JP7606536B2 - Detection Equipment - Google Patents
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Description
本発明は、液体試料中の被検出物質を検出する検出装置に関する。 The present invention relates to a detection device for detecting a substance to be detected in a liquid sample.
近年、抗原抗体反応などを用いることで、感染症への罹患や妊娠を検査したり、血糖値などを測定したりする、Point of Care Test(POCT)試薬が注目を集めている。POCT試薬を用いた検査・測定では、短時間での結果の判別が可能である。また、POCT試薬の使用方法は簡便であり、POCT試薬は安価である。POCT試薬は、これらの特徴を有するため、症状が軽度である段階での診察や定期診察などに多く使用されている。また今後増加することが予想される在宅医療においてもPOCT試薬は重要な診察ツールとなる。In recent years, point of care test (POCT) reagents, which use antigen-antibody reactions to test for infectious diseases and pregnancy, and measure blood sugar levels, have been attracting attention. Tests and measurements using POCT reagents allow results to be determined in a short time. In addition, POCT reagents are easy to use and inexpensive. Because of these characteristics, POCT reagents are often used for examinations when symptoms are mild and for regular checkups. POCT reagents will also be important diagnostic tools in home medical care, which is expected to increase in the future.
POCT試薬の一種である検査キットを用いた検査又は診断では、血液などの液体試料を検査キットに導入し、液体試料に含まれる特定の被検出物質を検出する。液体試料から特定の被検出物質を検出する方法として、イムノクロマトグラフィー法がよく用いられている。イムノクロマトグラフィー法では、検査キットが備える膜担体上に液体試料を滴下して、被検出物質が、検査キット中に固定された物質(以下、検出物質という)と特異的・選択的に結合する。その結果検査キットに生じた色や重量の変化などを検出する。検出物質は、試薬(reagant)と言い換えてもよい。In testing or diagnosis using a test kit, which is a type of POCT reagent, a liquid sample such as blood is introduced into the test kit, and a specific detectable substance contained in the liquid sample is detected. Immunochromatography is often used as a method for detecting a specific detectable substance from a liquid sample. In immunochromatography, the liquid sample is dropped onto a membrane carrier provided in the test kit, and the detectable substance specifically and selectively binds to a substance fixed in the test kit (hereinafter referred to as the detection substance). The resulting changes in color and weight of the test kit are detected. The detection substance may also be called a reagent.
液体試料を移動させるための膜担体としては、ニトロセルロース膜がよく用いられている(下記特許文献1参照。)。ニトロセルロース膜は、直径が数μm程度の微細な孔を多数有しており、その孔の中を液体試料が毛細管力によって移動する。Nitrocellulose membranes are often used as membrane carriers for moving liquid samples (see
しかしニトロセルロース膜は天然物由来であり、膜における孔径や孔同士のつながり方が一様ではないため、膜における液体試料の流速が膜によって異なる。流速に差異が生じると、被検出物質の検出にかかる時間も変化してしまう。その結果、被検出物質が標識物質又は試薬と結合する前に、被検出物質が検出されない、という誤った判断がなされてしまう可能性がある。However, because nitrocellulose membranes are derived from natural products, the pore size and connections between the pores in the membrane are not uniform, so the flow rate of the liquid sample through the membrane varies depending on the membrane. Differences in flow rate also change the time it takes to detect the target substance. As a result, it may be erroneously determined that the target substance is not detected before it binds to the labeling substance or reagent.
上記の課題を解決するため、液体試料の微細流路を人工的に作製する手法が考案されている(下記特許文献2、3参照。)。この手法を用いることで、均一な構造を有する膜担体を作製することができる。その結果、被検出物質が標識物質又は試薬と結合する前に、被検出物質が検出されない、という誤った判断がなされる可能性を低減することができる。To solve the above problems, a method has been devised for artificially creating a microchannel for a liquid sample (see
ところで、イムノクロマトグラフィー法では、検査キットが備える膜担体上に液体試料を滴下して、被検出物質が、検査キット中に固定された物質(以下、「検出物質」という)と特異的・選択的に結合する。その結果検査キットに生じた色や重量の変化などを検出する。被検出物質を検出する手法として、着色ラテックス粒子、蛍光粒子、又は金属コロイド粒子などの標識物質と結合した被検出物質が、検知ゾーンに固定された試薬と結合することによって生じる検知ゾーンの色変化を、吸光度測定器などの光学測定機器によって検知する方法(色変化検出手法)がよく知られている。また、バイオマーカーの濃度を電気化学的活性な物質濃度に変換して検出する手法(電気化学イムノクロマトグラフィー法)もある。In the immunochromatography method, a liquid sample is dropped onto a membrane carrier provided in a test kit, and the substance to be detected binds specifically and selectively to a substance fixed in the test kit (hereinafter referred to as the "detection substance"). The resulting changes in color and weight of the test kit are detected. A well-known method for detecting the substance to be detected is to detect a color change in the detection zone caused by the detection substance bound to a labeling substance such as colored latex particles, fluorescent particles, or metal colloid particles binding to a reagent fixed in the detection zone using an optical measuring device such as an absorbance meter (color change detection method). There is also a method (electrochemical immunochromatography method) in which the concentration of a biomarker is converted into the concentration of an electrochemically active substance for detection.
電気化学イムノクロマトグラフィー法では、反応液や洗浄液、二次反応液などの複数種類の溶液を展開する必要があり、これは使用時の手間が増大し、検出時間が長くなってしまうという課題があり、電気化学イムノクロマトグラフィー法を用いた検査キットの普及への障害となっていた。すなわち、電気化学イムノクロマトグラフィー法を用いた検査キットにおいて、短時間での結果の判別が可能あり、使用方法が簡便あり、安価である、というPOCT試薬(検査キット)が求められていた。
実際の運用を想定すると、取り扱いの観点や保管場所の確保の観点から、POCT試薬(検査キット)のコンパクト化が求められていた。
In the electrochemical immunochromatography method, it is necessary to develop multiple types of solutions such as a reaction solution, a washing solution, and a secondary reaction solution, which increases the labor required for use and increases the detection time, which has been an obstacle to the widespread use of test kits using electrochemical immunochromatography.In other words, there has been a demand for a POCT reagent (test kit) that can determine results in a short time, is easy to use, and is inexpensive for a test kit using electrochemical immunochromatography.
When considering actual operations, there was a demand for POCT reagents (test kits) to be made more compact from the standpoint of ease of handling and securing storage space.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、イムノクロマトグラフィー法を用いた検査キットにおいて、反応液や洗浄液、二次反応液などの複数種類の溶液を展開する場合に、使用時の手間を省き、検出時間を短縮させるとともに、装置全体をコンパクト化することが可能な技術を提供することを目的とする。The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and aims to provide a technology that can reduce the effort required during use, shorten the detection time, and make the entire device more compact when multiple types of solutions, such as reaction solutions, washing solutions, and secondary reaction solutions, are deployed in a test kit using immunochromatography.
本発明の検査装置(検査キット)は、樹脂で形成された基板上に設けられ、液体試料を輸送する流路と、
前記流路に設けられた、抗体または抗原を固相した固相部と、
前記液体試料の前記抗体または前記抗原に対する反応を検出する検出部と、
前記流路が設けられた領域において前記基板に一体に形成された複数の凸部を有する微細凹凸構造と、
を有し、
前記流路は、屈曲または湾曲した曲経路部を有する。
The test device (test kit) of the present invention includes a flow path provided on a substrate made of resin and for transporting a liquid sample;
a solid phase portion provided in the flow channel, on which an antibody or an antigen is immobilized;
a detection unit for detecting a reaction of the liquid sample with the antibody or the antigen;
a fine concave-convex structure having a plurality of convex portions formed integrally with the substrate in a region where the flow path is provided;
having
The flow path has a bent or curved path portion.
本発明によれば、イムノクロマトグラフィー法を用いた検査キットにおいて、反応液や洗浄液、二次反応液などの複数種類の溶液を展開する場合に、使用時の手間を省き、検出時間を短縮させ、装置全体をコンパクト化する技術を提供することができる。 According to the present invention, when multiple types of solutions such as reaction solutions, washing solutions, and secondary reaction solutions are deployed in a test kit using immunochromatography, it is possible to provide a technology that eliminates the hassle of use, shortens the detection time, and makes the entire device more compact.
