JP4428332B2 - Sensors that detect and classify chemical substances by specific molecular structure - Google Patents
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Description
本発明は、化学物質が有する特定分子構造に基づいて化学物質を群、若しくはグループのレベルで分類することにより当該化学物質を迅速、かつ高感度に検出する方法とその装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for quickly and highly sensitively detecting a chemical substance by classifying the chemical substance into groups or groups based on the specific molecular structure of the chemical substance.
環境、衛生、防災等の分野で管理すべき化学物質は非常に多岐に渡り、その種類も極めて多い。例えば、環境ホルモン問題における内分泌攪乱物質、工場跡地の土壌汚染物質、建築資材から発生するアスベスト、食品や容器、若しくはそれらの製造装置から発生する異臭や異味の原因となる化学物質、爆弾テロによる爆発物、そして密輸による覚醒剤等が挙げられる。そのような化学物質の多くは低分子であり、通常測定物中に極めて微量しか含まれていない。しかしながら、それらの化学物質を迅速に、また高感度に検出することは各分野での安全性等を確保する上で極めて重要な作業である。 There are a wide variety of chemical substances that must be managed in the fields of environment, sanitation, disaster prevention, etc., and there are many types of chemical substances. For example, endocrine disruptors in environmental hormone problems, soil pollutants from factory sites, asbestos generated from building materials, chemicals that cause off-flavors and off-flavors from food and containers, or their manufacturing equipment, explosions caused by bomb terrorism And stimulants by smuggling. Many of such chemical substances are small molecules, and usually only a very small amount is contained in the measurement object. However, detecting these chemical substances quickly and with high sensitivity is an extremely important task for ensuring safety in each field.
現在の測定技術は、高度に洗練された分離技術、濃縮技術、分析手法の選択等によってｐｐｔ（１兆分の１）レベル以下であっても様々な化学物質の分析が可能となっている。通常、そのように微量なレベルの分析の場合には検出対象物に合わせた最適な分離、濃縮、定性分析、及び定量分析等の各工程を経なければならない。必然的にそれは、多大な労力と多くの時間、そして高い分析コストを必要とすることになる。したがって、このような複雑多数の工程を必要とする分析手法は研究室内での測定手法として特化したものであり、測定現場における手法としては適していない。 The current measurement technology enables analysis of various chemical substances even if the level is below the ppt (1 trillion) level by selecting highly sophisticated separation technology, concentration technology, analysis method, and the like. Usually, in the case of such a trace level analysis, it is necessary to go through respective steps such as optimal separation, concentration, qualitative analysis, and quantitative analysis according to the detection target. Inevitably, it requires a great deal of labor, a lot of time, and high analysis costs. Therefore, such an analysis method that requires many complicated processes is specialized as a measurement method in a laboratory, and is not suitable as a method in a measurement field.
測定現場で要求されるのは化学物質をその場で検出できる測定手法である。センサ技術は、そのようなニーズに基づいて分析技術とは異なる技術を発展させてきた。センサ手法では化学物質の簡易、かつ迅速な検出やモニタリングが可能であり、加えて測定装置の小型化も容易である。一方、現在のセンサ技術は分析技術のように高感度で分子の組成解析を行うことができるまでには至っていない。しかし、前述の各分野で検出対象となる化学物質は、測定物中に存在することすら不明の状態から出発することが一般的である。また、例え存在しても通常その量は極めて微量である。したがって、濃縮や分離の組み合わせが測定上必須となるが、そのような工程を経る測定手法は分析手法に他ならず、前述のように測定現場での手法としては馴染まない。また、前述のように現在のセンサ技術の分析能力では、技術的に対応できないという問題があった。 What is required at the measurement site is a measurement method that can detect chemical substances on the spot. Based on such needs, sensor technology has developed a technology different from analytical technology. The sensor method enables simple and quick detection and monitoring of chemical substances, and in addition, the measurement apparatus can be easily downsized. On the other hand, current sensor technology has not yet reached the point where molecular composition analysis can be performed with high sensitivity like analysis technology. However, it is general that the chemical substance to be detected in each of the aforementioned fields starts from a state in which it is unknown even if it exists in the measurement object. Also, even if present, the amount is usually very small. Therefore, a combination of concentration and separation is essential for measurement, but the measurement technique that goes through such a process is nothing but an analysis technique, and as mentioned above, it is not familiar as a technique at the measurement site. In addition, as described above, there is a problem that the analysis capability of the current sensor technology cannot be technically supported.
ところで、生物は極めて優れた化学物質の識別、検出能力を有している。例えば、生物の嗅覚は、大気中に極微量に存在する匂い物質を瞬時に認識することができる。嗅覚は、鼻腔粘膜等に存在する臭気物質受容体（ｏｄｏｒａｎｔ ｒｅｃｅｐｔｏｒ）が匂い物質を受容し、その受容信号が脳へ伝達され、匂い情報として処理されることによって認識されている。臭気物質受容体は、人で約３５０種、マウスで約１０００種と、多くの種類が知られている（非特許文献１）。このような臭気物質受容体はそれぞれが特定の匂い物質を捕捉しているわけではなく、一つの臭気物質受容体が類似する分子構造を有する複数の匂い物質を捕捉していると言われている。逆に、これは一種類の匂い物質が複数の異なる種類の臭気物質受容体によって捕捉されることを意味している。つまり、生物の嗅覚システムは、一つの匂い物質によって活性化された異なる複数の臭気物質受容体の組み合わせに基づいて、その匂い物質の匂いの質を記憶と照らし合わせて認識しているのである。臭気物質受容体が匂い物質に対して曖昧な認識を行うことができるのは、当該受容体が匂い物質の分子構造全体を厳密に認識しているのではなく、部分的な構造を認識しているためであると考えられている（非特許文献２）。 By the way, living organisms have extremely excellent chemical substance identification and detection capabilities. For example, the olfactory sense of living organisms can instantly recognize odorous substances present in a very small amount in the atmosphere. The olfactory sense is recognized when an odorant receptor present in the nasal mucosa or the like receives the odorant substance, and the reception signal is transmitted to the brain and processed as odor information. Many types of odorant receptors are known, such as about 350 types for humans and about 1000 types for mice (Non-patent Document 1). It is said that such odorant receptors do not capture specific odorants, but one odorant receptor captures multiple odorants with similar molecular structures. . Conversely, this means that one type of odorant is captured by a plurality of different types of odorant receptors. In other words, the olfactory system of a living organism recognizes the quality of the odor substance of the odor substance against the memory based on a combination of different odor substance receptors activated by one odor substance. The reason why an odorant receptor can recognize vaguely an odorant is that the receptor does not recognize the entire molecular structure of the odorant, but recognizes a partial structure. This is considered to be because of this (Non-Patent Document 2).
本発明者らは前述の問題を解決するために、生物の嗅覚システムに着目した。すなわち、化学物質を選択的に捕捉することにより濃縮や分離の工程を必要としないシステム、及び化学物質を一群のグループとして検出することで迅速性を高めるシステムに倣いセンサ技術を開発するというものである。実際の測定現場では分子種を特定する詳細な分析結果までは要求されないことが多い。例えば、地雷除去作業では、地雷から発せられる僅かなＴＮＴ（ｔｒｉｎｉｔｒｏｔｏｌｕｅｎｅ）を定性分析により時間をかけて特定して、その濃度等を測定する必要などない。重要なのは迅速、かつ高感度な検知である。地雷除去作業では、ＴＮＴを芳香族ニトロ化合物に属する化学物質であるというカテゴリーレベルで検出できれば十分と言える。また、ＴＮＴと類似する構造を有し、同じ芳香族ニトロ化合物に属するＤＮＴ（ｄｉｎｉｔｒｏｔｏｌｕｅｎｅ）やＤＮＢ（ｄｉｎｉｔｒｏｔｏｂｅｎｚｅｎ）等と敢えて識別する必要もない。むしろ、それらをまとめて検出できる方が実際の測定現場では有用性が高い。つまり、測定現場においてセンサ装置として使用する場合、化学物質の性質は大まかなグループとして判断できれば十分な場合が多いのである。
本発明の課題は、検出対象の化学物質が有する部分的な分子構造を捕捉することにより、当該化学物質を迅速に、高感度で、かつ緩やかに識別する化学物質検出方法とその装置を提供することである。本発明の他の課題は、前記検出対象の化学物質を超高感度で検出することのできる化学物質検出方法とその装置を提供することである。発明のさらなる課題は、前記二つの方法を基本として検出対象の化学物質が有する複数の部分的な分子構造を捕捉し、当該検出結果から当該化学物質が属する化学物質グループを特定する化学物質検出方法とその装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a chemical substance detection method and apparatus for quickly and highly sensitively and slowly identifying a chemical substance by capturing a partial molecular structure of a chemical substance to be detected. That is. Another object of the present invention is to provide a chemical substance detection method and apparatus capable of detecting the chemical substance to be detected with ultra-high sensitivity. A further object of the invention is a chemical substance detection method for capturing a plurality of partial molecular structures of a chemical substance to be detected on the basis of the two methods and identifying a chemical substance group to which the chemical substance belongs from the detection result. And to provide the device.
本発明者らは上記課題を解決するために生物が有する嗅覚システムに着目し、当該システムに倣った化学物質検出方法の研究を行った。本発明はその研究に基づいて成されたものである。つまり、本発明の化学物質検出方法とその装置は、化学物質の部分的な分子構造を抗体や分子鋳型によって緩やかに捕捉することで、化学物質が有する一の特定分子構造によって当該化学物質を一群の化学物質として分類し、検出するものである。あるいは、化学物質が有する複数の特定分子構造の組み合わせによって当該化学物質を化学物質グループとして分類し、検出するものである。また、本発明の化学物質検出方法は捕捉した化学物質の検出感度を増強可能とすることにより超高感度な検出能力を有するものである。即ち、本発明は以下の発明を提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors paid attention to an olfactory system possessed by living organisms, and studied a chemical substance detection method following the system. The present invention has been made based on this research. That is, the chemical substance detection method and apparatus of the present invention gently captures a partial molecular structure of a chemical substance with an antibody or a molecular template, so that the chemical substance is grouped according to one specific molecular structure of the chemical substance. It is classified and detected as a chemical substance. Alternatively, the chemical substance is classified and detected as a chemical substance group by a combination of a plurality of specific molecular structures possessed by the chemical substance. In addition, the chemical substance detection method of the present invention has an extremely high detection capability by making it possible to enhance the detection sensitivity of the captured chemical substance. That is, the present invention provides the following inventions.
請求項１に記載の本発明は、特定の化学物質を利用して生成した捕捉体であって、前記化学物質を含む一群の化学物質をその化学物質が有する特定分子構造に依存して捕捉可能な捕捉体をその表面に有する分子捕捉部と、分子捕捉部で捕捉された化学物質を定量する捕捉量計測部とを有する化学物質検出装置を提供する。
The present invention according to
請求項２に記載の本発明は、前記捕捉体が抗体又は分子鋳型であることを特徴とする化学物質検出装置を提供する。
The present invention according to
請求項３に記載の本発明は、特定の化学物質を利用して生成した捕捉体であって、前記化学物質を含む一群の化学物質をその化学物質が有する特定分子構造に依存して捕捉可能な捕捉体と、特定の化学物質が有する特定分子構造体を表面に配置した第二捕捉体とを有する分子捕捉部と、分子捕捉部で捕捉された化学物質を定量する捕捉量計測部とを有する化学物質検出装置を提供する。 The present invention according to claim 3 is a capturing body generated using a specific chemical substance, and can capture a group of chemical substances including the chemical substance depending on a specific molecular structure of the chemical substance. A trapping unit, a second trapping body having a specific molecular structure of a specific chemical substance arranged on the surface, and a trapping amount measuring unit for quantifying the chemical substance trapped by the molecular trapping unit. A chemical substance detection apparatus is provided.
請求項４に記載の本発明は、請求項３の捕捉量計測部が間接競合法によって分子捕捉部で捕捉された化学物質の検出感度を増強するように構成されていることを特徴とする化学物質検出装置を提供する。 The invention according to claim 4 is characterized in that the trapping amount measuring unit according to claim 3 is configured to enhance the detection sensitivity of the chemical substance captured by the molecule trapping unit by the indirect competition method. A substance detection device is provided.
請求項５に記載の本発明は、請求項１から３のいずれか一の捕捉量計測部が置換法によって分子捕捉部で捕捉された化学物質の検出感度を増強するように構成されていることを特徴とする化学物質検出装置を提供する。
The present invention according to claim 5 is configured such that the trapping amount measuring unit according to any one of
請求項６に記載の本発明は、前記分子捕捉部が複数の群の化学物質を捕捉するために複数種類あり、既知の化学物質グループが有する特定分子構造を示す情報を蓄積したデータベース部と、前記分子捕捉部で捕捉された化学物質の前記捕捉量計測部による計測結果と、前記データベース部に蓄積された情報とに基づいて、前記分子捕捉部で捕捉された化学物質の属する一以上の化学物質グループを特定するグループ特定部とを有する化学物質検出装置を提供する。 The present invention described in claim 6 is a database unit in which the molecular capturing unit has a plurality of types for capturing a plurality of groups of chemical substances and stores information indicating a specific molecular structure of a known chemical group, One or more chemistry to which the chemical substance captured by the molecule capturing unit belongs based on the measurement result of the captured amount measuring unit of the chemical substance captured by the molecule capturing unit and the information accumulated in the database unit Provided is a chemical substance detection device having a group specifying unit for specifying a substance group.
請求項７に記載の本発明は、前記分子捕捉部を着脱可能な着脱部を有する化学物質検出装置を提供する。 The present invention according to claim 7 provides a chemical substance detection apparatus having an attaching / detaching part to which the molecule capturing part can be attached / detached.
請求項８に記載の本発明は、前記捕捉部計測部における化学物質の定量が表面プラズモン共鳴測定法、水晶振動子マイクロバランス測定法、電気化学インピーダンス法、比色法、又は蛍光法のいずれかの方法で行われることを特徴とする化学物質検出装置を提供する。 In the present invention according to claim 8, the quantification of the chemical substance in the capture unit measurement unit is any one of a surface plasmon resonance measurement method, a quartz crystal microbalance measurement method, an electrochemical impedance method, a colorimetric method, or a fluorescence method. The chemical substance detection apparatus characterized by performing by this method is provided.
請求項９に記載の本発明は、前記特定分子構造がベンゼン環、又は／及びいずれかの官能基を構成する分子構造であることを特徴とする化学物質検出装置を提供する。 The present invention according to claim 9 provides a chemical substance detection apparatus, wherein the specific molecular structure is a molecular structure constituting a benzene ring or / and any functional group.
請求項１０に記載の本発明は、前記特定の化学物質が揮発性化学物質であることを特徴とする化学物質検出装置を提供する。
The present invention according to
請求項１１に記載の本発明は、特定の化学物質を利用して生成した捕捉体を表面に配置した分子捕捉部において、当該捕捉体によって前記化学物質を含む一群の化学物質をその化学物質が有する特定分子構造に依存して捕捉する分子捕捉工程と、分子捕捉部で捕捉された化学物質を定量する捕捉量計測工程とを有する化学物質検出方法を提供する。 The present invention according to claim 11 is a molecular trapping unit in which a trapped body generated by using a specific chemical substance is arranged on the surface, and the chemical substance includes a group of chemical substances containing the chemical substance by the trapper. Provided is a chemical substance detection method comprising a molecule capturing step for capturing depending on a specific molecular structure, and a trapping amount measuring step for quantifying a chemical substance captured by a molecule capturing unit.
請求項１２に記載の本発明は、前記捕捉量計測工程が、分子捕捉部で捕捉された化学物質の検出感度を増強する検出感度増強工程を含む化学物質検出方法を提供する。 The present invention according to claim 12 provides the chemical substance detection method, wherein the trapping amount measuring step includes a detection sensitivity enhancement step of enhancing the detection sensitivity of the chemical substance trapped by the molecule trapping unit.
そして、請求項１３に記載の本発明は、特定の化学物質を利用して生成した捕捉体を特定の化学物質が有する特定分子構造体であり分子捕捉部の表面に配置された第二捕捉体によって、測定物中の検出すべき化学物質との間で捕捉し合う第二分子捕捉工程と、
分子捕捉部で捕捉された化学物質を定量する捕捉量計測工程とを有する化学物質検出方法を提供する。
The present invention according to
There is provided a chemical substance detection method including a trapping amount measuring step of quantifying a chemical substance trapped by a molecule trapping unit.
