JP4203826B2 - Automatic analysis method and apparatus - Google Patents

Automatic analysis method and apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP4203826B2
JP4203826B2 JP2005514310A JP2005514310A JP4203826B2 JP 4203826 B2 JP4203826 B2 JP 4203826B2 JP 2005514310 A JP2005514310 A JP 2005514310A JP 2005514310 A JP2005514310 A JP 2005514310A JP 4203826 B2 JP4203826 B2 JP 4203826B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
probe
sample
antibody
reaction
measured
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005514310A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2005031316A1 (en
Inventor
茂 黒澤
秀信 愛澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Publication of JPWO2005031316A1 publication Critical patent/JPWO2005031316A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4203826B2 publication Critical patent/JP4203826B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N5/00Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
    • G01N5/02Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by absorbing or adsorbing components of a material and determining change of weight of the adsorbent, e.g. determining moisture content
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/10Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices
    • G01N35/1065Multiple transfer devices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N2035/00465Separating and mixing arrangements
    • G01N2035/00534Mixing by a special element, e.g. stirrer
    • G01N2035/00544Mixing by a special element, e.g. stirrer using fluid flow
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/10Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices
    • G01N2035/1027General features of the devices
    • G01N2035/1032Dilution or aliquotting

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

本発明は、水晶振動子等の圧電素子を備えたセンサー部により試料を分析する方法及び装置に関し、特にダイオキシン類を分析可能な方法及び装置に関する。  The present invention relates to a method and apparatus for analyzing a sample by a sensor unit including a piezoelectric element such as a crystal resonator, and more particularly to a method and apparatus capable of analyzing dioxins.

現代の快適な社会生活、産業活動には、多くの人工や天然由来の化学物質の大量生産・消費に依存している。それらは、工業薬品、高分子化合物の原材料、染料・色素、医薬、農薬、食品・飼料添加物、バイオテクノロジー産物等で生産、副生された多種多様な化学物質群であり、これらは合成品、天然物、天然物を原料にして製造した化合物などから構成される。一方、化学物質の研究開発・製造・販売・使用・廃棄等に関係して、環境・安全問題や健康増進などが付随し、化学物質による環境汚染、医薬品中の毒性不純物の混入による副作用、食品中の残留農薬、食品や飼料への添加物由来の毒性物質混入、マイコトキシンなどによる食品汚染、麻薬、化学・バイオ兵器の悪用などの諸問題が発生している。人の健康及び環境の安全を維持するには、多くの化学物質の研究開発・製造・販売・使用・廃棄に関連する全過程を対象にした品質・工程などの管理、並びに、化学物質の毒性と人や食品への許容量、環境や生体系への暴露量を解明して、許容量や規制値、廃棄物の処理・保管法などを定める必要がある。この目的には多額の費用と多くの人員を要し、各種の遵守すべき法律や法令が制定されている。
通常、工業製品や人、環境、食品、畜水産物などの由来試料における化学物質を測定するには、ガスクロマトグラフィー(GC)分析装置、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)分析装置、ガスクロマトグラフィー質量分析装置(GC/MS)等の分析機器を用いる。これらの分析機器は、精密で高精度の測定が可能であるが、分析機器を設置する空調設備の整った分析室と高価な機器本体および機器分析の熟練分析者を必要とし、機器分析装置の設置可能な分析機関が限定され、しかも、試料の前処理を含めた分析に多くの日数が必要となり、試料の分析費用が高くなる大きな問題点がある。農薬を例にすると、製品の研究・開発・製造・品質管理・安全性評価などを含めた価格中の分析経費の割合は15%にも達し、これらの経費が製品の国際競争力に大きく影響している。
機器分析に伴う諸問題を解決するためには、迅速・簡便・高感度の経済的な測定法を開発する必要があり、免疫化学測定法が注目されている。この方法は、抗原・抗体反応の特異性を利用し、従来、臨床検査などでタンパクの検査などを対象に使用していた原理を、新たに低分子化合物に応用したものである。欧米諸国では、土壌や地下水の環境汚染物質や残留農薬の測定、食品のマイコトキシンや食品添加物の測定、抗生物質や麻薬の測定に向けての試薬開発が行われている。わが国でも、欧米で開発された試薬の輸入販売が行われている。
人間生活、産業活動を支える重要な多くの化学物質については、国内外の規制に適った免疫化学測定試薬の研究・開発・普及を促進することが望まれている。この方法は、水溶性、非水溶性を問わず、工業製品及び環境、食品、畜水産物、人などの試料について、環境汚染物質、農薬、食品・飼料添加物、マイコトキシン、ホルモン、ビタミン類、抗生物質、サルファ剤、漢方薬の有効成分、バイオテクノロジー・プロダクツ、麻薬やドーピング剤、一般化学物質、化学兵器、バイオテロ対策関連物質などの幅広い化学物質の測定に応用できる。
ところで、被測定物質を含む液体を水晶振動子等の圧電素子を用いた検出器に滴下して圧電素子の見かけ上の厚さ又は質量を変化させ、それにより圧電素子の共振周波数(または発振周波数)が変化することを利用した微量物質の測定方法が知られている(例えば、特開2000−283905号公報又は国際公開WO00/26636号パンフレット参照)。本発明者らは、この測定方法を用いてダイオキシン類のような環境汚染物質の有無や量を検査する装置を開発している(例えば、特開2001−242057号公報、特開2002−310873号公報及び特開2002−310874号公報参照)。しかし、低コストで環境試料を分析できるという利点はあるものの、正確な分析を行うためには熟練の作業者が必要であり、また同時に複数の試料を測定することができないため、再現性および迅速分析の観点から自動分析装置の必要性が高まっている。自動分析装置としては、例えば持表平11−502937号公報等に記載された装置を応用することが考えられる。
しかし、上記の従来技術では、液体試料をプローブに吸引し、吸引した試料を、圧電素子(水晶振動子等)を備えたセンサー部に吐出させているにすぎないため、吐出された液体試料内における環境汚染物質の分布が検査のたびに異なり、その結果正確な検査をすることができないという問題がある。
本発明の上記及び他の特徴及び利点は、添付の図面とともに考慮することにより、下記の記載からより明らかになるであろう。
Modern comfortable social life and industrial activities depend on mass production and consumption of many artificial and natural chemicals. These are a wide variety of chemical substances produced and produced as by-products from industrial chemicals, raw materials for polymer compounds, dyes / pigments, pharmaceuticals, agricultural chemicals, food / feed additives, biotechnology products, etc. , Natural products, and compounds made from natural products. On the other hand, there are environmental and safety issues and health promotion related to research and development, manufacturing, sales, use and disposal of chemical substances, environmental pollution caused by chemical substances, side effects due to toxic impurities in pharmaceuticals, food Various problems such as residual pesticides, contamination with toxic substances derived from additives in food and feed, food contamination by mycotoxins, narcotics, abuse of chemical and bioweapons, etc. have occurred. To maintain human health and environmental safety, quality and process management for all processes related to R & D, manufacturing, sales, use and disposal of many chemical substances, and toxicity of chemical substances It is necessary to clarify the permissible amount to humans and foods, the amount of exposure to the environment and biological systems, and to determine the permissible amount, regulatory values, waste disposal and storage methods, etc. This purpose requires a large amount of money and a large number of personnel, and various laws and regulations to be observed have been established.
In general, gas chromatography (GC) analyzer, high-performance liquid chromatography (HPLC) analyzer, gas chromatography mass spectrometry is used to measure chemical substances in samples derived from industrial products, humans, environment, food, livestock and marine products. An analytical instrument such as a device (GC / MS) is used. These analytical instruments are capable of precise and high-precision measurements, but they require an analysis room with an air-conditioning system for installing the analytical instruments, an expensive instrument body, and a skilled analyst for instrument analysis. Analyzing institutions that can be installed are limited, and many days are required for the analysis including the pretreatment of the sample, and there is a big problem that the analysis cost of the sample becomes high. Taking pesticides as an example, the percentage of analysis costs in the price including product research, development, manufacturing, quality control, safety assessment, etc. reaches 15%, and these costs have a significant impact on the international competitiveness of products. is doing.
In order to solve various problems associated with instrumental analysis, it is necessary to develop an economical measurement method that is quick, simple, and highly sensitive, and immunochemical measurement methods are attracting attention. This method uses the specificity of the antigen / antibody reaction and is a new application of the principle that has been used for protein testing in clinical tests to low molecular weight compounds. In Western countries, reagents are being developed for measuring environmental pollutants and residual pesticides in soil and groundwater, measuring food mycotoxins and food additives, and measuring antibiotics and narcotics. In Japan, imports and sales of reagents developed in Europe and the US are also in progress.
For many important chemical substances that support human life and industrial activities, it is desirable to promote the research, development and dissemination of immunochemical measurement reagents that meet domestic and foreign regulations. This method is applicable to environmental products, agricultural chemicals, food and feed additives, mycotoxins, hormones, vitamins, antibiotics for industrial products and environmental, food, livestock and fishery products, human samples, regardless of whether they are water-soluble or water-insoluble. It can be applied to the measurement of a wide range of chemical substances such as substances, sulfa drugs, active ingredients of Chinese medicine, biotechnology products, narcotics and doping agents, general chemical substances, chemical weapons, bioterrorism-related substances.
By the way, a liquid containing a substance to be measured is dropped on a detector using a piezoelectric element such as a quartz vibrator to change the apparent thickness or mass of the piezoelectric element, and thereby the resonance frequency (or oscillation frequency) of the piezoelectric element. ) Is known (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-283905 or International Publication WO00 / 26636 pamphlet). The present inventors have developed an apparatus for inspecting the presence or amount of environmental pollutants such as dioxins using this measurement method (for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2001-242057 and 2002-310873). Gazette and JP-A-2002-310874). However, although it has the advantage of being able to analyze environmental samples at a low cost, it requires skilled workers to perform an accurate analysis and cannot measure multiple samples at the same time. There is a growing need for automatic analyzers from an analysis perspective. As an automatic analyzer, it is conceivable to apply, for example, an apparatus described in Jomotehei 11-502937.
However, in the above-described conventional technology, the liquid sample is sucked into the probe, and the sucked sample is merely discharged to the sensor unit having a piezoelectric element (quartz crystal unit, etc.). There is a problem that the distribution of environmental pollutants in the country differs every time the inspection is performed, and as a result, an accurate inspection cannot be performed.
The above and other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description when considered in conjunction with the accompanying drawings.

図1は、本発明に係る分析装置の一実施例を示す斜視図である。
図2は、図1に示す分析装置で用いる水晶基板の一実施例を示す平面図である。
図3は、センサー部の一実施例を示す拡大断面図であって、(A)は試料を(再)吐出した状態を示し、(B)は試料を(再)吸引した状態を示す。
図4は、センサー部の一実施例を示す拡大平面図である。
図5は、水晶基板の他の実施例を示す断面図である。
図6は、センサー部の他の実施例を示す平面図である。
図7は、センサー部の他の実施例を示す側面図である。
図8は、センサー部の他の実施例を示す斜視図である。
図9は、本発明の装置を用いた分析方法の具体的ステップを示すチャート図である。
(a)は各工程で水晶振動子を差し引く方法を示し、(b)は全水晶振動子を用いて測定する方法を示すチャート図である。
図10は、本発明の装置を用いた分析方法の具体的ステップを示すチャート図である。
図11は、本発明の装置を用いた分析方法の具体的ステップを示すチャート図である。
図12は、本発明の装置を用いた分析方法の具体的ステップを示すチャート図である。
図13は、本発明の装置を用いた直接反応法による分析方法の具体的ステップを示すチャート図である。
図14は、本発明の装置を用いた直接反応法後のサンドイッチ反応によるセンサー応答の化学的な増幅反応による分析方法の具体的ステップを示すチャート図である。
図15は、本発明の装置を用いた競争反応法による分析方法の具体的ステップを示すチャート図である。
図16は、本発明の装置を用いた競争反応法後のサンドイッチ反応によるセンサー応答の化学的な増幅反応による分析方法の具体的ステップを示すチャート図である。
図17は、本発明の装置を用いた分子構造の明確なポリマー上に固定化した抗体によるセンサー応答の増幅反応(ATRP法)による分析方法の具体的ステップを示すチャート図である。
図18は、本発明の装置を用いたDNAハイブリダイゼーションの測定法による分析方法の具体的ステップを示すチャート図である。
図19は、実施例のダイオキシン分析の結果を示すグラフである。
図20は、実施例のフェニトロチオン分析の結果を示すグラフである。
図21は、実施例のカルボフラン分析の結果を示すグラフである。
図22は、実施例のシマジン分析の結果を示すグラフである。
図23は、実施例のノニルフェノール分析の結果を示すグラフである。
図24は、実施例の2,4−ジクロロフェノキシ酢酸分析の結果を示すグラフである。
図25は、実施例のモリネート分析の結果を示すグラフである。
図26は、実施例のアトラジン分析の結果を示すグラフである。
図27は、実施例のメトラクロール分析の結果を示すグラフである。
図28は、実施例のアラクロール分析の結果を示すグラフである。
図29は、実施例のダイアジノン分析の結果を示すグラフである。
図30は、実施例の抗梅毒(TP)抗体分析の結果を示すグラフである。
図31は、実施例のFDP分析の結果を示すグラフである。
図32は、実施例のCRP分析の結果を示すグラフである。
図33は、実施例のAFP分析の結果を示すグラフである。
図34は、実施例のASO分析の結果を示すグラフである。
図35は、実施例のRA分析の結果を示すグラフである。
図36は、実施例のフェリチン分析の結果を示すグラフである。
図37は、実施例のレジオネラ菌分析の結果を示すグラフである。
図38は、実施例の大腸菌分析の結果を示すグラフである。
図39は、実施例の2,3,7,8−TCDD分析の結果を示すグラフである。
図40は、実施例の大腸菌分析の結果を示すグラフである。
図41は、実施例のα−フェトプロテイン分析の結果を示すグラフであり、人血清中のα−フェトプロテイン濃度測定の結果を示す。図42は、実施例のアトラジン分析の結果を示すグラフであり、環境水中のアトラジン濃度の競争反応による測定例を示す。図41(a)及び42(a)は、熟練者の手作業による測定例であり、図41(b)及び図42(b)は本発明の自動分析装置での測定例を示す。各測定点は6個の独立した水晶振動子を用いた際の平均値であり、縦軸のエラーバーは(標準偏差)をそれぞれ示す。
図43は、分注プローブ先端部(ノズル、100)の形状を示す正面図であり、図中、101はテフロン(登録商標)等による撥水加工部である。この図43(1)〜43(7)では、紙面の右手側が先端(ノズル先端)である。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an analyzer according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing an embodiment of a quartz crystal substrate used in the analyzer shown in FIG.
FIGS. 3A and 3B are enlarged cross-sectional views showing an embodiment of the sensor unit, in which FIG. 3A shows a state in which the sample has been (re) discharged, and FIG. 3B shows a state in which the sample has been (re) sucked.
FIG. 4 is an enlarged plan view showing an embodiment of the sensor unit.
FIG. 5 is a sectional view showing another embodiment of the quartz substrate.
FIG. 6 is a plan view showing another embodiment of the sensor unit.
FIG. 7 is a side view showing another embodiment of the sensor unit.
FIG. 8 is a perspective view showing another embodiment of the sensor unit.
FIG. 9 is a chart showing specific steps of an analysis method using the apparatus of the present invention.
(A) shows a method of subtracting a crystal resonator in each step, and (b) is a chart diagram showing a method of measurement using all crystal resonators.
FIG. 10 is a chart showing specific steps of an analysis method using the apparatus of the present invention.
FIG. 11 is a chart showing specific steps of an analysis method using the apparatus of the present invention.
FIG. 12 is a chart showing specific steps of an analysis method using the apparatus of the present invention.
FIG. 13 is a chart showing specific steps of an analysis method by a direct reaction method using the apparatus of the present invention.
FIG. 14 is a chart showing specific steps of an analysis method based on a chemical amplification reaction of a sensor response by a sandwich reaction after a direct reaction method using the apparatus of the present invention.
FIG. 15 is a chart showing specific steps of an analysis method based on a competitive reaction method using the apparatus of the present invention.
FIG. 16 is a chart showing specific steps of an analysis method based on a chemical amplification reaction of a sensor response by a sandwich reaction after a competitive reaction method using the apparatus of the present invention.
FIG. 17 is a chart showing specific steps of an analysis method by an amplification reaction (ATRP method) of a sensor response by an antibody immobilized on a polymer with a clear molecular structure using the apparatus of the present invention.
FIG. 18 is a chart showing specific steps of an analysis method based on a DNA hybridization measurement method using the apparatus of the present invention.
FIG. 19 is a graph showing the results of dioxin analysis of the example.
FIG. 20 is a graph showing the results of fenitrothion analysis of the examples.
FIG. 21 is a graph showing the results of carbofuran analysis of the example.
FIG. 22 is a graph showing the results of simazine analysis in Examples.
FIG. 23 is a graph showing the results of nonylphenol analysis in Examples.
FIG. 24 is a graph showing the results of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid analysis of the examples.
FIG. 25 is a graph showing the results of the molinate analysis of the example.
FIG. 26 is a graph showing the results of atrazine analysis in Examples.
FIG. 27 is a graph showing the results of the metolachlor analysis of the example.
FIG. 28 is a graph showing the results of the alachlor analysis of the example.
FIG. 29 is a graph showing the results of diazinon analysis of the example.
FIG. 30 is a graph showing the results of anti-syphilis (TP) antibody analysis in Examples.
FIG. 31 is a graph showing the results of FDP analysis of the example.
FIG. 32 is a graph showing the results of CRP analysis of the example.
FIG. 33 is a graph showing the results of the AFP analysis of the example.
FIG. 34 is a graph showing the results of ASO analysis of the example.
FIG. 35 is a graph showing the results of RA analysis of the example.
FIG. 36 is a graph showing the results of ferritin analysis in Examples.
FIG. 37 is a graph showing the results of Legionella analysis of Examples.
FIG. 38 is a graph showing the results of the Escherichia coli analysis of the example.
FIG. 39 is a graph showing the results of 2,3,7,8-TCDD analysis of Examples.
FIG. 40 is a graph showing the results of the Escherichia coli analysis of the example.
FIG. 41 is a graph showing the results of the α-fetoprotein analysis of the example, and shows the results of measuring the α-fetoprotein concentration in human serum. FIG. 42 is a graph showing the results of atrazine analysis of the example, and shows an example of measurement by competitive reaction of atrazine concentration in environmental water. 41 (a) and 42 (a) are examples of measurement by a manual operation by an expert, and FIGS. 41 (b) and 42 (b) show examples of measurement with the automatic analyzer of the present invention. Each measurement point is an average value when six independent crystal units are used, and an error bar on the vertical axis indicates (standard deviation).
FIG. 43 is a front view showing the shape of the distal end portion (nozzle, 100) of the dispensing probe. In FIG. 43, reference numeral 101 denotes a water repellent processed portion such as Teflon (registered trademark). In FIGS. 43 (1) to 43 (7), the right hand side of the paper is the tip (nozzle tip).

