KR102394394B1 - 액체 시료 검사 키트용 막 담체, 액체 시료 검사 키트 및 액체 시료 검사 키트의 제조 방법 - Google Patents

액체 시료 검사 키트용 막 담체, 액체 시료 검사 키트 및 액체 시료 검사 키트의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액체 시료 중의 피검출 물질을 검출하는 검사 키트용 막 담체(3)로서, 액체 시료를 수송할 수 있는 적어도 하나의 유로(2)를 구비하고, 유로(2)의 바닥면에 액체 시료를 수송하기 위한 모세관 작용을 발생시키는 미세 구조가 설치되며, 미세 구조가 액체 시료의 수송 방향(d)을 따라 변화하도록 설치되어 있는 액체 시료 검사 키트용 막 담체(3)를 제공한다.

Description

액체 시료 검사 키트용 막 담체, 액체 시료 검사 키트 및 액체 시료 검사 키트의 제조 방법
본 발명은 검사 중의 유속 변화를 수반하는 액체 시료 검사 키트용 막 담체, 이를 이용한 액체 시료 검사 키트 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근에 항원 항체 반응 등을 이용함으로써 감염증으로의 이환이나 임신, 혈당치 등을 측정하는 Point of Care Test(POCT) 시약이 주목받고 있다. POCT 시약은 단시간에 결과의 판별이 가능하고 사용 방법이 간편하며 저가라는 특징을 갖고 있다. POCT 시약은 이들 특징으로부터 증상이 경도인 단계에서의 진찰이나 정기 진찰 등에 많이 사용되고 있고, 앞으로 증가할 것이 예상되는 재택 의료에서도 중요한 진찰 도구가 되고 있다.
대부분의 POCT 시약에서는 혈액 등의 액체 시료를 검사 키트에 도입하여 그 중에 포함되는 특정의 피검출 물질을 검출함으로써 판정을 행하고 있다. 액체 시료로부터 특정의 피검출 물질을 검출하는 방법으로서 면역크로마토그래피법이 자주 이용되고 있다. 면역크로마토그래피법이란 검사 키트의 막 담체 상에 적하된 액체가 막 담체 상을 이동하는 도중에 피검출 물질과 표지체가 결합하고 나아가 이들이 검사 키트 중에 고정화된 물질(이하, 검출 물질이라고 함)과 특이적으로 결합하여 그 결과 발생한 색이나 중량 변화 등을 검출한다는 수법이다. 검출 물질은 시약(reagent)이라고 바꿔 말해도 된다.
피검출 물질을 검출하는 수법으로서, 표지체로서 착색 라텍스 입자, 형광 라텍스 입자, 금속 콜로이드 입자 등을 이용함으로써 발생하는 색변화를 흡광도 측정기 등의 광학 측정 기기를 통해 검지하는 것이 잘 알려져 있다.
상기 색변화를 광학적으로 판정하는 POCT 시약으로서 니트로셀룰로오스막을 이용한 래터럴 플로우형의 키트가 자주 이용되고 있다(특허문헌 1). 니트로셀룰로오스막은 직경이 수μm 정도인 미세한 구멍을 다수 가지고 있고, 그 구멍 안을 액체 시료가 모세관력에 따라 이동한다.
그러나, 니트로셀룰로오스막은 천연물 유래이며 구멍 지름이나 구멍끼리 연결되는 방법이 똑같지 않기 때문에 각각의 막에서 액체 샘플이 흐르는 유속에 차이가 생긴다. 유속에 차이가 생기면 피검출 물질을 검출하기 위해 걸리는 시간도 변화하고, 그 결과 피검출 물질이 결합을 일으키기 전에 비검출로서 잘못 판단해 버릴 가능성이 있다.
상기 과제를 해결하기 위해 미세 유로를 인공적으로 제작한다는 수법이 고안되어 있다(특허문헌 2~6). 이 수법을 이용하면 균일한 구조를 갖는 막 담체를 제작할 수 있기 때문에 피검출 물질이 결합을 일으키기 전에 비검출로서 잘못 판단해 버릴 가능성을 저감할 수 있다.
특허문헌 1: 일본공개특허 2014-062820호 공보 특허문헌 2: 일본특허 제4597664호 특허문헌 3: 일본공표특허 2012-524894호 공보 특허문헌 4: 일본특허 제5609648호 특허문헌 5: 일본공개특허 2016-011943호 공보 특허문헌 6: 일본공개특허 2013-113633호 공보 특허문헌 7: 미국특허출원공개 제2011/0284110호 명세서
그러나, 상기 특허문헌에 기재된 수법에서는 계 내에서의 유로 구조가 균일하기 때문에 유로 내 각 부분에서의 역할(예를 들어 액체를 잘 혼합하고자 하는 부분이나 액체를 신속하게 전개하고자 하는 부분)에 적합한 구조가 제작되지 않았고 최대공약수적인 구조가 제작되었다. 그 결과 계의 성능이 충분히 발휘되지 못하였다. 구체적으로 말하면 액체 시료의 유속이 느린 것이 검사 키트의 감도(얼마나 적은 양의 피검출 물질을 검출할 수 있는지)는 높아지지만 그 경우 판정 시간(피검출 물질을 검출하였을 때의 변화가 안정되기까지의 시간)은 길어지기 때문에 2가지 특성을 양립하는 구조는 제작되지 않았다.
특히 래터럴 플로우형의 면역크로마토그래피법에서는 검출계가 심플한 만큼 유로 구조의 영향이 검사 결과에 반영되기 쉽다. 특허문헌 7에서는 유로 구조에 따라 액체 시료의 유속이 변화하는 보고가 이루어져 있지만, 유속이 변화하는 것에 의한 영향에 대해서는 기재가 없다.
본 발명은 상기 문제를 감안하여, 예를 들어 피검출 물질이 검출되었음을 광학적 수법으로 확인 가능한 면역크로마토그래피법에 있어서 고감도이고 단시간에 판정이 가능한 검사 키트의 제공을 과제로 한다.
즉, 본 발명은 이하와 같다.
(1) 액체 시료 중의 피검출 물질을 검출하는 검사 키트용 막 담체로서,
액체 시료를 수송할 수 있는 적어도 하나의 유로를 구비하고,
유로의 바닥면에 액체 시료를 수송하기 위한 모세관 작용을 발생시키는 미세 구조가 설치되며,
미세 구조가 액체 시료의 수송 방향을 따라 변화하도록 설치되어 있는 액체 시료 검사 키트용 막 담체.
(2) 미세 구조는 유로 내에서의 액체 시료의 유속이 유로 내에서 변화하도록 설치되어 있는, (1)에 기재된 액체 시료 검사 키트용 막 담체.
(3) 미세 구조는 유로 내에서의 액체 시료의 가장 작은 유속과 가장 큰 유속의 비가 1 이상 10 이하가 되도록 설치되어 있는, (1) 또는 (2)에 기재된 액체 시료 검사 키트용 막 담체.
(4) 미세 구조는 유로 내에서의 액체 시료의 가장 작은 유속과 가장 큰 유속이 모두 0.30mm/s 이상 5.0mm/s 이하가 되도록 설치되어 있는, (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 액체 시료 검사 키트용 막 담체.
(5) 미세 구조의 높이가 유로 내에서 10μm2 이상 500μm2 이하인, (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 액체 시료 검사 키트용 막 담체.
(6) 미세 구조의 바닥 면적이 유로 내에서 75μm2 이상 250000μm2 이하인, (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 액체 시료 검사 키트용 막 담체.
(7) 미세 구조끼리의 최근접 거리가 유로 내에서 500μm 이하인, (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 액체 시료 검사 키트용 막 담체.
(8) 미세 구조의 애스펙트비가 0.1 이상 2.0 이하인, (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 액체 시료 검사 키트용 막 담체.
(9) 액체 시료 중의 피검출 물질을 검출하는 액체 시료 검사 키트로서,
(1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 액체 시료 검사 키트용 막 담체를 구비하고,
막 담체는 액체 시료 중의 피검출 물질을 검출하기 위한 검지 존을 가지며,
검지 존에서 피검출 물질이 검출되었을 때에 검출되었음이 광학적 수법으로 확인 가능한 색변화가 발생하는 액체 시료 검사 키트.
(10) 액체 시료 중의 피검출 물질과 특이적으로 반응하는 항체 또는 그 항원 결합성 단편을 갖는 표지체가 피검출 물질과 반응할 수 있도록 액체 시료 검사 키트의 적어도 일부에 설치되어 있고,
상기 색변화는 피검출 물질과 결합한 표지체에 의해 발생하는, (9)에 기재된 액체 시료 검사 키트.
(11) 상기 표지체가 착색 라텍스 입자 또는 형광 라텍스 입자에 상기 항체 또는 상기 항원 결합성 단편이 결합한 입자인, (10)에 기재된 액체 시료 검사 키트.
(12) 검지 존에는 피검출 물질을 검출하는 검출 물질이 고정되어 있고,
상기 색변화는 표지체가 상기 검출 물질에 의해 검지 존에 보유되어 색을 나타냄으로써 발생하는, (10) 또는 (11)에 기재된 액체 시료 검사 키트.
