KR100497020B1 - 바이오센서 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 바이오센서는, 피검사 용액을 전개하는 전개층의 일부에, 이러한 피검사 용액중의 측정 대상물에 대한 항체를 고정화하고 있는 시약 고정화부(5)와, 상기 전개층의 일부에 건조 상태로 표지되어 상기 피검사 용액의 전개에 의해 용출가능한 항체를 유지하고 있는 표지 시약 유지부(4)를 포함하며, 상기 시약 고정화부(5)에 결합된 표지 시약의 결합량을 측정함으로써 상기 피검사 용액중의 측정 성분을 정성 또는 정량하는 바이오센서에 있어서, 상기 전개층의, 상기 피검사 용액의 침투 방향에 대해 평행한 측면의 일부분 또는 전체 부분이 용융경화되어 밀폐된 것으로 하였다.

이와 같은 구성을 갖는 바이오센서에 따르면, 전개층에 있어서의 피검사 용액의 침투를 조정하고, 또한 그 간이한 제조 방법에 의해 저비용이면서 고정밀도인 바이오센서 및 그의 제조 방법을 실현할 수 있다.

Description

바이오센서 및 그의 제조 방법{BIOSENSOR AND METHOD FOR ITS PREPARATION}

본 발명은 바이오센서에 관한 것으로, 특히 크로마토그래피를 이용한 바이오센서 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

종래의 바이오센서는 피검사 용액을 전개하는 전개층을 구비하며, 이 전개층의 일부에는 시약이 고정화된 시약 고정화 부분과, 표지된 시약이 건조 상태로 유지되고 피검사 용액의 전개에 의해 용출 가능한 시약 유지 부분을 포함하며, 상기 시약 고정화 부분에서의 표지 시약의 결합량을 측정함으로써 피검사 용액 중의 측정 성분을 정성 또는 정량하는 것이다. 이러한 바이오센서의 예로서, 이뮤노크로마토센서가 있다.

이뮤노크로마토센서의 일반적인 구성은 피검사 용액을 첨가하는 첨가층과, 복수의 전개층과, 종단에 흡수층을 구비한 것으로, 이 전개층의 일부에 피검사 용액 중의 측정 대상물에 대한 항체를 고정화하고 있는 항체 고정화부를 갖는다. 또한, 그 항체 고정화부보다 첨가층측에 표지된, 이 항체 고정화부에 고정화된 항체와는 다른 에피토프에 대한 항체가 피검사 용액에 의해 용출가능한 건조 상태로 표지 시약 유지부에 유지되어 있다. 이와 같은 크로마토센서의 반응 형태는 샌드위치 반응이라 불리는 것으로, 고정화된 항체와, 피검사 용액 중의 측정 대상물과, 표지된 항체와의 샌드위치 복합체가 형성된다. 또한, 상기 피검사 용액이 동일 분자내에 동일 구조를 가진, 예컨대 이량체 이상의 항원인 경우에는, 상기 표지 시약 유지부에 상기 고정화된 항체와 다른 에피토프에 대한 항체를 유지할 필요는 없고, 이 고정화된 항체와 동일한 에피토프에 대한 항체를 유지하도록 할 수 있다.

다음에, 이러한 이뮤노크로마토센서를 이용한 측정 방법에 대해 설명한다.

우선, 첨가층에 피검사 용액을 필요량 첨가하면, 피검사 용액이 전개층 중에 침투하여 측정이 개시된다. 그리고, 상기 항체 고정화부에 있어서, 그 고정화 항체와 결합한 표지 항체에 의해 측정 결과가 검출된다. 이 표지 항체의 일반적인 표지물로서는 금 콜로이드 입자 등이 있고, 이와 같이 항체를 금 콜로이드 입자 등으로 표지함으로써, 항체 고정화부에서의 측정 대상물과 항체와의 결합이 금 콜로이드 입자에 의해 육안으로 관찰할 수 있게 되어 육안에 의한 측정 결과를 얻을 수 있다.

또한, 여기에서는 항원 항체 반응의 샌드위치 반응을 측정 원리로 한 경우를 설명했지만, 그 밖에 경합 반응을 측정 원리로 하는 것도 가능하다. 이 경우도 마찬가지로, 항체 고정화부(또는, 측정 대상물이 항체인 경우에는 항원 고정화부)에서의 표지 항체의 결합 상태를 확인함으로써 측정 결과를 얻을 수 있다.

또한, 측정 결과를 얻는 방법으로서, 여기에서는 육안에 따른 정성 판정을 필요로 하는 경우를 설명했지만, 필요한 특정 결과가 반정량(半定量) 또는 이 보다도 정밀도가 높은 판정이 필요한 경우에는 일반적인 반사 분광 광도계인 덴시트 패턴 애널라이저 등을 사용하여 반사 흡광도를 판독하는 방법, 혹은, 일본 특허공개 공보 제98-274624호에 개시되어 있는, 광학적인 판독 장치를 사용하여 투과 방식에 의해 판독하는 방법, 일본 특허공개 공보 제98-274653호에 개시되어 있는, 카메라 등으로 측정 결과를 화상으로서 읽어내어 연산 처리하는 방법 등도 있다.

이러한 이뮤노크로마토센서는 근년의 의료 진단 현장에서의, POC(포인트 오브 케어)의 개념에 의한, 신속, 간편, 정확, 나아가 저가격으로 용이하게 입수 가능한 측정 장치의 요망에 따른 것으로서, 그 측정 조작의 간편함 때문에 의료 현장뿐 아니라 일반 가정에서도 한정된 측정 항목의 진단 등에 널리 이용되고 있다.

그러나, 이뮤노크로마토센서를 사용한 측정은 피검사 용액이 침투하는 과정에서 인위적인 조작이 곤란하며, 요컨대 전개층이 갖는 침투성에 의존해야하는 것으로, 이는 이뮤노크로마토센서의 이점인 조작성의 간편함을 낳는 한편, 정밀도면에서 결점이 되었다. 즉, 전개층의 평행측면이 개방되어 있는 이뮤노크로마토센서는 피검사 용액의 침투 속도가 불균일하며, 그와 같은 상황 하에서는 측정 대상물의 전개가 불균일해질 뿐 아니라, 표지 시약의 전개도 불균일해져서 고정밀도의 정량 정밀도를 수득하기가 곤란하였다. 또한, 이와 같은 구성을 갖는 이뮤노크로마토센서에서는 정성 또는 정량 정밀도가 낮은 반정량의 성능 밖에 가질 수 없어, 측정을 하려면 저정밀도의 측정 항목의 사용에 한정되었다. 또한, 전개층의 평행측면이 개방되어 있음으로써 피검사 용액의 상태에도 영향을 줄 수 있게 되어, 예컨대 혈액 성분 등을 피검사 용액으로 했을 경우에는 고정밀도의 측정이 더욱 곤란해지기 때문에 피검사 용액의 종류도 한정되는 요인이 되었다.

이 과제의 해결책으로서, 일본 특허공개 공보 제2001-66310호에는, 크로마토그래피 디바이스의 전개층의 표면 및 평행측면에 액체 불투과성 시트를 밀착피복시킴으로써 피검사 용액의 침투 상태를 정류시키도록 하여, 보다 고정밀도의 측정을 달성하는 크로마토그래피 정량 측정 장치가 개시되어 있다.

그러나, 상기 일본 특허공개 공보 제2001-66310호에 개시되어 있는 크로마토그래피 디바이스에 있어서는 조립 공법상 번잡한 조작을 필요로 할 뿐 아니라, 예컨대 전개층에 충분히 얇은 멤브레인 등을 사용할 경우, 피검사 용액을 첨가하는 부분의 평행측면을 밀폐하는 조작이 번잡해진다는 문제가 있었다.

또한, 이뮤노크로마토센서의 전개층을 양산하는 공법으로서는, 전개층 상에 시약 성분을 일괄해서 형성하고, 최종적으로 전개층을 절단분리하는 것이 일반적이라 여겨지고 있는데, 이 방법으로 상기 일본 특허공개 공보 제2001-66310호에 개시되어 있는 크로마토그래피 디바이스인 이뮤노크로마토센서를 제작하면, 평행측면을 밀폐할 수 없고, 그 평행측면을 밀폐하기 위해 절단 후의 이뮤노크로마토센서 하나 하나를 개별적으로 제작해야만 하는 문제가 있었다. 또한, 이와 같은 평행측면을 테이프 등의 액체 불투과성 시트로 하나 하나 밀폐하는 작업에는 번잡함이 따르고, 또한, 그 구성을 얻기 위한 재료도 필요하기 때문에 결과적으로 많은 비용이 든다는 문제가 있었다.

추가로, 상술한 전개층을 일괄 형성하는 공법에 있어서는, 전개층의 피검사 용액의 전개 방향에 대해 횡단하는 형태로 시약 성분이 형성된다. 그리고, 상기 공법에 의해 형성되어 평행측면이 해방되어 있는 구성의 이뮤노크로마토센서에서는, 전개층의 불균일한 피검사 용액의 침투가 생겼을 경우 전개층의 평행측면 부분의 유속에 변화가 생기기 쉽고, 결과적으로 표지 시약 및 피검사 용액중의 측정 대상물의 상기 시약 고정화 부분을 통과하는 양이 변해버려 이 시약 고정화 부분에서 결합하는 표지 시약 성분의 양이 시약 고정화 부분의 중앙부와 평행측면 부분에서 불균일해져서 측정 정밀도를 저하시킨다는 문제가 있었다. 그리고, 이러한 문제가 발생하는 원인으로서는, 전개층을 일괄해서 형성하는 제조 공법 등의, 전개층을 절단하는 공정을 포함하는 제조 공법에서의 절단 수법이 커터, 가위, 금형 프레스, 길로틴 커터, 로터리 커터, 스코어 커터 등의 날붙이에 의한 것임을 들 수 있다. 결국, 날붙이에 의해 상기 전개층을 절단하기 위해서는 이 전개층에 접촉하여 절단해야만 하고, 게다가 전개층에는 일반적으로 부직포, 유리 섬유, 셀룰로스 섬유, 멤브레인 등, 접촉압에 대해 형상 변화가 발생하는 재료를 사용하고 있는 경우가 많기 때문에, 절단할 때에 형상 변화가 불균일해져 버려, 측정시 불균일한 침투를 발생시키게 되었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로, 전개층에 있어서의 피검사 용액의 침투를 조정할 수 있고, 또한 제조 방법이 간이하고 저비용이면서 고정밀도인 바이오센서 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

발명의 요약

본 발명의 청구의 범위 제 1 항에 기재된 바이오센서는 피검사 용액을 전개하는 전개층을 구비하고, 이러한 전개층의 일부에 고정화된 고정화 시약 부분과, 표지된 건조 상태로 상기 전개층의 일부에 유지되고 상기 피검사 용액의 전개에 의해 용출가능한 표지 시약 부분을 포함하며, 상기 고정화 시약 부분에서의 상기 표지 시약의 결합량을 측정함으로써 상기 피검사 용액중의 측정 성분을 정성 또는 정량하는 바이오센서로서, 상기 전개층의, 상기 피검사 용액의 침투 방향에 대해 평행한 측면의 일부분 또는 전체가 용융경화되어 밀폐되어 있는 것이다.

