JPH02273199A - 化学発光測定法 - Google Patents

化学発光測定法

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JPH02273199A
JPH02273199A JP18443189A JP18443189A JPH02273199A JP H02273199 A JPH02273199 A JP H02273199A JP 18443189 A JP18443189 A JP 18443189A JP 18443189 A JP18443189 A JP 18443189A JP H02273199 A JPH02273199 A JP H02273199A
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義弘 芦原
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二宮 忠司
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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は、化学発光測定法に関する。
更に詳しくは、酵素として酸又はアルカリホスファター
ゼ及び基質として 一般式 (式中、Adはアダマンチル基、Rは低級アルキル基で
あり、Arは芳香族基である。)で表されるジオキセタ
ン誘導体を用い、pH4〜pH10,5において酵素反
応させた後、更に強アルカリにおいて発光反応を行うこ
とからなる化学発光測定法に関する。
(従来の技術) 発光測定法には化学発光および生物発光反応にもとづく
ものとがあり、高感度な超微量分析法として利用されて
いる。例えば化学発光測定法には、■アルカリ存在下、
ルミノール/フェリシアン化カリウムによるHz’:h
の測定(Bostick et al、、Anal、。
CheII+、、  47.447−452(1975
) )■ルミノールーグルコー久オキシダーゼによるグ
ルコースの測定及び(Bostick et al、、
 Anal、、Chem、、47.447−452(1
975) )■アルカリ存在下、ルミノール/H!0□
によるヘモグロビンの測定(Ewetz、L、et a
l、、Anal。
Biochem、、 71−、564−570(197
6) )等が知られている。一方、生物発光測定法には
、(イ)ホタルの発光酵素ルシフェリン−ルシフェラー
ゼによるATPの測定(Addanki et al、
、 Anal、Biochem、+ICZ61−264
(1996) )、(ロ)アクニオリンによる細胞内遊
離カルシウムイオンの測定(Blinks et al
、+Phar+waco1.Rev、、 28. l−
93(1976))及び(ハ)バクチリアルルシフェラ
ーゼによるN^口(1の測定(Hasting+ J、
W、 et al、+Annu、 Rev、 Micr
obiol、。
、11.549(1977) )等が知られている。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、前記した化学発光法■の方法は、発光に
使用する酸化剤で試料が分解したり、酸化剤自体が分解
するため正確な測定ができない、■の方法は、発光に使
用する試薬の水溶性が低く、水系での測定は困難である
、■の方法は、発光反応が間けつ的であるため測定のタ
イミングをとるために熟練さを要求される、などの欠点
を有している。又、前記した生物発光法は(イ)(ロ)
及び(ハ)の方法は化学発光に比べると使用する酵素が
極めて高価であったり、免疫測定法に利用すると酵素が
失活するなどの欠点を有している。
(問題点を解決するための手段) 本発明者等は、高感度、高精度、簡便な化学発光測定法
を見出すべ(検討した結果、本発明を見出すに至ったも
のである。
本発明は、酵素として酸又はアルカリホスファターゼ及
び基質として前記一般式(1)で表されるジオキセタン
誘導体を用い、pH4〜pH10,5において酵素反応
させた後、更に強アルカリ条件において発光反応を行な
う化学発光測定法である。
本発明の化学発光測定法は、酵素として酸又はアルカリ
ホスファターゼを用いるものである。これらのホスファ
ターゼは動物あるいは植物から分離精製し得ることがで
きるが、市販品であっても何ら差支えない。
本発明に用いる基質は、前記一般式(1)で表されるジ
オキセタン誘導体である。ジオキセタン誘導体は、例え
ばヨーロッパ特許公開254051、PCT公開W08
