JPH03164195A - Analysis of liquid specimen and apparatus therefor - Google Patents

Analysis of liquid specimen and apparatus therefor

Info

Publication number
JPH03164195A
JPH03164195A JP1303569A JP30356989A JPH03164195A JP H03164195 A JPH03164195 A JP H03164195A JP 1303569 A JP1303569 A JP 1303569A JP 30356989 A JP30356989 A JP 30356989A JP H03164195 A JPH03164195 A JP H03164195A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
enzyme
liquid sample
surface plasmon
containing layer
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.)
Pending
Application number
JP1303569A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shunichi Nagashima
俊一 長島
Minoru Takase
高瀬 實
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.)
Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Original Assignee
Idemitsu Petrochemical Co Ltd
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 Idemitsu Petrochemical Co Ltd filed Critical Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Priority to JP1303569A priority Critical patent/JPH03164195A/en
Publication of JPH03164195A publication Critical patent/JPH03164195A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55Specular reflectivity
    • G01N21/552Attenuated total reflection
    • G01N21/553Attenuated total reflection and using surface plasmons
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03Cuvette constructions
    • G01N21/07Centrifugal type cuvettes

Abstract

PURPOSE:To quickly analyze plural components in serum such as hormones at the same time by contacting a liquid specimen with a reagent-containing layer and measuring the variation of the volume of generated gas by an optical detection means utilizing a surface plasmon phenomenon through an adjacent gas-permeable layer. CONSTITUTION:A liquid specimen (e.g. serum) is introduced through a specimen injection port of an analytical instrument 1 and made to contact with a reagent- containing layer 3 holding an enzyme (e. g. glucose oxidase). If an analytical object (e. g. glucose) is present in the liquid specimen, gas is generated and/or consumed according to the progress of enzymatic reaction. The variation of the volume of the gas is transmitted through a gas-permeable layer 4 adjacent to the reagent-containing layer 3 and retained on the active surface 5 of an optical structure. The liquid specimen can be analyzed by irradiating a light beam 9 from a light source 8 to the active surface 5 and measuring the variation of the reflecting light beam 10 with a detector 11 utilizing a surface plasmon phenomenon.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、表面プラズモン現象を利用する、液体試料の
分析方法及び分析装置に関する.[従来の技術] 血清などの液体試料を検査して、各種の物質、例えばホ
ルモン、ビタミン、脂質、酵素、含窒素物質、糖類、抗
原性物質などの存在及び/又は濃度を測定することは各
種の疾病の早期発見の観点からますます重要になってき
ている.このうち、酵素反応によって生成又は消費され
るガスを利用する方法としては、ガス変化を酸素電極な
どで電気化学的に測定する方法、ガスと発色性物質とが
ら生成される色素を比色分析する方法などが一般に使用
されている.更に、免疫反応の特異性を基本的に利用し
た上で酵素反応を検出手段として用いる、いわゆる酵素
免疫方法もある.しかし、従来の酵素反応法は工程が複
雑で、検出精度も低い.また、検出精度の高い酵素免疫
法には、時間がかかり過ぎるという問題がある. 一方、表面プラズモン共鳴を利用する分析方法も知られ
ている.例えば、W○(PCT国際公開)8 8/0 
6 7 2 5号及び8 8/0 6 7 2 6号各
明細書には、表面プラズモン共鳴を利用して、液体試料
(例えば血液)中に含まれるガスを定量することが記載
されている.ただし、これらの明細書に記載の技術で測
定対象となっているガスは、血液試料中に本来的に含ま
れていた酸素ガス、二酸化炭素ガス、あるいは麻酔ガス
などである.即ち、検査を目的として、血液中の糖類な
どから酵素反応によって変化させたガスを測定すること
は記載されていない. 更に、血液中に含まれている微量成分の抗原抗体反応の
発生を表面プラズモン共鳴の形で捕捉して分析する技術
が特開昭61−29045号及び特開昭63−2716
2号公報に記載されている.ただし、この技術は工程が
複雑で、しかも長い時間を必要とする.また、これらの
特許公報には、ガス変化を捕捉することは記載されてい
ない.[発明が解決しようとする課題コ 本発明者らは、例えば酵素反応によるガス変化を、表面
プラズモン現象の利用によって測定すると、液体試料中
の成分を迅速に、正確に、高精度に、しかも簡便な工程
で分析することができることを見い出した.更に、本発
明者らは、回転可能なディスク上で前記の分析を実施す
ると、より効率的な分析が可能になるだけでなく、多或
分を同時に分析することができるなどの優れた効果が得
られることも見い出した.本発明は、これらの知見に基
ずくものである. [課題を解決するための手段コ 前記の目的は、本発明により、 試薬と液体試料とを接触させることにより生ずるガス量
の変化を、ガス透過性層を介して、表面プラズモン現象
を利用して光学的に測定することを特徴とすることによ
って達成することができる.即ち、本発明の具体的な態
様によれば、本発明は、 酵素又は基質含有層に液体試料を接触させ、酵素反応に
よるガス量の変化を、前記酵素又は基質含有層に隣接す
るガス透過性層を介して、表面プラズモン現象を利用し
た光学的検出手段によって測定することを特徴とする、
液体試料の分析方法[以下、酵素法と称することがある
コに関する.本発明は、また、 酵素で標識された第1免疫反応性物質と液体試料との混
合物を、第2免疫反応性物質を含有する層に接触させ、
第2免疫反応性物質と結合しなかった第1免疫反応性物
質と液体試料とを除去し、標識酵素の基質を加え、酵素
反応の影響によるガス量の変化を、前記の第2免疫反応
性物質含有層に隣接するガス透過性層を介して、表面プ
ラズモン現象を利用した光学的検出手段によって測定す
ることを特徴とする、液体試料の分析方法[以下、酵素
免疫法と称することがある]にも関する.また、本発明
は、 液体試薬注入手段; 前記注入手段によって注入された液体試料と接触するよ
うに配置した試薬含有層; ガス透過性層; 被表面プラズモン活性部; 被表面プラズモン活性部に光を照射する手段;及び 前記活性表面における表面プラズモン現象を利用した光
学的検出手段 を含むことを特徴とする、液体試料分析装置にも関する
. 更に、本発明の好ましい態様によれば、前記の酵素法及
び酵素免疫法などを回転可能なディスク上で実施する方
法、あるいは回転可能なディスク上で試薬と液体試料と
の接触を行う分析装置が提供される. なお、本発明において用いる「表面プラズモン現象を利
用した光学的検出手段」としては、例えば、r Sur
face plasmon resonance fo
r gas detectionand biosen
sing J  ( Nylanderら、Sanso
rs andActuators,4、229−304
、1983)に記載されているように、ガスの組戒変化
により生じる誘電率の変化をプラズモン共鳴角度の変化
として測定する方法や、r Surface Enha
nced RamanVibrational Stu
dies at SoliaGas Interfac
es 」(Pockrand著、Sprunger V
erlag刊)に記載されているラマン吸収によりガス
量の変化を知る方法などがある. また、表面プラズモン現象を利用したラマン吸収とは(
これについては必ずしも一致した解釈がされているわけ
ではないが)、具体的には、銀、金又は銅などで被覆さ
れた基板表面に光を照射し、その表面近傍に存在する物
質のラマン吸収を測定する方法あるいはこれに類似する
方法を意味する.以下、本発明を順に詳細に説明する. 本発明の分析方法は、液体試料と接触することによって
ガスを発生又は消費する試薬を用い、この際のガス量を
、ガス透過性層を介した位置において、表面プラズモン
現象を利用する光学的検出手段によって測定するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a liquid sample analysis method and analysis device that utilizes the surface plasmon phenomenon. [Prior Art] There are various methods for testing liquid samples such as serum to determine the presence and/or concentration of various substances, such as hormones, vitamins, lipids, enzymes, nitrogen-containing substances, sugars, and antigenic substances. It is becoming increasingly important from the perspective of early detection of diseases. Among these methods, methods that utilize gases produced or consumed by enzymatic reactions include methods that electrochemically measure gas changes using oxygen electrodes, and methods that colorimetrically analyze pigments produced from gas and color-forming substances. etc. are commonly used. Furthermore, there is also the so-called enzyme immunomethod, which basically takes advantage of the specificity of the immune reaction and uses an enzyme reaction as a detection means. However, conventional enzymatic reaction methods have complicated processes and low detection accuracy. Another problem with enzyme immunoassays, which have high detection accuracy, is that they take too much time. On the other hand, an analysis method using surface plasmon resonance is also known. For example, W○ (PCT International Publication) 8 8/0
6 7 2 5 and 8 8/0 6 7 2 6 each describe the use of surface plasmon resonance to quantify gases contained in a liquid sample (for example, blood). However, the gases that are measured using the techniques described in these specifications are oxygen gas, carbon dioxide gas, or anesthetic gas originally contained in the blood sample. That is, there is no mention of measuring gases converted from sugars in blood through enzyme reactions for the purpose of testing. Furthermore, a technique for capturing and analyzing the occurrence of antigen-antibody reactions of trace components contained in blood in the form of surface plasmon resonance is disclosed in Japanese Patent Application Laid-open Nos. 61-29045 and 63-2716.
It is stated in Publication No. 2. However, this technology is a complex process and requires a long time. Furthermore, these patent publications do not describe capturing gas changes. [Problems to be Solved by the Invention] The present inventors have discovered that by measuring gas changes caused by enzyme reactions, for example, by utilizing the surface plasmon phenomenon, it is possible to quickly, accurately, and easily determine the components in a liquid sample. We discovered that analysis can be performed using a simple process. Furthermore, the present inventors found that performing the above analysis on a rotatable disk not only enables more efficient analysis but also has excellent effects such as the ability to analyze multiple parts at the same time. I also found out what you can get. The present invention is based on these findings. [Means for Solving the Problems] According to the present invention, the change in gas amount caused by bringing a reagent into contact with a liquid sample can be controlled by utilizing the surface plasmon phenomenon through a gas permeable layer. This can be achieved by measuring optically. That is, according to a specific aspect of the present invention, a liquid sample is brought into contact with an enzyme- or substrate-containing layer, and the change in gas amount due to the enzyme reaction is measured by adjusting the gas permeability of the layer adjacent to the enzyme- or substrate-containing layer. The method is characterized in that the measurement is carried out through the layer using an optical detection means that utilizes the surface plasmon phenomenon.
A method for analyzing liquid samples [hereinafter sometimes referred to as the enzyme method]. The invention also provides: contacting a mixture of an enzyme-labeled first immunoreactive substance and a liquid sample with a layer containing a second immunoreactive substance;
The first immunoreactive substance that did not bind to the second immunoreactive substance and the liquid sample are removed, the substrate for the labeled enzyme is added, and the change in gas amount due to the influence of the enzyme reaction is measured to the second immunoreactive substance. A method for analyzing a liquid sample [hereinafter sometimes referred to as enzyme immunoassay], characterized in that measurement is carried out by an optical detection means using a surface plasmon phenomenon through a gas-permeable layer adjacent to a substance-containing layer. It also relates to The present invention also provides the following features: a liquid reagent injection means; a reagent-containing layer disposed to be in contact with the liquid sample injected by the injection means; a gas permeable layer; a surface plasmon active region; a surface plasmon active region for directing light to the surface plasmon active region. The present invention also relates to a liquid sample analysis device characterized in that it includes a means for irradiating; and an optical detection means using a surface plasmon phenomenon at the active surface. Furthermore, according to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a method for carrying out the above-mentioned enzyme method, enzyme immunoassay, etc. on a rotatable disk, or an analytical device for bringing a reagent into contact with a liquid sample on a rotatable disk. Provided. The "optical detection means using surface plasmon phenomenon" used in the present invention includes, for example, r Sur
face plasmon resonance fo
r gas detection and biosens
sing J (Nylander et al., Sanso
rs and Actuators, 4, 229-304.
, 1983), there is a method of measuring the change in permittivity caused by a change in the gas composition as a change in the plasmon resonance angle, and
nced RamanVibrational Stu
dies at SoliaGas Interface
es” (by Pockrand, Sprunger V
There is a method of determining changes in gas amount using Raman absorption, which is described in ``Erlag''. Also, what is Raman absorption using surface plasmon phenomenon (
(Although there is not always a consensus on this), specifically, light is irradiated onto the surface of a substrate coated with silver, gold, copper, etc., and Raman absorption of substances existing near the surface is performed. means a method of measuring or a similar method. The present invention will be explained in detail below. The analysis method of the present invention uses a reagent that generates or consumes gas when it comes into contact with a liquid sample, and the amount of gas at this time is optically detected using surface plasmon phenomenon at a position through a gas permeable layer. It is measured by means.