以下では、本発明の実施形態について説明する。まず、第1の実施形態でイムノクロマトグラフィー法を用いた検査キットの基本的な構成を説明する。つづいて第2の実施形態で、流路中に緩衝領域を設けた検査キットの例を説明し、さらに第3の実施形態で流路中の溶液の逆流防止構造の例を説明する。さらに、第4~第10の実施形態で、流路に直線以外の曲経路(曲線や湾曲など)を設けてコンパクト化した検査キットの例を説明し、第11、12の実施形態で溶液の輸送速度を調整する技術の例を説明する。 The following describes embodiments of the present invention. First, in the first embodiment, the basic configuration of a test kit using immunochromatography is described. Next, in the second embodiment, an example of a test kit in which a buffer region is provided in the flow path is described, and in the third embodiment, an example of a structure to prevent backflow of the solution in the flow path is described. Furthermore, in the fourth to tenth embodiments, an example of a test kit that is made compact by providing a curved path (such as a curve or bend) other than a straight line in the flow path is described, and in the eleventh and twelfth embodiments, an example of a technology for adjusting the transport speed of the solution is described.
<<第1の実施形態>>
<検査キットの概要>
図1は、本実施形態に係る検査キット18の平面図である。また、図2は、膜担体3を模式的に示した平面図を示す。図3は、膜担体3の微細構造(または「微細凹凸構造」ともいう)及びそれを構成する凸部8を示す。また、図4は、凸部8の斜視図(写真)を示す。
First Embodiment
<Overview of the test kit>
Fig. 1 is a plan view of a
検査キット18は、反応液中の被検出物質を検出する機能を有する。
詳細は後述するが、検査キット18は、POCT試薬の一種である。血液などの液体試料を検査キット18に導入し、反応液に含まれる特定の被検出物質を検出する。反応液から特定の被検出物質を検出する方法として、イムノクロマトグラフィー法が適用される。
本実施形態では、バイオマーカーの濃度を電気化学的活性な物質濃度に変換して検出する電気化学イムノクロマトグラフィー法を用いた構成の検査キット18について説明する。
The
Although details will be described later, the
In this embodiment, a
上述のように、電気化学イムノクロマトグラフィー法では、反応液や洗浄液、二次反応液などの複数種類の溶液(液体試料)を展開する必要があり、一般には、使用時の手間が増大し、検出時間が長くなってしまう。本実施形態では、膜担体3の流路2を複数のエリア(ここでは、第1~第3微細構造領域31~33の3エリア)に分割し、エリア毎に溶液の流速が異なるように制御した。流速を異なるようにするための構造として、膜担体3に形成される微細構造、すなわち溶液を輸送する速度を決める毛細管作用を起こす構造をエリア毎に設定した。
以下詳細に説明する。
As described above, in the electrochemical immunochromatography method, it is necessary to develop multiple types of solutions (liquid samples) such as a reaction solution, a washing solution, and a secondary reaction solution, which generally increases the labor required for use and lengthens the detection time. In this embodiment, the
This will be explained in detail below.
<検査キット18の詳細>
図1に示すように、検査キット18は、膜担体3と、膜担体3を収容する筐体18aと、を備える。本図では、図示で左側の上流から右側の下流へ向く方向を溶液の進行方向dとして説明する。
<Details of
1, the
膜担体3の表面には、図示で左側から順に、洗浄液が滴下される洗浄液ゾーン3xと、液体試料が滴下される液滴ゾーン3zと、反応液中の被検出物質を検出するための検知ゾーン3yとを有する。なお、ここでは図示しないが、膜担体3より下流側(図示では右側)に、余分な溶液を吸収する吸収パッドが設けられる。The surface of the
洗浄液ゾーン3xは、筐体18aの第一開口部18bにおいて露出している。液滴ゾーン3zは、筐体18aの第二開口部18dにおいて露出している。検知ゾーン3zは、筐体18aの第三開口部18cにおいて露出している。なお、洗浄液を液滴ゾーン3zで滴下してもよく、その場合は、第1開口部18bを省いてもよい。すなわち、溶液が複数種類である場合、それら溶液に応じて導入口(開口)が設けられ、どのような溶液を、どのようなタイミングで、どのような速度で移動させるかに応じて、導入口が設けられる。1つのある導入口には、複数の溶液が滴下されてもよいし、そのタイミングは同じでも異なってもよい。The
検知ゾーン3yに、電気化学的検出手法による検出のために、二電極20(電極部)が設けられる。二電極20には、計測装置21が接続される。計測装置21は、一般的な計測装置でもよいし、スマートホン等のモバイル端末に所定のアプリケーションが導入された装置として構成されてもよい。Two electrodes 20 (electrode parts) are provided in the
<膜担体3の詳細>
図2に示すように、膜担体3には、液体試料を輸送する少なくとも一つの流路2が設けられている。図3に示すように、流路2の底面には、微細構造7が設けられている。本実施形態では、膜担体3の表面全体にわたり、微細構造7が設けられており、膜担体3の表面全体が、液体試料の流路2として機能する。
<Details of
As shown in Fig. 2, the
図3(a)は微細構造7の上面図(平面図)であり、図3(b)は微細構造を構成する凸部8の斜視図である。微細構造7は、凸部8の総体である。より具体的には、膜担体3は、液体試料の流路2の底面に相当する平坦部9と、平坦部9から突出する複数の凸部8と、を備える。
Figure 3(a) is a top view (plan view) of the
毛細管作用により、複数の凸8の間の空間が、液体試料を膜担体3の表面に沿って輸送する流路2として機能する。
換言すれば、毛細管作用により、微細構造7における空隙が、液体試料を膜担体3の表面に沿って輸送する流路2として機能する。
複数の凸部8は、格子状配置のように規則的に、又は並進対称的に、膜担体3の表面上に規則的に整列して並んで形成される。
Due to capillary action, the spaces between the
In other words, by capillary action, the voids in the
The plurality of
凸部8は、例えば、錐体を呈し、ここでは、図3(b)や図4に示すように、凸部8は円錐形状である。そのほかに、角錐であってもよいし、錐体の上部が切り取られた形状(截頭錐体)であってもよい。いずれにしても、凸部8によって構成される微細構造7が毛細管作用を発生させ、液体試料を輸送できればよい。The
液体試料は、上述の微細構造7の毛細管作用により、微細構造7を介して、図示左側の液滴ゾーン3zから検知ゾーン3yへ向かって(図2の輸送方向dに沿って)、輸送される。The liquid sample is transported through the
本実施形態では、図2に示すように、膜担体3は、左側から第1微細構造領域31(第1の凹凸部)と、第2微細構造領域32(第2の凹凸部)と、第3微細構造領域33(第3の凹凸部)との3つのエリアに分かれている。第1微細構造領域31と、第2微細構造領域32と、第3微細構造領域33では、微細構造7が異なっており、その結果、エリア毎に溶液を輸送する速度が異なる。In this embodiment, as shown in Figure 2, the
溶液を輸送する速度は、平行平板間での流れを説明するPoiseuilleの式から理解される。例えば、毛細管現象を生じさせる微細構造7、例えば複数の凸部8が配置された構造における、凸部8間の距離5が狭いほど、溶液の輸送速度が大きくなる。すなわち、微細構造(図3に示す凸部8の配置)の粗密を適当に設定することで、エリア毎の速度を制御できる。The speed at which a solution is transported can be understood from the Poiseuille equation, which explains the flow between parallel plates. For example, in a
図5に微細構造7の一部を上面から拡大して見た写真を示す。図5(a)は第1微細構造領域31と第2微細構造領域32の境界(第1境界41)の領域を示す。図5(b)は第2微細構造領域32と第3微細構造領域33との境界(第2境界42)の領域を示す。全ての領域で、凸部8は同じ形状・大きさとして設けられている。
Figure 5 shows a photograph of a portion of the
図5では、凸部8は円錐であり、底面の径が30μm、高さが30μmである。図示のように、凸部8の配置(粗密の程度)は、図左側の第1微細構造領域31が最も粗に、右側の第3微細構造領域33が最も密になっている。すなわち、第1微細構造領域31の凸部8間の距離5が最も広く、第3微細構造領域33の凸部8間の距離5が最も狭い。図示の例では、第1微細構造領域31の凸部8間の距離5は25μmであり、第2微細構造領域32の凸部8間の距離5は15μmであり、第3微細構造領域33の凸部8間の距離は2μmである。In FIG. 5, the
