JP7498114B2 - 検査キット用膜担体および検査キット - Google Patents
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Description
液体試料中の被検出物質を検出するための検査キット用の膜担体であって、
検知ゾーンを有する流路を備え、
上記流路は、突起部を有する凹凸構造Aを有し、
少なくとも上記検知ゾーンにおいて、上記突起部の表面に微細凹凸構造Bが形成されており、
上記微細凹凸構造Bの表面にはシランカップリング剤が付着しており、
三次元粗さ解析走査電子顕微鏡を用いて、JIS B0601:2013に準じて測定される、上記微細凹凸構造Bが形成された上記突起部の、粗さ曲線の最大山高さRpが0.005μm以上10μm以下であり、かつ、粗さ曲線要素の平均長さRSmが0.01μm以上15μm以下である検査キット用膜担体。
[2]
上記[1]に記載の検査キット用膜担体において、
上記シランカップリング剤が、アミノ基を有するシランカップリング剤、メルカプト基を有するシランカップリング剤、エポキシ基を有するシランカップリング剤、アクリル基を有するシランカップリング剤、メタクリル基を有するシランカップリング剤、ビニル基を有するシランカップリング剤およびイソシアネート基を有するシランカップリング剤から選択される少なくとも一種を含む検査キット用膜担体。
[3]
上記[1]または[2]に記載の検査キット用膜担体において、
上記微細凹凸構造Bの表面に架橋剤がさらに付着した検査キット用膜担体。
[4]
上記[3]に記載の検査キット用膜担体において、
上記架橋剤が、グルタルアルデヒド、デキストラン、1,4-フェニルジイソシアネート、トルエン-2,4ジイソシアネート、ポリエチレンイミン、1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド、N-スクシンイミジル4-(N-マレイミドメチル)シクロヘキサン-1-カルボキシレートおよびN-ヒドロキシスクシイミドから選択される少なくとも一種を含む検査キット用膜担体。
[5]
上記[1]乃至[4]のいずれか一つに記載の検査キット用膜担体において、
上記凹凸構造Aは熱可塑性樹脂を含む検査キット用膜担体。
[6]
上記[5]に記載の検査キット用膜担体において、
上記熱可塑性樹脂は、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、フッ素系樹脂および(メタ)アクリル系樹脂から選択される少なくとも一種を含む検査キット用膜担体。
[7]
上記[1]乃至[6]のいずれか一つに記載の検査キット用膜担体において、
上記突起部の平均高さが5μm以上1000μm以下である検査キット用膜担体。
[8]
上記[1]乃至[7]のいずれか一つに記載の検査キット用膜担体において、
上記凹凸構造Aにおける隣接する上記突起部間の平均距離が500μm以下である検査キット用膜担体。
[9]
上記[1]乃至[8]のいずれか一項に記載の検査キット用膜担体において、
上記突起部の底面の平均径が5μm以上1000μm以下である検査キット用膜担体。
[10]
上記[1]乃至[9]のいずれか一項に記載の検査キット用膜担体を有する検査キット。
本実施形態に係る検査キット用膜担体(単に「膜担体3」ともいう)は、液体試料中の被検出物質を検出するための検査キット用の膜担体であって、上記液体試料を輸送でき、かつ、検知ゾーンを有する流路を備え、上記流路は、上記液体試料を輸送するための毛細管作用を生じさせることができるとともに、突起部を有する凹凸構造Aを有する。
そして、本実施形態に係る検査キット用膜担体は、少なくとも上記検知ゾーンにおいて、上記突起部の表面に微細凹凸構造Bが形成されており、上記微細凹凸構造Bの表面にはシランカップリング剤が付着しており、三次元粗さ解析走査電子顕微鏡を用いて、JIS B0601:2013に準じて測定される、上記微細凹凸構造Bが形成された上記突起部の、粗さ曲線の最大山高さRpが0.005μm以上10μm以下であり、かつ、粗さ曲線要素の平均長さRSmが0.01μm以上15μm以下である。
また、本実施形態に係る突起部の表面に形成された微細凹凸構造Bは、例えば、図9に示すように、マクロ的には、縞状や筋状等の形状を有している。
検知ゾーンの検出物質担持量を増加させることができる理由は明らかではないが、以下の理由が考えられる。
