JP6216627B2 - Sensing method - Google Patents
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Description
本発明は、圧電振動子を用いて感知対象物を感知する感知方法に関する。 The present invention relates to a sensing method for sensing a sensing object using a piezoelectric vibrator.
食品衛生分野においては、食品中のカビ毒や抗生物質などの比較的分子量の低い物質の検出や定量が行われる。また、医薬品開発の分野においても低分子物質の検出や定量を行う場合がある。このような定量を行う手法として、特許文献1に開示されているようなQCM(Quarts Crystal Microbalance)を利用した感知方法が開発されている。この感知方法は、水晶振動子の表面に形成された吸着層に、試料液中の感知対象物が吸着されると、質量負荷効果により感知対象物の吸着量に応じて水晶振動子の発振周波数が変化することを利用した手法である。 In the field of food hygiene, detection and quantification of relatively low molecular weight substances such as mold toxins and antibiotics in foods are performed. In the field of drug development, detection and quantification of low molecular weight substances may be performed. As a technique for performing such quantification, a sensing method using QCM (Quarts Crystal Microbalance) as disclosed in Patent Document 1 has been developed. In this sensing method, when the sensing object in the sample liquid is adsorbed to the adsorption layer formed on the surface of the crystal oscillator, the oscillation frequency of the crystal oscillator is determined according to the amount of adsorption of the sensing object due to the mass load effect. This is a technique that uses the fact that changes occur.
ところで、QCMによる感知方法においては質量負荷効果を利用していることから、感知対象物の分子量が大きいほど前記吸着量に対する周波数変化量が大きい。即ち、感知対象物が低分子物質である場合には前記吸着量に対する周波数変化量が小さいので、感度が低くなってしまう。従って、試料液に含まれる感知対象物の濃度が低いと信頼度の高い計測を行うことが困難になる。 By the way, in the sensing method by QCM, since the mass load effect is used, the larger the molecular weight of the sensing object, the larger the frequency variation with respect to the adsorption amount. That is, when the sensing object is a low-molecular substance, the frequency change amount with respect to the adsorption amount is small, so that the sensitivity is lowered. Therefore, if the concentration of the sensing object contained in the sample liquid is low, it becomes difficult to perform highly reliable measurement.
このような問題に対し、感知対象物である低分子物質に結合する性質を有する低分子物質よりも大きな分子を添加し、低分子物質に結合させることにより周波数変化量を増大させる手法、いわゆる増感と呼ばれる技術が知られている。当該増感に用いられる分子としては、例えば抗原検出を目的とした装置においては抗体が利用されることが多いが、更に大きな増感効果を得ることを目的として、抗体よりも大きな粒子を用いることがある。この場合、用いられる粒子としては粒径はナノメートルもしくはマイクロメートルオーダーであり、材質としては金コロイド、磁気ビーズ、ラテックスなどの質量の大きいものが主に利用されている。 To solve this problem, a method of increasing the amount of frequency change by adding a molecule larger than the low molecular weight substance that has the property of binding to the low molecular weight substance to be detected and binding to the low molecular weight substance, so-called increase. A technique called feeling is known. As a molecule used for the sensitization, for example, an antibody is often used in an apparatus for detecting an antigen. For the purpose of obtaining a greater sensitization effect, particles larger than the antibody should be used. There is. In this case, the particles used have a particle size of the order of nanometers or micrometers, and as the material, particles having a large mass such as colloidal gold, magnetic beads, and latex are mainly used.
しかし上述した粒子を用いた増感法においては、粒子が一定の大きさより大きくなると、水晶振動子表面に付着した粒子が水晶とは異なる固有の周波数で振動するようになり、非特許文献1及び2にて述べられているように、所望の質量付加による増感効果が得られない現象が知られている。このため、増感を目的として粒子を添加したにもかかわらず、却って感度が減少することがある。 However, in the sensitization method using the above-described particles, when the particles become larger than a certain size, the particles attached to the surface of the quartz crystal vibrator vibrate at a unique frequency different from that of the quartz crystal. As described in Section 2, a phenomenon is known in which a sensitization effect due to addition of a desired mass cannot be obtained. For this reason, in spite of the addition of particles for the purpose of sensitization, the sensitivity sometimes decreases.