(13) (9) 내지 (12) 중 어느 하나에 기재된 액체 시료 검사 키트의 제조 방법으로서,
검지 존에 피검출 물질을 검지 존에 보유함으로써 상기 색변화를 발생시키는 검출 물질을 고정하는 공정을 구비하는 액체 시료 검사 키트의 제조 방법.
(14) (9) 내지 (12) 중 어느 하나에 기재된 액체 시료 검사 키트를 이용하는 액체 시료의 검사 방법으로서,
상기 액체 시료와, 상기 액체 시료 중의 피검출 물질과 특이적으로 결합하는 표지체를 혼합하여 혼합 액체 시료를 조제하고, 상기 피검출 물질과 상기 표지체를 서로 결합시키는 공정과,
상기 혼합 액체 시료를 상기 막 담체에 설치된 적하 존에 적하하는 공정과,
상기 미세 구조에 의해 상기 혼합 액체 시료를 상기 적하 존에서 상기 검지 존으로 수송하는 공정과,
상기 검지 존에서의 색변화를 검지하는 공정을 구비하는 액체 시료의 검사 방법.
본 발명에 의하면 피검출 물질이 검출되었음을 광학적 수법으로 확인 가능한 면역크로마토그래피법에 있어서 고감도이고 단시간에 판정이 가능한 검사 키트의 제공이 가능해진다.
도 1은 본 발명에 의한 실시형태의 일례로서, 검사 키트의 모식적인 상면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 실시형태의 일례로서, 막 담체의 모식적인 상면도이다.
도 3의 (a)는 본 발명에 의한 실시형태의 일례로서, 미세 구조의 부감도(상면도)이고, (b)는 (a)에 도시된 미세 구조를 구성하는 볼록부의 사시도이다.
도 4의 (a)는 본 발명에 의한 실시형태의 일례로서, 미세 구조의 부감도(상면도)이고, (b)는 (a)에 도시된 미세 구조를 구성하는 볼록부의 사시도이다.
도 5의 (a)는 본 발명에 의한 실시형태의 일례로서, 미세 구조의 부감도(상면도)이고, (b)는 (a)에 도시된 미세 구조를 구성하는 볼록부의 사시도이다.
도 6의 (a)는 본 발명에 의한 실시형태의 일례로서, 미세 구조의 부감도(상면도)이고, (b)는 (a)에 도시된 미세 구조를 구성하는 볼록부의 사시도이다.
도 7은 본 발명에 의한 실시형태의 일례로서, 미세 구조를 갖는 막 담체의 단면도이다.
도 8은 본 발명에 의한 실시형태의 일례로서, 미세 구조가 액체 시료의 수송 방향을 따라 변화하는 개소를 확대한 부감도(상면도)이다.
도 9는 본 발명에 의한 실시형태의 일례로서, 막 담체의 모식적인 상면도이다.
도 10은 본 발명에 의한 실시형태의 일례로서, 미세 구조를 형성하기 위한 몰드의 개략도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.
본 실시형태의 액체 시료 검사 키트용 막 담체란 예를 들어 액체 시료 중의 피검출 물질을 검출하는 액체 시료 검사 키트용 막 담체를 말한다.
여기서, 피검출 물질은 전혀 한정되는 것은 아니고, 각종 병원체, 각종 임상 마커 등 항체와 항원 항체 반응하는 것이 가능한 어떠한 물질이어도 된다. 피검출 물질의 구체예로서 인플루엔자 바이러스, 노로 바이러스, 아데노 바이러스, RS 바이러스, HAV, HBs, HIV 등의 바이러스 항원, MRSA, A군 용련균, B군 용련균, 레지오넬라속균 등의 세균 항원, 세균 등이 만들어내는 독소, 마이코플라즈마, 클라미디아-트라코마티스, 인간 융모성 고나도트로핀 등의 호르몬, C 반응성 단백질, 미오글로빈, 심근 트로포닌, 각종 종양 마커, 농약 및 환경 호르몬 등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 피검출 물질이 특히 인플루엔자 바이러스, 노로 바이러스, C 반응성 단백질, 미오글로빈 및 심근 트로포닌과 같은 검출과 치료 조치에 긴급을 요하는 것인 경우에는 본 실시형태의 액체 시료 검사 키트 및 막 담체의 유용성이 특히 크다. 피검출 물질은 단독으로 면역 반응을 야기할 수 있는 항원이어도 되고, 단독으로는 면역 반응을 야기할 수 없지만 항체와 항원 항체 반응에 의해 결합한 경우에 면역 반응을 야기할 수 있는 합텐이어도 된다. 피검출 물질은 통상 액체 시료 중에서 부유 또는 용해된 상태에 있다. 액체 시료는 예를 들어 상기 피검출 물질을 완충액에 부유 또는 용해시킨 시료이면 된다.
본 실시형태에 관한 액체 시료 검사 키트(이하, 단지 「검사 키트」라고도 함)는 액체 시료 중의 피검출 물질을 검출한다. 도 1은 검사 키트의 모식적인 상면도이다. 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이, 검사 키트(18)는 막 담체(3)와, 막 담체(3)를 수용하는 하우징(18a)을 구비한다. 막 담체(3)는 그 표면에 액체 시료가 적하되는 적하 존(3x)과, 액체 시료 중의 피검출 물질을 검출하기 위한 검지 존(3y)을 가지고 있다. 적하 존(3x)은 하우징(18a)의 제1 개구부(18b)에서 노출되어 있다. 검지 존(3y)은 하우징(18a)의 제2 개구부(18c)에서 노출되어 있다.
도 2는 막 담체(3)의 모식적인 상면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 막 담체(3)는 액체 시료를 수송하는 적어도 하나의 유로(2)를 구비하고 있다. 유로(2)의 바닥면에는 미세 구조가 설치되어 있다(도시생략, 상세는 후술). 미세 구조는 적어도 적하 존(3x)과 검지 존(3y)의 사이에 위치한다. 막 담체(3)의 표면 전체에 걸쳐 미세 구조가 설치되어 있어도 된다. 막 담체(3)의 표면 전체가 액체 시료의 유로(2)이면 된다. 미세 구조는 모세관 작용을 발생시킨다. 미세 구조의 모세관 작용에 의해 액체 시료는 미세 구조를 통해 적하 존(3x)에서 검지 존(3y)으로(수송 방향(d)을 따라) 수송된다. 액체 시료 중의 피검출 물질이 검지 존(3y)에서 검출되면 검지 존(3y)의 색이 변화한다.
막 담체(3)의 전체 형상은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 사각형 등의 다각형, 원형 또는 타원형이어도 된다. 막 담체(3)가 사각형인 경우 막 담체(3)의 세로폭(짧은 방향의 길이)(L1)은 예를 들어 2mm 이상 100mm 이하이어도 되고, 막 담체(3)의 가로폭(길이 방향의 길이)(L2)은 예를 들어 2mm 이상 100mm 이하이어도 된다. 미세 구조의 높이를 제외한 막 담체의 두께는 예를 들어 0.1mm 이상 10mm 이하이어도 된다.
예를 들어 미세 구조는 액체 시료의 수송 방향(d)을 따라 변화하도록 설치되어 있다. 바꿔 말하면 막 담체(3)는 액체 시료의 수송 방향(d)을 따라 설치된 복수의 영역(적하 존 측부터 차례대로 제1 영역(A), 제2 영역(B) 및 제3 영역(C))을 가지며, 인접하는 영역(제1 영역(A) 및 제2 영역(B), 제2 영역(B) 및 제3 영역(C))이 서로 다른 미세 구조를 가진다.
도 3~6은 각각 본 실시형태에서의 유로의 바닥면에 설치된 미세 구조 및 이를 구성하는 볼록부의 일례를 나타낸다. 도 3~6 중, (a)는 각각 미세 구조의 부감도(상면도)이며, (b)는 각각 (a)에 도시된 미세 구조를 구성하는 볼록부의 사시도이다. 도 3~6에 도시된 바와 같이, 미세 구조(7)는 볼록부(8)의 총체이다. 즉, 막 담체(3)는 액체 시료의 유로(2)의 바닥면에 상당하는 평탄부(9)와, 평탄부(9)로부터 돌출되는 복수의 볼록부(8)를 구비한다. 모세관 작용에 의해 복수의 볼록부(8) 사이의 공간이 액체 시료를 막 담체(3)의 표면을 따라 수송하는 유로(2)로서 기능한다. 바꿔 말하면 모세관 작용에 의해 미세 구조(7)에서의 공극이 액체 시료를 막 담체(3)의 표면을 따라 수송하는 유로(2)로서 기능한다. 복수의 볼록부(8)는 규칙적으로 또는 병진 대칭적으로 막 담체(3)의 표면 상에 나열되어도 된다.
