JP2834950B2 - Sensitive optical immunoassay using enzyme labeling reagents - Google Patents

Sensitive optical immunoassay using enzyme labeling reagents

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JP2834950B2 JP25456292A JP25456292A JP2834950B2 JP 2834950 B2 JP2834950 B2 JP 2834950B2 JP 25456292 A JP25456292 A JP 25456292A JP 25456292 A JP25456292 A JP 25456292A JP 2834950 B2 JP2834950 B2 JP 2834950B2
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Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、被検体に由来する
少量の物質を、酵素標識手段によって検出するための、
高感度、薄膜、光学的イムノアッセイ(Optical Immuno
assay(OIA))に関する。
[0001] The present invention relates to a method for detecting a small amount of a substance derived from a subject by an enzyme labeling means.
High sensitivity, thin film, optical immunoassay
assay (OIA)).

【0002】薄膜光学的効果に基づくイムノアッセイ法
は、ジャイアエバー(Giaever)の業績にまでさかのぼ
る長い歴史をもつ。そのような検定法は、必ずしもそれ
だけに限らないが、例えば色の変化として目視または機
器を使って見ることが出来る光学的効果を与える、表面
における厚みの増大に依存するものである。被検体が充
分大きい場合は、光学的に適当な表面に結合して、それ
自身はっきり観察できる厚みの変化を生じることもある
が、被検体の多くは、粒子状試薬を検定系に添加してよ
り大きな最終の厚み変化を生じさせることにより、一層
容易に検出される。この目的のために選ばれる粒子状試
薬として、粒子表面に抗体を容易に吸着でき、それによ
って対応する抗原の検出を増幅するように作用するポリ
スチレンラテックスがある。そのようなポリマーラテッ
クスは広い範囲の粒径のものが入手可能であるが、実用
的見地からは、上記検定法におけるその有用性は増大し
た厚みを与える粒径と感度に寄与する表面積とのかねあ
いであり、粒子が小さければ小さいほど厚みの増大が減
り、粒子が大きければ大きいほど抗体を結合する表面積
が小さくなることを考慮に入れる必要がある。すなわ
ち、薄膜光学的イムノアッセイに使用する粒子状試薬
は、検定の感度と適用範囲を制約するものである。
[0002] Immunoassays based on thin film optical effects have a long history dating back to the work of Giaever. Such assays rely on, but are not necessarily limited to, an increase in thickness at the surface to provide an optical effect that can be viewed, for example, as a color change visually or using an instrument. If the analyte is large enough, it may bind to an optically suitable surface, resulting in a clearly observable thickness change on its own, but many analytes have particulate reagents added to the assay system. By making a larger final thickness change, it is more easily detected. Particulate reagents selected for this purpose include polystyrene latex, which can readily adsorb antibodies on the particle surface, thereby acting to amplify the detection of the corresponding antigen. Although such polymer latexes are available in a wide range of particle sizes, from a practical point of view, their usefulness in the assay is a trade-off between particle size giving increased thickness and surface area contributing to sensitivity. It is necessary to take into account that the smaller the particles, the less the increase in thickness, and the larger the particles, the smaller the surface area for binding the antibody. That is, the particulate reagent used in the thin-film optical immunoassay limits the sensitivity and scope of the assay.

【0003】本発明は、粒子状試薬を使用する先行技術
に伴う制約を解消するものである。更に、ラテックス試
薬粒子の代わりに酵素標識試薬(例えば、抗体ー酵素コ
ンジュゲート)を使用することにより、特に不溶性沈殿
生成物を与える当該酵素のための基質と共に使用するこ
とにより、意外にも一層高感度の薄膜光学的イムノアッ
セイを行い得ることを見出した。本発明は、髄膜炎や連
鎖球菌のようなヒトにおける細菌感染症に共通の原因で
ある細菌群に由来する低濃度の多糖抗原を検出する薄膜
検定において、このような酵素標識抗体法を使用するこ
とに関する。そのような抗原の検出と同定は、これらの
細菌に起因する重大な疾患群の診断および有効な処置の
選択に重要である。
The present invention overcomes the limitations associated with the prior art using particulate reagents. Furthermore, the use of enzyme labeling reagents (eg, antibody-enzyme conjugates) in place of latex reagent particles, especially when used with a substrate for the enzyme to provide an insoluble precipitation product, is unexpectedly higher. It has been found that sensitive thin film optical immunoassays can be performed. The present invention uses such enzyme-labeled antibody methods in thin-film assays to detect low concentrations of polysaccharide antigens from bacterial groups that are common causes of bacterial infections in humans, such as meningitis and streptococci. About doing. Detection and identification of such antigens is important in diagnosing a critical group of diseases caused by these bacteria and in selecting effective treatments.

【0004】[0004]

【従来の技術】光学的イムノアッセイに有用な多くの診
断方法および要素がラテックスに基づく粒子に依存して
おり、そのあるものでは増強物質の使用が必要であるこ
とが判っている。これらの方法のあるものでは、凝集イ
ムノアッセイは粒子の集合によって可視信号を生じるの
に十分な粒径の粒子を産生する抗体に依存している。可
視化は光散乱によって達成される。他の方法では、高度
に架橋した硬質コポリマーが、被検体を捕獲および分離
するための固体支持体を提供する。また、酵素結合イム
ノソルベント検定法(ELISA)が、生体分子の定性
および定量の何れの検定にもよく受け入れられ、広く利
用されていることは周知のことである。多数の研究者は
測定すべき分子(すなわち、被検体)に対する抗体に酵
素を結合させ、これを可視的着色反応生成物を生じるそ
の酵素に特異的な色素生産性基質と組み合わせて使用す
る方法を利用している。それらの方法では、測定すべき
分子を固定化する固相として試験管またはフィルター膜
を使用する。更に一般的には、膜に基づく検定では、発
色のため2次抗体を着色ラテックスまたは金属粒子へ付
着させる。そのような色変化を伴う反応については、ジ
ャーナル・オブ・イムノアッセイ(J.Immunoassay),2
(3&4),187〜204(1981)に報告されてい
る。一旦、そのような着色生成物が得られれば、分光光
度法を含む種々の手法によってこれを定性的に観察で
き、あるいは定量的に測定できる。そのような検定手法
の変法の種類は極めて多いが、それらは何れも専ら抗原
の存在および濃度に比例する発色の速度と程度に依存す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION Many diagnostic methods and components useful for optical immunoassays rely on latex-based particles, some of which have been found to require the use of enhancers. In some of these methods, the agglutination immunoassay relies on antibodies that produce particles of sufficient size to produce a visible signal with the assembly of the particles. Visualization is achieved by light scattering. In other methods, highly crosslinked rigid copolymers provide a solid support for capturing and separating analytes. It is well known that the enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) is well accepted and widely used in both qualitative and quantitative assays of biomolecules. Many researchers have developed a method in which an enzyme is conjugated to an antibody to the molecule to be measured (ie, the analyte) and used in combination with a chromogenic substrate specific for that enzyme to produce a visible colored reaction product. We are using. In these methods, a test tube or a filter membrane is used as a solid phase on which the molecule to be measured is immobilized. More generally, in membrane-based assays, a secondary antibody is attached to a colored latex or metal particle for color development. Reactions involving such color changes are described in the Journal of Immunoassay (J. Immunoassay), 2
(3 & 4), 187-204 (1981). Once such a colored product is obtained, it can be qualitatively observed or quantitatively measured by various techniques, including spectrophotometry. There are numerous variations of such assay techniques, all of which depend exclusively on the rate and extent of color development, which is proportional to the presence and concentration of the antigen.

【0005】ウオウィツウィロー(Woiszwillo)は、
西洋ワサビ・ペルオキシダーゼ(HRP)のような各種
の酵素を使用したELISAの結果による光学的に検出
可能な色形成の記録を報告した(米国特許第50136
46号)。また、ビショップ(Bishop)らは、ペルオキ
シダーゼを標識した特異的な結合化合物をヒト絨毛性性
腺刺激ホルモン(HCG)に対する抗体の形で利用し、
存在する色素量を存在するリガンド量の指標として測定
する方法を報告した(米国特許第5024935号)。
マックラン(McClune)は、色素を産生するペルオキシ
ダーゼ反応系で、リガンドと受容体の免疫学的コンプレ
ックスの生成および検出を含む方法によりリガンドを測
定している(米国特許第5017474号)。更に、類
似の方法がサトシ(Satoshi)らによって報告されてい
る(米国特許第4921791号)。更にまた、タング
(Tung)は、抗原および少なくとも2個の抗体によって
形成されるコンプレックスを介して不溶性支持体へ結合
させる抗体標識として、西洋ワサビ・ペルオキシダーゼ
酵素を使用している(米国特許第4788138号)。
[0005] WOiszwillo is
Reported optically detectable color formation by ELISA using various enzymes such as horseradish peroxidase (HRP) (US Pat. No. 50136).
No. 46). Bishop et al. Also used a specific binding compound labeled with peroxidase in the form of an antibody against human chorionic gonadotropin (HCG),
A method for measuring the amount of dye present as an indicator of the amount of ligand present has been reported (US Pat. No. 5,024,935).
McClune, a dye-producing peroxidase reaction system, measures ligands by methods involving the formation and detection of immunological complexes of ligand and receptor (US Pat. No. 5,017,474). Furthermore, a similar method has been reported by Satoshi et al. (US Pat. No. 4,921,791). Furthermore, Tung uses the horseradish peroxidase enzyme as an antibody label bound to an insoluble support via a complex formed by the antigen and at least two antibodies (US Pat. No. 4,788,138). ).

【0006】本発明のように、酵素標識結合試薬をイム
ノアッセイまたはその要素に使用して抗原を高感度で光
学的に検出することは、先行技術には報告されていな
い。この方法において、支持体表面に生じた免疫学的コ
ンプレックスを含む不溶性沈澱により光学的厚みが増大
し、楕円偏光分析的にまたは目視的に測定可能な被検体
の存在に対する感度が改善された。本発明は、先行技術
との比較において、極めて高感度で、正確な、信頼性が
高く、簡単かつ安価な、薄膜光学的イムノアッセイ法と
そこで使用するデバイスを提供する。
[0006] The use of enzyme-labeled binding reagents in immunoassays or components thereof as in the present invention to detect antigens optically with high sensitivity has not been reported in the prior art. In this way, the insoluble precipitate containing the immunological complex formed on the support surface increased the optical thickness and improved the sensitivity to the presence of an ellipsometrically or visually measurable analyte. The present invention provides a very sensitive, accurate, reliable, simple and inexpensive thin film optical immunoassay and devices for use therein compared to the prior art.

【0007】本発明の目的は、ラテックス粒子増幅法を
使用する検定法よりも、感度が一層増大した、改善され
た光学的イムノアッセイ法を提供することにある。
[0007] It is an object of the present invention to provide an improved optical immunoassay with increased sensitivity over assays using latex particle amplification.

【0008】他の目的は、ナイセリア・メニンギチジス
(Neisseria meningitidis) A、C、Y、W135 等の感
染細菌性被検体の存在を検出する、高感度で信頼度が高
く、正確かつ簡単な光学的イムノアッセイ法を提供する
ことにある。
Another object is to provide a sensitive, reliable, accurate and simple optical system for detecting the presence of infectious bacterial analytes such as Neisseria meningitidis A, C, Y, W 135, etc. It is to provide an immunoassay method.

