JP3640354B2 - Specific binding analysis method and device used therefor - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料中の分析対象物の定性または定量分析を行う特異結合分析方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、家庭内および地域医療の充実や、緊急性の高い臨床検査等の増加に伴い、臨床検査の専門家でなくとも、迅速、簡便かつ正確に計測が実施できる特異結合分析方法の開発がとみに望まれるようになってきた。
特異結合分析方法としては、抗原抗体反応を応用したイムノアッセイ、受容体を用いたレセプターアッセイ、相補的核酸配列のハイブリダイゼーションを用いた核酸プローブアッセイなど多くの方法が知られている、これらの特異結合分析方法は、その特異性の高さから、臨床検査をはじめとする広い分野で繁用されている。
【0003】
さらに具体的には、イムノアッセイの1種であるクロマトグラフ分析法が挙げられる。このクロマトグラフ分析法においては、例えば、特異結合物質が不溶化(固定化)された多孔性担体または微粒子充填型単体からなるマトリクスに液状試料を接触させ、液状試料がマトリクスに沿って毛細管現象による浸透力によって流出することを利用し、試料中の分析対象物の存否を分析する(日本国特許第2504923号、日本国特許第2667793号、特公平7−78503号、特開平10−73592号および特開平8−240591号各公報)。
【0004】
具体的には、裸眼または光学的方法などにより任意に検知できる標識材によって標識された特異結合物質と分析対象物とを特異結合反応させる。そして、分析対象物と特異結合反応した特異結合物質をマトリクス上に固定化された結合材に結合させ、マトリクス上に固定された標識量に応じて、最終的に試料中の分析対象物の存否を分析するのである。
このクロマトグラフ分析法は、マトリクスにおける担体の表面積が大きいため、多量の特異結合物質を不溶化することができ、特異結合反応を引き起こしうる反応分子間の衝突頻度が液相中における反応の場合に比して大きいため、計測感度および計測時間の面から有利である。
【0005】
上記の従来のクロマトグラフ分析法では、マトリクス材料として、毛細管現象により液体試料を展開輸送可能な吸水性材料を用いることが必要である。この吸水性材料としては、例えばガラス繊維ろ紙、セルロース膜、ニトロセルロース膜、ナイロン膜などが挙げられる。これらは、多孔性で1〜50μm程度の孔径を有する孔を持つものが用いられる。
特に、ニトロセルロースは、あらかじめ増感しなくても多量の抗体のような蛋白質と結合する能力を有するため優れている。さらに、種々の孔径を有するニトロセルロースを入手することができるため、これを用いれば試料の流速を選択することも可能である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなマトリクス材料は繊維状材料からなるが、孔径および表面の親水性を再現性良く制御して生産することが難しい。この孔径の平均値および分布状況、ならびに繊維状材料の表面の親水性は、試料の展開移動速度、すなわち流速に大きく影響する。特異結合反応が発生している時間はこの流速に大きく依存するため、計測値も流速変化により変動する。
【0007】
すなわち、計測値が、マトリクス材料の特性に非常に敏感に反応するため、計測精度はマトリクス材料の製造精度に依存する。
そして、このマトリクス材料の製造精度を、定量計測の充分な精度を確保するまで向上させることは難しい。したがって、マトリクス材料の選別工程が必要になり、コストがかかるという問題があった。また、孔径の範囲やその製造精度に制限があるため、試料流速の選択幅も限られている。
【0008】
そこで、本発明は、広い範囲において流速を容易に制御することができ、流速の製造再現性が高い特異結合分析方法、およびこれに用いる特異結合分析デバイスを提供することを目的とする。本発明により、試料流速の選択幅を拡大することが可能となり、さらに、製造レベルにおいても、流速を高精度に再現できるため、高精度な特異結合分析デバイスを低コストで実現できる。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明は、分析対象物を含んだ試料を点着する試料点着部と、前記試料点着部と連結された毛細管現象を呈する空間形成部と、前記空間形成部内において特異結合反応に由来して得られた信号を検出し得る検出部とを具備し、前記点着された前記試料が、毛細管現象により前記空間形成部内の前記検出部に移動して特異結合反応が発生し、当該特異結合反応に由来した信号を検出することで前記分析対象物を定性または定量する特異結合分析デバイスを用い、前記空間形成部の外部雰囲気に通じる部分に通気性部材を配置することにより、前記試料が前記検出部を通過する速度を抑制、同一試料に対する前記信号の強度が実質的に一定になるように、前記特異結合反応が発生している時間を制御することを特徴とする特異結合分析方法を提供する。なお、通気性部材の長さなどの寸法を制御することによって前記試料の通過速度を抑制してもよい。
【0010】
ここで、毛細管現象により分析対象物を含む液体などの流体試料が、前記空間形成部をあまりに早く通過し過ぎると、前記空間形成部において分析対象物が特異結合反応を確実に寄与することなく前記検出部を通過してしまうことになる。そこで、本発明は、以下に示す方法により、前記試料が前記検出部を通過する速度を抑制し、同一試料に対する前記信号の強度が実質的に一定になるように、前記特異結合反応が発生している時間を制御することを特徴とするのである。
【0011】
さらに、前記特異結合分析方法は、前記分析対象物と特異的に結合しかつ検出可能な標識材により標識された第1の特異結合物質と、前記分析対象物を結合させる工程A、前記分析対象物と特異的に結合しかつ前記検出部に実質的に固定化された第2の特異結合物質と、前記分析対象物を結合させる工程B、前記検出部で発生し前記標識材に由来して得られた信号の強度を計測する工程C、および前記工程Cにおいて計測された信号の強度に基づいて、前記試料中の分析対象物を定性または定量する工程Dを有するのが好ましい。
【0012】
前記工程Cにおいては、前記第1の特異結合物質と前記第2の特異結合物質とを前記分析対象物を介して結合させるのが好ましい。
また、前記第1の特異結合物質を、前記試料点着部と前記検出部との間における前記空間形成部の前記試料との接触面上に保持し、前記試料が点着され湿潤状態になることによって、前記第1の特異結合物質を前記接触面で可動化させて前記検出部へ移動させるのが好ましい。
【0013】
前記信号が呈色、蛍光または発光であるのが好ましい。
また、第1の特異結合物質および第2の特異結合物質の少なくとも一方が抗体であるのが好ましい。
また、前記標識材が金属ゾル、染料ゾル、蛍光物質を含んだ粒子または着色ラテックス粒子であるのが好ましい。
【0014】
さらに、本発明は、分析対象物を含んだ液体を点着する試料点着部と、前記試料点着部と連結された毛細管現象を呈する空間形成部と、前記空間形成部内において特異結合反応に由来して得られた信号を検出し得る検出部とを具備し、前記点着された前記試料が、毛細管現象により前記空間形成部内の前記検出部に移動して特異結合反応が発生し、当該特異結合反応に由来した信号を検出することで前記分析対象物を定性または定量する特異結合分析デバイスであって、さらに前記試料が前記検出部を通過する速度を抑制する通気抵抗制御手段を具備することを特徴とする特異結合分析デバイスにも関する。
【0015】
前記通気抵抗制御手段は、前記空間形成部の外部雰囲気と通じる部分に配置された通気抵抗であるのが好ましい。
また、前記通気抵抗は、通気性部材であるのが好ましい。
さらに、前記空間形成部の前記試料との接触面が親水性を有するのが好ましい。
【0016】
前記空間形成部が二枚の平板と前記平板の間隔を規定するスペーサとで構成され、前記検出部が前記平板上に設けられ、前記特異結合反応に由来した信号を前記平板を介して検出するのが好ましい。
また、前記検出部が、表面積の大きいマトリクス担体を前記平板上に固定化し、特異結合物質を前記マトリクス担体に固定化することにより設けられているのが好ましい。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係る特異結合分析デバイスの構成を示す概略断面図である。また、図2は、図1に示すZ方向から見た前記特異結合分析デバイスの概略図である。
このデバイスは、例えば内径(d1)が5mm、長さ(L)が10mmの空間形成部を構成するガラス製毛細管1、および内径(d2)が0.5mm、長さ(L)が3mm、外径が約5mmの通気抵抗制御手段としての役割を果たすガラス製毛細管2で構成されている。
【0018】
図1に示すように、ガラス製毛細管2はガラス製毛細管1の管内に挿入されている。ここで、ガラス製毛細管2の外側面とガラス製毛細管1の内側面は密着しており、実質的に空気はこの間を透過できない。ガラス製毛細管2とガラス製毛細管1とは、例えば接着剤で密着して接合されている。
ガラス製毛細管1の内部には検出部3が設けられており、この検出部3は、結合材として第2の特異結合物質がガラス製毛細管1の内壁に固定化されて形成されている。また、この検出部3は、ガラス製毛細管1の開口部4(ガラス製毛細管2が挿入されていない側)からの距離(Z1)約2mmの部分に位置している。なお、Z1は、開口部4の端部から検出部3の中心までの距離を示している。また、ガラス製毛細管1の開口部4より、ガラス製毛細管2のガラス製毛細管1内の開口部までの距離(Z2)は約7mmである。本実施の形態においては、開口部4が試料点着部としての役割を果たす。