まず、粗さ曲線の最大山高さRpは微細凹凸構造Bにおける凸部の最大高さを示す値であり、粗さ曲線要素の平均長さRSmは微細凹凸構造Bにおける凹凸周期の平均値を指す。
そのため、上記RpおよびRSmは、微細凹凸構造Bにおける凹凸の形成間隔と凹凸の高さとのバランスを示す指標となる。
そのため、少なくとも上記検知ゾーンにおいて、RpおよびRSmが上記範囲内にある微細凹凸構造Bは、検出物質を担持するために適した空間を有する構造になっていると考えられる。よって、本実施形態に係る検査キット用膜担体は、少なくとも上記検知ゾーンにおいて、RpおよびRSmが上記範囲内にある微細凹凸構造Bを有するため、検知ゾーンの検出物質担持量を増加させることが可能になると考えられる。
さらに、微細凹凸構造Bにシランカップリング剤を付着させることで、立体障害等によって、上記微細凹凸構造Bの表面に上手く吸着できない検出物質も担持することができるようになると考えられる。
以上から、本実施形態に係る検査キット用膜担体は、RpおよびRSmが上記範囲内にある微細凹凸構造Bとシランカップリング剤との相乗効果によって、検知ゾーンの検出物質担持量を増加させることができると考えられる。
本実施形態に係るシランカップリング剤としては、例えば、アミノ基を有するシランカップリング剤、メルカプト基を有するシランカップリング剤、エポキシ基を有するシランカップリング剤、アクリル基を有するシランカップリング剤、メタクリル基を有するシランカップリング剤、ビニル基を有するシランカップリング剤およびイソシアネート基を有するシランカップリング剤等が挙げられる。
アミノ基を有するシランカップリング剤としては、例えば、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
メルカプト基を有するシランカップリング剤としては、例えば、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、2-メルカプトエチルトリメトキシシラン、2-メルカプトエチルトリエトキシシラン等が挙げられる。
エポキシ基を有するシランカップリング剤としては、例えば、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、5,6-エポキシヘキシルトリエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
アクリル基を有するシランカップリング剤としては、例えば、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
メタクリル基を有するシランカップリング剤としては、例えば、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ-(メタクリロイルオキシプロピル)トリメトキシシラン、γ-(メタクリロイルオキシプロピルメチル)ジメトキシシラン等が挙げられる。
ビニル基を有するシランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等が挙げられる。
イソシアネート基を有するシランカップリング剤としては、例えば、トリメトキシシリルメチルイソシアネート、トリエトキシシリルメチルイソシアネート、トリプロポキシシリルメチルイソシアネート、2-トリメトキシシリルエチルイソシアネート、2-トリエトキシシリルエチルイソシアネート、2-トリプロポキシシリルエチルイソシアネート、3-トリメトキシシリルプロピルイソシアネート、3-トリエトキシシリルプロピルイソシアネート、3-トリプロポキシシリルプロピルイソシアネート、4-トリメトキシシリルブチルイソシアネート、4-トリエトキシシリルブチルイソシアネート、4-トリプロポキシシリルブチルイソシアネート等が挙げられる。
これらのシランカップリング剤は一種単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの中でも、検知ゾーンの検出物質担持量をより一層増加させることが可能な点から、アミノ基を有するシランカップリング剤およびエポキシ基を有するシランカップリング剤から選択される少なくとも一種が好ましい。
また、架橋剤を用いることで、立体障害等によって、上記微細凹凸構造Bの表面に上手く吸着できない検出物質も担持することができるようになるため、検出物質担持量をより一層増加させることができる。