特許文献2には、測定対象に比して粒径の大きな分子、及び架橋性化合物を添加して周波数振幅を増感する方法が開示されている。また特許文献3には、測定対象を吸着する薄膜に対して粒子を付着させ、当該粒子を除去することにより薄膜の表面積を増加させ、周波数振幅の増感を図る方法が開示されている。しかしこれらの方法は、本発明と原理が異なる。
Patent Document 2 discloses a method of sensitizing frequency amplitude by adding a molecule having a larger particle size than a measurement object and a crosslinkable compound.
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、圧電振動子の周波数の変化に基づいて試料液中の感知対象物を感知するにあたり、信頼性の高い測定を行うことができる感知方法を提供することにある。 The present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to perform highly reliable measurement in sensing a sensing object in a sample liquid based on a change in frequency of a piezoelectric vibrator. It is in providing the sensing method which can do.
本発明の感知方法は、
試料液中の感知対象物を圧電振動子の周波数の変化に基づいて感知する方法において、
圧電振動子の一面側の電極表面に形成された、前記感知対象物を吸着する吸着層に対して試料液を供給する工程と、
しかる後に前記感知対象物に対応する部位に吸着する性質を有する第1の粒子の群を含む第1の液を前記圧電振動子の一面側に供給する工程と、
続いて前記第1の粒子よりも粒子径が小さくかつ前記感知対象物に対応する部位に吸着する性質を有する第2の粒子の群を含む第2の液を前記圧電振動子の一面側に供給して、前記第1の粒子と前記吸着層との間に第2の粒子を詰める工程と、
前記圧電振動子を発振回路により発振させ、前記第1の粒子を前記圧電振動子の一面側に供給する前後における各発振周波数を測定する工程と、を含むことを特徴とする。
The sensing method of the present invention comprises:
In a method for sensing a sensing object in a sample liquid based on a change in frequency of a piezoelectric vibrator,
Supplying a sample liquid to an adsorption layer formed on the electrode surface on one side of the piezoelectric vibrator and adsorbing the sensing object;
Supplying a first liquid containing a group of first particles having a property of adsorbing to a portion corresponding to the sensing object after that to one surface side of the piezoelectric vibrator;
Subsequently, a second liquid containing a second group of particles having a particle size smaller than that of the first particles and adsorbing to a portion corresponding to the sensing object is supplied to one surface side of the piezoelectric vibrator. And packing the second particles between the first particles and the adsorption layer;
And oscillating the piezoelectric vibrator with an oscillation circuit, and measuring each oscillation frequency before and after supplying the first particles to one surface of the piezoelectric vibrator.
本発明の感知方法は、感知対象物よりも分子量の大きい第1の粒子を用いて増感を図る感知方法において、第1の粒子よりも小さい第2の粒子の群を用い、第1の粒子と圧電振動子の表面との間の間隙を埋めて、第1の粒子の群を圧電振動子の表面上に固定している。従って、第1の粒子の固有振動が抑えられることにより第1の粒子の群の増感効果を確実に得ることができ、このため感知対象物を高精度に感知することができる。 The sensing method of the present invention uses a group of second particles smaller than the first particles in the sensing method for sensitization using the first particles having a molecular weight larger than that of the sensing object. A first particle group is fixed on the surface of the piezoelectric vibrator by filling a gap between the surface of the piezoelectric vibrator and the surface of the piezoelectric vibrator. Therefore, by suppressing the natural vibration of the first particles, the sensitization effect of the first particle group can be obtained with certainty, so that the sensing object can be sensed with high accuracy.
