JP2007248361A - 抗体チップ、抗原測定装置及び液体排出方法 - Google Patents

抗体チップ、抗原測定装置及び液体排出方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 測定の再現性および作業性に優れその実用化が容易になる抗体チップおよび光源測定装置を提供する。
【解決手段】 光源測定装置１は、主要構成として、濃度計測装置２、抗体チップ３、セル洗浄装置４を備える。濃度計測装置２は、抗体チップ３に採取される検体溶液中の抗原濃度を測定する。セル洗浄装置４は、注入ポンプ４４、注入チューブ４５、第１溶液槽４６、第２溶液槽４７、および溶液選択バルブ４８から成る溶液注入手段と、複数の排出ポンプ５１、排出チューブ５２、および吸入端部５２ａ等から成る溶液排出手段を有する。そして、容器蓋８が開かれた状態において、チップキャリア７上の基板３７の主面に形成された抗体固定化層を有する抗体チップ３のセル３９内を清浄にし、セル内に溶液等の残液がなく抗体固定化層上を安定化した状態にする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、抗原抗体反応による生体物質の分析に関し、特に検体溶液中の極微量の生体物質を高感度で分析するための抗体チップ、抗原測定装置及び液体排出方法に関する。
従来、抗原と抗体の特異的な反応を利用した微量成分の測定方法として酵素免疫測定法（ＥＬＩＳＡ法）が知られている。そして、この方法を応用し光導波路を用いる抗原測定法が提案されている。この抗原測定法において用いられる免疫センサでは、基板表面の光の入射部及び出射部に一対のグレーティングが形成され、これらグレーティング間に位置する基板表面に単一の光導波路層が形成されている。そして、上記光導波路層上に抗体固定化膜が形成される構造になっている。
このような構造の免疫センサにおいて、抗体固定化膜に測定対象抗原を含む検体溶液を接触させると抗体と測定対象抗原が結合する。更に、蛍光標識されている抗体を添加すると抗体／測定対象抗原／蛍光標識抗体からなる免疫複合体が基板表面に形成される。このような状態でレーザ光をグレーティングを介して光導波路層に入射させ、エバネッセント波を発生させ、エバネッセント波と上記免疫複合体との反応に起因する検体溶液の蛍光の光量を受光素子により検出して、検体溶液中の生体分子量を分析する（例えば、特許文献１参照）。
しかし、従来の抗原測定法では面発光する蛍光の光量を検出する必要があり、検出感度に限界が生じて、極微量の検体溶液中の生体分子分析には不向きであった。そこで、本発明者等は、上記抗原測定法を高性能化し精度を大幅に向上させる技術について開示している（例えば、特許文献２参照）。この技術の要点は、以下のようなものである。すなわち、上記光導波路層で全反射する入射光（例えばレーザ光）により発生するエバネッセント波が上記抗体固定化膜において上記免疫複合体に一部吸収され、この抗体固定化膜に入射した光はその強度が減衰し全反射して反射光になる。ここで、この反射光強度の減衰量は上記免疫複合体の量と強い相関がある。そこで、上記反射光の強度を計測することにより免疫複合体量および抗原量を測定するものである。そして、極微量の検体溶液中の物質を高感度かつ高精度で分析することが可能な抗体チップ、抗原測定装置、抗原測定方法、及び抗体チップの取り扱いを容易にするパレットと抗体チップ梱包体について提案している。
特開平８−２８５８５１号公報 特開２００５−９９０１１号公報
上記特許文献２に記載の技術に基づいた抗原測定法では、その実用化において、被測定物が溶液でありしかもその中の極微量の生態物質の分析となることから、抗原抗体反応により抗体チップのセル内で生成される免疫複合体が高い精度で再現性よく制御されることが重要になる。そこで、抗原測定における抗体固定化膜上の状態が安定化するように、抗体チップにおけるセル内に残液がなく清浄にすることが必須になってくる。