本発明の化学物質検出方法とその装置によれば、検出対象の化学物質を厳密に特定せず、その化学物質の部分的な構造である特定分子構造を認識することで当該化学物質が属する一群の化学物質として検出することができる。この機能により迅速かつ簡便に検出すべき化学物質の存在の有無を判断することができる。 According to the method and apparatus for detecting a chemical substance of the present invention, a group of chemical substances to which the chemical substance belongs by not identifying the chemical substance to be detected strictly but recognizing a specific molecular structure that is a partial structure of the chemical substance. It can be detected as a chemical substance. With this function, it is possible to determine the presence or absence of a chemical substance to be detected quickly and easily.
本発明の化学物質検出方法とその装置によれば、検出結果である複数の群の組み合わせから、当該化学物質が属する一以上の化学物質グループを特定することができる。 According to the chemical substance detection method and apparatus of the present invention, one or more chemical substance groups to which the chemical substance belongs can be specified from a combination of a plurality of groups as detection results.
本発明の化学物質検出方法とその装置によれば、捕捉体により濃縮工程や分離工程を必要とすることなく検出すべき化学物質を選択的に検出することができる。 According to the chemical substance detection method and apparatus of the present invention, a chemical substance to be detected can be selectively detected without requiring a concentration step or a separation step by a capturing body.
本発明の化学物質検出方法とその装置によれば、検出すべき化学物質がｐｐｔレベルでも超高感度で検出することができる。 According to the chemical substance detection method and apparatus of the present invention, it is possible to detect with high sensitivity even if the chemical substance to be detected is at the ppt level.
本発明の化学物質検出方法とその装置によれば、従来の化学分析装置やセンサ装置では困難であった匂いの質を客観的に評価できる。 According to the chemical substance detection method and the apparatus of the present invention, it is possible to objectively evaluate the odor quality, which has been difficult with the conventional chemical analysis apparatus and sensor apparatus.
本発明の化学物質検出装置によれば、最も重要なセンサ部分に相当する分子捕捉部が小型化可能であることから可搬性のある化学物質検出装置を提供できる。 According to the chemical substance detection apparatus of the present invention, since the molecular trap corresponding to the most important sensor part can be reduced in size, a portable chemical substance detection apparatus can be provided.
本発明の化学物質検出装置によれば、防災分野で特に大きな効果が期待できる。例えば、戦場跡地に設置されたままの地雷の探知や、多発する国際的テロ行為等による航空機内への爆発物の持ち込みの探知、また密輸される麻薬や覚醒剤の探知等が可能となる。従来、これらの探知は地雷犬や麻薬犬と呼ばれる特別な訓練を受けた訓練犬によって行われてきた。しかし、このような訓練犬は量産できず、また一定水準に達する訓練犬一匹を養成するまでには多大な時間と労力を要する。本発明によれば、高い検出感度を有する一定品質以上の化学物質検出装置の量産も可能である。 According to the chemical substance detection apparatus of the present invention, a particularly great effect can be expected in the field of disaster prevention. For example, it is possible to detect landmines that remain installed on the battlefield, detect the introduction of explosives into aircraft due to frequent international terrorist acts, and detect smuggled drugs and stimulants. Traditionally, these detections have been performed by specially trained training dogs called mine dogs or drug dogs. However, such training dogs cannot be mass-produced, and it takes a lot of time and labor to train one training dog that reaches a certain level. According to the present invention, it is possible to mass-produce a chemical substance detection apparatus having a high detection sensitivity and having a certain quality or higher.
以下に、各発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、本発明はこれらの実施の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施しうる。 The best mode for carrying out each invention will be described below. Note that the present invention is not limited to these embodiments, and can be carried out in various modes without departing from the scope of the invention.
以下、実施形態１は、主に請求項１、３、５から１０等に関する。実施形態２は、主に請求項２、３、５から８等に関する。実施形態３は、主に請求項４から８等に関する。
Hereinafter, the first embodiment mainly relates to
<<実施形態１>>
<実施形態１：概要> 実施形態１について説明する。本実施形態の化学物質検出装置は、特定の化学物質を利用して生成した捕捉体をその表面に有する分子捕捉部と当該分子捕捉部で捕捉された化学物質を定量する捕捉量計測部とから構成されている。前記捕捉体は、前記特定の化学物質を含む一群の化学物質をその化学物質が有する特定分子構造に依存して捕捉することができる。本実施形態の化学物質検出装置は、この技術を基本として化学物質の緩やかな分子認識を行うことを特徴とする。
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<Embodiment 1: Overview>
図1に本実施形態の中心となる分子捕捉部の概念の一例を示す。この図で示す分子捕捉部（０１０１）は、特定の化学物質Ａ（０１０２）によって生成された捕捉体である抗体（０１０３）を支持体（０１１０）上に有している。この抗体は、化学物質Ａが有する抗原決定基（０１０４）を抗原抗体反応によって捕捉可能なことから、測定物中では化学物質Ａだけでなく、共通する抗原決定基を有する化学物質Ｂ（０１０５）も捕捉することができる。さらに、この抗体は異なる抗原決定基（０１０６）を有する化学物質Ｃ（０１０７）をも捕捉することができる。これは、化学物質Ｃが当該抗体の交差反応性（ｃｒｏｓｓ ｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ）によって認識される特定分子構造を有しているためである。この場合の特定分子構造は、抗原決定基の部分構造に相当し、交差反応性も含めて当該抗体によって捕捉される全ての化学物質が共通して有する部分的な化学構造を意味する。このように本実施形態の化学物質検出装置では、化学物質Ａ、Ｂ、Ｃは一の捕捉体（抗体）によって共通する特定分子構造を有する一群の化学物質（０１０８）として一まとめに選択される。これが、本発明で言う緩やかな分子認識である。 FIG. 1 shows an example of a concept of a molecule trapping unit that is the center of the present embodiment. The molecular capturing part (0101) shown in this figure has an antibody (0103) which is a capturing body produced by a specific chemical substance A (0102) on a support (0110). Since this antibody can capture the antigenic determinant (0104) of the chemical substance A by the antigen-antibody reaction, the chemical substance B (0105) has not only the chemical substance A but also the common antigenic determinant in the measurement object. Can also be captured. Furthermore, this antibody can also capture chemical substance C (0107) having a different antigenic determinant (0106). This is because chemical substance C has a specific molecular structure that is recognized by the cross reactivity of the antibody. The specific molecular structure in this case corresponds to a partial structure of an antigenic determinant and means a partial chemical structure that all chemical substances captured by the antibody including cross-reactivity have in common. As described above, in the chemical substance detection apparatus of the present embodiment, the chemical substances A, B, and C are collectively selected as a group of chemical substances (0108) having a specific molecular structure common to one capture body (antibody). . This is the gentle molecular recognition referred to in the present invention.
<実施形態１：構成> 図２は本実施形態の化学物質検出装置を構成する概念の一例である。この図に示すように、本実施形態の化学物質検出装置（０２００）は分子捕捉部（０２０１）と捕捉量計測部（０２０２）とを有する。以下、各構成について詳細に説明する。 <Embodiment 1: Configuration> FIG. 2 is an example of a concept constituting the chemical substance detection apparatus of the present embodiment. As shown in this figure, the chemical substance detection apparatus (0200) of the present embodiment has a molecule trapping unit (0201) and a trapping amount measuring unit (0202). Hereinafter, each configuration will be described in detail.
「分子捕捉部」（０２０１）は、捕捉体（０２０３）と支持体（０２０４）とから構成されている。また、当該捕捉体は当該分子捕捉体の表面に配置されている。ここで、「支持体」とは当該捕捉体を担持し、分子捕捉部の主たる形状を成す固相を言う。当該支持体の材質は、一定の形状を保持できるものであれば、特には限定しない。具体的には、プラスチック、金属、ガラス、合成ゴム、セラミックス、耐水処理や強化処理した紙、又はそれらの組み合わせ等が該当する。当該分子捕捉部において捕捉体を有する表面は、当該分子捕捉部の全部であってもよいし、一部であってもよい。 The “molecule capturing part” (0201) is composed of a capturing body (0203) and a support body (0204). Further, the capturing body is arranged on the surface of the molecular capturing body. Here, the “support” refers to a solid phase that carries the capturing body and forms the main shape of the molecular capturing section. The material of the support is not particularly limited as long as it can maintain a certain shape. Specifically, plastic, metal, glass, synthetic rubber, ceramics, water-resistant or reinforced paper, or combinations thereof are applicable. The surface having the capturing body in the molecule capturing part may be the whole or a part of the molecular capturing part.
分子捕捉部は、別個、独立に作製された捕捉体と支持体とを結合して構成されていてもよい。例えば、捕捉体がタンパク質であり、支持体がガラス基板である場合等が該当する。支持体は異なる構成成分からなる多層で構成されていてもよい。例えば、ガラス基板と、金（Ａｕ）の薄膜の二層からなる場合が該当する。捕捉体と支持体との結合方法は、化学物質の捕捉情報を後述する捕捉量計測部へ出力可能なように構成されていれば特に問わない。例えば、両者はお互い直接結合していてもよいし、両者を連結する二以上の他の連結物質を介して結合していてもよい。例えば、結合用介在タンパク質などが該当する。また、分子捕捉部は、同一素材からなる捕捉体と支持体とを一体化して構成されていても良い。例えば、分子鋳型を有する高分子ポリマーそれ自身が支持体を兼ねる場合等が該当する。 The molecular capturing unit may be configured by combining a capturing body and a support that are separately and independently manufactured. For example, this is the case when the capturing body is a protein and the support is a glass substrate. The support may be composed of multiple layers composed of different components. For example, the case where it consists of two layers of a glass substrate and a gold (Au) thin film corresponds. The method for binding the capturing body and the support body is not particularly limited as long as the capturing information of the chemical substance is configured to be output to a capturing amount measuring unit described later. For example, both may be directly bonded to each other, or may be bonded via two or more other linking substances that link the two. For example, an intervening protein for binding is applicable. Moreover, the molecule | numerator capture | acquisition part may be comprised by integrating the capture body and support body which consist of the same raw material. For example, the case where the high molecular polymer having a molecular template itself also serves as a support is applicable.
本実施形態の分子捕捉部は、一の特定分子構造に依存して当該特定分子構造を有する一群の化学物質を捕捉できる。したがって、当該分子捕捉部は同一の特定分子構造を捕捉する捕捉体であれば一以上の種類の捕捉体を有していてもよい。また、当該分子捕捉部は一の化学物質検出装置に複数あってもよい。 The molecular capturing unit of the present embodiment can capture a group of chemical substances having the specific molecular structure depending on the specific molecular structure. Therefore, the molecular trapping part may have one or more types of traps as long as it captures the same specific molecular structure. Further, a plurality of the molecule trapping units may be provided in one chemical substance detection apparatus.
分子捕捉部は、少なくとも捕捉体を有する表面が測定物に直接接触できるように構成されている。これは、捕捉体が検出すべき化学物質を捕捉できるようにするためである。ここで、「測定物」とは、測定の対象となる気体、若しくは液体を言う。また、「検出すべき化学物質」とは、本発明の化学物質検出装置を用いて測定物の中からその存在を検出したい化学物質、すなわち検出対象の化学物質であって、「一群の化学物質」に含まれる。通常この検出すべき化学物質は、後述する「特定の化学物質」と同義である。 The molecular capturing part is configured such that at least the surface having the capturing body can directly contact the measurement object. This is because the capturing body can capture the chemical substance to be detected. Here, the “measurement object” refers to a gas or a liquid to be measured. The “chemical substance to be detected” is a chemical substance whose presence is to be detected from the measurement object using the chemical substance detection apparatus of the present invention, that is, a chemical substance to be detected, and “a group of chemical substances” "include. Usually, this chemical substance to be detected is synonymous with “specific chemical substance” described later.
「捕捉」とは、結合によって捉えることを言う。当該捕捉は、直接的捕捉、間接的捕捉を問わない。例えば、本実施形態の分子捕捉部の捕捉体による検出すべき化学物質、若しくは一群の化学物質の直接的な捕捉であってもよいし、後述する実施形態２の分子捕捉部のように第二捕捉体を介する検出すべき化学物質、若しくは一群の化学物質の間接的な捕捉であってもよい。
“Capturing” means capturing by combination. The capture may be direct capture or indirect capture. For example, it may be a direct capture of a chemical substance or a group of chemical substances to be detected by the capturing body of the molecular capturing part of the present embodiment, or a second like the molecular capturing part of
「捕捉体」（０２０３）とは、特定の化学物質を利用して生成したものであって、当該化学物質を含む一群の化学物質をその化学物質が有する特定分子構造に依存して捕捉できるものである。当該捕捉体の材質は、特定分子構造に依存して捕捉可能な機能を有するものであれば特に限定しない。例えば、タンパク質であってもよいし、高分子ポリマーであってもよいし、また金属であってもよい。具体的には抗体や分子鋳型などが該当する。 “Capturer” (0203) is a substance that is generated using a specific chemical substance, and can capture a group of chemical substances containing the chemical substance depending on the specific molecular structure of the chemical substance. It is. The material of the capturing body is not particularly limited as long as it has a function capable of capturing depending on the specific molecular structure. For example, it may be a protein, a polymer, or a metal. Specifically, antibodies and molecular templates are applicable.
「抗体」とは、生体内で生成される特定の抗原に対して反応するタンパク質であって、医学生物学分野における一般的な定義と同一である。当該抗体は、モノクローナル抗体だけでなく、一の特定分子構造に依存して捕捉可能であればポリクローナル抗体であってもよい。 An “antibody” is a protein that reacts with a specific antigen produced in a living body, and has the same general definition as in the field of medical biology. The antibody may be not only a monoclonal antibody but also a polyclonal antibody as long as it can be captured depending on one specific molecular structure.
本発明で使用する抗体の作製方法は、医学生物分野で広く一般に用いられている方法に準ずればよい。例えば、モノクローナル抗体を作製する場合には、まず、免疫原（抗原）として目的とする特定の化学物質をマウス等に接種して免疫する。一定期間当該免疫原で免疫した後、当該マウスから血清を採取して抗体価を測定する。次に、当該抗体価が一定値に達している場合には、当該マウスからリンパ球（Ｂリンパ球が好ましい）を採取してミエローマ細胞等との細胞融合を行う。最後に、目的のモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマ細胞をスクリーニングによって前記融合細胞群から得ればよい。抗体の作製は時間と手間を要する。したがって、コストはかかるが抗体作製の受託サービスを行っている各バイオサイエンス関連企業に委託して作製したものを使用してもよい。なお、本発明の化学物質検出装置では、検出すべき化学物質が低分子である場合が多い。通常、低分子の化学物質には抗原性がなく、当該化学物質単独の接種では目的の抗体は得られない。したがって、低分子である特定の化学物質を抗原とする場合には、血清アルブミン（以下ＢＳＡとする。）、卵白アルブミン（以下ＯＶＡとする。）、又はスカシ貝ヘモシアニン（以下ＫＬＨとする。）等のキャリアタンパク質とコンジュゲートさせた複合体抗原を免疫原として接種することが望ましい。 The method for producing the antibody used in the present invention may be in accordance with a method that is widely used in the field of medical biology. For example, when producing a monoclonal antibody, first, a mouse or the like is inoculated with a specific chemical substance of interest as an immunogen (antigen) and immunized. After immunization with the immunogen for a certain period, serum is collected from the mouse and the antibody titer is measured. Next, when the antibody titer reaches a certain value, lymphocytes (preferably B lymphocytes) are collected from the mouse and cell fusion with myeloma cells or the like is performed. Finally, a hybridoma cell producing the target monoclonal antibody may be obtained from the fused cell group by screening. Antibody production takes time and labor. Therefore, it is possible to use a product that has been commissioned to each bioscience-related company that provides an antibody production contract service, although it is costly. In the chemical substance detection apparatus of the present invention, the chemical substance to be detected is often a low molecule. Usually, a low molecular chemical substance is not antigenic, and the target antibody cannot be obtained by inoculation with the chemical substance alone. Accordingly, when a specific chemical substance having a low molecular weight is used as an antigen, serum albumin (hereinafter referred to as BSA), ovalbumin (hereinafter referred to as OVA), scallop hemocyanin (hereinafter referred to as KLH), or the like. It is desirable to inoculate as a immunogen a complex antigen conjugated with a carrier protein of
分子捕捉部の支持体に抗体を固定化する方法は、物理的吸着や化学的吸着によって行えばよい。例えば、物理的吸着であれば、支持体の抗体固定化面が金属の場合には金属と有機化合物との高い親和性によって固定化すればよいし、また、化学的吸着であれば、支持体と抗体とをチオール化合物などで架橋して固定化すればよい。 The method for immobilizing the antibody on the support of the molecular trapping part may be performed by physical adsorption or chemical adsorption. For example, in the case of physical adsorption, when the antibody immobilization surface of the support is a metal, it may be immobilized by a high affinity between the metal and the organic compound, and in the case of chemical adsorption, the support is supported. And the antibody may be immobilized by crosslinking with a thiol compound or the like.