図1に本発明の感知方法を実施するための感知装置の実施形態の一つを示す。当該感知装置はセンサーユニット2と、このセンサーユニット2に後述のように試料液、第1の液、第2の液、第3の液及び緩衝液を供給するための液供給系1と、センサーユニット2から排出される液体を貯留する液排出系90と、センサーユニット2に取り付けられた圧電センサーである水晶センサー7と、センサーユニット2に隣接して設けられた発振回路ユニット6と、を備えている。
FIG. 1 shows one embodiment of a sensing device for carrying out the sensing method of the present invention. The sensing device includes a sensor unit 2, a liquid supply system 1 for supplying a sample liquid, a first liquid, a second liquid, a third liquid and a buffer liquid to the sensor unit 2, as will be described later, and a sensor. A
液供給系1は、流路切替機構11、試料液供給部12、後述する第1のビーズの群45を含有した第1の液を供給する第1の液供給部13、後述する第2のビーズの群47を含有した第2の液を供給する第2の液供給部14、後述する中間物質であるビオチン化抗体40を含有した第3の液を供給する第3の液供給部15、緩衝液を供給する緩衝液供給部17を備えている。流路切替機構11は試料液供給路16を介して、試料液、第1の液、第2の液、第3の液、緩衝液のいずれかを選択してセンサーユニット2内に供給するように構成されている。流路切替機構11としては例えば6つのポートとインジェクションループとを備えたインジェクションバルブが用いられる。この場合インジェクションループ内に、選択された液が一のポートを介して一旦貯留され、次いで他のポートから当該液が送出される。
The liquid supply system 1 includes a flow path switching mechanism 11, a sample
センサーユニット2は、図2に示すように、支持体21、配線基板3、水晶振動子4、流路形成部材5及びカバー部24が下側からこの順番に積層されて構成されている。支持体21には、水晶センサー7と流路形成部材5とを嵌合し、保持するための支持体凹部22が形成されている。従って、前記支持体凹部22に水晶センサー7を嵌合した状態で、流路形成部材5を水晶センサー7に押しつけることにより、流路形成部材5の下面が水晶振動子4を配線基板3に押圧して固着させる。さらに、支持体21は上方よりカバー体24にて覆われる。
As shown in FIG. 2, the sensor unit 2 is configured by laminating a
図2及び図3において26は液体供給管、27は液体排出管であり、液供給系1から液体供給管26を介して反応用流路52に供給された試料液が液体排出管27を通じて液排出系90へと排出されるように構成されている。液排出系90は排液貯留部を備えている。
2 and 3,
水晶センサー7は、配線基板3上に圧電振動子である水晶振動子4を設けて構成されている。この水晶振動子4は、図4に示すように、圧電片である円盤状の水晶片41の両面に、励振電極42、43を設けて構成されている。この例では図4(b)に示すように裏面側の励振電極43Aと第2の励振電極43Bとを互いに離間してX方向に並ぶように配置すると共に、図4(a)に示すように表面側には前記2つの励振電極43A、43Bに対する励振電極である共通電極42を配置している。従って、第1の励振電極43Aと共通電極42とにより第1の振動領域4Aが、第2の励振電極43Bと共通電極42とにより第2の振動領域4Bが、夫々形成される。
The crystal sensor 7 is configured by providing a
第1の励振電極43A及び第2の励振電極43Bは、水晶センサー7をセンサーユニット2に接続したときには、図5に示すように配線基板3の導電路32、34を介して、2つの発振回路6A、6Bに夫々接続される。このとき共通電極42は配線基板3の導電路33を介して発振回路6A、6Bのアース側に接続されることになる。配線基板3の端部領域には、各導電路32、33、34と夫々接続される接続端子35、36、37が形成されている。
When the crystal sensor 7 is connected to the sensor unit 2, the
水晶振動子4上の共通電極42において第1の励振電極43Aに対応する第1の領域上には、例えば抗原である感知対象物を吸着するための抗体49からなる吸着層46が形成されている。一方共通電極42において第2の励振電極43Bに対応する第2の領域は、吸着層46が形成されずに剥き出しの状態となっており、データ処理時に第1の領域の発振周波数の温度変化をキャンセルする役割を果たしている。
An
また、発振回路ユニット6は、センサーユニット2に差し込まれることにより、図5に示すように前記配線基板3の接続端子部と電気的に接続される。発振回路ユニット6の後段には、測定回路部81及びデータ処理部82が設けられている。前記測定回路部81は、発振周波数を計測する機能を有する。データ処理部82は、計測された周波数の時系列データを記憶したり当該時系列データを表示したりする部位であり、例えばパーソナルコンピュータからなる。
