JPH1090168A - 原子もしくは分子の定量分析方法および／または定性分析方法 - Google Patents
原子もしくは分子の定量分析方法および／または定性分析方法Info
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- JPH1090168A JPH1090168A JP19435297A JP19435297A JPH1090168A JP H1090168 A JPH1090168 A JP H1090168A JP 19435297 A JP19435297 A JP 19435297A JP 19435297 A JP19435297 A JP 19435297A JP H1090168 A JPH1090168 A JP H1090168A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/21—Polarisation-affecting properties
- G01N21/211—Ellipsometry
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- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】従来の医療技術、バイオテクノロジー等の分野
で使用している、抗原／抗体分析に使用する定性分析ま
たは定量分析に比べ、分析コストが安価、短時間分析可
能でしかも精度の高い分析方法の提供を目的とする。 【解決手段】他の原子または分子に選択的に結合する受
容体分子を固体または流動体の平坦な基体に定着し、基
体表面を偏光解析で測定して、該基体上での反射によっ
て直線偏光波に生じた偏光状態の変化を測定する。その
後、該受容体分子を定着した基体を、分析対象となる原
子または分子を結合させるために、これらの原子または
分子と接触させた後、偏光解析の測定を再度実施する。
偏光状態の変化を、参照試料を用いて評価した値と比較
した後、結合させた原子または分子の定性分析および定
量分析を実施する。
で使用している、抗原／抗体分析に使用する定性分析ま
たは定量分析に比べ、分析コストが安価、短時間分析可
能でしかも精度の高い分析方法の提供を目的とする。 【解決手段】他の原子または分子に選択的に結合する受
容体分子を固体または流動体の平坦な基体に定着し、基
体表面を偏光解析で測定して、該基体上での反射によっ
て直線偏光波に生じた偏光状態の変化を測定する。その
後、該受容体分子を定着した基体を、分析対象となる原
子または分子を結合させるために、これらの原子または
分子と接触させた後、偏光解析の測定を再度実施する。
偏光状態の変化を、参照試料を用いて評価した値と比較
した後、結合させた原子または分子の定性分析および定
量分析を実施する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子もしくは分子
の定量分析方法および／または定性分析方法に関する。
の定量分析方法および／または定性分析方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】原子および分子の定量分析法および定性
分析法の確立は、現在ますます重要になっている。特
に、医療技術、バイオテクノロジーおよび製薬技術分野
では、これらの方法は、例えば固相または液相における
抗原／抗体複合体を得るのに用いられる。様々な疾患の
培養器を用いた診断には、抗体が抗原に対し特異的に結
合する特性が用いられる。特に一定の分子の確認を行う
ような分析、およびこれらの分子の定量分析は、例え
ば、免疫の状態、疾患の過程、身体の特異物質の不足ま
たは過剰、遺伝学的材料の欠損、その他多くのものに関
する情報を示唆するものとなる。
分析法の確立は、現在ますます重要になっている。特
に、医療技術、バイオテクノロジーおよび製薬技術分野
では、これらの方法は、例えば固相または液相における
抗原／抗体複合体を得るのに用いられる。様々な疾患の
培養器を用いた診断には、抗体が抗原に対し特異的に結
合する特性が用いられる。特に一定の分子の確認を行う
ような分析、およびこれらの分子の定量分析は、例え
ば、免疫の状態、疾患の過程、身体の特異物質の不足ま
たは過剰、遺伝学的材料の欠損、その他多くのものに関
する情報を示唆するものとなる。
【０００３】現在、公知のこの種の方法は、物理的およ
び／または化学的方法を用いて行われ、例えば、複雑な
混合材料物の抗体または抗原を選択的に結合させ、次い
で、直接もしくは間接的に検出または定量する。これら
の例としては、体液中の免疫グロブリンの分析、伝染性
疾患による抗体（ＩＧＧ、ＩＧＡ、ＩＧＭ）の分析、ア
レルギー抗体（ＩＧＥ、ＩＧＧ、ＩＧＭ）の分析、免疫
疾患であるリウマチの如き自己免疫抗体の分析、タンパ
ク質およびペプチドの分析、ポリクローナルおよびモノ
クローナル抗体の測定、ホルモン、例えば疾患の指標と
しての、分解生成物もしくは分泌物の決定、身体に異質
の物質である、例えば医薬、薬物、環境的化学物質の分
析がある。
び／または化学的方法を用いて行われ、例えば、複雑な
混合材料物の抗体または抗原を選択的に結合させ、次い
で、直接もしくは間接的に検出または定量する。これら
の例としては、体液中の免疫グロブリンの分析、伝染性
疾患による抗体（ＩＧＧ、ＩＧＡ、ＩＧＭ）の分析、ア
レルギー抗体（ＩＧＥ、ＩＧＧ、ＩＧＭ）の分析、免疫
疾患であるリウマチの如き自己免疫抗体の分析、タンパ
ク質およびペプチドの分析、ポリクローナルおよびモノ
クローナル抗体の測定、ホルモン、例えば疾患の指標と
しての、分解生成物もしくは分泌物の決定、身体に異質
の物質である、例えば医薬、薬物、環境的化学物質の分
析がある。
【０００４】医療技術分野に現在用いられている方法
は、装置が大規模であり、時間がかかり、部分的には高
度に複雑であり、そしてそれら分析精度に関して不安が
ある。これら公知の方法は、基本的には、他の分子また
は原子に選択的に結合する、いわゆる最初の分子、例え
ば抗原が、基質である固相に結合するという原理に基づ
いている。すべての関与する分子を固相に結合するため
の培養の後、過剰または未結合の材料を一段階もしくは
それ以上の段階の洗浄によって除去する。次いで、選択
的結合のための分子、例えば抗原を付着させたこの固相