【0009】さらに他の目的は、極めて低濃度の特定の
抗原の存在でも、非粒子性、非ラテックス性の支持体の
表面上に不溶性の光学的に検出可能な厚みまたは質量(m
ass)の変化を与えることが出来る、酵素基質および酵素
標識試薬(例えば、抗体−酵素コンジュゲートまたは酵
素標識抗体)を利用することにある。
Yet another object is to provide an insoluble optically detectable thickness or mass (m) on the surface of a non-particulate, non-latex support in the presence of very low concentrations of a particular antigen.
(Ass) is to utilize an enzyme substrate and an enzyme-labeled reagent (for example, an antibody-enzyme conjugate or an enzyme-labeled antibody) capable of giving a change in ass).

【0010】本発明によって達成されるこれらおよびそ
の他の目的について、以下、さらに詳細に説明する。
[0010] These and other objects achieved by the present invention are described in further detail below.

【0011】[0011]

【発明の構成】本発明は、同定を目的とする血清または
脳脊髄液(CSF)のような体液もしくはその他の各種
の物質からの被検体を、どのような機序であれ、直接選
択的に結合するデバイスを使用する、新規な薄膜光学的
イムノアッセイ法に関する。本発明は、最も広範な意味
で、未標識の受容物質を含む1層またはそれ以上の被覆
層を有する非高分子、非粒子状、非ラテックス支持体を
利用するものである。この支持体は高度の受容機能を有
し、被検体物質と直接相互作用するのに適している。次
いで酵素標識した2次受容物質を直接相互作用させる
が、この2次受容物質は支持体上に固定化された未標識
の受容物質と同一でも同一でなくてもよい。被検体の物
質は、ストレプトコッカス(Streptococcus)、ナイセリ
ア・メニンギチジス、ヘモフィルス(Haemophilus)等
の各種の細菌の表面抗原または細胞成分の指標となる多
糖であり得る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides for the direct and selective isolation of analytes from bodily fluids such as serum or cerebrospinal fluid (CSF) for identification purposes or various other substances by whatever mechanism. A novel thin-film optical immunoassay using a binding device. The present invention utilizes, in the broadest sense, a non-polymeric, non-particulate, non-latex support having one or more coating layers containing an unlabeled acceptor. This support has a high receptive function and is suitable for interacting directly with the analyte. The enzyme-labeled secondary acceptor then interacts directly, which may or may not be the same as the unlabeled acceptor immobilized on the support. The test substance may be a polysaccharide that is an indicator of a surface antigen or cell component of various bacteria such as Streptococcus, Neisseria meningitidis, and Haemophilus.

【0012】図1は、受容物質(リガンド)層、酵素標
識試薬(例えば、抗体−酵素コンジュゲートまたは酵素
標識抗体)層および沈殿物(前記酵素に対する基質を含
む)層を含む種々の層を有する、薄膜光学的イムノアッ
セイデバイスの縦断面図である。
FIG. 1 has various layers including a receptor (ligand) layer, an enzyme labeling reagent (eg, an antibody-enzyme conjugate or an enzyme-labeled antibody) layer, and a precipitate (including a substrate for the enzyme) layer. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a thin-film optical immunoassay device.

【0013】[0013]

【実施態様】図1は、上側表面および下側表面をもつ支
持体1を有する、多層OIAデバイスの模式的断面図で
あって、当該支持体の上側表面の上には、種々の層が間
接的(mediately)および直接的に被覆されている。こ
れらの層は、上記支持体の上側表面にすぐ隣接して、窒
化ケイ素の任意層2を含むことが出来る(米国特許出願
第408291号(特表平5−500567号公報に対
応)参照)。この任意層があればその層の上に、なけれ
ば上側表面に、高分子シロキサンのようなポリマー層3
を被覆または沈着させる。このポリマー層は、受容物質
層4の保持のため、タンパク質に対する接着性を改善
し、かつ環境を整える中間表面修飾層を提供するもので
ある。このポリマー層は、その上に保持される生体分子
の層が支持体に由来するいかなる有害効果の影響も受け
ることのないように十分な厚みを有するものでなければ
ならない。受容物質層は結合対の一方の構成要素であ
り、そのような結合対としては抗原−抗体、オリゴヌク
レオチド/DNA、キレート化剤/金属、酵素ー阻害
剤、酵素−基質、細菌−受容体、ウイルス−受容体、ホ
ルモン−受容体、DNA/RNAまたはRNA/RNA
およびその他任意の種の結合系または反応系の組み合わ
せが挙げられるが、それらだけに限定されるものではな
い。受容物質層4は被検体層5を支え、ついでこの被検
体層は酵素標識試薬(例えば、抗体−酵素コンジュゲー
トまたは酵素標識抗体)層6を支持する。この酵素標識
試薬における抗体は、被検体に由来しまたは由来し得る
抗原に特異的な抗体である。このように結合した被検体
層5と酵素標識抗体層6は、光学的に一体の層となるの
で、コンプレックスとみなせる。デバイスに結合したこ
のコンプレックスは、酵素活性を有するマスである。こ
のマスの上に「TMブルー」のような沈殿剤を滴下する
ことにより、最上層としての沈殿物層7(上記酵素に対
する基質を含む。)を生じる。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a multilayer OIA device having a support 1 having an upper surface and a lower surface, on which various layers are indirectly mounted. Mediately and directly coated. These layers can include an optional layer 2 of silicon nitride immediately adjacent to the upper surface of the support (see U.S. Patent Application No. 408291 (corresponding to Japanese Patent Application Publication No. 5-500567)). On top of this optional layer, if any, and on the upper surface if not, a polymer layer 3 such as a polymeric siloxane.
Is coated or deposited. This polymer layer provides an intermediate surface-modifying layer that improves the adhesiveness to proteins and maintains the environment in order to retain the receptor substance layer 4. The polymer layer must be of sufficient thickness so that the layer of biomolecules held thereon is not affected by any detrimental effects from the support. The receptor layer is one component of a binding pair, such as an antigen-antibody, oligonucleotide / DNA, chelator / metal, enzyme-inhibitor, enzyme-substrate, bacteria-receptor, Virus-receptor, hormone-receptor, DNA / RNA or RNA / RNA
And combinations of any other type of binding system or reaction system, but are not limited thereto. The acceptor layer 4 supports an analyte layer 5, which in turn supports an enzyme-labeled reagent (eg, antibody-enzyme conjugate or enzyme-labeled antibody) layer 6. The antibody in the enzyme labeling reagent is an antibody specific to an antigen derived from or capable of being derived from a subject. Since the analyte layer 5 and the enzyme-labeled antibody layer 6 bonded in this manner become an optically integrated layer, they can be regarded as a complex. This complex attached to the device is a mass with enzymatic activity. By dropping a precipitant such as "TM Blue" onto this mass, a precipitate layer 7 (containing a substrate for the enzyme) as the uppermost layer is generated.

【0014】本発明の実施態様として、この発明を具体
化する方法、デバイスおよびキットは、ウイルス抗原、
DNA、RNA、ホルモンおよびその他任意の同様な被
検体を含む。
As an embodiment of the present invention, a method, device and kit embodying the present invention include a virus antigen,
Includes DNA, RNA, hormones and any other similar analyte.

【0015】実施例3の表3と図2のグラフは、先行技
術によりラテックス粒子試薬を使用するイムノアッセイ
デバイスと本発明により酵素標識試薬を使用するOIA
デバイスとを比較した結果を表す。希釈によって細菌性
被検体に由来する抗原の濃度が減少すると、先行技術の
ラテックス試薬デバイスでは、抗原−抗体−ラテックス
層の光学的厚みによる十分な信号の提供が著しく困難と
なる。これに対して、本発明のデバイスによる酵素標識
抗体−抗原コンプレックスでは、測定可能な感度が少な
くとも5倍増大する。本発明において有用である代表的
な酵素は、グルコースオキシダーゼ、ガラクトシダー
ゼ、ペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼ等であ
る。特に注意すべきは、存在する抗原の濃度が高過ぎる
と、酵素標識試薬によって与えられる厚みの増大が不安
定なものになることである。この厚みの増大は、機械的
に安定でなく、洗浄および乾燥によって容易に表面から
除去される。これは信号における見かけの飽和の原因と
なるが、単に沈殿生成物によって引き起こされた現象に
過ぎない。しかしながら、過剰の液体を除去する前に、
試料スポットに濃い青色を生じ、陽性の結果を示す。
Table 3 of Example 3 and the graph of FIG. 2 show an immunoassay device using a latex particle reagent according to the prior art and an OIA using an enzyme labeling reagent according to the present invention.
This shows the result of comparison with the device. As dilution reduces the concentration of antigen from the bacterial analyte, it becomes significantly more difficult for prior art latex reagent devices to provide sufficient signal due to the optical thickness of the antigen-antibody-latex layer. In contrast, the enzyme-labeled antibody-antigen complex with the device of the present invention increases the measurable sensitivity by at least 5-fold. Representative enzymes useful in the present invention are glucose oxidase, galactosidase, peroxidase, alkaline phosphatase, and the like. Of particular note is that too high a concentration of antigen present will result in an unstable thickness increase provided by the enzyme labeling reagent. This increase in thickness is not mechanically stable and is easily removed from the surface by washing and drying. This causes apparent saturation in the signal, but is merely a phenomenon caused by the precipitated product. However, before removing the excess liquid,
A dark blue color results in the sample spot, indicating a positive result.

【0016】本発明の1態様において、上側表面と下側
表面を有しており、その上側表面上に、固定化した未標
識抗体を含有する少なくとも1つの層を間接的に支持し
ている支持体を含む、高感度の薄膜光学的イムノアッセ
イデバイスが提供される。このデバイスに存在する未標
識抗体を、被検体および被検体と特異的に結合し得る過
酸化酵素コンジュゲートと相互反応させる。被検体が存
在することにより結合した過酸化酵素コンジュゲート
は、過酸化物放出反応性物質(基質)と相互反応して、
不溶性反応生成物を形成することが出来るものである。
この不溶性反応生成物は、アルギン酸、デキストラン硫
酸、メチルビニルエーテル/無水マレイン酸コポリマー
またはカラゲニン等と組み合わせた場合に、反応生成物
層と接触する基質として存在する「TMブルー」(3,
3',5,5'−テトラメチルベンジデン)のような沈殿剤
の作用によって沈殿するものであり、固定化抗体−抗原
−抗体HRPコンプレックスをも包含している。クロロ
ナフトール、ジアミノベンジデン四塩酸塩、アミノエチ
ルカルバゾール、オルトフェニレンジアミン等のその他
の物質もまた使用できる。これらの試薬は約10〜10
0mMの濃度で使用する。この方法により、上記の過酸化
酵素コンジュゲート層と未標識抗体層の上で、測定可能
なマス増大が起こる。このマス変化は過酸化物放出反応
性物質の発色によって影響されず、それに依存もしな
い。
In one embodiment of the present invention, a support having an upper surface and a lower surface on which at least one layer containing an immobilized unlabeled antibody is indirectly supported. Sensitive thin film optical immunoassay devices, including bodies, are provided. The unlabeled antibody present in the device is allowed to interact with the analyte and a peroxidase conjugate capable of specifically binding to the analyte. The peroxidase conjugate bound by the presence of the analyte interacts with the peroxide releasing reactive substance (substrate),
It can form an insoluble reaction product.
This insoluble reaction product, when combined with alginic acid, dextran sulfate, methyl vinyl ether / maleic anhydride copolymer or carrageenan, etc., is present as "TM Blue" (3,
It precipitates by the action of a precipitant such as (3 ', 5,5'-tetramethylbenzylidene), and also includes an immobilized antibody-antigen-antibody HRP complex. Other materials such as chloronaphthol, diaminobenzylidene tetrahydrochloride, aminoethyl carbazole, orthophenylenediamine and the like can also be used. These reagents are about 10-10
Use at a concentration of 0 mM. This method results in a measurable mass increase above the peroxidase conjugate layer and the unlabeled antibody layer. This mass change is unaffected or independent of the color development of the peroxide releasing reactive material.

