JP7251901B2 - 弾性表面波センサ及び弾性表面波センサを用いる抗体抗原混和検出方法 - Google Patents

Description

本開示は、血液等の検体中の抗原の濃度を検出する技術に関する。

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

特開２０１７－００９４９２号公報

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

次に、事前に十分に混和反応された検体を、サンドイッチアッセイ法の１次抗体ＡＢ１が固定化された検出領域２１１に滴下する。ここで、１次抗体ＡＢ１も、モノクロナル抗体であり、抗原ＡＧの認識の箇所を１箇所のみ有する。ただし、１次抗体ＡＢ１と２次抗体ＡＢ２とでは、抗原ＡＧの認識の箇所が異なる。図１の左中欄に示したように、抗原量が２次抗体量より少ないときには、２次抗体ＡＢ２と反応した抗原ＡＧは１次抗体ＡＢ１と結合し、系全体は平衡状態になる。図１の右中欄に示したように、抗原量が２次抗体量より多いときには、２次抗体ＡＢ２と反応した抗原ＡＧも１次抗体ＡＢ１と結合し、２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧも１次抗体ＡＢ１と結合し、系全体は平衡状態になる。

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

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

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

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

そこで、前記課題を解決するために、本開示は、血液等の検体中の抗原の濃度を検出するために、弾性表面波センサ及びサンドイッチアッセイ法を利用するにあたり、抗原及び２次抗体を包含する検体の事前混和反応が十分かどうかを検出することを目的とする。

前記課題を解決するために、２次抗体が固定化された複数のチャネルを、マイクロリアクタの排出路に沿って設ける。すると、事前に２次抗体と未反応の抗原はチャネル上の２次抗体と結合可能であるが、事前に２次抗体と反応した抗原はチャネル上の２次抗体と結合不能である。よって、事前に２次抗体と未反応の抗原のみを検出することができる。

具体的には、本開示は、サンドイッチアッセイ法の２次抗体と、抗原と、を別個の導入路において導入し、合流部において合流させ、排出路において混和反応させるマイクロ流路と、前記２次抗体が固定化された第２検出領域と、弾性表面波を送信及び受信する又は送信及び反射する第２櫛形電極と、を各々備え、各々の前記第２検出領域が、前記排出路の内部に、かつ、前記合流部からの距離が異なるように配置される複数の第２チャネルと、を備えることを特徴とする弾性表面波センサである。

この構成によれば、後述の抗体抗原混和検出部を利用して、抗原及び２次抗体を包含する検体の事前混和反応が十分かどうかを検出することができる。特に、上流側のチャネルで２次抗体と未反応の抗原の濃度が高いときに、検出精度が高くなる。

また、本開示は、サンドイッチアッセイ法の１次抗体が固定化された第１検出領域と、弾性表面波を送信及び受信する又は送信及び反射する第１櫛形電極と、を各々備え、各々の前記第１検出領域が、前記排出路の内部に、かつ、各々の前記第２検出領域と並列に、かつ、前記合流部からの距離が異なるように配置される複数の第１チャネル、をさらに備えることを特徴とする弾性表面波センサである。

この構成によれば、後述の抗体抗原混和検出部を利用して、抗原及び２次抗体を包含する検体の事前混和反応が十分かどうかを検出することができる。特に、下流側のチャネルで２次抗体と反応した抗原の濃度が高いときに、検出精度が高くなる。

また、本開示は、各々の前記第２チャネルの出力信号に基づいて、前記２次抗体と前記抗原との混和反応の各々の前記第２検出領域での進行程度を検出し、又は、各々の前記第２チャネルの出力信号、各々の前記第２検出領域の前記合流部からの距離及び前記排出路の流速に基づいて、前記２次抗体と前記抗原との混和反応の速度を検出する抗体抗原混和検出部、をさらに備えることを特徴とする弾性表面波センサである。

