JP2003066044A - 生物学的活性物質検出用試験片 - Google Patents

生物学的活性物質検出用試験片

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JP2003066044A
JP2003066044A JP2001258047A JP2001258047A JP2003066044A JP 2003066044 A JP2003066044 A JP 2003066044A JP 2001258047 A JP2001258047 A JP 2001258047A JP 2001258047 A JP2001258047 A JP 2001258047A JP 2003066044 A JP2003066044 A JP 2003066044A
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immobilized
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fibers
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Naoichi Sasaki
直一 佐々木
Yoshiyuki Matsumura
嘉之 松村
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Nisshinbo Holdings Inc
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Nisshinbo Industries Inc
Nisshin Spinning Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 核酸やポリペプチド等の標的物質を、少量の
検体溶液で、簡便に検出することができ、かつ、製造が
簡易な試験片を提供する。 【解決手段】 複数種のリガンドの各々を繊維に固定化
し、各々の繊維を平板状の基体上に並列させて固定し、
繊維に対して直角方向に裁断することにより、各々のリ
ガンドに特異的に結合する生物学的活性物質を検出する
ためのストリップ状の試験片を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、リガンドに特異的
に結合する生物学的活性物質を検出するための試験片に
関し、詳しくは、核酸、ポリペプチド等に特異的に結合
する核酸、ポリペプチドを検出するための試験片に関す
る。
【0002】
【従来の技術】臨床検査、食品検査、法医学検査などの
分野において、検体中に存在する核酸、抗体、抗原など
生物学的に活性な物質を検出、同定する方法として、目
的物質に応じて核酸プローブ法、酵素免疫測定法などが
用いられている。近年は、複数種のキャプチャープロー
ブ核酸をガラスや樹脂等の担体に高密度に配置したチッ
プを用いたマイクロアレイ技術が開発されている。
【0003】核酸を検出する分野としては、病原微生物
などの菌種同定、法医学におけるDNA鑑定などがあ
る。核酸の検出は、通常、標的となる核酸と相補的な配
列を有するプローブ核酸とのハイブリダイゼーションに
より行われている。
【0004】また、抗原、抗体などを検出する分野とし
ては、核酸と同様に病原微生物などの菌種同定の他、種
々の臨床検査などがある。抗原、抗体の検出は、例え
ば、ポリスチレンビーズ、マイクロタイタープレート、
チューブなどの固相表面に抗体または抗原を固定化し、
これに検体溶液を添加し、固定化された抗体または抗原
との抗原抗体反応を検出することにより行われる。
【0005】上記のような、担体に複数種の核酸等のリ
ガンド等を固定化する場合、通常、リガンドはガラスや
樹脂等の平板上に二次元的に配置される。検体溶液をリ
ガンドの固定化面全面に行き渡らせるために、最低でも
1平方ミリメートルあたり0.03μl程度必要であ
る。実用上は、固定化面が300mm2以上の系を使う
のが一般的であるため、検体溶液は10μl以上必要で
ある。通常、検体溶液は極力少なくして使用するため、
水分の蒸発を防ぐ工夫や煩雑な操作が必要となる。
【0006】また、リガンドと標的物質との結合の検出
を面で行うため、二次元で稼動する検出機が必要とな
り、検査が大掛かりとなる。また、陽性シグナルの認識
を二次元的に行う必要があるため、リガンドを担体にス
ポットする位置を厳密に制御する必要があり、大掛かり
なスポット装置が必要となる。さらに、陽性シグナルの
パターン認識を座標軸で行う必要があるため、装置の構
成やシグナルの解析が複雑になる等の問題がある。
【0007】一方、複数のリガンドをヒモ状、テープ状
又は円盤状基体に固定化する技術が提案されている(W
O 01/35098 A1)。この技術は、基体の単位
面積当たりのリガンドの密度を高密度化することなく、
