JP2009103455A - Element, apparatus, and method for detection of target substance - Google Patents

Element, apparatus, and method for detection of target substance Download PDF

Info

Publication number
JP2009103455A
JP2009103455A JP2007272678A JP2007272678A JP2009103455A JP 2009103455 A JP2009103455 A JP 2009103455A JP 2007272678 A JP2007272678 A JP 2007272678A JP 2007272678 A JP2007272678 A JP 2007272678A JP 2009103455 A JP2009103455 A JP 2009103455A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
target substance
liquid crystal
substance
substrate
labeling substance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007272678A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Asao
恭史 浅尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2007272678A priority Critical patent/JP2009103455A/en
Publication of JP2009103455A publication Critical patent/JP2009103455A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simple and highly sensitive target substance detection method, a detection element, and a detection apparatus. <P>SOLUTION: In an antigen-antibody reaction inspection by a sandwich technique for quantifying target substances by measuring particulates through the use of secondary antibodies modified with the particulates, the number of particulates immobilizes to a substrate is quantitatively evaluated through the use of the orientation state of liquid crystals. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、検体中の標的物質を検出する検出材料、検出素子、検出装置、検出方法、及びその製造方法に関するものである。本発明は、特に、生体由来の物質またはその類似物質の特異的な分子認識能を利用した、いわゆるバイオセンサに好適に応用できる。   The present invention relates to a detection material, a detection element, a detection device, a detection method, and a manufacturing method thereof for detecting a target substance in a specimen. In particular, the present invention can be suitably applied to so-called biosensors that utilize the specific molecular recognition ability of biologically derived substances or similar substances.

バイオセンサは生体や生体分子の持つ、優れた分子認識能を活用した計測デバイスである。生体内には、互いに親和性のある物質の組み合わせとして、例えば酵素−基質、抗原−抗体、DNA−DNA等がある。バイオセンサはこれらの組み合わせの一方を基材に固定または担持し、用いることによって、もう一方の物質を選択的に計測できるという原理を利用している。近年では、バイオセンサは医療分野のみならず、環境や食料品等への幅広い応用が期待され、その使用領域を広げるためにも、あらゆる場所に設置または持ち運び可能な小型、軽量、高感度なバイオセンサが望まれている。   A biosensor is a measuring device that utilizes the excellent molecular recognition ability of living organisms and biomolecules. In the living body, there are, for example, enzyme-substrate, antigen-antibody, DNA-DNA and the like as combinations of substances having affinity for each other. Biosensors use the principle that one of these combinations can be fixed or supported on a substrate and used to selectively measure the other substance. In recent years, biosensors are expected to have a wide range of applications not only in the medical field, but also in the environment and foodstuffs. In order to widen their use, biosensors are small, lightweight, and highly sensitive that can be installed or carried anywhere. A sensor is desired.

その高感度センシング方式のひとつが、微粒子の周囲に抗体を担持させた標識物質を用いる方法である。これは、標識物質を検体中の標的物質と反応させ、かつ該標的物質と基材に付与された抗体とを反応させる方法を用いたセンサであって、標識物質の測定により標的物質を定量的に評価することができる評価方法である。標的物質を二つの抗体で挟み込む構造になることから、一般にサンドイッチ法と称され、盛んに研究が進められている。この方法では、標的物質の存在の有無やその濃度を、該標識物質の測定によって容易に検知できるため、簡便で高感度なバイオセンサとしての応用が期待されている。その一つとして盛んに研究されているのが、基材として磁気センサを用い、微粒子中に磁性体を含有させた磁性微粒子からなる標識物質を用いた磁気バイオセンサである。その動作原理は次のとおりである。   One of the high-sensitivity sensing methods is a method using a labeling substance in which an antibody is supported around fine particles. This is a sensor that uses a method in which a labeling substance reacts with a target substance in a sample and reacts with the target substance and an antibody applied to a substrate, and the target substance is quantitatively measured by measuring the labeling substance. It is an evaluation method that can be evaluated. Since it has a structure in which a target substance is sandwiched between two antibodies, it is generally referred to as a sandwich method, and research is actively conducted. In this method, the presence or absence of the target substance and its concentration can be easily detected by measurement of the labeling substance, and therefore, application as a simple and highly sensitive biosensor is expected. One of the active researches is a magnetic biosensor using a magnetic substance as a substrate and a labeling substance made of magnetic fine particles containing a magnetic substance in the fine particles. The operation principle is as follows.

サンドイッチ法によって検体中の標的物質の有無や濃度を検出するための素子は、具体的には次のような働きによってセンシングが可能となる。まず、標的物質に存在する二つの異なる領域に対して、それぞれに特異的に結合する抗体を採用する。ここで基材表面上に、標的物質の一方の領域(抗原抗体反応の場合はエピトープと呼ばれる)と特異的に結合することができる第一の標的物質捕捉分子(抗原抗体反応の場合は一次抗体と呼ばれる)を固定する。次いで、該一次抗体と標的物質を含む検体と接触せしめることによって、基材の表面と検体中の標的物質とで抗原抗体反応を行う。その後、前記標的物質の他方の領域と、第二の標的物質捕捉分子(抗原抗体反応の場合は二次抗体と呼ばれる)を接触させることによって、抗原が二つの抗体によってサンドイッチされた状態が実現できる。ここで、該二次抗体が表面上に担持されている磁性微粒子を用いて抗原抗体反応を行えば、センサ素子表面に磁性標識が固定されることになる。この磁性標識の数を何らかの手法で測定する事で、目的とする標的物質の数や濃度を求めることが可能となる。   An element for detecting the presence and concentration of a target substance in a specimen by the sandwich method can be specifically sensed by the following operation. First, antibodies that specifically bind to two different regions existing in the target substance are employed. Here, a first target substance capture molecule (primary antibody in the case of an antigen-antibody reaction) that can specifically bind to one region of the target substance (referred to as an epitope in the case of an antigen-antibody reaction) on the substrate surface Fixed). Next, an antigen-antibody reaction is performed between the surface of the substrate and the target substance in the specimen by bringing the primary antibody into contact with the specimen containing the target substance. Thereafter, by bringing the other region of the target substance into contact with a second target substance capturing molecule (referred to as a secondary antibody in the case of an antigen-antibody reaction), a state in which the antigen is sandwiched between two antibodies can be realized. . Here, when the antigen-antibody reaction is performed using the magnetic fine particles having the secondary antibody supported on the surface, the magnetic label is immobilized on the surface of the sensor element. By measuring the number of magnetic labels by some method, it is possible to determine the number and concentration of the target substance.

また上述の反応とは順序が異なるが、予め標的物質を含む検体中に第二の標的物質捕捉分子を加えて標的物質と第二の標的物質捕捉分子を接触せしめ、「標的物質−第二の標的物質捕捉分子」複合体を形成させる。そしてその複合体をセンサ素子上に固定された第一の標的物質捕捉分子と接触させる事によって、結果的に磁性標識をセンサ素子表面に固定するという方法をとることも可能である。   Although the order is different from the above reaction, a second target substance capture molecule is added in advance to a sample containing the target substance to bring the target substance and the second target substance capture molecule into contact with each other. A “target substance capture molecule” complex is formed. Then, by bringing the complex into contact with the first target substance-capturing molecule immobilized on the sensor element, it is possible to adopt a method in which the magnetic label is immobilized on the surface of the sensor element as a result.

このような磁気検出の手法を用いた標的物質検出素子として、以下の手法が提案されている。   The following method has been proposed as a target substance detection element using such a magnetic detection method.

(方法1)
標識としての磁性体を抗原抗体反応により検体に結合させ、該標識を磁化した上で、磁気センサとしてのSQUID(超電導量子干渉計)により該標識を検出する免疫検査方法が開示されている(例えば特許文献1。)。
(Method 1)
An immunoassay method is disclosed in which a magnetic substance as a label is bound to a specimen by an antigen-antibody reaction, the label is magnetized, and then the label is detected by a SQUID (superconducting quantum interferometer) as a magnetic sensor (for example, Patent Document 1).

(方法2)
結合した磁性分子により形成される磁場を検知するための検知素子が半導体ホール素子を含むものであり、特定された磁性分子の量に基づいて測定対象物の分析を行うことを特徴とするバイオセンサが開示されている(例えば特許文献2。)。
(Method 2)
A biosensor characterized in that a detection element for detecting a magnetic field formed by bound magnetic molecules includes a semiconductor Hall element, and an object to be measured is analyzed based on the amount of the specified magnetic molecules Is disclosed (for example, Patent Document 2).

(方法3)
センサ素子上の第一の捕捉分子と標的分子を介した第二の捕捉分子に標識された磁性微粒子の磁気信号を、磁気抵抗効果素子を用いて検出する方法が開示されている(例えば特許文献3。)。
(Method 3)
A method of detecting a magnetic signal of a magnetic fine particle labeled with a first capture molecule on a sensor element and a second capture molecule via a target molecule using a magnetoresistive element is disclosed (for example, patent document). 3)).

(方法4)
一方、方法1〜3とは異なるバイオセンサ技術として、液晶を用いた方法4が知られている。詳細は非特許文献1および2、さらに特許文献4に記載されている。これらは上記の抗原抗体反応のうち、基材表面上に設けた第一の標的物質捕捉分子(抗原抗体反応の場合は一次抗体と呼ばれる)のみを用いる方法である。この方法では上述の手法と比較して、該一次抗体と標的物質を含む検体と接触させ、基材の表面と検体中の標的物質とで抗原抗体反応を行うところまでは上記と同様の手順である。
(Method 4)
On the other hand, Method 4 using liquid crystal is known as a biosensor technique different from Methods 1 to 3. Details are described in Non-Patent Documents 1 and 2 and Patent Document 4. These are methods using only the first target substance-capturing molecule (referred to as a primary antibody in the case of an antigen-antibody reaction) provided on the substrate surface among the antigen-antibody reactions described above. Compared with the above-mentioned method, this method is the same procedure as described above until the primary antibody is brought into contact with the specimen containing the target substance and the surface of the substrate and the target substance in the specimen are subjected to the antigen-antibody reaction. is there.

液晶を用いる方法4では、上記手順の後、一次抗体が存在する基板上にて液晶材料を配向させる。ここで、液晶材料のバルクの配向は、基板界面の配向状態によって支配されることが知られている。つまりこの場合、一次抗体のみが存在する界面の状態と、一次抗体上に標的物質が捕捉された界面状態では、基板と液晶との界面の様子が異なっている。したがって、検体中に標的物質が存在しており一次抗体上に標的物質が捕捉されている状態と、検体中には標的物質が存在していない状態との違いが、液晶分子の配向状態を光学的に観測することによって容易に検知することが可能となる。すなわちこの方法4では、液晶材料そのものが上記サンドイッチ法における二次抗体および標識物質の役割を担っていると言うことができる。なお、この方法は液晶アッセイと称されることもある。
特開2001−033455号公報 国際公開WO03−067258号公報 米国特許5981297号 特表2006−501860号公報 Science 279、2077(1998) Materials Science and Engineering C 24 (2004)237−240
In Method 4 using liquid crystal, after the above procedure, the liquid crystal material is aligned on the substrate on which the primary antibody is present. Here, it is known that the bulk alignment of the liquid crystal material is governed by the alignment state of the substrate interface. That is, in this case, the state of the interface between the substrate and the liquid crystal is different between the interface state where only the primary antibody exists and the interface state where the target substance is captured on the primary antibody. Therefore, the difference between the state in which the target substance is present in the sample and the target substance is captured on the primary antibody and the state in which the target substance is not present in the sample is the optical alignment state of the liquid crystal molecules. It becomes possible to detect easily by observing automatically. That is, in Method 4, it can be said that the liquid crystal material itself plays the role of the secondary antibody and the labeling substance in the sandwich method. This method is sometimes referred to as a liquid crystal assay.
JP 2001-033455 A International Publication WO 03-067258 US Pat. No. 5,981,297 JP-T-2006-501860 Science 279, 2077 (1998) Materials Science and Engineering C 24 (2004) 237-240

これら従来手法はそれぞれ長所および短所を有している。方法1〜3の磁性微粒子を用いる方法は、実際の標的物質の有無や濃度を磁気標識により高感度に検出できる方法として有用である。ところが、方法1では超伝導を用いるために装置規模や装置コストが大きくなる。そのため設置できるのは大きな病院などの予算と場所にゆとりのある機関に限られる。また同様の理由によって診断コストが高くなる。   Each of these conventional methods has advantages and disadvantages. The method using magnetic fine particles of methods 1 to 3 is useful as a method capable of detecting the presence / absence and concentration of an actual target substance with high sensitivity using a magnetic label. However, since the method 1 uses superconductivity, the apparatus scale and the apparatus cost are increased. For this reason, it can only be installed in large hospitals and other institutions with sufficient budget and space. In addition, the diagnosis cost increases for the same reason.