具体的に述べれば、後記する酵素法又は酵素免疫法など
であるが、これらに限定されるものではなく、血液など
の液体試料中の特定成分との接触による反応等によって
ガスの変化を生ずる試薬の場合を含むものである.例え
ば、血液中のヘモグロビンは、酸素試薬と反応すること
により、オキシヘモグロビンとなり、この際、酸素を消
費する。
Specifically, these include, but are not limited to, the enzymatic method or enzyme immunoassay described below, and reagents that cause gas changes due to reactions upon contact with specific components in liquid samples such as blood. This includes the case of For example, hemoglobin in blood becomes oxyhemoglobin by reacting with an oxygen reagent, and at this time oxygen is consumed.

また、水中の過酸化水素は二酸化マンガンと接触するこ
とにより酸素を発生するので、本発明によって測定する
ことができる. 以下に、本発明の代表的な態様について詳述する. 杢且■D匪果失 本発明の酵素法では、酵素又は基質含有層に含まれてい
る酵素又は基質の特異性を利用して、液体試料中に含ま
れている或る特定の検査対象成分の存在及び/又は濃度
(含有量又は活性i)を測定する. 酵素又は基質含有層は、多孔質材料に酵素又は基質を担
持(捕捉、又は特に固定)させることによって調製する
ことができる.多孔質材料は、繊維材料例えば合成繊維
(例えば、ボリアミド)、天然繊維(例えば、綿又は羊
毛)、無機繊維(例えば、ガラス繊維)からなる織物、
編物もしくは特に不織布、又は多孔性の無機もしくは有
機材料からなるフィルタの形であることができる.この
多孔質材料に、公知の方法、例えば酵素又は基質懸濁液
を含浸又は塗布させる方法などによって酵素を担持(固
定又は捕捉)させることができる.本発明で用いること
のできる酵素は、酵素反応によってガス(例えば、過酸
化水素、酸素、二酸化炭素、又はアンモニア)を生成す
るが、又は消費する酵素である.これらの酵素の具体例
としては、各種のオキシダーゼ、例えば、グルコースオ
キシダーゼ(COD)、ガラクトースオキシダーゼ、コ
レステロールオキシダーゼ、コリンオキシダーゼ、ウリ
カーゼ(尿酸オキシダーゼ)、乳酸オキシダーゼ、シュ
ウ酸オキシダーゼ、ピルビン酸オキシダーゼ、アスコル
ビン酸オキシダーゼ、アミノ酸オキシダーゼ、アルコー
ルオキシダーゼ、モノアミンオキシダーゼ;デカルボキ
シラーゼ、例えば、シュウ酸デカルボキシラーゼ、アミ
ノ酸デカルボキシラーゼ;デアミナーゼ、例えば、アデ
ノシンデアミナーゼ、AMPデアミナーゼ;あるいは、
クレアチナーゼ、アンモニアリアーゼ、ウレアーゼなど
を挙げることができる.前記の酵素を用いると、液体試
料中のグルコース、スクロース、マルトース、ガラクト
ース、コレステロールもしくはコレステロールエステル
、ホスファチジルコリン、中性脂肪(トリグリセリド〉
、尿素、尿酸、乳酸、シュウ酸、ピルビン酸、アスコル
ビン酸、アミノ酸、アルコール、クレアチニン、アデノ
シン、アデノシンモノリン酸、アデノシントリリン酸、
モノアミンなどの存在及び/又は濃度を分析することが
できる.ここで、被検物質が例えばスクロースである場
合には、スクロースをインベルターゼでα一D−グルコ
ースに変え、これを更にムタロターゼでβ一D−グルコ
一スに変えてから、グルコースオキシダーゼを作用させ
ると酸素を消費し、同時に過酸化水素を生成するので、
これらのガスの変化を測定すればよい.このように、ガ
ス変化を伴う酵素反応に用いることができる形に予め変
化させることが好ましい被検物質としては、マルトース
、ガラクトース、コレステロールもしくはコレステロー
ルエステル、ホスファチジルコリンスは中性脂肪(トリ
グリセリド)などがある.これらの被検物質は、適当な
酵素を用いて、ガス変化を伴う酵素反応に用いることが
できる形に予め変化させてから、本発明方法の試料とし
てもよいが、ガス変化を伴う酵素反応に用いることがで
きる形に予め変化させるための酵素又は酵素群を、前記
の酵素含有層に一緒に担持させておき、酵素含有層で変
化させることもできる. 本発明方法の液体試料は、検査対象となる特定物質を含
有するおそれのある液体であればよく、特には生物学的
液体試料、例えば体液、例えば血液(全血液、血清)又
は尿である.また、検査対象となる物質は、酵素の基質
となる物質である.例えば、糖類(例えばグルコース)
、有機酸、脂質、アミノ酸、タンパク質又はベブチド、
さらには酵素例えばグルタミン酸一オキサロ酢酸トラン
スアミナーゼ(GOT)もしくはグルタミン酸一ビルビ
ン酸トランスアミナーゼ(GPT)である。
Furthermore, since hydrogen peroxide in water generates oxygen when it comes into contact with manganese dioxide, it can be measured by the present invention. Below, typical aspects of the present invention will be explained in detail. In the enzyme method of the present invention, the specificity of the enzyme or substrate contained in the enzyme- or substrate-containing layer is utilized to detect a certain component to be tested contained in the liquid sample. Measure the presence and/or concentration (content or activity i) of Enzyme- or substrate-containing layers can be prepared by loading (trapping or especially immobilizing) enzymes or substrates on porous materials. Porous materials include textiles made of fibrous materials such as synthetic fibers (e.g. polyamide), natural fibers (e.g. cotton or wool), inorganic fibers (e.g. glass fibers);
It can be in the form of a filter made of knitted or especially non-woven fabrics or porous inorganic or organic materials. Enzymes can be supported (immobilized or captured) on this porous material by a known method, such as impregnation or coating with an enzyme or substrate suspension. Enzymes that can be used in the present invention are those that produce or consume gases (eg, hydrogen peroxide, oxygen, carbon dioxide, or ammonia) through enzymatic reactions. Specific examples of these enzymes include various oxidases, such as glucose oxidase (COD), galactose oxidase, cholesterol oxidase, choline oxidase, uricase (urate oxidase), lactate oxidase, oxalate oxidase, pyruvate oxidase, and ascorbate oxidase. , amino acid oxidase, alcohol oxidase, monoamine oxidase; decarboxylase, such as oxalate decarboxylase, amino acid decarboxylase; deaminase, such as adenosine deaminase, AMP deaminase; or,
Examples include creatinase, ammonia-lyase, and urease. The enzymes described above can be used to detect glucose, sucrose, maltose, galactose, cholesterol or cholesterol esters, phosphatidylcholine, triglycerides (triglycerides) in liquid samples.
, urea, uric acid, lactic acid, oxalic acid, pyruvic acid, ascorbic acid, amino acids, alcohol, creatinine, adenosine, adenosine monophosphate, adenosine triphosphate,
The presence and/or concentration of monoamines etc. can be analyzed. Here, if the test substance is sucrose, for example, sucrose is converted to α-1D-glucose using invertase, which is further converted to β-1D-glucose using mutarotase, and then glucose oxidase is applied. As it consumes oxygen and simultaneously produces hydrogen peroxide,
All you have to do is measure the changes in these gases. In this way, test substances that are preferably changed in advance into a form that can be used in enzymatic reactions that involve gas changes include maltose, galactose, cholesterol or cholesterol esters, phosphatidylcholine, and neutral fats (triglycerides). .. These test substances may be used as samples in the method of the present invention after being changed in advance using an appropriate enzyme into a form that can be used in enzymatic reactions that involve gas changes. It is also possible to carry an enzyme or a group of enzymes to be transformed into a usable form together with the enzyme-containing layer, and to transform the enzyme in the enzyme-containing layer. The liquid sample used in the method of the present invention may be any liquid that may contain the specific substance to be tested, and in particular may be a biological liquid sample, such as a body fluid, such as blood (whole blood, serum) or urine. In addition, the substances to be tested are substances that serve as substrates for enzymes. For example, sugars (e.g. glucose)
, organic acids, lipids, amino acids, proteins or bebutides,
Furthermore, enzymes such as glutamate monooxaloacetate transaminase (GOT) or glutamate monopyruvate transaminase (GPT).