【0017】これに続く態様として、被検体に由来する
抗原または被検体の何れかと溶液中の標識抗体とを直接
反応させて抗原ー標識抗体コンプレックスを形成させ、
ついでこのコンプレックスを非ラテックス、非ポリマ
ー、非粒子状の支持体に結合させた未標識抗体と反応さ
せてもよい。
In a subsequent mode, either an antigen derived from the subject or the subject and the labeled antibody in the solution are directly reacted to form an antigen-labeled antibody complex,
The complex may then be reacted with an unlabeled antibody bound to a non-latex, non-polymeric, non-particulate support.

【0018】また別の態様において、上記デバイスを用
意し、このデバイスに被検体を介して結合した過酸化酵
素コンジュゲートと過酸化物放出反応性物質(基質)と
を相互反応させ、不溶性反応生成物を形成させる工程に
よって被検体の存在を検出する方法が提供される。つい
で全ての未反応層物質を分離、廃棄、除去するため、洗
浄と乾燥を行い、その後、マス変化を測定、記録する。
測定は過酸化酵素コンジュゲート層の膜厚の増加を目視
を含む各種の手段により、または楕円偏光法や厚みの増
大によっておこる光強度変化の測定法のような機器の使
用により行う。すなわち、酵素標識2次受容物質は、被
検体、より具体的には、抗原のような被検体の本体と直
接相互作用することができ、これにより薄膜中の可視的
なマス変化を得ることが出来る。この変化は光学的厚み
を測定することによって検出することができ、支持体物
質の光反射性に必ずしも依存しない。なお、上記した機
器の一例として、米国特許第4332476号、同第4
558012号、同第4647207号及び同第465
5595号に記載されているサガックス・エリプソメー
ター(Sagax Ellipsometer)がある。
In still another embodiment, the above device is prepared, and a peroxidase conjugate bound to the device via a subject and a peroxide releasing reactive substance (substrate) are allowed to react with each other to form an insoluble reaction product. A method is provided for detecting the presence of an analyte by the step of forming an object. Next, in order to separate, discard, and remove all unreacted layer materials, washing and drying are performed, and thereafter, mass change is measured and recorded.
The measurement is performed by various means including visual observation of the increase in the thickness of the peroxidase conjugate layer, or by use of an instrument such as an ellipsometric method or a method of measuring a change in light intensity caused by the increase in the thickness. That is, the enzyme-labeled secondary acceptor can directly interact with the analyte, more specifically, the body of the analyte, such as an antigen, thereby obtaining a visible mass change in the thin film. I can do it. This change can be detected by measuring the optical thickness and does not necessarily depend on the light reflectivity of the support material. In addition, as an example of the above-mentioned equipment, US Pat.
No. 558012, No. 4647207 and No. 465
There is a Sagax Ellipsometer described in No. 5595.

【0019】未標識受容物質に含まれ得る物質として
は、毒素、抗体、抗原、ホルモン受容体、寄生虫、細
胞、ハプテン、代謝産物、アレルゲン、核酸、核物質、
自己抗体、血液蛋白質、細胞破砕物、酵素、組織蛋白
質、酵素基質、補酵素、神経伝達物質、ウイルス、ウイ
ルス粒子、微生物、細菌、金属および種々の化学種なら
びにそれらに由来する物質等がある。ここに挙げたもの
は、支持体表面上に被覆して、酵素標識2次受容物質と
共に光学的イムノアッセイ系を生じ得る多くの異なった
物質のごく幾つかを例示したに過ぎない。被検体が何で
あれ、その受容物質は被検体と特異的に相互作用するよ
うに設計する。「酵素標識」の用語は、抗体−酵素コン
ジュゲートのように、コンジュゲートされるか、さもな
ければ受容されるように特別に調製された酵素を意味す
る。酵素標識した2次受容物質は、抗原の存在下、固定
化した未標識受容物質上でのみ捕獲される。
Substances that can be included in the unlabeled receptor include toxins, antibodies, antigens, hormone receptors, parasites, cells, haptens, metabolites, allergens, nucleic acids, nuclear materials,
Examples include autoantibodies, blood proteins, cell lysates, enzymes, tissue proteins, enzyme substrates, coenzymes, neurotransmitters, viruses, virus particles, microorganisms, bacteria, metals, and various chemical species and substances derived therefrom. These are just a few of the many different materials that can be coated on a support surface to produce an optical immunoassay system with an enzyme-labeled secondary acceptor. Whatever the analyte, the receptor is designed to interact specifically with the analyte. The term "enzyme label" refers to an enzyme that has been conjugated or otherwise specially prepared to be accepted, such as an antibody-enzyme conjugate. The enzyme-labeled secondary acceptor is captured only on the immobilized unlabeled acceptor in the presence of the antigen.

【0020】実施例ではシリコンウェーハーを支持体と
して使用するが、これに代えて他の様々な物質も使用す
ることが出来る。支持体はシリコン結晶から作成でき、
これをダイアモンドで切断してウェーハーを作り、KO
H中で異方性エッチングを行い、ついで等方性にエッチ
ングして一層平滑な面を作る。そのようなウェーハーの
一表面を磨いて鏡のように反射する表面をもった平滑な
鏡状仕上げを行う。反対側の表面は、200〜300nm
程度の起伏を持たせて、わずかに不規則なまま残し、散
乱反射面を作る。ウェーハーの両表面とも使用できる
が、鏡状の表面の方が機器検出に好ましい。本発明で
は、半導体産業では許容されないようなシリコンウェー
ハーでも使用することができ、従って製造コストを減ら
すことができる。シリコンウェーハー中のドーパントの
量および種類はこの発明に関係ない。
In the embodiment, a silicon wafer is used as a support, but various other materials can be used instead. The support can be made from silicon crystals,
This is cut with a diamond to make a wafer, KO
Anisotropic etching is performed in H and then isotropically etched to create a smoother surface. One surface of such a wafer is polished to provide a smooth mirror finish with a mirror-like surface. Opposite surface is 200-300 nm
With a certain degree of undulation, leaving it slightly irregular, it creates a scattering reflective surface. Although both surfaces of the wafer can be used, mirrored surfaces are preferred for instrument detection. The present invention allows the use of silicon wafers that are not acceptable in the semiconductor industry, thus reducing manufacturing costs. The amount and type of dopant in the silicon wafer is not relevant to the present invention.

【0021】図1に示すように、支持体は追加的な物質
を支えるように適合させた上側表面を有する。この上側
表面は信号を発生するのに必要な特性を持つ。中間層物
質は受容物質にとって好ましい微小環境を作り出す物質
であり、それによって受容物質の使用可能な程度に密な
層を形成し得るものである。
As shown in FIG. 1, the support has an upper surface adapted to support additional material. This upper surface has the properties necessary to generate a signal. An interlayer material is a material that creates a favorable microenvironment for the receptive material, thereby forming a usable dense layer of the receptive material.

【0022】中間層は、種々の機序によって支持体に接
着し得る1またはそれ以上の物質を適用することにより
製造し得る(米国特許出願第653064号(特表平5
−506314号公報に対応)参照)。シロキサンは共
有結合的に支持体を修飾するが、その他の物質は単に表
面に接着するものであってよい。ただし、層間剥離を起
こすものであってはならず、機械的な操作にも安定であ
ることを要する。ポリマー物質を支持体に被覆する方法
は半導体分野の当業者に既知のものであり、ポリマー物
質をスピンコーティング、エアロゾル噴霧、浸漬法等に
よって付着することが考えられる。コーティング方法
は、使用する中間層物質の種類に合わせて選択すること
ができる。
The intermediate layer can be made by applying one or more substances that can adhere to the support by various mechanisms (US Pat. No. 6,530,644).
506314))). The siloxane covalently modifies the support, while other substances may simply adhere to the surface. However, it must not cause delamination and must be stable in mechanical operation. Methods for coating the polymeric material on the support are known to those skilled in the semiconductor art, and it is contemplated that the polymeric material may be applied by spin coating, aerosol spraying, dipping, and the like. The coating method can be selected according to the kind of the interlayer material to be used.

【0023】必ずしも必要なものではないが、所望の特
性を付与する追加的な物質を中間被覆支持体へ付着させ
てもよい。そのような層は、抗体を配向させるために使
用されるプロテインAまたはプロテインGと同様、受容
物質の配向を改善し得るものである。利用できるその他
の物質として、アビジン−ビオチン、合成または組換え
ペプチド等が挙げられる。
[0023] Although not required, additional materials that impart the desired properties may be deposited on the intermediate coated support. Such a layer can improve the orientation of the receptor, similar to Protein A or Protein G used to orient the antibody. Other materials that can be used include avidin-biotin, synthetic or recombinant peptides, and the like.

【0024】好ましい1態様として、中間層物質をスピ
ンコーティングまたはエアロゾル噴霧によって均一に被
覆する。各種中間層物質は、5〜500Åの厚み(それ
以上の厚み量でも可)で支持体へ被覆すると、先に挙げ
た利点を有する検定試験表面を与える。層は下記の機能
を実現し、下記の特徴を有する任意の物質で形成するこ
とが出来る:受容物質に好ましい環境を作り出すこと;
価格的に有効な方法で受容物質を活性な位置で密に結合
させること;非特異的相互反応性が低いこと;共有結合
的にまたは強く支持体に接着すること;支持体に対して
均一に、ただし必ずしも連続的とは限らず、被覆され得
ること。中間層物質はさまざまな方法で支持体上に配置
することが出来る。
In a preferred embodiment, the interlayer material is uniformly coated by spin coating or aerosol spraying. The various interlayer materials, when coated on a support at a thickness of 5 to 500 ° (even greater thicknesses), provide an assay test surface with the advantages listed above. The layers perform the following functions and can be formed of any material having the following characteristics: creating a favorable environment for the receiving material;
Tightly binding the acceptor in the active position in a cost-effective manner; low non-specific interaction; covalently or strongly adhering to the support; However, it is not always continuous and can be coated. The interlayer material can be disposed on the support in various ways.