800695号、Tetrahedron Lett、
、281155−1158(19B?)に記載の方法と
同様にして製造することができる。前記−触式中のRと
しては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等
の低級アルキル基を、Arとしては、フェニレン基、ナ
フチル基、アントラニル基等の芳香族基を例示すること
ができる。
尚、前記一般式(1)で表されるジオキセタン誘導体の
陽イオンとしてはナトリウム、カリウム等のアルカリ金
属、アンモニウム、NCR”)4”  C式中、R1は
、メチル、エチル等のアルキル基、ベンジル等のアラル
キル基を表わす、)で表される四級アンモニウムを例示
することができる。
本発明における酵素反応は、pH4〜pl+ 10.5
において行うことを必須の要件とするものであるが酸ホ
スファターゼの場合は、pH4〜pH1で酵素反応する
ことが好ましく、アルカリホスファターゼの場合は、p
H7〜pH10,5で酵素反応することが好ましい。即
ち、前記したホスファターゼの至適pH内において酵素
反応を行うものである。
本発明は、酵素反応後、更に強アルカリ条件下において
発光反応を行い化学発光を誘導するものである。酵素反
応の終了は、基質の反応した程度により判断するもので
あるが酵素の存在量と基質の量との関係などを考慮し、
適宜決定することができる。
又、この反応の終了は、停止剤を添加し、強制的に行う
こともできる。ここで停止剤として使用できるものとし
て、酵素阻害剤、例えば、EDTA、EGTIIのキレ
ート化剤、フェニルリン酸エステル、ナフチルリン酸エ
ステル等の有機リン酸エステルあるいはオルト正リン酸
等の無機リン酸を挙げることができる。停止剤の使用量
は、酵素阻害剤のKiを考慮し、その10倍以上が好ま
しく例えばED−TAの場合は1s+M以上であり、又
、フェニルリン酸エステルの場合は30mM以上である
尚、酵素としてアルカリホスファターゼを使用している
場合は、酸性条件に設定することにより酵素反応を停止
することができる。この場合には、再び前記した如くの
アルカリホスファターゼの至適pH内に条件を設定する
ことにより酵素反応を再開させることもできる。
次いで本発明は、強アルカリ条件下において発光反応を
行い、得られる化学発光を測定するものである。本発明
における強アルカリ条件とはおよそp)111以上での
条件を指すものである。強アルカリ条件の設定は、Na
OH1KOH、Mg(O)I)xなどのアルカリ金属あ
るいはアルカリ土類金属の水酸化物、水酸化アンモニウ
ム、エタノールアミン等の水酸化物イオンを有する化合
物を系中に添加することにより行うことができる。
強アルカリ条件設定と同時に発光反応が開始されるが、
発光量の測定は、市販されているルミノメータ−を用い
て容易に測定することができる。
尚、この発光反応は、前記に示した如く設定した反応条
件を解除することにより反応が停止され、再びもとの反
応条件にもどすことにより発光反応が再開される。即ち
、本発光反応は条件設定することによりON −OFF
状態で反応を行なわせることができる。
又、この発光反応を行う際に、哺乳類由来血清アルブミ
ン、ポリアルキル4級アミン、蛍光剤、ジメチルスルホ
キシド等をエンハンサ−として用いることができる。タ
ンパクとしては、例えば、BSA、 ISA、ヒト免疫
グロブリン、卵白アルブミン等を使用することができる
。又、ポリアルキル4級アミンとしては、例えば、ポリ
ジアリールジメチルアンモニウムクロライド(以下PD
DACと記ス)、ポリ〔ビニルベンジル(ベンジルジメ
チルアンモニウムクロライド)〕(以下BDMQと記す
)等を使用することができる。更に、蛍光剤としては、
例えば、フルオレッセイン、シス−ジクロロローフ−二
トロペンゾフラザン(以下NBD−Fと記ス)、≠7−
フルオロー4−ニトロベンゾキサンアゾール(以下NB
D−Cと記す)とアミン、アミノ酸、ペプチド若しくは
蛋白質との結合物又は誘導体等を使用することができる
。エンハンサ−の使用量は、発光反応系の0.0001
wt%〜10−t%である。
本発明は酵素免疫測定法として採用することができる。
その際測定できる抗原としては、血清あるいは尿などに
含まれる薬物、ホルモンあるいは各種疾患に由来する微
量成分などである。又、使用する抗体は、公知の方法に
従い取得したものを使用することができる。例えば、兎
、山羊、馬、モルモット、ニワトリなどの温血動物に、
リガンド又は酵素を体重1kg当り0.3〜2mg程度
1〜数回背中皮下、フットパッド、大腿筋等にアジュバ
ントとともに注射して当該動物の体内に抗体を形成させ
