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JP2010107502A - Quantitative analyzing method and detecting cartridge - Google Patents

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JP2010107502A
JP2010107502A JP2009224752A JP2009224752A JP2010107502A JP 2010107502 A JP2010107502 A JP 2010107502A JP 2009224752 A JP2009224752 A JP 2009224752A JP 2009224752 A JP2009224752 A JP 2009224752A JP 2010107502 A JP2010107502 A JP 2010107502A
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JP
Japan
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substance
detected
flow path
metal
metal ion
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Application number
JP2009224752A
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Japanese (ja)
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Kazuyoshi Yamamoto
一喜 山本
Mizuho Murahashi
瑞穂 村橋
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.)
Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sekisui Chemical Co Ltd filed Critical Sekisui Chemical Co Ltd
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Abstract

【課題】簡便に、比較的短い分析時間で、しかもバックグラウンドノイズを小さくして高い感度で生化学物質等の分析を可能とする定量分析方法を得る。
【解決手段】被検出物質を含む被検液が供給される流路8と、該流路8の途中に設けられた貯留部16と、前記主流路8において前記貯留部16よりも下流側に設けられた検出部18とを備える検出用カートリッジ1を用いた定量分析方法であって、前記貯留部16において、金属ナノ粒子で標識された分子認識試薬と前記被検出物質の会合体を濃縮する工程と、前記会合体に結合されている前記金属ナノ粒子を溶解し、金属イオン溶液を得る工程と、前記金属イオン溶液を前記検出部18に搬送する工程と、前記検出部18において、前記金属イオン濃度を測定し、金属イオン濃度に応じた前記被検出物質濃度を定量する工程とを備える、定量分析方法。
【選択図】図1
A quantitative analysis method is provided that enables analysis of biochemical substances and the like with high sensitivity and with a relatively short analysis time and with reduced background noise.
A flow path to which a test solution containing a detection substance is supplied, a storage section provided in the middle of the flow path, and a downstream side of the storage section in the main flow path. In the quantitative analysis method using the detection cartridge 1 provided with the provided detection unit 18, the storage unit 16 concentrates the association of the molecule recognition reagent labeled with the metal nanoparticles and the detected substance. A step of dissolving the metal nanoparticles bonded to the aggregate to obtain a metal ion solution, a step of transporting the metal ion solution to the detection unit 18, and And a step of measuring an ion concentration and quantifying the concentration of the substance to be detected according to the metal ion concentration.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、イムノアッセイを利用し、抗原、抗体、アレルゲン、菌体、ウイルス、薬物、DNA付加体など様々な生化学的物質等を定量するのに用いられる定量分析方法に関し、より詳細には、微量の被検液が流される流路を有する検出用カートリッジを用いた定量分析方法、試薬及び検出用カートリッジに関する。   The present invention relates to a quantitative analysis method used for quantifying various biochemical substances such as antigens, antibodies, allergens, bacterial cells, viruses, drugs, DNA adducts, etc., using an immunoassay. The present invention relates to a quantitative analysis method, a reagent, and a detection cartridge using a detection cartridge having a flow path through which a small amount of test liquid flows.

従来、様々なアレルゲンや生化学的物質を定量するに際し、これらの生化学的物質をより高い感度で定量することが強く求められている。例えば、数十fg/mL〜数百pg/mLのような非常に低濃度の被検液から被検出物質を測定する場合、次のようにするのが常套手段である。すなわち、先ず、被検液から被検出物質を固相抽出処理し、濃縮物を得る。次にこの濃縮物を、液体クロマトグラフィー装置または電気泳動装置に供給し定量する方法、あるいはこの濃縮物を用いてELISA法で定量する方法などが用いられている。しかしながら、これらの方法では固相抽出処理等の濃縮するための前処理に時間がかかり、全分析時間として数時間から数日と非常に長い時間を要した。   Conventionally, when various allergens and biochemical substances are quantified, it is strongly required to quantify these biochemical substances with higher sensitivity. For example, when measuring a substance to be detected from a test solution having a very low concentration such as several tens of fg / mL to several hundreds pg / mL, the following is a conventional method. That is, first, a substance to be detected is subjected to solid phase extraction from a test solution to obtain a concentrate. Next, a method of supplying and quantifying the concentrate to a liquid chromatography apparatus or an electrophoresis apparatus, or a method of quantifying by ELISA using this concentrate is used. However, in these methods, pretreatment for concentration such as solid-phase extraction treatment took time, and the total analysis time required several hours to several days.

他方、次々と発見されるバイオマーカーの展開医療における実用化のためには、被検出物質を高感度かつ迅速にその場で定量分析することが求められてきている。このようなニーズに応えるために、イムノクロマト法や比色法を利用した簡易定量検査チップが開発されている。しかしながら、この種の簡易定量検査チップの感度は、0.1ng/mL程度が限界であった。すなわち、より微量の被検出物質を高精度に測定することはできなかった。   On the other hand, in order to put biomarkers discovered one after another into practical use in medical treatment, it has been demanded to quantitatively analyze a substance to be detected in situ with high sensitivity. In order to meet such needs, simple quantitative inspection chips using immunochromatography and colorimetric methods have been developed. However, the sensitivity of this type of simple quantitative inspection chip is limited to about 0.1 ng / mL. That is, it was impossible to measure a much smaller amount of a substance to be detected with high accuracy.

下記の特許文献1には、土壌からの水溶出液中の重金属のような微量成分を携帯可能なカートリッジ式検出装置を用いて高感度に検出する装置及び方法が開示されている。特許文献1に記載のカートリッジ式検出装置では、内部に流路が形成されている検出用カートリッジが用いられる。この検出用カートリッジ内において、流路の途中に貯留部が設けられており、貯留部より下流側に検出部が設けられている。被検液中の被検出物質を貯留部において貯留し、貯留部で一旦濃縮する。しかる後、濃縮された被検出物質を再度溶離液を用いて溶出させ、検出部に供給する。検出部において、改めて溶出された被検出物質の濃縮液に含まれる金属イオン濃度を測定することにより、土壌からの水溶出液中の重金属などの微量成分を1ppb程度の高感度で検出することが可能とされている。   The following Patent Document 1 discloses a device and method for detecting a trace component such as heavy metal in a water eluate from soil with high sensitivity using a portable cartridge type detection device. In the cartridge type detection device described in Patent Literature 1, a detection cartridge having a flow path formed therein is used. In this detection cartridge, a reservoir is provided in the middle of the flow path, and a detector is provided downstream of the reservoir. The substance to be detected in the test solution is stored in the storage part, and once concentrated in the storage part. Thereafter, the concentrated substance to be detected is eluted again using the eluent and supplied to the detector. By detecting the metal ion concentration contained in the concentrate of the substance to be detected newly eluted in the detection unit, it is possible to detect trace components such as heavy metals in the water eluate from the soil with a high sensitivity of about 1 ppb. It is possible.

なお、特許文献1では、貯留部において、抗原または抗体が固定された構成についても言及されており、標識酵素による還元物質を検出部で測定してもよい旨が記載されている。これは、従来のELISA法と同様の方法を実現するための構成である。   Note that Patent Document 1 also mentions a configuration in which an antigen or antibody is immobilized in a reservoir, and describes that a reducing substance by a labeling enzyme may be measured by a detector. This is a configuration for realizing a method similar to the conventional ELISA method.

他方、下記の特許文献2には、例えば生物試料などの試料中の金属でラベルされた化学種の金属を可溶性の電気化学的に活性な錯体とし、該錯体を溶解し、錯イオンを電気化学的に測定し、金属ラベルされた化学種の存在または量を測定する方法が開示されている。特許文献2の実施例4では、ポリスチレン基板上に流路及び電極を有する検出部等が構成された装置が用いられている。ラテックスラベルされた抗体と銀ラベルされた抗体と抗原とを混合し、得られた混合物溶液を流路に供給し、流路の途中に設けたフィルタ領域に設けられたフィルタに導いている。このフィルタにおいて、ラテックスラベルされた抗体−分析物−銀ラベルされた抗体錯体が捕捉される。また、未結合の銀ラベルされた抗体がフィルタを通過する。次に、捕捉された化学種を洗浄し、残存する未結合の銀ラベルされた抗体を除き、捕捉された化学種を錯化剤を添加して錯イオン化する。このようにして得られた錯イオンの濃度が検出部により検出されている。ここでは、上記フィルタに化学種を捕捉させるに際し、上記混合物溶液をフィルタの面方向に供給している。   On the other hand, in Patent Document 2 below, for example, a metal of a chemical species labeled with a metal in a sample such as a biological sample is used as a soluble electrochemically active complex, the complex is dissolved, and a complex ion is electrochemically converted. A method for automatically measuring and measuring the presence or amount of a metal-labeled species is disclosed. In Example 4 of Patent Document 2, an apparatus in which a detection unit having a flow path and electrodes on a polystyrene substrate is used is used. The latex-labeled antibody, the silver-labeled antibody, and the antigen are mixed, and the resulting mixture solution is supplied to the flow path and led to a filter provided in a filter region provided in the middle of the flow path. In this filter, latex labeled antibody-analyte-silver labeled antibody complexes are captured. Unbound silver-labeled antibody also passes through the filter. The captured chemical species are then washed to remove any remaining unbound silver-labeled antibody and the captured chemical species are complexed by adding a complexing agent. The concentration of complex ions obtained in this way is detected by the detector. Here, when the chemical species are captured by the filter, the mixture solution is supplied in the surface direction of the filter.

他方、下記の特許文献3には、Auナノ粒子に結合した生物学的物質をイムノアッセイにより定量する方法が開示されている。競合法を用い、Auナノ粒子で標識された未反応の生物学的物質におけるAuナノ粒子をAuイオンとし、該Auイオン濃度を電気化学的に測定することにより、定量が行われている。   On the other hand, Patent Document 3 below discloses a method for quantifying a biological substance bound to Au nanoparticles by immunoassay. Quantification is performed by using a competitive method and using Au nanoparticles in an unreacted biological substance labeled with Au nanoparticles as Au ions and electrochemically measuring the Au ion concentration.

特許第4053081号公報Japanese Patent No. 4053081 WO2005/121792号公報WO2005 / 121792 publication WO2002/001178号公報WO2002 / 001178

特許文献1に開示されているカートリッジ式検出装置では、上記のように、被検出物質を酵素で標識し、標識酵素による還元物質を測定することにより、被検出物質が定量され得ると述べられている。しかしながら、酵素を利用したこのような増幅方法を用いた場合、酵素による反応が温度により影響を受けやすくまた、保管履歴により酵素の活性が変化しやすい。従って、測定温度のばらつきや保管履歴のばらつき等により、被検出物質を高精度に測定することはできなかった。   In the cartridge type detection device disclosed in Patent Document 1, it is stated that the substance to be detected can be quantified by labeling the substance to be detected with an enzyme and measuring the reducing substance by the labeling enzyme as described above. Yes. However, when such an amplification method using an enzyme is used, the reaction by the enzyme is easily affected by the temperature, and the activity of the enzyme is likely to change depending on the storage history. Therefore, the substance to be detected could not be measured with high accuracy due to variations in measurement temperature and storage history.

特許文献2に記載の分析方法では、Agに錯化剤を添加し、Ag錯体を形成し、最終的にAg錯イオン濃度を計測している。Ag錯イオンは、Agイオンに比べて電気活性が高いため、バックグラウンドノイズが高くなるという問題がある。すなわち、SN比が低下し、感度を高めることができない。加えて、上記フィルタ領域においては、ストリップ状のフィルタの上面に該上面の面方向に混合物溶液が供給されるため、未反応成分や夾雑物が電極に付着し、それによってもSN比が低下するという問題がある。   In the analysis method described in Patent Document 2, a complexing agent is added to Ag to form an Ag complex, and finally the Ag complex ion concentration is measured. Since Ag complex ions have higher electrical activity than Ag ions, there is a problem that background noise increases. That is, the SN ratio is lowered and the sensitivity cannot be increased. In addition, in the filter region, since the mixture solution is supplied to the upper surface of the strip-shaped filter in the surface direction of the upper surface, unreacted components and impurities adhere to the electrode, and the SN ratio also decreases. There is a problem.

また、特許文献3に記載のイムノアッセイでは、コロイド金属粒子として、Auを用い、酸によりAuナノ粒子を溶解し、Auイオンを計測しているが、Auイオン濃度の計測では、高感度に定量を行うことができない。   Further, in the immunoassay described in Patent Document 3, Au is used as colloidal metal particles, Au nanoparticles are dissolved by acid, and Au ions are measured. I can't do it.

本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、微量な被検出物質をより一層高い感度で、かつ比較的短い時間で定量することができ、しかも、測定温度の影響や保管履歴による影響を受け難い、定量分析方法、試薬及び検出用カートリッジを提供することにある。   The object of the present invention is to quantitate a very small amount of a substance to be detected with higher sensitivity and in a relatively short time in view of the current state of the prior art described above. It is an object of the present invention to provide a quantitative analysis method, a reagent, and a detection cartridge that are not easily affected.

本発明によれば、上記課題を達成するために、被検出物質を含む被検液が供給される流路と、該流路の途中に設けられた貯留部と、前記主流路において前記貯留部よりも下流側に設けられた検出部とを備える検出用カートリッジを用いた定量分析方法であって、前記貯留部において、CdSe、CdTeまたはAgを主成分とする金属ナノ粒子で標識された分子認識試薬と前記被検出物質の会合体とを濃縮する工程と、前記会合体に含まれる前記金属ナノ粒子を溶解し、金属イオン溶液を得る工程と、前記金属イオン溶液を前記検出部に搬送する工程と、前記検出部において、前記金属イオン濃度を測定し、金属イオン濃度に応じた前記被検出物質濃度を定量する工程とを備える、定量分析方法が提供される。   According to the present invention, in order to achieve the above-described problem, a flow path to which a test liquid containing a target substance is supplied, a storage section provided in the middle of the flow path, and the storage section in the main flow path A method for quantitative analysis using a detection cartridge provided with a detection unit provided on the downstream side, wherein in the storage unit, molecular recognition labeled with metal nanoparticles mainly composed of CdSe, CdTe, or Ag A step of concentrating a reagent and an association of the substance to be detected, a step of dissolving the metal nanoparticles contained in the association and obtaining a metal ion solution, and a step of transporting the metal ion solution to the detection unit And a step of measuring the metal ion concentration and quantifying the detected substance concentration according to the metal ion concentration in the detection unit.

