antigen is adsorbed to the ion exchanger. Removed and cannot be measured. In such a case,
It is preferred to use a soluble pH buffer composition.

【0086】(実施例10)本発明の固定化抗原の実施
例について、固定化抗原の化学構造を示す図5を基に説
明する。図5中41は卵胞ホルモンの1種であるエスト
ラジオールの残基、42はグルクロン酸残基であり、両
者を合わせエストラジオールグルクロン酸抱合体の残基
を形成している。エストラジオールグルクロン酸抱合体
は卵抱ホルモンの尿中排泄型であり、尿を被測定液とし
て卵胞ホルモンを測定する場合の抗原あるいは被測定物
である。43は固定化基材であるポリビニルアニリンで
あり、44はそのアニリン残基である。45と46は抗
原とマーカーとをつなぐ架橋剤の残基である。46の原
料は無水メルカプトこはく酸でありグルクロン酸の水酸
基と反応する。45の原料は2価架橋剤であるサクシニ
ミディルプロピオニックマレイミドであり、46の無水
メルカプトこはく酸のチオハイドリル基と、ポリビニル
アニリンのアミノ基とに反応して、架橋を作る。
Example 10 An example of the immobilized antigen of the present invention will be described with reference to FIG. 5 showing the chemical structure of the immobilized antigen. In FIG. 5, reference numeral 41 denotes a residue of estradiol, which is a kind of estrogen, and reference numeral 42 denotes a glucuronic acid residue, which together form a residue of an estradiol glucuronic acid conjugate. Estradiol glucuronic acid conjugate is an excretory form of ovarian hormone in urine, and is an antigen or an analyte when urine is measured using urine as a test solution. 43 is a polyvinyl aniline as an immobilization base material, and 44 is an aniline residue thereof. 45 and 46 are residues of a cross-linking agent connecting the antigen and the marker. The raw material 46 is mercaptosuccinic anhydride, which reacts with the hydroxyl group of glucuronic acid. The raw material of 45 is succinimidyl propionic maleimide which is a divalent cross-linking agent, and reacts with the thiohydryl group of mercaptosuccinic anhydride of 46 and the amino group of polyvinyl aniline to form a cross-link.

【0087】この例示の固定化抗原はエストラジオール
グルクロン酸抱合体に対応した標識抗体と、抗原抗体反
応により複合体を作る。実施例1の測定法は、この反応
を過剰の標識抗体の除去に用いたものである。
The immobilized antigen of this example forms a complex with a labeled antibody corresponding to the estradiol glucuronic acid conjugate by an antigen-antibody reaction. The measurement method of Example 1 uses this reaction to remove excess labeled antibody.

【0088】[0088]

【発明の効果】以上のように、本発明は、高い抵抗を有
する脂質に可溶性で、かつ脂質にイオン伝導性を付与す
る物質を標識として被測定物質に結合させ、この標識被
測定物質の標識部が脂質薄膜に吸着(薄膜に対する溶
解)して、脂質薄膜にイオン伝導性を付与するために生
じる抵抗の低下(電気伝導度の上昇)を検出し、被測定
物質を測定するものであり、このような標識と標識検出
のを併用することにより、免疫法の汎用性と、生体のレ
セプターのセンシングに見られる、感度、精度、簡便
性、迅速性を併せ持ち、免疫反応を電気応答として取り
出す免疫電極センサーが可能となる。
As described above, according to the present invention, a substance which is soluble in lipid having high resistance and imparts ionic conductivity to lipid is bound to a substance to be measured as a label, and the labeled substance is labeled. The part is adsorbed on the lipid thin film (dissolved in the thin film), and the decrease in resistance (increase in electrical conductivity) caused by imparting ionic conductivity to the lipid thin film is detected, and the substance to be measured is measured. By using such labeling and label detection together, immunity that combines the versatility of the immunoassay with the sensitivity, precision, simplicity, and rapidity found in the sensing of biological receptors and extracts the immune response as an electrical response An electrode sensor becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例1における全体構成を示す図FIG. 1 is a diagram illustrating an entire configuration according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例1における内部構成を示す図FIG. 2 is a diagram illustrating an internal configuration according to a first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例2における標識抗体の構造を示
す図
FIG. 3 is a diagram showing the structure of a labeled antibody in Example 2 of the present invention.

【図4】本発明の実施例3、4、5における脂質薄膜の
構成を示す図
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a lipid thin film in Examples 3, 4, and 5 of the present invention.

【図5】本発明の実施例10における固定化抗原の構造
を示す図
FIG. 5 is a view showing the structure of an immobilized antigen in Example 10 of the present invention.

【図6】本発明の実施例6における一価抗体の作成行程
を示す図
FIG. 6 is a diagram showing a process of preparing a monovalent antibody in Example 6 of the present invention.