リガンドと受容体の結合を連続的に高速度で測定するこ
とを可能とするものである。
【0008】また、様々なDNA断片を一定間隔で糸に
固定化した糸を糸巻き(コアピン)に巻き付けた糸状D
NAチップが提案されている。
【0009】しかし、上記のヒモ状、テープ状又は円盤
状基体、及び糸状DNAチップは、基体又はチップ毎に
核酸を固定する必要があり、製造工程が煩雑であるとい
う問題がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、核酸やポリ
ペプチド等の標的物質を、少量の検体溶液で、簡便に検
出することができ、かつ、製造が簡易な試験片を提供す
ることを課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者は、平板状の基
体上に複数のリガンドを帯状に配置して固定し、基体を
帯に対して直角方向に裁断することにより、ストリップ
状の試験片を簡便に多数製造することができることに想
到し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は
以下のとおりである。
【0012】(1)ストリップ状担体と、この担体上に
設定された複数の領域のそれぞれに固定化された複数種
のリガンドを含み、各々のリガンドに特異的に結合する
生物学的活性物質を検出するための試験片であって、各
々のリガンドを繊維に固定化し、各々の繊維を平面上に
並列させて固定し、繊維に対して直角方向に裁断するこ
とにより製造される試験片。 (2)リガンドが固定化された繊維を平板状の基体上に
並べて接着し、繊維及び基体を繊維に対して直角方向に
裁断してストリップ状に分割することにより製造される
(1)の試験片。 (3)リガンドが固定化されていない繊維又は陰性リガ
ンドが固定された繊維を、リガンドが固定化された繊維
とともに並列させることにより、隣接する各々の領域間
に陰性コントロール領域が設定された(1)又は(2)の試験
片。 (4)リガンドが核酸又はポリペプチドである(1)〜(3)
のいずれかの試験片。 (5)リガンドとそれに特異的に結合する生物学的活性
物質との結合を検出する反応により検出される陽性コン
トロール領域を含む(1)〜(4)のいずれかの試験片。 (6)リガンドが、カルボジイミド基を有する高分子化
合物を介して繊維に結合している(1)〜(5)のいずれかの
試験片。 (7)ストリップ状担体と、この担体上に設定された複
数の領域のそれぞれに固定化された複数種のリガンドを
含み、各々のリガンドに特異的に結合する生物学的活性
物質を検出するための試験片を製造する方法であって、
平板状の基体上に、各々のリガンドを帯状に配置して固
定し、リガンドを固定した帯に対して直角方向に基体を
裁断してストリップ状に分割することを特徴とする、試
験片の製造方法。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の試験片は、ストリップ状担体と、この担体上に
設定された複数の領域のそれぞれに固定化された複数種
のリガンドを含む。「ストリップ状」とは、幅よりも長
さ方向が十分に長く、実質的に一次元的な計測が可能な
形状をいう。断面形状は特に制限されず、糸状、テープ
状、短冊状、又は棒状は、本発明にいうストリップ状に
含まれる。
【0014】本発明においてリガンドとは、核酸、ポリ
ペプチド、糖質、ウイルス等の生物学的物質と特異的に
結合する物質をいう。核酸としては、DNA、RNA、
オリゴヌクレオチドが挙げられる。リガンドとして用い
られる核酸は、通常一本鎖であるが、部分的に二本鎖で
あってもよい。ポリペプチドは、オリゴペプチド及び蛋
白質を含み、酵素、抗原、抗体等が挙げられる。
【0015】リガンドと、これに結合する生物学的活性
物質の組み合わせとしては、核酸と、この核酸に相補的
な配列を有する核酸、抗原と抗体、受容体とこの受容体
に結合するリガンド等が挙げられる。
【0016】担体は、リガンドを固定化することがで
き、かつ、ストリップ状に裁断することが可能であれ
ば、特に制限されない。例えば、ポリエチレン、ポリス
チレン、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリアミ
ド、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリカルボジイミ
ド樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ
フッ化エチレン、ポリイミド及びアクリル樹脂等の合成
高分子、又はセルロース繊維、紙等の天然高分子が挙げ
られる。
【0017】上記のような担体上に、リガンドを帯状に
配置して固定する。リガンドを帯状に配置する方法とし
ては、例えば、担体上にリガンド溶液を帯状に印刷する
方法、及び、リガンドを固定化した繊維を平面上に、帯