なお、抗原抗体反応は通常液相内にて行われることから、捕捉体が抗体の場合には分子捕捉部の抗体は少なくとも測定時には液相中にする。当該液相の厚さは特に限定しない。例えば、測定物が気体の場合には当該抗体が抗原抗体反応をする上で十分なだけ浸漬していれば薄い水膜状の液相であってもよい。また、測定物が液体の場合には当該測定物自体が液相となるため、その液体に直接浸漬すればよい。測定物が気体の場合には検出の対象となり得る気化した化学物質、若しくは気相中の極微小な固体粒子は液相中に取り込まれた後に抗体に捕捉されることとなる。 Since the antigen-antibody reaction is usually carried out in a liquid phase, when the capturing body is an antibody, the antibody in the molecular capturing part is at least in the liquid phase at the time of measurement. The thickness of the liquid phase is not particularly limited. For example, when the measurement object is a gas, a thin water film-like liquid phase may be used as long as the antibody is sufficiently immersed for antigen-antibody reaction. Further, when the measurement object is a liquid, the measurement object itself is in a liquid phase, and therefore, the measurement object may be directly immersed in the liquid. When the measurement object is a gas, a vaporized chemical substance that can be detected or a very small solid particle in the gas phase is captured by the antibody after being taken into the liquid phase.
「分子鋳型」とは、機能性モノマーを用いて標的分子の形状や化学的性質を鋳型として記憶させた高分子媒体であり、ＭＩＰ（ｍｏｌｅｃｕｌａｒｌｙ ｉｍｐｒｉｎｔｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒ）とも呼ばれる。当該分子鋳型は標的分子を選択的に認識、捕捉することができる。 “Molecular template” is a polymer medium in which the shape and chemical properties of a target molecule are stored as a template using a functional monomer, and is also called MIP (molecularly imprinted polymer). The molecular template can selectively recognize and capture a target molecule.
本発明で使用する分子鋳型の作製方法は、センサ分野等で一般に用いられる分子インプリント法に準ずればよい。例えば、まず、標的分子とイオン結合や水素結合によってクロスリンク可能な機能性モノマーを高分子媒体と共に合成する。次に、標的分子を当該高分子媒体内に固定する。その後、洗浄によって高分子媒体から当該標的分子を除去する。高分子媒体に残ったキャビティー（空間）は標的分子の形状を記憶すると共に、キャビティー内に固定されている機能性モノマーによって化学的認識能も備えている。 The method for producing the molecular template used in the present invention may be in accordance with the molecular imprint method generally used in the sensor field or the like. For example, first, a functional monomer capable of cross-linking with a target molecule by ionic bond or hydrogen bond is synthesized with a polymer medium. Next, the target molecule is fixed in the polymer medium. Thereafter, the target molecule is removed from the polymer medium by washing. The cavity (space) remaining in the polymer medium memorizes the shape of the target molecule and also has a chemical recognition ability due to a functional monomer fixed in the cavity.
「特定の化学物質」とは、前記分子捕捉部での捕捉を目的とした化学物質である。例えば、捕捉体が抗体である場合には、当該抗体を作成する際に使用した免疫原が該当し、また捕捉体が分子鋳型である場合には鋳型形成に使用した標的分子が該当する。通常の場合、当該特定の化学物質が後述する特定分子構造を有する一群の化学物質の中で優先的に捕捉される。 The “specific chemical substance” is a chemical substance intended to be captured by the molecule capturing unit. For example, when the capture body is an antibody, it corresponds to the immunogen used when preparing the antibody, and when the capture body is a molecular template, it corresponds to the target molecule used for template formation. In a normal case, the specific chemical substance is preferentially captured in a group of chemical substances having a specific molecular structure described later.
特定の化学物質は、常温常圧下で気化した状態、又は液体状態（溶媒中に溶解した場合等を含む）で存在する。例えば、揮発性化学物質、電解質、酸、塩基、糖質、脂質、タンパク質等が該当する。また、当該特定の化学物質は、常温常圧下では固体状態でのみ存在可能な物質であっても、気体中、若しくは液体中で微粒子として存在できる化学物質も含むものとする。分子捕捉部に対して腐蝕効果、溶解効果、変性効果等を有する化学物質は特定の化学物質から除くものとする。当該効果を有する物質は通常捕捉体を生成できないためである。例えば、分子捕捉部が高分子ポリマーからなる分子鋳型である場合、当該高分子ポリマーの溶剤の成分である化学物質等が該当する。ただし、希釈等によって捕捉体の生成が可能なレベルにまで当該効果を弱めることが可能な場合や、あるいは捕捉体の材質を変える事により捕捉体の生成が可能となる場合はその限りではない。 The specific chemical substance exists in a vaporized state under normal temperature and pressure, or in a liquid state (including a case where it is dissolved in a solvent). For example, volatile chemical substances, electrolytes, acids, bases, carbohydrates, lipids, proteins, and the like are applicable. In addition, the specific chemical substance includes a chemical substance that can exist only in a solid state at normal temperature and pressure, but can exist as fine particles in a gas or a liquid. Chemical substances that have a corrosive effect, a dissolution effect, a denaturation effect, etc. on the molecular trapping part are excluded from the specific chemical substances. This is because a substance having this effect cannot usually generate a trap. For example, when the molecular trapping part is a molecular template made of a high molecular polymer, a chemical substance that is a component of the high molecular polymer solvent is applicable. However, this is not the case when the effect can be weakened to a level where the capture body can be generated by dilution or the like, or when the capture body can be generated by changing the material of the capture body.
特定の化学物質の分子量は、捕捉体が捕捉可能な分子量であれば特に限定はしないが、低分子化学物質の検出を主たる目的とする本発明においては、数十から数百程度の低分子であることが好ましい。 The molecular weight of the specific chemical substance is not particularly limited as long as the capturing body can capture the molecular weight. However, in the present invention, which is mainly intended for the detection of low molecular chemical substances, the molecular weight is about several tens to several hundreds. Preferably there is.
段落番号００４７に挙げた例示の「揮発性化学物質」とは、常温常圧下で比較的容易に気化、若しくは昇華する化学物質を言う。天然に存在する物質、人工的に化学合成された物質のいずれであってもよい。当該揮発性化学物質の臭気の有無は問わないが、匂い物質（臭気性物質：ｏｄｏｒａｎｔ）は揮発性化学物質の典型例である。具体的に匂い物質とは、例えば、精油に含有されるテルペン系化合物や芳香族化合物、トルエンやジクロロメタン等の揮発性有機化合物（ｖｏｌａｔｉｌe ｏｒｇａｎｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ：ＶＯＣ）、アンモニア、低級アルコール類、アルデヒド類、二酸化硫黄等の硫化物、ナフタレン等が該当する。 The “volatile chemical substance” exemplified in Paragraph No. 0047 refers to a chemical substance that is relatively easily vaporized or sublimated under normal temperature and pressure. Either a naturally occurring substance or an artificially chemically synthesized substance may be used. The presence or absence of the odor of the volatile chemical substance is not questioned, but the odor substance (odorant: odorant) is a typical example of the volatile chemical substance. Specific examples of odorous substances include terpene compounds and aromatic compounds contained in essential oils, volatile organic compounds (VOC) such as toluene and dichloromethane, ammonia, lower alcohols, aldehydes, dioxides This includes sulfides such as sulfur and naphthalene.
「特定分子構造」とは、捕捉体を生成するために用いた一の特定の化学物質が有する全部、又は一部の分子構造であって、当該生成された捕捉体が捕捉することのできる一群の化学物質において、共通して見られる特有の部分分子構造を言う。特定分子構造は、捕捉体を生成するために用いた特定の化学物質の分子構造の部位を限定しない。即ち、当該特定の化学物質における母核の部分であってもよいし、官能基等の側鎖の部分であってもよいし、またそれらの組み合わせであってもよい。具体的には、ＴＮＴを特定の化学物質とするとき、特定分子構造は母核のベンゼン環でもよいし、側鎖官能基のニトロ基であってもよいし、トルエンの部分であってもよいし、また、ＴＮＴの全体構造であってもよい。 “Specific molecular structure” means a group of all or a part of the molecular structure of one specific chemical used to generate a capture body, which can be captured by the generated capture body. This is a unique partial molecular structure commonly found in chemical substances. The specific molecular structure does not limit the site of the molecular structure of the specific chemical used to generate the trap. That is, it may be a mother nucleus part in the specific chemical substance, a side chain part such as a functional group, or a combination thereof. Specifically, when TNT is a specific chemical substance, the specific molecular structure may be a benzene ring of a mother nucleus, a nitro group of a side chain functional group, or a toluene part. In addition, the entire structure of TNT may be used.
「官能基」とは、ある一つの化学物質の集団に共通して含まれ、かつ当該集団において共通した化学的物性や反応性を示す原子団である。例えば、ヒドロキシル基、アルデヒド基、カルボキシル基、カルボニル基、ニトロ基、アミノ基、スルホン基、アゾ基などが該当する。 A “functional group” is an atomic group that is commonly contained in a group of chemical substances and that exhibits chemical properties and reactivity common to the group. For example, hydroxyl group, aldehyde group, carboxyl group, carbonyl group, nitro group, amino group, sulfone group, azo group and the like are applicable.
捕捉体が抗体や分子鋳型である場合には、前記特定分子構造は必ずしもそれぞれの抗原決定基やキャビティーの形状とは一致しない。なぜなら、抗体や一般的な分子鋳型はいずれも分子選択性に誤差を有しており、異なる分子構造をも選択してしまうためである。抗体や分子鋳型等による標的分子認識には厳密な特異性が要求されるため、通常このような誤差は敬遠視される。しかしながら、本発明においては、むしろこの分子選択性の誤差を積極的に利用して、誤差認識を含めた一群の化学物質として分子認識することを最大の特徴としている。以下、当該誤差について抗体を例に挙げて説明するが、分子鋳型においても同様の理由による。 When the capturing body is an antibody or a molecular template, the specific molecular structure does not necessarily match the shape of each antigenic determinant or cavity. This is because both antibodies and general molecular templates have errors in molecular selectivity and select different molecular structures. Such errors are usually neglected because strict specificity is required for target molecule recognition by antibodies, molecular templates, and the like. However, in the present invention, the greatest feature is rather to recognize molecules as a group of chemical substances including error recognition by actively utilizing the error of the molecular selectivity. Hereinafter, the error will be described using an antibody as an example, but the same applies to the molecular template.
抗体は抗原が有する抗原決定基を抗原抗体反応によって特異的に認識する。しかし、この認識は必ずしも厳密ではなく、若干の誤差（ブレ）を生じる場合がある。交差反応性（ｃｒｏｓｓ ｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ）と呼ばれる現象であり、このような反応性を有する抗体は、抗原決定基と構造的に類似する分子構造を有する物質に対しても応答する場合がある。本発明においては、当該抗体の交差反応性によって捕捉された化学物質も検出の対象とする。これは、例え抗原決定基と一致せずとも、類似した分子構造を有する化学物質はその性質も抗原と類似する可能性が高いためである。つまり、類似した分子構造を有する化学物質をある程度の幅を持って認識できるのであれば、それは緩やかな分子認識を目的とする本発明の趣旨に即することになる。したがって、本発明における特定分子構造とは、交差反応性によって捕捉された化学物質をも含めた一群の化学物質が共通して有する分子構造であり、通常その具体的構造は一群の化学物質を構成する全化学物質から導き出される。捕捉体が抗体の場合には、当該特定分子構造は抗原決定基の部分構造であることが多い。 An antibody specifically recognizes an antigenic determinant of an antigen by an antigen-antibody reaction. However, this recognition is not necessarily exact and may cause some errors (blurs). This is a phenomenon called cross reactivity, and an antibody having such reactivity may respond to a substance having a molecular structure structurally similar to an antigenic determinant. In the present invention, a chemical substance captured by the cross-reactivity of the antibody is also detected. This is because a chemical substance having a similar molecular structure is highly likely to be similar to an antigen even if it does not coincide with an antigenic determinant. In other words, if a chemical substance having a similar molecular structure can be recognized with a certain range, it conforms to the gist of the present invention for the purpose of gradual molecular recognition. Therefore, the specific molecular structure in the present invention is a molecular structure that a group of chemical substances including a chemical substance trapped by cross-reactivity commonly has, and its specific structure usually constitutes a group of chemical substances. Derived from all chemical substances. When the capturing body is an antibody, the specific molecular structure is often a partial structure of an antigenic determinant.
図３に、交差反応性を有する抗体による緩やかな分子認識の概念の一例を示す。ジニトロフェノール（ｄｉｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌ）―グリシン−ＫＬＨ複合体（以下、ＤＮＰ−ｇｌｙ−ＫＬＨとする。：０３０１）を免疫原（抗原）として作製された一の抗ＤＮＰ−ｇｌｙ−ＫＬＨ抗体（０３０２）は、抗原決定基（破線部内：０３０３）を有するＤＮＰ−ｇｌｙ（０３０４）を優先的に認識する（図３で優先性を◎で示す。）。また、抗原決定基と構造的に類似するＤＮＴ（ｄｉｎｉｔｒｏｔｏｌｕｅｎｅ：０３０５）や２ＡＤＮＴ（２−ａｍｉｎｏ−４，６−ｄｉｎｉｔｒｏｔｏｌｕｅｎｅ：０３０６）等も交差反応性によって認識できる（図３で認識を○で示す。）。したがって、当該抗体によればＤＮＰ−ｇｌｙ、ＤＮＴ、そして２ＡＤＮＴが一群の化学物質として一まとめに捕捉されることになる。当該一群の化学物質はいずれも爆発物ＴＮＴの派生物質である。このように抗体の特異性が厳密でないことを逆手に利用して緩やかな分子認識を行う事により、抗原決定基を有しない爆発物ＴＮＴの派生物質をも検知可能とすることができる。一方、類似した分子構造を有していても、当該抗ＤＮＰ−ｇｌｙ−ＫＬＨ抗体では４ＡＤＮＴ（４−ａｍｉｎｏ−２，６−ｄｉｎｉｔｒｏｔｏｌｕｅｎｅ：０３０７）やＴＮＴ（０３０８）を認識できない（図３で非認識を×で示す。）。しかし、このような同属でありながら言わば選に漏れた化学物質があっても問題ではない。なぜなら、本実施形態の特徴は、厳密性を重視しない緩やかな分子認識であり、捕捉された化学物質のみが対象となるという、いわゆるフェイルセーフ的な使用を前提としているからである。なお、図３の例の場合には、一群の化学物質に属する化学物質が上記３つの化学物質に限定されるのであれば、当該特定分子構造はニトロベンゼンのうち２，４いずれか一方のメタ位にニトロ基を有し、パラ位にはメチル基若しくはグリシンの付加を有する構造（０３０９）であると判断される。 FIG. 3 shows an example of the concept of gradual molecular recognition by cross-reactive antibodies. One anti-DNP-gly-KLH antibody (0302) prepared using a dinitrophenol-glycine-KLH complex (hereinafter referred to as DNP-gly-KLH: 0301) as an immunogen (antigen) DNP-gly (0304) having a determinant (inside the broken line: 0303) is preferentially recognized (priority is indicated by ◎ in FIG. 3). In addition, DNT (dinitrotoluene: 0305) and 2ADNT (2-amino-4,6-dinitrotoluene: 0306) that are structurally similar to the antigenic determinant can be recognized by cross-reactivity (recognition is indicated by ◯ in FIG. 3). ). Therefore, according to the antibody, DNP-gly, DNT, and 2ADNT are collectively captured as a group of chemical substances. The group of chemical substances is a derivative of explosive TNT. In this way, by taking advantage of the fact that the specificity of the antibody is not strict and performing gentle molecular recognition, it is possible to detect a derivative of the explosive TNT having no antigenic determinant. On the other hand, even if it has a similar molecular structure, the anti-DNP-gly-KLH antibody cannot recognize 4ADNT (4-amino-2,6-dinitrotoluene: 0307) or TNT (0308) (not recognized in FIG. 3). Is indicated by ×). However, it is not a problem if there is a chemical substance that has not been selected. This is because the feature of this embodiment is gentle molecular recognition that does not place importance on strictness, and presupposes so-called fail-safe use in which only captured chemical substances are targeted. In the case of the example in FIG. 3, if the chemical substances belonging to a group of chemical substances are limited to the above three chemical substances, the specific molecular structure is the meta position of either 2, 4 of nitrobenzene. It is judged that the structure (0309) has a nitro group at the position and a methyl group or glycine addition at the para position.
