JP2002122601A - 光干渉による分析対象の検出装置およびその方法 - Google Patents

光干渉による分析対象の検出装置およびその方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 試料中の分析対象物の光学的分析方法および
関連器具／装置を提供すること。 【解決手段】 薄膜デバイスを使用し、その基質上の結
合層に対する分析対象物の結合前後の表面に当る光のス
ペクトル変化を通して試料中の分析対象物を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】関連出願 本出願は下記アメリカ特許出願のうちのいずれか一以上
の一部継続出願である：GarretModdelらが1992年７月31
日に出願したアメリカ出願第07/924,343号、Garret Mod
delらが1989年９月18日に出願し現在放棄しているアメ
リカ出願第07/408,291号の一部継続出願であり現在係属
中の、Garret Moddelらの1992年４月24日出願になるア
メリカ出願第07/873,097号；Jeffrey Etterらが1991年
２月11日に出願し現在係属中の、アメリカ出願第07/65
3,064号；Jeffrey Etterらが1986年２月25日に出願し現
在係属中の、アメリカ出願第07/653,052号；Nygrenらが
1986年２月25日に出願し現在放棄しているアメリカ出願
第07/832,682号の一部継続出願であって現在継続中の、
Nygrenらの1988年10月20日出願になるアメリカ出願第07
/260,317号；現在放棄しているアメリカ出願第07/408,2
96号の一部継続出願であり、1991年３月20日に出願（ア
メリカ合衆国を指定）のPCT出願US 91/01781号に基づき
Jeffrey Etterらが1992年７月31日に出願した、アメリ
カ出願（連続番号）；そして本出願はDiana Maulらが19
91年10月１日に出願し現在継続中の、ヨーロッパ出願第
EP91308968.6号から外国への優先権主張の権利を有す
る。上記出願(図面を含めて)はすべて本出願の一部を構
成しており、参考までにここに纏めて記載する。
【０００２】発明の分野 本発明は本装置に衝突する光のスペクトル特性を薄膜現
象により検知可能に減衰させる装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】発明の背景 「Applied Optics」24巻の472頁（1985年）でSandstrom
らは、誘電膜として作られた一酸化ケイ素および二酸化
ケイ素をケイ素の光学的基板に使用することが記載して
ある。彼らは、膜厚を変えると光学的基板の性質が変わ
り、膜厚により異なる色調が得られると指摘している。
すなわち、膜厚はその色調に関連があり、光学的基板の
上部に設ける膜は目に見える色調の変化を生じる。彼ら
は、数理モデルを使用して色調の変化を定量化すること
が可能であこと、および「コンピューターモデルを使用
して実施した計算によれば、多層構造にしても光学的性
能には殆んど得るところがない・・・・しかし、表面上
の生物層（biolayer）の構造は、光学的性質が主として
多層構造内部の界面で決まるので、このような構造での
反射は極く僅かしか変化しない・・・・結論をいえば、
やや驚くべきことに、生物層を検出するための最も敏感
な系は単一層コーチングであり、他方その他の大抵の用
途には誘電層を追加すれば性能を改善することが可能で
ある。」と指摘している。
【０００４】Sandstromらはさらに、金属酸化物で作っ
た金属上のスライドには欠点があること、および金属イ
オンの存在すると生化学的用途にはまた有害になる可能
性が多いと指摘している。彼らは、理想的な表面上部の
誘電膜は一酸化ケイ素の膜が周辺雰囲気中で析出する時
自然的に形成される２〜３nm厚の二酸化ケイ素であるこ
と、および40〜60nm厚の一酸化ケイ素層上の70〜95nm厚
の二酸化ケイ素層がガラスまたはプラスチック基板に使
用可能であることを指摘している。また彼らは、一酸化
ケイ素を選択的にエッチングすること、ジクロロジメチ
ルシランで二酸化ケイ素表面を処理すること、および抗
原および抗体の生物層を適用することにより、一酸化ケ
イ素のウエッヂを形成すると記述している。このウエッ
ヂ構造により彼らは偏光解析計で膜厚を測定することで
き、そして“最大のコントラストは干渉色が紫から青色
に変わる約65nmの変域で見られた”と記載している。こ
のような系の感度は、抗体によりタンパク質の抗原を検
出する場合に適用しても充分高い値であると指摘してい
る。“デザインは広範囲の用途には充分な感度である。
材料のガラス、ケイ素および酸化ケイ素は化学的に不活
性で、生化学反応には影響を及ぼさない。上記の算定法
を使用すれば別の用途に最適なスライドをデザインする
ことができる。このスライドは製造可能で、その品質は
保証でき、そして二つのデザインが現在市販されてい
る。感度が良く、融通性があり、かつ低廉なこれらの道
具により、免疫学および生化学において簡単な方法の開
発が促進されるだろうことを希望している。”と彼らは
結論づけている。
【０００５】「J. Immunol. Methods」59巻の145頁（19
83年）でNygrenらは上記のものと同じ系につき記述して
いる。それには、抗人血清（HSA）の検出に特定の抗人
血清抗体を使用している。この出版物中の第２図によれ
ば、10−５mg/mlのHSAは16時間の培養で検出可能である
が、10−６mg/mlのHSAはこの系では検出不可能であった
と指摘している。また、彼らは“72時間の培養後、検出
限界は低く（１mg/mlに低下 ）なったが、しかし反応は
その後非特定反応には感度がより良好になった”と述べ
ている。アメリカ特許第4,558,012号において、Nygren
らは、525〜600nM範囲の波長の非単色または白色につき
層の総合配列を反射を低減させるようにする以外は同じ
系について記述している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】発明の要約 本発明は、試料中の分析対象の存在有無または量を検出
するための装置の改良、およびこのような装置を使用す
る方法の改良を特徴とするものである。従来の装置とは
対照的に、本発明の装置は試料中の極く少量の分析対象
を検出することができる。僅か0.1nM、0.1ng/mlまたは
２×10３の生物、あるいは数分間だけの迅速測定で僅か
50fgの量まで測定できる。測定の総所要時間は測定手続
きの開始から（すなわち、分析対象が装置に接触する時
点から）一時間から数分間である。事実、本発明の装置
によれば、従来の装置と方法とで連鎖球菌Ａ抗原の測定
等で可能であったより30％以上もより多くの試料を検出
できる。本発明は、Sandstromら（上記参照）の記載の
ものと比較して、より優秀な構成のものを見つけた結果
によるものであり、その詳細を以下に説明する。この装
置は機器で構成されている。また、これらは色の変化が
目視できる場合、特にその色変化が、例えば金色から暗
紫色または青色に変化する等、非常に説明し易い場合は
有用である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このように、第一の本発
明の特徴は、分析対象の量または存在有無を検知する装
置を提供することである。この装置には、これに衝突す
る光で第一の色調を示す、光学的に活性な表面を有する
基板を備えている。この第一の色は光のスペクトル分布
によると定義される。また、基板は第一の色とは違った
第二の色調を示す（第一の色中に存在する組合わせとは
違った光の波長の組合わせであるか、違ったスペクトル
分布であるか、または第一の色中に存在するのとは違っ
た一以上の波長の強度を有する）。このような装置によ
り、0.1ng、0.1nM、0.1ng/ml、50fgまたは２×10３の生
物の量の検出に際し感度良好な方法が得られるのであ
る。事実、好適な具体例による検出量は10倍、100倍ま
たは1,000倍とかなり少量まで検出可能である。ある色
から他の色への変色は計器または肉眼を使用して測定で
きる。このような好感度の検出結果は上記Sandstromお
よびNygrenで記述した装置と比較して可成り進歩してお
り、かつこの装置を使用しても商売上競争できる。事
実、この装置の感度は現行の技術を遥かに凌いでおり、
本発明の装置および方法が勝っている。
【０００８】“光学的に活性な表面”とは、表面に衝突
する光が何かで変えられるような、光学的効果の発生に
関与する表面のことである。このような光学的に活性な
表面は多色光（例えば白色）のみでなく、単色光（例え
ば、本質的に偏光されるレーザー光）にも反応するよう
にできる。本発明の装置は好適にも、不反応テスト表面
および反応テスト表面の背景の干渉色と明確な対照を示
す、色のシグナルを生じる。テスト面には、試料中の分
析対照の濃度の半定量的測定に対応する、色の種々のシ
ェードまたは強度が生じ、そして目視または計器で測定
できる。このような装置により薄膜測定系の定量的に機
器分析できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】一具体例として、光学的に活性な
表面は非鏡面であるか、または光学的に活性な表面を目
視できる非鏡面で透明な層を備える。表面があまり重要
に見えない角度を形成するので本発明でこの具体例は有
用である。用語の“非鏡面”とは表面が鏡のようには作
用せず、光に対し散乱することを意味する。一般的に、
高さが100nmから100μmの間で変動する不規則表面から
なるものである。第一の利点は、乱反射により光に関し
広範囲の角度にわたる色変化が目視できることである。
【００１０】さらに具体例として、基板には窒化ケイ
素、酸化ケイ素、二酸化チタン、オキシ窒化ケイ素また
は硫化カドミウム等から作った干渉膜が含まれている。
この膜は光を干渉させるように作用して特定の光を基板
表面に生じさせる。この膜は基板上の他の層と相互に作
用し、分析対照が装置上にある時は色変化または波長強
度の変化が観察できる。より好適な具体例として、分析
対照に特有の受容分子を結合させる取付け層を設けられ
る。シグナルが装置上で得られるように、この取付け層
に可成の受容材料を取付けできるということは本発明で
は重要である。その他の関連する具体例として、一旦分
析対照が取付け層に取付けられると、その他の層が対照
物に特定の方法で装置上に析出され、色のシグナルまた
はより明確な色のシグナルが得られるような方法で本装
置が使用できる。
【００１１】目視で分析できる装置であることが好まし
いが、本発明の装置はまた偏光解析計、反射計、プロフ
ィロメータ、改良形偏光解析計等が使用可能である。
【００１２】他の関連する面から（下記でより詳細に記
述する）、本発明の特徴は、上記の装置や本発明で使用
する特定の装置を使用する方法、および、各層の最も望
ましい厚みが即座に決定できるように、各成分層が種々
の厚みで光学的に活性な表面を有する基板を形成するこ
とにより本発明の装置を最適使用する方法を提供するこ
とにある。
【００１３】特に、本発明は基板がデンドリマー、スタ
ーポリマー、分子状自己集合ポリマー、重合シロキサ
ン、および膜形成ラテックスからなる群から選んだ化学
品から作製した取付け層を有する装置を特徴とする；基
板自体は単結晶性ケイ素、ガラス上に不定形ケイ素、プ
ラスチク上に不定形ケイ素、セラミック、多結晶性ケイ
素およびこれら材料の複合物からなる群から選んだ材料
で作製する；そして基板には窒化ケイ素、ケイ素／二酸
化ケイ素の複合物、オキシ窒化ケイ素、二酸化チタン、
チタン酸塩、ダイアモンド、ジルコニウムの酸化物およ
び炭化ケイ素から選んだ材料で作製した光学的薄膜を有
する。
【００１４】特に好適な具体例として、第二の色は分析
対象が装置と接触した後一時間以内に識別できる；分析
対象物が0.1nM、0.1ng/ml、50fg、２×10３の生物から
選んだ量だけ表面に存在する時は、光に対する反応が観
察される；表面は鏡面であるか、鏡面でないか、または
光学的活性面が見られるようにした鏡面でない表面を有
する透明層である；基板は固体の支持体、可撓性支持
体、プラスチック、ガラス、金属および非金属からなる
群から選ばれる；基板は光反射性か光透過性である；光
は単色光、多色光、紫外光、赤外光である；分析対象は
リウマチ因子、樺花粉に特有のIgE抗体、癌胚抗原、連
鎖球菌群Ａ抗原、ウイルス性抗原、自己免疫性病気に関
連する抗原、アレルギー、腫瘍または感染性微生物、連
鎖球菌群Ｂ抗原、HIV IまたはHIV IIの抗原、または前
記ウイルスに対する抗体、RSVに特有の抗原またはウイ
ルスに対する抗体、抗体、抗原、酵素、ホルモン、多糖
類、蛋白質、脂質、炭水化物、麻薬または核酸、髄膜炎
の誘因生物、ナイセリア髄膜炎群Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｙおよび
Ｗ１３５、連鎖球菌肺炎、E. coli KI、ハエモヒラス流
感型Ｂ、微生物から誘導した抗原、ハプテン、麻薬（許
可または免許なしで不法に使用する麻薬を含む）、治療
薬、環境用薬剤、および肝炎に特有の抗原からなる群か
ら選ばれる；鏡面でない表面はプロフィロメータで2700
から3295の読みである。この値は表面構造の平均ピーク
高さでRMS粗さを除したものであり、そしてHeNeレーザ
光源により測定した鏡面反射率は約50％以下である；基
板はガラス、プラスチックからなる群から選ばれ、その
表面に不定形ケイ素の層を設ける。このようにして光学
的活性表面が形成される；光学的活性表面は多結晶性ケ
イ素またには金属が含まれる；さらに基板は不定形ケイ
素の層を有する金属である；分析対象を受容する受容層
は分析対象に特定の結合相手を備えている；受容層は抗
原、抗体、オリゴヌクレオチド、キレート化剤、酵素、
バクテリア、バクテリアの繊毛、バクテリアの鞭毛、核
酸、多糖類、脂質、蛋白質、炭水化物、金属、ウイル
ス、ホルモン、および前記材料の受容体からなる群から
選んだ材料で作製される；第一の色は外観が金色で、第
二の色は肉眼で外観は紫色または青色である。
【００１５】他の好適な具体例において、本装置は多色
光に対し肉眼で検出できるようなシンボルが得られるよ
う配列されている；そして光学的膜は装置に480Åから5
20Åの厚みにコートされている；そして分析対象は受容
材料と結合剤との間に挟まれている。
【００１６】その他、本発明の特徴は分析対象の光学的
測定で使用する装置を提供することであり、基本材の
層、アルミニウム、クロムまたは透明な伝導性酸化物の
伝導性金属層、および不定形ケイ素の層、で作られた多
層基質が含まれる。ここで金属層は不定形ケイ素の付近
に配置される。その他、本装置は、基本材の層（光学的
活性層を設けた固体材料）と基本材付近の不定形ケイ素
の層とを有する多層構造の基板を備えている。好適な具
体例において本装置には基板上面に非反射層を付着させ
る。この層は、基板上面に付着可能な光学的材料と、基
板上面から最も離して位置させかつテストされる流体中
で分析対象を結合させる特定の材料から選ばれた受容材
料と、を備えている；基本材はガラス、シリカ、プラス
チック、半導体、セラミックおよび金属の群から選ば
れ、そして堅いか可撓性かである；そして取付け層は光
材料と受容材料の間に挿入される。
【００１７】その他、本発明の特徴はガラス、プラスチ
ック、ケイ素および不定形ケイ素から選んだ基板、窒化
ケイ素、ケイ素／酸化ケイ素の複合物、チタン酸塩、炭
化ケイ素、ダイアモンド、硫化カドミウムおよび酸化チ
タンから選んだ非反射層、重合シラン、重合シロキサ
ン、膜形成ラテックスまたはデンドリマーから選んだ取
付け層、および分析対象に特定の結合層で作製された、
分析対象を検出する光学的測定装置を提供することであ
る。
【００１８】好適な具体例において、不定形ケイ素層は
約900から1100nmの厚みを有する；約1800と2200Åの間
の厚みのアルミニウム層がガラス上に設けられる；窒化
ケイ素、ケイ素／酸化ケイ素の複合物、チタン酸塩また
は二酸化チタンの膜は約480から515Åの間の厚みを有す
る；取付け層は約90から110Åの間の厚みを有する、ア
ミノアルキルーＴ−構造の有枝シロキサンである；そし
て受容材料は約30から60Åの間の厚みを有する抗体層で
ある。
【００１９】より好適な具体例で、基板は第一の色から
第二の色への変化がいずれも偏光解析計等の計器の出力
で指示されるように配列されている;表面から反射また
は透過する光の強度が変化する;衝突する光は装置で反
射され、この反射光は楕円状または直線的に偏光させら
れる；単色、多色、非偏光、可視、紫外または赤外また
はこれらの組合わせた光である；基板は光学的に活性な
表面を支持するか、それ自身光学的に活性である。
【００２０】その他、本発明の特徴は試料中の分析対象
の存在有無またはその量を検出する方法を提供するもの
であり、その方法には上記装置を用意する行程と、光学
的に活性な表面を分析対象を含んだ試料に接触させる行
程とが含まれる。分析対象が活性表面と相互に作用して
活性面に第二色が表わされる。第二の色の変化の測定に
光学的読取り装置が使用される。光学的読取り装置は下
記計器群のうちの一からなる；偏光解析計、反射計、比
較反射計、プロフィロメータ、薄膜分析器またはその改
良品である。
【００２１】好適な具体例につき、分析対象を受容材料
（例えば、抗体または抗原）および第二結合剤（例え
ば、抗体または抗原）の間に挟ませる；分析対象は結合
して直接検出される；分析対象は間接的なシグナルの発
生で検出される；試料は尿、血清、血漿、脊髄液、痰、
全血、唾液、尿生殖器分泌物、便の抽出物、心膜、胃
（gastric）、ぺリトンール、胸膜洗浄物、膣分泌物、
および喉の綿棒、からなる群から選ばれる；そしてこの
方法では反射計を使用して色または強度の測定を行う。
【００２２】特に好適な具体例による方法では、基板を
分析対象を含むテスト試料と接触させる。基板は第二の
色を表わすものとする；そしてこの装置は、第一の色が
特定の波長または光の波長範囲の背景の強度を表わし、
第二色が第一色に対する一以上の光の波長の強度の変化
を表わす反射計のセットである；またこの装置は、第一
色が分析器を通り検出器まで透過する光の背景の強度を
表わし、第二の色が第一色に関連して分析器を通り検出
器に透過する光の強度の変化を表わす薄膜分析計のセッ
トである；またこの装置は、第一色が目視可能な干渉光
で、第二色が第一色に対する色の変化を表わすものであ
る。
【００２３】その他、本発明の特徴は基板、一以上の光
学的層、取付け層および受容層を有し、これらの層の一
以上をスピンコーティングした光学的測定装置を提供す
ることにある。
【００２４】好適な具体例として、この方法は基板の表
面に光学的薄膜をスピンコーティングする。この膜は；
ポリシリザン、酸化アルミニウム、珪酸塩、チタン酸
塩、ジルコン酸塩およびＴ−樹脂シロキサン、からなる
群に一以上から作製され、そしてこの膜は250から550Å
の厚みがある；この方法では装置の光表面に取付け層を
スピンコーティングし、最も好適には非線形有枝重合シ
ロキサン、膜形成ラテックスおよびデドリマーからなる
群の一以上から選んで作製し、厚さが25から250Åであ
ればよい；そして受容材料を取付け層にスピンコートま
たは溶液コートする。
【００２５】他の観点から、本発明の特徴は台上に支持
されかつ第一コンテナ内に保持された活性受容面を有す
る光学的測定装置を提供することである；ここで第一コ
ンテナは、台の基礎に設けられ、かつ表面からの液ドレ
ンを吸収するように配列された第一吸収材料を備え、第
二コンテナは第一コンテナの一側部にヒンジ連結されて
いて第二吸収材料を備えている。ここで第二コンテナは
ヒンジで回して第一コンテナに閉止することができ、こ
のように閉止することにより第二吸収材料をその表面に
接触させる。
【００２６】好適な具体例として、第二コンテナにはさ
らに第二吸収材料をこれが表面と接触する位置に対し移
動させるように配列したハンドルが設けられている；こ
の装置はさらに第二コンテナ内に可動式フラップを備え
ており、第二吸収材料が第二コンテナから移動しないよ
うに配列されている；フラップは第一または第二コンテ
ナにヒンジ連結され、表面または第二吸収材料に接近で
きるように一以上の隙間が設けられている。
【００２７】これに関連して、本発明の特徴はベース上
に支持されて複数の光学的活性表面を有する光学的測定
装置を提供することである。このベースには表面からの
液ドレンを吸収するように配列した第一吸収材料が設け
られ、そして摺動可能な蓋には装置使用中に光学的活性
表面に接触するように配列した一以上の吸収区域が設け
られている。
【００２８】好適な具体例の装置では、ベースに対して
蓋を階段的移動させるための手段が設けられている；蓋
には一連の開口が設けられ、装置を使用時には表面に選
択的に接近できるようにする；蓋には細長い開口があ
る。ここでベースは一連の印しが設けられ、かつ細長開
口は印しと協働して装置の使用法を指示する；分析対象
は免疫不全ビールス(HIV)I、IIまたはその組合わせ、連
鎖球菌群Ａ、連鎖球菌群Ｂ、RSV、Ｂ型肝炎、クラミデ
ア種、HSV、抗体、抗原、核酸、オリゴヌクレオチド、
キレート化剤、酵素、バクテリア、ウイルス、ホルモン
またはこれらの受容体である；そして装置は連鎖球菌群
Ａ抗原、連鎖球菌群Ｂ、RSV、クラミデアまたは肝炎の
抗原の存在量を測定できるように配列される；そして光
学的活性受容表面を有する。
【００２９】その他、本発明の光学的測定装置は、一分
析対象に対し表面の複数の試料の同時測定ができるよう
に配列した光学的活性受容表面と、表面に試料および薬
剤の溶液を分配するように配列した自動液取扱い装置
（例えばピペット装置）とを有することを特徴とする。
【００３０】好適な装置にはさらに各測定の結果の光学
的読取り装置を備えている；そして装置には表面を乾燥
させるように配列したブロー手段を備えている；そしえ
装置はかけられた試料の定量的かつ定性的評価を提供す
る。
【００３１】他の観点から、本発明の特徴は分析対象を
検出する方法を提供することである。この方法の行程
は、取付け層で一以上の層（特に分析対象と接触する受
容材料を添える）を支持して光を反射または透過する基
板を有する検出装置を準備し、分析対象が受容材料と結
合する条件で分析対象を含んだ試料と装置を反応させ、
そしてこの結合分析対象を装置の表面で質量変化させる
薬剤と反応させるのである。
【００３２】好適な具体例において、装置は免疫学的に
活性な材料の取付け層を支持する平たい反射性材料の基
板を有する；この基板は平坦な反射性材料からなる；基
板および取付け層は反射時に放線を偏光させる；薬剤は
装置上の質量を増減させる。例えば、薬剤は酵素である
か、または分析対象に特有の第二受容材料に付着される
膜形成スチレンブタジエンコポリマー等の重合ラテック
スがある；最も好適には、薬剤は抗バクテリアー抗体ー
酵素の錯体を含む共役酵素がよい；薬剤は例えば3,3',
5,5'-テトラメチルベンチヂンを含む酵素の基板等の沈
殿剤により沈殿させる。
【００３３】これに関連して、本発明の特徴は、分析対
象と反応する光学的活性表面を備えるテスト装置を有す
る分析対象の光学的測定装置を提供することであり、分
析対象と反応するようにした薬剤は表面に結合して表面
の質量を変える。好適にはこの薬剤は共役酵素または重
合ラテックスにする。
【００３４】その他の観点から、本発明の特徴は試料中
の分析対象を検出する方法を提供することにある。その
行程は；基板を有し、上下面を有し、かつ基板に結合し
た抗体の層、試料の分析対象を含んだ一以上の層、分析
対象と錯体を形成した共役酵素を有する層を少なくとも
一層支持した分析対象含有層、をその上面で支持する薄
膜の光学的免疫測定装置を準備し；共役酵素を沈殿剤と
接触させ；沈殿剤と酵素との相互作用から生成物を沈殿
させるに充分な時間だけ放置し；テスト試料中の分析対
象の量の指標として、共役酵素層および抗体層の質量変
化を光学的に測定する。
【００３５】好適には、共役酵素にはパーオキサイド、
または抗バクテリアー抗体セイヨウワサビパーオキサイ
ドの錯体がよい；またはこの共役酵素はアルカリ性ホス
ファターゼであり、抗バクテリアー抗体アルカリ性ホス
ファターゼの錯体を構成する；そして沈殿剤は5-ブロモ
-4-クロロ-3-インドリル燐酸塩を含む基板である。
【００３６】他の観点から、本発明の特徴は分析対象の
存在有無またはその量を検出するため光学的装置の基板
上に配列した計器を提供することにある。この計器に
は、基板に対しブリュースタの角度以外の角度で配置さ
れて直線的に偏光する単色光源、および基板からの反射
偏光を検知するに適する位置と基板に関連する角度とで
配置された分析器を有する。この分析器は、質量変化が
非反応面に関する基板で生じる時、分析器を通して透過
された基板からの反射光の強度をほぼ最大にするように
構成されている。
【００３７】その他、本発明の特徴は分析対象の光学的