이에 따라, 피검사 용액의 침투를 조정하여 보다 정밀도가 높은 정량 측정을 가능하게 할 뿐 아니라, 평행측면의 밀폐에 새로운 재료를 필요로 하지 않고, 제조 과정을 간소화하는 것을 가능하게 하여, 재료 삭감과 제조 공수 삭감에 의한 저비용화를 도모할 수 있어, 보다 고정밀도이면서 저비용인 바이오센서를 제공할 수 있다.

본 발명의 청구의 범위 제 2 항에 기재된 바이오센서는 피검사 용액을 전개하는 전개층을 구비하고, 이러한 전개층의 피검사 용액의 침투 방향에 대해 평행측면을 포함하는 일부에 고정화된 고정화 시약 부분과, 표지된 건조 상태로 상기 전개층의 침투 방향에 대해 평행측면을 포함하는 일부에 유지되고 상기 피검사 용액의 전개에 의해 용출가능한 표지 시약 부분을 포함하며, 상기 고정화 시약 부분에서의 상기 표지 시약의 결합량을 측정함으로써 상기 피검사 용액 중의 측정 성분을 정성 또는 정량하는 바이오센서로서, 상기 전개층에 있어서, 상기 피검사 용액의 침투 방향에 대해 상기 표지 시약 부분의 평행측면과 상기 고정화 시약 부분의 평행측면에서의 시약 성분이 변성실활되어 있는 것이다.

이에 따라, 상기 전개층의 측면부분의 불균일한 피검사 용액의 침투에 기인한, 상기 고정화 시약 부분에서의 측정 정밀도의 저하를 방지할 수 있는 바이오센서를 제공할 수 있다.

본 발명의 청구의 범위 제 3 항에 기재된 바이오센서는, 청구의 범위 제 2 항에 기재된 바이오센서에 있어서, 상기 전개층의 상기 피검사 용액의 침투 방향에 대해 평행한 측면의 일부분 또는 전체가 용융경화되어 밀폐되어 있는 것이다.

이에 따라, 상기 전개층의 측면부분의 불균일한 피검사 용액의 침투에 기인하는 상기 고정화 시약 부분에서의 측정 정밀도의 저하를 방지할 수 있고, 또한, 상기 피검사 용액의 침투를 조정하여 보다 정밀도가 높은 정량 측정을 가능하게 하는, 보다 고정밀도의 바이오센서를 제공할 수 있다. 또한, 상기 평행측면의 밀폐에 새로운 재료를 필요로 하지 않아 제조 과정을 간소화하는 것을 가능하게 하여, 재료 삭감과 제조 공수 삭감에 의한 저비용화를 도모할 수 있는 바이오센서를 제공할 수 있다.

본 발명의 청구의 범위 제 4 항에 기재된 바이오센서는, 청구의 범위 제 1 항 내지 청구의 범위 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 바이오센서에 있어서, 상기 전개층의 상기 피검사 용액을 첨가하는 일부를 제외한 표면, 또는 표면 및 이면이 액체 불투과성 시트로 덮여져 있고, 상기 전개층 및 상기 액체 불투과성 시트의 상기 피검사 용액의 침투 방향에 대해 평행한 측면의 일부분 또는 전체가 용융경화되어 밀폐되어 있는 것이다.

이에 따라, 상기 전개층의 표면, 이면, 나아가 상기 평행측면을 밀폐하여 상기 피검사 용액의 잘못된 첨가를 방지함으로써, 정확성이 높은 측정을 가능하게 하는, 정확성이 높은 바이오센서를 제공할 수 있다.

본 발명의 청구의 범위 제 5 항에 기재된 바이오센서는, 청구의 범위 제 1 항 내지 청구의 범위 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 바이오센서에 있어서, 상기 전개층의 상기 피검사 용액을 첨가하는 방향에 대한 개시단 및 종단의 일부를 제외한 표면, 또는 표면 및 이면이 상기 액체 불투과성 시트로 덮여져 있고, 상기 전개층 및 상기 액체 불투과성 시트의 상기 피검사 용액의 침투 방향에 대해 평행한 측면의 일부분 또는 전체가 용융경화되어 밀폐되어 있는 것이다.

이에 따라, 상기 전개층의 표면, 이면을 액체 불투과성 시트가 덮기 때문에, 액체를 차단하고, 나아가 상기 평행측면을 용융경화 밀폐함으로써 차단하여 상기 피검사 용액의 잘못된 첨가를 방지함으로써, 정확성이 높은 측정을 가능하게 한다. 또한, 상기 전개층의 피검사 용액의 전개 방향에 대한 종단부의 개방에 의해 수분증발, 나아가 첨가부에 잔존하는 피검사 용액과의 수두차(水頭差)의 관계에 의해 피검사 용액은 건조할 때까지 하류 방향을 향해 계속 침투하는 효과가 있고, 여분의 피검사 용액을 흡수시키기 위한 흡수 부재를 불필요하게 할 수 있어 보다 단순한 구성을 취하는, 저비용이면서 정확성이 높은 바이오센서를 제공할 수 있다.

본 발명의 청구의 범위 제 6 항에 기재된 바이오센서는, 청구의 범위 제 1 항 내지 청구의 범위 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 바이오센서에 있어서, 상기 전개층이 니트로셀룰로스로 구성되어 있는 것이다.

이에 따라, 제작 조작을 용이하게 할 수 있는 바이오센서를 제공할 수 있다.

본 발명의 청구의 범위 제 7 항에 기재된 바이오센서는, 청구의 범위 제 1 항 내지 청구의 범위 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 바이오센서에 있어서, 상기 전개층의 평행측면이 레이저에 의해 용융경화되어 밀폐되는 것이다.

이에 따라, 상기 전개층의 평행측면의 필요한 부분을 보다 고속이면서 균일하게 용융경화시킬 수 있고, 용융경화시킨 부분에 균일성을 갖게 한, 보다 고정밀도의 바이오센서를 제공할 수 있다.

본 발명의 청구의 범위 제 8 항에 기재된 바이오센서는, 청구의 범위 제 1 항 내지 청구의 범위 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 바이오센서에 있어서, 상기 고정화시약 및 표지 시약을 포함하는 상기 센서 전체가 건조 상태이다.

이에 따라, 보존 안정성능이 우수하며, 또한, 운반이 자유로운 바이오센서를 제공할 수 있다.

본 발명의 청구의 범위 제 9 항에 기재된 바이오센서는, 청구의 범위 제 1 항 내지 청구의 범위 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 바이오센서에 있어서, 상기 바이오센서는 습윤가능한 다공질 재료 상에서 상기 고정화 시약과 상기 표지 시약과의 복합체를 형성함으로써 측정이 이루어지는 면역 크로마토그래피의 시험편이다.

이에 따라, 간이법으로서 시장에 확장되고 있는 면역 크로마토그래피에 있어서, 고정밀도이면서 정확성이 높은 면역 크로마토그래피를 제공할 수 있다.

본 발명의 청구의 범위 제 10 항에 기재된 바이오센서는, 청구의 범위 제 1 항 내지 청구의 범위 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 바이오센서에 있어서, 상기 바이오센서는 습윤가능한 다공질 재료 상에서 상기 피검사 용액의 첨가 조작에 의해 측정이 이루어지는 원스텝(one step) 면역 크로마토그래피의 시험편이다.

이에 따라, 간이 면역 측정법으로서 시장에 보급되고 있는 원스텝 면역 크로마토그래피에 있어서, 고정밀도이면서 정확성이 높은 원스텝 면역 크로마토그래피를 제공할 수 있다.

본 발명의 청구의 범위 제 11 항에 기재된 바이오센서는, 청구의 범위 제 1 항 내지 청구의 범위 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 바이오센서에 있어서, 상기 고정화시약과 상기 표지 시약과는 동일 평면이면서 동일 부재 상에 형성되어 있는 것이다.

이에 따라, 상기 바이오센서를 보다 적은 재료로 구성하여 저비용의 단순 구성을 도모하고, 단순한 구성에 의해 측정치의 불균일을 저감시켜서 측정의 정밀도를 향상시킨, 정확성이 높은 바이오센서를 제공할 수 있다.

본 발명의 청구의 범위 제 12 항에 기재된 바이오센서의 제조 방법은 피검사 용액을 전개하는 전개층을 구비하고, 이러한 전개층의 일부에 고정화된 고정화 시약 부분과, 표지된 건조 상태로 상기 전개층의 일부에 유지되고 상기 피검사 용액의 전개에 의해 용출가능한 표지 시약 부분을 포함하며 상기 고정화 시약 부분에서의 상기 표지 시약의 결합량을 측정함으로써 상기 피검사 용액 중의 측정 성분을 정성 또는 정량하는 바이오센서를 제조하는 방법으로서, 상기 전개층의, 상기 피검사 용액의 침투 방향에 대해 평행한 측면의 일부분 또는 전체를, 용융경화하여 밀폐하는 용융 공정을 포함하는 것이다.

이에 따라, 상기 전개층 그 자체의 평행측면을 용융경화밀폐시켜서 측면을 밀폐시키는데 새로운 재료가 필요하지 않도록 할 수 있어, 보다 저비용의 바이오센서를 제작할 수 있다.

본 발명의 청구의 범위 제 13 항에 기재된 바이오센서의 제조 방법은, 청구의 범위 제 12 항에 기재된 바이오센서의 제조 방법에 있어서, 상기 용융 공정이 상기 전개층의 상기 측면의 일부분 또는 전체에 레이저를 조사함으로써 실시되는 것이다.

이에 따라, 상기 전개층의 측면에 대해 물리적으로 비접촉으로 용융경화시킬 수 있어, 상기 전개층의 접촉압에 의한 형상 변화를 발생시키지 않는 고정밀도의 바이오센서를 제작할 수 있다.

본 발명의 청구의 범위 제 14 항에 기재된 바이오센서의 제조 방법은 피검사 용액을 전개하는 전개층을 구비하고, 이러한 전개층의 일부에 고정화된 고정화 시약 부분과, 표지된 건조 상태로 상기 전개층의 일부에 유지되고 상기 피검사 용액의 전개에 의해 용출가능한 표지 시약 부분을 포함하며, 상기 고정화 시약 부분에서의 상기 표지 시약의 결합량을 측정함으로써 상기 피검사 용액중의 측정 성분을 정성 또는 정량하는 바이오센서를 제조하는 방법으로서, 시트상인 상기 전개층을 상기 피검사 용액의 침투 방향에 대해 평행하게 절단함과 동시에, 상기 전개층의 절단면을 용융경화하여 밀폐하는 절단용융 공정을 포함하는 것이다.