また、本開示は、弾性表面波センサを用いる抗体抗原混和検出方法であって、前記弾性表面波センサは、サンドイッチアッセイ法の２次抗体と、抗原と、を別個の導入路において導入し、合流部において合流させ、排出路において混和反応させるマイクロ流路と、前記２次抗体が固定化された第２検出領域と、弾性表面波を送信及び受信する又は送信及び反射する第２櫛形電極と、を各々備え、各々の前記第２検出領域が、前記排出路の内部に、かつ、前記合流部からの距離が異なるように配置される複数の第２チャネルと、を備え、前記抗体抗原混和検出方法は、別個の前記導入路において前記２次抗体と前記抗原とを導入する抗体抗原導入手順と、前記合流部において前記２次抗体と前記抗原とを合流させる抗体抗原合流手順と、前記排出路において前記２次抗体と前記抗原とを混和反応させる抗体抗原混和手順と、各々の前記第２チャネルの出力信号に基づいて、前記２次抗体と前記抗原との混和反応の各々の前記第２検出領域での進行程度を検出し、又は、各々の前記第２チャネルの出力信号、各々の前記第２検出領域の前記合流部からの距離及び前記排出路の流速に基づいて、前記２次抗体と前記抗原との混和反応の速度を検出する抗体抗原混和検出手順と、を順に備える、弾性表面波センサを用いる抗体抗原混和検出方法である。

これらの構成によれば、抗原及び２次抗体を包含する検体の事前混和反応が十分かどうかを検出することができ、２次抗体と抗原との混和反応の速度を検出することができる。

また、本開示は、前記排出路は、単数配置され、各々の前記第２検出領域は、単数の前記排出路の内部に、かつ、単数の前記排出路に沿って間隔を空けて、かつ、前記合流部からの距離が異なるように配置され、又は、前記排出路は、複数配置され、各々の前記第２検出領域は、各々の前記排出路の内部に、かつ、前記合流部からの距離が異なるように配置されることを特徴とする弾性表面波センサである。

この構成によれば、（１）上流側のチャネルで２次抗体と未反応の抗原が捕捉されても、下流側のチャネルで２次抗体と未反応の抗原の濃度が減少しすぎないときには、マイクロリアクタの排出路をチャネル数によらず単数設ければよく、（２）上流側のチャネルで２次抗体と未反応の抗原が捕捉されると、下流側のチャネルで２次抗体と未反応の抗原の濃度が減少しすぎるときには、マイクロリアクタの排出路をチャネル数分だけ設ければよい。

このように、本開示は、血液等の検体中の抗原の濃度を検出するために、弾性表面波センサ及びサンドイッチアッセイ法を利用するにあたり、抗原及び２次抗体を包含する検体の事前混和反応が十分かどうかを検出することができる。

従来技術の検体中の抗原の濃度の検出方法を示す図である。 本開示の第１実施形態の弾性表面波センサの構成を示す図である。 本開示の第１～３実施形態の抗体抗原混和の検出手順を示す図である。 本開示の第１～３実施形態の抗体抗原混和の検出方法を示す図である。 本開示の第１～３実施形態の抗体抗原混和の検出方法を示す図である。 本開示の第２実施形態の弾性表面波センサの構成を示す図である。 本開示の第３実施形態の弾性表面波センサの構成を示す図である。

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

本開示の第１実施形態の弾性表面波センサの構成を図２に示す。弾性表面波センサＳは、マイクロ流路１、弾性表面波センサ本体２及び抗体抗原混和検出装置３から構成される。マイクロ流路１は、導入路１１、１２、合流部１３及び排出路１４から構成される。弾性表面波センサ本体２は、第１チャネル２１－１、・・・、２１－ｎ、第２チャネル２２－１、・・・、２２－ｎ及び第３チャネル２３－１、・・・、２３－ｎから構成される。ｎは、チャネルセット数を表す。第１チャネル２１－１、・・・、２１－ｎは、第１検出領域２１１－１、・・・、２１１－ｎ及び第１櫛形電極２１２－１、・・・、２１２－ｎから構成される。第２チャネル２２－１、・・・、２２－ｎは、第２検出領域２２１－１、・・・、２２１－ｎ及び第２櫛形電極２２２－１、・・・、２２２－ｎから構成される。第３チャネル２３－１、・・・、２３－ｎは、第３検出領域２３１－１、・・・、２３１－ｎ及び第３櫛形電極２３２－１、・・・、２３２－ｎから構成される。抗体抗原混和検出装置３は、非結合抗原検出部３１、抗原濃度検出部３２及び抗体抗原混和検出部３３から構成される。