상기의 미세 구조(7)를 구성하는 복수의 볼록부(8)의 형상은 자유롭게 선택할 수 있다. 볼록부(8)의 형상으로서는 예를 들어 원뿔, 다각뿔, 원뿔대, 다각뿔대, 원기둥, 다각기둥, 반구, 반타원체 등을 들 수 있다. 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이 볼록부(8a)의 형상은 원뿔이어도 된다. 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이 볼록부(8b)의 형상은 사각뿔이어도 된다. 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이 볼록부(8c)의 형상은 육각뿔이어도 된다. 예를 들어 도 6에 도시된 바와 같이 볼록부(8d)의 형상은 가로로 놓인 삼각기둥(삼각기둥에서의 일측면(사각형의 면)이 평탄부(9)에 접하도록 놓인 삼각기둥)이어도 된다. 미세 구조(7)를 부감하였을(상면에서 보았을) 때에 막 담체(3)의 전체 표면을 시인할 수 있고 피검출 물질이 검출되었을 때의 색변화를 광학적 수법으로 확인하기 쉬운 점에서 이들 중에서는 원뿔이나 다각뿔 등의 뿔체 구조가 볼록부(8)의 형상으로서 적합하다.
미세 구조(7)를 구성하는 볼록부(8)의 형상은 기하학적으로 정확한 형상일 필요는 없고, 모서리부가 둥그스름한 형상이나 표면에 미세한 요철이 존재하는 형상 등이어도 된다.
상기 미세 구조(7)를 구성하는 볼록부(8)의 바닥면(10)의 지름(4)은 10μm 이상 1000μm 이하이어도 되고, 보다 바람직하게는 15μm 이상 1000μm 이하이다. 볼록부(8)의 바닥면(10)의 지름(4)은 복수의 볼록부(8) 사이에서 이 범위로 변화하고 있어도 된다(서로 달라도 된다). 볼록부(8)의 바닥면(10)의 지름(4)이 10μm 이상인 경우 미세 구조(7)를 형성하기 위한 몰드의 미세 가공비가 저렴해지고, 면적이 큰 막 담체(3)의 표면에 무수한 미세 구조(7)를 균일하게 제작하기 쉽다. 따라서, 바닥면(10)의 지름(4)이 10μm 이상인 볼록부(8)로 구성되는 미세 구조는 보다 실용적이다. 볼록부(8)의 바닥면(10)의 지름이 10μm 이상인 경우 액체 시료를 이동시키는 데에 필요한 모세관력이 보다 강해지는 경향이 있다. 볼록부(8)의 바닥면(10)의 지름(4)이 1000μm 이하인 경우 몰드의 제작시에 금속 부재로부터 깎아내는 금속의 부피를 저감할 수 있고 몰드 및 막 담체(3)의 제작 비용을 억제할 수 있다. 볼록부(8)의 바닥면(10)의 지름이 1000μm 이하인 경우 막 담체(3)에서의 유로(2)의 면적을 줄일 수 있기 때문에, 액체 시료 검사 키트(18)의 소형화가 도모되고 액체 시료 검사 키트(18) 자체의 수송에 유리해진다.
볼록부(8)의 바닥면(10)의 지름(4)은 볼록부(8)의 바닥면(10)에서의 대표 길이로서 정의된다. 바닥면(10)에서의 대표 길이는 바닥면(10)의 형상이 원인 경우는 직경, 삼각형 또는 사각형인 경우는 가장 짧은 한 변의 길이, 오각형 이상의 다각형인 경우는 가장 긴 대각선의 길이, 그 이외의 형상인 경우는 바닥면(10)에서의 최대 길이로 한다.
도 7은 도 3에 도시된 미세 구조(7a)를 갖는 막 담체(3a)의 VII-VII선에 따른 단면도이다. 도 3 및 도 7에 도시된 바와 같이, 볼록부(8a)의 형상이 원뿔인 경우 볼록부(8a)의 바닥면(10a)의 지름(4a)은 원뿔의 바닥면(원)의 직경이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 볼록부(8b)의 형상이 정사각뿔인 경우 볼록부(8b)의 바닥면(10b)의 지름(4b)은 바닥면(정사각형)(10b)의 변의 길이이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 볼록부(8c)의 형상이 정육각뿔인 경우 볼록부(8c)의 바닥면(10c)의 지름(4c)은 바닥면(정육각형)(10c)의 중심을 통과하는 대각선의 길이(가장 긴 대각선의 길이)이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 볼록부(8d)의 형상이 가로로 놓인 삼각기둥인 경우 볼록부(8d)의 바닥면(10d)의 지름(4d)은 바닥면(직사각형)(10d)의 가장 짧은 한 변의 길이(도 6에서는 액체 시료의 수송 방향(d)과 직교하는 방향의 길이)이다.
상기 미세 구조(7)를 구성하는 볼록부(8)의 높이(6)는 바람직하게는 10μm 이상 500μm 이하이고, 보다 바람직하게는 15μm 이상 500μm이다. 볼록부(8)의 높이(6)는 복수의 볼록부(8) 사이에서 이 범위로 변화하고 있어도 된다(서로 달라도 된다). 볼록부(8)의 높이(6)가 10μm 이상인 경우 유로(2)의 부피가 커지고 액체 시료가 보다 단시간에 전개 가능해진다. 볼록부(8)의 높이(6)가 500μm 이하인 경우 미세 구조(7)를 제작하는 시간과 비용을 저감할 수 있고 미세 구조(7)의 제작이 보다 용이해진다.
볼록부(8)의 높이(6)는 평탄부(9)에 직교하는 방향에서의 볼록부(8)의 최대 길이로서 정의된다. 도 3 및 도 7에 도시된 바와 같이, 볼록부(8a)의 형상이 원뿔인 경우 볼록부(8a)의 높이(6a)는 평탄부(9)에 직교하는 방향에서의 볼록부(8a)의 최대 길이(원뿔의 높이)이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 볼록부(8b)의 형상이 사각뿔인 경우 볼록부(8b)의 높이(6b)는 평탄부(9)에 직교하는 방향에서의 볼록부(8b)의 최대 길이(사각뿔의 높이)이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 볼록부(8c)의 형상이 육각뿔인 경우 볼록부(8c)의 높이(6c)는 평탄부(9)에 직교하는 방향에서의 볼록부(8c)의 최대 길이(육각뿔의 높이)이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 볼록부(8d)의 형상이 가로로 놓인 삼각기둥인 경우 볼록부(8d)의 높이(6d)는 평탄부(9)에 직교하는 방향에서의 볼록부(8d)의 최대 길이(가로로 놓인 삼각기둥의 높이)이다.
상기 미세 구조(7)를 구성하는 볼록부(8)의 바닥 면적(볼록부(8)의 바닥면(10) 하나당 면적)은 바람직하게는 75μm2 이상 250000μm2 이하이다. 볼록부(8)의 바닥 면적은 복수의 볼록부(8) 사이에서 이 범위로 변화하고 있어도 된다(서로 달라도 된다). 볼록부(8)의 바닥 면적이 78μm2 이상인 경우 미세 가공이 용이해지고 미세 구조의 제작 비용이 보다 저감된다. 볼록부(8)의 바닥 면적이 250000μm2 이하인 경우 하나의 검사 키트 내에서 미세 구조(7)를 구성하는 볼록부(8)의 수가 많아지고 액체 시료의 전개가 보다 용이해진다.
상기 미세 구조(7)를 구성하는 볼록부(8)끼리의 최근접 거리(5)는 바람직하게는 500μm 이하, 보다 바람직하게는 2μm 이상 100μm 이하이다. 볼록부(8)끼리의 최근접 거리(5)는 복수의 볼록부(8) 사이에서 이 범위로 변화하고 있어도 된다(서로 달라도 된다). 볼록부(8)끼리의 최근접 거리(5)는 0μm보다 작은 경우는 있을 수 없고, 500μm 이하인 경우 액체 시료와 유로(2)의 접촉 면적이 증대하고, 이에 의해 모세관력이 증대하기 때문에 액체 시료를 이동시키는 것이 보다 용이해진다. 여기서, 「볼록부(8)끼리의 최근접 거리」란 동일한 영역 내에서 인접하는 한 쌍의 볼록부(8)의 최근접 거리이다.
상기 미세 구조(7)를 구성하는 볼록부(8)의 애스펙트비는 바람직하게는 0.1 이상 2.0 이하이다. 여기서 말하는 애스펙트비란 볼록부(8)의 높이(6(Lh))를 볼록부(8)의 바닥면(10)의 대표 길이(지름(4))(Lv)로 나눈 값(Lh/Lv)이다. 애스펙트비가 0.1 이상인 경우 액체 시료와 유로(2)의 접촉 면적이 증대하고, 이에 의해 모세관력이 증대하기 때문에 액체 시료를 이동시키는 것이 보다 용이해진다. 애스펙트비가 2.0 이하인 경우 미세 구조의 제작이 보다 용이해진다.
미세 구조(7)는 동일 영역 내에서 서로 동일한 볼록부(8)로 구성되어 있어도 된다. 미세 구조(7)는 동일 영역 내에서 서로 다른 볼록부(8)로 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 서로 다른 볼록부(8)는 동일 영역 내에서 액체 시료의 수송 방향(d)을 따라 일정한 규칙에 따라 나열되어도 된다. 즉, 볼록부(8)는 동일한 영역 내에서 예를 들어 볼록부(8)의 바닥면(10)의 지름(4), 볼록부(8)의 높이(6), 볼록부(8)끼리의 최근접 거리(5) 및 볼록부(8)의 애스펙트비(Lh/Lv) 중 적어도 하나가 액체 시료의 수송 방향(d)을 따라 일정한 규칙에 따라 변화(증대 또는 감소)하도록 나열되어도 된다.