Further, the oscillation circuit unit 6 is electrically connected to the connection terminal portion of the
水晶振動子4の第1の振動領域4A及び第2の振動領域4Bの発振周波数は測定回路部81に取り込まれる。そしてデータ処理部82にて第1の振動領域4Aにおける発振周波数と第2の振動領域4Bにおける発振周波数との差分の時系列データが求められる。
The oscillation frequencies of the
上述の感知装置を用いて、試料液中の抗原の定量を行う工程について説明する。最初に、緩衝液を緩衝液供給部17からセンサーユニット2内の反応用流路52へと供給し、第1の振動領域4A及び第2の振動領域4Bの発振周波数F4a及びF4bを測定する。続いて液供給系1の試料液供給部12よりセンサーユニット2内に試料液が供給され、当該試料液は液体供給口53から反応用流路52へと流入する。反応用流路52へと流入した試料液は反応用流路52内部に広がり、水晶振動子4上の共通電極42が形成された面へと達する。
A process for quantifying an antigen in a sample solution using the above-described sensing device will be described. First, a buffer solution is supplied from the buffer
ここで、試料液中の抗原は、水晶とは直接反応せず、また第2の振動領域4Bの共通電極42は電極が直接剥き出しとなっており、当該領域にも抗原は反応しない。このため、図6のように抗体49により吸着層46が形成されている共通電極42に対して抗原を供給すると、図7に示すように第1の振動領域4Aの共通電極42上の吸着層46を構成する抗体49に対してのみ抗原が反応し、吸着層46上に結合される。図7から図10及び図12において71は抗原であり、また抗原71の吸着層46への結合密度を実際より高く図示している。
Here, the antigen in the sample solution does not directly react with the crystal, and the electrode is directly exposed from the
試料液を供給してから所定の時間が経過した後、ビオチン化抗体40を含んだ第3の液を、第3の液供給部15からセンサーユニット2内の反応用流路52へと供給し、図8に示すように抗原71に対してビオチン化抗体40を結合させる。ビオチン化抗体40は、抗原71に対して選択的に結合する抗体40bと、ビオチン40aとが結合して構成された中間物質である。続いて、第1のビーズ(粒子)の群45を含んだ第1の液を第1の液供給部13からセンサーユニット2内の反応用流路52へと供給し、水晶振動子4上の共通電極42が形成された面に対して、第1のビーズの群45を供給する。第1のビーズの群45が分散されている第1の液は例えば緩衝液からなるが、純水であってもよい。
After a predetermined time has elapsed since the sample solution was supplied, the third solution containing the
図9に示すように第1のビーズの群45は表面がビオチン化抗体40上のビオチン40aと結合するようにアビジン粒子48により処理されている。第1のビーズの群45の表面に結合されたアビジン粒子48とビオチン化抗体40とは、1:1で結合することから、水晶振動子4の表面上に供給された第1のビーズ45は、ビオチン化抗体40を介して、前述の吸着層46に対して結合した抗原71に重畳して結合する。第1のビーズの群45を構成するビーズの大きさとしては、直径200nm〜3000nm、材質としては例えば磁気ビーズ、金コロイド、ラテックスなどが用いられる。
As shown in FIG. 9, the
続いて第2のビーズ(粒子)の群47を含んだ第2の液を第2の液供給部14からセンサーユニット2内の反応用流路52に供給する。水晶振動子4の表面上に供給された第2のビーズの群47は、第1のビーズの群45と同様に、表面がアビジン粒子48により処理されている(図10中には図示せず)。そして図10に示すように、ビオチン化抗体40に結合した第1のビーズの群45の粒子と吸着層46との間隙に入り込み、当該間隙を埋める。第2のビーズの群47を構成するビーズの大きさとしては、直径5nm〜100nm、材質としては例えば磁気ビーズ、金コロイド、ラテックスなどが用いられる。そして一定時間経過後、緩衝液を緩衝液供給部17からセンサーユニット2内の反応用流路52へと供給し、吸着層46のブロッキングを行う。
Subsequently, the second liquid containing the second bead (particle)
このようにして反応用流路52内部を通過する試料液は、緩衝液と同様に共通電極42の表面にも供給され当該共通電極42上を通過していく。そして振動領域4A、4Bの発振周波数の双方が当該水圧により等しく低下する。試料液に感知対象物である抗原71が含まれている場合には、この作用と同時に、第1の振動領域4A上の吸着膜46に抗原71が吸着される。さらに第1のビーズの群45を共通電極42の表面に供給することにより、第1のビーズの群45が抗原71に重畳して結合されるため、質量負荷効果により吸着量に応じて発振周波数F1が低下する。一方第2の振動領域4B上には抗原71は吸着されないため、第1のビーズの群45も結合せず、質量負荷効果に起因する発振周波数F2の低下は発生しない。この結果、振動領域4A、4Bの発振周波数はF4a’、F4b’となり、(F4a’−F4b’)と(F4a−F4b)との間に変化が生じる。この(F4a’−F4b’)と(F4a−F4b)との差分をとり、当該差分と試料液中の感知対象物の濃度との関係式を取得しておき、当該関係式と測定により得られた差分とから、試料液中の感知対象物の濃度を求める。