また、上記実用化においては、その測定作業が簡便であり熟練を要しないようにすることが重要になる。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであって、測定の再現性および作業性に優れその実用化が容易になる抗体チップ、抗原測定装置及び液体排出方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の抗体チップは、透光性を有する基板と、前記基板の主面に形成された抗体固定化層と、前記基板内に光を入射させ、前記抗体固定化層下を照射した後に前記基板外に前記光を出射させる一対の光学要素と、前記基板の主面に前記抗体固定化層を取り囲むように形成された撥水層と、一端が前記基板の主面に固着され前記撥水層を取り囲むようにしてセルを形成する枠体とからなり、前記枠体によって囲繞された基板表面が、前記抗体固定化層及び撥水層領域からなる構成になっている。
そして、本発明の光源測定装置は、透光性を有する基板、前記基板の一方の主面に形成された抗体固定化層、前記基板内に光を入射させ前記抗体固定化層下を照射した後に前記基板外に前記光を出射させる一対の光学要素、および一端が前記基板の一方の主面に固着され前記抗体固定化層を囲うことによりセルを形成する枠体、を備える抗体チップと、前記基板の他方の主面から前記一対の光学要素の入射側光学要素に向けて前記光を入射させる発光素子と、前記基板の他方の主面から前記一対の光学要素の出射側光学要素を介して出射する前記光を検出する受光素子と、前記抗体チップのセル内部に所要の溶液を注入する溶液注入手段および前記溶液をセル外部に排出する溶液排出手段と、を有し、前記溶液排出手段を構成し前記セル内部の溶液を排出する排出チューブが前記セル内部に進入退出自在に構成されている。
また、本発明の抗原測定装置からの液体排出方法は、透光性を有する基板と、前記基板の主面に形成された抗体固定化層と、前記基板内に光を入射させ、前記抗体固定化層下を照射した後に前記基板外に前記光を出射させる一対の光学要素と、前記基板の主面に前記抗体固定化層を取り囲むように形成された撥水層と、一端が前記基板の主面に固着され前記撥水層を取り囲むようにして円筒状のセルを形成する枠体と、前記枠体によって囲繞された基板表面が、前記抗体固定化層及び撥水層領域からなる抗体チップの前記セルから液体を排出する方法であって、
排出チューブを前記セル内部に、前記基板と接触しないように配置し、前記排出チューブに接続された減圧装置を駆動して前記セル内部に存在する液体を排出する。かかる際にセルの形状が円筒状である場合には、前記排出チューブは、セルの中央部に配置する。一方、セルの形状が平面部もしくは第１の曲面部と、前記曲面部より曲率半径が小さい第２の曲面部もしくは角部からセル壁面が形成されている場合には、この第２の曲面部もしくは角部に近接して前記排出チューブを配置することを特徴とする。
本発明の構成によれば、測定の再現性および作業性に優れその実用化が容易になる抗体チップおよび光源測定装置を提供することができる。
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。なお、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略される。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なる。
図１に示すように、光源測定装置１は、その主要構成として、濃度計測装置２、抗体チップ３、セル洗浄装置４を備えている。ここで、濃度計測装置２は、抗体チップ３に採取される検体溶液中の抗原濃度を測定する。そして、セル洗浄装置４は、基板３７の主面上に形成された抗体固定化層を有する抗体チップ３のセル３９内を清浄にし、セル内に溶液等の残液がなく抗体固定化層上を安定化した状態にする。以下に、上記濃度計測装置２、抗体チップ３、セル洗浄装置４の構造についてそれぞれに詳細に説明する。
（濃度計測装置の構成）
濃度計測装置２は、図１に示すように一方の側面に設けられた光源モジュール５、他方の側面に設けられた検出器６を備える。そして、これらの上方にチップキャリア７が載置されるようになっており、このチップキャリア７に複数の抗体チップ３が収納される。ここで、チップキャリア７が載置されると、容器蓋８が閉じられようになっている。そして、光源モジュール５からレーザ光が出射し、入射光９として抗体チップ３内を全反射しその反射光１０の強度が検出器６で計測されるようになっている。
（抗体チップ）
本実施形態の抗体チップ３は、図２および図３に示すように、内部を光が全反射で伝播可能な光導波路層を構成する基板３７と、この光導波路層の全反射させる表面の少なくとも一部に形成される抗体固定化層３８と、を具備する抗体チップである。そして、好ましくは、上記抗体固定化層３８はセル３９内に形成されている。そして、このセル３９は、枠体４０に囲われた構造で上記基板３７表面に固着されており、表面が抗体固定化層３８よりも高くなるように、しかも抗体固定化層３８の少なくとも一部が露出するように開口して反応ホール４１を形成する撥水性膜４２を具備する。この撥水性膜４２は抗体固定化層３８を取り囲んでいる。