を、検査すべき試料に接触させる。「錠と錠前」の原理
によれば、試料中に局在する分子または原子、例えば抗
体の、存在する限りにおいて固相の分子／抗原に結合さ
れる（一次結合）。培養の後であり、関与したすべての
分子が結合した後に、再び過剰な未結合材料の除去を、
一段階もしくはそれ以上の段階の洗浄によって行う。必
要に応じ、強化を目的として、問題の物質に対する動物
種の更なる抗体を加える。培養を実施した後に、再び過
剰な未結合材料の除去を一段階もしくはそれ以上の段階
の洗浄によって行う。
は、装置が大規模であり、時間がかかり、部分的には高
度に複雑であり、そしてそれら分析精度に関して不安が
ある。これら公知の方法は、基本的には、他の分子また
は原子に選択的に結合する、いわゆる最初の分子、例え
ば抗原が、基質である固相に結合するという原理に基づ
いている。すべての関与する分子を固相に結合するため
の培養の後、過剰または未結合の材料を一段階もしくは
それ以上の段階の洗浄によって除去する。次いで、選択
的結合のための分子、例えば抗原を付着させたこの固相
を、検査すべき試料に接触させる。「錠と錠前」の原理
によれば、試料中に局在する分子または原子、例えば抗
体の、存在する限りにおいて固相の分子／抗原に結合さ
れる（一次結合）。培養の後であり、関与したすべての
分子が結合した後に、再び過剰な未結合材料の除去を、
一段階もしくはそれ以上の段階の洗浄によって行う。必
要に応じ、強化を目的として、問題の物質に対する動物
種の更なる抗体を加える。培養を実施した後に、再び過
剰な未結合材料の除去を一段階もしくはそれ以上の段階
の洗浄によって行う。
【０００５】最後に、（例えば酵素、放射性物質、発光
物質などによって）予めマーカーである分子の添加によ
って、測定できる活性化の可能な条件を用いて、一次結
合の定性的または定量的検出を効果的に行う。この場合
も同様に、過剰な材料を除去するためのその後の一段階
もしくはそれ以上の段階の洗浄とともに、培養が必要と
される。そのような複合体全部のマーキングを実施した
後、その複合体を直接または必要に応じ試薬を添加し
て、目的とする抗体の如き、結合した分子の種類および
量の測定に付す。測定法は、分析手順の各段階が変化す
れば、異なるものになる。
物質などによって）予めマーカーである分子の添加によ
って、測定できる活性化の可能な条件を用いて、一次結
合の定性的または定量的検出を効果的に行う。この場合
も同様に、過剰な材料を除去するためのその後の一段階
もしくはそれ以上の段階の洗浄とともに、培養が必要と
される。そのような複合体全部のマーキングを実施した
後、その複合体を直接または必要に応じ試薬を添加し
て、目的とする抗体の如き、結合した分子の種類および
量の測定に付す。測定法は、分析手順の各段階が変化す
れば、異なるものになる。
【０００６】しかし、すべてに共通するのは添加の段階
および培養によって決定される非常に長い継続した時間
があることである。実際に、そのような方法を実施する
には、数時間ないし数日間の範囲での時間を要する。異
なる多数の分析法があり、この分析手順を用いると、一
部分に小さな許容範囲内に保たれなければならないパラ
メータが存在するため、一般に熟練した一定の資格を有
する担当者のみが実施できるにすぎない。また、分析結
果の質は、すべての分析手順の各段階における質の和に
より定まる。このことは、公知の分析方法を使用する
と、個々の分析手順の各段階における誤差が累積するた
め、比較的高い分析誤差を生ずる原因となる。その上、
これらの試験方法は、固相上で結合した分子が一分子群
のみとの結合のために与えられるにすぎないので、例え
ば様々な種類の免疫グロブリンを検出するには、様々な
異なる検出方法を実施しなければならないことになる。
および培養によって決定される非常に長い継続した時間
があることである。実際に、そのような方法を実施する
には、数時間ないし数日間の範囲での時間を要する。異
なる多数の分析法があり、この分析手順を用いると、一
部分に小さな許容範囲内に保たれなければならないパラ
メータが存在するため、一般に熟練した一定の資格を有
する担当者のみが実施できるにすぎない。また、分析結
果の質は、すべての分析手順の各段階における質の和に
より定まる。このことは、公知の分析方法を使用する
と、個々の分析手順の各段階における誤差が累積するた
め、比較的高い分析誤差を生ずる原因となる。その上、
これらの試験方法は、固相上で結合した分子が一分子群
のみとの結合のために与えられるにすぎないので、例え
ば様々な種類の免疫グロブリンを検出するには、様々な
異なる検出方法を実施しなければならないことになる。
【０００７】これに関しては、下記の文献が参照され
る： R.H. Burdon, P.H. van Knippenberg 編：Laboratory T
echniques inBiochemistry and Molecular Biology, Vo
l. 15; Elsevier Science Publishers B.V., Amsterda
m, New York, Oxford; 1988、 L. Hudson, F.C. Hay: Practical Immunology; Blackwe
ll Scientific Publications, Oxford, London, Edinbu
rgh, Melbourne, 1980。
る： R.H. Burdon, P.H. van Knippenberg 編：Laboratory T
echniques inBiochemistry and Molecular Biology, Vo
l. 15; Elsevier Science Publishers B.V., Amsterda
m, New York, Oxford; 1988、 L. Hudson, F.C. Hay: Practical Immunology; Blackwe
ll Scientific Publications, Oxford, London, Edinbu
rgh, Melbourne, 1980。
【０００８】多大な時間の消費や装置、および人的な尽
力は別として、これらの公知の方法によれば、少なから
ぬ量の廃棄物が、特に、部分的には特殊廃棄物として処
理しなければならない化学的または放射性汚染廃棄物が