【図7】本発明の実施例9におけるpH緩衝剤の実施を示
す図
FIG. 7 is a diagram showing the implementation of a pH buffer in Example 9 of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 抗原 15 固定化抗原 16 マーカー 17 標識抗体 18 抗原標識抗体複合体 19 作用極 21 脂質単分子膜 24 遊離標識抗体 54 イオウ原子 Reference Signs List 11 antigen 15 immobilized antigen 16 marker 17 labeled antibody 18 antigen-labeled antibody complex 19 working electrode 21 lipid monolayer 24 free labeled antibody 54 sulfur atom

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 脂溶性イオン伝導性物質で標識した可溶
性の標識抗体と、前記標識抗体に対応する固定化抗原
と、作用極と対極の一対の電極と、前記作用極表面に形
成した脂質薄膜とを有し、前記標識抗体と被測定液中の
抗原との接触により生成する抗原と標識抗体との複合体
を前記固定化抗原に吸着させ、未反応の前記標識抗体を
電極表面に形成した脂質薄膜に吸着させて、脂質薄膜の
電気伝導度の変化量をもって脂溶性イオン伝導性標識を
検出し、被測定液中の抗原を検出する免疫電極センサ
ー。
1. A soluble labeled antibody labeled with a fat-soluble ion-conductive substance, an immobilized antigen corresponding to the labeled antibody, a pair of electrodes, a working electrode and a counter electrode, and a lipid thin film formed on the surface of the working electrode. Having a complex of an antigen and a labeled antibody generated by contacting the labeled antibody and an antigen in a liquid to be measured adsorbed to the immobilized antigen, thereby forming the unreacted labeled antibody on the electrode surface. An immunoelectrode sensor that adsorbs on a lipid thin film and detects a lipid-soluble ion-conductive label based on the amount of change in the electrical conductivity of the lipid thin film to detect an antigen in a liquid to be measured.
【請求項2】 水溶性イオンと抱接化合物を生成する脂
溶性物質、その抱接化合物、脂溶性キレート剤、そのキ
レート化合物、脂溶性イオン、内向けに極性基が配向し
外向けに疎水基が配向する構造をもつポリマーまたはオ
リゴマー、の内の少なくとも1つを脂溶性イオン伝導性
物質である請求項1記載の免疫電極センサー。
2. A fat-soluble substance which forms a conjugated compound with a water-soluble ion, a conjugated compound thereof, a liposoluble chelating agent, a chelate compound thereof, a liposoluble ion, wherein a polar group is oriented inward and a hydrophobic group is directed outward. 2. The immunoelectrode sensor according to claim 1, wherein at least one of the polymer or oligomer having a structure in which is oriented is a fat-soluble ion-conductive substance.
【請求項3】 脂質薄膜が、単分子膜または重層膜であ
る請求項1記載の免疫電極センサー。
3. The immunoelectrode sensor according to claim 1, wherein the lipid thin film is a monomolecular film or a multilayer film.
【請求項4】 脂質薄膜がイオウ原子を介して電極の金
属材料と結合する請求項1記載の免疫電極センサー。
4. The immunoelectrode sensor according to claim 1, wherein the lipid thin film is bonded to the metal material of the electrode via a sulfur atom.
【請求項5】 脂質薄膜表面が、疎水基、非イオン性親
水基、陽イオン性解離基、陰イオン性解離基、両性イオ
ン性解離基の内の少なくとも1つで覆われた請求項1記
載の免疫電極センサー。
5. The lipid thin film surface is covered with at least one of a hydrophobic group, a nonionic hydrophilic group, a cationic dissociating group, an anionic dissociating group, and a zwitterionic dissociating group. Immunoelectrode sensor.
【請求項6】 脂溶性イオン伝導性物質で標識した可溶
性の標識抗体が1価抗体である請求項1記載の免疫電極
センサー。
6. The immunoelectrode sensor according to claim 1, wherein the soluble labeled antibody labeled with a fat-soluble ion-conductive substance is a monovalent antibody.
【請求項7】 脂溶性イオン伝導性物質で標識した可溶
性の標識抗体がモノクーロナル抗体である請求項1記載
の免疫電極センサー。
7. The immunoelectrode sensor according to claim 1, wherein the soluble labeled antibody labeled with a fat-soluble ion conductive substance is a monocolonal antibody.
【請求項8】 電気伝導度の変化量測定が交流加印ある
いは直流バイアスを加えた交流加印である請求項1記載
の免疫電極センサー。
8. The immunoelectrode sensor according to claim 1, wherein the measurement of the change in the electric conductivity is performed by applying an alternating current or applying a direct current bias.
【請求項9】 pH緩衝剤を内蔵する請求項1記載の免疫
電極センサー。
9. The immunoelectrode sensor according to claim 1, further comprising a pH buffer.
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