【0025】図1に示すように、中間層物質は支持体上
側表面に付着する下側表面を有しており、この下側表面
は支持体と適合するように調製する。またポリマー層物
質は、相互反応性をもつ固定化受容物質を接着させるよ
うに適合させた上部ポリマー面を有する。中間層物質で
被覆した試験表面は通常安定で、受容物質で被覆するま
で貯蔵することが出来る。
As shown in FIG. 1, the interlayer material has a lower surface that adheres to the upper surface of the support, the lower surface being prepared to be compatible with the support. The polymer layer material also has an upper polymer surface adapted to adhere the immobilized reciprocal receiving material. Test surfaces coated with interlayer material are usually stable and can be stored until coated with the receiving material.

【0026】中間層物質を支持体に被覆したのち、硬化
期間が必要である場合がある。例えば、T−ポリマーシ
ロキサンの場合、受容物質の適用前に硬化期間を置く
と、好適に使用できることが見出されている。
After the interlayer material is coated on the support, a curing period may be required. For example, in the case of T-polymer siloxanes, it has been found that a curing period before application of the acceptor can be used successfully.

【0027】受容物質を中間層物質に付着させる固定化
の化学的手段は、被覆された支持体と受容物質の双方の
性質に基づいて選ぶ。受容物質は共有結合的にまたは受
動的に中間層物質に付着させることができる。
The immobilization chemistry for attaching the receptive material to the interlayer material is chosen based on the properties of both the coated support and the receptive material. The acceptor can be covalently or passively attached to the interlayer material.

【0028】当業者であれば、抗体被覆したウェーハー
の安定性が例えばゼラチン加水分解物等のような各種の
保護剤によって増強できることは理解されよう。解決す
べき問題の1つは、保護的被覆の均一性と被覆物質の展
着能の一律性を得ることである。イムノアッセイを実施
する前に、保護剤被覆を洗い落とし、ついで表面を空気
乾燥することによって、良好な結果が得られることが判
明している。ただし、この場合、若干の円形スポットが
残ることがあるが、検定はスポットまたは色に依存する
ものではないから、これを気にかける必要はない。
Those skilled in the art will appreciate that the stability of antibody-coated wafers can be enhanced by various protecting agents such as, for example, gelatin hydrolysates. One of the problems to be solved is to obtain uniformity of the protective coating and uniform spreadability of the coating material. It has been found that rinsing the protective coating and then air-drying the surface before performing the immunoassay gives good results. However, in this case, some circular spots may remain, but this does not need to be taken into account as the assay is not spot or color dependent.

【0029】実施例1 試薬及び検定法の記載 ナイセリア・メニンギチジスA、C、Y、W135の培養
液由来の細胞懸濁液をあらかじめ注射したウサギから集
めた高力価血清から、カプリル酸沈殿により精製した免
疫グロブリンに、西洋ワサビペルオキシダーゼ(シグマ
グレードVI)を、化学的にカップリングさせた。カッ
プリングは、試薬S−アセチルチオ酢酸N−ヒドロキシ
スクシンイミドエステルを使用し、アナリテイカル・バ
イオケミストリイ(Analytical Biochemistry),13
2,68−73(1983)に記載の方法により行った。
得られたコンジュゲートはMOPS 50mM、pH7.
0の緩衝液中、ペルオキシダーゼ(104μM)及び免
疫グロブリン(35μM)を含んでいた。ペルオキシダ
ーゼ−免疫グロブリンコンジュゲートをカゼイン(5mg
/ml)を含むMOPS緩衝液で希釈し、ナイセリア・メ
ニンギチジス培養液から細胞を除いた濾液の希釈液の同
容量と混合した。混合物(25μl)を、窒化ケイ素、t
−ポリマーシロキサン及びナイセリア・メニンギチジス
に対する同一ウサギ抗血清由来の精製免疫グロブリンの
層で被覆したシリコンウエハーの表面にピペットで置い
た。抗体は、50mM MOPS、pH=7.0中10μg
/mlの抗体を含む溶液から、t−ポリマー/シリコンウ
エハーに対して被覆された。室温で1時間抗体中に置か
れたウエハーを脱イオン水ですすぎ、窒素気流下に乾燥
した。抗体被覆支持体をさらに50mM MOPS、pH
=7.0中、0.5mg/ml加水分解カゼインに1時間室温
でインキュベートし、次いで上記したようにすすぎ、乾
燥した。2分後、液滴を水で洗い落とし、ウエハーを窒
素気流で乾燥するか、吸水紙で水気を取った。TMブル
ー沈殿基質(「TMブルー」(商標)はトランスジエニッ
ク・サイエンス・インコーポレイテッドから商業的に入
手可能であって、米国特許第5013646号明細書に
開示されている。)をウエハーの同一範囲に適用し、5
分間放置した。ウエハーを洗浄し、乾燥した。反応が起
こった部分には、紫色のスポットが見られた。生じたこ
の沈殿を目視とエリプソメーターで読み、ナイセリア・
メニンギチジスの存在を確認した。
EXAMPLE 1 Description of Reagents and Assays Cell suspensions derived from cultures of Neisseria meningitidis A, C, Y, W 135 were collected by caprylic acid precipitation from high titer serum collected from rabbits previously injected. Horseradish peroxidase (Sigma grade VI) was chemically coupled to the purified immunoglobulin. Coupling is performed using the reagent S-acetylthioacetic acid N-hydroxysuccinimide ester, Analytical Biochemistry, 13
2, 68-73 (1983).
The resulting conjugate was MOPS 50 mM, pH 7.
Buffer 0 contained peroxidase (104 μM) and immunoglobulin (35 μM). The peroxidase-immunoglobulin conjugate was converted to casein (5 mg
/ Ml) and mixed with the same volume of a diluted solution of the filtrate obtained by removing the cells from the Neisseria meningitidis culture solution. Mix the mixture (25 μl) with silicon nitride, t
-Pipette on the surface of a silicon wafer coated with a layer of purified immunoglobulin from the same rabbit antiserum against polymer siloxane and Neisseria meningitidis. The antibody was 10 μg in 50 mM MOPS, pH = 7.0.
/ Ml of antibody was coated onto a t-polymer / silicon wafer. Wafers placed in antibodies for 1 hour at room temperature were rinsed with deionized water and dried under a stream of nitrogen. The antibody-coated support was further treated with 50 mM MOPS, pH
= 7.0 mg / ml in hydrolyzed casein for 1 hour at room temperature, then rinsed and dried as described above. After 2 minutes, the droplets were washed off with water and the wafer was dried with a stream of nitrogen or drained with absorbent paper. TM Blue precipitation substrate ("TM Blue" (TM) is commercially available from Transgenic Science, Inc. and is disclosed in U.S. Pat. No. 5,113,646). Apply to 5
Let stand for minutes. The wafer was washed and dried. A purple spot was observed in the portion where the reaction occurred. This precipitate formed was read visually and with an ellipsometer, and Neisseria
The presence of Meningitidis was confirmed.

【0030】[0030]

【表1】 *保存抗原標品を50mM MOPSに希釈。抗原の
1:20,000希釈は、視覚的に明らかに陰性から区
別される。ウエルコゲン(Wellcogen)キットの感度カ
ット−オフは同じ抗原標品の1:4,000希釈で1+
である。
[Table 1] * Dilute stock antigen preparation to 50 mM MOPS. A 1: 20,000 dilution of the antigen is visually distinct from the negative. The sensitivity cut-off of the Wellcogen kit is 1+ at a 1: 4,000 dilution of the same antigen preparation.
It is.

【0031】試薬キット 試薬キットは、光学的イムノアッセイ迅速試験を50回
まで実施するに必要な全ての成分を含んでいる。キット
は必要とされる適当な洗浄及び乾燥処置を容易にするよ
う設計された固体支持体試験ステーション(a solid su
pport test station)を特徴とする。コンジュゲートし
た被検体に対して特異的な1〜5の未反応試験表面を含
むスライドを試験ステーションに置く。最初の反応の終
了後、スライドを操作者の前方に傾ける。試験表面(複
数もあり)を洗浄溶液で勢い良くすすぎ、この洗浄溶液
は傾斜面から下の容器に排出される。その容器は、殺生
物剤(biocide)で処理したセルロースアセテートの固
体吸水性ブロックを含んでいる。次いでスライドを水平
(level)位置にもどし、一枚の吸水紙を直接に試験表
面上に置き、数秒間接触させて十分にしみこませる。吸
水紙は個々に切り取り得る束(pads)として試薬キット
の前方の都合のよい位置に置いておくが、洗浄/乾燥操
作は毛細管作用のような代替手段により行うことも出来
る。次に、適当に緩衝化し、希釈された酵素標識物質
(すなわち、被検体(例えば抗原)に特異的である酵素標
識抗体の溶液)も提供される。最後に、商業的に入手可
能な容器入りのTMブルー液のような沈殿手段が適当容
量で提供され、1ないし3滴又はそれ以上を滴加してマ
ス変化を起こさせ、沈殿を生成させた後、洗浄する。二
次のインキュベーションは基質を表面に加えた時に開始
し、試験を終了するには洗浄/乾燥処理を繰り返し行
う。
Reagent Kit The reagent kit contains all the components necessary to perform up to 50 rapid optical immunoassay tests. The kit includes a solid support test station designed to facilitate the appropriate washing and drying procedures required.
pport test station). A slide containing 1-5 unreacted test surfaces specific for the conjugated analyte is placed on the test station. After the end of the first reaction, the slide is tilted forward of the operator. The test surface (s) are rinsed vigorously with a cleaning solution, which is drained from the ramp into the lower container. The container contains a solid water-absorbing block of cellulose acetate treated with a biocide. The slide is then returned to the level position and a piece of water-absorbent paper is placed directly on the test surface and contacted for a few seconds to allow it to soak. The absorbent paper is placed in convenient locations in front of the reagent kit as individually cuttable pads, but the washing / drying operation can be performed by alternative means such as capillary action. Next, an appropriately buffered and diluted enzyme-labeled substance (ie, a solution of an enzyme-labeled antibody that is specific for the analyte (eg, antigen)) is also provided. Finally, a precipitating means, such as a commercially available container of TM Blue liquid, is provided in a suitable volume and one to three or more drops are added to cause a mass change to produce a precipitate. After that, it is washed. The secondary incubation begins when the substrate is added to the surface, and the test is terminated by repeated washing / drying.