本発明によれば、以下の手段が提供される:
(1)容器内の試料をプローブに吸引させ、センサー上での質量変化を、基本共振周波数もしくはオーバトーン(倍音)モードでの発振周波数変化、それぞれのモードでの共振周波数変化、インピーダンス変化、位相変化、電流変化、電圧変化、容量変化、リアクタンス変化、アドミッタンス変化、サセプタンス変化、または磁気モーメント変化などの電気的変化に変換し、定量化する圧電素子を備えたセンサー部に前記試料を前記プローブから吐出させ、吐出した試料を前記プローブに再吸引させることと再吸引した試料を前記センサー部に再吐出させることとを少なくとも一回行い、それにより、センサー上で生じる化学反応(例えば、共有結合、物理吸着、免疫反応、ハイブリダイゼーション、糖鎖認識反応など)の進行を促進するか、または該センサー部から未反応物質もしくは乖離反応試薬(例えば、尿素、グリシン塩酸塩溶液など任意の試薬を用いることができる。)により被測定物質(分析目的物質)の乖離反応の進行を促進することを含む、分析方法。
(2)前記容器内の前記試料の前記プローブへの吸引と、前記プローブから前記センサー部への前記試料の吐出と、前記吐出された試料の前記プローブへの再吸引及び前記再吸引された試料の再吐出とが、複数の前記容器、複数の前記プローブ及び複数の前記センサー部を備えた自動分析装置で実行される、前記(1)項に記載の分析方法。
(3)さらに、前記プローブの内部及び外部を洗浄液(例えば、超純水、純水、イオン交換水、蒸留水、重水、メタノール、エタノール、プロパノール、等の液体またはそれらの1つ以上の溶液を混合した液体であり、より好ましくは超純水、純水、イオン交換水、蒸留水であり、最も好ましくは超純水、純水である。)で洗浄することを含む、前記(1)項に記載の分析方法。
(4)さらに、洗浄用の液体又は気体を前記プローブ又は他のプローブから前記センサー部に吹き付けて前記センサー部を洗浄することを含む、前記(1)項に記載の分析方法。
(5)試料を収容する容器を配置する容器配置部と、配置された容器内の分析用の試料を吸引し吐出するプローブと、センサー上での質量変化を、基本共振周波数もしくはオーバトーン(倍音)モードでの発振周波数変化、それぞれのモードでの共振周波数変化、インピーダンス変化、位相変化、電流変化、電圧変化、容量変化、リアクタンス変化、アドミッタンス変化、サセプタンス変化、または磁気モーメント変化などの電気的変化に変換し、検出(定量化)する圧電素子を備えたセンサー部とを含み、
前記プローブは、前記容器内の試料を吸引する第1の位置と、吸引した試料を前記センサー部に吐出した後、吐出した試料の再吸引と再吸引した試料の再吐出とを行う第2の位置とに時間的及び/または空間的に選択的に移動可能とされている、分析装置。
(6)前記容器配置部は複数の容器を配置可能とされており、複数の前記プローブが前記第1及び第2の位置に選択的に移動可能に備えられており、複数の前記センサー部が備えられている、前記(5)項に記載の分析装置。
(7)さらに、洗浄液を収容した第2の容器を配置する第2の容器配置部を含み、前記複数の前記プローブは、さらに、当該プローブを前記洗浄液で洗浄する第3の位置に移動可能である、前記(6)項に記載の分析装置。
(8)さらに、洗浄用の液体又は気体を前記センサー部に吹き付けて前記センサー部を洗浄する洗浄器を含む、前記(7)項記載の分析装置。
(9)さらに、洗浄用又は乾燥用の気体を前記センサー部に吹き付ける複数の第2のプローブを含み、前記第2のプローブは、前記気体を前記センサー部に吹き付ける第3の位置と、該第3の位置から間隔をおいた第4の位置とに選択的に移動可能とされている、前記(5)又は(6)項に記載の分析装置。
(10)免疫反応やレセプターの分子認識機能、DNAやDNAアプタマーのハイブリダイゼーション、レクチンの糖鎖認識、ペプチドやコンビナトリアル合成したペプチドアレイ、等の生体由来、または、合成レセプターの分子認識反応の利用により、センサー上に固定化した分子に相互作用を示す特定化学物質やウイルス、細菌、等の新規な迅速・簡便・高感度測定法に関連する前記(1)〜(9)のいずれか1項に記載の分析装置。
(11)好ましい吸引・吐出回数は1から10,000回/分であり、より好ましくは1から1,000回/分であり、最も好ましくは1から1,000回/分である前記(1)〜(10)のいずれか1項に記載の分析装置。
(12)好ましい吸引・吐出の繰り返し時間は0.1から100分であり、より好ましくは1から30分であり、最も好ましくは1から10分である前記(1)〜(11)のいずれか1項に記載の分析装置。
(13)好ましい吸引・吐出量は0.01から100マイクロリッターであり、より好ましくは0.1から50マイクロリッターであり、最も好ましくは1から30マイクロリッターである前記(1)〜(12)のいずれか1項に記載の分析装置。
(14)例えば図37に示したように、好ましいプローブ先端部(ノズル)の形状は、円筒型(例えば、図37(1))、ベベルチップ型(例えば、図37(2))、球型(例えぱ図37(3))、円錐型(例えば、図37(4)〜37(5))、針型(例えば、図37(6))、フッ素樹脂を被覆した円筒型(例えば、図37(7))、断面が四角形等の多面体型などであるが、より好ましくは円筒型、ベベルチップ型または円錐型であり、最も好ましくは円筒型または円錐型である前記(1)〜(13)のいずれか1項に記載の分析装置。
(15)吸引・吐出時の好ましいノズルと圧電素子センサーとの位置関係(上下間の距離、例えば、図3中で30の先端部と50の上面との距離)は好ましくは0.01から10mmであり、より好ましくは0.1からから10mmであり、最も好ましくは、0.5から3mmの距離である前記(1)〜(14)のいずれか1項に記載の分析装置。
(16)好ましい圧電素子の形状は、水晶素板を化学処理もしくは機械加工によって両側もしくは片側のみが凹型または#4000仕上げ、鏡面仕上げ等の平面の形状に加工した溝に白金、金、銀、銅等の電極を蒸着によって作成した複数個の振動子の一体化したもの、及び水晶素板を化学処理もしくは機械加工によって両側もしくは片側のみが凹型または#4000仕上げ、鏡面仕上げ等の平面の形状に加工した溝に白金、金、銀、銅等の電極を蒸着によって作成された単体の素子である前記(1)〜(15)のいずれか1項に記載の分析装置。
(17)好ましい圧電素子は、水晶振動子、表面弾性波素子、Flexural plate wave(FPW)素子、acoustic plate wave(APM)素子、shear horizontal acoustic plate(SH−APM)素子、Flexural Love wave素子、セラミック振動子、またはSurface transverse wave(STW)表面剪断波素子であり、より好ましくは、水晶振動子、表面弾性波素子、セラミック振動子、またはSTW素子であり、最も好ましくは水晶振動子である前記(1)〜(16)のいずれか1項に記載の分析装置。
(18)圧電素子上への質量負荷の好ましい検出手法は、好ましくは基本共振周波数もしくはオーバトーン(倍音)モードでの発振周波数変化、それぞれのモードでの共振周波数変化、インピーダンス変化、位相変化、電流変化、電圧変化、容量変化、リアクタンス変化、アドミッタンス変化、サセプタンス変化、または磁気モーメント変化などの電気的変化として検出し定量化することであり、より好ましくは、基本共振周波数もしくはオーバトーン(倍音)モードでの発振周波数変化、それぞれのモードでの共振周波数変化、インピーダンス変化、位相変化、電流変化、または電圧変化であり、最も好ましくは基本共振周波数での発振周波数変化、共振周波数変化、インピーダンス変化、位相変化、電流変化、または電圧変化である前記(1)〜(17)のいずれか1項に記載の分析装置。
(19)圧電素子の特性を検出するセンサー本体は、好ましくは、例えば図1の20または図6、図7と図8の20のような1つ以上の複数の圧電素子を有してなる発振周波数測定装置、もしくは共振周波数変化、インピーダンス変化、位相変化、電流変化、電圧変化、容量変化、リアクタンス変化、アドミッタンス変化、サセプタンス変化、または磁気モーメント変化などの電気的変化としての検出装置であり、より好ましくは、基本共振周波数もしくはオーバトーン(倍音)モードでの発振周波数変化、それぞれのモードでの共振周波数変化、インピーダンス変化、位相変化、電流変化、または電圧変化の検出装置であり、最も好ましくは基本共振周波数での発振周波数変化、共振周波数変化、インピーダンス変化、位相変化、電流変化、または電圧変化の検出装置である前記(1)〜(17)のいずれか1項に記載の分析装置。
(20)圧電素子の乾燥を、好ましくは、乾燥した清浄な空気、乾燥空気、高純度不活性ガス(例えば、ヘリウム、アルゴン、キセノン、ネオン、クリプトンなど)、高純度窒素ガス、窒素ガス、水素ガス、ハロゲンガス、酸素ガスから選ばれるガスを用いて行なうか、または真空吸引を用いて行ない、より好ましくは、乾燥した清浄な空気、乾燥空気、窒素ガス、高純度不活性ガス(例えば、ヘリウム、またはアルゴン)、高純度窒素ガスから選ばれるガスを用いて行なうか、または真空吸引を用いて行ない、最も好ましくは乾燥した清浄な空気、高純度窒素ガス、高純度不活性ガス(例えば、アルゴン)から選ばれるガスを用いて行なうか、または真空吸引を用いて行なう前記(1)〜(19)のいずれか1項に記載の分析装置。
(21)圧電素子の発振または共振周波数は、好ましくは0.01MHzから100,000MHzであり、より好ましくは1MHzから1,000MHzであり、最も好ましくは1MHzから160MHzである前記(1)〜(20)のいずれか1項に記載の分析装置。
(22)圧電素子上に固定化する分子認識素子としては、好ましくは、検出対象分子と特異的に反応・捕捉することが可能なモノクローナルやポリクローナル抗体、プローブDNA、ペプチドDNA、ペプチド、レクチン、糖鎖、タンパク、検出抗体に対する抗原分子、合成や天然レセプター分子であり、より好ましくは、検出対象分子と特異的に反応・捕捉することが可能なモノクローナルやポリクローナル抗体、プローブDNA、検出抗体に対する抗原分子であり、最も好ましくは、検出対象分子と特異的に反応・捕捉することが可能なモノクローナルやポリクローナル抗体、検出抗体に対する抗原分子である前記(1)〜(21)のいずれか1項に記載の分析装置。
(23)同時検出に使用する圧電素子とその検出回路の数としては、好ましくは1〜1,000,000個であり、より好ましくは1〜1,000個であり、最も好ましくは1〜100個である前記(1)〜(22)のいずれか1項に記載の分析装置。
(24)同時検出に使用する吸引・吐出用のプローブの数としては、好ましくは1〜1,000,000本であり、より好ましくは1〜1,000本であり、最も好ましくは1〜100本である前記(1)〜(23)のいずれか1項に記載の分析装置。
(25)圧電素子の検出に使用する数としては、好ましくは1〜1,000,000個であり、より好ましくは1〜1,000個であり、最も好ましくは1〜100個である前記(1)〜(24)のいずれか1項に記載の分析装置。
(26)疾病マーカー物質である、C反応性タンパク(CRP)、抗ストレプトジンO(ASO)、抗梅毒抗体(TP)、フィブリン分解産物(FDP)、α−フェトプロテイン(AFP)、リウマチ因子(RA)、フェリチンを検出する前記(1)〜(25)のいずれか1項に記載の分析装置。
(27)環境汚染物質である、ダイオキシン類、PCB類、フェニトロチオン、カルボフラン、シマジン、ノニルフェノール、2,4−ジクロロフェノキシ酢酸、モリネート、アトラジン、メトラクロール、アラクロール、ダイアジノンを検出する前記(1)〜(25)のいずれか1項に記載の分析装置。
(28)食品検査において検出される微生物である、レジオネラ属菌または大腸菌の群数を検出する前記(1)〜(25)のいずれか1項に記載の分析装置。
(29)共有結合などの化学結合もしくは物理吸着によって圧電素子(例えば、水晶振動子など)上に導入される高分子や金属微粒子が固定化されていない非標識抗体(第一抗体)と、第二抗体または第二抗体に固定化した高分子や金属微粒子(例えば、ナノ粒子、ミクロン粒子など)とを用いたサンドイッチ反応による、センサー応答の増幅(すなわち、電気信号の化学反応による増幅)反応を検出する前記(1)〜(25)のいずれか1項に記載の分析装置。
(30)共有結合などの化学結合もしくは物理吸着によって圧電素子(例えば、水晶振動子など)上に導入される高分子や金属微粒子が固定化されていない非標識プローブDNA(第一プローブDNA)と、第二プローブDNAまたは第二プローブDNAに固定化した高分子や金属微粒子(例えば、ナノ粒子、ミクロン粒子など)とを用いたサンドイッチ反応による、センサー応答の増幅(電気信号の化学的な増幅)反応を検出する前記(1)〜(25)のいずれか1項に記載の分析装置。
(31)圧電素子上に学術文献(本発明者ら、Biosensors & Bioelectronicsに印刷中)の原子移動ラジカル重合法により合成した分子構造の明確なポリアクリル酸高分子鎖上に活性エステル化反応経由で共有結合法により固定化した抗体を用いた(例えば、抗体の三次元固定化反応による抗体固定化密度の10倍の増幅、後述のATRP法を参照のこと)、センサー応答の増幅(電気信号の化学的な増幅)反応を検出する前記(1)〜(25)のいずれか1項に記載の分析装置。
(32)圧電素子での検出(例えば、免疫反応の検出)に用いる温度範囲としては、好ましくは摂氏−20度〜100度であり、より好ましくは摂氏0度〜50度であり、最も好ましくは摂氏5度〜40度ある前記(1)〜(25)のいずれか1項に記載の分析装置。
(33)圧電素子での検出(例えば、免疫反応の検出)に用いる測定時間としては、好ましくは1分〜1,000分であり、より好ましくは5分〜100分であり、最も好ましくは10分〜30分である前記(1)〜(25)のいずれか1項に記載の分析装置。
(34)圧電素子での検出(例えば、免疫反応の検出)に用いる分注ピペット(例えば、図3中の30)と圧電素子(例えば、図3中の50)との距離としては、好ましくは0.01mm〜100mmであり、より好ましくは0.1mm〜10mmであり、最も好ましくは0.5mm〜2mmである前記(1)〜(25)のいずれか1項に記載の分析装置。
(35)圧電素子での検出(例えば、免疫反応の検出)に用いる分注ピペットと圧電素子表面からの角度としては、好ましくは、10度〜270度の範囲であり、より好ましくは10度〜180度の範囲であり、最も好ましくは90度〜30度の範囲である前記(1)〜(25)のいずれか1項に記載の分析装置。ここで言う角度とは、圧電素子表面を水平面(0度)とした時の分注ピペットが該水平面となす角の角度をいう。
(36)分析センサーとしては、水晶振動子、表面弾性波素子(SAW)、Flexural plate wave(FPW)素子、acoustic plate wave(APM)素子、shear horizontal acoustic plate(SH−APM)素子、Flexural Love wave素子、セラミック振動子、Surface transverse wave(STW)表面剪断波素子等の圧電効果を利用してセンサー上での分子認識反応を、電流変化や電圧変化、容量変化、リアクタンス変化、インピーダンス、アドミッタンス、サセプタンス、磁気モーメント変化などの電気的変化として検出する前記(1)〜(35)のいずれか1項に記載の分析装置。
(37)センサー上に固定化した生体由来分子や人工レセプターでの分子認識反応を光学的な微少変化として測定する、表面プラズモン共鳴法、光導波路分光法、スラブ光導波路分光法等の光学的変化量として検出する前記(1)〜(35)のいずれか1項に記載の分析装置。
(38)前記センサー部が、筐体上に96ウエルの水晶振動子を一枚の水晶板上に作成したもの、または、筐体の側面に個別の水晶振動子を水平に設置したものであることを特徴とする前記(1)〜(35)のいずれか1項に記載の分析装置。
(39)分注ピペットでの分注でセンサー素子上に得られる液滴の大きさとしては、好ましくは、直径0.01μm〜30mmであり、より好ましくは直径1μm〜10mmであり、最も好ましくは直径10μm〜5mmである前記(1)〜(35)のいずれか1項に記載の分析装置。
(40)分析装置の周囲圧力範囲としては、好ましくは、0.001Paから1,000,000Paであり、より好ましくは1Paから10,000Paであり、最も好ましくは10Paから1,000Paである前記(1)〜(35)のいずれか1項に記載の分析装置。
(41)洗浄工程に用いる洗浄液としては、好ましくは、超純水、純水、イオン交換水、蒸留水、重水、メタノール、エタノール、プロパノール、等の液体またはそれらの1つ以上の溶液を混合した液体であり、より好ましくは超純水、純水、イオン交換水、蒸留水であり、最も好ましくは超純水、純水である前記(1)〜(35)のいずれか1項に記載の分析装置。
(42)圧電素子上に固定化した抗体の活性を長期間保持するためには好ましくは、2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(MPC)ポリマー、StabilGuard(登録商標)、BlockAce(登録商標)、グリセリン、ウシ血清アルブミンを、より好ましくはMPCポリマー、StabilGuard(登録商標)、グリセリンを、最も好ましくはMPCポリマーを用いる前記(1)〜(35)のいずれか1項に記載の分析装置。
(43)洗浄反応に用いる条件としては、好ましくは、新鮮な超純水または純水の1〜100μLで一回の繰り返し分注・吸引を行い、これを個別の溶液で1000回繰り返すものであり、より好ましくは新鮮な超純水または純水の5〜70μLで一回の繰り返し分注・吸引を行い、これを個別の溶液で100回繰り返すものであり、最も好ましく新鮮な超純水または純水の約50μL程度で一回の繰り返し分注・吸引を行い、これを個別の溶液で5回繰り返すものである前記(1)〜(35)のいずれか1項に記載の分析装置。
(44)乾燥反応に用いる気体としては、好ましくは、純窒素、乾燥空気、アルゴン、ヘリウム、キセノン、ネオン、酸素、窒素、水素、クロロフルオロカーボン、ヒドロフルオロカーボン、ペルフルオロカーボン、含フッ素エーテル、ブロアー剤、より好ましくは比較的価格の安価な純窒素、乾燥空気、アルゴン、窒素であり、最も好ましくは乾燥空気、窒素のいずれか少なくとも一つを用いるかまたは、これらの1つ以上の各気体を混合して用いるものである前記(1)〜(35)のいずれか1項に記載の分析装置。
(45)乾燥用の気体として乾燥空気、窒素を用いた乾燥反応に用いる条件としては、好ましくは、気体流速が0.1〜10L/分、乾燥時間は0.1分から100分であり、より好ましくは気体流速が1〜5L/分、乾燥時間は1分から30分であり、最も好ましくは気体流速が2.5L/分、乾燥時間は5分である前記(1)〜(35)のいずれか1項に記載の分析装置。
(46)分析装置に適した設置環境は、好ましくは、外来の電気・機械的な振動もしくは騒音が無い環境であり、より好ましくは外来の電気・機械的な振動が無く、かつ湿度及び温度が一定に保たれた環境であり、最も好ましくは外来の電気・機械・物理的な振動が無く、かつ湿度及び温度が一定に保たれ、雰囲気中に漂うゴミや微粒子がない環境である前記(1)〜(35)のいずれか1項に記載の分析装置。
(47)分注用プローブに適した材料は、好ましくは、ガラス、ステンレスなどの金属、人工プラスチック、天然樹脂、フッ素樹脂などの樹脂、アルミナ、窒化珪素などのセラミックス、粘土、セメント、天然石・人工石、水晶、石英、木材であり、より好ましくはガラス、ステンレスであり、最も好ましくはガラスである前記(1)〜(35)のいずれか1項に記載の分析装置。
(48)分析装置本体の材質は、好ましくは、アルミニウム、ステンレス、合金(例えば、アルミニウム合金など)などの金属、人工プラスチック、天然樹脂などの樹脂、アルミナなどのセラミックス、セメント、木材であり、より好ましくはアルミニウム、ステンレス、合金などの金属、人工プラスチック、天然樹脂などの樹脂あり、最も好ましくはアルミニウム、ステンレス、合金などの金属である前記(1)〜(35)のいずれか1項に記載の分析装置。
According to the present invention, the following means are provided:
(1) The sample in the container is sucked into the probe, and the mass change on the sensor is changed to the fundamental resonance frequency or the oscillation frequency change in the overtone mode, the resonance frequency change in each mode, the impedance change, and the phase. Change, current change, voltage change, capacitance change, reactance change, admittance change, susceptance change, or magnetic moment change, etc. Discharging and re-sucking the discharged sample to the probe and re-discharge the re-suctioned sample to the sensor unit, thereby causing a chemical reaction (for example, covalent bond, Physiological adsorption, immune reaction, hybridization, sugar chain recognition reaction, etc.) Alternatively, the progress of the detachment reaction of the substance to be measured (analytical substance) can be promoted from the sensor part by using an unreacted substance or a detachment reaction reagent (for example, any reagent such as urea or glycine hydrochloride solution). Including analytical methods.
(2) The suction of the sample in the container to the probe, the discharge of the sample from the probe to the sensor unit, the re-suction of the discharged sample to the probe, and the re-sucked sample The analysis method according to (1), wherein the re-discharge is performed by an automatic analyzer including the plurality of containers, the plurality of probes, and the plurality of sensor units.
(3) Further, a cleaning liquid (for example, a liquid such as ultrapure water, pure water, ion exchange water, distilled water, heavy water, methanol, ethanol, propanol, etc., or one or more solutions thereof is disposed inside and outside the probe. (1), including washing with ultrapure water, pure water, ion-exchanged water, and distilled water, and most preferably ultrapure water and pure water. The analysis method described in 1.
(4) The analysis method according to (1), further comprising spraying a cleaning liquid or gas from the probe or another probe to the sensor unit to clean the sensor unit.
(5) A container placement section for placing a container for containing a sample, a probe for sucking and discharging a sample for analysis in the placed container, and a mass change on the sensor, a fundamental resonance frequency or an overtone (overtone) ) Mode oscillation frequency change, resonance frequency change in each mode, impedance change, phase change, current change, voltage change, capacitance change, reactance change, admittance change, susceptance change, or magnetic moment change, etc. And a sensor unit having a piezoelectric element that detects (quantifies)
The probe has a first position for sucking the sample in the container, and a second position for performing re-suction of the discharged sample and re-discharge of the re-sucked sample after discharging the sucked sample to the sensor unit. An analyzer that is selectively movable in time and / or space to a position.
(6) The container placement section is capable of placing a plurality of containers, the plurality of probes are provided to be selectively movable to the first and second positions, and the plurality of sensor sections are provided. The analyzer according to (5), which is provided.
(7) Furthermore, a second container placement section for placing a second container containing a cleaning liquid is included, and the plurality of probes can be further moved to a third position for cleaning the probes with the cleaning liquid. The analyzer according to item (6).
(8) The analyzer according to (7), further including a cleaning device that sprays cleaning liquid or gas onto the sensor unit to clean the sensor unit.
(9) Furthermore, it includes a plurality of second probes that blow cleaning or drying gas onto the sensor unit, and the second probe has a third position that blows the gas onto the sensor unit; The analyzer according to (5) or (6), wherein the analyzer is selectively movable from a position 3 to a fourth position spaced from the position 3.
(10) By using the molecular recognition reaction of the immune reaction or receptor molecular recognition, hybridization of DNA or DNA aptamer, sugar chain recognition of lectin, peptide array of peptide or combinatorial synthesis, or synthetic receptor molecular recognition reaction Any one of the above (1) to (9) related to a novel rapid, simple, and highly sensitive measurement method for specific chemical substances, viruses, bacteria, etc. that interact with molecules immobilized on the sensor The analyzer described.
(11) The number of suction / discharge is preferably 1 to 10,000 times / minute, more preferably 1 to 1,000 times / minute, and most preferably 1 to 1,000 times / minute. The analyzer according to any one of (10) to (10).
(12) Any one of the above (1) to (11), wherein the preferable suction / discharge repetition time is 0.1 to 100 minutes, more preferably 1 to 30 minutes, and most preferably 1 to 10 minutes. 2. The analyzer according to item 1.
(13) A preferable suction / discharge amount is 0.01 to 100 microliters, more preferably 0.1 to 50 microliters, and most preferably 1 to 30 microliters (1) to (12). The analyzer according to any one of the above.
(14) As shown in FIG. 37, for example, the preferable probe tip (nozzle) has a cylindrical shape (for example, FIG. 37 (1)), a bevel tip type (for example, FIG. 37 (2)), and a spherical shape. (E.g., Fig. 37 (3)), conical type (e.g., Figs. 37 (4) to 37 (5)), needle type (e.g., Fig. 37 (6)), cylindrical type coated with fluororesin (e.g., figure 37 (7)), a polyhedral type such as a quadrilateral cross section, etc., more preferably a cylindrical type, a bevel tip type or a conical type, and most preferably a cylindrical type or a conical type. The analyzer according to any one of the above.
(15) The positional relationship between the preferred nozzle and the piezoelectric element sensor during suction / discharge (the distance between the top and bottom, for example, the distance between the tip of 30 and the top surface of 50 in FIG. 3) is preferably 0.01 to 10 mm The analysis apparatus according to any one of (1) to (14), which is more preferably 0.1 to 10 mm, and most preferably a distance of 0.5 to 3 mm.
(16) The preferred shape of the piezoelectric element is platinum, gold, silver, copper in a groove formed by processing a quartz base plate into a concave shape on both sides or one side by chemical treatment or machining, or a flat shape such as # 4000 finish, mirror finish, etc. Integrate multiple oscillators created by vapor deposition of electrodes, etc., and crystal base plate by chemical treatment or machining to form concave shape on both sides or only one side or flat shape such as # 4000 finish, mirror finish etc. The analyzer according to any one of (1) to (15), wherein the device is a single element formed by vapor deposition of electrodes such as platinum, gold, silver, and copper in the groove.
(17) Preferred piezoelectric elements include a quartz resonator, a surface acoustic wave element, a flexural plate wave (FPW) element, an acoustic plate wave (APM) element, a shear horizonal acoustic plate (SH-APM) element, a flexural low element, A resonator or a surface transverse wave (STW) surface shear wave device, more preferably a crystal resonator, a surface acoustic wave device, a ceramic resonator, or an STW device, and most preferably a crystal resonator ( The analyzer according to any one of 1) to (16).
(18) A preferable method for detecting the mass load on the piezoelectric element is preferably a fundamental resonance frequency or an oscillation frequency change in an overtone mode, a resonance frequency change in each mode, an impedance change, a phase change, and a current. Change, voltage change, capacitance change, reactance change, admittance change, susceptance change, or electrical change such as magnetic moment change, and more preferably basic resonance frequency or overtone mode. Oscillation frequency change, resonance frequency change in each mode, impedance change, phase change, current change, or voltage change, most preferably oscillation frequency change, resonance frequency change, impedance change, phase change at the basic resonance frequency Said change, current change, or voltage change 1) Analysis device according to any one of - (17).
(19) The sensor body for detecting the characteristics of the piezoelectric element preferably has an oscillation comprising one or more piezoelectric elements such as 20 in FIG. 1 or 20 in FIG. 6, FIG. 7, and FIG. It is a frequency measurement device or a detection device as an electrical change such as resonance frequency change, impedance change, phase change, current change, voltage change, capacitance change, reactance change, admittance change, susceptance change, or magnetic moment change, and more Preferably, it is a detecting device for oscillation frequency change in fundamental resonance frequency or overtone (overtone) mode, resonance frequency change in each mode, impedance change, phase change, current change, or voltage change, and most preferably basic Oscillation frequency change at resonance frequency, resonance frequency change, impedance change, phase change, current change Or wherein the detection device of the voltage change (1) Analysis apparatus according to any one of - (17).
(20) Drying of the piezoelectric element is preferably performed by dry clean air, dry air, high purity inert gas (for example, helium, argon, xenon, neon, krypton, etc.), high purity nitrogen gas, nitrogen gas, hydrogen It is carried out using a gas selected from gas, halogen gas, oxygen gas or using vacuum suction, more preferably dry clean air, dry air, nitrogen gas, high purity inert gas (for example, helium Or argon), using a gas selected from high purity nitrogen gas, or using vacuum suction, most preferably dry clean air, high purity nitrogen gas, high purity inert gas (eg, argon) The analyzer according to any one of (1) to (19), wherein the analyzer is performed using a gas selected from
(21) The oscillation or resonance frequency of the piezoelectric element is preferably 0.01 MHz to 100,000 MHz, more preferably 1 MHz to 1,000 MHz, and most preferably 1 MHz to 160 MHz. The analyzer according to any one of the above.
(22) The molecular recognition element immobilized on the piezoelectric element is preferably a monoclonal or polyclonal antibody, probe DNA, peptide DNA, peptide, lectin, sugar that can specifically react with and capture the molecule to be detected. Chain, protein, antigen molecule for detection antibody, synthetic or natural receptor molecule, more preferably monoclonal molecule or polyclonal antibody, probe DNA, antigen molecule for detection antibody that can specifically react with and capture the detection target molecule Most preferably, it is a monoclonal or polyclonal antibody capable of specifically reacting and capturing with a molecule to be detected, and an antigen molecule for the detection antibody according to any one of the above (1) to (21) Analysis equipment.
(23) The number of piezoelectric elements and their detection circuits used for simultaneous detection is preferably 1 to 1,000,000, more preferably 1 to 1,000, and most preferably 1 to 100. The analysis device according to any one of (1) to (22), wherein the analysis device is a single piece.
(24) The number of probes for suction and discharge used for simultaneous detection is preferably 1 to 1,000,000, more preferably 1 to 1,000, and most preferably 1 to 100. The analyzer according to any one of (1) to (23), which is a book.
(25) The number used for detecting the piezoelectric element is preferably 1 to 1,000,000, more preferably 1 to 1,000, and most preferably 1 to 100 ( The analyzer according to any one of 1) to (24).
(26) C-reactive protein (CRP), anti-streptidine O (ASO), anti-syphilis antibody (TP), fibrin degradation product (FDP), α-fetoprotein (AFP), rheumatoid factor (RA), which are disease marker substances ), The analyzer according to any one of (1) to (25), wherein ferritin is detected.
(27) The above-mentioned (1) to detect dioxins, PCBs, fenitrothion, carbofuran, simazine, nonylphenol, 2,4-dichlorophenoxyacetic acid, molinate, atrazine, metolachlor, alachlor, diazinon which are environmental pollutants. (25) The analyzer according to any one of (25).
(28) The analyzer according to any one of (1) to (25), which detects the number of Legionella spp. Or E. coli, which are microorganisms detected in food inspection.
(29) a non-labeled antibody (first antibody) in which a polymer or metal fine particles introduced onto a piezoelectric element (for example, a quartz crystal resonator) by a chemical bond such as a covalent bond or physical adsorption is not immobilized; Amplification of sensor response (ie, amplification by chemical reaction of electrical signals) by sandwich reaction using polymer or metal fine particles (for example, nanoparticles, micron particles, etc.) immobilized on two or second antibodies The analyzer according to any one of (1) to (25) to be detected.
(30) An unlabeled probe DNA (first probe DNA) on which a polymer or metal fine particle introduced onto a piezoelectric element (for example, a quartz crystal resonator) by chemical bonding such as covalent bonding or physical adsorption is not immobilized; Amplification of sensor response (chemical amplification of electrical signal) by sandwich reaction using second probe DNA or polymer immobilized on second probe DNA or metal fine particles (for example, nanoparticles, micron particles, etc.) The analyzer according to any one of (1) to (25), wherein the reaction is detected.
(31) Via an active esterification reaction on a polyacrylic acid polymer chain with a well-defined molecular structure synthesized by an atom transfer radical polymerization method in an academic literature (printed by the present inventors, Biosensors & Bioelectronics) on a piezoelectric element. An antibody immobilized by a covalent bond method was used (for example, 10 times the antibody immobilization density by the three-dimensional immobilization reaction of the antibody, see the ATRP method described later), and the amplification of the sensor response (electric signal (Analytical amplification) The analyzer according to any one of (1) to (25), which detects a reaction.
(32) The temperature range used for detection with a piezoelectric element (for example, detection of immune reaction) is preferably −20 degrees to 100 degrees Celsius, more preferably 0 degrees to 50 degrees Celsius, and most preferably The analyzer according to any one of (1) to (25), which is 5 degrees to 40 degrees Celsius.
(33) The measurement time used for detection with a piezoelectric element (for example, detection of immune reaction) is preferably 1 minute to 1,000 minutes, more preferably 5 minutes to 100 minutes, and most preferably 10 minutes. The analysis device according to any one of (1) to (25), wherein the analysis device has a minute to 30 minute period.
(34) As a distance between a dispensing pipette (for example, 30 in FIG. 3) used for detection with a piezoelectric element (for example, detection of immune reaction) and a piezoelectric element (for example, 50 in FIG. 3), The analyzer according to any one of (1) to (25), which is 0.01 mm to 100 mm, more preferably 0.1 mm to 10 mm, and most preferably 0.5 mm to 2 mm.
(35) The angle between the dispensing pipette used for detection with the piezoelectric element (for example, detection of immune reaction) and the surface of the piezoelectric element is preferably in the range of 10 degrees to 270 degrees, more preferably 10 degrees to The analysis apparatus according to any one of (1) to (25), which is in a range of 180 degrees, and most preferably in a range of 90 degrees to 30 degrees. The angle here refers to an angle formed by a dispensing pipette with the horizontal plane when the surface of the piezoelectric element is a horizontal plane (0 degree).
(36) As an analysis sensor, a quartz oscillator, a surface acoustic wave element (SAW), a flexural plate wave (FPW) element, an acoustic plate wave (APM) element, a shear horizonal acoustic plate (SH-APM) element, a flexure element Using the piezoelectric effect of elements, ceramic vibrators, surface transverse wave (STW) surface shear wave elements, etc., the molecular recognition reaction on the sensor can be performed by changing current, voltage, capacitance, reactance, impedance, admittance, and susceptance. The analyzer according to any one of (1) to (35), wherein the analyzer is detected as an electrical change such as a magnetic moment change.
(37) Optical changes such as surface plasmon resonance method, optical waveguide spectroscopy, slab optical waveguide spectroscopy, etc., which measure molecular recognition reactions on biologically derived molecules or artificial receptors immobilized on sensors as optical minute changes. The analyzer according to any one of (1) to (35), which is detected as a quantity.
(38) In the sensor unit, a 96-well crystal resonator is formed on a single crystal plate on the housing, or individual crystal resonators are horizontally installed on the side surface of the housing. The analyzer according to any one of (1) to (35), wherein:
(39) The size of the droplet obtained on the sensor element by dispensing with a dispensing pipette is preferably 0.01 μm to 30 mm in diameter, more preferably 1 μm to 10 mm in diameter, and most preferably The analyzer according to any one of (1) to (35), which has a diameter of 10 μm to 5 mm.
(40) The ambient pressure range of the analyzer is preferably 0.001 Pa to 1,000,000 Pa, more preferably 1 Pa to 10,000 Pa, and most preferably 10 Pa to 1,000 Pa. The analyzer according to any one of 1) to (35).
(41) The cleaning liquid used in the cleaning step is preferably a mixture of ultrapure water, pure water, ion-exchanged water, distilled water, heavy water, methanol, ethanol, propanol, etc., or one or more solutions thereof. It is liquid, More preferably, it is ultrapure water, pure water, ion-exchange water, distilled water, Most preferably, it is ultrapure water, pure water, or any one of said (1)-(35) Analysis equipment.
(42) In order to retain the activity of the antibody immobilized on the piezoelectric element for a long period of time, preferably, 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (MPC) polymer, StabilGuard (registered trademark), BlockAce (registered trademark), glycerin, bovine The analysis apparatus according to any one of (1) to (35), wherein serum albumin is more preferably MPC polymer, StabilGuard (registered trademark), glycerin, and most preferably MPC polymer.
(43) As conditions used for the washing reaction, preferably, 1 to 100 μL of fresh ultrapure water or pure water is repeatedly dispensed and sucked once, and this is repeated 1000 times with individual solutions. More preferably, 5 to 70 μL of fresh ultrapure water or pure water is repeatedly dispensed and sucked once, and this is repeated 100 times with an individual solution, and most preferably fresh ultrapure water or pure water The analytical apparatus according to any one of (1) to (35), wherein dispensing and aspiration are repeated once with about 50 μL of water, and this is repeated five times with an individual solution.
(44) The gas used for the drying reaction is preferably pure nitrogen, dry air, argon, helium, xenon, neon, oxygen, nitrogen, hydrogen, chlorofluorocarbon, hydrofluorocarbon, perfluorocarbon, fluorine-containing ether, blower agent, More preferably, pure nitrogen, dry air, argon, and nitrogen, which are relatively inexpensive, are used. Most preferably, at least one of dry air and nitrogen is used, or one or more of these gases are mixed. The analyzer according to any one of (1) to (35), wherein the analyzer is used.
(45) As conditions used for the drying reaction using dry air and nitrogen as the drying gas, the gas flow rate is preferably 0.1 to 10 L / min, the drying time is 0.1 to 100 minutes, and more Preferably, the gas flow rate is 1 to 5 L / min and the drying time is 1 to 30 minutes, and most preferably the gas flow rate is 2.5 L / min and the drying time is 5 minutes. 2. The analyzer according to claim 1.
(46) The installation environment suitable for the analyzer is preferably an environment free from external electrical / mechanical vibrations or noise, more preferably free from external electrical / mechanical vibrations, and having humidity and temperature. It is an environment kept constant, most preferably an environment where there is no external electrical, mechanical and physical vibration, humidity and temperature are kept constant, and there is no dust or fine particles drifting in the atmosphere (1 The analyzer according to any one of (35) to (35).
(47) Materials suitable for dispensing probes are preferably metals such as glass and stainless steel, artificial plastics, natural resins, resins such as fluororesins, ceramics such as alumina and silicon nitride, clay, cement, natural stone / artificial materials The analyzer according to any one of (1) to (35), which is made of stone, quartz, quartz, or wood, more preferably glass or stainless steel, and most preferably glass.
(48) The material of the analyzer main body is preferably a metal such as aluminum, stainless steel or an alloy (for example, an aluminum alloy), a resin such as an artificial plastic or a natural resin, a ceramic such as alumina, cement, or wood. Preferably, there are metals such as aluminum, stainless steel and alloys, and resins such as artificial plastics and natural resins, most preferably metals such as aluminum, stainless steel and alloys, as described in any one of (1) to (35) above. Analysis equipment.