「特定分子構造に依存して」とは、特定分子構造を選択してという意味である。当該作用により前記分子捕捉部は測定物中に存在する検出すべき化学物質、若しくは後述する一群の化学物質を濃縮することが可能となる。なぜなら、測定物中から特定分子構造を有する化学物質を選択的に捕捉することは、目的とする化学物質の濃縮に資する事になるからである。 “Depends on a specific molecular structure” means that a specific molecular structure is selected. By this action, the molecular capturing unit can concentrate a chemical substance to be detected present in the measurement object or a group of chemical substances described later. This is because selective capture of a chemical substance having a specific molecular structure from the measurement object contributes to concentration of the target chemical substance.
「一群の化学物質」とは、一の特定の化学物質を利用して生成された捕捉体によって捕捉される化学物質の集団である。前述のように当該一群の化学物質は、検出すべき化学物質の他、捕捉体の分子選択性の誤差によって捕捉される化学物質も含み、いずれの化学物質も分子構造に共通の特定分子構造を有することを特徴とする。 The “group of chemical substances” is a group of chemical substances that are captured by a capturing body that is generated using a specific chemical substance. As described above, the group of chemical substances includes chemical substances to be detected as well as chemical substances that are captured due to an error in the molecular selectivity of the capturing body, and each chemical substance has a specific molecular structure common to the molecular structure. It is characterized by having.
前記分子捕捉部は、「着脱部」によって当該化学物質検出装置から着脱可能なように構成されていてもよい。測定環境、又は、測定物の状態等に応じて最適な分子捕捉部を選択可能にするため、又は一度使用した分子捕捉部の洗浄の手間を省くため、さらに、連続使用によるコンタミの危険性を排除するためである。当該着脱部によって着脱される分子捕捉部は必ずしも全部である必要はなく、例えば、捕捉体を有する一部のみであってもよい。 The molecule capturing unit may be configured to be detachable from the chemical substance detection device by a “detachable unit”. In order to make it possible to select the optimal molecular capture unit according to the measurement environment or the condition of the measurement object, or to save the trouble of washing the molecular capture unit once used, further reduce the risk of contamination due to continuous use. This is to eliminate it. The molecule trapping parts attached and detached by the attaching / detaching part are not necessarily all, and may be only a part having the capturing body, for example.
「着脱部」（０２０５）は、例えば、前記分子捕捉部を化学物質検出装置に固定する固定部材や分子捕捉部との情報の授受を行うための端子等を有していてもよい。また、一の化学物質検出装置が複数の分子捕捉部を有する場合には、当該着脱部も複数あってもよい。 The “detachable part” (0205) may have, for example, a fixing member for fixing the molecule capturing part to the chemical substance detection device, a terminal for transmitting / receiving information to / from the molecule capturing part, and the like. In addition, when one chemical substance detection apparatus has a plurality of molecule capturing units, there may be a plurality of attaching / detaching units.
「捕捉量計測部」（０２０２）は前記分子捕捉部で捕捉された化学物質を定量可能なように構成されている。 The “capture amount measuring unit” (0202) is configured to be able to quantify the chemical substance captured by the molecule capturing unit.
「化学物質を定量」とは、測定物に前記分子捕捉部を所定の時間曝露した時に、前記一群の化学物質の分子がどれほど捕捉体に捕捉されたかを計測することである。ここで、「所定の時間」とは、定量前に予め決められた任意の一定時間を言う。例えば、１秒間であってもよいし、１分間であってもよい。当該定量は、捕捉体が測定物中に存在する一群の化学物質を捕捉した時の当該捕捉体の動的な変化を電気信号に変換し、その強度等によって捕捉した分子を計測している。捕捉体の動的な変化を電気信号に変換できれば、当該定量の方法は特に限定しない。例えば、表面プラズモン共鳴測定法、水晶振動子マイクロバランス測定法、電気化学インピーダンス法、そして比色法、若しくは蛍光法等であってもよい。これらの方法による定量は、いずれも１００ｍｓ（０．１秒）以下で測定が可能である。 “Quantitative determination of chemical substance” is to measure how many molecules of the group of chemical substances are captured by the capturing body when the molecular capturing part is exposed to a measurement object for a predetermined time. Here, “predetermined time” refers to an arbitrary fixed time that is determined in advance before quantification. For example, it may be 1 second or 1 minute. In the quantification, the dynamic change of the capturing body when the capturing body captures a group of chemical substances present in the measurement object is converted into an electric signal, and the captured molecule is measured by its intensity or the like. As long as the dynamic change of the capturing body can be converted into an electric signal, the quantification method is not particularly limited. For example, a surface plasmon resonance measurement method, a quartz resonator microbalance measurement method, an electrochemical impedance method, a colorimetric method, or a fluorescence method may be used. The quantification by these methods can be measured in 100 ms (0.1 seconds) or less.
「表面プラズモン共鳴測定法」とは、ＳＰＲ法（ｓｕｒｆａｃｅ ｐｌａｓｍｏｎ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ法）とも呼ばれ、金属薄膜へのレーザー光の入射角度の変化に伴って反射光強度が減衰するという表面プラズモン共鳴現象を利用して、当該金属薄膜上への微量の捕捉物を高感度に測定する方法である。 “Surface plasmon resonance measurement method” is also called SPR method (surface plasmon resonance method), which utilizes the surface plasmon resonance phenomenon in which the intensity of reflected light attenuates as the angle of incidence of laser light on a metal thin film changes. Thus, a very small amount of captured matter on the metal thin film is measured with high sensitivity.
「水晶振動子マイクロバランス測定法」とは、ＱＣＭ法（ｑｕａｒｔｚ ｃｒｙｓｔａｌ ｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ法）とも呼ばれ、水晶振動子表面への物質の付着による水晶振動子の共振周波数の変化量に基づいて極微量な付着物を定量的に捕らえる質量測定方法である。 The “quartz crystal microbalance measurement method” is also called a QCM method (quartz crystal microbalance method), and is applied with a very small amount based on the amount of change in the resonance frequency of the crystal resonator due to adhesion of a substance to the surface of the crystal resonator. This is a mass measurement method for quantitatively capturing kimono.
「電気化学インピーダンス法」とは、表面分極制御法とも呼ばれ、金属の表面分極を電極電位によって制御することで、電極表面と当該電極表面に付着した物質との相互作用を変化させ、付着した物質に関する情報を引き出す方法である。 The “electrochemical impedance method” is also called surface polarization control method, and the surface polarization of the metal is controlled by the electrode potential, so that the interaction between the electrode surface and the substance attached to the electrode surface is changed and attached. This is a method for extracting information about substances.
「比色法」と「蛍光法」は、検出に用いる基質の性質が異なるだけで、その原理はほとんど同じである。即ち、基質が発色物質を生じる場合には比色法、また蛍光物質を生じる場合には蛍光法と呼ぶ。いずれの方法も、検出用プローブとしての基質等を捕捉体、若しくは介在物質等に担持させておき、標的分子との結合を当該基質に基づいた発色濃度や蛍光強度を吸光光度計やルミノメータ等により定量する方法である。当該方法は、捕捉体が抗体の場合には、ＥＬＩＳＡ法等が該当する。ＥＬＩＳＡ法は、酵素免疫吸着分析法とも呼ばれる。その原理は、標的分子と結合した一次抗体を、酵素標識された介在物質である二次抗体等を介して、当該酵素の作用により発色物質、若しくは蛍光物質を生じさせて、その発色濃度や蛍光強度によって標的分子を定量するものである。また分子鋳型の場合には、基質プローブ等を担持した機能性モノマーをキャビティー内に有する分子鋳型などが該当する。例えば、標的分子が当該分子鋳型に捕捉されることで、キャビティー内の基質プローブの状態が変化して発色、若しくは蛍光を発するのを利用してその発色濃度や蛍光強度によって標的分子を定量することができる。 The “colorimetric method” and the “fluorescence method” are almost the same in principle, except for the nature of the substrate used for detection. That is, it is called a colorimetric method when the substrate produces a chromogenic material, and a fluorescent method when it produces a fluorescent material. In either method, a substrate or the like as a probe for detection is supported on a capturing body or an intervening substance, and the color density and fluorescence intensity based on the substrate are determined with an absorptiometer or luminometer. It is a method of quantification. This method corresponds to the ELISA method or the like when the capturing body is an antibody. The ELISA method is also called enzyme immunosorbent analysis. The principle is that a primary antibody bound to a target molecule is caused to produce a chromogenic substance or fluorescent substance by the action of the enzyme via a secondary antibody that is an enzyme-labeled intermediary substance, and the chromogenic concentration or fluorescence The target molecule is quantified by intensity. In the case of a molecular template, a molecular template having a functional monomer carrying a substrate probe or the like in a cavity is applicable. For example, when a target molecule is captured by the molecular template, the state of the substrate probe in the cavity changes to develop color or emit fluorescence, and the target molecule is quantified by its color density or fluorescence intensity. be able to.
図４に上記定量方法の一例として表面プラズモン共鳴測定法を用いた場合を説明する。図４のＡは当該測定法を用いた場合の分子捕捉部の一例である。ガラス板（０４０１）上の金（Ａｕ）薄膜（０４０２）の裏面にレーザー光（０４０３）を照射すると、レーザー光が全反射をすると同時に金薄膜でエバネッセント波（ｅｖａｎｅｓｃｅｎｔ ｗａｖｅ）（０４０４）が発生する。このとき、金薄膜表面側では表面プラズモン（０４０５）が発生する。このエバネッセント波と表面プラズモンの波数が一致した時、共鳴により光子エネルギーが表面プラズモンを励起するために使用されることから反射光が減衰する現象が生じる。これはレーザーの入射角度を変化させたとき、それに伴う反射光強度の減衰として捉えることができる。図４のＢで示すように入射光強度に対する反射光強度の比率である反射光強度比が最小となる時の入射角度（共鳴角度θとする）（０４０６）は、金属表面で生じる物質間の相互作用によって影響される。したがって、物質の相互作用をその前後の共鳴角度θの変化として捕らえることができる。例えば、図４のＡ、及びＢで示すように、金薄膜表面に担持させた抗体（０４０７）が何も捕捉していない状態の共鳴角度をθ０（０４１３）とする時、当該抗体が抗原（０４０８）である化学物質を捕捉すると共鳴角度がθ１（０４１４）に変化する。この場合、図４のＢ、及びＣで示すように、θ１とθ０との差であるΔθ（０４１５）の値の変化を見ることにより、抗体が化学物質をどれほど捕捉したかの定量することが可能となる。捕捉体が分子鋳型の場合には、当該分子鋳型を抗体に替えて前記金薄膜上に配置すれば、前記と同様の方法で目的の化学物質を定量することができる。 FIG. 4 illustrates a case where a surface plasmon resonance measurement method is used as an example of the quantification method. FIG. 4A shows an example of a molecule trapping portion when the measurement method is used. When the back surface of the gold (Au) thin film (0402) on the glass plate (0401) is irradiated with laser light (0403), the laser light is totally reflected, and at the same time, an evanescent wave (0404) is generated in the gold thin film. . At this time, surface plasmon (0405) is generated on the gold thin film surface side. When the wave numbers of the evanescent wave and the surface plasmon coincide with each other, a phenomenon occurs in which reflected light attenuates because photon energy is used to excite the surface plasmon by resonance. This can be understood as the attenuation of the reflected light intensity accompanying the change in the incident angle of the laser. As shown in FIG. 4B, the incident angle (resonance angle θ) (0406) when the reflected light intensity ratio, which is the ratio of the reflected light intensity to the incident light intensity, is the minimum is between the substances generated on the metal surface. Influenced by interaction. Therefore, the interaction of substances can be captured as a change in the resonance angle θ before and after that. For example, as shown by A and B in FIG. 4, when the resonance angle in a state where nothing is captured by the antibody (0407) supported on the gold thin film surface is θ 0 (0413), the antibody When the chemical substance (0408) is captured, the resonance angle changes to θ 1 (0414). In this case, as shown by B and C in FIG. 4, by observing a change in the value of Δθ (0415), which is the difference between θ 1 and θ 0 , the amount of the antibody captured by the antibody is quantified. It becomes possible. When the capturing body is a molecular template, the target chemical substance can be quantified by the same method as described above if the molecular template is placed on the gold thin film instead of the antibody.
なお、前記他の定量方法はいずれも公知の確立された定量測定方法であり、従来技術に準じて行えばよいので、ここでは詳細な説明を省略する。 The other quantification methods are all known quantitative measurement methods, and may be performed in accordance with the prior art, so detailed description thereof is omitted here.
また、捕捉量計測部は置換法によって分子捕捉部で捕捉された化学物質の検出感度を増強するように構成されていてもよい。 Further, the trapping amount measurement unit may be configured to enhance the detection sensitivity of the chemical substance trapped by the molecule trapping unit by a substitution method.
本実施形態の「置換法」は、捕捉体に予め捕捉させた特定分子構造を有する化学物質と、測定物中の検出すべき化学物質との間で生じる捕捉体に対する競合を利用する方法である。例えば、捕捉体が抗体である場合には、当該抗体を支持体に固定しておき、特定分子構造を有する複合体抗原を当該抗体に捕捉させておく。当該状態で検出すべき化学物質を含んだ測定物を分子捕捉部に曝露させると、結合力の差により複合体抗原が抗体から解離し、代わって測定物中の検出すべき化学物質が抗体に捕捉される。この置換反応による変化を前記定量法で測定することができる。例えば、表面プラズモン共鳴測定法であれば、当該置換反応による共鳴角度θの変化を捉えればよい。当該置換法による検出感度の増強は、後述する間接競合法と同様にｐｐｔレベルの濃度の化学物質でも検出可能となる。 The “substitution method” in the present embodiment is a method that uses competition between a chemical substance having a specific molecular structure previously captured by the capture body and the chemical substance to be detected in the measurement object, with respect to the capture body. . For example, when the capture body is an antibody, the antibody is immobilized on a support, and a complex antigen having a specific molecular structure is captured by the antibody. When a test substance containing a chemical substance to be detected in this state is exposed to the molecular capture unit, the complex antigen dissociates from the antibody due to the difference in binding force, and instead the chemical substance to be detected in the test substance becomes an antibody. Be captured. Changes due to this substitution reaction can be measured by the quantitative method. For example, in the case of the surface plasmon resonance measurement method, the change in the resonance angle θ due to the substitution reaction may be captured. The enhancement of the detection sensitivity by the substitution method can be detected even by a chemical substance having a ppt level concentration as in the indirect competition method described later.
捕捉量計測部で取得される電気信号は通常微弱であることが多いため、取得された電気信号を必要に応じて増幅してもよい。当該増幅は増幅器を当該捕捉量計測部に設置する等の手段により解決できる。また、取得された電気信号がアナログ信号である場合には、当該電気信号を必要に応じてＡＤ変換してもよい。当該ＡＤ変換はコンパレータ等のＡＤ変換器を当該捕捉量計測部に設置する等の手段により解決できる。 Since the electrical signal acquired by the trapping amount measuring unit is usually very weak, the acquired electrical signal may be amplified as necessary. The amplification can be solved by means such as installing an amplifier in the capture amount measuring unit. In addition, when the acquired electrical signal is an analog signal, the electrical signal may be AD converted as necessary. The AD conversion can be solved by means such as installing an AD converter such as a comparator in the captured amount measuring unit.
捕捉量計測部は、計測結果を出力可能なように構成されている。測定結果の出力先は特には問わない。例えば、当該計測結果を表示可能なモニタ等の外部表示部に出力してもよいし、後述する実施形態３の場合であればグループ特定部に出力してもよい。例えば、出力形式も問わない。直接配線を介した出力でもよいし、ＵＳＢ端子等の接続端子を設けてケーブルを介した出力でもよい。また、無線によって送出してもよい。 The captured amount measuring unit is configured to output a measurement result. The output destination of the measurement result is not particularly limited. For example, the measurement result may be output to an external display unit such as a monitor capable of displaying, or may be output to the group specifying unit in the case of Embodiment 3 described later. For example, the output format does not matter. The output may be via direct wiring, or the output may be via a cable by providing a connection terminal such as a USB terminal. Further, it may be transmitted wirelessly.