方法2および方法3は、基材としてホール素子あるいは磁気抵抗(MR)素子を用いる方法である。ここで用いる基材は、半導体メモリなどと同様に、多くの成膜工程とフォトリソグラフィープロセスによるパターニング工程を経て素子が形成されるため、使用する部材の製造コストが高くなる。一般に生体中の物質を厳密に検知するための装置は、血液検査におけるシリンジや注射針などと同様に、他の患者の検査物質とのコンタミネーションを避けるために、その都度新しい部材を用いることが望まれる。ところがこれら二つの方法では、半導体メモリと同等のコストからなる高価な部材をいわゆる使い捨ての部材として用いる必要がある。したがって、方法1と比較して、装置全体の規模やコストは小さいものの、1回あたりのアッセイに必要な部材コストが高くなる。   Method 2 and method 3 are methods using a Hall element or a magnetoresistive (MR) element as a substrate. Since the substrate used here is formed through many film forming steps and patterning steps by a photolithography process as in the case of a semiconductor memory or the like, the manufacturing cost of the member to be used increases. In general, a device for strictly detecting a substance in a living body should use a new member each time in order to avoid contamination with other patient test substances, like syringes and injection needles in blood tests. desired. However, in these two methods, it is necessary to use an expensive member having a cost equivalent to that of a semiconductor memory as a so-called disposable member. Therefore, compared with the method 1, although the scale and cost of the whole apparatus are small, the member cost required for the assay per time becomes high.

方法4は、基材の構成は腕時計や電卓などに用いられる一般的なセグメント型液晶素子と同様の単純な構成を用いることができることから、アッセイに用いる部材のコストは極めて安価である。また、標的物質の検知には偏光を用いた光学的な評価法を採用することができるため、装置規模もコンパクトで安価である。このため、低コストなアッセイを手軽に実現することが可能である。   In Method 4, since the base material can be a simple structure similar to a general segment type liquid crystal element used for a wristwatch, a calculator, or the like, the cost of a member used for the assay is extremely low. In addition, since an optical evaluation method using polarized light can be adopted for detection of the target substance, the apparatus scale is also compact and inexpensive. For this reason, it is possible to easily realize a low-cost assay.

ところが、非特許文献1を鑑みると、標的物質の検知濃度は約0.5μM(=5×10-7モル/リットル)にて実験が行われており、この検知濃度は特許文献2などに記載の磁気バイオセンサの濃度よりも高い。この理由として、液晶のバルクの配向に影響を及ぼすためには界面の状態を有意に変化させなければならず、そのためには比較的高濃度な検体を作用させる必要があると推察される。また、濃度が低い場合、僅かに配向変化している領域が観測されるかもしれない。しかしこうした僅かな違いについては、一般的な液晶プロセスにおいて発生する配向不良との明確な区別をすることが困難と考えられる。すなわち濃度が低い領域では診断の確度が低下する懸念がある。 However, in view of Non-Patent Document 1, experiments were conducted at a target substance detection concentration of about 0.5 μM (= 5 × 10 −7 mol / liter). This detection concentration is described in Patent Document 2 and the like. Higher than the concentration of magnetic biosensor. For this reason, in order to influence the bulk alignment of the liquid crystal, the state of the interface must be changed significantly, and for that purpose, it is presumed that it is necessary to act a relatively high concentration analyte. In addition, when the concentration is low, a region where the orientation is slightly changed may be observed. However, it is considered difficult to clearly distinguish these slight differences from alignment defects that occur in a general liquid crystal process. That is, there is a concern that the accuracy of diagnosis decreases in a region where the concentration is low.

そこで本発明は、上記課題を解決するような、簡便な診断方法の提供、およびそれに用いる素子、装置を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a simple diagnostic method that solves the above-described problems, and to provide an element and a device used therefor.

即ち本発明は、基板上に担持された抗体(一次抗体)と、標的物質と、標識物質によって修飾された抗体(二次抗体)との反応により基板上に標識物質を担持し、該標識物質の周囲に液晶が配設されている標的物質検出素子である。   That is, the present invention supports a labeling substance on a substrate by a reaction between an antibody (primary antibody) supported on the substrate, a target substance, and an antibody (secondary antibody) modified with the labeling substance. Is a target substance detection element in which a liquid crystal is disposed around.

また本発明は、基板上に担持された抗体(一次抗体)と、標的物質と、標識物質によって修飾された抗体(二次抗体)との反応により基板上に標識物質を担持し、該標識物質の周囲に配設された液晶の配向状態を検知することによって標識物質の有無、数を検知し、これにより検体中の標的物質の有無、濃度を検出する標的物質検出装置であって、少なくとも該液晶の配向状態を光学的に検知するための光源、偏光制御素子、撮像素子を有する標的物質検出装置である。   The present invention also includes a labeling substance supported on a substrate by a reaction between an antibody (primary antibody) supported on the substrate, a target substance, and an antibody modified with a labeling substance (secondary antibody). A target substance detection device that detects the presence or absence and the number of labeling substances by detecting the alignment state of liquid crystal disposed around the substrate, thereby detecting the presence or absence and concentration of the target substance in the specimen, A target substance detection apparatus having a light source, a polarization control element, and an imaging element for optically detecting the alignment state of liquid crystal.

また本発明は、基板上に担持された抗体(一次抗体)と、標的物質と、標識物質によって修飾された抗体(二次抗体)との反応により基板上に標識物質を担持し、該標識物質の周囲に配設された液晶の配向状態を光学的に検知することによって標識物質の有無、数を検知し、これにより検体中の標的物質の有無、濃度を検出する標的物質検出方法である。   The present invention also includes a labeling substance supported on a substrate by a reaction between an antibody (primary antibody) supported on the substrate, a target substance, and an antibody modified with a labeling substance (secondary antibody). This is a target substance detection method in which the presence / absence and number of labeling substances are detected by optically detecting the alignment state of the liquid crystal disposed around the substrate, thereby detecting the presence / absence and concentration of the target substance in the specimen.

本発明により、高感度でありかつ簡便な診断方法を提供し、および標的物質検出材料、検出素子、検出装置、検出方法を提供することが可能と成る。   According to the present invention, a highly sensitive and simple diagnostic method can be provided, and a target substance detection material, a detection element, a detection device, and a detection method can be provided.

以下、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

上述のように、バイオセンサでは抗体を基材に固定または担持して用いる。上記方法4で述べたように、従来報告されている液晶アッセイ法では、この抗体上に標的物質を担持させた後、標識物質として液晶材料を用いる方法が提案されている。それに対し、本発明のバイオセンサでは方法1〜3と同様に、微粒子を標識物質として用いたサンドイッチ法を採用し、さらに液晶材料を用いることを特徴とする。   As described above, in a biosensor, an antibody is fixed to or supported on a substrate. As described in Method 4 above, a conventionally reported liquid crystal assay method has been proposed in which a target substance is supported on this antibody and then a liquid crystal material is used as a labeling substance. On the other hand, the biosensor of the present invention employs a sandwich method using fine particles as a labeling substance as in methods 1 to 3, and further uses a liquid crystal material.

つまり本発明では、抗原抗体反応が生じた微小物質を次のプロセスによって検知する。   That is, in the present invention, a minute substance in which an antigen-antibody reaction has occurred is detected by the following process.

まず基板上において一次抗体が配設されている部位に標的物質を含む検体を浸漬することによって、第一の抗原抗体反応を行う。次いでこの抗原抗体反応に寄与しなかった物質を洗浄する(第一の抗原抗体反応プロセス)。   First, a first antigen-antibody reaction is performed by immersing a specimen containing a target substance in a site where a primary antibody is disposed on a substrate. Next, the substance that has not contributed to the antigen-antibody reaction is washed (first antigen-antibody reaction process).

次に、微粒子によって標識された二次抗体を該基板上に接触させ、第二の抗原抗体反応を行う。これにより、標的物質が抗体によってサンドイッチされた構造が形成される。次いで、反応しなかった二次抗体を洗浄した後、水分を乾燥させる(第二の抗原抗体反応プロセス)。   Next, a secondary antibody labeled with fine particles is brought into contact with the substrate, and a second antigen-antibody reaction is performed. As a result, a structure in which the target substance is sandwiched between the antibodies is formed. Next, the secondary antibody that has not reacted is washed, and then water is dried (second antigen-antibody reaction process).

続いて、液晶材料を該基板上に塗布、滴下、または前記基板から所定の空隙を設けるようにもう一つの基板を配設し、これら2枚の基板間に液晶材料を注入する。こうして得られた素子において、液晶の配向状態を光学的に観測することによって、標的物質の有無を簡便に測定することが可能となる(液晶素子作製および光学評価プロセス)。   Subsequently, another liquid crystal material is applied onto the substrate, dropped, or another substrate is disposed so as to provide a predetermined gap from the substrate, and the liquid crystal material is injected between the two substrates. In the element thus obtained, the presence or absence of the target substance can be easily measured by optically observing the alignment state of the liquid crystal (liquid crystal element production and optical evaluation process).

それに加えて後述する評価手法を適用することによって、さらに高感度な測定を行うことが可能となる(高感度光学評価プロセス)。   In addition to that, by applying an evaluation method to be described later, it becomes possible to perform measurement with higher sensitivity (high sensitivity optical evaluation process).

以下、上述のそれぞれのプロセスについて詳細に説明する。   Hereinafter, each of the above processes will be described in detail.

[第一の抗原抗体反応プロセス、および、第二の抗原抗体反応プロセス]
本発明に用いる一次抗体は、例えばイムノグロブリンG分子など、標的物質に対して特異的親和性、結合性を有する分子構造を含む物質を用いる。またその他、同様の性質を有するものであれば本発明に適用することが可能である。
[First antigen-antibody reaction process and second antigen-antibody reaction process]
As the primary antibody used in the present invention, a substance including a molecular structure having specific affinity and binding property to a target substance such as an immunoglobulin G molecule is used. In addition, any other material having similar properties can be applied to the present invention.

また、センサ素子の表面に位置する機能性膜に金の薄膜を用いる事により、国際出願WO2005/095461号公報に開示されているたんぱく質を第一の捕捉分子とすることができる。さらに標識物質である微粒子の表面の少なくとも一部を金とすることによって、第二の捕捉分子として用いることもできる。   Further, by using a gold thin film as the functional film located on the surface of the sensor element, the protein disclosed in International Application WO2005 / 095461 can be used as the first capture molecule. Furthermore, by using at least a part of the surface of the fine particle as the labeling substance as gold, it can be used as the second capture molecule.

この金結合性たんぱく質とは、
(1)金に対する結合部位を有し、少なくともイムノグロブリンG軽鎖可変領域(VL)またはイムノグロブリンG重鎖可変領域(VH)の少なくとも一部を含む第一のドメイン、
(2)標的物質に対する結合部位を有し、少なくともイムノグロブリンG重鎖可変領域(VH)またはイムノグロブリンG軽鎖可変領域(VL)の少なくとも一部を含む第二のドメイン、
を含むことを特徴とし、金結合性Diabodyと称されることもある。
This gold-binding protein is
(1) a first domain having a binding site for gold and comprising at least a part of an immunoglobulin G light chain variable region (VL) or an immunoglobulin G heavy chain variable region (VH);
(2) a second domain having a binding site for a target substance and comprising at least a part of an immunoglobulin G heavy chain variable region (VH) or an immunoglobulin G light chain variable region (VL);
And may be referred to as gold-binding diabody.

この場合、上記の(1)がセンサ素子、或いは標識物質である微粒子に固定する場合のアンカーとなり、簡便且つ捕捉分子の捕捉能を保持した状態での固定が可能となる。この場合の例を概略図として図1に示す。金薄膜10により表面を被覆されたセンサ素子1上に、第一の捕捉分子として上記(1)および(2)の特徴を有する金結合性タンパク質12が固定され、そのたんぱく質に標的物質4が結合されている。同様に、標識微粒子6上には金薄膜11により被覆されており、第二の捕捉分子として上記(1)および(2)の特徴を有する金結合性タンパク質13が微粒子上の金薄膜が被覆されている部位に固定されている。そして、この第二の捕捉分子が、上記第一の捕捉分子に固定されている標的物質の他方の領域に結合する形で固定される。   In this case, the above (1) serves as an anchor when the sensor element or the labeling substance is fixed to the fine particles, and can be simply fixed in a state where the capturing ability of the capturing molecule is maintained. An example of this case is shown in FIG. 1 as a schematic diagram. On the sensor element 1 whose surface is covered with the gold thin film 10, the gold-binding protein 12 having the characteristics (1) and (2) above is immobilized as the first capture molecule, and the target substance 4 is bound to the protein. Has been. Similarly, the labeled fine particle 6 is coated with a gold thin film 11, and the gold-binding protein 13 having the characteristics (1) and (2) as a second capture molecule is coated with the gold thin film on the fine particle. It is fixed to the part. Then, the second capture molecule is immobilized in such a manner that it binds to the other region of the target substance immobilized on the first capture molecule.