도 8은 도 2에 도시된 막 담체(3)에 있어서, 미세 구조(7)가 액체 시료의 수송 방향을 따라 변화하는 개소(서로 다른 미세 구조를 갖는 제1 영역(A) 및 제2 영역(B)(또는 제2 영역(B) 및 제3 영역(C))의 경계 부근)를 확대한 부감도(상면도)의 일례를 나타낸다. 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 영역(A)(제2 영역(B))과 제2 영역(B)(제3 영역(C))은 서로 다른 미세 구조(7A(7B), 7B(7C))를 가지고 있다. 예를 들어 제1 영역(A)(제2 영역(B))의 미세 구조(7A(7B))와 제2 영역(B)(제3 영역(C))의 미세 구조(7B(7C))에서는 볼록부(8A(8B), 8B(8C))는 모두 도 3에 도시된 바와 같은 원뿔형이지만, 볼록부(8)의 바닥면의 지름(4A(4B), 4B(4C))이 서로 다르고, 동일 영역 내의 볼록부(8)끼리의 최근접 거리(5A(5B), 5B(5C))도 서로 다르다.
제1 영역(A)(제2 영역(B))의 미세 구조(7A(7B))와 제2 영역(B)(제3 영역(C))의 미세 구조(7B(7C))에서는 도 8에 도시된 예 이외에도 예를 들어 볼록부(8)의 형상, 볼록부(8)의 바닥면(10)의 지름(4), 볼록부(8)의 바닥 면적, 볼록부(8)의 높이(6), 동일 영역 내의 볼록부(8)끼리의 최근접 거리(5) 및 볼록부(8)의 애스펙트비(Lh/Lv) 중 적어도 하나가 서로 달라도 된다.
인접하는 영역(제1 영역(A) 및 제2 영역(B)(또는 제2 영역(B) 및 제3 영역(C)))은 각 영역 사이에 소정의 간격을 두고 배치되어 있다. 다른 영역 사이에서의 볼록부(8)끼리의 최근접 거리(완충 거리라고도 함)(5D)는 바람직하게는 500μm 이하이다. 완충 거리(5D)는 1μm 이상이어도 된다. 볼록부(8)끼리의 완충 거리(5D)가 500μm 이하인 경우 각 영역 사이에서의 액체 시료의 수송이 보다 순조롭게 행해진다.
막 담체(3)가 상술한 미세 구조(7)를 가짐으로써 액체 시료 검사 키트(18) 내(막 담체(3) 상)를 흐르는 액체 시료의 유속이 액체 시료의 수송 방향(d)을 따라 변화한다. 상기 액체 시료 검사 키트(18) 내에서의 유속은 미세 구조(7)가 균일하게 제작되어 있는 영역(제1 영역(A), 제2 영역(B) 및 제3 영역(C)의 각 영역)에서의 평균 유속으로 평가한다. 미세 구조(7)가 균일하게 제작되어 있는 영역이란 동일한 미세 구조(7)가 나열되어 있는 영역이나 미세 구조(7)가 일정한 규칙에 따라 똑같이 계속 변화하는 영역을 말한다. 평균 유속이란 미세 구조(7)가 균일하게 제작되어 있는 영역의 액체 시료 진행 방향(수송 방향(d))의 시작점에서 종점까지의 거리(최단 거리)를 액체 시료가 시작점에서 종점까지 진행하는(수송되는) 데에 걸린 시간으로 나눈 값이다. 액체 시료 검사 키트(18) 내에서의 유속(각 영역에서의 평균 유속)은 후술하는 실시예에 기재된 방법으로 측정할 수 있다.
도 9는 다른 일 실시형태에서의 막 담체의 상면도이다. 도 2에 도시된 막 담체(3)에서는 제3 영역(C)에 검지 존(3y)이 설치되어 있지만, 도 9에 도시된 막 담체(13)에서는 제2 영역(B)에 검지 존(13y)이 설치되어 있다. 도 9에 도시된 바와 같이 적하 존(13x) 및 검지 존(13y)은 막 담체(13)의 짧은 방향의 거의 전체에 걸쳐 형성되어 있어도 된다.
검지 존(13y)을 갖는 제2 영역(B)에서의 유속은 적하 존(13x)을 갖는 제1 영역(A)에서의 유속에 비해 느린 것이 바람직하다. 이 경우, 피검출 물질과 검출 물질의 반응성이 양호한 것이 되고 검사 키트의 감도가 보다 향상되는 경향이 있다. 이 경우에 유속이 비교적 느려지는 제2 영역(B)의 수송 방향(d)에서의 길이를 최소한으로 멈추고 검사 시간을 단축하는 관점에서, 이 막 담체(13)에서는 제2 영역(B)의 수송 방향(d)에서의 길이는 제1 영역(A)(더욱이 제3 영역(C))의 수송 방향(d)에서의 길이보다 짧게 되어 있다. 또한, 제3 영역(C)에서의 유속은 검지 존(13y)을 갖는 제2 영역(B)에서의 유속에 비해 빠른 것이 바람직하다. 이 경우, 액체 시료가 시작점에서 종점까지 진행하는(수송되는) 데에 걸리는 시간이 보다 짧아지고 판정 시간의 단축으로 이어지는 것에 더하여, 제3 영역(C)(하류측 영역)에서 검지 존(13y)을 갖는 제2 영역(B)으로의 액체 시료의 역류를 억제하는 것이 가능해진다.
상기 액체 시료 검사 키트(18) 내에서 가장 작은 유속에 대한 가장 큰 유속의 비는 바람직하게는 1 이상 10 이하이다. 가장 작은 유속에 대한 가장 큰 유속의 비는 보다 바람직하게는 1.0 초과 10 이하이며, 더욱 바람직하게는 1.2 이상 10 이하이다. 가장 큰 유속을 가장 작은 유속으로 나누었을 때의 비가 1보다 작아지는 일은 없고, 이 값이 10 이하인 경우 유속이 변화하는 개소에서 액체 시료가 유로(2) 밖으로 넘치거나 액체 시료의 전개가 멈추어 버리는 것이 억제된다. 「가장 작은 유속」 및 「가장 큰 유속」은 막 담체(3)에 설치된 복수의 영역(제1 영역(A), 제2 영역(B) 및 제3 영역(C))마다 측정되는 평균 유속 중에서 가장 작은 평균 유속 및 가장 큰 평균 유속을 각각 의미한다.
상기 액체 시료 검사 키트(18) 내에서의 가장 작은 유속과 가장 큰 유속은 모두 바람직하게는 0.30mm/s 이상 5.0mm/s 이하이다. 가장 작은 유속이 0.30mm/s 이상인 경우 검사 키트의 제조시의 제작 불균일에 의한 결함(예를 들어 액체 시료의 전개가 정지되는 등)이 보다 억제된다. 가장 큰 유속이 5.0mm/s 이하인 경우 유로(2) 중에서의 액체 시료의 흐름을 제어하는 것이 보다 용이해지고 액체 시료가 유로(2) 밖으로 넘치는 것을 억제할 수 있다.
본 실시형태의 액체 시료 검사 키트(18)의 미세 구조(7) 및 막 담체(3)는 열가소성 플라스틱으로 이루어져도 된다. 바꿔 말하면 열가소성 플라스틱으로 이루어지는 막형상의 베이스재를 가공함으로써 미세 구조(7)를 갖는 막 담체(3)를 제작할 수 있다. 가공 방법으로서는 예를 들어 열 임프린트, UV 임프린트, 사출 성형, 에칭, 포토리소그래피, 기계 절삭, 레이저 가공 등을 들 수 있다. 이 중에서도 저가로 정밀한 가공을 실시하는 수법으로서 열가소성 플라스틱에 대한 열 임프린트가 적합하다. 열가소성 플라스틱으로서는 폴리에스테르계 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 불소계 수지 및 아크릴계 수지 등을 들 수 있고, 구체적으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 시클로올레핀 폴리머(COP), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리카보네이트(PC), 폴리불화비닐리덴(PVDF), 폴리메타크릴산 메틸(PMMA) 등 다양한 종류의 것을 이용할 수 있다.
임프린트나 사출 성형 등의 금형을 이용한 가공 방법의 경우, 뿔체는 바닥면에 비해 상부가 가늘게 되어 있기 때문에 이 바닥면의 기둥체를 제작하는 것보다도 금형 제작시에 깎아내는 부피는 적어도 되므로 금형을 저가로 제작할 수 있다. 이 경우 액체 시료 중의 피검출 물질의 검출을 보다 저가로 행하는 것이 가능해진다.