状に並列させて固定する方法が挙げられる。平面上に並
列された繊維は、熱溶着、又は接着剤で接着することに
より、平板状に固定される。その際、平板状の基体を用
いて、その上に繊維を並列させて固定すると、その後の
操作が容易になる。繊維を基体上に固定するには、熱溶
着させるか、又は接着剤で接着すればよい。繊維を並列
させるには、全ての繊維を同一方向に並べてもよく、ま
た、平板状に編み込むんでもよい。基体としては、ポリ
エチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリスチレ
ン、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリアミド、
フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリカルボジイミド樹
脂、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ
化エチレン、ポリイミド及びアクリル樹脂等の合成高分
子フィルム、紙等が挙げられる。
【0018】リガンドは、物理的吸着又は化学結合によ
って担体に固定化される。担体表面に、リガンドとの結
合に適当な官能基を有する場合は、そのままリガンドを
結合させることができる。また、適当な官能基を有さな
い場合、あるいは官能基を有する場合であっても、担体
表面に官能基を導入して、この官能基を介してリガンド
を結合することができる。このような官能基としては、
カルボジイミド基が挙げられる(米国特許第5,90
8,746号)。さらに、リガンドは、アミノリンカー
等のリンカーを介して担体に固定化してもよい。
【0019】繊維としては、綿糸等のセルロース繊維が
挙げられる。繊維の太さは特に制限されないが、細い繊
維を用いると、集積度を高めることができる。また、繊
維の太さによって、検出感度をコントロールすることも
できる。
【0020】繊維にリガンドを結合させるには、繊維を
ポリカルボジイミドでコートし、それをリガンド溶液に
浸漬し、加熱処理することによって、行うことができ
る。繊維をリガンド溶液に浸漬させる際に、繊維は伸ば
した状態であってもよいが、丸めた状態であってもよ
い。
【0021】また、リガンドに応じて、繊維の種類、太
さ、官能基を変えてもよい。それによって、リガンドと
の固定化反応を最適化することができる。リガンドが固
定化された繊維は、平面上に、帯状に並列される(図
1)。その際、リガンドが固定化されていない繊維又は
陰性リガンドが固定された繊維を、リガンドが固定化さ
れた繊維とともに並列させることにより、リガンドが固
定された領域(リガンド固定領域)と、リガンドが固定
されていない領域又は陰性リガンドが固定された領域
(陰性コントロール領域)を設けることができる。陰性
コントロール領域は、標的物質の検出において、陰性コ
ントロールとして機能する。また、各々のリガンド固定
領域を陰性コントロール領域で隔てることによって、リ
ガンド固定領域におけるシグナルをパターン化させるこ
とができ、その結果、シグナルの検出及び解析が容易と
なる。また、リガンド固定領域の設定に、比較的厳密性
を必要としない。また、各領域は、同一の幅となるよう
に設定してもよいが、幅を変えて設定することによっ
て、バーコード様にパターン化することもできる。
【0022】次に、リガンドを固定された担体を、リガ
ンドが固定された帯に対して直角方向に基体を裁断して
ストリップ状に分割する。繊維と基体を用いた場合は、
繊維に対して直角方向に、繊維を基体とともに裁断する
(図1)。
【0023】上記の操作によって、同一のパターンで複
数のリガンド固定領域が設定されたストリップ状の試験
片を、一度に多数製造することができる。それによっ
て、再現性のよい検出が可能となる。
【0024】本発明の試験片を用いた生物学的活性物質
の検出には、従来行われているDNAチップを用いた核
酸の検出、あるいは、固相免疫測定法による抗原又は抗
体の検出と、同様の技術を利用することができる。
【0025】例えば、標的物質がDNAである場合、標
的部位を増幅するように設計されたオリゴヌクレオチド
をプライマーとし、検体DNAを鋳型としてPCR(ポ
リメラーゼ・チェイン・リアクション)を行う。その
際、標識物質で標識されたプライマー、又は標識された
基質ヌクレオチドを用いると、増幅産物を標識すること
ができる。標識物質としては、Cy5、フルオレセイン
(Fluorescein)等の蛍光物質、ビオチン、
各種酵素、放射性物質等、通常の核酸の検出に用いられ
ているものであって、ポリメラーゼ反応を阻害しないも
のであれば特に制限されない。次に、標識された増幅産
物を含む溶液に、各種キャプチャープローブDNAを固
定化した試験片を浸漬し、増幅産物とキャプチャープロ
ーブDNAをハイブリダイズさせる。試験片を洗浄した