上記枠体４０は、光導波路層を形成する基板３７の全反射面を構成する主面の表面に、開口する一方の端部を塞ぐようにＵＶ硬化性接着剤によって直接接着されている。なお、この枠体４０は、後述するように反応ホール４１内に投入される試薬・検体溶液・洗浄液等の薬液が意図しない時点において外部に漏出しないように、測定エリアを囲うものである。したがって、枠体４０の上端部によって規定される基板表面からの高さは、撥水性膜４２よりも高く形成されている。
そして、光導波路層を構成する上記基板３７の表面における、上記セル３９の両側（抗体チップ３の長手方向の両側）には、入射側グレーティング４３ａと反射側グレーティング４３ｂが形成されている。ここで、上記グレーティング４３ａ、４３ｂは上述した撥水性膜４２で被覆されていると好適である。
上記抗体チップ３において、基板３７は、光透過性の材料からなるが例えば硼珪酸ガラスを用いると好適である。
上記抗体固定化層３８は、例えば抗体を架橋高分子で固定化した構造を有する。抗体固定化層３８で用いられる架橋高分子としては、例えば光架橋性ポリビニルアルコールのような水素結合性の官能基を含む高分子を挙げることができる。
この抗体固定化層３８は、たんぱく質からなり、後述するように検体と抗原抗体反応を起こす第１の抗体を固定化する物質膜である。なお、抗体は一般的に親水性であるので、抗体固定化層３８も親水性を有しているものが好ましい。そして、その厚み（光導波路層表面から抗体固定化層の表面までの距離）は、好ましくは３０ｎｍ〜５００ｎｍ、更に好ましくは１００ｎｍ以下、特に好ましくは８０ｎｍ以下である。
上記枠体４０は、黒等の有色樹脂で形成することが好ましい。樹脂材料は、試薬、溶媒等との反応性、相溶性がなく、成形性が良いものであれば特に制限はなく、キットの構成に応じて、アクリル樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）樹脂等を選択し、使用することができる。
そして、上記撥水性膜４２は、基板３７の全反射面を構成する主面の表面のうち、抗体固定化層３８の少なくとも一部、及び枠体４０が設けられている領域以外の部分をくまなく覆うようにスクリーン印刷等により張り付けられている。ここで、撥水性膜４２は枠体４０のセル内壁４０ａに密着している。この撥水性膜４２には、基板３７下方から入射される光を外部に漏らさないように、遮光性がある、黒等の有色樹脂を用いるのが好ましい。そして、撥水性膜４２は、キットとの反応性、相溶性がなく、撥水性が良いものであれば特に制限はないが、特にフッ素系樹脂が好適である。
上記入射側グレーティング４３ａおよび反射側グレーティング４３ｂは、例えば酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛、ニオブ酸リチウム、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、ポリイミド等で形成することが好ましい。これ等のグレーティング４３ａおよび４３ｂは、抗体チップ３にレーザ光を導入し、また反射させるための光学的機能を有しているが、他の部材を用いて同様の機能を実現できるならば、特に備える必要はない。また、同様の機能を実現できるものであればプリズム等の他の光学要素が配置されていてもよい。
上述したような抗体チップ３において、セル３９は、その内部に抗体固定化層３８が設けられ、後述するように内部の反応ホール４１内に試薬・検体溶液・洗浄液等の溶液が注入される。また、このセル３９から上記溶液の排出が行われる。ここで、上述したように、抗原測定におけるセル３９内を清浄化し抗体固定化層３８上の状態を安定化するために、セル３９内を洗浄処理する工程において、上記溶液がセル３９内に残存しないようにすることが重要である。そして、この洗浄処理の作業が熟練を要することなく簡便にできることが望まれる。
このためには、上述したようにセル３９内は、親水性の抗体固定化層３８以外はすべて撥水性材料で構成すると共に、その内部の形状が重要となる。その好適で標準的な形状は、図２および図３に示したように、抗体固定化層３８および枠体４０のセル内壁４０ａの上面形状が同心円になり、撥水性膜４２の上面形状がドーナツ状になっていることである。