発生する。これらの方法で用いられる液体状の活性物質
は、不安定なことが多く、微生物の感染から防護しなけ
ればならない。培養の段階は、一般に体温、すなわち摂
氏３７度で実施しなければならず、通常、装置を日夜こ
の温度に保たなければならないから、エネルギーの消費
も無視し得ない。長い間、より簡単で信頼できる試験方
法を求めて努力がなされている。
力は別として、これらの公知の方法によれば、少なから
ぬ量の廃棄物が、特に、部分的には特殊廃棄物として処
理しなければならない化学的または放射性汚染廃棄物が
発生する。これらの方法で用いられる液体状の活性物質
は、不安定なことが多く、微生物の感染から防護しなけ
ればならない。培養の段階は、一般に体温、すなわち摂
氏３７度で実施しなければならず、通常、装置を日夜こ
の温度に保たなければならないから、エネルギーの消費
も無視し得ない。長い間、より簡単で信頼できる試験方
法を求めて努力がなされている。
【０００９】当初は多少とも有望と思われた方法、すな
わち半導体を利用したバイオセンサーによる分析は、基
体材料に沈着させた分子の電気的特性の変化を分子の結
合の測定に利用するものであるが、期待された成功を収
めていない。その理由は、分子の選択的結合によって生
じる電気的特性の変化が、特に顕著に起こること無く、
その測定精度に欠けるためである。したがって、実際に
は、半導体により機能するバイオセンサー分析のような
方法は、二成分系について限られた方式でしか実施され
ていない。しかし、これらの方法も、非常に精度の高い
ものではない。半導体を使用した分析法は、推奨できる
ものではない。
わち半導体を利用したバイオセンサーによる分析は、基
体材料に沈着させた分子の電気的特性の変化を分子の結
合の測定に利用するものであるが、期待された成功を収
めていない。その理由は、分子の選択的結合によって生
じる電気的特性の変化が、特に顕著に起こること無く、
その測定精度に欠けるためである。したがって、実際に
は、半導体により機能するバイオセンサー分析のような
方法は、二成分系について限られた方式でしか実施され
ていない。しかし、これらの方法も、非常に精度の高い
ものではない。半導体を使用した分析法は、推奨できる
ものではない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】この背景に対して、原
子および分子の定量的および／または定性的決定であっ
て、それにより、比較的僅かな技術装置への設備投資
で、この分析を簡単に、かつ高い信頼度で実施し得る分
析法を提供することが、本発明の目的である。
子および分子の定量的および／または定性的決定であっ
て、それにより、比較的僅かな技術装置への設備投資
で、この分析を簡単に、かつ高い信頼度で実施し得る分
析法を提供することが、本発明の目的である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、この目
的は、請求項１または請求項２記載の発明により達成さ
れる。
的は、請求項１または請求項２記載の発明により達成さ
れる。
【００１２】上述のように、本発明では、固体または流
動体の平坦な基体に、自明の分子を固定する。その分子
は、更に特殊な用途を持つ原子とかかわりを持ち、他の
一定の分子と選択的に結合するものである。この自明の
分子を以下、受容体分子と称する。次いで、これらの受
容体分子を備えた基体に、電磁偏光波を照射し、ここ
で、好ましくは反射された電磁偏光波、また必要に応じ
透過した電磁偏光波を受信し、適切な装置を用いてそれ
らの偏光状態を測定する。続いて、受容体分子を定着さ
せた基体を、血液試料の如き検査すべき材料と接触させ
る。その後、受容体分子が定着し、必要に応じて接触に
より更に結合させた分子（リガンド）または原子とが定
着した基体に、電磁偏光波を照射し、反射した電磁偏光
波または必要に応じた透過した電磁偏光波を再度受信
し、それらの偏光状態を、接触以前に測定した偏光状態
を比較する。参照試料によって以前に評価した参照値を
用いて、偏光状態の変化が、結合した分子もしくは原子
の種類または数量を直接的に示唆するものとなる。試料
から同定すべきこれらの分子を、受容体分子として用い
て基質に定着させてもよい。ここで言う選択的結合は、
いわゆるマーカー分子による影響を受けている。
動体の平坦な基体に、自明の分子を固定する。その分子
は、更に特殊な用途を持つ原子とかかわりを持ち、他の
一定の分子と選択的に結合するものである。この自明の
分子を以下、受容体分子と称する。次いで、これらの受
容体分子を備えた基体に、電磁偏光波を照射し、ここ
で、好ましくは反射された電磁偏光波、また必要に応じ
透過した電磁偏光波を受信し、適切な装置を用いてそれ
らの偏光状態を測定する。続いて、受容体分子を定着さ
せた基体を、血液試料の如き検査すべき材料と接触させ
る。その後、受容体分子が定着し、必要に応じて接触に
より更に結合させた分子（リガンド）または原子とが定
着した基体に、電磁偏光波を照射し、反射した電磁偏光
波または必要に応じた透過した電磁偏光波を再度受信
し、それらの偏光状態を、接触以前に測定した偏光状態
を比較する。参照試料によって以前に評価した参照値を
用いて、偏光状態の変化が、結合した分子もしくは原子
の種類または数量を直接的に示唆するものとなる。試料
から同定すべきこれらの分子を、受容体分子として用い
て基質に定着させてもよい。ここで言う選択的結合は、
いわゆるマーカー分子による影響を受けている。
【００１３】前述した分析法は、測定技術に関して、受
容体分子または原子を定着させた基体の最初の測定を省
略し、それに代えて、培養しなかったか、または公知の
参照試料とともに培養を行った他の一つの試料から、最
初の測定に相当する値を評価または算出するようにして
もよい。この場合、物理的な意味での測定は全く実施さ
れないが、関連する必要な値は、間接的方法で得ること
ができる。
容体分子または原子を定着させた基体の最初の測定を省
略し、それに代えて、培養しなかったか、または公知の
参照試料とともに培養を行った他の一つの試料から、最
初の測定に相当する値を評価または算出するようにして
もよい。この場合、物理的な意味での測定は全く実施さ
れないが、関連する必要な値は、間接的方法で得ること
ができる。