マイクロ流路１は、サンドイッチアッセイ法の２次抗体ＡＢ２と、抗原ＡＧと、を別個の導入路１１、１２において導入し、合流部１３において合流させ、排出路１４において混和反応させる。特に合流部１３の近傍では、２次抗体ＡＢ２と抗原ＡＧとが層流状態で流れるところ、排出路１４の流路幅が狭いほど、２次抗体ＡＢ２及び抗原ＡＧの分子拡散時間が短くなり、２次抗体ＡＢ２と抗原ＡＧとの混和反応速度が速くなる。

第１検出領域２１１－１、・・・、２１１－ｎは、サンドイッチアッセイ法の１次抗体ＡＢ１が固定化される。第１櫛形電極２１２－１、・・・、２１２－ｎは、弾性表面波を送信及び受信する又は送信及び反射する。第２検出領域２２１－１、・・・、２２１－ｎは、サンドイッチアッセイ法の２次抗体ＡＢ２が固定化される。第２櫛形電極２２２－１、・・・、２２２－ｎは、弾性表面波を送信及び受信する又は送信及び反射する。第３検出領域２３１－１、・・・、２３１－ｎは、リファレンス用に、抗原ＡＧと反応しないブロッキング膜が固定化される。第３櫛形電極２３２－１、・・・、２３２－ｎは、リファレンス用に、弾性表面波を送信及び受信する又は送信及び反射する。

第２検出領域２２１－１、・・・、２２１－ｎは、排出路１４の内部に、かつ、合流部１３からの距離が異なるように配置される。第１検出領域２１１－１、・・・、２１１－ｎは、排出路１４の内部に、かつ、第２検出領域２２１－１、・・・、２２１－ｎと並列に、かつ、合流部１３からの距離が異なるように配置される。第３検出領域２３１－１、・・・、２３１－ｎは、排出路１４の内部に、かつ、第２検出領域２２１－１、・・・、２２１－ｎ及び第１検出領域２１１－１、・・・、２１１－ｎと並列に、かつ、合流部１３からの距離が異なるように配置される。２次抗体ＡＢ２及び抗原ＡＧは、合流部１３において合流した後に、不十分な事前混和反応時に、第１検出領域２１１－１、第２検出領域２２１－１及び第３検出領域２３１－１に到達し、・・・、十分な事前混和反応時に、第１検出領域２１１－ｎ、第２検出領域２２１－ｎ及び第３検出領域２３１－ｎに到達する。

本開示の第１実施形態の抗体抗原混和の検出手順／方法を図３～５に示す。まず、抗原ＡＧ及び２次抗体ＡＢ２を包含する検体を、事前に混和反応させる（ステップＳ１）。つまり、別個の導入路１１、１２において、２次抗体ＡＢ２と抗原ＡＧとを導入し、合流部１３において、２次抗体ＡＢ２と抗原ＡＧとを合流させ、排出路１４において、２次抗体ＡＢ２と抗原ＡＧとを混和反応させる。ここで、抗原量が２次抗体量より少ないときを考える。しかし、抗原量が２次抗体量より多いときもほぼ同様である。

図４、５の左上欄に示したように、上流側の不十分な事前混和反応時には、２次抗体ＡＢ２と反応した抗原ＡＧも存在するし、２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧも存在する。図４、５の右上欄に示したように、下流側の十分な事前混和反応時には、２次抗体ＡＢ２と反応した抗原ＡＧは存在するが、２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧは存在しない。

次に、事前に混和反応された検体を、第１、２、３検出領域２１１－１、・・・、２１１－ｎ、２２１－１、・・・、２２１－ｎ、２３１－１、・・・、２３１－ｎに滴下する（ステップＳ２）。つまり、第１、２、３検出領域２１１－１、２２１－１、２３１－１において、事前に十分に混和反応されない検体を流し、第１、２、３検出領域２１１－ｎ、２２１－ｎ、２３１－ｎにおいて、事前に十分に混和反応された検体を流す。