セル内部をこのような形状・配置とすることによって、セル内部には比較的溶液が残存する頻度が低く、また、溶液が残存したとしても、比較的中央領域に集中する傾向にあるため、洗浄工程における溶液の排出のための吸入端部はセル３９の中央領域におかれ、効率的に排除することができる。
上記実施の形態では、セル３９の断面形状を円形としたが、これ以外にも種々の形状をとることが可能である。この変形例について図４および図５を参照して説明する。ここで、図４および図５はセル３９の上面図となっている。
図４（ａ）においては、セル内壁４０ａに１つの角隅部が形成される以外は図２と同様に円形の抗体固定化層３８が形成され、それを取り囲むようにセル内壁４０ａに密着して撥水性膜４２が基板３７に接着して形成されている。
図４（ｂ）においては、セル内壁４０ａの１箇所に円弧状の後退部、すなわちセル内壁が円弧状に引っ込んでいる部分が形成される場合である。
図４（ｃ）においては、セル内壁４０ａの２箇所に円弧状の後退部が形成される場合である。
図４（ｄ）においては、セル内壁４０ａの３箇所に円弧状の後退部が形成される場合である。
図５（ａ）においては、セル内壁４０ａの４箇所に円弧状の後退部が形成される場合である。
図５（ｂ）においては、セル内壁４０ａが楕円形に形成される場合である。
図５（ｃ）においては、セル内壁４０ａが抗体固定化層３８を中心とした円形領域から放物曲線に類似した形状の後退部が形成される場合である。
更に、図５（ｄ）においては、セル内壁４０ａが平面部と曲面部もしくは角部との組み合わせによって形成された形状となっている場合である。
これらのセルにおいて、セル内部には、センシングエリア３８と、撥水性膜４２と、撥水性膜４２より、親水性の高いセル内壁面４０ａが存在しており、このセル内部に残存する溶液は、溶液に加わる重力とセル内部の表面の材料との親和性とのバランスにおいて、疎水性膜との接触面積が最も少なくなる形状に集まることとなる。そして、セル内壁が、平面部もしくは曲面部と、前記曲面部より曲率半径が小さい曲面部もしくは角部が近接している場合、溶液は、曲率半径が小さい曲面部もしくは角部に集合する傾向にある。従って吸引用のピペット先端をこれらの曲率半径の小さな曲面部付近もしくは角部付近に近接させて溶液を吸引することにより効率的に吸引作業を行うことができる。
（セル洗浄装置）
セル洗浄装置４は、上記抗体チップ３のセル３９内に溶液を注入するための溶液注入手段として、図１に示すように、注入ポンプ４４に接続された注入チューブ４５を備えている。この注入ポンプ４４としてはシリンジポンプ等が好適である。また、注入する溶液を選択するため、第１溶液槽４６や第２溶液槽４７と注入ポンプ４４との間に接続された溶液選択バルブ４８を有する。ここで、例えば、第１溶液槽４６には界面活性剤を含む洗浄液４９を入れ、第２溶液槽４７には緩衝液５０を入れ、測定手順の必要に応じてどちらの溶液をセル３９の反応ホール４１に注入するかを自動的に選択することができる。
ここで、注入チューブ４５の注入口となる下端部の位置としては、セル３９内において抗体固定化層３８の真上近傍に位置することが好ましい。このようにすることで、注入する溶液が抗体固定化層３８上に確実に滴下される。
セル３９内から溶液を排出するための溶液排出手段として、図１に示すように、排出ポンプ５１に接続された排出チューブ５２を備えている。この排出ポンプ５１としては、バイモルフポンプ等を使用するのが好ましい。ここで、排出ポンプ５１の排出量は、１２Ｌ（リットル）／ｍｉｎが好適である。なお、上記排出ポンプ５１あるいは排出チューブ５２は、図１の点線で記したように複数個そなえるようになっていてもよい。
上記排出チューブ５２の先端の例えばピペットのような吸入端部５２ａの位置としては、枠体４０のセル内壁４０ａの近傍に位置することが好ましい。このようにすることで、反応ホール４１から溢れた溶液は、撥水性膜４２が撥水性のため、枠体４０のセル内壁４０ａ側へ流れ、セル内壁４０ａにある排出チューブ５２から確実に排出される。
上述したように、極微量の生体物質の測定における高い再現性および作業性を確保する上で、上記洗浄液等の溶液をセル３９内に残存させないことがきわめて重要となる。そこで、上記排出チューブ５２の吸入端部５２ａの形状が重要になる。この好適な態様について図６〜図８を参照して説明する。ここで、図６〜図８は吸入端部５２ａの縦断面図である。