<実施形態１：処理の流れ> 本実施形態における化学物質検出装置における処理の流れ、即ち本実施形態の化学物質検出方法について説明する。 <Embodiment 1: Process Flow> The process flow in the chemical substance detection apparatus of the present embodiment, that is, the chemical substance detection method of the present embodiment will be described.
図５は、本実施形態の処理の流れの一例である。本実施形態の化学物質検出方法はその処理の相違から、以下で説明する（Ａ）と（Ｂ）に大別できる。 FIG. 5 is an example of the processing flow of this embodiment. The chemical substance detection method of the present embodiment can be broadly divided into (A) and (B) described below because of the difference in processing.
（Ａ）図５のＡに示すように、まず、特定の化学物質を利用して生成した捕捉体によって前記化学物質を含む一群の化学物質をその化学物質が有する特定分子構造に依存して捕捉する（Ｓ０５０１：分子捕捉工程）。次に、前記分子捕捉工程で捕捉体に捕捉された化学物質を定量する（Ｓ０５０２：捕捉量計測工程）。以上の工程によって、検出すべき化学物質を当該化学物質が属する一群の化学物質として検出することができる。 (A) As shown in FIG. 5A, first, a group of chemical substances containing the chemical substance is captured by a trapped substance generated using a specific chemical substance depending on the specific molecular structure of the chemical substance. (S0501: Molecular capture step). Next, the chemical substance captured by the capturing body in the molecular capturing step is quantified (S0502: capturing amount measuring step). Through the above steps, the chemical substance to be detected can be detected as a group of chemical substances to which the chemical substance belongs.
（Ｂ）図５のＢに示すように、まず、特定の化学物質を利用して生成した捕捉体によって前記化学物質を含む一群の化学物質をその化学物質が有する特定分子構造に依存して捕捉する（Ｓ０５０３：分子捕捉工程）。ここまでは、前記Ａと同様である。次に、置換法によって分子捕捉部で捕捉された分子の検出感度を増強する（Ｓ０５０４：検出感度増強工程）。最後に、前記検出感度増強工程で増強された検出結果に基づいて化学物質の分子を定量する（Ｓ０５０５：捕捉量計測工程）。以上の工程によって、検出すべき化学物質を高感度に当該化学物質が属する一群の化学物質として検出することができる。 (B) As shown in FIG. 5B, first, a group of chemical substances containing the chemical substance is captured by a trapped substance generated using a specific chemical substance depending on the specific molecular structure of the chemical substance. (S0503: Molecular capture step). The process up to this point is the same as A. Next, the detection sensitivity of the molecules captured by the molecular capturing portion by the substitution method is enhanced (S0504: detection sensitivity enhancement step). Finally, the molecule of the chemical substance is quantified based on the detection result enhanced in the detection sensitivity enhancement step (S0505: capture amount measurement step). Through the above steps, a chemical substance to be detected can be detected as a group of chemical substances to which the chemical substance belongs with high sensitivity.
なお、本実施形態の化学物質検出装置の各工程を装置を用いて処理する場合には、当該装置を上記手順で操作する計算機に実行させるためのプログラムの一例は、以下の通りとなる。即ち、分子捕捉工程では測定物の流入量、流入時間、曝露時間、洗浄、又は捕捉体の再生等を管理するプログラム、また検出感度増強工程では、０値の測定の計算プログラムや捕捉体量、競合時間等を管理するプログラム、そして捕捉量計測工程では、基準値、応答値の測定と算出、検量線の算出等の計算プログラムの他、定量方法に応じた管理プログラム（例えば、表面プラズモン共鳴測定方法では、レーザー光の照射時間や入射角度の調整等）等である。また、このプログラムを記録媒体に記録して利用することも出来る（本明細書の全体を通して同様である。）。 In addition, when processing each process of the chemical substance detection apparatus of this embodiment using an apparatus, an example of the program for making the computer which operates the said apparatus in the said procedure run is as follows. That is, a program for managing the inflow amount, inflow time, exposure time, washing, or regeneration of the trapped body in the molecular trapping process, and in the detection sensitivity enhancement step, a calculation program for zero value measurement, the trapped body volume, Programs for managing competition time, etc., and in the captured amount measurement process, in addition to calculation programs such as reference value, response value measurement and calculation, and calibration curve calculation, a management program according to the quantification method (for example, surface plasmon resonance measurement) In the method, the irradiation time of the laser light, the adjustment of the incident angle, and the like). Further, this program can be used by being recorded on a recording medium (the same applies throughout the present specification).
<実施形態1：効果> 本実施形態によれば、検出すべき化学物質を厳密に特定せず、その化学物質の特定分子構造を認識することで当該化学物質が属する一群の化学物質として検出することができる。この機能により迅速かつ簡便に検出すべき化学物質の存在の有無を判断することができる。また、本発明の化学物質検出装置によれば、分子捕捉部が着脱可能であることから、測定物に応じて最適な分子捕捉部に迅速に変更することが可能である。 <Embodiment 1: Effect> According to the present embodiment, the chemical substance to be detected is not strictly specified, and is recognized as a group of chemical substances to which the chemical substance belongs by recognizing the specific molecular structure of the chemical substance. be able to. With this function, it is possible to determine the presence or absence of a chemical substance to be detected quickly and easily. In addition, according to the chemical substance detection apparatus of the present invention, since the molecular capture unit is detachable, it can be quickly changed to an optimal molecular capture unit according to the measurement object.
<<実施形態２>>
<実施形態２：概要> 実施形態２について説明する。本実施形態の化学物質検出装置は、前記実施形態１と基本は同じである。実施形態１との相違点は、本実施形態の分子捕捉部では特定の化学物質が有する特定分子構造体を表面に配置した第二捕捉体を有する点にある。すなわち、実施形態１とは捕捉する対象が逆の構成をとることを最大の特徴とする。前記捕捉体は本実施形態においても必須の構成要件である。しかし、本実施形態では分子捕捉部の表面に配置せずにフリーの状態で用いられる。本実施形態の化学物質検出装置は、これらの構成に基づいて超高感度な化学物質の検出が可能なことを特徴とする。
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<Embodiment 2: Overview>
<実施形態２：構成> 本実施形態の化学物質検出装置の構成は図２で示す前記実施形態１の構成と概ね同様である。前記実施形態１の構成と異なる点は、分子捕捉部（０２０１）の支持体（０２０４）上に捕捉体（０２０３）ではなく第二捕捉体を配置している点である。したがって、本実施形態の構成のうち前記実施形態１と同様のものはその説明を省略し、以下に本実施形態に特徴的な構成について説明する。
<Embodiment 2: Configuration> The configuration of the chemical substance detection apparatus of the present embodiment is substantially the same as the configuration of
本実施形態の「分子捕捉部」は、捕捉体と第二捕捉対と支持体とから構成されている。また、当該第二捕捉体は当該分子捕捉体の表面に配置されている。当該分子捕捉部の他の構成については、前記実施形態１の分子捕捉部に準ずる。ただし、段落番号００３４の最後の一文から００３７までの「捕捉体」は「第二捕捉体」に、段落番号００３５の「分子鋳型を有する高分子ポリマー」は「標的分子」に、段落番号００３６の「一群の化学物質を捕捉できる」は「一群の化学物質を捕捉する捕捉体を捕捉できる」に、同段落番号の「同一の特定分子構造を捕捉する捕捉体であれば」は「一の捕捉体を捕捉可能であれば」に、また、段落番号００３７の「捕捉体が検出すべき化学物質を捕捉できるように」は「第二捕捉体が検出すべき化学物質との間で捕捉体を捕捉し合えるように」に、それぞれ読み替えるものとする。 The “molecule capturing part” of the present embodiment is composed of a capturing body, a second capturing pair, and a support. The second capturing body is disposed on the surface of the molecular capturing body. Other configurations of the molecule trapping unit are the same as those of the molecule trapping unit of the first embodiment. However, the “capturing body” from the last sentence to 0037 in paragraph number 0034 is the “second capturing body”, the “polymer having a molecular template” in paragraph number 0035 is the “target molecule”, and the “Capable of capturing a group of chemical substances” means “capable of capturing a capturing body that captures a group of chemical substances”, and “if it is a capturing body capturing the same specific molecular structure” in the same paragraph number, “If the body can be captured”, and “so that the capture body can capture the chemical substance to be detected” in paragraph 0037 is “to capture the capture body between the second capture body and the chemical substance to be detected”. "So that they can be captured"
本実施形態の「捕捉体」は、前記実施形態１と同じく特定の化学物質を利用して生成したもので、前記化学物質を含む一群の化学物質をその化学物質が有する特定分子構造に依存して捕捉可能な構成をとる。実施形態１と異なる点は、本実施形態の捕捉体が分子捕捉部の表面に配置されずにフリーの状態にある点である。当該捕捉体は、検出感度を増強するために測定物と混合して分子捕捉部に供されるように構成されている。
The “capturing body” of the present embodiment is generated using a specific chemical substance as in the first embodiment, and depends on the specific molecular structure that the chemical substance has a group of chemical substances including the chemical substance. And can be captured. The difference from
本実施形態の「支持体」は、前記実施形態１と同様の構成をとる。 The “support” in the present embodiment has the same configuration as that of the first embodiment.
「第二捕捉体」とは、特定の化学物質が有する特定分子構造体である。当該第二捕捉体は特定分子構造体そのものであってもよいし、特定分子構造を有する化学物質であってもよい。特定分子構造を有する化学物質である場合には、当該特定分子構造が第二捕捉体として機能し得る状態で分子捕捉部表面に露出している必要がある。当該第二捕捉体は特定分子構造を有することから、当該特定分子構造を有する特定の化学物質を利用して生成した捕捉体を優先的に捕捉できる。通常、当該第二捕捉体は標的分子、若しくは標的分子が有する特定分子構造体が該当する。 The “second capturing body” is a specific molecular structure possessed by a specific chemical substance. The second capturing body may be a specific molecular structure itself or a chemical substance having a specific molecular structure. In the case of a chemical substance having a specific molecular structure, it is necessary that the specific molecular structure is exposed on the surface of the molecular capturing part in a state where it can function as a second capturing body. Since the second capturing body has a specific molecular structure, it is possible to preferentially capture the capturing body generated using a specific chemical substance having the specific molecular structure. Usually, the second capturing body corresponds to a target molecule or a specific molecular structure possessed by the target molecule.
本実施形態は検出感度を増強したい場合に有効な形態である。具体的には、間接競合法、又は置換法において第二捕捉体が固定化されて捕捉体がフリーの場合等が挙げられる。本実施形態によれば、検出すべき化学物質を超高感度で検出することができる。後述する実施例１で示すようにｐｐｔレベルの化学物質でも検出可能となる。 This embodiment is an effective form when it is desired to enhance detection sensitivity. Specific examples include a case where the second capturing body is immobilized and the capturing body is free in the indirect competition method or the substitution method. According to this embodiment, a chemical substance to be detected can be detected with ultra-high sensitivity. As shown in Example 1 described later, even a chemical substance at the ppt level can be detected.
「間接競合法」とは、第二捕捉体に予め捕捉体を捕捉させておき、当該第二捕捉体と検出すべき化学物質との間で生じる捕捉体に対する競合を利用して、当該検出すべき化学物質を間接的に定量測定する方法である。 The “indirect competition method” is a method in which a second capturing body captures a capturing body in advance, and the detection is performed using competition with respect to the capturing body between the second capturing body and the chemical substance to be detected. This is an indirect quantitative measurement method for chemical substances.
図６に間接競合法を用いて表面プラズモン共鳴測定法で測定する概念の一例を示す。図６のＡ−１、Ｂ−１、Ｃ−１は表面プラズモン共鳴測定法による共鳴角度の変化と時間の関係を示したものである。また、Ａ−２、Ｂ−２、Ｃ−２はそれぞれＡ−１、Ｂ−１、Ｃ−１の分子捕捉部における状態を示した概念図である。また、ＤはＢ−１とＣ−１の結果を統合した図である。なお、この図ではＡ−２のように分子捕捉部表面に第二捕捉体のみが固定されている状態での共鳴角度変化はＡ−１で示すように０となっている。しかし、実際には第二捕捉体のみが固定されている状態での共鳴角度変化は０ではなく、グラフの判別のし易さから単にＡ−２状態時の共鳴角度を０値として設定しているに過ぎない。これはＢ−１、Ｃ−１、Ｄについても同様である。図６では捕捉体が抗体の場合を示している。まず、第二捕捉体（０６０１）を支持体である金薄膜（０６０２）に固定化しておく（Ａ−２）。この例では固定化用のタンパク質（０６０３）とコンジュゲートした状態で第二捕捉体を固定化している。次に、当該第二捕捉体を捕捉可能な抗体（０６０４）を一定量、液相中で第二捕捉体と反応させる（Ｂ−２）。そのときに捕捉量計測部（０６０５は当該部より照射されたレーザー光を示す。）で取得される一定時間後の共鳴角Δθ0（０６０６）を基準値としておく（Ｂ−１）。続いて、抗原抗体反応で結合している抗体を一旦全て解離させた後、既知の濃度の検出すべき化学物質である抗原（０６０７）と共に前記と同一量の抗体（０６０４）を再び加える（Ｃ−２）。ここで、当該既知濃度の検出すべき化学物質の量に相当する抗体が、第二捕捉体（０６０１）と結合できなくなる分、一定時間後の共鳴角Δθ1（０６０８）は前記基準値よりも得られる電気信号が小さくなる（Ｃ−１）。これを応答値とする。得られた基準値と応答値の比Δθ0／Δθ1（０６０９）を算出することにより、応答特性である検量線を得ることができる。 FIG. 6 shows an example of the concept of measurement by the surface plasmon resonance measurement method using the indirect competition method. A-1, B-1, and C-1 in FIG. 6 show the relationship between the change in the resonance angle by the surface plasmon resonance measurement method and time. A-2, B-2, and C-2 are conceptual diagrams showing states in the molecular capturing portions of A-1, B-1, and C-1, respectively. Moreover, D is the figure which integrated the result of B-1 and C-1. In this figure, the change in the resonance angle in the state where only the second capturing body is fixed on the surface of the molecular capturing portion as shown in A-2 is 0 as shown in A-1. However, in practice, the change in the resonance angle when only the second capturing body is fixed is not zero, and the resonance angle in the A-2 state is simply set as a zero value for easy discrimination of the graph. There are only. The same applies to B-1, C-1, and D. FIG. 6 shows a case where the capture body is an antibody. First, the second capturing body (0601) is immobilized on a gold thin film (0602) as a support (A-2). In this example, the second capturing body is immobilized in a state of being conjugated with the immobilizing protein (0603). Next, a certain amount of the antibody (0604) capable of capturing the second capture body is reacted with the second capture body in a liquid phase (B-2). At that time, the resonance angle Δθ 0 (0606) after a certain time acquired by the trapping amount measuring unit (0605 indicates the laser beam emitted from the unit) is set as a reference value (B-1). Subsequently, after all the antibodies bound by the antigen-antibody reaction are once dissociated, the same amount of antibody (0604) as described above is added again together with the antigen (0607) which is a chemical substance to be detected at a known concentration (C -2). Here, the resonance angle Δθ 1 (0608) after a certain time is less than the reference value because the antibody corresponding to the amount of the chemical substance to be detected at the known concentration cannot bind to the second capture body (0601). The obtained electric signal becomes small (C-1). This is the response value. By calculating the ratio Δθ 0 / Δθ 1 (0609) of the obtained reference value and response value, a calibration curve that is a response characteristic can be obtained.
本実施形態の「置換法」は、前記実施形態の置換法とその機序をやや異にする。すなわち、本実施形態の置換法は前記間接競合法と同様に、第二捕捉体に予め捕捉体を捕捉させておき、当該第二捕捉体と検出すべき化学物質との間で生じる捕捉体に対する競合を利用して、当該検出すべき化学物質を間接的に定量測定する方法である。例えば、捕捉体が抗体の場合、第二捕捉体である特定分子構造体に一定量の抗体を捕捉させておく。当該状態で検出すべき化学物質を含んだ測定物を分子捕捉部に曝露させると、結合力の差により抗体が第二捕捉部から解離し、代わって測定物中の検出すべき化学物質が抗体に捕捉される。この置換反応による変化を前記実施形態の置換法と同様の方法で測定することができる。 The “substitution method” in this embodiment is slightly different from the substitution method in the above embodiment. That is, the substitution method of the present embodiment is similar to the indirect competition method, in which the second capturing body captures the capturing body in advance, and the capturing body generated between the second capturing body and the chemical substance to be detected is detected. This is a method of indirectly quantitatively measuring the chemical substance to be detected by using competition. For example, when the capturing body is an antibody, a specific amount of antibody is captured by the specific molecular structure that is the second capturing body. When a measurement substance containing a chemical substance to be detected in this state is exposed to the molecular capture part, the antibody dissociates from the second capture part due to the difference in binding force, and instead the chemical substance to be detected in the measurement substance is an antibody. Captured. Changes due to this substitution reaction can be measured by the same method as the substitution method of the above embodiment.