【0019】
図1に示す特異結合分析デバイスを、開口部4を下に向け、かつ前記デバイスの長さ方向が水平方向に対して実質的に垂直になるように配置し、開口部4を試料に接触させる。そうすると、試料が毛細管現象によりZ方向へ移動する。すなわち、試料の液面が上昇する。
このとき、試料の表面張力の鉛直方向成分と、上昇した試料の液柱に働く重力とが同じになるまで、試料の液面が移動(上昇)する。図1に示すデバイスを用い、通常の大気圧および室温の雰囲気で、試料として尿などの水溶液を用いた場合、移動距離は約6mmであった。このとき、約30秒間で6mm移動して静止した。
【0020】
しかし、ガラス製毛細管2が無い場合は、移動距離は約6mmであるが、移動速度が著しく増加し、2〜3秒間で静止した。これは、以下の理由からである。
毛細管現象により試料が上に移動するのに伴って、空気は試料に押されるため空気も移動する。ここで、ガラス製毛細管1の開口部4の反対側が完全に封止されていれば、空気が圧縮されるため毛細管1内の圧力が上昇する。そして、この圧縮された空気の圧力と大気圧との差、すなわち上昇した圧力分が重力に更に加わるため、試料は6mmも上昇せずに静止する。
【0021】
ところが、ガラス製毛細管1の開口部4の反対側が完全には封止されていなければ、試料の移動により圧縮された空気は徐々に抜けるため、最終的にはガラス毛細管1内の圧力が大気圧と平衡状態になるため、試料は6mm上昇して静止する。ただし、静止するまでの時間は、ガラス製毛細管1の開口部4の反対側が完全に開放されている場合(ガラス製毛細管2が無い状態)に比べると増加する。換言すると、試料の移動速度は低下する。この移動速度の低下度合いは、ガラス製毛細管1の開口部4の反対側の通気抵抗に依存する。この通気抵抗はガラス製毛細管2の有無で変化するため、移動速度もガラス製毛細管2の有無で変化する。具体的には、ガラス製毛細管2が無い場合は、ある場合に比べると通気抵抗が低下し、移動速度が増加する。
【0022】
これらのことから、ガラス製毛細管1の開口部4の反対側の通気抵抗を制御することで、試料の移動速度を抑制できることがわかる。ここで、ガラス製毛細管2の内径(d2)が小さいほど、換言すると内部空間(空間形成部)の内断面積が小さいほど通気抵抗が大きくなり、ガラス製毛細管2の長さが長いほど通気抵抗が大きくなる。例えば、ガラス製毛細管2の内径(d2)が1.0mm、長さ(L)が3mmの場合は、7〜10秒間で6mm上昇して静止した。また、ガラス製毛細管2の内径(d2)が0.5mm、長さ(L)が2mmの場合は、20〜25秒間で6mm上昇して静止した。
【0023】
この移動速度が、検出部3における分析対象物と第2の特異結合物質との特異結合反応が発生している時間を規定する。すなわち、試料が検出部3を通過する移動速度が大きければ、検出部3に固定化されている第2の特異結合物質と、検出部3上を通過中の試料中の分析対象物との衝突により相互作用する時間が減少する。特異結合反応はこの相互作用により発生するため、特異結合反応が発生している時間も減少して、同一濃度の試料においても特異結合により結合する分析対象物の量も減少する。つまり、移動速度が大きくなると特異結合量が減少するのである。
【0024】
これは、図1に示したような毛細管の場合は、本発明で示すような分析時間おいては、分析対象物の毛細管の長さ方向(Z方向)への拡散は実質的に無視できるためである。換言すると、上記のような条件では、特異結合量は、実質的に移動速度に依存するからである。ただし、これは検出部3を通過する試料量が一定の場合であるという前提がある。
上記のように、ガラス製毛細管1の開口部4の反対側の通気抵抗を制御することで、試料が検出部3を通過する速度を抑制し、特異結合量を制御することができる。これにより信号強度も制御することができるため、分析における感度や濃度範囲を自由に設定できる。
【0025】
また、試料が毛細管現象によりZ方向へ移動する際の毛細管力は、試料と空間形成部であるガラス製毛細管1の内壁面との接触角に依存する。前記試料の、上記ガラス製毛細管1の内壁面に対する接触角は0度である。
この接触角が異なると、たとえ空間形成部の空間的寸法が全く同一でも、毛細管の作用強度も異なる。そのため、試料の移動量(距離)および移動速度も異なる。すなわち、接触角は内壁面の親水性(湿潤性(wettability)または水溶液との濡れ性)により異なるため、内壁の親水性を制御することで、試料の移動量および移動速度を抑制することができる。
【0026】
親水性は、空間形成部の内壁の材質によっても異なるため、毛細管を構成する材料の選択によって制御することが可能である。例えば、ポリスチレンなどを用いて空間形成部を作成すると、ガラスの場合とは接触角が異なるので、ガラスとは異なる試料の移動量および移動速度を実現することができる。
また、試料と接触する内壁面に界面活性剤をコーティングすることで親水性を変化させ、元の材質とは異なる接触角を得ることができ、試料の移動量および移動速度を抑制できる。
【0027】
また、特異結合分析においては、検出部に特異結合物質を固定化した後、毛細管の検出部以外の内壁面をブロッキング剤でコーティングしてもよい。これにより、内壁面への非特異吸着を低減させることが好ましい。ブロッキングは蛋白質(例えば牛の血清アルブミンもしくは乳蛋白質など)、ポリビニルアルコールもしくはエタノールアミン、またはこれらの組み合わせなどを用いて処理することで達成される。またスキムミルクを用いることもできる。このブロッキング剤を選択することまたは組合わせることで、接触角を容易に変化させることができ、所望の試料の移動量および移動速度を実現することができる。この場合、ブロッキング効果と所望の移動量および移動速度制御とを同時に実現することができ効率的である。
【0028】
また、内壁面にプラズマ照射処理を施し、内壁面の親水性を改変させて、試料の移動量および移動速度を抑制することもできる。
上記のように、ガラス製毛細管1の内壁面と試料との接触角を制御することで、試料が検出部3を通過する速度および通過量を制御し、特異結合量を制御することができる。これにより信号強度も制御することができるため、分析における感度や濃度範囲を自由に設定することができる。
【0029】
また、開口部4から検出部3への前記距離Z1を制御することによっても試料の移動量および移動速度を抑制することができる。毛細管現象により上昇している試料液面には、試料の表面張力の鉛直方向成分と上昇している試料液柱に働く重力と差が作用している。したがって、上昇中おいては、上昇する高さが上がるほど空間形成部に含まれる試料の量が大きくなるに伴い、試料の液面に作用する力が小さくなる。そして、所定の高さまで移動した時点で移動速度がゼロになる。
【0030】
これらから、検出部3の開口部4からの距離(Z1)を制御することで、試料が検出部3上を通過する速度を抑制することができる。すなわち、距離Z1を大きくすれば、通過量および通過速度を小さくすることができ、距離Z1を小さくすれば、通過量および通過速度を大きくすることができる。
上記のように、検出部3の開口部4との距離Z1を制御することで、試料が検出部3を通過する速度および通過量を制御し、特異結合量を制御することができる。これにより信号強度も制御することができるため、分析における感度や濃度範囲を自由に設定することができる。
【0031】
ここで、図5に、本発明の他の実施の形態に係る特異結合分析デバイスの構成を示す分解斜視図を示す。図5に示すように、この特異結合分析デバイスは、ガラスまたは樹脂からなる基板16、ガラス、樹脂または金属などからなる厚み(x方向)約250μmのスペーサ17および18、ガラス繊維濾紙GA200(東洋株式会社製)からなる厚み(x方向)約250μmの通気性部材19、ならびに、ガラスまたは樹脂からなる透明性基板20を具備する。また、基板16上には、第2の特異結合物質であるhCGとのサンドイッチ反応に参加し得る抗hCGモノクローナル抗体を固定化して、検出部21が形成される。
【0032】
図6に示すように、透明性基板20を、スペーサ17および18を挟んで、基板16と重ねる。これによって、基板16、スペーサ17および18、ならびに透明性基板20で空間形成部を構成する。そして、同時にこの空間形成部へ被検試料を導入することができる試料点着部22を構成される。
【0033】
なお、図5および6に示す特異結合分析デバイスにおいては、通気抵抗を、スペーサ17および18の厚さ(x方向)、通気性部材19におけるガラス繊維濾紙の密度、通気性部材19とスペーサ17および18との間隙(y方向)、または前記間隙の長さ(z方向)などによって制御することができる。
以下に、実施例を用いて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
【0034】
【実施例】
《実施例1および比較例1》
本実施例では、上述した図1に示す本発明に係る特異結合分析デバイスを用い、分析対象物として尿中のヒト絨毛性性線刺激ホルモン(hCG)を分析した。
第1の特異結合物質および第2の特異結合物質としては、hCGとのサンドイッチ反応に参加し得る抗hCGモノクローナル抗体を用い、標識材としては金コロイドを用いた。ここで、金コロイドのような着色粒子を用いる場合、着色粒子が微細なため、標識を小さな区域または容積の中に集中させることが可能であり、検出部3において第1の特異結合物質の標識材である金コロイドが寄与する反応に由来する信号を用いてhCGの定性または定量を正確に行うことができた。また、ガラス製毛細管1の内壁はスキムミルクの水分散液を通すことによってブロッキングした。
