JPS5928648A - 免疫濃度測定装置 - Google Patents

免疫濃度測定装置

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JPS5928648A
JPS5928648A JP57140135A JP14013582A JPS5928648A JP S5928648 A JPS5928648 A JP S5928648A JP 57140135 A JP57140135 A JP 57140135A JP 14013582 A JP14013582 A JP 14013582A JP S5928648 A JPS5928648 A JP S5928648A
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JP
Japan
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gate
coated
antigen
antibody
hydrophobic polymer
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JP57140135A
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Makoto Yano
誠 矢野
Michihiro Nakamura
通宏 中村
Kyoichiro Shibatani
享一郎 柴谷
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Kuraray Co Ltd
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Kuraray Co Ltd
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403Cells and electrode assemblies
    • G01N27/414Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS
    • G01N27/4145Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS specially adapted for biomolecules, e.g. gate electrode with immobilised receptors

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はゲート絶縁型電界効果1−ランジスタ構造を有
するイオンセンサーを利用した免疫濃度測定装置に関す
るものである。
生体の免疫反応は非常に選択性及び感度の高いことが特
徴であり、このことを利用しで、様々なホルモン、蛋白
質、ビタミン等の生体物質の分析が行なわれでいる。こ
のような免疫的分析方法(イムノアツーレイ)としでは
沈降反応、補体結合反応、赤血球凝集阻什反応、イミノ
ラデックスによる方法、ラジオイミノアッセイ、酵素イ
ミノアッセイ、蛍光イミノアッセイ、免疫センサー等様
々な方法があるが、この中で免疫センサーによる方法は
もつとも操作が簡単でかつ判定の容易な方法として期待
されでいる。最近開発された興味ある免疫センサーとし
てゲート絶縁型電界効果トランジスタ構造を有するイオ
ンセンサーを利用したものが特開昭51−139289
号公報に開示されでイル。この免疫センサーは電界効果
トランジスターの原理を利用したものであり、半導体の
デー1−表面に酸化シリコン等の電気絶縁材料を被覆し
、この材料の表面に塩化ポリビニルまたはポリスチレン
等の疎水性有機高分子膜からなる膜を溶液流し込みによ
って付着させる。この膜に反応性基を有する脂肪族化合
物を含有分散させ、これを介して抗原または抗体等を膜
に結合させる。
か5る装置は抗原(または抗体)を含有分散した膜と相
互作用する抗体(または抗原)を含む溶液に露出される
とき、比較電極(液絡式)が正しくバイアスされたとき
は、溶液中の抗体(または抗原)は膜に含有された抗W
A(または抗体)と相互作用して膜と溶液との四に電位
差を生じさせる。
コレハ伝導チャンネル中に電界を生じさゼ、溶液中の濃
度によって左右される電界の強さは伝導チャンネルを通
る電流の大きさを制御し、これはドレイン電流の変化と
じてm流N1によって測定され溶液中の抗体(または抗
原)濃度を測定するものである。
しかしながら、このセンサーを溶液中に入れると、ゲー
ト表面に被覆した疎水性高分子膜へ抗原、抗体以外の蛋
白が吸着してセンサー自体のドリフ1−、ノイズ等が大