測定装置を最適化する方法を提供することにある。その
方法の行程は；光学的活性層の選ばれた厚みを有する基
板を設け；コーティング上に選ばれた厚みの取付け層を
設け；分析対象に対し選ばれた厚みを有する受容層を設
け（ここで、光学的活性層、取付け層および受容層の厚
さの少なくとも一層を複数の層厚が得られるように変更
する。）；受容層の質量増加が得られるような条件で分
析対象を受容層と接触させ；そして一以上の層の厚さの
光学的厚さを測定する。好適には光学的コーチングの厚
さは基板の長さにより変化する。
【００３８】出願人は、クレームした装置の最適化のた
めに有用な一つの特徴は基板上面に取付けた非反射層を
有しかつ屈折率が解っている、基板を使用することであ
ることを知った。この非反射層は基板上面に付着できる
材料による一以上の層、上面から最も離して配置しかつ
テストされる流体中で分析対象と特に結合する材料から
選んだ受容材料の一以上の層から構成される。非反射層
はそれに近接する基板表面材料の既知の屈折率のほぼ平
方根である屈折率を有することおよび装置上の光の波長
の1/4の奇数倍以下の厚みを有することが大切である。
【００３９】すなわち、本発明の装置を最適化するため
には以前から開発されている数学的アナゴリズム（“Ha
ndbook of Optics”の第３表参照、Water G. Driscoll
とWilliam Vaughan、出版人MacGraw-Hill Book Co.、8-
48から8-49頁）から離れることが必要であることを出願
人は知見した（「発明の背景」参照）。このように、数
学的公式はむしろ感度のよくない装置に有用であろう一
般的な厚みの指標を提供するが、本発明の方法は可成り
かつ驚くほど高い感度の装置を提供するものである。
【００４０】本発明の光学的テスト表面の構成に有用な
最適の材料および方法が得られる方法論の指標を下記に
て説明する。概して、肉眼で検出できる着色シグナルの
発生によるかまたは機器分析によるかに拘わらず、本発
明では分析対象を直接検出するための新規な光学的活性
テスト面が存在する。これらのテスト面には取付け層を
介してテスト面に結合される特定の受容材料が設けられ
る。このように、 本発明では、光学的基板を選定し、分
析対象に特有の受容材料を基板上面に取付け、この受容
材料を分析対象を含む試料流体と接触させ、それから、
第一の色の変化を観察することによりコートされた表面
に生じる反射と透過の変化を試験する。
【００４１】本発明は広範囲に応用でき、そして種々の
特定の測定法に採用できる。例えば、本発明の装置は抗
原または抗体を検出する免疫測定法に使用可能である。
本装置は直接、間接または比較検出計画に使用して、核
酸の検出のみならず、酵素活性度の測定、有機性小分子
の検出（例えば麻薬、 環境薬剤）にも利用できる。
【００４２】本発明の特徴はテスト表面が測定を実施す
るに適していることである。この表面は種々の基板、非
反射性材料、取付け材料および受容材料から開発可能で
ある。このような材料はユーザが広範囲にかつ手短かに
採用可能である。単一の測定からでも多くのテスト結果
が得られ、しかもテストされる多くの分析対象が単一の
試料で簡単に得られる。
【００４３】本発明の装置はまたこの程度の感度を必要
としない測定に対しても貢献する性能を提供する。この
改善された性能は測定時間の短縮、説明の容易さ、およ
び測定法や手続きの融通性をもたらすように貢献する。
【００４４】本発明のその他の特徴および利点は下記の
好適な具体例の説明およびクレームから明白になるであ
ろう。
【００４５】好適な具体例の説明 最初にまず図面について簡単に説明する。
【００４６】図面 第１図は本発明の装置および方法の中枢をなす干渉現象
の略図である。第２図は鏡面、および非鏡面または散乱
性の基板表面の略図である。第３図は本発明の装置で使
用する最適な干渉膜を選定する方法の略図である。第４
図は光学的表面への3-アミノプロピルトリエトキシシラ
ンの取付け状態を表示したものである。第５図は本発明
の装置の作製に有用な多価シロキサンの取付け状態の略
図である；ここで、Rは化学的に活性な基の光学的表面
に存在するケイ素原子への付着に干渉せず、かつ受容体
（生物学的）部分の付着にも干渉しない、多数の基のい
ずれか一つであり、例えば、このようなＲ基には第一、
第二、第三アミン、アルコール類、エトキシ基、フェニ
ル基および芳香族基等がある。第６図は計器読取り結果
または目視読取り結果に有用である本発明の装置の略断
面図である。第７図は、光学的表面に薬剤を付与するこ
とにより光シグナルが得られかつ強化される本発明の方
法の略図である；例えば、ラテックスビードを有する抗
体を使用するか、または酵素の抗体を使用して基板上に
生成物を析出させる。第8A〜8G図は本発明の装置の斜視
図および分解組立て図である；特に、第8A、8B、8Cおよ
び8D図はそれぞれ装置の平面図、底面図、斜視側面図お
よび側面図、第8E図は測定のために開放した装置の斜視
図、第8F図は装置のテスト面分解組立て図、そして第8G
図は装置内部の各種構成品を示す分解組立て図である。
第9A〜9E図は本発明の多重テスト装置の斜視図およびそ
の他であり、特に、第9A、9Bおよび9C図はそれぞれ装置
の平面図、斜視図および分解組立て図、第9D図は装置の
前面蓋の背部を示し、そして第9E図は前面蓋を外した装
置の平面図である。第10図は第8A〜8G図に示した装置を
使用する方法の各行程を示す略図である。第11図は第9A
〜9E図に示したと同じ装置を使用する方法を示す略図で
ある。第12図は回分サンプリング方式の略図である。第
13図は従来の偏光解析計の光路の略図である。第14A図
は本発明に有用な薄膜分析計の略図であり、単色光源お
よび感光性半導体素子またはアレイを使用する。第14B図
は多色光源および光電子倍増管検出計の略図である。第
15図は従来の偏光解析計の光路の改造型の略図であり、
シグナル検出の新規の方法を表示する。第16図は光路長
の短い偏光解析計の略図である。第17図は従来の蛍光法
に対する蛍光測定法における反射性基板の利点の略図で
ある。第18図は第５世代スターポリマーまたはデンドリ
マー（分子状自己集合ポリマー）の略図である。
【００４７】テスト装置 偏光解析法、多角反射解析法、干渉分光学器使用術、プ
ロフィロメトリー、表面プラスモン共鳴、消散波、およ
びその他の方式や偏光分析法、反射解析法、分光学と分
光測定法の組合わせ、を含めた多くのタイプの光学的薄
膜測定技術が本発明には有用である。本発明はこれらの
技術の応用に関するもので、適宜選定した結合材料表面
上の分析対象の濃縮固定化による薄膜の厚み、密度また
は質量の変化を検出し測定するものである。かかる薄膜
測定技術は対象物を直接検出または定量化し、従来の固
相測定に取って替わるものである。薄膜の技術的課題
は、従来の診断その他の測定用具市場の競合に値するよ
うな測定用具の開発を妨害していた。
【００４８】特定の結合層と光学的材料を組合わせる本
発明の装置のテスト表面の構造には種々の重要な特徴が
ある。より詳細には、特定の結合層を非反射性または干
渉性膜と組合わせるには特別の配慮が要求される。これ
らの特徴を下記で検討するが、概して、最終的な測定装
置への要求ばかりでなく、光学的基板、任意の光学的薄
膜や干渉膜や非反射性膜および取付け相と、複合テスト
表面に使用される受容材料との間の相互関係をも評価し
なければならない。目視／定性的、計器的／定量的、計
器的／定性的等のエンドユーザーの所望要素は適当な感
度と性能特性の有用なテスト装置の製造時に選択され
る。
【００４９】第１図について説明すると、本発明の一具
体例の効用の中枢をなす光干渉の一般的現象を示してあ
る。この現象は通常テスト装置の顕微鏡的な表面特性と
は無関係である。例えば、この装置により表面から反射
する光を変化させるということのみが重要で、表面に回
折格子その他の何か特別のパターンを設ける必要がな
い。このように、概して表面は平坦であり、特別のパタ
ーンは何ら備えていない。しかし、表面は人間の目に有
効であるような形やデザインにする。非反応テスト面で
は装置に入射する白色光を金色光で反射させるが、他
方、分析対象と結合する付加物にり、反応テスト面は入
射白色光を紫または青色で反射させる。金色から紫また
は青色への変化は反応および非反応テスト表面の干渉の
差を表わしている。
【００５０】第６図は本発明を採用した装置のテスト面
の種々の一般的構造を略図で示してある。計器読取り装
置の場合は表面に基板、取付け層、および受容材料層が
設けられ、そして任意に不定形ケイ素および／または金
属膜も設けられる。これに対し、目視で読み取りできる
装置では、取付け層および受容材料層と共に、複合干渉
膜を形成した光学的薄膜（または干渉膜）を設ける必要
がある。これら種々の層およびその相互作用を具体例を
使用して検討する。
【００５１】基板 表面上の一以上の薄膜はその表面で入射光を減衰させ、
反射または透過で測定される入射光を変化させる。反射
は光が付近の媒体でなく異なる屈折率の媒体に遭遇する
ときに生じる。この付近の媒体は通常屈折率が1.0の空
気である。透過なる一般用語は入射光が入射面以外の側
の表面または媒体から離れるプロセスのことである。 媒
体の透過率は入射光に対する透過光の割合である。反射
光と透過光とは共に肉眼で検知でき、また計器で測定で
きる。本発明では試料中の分析対象の量の尺度として装
置内のかかる光の減衰を使用することができる。しか
し、装置の実際の構造は反射または透過のモードを所望
するかどうか、およびその結果の分析を肉眼でか計器で
するかによって決まる。このような特定の組合わせは基
板の選定と関係があり、下記で記述する。
【００５２】反射モード、 肉眼による解明 本発明で使用する現象の一例として、アスファルト面で
水の上の油を見る時に観察される干渉色がある。このよ
うな干渉効果は至極一般的なことであり、一片の多層構
造雲母、一片の氷、引伸ばしたプラスチック鞄またはセ
ッケンの膜で見られる。色の変化は材料の厚さの局所的
変化によるものである。水上の油で観察される色は特に
濃く、水と油の屈折率の差により肉眼で容易に観察され
る。水は鏡面反射するので色はさらの濃くなる。アスフ
ァルト表面は透過光を吸収し逆反射を抑えて、観察され
る色調を和らげる傾向がある。肉眼は強度の変化よりコ
ントラストに敏感であり、このため、材料を選定する場
合は表面にける質量たは厚みの変化の結果として良好な
対照を示すような色が得られるようすべきである。材料
の表面に膜を形成して一以上の波長または波長の帯の反
射率を変えるのである。このよなタイプの材料はサング
ラス、カメラのレンズおよび窓ガラスの製造で使用され
ている。
【００５３】テスト面が肉眼で見えるようにデザインさ
れている場合は、光学的基板は屈折率が既知のもので、
かつその表面は最上面でのみ反射するものでなければな
らない。研磨した単結晶性のケイ素、金属およびあるセ
ラミックや黒色ガラスの表面はこの用途に直接適用でき
る。このような材料は目に見えるシグナルを発生させ
て、光学的に活性であると考えられる。
【００５４】ガラスまたはプラスチック等の材料は、こ
の方法で有効に利用する前に別に処理しておく必要があ
る。ガラス等の材料は上面と背面とで反射する。これを
回避しかつこのような材料を使用するため、最上面に膜
を付加させねばならない。不定形ケイ素、金属の薄膜、
またはこれらの材料の組合わせが使用できる。この場合
ガラスは固体の支持体として作用し、観察される色の発
生には本質的に関与しない。このため光学的には受け身
であると考えられる。
【００５５】単一の基板材料またはより複雑な構造を使
用する時、光学的薄膜または非反射性コーチングを選定
するには、最上面の屈折率のみが大切である（下記参
照）。予め選定した基板に適合する非反射性材料は“ H
anbook of Optics”第３表の8-48から8-49頁の計算を参
考にすべきである。単結晶性ケイ素はこれを最上面に、
透明ガラスはこの表面を無定形ケイ素その他の材料でコ
ートする。非反射性膜の膜厚の調整は下記のウエッジの
実験結果を使用して行なう。肉眼で識別できる色の変化
を得るために反射性基板を使用する場合、適当な屈折率
および厚みの膜を付加することが絶対に必要である。
【００５６】光学的基板材料は鏡面反射を形成し、また
はシグナルを見る場合に角度に依らない乱反射を生じる
ように処理できる。
【００５７】透過モード、肉眼による解明 この方法では、光が表面を透過するので色は反射光中に
は見られない。このような異なる波長の光の選択的透過
はサングラス、 カメラレンズ、窓ガラスおよびnarrowba
ndpassフィルターの製造に使用されている。材料が異な
る波長の光を選択的に反射および透過する。このフィル
ターは光の波長の大きな束を反射し、特定の一波長を中
心した波長の小さな束のみを選択的に透過する。このフ
ィルターは一側面を光の多くの波長を反射する材料でコ
ートした光学的ガラスで構成されている。このガラスに
コートした材料の厚みの変化はフィルターの有用な範囲
を変更させる。
【００５８】このため、光学的基板は光の可視波長に対
し透過性がなければならない。このため、単結晶性ケイ
素、金属、あるプラスチックおよびセラミックは、極度
に薄く透明でなければ適用できない。ガラスおよびある
種の透明プラスチックはこの用途には最も有用である。
この方法では基板は光学的に活性である。目視できる色
の変化を生じさせるためであるので、基板の屈折率は非
反射性タイプの膜には逆効果を与える。一以上の透過面
でのシグナルの散乱を避けるするためこの用途には表面
は均一で円滑でなければならない。
【００５９】不定形ケイ素層が充分薄ければ、この不定
形ケイ素層でコートした基板はある角度で可視光線を透
過できる。このことはガラス基板上の非常に薄い金属層
でも事実である。このタイプのテスト表面は不定形ケイ
素がテストピースの背面（すなわち、目視面の反対側）
にあるように配置しなければならない。
【００６０】反射モード、計器による解明 計器による検出を採用する場合は、非反射性または光学
的薄膜を使用することは任意である。反射計ではシグナ
ルを生じせるために色が変化するか、または光度（強
度）が変化することが要求される。計器では強度の変化
を記録し、コントラストのための最大限の変化を必要と
しないので、この色の変化は目視可能なように選択する
場合の色の変化とは異なることである。非反射性膜厚
は、分析対象結合の要因としての強度の最大の変化が得
られるように調整することが好ましい。さらに、反射計
を採用すればまたこれで鏡面反射または乱反射面での色
／強度の変化が測定できる。
【００６１】偏光解析計タイプの計器を使用する場合
は、光学的基板は鏡面反射するものにすべきである。反
射は最上表面からのみ生じる。既に検討したように、ガ
ラスはこの場合支持体としてのみ作用し、光学的に受け
身であるか、検出されるシグナルの発生には関与しな
い。計器による検出では薄膜との相互作用による光の強
度変化を測定する。光はそれがどのような波長の単色
光、多色光でも楕円状または直線的に偏光する。
【００６２】透過モード、計装解釈 入射光に対し透過的であればどの光学基板でも、その入
射光が多色光か単色光か、線形偏光か楕円偏光か、ある
いは望ましいどの波長であろうと関係なく、この用途に
使用することができる。この用途におけるＡＲ膜の使用
は任意であるが、屈折計用に必要な場合は、目による解
釈のために提示した規則がここでも適用される。したが
って、光学基板の屈折率はＡＲ被膜の選択に影響する。
屈折計の設計は、反射測定または透過測定を行なえるよ
うに容易に変更することができる。
【００６３】色に関係なく透過光を変化させるときに
は、ＡＲ膜は必要ない。この用途における基板の唯一の
要件は、入射光の１つまたは複数の成分が透過すること
であり、試験片の最上部表面の質量または特性が変化す
ると、透過光が検出可能な方法で変化することである。
イーストマン・コダックによって製造されているIrtran
シリーズなどの材料は、これらの膜の赤外（ＩＲ）特性
の変化を監視するために、この用途に使用することがで
きる。
【００６４】したがって、「基板」という用語は、以下
で述べる層を保持するための固体表面だけでなく、光学
薄膜をはじめとする光学活性基板をも含む。明瞭性を期
すために、基板のこれらの２つの部分を別個に論じる
が、本発明で重要なことは、層（アタッチメント層およ
びその他の層が接着される層）が光学的に活性であっ
て、上述のようにこれらの層の厚さまたは質量の検出可
能な変化を提供することであることを、当業者は認識さ
れよう。
【００６５】光学基板は固体材料であるか、あるいは光
学的に作用する１層の材料を支持するかのいずれかであ
る。これらの材料は、光学薄膜と結合して干渉効果を生
起させる場合には、既知の屈折率を持たなければならな
い。したがって、後で述べるように、これは、反射性ま
たは反射性にされるどのような所望の材料からでも形成
することができる。計器に使用する場合、透過光が分析
されるように、基板を透明（例えばガラスやプラスチッ
ク）にすることができる。
【００６６】本発明は、最終使用者のニーズに適合する
様々な光学基板の材料および形態の使用に適している。
光学基板は、拡散反射または鏡面反射をする材料から形
成するか、あるいはそうした材料を基板上に塗布するこ
とができ、剛性または可撓性、反射性または透過性のど
ちらでもよく、試験表面の光学機能コンポーネントを形
成することができ、あるいはまた光学的に受動的な支持
体として作用すること（および光学活性層を設けるこ
と）ができる。計装分析用に設計されたデバイスは基板
上に反射防止被膜（光学薄膜）を必要とせず、目視観察
用に設計されたものはそうした被膜が必要である。計装
用途、または色信号発生用途の目視観察用の光学基板を
選択するのに有用な判断基準を、以下に提示する。
【００６７】ガラス、溶融シリカ、プラスチック、セラ
ミック、金属、および半導体材料をはじめとする広範囲
の剛性材料で、光学基板を形成することができる。可撓
性光学基板としては、プラスチック等の薄板がある。大
半の基板は、その後の層を基板上に沈積する前に、当業
者にとって周知である標準溶剤、プラズマ・エッチン
グ、または酸洗浄が必要なだけである。
【００６８】目視可能な色信号を発生する場合、反射防
止被覆材が必要である。マイラー（ポリエチレン・テレ
フタレート）および表面エネルギの低いその他の材料の
ポリマー膜は、そうした材料にはよく接着しないことが
あり、この層が沈積できるようにするには、その前に追
加処理が必要になることがある。接着力を改善するため
に、これらの光学基板は、半導体処理における酸素プラ
ズマ洗浄で標準的な条件下で、酸素プラズマでエッチン
グすることができる。
【００６９】ガラスや、けい素などの半導体材料、金属
等の多くの固体材料の表面は、研磨すると充分に滑らか
になり、鏡面反射が得られる。反射による分析に使用す
る場合、光学基板の選択における重要な要件は、上面だ
けで反射が発生するか、または発生させられることであ
る。これは、干渉膜を含み、目視観察されるデバイスの
場合、特に重要である。これは、当業者に周知の技法
で、基板上に薄い金属膜を蒸着し、その後の層を接着を
行なうことによって、容易に達成される。例えば、ガラ
ス基板の最上部表面は、下層表面からの望ましくない反
射を防止するために、層を被覆することができる。
【００７０】金属層 基板を反射モードで使用する場合、基板が部分的または
完全に透明であるときは、透過光を遮断し、上部表面だ
けで反射が起きるようにするために、不透明材料を被覆
することができる。例えば、ガラス基板は、アルミニウ
ムを充填したタングステン・ボートに向けて真空チャン
バ内に取り付けることによって、アルミニウム、クロ
ム、またはその他の透明な導電性酸化物の層を被覆する
ことができる。チャンバは、１×１０−５トルの圧力に
まで真空排気される。タングステン・ボートに電流が流
れ、ボードの温度が上昇する。アルミニウムが２０Å／
秒の率で基板に沈積する温度で１００秒間沈積させ、ガ
ラスに２０００Åの厚さを持つ不透明なアルミニウムの
層を被覆する。背面反射を防止するために、これより薄
いアルミニウムまたはクロムの層を用いることもでき
る。金属膜の沈積には非導電沈積技法を使用することも
できる。
【００７１】アモルファス・シリコン 上述のアルミ被膜ガラスは、光学的に受動的と考えられ
る。したがって、水素添加アモルファス・シリコン（ａ
−Ｓｉ：Ｈ）の層を被覆すると、基板の光学特性がａ−
Ｓｉ：Ｈのみから誘導される。アルミニウム被覆ガラス
が必要なのは、アモルファス・シリコン沈積プロセスに
導電性表面が必要な場合だけである。アモルファス・シ
リコンの沈積に導電性表面の使用を必要としない技術が
知られている。この基板を生成するには、プラズマ・エ
ンハンス化学蒸着システム内の２つの対置する電極の一
方に、アルミニウム被覆ガラスを取り付ける。システム
を真空排気し、基板を２５０℃に加熱する。チャンバ内
への一定流量のシラン（ＳｉＨ４）ガスを０．５トルの
圧力に上昇する。１０ｍＷ／ｃｍ２のＲＦ電力を電極に
印加することによってプラズマが衝突する。ａ−Ｓｉ：
Ｈの膜が基板に沈積し、約７５分間で約１０００ｎｍの
厚さにまで成長する。こうして形成されたａ−Ｓｉ：Ｈ
は、試験表面の最初の光学機能層を形成することができ
る。
【００７２】ａ−Ｓｉ：Ｈだけを被覆した（アルミニウ
ム層を持たない）ガラス基板も本発明に有用である。ガ
ラス、溶融シリカ、サファイヤ、および多くのプラスチ
ックなどの透明な基板は、追加修正を行なわずに、計器
透過測定に使用することができる。目視可能な色信号生
成は透過性基板を用いて達成でき、被膜の反射防止特性
は透過光から決定される。
【００７３】薄膜測定に充分な反射表面を持つ基板の多
くは、金属から形成される。これらの金属の例として、
鉄、ステンレス鋼、ニッケル、コバルト、亜鉛、金、
胴、アルミニウム、銀、チタン等、およびこれらの合金
がある。金属は、計器検出法を採用するときに、特に有
用な基板である。計装測定システムの場合、主な要件
は、基板が反射し、平面であることである。対照的に、
目視可能な色信号生成の場合、金属の反射率に適切な反
射防止被覆を整合させることは、不可能ではないが、非
常に難しい。最適な干渉色の生成するために、光学基板
の反射率と使用される光学薄膜とを整合させなければな
らない。したがって、色生成用に設計されるデバイスは
一般に、他の基板から、または前に述べたようにアモル
ファス・シリコン被覆金属基板から形成される。
【００７４】非鏡面 図２を参照すると、鏡面基板（表面が鏡状またはほぼ鏡
状である基板）を提供するのではなく、むしろ図２に図
解的に示し、かつ符号Ｂで表わすように、表面が不規則
な隆起を形成するような方法で製造される本発明の一般
概念の略図を示す。これらの隆起は、図ではかなり誇張
されているが、一般には１ｎｍから１００μｍの間の大
きさであり、最も望ましくは約１００ｎｍから１００μ
ｍの間である。繰り返すが、これらの隆起は（回折格子
の形のように）規則的に設けられたものではなく、表面
に入射した光の一般散乱が生じるように設けられたにす
ぎない。このような隆起を設けることにより、光がどの
角度方向から基板に入射するかは重要でなくなり、図１
に示す色変化は、基板を入射光または観察する目に対し
任意の角度で保持することによって、観察することがで
きる。計器表面および目視可能な色信号生成表面はどち
らも、鏡面基板または拡散反射基板により構成すること
ができる。
【００７５】拡散反射を行なう表面は、物理的研磨、化
学的研磨、または材料の塗布など、様々な方法で得るこ
とができる。鏡面基板は、炭化けい素の粒子を含む化合
物を用いる物理的研磨によって荒削りして、拡散表面を
形成することができる。代替的に、材料を化学的に研磨
することもできる。例えば、単結晶シリコン・ウェハ
は、８０℃の３０％水酸化カリウム（重量）の水溶液で
エッチングして、ピラミッド構造から成る粗表面を形成
することができる。研磨工程の後で、当業者に周知の等
方性エッチングにより、拡散反射を生じる不規則表面を
形成することができる。
【００７６】基板の拡散特性は、被覆によって生起する
こともできる。例えば、直径２ミクロンのポリスチレン
球を、ポリアミド含有溶液などの流体中に浮遊させる。
ガラス・スライドをスピン・コータに真空搭載し、スラ
イドの中心部が溶液で覆われるようにする。スピン・コ
ータのスイッチを３０００ｒｐｍで数秒間オンにし、溶
液中の球を表面全体に均等に分散させる。流体を乾燥さ
せると、拡散反射を生じる表面が得られる。
【００７７】本発明の実施例は、拡散光反射を生じる不
規則表面を持つ光学基板の使用を含む。また、光拡散材
料またはテクスチャード・プラスチック（textured pla
stic）などの光変更材料を被覆したり、上にかぶせた
り、またはそれらを介して観察される滑らかな光学基板
の使用も含む。そうしたプラスチックを介して観察する
と、上述と同様の効果が得られる。
【００７８】一例として、光学基板は単結晶から形成さ
れ、単結晶を成長させて直径４インチに押し出した後、
ダイヤモンド・ソーで切断してウェハにする。このウェ
ハを化学エッチング液で処理して、表面を円滑にし、傷
