JP2020159900A

JP2020159900A - 弾性表面波センサ及び弾性表面波センサを用いる抗原濃度検出方法

Info

Publication number: JP2020159900A
Application number: JP2019060354A
Authority: JP
Inventors: 崇小貝; Takashi Kogai
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2020-10-01
Anticipated expiration: 2039-03-27
Also published as: JP7217187B2

Abstract

【課題】本開示は、血液等の検体中の抗原の濃度を検出するために、弾性表面波センサ及びサンドイッチアッセイ法を利用するにあたり、抗原量が２次抗体量より多いときであっても、検体中の抗原の全濃度を正しく検出し、不十分な事前混和反応時であっても、フック現象又は混和不足の異常を検出することを目的とする。【解決手段】本開示は、サンドイッチアッセイ法の１次抗体ＡＢ１が固定化された第１検出領域１１１と、弾性表面波を送信及び受信する又は送信及び反射する第１櫛形電極１１２と、を備える第１チャネル１１と、サンドイッチアッセイ法の２次抗体ＡＢ２が固定化された第２検出領域１２１と、弾性表面波を送信及び受信する又は送信及び反射する第２櫛形電極１２２と、を備える第２チャネル１２と、を備えることを特徴とする弾性表面波センサＳである。【選択図】図２

Description

本開示は、血液等の検体中の抗原の濃度を検出する技術に関する。

血液等の検体中の抗原の濃度を検出するために、弾性表面波センサを利用している（例えば、特許文献１等を参照。）。つまり、検体の導入の前後における、捕集された検体中の抗原量に基づく重量又は粘弾性の変化を、弾性表面波の伝搬振幅又は伝搬位相の変化として検出する。弾性表面波センサは、櫛形電極及び検出領域を備える。櫛形電極は、圧電基板上に形成され、弾性表面波を送信、受信又は反射する。検出領域は、圧電基板上に形成され、検体を導入される。

特開２０１７−００９４９２号公報

従来技術の検体中の抗原の濃度の検出方法を図１に示す。まず、抗原ＡＧ及びサンドイッチアッセイ法の２次抗体ＡＢ２を包含する検体を、事前に十分に混和反応させる。ここで、２次抗体ＡＢ２は、モノクロナル抗体であり、抗原ＡＧの認識の箇所を１箇所のみ有する。図１の左上欄に示したように、抗原量が２次抗体量より少ないときには、２次抗体ＡＢ２と反応した抗原ＡＧは存在するが、２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧは存在しない。図１の右上欄に示したように、抗原量が２次抗体量より多いときには、２次抗体ＡＢ２と反応した抗原ＡＧも存在するし、２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧも存在する。

次に、事前に十分に混和反応された検体を、サンドイッチアッセイ法の１次抗体ＡＢ１が固定化された検出領域１１１に滴下する。ここで、１次抗体ＡＢ１も、モノクロナル抗体であり、抗原ＡＧの認識の箇所を１箇所のみ有する。ただし、１次抗体ＡＢ１と２次抗体ＡＢ２とでは、抗原ＡＧの認識の箇所が異なる。図１の左中欄に示したように、抗原量が２次抗体量より少ないときには、２次抗体ＡＢ２と反応した抗原ＡＧは１次抗体ＡＢ１と結合し、系全体は平衡状態になる。図１の右中欄に示したように、抗原量が２次抗体量より多いときには、２次抗体ＡＢ２と反応した抗原ＡＧも１次抗体ＡＢ１と結合し、２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧも１次抗体ＡＢ１と結合し、系全体は平衡状態になる。

次に、チャネルの出力信号に基づいて、検体中の抗原ＡＧの濃度を検出する。ここで、チャネルの出力信号は、検体の導入の前後における、弾性表面波の伝搬振幅又は伝搬位相の変化である。そして、抗原濃度検出に先立って、検体中の２次抗体ＡＢ２の濃度を固定したうえで、検体中の抗原ＡＧの既知の様々な濃度に対して、チャネルの出力信号を測定し、検体中の抗原ＡＧのその他の様々な濃度に対して、チャネルの出力信号を補間し、図１の下段に示した出力信号／抗原濃度の検量線を記憶する。