이에 따라, 상기 시트상인 전개층을 절단하는 동시에 상기 측면을 용융경화시켜 밀폐함으로써, 보다 고정밀도이고, 또한 새롭게 밀폐하는 조작을 필요로 하지 않는, 간편하면서 저비용의 바이오센서를 제작할 수 있다.

본 발명의 청구의 범위 제 15 항에 기재된 바이오센서의 제조 방법은, 청구의 범위 제 14 항에 기재된 바이오센서의 제조 방법에 있어서, 상기 절단용융 공정이 상기 시트상인 전개층을 레이저로 트리밍함으로써 실시되는 것이다.

이에 따라, 상기 시트상인 전개층을 레이저로 트리밍하는 과정에서, 상기 전개층의 평행측면을 용융경화하여 밀폐함으로써, 보다 고정밀도이고, 또한 새롭게 밀폐하는 조작을 필요로 하지 않는, 간편하면서 저비용의 바이오센서를 제작할 수 있다. 또한, 상기 전개층의 측면에 대해 물리적으로 비접촉으로 용융경화시킬 수 있고, 상기 전개층의 접촉압에 의한 형상 변화를 발생시키지 않는 고정밀도의 바이오센서를 제작할 수 있다.

본 발명의 청구의 범위 제 16 항에 기재된 바이오센서의 제조 방법은 피검사 용액을 전개하는 전개층을 구비하고, 이러한 전개층의 피검사 용액의 침투 방향에 대해 평행측면을 포함하는 일부에 고정화된 고정화 시약 부분과, 표지된 건조 상태로 상기 전개층의 침투 방향에 대해 평행측면을 포함하는 일부에 유지되고 상기 피검사 용액의 전개에 의해 용출가능한 표지 시약 부분을 포함하며, 상기 고정화 시약 부분에서의 상기 표지 시약의 결합량을 측정함으로써 상기 피검사 용액중의 측정 성분을 정성 또는 정량하는 바이오센서를 제조하는 방법으로서, 상기 표지 시약 부분 및 상기 고정화 시약 부분의, 상기 피검사 용액의 침투 방향에 대해 평행한 측면에서의 시약 성분을 변성실활시키는 변성실활 공정을 포함하는 것이다.

이에 따라, 상기 전개층의 평행측면 주변의 시약 성분을 변성실활시킬 수 있어, 상기 전개층의 측면에 있어서의 불균일한 피검사 용액의 침투에 기인한 측정 정밀도의 저하를 방지한 바이오센서를 제작할 수 있다.

본 발명의 청구의 범위 제 17 항에 기재된 바이오센서의 제조 방법은, 청구의 범위 제 16 항에 기재된 바이오센서의 제조 방법에 있어서, 상기 변성실활 공정이 상기 측면에 레이저를 조사함으로써 실시되는 것이다.

이에 따라, 상기 전개층의 평행측면에 대해 비접촉으로 시약 성분을 변성실활시킬 수 있어, 보다 고정밀도의 바이오센서를 제작할 수 있다.

본 발명의 청구의 범위 제 18 항에 기재된 바이오센서의 제조 방법은 피검사 용액을 전개하는 전개층을 구비하고, 이러한 전개층의 피검사 용액의 침투 방향에 대해 평행측면을 포함하는 일부에 고정화된 고정화 시약 부분과, 표지된 건조 상태로 상기 전개층의 침투 방향에 대해 평행측면을 포함하는 일부에 유지되고 상기 피검사 용액의 전개에 의해 용출가능한 표지 시약 부분을 포함하며, 상기 고정화 시약 부분에서의 상기 표지 시약의 결합량을 측정함으로써 상기 피검사 용액 중의 측정 성분을 정성 또는 정량하는 바이오센서를 제조하는 방법으로서, 상기 전개층의, 상기 피검사 용액의 침투 방향에 대해 평행한 측면의 일부분 또는 전체를 용융경화하여 밀폐함과 동시에, 상기 표지 시약 부분 및 상기 고정화 시약 부분의 상기 피검사 용액의 침투 방향에 대해 평행한 측면에서의 시약 성분을 변성실활시키는 용융실활 공정을 포함하는 것이다.

이에 따라, 상기 전개층을 용융경화시켜 밀폐하는 것과 동시 공정으로, 상기 평행측면의 시약 성분을 변성실활시킬 수 있어, 한번의 조작으로 실시가능한, 보다 간편하고 고정밀도인 바이오센서를 제작할 수 있다.

본 발명의 청구의 범위 제 19 항에 기재된 바이오센서의 제조 방법은, 청구의 범위 제 18 항에 기재된 바이오센서의 제조 방법에 있어서, 상기 용융실활 공정이 상기 측면에 레이저를 조사함으로써 실시되는 것이다.

이에 따라, 상기 전개층의 측면에 대해 물리적으로 비접촉으로 용융경화시킬 수 있어, 상기 전개층의 접촉압에 의한 형상 변화를 발생시키지 않는 고정밀도의 바이오센서를 제작할 수 있다.

본 발명의 청구의 범위 제 20 항에 기재된 바이오센서의 제조 방법은 피검사 용액을 전개하는 전개층을 구비하고, 이러한 전개층의 피검사 용액의 침투 방향에 대해 평행측면을 포함하는 일부에 고정화된 고정화 시약 부분과, 표지된 건조 상태로 상기 전개층의 침투 방향에 대해 평행측면을 포함하는 일부에 유지되고 상기 피검사 용액의 전개에 의해 용출가능한 표지 시약 부분을 포함하며, 상기 고정화 시약 부분에서의 상기 표지 시약의 결합량을 측정함으로써 상기 피검사 용액중의 측정 성분을 정성 또는 정량하는 바이오센서를 제조하는 방법으로서, 시트상인 상기 전개층을 상기 피검사 용액의 침투 방향에 대해 평행하게 절단함과 동시에, 상기 전개층의 절단면을 용융경화하고 밀폐하면서 상기 표지 시약 부분 및 상기 고정화 시약 부분의 상기 측면에서의 시약 성분을 변성실활시키는 절단용융실활 공정을 포함하는 것이다.

이에 따라, 상기 전개층을 절단하는 동시에, 전개층을 용융경화시켜 밀폐하고, 또한, 동시 공정으로 평행측면의 시약 성분을 변성실활시킬 수 있어, 한번의 조작으로 절단, 용융, 변성실활시키는 것이 가능한, 보다 간편하고 저비용이면서 고정밀도인 바이오센서를 제작할 수 있다.

본 발명의 청구의 범위 제 21 항에 기재된 바이오센서의 제조 방법은, 청구의 범위 제 20 항에 기재된 바이오센서의 제조 방법에 있어서, 상기 절단용융실활 공정이 상기 시트상인 전개층을 레이저로 트리밍함으로써 실시되는 것이다.

이에 따라, 상기 전개층을 절단하는 동시에, 전개층을 용융경화시켜 밀폐하고, 또한, 동시 공정으로 평행측면의 시약 성분을 변성실활시킬 수 있어, 한번의 조작으로 절단, 용융, 변성실활시키는 것이 가능한, 보다 고정밀도이고 간편하면서 저비용인 바이오센서를 제작할 수 있다. 또한, 상기 전개층의 측면에 대해 물리적으로 비접촉으로 용융경화시킬 수 있어, 상기 전개층의 접촉압에 의한 형상 변화를 발생시키지 않는, 고정밀도의 바이오센서를 제작할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 바이오센서의 구성을 도시한 사시도이다.

도 2는 본 발명의 실시형태 2에 있어서의 바이오센서의 구성을 도시한 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시형태 3에 있어서의 바이오센서의 구성을 도시한 사시도이다.

도 4는 본 발명의 실시형태 4에 있어서의, 시약 고정화부가 전개층의 평행측면에 접촉되어 있지 않은 바이오센서의 절단 전후의 단면의 구성을 도시한 도면이다.

도 5는 본 발명의 실시형태 4에 있어서의, 시약 고정화부가 전개층의 평행측면에 접촉되어 있는 바이오센서의 절단 전후의 단면의 구성을 도시한 도면이다.

도 6은 종래에 있어서의 절단 공정에 의해 절단된 바이오센서의 단면의 현미경 사진이다.

도 7은 본 발명의 실시형태 4에 있어서의 절단 공정에 의해 절단된, 바이오센서의 단면의 현미경 사진이다.

도 8은 본 발명의 실시형태 5에 있어서의 바이오센서의 구성을 도시한 사시도이다.

도 9는 본 발명의 실시형태 5에 있어서의 바이오센서의 측정 상태를 도시한 모식도이다.

도 10은 본 발명의 실시예의 2종류의 면역 크로마토그래피 시험편에 있어서의, hCG 농도와 측정 결과의 관계를 도시한 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.

실시형태 1

본 발명의 실시형태 1에 따른 바이오센서 및 그의 제조 방법은, 전개층 위를 피검사 용액이 균일한 속도로 침투하도록 한 것이다.

우선, 도 1을 사용하여 본 실시형태 1에 있어서의 바이오센서의 구성에 대해 설명한다.

도 1은 본 실시형태 1에 있어서의 용융 경화에 의해 밀폐한 바이오센서의 구성을 도시한 사시도이며, 도 1a는 상기 바이오센서가 전개층만으로 구성되어 있는 것을 도시하며, 도 1b는 전개층의 상부에 액체 불투과성 시트재를 배치한 것을 도시하며, 도 1c는 전개층의 상부에 액체 불투과성 시트재, 그 하부에 기판을 배치한 것을 도시하고 있다.

도 1에 있어서, (1)은 전개층 상에 피검사 용액을 첨가하는 첨가부를 나타내며 부직포로 구성되어 있다. (2)는 전개층에 있어서의 반응부로, 니트로셀룰로스로 구성되어 있다. (3)은 전개층 상에 침투한 용액을 흡수하는 흡수부를 도시하며, 유리 섬유 여과지로 구성되어 있다. 이들 전개층에 사용하는 재료는 피검사 용액에 의해 습윤가능한 재료이면, 여과지, 부직포, 멤브레인, 천 등의 임의의 다공질 재료로 구성할 수 있다.