【0032】実施例2 2つの異なる型のシリコンウエハーを用いた:一方は金
色の窒化ケイ素被覆シリコンウエハーで、もう一方は窒
化ケイ素被覆のない銀色のシリコンウエハーであった。
窒化ケイ素の上でペルオキシダーゼ/沈殿基質系で観察
される可視色は、厳密に言えば表面に沈殿した色素の吸
収が原因である可能性がある。これが事実であり、沈殿
した色素が薄膜として機能しないならば、銀色シリコン
ウエハーは、TMブルーのみの深い青色である可視信号
を生ずる筈である。T−ポリマー被覆ウエハーを、商業
的に入手可能なウエルコゲン(ウエルカム・ダイアグノ
スティックスの商標)ラテックス凝集試験に用いられる
製品級(production grade)の抗体で処理した。5つの
別々の試験(エヌ・メニンギチジスA、C、Y、
135、エヌ・メニンギチジスB、ストレプトコッカス
B、エッチ・インフルエンザ及びストレプトコッカス・
ニューモニエ)に対する試薬を調製した。各試験のため
に製造した最初の試薬は、既に記載したように中間層
(T−ポリマーシロキサン)で被覆した金色及び銀色のウ
エハーであった。これらのウエハーを適当な溶液に室温
で1時間浸すことにより、50mM MOPS、pH=
7.0中、抗体濃度10μg/mlで、5種の抗体すべてを
被覆した。ウエハーは実施例1に記載したようにすす
ぎ、乾燥し、ブロックした。
Example 2 Two different types of silicon wafers were used: one was a gold silicon nitride coated silicon wafer and the other was a silver silicon wafer without silicon nitride coating.
The visible color observed with the peroxidase / precipitated substrate system on silicon nitride may be strictly due to absorption of the dye precipitated on the surface. This is the case, and if the precipitated dye does not function as a thin film, the silver silicon wafer should produce a visible signal that is the deep blue of TM Blue only. T-polymer coated wafers were treated with a commercially available production grade antibody used in the Welcogen (Trademark of Welcome Diagnostics) latex agglutination test. Five separate tests (N. meningitidis A, C, Y,
W 135 , N. meningitidis B, Streptococcus B, H. influenza and Streptococcus
Pneumoniae). The first reagent manufactured for each test was the intermediate layer as described previously.
These were gold and silver wafers coated with (T-polymer siloxane). By immersing these wafers in a suitable solution for 1 hour at room temperature, 50 mM MOPS, pH =
In 7.0, all five antibodies were coated at an antibody concentration of 10 μg / ml. The wafer was rinsed, dried and blocked as described in Example 1.

【0033】必要とされる第2の試薬として、実施例1
に記載したと同様の、抗体−西洋ワサビペルオキシダー
ゼコンジュゲート製造用に、同じ5種の抗体を用いた。
保存コンジュゲート標品を、50mM MOPS、pH=
7.0 5mg/mlカゼインに希釈して最終コンジュゲー
ト比1:100とすることにより、実際に用いるコンジ
ュゲートを製造した。実際に用いるコンジュケート溶液
を標準抗原標品と1:1で混合し、20μlを対応する
抗体を被覆したウエハーに添加した。
As the required second reagent, Example 1 was used.
The same five antibodies were used for the production of antibody-horseradish peroxidase conjugates as described in.
Preserved conjugate was prepared using 50 mM MOPS, pH =
The actual conjugate was prepared by diluting it to 7.0 5 mg / ml casein to a final conjugate ratio of 1: 100. The conjugate solution actually used was mixed 1: 1 with the standard antigen preparation, and 20 μl was added to the corresponding antibody-coated wafer.

【0034】迅速プロトコールにより、2分間の第1免
疫インキュベーション、続いて洗浄、乾燥、次いで5分
間の基質インキュベーションを行って、ウエハー表面上
に生成物を蓄積させた。洗浄及びブロット乾燥に続き、
試料を目視及びエリプソメータで読み取った。強く可視
的な紫色のスポットが金色の窒化ケイ素被覆ウエハー上
に発生し、灰色スポットが窒化ケイ素被覆のない銀色シ
リコンウエハーに認められた。厚みの増大はエリプソメ
ータを用い容易に測定できた。全ての場合に認められ
た、銀色シリコンウエハー上の可視色は、沈殿生成物が
真の薄膜として機能し、抗反射性被覆なしでも干渉効果
を生じることを示している。生じた色は、色素の吸収特
性に依存するものではない。さらに色原体(chromoge
n)が観察された視的応答の発生に寄与していないとい
う証拠が以下の実験で得られた。すなわち、TMB/H
22生成物を停止試薬H2SO4で処理すると黄色の沈殿
を生ずる。この実験における光学的支持体について観察
された視的応答が単に色原体によるものであるならば、
停止試薬による表面沈澱の処理により黄色スポットを生
ずる筈である。硫酸による固定化表面沈殿の処理は、窒
化ケイ素被覆ウエハー上に生じた強い紫色又は青色のス
ポットを変化させない。従って、得られた信号は、完全
に薄膜の形成によるものである。追加的な証明は、粘着
性ストリップを用いて窒化ケイ素の表面から沈殿を除去
することにより得られた。粘着剤で除かれた沈殿は、赤
色成分のない淡灰色/青色であった。観察された干渉効
果は、強い赤色調の明るい紫/青色を示す。このこと
は、薄膜形成が観察された色効果の発生の原因であるこ
とを強調するものである。
According to the rapid protocol, a first immunoincubation for 2 minutes followed by washing, drying and then a 5 minute substrate incubation allowed the product to accumulate on the wafer surface. Following washing and blot drying,
Samples were read visually and with an ellipsometer. Intense visible purple spots appeared on the gold silicon nitride coated wafer and gray spots were observed on the silver silicon wafer without the silicon nitride coating. The increase in thickness could be easily measured using an ellipsometer. The visible color on the silver silicon wafer, observed in all cases, indicates that the precipitated product functions as a true thin film and produces interference effects without an anti-reflective coating. The color produced does not depend on the absorption properties of the dye. In addition, the chromogen
Evidence was obtained in the following experiments that n) did not contribute to the development of the observed visual response. That is, TMB / H
Treatment of the 2 O 2 product with the stopping reagent H 2 SO 4 produces a yellow precipitate. If the visual response observed for the optical support in this experiment was simply due to the chromogen,
Treatment of the surface precipitate with the stopping reagent should produce a yellow spot. Treatment of the immobilized surface precipitate with sulfuric acid does not alter the intense purple or blue spot created on the silicon nitride coated wafer. Thus, the signal obtained is entirely due to the formation of a thin film. Additional proof was obtained by using an adhesive strip to remove the precipitate from the surface of the silicon nitride. The precipitate removed by the adhesive was light gray / blue with no red component. The observed interference effect shows a strong reddish bright violet / blue. This emphasizes that thin film formation is the cause of the observed color effect.

【0035】[0035]

【表2】 *OIAに用いた抗血清のバッチは、ウェルコゲンキッ
ト用抗体−ラテックスの製造には使用出来なかったこと
が後に判り、これによりここで観察された比較的劣る結
果を説明することが出来る。**ラテックス凝集と比較
して、OIAで達成された感度が相対的に増加している
ことを示す。注: 1) OIAについて、希釈は視覚的に陽性結果を与え
る最終希釈である。 2) ここに記載した細胞スーパーネイトは、食塩水中
0.5%ホルマリンで作った重い細胞懸濁液を1晩+4
℃で放置後除去した上清である。それらは高含量の多糖
を有し、従ってかなりの希釈を要する。 3) ラテックス試験は、保証期限を越えないウェルコ
ゲン製品で行なった。
[Table 2] * It was later found that the batch of antisera used for OIA could not be used for the production of antibody-latex for the wellcogen kit, which could explain the relatively poor results observed here. ** Indicates a relative increase in sensitivity achieved with OIA as compared to latex aggregation. Notes: 1) For OIA, the dilution is the final dilution giving a visually positive result. 2) The cell supernate described here was prepared by adding a heavy cell suspension made with 0.5% formalin in saline overnight at +4
Supernatant removed after standing at ℃. They have a high content of polysaccharide and therefore require considerable dilution. 3) Latex testing was performed on Welcogen products that did not expire the warranty period.

【0036】実施例3 ラテックス粒子増強光学的イムノアッセイとの比較 新しい酵素標識検定法をストレプトコッカスAからの抗
原検出に使用し、同じシリコンウエハー上で、アミド修
飾表面活性化ラテックス0.161μm(ローヌ・プーラ
ン)を用いる検定と比較した。酵素抗体を用いる検定法
は、ラテックス抗体を用いるものより5倍高感度であっ
た。
Example 3 Comparison with Latex Particle-Enhanced Optical Immunoassay A new enzyme labeling assay was used for the detection of antigen from Streptococcus A, and amide-modified surface-activated latex 0.161 μm (Rhone Poulin) on the same silicon wafer. ). Assays using enzyme antibodies were 5 times more sensitive than those using latex antibodies.

【0037】感度増加は、酵素技術における抗原コント
ロールの1:1600希釈対OIA技術に基づくラテッ
クスについての1:320希釈の視覚的分析に基づくも
のであった。両技術は、抗原の1:80希釈でカット−
オフを示すラテックス凝集技術よりも感度が良好であっ
た。二つの技術の機器測定による比較を以下に示す。
The increase in sensitivity was based on a visual analysis of a 1: 1600 dilution of the antigen control in the enzyme technique versus a 1: 320 dilution for the latex based on the OIA technique. Both techniques cut at 1:80 dilution of antigen-
The sensitivity was better than the latex agglomeration technique showing off. A comparison of instrumental measurements of the two technologies is shown below.

【0038】[0038]

【表3】 表3 抗原希釈倍率 mボルト/ラテックス mボルト/酵素 0 3.0 11.0 1:320 32.0 203.0 1:160 63.0 290.0 1:80 113.0 272.0 1:40 195.0 194.0 1:20 316.0 168.0 1:10 428.0 258.0Table 3 Antigen dilution ratio m volt / latex m volt / enzyme 0 3.0 11.0 1: 320 32.0 203.0 1: 160 63.0 290.0 1:80 113.0 272. 0 1:40 195.0 194.0 1:20 316.0 168.0 1:10 428.0 258.0

【0039】図2のグラフは、この検定における酵素系
がラテックス系よりも速やかに飽和する傾向にあるが、
これは定性試験系であり、感度のカット−オフレベルで
信号の発生が最大になるのが望ましい結果であることを
示す。全体的にみて、酵素法を用いるストレプトコッカ
スAのOIAは極めて優れた性能を示す。
The graph in FIG. 2 shows that the enzyme system in this assay tends to saturate more quickly than the latex system,
This is a qualitative test system, indicating that it is desirable to maximize the signal generation at the cut-off level of sensitivity. Overall, OIA of Streptococcus A using the enzymatic method shows very good performance.

【0040】実施例4 多項目試験方法 上記した方法を用い、幾つかのペルオキシダーゼ−抗体
コンジュゲートを1試薬(約3滴)中で一緒にする。こ
れを同容量(75μl)のCSF試料と合わせてから混
合し、その1滴(25μl)をピペットで適切な特異性
を有する5抗体スポット上に滴加した。インキュベーシ
ョンを約2分間行ない、その後ウエハーを洗浄、乾燥し
た。1滴(25μl)を各特異性抗体スポットに加え
て、次いで5分間インキュベーションした。この後、読
み取る前に、ウエハーを洗浄、乾燥した。この方法によ
り、単一試料中の1又はそれ以上の被検体の存在につい
て容易に分析することが出来る。視覚応答は試料に無い
抗原に相当する抗体領域には生じなかった。加えた抗原
に対する陽性応答は単項目試験方法で発生した信号に匹
敵する信号を発生した。
Example 4 Multi-item test method Using the method described above, several peroxidase-antibody conjugates are combined in one reagent (about 3 drops). This was combined with an equal volume (75 μl) of the CSF sample and mixed, and one drop (25 μl) was added dropwise with a pipette onto a 5 antibody spot with the appropriate specificity. Incubation was performed for about 2 minutes, after which the wafer was washed and dried. One drop (25 μl) was added to each specific antibody spot and then incubated for 5 minutes. Thereafter, the wafer was washed and dried before reading. This method allows for easy analysis of the presence of one or more analytes in a single sample. No visual response occurred in the antibody region corresponding to the antigen not present in the sample. A positive response to the added antigen produced a signal comparable to that generated by the single item test method.

