Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING PRESENCE OR DETERMINING BIOLOGICALLY SPECIFICALLY REACTIVE SUBSTANCE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/054104
Kind Code:
A1
Abstract:
This invention provides an apparatus for determining a biologically specifically reactive substance using the acceleration of a biologically specific reaction by pearl chaining of carrier particles. The apparatus can suppress the generation of heat caused by the pearl chaining to suppress the vaporization of a sample solution. The apparatus comprises a substrate comprising a pair of electrodes and a reaction field disposed between the pair of electrodes, voltage applying means for applying an alternating voltage to the pair of electrodes, and carrier particles which are disposed in the reaction field and undergo pearl chaining upon exposure of an alternating electric field applied to the reaction field by the alternating voltage. The apparatus is characterized in that the voltage applying means applies two or more alternating voltages different from each other in amplitude.

Inventors:
OZAKI NOBUHIKO
KOJIMA SHINKI
YUKIMASA TETSUO
Application Number:
PCT/JP2008/002884
Publication Date:
April 30, 2009
Filing Date:
October 10, 2008
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
PANASONIC CORP (JP)
OZAKI NOBUHIKO
KOJIMA SHINKI
YUKIMASA TETSUO
International Classes:
G01N33/53; G01N27/00; G01N27/447; G01N33/543; G01N37/00
Domestic Patent References:
WO2007037409A12007-04-05
WO2007037410A12007-04-05
Attorney, Agent or Firm:
WASHIDA, Kimihito (Shintoshicenter Bldg.24-1, Tsurumaki 1-chome,Tama-sh, Tokyo 34, JP)
Download PDF:
Claims:
 電極対および前記電極対の間に配置された反応場を有する基体と、前記反応場に配置された担体粒子をパールチェーン化させるように、前記電極対に交流電圧を印加する電圧印加手段とを有し、前記担体粒子上での生物学的特異的凝集反応により生物学的特異的反応物質の存在を、検出または測定する装置であって、
 前記電圧印加手段は、少なくとも2つの互いに異なる大きさの振幅の交流電圧を印加する装置。
 前記電圧印加手段は、第1の大きさの振幅の第1の交流電圧と、第2の大きさの振幅の第2の交流電圧とを交互に印加し、
 前記第1の交流電圧により、電界強度が20V/mm以上100V/mm以下である第1の交流電界が、前記反応場に印加され、かつ前記第2の交流電圧により、第1の電界強度よりも小さい電界強度である第2の交流電界が、前記反応場に印加される、
 請求項1に記載の装置。
 前記第2の交流電圧の振幅の大きさが0Vである、請求項2に記載の装置。
 前記第1の交流電圧の印加時間と第2の交流電圧の印加時間とを含む繰り返し周期が、30ナノ秒以上5秒以下である、請求項2に記載の装置。
 前記繰り返し周期に対する、前記第1の交流電圧の印加時間の割合が、75%から95%である、請求項4に記載の装置。
 前記基体が、前記反応場を構成する流路を備え、前記流路の少なくとも1面を構成する材料が樹脂である、請求項1に記載の装置。
 前記基体が、
 前記流路の頂面を構成し、前記頂面側の基板形状は平板である上面基板と、
 前記流路の底面を構成し、前記底面側の基板形状は平板である下面基板と、
 前記流路の側面を構成し、前記流路の形状に相当する貫通領域を備える中間基板とを含み、
 少なくとも、前記中間基板の材料が樹脂である、請求項6に記載の装置。
 前記中間基板の前記流路を構成しない面は粘着性を有する、請求項7に記載の装置。
 前記流路のすべての面を構成する材料が樹脂である、請求項6に記載の装置。
 担体粒子と、前記担体粒子上で生物学的特異的凝集反応しうる生物学的特異的反応物質を含有する被測定溶液とを含む反応系に、交流電界を印加して、前記担体粒子をパールチェーン化させる工程を有する、前記生物学的特異的反応物質の存在を検出または測定する方法であって、
 前記反応系は、少なくとも2つの異なる大きさの電界強度を有する交流電界を印加される方法。
 前記交流電界を印加したときに、前記被測定溶液に流れる電流の実効値が、0.7mA以上96mA以下である、請求項10に記載の方法。
 前記被測定溶液の導電率は、0.1mS/cm以上35mS/cm以下である、請求項10に記載の方法。
 前記交流電界を印加したときに、前記被測定溶液の温度は45℃以下に保たれる、請求項10に記載の方法。
 前記被測定溶液は血液または血漿である、請求項10に記載の方法。
Description:
生物学的特異的反応物質の存在 検出または測定する装置および方法

 本発明は、免疫反応(抗原抗体反応)や遺 子反応などの生物学的反応において生じる 応生成物を検出する検査用チップを用いた 定装置及びその測定方法に関する。

 近年、様々な診断チップが開発されてい 。これら診断チップの殆どは、マイクロタ (μ-TAS:Micro Total Analysis System)と呼ばれる微 流路構造を持つカード型のデバイスである 流路を微細化すると、生体から抽出するサ プルの必要量が微量となるので非常に有用 ある。また、流路の微細化により健康診断 ップを含む装置全体を小型化できれば、比 的大規模の病院だけでなく、診療所や家庭 の診断を行うPOCT(Point of care test:その場診 )用途に用いることが可能となる。

 医療分野や生化学分野においては、抗原抗 反応により生成された凝集物を検出して抗 や抗体の存在を検査し、病気の診断や解析 行われている(特許文献1~3を参照)。
 特許文献1に開示されている方法は、抗原や 抗体などの反応性物質を担持された担体(ス レン系重合体粒子など)を含有する反応液に 流電圧を印加し、担体粒子を電場に平行な 方向に数珠繋ぎに配向させる(「パールチェ ーン化」とも称する)。さらに電圧印加を停 した後の担体粒子の凝集度合いで、抗原抗 反応を定量する。この測定で印加される交 電圧は、周期的に正・負の振幅値が交互に かつ連続的であることを特徴とする。この 流電圧信号により、従来までの直流パルス 号に比べて、塩の存在下でも電気分解する となく担体粒子をパールチェーン化させる とができるようになった。

 しかしながら、担体粒子のパールチェーン を促進させることは困難であった。
 担体粒子のパールチェーン化を促進させる めには、担体粒子に作用する誘電泳動力を きくすればよく、反応場の交流電界を大き すればよい。交流電界の強度を大きくする めの方法は、1)印加する交流電圧の大きさ 大きくするか、2)電圧が印加される反応場を 小さくするか、のいずれかが必要である。し かしながら、そのいずれかを実行すると、反 応系において発生する熱が増大する。
 つまり、交流電圧のエネルギーは熱エネル ーに変換され、熱エネルギーは溶液の導電 に比例して高まる。印加する交流電圧を大 くすると、反応系で発生する熱エネルギー 大きくなり、温度上昇が起こる。
 一方、電圧が印加される反応場を小さくす と、反応系全体の導電率が高くなり、結果 反応系で発生する熱エネルギーが大きくな 、温度上昇が起こる。特に、導電率が高い 液ではこの傾向は顕著となり、溶液が反応 で瞬時に蒸発して、粒子のパールチェーン を試料溶液の成分測定に利用することがで ない場合が多かった。