図６（ａ）〜図６（ｄ）は標準的な吸入端部５２ａの構造を示す。この吸入端部５２ａはその横断面が円となる円柱状であって、その先端面は平面状の平坦面５４を有している。ここで、図６（ａ）では、吸入孔５３が吸入端部５２ａの中心軸に沿って穿設されている。図６（ｂ）では、吸入孔５３が吸入端部５２ａの外径側に偏芯して穿設されている。図６（ｃ）では、２つの吸入孔５３ａ、５３ｂが穿設されている。そして、図６（ｄ）では、３つの吸入孔５３ａ、５３ｂ、５３ｃが穿設されている。
ここで、上記吸入端部５２ａの外径は、図２に示した枠体４０のセル内壁４０ａの内径よりも小さい。そして、吸入端部５２ａの外径およびセル内壁４０ａの内径の寸法差が０．０２ｍｍ〜１０ｍｍの範囲にあると好適である。但し、吸入端部５２ａの外径は反応ホール４１の口径よりも大きくなるように設定する。このようにすることで、上記洗浄においてセル３９内の溶液の排出が極めて容易になりその作業性が向上する。また、排出チューブ５２を用いた排出作業において、吸入端部５２ａが抗体固定化層３８に摺接することがなく、抗体固定化層３８の機械的な損傷は全く生じない。
また、上記吸入端部５２ａを有する排出チューブ５２を用いた排出作業において、吸入端部５２ａの平坦面５４は、好ましくは基板３７の主面に平行にされ、抗体固定化層３８の表面からの離間距離が０．０１ｍｍ〜５ｍｍになるように配置される。このような離間距離に配置することで、セル３９内の溶液が完全に排出され残液がなく、セル３９内が清浄になり抗体固定化層３８の表面が安定化する。また、排出チューブ５２が、セル３９の表面に接触すると、セル３９が移動してしまい、その結果測定精度が低下してしまう。そのために、排出チューブ５２の先端は、セル３９に接触しない程度に近接させることが好ましい。測定装置の位置制御の精度を考慮すると、上記離間距離は下限が０．０１ｍｍ程度であることが好ましい。
この吸入端部５２ａは、種々の形状をとることが可能である。図７（ａ）および図７（ｂ）では、その下端部が例えば半球状に抉られた凹陥部５５を有する構造になっている。また、場合によっては、図７（ｃ）および図７（ｄ）に示すように、吸入端部５２ａの下端部が僅かに凸状に形成された凸部５６を有する構造になる。この場合、更に、上記変形例として、図８（ａ）および図８（ｂ）では、吸入端部５２ａの下端部の外周部が面取りされ切り欠き部５７を有する構造になっている。更には、図８（ｃ）および図８（ｄ）に示すように、その下端部がテーパ状にされてテーパ部５８を有する構造になる。
ここで、上記吸入端部５２ａはその横断面が、図４および図５で示したセル３９における枠体４０のセル内壁４０ａの開口形状に対して相似形になるように形成されると好適である。
（抗原測定方法）
次に、図９、図１０および図１１等を参照して、本発明の実施形態に係る抗体チップ３を用いた検体溶液中の特定物質の抗原測定方法について説明する。
図９のステップＳ１０：抗体チップ３の反応ホール４１底部の基板３７表面には、図１０（ａ）に示すように、タンパク質、遺伝子等の測定対象となる抗原６０ａを特異的に認識する１次抗体３８ａからなる抗体固定化層３８が形成されている。この反応ホール４１内の抗体固定化層３８上に抗原６０ａを含む検体溶液６０を滴下すると、図１０（ｂ）に示すように、抗原６０ａが１次抗体３８ａと結合し、１次抗体−抗原複合体を形成する。
ステップＳ１１：次に、１次抗体３８ａに結合した抗原６０ａ以外の検体溶液６０を、界面活性剤を含むリン酸バッファ（ＰＢＳ）等の洗浄液によって洗浄する。この洗浄工程では、図１に示した容器蓋８を開き、上述したセル洗浄装置４を用いて、図１１（ａ）に示すように注入チューブ４５を抗体チップ３の枠体４０内に配置し、セル３９から零れ出ない所定の量の洗浄液を注入する。引き続いて、上記注入チューブ４５を枠体４０から引き離した後に、図１１（ｂ）に示すように、今度は排出チューブ５２の吸入端部５２ａを上記枠体４０内に挿入し上記洗浄液を吸引して排出させる。ここで、吸入端部５２ａは、図６〜図８に示したような構造のものを、図２〜図５に示したセル３９の構造に合わせて、適宜に使用する。このようにして、好適な洗浄が簡便な作業で行えるようにする。
なお、上記洗浄工程においては、セル洗浄装置４における注入チューブ４５および排出チューブ５２の移動配置は自動的に行えるようにするとよい。
