JP2002502035A

JP2002502035A - 電気化学発光結合反応テストを利用したサンプルの分析方法

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Publication number: JP2002502035A
Application number: JP2000529609A
Authority: JP
Inventors: エッゲル，マルティン; プンツマン，ガブリエル; ミューラー，グンター; パウセリウス−フッフス，ユルスラ
Original assignee: ロシュダイアグノスティックスゲーエムベーハー
Priority date: 1998-01-30
Filing date: 1999-01-23
Publication date: 2002-01-22
Anticipated expiration: 2019-01-23
Also published as: ES2241264T3; EP1051621A1; ATE293791T1; US6599473B1; DE19803528A1; JP4388693B2; EP1051621B1; DE59911941D1; WO1999039206A1

Abstract

(57)【要約】本発明は、電気化学発光結合反応分析手順を利用して、液体サンプル、特に体液を分析する方法であって、少なくとも１つの特異的な生化学的結合反応を含み、化学発光標識物質を含む分析の特徴である複合体を形成し、さらにその複合体を磁性微粒子に結合させる反応順序を実施する前記分析方法を提供する。検出サイクルは、標識微粒子の濃度を測定するための作用電極を備えた測定セルで行う。検出サイクルは、洗浄段階(20)、調整段階(22)、捕捉段階(23)、および測定段階(21)を含んでなる。これらの段階において、作用電極に特定の電位曲線を印加する。微粒子の堆積を向上させるために、酸化もしくは還元電位を有する追加の電位パルス(DIP)を、検出サイクルの電圧曲線の調整段階(22)と捕捉段階(23)の間に導入する。この追加の電位パルス(DIP)は、酸化電位でも還元電位でもない、サンプルを作用電極に接触させる前(t_P時点)の中性の電位に戻される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、サンプル中に含まれる物質についてサンプルを分析する方法に関す
る。

【０００２】通常、液体サンプルの分析とは、液体に含まれる物質(アナライト)の濃度測定
に関するものである(定量分析)。場合によっては、サンプル中にアナライトが( 閾値以上の濃度で)存在しているかどうかを測定するだけで充分な場合もある(定
性分析)。本発明がとりわけ有用である医療上の用途においては、ホルモン、抗体、抗原または薬剤など、そこに含まれるアナライトに関する体液(主として血液、血清および尿)の分析が、重要な役割を担っている。

【０００３】本発明は、ある種の分析手順の改良に関するものであり、この分析手順は、電
気化学発光結合反応分析と呼ばれることがある(以下、電気化学発光生化学的結合分析(electrochemiluminescence biochemical binding analysis)を略してECL
-BBAと表す)。このような方法は、以下の特徴的な特性を備えている。

【０００４】ａ)分析選択性は、選択的に相互結合することのみ可能な生化学的物質を使用する特異的な生化学的結合反応に基づいている。主な例は、抗体と抗原もしくは
ハプテン間での免疫学的化学結合反応であり、その際抗体は抗原やハプテンと特
異的に結合する。その他の生化学的結合反応としては、タンパク質結合、その中
でもアビジンとビオチンの結合、レクチン炭水化物結合、受容体とリガンド間の
結合および核酸のハイブリダイゼーションがある。

【０００５】こうした特異的な生化学的結合反応は、かなり長い間、分析目的で使用されて
きた。異なる１つまたは複数の段階からなる反応工程(テストプロトコール)が複
数あり、アナライトと、試薬系(結合試薬)に含まれる少なくとも１つの特異的結
合物質とが関係することで、最終的に分析の特徴である複合体が形成される。こ
の複合体には通常アナライトが含まれるが、必ずしも含まれていなくてもよい。

【０００６】ｂ)複合体を検出できるようにしてその濃度から分析結果を求めるためには、一般に、試薬系の結合試薬(例えば、抗体)に結合させた標識物質(標識)を使用す
る。標識物質と結合試薬を含んでいる化学種は、コンジュゲートと呼ばれる。