 担体粒子をパールチェーン化させるには、 の反応場を構成する材料についても制限が る。特許文献1に開示されている反応場を構 成する測定装置が図1に示される。スライド ラス101および102が反応場の頂/底面を構成し 導電体である電極103および104が反応場の側 を構成している。電極の厚さを0.02mm、電極 の距離を0.5mmと設定することにより、反応 の体積を規定している。この反応場を構成 る部材はガラスまたは導電性電極であり、 ずれも熱伝導率が高い材料とする必要があ 。しかし、これらの材料を用いると、生産 に課題が生じることがある。一方、樹脂材 で反応場を構成すれば、安価にかつ容易に 造することができるが、樹脂材料の熱伝導 が低いので、パールチェーン化を行う反応 での反応系の温度が顕著に上昇する。

特開平7-83928号公報

特開2003-75441号公報

特開昭59-173761号公報

 さらに、生体試料の一例である、血液試 や血漿試料の成分測定に、前述の担体粒子 パールチェーン化を利用する測定方法を適 しようとすると、適切に測定することがで ないことがあった。血液試料や血漿試料は 概ね生理食塩水と同程度の塩濃度(120mM程度) を有し、導電率が高い溶液である。そのため 、パールチェーン化により反応系に生じた熱 によって試料中のタンパク質が変性して反応 系中で固着化するか、または被測定対象物で あるタンパク質自体が変性して、抗原-抗体 応などの特異反応を示さなくなるなどの弊 が生じた。これらを避けるため、血漿試料 無塩溶液で事前に希釈するなどの追加操作 必要となる。

 本発明の目的は、担体粒子のパールチェ ン化によって生物学的特異的反応を促進す ことにより、生物学的特異的反応性物質の 在を検出または測定する装置および方法に いて、パールチェーン化による熱発生を抑 して、試料溶液の蒸発を抑制することがで る装置および方法を提供することである。 らに、本発明の目的は、測定溶液を血液試 や血漿試料などに代表される導電率が高い 液とすることができる装置および方法を提 することである。

 すなわち本発明の第一は、以下に示す装置 関する。
 [1] 電極対および前記電極対の間に配置さ た反応場を有する基体と、前記反応場に配 された担体粒子をパールチェーン化させる うに、前記電極対に交流電圧を印加する電 印加手段とを有し、前記担体粒子上での生 学的特異的凝集反応により生物学的特異的 応物質の存在を、検出または測定する装置 あって、
 前記電圧印加手段は、少なくとも2つの互い に異なる大きさの振幅の交流電圧を印加する 装置。
 [2]前記電圧印加手段は、第1の大きさの振幅 の第1の交流電圧と、第2の大きさの振幅の第2 の交流電圧とを交互に印加し、
 前記第1の交流電圧により、電界強度が20V/mm 以上100V/mm以下である第1の交流電界が、前記 応場に印加され、かつ前記第2の交流電圧に より、第1の電界強度よりも小さい電界強度 ある第2の交流電界が、前記反応場に印加さ る、[1]に記載の装置。
 [3]前記第2の交流電圧の振幅の大きさが0Vで る、[2]に記載の装置。
 [4]前記第1の交流電圧の印加時間と第2の交 電圧の印加時間とを含む繰り返し周期が、30 ナノ秒以上5秒以下である、[2]または[3]に記 の装置。
 [5]前記繰り返し周期に対する、前記第1の交 流電圧の印加時間の割合が、75%から95%である 、[4]に記載の装置。
 [6]前記基体が、前記反応場を構成する流路 備え、前記流路の少なくとも1面を構成する 材料が樹脂である、[1]~[5]のいずれかに記載 装置。
 [7]前記基体が、前記流路の頂面を構成し、 記頂面側の基板形状は平板である上面基板 、前記流路の底面を構成し、前記底面側の 板形状は平板である下面基板と、前記流路 側面を構成し、前記流路の形状に相当する 通領域を備える中間基板とを含み、
 少なくとも、前記中間基板の材料が樹脂で る、[6]に記載の装置。
 [8]前記中間基板の前記流路を構成しない面 粘着性を有する、[7]に記載の装置。
 [9]前記流路のすべての面を構成する材料が 脂である、[6]に記載の装置。

 さらに本発明の第二は、以下に示す方法に する。
 [10]担体粒子と、前記担体粒子上で生物学的 特異的凝集反応しうる生物学的特異的反応物 質を含有する被測定溶液とを含む反応系に、 交流電界を印加して、前記担体粒子をパール チェーン化させる工程を有する、前記生物学 的特異的反応物質の存在を検出または測定す る方法であって、
 前記反応系は、少なくとも2つの異なる大き さの電界強度を有する交流電界を印加される 方法。
 [11]前記交流電界を印加したときに、前記被 測定溶液に流れる電流の実効値が、0.7mA以上9 6mA以下である、[10]に記載の方法。
 [12]前記被測定溶液の導電率は、0.1mS/cm以上3 5mS/cm以下である、[10]または[11]に記載の方法
 [13]前記交流電界を印加したときに、前記被 測定溶液の温度は45℃以下に保たれる、[10]~[1 2]のいずれかに記載の方法。
 [14]前記被測定溶液は血液または血漿である 、[10]~[13]のいずれかに記載の方法。

 本発明の装置はその電圧印加手段が、反 場に、第1の交流電界と第2の交流電界とを む、2種以上の交流電界を印加する。第1の交 流電界は担体粒子に、パールチェーン状に配 向(パールチェーン化)するための泳動力を付 する。一方、第2の交流電界は、第1の交流 界の電界強度よりも小さい電界強度を有す ので、パールチェーン化により反応系で生 た熱を外部へ放熱することができる。

 そのため、担体粒子のパールチェーン化に る熱の発生が抑制され、導電率が高い試料 液でも溶液が蒸発することなく、しかも担 粒子を迅速にパールチェーン化させること できる。
 よって、導電率が高い生体試料の一例であ 血液や血漿を、事前に希釈することなく、 発明により成分測定ができる。したがって 事前希釈手段を供える必要のない、簡便な 成の測定装置を提供することができる。あ いは、操作者に事前に血漿を希釈する操作 要求しないため、簡単で間違いがなく測定 きる。

 前述の通り、パールチェーン化を引き起 すための第1の交流電界に加えて、第2の交 電界を印加することで、反応系での熱の発 自体が抑制される。よって、反応場を構成 る装置の材質を、熱伝導がよいガラスだけ なく、ガラスに比べ1桁ほど熱伝導が悪い樹 とすることができる。これにより、装置を 価に製造でき、製造が容易になるため、生 効率も大幅に向上させることができる。

 さらに、第1の交流電界と第2の交流電界 電界強度と印加時間を適切に調整すれば、 体粒子のパールチェーン化が完了するまで 時間をさほど延長させることがないので、 速な測定ができる。