ることができる。得られた抗体はペプシン等の蛋白質分
解酵素でF (ab’ )z+ Fab’ 、 Fab
などに分解して用いることもできる。
一方、モノクローナル抗体として取得することもできる
。その場合には、マウスに前記のりガンドあるいは酵素
をアジュバントとともに数回腹腔等に注射し、肺臓細胞
を取り出してポリエチレングリコール等を用いてマウス
ミエローマ細胞と融合させる。そして、この融合細胞の
なかから当該抗体を産生ずるものをクローニングによっ
てモノクローン細胞として増殖させ、得られたモノクロ
ーン細胞をマウス腹腔中で増殖させることによって得た
モノクローナル抗体を使用することができる。
免疫測定のための方法としては、「酵素免疫測定法」医
学書院(1987年版)に記載の各方法、例えば固定化
抗体上に抗原を反応させその抗原に酵素標識した抗体を
反応させ測定する方法等を採用することができる。
又、 本発明は、ポリヌクレオチド測定法として採用す
ることができる。その方法としては、rMolecul
ar and Ce1lular ProbeJVol
  1 177〜1987年に記載の各方法、例えばニ
トロセルロースフィルターに固定させた検体のDNAに
ハブテン標識相補プローブDNAを反応させ、さらに抗
ハブテンアルカリホスファターゼ結合体を作用させる。
このアルカリホスフプターゼ活性をジオキセクン誘導体
を基質として用い測定することができる。
(作 用) 本発明は、酵素反応により得られた生成物を更に強アル
カリ条件下、発光反応に付すことにより、得られる化学
発光を利用している。
実施例1 (TSHの測定) 15μj!のTSHを含むサンプル(0,2uIJ/m
l )に抗TSHFab’を結合させたアルカリホスフ
ァターゼコンジュゲート135μ!(コンジュゲート濃
度0.5Mg/mj!0.IMFリス塩酸、2%BS^
1sM  Mgclz 、 0.1 mM ZnC1z
 、 pH7,5)を混合しこれに抗TSI(マウスI
gGをコートしたポリスチレンビーズ1個(直径1/8
インチ)を加え、室温下2時間放置した。このビーズを
蒸留水で3回洗浄した後3− (2’−スピロアダマン
クン)−4−メトキシ−4−(3“−ホスホリルオキシ
)フェニル−1,2−ジオキセタン・2ナトリウム塩・
(以下AMPPDと記す。) 100μg/11.を含む基質液(0,1M  トリス
塩酸。
LmM NgCj!z 、 0.1mM ZnCj!t
 pH9,8) 200 u 1を加え、室温で200
分間反応せた。この基質反応液にアルカリ溶液を添加し
直ちにルミノメータ−(ベルトールド社製)でその発光
量をカウントし10秒間の積算値を求めた。
その結果を第1図に示す。
実施例2 15μj!のTSHを含むサンプ7Lz(Q、 40p
U /mlりに抗TSHFeb’を結合したアルカリホ
スファターゼコンジュゲート135μi<コンジュゲー
ト濃度0.5μg/ sL 0.IM トリス塩酸、2
%BSA 。
1mM MgCLz 、 0.1mM ZnCj!t 
pH7、5)を混合し、これに抗TSHマウスIgGを
コートしたポリスチレンビーズ1個(直径178インチ
)を加え、室温下2時間放置した。このビーズを蒸留水
で3回洗浄した後^MPPD 100 t1g/ mj
!を含む基質液(0,1Mトリス塩酸、  l 1wM
 MgC1g、0.1 mM ZnCl!、z pH9
,8)200μlを加え室温で反応させた。
15分間反応を行なった後ルミノメータ−(ベルトール
ド社製)で測定した。途中、0.1M)リス塩酸、 0
.2MNagHPOn 、  10IIM EDTA 
pH9,8を100μl加えて酵素反応を停止させ、停
止後8分経過した時点でI N Na0IIを20ul
加えて反応液のpHを11.2まで上昇させた。ルミノ
メータ−で発光量をカウントし、10秒間の積算値を求
めた。この測定結果を第2図に示す。
実施例3 15ulのTSI(を含むサンプJlz(0,40μU
/ mff1)に抗TSHFab’を結合したアルカリ
ホスファターゼコンジュゲート135μl(コンジュゲ
ート濃度0.5μg/ w+L  O,IM  )リス
塩酸、2%BSA 。
1a+M MgCj!* 、 0.1a+M ZnCj
!x pH7,5)を混合し、これに抗TS)lマウス
IgGをコートしたポリスチレンビーズ1個(直径17
8インチ)を加え、室温下2時間放置した。このビーズ
を蒸留水で3回洗浄した後AMPPD 100μg7m
lを含む基質液(0,IM  )リス塩酸、  1mM
 MgCj2z 、  0.1mM ZnCj22p1
(9,8)200μ2を加え室温で反応させた。