以下に本発明をさらに説明する。
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、吐出された試料内における環境汚染物質などの濃度分布を迅速かつ高精度に均一にし、かつ分子認識反応速度を吸引と吐出により促進することにより簡易かつ迅速に微量物質を分析できることを見出した。本発明はこのような知見に基づきなされるに至ったものである。
本発明に係る検査方法は、容器内の試料をプローブに吸引させ、圧電素子(水晶振動子等)を備えたセンサー部に前記試料を前記プローブから吐出させ、吐出した試料を前記プローブに再吸引させることと再吸引した試料を前記センサー部に再吐出させることとを少なくとも一回行う。
本発明に係る分析装置は、試料を収容する容器を配置する容器配置部と、配置された容器内の試料を吸引し吐出するプローブと、圧電素子(水晶振動子等)を備えたセンサー部とを含む。前記プローブは、前記容器内の試料を吸引する第1の位置と、吸引した試料を前記センサー部に吐出した後、吐出した試料の再吸引と再吸引した試料の再吐出とを行う第2の位置とに時間的及び/または空間的に選択的に移動可能とされている。
本発明では、免疫反応やレセプター、DNAのハイブリダイゼーション、レクチンの糖鎖認識等の分子認識反応の利用により、化学物質やウイルス、細菌、等の新規の迅速・簡便・高感度測定法に関連するものである。使用する分析センサチップとしては、水晶振動子、表面弾性波素子、セラミック振動子、表面剪断波素子等の圧電効果を利用してセンサー上での分子認識反応を測定するものや、表面プラズモン共鳴法等の使用が可能であり、本発明では特に、水晶振動子について記載する。
次に本発明の好ましい一実施態様について、添付の図面に基づいて詳細に説明をする。なお、各図の説明において同一の要素には同一の符号を付す。
図1は本発明に係る分析装置の一実施例を示す斜視図であり、図2は図1に示す分析装置で用いる水晶基板の一実施例を示す平面図であり、図3はセンサー部の一実施例を示す拡大断面図(図2中の3−3線断面図で1つのセンサー部(42)を拡大して示した図)であり、図4はセンサー部の一実施例を示す拡大平面図であり、図5は水晶基板の他の実施例を示す断面図である。
図1〜図5を参照するに、分析装置10は、同じ試料、同種の試料又は異なる試料を同時に繰り返し又は次々に検査することができる自動分析装置に構成されている。
分析装置10は、フレーム状の支持体12と、支持体12にX、Y及びZの三方向へ移動可能に支持された2つのプローブ組立体14、16と、支持体12に配置されたバイアルラック18と、支持体12に配置されたセンサーユニット20と、支持体12に配置された洗浄部22とを含む。
支持体12は、バイアルラック18、センサーユニット20及び洗浄部22の設置部を本体ベース24に形成しており、またプローブ組立体14、16を支持している支持フレーム26をこれが本体ベース24から上方に間隔をおいた状態に支持部材(連結フレーム)28により本体ベース24に取り付けている。
プローブ組立体14及び16は、それぞれ、複数のプローブ30及び32をプローブベース34及び36にY方向に間隔をおいて取り付けており、また組立体毎の移動機構(図示せず)により支持部材28に対し三次元的に移動される。そのような移動機構として、プローブ組立体14及び16で共通のガイドレールを備える固定子に、プローブ組立体14及び16毎の可動子を個々に移動可能に取り付けた機構、例えばリニアモータを用いることができる。
プローブ30及び32は、同数備えられており、またY方向におけるピッチを同じとされている。プローブ30及び32は、それぞれ、各プローブ30に液体を吸引及び吐出させる吸引吐出装置(図示せず)及び各プローブ32から乾燥用気体を吐出させる吐出装置(図示せず)に接続されている。
バイアルラック18は、液体試料を収容した容器としての複数のバイアル38及び洗浄液を収容した複数の容器40をX及びY方向(マトリックス状)に配置可能の収容部とされている。各バイアル38及び各容器40は、開放部を上方とした状態でバイアルラック18に配置される。各バイアル38内の液体試料は、ダイオキシン類のような環境汚染物質などを含んでいる。
図示の例では、バイアルラック18は、8×15のバイアル38及び容器40を配置可能とされている。このため、プローブ組立体14及び16は、それぞれ、8つのプローブ30及び32を備えている。しかし、バイアルラック18に設置可能のバイアル数及び容器数並びにプローブ組立体14及び16に備えるべきプローブの数は、適宜な数とすることができる。
センサーユニット20は、後述する圧電素子を備えた複数のセンサー部42をマトリックス状に有していると共に、圧電素子に電気的に接続された検出回路(図示せず)を内部に備えている。
洗浄部22は、プローブ30用の洗浄液を収容した複数の容器44をプローブ30と同じピッチでY方向に間隔をおいて配置することができるように構成されている。
図3に示すように、各センサー部42は、上方に開放する凹所46を全てのセンサー部42で共通の水晶基板48に形成し、電極50及び52をそれぞれ凹所46の底面と下面とに配置している。図4に示すように、電極50及び52は、それぞれ、センサー部42の側方に引き出されてリード54及び56に接続されている。リード54及び56は、検出回路に接続されている。
センサー部42に使用する分析センサチップとしては、好ましくは水晶振動子、表面弾性波素子(SAW)、Flexural plate wave(FPW)素子、acoustic plate wave(APM)素子、shear horizontal acoustic plate(SH−APM)素子、Flexural Love Wave素子、セラミック振動子、Surface transverse wave(STW)表面剪断波素子等の圧電効果を利用してセンサー上での分子認識反応を測定するものや、センサー上での分子認識反応を光学的な微少変化として測定する、表面プラズモン共鳴法、光導波路分光法、スラブ光導波路分光法等のセンサー素子の使用が可能であり、センサー上での分子認識反応の電流変化や電位変化、容量変化、インピーダンス、アドミッタンス、サセプタンス、磁気モーメント変化などの電気的変化として検出する手法であるが、本発明では特に、水晶振動子等の圧電素子の使用がセンサー素子として好ましい。このような圧電素子センサーの動作原理については、J.W.Grate,S.J.Martin,R.M.White,Anal.Chem.,65,21(1993)940A−948A.および、J.W.Grate,S.J.Martin,R.M.White,Anal.Chem.,65,22(1993)987A−996A.の総説に記載されている。
圧電素子(水晶振動子等)の共振特性測定を行うためのインピーダンスアナライザ等の共振特性の測定装置が信号切り替え機を経由するか、直接、各々の圧電素子(水晶振動子等)毎に接続されたものも使用できる。さらに、Cooperらの提示した、水晶振動子上からの分子の脱離時の発生音波の測定方法や、磁性粒子を使った応答増幅反応も本発明に適用が可能である。Cooper,M.et al.,Direct and sensitive detection of a human virus by rupture event scanning,Nature Biotechnology,19,833−837(2001).
センサー部となるアレイ型水晶振動子については、小山、立間らの特願平11−89410及び特願平11−514189号(国際出願番号PCT/JP98/04948)に記載の一枚の水晶板上でのマルチチャンネル水晶振動子センサデバイスの利用が可能である。
本発明において用いることができるマルチチャンネル水晶振動子センサデバイスは、水晶基板の表面に複数の電極を隣接されかつ各電極の裏面に対向電極を形成したマルチチャンネル型である。一方、安部、江刺らは、半導体加工用のマイクロ加工技術を駆使し、一枚の水晶板上に微細なエッチング処理を施し複数の水晶振動子とその電極を作成した水晶振動子アレイを作成している。例えば、安部隆、江刺正喜、「マルチチャンネル水晶マイクロバランスの製作とケモメトリック分析への応用」、応用物理学会有機分子・バイオエレクトロニクス分科会M&BE誌,11,2(2000)p127−138.に記載の手法で作成し、本発明に利用が可能である。
本発明の、例えば、自動多検体ダイオキシンセンサーのセンサー部としては、このようなマルチチャンネル水晶振動子センサデバイスやマイクロアレイ型水晶振動子を使用しても良い。さらに、図2で示すような、96個の各発振回路の直上に設置した96個の9MHzのATカット水晶振動子アレイを用いても良い。この際には、測定データは、マルチプレクサやPDLS素子の使用により、同時に一秒毎に7桁の精度での96個の水晶振動子の9MHzの発振周波数を測定出来る。このため多検体の高生産性の連続測定が可能となる。
被測定物質は、認識素子が固定された水晶振動子により測定される。本発明で使用される水晶振動子は任意のものを使用することができ、その種類としては、例えば、ATカット、GTカット、BTカット、STカット、等が挙げられ、電極の材質としては金や銀、白金、ITO、銅などが適しているが、特に抗原抗体反応を行う際の抗体や抗原が溶解しているバッファーでは金の安定性が優れている。
前記水晶振動子の発振周波数は特に限定されず、用途に従い適宜選択すればよいが、1〜2,000MHzが好ましく、5〜622MHzがより好ましい。なお、発振周波数が低すぎる場合は感度が充分ではなく、一方高すぎる場合は発振回路由来のノイズの影響を受けやすいため実用的でない。このため、特に好ましくは、5〜160MHzの水晶振動子の利用が適切である。
センサーアレイの形態では、水晶発振回路とその発振周波数測定および外部出力制御機構と結合した金属または樹脂、セラミックスで作成した筐体上に、図2に示したような96ウエルの水晶振動子を一枚の水晶板上に作成したもの、または、図6〜8に示したように、筐体の側面に個別の水晶振動子を水平に設置したものであり、96検体の同時または並行分析用の水晶振動子アレイのプレートの利用が可能である。本発明の装置は、好ましくは、1検体以上から、百万検体分の分析にも供するが、最も好ましくは装置製造の容易な8〜96検体が適する。
水晶振動子の測定方法では、1〜10,000MHzの水晶振動子の基本周波数やその各自の倍音での発振周波数測定法及び共振周波数測定法が利用できる装置である。水晶振動子に換えて表面弾性波素子、表面剪断波素子、セラミック振動子等の圧電素子が同様の手法で自動化学分析が可能となり、表面プラズモン共鳴素子も検出部位の構成を換えることにより適用できる。
なお、水晶基板は、図5を参照するに、(A)に示すように凹所46を共通の水晶基板48の下面に形成してもよいし、(B)に示すように凹所46を水晶基板48に形成しなくてもよく、また(C)に示すように水晶基板48の上下両面に凹所46を形成してもよいし、(D)に示すように凹所46の深さ寸法を大きくしてもよい。
本発明の自動分析方法及び装置では、1検体以上から百万検体分の分析にも供するが、好ましくは96、384又は1536検体分析用のウェルプレートに対応し、最も好ましくは装置製造の容易な1〜96検体が適する。
好ましいプローブ先端(ノズル)の形状は、円筒型(一例を図37(1)に示す)、ベベルチップ型(一例を37(2)に示す)、球型(一例を図37(3)に示す)、円錐型(例を図37(4)〜37(5)に示す)、針型(一例を図37(6)に示す)などであるが、より好ましくは円筒型、ベベルチップ型(三角型)または円錐型であり、最も好ましくは円筒型または円錐型である。プローブ先端部の形状としては、好ましくは針状、円錐形または円筒形であり、より好ましくは円錐形または円筒形であり、円筒形が特に好ましい。また、表面粗さ(算術平均粗さ:Ra)が約0.005μm〜約0.05μmの内面鏡面研磨プローブ、外表面がフッ素樹脂コートされたフッ素樹脂コートプローブ(例えば図37(7)に示したもの)、先端内径0.02〜0.5mmの深絞りプローブ、金属性のノズル内に内径0.02〜0.5mmのフッ素樹脂チューブが入ったフッ素樹脂入りプローブ、吸引、吐出までの間にノズル内試料を0〜50℃まで温調可能なヒーター付プローブ、内径0.01〜0.05mmの微小内径プローブがあり、好ましくは、フッ素樹脂コートプローブ、先端内径0.02〜0.5mmまでの深絞りプローブ好ましく、先端内径0.02〜0.5mmまでの深絞りプローブがより好ましい。プローブの材質は、ガラス、ステンレスなどの金属、人工プラスチック、天然樹脂、フッ素樹脂などの樹脂、アルミナや窒化珪素などのセラミックス、粘土、セメント、天然石・人工石、水晶、石英、木材ものが好ましく、試料の汚染を防止するには使い捨てが可能な樹脂製もしくは金属性のものがより好ましく、プローブの加工精度、強度を高めるためには金属製のものが特に好ましい。センサーとの位置関係は、センサー素子表面からプローブ先端までの距離が0.01mm〜10mmが好ましく、0.05mm〜1.5mmがより好ましい。
次に、上記で説明した装置を用いた分析方法について説明する。
検査に先立って、一列目の検査部42の洗浄が行われる。この洗浄は、以下のように行われる。
先ず、プローブ30を上昇させた状態で、プローブ組立体34を容器40の上方に移動させ、プローブ30をその先端が容器40内に配置位置まで下降させ、容器40内の洗浄液を各プローブ30に吸引させる。
次いで、プローブ30を上昇させた状態で、プローブ組立体34を一列目の検査部42の上方に移動させ、プローブ30をその先端が一列目の検査部42の位置まで下降させ、吸引している洗浄液を各プローブ32から一列目のセンサー部42に噴出させる。
次いで、プローブ30を上昇させた状態で、プローブ組立体34を洗浄部22の側に移動させつつ、プローブ組立体36を一列目の検査部42の上方に移動させ、プローブ32をその先端が一列目の検査部42の真上となる位置まで下降させ、乾燥用気体を各プローブ32から一列目のセンサー部42に噴出させる。
一列目のセンサー部42を乾燥させている間、プローブ組立体34を洗浄部22の上方に移動させて、洗浄部22に配置されている容器44内の洗浄液の吸引と吐出とを各プローブ30に少なくとも1回行わせることにより、各プローブ30の洗浄が行われる。
一列目のセンサー部42の洗浄が終了すると、次に検査が行われる。この検査は、以下のように行われる。
先ず、プローブ組立体34を一列目のバイアル38の上方に移動させ、プローブ30をその先端がバイアル38内となる位置まで下降させ、バイアル38内の液体試料を各プローブ30に吸引させる。
次いで、プローブ組立体34を一列目の検査部42の上方に移動させ、プローブ30をその先端が一列目の検査部42の位置まで下降させ、吸引している液体試料を各プローブ32から一列目のセンサー部42に吐出させる。
センサー部42に試料を吐出した後、図3に示すようにセンサー部42に対する試料60の再吸引(B)と再吐出(A)とが複数回繰り返される。これにより、センサー部42に再吐出された液体試料に撹拌作用が生じる。
次いで、一列目の検査部42の電極50、52に電圧が印加されて検査をされる。
センサー部42に対する試料の再吸引と再吐出とを複数回繰り返すと、液体試料の撹拌作用により、環境汚染物質などが吐出された液体試料内において均一に分布すると共に、試料の反応の度合いが均一化するから、正確な検査結果を得ることができる。
一列目のバイアル38内の試料を検査している間、プローブ30の洗浄、2列目の検査部42の洗浄、2列目の検査部42への試料の吐出、2列目の検査部42に対する試料の再吸引及び再吐出が行われる。
上記のようにして、一列目バイアル38内の試料から最終列のバイアル38内の試料の検査が行われる。バイアル38内の液体試料は、同じ試料、同種の試料及び異なる試料のいずれであってもよい。
測定後のセンサー部の洗浄は、さらに他のプローブ組立体を設けてその他のプローブ組立体のプローブで行ってもよいし、プローブ32を利用して行ってもよい。
本発明は、上記例に限定されず、その趣旨を逸脱しない限り、種々変更することができる。
本発明の利用分野としては、免疫反応やレセプターの分子認識機能、DNAやDNAアプタマーのハイブリダイゼーション、レクチンの糖鎖認識、ペプチドやコンビナトリアル合成したペプチドアレイ、等の分子認識反応の利用により、センサー上に固定化した分子に相互作用を示す特定化学物質やウイルス、細菌、等の新規の迅速・簡便・高感度測定法に関連するものが挙げられる。
三次元の空間であるXYZ軸方向への厳密な位置決めでの機械制御可能な試料分注用の機能を備えたプローブは、マイクロコンピューター制御の厳密なプローブの移動とプローブに接続したマイクロポンプを用いた分析試料の容量を制御した厳密な吸引・吐出を行う。同時に取り扱える試料数は、1検体以上から百万検体分の分析にも供するが、好ましくは96、384又は1536検体分析用のプローブに対応し、最も好ましくは装置製造の容易な1〜96検体用のプローブが適する。
圧電素子(水晶振動子等)上への上記のプローブを用いた注入液体量は、0.001〜10,000μLが可能であるが、好ましくは試料の変動が小さい、0.01〜1,000μLが適し、最も好ましくは試料の変動が僅かな、1〜50μLが最適である。もちろん、1検体以上から百万検体分の同時注入や1検体毎での個別の液量での注入も可能である。
機械制御のマイクロポンプを用いた圧電素子(水晶振動子等)上への洗浄工程での純水またはバッファー注入量は、8検体分同時の0.1〜1,000μLが可能であるが、好ましくは、8検体分同時の50〜100μLが適する。1検体ごとの個別の注入も可能である。
本発明の装置を用いた分析方法の具体的手段については図9〜12及び図13〜18に示す。
図9(a)は、各工程で水晶振動子を差し引いて行う、抗原抗体反応の自動化操作の全体図を示す。まず、8個の水晶振動子の発振周波数Fを測定する。次いで、工程1として、前記8個すべての水晶振動子に抗体固定化活性基を導入する。その後、その内の2個は水洗、窒素ガスで乾燥後、水晶振動子上への活性基導入量をFで測定する。次いで、工程2として、残る6個の水晶振動子に抗体固定化、ブロッキング及び安定化剤の導入を施す。これにより、水晶振動子上への抗体チップ化処理を行う。その後、その内の2個は水洗、窒素ガスで乾燥後、水晶振動子上への抗体固定化量、ブロッキング剤量、安定化剤量をFで測定する。次いで、工程3として、残る4個の水晶振動子において抗原抗体反応を行い該4個の水晶振動子を水洗し、窒素ガスで乾燥後、発振周波数Fを測定し、抗原抗体反応量を測定、算出する。この詳細を図10〜12に示した。
図9(b)は、全ての水晶振動子により測定を行う、抗原抗体反応の自動化操作の全体図を示す。まず、8個の水晶振動子の発振周波数Fを測定する。次いで、工程1として、前記8個すべての水晶振動子に抗体固定化活性基を導入する。その後、前記8個すべての水晶振動子を水洗、窒素ガスで乾燥し、水晶振動子上への活性基導入量をFで測定する。次いで、工程2として、前記8個すべての水晶振動子に抗体固定化、ブロッキング及び安定化剤の導入を施す。これにより、水晶振動子上への抗体チップ化処理を行う。その後、前記8個すべての水晶振動子を水洗、窒素ガスで乾燥し、水晶振動子上への抗体固定化量、ブロッキング剤量、安定化剤量をFで測定する。次いで、工程3として、前記8個すべての水晶振動子において抗原抗体反応を行い、反応終了後に前記8個すべての水晶振動子を水洗し、窒素ガスで乾燥後、発振周波数Fを測定し、抗原抗体反応量を測定、算出する。この詳細も図10〜12に示した。
図10は、抗原固定化用の水晶電極表面の活性化工程を示す。図示したように工程1−▲1▼、1−▲2▼を行ない、溶液の吸引除去、プローブの洗浄、純水による水晶振動子(QCM)の洗浄後に、2個の水晶振動子(QCM)を窒素ガス中で乾燥後、活性基の定量を行う。ΔF=F−F
図11は、抗体固定化、ブロッキングと安定化剤の導入の工程を示す。図示したように工程2−▲1▼〜2−▲3▼を行ない、溶液の吸引除去、プローブ洗浄、純水での洗浄後に2個の水晶振動子(QCM)を窒素ガス中で乾燥後、抗体固定化量を測定する(F)。ΔF=F−F
図12は、抗原抗体反応量の測定工程を示す。
本発明においては、圧電素子上で電気的変化を検出、定量化できるように質量変化を引き起こすことができれば、圧電素子上で被測定物質のいかなる反応をも用いることができる。例えば、前記抗原抗体反応において標識第二抗体を用いても、非標識第二抗体を用いてその後該非第二抗体上でさらに高分子や金属微粒子などを反応、固定化させてもよい。同様に、標識第二プローブDNAを用いても、非標識第二プローブDNAを用いてその後該非第二プローブDNA上でさらに高分子や金属微粒子などを反応、固定化させてもよい。
本発明において好ましく用いられる反応・測定方法を以下により具体的に説明する。
1−1 直接反応法(実験操作の流れ図を図13に示す。)
はじめに実験に使用する水晶振動子の発振周波数(F)を測定する(図13(A))。次に水晶振動子の金電極上に抗CRP抗体を固定化するためアルデヒド基を導入する(水晶振動子金電極表面の活性化処理)。水晶振動子を、0.01Mのシステアミン塩酸塩溶液、1%のグルタルアルデヒド溶液の順にそれぞれ60分間ずつ浸漬させた後、3mL(1mL×3回)の超純水で洗浄し、流速2.5L/minの窒素流通下で90分間乾燥後に、水晶振動子の発振周波数(F)を測定する(図13(B))。各水晶振動子のFからの差を求めその平均値から活性化処理で導入した表面修飾膜量を算出する(ΔF=F−F)。
次に、活性化した水晶振動子電極上に抗CRP抗体(第一抗体)を30μL滴下し、25.0±0.1℃の空気恒温槽中で90分間、抗CRP抗体の固定化反応を行う。90分経過後、3mL(1mL×3回)の純水で洗浄し、流速2.5L/minの窒素流通下で90分間乾燥後、残った水晶振動子の発振周波数(F)を測定する(図13(C))。個々の水晶振動子の発振周波数差を求めてその平均値を算出し、水晶振動子上に固定化した抗体量を得る(ΔF=(F−F)−ΔF)。続いて、未反応のアルデヒド基をブロッキング処理するために水晶振動子上に0.02Mのグリシン溶液を30μL滴下し、25.0±0.1℃の空気恒温槽中で20分間反応させる。3mL(1mL×3回)の純水で洗浄し、流速2.5L/minの窒素流通下で90分の間乾操後、水晶振動子の発振周波数(F)を測定する(図13(C))。水晶振動子の発振周波数変化の平均値からCRP抗体固定化及びグリシン処理で水晶振動子電極上に導入した抗体量を算出する(ΔF=(F−F)−ΔF−ΔF)。抗CRP抗体を固定化した後、グリシンブロッキングした各水晶振動子上にCRPを30μL滴下し、25.0±0.1℃の空気恒温槽中で90分間の抗原抗体反応を行う。その後、3mL(1mL×3回)の純水で洗浄し、流速2.5L/minの窒素流通下で90分間の乾燥後に、各水晶振動子の発振周波数(F)を測定する(図13(D))。各水晶振動子での発振周波数変化の平均値から各濃度のCRPとの抗原抗体反応量を算出し、その平均値を求める(ΔF=(F−F)−ΔF−ΔF−ΔF)。
1−2 直接反応法後のサンドイッチ反応によるセンサー応答の化学的な増幅反応(実験の流れ図を図14に示す。)
前記1−1によるCRPの直接反応後の水晶振動子に抗CRPモノクローナル抗体を固定化した抗CRP抗体固定化ラテックス(第二抗体結合粒子)懸濁液を30μL加え25.0±0.1℃の空気恒温槽中で60分間の抗原抗体反応を行う。前記ラテックスとしては、ポリスチレンを用いる。その後3mL(1mL×3回)の純水で洗浄し、流速2.5L/minの窒素流通下で90分間乾燥後、各水晶振動子の発振周波数測定を行いその測定値をFとする(図14(E))。ΔF値を次式から算出する(ΔF=(F−F)−ΔF−ΔF−ΔF−ΔF)。
2−1 競争反応法(実験の流れ図を図15に示す。)
はじめに実験に使用する水晶振動子の発振周波数(F)を測定する(図15(A))。次に水晶振動子の金電極上に抗DNP(ジニトロフェノール)抗体を固定化するためアルデヒド基を導入する(水晶振動子金電極表面の活性化処理)。水晶振動子を、0.01Mのシステアミン塩酸塩溶液、1%のグルタルアルデヒド溶液の順にそれぞれ60分間ずつ浸漬させた後、3mL(1mL×3回)の超純水で洗浄し、流速2.5L/minの窒素流通下で90分間乾燥後に、水晶振動子の発振周波数(F)を測定する(図15(B))。各水晶振動子のFからの差を求めその平均値から活性化処理で導入した表面修飾膜量を算出する(ΔF=F−F)。
次に、活性化した水晶振動子電極上に抗DNP抗体(第一抗体)を30μL滴下し、25.0±0.1℃の空気恒温槽中で90分間、抗DNP抗体の固定化反応を行う。90分経過後、3mL(1mL×3回)の純水で洗浄し、流速2.5L/minの窒素流通下で90分間乾燥後、残った水晶振動子の発振周波数(F)を測定する(図15(C))。個々の水晶振動子の発振周波数差を求めてその平均値を算出し、水晶振動子上に固定化した抗体量を得る(ΔF=(F−F)−ΔF)。続いて、未反応のアルデヒド基をブロッキング処理するために水晶振動子上に0.02Mのグリシン溶液を30μL滴下し、25.0±0.1℃の空気恒温槽中で20分間反応させる。3mL(1mL×3回)の純水で洗浄し、流速2.5L/minの窒素流通下で90分の間乾燥後、水晶振動子の発振周波数(F)を測定する(図15(C))。水晶振動子の発振周波数変化の平均値からDNP抗体固定化及びグリシン処理で水晶振動子電極上に導入した抗体量を算出する(ΔF=(F−F)−ΔF−ΔF)。DNPの競争分子となるDNP結合アルブミン溶液とDNP抗原溶液を等量混合した競争反応の溶液を作成し、測定に用いる。この競争反応溶液を30μL採取し、抗DNP抗体固定化水晶振動子(グリシンブロッキングした各水晶振動子)上に滴下し、25.0±0.1℃の空気恒温槽中で90分間の抗原抗体反応を行う。その後、3mL(1mL×3回)の純水で洗浄し、流速2.5L/minの窒素流通下で90分間の乾燥後に、各水晶振動子の発振周波数(F)を測定する(図15(D))。各水晶振動子での発振周波数変化の平均値から各濃度のDNPとの抗原抗体反応量を算出し、その平均値を求める(ΔF=(F−F)−ΔF−ΔF−ΔF)。
2−2 競争反応法後のサンドイッチ反応によるセンサー応答の化学的な増幅反応(実験の流れ図を図16に示す。)
前記2−1によるDNPの競争反応後の水晶振動子に抗DNPモノクローナル抗体を固定化した抗DNP抗体固定化ラテックス(抗DNP抗体結合粒子、第二抗体結合粒子)懸濁液を30μL加え25.0±0.1℃の空気恒温槽中で60分間の抗原抗体反応を行う。その後3mL(1mL×3回)の純水で洗浄し、流速2.5L/minの窒素流通下で90分間乾燥後、各水晶振動子の発振周波数測定を行いその測定値をFとする(図16(E))。ΔF値を次式から算出する(ΔF=(F−F)−ΔF−ΔF−ΔF−ΔF)。
3 分子構造の明確なポリマー(例えばポリアクリル酸)上に固定化した抗体によるセンサー応答の増幅反応(実験の流れ図を図17に示す。本書において、ATRP法と略記する。)
3−1 プラズマ重合膜の被覆(図17(A))
At−cut 9MHz水晶振動子上にアリルアルコールをモノマーとしてプラズマ重合アリルアルコール膜(pp−アリルアルコール膜)を重合する。重合前に水晶振動子表面をヘリウムガス中で、放電出力100W、反応圧力100Paの条件で2分間エッチングを行う。プラズマ重合の条件は、水酸基の割合が高くかつ重合膜の溶媒への耐久性が高い条件である、放電出力40W、モノマー圧力100Paを用いる。重合時間は、1分間とする。
重合後にプラズマ重合膜被覆前後の水晶振動子の発振周波数を計測し、水晶振動子電極上の重合膜の量を測定する。
3−2 プラズマ重合膜表面の官能基変換(図17(B))
得られた水晶振動子の表面の水酸基に臭化2−ブロモイソブチリルを結合し、表面の官能基を水酸基から臭素基に変換する。水晶振動子をジクロロメタンに浸し、等モルのトリチルアミンと臭化2−ブロモイソブチリルを加えて、窒素雰囲下、0℃で1時間反応させる。
3−3 原子移動ラジカル重合(Atom transfer radical polymerization:ATRP)(図17(C))
得られた水晶動子を入れ、スターラーバーを入れたねじ口試験管内を窒素ガスで置換する。触媒となる臭化銅(I)の粉末を試験管にいれ、窒素ガスで置換する。以後、試薬を加えるためにふたを開けるたびに窒素ガスで試験管内を充填する。次にモノマーである、アクリル酸t−ブチルを加える。溶媒としてアセトンを加えて、スターラーで攪拌する。触媒の活性化剤として、N,N,N’,N’,N”−ペンタメチルジエチレントリアミン(PMDETA)を加えて攪拌する。反応開始剤として2−ブロモイソ酪酸エチルを加えてしっかりと栓を締めて、オイルバスで60℃に保つ。モノマーのアクリル酸tert−ブチルのモル数を基準とし、このモル数を目的の重合度で割ったモル数をモノマー以外の試薬の必要量とする。ただし、溶媒のアセトンはその比率に関係なく、重合後の溶液の粘度により調整し、モノマー5mLに対してアセトン1mLを加える。
3−4 加水分解(図17(D))
ジクロロメタンに対し、10%トリフロオロ酢酸を含む溶液に水晶振動子を浸漬し、振盪機で15時間振盪して加水分解する。
3−5 官能基の活性化(図17(E))
1−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]−3−エチルカルボジイミド塩酸塩(EDC)、N−ヒドロキシこはく酸イミド(NHS)を10mlの蒸留水が入ったシャーレに混ぜ入れ、その溶液に前記加水分解に付した水晶振動子を浸漬し、1時間活性化処理を行う。
3−6 抗体の固定化(図17(F))と抗原抗体反応(図17(G))
はじめに前記活性基導入後の水晶振動子の発振周波数(F)を測定する。活性化した水晶振動子電極上に抗CRP抗体を30μL滴下し、25.0±0.1℃の空気恒温槽中で90分間、抗CRP抗体の固定化反応を行う。90分経過後、3mL(1mL×3回)の純水で洗浄し、流速2.5L/minの窒素流通下で90分間乾燥後、残った水晶振動子の発振周波数(F)を測定する。個々の水晶振動子の発振周波数差を求めてその平均値を算出し、水晶振動子上に固定化した抗体量を得る(ΔF=F−F)。続いて、未反応のアルデヒド基をブロッキング処理するために水晶振動子上に0.02Mのグリシン溶液を30μL滴下し、25.0±0.1℃の空気恒温槽中で20分間反応させる。3mL(1mL×3回)の純水で洗浄し、流速2.5L/minの窒素流通下で90分の間乾燥後、水晶振動子の発振周波数(F)を測定する。水晶振動子の発振周波数変化の平均値からCRP抗体固定化及びグリシン処理で水晶振動子電極上に導入した抗体量を算出する(ΔF=(F−F)−ΔF)。抗CRP抗体を固定化した後、グリシンブロッキングした各水晶振動子上にCRPを30μL滴下し、25.0±0.1℃の空気恒温槽中で90分間の抗原抗体反応を行う。その後、3mL(1mL×3回)の純水で洗浄し、流速2.5L/minの窒素流通下で90分間の乾燥後に、各水晶振動子の発振周波数(F)を測定する。各水晶振動子での発振周波数変化の平均値から各濃度のCRPとの抗原抗体反応量を算出し、その平均値(ΔF)を求める(ΔF=(F−F)−ΔF−ΔF)。
この後、前記1−2や2−2で説明したのと同様に、さらにサンドイッチ反応によるセンサー応答の化学的な増幅反応に付してもよい。
4 DNAハイブリダイゼーションの測定法(実験の流れ図を図18に示す)
はじめに実験に使用する水晶振動子の発振周波数(F)を測定する。測定対象となる試料(例えば、図40に示した実施例では大腸菌である)を界面活性剤(SDS)とプロテイナーゼKで処理し、フェノールでタンパクを除去する。その後、測定対象ごとに設計、合成によって作成したDNAの溶液を、0.5Mの水酸化ナトリウムで変性させて1本鎖とする。その後、中性に戻した前記1本鎖DNA含有溶液を30μL、水晶振動子上に滴下し、80℃2時間、減圧下でDNAの固定化を行う(図18(a))。次に非特異吸着を抑制するために、ハイブリダイゼーション溶液(DNAプローブにNaCl、クエン酸ナトリウム、Denhardt’s溶液、0.1%SDS、50%ホルムアルデヒドを含む)からプローブを除去した溶液を用いてプレハイブリダイゼーションを行う(図18(b))。各水晶振動子のFからの差を求めその平均値からDNA固定化で水晶振動子上に固定化されたDNAの量を算出する(ΔF=F−F)。次に、ビオチン固定化のDNAプローブ(第一プローブ)を含む溶液30μLを水晶振動子上に滴下し(図18(c))、25.0±0.1℃の空気恒温槽中で90分間ハイブリタイゼーションを行う(図18(d))。90分経過後、3mL(1mL×3回)の純水で洗浄し(図18(e))、流速2.5L/minの窒素流通下で90分間乾燥後、残った水晶振動子の発振周波数(F)を測定する。個々の水晶振動子の発振周波数差を求めてその平均値を算出し、水晶振動子上のDNAとのハイブリダイゼーションの量を算出する(ΔF=(F−F)−ΔF)。
前記ハイブリダイゼーション反応後の水晶振動子に、アビジン結合したナノ粒子(第二プローブ結合粒子)を含む溶液30μLを滴下し、25.0±0.1℃の空気恒温槽中で60分間のアビジン−ビオチン結合反応を行う。その後3mL(1mL×3回)の純水で洗浄し、流速2.5L/minの窒素流通下で90分間乾燥後、各水晶振動子の発振周波数測定を行いその測定値をFとする。ΔF値を次式から算出する(ΔF=(F−F)−ΔF−ΔF)。
この後、前記1−2や2−2で説明したのと同様に、さらにサンドイッチ反応によるセンサー応答の化学的な増幅反応に付してもよい。
なお、以上の1−1〜4の各項では用いる化合物(試薬)やその量、各種反応や操作などの温度や時間などの条件について、例を挙げて具体的に説明したが、これらは説明の為であって、本発明はこれらに限定されるものではなく、各種の変更が可能である。
2,3,7,8−テトラクロロジベンゾパラジオキシン(2,3,7,8−TCDD)は毒性等価係数が1であり、環境中における他のダイオキシン類に比べて毒性等価係数が高いことが知られている。また、2,3,7,8−TCDDはダイオキシン類の中でも環境中における濃度が高いことが知られている。したがって、上記本発明の方法により2,3,7,8−TCDDの濃度を測定することにより、予めGC/MS法を用いて作成した検量線から、試料中のダイオキシン類全体の毒性等量を測定することが可能となる。この毒性等量測定方法は、環境由来試料又は生体由来試料について適用することができる。
本発明の装置は、採取した試料からのダイオキシン類の抽出、前処理、多成分試料の自動分析操作の自動化処理装置を結合することが可能である。汎用的な液体操作が可能なことから、分析試料の抽出・精製・前処理の自動化にも利用できる。本発明の装置の特長としては、自動化により、省力化、熟練者の必要性の排除、生産性(スループット)の向上、精度(再現性)の向上、作業者の化学物質暴露の防止、分析までの自動化、時間制御の正確化、反応時間の短縮化、多検体同時分析化、測定空間のスケールダウン(ダウンサイジング)があげられる。
本発明の装置では、環境から採取したダイオキシン類を含有する試料からの高速溶媒抽出法による高温・高圧を利用するダイオキシン類の抽出操作(または、超臨界抽出、マイクロ抽出、等の任意の手法も使用が可能であり、かつオフラインでのバッチ処理が生産性の向上が可能な場合には使用できる)、マイクロカラム処理によるクリーンアップ操作、濃縮の操作をオンラインでの一連処理とした全自動化することで生産性が高まり、試料採取から分析結果を得る全分析プロセスの時間短縮が可能となり、焼却施設でのダイオキシン類排出濃度の連続管理が実施できダイオキシン排出削減対策に直ちに利用できる。
本発明の方法及び装置により奏せられる優れた利点の一つとしては、以下の点が挙げられる。
従来のバッファー(緩衝溶液)等の含塩溶液中での水晶振動子免疫センサーにおける撹拌技術は、例えば、特開2001−083154(「疾病マーカー物質簡易小型検出装置」、黒澤茂)に示すような水晶振動子の電気的なショートを防ぐために、水晶振動子の片面をシリコン接着剤と水晶板により電極上の空気層を介してシールし、水晶振動子の片面のみを測定溶液中に接触させ、かつ溶液全体の測定試料濃度を均一化するためにスターラーチップなどで撹拌するものであった。この方法における測定溶液の体積は、通常、約1mLを要し、撹拌による振動などの影響を水晶振動子に与えないために極微小な攪拌子を用いて溶液を静かに撹拌しているものである。必要な溶液の量が多く(本発明の方法においては通常10μL程度なのに対して、前記従来の方法では約1mLと著しく多い)、かつ撹拌速度も本発明に比べ、100回転/分と遅いことから、反応時間が長くなり免疫反応の促進の効果が小さかった。また、人為的に分注ピペットによる水晶振動子電極上への反応溶液の滴下のみによる方法では、反応溶液の量は少ない(20μL)が、攪拌子などによる溶液の攪拌が困難なため、電極上の抗体と滴下した溶液中の抗原の免疫反応が完全に終わるまで非常に長時間を要し、また測定時の温度、湿度の変化によって滴下した溶液が蒸発することで、同一条件における測定値の変動が大きくなるという問題があった。本発明では、極微量の反応溶液においても分注プローブによる迅速かつ高精度な溶液の吸引・吐出を繰り返す方法によって、振動子への攪拌及び溶液蒸発の影響を極めて少なくすることが可能であり、かつ免疫反応を促進することで従来法に比べ迅速で高精度な測定が可能である。
(本発明の自動分析方法及び装置を用いる検出対象)
環境ホルモンとして疑われる化学物質のイムノアッセイ、性ホルモン類のイムノアッセイ、洗剤類のイムノアッセイ、農薬類のイムノアッセイ、毒素類のイムノアッセイ、毒素類のイムノカラム、環境ホルモンバイオマーカーのイムノアッセイ、環境ホルモン作用のスクリーニング、食品アレルゲン イムノアッセイ、遺伝子組換えタンパク質のイムノアッセイ、抗生物質合成抗菌剤のイムノアッセイ等を下記に記載するが、測定対象物質に対する抗体または相補的DNAプローブやレセプターを産生できればこの他の測定対象の検出にも利用できる。
人の血液や汗、糞、尿、唾液中に含まれる疾病マーカー物質(人が病気に罹ることで生じる特定タンパク等)で、B型肝炎ウイルス診断(HBs抗原・抗体)、C型肝炎ウイルス診断(HCV抗体)、C−反応性タンパク試験(CRP)、リウマチ診断(RA)、溶連菌感染診断(ASO)、梅毒診断(STS)、エイズ診断(HIV)、腫瘍マーカー診断としては、carcinoembryonic antigen(CEA)、α−fetoprotein(AFP)、carbohydrate antigen 19−9(CA19−9)、フェリチン、prostatic acid phosphatase(PAP)、tissue polypeptide antigen(TPA)などが、その他としてはアレルギー性疾患診断(IgE)試薬等が検出対象である。
ストレスマーカーの検出では、例えば8−ヒドロキシデオキシグアノシン、4−ヒドロキシノネナール、4−ヒドロキシヘキセナール、アクロレイン、メチルグリオキザール、マロンジアルデヒド、クロトンアルデヒド、7−ケトコレステロール、チオレドキシン、クロモグラニンA、酸化型α1アンチトリプシン、コルチゾール等が検出対象である。また、インフルエンザ、インフルエンザウイルス、狂牛病の異常プリオンタンパクの検出(異常プリオンタンパクの検出が抗BSA抗体やPCR法で遺伝子増幅反応との組み合わせで可能)、重症急性呼吸器症候群(SARS)の検出(新種ヒトコロナウィルスの検出が抗SARS抗体やPCR法で遺伝子増幅反応との組み合わせで可能)等が検出対象である。
この他に、従来のELISA法、イムノクロマト法、DNAプローブ法、ELISA法微生物、ELISA法微生物毒素の測定対象である、以下の(1)〜(19)に記載の検出対象の多検体試料を分析する為の自動分析装置化が可能である。
(1)微生物/微生物毒素検出用のDNAまたはイムノアッセイ用途、一般生菌用、大腸菌群用、真菌用、黄色ブドウ球菌用、サルモネラ用、E.coli.O157:H7用、サルモネラ用、リステリア用、サルモネラ用、リステリア用、同モノサイトジェネス用、大腸菌用、黄色ブドウ球菌用、カンピロバクター用、ベロトキシン(VT1・VT2)用、黄色ブドウ球菌エンテロトキシン等が検出対象である。
(2)環境微生物/自然毒検出用のイムノアッセイ用途、クリプトスポリジウム・ジアルジア用、PSP(まひ性貝毒)、ミクロシスチン等が検出対象である。
(3)鮮度/ビタミン検出用のイムノアッセイ用途、ヒスタミン、葉酸、ビタミンB12、ビオチン等が検出対象である。
(4)BSE対策 狂牛病特定危険部位検出用のDNAまたはイムノアッセイ用途、脳脊髄組織(生肉/拭取 定量用)、脳脊髄組織含有テスト(肉製品定量用)、加工済肉種判別(動物組織検出)にウシ用、ブタ用、ヒツジ用、トリ用、ミックス試料、肉骨粉適正熱加工管理用途に(高温高圧加工済動物肉種判別(動物筋肉検出))、DNAプローブ法での加工済動物肉種判別(動物組織検出)にウシ用、ブタ用、ヒツジ用、ヤギ用、ニワトリ用、カモ用、七面鳥用、アヒル用複合(ウシ、ヒツジ、ヤギ)用、複合(ニワトリ、カモ、七面鳥、アヒル)用、複合(ウシ、ブタ)用、複合(ニワトリ、七面鳥)用等が検出対象である。
(5)遺伝子組換え作物 遺伝子組換えコーン検査用のDNAアッセイ用途、Bt9コーン、Bt1コーン、遺伝子組換えラウンドアップレディ大豆検査(大豆キット)、遺伝子組換えコーン検査(コーンバルクテスト)、遺伝子組換えラウンドアップレディ大豆検査(RUR大豆バルクテスト、RUR加熱済大豆テスト)等が検出対象である。
(6)アレルギー特定原材料検出用のイムノアッセイ用途、アレルギーシリーズ、グルテン、グリアジン、βラクトグロブリン、ピーナッツ、くるみなどの分析用である。
(7)かび毒マイコトキシン マイコトキシン検出用のイムノアッセイ用途、アフラトキシン、アフラトキシンM1、オクラトキシンA、DON、フモニシン、ゼアラレノン、T−2トキシン、シトリニン、アフラトキシンB1、アフラトキシントータル、アフラトキシンM1、オクラトキシンA、DON(デオキシニバレノール)、フモニシン、ゼアラレノン、T−2トキシン等が検出対象である。
(8)残留動物用医薬品検出用のイムノアッセイ用途、サルファ剤(合成抗菌剤サルファメタジン、テトラサイクリン、クロラムフェニコール、ストレプトマイシン)、ホルモン剤(アセチルゲターゲン、メレンゲストロールアセテート、17βエストラジオール、エチニルエストラジオール、ジエチルスチルベストロール、ゼラノール、テストステロン、19ノルテストステロン、メチルテストステロン、トレンボロン、Fastクレンブテロール、クレンブテロール、デキサメタゾン)、牛乳用(デルボテスト)、残留農薬(アラクロル、アルジカルブ、アトラジン、トリアジン、ベノミル、キャプタン、カルバリル、カルボフラン、クロルデン、クロロサロニル、クロルピリホス、シアナジン、シクロジエン、DDT、ダイアジノン、エンドスルファン、エンドサル、フルリドン、フェニトロチオン、イソプロツロン、リンデン、メソミル、メトラクロル、メトリブジン、メトスルフロン、モリネート、ピクロラム、パラコート、パラチオン、ピリミホスメチル、プロシミドン、ジルベックス(2,4,5−T)、シマジン、スピノサド、チアベンダゾール、トキサヘン、トリアスルフロン、トリクロロピリジノール、トリクロピル、尿素系除草剤、クロロトルロン、ジウロン、イソプロチュロン、メコプロプ、ペンタクロロフェノール、2,4,5−トリクロロフェノキシ酢酸、2,4−ジクロロフェノキシ酢酸(2,4−D)、アトラジン、アラクロル、トリアジン、シマジン、パラチオン、カルバリル、シクロジエン、クロルデン、エンドスルファン、トキサフェン、メソミル、アルジカルブ、ベノミル、ベノミル/カルベンダジム、メトリブジン、クロロサロニル(TPN)、プロシミドン、カルボフラン、カルバリル、クロルピリフォス、ピクロラム、シアナジン、チアベンダゾール、メトラクロル、トリアスルフロン、メトスルフロン、ピリミホス、ピリミホスメチル、モリネート、γBHC、リンデン、キャプタン、スピノサド、トリクロロピリジノール、パラコート、シルベックス、スピノサッド、トリクロピル、メトリブジン、カーバメート)等が検出対象である。
(9)環境ホルモン作用レセプター利用でのイムノアッセイ用途、Estrogen−R(α)、Estrogen Receptor β、Androgen Receptor等が検出対象である。
(10)汚染化学物質検出用のイムノアッセイ用途、ダイオキシン類、PCB類、石油系燃料BTEX、石油系燃料TPH、PAH(多環性芳香属)、PCB、PCP、PETRO(石油系燃料)等が検出対象である。
(11)環境ホルモン類検出用のイムノアッセイ用途、ビスフェノールA、アルキルフェノール類、フタル酸エステル類、2,4−DCP、ベンゾ[α]ピレン、ダイオキシン類、PCB類等が検出対象である。
(12)微生物毒素検出用のイムノアッセイ用途、ベロトキシン、ベロトキシン(VT1/VT2)、黄色ブドウ球菌エンテロトキシン、黄色ブドウ球菌毒素等が検出対象である。
(13)食品アレルギーの検出用のイムノアッセイ用途、卵(卵白アルブミン)、ミルク(βラクトグロブリン、ホエータンパク、カゼイン、α−Lactalbumin、β−ラクトグロブリン等の構成成分)、ピーナッツ(ピーナッツタンパク、大豆タンパク、グルテン)、小麦(グリアジン)、蕎麦(蕎麦タンパク)、ごま(ごまタンパク)、ウシ血清(ウシ血清タンパク)、ヘーゼルナッツ(ヘーゼルナッツタンパク)等が検出対象である。
(14)食品中の遺伝子組換えタンパク質検出用のイムノアッセイ用途、コーン(Bt、Cry9C、Bt1コーン、Bt9コーン、Bt11 Corn、Bt176 Corn、Mon810 Corn)、大豆(GMO大豆、Trait RUR加熱済大豆、HIFI GMO)、カリフラワー(カリフラワー35−S Gene)等が検出対象である。
(15)抗生物質/合成抗菌剤検出用のイムノアッセイ用途、サルファメタジン、クロラムフェニコール、テトラサイクリン、ストレプトマイシン等が検出対象である。
(16)性ホルモン類検出用のイムノアッセイ用途、17β−エストラジオール、エストロン、エストリオール、エストロゲン、エチニルエストラジオール、ジエチルスチルベストロール、アンドロステンジオン、テストステロン、19ノルテストステロン、メチルテストステロン等が検出対象である。
(17)化学剤(毒ガス)検出用のイムノアッセイ用途、神経剤(タブン、サリン、ソマン、VX、シクロヘキシルメチルホスホノフルオリデート)、糜爛剤(マスタード類、硫黄マスタード、窒素マスタード、ルイサイト、ホスゲンオキシム、フェニルジクロロアルシン(PD)、エチルジクロロアルシン(ED))、窒息剤(ホスゲン、塩素、クロルピクリン、ジホスゲン、パーフルオロイソブチレン)、シアン化物(シアン化水素、塩化シアン)、無能力化剤(3−キヌクリジニルベンジラート、リゼルグ酸ジエチルアミド(LSD))、暴動鎮圧剤(刺激剤、催涙剤:クロロベンジリデンマロノニトリル、ジベンゾ−1,4−オキサゼピン、クロロアセトフェノン、嘔吐剤:アダムサイト、ジフェニルクロロアルシン、ジフェニルシアノアルシン)等が検出対象である。
(18)生物兵器・テロ兵器の検出用のイムノアッセイ用途、炭疽菌(肺炭疽、皮膚炭疽、腸炭疽)、天然痘ウイルス、ペスト菌、ボツリヌス菌毒素等のウイルス・菌・毒素等が検出対象である。
(19)動物由来感染症の検出用のイムノアッセイ用途、ウイルス(狂犬病、日本脳炎、インフルエンザなど)、リケッチア・クラミジア(Q熱、紅斑熱、オウム病)、細菌(ペスト、サルモネラ症、レプトスピラ症、炭疽菌による炭疽)、真菌(皮膚糸条菌症、クリプトコックス症、パスツレラ症、ネコ引っ掻き病、トキソプラズマ症、結核、クリプトスポリジウム症、回帰熱)、原虫(バベシア症、トキソプラズマ症、アメーバ症、日本住血吸虫)、寄生虫(イヌ・ネコ回虫症、エキノコックス症、吸虫症、有鉤条虫症、サルモネラ症、アニサキス症)等が検出対象である。
本発明によれば、水晶振動子等の圧電素子を用いて、簡易かつ迅速に微量物質を分析できる方法及びそれに用いる装置を提供することができる。
本発明によれば、環境由来試料又は生物由来試料などの多成分からなる夾雑物中に含まれる分析対象の微量化学成分を、非常に簡単な操作で迅速かつ高感度に測定することができる。例えば、分析試料として、ヒト血清、尿、体液等の生体由来試料または河川・湖沼の水、汚泥、焼却炉の煤塵等の環境由来試料などを用いて微量成分の検出を行うことができる。特に、ダイオキシン類などの内分泌撹乱物質に指定されたいわゆる環境ホルモン等を始めとする環境汚染物質や、ヒト体内中の微量ホルモン類などを高感度に測定することができる。
水晶振動子等の圧電素子を備えたセンサー部に対しプローブによる試料の再吸引及び再吐出を少なくとも一回行うことにより、センサー部に再吐出された試料が撹拌される。それにより、環境汚染物質などの濃度が、吐出された試料内において迅速かつ高精度に均一に分布し、正確な検査結果を得ることができる。
本発明に係る分析方法は、前記容器内の前記試料の前記プローブへの吸引と、前記プローブから前記センサー部への前記試料の吐出と、前記吐出された試料の前記プローブへの再吸引及び前記再吸引された試料の再吐出とを、複数の前記容器、複数の前記プローブ及び複数の前記センサー部を備えた自動分析装置で実行させることができる。これに対し、本発明に係る分析装置は、前記容器配置部が複数の容器を配置可能とされており、複数の前記プローブが前記第1及び第2の位置に選択的に移動可能に備えられており、複数の前記センサー部が備えられていることができる。そのようにすれば、複数の試料を同時にかつ正確に分析することができる。
本発明に係る分析方法は、さらに、前記プローブを洗浄液で洗浄することを含むことができる。これに対し、本発明に係る分析装置は、さらに、洗浄液を収容した第2の容器を配置する第2の容器配置部を含み、前記複数の前記プローブは、さらに、当該プローブを前記洗浄液で洗浄する第3の位置に移動可能とすることができる。そのようにすれば、プローブを洗浄することができるから、多数のセンサー部において検査を次々に行うことができる。
本発明に係る分析方法は、さらに、洗浄用の液体又は気体を前記プローブ又は他のプローブから前記センサー部に吹き付けて前記センサー部を洗浄することを含むことができる。これに対し、本発明に係る分析装置は、さらに、洗浄用の液体又は気体を前記センサー部に吹き付けて前記センサー部を洗浄する洗浄器を含むことができる。そのようにすれば、センサー部を洗浄することができるから、同じ試料又は同種の試料を共通のセンサー部で繰り返し検査することができるし、繰り返し検査に要する時間が短縮する。
本発明に係る分析装置は、さらに、洗浄用の液体又は乾燥用の気体を前記センサー部に吹き付ける複数の第2のプローブを含み、前記第2のプローブは、前記気体を前記センサー部に吹き付ける第3の位置と、該第3の位置から間隔をおいた第4の位置とに選択的に移動可能とされていてもよい。
  The present invention is further described below.
  As a result of intensive studies, the present inventors have made it simple by making the concentration distribution of environmental pollutants and the like in a discharged sample uniform quickly and with high accuracy, and promoting the molecular recognition reaction rate by suction and discharge. It was also found that trace substances can be analyzed quickly. The present invention has been made based on such findings.
  In the inspection method according to the present invention, a sample in a container is sucked by a probe, the sample is discharged from the probe to a sensor unit equipped with a piezoelectric element (quartz crystal vibrator or the like), and the discharged sample is sucked again by the probe. And re-ejecting the re-sucked sample to the sensor unit is performed at least once.
  An analyzer according to the present invention includes a container placement unit for placing a container for storing a sample, a probe for sucking and discharging the sample in the placed container, and a sensor unit including a piezoelectric element (a crystal resonator or the like) including. The probe has a first position for sucking the sample in the container, and a second position for performing re-suction of the discharged sample and re-discharge of the re-sucked sample after discharging the sucked sample to the sensor unit. It is possible to selectively move to a position temporally and / or spatially.
  In the present invention, by using molecular recognition reactions such as immune reaction, receptor, DNA hybridization, lectin sugar chain recognition, etc., it is related to a novel rapid, simple, and sensitive measurement method for chemical substances, viruses, bacteria, etc. Is. Analytical sensor chips to be used include those that measure the molecular recognition reaction on the sensor using the piezoelectric effect such as crystal resonators, surface acoustic wave devices, ceramic resonators, surface shear wave devices, and surface plasmon resonance methods. In the present invention, a crystal resonator is particularly described.
  Next, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of each drawing, the same elements are denoted by the same reference numerals.
  FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an analyzer according to the present invention, FIG. 2 is a plan view showing an embodiment of a quartz substrate used in the analyzer shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing an embodiment (a view showing one sensor portion (42) enlarged in the cross-sectional view taken along line 3-3 in FIG. 2), and FIG. 4 is an enlarged view showing an embodiment of the sensor portion. FIG. 5 is a sectional view showing another embodiment of the quartz substrate.
  Referring to FIGS. 1 to 5, the analyzer 10 is configured as an automatic analyzer that can repeatedly or successively inspect the same sample, the same type of sample, or different samples.
  The analyzer 10 includes a frame-like support 12, two probe assemblies 14 and 16 supported by the support 12 so as to be movable in three directions of X, Y, and Z, and a vial disposed on the support 12. It includes a rack 18, a sensor unit 20 disposed on the support 12, and a cleaning unit 22 disposed on the support 12.
  In the support 12, the vial rack 18, the sensor unit 20, and the cleaning unit 22 are installed on the main body base 24, and the support frame 26 that supports the probe assemblies 14 and 16 is formed from the main body base 24. A support member (connecting frame) 28 is attached to the main body base 24 with a space above.
  In the probe assemblies 14 and 16, a plurality of probes 30 and 32 are respectively attached to the probe bases 34 and 36 at intervals in the Y direction, and the support member 28 is moved by a moving mechanism (not shown) for each assembly. Is moved three-dimensionally. As such a moving mechanism, a mechanism in which a movable element for each probe assembly 14 and 16 is movably attached to a stator having a common guide rail in the probe assemblies 14 and 16, for example, a linear motor is used. Can do.
  The same number of probes 30 and 32 are provided, and the pitch in the Y direction is the same. The probes 30 and 32 are respectively connected to a suction / discharge device (not shown) for sucking and discharging a liquid from each probe 30 and a discharge device (not shown) for discharging a drying gas from each probe 32.