【0035】
まず、尿と金コロイドで標識された抗hCGモノクローナル抗体との混合溶液を調製し、この混合溶液を試料とした。この状態の試料中では、分析対象物であるhCGとが金コロイドで標識された抗hCGモノクローナル抗体と結合していた。この試料を試料点着部である開口部4に点着したところ、試料は毛細管現象により上昇し、試料の上面が約30秒間で約5mm移動して静止した。
【0036】
このとき、検出部3を通過している試料中の分析対象物は、第2の特異結合物質と特異結合した。これにより、分析対象物は、第2の特異結合物質を介して検出部3に固定された。すなわち、金コロイドで標識された第1の特異結合物質である抗hCGモノクローナル抗体は、分析対象物hCGを介して検出部3に固定化された第2の特異結合物質である抗hCGモノクローナル抗体と結合した。これにより検出部3において、分析対象物hCGの濃度に応じて発色した。
【0037】
hCG濃度が実質的にゼロである精度管理用のコントロール尿に、hCGを添加して種々の濃度の試料を調製し、上述のような原理に基づいて検出部3における金コロイドによる発色度合いを確認した。各試料のhCG濃度は、それぞれ0(IU/L)、30(IU/L)、100(IU/L)、300(IU/L)、1000(IU/L)、3000(IU/L)および10000(IU/L)であった。その結果、300(IU/L)以上のhCG濃度を有する試料を用いると発色を確認することができた。
【0038】
つぎに、ガラス製毛細管2を挿入しなかった場合についても、同様に実験を行った。この場合は、試料が毛細管現象によって上昇し、試料の上面が約2〜3秒間で約5mm移動して静止した。そして、10000(IU/L)のhCGの濃度を有する試料を用いた場合のみ発色を確認できた。
【0039】
以上、説明したように、本実施の形態による特異結合分析デバイスによると、ガラス製毛細管1の開口部4の反対側の通気抵抗を制御することで、試料が検出部3を通過する速度を抑制することができ、特異結合量を制御することができた。また、これにより信号強度も制御できたため、分析における感度や濃度範囲を自由に設定することができた。
【0040】
なお、本実施例では、点着前に金コロイドで標識された第1の特異結合物質と尿とを混合していたが、当該第1の特異結合物質を、試料点着部である開口部4と検出部3との間に乾燥状態で保持させてもよい。これにより、尿をそのまま開口部4に点着して分析することができる。この場合、液体試料である尿により、乾燥状態で保持された第1の特異結合物質が湿潤状態になって自由に移動することができ、分析対象物と第1の特異結合物質とが結合した状態で、検出部3に移動し、同様に濃度に応じた発色をさせることができる。
【0041】
《実施例2》
つぎに、図3に示す本発明に係る特異結合分析デバイスを用い、分析対象物として尿中のヒト絨毛性性線刺激ホルモン(hCG)を分析した。
図3において、ガラス製毛細管1、検出部3および試料点着部である開口部4は、図1のものと同じとした。ただし、ガラス製毛細管1の開口部4と反対側に、繊維状の通気性部材5を挿入し、ガラス製毛細管1の開口部4の反対側における通気抵抗を制御した。本実施例においては、ガラス繊維濾紙GA200(東洋株式会社製)を直径0.5mm、長さ3mmの寸法に加工して通気性部材5を得た。また、ガラス製毛細管1の内壁はスキムミルクでブロッキングした。なお、図4は、図3に示すZ方向から見た前記特異結合分析デバイスの概略図である。
【0042】
本実施例においても、実施例1と同様に尿と金コロイドで標識された抗hCGモノクローナル抗体との混合溶液を調製し、この混合溶液を試料として開口部4に点着した。試料は毛細管現象により約120秒間で5mm移動して静止した。
また、実施例1と同様にして、hCG濃度が実質的にゼロである精度管理用のコントロール尿にhCGを添加して種々の濃度の試料を調製し、検出部3における金コロイドによる発色度合いを確認した。各試料のhCG濃度は、それぞれ0(IU/L)、30(IU/L)、100(IU/L)、300(IU/L)、1000(IU/L)、3000(IU/L)および10000(IU/L)とした。その結果、100(IU/L)以上のhCG濃度を有する試料を用いた場合は発色を確認することができた。
【0043】
また、通気性部材5の長さを変化させることにより、試料がガラス製毛細管1の内部を上昇して静止するまでの時間、すなわち移動速度を変化させることができ、各濃度に対する発色度合いを調整することができた。
以上、説明したように、本実施例に係る特異結合分析デバイスによれば、ガラス製毛細管1の開口部4の反対側の通気抵抗を通気性部材で制御することで、試料が検出部3を通過する速度を抑制することができ、特異結合量を制御することができた。これにより、信号強度も制御できるため、分析における感度や濃度範囲を自由に設定することができた。
【0044】
《実施例3》
本実施例においては、実施例2のブロッキング剤を牛血清アルブミンに換えた。実施例2と全く同様な実験を行ったところ、試料は毛細管現象により、約120秒間で4mm移動して静止した。そして、300(IU/L)以上のhCG濃度を有する試料を用いた場合は発色を確認することができた。
また、各種界面活性剤で、ガラス製毛細管1の内壁を処理したところ、移動量および移動速度を変化させることができ、濃度に対する発色度合いを制御することができた。
【0045】
以上、説明したように、本実施例に係る特異結合分析デバイスによると、ガラス製毛細管1の内壁の親水性を制御することで、試料が検出部3を通過する速度を抑制することができ、特異結合量を制御することができた。これにより信号強度も制御できるため、分析における感度や濃度範囲を自由に設定することができた。
【0046】
《実施例4》
本実施例においては、Z1の寸法を3mmにした他は、実施例2と同様の特異結合分析デバイスを用い、同様の操作を行った。試料は毛細管現象により、実施例2と同様に約120秒間で5mm移動して静止した。しかし、検出部3を通過する試料量および通過速度が異なるため、濃度に対して実施例2とは異なる発色特性を示した。
【0047】
以上、説明したように、本実施例に係る特異結合分析デバイスによると、検出部3の開口部4との距離Z1を制御することで、試料が検出部3を通過する速度および通過量を制御することができ、特異結合量を制御することができた。これにより信号強度も制御できるため、分析における感度や濃度範囲を自由に設定することができた。
【0048】
《実施例5》
本実施例においては、図5および6に示す本発明に係る特異結合分析デバイスを用い、分析対象物として尿中のヒト絨毛性性線刺激ホルモン(hCG)を分析した。第1の特異結合物質および第2の特異結合物質としては、hCGとのサンドイッチ反応に参加し得る抗hCGモノクローナル抗体を用い、標識材としては金コロイドを用いた。また、検出部21を作成した後、基板16、透明性基板20の内壁を、スキムミルクの水分散液を塗布乾燥すことによってブロッキングした。
【0049】
まず、尿と金コロイドで標識された抗hCGモノクローナル抗体との混合溶液を調製し、この混合溶液を試料とした。この状態の試料中では、分析対象物であるhCGとが金コロイドで標識された抗hCGモノクローナル抗体と結合していた。この試料を、前記特異結合分析デバイスの長さ方向(Z方向)が水平方向に対して実質的に垂直になるように配置し、試料点着部22である開口部に点着した。点着後、試料は毛細管現象により上昇し検出部21を通過した。そして、約2分経過後には、液面の最上部が通気性部材19に到達することなく、停止した。
【0050】
検出部21において、点着された試料中の分析対象物は、第2の特異結合物質と特異結合した。これにより、分析対象物は、第2の特異結合物質を介して検出部3に固定された。すなわち、金コロイドで標識された第1の特異結合物質である抗hCGモノクローナル抗体は、分析対象物hCGを介して検出部21に固定化された第2の特異結合物質である抗hCGモノクローナル抗体と結合した。これにより検出部21は、発色した。分析対象物hCGの濃度を変化させると、濃度に応じて、発色した。また、通気性部材19の密度を変化させると、発色特性を制御できることが確認できた。
【0051】
以上、説明したように、本実施の形態による特異結合分析デバイスによると、空間形成部における試料点着部22の反対側の通気抵抗を制御することで、試料が検出部21を通過する速度を抑制することができ、発色特性を制御することができた。特に、本実施例においては、平板を重ね合わせて検出部21を作成することができるので、特異結合分析デバイスの製造が容易であった。
【0052】
《実施例6》
本実施例においては、検出部21を平板16上に直接設置するのではなく、まずガラス繊維などを平板16上に固定し、さらに第2の特異結合物質であるhCGとのサンドイッチ反応に参加し得る抗hCGモノクローナル抗体を前記ガラス繊維に固定化することによって、検出部21を形成した他は、実施例5と同様の操作を行った。
本実施例によれば、実施例5よりも、多量の第2の特異結合物質であるhCGとのサンドイッチ反応に参加し得る抗hCGモノクローナル抗体を検出部21に固定化することができ、発色度合いを大きくすることができた。
【0053】
【発明の効果】