【０００７】本発明は、標識物質がECL反応を起こすことができる状態に関するものである。標識物質がボルタメーターの電極で適度な電位に曝されると、その標識物質は
測光法的に測定可能な光を発する。前駆物質と呼ばれる電気化学的に活性な第２
の物質は、一般にこの結合反応に寄与するものである。実際には、ECL標識としては主にルテニウム錯体(ルテニウム-トリス[ビピリジル])が使用され、前駆物質としてTPA(トリプロピルアミン)が併用される。この２つの電気化学的に活性な物質は、電極上で反応し合い、互いに電子を放出して、強力な還元性もしくは
酸化性化学種を形成する。その後の酸化還元反応によってECL標識は励起状態となり、フォトンを放出することによって基底状態に戻る。ECL標識反応は好ましくは循環反応であり、そのため電極に電圧をかけると１個の標識分子から複数の
フォトンが放出される。

【０００８】ｃ)本発明に関する方法では、分析の特徴であるECL標識複合体分子を、磁性微
粒子(ビーズ)に固定する。具体的には、直径が一般に2〜3μmの磁化ポリスチロール球が使用される。固定は１組の特異的な生化学的結合パートナーを用いて行
う。ストレプトアビジン-ビオチンの対が特に有用であることがわかっている。ストレプトアビジンポリマーでビーズを被覆する。ビオチンは複合体分子に結合
させる。

【０００９】標識複合体を結合させたビーズを、測定機器の測定セルに導入する。セルには
各電極(通常は作用電極、対電極、特に電位差測定の場合には参照電極)が備えら
れており、これらの電極は、ECL反応を引き起こすのに要する電界を生成するために必要である。ビーズは、作用電極の下に配置されたマグネットの磁界内にあ
る作用電極の表面に引きつけられる。通常、このような操作はサンプル液体を連
続的に流しながら貫流セル(flow-through cell)中で行うため、ビーズの磁力による堆積は「捕捉(capturing)」と呼ばれる。

【００１０】この捕捉段階の後、通常は洗浄段階を行い、作用電極に洗浄液を流して不要な
成分を除去する。次いで作用電極にECL反応を引き起こすのに必要な電位を印加し、発生したルミネセンス光を適切な光学検出器を用いて測定する。ルミネセン
ス光の強度は、作用電極表面における標識ビーズの濃度の判断基準であると共に
、サンプル中のアナライトの濃度の判断基準でもある。キャリブレーションを行
うことで、測定されたルミネセンスシグナルから目的の濃度を計算することがで
きる。

【００１１】この種のECL-BBA方法に関する異なるいくつかのバリエーションについては、議論がなされ、また文献にも記載がなされてきた。こうしたバリエーションは、
上記の個々の態様のそれぞれを示していると思われる。

【００１２】態様ａ)に関しては、テストは、テストプロトコールの違いによって相互に区別されている(例えば、サンドイッチテスト(sandwich test)や競合テスト(compe
titive test)の場合には、それぞれ異なるいくつかのサブ・バリエーションがあ
る)。根本的な相違点は、形成された複合体分子と複合体化していないコンジュゲートとを分離する必要のない均一テスト(homogeneous tests)と、結合したものと遊離のものとを分離する必要がある不均一テスト(heterogeneous tests)との間にある。テストプロトコールが反応順序を含み、その反応順序が少なくとも
１つの特異的化学結合反応を含んでなり、分析の特徴であるECL標識で標識された複合体の形成につながるものである限りは、本発明は様々なテストプロトコー
ルに使用することができる。

【００１３】また態様ｂ)に関しては、本発明は汎用とすることができる。すなわち、使用するECL標識やECL反応用の可能な追加成分に依存しない。本発明は、前述のルテ
ニウム錯体とTPAを併用するテスト方法にとりわけ有用であることが判明している。