  The vial rack 18 is a container that can arrange a plurality of vials 38 as containers that contain a liquid sample and a plurality of containers 40 that contain a cleaning liquid in the X and Y directions (matrix). Each vial 38 and each container 40 are arranged in the vial rack 18 with the opening portion facing upward. The liquid sample in each vial 38 contains environmental pollutants such as dioxins.
  In the illustrated example, the vial rack 18 is capable of arranging 8 × 15 vials 38 and containers 40. For this reason, the probe assemblies 14 and 16 include eight probes 30 and 32, respectively. However, the number of vials and containers that can be installed in the vial rack 18 and the number of probes to be provided in the probe assemblies 14 and 16 can be set to an appropriate number.
  The sensor unit 20 includes a plurality of sensor units 42 each including a piezoelectric element, which will be described later, in a matrix, and a detection circuit (not shown) that is electrically connected to the piezoelectric elements.
  The cleaning unit 22 is configured such that a plurality of containers 44 containing cleaning liquid for the probe 30 can be arranged at the same pitch as the probe 30 and spaced in the Y direction.
  As shown in FIG. 3, each sensor portion 42 has a recess 46 that opens upward in a quartz substrate 48 that is common to all sensor portions 42, and electrodes 50 and 52 are respectively formed on the bottom and bottom surfaces of the recess 46. Is arranged. As shown in FIG. 4, the electrodes 50 and 52 are pulled out to the side of the sensor unit 42 and connected to leads 54 and 56, respectively. Leads 54 and 56 are connected to a detection circuit.
  The analysis sensor chip used for the sensor unit 42 is preferably a crystal resonator, a surface acoustic wave element (SAW), a flexural plate wave (FPW) element, an acoustic plate wave (APM) element, or a shear horizonal acoustic plate (SH-APM). ) Measuring the molecular recognition reaction on the sensor using the piezoelectric effect such as the element, the Flexural Love Wave element, the ceramic vibrator, the surface transversal wave (STW) surface shear wave element, and the molecular recognition reaction on the sensor. Sensor elements such as surface plasmon resonance, optical waveguide spectroscopy, and slab optical waveguide spectroscopy can be used, and the current change of molecular recognition reaction on the sensor can be measured. In the present invention, the use of a piezoelectric element such as a crystal resonator is particularly preferable as a sensor element. The operation principle of such a piezoelectric element sensor is described in J.A. W. Grate, S.M. J. et al. Martin, R.M. M.M. White, Anal. Chem. 65, 21 (1993) 940A-948A. And J.A. W. Grate, S.M. J. et al. Martin, R.M. M.M. White, Anal. Chem. 65, 22 (1993) 987A-996A. It is described in the review.
  A resonance characteristic measuring device such as an impedance analyzer for measuring the resonance characteristics of a piezoelectric element (quartz crystal unit, etc.) is connected via a signal switcher or directly to each piezoelectric element (quartz crystal unit, etc.). Can also be used. Furthermore, the method of measuring sound waves generated upon desorption of molecules from a quartz resonator and the response amplification reaction using magnetic particles presented by Cooper et al. Can also be applied to the present invention. Cooper, M.C. et al. , Direct and sensitive detection of a human virus by routine event scanning, Nature Biotechnology, 19, 833-837 (2001).
  As for the array-type crystal resonator serving as a sensor unit, a single crystal plate described in Japanese Patent Application No. 11-89410 and Japanese Patent Application No. 11-514189 (International Application No. PCT / JP98 / 04948) of Koyama and Tachima et al. The multi-channel crystal sensor device can be used in the above.
  The multi-channel crystal resonator sensor device that can be used in the present invention is a multi-channel type in which a plurality of electrodes are adjacent to the surface of a quartz substrate and a counter electrode is formed on the back surface of each electrode. On the other hand, Abe, Esashi et al. Created a crystal resonator array that created multiple crystal resonators and their electrodes by micro-etching on a single crystal plate using micro processing technology for semiconductor processing. ing. For example, Takashi Abe, Masayoshi Esashi, “Production of Multi-Channel Quartz Microbalance and Application to Chemometric Analysis”, Journal of Applied Physics Society of Organic Molecules and Bioelectronics, M & BE, 11, 2 (2000) p127-138. And can be used in the present invention.
  For example, as a sensor unit of an automatic multi-analyte dioxin sensor of the present invention, such a multi-channel crystal resonator sensor device or a microarray crystal resonator may be used. Furthermore, as shown in FIG. 2, 96 9 MHz AT-cut crystal resonator arrays installed immediately above the 96 oscillation circuits may be used. At this time, the measurement data can measure the oscillation frequency of 9 MHz of 96 crystal resonators with an accuracy of 7 digits every second at the same time by using a multiplexer or a PDLS element. For this reason, it is possible to continuously measure multiple samples with high productivity.
  The substance to be measured is measured by a crystal resonator to which a recognition element is fixed. Any crystal unit can be used in the present invention, and examples of the type thereof include AT cut, GT cut, BT cut, ST cut, and the like, and the electrode material is gold. Although silver, platinum, ITO, copper, etc. are suitable, the stability of gold is excellent particularly in a buffer in which an antibody or an antigen is dissolved during an antigen-antibody reaction.
  The oscillation frequency of the crystal resonator is not particularly limited and may be appropriately selected according to the application. However, 1 to 2,000 MHz is preferable, and 5 to 622 MHz is more preferable. If the oscillation frequency is too low, the sensitivity is not sufficient. On the other hand, if the oscillation frequency is too high, it is not practical because it is easily affected by noise from the oscillation circuit. For this reason, it is particularly preferable to use a crystal resonator of 5 to 160 MHz.
  In the form of a sensor array, a 96-well crystal resonator as shown in FIG. 2 is placed on a case made of a metal, resin, or ceramic combined with a crystal oscillation circuit and its oscillation frequency measurement and external output control mechanism. 6 or 8 are prepared on a single crystal plate, or as shown in FIGS. 6 to 8, with individual crystal resonators installed horizontally on the side of the housing, for simultaneous or parallel analysis of 96 samples. Quartz crystal array plates can be used. The apparatus of the present invention is preferably used for analysis of one or more samples to 1 million samples, but most preferably 8 to 96 samples that are easy to manufacture are suitable.
  The crystal resonator measurement method is an apparatus that can use a fundamental frequency of a crystal resonator of 1 to 10,000 MHz and an oscillation frequency measurement method and a resonance frequency measurement method with its overtones. A piezoelectric element such as a surface acoustic wave element, a surface shear wave element, or a ceramic vibrator can be used for automatic chemical analysis in the same manner in place of the quartz oscillator, and the surface plasmon resonance element can also be applied by changing the configuration of the detection site. .
  As shown in FIG. 5, the quartz substrate may be formed with a recess 46 on the lower surface of the common quartz substrate 48 as shown in FIG. 5A, or as shown in FIG. The recess 46 may not be formed on the crystal substrate 48, and the recess 46 may be formed on both the upper and lower surfaces of the crystal substrate 48 as shown in (C), or the depth of the recess 46 as shown in (D). The dimensions may be increased.
  The automatic analysis method and apparatus of the present invention can be used for the analysis of one or more to one million samples, but preferably corresponds to a well plate for analyzing 96, 384 or 1536 samples, most preferably easy to manufacture the apparatus. 1-96 specimens are suitable.
  A preferable probe tip (nozzle) has a cylindrical shape (an example is shown in FIG. 37 (1)), a bevel tip type (an example is shown in 37 (2)), and a spherical shape (an example is shown in FIG. 37 (3)). ), Cone type (example shown in FIGS. 37 (4) to 37 (5)), needle type (example shown in FIG. 37 (6)), etc., more preferably cylindrical type, bevel tip type (triangle) Mold) or conical, most preferably cylindrical or conical. The shape of the probe tip is preferably a needle shape, a conical shape or a cylindrical shape, more preferably a conical shape or a cylindrical shape, and a cylindrical shape is particularly preferable. Further, the inner surface mirror-polished probe having a surface roughness (arithmetic average roughness: Ra) of about 0.005 μm to about 0.05 μm, and a fluororesin-coated probe whose outer surface is coated with a fluororesin (for example, shown in FIG. 37 (7)) ), Deep-drawing probe with an inner diameter of 0.02 to 0.5 mm, a probe containing a fluororesin with a fluororesin tube with an inner diameter of 0.02 to 0.5 mm in a metallic nozzle, and between suction and discharge There is a probe with a heater capable of adjusting the temperature of the sample in the nozzle to 0 to 50 ° C., and a minute inner diameter probe with an inner diameter of 0.01 to 0.05 mm, preferably a fluororesin-coated probe, an inner diameter of the tip of 0.02 to 0.5 mm The deep-drawing probe is preferably up to a deep-drawing probe with a tip inner diameter of 0.02 to 0.5 mm. The material of the probe is preferably a metal such as glass or stainless steel, an artificial plastic, a natural resin, a resin such as a fluororesin, a ceramic such as alumina or silicon nitride, clay, cement, natural stone / artificial stone, crystal, quartz, or wood, In order to prevent the sample from being contaminated, a disposable or metallic resin is more preferable, and in order to increase the processing accuracy and strength of the probe, a metallic one is particularly preferable. As for the positional relationship with the sensor, the distance from the sensor element surface to the probe tip is preferably 0.01 mm to 10 mm, more preferably 0.05 mm to 1.5 mm.
  Next, an analysis method using the apparatus described above will be described.
  Prior to the inspection, the inspection unit 42 in the first row is cleaned. This cleaning is performed as follows.
  First, in a state where the probe 30 is raised, the probe assembly 34 is moved above the container 40, the probe 30 is lowered to a position where the tip of the probe 30 is arranged in the container 40, and the cleaning liquid in the container 40 is transferred to each probe 30. Inhale.
  Next, in a state where the probe 30 is raised, the probe assembly 34 is moved above the inspection unit 42 in the first row, and the tip of the probe 30 is lowered to the position of the inspection unit 42 in the first row and sucked. The cleaning liquid is ejected from each probe 32 to the sensor section 42 in the first row.
  Next, in a state where the probe 30 is raised, while moving the probe assembly 34 toward the cleaning unit 22, the probe assembly 36 is moved above the first row of inspection units 42, and the probe 32 is aligned with its tip in a row. The gas is lowered to a position directly above the eye inspection unit 42 and the drying gas is ejected from each probe 32 to the sensor unit 42 in the first row.
  While the first row of sensor units 42 is being dried, the probe assembly 34 is moved above the cleaning unit 22 to suck and discharge the cleaning liquid in the container 44 disposed in the cleaning unit 22. Each probe 30 is washed by performing at least once.
  When the cleaning of the sensor part 42 in the first row is completed, an inspection is performed next. This inspection is performed as follows.
  First, the probe assembly 34 is moved above the first row of vials 38, the probe 30 is lowered to a position where the tip is in the vial 38, and the liquid sample in the vial 38 is sucked into each probe 30.
  Next, the probe assembly 34 is moved above the first row of inspection units 42, the probe 30 is lowered to the position of the first row of inspection units 42, and the sucked liquid sample is drawn from each probe 32 to the first row. The sensor part 42 is discharged.
  After the sample is discharged to the sensor unit 42, re-aspiration (B) and re-discharge (A) of the sample 60 with respect to the sensor unit 42 are repeated a plurality of times as shown in FIG. As a result, a stirring action occurs in the liquid sample re-discharged to the sensor unit 42.
  Next, a voltage is applied to the electrodes 50 and 52 of the inspection unit 42 in the first row to inspect.
  When the re-suction and re-discharge of the sample with respect to the sensor unit 42 are repeated a plurality of times, environmental pollutants and the like are uniformly distributed in the discharged liquid sample due to the stirring action of the liquid sample, and the degree of reaction of the sample is uniform. Therefore, an accurate test result can be obtained.
  While inspecting the sample in the vial 38 in the first row, the probe 30 is washed, the second row inspection unit 42 is washed, the sample is discharged to the second row inspection unit 42, and the second row inspection unit 42 is scanned. The sample is re-sucked and re-discharged.
  As described above, the sample in the last row vial 38 is inspected from the sample in the first row vial 38. The liquid sample in the vial 38 may be the same sample, the same type of sample, or a different sample.
  Cleaning of the sensor unit after the measurement may be performed by using another probe assembly with another probe assembly, or by using the probe 32.
  The present invention is not limited to the above example, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
  Fields of application of the present invention include the use of molecular recognition reactions such as immune reactions and molecular recognition functions of receptors, DNA and DNA aptamer hybridization, lectin sugar chain recognition, peptide arrays synthesized by peptides and combinatorials, etc. Specific chemical substances that interact with the molecules immobilized on these, viruses, bacteria, and the like that are related to new rapid, simple, and highly sensitive measurement methods.
  Probes equipped with machine-controllable sample dispensing with precise positioning in the XYZ axis direction, which is a three-dimensional space, use microcomputer-controlled precise probe movement and a micropump connected to the probe. Strict suction and discharge with controlled volume of analysis sample. The number of samples that can be handled at the same time is also used for analysis of one to more than one million samples, but preferably corresponds to a probe for analyzing 96, 384 or 1536 samples, and most preferably for 1 to 96 samples that are easy to manufacture. The probe is suitable.
  The amount of liquid injected using the above probe onto a piezoelectric element (such as a quartz crystal resonator) can be 0.001 to 10,000 μL, but preferably has a small sample variation, 0.01 to 1,000 μL. 1 to 50 μL is optimal, and most preferably, sample fluctuation is slight. Of course, simultaneous injection of one sample or more to one million samples or injection with individual liquid amounts for each sample is also possible.
  The amount of pure water or buffer injection in the washing step on a piezoelectric element (such as a quartz crystal resonator) using a mechanically controlled micropump can be 0.1 to 1,000 μL at the same time for eight samples, but preferably Is suitable for 50 to 100 μL of 8 samples at the same time. Individual injections for each specimen are also possible.
  Specific means of the analysis method using the apparatus of the present invention are shown in FIGS. 9 to 12 and FIGS.
  FIG. 9 (a) shows an overall view of an automated antigen-antibody reaction performed by subtracting a crystal resonator in each step. First, the oscillation frequency F of the eight crystal units1Measure. Next, in step 1, antibody-immobilized active groups are introduced into all the eight crystal resonators. After that, two of them were washed with water, dried with nitrogen gas, and the amount of active group introduced onto the crystal resonator was changed to F.2Measure with Next, as step 2, antibody immobilization, blocking, and introduction of a stabilizing agent are applied to the remaining six crystal resonators. Thereby, an antibody chip is formed on the crystal resonator. After that, two of them were washed with water and dried with nitrogen gas, and the amount of antibody immobilized on the crystal resonator, the amount of blocking agent, and the amount of stabilizer were set to F.3Measure with Next, as step 3, antigen-antibody reaction is performed in the remaining four crystal resonators, the four crystal resonators are washed with water, dried with nitrogen gas, and then the oscillation frequency F4And measure and calculate the amount of antigen-antibody reaction. Details of this are shown in FIGS.
  FIG. 9B shows an overall view of an antigen-antibody reaction automation operation in which measurement is performed by all crystal resonators. First, the oscillation frequency F of the eight crystal units1Measure. Next, in step 1, antibody-immobilized active groups are introduced into all the eight crystal resonators. Thereafter, all the eight crystal resonators are washed with water and dried with nitrogen gas, and the amount of active group introduced onto the crystal resonator is set to F.2Measure with Next, as step 2, antibody immobilization, blocking, and introduction of a stabilizing agent are performed on all the eight crystal resonators. Thereby, an antibody chip is formed on the crystal resonator. Thereafter, all the eight crystal resonators are washed with water and dried with nitrogen gas, and the amount of antibody immobilized on the crystal resonator, the amount of blocking agent, and the amount of stabilizer are set to F.3Measure with Next, as step 3, an antigen-antibody reaction is performed in all the eight crystal resonators, and after completion of the reaction, all the eight crystal resonators are washed with water, dried with nitrogen gas, and an oscillation frequency F4And measure and calculate the amount of antigen-antibody reaction. This detail is also shown in FIGS.
  FIG. 10 shows the activation process of the surface of the crystal electrode for antigen immobilization. Steps 1- (1) and 1- (2) are performed as shown, and after removing the solution by suction, cleaning the probe, and cleaning the crystal resonator (QCM) with pure water, two crystal resonators (QCM) After drying in nitrogen gas, the active groups are quantified. ΔF1= F2-F1
  FIG. 11 shows the steps of antibody immobilization, blocking and introduction of a stabilizing agent. Steps 2- (1) to 2- (3) are performed as shown in the figure, and after the suction and removal of the solution, the probe, and the pure water, the two crystal resonators (QCM) are dried in nitrogen gas, Measure the amount of antibody immobilized (F3). ΔF2= F3-F1
  FIG. 12 shows the measurement process of the antigen-antibody reaction amount.
  In the present invention, any reaction of the substance to be measured can be used on the piezoelectric element as long as it can cause a mass change so that an electrical change can be detected and quantified on the piezoelectric element. For example, a labeled second antibody may be used in the antigen-antibody reaction, or a non-labeled second antibody may be used, and then a polymer or metal fine particles may be further reacted and immobilized on the non-second antibody. Similarly, a labeled second probe DNA may be used, or a non-labeled second probe DNA may be used and then a polymer, metal fine particles, or the like may be further reacted and immobilized on the non-second probe DNA.
  The reaction / measurement method preferably used in the present invention will be described more specifically below.
1-1 Direct reaction method (flow chart of experimental operation is shown in FIG. 13)
  First, the oscillation frequency (F1) Is measured (FIG. 13A). Next, an aldehyde group is introduced to immobilize the anti-CRP antibody on the gold electrode of the crystal resonator (activation treatment of the surface of the crystal resonator gold electrode). The quartz crystal was immersed in a 0.01M cysteamine hydrochloride solution and a 1% glutaraldehyde solution in that order for 60 minutes, respectively, washed with 3 mL (1 mL × 3 times) of ultrapure water, and a flow rate of 2.5 L. After drying for 90 minutes under a nitrogen flow of / min, the oscillation frequency (F2) Is measured (FIG. 13B). F of each crystal unit1The amount of the surface modification film introduced by the activation treatment is calculated from the average value (ΔF1= F1-F2).
  Next, 30 μL of anti-CRP antibody (first antibody) is dropped on the activated crystal resonator electrode, and the anti-CRP antibody is immobilized in an air constant temperature bath at 25.0 ± 0.1 ° C. for 90 minutes. Do. After 90 minutes, the substrate was washed with 3 mL (1 mL × 3 times) of pure water, dried for 90 minutes under a nitrogen flow rate of 2.5 L / min, and then the oscillation frequency (F3) Is measured (FIG. 13C). The difference between the oscillation frequencies of the individual crystal resonators is obtained and the average value is calculated to obtain the amount of antibody immobilized on the crystal resonator (ΔF2= (F1-F3-ΔF1). Subsequently, 30 μL of a 0.02 M glycine solution is dropped on the quartz resonator to block unreacted aldehyde groups, and the reaction is performed in an air thermostat at 25.0 ± 0.1 ° C. for 20 minutes. After washing with 3 mL (1 mL × 3 times) of pure water and drying for 90 minutes under a nitrogen flow rate of 2.5 L / min, the oscillation frequency (F4) Is measured (FIG. 13C). The amount of antibody introduced onto the crystal resonator electrode by CRP antibody immobilization and glycine treatment is calculated from the average value of the oscillation frequency change of the crystal resonator (ΔF3= (F1-F4-ΔF2-ΔF1). After immobilizing the anti-CRP antibody, 30 μL of CRP is dropped on each glycine-blocked crystal resonator, and an antigen-antibody reaction is carried out for 90 minutes in an air thermostat at 25.0 ± 0.1 ° C. Then, after washing with 3 mL (1 mL × 3 times) of pure water and drying for 90 minutes under a nitrogen flow rate of 2.5 L / min, the oscillation frequency (F5) Is measured (FIG. 13D). The amount of antigen-antibody reaction with each concentration of CRP is calculated from the average value of the oscillation frequency change in each crystal resonator, and the average value is obtained (ΔF4= (F1-F5-ΔF3-ΔF2-ΔF1).
1-2 Chemical amplification reaction of sensor response by sandwich reaction after direct reaction method (flow chart of experiment is shown in FIG. 14)
  30 μL of an anti-CRP antibody-immobilized latex (second antibody-bound particle) suspension in which an anti-CRP monoclonal antibody is immobilized on a quartz crystal resonator after direct reaction of CRP by 1-1 is added to 25.0 ± 0.1 ° C. The antigen-antibody reaction is performed for 60 minutes in an air constant temperature bath. Polystyrene is used as the latex. After that, it was washed with 3 mL (1 mL × 3 times) of pure water, dried for 90 minutes under a flow of nitrogen at a flow rate of 2.5 L / min, and then the oscillation frequency of each crystal resonator was measured.6(FIG. 14E). ΔF5The value is calculated from the following equation (ΔF5= (F1-F6-ΔF4-ΔF3-ΔF2-ΔF1).
2-1 Competitive reaction method (flow chart of experiment is shown in FIG. 15)
  First, the oscillation frequency (F1) Is measured (FIG. 15A). Next, an aldehyde group is introduced to immobilize the anti-DNP (dinitrophenol) antibody on the gold electrode of the crystal resonator (activation treatment on the surface of the crystal resonator gold electrode). The quartz crystal was immersed in a 0.01M cysteamine hydrochloride solution and a 1% glutaraldehyde solution in that order for 60 minutes, respectively, washed with 3 mL (1 mL × 3 times) of ultrapure water, and a flow rate of 2.5 L. After drying for 90 minutes under a nitrogen flow of / min, the oscillation frequency (F2) Is measured (FIG. 15B). F of each crystal unit1The amount of the surface modification film introduced by the activation treatment is calculated from the average value (ΔF1= F1-F2).
  Next, 30 μL of anti-DNP antibody (first antibody) is dropped on the activated crystal resonator electrode, and the anti-DNP antibody immobilization reaction is carried out in an air constant temperature bath at 25.0 ± 0.1 ° C. for 90 minutes. Do. After 90 minutes, the substrate was washed with 3 mL (1 mL × 3 times) of pure water, dried for 90 minutes under a nitrogen flow rate of 2.5 L / min, and then the oscillation frequency (F3) Is measured (FIG. 15C). The difference between the oscillation frequencies of the individual crystal resonators is obtained and the average value is calculated to obtain the amount of antibody immobilized on the crystal resonator (ΔF2= (F1-F3-ΔF1). Subsequently, 30 μL of a 0.02 M glycine solution is dropped on the quartz resonator in order to block unreacted aldehyde groups, and the reaction is performed in an air thermostat at 25.0 ± 0.1 ° C. for 20 minutes. After washing with 3 mL (1 mL × 3 times) of pure water and drying for 90 minutes under a nitrogen flow rate of 2.5 L / min, the oscillation frequency (F4) Is measured (FIG. 15C). The amount of antibody introduced onto the crystal resonator electrode by DNP antibody immobilization and glycine treatment is calculated from the average value of the oscillation frequency change of the crystal resonator (ΔF3= (F1-F4-ΔF2-ΔF1). A competitive reaction solution is prepared by mixing equal amounts of a DNP-bound albumin solution, which is a competitive molecule of DNP, and a DNP antigen solution, and used for measurement. 30 μL of this competitive reaction solution was sampled and dropped on an anti-DNP antibody-immobilized crystal resonator (each glycine-blocked crystal resonator), and the antigen-antibody for 90 minutes in an air thermostat at 25.0 ± 0.1 ° C. Perform the reaction. Then, after washing with 3 mL (1 mL × 3 times) of pure water and drying for 90 minutes under a nitrogen flow rate of 2.5 L / min, the oscillation frequency (F5) Is measured (FIG. 15D). The amount of antigen-antibody reaction with each concentration of DNP is calculated from the average value of the oscillation frequency change in each crystal resonator, and the average value is obtained (ΔF4= (F1-F5-ΔF3-ΔF2-ΔF1).