ここで、架橋剤は、微細凹凸構造Bの表面に物理的に吸着していてもよいし、化学的に吸着していてもよいし、微細凹凸構造Bの表面に存在する官能基に直接結合していてもよい。また、架橋剤は、シランカップリング剤を含む層の表面に物理的に吸着していてもよいし、化学的に吸着していてもよいし、シランカップリング剤に直接結合していてもよい。
これらの架橋剤は一種単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの中でも、検知ゾーンの検出物質担持量をより一層増加させることが可能な点から、グルタルアルデヒド、デキストラン、1,4-フェニルジイソシアネート、トルエン-2,4ジイソシアネート、ポリエチレンイミン、1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド、N-スクシンイミジル4-(N-マレイミドメチル)シクロヘキサン-1-カルボキシレートおよびN-ヒドロキシスクシイミドから選択される少なくとも一種の架橋剤が好ましい。
ここで、突起部8の底面10の径4は、例えば、凹凸構造A(7)から任意の突起部8を5個選択し、選択した5個の突起部8の底面10の径の平均値を採用することができる。
ここで、突起部8の高さ6は、例えば、凹凸構造A(7)から任意の突起部8を5個選択し、選択した5個の突起部8の高さの平均値を採用することができる。
ここで、隣接する突起部間の距離5は、例えば、凹凸構造A(7)から任意の隣接する突起部間の距離を5個選択し、選択した5個の隣接する突起部間の距離の平均値を採用することができる。
熱可塑性樹脂としてはポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、フッ素系樹脂及び(メタ)アクリル系樹脂等が挙げられ、具体的にはポリエチレンテレフタレート(PET)、シクロオレフィンポリマー(COP)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、ポリカーボネート(PC)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリエチレン(PE)等様々な種類のものを用いることができる。これらの熱可塑性樹脂は1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記最大山高さRpの平均値は、上記微細凹凸構造Bが形成された突起部8を任意に3個選択し、選択した3個の突起部8の最大山高さRpを平均したものを採用することができる。
上記粗さ曲線要素の平均長さRSmの平均値は、上記微細凹凸構造Bが形成された突起部8を任意に3個選択し、選択した3個の突起部8の粗さ曲線要素の平均長さRSmを平均したものを採用することができる。
三次元粗さ解析走査電子顕微鏡を用いて、突起部8の頂点中心部(例えば、突起部の中心19)を中心点として突起部8の表面に沿って(上面からみたときに直線20に沿って)凹凸プロファイルを測定する。直線20は、頂点中心部(例えば、突起部の中心19)を中心点とし、長さ20dの任意の一本の直線である。長さ20dは、突起部8の底面の径と同じ長さである。直線20が同一平面上の直線である場合(例えば両端及び中心が同一平面上にある場合)、すなわち突起部8が円錐台、多角錐台、円柱、多角柱等の形状である場合、凹凸プロファイルよりJIS B0601:2013で規定された粗さ曲線の最大山高さRpおよび粗さ曲線要素の平均長さRSmを算出する。直線20が同一平面上の直線ではない場合、すなわち突起部8が円錐、多角錐、半球、半楕円体等の形状である場合、凹凸プロファイルより傾き補正を施し、平面としてJIS B0601:2013で規定された粗さ曲線の最大山高さRpおよび粗さ曲線要素の平均長さRSmを算出する。
<膜担体の準備>
シクロオレフィンポリマーシート(日本ゼオン社製、ZeonorZF-14、膜厚200μm)に熱インプリントを施し、凹凸構造A(突起部)の底面の径(以下、「突起部の径」又は、「径」ということもある)30μm、凹凸構造A(突起部)の高さ(以下、「高さ」ということもある)30μmの円錐型の突起部8が、突起部間の平均距離を50μmとして図3のような三角配列形式で並んだ膜担体を作製した。