従来の基板構成を示す図である。 本発明の装置1を示す構成図である。 本発明の装置1に含まれる基体2の部分 面図である。 図2に示される基体2の一例である。図3 におけるA-A’線での部分断面図である。 図2に示される基体2の別の例である。 3におけるA-A’線での部分断面図である。 本発明の装置1の電圧印加手段が印加 る交流電圧の交流電圧波形の一例を模式的 示す図である。 本発明の装置1の電圧印加手段が印加 る交流電圧の交流電圧波形の別の例を模式 に示す図である。 本発明の方法の例を説明するためのフ ーチャートである。 実施例3の結果を示すグラフである。

 1.本発明の装置
 本発明の検出または測定装置は、1)電極対 よび前記電極対の間に配置された反応場を する基体と、2)前記反応場に配置された担体 粒子をパールチェーン化させるように、前記 電極対に交流電圧を印加する電圧印加手段と を有する。

 図2には、本発明の装置の一例(装置1)の構成 の概略が示される。装置1は、基体2と、電圧 加手段12を有する。
 図3は、基体2の上面図である。基体2は一対 電極3Aおよび電極3B(電極対)を有し、それぞ 端子9と接続している。電極対の間が反応場 となる。基体2の反応場は、液体5が配置され ための流路4である。

 一方、電圧印加手段12は、コネクタ14を有 する。電圧印加手段12のコネクタ14と、基体2 端子9とを接続することで、電極3Aと電極3B の間に所定の電圧を印加することができる 電極対に印加される交流電圧によって、基 2の反応場に交流電界が印加される。

 基体2の電極3Aと電極3Bとの距離55は不変で ある。そのため、電極3Aと電極3Bとに印加さ る電圧によって、反応場に印加する交流電 の電界強度が制御される。したがって、電 強度を容易に可変することができる。

 さらに図2に示される装置1には、撮像手段10 、制御解析手段13を有する。
 撮像手段10は、基体2の流路4内に配置される 担体粒子6(後述)の挙動を観察および撮像する ことができる。基体2の上面基板21または下面 基板22の少なくともいずれか一方に透明性を 与すれば、撮像手段10によって流路4内の様 を容易に撮像することができる。さらに対 レンズ11を、撮像手段10と基体2との間に設 すれば、流路4内の様子が拡大されて撮像さ る。撮像は動画であっても、静止画であっ もよい。さらに不図示の光源等を配置して 撮像の解像度を上げることもできる。

 制御解析手段13は、装置1による測定の制 とともに、撮像手段10で撮像された画像を 理することができる。例えば制御解析手段13 は、画像の中の粒子の数をカウントすること ができる。

 前述の通り、基体2は電極対を有し、電極 対の間に反応場である流路4が形成されてい 。基体2は、例えば、1)凹部26を有する上面基 板21と、電極3Aおよび電極3Bが配置された下面 基板22とを有し、上面基板21と下面基板22によ って電極3Aおよび電極3Bが挟まれるか(図4Aの 体2A参照)、2)上面基板21と、電極3Aおよび電 3Bが配置された下面基板22と、電極3Aおよび 極3Bと上面基板21とで挟まれる中間基板25を する(図4Bの基板2B参照)。図4Aおよび図4Bは、 3に示される基体2のA-A’線での断面図であ 。

 図4Aに示されるように、基体2Aの流路4は、 面基板21の凹部26の空間と、電極3Aと電極3Bと の間の空間とからなる。一方、図4Bに示され ように、基体2Bの流路4は、中間基板25同士 間の空間と、電極3Aと電極3Bとの間の空間と らなる。基体2Bでは、中間基板25が、流路4 内面の一つを構成している。
 いずれにしても、基体2の流路4は、その頂 を上面基板21、底面を下面基板22としており 電極3Aおよび電極3Bが流路4の内部に露出し いる。

 基体2Bは、中間基板25の厚みが流路の深さ とほぼ等しくなるため、上面基板21に凹部26 形成する必要がなく、上面基板21を平板形状 とすることができる。したがって基体2Bは、 造面からも好ましい。さらに中間基板25の 面が接着性あるいは粘着性を有すると、中 基板25と上面基板21または下面基板22とを容 に貼り合せることができ、製造効率が高ま 。

 基体2の電極3Aおよび3Bの膜厚54Bは、1nm~10μm 調整されることが好ましい。特にスパッタ 用いて電極を形成するときは、製造時間の 点から、電極の膜厚54Bは50nm~500nm、好適には1 00nmに調整されることが好ましい。
 電極3Aおよび3Bの幅56は任意であるが、通常 約0.5mm~5mmである。さらに、電極3Aおよび3Bは 電圧印加手段12と連通するよう、配線や電気 接触を実現する端子9を有する。

 電極3Aと3Bとの距離55は、20~1000μmに調整さ れる。間隔が20μm未満であると、直径が数μm ある粒子がパールチェーン化(粒子が数珠繋 ぎ状に連結すること)するための領域を十分 確保できない。また、間隔が1000μm以上であ と、有効な電界強度が得られないか、もし は有効な電界強度を得るために50V以上の大 な電圧印加が必要となるため、好ましくな 。距離55は、100~500μmであることがより好ま く、約500μmであるとさらに好ましい。

 電極3Aおよび3Bの材料は、導電性を有し、 かつ溶液中での交流電圧の印加で溶解および 剥離しない特性を有すればよい。電極材料の 例には、金、銀、白金、銅、アルミ、クロム 、ニッケル、タングステンやその合金が含ま れる。電極材料を金とすると、スパッタ技術 によって下面基板22に強固に成膜でき、交流 圧印加に対する膜の安定性が高まるので好 しい。

 基体2の上面基板21と下面基板22の大きさ 、流路4と電極3Aおよび電極3Bを配置できる寸 法であれば任意である。

 基体2の上面基板21と下面基板22の材料は 絶縁材料または半導体材料で構成されてい 。絶縁材料の例としては、有機材料または ラスなどの無機絶縁材料から選ばれる。基 2の上面基板21と下面基板22の少なくとも一方 の基板は透明性を有することが必要なので、 通常は上面基板21と下面基板22をともに半導 材料で構成させることはできないが、一方 基板を半導体材料で構成することがある。

 有機材料の例には、ポリエチレン、ポリ ロピレン、ポリイソブチレン、ポリエチレ テレフタレート(PET)、不飽和ポリエステル 含フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化 ニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルア コール、ポリビニルアセタール、アクリル 脂、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン アセタール樹脂、ポリカーボネート(PC)、ポ アミド、フェノール樹脂、ユリア樹脂、エ キシ樹脂、メラミン樹脂、スチレン・アク ロニトリル共重合体、アクリロニトリル・ タジエンスチレン共重合体、シリコン樹脂 ポリフェニレンオキサイド及びポリスルホ などが含まれる。

 無機絶縁材料の例には、アルミナ、サフ イア、フォルステライト、炭化ケイ素、酸 ケイ素、窒化ケイ素などが含まれる。ガラ は、アルカリガラス、アルカリソーダガラ 、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスなどであ 。半導体材料は、単結晶シリコン、アモル ァスシリコン、炭化ケイ素、酸化ケイ素、 化ケイ素などである。