이상 설명한 바와 같이, 막 담체(3)는 액체 시료 중의 피검출 물질을 검출하는 액체 시료 검사 키트(18)용 막 담체(3)로서, 막 담체(3)의 일면 상에 설치된, 액체 시료를 수송하기 위한 모세관 작용을 발생시키는 미세 구조(7)와, 미세 구조(7)에 의해 형성된, 액체 시료를 수송하는 유로(2)를 구비하고, 막 담체(3)에는 액체 시료의 수송 방향을 따라 설치된, 미세 구조(7) 및 유로(2)를 갖는 복수의 영역(A, B, C)이 설치되며, 인접하는 영역(A, B(B, C))이 서로 다른 미세 구조(7)를 가진다.
본 실시형태에 관한 액체 시료 검사 키트(18)에서는 막 담체(3)가 갖는 검지 존(3y)에서 피검출 물질이 검출되었을 때에 색변화가 발생한다. 색변화는 광학적 수법으로 확인 가능한 색변화이도 된다.
상기 광학적 수법으로서는 주로 육안에 의한 판정과 형광 강도를 측정하는 수법 2가지를 들 수 있다. 육안에 의해 판정하는 경우에는 검지 전과 검지 후의 색을 CIE1976L*a*b* 색공간의 표색계로 측정하였을 때의 2개의 색자극 간의 색차(JIS Z8781-4: 2013에 기재된 ΔE)가 0.5 이상이 되는 색변화가 발생하는 것이 바람직하다. 이 색차가 0.5 이상이면 색의 차이를 육안으로 확인하는 것이 용이해진다. 형광 강도를 측정하여 판정하는 경우에는 검지 존(3y)에서의 형광 강도(Fl1)와 검지 존(3y)에 인접하는 상류역 및 하류역에서의 형광 강도(Fl2)의 비(Fl1/Fl2)=10/1 이상이 되는 색변화가 발생하는 것이 바람직하다. 이 비가 10/1 이상이면 시그널과 잡음의 분리가 용이해진다.
본 실시형태의 액체 시료 검사 키트(18)에 검지 존(3y)을 제작하기 위해서는 일 실시형태에 있어서 유로(2)의 적어도 일부에 검출 물질이 고정화되어 있다. 즉, 검지 존(3y)에는 피검출 물질을 검출하는 검출 물질이 고정되어 있다. 검지 존(3y)에서의 색변화는 피검출 물질이 검출 물질에 의해(검출 물질과 반응하여) 검지 존(3y)에 보유됨으로써 발생한다.
바꿔 말하면 액체 시료 검사 키트(18)의 제조 방법은 검지 존(3y)에 피검출 물질을 검지 존(3y)에 보유함으로써 색변화를 발생시키는 검출 물질을 고정하는 공정을 구비하고 있다. 검지 존(3y)에 검출 물질(시약)을 보다 효율적으로 고정화할 수 있는 점에서 막 담체(3)에서의 검지 존(3y)을 설치하는 개소에 미리 표면 처리를 실시해도 된다.
상기 표면 처리의 방법으로서는 전혀 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 UV 조사, UV/오존 처리, 각종 플라즈마 처리, 3-Aminopropyltriethoxysilane이나 Glutaraldehyde에 의한 표면 수식 등의 여러 가지 방법을 이용할 수 있다.
본 실시형태에 있어서 상기 검출 물질(시약)로서는 예를 들어 항체를 들 수 있다. 항체는 피검출 물질과 항원 항체 반응하는 항체로서, 폴리클로날 항체이어도 되고 모노클로날 항체이어도 된다.
검지 존(3y)에서의 색변화는 액체 시료 중의 피검출 물질과 특이적으로 반응하는 항체 또는 그 항원 결합성 단편을 갖는 표지체에 의해 발생하는 것이면 된다. 색변화는 예를 들어 표지체가 검출 물질에 의해(검출 물질과 반응(결합)하여) 검지 존(3y)에 보유되어 색을 나타냄으로써 발생한다.
표지체는 예를 들어 콜로이드 입자, 라텍스 입자 등의 입자에 상기 항체 또는 그 항원 결합성 단편이 결합된 것이면 된다. 항원 결합성 단편이란 피검출 물질과 특이적으로 결합할 수 있는 단편을 말하고, 예를 들어 항체의 항원 결합성 단편을 말한다. 표지체는 항체 또는 그 항원 결합성 단편을 통해 피검출 물질에 결합할 수 있다. 입자는 자성 또는 형광 발광성을 가져도 된다. 콜로이드 입자로서는 금 콜로이드 입자, 백금 콜로이드 입자의 금속 콜로이드 입자 등을 들 수 있다. 입자는 입경 제어, 분산 안정성 및 결합 용이성의 점에서 바람직하게는 라텍스 입자이다. 라텍스 입자의 재료로서는 특별히 한정되지 않지만, 폴리스티렌이 바람직하다.
입자는 시인성의 점에서 바람직하게는 착색 입자 또는 형광 입자이며, 보다 바람직하게는 착색 입자이다. 착색 입자는 육안으로 색이 검출 가능한 것이면 된다. 형광 입자는 형광 물질을 함유하면 된다. 입자는 착색 라텍스 입자 또는 형광 라텍스 입자이어도 된다. 입자가 착색 라텍스 입자인 경우 상술한 색변화가 육안에 의해 적합하게 판정된다. 또한, 입자가 형광 라텍스 입자인 경우 상술한 색변화가 형광 강도의 측정에 의해 적합하게 판정된다.
상술한 바와 같은 표지체가 적하되는 액체 시료 중의 피검출 물질과 반응할 수 있도록 검사 키트(18)의 적어도 일부에 설치되어 있다. 표지체는 예를 들어 검사 키트(18) 중의 부재에 설치되어 있어도 되고, 막 담체(3)의 유로(2)의 적어도 일부(검지 존(3y)보다 상류측)에 설치되어 있어도 된다. 그리고, 피검출 물질과 반응(결합)한 표지체는 검출 물질에 의해(검출 물질이 피검출 물질과 반응(결합)함으로써) 검지 존(3y)에 보유된다. 이에 의해 검지 존(3y)에서의 색변화(표지체에 의해 색을 나타냄)가 발생한다.
본 실시형태의 일 측면에 관한 액체 시료의 검사 방법은 검사 키트(18)를 이용하는 검사 방법이다.
검사 키트(18)를 이용하는 액체 시료의 검사 방법은 액체 시료와 액체 시료 중의 피검출 물질과 특이적으로 결합하는 표지체를 혼합하여 혼합 액체 시료(혼합 완료된 액체 시료)를 조제하고 피검출 물질과 표지체를 서로 결합시키는 공정과, 혼합 액체 시료를 막 담체(3)에 설치된 적하 존(3x)에 적하하는 공정과, 미세 구조(7)에 의해 혼합 액체 시료를 적하 존(3x)에서 검지 존(3y)으로 수송하는 공정과, 검지 존(3y)에서의 색변화(표지체의 색을 나타냄)를 검지하는 공정을 구비해도 된다.
또한, 예를 들어 상기 검사 방법은 액체 시료를 막 담체(3)의 표면 중 적하 존(3x)에 적하하는 공정과, 막 담체(3)의 표면에 형성되어 있는 미세 구조(7)(복수의 볼록부(8))가 나타내는 모세관 작용에 의해 미세 구조(7)를 통해 액체 시료를 적하 존(3x)에서 검지 존(3y)으로 수송하는 공정과, 수송 과정에서 액체 시료 중의 피검출 물질을 상기 항체 또는 그 항원 결합성 단편을 통해 표지체와 결합시키고, 나아가 피검출 물질을 검지 존(3y)에 고정된 시약과 결합시켜 검지 존(3y)에서의 색변화를 검지하는(색변화의 유무를 광학적으로 판정하는) 공정을 구비해도 된다.
상기 검사 방법의 피검출 물질과 표지체를 서로 결합시키는 공정에서는 액체 시료와 표지체를 혼합하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어 표지체가 들어간 용기에 액체 시료를 첨가하는 방법으로도 되고, 예를 들어 표지체를 포함한 액체와 액체 시료를 혼합해도 된다. 또한, 예를 들어 액체 시료가 들어간 용기의 적하구에 필터를 끼워 그 필터 중에 표지체를 고정화해도 된다.
실시예
이하, 본 실시형태를 구체적으로 설명하지만, 본 실시형태는 이들 실험예에 한정되는 것은 아니다.