以上のように、本発明の特異結合分析方法およびこれに用いるデバイスによれば、試料が検出部を通過する量および速度を抑制することができ、特異結合量を制御して分析における感度や濃度範囲を自由に設定することができる。すなわち、本発明は実用上極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態に係る特異結合分析デバイスの構成を示す概略断面図である。
【図2】 図1に示す特異結合分析デバイスをZ方向から見た図である。
【図3】 本発明の別の実施の形態に係る特異結合分析デバイスの構成を示す概略断面図である。
【図4】 図3に示す特異結合分析デバイスをZ方向から見た図である。
【図5】 本発明の他の実施の形態に係る特異結合分析デバイスの構成を示す分解斜視図である。
【図6】 図5に示す特異結合分析デバイスの組立後の一部透過斜視図である。
【符号の説明】
1 ガラス製毛細管1
2 ガラス製毛細管2
3 検出部
4 開口部
5 通気性部材
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a specific binding analysis method for performing qualitative or quantitative analysis of an analyte in a sample.
[0002]
[Prior art]
  In recent years, with the enhancement of domestic and regional medical care and the increase in urgent clinical tests, the development of specific binding analysis methods that enable quick, simple, and accurate measurement is expected, even if you are not a clinical laboratory specialist. It has come to be desired.
  As specific binding analysis methods, there are many known methods such as immunoassay applying antigen-antibody reaction, receptor assay using receptor, and nucleic acid probe assay using hybridization of complementary nucleic acid sequences. Analytical methods are frequently used in a wide range of fields including clinical tests because of their high specificity.
[0003]
  More specifically, a chromatographic analysis method which is one type of immunoassay is mentioned. In this chromatographic analysis method, for example, a liquid sample is brought into contact with a matrix composed of a porous carrier or a fine particle-packed type in which a specific binding substance is insolubilized (immobilized), and the liquid sample penetrates along the matrix by capillary action. The presence or absence of an analysis object in a sample is analyzed by utilizing the outflow by force (Japanese Patent No. 2504923, Japanese Patent No. 2667793, Japanese Patent Publication No. 7-78503, Japanese Patent Laid-Open No. 10-73592 and (Kaihei 8-240591).
[0004]
  Specifically, a specific binding substance labeled with a labeling material that can be arbitrarily detected by the naked eye or an optical method is subjected to a specific binding reaction. Then, the specific binding substance that has undergone specific binding reaction with the analyte is bound to the binding material immobilized on the matrix, and finally the presence or absence of the analyte in the sample is determined according to the amount of label immobilized on the matrix. Is analyzed.
  In this chromatographic analysis method, since the surface area of the carrier in the matrix is large, a large amount of specific binding substances can be insolubilized, and the collision frequency between reaction molecules that can cause specific binding reactions is higher than that in the reaction in the liquid phase. Therefore, it is advantageous in terms of measurement sensitivity and measurement time.
[0005]
  In the above conventional chromatographic analysis method, it is necessary to use a water-absorbing material capable of developing and transporting a liquid sample by capillary action as a matrix material. Examples of the water-absorbing material include glass fiber filter paper, cellulose membrane, nitrocellulose membrane, and nylon membrane. These are porous and have pores having a pore diameter of about 1 to 50 μm.
  In particular, nitrocellulose is excellent because it has the ability to bind to a large amount of a protein such as an antibody without prior sensitization. Furthermore, since nitrocellulose having various pore sizes can be obtained, the flow rate of the sample can be selected by using this nitrocellulose.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
  However, although the matrix material as described above is composed of a fibrous material, it is difficult to produce it by controlling the pore diameter and the hydrophilicity of the surface with good reproducibility. The average value and distribution state of the pore diameter, and the hydrophilicity of the surface of the fibrous material greatly affect the developing movement speed of the sample, that is, the flow velocity. Since the time during which the specific binding reaction occurs largely depends on this flow rate, the measured value also varies depending on the flow rate change.