또한, (4)는 표지 시약 유지부로, 전개층 상의 일부에, 피검사 용액 중의 측정 대상물에 대한 항체가 금 콜로이드로 표지되며, 또한 피검사 용액에 의해 용출가능하도록 건조 상태로 유지되어 있다. (5)는 시약 고정화부이며, 피검사 용액 중의 측정 대상물에 대한 항체를 고정화하고, 표지 시약과는 다른 에피토프로 결합되며, 피검사 용액 중의 측정 대상물과 표지 시약과의 복합체를 형성할 수 있도록 건조 상태로 고정화되어 있다. 본 실시형태 1에 있어서는, 상기 표지 시약 유지부(4) 및 시약 고정화부(5)는 전개층 상의 일부에 스폿상으로 형성되어 있고, 특히 상기 피검사 용액 첨가 방향에 대한 평행측면에 시약이 접촉하지 않는 구성을 갖고 있다. 또한, 여기에서는 상기 표지 시약 유지부(4) 및 시약 고정화부(5)의 형상을 스폿형상으로 했지만, 반드시 스폿 형상일 필요는 없고, 상기 표지 시약 유지부(4) 및 시약 고정화부(5)가 상기 전개층의 평행측면에 대해 접촉하지 않는 형상으로 형성되어 있으면 그 형상은 자유롭게 선택할 수 있다. 상기 표지 시약 유지부(4) 및 시약 고정화부(5)를 갖는 전개층의 구성은 항원항체 반응에 있어서의 샌드위치 반응이라 불리는 것인데, 시약의 선택에 의해 피검사 용액 중의 측정 대상물과 경합적으로 반응하는 시약을 사용한다면, 그 전개층의 구성을 경합반응으로 할 수도 있다. 또한, 항원항체 반응 이외에도 특이적인 결합을 이용하고 싶은 경우, 임의의 시약 성분으로 구성하는 것이 가능하다. 또한, 표지방법에 대해서도 상술한 금 콜로이드막은 극히 일례에 불과하고, 그밖에 효소, 단백질, 색소, 형광 색소, 금속 졸, 비금속 졸, 라텍스 등의 착색 입자 등이 있고, 필요에 따라 임의로 선택하는 것도 가능하다.

(6)은 액체 불투과성 시트재를 도시하며, 예컨대, 투명 PET 테이프로 구성되어 있다. 이 액체 불투과성 시트재(6)는 첨가부(1)를 제외한 전개층을 밀착피복하는 것으로, 상기 액체 불투과성 시트재(6)를 전개층의 상술한 부분에 피복시킴으로써 피검사 용액이 첨가부(1) 이외에 점착하는 것을 차단보호함과 동시에, 전개층에 대한 부주의한 피검사 용액의 접촉이나, 피험자가 손 등으로 직접 전개층을 접촉하는 등에 의한 외부로부터의 오염을 방지할 수 있다. 이 액체 불투과성 시트재(6)는 투명한 재료를 사용하는 것이 바람직하며, 특히, 시약 고정화부(5)를 덮는 부분은 측정 결과를 확인하는 부분이기 때문에, 적어도 투과 가능한 상태를 갖게 하는 것이 바람직하다. 또한, 바이오센서가 고정밀도인 결과를 필요로 하지 않는 경우나, 형성한 전개층을 최종적으로 중공(中空) 케이싱 등에 투입하는 경우에는 상기 액체 불투과성 시트재(6)는 없어도 좋다.

(7)은 전개층을 유지하는 기판을 나타내며, 예컨대 백색 PET 필름으로 구성되어 있다. 기판(7)은 전개층을 보강하는 역할을 가짐과 동시에, 혈액, 타액, 뇨 등 감염의 위험성이 있는 용액을 피검사 용액으로 사용하는 경우에, 이를 차단하는 작용도 갖는다. 또한, 상기 기판(7)은 전개층이 습윤하여 광 투과성을 띠는 경우 등에, 빛을 차단하는 효과를 갖는 것도 가능하다. 또한, 여기에서는 전개층의 하부에 기판(7)을 배치하도록 했지만, 기판(7) 대신 액체 불투과성 시트재(6)로 전개층의 이면을 피복하도록 해도 좋다. 이 경우에도 혈액, 타액, 뇨 등 감염의 위험성이 있는 용액을 피검사 용액으로 사용할 경우에 이를 차단하는 작용을 가지며, 또한 바이오센서의 재료수를 삭감할 수 있기 때문에, 보다 저비용화를 도모하는 것이 가능해진다.

(8)은 용융 경화부를 나타내며, 상기 전개층의 평행측면을 CO₂ 레이저에 의해 용융시키고, 그 후 냉각에 의해 경화시켜서 형성한 것이다. 본 실시형태 1에 있어서는, 상기 전개층의 평행측면에 상기 표지 시약 유지부(4) 및 시약 고정화부(5)가 접촉되어 있지 않기 때문에, 그 측면을 용융시켜도 상기 표지 시약 유지부(4) 및 시약 고정화부(5)는 영향을 받는 일은 없다. 따라서, 상기 표지 시약 유지부(4) 및 시약 고정화부(5)의 시약량을 최소한으로 하는 것이 가능해지고, 시약이 고가인 경우나 미량밖에 없는 경우에 유효하다. 또한, 본 실시형태 1에서는 용융방법으로서 CO₂ 레이저를 사용했지만, 그밖에도, 엑시머레이저, 아르곤레이저, YAG 레이저, 헬륨네온레이저, 루비레이저 등을 사용할 수 있다. 또한, 레이저 이외에도 금속 등을 가열하여 접촉시킴으로써 상기 전개층의 평행측면을 용융시키는 것도 가능하고, 또한, 상기 전개층의 재료에 따라서는 유기용제 등으로 용융시킬 수도 있다. 또한, 상술한 용융방법은 일례이며, 상기 전개층의 평행측면을 용융시킬 수 있으면 임의의 방법일 수 있다.

다음에, 이상과 같은 구성을 갖는 본 실시형태 1에 있어서의 바이오센서의 측정 방법에 대해 도 1을 사용하여 설명한다. 본 실시형태 1에서 예로 든 바이오센서는 원스텝 면역 크로마토그래피의 시험편이며, 사용시의 기본적인 측정 조작이 피검사 용액을 첨가하는 조작만으로 그 측정이 시작되는 것이다. 여기에서의 면역 크로마토그래피란, 습윤가능한 다공질 재료를 사용하여 고정화 시약과 표지 시약의 복합체를 형성시킴으로서 측정되는 면역 측정법을 나타내며, 항원항체 반응을 이용한 측정계로서, 통상 면역 측정법에 있어서는 B/F 분리 등 세정 조작이 필요한 것에 반해 크로마토그래피 담체를 피검사 용액이 침투해 가는 과정에서 B/F 분리가 실시되는 측정계이다. 또한, 이와 같은 면역 크로마토그래피에 있어서는, 통상 모든 시약이 건조 상태로 있고, 그 시약을 표지하는 표지물로서는 금 콜로이드, 라텍스가 일반적이며, 자성 입자, 효소, 금속 콜로이드 등도 사용되고 있다. 또한, 표지물이 효소인 경우 등은 사용자가 측정조작으로서 효소 기질이나 반응정지 시약을 가하는 조작이 포함된다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 바이오센서의 측정은, 우선, 피검사 용액을 첨가부(1)에 적량 첨가함으로써 개시된다. 피검사 용액을 첨가부(1)에 첨가하면, 피검사 용액이 전개층에 침투된다. 전개층은 용융 경화부(8)에 의해 그 측면이 밀폐되어 있기 때문에, 측면에 있어서의 피검사 용액의 침투속도는 빨라지는 일 없이 균일한 속도로 침투해간다. 그리고, 표지 시약 유지부(4)에 피검사 용액이 도달하면, 상기 표지 시약 유지부(4)에 유지된 표지 시약의 용출이 개시된다. 그 후, 피검사용 용액의 침투가 진행되어 시약 고정화부(5)에 피검사 용액이 도달하고, 그 후 피검사 용액은 흡수부(3)에 흡수된다.

그리고, 그 측정 결과는 어느 일정시간 경과후의 시약 고정화부(5)에서의 표지 시약의 결합 상태를 확인함으로써 수득된다. 본 실시형태 1에서는, 상기 전개층의 평행측면에 상기 표지 시약 유지부(4) 및 시약 고정화부(5)가 접촉되어 있지 않고, 또한 그 평행측면이 용융밀폐되어 있기 때문에, 시약 고정화부(5)에 있어서 피검사 용액의 균일한 침투가 이루어지고, 이 시약 고정화부(5)를 통과하는 표지 시약 및 피검사 용액중의 측정 대상물이 시약 고정화부(5)의 각 면을 균일하게 침투하여, 부분적인 결합량의 차이가 해소되어 정밀도가 높은 균일한 측정 결과를 얻을 수 있다.

또한, 상기 시약 고정화부(5)에서의 표지 시약의 결합 상태를 측정하는 방법은 정성 판정이 필요한 경우에는 육안 관찰로 가능하며, 더욱 정밀도가 높은 측정이 필요한 경우는 광학적인 수법을 사용하여 그 표지 시약의 결합량을 측정함으로써 정량적인 결과를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시형태 1에서는 상기 시약 고정화부(5)의 형상을 피험자가 확인하기 쉬운 형상으로 하는 것이 가능하기 때문에, 상기 시약 고정화부(5)에서의 표지 시약의 결합 상태를 측정하는 방법으로서는 육안 판정 등이 적합하다고 할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시형태 1에 의한 바이오센서 및 그의 제조 방법에 따르면, 전개층상의 일부에 이 평행측면과 접촉하지 않도록 상기 표지 시약 유지부(4) 및 시약 고정화부(5)를 스폿 형상 등으로 형성하고, 이 전개층상의 피검사 용액이 침투하는 방향에 대해 상기 평행측면의 일부분 또는 전체를 용융경화하여 밀폐하였기 때문에, 전개층에 있어서의 피검사 용액의 침투를 조정할 수 있어, 보다 정밀도가 높은 정량 측정을 가능하게 할 수 있다. 또한, 전개층 그 자체를 용융경화시키기 때문에, 평행측면을 밀폐시키기 위한 새로운 재료를 필요로 하지 않고, 또한, 제조 과정을 간략화할 수 있어, 재료 삭감과 제조 공수의 삭감에 의해 저비용화를 도모할 수 있다.

또한, 전개층의 원료로서 단백질 등의 결합이 비교적 용이한 니트로셀룰로스를 사용함으로써, 바이오센서의 제작을 용이하게 할 수 있다.

전개층의 평행측면을 레이저에 의해 용융경화하여 밀폐함으로써, 평행측면의 필요한 부분을 보다 고속으로, 또한 균일하게 용융경화시킬 수 있고, 더욱이 용융경화시킨 부분에 균일성을 갖게 할 수 있다. 또한, 전개층의 측면을 물리적으로 비접촉 상태로 용융경화시키는 것을 가능하게 하여, 전개층의 접촉압에 의한 형상 변화가 생기지 않도록 할 수 있고, 그 결과, 고정밀도의 측정을 가능하게 할 수 있다.