 一般的にガラスは熱伝導性がよいので、基 2の材質として適している。粒子をパールチ ェーン化させるために印加した電界によって 発生する熱を、速やかに放散することによっ て、反応系の温度上昇を抑制することができ るからである。
 しかしながら本発明では、粒子をパールチ ーン化させるために電界を印加しても反応 の温度が上昇しにくいので、基体2の材質を ガラスよりも熱伝導性の低い材質とすること ができる。したがって、基体2の上面基板21と 下面基板22の材料を有機材料、好適にはPET樹 とすることができる。PET樹脂は、ガラスに べて1桁ほど熱伝導が悪いにもかかわらず、 本発明の装置の基体の材質とすることができ る。
 基体2の材質をPET樹脂などの有機材料とする と、基体2の製造コストを抑制することがで 、また製造プロセスも容易になるため、生 効率も大幅に向上させることができる。

 また、基体2の上面基板21と下面基板22の なくとも一方の基板の一部が、透明性を有 ていることが好ましい。流路4内の様子を観 するためである。特に深さを適切に規定す ば、流路4内での担体粒子6(後述)の挙動を焦 点ぼけすることなく認識できる。例えば、抗 原抗体反応により生じる担体粒子6の凝集を 出して、抗原や抗体の存在を検出したり、 の量を測定したりすることができる。

 基体2の反応場である流路4には、数μmの 径の担体粒子6が提供される。その担体粒子6 を、一層に配置させ、重なりを抑制すれば、 流路4の上方からの撮像した画像において粒 像が重畳せず、画像ボケがない。そのため 流路4の深さ53は、5μm以上10μm以下であるこ が好ましい。

 流路4の流路幅および長さは任意に設定さ れるが、流路4の容積は、注入すべき生体試 溶液5の必要量以上の容積を有する。通常、 路4の幅は0.1mm以上10mm以下であり、好適には 0.2mm以上1mm以下であり、代表的には0.75mmであ 。流路4の長さは、5mm程度である。

 流路4に、電極3Aと電極3Bの一部が露出し いる。その電極露出幅58は、0mm超、3mm以下で あり、0.1mm~0.2mm程度である。

 流路4の内部表面は、親水性であっても、 疎水性であってもよい。また、いずれの表面 の一部または全部を、親水性または疎水性に してもよい。また、粒子の吸着を抑制する表 面処理が施されていてもよい。

 上面基板21または下面基板22には、流路4 に液体5を注入するための注入口や、流路4内 の気体などを排出するための排出口を設けて あってもよい(不図示)。注入口と排出口は、 路4とつながっていればよく、その位置や大 きさは特に限定されない。

 基体の作製方法
 基体2の作製方法は、特に限定されない。例 えば、基体2Aは、以下の工程で作製されうる
 1)下面基板22の一面に、電極3Aおよび電極3B 形成させる工程
 2)上面基板21に流路4の形状に応じた凹部26、 あるいは必要に応じて、溶液5を注入するた の注入口および空気穴などを形成する工程
 3)上面基板21と下面基板22を貼り合せる工程

 工程1)において、電極3Aおよび3Bは、スパ タや蒸着に代表される薄膜堆積技術、また 印刷技術など、当業者に公知の技術を用い 下面基板に形成される。スパッタで形成さ る電極3Aおよび3Bは、その膜厚を薄くしやす く、工程3)で貼り合せわせた上面基板21と下 基板22との間に電極段差によるスキマが生じ にくいので、好ましい。

 工程2)において、凹部26や、さらに注入口 や空気穴が、当業者に公知の技術で形成され る。一例を示すと、切削技術やレーザーによ る除去技術、あるいはインプリント技術やフ ォトリソグラフィーなどが選択される。

 工程3)において、上面基板21と下面基板22 当業者に公知の技術を用いて貼り合せる。 れらの工程を経て、基体2Aは作製されて使 される。

 また基体2Bは、工程2)において凹部26を形 せず、工程3)において上面基板21と下面基板 22とを、中間基板25を挟んで貼り合わせるこ 以外は、基板Aと同様の方法で製造されうる

 基体2の反応場である流路4には担体粒子6 提供される。担体粒子6は、試料溶液が注入 される前にあらかじめ流路4に配置されてい もよいが、試料溶液とともに流路4に供給さ てもよい。担体粒子6は、反応場に印加され る交流電界によって、パールチェーン化する 。

 本発明の担体粒子6の例には、ラテックス粒 子、ベントナイト、カオリン、金コロイド、 赤血球細胞、ゼラチン、リポソームなどが含 まれるが、好ましくはラテックス粒子である 。凝集反応において一般に用いられているラ テックス粒子が使用でき、例えば、ポリスチ レン系ラテックス、ポリビニルトルエン系ラ テックス、ポリメタクリレート系ラテックス などが使用できる。ラテックス粒子には、官 能基モノマー(-COOH、-OH、-NH 2 、-SO 3 などを有するモノマー)が共重合して導入さ ていてもよい。

 担体粒子6の平均粒径は、例えばラテック ス粒子の場合、0.5~10μmが好ましい。平均粒径 が0.5μm未満の担体粒子には、十分な誘電泳動 力が付与されず、パールチェーン化しにくい 。また、平均粒径が10μmを超える担体粒子は 電圧印加を停止した後も、パールチェーン した担体粒子の分散が起こりにくい。担体 子6の平均粒径は、例えばラテックス粒子の 場合、さらに好ましくは1~5μm、最も好適には 2~3μmである。

 反応場における反応系(担体粒子6と試料 液5を含む)中の担体粒子6の濃度が高いほど パールチェーンが形成されやすく、凝集反 も促進されやすい。一方、担体粒子6の濃度 高いほど、生物学的特異的反応性物質が存 しない場合に再分散したときの担体粒子6の 凝集率が大きくなる傾向がある。さらに、担 体粒子6の濃度が高すぎると反応系で担体粒 6同士が重なりやすく、成分測定のために凝 した担体粒子6を画像解析する上で好ましく ない。これらの観点から、反応系中における 担体粒子6の濃度は、例えばラテックス粒子 場合、好ましくは0.01~1重量%、より好ましく 0.1~0.5重量%、さらに好適には約0.4重量%であ 。

 本発明の好ましい態様では、測定または 出対象である生物学的特異的反応性物質が 抗原および/または抗体である。本発明の更 に好ましい態様では、測定または検出対象で ある生物学的特異的反応性物質を抗原として 、その抗原に対する抗体を感作させたラテッ クス粒子を担体粒子6とする。ラテックス粒 への抗体の感作は、例えば、従来周知の方 でラテックス粒子に抗体を吸着又は結合さ ることにより実施することができる。

 電圧印加手段12が印加する交流電圧は、2 以上の、互いに異なる大きさの振幅の交流 圧を印加する。例えば電圧印加手段12は、 応場に配置された担体粒子6(後述)をパール ェーン化させるための第1の交流電圧と、第1 の交流電圧の振幅よりも小さい振幅を有する 第2の交流電圧を印加する。第1の交流電圧に り、反応場に第1の交流電界が印加され、第 2の交流電圧により、反応場に第2の交流電界 印加される。

 図5Aおよび図5Bには、電圧印加手段12が印 する交流電圧の波形の例(交流電圧波形60Aお よび60B)が示される。交流電圧波形60Aおよび60 Bは、第1の振幅値63を有する第1の交流電圧波 群62と、第2の振幅値73を有する第2の交流電 波形群72とを含み、第1の交流電圧波形群62 第2の交流電圧波形群72とが繰り返されてい 。つまり、第1の群周期66と第2の群周期76か なる全体周期81が繰り返される。