本発明において、上記貯留部は、イムノアッセイに代表される分子特異的結合反応を短時間化するため並びに前記イムノアッセイに代表される分子特異的結合反応を通じて会合体に含まれる金属ナノ粒子の濃縮及び洗浄を行うための足場を与えるものである。   In the present invention, the reservoir is used for concentrating and washing the metal nanoparticles contained in the aggregate through a molecular specific binding reaction typified by the immunoassay in order to shorten the molecular specific binding reaction typified by an immunoassay. Gives a foothold to do.

分子特異的結合反応を短時間化することができるのは、イムノアッセイに代表される分子特異的結合反応が拡散律速であり、反応場がカートリッジの貯留部内においてマイクロ空間に限定されていて拡散距離が短いことによる。拡散律速反応においては、反応が飽和するまでに要する時間は、反応空間の距離の自乗に反比例する。例えば、4ミリのウェルと40μmの空間とでは、凡そ一万倍反応が早くなる。   The molecular-specific binding reaction can be shortened because the molecular-specific binding reaction represented by immunoassay is diffusion-controlled, and the reaction field is limited to the microspace in the cartridge reservoir, and the diffusion distance is long. Due to the shortness. In the diffusion controlled reaction, the time required for the reaction to saturate is inversely proportional to the square of the reaction space distance. For example, in a 4 mm well and a 40 μm space, the reaction is about 10,000 times faster.

上記貯留部において、表面積が大きな多孔質上に被検出物質と分子認識試薬との会合体が濃縮される。更に、濃縮された会合体中の分子認識試薬を標識している金属ナノ粒子を溶解することにより、金属イオン溶液が得られる。この金属イオン溶液は、会合体が濃縮されたものである効果と、ひとつの金属ナノ粒子から数千数万のイオンを生じる効果とによって、もとの被検液中の被検出物質の濃度に比べて、100倍〜10000倍の濃度に変換された金属イオン溶液を与える。したがって、極低濃度の被検出物質濃度であっても、貯留部で濃縮された標識金属ナノ粒子由来の高濃度に変換された金属イオンが検出部において定量される。検出部で測定された金属イオン濃度は、被検液中の被検出物質の濃度に比例している。この金属イオン濃度を被検出物質の濃度に換算することにより、被検出物質を定量することができる。   In the storage part, the aggregate of the substance to be detected and the molecular recognition reagent is concentrated on the porous material having a large surface area. Furthermore, a metal ion solution is obtained by dissolving the metal nanoparticles labeled with the molecular recognition reagent in the concentrated aggregate. This metal ion solution has the effect of concentrating aggregates and the effect of generating tens of thousands of ions from a single metal nanoparticle, resulting in the concentration of the substance to be detected in the original test solution. In comparison, a metal ion solution converted to a concentration of 100 times to 10000 times is obtained. Therefore, even at an extremely low concentration of the substance to be detected, metal ions converted to a high concentration derived from the labeled metal nanoparticles concentrated in the reservoir are quantified in the detector. The metal ion concentration measured by the detection unit is proportional to the concentration of the substance to be detected in the test liquid. By converting the metal ion concentration to the concentration of the substance to be detected, the substance to be detected can be quantified.

本発明のある特定の局面では、前記貯留部に、前記被検出物質に対して特異的に結合する特異的結合分子が予め固定されており、前記被検出物質を含む被検液を貯留部に導入することにより、前記被検出物質を前記特異的結合分子が会合し、前記貯留部において、前記被検出物質が濃縮され、前記金属ナノ粒子で標識された前記分子認識試薬が前記貯留部に導入されることにより、金属ナノ粒子で標識された前記分子認識試薬と前記被検出物質との会合体が、前記貯留部に濃縮貯留される工程が含まれる。この場合には、貯留部に上記特異的結合分子が予め固定されているので、被検出物質を含む被検液が貯留部に導入されると、被検出物質と特異的結合分子の会合体が貯留部に固定されることになる。従って、貯留部において、被検出物質が確実に濃縮される。従って、金属ナノ粒子で標識された分子認識試薬を貯留部に導入すれば、金属ナノ粒子で標識された分子認識試薬と上記被検出物質との会合体が貯留部に濃縮され、かつ貯留される。   In a specific aspect of the present invention, a specific binding molecule that specifically binds to the substance to be detected is fixed in advance in the reservoir, and a test liquid containing the substance to be detected is stored in the reservoir. By introducing, the specific binding molecules associate with the substance to be detected, the substance to be detected is concentrated in the reservoir, and the molecular recognition reagent labeled with the metal nanoparticles is introduced into the reservoir By doing so, a step of concentrating and storing the association body of the molecule recognition reagent labeled with the metal nanoparticles and the substance to be detected is included in the storage section. In this case, since the specific binding molecule is immobilized in advance in the reservoir, when a test liquid containing the substance to be detected is introduced into the reservoir, an association of the substance to be detected and the specific binding molecule is formed. It will be fixed to the reservoir. Accordingly, the substance to be detected is reliably concentrated in the reservoir. Therefore, when a molecular recognition reagent labeled with metal nanoparticles is introduced into the reservoir, an association between the molecule recognition reagent labeled with metal nanoparticles and the substance to be detected is concentrated and stored in the reservoir. .

本発明の定量分析方法の他の特定の局面では、前記貯留部に多孔体が予め配置されており、前記濃縮貯留に際し、前記被検出物質を含む被検液と、前記金属ナノ粒子で標識された分子認識試薬と、前記被検出物質に対して特異的に結合する特異的結合分子が固定されたビーズ等を混合することにより得られた凝集物を含む懸濁液を前記主流路を通じて前記貯留部に導入し、金属ナノ粒子で標識された前記分子認識試薬と前記被検出物質の会合体を含む凝集物を前記貯留部において濃縮貯留する工程とが含まれる。この場合には、被検出物質を含む被検液と、上記金属ナノ粒子で標識された分子認識試薬と、上記特異的結合分子が固定されたビーズとの混合物が懸濁液として貯留部に導かれるので、懸濁液中において各成分が速やかに拡散し、拡散律速である反応が早く簡潔することとなる。よって、分析時間をより一層短縮することができる。   In another specific aspect of the quantitative analysis method of the present invention, a porous body is previously disposed in the reservoir, and the sample liquid labeled with the test solution containing the target substance and the metal nanoparticles at the time of the concentrated storage. A suspension containing an aggregate obtained by mixing a molecular recognition reagent and beads to which specific binding molecules that specifically bind to the substance to be detected are mixed is stored through the main channel. And a step of concentrating and storing the aggregate containing the association of the molecular recognition reagent labeled with metal nanoparticles and the substance to be detected in the storage part. In this case, a mixture of the test solution containing the detection substance, the molecular recognition reagent labeled with the metal nanoparticles, and the beads to which the specific binding molecule is immobilized is introduced as a suspension to the reservoir. As a result, each component diffuses quickly in the suspension, and the diffusion-controlled reaction is quickly and concise. Therefore, the analysis time can be further shortened.

本発明に係る定量分析方法のさらに他の局面では、前記濃縮貯留後に、前記貯留部に洗浄液を導く工程がさらに備えられる。洗浄液の貯留部への導入により洗浄を行うことで、上記会合体に取り込まれていない未反応の分子認識試薬を除き、かつ、後続の金属イオンの検出において検出を邪魔する夾雑物を貯留部から容易に除去することができる。それによって、測定のバックグラウンドを下げることができ、有効な検出シグナルとノイズの比であるS/N比を高めることができる。   In still another aspect of the quantitative analysis method according to the present invention, the method further includes a step of introducing a cleaning liquid to the storage section after the concentrated storage. By washing by introducing the washing liquid into the reservoir, the unreacted molecular recognition reagent that has not been incorporated into the aggregate is removed, and impurities that interfere with detection in the subsequent detection of metal ions are removed from the reservoir. It can be easily removed. Thereby, the measurement background can be lowered, and the S / N ratio, which is the ratio of the effective detection signal and noise, can be increased.

また、本発明の定量分析方法のさらに別の特定の局面では、前記会合体に結合されている前記金属ナノ粒子を溶解し、金属イオン溶液を得る工程が、溶離液として酸を加える工程を含む。この場合には、酸を導入することにより、会合体に取り込まれている金属ナノ粒子を速やかに溶解し、被検出物質の濃度に応じた金属イオンを溶出し、金属イオン溶液として検出部に速やかに搬送することができる。   In still another specific aspect of the quantitative analysis method of the present invention, the step of dissolving the metal nanoparticles bound to the aggregate and obtaining a metal ion solution includes a step of adding an acid as an eluent. . In this case, by introducing an acid, the metal nanoparticles incorporated in the aggregate are quickly dissolved, and metal ions corresponding to the concentration of the substance to be detected are eluted, and the metal ion solution is promptly supplied to the detection unit. Can be conveyed.

本発明に係る定量分析方法のさらに別の特定の局面では、上記ビーズとして、ポリマー粒子が用いられる。ポリマー粒子として、上記貯留部に固定されている多孔体の網目よりも大きいポリマー粒子を用いたり、あるいは1つのポリマー粒子が複数の特異的結合分子を介して被検出物質並びに金属ナノ粒子で標識された分子認識試薬とネットワークを形成したりすることにより、濾過可能な会合体もしくは凝集体を与えることができる。すなわち、上記のようにポリマー粒子を用いることにより、濾過を効率良く行うことができる。   In still another specific aspect of the quantitative analysis method according to the present invention, polymer particles are used as the beads. As the polymer particles, polymer particles larger than the porous mesh fixed to the reservoir are used, or one polymer particle is labeled with a substance to be detected and metal nanoparticles through a plurality of specific binding molecules. By forming a network with the molecular recognition reagent, a filterable aggregate or aggregate can be provided. That is, filtration can be efficiently performed by using polymer particles as described above.

もっとも、本発明においては、上記ビーズとして、少なくとも最表面が金属である粒子を用いてもよい。この場合には、金属ナノ粒子で標識された分子認識試薬以外にも、金属成分が測定系中に存在することとなるため、同じ貯留部を用いた場合において、より大きなシグナル増幅率を得ることができる。貯留部に、上記金属ナノ粒子よりも表面積が大きな、最表面が金属である粒子を用いた場合は、より大きな信号増幅率を得ることができる。最表面が金属である粒子の金属種は、金属ナノ粒子を構成する金属種と必ずしも同じでなくてもよい。還元電位が近くとも、検出部でアノーディック ストリッピング ボルタンメトリのような方法を用いることにより、それぞれを定量できる。   However, in the present invention, particles having at least the outermost surface metal may be used as the beads. In this case, in addition to the molecular recognition reagent labeled with metal nanoparticles, the metal component will be present in the measurement system, so a larger signal amplification factor can be obtained when the same reservoir is used. Can do. When particles having a surface area larger than that of the metal nanoparticles and the outermost surface being a metal are used for the reservoir, a larger signal amplification factor can be obtained. The metal species of the particles whose outermost surface is a metal may not necessarily be the same as the metal species constituting the metal nanoparticles. Even if the reduction potential is close, each can be quantified by using a method such as anodic stripping voltammetry at the detection section.

本発明に係る定量分析方法のさらに他の特定の局面では、上記金属ナノ粒子として、カドミウムセレン(CdSe)、カドミウムテルル(CdTe)、または銀(Ag)からなる金属ナノ粒子が用いられる。ナノスケールのCdSe、CdTeやAgは、酸により速やかに溶解し、カドミウムイオン(Cd2+)及び銀イオン(Ag)を与える。カドミウムイオン及び銀イオンは、比較的容易にかつ速やかに定量することができる。 In still another specific aspect of the quantitative analysis method according to the present invention, metal nanoparticles made of cadmium selenium (CdSe), cadmium tellurium (CdTe), or silver (Ag) are used as the metal nanoparticles. Nanoscale CdSe, CdTe, and Ag dissolve rapidly with an acid to give cadmium ions (Cd 2+ ) and silver ions (Ag + ). Cadmium ions and silver ions can be quantified relatively easily and quickly.

本発明に係る定量分析方法のさらに別の特定の局面では、前記検出部に、前記金属イオンを検出するための電気化学的電極が配置されており、金属イオン濃度の検出に際し、前記電気化学的電極上へ電気化学的に金属を析出させ、ついで、電位を掃引してストリッピング電流を測定する。このような電気化学的電極を含む検出部の場合には、嵩張る光学系が必要ないため、測定装置の小型化を進めることができる。また、電気化学的電極は、三極式、四極式または二極式のいずれであってもよいが、アノードに金属を析出させた状態で洗浄することにより、夾雑物の影響を低減することができる。また、電位を掃引しつつ電流を測定するため、電流のピーク位置により夾雑イオン種のシグナルと目的の金属イオンのシグナルとを区別することができる。従って、有意の測定シグナルとノイズの比であるS/N比をより一層高めることができる。   In still another specific aspect of the quantitative analysis method according to the present invention, an electrochemical electrode for detecting the metal ion is disposed in the detection unit, and the electrochemical ion is detected when detecting the metal ion concentration. A metal is electrochemically deposited on the electrode, and then the stripping current is measured by sweeping the potential. In the case of a detection unit including such an electrochemical electrode, since a bulky optical system is not necessary, the measurement apparatus can be reduced in size. In addition, the electrochemical electrode may be any of a tripolar, quadrupolar, or bipolar electrode, but cleaning with the metal deposited on the anode can reduce the influence of impurities. it can. Further, since the current is measured while sweeping the potential, the signal of the impurity ion species and the signal of the target metal ion can be distinguished by the peak position of the current. Therefore, the S / N ratio, which is a ratio of a significant measurement signal to noise, can be further increased.