本発明に用いる標識微粒子の大きさは、素子の形状、大きさまたは用途によって選択する事が可能である。液晶分子の配向状態に影響を及ぼす微粒子の大きさが必要であるという点から、概ね十ナノメートルから数十マイクロメートルの直径を有するものが好適である。また、後述する高感度評価法に応じて適宜その微粒子を構成する物質を選択することができる。例えば上述の方法1〜3に記載の手法に用いる標識物質と同様に磁性微粒子を用いることが可能であり、通常用いられる常磁性、超常磁性を示す磁性微粒子、磁性ビーズを用いる事ができる。一例として、フェライトやマグネタイトといった鉄酸化物の粒子とスチレン系、デキストラン系、アクリルアミド系等のポリマーの混合物、被覆物が用いられる。また、例えば米国特許第3612758号に記載の電気泳動型表示素子として使用可能な帯電微粒子も可能である。あるいは本発明に用いる液晶材料と誘電率が異なる誘電体微粒子、吸収率の異なる微粒子など、後述の評価法に応じて微粒子の特性を選択し、標識物質とすることが好ましい。   The size of the labeled fine particles used in the present invention can be selected depending on the shape, size or application of the element. A particle having a diameter of approximately 10 nanometers to several tens of micrometers is preferable from the viewpoint that the size of fine particles that affect the alignment state of liquid crystal molecules is necessary. Moreover, the substance which comprises the microparticles | fine-particles can be selected suitably according to the high sensitivity evaluation method mentioned later. For example, magnetic fine particles can be used in the same manner as the labeling substance used in the methods described in the above-mentioned methods 1 to 3, and normally used paramagnetic and superparamagnetic magnetic fine particles and magnetic beads can be used. As an example, a mixture or coating of iron oxide particles such as ferrite and magnetite and polymers such as styrene, dextran, and acrylamide are used. Further, for example, charged fine particles that can be used as an electrophoretic display element described in US Pat. No. 3,612,758 are also possible. Alternatively, it is preferable to select the characteristics of the fine particles according to the evaluation method described later, such as dielectric fine particles having a dielectric constant different from that of the liquid crystal material used in the present invention and fine particles having different absorptance, and use as a labeling substance.

基板上に固定される一次抗体、または微粒子によって標識された二次抗体によって結合され、検出可能な標的物質は、上述の抗原抗体反応を行うことができる物質であれば如何なる物質も対象にする事が可能である。   The target substance that can be detected and bound by the primary antibody immobilized on the substrate or the secondary antibody labeled with microparticles should be any substance that can perform the antigen-antibody reaction described above. Is possible.

通常標的物質として適用される生体物質としては、核酸、タンパク質、糖鎖、脂質及びそれらの複合体から選択される生体物質が含まれる。詳しくは、核酸、タンパク質、糖鎖、脂質から選択される生体分子を含んでなるものである。具体的には、DNA、RNA、アプタマー、遺伝子、染色体、細胞膜、ウイルス、抗原、抗体、レクチン、ハプテン、ホルモン、レセプタ、酵素、ペプチド、スフィンゴ糖、スフィンゴ脂質の何れかから選択された物質を含むものであれば、如何なる物質にも適用することができる。さらには、前記の「生体物質」を産生する細菌や細胞そのものも、本発明が対象とする「生体物質」として標的物質となり得る。   Biological substances that are usually applied as target substances include biological substances selected from nucleic acids, proteins, sugar chains, lipids, and complexes thereof. Specifically, it comprises a biomolecule selected from nucleic acids, proteins, sugar chains, and lipids. Specifically, it includes a substance selected from any of DNA, RNA, aptamer, gene, chromosome, cell membrane, virus, antigen, antibody, lectin, hapten, hormone, receptor, enzyme, peptide, sphingosaccharide, and sphingolipid. Any material can be applied. Furthermore, bacteria and cells themselves that produce the above-mentioned “biological substances” can also be targeted substances as “biological substances” targeted by the present invention.

その中でも特に、タンパク質(脂質タンパク、糖タンパク、タンパク質複合体、タンパク質多量体)の具体例として、いわゆる疾病マーカーが挙げられる。   Among them, in particular, so-called disease markers can be mentioned as specific examples of proteins (lipid proteins, glycoproteins, protein complexes, protein multimers).

例としては、胎児期に肝細胞で産生され胎児血中に存在する酸性糖蛋白であり、肝細胞癌(原発性肝癌)、肝芽腫、転移性肝癌、ヨークサック腫瘍のマーカーとなるα−フェトプロテイン(AFP)、肝実質障害時に出現する異常プロトロンビンであり、肝細胞癌で特異的に出現することが確認されるPIVKA−II、免疫組織化学的に乳癌特異抗原である糖蛋白で、原発性進行乳癌、再発・転移乳癌のマーカーとなるBCA225、ヒト胎児の血清、腸および脳組織抽出液に発見された塩基性胎児蛋白であり、卵巣癌、睾丸腫瘍、前立腺癌、膵癌、胆道癌、肝細胞癌、腎臓癌、肺癌、胃癌、膀胱癌、大腸癌のマーカーである塩基性フェトプロテイン(BFP)、進行乳癌、再発乳癌、原発性乳癌、卵巣癌のマーカーとなる糖鎖抗原であるCA15−3、膵癌、胆道癌、胃癌、肝癌、大腸癌、卵巣癌のマーカーとなる糖鎖抗原であるCA19−9、卵巣癌、乳癌、結腸・直腸癌、胃癌、膵癌のマーカーとなる糖鎖抗原であるCA72−4、卵巣癌(特に漿液性嚢胞腺癌)、子宮体部腺癌、卵管癌、子宮頸部腺癌、膵癌、肺癌、大腸癌のマーカーとなる糖鎖抗原であるCA125、上皮性卵巣癌、卵管癌、肺癌、肝細胞癌、膵癌マーカーとなる糖蛋白であるCA130、卵巣癌(特に漿液性嚢胞腺癌)、子宮体部腺癌、子宮頸部腺癌のマーカーとなるコア蛋白抗原であるCA602。卵巣癌(特に粘液性嚢胞腺癌)、子宮頸部腺癌、子宮体部腺癌のマーカーとなる母核糖鎖関連抗原であるCA54/61(CA546)、大腸癌、胃癌、直腸癌、胆道癌、膵癌、肺癌、乳癌、子宮癌、尿路系癌等の腫瘍関連のマーカー抗原として現在、癌診断の補助に最も広く利用されている癌胎児性抗原(CEA)、膵癌、胆道癌、肝細胞癌、胃癌、卵巣癌、大腸癌のマーカーとなる糖鎖抗原であるDUPAN−2、膵臓に存在し、結合組織の弾性線維エラスチン(動脈壁や腱などを構成する)を特異的に加水分解する膵外分泌蛋白分解酵素であり、膵癌、膵嚢癌、胆道癌のマーカーとなるエラスターゼ1、ヒト癌患者の腹水や血清中に高濃度に存在する糖蛋白であり、肺癌、白血病、食道癌、膵癌、卵巣癌、腎癌、胆管癌、胃癌、膀胱癌、大腸癌、甲状腺癌、悪性リンパ腫のマーカーとなる免疫抑制酸性蛋白(IAP)、膵癌、胆道癌、乳癌、大腸癌、肝細胞癌、肺腺癌、胃癌のマーカーとなる糖鎖抗原であるNCC−ST−439、前立腺癌のマーカーとなる糖蛋白質であるγ−セミノプロテイン(γ−Sm)、ヒト前立腺組織から抽出された糖蛋白であり、前立腺組織のみに存在し、それゆえ前立腺癌のマーカーとなる前立腺特異抗原(PSA)、前立腺から分泌される酸性pH下でリン酸エステルを水解する酵素であり、前立腺癌の腫瘍マーカーとして用いられる前立腺酸性フォスファターゼ(PAP)、神経組織及び神経内分泌細胞に特異的に存在する解糖系酵素であり、肺癌(特に肺小細胞癌)、神経芽細胞腫、神経系腫瘍、膵小島癌、食道小細胞癌、胃癌、腎臓癌、乳癌のマーカーとなる神経特異エノラーゼ(NSE)、子宮頸部扁平上皮癌の肝転移巣から抽出・精製された蛋白質であり、子宮癌(頸部扁平上皮癌)、肺癌、食道癌、頭頸部癌、皮膚癌のマーカーとなる扁平上皮癌関連抗原(SCC抗原)、肺腺癌、食道癌、胃癌、大腸癌、直腸癌、膵癌、卵巣癌、子宮癌のマーカーとなる糖鎖抗原であるシアリルLeX−i抗原(SLX)、膵癌、胆道癌、肝癌、胃癌、大腸癌のマーカーとなる糖鎖抗原であるSPan−1、食道癌、胃癌、直腸・結腸癌、乳癌、肝細胞癌、胆道癌、膵癌、肺癌、子宮癌のマーカーであり、特に他の腫瘍マーカーと組み合わせて進行癌を推測し、再発予知・治療経過観察として有用である単鎖ポリペプチドである組織ポリペプタイド抗原(TPA)、卵巣癌、転移性卵巣癌、胃癌、大腸癌、胆道系癌、膵癌、肺癌のマーカーとなる母核糖鎖抗原であるシアリルTn抗原(STN)、肺の非小細胞癌、特に肺の扁平上皮癌の検出に有効な腫瘍マーカーであるシフラ(cytokeratin;CYFRA)、胃液中に分泌される蛋白消化酵素であるペプシンの2種(PG I・PG II)の不活性型前駆体であり、胃潰瘍(特に低位胃潰瘍)、十二指腸潰瘍(特に再発、難治例)、ブルンネル腺腫、ゾーリンガーエリソン症候群、急性胃炎のマーカーとなるペプシノゲン(PG)、組織障害や感染により、血漿中で変化する急性相反応蛋白であり、急性心筋梗塞等により心筋に壊死が起こると、高値を示すC−反応性蛋白(CRP)、組織障害や感染により、血漿中で変化する急性相反応蛋白である血清アミロイドA蛋白(SAA)、主に心筋や骨格筋に存在する分子量約17500のヘム蛋白であり、急性心筋梗塞、筋ジストロフィー、多発性筋炎、皮膚筋炎のマーカーとなるミオグロビン、骨格筋,心筋の可溶性分画を中心に存在し、細胞の損傷によって血液中に遊出する酵素であって、急性心筋梗塞、甲状腺機能低下症、進行性筋ジストロフィー症、多発性筋炎のマーカーとなるクレアチンキナーゼ(CK)(骨格筋由来のCK−MM型、脳、平滑筋由来のCK−BB型、心筋由来のCK−MB型の3種のアイソザイム及びミトコンドリア・アイソザイムや免疫グロブリンとの結合型CK(マクロCK))、横紋筋の薄いフィラメント上でトロポニンI,Cとともにトロポニン複合体を形成し、筋収縮の調節に関与している分子量39000の蛋白であり、横紋筋融解症、心筋炎、心筋梗塞、腎不全のマーカーとなるトロポニンT、骨格筋・心筋いずれの細胞にも含まれる蛋白であり、測定結果の上昇は骨格筋、心筋の障害や壊死を意味するため、急性心筋梗塞症、筋ジストロフィー、腎不全のマーカーとなる心室筋ミオシン軽鎖I、また、近年ストレスマーカーとして注目されてきているクロモグラニンA、チオレドキシン、8−OhdG、等が挙げられる。   Examples include acidic glycoproteins that are produced by hepatocytes in the fetal period and are present in fetal blood, and are used as markers for hepatocellular carcinoma (primary liver cancer), hepatoblastoma, metastatic liver cancer, and Yorksack tumor. Phetoprotein (AFP), an abnormal prothrombin that appears at the time of liver parenchymal disorder, PIVKA-II that is confirmed to appear specifically in hepatocellular carcinoma, glycoprotein that is immunohistochemically a breast cancer-specific antigen, primary BCA225, a marker of advanced breast cancer, recurrent / metastatic breast cancer, basic fetal protein found in human fetal serum, intestinal and brain tissue extracts, ovarian cancer, testicular tumor, prostate cancer, pancreatic cancer, biliary tract cancer, liver CA15 which is a sugar chain antigen serving as a marker for cell cancer, kidney cancer, lung cancer, stomach cancer, bladder cancer, basic fetoprotein (BFP) which is a marker for colon cancer, advanced breast cancer, recurrent breast cancer, primary breast cancer, ovarian cancer 3. CA19-9 which is a sugar chain antigen serving as a marker for pancreatic cancer, biliary tract cancer, gastric cancer, liver cancer, colon cancer and ovarian cancer, glycan antigen serving as a marker for ovarian cancer, breast cancer, colorectal cancer, gastric cancer and pancreatic cancer CA72-4, ovarian cancer (especially serous cystadenocarcinoma), endometrial adenocarcinoma, fallopian tube cancer, cervical adenocarcinoma, pancreatic cancer, lung cancer, colon cancer CA125, which is a marker for cancer, epithelium CA130, a glycoprotein that is a marker for primary ovarian cancer, fallopian tube cancer, lung cancer, hepatocellular carcinoma, pancreatic cancer, ovarian cancer (especially serous cystadenocarcinoma), endometrial adenocarcinoma, cervical adenocarcinoma CA602 which is a core protein antigen. CA54 / 61 (CA546), a nucleoside sugar chain-related antigen that serves as a marker for ovarian cancer (particularly mucinous cystadenocarcinoma), cervical adenocarcinoma, and endometrial adenocarcinoma, colon cancer, stomach cancer, rectal cancer, biliary tract cancer Currently, carcinoembryonic antigen (CEA), pancreatic cancer, biliary tract cancer, hepatocytes, which are most widely used to assist cancer diagnosis as tumor-related marker antigens such as pancreatic cancer, lung cancer, breast cancer, uterine cancer, urinary tract cancer, etc. DUPAN-2, a sugar chain antigen that serves as a marker for cancer, stomach cancer, ovarian cancer, and colon cancer, is present in the pancreas and specifically hydrolyzes elastic fiber elastin (which constitutes arterial walls and tendons) in the connective tissue Pancreatic exocrine proteolytic enzyme, elastase 1 as a marker for pancreatic cancer, pancreatic sac cancer, biliary tract cancer, glycoprotein present in high concentration in ascites and serum of human cancer patients, lung cancer, leukemia, esophageal cancer, pancreatic cancer, Ovarian cancer, kidney cancer, bile duct cancer, stomach cancer, bladder cancer, colon cancer, NCC-ST-, a sugar chain antigen that is a marker for immunosuppressive acidic protein (IAP), a marker for thyroid adenocarcinoma, malignant lymphoma, pancreatic cancer, biliary tract cancer, breast cancer, colon cancer, hepatocellular carcinoma, lung adenocarcinoma, gastric cancer 439, γ-seminoprotein (γ-Sm), a glycoprotein that is a marker for prostate cancer, is a glycoprotein extracted from human prostate tissue and is therefore only present in prostate tissue, and is therefore a marker for prostate cancer Prostate-specific antigen (PSA), an enzyme that hydrolyzes phosphate esters under acidic pH secreted from the prostate, specific for prostate acid phosphatase (PAP), neural tissue and neuroendocrine cells used as a tumor marker for prostate cancer Is a glycolytic enzyme that is a marker of lung cancer (especially small cell lung cancer), neuroblastoma, nervous system tumor, pancreatic islet cancer, esophageal small cell carcinoma, gastric cancer, kidney cancer, breast cancer Heteroenolase (NSE), a protein extracted and purified from liver metastases of cervical squamous cell carcinoma, markers for uterine cancer (cervical squamous cell carcinoma), lung cancer, esophageal cancer, head and neck cancer, skin cancer Sialyl LeX-i antigen (SLX) which is a sugar chain antigen serving as a marker for squamous cell carcinoma-related antigen (SCC antigen), lung adenocarcinoma, esophageal cancer, stomach cancer, colon cancer, rectal cancer, pancreatic cancer, ovarian cancer, uterine cancer , Pancreatic cancer, biliary tract cancer, liver cancer, stomach cancer, sugar chain antigen SPan-1, which is a marker for colon cancer, esophageal cancer, stomach cancer, rectal / colon cancer, breast cancer, hepatocellular carcinoma, biliary tract cancer, pancreatic cancer, lung cancer, uterine cancer Tissue polypeptide antigen (TPA), ovarian cancer, metastatic ovarian cancer, which is a single-chain polypeptide that is useful for prediction of recurrence and treatment progress, especially in combination with other tumor markers , Stomach cancer, colon cancer, biliary tract cancer, pancreatic cancer, lung Sialyl Tn antigen (STN) which is a mother nucleus sugar chain antigen serving as a cancer marker, Cytokeratin (CYFRA) which is an effective tumor marker for detecting non-small cell lung cancer, particularly squamous cell carcinoma of the lung, in gastric juice Inactive precursors of two types of pepsin (PG I and PG II), secreted protein digestive enzymes, gastric ulcer (especially lower gastric ulcer), duodenal ulcer (especially relapsed or intractable), Brunnell adenoma, Solinger Pepsinogen (PG), a marker of Ellison syndrome, acute gastritis, an acute phase reaction protein that changes in plasma due to tissue damage and infection, and C-reaction that shows high values when necrosis occurs in the myocardium due to acute myocardial infarction, etc. Protein (CRP), serum amyloid A protein (SAA), which is an acute phase reaction protein that changes in plasma due to tissue damage and infection, and molecular weight mainly present in cardiac muscle and skeletal muscle It is a heme protein of about 17500, and is present mainly in the soluble fraction of myoglobin, skeletal muscle, and myocardium that are markers for acute myocardial infarction, muscular dystrophy, polymyositis, and dermatomyositis, and is released into the blood by cell damage Creatine kinase (CK), an enzyme that is a marker of acute myocardial infarction, hypothyroidism, progressive muscular dystrophy, polymyositis (CK-MM type derived from skeletal muscle, CK-BB derived from brain, smooth muscle Type, myocardial CK-MB type isozyme, mitochondrial isozyme and immunoglobulin-binding CK (macro CK)), and troponin complex together with troponins I and C on thin filaments of striated muscle It is a 39000 molecular weight protein that is involved in the regulation of muscle contraction and is a marker of rhabdomyolysis, myocarditis, myocardial infarction, and renal failure. Troponin T, a protein contained in both skeletal muscle and myocardial cells, and an increase in measurement results indicates skeletal muscle, myocardial damage or necrosis, and is a marker for acute myocardial infarction, muscular dystrophy, and renal failure Examples include ventricular myosin light chain I, and chromogranin A, thioredoxin, and 8-OhdG, which have recently been attracting attention as stress markers.