In this way, the sample solution passing through the
上述の実施形態によれば、感知対象物である抗原71よりも分子量の大きい第1のビーズの群45を用いて増感を図る感知方法において、第1のビーズの群よりも粒子が小さい第2のビーズの群47を用い、第1のビーズの群45と水晶振動子4の表面との間の間隙を埋めて、第1のビーズの群45を水晶振動子4の表面上に固定している。従って、第1のビーズの群45の粒子の固有振動が抑えられることにより第1のビーズの群45の増感効果を確実に得ることができ、このため抗原71を高精度に感知することができる効果がある。
According to the above-described embodiment, in the sensing method in which sensitization is performed using the
上述してきた実施形態においては、水晶振動子における粒子結合による増感法において、粒子がある程度の大きさを超えると増感効果が低下するという上述してきた問題を解決するために、先ず感知対象物を水晶振動子4上の共通電極42の表面に形成された吸着層46に結合させる。その後感知対象物に結合する性質を持つ第1のビーズの群45を吸着層46に結合している感知対象物に対して重畳して結合させる。続いて第1のビーズの群45より粒子が小さい第2のビーズの群47を水晶振動子4上に供給すると、第2のビーズの群47を構成するビーズは第1のビーズの群45を構成するビーズと比して、粒径が1/10〜1/100程度であるため、図10を用いて前述したように、第1のビーズの群45と吸着層46との間隙に第2のビーズの群47が入り込む。そして第2のビーズの群47が当該間隙を埋めることにより、第1のビーズの群45の固有振動が抑制される。本発明においては、第1のビーズの群45を第2のビーズの群47に先だって水晶振動子4上に供給することにより、抗原71の量と第1のビーズ群45がビオチン化抗体40を介して抗原71に結合する量との間の対応関係に基づいて、増感効果を得ることができる。また、第2のビーズ47は第1のビーズ45に比して体積、重量共に微小であるため、第1のビーズの群45による増感効果に対して悪影響を与えない。
In the embodiment described above, in order to solve the above-described problem that the sensitization effect is reduced when the particle exceeds a certain size in the sensitization method by particle bonding in the quartz crystal resonator, first, the sensing object. Are bonded to the
このように第2のビーズの群47によって、第1のビーズの群45を構成するビーズの固有振動を抑制することができる。その結果として、当該第1のビーズの群45の質量負荷効果が発揮され、後述の(1)式で表される増感効果を効率よく得ることができる。従って、感知対象物の分子量が小さい場合であっても高感度に感知対象物を検出することが可能となる。
In this manner, the natural vibrations of the beads constituting the
ここで、本実施形態における水晶振動子4に対して第1のビーズの群45及び第2のビーズの群47を供給する効果について説明する。
圧電振動子の表面に対して質量が負荷される前後における、負荷質量と周波数との関係について、一般的には次式(1)で表される関係式(Sauerbreyの式)が成立する。背景技術の項にて述べた増感効果は当該関係式を利用している。
ここで、Δmは負荷質量(g)、Sは電極面積(cm2)、ρは圧電振動子の密度(g/cm3)、μは圧電振動子の剪断応力(g/cm・sec2)、Nはオーバートーン次数、Fは公称周波数(Hz)、ΔFは反応前後の圧電振動子における周波数変化(Hz)である。
しかし、圧電振動子に対して質量を負荷する物質がある程度の大きさを超えると、質量を負荷する物質が圧電振動子とは異なる固有の周波数にて振動するようになり、上述の(1)式の関係、即ち発振周波数の低下が成り立たなくなる現象が知られている。
Here, the effect of supplying the
Regarding the relationship between the load mass and the frequency before and after the mass is applied to the surface of the piezoelectric vibrator, a relational expression (Sauerbrey's expression) represented by the following expression (1) is generally established. The sensitization effect described in the section of the background art uses the relational expression.