反応液中の被検出物質が検知ゾーン3yに達すると、検知ゾーン3yに設けられた二電極20により計測装置21で電流値として検知される。すなわち、二電極20に電位差を与えておき、計測装置21で酸化電流を測定する。なお、色変化検出手法を用いる場合には、検知ゾーン3yの色の変化により、被検出物質を検出する。また、検出物質が電気化学的に活性を持っていれば、上述の二電極20による電流値の測定方法で検知可能であるが、一般には被検出物質濃度に応じて生成させた電気化学活性な別物質を検出する。この具体的な検査方法については、「検査キット18による検査方法」において後述する。When the substance to be detected in the reaction solution reaches the
<膜担体3の材料>
微細構造7(複数の凸部8)を含む膜担体3は、例えば熱可塑性プラスチックからなる。すなわち、熱可塑性プラスチックからなる膜状の基材を熱インプリントによって加工することにより、微細構造7を有する膜担体3を作製することができる。膜担体3を構成する熱可塑性プラスチックは、例えば、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、フッ素系樹脂、およびアクリル系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種であってよい。具体的な熱可塑性プラスチックは、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、シクロオレフィンポリマー(COP)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、ポリカーボネート(PC)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、及びポリメタクリル酸メチル(PMMA)からなる少なくとも一種であってよい。
<Material of
The
上記の熱可塑性プラスチックのガラス転移点Tg又は融点Tmは、80~180℃であってよい。ガラス転移点Tgより20℃高い温度での熱可塑性プラスチックの貯蔵弾性率は、1.0~1.0×107Paであってよい。融点Tmより20℃高い温度での熱可塑性プラスチックの貯蔵弾性率は、1.0~1.0×107Paであってよい。
The glass transition point Tg or melting point Tm of the thermoplastic may be 80 to 180° C. The storage modulus of the thermoplastic at a
熱可塑性プラスチックのガラス転移又は融解が80℃以上の温度で起こり、さらにガラス転移点又は融点よりも20℃高い温度での熱可塑性プラスチックの貯蔵弾性率が1.0×107Pa以下である場合、熱可塑性プラスチックを、室温で固体として使用するのに好適であって、熱インプリントによって膜担体3を作製することが容易である。
If the glass transition or melting of a thermoplastic occurs at a temperature of 80°C or higher and the storage modulus of the thermoplastic at a
熱可塑性プラスチックのガラス転移又は融解が180℃以下で起こる場合、熱インプリント時の成型温度を適正範囲に維持でき、膜担体3の生産性が低下してしまうことを防止できる。つまり、熱インプリント時に熱可塑性プラスチックを柔らかくするために要する温度が180℃以下とすることで膜担体3の生産性を良好に維持できる。When the glass transition or melting of the thermoplastic occurs at 180°C or less, the molding temperature during thermal imprinting can be maintained within an appropriate range, and a decrease in productivity of the
ガラス転移点又は融点よりも20℃高い温度での熱可塑性プラスチックの貯蔵弾性率が1.0×107Pa以下である場合、微細構造を作製する際に必要な成型圧力を小さく抑えることができ、比較的温和な条件で作製できるため生産効率が向上する。
When the storage modulus of a thermoplastic plastic at a
錐体(ここでは円錐)の凸部8は、モールドを用いた熱インプリントによって形成することができる。モールドを用いて錐体を形成する場合、モールドを用いて溝状の流路(以下便宜的に「ラインandスペース構造」という)を形成する場合に比べて、モールドの作製時に金属部材の表面から削り出す金属の体積が大幅に低減され、モールドの加工費が低減する。The
また錐体の上部は、錐体の底面に比べて細い。したがって、モールドを用いて錐体を形成する場合、錐体と同じ底面を有する柱体をモールドで形成する場合に比べて、モールドの作製時に金属部材の表面から削り出す金属の体積が大幅に低減され、モールドの加工費が低減する。 In addition, the top of the cone is thinner than its base. Therefore, when forming a cone using a mold, the volume of metal that is cut out from the surface of the metal part when making the mold is significantly reduced compared to when a cylinder with the same base as the cone is formed using a mold, and the processing costs of the mold are reduced.
さらに錐体が規則的に整列した微細構造の空隙率は、ラインandスペース構造の空隙率よりも大きい。また、錐体が規則的に整列した微細構造の空隙率は、錐体と同じ底面を有する複数の柱体が規則的に整列した構造よりも空隙率が大きい。そのため、錐体が規則的に整列した微細構造よれば、液体試料の流量を増加させることが可能であり、被検出物質を検出に有利となる。 Furthermore, the porosity of a microstructure in which the cones are regularly aligned is greater than that of a line-and-space structure. Also, the porosity of a microstructure in which the cones are regularly aligned is greater than that of a structure in which multiple cylinders having the same base as the cones are regularly aligned. Therefore, a microstructure in which the cones are regularly aligned can increase the flow rate of a liquid sample, which is advantageous for detecting the target substance.
<膜担体3の形状・寸法>
上述のように錐体(凸部8)の底面10の形状、すなわち錐体(凸部8)の全体形状は自由に選択することができ、例えば図3(b)や図4に示すように円錐であってもよいし、角錐(四角錐や六角錐等)であってもよい。モールドの加工の容易さ、および加工費用の抑制のためには、錐体(凸部8)の底面10は、円形、又は多角形(例えば、正方形、ひし形、長方形、三角形、若しくは六角形など)であることが望ましい。
<Shape and dimensions of
As described above, the shape of the
凸部8の底面10の径4は、例えば10~1000μmである。凸部8の底面10の径4が10μmよりも小さい場合、モールドの微細加工費が高くなり、また面積の大きい膜担体3の表面に無数の微細構造7を均一に作製し難い。したがって、小さ過ぎる微細構造7は、実用に向かない。また微細構造7の底面10の径4が10μmよりも小さい場合、液体試料を移動させるのに必要な毛細管力が弱まる傾向がある。微細構造7の底面10の径4が1000μmよりも大きい場合、モールドの作製時に金属部材から削りだす金属の体積が大きくなり、モールド及び膜担体3の作製費用が高くなってしまう。また微細構造7の底面10の径4が1000μmよりも大きい場合、膜担体3における流路2の面積も大きくしなければならず、検査キット18が巨大化して、検査キット18自体の輸送に不利となる。凸部8(微細構造7)が円錐である場合、凸部8の底面10の径4は、円錐の底面10(円)の直径4であってよい。The
凸部8の高さ6は、例えば10~500μmである。凸部8の高さ6が10μmよりも低い場合、液体試料を移動させるのに必要な毛細管力が弱まる傾向がある。凸部8の高さ6が500μmよりも高い場合、熱インプリントの際に熱可塑性プラスチックを金型の凹部(微細構造7の凸部8の形状に対応する窪み)へ完全に充填し難い。The
膜担体3の全体の形状は、特に限定されないが、例えば、四角形等の多角形、円形、又は楕円形であってよい。膜担体3が四角形である場合、膜担体3の縦幅L1は、例えば、2~100mmであってよく、膜担体3の横幅L2は、例えば、3~100mmであってよい。また、第1~第3微細構造領域31の横幅L21~L23は、それぞれ例えば1~50mmであってもよい。微細構造7(すなわち凸部8)の高さ6を除く膜担体3の厚みは、例えば、0.1~10mmであってよい。The overall shape of the
なお、膜担体3の全体形状をコンパクト化するために、流路2を単に直線だけで構成するに限らず、直線、曲線(流路2が屈曲や湾曲した曲経路部を有する構成)等の様々な形状を組み合わせて構成することで膜担体3をコンパクト化でき、その結果、検査キット18をコンパクト化できる。そのような例については第4の実施形態以降で説明する。In order to make the overall shape of the
凸部8のアスペクト比Lv/Lhは、1/10~2/1であってよい。アスペクト比Lv/Lhが1/10よりも小さい場合、液体試料と流路2との接触面積が小さく、毛細管力が減少するため、液体試料を移動させ難い傾向がある。アスペクト比Lv/Lhが2/1よりも大きい場合、熱インプリントによる膜担体3の生産性が低下してしまう。本実施形態のように、凸部8が錐体(より具体的には円錐)である場合、凸部8の水平方向における長さLhは、凸部8の底面10の直径4であってよい。また、凸部8の垂直方向における長さLvは、膜担体3の平坦部9からの凸部8の高さ6であってよい。The aspect ratio Lv/Lh of the