上述の標的物質を第一の抗原抗体反応によって一次抗体と結合させた後、微粒子によって標識された二次抗体と第二の抗原抗体反応を行う。   After the target substance is bound to the primary antibody by the first antigen-antibody reaction, the secondary antibody labeled with the microparticles and the second antigen-antibody reaction are performed.

次いで、この第二の抗原抗体反応の後、反応に寄与しなかった微粒子を生理食塩水などによって洗浄する。つまり、一般に生体物質は水溶性であるので、標的物質または抗体であるたんぱく質なども水系の溶媒によって洗浄を行うことができる。   Next, after the second antigen-antibody reaction, fine particles that have not contributed to the reaction are washed with physiological saline or the like. That is, in general, biological substances are water-soluble, and thus proteins such as target substances or antibodies can be washed with an aqueous solvent.

洗浄に続き水分を乾燥させる。これは第二の抗原抗体反応させた後に液晶材料を該基板上に接触させ検査を行うためである。つまり、一般的な液晶材料は有機材料であって水との相溶性が良くないために、液晶を用いたアッセイの際には基板界面近傍が水分の無い状態に保つことが好ましい。   Dry water after washing. This is because after the second antigen-antibody reaction, the liquid crystal material is brought into contact with the substrate for inspection. In other words, since a general liquid crystal material is an organic material and is not compatible with water, it is preferable to keep the vicinity of the substrate interface free from moisture in an assay using liquid crystal.

さらに、この第二の抗原抗体反応の際、標識物質として磁性微粒子が用いられる場合には、公知の磁気マニピュレーション技術を用いることが可能である。これにより外部からの磁場の印加によって、磁性微粒子によって修飾された二次抗体を基板界面近傍に集め、反応を促進することが可能となる。さらに、反応に寄与しなかった磁性微粒子を、上記洗浄の際に磁場を用いて基板から離れた位置に移動させ、二次抗体の洗浄の効率を高めることが可能となる。   Furthermore, when magnetic fine particles are used as a labeling substance in the second antigen-antibody reaction, a known magnetic manipulation technique can be used. As a result, by applying a magnetic field from the outside, the secondary antibodies modified with the magnetic fine particles are collected in the vicinity of the substrate interface, and the reaction can be promoted. Furthermore, the magnetic fine particles that have not contributed to the reaction can be moved to a position away from the substrate by using a magnetic field during the above-described washing, thereby increasing the efficiency of washing the secondary antibody.

同様に第二の抗原抗体反応の際、標識物質として荷電微粒子が用いられる場合には、公知の電気泳動技術を用いることも可能である。これにより、上記磁気マニピュレーション技術と同様の集積および洗浄の効果を高めることができる。   Similarly, when charged fine particles are used as the labeling substance in the second antigen-antibody reaction, a known electrophoresis technique can be used. As a result, the same accumulation and cleaning effects as in the magnetic manipulation technique can be enhanced.

これらの抗原抗体反応は、所定の大きさを有する反応ウェル中で行っても良いし、マイクロ流路の中で反応させても良い。つまり、上述のように標的物質を抗体によってサンドイッチさせた結合状態を実現させることが可能であれば、いずれの手法を用いることができる。   These antigen-antibody reactions may be performed in a reaction well having a predetermined size or may be performed in a microchannel. That is, any method can be used as long as the binding state in which the target substance is sandwiched between the antibodies as described above can be realized.

本発明では、液晶材料を所定の方向に配向させることが、高精度の測定結果を得るために好ましい。このため、抗原抗体反応を行う側の基板において液晶配向膜が配設された基板を用いることが好ましい。上述のように、一次抗体は金に固定化される性質を有することから、例えば液晶配向膜領域の中の一部の領域に金の存在部位を共存させておくことで、配向性と抗体の固定化を両立させることができるため好ましい。この製法として例えば、液晶配向膜を塗布した後、金が海島状に成膜された状態となるよう、マスク蒸着などによって成膜しても良い。   In the present invention, it is preferable to align the liquid crystal material in a predetermined direction in order to obtain a highly accurate measurement result. For this reason, it is preferable to use a substrate provided with a liquid crystal alignment film on the substrate on which antigen-antibody reaction is performed. As described above, since the primary antibody has the property of being immobilized on gold, for example, by allowing the presence of gold to coexist in a part of the liquid crystal alignment film region, the alignment property and the antibody Since immobilization can be made compatible, it is preferable. As this manufacturing method, for example, after applying a liquid crystal alignment film, the film may be formed by mask vapor deposition or the like so that gold is formed in a sea-island shape.

ここで用いる配向膜は、一般的な液晶ディスプレイに用いられるポリイミド配向膜でも良いし、酸化ケイ素の斜方蒸着膜など無機材料からなる配向膜でも良い。その他、液晶の配向状態を規定しうる性質を持つものであれば、いずれのものを用いることができる。   The alignment film used here may be a polyimide alignment film used in a general liquid crystal display, or an alignment film made of an inorganic material such as an oblique deposition film of silicon oxide. In addition, any material can be used as long as it has a property capable of defining the alignment state of the liquid crystal.

金の成膜およびパターニングは、上述のマスク蒸着の他、フォトリソグラフィープロセス、リフトオフによるプロセスを用いることができる。   For the gold film formation and patterning, a photolithography process and a lift-off process can be used in addition to the above-described mask deposition.

一般に金表面では液晶の配向方位が規定されないため、ランダムな配向方位を有する状態となる。そのため、金表面に微細な凹凸形状を設けて液晶の配向方向を規定してもよい。または後述する円偏光を用いる手法を採用すれば、抗原抗体反応させた基板側での液晶がランダム配向であっても精度の高い測定が可能となる。上記のようなパターニングの必要が無いことから、基板の製造コストの点で有利である。   In general, since the orientation of liquid crystal is not defined on the gold surface, it has a random orientation. Therefore, a fine uneven shape may be provided on the gold surface to define the alignment direction of the liquid crystal. Alternatively, if a method using circularly polarized light, which will be described later, is adopted, highly accurate measurement can be performed even if the liquid crystal on the substrate side subjected to antigen-antibody reaction is in a random orientation. Since there is no need for patterning as described above, it is advantageous in terms of manufacturing cost of the substrate.

液晶アッセイにおいて、2枚の基板間に液晶を挟んで評価する際、抗原抗体反応を行う基板とは異なるもう一方の基板に関しても、配向膜の使用が好ましい。この場合、上述のような金のパターニングは不要であるので、通常の液晶ディスプレイと同様の配向膜の成膜プロセスを採用することができる。   In the liquid crystal assay, when an evaluation is performed with a liquid crystal sandwiched between two substrates, it is preferable to use an alignment film for the other substrate different from the substrate that undergoes the antigen-antibody reaction. In this case, since the gold patterning as described above is unnecessary, the same alignment film forming process as that of a normal liquid crystal display can be employed.

後述の高感度測定のための手法を採用するか否かにもよるが、例えば、液晶に電圧を印加しながら配向状態を検知するには、電極を有する基板上に上記構成を形成する必要がある。ここで液晶の配向状態を透過状態で観測するには、透明電極付きの基板上に上記の金の厚みを光が透過できる程度に薄く成膜すれば、所定の透過率を得ることができる。一方、液晶の配向状態を反射状態にて観測するには、上記の金の厚みや用いる電極の透過率は不問であるので、素子製造のプロセスマージンの点で好ましい。   For example, in order to detect the alignment state while applying a voltage to the liquid crystal, it is necessary to form the above-described configuration on the substrate having the electrode, depending on whether or not a technique for high sensitivity measurement described later is adopted. is there. Here, in order to observe the alignment state of the liquid crystal in a transmissive state, a predetermined transmittance can be obtained by forming the gold on the substrate with a transparent electrode so thin that light can be transmitted. On the other hand, in order to observe the alignment state of the liquid crystal in the reflection state, the thickness of the gold and the transmittance of the electrode to be used are not required.

[液晶素子作製および光学評価プロセス]
上記プロセスによって、一次抗体および微粒子によって標識された二次抗体の間に標的物質がサンドイッチされた抗原抗体反応後の基板を得る。この基板上に図2に示すように液晶を配向させて、その配向状態から微粒子の存在の有無を検知する。
[Liquid crystal device fabrication and optical evaluation process]
By the above process, a substrate after the antigen-antibody reaction in which the target substance is sandwiched between the primary antibody and the secondary antibody labeled with the microparticles is obtained. As shown in FIG. 2, the liquid crystal is aligned on this substrate, and the presence or absence of fine particles is detected from the alignment state.

液晶の配向評価の際には、前記抗原抗体反応後の基板上に液晶材料を塗布するなどし、その直後に偏光を用いた解析を行ってもよい。また、一般的な液晶ディスプレイと同様に上下2枚の基板間に液晶材料を狭持したセルを作製したのち偏光を用いて測定する手法を用いても良い。   When evaluating the orientation of the liquid crystal, a liquid crystal material may be coated on the substrate after the antigen-antibody reaction, and analysis using polarized light may be performed immediately after that. Further, as in a general liquid crystal display, a method in which a cell in which a liquid crystal material is sandwiched between two upper and lower substrates is manufactured and measured using polarized light may be used.