40分間反応を行なった後ルミノメータ−(ベルトール
ド社製)で測定した。途中0.1Mリン酸クエン酸溶液
pH3,0を200 μ!加えて反応液のpHを4.6
まで落とし3分経過した時点でIN NaOHを50μ
!加えて反応液のpiを12.0まで上昇させた。ルミ
ノメータ−で発光量をカウントし、10秒間の積算値を
求めた。その測定結果を第3図に示す。
実施例4 (DMSO添加TSI+の測定) 15μfのTSIIを含むサンプル(0,2μU/ m
j2)に抗TS)] Fab’を結合させたアルカリホ
スファターゼコンジュゲート135μfl(コンジュゲ
ート濃度0.5μg/ ml、 0.1M  )リス塩
酸、2%BSA 。
1 mM MgC1t 、 0.1mM ZnC1z 
pH7,5)を混合し、これに抗TSHマウスIgGを
コートしたポリスチレンビーズ1個(直径178インチ
)を加え、室温下2時間放置した。このビーズを蒸留水
で3回洗浄した後AMPPD 100 ug/ mlを
含む基質液(0,1Mトリス塩酸、  1mM MgC
j!z 、  0.1mM Zn(f!z pH9、8
”) 200μ!を加え室温でこの基質反応液に2N 
NaOH,もしくは2N NaOH−DMSO混合液(
2N NaOH:DMSo、  2=1,1:1.1:
2)200μlを加え、直ちにルミノメータ−(ベルト
ールド社製)で発光量をカウントし、10秒間の積算値
を求めた。
その結果を表1に示す。
実施例5 (4級アミン添加AFPの測定) lOulのAFPを含むサンプル(0,to、 50n
g/m I!、)に抗AFP Fab’を結合させたア
ルカリホスファターゼコンジュゲート150μIcコン
ジエゲート濃度0.5 pg/ n/2. 0.1M 
 トリス塩酸、2%BSA 。
1mM MgCl!、□、  0.1mM ZnC1z
 pH7,5)を混合し、これに抗AFPマウスIgG
をコートしたポリスチレンビーズ1個(直径178イン
チ)を加え、室温で30分間放置した。このビーズを蒸
留水で3回洗浄した後、AMPPD 100μg7ml
を含む基質液(0,1M  トリス塩酸、  1mM 
MgC1z 、  0.1mMZnCR,z pH9,
8)もしくは、それにさらにPDDACを0.05%添
加した基質液を200μ!加えて室温で20分間反応さ
せた後、100ufの4N−NaOHを添加し、ルミノ
メータ−(ベルトールド社製)でその発光量をカウント
し、10秒間の積算値を求めた。
その結果を表2に示す。
表2 実施例6 (酸性フォスファターゼの活性測定) 0、1 mg/ mlの4MPP[lを含む0.1 M
酢酸緩衝液(pH5,0) 200μ2に酸性フォスフ
ァターゼを含む酸素液lOμ!加え0〜120分間室温
で反応させ、これに4N NaOHI Q Op 1f
Juえて反応を停止させ、その10秒間の発光量を計測
した。第4図は各濃度の酸性フォスファターゼ(0,1
57,0,313,0,625,1,25,2,5X 
10−6M)での酸素反応のタイムコースを示している
実施例7 (蛍光剤での増感発光及びエネルギートランスファーに
よる長波長発光計測) AMPPD(50μg/ml、0.1 M )リス−F
ICf。
BDMQ O,01%、蛍光剤0〜100ttg/ m
l、pH9.8)溶液2 mllにアルカリフォスファ
ターゼ10μ!加え、直ちにその発光を波長360nm
〜600nmまで計測し、その発光量の積分値を求めた
。表3は各蛍光剤での増幅率を示し、又第5−1〜5−
3図は波長シフトのパターンを示している。
表3 *l:R(iは波長480〜600nmの発光積算値を
380〜480n−の発光積算値で割った値のトランス
ファー率を示す。
*2:添加時の発光積算値を未添加の発光積算値で割っ
た値を示す。
実施例8 (ヒト肝炎B型ウィルス表面抗原(l(BVs) DN
Aの検出) HBVs DNA (100,10,1,O,lpg/
 ml)を等量の0.6 N NaOHを添加すること
により変性させ、弱く吸引することによりナイロンメン
ブラン(Ilybond−N、アマジャム社製にプロッ
トした。このメンプランを2Mアンモニアおよび5Xs
ccで洗浄後、このDNAをUv照射によりメンプラン
に固定した。固定化したメンプランをプレハイブリダイ
ゼーション緩衝液(5Xscc、5xデンハート溶液、
0.1%5DS)で15分間、50’Cでインキエベー
トした。この溶液2 mlに1OIIffiのプローブ
DNA (アルカリ性ホスファターゼ標識オリゴヌクレ
オチドDNA、 Dupont社製)を加え、50°C
で30分間ハイブリダイゼーションした。その後、この