 第1の交流電圧波形群62は、第1の群周期66 間、第1の交流電圧波形61を1周期の波形とし て繰り返されている。つまり、第1の群周期66 は、第1の交流電圧波形61の周期64と、繰り返 印加数68との乗数となる。

 第1の振幅値63は、反応場に印加される交 電界の電界強度が20V/mm以上100V/mm以下になる ように調整されることが好ましい。つまり、 基板2の電極3Aと電極3Bとの間隔が500μmのとき 第1の振幅値63は10Vp-p以上50Vp-p以下であるこ が好ましい。ここで、第1の振幅値63は全幅 幅値を意味する。

 第1の周期64は、第1の交流電圧波形61の周 数(第1の周波数)が1kHz以上100MHz以下となるよ うに調整されるが、好適には約100kHzである。

 第1の群周期66は、30n秒以上5秒以下から選択 される。30n秒以下では、有効な泳動力が粒子 6に伝わらず、5秒以上では反応系における温 上昇が顕著になる。第1の交流電圧波形61の 波数(第1の周波数)が100kHzのとき、第1の群周 期66が30μ秒以上100m秒以下であるとより好適 ある。よって、第1の交流電圧波形群62の周 数は0.2Hz以上1MHz以下であり、繰り返し印加 68は3以上5×10 6 以下であることが好ましい。

 一方、第2の交流電圧波形群72は、第2の群 周期76の間、第2の交流電圧波形71を1周期の波 形として繰り返されている。第2の群周期76は 、第2の交流電圧波形71の第2の周期74と、繰り 返し印加数78との乗数となる。ただし図5Bで 、第2の交流電圧波形群72の第2の振幅値が0で ある。

 第2の振幅値73は、第1の振幅値63より小さ ことを特徴とする。第2の振幅値73は、電界 度0V/mm以上20V/mm未満になるように調整され ことが好ましい。したがって、電極3Aと電極 3Bとの間隔が500μmのときの第2の振幅値73は、0 V以上10V未満であることが好ましい。10V以上 は担体粒子6に十分な泳動力が与えられパー チェーン化が引き起こされるが、反応系に が発生する。すると、反応系の温度が上昇 て、所望の成分測定ができないことがある 第2の振幅値73は、好適には熱の発生が最も ない0Vである(図5Bを参照)。

 第2の周期74、および第2の交流電圧波形71 周波数(第2の周波数)は任意である。

 前述の通り、交流電圧波形60(図5Aにおけ 60A、図5Bにおける60B)は、群周期66と群周期76 合計周期81ごとに、第1の交流電圧波形群62 、第2の交流電圧波形群72との組み合わせが り返された波形である。本明細書において 合計周期81に対する、第1の交流電圧波形群61 の群周期66の割合を「印加割合」と称する。 加割合は、0.75以上0.95以下に調整されるこ が好ましい。印加割合が0.75未満であると、 体粒子6に十分な泳動力を与えられない第2 交流電圧の印加時間が長くなるので、担体 子6がパールチェーン化するために必要な電 印加時間が長くなる。一方、印加割合が0.95 以上であると、担体粒子6に十分な泳動力を える第1の交流電圧印加時間が長くなりすぎ パールチェーン化によって反応系に発生し 熱を十分に逃がすことができない。そのた 、反応系の温度が上昇し、所望の成分測定 できない場合がある。

 第1の交流電圧波形61および第2の交流電圧 波形71の形状は任意であり、矩形波、正弦波 余弦波、三角波等から適宜選択される。好 には、第1の交流電圧波形61は矩形波である とが望ましい。

 2.本発明の検出または測定方法
 本発明の検出または測定方法(「本発明の方 法」ともいう)は、担体粒子と試料溶液とを む反応系に、交流電界を印加するステップ 含む。試料溶液は、前記担体粒子と生物学 特異的凝集反応する生物学的特異的反応物 を含有する。前記反応系に交流電界を印加 ることによって、前記担体粒子をパールチ ーン化させる。パールチェーン化すること より、担体粒子上での生物学的特異的反応 質の生物学的特異的凝集反応が促進される

 具体的に本発明の方法は、前述の基体2を 含む装置1を用いて行うことができる。以下 、担体粒子のパールチェーン化と、免疫反 とを利用する方法を、図6を参照して概説す 。この方法は、抗体を吸着させた担体粒子6 の凝集率で、抗体に特異的に結合する抗原の 量を検出する原理に基づく。

 まず、基体2の流路4に、被検査試料を含 試料溶液5が投入される(工程A)。工程Aにより 流路4内に充たされた試料溶液5は、電極3Aお び3Bと接触する。流路4内において、担体粒 6は溶液中で所定の濃度で分散された状態と る。適切な分散状態を得るために、分散し 担体粒子6を含む試料溶液5を流路4に投入し もよいし、試料溶液5を投入する前に基体2 流路4に担体粒子6を担持しておいてもよい。

 次に、電圧印加手段12によって、電極3Aお よび電極3Bに、交流電圧波形60の電圧を、第1 時間印加する(工程B)。工程Bにより、担体粒 子6は流路4内で誘電泳動を受けて、電界の方 に沿って数珠つなぎ状に並んだ挙動を示す( パールチェーン化)。

 さらに、交流電圧波形60の電圧の印加を 止し、第2の時間を経た時の担体粒子6の凝集 率を計算する(工程C)。凝集率は、撮像手段10 よって得た担体粒子6の様態を解析手段13で 理することで計算される。凝集率は例えば 画像における、全ての単体粒子の面積に対 る2個以上に凝集した担体粒子の面積の比率 で求められる。凝集率は、担体粒子6に結合 せた抗体と特異的に反応する、試料溶液5中 被検査試料の濃度に応じて高まるため、試 溶液5中の被検査試料の濃度を検出したり、 測定したりすることができる。

 工程Bにおいて、電圧印加手段12によって印 される電圧の交流電圧波形60は、担体粒子6 、パールチェーン状に配向するための泳動 を付与する第1の交流電圧群62(第1の振幅値63 を有する)と、第1の振幅値63より小さい第2の 幅値73を有する第2の交流電圧群72とが、交 に繰り返す波形とすることが好ましい。第1 交流電圧群62を連続させずに、第2の交流電 群72を挟むことで、反応系で生じた熱を外 へ効果的に放熱することができる。また、 加割合(第1の交流電圧群62の印加時間と第2の 交流電圧群72の印加時間の合計に対する、第1 の交流電圧群62の印加時間の割合)を適切に調 整すれば、第1の交流電圧群62を連続させた場 合と同等の泳動力を担体粒子6に付与するこ ができる。
 このため、導電率が高い溶液でも溶液が蒸 することなく、担体粒子6をパールチェーン 化させて、成分測定に適用することができる 。

 よって、生体試料の一例であり、導電率 高い血液試料や血漿試料も、事前に希釈す (予備処理)ことなく試料溶液とすることが きる。したがって本発明の装置1は、事前希 手段を備えていなくてもよく、簡便な構成 なりうる。また、操作者に予備処理操作を 求しないため、簡単で間違いがなく測定で る。