後、試験片上の標識を検出することにより、キャプチャ
ープローブDNAに相補的又は相同な塩基配列を有する
標的DNAの存在の有無を知ることができる。標的の検
出は、通常のハイブリダイゼーションにおける標識の検
出と同様にして行うことができる。例えば、標識物質が
ビオチンである場合には、アビジン又はストレプトアビ
ジンを結合した酵素複合体等を用いて検出することがで
きる。
【0026】標的物質の検出に抗原抗体反応を利用する
場合は、従来知られている固相免疫測定法と同様にし
て、抗原又は抗体を検出することができる。上記のよう
な、リガンドと、それに特異的に結合する生物学的活性
物質との結合を検出する反応により検出される陽性コン
トロール領域を試験片上に設けてもよい。例えば、ビオ
チン又はビオチンで標識したDNAを試験片に固定した
陽性コントロール領域を設けておくと、アビジン又はス
トレプトアビジンを結合した酵素複合体を用いた検出系
により、陽性シグナルが検出される。この陽性コントロ
ール領域は、位置マーカーとして機能する。また、検出
系が正常に機能していることを確認することもできる。
【0027】本発明の試験片は、繊維を用いて製造した
場合、毛管現象によって試料溶液を試験片に適用するこ
とができるので、試料は少量でよい。また、本発明の試
験片は、一次元の走査で検出を行うことができるので、
複雑な検出器を必要としない。
【0028】また、本発明の試験片は、担体に繊維を用
いた場合、種類の異なるリガンドを担持させることがで
きるので、対象の異なる検査を同時に又は連続的に行う
ことができる。
【0029】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明する。
【0030】<1>綿糸のポリカルボジイミドコート ポリカルボジイミドHMV−10B(日清紡績(株)
製)、0.1gをトルエン10mlに溶解した溶液に、
綿糸1mを室温で60分間浸漬した。この溶液から綿糸
を取り出し、60℃で60分間加熱処理することによって、
ポリカルボジイミドコート綿糸を得た。
【0031】<2>キャプチャープローブDNAのポリカ
ルボジイミドコート綿糸への固定化 結核菌ゲノム由来の配列を有する合成DNAオリゴマー
10種(塩基配列をそれぞれ配列番号1〜10に示す)
を合成した。これらのDNAオリゴマー溶液を、それぞ
れ100pmol/μlとなるようにTE緩衝液を用い
て調整した。これらの溶液各10μlに、ポリカルボジ
イミドコート綿糸20cmを浸漬し、すぐに取り出し、
40℃で30分間加熱処理し、10種類のキャプチャー
プローブDNA固定化綿糸を得た。
【0032】<3>ビオチン標識DNAのポリカルボジ
イミドコート綿糸への固定化 後述のPCR産物に相補的でなく、かつ、末端がビオチ
ン標識されたDNAオリゴマーを調製した。この、ビオ
チン標識DNAを、TE緩衝液を用いて1pmol/μ
lに調整した。この溶液各10μlに、ポリカルボジイ
ミドコート綿糸20cmを浸漬し、すぐに取り出し、4
0℃で30分間加熱処理し、ビオチン標識DNA固定化
綿糸を得た。
【0033】<4>ファイバーチップの作製 2cm角のPET(ポリエチレンテレフタレート)フィ
ルム上に、キャプチャープローブDNA固定化綿糸、ビ
オチン標識DNA固定化綿糸、無加工綿糸を図2Aに示
す配列で配置し、接着剤で固定した。すなわち、末端に
ビオチン標識DNA固定化綿糸を配置し、隣り合うキャ
プチャープローブDNA固定化綿糸の間に無加工綿糸を
配置した。これを、綿糸に対して直角方向に、1mm間
隔で裁断し、ストリップ状のチップ(ファイバーチッ
プ)を得た。
【0034】<5>ハイブリダイゼーシヨン 前記キャプチャープローブDNAに対応する塩基配列を
有するビオチン標識オリゴヌクレオチドをプライマーに
用い、結核菌ゲノムを鋳型とし、配列番号11及び12
に示す塩基配列を有するプライマーを用いてPCR反応
を行った。増幅されたPCR産物は、キャプチャープロ
ーブDNAに相補的な配列を有する。
【0035】上記PCR産物を100fmol/μlと
なるように、SSC溶液で調整した。この溶液1mlに
ファイバーチップを浸漬し、40℃で60分間静置し
た。溶液からファイバーチップを取り出し、2×SS
C、1% SDSで室温で2回洗浄した。さらに、ファ
イバーチップを0.2×SSC、O.1% SDSを用
いて、45℃で5分間、2回洗浄した後、2×SSCで
室温1回洗浄した。
【0036】<6>ビオチンの検出 ハイブリダイゼーション後のファイバーチップを、スト
レプトアビジンDH−ビオチンHRP−コンジュゲート
(Vector社製)溶液中に30分間浸漬した。TB
Sを用いて室温で洗浄した後、基質溶液(TMB su
bstratekit;Vector社製)に20分間
浸漬した後、蒸留水で洗浄した。ファイバーチップ上
で、キャプチャープローブDNA固定化綿糸、及びビオ