2-2 Chemical amplification reaction of sensor response by sandwich reaction after competitive reaction method (flow chart of experiment is shown in FIG. 16)
  30. Add 30 μL of an anti-DNP antibody-immobilized latex (anti-DNP antibody-bound particle, second antibody-bound particle) suspension in which an anti-DNP monoclonal antibody is immobilized on the quartz crystal resonator after the competitive reaction of DNP by 2-1. The antigen-antibody reaction is performed for 60 minutes in a 0 ± 0.1 ° C. air constant temperature bath. After that, it was washed with 3 mL (1 mL × 3 times) of pure water, dried for 90 minutes under a flow of nitrogen at a flow rate of 2.5 L / min, and then the oscillation frequency of each crystal resonator was measured.6(FIG. 16E). ΔF5The value is calculated from the following equation (ΔF5= (F1-F6-ΔF4-ΔF3-ΔF2-ΔF1).
3 Amplification reaction of sensor response by an antibody immobilized on a polymer with a clear molecular structure (for example, polyacrylic acid) (The flow chart of the experiment is shown in FIG. 17. In this document, it is abbreviated as ATRP method.)
3-1 Coating of plasma polymerized film (FIG. 17A)
  A plasma-polymerized allyl alcohol film (pp-allyl alcohol film) is polymerized on an At-cut 9 MHz crystal resonator using allyl alcohol as a monomer. Before the polymerization, etching is performed on the surface of the crystal resonator in helium gas for 2 minutes under the conditions of a discharge output of 100 W and a reaction pressure of 100 Pa. As the conditions for plasma polymerization, a discharge power of 40 W and a monomer pressure of 100 Pa, which are conditions in which the proportion of hydroxyl groups is high and the durability of the polymerized film to the solvent is used, are used. The polymerization time is 1 minute.
  After polymerization, the oscillation frequency of the quartz crystal resonator before and after coating the plasma polymerized film is measured, and the amount of the polymer film on the crystal resonator electrode is measured.
3-2 Functional group conversion on plasma polymerized film surface (Fig. 17 (B))
  2-Bromoisobutyryl bromide is bonded to the hydroxyl group on the surface of the obtained crystal resonator, and the functional group on the surface is converted from a hydroxyl group to a bromine group. A quartz oscillator is immersed in dichloromethane, equimolar tritylamine and 2-bromoisobutyryl bromide are added, and the mixture is reacted at 0 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere.
3-3 Atom transfer radical polymerization (ATRP) (FIG. 17C)
  The obtained crystal moving element is put, and the inside of the screw-mouth test tube containing the stirrer bar is replaced with nitrogen gas. A powder of copper (I) bromide serving as a catalyst is placed in a test tube and replaced with nitrogen gas. Thereafter, each time the lid is opened to add the reagent, the inside of the test tube is filled with nitrogen gas. Next, monomer t-butyl acrylate is added. Add acetone as a solvent and stir with a stirrer. Add N, N, N ′, N ′, N ″ -pentamethyldiethylenetriamine (PMDETA) as a catalyst activator and stir. Add ethyl 2-bromoisobutyrate as a reaction initiator and tighten the stopper tightly. Keep in an oil bath at 60 ° C. Based on the number of moles of monomeric tert-butyl acrylate, the number of moles divided by the desired degree of polymerization is the required amount of reagents other than the monomer. Regardless of the ratio, the amount of acetone is adjusted by the viscosity of the solution after polymerization, and 1 mL of acetone is added to 5 mL of monomer.
3-4 Hydrolysis (Fig. 17D)
  A crystal resonator is immersed in a solution containing 10% trifluoroacetic acid in dichloromethane, and is hydrolyzed by shaking with a shaker for 15 hours.
3-5 Functional group activation (FIG. 17E)
  1- [3- (Dimethylamino) propyl] -3-ethylcarbodiimide hydrochloride (EDC) and N-hydroxysuccinimide (NHS) were mixed in a petri dish containing 10 ml of distilled water, and the hydrolysis was performed on the solution. The crystal unit attached to is immersed and activated for 1 hour.
3-6 Immobilization of antibody (FIG. 17 (F)) and antigen-antibody reaction (FIG. 17 (G))
  First, the oscillation frequency (F1). 30 μL of anti-CRP antibody is dropped on the activated crystal resonator electrode, and the anti-CRP antibody is immobilized in an air constant temperature bath at 25.0 ± 0.1 ° C. for 90 minutes. After 90 minutes, the substrate was washed with 3 mL (1 mL × 3 times) of pure water, dried for 90 minutes under a nitrogen flow rate of 2.5 L / min, and then the oscillation frequency (F2). The difference between the oscillation frequencies of the individual crystal resonators is obtained and the average value is calculated to obtain the amount of antibody immobilized on the crystal resonator (ΔF1= F2-F1). Subsequently, 30 μL of a 0.02 M glycine solution is dropped on the quartz resonator to block unreacted aldehyde groups, and the reaction is performed in an air thermostat at 25.0 ± 0.1 ° C. for 20 minutes. After washing with 3 mL (1 mL × 3 times) of pure water and drying for 90 minutes under a nitrogen flow rate of 2.5 L / min, the oscillation frequency (F3). The amount of antibody introduced onto the crystal resonator electrode by CRP antibody immobilization and glycine treatment is calculated from the average value of the oscillation frequency change of the crystal resonator (ΔF2= (F1-F3-ΔF1). After immobilizing the anti-CRP antibody, 30 μL of CRP is dropped on each glycine-blocked crystal resonator, and an antigen-antibody reaction is carried out for 90 minutes in an air thermostat at 25.0 ± 0.1 ° C. Then, after washing with 3 mL (1 mL × 3 times) of pure water and drying for 90 minutes under a nitrogen flow rate of 2.5 L / min, the oscillation frequency (F4). The amount of antigen-antibody reaction with each concentration of CRP is calculated from the average value of the oscillation frequency change in each crystal resonator, and the average value (ΔF3) (ΔF3= (F1-F4-ΔF2-ΔF1).
  Thereafter, as described in the above 1-2 and 2-2, the sensor response may be subjected to a chemical amplification reaction by a sandwich reaction.
4. Measurement method of DNA hybridization (Experimental flow diagram is shown in FIG. 18)
  First, the oscillation frequency (F1). A sample to be measured (for example, E. coli in the embodiment shown in FIG. 40) is treated with a surfactant (SDS) and proteinase K, and the protein is removed with phenol. Thereafter, a DNA solution designed and synthesized for each measurement target is denatured with 0.5 M sodium hydroxide to form a single strand. Thereafter, 30 μL of the single-stranded DNA-containing solution returned to neutrality is dropped on a crystal resonator, and DNA is immobilized under reduced pressure at 80 ° C. for 2 hours (FIG. 18A). Next, in order to suppress non-specific adsorption, a solution obtained by removing the probe from a hybridization solution (DNA probe containing NaCl, sodium citrate, Denhardt's solution, 0.1% SDS, 50% formaldehyde) is used. Pre-hybridization is performed (FIG. 18 (b)). F of each crystal unit1The amount of DNA immobilized on the crystal resonator by DNA immobilization is calculated from the average value (ΔF).1= F1-F2). Next, 30 μL of a solution containing a biotin-immobilized DNA probe (first probe) is dropped onto the crystal resonator (FIG. 18 (c)), and it is kept in an air constant temperature bath at 25.0 ± 0.1 ° C. for 90 minutes. Hybridization is performed (FIG. 18 (d)). After 90 minutes, it was washed with 3 mL (1 mL × 3 times) of pure water (FIG. 18 (e)), dried for 90 minutes under a flow of nitrogen at a flow rate of 2.5 L / min, and then the oscillation frequency of the remaining crystal unit. (F3). The difference between the oscillation frequencies of the individual crystal resonators is obtained, the average value thereof is calculated, and the amount of hybridization with the DNA on the crystal resonator is calculated (ΔF2= (F1-F3-ΔF1).
  30 μL of a solution containing avidin-bonded nanoparticles (second probe-bonded particles) is dropped on the crystal resonator after the hybridization reaction, and avidin for 60 minutes in an air thermostat at 25.0 ± 0.1 ° C. Perform biotin binding reaction. After that, it was washed with 3 mL (1 mL × 3 times) of pure water, dried for 90 minutes under a flow of nitrogen at a flow rate of 2.5 L / min, and then the oscillation frequency of each crystal resonator was measured.4And ΔF3The value is calculated from the following equation (ΔF3= (F1-F4-ΔF2-ΔF1).
  Thereafter, as described in the above 1-2 and 2-2, the sensor response may be subjected to a chemical amplification reaction by a sandwich reaction.
  In the above items 1-1 to 4, the compound (reagent) to be used, its amount, conditions such as temperature and time for various reactions and operations, etc. have been specifically described with examples. Therefore, the present invention is not limited to these, and various modifications are possible.
  2,3,7,8-Tetrachlorodibenzopararadixin (2,3,7,8-TCDD) has a toxicity equivalent factor of 1 and may have a higher toxicity equivalent factor than other dioxins in the environment. Are known. 2,3,7,8-TCDD is known to have a high concentration in the environment among dioxins. Therefore, by measuring the concentration of 2,3,7,8-TCDD by the method of the present invention, the toxic equivalent amount of the whole dioxins in the sample can be calculated from the calibration curve prepared in advance using the GC / MS method. It becomes possible to measure. This toxic equivalent measurement method can be applied to environment-derived samples or biological samples.
  The apparatus of the present invention can be combined with an automatic processing apparatus for extraction of dioxins from a collected sample, pretreatment, and automatic analysis operation of a multi-component sample. Since general-purpose liquid operation is possible, it can also be used to automate the extraction, purification, and pretreatment of analytical samples. Features of the device of the present invention include automation, labor saving, elimination of the necessity of skilled workers, improvement of productivity (throughput), improvement of accuracy (reproducibility), prevention of chemical exposure of workers, and analysis Automation, time control accuracy, reaction time reduction, simultaneous analysis of multiple samples, and measurement space scale down (downsizing).
  In the apparatus of the present invention, an extraction operation (or supercritical extraction, micro extraction, etc.) of dioxins using high temperature and high pressure by a high-speed solvent extraction method from a sample containing dioxins collected from the environment can be used. It can be used when offline batch processing can improve productivity), cleanup operation by micro column processing, and concentration operation are fully automated as a series of online processing. This increases productivity and shortens the time required for the entire analysis process for obtaining analysis results from sample collection, and enables continuous management of dioxin emission concentrations at incineration facilities, which can be used immediately for dioxin emission reduction measures.
  One of the excellent advantages provided by the method and apparatus of the present invention is as follows.
  A conventional stirring technique in a quartz crystal immunosensor in a salt-containing solution such as a buffer (buffer solution) is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-083154 ("Disease marker substance simple and compact detection device", Shigeru Kurosawa). In order to prevent an electrical short circuit of the crystal unit, one side of the crystal unit is sealed through an air layer on the electrode with silicon adhesive and a crystal plate, and only one side of the crystal unit is brought into contact with the measurement solution. In addition, in order to make the measurement sample concentration of the entire solution uniform, stirring was performed with a stirrer chip or the like. The volume of the measurement solution in this method usually requires about 1 mL, and the solution is gently stirred using a very small stirrer so as not to affect the quartz vibrator due to vibrations caused by stirring. is there. The amount of solution required is large (usually about 10 μL in the method of the present invention, but about 1 mL in the conventional method), and the stirring speed is 100 rev / min slower than the present invention. The reaction time was longer, and the effect of promoting the immune response was small. Further, in the method in which the reaction solution is artificially dropped only on the quartz resonator electrode by a dispensing pipette, the amount of the reaction solution is small (20 μL), but it is difficult to stir the solution with a stirrer or the like. It takes a very long time to complete the immune reaction between the antibody of the antibody and the antigen in the dropped solution, and the dropped solution evaporates due to changes in temperature and humidity during the measurement. There was a problem of large fluctuations. In the present invention, it is possible to extremely reduce the influence of stirring and solution evaporation on the vibrator by a method of repeating rapid and highly accurate solution suction and discharge with a dispensing probe even in a very small amount of reaction solution. In addition, by accelerating the immune reaction, it is possible to perform a quicker and more accurate measurement than the conventional method.
(Detection target using the automatic analysis method and apparatus of the present invention)
  Immunoassays for suspected environmental hormones, immunoassays for sex hormones, immunoassays for detergents, immunoassays for pesticides, immunoassays for toxins, immunocolumns for toxins, immunoassays for environmental hormone biomarkers, screening for environmental hormone action, food Allergen immunoassay, recombinant protein immunoassay, antibiotic synthesis immunoassay immunoassay, etc. are described below, but can also be used to detect other measurement targets if antibodies or complementary DNA probes or receptors against the measurement target can be produced. it can.
  Diagnosis of hepatitis B virus (HBs antigen / antibody), diagnosis of hepatitis C virus using disease marker substances (specific proteins produced when a person suffers from illness) contained in human blood, sweat, feces, urine, saliva (HCV antibody), C-reactive protein test (CRP), rheumatic diagnosis (RA), streptococcal infection diagnosis (ASO), syphilis diagnosis (STS), AIDS diagnosis (HIV), and tumor marker diagnosis include carcinoembryonic antigen (CEA) ), Α-fetoprotein (AFP), carbohydrate antigen 19-9 (CA19-9), ferritin, prostatic acid phosphatase (PAP), tissue polypeptide antigen (TPA), and other allergic diseases A diagnostic (IgE) reagent or the like is a detection target.
  In the detection of stress markers, for example, 8-hydroxydeoxyguanosine, 4-hydroxynonenal, 4-hydroxyhexenal, acrolein, methylglyoxal, malondialdehyde, crotonaldehyde, 7-ketocholesterol, thioredoxin, chromogranin A, oxidized α1 antitrypsin Cortisol and the like are detection targets. In addition, detection of abnormal prion protein of influenza, influenza virus, mad cow disease (detection of abnormal prion protein is possible in combination with gene amplification reaction by anti-BSA antibody or PCR method), detection of severe acute respiratory syndrome (SARS) (A new human coronavirus can be detected in combination with a gene amplification reaction using an anti-SARS antibody or PCR method).
  In addition to this, a multi-sample sample to be detected according to the following (1) to (19), which is a measurement target of conventional ELISA method, immunochromatography method, DNA probe method, ELISA method microorganism, ELISA method microorganism toxin, is analyzed It is possible to make an automatic analyzer for this purpose.
  (1) DNA / immunoassay application for detection of microorganisms / microbe toxins, for general live bacteria, coliforms, fungi, Staphylococcus aureus, salmonella, E. coli coli. O157: For H7, Salmonella, Listeria, Salmonella, Listeria, Monocytogenes, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Campylobacter, Verotoxin (VT1 / VT2), Staphylococcus aureus enterotoxin, etc. It is.
  (2) Immunoassay applications for detecting environmental microorganisms / natural toxins, Cryptosporidium giardia, PSP (paralytic shellfish poison), microcystin, and the like are detection targets.
  (3) Immunoassay for freshness / vitamin detection, histamine, folic acid, vitamin B12, biotin and the like are the detection targets.
  (4) BSE measures DNA or immunoassay for detecting mad cow disease specific risk sites, cerebrospinal tissue (for raw meat / wiping quantification), cerebrospinal tissue content test (for meat product quantification), processed meat species discrimination (animals) For tissue detection) for cattle, pigs, sheep, birds, mixed samples, meat-and-bone meal appropriate heat processing management (high-temperature high-pressure processed animal meat species discrimination (animal muscle detection)), processed by DNA probe method Animal meat species discrimination (animal tissue detection) for cattle, pigs, sheep, goats, chickens, ducks, turkeys, ducks complex (cow, sheep, goats), composites (chicken, ducks, turkeys) , Ducks), composites (cow, pig), composites (chicken, turkey), and the like.
  (5) Genetically modified crops Use of DNA assay for genetically modified corn testing, Bt9 corn, Bt1 corn, genetically modified round-up ready soybean test (soy kit), genetically modified corn test (corn bulk test), gene set Replacement round-up ready soybean test (RUR soybean bulk test, RUR heated soybean test) and the like are detection targets.
  (6) Use for immunoassay for detection of allergic specific raw materials, allergy series, gluten, gliadin, β-lactoglobulin, peanut, walnut, etc.
  (7) Mycotoxin Mycotoxin Immunoassay application for detection of mycotoxins, aflatoxin, aflatoxin M1, ochratoxin A, DON, fumonisin, zearalenone, T-2 toxin, citrinin, aflatoxin B1, aflatoxin total, aflatoxin M1, ochratoxin A, DON ( Deoxynivalenol), fumonisin, zearalenone, T-2 toxin and the like are detection targets.
  (8) Immunoassay for detection of residual animal drugs, sulfa drugs (synthetic antibacterial agents sulfamethazine, tetracycline, chloramphenicol, streptomycin), hormone agents (acetyl getagen, melengestrol acetate, 17β estradiol, ethinyl estradiol, diethyl Stilbestrol, zeranol, testosterone, 19 nortestosterone, methyltestosterone, trenbolone, Fast clenbuterol, clenbuterol, dexamethasone), for milk (delvotest), pesticide residue (alachlor, aldicarb, atrazine, triazine, benomyl, captan, carbaryl, carbofuran, Chlordane, chlorosalonyl, chlorpyrifos, cyanazine, cyclodiene, DDT, diazinon, Endosulfan, endosal, fluridone, fenitrothion, isoproturon, linden, mesomil, metolachlor, metribudine, metsulfuron, molinate, picloram, paraquat, parathion, pyrimifosmethyl, prosimidone, dilbex (2,4,5-T), simazine, spinosad, thiabendazole, toxaphene , Trisulfuron, trichloropyridinol, triclopyr, urea herbicide, chlorotolulone, diuron, isoproturon, mecoprop, pentachlorophenol, 2,4,5-trichlorophenoxyacetic acid, 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2, 4-D), atrazine, alachlor, triazine, simazine, parathion, carbaryl, cyclodiene, chlordane, endosulfan, toxaphene, meso Somil, Aldicarb, Benomyl, Benomyl / Carbendazim, Metribuzin, Chlorosaronyl (TPN), Procymidone, Carbofuran, Carbaryl, Chlorpyrifos, Picloram, Cyanazine, Thiabendazole, Metrachlor, Triasulfuron, Metosulfuron, Pirimiphos, Pirimiphosmethyl, Molinate, γBHC , Captan, spinosad, trichloropyridinol, paraquat, sylvex, spinosad, triclopyr, metribuzin, carbamate) and the like.
  (9) Immunoassay applications using environmental hormone acting receptors, Estrogen-R (α), Estrogen Receptor β, Androgen Receptor, and the like are detection targets.
  (10) Immunoassay for detection of pollutant chemicals, detection of dioxins, PCBs, petroleum fuel BTEX, petroleum fuel TPH, PAH (polycyclic aromatics), PCB, PCP, PETRO (petroleum fuel), etc. It is a target.
  (11) Immunoassay for detecting environmental hormones, bisphenol A, alkylphenols, phthalates, 2,4-DCP, benzo [α] pyrene, dioxins, PCBs, and the like are detection targets.
  (12) Immunoassay applications for detecting microbial toxins, verotoxin, verotoxin (VT1 / VT2), Staphylococcus aureus enterotoxin, Staphylococcus aureus toxin and the like are detection targets.
  (13) Immunoassay for detecting food allergy, egg (ovalbumin), milk (components such as β-lactoglobulin, whey protein, casein, α-Lactalbumin, β-lactoglobulin), peanut (peanut protein, soy protein) , Gluten), wheat (gliadin), buckwheat (buckwheat protein), sesame (sesame protein), bovine serum (bovine serum protein), hazelnut (hazelnut protein), and the like.
  (14) Immunoassay for detecting recombinant protein in foods, corn (Bt, Cry9C, Bt1 corn, Bt9 corn, Bt11 Corn, Bt176 Corn, Mon810 Corn), soybean (GMO soybean, Trait RUR heated soybean, HIFI GMO), cauliflower (cauliflower 35-S Gene) and the like are detection targets.
  (15) Immunoassay applications for detecting antibiotics / synthetic antibacterial agents, sulfamethazine, chloramphenicol, tetracycline, streptomycin and the like are detection targets.
  (16) Immunoassay for detecting sex hormones, 17β-estradiol, estrone, estriol, estrogen, ethinylestradiol, diethylstilbestrol, androstenedione, testosterone, 19-nortestosterone, methyltestosterone, and the like are detection targets.
  (17) Immunoassay application for detection of chemical agents (poisonous gases), nerve agents (tabun, sarin, soman, VX, cyclohexylmethylphosphonofluoridate), glazes (mustards, sulfur mustard, nitrogen mustard, leucite, phosgene oxime , Phenyldichloroarsine (PD), ethyldichloroarsine (ED), suffocating agent (phosgene, chlorine, chloropicrin, diphosgene, perfluoroisobutylene), cyanide (hydrogen cyanide, cyanogen chloride), disabling agent (3-quinucli Dinyl benzylate, lysergic acid diethylamide (LSD)), riot depressant (stimulant, tear agent: chlorobenzylidenemalononitrile, dibenzo-1,4-oxazepine, chloroacetophenone, emetic: adamsite, diphenylchloroarsine, diphenylsi Noarushin) and the like to be detected.
  (18) Immunoassay for detection of biological weapons and terrorist weapons, viruses, fungi, toxins such as anthrax (lung anthrax, skin anthrax, intestinal anthrax), smallpox virus, plague and botulinum toxin is there.
  (19) Immunoassay applications for detection of animal-derived infections, viruses (rabies, Japanese encephalitis, influenza, etc.), rickettsia chlamydia (Q fever, erythema fever, parrot disease), bacteria (pest, salmonellosis, leptospirosis, anthrax) Anthrax by fungi), fungi (dermatophytosis, cryptococcosis, pasteurellosis, cat scratch disease, toxoplasmosis, tuberculosis, cryptosporidiosis, recurrent fever), protozoa (babesiosis, toxoplasmosis, amebiasis, Japan dwelling) Blood flukes), parasites (canine / cat feline asymptosis, echinococcosis, fluke, scabies, salmonellosis, anisakiasis) and the like are detection targets.
  ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the method and apparatus used for it which can analyze a trace amount substance simply and rapidly using piezoelectric elements, such as a crystal oscillator, can be provided.
  According to the present invention, a trace chemical component to be analyzed contained in a multi-component contaminant such as an environment-derived sample or a biological sample can be measured quickly and with high sensitivity by a very simple operation. For example, trace components can be detected using biological samples such as human serum, urine, body fluids, or environmental samples such as river / lake water, sludge, incinerator dust, etc. as analysis samples. In particular, environmental pollutants such as so-called environmental hormones designated as endocrine disrupting substances such as dioxins and trace hormones in the human body can be measured with high sensitivity.
  The sample re-discharged to the sensor unit is agitated by performing re-suction and re-discharge of the sample by the probe at least once with respect to the sensor unit including a piezoelectric element such as a crystal resonator. Thereby, the concentration of environmental pollutants and the like is uniformly distributed quickly and with high accuracy in the discharged sample, and an accurate inspection result can be obtained.
  The analysis method according to the present invention includes suction of the sample in the container to the probe, discharge of the sample from the probe to the sensor unit, re-suction of the discharged sample to the probe, and the Re-ejection of the re-aspirated sample can be performed by an automatic analyzer including a plurality of the containers, a plurality of the probes, and a plurality of the sensor units. On the other hand, in the analyzer according to the present invention, the container placement unit is capable of placing a plurality of containers, and the plurality of probes are provided so as to be selectively movable to the first and second positions. And a plurality of the sensor units can be provided. By doing so, a plurality of samples can be analyzed simultaneously and accurately.
  The analysis method according to the present invention may further include washing the probe with a washing solution. On the other hand, the analyzer according to the present invention further includes a second container placement portion for placing a second container containing a cleaning liquid, and the plurality of probes further wash the probe with the cleaning liquid. It is possible to move to the third position. By doing so, since the probe can be washed, it is possible to perform inspections one after another in a large number of sensor units.
  The analysis method according to the present invention may further include cleaning the sensor unit by spraying a cleaning liquid or gas from the probe or another probe to the sensor unit. On the other hand, the analyzer according to the present invention can further include a cleaning device that sprays a cleaning liquid or gas onto the sensor unit to clean the sensor unit. By doing so, since the sensor part can be cleaned, the same sample or the same kind of sample can be repeatedly inspected by the common sensor part, and the time required for the repeated inspection is shortened.
  The analysis apparatus according to the present invention further includes a plurality of second probes that spray a cleaning liquid or a drying gas onto the sensor unit, and the second probe sprays the gas onto the sensor unit. 3 and a fourth position spaced from the third position may be selectively movable.