本発明に係る定量分析方法のさらに別の特定の局面では、前記金属ナノ粒子が溶解された金属イオン溶液に硫化物イオンを加えることにより生じる非水溶性の硫化物塩の懸濁液を前記検出部において光学的に検出することにより、前記金属イオン濃度を定量する方法が用いられる。この場合には、光学的手段により、非接触で金属イオン濃度を容易にかつ速やかに定量することができる。従って、周知の吸光度測定法、反射光測定法あるいは光導波路を利用した測定法などを適用することにより、金属イオン濃度を速やかにかつ高精度に検出することができる。特に、カドミウムイオンや銀イオンのような重金属イオンの場合には、ローソン試薬やラヴェッソン試薬のような硫化剤を硫化イオンとして加え、非水溶性の硫化物塩として析出させて懸濁液とすることにより、光学的手法により、容易に金属イオン濃度を測定することができ好ましい。   In still another specific aspect of the quantitative analysis method according to the present invention, a suspension of a water-insoluble sulfide salt generated by adding sulfide ions to a metal ion solution in which the metal nanoparticles are dissolved is detected. A method of quantifying the metal ion concentration by optical detection at the unit is used. In this case, the metal ion concentration can be easily and quickly quantified by optical means without contact. Therefore, the metal ion concentration can be detected promptly and with high accuracy by applying a known absorbance measurement method, reflected light measurement method, measurement method using an optical waveguide, or the like. In particular, in the case of heavy metal ions such as cadmium ions and silver ions, a sulfurizing agent such as Lawson's reagent and Ravesson's reagent should be added as sulfide ions, and precipitated as a water-insoluble sulfide salt to form a suspension. Therefore, the metal ion concentration can be easily measured by an optical method, which is preferable.

本発明に係る定量分析方法では、カートリッジ内において、金属ナノ粒子で標識された分子認識試薬と被検出物質との免疫反応を通じて被検出物質の濃度に応じた標識物質の濃縮が速やかに行われ、標識物質である金属ナノ粒子が溶出された金属イオン溶液中の金属イオン濃度が被検液中の被検出物質濃度と相関しており、しかも被検出物質に対して高濃度に変換された金属イオンが検出部でのシグナル検出を速やかにかつ非常に高い感度で可能にしている。すなわち、10pg/mL程度の高感度な定量分析を、例えば20分以内のような比較的短時間で完了することが可能となる。   In the quantitative analysis method according to the present invention, in the cartridge, the concentration of the labeled substance according to the concentration of the detected substance is rapidly performed through the immune reaction between the molecular recognition reagent labeled with the metal nanoparticles and the detected substance, The metal ion concentration in the metal ion solution from which the metal nanoparticles as the labeling substance are eluted correlates with the detected substance concentration in the test solution, and the metal ion is converted to a high concentration with respect to the detected substance. However, it enables signal detection at the detection part promptly and with very high sensitivity. That is, highly sensitive quantitative analysis of about 10 pg / mL can be completed in a relatively short time, for example, within 20 minutes.

しかも、本発明の定量分析方法では、酵素反応を利用した増幅等を用いておらず、用いる金属ナノ粒子により増幅倍率が明確であるため、測定温度による影響が少なく、また、分析試薬等の保管履歴による影響も受け難い。従って、測定の信頼性を高めることが可能となる。   In addition, the quantitative analysis method of the present invention does not use amplification or the like utilizing an enzyme reaction, and the amplification magnification is clear depending on the metal nanoparticles used, so that there is little influence of the measurement temperature, and storage of analysis reagents and the like Insensitive to history. Therefore, the reliability of measurement can be improved.

(a)は、本発明の一実施形態の検出用カートリッジの外観を示す斜視図及び(b)はカートリッジ本体内に構成されている流路と、貯留部及び検出部の関係を示す模式的斜視図である。(A) is a perspective view showing the appearance of a detection cartridge according to an embodiment of the present invention, and (b) is a schematic perspective view showing the relationship between a flow path, a storage part, and a detection part formed in the cartridge body. FIG. 本発明の一実施形態において、検出用カートリッジ内に構成されている流路と、第1の貯留部、検出部等の関係を模式的に示す正面断面図である。In one Embodiment of this invention, it is front sectional drawing which shows typically the relationship between the flow path comprised in the cartridge for a detection, a 1st storage part, a detection part, etc. FIG. 本発明の一実施形態の検出用カートリッジの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the cartridge for detection of one embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態に係る検出用カートリッジの構造を説明するための分解斜視図である。It is a disassembled perspective view for demonstrating the structure of the cartridge for detection concerning other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る検出用カートリッジにおける流路接続切り換え機構を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the flow-path connection switching mechanism in the cartridge for detection concerning other embodiment of this invention. 本発明のさらに他の実施形態に係る検出用カートリッジにおける流路接続切り換え機構を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the flow-path connection switching mechanism in the detection cartridge which concerns on other embodiment of this invention. (a)及び(b)は、本発明のさらに別の実施形態における検出用カートリッジの流路接続切り換え機構を説明するための各模式図である。(A) And (b) is each schematic diagram for demonstrating the flow-path connection switching mechanism of the cartridge for a detection in further another embodiment of this invention. 本発明の実施例1における電流密度測定結果を示す図である。It is a figure which shows the current density measurement result in Example 1 of this invention. CdSeナノ粒子を用いた実施例1の場合と、Agナノ粒子を用いた実施例2の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the case of Example 1 using a CdSe nanoparticle, and the measurement result of Example 2 using Ag nanoparticle. Agナノ粒子を用いた実施例2及びAuナノ粒子を用いた比較例における被検出物質測定結果を示す図である。It is a figure which shows the to-be-detected substance measurement result in Example 2 using Ag nanoparticle, and the comparative example using Au nanoparticle. 実施例3において、硝酸濃度を変化させた場合のAgのナノ粒子が溶解して生成したAgイオン由来のピーク電流値と硝酸濃度との関係を示す図である。In Example 3, it is a figure which shows the relationship between the nitric acid density | concentration and the peak electric current value derived from Ag ion which melt | dissolved and produced | generated Ag nanoparticle at the time of changing nitric acid concentration. 実施例4における被検出物質測定結果を示す図である。It is a figure which shows the to-be-detected substance measurement result in Example 4. FIG.

以下、本発明の具体的な実施形態を説明しつつ、本発明の詳細を明らかにする。   Hereinafter, details of the present invention will be clarified while describing specific embodiments of the present invention.

本発明の定量分析方法では、流路と、流路の途中に設けられた貯留部と、流路において貯留部よりを下流側に設けられた検出部とを備える定量分析用カートリッジを用いる。そして、少なくとも、金属ナノ粒子で標識された分子認識試薬と被検出物質との会合体が貯留部において濃縮貯留される工程と、上記会合体に含まれる金属ナノ粒子を溶解し、金属イオン溶液として検出部に搬送する工程とを備える。   In the quantitative analysis method of the present invention, a quantitative analysis cartridge including a flow path, a storage section provided in the middle of the flow path, and a detection section provided downstream of the storage section in the flow path is used. Then, at least a step of concentrating and storing the association body of the molecular recognition reagent labeled with the metal nanoparticles and the substance to be detected in the storage section, and dissolving the metal nanoparticles contained in the association body as a metal ion solution And a step of conveying to the detection unit.

なお、主流路とは、被検出物質を含む被検液を流し、定量する一連の分析方法を実現する流路すなわち分析用流路を意味する。主流路と表現しているのは、後述の変形例で示す廃液流路と区別するためであることを指摘しておく。   The main flow channel means a flow channel that realizes a series of analysis methods for flowing and quantifying a test solution containing a substance to be detected, that is, a flow channel for analysis. It should be pointed out that the expression “main flow path” is intended to distinguish it from the waste liquid flow path shown in a modified example described later.

前記貯留部は、イムノアッセイに代表される分子特異的結合反応を短時間化すると同時に、濃縮、洗浄を行う足場を与える。拡散律速である分子特異的結合反応の反応場がマイクロ空間とされていることにより、反応平衡にいたる時間が短時間化される。また、前記貯留部に配置される表面が大きな多孔質上に前記被検出物質と前記分子認識試薬の会合体が濃縮される。前記貯留部で濃縮、洗浄された前記被検出物質と前記分子認識試薬の結合体に含まれる金属ナノ粒子は、酸などの適宜の溶離液の導入により、溶解して、金属イオン溶液を与える。金属イオンは、元となったひとつの金属ナノ粒子に対し、数千から数万の金属イオンとなるため、被検液中の被検出物質の濃度に比べて100倍〜10000倍の濃度になる。溶出された金属イオンは、検出部に搬送されて定量される。被検液中の被検出物質の濃度が極低濃度であっても、被検液中の被検出物質の濃度に比例する高濃度に変換された金属イオンを検出部で測定するため、検出部での金属イオン濃度の定量は容易になる。   The reservoir provides a scaffold for concentrating and washing while shortening the molecular-specific binding reaction typified by immunoassay. Since the reaction field of the molecule-specific binding reaction, which is diffusion-limited, is a micro space, the time required for the reaction equilibrium is shortened. In addition, the aggregate of the substance to be detected and the molecular recognition reagent is concentrated on a porous material having a large surface disposed in the reservoir. The metal nanoparticles contained in the conjugate of the substance to be detected and the molecular recognition reagent concentrated and washed in the reservoir are dissolved by introducing an appropriate eluent such as an acid to give a metal ion solution. Since the metal ion becomes several thousand to several tens of thousands of metal ions with respect to one original metal nanoparticle, the concentration is 100 times to 10000 times the concentration of the substance to be detected in the test liquid. . The eluted metal ions are transported to the detection unit and quantified. Even if the concentration of the substance to be detected in the test solution is extremely low, the detection unit measures the metal ions converted to a high concentration proportional to the concentration of the substance to be detected in the test solution. Quantification of the metal ion concentration at is easy.

測定された金属イオン濃度は、被検出物質の濃度に換算される。このようにして、煩雑で数時間かかっていた濃縮及び分析を比較的短時間で、例えば20分以内で完了することができる。また、信号の増幅に酵素を用いていないため、測定温度の影響や保管履歴の影響を受け難い。本発明において、「検出」なる用語は、被検出物質の濃度に応じた金属イオン濃度を定量するための情報を収集することを広く意味する。また、被検液とは、検出対象である被検出物質を含む可能性がある限り、特に限定されるものではなく、例えば、生物学的試料[例えば、動物の体液(例えば、血液、血清、血漿、髄液、腹水、涙液、汗、膿、喀痰、または咽頭拭い液)若しくは排泄物(例えば、尿、糞便)、臓器、組織、又は動植物それ自体若しくはそれらの乾燥体]、あるいは、環境由来の試料(例えば、河川水、湖沼水、若しくは海水、又は土壌)、食品粉砕物、燃焼残渣および、これらからの抽出物を挙げることができる。   The measured metal ion concentration is converted into the concentration of the substance to be detected. In this way, the concentration and analysis, which has been complicated and took several hours, can be completed in a relatively short time, for example, within 20 minutes. In addition, since no enzyme is used for signal amplification, it is difficult to be affected by measurement temperature and storage history. In the present invention, the term “detection” broadly means collecting information for quantifying the metal ion concentration according to the concentration of the substance to be detected. The test solution is not particularly limited as long as it may contain a detection target substance to be detected. For example, a biological sample [for example, an animal body fluid (for example, blood, serum, Plasma, cerebrospinal fluid, ascites, tears, sweat, pus, sputum, or throat swab) or excrement (eg, urine, feces), organs, tissues, or animals or plants themselves or their dry bodies], or the environment Samples derived from the source (for example, river water, lake water, seawater, or soil), food pulverized products, combustion residues, and extracts from these can be mentioned.

検出用カートリッジにおける流路は、被検液、マスキング剤、洗浄液、溶離液等の種々の試薬の流れを確保し、液体を移送及び/又は貯蔵することができる限り、その形状、長さ、大きさ、数等は特に限定されず、例えば、数十μm〜数mmのオーダーの幅を有し、数十μm〜数百μmの深さを有する溝により形成されていることが適しており、例えば、流路の断面積は100μm〜1mm程度である。 The flow path in the detection cartridge has a shape, length, and size as long as the flow of various reagents such as a test solution, a masking agent, a washing solution, and an eluent can be secured and the liquid can be transferred and / or stored. The number and the like are not particularly limited. For example, it is suitable that the groove has a width on the order of several tens of μm to several mm, and is formed by a groove having a depth of several tens of μm to several hundreds of μm. For example, the cross-sectional area of the flow path is about 100 μm 2 to 1 mm 2 .

本発明において用いられる金属ナノ粒子で標識された分子認識試薬は、分子認識部分と、リンカー部分と、金属ナノ粒子とを有する。   The molecular recognition reagent labeled with metal nanoparticles used in the present invention has a molecular recognition portion, a linker portion, and metal nanoparticles.