【００１４】偏光解析(ellipsometry)という方法は、以
前より知られていた、これに関しては、米国のSPIE Opt
ical Engineering PressからＩＳＢＮ0-8194-0570-1 の
下に刊行された、R.M.A. Azzamによる「Selected Paper
s on Ellipsometry 」と題する書籍を参照できる。市販
されていうるエリプソメーターを用いることで、本発明
にかかる分析方法は、迅速かつ比較的簡単に実施しでき
る。それは、一般に入手できるエリプソメーターが持つ
偏光条件や性能において、特に照射された電磁偏光波と
比較する受信した反射された電磁偏光波の偏光度の変化
を高い精度で分析することができるからである。このよ
うにして測定される偏光度の変化は、 ≦０．００２°（Δ／Ψ図において） という精度で測定し得る（これらの値から、一般に知ら
れた方法で、屈折率および層の厚さを数値的に換算する
ことが出来る）。
前より知られていた、これに関しては、米国のSPIE Opt
ical Engineering PressからＩＳＢＮ0-8194-0570-1 の
下に刊行された、R.M.A. Azzamによる「Selected Paper
s on Ellipsometry 」と題する書籍を参照できる。市販
されていうるエリプソメーターを用いることで、本発明
にかかる分析方法は、迅速かつ比較的簡単に実施しでき
る。それは、一般に入手できるエリプソメーターが持つ
偏光条件や性能において、特に照射された電磁偏光波と
比較する受信した反射された電磁偏光波の偏光度の変化
を高い精度で分析することができるからである。このよ
うにして測定される偏光度の変化は、 ≦０．００２°（Δ／Ψ図において） という精度で測定し得る（これらの値から、一般に知ら
れた方法で、屈折率および層の厚さを数値的に換算する
ことが出来る）。
【００１５】エリプソメーターを使用して、例えば、亜
単分子層(submonolayers) の層の厚さを検出できるが、
その厚さは統計的に見れば水素原子の直径の千倍よりも
薄いものである。エリプソメーターの持つ非常に優れた
精度により、現在では層厚の測定誤差が0.01〜0.1 ％の
範囲で分析可能な感度が達成されている。
単分子層(submonolayers) の層の厚さを検出できるが、
その厚さは統計的に見れば水素原子の直径の千倍よりも
薄いものである。エリプソメーターの持つ非常に優れた
精度により、現在では層厚の測定誤差が0.01〜0.1 ％の
範囲で分析可能な感度が達成されている。
【００１６】本発明による方法は、好ましくはレーザー
から放出される、直線偏光（僅かに楕円状）を用いて実
施するのが好ましく、レーザーを使用すれば、偏光波を
維持するための別個のフィルター機構を必要としないか
らである。評価は、基体上で反射した電磁波を、ステッ
プモーターで設定した反射角度に段階的に回転させる位
置に一連に配した偏光プリズムを通し、電磁波をフォト
ダイオードで電気シグナルに変換して行われる。このよ
うな構造を持つエリプソメーターは、ドイツ国D-23909
、Ratzeburg 所在のＤＲＥ、すなわちDr. Riss Ellips
ometerbau GmbHのＥＬＸ−１という型式記載の亜単分子
層(submonolayers) エリプソメーターが挙げられる。担
体に定着させる受容体分子を適切に選択することによ
り、エリプソメーターは、いかなる生物学的、医学的ま
たは薬学的試験の実施に適用することができる。基体に
定着させた受容体分子は、単に、検出対象となる原子、
分子または分子群と選択的に結合することのできるもの
であればよい。エリプソメーターを用いる方法は、その
非常に高い精度のため、非常に複雑な事例を解決する。
すなわちたった一つの方法で１、２種類またはそれ以上
の物質を分析することができるものである。
から放出される、直線偏光（僅かに楕円状）を用いて実
施するのが好ましく、レーザーを使用すれば、偏光波を
維持するための別個のフィルター機構を必要としないか
らである。評価は、基体上で反射した電磁波を、ステッ
プモーターで設定した反射角度に段階的に回転させる位
置に一連に配した偏光プリズムを通し、電磁波をフォト
ダイオードで電気シグナルに変換して行われる。このよ
うな構造を持つエリプソメーターは、ドイツ国D-23909
、Ratzeburg 所在のＤＲＥ、すなわちDr. Riss Ellips
ometerbau GmbHのＥＬＸ−１という型式記載の亜単分子
層(submonolayers) エリプソメーターが挙げられる。担
体に定着させる受容体分子を適切に選択することによ
り、エリプソメーターは、いかなる生物学的、医学的ま
たは薬学的試験の実施に適用することができる。基体に
定着させた受容体分子は、単に、検出対象となる原子、
分子または分子群と選択的に結合することのできるもの
であればよい。エリプソメーターを用いる方法は、その
非常に高い精度のため、非常に複雑な事例を解決する。
すなわちたった一つの方法で１、２種類またはそれ以上
の物質を分析することができるものである。
【００１７】本発明による分析方法は、前述の生物医学
的試験方法の分野でかなり有用性のあるものである。こ
こで述べておきたいことは、公知の分析方法に比して１
０倍に及ぶ高い感度、少ない材料消費量、著しい時間短
縮、分析コストの削減、はるかに軽減された環境汚染、
およびこれで終わりではないが新たな試験の開発努力を
著しく軽減している。現在の材料消費は、基体に定着さ
せる受容体分子、および試験用の試料それぞれについて
約０．２μl である。前述した高コストの原因となる洗
浄手順の大部分は省略でき、二次的な培養および検出
は、もはや必要でなくなる。様々な種類の被分析物の分
析も、たった一段階の分析方法で可能となる。実際の偏
光解析の測定時間は秒単位のものであり、必要とされる
培養も１０分程度である。同時に、行う分析対象の数に
制限はなく、その工程は完全に自動化できる。本発明に
よる方法を用いて、アレルギー、疾患その他の検出のた
めには、抗原とこれらに対する抗体のみが存在すればよ
いため、一次抗体となりうる抗体、および二次抗体とな
りうるマーキングされた如き抗体に関する調査は省略す
ることができる。こうして、新たな試験のための開発コ
ストをかなり削減し得る。
的試験方法の分野でかなり有用性のあるものである。こ