前者の方法では、液晶が基板の上に乗っただけの状態であり、液晶が有する一方の界面は基板と液晶との界面(固液界面)であり、残る一方の界面は空気−液晶界面(気液界面)である。気液界面における液晶の配向状態の報告例は少ないが、例えば特許第02587398号に記載のディスコチック液晶を用いた光学フィルムのように、液晶材料固有の物性にしたがって、ある決まった角度で配向することが知られている。このため、気液界面近傍における配向状態はほぼ均一になる。残る一方の固液界面では、微粒子の存在の有無によって液晶の配向状態が異なる。つまり一方の気液界面が均一であって、残る一方の固液界面が微粒子の有無にしたがって配向変化が生じることから、液晶を塗布する方法によって微粒子の存在、つまり標的物質の存在を検知することが可能となる。   In the former method, the liquid crystal is just on the substrate, one interface of the liquid crystal is the interface between the substrate and the liquid crystal (solid-liquid interface), and the other interface is the air-liquid crystal interface ( Gas-liquid interface). Although there are few reports on the alignment state of the liquid crystal at the gas-liquid interface, the liquid crystal is aligned at a certain angle according to the specific properties of the liquid crystal material, such as an optical film using a discotic liquid crystal described in Japanese Patent No. 0258398. It is known. For this reason, the alignment state in the vicinity of the gas-liquid interface becomes substantially uniform. At the remaining solid-liquid interface, the alignment state of the liquid crystal varies depending on the presence or absence of fine particles. In other words, since one gas-liquid interface is uniform and the remaining solid-liquid interface changes its orientation depending on the presence or absence of fine particles, the presence of fine particles, that is, the presence of the target substance can be detected by the method of applying liquid crystal. Is possible.

このとき用いる塗布法は、液晶の厚みが不均一であると正しい光学測定が困難であるので、基板上に液晶材料を垂らした後スピンコートする方法、スクリーン印刷、転写印刷法、インクジェット法など、一般的な液体の成膜方法を採用することができる。塗布は、一定の厚みに制御することが好ましい。   The coating method used at this time is difficult to perform correct optical measurement if the thickness of the liquid crystal is uneven, such as a method of spin coating after hanging a liquid crystal material on a substrate, screen printing, transfer printing method, ink jet method, etc. A general liquid film forming method can be employed. The application is preferably controlled to a constant thickness.

一方、後者の液晶ディスプレイと同様のセル構成を作製し測定する手法では、イ.空セルを作製した後液晶を注入する方法、ロ.抗原抗体反応後の基板上に液晶材料を滴下した後に上基板を重ね合わせる方法、のいずれを用いてもよい。   On the other hand, in the method of manufacturing and measuring the same cell configuration as the latter liquid crystal display, A method of injecting liquid crystal after producing an empty cell; Any of the methods of superposing the upper substrate after dropping the liquid crystal material on the substrate after the antigen-antibody reaction may be used.

イ.の空セルの作製には、2枚の基板を所定の間隔の空隙を隔てた状態で維持させるプロセスが必要である。そのために、一般的な液晶ディスプレイと同様のセル作製プロセスを用いることができる。例えば、一方の基板の上に所定の径を有するスペーサビーズを散布し、残る一方の基板を重ね合わせる。あるいは一方の基板の外周の一部に、マイラーフィルムなどの所定の厚みを有するスペーサ材料を配設した後、残る一方の基板を重ね合わせる。あるいは一方の基板にあらかじめ重ね合わせたときに空隙が作られるよう、段差を形成しておけば、簡便性の点で好ましい。これらはいずれも通常の液晶ディスプレイの作製プロセスと同様である。   I. In order to fabricate the empty cell, a process is required in which two substrates are maintained with a predetermined gap therebetween. Therefore, a cell manufacturing process similar to that of a general liquid crystal display can be used. For example, spacer beads having a predetermined diameter are scattered on one substrate, and the remaining one substrate is overlaid. Alternatively, a spacer material having a predetermined thickness such as a Mylar film is disposed on a part of the outer periphery of one substrate, and then the remaining one substrate is overlaid. Alternatively, it is preferable in terms of simplicity if a step is formed so that a gap is created when the two substrates are preliminarily overlapped. These are all the same as the manufacturing process of a normal liquid crystal display.

あるいは、前記抗原抗体反応をマイクロ流路中にて行う場合に、このマイクロ流路そのものを液晶セルと見立てて評価することも可能である。   Alternatively, when the antigen-antibody reaction is performed in a microchannel, the microchannel itself can be evaluated as a liquid crystal cell.

こうして得られた空セルに対して液晶材料を注入する。この注入についても通常の液晶ディスプレイの製造プロセスと同様であって、真空下において前記の空セルと液晶を接触させ、雰囲気を大気に開放することによって気圧差によって加圧注入する方法を採用することができる。あるいは、より簡便に行うには、こうした真空プロセスを採用しなくても、大気下において毛細管現象を用いた注入を行っても良い。   A liquid crystal material is injected into the empty cell thus obtained. This injection is the same as the manufacturing process of a normal liquid crystal display, and adopts a method in which the empty cell and the liquid crystal are brought into contact under vacuum and the atmosphere is opened to the atmosphere to pressurize by pressure difference. Can do. Or in order to carry out more simply, the injection | pouring using a capillary phenomenon may be performed in air | atmosphere, without employ | adopting such a vacuum process.

ロ.の方法も液晶ディスプレイの製造方法として用いられる、いわゆる滴下注入法である。この方法は一方の基板に液晶材料を垂らした後、残る一方の基板を重ね合わせることによって液晶素子を作り上げるプロセスであって、特に液晶の注入に時間のかかる大型の液晶パネルの製造工程として一般に採用されている。   B. This method is also a so-called dropping injection method used as a method for manufacturing a liquid crystal display. This method is a process of making a liquid crystal element by dropping a liquid crystal material on one substrate and then overlaying the other substrate, and is generally adopted as a manufacturing process for large liquid crystal panels that take time to inject liquid crystal. Has been.

この場合も2枚の基板間を所定の間隔に設定するために、スペーサ材料を適宜選択し用いる。この方法はイ.における注入プロセスが不要であるので、評価に必要な時間および簡便性の点で有利である。   Also in this case, a spacer material is appropriately selected and used in order to set a predetermined distance between the two substrates. This method is a. This is advantageous in terms of time required for evaluation and convenience.

こうして得られた抗原抗体反応後の基板を用いた液晶素子(以下、単に液晶素子と称する)は光学的に評価される。この光学評価の方法も一般的な液晶ディスプレイの表示原理と同様であるので簡便に行うことができる。   A liquid crystal element (hereinafter simply referred to as a liquid crystal element) using the substrate obtained after the antigen-antibody reaction thus obtained is optically evaluated. Since this optical evaluation method is the same as the display principle of a general liquid crystal display, it can be easily performed.

液晶素子は、上述のとおり、透過型のものと反射型のものを作製することができる。   As described above, a transmissive liquid crystal element and a reflective liquid crystal element can be manufactured.

透過型の場合には、素子を挟み込むようにして2枚の偏光板を用いて評価する。素子の下側から光を照射し、前記2枚の偏光板のうち最初の偏光板にて直線偏光とし、光が液晶素子を通過する際に複屈折効果によって楕円偏光となり、素子を通過後、第二の偏光板にて楕円偏光の状態によって透過率または着色状態の違いを生み出すことができる。   In the case of the transmission type, evaluation is performed using two polarizing plates so as to sandwich the element. Light is irradiated from the lower side of the element, the first polarizing plate out of the two polarizing plates is linearly polarized light, and when the light passes through the liquid crystal element, it becomes elliptically polarized light due to the birefringence effect, and after passing through the element, The second polarizing plate can produce a difference in transmittance or coloring state depending on the state of elliptically polarized light.

このとき、前記抗原抗体反応によって標識物質すなわち微粒子が基板に固定されている場合には、その微粒子の存在部位周辺の液晶の配向状態が他の部分とは異なる。これにより、微粒子周囲を通過する光の楕円偏光の状態と、微粒子が存在しない部分を通過する光の楕円偏光の状態とが異なるために、微粒子周辺のみが透過率あるいは着色状態が異なって観測される。すなわち、微粒子の存在を光学的に検知することが可能となる。   At this time, when the labeling substance, that is, the fine particles are fixed to the substrate by the antigen-antibody reaction, the alignment state of the liquid crystal around the portion where the fine particles are present is different from the other portions. As a result, the state of elliptically polarized light passing through the periphery of the fine particle is different from the state of elliptically polarized light passing through the portion where the fine particle does not exist, so that only the periphery of the fine particle is observed with a different transmittance or colored state. The That is, the presence of the fine particles can be detected optically.

一方、反射型の場合には、一次抗体を固定化するための金の基板をそのまま反射層として用いることが可能である。より詳細に観測するために、金以外の部位にも反射層を形成しておくことが好ましい。配向状態の評価は上記透過型での測定原理と同様であって、微粒子周囲とそれ以外との偏光状態の違いを観測することで評価を行うことができる。このとき例えば、直線偏光板を素子上部に配設することによっても偏光変化を観測することが可能であるし、円偏光板を用いても良い。あるいはPBS(偏光ビームスプリッタ)を用いてクロスニコル下での偏光測定を行えば、コントラストの点で有利である。   On the other hand, in the case of the reflective type, a gold substrate for immobilizing the primary antibody can be used as it is as a reflective layer. In order to observe in more detail, it is preferable to form a reflective layer also in parts other than gold. The evaluation of the alignment state is the same as the measurement principle of the transmission type, and the evaluation can be performed by observing the difference in the polarization state between the periphery of the fine particles and the other. At this time, for example, a change in polarization can be observed by arranging a linearly polarizing plate on the upper part of the device, or a circularly polarizing plate may be used. Alternatively, polarization measurement under crossed Nicols using PBS (polarization beam splitter) is advantageous in terms of contrast.

上記の液晶素子に用いる基板として、抗原抗体反応を行う側の基板では上述のとおり配向制御膜を設けることが好ましいが、対向する基板に関しても配向制御膜を設けることが好ましいことはいうまでもない。このとき、対向基板側は基板に対してほぼ平行に配向させるような配向膜を用いてラビングなどの一軸配向処理を行っても良いし、基板に対して垂直に配向させる垂直配向膜を用いても良い。   As the substrate used for the liquid crystal element, it is preferable to provide an alignment control film as described above on the substrate on which antigen-antibody reaction is performed, but it goes without saying that an alignment control film is also preferably provided on the opposite substrate. . At this time, the counter substrate side may be subjected to uniaxial alignment treatment such as rubbing using an alignment film that is aligned substantially parallel to the substrate, or using a vertical alignment film that is aligned perpendicular to the substrate. Also good.

特に抗原抗体反応させる側の基板に対して配向制御能を付与することが困難であって、基板に対して液晶が平行かつランダムに配向する場合、対向基板を垂直配向処理し、円偏光板を用いた構成を採用することが好ましい。つまり、この構成の場合、一方の対向基板側が垂直で残る一方が平行配向であるので、セル厚方向のリタデーション値はセル内で概ね均一となる。配向の方位角がランダムではあるが、入射偏光として円偏光を採用することによって、配向方位角に依存しない測定を行うことが可能となる。   In particular, when it is difficult to give alignment control ability to the substrate on which antigen-antibody reaction is performed, and the liquid crystal is aligned in parallel and randomly with respect to the substrate, the counter substrate is subjected to vertical alignment treatment, It is preferable to employ the configuration used. That is, in this configuration, one counter substrate side remains vertical and the other one is in parallel orientation, so that the retardation value in the cell thickness direction is substantially uniform in the cell. Although the orientation azimuth is random, it is possible to perform measurement independent of the orientation azimuth by adopting circularly polarized light as the incident polarized light.

こうした方法によって、微粒子の存在有無を評価することが可能となる。このときの配向の違いは顕微鏡を用いて観測してもよいし、液晶プロジェクタと同様の光学系を用いて像を拡大させて評価しても良い。この評価は目視評価も可能であるが、デジタル撮像素子とコンピュータからなる画像処理装置を用いた自動計算による評価を採用することもできる。   Such a method makes it possible to evaluate the presence or absence of fine particles. The difference in orientation at this time may be observed using a microscope, or may be evaluated by enlarging an image using an optical system similar to a liquid crystal projector. Although this evaluation can be performed visually, it is also possible to adopt an evaluation based on automatic calculation using an image processing apparatus including a digital image sensor and a computer.

[高感度光学評価プロセス]
上記で述べた評価は、抗原抗体反応後の基板を用いたセルに液晶を注入しただけの状態で観測する手法を述べた。ここでは液晶の特質を活かし、更なる高感度化を実現する評価プロセスを示す。
[High-sensitivity optical evaluation process]
The evaluation described above described a method of observing a state in which liquid crystal is simply injected into a cell using a substrate after an antigen-antibody reaction. Here, we will show the evaluation process that takes advantage of the characteristics of liquid crystals to achieve higher sensitivity.