ここで、熱インプリントを施す際に、エッチング処理した金型(モールド)を用いることによって、凹凸構造A(突起部)の表面に微細凹凸構造Bを形成し、さらに微細凹凸構造Bが形成された突起部8の、粗さ曲線の最大山高さRpおよび粗さ曲線要素の平均長さRSmを表1に示す値にそれぞれ調整した。
用いた金型の種類と、エッチング処理条件は、以下のとおりである。
穴の入り口の直径30μm、深さ30μmの円錐型の穴が、穴間の平均距離を50μmとして三角配列方式で並んだニッケル金型を濃度40質量%のエッチング液(塩化第二鉄溶液)に10分間浸漬し、その浸漬時間を調整して金型を得た。
円錐型の突起部8を任意に3個選んだ。3個の突起部8について、三次元粗さ解析電子顕微鏡を用いて、1万倍で観察し、凹凸強調二次電子像を得た。次いで、突起部8の頂点中心部(凸部の中心点19)を中心点とした、長さ20dが30μmである直線20の凹凸プロファイルをそれぞれ測定した。3本の直線20の凹凸プロファイルに傾き補正(スプラインハイパスフィルタにより長波長成分(うねり成分)を分離し、断面曲線を得る)を施し、平面としてJIS B0601:2013で規定された粗さ曲線の最大山高さRpおよび粗さ曲線要素の平均長さRSmをそれぞれ算出した。得られた3つのデータを平均した値を評価値とした。
得られた膜担体の表面にO2プラズマを出力:100W、照射時間:120秒、圧力:6×10-2mbarの条件で照射した。このようにして、表面処理した膜担体3を得た。
メタノール:蒸留水:3-アミノプロピルトリエトキシシラン(東京応化工業社製、APTESとも呼ぶ。)=92:5:3(質量比)のシランカップリング剤処理溶液を調製した。
次いで、表面処理した膜担体3をシランカップリング剤処理溶液に室温で4時間浸漬させ、膜担体3の表面にシランカップリング剤を付着させた。次いで、メタノールで膜担体3をリンス後、120℃、5分乾燥させることによって、シランカップリング剤が付着した膜担体3を得た。
蛍光標識した抗CRP抗体をPBS(リン酸緩衝生理食塩水)に希釈することで抗CRP抗体溶液を調製し、膜単体3に塗布した。45℃、1時間で乾燥した後、Triton X-100(商品名)を2(v/v)%含むPBS中で超音波洗浄した。蛍光顕微鏡(キーエンス社製BZ-X710)を用いて、残存した抗体の蛍光強度を評価した。
金型に対するエッチング処理条件(具体的にはエッチング液の濃度や浸漬時間)を調整することによって、微細凹凸構造Bが形成された突起部8の、粗さ曲線の最大山高さRpおよび粗さ曲線要素の平均長さRSmを表1に示す値にそれぞれ調整した以外は実施例1と同様の実験をおこなった。
得られた結果を表1に示す。
金型に対するエッチング処理条件を調整することによって、微細凹凸構造Bが形成された突起部8の、粗さ曲線の最大山高さRpおよび粗さ曲線要素の平均長さRSmを表1に示す値にそれぞれ調整し、さらに3-アミノプロピルトリエトキシシラン(APTESとも呼ぶ。)の代わりに3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(GOPTSとも呼ぶ。)を用いた以外は実施例1と同様の実験をそれぞれおこなった。
得られた結果を表1に示す。
金型に対するエッチング処理条件を調整することによって、微細凹凸構造Bが形成された突起部8の、粗さ曲線の最大山高さRpおよび粗さ曲線要素の平均長さRSmを表2に示す値にそれぞれ調整し、さらに以下の架橋剤処理をおこなった以外は実施例1と同様の実験をそれぞれおこなった。
得られた結果を表2に示す。
(架橋剤処理)
PBSにグルタルアルデヒドを2.5%添加することにより、グルタルアルデヒド溶液を調製した。
次いで、シランカップリング剤処理した膜担体3をグルタルアルデヒド溶液に室温で1時間浸漬させ、膜担体3の表面にグルタルアルデヒド(GAとも呼ぶ。)を付着させた。次いで、超純水で膜担体3をリンス後、45℃、30分乾燥させることによって、グルタルアルデヒドが付着した膜担体3を得た。
シランカップリング剤処理を行わない以外は実施例1と同様の実験をおこなった。
得られた結果を表2に示す。
金型に対するエッチング処理条件を調整することによって、微細凹凸構造Bが形成された突起部8の、粗さ曲線の最大山高さRpおよび粗さ曲線要素の平均長さRSmを表2に示す値にそれぞれ調整した以外は実施例1と同様の実験をおこなった。
得られた結果を表2に示す。
エッチング処理をおこなっていない金型を使用し、さらにシランカップリング剤処理を行わない以外は実施例1と同様の実験をおこなった。得られた結果を表2に示す。