を減少する。このウェハを、タルク・スラリー内のアル
ミニウム酸化物、チタン酸化物、または炭化けい素の粒
子で研磨または研削する。初期粒径は大きく、徐々に小
さい粒径を用いて、徐々により円滑な表面にしていく。
ウェハの両面にこの処理を施す。最終研磨工程の後、非
常に強度の拡散反射表面が得られる。
【００７９】ウェハの研磨が終了した後、次の工程また
はその既知の変形法を用いてウェハを洗浄する。すなわ
ち、ウェハを、陽イオン活性剤で音波洗浄し、その後１
８メガオームの水ですすぎ洗浄する。次に、それらを陰
イオン活性剤で洗浄した後、１８メガオームの水ですす
ぎ洗浄する。これらを、３７０ｍｌの３０％Ｈ２Ｏ２、
２５０ｍｌのアンモニア水、および９ガロンの水から成
るアンモニア水溶液で超音波洗浄し、０．１ミクロンの
濾過水を最終すすぎ水とする多段階の水ですすぎ洗浄す
る。次にこれらをスピン乾燥させ、光学被覆できるよう
にする。この方法に代わる別の方法として、Polymer Su
rfaces and Interfaces （edited by W.J. Feast and
H. S. Munro, Johon Wiley and Sons, N.Y., N.Y., pag
e 212, 1987）に記述されている「ＲＣＡ洗浄」があ
る。
【００８０】ガラスの場合、表面特性の程度つまり不規
則性は、光沢で論議される。ここで述べる表面の拡散反
射能力とは、反射が純粋鏡面反射に比べて散乱する程度
である。拡散性は表面トポグラフィの関数であり、相対
トポグラフィは干渉膜またはバイオフィルムよりずっと
大きいので、あいまいさ（fuzziness）は、異なる特定
の結合剤に対し大きく変化するとは考えられない。目視
可能な色信号生成の場合、膜は反射光の明度または色に
影響するが、その拡散特性には影響しない。色信号を生
成する拡散表面は、反射計に特に便利である。
【００８１】表面トポグラフィは、デク−タクＲ（カリ
フォルニア州サンタモニカ、ソローン・テクノロジー
社）などの表面プロフィロメータによって特性化するこ
とができ、したがってあいまいさまたは不規則性もしか
りである。デク−タクＲは、表面特徴間の分離または距
離に関する読み、および表面の定義された領域における
表面特徴の高さの平均値を提供する。表面の一つの有効
な尺度は、二乗平均平方根（ＲＭＳ）または平均表面粗
度をを平均ピーク間隔で割った値であり、ピークはＲＭ
Ｓ粗度の少なくとも５０％の高さを持つ突起と定義す
る。粗度は反射率対角度の関数であるので、反射率の角
度依存性を測定することによって定量化することができ
る。法線から３０度で入射する光源の場合、フォトダイ
オードの反射光の強度は、０度から９０度までの角度の
関数として測定しなければならない。選択されたウェハ
は、観察角度範囲全体にわたり円滑に変化する反射率を
示すのが最適である。ＨｅＮｅレーザ光源を使用した場
合、本発明で有用な荒い表面からの表面鏡面反射率は、
研磨ウェハが１００％反射すると仮定して、５％未満で
なければならない。
【００８２】本発明の一実施例では、非鏡面つまり不規
則な表面を持つ品物は、約２７００から３２９５の間の
ピーク値によって特徴付けられ、好適な測定値は約２９
９５である。この値は、ＲＭＳ粗度をテクスチャの平均
ピークで割った値を表わす。
【００８３】研磨処理の他に、広範囲な化学またはプラ
ズマ・エッチング技術が、基板の拡散特性を得るのに適
している。例えば、ガラスは、つや消しガラスの製造時
に使用されるＨＦエッチングを利用して、拡散光反射表
面に変えることができる。
【００８４】色信号生成の場合、基板選択は、その後の
被覆段階に使用される反射防止材の特性を決定する。以
下に、初期基板選択に基づく反射防止材の選択について
述べる。
【００８５】基板材料は、切断、ソーイング、スククラ
イビング、レーザ・スクライビング、またはその他の方
法で処理して所望の試験片の形状にすることができる。
単独使用分析に適した試験片は、０．５ｃｍ２ないし１
ｃｍ２であり、好適には０．７５ｃｍ２である。代替形
態で実質的に多少反応性試験表面が必要になることがあ
るので、試験片の大きさは上記に限定されない。
【００８６】任意選択的光学薄膜材料 図１を参照すると、単層光学薄膜の最も単純な説明とし
て、基板を薄い層の材料で被覆し、膜の外表面からの反
射と基板の外表面からの反射が、破壊的干渉によって相
互に打ち消すようにする。第１に、反射は１８０度ずれ
ていなければならず、第２に、これらは同一振幅または
同一強度でなければならない。
【００８７】反射モードでは、本発明のデバイスの被覆
の光学薄膜特性は、ある波長の光の反射を抑制し、別の
波長の光の反射を増強する。これにより、入射光の抑制
された波長は、基板または基板上の不透明の被覆に入
り、そこで吸収される。反射が抑制されない他の波長の
光の多くは被覆された基板には入らず、反射するが、幾
つかの成分は吸収される。被覆の光学厚さが変化する
と、反射光の波長の範囲が変化する。透過モードでは、
被覆の特性は、反射モードの場合と同様に、幾つかの波
長の光の反射を抑制し、他の波長の光の反射を増強す
る。これにより、入射光の抑制された波長は基板に入
り、透過する。反射があまり大きく抑制されない他の波
長の光は反射し、透過の程度は小さくなる。被覆の光学
厚さが変化すると、透過光の波長の範囲が変化する。
【００８８】目視可能な色信号生成が必要な場合（図６
の右側参照）、最終分析結果は計器によって測定するこ
ともできる。理想的には、以下で述べる特定の結合剤だ
けおよび光学基板を使用して完全干渉膜を生成するに
は、基板は、受容体層（以下参照）の屈折率の二乗の屈
折率、つまり（１．５）２つまり２．２５を持たなけれ
ばならない。この数字が異なっても、以下で述べるよう
に、本発明の有用なデバイスが得られる。選択される材
料は、以後の工程に対し機械的に安定しており、反射
し、既知の屈折率でなければならない。光学基板を、例
えば生物学的膜など特定の膜に整合させることは、常に
可能なわけではない。そのような場合、適切な光学基板
の欠如を補償するために、中間光学薄膜を使用しなけれ
ばならない。目視可能な色信号生成の場合、基板材料は
次の２つの制約を受ける。第１に、それは光学薄膜材料
に接着しなければならない。第２に、最も単純な例で
は、基板の屈折率がその直接上の材料の屈折率の二乗に
ほぼ等しくなければならず、より複雑な試験表面では、
基板の屈折率が「光学ハンドブック」のpp8-48ないしpp
8-49の表３の式の一つにほぼ当てはまるように選択しな
ければならない。例えば、約４．１の屈折率を持つシリ
コン・ウェハを使用すると、試験表面は、広範囲の対応
する光学薄膜または反射防止材料を用いて設計すること
ができる。この材料は、減衰させる波長の４分の１波長
の厚さに、または表３に示す式の変化例の厚さにまで被
覆しなければならない。当業者は、様々なその他の材料
が、上記基準を満たすならば、試験表面として使用する
のに同様に適していることを理解されよう。
【００８９】光学薄膜被覆は、既知の被覆技術によって
基板の表面に沈積する。例えば、真空チャンバ内でのス
パッタリングや蒸着などによって実行する。様々なその
他の便利な被覆技術が当業者には周知である。光学薄膜
被覆として有用な材料は、利用される厚さでかなり透過
的な透明材料から形成され、基板を被覆したときに、あ
る波長の反射光を抑制する。膜は、いったん光学基板に
沈積されると、その後の工程にも安定である。
【００９０】この試験表面は少数の光学層を有すること
が望ましいが、以下に述べる変化によって、表３に示す
式に対応するより多くの層を有するより複雑な試験表面
を設けることもできる。すでに述べた通り、材料選択の
出発点は、理論計算である。理論的な考慮点を用いて、
どの材料が事前に選択された基板と互換性があるかを決
定することができる。被覆の厚さは、予め決められた４
分の１波長の厚さに、または事前に選択された干渉色に
合わせて設定することができる。しかし、本発明の特定
の結合剤光学膜複合物を構成するには、初期被覆に多数
の調整が必要である。これらの調整を以下で述べる。
【００９１】例えば、研磨シリコン・ウェハなどの基板
は、約４．１の屈折率を持つ。表１の第１方程式に従っ
て、試験表面の効用を最大にするには、選択される光学
薄膜材料が２．０２（つまり、４．１の二乗平方根）の
屈折率を持たなければならない。最大「みかけの」色変
化は、シリコンの場合、窒化けい素（Ｓｉ３Ｎ４）また
はけい素／二酸化けい素複合体など、ほぼ２．０の屈折
率を持つ材料により達成される。同様の屈折率を持つ他
の光学薄膜材料として、酸化すず、酸化亜鉛、酸化クロ
ム、チタン酸バリウム、硫化カドミウム、酸化マンガ
ン、硫化鉛、硫化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化ニッケ
ル、酸化アルミニウム、窒化ほう素、フッ化マグネシウ
ム、酸化鉄、シリコン・オキシニトリド（ＳｉｘＯｙＮ
ｚ）、酸化ほう素、フッ化リチウム、および酸化チタン
などがある。
【００９２】窒化けい素 窒化けい素の沈積の１つの方法として、前にａ−Ｓｉ：
Ｈの沈積で述べたのと同様のプラズマ・エンハンス化学
蒸着法がある。この技術およびこの技術の変形は、多数
の材料の沈積に適することが認識されている。例えば、
Ｓｉ３Ｎ４を生成する場合、アンモニア（ＮＨ３）ガス
をシラン・ガスに添加する。窒化けい素は、単結晶シリ
コンや多結晶シリコンの基板上の光学薄膜として、また
は光学的に受動的な基板上のアモルファス・シリコンや
多結晶シリコン上の光学薄膜として、よく機能する。
【００９３】窒化けい素沈積工程とａ−Ｓｉ：Ｈ沈積工
程との互換性は、非常に費用効率のよい組合せを達成す
る。２つの膜を次のように沈積することができる。ガラ
ス基板を蒸着システムに取り付け、前に述べたように、
厚さ２０００Åのアルミニウムの層をガラスに沈積す
る。次に、基板をプラズマ・エンハンス化学蒸着システ
ムに取り付け、前に述べたように、厚さ１ミクロンのａ
−Ｓｉ：Ｈの層を沈積した後、窒化けい素の層を沈積す
る。この方法により、安価な反射モード試験表面がガラ
ス基板上に形成される。この方法は、１９６２年１２月
１２日にコールマンに発行された米国特許第３，０６
８，５１０号に記載された誘電体および可撓性基板上の
被覆の沈積に延長することができる。
【００９４】窒化けい素の屈折率、または類推によりけ
い素／二酸化けい素複合体の屈折率は、蒸着工程で制御
することができる。ガスの比率を変化させることがで
き、あるいは沈積率を変化させることができ、当業界に
周知の様々な他の方法を用いて、沈積する光学薄膜の屈
折率を制御または選択することができる。
【００９５】多層膜 多層光学薄膜被覆は、電子ビーム蒸着によって沈積する
ことができる。基板を真空蒸着室に取り付け、蒸着され
る様々な材料の２つまたはそれ以上のるつぼの上に懸下
させる。次に、各るつぼを電子ビーム銃で加熱し、結晶
厚さモニタで蒸着率を監視する。各るつぼは、可動シャ
ッタで覆われている。シャッタを交互に開閉することに
より、所望の多層の積重ねが沈積されるまで、または多
重成分膜が沈積されるまで、基板は各蒸気流に順次露出
される。上述の手順は、複数層の様々な光学薄膜材料ま
たは特定の屈折率が得られるように特別調整した多重成
分膜を沈積するために、３つ以上のるつぼを使用するよ
うに普遍化することができる。
【００９６】窒化けい素膜を特定の厚さに被覆した試験
表面は、可視光の青領域の特定の波長を抑制し、したが
って黄−金干渉色を反射する。以下の例では黄−金干渉
色を用いるが、試験表面の干渉色は、光のスペクトルに
おけるどの適切な色にもすることができる。色は、選択
された基板材料、選択された光学層の化学成分および屈
折率、ならびに被覆層の厚さおよび数に依存する。これ
らの設計技術を用いて、光のスペクトルの紫外または赤
外領域の信号または背景を持つ試験表面を生成すること
ができるが、これらの試験表面は、結合分析（bound an
alyte）の計装検出でしか使用できない。
【００９７】例えば、フッ化リチウムは、多層積重ねの
１成分を形成することができる。これは可視光に対し
１．３９の屈折率を持ち、したがって９２５Åの厚さで
緑光に対する４分の１の波長層を形成する。これは、約
９００℃のプラチナるつぼから蒸着することができる。
【００９８】チタン膜 チタン膜は、光学膜の形成に特に有用である。こうした
膜は、ＳｉＨ４など、他の光学材料より安全に処理され
沈積される材料を使用するので、有利である。この適用
方法も、必要な計装が少なくてすみ、費用効果が高く、
高速である。
【００９９】二酸化チタンは可視光に対し約２．２の屈
折率を持ち、したがって５８５Åの厚さで緑光に対して
４分の１波長層を形成する。二酸化チタンは加熱すると
より低級な酸化物に分解するので、蒸着膜は化学量論的
（stoichiometric）ではない。化学量論的二酸化チタン
を蒸着するには、電子ビームのパルスを発生させなけれ
ばならない。蒸着は約２０００℃で発生する。
【０１００】有機チタン酸塩は、早期重合やチタン酸塩
の凝縮を防止する条件下で加水分解して、二酸化チタン
（ＴｉＯ２）とすることができる。後者の反応（早期重
合やチタン酸塩の凝縮）は塩基触媒作用である。有機チ
タン酸塩は、水溶性溶媒システムや界面活性剤と混合す
ることができる。選択された溶媒／界面活性剤システム
は高い固体含有量に耐え、すぐれた平滑化または展着能
力を持ち、水と相互溶解しなければならない。アルコー
ルや３Ｍ（ミネソタ州）によって製造されるフルオロサ
ーファクタントは、この方法に特に有用である。有機チ
タン酸塩の加水分解は、重合や凝縮の前に発生しなけれ
ばならず、溶媒システムは、望ましくない重合反応を防
止するために酸性でなければならない。酸によって供給
される対立イオンは、チタン−酢酸の溶解性を改良する
ために使用することができ、塩化水素酸が望ましい。非
水溶性溶媒システムは使用できるが、有機チタン酸塩が
早期加水分解しないようにしなければならない。溶媒
は、被覆溶液の安定性を改良するために、無水物でなけ
ればならない。適切な溶媒として、トルエン、ヘプタ
ン、およびヘキサンがある。界面活性剤は（水溶性溶媒
システムの場合のように）使用する必要は無いが、被覆
の特性をさらに改善することがある。
【０１０１】有機チタン酸塩および溶媒システムを混合
した後、スピン塗布技術を用いて、この溶液の予め決め
られた量を光学基板に塗布する。有機チタン酸塩を非水
溶性溶媒システムと混合する場合は、溶液を動的送出し
によって光学基板に塗布する。動的送出し法で、基板を
スピン・コータに取り付け、４０００ないし５０００ｒ
ｐｍで回転させる。溶液は旋回する基板に塗布され、基
板は均等な膜が得られるまで旋回し続ける。水溶性溶媒
システムの場合、溶液の動的または静的送出しが可能で
ある。静的送出しの場合、溶液が基板に塗布された後、
旋回が開始される。必要な旋回速度は、溶液の固体含有
率（パーセント）、基板に塗布される量、および基板の
大きさによって異なる。生成されるチタン層の厚さは、
固体含有率、塗布される量、および旋回速度の関数であ
る。
【０１０２】二酸化チタン層は、多くの技術によって基
板に硬化することができる。二酸化チタン層の屈折率
は、硬化時の基板の温度、およびそれより程度は低いが
硬化工程の長さによって制御される。硬化工程は炉、赤
外加熱ランプ、ホット・プレート、または電子レンジを
使用することができる。
【０１０３】二酸化チタンは、この用途に多数の利点を
提供する。 １．広範囲の光学基板に安価にかつ容易に適用でき、ま
た製造における危険性が無い。 ２．屈折率を制御することができ、１．６から２．２の
範囲を網羅する。したがって、これを用いることにより
２．０の屈折率を持つ窒化けい素と同等の材料を得るこ
とができる。 ３．表面に形成されるチタノールは、その後の誘導プロ
セス（derivatization process）におけるシラノールと
同様に化学反応する。
【０１０４】チタン酸塩の他に、けい酸塩、酸化アルキ
ル・アルミニウム、およびジルコニウムの対応する類似
物を用いて、この方法によって光学薄膜を生成すること
ができる。
【０１０５】二酸化チタンのスピン・コーティングの他
に、ポリシラザン（polysilazanes）を用いて、スピン
・コーティングによる窒化けい素被覆を生成することが
できる。これらのプロトコルは、この技術に適用するこ
ともできる。光学薄膜を生成するために、ポリメチルシ
ルセスキオキサン（polymethylsilsesquioxane）やポリ
フェニルシルセスキオキサン（polyphenylsilsesquioxa
ne）（一般式ＲＳｉＯ １．５）などのＴ樹脂を光学基板
または支持板上にスピン・コーティングし、炭化けい素
の表面に適切な屈折率を得ることができる。
【０１０６】最適化手順 基板、光学薄膜（ＡＲ膜）、付着層及び受容性材料の特
別な組合せのため、最適な背景干渉色を選択するための
モデルが開発された。現在までに開発された数学的モデ
ルは本発明の有用な装置を提供するのに効果的ではない
ので、これらのモデルは装置構築の開始点としてのみ利
用される。最適化は本発明の装置を提供するために必要
である。説明目的のためだけではあるが、選択される基
板はシリコンウェーハとして、選択される最適材料は窒
化ケイ素とした。観察された最もコントラストの高い色
は、テスト表面上の質量の増加につれてマゼンタに変化
するイエローゴールドであった。
【０１０７】図３において、本発明の装置に対する各層
の最適の厚みを選択する方法が、シリコン上の窒化ケイ
素膜のために開示されている。ステップ１において、シ
リコン基板が鏡面もしくは非鏡面のいずれかで設けられ
る。窒化ケイ素膜はステップ２、３に示すようにこの表
面上に設けられ、加熱及び適切な溶液内でかき混ぜるこ
とにより段階的に侵食される。各ステップのタイミング
は最長期間侵食に賦される部分が青白い金色を呈するよ
うに、他方侵食に曝されない部分が濃い青色を呈するよ
うに選択される。ステップ５、６では各々検出される検
体用の付着層及び受容性材料層が窒化ケイ素上に設けら
れる。これらの層は経験に基づいて決定されてもよい
し、あるいは所望であれば、同様に（例えば、この段階
的な方法で）最適化することもできる。ステップ７にお
いて、陰性の応答、弱い応答及び強い応答を記録できる
ように、ストリップの３つの部分が異なる方法で処理さ
れる分析評価が実施される。その結果がステップ７に示
され、テストにおいて最強の弱い陽性の応答を提供する
セクションによって、発明における有用な窒化ケイ素の
厚みを決定することができる。
【０１０８】特に、シリコンウェーハを、ウェーハが濃
い青に見えるように、窒化ケイ素の厚いコーティング
（８００Å）で調製した。それから干渉色の光学くさび
を作るために、光学薄膜材料を熱い燐酸浴の中でウェー
ハから離してエッチングした。光学材料は、３００Åが
光学くさびの一端に残り、７００Åが光学くさびの他端
に残るようにエッチングした。（１８０℃で窒化ケイ素
はおよそ毎分２０Åで除去された。）
【０１０９】エッチングされ、くさびで止められたテス
ト表面を付着材料で被覆し、その後受容性材料で被覆し
た。反応性表面を陰性の、弱い陽性の、そして強い陽性
の試料で分析した。そして光学材料の厚みを、最も際だ
った色変化もしくは視覚的コントラストを提供するよう
に思われる光学くさびセグメントで測定した。最適膜厚
は複合テスト表面分析に基づいて最も簡単に選択され
る。このプロセスは特別な検体のために得られる視覚的
コントラストを最大限活用する。
【０１１０】この経験的評価に必要な厚みの光学くさび
を作るために、窒化ケイ素は容易にエッチングできる。
多くの材料は酸エッチングもしくは塩基エッチングプロ
セスに影響されやすい。材料をエッチングする他の化学
的方法も可能である。膜が簡単に破壊されるので、特別
な光学基板から所望の光学膜を容易に取り除けない場
合、あるいは光学基板が必要なエッチング液に対して安
定しない場合、光学くさびを生じさせる別の方法も使用
できる。例えば、単結晶性シリコンは塩基性溶液に長時
間曝されると安定しない。シリコン上の光学膜が塩基性
エッチング液を必要とする場合、光学くさびは化学的ア
プローチを用いて発生させることができない。
【０１１１】いくつかの代替案がある：（１）光学膜を
光学基板上に溶着させ、時間をかけて段階的に被覆チャ
ンバーに導入する。新たに露出される各セクションは前
に露出されたセクションより薄いコーティングを受け入
れる。（２）基板にマスキングを施し、時間をかけて段
階的にマスクを取り除く。（３）各々異なる厚みの光学
材料を作り出す幾つかの異なる被覆作業を行ってもよ
い。（４）特定の材料をエッチングするためにイオンミ
リングを使用しても良い。
【０１１２】所定の光学基板及び元の光学薄膜と同じ屈
折率の代替光学薄膜のために、この最適化を繰り返す必
要はない。上記の方法を使用して、屈折率２．０を持つ
窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）の４８０−５２０Å膜が結合
分析評価において使用されるシリコンウェーハ（光学基
板）用に必要であると設定した（実施例２を参照）。同
じ付着層と受容性材料を用いて、二酸化チタン（ＴｉＯ
２）が屈折率２．０で４８０−５２０Åの被覆を必要と
することが示された。屈折率が元の材料のものと正確に
同じでない場合、わずかな厚み調節が必要であるかもし
れない。
【０１１３】このように、光学薄膜の被覆のために設定
される方式が、特定の結合分析評価にふさわしいテスト
表面の製造のためだけのガイドラインとして使用され
る。予め選択された基板用に、光学薄膜の平方根従属を
用いて適切な光学材料を選別する。本発明にとっては、
完全な平方根従属からの少しばかりの逸脱は受け入れら
れる。光学被覆の四分の一波長の使用は被覆の厚みに対
する初期ガイドにすぎない。光学薄膜の厚みはこのよう
に特別な結合材料を考慮して経験的に引き出されなけれ
ばならない。本発明の特異的な複合結合光学薄膜は該か
る膜を製造するために理論上必要な条件を満たしていな
い。厚み及び屈折率の規則にも従わない。驚くべきこと
に、これらの受け入れられる方式からの該かる逸脱は、
質量の変化あるいは厚みの変化に対して非常に敏感なテ
スト表面を結果的に生じる。
【０１１４】あまり重要ではないが、特別な付着層及び
受容性材料層用の最終テスト装置を最適化するために、
光学薄膜層だけでなく各層の相対的厚みを上述したよう
に変更させてもよい。
【０１１５】付着層 本発明は更に光学基板もしくは光学薄膜に特異的な結合
層を付着させる層を作り出すための材料及び方法に関す
る。特に、発明は官能性密度、安定度、及びその層に固
定される受容性材料の実行可能性を最適にする付着層を
作り出す方法に関係する。選択される付着材料は生物学
的材料もしくは受容性材料と両立しなければならず、
（光学薄膜が含まれていようと、なかろうと）上部テス
ト表面に物理的に粘着もしくは共有的に付着しなければ
ならず、好ましくはテスト表面の所望の薄膜特性を妨げ
ないものでなければならず、また次に続く処理ステップ
に充分耐え得るものでなければならない。
【０１１６】固定される受容性材料（もしくは、ある場
合には、酵素）の密度及び安定度は、分析評価テスト表
面の性能を最適化するように制御されねばならない。
【０１１７】本発明の有用な装置を得る際の問題点の１
つは、他の従来の固相分析評価材料の微視的回旋状の表
面特徴と比較して、薄膜分析評価に使用されるテスト膜
の非常に制限された巨視的及び／もしくは微視的表面領
域であると、出願人は判断した。多くの場合、光学基板
は反射的基板の有毒な影響から受容性材料を保護する連
続付着層で均一に被覆されなければならない。
【０１１８】従来の固相分析評価では、マイクロタイタ
ー井戸等の一般に使用される大きなテスト表面は、薄膜
基板に対してより大きな全体表面領域及び微視的回旋状
の表面を持つ。このように、固定される受容性材料の量
が、固定化プロセスにより生じる構造上のあるいは化学
的変化から生じる視野の希薄、あるいは実行可能性（検
体を結合する能力）の損失を補償する。更にそれは乏し
い配向ゆえに結合のために利用できないかもしれない受
容性材料も補償する。こうして、出願人は、直接的な薄
膜分析評価において、表面領域の制限は受容性材料の官
能性密度、実行可能性、安定度及び入手のしやすさを最
大限活用するために計画される特別な材料及び手順の使
用もしくは開発を必要とすることを見い出した。
【０１１９】特異的な結合分子の保持のためにケイ質材
料を応用するための初期作業の多くは、親和クロマトグ
ラフィーの応用及び使用されるシリカ（ＳｉＯ２）ゲ
ル、及びガラス等の固体支持台に起因する。シリカの結
合材料に対する初期活性化は、ジクロロジメチルシラン
を用いた処理によって達成された。シランを適用するた
めに使用されるプロセスの如何に関わらず、シラン化は
化学的手段によって分子を共有付着させることができる
基を導入することができる。
【０１２０】以前は、光学的活性表面は、２個のメチル
基をその表面に付着させるために、シリカ表面で水酸基
と結合するジクロロジメチルシラン（Ｃ２Ｈ６Ｃｌ２）
を使用して、疎水性にされていた。こうして、わずかな