こで述べておきたいことは、公知の分析方法に比して１
０倍に及ぶ高い感度、少ない材料消費量、著しい時間短
縮、分析コストの削減、はるかに軽減された環境汚染、
およびこれで終わりではないが新たな試験の開発努力を
著しく軽減している。現在の材料消費は、基体に定着さ
せる受容体分子、および試験用の試料それぞれについて
約０．２μl である。前述した高コストの原因となる洗
浄手順の大部分は省略でき、二次的な培養および検出
は、もはや必要でなくなる。様々な種類の被分析物の分
析も、たった一段階の分析方法で可能となる。実際の偏
光解析の測定時間は秒単位のものであり、必要とされる
培養も１０分程度である。同時に、行う分析対象の数に
制限はなく、その工程は完全に自動化できる。本発明に
よる方法を用いて、アレルギー、疾患その他の検出のた
めには、抗原とこれらに対する抗体のみが存在すればよ
いため、一次抗体となりうる抗体、および二次抗体とな
りうるマーキングされた如き抗体に関する調査は省略す
ることができる。こうして、新たな試験のための開発コ
ストをかなり削減し得る。
【００１８】本発明にかかる分析方法は、測定する試料
に応じて、種々のレベルの感度に調整できるものであ
り、結合する分子に測定する分子を加えた直後の結合工
程前の段階でも、またはＥＬＳＡ試験ＮＯ如き、分子に
培養工程を付加する場合でも効果を発揮し分析可能とな
る。ここで結合工程の付加は、感度を上昇させるために
用いるものである。その目的は、受容した分子または分
子複合体の大きさおよび光学的特性（例えば屈折率）を
変えることにある。この方法は、小さな分子、または試
料中の低分子濃度のものを分析する際の、分析の感度を
上昇させるのに特に役立つ。
に応じて、種々のレベルの感度に調整できるものであ
り、結合する分子に測定する分子を加えた直後の結合工
程前の段階でも、またはＥＬＳＡ試験ＮＯ如き、分子に
培養工程を付加する場合でも効果を発揮し分析可能とな
る。ここで結合工程の付加は、感度を上昇させるために
用いるものである。その目的は、受容した分子または分
子複合体の大きさおよび光学的特性（例えば屈折率）を
変えることにある。この方法は、小さな分子、または試
料中の低分子濃度のものを分析する際の、分析の感度を
上昇させるのに特に役立つ。
【００１９】本発明にかかる分析方法は、前述の適用の
事例に限られず、多数の生物学的および化学的反応物の
定性分析や定量分析に適している。これに関しては、免
疫グロブリン、自己免疫抗体、タンパク質またはペプチ
ド、ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）やＲＮＡ（リボ核
酸）、生物学的膜上もしくは生物学的膜中の受容体また
はそれらの活性化因子、および人工膜上もしくは人工膜
中の分子またはそれらの結合パートナーの偏光解析での
検出が可能である。
事例に限られず、多数の生物学的および化学的反応物の
定性分析や定量分析に適している。これに関しては、免
疫グロブリン、自己免疫抗体、タンパク質またはペプチ
ド、ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）やＲＮＡ（リボ核
酸）、生物学的膜上もしくは生物学的膜中の受容体また
はそれらの活性化因子、および人工膜上もしくは人工膜
中の分子またはそれらの結合パートナーの偏光解析での
検出が可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、二つの実施態様を用いて、
本発明をより詳細に説明する。その限りで、図１および
図２には、本発明にかかる分析方法の方法の理論を極め
て模式的に示している。
本発明をより詳細に説明する。その限りで、図１および
図２には、本発明にかかる分析方法の方法の理論を極め
て模式的に示している。
【００２１】最初に図１および図２を用いて、本発明に
かかる分析方法の基本的流れを説明する。平坦な基体１
上に、受容体分子２を最初に定着するが、これらは一定
の分子または原子（いわゆるリガンド）と選択的に結合
するものとなる。これらの受容体分子２を、基体１の固
相または液相に結合し、次いで最初の偏光解析での検査
に付す。即ち、受容体分子が局在する基体をエリプソメ
ーターの試料ホルダーに定着し、その後、例えばヘリウ
ム−ネオンレーザーからでる、直線偏光波である入射光
３を予め規定した角度で基体１に対して斜め方向から照
射する。基体１からの反射光４を偏光プリズムを介して
フォトダイオードへと導く。偏光状態を表すものとなる
偏光楕円の軸および楕円率を決定するため、偏光プリズ
ムは、極めて精度の高い偏光プリズムを用い、反射光４
の縦軸を中心に回転できるものを使用する。次いで、明
らかな入射光３の偏光状態から見たときの、受容体分子
２の層が局在する基体１表面からの反射光４の位相およ
び振幅の変化を測定する。これらの値をもって、例え
ば、受容体分子の屈折率および平均層厚を決定する。
かかる分析方法の基本的流れを説明する。平坦な基体１
上に、受容体分子２を最初に定着するが、これらは一定
の分子または原子（いわゆるリガンド）と選択的に結合
するものとなる。これらの受容体分子２を、基体１の固
相または液相に結合し、次いで最初の偏光解析での検査
に付す。即ち、受容体分子が局在する基体をエリプソメ
ーターの試料ホルダーに定着し、その後、例えばヘリウ
ム−ネオンレーザーからでる、直線偏光波である入射光
３を予め規定した角度で基体１に対して斜め方向から照
射する。基体１からの反射光４を偏光プリズムを介して
フォトダイオードへと導く。偏光状態を表すものとなる
偏光楕円の軸および楕円率を決定するため、偏光プリズ
ムは、極めて精度の高い偏光プリズムを用い、反射光４
の縦軸を中心に回転できるものを使用する。次いで、明
らかな入射光３の偏光状態から見たときの、受容体分子
２の層が局在する基体１表面からの反射光４の位相およ
び振幅の変化を測定する。これらの値をもって、例え
ば、受容体分子の屈折率および平均層厚を決定する。
【００２２】次いで、検査すべき材料、例えば血液プロ
ーブに基体を接触させる。これは一定の培養時間の間に
行われる。この時間内に、試料中に存在する限りの受容
体分子２は、「錠と錠前」の原理に従って、原子または
分子５に選択的に結合し、基体に局在する層を変化させ