 さらに、第1の交流電圧と第2の交流電圧 振幅値と印加時間を適切に調整することで パールチェーン化が完了するまでの時間を きく減じることなく、導電率が高い溶液で 担体粒子をパールチェーン化させることが きる。そのため本発明により、生物学的特 的反応物質を迅速に測定できる。

 また、電圧印加手段12が第2の交流電圧を 加するため、反応系を構成する基体2の材質 を、熱伝導が高いガラスだけでなく、ガラス に比べて1桁ほど熱伝導が悪い樹脂とするこ ができる。これにより、基体2を安価に製造 き、製造が容易になるため、生産効率も大 に向上させることができる。

 電界印加手段12は、交流電圧60の印加60秒 における、流路4内の温度を45℃以下に保つ とが好ましい。45℃を超えると、反応系に じた熱により、試料中のタンパク質が変性 て反応系中で固着化したり、被測定対象物 あるタンパク質自体が変性したりして、抗 抗体反応などの特異反応を示さなくなるな の弊害が生じることがある。

 電界印加手段12によって電極3Aと電極3B間 印加される交流電流の実効値は、0mA以上96mA 以下であることが好ましい。特に、電流の実 効値が0.7mA未満であれば熱が発生せず、通常 り測定が行えるので好ましい。一方、電流 実効値が96mAを超えると、顕著に熱が発生し 、好ましくない。特に、熱伝導性の低い材質 (例えば、PETなどの樹脂)で流路4を構成した基 体2での流路4の内部温度は、電圧印加により 昇しやすい。例えば流路4の内部温度が、印 加開始60秒間で45℃以上となることがある(実 例参照)。

 電極3A、3B間に印加される交流電流を96mA 下に抑えるためには、溶液の導電率と、流 の形状(深さ・長さ)および電極の幅も重要と なる。交流電流値は、印加する交流電圧と、 溶液が発揮する抵抗値とで決定されるからで ある。溶液が発揮する抵抗値は、溶液が有す る導電率に対して流路の深さと長さに反比例 し、電極の幅に比例する。これらの関係から 、本発明の溶液5の導電率は、一例として、 路の深さが10μmで、流路の長さが4mm、電極の 幅が0.5mmのとき、0.1mS/cm以上35mS/cm以下である とが好ましい。

 流路4内は、試料溶液5で満たされる。試 溶液5は、塩を所定の濃度で含む電解質溶液 または生体内試料である血液もしくは血漿 料でありうる。試料溶液5が塩を含むと、抗 原抗体反応に代表される生物学的特異反応は 安定化する一方、過剰な塩を含むと試料溶液 5の導電率が上昇し、電圧印加に伴う熱エネ ギーも大きくなる。導電率が0.1mS/cm以下では 、熱は発生せず、通常通り測定が行える。ま た、導電率が35mS/cm以上では、顕著に熱が発 する可能性が高くなり、好ましくない。

 上記の流路の例では、塩濃度200mMまでの 解質溶液を試料溶液5にすることができる。 体試料の一例である血漿試料溶液は、塩を 理食塩水と同程度(濃度換算で120mM)含み、そ の導電率は個人差があるものの約15mS/cmであ 。よって、本発明の方法にて、血漿試料溶 の成分検出または成分測定をすることがで る。

 以下において、実施例および比較例を参 して本発明をより具体的に説明する。これ の実施例は、本発明を限定するものではな 。

 [基体2-1の調製]
 以下の実施例または比較例に用いる基体2-1 、図4Bに示されるような中間基板を有する 体とした。
 まず、下面基板22を作製した。下面基板22の 材質として、清浄されたポリエチレンテレフ タレート(PET)基板(150mm角、厚み0.1mm)(東洋紡社 製コスモシャインA4300)を用意した。電極対の パターンに合わせて貫通させたステンシルマ スク(ステンレス製)を通してスパッタするこ で、PET基板に金を1000Å堆積させて、電極3A よび電極3Bならびに端子9を形成した。電極3 Aおよび電極3Bの電極幅は1mm、電極対の間隔は 0.5mm、電極長さ5mmとして、一対の矩形電極を 製した。

 次に、上面基板21を作製した。同様のPET 板を上面基板21として用意した。上面基板21 は、注入口と排出口として1mm角の貫通孔を 成した。

 次に、中間基板25を作製した。中間基板25 は、総厚10μmの両面粘着シート(日東電工 No.5 601)であり、ポリエステル製の基材の両面に クリル系の粘着剤が塗布されている。流路4 形状(矩形形状)に対応する貫通穴を形成し 。流路4の流路幅は0.75mm、長さは10mmとした。

 作製された下面基板22と上面基板21の間に 、中間基板25を挟みこみ、それぞれを貼り合 せて、基体2を作製した。

 [基体2-2の調製]
 以下の実施例または比較例に用いる基体2-2 、図4Aに示されるような、凹部26を設けた上 面基板21と、下面基板22との2枚構造の基体と た。

 下面基板22を、ほう珪酸ガラス(SCHOTT社製 D-263)(板厚0.1mm)とした。下面基板22に、金か なる電極3Aおよび電極3Bをスパッタにて形成 た。ガラスと金の密着性を向上させる目的 、クロム50Åを堆積してから、続けて金950 を堆積させた。電極の幅および長さ、電極 の間隔は基板2-1と同様とした。

 上面基板21を、ほう珪酸ガラス(SCHOTT社製 D-263)(板厚0.1mm)とした。フォトリソグラフィ とウェットエッチングにより凹部を作製し 。流路の深さおよび幅、長さは、基板2-1と 等とした。

 上面基板21と下面基板22を、UV硬化性接着 を用いて貼り合せて、基体2-2を作製した。

 [基体2-3の調製]
 以下の実施例または比較例に用いる基体2-3 、図4Bに示されるような中間基板を有する 体とした。上面基板21と下面基板22を比較例2 と同様の成分のガラス板を用いた点を除き、 基体2-1と同様に作製した。

 以下の表1に、基体2-1~2-3の構造をまとめ 。基体2-1は、流路4の全側面がPETで構成され いる基体2Aである。具体的には、上面基板21 -中間基板25-下面基板22の材質は、それぞれ、 PET-ポリエステル―PETである。基板2-2は、流 4の全側面がガラスで構成されている。基体2 -3は、上面基板21-中間基板25-下面基板22の材 は、ガラス-ポリエステル-ガラスである。表 1の括弧内の数値は、各成分熱伝導率λW/(mK)で ある。

 [実施例1]
 実施例1では、図5Bに示される、間欠的に第1 の交流電圧波形61を発振させた交流電圧波形6 0Bの交流電圧を、基板2-1の電極対に印加した 交流電圧波形60Bの交流電圧を印加したとき 、基板2-1の流路4の内部の温度を測定し、か つ流路4の内部に提供された担体粒子6の挙動 観測した。

 実施例1にて印加する交流電圧波形60Bを以下 のように設定した。
 第1の交流電圧波形61Aについて、第1の周波 を100kHz、第1の振幅値を20Vp-pとし、第2の交流 電圧波形について、第2の振幅値を0Vp-p(よっ 、第2の周波数75Aは0Hzとなる)と設定した。