図１の下段の左側に示したように、抗原量が２次抗体量より少ないときには、検体中の抗原ＡＧの全濃度が増加するにつれて、チャネルの出力信号は単調に増加する。そして、チャネルの出力信号がＳ_Ｎであると測定されるため、出力信号／抗原濃度の検量線に基づいて、検体中の抗原ＡＧの全濃度はＣ_Ｎであると正しく検出される。

図１の下段の右側に示したように、抗原量が２次抗体量より多いときには、検体中の抗原ＡＧの全濃度が増加するにつれて、チャネルの出力信号は増加から減少へと転じる。これは、２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧが、２次抗体ＡＢ２と反応した抗原ＡＧより、質量も大きさも小さいためであり、フック現象と呼ばれる。そして、チャネルの出力信号がＳ_Ｈ（＞Ｓ_Ｎ）であると測定されるものの、出力信号／抗原濃度の検量線に基づいて、検体中の抗原ＡＧの全濃度は、フック状態のＣ_ＨＴ（＞Ｃ_Ｎ、真の値）であるか、非フック状態のＣ_ＨＦ（＞Ｃ_Ｎ、誤りの値）であるか、正しく検出されない。

なお、抗原ＡＧ及び２次抗体ＡＢ２を包含する検体が事前に十分に混和反応されていなければ、抗原量が２次抗体量より多いときはもちろん、抗原量が２次抗体量より少ないときであっても、２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧが存在する。すると、チャネルの出力信号が本来はＳ_Ｎ又はＳ_Ｈであるときでも測定上ばらついてしまうため、検体中の抗原ＡＧの全濃度が正しく検出されない。よって、検体の事前の十分な混和反応が求められるが、検体の事前の混和反応の程度は分からない。

そこで、前記課題を解決するために、本開示は、血液等の検体中の抗原の濃度を検出するために、弾性表面波センサ及びサンドイッチアッセイ法を利用するにあたり、抗原量が２次抗体量より多いときであっても、検体中の抗原の全濃度を正しく検出し、不十分な事前混和反応時であっても、フック現象又は混和不足の異常を検出することを目的とする。

前記課題を解決するために、１次抗体が固定化されたチャネルに加えて、２次抗体が固定化されたチャネルを設ける。すると、事前に２次抗体と未反応の抗原はチャネル上の２次抗体と結合可能であるが、事前に２次抗体と反応した抗原はチャネル上の２次抗体と結合不能である。よって、事前に２次抗体と未反応の抗原のみを検出することができる。

具体的には、本開示は、サンドイッチアッセイ法の１次抗体が固定化された第１検出領域と、弾性表面波を送信及び受信する又は送信及び反射する第１櫛形電極と、を備える第１チャネルと、サンドイッチアッセイ法の２次抗体が固定化された第２検出領域と、弾性表面波を送信及び受信する又は送信及び反射する第２櫛形電極と、を備える第２チャネルと、を備えることを特徴とする弾性表面波センサである。

この構成によれば、後述の非結合抗原検出部及び抗原濃度検出部を利用して、抗原量が２次抗体量より多いときであっても、検体中の抗原の全濃度を正しく検出し、不十分な事前混和反応時であっても、フック現象又は混和不足の異常を検出することができる。

また、本開示は、前記第２チャネルの出力信号に基づいて、抗原及び前記２次抗体を包含し事前に混和反応されたうえで前記第２検出領域に滴下された検体中に、前記２次抗体と結合していない前記抗原が存在するかどうかを検出する非結合抗原検出部、をさらに備えることを特徴とする弾性表面波センサである。

また、本開示は、弾性表面波センサを用いる抗原濃度検出方法であって、前記弾性表面波センサは、サンドイッチアッセイ法の１次抗体が固定化された第１検出領域と、弾性表面波を送信及び受信する又は送信及び反射する第１櫛形電極と、を備える第１チャネルと、サンドイッチアッセイ法の２次抗体が固定化された第２検出領域と、弾性表面波を送信及び受信する又は送信及び反射する第２櫛形電極と、を備える第２チャネルと、を備え、前記抗原濃度検出方法は、抗原及び前記２次抗体を包含する検体を事前に混和反応させる検体混和手順と、事前に混和反応された前記検体を前記第２検出領域に滴下する検体滴下手順と、前記第２チャネルの出力信号に基づいて、前記検体中に前記２次抗体と結合していない前記抗原が存在するかどうかを検出する非結合抗原検出手順と、を順に備える、弾性表面波センサを用いる抗原濃度検出方法である。