凸部8の底面の径4(D1)と、凸部8同士の最近接中心間距離(D2)との比D2/D1は、1より大きく5以下であってよい。なお、ここで最近接中心間距離とは、隣接する凸部8で最も距離が近い凸部8同士における、凸部8の底面の中心間の距離である。比D2/D1は1以下でありえない。比D2/D1が5より大きい場合、液体試料と流路2との接触面積が減少し、毛細管力が減少し、液体試料を移動させ難い傾向がある。本実施形態のように凸部8が円錐である場合、凸部8の底面10の径4(D1)は、円錐の底面の直径であってよく、最近接中心間距離D2は、隣り合う一対の凸部8(円錐)の頂点間の距離であってよい。凸部8の底面10の径4(D1)は、上述した凸部8の水平方向における長さLhと一致してもよい。したがって、アスペクト比Lv/Lhは、Lv/D1と表されてもよい。The ratio D2/D1 of the diameter 4 (D1) of the bottom surface of the
また、微細凹凸構造の凸部8間のピッチ(頂点間の距離)は、隣接するゾーン間で比較した場合、相対的に粗に構成された微細凹凸構造のゾーンのピッチP1と、相対的に密に構成された微細凹凸構造のゾーンのピッチP2は、比(P1/P2)は1.01~10である。ここでは、第1微細構造領域31の凸部8間のピッチをP11と、第2微細構造領域32の凸部8間のピッチをP21と、第3微細構造領域33の凸部8間のピッチをP23とした場合、比(P11/P21)は1.01~10であり、また、比(P21/P23)は1.01~10である。比(P1/P2)は、溶液をどのような速度で移動させたいかに応じて設定される。なお、比(P1/P2)の下限については、小さい場合、ゾーン間の速度差が無くなってしまい、微細凹凸構造の粗密の程度に差を設ける意義が低下してしまう。このような観点から、比(P1/P2)は、好ましくは1.05以上であり、より好ましくは1.1以上である。上限については、大きくなりすぎると、ゾーン間の溶液の移動速度の差が大きくなりすぎて、検査キット18全体での速度の調整が難しくなる。このような観点から、好ましくは7以下であり、より好ましくは5以下である。
In addition, when comparing the pitch (distance between apexes) between the
<電極部(二電極)の構成>
電極部である二電極20は、微細構造7の凸部8に形成されてもよい。
この場合、電極部の粗さ曲線の最大山高さRpが0.005~10μmであり、かつ、粗さ曲線要素の平均長さRSmが0.01~15μmである。このような表面粗さとすることで、良好な毛細管力を発生させることができる。なお、これら表面粗さは、図4に示したようなSEM画像を解析することで算出することができる。
<Structure of electrode part (two electrodes)>
The two
In this case, the maximum peak height Rp of the roughness curve of the electrode portion is 0.005 to 10 μm, and the average length RSm of the roughness curve element is 0.01 to 15 μm. By setting the surface roughness in this manner, a good capillary force can be generated. Note that these surface roughnesses can be calculated by analyzing SEM images such as those shown in FIG.
なお、二電極20が膜担体3とは別体に設けられ、検査キット18を使用する際に、膜担体3に取り付けられる構成であってもよい。例えば、二電極20が計測装置21の一部構成の端子として設けられてもよい。The two
<検査キット18の製造方法>
検査キット18の製造方法は次の工程によって得られる。
工程1…熱インプリント工程
複数の凹部が形成された金型(モールド)の表面を、熱可塑性プラスチックからなる膜状の基材に当てて、且つ基材を加熱することにより、凹部の形状に対応する微細構造(複数の凸部8)と平坦部9とを有する膜担体3を作製する工程を備える。
検査キット18の製造方法は、試薬又は標識物質を、微細構造7がある膜担体3の表面のうち検知ゾーン3yへ、より具体的には第3微細構造領域33の固相部50に固定する工程をさらに備える。
熱インプリント工程で用いるモールドの微細加工法は、例えば、エッチング、フォトリソグラフィー手法を用いたエッチング、機械切削、又はレーザー加工等であってよい。加工サイズや加工範囲に適した微細加工法を選択することができる。
<Method of
The manufacturing method of the
The method for manufacturing the
The microfabrication method of the mold used in the thermal imprinting process may be, for example, etching, etching using a photolithography technique, mechanical cutting, laser processing, etc. A microfabrication method suitable for the processing size and processing range can be selected.
熱インプリントを行う前に、モールドの離型処理を行うことが望ましい。離形処理では、例えば、モールド表面に単分子膜を作製し、表面エネルギーを小さくすればよい。その結果、熱インプリント後に、熱可塑性プラスチックからなる膜担体3をモールド1の表面から剥離し易くなる。It is desirable to perform a mold release process before performing thermal imprinting. In the mold release process, for example, a monolayer may be formed on the mold surface to reduce the surface energy. As a result, after thermal imprinting, the
熱インプリントの方式は、平板プレス式およびロール式のいずれであってもよい。平板プレス式では、平行に対面する上下のステージの間で、モールドを、熱可塑性プラスチックからなる基材と重ねて、これらをステージ間に挟む。そして、ステージを介して、モールド及び基材を加熱し、且つ加圧する。このような平板プレス式は、成型の精度が良い点において優れている。ロール式は、加熱したロール式モールドを用い、ロール同士の挟み圧によって成型を行う方式である。ロール式は、生産性に優れている。The thermal imprinting method may be either a flat plate press method or a roll method. In the flat plate press method, a mold is placed on a substrate made of thermoplastic plastic between upper and lower stages that face each other in parallel, and these are sandwiched between the stages. The mold and substrate are then heated and pressurized via the stages. This type of flat plate press method is superior in terms of molding accuracy. The roll method is a method in which a heated roll mold is used to mold by the sandwiching pressure between the rolls. The roll method is superior in productivity.
熱インプリントを行う際の成型温度、成型圧力、転写時間等の条件は、微細加工のサイズ、微細構造(凸部8)の形状、加工範囲の大きさなどに応じて、選択すればよい。例えば、平板プレス式の場合、成型温度は、ガラス転移点Tgよりも20~50℃高い温度、又は融点Tmよりも20~50℃高い温度であってよい。成型圧力は、1~10MPaであってよい。転写時間(モールド及び基材を加圧しながら保持する時間)は、3~10分であってよい。以上の諸条件下での熱インプレスにより、モールドの微細構造を基材の表面へ正確に転写し易くなる。 The conditions for thermal imprinting, such as molding temperature, molding pressure, and transfer time, may be selected according to the size of the microfabrication, the shape of the microstructure (protrusions 8), the size of the processing area, and the like. For example, in the case of a flat plate press type, the molding temperature may be 20 to 50°C higher than the glass transition point Tg, or 20 to 50°C higher than the melting point Tm. The molding pressure may be 1 to 10 MPa. The transfer time (the time during which the mold and substrate are held under pressure) may be 3 to 10 minutes. Thermal imprinting under the above conditions makes it easier to accurately transfer the microstructure of the mold to the surface of the substrate.