きくなるため、抗原、抗体反応による。lli常に小さ
なシグナルをこれらのノイズの中より取り出すことが極
めて困難であった。
本発明者らは免疫反応に起因する上記シグナルを確実に
取り出すことのできる実用的な装置を提供するため従来
装置の問題点についで検討したところ、従来装置の重大
な問題点はゲート表面に抗原(または抗体)を固定化し
た疎水性高分子膜を被覆した免疫センサーのゲート表面
には抗原、抗体以外の蛋白が良く吸着するが比較電極の
1′7工極表面には蛋白が全く吸着しないため、この装
置での測定結果は免疫反応によるシグナルの他に他のシ
グナルを包含した測定値が得られでいると推定し、更に
鋭意検討した結果不発ψ月こ到達したものである。すな
わち本発明はゲート絶縁型電界効果トランジスタ構造を
有するイオンセンサーのケート表面にイオン感応層を生
じない非多孔性の疎水性有機高分子膜を被覆した比較電
極と、上記構造のイオンセンサーのゲート表面に抗原も
しくは抗体を固定化した疎水性有機高分子膜を被覆した
免疫センサーと導電性バイアス用の疑似比較電極J: 
!Jなる免疫濃度測定装置である。
本発明は上記構成により、ゲート表面に疎水性有機高分
子膜を被覆した比較電極と、抗原もしくは抗体を固定化
した疎水性有機高分子膜をゲート表面に被覆した免疫セ
ンサーを組合せることにより、これらの2つのセンサー
のゲート表114rへノE白吸着や、温度によるセン日
ノ°−のドリフトや、誘導に町るノイズを両方のセンサ
ーとも同じように受けるため、両者の差をとることによ
り、安定した測定が可能となり、非常に小さなシグナル
を測定することが出来るようになったのである。
本発明の比較電極は特洲昭54−81897号や同54
−128791@にUB示されでいるもので、この電極
のゲート絶縁膜は、通常酸化シリコン又は窒化シリコン
で形成されでいる。なかでも好ましいのは、酸化シリコ
ン膜の上層にさらに窒化シリコン膜を形成した2層構造
のものである。ゲート表面上に形成される有機高分子膜
は、ゲート表面に被検液を接触させることがない程度に
、水不透過性でなければならない。一般的に、疎水性の
膜は水不透過性である。このような膜を具えた>電極は
、測定溶液中のイオンには感応しない。有機化合物とは
炭素含有化合物全てを包含し、高分子化合物とは少なく
とも重合度100以上の膜形成能を有する程度にit+
5゛分子量を有するものを意味する。被覆された膜には
架橋が導入されでもよいので、分子星の上限はない。疎
水性有機高分子は、上述の範囲内にあるものであれば、
いずれのものも用いられる。なかでもポリエチレン、ポ
リプロピレン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、テ
i・ラフルオロエヂレン、ポリ弗化ヒニリテ゛ン等のハ
ロゲン化ポリオレフィン、ポリイソプレン、ポリブタジ
ェン、ポリシロキサン等の合成ゴム、ポリアミド。
ポリエステル、ポリスチレン、アクリル樹脂等を用いる
ことが好ましい。上述の種々の疎水jrE 、R分子が
膜形成材料としで用いられるが、UOOH,NH3゜O
I(基等の解離性基をもつモノマーからなる高分子は親
水性となり用いることはできない。
この高分子膜は、電極の安定性に影響を与えるようなピ
ンポールの無いもの言い換えれば非多孔性のものでなけ
ればならない。膜が厚くなると、誘導電流が発生して測
定値に影響を与え、また出力変化に対する安定性が次第
に悪くなるため膜は出来るだけ薄い方が好ましく通常1
μ以下である。
この安定性の低下は膜の誘電率や導m率により異なり、
これらの高いもの程安定性の低下は小さいが、普通の低
誘m率、絶縁性のポリマーでも0.3/l程度の厚さま
ではよい安定性を示す。
ゲー l一部表面に高分子膜を形成させる方法としでは
、 (1)疎水性有機高分子を適当な溶媒に溶解し、得られ
た溶液をり゛−ト部表面に塗布し、しかる後溶媒を蒸発
することにより形成させる方法。。
(11)疎水性有機高分子を製造することができるモノ
マー又は一部重合物を含有するモノマー溶液をゲート部
表面に適用し、ゲート部表面で重合を行ない、高分子膜
を形成させる方法が挙げられる。
上記(1)においで用いられる高分子は、nh述のモノ
マーを公知の方法で重合しで得られる高分子であれば、
いずれでもよく、重合条件に制約はない。
高分子のBAj漢f!に 、誘?li率、導電性等を改
良するために皮膜に非イオン性の可塑剤、炭素等の添加
物が加えられてもよい。
上記(11)においで、高分子膜をプラズマ重合、紫外
線重合又は放射線重合により形成するのが好ま17い。
これらの重合も常法の重合技術により実施される。
比較電極においで、高分子膜は少なくともデー1一部分