本発明方法では、ガス透過性層を介してガス量の変化を
測定する.ガス透過性層は、ガス状物質以外の物質に対
しては、それらを透過させずにバリャーとなり、ガス状
物質だけを透過させることのできる材料から調製する.
このような材料としては、例えば、酢酸酪酸セルロース
(ブチリル基10〜60重量%及びアセチル基5〜30
重量%含有)、プロビオン酸吉草酸セルロース(バレリ
ル基20〜50重量%含有)、アセチル化酢酸セルロー
ス(アセチル基含有量19%以上)、ポリテトラフルオ
ロエチレン又はシリコンラバー等の材料を挙げることが
できる. 本発明方法では、表面プラズモン現象を利用してガス量
の変化を測定するが、この場合に、光の照射によって発
生する表面プラズモン現象を保持することのできる活性
表面を用いることができる.このような活性表面を有す
る光学構造体は、少なくともその一部分が銀、金又は銅
などの金属からなり、入射光の波長又は角度などにより
最適な凹凸形状(ピッチ、深さ、断面形状など)を有す
る.例えば、凹凸のみを有する表面、特には適当なピッ
チの回折格子面、好ましくは、金属被覆されたそれらの
表面を有する光学構造体である.更に、金属被膜面を有
するプリズム、金属微粒子(特には約0.01〜10μ
mの微粒子)分散体も活性表面担持光学構造体として用
いることができる.この金属被膜面は、通常、光を透過
する.光学構造体上に担持されている活性表面は、通常
、外気密封手段により外気と遮断されている.外気密封
手段は、例えば、外壁で囲まれた空間からなるガス検出
室、光学構造体に隣接して設けた支持体層(例えば、合
或樹脂又はガラスからなる)である.あるいは、例えば
、金属被膜を担持した面を有するプリズムのように、光
学構造体が活性表面部分(金属被膜)とその支持体部分
(プリズム)とからなる場合には、支持体部分くプリズ
ム)を外気密封手段としてもよい.光学構造体をガス検
出室内に設置する場合には、光学構造体それ自体は、前
記のガス透過性層と接触していても又は離れていてもよ
い.前記の支持体層は光透過性層であって、非プラズモ
ン活性表面におけるガス状態を安定に保持する.したが
って、ガス透過性層からの透過ガスが表面において、或
る一定状態を保持することができる場合には、必ずしも
必要としない. 本発明方法においては、まず、液体試料を酵素含有層に
接触させる.その酵素によってガスを生成又は消費する
物質がその液体試料中に含まれていると、酵素反応が起
こり、ガス量が変化する.例えば、酵素含有層にグルコ
ースオキシダーゼを固定させ、液体試料として血清を用
いると、血清中にグルコースが存在する場合には、酵素
反応[以下余白] グルコース グルコン酸+28202 が起こり、酸素が消費され、そして過酸化水素が生成さ
れる.″I.た、尿素とウレアーゼとの組み合わせでは
、 82CO3 (H20+CO2)+2NH3アンモニア
及び二酸化炭素ガスが発生する.このようなガス量の変
化は、ガス透過性層を経て、定量的に(即ち、液体試料
中の特定物質の量に対応して)、光学構造体活性表面の
被表面プラズモン活性部に保持される. 光学構造体でガス量を測定するには、例えば、光学楕遣
体に単色光を照射して表面プラズモン現象を発生させ、
その反射光又は透過光(変調された光を含む.)を観測
すればよい. 生見朋二並呈免皮抜 本発明の酵素免疫法では、抗原抗体反応の特異性を利用
して、液体試料中に含まれている或る特定成分を捕捉し
、続いて標識としての酵素を用いてその特定或分の存在
及び/又は濃度を測定する.本発明の酵素免疫法は、競
合的検査法又はサンドイッチ検査法で実施することがで
きる.競合的検査法では、測定対象となる抗原と同じ抗
原を適当な酵素で標識して、第1免疫反応性物質として
用いる.一方、この抗原に特異的な抗体を第2免疫反応
性物質として用い、多孔性材料に担持させる. また、サンドイッチ検査法では測定対象となる抗原に対
する抗体を適当な酵素で標識して、第1免疫反応性物質
として用いる.一方、この抗原の別の部位に結合する抗
体を第2免疫反応性物質として用い、多孔性材料に担持
させる. 競合的検査法又はサンドイッチ検査法で用いる抗体は、
細胞融合技術によって調製されるモノクローナル抗体が
好ましいが、抗血清から調製されるポリクローナル抗体
であってもよい.多孔質材料としては、前記の酵素法で
述べた材料を用いることができ、その多孔質材料に、公
知の方法、例えば抗体懸濁液を含浸、塗布などさせるこ
とによって第2抗体を担持させることができる. 本発明で用いることのできる酵素は、酵素反応によって
ガス(例えば、過酸化水素、酸素、二酸化炭素、又はア
ンモニア)を生成するか、又は消費する酵素であり、具
体的には前記の酵素法に関連して述べたとおりである.
これらの酵素を第1免疫反応性物質(抗原又は抗体〉の
標識として用いる. 本発明の酵素免疫法では、前記の酵素法で用いるのと同
じガス透過性層及び光学構造体を用いることができる. 本発明の酵素免疫法では、検査対象となる抗原を含むお
それのある液体試料と、酵素で標識された第1免疫反応
性物質との混合物を、第2免疫反応性物質含有層に接触
させる.抗原抗体反応を終了させるのに充分な時間が経
過した後、第2免疫反応性物質に結合していない液体試
料と酵素標識第1免疫反応性物質とを適当な洗浄剤で除
去する.続いて、標識酵素の基質含有液を加えると、液
体試料中に検査対象となる抗原が含まれている場合には
酵素反応が起こり、ガス量が変化する(例えば、酸素の
消費及び過酸化水素の生成が起きる).このガス量の変
化は、ガス透過性層を経て、定量的に(即ち、液体試料
中の特定物質の量に対応して)、光学楕遣体の活性表面
に保持される.次いで、光を照射し、表面プラズモン現
象を利用し、前記の酵素法と同様に測定することができ
る.杢充■担公近笠里 本発明の分析装置を用いて、例えば、前記の酵素法及び
酵素免疫法を実施することができる.本発明の分析装置
を用いて前記の酵素法を実施する場合には、液体試料注
入手段から液体試料を導入する.また、或る液体試料に
関する分析が終了した後で、適当な洗浄液を導入するこ
とができる. 前記の酵素免疫法を実施する場合には、液体試料注入手
段から液体試料を導入するほか、酵素で標識された第1
免疫反応性物質、非結合物質や過剰液体試料を除去する
ための洗浄液、更には基質含有液を導入する.また、或
る液体試料に関する分析が終了した後で、適当な洗浄液
を導入することができる. 従って、本明細書で「液体試料」とは、分析対象となる
液体試料のほか、酵素標識第1免疫反応性物質含有液、
基質含有液などを含むものである.本発明の分析装置は
、前記注入手段によって注入された液体試料と接触する
ように配置した生物学的反応性物質含有層を有する.こ
こで「生物学的反応性物質」とは、酵素又は基質(前記
の酵素法を実施する場合〉及び第2免疫反応性物質、即
ち抗体又は抗原(前記の酵素免疫法を実施する場合)を
意味する. 従って、生物学的反応性物質含有層は、前記の多孔性材
料に、前記の酵素/基質又は抗体/抗原を含有させるこ
とによって調製する. 本発明の分析装置は、前記のガス透過性層、光学構造体
及び外気密封手段を備えており、更に、適当な光源と検
出器とからなる表面プラズモン現象測定手段を備えてい
る. 次に、第■図及び第2図に沿って、本発明の分析装置を
用いて本発明の分析方法を実施する場合の分析原理を説
明する. 本発明の酵素法を実施するには、最初に、分析装置1の
試料注入口(図示してない)から液体試料2を導入して
酵素担持層3と接触させる.酵素担持層3の酵素と反応
する被検物質が液体試料2中に存在すると酵素反応が進
行してガスの生成及び/又は消費が起きる.このガス量
の変化はガス透過性層4を経て光学構造体く図示してな
い〉上の活性表面5に保持される.活性表面5は支持体
層6(第1図)又はガス検出室7(第2図)により外気
の影響から保護されている.光源8から光ビーム9を活
性表面5に照射し、反射光ビーム10の吸収変化又は偏
光変化を検出器11で測定する.第2図に示すように、
ガス検出室7の外側に支持体層12を設けると、支持体
層を任意の形状又は大きさに設定することができるので
、例えばディスク状とすることができる。
In the method of the present invention, changes in gas amount are measured through a gas permeable layer. The gas-permeable layer is prepared from a material that acts as a barrier to substances other than gaseous substances and does not allow them to pass through, but allows only gaseous substances to pass through.
Such materials include, for example, cellulose acetate butyrate (10 to 60% by weight of butyryl groups and 5 to 30% of acetyl groups).
Examples include materials such as cellulose probionic acid valerate (containing 20 to 50% by weight of valeryl groups), acetylated cellulose acetate (containing 19% or more of acetyl groups), polytetrafluoroethylene, or silicone rubber. .. In the method of the present invention, changes in the amount of gas are measured using the surface plasmon phenomenon, and in this case, an active surface that can maintain the surface plasmon phenomenon generated by light irradiation can be used. An optical structure having such an active surface has at least a portion made of a metal such as silver, gold, or copper, and has an optimal uneven shape (pitch, depth, cross-sectional shape, etc.) depending on the wavelength or angle of the incident light. have. For example, optical structures having surfaces with only irregularities, in particular diffraction grating surfaces with a suitable pitch, preferably metallized. Furthermore, prisms with metal coating surfaces, metal fine particles (especially about 0.01 to 10μ
Microparticle) dispersions of m can also be used as active surface-supported optical structures. This metal-coated surface usually transmits light. The active surface carried on the optical structure is typically isolated from the outside air by an air seal. The outside air sealing means is, for example, a gas detection chamber consisting of a space surrounded by an outer wall, and a support layer (for example, made of plastic or glass) provided adjacent to the optical structure. Alternatively, if the optical structure consists of an active surface portion (metallic coating) and its support portion (prism), for example a prism with a surface carrying a metal coating, the support portion (prism) may be It can also be used as a means of sealing off the outside air. When the optical structure is installed within the gas detection chamber, the optical structure itself may be in contact with the gas-permeable layer or separate from it. The support layer is a light-transmitting layer that stably maintains the gas state on the non-plasmon active surface. Therefore, it is not necessary if the permeated gas from the gas-permeable layer can remain in a certain constant state at the surface. In the method of the present invention, first, a liquid sample is brought into contact with an enzyme-containing layer. If the liquid sample contains a substance that produces or consumes gas by the enzyme, an enzymatic reaction occurs and the amount of gas changes. For example, when glucose oxidase is immobilized on the enzyme-containing layer and serum is used as the liquid sample, if glucose is present in the serum, an enzyme reaction [blank below] glucose gluconic acid +28202 occurs, oxygen is consumed, and Hydrogen peroxide is produced. ``I. When urea and urease are combined, 82CO3 (H20 + CO2) + 2NH3 ammonia and carbon dioxide gases are generated.Changes in the amount of gases such as this occur quantitatively (i.e., liquid (corresponding to the amount of a specific substance in the sample) is retained in the surface plasmon active part of the active surface of the optical structure. To measure the amount of gas with the optical structure, for example, irradiated to generate surface plasmon phenomenon,