[실험예 1]
<몰드의 준비>
몰드는 레이저 가공 및 기계 절삭에 의해 제작하였다. 도 10에 미세 구조를 작성하기 위한 몰드(20)를 나타낸다. 도 10에 도시된 몰드(20)는 복수의 영역(제1 영역(A), 제2 영역(B) 및 제3 영역(C))을 가지며, 그 표면에는 도 8에 도시된 미세 구조(볼록부)에 대응하는 오목부가 형성되어 있다(도시생략). 몰드(20)는 알루미늄 합금 A5052제이다. 이 몰드(금형)의 중심부에는 30mm×30mm의 범위로 미세 가공이 실시되어 있다. 몰드(20)의 가공 범위 중에서 특정의 한 변(20A)으로부터 가공 범위 내측에 16mm분의 영역(영역(A))과, 특정의 한 변의 대변(20B)으로부터 가공 범위 내측에 11mm분의 영역(영역(C))에는 지름이 10μm, 깊이(표에서는 높이라고 하는 경우도 있음) 10μm의 원뿔형 오목부가 미세 구조끼리의 최근접 거리(5A, 5C)를 5μm로 하여 도 8과 같은 삼각 배열 형식으로 나열되어 있다. 상기 가공 범위의 그 이외의 범위(영역(B))에서는 지름이 10μm, 깊이 10μm의 원뿔형 오목부가 영역(B)에서의 미세 구조의 최근접 미세 구조간 거리 최근접 거리(5B)를 5μm로 하여 도 8과 같은 삼각 배열 형식(지그재그 형상)으로 나열되어 있다. 또, 영역(A, B) 사이 및 영역(B, C) 사이 경계에서의 완충 거리(5D)는 둘 다 5μm이다.
상기 몰드의 요철면에 대해, 전사하였을 때의 몰드와 열가소성 플라스틱의 박리를 용이하고 확실히 하기 위해 이형 처리를 실시하였다. 이형 처리는 다이킨 공업사 제품 옵툴 HD-2100TH에 약 1분간 담그고 건조시킨 후 하룻밤 정치(靜置)함으로써 행하였다.
<미세 구조의 전사>
상기와 같이 하여 얻어진 몰드를 이용하여 열가소성 플라스틱에 미세 구조를 전사하였다. 열가소성 플라스틱으로서는 폴리스티렌(덴카 주식회사 제품 덴카스티렌 시트, 막두께 300μm)을 이용하였다. 가공 방법으로서 열 임프린트를 이용하고, 장치는 SCIVAX사 제품 X-300을 이용하였다. 성형 온도는 120℃, 인가 압력은 5.5MPa로 하고 10분간 전사를 행하였다. 전사 후는 압력을 인가한 채로 열가소성 플라스틱과 몰드를 80℃까지 냉각하고, 그 후 압력을 제거함으로써 일단측으로부터 차례대로 영역(A), 영역(B) 및 영역(C)을 갖는 막 담체를 제작하였다.
[실험예 2]
실험예 1에서의 영역(A, B 및 C)의 미세 구조를 지름이 100μm, 깊이 100μm의 원뿔형 오목부로 한 것 이외에는 실험예 1과 동일한 조건으로 막 담체를 제작하였다.
[실험예 3]
실험예 1에서의 영역(A, B 및 C)의 미세 구조를 지름이 500μm, 깊이 500μm의 원뿔형 오목부로 한 것 이외에는 실험예 1과 동일한 조건으로 막 담체를 제작하였다.
[실험예 4]
실험예 1에서의 영역(A 및 C)의 미세 구조를 지름이 100μm, 깊이 100μm의 원뿔형 오목부로 하고, 영역(B)의 미세 구조를 지름이 30μm, 깊이 30μm의 원뿔형 오목부로 한 것 이외에는 실험예 1과 동일한 조건으로 막 담체를 제작하였다.
[실험예 5]
실험예 4에서의 영역(A 및 C)의 미세 구조를 지름이 250μm, 깊이 250μm의 원뿔형 오목부로 하고, 영역(B)의 미세 구조를 지름이 30μm, 깊이 30μm의 원뿔형 오목부로 한 것 이외에는 실험예 1과 동일한 조건으로 막 담체를 제작하였다.
[실험예 6]
실험예 4에서의 영역(A 및 C)의 미세 구조를 지름이 250μm, 깊이 250μm의 원뿔형 오목부로 하고, 영역(B)의 미세 구조를 지름이 10μm, 깊이 10μm의 원뿔형 오목부로 한 것 이외에는 실험예 1과 동일한 조건으로 막 담체를 제작하였다.
[실험예 7]
실험예 4에서의 영역(A 및 C)의 미세 구조를 지름이 100μm, 깊이 100μm의 원뿔형 오목부로 하고, 영역(B)의 미세 구조를 지름이 10μm, 깊이 10μm의 원뿔형 오목부로 한 것 이외에는 실험예 1과 동일한 조건으로 막 담체를 제작하였다.
[실험예 8]
실험예 4에서의 영역(A 및 C)의 미세 구조를 지름이 500μm, 깊이 500μm의 원뿔형 오목부로 하고, 영역(B)의 미세 구조를 지름이 10μm, 깊이 10μm의 원뿔형 오목부로 한 것 이외에는 실험예 1과 동일한 조건으로 막 담체를 제작하였다.
[실험예 9]
실험예 4에서의 영역(A)의 미세 구조를 수송 방향과 수직 방향으로 1mm 폭씩 16구획으로 분할하고, 영역(B)에 가까워짐에 따라 각각의 구획마다의 원뿔형 오목부의 지름 및 깊이가 100μm에서 4.7μm씩 감소해 가는(즉, 수송 방향을 따라 100μm에서 4.7μm씩 감소해 가는) 것으로 하며, 나아가 영역(C)의 미세 구조를 수송 방향과 수직 방향으로 1mm 폭씩 11구획으로 분할하고, 영역(B)에 가까워짐에 따라 각각의 구획마다의 원뿔형 오목부의 지름 및 깊이가 100μm에서 7μm씩 감소해 가는(즉, 수송 방향을 따라 100μm에서 7μm씩 증대해 가는) 것으로 한 것 이외에는 실험예 1과 동일한 조건으로 막 담체를 제작하였다.
[실험예 10]
실험예 4에서의 영역(A)의 미세 구조를 수송 방향과 수직 방향으로 1mm 폭씩 16구획으로 분할하고, 영역(B)에 가까워짐에 따라 각각의 구획마다의 원뿔형 오목부의 지름 및 깊이가 250μm에서 14.7μm씩 감소해 가는 것으로 하며, 나아가 영역(C)의 미세 구조를 수송 방향과 수직 방향으로 1mm 폭씩 11구획으로 분할하고, 영역(B)에 가까워짐에 따라 각각의 구획마다의 원뿔형 오목부의 지름 및 깊이가 250μm에서 22μm씩 감소해 가는 것으로 한 것 이외에는 실험예 1과 동일한 조건으로 막 담체를 제작하였다.
[실험예 11]
실험예 4에서의 영역(A 및 C)의 미세 구조의 지름을 50μm로 하고, 영역(B)의 미세 구조의 지름을 15μm로 한 것 이외에는 실험예 1과 동일한 조건으로 막 담체를 제작하였다.
[실험예 12]
실험예 4에서의 영역(A 및 C)의 미세 구조의 지름을 50μm로 하고, 영역(B)의 미세 구조의 지름을 300μm로 한 것 이외에는 실험예 1과 동일한 조건으로 막 담체를 제작하였다.
[실험예 13]
실험예 4에서의 영역(A 및 C)의 미세 구조의 지름을 500μm로 하고, 영역(B)의 미세 구조의 지름을 300μm로 한 것 이외에는 실험예 1과 동일한 조건으로 막 담체를 제작하였다.
[실험예 14]
실험예 4에서의 영역(B)의 미세 구조를 지름이 200μm, 깊이 100μm의 원뿔형 오목부로 한 것 이외에는 실험예 1과 동일한 조건으로 막 담체를 제작하였다.
[실험예 15]
실험예 4에서의 영역(B)의 미세 구조를 지름이 500μm, 깊이 100μm의 원뿔형 오목부로 한 것 이외에는 실험예 1과 동일한 조건으로 막 담체를 제작하였다.
[실험예 16]
실험예 4에서의 영역(A)의 미세 구조를 수송 방향과 수직 방향으로 1mm 폭씩 16구획으로 분할하고, 영역(B)에 가까워짐에 따라 각각의 구획마다의 원뿔형 오목부의 지름이 100μm에서 10μm씩 증가해 가는 것으로 하며, 나아가 영역(C)의 미세 구조를 수송 방향과 수직 방향으로 1mm 폭씩 11구획으로 분할하고, 영역(B)에 가까워짐에 따라 각각의 구획마다의 원뿔형 오목부의 지름이 100μm에서 15μm씩 증가해 가는 것으로 하며, 영역(B)의 원뿔형 오목부의 지름을 250μm, 깊이를 100μm로 한 것 이외에는 실험예 1과 동일한 조건으로 막 담체를 제작하였다.
[실험예 17]
실험예 4에서의 영역(A)의 미세 구조를 수송 방향과 수직 방향으로 1mm 폭씩 16구획으로 분할하고, 영역(B)에 가까워짐에 따라 각각의 구획마다의 원뿔형 오목부의 지름이 100μm에서 26.7μm씩 증가해 가는 것으로 하며, 나아가 영역(C)의 미세 구조를 1mm 폭씩 11구획으로 분할하고, 영역(B)에 가까워짐에 따라 각각의 구획마다의 원뿔형 오목부의 깊이가 100μm에서 40μm씩 증가해 가는 것으로 하며, 영역(B)의 원뿔형 오목부의 지름을 500μm, 깊이를 100μm로 한 것 이외에는 실험예 1과 동일한 조건으로 막 담체를 제작하였다.