【００１４】態様ｃ)に関しては、本発明は、分析の特徴である複合体を磁性微粒子に結合させ、その微粒子をマグネットの磁界中に置かれた作用電極の表面に堆積させる
といった類のテストのみに関するものである。本発明はまた、態様ｃ)のバリエーションに依らず、例えば、ビーズの素材や大きさを変えたり、ビーズに複合体
を固定する方法を変えて使用することもできる。

【００１５】このECL-BBA方法に関するさらに詳細な情報は、多くの文献から入手することが可能である。こうした目的のために、特に以下の文献を引用するが、これらの
開示はすべて、引用により本明細書に含まれるものとする：１)G.F. Blackburn et al. “Electrochemiluminescence Detection for Deve
lopment of Immunoassays and DNA Probe Assays for Clinical Diagnostics”,
Clin. Chem. 37 (1991), 1534-1539 ２)J.K. Leland and M.J. Powell: “Electrogenerated Chemilumenescence:
An Oxidative-Reduction Type ECL Reaction Sequence using Triprolyl Amine ”, J. Electrochem. Soc., 137 (1990), 3127-3131 ３)J.H. Kenten et al. : “Improved Electrochemiluminescent Label for D
NA Probe Assays: Rapid Quantitative Assays of HIV-1 Polymerase Chain Rea
ction Products”, Clin. Chem. 38 (1992), 873-879 ４)N.R. Hoyle: “The Application of Electrochemiluminescence to Immuno
assay-based Analyte Measurement” in “Bioluminescence and Chemilumenesc
ense”; Proceedings of the 8^th International Symposium on Bioluminescenc
e and Chemilumenescence, Cambridge, September 1994, A.K. Campbell et al.
(edit.), John Wiley & Sons ５)WO89/10551 ６)WO90/11511 先に述べたように、ECL光の測定は、通常、貫流測定セル中で行なわれる。このセルは、サンプル液体用の狭い流路を含んでなり、流路を規定する壁の１つに
作用電極が取り付けられている。同じ測定セルを用いて異なるサンプルを連続し
て測定することを可能にするために、セル(特に、作用電極)を、測定と測定の間
に洗浄し、そこに堆積したビーズや他の不純物を取り除かなければならない。分
析器としての高い処理量や、精度の高い分析を保証するため、この洗浄工程は迅
速かつ効率よく行なわなければならない。

【００１６】従って洗浄は、物理的に行なうばかりでなく(気泡を通過させる)、化学的にも
行う(特に洗剤を含有する洗浄液を通過させる)。また、強力な酸化および／また
は還元電位を作用電極へ印加して、電気化学的な洗浄を行ってもよい。この電位
は、通常、作用電極の表面に気泡が形成されるよう十分に高くする。これにより
洗浄工程が効果的に維持される。しかしながら、洗浄段階の後は、電極表面の電
気化学的平衡が著しく乱されているため、調整段階を実施し、作用電極に使用さ
れている電極素材の作用電位の範囲全体をカバーするだけの一定のパルスを流す
必要がある。

【００１７】このように、洗浄段階、調整段階、捕捉段階、測定段階からなる一連の検出サ
イクルをセル内で実施する。洗浄段階および調整段階の際には、洗浄液および調
整液をそれぞれセル中へ導入する。ビーズを含有するサンプル液は、捕捉段階の
開始時にのみ貫流測定セル内に導入する。不均一テストでは、捕捉段階と測定段
階の間に、追加の洗浄段階がある。検出サイクルについては、参考文献の１〜６
、特にWO89/10551に詳細に記載されている。

【００１８】 ECL-BBA方法は、生化学的結合パートナーとの特異的な結合に基づく他の分析方法と比較すると、対応する分析器を利用した場合、操作が容易である点、感度
が高い点、測定可能な濃度の範囲が極めて広い点、経済的な分析である点、およ
び自動化の可能性が高い点などの理由から傑出した方法である。