上記洗浄工程においては、抗体固定化層３８上に形成された免疫複合体である上記１次抗体３８ａに結合している抗原６０ａが擾乱されないように洗浄液を吸引し排出することが極めて重要になる。そこで、セル洗浄装置４で説明したような洗浄方法をとり、セル３９内に残液もなく清浄にして抗体固定化層３８を安定化させる。
ステップＳ１２：次に、酵素標識されている２次抗体溶液６１を滴下する。すると、図１０（ｃ）に示すように、２次抗体６１ａは、１次抗体３８ａとは別の部位で抗原６０ａにさらに結合する。その結果、１次抗体−抗原−２次抗体複合体が形成される。なお、２次抗体６１ａを標識している標識酵素として、例えば酸化還元酵素としてペルオキシダーゼ（ＰＯＤ）等を用いることができる。
ステップＳ１３：次に、複合体を形成しなかった２次抗体６１ａを含む２次抗体溶液６１を、界面活性剤を含むＰＢＳ等の洗浄液によって再洗浄する。この洗浄工程においても、ステップＳ１１で説明したのと同様な洗浄方法が取られる。
ステップＳ１４：次に、洗浄に使用した界面活性剤を取り除き、安定化させるためにＰＢＳ等のみを緩衝液としてセル３９内に注入する。そして、この緩衝液をセル３９から排出させる。この緩衝液の注入／排出は、ステップＳ１１で説明したのと全く同様な方法で行えばよい。
上記ステップＳ１３の洗浄工程および上記緩衝液の注入／排出の工程において、抗体固定化層３８上に形成された免疫複合体である上記１次抗体−抗原−２次抗体複合体が擾乱されないように洗浄液等の溶液を吸引し排出することができる。そして、セル３９内に残液もなく清浄にして抗体固定化層３８を安定化させることができる。
ステップＳ１５：この時点で、抗体チップ３の入射側グレーティング４３ａに向けて半導体レーザ２５からレーザ光等を照射して、出射側グレーティング４３ｂからの出射光を受光素子で受光し、基準光強度として測定する。
ステップＳ１６：次に、図１０（ｄ）に示すように、セル３９に発色試薬溶液６２を滴下する。発色試薬溶液６２としては、例えばｐＨ＝４．９の緩衝液１リットル中に、酢酸８０ミリモル、テトラメチルベンジジン（ＴＭＢＺ）１．１３ミリモル、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）１．９１ミリモル、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）１％未満を含むものを使用するのが好ましい。すると、ＰＯＤ等の標識酵素と、標識酵素の基質であるＨ２Ｏ２との酸化還元酵素反応によりラジカル酸素原子（Ｏ＊）が生成される。この酵素反応により生成されるＯ＊により発色試薬が発色する酵素反応産物６２ａを生成する。
ステップＳ１７：このような状態で、抗体チップの入射側グレーティング４３ａに向けて半導体レーザ２５からレーザ光等を照射して、出射側グレーティング４３ｂからの反射光を受光素子で受光し、発色後光強度を測定する。
ステップＳ１８：ステップＳ１５で測定した基準光強度とステップＳ１７で測定した発色後光強度との差により検体溶液６０中の測定対象となる抗原６０ａの濃度を算出する。
この測定方法を用いて光強度を連続して測定すると、ステップＳ１４からステップＳ１５までの間の所定の時点の値を基準光強度、ステップＳ１６後の所定の時点の値を発色後光強度として採用して濃度を算出することができる。したがって、無抗原溶液を用いた対象実験等をして基準光強度を測定する必要がなくなる。
本発明の抗体チップ３は、反応ホール４１内で抗原抗体反応及び発色反応を起こさせるので、検体溶液６０は１マイクロリットル程度あれば十分測定できる。
本実施形態では、上述した構造の抗体チップ３を用い、また、上記セル洗浄装置４を使用して抗体チップ３のセル内を洗浄することにより、抗体固定化層に機械的な損傷を全く与えることなく、抗体安定化層上を安定化させることができる。そして、抗体チップにおけるセル内を残腋がなく清浄にすることにより、抗原抗体反応により抗体チップのセル内で生成される免疫複合体が高い精度で再現性よく制御されるようになる。このようにして、極微量の検体溶液中の生体物質を高感度、高精度でしかも高い再現性の下に分析することが可能になる。
また、濃度計測装置２による抗原濃度の測定が極めて簡便なり、しかも、抗体チップ３のセル内の溶液除去を含む洗浄作業が簡便になり、抗原測定の作業が熟練を要しないでルーチンワーク化できる。このようにして、本発明の抗原測定は、測定の再現性および作業性に優れ、その実用化が極めて容易になる。