膜担体3を構成する熱可塑性プラスチックの種類、及び試薬(検出物質)の種類によっては、試薬(検出物質)を膜担体3の固相部50に固定し難いことがある。この場合、予め検知ゾーン3yのみに適当な表面処理を施すことにより、試薬(検出物質)を膜担体3の検知ゾーン3y(すなわち固相部50)に固定し易くなる。Depending on the type of thermoplastic that constitutes the
検知ゾーン3yの表面処理手法は、何ら限定されるものではなく、例えば、各種プラズマ処理、UV処理、UV/オゾン処理、又は、3-Aminopropyltriethoxysilane若しくはGlutaraldehydeによる表面修飾など種々の手法であってよい。The surface treatment method for the
検知ゾーン3yに固定される試薬(検出物質)は、例えば、抗体であってよい。例えば図1では、第3微細構造領域33の固相部50に抗体が固定される。固相部50は、二電極20より溶液の輸送方向dの上流側に設けられる。The reagent (detection substance) immobilized in the
抗体は、被検出物質との抗原抗体反応を起こす物質である。抗体は、ポリクローナル抗体であってもモノクローナル抗体であってもよい。被検出物質は、何ら限定されるものではなく、各種病原体、各種臨床マーカー等、抗体との抗原抗体反応を起こすことが可能な如何なる物質であってもよい。具体例な被検出物質は、例えば、インフルエンザウイルス、ノロウイルス、アデノウイルス、RSウイルス、HAV、HBs、HIV等のウイルス抗原であってよい。被検出物質は、MRSA、A群溶連菌、B群溶連菌、レジオネラ属菌等の細菌抗原、細菌等が産生する毒素であってもよい。被検出物質は、マイコプラズマ、クラミジア・トラコマティス、ヒト絨毛性ゴナドトロピン等のホルモンであってもよい。被検出物質は、C反応性タンパク質、ミオグロビン、心筋トロポニン、各種腫瘍マーカー、農薬、及び環境ホルモン等であってもよい。特に、インフルエンザウイルス、ノロウイルス、C反応性タンパク質、ミオグロビン、及び心筋トロポニンのような被検出物質の検出と、これ等に起因する病気の治療措置に急を要する場合、本実施形態に係る検査キットの有用性が特に大きい。なお、被検出物質は、単独で免疫反応を誘起できる抗原であってもよい。被検出物質は、単独では免疫反応を誘起できないが、抗体と抗原抗体反応により抗体に結合することが可能なハプテンであってもよい。An antibody is a substance that undergoes an antigen-antibody reaction with a substance to be detected. The antibody may be a polyclonal antibody or a monoclonal antibody. The substance to be detected is not limited in any way and may be any substance capable of undergoing an antigen-antibody reaction with an antibody, such as various pathogens and various clinical markers. Specific examples of the substance to be detected may be virus antigens such as influenza virus, norovirus, adenovirus, RS virus, HAV, HBs, and HIV. The substance to be detected may be bacterial antigens such as MRSA, group A streptococcus, group B streptococcus, and Legionella, or toxins produced by bacteria. The substance to be detected may be hormones such as mycoplasma, chlamydia trachomatis, and human chorionic gonadotropin. The substance to be detected may be C-reactive protein, myoglobin, cardiac troponin, various tumor markers, pesticides, and environmental hormones. In particular, the usefulness of the test kit according to the present embodiment is particularly great when it is necessary to detect a substance to be detected, such as influenza virus, norovirus, C-reactive protein, myoglobin, and cardiac troponin, and to take urgent measures to treat diseases caused by these substances. The substance to be detected may be an antigen that can induce an immune reaction by itself. The substance to be detected may be a hapten that cannot induce an immune reaction by itself but can bind to an antibody through an antigen-antibody reaction with the antibody.
<検査キット18による検査方法>
図6に示すチャート図及び上述の図1~図5を参照して検査キット18による検査方法を説明する。図6では、微細構造7の第3微細構造領域33に着目して示している。
<Testing method using
The testing method using the
S1:デバイス準備工程
まず、検査キット18および使用する溶液(反応液、洗浄液、二次反応液)を準備する。上述のように、第3微細構造領域33の固相部50には抗体51が固定されている。
S1: Device Preparation Step First, the
S2:反応液展開工程
液滴ゾーン3zから第2微細構造領域32に反応液が滴下されると、微細構造7の毛細管作用により第3微細構造領域33に移動する。
反応液中の被検出物質91及び被検出物質(標識体)92が抗体51と反応して固定される。余分な反応液は吸水パッドに吸収されるが、一部の被検出物質91a及び被検出物質(標識体)92aは固定されず第3微細構造領域33上に残留する。
S2: Reaction Liquid Spreading Step When the reaction liquid is dropped from the
The
S3:洗浄液展開工程
つづいて、洗浄液ゾーン3xから洗浄液93を滴下して、固相部50に固定されず第3微細構造領域33に残留している被検出物質91a及び被検出物質(標識体)92aを洗浄する。被検出物質(標識体)92aは、アルカリホスファターゼ(ALP)標識体を有している。
S3: Washing Liquid Spreading Step Next, a
S4:二次反応液展開工程
洗浄後、第2微細構造領域32に滴下された二次反応液(例えばp-アミノフェニルリン酸94)が、微細構造7の毛細管作用により第3微細構造領域33に移動する。p-アミノフェニルリン酸94は、抗体51に固定された被検出物質(標識体)92と反応して電気的に活性な物質(ここではp-アミノフェノール95)を生成する。この物質は、抗体51に固定された被検出物質(標識体)92の量(濃度)と相関(比例)する。したがって、二電極20で測定する酸化電流の値で、測定対象の濃度を正確かつ安定的に測定することができる。
S4: Secondary reaction liquid development step After washing, the secondary reaction liquid (e.g., p-aminophenyl phosphate 94) dropped onto the
以上、本実施形態によると、イムノクロマトグラフィー法を適用した検査キット18において、膜担体3の微細構造7の流路2において溶液を移動させる速度(毛細管作用による速度)が異なる複数の領域に設定することができる。その結果、反応液や洗浄液、二次反応液など複数種類の溶液を展開する必要がある場合でも、それら溶液を展開するタイミングを使用態様に合わせて調整することができる。したがって、本来であれば必要とされたタイミング調整等の手間を省くことができ、安定して適切な検査を実施できる。具体的には、各溶液を同時に滴下できる、すなわち一回の操作のみで各溶液を展開できる。As described above, according to this embodiment, in the
<<第2の実施形態>>
図7および図8を参照して、本実施形態の検査キットについて説明する。第1の実施形態と異なる点は、膜担体103の構造にあり、主に異なる点について説明し、同じ構成・機能については説明を適宜省略する。
<<Second embodiment>>
The test kit of this embodiment will be described with reference to Figures 7 and 8. The difference from the first embodiment is in the structure of the
図7は膜担体103を模式的に示した平面図である。図8に各隣接領域同士の境界を拡大した画像を示す。図8(a)は第1微細構造領域131と第2微細構造領域132との第1境界141の近傍領域B11の画像である。図8(b)は第2微細構造領域132と第3微細構造領域133との第2境界142の近傍領域B12の画像である。図8(c)は第3微細構造領域133と第4微細構造領域134との第3境界143の近傍領域B13の画像である。
Figure 7 is a plan view showing a schematic view of the
図示のように、膜担体103は、所定の縦幅L10及び横幅L20の長方形形状を呈している。膜担体103は、左側から第1微細構造領域131(横幅L201)と、第2微細構造領域132(横幅L202)と、第3微細構造領域133(横幅L203)と、第4微細構造領域134(横幅L204)とを備える。これら領域は、第1の実施形態と同様に、微細構造における凸部の粗密が異なっており、その結果、毛細管作用による速度が異なる。As shown in the figure, the
具体的には、第1微細構造領域131が最も粗であり(領域A11)、次に第3微細構造領域133が2番目に粗であり(領域A13)、第2微細構造領域132が3番目に粗であり(領域A12)、そして第4微細構造領域134が最も密(領域A14)に設定されている。また、第4微細構造領域134に固相部150が設けられている。Specifically, the
また、第2微細構造領域132と第3微細構造領域133との第2境界142には、所定幅L31の緩衝領域が設けられている。図8(b)に示すように、緩衝領域には微細構造(すなわち凸部)が設けられていない。同様に、図8(c)に示すように、第3微細構造領域133と第4微細構造領域134との第3境界143にも所定幅L32の緩衝領域が設けられている。このような緩衝領域を設けることで、領域毎の溶液の輸送量の違いを吸収し逆流等が発生することを防止することができる。例えば、第2微細構造領域132と第3微細構造領域133では、下流側の第3微細構造領域133の微細構造が粗である。したがって、第2微細構造領域132のほうが溶液の移動速度が大きい。その結果、第2境界142において緩衝領域が無いと、展開される溶液の量によっては逆流が生じかねない。しかし、本実施形態のように、毛細管力が生じない緩衝領域を設けることで、溶液の移動速度や展開される量による逆流発生を防止できる。
In addition, a buffer area of a predetermined width L31 is provided at the
<<第3の実施形態>>
本実施形態では、溶液の逆流防止構造について6例説明する。なお、ここでは、上述した膜担体3、103に相当する構成の一部領域の断面図を抜き出して説明するが、他の領域についても適用できる。
<<Third embodiment>>
In this embodiment, six examples of the backflow prevention structure for the solution will be described. Note that, although the cross-sectional views of some regions of the configurations corresponding to the above-mentioned
図9(a)に示す膜担体203では、第1微細構造領域231と第2微細構造領域232との境界に、第2微細構造領域232側が低くなるように段差部241が設けられている。In the
図9(b)に示す膜担体303では、第1微細構造領域331と第2微細構造領域332との境界に、下流方向に低くなる傾斜部341が設けられている。傾斜部341は、凸部がない緩衝領域でもよいし、凸部を有する微細凹凸構造領域でもよい。In the
図9(c)に示す膜担体403では、第1微細構造領域431と第2微細構造領域432との境界に、突出部(段差部)が形成されており、この突出部の上流側が傾斜面441となっており、下流側が垂直面442となっている。In the
図9(d)に示す膜担体503では、第1微細構造領域531と第2微細構造領域532との境界に、凹部541が設けられている。In the
図9(e)に示す膜担体603では、第1微細構造領域631と第3微細構造領域633とは水平、かつ、第1微細構造領域631より第3微細構造領域633が低くなるように形成され、これらの間に位置する第2微細構造領域632が下流側ほど低くなるように傾斜している。In the
図9(f)に示す膜担体703では、第1微細構造領域731、第2微細構造領域732及び第3微細構造領域733の全てが、下流側ほど低くなる傾斜している。ここでは、全て同じ傾斜角の構成を示しているが、領域毎に異なる傾斜角であってもよい。In the
上記図9(a)~(f)の構成を適宜組み合わせて所望の膜担体とすることができ、展開する溶液の種類や量に応じた最適な流路、溶液の移動速度を実現できる。 The configurations in Figures 9 (a) to (f) above can be appropriately combined to create the desired membrane carrier, thereby realizing the optimal flow path and solution movement speed depending on the type and amount of solution to be developed.