【００１９】上記の種類のECL-BBA方法の分析精度をさらに高めるためには、本発明によれば、酸化および／または還元電位を有する追加の電位パルスを、検出サイクルの
電圧曲線の調整段階と捕捉段階の間に導入し、微粒子の堆積を向上させる。その
際、追加の電位パルスを、作用電極がサンプルに触れる前の(酸化または還元のいずれでもない)中性の電位に戻す。

【００２０】分析の質が、検出サイクル時に作用電極に印加される電圧曲線に依存している
点については、WO89/10511(参考文献５)で議論されている。この参考文献によれ
ば、分析結果の再現性を向上させるためには、「操作前電位 (preoperative pot
ential)」と呼ばれる一定の電位値を調整段階の完了時に印加しなければならない。この操作前電位は、作用電極をサンプル液体と接触させてECL測定を行うまで、一定に維持しなければならない。作用電極の素材と使用される電解質に応じ
て、酸化電位または還元電位のいずれかにすべきである。

【００２１】本発明では、参考文献５の教示とは対照的に、追加の電位パルスを検出サイク
ルの電圧曲線に導入すれば、作用電極の表面にビーズを堆積させることに関する
実質的な改良と、それによる分析の再現性や精度に関する改良を成し得ることが
判明した。このパルスが一方では酸化もしくは還元電位値に到達し、他方ではサ
ンプルを測定セルへ導入して作用電極と接触させる前の(酸化または還元のいずれでもない)中性の電位に戻されるという点が重要である。

【００２２】 WO89/10551に記載されている操作前電位はECLシグナルの発生に関与するサンプル成分に作用することを意図したものであるが、本発明では、電極に追加の電
気化学的前処理を施すことにより実質的な改良を達成する。従来、ビーズの分布
は磁界の特性に依るものであるのに対し、電気化学的な調整および洗浄処置はシ
グナル発生の向上に役立つと考えられていたため、本発明で講じた改良がビーズ
の堆積の向上につながるという事実は予想外のことである。

【００２３】本発明で使用される電位パルスとは、作用電極に印加される電圧の一過性の変
化のことであり、パルスが発生している間は酸化もしくは還元電位値が達成され
るが、電位パルスの前後では電位は中性の範囲にある。電位曲線は、詳細には様
々な形をとることができる。電位曲線が、特定の幾何学的な形状(長方形、三角形、もしくはステップ関数など)を示す必要は特にない。

【００２４】酸化電位は、調整液に接触している作用電極の表面が酸化された際の作用電極
の電位である。電位は、調整液と接触している作用電極の金属表面が電気化学的
に還元されると還元電位となる。清浄な金属表面上に酸化層や水素化物層が形成
されない場合の電位は中性である。この状態は、対応する金属の電気二重層領域
とも呼ばれる。

【００２５】こうした電位値は、作用電極の素材、電位の基準となる参照電極、および(やや程度は低くなるものの)調整液の組成などに依るものであるため、追加パルスの最大電位値やこの電位が戻るべき値に対しては一般に妥当な数値というものは
存在しない。当業者であれば、この点に関して、刊行されているデータ、特に電
極に使用される素材のサイクロボルタモグラム(cyclovoltamograms)からより詳細な情報を得ることができるであろう。いずれにしても、酸化、還元もしくは中
性の電位値は実験により決定することができる。

【００２６】以下、図面に概略を示した実施形態について、本発明をより詳細に説明する。

【００２７】図１の検出ユニット(１)は、自動的に検出サイクルを実施する分析器の一部を
構成するものである。また、こうした分析器は、ECL標識で標識された複合体の形成(その濃度が分析の特徴となる)を導き、その複合体を磁性微粒子に結合させ
る反応順序を実施するためのユニットを備えている。これらの構成要素について
は図１には示していない。