チン標識DNA固定化綿糸の位置で、綿糸が青色に呈色
した(図2B)。
【0037】
【発明の効果】本発明により、複数のリガンドを固定化
したストリップ状の試験片を、一度に多数製造すること
ができる。本発明の試験片は、核酸やポリペプチド等の
標的物質を、少量の検体溶液で、簡便に検出することが
できる。
【0038】
【配列表】 SEQUENCE LISTING <110> Nisshinbo Industries, Inc. <120> 生物学的活性物質検出用試験片 <130> P-9020 <140> <141> 2001-08-28 <160> 12 <170> PatentIn version 3.0
【0039】 <210> 1 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial/Unknown <220> <221> misc_feature <222> ()..() <223> Description of Artificial Sequence: capture oligonucleotide <400> 1 aattcatgga ccagaaca 18
【0040】 <210> 2 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial/Unknown <220> <221> misc_feature <222> ()..() <223> Description of Artificial Sequence: capture oligonucleotide <400> 2 ccagaacaac ccgctgtcgg g 21
【0041】 <210> 3 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial/Unknown <220> <221> misc_feature <222> ()..() <223> Description of Artificial Sequence: capture oligonucleotide <400> 3 cccgctgtcg gggttgacc 19
【0042】 <210> 4 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial/Unknown <220> <221> misc_feature <222> ()..() <223> Description of Artificial Sequence: capture oligonucleotide <400> 4 ccgctgttgg ggttgac 17
【0043】 <210> 5 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial/Unknown <220> <221> misc_feature <222> ()..() <223> Description of Artificial Sequence: capture oligonucleotide <400> 5 ggttgaccca caagcgccg 19
【0044】 <210> 6 <211> 16 <212> DNA <213> Artificial/Unknown <220> <221> misc_feature <222> ()..() <223> Description of Artificial Sequence: capture oligonucleotide <400> 6 gttgacgccc cagcgc 16
【0045】 <210> 7 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial/Unknown <220> <221> misc_feature <222> ()..() <223> Description of Artificial Sequence: capture oligonucleotide <400> 7 ggttgaccaa caagcgc 17
【0046】 <210> 8 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial/Unknown <220> <221> misc_feature <222> ()..() <223> Description of Artificial Sequence: capture oligonucleotide <400> 8 ggttgaccga caagcgc 17
【0047】 <210> 9 <211> 17 <212> DNA <213> Artificial/Unknown <220> <221> misc_feature <222> ()..() <223> Description of Artificial Sequence: capture oligonucleotide <400> 9 ggttgaccta caagcgc 17