All you have to do is observe the reflected light or transmitted light (including modulated light). In the enzyme immunoassay of the present invention, a specific component contained in a liquid sample is captured by utilizing the specificity of the antigen-antibody reaction, and then an enzyme is added as a label. to determine the presence and/or concentration of that particular fraction. The enzyme immunoassay of the present invention can be carried out using a competitive assay or a sandwich assay. In competitive testing methods, the same antigen as the antigen to be measured is labeled with an appropriate enzyme and used as the first immunoreactive substance. On the other hand, an antibody specific to this antigen is used as a second immunoreactive substance and is supported on a porous material. Furthermore, in the sandwich test method, an antibody against the antigen to be measured is labeled with an appropriate enzyme and used as the first immunoreactive substance. On the other hand, an antibody that binds to another site of this antigen is used as a second immunoreactive substance and is supported on a porous material. Antibodies used in competitive or sandwich tests are:
Monoclonal antibodies prepared by cell fusion technology are preferred, but polyclonal antibodies prepared from antiserum may also be used. As the porous material, the materials described in the above enzyme method can be used, and the second antibody can be supported on the porous material by a known method, for example, by impregnating or coating with an antibody suspension. Can be done. Enzymes that can be used in the present invention are enzymes that generate or consume gases (e.g., hydrogen peroxide, oxygen, carbon dioxide, or ammonia) through enzymatic reactions, and are specifically applicable to the enzymatic method described above. As mentioned above.
These enzymes are used as labels for the first immunoreactive substance (antigen or antibody). In the enzyme immunoassay of the present invention, the same gas permeable layers and optical structures used in the enzymatic methods described above can be used. In the enzyme immunoassay of the present invention, a mixture of a liquid sample that may contain the antigen to be tested and a first immunoreactive substance labeled with an enzyme is brought into contact with a second immunoreactive substance-containing layer. After sufficient time has elapsed to terminate the antigen-antibody reaction, the liquid sample and the enzyme-labeled first immunoreactive substance that are not bound to the second immunoreactive substance are removed with a suitable detergent.Continued When a liquid containing a substrate for a labeled enzyme is added, an enzymatic reaction will occur if the liquid sample contains the antigen to be tested, and the gas amount will change (e.g. due to consumption of oxygen and hydrogen peroxide). This change in the amount of gas is retained on the active surface of the optical ellipse quantitatively (i.e., corresponding to the amount of a specific substance in the liquid sample) through the gas-permeable layer. Next, by irradiating light and making use of the surface plasmon phenomenon, the measurement can be carried out in the same manner as the enzyme method described above. When the enzyme method described above is carried out using the analyzer of the present invention, a liquid sample is introduced from the liquid sample injection means. After the completion of the washing, an appropriate washing solution can be introduced. When carrying out the enzyme immunoassay described above, in addition to introducing the liquid sample from the liquid sample injection means,
Introduce a wash solution to remove immunoreactive substances, unbound substances, and excess liquid sample, as well as a substrate-containing solution. Also, after the analysis of a certain liquid sample is completed, an appropriate cleaning solution can be introduced. Therefore, in this specification, "liquid sample" refers to a liquid sample to be analyzed, as well as a liquid containing an enzyme-labeled first immunoreactive substance,
It contains substrate-containing liquid, etc. The analysis device of the present invention has a biologically reactive substance-containing layer disposed so as to be in contact with the liquid sample injected by the injection means. Here, "biologically reactive substances" refer to enzymes or substrates (when carrying out the above-mentioned enzymatic methods) and second immunoreactive substances, namely antibodies or antigens (when carrying out the above-mentioned enzyme immunological methods). Therefore, the biologically reactive substance-containing layer is prepared by containing the enzyme/substrate or antibody/antigen in the porous material. In addition, it is equipped with a surface plasmon phenomenon measuring means consisting of a suitable light source and a detector.Next, in accordance with FIGS. The analysis principle when implementing the analysis method of the present invention using the analyzer of the present invention will be explained. To implement the enzyme method of the present invention, first, the sample injection port (not shown) of the analyzer 1 is ) is introduced into the liquid sample 2 and brought into contact with the enzyme-supporting layer 3. If a test substance that reacts with the enzyme in the enzyme-supporting layer 3 is present in the liquid sample 2, the enzyme reaction progresses and gas is produced and/or consumed. This change in the amount of gas is carried through the gas-permeable layer 4 to the active surface 5 on the optical structure (not shown). It is protected from the effects of the outside air by a detection chamber 7 (FIG. 2).A light source 8 irradiates the active surface 5 with a light beam 9, and the absorption change or polarization change of the reflected light beam 10 is measured by a detector 11. As shown in Figure 2,
When the support layer 12 is provided on the outside of the gas detection chamber 7, the support layer can be set to any shape or size, such as a disk shape, for example.