疎水性が生じる。出願人は該かる反応は最適な表面反応
度を生じないと判断した。図４において、基板上に存在
するシリカ基に結合するはるかに有用なシラン材料の結
合を図式で示している。表面に対する該かるシラン分子
の結合だけが、受容性分子との結合用のアミン基等の利
用可能な基を提供する。この図から、この方法で結合で
きる生物学的分子の最大数は、シランとの相互作用に利
用できるシリカ基の数に等しいことが明らかである。対
象的に、図５に示すように、本発明のはるかに有用な付
着分子は基板上に存在する（こうして、より強い結合を
提供する）シリカ基に関して多価であるだけでなく、図
に示したＲ基の各々が多価であることができるので、受
容性分子に結合でき、また更に所望であれば、シロキサ
ンで結合することもできる基に関しても多価である。当
業者であれば、特別なシリコン含有基板もしくは他の基
板上で結合され得る受容体分子の量を増加させるため
に、付着層として使用できる等価シロキサンもしくは他
の分子を容易に判断することができるであろう。
【０１２１】出願人は、シリコンが次に行われる付着用
の固体支持台もしくは基板としてシリカと置き代わる
時、本発明においては従来のシラン化は不適切であるこ
とを発見した。シランは表面に付着するためにシラノー
ル残渣の存在が必要である。単結晶性シリコンと共に、
シラノール密度は固定反応のために望ましい官能基の密
度を生じるためには不十分であり、従って、最適の受容
性材料でないものがテスト表面に付着されるであろう
（図４参照）。シリカ及び多くのガラスは高いシラノー
ル含有量を持ち、あるいは高いシラノール含有量を提供
するように容易に処理できる。しかしながら、シリコン
も、シリカもしくはガラスでは見られない、生体分子に
とって有害もしくは不利益である表面の影響を持ち込
む。該かるシラン化プロセスも処分を必要とし、多くの
場合、監視及び制御するのが退屈で困難である危険な材
料を生じさせる。このシラン化プロセスはあるレベルの
反応度を提供する一方、多くの応用に必要なレベルの感
度を提供しない。それに加えて、アミン含有シランは多
くの独特の困難を導き出す。その１つはアミン官能化シ
ランが水溶性であり、アミン基が改質表面からシランの
加水分解を触媒することである。出願人は、重合体で改
質されたシラン、例えば、ＰＥＩ改質シランまたはその
当量は、本発明の装置において官能的に優れていること
を発見した(図５)。
【０１２２】好ましい態様において、付着層は均一の方
法でスピンコートもしくはエーロゾルスプレーコートさ
れる。様々な中間材料が５Åから５００Åの間の厚み
（それより多い量も使用できる）で基板に被覆される。
該かる層は以下の機能を果たし、以下の特徴を持つ材料
で形成することができる：受容性材料のために好ましい
環境を作り、受容性材料が（好ましくは費用効果的な方
法によって）活発な官能度で結合されるようにし、光学
基板にしっかりと粘着し、均一に被覆され得る。
【０１２３】直接的な目視による検出方法論のために理
想的には、表面活性化技術は基板の表面に非常に緻密な
均一もしくは等角の膜を導入する一方で、安定性のため
に表面の共有改質を提供するべきである。共有付着のな
い強く吸着された等角膜が適切であるかもしれない、例
えば、単結晶性シリコン、巨視的に平面で均一の光学ガ
ラス、金属化ガラス及びプラスチック等の適当な基板
は、光学層（つまり、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＳｉｘＮ
ｙ等）で被覆されていようとなかろうと、共有付着のた
めに利用できる反応基が不足しているが、本発明では有
用である。一度塗布されると、付着層は共有もしくは吸
着性相互作用により、緻密で機能的である特異的な結合
層の粘着を支える環境を提供すべきである。この付着層
は初期光学基板の有毒な影響から特異的な結合層を分離
するため、充分な厚みを持っていなければならない。
【０１２４】このテスト表面の製造に使用できるであろ
う材料の３種類の例について説明する。図５において、
非線形分岐重合体シロキサンが基板に対する共有付着の
要件を満たすことができ、反応性及び安定性膜において
受容性材料を粘着させるであろう。これらの重合体は典
型的に、（ペトラルカシステムによって製造される）ア
ミノアルキル、カルボキシプロピル、クロロプロピル、
エポキシシクロへキシルエチル、メルカプトプロピル、
フェネチル、フェネチルスルホナート、ビニル、メチ
ル、及びメタクリロキシプロピルを含む、多くの異なる
官能性（Ｒ）を表面に導入することができる２〜３の分
岐点を含む。少しばかりのシラノールでも付着に利用で
きるので、これらの重合体シロキサンは窒化ケイ素層が
上部表面である時に特に有益である。分岐の末端で官能
性を有するＴ構造のポリジメチルシロキサンはカルボキ
シ、プロピル、及びビニル基（ペトラルカシステム）を
含む。これら材料の代表的な例が米国特許4,208,506、
3,530,159、4,369,268に記載されており、参照のためこ
こに挿入した。
【０１２５】これらのテスト表面の製造において有用性
を示す材料の第２群は、一般にスチレン／ポリブタジエ
ンの混合物で構成される共重合体で、等角の表面活性剤
もしくは膜形成ラテックスである。これらの調製品は溶
液中では粒子として作用するが、表面で、あるいは乾燥
された時に、粒子状の性質を保持してはいない。これら
の材料は表面の微視構造に強く粘着するように作られ
る。Seradynが販売するＴＣ７及びＴＣ３粒子、及びBan
gs LaboratoriesもしくはRhone-Poulencが販売する表面
活性剤（アミドもしくはカルボン酸）は、本出願に特に
良く適合する。類似する膜形成ラテックスもしくはスチ
レン／ブタジエン／他の共重合体も使用できる。
【０１２６】この種のテスト表面の製造に有用である別
の綱の化合物は、デンドリマー、スターポリマー、もし
くは分子自己組立ポリマーである。これらの重合体は一
度乾燥させた表面に強く粘着する。これらの材料は周期
的な方法で作り出され、各周期が材料の新しい世代を作
り出す。どの材料世代も本出願において使用することが
できるが、（図１７に図式的に示す）世代５は最良の反
応性を提供することを示している。これらの材料は米国
特許#4,507,466; #4,588,120; #4,568,737; #4,587,329
に記載された材料で作られ、これらの材料で構成され
る。三元デンドリマーの代表は図１７に示したポリアミ
ドアミンである。この図において、Ｙは二価アミド部分
を表す。-CH２CH２CONHCH２CH２-及びYNが反復単位であ
る。末端基は図１７に示すようにアミンであってもよい
が、次の世代のために樹脂状結晶分岐として作用する活
性基であれば何であってもよい。他の適当な二価部分は
アルキレン、酸化アルキレン、アルキレンアミン等を含
み、末端はアミン、カルボキシ、アジリジニル、オキサ
ゾリニル、ハロアルキル、オキシラン、ヒドロキシ、カ
ルボン酸エステル、もしくはイソシアナト基である。
【０１２７】これらの材料の全ては、固体支持台上の展
伸能力を改善する有機溶剤に対して安定している。これ
により、付着層が制御しやすく、大量に製造できるスピ
ンコート技術により作られるようになる。別の塗布方法
はディップコート、スプレーコート、もしくは他のエー
ロゾル技術を含む。硬化プロセス（一般的に熱処理）の
後、受容性材料と接触する有機溶剤が残らないので、有
機溶剤の使用も可能である。硬化プロセスは光学テスト
表面に対する付着層の粘着を向上させ、重合及び凝結プ
ロセスの操作を助ける。これらの材料及びこれらの付着
層の正確な製造方法の各々の評価を下記の実施例５、
６、７に示す。
【０１２８】シロキサンは本出願において有益である材
料の一般的な綱を指している。シロキサンは水溶性では
なく、水性コーティング溶液もしくは試料と接触しても
加水分解しない。分岐構造及び重合体という特徴の故
に、重合体構造はシランとして単一の孤立した島を形成
する（図４）のではなく、テスト表面上に連続膜（図
５）を形成する。シロキサンの高度に交差結合した構造
は全体の表面視野を増加させる。シロキサン膜の屈折率
は制御することができ、あるいはシロキサンの側鎖の中
に組み込まれる官能基と共に変化することができ、それ
によって他の層と相互作用させて適切な干渉膜を作り上
げる。
【０１２９】シロキサンは基板を共有改質するが、その
後の層間剥離なしに表面に粘着し、機械的操作に対して
安定であるその他の材料も有用であるので、これは本質
的な特徴ではない。重合体を基板に被覆する方法は半導
体製造業者の間で公知である。
【０１３０】必要ではないが、所望の特性を伝える付加
的な材料を付着層に付着させてもよい。この層は受容性
材料の配向、例えば抗体を配向するためにタンパク質Ａ
及びタンパク質Ｇの使用を改善することができるであろ
う。他に使用できる材料としては、アビジン・ビオチ
ン、合成タンパク質もしくは組換えタンパク質Ａ／タン
パク質Ｇ断片、あるいはペプチドまたは結合Ａ／Ｇペプ
チド等がある。
【０１３１】受容性材料を付着層に付着させるための固
定化化学は付着層及び受容性材料両方の特性に基づいて
選択される。受容性材料はこの材料に共有的あるいは受
動的に付着することができる。付着層が共有付着のため
に特に適合される場合、付着層を活性化させるための付
加的なステップが必要となろう。様々な活性化及び結合
手順を使用することができ、例えば、受容性材料を粘着
させるために光活性ビオチンを使用できる。通常、それ
は受容性材料を付着層に受動的に吸着させるのに充分で
あり、従って、固定化化学手順の時間と費用を節約す
る。
【０１３２】受容性材料 受容性材料は特異的な結合対の一部分として限定され、
次のものを含むが、それらに限定されることはない：抗
原／抗体、酵素／基板、オリゴヌクレオチド／ＤＮＡ、
キレーター／金属、酵素／抑制剤、細菌／受容体、ウイ
ルス／受容体、ホルモン／受容体、ＤＮＡ／ＲＮＡ、Ｒ
ＮＡ／ＲＮＡ、オリゴヌクレオチド／ＲＮＡ、及び他の
化学種に対するこれらの化学種の結合と共に、無機化学
種とこれらの化学種の相互作用。
【０１３３】付着層に結合される受容性材料は特に関係
のある検体を結び付ける能力によって特徴付けられる。
受容性材料として使用できる種々の材料は、二次的パー
トナーと（選ばれる試料に関して）選択的に結合するで
あろう材料の種類によってのみ制限される。受容性材料
の全体的な綱に含まれる材料の亜綱には、毒素、抗体、
抗原、ホルモン受容体、寄生虫、細胞、ハプテン、代謝
産物、アレルゲン、核酸、核材料、自己抗体、血液タン
パク質、細胞の残骸、酵素、組織タンパク質、酵素基
板、補酵素、ニューロン伝達子、ウイルス、ウイルス粒
子、微生物、タンパク質、多糖類、キレーター、薬剤、
及び特異的な結合対の他のメンバーがある。このリスト
は薄膜分析評価システムを作るために、付着層に被覆す
ることができる多くの異なる材料の幾つかを含むだけで
ある。関係のある選択された検体がどのようなものであ
れ、受容性材料は特に関係のある検体と結合するように
計画される。関係のある検体を含むマトリックスは、流
体、固体、気体、もしくは粘液、唾液、尿、排せつ物、
組織、骨髄、脳螺旋流体、リンパ液、血しょう、全血、
たん、緩衝液、抽出液、精液、膣の分泌液、及び心膜
の、胃の、腹膜の、胸膜の、あるいは他の洗浄剤等であ
ってよい。関係のある検体は抗原、抗体、酵素、ＤＮＡ
の断片、損なわれていない遺伝子、ＲＮＡの断片、小分
子、金属、毒素、環境動因、核酸、細胞質成分、毛また
は鞭毛の成分、タンパク質、多糖類、薬剤、あるいは表
Ａに記したような他の材料であってよい。例えば、表Ａ
に記した細菌のための受容性材料は、特に表面薄膜成分
- タンパク質もしくは脂質、多糖類、核酸あるいは酵
素を結合することができる。細菌に対する特異的な検体
は多糖類、酵素、核酸、薄膜成分、あるいは細菌に応じ
て宿主により作られる抗体であってよい。検体の存在は
（細菌性もしくはウイルス性の）伝染病、癌もしくは他
の代謝障害または状態を指示するかもしれない。検体の
存在は食品中毒もしくは他の有毒曝露を示すものである
かもしれない。検体は薬剤の濫用を指示し、あるいは治
療剤のレベルを監視することができる。
【０１３４】この技術を利用できる最も一般的に遭遇す
る分析評価プロトコールは免疫分析評価である。下記の
受容性材料層の構築のために為された議論は特に免疫分
析評価を重点的に取り上げている。しかしながら、一般
的な研究は核酸消息子、酵素／基板、及び他の配位子／
受容体分析評価フォーマットに適用される。免疫分析評
価のために、抗体は受容性材料として作用してもよい
し、あるいは関係のある検体であってもよい。受容性材
料、例えば抗体は安定した、緻密な反応層をテスト装置
の付着層に形成しなければならない。抗原が検出される
ことになっており、抗体が受容性材料である場合、抗体
は関係のある抗原にとって特異的なものでなければなら
ないし；抗体（受容性材料）はテスト表面に抗原を保持
する充分な結合性で抗原（検体）を結合しなければなら
ない。ある場合には、検体は受容性材料を単に結合する
だけではなく、受容性材料の検出可能な改質を発生させ
るかもしれない。この相互作用はテスト表面で質量の増
加を引き起こすか、あるいはテスト表面上で受容性材料
の量の減少を引き起こすことができるであろう。後者の
例は、分解性酵素または材料の特異的な固定化基板との
相互作用であり、実施例１３を参照のこと。結合、異種
交配、あるいは検体の受容性材料との相互作用が発生す
る特異なメカニズムは、本発明にとって重要ではない
が、最終的な分析評価プロトコールにおいて使用される
反応条件に衝撃を与えるかもしれない。
【０１３５】一般に、受容性材料は付着層に受動的に粘
着され得る。必要であれば、付着層によりテスト表面上
に導入される遊離官能基を、受容性材料のテスト表面へ
の共有付着のために使用することができる。受容性材料
の付着のために利用できる化学は、当業者に公知であ
る。
【０１３６】受容性材料を付着層に粘着させるために広
範囲の技術を使用することができる。テスト表面は、所
定期間の間溶液に全体的に浸漬することにより；不連続
な配列またはパターンで溶液の塗布により；スプレー、
インクジェットまたは他の刻印づけ方法により；あるい
は適切な溶剤系からのスピンコートにより、受容性材料
で被覆することができる。選択される技術は、多数のテ
スト表面を被覆するために必要な受容性材料の量を最小
にし、塗布中に受容性材料の安定性／官能性を維持すべ
きである。更に技術は非常に均一かつ再生可能な方法
で、付着層に受容性材料を塗布または粘着しなければな
らない。
【０１３７】コーティング溶液の組成は塗布方法及び利
用される受容性材料の種類に依存する。スピンコート技
術を使用する場合、界面活性剤は光学基板または支持台
全体に亙って受容性材料の均一性を向上させることがで
きる。一般に、コーティング溶液は受容性材料の付着層
に対する受動的粘着を増進するようなｐＨ、組成、及び
イオン強度での緩衝水溶液であろう。選択される正確な
条件は開発中の分析評価のために使用される受容性材料
の種類に依存するであろう。一旦特別な種類の受容性材
料、例えば、多クローン性抗体のためにコーティング条
件が設定されると、これらの条件は該かる受容性材料に
基づく全ての分析評価にとって適切なものとなる。しか
しながら、化学的に独特な受容性材料、例えば、多クロ
ーン性抗体及び核酸は、同じ緩衝及び塗布条件の下では
付着層に均等にうまく被覆しないかもしれない。
【０１３８】受容性材料が抗体である時、付着層がＴ構
造のシロキサンである場合、適切な粘着が得られること
が示されてきた。Ｔ構造のシロキサンは抗体の相互作用
のために非常に均一な疎水性表面を提供する。実施例６
を参照のこと。
【０１３９】驚くべきことに、膜形成ラテックスは一般
にシロキサンよりも、抗原に対するはるかに良好な付着
を提供する。固体化抗原との抗体の相互作用はシロキサ
ン改質表面上で改善される一方、基板との酵素反応はシ
ロキサン改質表面に対して、ラテックス改質表面上で改
善される。
【０１４０】上記の材料及び方法は特異的な結合テスト
表面の構築を可能にする。テスト表面は光学基板または
支持台、任意の光学薄膜、付着層、及び最後に受容性材
料層で構成される。特異的な結合発生または相互作用の
視覚的測定のため、複合干渉膜が光学薄膜、付着層及び
受容性材料を含むように実際上設計される。付着層及び
受容性材料が光学薄膜に被覆される時、選択される初期
干渉色が維持されなければならない。図３を参照のこ
と。一度表面が受容性材料で被覆されると、関係のある
検体を含む調製品の小さなスポットが表面に塗布され
る。これは数分間培養され、すすいだ後、窒素流の下で
乾燥される。これは分析評価される試料が陽性であろう
と陰性であろうと、展開される手順管理を発生させる。
この管理によりエンドユーザーに対して、正確に分析評
価プロトコールに従い、キット内の全ての試薬が正しく
作用していることが保証される。手順管理はあらゆる所
望のパターンにおいて適用できる。
【０１４１】手順管理と同様に、受容性材料をパターン
に適用することができる。このように、装置は光学薄膜
が光学基板に塗布された時に、多色光に応じて目視によ
り検出可能な記号を提供する。受容性材料を含むコーテ
ィング溶液はマスクで覆われた表面に塗布されてよい。
マスクはコーティング溶液に曝されている部分において
のみ、受容性材料が付着層に固定化されるようにする。
受容性材料で均一に被覆される表面をマスクで覆い、受
容性材料を選択的に不活性化することができる。受容性
材料の不活性化にとって適切な多くの技術がある。生物
学的材料にとって最も簡単な技術の１つは、その材料を
不活性化するために充分な時間の間、受容性材料の部分
を紫外線放射に曝すことである。マスクは結果の解釈に
おいてエンドユーザーを助けるであろうパターンならど
のようなパターンにも設計できる。
【０１４２】受容性材料のパターンを発生させるため
に、押印、インクジェット印刷、超音波ディスペンサ
ー、及び他の液体調剤装置等の技術が適切である。受容
性材料はこれらの技術によってパターンに塗布され、所
定期間培養され、その後表面からすすがれる。付着材料
の露出部分は受容性材料に類似する不活性材料で被覆す
ることができる。
【０１４３】干渉色の特に有益な組合せは、テスト表面
背景もしくは開始点のための黄色／金色の干渉色を頼り
とする。一度質量の増加が表面で発生すると、質量は厚
み及び濃度の直接的な関数であるが、反応領域は干渉色
を紫／青色に変化させる。上述したように、生物学的テ
スト表面の構築において必要な層を補い、所望の開始干
渉色を維持するために、光学薄膜を調節・最適化するこ
とができる。
【０１４４】質量の増大 特異的な結合対の直接的判定を行う薄膜検出方法は、蛍
光、発光、及び熱量の測定等による検出計画、もしくは
他のタグ依存検出計画を含む、放射性もしくは酵素的手
段に関して重大な利点を提供する。薄膜システムは小分
子の検出に応用できる。しかしながら、該かる検体は直
接目視による、あるいは器具による検出に対して充分な
厚みもしくは光学的密度を作り出せない。出願人は、質
量増大のための手段が必要であることを発見した。しか
しながら、薄膜検出システムは膜の完全性が維持される
時、最適に作用する。このように、該かるシステムにお
ける拡大のための方法は、検出システムにより課される
制限条件を満たす、最も簡単な可能性のある構造である
べきであると共に、厚みもしくは質量の増加を提供し、
膜の完全性を維持するべきである。
【０１４５】C. Fredrik Mandenires及びK. Mosbach、1
70 Anal. Biochem. 68、1988は楕円偏光法的分析評価に
おいて、コンカナバリンＡもしくは耐−ＩｇＧ抗体で被
覆された微小シリカ粒子を用いる方法を説明している。
シリカ粒子は濃度依存方法で生物層の見掛け厚みを増す
ような、生物層に充分近い屈折率を提供する。これらの
粒子は性質上硬質であるが、膜の完全性を維持しない。
従って、光散乱が発生する。
【０１４６】拡大技術は関係のある検体の濃度に直接関
係してもよいし、あるいは拮抗的もしくは阻害分析評価
フォーマットにおけるように、関係のある検体の濃度に
反比例してもよい。質量増大もしくは拡大試薬の結合
は、テスト表面に対する検体結合の特異的な関数であ
り、信号発生試薬の一部として考慮してもよい。
【０１４７】図７において、本発明の装置上の検体の存
在を信号増幅により検出できる２つの方法を図式的に示
している。例えば、受容性材料をラテックス粒子で分類
された検体に接触させることにより、あるいはその２つ
を結合させると、受容体検体層の厚みを増大させる他の
手段により、信号を増幅することができよう。あるいは
その代わりに、検体は二次的結合剤を通して酵素で分類
されてもよく、その場合、その酵素に対する基板の準備
によって受容体-検体-酵素の組合せが検出されないかも
しれないが、テスト装置の上に製品を置き、目視で検出
できる。出願人は、基板からの製品の配置を促進するよ
うに装置表面が帯電されることを保証することが有利で
あることを発見した。
【０１４８】質量増大試薬は二次的受容性材料に受動的
もしくは共有付着ができなけばならない。質量増大試薬
に対する受動的付着の例は、表面活性剤粒子上への抗体
の吸着である。質量増大試薬の二次的受容性材料に対す
る共有付着の例は、抗体に対するセイヨウワサビ・ペル
オキシダーゼ（ＨＲＰ、または別の酵素）の接合であ
る。使用するメカニズムに関わりなく、質量増大試薬は
二次的受容性材料と共に安定した製品または付加物を形
成すべきである。選択される結合プロトコールは非特異
的な結合効果をテスト表面に残すべきではないし、導入
すべきでもない。質量増大試薬は更に検体との直接的か
つ特異的な相互作用が可能である。
【０１４９】このように、発明は薄膜検出方法に依存す
る分析評価システムにおいて、信号増幅のための方法を
特徴とする。該かる方法には、楕円偏光法、干渉効果、
プロフィルメトリー、走査トンネル顕微鏡法、原子力顕
微鏡法、インターフェロメトリー、光散乱、全反射、も
しくは反射率計技術等があるが、それらに制限されな
い。これらのタイプのシステムにおける使用のために選
択される材料は、好ましくは溶液中である程度の粒子状
特性を維持し、表面もしくは支持台と接触すると同時に
安定した薄膜を形成する。膜は基板の所望の滑らかさま
たは組織を維持するために、好ましくはテスト表面に対
して等角である。表面組織の特徴は使用する検出方法に
依存する。選択される材料も共有または受動的相互作用
を通して、受容性材料または特異的な結合対の一部を粘
着させることができなければならない。二次的受容性材
料もしくは結合試薬は、その二次的受容性材料の反応性
及び安定性を保持する方法で、信号増幅材料または粒子
に粘着されることが好ましい。粒子に塗布される二次的
受容性材料は、テスト表面に固定化される受容性材料と
同じであってもよいし、あるいは適合するものであって
よい。二次的受容性材料または結合試薬と付加的材料と
の組合せは、粒子、酵素等であれ、質量増大または信号
発生試薬を形成する。
【０１５０】一般に、増幅を必要とする光学分析評価
は、その特性及び特徴が使用される検出方法のタイプに
より決定される基板、光学的二次光学材料、付着層、受
容性材料層、及び質量増大試薬で構成される。一般的な
分析評価プロトコールは、関係のある検体を含むと考え
られる試料が、細胞質抗原の抽出等の必要な処理を通し
て処理され、その後二次的試薬または増幅試薬と混合さ
れることを求める。この混合物のアリコートは受容性材
料被覆基板に塗布される。適当な培養期間の後、物理的
すすぎ／乾燥プロトコールにより、あるいはすすぎ／乾
燥ステップを含む装置で、未結合の材料が反応膜から分
離される。その後目視または器具により信号を判断す
る。二次的試薬もしくは増幅試薬の導入は、試料採集も
しくは塗布装置において凍結乾燥された材料、または分
析評価装置に埋め込まれた材料として、試料に対する試
薬の添加により達成される。
【０１５１】重合体固体 本発明において有用な重合体は等角（膜形成）であり、
特別な特徴を表面に持ち込まない。広範囲のスチレン-
ブタジエン共重合体は凝集分析評価、免疫分析評価、及
びクロマトグラフィーの応用において利用できる。一般
に使用されるラテックスは高度に交差結合された、硬質
の共重合体である。これらの応用におけるラテックス粒
子の最も一般的な使用法は、所望の検体の捕獲及び分離
のための固体支持台としてである。低い交差結合による
スチレン-ブタジエン共重合体は表面活性剤または膜形
成ラテックス粒子と指定されている。これらの調製品は
溶液の中では粒子としてふるまうが、表面と接触すると
等角膜に対して乾燥状態になる。これらの膜形成スチレ
ン-ブタジエン共重合体は広範囲に亙る官能性結合基を
含むことができる。
【０１５２】更に、硬質のポリスチレン粒子も染料の添
加による信号発生のために使用されてきた。これらの粒
子は信号発生のためのタグまたはラベルの導入のための
代替方法にすぎない。凝集分析評価及びメンブレンを基
礎とする分析評価用の着色または染色されたラテックス
の使用は、広く利用されてきた（再検討のために、L.B.