또한, 본 실시형태 1에 있어서는, 항원항체 반응을 이용한 바이오센서를 예로 들어 설명했지만, 항원항체 반응 이외에도 특이적 결합 반응계이면, 마찬가지로 실시가능하다. 또한, 그 측정조작에 대해서도 피검사 용액의 첨가조작에 의해 측정이 이루어지는 원스텝의 것에 제한되지 않고, 예컨대, 피검사 용액의 첨가 이외에 표지물이 효소인 반응정지 시약 등을 첨가할 필요가 있거나, 검체를 희석할 필요가 있는 등, 그 측정 조작에 복수의 조작을 필요로 하는 경우라도 마찬가지로 실시가능하다.

실시형태 2

본 발명의 실시형태 2에 의한 바이오센서 및 그의 제조 방법은, 상기 전개층상의 피검사 용액을 침투시키는 방향에 대해 평행측면의, 상기 표지 시약 유지부(4) 및 시약 고정화부(5)의 시약 성분을 변성실활시키는 것이다.

우선, 도 2를 사용하여 본 실시형태 2에 있어서의 바이오센서의 구성에 대해 설명한다.

도 2는 본 실시형태 2에 있어서의, 전개층의 평행측면의 시약 성분을 변성실활시킨 상태의 바이오센서를 도시한 사시도이며, 도 2a는 이 바이오센서가 전개층만으로 구성되는 것을 나타내며, 도 2b는 전개층의 상부에 액체 불투과성 시트재를 설치한 것을 나타내며, 도 2c는 전개층의 상부에 액체 불투과성 시트재, 하부에 기판을 배치한 것을 나타내고 있다.

도 2에 있어서, 본 실시형태 2의 바이오센서는 실시형태 1과 마찬가지로, 원스텝 면역 크로마토그래피의 시험편이며, 전개층 상에 표지 시약 유지부(4) 및 시약 고정화부(5)가 형성되어 있다. 단, 본 실시형태에서는 상기 표지 시약 유지부(4) 및 시약 고정화부(5)가 띠 형상으로 형성되어 있고, 상기 전개층상의 피검사 용액의 첨가 방향에 대한 평행측면에 시약이 접촉하는 구성을 취하고 있다. 그리고, (9)는 시약 실활부를 나타내고, 전개층의 표지 시약 유지부(4)의 측면 부분과 시약 고정화부(5)의 측면 부분을 CO₂ 레이저에 의해 실활시킨 것이다. 또한, 전개층의 측면의 시약 성분을 실활시키기 위해서는, 그 측면부분 주변을 균일하게 실활시키는 방법이 바람직하고, 가열한 금속면을 측면에 접촉시킴으로써 실활시키는 방법이나, 산, 알칼리 등의 단백질을 변성시키는 용액을 도포 및 분무하는 방법 등을 들 수 있다. 도 2에 있어서, 도 1과 동일 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여서 설명은 생략한다.

다음에, 이와 같은 구성을 갖는 본 실시형태 2에 있어서의 바이오센서의 측정 방법에 대해 도 2를 사용하여 설명한다.

우선, 상기 바이오센서의 측정은 피검사 용액을 첨가부(1)에 적량 첨가함으로써 개시된다. 피검사 용액을 첨가부(1)에 첨가하면, 전개층상을 피검사 용액이 침투한다. 표지 시약 유지부(4)에 피검사 용액이 침투하면, 표지 시약의 용출이 개시된다. 그러나, 표지 시약 유지부(4)에 있어서의 전개층 측면의 표지 시약은 실활되어 있기 때문에, 이 표지 시약은 용출되지 않거나 또는 그 특이적인 성질을 잃고 있다. 여기에서의 특이적인 성질이란, 예컨대 항원항체 반응과 같은 특이적인 결합반응, 또는 표지 시약 유지부(4)에서의 표지 시약에 효소 등을 사용했을 경우 등의 특이적인 반응을 말한다.

계속해서, 전개층의 피검사 용액의 침투가 진행되어 시약 고정화부(5)에 피검사 용액이 도달하고, 그 후, 피검사 용액은 흡수부(3)에서 흡수된다. 이 시약 고정화부(5)에 있어서도, 전개층 측면의 시약은 변성실활되어 있기 때문에, 시약 고정화부(5)의 측면부에서의 반응은 일어나지 않는다.

이러한 상기 전개층에 있어서의 피검사 용액의 침투는 기계적인 조작을 사용하지 않기 때문에, 전개층의 성질에 따라 이루어지는 것이다. 그리고, 그 전개층의 측면은 전개층 중의 세공이 토막토막 끊긴 상태로 있어, 그 형상은 중앙부분과는 다르다는 것에 입각하면, 전개층의 양 측면과 중앙부에서는 침투 속도에 변화가 생기게 된다. 따라서 본 실시형태 2에 있어서는, 상술한 바와 같이 전개층 측면의 시약을 변성실활시켜서 전개층의 측면부에서는 반응이 일어나지 않도록 하여, 상기 피검사 용액의 침투가 불균일한 부분인 시약 고정화부(5)의 측면에서의 표지 시약 결합을 제외할 수 있다. 또한, 여기에서의 세공은 전개층 중의 다공을 말하며, 또한 전개층의 중앙부란 측면 이외의 부분을 나타낸다.

그리고, 상술한 바이오센서에서의 측정 결과는 어느 일정시간 경과 후의 시약 고정화부(5)에서의 표지 시약의 결합 상태를 확인함으로써 수득된다. 이 상기 시약 고정화부(5)에서의 표지 시약의 결합 상태를 측정하는 방법은, 정성 판정이 필요한 경우에는 육안으로 가능하고, 더욱 정밀도가 높은 측정이 필요한 경우에는 광학적인 수법을 사용하여 그 표지 시약의 결합량을 측정함으로써 정량적인 결과를 얻을 수 있다.

이상과 같이, 본 실시형태 2에 의한 바이오센서 및 그의 제조 방법에 따르면, 전개층상에 상기 표지 시약 유지부(4) 및 시약 고정화부(5)를 띠 형상으로 형성하여, 상기 전개층상의 표지 시약 유지부(4)의 평행측면과 시약 고정화부(5)의 평행측면을 변성실활시켰기 때문에, 전개층의 측면부에서 반응이 일어나지 않도록 할 수 있고, 불균일한 피검사 용액의 침투에 기인하는 측정 정밀도의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 상기 전개층의 시약 실활부(9)는 레이저를 조사함으로써 비접촉으로 그 시약 성분을 변성실활시키도록 했기 때문에, 변성실활시키는 공정에 있어서 접촉압에 의한 상기 전개층의 형상 변화를 발생시키지 않도록 할 수 있어, 상기 전개층의 형상 변화에 따른 침투의 불균일을 방지할 수 있고, 그 결과, 고정밀도의 바이오센서를 제작할 수 있다.

실시형태 3

본 발명의 실시형태 3에 의한 바이오센서 및 그의 제조 방법은 전개층상을 피검사 용액이 균일한 속도로 침투하도록 한 것으로, 상기 전개층의 피검사 용액의 침투 방향에 대한 평행측면을 용융경화하여 밀폐하는 것과, 상기 전개층상에 띠 형상으로 형성된 표지 시약 유지부(4) 및 시약 고정화부(5)의 상기 평행측면 부분의 시약 성분을 변성실활시키는 것이 동시에 이루어지는 것이다.

우선, 도 3을 사용하여 본 실시형태 3에 있어서의 바이오센서의 구성에 대해 설명한다.

도 3은 본 실시형태 3에 있어서의, 전개층의 평행측면을 용융경화에 의해 밀폐하면서 그 시약 성분을 변성실활시킨 바이오센서의 구성을 도시한 사시도이며, 도 3a은 상기 바이오센서가 전개층만으로 구성되어 있는 것을 나타내며, 도 3b는 전개층의 상부에 액체 불투과성 시트재를 배치한 것을 나타내며, 도 3c는 전개층의 상부에 액체 불투과성 시트재를, 그 하부에 기판을 배치한 것을 나타내고 있다.

도 3에 있어서, 본 실시형태 3의 바이오센서는 실시형태 2와 같이 상기 표지 시약 유지부(4) 및 시약 고정화부(5)가 띠 형상으로 형성된 것으로, 이 전개층상의 피검사 용액 첨가 방향에 대해 평행한 측면 전체에 CO₂ 레이저 등을 조사하여, 이 평행측면을 용융경화시켜 밀폐함(용융 경화부(8))과 동시에, 상기 평행측면의 시약 성분을 변성실활시킨(시약 실활부(9)) 것이다. 또한, 도 3에 있어서, 도 2와 동일부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여서 설명을 생략한다.

다음에, 이러한 구성을 갖는 본 실시형태 3에 있어서의 바이오센서의 측정 방법에 대해 도 3을 사용하여 설명한다.

우선, 상기 바이오센서의 측정은 피검사 용액을 첨가부(1)에 적량 첨가함으로써 개시된다. 피검사 용액을 첨가부(1)에 첨가하면, 전개층상을 피검사 용액이 침투한다. 상기 전개층은 용융 경화부(8)에 의해 그 측면이 밀폐되어 있기 때문에 그 측면의 침투속도가 빨라지는 일 없이 균일한 속도로 침투할 수 있다. 그리고, 표지 시약 유지부(4)에 상기 피검사 용액이 침투하면 표지 시약의 용출이 시작된다. 그러나, 표지 시약 유지부(4)에 있어서의 전개층 측면의 표지 시약은 실활되어 있기때문에, 상기 표지 시약은 용출되지 않거나, 또는 그 특이적인 성질을 잃는다. 여기에서의 특이적인 성질이란, 예컨대 항원항체 반응과 같은 특이적인 결합반응, 또는 표지 시약 유지부(4)에서의 표지 시약에 효소 등을 사용했을 경우 등의 특이적인 반응을 말한다.

계속해서, 그 후 전개층의 피검사 용액의 침투가 진행되어 시약 고정화부(5)에 피검사 용액이 도달하고, 그 후 피검사 용액은 흡수부(3)에서 흡수된다. 이 시약 고정화부(5)에 있어서도 전개층 측면의 시약은 변성실활되어 있기 때문에, 시약 고정화부(5)의 측면부에서의 반응은 일어나지 않는다.