これらの構成によれば、抗原量が２次抗体量より多いときであっても、不十分な事前混和反応時であっても、フック現象又は混和不足の異常を検出することができる。

また、本開示は、前記非結合抗原検出部が前記検体中に前記２次抗体と結合していない前記抗原が存在することを検出したときには、前記第２チャネルの出力信号に基づいて、又は、前記第２チャネルの出力信号及び前記検体が前記第１検出領域にも滴下された前記第１チャネルの出力信号に基づいて、前記検体中の前記抗原の濃度を検出し、前記非結合抗原検出部が前記検体中に前記２次抗体と結合していない前記抗原が存在しないことを検出したときには、前記検体が前記第１検出領域にも滴下された前記第１チャネルの出力信号に基づいて、かつ、前記第２チャネルの出力信号がほぼ０であることを考慮して、前記検体中の前記抗原の濃度を検出する抗原濃度検出部、をさらに備えることを特徴とする弾性表面波センサである。

この構成によれば、抗原量が２次抗体量より多いときであっても、検体中の抗原の全濃度を正しく検出することができる。

また、本開示は、前記非結合抗原検出部が前記検体中に前記２次抗体と結合していない前記抗原が存在することを検出したときには、前記第２チャネルの出力信号と、前記第２検出領域で前記抗原を除去され前記第２検出領域から移動された前記検体が前記第１検出領域に滴下された前記第１チャネルの出力信号と、に基づいて、前記検体中の前記抗原の濃度を検出し、前記非結合抗原検出部が前記検体中に前記２次抗体と結合していない前記抗原が存在しないことを検出したときには、前記第２検出領域で抗体抗原反応を起こさず前記第２検出領域から移動された前記検体が前記第１検出領域に滴下された前記第１チャネルの出力信号に基づいて、前記検体中の前記抗原の濃度を検出する抗原濃度検出部、をさらに備えることを特徴とする弾性表面波センサである。

この構成によれば、抗原量が２次抗体量より多いときであっても、不十分な事前混和反応時であっても、検体中の抗原の全濃度を正しく検出することができる。

このように、本開示は、血液等の検体中の抗原の濃度を検出するために、弾性表面波センサ及びサンドイッチアッセイ法を利用するにあたり、抗原量が２次抗体量より多いときであっても、検体中の抗原の全濃度を正しく検出し、不十分な事前混和反応時であっても、フック現象又は混和不足の異常を検出することができる。

従来技術の検体中の抗原の濃度の検出方法を示す図である。本開示の第１、２実施形態の弾性表面波センサの構成を示す図である。本開示の第１実施形態の検体中の抗原の濃度の検出手順を示す図である。本開示の第１実施形態の検体中の抗原の濃度の検出方法を示す図である。本開示の第１実施形態の検体中の抗原の濃度の検出結果を示す図である。本開示の第２実施形態の検体中の抗原の濃度の検出手順を示す図である。本開示の第２実施形態の検体中の抗原の濃度の検出方法を示す図である。

添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。

本開示の第１実施形態の弾性表面波センサの構成を図２に示す。弾性表面波センサＳは、弾性表面波センサ本体１及び抗原濃度検出装置２から構成される。弾性表面波センサ本体１は、第１チャネル１１、第２チャネル１２及び第３チャネル１３から構成される。第１チャネル１１は、第１検出領域１１１及び第１櫛形電極１１２から構成される。第２チャネル１２は、第２検出領域１２１及び第２櫛形電極１２２から構成される。第３チャネル１３は、第３検出領域１３１及び第３櫛形電極１３２から構成される。抗原濃度検出装置２は、非結合抗原検出部２１及び抗原濃度検出部２２から構成される。