Bangs, American Clinical Laboratory News、May 199
0を参照）。前者の場合、これらの粒子のための主要な
要件は、凝集分析評価において視認性のためにそれらの
構造を維持し、メンブレンを基礎とするテストの細孔を
遮断するようにゆがまないことである。共有付着が特定
の相互作用する化学種に特別な利点を提供する一方、ラ
テックスに対する受容性材料の受動的吸着が適切である
ことがしばしばある。
【０１５３】適当な拡大膜形成ラテックス粒子の製造に
おいては、捕獲される検体の見掛け厚みまたは密度を増
すために、膜形成粒子、もしくは二次的反応種と両立し
充分な大きさを持つ表面活性剤の選択が必要である。
【０１５４】二次的反応種は所定時間、適切な温度での
培養により、表面活性剤粒子上に固定化できる。選択さ
れる温度は二次的反応種を粒子に付着させるために利用
される化学、反応種の性質、及び粒子の組成により影響
される。温度に加えて、培養期間の長さ、固定化化学、
緩衝液組成（ｐＨ及びイオン強度）、及び二次的反応材
料の量が特定の応用のために最適化されなければならな
い。
【０１５５】下記に示す特殊な例（１４、１５）は膜形
成拡大試薬の製造に使用される方法のタイプを示すため
のものである。記載された条件は該かる拡大試薬の製造
に制限を加えるためのものではない。スチレン／ブタジ
エン／ビニル共重合体は好ましい膜形成ラテックスの組
成である。しかしながら、膜形成特性を維持する如何な
るスチレン／ブタジエン共重合体も使用できる。官能基
は二次的結合試薬の粘着または相互作用を支持するであ
ろう化学組成のものであればよく、二次的結合試薬は関
係のある検体と本質的に結合するであろう。Seradynが
販売するＴＣ７及びＴＣ３の調合物、及びBangs Labora
toriesまたはRhone-Poulencが販売する表面活性剤調合
物が好ましい（そのカタログを参照のため挿入する）。
従来からのラテックス粒子（S/B/V-CONH２、S/B/V-COO
H、S/V-CONH２、S/R-NH２、S/HYDRAZINE、S/V-COOH、S/
B-COOH、S/B-CONH2、PS、S/VBC、S/A/B-COOH、PMMA-COO
H、S/A-OH、S/R-OH、及びS/R-SHOと称する）は本発明に
おいてある種の有用性を表示したが、膜形成ラテックス
より散漫な信号を作り出す傾向がある。
【０１５６】固体の触媒製造 出願人は、薄膜表面に不溶解性の析出生成物を作る酵素
／基板の対によって、より感度の高い光学薄膜分析評価
を得ることができることを発見した。この拡大技術の触
媒性は該方法の感度を改善する。本発明において有用な
酵素は、グルコースオキシダーゼ、ガラクトシダーゼ、
アルカリホスファターゼ等である。しかしながら、受容
性材料に付着され得る特殊な成分を提供し、析出膜生成
物への基板の転化を触媒することができるプロセスであ
れば、何でもこの技術にとって適当である。テスト表面
に固定化された抗体-抗原-抗体-ＨＲＰの錯体が存在す
る時、不溶解性の反応生成物が生じる。生成物はアルギ
ン酸、硫酸デキストラン、メチルビニルエーテル／無水
マレイン酸共重合体、もしくはカラゲーニン等と、ＴＭ
Ｂ（３、３’、５、５’−テトラメチルベンジジン）と
酸素遊離基との相互作用により形成される生成物との組
合せ等の析出剤の作用によって析出される。この特別な
基板は遊離基がＴＭＢと接触する時はいつでも不溶解性
の生成物を形成する。他にクロロナフトール、ジアミノ
ベンジジン、テトラ塩酸塩、アミノエチルカルバゾー
ル、オルトフェニレンジアミン等の物質も使用できる。
これらは約１０〜１００ｍＭの濃度で使用される。質量
の測定可能な増加は酵素共役層と共に発生する。色信号
は基板溶液中に存在する発色団の基本色による影響を受
けない。表面に析出される質量を増加させる種々の酵素
基板系または触媒系が使用できる。
【０１５７】髄膜症や連鎖球菌等、人における細菌感染
に対して一般的に責任のある細菌群から引き出された多
糖類抗原の低レベルの検出のために、薄膜分析評価にお
ける酵素により分類されたこのような抗体方法の例を実
施例１６、１７、１８に示す。
【０１５８】図６において、その上部表面に様々な層が
被覆された基板を持つ多層装置の横断面を表すグラフが
示されている。１例では、これらの層は上部光学基板層
に直接隣接する窒化ケイ素の層、重合体シロキサン等の
付着層、及び細菌抗原分析評価に対する抗体である受容
性材料を含む。図７において、検体が存在する場合、酵
素により分類された抗体及び検体を持つ錯体がテスト表
面に同時に形成される。前述の生成物析出物を形成させ
るために基板が加えられるのはこの塊の上である。
【０１５９】所望であれば、関係のある検体は同時また
は連続添加プロセスのいずれかにおいて、質量増大試薬
及び固定化された受容性材料と組み合わされてもよい。
いずれのメカニズムもテスト表面に固定化される検体／
質量増大試薬錯体の形成を生じる。このように、質量増
大試薬は試料と直接混合されてもよい。この混合物は次
に反応性テスト表面に塗布され、必要な期間培養され
る。これは同時分析評価フォーマットである。
【０１６０】ある場合には、付加的な感度は試料の連続
添加を行い、続いて質量増大試薬を添加することにより
得られる。如何なるメカニズムあるいは特異的な相互作
用も、質量増大試薬の発生のため利用できる。例えば、
核酸は金属等の多数の材料及びある種の染料をしっかり
と結合する、あるいは挿入することが知られている。こ
れらの材料は特別に固定化される核酸に質量を導入する
働きをするであろう。
【０１６１】生成物層の増加は視覚的手段、もしくは楕
円偏光法等の器具の使用や光強度差が増加した厚みによ
り生じている場所等により判定することができる。受容
性材料酵素錯体はこのように、関係のある検体との直接
的相互作用が可能であり、より詳細には、抗原等の検体
の証拠である。この変化は光学厚みを測定することによ
り検出でき、必ずしも基板材料の光反射力に依存しな
い。該かる器具の１つは、米国特許4,332,476、4,655,5
95、4,647,207、4,558,012に記載されているSagax Elli
psometerであり、その開示を完全に挿入し、この明細書
の一部とする。
【０１６２】装置 装置フォーマットにおいて上記の多層テスト表面の幾つ
かの配列が可能である。最も簡単な分析評価フォーマッ
トは単一使用、単一試料装置である。より複雑な装置は
１つの試料が多数の検体の存在のために審査されるよう
にする。付加的な装置は多数の試料を１つの検体または
バッチテストのために審査できるようにする。
【０１６３】単一使用装置は、感染症テスト、妊娠また
は多産反応等の広範囲の分析評価に適合可能なフォーマ
ットを使用しやすくする。これらの単一テスト装置を使
用するためのプロトコールは非常に簡単である。密閉さ
れた装置が開けられ、反応性テスト表面を露出させる。
試料がテスト表面に塗布され、短時間の間、例えば２分
間培養される。試料は例えば細菌からの抗原抽出等の前
処理を必要としても、しなくてもよい。テスト表面への
塗布の前に試料に二次的試薬を添加することが必要であ
ってもよい。培養期間が完了すると、無反応の試料が水
ですすぐことにより除去される。装置はテスト表面を乾
燥させるために吸い取られる。使用されるテスト及び質
量増大／拡大方法に応じて、分析評価が完了し、あるい
は分析評価は付加的な培養／洗浄／乾燥サイクルを必要
とするかもしれない。テスト装置及びプロトコールは医
師の事務所、臨床研究室、家庭またはフィールドテスト
用環境にうまく適合する。装置のまわりに、例えばポリ
スチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン等、成形装置
または射出成形装置に容易に形成される材料で構成され
る保護シェルが設けられることが好ましい。多検体もし
くは多試料装置は同様のプロセスを用いて、同様の材料
で作ることができる。
【０１６４】単一使用装置 該かる装置の特定の例を図に示す。例えば、一般的に図
８Ａ−８Ｇにおいて、単一使用装置は如何なる大きさの
成形装置にも納められるが、この例では、装置を閉じた
時の大きさは長さ1.74インチ、幅2.22インチ、深さ0.37
5インチである。装置はテスト表面を保持する基部と、
洗浄液と余分な試料を保持するための吸収性パッドで構
成される。装置の蓋はテスト表面から過度の湿気を取り
除くブロッターパッドを保持するように設計される。装
置の基部にある吸収性パッドあるいは蓋の中のブロッタ
ーを固定するため、プラスチックの薄片がリビングヒン
ジによって装置の各部に付けられる。装置の基部と蓋は
リビングヒンジによってつながれる。しかしながら、多
数の開閉サイクルを可能にする如何なる留め金または蝶
番の組合せも使用できる。吸収性パッド及びブロッター
を装置の中に置き、これらのカバーを閉じて材料をしっ
かりと締める。これらのプラスチックカバーは、吸収性
材料の中に含まれる洗浄液及び余分な試料の露出を防止
することにより、エンドユーザーに対する保護を提供す
る。装置の蓋は留め金が付いていても付いていなくても
よいが、密閉シールがあることが好ましい。装置は容易
に配置され、あるいは貯蔵のために便利な大きさである
べきである。装置の全ての構成要素は、反応性テスト表
面を除き、必要であれば殺菌できる。
【０１６５】上部ブロッターパッドには幾つかの独得の
要件がある。複合ブロッター材料はテスト表面の真上に
装置の蓋の中に設置されなければならない。蓋が閉じら
れ、すすがれたテスト表面がブロッターパッドと接触す
ると、テスト表面はブロッターパッドに充分圧縮され、
テスト表面から溶液を垂直に選択的に吸い取らなければ
ならない。ブロッターパッドは、付加的な洗浄／乾燥ス
テップのために、新鮮な乾燥材料がテスト表面に補給さ
れるように、小さなプラスチックスライドの上に取り付
けることができる。ブロッターの初期材料は表面から水
を垂直に急速に吸い取るように、つまり紙が高い吸収率
を持つように選択される一方、次の材料は高い吸収能力
を持ち、テスト表面から水平に溶液を取り除く。表面の
隣のブロッター材料は光学テスト表面を流してはならな
いし、こすってもいけない。Whatmanのグレード１Ｃｈ
ｒペーパーはこの機能を非常にうまく果たすが、代わり
の材料でもよい。高度に吸収性のある材料がブロッター
パッドの付加層として使用され得る。２つの付加パッド
がグレード１Ｃｈｒ層との組合せで、２段階乾燥プロセ
スにとって最適であることが見い出された。層は遊離し
ていても、共に積層されていてもよい。多段すすぎ／乾
燥が必要な場合、ブロッティング材料を支持するスライ
ドがテスト表面の上に新しいブロッターを置くためのハ
ンドルを持つ。このハンドルは、ブロッターがテスト表
面と接触する時に、移動するのを防止するため、装置の
基部の上の保護シールドの中の開口部に収められる。
【０１６６】反応性テスト表面は装置の基部の上に伸び
るピラミッド型の支持台の上に取り付けられる。すすぎ
溶液はテスト表面上を流れ、支持台の表面を下り、吸収
性パッドに捕らえられる。更に、支持台は蓋が閉じられ
た時に、テスト表面がブロッティング材料の中に圧縮さ
れるように、テスト表面を配置する。支持台の上に取り
付けられるテスト表面は０．５ｃｍ２〜１．０ｃｍ２の
大きさであり、好ましくは０．７５ｃｍ２である。目視
分析評価のためのテスト表面の大きさに関する唯一の制
限は、無反応のテスト表面が反応領域と対照して目に見
えることである。干渉色変化もしくは陽性の応答に対し
て生み出される他の信号は永久的であるので、テスト装
置を密閉し、永久記録として保存することができる。
【０１６７】図８Ａ−８Ｇにおいて、本発明の単一使用
装置を示す。特に、装置２０は容易に成形可能な硬質プ
ラスチック材（クリップ２２付き）で形成され、装置内
にあるテスト表面に対する損傷を防止し、装置の構成要
素の適切な配置を確実にする。テスト表面が（図８Ｆに
示すように）他の内部構成要素に対して浮揚するよう
に、装置の下部表面がくぼみ２４にくぼませられ、そこ
でテスト表面２６がピラミッド状構造物２８の上に乗せ
られる。縁の向かい合ったクリップ２２の上に蝶番３０
が設けられ、装置の上半分３２を下半分３４に対して上
下できるようにする。
【０１６８】特に図８Ｅにおいて、テスト表面２６は前
述のようにピラミッド２８の上に乗せられて、装置の下
半分３４に設けられ、表面２６の上に置かれた液体が表
面からピラミッド２８の下へと流れ、回りの壁３８と同
じ高さで配置される上表面を持つプレート３６の下の囲
まれた領域に流れ込む。プレート３６は下半分３４の１
方の側４２に蝶番４０によって取り付けられる。
【０１６９】装置の上半分３２には、１方の縁５０に沿
った上半分３２に蝶番４８によって取り付けられる第２
のプレート４６が設けられる。２つのアパーチャ４７と
４８がプレート４６の中に設けられる。プレート４６の
下には、矢印５８で示すように、アパーチャ４８（Ｉ）
の右手側の位置からそのアパーチャ内の左手位置（Ｉ
Ｉ）へと移動させることができるハンドル５６を備えた
可動プレートに沿って濾過紙５２がある。このような動
きは濾過紙５２の移動を引き起こす。
【０１７０】次に図８Ｇにおいて、プレート３６及び４
６はそれぞれ蝶番４０と４４のまわりの回転により、図
８Ｅに示した位置から取り除くことができる。プレート
３６の下には、ピラミッド２８から流れる液体を吸収す
るための厚いフィルターパッド（吸収材）６０がある。
アパーチャ６２はプレート３６の中に設けられ、プレー
ト３６がピラミッド２８の上に当てはめられるようにす
る。プレート４６の下には、濾過紙５２、５４及び６４
が設けられる。濾過紙５２、５４、６４は前述のように
図８Ｅにおける位置ＩからＩＩへと、ハンドル５６の動
きにより蝶番４８に対して左から右へと動かされる。ア
パーチャ４２、４４はプレート３６の中に設けられ、位
置Ｉと位置ＩＩにある時、ハンドル５６と協動し、装置
１０が装置の使用中閉じられるようにする。特に、濾過
紙５２の露出度は、装置が閉じられている時、濾過紙５
２の表面がテスト装置２６の表面と接触し、その表面上
の液体を吸収するような程度である。ハンドル５６（及
び装着されたプレート６６）の動きは、装置を再度閉じ
た時に、濾過紙５２の新しい部分がテスト表面２６と接
触できるようにする。
【０１７１】この装置は標準の手順を用いて製造でき
る。特に、一度プラスチック鋳型が形成されると、濾過
紙５２、５４、６４は装置の上部部分内に置かれ、プレ
ート４６がこれらの紙の上に固定されて、上部部分３２
内にこれらの紙を保持する。同様に、プレート３６を固
定することにより、濾過紙６０を下部部分３４内に固定
することができる。両プレート３６、４６には、これら
のプレートを適所に保持するために、各々リップ部分６
８、７０と係合するように適合される（図示しない）縁
に沿って、複数の小さな突き出しが設けられる。更に、
上部部分３２内に棚７２が設けられ、プレート４６がそ
の棚の上に乗せられ、内部空間７４の中で濾過紙５２、
５４、６４が動けるようにする。テスト表面２６は接着
剤または他の手段により、ピラミッド２８に容易に取り
付けられる。
【０１７２】使用法 図１０において、本発明の方法において装置２０を使用
できる方法が示されている。特に、ステップ１におい
て、試料が適切な方法で得られ、処理されて、テスト表
面への塗布のために準備される。このような塗布は装置
を開いて行われる。ステップ２において、試料は、試料
に存在する検体が受容体層と反応できるように培養され
る。ステップ３において、試料はテスト表面が洗浄さ
れ、余分な液体はテスト装置を保持するピラミッドの下
のフィルターの中へ流される。この段階で、上部フィル
ター材料の位置はＩである。ステップ４において装置は
閉じられが、フィルターがテスト表面を吸い取るように
締められる。ステップ５において、適切な基板が加えら
れ、培養されて、再び上述のようにすすがれる。この時
点で、上部フィルター材は位置Ｉから位置ＩＩへと動か
され、装置は再び閉じられて、テスト表面が乾燥され
る。この時点で、装置は再び開かれ、結果が読み取られ
る。
【０１７３】多重テスト装置 一般的に図９Ａ−９Ｅ及び１１において、多検体用に１
つの試料を調べる装置は単一使用装置の特徴の多くを具
備している。装置の最初の位置は多くのテスト表面を露
出させ、各々が異なる受容性材料で均一に被覆される。
装置はエンドユーザーを助けるために、上部表面上に刻
印されるテストプロトコールを有する。装置にはテスト
表面が幾つでも取り付けられるが、５つの独立した分析
評価が非常に簡単に行われる。試料はテスト表面の各々
に塗布され、培養される。培養期間の後、テスト表面は
水ですすがれる。テスト表面はすすぎ液と余分な試料を
装置の下部にある吸収性パッドに排水する傾斜した凹地
の上に取り付けられる。蓋が持ち上げられて、第２の位
置に進められる。これはブロッターパッドを各テスト表
面と接触させ、単一使用装置において説明したように、
それらを乾燥させる。蓋が持ち上げられ、テスト表面が
再び露出される。単一使用装置の場合と同様に、テスト
はこの時点で結果が読まれてもよく、あるいは付加的な
培養／すすぎ／乾燥サイクルを必要としてもよい。装置
は必要な多数のステップを収容するために容易に延長す
ることができる。このタイプの装置は薬品の濫用、アレ
ルギー審査、脳膜炎審査、性的伝染病、ＴＯＲＣＨパネ
ル等のために患者を調べる際に特に有用であろう。テス
トプロトコールはかなり簡単であり、医師の事務所、医
療研究所及び関連研究所のテストに適しているであろ
う。フィールド使用は、尿もしくは全血が被審査試料で
ある場合なら可能であろう。この例のために、各反応性
テスト表面が受容性材料で均一に被覆された別個の0.75
cm2のテスト片として装置内に表示される。各受容性材
料をテスト片の表面を横切る不連続な線またはスポット
で塗布することが可能である。そうすればテスト装置は
単一使用装置のサイズに近付くであろう。
【０１７４】更に、単一使用装置に非常に近い多数の架
台を持つ装置を設計することも可能である。この場合、
リビングヒンジで留められた蓋は架台の上に取り付けら
れた各テスト表面の上に正確に位置付けられる特定の入
口を含むであろう。洗浄液と余分な試料は各架台を囲む
吸収性パッドの中に集められるか、あるいは多孔質の固
体架台を通り下に置かれた貯水槽に流れることができよ
う。
【０１７５】光学基板もしくは支持台は所望の如何なる
サイズにも切断することができ、こうして反応性テスト
片は必要な如何なるサイズであってもよい。均一に被覆
されたテスト表面は標準のマイクロタイター井戸フォー
マットが設計され得る充分な大きさであることができ
る。井戸は相互汚染の無い試料塗布のために貯水槽を提
供し、現在のＥＩＡ分析評価自動化技術を開拓する。テ
スト装置は、予め設定されたｘ、ｙ座標に受容性材料が
配置される、如何なる大きさでもよい、簡単なプレート
であってよく、試料の塗布がこれらの座標から離れて行
われる。試料間の相互汚染は、反応領域を囲む疎水性井
戸、他のタイプの物理的障壁、あるいはマイクロスポッ
トサンプリング技術によって制御できるであろう。これ
らのタイプの多試料・単検体テスト装置は、半自動化も
しくは完全に自動化された器具使用に適合されるであろ
う。図１２を参照。バッチテスト用には、目視による判
断より器具を使用しての判断が勧められる。バッチテス
ト表面はブロッターデザイン、ヒートランプまたは他の
このような装置を用いて乾燥させてもよいし、あるいは
強制空気または窒素乾燥方法を具備してもよい。試料の
残渣及び汚染されたすすぎ液は貯水槽に排水し、そこで
処分される前に処理することができるであろう。あるい
は、余分な試料とすすぎ液をテスト装置の密閉されたセ
クションに引っ張ることもできるであろう。
【０１７６】バッチもしくは多試料装置は定性、半定
量、もしくは定量テストフォーマットで設計することが
できる。バッチテスト用表面は如何なるサイズであって
もよい。サイズは単一分析評価で行われるべきコントロ
ール及び試料の数によって決定される。自動化試料処理
装置及び試料塗布装置がテスト表面のサイズに強い影響
を与える。自動化試料処理及びバッチテストの応用に
は、血液銀行用の血液審査と共に医療及び関連研究所用
のものが含まれる。これらの研究所は大量かつ限度のあ
るテストメニュー；大量かつ大きなテストメニュー；あ
るいは少量かつ大きなテストメニューを必要とするかも
しれない。テスト表面デザイン上の柔軟性はこれらの要
件全てが単一光学検出方法で満たされることを可能にす
る。試料の量もしくは実施されるテスト数を増加させる
ために、付加的な試料処理及びテスト装置操作が必要と
されるかもしれない。
【０１７７】特に、図９Ａ−９Ｅにおいて、本発明の多
テスト装置が図式で表示されている。この特殊な例は、
大腸菌、連鎖球菌Ｂ、連鎖球菌肺炎、Ｈ．インフルエン
ザ、Ｎ．髄膜症の存在を突き止めるためのテスト用に設
計された。一般に、この装置は複数のテスト装置、つま
り５個のテスト装置、１００、１０２、１０４、１０
６、及び１０８で構成される。装置は上部の摺動可能な
カバー１１０、及びワイヤーループ１１６を使用してセ