<実施形態２：処理の流れ> 本実施形態における化学物質検出装置における処理の流れ、即ち本実施形態の化学物質検出方法について説明する。 <Embodiment 2: Process Flow> The process flow in the chemical substance detection apparatus of the present embodiment, that is, the chemical substance detection method of the present embodiment will be described.
図７は、本実施形態の処理の流れの一例である。まず、特定の化学物質を利用して生成した捕捉体を、特定の化学物質が有する特定分子構造体であり分子捕捉部の表面に配置された第二捕捉体と測定物中の検出すべき化学物質との間で捕捉し合う（Ｓ０７０１：第二分子捕捉工程）。次に、分子捕捉部で捕捉された化学物質を定量する（Ｓ０７０２：捕捉量計測工程）。以上の工程によって、検出すべき化学物質を超高感度に当該化学物質が属する一群の化学物質として検出することができる。 FIG. 7 shows an example of the processing flow of this embodiment. First, the capture body generated using a specific chemical substance is a specific molecular structure possessed by the specific chemical substance and the second capture body arranged on the surface of the molecular capture section and the chemistry to be detected in the measurement object. Capture with each other (S0701: second molecule capturing step). Next, the chemical substance captured by the molecule capturing unit is quantified (S0702: capture amount measuring step). Through the above steps, the chemical substance to be detected can be detected with a very high sensitivity as a group of chemical substances to which the chemical substance belongs.
<実施形態２：効果> 本実施形態によれば、検出感度増幅工程を得る事により検出すべき化学物質をｐｐｔ（１兆分の１）レベルの超高感度で検出することができる。 <Embodiment 2: Effect> According to the present embodiment, a chemical substance to be detected can be detected with an ultrahigh sensitivity of the ppt (1 / trillion) level by obtaining a detection sensitivity amplification step.
<<実施形態３>>
<実施形態３：概要> 実施形態３について説明する。本実施形態の化学物質検出装置は
前記実施形態１、又は２基本として、複数種類の分子捕捉部を有することにより複数の群の化学物質を捕捉可能なように構成されている。さらに本実施形態の化学物質検出装置は、捕捉量計測部による測定物の計測結果をデータベース部が蓄積する既知の化学物質グループが有する特定分子構造を示す情報に基づいて前記分子捕捉部で捕捉された化学物質の属する一以上の化学物質グループを特定できることを特徴とする。
<< Embodiment 3 >>
<Embodiment 3: Overview> Embodiment 3 will be described. The chemical substance detection apparatus according to the present embodiment is configured to be capable of capturing a plurality of groups of chemical substances by having a plurality of types of molecular capturing units as the basis of the first or second embodiment. Furthermore, the chemical substance detection apparatus of the present embodiment is captured by the molecular trapping unit based on information indicating a specific molecular structure of a known chemical substance group in which the database unit accumulates the measurement result of the measurement object by the trapping amount measuring unit. One or more chemical substance groups to which the chemical substance belongs can be specified.
図８に本実施形態の概念の一例を示す。この図で示す化学物質検出装置は実施形態１を基本としている。当該化学物質検出装置の分子捕捉部は、Ｉ（０８０１）、ＩＩ（０８０２）、ＩＩＩ（０８０３）の３つあり、それぞれが異なる特定分子構造を優先的に捕捉する抗体を有している。例えば、分子捕捉部Ｉの抗体（０８０４）はa（ベンゼン環とする。：０８０７）を、分子捕捉部ＩＩの抗体（０８０５）はｂ（ニトロ基を構成する分子構造とする。：０８０８）を、そして分子捕捉部ＩＩＩの抗体（０８０６）はｃ（ハロゲン基に共通する分子構造とする。：０８０９）を、それぞれ特定分子構造として捕捉することができる。当該化学物質検出装置を用いて化学物質の検出を行う時、測定物中にaのベンゼン環とｂのニトロ基を共に有する化学物質（Ａ：０８１０、Ｂ：０８１１）が存在すれば、当該化学物質は分子捕捉部ＩとＩＩで同時に捕捉される。したがって、本実施形態では測定物中に化学物質Ａ、Ｂのような異なる化学物質が存在していても、それらが有する複数の特定分子構造が同一であれば一の化学物質グループに属するものとして特定され、両者の区別はなされない。前記分子捕捉部が捕捉した情報は、捕捉量計測部（０８１３）を介してグループ特定部（０８１４）に送られる。グループ特定部は当該測定結果の特定分子構造の情報（図８ではベンゼン環とニトロ基）をキーとしてデータベース部（０８１５）内に蓄積されたデータ（０８１６）を検索する。グループ特定部は、キーである情報（０８１７）に合致するデータがあれば、キーである情報と関連付けられて保存されている化学物質グループデータ（図８では芳香族ニトロ化合物）（０８１８）を取得する。また、取得された化学物質グループの化学的性質（図８では爆発物、若しくは爆発物類似物）も同時に取得することができる。このように測定現場で本実施形態の化学物質検出装置を用いることで、測定物中に「芳香族ニトロ化合物に属し、爆発物、若しくは爆発物類似物質である化学物質」が含まれていることが検知される。 FIG. 8 shows an example of the concept of this embodiment. The chemical substance detection apparatus shown in this figure is based on the first embodiment. There are three molecular capture units of the chemical substance detection apparatus, I (0801), II (0802), and III (0803), and each has an antibody that preferentially captures different specific molecular structures. For example, the antibody (0804) of the molecular capture unit I is a (benzene ring: 0807), and the antibody (0805) of the molecular capture unit II is b (molecular structure constituting a nitro group: 0808). In addition, the antibody (0806) of the molecular capture unit III can capture c (with a molecular structure common to halogen groups: 0809) as a specific molecular structure. When a chemical substance is detected using the chemical substance detection apparatus, if there is a chemical substance (A: 0810, B: 0811) having both the benzene ring of a and the nitro group of b in the measurement object, the chemical The substance is simultaneously captured by the molecular capturing portions I and II. Therefore, in this embodiment, even if different chemical substances such as chemical substances A and B exist in the measurement object, if a plurality of specific molecular structures are the same, they belong to one chemical substance group. Specified, and no distinction is made between them. The information captured by the molecule capturing unit is sent to the group specifying unit (0814) via the captured amount measuring unit (0813). The group specifying unit searches the data (0816) stored in the database unit (0815) using the information of the specific molecular structure (the benzene ring and the nitro group in FIG. 8) as the key as a key. If there is data matching the key information (0817), the group specifying unit obtains chemical substance group data (aromatic nitro compound in FIG. 8) (0818) stored in association with the key information. To do. Further, the chemical properties of the acquired chemical substance group (in FIG. 8, explosives or explosives analogs) can be acquired at the same time. As described above, by using the chemical substance detection apparatus of the present embodiment at the measurement site, the measurement object contains “a chemical substance that belongs to an aromatic nitro compound and is an explosive substance or an explosive-like substance”. Is detected.
一方、化学物質Ｃ（０８１２）のようにaのベンゼン環とｃのハロゲン基は有するが、ｂのニトロ基を有さない化学物質のみが測定物に含まれている場合には、分子捕捉部Ｉからの捕捉信号がグループ特定部に入力されても、分子捕捉部ＩＩからの捕捉信号は入力されず、代わって分子捕捉部ＩＩＩからの捕捉信号が入力される。したがって、当該化学物質Ｃは芳香族ニトロ化合物の化学物質グループとしては特定されないが、「芳香族ハロゲン化合物」として特定されることになる。即ち、この場合には測定物中に「内分泌攪乱物質である芳香族ハロゲン化合物に属する化学物質」が含まれていると検知されることになる。本実施形態の化学物質検出装置は以上のような特徴を有している。 On the other hand, in the case where only a chemical substance having a benzene ring of a and a halogen group of c but not having a nitro group of b is contained in the measurement object as in chemical substance C (0812), Even if the capture signal from I is input to the group specifying unit, the capture signal from the molecule capture unit II is not input, and the capture signal from the molecule capture unit III is input instead. Therefore, the chemical substance C is not specified as a chemical group of aromatic nitro compounds, but is specified as an “aromatic halogen compound”. That is, in this case, it is detected that “a chemical substance belonging to an aromatic halogen compound which is an endocrine disrupting substance” is included in the measurement object. The chemical substance detection apparatus of the present embodiment has the above-described features.
<実施形態３：構成> 図９は本実施形態の構成の一例である。この図で示す化学物質検出装置は実施形態１を基本としている。当該化学物質検出装置（０９００）は前記実施形態1の構成要素である分子捕捉部（０９０１）と捕捉量計測部（０９０２）に加えて、データベース部（０９０６）とグループ特定部（０９０７）を有する。また、この図で示す化学物質検出装置は着脱部（０９０５）を有する場合を示している。以下、各構成要素のうち本実施形態に特徴的な構成要素について説明する。なお、図９で示す本実施形態の化学物質検出装置は実施形態１を基本とする場合であるが、実施形態２を基本とするものであってもよい。その場合には、分子捕捉部が捕捉体に代わって第二捕捉体を有する点のみ異なる。
<Embodiment 3: Configuration> FIG. 9 is an example of a configuration of the present embodiment. The chemical substance detection apparatus shown in this figure is based on the first embodiment. The chemical substance detection apparatus (0900) includes a database unit (0906) and a group specifying unit (0907) in addition to the molecular capturing unit (0901) and the captured amount measuring unit (0902) which are the components of the first embodiment. . Moreover, the chemical substance detection apparatus shown in this figure has shown the case where it has an attachment / detachment part (0905). Hereinafter, the components characteristic of the present embodiment among the components will be described. In addition, although the chemical substance detection apparatus of this embodiment shown in FIG. 9 is based on
本実施形態の「分子捕捉部」（０９０１）は、実施形態１、又は２の「分子捕捉部」の構成を基本とするが、複数の群の化学物質を捕捉するために複数種類を有する点で相違する。すなわち、実施形態１、又は２の分子捕捉部はその数のいかんにかかわらずそれぞれ一の特定分子構造、又は一の捕捉体を捕捉可能なように構成されていたが、本実施形態の分子捕捉部は二以上の特定分子構造、又は捕捉体を捕捉可能なように構成されている。
The “molecule capturing unit” (0901) of this embodiment is based on the configuration of the “molecule capturing unit” of
「データベース部」（０９０６）は、既知の化学物質グループが有する特定分子構造を示す情報を蓄積するように構成されている。 The “database part” (0906) is configured to accumulate information indicating a specific molecular structure of a known chemical substance group.
データベース部は、後述するグループ特定部における情報処理の結果、測定結果の情報がデータベース部に未蓄積な新規の化学物質グループであるとの情報であった場合には、それが有する特定分子構造をグループ特定部から取得し、蓄積するように構成されていてもよい。また、既知の化学物質グループが有する特定分子構造を示す情報は、図９の０９０８で示す外部蓄積部から取得できるようにも構成されている。外部蓄積部からの情報を取得するために、当該データベース部は、ＣＤ−ＲＷドライブディスク等の記録媒体読込、又は／及び書込み手段を有していてもよい。 If the information on the measurement result is a new chemical substance group that has not been accumulated in the database unit as a result of information processing in the group specifying unit to be described later, the database unit stores the specific molecular structure that it has. The information may be acquired from the group specifying unit and accumulated. Further, the information indicating the specific molecular structure of the known chemical substance group is configured to be acquired from the external storage unit indicated by 0908 in FIG. In order to obtain information from the external storage unit, the database unit may include a recording medium reading / writing device such as a CD-RW drive disk.
「化学物質グループ」とは、複数の群に属し、共通する複数の特定分子構造を有するグループを言う。すなわち、一群の化学物質は共通する一の特定分子構造を有することから、複数の群からなる化学物質グループは、各群がそれぞれ有する特定分子構造の組み合わせを当該化学物質グループの特徴として有することになる。例えば、ＴＮＴとＤＮＴはいずれもニトロ基を構成する分子構造を特定分子構造とする群にも、芳香族の母核であるベンゼン環を特定分子構造とする群にも属する。したがって、ＴＮＴとＤＮＴの属する化学グループは「芳香族系ニトロ化合物」となる。 “Chemical substance group” refers to a group belonging to a plurality of groups and having a plurality of common specific molecular structures. That is, since a group of chemical substances has one common specific molecular structure, a chemical group consisting of a plurality of groups has a combination of specific molecular structures that each group has as a characteristic of the chemical group. Become. For example, both TNT and DNT belong to a group in which the molecular structure constituting the nitro group is a specific molecular structure, and a group in which a benzene ring that is an aromatic mother nucleus is a specific molecular structure. Therefore, the chemical group to which TNT and DNT belong is an “aromatic nitro compound”.
「化学物質グループが有する特定分子構造を示す情報」とは、化学物質グループが有する特定分子構造に関連する情報を意味する。例えば、その化学物質グループが有する特定分子構造の構造的な情報、その化学物質グループに属する化学物質種の情報、あるいはそのグループに属する化学物質が共通して有する一以上の化学的性質などが該当する。例えば、前述の「芳香族系ニトロ化合物」という化学グループの場合であれば、ニトロ基とベンゼン環という二つの特定分子構造の構造的な情報、ＴＮＴ、ＤＮＴ、ＤＮＢ等の化学物質種が属すると言う情報、また「爆発物、若しくは爆発物類似物」という化学的性質を共通して有していること等である。 “Information indicating the specific molecular structure of the chemical substance group” means information related to the specific molecular structure of the chemical substance group. For example, structural information on the specific molecular structure of the chemical group, information on the chemical species belonging to the chemical group, or one or more chemical properties that the chemical substances belonging to the group have in common To do. For example, in the case of the above-mentioned chemical group “aromatic nitro compound”, structural information of two specific molecular structures such as a nitro group and a benzene ring, and chemical substance species such as TNT, DNT, and DNB belong. And having the chemical property “explosive or explosive analog” in common.
「グループ特定部」（０９０７）は、前記分子捕捉部で捕捉された分子の前記捕捉量計測部による計測結果と、前記データベース部に蓄積された情報とに基づいて、前記特定の化学物質の属する一以上の化学物質グループを特定するように構成されている。すなわち、当該グループ特定部は、前記捕捉量計測部による計測結果に基づいて、前記データベース部に蓄積された情報を検索可能なように構成されている。 The “group specifying unit” (0907) belongs to the specific chemical substance based on the measurement result of the trapped amount measuring unit of the molecules captured by the molecule trapping unit and the information accumulated in the database unit. It is configured to identify one or more chemical groups. That is, the group specifying unit is configured to be able to search the information stored in the database unit based on the measurement result by the captured amount measuring unit.
化学物質グループを特定する方法は、捕捉量計測部による計測結果で得られた複数の群情報、すなわち複数の特定分子構造の情報をキーとして前記データベース部を検索する。当該キーに合致する特定分子構造の組み合わせを有した化学物質グループの情報が、データベース部に存在している場合には当該化学物質グループの情報を取得する。その際、化学物質グループ名だけでなく、それと関連付けて蓄積されている前記化学物質グループが有する特定分子構造を示す情報を共に取得することが望ましい。もしも、当該キーに合致する化学物質グループの情報がデータベース部に存在しない場合には、該当する化学物質グループがないと判断すると共に、特定分子構造の組み合わせを最も多く重複して有する化学物質グループの情報を関連する化学物質グループの情報として取得するようにしてもよい。当該類似化学物質情報は、特定分子構造の組み合わせを最も多く重複して有する化学物質グループだけでなく、重複度の高いものから低いものへ順次取得できるようにしてもよい。 In the method of specifying a chemical substance group, the database section is searched using a plurality of group information obtained from the measurement results by the trapping quantity measuring section, that is, information on a plurality of specific molecular structures as keys. When information on a chemical substance group having a combination of specific molecular structures that matches the key exists in the database unit, information on the chemical substance group is acquired. At that time, it is desirable to acquire not only the chemical substance group name but also information indicating the specific molecular structure of the chemical substance group stored in association with it. If there is no information on the chemical group that matches the key in the database section, it is determined that there is no corresponding chemical group, and the chemical group that has the largest number of combinations of specific molecular structures. You may make it acquire information as information of a related chemical substance group. The similar chemical substance information may be acquired not only from the chemical substance group having the largest number of combinations of specific molecular structures but also from the highest to the lowest.