第１検出領域１１１は、サンドイッチアッセイ法の１次抗体ＡＢ１が固定化される。第１櫛形電極１１２は、弾性表面波を送信及び受信する又は送信及び反射する。第２検出領域１２１は、サンドイッチアッセイ法の２次抗体ＡＢ２が固定化される。第２櫛形電極１２２は、弾性表面波を送信及び受信する又は送信及び反射する。第３検出領域１３１は、リファレンス用に、抗原ＡＧと反応しないブロッキング膜が固定化される。第３櫛形電極１３２は、リファレンス用に、弾性表面波を送信及び受信する又は送信及び反射する。非結合抗原検出部２１は、前段のスイッチの切り替えにより、第１チャネル１１、第２チャネル１２及び第３チャネル１３の出力信号の位相及び振幅をそれぞれ測定する。抗原濃度検出部２２は、第１チャネル１１及び第２チャネル１２の出力信号／抗原濃度の検量線（図４又は図７の下段を参照。）をそれぞれ記憶している。

本開示の第１実施形態の検体中の抗原の濃度の検出手順／方法を図３、４に示す。まず、抗原ＡＧ及び２次抗体ＡＢ２を包含する検体を、事前に十分に混和反応させる（ステップＳ１）。図４の左上欄に示したように、抗原量が２次抗体量より少ないときには、２次抗体ＡＢ２と反応した抗原ＡＧは存在するが、２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧは存在しない。図４の右上欄に示したように、抗原量が２次抗体量より多いときには、２次抗体ＡＢ２と反応した抗原ＡＧも存在するし、２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧも存在する。

次に、事前に十分に混和反応された検体を、第１、２、３検出領域１１１、１２１、１３１に滴下する（ステップＳ２）。図４の左中欄に示したように、抗原量が２次抗体量より少ないときには、事前に２次抗体ＡＢ２と反応した抗原ＡＧは、第１検出領域１１１上の１次抗体ＡＢ１とは結合可能であるが、第２検出領域１２１上の２次抗体ＡＢ２とは結合不能である。そして、系全体は平衡状態になる。図４の右中欄に示したように、抗原量が２次抗体量より多いときには、事前に２次抗体ＡＢ２と反応した抗原ＡＧは、第１検出領域１１１上の１次抗体ＡＢ１とは結合可能であるが、第２検出領域１２１上の２次抗体ＡＢ２とは結合不能である。一方で、事前に２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧは、第１検出領域１１１上の１次抗体ＡＢ１とも結合可能であるし、第２検出領域１２１上の２次抗体ＡＢ２とも結合可能である。そして、系全体は平衡状態になる。

次に、非結合抗原検出部２１は、第２、３チャネル１２、１３の出力信号に基づいて、検体中に２次抗体ＡＢ２と結合していない抗原ＡＧが存在するかどうかを検出する（ステップＳ３）。ここで、第２チャネル１２の出力信号は、検体の導入の前後における、弾性表面波の伝搬振幅又は伝搬位相の変化である。そして、第３チャネル１３の出力信号をリファレンスとすることで、検体の粘弾性や温度変化等の外乱の影響を除去したうえで、第２検出領域１２１上の２次抗体ＡＢ２及びこれと結合した抗原ＡＧの影響のみを抽出する。なお、第３チャネル１３の出力信号は、リファレンスとしてもよいが必須ではない。

図４の下段の左側に後に示すように、抗原量が２次抗体量より少ないときには、検体中の抗原ＡＧの全濃度が増加したとしても、第２チャネル１２の出力信号はほぼ０である。そして、第２チャネル１２の出力信号がＳ_Ｎ２（≒０）であると測定されるため、検体中に２次抗体ＡＢ２と結合していない抗原ＡＧは存在しないと検出され、フック現象が生じていないと判定される。

図４の下段の右側に後に示すように、抗原量が２次抗体量より多いときには、検体中の抗原ＡＧの全濃度が増加するにつれて、第２チャネル１２の出力信号は単調に増加する。そして、第２チャネル１２の出力信号がＳ_Ｈ２（≠０）であると測定されるため、検体中に２次抗体ＡＢ２と結合していない抗原ＡＧは存在すると検出され、フック現象が生じていると判定される。