[0007]
  That is, since the measured value reacts very sensitively to the characteristics of the matrix material, the measurement accuracy depends on the manufacturing accuracy of the matrix material.
  And it is difficult to improve the manufacturing accuracy of this matrix material until sufficient accuracy of quantitative measurement is ensured. Therefore, there is a problem in that a matrix material selection step is required and costs are increased. Moreover, since the range of the hole diameter and the manufacturing accuracy thereof are limited, the selection range of the sample flow rate is also limited.
[0008]
  Accordingly, an object of the present invention is to provide a specific binding analysis method capable of easily controlling the flow rate in a wide range and having high production reproducibility of the flow rate, and a specific binding analysis device used therefor. According to the present invention, it is possible to expand the selection range of the sample flow rate, and furthermore, the flow rate can be reproduced with high accuracy even at the manufacturing level, so that a highly accurate specific binding analysis device can be realized at low cost.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, the present invention provides a sample spotting portion for spotting a sample containing an analysis object, a space forming portion exhibiting a capillary phenomenon connected to the sample spotting portion, and the space formation A detection unit capable of detecting a signal obtained from a specific binding reaction in the unit, and the spotted sample moves to the detection unit in the space forming unit by capillarity and specific binding Using a specific binding analysis device that generates a reaction and qualifies or quantifies the analyte by detecting a signal derived from the specific binding reaction,By disposing a breathable member in a portion communicating with the external atmosphere of the space forming portion,Suppresses the speed at which the sample passes through the detectorShiThe specific binding analysis method is characterized in that the time during which the specific binding reaction occurs is controlled so that the intensity of the signal with respect to the same sample becomes substantially constant.In addition, you may suppress the passage speed of the said sample by controlling dimensions, such as the length of a breathable member.
[0010]
  Here, when a fluid sample such as a liquid containing an analysis object passes through the space formation part too early due to capillary action, the analysis object does not contribute to the specific binding reaction in the space formation part without fail. It will pass the detection part. Therefore, according to the present invention, the specific binding reaction is generated by the method described below so that the speed at which the sample passes through the detection unit is suppressed and the intensity of the signal with respect to the same sample becomes substantially constant. It is characterized by controlling the running time.
[0011]
  Furthermore, the specific binding analysis method comprises a step A in which the analysis target is bound to a first specific binding substance that specifically binds to the analysis target and is labeled with a detectable labeling material; Step B, which binds the analyte to the second specific binding substance that specifically binds to the substance and is substantially immobilized on the detection part, and originates from the labeling material generated in the detection part It is preferable to include a step C for measuring the intensity of the obtained signal and a step D for qualitatively or quantitatively determining the analyte in the sample based on the intensity of the signal measured in the step C.
[0012]
  In the step C, it is preferable that the first specific binding substance and the second specific binding substance are bound via the analyte.
  In addition, the first specific binding substance is held on a contact surface of the space forming part between the sample spotting part and the detection part, and the sample is spotted and becomes wet. Accordingly, it is preferable that the first specific binding substance is moved on the contact surface and moved to the detection unit.
[0013]
  It is preferred that the signal is color, fluorescence or luminescence.
  Moreover, it is preferable that at least one of the first specific binding substance and the second specific binding substance is an antibody.
  The labeling material is preferably a metal sol, a dye sol, particles containing a fluorescent substance, or colored latex particles.
[0014]
  Further, the present invention provides a sample spotting part for spotting a liquid containing an analysis object, a space forming part connected to the sample spotting part and exhibiting a capillary phenomenon, and a specific binding reaction in the space forming part. A detection unit that can detect the signal obtained from the sample, and the spotted sample moves to the detection unit in the space formation unit by capillary action, and a specific binding reaction occurs, A specific binding analysis device for qualitatively or quantitatively determining the analyte by detecting a signal derived from a specific binding reaction, further comprising a ventilation resistance control means for suppressing a speed at which the sample passes through the detection unit. It also relates to a specific binding analysis device characterized by this.
[0015]
  Preferably, the ventilation resistance control means is a ventilation resistance arranged in a portion communicating with the external atmosphere of the space forming portion.
  The ventilation resistance is preferably a gas permeable member.
  Furthermore, it is preferable that the contact surface of the space forming part with the sample has hydrophilicity.
[0016]
  The space forming part is composed of two flat plates and a spacer for defining a distance between the flat plates, the detection unit is provided on the flat plate, and detects a signal derived from the specific binding reaction via the flat plate. Is preferred.
  The detection unit is preferably provided by immobilizing a matrix carrier having a large surface area on the flat plate and immobilizing a specific binding substance on the matrix carrier.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
  FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a specific binding analysis device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic view of the specific binding analysis device viewed from the Z direction shown in FIG.
  This device has, for example, a glass capillary 1 constituting a space forming part having an inner diameter (d1) of 5 mm and a length (L) of 10 mm, an inner diameter (d2) of 0.5 mm, a length (L) of 3 mm, and an outer The glass capillary tube 2 has a diameter of about 5 mm and serves as a ventilation resistance control means.
[0018]
  As shown in FIG. 1, the glass capillary 2 is inserted into the glass capillary 1. Here, the outer side surface of the glass capillary tube 2 and the inner side surface of the glass capillary tube 1 are in close contact with each other, and air cannot substantially pass therethrough. The glass capillary tube 2 and the glass capillary tube 1 are closely bonded with, for example, an adhesive.
  A detection unit 3 is provided inside the glass capillary tube 1, and the detection unit 3 is formed by fixing a second specific binding substance as a binding material on the inner wall of the glass capillary tube 1. The detection unit 3 is located at a distance (Z1) of about 2 mm from the opening 4 (the side where the glass capillary 2 is not inserted) of the glass capillary 1. Z1 indicates the distance from the end of the opening 4 to the center of the detection unit 3. Moreover, the distance (Z2) from the opening part 4 of the glass capillary tube 1 to the opening part in the glass capillary tube 1 of the glass capillary tube 2 is about 7 mm. In the present embodiment, the opening 4 serves as a sample spotting portion.
[0019]
  The specific binding analysis device shown in FIG. 1 is arranged so that the opening 4 faces downward and the length direction of the device is substantially perpendicular to the horizontal direction, and the opening 4 is brought into contact with the sample. . Then, the sample moves in the Z direction by capillary action. That is, the liquid level of the sample rises.
  At this time, the liquid level of the sample moves (rises) until the vertical component of the surface tension of the sample becomes equal to the gravity acting on the liquid column of the raised sample. When the device shown in FIG. 1 was used and an aqueous solution such as urine was used as a sample in a normal atmospheric pressure and room temperature atmosphere, the moving distance was about 6 mm. At this time, it moved 6 mm in about 30 seconds and stopped.
[0020]
  However, in the absence of the glass capillary tube 2, the moving distance was about 6 mm, but the moving speed increased remarkably and stopped still for 2 to 3 seconds. This is for the following reason.
  As the sample moves upward due to capillary action, the air is pushed by the sample, so the air also moves. Here, if the opposite side of the opening 4 of the glass capillary 1 is completely sealed, the pressure in the capillary 1 rises because air is compressed. Then, the difference between the pressure of the compressed air and the atmospheric pressure, that is, the increased pressure is further added to the gravity, so that the sample stops without increasing by 6 mm.
[0021]
  However, if the opposite side of the opening 4 of the glass capillary 1 is not completely sealed, the compressed air is gradually released by the movement of the sample, so that the pressure inside the glass capillary 1 eventually becomes atmospheric pressure. Since the sample is in an equilibrium state, the sample rises 6 mm and stops. However, the time to stand still increases as compared with the case where the opposite side of the opening 4 of the glass capillary 1 is completely open (the state where there is no glass capillary 2). In other words, the moving speed of the sample decreases. The degree of decrease in the moving speed depends on the ventilation resistance on the opposite side of the opening 4 of the glass capillary 1. Since the ventilation resistance changes depending on the presence or absence of the glass capillary 2, the moving speed also changes depending on the presence or absence of the glass capillary 2. Specifically, when there is no glass capillary 2, the ventilation resistance is reduced and the moving speed is increased as compared with the case where there is no glass capillary tube 2.