クション１１２から取り外し可能な、大きな分厚いフィ
ルター材料１１４を含む下部の棚部分１１２を有する。
上部カバーには５個のアパーチャが連続したものが３
個、１２０、１２２、１２４と、大きな方形のアパーチ
ャ１２６が設けられる。その下面には、フィルター材料
で作られる２つの吸収性スポンジ１２８と１３０が設け
られ、カバー１１０の下部表面に接着剤で固着される。
１４６、１４８、１５０で示すような一般的な標識をカ
バー表面に設けてもよい。
【０１７８】更に、カバー１１０の内部表面からおよそ
４ｍｍ伸びる、１３２、１３４、１３６、１３８、１４
０、１４２で分類される、３個づつ連続した円筒形伸張
部分が設けられる。上部カバーの各列のアパーチャがテ
スト装置の上に、あるいは必要に応じて、下部部分１１
２にある他の標識の上に特別に配置できるように、円筒
形伸張部分は部分１１２の下部部分に設けられた空間１
５２と係合するように適合される。この動きは図９Ｂに
おいて一般的に矢印１５４と１５６で示される。
【０１７９】下部部分１１２には更に、テスト表面１０
０、１０２、１０４、１０６及び１０８上の余分な液体
が部分１１２内に排水され、フィルター１１４によって
吸収されるように配置されるアパーチャ１５８が設けら
れる。下部部分１１２には更に、１６０で示される一連
の指令が設けられ、それらは摺動可能な部分１６４に沿
った空間１５２に対する、円筒形の伸張部分１３２、１
３４、１３６、１３８、１４０及び１４２の係合により
指図されるような段階的な方法でカバー１１０が移動す
るにつれて順に現れ、装置のユーザーが発明の分析評価
を実施するためにどのようなステップが必要であるかの
指示を得られるようにする。上部及び下部部分は、濾過
紙１２８、１３０を分析評価手順において適切な時に、
各テスト装置の表面と接触させるように構成される。
【０１８０】図１１において、図９に示した多分析装置
の使用法を図式で示している（上部部分対下部部分の伸
張部分は特に示していない）。ステップ１では、試料が
集められ、適切な試薬がそれに混合される。試料は各テ
スト装置に塗布され、装置はテスト表面が該かる塗布に
賦されるように１刻み動かされる（つまり、１つの円筒
形伸張部分が矢印１５６に沿って次の空間１５２に動か
される）。ステップ２において、第１のフィルター材料
１３０がテスト表面と接触するように、表面が再び動か
される。このステップの前に、テスト表面が洗浄され、
洗浄液はアパーチャ１５８を通りフィルター１１４に排
水されるようになる。ブロッティングの後、装置は再び
１刻み動かされ、テスト表面へのアクセスを可能にし、
基板が塗布される。もう一度、適切な培養期間の後、こ
れらの表面は洗い流され、洗浄液はフィルター１１４に
排水される。次に、上部表面が１刻み動かされ、フィル
ター１２８がテスト表面と接触する。２つの表面がお互
いに対してもう一度移動すると、結果の判別が可能にな
る。プロセスの各ステップにおいて、アパーチャ１２６
はユーザーが取るべきステップを指示し、こうして装置
の誤った使用を防止する。
【０１８１】図１２は本発明において有用な３つのバッ
チサンプリングコンセプトを図式で示している。第１の
装置（図１２の上部）は前述したように準備された、光
学的に活性な検体反応性テスト表面＃１を含む。テスト
表面＃１は個々の試料井戸＃３を作り出すプラスチック
装置＃２に溶融接合されるか、糊付けされる。最終的な
装置は９６の井戸マイクロタイタープレートと全く同じ
方法で形成され処理される。このテスト表面＃１の配置
は如何なる市販のマイクロタイターに基づく処理システ
ムにも容易に適合され得る。
【０１８２】バッチテスト用の第２の配置は単一使用装
置に非常に類似した装置であり、クィックパネル審査分
析評価（図１２の中間を参照）において特に有用であろ
う。装置は蝶番＃７によって底部容器＃５に蝶番式に取
り付けられる蓋＃１を含むように形成される。底部容器
＃５は余分な試料と洗浄液を吸収するための吸収材＃６
を保持する。蓋＃１は分析評価プロトコールにおいてテ
スト表面＃４を乾燥させるために使用されるブロッター
＃２を含む。テスト表面は架台＃３の上に装着され、洗
浄工程を容易にする。保護カバー＃８と＃９がブロッタ
ー＃２と吸収材＃６を装置内の適所に保持する。
【０１８３】第３のコンセプトは＃２で表される反応性
領域を含む、光学的に活性な検体反応性テスト表面＃１
を含む（図１２の下部参照）。反応性領域＃２はスポッ
トコーティングにより、受容性層の選択的不活性化、も
しくは反応領域間の物理的障壁により作ることができ
る。試料は反応領域（＃２）に塗布され、次にすすぎ液
と余分な試料が排水口＃３を通して流し出される。
【０１８４】別の配置では、テスト表面は縦の縁の片方
もしくは両方にあるフィルター材で一連の縦のストリッ
プとして作ることができ、９６井戸の配置の中に適合す
るように配置される。
【０１８５】器具使用 試料がテスト装置の表面と接触した後、器具を用いて検
体結合を検出することができる。該かる器具の１つはSa
gax Ellipsometerである（米国特許4,332,476、4,655,5
95、4,647,207、及び4,558,012を参照、その開示をここ
に完全に挿入し、本明細書の一部とする）。この技術に
ふさわしい別の器具は伝統的なナル楕円偏光計、薄膜ア
ナライザー（図１４参照）、プロフィルメーター、偏光
計等を含む。干渉膜がテスト表面構造に含まれる場合、
定量分析には単純な反射率計（図１４参照）が適切であ
る。
【０１８６】図１３において、光とテスト表面の相互作
用を検出する先行技術の方法が示されている。先行技術
においては、該かる検出を可能にするために２つの偏光
子が設けられる。特に、＃１はこの先行技術の器具にお
いて使用される白い光源に相当する。多色光を発生させ
るために標準的なハロゲンランプが使用される。光は位
置＃２において偏光子に入射し、次に直線的に偏光され
る。直線偏光された光は、テスト表面＃４に対して７０
゜である基準表面＃３に衝突する。直線偏光された光は
楕円形に偏光された光として、基準表面＃３から反射さ
れる。次に光はテスト表面（＃４）に衝突し、位置＃５
にある第２の偏光子に反射される。テスト表面（＃４）
と光の相互作用は楕円形に偏光された光のｓ−及びｐ−
成分を逆転させる。位置＃２と＃５における偏光子は調
和し、＃５は＃２に対して９０゜回転される。基準表面
＃３から反射されたものと調和するテスト表面＃４から
反射された光は、偏光子＃５を通過し、検出器（＃６）
において完全に消される。表面＃４と＃３の表面特性に
何等かの差があれば、残りの楕円率が強度の増加を生じ
させ、検出器＃６で測定されるであろう。
【０１８７】薄膜及び膜特性の変化の分析に有用である
該かる器具は、米国特許4,332,476、4,655,595、及び4,
647,207に記載されたComparison Ellipsometer（比較楕
円偏光計）である。該かる器具の光路は前述のように、
図１３に示されている。この器具は表面を横切る厚みの
光学くさびを含む基準表面を使用することができる。厚
みの値が光学くさび上に刻みつけられると、テスト表面
の厚みは光学くさびに対して決定される。テスト表面の
厚みは光が検出器において消される点における光学くさ
びの厚みに等しい。
【０１８８】器具は直線偏光多色光の反射により生じる
楕円形の偏光度を２つの表面間で比較することに基づい
て操作される。入射多色光はコリメートされ、直線偏光
される。偏光された光は、テスト片のものと同様の、ま
たは全く同じ光学特性を持つ反射基板である、基準表面
から斜角で反射される。反射光は次に反射の結果、楕円
形に偏光される。楕円形に偏光された光はその後テスト
表面から反射される。テスト表面及び基準表面はお互い
に対して垂直に配置され、テスト表面からの反射の後、
光が再び直線偏光され、そこでテスト表面と基準表面が
光学的に同一になる。それらの厚み、及び／もしくは屈
折率が同一でなければ、その光はある種の楕円形の性質
を保持している。楕円率は屈折率及び厚みの差の関数で
ある。次に第２の偏光子を使用して光を濾過し、同一膜
に対応する直線偏光された光を取り除く。楕円率の増加
は第２の偏光子を通過する光透過の増大を招く。こうし
て、厚みもしくは屈折率の変化は光度の変化に変換さ
れ、それは次に従来の技術を用いて測定できる。この方
法で比較楕円偏光計を使用して、＋／−５Ａまでの解像
度が達成できる。従来からの楕円偏光計と異なり、比較
楕円偏光計は幅広い視野測定を可能にするように設計さ
れている。この特徴は反応領域全体の同時測定を可能に
する。従って、異質結合もしくは反応パターンによる測
定誤差は生じない。
【０１８９】本発明の応用にとって、より有用な基準表
面は均一なものである。分析されるテスト表面が視覚的
解釈のために着色信号発生用の全ての要素を持っている
場合、基準表面も光学薄膜コーティングを包含しなけれ
ばならない。この付加的なコーティングは器具を使用す
る分析には不必要である。テスト表面上の厚みもしくは
質量の変化により生じる信号を最大限活用するために、
基準規格はテスト表面、基板、付着層、及び受容性材料
よりおよそ５０〜１００Ａ薄くするべきである。これら
２つの表面があまりに近接して調和すると、厚みもしく
は質量の小さな変化が強度に生じさせるのは、元の背景
強度に対してわずかな増加だけである。背景強度がある
最低より上であるか、あるいは充分に明るい時、わずか
な厚み変化に対して強度の変化は劇的に増加する。この
基準表面で、厚みもしくは質量の全ての変化は、テスト
表面の初期の読みに対して検出器で測定される光の強度
において劇的な変化を生じさせる。強度の変化は塗布次
第で厚みの増加あるいは減少を反映することができる。
実施例８、１２、１３、１６、及び１７を参照。器具を
使用した読みプロトコールは実施例２１に示している。
【０１９０】テスト表面上での特異的な結合反応の分析
のために、多数の修正により比較楕円偏光計の性能が大
いに改善される。元のデザインは表面検査のために観察
者の目に頼っている。
【０１９１】図１４において、偏光子が全く設けられな
い２つの装置が示され、その場合薄膜は１つのフォトダ
イオード、フォトダイオードアレイ、もしくはＣＣＤ検
出器配列か、あるいは反射率計、光電子増倍検出器のい
ずれかにより分析できる。
【０１９２】検出器は接眼レンズが元の器具に配置され
る場所に取り付けられる。更にそれは光の一部を検出器
に反射させ、残りを試料の視覚的配列のために接眼レン
ズに反射させるため、部分的に銀めっきされた鏡または
ビームスプリッターセットを４５゜に組み込むことによ
り、光路側に対して９０゜に取り付けられる。鏡が光路
に挿入された場合、検出器に達するスポット強度は利用
できる光の断片にすぎなくなる。検出器が鏡なしに光路
の中に直接置かれる場合、試料強度の１００％が検出器
に達する。ビームスプリッター及び接眼レンズが装置の
中に含まれる場合、注意しないと、検出器上の光学信号
入射を低下させる漂遊光が導入されることがある。
【０１９３】フォトダイオードアレイは個々のフォトダ
イオードを反応領域もしくはスポットの強度を測定する
ために供するようにプログラムすることができる一方、
他のフォトダイオードアレイが背景を測定したり、ある
いは領域を制御する。スポット強度及び背景強度の同時
測定により、テスト表面背景のために各々の読みが正確
に訂正される。
【０１９４】線形アレイもしくはマトリックスアレイの
いずれも使用することができる。線形アレイはアレイに
おいて利用できるサイズ及び解像度に依存する、１つの
予め設定された試料スポットの軸に沿った測定だけを行
うことができる。マトリックスアレイは全反応スポット
と背景の測定を行うことができよう。
【０１９５】器具は更に、如何なる背景信号も捕らえる
ことなく、異なるスポットがフォトダイオードを満たす
ことができるように、可変拡大機能もしくはズームレン
ズを含むように修正することができる。
【０１９６】特に、２つの該かる器具が図１４ａ及び１
４ｂに図式的に示されている。薄膜アナライザー（図１
４ａ）は単色光源＃１を使用する。光が充分直線偏光さ
れない場合、位置＃２にある偏光子が光を偏光するため
に使用される。偏光子＃２は光の最大強度がテスト表面
＃３へと通過できるようにするために配置されなければ
ならない。初期偏光子を相殺することにより、入射面に
対して垂直に偏光された光成分が、入射面に対して平行
に偏光された光に加えて、表面と相互作用できるように
なる。光は法線から５０〜７５゜外れ、ブルースター角
から充分に外された角度でテスト表面＃３に衝突する。
偏光子／検出器はテスト表面に対する入射光源と同じ法
線からの角度で設定される。偏光子は全体の光の吸光度
のために偏光子を配列するセッティングを越える２゜〜
１５゜に設定される。法線から３０゜〜４０゜外れた入
射角は非常に希釈した試料の適切な解像度を提供する
が、全ての応用に対して充分な範囲を提供することはで
きないかもしれない。第２の偏光子、もしくはアナライ
ザー偏光子は、光が６５゜以上の角度で表面に入射する
場合、背景信号を適切に最小限にすることはできない。
しかしながら、動的範囲は背景信号に於ける電子的減少
のために準備するのに充分である。光は検出器＃５で測
定される前に、テスト表面＃３から位置＃４において偏
光子／アナライザーを通って反射される。検出器は１つ
のフォトダイオードであっても、あるいはフォトダイオ
ードアレイであってもよい。ブランクのテスト表面が試
料位置に置かれ、第２の偏光子を配列するために使用さ
れる。第２の偏光子は、最低限（検出器への光の最大吸
光度）から少しだけ外れるように、第１の偏光子に対す
る角度で配置されるべきである。このように、テスト表
面の背景は低い検出可能な信号を生み出すが、光強度の
変化は今や厚みの変化の関数である。実施例２６を参
照。
【０１９７】反射率計（図１４ｂ）は色の変化または強
度の変化の測定を可能にする非常に簡単な器具である。
位置＃１において、標準的なハロゲン光源が使用され
る。これは多色光を提供する。光源＃１は最大強度の入
射光がテスト表面＃２に衝突するように、テスト表面＃
２に対して配置される。検出器＃３は増倍型光電管等で
あってよい。光がテスト表面＃２に衝突する角度は、検
出器＃３がテスト表面＃２に対して配置される角度を決
定する。
【０１９８】図１５において、１つの特殊な例では、半
反射鏡がズームレンズと接眼レンズの間に４５゜で導入
された。視野の中間に、焦点を合わせて適切に配置され
た接眼レンズ内に、楕円の十字線が設定された。十字線
は平均試料スポットサイズに合うように選択された。光
路の中心線上に、光学軸から９０゜反射されて、十字線
のサイズに合うマスクが設定された。十字線に対する鏡
の中心からの距離は、マスクに対する鏡の中心からの距
離に等しい。鏡は、十字線内に見られる画像がマスク内
に現れる画像と同一であるように、ねじを調節して取り
付けられた。数ミリメートルの距離で、マスクの背後
に、マスクを通過する光、及び従って選択された画像か
らの光を読み取るためにだけ配置される光電性セルが装
着された。半反射鏡は二次画像が第２の表面から現れる
ような厚みのものである。これはビームスプリッターと
して適切に被覆された薄いマイラーメンブレンを用いて
除去される。
【０１９９】白光または単色の一定の光源が、フィード
バック能力を持つ電源を用いて提供される。ランプの光
出力を監視するフォトレジスターが、元の器具のランプ
ハウス／ヒートシンクの内部に装着される。光出力が変
化すると、対応する抵抗変化が発生し、それによりラン
プに送られる電流／電圧に影響を与える。
【０２００】電源はフォトレジスターが遮断される間
に、ランプに＋１５ＶＤＣを送るように設定される。フ
ォトレジスターが接続されると、電源は＋１５Ｖの電源
で作られるレベルで光出力を維持する。器具が定量分析
に使用される場合、一定の光源が必要である。更に、器
具はフォトダイオード検出器増幅器の出力が、コンピュ
ーターまたは他の専用装置におけるアナログ・デジタル
変換機ボードに出力できるようにする、ＢＮＣポートで
修正されてもよい。専用装置もしくはコンピューターは
入力信号を読み、指名し、入力を記憶し、指名された入
力を操作し、つまり、統計的分析等を行い、そして入力
データ及び入力から引き出されたその他の必要な計算を
印刷する。
【０２０１】特に、図１５は図１３に示した先行技術の
器具の修正を図式的に示している。一定の電源が位置＃
１で使用される。電源は白い光源＃２と検出器＃１２の
両方に供給する。白い光源は標準的なハロゲンランプで
あり、多色光を提供する。前述したように、光は位置＃
３で偏光子を通過し、直線偏光される。偏光子＃６は位
置＃３にある偏光子に対して適合し、交差するように置
かれる。基準表面＃４とテスト表面＃５は前述した通り
である。この器具では、光が偏光子＃６を通過する時、
光は位置＃７にあるビームスプリッターに衝突する。こ
のビームスプリッターは、光の一部が検出器＃１２で受
け取られ、一部が位置＃１１にあるＣＣＤカメラで受け
取られるように、光を分離させる。ＣＣＤ＃１１はユー
ザーがテスト表面＃５を器具の視野の中心に配置できる
ようにする。検出器に分離される光は位置＃９でマスク
に衝突する。マスクはテスト表面＃５上の試料スポット
が十字線＃１０の中心に正しく置かれる時、マスク＃９
を通り検出器＃１２へと通過する光が試料スポットから
のみ反射されるように、位置＃１０で十字線に合わされ
る。位置＃８のズームレンズは十字線に対する試料スポ
ットの位置付けを助ける。
【０２０２】上述の比較器具のために使用される光路は
多数の応用のために望まれるものより大きい。以下の修
正案では光路を減少させることが可能である。レーザー
光源（ガスレーザーまたはレーザーダイオード）から放
出される光は既にコリメートされ、偏光されているの
で、コリメーティングレンズシステムは簡略化もしくは
省略できる。直線偏光子が光源に近接して配置される。
この偏光子はレーザーがしばしば偏光されるので必要で
ないかもしれない。基準表面は試料表面に対して６０゜
〜７０゜に配置される。基準表面及び試料表面の入射面
はお互いに直交する。アナライザー偏光子は最大吸光度
が基準位置と試料位置に置かれる２つの同じ表面のため
に発生するように配向される。両偏光子はそれらの表面
が光ビームに対して垂直に配置されることが重要であ
る。信号を集め、処理し、記憶するために、適切に小さ
な検出器とエレクトロニクスを使用することができる。
高精度を得るために、偏光子は１０５の吸光度以上を供
給するべきである。図１６を参照。偏光子は光源と検出
器の表側に建てられているが、図ではラベルによる分類
はされていない。
【０２０３】薄いアナライザーは前述の器具の基準表面
の要件を取り除き、サイズの縮小を容易にする。比較に
基づく器具は特別な基準表面が使用される各タイプのテ
スト表面のために設計されることを求める。基準表面を
変化させるる手段が提供されない限り、これは光学基板
の範囲、及び所定の器具と互換性のある光学薄膜の範囲
を制限する。この新しい器具はアナライザーの簡単な調
節により、薄膜と光学基板の如何なる組合せをも容易に
収容する。器具は厚みの優れた解像度を提供するかもし
れない。この器具と修正された比較楕円偏光計では、９
Ｖの電池もしくは他の再充電可能な電源により電力を供
給することができる。このプロトタイプは開口数、画像
の明るさ及び焦点における増加を可能にする。そのた
め、使用される倍率のレベルをより高くすることがで
き、それはより小さなスポットサイズでの作業にとって
重要である。更に、試料は比較楕円偏光計で可能である
よりもっとお互いに近接して塗布されてもよい。
【０２０４】特に、図１６は図１３の先行技術による器
具の改良を図式的に示している。この場合、多色光源＃
１が使用される。小型レーザーが使用される。偏光子は
位置＃１において光源の真横に置かれる。図１３におい
てテスト表面＃４の視覚検査を提供するために、先行技
術の器具において使用されるレンズ系は取り除かれ、全
光路において減少を達成できるようにする。テスト表面
は位置２において試料台に休止するように配置される。
光は基準表面＃３に衝突し、図１３の先行技術の器具に
関して前述したように、楕円状に偏光される。光は基準
表面＃３から、試料台＃２の上に置かれたテスト表面に
反射する。一定の電源を供給し、検出器＃５を制御する
ために、小さなエレクトロニクス制御ユニット（＃４）
が組み込まれる。１つのフォトダイオードが検出器＃５
として使用される。位置＃６にあるダイヤルは試料台＃
２を動かし、テスト表面の位置を制御するために使用さ
れる。試料台＃２は試料スポットを検出器＃５に整列さ
せる予め決められた停止位置を持っている。試料スポッ
トからの信号だけが検出器により測定されるように、試
料スポットが配置され、検出器＃５がマスクで覆われ
る。第２の偏光子が検出器＃５の直前に置かれる。
【０２０５】蛍光方法 更に、これらの光学的に活性な基板、もしくは固体支持
台が重点的に取り上げられる、器具を使用する態様は反
射蛍光方法である。ブルームは均質フォーマット、異質
フォーマット、拮抗的フォーマット、もしくは直接的フ
ォーマットにおける免疫分析評価、酵素分析評価、核酸
分析評価において生み出される。信号発生はこの方法に