グループ特定部は前記捕捉量計測部による計測結果、及び蓄積部に蓄積された情報を取得可能なように構成されている。当該取得の形式は捕捉量計測部、及び蓄積部に合わせればよい。例えば、捕捉量計測部、蓄積部がいずれもＵＳＢ端子等のインターフェースを有しているのであれば当該グループ特定部もＵＳＢ端子を有することによってＵＳＢケーブルを介して取得可能にすればよいし、捕捉量計測部が無線送出手段を有し、蓄積部がＵＳＢ端子を有しているのであれば当該グループ特定部は無線取得手段とＵＳＢ端子を共に有することによって、無線とケーブルを介して取得するようにすればよい。 The group specifying unit is configured to be able to acquire the measurement result by the captured amount measuring unit and the information stored in the storage unit. The acquisition format may be matched to the captured amount measuring unit and the accumulating unit. For example, if both the capture amount measurement unit and the storage unit have an interface such as a USB terminal, the group identification unit may also have a USB terminal so that it can be acquired via a USB cable. If the quantity measurement unit has a wireless transmission means and the storage unit has a USB terminal, the group specifying unit has both the wireless acquisition means and the USB terminal, so that the acquisition is performed via wireless and a cable. You can do it.
また、グループ特定部は特定した化学物質グループの情報を当該化学物質グループが有する特定分子構造を示す情報と共に出力可能なようにも構成されている。出力先は、前記蓄積部であってもよいし、モニタ部であってもよい。当該出力の形式は、前記取得の形式と同様の方法で行えばよい。 In addition, the group specifying unit is configured to be able to output information on the specified chemical substance group together with information indicating the specific molecular structure of the chemical substance group. The output destination may be the storage unit or the monitor unit. The output format may be performed in the same manner as the acquisition format.
<実施形態３：効果> 本実施形態によれば、検出結果である複数の群の組み合わせから、当該化学物質が属する一以上の化学物質グループを特定することができる。また、従来の化学分析装置やセンサ装置では困難であった匂いの質を客観的に評価できる。 <Embodiment 3: Effect> According to the present embodiment, one or more chemical substance groups to which the chemical substance belongs can be specified from a combination of a plurality of groups as detection results. In addition, it is possible to objectively evaluate the odor quality, which has been difficult with conventional chemical analyzers and sensor devices.
以下の実施例１、及び２をもって本発明を具体的に説明する。ただし、以下の実施例は単に例示するのみであり、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。 The present invention will be specifically described with reference to the following Examples 1 and 2. However, the following examples are merely illustrative, and the present invention is not limited to these examples.
<表面プラズモン共鳴測定法を用いた本発明の化学物質検出装置によるＴＮＴの検出>
本実施例の化学物質検出装置は、間接競合法と表面プラズモン共鳴測定法とを用いた実施形態２を基本とするものである。当該化学物質検出装置を用いて、分子捕捉部の捕捉体を複合体抗原とした場合のＴＮＴの検出感度等について確認をする。
<Detection of TNT by the chemical substance detection apparatus of the present invention using the surface plasmon resonance measurement method>
The chemical substance detection apparatus of this example is based on the second embodiment using the indirect competition method and the surface plasmon resonance measurement method. Using this chemical substance detection apparatus, the detection sensitivity and the like of TNT when the capturing body of the molecular capturing section is a complex antigen are confirmed.
１．表面プラズモン共鳴測定装置と測定条件
表面プラズモン共鳴測定装置は、フローシステム採用のＳＲＰ６７０（日本レーザー電子）を用いた。分子捕捉部は、２０×１３×０．７ｍｍのガラス板表面に約５０ｎｍ厚で金薄膜を形成させたものを支持体として、当該金薄膜表面に複合体抗原を捕捉体として後述の方法で固定化したものを用いた。測定物を含むキャリア溶液は、０．１Ｍリン酸緩衝液ｐＨ７．２（以下、ＰＢＳとする。）／１％（Ｗ／Ｖ）エタノールを用いた。抗原、抗体の希釈は前記ＰＢＳで行った。測定温度は２５℃±１℃、測定物の導入量は２００μlとした。流速、及び流通時間は以下に詳述する。他は、当該装置の使用法に従った。
1. Surface plasmon resonance measuring apparatus and measurement conditions The surface plasmon resonance measuring apparatus used SRP670 (Nippon Laser Electronics) employing a flow system. The molecular trapping part is fixed by a method described later with a complex antigen as a trapping body on the surface of the gold thin film, with a gold thin film having a thickness of about 50 nm formed on a 20 × 13 × 0.7 mm glass plate surface as a support. What was made into was used. As the carrier solution containing the measurement object, 0.1M phosphate buffer pH 7.2 (hereinafter referred to as PBS) / 1% (W / V) ethanol was used. Antigens and antibodies were diluted with the PBS. The measurement temperature was 25 ° C. ± 1 ° C., and the introduction amount of the measurement object was 200 μl. The flow rate and distribution time will be described in detail below. Others followed the usage of the device.
２．複合体抗原の金薄膜上への固定化（分子捕捉部の形成）
（１）まず、表面プラズモン共鳴測定法を行うにあたり、分子捕捉部を形成するために支持体の一部である金薄膜に複合体抗原を固定化した。当該複合体抗原はトリニトロフェノール（ｔｒｉｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌ：以下ＴＮＰとする。）をＯＶＡとコンジュゲートしたものである（以下、本実施例において当該複合体抗原をＴＮＰ−ＯＶＡとする。）。当該ＴＮＰ−ＯＶＡをＰＢＳで２００ｐｐｍに希釈し、２００μlを流速１５μl／ｍｉｎで約１４分間流して、前記金薄膜上にＴＮＰ−ＯＶＡを物理的吸着させた。ＴＮＰ−ＯＶＡの吸着後、約２００μlのＰＢＳを流して、当該金薄膜を洗浄した。
2. Immobilization of complex antigen on gold thin film (formation of molecular trap)
(1) First, in performing the surface plasmon resonance measurement method, a complex antigen was immobilized on a gold thin film which is a part of a support in order to form a molecule trapping portion. The complex antigen is a conjugate of trinitrophenol (hereinafter referred to as TNP) and OVA (hereinafter, the complex antigen is referred to as TNP-OVA in this example). The TNP-OVA was diluted to 200 ppm with PBS, and 200 μl was flowed at a flow rate of 15 μl / min for about 14 minutes to physically adsorb TNP-OVA on the gold thin film. After adsorption of TNP-OVA, about 200 μl of PBS was flowed to wash the gold thin film.
（２）次に、ＴＮＰ−ＯＶＡが前記金薄膜上に物理吸着されずに隙間となっている箇所をブロッキングするために、ＰＢＳで１０００ｐｐｍに溶解した牛血清アルブミン（以下、ＢＳＡとする。）を２００μl流した。当該ＢＳＡによるブロッキング後、約２００μlのＰＢＳを流速１５μl／ｍｉｎで流して、当該金薄膜を洗浄した。 (2) Next, bovine serum albumin (hereinafter referred to as BSA) dissolved in 1000 ppm with PBS is used to block a portion where TNP-OVA is not physically adsorbed on the gold thin film but is a gap. 200 μl was flowed. After blocking with the BSA, about 200 μl of PBS was flowed at a flow rate of 15 μl / min to wash the gold thin film.
（３）図１０は捕捉量計測部にて測定された上記（１）から（２）の工程における共鳴角度の変化を示したものである。縦軸は共鳴角度の変化（単位：ｄｅｇｒｅｅ／ｄｅｇ．／°）、横軸は時間（単位：分）を示す。また、図１０のＡ点は、２００ｐｐｍのＴＮＰ−ＯＶＡの流入起点、Ｂ点は１０００ｐｐｍのＢＳＡの流入起点、Ｃ点とＤ点は洗浄用ＰＢＳ流入起点をそれぞれ示す。さらに、エリアＩは金薄膜のみの状態、エリアＩＩは金薄膜状に複合体抗原が物理的吸着をしており、かつ複合体抗原が吸着されずに金薄膜の露出した部分が残っている状態、エリアＩＩＩはエリアＩＩの露出した金薄膜にＢＳＡがブロッキング吸着している状態を示す。図１０から、ＴＮＰ−ＯＶＡが金薄膜上に物理吸着することにより表面プラズモン共鳴の共鳴角度が０．１７°（洗浄済状態）変化している。また、これにＢＳＡが物理吸着されることで共鳴角がさらに０．０６°（洗浄済状態）変化していることがわかる。これらの変化の和である０．２３°が当該分子捕捉部の０値となる。 (3) FIG. 10 shows a change in resonance angle in the steps (1) to (2) measured by the trapping amount measuring unit. The vertical axis represents the change in resonance angle (unit: degree / deg. / °), and the horizontal axis represents time (unit: minute). Further, point A in FIG. 10 indicates an inflow start point of 200 ppm of TNP-OVA, point B indicates an inflow start point of 1000 ppm of BSA, and points C and D indicate inflow start points of the washing PBS. Furthermore, area I is a state in which only a gold thin film is present, and area II is a state in which the complex antigen is physically adsorbed in the form of a gold thin film, and the exposed portion of the gold thin film remains without being adsorbed with the complex antigen. Area III shows a state where BSA is adsorbed by blocking on the exposed gold thin film in area II. From FIG. 10, the resonance angle of surface plasmon resonance is changed by 0.17 ° (washed state) due to physical adsorption of TNP-OVA on the gold thin film. It can also be seen that the resonance angle is further changed by 0.06 ° (washed state) due to the physical adsorption of BSA. The sum of these changes, 0.23 °, becomes the zero value of the molecule trapping portion.
３．ＴＮＴの測定
（１）まず、基準値を得るために前記分子捕捉部に２０ｐｐｍに希釈した抗ＴＮＰ−ＫＬＨ抗体溶液２００μlを流速６５μl／ｍｉｎで約１０分間流して反応させた。その後、約２００μlのＰＢＳを流して洗浄した。当該抗ＴＮＰ−ＫＬＨ抗体は、ＴＮＰ−ＫＬＨ複合体を抗原としてマウスに接種して作製したＴＮＴ等を捕捉可能なポリクローナル抗体である。前記ＴＮＰ−ＫＬＨ複合体は、以下のようにして作製した。まず、１０ ｍｇ ＫＬＨ を含む４８０ ｍＭ 炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）溶液（ｐＨ８．５）とトリニトロベンゼンスルホン酸ナトリウム（２，４，６−ｔｒｉｎｉｔｒｏｂｅｎｚｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ ｓｏｄｉｕｍ ｓａｌｔ）１ｍｇ／ｍｌ Ｈ２Ｏを４０℃で２時間反応させた。その後、４℃で３日間、５回水を交換しながら透析を行った。最後に、透析液を凍結乾燥して目的のＴＮＰ−ＫＬＨ複合体抗原を得た。前記抗ＴＮＰ−ＫＬＨ抗体と金薄膜上に固定したＴＮＰ−ＯＶＡによる抗原抗体反応によって得られる共鳴角度の値から上記２．（３）で得られた０値０．２３°を減じた値が基準値となる。
3. Measurement of TNT (1) First, in order to obtain a reference value, 200 μl of an anti-TNP-KLH antibody solution diluted to 20 ppm was allowed to flow in the molecular trapping part at a flow rate of 65 μl / min for about 10 minutes. Thereafter, it was washed by flowing about 200 μl of PBS. The anti-TNP-KLH antibody is a polyclonal antibody capable of capturing TNT and the like prepared by inoculating mice with the TNP-KLH complex as an antigen. The TNP-KLH complex was produced as follows. First, 480 mM sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ) solution (pH 8.5) containing 10 mg KLH and sodium trinitrobenzenesulfonate (
（２）次に、前記抗ＴＮＰ−ＫＬＨ抗体とＴＮＰ−ＯＶＡとの結合を解離させるために３２．５μlの再生溶液を流速６５μl／ｍｉｎで分子捕捉部に流した。当該再生溶液の組成は、グリシン塩酸緩衝液（ｐＨ２．０）にペプシンを２０ｐｐｍになるように希釈したものである。 (2) Next, in order to dissociate the binding between the anti-TNP-KLH antibody and TNP-OVA, 32.5 μl of a regeneration solution was flowed through the molecular trap at a flow rate of 65 μl / min. The composition of the regeneration solution is obtained by diluting pepsin to 20 ppm in a glycine hydrochloride buffer (pH 2.0).
（３）続いて、各濃度のＴＮＴを含む前記２０ｐｐｍ抗ＴＮＰ−ＫＬＨ抗体溶液２００μlを、流速６５μl／ｍｉｎで約３分間流した。その後、約２００μlのＰＢＳで洗浄し、一定値に達したときの値を測定値として得た。測定値から前記０値を減じた値を応答値とした。異なる濃度のＴＮＴを含む２０ｐｐｍ抗ＴＮＰ−ＫＬＨ抗体溶液を新たに流す際には、事前に前記３．（２）と同様の解離処理を行った。 (3) Subsequently, 200 μl of the 20 ppm anti-TNP-KLH antibody solution containing each concentration of TNT was allowed to flow at a flow rate of 65 μl / min for about 3 minutes. Thereafter, it was washed with about 200 μl of PBS, and a value when a constant value was reached was obtained as a measurement value. A value obtained by subtracting the 0 value from the measured value was defined as a response value. When a 20 ppm anti-TNP-KLH antibody solution containing different concentrations of TNT is newly flowed, the above-mentioned 3. The same dissociation process as (2) was performed.
４．測定結果
図１１に上記実験の測定結果を示す。縦軸は共鳴角度の変化（単位：ｄｅｇ．）を、また横軸は時間（単位：分）を示している。図１１のＡ点は基準値を得るための２０ｐｐｍの抗ＴＮＰ−ＫＬＨ抗体溶液（以下、Ａｂ溶液とする。）のみの流入起点であり、Ｂ点からＥ点までが各濃度のＴＮＴを含む２０ｐｐｍＡｂ溶液の流入起点である。具体的には、Ｂ点が２０ｐｐｍＡｂ溶液＋１０ｐｐｂ（ｐｐｂ＝１０億分の１量）ＴＮＴの流入起点、Ｃ点が２０ｐｐｍＡｂ溶液＋１０ｐｐｔＴＮＴの流入起点、Ｄ点が２０ｐｐｍＡｂ溶液＋１ｐｐｍ（ｐｐｍ＝１００万分の１量）ＴＮＴの流入起点、Ｅ点が２０ｐｐｍＡｂ溶液＋１ｐｐｂＴＮＴの流入起点をそれぞれ示している。また、Ｆ点は再度基準値を確認するために流した２０ｐｐｍＡｂ溶液のみの流入起点を示す。さらに、ａは洗浄用ＰＢＳ流入起点、ｂは再生溶液流入起点を示す。各濃度時に示す％は、基準値に対する応答値の割合（％）である。当該％は前記間接競合法で説明したように、検出すべき化学物質（この場合はＴＮＴ）の濃度が低いほど大きく、濃度が高いほど小さくなる。この％値に基づいて検量線（応答特性）を得ることができる。以上の結果から本実施例の間接競合法と表面プラズモン共鳴測定法とを用いた化学物質検出装置により、ＴＮＴがｐｐｔレベルであっても測定可能であることが証明された。
4). Measurement Results FIG. 11 shows the measurement results of the above experiment. The vertical axis represents the change in resonance angle (unit: deg.), And the horizontal axis represents time (unit: minute). Point A in FIG. 11 is an inflow starting point of only 20 ppm anti-TNP-KLH antibody solution (hereinafter referred to as Ab solution) for obtaining a reference value, and from point B to point E, 20 ppm Ab containing TNT of each concentration. This is the starting point of solution inflow. Specifically, point B is 20 ppm Ab solution + 10 ppb (ppb = 1 part per billion) TNT inflow start point, point C is 20 ppm Ab solution + 10 ppt TNT inflow start point, point D is 20 ppm Ab solution + 1 ppm (ppm = 1 part per million) ) TNT inflow start point and E point indicate 20 ppm Ab solution + 1 ppb TNT inflow start point. The point F indicates the inflow starting point of only the 20 ppm Ab solution that was flowed in order to confirm the reference value again. Further, a represents the inflow origin of the washing PBS, and b represents the inflow origin of the regeneration solution. The% shown at each concentration is the ratio (%) of the response value to the reference value. As described in the indirect competition method, the percentage increases as the concentration of the chemical substance to be detected (in this case, TNT) decreases, and decreases as the concentration increases. A calibration curve (response characteristic) can be obtained based on this% value. From the above results, it was proved that the chemical substance detection apparatus using the indirect competitive method and the surface plasmon resonance measurement method of this example can be measured even when TNT is at the ppt level.