エッチング処理をおこなっていない金型を使用した以外は実施例1と同様の実験をおこなった。得られた結果を表2に示す。
シランカップリング剤処理を行わない以外は実施例13と同様の実験をおこなった。
得られた結果を表2に示す。
3 膜担体
3x 滴下ゾーン
3y 検知ゾーン(検出部)
4,4a,4b,4c,4d 突起部の底面における代表長さ(突起部の底面の径)
5 隣接する突起部間の距離
6,6a,6b,6c,6d 突起部の高さ
7,7a,7b,7c,7d 凹凸構造A
8,8a,8b,8c,8d 突起部
9 平坦部
10,10a,10b,10c,10d 突起部の底面
13y 検知ゾーン
14 遮へい部
15 未処理部
18 検査キット
18a 筐体
18b 第一開口部
18c 第二開口部
19 突起部の中心
20 突起部の中心を通る直線
20d 突起部の中心を通る直線の長さ
d 液体試料の流れる方向(輸送方向)
Claims (10)
- 液体試料中の被検出物質を検出するための検査キット用の膜担体であって、
検知ゾーンを有する流路を備え、
前記流路は、突起部を有する凹凸構造Aを有し、
少なくとも前記検知ゾーンにおいて、前記突起部の表面に微細凹凸構造Bが形成されており、
前記微細凹凸構造Bの表面にはシランカップリング剤が付着しており、
三次元粗さ解析走査電子顕微鏡を用いて、JIS B0601:2013に準じて測定される、前記微細凹凸構造Bが形成された前記突起部の、粗さ曲線の最大山高さRpが0.005μm以上10μm以下であり、かつ、粗さ曲線要素の平均長さRSmが0.01μm以上15μm以下であり、
前記検知ゾーンの表面には炭素原子及び窒素原子の少なくとも一方の原子と酸素原子とが存在する、検査キット用膜担体。 - 請求項1に記載の検査キット用膜担体において、
前記シランカップリング剤が、アミノ基を有するシランカップリング剤、メルカプト基を有するシランカップリング剤、エポキシ基を有するシランカップリング剤、アクリル基を有するシランカップリング剤、メタクリル基を有するシランカップリング剤、ビニル基を有するシランカップリング剤およびイソシアネート基を有するシランカップリング剤から選択される少なくとも一種を含む検査キット用膜担体。 - 請求項1または2に記載の検査キット用膜担体において、
前記微細凹凸構造Bの表面に架橋剤がさらに付着した検査キット用膜担体。 - 請求項3に記載の検査キット用膜担体において、
前記架橋剤が、グルタルアルデヒド、デキストラン、1,4-フェニルジイソシアネート、トルエン-2,4ジイソシアネート、ポリエチレンイミン、1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド、N-スクシンイミジル4-(N-マレイミドメチル)シクロヘキサン-1-カルボキシレートおよびN-ヒドロキシスクシイミドから選択される少なくとも一種を含む検査キット用膜担体。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の検査キット用膜担体において、
前記凹凸構造Aは熱可塑性樹脂を含む検査キット用膜担体。 - 請求項5に記載の検査キット用膜担体において、
前記熱可塑性樹脂は、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、フッ素系樹脂および(メタ)アクリル系樹脂から選択される少なくとも一種を含む検査キット用膜担体。 - 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の検査キット用膜担体において、
前記突起部の平均高さが5μm以上1000μm以下である検査キット用膜担体。 - 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の検査キット用膜担体において、
前記凹凸構造Aにおける隣接する前記突起部間の平均距離が500μm以下である検査キット用膜担体。 - 請求項1乃至8のいずれか一項に記載の検査キット用膜担体において、
前記突起部の底面の平均径が5μm以上1000μm以下である検査キット用膜担体。 - 請求項1乃至9のいずれか一項に記載の検査キット用膜担体を有する検査キット。
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