本発明に用いる微粒子は、液晶の配向に影響を及ぼすことがその役割であるので、微粒子の素材や性質として特に制約は無い。一方、次のような素材の微粒子を用いた測定手法を採用することによって、高感度な測定が実現できる
(1)磁性微粒子を用いる方法
(2)荷電微粒子を用いる方法
(3)周囲の物質とは吸収係数の異なる微粒子を用いる方法。
Since the role of the fine particles used in the present invention is to influence the alignment of the liquid crystal, there are no particular restrictions on the material and properties of the fine particles. On the other hand, high-sensitivity measurement can be realized by adopting the following measurement method using fine particles of materials (1) Method using magnetic fine particles (2) Method using charged fine particles (3) Surrounding substances and Is a method using fine particles with different absorption coefficients.

以下、順にその測定方法について説明を行う
(1)磁性微粒子を用いる方法
本方法では、冒頭に述べた方法1〜3に記載の磁気バイオセンサに使用される磁性微粒子を用いることができる。つまりこれらと同様に、一次抗体を有する基板上に標的物質を反応させ、次いで磁性微粒子によって標識された二次抗体とを反応させることによって、基板上に磁性微粒子を固定化することができる。上記の方法1〜3ではこの磁性微粒子を磁気センサによって検知しているのに対して、本発明では液晶を用いて高感度な検知を行う。
Hereinafter, the measurement method will be described in order. (1) Method using magnetic fine particles In this method, magnetic fine particles used in the magnetic biosensor described in the methods 1 to 3 described at the beginning can be used. That is, similarly to these, by reacting the target substance on the substrate having the primary antibody and then reacting with the secondary antibody labeled with the magnetic microparticles, the magnetic microparticles can be immobilized on the substrate. In the above methods 1 to 3, the magnetic fine particles are detected by a magnetic sensor, whereas in the present invention, highly sensitive detection is performed using a liquid crystal.

基板と磁性微粒子との間には二つの抗体と標的物質とが存在しているので、磁性微粒子が基板上に固定化されているとはいうものの、それらの間には標的物質と二つの抗体が概ね直線状に並んだ長さ分の間隙が存在する。例えば、抗体として用いられる公知のイムノグロブリンGの分子の長さは概ね15nmであるので、標的物質の大きさにも依存するが、基板と磁性微粒子との間には30〜50nmの間隙が存在する。また、抗体や標的物質は完全に動かない状態で固定化されているのではなく、例えば各分子の炭素の一重結合部などは比較的自由に分子は回転していると考えられる。あるいは抗体と標的物質との結合状態は平衡反応によるものとされており、その結合状態は必ずしも強固なものではないと考えられる。このため、基板上に固定化されている磁性微粒子は外場によってその運動を制御することが可能である。   Since two antibodies and a target substance exist between the substrate and the magnetic fine particles, the magnetic fine particles are immobilized on the substrate, but the target substance and the two antibodies are between them. There are gaps for the length of which are arranged substantially linearly. For example, since the molecular length of a known immunoglobulin G used as an antibody is approximately 15 nm, there is a gap of 30 to 50 nm between the substrate and the magnetic fine particles, depending on the size of the target substance. To do. In addition, the antibody and the target substance are not immobilized in a state where they do not move completely. For example, it is considered that the molecule rotates relatively freely, such as a carbon single bond portion of each molecule. Alternatively, the binding state between the antibody and the target substance is assumed to be due to an equilibrium reaction, and the binding state is not necessarily strong. Therefore, the movement of the magnetic fine particles immobilized on the substrate can be controlled by an external field.

この性質を利用して上記液晶素子を用いた評価を行う。つまり磁性微粒子が基板界面上に存在する液晶素子に対して、外場として例えば交流磁場を印加する。その結果、交流磁場に応答して磁性微粒子が振動する。つまり外場によって液晶素子の界面の一部が振動する。液晶素子のバルクの配向状態は界面の配向角度(プレチルト角)によって支配されることが知られているために、前記交流磁場によって液晶のバルクの配向状態を変調することが可能となる。   Evaluation using the liquid crystal element is performed using this property. That is, for example, an alternating magnetic field is applied as an external field to a liquid crystal element in which magnetic fine particles are present on the substrate interface. As a result, the magnetic fine particles vibrate in response to the alternating magnetic field. That is, a part of the interface of the liquid crystal element vibrates due to the external field. Since the bulk alignment state of the liquid crystal element is known to be governed by the interface alignment angle (pretilt angle), the liquid crystal bulk alignment state can be modulated by the alternating magnetic field.

なお、用いる磁性微粒子が十分大きい場合には液晶を用いなくても磁性微粒子を直接光学顕微鏡で数えることが可能であるが、2ミクロン以下の小さい微粒子を光学顕微鏡で数えることは困難である。特に可視光の波長以下の大きさの微粒子の測定は光学顕微鏡では不可能である。一方、本発明の方式では、微粒子の存在を液晶によって拡大して検知する手法であるので、微粒子の大きさによらずに検知することが可能となる。   If the magnetic fine particles to be used are sufficiently large, the magnetic fine particles can be directly counted with an optical microscope without using liquid crystal, but it is difficult to count small fine particles of 2 microns or less with an optical microscope. In particular, it is impossible to measure fine particles having a size equal to or smaller than the wavelength of visible light with an optical microscope. On the other hand, since the method of the present invention is a technique for detecting the presence of fine particles by expanding the liquid crystal, it can be detected regardless of the size of the fine particles.

このとき外場の有無によって配向状態を比較することで、より高精度な測定が可能となる。例えば、外場が存在しない状態での配向の様子を画像として保存しておき、次いで外場を印加した状態での配向の様子を画像として保存する。これら二つの保存した画像を画像処理装置にて比較し演算すれば、外場に影響された部位のみを抽出することが可能となる。   At this time, more accurate measurement is possible by comparing the alignment state depending on the presence or absence of an external field. For example, the state of orientation in the absence of an external field is stored as an image, and then the state of orientation in a state where an external field is applied is stored as an image. If these two stored images are compared and calculated by the image processing apparatus, only the part affected by the external field can be extracted.

外部から与える磁場によって液晶分子自体が振動したり配向変化したりするなどの応答が生じてしまうと評価結果に影響を及ぼしてしまうので、磁化率異方性がゼロまたは十分小さい値の液晶材料を用いる。磁化率異方性がゼロの場合には、外部磁場に対して全く液晶は応答しないのでより好ましい。磁化率異方性が存在する場合、外部磁場が存在してもそれによって液晶が応答しないようフレデリクス転移の閾値以下の範囲内で評価を行うことが好ましい。このとき磁性微粒子を振動させるのに十分な外場を印加するためにも、磁化率異方性が十分小さい液晶材料を用いることが好ましい。   If a response such as the liquid crystal molecules themselves vibrate or change orientation due to an external magnetic field, the evaluation results will be affected, so a liquid crystal material with zero or sufficiently low magnetic anisotropy should be used. Use. When the magnetic anisotropy is zero, it is more preferable because the liquid crystal does not respond at all to an external magnetic field. When magnetic anisotropy exists, it is preferable to perform the evaluation within a range below the threshold of the Fredericks transition so that the liquid crystal does not respond by the presence of an external magnetic field. At this time, it is preferable to use a liquid crystal material having sufficiently small magnetic susceptibility anisotropy in order to apply an external field sufficient to vibrate the magnetic fine particles.

評価の際、仮に外場を印加しないで測定した画像において微粒子らしきものが検知されたとしても、それが二次抗体を修飾している真の微粒子か、プロセス上発生するごみかの区別がつかない場合がある。それに対し本発明では、外場印加の有無を比較し抽出することから、ごみによる誤判定を排除し、磁性微粒子のみを定量化することが可能となる。   In the evaluation, even if an image that looks like a fine particle is detected in an image measured without applying an external field, it can be distinguished whether it is a true fine particle that modifies the secondary antibody or dust generated in the process. There may not be. On the other hand, in the present invention, since the presence / absence of external field application is compared and extracted, it is possible to eliminate erroneous determination due to dust and to quantify only the magnetic fine particles.

例えば液晶パネルの欠陥検査装置を用いると、フルハイビジョン型の液晶パネルを検査する場合には600万画素の中から一つの画素の欠陥を抽出することが瞬時に測定可能である。つまり、ダイナミックレンジが概ね8桁の異物検査を高速で行うことができる。したがって本発明においてもこのような光学検査装置を用いると、本発明の微粒子測定においても容易に高感度測定を実現できる。つまり、前記欠陥検査装置の例に従えば、基板上に一つの微粒子が存在しているだけでも検知が可能であるため、超高感度な測定が可能となる。   For example, when a defect inspection device for a liquid crystal panel is used, when a full high-definition liquid crystal panel is inspected, it is possible to instantaneously measure the defect of one pixel out of 6 million pixels. That is, foreign matter inspection with a dynamic range of approximately 8 digits can be performed at high speed. Therefore, when such an optical inspection apparatus is used also in the present invention, high-sensitivity measurement can be easily realized in the fine particle measurement of the present invention. That is, according to the example of the defect inspection apparatus, detection can be performed even if only one fine particle exists on the substrate, so that ultra-sensitive measurement is possible.

本発明の方法は定量性という点でも有利である。方法1〜3で述べた微粒子からの磁場を検知する磁気バイオセンサでは、抗体の長さや結合状態によって基板と磁性微粒子との距離が変化するため、信号強度が変化する懸念がある。また、磁気バイオセンサの素子上のどの位置に磁性微粒子が付着するかによっても信号強度が変化する懸念がある。それに対して、本発明の方法では、上記検査装置にて基板上の微粒子の数を光学的に測定できるので、簡便で正確に定量的な評価を行うことが可能である。   The method of the present invention is also advantageous in terms of quantitativeness. In the magnetic biosensor for detecting the magnetic field from the fine particles described in the methods 1 to 3, since the distance between the substrate and the magnetic fine particles varies depending on the length of the antibody and the binding state, there is a concern that the signal intensity may vary. In addition, there is a concern that the signal intensity changes depending on where on the magnetic biosensor element the magnetic fine particles adhere. On the other hand, in the method of the present invention, since the number of fine particles on the substrate can be optically measured by the inspection apparatus, quantitative evaluation can be performed easily and accurately.

この評価の際に印加する磁場の方向は、特定の方向に印加してもよい。しかし、抗原抗体反応した基板側の液晶分子の配列が定まっていない場合、特にランダムな配向状態の場合には、複数の磁場印加方位角から測定し、その結果を総合的に判断して微粒子をカウントしても良い。このときの磁場方位の変化は、磁場印加装置を回転させてもよいし、磁場印加装置を固定したまま液晶素子を回転してもよい。液晶素子を回転させる場合には、画像情報を正しく比較するために、画像取得のための撮像素子も同時に回転させることが好ましい。   The direction of the magnetic field applied during this evaluation may be applied in a specific direction. However, when the alignment of the liquid crystal molecules on the substrate side that has reacted with the antigen-antibody is not fixed, especially in the case of a random alignment state, measurement is performed from a plurality of magnetic field application azimuth angles, and the results are comprehensively judged to determine the fine particles. You may count. The change in the magnetic field orientation at this time may be caused by rotating the magnetic field application device or rotating the liquid crystal element while the magnetic field application device is fixed. When the liquid crystal element is rotated, it is preferable to simultaneously rotate the image pickup element for image acquisition in order to correctly compare the image information.

(2)荷電微粒子を用いる方法
上記(1)では磁性微粒子を用いたが、同様の概念で荷電微粒子を用いることも可能である。
(2) Method Using Charged Fine Particles In the above (1), magnetic fine particles are used. However, charged fine particles can be used based on the same concept.

評価の原理は上記と同じく外場の有無による配向の差異を比較する。このとき、用いる微粒子として磁性微粒子の代わりに荷電微粒子を用いる点、および外場として磁場を印加する代わりに電場を印加する点が異なる。その際、上記(1)では磁化率異方性の注意点について述べたが、この方法では誘電率異方性に注意が必要である。   The principle of evaluation is the same as above, comparing the difference in orientation depending on the presence or absence of an external field. At this time, the difference is that charged fine particles are used instead of magnetic fine particles, and that an electric field is applied instead of applying a magnetic field as an external field. At that time, in the above (1), the precautions of magnetic susceptibility anisotropy were described, but in this method, attention must be paid to the dielectric anisotropy.

つまり上記と同様に、外場によって液晶が応答すると評価結果に影響を及ぼしてしまうので、誘電率異方性がゼロまたは十分小さい値の液晶材料を用いる。誘電率異方性がゼロの場合には、外部電場に対して全く液晶は応答しないのでより好ましい。誘電率異方性が存在する場合には、外部電場が存在してもそれによって液晶が応答しないよう、フレデリクス転移の閾値以下の範囲内で評価を行うことが好ましい。このとき荷電微粒子を振動させるのに十分な外場を印加するためにも、誘電率異方性が十分小さい液晶材料を用いることが好ましい。誘電率異方性を調整する際には、市販のポジ型(誘電率異方性が正)の液晶材料とネガ型(誘電率異方性が負)の液晶材料を混合して用いてもよい。   That is, as described above, if the liquid crystal responds due to an external field, the evaluation result is affected. Therefore, a liquid crystal material having a dielectric anisotropy of zero or a sufficiently small value is used. When the dielectric anisotropy is zero, it is more preferable because the liquid crystal does not respond at all to the external electric field. In the case where dielectric anisotropy exists, it is preferable to perform the evaluation within a range below the threshold of the Fredericks transition so that the liquid crystal does not respond even if an external electric field exists. At this time, it is preferable to use a liquid crystal material having a sufficiently small dielectric anisotropy in order to apply an external field sufficient to vibrate charged fine particles. When adjusting the dielectric anisotropy, a commercially available positive-type (positive dielectric anisotropy) liquid crystal material and negative-type (negative dielectric anisotropy) liquid crystal material may be mixed and used. Good.