次に、本発明の酵素免疫法を実施するには、最初に、分
析装置1の試料注入口(図示してない)から液体試料と
酵素標識抗原(競合法の場合)又は抗体(サンドイッチ
法の場合〉との混合物2を導入して抗体担持層3と接触
させる.抗原抗体反応に必要な時間が経過したら、前記
の試料注入口から洗浄液を入れて、抗体担持層3の抗体
と結合していない液体試料及び酵素標識抗原又は抗体を
除去する.続いて、前記の試料注入口から標識酵素の基
質含有液を入れると、酵素標識抗原又は抗体が抗体担持
層3の抗体と結合している場合には酵素反応が進行して
ガスの生成及び/又は消費が起きる.このガス量の変化
を前記と同様にして測定する. 韮裏藍■凰扱 本発明の好ましい態様によれば、前記の酵素法及び酵素
免疫法を回転可能なディスク上で実施し、あるいは回転
可能なディスク上に前記分析装置の一部分を構戊する. 即ち、本発明の好ましい態様によれば、回転可能なディ
スク上の少なくとも1部分を中心部から円周部に向かっ
て延びる分析検査区画において、ディスク中心部から液
体試料を導入し、前記ディスクの回転によって発生する
遠心力によって前記液体試料を円周部方向へ流動させる
ことにより酵素又は基質含有層と接触させ、酵素反応に
よるガス量の変化を、ガス透過性層(好ましくは、前記
酵素/基質含有層に隣接している)を介して、表面プラ
ズモン現象を利用した光学的検出手段によって測定する
ことを特徴とする、液体試料の分析方法が提供される. 更に、本発明の好ましい態様によれば、回転可能なディ
スク上の少なくとも1部分を中心部から円周部に向かっ
て延びる分析検査区画において、酵素で標識された第1
免疫反応性物質と液体試料との混合物をディスク中心部
から導入し、前記ディスクの回転によって発生する遠心
力によって前記混合物を円周部方向へ流動させることに
より、第2免疫反応性物質を含有する層に接触させ、続
いて、第2免疫反応性物質と結合しなかった第1免疫反
応性物質と液体試料とを除去し、更に、ディスク中心部
から標識酵素の基質を加えて前記ディスク回転の遠心力
によって前記基質を第2免疫反応性物質含有層と接触さ
せ、酵素反応の影響によるガス量の変化を、ガス透過性
層(好ましくは、前記第2免疫反応性物質含有層に隣接
している)を介して、表面プラズモン現象を利用した光
学的検出手段によって測定することを特徴とする、液体
試料の分析方法が提供される.なお、前記の好ましい態
様において、生物学的反応性物質含有層とガス透過性層
とは、通常、隣接して設けられているが、pH調整等の
ために中間層を両者の間に設けてもよい. 更に、本発明の好ましい態様によれば、回転可能な分析
用ディスクであって、 ディスク上の少なくとも1部分を中心部から円周部に向
かって延びる分析検査区画; ディスク中心部に設けた液体試料注入手段:前記注入手
段によって注入された液体試料が、ディスクの回転によ
って発生する遠心力によって円周部方向へ流動されるこ
とにより接触するように配置した試薬(生物学的反応性
物質)含有層;ガス透過性層; ガス透過性層を外気から保護する外気密封手段;及び 外気密封手段内でガスを保持することのできる活性表面
を有する光学楕遺体 を含む回転可能な分析用ディスクが提供される.更に、
本発明の好ましい態様によれば、前記の回転可能な分析
用ディスク; 前記ディスクの回転手段; 前記ディスク中心部の液体試料注入手段に液体試料を供
給する手段; 表面プラズモン現象の測定手段;及び 前記各手段の制御手段 を含む液体試料の分析装置が提供される.次に、これら
の好ましい態様を添付図面に沿って説明する. 第3図及び第4図に示すように、ディスク21は、その
中心部22から円周部に向かって放射状に複数の検査区
画23に分割されている.各検査区画23はそれぞれ分
離壁24によって相互に隔離され、各々が独立して同種
及び/又は異種の特定物質を分析することができる.各
検査区画23は中心部に液体試料を系内に導入するため
の試料注入口25を備え、円周部に反応終了後の廃液を
除去するための排出口26を備えている.中心部22に
は、後記する分析装置の回転手段(第■0図参照)に取
付けるための取付手段(図示してない)を設ける.各区
画23は、上壁27、底壁(ディスク本体)28、側壁
29で囲まれており、ディスク中心部に試料受入室30
を備えている.第4図及び第5図に示すように、ディス
クの中心部から円周部に及ぶ広い領域において、上壁2
7の下に通路31が試料受入室30から排出口26まで
延びている.通路31は、酵素膜32及びガス透過膜3
3を介してガス検査室34と接している.酵素膜32を
、第6図に示すように、通路31内に充填することもで
きる.ガス検査室34の上部に、ガス透過膜33と接す
る光学活性体35(図示の例ではサンドベーバで荒らし
た樹脂の表面に金属例えば銀をコートした活性表面)を
設ける.光学活性体35は、ガス透過膜33の全面に設
けてもよいが、その一部分だけに設けてもよい.光学活
性体35の活性表面のガス量の変化は、適当な光源(図
示していない:例えばレーザダイオード)からの入射ビ
ーム(例えばレーザ光36を活性表面に照射し、表面プ
ラズモン現象を発生させ、その反射ビーム37から適当
な測定手段(図示していない)で測定することができる
.検査区画23の底壁28は、少なくとも入射ビーム3
6及び反射ビーム37の通路において、それらのビーム
を透過させることができるものでなければならない. 第7図及び第8図に示すように、試料の通路31をディ
スク上の下部に設け、ガス検査室34をディスク上の上
部に、そして、酵素膜32及びガス透過膜33をガス検
査室34の底部及び/又は側部に設け、表面プラズモン
現象の測定をディスクの上方から実施するようにするこ
ともできる。
Next, in order to carry out the enzyme immunoassay of the present invention, first, a liquid sample and an enzyme-labeled antigen (in the case of a competition method) or an antibody (in the case of a sandwich method) are added to the sample injection port (not shown) of the analyzer 1. Introduce mixture 2 with case 2 and bring it into contact with antibody-supporting layer 3. After the time required for antigen-antibody reaction has elapsed, wash solution is introduced from the sample injection port to remove the mixture 2 that binds to the antibody on antibody-supporting layer 3. Remove the liquid sample and the enzyme-labeled antigen or antibody that are not present.Next, when a liquid containing a substrate for the labeled enzyme is poured from the sample injection port, if the enzyme-labeled antigen or antibody is bound to the antibody on the antibody-supporting layer 3. The enzymatic reaction progresses to generate and/or consume gas.Changes in the amount of gas are measured in the same manner as described above.According to a preferred embodiment of the present invention, the enzyme described above The method and the enzyme immunoassay are carried out on a rotatable disk, or a part of said analytical device is constructed on a rotatable disk.That is, according to a preferred embodiment of the invention, at least Introducing a liquid sample from the center of the disk in an analysis test section extending from the center toward the circumference, and causing the liquid sample to flow in the direction of the circumference by centrifugal force generated by rotation of the disk. The change in the amount of gas caused by the enzyme reaction is detected through a gas-permeable layer (preferably adjacent to the enzyme/substrate-containing layer) using an optical method utilizing surface plasmon phenomenon. According to a preferred embodiment of the present invention, at least one portion of the rotatable disk is arranged from the center to the circumference. In the analytical test section extending towards the
A mixture of an immunoreactive substance and a liquid sample is introduced from the center of the disk, and the mixture is caused to flow circumferentially by centrifugal force generated by rotation of the disk, thereby containing a second immunoreactive substance. the first immunoreactive substance and the liquid sample that did not bind to the second immunoreactive substance are removed, and the substrate for the labeled enzyme is added from the center of the disk and the rotation of the disk is continued. The substrate is brought into contact with the second immunoreactive substance-containing layer by centrifugal force, and the change in gas amount due to the influence of the enzyme reaction is controlled by a gas-permeable layer (preferably adjacent to the second immunoreactive substance-containing layer). A method for analyzing a liquid sample is provided, which is characterized in that measurement is performed using an optical detection means that utilizes the surface plasmon phenomenon. In the above preferred embodiment, the biologically reactive substance-containing layer and the gas permeable layer are usually provided adjacent to each other, but an intermediate layer may be provided between them for pH adjustment, etc. Good too. Furthermore, according to a preferred embodiment of the invention, there is provided a rotatable analytical disk comprising: an analytical test section extending from the center towards the circumference on at least a portion of the disk; a liquid sample provided in the center of the disk; Injection means: a reagent (biologically reactive substance)-containing layer arranged so that the liquid sample injected by the injection means is brought into contact with the liquid sample by being flowed toward the circumference by centrifugal force generated by rotation of the disk. A rotatable analytical disk is provided that includes: a gas permeable layer; an ambient air seal that protects the gas permeable layer from the ambient air; and an optical ellipsoid having an active surface capable of retaining a gas within the ambient air seal. Ru. Furthermore,
According to a preferred embodiment of the present invention, the rotatable analysis disk; means for rotating the disk; means for supplying a liquid sample to the liquid sample injection means in the center of the disk; means for measuring a surface plasmon phenomenon; A liquid sample analysis device including control means for each means is provided. Next, these preferred embodiments will be explained with reference to the attached drawings. As shown in FIGS. 3 and 4, the disk 21 is divided into a plurality of inspection sections 23 radially from the center 22 toward the circumference. Each test section 23 is separated from each other by a separation wall 24, and each test section 23 can independently analyze the same and/or different specific substances. Each test section 23 has a sample injection port 25 in the center for introducing a liquid sample into the system, and a discharge port 26 in the circumference for removing waste liquid after the reaction is completed. The central portion 22 is provided with a mounting means (not shown) for mounting on the rotation means of the analyzer (see Figure 1), which will be described later. Each compartment 23 is surrounded by a top wall 27, a bottom wall (disc main body) 28, and a side wall 29, and a sample receiving chamber 30 is located in the center of the disc.
It is equipped with As shown in FIGS. 4 and 5, in a wide area extending from the center to the circumference of the disk, the upper wall 2
A passage 31 extends below the sample receiving chamber 30 to the outlet 26. The passage 31 includes an enzyme membrane 32 and a gas permeable membrane 3.
It is in contact with the gas inspection room 34 via 3. The enzyme membrane 32 can also be filled within the passageway 31, as shown in FIG. An optically active body 35 (in the illustrated example, an active surface made of a resin surface roughened with a sand bath coated with a metal such as silver) is provided in the upper part of the gas inspection chamber 34 in contact with the gas permeable membrane 33. The optically active body 35 may be provided on the entire surface of the gas permeable film 33, or may be provided only on a portion thereof. The change in the amount of gas on the active surface of the optically active body 35 can be achieved by irradiating the active surface with an incident beam (e.g. laser light 36) from a suitable light source (not shown, e.g. a laser diode) and generating a surface plasmon phenomenon. Measurements can be made from the reflected beam 37 with suitable measuring means (not shown).
6 and the reflected beam 37, it must be able to transmit them. As shown in FIGS. 7 and 8, a sample passage 31 is provided at the bottom of the disk, a gas test chamber 34 is provided at the top of the disk, and an enzyme membrane 32 and a gas permeable membrane 33 are placed in the gas test chamber 34. The surface plasmon phenomenon can also be measured from above the disk by providing it at the bottom and/or side of the disk.