次に、抗原濃度検出部２２は、非結合抗原検出部２１が検体中に２次抗体ＡＢ２と結合していない抗原ＡＧが存在することを検出したときには（ステップＳ４においてＹＥＳ）、第２、３チャネル１２、１３の出力信号に基づいて、又は、第１〜３チャネル１１〜１３の出力信号に基づいて、検体中の抗原ＡＧの濃度を検出する（ステップＳ５）。一方で、抗原濃度検出部２２は、非結合抗原検出部２１が検体中に２次抗体ＡＢ２と結合していない抗原ＡＧが存在しないことを検出したときには（ステップＳ４においてＮＯ）、第１、３チャネル１１、１３の出力信号に基づいて、かつ、第２チャネル１２の出力信号がほぼ０であることを考慮して、検体中の抗原ＡＧの濃度を検出する（ステップＳ６）。

ここで、第１チャネル１１の出力信号は、検体の導入の前後における、弾性表面波の伝搬振幅又は伝搬位相の変化である。そして、第３チャネル１３の出力信号をリファレンスとすることで、検体の粘弾性や温度変化等の外乱の影響を除去したうえで、第１検出領域１１１上の１次抗体ＡＢ１並びにこれと結合した２次抗体ＡＢ２及び抗原ＡＧの影響のみを抽出する。なお、第３チャネル１３の出力信号は、リファレンスとしてもよいが必須ではない。

そして、抗原濃度検出に先立って、検体中の２次抗体ＡＢ２の濃度を固定したうえで、検体中の抗原ＡＧの既知の様々な濃度に対して、第１、２チャネル１１、１２の出力信号を測定し、検体中の抗原ＡＧのその他の様々な濃度に対して、第１、２チャネル１１、１２の出力信号を補間し、図４の下段に示した出力信号／抗原濃度の検量線を記憶する。

図４の下段の左側に示したように、抗原量が２次抗体量より少ないときには、検体中の抗原ＡＧの全濃度が増加するにつれて、第１チャネル１１の出力信号は単調に増加する。一方で、検体中の抗原ＡＧの全濃度が増加したとしても、第２チャネル１２の出力信号はほぼ０である。

図４の下段の左側の黒丸印については、第１チャネル１１の出力信号がＳ_１１（＞０）であると測定され、第２チャネル１２の出力信号がＳ_２１（≒０）であると測定される。よって、第１チャネル１１の出力信号／抗原濃度の検量線に基づいて、検体中の抗原ＡＧの全濃度はＣ_Ｎ１（＞０）であると正しく検出される。

図４の下段の左側の黒三角印については、第１チャネル１１の出力信号がＳ_１２（＞Ｓ_１１）であると測定され、第２チャネル１２の出力信号がＳ_２１（≒０）であると測定される。よって、第１チャネル１１の出力信号／抗原濃度の検量線に基づいて、検体中の抗原ＡＧの全濃度はＣ_Ｎ２（＞Ｃ_Ｎ１）又はＣ_Ｈ（＞Ｃ_Ｎ２）であると検出されるが、第２チャネル１２の出力信号がＳ_２１（≒０）であることに基づいて、検体中の抗原ＡＧの全濃度はＣ_Ｈ（＞Ｃ_Ｎ２）ではなくＣ_Ｎ２（＜Ｃ_Ｈ）であると正しく検出される。

図４の下段の右側に示したように、抗原量が２次抗体量より多いときには、検体中の抗原ＡＧの全濃度が増加するにつれて、第２チャネル１２の出力信号は単調に増加する。一方で、検体中の抗原ＡＧの全濃度が増加するにつれて、第１チャネル１１の出力信号は増加から減少へと転じる。

図４の下段の右側の黒四角印については、第１チャネル１１の出力信号がＳ_１２（＞Ｓ_１１）であると測定され、第２チャネル１２の出力信号がＳ_２２（＞０）であると測定される。よって、第２チャネル１２の出力信号／抗原濃度の検量線に基づいて、検体中の抗原ＡＧの全濃度はＣ_Ｈ（＞Ｃ_Ｎ２）であると正しく検出される。或いは、第１チャネル１１の出力信号／抗原濃度の検量線に基づいて、検体中の抗原ＡＧの全濃度はＣ_Ｎ２（＞Ｃ_Ｎ１）又はＣ_Ｈ（＞Ｃ_Ｎ２）であると検出されるが、第２チャネル１２の出力信号がＳ_２２（＞０）であることに基づいて、検体中の抗原ＡＧの全濃度はＣ_Ｎ２（＜Ｃ_Ｈ）ではなくＣ_Ｈ（＞Ｃ_Ｎ２）であると正しく検出される。