【0041】実施例5 光学的イムノアッセイ(OIA)と酵素結合イムノソル
ベントアッセイ(ELISA)の性能を、エヌ・メニン
ギチジスA、C、Y、W135を対象として、酵素増幅O
IAと、基質としてTMBを用いるELISAとで比較
した。
[0041] The performance of Example 5 an optical immunoassay (OIA) and enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), N. meningitidis A, C, Y, and W 135 as the target, enzymatic amplification O
IA was compared with an ELISA using TMB as substrate.

【0042】同一の実験をOIA及びELISA技術を
用いて行なった。これらの実験は、以下の表4,5及び
6並びに各表に付属する図3,4及び5に見られるよう
に、感度と判読能におけるOIAのELISAを越える
有利性を証明する。
The same experiment was performed using OIA and ELISA techniques. These experiments demonstrate the advantage of OIA over ELISA in sensitivity and readability, as can be seen in Tables 4, 5 and 6 below and FIGS. 3, 4 and 5 attached to each table.

【0043】これらの技術の間には2つの大きな違いが
ある。第1は、OIAが抗体の固相吸着に磨いたシリコ
ンウエハーを使用するのに対し、ELISAが透明なポ
リスチレンミクロタイタープレートを使用する点であ
る。第2に、そしてより重要なことは、OIAの反応に
用いる基質が磨いたシリコンウエハーの表面上に不溶性
沈着物を生成するのに対し、ELISA用の基質はミク
ロタイタープレートのウェルに着色溶液を生成する点で
ある。OIAがより有効であるのは、得られた結果のこ
の重要な違いによるものである。
There are two major differences between these techniques. First, OIA uses silicon wafers polished for solid phase adsorption of antibodies, while ELISA uses clear polystyrene microtiter plates. Second, and more importantly, the substrate used for the OIA reaction produces insoluble deposits on the surface of the polished silicon wafer, whereas the substrate for the ELISA uses a colored solution in the wells of a microtiter plate. It is a point to generate. OIA is more effective due to this important difference in the results obtained.

【0044】反射性表面上のマスの沈着は、その周囲に
比べて、マスを通過する光の屈折率を変化させる。従っ
て、目視又は光学的検定により、反射して戻った光は、
色変化として認識されるが、この技術は色素系に依存す
るものではない。ELISA技術は専ら色素系に依存し
ており、ミクロタイターウェル内の溶液は色の変化を起
こすものでなければならず、そうでなければ反応は検出
不能である。
The deposition of a mass on a reflective surface changes the refractive index of light passing through the mass as compared to its surroundings. Therefore, the light reflected back by visual inspection or optical assay is:
Although recognized as a color change, this technique is not dependent on a dye system. The ELISA technique relies exclusively on the dye system, and the solution in the microtiter well must undergo a color change, otherwise the reaction is undetectable.

【0045】表面調製 一方の表面は磨いたシリコンウエハー(OIA)であ
り、他方の表面は透明なポリスチレンのミクロタイター
プレート(ELISA)であった。
Surface Preparation One surface was a polished silicon wafer (OIA) and the other was a clear polystyrene microtiter plate (ELISA).

【0046】両表面に、10μg/ml抗体溶液を室温で
1時間適用し、脱イオン水で洗い、0.5mg/mlカゼイ
ンブロック溶液を室温で10分間適用し、最後に脱イオ
ン水で洗浄した。
On both surfaces, a 10 μg / ml antibody solution was applied for 1 hour at room temperature, washed with deionized water, a 0.5 mg / ml casein block solution was applied for 10 minutes at room temperature, and finally washed with deionized water. .

【0047】検定法の実施 抗原希釈液: 1:5,000 1:10,000 1:20,000 1:40,000 1:80,000 1:160,000 0 コンジュゲート溶液: HRP標識抗体の1:100希釈 5mg/mlカゼイン 50mM MOPSO、pH7.0Implementation of Assay Antigen Diluent: 1: 5,000 1: 10,000 1: 20,000 1: 40,000 1: 80,000 1: 160,000 0 Conjugate Solution: of HRP-labeled antibody 1: 100 dilution 5 mg / ml casein 50 mM MOPSO, pH 7.0

【0048】使用直前に、各抗原希釈液をコンジュゲー
ト溶液と1:1で合わせ、各表面に添加した。これを室
温で2分間反応させ、次いで各表面を脱イオン水で洗浄
した。
Immediately before use, each antigen dilution was combined 1: 1 with the conjugate solution and added to each surface. This was allowed to react for 2 minutes at room temperature, then each surface was washed with deionized water.

【0049】次いで基質を各表面に加えた。OIAシリ
コンウエハーにはTMブルーを、ELISAプレートは
TMBを適用した。これを室温で5分間反応させた。
Next, a substrate was added to each surface. TM Blue was applied to the OIA silicon wafer, and TMB was applied to the ELISA plate. This was reacted at room temperature for 5 minutes.

【0050】この時点で反応を終り、シリコンウエハー
を脱イオン水で洗浄し、窒素で乾燥させた。目視により
陰性と区別し得る最も薄い抗原希釈液を決定し、表面に
沈着した不溶性生成物を含む試料をエリプソメーターに
置き、それぞれの電圧を測定した。
At this point, the reaction was terminated and the silicon wafer was washed with deionized water and dried with nitrogen. The thinnest antigen diluent that can be visually distinguished from negative was determined, the sample containing the insoluble product deposited on the surface was placed on an ellipsometer, and the respective voltages were measured.

【0051】ELISAプレートも反応させながら目視
で読み、反応を酸溶液で停止し、再び読み取った。反応
停止したプレートを分光光度計に置き、吸光度を測定し
た。得られた結果は以下の通りである。
The ELISA plate was also read visually while reacting, the reaction was stopped with an acid solution and read again. The plate after the reaction was stopped was placed on a spectrophotometer, and the absorbance was measured. The results obtained are as follows.

【0052】目視結果 OIAは1:40,000抗原希釈まで読み取ることが
出来るのに対し、ELISAでは反応を停止しない場合
1:10,000−1:20,000希釈まで、停止した
場合1:5,000−1:10,000希釈までしか読み
取ることが出来ない。
Visual Results OIA can be read up to 1: 40,000 antigen dilution, whereas ELISA does not stop the reaction, 1: 10,000-1: 1: 20,000 dilution, 1: 5 when stopped It can be read only up to 10,000-1: 10,000 dilution.

【0053】機械読み結果Machine reading result

【表4】 表4 インプットデータ X−値 背景 前景 Y−値 5,000 0.3802 0.7010 0.3208 5,000 0.3802 0.7374 0.3572 10,000 0.3802 0.5198 0.1396 10,000 0.3802 0.5492 0.1690 20,000 0.3802 0.4340 0.0538 20,000 0.3802 0.4442 0.0640 40,000 0.3802 0.3985 0.0184 40,000 0.3802 0.4080 0.0278 80,000 0.3802 0.3913 0.0111 80,000 0.3802 0.3960 0.0158 160,000 0.3802 0.3879 0.0077 160,000 0.3802 0.3941 0.0139 0.000 0.3802 0.3865 0.0063 0.000 0.3802 0.3860 0.0058 OBS X-値 AVG-Y SD(N-1) CV(%) Y-/ + 1SD Y-/ + 1SD 2 0.000 0.006 0.000 5.4 0.01 0.01 0.01 0.01 2 5,000 0.339 0.026 7.6 0.31 0.36 0.29 0.39 2 10,000 0.154 0.021 13.5 0.13 0.18 0.11 0.20 2 20,000 0.059 0.007 12.2 0.05 0.07 0.04 0.07 2 40,000 0.023 0.007 29.0 0.02 0.03 0.01 0.04 2 80,000 0.013 0.003 24.8 0.01 0.02 0.01 0.02 2 160,000 0.011 0.004 40.6 0.01 0.02 0.00 0.02[Table 4] Table 4 Input data X-value Background Foreground Y-value 5,000 0.3802 0.7010 0.3208 5,000 0.3802 0.7374 0.3572 10,000 0.3802 0.5198 0.1396 10,000 0.3802 0.5492 0.1690 20,000 0.3802 0.4340 0.0538 20,000 0.3802 0.4442 0.0640 40,000 0.3802 0.3985 0.0184 40,000 0.3802 0.4080 0.0278 80,000 0.3802 0.3913 0.0111 80,000 0.3802 0.3960 0.0158 160,000 0.3802 0.3879 0.0077 160,000 0.3802 0.3941 0.0139 0.000 0.3802 0.3865 0.0063 0.000 0.3802 0.3860 0.0058 OBS X-value AVG-Y SD (N-1) CV (%) Y- / + 1SD Y- / + 1SD 2 0.000 0.006 0.000 5.4 0.01 0.01 0.01 0.01 2 5,000 0.339 0.026 7.6 0.31 0.36 0.29 0.39 2 10,000 0.154 0.021 13.5 0.13 0.18 0.11 0.20 2 20,000 0.059 0.007 12.2 0.05 0.07 0.04 0.07 2 40,000 0.023 0.007 29.0 0.02 0.03 0.01 0.04 2 80,000 0.013 0.003 24.8 0.01 0.02 0.01 0.02 2 160,000 0.011 0.004 40.6 0.01 0.02 0.00 0.02

【0054】[0054]

【表5】 表5 希釈 450nmにおける吸光度読み取り 1 2 3 4 0 0 0 0.013 0.003 1:160,000 0 0 0.008 0.015 1:80,000 0.006 0.036 0.037 0.045 1:40,000 0.006 0.005 0.027 0.001 1:20,000 0.015 0.012 0.012 0.041 1:10,000 0.030 0.043 0.068 0.053 1:5,000 0.081 0.085 0.097 0.123 1:5,000 0.063 0.064 0.094 0.088Table 5 Dilution Absorbance reading at 450 nm 1 2 3 4 0 0 0 0.013 0.003 1: 160,000 0 0 0.008 0.015 1: 80,000 0.006 0.036 0.037 0.045 1: 40,000 0.006 0.005 0.027 0.001 1: 20,000 0.015 0.012 0.012 0.041 1: 10,000 0.030 0.043 0.068 0.053 1: 5,000 0.081 0.085 0.097 0.123 1: 5,000 0.063 0.064 0.094 0.088

【0055】[0055]

【表6】 表6 希釈 450nmにおける吸光度読み取り 1 2 3 4 0 0 0 0 0 1:160,000 0 0 0 0 1:80,000 0.022 0.010 0.011 0.020 1:40,000 0.030 0.023 0.045 0.050 1:20,000 0.028 0.062 0.038 0.031 1:10,000 0.035 0.039 0.040 0.040 1:5,000 0.057 0.062 0.072 0.086 1:5,000 0.040 0.048 0.070 0.070Table 6 Dilution Absorbance reading at 450 nm 1 2 3 4 0 0 0 0 0 1: 160,000 0 0 0 0 1: 80,000 0.022 0.010 0.011 0.020 1: 40,000 0.030 0.023 0.045 0.050 1: 20,000 0.028 0.062 0.038 0.031 1: 10,000 0.035 0.039 0.040 0.040 1: 5,000 0.057 0.062 0.072 0.086 1: 5,000 0.040 0.048 0.070 0.070