【００２８】検出ユニット(１)の中心は、電気化学的な貫流セル(２)であり、このセル内に
は、作用電極(４)と対電極(５)が、狭い貫流チャネル (３)を通過する液体に接触するように前記貫流チャネルに配置されている。対電極(５)は、図からもわか
るように、好ましくは作用電極(４)と差し向かいに配置する(即ち、貫流チャネル(３)を挟んだ向い側)。参照電極(７)は、通常検出ユニット(１)の液体導管(そ
の全体を８で表す)に配置し、貫流チャネル(３)の外側に置く。液体の吸引には精密な往復ポンプ(９)を通常使用し、貫流セルの下流側の液体導管(８)に設置す
る。

【００２９】複数の液体容器を貫流セル(２)の上流側の導管(８)に連結し、そこから液体を
、例えば、多方向(multiple way)バルブ(10)によって制御しながら貫流セル(２)
へ選択的に吸引させることができる。例示では、洗浄液を貯留する容器(12)、調
整液を貯留する容器(13)、およびサンプル液を貯留する容器(14)がある。サンプ
ル液容器(14)は、通常、試験管(反応管)として構成されており、プロセッシング
ローター(15)内に配置する。また、このプロセッシングローター内では、結合反
応を行うのに必要な段階を実施する。ここでは理解しやすいように、複数の反応
管のうちの１つだけをプロセッシングローター(15)内に配置した様子を示してい
る。

【００３０】マグネット(17)は、貫流測定セル(２)内で作用電極(４)の貫流チャネル(３)に
は面していない側に配置する。例示では永久磁石を使用しており、可動機構(18)
の作用によって、捕捉位置(少なくとも磁極片の１つが作用電極(４)に可能な限り接近している)から、作用電極(４)から離れた中立の位置へ動かすことができる。スイッチを入れたり切ったりできる電磁石を代わりに使用することも可能で
ある。

【００３１】光検出器(19)としては光電子増倍管を使用し、貫流チャネル(３)の捕捉表面(4
a)と向かい合う側に、作用電極(４)の貫通チャネル(３)に面する(マグネット(17
)には面していない)捕捉表面(4a)に対して光電子増倍管の感光表面が並行になる
ように配置する。

【００３２】検出ユニット(１)の構成要素は電子ユニット(16)に接続している。電子ユニッ
トは、これらの機器を制御したり、光検出器(19)からのシグナルを処理したりす
るためのものである (接続ケーブルについては一部だけを示す)。

【００３３】検出サイクルにおける個々の処理段階時に作用電極(４)に印加する電位の時間
依存性(各々、作用電極に接触している液体および参照電極を基準とする)が特定
の特徴を有することは、検出ユニット(１)の機能にとって重要なことである。こ
れについて、図２に示す電位曲線のグラフに基づいて、より詳細に述べることに
する。図２は、白金作用電極を用いる実施形態に関するものである。縦座標の電
圧値ＵはAg/AgCl参照電極を基準として測定し、時間tに対して秒単位でプロット
する。検出サイクルは、各分析ごとに同様に繰返す。以下、洗浄段階から説明を
始める。

【００３４】洗浄段階(20)は、作用電極(４)の堆積表面(4a)に付着したビーズやその他の不
純物を取り除いたり、もしくは電極表面を取りかえるために、毎回、その前に行
なった測定に続けて実施する。それぞれ強力な酸化および／また還元電位である
ClOもしくはClRを、洗浄工程を電気化学的に補助するために印加する。その電位
値は、一般に、検出サイクルにおける他のあらゆる電位よりも高い(酸化電位、還元電位の双方とも)。図からも明らかなように、酸化電位ClOについては、その
値がそれ以前の測定段階(21)における同様の酸化電位値を超えていることが望ま
しい。例示のように、洗浄段階には、２つの低い還元電位ClR1およびClR2が含ま
れているが、これは必須ではない。本発明は、洗浄段階時に酸化もしくは還元電
位を作用電極に印加する検出サイクルの全てに適しているが、この電位はきわめ
て高いため、後続の調整段階時に電気化学的平衡を再度確立する必要がある。洗
浄段階時全般において、ポンプ(９)は、容器(12)から導管(８)を通じて、また貫
流チャネル(３)を通じて洗浄液を供給する。