[0022]
  From these things, it turns out that the moving speed of the sample can be suppressed by controlling the ventilation resistance on the opposite side of the opening 4 of the glass capillary tube 1. Here, the smaller the inner diameter (d2) of the glass capillary 2 is, that is, the smaller the inner cross-sectional area of the internal space (space forming portion) is, the larger the airflow resistance is. The longer the glass capillary 2 is, the longer the airflow resistance is. Becomes larger. For example, when the inner diameter (d2) of the glass capillary 2 is 1.0 mm and the length (L) is 3 mm, the glass capillary 2 rises 6 mm in 7 to 10 seconds and stops. When the inner diameter (d2) of the glass capillary tube 2 was 0.5 mm and the length (L) was 2 mm, the glass capillary tube 2 rose 6 mm in 20 to 25 seconds and stopped.
[0023]
  This moving speed defines the time during which the specific binding reaction between the analyte and the second specific binding substance in the detection unit 3 occurs. That is, if the moving speed at which the sample passes through the detection unit 3 is large, the collision between the second specific binding substance immobilized on the detection unit 3 and the analyte in the sample passing through the detection unit 3 Reduces the time for interaction. Since the specific binding reaction is generated by this interaction, the time during which the specific binding reaction occurs is also reduced, and the amount of the analyte to be bound by the specific binding is reduced even in the same concentration sample. That is, the specific binding amount decreases as the moving speed increases.
[0024]
  This is because, in the case of a capillary as shown in FIG. 1, the diffusion of the analyte in the length direction (Z direction) of the capillary is substantially negligible at the analysis time as shown in the present invention. It is. In other words, under the above conditions, the specific binding amount substantially depends on the moving speed. However, this is based on the premise that the amount of sample passing through the detection unit 3 is constant.
  As described above, by controlling the ventilation resistance on the opposite side of the opening 4 of the glass capillary tube 1, the rate at which the sample passes through the detection unit 3 can be suppressed, and the specific binding amount can be controlled. As a result, the signal intensity can also be controlled, so that sensitivity and concentration range in analysis can be freely set.
[0025]
  Further, the capillary force when the sample moves in the Z direction by capillary action depends on the contact angle between the sample and the inner wall surface of the glass capillary 1 that is the space forming portion. The contact angle of the sample with respect to the inner wall surface of the glass capillary 1 is 0 degree.
  If this contact angle is different, even if the spatial dimension of the space forming portion is exactly the same, the strength of action of the capillary is also different. Therefore, the moving amount (distance) and moving speed of the sample are also different. That is, since the contact angle differs depending on the hydrophilicity (wetability or wettability with an aqueous solution) of the inner wall surface, the amount and speed of movement of the sample can be suppressed by controlling the hydrophilicity of the inner wall. .
[0026]
  Since the hydrophilicity varies depending on the material of the inner wall of the space forming portion, it can be controlled by selecting the material constituting the capillary tube. For example, when the space forming portion is created using polystyrene or the like, the contact angle is different from that in the case of glass, so that it is possible to realize a moving amount and moving speed of a sample different from those of glass.
  Further, by coating the inner wall surface in contact with the sample with a surfactant, the hydrophilicity can be changed, a contact angle different from the original material can be obtained, and the moving amount and moving speed of the sample can be suppressed.
[0027]
  In the specific binding analysis, after the specific binding substance is immobilized on the detection portion, the inner wall surface other than the detection portion of the capillary tube may be coated with a blocking agent. Thereby, it is preferable to reduce non-specific adsorption to the inner wall surface. Blocking is achieved by treatment with a protein (such as bovine serum albumin or milk protein), polyvinyl alcohol or ethanolamine, or combinations thereof. Skimmed milk can also be used. By selecting or combining the blocking agents, the contact angle can be easily changed, and a desired sample movement amount and movement speed can be realized. In this case, the blocking effect and the desired movement amount and movement speed control can be realized simultaneously, which is efficient.
[0028]
  In addition, the inner wall surface can be subjected to plasma irradiation treatment to modify the hydrophilicity of the inner wall surface, thereby suppressing the moving amount and moving speed of the sample.
  As described above, by controlling the contact angle between the inner wall surface of the glass capillary 1 and the sample, the speed and amount of passage of the sample through the detector 3 can be controlled, and the specific binding amount can be controlled. As a result, the signal intensity can also be controlled, so that sensitivity and concentration range in analysis can be freely set.
[0029]
  Further, the moving amount and moving speed of the sample can also be suppressed by controlling the distance Z1 from the opening 4 to the detecting unit 3. The difference between the vertical component of the surface tension of the sample and the gravity acting on the rising sample liquid column acts on the sample liquid level rising due to the capillary phenomenon. Therefore, during the ascent, the force acting on the liquid level of the sample decreases as the amount of the sample contained in the space forming portion increases as the ascent height increases. And when moving to the predetermined height, the moving speed becomes zero.
[0030]
  From these, by controlling the distance (Z1) from the opening 4 of the detection unit 3, the speed at which the sample passes over the detection unit 3 can be suppressed. That is, if the distance Z1 is increased, the passage amount and the passage speed can be reduced, and if the distance Z1 is reduced, the passage amount and the passage speed can be increased.
  As described above, by controlling the distance Z1 between the detection unit 3 and the opening 4, the speed and amount of passage of the sample through the detection unit 3 can be controlled, and the specific binding amount can be controlled. As a result, the signal intensity can also be controlled, so that sensitivity and concentration range in analysis can be freely set.
[0031]
  Here, FIG. 5 shows an exploded perspective view showing a configuration of a specific binding analysis device according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, this specific binding analysis device includes a substrate 16 made of glass or resin, spacers 17 and 18 having a thickness (x direction) made of glass, resin, metal, or the like (x-direction) of about 250 μm, glass fiber filter paper GA200 (Toyo Co., Ltd.) A breathable member 19 having a thickness (x direction) of about 250 μm and a transparent substrate 20 made of glass or resin. Further, on the substrate 16, an anti-hCG monoclonal antibody that can participate in a sandwich reaction with hCG as the second specific binding substance is immobilized to form a detection unit 21.
[0032]
  As shown in FIG. 6, the transparent substrate 20 is overlapped with the substrate 16 with the spacers 17 and 18 interposed therebetween. As a result, the substrate 16, the spacers 17 and 18, and the transparent substrate 20 constitute a space forming portion. And the sample spotting part 22 which can introduce a test sample into this space formation part simultaneously is comprised.
[0033]
  In the specific binding analysis device shown in FIGS. 5 and 6, the ventilation resistance is the thickness of the spacers 17 and 18 (x direction), the density of the glass fiber filter paper in the breathable member 19, the breathable member 19 and the spacer 17 and 18 or the length of the gap (z direction) or the like.
  Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
[0034]
【Example】
<< Example 1 and Comparative Example 1 >>
  In this example, the specific binding analysis device according to the present invention shown in FIG. 1 described above was used, and human chorionic gonadotropin (hCG) in urine was analyzed as an analysis target.
  An anti-hCG monoclonal antibody capable of participating in a sandwich reaction with hCG was used as the first specific binding substance and the second specific binding substance, and gold colloid was used as the labeling material. Here, when colored particles such as gold colloid are used, since the colored particles are fine, the label can be concentrated in a small area or volume, and the label of the first specific binding substance is detected in the detection unit 3. Qualitative or quantitative analysis of hCG could be performed accurately using signals derived from the reaction contributed by the colloidal gold. The inner wall of the glass capillary tube 1 was blocked by passing an aqueous dispersion of skim milk.
[0035]
  First, a mixed solution of urine and anti-hCG monoclonal antibody labeled with colloidal gold was prepared, and this mixed solution was used as a sample. In the sample in this state, hCG as an analysis target was bound to an anti-hCG monoclonal antibody labeled with gold colloid. When this sample was spotted on the opening 4 which is the sample spotting portion, the sample rose by capillary action, and the upper surface of the sample moved about 5 mm in about 30 seconds and stopped.
[0036]
  At this time, the analyte in the sample passing through the detection unit 3 was specifically bound to the second specific binding substance. Thereby, the analysis object was fixed to the detection unit 3 via the second specific binding substance. That is, the anti-hCG monoclonal antibody that is the first specific binding substance labeled with colloidal gold is the anti-hCG monoclonal antibody that is the second specific binding substance immobilized on the detection unit 3 via the analyte hCG. Combined. As a result, the detection unit 3 developed color according to the concentration of the analysis object hCG.
[0037]
  Samples of various concentrations are prepared by adding hCG to the control urine for accuracy control where the hCG concentration is substantially zero, and the degree of coloration by the gold colloid in the detection unit 3 is confirmed based on the principle as described above. did. The hCG concentration of each sample is 0 (IU / L), 30 (IU / L), 100 (IU / L), 300 (IU / L), 1000 (IU / L), 3000 (IU / L) and 10,000 (IU / L). As a result, color development could be confirmed when a sample having an hCG concentration of 300 (IU / L) or higher was used.
[0038]
  Next, a similar experiment was performed when the glass capillary 2 was not inserted. In this case, the sample rose due to capillary action, and the upper surface of the sample moved about 5 mm in about 2-3 seconds and stopped. Color development was confirmed only when a sample having a hCG concentration of 10,000 (IU / L) was used.
[0039]
  As described above, according to the specific binding analysis device according to the present embodiment, by controlling the ventilation resistance on the opposite side of the opening 4 of the glass capillary 1, the speed at which the sample passes through the detection unit 3 is suppressed. It was possible to control the amount of specific binding. In addition, since the signal intensity could be controlled by this, the sensitivity and concentration range in analysis could be set freely.
[0040]
  In this example, the first specific binding substance labeled with colloidal gold and urine were mixed before spotting, but the first specific binding substance was mixed with the opening that was the sample spotting part. 4 and the detection unit 3 may be held in a dry state. As a result, urine can be spotted on the opening 4 as it is and analyzed. In this case, the urine, which is a liquid sample, allows the first specific binding substance held in a dry state to be wet and move freely, and the analyte and the first specific binding substance are bound. In the state, it moves to the detection part 3 and can also make the color development according to a density | concentration similarly.
[0041]
Example 2
  Next, human chorionic gonadotropin (hCG) in urine was analyzed as an analysis object using the specific binding analysis device according to the present invention shown in FIG.
  In FIG. 3, the glass capillary tube 1, the detection unit 3, and the opening 4 that is the sample spotting unit are the same as those in FIG. 1. However, a fibrous breathable member 5 was inserted on the opposite side of the opening 4 of the glass capillary 1 to control the ventilation resistance on the opposite side of the opening 4 of the glass capillary 1. In this example, glass fiber filter paper GA200 (manufactured by Toyo Corporation) was processed into dimensions of 0.5 mm in diameter and 3 mm in length to obtain a breathable member 5. The inner wall of the glass capillary 1 was blocked with skim milk. FIG. 4 is a schematic view of the specific binding analysis device viewed from the Z direction shown in FIG.
[0042]
  Also in this example, a mixed solution of urine and anti-hCG monoclonal antibody labeled with colloidal gold was prepared in the same manner as in Example 1, and this mixed solution was spotted on the opening 4 as a sample. The sample moved 5 mm in about 120 seconds due to capillary action and stopped.
  Similarly to Example 1, hCG is added to the control urine for accuracy control whose hCG concentration is substantially zero to prepare samples of various concentrations, and the color development degree by the gold colloid in the detection unit 3 is adjusted. confirmed. The hCG concentration of each sample is 0 (IU / L), 30 (IU / L), 100 (IU / L), 300 (IU / L), 1000 (IU / L), 3000 (IU / L) and It was set to 10,000 (IU / L). As a result, color development could be confirmed when a sample having an hCG concentration of 100 (IU / L) or more was used.
[0043]
  Further, by changing the length of the air-permeable member 5, the time until the sample rises in the glass capillary tube 1 and stops still, that is, the moving speed can be changed, and the degree of color development for each density can be adjusted. We were able to.
  As described above, according to the specific binding analysis device according to the present embodiment, the sample controls the detection unit 3 by controlling the ventilation resistance on the opposite side of the opening 4 of the glass capillary tube 1 with the breathable member. The passing speed could be suppressed and the amount of specific binding could be controlled. Thereby, since the signal intensity can also be controlled, the sensitivity and concentration range in the analysis can be set freely.
[0044]
Example 3
  In this example, the blocking agent of Example 2 was replaced with bovine serum albumin. When the same experiment as in Example 2 was performed, the sample moved by 4 mm in about 120 seconds due to capillary action and stopped. When a sample having an hCG concentration of 300 (IU / L) or higher was used, color development could be confirmed.
  Further, when the inner wall of the glass capillary 1 was treated with various surfactants, the amount of movement and the movement speed could be changed, and the degree of color development with respect to the density could be controlled.
[0045]
  As described above, according to the specific binding analysis device according to the present embodiment, by controlling the hydrophilicity of the inner wall of the glass capillary 1, it is possible to suppress the speed at which the sample passes through the detection unit 3, The amount of specific binding could be controlled. As a result, the signal intensity can also be controlled, so that the sensitivity and concentration range in the analysis can be freely set.
[0046]
Example 4
  In this example, the same operation was performed using the same specific binding analysis device as in Example 2 except that the dimension of Z1 was 3 mm. The sample moved by 5 mm in about 120 seconds and became stationary due to capillary action as in Example 2. However, since the amount of sample passing through the detection unit 3 and the passage speed are different, the color development characteristic different from that of Example 2 was shown with respect to the concentration.
[0047]
  As described above, according to the specific binding analysis device according to the present embodiment, the speed and amount of passage of the sample through the detection unit 3 are controlled by controlling the distance Z1 between the detection unit 3 and the opening 4. It was possible to control the amount of specific binding. As a result, the signal intensity can also be controlled, so that the sensitivity and concentration range in the analysis can be freely set.
[0048]
Example 5
  In this example, using the specific binding analysis device according to the present invention shown in FIGS. 5 and 6, human chorionic gonadotropin (hCG) in urine was analyzed as an analysis object. An anti-hCG monoclonal antibody capable of participating in a sandwich reaction with hCG was used as the first specific binding substance and the second specific binding substance, and gold colloid was used as the labeling material. Further, after the detection unit 21 was created, the inner walls of the substrate 16 and the transparent substrate 20 were blocked by applying and drying an aqueous dispersion of skim milk.
[0049]
  First, a mixed solution of urine and anti-hCG monoclonal antibody labeled with colloidal gold was prepared, and this mixed solution was used as a sample. In the sample in this state, hCG as an analysis target was bound to an anti-hCG monoclonal antibody labeled with gold colloid. This sample was placed so that the length direction (Z direction) of the specific binding analysis device was substantially perpendicular to the horizontal direction, and was spotted on the opening which is the sample spotting portion 22. After spotting, the sample rose by capillary action and passed through the detection unit 21. Then, after about 2 minutes, the uppermost part of the liquid level stopped without reaching the air-permeable member 19.
[0050]
  In the detection unit 21, the analyte in the spotted sample specifically bound to the second specific binding substance. Thereby, the analysis object was fixed to the detection unit 3 via the second specific binding substance. That is, an anti-hCG monoclonal antibody that is a first specific binding substance labeled with colloidal gold is an anti-hCG monoclonal antibody that is a second specific binding substance immobilized on the detection unit 21 via an analyte hCG. Combined. Thereby, the detection part 21 developed color. When the concentration of the analyte hCG was changed, color was developed according to the concentration. It was also confirmed that the color development characteristics can be controlled by changing the density of the air-permeable member 19.
[0051]
  As described above, according to the specific binding analysis device according to the present embodiment, by controlling the ventilation resistance on the opposite side of the sample spotting portion 22 in the space forming portion, the speed at which the sample passes through the detection portion 21 is increased. The color development characteristics could be controlled. In particular, in the present embodiment, the detection unit 21 can be created by superimposing flat plates, so that the specific binding analysis device can be easily manufactured.
[0052]
Example 6
  In the present embodiment, the detection unit 21 is not directly installed on the flat plate 16, but first, glass fiber or the like is fixed on the flat plate 16, and further participates in the sandwich reaction with the second specific binding substance hCG. The same operation as in Example 5 was performed except that the detection unit 21 was formed by immobilizing the obtained anti-hCG monoclonal antibody on the glass fiber.
  According to this example, an anti-hCG monoclonal antibody that can participate in a sandwich reaction with a larger amount of the second specific binding substance hCG than in Example 5 can be immobilized on the detection unit 21, and the degree of color development. Was able to be enlarged.
[0053]
【The invention's effect】
  As described above, according to the specific binding analysis method of the present invention and the device used therefor, the amount and speed of the sample passing through the detection unit can be suppressed, and the sensitivity and concentration in the analysis can be controlled by controlling the specific binding amount. The range can be set freely. That is, the present invention is extremely effective in practice.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a specific binding analysis device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view of the specific binding analysis device shown in FIG. 1 as viewed from the Z direction.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a specific binding analysis device according to another embodiment of the present invention.
4 is a view of the specific binding analysis device shown in FIG. 3 as viewed from the Z direction. FIG.
FIG. 5 is an exploded perspective view showing a configuration of a specific binding analysis device according to another embodiment of the present invention.
6 is a partially transparent perspective view after assembly of the specific binding analysis device shown in FIG.
[Explanation of symbols]
      1 Glass capillary 1
      2 Glass capillary 2
      3 detector
      4 openings
      5 Breathable members

Claims (9)

分析対象物を含んだ試料を点着する試料点着部と、前記試料点着部と連結された毛細管現象を呈する空間形成部と、前記空間形成部内において特異結合反応に由来して得られた信号を検出し得る検出部とを具備し、前記点着された前記試料が、毛細管現象により前記空間形成部内の前記検出部に移動して特異結合反応が発生し、当該特異結合反応に由来した信号を検出することで前記分析対象物を定性または定量する特異結合分析デバイスを用い、
さらに前記空間形成部の外部雰囲気に通じる部分に通気性部材を配置することにより、前記試料が前記検出部を通過する速度を抑制、同一試料に対する前記信号の強度が実質的に一定になるように、前記特異結合反応が発生している時間を制御することを特徴とする特異結合分析方法。
A sample spotting part for spotting a sample containing an analysis object, a space forming part exhibiting a capillary phenomenon connected to the sample spotting part, and a specific binding reaction in the space forming part. The spotted sample is moved to the detection part in the space forming part by capillary action to cause a specific binding reaction, and is derived from the specific binding reaction. Using a specific binding analysis device that qualifies or quantifies the analyte by detecting a signal,
Furthermore, by arranging a breathable member in a portion of the space forming part that communicates with the external atmosphere, the speed at which the sample passes through the detection unit is suppressed, and the intensity of the signal with respect to the same sample is substantially constant. And controlling the time during which the specific binding reaction occurs.
前記分析対象物と特異的に結合しかつ検出可能な標識材により標識された第1の特異結合物質と、前記分析対象物を結合させる工程A、前記分析対象物と特異的に結合しかつ前記検出部に実質的に固定化された第2の特異結合物質と、前記分析対象物を結合させる工程B、前記検出部で発生し前記標識材に由来して得られた信号の強度を計測する工程C、および前記工程Cにおいて計測された信号の強度に基づいて、前記試料中の分析対象物を定性または定量する工程Dを有することを特徴とする請求項1記載の特異結合分析方法。A step A for binding the analyte to the first specifically binding substance that specifically binds to the analyte and is labeled with a detectable labeling material; specifically binds to the analyte; and Step B for binding the second specific binding substance substantially immobilized on the detection unit and the analyte, and measuring the intensity of the signal generated in the detection unit and obtained from the labeling material step C, and based on the intensity of the measured signal in the step C, specific bonding analysis method according to claim 1 Symbol mounting and having a step D of qualitative or quantitative analyte in the sample. 前記工程Cにおいて、前記第1の特異結合物質と前記第2の特異結合物質とを前記分析対象物を介して結合させることを特徴とする請求項記載の特異結合分析方法。 3. The specific binding analysis method according to claim 2 , wherein in the step C, the first specific binding substance and the second specific binding substance are bound via the analysis target. 前記第1の特異結合物質を、前記試料点着部と前記検出部との間における前記空間形成部の前記試料との接触面上に保持し、前記試料が点着され湿潤状態になることによって、前記第1の特異結合物質を前記接触面で可動化させて前記検出部へ移動させることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の特異結合分析方法。By holding the first specific binding substance on the contact surface of the space forming part between the sample spotting part and the detection part with the sample, the sample is spotted and becomes wet. , specific bonding analysis method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that moving the first specific binding substance to the detection unit by mobilization at the contact surface. 分析対象物を含んだ試料を点着する試料点着部と、前記試料点着部と連結された毛細管現象を呈する空間形成部と、前記空間形成部内において特異結合反応に由来して得られた信号を検出し得る検出部とを具備し、前記点着された前記試料が、毛細管現象により前記空間形成部内の前記検出部に移動して特異結合反応が発生し、当該特異結合反応に由来した信号を検出することで前記分析対象物を定性または定量する特異結合分析デバイスであって、
さらに前記試料が前記検出部を通過する速度を抑制する通気抵抗制御手段を具備することを特徴とする特異結合分析デバイス。
A sample spotting part for spotting a sample containing an analysis object, a space forming part exhibiting a capillary phenomenon connected to the sample spotting part, and a specific binding reaction in the space forming part. The spotted sample is moved to the detection part in the space forming part by capillary action to cause a specific binding reaction, and is derived from the specific binding reaction. A specific binding analysis device for qualitatively or quantifying the analyte by detecting a signal,
Furthermore, the specific binding analysis device characterized by comprising a ventilation resistance control means for suppressing the speed at which the sample passes through the detection section.
前記通気抵抗制御手段が、前記空間形成部の外部雰囲気と通じる部分に配置された通気抵抗であることを特徴とする請求項記載の特異結合分析デバイス。The specific binding analysis device according to claim 5, wherein the ventilation resistance control means is a ventilation resistance arranged in a portion communicating with the external atmosphere of the space forming portion. 前記通気抵抗が、通気性部材であることを特徴とする請求項記載の特異結合分析デバイス。The specific binding analysis device according to claim 6 , wherein the ventilation resistance is a gas permeable member. 前記空間形成部が二枚の平板と前記平板の間隔を規定するスペーサとで構成され、前記検出部が前記平板上に設けられ、前記特異結合反応に由来した信号を前記平板を介して検出することを特徴とする請求項記載の特異結合分析デバイス。The space forming part is composed of two flat plates and a spacer for defining a distance between the flat plates, the detection unit is provided on the flat plate, and detects a signal derived from the specific binding reaction via the flat plate. The specific binding analysis device according to claim 5 . 前記検出部が、表面積の大きいマトリクス担体を前記平板上に固定化し、特異結合物質を前記マトリクス担体に固定化することにより設けられていることを特徴とする請求項記載の特異結合分析デバイス。9. The specific binding analysis device according to claim 8 , wherein the detection unit is provided by immobilizing a matrix carrier having a large surface area on the flat plate and immobilizing a specific binding substance on the matrix carrier.
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