図４、５の左中欄に示したように、上流側の不十分な事前混和反応時には、事前に２次抗体ＡＢ２と反応した抗原ＡＧは、第１検出領域２１１－１上の１次抗体ＡＢ１とは結合可能であるが、第２検出領域２２１－１上の２次抗体ＡＢ２とは結合不能である。一方で、事前に２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧは、第１検出領域２１１－１上の１次抗体ＡＢ１とも結合可能であるし、第２検出領域２２１－１上の２次抗体ＡＢ２とも結合可能である。そして、系全体は平衡状態になる。図４、５の右中欄に示したように、下流側の十分な事前混和反応時には、事前に２次抗体ＡＢ２と反応した抗原ＡＧは、第１検出領域２１１－ｎ上の１次抗体ＡＢ１とは結合可能であるが、第２検出領域２２１－ｎ上の２次抗体ＡＢ２とは結合不能である。そして、系全体は平衡状態になる。

次に、非結合抗原検出部３１は、第２、３チャネル２２－１、・・・、２２－ｎ、２３－１、・・・、２３－ｎの出力信号に基づいて、検体中に２次抗体ＡＢ２と結合していない抗原ＡＧが存在するかどうかを検出する（ステップＳ３）。ここで、第２チャネル２２－１、・・・、２２－ｎの出力信号は、検体の導入の前後における、弾性表面波の伝搬振幅又は伝搬位相の変化である。そして、第３チャネル２３－１、・・・、２３－ｎの出力信号をリファレンスとすることで、検体の粘弾性及び温度等の外乱の影響を除去したうえで、第２検出領域２２１－１、・・・、２２１－ｎ上の２次抗体ＡＢ２及びこれと結合した抗原ＡＧの影響のみを抽出する。なお、第３チャネル２３－１、・・・、２３－ｎの出力信号は、リファレンスとしてもよいが必須ではない。

図４の左下欄及び右下欄に後に示すように、検体中の２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧの濃度が増加するにつれて、第２チャネル２２－１、・・・、２２－ｎの出力信号は単調に増加する。一方で、検体中の２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧの濃度が増加するにつれて、第１チャネル２１－１、・・・、２１－ｎの出力信号は単調に減少する。

図４の左下欄に後に示すように、上流側の不十分な事前混和反応時には、第２チャネル２２－１の出力信号がＳ_Ｈ２（≠０）であると測定されるため、検体中に２次抗体ＡＢ２と結合していない抗原ＡＧは有意に存在すると検出される（図５の下段も参照。）。図４の右下欄に後に示すように、下流側の十分な事前混和反応時には、第２チャネル２２－ｎの出力信号がＳ_Ｎ２（≒０）であると測定されるため、検体中に２次抗体ＡＢ２と結合していない抗原ＡＧはほとんど存在しないと検出される（図５の下段も参照。）。

次に、抗原濃度検出部３２は、非結合抗原検出部３１が検体中に２次抗体ＡＢ２と結合していない抗原ＡＧが存在することを検出したときには（ステップＳ４においてＹＥＳ）、上流側の第２、３チャネル２２－１、２３－１の出力信号に基づいて、又は、上流側の第１～３チャネル２１－１～２３－１の出力信号に基づいて、検体中の２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧの濃度を検出する（ステップＳ５）。一方で、抗原濃度検出部３２は、非結合抗原検出部３１が検体中に２次抗体ＡＢ２と結合していない抗原ＡＧが存在しないことを検出したときには（ステップＳ４においてＮＯ）、下流側の第１、３チャネル２１－ｎ、２３－ｎの出力信号に基づいて、２次抗体ＡＢ２と抗原ＡＧとの混和反応の完了を検出する（ステップＳ６）。

ここで、第１チャネル２１－１、・・・、２１－ｎの出力信号は、検体の導入の前後における、弾性表面波の伝搬振幅又は伝搬位相の変化である。そして、第３チャネル２３－１、・・・、２３－ｎの出力信号をリファレンスとすることで、検体の粘弾性及び温度等の外乱の影響を除去したうえで、第１検出領域２１１－１、・・・、２１１－ｎ上の１次抗体ＡＢ１並びにこれと結合した２次抗体ＡＢ２及び抗原ＡＧの影響のみを抽出する。なお、第３チャネル２３－１、・・・、２３－ｎの出力信号は、リファレンスとしてもよいが必須ではない。