 さらに、印加割合(交流電界を印加する時間 の合計に対する第1の交流電界を印加する時 の割合)は、実施例1a~実施例1dの4通りとした 実施例1aから1dの交流電圧全体の周期81は、 ずれも100ミリ秒である。
 実施例1aでは、印加割合を0.9とした。第1の 流電圧波形群の1周期を90ミリ秒、第2の交流 電圧波形群の1周期を10ミリ秒とした。
 実施例1bでは、印加割合を0.8とした。第1の 流電圧波形群の1周期を80ミリ秒、第2の交流 電圧波形群の1周期を20ミリ秒とした。
 実施例1cでは、印加割合を0.75とした。第1の 交流電圧波形群の1周期を75ミリ秒、第2の交 電圧波形群の1周期を25ミリ秒とした。
 実施例1dでは、印加割合を0.5とした。第1の 流電圧波形群の1周期を50ミリ秒、第2の交流 電圧波形群の1周期を50ミリ秒とした。

 [比較例1]
 比較例1では、実施例1における第1の交流電 波形のみを、連続的に発振させた交流電圧 形の交流電圧を基体2-1の電極対に印加した 実施例1と同様に、流路4の内部の温度を測 し、かつ流路4の内部に提供された担体粒子6 の挙動を観測した。
 [比較例2]
 比較例2では、実施例1における第1の交流電 波形のみを、連続的に発振させた交流電圧 形の交流電圧を基体2-2(ガラス基板を用いた 基体)の電極対に印加した。実施例1と同様に 流路4の内部の温度を測定し、かつ流路4の 部に提供された担体粒子6の挙動を観測した

 比較例1と比較例2にて印加する交流電圧を 下のように設定した。
 第1の交流電圧波形について、実施例1と同 、第1の周波数を100kHz、第1の振幅値を20Vp-pと し、第1の交流電圧波形を連続的に発振した したがって印加割合は1である。実施例1と比 較例1で印加する交流電圧の波形は、共に正 波とし、交流電圧を印加する第1の時間を60 とした。

 実施例1および比較例1~2の条件を、表2に とめた。表1において基体2の材質の括弧内の 数値は、各材質の熱伝導率(W/(mK))を示す。

 [電圧印加による担体粒子挙動/温度測定実 ]
 作製した基体2-1および基体2-2の電極対に電 を印加した時の、流路4の内部温度および担 体粒子6の挙動を観測する実験を行った。
 抗CRPポリクローナル抗体を吸着させた、平 直径2μmのラテックスビーズ(バングス社)を 担体粒子6とした。担体粒子6に吸着させた 体に対して特異的に結合する抗原を、1×10 -12 M含む溶液を試料溶液5とした。抗体の種類は に限定されず、例えば抗ミオグロビン抗体 抗CRP抗体、抗ヘモグロビンA1c抗体などでも い。溶液5の組成は、150mM 塩化ナトリウム 20mMグリシン pH8.6、0.1% BSAである。担体粒子 6の終濃度が0.4%となるように、バッファー溶 で希釈した。
 試料溶液5に含まれる特異的反応を示す抗原 濃度は極めて低い。したがって、パールチェ ーン化によって担体粒子6の凝集反応を促進 ても、再分散により担体粒子6の凝集率は低 なると予想される。

 第一に、注入口から担体粒子溶液を1μL供 給した。電圧印加手段12(波形発生器:HEWLETT PA CKERD社 33120A)を使って、基体2の電極対に、各 交流電圧波形の交流電圧を、60秒間印加した 必要に応じて、電圧は、波形発生器の次段 電力増幅アンプ(NF ELECTRONIC INSTRUMENT社 4055 High Speed Power Amplifier)などを接続して増幅 た。

 電圧印加を60秒間続けた後に印加を停止 た直後、および印加停止から60秒間放置後の 、流路4の内部温度、および担体粒子6の凝集 を測定した。

 流路4の内部温度の測定は、サーモビュー ワ(NEC三栄社 TH9100)を上方に配置して、非接 に内部温度を測定した。一方、担体粒子6の 動を、オリンパス社製倒立顕微鏡を用いて 透過光観察した。

 流路4の深さが10μmで規定されているので 担体粒子6は2層に重なることなく、また、 測している顕微鏡の焦点から外れることも く、担体粒子の輪郭がはっきりと観測され 。担体粒子6が流路4内で誘電泳動を受けた場 合には、流路4内で数珠つなぎ様に並ぶ挙動( ールチェーン化)が観測できた。

 撮像手段10によって撮像された画像から 凝集率を以下の式により算出した。撮像手 10によって撮像された3画面の平均を凝集率 して表3に記載した。

 凝集率(%)=(2個以上に凝集した粒子総数の 積)/(総粒子数の面積)×100

 実施例1ならびに比較例1および比較例2に ける、流路4の内部温度と、凝集率を表3に す。内部温度および凝集率の括弧内の数値 、それぞれ、電圧印加前の内部温度および 集率に対する変化値を示す。

 実施例1と比較例1を比較すると、電圧印加 後における流路4の内部温度に差異が生じた 比較例1では、電圧印加に伴い、内部温度は 54度まで上昇した。流路4内で粒子6がパール ェーン状に配列したが、同時に溶液の蒸発 突沸様の気泡の発生が観測され、電圧印加 ら20秒経過後、粒子6がパールチェーン状の ま流路4中に固着してしまった。そのため、 圧印加を停止してもパールチェーン状の担 粒子6はまったく動かず、印加終了から60秒 過後も、凝集率は高いままとなった。
 一方、実施例1a~実施例1dでは、電圧印加に う内部温度の上昇が、比較例1に比べて顕著 抑制された。流路4内では、粒子6が同様に ールチェーン状に配列し、電圧印加を停止 ると、粒子6は正常に分散した。つまり、電 印加停止から60秒後における凝集率は低く った。

 比較例2では、比較例1ほどは、電圧印加 より内部温度が上昇しなかった。流路4内で 体粒子6がパールチェーン状に配列し、電圧 印加を停止すると、担体粒子6が正常に分散 、電圧印加停止から60秒後の凝集率は低くな った。

 この結果に見られるように、比較例1では 、流路4内の温度上昇により担体粒子6が固着 して、抗原抗体反応などの特異的反応の測 ができなかったのに対して、実施例1では、 担体粒子6の固着化は起こらず、特異的反応 測定ができる状態であった。担体粒子6の固 化は、内部温度が45℃以上になると観測さ 、実施例1の交流電圧波形の交流電圧によっ は内部温度を45℃以下に保てた。

 また、印加割合によって、電圧印加停止直 における凝集率は相違した。
 つまり実施例1aおよび実施例1bにおける電圧 印加停止直後における凝集率は、比較例1と ぼ同等であった。実施例1cおよび実施例1dに ける電圧印加停止直後における凝集率は、 較例1に比べて低かった。ただし、電圧印加 時間を延長すれば、最終的に同等程度の凝集 率まで上昇することが確認された。これらの 結果から、印加割合を0.8~0.9に設定すること 、十分なパールチェーン化を短時間(2分程度 )で行い、特異的反応の迅速な測定ができる とがわかる。