そして、抗原抗体反応を用いる測定において、蛍光ではなく参照光の増減で検体の濃度測定を行なうことから、新生児・小動物に対する検査の場合など、検体の量を多く確保しにくい場合に活用できる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものでない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。
例えば、上記セル洗浄装置４を用いた抗体チップ３のセル３９内の洗浄作業あるいは溶液の注入／排出作業は、本実施形態で説明した場合と異なり、濃度計測装置２外においてチップキャリア７に載置された複数の抗体チップ３に対し行うようにしてもよい。
また、抗体チップ３を載置する部材はチップキャリア７に限定されるものでなく、例えば本発明者らが特許文献２において説明したパレット上に複数の抗体チップ３を載置して上述したような抗原測定を行うようにしてもよい。
本発明の実施形態にかかる光源測定装置を示す概略図である。 本発明の実施形態にかかる抗体チップを示す上面図である。 図２のＹ−Ｙ矢視図である。 本発明の実施形態にかかる抗体チップのセルを示す上面図である。 本発明の実施形態にかかる抗体チップの別のセルを示す上面図である。 本発明の実施形態にかかる排出チューブの先端を示す縦断面図である。 本発明の実施形態にかかる別の排出チューブの先端を示す縦断面図である。 本発明の実施形態にかかる更に別の排出チューブの先端を示す縦断面図である。 本発明の実施形態にかかる抗体チップによる抗原測定方法の工程を示すフロー図である。 本発明の実施の形態にかかる抗体チップによる抗原測定方法を説明する図である。 本発明の実施形態にかかる係る抗体チップのセル内の溶液の注入／排出方法を示す断面図である。
符号の説明
１…光源測定装置、２…濃度計測装置、３…抗体チップ、４…セル洗浄装置、５…光源モジュール、６…検出器、７…チップキャリア、８…容器蓋、９…入射光、１０…反射光、１１…装置ケース、１４…基板載置面、１５…基板載置領域、１６…光入射通路、１６ｂ…入射開口部、１７…光反射通路、１７ｂ…反射開口部、１８…非検出光除去通路、１８ａ…非検出光反射開口部、１９…保護ガラス、２０…基板載置用突起、２１…位置決め突起、２２…キャリア位置決めピン、２３…液溜め溝、２４…水没シート、２５…半導体レーザ、２６…コリメートレンズ、３７…基板、３８…抗体固定化層、３８ａ…１次抗体、３９…セル、４０…枠体、４０ａ…セル内壁、４１…反応ホール、４２…撥水性膜、４３ａ…入射側グレーティング、４３ｂ…反射側グレーティング、４４…注入ポンプ、４５…注入チューブ、４６…第１溶液槽、４７…第２溶液槽、４８…溶液選択バルブ、４９…洗浄液、５０…緩衝液、５１…排出ポンプ、５２…排出チューブ、５２ａ…吸入端部、５３…吸入孔、５４…平坦面、５５…凹陥部、５６…凸部、５７…切り欠き部、５８…テーパ部、６０…検体溶液、６０ａ…抗原、６１…２次抗体溶液、６１ａ…２次抗体、６２…発色試薬溶液、６２ａ…酵素反応産物

Claims (10)

  1. 透光性を有する基板と、
    前記基板の主面に形成された抗体固定化層と、
    前記基板内に光を入射させ、前記抗体固定化層下を照射した後に前記基板外に前記光を出射させる一対の光学要素と、
    前記基板の主面に前記抗体固定化層を取り囲むように形成された撥水層と、
    一端が前記基板の主面に固着され前記撥水層を取り囲むようにしてセルを形成する枠体と、を備えた抗体チップであって、
    前記枠体によって囲繞された基板表面が、前記抗体固定化層及び撥水層領域からなることを特徴とする抗体チップ。
  2. 透光性を有する基板と、
    前記基板の主面に形成された抗体固定化層と、
    前記基板内に光を入射させ、前記抗体固定化層下を照射した後に前記基板外に前記光を出射させる一対の光学要素と、
    前記基板の主面に前記抗体固定化層を取り囲むように形成された撥水層と、
    一端が前記基板の主面に固着され前記撥水層を取り囲むようにしてセルを形成する枠体であって、前記枠体からなる前記セルの内壁が円筒状部分と、角部部分もしくは前記円筒状部分の曲率半径より小径の曲率半径を有する曲部部分とからなる枠体と、
    前記枠体によって囲繞された基板表面が、前記抗体固定化層及び撥水層領域からなることを特徴とする抗体チップ。
  3. 透光性を有する基板と、