Here, Δm is the load mass (g), S is the electrode area (cm 2 ), ρ is the density of the piezoelectric vibrator (g / cm 3 ), and μ is the shear stress of the piezoelectric vibrator (g / cm · sec 2 ). , N is the overtone order, F is the nominal frequency (Hz), and ΔF is the frequency change (Hz) in the piezoelectric vibrator before and after the reaction.
However, when the mass loading material with respect to the piezoelectric vibrator exceeds a certain size, the mass loading material vibrates at a unique frequency different from that of the piezoelectric vibrator, and the above (1) It is known that there is a relationship between the equations, that is, a phenomenon in which a decrease in oscillation frequency does not hold.
当該現象について図11を用いて説明する。
図11のように、水晶振動子8に単に球体83を結合させた状態を考える。水晶振動子8の質量をM、球体83の質量をmとおき、水晶振動子8及び球体83の単体での振動について、夫々がばね定数K及びkであるばねの振動であると仮定する。水晶振動子8と球体83とは結合しているので、図11によって示すようにばねを2つ直列に結合させた状態の共振が発生する。
This phenomenon will be described with reference to FIG.
Consider a state in which a sphere 83 is simply coupled to the crystal resonator 8 as shown in FIG. It is assumed that the mass of the crystal resonator 8 is M and the mass of the sphere 83 is m, and the vibrations of the crystal resonator 8 and the sphere 83 are spring vibrations having spring constants K and k, respectively. Since the crystal resonator 8 and the sphere 83 are coupled, resonance occurs in a state where two springs are coupled in series as shown in FIG.
非特許文献1には、当該共振の角周波数は、水晶振動子8の角周波数よりも高くなり、従って上述した(1)の式にて表される関係が成り立たない旨が開示されている。そこで本実施形態においては、球体83と水晶振動子8との間隙を球体83よりも小さい粒子にて埋めることにより球体83の固有振動を抑止し、従って水晶振動子8の単体にての振動のみを得るようにしている。 Non-Patent Document 1 discloses that the angular frequency of the resonance is higher than the angular frequency of the crystal resonator 8, and therefore the relationship represented by the above-described equation (1) does not hold. Therefore, in the present embodiment, the natural vibration of the sphere 83 is suppressed by filling the gap between the sphere 83 and the crystal resonator 8 with particles smaller than the sphere 83, and therefore only the vibration of the crystal resonator 8 alone is suppressed. Like to get.
また、本実施形態においては、予め取得した(F4a’−F4b’)と(F4a−F4b)との差分と試料液中の感知対象物の濃度との関係式と、測定により得られた差分とに基づいて、試料液中の感知対象物の濃度を求めるものとしてきたが、当該定量の代わりに、(F4a’−F4b’)と(F4a−F4b)との間に差分があることを検出することによって、抗原の有無の判定を行ってもよい。 In this embodiment, the relational expression between the difference between (F4a′−F4b ′) and (F4a−F4b) acquired in advance and the concentration of the sensing object in the sample liquid, and the difference obtained by the measurement Based on the above, the concentration of the sensing object in the sample liquid has been obtained, but instead of the quantification, it is detected that there is a difference between (F4a′−F4b ′) and (F4a−F4b). Thus, the presence or absence of the antigen may be determined.