そして、抗体抗原混和検出に先立って、以下の処理を実行する。まず、検体中の２次抗体ＡＢ２及び抗原ＡＧの濃度を合流部１３での濃度に固定したうえで、攪拌開始時に検体中の２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧの濃度Ｃ_Ｉに対して、第１、２チャネルの出力信号を測定し、攪拌終了時に検体中の２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧの濃度０に対して、第１、２チャネルの出力信号を測定し、検体中の２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧのその他の様々な濃度に対して、第１、２チャネルの出力信号を補間する。結果的に、図４の左下欄及び右下欄に示した出力信号／抗原濃度の検量線を記憶する。

図４の左下欄及び右下欄に示したように、検体中の２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧの濃度が増加するにつれて、第２チャネル２２－１、・・・、２２－ｎの出力信号は単調に増加する。一方で、検体中の２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧの濃度が増加するにつれて、第１チャネル２１－１、・・・、２１－ｎの出力信号は単調に減少する。ここで、第１チャネル２１－１、・・・、２１－ｎの出力信号は、第２チャネル２２－１、・・・、２２－ｎの出力信号より、単調変化の速度が速い。これは、２次抗体ＡＢ２と反応した抗原ＡＧが、２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧより、質量も大きさも大きいためである。

図４の左下欄に示したように、上流側の不十分な事前混和反応時には、第２チャネル２２－１の出力信号がＳ_Ｈ２（≠０）であると測定されるため、出力信号／抗原濃度の検量線に基づいて、検体中の２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧの濃度はＣ_Ｈ（≠０）であると高い精度で検出される。一方で、第１チャネル２１－１の出力信号がＳ_Ｈ１であると測定されるため、出力信号／抗原濃度の検量線に基づいて、検体中の２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧの濃度はＣ_Ｈ（≠０）であると高い精度で検出される。

図４の右下欄に示したように、下流側の十分な事前混和反応時には、第２チャネル２２－ｎの出力信号がＳ_Ｎ２（≒０）であると測定されるため、出力信号／抗原濃度の検量線に基づいて、検体中の２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧの濃度はＣ_Ｎ（≒０）であると精度は低いが検出される。一方で、第１チャネル２１－ｎの出力信号がＳ_Ｎ１であると測定されるため、出力信号／抗原濃度の検量線に基づいて、検体中の２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧの濃度はＣ_Ｎ（≒０）であると高い精度で検出される。

次に、抗体抗原混和検出部３３は、第２検出領域２２１－１、・・・、２２１－ｎでの検体中の２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧの濃度に基づいて、第２抗体ＡＢ２と抗原ＡＧとの混和反応の第２検出領域２２１－１、・・・、２２１－ｎでの進行程度を検出する（ステップＳ７）。又は、抗体抗原混和検出部３３は、第２検出領域２２１－１、・・・、２２１－ｎでの検体中の２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧの濃度、第２検出領域２２１－１、・・・、２２１－ｎの合流部１３からの距離及び排出路１４の流速に基づいて、２次抗体ＡＢ２と抗原ＡＧとの混和反応の速度を検出する（ステップＳ７）。

なお、抗体抗原混和検出部３３は、第２チャネル２２－１、・・・、２２－ｎの出力信号（図４の下段を参照。）に基づいて、第２抗体ＡＢ２と抗原ＡＧとの混和反応の第２検出領域２２１－１、・・・、２２１－ｎでの進行程度を検出してもよい。又は、抗体抗原混和検出部３３は、第２チャネル２２－１、・・・、２２－ｎの出力信号（図４の下段を参照。）、第２検出領域２２１－１、・・・、２２１－ｎの合流部１３からの距離及び排出路１４の流速に基づいて、２次抗体ＡＢ２と抗原ＡＧとの混和反応の速度を検出してもよい。