る。培養の後、未結合の分子５’を除去するために、基
体の洗浄作業を行う。次いで、新たに偏光解析の測定を
行うことによって、これらの変化を前に測定した参照試
料を評価して得た参照値を用いて比較する。受容体分子
に異なる分子が結合すると、異なる分子のそれぞれが異
なる光学的反射特性をもつ層を形成するため、本分析方
法の目的としたように、受容体分子２に分子５が結合し
たか否か、および必要ならばどの分子５が結合したかを
定性的に分析することができる。更に、結合した分子５
の定量分析に関する情報を得ることができる。
ーブに基体を接触させる。これは一定の培養時間の間に
行われる。この時間内に、試料中に存在する限りの受容
体分子２は、「錠と錠前」の原理に従って、原子または
分子５に選択的に結合し、基体に局在する層を変化させ
る。培養の後、未結合の分子５’を除去するために、基
体の洗浄作業を行う。次いで、新たに偏光解析の測定を
行うことによって、これらの変化を前に測定した参照試
料を評価して得た参照値を用いて比較する。受容体分子
に異なる分子が結合すると、異なる分子のそれぞれが異
なる光学的反射特性をもつ層を形成するため、本分析方
法の目的としたように、受容体分子２に分子５が結合し
たか否か、および必要ならばどの分子５が結合したかを
定性的に分析することができる。更に、結合した分子５
の定量分析に関する情報を得ることができる。
【００２３】前述の方法を用いて、例えば患者の尿に関
するアルブミン尿素（尿に伴って分泌されるアルブミ
ン）について検査できる。アルブミン尿素であるタンパ
ク質は尿とともに分泌される。分析の結果、陽性であれ
ば、腎組織の疾患、または例えば心機能不全を伴う遮断
された腎臓(blocked kidney)であることを示す。腎盂や
膀胱の炎症、白血球および赤血球に関しても同様に分析
することが可能である。こうして、疾患にかかるアルブ
ミン、グロブリンその他の血液タンパク体が識別される
ことになる。同時に、例えば極めて激しい肉体の活動の
のち、細胞または細胞断片が尿中に出現しているような
場合には、清浄なアルブミン尿素の検出ができる。
するアルブミン尿素（尿に伴って分泌されるアルブミ
ン）について検査できる。アルブミン尿素であるタンパ
ク質は尿とともに分泌される。分析の結果、陽性であれ
ば、腎組織の疾患、または例えば心機能不全を伴う遮断
された腎臓(blocked kidney)であることを示す。腎盂や
膀胱の炎症、白血球および赤血球に関しても同様に分析
することが可能である。こうして、疾患にかかるアルブ
ミン、グロブリンその他の血液タンパク体が識別される
ことになる。同時に、例えば極めて激しい肉体の活動の
のち、細胞または細胞断片が尿中に出現しているような
場合には、清浄なアルブミン尿素の検出ができる。
【００２４】本発明による方法を用いて、下記のように
分析される。最初に、極性分子に物理的に結合する、活
性化された固相のコバルト−活性化ポリスチレンからな
る基体を用いる。次いで、この基体に尿試料を載せる。
５分間の培養の後、アルブミン、グロブリンのような他
のタンパク質、ならびにタンパク質を含有する細胞断片
および細胞は、コバルト−活性化ポリスチレンを含むこ
の固相と強固に結合する。そうして、ここでは、検出さ
れた分子自体が受容体分子を形成している。続いて、こ
うして形成された基体を、偏光解析で測定する。偏光−
偏光解析のパラメータ、配向および楕円率、またはΔお
よびψの値が得られ、かつ記録される。
分析される。最初に、極性分子に物理的に結合する、活
性化された固相のコバルト−活性化ポリスチレンからな
る基体を用いる。次いで、この基体に尿試料を載せる。
５分間の培養の後、アルブミン、グロブリンのような他
のタンパク質、ならびにタンパク質を含有する細胞断片
および細胞は、コバルト−活性化ポリスチレンを含むこ
の固相と強固に結合する。そうして、ここでは、検出さ
れた分子自体が受容体分子を形成している。続いて、こ
うして形成された基体を、偏光解析で測定する。偏光−
偏光解析のパラメータ、配向および楕円率、またはΔお
よびψの値が得られ、かつ記録される。
【００２５】次いで、個別または混合して、マーカー分
子（例えばモノまたはポリクローナル抗体）を基体担体
に加えると、これらは一定のタンパク質または細胞膜構
造のものと特異的に結合する。逆に考えると、基体に受
容体分子として定着されたタンパク質は、これらのマー
カー分子と選択的に結合するものでもある。５分間の培
養の後、再度の偏光解析の測定を実施するが、ここで、
両者の測定の差から、一方では、どのマーカー分子が定
着したのかを定性的に同定し、他方では、マーカー分子
が定着した数量を定量的分析できる。記録されたデータ
と、参照試料から前に明らかにされていたデータを用い
る。この場合、マーカー分子と最終的に分析する受容体
分子（タンパク質）の定性分析と定量分析を行い、そし
て疾患の種類の特定が可能となる。
子（例えばモノまたはポリクローナル抗体）を基体担体
に加えると、これらは一定のタンパク質または細胞膜構
造のものと特異的に結合する。逆に考えると、基体に受
容体分子として定着されたタンパク質は、これらのマー
カー分子と選択的に結合するものでもある。５分間の培
養の後、再度の偏光解析の測定を実施するが、ここで、
両者の測定の差から、一方では、どのマーカー分子が定
着したのかを定性的に同定し、他方では、マーカー分子
が定着した数量を定量的分析できる。記録されたデータ
と、参照試料から前に明らかにされていたデータを用い
る。この場合、マーカー分子と最終的に分析する受容体
分子（タンパク質）の定性分析と定量分析を行い、そし
て疾患の種類の特定が可能となる。
【００２６】前述の実施態様で例示したとおり、本発明
にかかる方法にとって、試験すべき材料が受容体分子と
して結合するのか、それとも受容体分子と反応する分子
（リガンド）として結合するのかは問題ではない。ここ
では、それぞれのケースに応じ、本発明にかかる分析方
法を適当に変更することが可能である。
にかかる方法にとって、試験すべき材料が受容体分子と
して結合するのか、それとも受容体分子と反応する分子
（リガンド）として結合するのかは問題ではない。ここ
では、それぞれのケースに応じ、本発明にかかる分析方
法を適当に変更することが可能である。
【図１】 受容体分子のみが基体上に局在する場合の電