なお、抗原ＡＧ及び２次抗体ＡＢ２を包含する検体が事前に十分に混和反応されていなければ、抗原量が２次抗体量より多いときはもちろん、抗原量が２次抗体量より少ないときであっても、２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧが存在する。しかし、不十分な事前混和反応時には、第２チャネル１２の出力信号がＳ_２２（＞０）であることに基づいて、混和不足の異常を検出することができる。そして、十分な事前混和時には、第２チャネル１２の出力信号がＳ_２２（＞０）であることに基づいて、フック現象の異常を検出することができる。さらに、十分な事前混和時には、第２チャネル１２の出力信号がＳ_２１（≒０）であることに基づいて、フック現象及び混和不足の異常がないことを検出することができる。

本開示の第１実施形態の検体中の抗原の濃度の検出結果を図５に示す。抗原量に対する２次抗体量の比率が減少するにつれて、第１チャネル１１の出力信号は減少し、第２チャネル１２の出力信号は増加し、第３チャネル１３の出力信号はほぼ０であることが分かる。ただし、抗原量に対する２次抗体量の比率が１．３から０．４へと減少するにつれて、第２チャネル１２の出力信号は減少する。これは、第２検出領域１２１上の２次抗体量が、２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原量より不足するためである（出力信号の飽和。）。

このように、抗原量が２次抗体量より多いときであっても、フック現象の発生を検出し、検体中の抗原ＡＧの全濃度を正しく検出することができる。そして、不十分な事前混和反応時であっても、フック現象又は混和不足の異常を検出することができる。

本開示の第２実施形態の検体中の抗原の濃度の検出手順／方法を図６、７に示す。第２実施形態の弾性表面波センサＳの構成は、第１実施形態の弾性表面波センサＳの構成と同様である。図６のステップＳ１１〜Ｓ１４は、図３のステップＳ１〜Ｓ４と同様である。ただし、図６のステップＳ１２では、事前に十分に混和反応された検体を、第２、３検出領域１２１、１３１に滴下する。図７の左上欄、右上欄、左中欄の上側及び右中欄の上側は、図４の左上欄、右上欄、左中欄の下側及び右中欄の下側と同様である。

次に、抗原濃度検出部２２は、非結合抗原検出部２１が検体中に２次抗体ＡＢ２と結合していない抗原ＡＧが存在することを検出したときには（ステップＳ１４においてＹＥＳ）、第２検出領域１２１で抗原ＡＧを除去された検体を、第２検出領域１２１から第１検出領域１１１へと移動させる（ステップＳ１５）。そして、第１〜３チャネル１１〜１３の出力信号に基づいて、検体中の抗原ＡＧの濃度を検出する（ステップＳ１６）。なお、第３チャネル１３の出力信号は、リファレンスとしてもよいが必須ではない。

一方で、抗原濃度検出部２２は、非結合抗原検出部２１が検体中に２次抗体ＡＢ２と結合していない抗原ＡＧが存在しないことを検出したときには（ステップＳ１４においてＮＯ）、第２検出領域１２１で抗体抗原反応のない検体を、第２検出領域１２１から第１検出領域１１１へと移動させる（ステップＳ１７）。そして、第１、３チャネル１１、１３の出力信号に基づいて、検体中の抗原ＡＧの濃度を検出する（ステップＳ１８）。なお、第３チャネル１３の出力信号は、リファレンスとしてもよいが必須ではない。

ここで、検体を第２検出領域１２１から第１検出領域１１１へと移動させるためには、第２検出領域１２１上の保湿部材及び第１検出領域１１１上の吸湿部材を用いてもよく（特許文献１を参照。純水等が保湿部材に滴下されると、検体が吸湿部材に移動される。）、第２検出領域１２１から第１検出領域１１１へのマイクロ流路を用いてもよい。

そして、第２検出領域１２１で抗原ＡＧを除去するためには、第２検出領域１２１上の２次抗体量を多くしてもよく、第２検出領域１２１上のマイクロ撹拌機を用いてもよく、第２検出領域１２１上の２次抗体ＡＢ２と抗原ＡＧとの結合反応障壁を低くしてもよい。