 [実施例2]
 基体2-1~2-3を用いて、交流電圧の印加割合と 、第1の交流電圧波形の振幅値63を調整したと きの、流路4の内部温度および担体粒子6の凝 率を測定した。

 表4には、基体2-1を用いた場合に、交流電 圧の印加割合を0.8、0.5、0.3に調整し、かつ第 1の交流電圧波形の振幅値を20V~40Vp-pに調整し 場合の結果を示す。

 表4に示されるように、基体2-1では、1)印 割合が0.8のときは、第1の振幅値を25Vp-p以下 とし、2)印加割合が0.5のときは、第1の振幅値 63を30Vp-p以下とし、3)印加割合が0.3のときは 第1の振幅値を40Vp-p以下とすれば、それぞれ 部温度が45℃以下となり、担体粒子6の固着 が抑制され、抗原抗体反応などの特異的反 の測定ができる状態となった。

 さらに、基体2-1では、1)印加割合が0.8、 1の振幅値を25Vp-pとしたとき、電圧印加直後 凝集率が78%となり、2)印加割合が0.5、第1の 幅値を30Vp-pとしたとき、電圧印加直後の凝 率が72%となり、3)印加割合が0.3、第1の振幅 を40Vp-pとしたとき、電圧印加直後の凝集率 81%となった。約2分間程度の短時間で、抗原 抗体反応などの特異的反応の測定ができる状 態となることがわかった。

 表5には、基体2-2を用いて、交流電圧の印 加割合を1、0.8に調整し、かつ第1の交流電圧 形の振幅値を20V~50Vp-pに調整した場合の結果 を示す。

 基体2-2の流路4の全面は、ガラスで構成され ている。連続発振である交流電圧波形の交流 電圧を印加しても、基体2-1と比較して温度上 昇は抑制されたが、第1の振幅値63が50Vp-p以上 になると、内部温度が45℃以上(50℃)となり、 担体粒子4の固着化が起こり、測定できない 具合が生じた。
 一方、印加割合を0.8に設定すると、内部温 は上がらず、抗原抗体反応などの特異的反 の測定ができた。

 表6には、基体2-3を用いて、交流電圧の印 加割合を1、0.8に調整し、かつ第1の交流電圧 形の振幅値を20V~40Vp-pに調整した場合の結果 を示す。

 基体2-3の流路4は、2面(天面および底面)がガ ラスで構成される。連続発振である交流電圧 波形の交流電圧を印加すると、基体2-2と比べ て温度上昇が見られ、第1の振幅値が40Vp-p以 で内部温度が45℃以上(48℃)となり、粒子4の 着化が起こり、測定できない不具合が生じ 。
 一方、印加割合を0.8に設定した交流電圧波 の交流電圧を印加した場合は、内部温度は がらず、抗原抗体反応などの特異的反応の 定ができた。

 以上の結果に見られるように、本発明の 定装置1における基体2は、樹脂(PET)で作製す ることができること、その工法として、図3B 示した中間基板25を用いる簡易な工法が適 できることがわかる。

 [実施例3]
 基体2-1または基体2-2を用いて、パールチェ ン化反応と、抗原抗体反応に代表される生 学的特異反応を利用した測定を検証した。
 血液中に含まれ、各種炎症のマーカータン クとされるC反応性タンパク(以下「CRP」)を なる濃度で、前述のバッファー溶液に溶解 た溶液を、試料溶液5とした。担体粒子6に 、CRPと特異的に結合する抗体である、抗CRP リクローナル抗体(以下、「抗CRP抗体」)を感 作させた。試料溶液5の抗原濃度(M)は、それ れ1×10^X (X=-5、-7、-9、-11)とした。担体粒子6 の濃度は、実施例1と同様である。

 まず、CRPを含む試料溶液5と担体粒子6を 室温で90秒間混合して反応させた。第二に、 反応後の担体粒子6を含む試料溶液5を流路4に 1μL注入した。表7に示される条件の交流電圧 60秒間印加した。最後に、電圧印加を終了 、60秒間経過した時の凝集率を求めた。交流 電圧の印加割合は0.8、第1の振幅値を25Vp-pと た。基体2-1および基体2-2を用いた場合の測 結果も表7に示される。

 基体2-1を用いた場合も基体2-2を用いた場 と同様に、抗原濃度に依存して凝集率が変 した。図7は、抗原濃度(M)を横軸、凝集率(%) を縦軸とするグラフであり、●(黒塗りの丸) 基体2-1を用いた場合のプロット、□(白抜き の四角)は基体2-2を用いた場合のプロットで る。これらの結果により、基体2-1を用いて 抗原抗体反応に代表される生物学的特異反 を測定できることが示された。このように 本発明の装置1の基体2は、PET(樹脂)で構成さ ていても、抗原抗体反応に代表される生物 的特異反応を測定できる。

 [実施例4]
 実施例4では、生体試料の一例である、血漿 試料を試料溶液5とした。具体的には、樹脂 流路4を構成した基体2-1を用いて、流路4の内 部温度の測定および担体粒子6の挙動の観察 生物学的特異反応の検出を行った。実施例1 間欠的に発振させる交流電圧波形を印加し 場合と、連続的に発振させる交流電圧波形 印加した場合とを比較した。これらの測定 件と、測定結果を表8にまとめた。

 表8に示されるように、交流電圧波形の電 圧を印加することで、無希釈の血漿試料から も成分測定できることがわかった。

 本出願は、2007年10月22日出願の特願2007-274 194に基づく優先権を主張する。当該出願明細 書および図面に記載された内容は、すべて本 願明細書に援用される。

 本発明の生物学的特異的反応性物質の存 の検出または測定する装置は、生体試料、 に血液等に含まれるタンパク質等の生体構 成分を分析するデバイスとして有用である このため、血液試料中に含まれるタンパク 健康指標物質を分離、精製、反応、検出す POCT(Point of care test その場診断)診断バイ センサ等の用途にも応用できる。

 [符号の説明]
 1 装置
 2 基体
 3A、3B 電極
 4 流路
 5 試料溶液
 6 担体粒子
 9 端子
 10 撮像手段
 11 対物レンズ
 12 電圧印加手段
 13 制御解析手段
 14 コネクタ
 21 上面基板
 22 下面基板
 25 中間基板
 26 凹部
 53 流路深さ(厚み)
 54B 電極高さ(厚み)
 55 電極間の距離
 56 電極幅
 58 電極の露出幅
 60A,60B 交流電圧波形
 61 第1の交流電圧波形
 62 第1の交流電圧波形群
 63 第1の振幅値(全幅振幅値)
 64 第1の交流電圧波形の周期
 66 第1の交流電圧波形群の群周期
 71 第2の交流電圧波形
 72 第2の交流電圧波形群
 73 第2の振幅値(全幅振幅値)
 74 第2の交流電圧波形の周期
 76 第2の交流電圧波形群の群周期
 81 交流電圧全体の周期(第1の交流電圧波形 の群周期と第2の交流電圧波形群の群周期の 和)
 101,102 スライドグラス
 103,104 電極