磁偏光波を用いた分析理論の模式図である。
磁偏光波を用いた分析理論の模式図である。
【図２】 受容体分子と分析対象である原子または分子
とが基体上に局在する場合の電磁偏光波を用いた分析理
論の模式図である。
とが基体上に局在する場合の電磁偏光波を用いた分析理
論の模式図である。
１ 基体 ２ 受容体分子 ３ 入射光 ４ 反射光 ５、５’原子または分子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディエトマー マイネーケ ドイツ連邦共和国 ディ−22946 トリタ ウ イムラウム ８
Claims (18)
- 【請求項１】 原子もしくは分子の定量分析方法および
／または定性的分析方法であって、以下に示す手順を段
階的に経て分析する方法。 （ａ）他の分子もしくは原子に選択的に結合する原子ま
たは分子を、固体または流動体の平坦な基体に定着させ
る。 （ｂ）該原子または分子を定着させた基体に、電磁偏光
波の照射を行う。 （ｃ）該原子または分子を定着させた基体により反射さ
れたか、または透過した波を受信する。 （ｄ）受信した波の偏光状態の少なくとも一部を評価す
る。 （ｅ）該原子または分子を定着させた基体を、分析すべ
き原子または分子を結合させるために、その分析すべき
原子または分子に接触させる。 （ｆ）そして、上記（ｂ）〜（ｄ）の手順を再度実施し
て、前に評価した偏光状態と比較した偏光状態の変化を
測定し、前に評価された参照値を用いて、結合している
原子もしくは分子の数量および／または種類を分析す
る。 - 【請求項２】 原子もしくは分子の定量分析方法および
／または定性的分析方法であって、以下に示す手順を段
階的に経て分析する方法。 （ａ）他の分子もしくは原子に選択的に結合可能な原子
または分子を、固体または流動体の平坦な基体に定着さ
せる。 （ｂ）該原子または分子を定着させた基体を、分析すべ
き原子または分子を結合させるために、その分析すべき
原子または分子に接触させる。 （ｃ）該原子または分子を定着させた基体に、電磁偏光
波を照射する。 （ｄ）該原子または分子を定着させた体により反射され
たか、または透過した波を受信する。 （ｅ）受信した波の偏光状態の少なくとも一部を評価す
る。 （ｆ）参照試料と比較した偏光状態の変化を測定し、前
に評価した参照値を用いて、結合している原子もしくは
分子の数量および／または種類を分析する。 - 【請求項３】 電磁波をレーザーの偏光光によって形成
することとした請求項１または２記載の分析方法。 - 【請求項４】 原子または分子を基体に定着させた後
に、該基体を洗浄して、未結合の過剰な原子および／ま
たは分子を除去することとした請求項１から請求項３の
いずれかに記載の分析方法。 - 【請求項５】 分析すべき原子または分子を結合した
後、該基体を洗浄して、過剰な材料を除去することとし
た請求項１から請求項４のいずれかに記載の分析方法。 - 【請求項６】 エリプソメーターを使用することとした
請求項１から請求項５のいずれかに記載の分析方法。 - 【請求項７】 担体に固定する分子を抗原または抗体と
した請求項１から請求項６のいずれかに記載の分析方
法。 - 【請求項８】 免疫グロブリンの検出のために用いるこ
ととした請求項１から請求項７のいずれかに記載の分析
方法。 - 【請求項９】 自己免疫抗体の検出のために用いること
とした請求項１から請求項８のいずれかに記載の分析方
法。 - 【請求項１０】 タンパク質またはペプチドの検出のた
めに用ることとした請求項１から請求項９のいずれかに
記載の分析方法。 - 【請求項１１】 ＤＮＡの検出のために用いることとし
た請求項１から請求項１０のいずれかに記載の分析方
法。 - 【請求項１２】 ＲＮＡの検出のために用いることとし
た請求項１から請求項１１のいずれかに記載の分析方
法。 - 【請求項１３】 生物学的膜上または生物学的膜中の受
容体またはそれらの活性化因子の検出のために用いるこ
ととした請求項１から請求項１２のいずれかに記載の分
析方法。 - 【請求項１４】 人工膜上または人工膜中の分子および
それらの結合パートナーの検出のために用いることとし
た請求項１から請求項１３のいずれかに記載の分析方
法。 - 【請求項１５】 生物学的および化学的反応物の種類の
同定ならびに／または定量を行うための偏光解析の使
用。 - 【請求項１６】 参照値をカップリング反応のための閾
値として用いた請求項１から請求項１５のいずれかに記
載の分析方法。 - 【請求項１７】 ＤＮＡまたはＲＮＡの検出に用いるも
のであり、参照値が、完全にカップリング反応が生じた
か否かを明確にすべく機能することとした請求項１から
請求項１６のいずれかに記載の分析方法。 - 【請求項１８】 分析の感度を変化させるため、分析す
べき分子または原子と更に他の分子または原子との結合
を用いることとした請求項１から請求項１７のいずれか
に記載の分析方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1996129243 DE19629243A1 (de) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | Verfahren zur quantitativen und/oder qualitativen Bestimmung von Atomen oder Molekülen |
| DE19629243:3 | 1996-07-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1090168A true JPH1090168A (ja) | 1998-04-10 |
Family
ID=7800326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19435297A Pending JPH1090168A (ja) | 1996-07-19 | 1997-07-18 | 原子もしくは分子の定量分析方法および／または定性分析方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0819931A3 (ja) |
| JP (1) | JPH1090168A (ja) |