【００３５】続く調整段階(22)は、洗浄段階(20)後の電極表面に、必要とされる電気化学的
平衡を再び確立するのに役立つ。このためには、一連の酸化および還元電位パル
スCO1、CR1、CO2、CR2、CO3およびCR3を図２に示すように交互に作用電極に印加
する。

【００３６】こうした一連の調整パルスは、図示したように、好ましくは酸化および還元パ
ルスを交互に印加することからなり、酸化および還元パルスの総数が等しいこと
が特に好ましい。各調整パルスの持続時間は、実際には１秒未満である。0.7秒未満かつ0.1秒を超える値が好ましく、約0.3秒〜約0.5秒の範囲が特に有用であることが判明している。

【００３７】本発明の特徴は、図２における「堆積向上パルス(deposition improvement pu
lse)」すなわちDIPのように、検出サイクルの電圧曲線に追加の電位パルスを導入することである。この追加の電位パルスは、調整段階(22)の後かつ、図２中t_p で表わした時点より前に導入する。時点t_pでは、サンプルを容器(14)から吸出し
、バルブ(10)を経由して貫流チャネル(３)へ送る(その結果、サンプル液に含まれているビーズは、作用電極(４)に接触するようになる)。この追加のパルスは、きわめて短い持続時間中に(好ましくは少なくとも約0.05秒、特に好ましくは少なくとも0.1秒)酸化もしくは還元電位値を達成できるほど高いものであるが、
電極表面に電気化学的に影響を及ぼすものではない。電位がt_pの時点より前に( 酸化電位でも還元電位でもない)中性の電位に戻ることはさらに重要である。図示した酸化DIPの例は、その前の調整段階(22)の還元電位パルスCRに続くものであり、特に好ましい。

【００３８】本発明の観点では、DIPのおかげで電極表面が捕捉段階に最適な状態に準備されることが判明した。同時に、電極表面はビーズの性質に適したものとなる(例えば、表面の特性、ゼータ電位、粘着性など)。DIPを実験によって最適化すれば
、ECL検出手順の要件に最もよく合うように堆積パターンを調整することが可能である。

【００３９】マグネット(17)は、時点t_pでは図１に示す捕捉位置にいる。サンプル液と共に
貫通チャネル(３)を流れる微粒子は、磁界に引きつけられて作用電極の表面に堆
積する。捕捉段階(23)およびそれに続く洗浄段階(24)では、作用電極電位は、図
示したように、中性の範囲にいるのが好ましい。従来の方法では、作用電極は、
通常これらの段階ではポテンシオスタットから切り離されているため、電位が一
定ではない。WO89/10551によれば、検出サイクルのこうした段階では、記載され
ているように「操作前電位」、すなわち一定の酸化もしくは還元電位を作用電極
(４)に印加しなければならない。

【００４０】作用電極の電位を除けば、捕捉段階(23)、洗浄段階(24)およびそれに続く測定
段階(21)は常法で実施する。多方向バルブ(10)はt_wの時点でスイッチが入るため
、サンプル液の代わりに、洗浄液としても同時に作用する調整液を、結合したも
のと遊離のものとを分離するために容器(13)から導管(８)へ吸引する。

【００４１】追加の電位パルスDIPを１つ導入する代わりに、複数の追加の電位パルスを、検出サイクルの電圧曲線の調整段階(22)と捕捉段階(23)の間に導入することもで
きる。その場合、DIPはすべて、酸化電位もしくは還元電位のいずれかであることが好ましい。１つのDIPもしくは複数のDIPが酸化もしくは還元領域に維持され
る持続時間の合計は、各検出サイクルごとに少なくとも0.05秒、好ましくは少な
くとも0.1秒であり、かつ最大で１秒、好ましくは最大で0.3秒である。

