JPH0650974A - 免疫センサシステムおよびこれを用いた免疫測定方法 - Google Patents

免疫センサシステムおよびこれを用いた免疫測定方法

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JPH0650974A
JPH0650974A JP4220947A JP22094792A JPH0650974A JP H0650974 A JPH0650974 A JP H0650974A JP 4220947 A JP4220947 A JP 4220947A JP 22094792 A JP22094792 A JP 22094792A JP H0650974 A JPH0650974 A JP H0650974A
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latex
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JP4220947A
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Masayuki Yoshiki
政行 吉木
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NEC Corp
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NEC Corp
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/02Analysing fluids
    • G01N29/022Fluid sensors based on microsensors, e.g. quartz crystal-microbalance [QCM], surface acoustic wave [SAW] devices, tuning forks, cantilevers, flexural plate wave [FPW] devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F31/00Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
    • B01F31/80Mixing by means of high-frequency vibrations above one kHz, e.g. ultrasonic vibrations
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/025Change of phase or condition
    • G01N2291/0256Adsorption, desorption, surface mass change, e.g. on biosensors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
    • G01N2291/042Wave modes
    • G01N2291/0427Flexural waves, plate waves, e.g. Lamb waves, tuning fork, cantilever

Abstract

(57)【要約】 【目的】 抗原抗体反応による質量変化だけを感知し、
浮遊ラテックスによる位相差の揺らぎを抑え、従来より
大きさの点でコンパクトで、より簡便で確実な免疫測定
を行うことができるようにする。 【構成】 各溶液溜7〜9、溶液切り替え部11を有す
る溶液フローシステムにより、まずセンサデバイス部1
2内の溶液反応部にバッファ液のみを入れて免疫センサ
用の音響デバイスにより位相差を測定した後、検体液と
ラテックス含有液を入れて競合反応させ、次いでバッフ
ァ液を導入して位相差測定する。各溶液は音響デバイス
を用いたマイクロポンプにより溶液反応部に移送する。
このようにして抗原抗体反応の前後の音響デバイスの位
相差変化を測定することによって、検体に含まれる抗原
量がわかる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はラム波モード音響デバイ
スを用いた免疫センサシステムおよびこれを用いた免疫
測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】音響デバイスは、温度、湿度等の変化に
対して共振周波数および位相差のシフトを起こすため、
温度センサや湿度センサとして広く利用されてきた。音
響デバイスは、その表面に付着した質量の変化に対して
も共振周波数および位相差のシフトを起こす。しかも、
質量感度は高く、抗原抗体反応の時の微小な質量変化も
感知できる。その性質を使い、免疫センサとして利用し
ようとする試みが行われている。このような免疫センサ
は、いままでの抗原抗体反応の検査等に比べ、感度の高
さ、検査時間の短縮などの利点を有している。抗原抗体
反応は水中で行われるために、水中での測定が要求され
る。その場合、音響波が水中へと逃げていくケースが多
く見られ、水中での測定を行うことのできるモードの音
響波は限られてくる。水中で測定可能な音響波は、ラム
波、SH表面波などがある。特にラム波モードを使った
音響デバイスは質量に関する感度がよいことが予想さ
れ、ラム波モードを用いることによって、抗原抗体反応
の時の質量変化が測定可能になる(R.M.White and S.W.
Wenzel, Appl.Phys.Lett.52,1653(1988))。また、ラム
波モード音響デバイスは、プレート全体が振動するとい
う特徴を持つので、液体を送り出すための送液ポンプと
して用いることも考えられている(R.M.Moroney, R.M.W
hite and R.T.Howe, Appl.Phys.Lett.59,774(1991))。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】抗原抗体反応を起こす
ために、ラテックス溶液を溶液反応部内に投入すると、
質量だけでなく、温度や液の粘性等も変化してしまう。
音響デバイスは、質量変化だけでなく、温度、湿度、液
の粘性等の変化に対しても比較的高い感度を持つので、
抗原抗体反応により吸着したラテックスの質量変化だけ
を音響デバイスで感知することはむずかしく、また、免
疫反応の際に音響デバイス表面に吸着しなかった浮遊ラ
テックスが測定の際の雑音となり、誤差の原因になる。
さらに、これだけの測定を行おうとするとシステム全体
の大きさがどうしても大きくなってしまうという欠点が
あった。本発明の目的は、以上述べたような従来の問題