<<第4の実施形態>>
図10を参照して本実施形態の検査キット18を説明する。
図10(a)は検査キット1018の平面図であり、図10(b)は流路1002(膜担体1003)に着目して示した平面図である。
<<Fourth embodiment>>
The
FIG. 10(a) is a plan view of the
本実施形態の検査キット1018では、膜担体1003に設けられた流路2が時計回りの渦巻き状となった曲経路を有している。また、筐体1018a自体は上面視で略正方形の形状である。流路1002において、渦巻き外側端部から渦巻き中央に向けた方向が溶液の進行方向dである。流路1002の形状以外の構成・機能は、上述の第1~第3の実施形態と同様であり、適宜説明を省略する。In the
膜担体1003の表面に設けられた流路1002は、渦巻き外側端部側から渦巻き中央部に向けて、第1微細構造領域1031と、第2微細構造領域1032と、第3微細構造領域1033との3つのエリアに分かれている。第1微細構造領域1031と、第2微細構造領域1032と、第3微細構造領域1033では、第1の実施形態と同様に、微細構造7(上述の図3、4等を参照)が異なっており、その結果、エリア毎に溶液を輸送する速度が異なる。The
また、渦巻き外側端部に設けられた洗浄液ゾーン1003xと、渦巻き中央部に設けられた検知ゾーン1003yと、洗浄液ゾーン1003xと検知ゾーン1003yの途中に設けられた液滴ゾーン1003zとを有する。It also has a
本実施形態では、第1の実施形態と同様に、洗浄液ゾーン1003xは、筐体1018aの第一開口部1018xにおいて露出している。液滴ゾーン1003zは、筐体1018aの第二開口部1018zにおいて露出している。検知ゾーン1003yは、筐体1018aの第三開口部1018yにおいて露出している。検知ゾーン1003yに、電気化学的検出手法による検出のために、二電極1020が設けられる。In this embodiment, as in the first embodiment, the
本実施形態のように、検査キット1018が渦巻き状の曲経路の流路1002を有することで、上述の第1の実施形態等と異なり、上面視の形状で細長くなってしまうことを防止でき、全体としてコンパクトにすることができる。また、細長い形状であると折れやすくなってしまうことから補強構造が必要となるが、本実施形態で検査キット1018全体の強度確保が容易となる。その結果、検査キット1018の取り扱いも容易となる。なお、流路1002の上面視の形状は、図10のように、外形が真円に近い形状に限らず、楕円に近いような形状であってもよい。
In this embodiment, the
<<第5の実施形態>>
図11を参照して本実施形態の検査キットを説明する。ここでは、膜担体に設けられた流路1102に着目して説明する。本実施形態の流路1102は、渦巻き形状が多角形、より具体的には略正方形となって、直線の経路が複数箇所で屈曲している。
<<Fifth embodiment>>
The test kit of this embodiment will be described with reference to Fig. 11. Here, the description focuses on the
流路1102は、渦巻き外側端部(図中左上)側から渦巻き中央部に向けて、第1微細構造領域1131の第1の経路1121と、第2微細構造領域1132の第2の経路1122と、第3微細構造領域1133の第3の経路1123の3つのエリアに分かれている。第1微細構造領域1131と、第2微細構造領域1132と、第3微細構造領域1133では、第1の実施形態と同様に、微細構造7が異なっており、その結果、エリア毎に溶液を輸送する速度が異なる。
The
本実施形態では、第1の実施形態と同様に、洗浄液ゾーン1103xは、筐体の第一開口部1118xにおいて露出している。液滴ゾーン1103zは、筐体の第二開口部1118zにおいて露出している。検知ゾーン1103yは、筐体の第三開口部1118yにおいて露出している。検知ゾーン1103yに、電気化学的検出手法による検出のために、二電極20(電極部)が設けられる。In this embodiment, as in the first embodiment, the
本実施形態のように、検査キットが多角形(正方形など)の渦巻き状の曲経路の流路1102を有することで、第4の実施形態と同様に、上面視の形状で細長くなってしまうことを防止でき、全体としてコンパクトにすることができ、また、強度確保が容易となる。
In this embodiment, the test kit has a
<<第6の実施形態>>
図12を参照して本実施形態の検査キットを説明する。ここでは、膜担体に設けられた流路1202に着目して説明する。本実施形態の流路1202は、つづら折り状に屈曲しており、外形が略正方形となっている。
<<Sixth embodiment>>
The test kit of this embodiment will be described with reference to Fig. 12. Here, the description will focus on the
具体的には、流路1202は、図中の左下端部を上流側として、上下に延びる直線経路が上部及び下部で図右側に折り曲がるつづら折り状に経路を取りながら図右上端部の下流側に向けて延びている。流路1202は、第1微細構造領域1231の第1の経路1221と、第2微細構造領域1232の第2の経路1222と、第3微細構造領域1233の第3の経路1223との3つのエリアに分かれている。第1微細構造領域1231と、第2微細構造領域1232と、第3微細構造領域1233では、第1の実施形態等と同様に、微細構造7が異なっており、その結果、エリア毎に溶液を輸送する速度が異なる。Specifically, the
本実施形態では、第1の実施形態等と同様に、洗浄液ゾーン1203xは、筐体の第一開口部1218xにおいて露出している。液滴ゾーン1203zは、筐体の第二開口部1218zにおいて露出している。検知ゾーン1203yは、筐体の第三開口部1218yにおいて露出している。検知ゾーン1203yに、電気化学的検出手法による検出のために、二電極1220(電極部)が設けられる。In this embodiment, as in the first embodiment, the
本実施形態のように、検査キットがつづら折り状に屈曲する曲経路の流路1202を有することで、第4、第5の実施形態と同様に、上面視の形状で細長くなってしまうことを防止でき、全体としてコンパクトにすることができ、また、強度確保が容易となる。
In this embodiment, the test kit has a
<<第7の実施形態>>
図13を参照して本実施形態の検査キットを説明する。ここでは、膜担体に設けられた流路1302に着目して説明する。本実施形態の流路1302は、経路上流側(第1の経路1321及び第2の経路1322)がつづら折り状に屈曲しており、かつ、下流側(第3の経路1323)が直線状に設けられている。また、つづら折り状の経路において上下に延びる区間が下流側ほど短くなっている。このよう流路1302により、検査キットの全体の外形が略三角形を呈する。
<<Seventh embodiment>>
The test kit of this embodiment will be described with reference to FIG. 13. Here, the description will focus on the
流路1302は、上流側から下流側に向けて、第1微細構造領域1331の第1の経路1321と、第2微細構造領域1332の第2の経路1322と、第3微細構造領域1333の第3の経路1323との3つのエリアに分かれている。第1微細構造領域1331と、第2微細構造領域1332と、第3微細構造領域1333では、第1の実施形態と同様に、微細構造7が異なっており、その結果、エリア毎に溶液を輸送する速度が異なる。
The
本実施形態では、第1の実施形態と同様に、洗浄液ゾーン1303xは、第一開口部1318xにおいて露出している。液滴ゾーン1303zは、筐体の第二開口部1318zにおいて露出している。検知ゾーン1303yは、筐体の第三開口部1318yにおいて露出している。検知ゾーン1303yに、電気化学的検出手法による検出のために、二電極1320(電極部)が設けられる。In this embodiment, as in the first embodiment, the
本実施形態のように、検査キットがつづら折り状に屈曲する曲経路と曲経路と接続する直線経路とから構成された流路1302を有することで、第4~第6の実施形態と同様に、上面視の形状で細長くなってしまうことを防止でき、全体としてコンパクトにすることができ、また、強度確保が容易となる。
In this embodiment, the test kit has a
<<第8の実施形態>>
図14を参照して本実施形態の検査キットを説明する。ここでは、膜担体に設けられた流路1402に着目して説明する。本実施形態の流路1402は、Y字状に分岐した経路を有しており、上流側で分岐している2本の経路(第1の経路1421と第2の経路1422)が下流側で1本の経路(第3の経路1423)に結合する。このよう流路2により、検査キットの全体の外形が略三角形を呈する。
Eighth embodiment
The test kit of this embodiment will be described with reference to Fig. 14. Here, the description will focus on the