【0056】以下に上記で使用した用語の定義を示す。 OBS: 与えられたXの値で行った測定の数 X−値: 試験した濃度、既知 Y−値: (前景)−(背景)で表した反応域のボルトでの
フォトダイオード読み取り、未知 Avg−Y: フォトダイオードで測定したYの平均値
(ボルト)、すなわちY1+Y2+・・・YN/N(式
中、N=OBS) S.D. (n−1): Yの平均値においてN−1式(式
中、N=OBS)で計算した標準偏差値 CV(%): 変動係数はY値から計算し、パーセンテー
ジで表わす。S.D.をYの平均値で割ったもの。 Y+/−1S.D.: 可能なY値の範囲を計算する。可
能なY値の範囲は平均+1×S.D.対平均−1×S.D.
として表わす。 Y+/−2S.D.: 可能なY値の範囲を計算する、可
能なY値の範囲は平均+2×S.D.対平均−2×S.D.
として表わす。 背景: 未反応抗体被覆試験片の強度読み取り(ボル
ト) 前景: 試験片の反応域の強度読み取り(ボルト) 表において与えられたX値を以下に示す: 0 ネガティブコントロール、緩衝液のみ 5 保存抗原標品の1:5,000希釈を示す 10 保存抗原標品の1:10,000希釈を示す 20 保存抗原標品の1:20,000希釈を示す 40 保存抗原標品の1:40,000希釈を示す 80 保存抗原標品の1:80,000希釈を示す 160 保存抗原標品の1:160,000希釈を示
The definitions of the terms used above are shown below. OBS: number of measurements made at a given value of X. X-value: concentration tested, known Y-value: photodiode reading in volts of reaction area expressed as (foreground)-(background), unknown Avg- Y: average value (volt) of Y measured by the photodiode, ie, Y 1 + Y 2 +... Y N / N (where N = OBS) SD (n−1): average value of Y , The standard deviation CV (%) calculated by the N-1 equation (where N = OBS): The coefficient of variation is calculated from the Y value and expressed as a percentage. SD divided by the average value of Y. Y +/- 1 SD: Calculate the range of possible Y values. The range of possible Y values is average +1 x SD vs. average -1 x SD.
Expressed as Y +/− 2 SD: Calculate the range of possible Y values, the range of possible Y values is average + 2 × SD vs. average−2 × SD.
Expressed as Background: Intensity reading of unreacted antibody-coated test specimen (volts) Foreground: Intensity reading of reaction area of test specimen (volts) X values given in the table are shown below: 0 Negative control, buffer only 5 Conserved antigen standard Indicates 1: 5,000 dilution of product 10 Indicates 1: 10,000 dilution of stock antigen sample 20 Indicates 1: 20,000 dilution of stock antigen sample 40 1: 40,000 dilution of stock antigen sample Indicates a 1: 80,000 dilution of the preserved antigen preparation 160 indicates a 1: 160,000 dilution of the preserved antigen preparation

【0057】フォトダイオードデータ取得モードでのソ
フトウェアーパッケージにおいて、X値は希釈倍率
(1:5,000等)ではなくng/mlで表した濃度でな
ければならないので、表4に示したX値(5,000
等)を入力する。既知のX値に対して全てのY値(ボル
ト)が集められ、ボルト値で表示する。実験で用いた抗
原標品は次のようにして製造された:細菌をトッド−ヘ
ウィット(Todd-Hewitt)ブロス中、37℃において2
4−48時間嫌気的に培養し、培養液を遠心分離して細
胞を沈殿させ、細胞を緩衝液で洗浄し、再び遠心分離し
(2×)、細胞のペレットを緩衝液に再懸濁し、加熱不活
性化又はホルマリン処理した。不活性化し、溶解した細
胞標品を濾過して細胞を含まない元の微生物に由来する
抗原の濾液を製造した(これを以下「保存抗原」と称す
る)。保存抗原を50mM MOPS、pH=7.0で希釈
して、試験性能の評価に用いる標準を製造した。
In the software package in the photodiode data acquisition mode, the X value must be a concentration expressed in ng / ml, not a dilution factor (1: 5,000, etc.). (5,000
Etc.). All Y values (volts) for a known X value are collected and displayed in volts. The antigen preparation used in the experiments was prepared as follows: Bacteria were incubated in Todd-Hewitt broth at 37 ° C. for 2 hours.
The cells were cultured anaerobically for 4 to 48 hours, the culture was centrifuged to precipitate the cells, the cells were washed with a buffer, and centrifuged again.
(2x), cell pellets were resuspended in buffer and heat inactivated or formalin treated. The inactivated and lysed cell preparation was filtered to produce a filtrate of the antigen derived from the original cell-free microorganism (hereinafter referred to as "preserved antigen"). The stock antigen was diluted at 50 mM MOPS, pH = 7.0 to produce a standard used to evaluate test performance.

【0058】陽性反応の結果として、フォトダイオード
を取り付けた比較エリプソメーターは光学的厚み変化又
は光学的マス変化を導くが、それは検出器で電圧変化と
して記録される光強度変化として認識される。電圧はフ
ォトダイオードにより集められる光強度変化の直接関数
であり、被検体/二次試薬コンプレックスとスライド表
面上の固定リガンドとの相互反応により生成した光学的
マス又は厚みの増加に比例する。その方法は、参照及び
試験表面が光学的厚み(屈折率を掛けた厚み)において
同一であるとき、光は検出器で検出されず、真のゼロ
(0ボルト)が観察されるという事実に依存している。
参照標準と試験片の間に僅かな不適合があっても、試験
片の背景は決して真のゼロではない。これは試験片の未
反応域の背景を測定し、この値を試験片の反応域の強度
から差し引くことにより容易に補正することが出来る。
反応域は陽性又は陰性コントロール或いは試料によるも
のであってよい。これらの実施例の表面に適用された抗
原の濃度から判るように、観察された値は特定濃度に関
連付けることが可能である。測定は陰性コントロールを
用いて実施する;これは、本システムではブランクであ
るのが効果的であり、必要なら、陰性コントロールから
生じた残留信号を陽性試料から差し引いてもよい。厚み
変化は、オングストロームのような独立した物理単位に
換算して測定されることはない。
As a result of a positive reaction, a comparative ellipsometer fitted with a photodiode leads to an optical thickness change or an optical mass change, which is recognized as a light intensity change recorded as a voltage change at the detector. The voltage is a direct function of the light intensity change collected by the photodiode and is proportional to the increase in optical mass or thickness created by the interaction of the analyte / secondary reagent complex with the immobilized ligand on the slide surface. The method relies on the fact that when the reference and test surfaces are identical in optical thickness (thickness multiplied by refractive index), no light is detected at the detector and a true zero (0 volt) is observed. doing.
Even if there is a slight mismatch between the reference standard and the specimen, the background of the specimen is never truly zero. This can be easily corrected by measuring the background of the unreacted area of the test specimen and subtracting this value from the intensity of the reaction area of the test specimen.
The reaction zone may be with a positive or negative control or sample. As can be seen from the concentration of antigen applied to the surface in these examples, the observed value can be related to a particular concentration. The measurement is performed using a negative control; this is advantageously blank in the present system, and the residual signal resulting from the negative control may be subtracted from the positive sample if necessary. Thickness changes are not measured in terms of independent physical units such as Angstroms.

【0059】酵素標識抗体はウエハーの表面には被覆さ
れない。抗原が試料に存在するときのみ、酵素標識試薬
は、ウエハーの表面上のリガンドと、抗原を介してのみ
相互反応する機会がある。抗原は、固定リガンド又は受
容物質と酵素標識二次試薬との間にはさまれる充填物と
して働く。特別な実施例では、リガンドと二次試薬は共
に抗体である。抗原/標識抗体コンプレックスは、固定
リガンドにより捕捉され、層5及び6の複合体である新
しい層を作成する。層5及び6は分離した層として形成
せず、むしろ同時に形成する。
The enzyme-labeled antibody is not coated on the surface of the wafer. Only when the antigen is present in the sample, the enzyme labeling reagent has the opportunity to interact with the ligand on the surface of the wafer only through the antigen. The antigen acts as a filler between the immobilized ligand or acceptor and the enzyme-labeled secondary reagent. In particular embodiments, the ligand and the secondary reagent are both antibodies. The antigen / labeled antibody complex is captured by the immobilized ligand, creating a new layer that is a complex of layers 5 and 6. Layers 5 and 6 are not formed as separate layers, but rather are formed simultaneously.

【0060】形成されたコンプレックスは、被検体中の
抗原と2つの抗体の間に存在する。抗体の一つは受容物
質中間層として支持体上に結合し、他の抗体は未結合の
酵素標識抗体である。この酵素標識抗体の一部は、被検
体と受容物質とで形成されたコンプレックスを介して、
支持体に結合する。続いて不溶性反応生成物が沈殿し
て、被検体の存在を示すマス変化を示す。
The complex formed exists between the antigen in the subject and the two antibodies. One of the antibodies is bound on the support as a receptor intermediate layer, and the other is an unbound enzyme-labeled antibody. Part of this enzyme-labeled antibody passes through a complex formed between the analyte and the receptor,
Attach to the support. Subsequently, the insoluble reaction product precipitates, indicating a mass change indicating the presence of the analyte.

【0061】実施例7 商業的に入手しうるベクトン・ディキンソン(Becton D
ickinson)社の試薬キットに含まれる抗ストレプトコッ
カスA抗体で被覆されたニトロセルロース膜を、実施例
4で用いた陽性ストレプトコッカスA特異的抗原標品の
希釈液と反応させた。抗原標準は、50mM MOP
S、pH=7.0中20mg/mlカゼインとの抗ストレプト
コッカスA抗体/HRPコンジュゲートの1:100希
釈液と1:1で混合した。ストレプトコッカスA−OI
A酵素検定のように80μlの試料を膜に添加し、2分
間インキュベートした。次いで、膜を水でリンスし、2
50μlのTMブルーを添加し、5分間反応させた。膜
を再びリンスし、検定感度を視覚的に判定した。抗原の
1:40希釈は明らかな三角形を与えたが、これはこの
製造業者の試験が陽性反応でそうなるように設計されて
いるからである。非常に弱い三角形は標準の1:80希
釈で形成された。これと同等の可視的応答は、本発明の
ストレプトコッカスA−OIA酵素増幅試料において
は、1:1600希釈で得られた。
Example 7 Commercially available Becton Dickinson
The nitrocellulose membrane coated with the anti-Streptococcus A antibody contained in the reagent kit of ickinson) was reacted with the dilution of the positive Streptococcus A-specific antigen preparation used in Example 4. The antigen standard is 50 mM MOP
S, 1: 1 mixed with a 1: 100 dilution of anti-Streptococcus A antibody / HRP conjugate with 20 mg / ml casein in pH = 7.0. Streptococcus A-OI
As in the A enzyme assay, 80 μl of sample was added to the membrane and incubated for 2 minutes. The membrane is then rinsed with water,
50 μl of TM Blue was added and reacted for 5 minutes. The membrane was rinsed again and the assay sensitivity was determined visually. A 1:40 dilution of the antigen gave a clear triangle because the manufacturer's test was designed to do so with a positive reaction. Very weak triangles were formed at the standard 1:80 dilution. A comparable visual response was obtained at a 1: 1600 dilution in the Streptococcus A-OIA enzyme amplified samples of the present invention.