高感度評価のプロセスは上記[1]と同様である。本方式では、磁場ではなく電場を印加するので、磁場を印加するためのコイル等が不要であることから、装置構成が簡便になるという点で好ましい。   The process of high sensitivity evaluation is the same as [1] above. In this method, since an electric field is applied instead of a magnetic field, a coil or the like for applying a magnetic field is unnecessary, which is preferable in that the apparatus configuration is simplified.

(3)周囲の物質とは物理的吸収係数の異なる微粒子を用いる方法
ここでは熱を利用した評価方法を述べる。用いる微粒子に関して、周囲の部材と比較して光などの物理的吸収係数が異なっている場合、外部から光などを照射したときの加熱の様子が微粒子近傍と微粒子の存在しない部位とで変化する。つまり微粒子有無による熱的変化の様子を液晶によって検知すれば、微粒子を定量的に評価できる。
(3) Method of using fine particles having a physical absorption coefficient different from that of the surrounding material Here, an evaluation method using heat will be described. When the physical absorption coefficient of light or the like is different from the surrounding members with respect to the fine particles to be used, the state of heating when light or the like is irradiated from the outside changes between the vicinity of the fine particles and the portion where no fine particles are present. That is, if the state of thermal change due to the presence or absence of fine particles is detected by liquid crystal, the fine particles can be quantitatively evaluated.

液晶材料には屈折率異方性が存在し、ネマティック液晶の場合には一般的に屈折率異方性の温度依存性を有している。スメクティック液晶の場合には屈折率の温度依存性がほとんど無いので、本発明ではネマティック液晶を用いることが好ましい。   The liquid crystal material has a refractive index anisotropy, and in the case of a nematic liquid crystal, the refractive index anisotropy generally has a temperature dependency. In the case of a smectic liquid crystal, there is almost no temperature dependence of the refractive index. Therefore, it is preferable to use a nematic liquid crystal in the present invention.

ここで、光吸収係数が大きい微粒子によって修飾された二次抗体にて抗原抗体反抗させた基板と、ネマティック液晶を用いた液晶素子を作製し、外部から光を照射すると、微粒子近傍に存在するネマティック液晶の屈折率異方製の値が減少する。これにより、光照射の有無によって微粒子周囲の偏光状態に差異が生じる。上記(1)および(2)と同様に、これら光照射の有無での画像を比較することによって微粒子を定量的に評価することが可能となる。   Here, a nematic liquid crystal device using a nematic liquid crystal device and a substrate made by repelling an antigen-antibody with a secondary antibody modified with fine particles having a large light absorption coefficient and nematic liquid crystal is used to radiate light from the outside. The value of anisotropic refractive index of the liquid crystal decreases. Thereby, a difference arises in the polarization state around the fine particles depending on the presence or absence of light irradiation. Similar to the above (1) and (2), it is possible to quantitatively evaluate the fine particles by comparing these images with and without light irradiation.

これとは別に、相転移温度の分布を観測することによっても評価は可能である。光照射の有無によって微粒子近傍とそれ以外の場所とでは温度差が生じる。この性質を利用して、液晶の相転移温度近傍の様子を観測し、微粒子の有無を検知することができる。   Apart from this, the evaluation can also be made by observing the distribution of the phase transition temperature. There is a temperature difference between the vicinity of the fine particles and other locations depending on the presence or absence of light irradiation. By utilizing this property, it is possible to detect the presence or absence of fine particles by observing the vicinity of the phase transition temperature of the liquid crystal.

外部から光を照射していない場合には、雰囲気温度を変化させたときに液晶素子内でほぼ同じタイミングにて相転移が生じる。一方、外部から光を照射している場合には、雰囲気温度を変化させたとき、微粒子近傍とそれ以外の場所とでは局所的な温度差が生じているために、液晶素子内で相転移するタイミングが異なって観測される。これにより微粒子の有無を定量的に評価することが可能となる。   When light is not irradiated from the outside, phase transition occurs at almost the same timing in the liquid crystal element when the ambient temperature is changed. On the other hand, when light is irradiated from the outside, when the ambient temperature is changed, a local temperature difference occurs between the vicinity of the fine particles and other places, so that phase transition occurs in the liquid crystal element. The timing is observed differently. This makes it possible to quantitatively evaluate the presence or absence of fine particles.

また、上記例では光による物理的な吸収係数の違う微粒子について述べたが、外部からのエネルギーを吸収して微粒子近傍の温度を上昇させる性質を有するものであれば、同様の概念で評価することが可能である。つまり、本発明の物理的吸収として、例えば、ガンマ線からマイクロ波にいたるさまざまな波長の電磁波による吸収を用いてもよいし、超音波振動を用いてもよい。   In the above example, fine particles with different physical absorption coefficients by light have been described. However, if they have the property of absorbing the external energy and raising the temperature in the vicinity of the fine particles, the same concept should be used for evaluation. Is possible. That is, as the physical absorption of the present invention, for example, absorption by electromagnetic waves of various wavelengths from gamma rays to microwaves may be used, or ultrasonic vibration may be used.

なお、上記(1)〜(3)は次の評価を行うことによって、さらに高感度な観測を行うことが可能となる。これらは外部からの摂動に対する微粒子の応答を用いて、液晶の界面近傍の配向状態を変化させると同時に、それを静的な状態で観測している。この観測結果と外部からの摂動が無い状態での静的な配向状態とを比較している。   In addition, said (1)-(3) can perform still more sensitive observation by performing the following evaluation. These use the response of fine particles to external perturbations to change the alignment state in the vicinity of the liquid crystal interface and at the same time observe it in a static state. This observation result is compared with the static orientation state without external perturbation.

液晶素子の電気光学特性は、界面の液晶分子の状態によって大きく変化することが知られている。つまり液晶のプレチルト角や配向膜の表面配向力が僅かに異なるだけで、液晶素子の電気光学特性が異なって観測される。したがって、本発明の方式を用いるとともに、同時に電気光学特性も測定し、外部からの摂動の有無で電気光学特性を比較することによって、界面の配向の違いがより拡大されて評価できるために、高感度の測定という観点で好ましい。   It is known that the electro-optical characteristics of a liquid crystal element vary greatly depending on the state of liquid crystal molecules at the interface. That is, only the pretilt angle of the liquid crystal and the surface alignment force of the alignment film are slightly different, and the electro-optical characteristics of the liquid crystal element are observed differently. Therefore, by using the method of the present invention and simultaneously measuring the electro-optical characteristics and comparing the electro-optical characteristics with or without external perturbation, the difference in interface orientation can be further expanded and evaluated. This is preferable from the viewpoint of measuring sensitivity.

[標的物質検出装置]
次に本発明の標的物質を検出する装置について述べる。上記において説明した通り、基板上に担持された抗体(一次抗体)と、標的物質と、標識物質によって修飾された抗体(二次抗体)との反応により基板上に標識物質を担持する。該標識物質の周囲に配設された液晶の配向状態を検知することによって標識物質の有無、数を検知し、これにより検体中の標的物質の有無、濃度を検出する標的物質検出装置である。本発明の装置は、少なくとも該液晶の配向状態を光学的に検知するための光源、偏光制御素子、撮像素子を具備する。
[Target substance detection device]
Next, an apparatus for detecting a target substance of the present invention will be described. As described above, the labeling substance is supported on the substrate by the reaction between the antibody (primary antibody) supported on the substrate, the target substance, and the antibody (secondary antibody) modified with the labeling substance. This is a target substance detection device that detects the presence / absence and number of labeling substances by detecting the alignment state of the liquid crystal disposed around the labeling substance, thereby detecting the presence / absence and concentration of the target substance in the specimen. The apparatus of the present invention includes at least a light source for optically detecting the alignment state of the liquid crystal, a polarization control element, and an imaging element.

さらに、本発明の装置は、一次抗体および微粒子によって標識された二次抗体の間に標的物質がサンドイッチされた基板上に液晶を配向させて、その配向状態から微粒子の存在の有無を検知することから、標識物質周囲の液晶材料の配向状態を変化させる機能を有する。具体的に例示すると、基板上にある配向膜の表面エネルギーと標識物質の表面エネルギーの異なる物質を用いること、用いる液晶材料に応じてサイズが調整された標識物質を用いること、などを挙げることができる。   Furthermore, the apparatus of the present invention aligns a liquid crystal on a substrate in which a target substance is sandwiched between a primary antibody and a secondary antibody labeled with microparticles, and detects the presence or absence of microparticles from the alignment state. Therefore, it has a function of changing the alignment state of the liquid crystal material around the labeling substance. Specific examples include the use of a substance having a surface energy different from that of the alignment film on the substrate and the surface energy of the labeling substance, and the use of a labeling substance whose size is adjusted according to the liquid crystal material used. it can.

また、検体中の標的物質の有無、濃度を検出するために、標識物質の周囲に配設された液晶の配向状態から検知することから、本発明の装置は、更に、(1)液晶材料の配向状態を画像情報として記憶するためのメモリと、(2)外場の有無で配向状態を比較するために演算する機能と、を有することができる。上記(1)および(2)を具備すると、既に述べたように、外場に影響された部位を抽出できるため、より高精度な測定が可能となるという点で好ましい。さらに高感度であり、且つ簡便な診断方法を提供するために、電気光学特性を評価する装置を具備することも可能である。   Further, in order to detect the presence / absence and concentration of the target substance in the specimen, the apparatus of the present invention further detects (1) the liquid crystal material from the alignment state of the liquid crystal disposed around the labeling substance. It can have a memory for storing the orientation state as image information and (2) a function of calculating to compare the orientation state with or without an external field. When the above (1) and (2) are provided, as already described, a part affected by an external field can be extracted, which is preferable in that higher-accuracy measurement is possible. Furthermore, in order to provide a highly sensitive and simple diagnostic method, it is possible to provide a device for evaluating electro-optical characteristics.

本実施例では磁性微粒子を用いる。   In this embodiment, magnetic fine particles are used.

1cm角のガラス基板上に金を成膜したのち一次抗体を固定する。この基板の上にて、明細書中に記載した抗原抗体反応を行い、直径200nmの磁性微粒子を固定する。この固定化プロセスは以下の順で行う。
1.標的物質の入った検体および該検体の希釈液、磁性微粒子の入った標識試薬を準備する。
2.反応ウェルの底に上記ガラス基板を置く。
3.該反応ウェル中に、希釈液を規定量分注する。
4.次いで、検体を規定量分注する。
5.反応液を攪拌する。
6.反応液を廃棄する。
7.洗浄する。
8.洗浄液を廃棄する。
9.標識試薬を分注する。
10.標識試薬を攪拌する。
11.標識試薬を廃棄する。
12.洗浄する。
13.洗浄液を廃棄する。
14.乾燥させ、ガラス基板を取り出す。
After depositing gold on a 1 cm square glass substrate, the primary antibody is immobilized. On this substrate, the antigen-antibody reaction described in the specification is performed to fix magnetic fine particles having a diameter of 200 nm. This immobilization process is performed in the following order.
1. A sample containing a target substance, a diluted solution of the sample, and a labeling reagent containing magnetic fine particles are prepared.
2. The glass substrate is placed on the bottom of the reaction well.
3. A prescribed amount of the diluent is dispensed into the reaction well.
4). Next, a prescribed amount of sample is dispensed.
5). Stir the reaction.
6). Discard the reaction.
7). Wash.
8). Discard the cleaning solution.
9. Dispense labeling reagent.
10. Stir the labeling reagent.
11. Discard the labeling reagent.
12 Wash.
13. Discard the cleaning solution.
14 Dry and take out the glass substrate.

こうした抗原抗体反応プロセスによって、検体中の標的物質の濃度に応じて磁性微粒子が固定化されているガラス基板を得る。   By such an antigen-antibody reaction process, a glass substrate on which magnetic fine particles are immobilized according to the concentration of the target substance in the specimen is obtained.

なおこの10のプロセスにおいて、公知の磁気マニピュレーション技術を採用し、外場によって磁性微粒子を操作すると、より効果的に二次抗体を反応させることができる。   In these 10 processes, when a known magnetic manipulation technique is adopted and the magnetic fine particles are manipulated by an external field, the secondary antibody can be reacted more effectively.

一方、対向基板として1cm角のITO付きガラス基板を用意する。この基板には垂直配向処理がなされており、対向する二つの辺には、厚さ5μm、幅0.5mm、長さ1cmのマイラーフィルムが貼り付けられている。   On the other hand, a 1 cm square glass substrate with ITO is prepared as a counter substrate. This substrate is subjected to a vertical alignment process, and a Mylar film having a thickness of 5 μm, a width of 0.5 mm, and a length of 1 cm is attached to two opposing sides.