    前記基板の主面に形成された抗体固定化層と、
    前記基板内に光を入射させ、前記抗体固定化層下を照射した後に前記基板外に前記光を出射させる一対の光学要素と、
    前記基板の主面に前記抗体固定化層を取り囲むように形成された撥水層と、
    一端が前記基板の主面に固着され前記撥水層を取り囲むようにしてセルを形成する枠体であって、前記枠体からなる前記セルの内壁が平面部分と、曲面部分とからなる枠体と、
    前記枠体によって囲繞された基板表面が、前記抗体固定化層及び撥水層領域からなることを特徴とする抗体チップ。
  4. 前記枠体は、遮光性のアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂あるいはアクリル樹脂から成ることを特徴とする請求項１に記載の抗体チップ。
  5. 前記撥水層は、遮光性を有するフッ素系樹脂材料から成ることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の抗体チップ。
  6. 透光性を有する基板、前記基板の一方の主面に形成された抗体固定化層、前記基板内に光を入射させ前記抗体固定化層下を照射した後に前記基板外に前記光を出射させる一対の光学要素、および一端が前記基板の一方の主面に固着され前記抗体固定化層を囲うことによりセルを形成する枠体、を備える抗体チップと、
    前記基板の他方の主面から前記一対の光学要素の入射側光学要素に向けて前記光を入射させる発光素子と、
    前記基板の他方の主面から前記一対の光学要素の出射側光学要素を介して出射する前記光を検出する受光素子と、
    前記抗体チップのセル内部に所要の溶液を注入する溶液注入手段および前記溶液をセル外部に排出する溶液排出手段と、
    を有し、
    前記溶液排出手段を構成し前記セル内部の溶液を排出する排出チューブが前記セル内部に進入退出自在に構成されていることを特徴とする抗原測定装置。
  7. 前記排出チューブの先端面は、平面状であり、前記セル内部に進入させて固定したとき、前記基板の一方の主面に平行に配置されることを特徴とする請求項６に記載の抗原測定装置。
  8. 前記排出チューブの先端は円柱状であり、前記排出チューブの先端の外径が前記セルの内壁の径より０．０２ｍｍ〜１０ｍｍの範囲で小さくなっていることを特徴とする請求項６に記載の抗原測定装置。
  9. 透光性を有する基板と、
    前記基板の主面に形成された抗体固定化層と、
    前記基板内に光を入射させ、前記抗体固定化層下を照射した後に前記基板外に前記光を出射させる一対の光学要素と、
    前記基板の主面に前記抗体固定化層を取り囲むように形成された撥水層と、
    一端が前記基板の主面に固着され前記撥水層を取り囲むようにして円筒状のセルを形成する枠体と、を備えて抗体チップであって、
    前記枠体によって囲繞された基板表面が、前記抗体固定化層及び撥水層領域からなることを特徴とする抗体チップの前記セルから液体を排出する方法であって、
    排出チューブを前記円筒状セルの中央部に、前記基板と接触しないように配置し、前記排出チューブに接続された減圧装置を駆動して前記セル内部に存在する液体を排出することを特徴とする抗原測定装置からの液体の排出方法。
  10. 透光性を有する基板と、
    前記基板の主面に形成された抗体固定化層と、
    前記基板内に光を入射させ、前記抗体固定化層下を照射した後に前記基板外に前記光を出射させる一対の光学要素と、
    前記基板の主面に前記抗体固定化層を取り囲むように形成された撥水層と、
    一端が前記基板の主面に固着され前記撥水層を取り囲むようにして平面部もしくは第１の曲面部と、前記曲面部より曲率半径が小さい第２の曲面部もしくは角部からセル壁面が形成されている枠体と、を備えて抗体チップであって、
    前記枠体によって囲繞された基板表面が、前記抗体固定化層及び撥水層領域からなることを特徴とする抗体チップの前記セルから液体を排出する方法であって、
    排出チューブを前記セルの第２の曲面部または角部に、前記基板と接触しないように配置し、前記排出チューブに接続された減圧装置を駆動して前記セル内部に存在する液体を排出することを特徴とする抗原測定装置からの液体の排出方法。
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