이러한 바이오센서에 있어서의 측정 결과는 어떤 일정시간 경과 후의 시약 고정화부(5)에서의 표지 시약의 결합상태를 확인함으로써 수득할 수 있다. 본 실시형태 3에서는 상기 전개층의 평행측면이 용융밀폐되어 있기 때문에, 상기 시약 고정화부(5)에 있어서 피검사 용액의 균일한 침투가 행하여져, 상기 시약 고정화부(5)를 통과하는 표지 시약 및 피검사 용액 중의 측정 대상물이 시약 고정화부(5)의 각 면을 균일하게 침투하고, 부분적인 결합량의 차이가 해소되어 정밀도가 높은 균일한 측정 결과를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시형태 3에 있어서는, 상기 전개층의 표지 시약 유지부(4) 및 시약 고정화부(5)의 평행측면을 변성실활시키고 있기 때문에, 상기 전개층의 평행측면과 중앙부에 있어서의 침투 속도의 변화에 의한 시약 고정화부(5)에 있어서의 피검사 용액의 침투의 불균일을, 상기 시약 고정화부(5)의 측면에서 표지 시약 결합을 일으키지 않도록 함으로써 해소할 수 있어, 보다 정밀도가 높은 균일한 측정 결과를 얻는 것이 가능해진다. 또한, 여기에서의 전개층의 중앙부란, 측면 이외의 부분을 나타낸다. 또한, 상기 시약 고정화부(5)에서의 표지 시약의 결합상태를 측정하는 방법은, 정성 판정이 필요한 경우는 육안으로 가능하며, 더욱 정밀도가 높은 측정이 필요한 경우는 광학적인 수법을 사용하여 그 표지 시약의 결합량을 측정함으로써 정량적인 결과를 얻을 수 있다.

이상과 같이, 본 실시형태 3에 의한 바이오센서 및 그의 제조 방법에 따르면, 전개층상에 상기 표지 시약 유지부(4) 및 시약 고정화부(5)를 띠 형상으로 형성하고, 이 전개층상의 피검사 용액이 침투하는 방향에 대해 평행측면의 일부분 또는 전체를 용융경화하여 밀폐함과 동시에, 이 평행측면의 상기 표지 시약 유지부(4) 및 시약 고정화부(5)의 시약 성분을 변성실활시키기 때문에, 피검사 용액의 상기 전개층으로의 침투를 조정하고, 또한 상기 시약 고정화부(5)에서의 평행측면으로의 침투에 의한 정밀도 악화를 해소하여, 보다 정밀도가 높은 정량 측정을 가능하게 할 수 있다. 또한, 전개층 그 자체를 용융경화시키기 때문에, 평행측면을 밀폐시키기 위한 새로운 재료를 필요로 하지 않고, 또한 제조과정을 간략화할 수 있어 재료 삭감과 제조 공수의 삭감에 의해 저비용화를 도모할 수 있다.

또한, 전개층의 원료로서 단백질 등의 결합이 비교적 용이한 니트로셀룰로스를 사용함으로써 바이오센서의 제작을 용이하게 할 수 있다.

또한, 전개층의 평행측면을 레이저에 의해 용융경화하여 밀폐함으로써, 평행측면의 필요한 부분을 보다 고속으로, 게다가 균일하게 용융경화시킬 수 있고, 또한, 용융경화시킨 부분에 균일성을 갖게할 수 있다. 또한, 전개층의 측면을 물리적으로 비접촉 상태로 용융경화시키는 것을 가능하게 하고, 전개층의 접촉압에 의한 형상 변화가 생기지 않도록 할 수 있고, 그 결과, 고정밀도의 측정을 가능하게 할 수 있다.

실시형태 4

본 발명의 실시형태 4에 있어서의 바이오센서 및 그의 제조 방법은 바이오센서를 제조할 때에 하나의 공정으로 절단하여 그 절단면이 밀폐되도록 한 것이다.

이하, 도 4 및 도 5를 사용하여 본 실시형태 4에 있어서의 바이오센서의 제조 공정에 대해 설명한다.

도 4는 본 실시형태 4의 스폿상의 시약 고정화부를 갖는 바이오센서의 절단 공정의 전후에 있어서의 A-A' 단면도이며, 도 4a는 절단하기 전의 상태를 나타내고, 도 4b는 절단한 후의 상태를 도시하고 있다. 또한, 도 5는 본 실시형태 4의 띠 형상의 시약 고정화부를 갖는 바이오센서의 절단 공정의 전후에 있어서의 A-A'단면도이며, 도 5a는 절단하기 전의 상태를 도시하고 있다. 도 5b는 절단한 후의 상태를 도시하고 있다. 또한, 도 4 및 도 5는 도 1c 및 도 3c의 A-A'단면을 도시한 것으로, 도 1 및 도 3과 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여서 설명을 생략한다.

도 4a에 있어서, 바이오센서는 전개층과 액체 불투과성 시트재(6)와 기판(7)이 시트상으로 형성되어 있다. 여기에서의 시트상이란, 도 4a에 도시한 바와 같이 바이오센서가 복수 연결된 절단전의 상태를 말한다. 그리고, 본 실시형태 4에 있어서는, 도 4a의 시트상의 바이오센서를, 여기에서는 CO₂ 레이저를 사용하여 절단하고, 1장의 시트상 바이오센서로부터 도 4b에 도시한 바와 같은 복수의 바이오센서를 제작한다. 또한 본 실시형태 4에 있어서의 바이오센서의 제조 공정에서는 시트상 바이오센서가 절단됨과 동시에 그 측면이 도 4b에 도시되어 있는 바와 같이 용융경화되어 용융 경화부(8)가 형성되도록 되어 있고, 하나의 공정으로 절단하면서 그 절단면을 밀폐할 수 있다.

또한, 도 5a에서도 마찬가지로, 바이오센서는 시트상으로 형성되고, 도 5a의 시트상의 바이오센서를, 여기에서는 CO₂ 레이저를 사용하여 절단하고, 1장의 시트상 바이오센서로부터 도 5b에 도시한 바와 같은 복수의 바이오센서를 제작한다. 또한, 도 5에 있어서는, 상기 표지 시약 유지부(4) 및 시약 고정화부(5)가 띠 형상으로 형성되어 있기 때문에, 하나의 공정으로, 절단하면서 또한 그 절단면을 밀폐함과 동시에 상기 표지 시약 유지부(4) 및 시약 고정화부(5)의 측면의 시약 성분을 변성실활시켜, 하나의 절단 공정으로 상기 바이오센서에 용융 경화부(8)와 시약 실활부(9)를 형성할 수 있다.

여기에서, 도 6 및 도 7을 사용하여, 본 실시형태 4의 제조 공정에 의한 바이오센서의 단면 상태와 종래의 제조 공정에 의한 바이오센서의 단면 상태를 비교한다. 도 6은 종래의 절단방법으로 바이오센서를 절단한 경우에 있어서의, 피검사 용액 침투 방향에 대한 평행측면의 현미경 사진을 나타내며, 도 7은 본 실시형태 4의 절단방법으로 절단한 경우에 있어서의, 피검사 용액의 침투 방향에 대한 평행측면의 현미경 사진을 나타낸다.

CO₂ 레이저를 사용하여 절단하는 동시에 그 단면을 용융경화하는, 본 실시형태 4의 제조 공정에 의해 제작된 바이오센서 측면은 도 7에 도시한 바와 같이 바이오센서의 측면이 용융경화되어 밀폐되어 있는 것임을 알 수 있다. 한편, 날붙이에 의해 절단하는, 종래의 제조 공정에 의해 제작된 바이오센서의 측면은 도 6에 도시한 바와 같이 날붙이의 접촉에 의해 전개층의 측면이 손상을 받아 형상이 변화되었음을 알 수 있다.

또한, 상술한 도 6과 도 7을 대비하면, 도 6의 전개층의 측면은 변형되어 있는 것에 반해 도 7의 전개층의 측면은 다공질의 상태대로 유지되어 있고, 용융경화된 밀폐상태인 것을 확인할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시형태 4에 의한 바이오센서 및 그의 제조 방법에 따르면, 시트상의 바이오센서를 레이저로 절단함과 동시에, 그 절단면을 용융경화하여 밀폐하였기 때문에, 바이오센서의 제조 공정에 있어서, 절단하는 공정과 별도의 공정으로 밀폐하는 조작을 필요로 하지 않고, 간편하면서 저비용이며 고정밀도인 바이오센서를 제공할 수 있다.

실시형태 5

본 발명의 실시형태 5에 의한 바이오센서 및 그의 제조 방법은 고정밀도, 고정확성의 정밀도를 가지면서, 저비용화, 제조 공정의 간략화를 도모하고자 전개층을 단일부재로 하고, 또한 흡수부 등을 없애 전개층의 개시단 및 종단의 액체 불투과성 시트를 제외한 것이다.

우선, 도 8을 사용하여 본 실시형태 5에 있어서의 바이오센서의 구성에 대해 설명한다.

도 8은 본 실시형태 5에 있어서의 용융경화에 의해 밀폐한 바이오센서를 도시한 사시도이며, 도 8a은 전개층의 상부에 액체 불투과성 시트재를 배치한 것을 나타내며, 도 8b는 전개층의 상부에 액체 불투과성 시트재, 그 하부에 기판을 배치한 것을 나타내고 있다.

도 8에 있어서, (1)은 전개층상에 피검사 용액을 첨가하는 첨가부를 나타내고, 반응부(2)와 동일 부재이다. (2)는 전개층에 있어서의 반응부이며, 니트로셀룰로스로 구성되어 있다. (10)은 상기 전개층에 있어서의, 액체 불투과성 시트로 덮여져 있지 않은 종단 개방부를 나타낸다. 이들 전개층에 사용하는 재료는 피검사 용액에 의해 습윤가능한 재료이면, 여과지, 부직포, 멤브레인, 천 등의 임의의 다공질 재료로 구성할 수 있다.

바이오센서의 저비용화, 및 그 제조 공정의 간략화를 목적으로 한 경우에는, 전개층은 하나의 부재로 구성되는 것이 바람직하고, 또한, 피검사 용액이 미량(100 ㎕ 이하), 또는 극미량(10 ㎕ 이하)의 경우라도 상기 피검사 용액을 전개층에서 전개시킬 필요가 있기 때문에, 전개층은 두께가 얇은 재료가 바람직하다. 따라서, 전개층의 재료로서는, 니트로셀룰로스 등의 멤브레인을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, (4)는 표지 시약 유지부이며, 전개층상의 일부에, 피검사 용액 중의 측정 대상물에 대한 항체가 금 콜로이드로 표지되고, 또한 피검사 용액에 의해 용출가능하도록 건조 상태로 유지되어 있다. (5)는 시약 고정화부이며, 피검사 용액 중의 측정 대상물에 대한 항체를 고정화하여 표지 시약과는 다른 에피토프로 결합하고, 피검사 용액 중의 측정 대상물과, 표지 시약과의 복합체를 형성할 수 있도록 건조 상태로 고정화되어 있다. 상술한 전개층의 구성은, 항원항체 반응에 있어서의 샌드위치 반응이라 불리는 것이지만, 시약의 선택에 의해 피검사 용액 중의 측정 대상물과 경합적으로 반응하는 시약을 사용한다면 경합반응으로 할 수도 있다. 또한, 항원항체 반응 이외에도 특이적인 결합을 이용하고 싶은 경우, 임의의 시약 성분으로 구성하는 것이 가능하다. 또한, 표지방법에 대해서도 상술한 금 콜로이드는 극히 일례에 지나지 않고, 그밖에 효소, 단백질, 색소, 형광색소, 금속 졸, 비금속 졸, 라텍스 등의 착색 입자 등이 있어, 필요에 따라 임의로 선택하는 것이 가능하다.