試料受入室30と通路31との間にフィルター層38を
設けて液体試料中の不純物を除去することもできる. ディスク上に設ける検査区画23は、第3図に示すもの
のほか、例えば、第9図に示すように、比較的広い隔離
領域41で分離してもよく、あるいは中心部から円周部
に向かって連続的に曲げたり、又は断続的に折り曲げて
もよい。なお、検査区分(検査部)はディスク上に直接
一体的に設けてもよく、接着して設けてもよい。
A filter layer 38 may be provided between the sample receiving chamber 30 and the passage 31 to remove impurities in the liquid sample. In addition to what is shown in FIG. 3, the test zones 23 provided on the disk may be separated by relatively wide isolation areas 41, for example as shown in FIG. It may be bent continuously or intermittently. Note that the inspection section (inspection section) may be provided directly and integrally on the disk, or may be provided by adhesive.

ディスクの材質は特に制限されないが、プラスチック例
えばポリカーボネート、ボリスチレン、ポリアクリレー
ト又はポリメタクリレートあるいはガラスなどである. 本発明の好ましい分析装置の1態様を第10図に示す.
ディスク21はその中心部で回転手段51に脱着自在に
取付けられる.回転手段51は公知のものでよく、30
00rpm程度まで安定して回転することのできるもの
が好ましい.供給手段52は、供給口53を介して、デ
ィスク21の中心部に設けられている試料注入口25に
液体試料の必要量を供給する.供給千段52としては、
通常、位置制御機構付きのマイクロプローブなどが用い
られる. ディスク21の円周部の外側に、廃液収容部54と廃液
管55とからなる廃液処理手段56を設ける. 更に、ディスク21の円周部の外側に、適当な光源と検
出器とからなる測定手段57を設ける.この測定手段5
7は、ディスク内の活性表面の位置により、ディスクの
上部又は下部に設ける.前記の回転手段5l、供給手段
52及び測定手段57は制御手段58により有機的に連
絡、制御され、試料の供給から測定までを自動化して迅
速にしかも高精度で行うことができる. 次に、前記の分析装置を用いて本発明の酵素法を実施す
るには、最初に、供給手段52から液体試料をディスク
の試料注入口25に導入する.続いて、回転手段51に
よってディスクを回転させ、遠心力によって液体試料を
流して酵素膜と接触させる.酵素膜中の酵素と反応する
被検物質が液体試料中に存在すると酵素反応が進行して
ガスの生戒及び/又は消費が起きる.このガス量の変化
はガス透過膜を経て光学構造体上の活性表面に保持され
る.この活性表面のガス量を表面プラズモン現象を利用
して測定手段57で測定する。測定終了後、供給手段5
2から洗浄液を試料注入口25に導入し、ディスクを再
び回転させ、遠心力で洗浄液を流して酵素膜を洗浄する
.洗浄液は遠心力で廃液収容部54に流し出され、廃液
管55から除去される. 次に、酵素免疫法を実施するには、最初に、供給手段5
2から液体試料と酵素標識抗原(競合法の場合)又は抗
体(サンドイッチ法の場合)との混合物をディスクの試
料注入口25に導入する.続いて、回転手段51によっ
てディスクを回転させ、遠心力によって前記混合物を流
して抗体担持膜と接触させる.抗原抗体反応に必要な時
間が経過したら、前記の試料注入口から洗浄液を入れ、
ディスクを再び回転させ、遠心力で洗浄液を流して抗体
担持膜を洗浄し、抗体担持膜上の抗体と結合していない
液体試料及び酵素標識抗原又は抗体を除去する.続いて
、前記の試料注入口から標識酵素の基質含有液を入れ、
ディスクを再び回転させ、遠心力で基質含有液を流して
抗体担持膜と接触させる.酵素標識抗原又は抗体が抗体
担持膜の抗体と結合している場合には酵素反応が進行し
てガスの生成及び/又は消費が起きる.このガス量の変
化を前記と同様にして測定する.測定終了後、供給手段
52から洗浄液を試料注入口25に導入し、ディスクを
再び回転させ、遠心力で洗浄液を流して抗体担持膜を洗
浄する.洗浄液は遠心力で廃液収容部54に流し出され
、廃液管55から除去される. [実施例] 以下、実施例によって本発明を更に具体的に説明するが
、これらは本発明の範囲を限定するものではない. 犬旌思上 第7図及び第8図に示す装置を有するディスクを用い、
第10図に示す装置を用いて、本発明の酵素法を実施し
た。
The material of the disk is not particularly limited, but may be made of plastic such as polycarbonate, polystyrene, polyacrylate or polymethacrylate, or glass. One embodiment of the preferred analyzer of the present invention is shown in Figure 10.
The disk 21 is detachably attached to rotating means 51 at its center. The rotating means 51 may be a known one, and may be 30
It is preferable to use one that can stably rotate up to about 0.000 rpm. The supply means 52 supplies the required amount of liquid sample to the sample injection port 25 provided at the center of the disk 21 via the supply port 53. As the supply 1,000 stages 52,
Usually, a microprobe with a position control mechanism is used. A waste liquid treatment means 56 consisting of a waste liquid storage section 54 and a waste liquid pipe 55 is provided outside the circumference of the disk 21. Furthermore, a measuring means 57 consisting of a suitable light source and a detector is provided outside the circumference of the disk 21. This measuring means 5
7 is provided at the top or bottom of the disk, depending on the location of the active surface within the disk. The rotation means 5l, the supply means 52 and the measurement means 57 are organically connected and controlled by the control means 58, so that the process from sample supply to measurement can be automated quickly and with high accuracy. Next, in order to carry out the enzyme method of the present invention using the above-mentioned analyzer, first, a liquid sample is introduced from the supply means 52 into the sample injection port 25 of the disk. Subsequently, the disk is rotated by the rotating means 51, and the liquid sample is caused to flow by centrifugal force and brought into contact with the enzyme membrane. When a test substance that reacts with the enzyme in the enzyme membrane is present in the liquid sample, the enzymatic reaction progresses and gas production and/or consumption occurs. This change in gas amount is retained on the active surface of the optical structure through the gas permeable membrane. The amount of gas on this active surface is measured by measuring means 57 using the surface plasmon phenomenon. After the measurement is completed, supply means 5
2, the cleaning solution is introduced into the sample injection port 25, the disk is rotated again, and the cleaning solution is caused to flow by centrifugal force to wash the enzyme membrane. The cleaning liquid is flushed out by centrifugal force into the waste liquid storage section 54 and removed from the waste liquid pipe 55. Next, in order to carry out the enzyme immunoassay, first, the supply means 5
2, a mixture of a liquid sample and an enzyme-labeled antigen (in the case of the competitive method) or an antibody (in the case of the sandwich method) is introduced into the sample injection port 25 of the disk. Subsequently, the disk is rotated by the rotating means 51, and the mixture is caused to flow by centrifugal force and brought into contact with the antibody-supported membrane. After the time required for the antigen-antibody reaction has passed, add the washing solution from the sample injection port, and
The disk is rotated again and the washing solution is flowed by centrifugal force to wash the antibody-carrying membrane and remove the liquid sample and the enzyme-labeled antigen or antibody that are not bound to the antibody on the antibody-carrying membrane. Next, pour the labeled enzyme substrate-containing solution through the sample injection port,
Rotate the disk again and use centrifugal force to flow the substrate-containing solution and bring it into contact with the antibody-supported membrane. When the enzyme-labeled antigen or antibody binds to the antibody on the antibody-supported membrane, the enzymatic reaction proceeds and gas is produced and/or consumed. Measure this change in gas amount in the same way as above. After the measurement is completed, the washing liquid is introduced from the supply means 52 into the sample injection port 25, the disk is rotated again, and the washing liquid is flowed by centrifugal force to wash the antibody-supporting membrane. The cleaning liquid is flushed out by centrifugal force into the waste liquid storage section 54 and removed from the waste liquid pipe 55. [Examples] Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples, but these are not intended to limit the scope of the present invention. Using a disk having the device shown in Figures 7 and 8,
The enzymatic method of the present invention was carried out using the apparatus shown in FIG.