前記分子認識部分は、免疫学的検定法(イムノアッセイ)に用いられる抗体が好適に用いられる。特に、モノクローナル抗体は特異性が高いものも多く優れている。前記分子認識部分は、抗体に限られるものではなく、糖鎖、レクチン、セレクチン、DNA、RNA、ペブチド核酸、アプタマー、抗体断片Fab、抗体認識部位Fv、クラウンエーテル等の分子特異的結合能をもつ分子認識試薬を用いることができる。   As the molecular recognition moiety, an antibody used in an immunoassay (immunoassay) is preferably used. In particular, many monoclonal antibodies are excellent in specificity. The molecular recognition moiety is not limited to an antibody, and has a molecule-specific binding ability such as sugar chain, lectin, selectin, DNA, RNA, peptide nucleic acid, aptamer, antibody fragment Fab, antibody recognition site Fv, crown ether, etc. Molecular recognition reagents can be used.

前記リンカー部分は、プロテインG、プロテインA、プロテインL、ビオチン−アビジンコンジュゲート、これらの誘導体、改変体からなる一群より選ばれる少なくとも一種を挙げることができる。   Examples of the linker moiety include at least one selected from the group consisting of protein G, protein A, protein L, biotin-avidin conjugate, derivatives thereof, and modifications.

標識に用いられる前記金属ナノ粒子としては、直径3nm〜30nmのカドミウムセレン(CdSe)ナノ粒子、カドミウムテルル(CdTe)ナノ粒子、銀(Ag)ナノ粒子が好適に用いられる。この範囲より小さいナノ粒子は安定に存在し難い。また、ナノ粒子が大きすぎると、沈降し、抗体試薬の標識としては不適となることがある。   As the metal nanoparticles used for labeling, cadmium selenium (CdSe) nanoparticles, cadmium tellurium (CdTe) nanoparticles, and silver (Ag) nanoparticles having a diameter of 3 nm to 30 nm are preferably used. Nanoparticles smaller than this range are unlikely to exist stably. If the nanoparticles are too large, they may settle and become unsuitable as a label for the antibody reagent.

本発明において、上記貯留部は被検液に含まれる被検出物質と、金属ナノ粒子で標識された上記分子認識試薬とを会合させ、生成された会合体を濃縮し、保持する機能を有する。一方、会合体に取り込まれていない金属ナノ粒子を含む夾雑物を包含する分散媒、マスキング剤、または洗浄液などは貯留部を通過する。貯留部は、上記会合体を生成する反応場を増大し、かつ被検出物質を貯留/保持するために濃縮物を担持する担持手段を含むことが好ましい。   In the present invention, the reservoir has a function of associating the substance to be detected contained in the test solution with the molecular recognition reagent labeled with metal nanoparticles, concentrating and holding the generated aggregate. On the other hand, a dispersion medium, a masking agent, a cleaning solution, or the like including impurities including metal nanoparticles that have not been incorporated into the aggregate passes through the reservoir. The storage section preferably includes a supporting means for supporting the concentrate for increasing the reaction field for generating the aggregate and storing / holding the substance to be detected.

従って、好ましくは、貯留部に担持手段として、多孔性材料もしくはメッシュ状物または微細加工表面を有する材料が好適に用いられる。多孔性材料やメッシュ状物は表面積が大きいため、特許文献2に記載のようなフィルタやメンブレンフィルタに比べ、多くの反応場を提供することができ、かつ上記会合体をより多く担持することができる。なお、多孔性材料は、材料自体が多数の孔を有するものに限らず、微粒子が凝集し、粒子間に大きくの孔が形成されているものをも含むものとする。   Therefore, preferably, a porous material, a mesh-like material, or a material having a finely processed surface is suitably used as a supporting means in the storage portion. Since porous materials and mesh-like materials have a large surface area, they can provide more reaction fields than the filters and membrane filters described in Patent Document 2, and can carry more aggregates. it can. The porous material is not limited to the material itself having a large number of pores, but also includes those in which fine particles are aggregated and large pores are formed between the particles.

上記担持手段を構成する材料は、上記多孔性材料もしくはメッシュ状物が好ましいが、より具体的には、スポンジ、織布、不織布、充填された微粒子、繊維、焼結体、モノリシック多孔質体のいずれかの様態、または、それらの組み合わせからなる様態をとる。微細加工表面としては、ナノインプリンティング法やスプレーデポジショニング法による構造表面が好適に用いられる。担持手段を構成する素材としては、例えば、セラミック、ガラス、合成繊維、植物繊維、動物性繊維、合成樹脂、セルロース系材料、金属なども用いてもよい。また、基材の表面に、被検出物質に対して化学反応を行う又は特異的結合能を有する分子や官能基で処理したものを用いてもよい。   The material constituting the supporting means is preferably the porous material or mesh-like material, but more specifically, sponge, woven fabric, non-woven fabric, filled fine particles, fiber, sintered body, monolithic porous body Any mode or a mode consisting of a combination thereof is adopted. As the finely processed surface, a structural surface by a nanoimprinting method or a spray deposition method is preferably used. As a material constituting the supporting means, for example, ceramic, glass, synthetic fiber, plant fiber, animal fiber, synthetic resin, cellulosic material, metal, or the like may be used. In addition, a surface of the base material that has been treated with a molecule or a functional group that performs a chemical reaction with a substance to be detected or has a specific binding ability may be used.

前記金属ナノ粒子標識された分子認識試薬から金属イオンを溶出する方法としては、酸を加える方法がとられる。ここで適当な酸としては、0.5〜3Nの硝酸が好適に使用できる。塩酸及び硫酸は、難水溶性の塩化物及び硫化物を生じるので望ましくない。   As a method of eluting metal ions from the molecular recognition reagent labeled with the metal nanoparticles, a method of adding an acid is used. Here, 0.5 to 3N nitric acid can be suitably used as a suitable acid. Hydrochloric acid and sulfuric acid are undesirable because they produce poorly water soluble chlorides and sulfides.

溶出された金属イオンは、検出部へと輸送され、定量される。検出機構は、特に限定されることなく、被検出物質を検出することができる方法を実現し得る機構の全てを利用することができる。方法としては、電気化学分析法、光学分析法、他の原理を利用した分析が挙げられる。機構としては、特に限定されず、例えば、電気化学分析のための電極及び電流・電圧を印加又は読取る手段等、光学的分析法における光学セル、光源及び分光器等、又はその一部が、検出用カートリッジにおける検出区画を構成して搭載される。   The eluted metal ions are transported to the detection unit and quantified. The detection mechanism is not particularly limited, and any mechanism that can realize a method capable of detecting a target substance can be used. Examples of the method include electrochemical analysis, optical analysis, and analysis using other principles. The mechanism is not particularly limited. For example, an electrode for electrochemical analysis and means for applying or reading current / voltage, an optical cell in an optical analysis method, a light source, a spectroscope, etc., or a part thereof are detected. The detection section in the cartridge is configured and mounted.

本発明の検出方法において用いられる電気化学分析法について、より具体的に記載するならば、例えば、リニアスイープボルタンメトリー(LSV)、クーロアンペロメトリー(CA)、クーロクロノメトリー(CC)、サイクリックボルタメトリー(CV)、又はアノーディック ストリッピング ボルタンメトリー(ASV)などを挙げることができる。電極構成は、三極式、四極式、二極式のいずれの方法も採用しうるが、精度と使い勝手との兼ね合いを考慮すると、三極式が望ましい。   The electrochemical analysis method used in the detection method of the present invention will be described more specifically. For example, linear sweep voltammetry (LSV), couloamperometry (CA), coulochronometry (CC), cyclic volta Metering (CV) or anodic stripping voltammetry (ASV). As the electrode configuration, any of a three-pole type, a four-pole type, and a two-pole type can be adopted. However, considering the balance between accuracy and usability, the three-pole type is desirable.

なお、本発明においては、上記検出部は貯留部よりも下流側に配置されているが、貯留部の下流側に連ねられて設けられ、両者が一体化されていてもよい。   In the present invention, the detection unit is arranged on the downstream side of the storage unit. However, the detection unit may be provided on the downstream side of the storage unit, and the two may be integrated.

また、検出部において、被検出物質の濃度に応じた金属イオン濃度が検出されるが、この場合検出手段は、カートリッジ内またはカートリッジ上に設けられる必要は必ずしもない。もっとも、検出手段の少なくとも一部がカートリッジ内またはカートリッジ上に存在する場合には、小型化を進めることができる。   In the detection unit, the metal ion concentration corresponding to the concentration of the substance to be detected is detected. In this case, the detection means is not necessarily provided in the cartridge or on the cartridge. However, when at least a part of the detection means is present in or on the cartridge, the size can be reduced.

また、検出手段の一部のみがカートリッジに設けられてもよい。例えば、光学式検出手段を用いる場合、カートリッジ内あるいはカートリッジ上に光学セルが検出部の一部として配置され、光学セルを透過してきた光を受光する受光手段を含む測定部分が、カートリッジ外の測定装置内に設けられてもよい。   Further, only a part of the detection means may be provided in the cartridge. For example, when an optical detection means is used, an optical cell is arranged as a part of the detection unit in the cartridge or on the cartridge, and the measurement part including the light receiving means for receiving the light transmitted through the optical cell is measured outside the cartridge. It may be provided in the apparatus.

好ましくは、検出手段を構成する部材の内、濃縮カラムのように再生し難い部材や、測定前に煩雑な再生処理を要する部材、例えば電気化学的電極などはカートリッジ側に設けられることが好ましい。また、電気化学的電極分析に用いられる電極は、測定前に研磨したりしなければならないため、1回毎に、あるいは一定分析回数毎に廃棄されるカートリッジ側に設けられることが望ましい。   Preferably, among the members constituting the detection means, a member that is difficult to regenerate, such as a concentration column, or a member that requires complicated regeneration processing before measurement, such as an electrochemical electrode, is preferably provided on the cartridge side. In addition, since the electrode used for electrochemical electrode analysis must be polished before measurement, it is desirable to be provided on the cartridge side that is discarded every time or every certain number of analysis times.

他方、光学セルは、測定前に簡易な洗浄作業により再度使用することができるので、カートリッジ内に配置されてもよい。   On the other hand, since the optical cell can be used again by a simple cleaning operation before measurement, it may be arranged in the cartridge.

より具体的には、検出手段として電気化学的分析手段を用いる場合には、例えば、カートリッジ内の検出部に、作用電極、対極及び参照電極などの電極を配置し、処理ユニット内に、電流または電圧を印加もしくは読み取る手段を設ければよい。光学分析手段を用いる場合には、カートリッジ内に光学セルを設け、カートリッジ外に光源や受光手段を設ければよい。   More specifically, when an electrochemical analysis means is used as the detection means, for example, an electrode such as a working electrode, a counter electrode, and a reference electrode is arranged in the detection portion in the cartridge, and an electric current or a current is supplied in the processing unit. A means for applying or reading a voltage may be provided. When using an optical analysis means, an optical cell may be provided in the cartridge, and a light source or a light receiving means may be provided outside the cartridge.

上記検出部における検出手段としての1つの好ましい態様は、溶出された金属イオンを含む可能性のある上記貯留部から溶出液と、金属イオンを含まない溶離液とを用い、電気化学的応答を対比する分析手段が挙げられる。   One preferable aspect of the detection means in the detection unit is to use an eluate from the reservoir that may contain eluted metal ions and an eluate that does not contain metal ions to compare electrochemical responses. Analytical means to do this.

また、別の好ましい検出手段としては、硫化物イオンを加えて生じる抵触懸濁物の濃度を光学的に検出手段が挙げられる。Cdイオン及びAgイオンは、非水溶性硫化物イオンとして、水溶液中に析出分散し、溶液を懸濁するとともに、特有の色を呈する。これを光学的手段により容易に測定することができる。透過光による吸光度を測定する方法を用いてもよく、反射光を利用する測定方法を用いてもよく、光導波路を用いた測定方法などのど様々な光学的測定方法を用いることができる。   Another preferred detection means is a means for optically detecting the concentration of a collision suspension produced by adding sulfide ions. Cd ions and Ag ions precipitate and disperse in an aqueous solution as water-insoluble sulfide ions, suspend the solution, and exhibit a specific color. This can be easily measured by optical means. A method for measuring absorbance by transmitted light may be used, a measurement method using reflected light may be used, and various optical measurement methods such as a measurement method using an optical waveguide may be used.

上記カートリッジと、カートリッジ外の測定装置との間で、液体を輸送する必要がある場合には、カートリッジの表面に液体供給及び液体排出用の複数のポートを設ければよい。複数のポートは、被検液または試薬等を導入または排出するために用いられるものであり、大きさ及び位置は特に限定されない。例えば、複数のポートは、貯留部の上流側において被検液を供給するため、貯留部と検出機構との間に、検出に用いられる溶液や洗浄液を供給するために、検出部の下流側などの適宜の位置に配置することができる。ポートの選択及び切り換えは、電磁バルブ等を用いた適宜のバルブ機構を用いて行えばよい。   When it is necessary to transport the liquid between the cartridge and the measuring device outside the cartridge, a plurality of ports for supplying and discharging liquid may be provided on the surface of the cartridge. The plurality of ports are used for introducing or discharging a test solution or a reagent, and the size and position are not particularly limited. For example, the plurality of ports supply the test liquid upstream of the storage unit, and therefore supply the solution and cleaning liquid used for detection between the storage unit and the detection mechanism, and so on. It can arrange | position in the appropriate position. The selection and switching of the ports may be performed using an appropriate valve mechanism using an electromagnetic valve or the like.

次に、本発明で用いられるカートリッジの具体的な構造例を、図面を参照しつつ説明する。   Next, a specific structural example of the cartridge used in the present invention will be described with reference to the drawings.

図1(a)は本発明の一実施形態に係る検出用カートリッジの外観を示す斜視図であり、(b)はカートリッジ内に形成されている流路、及び貯留部の関係を示す模式的斜視図であり、図2はカートリッジ内に設けられている流路及び貯留部並びに検出部の関係を示す模式図である。また、図3は、本実施形態の検出用カートリッジの内部構造を示す分解斜視図である。   FIG. 1A is a perspective view illustrating an appearance of a detection cartridge according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a schematic perspective view illustrating a relationship between a flow path formed in the cartridge and a storage portion. FIG. 2 is a schematic diagram showing the relationship between a flow path, a storage part, and a detection part provided in the cartridge. FIG. 3 is an exploded perspective view showing the internal structure of the detection cartridge of this embodiment.