に形成されでいることが必要であるが、好ましくは半導
体全面を被覆することである。全面を被覆する方が、製
造が容易で、かつ絶縁破壊の恐れがないため好ましい。
免疫センサーは上記構造のイオンセンザーのゲた 一ト表面に抗原(または抗体)を固定化して疎水性有機
高分子膜を被覆したものである。したがって免疫センサ
ーのゲート表面に被)Wする疎水性高分子は抗体を固定
化するためのC(!、 13r、 011. NIl、
2゜00011等の基を表面に有していることが好まし
い。
このような疎水性高分子膜に抗体を固定化する方法は既
に知られでいる様々な方法を用いることが出来る。例え
ば疎水性高分子膜を被覆したイ副ンセンザーを、抗原も
しくは抗体溶液の中に浸漬しておくだけで、抗原もしく
は抗′体を吸着し、固定化される。また紫外線重合によ
りアクロロメヂルスチレンをイオンセンサのデー1−面
に重合させた後、クロロメヂルスヂレンと抗原もしくは
抗体のアミノ酸のカルボキシル基もしくはアミノ基とを
脱塩酸反応により結合させたり、高周波スパッタリング
によりゲート而に生成したポリテトラクロロエチレン同
曲はアンモニアガスプラズマにより容易に表面にア二)
基が生成するので、このアミノ基と抗体(抗原)中のア
ミノ酸をジアゾ法により結合させることもできる。上記
免疫センサーは特開昭53−149394号、同54−
161992号及び同55−10546号などに開示さ
れでいるう/本発明の比較電極及び免疫センサーはゲー
ト絶縁型7Vf:極であるから、別に導電性バイアス用
の疑似比軸71¥(へを用いることが必要であり、これ
により溶液の電位を固定し、これを基準にしてセンサー
と比較電極の出力電圧の差を検出する。検出には、差動
増rlj器を用いる。疑似比較電極としでは、良導体の
ものでt5rれはいずれでもよく、適当な金1菖(金、
銀、白金など)、黒鉛等を用いることができる。この場
合、電極が被検液に接触するように$77i成されでお
れば、疑似比較電極の形状に制約fJなく、また、比r
咬f47極のように電位が安定しでいる必要もない。し
たがつで、このものの作製は容易である。ぞの−例とし
てイオンセンサーの支持体を金属にすれば、その支持体
が疑似比較rl極となる。
本発明装置は第1図に示す回路で測定される。
すなわち、Aは抗体(抗原)を固定化した疎水性高分子
膜を消する免疫センサーであり、13は疎水性高分子膜
をり°−ト部に有する比較電極でL5)る。
Eは擬似比較電極であり、免疫センサーと比較電極と共
に測定液の中に浸漬にされる。C及びC′はA、及びJ
3の電流を一定に保つ定P[7,流回路であり、Vnは
ドレイン7に圧である。1)はA及び13のソース電位
の差を測定するための電圧計である。
この回路はソースフォロウー回路で7)ルが、この他に
ソース電位を一定として、ドレインに流れる電流の差を
測定してもよい。
上記回路は抗体(抗原)を固定化した免疫センサーと固
定化しでいない比較電極の出力の差をとり、抗原抗体反
応以外の要素を相殺するものであルカラ、その原理」二
、A−、B二つのイ調ンセンリー−の特性及び高分子膜
の性質例えば化学的構造。
厚み等は出来るIごけ一致していることが好ましい。
またドレイン電圧、ドレインm流等も同一条件で測定−
することが好ましい。
以上のように本発明は免疫反応性のみの異なる二つの疎
水性高分子膜をケー+−*Hに有する二つのイ]ンセン
ザーを組合せることにより、非常に小さな免疫反応によ
る電位の変化を測定することが可能となったのであり、
その実用的m tUは極めで大きいものでi)る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置を使用する測定回路の一例である。 N・・・・・免疫センサー ■3・・・・・・ 比 1咬 Fat罹E・・・・・・
擬似比較電極 特Wr出願人  株式会社クラレ 代理人 弁理土木多 堅

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ゲート絶縁型ta界効果トランジスタ構造を有するイオ
    ンセンサーのゲート表面にイオン感応層を生じない疎水
    性有機高分子膜を被覆した比較電極と、」二記構造の・
    イオンセンサーのゲート表面に抗原もしくは抗体を固定
    化した疎水性有機ハ分子膜を被覆した免疫・レンサーと
    導電性バイアス用の疑似比較電極よりなる免疫濃度測定
    装置。
JP57140135A 1982-08-11 1982-08-11 免疫濃度測定装置 Granted JPS5928648A (ja)

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