図７の左中欄の下側に示したように、抗原量が２次抗体量より少ないときには、事前に２次抗体ＡＢ２と反応した抗原ＡＧは、第１検出領域１１１上の１次抗体ＡＢ１と結合可能である。なお、事前に２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧは、そもそも存在していない。そして、系全体は平衡状態になる。図７の右中欄の下側に示したように、抗原量が２次抗体量より多いときには、事前に２次抗体ＡＢ２と反応した抗原ＡＧは、第１検出領域１１１上の１次抗体ＡＢ１と結合可能である。なお、事前に２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧは、すでに除去されている。そして、系全体は平衡状態になる。

ここで、抗原濃度検出に先立って、以下の処理を実行する。まず、検体中の２次抗体ＡＢ２の濃度を０に固定したうえで、検体中の抗原ＡＧの既知の様々な濃度に対して、第２チャネル１２の出力信号を測定し、検体中の抗原ＡＧのその他の様々な濃度に対して、第２チャネル１２の出力信号を補間する。次に、検体中の２次抗体ＡＢ２と抗原ＡＧとを１対１で反応させたうえで、検体中の２次抗体ＡＢ２と抗原ＡＧとの複合体の既知の様々な濃度に対して、第１チャネル１１の出力信号を測定し、検体中の２次抗体ＡＢ２と抗原ＡＧとの複合体のその他の様々な濃度に対して、第１チャネル１１の出力信号を補間する。結果的に、図７の左下欄及び右下欄に示した出力信号／抗原濃度の検量線を記憶する。

図７の左下欄及び右下欄に示したように、検体中の２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧの濃度が増加するにつれて、第２チャネル１２の出力信号は単調に増加する。一方で、検体中の２次抗体ＡＢ２と反応した抗原ＡＧの濃度が増加するにつれて、第１チャネル１１の出力信号は単調に増加する。ここで、第１チャネル１１の出力信号は、第２チャネル１２の出力信号より、単調増加の速度が速い。これは、２次抗体ＡＢ２と反応した抗原ＡＧが、２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧより、質量も大きさも大きいためである。

図７の左下欄に示したように、抗原量が２次抗体量より少ないときには、第１チャネル１１の出力信号がＳ_Ｎ１であると測定されるため、出力信号／抗原濃度の検量線に基づいて、検体中の２次抗体ＡＢ２と反応した抗原ＡＧの濃度はＣ_Ｎ１であると正しく検出される。一方で、第２チャネル１２の出力信号がＳ_Ｎ２（≒０）であると測定されるため、出力信号／抗原濃度の検量線に基づいて、検体中の２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧの濃度は０であると正しく検出される。よって、検体中の抗原ＡＧの全濃度はＣ_Ｎ１となる。

図７の右下欄に示したように、抗原量が２次抗体量より多いときには、第１チャネル１１の出力信号がＳ_Ｈ１であると測定されるため、出力信号／抗原濃度の検量線に基づいて、検体中の２次抗体ＡＢ２と反応した抗原ＡＧの濃度はＣ_Ｈ１であると正しく検出される。一方で、第２チャネル１２の出力信号がＳ_Ｈ２（≠０）であると測定されるため、出力信号／抗原濃度の検量線に基づいて、検体中の２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧの濃度はＣ_Ｈ２であると正しく検出される。よって、検体中の抗原ＡＧの全濃度はＣ_Ｈ１＋Ｃ_Ｈ２となる。

なお、抗原ＡＧ及び２次抗体ＡＢ２を包含する検体が事前に十分に混和反応されていなければ、抗原量が２次抗体量より多いときはもちろん、抗原量が２次抗体量より少ないときであっても、２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧが存在するため、フック現象が発生する。しかし、不十分な事前混和反応時であっても、十分な事前混和反応時と同様に、図７の左下欄及び右下欄に示した出力信号／抗原濃度の検量線を用いることができる。これは、図７の左下欄及び右下欄に示した出力信号／抗原濃度の検量線は、検体中の抗原ＡＧの全濃度を横軸としておらず、検体中の２次抗体ＡＢ２と反応した抗原ＡＧの濃度又は検体中の２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧの濃度を横軸としているためである。