[실험예 18]
실험예 4에서의 영역(B)의 미세 구조를 지름이 100μm, 깊이 100μm의 원뿔형 오목부로 하고, 나아가 미세 구조끼리의 최근접 거리를 30μm로 한 것 이외에는 실험예 1과 동일한 조건으로 막 담체를 제작하였다.
[실험예 19]
실험예 4에서의 영역(B)의 미세 구조를 지름이 100μm, 깊이 100μm의 원뿔형 오목부로 하고, 나아가 미세 구조끼리의 최근접 거리를 100μm로 한 것 이외에는 실험예 1과 동일한 조건으로 막 담체를 제작하였다.
[실험예 20]
실험예 4에서의 영역(A 및 C)의 미세 구조를 지름이 500μm, 깊이 500μm의 원뿔형 오목부로 하고, 영역(B)의 미세 구조를 지름이 500μm, 깊이 500μm의 원뿔형 오목부로 하며, 나아가 미세 구조끼리의 최근접 거리를 100μm로 한 것 이외에는 실험예 1과 동일한 조건으로 막 담체를 제작하였다.
[실험예 21]
실험예 4에서의 영역(A 및 C)의 미세 구조를 지름이 500μm, 깊이 500μm의 원뿔형 오목부로 하고, 영역(B)의 미세 구조를 지름이 500μm, 깊이 500μm의 원뿔형 오목부로 하며, 나아가 미세 구조끼리의 최근접 거리를 500μm로 한 것 이외에는 실험예 1과 동일한 조건으로 막 담체를 제작하였다.
[실험예 22]
실험예 4에서의 영역(A 및 C)의 미세 구조를 지름이 250μm, 깊이 250μm의 원뿔형 오목부로 하고, 영역(B)의 미세 구조를 지름이 250μm, 깊이 250μm의 원뿔형 오목부로 하며, 나아가 미세 구조끼리의 최근접 거리를 100μm로 한 것 이외에는 실험예 1과 동일한 조건으로 막 담체를 제작하였다.
[실험예 23]
실험예 4에서의 영역(A 및 C)의 미세 구조를 지름이 250μm, 깊이 250μm의 원뿔형 오목부로 하고, 영역(B)의 미세 구조를 지름이 250μm, 깊이 250μm의 원뿔형 오목부로 하며, 나아가 미세 구조끼리의 최근접 거리를 250μm로 한 것 이외에는 실험예 1과 동일한 조건으로 막 담체를 제작하였다.
[실험예 24]
실험예 4에서의 영역(A)의 미세 구조를 수송 방향과 수직 방향으로 1mm 폭씩 16구획으로 분할하고, 영역(B)에 가까워짐에 따라 각각의 구획마다의 미세 구조끼리의 최근접 거리가 5μm에서 1.7μm씩 증가해 가는 것으로 하며, 나아가 영역(C)의 미세 구조를 수송 방향과 수직 방향으로 1mm 폭씩 11구획으로 분할하고, 영역(B)에 가까워짐에 따라 각각의 구획마다의 미세 구조끼리의 최근접 거리가 5μm에서 2.5μm씩 증가해 가는 것으로 하며, 나아가 영역(B)의 미세 구조를 지름이 100μm, 깊이 100μm의 원뿔형 오목부, 미세 구조끼리의 최근접 거리를 30μm로 한 것 이외에는 실험예 1과 동일한 조건으로 막 담체를 제작하였다.
<검지 존의 제작>
상기와 같이 제작한 막 담체의 영역(B)의 구조를 전사한 부분에만 UV 처리를 실시하였다. 그 부분에 항A형 인플루엔자 NP 항체 부유액 및 항B형 인플루엔자 NP 항체 부유액을 각각 선폭 1mm로 도포하고(도포량은 각 3μL) 온풍 하에서 잘 건조시켜 검출 물질을 고정화하였다.
<표지체의 세팅>
정제 항A형 인플루엔자 바이러스 NP 항체(상기와 별도의 항체) 및 정제 항B형 인플루엔자 바이러스 NP 항체(상기와 별도의 항체)를 사용하였다. 항A형 인플루엔자 바이러스 NP 항체에 입자경 0.394μm의 청색 라텍스 입자(CM/BL 셀라다인 제품)를 공유 결합으로 표지하고, 당, 계면활성제 및 단백질을 포함한 트리스 완충액에 라텍스 입자의 농도가 0.025w/v%가 되도록 현탁하고 소니케이션을 행하여 충분히 분산 부유시킨 항A형 표지체를 조제하였다. 마찬가지로 항B형 인플루엔자 바이러스 NP 항체에 청색 라텍스 입자를 표지한 항B형 표지체를 조제하였다.
항A형 표지체와 항B형 표지체를 혼합하여 크기가 3cm×1cm인 유리 섬유(33GLASS NO.10539766 Schleicher & Schuell 제품)에 1평방 센티미터당 50μL가 되는 양을 도포하고 온풍 하에서 잘 건조시켜 표지체 패드를 제작하였다. 그 후, 실험예 1~24와 같이 하여 제작한 막 담체의 영역(A)의 단부 2mm만큼 표지체 패드를 겹치고 커터로 폭 5mm의 단책(短冊)으로 재단하여 일체화된 액체 샘플 검사 키트를 제작하였다.
<검지 평가>
상기와 같이 제작된 액체 시료 검사 키트의 단부의 표지체 패드 상(적하 존)에 액체 시료를 100μL 적하하였다. 액체 샘플은 희석 용액으로서 덴카 세이켄사 제품 퀵네비 Flu에 부속되어 있는 검체 부유액을 이용하여 A형 인플루엔자 바이러스 A/Beijing/32/92(H3N2)를 4×104배로 희석한 것과 B형 인플루엔자 바이러스 B/Shangdong/7/97을 4×103배로 희석한 것의 2종을 이용하였다. 적하 후의 액체 시료가 이동하는 모습을 바로 위에서 디지털 카메라로 녹화하였다. 이 동영상으로부터 영역(A~C) 각각에서의 액체 시료가 이동하는 유속을 평가하였다. 유속은 A형 인플루엔자 바이러스를 희석한 것의 유속과 B형 인플루엔자 바이러스를 희석한 것의 유속의 평균값을 평균 유속으로서 이용하였다. 또한, 유속비는 가장 큰 유속을 가장 작은 유속으로 나누었을 때의 비이다. 이 결과를 표 1~3에 나타내었다.
Figure 112019003479221-pct00001
Figure 112019003479221-pct00002
Figure 112019003479221-pct00003
검지의 판정은 15분간 후에 검지 존(A형 인플루엔자 바이러스 검출부 및 B형 인플루엔자 바이러스 검출부)의 착색 라인의 유무를 육안으로 관찰하여 행하였다.
판정 결과 A/Beijing/32/92(H3N2)를 4×104배로 희석한 것을 이용한 경우는 A형 검지 존에만 색 변화를 확인할 수 있고, B/Shangdong/7/97을 4×103배로 희석한 것을 이용한 경우는 B형 검지 존에만 색 변화를 확인할 수 있었다.
실험예 1~24와 같이 제작한 막 담체로부터 상기와 같이 액체 시료 검사 키트를 제작하였다. 다음으로 A형 인플루엔자 바이러스 A/Beijing/32/92(H3N2)의 희석 배율을 4×104부터 크게 하였을 때에 시험 개시 후 15분 후에 착색 라인의 유무를 볼 수 없게 되는 희석 배율(A형 육안 판정 가능한 한계 배율)을 구하였다. 그 희석 배율의 1/2의 희석 배율로 검사하였을 때에 시험 개시하고 나서 착색 라인의 색 농도가 안정되기까지의 시간(A형 농도가 안정되기까지의 시간)을 구하였다. 그 결과를 표 1~3에 나타낸다.
실험예 1~24와 같이 제작한 막 담체로부터 상기와 같이 액체 시료 검사 키트를 제작하였다. 다음으로 B형 인플루엔자 바이러스 B/Shangdong/7/97의 희석 배율을 4×103부터 크게 하였을 때에 착색 라인의 유무를 볼 수 없게 되는 희석 배율(B형 육안 판정 가능한 한계 배율)을 구하였다. 그 희석 배율의 1/2의 희석 배율로 검사하였을 때에 시험 개시하고 나서 착색 라인의 색 농도가 안정되기까지의 시간(B형 농도가 안정되기까지의 시간)을 구하였다. 그 결과를 표 1~3에 나타낸다.
농도가 안정되기까지의 시간은 A형 농도가 안정되기까지의 시간과 B형 농도가 안정되기까지의 시간의 평균값을 농도가 안정되기까지의 시간으로서 이용하였다.
표 1~3에는 각 실험예에 대해 이하의 기준에 기초한 종합 평가의 결과도 아울러 나타낸다.
A: 판정 시간 4분 이내에 A형에서 5×104 이상, B형에서 5×103 이상의 희석 배율로 판정 가능한 것 또는 판정 시간 6분 이내에 A형에서 7×104 이상, B형에서 7×103 이상의 희석 배율로 판정 가능한 것.
B: 종합 평가가 A, C 어느 것에도 맞지 않는 것.
C: 판정 시간이 7분 이상인 것 또는 판정 가능한 희석 배율이 A형에서 4×104 이하 또는 B형에서 4×103 이하인 것.
[실험예 25~45]
실험예 25~45에서의 막 담체의 제작은 영역(A~C)에서 표 4에 나타내는 바와 같은 미세 구조(볼록부)끼리의 최근접 거리, 볼록부의 지름 및 볼록부의 높이가 되도록 하는 것 이외에는 실험예 1과 같이 하여 행하였다.
다음으로 이용하는 입자를 착색 라텍스 입자에서 형광 라텍스 입자(micromer-F 형광 라텍스 입자 재료 폴리스티렌 코어프론트사 제품)로 변경하고, 시험 개시 후 4분 후에 착색 라인의 유무를 면역크로마토 리더(C11787 하마마츠 포토닉스사 제품)로 판독할 수 없게 되는 배율(형광 판정 한계 배율)을 구한 것 이외에는 실험예 1~24와 같이 하여 검지 존의 제작, 표지체의 세팅 및 검지 평가를 행하였다. 결과를 표 4~5에 나타내었다.
표 4~5에는 각 실험예에 대해 이하의 기준에 기초한 종합 평가의 결과도 아울러 나타낸다.
A: 시험 개시 후 4분에서의 형광 판정 가능한 한계 배율이 A형에서 3×106 이상, B형에서 3×105 이상인 것.
B: 종합 평가가 A, C 어느 것에도 맞지 않는 것.
C: 시험 개시 후 4분에서의 형광 판정 가능한 한계 배율이 A형에서 2×106 미만, B형에서 2×105 미만인 것.
Figure 112019003479221-pct00004
Figure 112019003479221-pct00005
표 1~3의 결과로부터 본 실시형태에 의한 액체 시료 검사 키트는 유로 중의 미세 구조의 높이, 바닥 면적, 최근접 거리, 애스펙트비를 변화시킴으로써 유속을 조정할 수 있는 것이 나타났다. 그 결과, 본 실시형태는 액체 시료 검사 키트의 감도나 착색이 안정되기까지의 시간을 조정할 수 있고, 고감도이며 단시간의 검사가 실시 가능한 것이 나타났다. 또한, 표 4~5의 결과로부터 상기 액체 시료 검사 키트에 있어서 입자를 형광 라텍스 입자로 한 경우이어도 고감도의 검사가 실시 가능한 것이 확인되었다.
본 실시형태의 액체 시료 검사 키트는 단시간에 고감도의 검사를 저가로 실시할 수 있기 때문에 일회용 가능한 POCT 시약에 유용하다.
2 유로
3, 3a, 13 미세 구조가 설치된 막 담체
3x, 13x 적하 존
3y, 13y 검지 존
4, 4a, 4b, 4c, 4d 볼록부의 바닥면에서의 대표 길이(볼록부의 바닥면의 지름)
4A 미세 구조가 변화하는 개소에서의 전방(수송 방향의 상류측)의 바닥면의 대표 길이(제1 영역(A)에서의 볼록부의 바닥면의 지름)
4B 미세 구조가 변화하는 개소에서의 후방의 바닥면의 대표 길이(제2 영역(B)에서의 볼록부의 바닥면의 지름)
4C 미세 구조가 변화하는 개소에서의 후방의 바닥면의 대표 길이(제3 영역(C)에서의 볼록부의 바닥면의 지름)
5 최근접 미세 구조간 거리
5A 미세 구조가 변화하는 개소에서의 전방의 최근접 미세 구조간 거리(제1 영역(A)에서의 미세 구조(볼록부)끼리의 최근접 미세 구조간 거리)
5B 미세 구조가 변화하는 개소에서의 후방의 최근접 미세 구조간 거리(제2 영역(B)에서의 미세 구조(볼록부)끼리의 최근접 미세 구조간 거리)
5C 미세 구조가 변화하는 개소에서의 후방의 최근접 미세 구조간 거리(제3 영역(C)에서의 미세 구조(볼록부)끼리의 최근접 미세 구조간 거리)
5D 완충 거리(미세 구조가 변화하는 개소에서의 완충 거리)
6, 6a, 6b, 6c, 6d 볼록부의 높이
7, 7a, 7b, 7c, 7d 미세 구조
8, 8a, 8b, 8c, 8d 볼록부
9 평탄부
10, 10a, 10b, 10c, 10d 볼록부의 바닥면
18 액체 시료용 검사 키트
18a 하우징
18b 제1 개구부
18c 제2 개구부
20 몰드
20A 특정의 한 변
20B 특정의 한 변의 대변
A 제1 영역
B 제2 영역
C 제3 영역
d 액체 시료가 흐르는 방향(수송 방향)

Claims (14)

  1. 액체 시료 중의 피검출 물질을 검출하는 검사 키트용 막 담체로서,
    상기 액체 시료를 수송할 수 있는 적어도 하나의 유로를 구비하고,
    상기 유로의 바닥면에 상기 액체 시료를 수송하기 위한 모세관 작용을 발생시키는 미세 구조로서, 볼록부의 총체이고, 복수의 볼록부 사이의 공간이 액체 시료를 막 담체의 표면을 따라 수송하는 상기 유로로서 기능하는 구조가 설치되며,
    막 담체가 액체 시료의 수송 방향을 따라 복수의 영역으로 나누어져 있고 인접하는 상기 영역들이 서로 다른 미세 구조를 가지는 액체 시료 검사 키트용 막 담체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 미세 구조는 상기 유로 내에서의 상기 액체 시료의 유속이 상기 유로 내에서 변화하도록 설치되어 있는 액체 시료 검사 키트용 막 담체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 미세 구조는 상기 유로 내에서의 상기 액체 시료의 가장 작은 유속과 가장 큰 유속의 비가 1 초과 10 이하가 되도록 설치되어 있는 액체 시료 검사 키트용 막 담체.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 미세 구조는 상기 유로 내에서의 상기 액체 시료의 가장 작은 유속과 가장 큰 유속이 모두 0.30mm/s 이상 5.0mm/s 이하가 되도록 설치되어 있는 액체 시료 검사 키트용 막 담체.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 미세 구조의 높이가 상기 유로 내에서 10μm 이상 500μm 이하인 액체 시료 검사 키트용 막 담체.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 미세 구조의 바닥 면적이 상기 유로 내에서 75μm2 이상 250000μm2 이하인 액체 시료 검사 키트용 막 담체.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 미세 구조끼리의 최근접 거리가 상기 유로 내에서 500μm 이하인 액체 시료 검사 키트용 막 담체.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 미세 구조의 애스펙트비가 0.1 이상 2.0 이하인 액체 시료 검사 키트용 막 담체.
  9. 액체 시료 중의 피검출 물질을 검출하는 액체 시료 검사 키트로서,
    청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 액체 시료 검사 키트용 막 담체를 구비하고,
    상기 막 담체는 상기 액체 시료 중의 상기 피검출 물질을 검출하는 검지 존을 가지며,
    상기 검지 존에서 상기 피검출 물질이 검출되었을 때에 색변화가 발생하는 액체 시료 검사 키트.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 액체 시료 중의 상기 피검출 물질과 특이적으로 반응하는 항체 또는 그 항원 결합성 단편을 갖는 표지체가 상기 피검출 물질과 반응할 수 있도록 상기 액체 시료 검사 키트의 적어도 일부에 설치되어 있고,
    상기 색변화는 상기 피검출 물질과 결합한 상기 표지체에 의해 발생하는 액체 시료 검사 키트.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 표지체가 착색 라텍스 입자 또는 형광 라텍스 입자에 상기 항체 또는 상기 항원 결합성 단편이 결합된 입자인 액체 시료 검사 키트.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 검지 존에는 상기 피검출 물질을 검출하는 검출 물질이 고정되어 있고,
    상기 색변화는 상기 표지체가 상기 검출 물질에 의해 상기 검지 존에 보유되어 색을 나타냄으로써 발생하는 액체 시료 검사 키트.
  13. 청구항 9에 기재된 액체 시료 검사 키트의 제조 방법으로서,
    상기 검지 존에 상기 피검출 물질을 상기 검지 존에 보유함으로써 상기 색변화를 발생시키는 검출 물질을 고정하는 공정을 구비하는 액체 시료 검사 키트의 제조 방법.
  14. 청구항 9에 기재된 액체 시료 검사 키트를 이용하는 액체 시료의 검사 방법으로서,
    상기 액체 시료와, 상기 액체 시료 중의 피검출 물질과 특이적으로 결합하는 표지체를 혼합하여 혼합 액체 시료를 조제하고, 상기 피검출 물질과 상기 표지체를 서로 결합시키는 공정과,
    상기 혼합 액체 시료를 상기 막 담체에 설치된 적하 존에 적하하는 공정과,
    상기 미세 구조에 의해 상기 혼합 액체 시료를 상기 적하 존에서 상기 검지 존으로 수송하는 공정과,
    상기 검지 존에서의 색변화를 검지하는 공정을 구비하는 액체 시료의 검사 방법.
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