流路1402は、第1の経路1421に設けられた第1微細構造領域1431と、第2の経路1422に設けられた第2微細構造領域1432と、第3の経路1423に設けられた第3微細構造領域1433との3つのエリアに分かれている。第1微細構造領域1431と、第2微細構造領域1432と、第3微細構造領域1433では、第1の実施形態等と同様に、微細構造7が異なっており、その結果、エリア毎に溶液を輸送する速度が異なる。The
本実施形態では、第1の経路1421の上流側の第一開口部1418x1において第1の液滴ゾーン1403x1が露出している。第2の経路1422の上流側の第二開口部1418x2において第2の液滴ゾーン1403x2が露出している。第3の経路1423の下流側の第三開口部1418zにおいて検知ゾーン1403yが露出している。この構成において、例えば第1の液滴ゾーン1403x1に洗浄液が滴下され、第2の液滴ゾーン1403x2に液体試料の溶液が滴下される。検知ゾーン1403yに、電気化学的検出手法による検出のために、二電極20(電極部)が設けられる。In this embodiment, the first droplet zone 1403x1 is exposed at the first opening 1418x1 on the upstream side of the
本実施形態のように、検査キットが複数に分岐した経路から構成される流路1402を有することで、第4~第7の実施形態と同様に、上面視の形状で細長くなってしまうことを防止でき、全体としてコンパクトにすることができ、また、強度確保が容易となる。また、液体試料の溶液や洗浄液の滴下エリア・滴下タイミングの設定が柔軟に設定できる。
As in this embodiment, the test kit has a
<<第9の実施形態>>
図15を参照して本実施形態の検査キットを説明する。ここでは、膜担体に設けられた流路1502に着目して説明する。本実施形態の流路1502は、略F字状に分岐した経路を有しており、3本の経路(第1~第3の経路1521~1523)が1本の経路(第4の経路1524)に結合する。
<<Ninth embodiment>>
The test kit of this embodiment will be described with reference to Fig. 15. Here, the description will focus on the
具体的には、第1~第3の経路1521~1523が順次上流側から第4の経路1524に結合する。ここでは、第1~第3の経路1521~1523の経路長は異なっており、第1の経路1521が最も長く、第3の経路1523が最も短い。このような流路1502により、検査キットの全体の外形が略三角形を呈する。
Specifically, the first to third paths 1521-1523 are successively connected from the upstream side to the
流路1502は、第1の経路1521に設けられた第1微細構造領域1531と、第2の経路1522に設けられた第2微細構造領域1532と、第3の経路1523に設けられた第3微細構造領域1533と、第4の経路1524に設けられた第4微細構造領域1534の4つのエリアに分かれている。第1微細構造領域1531と、第2微細構造領域1532と、第3微細構造領域1533と、第4微細構造領域1534では、上述の実施形態と同様に、微細構造7が異なっており、その結果、エリア毎に溶液を輸送する速度が異なる。The
本実施形態では、第1の経路1521の上流側の第一開口部1518x1に第1の液滴ゾーン1503x1が露出している。第2の経路1522の上流側の第二開口部1518x2において第2の液滴ゾーン1503x2が露出している。第3の経路1523の上流側の第三開口部1518x3において第3の液滴ゾーン1503x3が露出している。第4経路1524の下流側の第四開口部1518zにおいて検知ゾーン1503yが露出している。検知ゾーン1503yに、電気化学的検出手法による検出のために、二電極1520(電極部)が設けられる。In this embodiment, the first droplet zone 1503x1 is exposed at the first opening 1518x1 on the upstream side of the
本実施形態のように、検査キットが複数に分岐した経路から構成される流路1502を有することで、第4~第8の実施形態と同様に、上面視の形状で細長くなってしまうことを防止でき、全体としてコンパクトにすることができ、また、強度確保が容易となる。また、流路2が独立した複数の経路に分岐していることから液体試料の溶液や洗浄液の滴下エリア・滴下タイミングの設定が柔軟に設定できる。
As in this embodiment, the test kit has a
なお、第8の実施形態及び第9の実施形態では、上流側で分岐している経路が下流側で一つの経路に結合する構成を例示した。これに限らず、上流側で1本の経路であったものが下流側で複数本に分岐する構成であってもよく、さらに、一度分岐した経路が再度結合する構成であってもよい。このような構成により、例えば、1箇所で滴下した洗浄液を流速の異なる複数の経路に分岐させて、下流側の所定のエリアで異なる経路から洗浄液を時間差で供給するといった処理が可能となる。In the eighth and ninth embodiments, a configuration in which a path branching on the upstream side joins a single path on the downstream side has been exemplified. However, the present invention is not limited to this, and a single path on the upstream side may be branched into multiple paths on the downstream side, and paths that have once branched may be rejoined. With such a configuration, for example, a process in which a cleaning solution dropped at one location is branched into multiple paths with different flow rates, and the cleaning solution is supplied from the different paths at a time lag in a specified area on the downstream side, can be performed.
<<第10の実施形態>>
図16を参照して本実施形態の検査キットを説明する。ここでは、膜担体に設けられた流路1602の断面構造に着目して説明する。上述の第2の実施形態では溶液の逆流防止構造について例示したが、本実施形態では、その構造を拡張したもので、経路が立体的に上下する上り経路と下り経路とを有する構造となっている。これによって、経路が平面的に長くなってしまうことを防止し、コンパクトな検査キットを実現する。
<<Tenth embodiment>>
The test kit of this embodiment will be described with reference to Fig. 16. Here, the description will focus on the cross-sectional structure of the
具体的には、図示のように、上流側から平面の第1の経路1621と、規則的に山型と谷型が連続する山谷構造(凹凸構造)となった第2の経路1622と、平面の第3の経路1623とを有する。Specifically, as shown in the figure, from the upstream side, there is a planar first path 1621, a second path 1622 having a peak-valley structure (uneven structure) in which peaks and valleys are arranged in a regular sequence, and a planar third path 1623.
第1~第3の経路1621~1623には、それぞれ微細構造7が異なった第1~第3微細構造領域1631~1633が形成されている。The first to third paths 1621 to 1623 have first to third microstructure regions 1631 to 1633, each having a
このように、流路1602を立体的に設けることで、流路2をコンパクト化できる。その結果、検査キットをコンパクト化でき、また、強度確保が容易となる。なお、このような構成は、上記の実施形態の構成と適宜組み合わせることができる。In this way, by providing the
<<第11の実施形態>>
図17を参照して本実施形態の検査キットを説明する。本実施形態では、図17(a)と図17(b)とで、経路幅が変化する経路幅変化部を有する2つの経路の例を説明する。
<<Eleventh embodiment>>
The test kit of this embodiment will be described with reference to Fig. 17. In this embodiment, an example of two paths having a path width changing portion in which the path width changes will be described in Fig. 17(a) and Fig. 17(b).