点を解決することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数個のラム
波モード音響デバイスと、一部に溶液反応部を有する送
液管と、該送液管に接続され、複数の溶液溜部および溶
液切り替え部を備えた溶液フローシステムとを有し、前
記ラム波モード音響デバイスは1個が前記溶液反応部に
配置されて免疫センサとして用いられ、その他が送液管
に配置されて溶液をフローさせるマイクロポンプとして
用いられることを特徴とする免疫センサシステムであ
る。
【0005】また、この免疫センサシステムを用いた免
疫測定方法は、表面が抗体により修飾された音響デバイ
スの2つの電極対間を伝搬する超音波の入力側に対する
出力側の位相差を溶液反応部にバッファ液のみを入れて
測定した後、マイクロポンプによって抗原を修飾したラ
テックス含有液と抗原含有検体液とを溶液反応部に流し
込んで一定時間競合反応させ、次いで再びマイクロポン
プで溶液反応部内の液をバッファ液のみに入れ換えて前
記の位相差を測定し、免疫反応前後の位相差変化から検
体中の抗原量を検出することを特徴とする。
【0006】
【作用】上記した免疫センサシステムと免疫測定方法を
用いることにより、免疫反応が起こっている間の環境に
関わらず、反応前後のセンサ部の温度およびバッファ液
量をきちんと一定にしておきさえすれば免疫反応に起因
する質量変化のみを検出することができる。また、送液
ポンプをラム波モード音響デバイスで置き換えることで
一つのチップ上に載せることができ、システムの大きさ
が格段に小さくなる。
【0007】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。図2
および図3は、本発明を適用した免疫センサシステムの
センサデバイス部の一実施例の上面図と側面図である。
センサデバイス部は、両端に溶液注入出口1を有し、一
部に溶液反応部3を有する送液管5と裏面に抗体を修飾
した免疫センサ用音響デバイス2と、送液ポンプ用音響
デバイス4とからなる。免疫センサ用音響デバイス2の
裏面に修飾してある抗体膜は、抗原あるいは抗原を修飾
してあるラテックスと反応する。
【0008】図1は、本発明を適用した免疫センサシス
テムの一実施例である。免疫センサシステムは、恒温槽
6と、バッファ溶液溜7、抗原を修飾したラテックス溶
液溜8、検体溶液溜9、排液口10および溶液切り替え
部11とからなる溶液フローシステムと、センサデバイ
ス部12と、位相差測定部13と、送液ポンプ駆動装置
14とからなっている。抗原抗体反応が起こったときの
センサデバイス部の音響デバイス表面の質量変化は、音
響デバイスの位相差のずれを引き起こす。抗体膜と反応
した抗原あるいは抗原を修飾したラテックスの吸着量を
知るためには、音響デバイス表面の質量変化のみ起こ
り、その他の物理量の変化を抑える必要がある。温度変
化を抑えるために、センサデバイス部、溶液フローシス
テムは恒温槽内に置かれている。免疫反応において音響
デバイスに吸着しなかった浮遊ラテックスが音響デバイ
スの位相差測定に与える悪影響を取り除くために最後の
測定はバッファ溶液のみの状況で行われる。ラテックス
溶液を排出し、バッファ溶液と入れ換える。
【0009】図4は、免疫検査を行う際の音響デバイス
裏面に付けてある金膜15表面の様子を示す説明図であ
る。同図に基づいて本発明の免疫測定方法を説明する。
まず送液管にバッファ溶液を導入し、免疫反応を起こさ
せる前の音響デバイスの位相差を測定する。免疫反応前
の音響デバイス表面は図4(a)で示され、抗体16と
ラテックスの金膜への吸着を防ぐためのBSA(Bov
ine Serum Albumin)17が修飾して
ある。次いで、抗原を修飾したラテックス溶液と検体溶
液を測定用セルに注入し、一定時間反応させた後(図4
(b))、溶液を排出する。その後、再びバッファ溶液
を入れ、音響デバイスの位相差を測定する(図4
(c))。あらかじめラテックス吸着量と位相差変化の
関係、ラテックス吸着量と抗原量の関係を調べておくこ
とにより、反応前後の位相差変化から検体の抗原量を求
めることができる。
【0010】
【発明の効果】本発明を適用するならば、免疫センサシ
ステムはよりコンパクトになり、抗原抗体反応による質
量変化だけを感知し、浮遊ラテックスによる位相差の揺
らぎを抑え、いままでよりも簡便で確実な測定を行うこ
とができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の免疫センサシステムの一実施例の構成
図である。
【図2】本発明の免疫センサシステムの一実施例におけ
るセンサデバイス部の上面図である。
【図3】本発明の免疫センサシステムの一実施例におけ
るセンサデバイス部の側面図である。
【図4】本発明の免疫測定方法における抗原抗体反応の
説明図である。
【符号の説明】
1 溶液注入出口 2 免疫センサ用音響デバイス 3 溶液反応部 4 送液ポンプ用音響デバイス 5 送液管 6 恒温槽 7 バッファ溶液溜 8 抗原を修飾したラテックス溶液溜 9 検体溶液溜 10 排液口 11 溶液切り替え部 12 センサデバイス部 13 位相差測定部 14 送液ポンプ駆動装置 15 金膜 16 抗体 17 BSA 18 抗原 19 抗原を修飾したラテックス

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数個のラム波モード音響デバイスと、
    一部に溶液反応部を有する送液管と、該送液管に接続さ
    れ、複数の溶液溜部および溶液切り替え部を備えた溶液
    フローシステムとを有し、前記ラム波モード音響デバイ
    スは1個が前記溶液反応部に配置されて免疫センサとし
    て用いられ、その他が送液管に配置されて溶液をフロー
    させるマイクロポンプとして用いられることを特徴とす
    る免疫センサシステム。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の免疫センサシステムを用
    いた免疫測定方法であって、表面が抗体により修飾され
    た音響デバイスの2つの電極対間を伝搬する超音波の入
    力側に対する出力側の位相差を溶液反応部にバッファ液
    のみを入れて測定した後、マイクロポンプによって抗原
    を修飾したラテックス含有液と抗原含有検体液とを溶液
    反応部に流し込んで一定時間競合反応させ、次いで再び
    マイクロポンプで溶液反応部内の液をバッファ液のみに
    入れ換えて前記の位相差を測定し、免疫反応前後の位相
    差変化から検体中の抗原量を検出することを特徴とする
    免疫測定方法。
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