即ち、ポリカーボネートからなるディスク板の表面に適
当な表面処理を施し、生物学的反応性物質含有層32と
して、グルコースオキシダーゼを固定したナイロン製不
織布を配置した.装置全体を37℃に保持した. 既知濃度(10、50、100、200、500及び1
 0 0 0mg/m 1 )のグルコース標準液を1
0倍に希釈し、希釈液200Jilを試料注入口25か
ら投入し、ディスクを回転してグルコースオキシダーゼ
固定層に接触させた.酵素反応によって消費された酸素
の変化を光学構造体35にレーザ光を照射し、1 56
 1 cm”’の02によるラマン吸収変化を測定する
ことによって求め、検量線を作戒した. 次に、未知濃度のグルコースを含有する血清試料200
μlを用いて同様の測定を行なったところ、前記の血清
試料がグルコース1 0 5mg/mlを含有している
ことがわかった。
That is, a suitable surface treatment was applied to the surface of a disc plate made of polycarbonate, and a nylon nonwoven fabric to which glucose oxidase was immobilized was placed as the biologically reactive substance-containing layer 32. The entire apparatus was maintained at 37°C. Known concentrations (10, 50, 100, 200, 500 and 1
0 00 mg/m 1 ) glucose standard solution
The sample was diluted 0 times, and 200 Jil of the diluted solution was injected from the sample injection port 25, and the disk was rotated to contact the glucose oxidase fixed layer. The optical structure 35 is irradiated with laser light to detect changes in oxygen consumed by the enzymatic reaction.
It was determined by measuring the Raman absorption change due to 02 at 1 cm"', and a calibration curve was prepared. Next, 200 serum samples containing unknown concentration of glucose were prepared.
A similar measurement using μl revealed that the serum sample contained 105 mg/ml of glucose.

[発明の効果コ 本発明によれば、酵素法又は酵素免疫法などと表面プラ
ズモン現象の測定法とを組み合わせることにより、液体
試料中の被検成分を迅速に、正確に、高精度に、しかも
簡便な工程で分析することができる。更に、回転可能な
ディスク上で前記の分析を実施すると、より効率的な分
析が可能になるだけでなく、多成分を同時に分析するこ
とができ、少量の試料で自動化及び連続化が可能になる
などの優れた効果が得られる.
[Effects of the Invention] According to the present invention, by combining an enzyme method or an enzyme immunoassay with a surface plasmon phenomenon measurement method, a test component in a liquid sample can be detected quickly, accurately, and with high precision. It can be analyzed using a simple process. Furthermore, performing the above analysis on a rotatable disk not only allows for more efficient analysis, but also allows multiple components to be analyzed simultaneously, allowing for automation and serialization with small sample volumes. Excellent effects such as

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第l図及び第2図は、本発明の原理を模式的に示す説明
図である. 第3図は、本発明で利用するディスクの一態様の平面図
であり、第4図は第3図のIV−IV線断面図であり、
第5図は第4図のV−V線断面図であり、第6図は本発
明で利用するディスクの検査区分の別態様の、第5図と
同様の断面図である.第7図は、本発明で利用するディ
スクの検査区分の更に別の態様の断面図であり、第8図
は第7図のVTII−VIII線断面図である.第9図
は、本発明で利用するディスクの別の態様の平面図であ
る. 第10図は、本発明の分析装置を模式的に示す説明図で
ある. 生物学的反応性物質含有層・・・3、32;ガス透過性
層・・・4、33;
FIG. 1 and FIG. 2 are explanatory diagrams schematically showing the principle of the present invention. FIG. 3 is a plan view of one embodiment of the disk used in the present invention, and FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV in FIG.
FIG. 5 is a sectional view taken along the line V-V in FIG. 4, and FIG. 6 is a sectional view similar to FIG. 5 of another embodiment of the inspection section of the disk used in the present invention. FIG. 7 is a sectional view of still another aspect of the inspection section of the disk used in the present invention, and FIG. 8 is a sectional view taken along the line VTII-VIII of FIG. FIG. 9 is a plan view of another embodiment of the disk used in the present invention. FIG. 10 is an explanatory diagram schematically showing the analyzer of the present invention. Biologically reactive substance-containing layer...3, 32; Gas permeable layer...4, 33;