바이오센서의 고정밀도화, 저비용화, 및 그 제조 공정의 간략화를 목적으로 했을 경우, 상기 양 시약 성분은 동일부재에 유지 또는 고정화되어 있고, 첨가부(1), 반응부(2), 흡수부(3)가 별개의 부재가 아니라, 하나의 부재이며, 게다가 상기 양 시약 성분이 동일 평면상의 다른 부분에 배치되는 것이 바람직하다.

또한, (6)은 액체 불투과성 시트재를 나타내며, 예컨대, 투명 PET 테이프로 구성되어 있다. 이 액체 불투과성 시트재(6)는 첨가부(1)와 전개층의 종단 개방부 (10)을 제외한 전개층을 밀착피복함으로써, 상기 액체 불투과성 시트재(6)를 전개층의 상술한 부분에 피복시킴으로써 피검사 용액의 첨가부(1) 및 종단 개방부(10) 이외로의 점착을 차단보호함과 동시에, 전개층에 대한 부주의한 피검사 용액의 접촉이나, 피험자가 손 등으로 직접 전개층을 접촉하는 등에 따른 외부로부터의 오염을 방지할 수 있다. 이 액체 불투과성 시트재(6)는 투명한 재료를 사용하는 것이 바람직하며, 특히, 시약 고정화부(5)를 덮는 부분은 측정 결과를 확인하는 부분이기 때문에, 적어도 투과가능한 상태를 갖게 하는 것이 바람직하다. 또한, 전개층을 침투해 가는 피검사 용액에 침투 균일성을 갖게 함으로써 고정밀도의 측정 결과를 얻기 위해서는, 액체 불투과성 시트재(6)가 전개층에 대해 밀착피복되어 있는 것이 바람직하다.

(7)은 전개층을 유지하는 기판을 나타내며, 예컨대 백색 PET 필름으로 구성되어 있다. 기판(7)은 전개층을 보강하는 역할을 가짐과 동시에, 혈액, 타액, 뇨 등 감염의 위험성이 있는 용액을 피검사 용액에 사용할 경우에는, 이를 차단하는 작용도 갖는다. 또한, 상기 기판(7)은 전개층이 습윤되어 광 투과성을 띠는 경우 등에 빛을 차단하는 효과를 갖게 하는 것도 가능하다.

(8)은 용융 경화부를 나타내며, 상기 전개층의 측면을 CO₂ 레이저에 의해 용융시켜, 그 후 냉각에 의해 경화하여 형성한 것이다. 또한, 여기에서는, 용융방법으로서 CO₂ 레이저를 사용했지만, 그밖에도, 엑시머레이저, 아르곤레이저, YAG레이저, 헬륨네온레이저, 루비레이저 등을 사용할 수 있다. 또한, 레이저 이외에도 금속 등을 가열하여 접촉시킴으로써 상기 전개층의 평행측면을 용융시키는 것도 가능하고, 또한, 상기 전개층의 재료에 따라서는, 유기용제 등으로 용융시킬 수도 있다. 또한, 상술한 용융방법은 일례이며, 상기 전개층의 평행측면을 용융시킬 수 있으면 임의의 방법일 수 있다.

다음에, 이상과 같이 구성된 본 실시형태 5에 있어서의 바이오센서의 측정 방법에 대해 도 9를 사용하여 설명한다.

도 9는 본 실시형태 5에 있어서의 바이오센서의 측정상태를 도시한 모식도이다.

상기 바이오센서의 측정은 우선 피검사 용액(11)을 첨가부(1)에 적량 첨가 함으로써 개시된다(도 9a). 피검사 용액(11)을 첨가부(1)에 첨가하면, 피검사 용액(11)이 전개층을 침투한다(도 9b). 상기 전개층은 용융 경화부(8)에 의해 그 측면이 밀폐되어 있기 때문에, 그 측면에 있어서의 피검사 용액(11)의 침투속도는 빨라지는 일 없이 전개층을 균일한 속도로 침투해 간다. 그리고, 표지 시약 유지부(4)에 피검사 용액(11)이 도달하면, 상기 표지 시약 유지부(4)에 유지된 표지 시약의 용출이 개시된다. 그 후, 피검사용 용액(11)의 침투가 진행되어 시약 고정화부(5)에 피검사 용액(11)이 도달하고, 그 후, 종단 개방부(10)에 도달한다(도 9c). 종단 개방부(10)에 도달한 피검사 용액(11)은 증발(12)에 의해 건조되고, 또한 수두차의 관계로 첨가부(1)에 있는 피검사 용액(11)과 동일한 높이까지 배어나온다(도 9d).

이에 따라, 본 바이오센서는 여분의 피검사 용액(11)을 흡수하기 위한 새로운 재료를 필요로 하지 않고, 또한, 피검사 용액(11)을 전개층에 있어서 첨가부(1) 방향에서 종단 개방부(10) 방향으로 일정 방향으로 침투시킬 수 있다. 또한, 본 실시형태 5에서는 첨가부(1) 및 종단 개방부(10)는 노출개방된 채로의 상태인 경우를 도시하였지만, 필요에 따라, 예컨대 피검사 용액(11)이 오염성 물질인 경우에는, 사용자의 손에 피검사 용액(11)이 뭍지 않도록, 첨가부(1) 및 종단 개방부(10)를 보호 재료로 구성하는 것이나, 상기 구성을 갖는 전개층을 중공 케이싱에 투입하는 것도 가능하다.

그리고, 그 측정 결과는 일정 시간 경과후의 시약 고정화부(5)에서의 표지 시약의 결합 상태를 확인함으로써 수득된다. 본 발명에 있어서는, 시약 고정화부(5)에 있어서의 전개층의 평행측면을 상술한 바와 같이 하여 용융밀폐하고 있어 전개층에 있어서의 피검사 용액(11)의 균일한 침투가 이루어지기 때문에, 시약 고정화부(5)를 통과한 표지 시약 및 피검사 용액(11) 중의 측정 대상물이 시약 고정화부(5)의 각 면을 균일하게 침투하고, 시약 고정화부(5)의 중앙부와 측면부에서의 표지 시약의 결합량의 차이가 해소되어, 정밀도가 높은 균일한 측정 결과를 얻을 수 있다.

이 시약 고정화부(5)에서의 표지 시약의 측정 방법은 정성 판정이 필요한 경우는 육안으로도 가능하다. 또한, 더욱 정밀도가 높은 측정이 필요한 경우에는 광학적인 수법을 이용하여 상기 시약 고정화부(5)에서의 표지 시약의 결합량을 측정함으로써 정량적인 결과를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시형태 5에 있어서는, 상기 전개층상에 표지 시약 유지부(4) 및 시약 고정화부(5)를 띠 형상으로 형성한 경우를 예로 들어 설명했지만, 상기 표지 시약 유지부(4) 및 시약 고정화부(5)를 스폿 형상으로 형성한 경우에 대해서도 동일하다.

이상과 같이, 본 실시형태 5에 의한 바이오센서 및 그의 제조 방법에 따르면, 피검사 용액(11)이 침투하는 방향에 대해, 전개층의 평행측면의 일부분 또는 전체부분을 용융경화하여 밀폐하였기 때문에, 피검사 용액(11)의 침투를 조정하여 보다 정밀도가 높은 정량 측정을 가능하게 할 수 있고, 동시에 액체 불투과성 시트재(6)에 의해 상기 전개층의 개시단 부분 및 종단 부분을 제외한 부분을 밀착피복시킴으로써 피검사 용액을 첨가하는 부분의 부재, 또한, 피검사 용액을 흡수하는 부분의 부재를 필요로하지 않을 수 있다.

또한, 전개층 그 자체를 용융경화시키기 때문에, 평행측면을 밀폐시키는 데에 새로운 재료를 필요로 하는 일없이 제조과정을 간략화할 수 있어, 센서성능을 유지한 채로 재료 삭감과 제조 공수의 삭감에 의해 저비용화를 도모할 수 있다.

또한, 전개층의 원료로서 단백질 등의 결합이 비교적 용이한 니트로셀룰로스를 사용함으로써, 또한 상기 시약 성분을 전개층과 동일평면상에 형성시킴으로써 바이오센서의 제작을 용이하게 할 수 있다.

또한, 전개층의 평행측면을 레이저에 의해 용융경화하여 밀폐함으로써, 평행측면의 필요한 부분을 보다 고속으로, 게다가 균일하게 용융경화시킬 수 있고, 또한 용융경화시킨 부분에 균일성을 갖게 할 수 있다. 또한, 레이저에 의해 용융시킴으로써 전개층에 대해 물리적으로 비접촉으로 용융경화시키는 것을 가능하게 하며, 전개층의 접촉압에 의한 형상 변화가 발생하지 않도록 할 수 있고, 그 결과, 고정밀도의 측정을 가능하게 할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은, 그 요지를 넘지 않는 한 이들 실시예의 기재에 한정되는 것은 아니다.

본 실시예에서는, 니트로셀룰로스막 중에 항 hCG-β항체 고정화 라인, 및 항 hCG-α항체와 금 콜로이드와의 복합체의 넓은 밴드를 포함하는 면역 크로마토그래피 전개층을 이하와 같이 하여 제조하고, 상기 면역 크로마토그래피 전개층의 상부에 액체 불투과성 시트, 그 하부에 기판을 배치하였다. 그 후, 개개의 센서를 형성시키기 위해, CO₂ 레이저를 사용하여 절단한 면역 크로마토그래피 시험편과, 날붙이(스코어커터)로 절단한 면역 크로마토그래피 시험편을 작성하여, 각각의 면역 크로마토그래피 시험편을 사용하여 뇨 중 hCG를 측정하고, 그 측정치의 격차를 비교하였다.

A. 면역 크로마토그래피 전개층의 조제

우선, 인산 완충용액으로 희석하여 농도조정을 한 항 hCG-β항체 용액을 준비하고, 이 항체 용액을 용액 토출장치를 사용하여 니트로셀룰로스막 상에 도포하였다. 이에 따라, 니트로셀룰로스막 상에 검출용의 항체 고정화 라인이 수득되었다. 이 니트로셀룰로스막을 건조한 후, 1% 스킴 밀크를 함유하는 Tris-HCl 완충용액 중에 침지하여 30분간 서서히 흔들었다. 30분 후, Tris-HCl 완충용액조에 막을 이동시키고, 10분간 서서히 흔든 후에, 별도의 Tris-HCl 완충용액조에서 추가로 10분간 서서히 흔들고, 막을 세정하였다. 이상과 같은 2회의 세정을 한 후에, 막을 세정액으로부터 꺼내어 실온에서 건조시켰다.