図５の下段の左側に示したように、上流側の不十分な事前混和反応時には、第２検出領域２２１－１の合流部１３からの距離はＤ_１であり、２次抗体ＡＢ２と抗原ＡＧとの混和反応の時間（Ｄ_１の距離を排出路１４の流速で割ったもの）はＴ_１であり、検体中の２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧの濃度は初期でのＣ_Ｉから上流でのＣ_Ｈへと減少している。

図５の下段の右側に示したように、下流側の十分な事前混和反応時には、第２検出領域２２１－ｎの合流部１３からの距離はＤ_ｎであり、２次抗体ＡＢ２と抗原ＡＧとの混和反応の時間（Ｄ_ｎの距離を排出路１４の流速で割ったもの）はＴ_ｎであり、検体中の２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧの濃度は初期でのＣ_Ｉから下流でのＣ_Ｎへと減少している。

図５の下段の左側に示したように、上流側の不十分な事前混和反応時には、第２抗体ＡＢ２と抗原ＡＧとの混和反応の第２検出領域２２１－１での進行程度は、Ｃ_Ｉ－Ｃ_Ｈと評価される。図５の下段の右側に示したように、下流側の十分な事前混和反応時には、第２抗体ＡＢ２と抗原ＡＧとの混和反応の第２検出領域２２１－ｎでの進行程度は、Ｃ_Ｉ－Ｃ_Ｎと評価される。図５の下段に示したように、２次抗体ＡＢ２と抗原ＡＧとの混和反応の速度は、検体中の２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧの濃度の減少の時定数と評価される。

このように、抗原ＡＧ及び２次抗体ＡＢ２を包含する検体の事前混和反応が十分かどうかを検出することができ、２次抗体ＡＢ２と抗原ＡＧとの混和反応の速度を検出することができる。特に、上流側で２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧの濃度が高いときに、第２チャネル２２－１の検出精度が高くなる。特に、下流側で２次抗体ＡＢ２と反応した抗原ＡＧの濃度が高いときに、第１チャネル２１－ｎの検出精度が高くなる。

本開示の第２実施形態の弾性表面波センサの構成を図６に２種類示す。図６では、排出路１４は、単数配置される。図６の上段では、第１、２、３検出領域２１１－１、・・・、２１１－ｎ、２２１－１、・・・、２２１－ｎ、２３１－１、・・・、２３１－ｎは、排出路１４の内部に、かつ、排出路１４に沿って間隔を空けて、かつ、合流部１３からの距離が異なるように配置される。図６の下段では、抗体抗原混和検出に不可欠である第２、３検出領域２２１－１、・・・、２２１－ｎ、２３１－１、・・・、２３１－ｎは、図６の上段と同様に配置されるが、抗体抗原混和検出に必ずしも不可欠でない第１検出領域２１１－１、・・・、２１１－ｎは、図６の上段と異なり配置されない。

このように、上流側のチャネルで２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧが捕捉されても、下流側のチャネルで２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧの濃度が減少しすぎないときには、マイクロ流路１の排出路１４をチャネルセット数ｎによらず単数設ければよい。

本開示の第３実施形態の弾性表面波センサの構成を図７に２種類示す。図７では、排出路１４－１、・・・１４－ｎは、複数配置される。図７の上段では、第１、２、３検出領域２１１－１、・・・、２１１－ｎ、２２１－１、・・・、２２１－ｎ、２３１－１、・・・、２３１－ｎは、排出路１４－１、・・・１４－ｎの内部に、かつ、合流部１３からの距離が異なるように配置される。図７の下段では、抗体抗原混和検出に不可欠である第２、３検出領域２２１－１、・・・、２２１－ｎ、２３１－１、・・・、２３１－ｎは、図７の上段と同様に配置されるが、抗体抗原混和検出に必ずしも不可欠でない第１検出領域２１１－１、・・・、２１１－ｎは、図７の上段と異なり配置されない。

このように、上流側のチャネルで２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧが捕捉されると、下流側のチャネルで２次抗体ＡＢ２と未反応の抗原ＡＧの濃度が減少しすぎるときには、マイクロ流路１の排出路１４をチャネルセット数ｎ分だけ設ければよい。