おいて膜厚に依存しないが、該方法は現在の入射光の経
路長を二倍にすると共に、検出器における収集効率を高
める。光学的に活性の基板、もしくは固体支持台はシリ
コンウェーハ等の磨かれた反射材料であってよい。
【０２０６】標準的な蛍光分光学において、励起光は一
度試料を通過する。図１７を参照。反射基板が使用され
る場合、蛍光種の励起は入射点及び反射点で発生する。
一般に、主として検出器のデザインを簡略化するため、
蛍光放射があらゆる方向に放射されても、放射（ブルー
ム）は励起軸から９０゜外れて検出される。例えば、ポ
イント検出器では、励起エネルギーは検出器に突き当た
らないようにされるべきである。回折格子が励起源と共
にしばしば使用され、最大ブルームは励起波長から区別
される程度に動かすことはできない。これは高強度の励
起源からの影響、及び溶液と細胞壁からの散乱を減少さ
せるために要求される。反射基板では、検出器及び入射
光は法線から等しい角度である。
【０２０７】試料を通る励起光の通過数を増加させるこ
とにより、蛍光分析評価の感度を高めるための試みが為
されてきた。このアプローチは焦点調節のためにより複
雑な光学、高い出力光源、及び大きな収集光学を必要と
する。この方法は更に細胞からの背景ブルーム、及び干
渉生分子または固有の生分子を増加させる傾向がある。
試料の容量及び／もしくは光路長を増加させることによ
り、感度の向上も達成できる。本発明の方法はこれらの
方法に見られる複雑さなしに、感度の向上を提供する。
【０２０８】英国特許GB 2 065 298 Aは、蒸発工程によ
り生じる反射性金属基板を使用する、蛍光分析評価につ
いて記載している。検体の結合及び蛍光ラベルに結合さ
れる第３の生物種のために、捕獲層には特に反応性生物
粒子を使用している。金属基板は励起粒子をトラップ
（多重反射）に向けさせ、検出器から遠ざけるように向
け直すために配置される。
【０２０９】この特許は、励起粒子が金属基板により暗
い囲いに向けて反射されるようにするため、光子計数シ
ステムを基板から離して配置する。囲いは囲いを打つ全
ての光子を吸収し、それは検出器におけるノイズを減少
させる一方、基板から誘導される多くの信号が反射のた
めに光子計数システムに移動する。検体は湿気のある培
養において反応させられる。
【０２１０】このアプローチのため、光源から始まり、
暗い囲いの壁で終わる励起格子の通路には、高い反射性
の金属表面と生物粒子以外は何も存在してはならない。
入射角が反射角に等しく、信号検出システムが基板に対
して垂直で、基板からある距離を置いて配置されること
により、励起粒子は検出システムに向かって散乱しない
であろう。
【０２１１】本発明は反射基板と受容性の生物層の間の
付着層に依存する。この基板と生物層の間の重合体層は
蛍光信号の発生に影響を与えない。付着層は次の化学薬
品から選択することができる：デンドリマー、スターポ
リマー、分子自己組立ポリマー、重合体シロキサン、及
び膜形成ラテックス。これらの表面の製造方法は実施例
５に記載されている。反射基板もしくは支持台（光学的
に活性な表面）は、単結晶性シリコン、ガラス／アモル
ファスシリコン複合材、金属、セラミック、多結晶性シ
リコン、プラスチック／アモルファスシリコン複合材、
及びこれらの材料の複合材から選択できる。これらの材
料の製造方法は上述した通りである。この方法は試料の
量を二倍にすることなく、励起通路長を二倍にする。そ
れに加えて、反射基板を励起光に対して耐反射性材料で
被覆することで、蛍光方法に関連してしばしば発生する
ノイズを除去するが、吸光度が空気と膜の界面のみで発
生するので、励起を可能にする。適切な材料としては、
窒化ケイ素、ケイ素／二酸化ケイ素複合材、オキシ窒化
ケイ素、二酸化チタン、チタン酸塩、ダイヤモンド、ジ
ルコニウムの酸化物、及び炭化ケイ素がある。材料及び
材料の厚みは励起波長の光を抑制するように選択され
る。選択される励起波長は特殊な染料（発蛍光団）もし
くは使用されるラベルに依存する。これらの材料は上述
したように製造される。入射励起の角度が険しくなる
と、検出器に達する励起光の量を減少させる助けをす
る。
【０２１２】本態様では如何なる数の蛍光分子も使用で
きる。フルオレセイン、ローダミン、及びローザミンを
含むキサンテン染料等の蛍光分子は本出願に適してい
る。それに加えて、これらの染料のアミノ及びカルボン
酸、もしくはイソチオシアネート代理品も適している。
１−ジメチルアミノナフチル−５−スルホナート、１−
アニリノ−８−ナフタレンスルホナート、及び２−ｐ−
トルイジニル−６−ナフタレンスルホナート等のナフチ
ルアミンも有用である。生物分子に対するこれらの化合
物用の接合プロトコールは、当業者に公知である。二次
抗体、酵素基板、核酸プローブに対して、あるいは関係
のある検体用の適切に選択される、特異的な受容性材料
に対してラベルを添付してもよい。
【０２１３】本発明において、光学的に活性な、もしく
は反射性支持台は、光学コーティングまたはＡＲ膜があ
ろうとなかろうと、適切な重合体で被覆されるであろ
う。次に重合体層は関係のある検体、つまり抗体に対し
て特異的な受容性材料で被覆されるであろう。生物学的
に反応性かつ反射性基板は関係のある検体を含むと思わ
れる試料と接触させられ、検体を表面に結合するのに充
分な時間の間培養されるであろう。検体は表面に接触す
ると同時に、あるいは逐次、蛍光材料のラベルが付けら
れた二次的受容性材料と混合されてもよい。いずれの場
合にも、ラベルは検体ブリッジを通り表面に固定化され
る。固定化されたラベルは励起光源に露出され、検出器
が蛍光度を測定するであろう。ブルームの量は関係のあ
る検体の濃度に対して直接的に、逆に、あるいは間接的
に測定できる。酵素の活動もしくは核酸の検出のための
同様の計画が当業者によって容易に考えられるであろ
う。光源及び検出器は標準的な蛍光光学要素の組合せか
ら選択できる。
【０２１４】検体 連鎖球菌属 グループＢ連鎖球菌（ＧＢＳ）、無乳症連鎖球菌は新生
児及び母親の症病率、死亡率の主要な原因である。新生
児の感染は敗血症及び髄膜炎を含む一方、分娩後の生体
は子宮内膜炎、しゅう毛羊膜炎、及び敗血症を含む。新
生児にとって、初期発病疾患が誕生から１週間の間に発
生する。疾患は呼吸困難、敗血症、及びショックにより
特徴付けられる。米国だけで１０００人の出生当り１．
９〜３．７例があり、死亡率は２６％〜５０％であり、
感染した幼児の３０％が髄膜炎を起こしている。後者の
グループでは、５０％が持続的な神経的損傷に苦しんで
いる。年間約２０００人の新生児の死亡の原因がＧＢＳ
の感染であり、米国だけで年間ヘルスケアにかかる費用
は５億ドルを越えると概算されている。母親の頸部／膣
のＧＢＳ運搬と幼児の感染との直接的な相互関係が論証
されている。
【０２１５】ＧＢＳは更に、誕生後３カ月以内に発生す
る末期発病疾患を発生させる。これらの場合の病気は中
枢神経系の障害、髄膜炎、及び菌血症によって特徴付け
られる。これらの疾患による死亡が幼児死亡率の約２０
％を占めている。
【０２１６】母親の感染は主として頸部／膣及び肛門で
ある。妊娠中の婦人の５％〜３０％がＧＢＳで感染され
ている。母親の感染は早産、難産、早期羊膜破裂、分娩
時の熱、未熟児出産と共に初期発病疾患の原因となるこ
とがある。母親の出産前の処置が新生児の結果を大きく
改善し、ＧＢＳの垂直伝染を除去することができる。し
かしながら、母親の頻繁な再感染のため、診断／治療プ
ログラムが妊娠初期であれば、母親のＧＢＳ感染の診
断、及びその後の処置は垂直伝染を除去することができ
ないかもしれない。初期診断はＧＢＳ感染のため危険に
曝されている新生児を特定することができる。しかし、
分娩時にＧＢＳの素早い、敏感かつ正確な診断のために
文書化する必要がある。該かる診断上の道具が利用でき
れば、母親の予防処置が分娩発生時に開始でき、幼児に
対する処置は誕生時に始めることができるであおう。こ
れは新生児に対する危険をかなり減少させることが論証
されている。
【０２１７】ＧＢＳは５つの血清型から成る。これらは
Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ、ＩＩ、ＩＩＩと称される。５つ全て
の血清型は臨床感染に包含されている。５つ全ての血清
型は独得である特異的な多糖類属を含み、加えて血清型
を唯一特定する抗原をも含む。特異的な多糖類属が全て
の血清型を特定するにつれて、この抗原はＧＢＳの特定
のための免疫学的方法の焦点となってきた。ＧＢＳ診断
のための「ゴールドスタンダード」はいまだに培養特定
である。このプロセスはＧＢＳの正確な特定のために２
４〜７２時間かかる。危険の大きい妊娠はしばしば培養
結果が利用できるずっと前に分娩を完了するであろう。
【０２１８】ＧＢＳの検出のために多くの市販されてい
る様々な免疫学的テストがある。これらの方法の臨床評
価は１２％〜９２．３％の範囲の臨床感度を実証し、平
均臨床感度は５０％〜６０％である。分析的感度は７．
６×１０５〜２．１×１０７セルの範囲であると報告さ
れている。これらの方法は素早い診断を提供する一方、
時機を得たＧＢＳの特定のために臨床上の必要性を重点
的に取り上げるために必要な感度を備えてはいない。
【０２１９】例えば、WO 9219969はＧＢＳ用の分析評価
を記載しており、そこでは固体支持台がグループＢの特
異的な多糖類の１エピトープである、トリラムノースエ
ピトープと特に相互作用する単クローン性抗体で被覆さ
れる。モノラムノースエピトープに対して特異的である
多クローン性抗体が１つの発生ラベルに接合される。こ
の方法の分析的感度は３×１０４セルに設定される。感
度は捕獲剤の厳重な選択性を通してのみ得られる。該方
法はＧＢＳの優勢なエピトープにのみ専念する。「抗原
捕獲剤はＧＢＳ多糖類抗原のトリラムノースエピトープ
に特に結合するための親和力を持つ」、そしてこの抗原
捕獲剤は更に「独占的もしくは少なくとも優勢的にトリ
ラムノースエピトープと相互作用することができ、この
捕獲剤とグループＢ連鎖球菌多糖類抗原の他の成分との
間の相互作用は、非常に低率であるか、もしくは無視で
きる程度である（つまり、トリラムノースエピトープと
の相互作用はＧＢＳ多糖類抗原またはＧＢＳ感染の検出
及び／診断目的のために充分特異的である」。分析評価
は綿棒を抗原捕獲剤で被覆された容器の中に置くことを
必要とする。容器は非常に高い領域／容量率を持つ。抗
原は酸抽出プロトコールを用いて、５〜２０分かけて綿
棒から抽出される。トリス及びトゥイーンを含む緩衝液
がそれに添加され、綿棒が取り除かれる。抗原マーカー
剤が添加され、混合物は更に１０〜１５分間培養され
る。次に容器は完全に洗浄され、基板が１０〜２０分間
添加される。それから反応が停止され、その結果が分光
測光法により読み取られる。
【０２２０】本発明において記載されるＧＢＳ検出法
は、３０分以内で得られる感度を達成する。テスト結果
は解釈しやすく、病床あるいは分娩室での使用に適して
いる。本発明の光学テスト表面は独特な付着層の故に改
良された感度を提供し、如何なる属の特異的な多クロー
ン性抗体あるいは単クローン性抗体ともうまく作用す
る。抗体は必要な臨床感度を達成するために異なるエピ
トープ特異性を呈する必要がない。ＧＢＳ抗原に対する
様々な特異性及び親和性の組合せである抗体調製品は、
サンドイッチフォーマットの両サイドとうまく作用す
る。しかしながら、異なるエピトープ特異性を持つ抗原
が本発明においては有用である。
【０２２１】クラミジアクラミジアトラコーマティスは
生きている細胞で培養されなければならない、つまり組
織培養が必要な真正細胞内生物である。クラミジアは１
５のserovarを持ち、主としてトラコーマ、結膜炎、リ
ンパ肉芽腫、性病、非淋菌の尿道炎及び肛門炎等の、人
の眼の疾患及び性殖器の疾患を起こさせる。米国で年間
およそ３〜４００万のクラミジアの症例がある。非常に
専門的な研究所のみがクラミジアを培養するのに成功し
ているが、収率は低く、汚染問題が深刻である。貯蔵状
態が培養のための生物の生存能力に影響を及ぼす。推薦
される培養プロトコールはMcCoy細胞で処理されたシク
ロヒキシミドの接種、盲通路、及び封入体の蛍光着色を
含む。接種前に試料の渦化及びソニケーションは陽性の
培養収率を増加させる。サンプリングはサンプリング場
所を囲む細胞及び粘液を含む。
【０２２２】培養技術に加えて、多くの直接的な免疫蛍
光法及びＥＬＩＳＡ法が開発されている。これらの技術
は低レベルのクラミジア感染をしている患者を検出する
ため、もしくは無症候性である個人にとっては不適切な
感度を提供する。１００ＩＦＵ（包接形成単位）以下を
含む試料に対して、培養に対する４４％の全体的な感度
が報告されている。利用可能な方法は１００ＩＦＵ以上
を含む試料に対して８２％の感度を実証している。
【０２２３】更に、多くのグラム陰性細菌も、クラミジ
アによって作られるものに類似する生物特異的リポ多糖
類（ＬＰＳ）を作り出す。生物の検出及び特定はこの抗
原の免疫学的反応に基づいて為される。生物特異的多糖
類も有用であるかもしれない。グラム陰性細菌はクラミ
ジアプシタチ、大腸菌、プソイドモナス蛍光、アゾトバ
クターヴィネランディ、アイロゲネス菌、淋菌、トレポ
ネーマパリードス、葡萄状球菌、シゲラ、ヒドロゲノモ
ナス種、サルモネラ、ヘモフィルスインフルエンザ、カ
ンピロバクター、ヘリオバクター、及びレジオネラを含
むが、それらに限定されない。
【０２２４】米国特許4,497,899は、シリカ、シリコー
ン、ガラス、金属、もしくはプラスチックビーズ等の露
出した固体支持台に対する抗原の非特異的吸着に基づく
分析評価を記載している。固体支持台に対する抗原の化
学的もしくは免疫学的結合はない。分析評価プロトコー
ルは抗原を遊離させるために溶解された試料とビーズの
混合を含む。抗原のビーズに対する吸着の後、ビーズは
すすがれ、新しい担体に送られる。クラミジア抗原に特
異的な抗体が添加され、所定の時間培養され、ビーズが
すすぎ落とされる。信号発生ラベルに接合される、耐ク
ラミジア抗体に対して特異的な別の抗体がビーズと混合
され、培養され、すすぎステップが続き、その後基板で
培養される。
【０２２５】米国特許4,497,900は非特異的抗原吸着の
ために露出した固体支持台を用いた、淋菌のための分析
評価を記載している。固体支持台は好ましくは炭化水素
重合体、ポリスチレン、シリカ、シリコーン、ガラスま
たは金属の、露出された、未処理の、被覆されていない
支持台である。
【０２２６】米国特許4,959,303はグラム陰性細菌の検
出方法を記載している。使用される固体支持台は特異的
な結合タンパク質がなく、本質的にタンパク質がない。
固体支持台は正の電荷を所有することができる、露出し
た疎水性支持台である。分析評価プロトコールは、抗原
が非特異的に表面上に捕獲された耐クラミジア抗体と混
合されることを求める。耐クラミジア抗体に対して特異
的であり、信号発生器に接合される抗体が添加され、次
に基板が添加され、その後検出が行われる。支持台は水
分を吸収しやすい、無孔質の水に不溶な材料であれば何
であってもよい。
【０２２７】米国特許5,030,561はアミジン改質ラテッ
クス粒子もしくはポリスチレンを固体支持台として使用
することによる上記アプローチの修正を記載している。
抗原は非特異的に支持台に粘着し、粒子が濾過を通して
液体相から固体相を分離するために使用される。濾過工
程において使用されるメンブレンは、分析評価において
使用される前に、界面活性剤及びカゼインで洗浄されな
ければならない。基板の視認性はメンブレンに発生す
る。
【０２２８】米国特許第５、０４７、３２５号には、プ
ラス電荷が印加される露出式あるいは被膜式固支持体を
使ってクラミジアや淋菌の抗原菌を検出する方法が詳細
に記述されている。その固支持体は、ガラス、セルロー
ス、ポリマーなどから成る。プラス電荷体は、幅広いＰ
Ｈ値において電荷を維持できるような原子塩が好まし
い。前記固支持体上には、非特定抗体捕捉源が載置され
ており、陽イオン界面活性剤にてその表面を洗浄して除
去する必要がある。なおサンプルは、細胞片を取り除く
ための予備フィルター処理しておく必要がある。
【０２２９】また、米国特許第５、０７５、２２０号で
は、固支持体のＬＰＳ抗原のイオン相互活動作用を支援
できるよう陽イオン面基をもつポリマー支持体が利用さ
れている。支持体は、抗原菌の反応測定動作前には、抗
体や生物化合物などで汚れていないよう注意する必要が
ある。
【０２３０】本発明のクラミジア試験では、ＬＰＳや抗
原菌を非特定に捕捉することができるような疎水性面を
作成するため、重合シロキサン被膜をもつ固支持体が使
われる。この構成により、ＬＰＳ源の確認もできる。し
かも、実験から、抗原菌の捕捉動作前に少量の抗体また
はタンパク質のような非特定の生物質で疎水性面を被膜
した場合、均一で最良の反応が行なえることが判明し
た。この追加の被膜処理は、ＥＩＡ、ＦＩＡ、ＲＩＡな
どの検知方法にも利用できる。本発明の方法において
は、この非特定の生物質層により、沈着基体系との均一
接着が可能となる。特に、疎水性支持体などの固支持体
と沈着基体系の組合せに依存するようないかなるシステ
ム装備にも、本測定試験構成の利点が適用できる。
【０２３１】ＲＳＶ 呼吸系合胞ウィルス（ＲＳＶ）つまりミクソウィルス
は、幼児や児童などの下部呼吸気道の疾病に関与してい
る。成人の場合、ＲＳＶは通常、良性で無熱性の上部呼
吸気道感染である。幼児期の最初の６ヵ月間において、
細気管支炎全体の３２〜７５％、そして肺炎の３〜３９
％はＲＳＶが原因で起こっている。これらのウィルス
は、しばしば生命を脅かすものである。その有機物はま
た、気管支炎や咽頭炎のような急性発熱性の呼吸系疾病
に関与している。そのような有機物は冷凍保存あるいは
高温射熱される前の所定のサンプルを培養して生成さ
れ、鼻中または咽頭内の分泌液から検出されるものであ
る。そのサンプルはＨｅＬａ、あるいはＨｅｐ２細胞の
接種に使用され、結果がでるまで３〜１４日を必要とす
る。なお、ＲＳＶは晩秋から初冬、そして晩冬から初春
にかけて発生し、各発生ごとに３〜５ヵ月間生存する。
【０２３２】初期のウィルスの診断で、医師たちは患者
の症状を推察し、呼吸系疾病の病因を確認することがで
きる。ウィルス性疾病の確認には３種類の診断法を用い
ることが可能である。まず第一は、プロトコル確認に従
った培養隔離法である。第二に、ウィルス感染に対する
宿主反応を検知する血清学的測定法、そして第三には直
接ウィルス抗原検知法がある。
【０２３３】ＲＳＶの培養方法は、サンプルの収集およ
びガラスビーズとの混合からなる。それには、通常には
気管の分泌物と気管支肺胞の洗浄サンプルが利用され
る。ビーズは、搬送媒体へのにウィルスの分散のため、
音波破壊や渦巻効果によるサンプル細胞の破壊に利用さ
れる。このサンプルの一部分は、細胞培養の育成に使わ
れる。利用する試験法には、補体結合反応作用と中和反
応作用とが含まれる。
【０２３４】血清学的測定法は、ウィルスに対する宿主
反応、つまりＩｐＧの生成に基づくものである。しか
し、ＩｐＧは数週間では生成できず、さらに感染が数か
月から数年は持続するため、診断確認が困難になる。直
接抗原検知法は、進行性感染に対してはより効果的であ
るが、ＲＳＶに対しては前記の培養法や確認測定法と比
較して反応が悪い。直接検知法には、免疫蛍光検査法、
電子顕微鏡検査法、酵素連結免疫吸着剤法（ＥＬＩＳ
Ａ）、および培養処理が含まれる。
【０２３５】ＨＩＶ 免疫不全ウィルス（ＨＩＶ）には、ｇｐ４１、ｇｐ１６
０、ｇｐ１２０、ｐ６６、ｐ２４、およびｐ１８で示さ
れるいくつかの特徴がある。ｐ２４ペプチドはＨＩＶ−
１の核を備える４つのヌクレオカプシドのうちのひとつ
であり、２４、０００ダルトンの分子量を有する。ＨＩ
Ｖウィルスの特定感染性は、ｇｐ１２０抗原に関係ある
が、ｇｐ４１は、宿主細胞内へのウィルスの直接侵入を
必要とする特徴をもつ。現在のスクリーニング測定法
は、これらマーカのうち一つ以上に対する宿主反応、つ
まり抗体生成検知法に依存している。現存する免疫学的
検定法は、直接抗原検知法に十分な過敏性を与えるもの
ではない。
【０２３６】現在では、ＨＩＶ感染の最終的な確定は、
ウエスタン（免疫性）ブロット分析法が基本となってい
るが、これらの試験は、判断の難しさはもちろんのこ
と、多くの費用、および技術力が必要とされる。また、
これらの方法が、現場条件にて実施される場合、関連実
験施設での実施条件と比べて、通常その作用は劣ってい
る。ウエスタンブロット分析法は、ウィルス殻開口タン
パク質ｐ１７、ｐ２４、あるいはｐ５５、ポリメラーゼ
タンパク質ｐ３１、ｐ５１、あるいはｐ６６、そしてエ
ンベロープタンパク質ｇｐ４１、ｇｐ１２０、あるいは
ｇｐ１６０からそれぞれ一つ以上を検知できるように構
成されている。赤十字検査では、各グループにつき１
つ、３つの陽性群が必要とされる。陽性結果を報告する
ためには、ＣＤＣ検査ではｐ２４，ｐ３１，ｇｐ４１お
よび／あるいはｇｐ１２０／１６０を含む少なくとも２
つの陽性群が必要とされるが、一方、ＦＤＡ検査はｐ２
４、ｐ３１、ｐｇ４１、および／あるいはｇｐ１２０／
１６０が陽性となることが必要である。本発明は、１つ