また、上述してきた実施形態においては、試料液供給前に第1の振動領域4A及び第2の振動領域4B発振の周波数F4a及びF4bを測定し、(F4a’−F4b’)と(F4a−F4b)との差分を比較することにより感知対象物である抗原71の定量を行うと述べてきたが、発振周波数F4a及びF4bを測定するタイミングは、第1のビーズの群45の供給前であれば、前記試料液の供給後、第3の液の供給前であってもよいし、第3の液の供給後であってもよい。
In the embodiment described above, the frequencies F4a and F4b of the
さらに、上述してきた実施形態においては、ビオチン化抗体40を含んだ第3の液を第3の液供給部15から供給することに代え、図12に示すように、予め第1のビーズの群45及び第2のビーズの群47の表面を、アビジン粒子48及び当該アビジン粒子48に結合するビオチン化抗体40により処理してもよい。その上で、当該第1のビーズの群45及び第2のビーズの群47をこの順番にて水晶振動子4上に供給することにより、同様の結果を得ることができる。即ち、第1のビーズ群45及び第2のビーズ群47の各ビオチン化抗体40が吸着膜46上の抗原71に捕捉される。
Further, in the embodiment described above, instead of supplying the third liquid containing the
さらに、上述してきた実施形態においては、水晶振動子4の温度特性による周波数変化をキャンセルするために、振動領域が4A及び4Bの二つに分かれた水晶振動子4を用いている。当該水晶振動子4の代わりに、振動領域が一つ、すなわち水晶振動子の両面に夫々一つの対応した電極を設けた水晶振動子を用いてもよい。この場合、水晶振動子の一面側に感知対象物を吸着する吸着層を設け、第1のビーズの群45の供給前後における当該水晶振動子の発振周波数の差分を測定する。
Further, in the embodiment described above, the
上述してきた本発明の実施形態に係る感知装置を用い、本発明の効果を測定する試験を行った。感知対象物としてはビオチン結合ウシ血清アルブミン(BSA)を用いた。ビオチン結合BSAは金電極の表面に微量結合する性質を有する。
(評価試験)
ビオチン結合BSAを100μg/mL含有する試料液をセンサーユニットに供給し、一定時間経過後に直径1μmのアビジン結合磁気ビーズを含有したBSAからなる緩衝液をセンサーユニットに供給し、ビーズ供給前との周波数の変化を取得した。そしてさらに一定時間経過後に直径50nmのアビジン結合磁気ビーズを含有したBSAからなる緩衝液をセンサーユニット2に供給し、さらなる周波数の変化を取得した。
A test for measuring the effect of the present invention was performed using the sensing device according to the embodiment of the present invention described above. Biotin-conjugated bovine serum albumin (BSA) was used as the sensing object. Biotin-bound BSA has the property of binding in a small amount to the surface of a gold electrode.
(Evaluation test)
A sample solution containing 100 μg / mL of biotin-conjugated BSA is supplied to the sensor unit, and after a predetermined time, a buffer solution consisting of BSA containing avidin-conjugated magnetic beads having a diameter of 1 μm is supplied to the sensor unit, and the frequency before the beads are supplied. Got the change. Then, after a certain period of time, a buffer solution made of BSA containing avidin-bound magnetic beads having a diameter of 50 nm was supplied to the sensor unit 2 to obtain further frequency changes.
(参照試験)
評価試験と同じ感知装置を用い、同濃度のビオチン結合BSA試料液をセンサーユニットに供給し、一定時間経過後に直径50nmのアビジン結合磁気ビーズを含有したBSAからなる緩衝液をセンサーユニットに供給し、ビーズ供給前との周波数の変化を取得した。そしてさらに一定時間経過後に直径1μmのアビジン結合磁気ビーズを含有したBSAからなる緩衝液をセンサーユニットに供給し、さらなる周波数の変化を取得した。
(Reference test)
Using the same sensing device as in the evaluation test, a biotin-conjugated BSA sample solution having the same concentration is supplied to the sensor unit, and after a predetermined time, a buffer solution made of BSA containing avidin-conjugated magnetic beads having a diameter of 50 nm is supplied to the sensor unit. The change in the frequency before the bead supply was obtained. Further, after a predetermined time, a buffer solution made of BSA containing avidin-bound magnetic beads having a diameter of 1 μm was supplied to the sensor unit, and further changes in frequency were obtained.