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)試薬含有層に液体試料を接触させることにより生
ずるガス量の変化を、前記試薬含有層に隣接するガス透
過性層を介して、表面プラズモン現象を利用した光学的
検出手段によって測定することを特徴とする、液体試料
の分析方法。 (2)酵素又は基質含有層に液体試料を接触させ、酵素
反応によるガス量の変化を、前記酵素又は基質含有層に
隣接するガス透過性層を介して、表面プラズモン現象を
利用した光学的検出手段によって測定することを特徴と
する、液体試料の分析方法。 (3)酵素で標識された第1免疫反応性物質と液体試料
との混合物を、第2免疫反応性物質を含有する層に接触
させ、第2免疫反応性物質と結合しなかった第1免疫反
応性物質と液体試料とを除去し、標識酵素の基質を加え
、酵素反応よるガス量の変化を、前記の第2免疫反応性
物質含有層に隣接するガス透過性層を介して、表面プラ
ズモン現象を利用した光学的検出手段によって免疫反応
性物質を定量測定することを特徴とする、液体試料の分
析方法。 (4)回転可能なディスク上で液体試料と試薬との反応
を実施し、そのディスク上に担持された被表面プラズモ
ン活性部に光を照射し、表面プラズモン現象を利用した
光学的検出手段によって液体試料中の特定成分の含有量
又は活性量を定量する、請求項1〜3のいずれか1項に
記載の方法。 (5)光学的検出手段がラマン吸収である、請求項1〜
4のいずれか1項に記載の方法。(6)液体試料注入手
段; 前記注入手段によつて注入された液体試料と接触するよ
うに配置した試薬含有層; ガス透過性層; 被表面プラズモン活性部; 被表面プラズモン活性部に光を照射する手段;及び 前記活性表面における表面プラズモン現象を利用した光
学的検出手段 を含むことを特徴とする、液体試料分析装置。 (7)試薬含有層、ガス透過性層及び被表面プラズモン
活性部を回転可能なディスク上に配置した請求項6記載
の装置。
[Scope of Claims] (1) Changes in the amount of gas caused by bringing a liquid sample into contact with a reagent-containing layer can be detected by an optical method using a surface plasmon phenomenon through a gas-permeable layer adjacent to the reagent-containing layer. A method for analyzing a liquid sample, characterized in that measurement is performed using a detection means. (2) Bringing a liquid sample into contact with the enzyme- or substrate-containing layer, and optically detecting the change in gas amount due to the enzyme reaction using the surface plasmon phenomenon through a gas-permeable layer adjacent to the enzyme- or substrate-containing layer. A method for analyzing a liquid sample, characterized in that measurement is performed by a method. (3) contacting a mixture of an enzyme-labeled first immunoreactive substance and a liquid sample with a layer containing a second immunoreactive substance; The reactive substance and the liquid sample are removed, a labeled enzyme substrate is added, and the change in gas amount due to the enzyme reaction is transferred to surface plasmon via the gas permeable layer adjacent to the second immunoreactive substance-containing layer. A method for analyzing a liquid sample, characterized by quantitatively measuring an immunoreactive substance using an optical detection means that utilizes a phenomenon. (4) A reaction between a liquid sample and a reagent is carried out on a rotatable disk, the surface plasmon active region supported on the disk is irradiated with light, and the liquid is detected by an optical detection means that utilizes the surface plasmon phenomenon. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the content or activity amount of a specific component in a sample is quantified. (5) Claims 1 to 3, wherein the optical detection means is Raman absorption.
4. The method according to any one of 4. (6) Liquid sample injection means; Reagent-containing layer arranged to be in contact with the liquid sample injected by the injection means; Gas permeable layer; Surface plasmon active region; Irradiating light to the surface plasmon active region. and an optical detection means that utilizes a surface plasmon phenomenon on the active surface. (7) The device according to claim 6, wherein the reagent-containing layer, the gas-permeable layer, and the surface plasmon active region are arranged on a rotatable disk.
JP1303569A 1989-11-22 1989-11-22 Analysis of liquid specimen and apparatus therefor Pending JPH03164195A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1303569A JPH03164195A (en) 1989-11-22 1989-11-22 Analysis of liquid specimen and apparatus therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1303569A JPH03164195A (en) 1989-11-22 1989-11-22 Analysis of liquid specimen and apparatus therefor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH03164195A true JPH03164195A (en) 1991-07-16

Family

ID=17922588

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1303569A Pending JPH03164195A (en) 1989-11-22 1989-11-22 Analysis of liquid specimen and apparatus therefor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH03164195A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0945721A2 (en) * 1998-03-24 1999-09-29 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Biosensitive element for surface plasmon resonance measurements, and its method of manufacture
EP1186881A1 (en) * 2000-03-16 2002-03-13 Fuji Photo Film Co., Ltd. Measuring method and instrument utilizing total reflection attenuation
US6726881B2 (en) 2001-09-03 2004-04-27 Fuji Photo Film Co., Ltd. Measurement chip for surface plasmon resonance biosensor
JP2008216192A (en) * 2007-03-07 2008-09-18 Sekisui Chem Co Ltd Micro pump device and microfluid device
JP2012077753A (en) * 2011-11-11 2012-04-19 Sekisui Chem Co Ltd Micropump device and microfluid device
JP2016004022A (en) * 2014-06-19 2016-01-12 コニカミノルタ株式会社 Detecting device, detecting method, and detecting chip

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0945721A2 (en) * 1998-03-24 1999-09-29 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Biosensitive element for surface plasmon resonance measurements, and its method of manufacture
EP0945721A3 (en) * 1998-03-24 2000-01-26 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Biosensitive element for surface plasmon resonance measurements, and its method of manufacture
EP1186881A1 (en) * 2000-03-16 2002-03-13 Fuji Photo Film Co., Ltd. Measuring method and instrument utilizing total reflection attenuation
EP1186881A4 (en) * 2000-03-16 2006-04-19 Fuji Photo Film Co Ltd Measuring method and instrument utilizing total reflection attenuation
US6726881B2 (en) 2001-09-03 2004-04-27 Fuji Photo Film Co., Ltd. Measurement chip for surface plasmon resonance biosensor
JP2008216192A (en) * 2007-03-07 2008-09-18 Sekisui Chem Co Ltd Micro pump device and microfluid device
JP2012077753A (en) * 2011-11-11 2012-04-19 Sekisui Chem Co Ltd Micropump device and microfluid device
JP2016004022A (en) * 2014-06-19 2016-01-12 コニカミノルタ株式会社 Detecting device, detecting method, and detecting chip

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU669758B2 (en) Chemical sensors employing catalytic antibodies
Zhang et al. Recent developments and applications of chemiluminescence sensors
US6846654B1 (en) Catalytic antibodies as chemical sensors
JP2818191B2 (en) Solid phase analyzer
JPH0588785B2 (en)
JPH01113662A (en) Specific bond assay apparatus and method
JPS6071957A (en) Method of promoting immune reaction by ultrasonic treatment
JPH06258323A (en) Equipment and method for quantitative analysis
JPS6285866A (en) Heterogeneous immunity testing method utilizing horizontal separation in analysis element
EP0252747A2 (en) Use of phenols and anilines to increase the rate of peroxidase catalyzed oxidation of leuco dyes
JP3693680B2 (en) Assays using magnetic particles
WO1993025892A1 (en) Sensor for optical assay
US4962021A (en) Analyte determination using gel including a reagent system reacts with analyte to change transmissive property of gel detectable by light beam transmitted through gel by total internal reflectance
JPH03164195A (en) Analysis of liquid specimen and apparatus therefor
FR2853077A1 (en) SOLID PHASE IMMUNOCHROMATOGRAPHIC PROCESSES
US6410251B2 (en) Method for detecting or assaying target substance by utilizing oxygen electrode
US5434054A (en) Devices for determining hydrolase activity through its hydrolytic release of an immobilized indicator enzyme
JPS61500152A (en) Device for rapid quantitative analysis of fluids
US4752568A (en) Labeled hydantoin conjugate and its use in analytical element and immunoassays
JP4657084B2 (en) Sample analysis disc
EP0254457A1 (en) Analytical element having spread control zone
JPH01291163A (en) Method and apparatus for performing chemical reaction and biochemical reaction by porous carrier phase
JP2572812B2 (en) Test kit for measuring analytes in pasty samples
JP4904611B2 (en) Enzyme concentration measuring method and enzyme concentration measuring apparatus
JPS58206966A (en) Simultaneous calibration heterogeneous immunoassay