금 콜로이드는 O.01% 염화금산의 환류중인 100℃ 용액에 1% 구연산 용액을 가함으로써 조제하였다. 금 콜로이드는 환류를 30분간 계속한 후에 냉각하고, 0.2 M의 탄산칼륨 용액에 의해 pH 9로 조제하였다. 이 금 콜로이드 용액에, 항 hCG-α항체를 가하여 수분간 교반한 후에, 10% BSA(소혈청 알부민)용액(pH 9)을 최종 1%이 되는 양 만큼 가하여 교반함으로써, 항체 금 콜로이드 복합체(표지 항체) 용액을 조제하였다. 이 표지 항체 용액을 4℃, 20000 G에서 50분간 원심분리함으로써, 표지 항체를 단리하여 이를 세정 완충액(l% BSA·인산 완충액) 중에 현탁한 후에, 원심분리를 하여 표지 항체를 세정단리하였다. 이 표지 항체를 세정 완충액에 현탁하여 0.8 ㎛의 필터로 여과한 후, 당초의 금 콜로이드 용액량의 10분의 1로 조제하여 4℃에서 저장하였다.

이상과 같이하여 작성된 표지 항체 용액을 용액토출 장치에 세팅하여 항 hCG-β항체 고정화 건조막 상의 항체 고정화 위치에서 떨어진 위치에 도포한 후에, 막을 건조시켰다. 이에 따라서, 고정화막 상에 표지 항체 유지부위가 수득되었다.

이렇게 해서 면역 크로마토그래피 전개층을 완성시킬 수 있다.

B. 면역 크로마토그래피 시험편의 제작

두께 0.5 mm의 백색 PET으로 이루어진 기판 상에, 상술한 바와 같이 하여 제작한 면역 크로마토그래피 전개층을 부착시키고, 추가로, 상부에, 표지 항체 유지 부분으로부터 종단 부분에 걸쳐서 종단부에는 흡수부를 적층하는 부분을 개방하고, 두께 100 ㎛의 투명 PET로 이루어진 액체 불투과성 시트를 부착시켰다. 그 후, 2.5 mm의 폭으로 CO₂ 레이저를 사용하여 재단하여 전개층의 측면을 용융경화하여 밀폐한 면역 크로마토그래피 시험편과, 날붙이(스코어커터)로 재단한 면역 크로마토그래피 시험편을 제작하였다. 또한, 각각 종단부에 흡수부로서 유리 섬유 여과지를 부착시켰다. 이렇게 해서, 2종류의 면역 크로마토그래피 시험편을 제조할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 흡수부로서 유리 섬유 여과지를 부착시키고 있는데, 흡수부가 반드시 필요한 것은 아니며, 상기 피검사 용액을 첨가하는 개시단 및 종단을 제외한 상기 면역 크로마토그래피 전개층에 대해 액체 불투과성 시트를 밀착 피복시킴으로써 상기 전개층의 종단부에 흡수부와 같은 효과를 갖게 하는 것도 가능하다. 즉, 전개층의 종단 부분을 개방함으로써, 피검사 용액을 증발시키기 쉽게 하고, 또한 수두차의 관계로 상기 전개층의 종단에 도달한 피검사 용액의 액면이 개시단의 액면과 같은 높이가 되는 것을 이용한다.

C. 피검사 용액의 조제

인간 뇨중에 기지(旣知) 농도의 hCG 용액을 가함으로써, 다양한 기지 농도의 hCG 용액을 조제하였다.

D. 뇨중 hCG의 측정 방법

상술한 바와 같이 하여 제작한 2종류의 면역 크로마토그래피 시험편상의 시료 첨가부에 hCG를 포함하는 뇨를 20 ㎕ 이상 첨가하여 흡수부 방향으로 전개처리하고, 항원항체 반응시켜서 항체 고정화부에서의 정색(呈色) 반응을 실시하였다. 여기에서는, 시험편에 시료를 첨가하고 나서 5분 후의 정색 상황을 반사형 분광 광도계(CS9300; 시마즈 제작소 제조)를 사용하여 계측하고 정색도를 연산처리하였다.

도 10은 본 발명의 실시예의 상기 2종류의 면역 크로마토그래피 시험편에 있어서의, hCG 농도와 측정 결과와의 관계를 도시한 그래프이며, 도 1Oa는 CO₂ 레이저를 사용하여 재단한 면역 크로마토그래피 시험편의 측정 결과를 도시하며, 도 10b는 날붙이(스코어커터)로 재단한 면역 크로마토그래피 시험편의 측정 결과를 나타낸다.

우선, hCG 농도가 100, 1000, 10000 U/l이 되도록 hCG를 함유하는 각각의 뇨를 면역 크로마토그래피 시험편에 첨가하여 전개처리를 하였다. 그리고, 각 hCG 농도의 뇨에 대한 시험편상의 항체 고정화부의 정색 상황을 반사형 분광 광도계로 측정하였다. 본 실시예에서는, 520 nm의 파장에 있어서의 흡광도를 반사형 분광 광도계로 계측하고, 미리 작성해 둔 hCG 농도와 흡광도와의 관계를 도시한 검량선에 대입하여 계산값을 얻었다.

그 결과, 도 10a에 도시된, CO₂ 레이저를 사용하여 재단한 시험편의 CV값(변동계수)은 3 내지 10%를 나타내며, 도 10b에 도시된, 날붙이(스코어커터)로 재단한 시험편의 CV값은 20% 내지 35%로 큰 편차를 보였다. 이상과 같이, CO₂ 레이저를 사용하여 재단한 시험편의 측정에 있어서, 고정밀도의 정량 정밀도를 가짐을 확인할 수 있었다.

본 발명에 관한 바이오센서 및 그의 제조 방법은 분석 대상물인 액체 시료와 표지 시약과의 반응 결과의 정밀도를 향상시키고, 또한 그와 같은 고정밀도 바이오센서의 제조 공정의 간략화, 또한 저비용화를 실현하는 것으로서 매우 유용하다.

Claims (21)

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2. 피검사 용액을 전개하는 전개층을 구비하고, 이러한 전개층의 상기 피검사 용액의 침투 방향에 대해 평행측면을 포함하는 일부에 고정화된 고정화 시약 부분, 및 표지된 건조 상태로 상기 전개층의 침투 방향에 대해 평행측면을 포함하는 일부에 유지되고 상기 피검사 용액의 전개에 의해 용출가능한 표지 시약 부분을 포함하며, 상기 고정화 시약 부분에서의 상기 표지 시약의 결합량을 측정함으로써 상기 피검사 용액 중의 측정 성분을 정성 또는 정량하는 바이오센서로서,

   상기 전개층에서, 상기 피검사 용액의 침투 방향에 대한 상기 표지 시약 부분의 평행측면과 상기 고정화 시약 부분의 평행측면에서의 시약 성분이 변성실활되어 있는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 전개층의 상기 피검사 용액의 침투 방향에 대해 평행한 측면의 일부분 또는 전체가 용융경화되어 밀폐되어 있는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 전개층의 상기 피검사 용액을 첨가하는 일부를 제외한 표면, 또는 표면 및 이면이 액체 불투과성 시트로 덮여있고, 상기 전개층 및 상기 액체 불투과성 시트의 상기 피검사 용액의 침투 방향에 대해 평행한 측면의 일부분 또는 전체가 용융경화되어 밀폐되어 있는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 전개층의 상기 피검사 용액 첨가 방향에 대한 개시단 및 종단의 일부를 제외한 표면, 또는 표면 및 이면이 상기 액체 불투과성 시트로 덮여있고, 상기 전개층 및 상기 액체 불투과성 시트의 상기 피검사 용액의 침투 방향에 대해 평행한 측면의 일부분 또는 전체가 용융경화되어 밀폐되어 있는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
6. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 전개층이 니트로셀룰로스로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
7. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 전개층의 평행측면이 레이저에 의해 용융경화되어 밀폐되는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
8. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 고정화 시약 및 표지 시약을 포함하는 센서 전체가 건조 상태인 것을 특징으로 하는 바이오센서.
9. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   습윤가능한 다공질 재료 상에서 상기 고정화 시약과 상기 표지 시약과의 복합체를 형성함으로써 측정이 이루어지는 면역 크로마토그래피의 시험편인 것을 특징으로 하는 바이오센서.
10. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

    습윤가능한 다공질 재료 상에서 상기 피검사 용액의 첨가 조작에 의해 측정이 이루어지는 원스텝(one step) 면역 크로마토그래피의 시험편인 것을 특징으로 하는 바이오센서.
11. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

    상기 고정화 시약과 상기 표지 시약이 동일 평면이면서 동일 부재상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
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16. 피검사 용액을 전개하는 전개층을 구비하고, 이러한 전개층의 상기 피검사 용액의 침투 방향에 대해 평행측면을 포함하는 일부에 고정화된 고정화 시약 부분, 및 표지된 건조 상태로 상기 전개층의 침투 방향에 대해 평행측면을 포함하는 일부에 유지되고 상기 피검사 용액의 전개에 의해 용출가능한 표지 시약 부분을 포함하며, 상기 고정화 시약 부분에서의 상기 표지 시약의 결합량을 측정함으로써 상기 피검사 용액중의 측정 성분을 정성 또는 정량하는 바이오센서의 제조 방법으로서,

    상기 표지 시약 부분 및 상기 고정화 시약 부분의, 상기 피검사 용액의 침투 방향에 대해 평행한 측면에서의 시약 성분을 변성실활시키는 변성실활 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오센서의 제조 방법.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 변성실활 공정이, 상기 측면에 레이저를 조사함으로써 실시되는 것을 특징으로 하는 바이오센서의 제조 방법.
18. 제 16 항에 있어서,

    상기 전개층의, 상기 피검사 용액의 침투 방향에 대해 평행한 측면의 일부분 또는 전체를 용융경화하여 밀폐하는 용융 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오센서의 제조 방법.
19. 제 18 항에 있어서,

    상기 용융 공정이, 상기 전개층의 상기 측면의 일부 또는 전체에 레이저를 조사함으로써 용융실활 공정이 실시되는 것을 특징으로 하는 바이오센서의 제조 방법.
20. 제 16 항에 있어서,

    시트상인 상기 전개층을 상기 피검사 용액의 침투 방향에 대해 평행하게 절단함과 동시에, 상기 전개층의 절단면을 용융경화하고 밀폐하는 절단용융 공정을 추가로 함하는 것을 특징으로 하는 바이오센서의 제조 방법.
21. 제 20 항에 있어서,

    상기 절단용융 공정이 시트상인 전개층을 레이저로 트리밍함으로써 실시되는 것을 특징으로 하는 바이오센서의 제조 방법.