【0048】 <210> 10 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial/Unknown <220> <221> misc_feature <222> ()..() <223> Description of Artificial Sequence: capture oligonucleotide <400> 10 ccgactgtcg gcgctggggc 20
【0049】 <210> 11 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial/Unknown <220> <221> misc_feature <222> ()..() <223> Description of Artificial Sequence: primer <400> 11 gccgcgatca aggagttc 18
【0050】 <210> 12 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial/Unknown <220> <221> misc_feature <222> ()..() <223> Description of Artificial Sequence: primer <400> 12 cacgtgacag accgccgg 18
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の試験片の製造工程を示す概念図。
【図2】 実施例の試験片におけるキャプチャープロー
ブDNAの配置(A)、及び検出結果(B)を示す図。
【符号の説明】 1.基体 2.リガンドを固定化した繊維 3.リガンドを固定化してない繊維 4.試験片
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01N 37/00 102 G01N 37/00 102 // C12N 15/09 ZNA C12Q 1/68 A C12Q 1/68 C12N 15/00 ZNAF Fターム(参考) 2G042 AA01 BD19 CA10 CB03 DA10 FA11 FB02 FB07 HA02 4B024 AA11 AA20 CA01 HA03 HA12 HA15 4B029 AA07 AA21 AA23 BB15 CC03 FA03 FA09 FA15 4B063 QA01 QA18 QQ42 QQ52 QR32 QR55 QS34 QX01

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ストリップ状担体と、この担体上に設定
    された複数の領域のそれぞれに固定化された複数種のリ
    ガンドを含み、各々のリガンドに特異的に結合する生物
    学的活性物質を検出するための試験片であって、 各々のリガンドを繊維に固定化し、各々の繊維を平面上
    に並列させて固定し、繊維に対して直角方向に裁断する
    ことにより製造される試験片。
  2. 【請求項2】 リガンドが固定化された繊維を平板状の
    基体上に並べて接着し、繊維及び基体を繊維に対して直
    角方向に裁断してストリップ状に分割することにより製
    造される請求項1記載の試験片。
  3. 【請求項3】 リガンドが固定化されていない繊維又は
    陰性リガンドが固定された繊維を、リガンドが固定化さ
    れた繊維とともに並列させることにより、隣接する各々
    の領域間に陰性コントロール領域が設定された請求項1
    又は2に記載の試験片。
  4. 【請求項4】 リガンドが核酸又はポリペプチドである
    請求項1〜3のいずれか一項に記載の試験片。
  5. 【請求項5】 リガンドとそれに特異的に結合する生物
    学的活性物質との結合を検出する反応により検出される
    陽性コントロール領域を含む請求項1〜4のいずれか一
    項に記載の試験片。
  6. 【請求項6】 リガンドが、カルボジイミド基を有する
    高分子化合物を介して繊維に結合している請求項1〜5
    のいずれか一項に記載の試験片。
  7. 【請求項7】 ストリップ状担体と、この担体上に設定
    された複数の領域のそれぞれに固定化された複数種のリ
    ガンドを含み、各々のリガンドに特異的に結合する生物
    学的活性物質を検出するための試験片を製造する方法で
    あって、平板状の基体上に、各々のリガンドを帯状に配
    置して固定し、リガンドを固定した帯に対して直角方向
    に基体を裁断してストリップ状に分割することを特徴と
    する、試験片の製造方法。
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