| DE (1) | DE19629243A1 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19805853B4 (de) * | 1997-03-25 | 2004-03-11 | Schmekel, Björn | Verfahren und Vorrichtung zur Messung des Brechungsindex und/oder der Lichtstrahlwinkel an einer Mediumgrenze |
| DE19900119C2 (de) * | 1999-01-06 | 2001-02-22 | Horst Messer | Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose allergischer Symptome |
| DE10006083B4 (de) | 2000-02-11 | 2004-01-22 | INSTITUT FüR MIKROTECHNIK MAINZ GMBH | Verfahren zur quantitativen und/oder qualitativen Bestimmung von Schichtdicken sowie ein Mikroreaktionsgefäß und eine Titerplatte |
| FR2806479A1 (fr) * | 2000-07-03 | 2001-09-21 | Commissariat Energie Atomique | Procede et dispositif de detection de couches minces |
| DE10126152C2 (de) * | 2001-05-30 | 2003-12-24 | Inst Mikrotechnik Mainz Gmbh | Ortsaufgelöstes Ellipsometrie-Verfahren zur quantitativen und/oder qualitativen Bestimmung von Probenänderungen, Biochip und Meßanordnung |
| DE102020006525A1 (de) * | 2020-10-25 | 2022-04-28 | Udo Riss | Schnelldiagnostik mit Phasenkopplung von Antigenen |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1025772A (en) * | 1972-06-26 | 1978-02-07 | Ivar Giaever | Method and apparatus for detection and purification of proteins and antibodies |
| ATE30780T1 (de) * | 1981-06-22 | 1987-11-15 | Battelle Memorial Institute | Verfahren zum bestimmen bioaktiver substanzen. |
| DE3135196A1 (de) * | 1981-09-05 | 1983-03-17 | Merck Patent Gmbh, 6100 Darmstadt | Verfahren, mittel und vorrichtung zur bestimmung biologischer komponenten |
| DE3506703C1 (de) * | 1985-02-26 | 1986-04-30 | Sagax Instrument AB, Sundbyberg | Verfahren zur Sequenzanalyse von Nucleinsaeuren,insbesondere der Desoxyribonucleinsaeure (DNA) und der Ribonucleinsaeure (RNA),sowie Traeger zur Durchfuehrung des Verfahrens und Verfahren zur Herstellung des Traegers |
| US5079155A (en) * | 1987-03-02 | 1992-01-07 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Fluorocarbon polymer support for chromatographic separations, diagnostic assays and enzyme immobilization |
| DE69232692T2 (de) * | 1991-02-11 | 2002-11-21 | Thermo Biostar Inc | Ellipsometrisches immuntestsystem und -methode mit einer dünnschicht-nachweisvorrichtung |
| US5354575A (en) * | 1993-04-16 | 1994-10-11 | University Of Maryland | Ellipsometric approach to anti-reflection coatings of semiconductor laser amplifiers |
-
1996
- 1996-07-19 DE DE1996129243 patent/DE19629243A1/de not_active Ceased
-
1997
- 1997-07-11 EP EP97111823A patent/EP0819931A3/de not_active Withdrawn
- 1997-07-18 JP JP19435297A patent/JPH1090168A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19629243A1 (de) | 1998-01-29 |
| EP0819931A3 (de) | 1998-08-05 |
| EP0819931A2 (de) | 1998-01-21 |
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