図17(a)の流路1702Aは、幅t1に直線状に設けられた上流側の第1の経路1721Aと、第1の経路1721Aより幅狭の幅t2に直線状に設けられた下流側の第2の経路1722Aとを有する。さらに、流路1702Aは第1及び第2の経路1721A、1722Aを連結する経路であって、経路幅が徐々に狭くなる経路狭部1723A(経路幅変化部)が設けられている。経路狭部1723Aによって、流路1702Aを流れる溶液の速度・量を調整できる。なお、第1及び第2の経路1721A、1722Aと経路狭部1723Aは、微細構造7が同じでもよいし異なってもよい。
The
図17(b)の流路1702Bは、幅t1に直線状に設けられた上流側の第1の経路1721Bと、第1の経路1721Bより幅狭の幅t2に直線状に設けられた下流側の第2の経路1722Bとを有する。さらに、流路1702Bは第1及び第2の経路1721B、1722Bを連結する経路であって、経路幅が一端徐々に狭くなりその後徐々に広くなる経路ネック部1723B(経路幅変化部)が設けられている。具体的には、流路2は、上流側から、経路ネック部1723Bは、幅t1から徐々に狭くなる第1ネック部1723B1と、最も狭くなった幅t3の狭部1723B3と、幅t3から徐々に広がり幅t2となる第2ネック部1723B2とを有する。経路ネック部1723B(経路幅変化部)により、流路1702Bを流れる溶液の速度・量を調整できる。なお、第1及び第2の経路1721B、1722Bと経路ネック部1723B(経路幅変化部)は、微細構造7が同じでもよいし異なってもよい。
The
<<第12の実施形態>>
図18を参照して本実施形態の検査キットを説明する。図18(a)は流路1802の一部を拡大した平面図であり、図18(b)はその側面図である。本実施形態ではエリアによって流路1802に設けられた凸部1808A、1808B(微細構造7)の大きさと、配置される密度が異なる。
<<Twelfth embodiment>>
The test kit of this embodiment will be described with reference to Fig. 18. Fig. 18(a) is an enlarged plan view of a part of the
具体的には、流路1802は、上流側から第1微細構造領域1831である第1の経路1821と、第2微細構造領域1832である第2の経路1822とを有する。第1微細構造領域1831の複数の凸部1808Aは、相対的に粗に設けられている。第2微細構造領域1832の複数の凸部1808Bは、相対的に密に設けられている。Specifically, the
また、第1微細構造領域1831の凸部1808Aの大きさは、第2微細構造領域1832の凸部1808Bの大きさに比べて、大きく設けられている。ここでは、凸部1808Aの底面積および高さが、凸部1808Bの底面積および高さより大きいが、いずれか一方が大きくてもよい。In addition, the size of the
このような微細構造7を構成する凸部1808A、1808Bの大きさや配置する密度を調整することで、流路2を流れる溶液の速度を調整することができる。By adjusting the size and density of the
この出願は、2020年12月1日に出願された日本出願特願2020-199456号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。 This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2020-199456, filed on December 1, 2020, the disclosure of which is incorporated herein in its entirety.
2、1002、1102、1202、1302、1402、1502、1602、1702A、1702B、1802 流路
3、103、203、303、403、503、603、703、1003 膜担体
3x、1003x、1103x、1203x、1303x 洗浄液ゾーン
3y、1003y、1103y、1203y、1303y、1403y、1503y 検知ゾーン
3z、1003z、1103z 液滴ゾーン
8 凸部
18 検査キット
18a、1018a 筐体
18b、1018x、1118x、1218x、1318x、1418x1、1518x1 第一開口部
18c、1018z、1118z 第二開口部
18d、1018y、1118y、 第三開口部
20、1020、1120、1220、1320、1420、1520 二電極
21 計測装置
31、131、231、331、431、531、631、731、1031、1131、1231、1331、1431、1531、1631、1831 第1微細構造領域
32、132、232、332、432、532、632、732、1032、1132、1232、1332、1432、1532、1632、1832 第2微細構造領域
33、133、1033、1133、1233、1333、1433、1533 第3微細構造領域
134、1534 第4微細構造領域
41、141、241 第1境界
42、142 第2境界
143 第3境界
50、150 固相部
51 抗体
341、441 傾斜部
541 凹部
1021、1121、1221、1321、1421、1521、1621、1721A、1721B、1821 第1の経路
1022、1122、1222、1322、1422、1522、1622、1722A、1722B、1822 第2の経路
1023、1123、1223、1323、1423、1523、1623 第3の経路
1524 第4の経路
1723A 経路狭部(経路幅変化部)
1723B 経路ネック部(経路幅変化部)
2, 1002, 1102, 1202, 1302, 1402, 1502, 1602, 1702A, 1702B, 1802 Flow path 3, 103, 203, 303, 403, 503, 603, 703, 1003 Membrane carrier 3x, 1003x, 1103x, 1203x, 1303x Washing solution zone 3y, 1003y, 1103y, 1203y, 1303y, 1403y, 1503y Detection zone 3z, 1003z, 1103z Droplet zone 8 Convex portion 18 Test kit 18a, 1018a Housing 18b, 1018x, 1118x, 1218x, 1318x, 1418x1, 1518x1 First opening 18c, 1018z, 1118z Second opening 18d, 1018y, 1118y Third opening 20, 1020, 1120, 1220, 1320, 1420, 1520 Two electrodes 21 Measurement device 31, 131, 231, 331, 431, 531, 631, 731, 1031, 1131, 1231, 1331, 1431, 1531, 1631, 1831 First microstructure region 32, 132, 232, 332, 432, 532, 632, 732, 1032, 1132, 1232, 1332, 1432, 1532, 1632, 1832 Second microstructure region 33, 133, 1033, 1133, 1233, 1333, 1433, 1533 Third microstructure region 134, 1534 Fourth microstructure region 41, 141, 241 First boundary 42, 142 Second boundary 143 Third boundary 50, 150 Solid phase portion 51 Antibody 341, 441 Inclined portion 541 Recess 1021, 1121, 1221, 1321, 1421, 1521, 1621, 1721A, 1721B, 1821 First path 1022, 1122, 1222, 1322, 1422, 1522, 1622, 1722A, 1722B, 1822 Second path 1023, 1123, 1223, 1323, 1423, 1523, 1623 Third path 1524 Fourth path 1723A Narrow path section (path width change section)
1723B Path neck section (path width change section)
Claims (12)
前記流路に設けられた、抗体または抗原を固相した固相部と、
前記反応液の前記抗体または前記抗原に対する反応を検出する検出部と、
前記流路が設けられた領域において前記基板に一体に形成された複数の凸部を有する微細凹凸構造と、
を有し、
前記流路は、屈曲した曲経路部を有し、
複数の前記流路を有し、
少なくとも2つの前記流路が結合する結合部を有し、
少なくとも2つの前記流路のち、少なくとも一つの流路の前記微細凹凸構造は他の流路の前記微細凹凸構造と異なる、検出装置。 A flow channel provided on a substrate made of resin for transporting a reaction solution;
a solid phase portion provided in the flow channel, on which an antibody or an antigen is immobilized;
a detection unit for detecting a reaction of the reaction solution with the antibody or the antigen;
a fine concave-convex structure having a plurality of convex portions formed integrally with the substrate in a region where the flow path is provided;
having
The flow path has a curved path portion,
A plurality of the flow paths are provided,
At least two of the flow paths are joined together at a joint,
A detection device, wherein among the at least two flow paths, the micro-relief structure of at least one flow path is different from the micro-relief structure of the other flow paths.
前記複数の凸部が設けられた第1の凹凸部と、
前記複数の凸部が前記第1の凹凸部より密に設けられた第2の凹凸部と、
を有し、
前記反応液を前記検出部へ輸送する方向を上流から下流の方向とした場合に、前記第1の凹凸部が前記第2の凹凸部より上流側にある、請求項1から6までのいずれか1項に記載の検出装置。 The fine uneven structure is
a first concave-convex portion provided with the plurality of convex portions;
a second concave-convex portion in which the plurality of convex portions are provided more densely than the first concave-convex portion;
having
The detection device according to claim 1 , wherein, when the direction in which the reaction liquid is transported to the detection section is from upstream to downstream, the first uneven portion is located upstream of the second uneven portion.
前記段差または前記傾斜の前記第1の凹凸部側の領域が前記第2の凹凸部側の領域より高い、請求項7から9までのいずれか1項に記載の検出装置。 A step or a slope is provided at a boundary between the first uneven portion and the second uneven portion,
The detection device according to claim 7 , wherein a region of the step or the slope on the side of the first uneven portion is higher than a region of the step or the slope on the side of the second uneven portion.
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