上記抗原抗体反応させた基板と、前記対向基板とを重ね合わせ、液晶材料として誘電率異方性が負の材料であるMLC6608(メルク社製)を、毛細管現象を利用して注入する。   The substrate subjected to the antigen-antibody reaction and the counter substrate are overlapped, and MLC6608 (manufactured by Merck), which has a negative dielectric anisotropy as a liquid crystal material, is injected using a capillary phenomenon.

こうして得られた液晶素子の配向状態は、広帯域円偏光板を対向基板側に貼り付けることによって観測することができる。このときの画像をデジタルカメラにて撮影し、保存する。ここで用いる装置を図3に示す。   The alignment state of the liquid crystal element thus obtained can be observed by attaching a broadband circularly polarizing plate to the counter substrate side. The image at this time is taken with a digital camera and stored. The apparatus used here is shown in FIG.

一方、この液晶素子に対して外部から交流磁場を印加する。この磁場を印加しながら画像をデジタルカメラにて取得し保存する。本実施例では、この交流磁場の方向として、基板面に対して方位角方向が30度刻みで6点(1.0時・6時方向、2.1時・7時方向、3.2時・8時方向、4.3時・9時方向、5.4時・10時方向、6.5時・11時方向)測定して、それぞれの画像を保存する。   On the other hand, an alternating magnetic field is applied to the liquid crystal element from the outside. An image is acquired and stored with a digital camera while applying this magnetic field. In this embodiment, the direction of the alternating magnetic field is 6 points in the direction of the azimuth angle with respect to the substrate surface in increments of 30 degrees (1.0 hour, 6 hour direction, 2.1 hour, 7 hour direction, 3.2 hour).・ Measure at 8 o'clock, 4.3 o'clock, 9 o'clock, 5.4 o'clock, 10 o'clock, 6.5 o'clock, 11 o'clock) and save each image.

その後、これら6画像と外部磁場を印加していない状態での画像とを比較して相違点を抽出する。このとき、外場有無の画像間で排他的論理和を取得することで画像の違いが抽出できる。   Thereafter, these six images are compared with images in a state where no external magnetic field is applied, and differences are extracted. At this time, the image difference can be extracted by acquiring an exclusive OR between the images with and without the external field.

次いで、抽出された6画像間での論理和を計算することで、微粒子の存在を精度よく求めることが可能となる。   Next, by calculating the logical sum between the extracted six images, it is possible to accurately determine the presence of the fine particles.

このとき、上下基板間に電圧を印加しないで取得する方法とともに、上記基板の金およびITOの間に電圧を印加しながら測定する。0V(電圧無印加)から5Vまで、0.5V刻みでデータを取得し、これらの結果を解析することによって、より正確な微粒子の数を求めることが可能である。   At this time, the measurement is performed while applying a voltage between the gold and ITO of the substrate as well as a method of obtaining without applying a voltage between the upper and lower substrates. By acquiring data in increments of 0.5 V from 0 V (no voltage applied) to 5 V, and analyzing these results, a more accurate number of fine particles can be obtained.

本発明に用いるサンドイッチ法を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the sandwich method used for this invention. 本発明の液晶を用いた標的物質検出素子を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the target substance detection element using the liquid crystal of this invention. 本発明の実施例に用いる標的物質検出装置をあらわす模式図である。It is a schematic diagram showing the target substance detection apparatus used for the Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 センサ素子
4 標的物質
6 標識微粒子
10、11 金薄膜
12 金結合性タンパク質(第一の捕捉分子)
13 金結合性タンパク質(第二の捕捉分子)
1 Sensor element 4 Target substance 6 Labeled fine particle 10, 11 Gold thin film 12 Gold-binding protein (first capture molecule)
13 Gold-binding protein (second capture molecule)

Claims (18)

基板上に担持された抗体(一次抗体)と、標的物質と、標識物質によって修飾された抗体(二次抗体)との反応により基板上に標識物質を担持し、
該標識物質の周囲に液晶が配設されている標的物質検出素子。
The labeling substance is supported on the substrate by the reaction between the antibody (primary antibody) supported on the substrate, the target substance, and the antibody modified with the labeling substance (secondary antibody),
A target substance detection element in which a liquid crystal is disposed around the labeling substance.
前記標識物質が磁性微粒子である請求項1に記載の標的物質検出素子。   The target substance detection element according to claim 1, wherein the labeling substance is a magnetic fine particle. 前記標識物質が荷電微粒子である請求項1に記載の標的物質検出素子。   The target substance detection element according to claim 1, wherein the labeling substance is a charged fine particle. 前記標識物質の物理的吸収係数が、標識物質の存在しない部位の物理的吸収係数より高い請求項1に記載の標的物質検出素子。   The target substance detection element according to claim 1, wherein a physical absorption coefficient of the labeling substance is higher than a physical absorption coefficient of a part where no labeling substance exists. 基板上に担持された抗体(一次抗体)と、標的物質と、標識物質によって修飾された抗体(二次抗体)との反応により基板上に標識物質を担持し、該標識物質の周囲に配設された液晶の配向状態を検知することによって標識物質の有無、数を検知し、これにより検体中の標的物質の有無、濃度を検出する標的物質検出装置であって、
少なくとも該液晶の配向状態を光学的に検知するための光源、偏光制御素子、撮像素子を有する標的物質検出装置。
A labeling substance is supported on the substrate by a reaction between the antibody (primary antibody) supported on the substrate, the target substance, and an antibody modified with the labeling substance (secondary antibody), and is disposed around the labeling substance. A target substance detection device that detects the presence or absence and number of labeling substances by detecting the alignment state of the liquid crystal thus detected, thereby detecting the presence or absence and concentration of the target substance in the specimen,
A target substance detection apparatus comprising at least a light source, a polarization control element, and an imaging element for optically detecting the alignment state of the liquid crystal.
外場によって前記標識物質を振動または加熱させ、該標識物質周囲の液晶材料の配向状態を変化させる機能を有する請求項5に記載の標的物質検出装置。   The target substance detection apparatus according to claim 5, wherein the target substance detection device has a function of vibrating or heating the labeling substance by an external field to change the alignment state of the liquid crystal material around the labeling substance. 請求項6に記載の標的物質検出装置において、
(1)液晶材料の配向状態を画像情報として記憶するためのメモリと、
(2)外場の有無で配向状態を比較するために演算する機能と、
を有する標的物質検出装置。
The target substance detection device according to claim 6,
(1) a memory for storing the alignment state of the liquid crystal material as image information;
(2) a function for calculating the alignment state with or without an external field;
A target substance detection apparatus having
標識物質が磁性微粒子である請求項5から7のいずれかに記載の標的物質検出装置。   The target substance detection apparatus according to claim 5, wherein the labeling substance is a magnetic fine particle. 少なくとも標的物質と二次抗体との反応の時に、前記磁性微粒子を外部からの磁場で操作し、反応を促進させる機能を有する請求項8に記載の標的物質検出装置。   9. The target substance detection apparatus according to claim 8, which has a function of accelerating the reaction by operating the magnetic fine particles with an external magnetic field at least during the reaction between the target substance and the secondary antibody. 標識物質が荷電微粒子である請求項5から7のいずれかに記載の標的物質検出装置。   The target substance detection apparatus according to claim 5, wherein the labeling substance is a charged fine particle. 前記標識物質の物理的吸収係数が、標識物質の存在しない部位の物理的吸収係数より高い請求項5から7のいずれかに記載の標的物質検出装置。   The target substance detection apparatus according to claim 5, wherein a physical absorption coefficient of the labeling substance is higher than a physical absorption coefficient of a portion where no labeling substance exists. 基板上に担持された抗体(一次抗体)と、標的物質と、標識物質によって修飾された抗体(二次抗体)との反応により基板上に標識物質を担持し、
該標識物質の周囲に配設された液晶の配向状態を光学的に検知することによって標識物質の有無および数を検知し、これにより検体中の標的物質の有無およびその濃度を検出する標的物質検出方法。
The labeling substance is supported on the substrate by the reaction between the antibody (primary antibody) supported on the substrate, the target substance, and the antibody modified with the labeling substance (secondary antibody),
Target substance detection that detects the presence and number of the target substance in the specimen by detecting the presence and number of the labeling substance by optically detecting the alignment state of the liquid crystal disposed around the labeling substance Method.
外場によって前記標識物質を振動または加熱させ、該標識物質周囲の液晶材料の配向状態を変化させて標識物質を検知する請求項12に記載の標的物質検出方法。   The target substance detection method according to claim 12, wherein the labeling substance is detected by vibrating or heating the labeling substance according to an external field and changing an alignment state of a liquid crystal material around the labeling substance. 請求項12または13に記載の標的物質検出方法であって、
(1)外場が存在しないときの液晶の配向状態を測定するステップ、
(2)外場が存在するときの液晶の配向状態を測定するステップ、
(3)(1)と(2)を比較し演算することで標識物質の有無、数を特定するステップ、
からなる標的物質検出方法。
The target substance detection method according to claim 12 or 13,
(1) measuring the alignment state of the liquid crystal when there is no external field;
(2) measuring the alignment state of the liquid crystal when an external field is present;
(3) a step of identifying the presence or absence of the labeling substance by comparing (1) and (2) and calculating the number,
A target substance detection method comprising:
標識物質が磁性微粒子である請求項12から14のいずれかに記載の標的物質検出方法。   The target substance detection method according to claim 12, wherein the labeling substance is a magnetic fine particle. 少なくとも標的物質と二次抗体との反応の時に、前記磁性微粒子を外部からの磁場で操作し、反応を促進させる機能を有する請求項15に記載の標的物質検出方法。   The target substance detection method according to claim 15, which has a function of accelerating the reaction by operating the magnetic fine particles with an external magnetic field at least during the reaction between the target substance and the secondary antibody. 標識物質が荷電微粒子である請求項12から14のいずれかに記載の標的物質検出方法。   The target substance detection method according to claim 12, wherein the labeling substance is a charged fine particle. 前記標識物質の物理的吸収係数が、標識物質の存在しない部位の物理的吸収係数より高い請求項12から14のいずれかに記載の標的物質検出方法。   The target substance detection method according to claim 12, wherein a physical absorption coefficient of the labeling substance is higher than a physical absorption coefficient of a site where no labeling substance exists.
JP2007272678A 2007-10-19 2007-10-19 Element, apparatus, and method for detection of target substance Pending JP2009103455A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007272678A JP2009103455A (en) 2007-10-19 2007-10-19 Element, apparatus, and method for detection of target substance

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007272678A JP2009103455A (en) 2007-10-19 2007-10-19 Element, apparatus, and method for detection of target substance

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009103455A true JP2009103455A (en) 2009-05-14

Family

ID=40705276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007272678A Pending JP2009103455A (en) 2007-10-19 2007-10-19 Element, apparatus, and method for detection of target substance

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009103455A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011247662A (en) * 2010-05-25 2011-12-08 Nagoya Univ Biological tissue inspection device and inspection method
CN109060666A (en) * 2018-08-27 2018-12-21 陕西科技大学 A method of based on nano-gold signal amplification detection cecropin B

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011247662A (en) * 2010-05-25 2011-12-08 Nagoya Univ Biological tissue inspection device and inspection method
CN109060666A (en) * 2018-08-27 2018-12-21 陕西科技大学 A method of based on nano-gold signal amplification detection cecropin B

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Singh SPR biosensors: historical perspectives and current challenges
JP5657013B2 (en) Method for detecting an analyte in a fluid sample
Yoo et al. Reusable surface plasmon resonance biosensor chip for the detection of H1N1 influenza virus
Yang et al. A novel, label-free liquid crystal biosensor for Parkinson's disease related alpha-synuclein
Nikitin et al. Multiplex biosensing with highly sensitive magnetic nanoparticle quantification method
US8389299B2 (en) Photonic biosensor arrays
JP5970153B2 (en) Aggregation parameter measurement
US9784736B2 (en) Biosensor based on measurements of the clustering dynamics of magnetic particles
Aliño et al. Using liquid crystals as a readout system in urinary albumin assays
US20120119727A1 (en) Sensor with high frequency ac magnetic field
US8815610B2 (en) Magnetic nanoparticle detection across a membrane
US20100289483A1 (en) Sensor cartridge
JP2008544246A5 (en)
Ren et al. A simple liquid crystal-based aptasensor using a hairpin-shaped aptamer for the bare-eye detection of carcinoembryonic antigen
CN107741409A (en) A kind of cancer markers detection means and method based on slant Bragg grating
Luxton et al. Use of external magnetic fields to reduce reaction times in an immunoassay using micrometer-sized paramagnetic particles as labels (magnetoimmunoassay)
WO2011077333A1 (en) Analyte measurement apparatus and method
He et al. Liquid crystal biosensor for detecting ischemia modified albumin
Chuang et al. Smartphone and home-based liquid crystal sensor for rapid screening of acute myocardial infarction by naked-eye observation and image analysis
Lee et al. Ultrasensitive hypoxia sensing at the single-molecule level via super-resolution quantum dot-linked immunosandwich assay
JP2005315744A (en) Detection element, detector and detection kit including element and reagent
JP2009103455A (en) Element, apparatus, and method for detection of target substance
Lee et al. Liquid-crystal-based biosensing beyond texture observations
Nguyen et al. Optical birefringence of liquid crystals for label-free optical biosensing diagnosis
Kimura et al. Strategies to simplify operation procedures for applying labeled antibody-based immunosensors to point-of-care testing