図1に示すように、本実施形態の検出用カートリッジ1は、下方から第1〜第3のプレート11〜13を積層してなるカートリッジ本体2を有する。プレート11〜13は、例えば合成樹脂により形成される。各プレート11〜13は、典型的には35mm×50mmの矩形の平面形状を有し、1枚のプレートの厚みは1mm程度とされる。図1(a)では省略されているが、図3に示すように、第1〜第3のプレート11〜13は、粘着シート14,15を介して積層されている。従って、カートリッジ本体2は、約4mm程度の厚みを有する。   As shown in FIG. 1, the detection cartridge 1 of the present embodiment has a cartridge body 2 formed by laminating first to third plates 11 to 13 from below. The plates 11 to 13 are made of, for example, a synthetic resin. Each of the plates 11 to 13 typically has a rectangular planar shape of 35 mm × 50 mm, and the thickness of one plate is about 1 mm. Although omitted in FIG. 1A, as shown in FIG. 3, the first to third plates 11 to 13 are stacked via adhesive sheets 14 and 15. Accordingly, the cartridge body 2 has a thickness of about 4 mm.

図3においては、図示を容易とするために、また理解を容易とするために、第1のプレート11及び粘着シート14の向きと、残りの第2,第3のプレート12,13及び粘着シート15の向きを代えて図示している。   In FIG. 3, for ease of illustration and easy understanding, the orientation of the first plate 11 and the adhesive sheet 14 and the remaining second and third plates 12, 13 and the adhesive sheet are shown. The direction of 15 is changed and shown.

カートリッジ本体2の下面には、第1〜第5のポート3〜7が形成されている。第1〜第5のポート3〜7は、カートリッジ本体2内に設けられている流路8に接続されている。流路8は、第1のプレート11,12間及び第2のプレート12及び第3のプレート13間のいずれかの内面に形成された溝及び/または第2のプレート12に設けられた貫通溝により形成されている。また、流路8は、第1の流路部分9と第2の流路部分10とを有する。第1の流路部分9は、第1,第2のポート3,4を接続している。第1の流路部分9の途中に貯留部16が設けられている。また、第2の流路部分10は、第3のポート5〜第5のポート7を接続している。第2の流路部分10の途中には検出部18が設けられている。   First to fifth ports 3 to 7 are formed on the lower surface of the cartridge body 2. The first to fifth ports 3 to 7 are connected to a flow path 8 provided in the cartridge body 2. The flow path 8 is a groove formed between the first plates 11 and 12 and between the second plate 12 and the third plate 13 and / or a through groove provided in the second plate 12. It is formed by. In addition, the flow path 8 includes a first flow path portion 9 and a second flow path portion 10. The first flow path portion 9 connects the first and second ports 3 and 4. A reservoir 16 is provided in the middle of the first flow path portion 9. Further, the second flow path portion 10 connects the third port 5 to the fifth port 7. A detector 18 is provided in the middle of the second flow path portion 10.

また、第2の流路部分10の下流側は図2には示されていない部分において、廃液貯留部19に接続されている。廃液貯留部19は、図3に示すように、第1のプレート11の上面において上方に向かって開いた凹部19a、第2のプレート12に設けられた大きな開口部19b及び第3のプレート13の下面において下方に向かって開いた凹部19cが組合わさって形成されている。   Further, the downstream side of the second flow path part 10 is connected to the waste liquid storage part 19 in a part not shown in FIG. As shown in FIG. 3, the waste liquid storage unit 19 includes a recess 19 a that opens upward on the upper surface of the first plate 11, a large opening 19 b provided in the second plate 12, and the third plate 13. A concave portion 19c that opens downward on the lower surface is formed in combination.

他方、貯留部16は、第1のプレート11の上面において上方に向かって開いた凹部16aと、第2のプレート12に設けられた放射状の開口部16bとが積層されて形成されている。なお、第1のプレート11には、上記貯留部16に繋がるように前述した第2のポート4が形成されている。貯留部16内には、図2においては略図的に示すように、濃縮担持手段としての濃縮担持体21が収納されている。濃縮担持体21は、前述の適宜の担持材料により形成されている。   On the other hand, the storage portion 16 is formed by laminating a concave portion 16 a opened upward on the upper surface of the first plate 11 and a radial opening portion 16 b provided in the second plate 12. Note that the second port 4 described above is formed in the first plate 11 so as to be connected to the storage portion 16. As shown schematically in FIG. 2, a concentration carrier 21 as a concentration carrier means is accommodated in the storage unit 16. The concentrated carrier 21 is formed of the appropriate carrier material described above.

この場合、図2に示されているように、流路9が上下方向に延びる部分おいて、貯留部16が設けられているため、貯留部16内の濃縮担持体21には、上方から被検液が供給され、流路を流れる液体は濃縮担持体21を上下方向に通過する。従って、濃縮担持体21が、前述した多孔性材料もしくはメッシュ状物等からなる場合、金属ナノ粒子で標識された分子認識試薬と被検液中の被検出物質の会合体を生成する際の反応場を増大させることができる。前述した特許文献2では、ストリップ状フィルタの面方向に被検液が供給されるため、反応場が少ないのに対し、本実施形態では、濃縮担持体21を上下方向に通過するように被検液が供給されるため、反応場を著しく増大させることができる。従って、それによっても、検出感度を高めることが可能とされている。   In this case, as shown in FIG. 2, since the reservoir 16 is provided in the portion where the flow path 9 extends in the vertical direction, the concentrated carrier 21 in the reservoir 16 is covered from above. The test solution is supplied, and the liquid flowing through the flow path passes through the concentration carrier 21 in the vertical direction. Therefore, when the concentrated carrier 21 is made of the porous material or mesh-like material described above, a reaction for generating an association of the molecular recognition reagent labeled with the metal nanoparticles and the substance to be detected in the test liquid. The field can be increased. In Patent Document 2 described above, since the test liquid is supplied in the surface direction of the strip-shaped filter, the reaction field is small. In this embodiment, the test is performed so as to pass through the concentrated carrier 21 in the vertical direction. Since the liquid is supplied, the reaction field can be significantly increased. Therefore, it is possible to increase the detection sensitivity.

本実施形態では、貯留部16に、流路から被検液が供給される。この貯留部16において、金属ナノ粒子で標識された分子認識試薬と被検液中の被検出物質の会合体が生成し、濃縮される。この場合、流路に、上記被検液と上記分子認識試薬と適宜の液状媒体とを含む混合液を供給し、貯留部16に導いてもよく、あるいは、貯留部にまず被検液を供給し、しかる後分子認識試薬を貯留部16に導いてもよい。貯留部16において、上記分子認識試薬と被検出物質の会合体が濃縮される。   In the present embodiment, the test solution is supplied to the storage unit 16 from the flow path. In this reservoir 16, an association of the molecular recognition reagent labeled with the metal nanoparticles and the substance to be detected in the test liquid is generated and concentrated. In this case, a mixed solution containing the test solution, the molecular recognition reagent, and an appropriate liquid medium may be supplied to the flow path and guided to the storage unit 16 or the test solution may be supplied to the storage unit first. Then, the molecular recognition reagent may be guided to the storage unit 16 after that. In the reservoir 16, the association body of the molecular recognition reagent and the substance to be detected is concentrated.

他方、検出部18においては、化学電極としては、参照電極R、作用電極W及び対極Cが配置されている。ここでは、対極Cと、参照電極Rとの間の電圧及び作用電極Wと対極Cとの間の電圧に基づいて、金属イオンの析出と電位掃引アンペロメトリが行われ、金属イオン濃度が測定される。すなわち、貯留部16で会合体に取り込まれている金属ナノ粒子を、流路に金属ナノ粒子を溶解する溶離液を流し、会合体中の金属ナノ粒子を溶解することにより、金属イオン溶液が貯留部16から下流側に排出される。この金属イオン溶液中の金属イオン濃度が検出部18において検出される。   On the other hand, in the detection part 18, the reference electrode R, the working electrode W, and the counter electrode C are arrange | positioned as a chemical electrode. Here, based on the voltage between the counter electrode C and the reference electrode R and the voltage between the working electrode W and the counter electrode C, metal ion deposition and potential sweep amperometry are performed, and the metal ion concentration is measured. . That is, the metal nanoparticle taken in the aggregate in the reservoir 16 is caused to flow through an eluent that dissolves the metal nanoparticle in the flow path, and the metal nanoparticle in the aggregate is dissolved, whereby the metal ion solution is stored. It is discharged from the part 16 to the downstream side. The metal ion concentration in the metal ion solution is detected by the detection unit 18.

なお、図3に示すように、第1〜第3のプレート11〜13は、粘着シート14,15を介して貼り合わされ、積層されている。粘着シート14,15は、上述した廃液貯留部19などを形成するため貫通孔を有する。また流路を接続するための複数の小さな貫通孔も有する。   In addition, as shown in FIG. 3, the 1st-3rd plates 11-13 are bonded together and laminated | stacked through the adhesive sheets 14 and 15. As shown in FIG. The pressure-sensitive adhesive sheets 14 and 15 have through holes to form the above-described waste liquid storage portion 19 and the like. It also has a plurality of small through holes for connecting the flow paths.

上記作用電極Wとしては、例えば、3.5mm×8.4mm×0.5mm程度の板状のカーボン電極を好適に用いることができる。対極C及び参照電極Rについても同様の寸法の板状の電極を用いることができ、対極Cは作用電極Wと同様に板状のカーボン電極を用いて作製することができる。また、参照電極Rについては、金属イオン種によって適宜最適なものが選ばれる。例えば、金属イオン種がカドミウムイオンの場合には、参照電極にアルミナ基材上に銀ペーストが塗布された電極を用いることができる。金属イオン種が銀イオンの場合には、金基財にフェロセンを固定した電極を用いることができる。   As the working electrode W, for example, a plate-like carbon electrode of about 3.5 mm × 8.4 mm × 0.5 mm can be suitably used. As for the counter electrode C and the reference electrode R, a plate-like electrode having the same size can be used, and the counter electrode C can be produced using a plate-like carbon electrode similarly to the working electrode W. For the reference electrode R, an optimal electrode is appropriately selected depending on the metal ion species. For example, when the metal ion species is cadmium ion, an electrode in which a silver paste is coated on an alumina substrate can be used as a reference electrode. When the metal ion species is silver ion, an electrode in which ferrocene is fixed to a gold base can be used.

もっとも、上記化学電極の寸法及び構造については特に限定されず、第1のプレート11上に適宜の電極材料を印刷することにより形成されてもよい。   However, the dimensions and structure of the chemical electrode are not particularly limited, and may be formed by printing an appropriate electrode material on the first plate 11.

本実施形態では、プレート11の上面と化学電極の表面とが面一となるように、第1のプレート11の上面に凹部が形成され、該凹部を埋めるように電極材料が充填されている。   In this embodiment, a concave portion is formed on the upper surface of the first plate 11 so that the upper surface of the plate 11 and the surface of the chemical electrode are flush with each other, and an electrode material is filled so as to fill the concave portion.

従って、参照電極R、作用電極W及び対極Cの上面と、第1のプレート11の上面とは面一とされている。よって、第1のプレート11と第2のプレート12とを隙間を生じさせることなく容易に積層することができる。   Therefore, the upper surfaces of the reference electrode R, the working electrode W, and the counter electrode C and the upper surface of the first plate 11 are flush with each other. Therefore, the first plate 11 and the second plate 12 can be easily stacked without generating a gap.

なお、粘着シート14には、上記参照電極R、作用電極W及び対極Cを露出させるための貫通孔14a〜14cがそれぞれ形成されている。   The adhesive sheet 14 is formed with through holes 14a to 14c for exposing the reference electrode R, the working electrode W, and the counter electrode C, respectively.

これらの貫通孔14a〜14cを通して液体が参照電極R、作用電極W及び対極Cに接触されることになる。   The liquid comes into contact with the reference electrode R, the working electrode W, and the counter electrode C through the through holes 14a to 14c.

上記第1〜第5のポート3〜7の内、第1のポート3は、被検液や溶離液などを導入するためのポートであり、第1のプレート11に貫通孔として形成されている。なお、第2のプレート12においては、特に図示はしていないが、参照電極Rを活性化するための活性化液としての電解質溶液が貯留された電解質溶液室を設けてもよい。このような電解質溶液を上記第2の流路部分10に接続し、第2の流路部分に供給することにより、上記参照電極Rの活性化を容易に行うことができる。   Among the first to fifth ports 3 to 7, the first port 3 is a port for introducing a test liquid or an eluent, and is formed as a through hole in the first plate 11. . The second plate 12 may be provided with an electrolyte solution chamber in which an electrolyte solution as an activation liquid for activating the reference electrode R is stored, although not particularly illustrated. By connecting such an electrolyte solution to the second flow path portion 10 and supplying it to the second flow path portion, the reference electrode R can be easily activated.

上記カートリッジにおける検出手段としては、化学電極を用いることが望ましい。より望ましくは、上記実施形態のように、カートリッジ本体2内に、化学電極としての参照電極R、作用電極Wなどが配置された検出区画が備えられていることが望ましい。化学電極を用いることにより検出手段の小型化を進めることができ、それによってカートリッジ全体の小型化を進めることができる。   It is desirable to use a chemical electrode as the detection means in the cartridge. More desirably, as in the above-described embodiment, the cartridge body 2 is provided with a detection section in which a reference electrode R as a chemical electrode, a working electrode W, and the like are arranged. By using the chemical electrode, it is possible to reduce the size of the detection means, thereby reducing the size of the entire cartridge.