<比色法を用いた本発明の化学物質検出装置によるＴＮＴ等の検出>
本実施例の化学物質検出装置は、捕捉量計測部で間接競合法と比色法（以下、ＥＬＩＳＡ法とする。）との組み合わせによる間接競合ＥＬＩＳＡ法を用いた場合の例である。当該化学物質検出装置で分子捕捉部の捕捉体を複合体抗原とした抗体を用いて、当該抗体の交差反応性によりＴＮＴ等の緩やかな分子認識による検出等について確認をする。
<Detection of TNT etc. by the chemical substance detection apparatus of the present invention using the colorimetric method>
The chemical substance detection apparatus of the present embodiment is an example in which an indirect competitive ELISA method using a combination of an indirect competitive method and a colorimetric method (hereinafter referred to as an ELISA method) is used in the trapping amount measuring unit. Using the chemical substance detection apparatus, an antibody having a capturing body of a molecular capturing portion as a complex antigen is used to confirm detection by gentle molecular recognition such as TNT by the cross-reactivity of the antibody.
図１２は間接競合ＥＬＩＳＡ法について示したものである。以下、本実施例の手順を当該図に沿って説明する。 FIG. 12 shows the indirect competitive ELISA method. Hereinafter, the procedure of the present embodiment will be described with reference to the drawing.
１．複合体抗原のプレートへの固定化（分子捕捉部の形成）：図１２のＡ
まず、５０ｍＭ炭酸塩緩衝液（ｐＨ９．８）で希釈した１０μｇ／ｍｌＴＮＰ−ＯＶＡ（１２０１）を９６穴プレートの各ウェルに１００μｌ滴下し、一晩室温で静置して当該プレート底面（１２０２）に固定化させた。翌日、０．０５％Ｔｗｅｅｎ２０を含むリン酸緩衝液（以下、ＰＢＳＴとする。）で３回洗浄した。その後、１％ゼラチン溶液を当該ウェルに滴下し、室温で１時間静置することでＴＮＰ−ＯＶＡの隙間をブロッキングした。以上の工程により、間接競合ＥＬＩＳＡ法による分子捕捉部を形成した。
1. Immobilization of complex antigen on plate (formation of molecular trapping part): A in FIG.
First, 100 μl of 10 μg / ml TNP-OVA (1201) diluted with 50 mM carbonate buffer (pH 9.8) was dropped into each well of a 96-well plate, and allowed to stand overnight at room temperature, and placed on the bottom surface (1202) of the plate. Immobilized. On the next day, the plate was washed three times with a phosphate buffer solution (hereinafter referred to as PBST) containing 0.05% Tween20. Thereafter, a 1% gelatin solution was dropped into the well and allowed to stand at room temperature for 1 hour to block the TNP-OVA gap. Through the above-described steps, a molecule capturing portion by indirect competitive ELISA was formed.
２．間接競合による抗原抗体反応：図１２のＢ
次に、既知濃度の抗原溶液と抗体溶液を混合し、前記プレートの各ウェルに一定量滴下した。具体的には前記分子捕捉部を形成後のプレートの各ウェルに１０μｇ／ｍｌのマウスＩｇＧ抗ＴＮＰ−ＫＬＨ抗体（１２０３）と、１０−５から１０−１０まで１０−1毎に段階的に希釈した抗原（ＴＮＴ等）（１２０４）を等量混合した混合溶液１００μｌを滴下し、１時間室温で抗原抗体反応をさせた。当該抗ＴＮＰ−ＫＬＨ抗体は実施例１で使用したものと同様である。その後、ＰＢＳＴで３回洗浄し、ウェル内に残った未反応の抗体等を除去した（図１２のＣ）。
2. Antigen-antibody reaction by indirect competition: B in FIG.
Next, an antigen solution having a known concentration and an antibody solution were mixed, and a predetermined amount was dropped into each well of the plate. Specifically, 10 μg / ml mouse IgG anti-TNP-KLH antibody (1203) and 10 −5 to 10 −10 are diluted stepwise from 10 −5 to 10 −1 in each well of the plate after forming the molecule capturing part. 100 μl of a mixed solution in which an equal amount of the antigen (TNT, etc.) (1204) was mixed was dropped, and an antigen-antibody reaction was allowed to proceed at room temperature for 1 hour. The anti-TNP-KLH antibody is the same as that used in Example 1. Thereafter, the plate was washed 3 times with PBST to remove unreacted antibodies and the like remaining in the well (C in FIG. 12).
３．ＥＬＩＳＡ法による検出反応：図１２のＤ
以降は、捕捉量計測部での処理による。アルカリフォスファターゼ（以下、ＡＬＰとする。）（１２０５）でラベル化された抗マウスＩｇＧ抗体（１２０６）をＰＢＳにより１０００倍希釈したものを前記各ウェルに１００μｌ滴下した。そのまま１時間、室温で前記マウスＩｇＧ抗ＴＮＰ−ＫＬＨ抗体を抗原として抗原抗体反応をさせた。反応後ウェル内をＰＢＳＴで３回洗浄し、パラニトロフェニルフォスフェート：以下、ｐ−ＮＰＰとする。）をＡＬＰ基質（１２０７）とした基質溶液を１００μｌ加えた。当該基質溶液の組成は、５０ ｍＭ炭酸塩緩衝液（ｐＨ９．８）に溶解した２ｍｇ／ｍｌ ｐ−ＮＰＰ（ナカライテスク）、１ｍＭ ＭｇＣｌ２、及び０．１ｍＭ ＺｎＣｌ２からなる。反応は室温で３０分間行った。ＡＬＰ活性により、黄色の発色物質パラニトロフェノール（以下、ｐ−ＮＰとする。）（１２０８）がｐ−ＮＰＰから遊離する。マイクロプレートリーダー（Ｓｐｅｃｔｒａ １：Ｗａｋｏ）を用いて、４０５ｎｍでの吸光度として当該発色を測定した。
3. Detection reaction by ELISA method: D in FIG.
Thereafter, the processing is performed by the captured amount measuring unit. 100 μl of an anti-mouse IgG antibody (1206) labeled with alkaline phosphatase (hereinafter referred to as ALP) (1205) diluted 1000-fold with PBS was dropped into each well. The mouse IgG anti-TNP-KLH antibody as an antigen was allowed to undergo an antigen-antibody reaction for 1 hour at room temperature. After the reaction, the inside of the well is washed three times with PBST, and paranitrophenyl phosphate: hereinafter referred to as p-NPP. ) Was added 100 μl of a substrate solution containing ALP substrate (1207). The composition of the substrate solution consists of 2 mg / ml p-NPP (Nacalai Tesque), 1 mM MgCl 2 , and 0.1 mM ZnCl 2 dissolved in 50 mM carbonate buffer (pH 9.8). The reaction was carried out at room temperature for 30 minutes. Due to the ALP activity, the yellow coloring substance paranitrophenol (hereinafter referred to as p-NP) (1208) is released from p-NPP. The color development was measured as absorbance at 405 nm using a microplate reader (Spectra 1: Wako).
４．抗ＴＮＰ−ＫＬＨ抗体のＴＮＴ等に対する結合性評価
図１３は、本実施例の前記間接競合ＥＬＩＳＡ法による測定結果の一例である。縦軸は抗原を添加しない抗体溶液のみの場合に得られる４０５ｎｍでの吸光度Ａ０に対する各濃度の抗原を添加した際に得られる同波長の吸光度Ａの割合（単位：％）を、また横軸は各種抗原の濃度（単位：ｇ／ｍｌ）をそれぞれ示している。検出に用いた各濃度における抗原の当該割合を求めることで当該抗原の検量線（応答特性）を得ることができる。例えば、１３０１は、ＴＮＴにおける検量線を表す。また、各プロットはそれぞれ以下の抗原を示す。すなわち、△は２，６−ＤＮＴを、■は４−アミノ−２，６−ＤＮＴを、▲は２，４−ＤＮＴを、□は２−アミノ−４，６−ＤＮＴを、◇はＴＮＰ−グリシンを、そして●はＴＮＴである。各種抗原よりＩＣ５０値を算出し、得られた抗体の各化合物に対する結合の強さを見積もった。ＩＣ５０値とは、抗体との結合を５０％阻害する抗原濃度である。各種抗原よりＩＣ５０値を算出し、得られた抗体の各化合物に対する結合の強さを見積もった。ＩＣ５０値とは、抗体との結合を５０％阻害する抗原濃度である。各種抗原の当該ＩＣ５０値は、２，６−ＤＮＴが>５．５Ｘ１０−５Ｍ、４−アミノ−２，６−ＤＮＴが２．３Ｘ１０−５Ｍ、２，４−ＤＮＴが５．５Ｘ１０−６Ｍ、２−アミノ−４，６−ＤＮＴが５．６Ｘ１０−６Ｍ、ＴＮＰ−グリシンが４．５×１０−８Ｍ、そしてＴＮＴが２．６×１０−８Ｍであった。したがって、本実施例に使用した抗ＴＮＰ−ＫＬＨ抗体は、共通の特定分子構造を有するＴＮＴ以外の化学物質も捕捉可能な交差反応性を有するが、ＴＮＴとＴＮＰ−グリシンに対して高い捕捉性を有することが確認された。
4). Evaluation of binding of anti-TNP-KLH antibody to TNT and the like FIG. 13 is an example of the measurement result of the indirect competitive ELISA method of this example. The vertical axis represents the ratio (unit:%) of absorbance A at the same wavelength obtained when each concentration of antigen was added to the absorbance A 0 at 405 nm obtained in the case of only an antibody solution to which no antigen was added, and the horizontal axis. Indicates the concentration (unit: g / ml) of each antigen. A calibration curve (response characteristic) of the antigen can be obtained by obtaining the ratio of the antigen at each concentration used for detection. For example, 1301 represents a calibration curve in TNT. Each plot shows the following antigens. That is, Δ is 2,6-DNT, ■ is 4-amino-2,6-DNT, ▲ is 2,4-DNT, □ is 2-amino-4,6-DNT, ◇ is TNP- Glycine and ● are TNT. IC50 values were calculated from various antigens, and the strength of binding of the obtained antibodies to each compound was estimated. The IC50 value is an antigen concentration that inhibits the binding with an antibody by 50%. IC 50 values were calculated from various antigens, and the strength of binding of the obtained antibodies to each compound was estimated. The IC 50 value is the concentration of antigen that inhibits the binding with an antibody by 50%. The The IC 50 values for various antigens, 2, 6-DNT is> 5.5X10 -5 M, 4- amino -2,6-DNT is 2.3X10 -5 M, 2,4-DNT is 5.5 × 10 - 6 M, 2-amino-4,6-DNT was 5.6 × 10 −6 M, TNP-glycine was 4.5 × 10 −8 M, and TNT was 2.6 × 10 −8 M. Therefore, the anti-TNP-KLH antibody used in this example has a cross-reactivity capable of capturing chemical substances other than TNT having a common specific molecular structure, but has a high capture ability for TNT and TNP-glycine. It was confirmed to have.
０８０１：分子捕捉部Ｉ
０８０２：分子捕捉部ＩＩ
０８０３：分子捕捉部ＩＩＩ
０８０４：分子捕捉部Ｉの捕捉体である抗体
０８０５：分子捕捉部ＩＩの捕捉体である抗体
０８０６：分子捕捉部ＩＩＩの捕捉体である抗体
０８０７：ベンゼン環
０８０８：ニトロ基を構成する分子構造
０８０９：ハロゲン基に共通する分子構造
０８１０：ベンゼン環とニトロ基を共に有する化学物質Ａ
０８１１：ベンゼン環とニトロ基を共に有する化学物質Ｂ
０８１２：ベンゼン環とハロゲン基を共に有する化学物質Ｃ
０８１３：捕捉量計測部
０８１４：グループ特定部
０８１５：データベース部
０８１６：データベース部内に蓄積されたデータ
０８１７：検索に際してキーとなる情報
０８１８：化学物質グループデータ
0801: Molecular trapping part I
0802: Molecular trap II
0803: Molecular trap III
0804: Antibody that is a capturing body of the molecular capturing part I 0805: Antibody that is a capturing body of the molecular capturing part II 0806: An antibody that is a capturing body of the molecular capturing part III 0807: Benzene ring 0808: Molecular structure constituting the nitro group 0809 : Molecular structure common to halogen groups 0810: Chemical substance A having both a benzene ring and a nitro group
0811: Chemical substance B having both benzene ring and nitro group
0812: Chemical substance C having both a benzene ring and a halogen group
0813: Captured amount measuring unit 0814: Group specifying unit 0815: Database unit 0816: Data accumulated in the database unit 0817: Information used as a key for search 0818: Chemical substance group data
Claims (10)
前記選択された特定の抗原決定基によって作成される抗体であって、
前記特定の抗原決定基を認識する抗体を備えた捕捉体をその表面分子に有する分子捕捉部と、
分子捕捉部で捕捉された化学物質を定量する捕捉量計測部と、
を有し、前記一群の化学物質を検出することを目的とした化学物質検出装置。 After selecting a specific antigenic determinant from among the antigenic determinants possessed by the group of chemicals for the production of antibodies capable of capturing a group of structurally similar chemicals,
An antibody produced by the selected specific antigenic determinant, comprising:
A molecular capture unit having a capture body with an antibody that recognizes the specific antigenic determinant on its surface molecule;
A capture amount measurement unit that quantifies the chemical substance captured by the molecule capture unit,
And a chemical substance detection apparatus for detecting the group of chemical substances.
前記選択された特定の抗原決定基によって作成される抗体を利用して間接競合法による検出を行うための化学物質検出装置であって、A chemical substance detection apparatus for performing detection by an indirect competition method using an antibody produced by the selected specific antigenic determinant,
前記特定の抗原決定基を表面に配置した第二捕捉体を備えた分子捕捉部と、A molecular capturing part comprising a second capturing body in which the specific antigenic determinant is arranged on the surface;
定量すべき前記一群の化学物質とともに、一旦前記第二捕捕捉体に捕捉された前記特定の抗原決定基によって作成された抗体と同量の前記抗体を、前記分子捕捉部の第二捕捉体に捕捉させ、分子捕捉部で捕捉された前記抗体の量を前記一群の化学物質の定量のために計測する捕捉量計測部と、Along with the group of chemical substances to be quantified, the same amount of the antibody once produced by the specific antigenic determinant once captured by the second capturing / capturing body is added to the second capturing body of the molecular capturing portion. A capture amount measuring unit that captures and measures the amount of the antibody captured by the molecule capturing unit for quantification of the group of chemical substances;
を有する、前記一群の化学物質を検出することを目的とした化学物質検出装置。A chemical substance detection apparatus for detecting the group of chemical substances.
既知の化学物質グループが有する特定分子構造を示す情報を蓄積したデータベース部と、
前記分子捕捉部で捕捉された化学物質の前記捕捉量計測部による計測結果と、前記データベース部に蓄積された情報とに基づいて、前記分子捕捉部で捕捉された化学物質の属する一以上の化学物質グループを特定するグループ特定部と、
を有する請求項１から３のいずれか一に記載の前記一群の化学物質を検出することを目的とした化学物質検出装置。 The molecule trapping unit has a plurality of types for capturing a plurality of groups of chemical substances,
A database part storing information indicating a specific molecular structure of a known chemical group,
One or more chemistry to which the chemical substance captured by the molecule capturing unit belongs based on the measurement result of the captured amount measuring unit of the chemical substance captured by the molecule capturing unit and the information accumulated in the database unit A group identification part for identifying a substance group;
A chemical substance detection apparatus for detecting the group of chemical substances according to any one of claims 1 to 3 .
前記選択された特定の抗原決定基によって作成される抗体であって、
前記特定の抗原決定基を認識する抗体を備えた補足体をその表面分子に有する分子捕捉部において、当該捕捉体によって前記一群の化学物質を捕捉する分子捕捉工程と、
分子捕捉部で捕捉された化学物質を定量する捕捉量計測工程と、
を有し、前記一群の化学物質を検出することを目的とした化学物質検出方法。 After selecting a specific antigenic determinant from among the antigenic determinants possessed by the group of chemicals for the production of antibodies capable of capturing a group of structurally similar chemicals,
An antibody produced by the selected specific antigenic determinant, comprising:
A molecular capturing step of capturing the group of chemical substances by the capturing body in a molecular capturing section having a supplement having an antibody that recognizes the specific antigenic determinant on the surface molecule ;
A capture amount measuring step for quantifying the chemical substance captured by the molecular capture unit;
And a chemical substance detection method for detecting the group of chemical substances.
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