【0062】実施例8 ミリポア社(Millipore)製ニトロセルロース膜を、O
IAウエハーの被覆に用いたと同じプロトコールに従っ
て、抗ストレプトコッカスAポリクローナル抗体で被覆
した。これらの膜は用いた試料容量が30μlの試料及
び30μlのTMブルーであることを除き、上で用いた
プロトコールで試験した。ベクトンディキンソン膜で観
察したように、陰性と比較して目視の陽性結果は抗原標
品の1:40希釈で観察されただけである。感度におけ
る明らかな改良は、薄膜光学検出法及び沈殿試薬TMブ
ルーの使用を結びつける本発明デバイスにより達成され
る。
Example 8 A nitrocellulose membrane manufactured by Millipore was
Coated with anti-Streptococcus A polyclonal antibody according to the same protocol used for coating IA wafers. These membranes were tested with the protocol used above, except that the sample volume used was 30 μl of sample and 30 μl of TM Blue. As observed with Becton Dickinson membranes, a positive visual result compared to negative was only observed at a 1:40 dilution of the antigen preparation. A clear improvement in sensitivity is achieved by the device according to the invention, which combines the use of thin-film optical detection methods and the precipitation reagent TM Blue.

【0063】本実施例は、本発明デバイスが、HRPコ
ンプレックスや沈殿試薬の組合せでもなければ、アルカ
リホスファターゼのような非HRPの組合せでもない従
来技術のデバイスよりも、非常に低濃度の対象被検体の
存在を証明する信号を示す点において、少くとも40倍
も感度が高いことを明らかにするものである。
This example demonstrates that the device of the present invention has a much lower concentration of the target analyte than prior art devices that are neither a combination of HRP complexes or precipitation reagents nor a combination of non-HRPs such as alkaline phosphatase. Reveals that it is at least 40 times more sensitive in showing a signal proving the existence of

【0064】ここに記載した試験キット、免疫検定デバ
イス並びに基本的被覆及び検出方法は、ここに記載され
た検定方式により、或は種々の試薬について示された容
量、濃度又は特定成分、対象及び検出器により限定され
ることを意図されてはいない。層、層被覆、又は種々の
試薬、添加物、対照物、較正物等で用いられた成分の化
学的類似物質や他の機能的均等物も本発明の範囲内で利
用できることを理解すべきである。
The test kits, immunoassay devices and basic coating and detection methods described herein may be performed according to the assay formats described herein, or for indicated volumes, concentrations or specific components, targets and detections for various reagents. It is not intended to be limited by a vessel. It should be understood that chemical analogs and other functional equivalents of the layers, layer coatings, or components used in the various reagents, additives, controls, calibrators, etc., may also be utilized within the scope of the present invention. is there.

【0065】ここに記載した発明概念は更に異なる実施
態様が存在し得ることを意識しており、添付された請求
の範囲は従来技術により限定されるものを除き本発明の
全ての改変的実施態様を含むものと解釈されるべきであ
る。
It is to be understood that the invention concepts described herein are capable of further different embodiments and that the appended claims are intended to cover all alternative embodiments of this invention except as limited by the prior art. Should be construed as including.

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

【図1】 上側表面及び下側表面をもつ支持体を含む多
層OIA装置の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a multilayer OIA device including a support having an upper surface and a lower surface.

【図2】 本発明の酵素標識抗原を用いる抗体検定とラ
テックス抗原を用いる抗体検定との感度の比較を示す。
FIG. 2 shows a comparison of sensitivity between an antibody assay using an enzyme-labeled antigen of the present invention and an antibody assay using a latex antigen.

【図3】 ウサギ抗−メニンギチジスの光学イムノアッ
セー感度を示す。
FIG. 3 shows the optical immunoassay sensitivity of rabbit anti-meningitidis.

【図4】 反応停止した後の450nm(TMB基質)で
のRxN読み取りでウサギ抗−メニンギチジスの感度を
示す(ヌンクELISAポリスチレンミクロタイタープ
レート使用)。
FIG. 4 shows the sensitivity of rabbit anti-meningitidis by RxN reading at 450 nm (TMB substrate) after stopping the reaction (using Nunc ELISA polystyrene microtiter plate).

【図5】 反応停止した後の450nm(TMB基質)で
のRxN読み取りでウサギ抗−メニンギチジスの感度を
示す(ダイナテックELISAポリスチレンミクロタイ
タープレート使用)。
FIG. 5 shows the sensitivity of rabbit anti-meningitidis by RxN reading at 450 nm (TMB substrate) after stopping the reaction (using Dynatech ELISA polystyrene microtiter plate).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デビー・ゲイブル・クライダー アメリカ合衆国80301コロラド州ボール ダー、ボスク・ストリート3895番 (72)発明者 ロバート・ジェイムズ・ビロデュー アメリカ合衆国80005コロラド州アルバ ダ、ナンバー303、アリソン・ウェイ 7819番 (72)発明者 グレゴリー・ロバート・ボガート アメリカ合衆国80521コロラド州フォー ト・コリンズ、アシュ・ドライブ1107番 (56)参考文献 国際公開90/11525(WO,A1) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Debbie Gables Clyder, 3895, Bosque Street, Boulder, Colorado, United States 80301 Allison Way No. 7819 (72) Inventor Gregory Robert Bogart Ash Drive 1107, Fort Collins, 80521 Colorado, USA (56) Reference International Publication 90/11525 (WO, A1)

Claims (17)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 次の工程を含むことを特徴とする、試料
中の被検体を検出する方法: (a)支持体と、その上面に設けられた、上記被検体と
特異的に結合し得る受容物質を含む薄膜を有する、薄膜
光学的イムノアッセイデバイスを用意する工程; (b)上記受容物質を上記被検体および当該被検体と特
異的に結合し得る酵素標識試薬と相互反応させ、その
後、当該酵素標識試薬に存在する酵素と相互反応し得る
沈殿剤を相互反応させて、上記薄膜の光学的厚みを増加
させる工程; および (c)上記被検体の量の指標である上記薄膜の光学的厚
みの増加を、干渉または楕円偏向解析法を利用して測定
する工程。
1. A method for detecting an analyte in a sample, comprising the following steps: (a) a support, which is provided on an upper surface thereof and which can specifically bind to the analyte. Providing a thin-film optical immunoassay device having a thin film containing the acceptor; (b) allowing the acceptor to interact with the analyte and an enzyme-labeling reagent capable of specifically binding to the analyte; Interacting a precipitant capable of interacting with an enzyme present in the enzyme labeling reagent to increase the optical thickness of the thin film; and (c) the optical thickness of the thin film as an indicator of the amount of the analyte Measuring the increase in interference using interference or elliptic ellipsometry.
【請求項2】 受容物質が接着性中間層を介して支持体
の上面に固着されている、請求項1記載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the receiving substance is fixed to the upper surface of the support via an adhesive intermediate layer.
【請求項3】 抗反射層が支持体の上面であって、受容
物質より下に設けられている、請求項1または2記載の
方法。
3. The method according to claim 1, wherein the anti-reflection layer is provided on the upper surface of the support and below the receiving substance.
【請求項4】 酵素標識試薬が被検体と特異的に結合し
得る物質と酵素とのコンジュゲートである、請求項1〜
3のいずれかに記載の方法。
4. The enzyme-labeled reagent according to claim 1, wherein the enzyme-conjugated reagent is a conjugate of an enzyme and a substance capable of specifically binding to an analyte.
3. The method according to any one of 3.
【請求項5】 被検体と特異的に結合し得る物質が抗細
菌抗体である、請求項4記載の方法。
5. The method according to claim 4, wherein the substance capable of specifically binding to the analyte is an antibacterial antibody.
【請求項6】 酵素がアルカリホスファターゼである、
請求項4に記載の方法。
6. The enzyme is alkaline phosphatase,
The method according to claim 4.
【請求項7】 酵素標識試薬が沈殿剤と相互反応して沈
殿を生成し得るものである、請求項1〜3のいずれかに
記載の方法。
7. The method according to claim 1, wherein the enzyme labeling reagent is capable of reacting with a precipitant to form a precipitate.
【請求項8】 沈澱剤が酵素の基質である、請求項7に
記載の方法。
8. The method according to claim 7, wherein the precipitant is a substrate for the enzyme.
【請求項9】 被検体が抗体、抗原、アレルゲン、酵
素、酵素基質、補酵素、ホルモン、ホルモン受容体、蛋
白質、血液蛋白質、組織蛋白質、細胞、細胞破砕物、核
物質、ウィルス、ウィルス粒子、代謝産物、神経伝達物
質、ハプテン、薬物、核酸、金属、微生物、寄生虫、細
菌、環境物質及び種々の化学種並びにこれらから誘導さ
れる物質からなる群から選ばれる、請求項1〜3のいず
れかに記載の方法。
9. The subject may be an antibody, an antigen, an allergen, an enzyme, an enzyme substrate, a coenzyme, a hormone, a hormone receptor, a protein, a blood protein, a tissue protein, a cell, a cell lysate, a nuclear material, a virus, a virus particle, 4. A metabolite, a neurotransmitter, a hapten, a drug, a nucleic acid, a metal, a microorganism, a parasite, a bacterium, an environmental substance, and various chemical species, and selected from the group consisting of substances derived therefrom. The method described in Crab.
【請求項10】 被検体がストレプA群又はB群抗原で
ある、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
10. The method according to claim 1, wherein the subject is a Strep A or B antigen.
【請求項11】 被検体が髄膜炎に対する原因生物、ナ
イセリア・メニンギチジス、ストレプトコッカス、ニュ
ーモニエ、ストレプトコッカスB群またはヘモフィルス
・インフルエンザB型であるか、もしくはこれらに由来
するものである、請求項1〜3のいずれかに記載の方
法。
11. The subject according to claim 1, wherein the subject is a causative organism for meningitis, Neisseria meningitidis, Streptococcus, Pneumoniae, Streptococcus group B or Haemophilus influenzae type B, or is derived therefrom. The method according to any of the above.
【請求項12】 光学的厚みの増加が機器の使用により
検出される、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
12. The method according to claim 1, wherein the increase in optical thickness is detected by use of an instrument.
【請求項13】 機器がエリプソメータである、請求項
12に記載の方法。
13. The method of claim 12, wherein the instrument is an ellipsometer.
【請求項14】 エリプソメータが比較エリプソメータ
である、請求項13に記載の方法。
14. The method of claim 13, wherein the ellipsometer is a comparison ellipsometer.
【請求項15】 光学的厚みの増加が目視により検出さ
れる、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
15. The method according to claim 1, wherein the increase in optical thickness is detected visually.
【請求項16】 工程(b)において、受容物質を最初
に被検体と相互反応させる、請求項1〜3のいずれかに
記載の方法。
16. The method according to claim 1, wherein in step (b), the acceptor is first reacted with the analyte.
【請求項17】 工程(b)において、受容物質を被検
体と酵素標識試薬とのコンプレックスと相互反応させ
る、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
17. The method according to claim 1, wherein in step (b), the acceptor is allowed to react with a complex of the analyte and the enzyme labeling reagent.
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