なお、本開示の第１実施形態から第３実施形態での第３チャネルについては、抗体抗原反応に因らず外乱のみに影響する場合、チャネルセット毎に複数配置する必要がない。例えば、合流部１３の直後近傍の最初の第３チャネル２３－１のみを配置してもよい。或いは、排出路１４の排出口近傍の最後の第３チャネル２３－ｎのみを配置してもよい。

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

Ｓ：弾性表面波センサ
ＡＢ１：１次抗体
ＡＢ２：２次抗体
ＡＧ：抗原
１：マイクロ流路
２：弾性表面波センサ本体
３：抗体抗原混和検出装置
１１、１２：導入路
１３：合流部
１４、１４－１、１４－ｎ：排出路
２１－１、２１－ｎ：第１チャネル
２２－１、２２－ｎ：第２チャネル
２３－１、２３－ｎ：第３チャネル
３１：非結合抗原検出部
３２：抗原濃度検出部
３３：抗体抗原混和検出部
２１１：検出領域
２１１－１、２１１－ｎ：第１検出領域
２１２－１、２１２－ｎ：第１櫛形電極
２２１－１、２２１－ｎ：第２検出領域
２２２－１、２２２－ｎ：第２櫛形電極
２３１－１、２３１－ｎ：第３検出領域
２３２－１、２３２－ｎ：第３櫛形電極

Claims (5)

1. サンドイッチアッセイ法の２次抗体と、抗原と、を別個の導入路において導入し、合流部において合流させ、排出路において混和反応させるマイクロ流路と、
   前記２次抗体が固定化された第２検出領域と、弾性表面波を送信及び受信する第２櫛形電極と、を各々備え、各々の前記第２検出領域が、前記排出路の内部に、かつ、前記合流部からの距離が異なるように配置される複数の第２チャネルと、
   を備えることを特徴とする弾性表面波センサ。
2. サンドイッチアッセイ法の１次抗体が固定化された第１検出領域と、弾性表面波を送信及び受信する第１櫛形電極と、を各々備え、各々の前記第１検出領域が、前記排出路の内部に、かつ、各々の前記第２検出領域と並列に、かつ、前記合流部からの距離が異なるように配置される複数の第１チャネル、
   をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の弾性表面波センサ。
3. 各々の前記第２チャネルの出力信号に基づいて、前記２次抗体と前記抗原との混和反応の各々の前記第２検出領域での進行程度を検出する抗体抗原混和検出部、
   をさらに備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の弾性表面波センサ。
4. 前記排出路は、単数配置され、各々の前記第２検出領域は、単数の前記排出路の内部に、かつ、単数の前記排出路に沿って間隔を空けて、かつ、前記合流部からの距離が異なるように配置され、又は、前記排出路は、複数配置され、各々の前記第２検出領域は、各々の前記排出路の内部に、かつ、前記合流部からの距離が異なるように配置される
   ことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の弾性表面波センサ。
5. 弾性表面波センサを用いる抗体抗原混和検出方法であって、
   前記弾性表面波センサは、
   サンドイッチアッセイ法の２次抗体と、抗原と、を別個の導入路において導入し、合流部において合流させ、排出路において混和反応させるマイクロ流路と、
   前記２次抗体が固定化された第２検出領域と、弾性表面波を送信及び受信する第２櫛形電極と、を各々備え、各々の前記第２検出領域が、前記排出路の内部に、かつ、前記合流部からの距離が異なるように配置される複数の第２チャネルと、
   を備え、
   前記抗体抗原混和検出方法は、
   別個の前記導入路において前記２次抗体と前記抗原とを導入する抗体抗原導入手順と、
   前記合流部において前記２次抗体と前記抗原とを合流させる抗体抗原合流手順と、
   前記排出路において前記２次抗体と前記抗原とを混和反応させる抗体抗原混和手順と、
   各々の前記第２チャネルの出力信号に基づいて、前記２次抗体と前記抗原との混和反応の各々の前記第２検出領域での進行程度を検出する抗体抗原混和検出手順と、
   を順に備える、弾性表面波センサを用いる抗体抗原混和検出方法。

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