以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
[実施例1〜8、比較例1〜5]
<水晶振動子の抗2,3,7,8−TCDD抗体固定化と安定化処理>
低分子化合物である2,3,7,8−TCDDを被測定物質として試験を行った。
水晶振動子はATカット(9MHz)を用いた。まず、水晶振動子の金電極表面を硫酸・過酸化水素混合溶液で洗浄した。純水で洗浄後、乾燥のため窒素を水晶振動子上に流速2.5L/分で流通した。次いで、水晶振動子の金電極表面を0.01Mのシステアミンで処理し、続いて1%グルタルアルデヒド溶液で処理して、抗体結合のために金電極表面を活性化した後、1mLの純水で3回洗浄した。
次に50μg/mLの抗2,3,7,8−TCDDモノクローナル抗体のPBS溶液(pH7.4)30μLを水晶振動子上に添加し、25℃で10分間、吸引・吐出を1分当たり300回繰り返し下に反応させることにより水晶振動子上に抗体を固定化した。1mLの純水で3回洗浄後、水晶振動子上に残存する未反応のアルデヒド基をキャップ処理するため0.02Mのグリシン液30μLを水晶振動子上に添加し、25℃で10分間、吸引・吐出を1分当たり300回繰り返し下に反応させた。1mLの純水で3回洗浄後、安定剤の0.2%−PBS溶液30μLを水晶振動子上に添加し、25℃で10分間、吸引・吐出を1分当たり300回繰り返し下に反応させた。安定剤としてはLipidure−HM(商品名、日本油脂株式会社製)を用いた。1mLの純水で3回洗浄後、乾燥のため窒素を水晶振動子上に流速2.5L/分で流通し、10分後に抗体固定化水晶振動子の発振周波数測定を行い、その測定値をF1とした。
<抗原抗体反応I>
100ng/mLの2,3,7,8−TCDD結合卵白アルブミン(RDI社製)の10mMのPBS溶液(pH7.4)に2,3,7,8−TCDDのDMSO溶液を1:3の割合で混合し、25%DMSO溶液とした。2,3,7,8−TCDD濃度をそれぞれ0.001、0.01、0.1、1、10、100ng/mLとなるように溶解した競争反応の抗原溶液を調製した。
この抗原液10μLを上記で調製した抗2,3,7,8−TCDD抗体固定化水晶振動子に加え、25℃にて10分間、吸引・吐出を1分当たり300回繰り返し下に反応させることにより抗原抗体反応Iを行った。当該抗原抗体反応は約200Hzと大きい。反応終了後、1mLの純水で3回洗浄し、乾燥のため窒素を水晶振動子上に流速2.5L/分で流通し、10分後に抗体固定化水晶振動子の発振周波数測定を行い、その測定値をF2とした。
F1からF2を差し引いた値を発振周波数変化(ΔF1(Hz))とし、表1に示した。また、2,3,7,8−TCDD濃度との関係を図13に示し、ゴミ焼却場の飛灰から抽出した試料に含まれるダイオキシン濃度測定の際の検量線として用いた。