【００４２】図３は、白金電極の循環ボルタモグラム(cyclic voltamogram)を示している。
通常、こうした種類の測定は、参照電極を基準として、白金電極に印加する電位
を三角形を描くように変化させることによって行い、図のような電流／電圧曲線
が得られる。この循環ボルタモグラムは、白金電極を１Ｍの硫酸溶液に接触させ
た際の測定結果を示している。横座標の電圧値は標準水素電極を基準としている
。mA/cm²で表した電流Ｉを縦座標に示す。

【００４３】Ａ点から出発して矢印の方向へ向かって電流電圧依存性を追うと、電位は当初
、ほとんど測定不可能な電流がわずかに流れる領域に存在し、電気二重層の帯電
に関与する。この領域は、英語で言うところの「電気二重層領域 (double-layer
region)」のことである。電流は曲線領域Ｂで急激に増加する。ここでは、本発
明で使用される酸化電位値に到達する。すなわち、白金表面が電気化学的に酸化
される。曲線下面積は、酸化に要した電荷の量に相当している。

【００４４】最大値(ここでは約1.5Ｖ)に達した後、電極に印加する電圧を下げると、最初、電流は少ないが、その後酸化層が除去された領域(曲線領域Ｃ)で再び増加する
。酸化層の除去が完了した後では、電流は再び減少して電気二重層領域ではゼロ
近くまで落ち込み、白金の還元が起こる電圧値に達するまでこの状態が続く(白金はそれまでに実質的に純粋な状態になる)。曲線領域Ｄにおける値の上昇は、本発明で言うところの還元電位値を示している。酸化電位と還元電位の間の電圧
領域は、中性領域Ｎとして表す。約0.1Ｖで電位が再び反転した後、曲線領域Ｅにおいて白金表面の還元層が除去される。

【００４５】実施例 Boehringer Mannheim GmbH社製のElecsys 2010装置を使用して比較テストを実
施し、DIPを追加した場合としない場合の結果を比較した。検出サイクルは図２のとおりである。DIPを追加した実験には、パルス高＋0.9Ｖかつパルス持続時間
0.2秒の長方形の追加酸化パルスを導入した。PSAテスト(PSA＝前立腺特異抗原(p
rostrate specific antigen))に対して、DIPなしでは以下のような値が得られた
。

【００４６】

【表１】一方、DIPを追加すると以下のような値が得られた。

【００４７】

【表２】

【００４８】表中、縦の欄の表題を次のように定義する。Conc.：使用したキャリブレーションサンプルの公称濃度、Ｎ：実施した測定の数、MW：任意単位で表した測定シ
グナルの平均値、VK：シグナルの変動係数(％)。

【００４９】 DIPがシグナルの動力学(最大MW値と最小MW値の比率)に実質的な向上をもたらすことがわかる。DIPを導入すると値は909となり、これはDIPを用いなかった場合(726)に比べて約25％も高い値である。さらに、変動係数VKの大きさを考慮すると、精度も実質的に改善されている。

【００５０】分析サイクル時に、目視観察やビデオレコーダーを使用して、ビーズが実質的
により安定に堆積するかどうかも判定した。DIPなしでは、ビーズは洗浄段階で移動した。これでは、特にそれまでに作用電極に堆積しているビーズが失われて
しまう可能性があるため、測定の精度の点では不都合である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、ECL-BBA分析器の検出ユニットの概略を示すものである。