評価試験の結果を図13に、参照試験の結果を図14に、夫々グラフにて示す。
評価試験においては1μmのビーズを供給した後周波数が減少し(a1)、その後50nmのビーズを供給することにより、周波数が大きく減少し(a2)、上述した(1)式の効果が得られることが示された。一方、参照試験においては50nmのビーズを供給したところ周波数が減少したものの(b1)、その後1μmのビーズを供給したところ、周波数が増加した(b2)。このことは大きな(1μm)ビーズを供給する前に小さな(50nm)ビーズを供給しても、増感効果を得ることはできず、却って上述した水晶振動子と大きなビーズ(粒子)との結合共振が起きたものと推測される。従って本発明のビーズによる増感方法は水晶振動子とビーズの結合共振を有意に抑止し、所望の質量負荷効果による増感を実現することができるといえる。
The result of the evaluation test is shown in FIG. 13, and the result of the reference test is shown in FIG. 14 as a graph.
In the evaluation test, the frequency decreased after supplying 1 μm beads (a 1 ), and then the frequency decreased greatly by supplying 50 nm beads (a 2 ), and the effect of the above-described formula (1) was obtained. It was shown that On the other hand, in the reference test, when 50 nm beads were supplied, the frequency decreased (b 1 ), but when 1 μm beads were supplied thereafter, the frequency increased (b 2 ). This means that even if a small (50 nm) bead is supplied before supplying a large (1 μm) bead, the sensitizing effect cannot be obtained. It is speculated that this happened. Therefore, it can be said that the sensitization method using beads of the present invention can significantly suppress the coupling resonance between the crystal resonator and the beads and realize sensitization by a desired mass load effect.
1 液供給系
2 センサーユニット
3 配線基板
4 水晶振動子
40 ビオチン化抗体
42 共通電極
45 第1のビーズの群
46 吸着層
47 第2のビーズの群
48 アビジン粒子
49 抗体
5 流路形成部材
71 抗原
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid supply system 2
Claims (9)
圧電振動子の一面側の電極表面に形成された、前記感知対象物を吸着する吸着層に対して試料液を供給する工程と、
しかる後に前記感知対象物に対応する部位に吸着する性質を有する第1の粒子の群を含む第1の液を前記圧電振動子の一面側に供給する工程と、
続いて前記第1の粒子よりも粒子径が小さくかつ前記感知対象物に対応する部位に吸着する性質を有する第2の粒子の群を含む第2の液を前記圧電振動子の一面側に供給して、前記第1の粒子と前記吸着層との間に第2の粒子を詰める工程と、
前記圧電振動子を発振回路により発振させ、前記第1の粒子を前記圧電振動子の一面側に供給する前後における各発振周波数を測定する工程と、を含むことを特徴とする感知方法。 In a method for sensing a sensing object in a sample liquid based on a change in frequency of a piezoelectric vibrator,
Supplying a sample liquid to an adsorption layer formed on the electrode surface on one side of the piezoelectric vibrator and adsorbing the sensing object;
Supplying a first liquid containing a group of first particles having a property of adsorbing to a portion corresponding to the sensing object after that to one surface side of the piezoelectric vibrator;
Subsequently, a second liquid containing a second group of particles having a particle size smaller than that of the first particles and adsorbing to a portion corresponding to the sensing object is supplied to one surface side of the piezoelectric vibrator. And packing the second particles between the first particles and the adsorption layer;
And a step of oscillating the piezoelectric vibrator with an oscillation circuit and measuring each oscillation frequency before and after supplying the first particles to one surface of the piezoelectric vibrator.
前記第1の粒子及び第2の粒子は、前記中間物質に吸着される性質を有することを特徴とする請求項1記載の感知方法。 After performing the step of supplying the sample liquid, before the step of supplying the first liquid to one surface side of the piezoelectric vibrator, a third liquid containing an intermediate substance adsorbed on the sensing object is added to the third liquid. The process of supplying to one side of the piezoelectric vibrator is performed,
The sensing method according to claim 1, wherein the first particles and the second particles have a property of being adsorbed by the intermediate substance.
前記中間物質は、前記感知対象物に吸着される性質を有することを特徴とする請求項1記載の感知方法。 The first particles and the second particles are a base constituting the particle main body, adsorbing particles attached to the outer peripheral surface of the base and having a smaller particle diameter than the base, and an intermediate substance attached to the adsorbing particles. And comprising
The sensing method according to claim 1, wherein the intermediate substance has a property of being adsorbed by the sensing object.
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