上記検出用カートリッジ1におけるカートリッジ本体2の構造は、上記貯留部及び検出部と、これらを接続する流路が形成される限り、図1〜図3に図示の構造に限定されるものではない。   The structure of the cartridge body 2 in the detection cartridge 1 is not limited to the structure shown in FIGS. 1 to 3 as long as the storage part and the detection part and the flow path connecting them are formed.

図4は、本発明の他の実施形態に係る検出用カートリッジを説明するための分解斜視図である。検出用カートリッジ51では、2枚のプレート52,53を接着剤等を用いて貼り合わすことにより構成されている。すなわち、プレート52,53を貼り合わせることによりカートリッジ本体が構成されている。   FIG. 4 is an exploded perspective view for explaining a detection cartridge according to another embodiment of the present invention. The detection cartridge 51 is configured by bonding two plates 52 and 53 using an adhesive or the like. That is, the cartridge main body is configured by bonding the plates 52 and 53 together.

なお、プレート52,53は、接着剤による貼り合わせに限らず、拡散接合、陽極接合、レーザー接合等の適宜の接合方法によって貼り合わすことができる。   The plates 52 and 53 are not limited to being bonded by an adhesive, but can be bonded by an appropriate bonding method such as diffusion bonding, anodic bonding, or laser bonding.

プレート52の下面に破線で示す多孔形状の凹部が設けられており、該蛇行形状の凹部により第1の流路部分9が形成されている。また、プレート52には、第1〜第4のポート3〜6を構成するための各貫通孔が形成されている。なお、図2の第5のポート7は記載されていない。   A porous concave portion indicated by a broken line is provided on the lower surface of the plate 52, and the first flow path portion 9 is formed by the meandering concave portion. Further, the plate 52 is formed with through holes for constituting the first to fourth ports 3 to 6. Note that the fifth port 7 in FIG. 2 is not described.

プレート53の上面には、上記第1の流路部分9が形成される部分に、プレート52の下面に設けられた蛇行形状の凹部と重ねられ合う蛇行形状の凹部が設けられている。プレート52,53の蛇行形状の凹部が合体し、第1の流路部分9が形成される。また、プレート53の上面には、濃縮担持体21を含む凹部からなる第1の貯留部16が設けられている。第1の流路部分9の一端は第1のポート3に、他端は第2のポート4に接続されている。   On the upper surface of the plate 53, a meandering concave portion that overlaps the meandering concave portion provided on the lower surface of the plate 52 is provided in a portion where the first flow path portion 9 is formed. The serpentine concave portions of the plates 52 and 53 are combined to form the first flow path portion 9. In addition, a first reservoir 16 including a recess including the concentrated carrier 21 is provided on the upper surface of the plate 53. One end of the first flow path portion 9 is connected to the first port 3, and the other end is connected to the second port 4.

また、プレート53の上面には、第2の流路部分10が形成されており、第2の流路部分10の途中に、凹部からなる第2の貯留部17が設けられている。また、第2の貯留部17の下流側に、検出部18が設けられている。検出部18は、第1の実施形態と同様に構成されている。   Further, the second flow path portion 10 is formed on the upper surface of the plate 53, and the second storage portion 17 formed of a concave portion is provided in the middle of the second flow path portion 10. A detection unit 18 is provided on the downstream side of the second storage unit 17. The detection unit 18 is configured in the same manner as in the first embodiment.

図5は、図1及び図4に示した検出用カートリッジに用いられる流路接続切り換え機構を説明するための模式図である。   FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a flow path connection switching mechanism used in the detection cartridge shown in FIGS. 1 and 4.

図1及び図4では、第1の流路部分9の下流側端部が第2のポート4に接続されており、第2の流路部分10の上流側端部が第3のポート5に接続されている。この第2のポート4と第3のポート5との間の流路を接続する切り換え機構としては、例えば図5に示す流路切り換え装置を用いる構造が挙げられる。ここでは、カートリッジ本体2の外部に流路切り換え装置として三方コック31が用意される。   In FIG. 1 and FIG. 4, the downstream end of the first flow path portion 9 is connected to the second port 4, and the upstream end of the second flow path portion 10 is connected to the third port 5. It is connected. As a switching mechanism for connecting the flow path between the second port 4 and the third port 5, for example, a structure using a flow path switching device shown in FIG. Here, a three-way cock 31 is prepared as a flow path switching device outside the cartridge body 2.

三方コック31は、第1〜第3のポート31a〜31cを有する公知の三方コックである。流路32が第2のポート4と三方コック31とに接続されており、流路33が三方コックと31と第3のポート5とを接続している。   The three-way cock 31 is a known three-way cock having first to third ports 31a to 31c. A flow path 32 is connected to the second port 4 and the three-way cock 31, and a flow path 33 connects the three-way cock, 31 and the third port 5.

図5に示す状態では、第1のポート31aが流路32に接続されており、第2,第3のポート31b,31cは流路33に接続されていない。従って、第1の流路部分9から第2のポート4を経て流路32に流れ込んできた液体は、第1のポート31aから三方コック31内を通過し、第2のポート31bまたは31cから排出される。従って、第1の流路部分9から流れてきた残液を廃棄することができ、未反応の試薬等が第2の流路部分10に至ることはない。よって、この状態で第1のポート31aから洗浄液として緩衝液などを流し、濃縮担持体21及び第1の流路部分9を洗浄する。洗浄液も、三方コック31のポート31bまたは31cから洗浄液を排出することができる。   In the state shown in FIG. 5, the first port 31 a is connected to the flow path 32, and the second and third ports 31 b and 31 c are not connected to the flow path 33. Therefore, the liquid that has flowed into the flow path 32 from the first flow path portion 9 through the second port 4 passes through the three-way cock 31 from the first port 31a and is discharged from the second port 31b or 31c. Is done. Accordingly, the residual liquid flowing from the first flow path portion 9 can be discarded, and unreacted reagents or the like do not reach the second flow path portion 10. Therefore, in this state, a buffer solution or the like is supplied as a cleaning solution from the first port 31a, and the concentrated carrier 21 and the first flow path portion 9 are cleaned. The cleaning liquid can also be discharged from the port 31b or 31c of the three-way cock 31.

次に、測定に際しては、三方コック31を回転し、流路32にポート31bを、流路33にポート31cを接続する。その状態で溶出液を第1のポート31aから注入し、金属ナノ粒子が溶解している溶出液を流路32、三方コック31及び流路33を介して第2の流路部分10に導き、検出部18で検出する。このように、三方コック31のような流路接続切り換え機構をカートリッジ本体2の外部に設けることにより、上記検出用カートリッジ1を用いて定量を行うことができる。   Next, in measurement, the three-way cock 31 is rotated, and the port 31 b is connected to the flow path 32 and the port 31 c is connected to the flow path 33. In that state, the eluate is injected from the first port 31a, and the eluate in which the metal nanoparticles are dissolved is guided to the second flow path portion 10 via the flow path 32, the three-way cock 31 and the flow path 33, Detection is performed by the detection unit 18. As described above, by providing a flow path connection switching mechanism such as the three-way cock 31 outside the cartridge main body 2, quantitative determination can be performed using the detection cartridge 1.

また、図6は、本発明のさらに他の実施形態に係る検出用カートリッジにおける流路接続切り換え機構を説明するための模式図である。この流路接続切り換え機構は、カートリッジ本体2内に構成することができる。本実施形態では、カートリッジ本体2内において、第1の流路部分9と第2の流路部分10とが接続部Xにおいて接続されている。すなわち、第1の流路部分9の下流端が接続部Xに至っている。また、接続部Xと第2のポート4との間に廃液流路41が接続されている。   FIG. 6 is a schematic view for explaining a flow path connection switching mechanism in a detection cartridge according to still another embodiment of the present invention. This flow path connection switching mechanism can be configured in the cartridge body 2. In the present embodiment, the first flow path portion 9 and the second flow path portion 10 are connected at the connection portion X in the cartridge body 2. That is, the downstream end of the first flow path portion 9 reaches the connection portion X. Further, a waste liquid channel 41 is connected between the connection portion X and the second port 4.

言い換えれば、図2に示した構成において、第1の流路部分9の下流端に接続部Xを設け、接続部Xと第1のポート4との間を廃液流路41とした構成に相当する。第2の流路部分10の上流端は、上記のように接続部Xに接続されているため、図2に示す構造における第3のポート5は省略されることとなる。他方、第2の流路部分10の途中には検出部18が設けられており、下流端側にポート6が設けられており、図2のポート7は省略されている。ポート6は外部に開いている。   In other words, the configuration shown in FIG. 2 corresponds to a configuration in which the connection portion X is provided at the downstream end of the first flow path portion 9 and the waste liquid flow path 41 is provided between the connection portion X and the first port 4. To do. Since the upstream end of the second flow path portion 10 is connected to the connection portion X as described above, the third port 5 in the structure shown in FIG. 2 is omitted. On the other hand, the detection part 18 is provided in the middle of the 2nd flow-path part 10, the port 6 is provided in the downstream end side, and the port 7 of FIG. 2 is abbreviate | omitted. Port 6 is open to the outside.

使用に際しては、ポート6を閉じた状態で、第1のポート3から被検液及び試薬を導入する。濃縮担持体21において会合体が濃縮される。余剰の液体が廃液流路41を介して第2のポート4から排出される。ポート6が閉じられているため、第2の流路部分10においては空気の抜け道がないため、第2の流路部分10に液体は浸入しない。   In use, the test solution and the reagent are introduced from the first port 3 with the port 6 closed. The aggregate is concentrated in the concentrated carrier 21. Excess liquid is discharged from the second port 4 via the waste liquid channel 41. Since the port 6 is closed, there is no air passage in the second flow path portion 10, so that no liquid enters the second flow path portion 10.

次に、第1のポート3から洗浄液を導入し、同じく洗浄後の洗浄液が第2のポート4から排出される。   Next, the cleaning liquid is introduced from the first port 3, and the cleaned cleaning liquid is similarly discharged from the second port 4.

洗浄終了後、第1の流路部分9、第2の流路部分10及び廃液流路41の全体が空気で占められることになる。   After the cleaning is completed, the entire first flow path portion 9, the second flow path portion 10, and the waste liquid flow path 41 are occupied by air.

次に、第2のポート4を閉塞し、ポート6を開放する。この状態で、第1のポート3から溶出液を導入する。その結果、会合体に含まれている金属ナノ粒子が溶解し、金属ナノイオンを含む溶液が第2の流路部分10に流入し、検出部18によりイオン濃度を定量することができる。この場合、第2のポート4が閉塞されているので、溶液は選択的に第2の流路部分10に流れることになる。   Next, the second port 4 is closed and the port 6 is opened. In this state, the eluate is introduced from the first port 3. As a result, the metal nanoparticles contained in the aggregate are dissolved, the solution containing the metal nano ions flows into the second flow path portion 10, and the ion concentration can be quantified by the detection unit 18. In this case, since the second port 4 is closed, the solution selectively flows into the second flow path portion 10.

図7(a)及び(b)は、本発明のさらに他の実施形態の検出用カートリッジにおける各流路接続切り換え機構を説明するための模式図である。   FIGS. 7A and 7B are schematic views for explaining each flow path connection switching mechanism in the detection cartridge according to still another embodiment of the present invention.

図7(a)では、図6の場合と同様に、接続部分Xにおいて、第1の流路部分9、第2の流路部分10及び廃液流路41が接続されている。異なるところは、第2の流路部分10において、検出部18よりも上流側にあって、接続部Xよりも下流側に流路を開閉するバルブ42が設けられていることにある。そして、第2の流路部分10の流動抵抗に比べて、廃液流路41における流体の流動抵抗が大きくなるように、流動抵抗増大部41aが廃液流路41に設けられていることにある。   In FIG. 7A, the first flow path portion 9, the second flow path portion 10, and the waste liquid flow path 41 are connected at the connection portion X as in the case of FIG. 6. The difference is that a valve 42 that opens and closes the flow path is provided on the second flow path portion 10 on the upstream side of the detection section 18 and on the downstream side of the connection section X. In addition, the flow resistance increasing portion 41 a is provided in the waste liquid flow path 41 so that the flow resistance of the fluid in the waste liquid flow path 41 is larger than the flow resistance of the second flow path portion 10.

バルブ42を閉じた状態で、第1のポート3から被検液及び試薬を導入し、免疫会合体を濃縮担持体21で濃縮する。残液は、バルブ42が閉じられているので、第2のポート4から排出される。洗浄に際しても、同様に第1のポート3から洗浄液を導入し、第2のポート4から排出する。この場合も、バルブ42は閉じられているので、洗浄液は第2の流路部分10のバルブ42よりも下流側には至らない。   In a state where the valve 42 is closed, the test solution and the reagent are introduced from the first port 3, and the immune aggregate is concentrated by the concentration carrier 21. The remaining liquid is discharged from the second port 4 because the valve 42 is closed. In the cleaning, the cleaning liquid is similarly introduced from the first port 3 and discharged from the second port 4. Also in this case, since the valve 42 is closed, the cleaning liquid does not reach the downstream side of the valve 42 of the second flow path portion 10.

定量に際しては、バルブ42を開状態とすればよい。その状態で、溶出液を第1のポート3から導入する。第2の流路部分10の流動抵抗が、廃液流路41における流動抵抗よりも低くされているため、金属ナノイオンを溶解した溶出液は、廃液流路41には至らず、バルブ42を介して第2の流路部分10に至る。従って、金属ナノイオン濃度を検出部18で測定することができる。   For the determination, the valve 42 may be opened. In this state, the eluate is introduced from the first port 3. Since the flow resistance of the second flow path portion 10 is lower than the flow resistance in the waste liquid flow path 41, the eluate in which the metal nano ions are dissolved does not reach the waste liquid flow path 41 and passes through the valve 42. It reaches the second flow path portion 10. Therefore, the metal nanoion concentration can be measured by the detection unit 18.