このように、抗原量が２次抗体量より多いときであっても、フック現象の発生を検出し、検体中の抗原ＡＧの全濃度を正しく検出することができる。そして、不十分な事前混和反応時であっても、フック現象の発生を検出し、検体中の抗原ＡＧの全濃度を正しく検出することができる。

本開示の弾性表面波センサ及び抗原濃度検出方法は、サンドイッチアッセイ法を利用して、血液等の検体中の抗原の濃度を検出する用途に、適用することができる。

Ｓ：弾性表面波センサ
ＡＢ１：１次抗体
ＡＢ２：２次抗体
ＡＧ：抗原
１：弾性表面波センサ本体
２：抗原濃度検出装置
１１：第１チャネル
１２：第２チャネル
１３：第３チャネル
２１：非結合抗原検出部
２２：抗原濃度検出部
１１１：検出領域、第１検出領域
１１２：第１櫛形電極
１２１：第２検出領域
１２２：第２櫛形電極
１３１：第３検出領域
１３２：第３櫛形電極

Claims

サンドイッチアッセイ法の１次抗体が固定化された第１検出領域と、弾性表面波を送信及び受信する又は送信及び反射する第１櫛形電極と、を備える第１チャネルと、
サンドイッチアッセイ法の２次抗体が固定化された第２検出領域と、弾性表面波を送信及び受信する又は送信及び反射する第２櫛形電極と、を備える第２チャネルと、
を備えることを特徴とする弾性表面波センサ。
前記第２チャネルの出力信号に基づいて、抗原及び前記２次抗体を包含し事前に混和反応されたうえで前記第２検出領域に滴下された検体中に、前記２次抗体と結合していない前記抗原が存在するかどうかを検出する非結合抗原検出部、
をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の弾性表面波センサ。
前記非結合抗原検出部が前記検体中に前記２次抗体と結合していない前記抗原が存在することを検出したときには、前記第２チャネルの出力信号に基づいて、又は、前記第２チャネルの出力信号及び前記検体が前記第１検出領域にも滴下された前記第１チャネルの出力信号に基づいて、前記検体中の前記抗原の濃度を検出し、
前記非結合抗原検出部が前記検体中に前記２次抗体と結合していない前記抗原が存在しないことを検出したときには、前記検体が前記第１検出領域にも滴下された前記第１チャネルの出力信号に基づいて、かつ、前記第２チャネルの出力信号がほぼ０であることを考慮して、前記検体中の前記抗原の濃度を検出する抗原濃度検出部、
をさらに備えることを特徴とする、請求項２に記載の弾性表面波センサ。
前記非結合抗原検出部が前記検体中に前記２次抗体と結合していない前記抗原が存在することを検出したときには、前記第２チャネルの出力信号と、前記第２検出領域で前記抗原を除去され前記第２検出領域から移動された前記検体が前記第１検出領域に滴下された前記第１チャネルの出力信号と、に基づいて、前記検体中の前記抗原の濃度を検出し、
前記非結合抗原検出部が前記検体中に前記２次抗体と結合していない前記抗原が存在しないことを検出したときには、前記第２検出領域で抗体抗原反応を起こさず前記第２検出領域から移動された前記検体が前記第１検出領域に滴下された前記第１チャネルの出力信号に基づいて、前記検体中の前記抗原の濃度を検出する抗原濃度検出部、
をさらに備えることを特徴とする、請求項２に記載の弾性表面波センサ。
弾性表面波センサを用いる抗原濃度検出方法であって、
前記弾性表面波センサは、
サンドイッチアッセイ法の１次抗体が固定化された第１検出領域と、弾性表面波を送信及び受信する又は送信及び反射する第１櫛形電極と、を備える第１チャネルと、
サンドイッチアッセイ法の２次抗体が固定化された第２検出領域と、弾性表面波を送信及び受信する又は送信及び反射する第２櫛形電極と、を備える第２チャネルと、
を備え、
前記抗原濃度検出方法は、
抗原及び前記２次抗体を包含する検体を事前に混和反応させる検体混和手順と、
事前に混和反応された前記検体を前記第２検出領域に滴下する検体滴下手順と、
前記第２チャネルの出力信号に基づいて、前記検体中に前記２次抗体と結合していない前記抗原が存在するかどうかを検出する非結合抗原検出手順と、
を順に備える、弾性表面波センサを用いる抗原濃度検出方法。