Figure 0004203826
表1から明らかなように、本発明では0.001ng/mL(1pg/mL)〜100ng/mLの微小濃度の2,3,7,8−TCDDを測定することができる。
図19に、ダイオキシン濃度(2,3,7,8−TCDD)の測定結果の一例を示す。各2,3,7,8−TCDD濃度は、独立した6個の抗2,3,7,8−TCDDモノクローナル抗体固定化水晶振動子を用いて測定し、実験誤差を標準偏差として記載した。人の手(手動)で測定を行ったものを(a)に、本発明の自動化装置で測定を行った結果を(b)にそれぞれ示す。人の手で行うと、各濃度の実験誤差(標準偏差)は、10〜20%と大きな値を示すが、自動化装置を用いると僅か1〜2%と極めて小さな値となる。このようにエラーバーが著しく減少したことは、分析精度の信頼性が著しく向上したことを意味する。また、ダイオキシン測定時間も、人の手では60分が必要であるが、自動化装置では僅か10分で測定が完了する。
表1には、自動化装置と手動による抗原抗体反応時間と発振周波数変化の比較を示す。自動化装置での1分間での吸引・吐出の繰り返し回数を増やすことで、抗原抗体反応が促進され水晶振動子の発振周波数変化が大きくなり、1分の反応時間で300回の吸引・吐出の繰り返しが、手動の20分の反応と略等しいが、その標準偏差には顕著な差があった。以上、測定誤差の最小化と測定時間の短縮に、本発明は著しく効果があることが明らかである。
他の実施例
各実施例での試験方法を以下に述べる。
1−1 直接反応法(実験操作の流れ図を図13に示す。)
はじめに実験に使用する水晶振動子の発振周波数(F)を測定した(図13(A))。次に水晶振動子の金電極上に抗CRP抗体を固定化するためアルデヒド基を導入した(水晶振動子金電極表面の活性化処理)。水晶振動子を、0.01Mのシステアミン塩酸塩溶液、1%のグルタルアルデヒド溶液の順にそれぞれ60分間ずつ浸漬させた後、3mL(1mL×3回)の超純水で洗浄し、流速2.5L/minの窒素流通下で90分間乾燥後に、水晶振動子の発振周波数(F)を測定した(図13(B))。各水晶振動子のFからの差を求めその平均値から活性化処理で導入した表面修飾膜量を算出した(ΔF=F−F)。
次に、活性化した水晶振動子電極上に抗CRP抗体(第一抗体)を30μL滴下し、25.0±0.1℃の空気恒温槽中で90分間、抗CRP抗体の固定化反応を行った。90分経過後、3mL(1mL×3回)の純水で洗浄し、流速2.5L/minの窒素流通下で90分間乾燥後、残った水晶振動子の発振周波数(F)を測定した(図13(C))。個々の水晶振動子の発振周波数差を求めてその平均値を算出し、水晶振動子上に固定化した抗体量を得た(ΔF=(F−F)−ΔF)。続いて、未反応のアルデヒド基をブロッキング処理するために水晶振動子上に0.02Mのグリシン溶液を30μL滴下し、25.0±0.1℃の空気恒温槽中で20分間反応させた。3mL(1mL×3回)の純水で洗浄し、流速2.5L/minの窒素流通下で90分の間乾燥後、水晶振動子の発振周波数(F)を測定した(図13(C))。水晶振動子の発振周波数変化の平均値からCRP抗体固定化及びグリシン処理で水晶振動子電極上に導入した抗体量を算出した(ΔF=(F−F)−ΔF−ΔF)。抗CRP抗体を固定化した後、グリシンブロッキングした各水晶振動子上にCRPを30μL滴下し、25.0±0.1℃の空気恒温槽中で90分間の抗原抗体反応を行った。その後、3mL(1mL×3回)の純水で洗浄し、流速2.5L/minの窒素流通下で90分間の乾燥後に、各水晶振動子の発振周波数(F)を測定した(図13(D))。各水晶振動子での発振周波数変化の平均値から各濃度のCRPとの抗原抗体反応量を算出し、その平均値を求めた(ΔF=(F−F)−ΔF−ΔF−ΔF)。
1−2 直接反応法後のサンドイッチ反応によるセンサー応答の化学的な増幅反応(実験の流れ図を図14に示す。)
前記1−1によるCRPの直接反応後の水晶振動子に抗CRPモノクローナル抗体を固定化した抗CRP抗体固定化ラテックス(第二抗体結合粒子)懸濁液を30μL加え25.0±0.1℃の空気恒温槽中で60分間の抗原抗体反応を行った。前記ラテックスとしては、ポリスチレンを用いた。その後3mL(1mL×3回)の純水で洗浄し、流速2.5L/minの窒素流通下で90分間乾燥後、各水晶振動子の発振周波数測定を行いその測定値をFとした(図14(E))。ΔF値を次式から算出した(ΔF=(F−F)−ΔF−ΔF−ΔF−ΔF)。
2−1 競争反応法(実験の流れ図を図15に示す。)
はじめに実験に使用する水晶振動子の発振周波数(F)を測定した(図15(A))。次に水晶振動子の金電極上に抗DNP(ジニトロフェノール)抗体を固定化するためアルデヒド基を導入した(水晶振動子金電極表面の活性化処理)。水晶振動子を、0.01Mのシステアミン塩酸塩溶液、1%のグルタルアルデヒド溶液の順にそれぞれ60分間ずつ浸漬させた後、3mL(1mL×3回)の超純水で洗浄し、流速2.5L/minの窒素流通下で90分間乾燥後に、水晶振動子の発振周波数(F)を測定した(図15(B))。各水晶振動子のFからの差を求めその平均値から活性化処理で導入した表面修飾膜量を算出した(ΔF=F−F)。
次に、活性化した水晶振動子電極上に抗DNP抗体(第一抗体)を30μL滴下し、25.0±0.1℃の空気恒温槽中で90分間、抗DNP抗体の固定化反応を行った。90分経過後、3mL(1mL×3回)の純水で洗浄し、流速2.5L/minの窒素流通下で90分間乾燥後、残った水晶振動子の発振周波数(F)を測定した(図15(C))。個々の水晶振動子の発振周波数差を求めてその平均値を算出し、水晶振動子上に固定化した抗体量を得た(ΔF=(F−F)−ΔF)。続いて、未反応のアルデヒド基をブロッキング処理するために水晶振動子上に0.02Mのグリシン溶液を30μL滴下し、25.0±0.1℃の空気恒温槽中で20分間反応させた。3mL(1mL×3回)の純水で洗浄し、流速2.5L/minの窒素流通下で90分の間乾燥後、水晶振動子の発振周波数(F)を測定した(図15(C))。水晶振動子の発振周波数変化の平均値からDNP抗体固定化及びグリシン処理で水晶振動子電極上に導入した抗体量を算出した(ΔF=(F−F)−ΔF−ΔF)。DNPの競争分子となるDNP結合アルブミン溶液とDNP抗原溶液を等量混合した競争反応の溶液を作成し、測定に用いた。この競争反応溶液を30μL採取し、抗DNP抗体固定化水晶振動子(グリシンブロッキングした各水晶振動子)上に滴下し、25.0±0.1℃の空気恒温槽中で90分間の抗原抗体反応を行った。その後、3mL(1mL×3回)の純水で洗浄し、流速2.5L/minの窒素流通下で90分間の乾燥後に、各水晶振動子の発振周波数(F)を測定した(図15(D))。各水晶振動子での発振周波数変化の平均値から各濃度のDNPとの抗原抗体反応量を算出し、その平均値を求めた(ΔF=(F−F)−ΔF−ΔF−ΔF)。
2−2 競争反応法後のサンドイッチ反応によるセンサー応答の化学的な増幅反応(実験の流れ図を図16に示す。)
前記2−1によるDNPの競争反応後の水晶振動子に抗DNPモノクローナル抗体を固定化した抗DNP抗体固定化ラテックス(抗DNP抗体結合粒子、第二抗体結合粒子)懸濁液を3μL加え25.0±0.1℃の空気恒温槽中で60分間の抗原抗体反応を行った。その後3mL(1mL×3回)の純水で洗浄し、流速2.5L/minの窒素流通下で90分間乾燥後、各水晶振動子の発振周波数測定を行いその測定値をFとした(図16(E))。ΔF値を次式から算出した(ΔF=(F−F)−ΔF−ΔF−ΔF−ΔF)。
3 分子構造の明確なポリマー(例えばポリアクリル酸)上に固定化した抗体によるセンサー応答の増幅反応(実験の流れ図を図17に示す。)(ATRP法)
3−1 プラズマ重合膜の被覆(図17(A))
At−cut 9MHz水晶振動子上にアリルアルコールをモノマーとしてプラズマ重合アリルアルコール膜(pp−アリルアルコール膜)を重合した。重合前に水晶振動子表面をヘリウムガス中で、放電出力100W、反応圧力100Paの条件で2分間エッチングを行った。プラズマ重合の条件は、水酸基の割合が高くかつ重合膜の溶媒への耐久性が高い条件である、放電出力40W、モノマー圧力100Paを用いた。重合時間は、1分間とした。
重合後にプラズマ重合膜被覆前後の水晶振動子の発振周波数を計測し、水晶振動子電極上の重合膜の量を測定した。
3−2 プラズマ重合膜表面の官能基変換(図17(B))
得られた水晶振動子の表面の水酸基に臭化2−ブロモイソブチリルを結合し、表面の官能基を水酸基から臭素基に変換した。水晶振動子をジクロロメタンに浸し、等モルのトリチルアミンと臭化2−ブロモイソブチリルを加えて、窒素雰囲下、0℃で1時間反応させた。
3−3 原子移動ラジカル重合(ATRP)(図17(C))
得られた水晶動子を入れ、スターラーバーを入れたねじ口試験管内を窒素ガスで置換した。触媒となる臭化銅(I)の粉末を試験管にいれ、窒素ガスで置換した。以後、試薬を加えるためにふたを開けるたびに窒素ガスで試験管内を充填した。次にモノマーである、アクリル酸t−ブチルを加えた。溶媒としてアセトンを加えて、スターラーで攪拌した。触媒の活性化剤として、N,N,N’,N’,N”−ペンタメチルジエチレントリアミン(PMDETA)を加えて攪拌した。反応開始剤として2−ブロモイソ酪酸エチルを加えてしっかりと栓を締めて、オイルバスで60℃に保った。モノマーのアクリル酸tert−ブチルのモル数を基準とし、このモル数を目的の重合度で割ったモル数をモノマー以外の試薬の必要量とした。ただし、溶媒のアセトンはその比率に関係なく、重合後の溶液の粘度により調整し、モノマー5mLに対してアセトン1mLを加えた。
3−4 加水分解(図17(D))
ジクロロメタンに対し、10%トリフロオロ酢酸を含む溶液に水晶振動子を浸漬し、振盪機で15時間振盪して加水分解した。
3−5 官能基の活性化(図17(E))
1−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]−3−エチルカルボジイミド塩酸塩(EDC)、N−ヒドロキシこはく酸イミド(NHS)を10mlの蒸留水が入ったシャーレに混ぜ入れ、その溶液に前記加水分解に付した水晶振動子を浸漬し、1時間活性化処理を行った。
3−6 抗体の固定化(図17(F))と抗原抗体反応(図17(G))
はじめに前記活性基導入後の水晶振動子の発振周波数(F)を測定した。活性化した水晶振動子電極上に抗CRP抗体を30μL滴下し、25.0±0.1℃の空気恒温槽中で90分間、抗CRP抗体の固定化反応を行った。90分経過後、3mL(1mL×3回)の純水で洗浄し、流速2.5L/minの窒素流通下で90分間乾燥後、残った水晶振動子の発振周波数(F)を測定した。個々の水晶振動子の発振周波数差を求めてその平均値を算出し、水晶振動子上に固定化した抗体量を得た(ΔF=F−F)。続いて、未反応のアルデヒド基をブロッキング処理するために水晶振動子上に0.02Mのグリシン溶液を30μL滴下し、25.0±0.1℃の空気恒温槽中で20分間反応させた。3mL(1mL×3回)の純水で洗浄し、流速2.5L/minの窒素流通下で90分の間乾燥後、水晶振動子の発振周波数(F)を測定した。水晶振動子の発振周波数変化の平均値からCRP抗体固定化及びグリシン処理で水晶振動子電極上に導入した抗体量を算出した(ΔF=(F−F)−ΔF)。抗CRP抗体を固定化した後、グリシンブロッキングした各水晶振動子上にCRPを30μL滴下し、25.0±0.1℃の空気恒温槽中で90分間の抗原抗体反応を行った。その後、3mL(1mL×3回)の純水で洗浄し、流速2.5L/minの窒素流通下で90分間の乾燥後に、各水晶振動子の発振周波数(F)を測定した。各水晶振動子での発振周波数変化の平均値から各濃度のCRPとの抗原抗体反応量を算出し、その平均値(ΔF)を求めた(ΔF=(F−F)−ΔF−ΔF1)。
4 DNAハイブリダイゼーションの測定法(実験の流れ図を図18に示す)
はじめに実験に使用する水晶振動子の発振周波数(F)を測定した。測定対象となる試料(図40に示した実施例では大腸菌を用いた)を界面活性剤(SDS)とプロテイナーゼKで処理し、フェノールでタンパクを除去した。その後、測定対象ごとに設計、合成によって作成したDNAの溶液を、0.5Mの水酸化ナトリウムで変性させて1本鎖とした。その後、中性に戻した前記1本鎖DNA含有溶液を30μL、水晶振動子上に滴下し、80℃2時間、減圧下でDNAの固定化を行った(図18(a))。次に非特異吸着を抑制するために、ハイブリダイゼーション溶液(DNAプローブにNaCl、クエン酸ナトリウム、Denhardt’s溶液、0.1%SDS、50%ホルムアルデヒドを含む)からプローブを除去した溶液を用いてプレハイブリダイゼーションを行った(図18(b))。各水晶振動子のFからの差を求めその平均値からDNA固定化で水晶振動子上に固定化されたDNAの量を算出した(ΔF=F−F)。次に、ビオチン固定化のDNAプローブ(第一プローブ)を含む溶液30μLを水晶振動子上に滴下し(図18(c))、25.0±0.1℃の空気恒温槽中で90分間ハイブリダイゼーションを行った(図18(d))。90分経過後、3mL(1mL×3回)の純水で洗浄し(図18(e))、流速2.5L/minの窒素流通下で90分間乾燥後、残った水晶振動子の発振周波数(F)を測定した。個々の水晶振動子の発振周波数差を求めてその平均値を算出し、水晶振動子上のDNAとのハイブリダイゼーションの量を算出した(ΔF=(F−F)−ΔF)。
前記ハイブリダイゼーション反応後の水晶振動子に、アビジン結合したナノ粒子(第二プローブ結合粒子)を含む溶液30μLを滴下し、25.0±0.1℃の空気恒温槽中で60分間のアビジン−ビオチン結合反応を行った。その後3mL(1mL×3回)の純水で洗浄し、流速2.5L/minの窒素流通下で90分間乾燥後、各水晶振動子の発振周波数測定を行いその測定値をFとした。ΔF値を次式から算出した(ΔF=(F−F)−ΔF−ΔF)。
以上で説明した本発明の各方法に従って、各種被検物質について試験を行った。試験では、各測定対象物質に対して、前述の抗体(CPR抗体など)を適宜変更して、同様の操作を行った。
環境汚染物質(ダイオキシン類やPCB類以外のものである)については、競争反応法とその後のサンドイッチ反応による増幅反応に従って測定した結果を図20〜29に、疾病マーカー物質については、直接反応法とその後のサンドイッチ反応による増幅反応に従って測定した結果を図30〜36に、食品検査における微生物については、直接反応法とその後のサンドイッチ反応による増幅反応に従って測定した結果を図37〜38に、それぞれ示す。
また、ダイオキシン類の例として2,3,7,8−TCDDについて周波数変化を測定した結果を図39に示す。測定は以下のように行った。1回目の抗原抗体反応では、前記2−1競争反応法に従って行った。すなわち、DNPの競争分子となるDNP結合アルブミン溶液と各DNP抗原溶液を等量混合した競争反応の溶液を作成し、測定に用いた。この競争反応溶液を30μL採取し、抗DNP抗体固定化水晶振動子上に滴下し、摂氏25.0±0.1度の空気恒温槽中で90分間の抗原抗体反応を行った。その後、3mL(1mL×3回)の純水で洗浄し、流速2.5L/minの窒素流通下で90分間の乾燥後に、各水晶振動子の発振周波数(F)を測定した。各水晶振動子での発振周波数変化の平均値から各濃度のDNPとの抗原抗体反応量を算出した。2回目の抗原抗体反応では、前記2−2競争反応法後のサンドイッチ反応によるセンサー応答の化学的な増幅反応に従って行なった。すなわち、DNPの競争反応後の水晶振動子に抗DNPモノクローナル抗体を固定化した抗DNP抗体固定化ラテックス懸濁液を30μL加え摂氏25.0±0.1度の空気恒温槽中で60分間の抗原抗体反応を行った。その後3mL(1mL×3回)の純水で洗浄し、流速2.5L/minの窒素流通下で90分間乾燥後、各水晶振動子の発振周波数測定を行い、ラテックス懸濁液添加前後における周波数の変化量を算出した。
また、大腸菌について周波数変化を測定した結果を図40に示す。測定は以下のように行った。従来法では、ビオチン固定化のDNAプローブ(第一プローブ)を含む溶液3μLを水晶振動子上に滴下し、摂氏25.0±0.1度の空気恒温槽中で90分間ハイブリダイゼーションを行った(図18(d)参照)。90分経過後、3mL(1mL×3回)の純水で洗浄し、流速2.5L/minの窒素流通下で90分間乾燥後、残った水晶振動子の発振周波数(F)を測定した。個々の水晶振動子の発振周波数差を求めてその平均値を算出し、水晶振動子上のDNAとのハイブリダイゼーションの量を算出した。第二プローブ結合粒子を用いる方法では、ハイブリダイゼーション反応後の水晶振動子にアビジン結合したナノ粒子(第二プローブ結合粒子)を含む溶液30μLを滴下し、摂氏25.0±0.1度の空気恒温槽中で60分間のアビジン−ビオチン結合反応を行った(図18(e)の後工程参照)。その後3mL(1mL×3回)の純水で洗浄し、流速2.5L/minの窒素流通下で90分間乾燥後各水晶振動子の発振周波数測定を行いその測定値をFとした。ΔF値を次式から算出した。
また、癌マーカータンパク質と環境汚染物質の例として、人血清中のα−フェトプロテイン濃度について、直接反応法とその後のサンドイッチ反応による増幅反応に従って測定した結果を図41に、環境水中のアトラジン濃度については競争反応による測定結果を図42に、それぞれ示す。図41及び図42において、従来法(図中「○」で示した)では、共有結合を用いて水晶振動子上に抗体を固定化する二次元的な固定化法であった。一方、本発明に従って、原子移動ラジカル重合法(Atom transfer radical polymerization:ATRP)により分子量と鎖長の揃った高分子鎖上に抗体を三次元的に固定化することで(図中「□」で示した)、抗原の検出感度を著しく増幅することが可能であった。
各図において、(a)は熟練者の手作業による測定結果であり、(b)は本発明の自動分析装置での測定結果を示す。各測定点は6個の独立した水晶振動子を用いた際の平均値であり、縦軸のエラーバーは標準偏差(誤差)をそれぞれ示す。
なお、以上の各センサー感度増幅実験の対象になった各物質の環境基準値や正常値などを以下の各表に示した。
以上の各実施例によっても、前記実施例1〜8と同様の優れた分析が可能であった。
Figure 0004203826
Figure 0004203826
Figure 0004203826
Figure 0004203826
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail based on an Example, this invention is not limited to this.
[Examples 1-8, Comparative Examples 1-5]
<Anti-2,3,7,8-TCDD antibody immobilization and stabilization treatment of quartz crystal>
The test was conducted using 2,3,7,8-TCDD, which is a low molecular compound, as a substance to be measured.
The crystal resonator used was AT cut (9 MHz). First, the gold electrode surface of the crystal unit was washed with a sulfuric acid / hydrogen peroxide mixed solution. After washing with pure water, nitrogen was circulated over the quartz vibrator at a flow rate of 2.5 L / min for drying. Next, the gold electrode surface of the quartz crystal was treated with 0.01 M cysteamine, followed by treatment with 1% glutaraldehyde solution to activate the gold electrode surface for antibody binding, and then with 1 mL of pure water. Washed 3 times.
Next, 30 μL of 50 μg / mL anti-2,3,7,8-TCDD monoclonal antibody in PBS (pH 7.4) was added onto the crystal resonator, and suction / discharge was performed at 300 ° C. for 10 minutes at 25 ° C. The antibody was immobilized on the quartz resonator by reacting under repeated times. After washing three times with 1 mL of pure water, 30 μL of 0.02 M glycine solution is added onto the crystal unit to cap the unreacted aldehyde groups remaining on the crystal unit, and suction is performed at 25 ° C. for 10 minutes. -The discharge was repeated under 300 times per minute. After washing 3 times with 1 mL of pure water, 30 μL of a 0.2% -PBS solution of stabilizer is added onto the crystal resonator, and the reaction is repeated under suction and discharge 300 times per minute at 25 ° C. for 10 minutes. It was. Lipidure-HM (trade name, manufactured by NOF Corporation) was used as a stabilizer. After washing with 1 mL of pure water three times, nitrogen is circulated on the crystal unit at a flow rate of 2.5 L / min for drying, and after 10 minutes, the oscillation frequency of the antibody-immobilized crystal unit is measured. F1.
<Antibody-antibody reaction I>
1: 3 ratio of 2,3,7,8-TCDD-conjugated ovalbumin (RDI) in 10 mM PBS solution (pH 7.4) to 2,3,7,8-TCDD in DMSO To make a 25% DMSO solution. Antigen solutions for competitive reaction were prepared by dissolving the 2,3,7,8-TCDD concentrations to 0.001, 0.01, 0.1, 1, 10, and 100 ng / mL, respectively.
10 μL of this antigen solution is added to the anti-2,3,7,8-TCDD antibody-immobilized crystal resonator prepared above, and the mixture is reacted at 25 ° C. for 10 minutes, with suction and discharge repeated 300 times per minute. Then, an antigen-antibody reaction I was performed. The antigen-antibody reaction is as large as about 200 Hz. After completion of the reaction, it was washed 3 times with 1 mL of pure water, and nitrogen was circulated over the crystal resonator at a flow rate of 2.5 L / min for drying. After 10 minutes, the oscillation frequency of the antibody-immobilized crystal resonator was measured, The measured value was F2.
A value obtained by subtracting F2 from F1 is defined as a change in oscillation frequency (ΔF1 (Hz)), which is shown in Table 1. Moreover, the relationship with 2,3,7,8-TCDD density | concentration is shown in FIG. 13, and it used as a calibration curve in the case of the dioxin density | concentration measurement contained in the sample extracted from the fly ash of the garbage incineration site.
Figure 0004203826
As is clear from Table 1, in the present invention, 2,3,7,8-TCDD having a minute concentration of 0.001 ng / mL (1 pg / mL) to 100 ng / mL can be measured.
FIG. 19 shows an example of the measurement result of dioxin concentration (2, 3, 7, 8-TCDD). Each 2,3,7,8-TCDD concentration was measured using 6 independent anti-2,3,7,8-TCDD monoclonal antibody immobilized crystal resonators, and the experimental error was described as the standard deviation. (A) shows the result of measurement by human hand (manual), and (b) shows the result of measurement by the automated apparatus of the present invention. When performed manually, the experimental error (standard deviation) of each concentration shows a large value of 10 to 20%, but becomes an extremely small value of only 1 to 2% when an automated apparatus is used. Thus, the fact that the error bars are remarkably reduced means that the reliability of the analysis accuracy is remarkably improved. Also, the dioxin measurement time needs 60 minutes by human hand, but the measurement is completed in only 10 minutes by an automated apparatus.
Table 1 shows a comparison between the antigen-antibody reaction time and the oscillation frequency change by the automated apparatus and the manual operation. By increasing the number of repetitions of suction / discharge per minute in an automated device, the antigen-antibody reaction is promoted and the oscillation frequency change of the crystal resonator increases, and 300 times of suction / discharge are repeated in one minute reaction time. However, there is a significant difference in its standard deviation, although it is roughly equivalent to a manual 20 minute response. As described above, it is apparent that the present invention is extremely effective in minimizing measurement errors and shortening measurement time.
Other Examples Test methods in each example are described below.
1-1 Direct reaction method (flow chart of experimental operation is shown in FIG. 13)
First , the oscillation frequency (F 1 ) of the crystal resonator used in the experiment was measured (FIG. 13A). Next, an aldehyde group was introduced to immobilize the anti-CRP antibody on the gold electrode of the crystal resonator (activation treatment of the crystal electrode gold electrode surface). The quartz crystal was immersed in a 0.01M cysteamine hydrochloride solution and a 1% glutaraldehyde solution in that order for 60 minutes, respectively, washed with 3 mL (1 mL × 3 times) of ultrapure water, and a flow rate of 2.5 L. After drying for 90 minutes under a nitrogen flow of / min, the oscillation frequency (F 2 ) of the crystal resonator was measured (FIG. 13B). The difference from F 1 of each crystal resonator was obtained, and the surface modification film amount introduced by the activation treatment was calculated from the average value (ΔF 1 = F 1 −F 2 ).
Next, 30 μL of anti-CRP antibody (first antibody) is dropped on the activated crystal resonator electrode, and the anti-CRP antibody is immobilized in an air constant temperature bath at 25.0 ± 0.1 ° C. for 90 minutes. went. After 90 minutes, it was washed with 3 mL (1 mL × 3 times) of pure water, dried for 90 minutes under a nitrogen flow rate of 2.5 L / min, and the oscillation frequency (F 3 ) of the remaining crystal unit was measured. (FIG. 13C). The difference between the oscillation frequencies of the individual crystal resonators was obtained and the average value thereof was calculated to obtain the amount of antibody immobilized on the crystal resonator (ΔF 2 = (F 1 −F 3 ) −ΔF 1 ). Subsequently, 30 μL of a 0.02 M glycine solution was dropped on the quartz resonator in order to perform blocking treatment of unreacted aldehyde groups, and reacted for 20 minutes in an air constant temperature bath at 25.0 ± 0.1 ° C. After washing with 3 mL (1 mL × 3 times) of pure water and drying for 90 minutes under a nitrogen flow rate of 2.5 L / min, the oscillation frequency (F 4 ) of the crystal unit was measured (FIG. 13C )). The amount of antibody introduced onto the crystal resonator electrode by CRP antibody immobilization and glycine treatment was calculated from the average value of the oscillation frequency change of the crystal resonator (ΔF 3 = (F 1 −F 4 ) −ΔF 2 −ΔF 1 ). . After immobilizing the anti-CRP antibody, 30 μL of CRP was dropped on each glycine-blocked crystal resonator, and an antigen-antibody reaction was carried out for 90 minutes in an air constant temperature bath at 25.0 ± 0.1 ° C. Thereafter, the crystal was washed with 3 mL (1 mL × 3 times) of pure water and dried for 90 minutes under a nitrogen flow rate of 2.5 L / min, and then the oscillation frequency (F 5 ) of each crystal resonator was measured (FIG. 13). (D)). The amount of antigen-antibody reaction with each concentration of CRP was calculated from the average value of the oscillation frequency change in each crystal resonator, and the average value was obtained (ΔF 4 = (F 1 -F 5 ) −ΔF 3 −ΔF 2 −ΔF 1 ).
1-2 Chemical amplification reaction of sensor response by sandwich reaction after direct reaction method (flow chart of experiment is shown in FIG. 14)
30 μL of an anti-CRP antibody-immobilized latex (second antibody-bound particle) suspension in which an anti-CRP monoclonal antibody is immobilized on a quartz crystal resonator after direct reaction of CRP by 1-1 is added to 25.0 ± 0.1 ° C. The antigen-antibody reaction was performed for 60 minutes in an air constant temperature bath. As the latex, polystyrene was used. Thereafter, it was washed with 3 mL (1 mL × 3 times) of pure water, dried for 90 minutes under a flow rate of nitrogen at a flow rate of 2.5 L / min, and then the oscillation frequency of each crystal resonator was measured, and the measured value was defined as F 6 ( FIG. 14 (E)). The ΔF 5 value was calculated from the following equation (ΔF 5 = (F 1 −F 6 ) −ΔF 4 −ΔF 3 −ΔF 2 −ΔF 1 ).
2-1 Competitive reaction method (flow chart of experiment is shown in FIG. 15)
First , the oscillation frequency (F 1 ) of the crystal resonator used in the experiment was measured (FIG. 15A). Next, an aldehyde group was introduced to immobilize the anti-DNP (dinitrophenol) antibody on the gold electrode of the crystal resonator (activation treatment of the surface of the crystal resonator gold electrode). The quartz crystal was immersed in a 0.01M cysteamine hydrochloride solution and a 1% glutaraldehyde solution in that order for 60 minutes, respectively, washed with 3 mL (1 mL × 3 times) of ultrapure water, and a flow rate of 2.5 L. After drying for 90 minutes under a nitrogen flow of / min, the oscillation frequency (F 2 ) of the crystal resonator was measured (FIG. 15B). The difference from F 1 of each crystal resonator was obtained, and the surface modification film amount introduced by the activation treatment was calculated from the average value (ΔF 1 = F 1 −F 2 ).
Next, 30 μL of anti-DNP antibody (first antibody) is dropped on the activated crystal resonator electrode, and the anti-DNP antibody immobilization reaction is carried out in an air constant temperature bath at 25.0 ± 0.1 ° C. for 90 minutes. went. After 90 minutes, it was washed with 3 mL (1 mL × 3 times) of pure water, dried for 90 minutes under a nitrogen flow rate of 2.5 L / min, and the oscillation frequency (F 3 ) of the remaining crystal unit was measured. (FIG. 15C). The difference between the oscillation frequencies of the individual crystal resonators was obtained and the average value thereof was calculated to obtain the amount of antibody immobilized on the crystal resonator (ΔF 2 = (F 1 −F 3 ) −ΔF 1 ). Subsequently, 30 μL of a 0.02 M glycine solution was dropped on the quartz resonator in order to perform blocking treatment of unreacted aldehyde groups, and reacted for 20 minutes in an air constant temperature bath at 25.0 ± 0.1 ° C. After washing with 3 mL (1 mL × 3 times) of pure water and drying for 90 minutes under a nitrogen flow rate of 2.5 L / min, the oscillation frequency (F 4 ) of the crystal resonator was measured (FIG. 15C )). The amount of antibody introduced onto the crystal resonator electrode by DNP antibody immobilization and glycine treatment was calculated from the average value of the change in the oscillation frequency of the crystal resonator (ΔF 3 = (F 1 −F 4 ) −ΔF 2 −ΔF 1 ). . A competitive reaction solution was prepared by mixing equal amounts of a DNP-bound albumin solution, which is a competitive molecule of DNP, and a DNP antigen solution, and used for measurement. 30 μL of this competitive reaction solution was sampled and dropped on an anti-DNP antibody-immobilized crystal resonator (each glycine-blocked crystal resonator), and the antigen-antibody for 90 minutes in an air thermostat at 25.0 ± 0.1 ° C. Reaction was performed. Thereafter, the crystal was washed with 3 mL (1 mL × 3 times) of pure water, dried for 90 minutes under a nitrogen flow rate of 2.5 L / min, and then the oscillation frequency (F 5 ) of each crystal resonator was measured (FIG. 15). (D)). The antigen-antibody reaction amount with each concentration of DNP was calculated from the average value of the oscillation frequency change in each crystal resonator, and the average value was obtained (ΔF 4 = (F 1 -F 5 ) −ΔF 3 −ΔF 2 −ΔF 1 ).
2-2 Chemical amplification reaction of sensor response by sandwich reaction after competitive reaction method (flow chart of experiment is shown in FIG. 16)
25. Add 3 μL of an anti-DNP antibody-immobilized latex (anti-DNP antibody-bound particle, second antibody-bound particle) suspension in which an anti-DNP monoclonal antibody is immobilized on the quartz crystal resonator after the competitive reaction of DNP by 2-1. The antigen-antibody reaction was performed for 60 minutes in an air constant temperature bath of 0 ± 0.1 ° C. Thereafter, it was washed with 3 mL (1 mL × 3 times) of pure water, dried for 90 minutes under a flow rate of nitrogen at a flow rate of 2.5 L / min, and then the oscillation frequency of each crystal resonator was measured, and the measured value was defined as F 6 ( FIG. 16 (E)). The ΔF 5 value was calculated from the following equation (ΔF 5 = (F 1 −F 6 ) −ΔF 4 −ΔF 3 −ΔF 2 −ΔF 1 ).
3 Amplification reaction of sensor response by antibody immobilized on polymer (for example, polyacrylic acid) having clear molecular structure (flow chart of experiment is shown in FIG. 17) (ATRP method)
3-1 Coating of plasma polymerized film (FIG. 17A)
A plasma-polymerized allyl alcohol film (pp-allyl alcohol film) was polymerized on an At-cut 9 MHz crystal resonator using allyl alcohol as a monomer. Prior to polymerization, the surface of the crystal resonator was etched in helium gas for 2 minutes under conditions of a discharge output of 100 W and a reaction pressure of 100 Pa. As the conditions for plasma polymerization, a discharge power of 40 W and a monomer pressure of 100 Pa were used, which are conditions in which the proportion of hydroxyl groups is high and the durability of the polymerized film to the solvent is high. The polymerization time was 1 minute.
After polymerization, the oscillation frequency of the quartz crystal resonator before and after coating with the plasma polymerized film was measured, and the amount of polymerized film on the crystal resonator electrode was measured.
3-2 Functional group conversion on plasma polymerized film surface (Fig. 17 (B))
2-Bromoisobutyryl bromide was bonded to the hydroxyl group on the surface of the obtained crystal resonator, and the functional group on the surface was converted from a hydroxyl group to a bromine group. A quartz oscillator was immersed in dichloromethane, equimolar tritylamine and 2-bromoisobutyryl bromide were added, and the mixture was reacted at 0 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere.
3-3 Atom transfer radical polymerization (ATRP) (FIG. 17C)
The crystal crystal obtained was put, and the inside of the screw-mouth test tube containing the stirrer bar was replaced with nitrogen gas. A powder of copper (I) bromide serving as a catalyst was placed in a test tube and replaced with nitrogen gas. Thereafter, each time the lid was opened to add the reagent, the inside of the test tube was filled with nitrogen gas. Next, the monomer t-butyl acrylate was added. Acetone was added as a solvent and stirred with a stirrer. N, N, N ′, N ′, N ″ -pentamethyldiethylenetriamine (PMDETA) was added as a catalyst activator and stirred. Ethyl 2-bromoisobutyrate was added as a reaction initiator and the stopper was tightly closed. The temperature was kept in an oil bath at 60 ° C. Based on the number of moles of monomeric tert-butyl acrylate, the number of moles divided by the desired degree of polymerization was taken as the required amount of reagents other than the monomer. Regardless of the ratio, the solvent acetone was adjusted by the viscosity of the solution after polymerization, and 1 mL of acetone was added to 5 mL of the monomer.
3-4 Hydrolysis (Fig. 17D)
A crystal resonator was immersed in a solution containing 10% trifluoroacetic acid in dichloromethane, and hydrolyzed by shaking with a shaker for 15 hours.
3-5 Functional group activation (FIG. 17E)
1- [3- (Dimethylamino) propyl] -3-ethylcarbodiimide hydrochloride (EDC) and N-hydroxysuccinimide (NHS) were mixed in a petri dish containing 10 ml of distilled water, and the hydrolysis was performed on the solution. The quartz crystal attached to was immersed and activated for 1 hour.
3-6 Immobilization of antibody (FIG. 17 (F)) and antigen-antibody reaction (FIG. 17 (G))
First, the oscillation frequency (F 1 ) of the crystal resonator after the introduction of the active group was measured. 30 μL of anti-CRP antibody was dropped on the activated crystal resonator electrode, and the anti-CRP antibody was immobilized in an air constant temperature bath at 25.0 ± 0.1 ° C. for 90 minutes. After 90 minutes, it was washed with 3 mL (1 mL × 3 times) of pure water, dried for 90 minutes under a nitrogen flow rate of 2.5 L / min, and then the oscillation frequency (F 2 ) of the remaining crystal unit was measured. . The difference between the oscillation frequencies of the individual crystal resonators was obtained and the average value was calculated to obtain the amount of antibody immobilized on the crystal resonator (ΔF 1 = F 2 −F 1 ). Subsequently, 30 μL of a 0.02 M glycine solution was dropped on the quartz resonator in order to perform blocking treatment of unreacted aldehyde groups, and reacted for 20 minutes in an air constant temperature bath at 25.0 ± 0.1 ° C. After washing with 3 mL (1 mL × 3 times) of pure water and drying for 90 minutes under a flow of nitrogen at a flow rate of 2.5 L / min, the oscillation frequency (F 3 ) of the crystal unit was measured. The amount of antibody introduced onto the crystal resonator electrode by CRP antibody immobilization and glycine treatment was calculated from the average value of the change in the oscillation frequency of the crystal resonator (ΔF 2 = (F 1 -F 3 ) −ΔF 1 ). After immobilizing the anti-CRP antibody, 30 μL of CRP was dropped on each glycine-blocked crystal resonator, and an antigen-antibody reaction was carried out for 90 minutes in an air constant temperature bath at 25.0 ± 0.1 ° C. Thereafter, the crystal was washed with 3 mL (1 mL × 3 times) of pure water, and after drying for 90 minutes under a nitrogen flow rate of 2.5 L / min, the oscillation frequency (F 4 ) of each crystal resonator was measured. The amount of antigen-antibody reaction with each concentration of CRP was calculated from the average value of the oscillation frequency change in each crystal resonator, and the average value (ΔF 3 ) was obtained (ΔF 3 = (F 1 -F 4 ) −ΔF 2- ΔF1).
4. Measurement method of DNA hybridization (Experimental flow diagram is shown in FIG. 18)
First, the oscillation frequency (F 1 ) of the crystal resonator used in the experiment was measured. A sample to be measured (E. coli was used in the example shown in FIG. 40) was treated with a surfactant (SDS) and proteinase K, and the protein was removed with phenol. Thereafter, a DNA solution designed and synthesized for each measurement target was denatured with 0.5 M sodium hydroxide to form a single strand. Thereafter, 30 μL of the single-stranded DNA-containing solution returned to neutrality was dropped onto a crystal resonator, and DNA was immobilized under reduced pressure at 80 ° C. for 2 hours (FIG. 18A). Next, in order to suppress non-specific adsorption, a solution obtained by removing the probe from a hybridization solution (DNA probe containing NaCl, sodium citrate, Denhardt's solution, 0.1% SDS, 50% formaldehyde) is used. Prehybridization was performed (FIG. 18 (b)). The difference from F 1 of each crystal resonator was obtained, and the amount of DNA immobilized on the crystal resonator by DNA immobilization was calculated from the average value (ΔF 1 = F 1 −F 2 ). Next, 30 μL of a solution containing a biotin-immobilized DNA probe (first probe) is dropped onto the crystal resonator (FIG. 18 (c)), and it is kept in an air constant temperature bath at 25.0 ± 0.1 ° C. for 90 minutes. Hybridization was performed (FIG. 18 (d)). After 90 minutes, it was washed with 3 mL (1 mL × 3 times) of pure water (FIG. 18 (e)), dried for 90 minutes under a flow of nitrogen at a flow rate of 2.5 L / min, and then the oscillation frequency of the remaining crystal unit. (F 3 ) was measured. The difference between the oscillation frequencies of the individual crystal resonators was calculated and the average value thereof was calculated, and the amount of hybridization with DNA on the crystal resonator was calculated (ΔF 2 = (F 1 -F 3 ) −ΔF 1 ).
30 μL of a solution containing avidin-bonded nanoparticles (second probe-bonded particles) is dropped on the crystal resonator after the hybridization reaction, and avidin for 60 minutes in an air thermostat at 25.0 ± 0.1 ° C. A biotin binding reaction was performed. Thereafter, it was washed with 3 mL (1 mL × 3 times) of pure water, dried for 90 minutes under a flow of nitrogen at a flow rate of 2.5 L / min, and then the oscillation frequency of each crystal resonator was measured, and the measured value was defined as F 4 . The ΔF 3 value was calculated from the following equation (ΔF 3 = (F 1 −F 4 ) −ΔF 2 −ΔF 1 ).
In accordance with each method of the present invention described above, various test substances were tested. In the test, the same operation was performed by appropriately changing the above-described antibody (CPR antibody or the like) for each measurement target substance.
For environmental pollutants (other than dioxins and PCBs), the results of measurement according to the competitive reaction method and the subsequent amplification reaction by sandwich reaction are shown in FIGS. The results measured according to the subsequent amplification reaction by the sandwich reaction are shown in FIGS. 30 to 36, and the microorganisms in the food inspection are measured according to the direct reaction method and the subsequent amplification reaction by the sandwich reaction are shown in FIGS.
Moreover, the result of having measured the frequency change about 2,3,7,8-TCDD as an example of dioxins is shown in FIG. The measurement was performed as follows. The first antigen-antibody reaction was performed according to the 2-1 competition reaction method. That is, a competitive reaction solution was prepared by mixing equal amounts of a DNP-bound albumin solution serving as a competitive molecule of DNP and each DNP antigen solution, and used for measurement. 30 μL of this competitive reaction solution was collected and dropped onto an anti-DNP antibody-immobilized quartz crystal resonator, and an antigen-antibody reaction was performed for 90 minutes in an air constant temperature bath at 25.0 ± 0.1 degrees Celsius. Thereafter, the crystal was washed with 3 mL (1 mL × 3 times) of pure water, and after drying for 90 minutes under a nitrogen flow rate of 2.5 L / min, the oscillation frequency (F 5 ) of each crystal resonator was measured. The amount of antigen-antibody reaction with each concentration of DNP was calculated from the average value of the change in oscillation frequency in each crystal resonator. The second antigen-antibody reaction was performed according to the chemical amplification reaction of the sensor response by the sandwich reaction after the 2-2 competitive reaction method. That is, 30 μL of an anti-DNP antibody-immobilized latex suspension in which an anti-DNP monoclonal antibody is immobilized on a quartz crystal resonator after a competitive reaction of DNP is added for 60 minutes in an air thermostat at 25.0 ± 0.1 degrees Celsius. Antigen-antibody reaction was performed. After washing with 3 mL (1 mL × 3 times) of pure water and drying for 90 minutes under a nitrogen flow rate of 2.5 L / min, the oscillation frequency of each crystal resonator was measured, and the frequency before and after addition of the latex suspension. The amount of change was calculated.
Moreover, the result of having measured the frequency change about colon_bacillus | E._coli is shown in FIG. The measurement was performed as follows. In the conventional method, 3 μL of a solution containing a biotin-immobilized DNA probe (first probe) was dropped on a crystal resonator, and hybridization was performed in an air thermostat at 25.0 ± 0.1 degrees Celsius for 90 minutes. (See FIG. 18D). After 90 minutes, it was washed with 3 mL (1 mL × 3 times) of pure water, dried for 90 minutes under a nitrogen flow rate of 2.5 L / min, and the oscillation frequency (F 3 ) of the remaining crystal unit was measured. . The difference between the oscillation frequencies of the individual crystal resonators was calculated and the average value was calculated, and the amount of hybridization with DNA on the crystal resonator was calculated. In the method using the second probe-bonded particles, 30 μL of a solution containing nanoparticles (second probe-bonded particles) bonded to avidin is dropped on the crystal resonator after the hybridization reaction, and air at 25.0 ± 0.1 degrees Celsius The avidin-biotin binding reaction was performed for 60 minutes in a thermostatic chamber (see the post-process of FIG. 18 (e)). Then washed with pure water 3 mL (1 mL × 3 times), dried over a nitrogen stream under a flow rate of 2.5L / min 90 minutes the measured value until oscillation frequency measurement of each crystal oscillator was set to F 4. ΔF 3 value was calculated from the following equation.
In addition, as an example of cancer marker protein and environmental pollutants, the results of measuring the α-fetoprotein concentration in human serum according to the direct reaction method and the subsequent amplification reaction by sandwich reaction are shown in FIG. The measurement results by competitive reaction are shown in FIG. 41 and 42, the conventional method (indicated by “◯” in the figure) is a two-dimensional immobilization method in which an antibody is immobilized on a crystal resonator using a covalent bond. On the other hand, according to the present invention, an antibody is three-dimensionally immobilized on a polymer chain having a uniform molecular weight and chain length by an atom transfer radical polymerization (ATRP) (“□” in the figure). It was possible to significantly amplify the antigen detection sensitivity.
In each figure, (a) is a measurement result by an expert's manual work, and (b) shows a measurement result by the automatic analyzer of the present invention. Each measurement point is an average value when six independent crystal resonators are used, and an error bar on the vertical axis indicates a standard deviation (error).
The environmental reference values and normal values of the substances subjected to the above-described sensor sensitivity amplification experiments are shown in the following tables.
According to each of the above examples, the same excellent analysis as in Examples 1 to 8 was possible.
Figure 0004203826
Figure 0004203826
Figure 0004203826
Figure 0004203826