なお、図7(b)に示すように、バルブ42は、検出部18の下流側において第2の流路部分10に設けられていてもよい。   Note that, as shown in FIG. 7B, the valve 42 may be provided in the second flow path portion 10 on the downstream side of the detection unit 18.

本発明の被検出物質の検出方法は、各種アレルゲン、例えば、卵黄、卵白、牛乳、落花生、エビ、カニ、魚、貝、大豆、マンゴーなどの食品、塵ダニ、羽毛、花粉、真菌、細菌、ゴキブリ、犬又は猫の毛が挙げられる。その他、内分泌撹乱物質、農薬、IgEもしくはIgG等の免疫グロブリン、ヒスタミン、遺伝子(RNA)、ストレスマーカー、各種タンパク質、人または動物の血液、血液成分、尿、唾液もしくは体液に含まれる抗原もしくは抗体、特定疾患を示す成分、アスベスト、血中薬物またはその他の抗体により検知可能な物質の検出に用いることができる。   The method for detecting a substance to be detected of the present invention includes various allergens such as egg yolk, egg white, milk, peanut, shrimp, crab, fish, shellfish, soybean, mango and other foods, dust mites, feathers, pollen, fungi, bacteria, Cockroaches, dog or cat hair. In addition, endocrine disrupting substances, agricultural chemicals, immunoglobulins such as IgE or IgG, histamine, genes (RNA), stress markers, various proteins, antigens or antibodies contained in human or animal blood, blood components, urine, saliva or body fluids, It can be used for detection of a substance that can be detected by a component indicating a specific disease, asbestos, a blood drug, or other antibodies.

次に、本発明の検出用カートリッジを用いて、被検出物質を測定する具体的な実施例をより具体的に説明する。   Next, specific examples of measuring a substance to be detected using the detection cartridge of the present invention will be described more specifically.

(実施例1)
まず、分析ターゲットとして、C反応性タンパク質(以下、CRPと表記する)を選定し、サンドイッチアッセイ可能な2種の抗体、すなわち、第1の抗CRPIgGと、第2の抗CRPIgGを用意した。第2の抗CRPIgGには、アダプターとしてのプロティンGを介してCdSeナノ粒子を結合し、CdSeナノ粒子標識抗体試薬とした。
Example 1
First, C-reactive protein (hereinafter referred to as CRP) was selected as an analysis target, and two types of antibodies capable of sandwich assay, namely, a first anti-CRPIgG and a second anti-CRPIgG were prepared. CdSe nanoparticles were bound to the second anti-CRP IgG via protein G as an adapter to obtain a CdSe nanoparticle-labeled antibody reagent.

第1の抗CRPIgGは、ニトロセルロースメンブレンに物理感作させ、アルブミンでブロッキングしたのち乾燥させ、直径4ミリのディスク形状に打ち抜いて、CRPに対する濃縮担持体とした。   The first anti-CRP IgG was physically sensitized to a nitrocellulose membrane, blocked with albumin, dried, punched into a disk shape having a diameter of 4 mm, and used as a concentrated carrier for CRP.

次いで、図1に示したプレート11〜13を用意し、貯留部に上記濃縮担持体をセットした。さらに、検出部については前述した実施形態に従って、化学電極を配置した。   Next, the plates 11 to 13 shown in FIG. 1 were prepared, and the concentrated carrier was set in the storage part. Furthermore, a chemical electrode was arranged for the detection unit according to the embodiment described above.

第1〜第3のプレート11〜13としては、50mm×35mm×厚み1mmのポリメチルメタクリルプレートからなる樹脂プレートを用い、20μmの厚みの両面粘着テープを粘着シート14,15として用いた。   As the 1st-3rd plates 11-13, the resin plate which consists of a polymethyl methacryl plate of 50 mm x 35 mm x thickness 1mm was used, and the double-sided adhesive tape of thickness 20 micrometers was used as the adhesive sheets 14 and 15.

上記のようにして得られた検出用カートリッジ1を用い、CRP濃度1μg/mLの標準試料を用意し、10pg/mL、50pg/mL、100pg/mLの各濃度の試料溶液を作製し、検出用カートリッジ1を用いて検量線を作成した。1つの試料溶液についての分析手順は以下の通りとした。   Using the detection cartridge 1 obtained as described above, a standard sample having a CRP concentration of 1 μg / mL is prepared, and sample solutions having respective concentrations of 10 pg / mL, 50 pg / mL, and 100 pg / mL are prepared. A calibration curve was prepared using the cartridge 1. The analysis procedure for one sample solution was as follows.

まず、第1のポート3から1mLの試料溶液をマイクロシリンジを用いて流路8の第1の流路部分9に導入し、貯留部16に導いた。   First, 1 mL of the sample solution was introduced from the first port 3 into the first flow path portion 9 of the flow path 8 using a microsyringe and led to the storage section 16.

次に、カートリッジ本体を測定装置にセットし、マイクロコンピューターで制御された送液システムにより、以下の洗浄液、抗体試薬及び洗浄液(2回目)、及び溶出液を前記貯留部に順次導いた。すなわち、まず、ポート3から第1の流路部分9を介して貯留部16に、洗浄液としてリン酸緩衝液を4mL、1mL/min.の速度で導入した。次に、抗体試薬を、第1のポート3から、1.0mL、200μL/min.の流速で貯留部16に導いた。しかる後、洗浄液としてのリン酸緩衝液を、第1のポート3から、2mL、1mL/min.の速度で、貯留部16に導き、次に、標識溶液を第1のポート3から、0.2mL及び50μL/min.の流速で貯留部16に導いた。   Next, the cartridge main body was set in a measuring apparatus, and the following cleaning solution, antibody reagent and cleaning solution (second time), and eluate were sequentially guided to the storage unit by a liquid feeding system controlled by a microcomputer. That is, first, 4 mL of a phosphate buffer solution as a cleaning solution is supplied from the port 3 to the storage portion 16 through the first flow path portion 9 at 1 mL / min. Introduced at the speed of Next, the antibody reagent is supplied from the first port 3 to 1.0 mL, 200 μL / min. Was led to the reservoir 16 at a flow rate of. Thereafter, a phosphate buffer solution as a washing solution is supplied from the first port 3 to 2 mL, 1 mL / min. The label solution is introduced from the first port 3 at a rate of 0.2 mL and 50 μL / min. Was led to the reservoir 16 at a flow rate of.

次に、溶出された金属イオンが溶解している可能性がある溶出液を検査部に送液した。検査部において、リニアスイープボルタンメトリー(LSV)により、測定を行った。掃引速度は5mV/秒とし、200mVから700mVまで掃引し、電流値を測定した。結果を図8に示す。図8において、横軸は掃引電位であり、縦軸は、電流値である。−0.8Vから−0.6V近傍のハッチングしてある部分の面積が、標識由来の金属イオンの検出量である。夾雑イオン種は異なる電位にピークがあるので、目的の金属イオン種と明瞭に区別できる。参照電極に用いたAg/AgCl由来の銀の小さなピークが0V近傍にあるが、これとも区別できる。従って、上記リニアスイープボルタンメトリーを用いることにより、被検出物質の濃度を高精度に検出し得ることがわかる。   Next, an eluate in which the eluted metal ions may be dissolved was sent to the inspection unit. In the inspection part, the measurement was performed by linear sweep voltammetry (LSV). The sweep rate was 5 mV / second, the current was measured by sweeping from 200 mV to 700 mV. The results are shown in FIG. In FIG. 8, the horizontal axis represents the sweep potential, and the vertical axis represents the current value. The area of the hatched portion in the vicinity of −0.8 V to −0.6 V is the detected amount of the metal ion derived from the label. Contaminant ion species have peaks at different potentials, so they can be clearly distinguished from the target metal ion species. A small peak of silver derived from Ag / AgCl used for the reference electrode is in the vicinity of 0 V, which can also be distinguished. Therefore, it can be seen that the concentration of the substance to be detected can be detected with high accuracy by using the linear sweep voltammetry.

(銀ナノ粒子を用いた実施例2)
上記CdSe粒子を用いた実施例1と同様にして、ただし、CdSeナノ粒子に代えてAgナノ粒子を用い、上記実施例1と同様にして検出物質の濃度の検出を試みた。結果を図9に示す。図9においては、比較を容易とするために、上記CdSeナノ粒子を用いた実施例1の場合の結果も併せて示す。図9から明らかなように、Agナノ粒子を用いた場合の方が、CdSeナノ粒子を用いた場合よりも被検出物質濃度を高感度に検出し得ることが分かる。なお、実施例1でみられた参照電極に用いたAg/AgCl由来の銀の小さなピークは、Agナノ粒子由来の信号のバックグランドとして補正に用いる。
(Example 2 using silver nanoparticles)
In the same manner as in Example 1 using the CdSe particles, except that Ag nanoparticles were used instead of CdSe nanoparticles, detection of the concentration of the detection substance was attempted in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIG. In FIG. 9, in order to facilitate the comparison, the result in the case of Example 1 using the CdSe nanoparticles is also shown. As is apparent from FIG. 9, it can be seen that the concentration of the substance to be detected can be detected with higher sensitivity when Ag nanoparticles are used than when CdSe nanoparticles are used. In addition, the small silver peak derived from Ag / AgCl used for the reference electrode seen in Example 1 is used for correction as a background of signals derived from Ag nanoparticles.

(比較例)
比較のために、Ag粒子に代えて、Au粒子を用いたことを除いては上記実施例2と同様にして被検出物質濃度の測定を行った。図10は、上記実施例2及び比較例においてリニアスイープボルタンメトリーにより測定した結果を示す。図10から明らかなように、Agナノ粒子を用いた場合、電流のピーク値はAuイオンを用いた比較例の場合に比べて著しく高くなることが分かる。
(Comparative example)
For comparison, the concentration of the substance to be detected was measured in the same manner as in Example 2 except that Au particles were used instead of Ag particles. FIG. 10 shows the results of measurement by linear sweep voltammetry in Example 2 and the comparative example. As can be seen from FIG. 10, when Ag nanoparticles are used, the peak value of the current is significantly higher than that of the comparative example using Au ions.

(好ましい硝酸濃度についての実施例3)
上記実施例1及び実施例2において、金属ナノ粒子をイオン化する際の溶出液として硝酸を用いていたが、硝酸濃度の好ましい範囲につき検討した。粒径20nmのAgナノ粒子を、0.01N〜5Nの硝酸にて溶解し、10μmのAgイオン溶液を調製した。リニアスイープボルタンメトリー(LSV)により50mV/秒の挿入速度で、−0.5Vから0.8Vまで挿引し、電流値を測定した。その結果からピーク電流値と硝酸濃度との関係を求めた。結果を図11に示す。
(Example 3 for preferred nitric acid concentration)
In Example 1 and Example 2 above, nitric acid was used as the eluent when ionizing the metal nanoparticles, but the preferred range of nitric acid concentration was studied. Ag nanoparticles having a particle diameter of 20 nm were dissolved in 0.01 N to 5 N nitric acid to prepare a 10 μm Ag ion solution. The current value was measured by linear sweep voltammetry (LSV) with an insertion speed of 50 mV / sec. From the results, the relationship between the peak current value and the nitric acid concentration was determined. The results are shown in FIG.

図11から明らかなように、硝酸濃度が0.5N〜3Nであれば、より好ましくは1N〜2Nの範囲であれば、Agイオンを高い感度で測定し得ることが分かる。なお、硝酸濃度が5Nの場合には、参照電極の銀塩化銀部分が変色し、電流が安定せず測定を行うことはできなかった。   As is apparent from FIG. 11, it is understood that Ag ions can be measured with high sensitivity if the nitric acid concentration is 0.5N to 3N, more preferably 1N to 2N. When the concentration of nitric acid was 5N, the silver / silver chloride portion of the reference electrode was discolored, and the current was not stable and measurement could not be performed.

(実施例4)
被検出物質として、心疾患マーカーである脳性ナトリウム利尿ペプチド(以下、BNPと表記する)を選定し、一次抗体として、BNPを認識する抗BNP抗体を、二次抗体として、抗BNP抗体とBNPの複合体を認識する抗Fab24C5/BNP抗体を用いて、以下の手順で検出を行った。
Example 4
As a substance to be detected, a brain natriuretic peptide (hereinafter referred to as BNP), which is a heart disease marker, is selected, an anti-BNP antibody that recognizes BNP as a primary antibody, an anti-BNP antibody and BNP Detection was performed by the following procedure using an anti-Fab24C5 / BNP antibody that recognizes the complex.

(1)水溶性銀ナノ粒子の作製
疎水性銀ナノ粒子(大研化学社製)15mgを800μLのエタノールに分散させた。ここにエタノールに溶解させたN−〔(S)−3−メルカプト−2−メチルプロピオニル〕−L−プロリン(シグマアルドリッチ社製)25mgを加え、NaOH水溶液を加え、分散液を調製した。
(1) Preparation of water-soluble silver nanoparticles 15 mg of hydrophobic silver nanoparticles (Daiken Chemical Co., Ltd.) were dispersed in 800 μL of ethanol. 25 mg of N-[(S) -3-mercapto-2-methylpropionyl] -L-proline (manufactured by Sigma-Aldrich) dissolved in ethanol was added, and an aqueous NaOH solution was added to prepare a dispersion.