メンプランをlX5sc、1%SDSを含む溶液で1回
につき室温で54間浸して2回洗浄し、更に1Xssc
、1%Triton X−100を含む溶液で1回につ
き50″Cで5分間浸して2回洗浄した。
最後にこのメンプランを撹拌しなから1Xsscを含む
溶液で1回につき室温で5分間浸して2回洗浄した。ア
ルカリ性ホスファターゼの活性測定は^MPPD (1
00a g/ mff1)およびB[1MQ (0,0
2%)を含む基質液を用い室温で5分間浸すことにより
行い、5分後にこのメンプランを0.01Mリン酸1 
m MEDT^pH6゜0に浸して洗浄し、更にこのメ
ンプランをl N NaOH溶液に浸した。その後、直
ちにX線フィルムにこのメンプランを3分間感光させた
。対照として0.1 M EDTA溶液(pH5,2)
に浸し、フィルムに感光させた。表4はそのときの各濃
度に対する感光スポットを示している。
表4 HBV cone、  10pg 100pg 100
0pgNa011(−)       + Na0H(+)     +      +     
借(−)目で判定できない。
(+)目で感光スポットをよみとれる。
(昔)目でスポットが黒くよみとれる。
(柑)スポットが広く外部に及んでいる。
(発明の効果) 本発明は、酵素反応と更に強アルカリ条件における発光
反応を組合せた化学発光測定法である。
極めて多量の光量を得ることができるため高感度、高精
度の測定ができる。又、発光を任意の時間に行なわせる
こともできるため極めて有用な測定法である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、アルカリ条件による発光量の変化を示した図
であり、第2図は、酵素阻害剤で反応を停止させてから
アルカリ条件で発光をさせた時の発光量を示す図である
り、第3図は酸を添加し反応を停止させた後再びアルカ
リ条件で発光をさせた時の発光量を示す図であり、第4
図はアシッドホスファターゼ活性の測定を行なった時の
発光を示す図であり、第5−1〜5−3図は各蛍光剤添
加時の発光スペクトルの変化を示す図である。 特許出願人 冨士レビオ株式会社 カウント数 カウント数 第1 図 第 図 カウント数 (xlo−’/10杓 カウント数 (xlo−’710秒) 時間(分) 第 図 第 図 時間(分) 時間(分) 第5−1図フルオレッセインによるトランスファ0μg
/mノ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)酵素として酸又はアルカリホスファターゼ及び基
    質として 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ で表されるジオキセタン誘導体を用い、pH4〜pH1
    0.5において酵素反応させた後、更に強アルカリ条件
    において発光反応を行うことからなる、化学発光測定法
    (式中、Adはアダマンチル基、Rは低級アルキル基で
    あり、Arは芳香族基である。)。
  2. (2)化学発光測定法を酵素免疫測定法に用いた、特許
    請求の範囲第(1)項に記載の方法。
  3. (3)化学発光測定法をポリヌクレオチド測定法に用い
    た、特許請求の範囲第(1)項に記載の方法。
  4. (4)酵素反応を停止剤を添加し、反応を停止させた後
    に強アルカリにおいて発光反応を行う、特許請求の範囲
    第(1)、(2)又は(3)項に記載の方法。
  5. (5)停止剤が酵素阻害剤又は酸である、特許請求の範
    囲第(4)項に記載の方法。
  6. (6)強アルカリで反応を行う際にエンハンサーを共存
    させる、特許請求の範囲第(1)、(2)又は(3)項
    に記載の方法。
  7. (7)エンハンサーがタンパク、ポリアルキル4級アミ
    ン又は蛍光剤である、特許請求の範囲第(6)項に記載
    の方法。
  8. (8)タンパクがBSA、HSA、ヒト免疫グロブリン
    又は卵白アルブミンである特許請求の範囲第(7)項に
    記載の方法。
  9. (9)蛍光剤がフルオレッセイン、シス−ジクロロビス
    (2,2′−ビピリジン)ルテニウム(II)ハイドレー
    ト又は4−フルオロ−7−ニトロベンゾフラザン、7−
    フルオロ−4−ニトロベンゾキサンアゾールとアミン、
    アミノ酸、ペプチド若しくは蛋白質との結合物又はその
    誘導体である、特許請求の範囲第(7)項に記載の方法
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