本発明の方法は、微量物質を簡易かつ迅速に分析する方法として好適である。
また、本発明の装置は、微量物質の簡易かつ迅速な分析方法に用いる装置として好適である。
本発明をその実施態様とともに説明したが、我々は特に指定しない限り我々の発明を説明のどの細部においても限定しようとするものではなく、添付の請求の範囲に示した発明の精神と範囲に反することなく幅広く解釈されるべきであると考える。
The method of the present invention is suitable as a method for analyzing trace substances simply and quickly.
Moreover, the apparatus of the present invention is suitable as an apparatus used for a simple and rapid analysis method for trace substances.
While this invention has been described in conjunction with its embodiments, we do not intend to limit our invention in any detail of the description unless otherwise specified and are contrary to the spirit and scope of the invention as set forth in the appended claims. I think it should be interpreted widely.

Claims (8)

認識素子が電極上に固定化された圧電素子センサーに被測定物質が結合することによる質量変化を周波数変化に変換し定量化して被測定物質を分析する方法において、In a method for analyzing a substance to be measured by converting a mass change due to a substance to be measured bonded to a piezoelectric element sensor having a recognition element fixed on an electrode into a frequency change and quantifying it,
(i)容器内の被測定物質の認識素子試料を溶液吸引・吐出プローブを用いて吸引し、吸引した当該試料を圧電素子の電極上に吐出し、吐出した認識素子試料を前記プローブに再吸引することと再吸引した認識素子試料を前記圧電素子電極上に再吐出することとを少なくとも一回行うことにより圧電素子電極上に被測定物質の認識素子を形成する工程と(I) The recognition element sample of the substance to be measured in the container is sucked by using a solution suction / discharge probe, the sucked sample is discharged onto the electrode of the piezoelectric element, and the discharged recognition element sample is sucked again by the probe. Forming a recognition element for the substance to be measured on the piezoelectric element electrode by performing at least one time to re-discharge the recognition element sample that has been re-sucked onto the piezoelectric element electrode;
(ii)容器内の被測定物質試料を溶液吸引・吐出プローブに吸引し、吸引した当該試料を固定化された認識素子上に吐出し、吐出した被測定物質試料を前記プローブに再吸引させることと再吸引した被測定物質試料を前記認識素子上に再吐出することとを少なくとも一回行うことにより固定化された認識素子上に被測定物質を結合させる工程と(Ii) The sample of the substance to be measured in the container is sucked by the solution suction / discharge probe, the sucked sample is discharged onto the fixed recognition element, and the discharged sample of the measured substance is re-sucked by the probe. And bonding the substance to be measured onto the immobilized recognition element by re-ejecting the re-aspirated measurement substance sample onto the recognition element at least once;
の二つの工程を少なくとも含むことを特徴とする被測定物質の分析方法。A method for analyzing a substance to be measured, comprising at least two steps.
容器内の被測定物質の認識素子試料の溶液吸引・吐出ブローブによる吸引と、プローブからの認識素子上への試料の吐出と、吐出した試料の前記プローブへの再吸引及び前記再吸引した試料の再吐出とが、複数の容器、複数のプローブ及び複数の圧電素子センサーを備えた自動分析装置で実行されることを特徴とする請求項1に記載の分析方法。  Aspiration of the recognition element sample of the substance to be measured in the container by the solution suction / discharge probe, discharge of the sample onto the recognition element from the probe, re-suction of the discharged sample to the probe, and re-suction of the re-suctioned sample The analysis method according to claim 1, wherein the re-ejection is executed by an automatic analyzer including a plurality of containers, a plurality of probes, and a plurality of piezoelectric element sensors. 容器内の被測定物質試料の溶液吸引・吐出ブローブによる吸引と、プローブからの圧電素子上への試料の吐出と、吐出した試料の前記プローブへの再吸引及び前記再吸引した試料の再吐出とが、複数の容器、複数のプローブ及び複数の圧電素子センサーを備えた自動分析装置で実行されることを特徴とする請求項2に記載の分析方法。Aspiration of a sample to be measured in a container by a solution aspiration / ejection probe, ejection of a sample from a probe onto a piezoelectric element, re-aspiration of the ejected sample into the probe, and re-ejection of the re-aspirated sample The analysis method according to claim 2, wherein the analysis method is executed by an automatic analyzer including a plurality of containers, a plurality of probes, and a plurality of piezoelectric element sensors. 吸引・吐出回数は1から1,000回/分であり、吸引・吐出の繰り返し時間は0.1から100分であり、吸引・吐出量は0.01から100マイクロリッターである請求項1〜3のいずれかに記載の分析方法。The number of suction / discharge is 1 to 1,000 times / minute, the repetition time of suction / discharge is 0.1 to 100 minutes, and the amount of suction / discharge is 0.01 to 100 microliters. 4. The analysis method according to any one of 3. 前記プローブの内部及び外部を洗浄液により洗浄することを含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の分析方法。The analysis method according to claim 1, comprising washing the inside and outside of the probe with a washing liquid. 洗浄用の液体又は気体を前記プローブ又は他のプローブから前記センサー部に吹き付けて前記センサー部を洗浄することを含む、請求項5に記載の分析方法。The analysis method according to claim 5, comprising spraying a cleaning liquid or gas from the probe or another probe to the sensor unit to clean the sensor unit. プローブ先端部のノズル形状が、円筒形、ベベルチップ型、球形、円錐型、針型、または多面体型であり、吸引・吐出時のノイズルと圧電素子センサーとの位置関係(上下間の距離)がThe nozzle shape of the probe tip is cylindrical, bevel tip, sphere, cone, needle, or polyhedron, and the positional relationship (distance between the top and bottom) between the noise level and the piezoelectric element sensor during suction / discharge 0.01mm0.01mm ~ 10mm10mm であり、圧電素子での検出に用いる分注ピペットと圧電素子との角度が、10度〜360度の範囲である請求項1〜6のいずれかに記載の分析方法。The analysis method according to any one of claims 1 to 6, wherein an angle between the dispensing pipette used for detection by the piezoelectric element and the piezoelectric element is in a range of 10 degrees to 360 degrees. 圧電素子の形状が、水晶素板を化学処理もしくは機械加工によって両側もしくは片側のみが凹型または#4000仕上げ、鏡面仕上げ等の平面の形状に加工した溝に白金、金、銀、銅等の電極を蒸着によって作成した複数個の振動子が一体化したもの、または水晶素板を化学処理もしくは機械加工によって両側もしくは片側のみが凹型または#4000仕上げ、鏡面仕上げ等の平面の形状に加工した溝に白金、金、銀、銅等の電極を蒸着によって作成された単体の素子である請求項1〜7のいずれかに記載の分析方法。The shape of the piezoelectric element is such that the crystal base plate is processed into a concave shape on both sides or one side by chemical treatment or machining, or a flat shape such as # 4000 finish, mirror finish, etc., and electrodes of platinum, gold, silver, copper, etc. Platinum in a groove in which a plurality of vibrators created by vapor deposition are integrated, or a quartz plate is processed into a flat shape such as concave or # 4000 finish, mirror finish, etc. on both sides or only one side by chemical treatment or machining The analysis method according to any one of claims 1 to 7, which is a single element prepared by vapor deposition of electrodes such as gold, silver and copper.
JP2005514310A 2003-09-29 2004-09-29 Automatic analysis method and apparatus Expired - Fee Related JP4203826B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003338604 2003-09-29
JP2003338604 2003-09-29
PCT/JP2004/014664 WO2005031316A1 (en) 2003-09-29 2004-09-29 Automatic analyzing method and analyzer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2005031316A1 JPWO2005031316A1 (en) 2006-12-07
JP4203826B2 true JP4203826B2 (en) 2009-01-07

Family

ID=34386162

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005514310A Expired - Fee Related JP4203826B2 (en) 2003-09-29 2004-09-29 Automatic analysis method and apparatus

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP4203826B2 (en)
WO (1) WO2005031316A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8823941B2 (en) 2011-04-12 2014-09-02 Seiko Epson Corporation Detection device

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007018187A1 (en) * 2005-08-05 2007-02-15 Kyowa Medex Co., Ltd. Measurement instrument, measurement kit using the same, measurement method, measurement device, and piezoelectric oscillator reproducing method
DE102005062377A1 (en) * 2005-12-23 2007-06-28 Bayer Technology Services Gmbh Method for rapid detection of mycotoxins, useful for analysis of food and environmental samples, uses a waveguide that carries binding agents for the toxins
JP2007178305A (en) * 2005-12-28 2007-07-12 Ulvac Japan Ltd Piezoelectric element and stabilization method of immobilization layer
JP4969869B2 (en) * 2006-02-27 2012-07-04 シスメックス株式会社 Chromatographic test device and manufacturing method thereof
JP4815593B2 (en) * 2006-03-14 2011-11-16 国立大学法人金沢大学 DNA aptamer having specific binding property to 8-hydroxydeoxyguanosine
JP4820742B2 (en) * 2006-12-19 2011-11-24 独立行政法人産業技術総合研究所 QCM measuring device
JP5160583B2 (en) * 2009-06-16 2013-03-13 日本電波工業株式会社 Sensing device and sensing method
DE102010064049A1 (en) * 2010-12-23 2012-06-28 Hamilton Bonaduz Ag Pipetting device with linear motor
CN106092988B (en) * 2016-06-08 2019-03-01 新疆医科大学第一附属医院 The rapid detection method of Echinococcus hydatid cyst protein molecular based on the spontaneous light characteristic of SOI
JP6953085B2 (en) * 2017-10-11 2021-10-27 日本無線株式会社 Surface acoustic wave sensor
JP7004973B2 (en) * 2018-01-31 2022-01-21 田中貴金属工業株式会社 Mass measurement kit and mass measurement method
CN113167717A (en) * 2018-11-26 2021-07-23 国立研究开发法人物质材料研究机构 Liquid sample analysis method and device
WO2022091923A1 (en) * 2020-10-29 2022-05-05 日油株式会社 Sensitizer for immunochromatographic assays, and assay
EP4261541A1 (en) * 2020-12-11 2023-10-18 NOF Corporation Sensitizer for immunochromatographic assays, and assay

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58196461A (en) * 1982-05-12 1983-11-15 Olympus Optical Co Ltd Agitation of sample liquid for chemical analysis
JP3648258B2 (en) * 1992-02-13 2005-05-18 株式会社東芝 Nucleic acid chain detection method
US6660233B1 (en) * 1996-01-16 2003-12-09 Beckman Coulter, Inc. Analytical biochemistry system with robotically carried bioarray
JP3933340B2 (en) * 1999-03-30 2007-06-20 昇 小山 Multi-channel QCM sensor device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8823941B2 (en) 2011-04-12 2014-09-02 Seiko Epson Corporation Detection device

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2005031316A1 (en) 2006-12-07
WO2005031316A1 (en) 2005-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4203826B2 (en) Automatic analysis method and apparatus
Su et al. Design and application of piezoelectric quartz crystal-based immunoassay
Situ et al. Advances in surface plasmon resonance biosensor technology towards high-throughput, food-safety analysis
US7648844B2 (en) Method and apparatus for detection of analyte using an acoustic device
JP5702831B2 (en) Biologically related substance measuring apparatus and measuring method
US7615381B2 (en) Method and apparatus for detecting estradiol and metabolites thereof using an acoustic device
US7611908B2 (en) Method and apparatus for therapeutic drug monitoring using an acoustic device
WO2005026681A2 (en) Magnetostrictive ligand sensor devices and uses thereof
AU2005203756A1 (en) System and method for detecting and identifying molecular events in a test sample
US20020155625A1 (en) Method and apparatus for detection of molecular events using temperature control of detection environment
JP2006505772A (en) Method and apparatus for determining the concentration of a ligand contained in a sample to be analyzed
CN101213452B (en) Method and apparatus for detecting analytes using an acoustic device
US11879904B2 (en) Method of washing an aspiration probe of an in-vitro diagnostic system, in-vitro diagnostic method, and in-vitro diagnostic system
WO2009033056A1 (en) Reusable detection surfaces and methods of using same
KR101570327B1 (en) Parallel line biochip for multiplex diagnosis
CN113125739A (en) Fluorescent chip quantitative detection kit
Bang-Ce et al. Simultaneous detection of sulfamethazine, streptomycin, and tylosin in milk by microplate-array based SMM–FIA
WO2022109075A1 (en) Configurable substrate of a fluidic device
JP2006030155A (en) Plate assay using spectroscopy
JP7362336B2 (en) Methods for detecting or quantifying analytes in specimens, methods for stirring reaction mixtures, methods for causing flow in liquid media, additives, reagents, and automated analytical equipment.
Grammoustianou et al. Acoustic Wave–Based Immunoassays
Vezočnik et al. Surface plasmon resonance analysis of food toxins and toxicants
JP3810190B2 (en) Immunoassay device
WO2023233914A1 (en) Inspection device
US20230296641A1 (en) Automatic immunoassay system

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080610

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080807

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080930

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20081001

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111024

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4203826

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111024

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121024

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121024

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131024

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees