KR20210049877A - 검사 키트용 막 담체 및 검사 키트 - Google Patents

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Abstract

액체 시료 중의 피검출 물질을 검출하기 위한 검사 키트용 막 담체로서, 검지 존을 갖는 유로를 구비하고, 상기 유로는 돌기부를 갖는 요철 구조 A를 가지며, 적어도 상기 검지 존에서 상기 돌기부의 표면에 미세 요철 구조 B가 형성되어 있고, 상기 미세 요철 구조 B의 표면에는 실란 커플링제가 부착되어 있으며, 3차원 거칠기 해석 주사 전자 현미경을 이용하여 JIS B0601: 2013에 준하여 측정되는, 상기 미세 요철 구조 B가 형성된 상기 돌기부의, 거칠기 곡선의 최대 산높이(Rp)가 0.005μm 이상 10μm 이하이며, 또한 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)가 0.01μm 이상 15μm 이하인 검사 키트용 막 담체.

Description

검사 키트용 막 담체 및 검사 키트
본 발명은 검사 키트용 막 담체 및 검사 키트에 관한 것이다.
최근에 항원 항체 반응 등을 이용함으로써 감염증으로의 이환이나 임신, 혈당치 등을 측정하는 Point of Care Testing(POCT, 임상 현장 즉시 검사) 시약이 주목받고 있다. POCT 시약은 예를 들어 피검자 옆에서 행해지는 검사 혹은 피검자 자신이 행하는 검사 시약으로, 단시간에 결과의 판별이 가능하고 사용 방법이 간편하며 저가라는 특징을 가진다. 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 표지 물질이 결합하고 나아가 이들이 검사 키트 중에 고정화된 물질(이하, 검출 물질이라고 함)과 특이적으로 결합하여 그 결과 발생한 색이나 질량 변화 등을 검출한다는 수법이다. 검출 물질은 시약(reagent)으로 바꿔 말해도 된다.
액체 시료를 이동시키기 위한 막 담체로서는 니트로셀룰로오스막이 자주 이용되고 있다(특허문헌 1). 니트로셀룰로오스막은 직경이 수μm 정도인 미세한 구멍을 다수 가지고 있고, 그 구멍 안을 액체 시료가 모세관력에 의해 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 제작한 액체 시료 검사 키트가 고안되어 있다(특허문헌 2). 특허문헌 2는 합성 재료를 이용함으로써 균일한 구조를 갖는 막 담체를 제작할 수 있기 때문에 피검출 물질이 결합을 일으키기 전에 비검출로서 잘못 판단해 버릴 가능성을 저감할 수 있다.
합성 재료를 이용하였을 때 검출 감도 향상을 위해서는 검출 물질과 재료의 친화성을 높일 필요가 있어 미리 재료에 각종 표면 처리를 행하는 것이 유효하다고 생각되고 있다(특허문헌 3~4). 특허문헌 5는 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 설치되어 있는 액체 시료 검사 키트용 막 담체를 개시하고 있다.
특허문헌 1: 일본공개특허 2014-062820호 공보 특허문헌 2: 일본특허 제5799395호 공보 특허문헌 3: 일본공개특허 2013-113633호 공보 특허문헌 4: 미국특허출원공개 제2011/0284110호 명세서 특허문헌 5: 국제공개 제2016/098740호
상기와 같은 검사 키트에 대해 검출 감도의 더욱 향상이 요구되고 있다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 검출 감도가 향상된 검사 키트를 얻는 것이 가능한 검사 키트용 막 담체 및 검출 감도가 향상된 검사 키트를 제공하는 것이다.
본 발명자들은 상기 과제를 달성하기 위해 면밀히 검토를 거듭하였다. 그 결과, 거칠기 곡선의 최대 산높이(Rp) 및 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)가 특정의 범위에 있음과 아울러 실란 커플링제가 부착된 돌기부를 갖는 요철 구조를 막 담체의 유로에 설치함으로써 액체 시료 중의 피검출 물질의 검출 감도를 향상시킬 수 있음을 발견하여 본 발명에 이르렀다.
즉, 본 발명에 의하면 이하에 나타내는 검사 키트용 막 담체 및 검사 키트가 제공된다.
[1] 액체 시료 중의 피검출 물질을 검출하기 위한 검사 키트용 막 담체로서,
검지 존을 갖는 유로를 구비하고,
상기 유로는 돌기부를 갖는 요철 구조 A를 가지며,
적어도 상기 검지 존에서 상기 돌기부의 표면에 미세 요철 구조 B가 형성되어 있고,
상기 미세 요철 구조 B의 표면에는 실란 커플링제가 부착되어 있으며,
3차원 거칠기 해석 주사 전자 현미경을 이용하여 JIS B0601: 2013에 준하여 측정되는, 상기 미세 요철 구조 B가 형성된 상기 돌기부의, 거칠기 곡선의 최대 산높이(Rp)가 0.005μm 이상 10μm 이하이며, 또한 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)가 0.01μm 이상 15μm 이하인 검사 키트용 막 담체.
[2] 상기 [1]에 기재된 검사 키트용 막 담체에 있어서,
상기 실란 커플링제가 아미노기를 갖는 실란 커플링제, 메르캅토기를 갖는 실란 커플링제, 에폭시기를 갖는 실란 커플링제, 아크릴기를 갖는 실란 커플링제, 메타크릴기를 갖는 실란 커플링제, 비닐기를 갖는 실란 커플링제 및 이소시아네이트기를 갖는 실란 커플링제에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 검사 키트용 막 담체.
[3] 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 검사 키트용 막 담체에 있어서,
상기 미세 요철 구조 B의 표면에 가교제가 더 부착된 검사 키트용 막 담체.
[4] 상기 [3]에 기재된 검사 키트용 막 담체에 있어서,
상기 가교제가 글루타르알데히드, 덱스트란, 1,4-페닐 디이소시아네이트, 톨루엔-2,4 디이소시아네이트, 폴리에틸렌이민, 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카르보디이미드, N-숙신이미딜 4-(N-말레이미드메틸)시클로헥산-1-카르복실레이트 및 N-히드록시숙신이미드에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 검사 키트용 막 담체.
[5] 상기 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 검사 키트용 막 담체에 있어서,
상기 요철 구조 A는 열가소성 수지를 포함하는 검사 키트용 막 담체.
[6] 상기 [5]에 기재된 검사 키트용 막 담체에 있어서,
상기 열가소성 수지는 폴리에스테르계 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 불소계 수지 및 (메타)아크릴계 수지에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 검사 키트용 막 담체.
[7] 상기 [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 기재된 검사 키트용 막 담체에 있어서,
상기 돌기부의 평균 높이가 5μm 이상 1000μm 이하인 검사 키트용 막 담체.
[8] 상기 [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 기재된 검사 키트용 막 담체에 있어서,
상기 요철 구조 A에서의 인접하는 상기 돌기부 사이의 평균 거리가 500μm 이하인 검사 키트용 막 담체.
[9] 상기 [1] 내지 [8] 중 어느 한 항에 기재된 검사 키트용 막 담체에 있어서,
상기 돌기부의 바닥면의 평균 지름이 5μm 이상 1000μm 이하인 검사 키트용 막 담체.
[10] 상기 [1] 내지 [9] 중 어느 한 항에 기재된 검사 키트용 막 담체를 갖는 검사 키트.
본 발명에 의하면 검출 감도가 향상된 검사 키트를 얻는 것이 가능한 검사 키트용 막 담체 및 검출 감도가 향상된 검사 키트를 제공할 수 있다.
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 요철 구조 A의 부감도(상면도)이며, (b)는 (a)에 도시된 요철 구조 A를 구성하는 돌기부의 사시도이다.
도 4의 (a)는 본 발명에 의한 실시형태의 일례로서 요철 구조 A의 부감도(상면도)이며, (b)는 (a)에 도시된 요철 구조 A를 구성하는 돌기부의 사시도이다.
도 5의 (a)는 본 발명에 의한 실시형태의 일례로서 요철 구조 A의 부감도(상면도)이며, (b)는 (a)에 도시된 요철 구조 A를 구성하는 돌기부의 사시도이다.
도 6의 (a)는 본 발명에 의한 실시형태의 일례로서 요철 구조 A의 부감도(상면도)이며, (b)는 (a)에 도시된 요철 구조 A를 구성하는 돌기부의 사시도이다.
도 7은 본 발명에 의한 실시형태의 일례로서 요철 구조 A의 모식적인 상면도이다.
도 8은 본 발명에 의한 실시형태의 일례로서 표면 처리의 개략도이다.
도 9는 본 발명에 의한 실시형태의 일례로서 미세 요철 구조 B가 형성된 돌기부의 확대도를 나타내는 전자 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 이용하여 설명한다. 도면은 개략도이며, 실제의 치수 비율과는 일치하지 않는다.
1. 막 담체
본 실시형태에 관한 검사 키트용 막 담체(단지 「막 담체(3)」라고도 함)는 액체 시료 중의 피검출 물질을 검출하기 위한 검사 키트용 막 담체로서, 상기 액체 시료를 수송할 수 있고, 또한 검지 존을 갖는 유로를 구비하며, 상기 유로는 상기 액체 시료를 수송하기 위한 모세관 작용을 발생시킬 수 있음과 아울러 돌기부를 갖는 요철 구조 A를 가진다.
그리고 본 실시형태에 관한 검사 키트용 막 담체는 적어도 상기 검지 존에서 상기 돌기부의 표면에 미세 요철 구조 B가 형성되어 있고, 상기 미세 요철 구조 B의 표면에는 실란 커플링제가 부착되어 있으며, 3차원 거칠기 해석 주사 전자 현미경을 이용하여 JIS B0601: 2013에 준하여 측정되는, 상기 미세 요철 구조 B가 형성된 상기 돌기부의, 거칠기 곡선의 최대 산높이(Rp)가 0.005μm 이상 10μm 이하이며, 또한 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)가 0.01μm 이상 15μm 이하이다.
또한, 본 실시형태에 관한 돌기부의 표면에 형성된 미세 요철 구조 B는 예를 들어 도 9에 도시된 바와 같이 매크로적으로는 줄무늬나 선형 등의 형상을 가지고 있다.
본 실시형태에 관한 검사 키트용 막 담체는 적어도 상기 검지 존에서 Rp 및 RSm이 상기 범위 내에 있고, 또한 실란 커플링제가 부착된 미세 요철 구조 B가 형성되어 있음으로써 검지 존의 검출 물질 담지량을 증가시키는 것이 가능해지고, 그 결과 액체 시료 중의 피검출 물질의 검출 감도를 향상시킬 수 있다.
검지 존의 검출 물질 담지량을 증가시킬 수 있는 이유는 명백하지 않지만 이하의 이유를 생각할 수 있다.
우선, 거칠기 곡선의 최대 산높이(Rp)는 미세 요철 구조 B에서의 볼록부의 최대 높이를 나타내는 값이며, 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)는 미세 요철 구조 B에서의 요철 주기의 평균값을 가리킨다.
그 때문에 상기 Rp 및 RSm은 미세 요철 구조 B에서의 요철의 형성 간격과 요철의 높이의 균형을 나타내는 지표가 된다.
그 때문에 적어도 상기 검지 존에서 Rp 및 RSm이 상기 범위 내에 있는 미세 요철 구조 B는 검출 물질을 담지하기 위해 적합한 공간을 갖는 구조로 되어 있다고 생각된다. 따라서, 본 실시형태에 관한 검사 키트용 막 담체는 적어도 상기 검지 존에서 Rp 및 RSm이 상기 범위 내에 있는 미세 요철 구조 B를 가지기 때문에 검지 존의 검출 물질 담지량을 증가시키는 것이 가능해진다고 생각된다.
나아가 미세 요철 구조 B에 실란 커플링제를 부착시킴으로써 입체 장해 등에 의해 상기 미세 요철 구조 B의 표면에 잘 흡착할 수 없는 검출 물질도 담지할 수 있게 된다고 생각된다.
이상으로부터 본 실시형태에 관한 검사 키트용 막 담체는 Rp 및 RSm이 상기 범위 내에 있는 미세 요철 구조 B와 실란 커플링제의 상승효과에 의해 검지 존의 검출 물질 담지량을 증가시킬 수 있다고 생각된다.
본 실시형태에 관한 검사 키트용 막 담체에서 상기 미세 요철 구조 B의 표면에 실란 커플링제가 부착되어 있다. 여기서 실란 커플링제는 미세 요철 구조 B의 표면에 물리적으로 흡착되어 있어도 되고, 화학적으로 흡착되어 있어도 되며, 미세 요철 구조 B의 표면에 존재하는 관능기에 직접 결합되어 있어도 된다.
본 실시형태에 관한 실란 커플링제로서는 예를 들어 아미노기를 갖는 실란 커플링제, 메르캅토기를 갖는 실란 커플링제, 에폭시기를 갖는 실란 커플링제, 아크릴기를 갖는 실란 커플링제, 메타크릴기를 갖는 실란 커플링제, 비닐기를 갖는 실란 커플링제 및 이소시아네이트기를 갖는 실란 커플링제 등을 들 수 있다.
아미노기를 갖는 실란 커플링제로서는 예를 들어 3-아미노프로필 트리에톡시실란, 3-아미노프로필 트리메톡시실란, 3-(2-아미노에틸)아미노프로필 트리에톡시실란, 3-(2-아미노에틸)아미노프로필 트리메톡시실란 등을 들 수 있다.
메르캅토기를 갖는 실란 커플링제로서는 예를 들어 3-메르캅토프로필 트리메톡시실란, 3-메르캅토프로필 트리에톡시실란, 2-메르캅토에틸 트리메톡시실란, 2-메르캅토에틸 트리에톡시실란 등을 들 수 있다.
에폭시기를 갖는 실란 커플링제로서는 예를 들어 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란, 5,6-에폭시헥실 트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸 트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필 트리에톡시실란 등을 들 수 있다.
아크릴기를 갖는 실란 커플링제로서는 예를 들어 3-아크릴옥시프로필 트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필메틸 디메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필메틸 디에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필 트리에톡시실란 등을 들 수 있다.
메타크릴기를 갖는 실란 커플링제로서는 예를 들어 3-메타크릴옥시프로필메틸 디메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필 트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸 디에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필 트리에톡시실란, γ-(메타크릴로일옥시프로필)트리메톡시실란, γ-(메타크릴로일옥시프로필메틸)디메톡시실란 등을 들 수 있다.
비닐기를 갖는 실란 커플링제로서는 예를 들어 비닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란 등을 들 수 있다.
이소시아네이트기를 갖는 실란 커플링제로서는 예를 들어 트리메톡시실릴메틸 이소시아네이트, 트리에톡시실릴메틸 이소시아네이트, 트리프로폭시실릴메틸 이소시아네이트, 2-트리메톡시실릴에틸 이소시아네이트, 2-트리에톡시실릴에틸 이소시아네이트, 2-트리프로폭시실릴에틸 이소시아네이트, 3-트리메톡시실릴프로필 이소시아네이트, 3-트리에톡시실릴프로필 이소시아네이트, 3-트리프로폭시실릴프로필 이소시아네이트, 4-트리메톡시실릴부틸 이소시아네이트, 4-트리에톡시실릴부틸 이소시아네이트, 4-트리프로폭시실릴부틸 이소시아네이트 등을 들 수 있다.
이들 실란 커플링제는 1종 단독으로 이용해도 되고 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다.
이들 중에서도 검지 존의 검출 물질 담지량을 한층 더 증가시키는 것이 가능한 점에서 아미노기를 갖는 실란 커플링제 및 에폭시기를 갖는 실란 커플링제에서 선택되는 적어도 1종이 바람직하다.
실란 커플링제의 부착량은 예를 들어 막 담체(3)의 표면적 1㎡당 0.1mg 이상 10g 이하의 범위이다.
본 실시형태에 관한 검사 키트용 막 담체에서 상기 미세 요철 구조 B의 표면에 가교제(크로스링커)가 더 부착되어 있는 것이 바람직하다. 상기 미세 요철 구조 B의 표면에 가교제가 더 부착됨으로써 미세 요철 구조 B의 표면에 검출 물질을 안정적으로 담지할 수 있다. 이에 의해 검지 존의 검출 물질 담지량을 한층 더 증가시키는 것이 가능해진다.
또한, 가교제를 이용함으로써 입체 장해 등에 의해 상기 미세 요철 구조 B의 표면에 잘 흡착할 수 없는 검출 물질도 담지할 수 있게 되기 때문에 검출 물질 담지량을 한층 더 증가시킬 수 있다.
여기서, 가교제는 미세 요철 구조 B의 표면에 물리적으로 흡착되어 있어도 되고, 화학적으로 흡착되어 있어도 되며, 미세 요철 구조 B의 표면에 존재하는 관능기에 직접 결합되어 있어도 된다. 또한, 가교제는 실란 커플링제를 포함하는 층의 표면에 물리적으로 흡착되어 있어도 되고, 화학적으로 흡착되어 있어도 되며, 실란 커플링제에 직접 결합되어 있어도 된다.
본 실시형태에 관한 가교제로서는 예를 들어 포름알데히드, 글루타르알데히드, 덱스트란, 1,4-페닐 디이소시아네이트, 톨루엔-2,4 디이소시아네이트, 폴리에틸렌이민, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소티오시아네이트, N,N'-폴리메틸렌 비스요오도아세트아미드, N,N'-에틸렌비스말레이미드, 에틸렌글리콜 비스숙신이미딜숙시네이트, 비스디아조벤지딘, 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카르보디이미드, 숙신이미딜 3-(2-피리딜디티오)프로피오네이트, N-숙신이미딜 4-(N-말레이미드메틸)시클로헥산-1-카르복실레이트, N-히드록시숙신이미드, N-술포숙신이미딜 4-(N-말레이미드메틸)시클로헥산-1-카르복실레이트, N-숙신이미딜(4-요오드아세틸)아미노벤조에이트, N-숙신이미딜 4-(1-말레이미드페닐)부티레이트, N-(ε-말레이미드카프로일옥시)호박산이미드, 이미노티올란, S-아세틸메르캅토호박산 무수물, 메틸-3-(4'-디티오피리딜)프로피온이미데이트, 메틸-4-메르캅토부티릴이미데이트, 메틸-3-메르캅토프로피온이미데이트, N-숙신이미딜-S-아세틸메르캅토아세테이트 등을 들 수 있다.
이들 가교제는 1종 단독으로 이용해도 되고 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다.
이들 중에서도 검지 존의 검출 물질 담지량을 한층 더 증가시키는 것이 가능한 점에서 글루타르알데히드, 덱스트란, 1,4-페닐 디이소시아네이트, 톨루엔-2,4 디이소시아네이트, 폴리에틸렌이민, 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카르보디이미드, N-숙신이미딜 4-(N-말레이미드메틸)시클로헥산-1-카르복실레이트 및 N-히드록시숙신이미드에서 선택되는 적어도 1종의 가교제가 바람직하다.
가교제의 부착량은 예를 들어 막 담체(3)의 표면적 1㎡당 0.1mg 이상 10g 이하의 범위이다.
여기서, 피검출 물질은 전혀 한정되는 것은 아니고, 각종 병원체, 각종 임상 마커 등 항체와 항원 항체 반응하는 것이 가능한 어떠한 물질이어도 된다. 피검출 물질의 구체예로서는 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 생산하는 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 항목의 경우에는 그 유용성이 특히 크다. 피검출 물질은 단독으로 면역 반응을 야기할 수 있는 항원이어도 되고, 단독으로는 면역 반응을 야기할 수 없지만 항체와 항원 항체 반응에 의해 결합할 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 시료이어도 된다.
본 실시형태에 관한 액체 시료 검사 키트(이하, 단지 「검사 키트(18)」라고도 함)는 본 실시형태에 관한 검사 키트용 막 담체를 가지며 액체 시료 중의 피검출 물질을 검출하는 것이다. 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 케이싱(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 케이싱(18a)의 제1 개구부(18b)에서 노출되어 있다. 검지 존(3y)은 케이싱(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 요철 구조 A가 설치되어 있다(도시생략, 상세는 후술). 요철 구조 A는 적어도 적하 존(3x)과 검지 존(3y)의 사이에 위치한다. 막 담체(3)의 표면 전체에 걸쳐 요철 구조 A가 설치되어 있어도 된다. 막 담체(3)의 표면 전체가 액체 시료의 유로(2)이어도 된다. 요철 구조 A는 모세관 작용을 발생시킨다. 요철 구조 A의 모세관 작용에 의해 액체 시료는 요철 구조 A를 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~100mm이어도 되고, 막 담체(3)의 가로폭(길이 방향의 길이)(L2)은 예를 들어 2mm~100mm이어도 된다. 요철 구조 A의 높이를 제외한 막 담체의 두께는 예를 들어 0.1mm~10mm이어도 된다.
도 3~6은 각각 본 실시형태에서의, 유로의 바닥면에 설치된 요철 구조 A 및 이를 구성하는 돌기부(볼록부라고도 부름)의 일례를 나타낸다. 도 3~6 중, (a)는 각각 요철 구조 A의 부감도(상면도)이며, (b)는 각각 (a)에 도시된 요철 구조 A를 구성하는 돌기부의 사시도이다. 도 3~6에 도시된 바와 같이 요철 구조 A(7)는 돌기부(8)의 총체이다. 즉, 막 담체(3)는 액체 시료의 유로(2)의 바닥면에 상당하는 평탄부(9)와, 평탄부(9)로부터 돌출되는 복수의 돌기부(8)를 구비한다. 모세관 작용에 의해 복수의 돌기부(8) 사이의 공간이 액체 시료를 막 담체(3)의 표면을 따라 수송하는 유로(2)로서 기능한다. 바꾸어 말하면 모세관 작용에 의해 요철 구조 A(7)에서의 공극이 액체 시료를 막 담체(3)의 표면을 따라 수송하는 유로(2)로서 기능한다. 복수의 돌기부(8)는 규칙적으로 또는 병진 대칭적으로 막 담체(3)의 표면 상에 나열되어도 된다.
상기 요철 구조 A(7)를 구성하는 복수의 돌기부(8)의 형상은 자유롭게 선택할 수 있다. 돌기부(8)의 형상으로서는 예를 들어 원뿔, 다각뿔, 원뿔대, 다각뿔대, 원기둥, 다각기둥, 반구, 반타원체 등을 들 수 있다. 요철 구조 A의 바닥면으로서는 원형 또는 다각형(예를 들어 정사각형, 마름모, 직사각형, 삼각형 혹은 육각형 등) 등을 들 수 있다. 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이 돌기부(8a)의 형상은 원뿔이어도 된다. 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이 돌기부(8b)의 형상은 사각뿔이어도 된다. 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이 돌기부(8c)의 형상은 육각뿔이어도 된다. 예를 들어 도 6에 도시된 바와 같이 돌기부(8d)의 형상은 사각기둥(돌기부(8d)가 라인 형상인 라인&스페이스 구조)이어도 된다. 요철 구조 A(7)를 부감하였을(상면에서 보았을) 때에 막 담체(3)의 전체 표면을 시인(視認)할 수 있고 피검출 물질이 검출되었을 때의 색 변화를 광학적 수법으로 확인하기 쉬운 점에서 이들 중에서는 원뿔이나 다각뿔 등의 뿔체 구조가 돌기부(8)의 형상으로서 적합하다. 뿔체 구조 중에서는 원뿔이 바람직하다.
요철 구조 A(7)를 구성하는 돌기부(8)의 형상은 기하학적으로 정확한 형상일 필요는 없고, 모서리부가 둥그스름한 형상이나 표면에 미세한 요철이 존재하는 형상 등이어도 된다.
상기 요철 구조 A(7)를 구성하는 돌기부(8)의 바닥면(10)의 지름(4)(평균 지름)은 바람직하게는 5μm 이상 1000μm 이하이며, 보다 바람직하게는 10μm 이상 500μm 이하이다. 돌기부(8)의 바닥면(10)의 지름(4)이 상기 하한값 이상인 경우, 미세 가공의 정밀도를 낮게 억제할 수 있어 요철 구조 A(7)를 형성하기 위한 비용이 저렴해지기 쉽다. 돌기부(8)의 바닥면(10)의 지름(4)이 상기 상한값 이하인 경우 하나의 검사 키트 내의 돌기부(8)의 수가 많아져 액체 시료를 전개하기 쉬워진다.
여기서, 돌기부(8)의 바닥면(10)의 지름(4)은 예를 들어 요철 구조 A(7)로부터 임의의 돌기부(8)를 5개 선택하고 선택한 5개의 돌기부(8)의 바닥면(10)의 지름의 평균값을 채용할 수 있다.
돌기부(8)의 바닥면(10)의 지름(4)은 돌기부(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 3에 도시된 바와 같이 돌기부(8a)의 형상이 원뿔인 경우 돌기부(8a)의 바닥면(10a)의 지름(4a)은 원뿔의 바닥면(원)의 직경이다. 도 4에 도시된 바와 같이 돌기부(8b)의 형상이 정사각뿔인 경우, 돌기부(8b)의 바닥면(10b)의 지름(4b)은 바닥면(정사각형)(10b)의 변의 길이이다. 도 5에 도시된 바와 같이 돌기부(8c)의 형상이 정육각뿔인 경우 돌기부(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 돌기부(8d)의 형상이 직사각형인 경우 돌기부(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 요철 구조 A(7)를 구성하는 돌기부(8)의 높이(6)(평균 높이)는 바람직하게는 5μm~1000μm이며, 보다 바람직하게는 10μm~500μm이다. 돌기부(8)의 높이(6)가 상기 하한값 이상인 경우 유로(2)의 부피가 커져 액체 시료가 보다 단시간에 전개 가능해진다. 돌기부(8)의 높이(6)가 상기 상한값 이하인 경우 요철 구조 A(7)를 제작하는 시간과 비용을 저감할 수 있어 요철 구조 A(7)의 제작이 보다 용이해진다.
여기서, 돌기부(8)의 높이(6)는 예를 들어 요철 구조 A(7)로부터 임의의 돌기부(8)를 5개 선택하고 선택한 5개의 돌기부(8)의 높이의 평균값을 채용할 수 있다.
돌기부(8)의 높이(6)는 평탄부(9)에 직교하는 방향에서의 돌기부(8)의 최대 길이로서 정의된다. 도 3에 도시된 바와 같이 돌기부(8a)의 형상이 원뿔인 경우 돌기부(8a)의 높이(6a)는 평탄부(9)에 직교하는 방향에서의 돌기부(8a)의 최대 길이(원뿔의 높이)이다. 도 4에 도시된 바와 같이 돌기부(8b)의 형상이 사각뿔인 경우 돌기부(8b)의 높이(6b)는 평탄부(9)에 직교하는 방향에서의 돌기부(8b)의 최대 길이(사각뿔의 높이)이다. 도 5에 도시된 바와 같이 돌기부(8c)의 형상이 육각뿔인 경우 돌기부(8c)의 높이(6c)는 평탄부(9)에 직교하는 방향에서의 돌기부(8c)의 최대 길이(육각뿔의 높이)이다. 도 6에 도시된 바와 같이 돌기부(8d)의 형상이 사각기둥인 경우 돌기부(8d)의 높이(6d)는 평탄부(9)에 직교하는 방향에서의 돌기부(8d)의 최대 길이(사각기둥의 높이)이다.
상기 요철 구조 A(7)에서의 인접하는 돌기부 사이의 거리(5)(평균 거리) 즉 돌기부(8)끼리의 최근접 거리는 0~500μm가 바람직하다. 바람직하게는 500μm 이하, 보다 바람직하게는 2μm 이상 100μm 이하이다. 인접하는 돌기부 사이의 거리(5)는 0μm보다 작은 경우는 있을 수 없고, 상기 상한값 이하인 경우 액체 시료와 유로(2)의 접촉 면적이 증대하고, 이에 의해 모세관력이 증대하기 때문에 액체 시료를 이동시키는 것이 보다 용이해진다. 여기서, 「인접하는 돌기부 사이의 거리」란 인접하는 한 쌍의 돌기부(8)의 최근접 거리이다.
여기서, 인접하는 돌기부 사이의 거리(5)는 예를 들어 요철 구조 A(7)로부터 임의의 인접하는 돌기부 사이의 거리를 5개 선택하고 선택한 5개의 인접하는 돌기부 사이의 거리의 평균값을 채용할 수 있다.
상기 요철 구조 A(7)를 구성하는 돌기부(8)의 애스펙트비는 0.1~10이 바람직하고, 0.1~2.0이 보다 바람직하다. 여기서 말하는 애스펙트비란 돌기부(8)의 높이(6(Lh))를 돌기부(8)의 바닥면(10)의 대표 길이(지름(4))(Lv)로 나눈 값(Lh/Lv)이다. 애스펙트비가 상기 하한값 이상인 경우 액체 시료와 유로(2)의 접촉 면적이 증대하고, 이에 의해 모세관력이 증대하기 때문에 액체 시료를 이동시키는 것이 보다 용이해진다. 애스펙트비가 상기 상한값 이하인 경우 요철 구조 A의 제작이 보다 용이해진다.
본 실시형태에 관한 검사 키트(18)의 요철 구조 A(7) 및 막 담체(3)는 예를 들어 열가소성 수지를 포함한다. 바꾸어 말하면 열가소성 수지로 이루어지는 막형상의 베이스재(基材)를 가공함으로써 요철 구조 A(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. 이들 중에서도 저가로 정밀한 가공을 실시하는 수법으로서 열가소성 수지에 대한 열 임프린트가 적합하다.
열가소성 수지로서는 폴리에스테르계 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 불소계 수지 및 (메타)아크릴계 수지 등을 들 수 있고, 구체적으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 시클로올레핀 폴리머(COP), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리카보네이트(PC), 폴리불화비닐리덴(PVDF), 폴리메타크릴산 메틸(PMMA), 폴리에틸렌(PE) 등 다양한 종류의 것을 이용할 수 있다. 이들 열가소성 수지는 1종 단독으로 이용해도 되고 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다.
임프린트나 사출 성형 등의 금형을 이용한 가공 방법의 경우 뿔체는 바닥면에 비해 상부가 가늘게 되어 있기 때문에 이 바닥면의 기둥체를 제작하는 것보다 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 막 담체(3)의 일면 상에 설치된 요철 구조 A(7)와, 요철 구조 A(7)에 의해 형성된, 액체 시료를 수송하는 유로(2)와, 액체 시료 중의 피검출 물질을 검출하기 위한 검지 존(검출부)(3y)을 구비하고 있다. 막 담체(3)는 액체 시료 중의 피검출 물질을 검출하는 검사 키트(18)용 막 담체(3)이어도 된다.
3차원 거칠기 해석 주사 전자 현미경을 이용하여 JIS B0601: 2013에 준하여 측정되는, 상기 미세 요철 구조 B가 형성된 상기 돌기부의, 거칠기 곡선의 최대 산높이(Rp)는 0.005μm 이상 10μm 이하이다. 상기 최대 산높이(Rp)는 0.010μm 이상이 바람직하고, 0.050μm 이상이 보다 바람직하며, 0.10μm 이상이 더욱 바람직하고, 0.15μm 이상이 보다 더욱 바람직하다. 상기 최대 산높이(Rp)는 8.0μm 이하가 바람직하고, 5.0μm 이하가 보다 바람직하며, 3.0μm 이하가 더욱 바람직하고, 1.0μm 이하가 보다 더욱 바람직하다.
3차원 거칠기 해석 주사 전자 현미경을 이용하여 JIS B0601: 2013에 준하여 측정되는, 상기 미세 요철 구조 B가 형성된 상기 돌기부의, 거칠기 곡선의 최대 산높이(Rp)의 평균값은 0.005μm 이상 10μm 이하인 것이 바람직하다. 상기 최대 산높이(Rp)의 평균값은 0.010μm 이상이 바람직하고, 0.050μm 이상이 보다 바람직하며, 0.10μm 이상이 더욱 바람직하고, 0.15μm 이상이 보다 더욱 바람직하다. 상기 최대 산높이(Rp)의 평균값은 8.0μm 이하가 바람직하고, 5.0μm 이하가 보다 바람직하며, 3.0μm 이하가 더욱 바람직하고, 1.0μm 이하가 보다 더욱 바람직하다.
상기 최대 산높이(Rp)의 평균값은 상기 미세 요철 구조 B가 형성된 돌기부(8)를 임의로 3개 선택하고 선택한 3개의 돌기부(8)의 최대 산높이(Rp)를 평균한 것을 채용할 수 있다.
막 담체(3)에서는 평탄부(9)의 거칠기 곡선의 최대 산높이(Rp)는 0.005μm 이상 10μm 이하이어도 된다. 평탄부(9)의 거칠기 곡선의 최대 산높이(Rp)는 0.010μm 이상이 바람직하고, 0.050μm 이상이 보다 바람직하며, 0.10μm 이상이 더욱 바람직하고, 0.15μm 이상이 보다 더욱 바람직하다. 평탄부(9)의 거칠기 곡선의 최대 산높이(Rp)는 8.0μm 이하가 바람직하고, 5.0μm 이하가 보다 바람직하며, 3.0μm 이하가 더욱 바람직하고, 1.0μm 이하가 보다 더욱 바람직하다.
3차원 거칠기 해석 주사 전자 현미경을 이용하여 JIS B0601: 2013에 준하여 측정되는, 상기 미세 요철 구조 B가 형성된 상기 돌기부의, 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)가 0.01μm 이상 15μm 이하이다. 상기 평균 길이(RSm)는 0.03μm 이상이 바람직하고, 0.05μm 이상이 보다 바람직하며, 0.08μm 이상이 더욱 바람직하고, 0.10μm 이상이 보다 더욱 바람직하다. 상기 평균 길이(RSm)는 10μm 이하가 바람직하고, 5.0μm 이하가 보다 바람직하며, 3.0μm 이하가 더욱 바람직하다.
3차원 거칠기 해석 주사 전자 현미경을 이용하여 JIS B0601: 2013에 준하여 측정되는, 상기 미세 요철 구조 B가 형성된 상기 돌기부의, 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)의 평균값은 0.01μm 이상 15μm 이하인 것이 바람직하다. 상기 평균 길이(RSm)의 평균값은 0.03μm 이상이 바람직하고, 0.05μm 이상이 보다 바람직하며, 0.08μm 이상이 더욱 바람직하고, 0.10μm 이상이 보다 더욱 바람직하다. 상기 평균 길이(RSm)의 평균값은 10μm 이하가 바람직하고, 5.0μm 이하가 보다 바람직하며, 3.0μm 이하가 더욱 바람직하다.
상기 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)의 평균값은 상기 미세 요철 구조 B가 형성된 돌기부(8)를 임의로 3개 선택하고 선택한 3개의 돌기부(8)의 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)를 평균한 것을 채용할 수 있다.
막 담체(3)에서는 평탄부(9)의 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)는 0.01μm 이상 15μm 이하이어도 된다. 평탄부(9)의 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)는 0.03μm 이상이 바람직하고, 0.05μm 이상이 보다 바람직하며, 0.08μm 이상이 더욱 바람직하고, 0.10μm 이상이 보다 더욱 바람직하다. 평탄부(9)의 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)는 10μm 이하가 바람직하고, 5.0μm 이하가 보다 바람직하며, 3.0μm 이하가 더욱 바람직하다.
도 7은 요철 구조 A(7)에서의 미세 요철 구조 B가 형성된 돌기부(8)의 Rp 및 RSm의 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
3차원 거칠기 해석 주사 전자 현미경을 이용하여 돌기부(8)의 정점 중심부(예를 들어 돌기부의 중심(19))를 중심점으로 하여 돌기부(8)의 표면을 따라(상면에서 보았을 때에 직선(20)을 따라) 요철 프로파일을 측정한다. 직선(20)은 정점 중심부(예를 들어 돌기부의 중심(19))를 중심점으로 하고 길이(20d)의 임의의 하나의 직선이다. 길이(20d)는 돌기부(8)의 바닥면의 지름과 동일한 길이이다. 직선(20)이 동일 평면상의 직선인 경우(예를 들어 양단 및 중심이 동일 평면상에 있는 경우), 즉 돌기부(8)가 원뿔대, 다각뿔대, 원기둥, 다각기둥 등의 형상인 경우 요철 프로파일로부터 JIS B0601: 2013에서 규정된 거칠기 곡선의 최대 산높이(Rp) 및 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)를 산출한다. 직선(20)이 동일 평면상의 직선이 아닌 경우, 즉 돌기부(8)가 원뿔, 다각뿔, 반구, 반타원체 등의 형상인 경우 요철 프로파일로부터 기울기 보정을 실시하여 평면으로서 JIS B0601: 2013에서 규정된 거칠기 곡선의 최대 산높이(Rp) 및 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)를 산출한다.
미세 요철 구조 B가 형성된 돌기부(8)에서의 Rp 및 RSm은 열 임프린트에 의해 요철 구조 A(7)를 갖는 막 담체(3)를 제작할 때에는 예를 들어 에칭, 포토리소그래피, 기계 절삭, 레이저 가공 등에 의해 상기 수치 범위 내로 조정할 수 있다. 특히 열 임프린트에 사용되는 금형(몰드) 표면의 Rp 및 RSm을 소정의 값으로 함으로써 미세 요철 구조 B가 형성된 돌기부(8)에서의 Rp 및 RSm을 조정하는 것이 바람직하다. 예를 들어 금형(몰드)의 표면을 에칭, 포토리소그래피, 기계 절삭, 연마 가공, 레이저 가공 등에 의해 미세 요철 구조 B가 형성된 돌기부(8)에서의 Rp 및 RSm을 조정하는 것이 바람직하다. 연마 가공으로서는 다이싱, 샌드블라스트 등에 의한 절삭을 들 수 있다. 레이저 가공은 레이저의 출력을 제어함으로써 Rp 및 RSm을 조정할 수 있다.
즉, 본 실시형태에 관한 검사 키트(18)의 제조 방법은 열 임프린트에 의해 요철 구조 A(7)를 갖는 막 담체(3)를 제작하는 공정(열 임프린트 공정)을 구비하는 것이 바람직하다. 열 임프린트 공정에서는 복수의 오목부가 형성된 금형(몰드)의 표면을 예를 들어 열가소성 수지로 이루어지는 베이스재(예를 들어 막형상의 베이스재)에 대고 또한 베이스재를 가열함으로써 오목부의 형상에 대응하는 요철 구조 A(7)(복수의 돌기부(8))와 평탄부(9)를 갖는 막 담체(3)가 형성된다.
일 실시형태에서 검지 존의 표면에는 탄소 원자 및 질소 원자 중 적어도 한쪽의 원자와 산소 원자가 존재하고 있어도 된다.
각 원자의 원자수의 합계에 대한 산소 원자수비(산소 원자수/(탄소 원자수+질소 원자수+산소 원자수))는 0.01~0.50이다. 일 실시형태의 막 담체에서 검지 존의 표면의 산소 원자수비(산소 원자수/(탄소 원자수+질소 원자수+산소 원자수))는 0.01 이상이며, 0.05 이상이 바람직하고, 0.10 이상이 보다 바람직하며, 0.20 이상이 더욱 바람직하다. 일 실시형태의 막 담체에서 검지 존의 표면의 산소 원자수비(산소 원자수/(탄소 원자수+질소 원자수+산소 원자수))는 0.50 이하이며, 0.40 이하가 바람직하고, 0.38 이하가 보다 바람직하며, 0.36 이하가 더욱 바람직하고, 0.30 이하가 보다 더욱 바람직하며, 0.10 이하가 보다 더욱 바람직하다. 검지 존의 표면의 산소 원자수비가 높아질수록 검출 물질이 표면에 고착되기 쉬워진다. 검출 물질이 표면에 고착됨으로써 액체 시료를 전개하였을 때에 흘러가 버리는 검출 물질을 줄여 고감도의 검사가 가능해진다. 검지 존의 표면의 산소 원자수비가 상기 상한값 이하이면 피검출 물질을 포함하지 않는 용액을 전개하였을 때의, 표지 물질과 검출 물질의 반응에 의한 오검출의 발생이 보다 억제된다.
검지 존의 표면의 산소 원자수비는 X선 전자 분광 분석(XPS)에 의해 산출된다. XPS에 의한 산소 원자수비의 산출에 대해 이하에 기입한다. 측정에 의해 얻어진 스펙트럼의 결합 에너지 보정을 C1s 스펙트럼에서의 C-C 결합으로 행한다. 결합 에너지 보정을 행한 스펙트럼의 C1s 스펙트럼, N1s 스펙트럼, O1s 스펙트럼의 각 피크에 대해 백그라운드(BG)를 뺀다. 각 피크로부터 BG를 빼고 산출된 각 원자의 피크 면적(신호 강도)을 보정 계수(상대 감도 계수, 투과 함수 및 운동 에너지 보정)로 나누어 보정 후의 면적의 합계가 100이 되도록 계산하였다. 얻어진 각 값을 각각 탄소 원자수, 질소 원자수, 산소 원자수로 하고, 산소 원자수비(산소 원자수/(탄소 원자수+질소 원자수+산소 원자수))를 산출한다.
검지 존의 표면의 산소 원자수비는 검지 존의 표면을 표면 처리함으로써 상기 범위 내로 조정할 수 있다. 표면 처리의 방법으로서는 전혀 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 각종 플라즈마 처리, 코로나 처리, UV 조사, UV/오존 처리에 의한 표면 수식 등 여러 가지 수법을 이용할 수 있다.
표면 처리는 검지 존에만 행하는 것이 바람직하다. 검지 존에만 행함으로써 유로 내의 비검지 존(검지 존 이외의 영역)에서는 검출 물질이 고착되지 않고 검지 존에만 높은 효율로 검출 물질을 고착할 수 있다. 그 결과, 검지 존에서 검출 시그널을 인식하기 쉬워진다(S/N 비가 높아진다).
검지 존의 표면을 선택적으로 표면 처리하여 검지 존의 표면을 개질시키는 방법으로서는 검지 존 이외의 개소를 차폐 가능한 마스크(차폐물)로 피복하고 노출시킨 검지 존에 대해 표면 처리를 실시하는 방법을 들 수 있다. 도 8은 검지 존의 표면을 선택적으로 표면 처리하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 공극부를 갖는 차폐물(14)을 막 담체(3) 상에 배치하여 검지 존(표면 처리부)을 노출시킨다. 막 담체(3) 중 차폐물(14)로 덮은 부분은 미처리부(비검지 존)(15)가 된다. 차폐물(14)로서는 금속판이 바람직하다. 노출시킨 개소를 표면 처리함으로써 검지 존의 표면의 산소 원자수비가 상기 범위 내인 막 담체(3)를 얻는다.
상기 실시형태에서 막 담체의 재료로서는 표면의 산소 원자수비(산소 원자수/(탄소 원자수+질소 원자수+산소 원자수))가 0.01 미만인 수지를 이용하는 것이 바람직하고, 0.005 이하인 수지를 이용하는 것이 보다 바람직하다. 표면의 산소 원자수비가 0.01 미만인 수지는 주성분의 구조식에 산소 원자를 포함하지 않는 수지이며, 폴리올레핀계 수지, 폴리스티렌계 수지, 불소계 수지 등의 탄소 원자를 포함하고 질소 원자 및 산소 원자를 포함하지 않는 수지이어도 된다. 이러한 수지로서 구체적으로는 폴리에틸렌(PE), 시클로올레핀 폴리머(COP), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리불화비닐리덴(PVDF) 등을 들 수 있다. 표면의 산소 원자수비가 0.01 미만인 수지는 폴리이미드 수지 등의 탄소 원자 및 질소 원자를 포함하고 산소 원자를 포함하지 않는 수지이어도 된다. 탄소 원자를 포함하고 질소 원자 및 산소 원자를 포함하지 않는 수지를 이용하는 경우 검지 존의 산소 원자수비(산소 원자수/(탄소 원자수+질소 원자수+산소 원자수))는 산소 원자수/(탄소 원자수+산소 원자수)의 값과 실질적으로 동일해진다.
표면의 산소 원자수비가 0.005 이하인 경우, 막 담체를 제작하고 제작한 막 담체를 이용하여 검사 키트를 제작하여 액체 시료를 전개하였을 때의, 비검지 존에서의 표지 물질의 부착이 보다 억제된다. 비검지 존에서 표지 물질이 부착되면 검지 존에서 동일 강도의 시그널이 발생해도 인식하기 어려워진다(S/N 비가 낮아진다).
표면의 산소 원자수비가 0.005 이하인 경우 막 담체를 제작하고 제작한 막 담체를 이용하여 검사 키트를 제작하여 액체 시료를 전개하였을 때의, 비검지 존에서의 표지 물질의 부착이 보다 억제된다. 비검지 존에서 표지 물질이 부착되면 검지 존에서 동일 강도의 시그널이 발생해도 인식하기 어려워진다(S/N 비가 낮아진다).
본 실시형태에 관한 검사 키트(18)에서는 막 담체(3)가 갖는 검지 존(3y)이 피검출 물질을 검출하였을 때에 색 변화를 나타낸다. 색 변화는 광학적 수법으로 확인 가능한 색 변화이어도 된다.
상기 광학적 수법으로서는 주로 육안에 의한 판정과 형광·발광 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 색 변화가 발생하는 것이 바람직하다. 이 색차가 0.5 이상이면 색의 차이를 육안으로 확인하는 것이 용이해진다. 형광·발광 강도를 측정하여 판정하는 경우에는 검지 존(3y)에서의 형광·발광 강도(Fl1)와 검지 존(3y)에 인접하는 상류역 및 하류역에서의 형광·발광 강도(Fl2)의 비(Fl1/Fl2)=10/1 이상이 되는 색 변화가 발생하는 것이 바람직하다. 이 비가 10/1 이상이면 시그널과 노이즈의 분리가 용이해진다.
본 실시형태의 검사 키트(18)에 검지 존(3y)을 제작하기 위해서는 일 실시형태에서 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 색 변화는 피검출 물질이 검출 물질에 의해(검출 물질과 반응하여) 검지 존(3y)에 보유됨으로써 발생한다.
바꾸어 말하면 검사 키트(18)의 제조 방법은 검지 존(3y)에 피검출 물질을 검지 존(3y)에 보유함으로써 색 변화를 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 마련하는 개소에 미리 표면 처리를 실시해도 된다. 표면 처리의 방법으로서는 상기 예시한 방법을 이용할 수 있다.
본 실시형태에서 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 색 변화는 액체 시료 중의 피검출 물질과 특이적으로 반응하는 항체 또는 그 항원 결합성 단편을 갖는 표지체에 의해 발생하는 것이어도 된다. 색 변화는 예를 들어 표지체가 검출 물질에 의해(검출 물질과 반응(결합)하여) 검지 존(3y)에 보유되어 색을 나타냄으로써 발생한다.
표지체는 예를 들어 형광 표지된 항체, 화학 발광 표지된 항체, 효소 표지된 항체 등의 표지 항체이어도 되고, 콜로이드 입자, 라텍스 입자 등의 입자에 상기 항체 또는 그 항원 결합성 단편이 결합된 것이어도 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 색 변화가 육안에 의해 적합하게 판정된다. 또한, 입자가 형광 라텍스 입자인 경우 상술한 색 변화가 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 색 변화(표지체에 의한 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, 요철 구조 A(7)에 의해 혼합 액체 시료를 적하 존(3x)에서 검지 존(3y)으로 수송하는 공정과, 검지 존(3y)에서의 색 변화(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 요철 구조 A(7)(복수의 돌기부(8))가 나타내는 모세관 작용에 의해 요철 구조 A(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 색 변화를 검지하는(색 변화의 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 넣어진 용기에 액체 시료를 첨가하는 방법으로도 되고, 예를 들어 표지체를 포함한 액체와 액체 시료를 혼합해도 된다. 또한, 예를 들어 액체 시료가 넣어진 용기의 적하구에 필터를 끼우고 그 필터 중에 표지체를 고정화해도 된다.
이상, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해 서술하였지만, 이들은 본 발명의 예시이며, 상기 이외의 다양한 구성을 채용할 수도 있다.
실시예
이하, 본 실시형태를 실시예 및 비교예를 들어 본 실시형태를 구체적으로 설명하지만, 본 실시형태는 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
<막 담체의 준비>
시클로올레핀 폴리머 시트(니폰 제온사 제품, ZeonorZF-14, 막두께 200μm)에 열 임프린트를 실시하여 요철 구조 A(돌기부)의 바닥면의 지름(이하, 「돌기부의 지름」 또는 「지름」이라고 하기도 함) 30μm, 요철 구조 A(돌기부)의 높이(이하, 「높이」라고 하기도 함) 30μm의 원뿔형 돌기부(8)가 돌기부 사이의 평균 거리를 50μm로 하여 도 3과 같은 삼각 배열 형식으로 나열된 막 담체를 제작하였다.
여기서, 열 임프린트를 실시할 때에 에칭 처리한 금형(몰드)을 이용함으로써 요철 구조 A(돌기부)의 표면에 미세 요철 구조 B를 형성하고, 나아가 미세 요철 구조 B가 형성된 돌기부(8)의, 거칠기 곡선의 최대 산높이(Rp) 및 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)를 표 1에 나타내는 값으로 각각 조정하였다.
이용한 금형의 종류와 에칭 처리 조건은 이하와 같다.
구멍의 입구의 직경 30μm, 깊이 30μm의 원뿔형 구멍이 구멍 사이의 평균 거리를 50μm로 하여 삼각 배열 방식으로 나열된 니켈 금형을 농도 40질량%의 에칭액(염화제2철 용액)에 10분간 침지하고 그 침지 시간을 조정하여 금형을 얻었다.
거칠기 곡선의 최대 산높이(Rp) 및 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)의 측정에는 3차원 거칠기 해석 전자 현미경(주식회사 엘리오닉스 제품 ERA-600)을 이용하였다(도 7 참조).
원뿔형 돌기부(8)를 임의로 3개 선택하였다. 3개의 돌기부(8)에 대해 3차원 거칠기 해석 전자 현미경을 이용하여 1만배로 관찰하여 요철 강조 2차 전자상을 얻었다. 다음으로 돌기부(8)의 정점 중심부(볼록부의 중심점(19))를 중심점으로 한, 길이(20d)가 30μm인 직선(20)의 요철 프로파일을 각각 측정하였다. 3개의 직선(20)의 요철 프로파일에 기울기 보정(스플라인 하이패스 필터에 의해 장파장 성분(파형 성분)을 분리하여 단면 곡선을 얻음)을 실시하여 평면으로서 JIS B0601: 2013에서 규정된 거칠기 곡선의 최대 산높이(Rp) 및 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)를 각각 산출하였다. 얻어진 3개의 데이터를 평균한 값을 평가값으로 하였다.
<검지 존(검출부)의 제작>
얻어진 막 담체의 표면에 O2 플라즈마를 출력: 100W, 조사 시간: 120초, 압력: 6×10- 2mbar의 조건으로 조사하였다. 이와 같이 하여 표면 처리한 막 담체(3)를 얻었다.
<실란 커플링제 처리>
메탄올:증류수:3-아미노프로필 트리에톡시실란(도쿄 오카 코교사 제품, APTES라고도 부름)=92:5:3(질량비)의 실란 커플링제 처리 용액을 조제하였다.
다음으로 표면 처리한 막 담체(3)를 실란 커플링제 처리 용액에 실온에서 4시간 침지시켜 막 담체(3)의 표면에 실란 커플링제를 부착시켰다. 다음으로 메탄올로 막 담체(3)를 린스 후 120℃, 5분 건조시킴으로써 실란 커플링제가 부착된 막 담체(3)를 얻었다.
<항체 담지량의 측정>
형광 표지한 항CRP 항체를 PBS(인산완충 생리식염수)에 희석함으로써 항CRP 항체 용액을 조제하여 막 담체(3)에 도포하였다. 45℃, 1시간 건조한 후 Triton X-100(상품명)을 2(v/v)% 포함하는 PBS 중에서 초음파 세정하였다. 형광 현미경(키엔스사 제품 BZ-X710)을 이용하여 잔존한 항체의 형광 강도를 평가하였다.
[실시예 2~6]
금형에 대한 에칭 처리 조건(구체적으로는 에칭액의 농도나 침지 시간)을 조정함으로써 미세 요철 구조 B가 형성된 돌기부(8)의, 거칠기 곡선의 최대 산높이(Rp) 및 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)를 표 1에 나타내는 값으로 각각 조정한 것 이외는 실시예 1과 같은 실험을 행하였다.
얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 7~12]
금형에 대한 에칭 처리 조건을 조정함으로써 미세 요철 구조 B가 형성된 돌기부(8)의, 거칠기 곡선의 최대 산높이(Rp) 및 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)를 표 1에 나타내는 값으로 각각 조정하고, 나아가 3-아미노프로필 트리에톡시실란(APTES라고도 부름) 대신에 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란(GOPTS라고도 부름)을 이용한 것 이외는 실시예 1과 같은 실험을 각각 행하였다.
얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 13~18]
금형에 대한 에칭 처리 조건을 조정함으로써 미세 요철 구조 B가 형성된 돌기부(8)의, 거칠기 곡선의 최대 산높이(Rp) 및 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)를 표 2에 나타내는 값으로 각각 조정하고, 나아가 이하의 가교제 처리를 행한 것 이외는 실시예 1과 같은 실험을 각각 행하였다.
얻어진 결과를 표 2에 나타낸다.
(가교제 처리)
PBS에 글루타르알데히드를 2.5% 첨가함으로써 글루타르알데히드 용액을 조제하였다.
다음으로 실란 커플링제 처리한 막 담체(3)를 글루타르알데히드 용액에 실온에서 1시간 침지시켜 막 담체(3)의 표면에 글루타르알데히드(GA라고도 부름)를 부착시켰다. 다음으로 초순수로 막 담체(3)를 린스 후 45℃, 30분 건조시킴으로써 글루타르알데히드가 부착된 막 담체(3)를 얻었다.
[비교예 1]
실란 커플링제 처리를 행하지 않은 것 이외는 실시예 1과 같은 실험을 행하였다.
얻어진 결과를 표 2에 나타낸다.
[비교예 2]
금형에 대한 에칭 처리 조건을 조정함으로써 미세 요철 구조 B가 형성된 돌기부(8)의, 거칠기 곡선의 최대 산높이(Rp) 및 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)를 표 2에 나타내는 값으로 각각 조정한 것 이외는 실시예 1과 같은 실험을 행하였다.
얻어진 결과를 표 2에 나타낸다.
[비교예 3]
에칭 처리를 행하지 않은 금형을 사용하고, 나아가 실란 커플링제 처리를 행하지 않은 것 이외는 실시예 1과 같은 실험을 행하였다. 얻어진 결과를 표 2에 나타낸다.
[비교예 4]
에칭 처리를 행하지 않은 금형을 사용한 것 이외는 실시예 1과 같은 실험을 행하였다. 얻어진 결과를 표 2에 나타낸다.
[비교예 5]
실란 커플링제 처리를 행하지 않은 것 이외는 실시예 13과 같은 실험을 행하였다.
얻어진 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure pct00001
Figure pct00002
표 1 및 2의 결과로부터 본 실시형태에 관한 검사 키트용 막 담체는 요철 구조 A의 돌기부에, Rp 및 RSm이 각각 특정의 범위에 있고, 또한 실란 커플링제가 부착된 미세 요철 구조 B가 형성되어 있음으로써 검출 물질인 항체 담지량을 증가시켜 피검출 물질을 고감도로 검출할 수 있는 것이 나타났다.
이 출원은 2018년 9월 25일에 출원된 일본특허출원 2018-179125호를 기초로 하는 우선권을 주장하고, 그 개시 전부를 여기에 도입한다.
2 유로
3 막 담체
3x 적하 존
3y 검지 존(검출부)
4, 4a, 4b, 4c, 4d 돌기부의 바닥면에서의 대표 길이(돌기부의 바닥면의 지름)
5 인접하는 돌기부 사이의 거리
6, 6a, 6b, 6c, 6d 돌기부의 높이
7, 7a, 7b, 7c, 7d 요철 구조 A
8, 8a, 8b, 8c, 8d 돌기부
9 평탄부
10, 10a, 10b, 10c, 10d 돌기부의 바닥면
13y 검지 존
14 차폐부
15 미처리부
18 검사 키트
18a 케이싱
18b 제1 개구부
18c 제2 개구부
19 돌기부의 중심
20 돌기부의 중심을 통과하는 직선
20d 돌기부의 중심을 통과하는 직선의 길이
d 액체 시료가 흐르는 방향(수송 방향)

Claims (10)

  1. 액체 시료 중의 피검출 물질을 검출하기 위한 검사 키트용 막 담체로서,
    검지 존을 갖는 유로를 구비하고,
    상기 유로는 돌기부를 갖는 요철 구조 A를 가지며,
    적어도 상기 검지 존에서 상기 돌기부의 표면에 미세 요철 구조 B가 형성되어 있고,
    상기 미세 요철 구조 B의 표면에는 실란 커플링제가 부착되어 있으며,
    3차원 거칠기 해석 주사 전자 현미경을 이용하여 JIS B0601: 2013에 준하여 측정되는, 상기 미세 요철 구조 B가 형성된 상기 돌기부의, 거칠기 곡선의 최대 산높이(Rp)가 0.005μm 이상 10μm 이하이며, 또한 거칠기 곡선 요소의 평균 길이(RSm)가 0.01μm 이상 15μm 이하인 검사 키트용 막 담체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 실란 커플링제가 아미노기를 갖는 실란 커플링제, 메르캅토기를 갖는 실란 커플링제, 에폭시기를 갖는 실란 커플링제, 아크릴기를 갖는 실란 커플링제, 메타크릴기를 갖는 실란 커플링제, 비닐기를 갖는 실란 커플링제 및 이소시아네이트기를 갖는 실란 커플링제에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 검사 키트용 막 담체.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 미세 요철 구조 B의 표면에 가교제가 더 부착된 검사 키트용 막 담체.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 가교제가 글루타르알데히드, 덱스트란, 1,4-페닐 디이소시아네이트, 톨루엔-2,4 디이소시아네이트, 폴리에틸렌이민, 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카르보디이미드, N-숙신이미딜 4-(N-말레이미드메틸)시클로헥산-1-카르복실레이트 및 N-히드록시숙신이미드에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 검사 키트용 막 담체.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요철 구조 A는 열가소성 수지를 포함하는 검사 키트용 막 담체.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 열가소성 수지는 폴리에스테르계 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 불소계 수지 및 (메타)아크릴계 수지에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 검사 키트용 막 담체.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 돌기부의 평균 높이가 5μm 이상 1000μm 이하인 검사 키트용 막 담체.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요철 구조 A에서의 인접하는 상기 돌기부 사이의 평균 거리가 500μm 이하인 검사 키트용 막 담체.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 돌기부의 바닥면의 평균 지름이 5μm 이상 1000μm 이하인 검사 키트용 막 담체.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 기재된 검사 키트용 막 담체를 갖는 검사 키트.
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