【図２】図２は、検出サイクルにおいて作用電極に印加される電位の時間依存性をグラ
フに示したものである。

【図３】図３は、白金電極のサイクロボルタモグラムを示すものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ミューラー，グンタードイツ連邦共和国ディー−82380 パイセンベルグ，ファラー−シュナイダー−ヴェグ 17 (72)発明者パウセリウス−フッフス，ユルスラドイツ連邦共和国ディー−82319 スターンベルグ，カイサー−ヴィルヘルム−シュトラーセ５シー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気化学発光結合反応方法を利用して液体サンプル、特に体
液を、前記サンプル中に含まれる物質について分析する方法であって、少なくとも１つの特異的な生化学的結合反応を含み、化学発光標識物質を含む
分析の特徴である複合体を形成させ、さらに前記複合体を磁性微粒子に結合させ
る反応順序を実施し、標識された微粒子の濃度を測定するための作用電極(４)を備えた測定セル(２)
内で検出サイクルを実施することを含んでなり、前記検出サイクルは、作用電極(４)を電気化学的に洗浄するために、強力な酸化電位(ClO)および／または還元電位(ClR)を作用電極(４)に印加する洗浄段階(20)、一連の還元および酸化電位パルス (CO1、CR1、CO2、CR2等)を作用電極へ交互に印加する調整段階(22)、微粒子を含むサンプルを作用電極(４)と接触させ、作用電極のサンプルには面
していない側に配置されたマグネット(17)の磁界によって微粒子を引き寄せ、サ
ンプルに面する作用電極の堆積表面(4a)に微粒子を堆積させる捕捉段階(23)、お
よび、作用電極に電位を印加してECL反応を引き起こし、標識物質から発せられた電気化学発光を測定して作用電極(４)の堆積表面(4a)上に堆積した標識物質の濃度
を判定する測定段階(21)、からなる一連の段階を含むものであり、微粒子の堆積を向上させるために、酸化もしくは還元電位を有する追加の電位
パルス(DIP)を検出サイクルの電圧曲線の調整段階(22)と捕捉段階(23)の間に導入し、前記追加の電位パルス(DIP)を、酸化電位でも還元電位でもない、サンプルを作用電極(４)に接触させる前(t_P時点)の中性の電位に戻すことを特徴とする
、前記分析方法。
【請求項２】追加の電位パルス(DIP)に先立って印加される調整段階(22) の最後の電位パルスが、還元電位パルス (CR3)である、請求項１記載の方法。
【請求項３】追加の電位パルス(DIP)が酸化電位パルスである、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】調整段階(22)において、酸化電位パルス (CO1、CO2等)および還元電位パルス(CR1、CR2等)を作用電極(４)へ交互に印加する、請求項１〜３
のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】還元および酸化電位パルスの数が同じである、請求項４記載
の方法。
【請求項６】測定段階(21)において、追加の電位パルス(DIP)がECL反応を
引き起こす電位と同じ極性を有し、前記追加の電位パルス(DIP)の最大値がECL反
応を引き起こす電位の最大値よりも低い、請求項１〜５のいずれか一項に記載の
方法。
【請求項７】作用電極が白金電極であり、追加の電位パルス(DIP)の最大値が、Ag/AgCl参照電極を基準にして少なくとも0.6Ｖ、好ましくは少なくとも0.
8Ｖの電圧に相当する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】追加の電位パルス(DIP)の最大値が、Ag/AgCl参照電極を基準
にして最大で1.6Ｖ、好ましくは最大で1.2Ｖの電圧に相当する、請求項７記載の
方法。
【請求項９】微粒子の堆積を向上させるために、複数の追加の電位パルス
を検出サイクルの電圧曲線の調整段階(b)と捕捉段階(c)の間に導入し、最後の追
加の電位パルスを、酸化電位でも還元電位でもない、サンプルを作用電極に接触
させる前の中性の電位に戻す、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】少なくとも１つの追加の電位パルスを酸化もしくは還元電
位領域に維持する持続時間の合計が、各検出サイクルごとにそれぞれ少なくとも
0.05秒、好ましくは少なくとも0.1秒である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】少なくとも１つの追加の電位パルスを酸化もしくは還元電
位領域に維持する持続時間の合計が、各検出サイクルごとにそれぞれ最大で１秒
、好ましくは最大で0.3秒である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。