ピンチコックされたキャピラリー流路(ピンチコック幅自動調整装置)を備える高圧液体反応装置であるAKICO社製「HPB−450」を用い、圧力35MPa、流速2.6mL/分の速度で分散液を通液した。全量の処理に要した時間は、約10分間であった。この処理により、疎水性銀ナノ粒子の表面修飾剤が置換され、水溶性銀ナノ粒子が生成された。通液後の分散液をクロロホルム洗浄した後、限外濾過膜(Millipore社製、「Amicon Ultra−4」)及びセファデックスカラム(Amersham Biosciences社製、「MicroSpin G−25 Columns」)を用いて精製と濃縮を行い、精製した水溶液性銀ナノ粒子を得た。   Using “HPB-450” manufactured by AKICO, which is a high-pressure liquid reaction device equipped with a pinch-cocked capillary channel (automatic adjustment device for pinch-cock width), the dispersion is passed through at a pressure of 35 MPa and a flow rate of 2.6 mL / min. Liquid. The time required for processing the whole amount was about 10 minutes. This treatment replaced the surface modifier of the hydrophobic silver nanoparticles and produced water-soluble silver nanoparticles. After the passed liquid was washed with chloroform, it was purified using an ultrafiltration membrane (Millipore, “Amicon Ultra-4”) and a Sephadex column (Amersham Biosciences, “MicroSpin G-25 Columns”). And concentrated to obtain purified aqueous silver nanoparticles.

得られた銀ナノ粒子は、水に分散し、橙色の分散液を与える。動的光散乱法による粒径測定装置(Malvern社製、「ZETASIZER Nano Series Nano−ZS」)を用いて粒子径分布を測定した結果、ピーク粒子径は3.6nmであった。   The resulting silver nanoparticles are dispersed in water to give an orange dispersion. As a result of measuring the particle size distribution using a particle size measuring device by a dynamic light scattering method (“ZETASIZER Nano Series Nano-ZS” manufactured by Malvern), the peak particle size was 3.6 nm.

(2)水溶性銀ナノ粒子標識抗体の調製
上記の銀ナノ粒子水溶液を、同体積の100mMシステイン溶液に、100mMの1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(EDC)及びヒドロキシスクシンイミド(NHS)カップリング剤(いずれもPierce Biotechnology社製)共存のもとで、4℃、1時間混合した。Nap−5カラム(Amersham Biosciences社製)を用いて遊離アミノ酸を除去した後、sulfo−SMCCカップリング剤(Pierce Biotechnology社製)を用いて、銀ナノ粒子に二次抗体を結合させ、4℃で2時間超音波分離させた。生成物をセファデックスカラム(Amersham Biosciences社製)で精製後、限外濾過後(NMWL 100kDa、Millipore社製)を用いて濃縮し、銀ナノ粒子表面に抗BNP抗体が結合した水溶性銀ナノ粒子標識抗体試薬を作製した。
(2) Preparation of water-soluble silver nanoparticle labeled antibody The above silver nanoparticle aqueous solution was added to 100 mM cysteine solution of the same volume with 100 mM 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC) and The mixture was mixed at 4 ° C. for 1 hour in the presence of a hydroxysuccinimide (NHS) coupling agent (both manufactured by Pierce Biotechnology). After removing free amino acids using a Nap-5 column (Amersham Biosciences), the secondary antibody was bound to silver nanoparticles using a sulfo-SMCC coupling agent (Pierce Biotechnology) at 4 ° C. Ultrasonic separation was performed for 2 hours. The product is purified using a Sephadex column (Amersham Biosciences), concentrated after ultrafiltration (NMWL 100 kDa, manufactured by Millipore), and water-soluble silver nanoparticles with anti-BNP antibody bound to the surface of the silver nanoparticles A labeled antibody reagent was prepared.

(3)ラテックス抗体試薬の作製
平均粒径0.087μmのポリスチレンラテックス(固形分10%(W/V))1容に、ラテックス希釈用緩衝液9容を添加してラテックスを希釈し、1.0%(W/V)ラテックス液とした。一次抗体を抗体希釈用緩衝液で希釈し、感作用の抗体液とした。1.0%(W/V)ラテックス液600μLを25℃のインキュベーター中でマグネチックスターラーで攪拌しながら、これに抗体液1200μLを素早く添加し、25℃にて1時間攪拌した。その後、ブロッキング用緩衝液を3.0mL添加し、25℃にて続けて2時間攪拌した。その後、15℃、15,000rpmにて15分間遠心分離した。得られた沈殿にブロッキング用緩衝液を4.0mL添加し、同様に遠心分離することにより、沈殿を洗浄した。洗浄操作は3回行った。この沈殿にブロッキング用緩衝液を1.8mL添加し、よく攪拌した後、超音波破砕機にて分散処理を行った。これにさらにブロッキング用緩衝液を1.8mL添加し、ラテックス抗体試薬とした。
(3) Preparation of latex antibody reagent To 1 volume of polystyrene latex (solid content 10% (W / V)) having an average particle size of 0.087 μm, 9 volumes of latex dilution buffer was added to dilute the latex. A 0% (W / V) latex solution was obtained. The primary antibody was diluted with an antibody dilution buffer to obtain a sensitive antibody solution. While stirring 600 μL of 1.0% (W / V) latex solution with a magnetic stirrer in an incubator at 25 ° C., 1200 μL of the antibody solution was quickly added thereto and stirred at 25 ° C. for 1 hour. Thereafter, 3.0 mL of blocking buffer was added, and the mixture was stirred at 25 ° C. for 2 hours. Then, it centrifuged for 15 minutes at 15 degreeC and 15,000 rpm. 4.0 mL of blocking buffer was added to the resulting precipitate, and the precipitate was washed in the same manner by centrifugation. The washing operation was performed 3 times. To this precipitate, 1.8 mL of blocking buffer was added and stirred well, followed by dispersion treatment with an ultrasonic crusher. Further, 1.8 mL of blocking buffer was added thereto to obtain a latex antibody reagent.

(4)水溶性銀ナノ粒子標識抗体を使用した分析例
BNP濃度2μg/mLの標準試料を用意し、0.01pg/mL、0.1pg/mL、1pg/mL、10pg/mL、100pg/mLの各濃度の試料溶液を作製した。これらの標準試料溶液それぞれ1mLに、(3)のラテックス抗体試薬20μLを加え攪拌した。ここに(2)の水溶性銀ナノ粒子標識抗体試薬30μLを加え、さらに攪拌した。この溶液を図1の検出用カートリッジに導入した。以下の操作は、実施例2と同様にしてピーク面積の測定を行った。結果を図12に示す。
(4) Analysis example using water-soluble silver nanoparticle-labeled antibody A standard sample having a BNP concentration of 2 μg / mL is prepared, and 0.01 pg / mL, 0.1 pg / mL, 1 pg / mL, 10 pg / mL, 100 pg / mL. Sample solutions of various concentrations were prepared. To each 1 mL of these standard sample solutions, 20 μL of the latex antibody reagent (3) was added and stirred. 30 μL of the water-soluble silver nanoparticle-labeled antibody reagent (2) was added thereto and further stirred. This solution was introduced into the detection cartridge of FIG. In the following operation, the peak area was measured in the same manner as in Example 2. The results are shown in FIG.

図12から明らかなように、実施例1と同様にリニアスイープボルタンメトリーを用いることにより被検出物の濃度を高精度に検出し得ることが分かる。   As is apparent from FIG. 12, it can be seen that the concentration of the detection object can be detected with high accuracy by using linear sweep voltammetry as in the first embodiment.

1…検出用カートリッジ
2…カートリッジ本体
3〜7…第1〜第5のポート
8…主流路
9…第1の流路部分
10…第2の流路部分
11〜13…第1〜第3のプレート
14…粘着シート
14a〜14c…貫通孔
15…粘着シート
16,17…第1,第2の貯留部
16a…凹部
16b…開口部
18…検出部
19…廃液貯留部
19a…凹部
19b…開口部
19c…凹部
21…濃縮担持体
31a〜31c…第1〜第3のポート
32,33…流路
41…廃液流路
41a…流動抵抗増大部
42…バルブ
51…検出用カートリッジ
52,53…プレート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Detection cartridge 2 ... Cartridge main body 3-7 ... 1st-5th port 8 ... Main flow path 9 ... 1st flow path part 10 ... 2nd flow path part 11-13 ... 1st-3rd Plate 14 ... Adhesive sheet 14a-14c ... Through-hole 15 ... Adhesive sheet 16, 17 ... 1st, 2nd storage part 16a ... Recessed part 16b ... Opening part 18 ... Detection part 19 ... Waste liquid storage part 19a ... Recessed part 19b ... Opening part 19c ... Concave part 21 ... Concentration carrier 31a-31c ... 1st-3rd port 32, 33 ... Channel 41 ... Waste liquid channel 41a ... Flow resistance increase part 42 ... Valve 51 ... Detection cartridge 52, 53 ... Plate

Claims (8)

被検出物質を含む被検液が供給される主流路と、該主流路の途中に設けられた貯留部と、
前記主流路において前記貯留部よりも下流側に設けられた検出部とを備える検出用カート
リッジを用いた定量分析方法であって、
前記貯留部において、CdSe、CdTeまたはAgを主成分とする金属ナノ粒子で標識された分子認識試薬と前記被検出物質の会合体を濃縮する工程と、
前記会合体に結合されている前記金属ナノ粒子を溶解し、金属イオン溶液を得る工程と、
前記金属イオン溶液を前記検出部に搬送する工程と、
前記検出部において、前記金属イオン濃度を測定し、金属イオン濃度に応じた前記被検出物質濃度を定量する工程とを備える、定量分析方法。
A main channel to which a test solution containing a substance to be detected is supplied, a reservoir provided in the middle of the main channel,
A quantitative analysis method using a detection cartridge including a detection unit provided downstream of the storage unit in the main flow path,
A step of concentrating an association of a molecule recognition reagent labeled with metal nanoparticles mainly composed of CdSe, CdTe, or Ag and the substance to be detected in the reservoir;
Dissolving the metal nanoparticles bound to the aggregate to obtain a metal ion solution;
Transporting the metal ion solution to the detection unit;
And a step of measuring the metal ion concentration in the detection unit and quantifying the concentration of the substance to be detected according to the metal ion concentration.
前記貯留部に、前記被検出物質に対して特異的に結合する特異的結合分子が予め固定されており、
前記被検出物質を含む被検液を貯留部に導入することにより、前記被検出物質と前記特異的結合分子とが会合し、前記貯留部において、前記被検出物質が濃縮され、
前記金属ナノ粒子で標識された前記分子認識試薬が前記貯留部に導入されることにより、金属ナノ粒子で標識された前記分子認識試薬と前記被検出物質との会合体が、前記貯留部に濃縮貯留される、請求項1に記載の定量分析方法。
In the reservoir, a specific binding molecule that specifically binds to the substance to be detected is fixed in advance,
By introducing a test solution containing the substance to be detected into the reservoir, the substance to be detected and the specific binding molecule are associated, and the substance to be detected is concentrated in the reservoir,
When the molecular recognition reagent labeled with the metal nanoparticles is introduced into the reservoir, the association of the molecule recognition reagent labeled with metal nanoparticles and the substance to be detected is concentrated in the reservoir. The quantitative analysis method according to claim 1, wherein the method is stored.
前記貯留部に多孔体が予め配置されており、
前記濃縮貯留に際し、前記被検出物質を含む被検液と、前記金属ナノ粒子で標識された分子認識試薬と、前記被検出物質に対して特異的に結合する特異的結合分子が固定されたビーズとを混合することにより得られた凝集物を含む懸濁液を前記主流路を通じて前記貯留部に導入し、金属ナノ粒子で標識された前記分子認識試薬と前記被検出物質の会合体を含む凝集物を前記貯留部において濃縮貯留する、請求項1に記載の定量分析方法。
A porous body is previously disposed in the storage part,
During the concentration and storage, a test solution containing the substance to be detected, a molecular recognition reagent labeled with the metal nanoparticles, and a bead on which a specific binding molecule that specifically binds to the substance to be detected is fixed The suspension containing the aggregate obtained by mixing the mixture is introduced into the reservoir through the main channel, and the aggregate includes the association of the molecular recognition reagent labeled with metal nanoparticles and the substance to be detected. The quantitative analysis method according to claim 1, wherein an object is concentrated and stored in the storage unit.
前記金属ナノ粒子を溶解し、金属イオン溶液を得る工程が、溶離液として酸を加える工程を含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の定量分析方法。   The quantitative analysis method according to claim 1, wherein the step of dissolving the metal nanoparticles to obtain a metal ion solution includes a step of adding an acid as an eluent. 前記ビーズとして、ポリマー粒子を用いる、請求項3に記載の定量分析方法。   The quantitative analysis method according to claim 3, wherein polymer particles are used as the beads. 前記ビーズとして、少なくとも最表面の一部が、金属からなる粒子を用いる、請求項3または5に記載の定量分析方法。   The quantitative analysis method according to claim 3 or 5, wherein particles comprising at least a part of the outermost surface made of metal are used as the beads. 前記検出部に、前記金属イオンを検出するための電気化学的電極が配置されており、金属イオン濃度の定量に際し、前記電気化学的電極上へ電気化学的に金属を析出させた後、電位を掃引しつつ電流を測定する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の定量分析方法。   An electrochemical electrode for detecting the metal ion is disposed in the detection unit, and when quantifying the metal ion concentration, after depositing the metal electrochemically on the electrochemical electrode, the potential is applied. The quantitative analysis method according to claim 1, wherein the current is measured while sweeping. 前記金属ナノ粒子が溶解された金属イオン溶液に硫化物イオンを加えることにより生じる非水溶性の硫化物塩が分散した懸濁液を前記検出部において光学的に検出することにより、前記金属イオン濃度を定量する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の定量分析方法。   The metal ion concentration is obtained by optically detecting, in the detection unit, a suspension in which a water-insoluble sulfide salt generated by adding sulfide ions to the metal ion solution in which the metal nanoparticles are dissolved is dispersed. The quantitative analysis method according to any one of claims 1 to 6, wherein
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