以上のＨＩＶの特定抗原に対する宿主反応の検知のため
の、適切な光学プラットホームを提供するものである。
なお、抗原は、組合せあるいは個別に試験表面上に付与
される。
【０２３７】肝炎ウィルス 臨床的には、多種のウィルス性肝炎を区別することは困
難である。それゆえ、原因となる因子の診断には、血清
学的測定法が必須である。肝炎には５種類の分離型ウィ
ルスが関与しており、それぞれＡ型、Ｂ型、Ｃ型、Ｄ
型、そしてＥ型と称されている。本来は、Ｃ型肝炎が非
Ａ型、非Ｂ型として見なされていたが、最近では非Ａ、
非Ｂ型の肝炎として認知されている。Ａ型、および、Ｅ
型肝炎は排泄物や経口から感染し、急性感染を起こす。
Ｂ型、Ｃ型、Ｄ型の肝炎は経口以外から感染し、急性や
慢性の感染を起こす。ＨＣＶは、多くの場合には輸血に
よる肝炎の原因となっている。個体に感染した多くのＨ
ＢＶは、無症候性で感染しやすく、またＨＢＶ感染は肝
硬変や肝臓癌とも関連がある。肝炎における血清学的測
定法の一例が、「学外薬学」誌、９２巻、５５〜６８ペ
ージ、１９９２年に掲載されている。肝炎所有（Ａｇ
ｓ）抗原の各形態はウィルスの各形態と比べると独特
で、ＨＡＶはＨＡＶＡｇを、ＨＢＶは表面抗原（ＨＢｓ
Ａｇ）、殻抗原（ＨＢｃＡｇ）、そしてヌクレオカプシ
ドの内的構成要素（ＨＥｂＡｇ）を有し、ＨＣＶは殻抗
原の主要抗原性領域である殻ペプチドのＮ終端ととも
に、Ｃ１００、５−１−１、Ｃ２２−３（殻）、Ｃ３３
ｃ（殻）を有する。さらに、ＨＤＶはデルタ抗原を備え
ているので、ＨＢｓＡｇの陽性反応から検知できる。Ｈ
ＥＶに関しては、その特性はあまり明らかになっていな
い。肝炎の形態は抗原検知、あるいは宿主抗体反応に基
づいて決定判断されるものである。直接抗原検知法では
過敏性が必要とされるため、現在の診断測定法では、特
定抗原に対する抗体反応性により検知される。宿主反応
はＩｇＭまたは／あるいはＩｇＧを生成し、感染の活性
状態を作るため、抗体反応からの分離を必要とする。例
えば、ＩｇＭ抗ＨＡＶは急性感染を示すが、ＩｐＧ抗Ｈ
ＡＶは既往感染を示す。
【０２３８】本発明は、肝炎の診断のための有益なプラ
ットホーム検知法を提供するものである。まず、抗原の
一つの組合せを、それら抗原に対する宿主反応を検知す
るため、試験表面上で不動化処理する。表面抗原、殻抗
原、あるいは、ｅ抗原などの一つ、あるいはそれ以上を
被膜処理した試験表面により、ＨＢＶなどの肝炎ウィル
スを特定する抗原群を検知する。または、単一サンプル
を使用しているＨＡＶ、ＨＢＶ、ＨＣＶ、ＨＤＶ、およ
びＨＥＶ間を識別できる１種類以上の抗原で、試験パネ
ルを被膜処理してもよい。そのようなスクリーニング試
験は、可視法、定性分析法、あるいは全自動装置のいず
れの方法ででも実施することができる。抗体検知は、特
にＩｇＧ、ＩｇＭ、または両方に対処できる。
【０２３９】以下の実施例は、本発明の試験装置を最善
に作動させるための方法であって、機器や目視読取記録
に利用できる前記のそれぞれの被膜の効果的な組合せ作
用例が記述されている。それら方法が、本発明と同様の
結果をもたらすような試験装置を最適に動作させるのに
適用できるのは、当業者にとっては明白であろう。
【０２４０】
【実施例】実施例１：拡散面 多様なレベルの拡散反射を生成するための異なったサイ
ズの粒子で覆われたシリコンウェファを、窒化シリコン
で被膜して、厚さが５００オングストロームで屈折率が
２．０のＡＲウェファを作成した。この結果、金色の干
渉色層が生成できる。最初に、ウェファの反射量と残留
鏡面特性とを調べた。次に、これらウェファに下記のよ
うにアミノシレンを塗布してから、抗Ａ型連鎖球菌ポリ
クローン性抗体で抗体被膜を作成する。
【０２４１】試験面を、下記のような方法で、Ｎ−（２
−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメソキシレ
ンを添加することにより化学的活性化した。 １．前記のＡＲウェファを、ＤＣ１７５ミリアンペアで
２５０ＲＦワットの陽極電流にて、０．７ｔｏｒｒの酸
素圧力で真空中で５分間酸素エッチング処理した。 ２．ウェファを水晶ラックに載置して、５マイクロリッ
タのＮ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルト
リメソキシレンの入った容器で真空乾燥器に挿入した。
真空を３０分０．０６ｔｏｒｒにして、１時間のあいだ
乾燥器の温度を１００度に上げて、アミノシレンの蒸着
層を作成した。 ３．２０ｍｌのＰＢＳ（燐酸塩緩衝サリン）溶液内の２
０マイクログラム／ｍｌのポリクローン性抗Ａ型連鎖球
菌と、１０ｍＭの燐酸カリウムと、０．８％のＮａＣｌ
（ｐＨ７．２）と、１容量％のグルタルアルデヒドとを
混合して、受容剤溶液を作成した。ウェファをペトリ皿
上に置いて、前記の受容液を加えた。 ４．そして、室温（約２０℃）で撹拌浴内で１５時間ウ
ェファを培養した。 ５．培養の後、ウェファを脱イオン水で洗浄して、不要
な抗体を除去した。 ６．安定化溶液で培養してから、試験面を１時間撹拌浴
内で培養した。安定溶液は、ＰＢＳ内の２％（ｗ／ｖ）
のスクロースと、２ｕｇ／ｍｌの酸性加水分解カセイン
と、１％の（ｖ／ｖ）のグリセロールとから作成されて
いる。 ７．安定化処理の後、試験面を脱イオン水で洗浄して窒
素噴流で乾燥させた。
【０２４２】ウェファを、室温で２分間培養して、実施
例１４および１５に記述されているラテックス２次試薬
と、多様なレベルのＡ型連鎖球菌群抗原を備えるサンプ
ルとを反応させた。スライド部は、脱イオン水で洗浄し
て、窒素噴流で乾燥させた。混合したシラン、あるいは
加えられた抗体の容量には、何の変化も見られなかっ
た。
【０２４３】その結果は、表１および表２に示されてお
り、それによる非鏡面は、どの角度からでも鏡面以上の
高い感度で観察することが可能であることが分かる。
【０２４４】
【表１】
【０２４５】
【表２】
【０２４６】実施例２：ガラス基板 直径４インチのホウケイ酸塩ナトリウムのガラスに、そ
のガラスの反射量を効果的に増加させて、後面反射を遮
断できるよう、厚さが１０〜５０オングストロームのア
ルミニウム（クロムでも可）の薄膜層を塗布した。その
上に前記のような熱蒸着法によって無定形シリコンを被
膜して、厚さが５００±３％オングストロームの窒化シ
リコンの層を作成した。
【０２４７】前記の試験表面上に、実施例１１にて記述
されているような抗体被膜層を作った。本実施例では、
その試験表面の抗体被膜層には、Ａ型連鎖球菌群（ＧＡ
Ｓ）に対するポリクローン性抗体を使用した。１００μ
ｌのＧＡＳ抗原希釈液あるいは非希釈液と、５０μｌの
非ＧＡＳ表面活性剤粒子とを混合して、実施例１１にて
記述されるような方法で検査した。それからＧＡＳ測定
法により、シリコンウェファ上の窒化シリコン被膜に対
する試験面との比較を行なった。その結果は、表３に示
されており、ガラスはシリコンと同様に基板として利用
できることが分かる。
【０２４８】
【表３】
【０２４９】実施例３：ＡＲ試験面の作成 本実施例では単結晶シリコンの光学的基板を、ＡＲフィ
ルムに必要な平方根依存性値に近似した窒化シリコンな
どの厚膜層（７５０〜８００オングストローム）で被膜
した。その厚膜層を、前記のように基質に対して約５０
オングストロームの厚さの化学エッチング処理を数回行
なって選択的に除去した。つまり、基板表面全体に干渉
色段階のくさび形状を生成した（図３参照）。それから
基板を装着層と受容剤で被膜し、陰性、低陽性、および
中間陽性のサンプルを使用して測定を行なった。
【０２５０】装着層、受容剤、測定プロトコルのどのよ
うな組合わせでも、この分析方法を行なうことができ
る。本発明の実施例において、実施例５で記述されるよ
うに、Ｔ構造をもつシロクサンで被膜したシリコン上に
ある窒化シリコンのくさび形状を使用した。そしてＡＲ
フィルムを覆うシロクサンを、実施例１１で記述される
ように、ポリクローン性Ａ型非連鎖球菌抗体で被膜処理
した。その測定プロトコルについては、実施例１９にて
記述されている。測定サンプルは、各くさび形状（異な
る厚膜層）の中心部に配置した。本測定の終了後、単数
あるいは複数のくさび形状の選定のため基板全体を検査
した。それらくさび形状の特性は、１）最明瞭陰性反応
性、つまり最も検知しにくい非特定結合性、２）最高感
度性、そして、３）最強視覚コントラスト性である。５
０オングストロームの厚膜を選択した場合、基板を均一
に被膜することにより、最初の実験で選択した最も厚い
厚膜（５５０オングストローム）では、１０オングスト
ロームの厚さでエッチング処理が行なわれたものに比べ
て、より高い解像度が得られた。この方法では、生物質
の組合せに因る最も「明確」な色変化が得られる必要光
学厚膜の選択が速やかにできる。
【０２５１】実施例４：ＴｉＯ 光学被膜の作成 すべての測定法は、使用物質の容量が基本となってい
る。有機チタン酸塩はデュポン社から入手でき、その製
品名はタイザー（Ｔｙｚｏｒ）ＴＰＥ（テトライソプロ
ピルチタネート）であるが、その代わりにテトラｎブチ
ルチタネートを使うこともできる。１ｍｌのＴＰＴと、
３ｍｌの氷酢酸と、３ｍｌのアルコールと３ｍｌの脱イ
オン水と、１０μｌの３ＭのＦＣ１７１フルオロサーフ
ァクタントとを混合した。本出願例では、イソプロパノ
ール、ｔ−アミル、アルコール、エタノール、あるいは
アセトンを水と共に使用してもかまわない。エタノール
はチタンの沈澱の原因となるため、避けたほうがよい。
【０２５２】３００〜５００マイクロリッタの混合液
を、静電スピン被膜作成法により形成した均一フィルム
と光学基板に加えた。フィルムの厚さは、４９５±１５
オングストロームとする。そして基板を２５０℃で２時
間のあいだ加熱するか、あるいは４００ワットで２分間
マイクロウェーブ熱処理することで、そのフィルムを硬
化させた。本実施例では、光学基板として、単結晶体シ
リコンウェファを使用した。そのため、許容温度限度値
も使用される光学基板の種類によって異なる。プラスチ
ックの場合、２５０℃硬化処理に耐えられないが、ガラ
スでは耐えられる。ここで選択された硬化条件において
は、本出願例にて適切とされる屈折率が２．０（±３
％）のフィルムが作成される。
【０２５３】光学基板は清浄な状態、つまり不要な微粒
子の無い状態でなければならず、被膜溶液内に微粒子が
存在しないよう注意する必要がある。スピン被膜作成法
を実施する場合、微粒子がフィルムの被膜不良を起こす
ためである。
【０２５４】実施例５：装着層の生成 ここで説明する装着層材料の名称の定義は、以下のとお
りである。 １．ＰＥＩ−（トリメトオキシリプロピル）ポリエチレ
ンイミン。 ２．ＰＥＩ／ＤＭＤＣＳ−ＰＥＩ＋ジメチルジクロシラ
ン。 ３．ポリスチレン ４．ＭＳＡ−スターバースト、第５世代。 ５．Ｔポリマー・アミノアルキルＴ構造ブランチ点ポリ
ジメチルシロキサン。 ６．ＴＣ７Ａ−フィルム形成ラテックス。 ７．ＤＭＤＰＳ−ジメチルジフェニルシロキサン共重合
体。 ８．Ｍｅｒｃａｐｔｏ−メルカプトプロピルメチルジメ
チルシロキサン。 ９．ＢＡＳ−Ｎ−（２−アミノエチル−３−アミノプロ
ピル）−トリメトオキシシラン。 １０．ＰＢＤ−トリメトオキシシリル調製ポリブタジエ
ン。 １１．ＰＡＰＤＳ−（メチルフェニル）メチルドデシル
−メチルアミノプロピル−メチルシロキサン。
【０２５５】これら化学物質を、以下の装着層を形成す
るため使用した。 １．ＰＥＩ（ペトラルカ、ペンシルバニア州ブリスト
ル） 備蓄シランの１：５００の希釈液をメタノールで生成し
た。３００マイクロリッタのこの溶液を、１００ｍｍの
処女使用シリコンウェファ上にマイクロパペットで点滴
した。この場合、自動のエアロゾル装置やスプレー装置
を使ってもよいけれども、ウェファがフォトレジストス
ピン被膜装置上を７、０００ｒｐｍで回転しているの
で、マイクロパペットを使用すべきである。スピン被膜
装置は、多数の基板を迅速かつ簡単に自動加工処理する
ことが可能である。ここでは、前記の装着層を作成する
ためにスピン被膜装置を使っているが、本発明において
は、それに限定されるものではない。その他の溶解沈着
や真空沈着などの方法が利用できるのも、当業者にとっ
ては明白であろう。ＰＥＩ被膜基板は、１００℃で０．
１ｍｍＨｇ条件にて６０分で硬化した。周知の楕円偏光
測定法で測定する最終装着層は、８０オングストローム
が好ましいが、その他の厚さでも構わない。
【０２５６】２．ＰＥＩ／ＤＭＤＣＳ；（シグマ化学、
ミズリー州セントルイス） ＰＥＩ被膜基板は、さらにＤＭＤＣＳで加工処理され
る。これにより、線状ＰＥＩ鎖にそったブランチ点が生
成され、Ｔポリマー被膜面の働きをもつ試験表面が形成
できる。２％のＤＭＤＣＳの１００ミリリッタ溶液を、
１、１、１−トリクロロエタン（ｖ／ｖ）に作成した。
ＰＥＩ被膜基板を、２５℃のＤＭＤＣＳ被膜溶液に６０
分のあいだ浸漬した。浸漬後、前記基板をＤＭＤＣＳ被
膜溶液から取出し、９５％のエタノールで洗浄して、窒
素噴流で乾燥させた。周知の楕円偏光測定法で測定する
最終装着層は、２００オングストロームの厚さが望まし
いが他の厚さでもかまわない。
【０２５７】３．ポリスチレン（ベクトン ディッキン
ソン、カリフォルニア州オックスフォード） 約０．０５グラムのポリスチレンを、２ミリリッタのト
ルエンで溶解した。その溶液を、前記スピン被膜技術に
て処理した。基板は、その使用前に２５℃で６０分のあ
いだ硬化処理を行なった。最終装着層は、２００オング
ストロームの厚さになることが望ましいが、他の厚さで
もかまわない。
【０２５８】４．ＭＳＡ−スターバーストポリマー（ポ
リサイエンス、ペンシルバニア州ワーリントン） 第５世代スターバースト（０．５％固体）の１：４希釈
液をメタノールで生成した。２００ミリリッタのその希
釈液を、回転速度３５００ｒｐｍのスピン被膜作成法に
て基板に付着させた。この装着層を、２５℃で１２０分
間のあいだ硬化処理を行なった。最終装着層は、４０オ
ングストロームの厚さになることが望ましいが他の厚さ
でもかまわない。
【０２５９】５．Ｔポリマー（ペトラーチ、ペンシルバ
ニア州ブリストル） Ｔポリマーの１：３００（ｖ／ｖ）希釈液を２−メチル
−２−ブタノールで生成した。装着層は、スピン被膜作
成法にて基板に被膜され、さらに使用前に、１４０℃で
２４時間のあいだ硬化処理を行なった。最終装着層は、
１００〜１６０オングストロームの厚さになることが望
ましい。
【０２６０】６．ＴＣ７Ａ（セラディン、インディアナ
州インディアナポリス） ３０％の保存溶液をメタノールの固体０．５％に希釈し
た。３００マイクロリッタのその溶液を、スピン被膜作
成法にて基板に付着させ、さらに使用前に、３７℃で１
２０分間のあいだ硬化処理を行なった。この物質の最終
的な厚さは２４０オングストロームになることが望まし
い。
【０２６１】７．ＤＭＤＰＳ（ペトラーチ） シロキサンの１：１００（ｖ／ｖ）保存溶液をトルエン
で生成し、スピン被膜作成法にて基板に付着させ、さら
に使用前に３７℃で１２０分間のあいだ硬化処理を行な
った。最終装着層の厚さは、２００オングストロームに
なることが望ましい。
【０２６２】８．メルカプト（ペトラーチ） シロキサンの１：３００（ｖ／ｖ）保存溶液をトルエン
で生成した。被膜、および硬化処理プロトコルは、ＰＥ
Ｉで記述したのと同じように実行した。最終装着層の厚
さは、２００オングストロームになることが望ましい。
【０２６３】９．ＢＡＳ（ペトラーチ） シランの１：１００（ｖ／ｖ）溶液をトルエンで生成し
た。２００マイクロリッタのこの溶液を、前記のスピン
被膜プロトコルにて処理した。さらにウェファを１４０
℃の０．１ｍｍＨｇ状況下で２時間のあいだ硬化処理し
た。最終装着層の厚さは、３０オングストロームになる
ことが望ましい。
【０２６４】１０．ＰＢＤ（ペトラーチ） ２７．５マイクロリッタの保存シランを、３２７５マイ
クロリッタのトルエンと混合した。３００マイクロリッ
タのこの溶液をスピン被膜処理し、さらにウェファを１
２０℃で６０分のあいだ硬化処理した。最終装着層の厚
さは、１００オングストロームになることが望ましい。
【０２６５】１１．ＰＡＰＤＳ（ペトラーチ） シロキサンの１：１００（ｖ／ｖ）の希釈液をトルエン
で生成し、２００マイクロリッタのこの溶液をスピン被
膜処理し、さらに使用前にウェファを１００℃で１２０
分間のあいだ硬化処理した。最終装着層の厚さは、２０
０オングストロームになることが望ましい。
【０２６６】前記の濃度、容量、重量、スピン被膜速
度、緩衝剤、培養時間、および培養状態、その他すべて
の試薬や処理方法は、本発明の好適実施例として記述さ
れており、本発明を限定するものではない。
【０２６７】実施例６：抗原の装着層材の比較 受容材としての抗体の単結晶シリコン基板への装着にお
ける装着層材の効率性の分析測定を行った。この方法を
使えば、本発明のその他の装置を最適に利用することが
できる。高濃度な抗体の反応層を作成するのは、厳格な
配向条件が必要なせいで受容材の層を作成するより難し
いことが判明している。装着層の評価を行えるのが、Ｅ
ＬＩＳＡ法である。単クローン性抗西洋ワサビ過酸化酵
素（ＨＲＰ）を試験受容材として装着層に添付して、そ
の試験表面に異なったレベル値の西洋ワサビ過酸化酵素
（ＨＲＰ）を載置して標準曲線を作成した。同様条件に
て微細滴定孔に制御剤としての抗体被膜処理を施した。
【０２６８】全試験表面を、２０μｇ／ｍｌの単クロー
ン性抗ＨＲＰ（シグマ化学、ミズリー州セントルイス）
を含む７．４ｐＨの０．０５ＭのＰＢＳ溶液で２５℃で
１６時間のあいだ抗体被膜処理した。前記の被膜処理基
板は、その被膜溶液に浸漬させた。その過酸化酵素（シ
グマ化学、ミズリー州セントルイス）の濃縮分を、３７
℃で３０分のあいだ試験表面つまり微細滴定孔と反応さ
せてから、脱イオン水で洗浄して不要な過酸化酵素を除
去した。そして試験表面上の各点からの流体物を、停止
試薬を有する被膜されてない微細滴定孔に移して、４５
０ｎｍにおける光学濃度値を記録した。停止試薬を、比
較基板の微細滴定孔に直接添加して、同様に測定値を読
み取った。
【０２６９】本実験例の結果は、表４に示されていると
おりである。それには、試験表面のダイナミックレンジ
と感度（負制御値に対する低濃度の分解能）が評価され
ている。制御処理を行うため、各装着層をウサギのＩｇ
Ｇで被膜して、過酸化酵素法にて検査した。その結果、
ウサギのＩｇＧで被膜した装着層では、過酸化酵素の著
しい相互作用は観察されなかった。同じ条件で未処理シ
リコン基板も試験したが、試験表面に付着した活性受容
剤はわずかなものであった。（前記データは、４５０ｎ
ｍでの光学濃度測定に基づくものである。）
【０２７０】
【表４】
【０２７１】本実験例では、基板をＰＥＩまたはＢＡＳ
で処理する作用における、薄膜基板上の装着層のシロキ
サンの有効性が示されている。同様に、各シロキサンの
利用においての多様性があるため、シロキサンの作用基
は受容材の反応特性に影響することが判る。また、分子
自己結合ポリマーも、ＢＡＳに対する装着層としての作
用機能の増加を示しているが、シロキサン材ほど有効で
はない。ＴＣ７Ａ表面活性剤はこの測定方法ではあまり
作用してないが、以下の実験例では有効性が見られる。
【０２７２】実施例７：抗体の装着層材の比較 本分析実験では、異なった装着層を、７．４ｐＨの０．
０５ＭのＰＢＳのウサギのＩｇＧ（シグマ化学、ミズリ
ー州セントルイス）の２０μｇ／ｍｌ溶液に２５℃で１
６時間のあいだ浸漬して被膜処理した。また、ヤギ用抗
（全分子）ウサギＩｇＧ抗体というラベルの付いた異な
ったレベル値のＨＲＰ（シグマ化学、ミズリー州セント
ルイス）にて、３７℃で１５分のあいだ試験表面を培養
した。それから、脱イオン水で洗浄して不要物を除去し
た。試験表面にＴＭＢ基板溶液を塗布して、２５℃で２
分のあいだ反応させてから、溶液を停止剤を有する被膜
のない微細滴定孔に移した。（この実験での光学濃度値
は、４５０ｍｍで測定されている。）その結果は、表５
に示したとおりである。
【０２７３】
【表５】
【０２７４】この実験例では、抗体補足の検知における
装置の有効性が、様々な試験表面を使って確認されてい
る。ここでは、シロキサン装着層と分子自己結合装着層
のどちらもが同様に作用結果が良かった。装着層の被膜
のない基板では、受容剤の有効作用つまり反応がわずか
しかなく、装着層の必要性が判明した。
【０２７５】実施例８：比較方法の形式 ＤＮＰは、小さな分子体であって、治療用薬品、有害薬
品、殺虫薬残留物、有機残留物などのような分子範囲に
おける特異なものではない。そのような小さな分子体を
測定するために、比較形式測定法が使われている。
【０２７６】本実験例では、ＤＮＰの濃度の定量測定と
その結果を説明している。まず試験表面を、ハプテン、
または、ハプテンと結合した担体にて被膜処理した。ハ
プテンは、適当な化学薬品が入手可能なら直接に試験表
面に固定するか、あるいは、受動的に表面に添付する
か、いずれでもかまわない。同じことが、ハプテン／担
体を利用した場合もいえる。
【０２７７】試験サンプルを、その中の自由ハプテンと
だけでなく固定ハプテンとも反応するような物質と混合
した。最も普通に使われる物質のひとつに、ハプテン特
有抗体がある。抗体の代わりに、高比結合試薬を使って
もよい。そのような試薬の補足作用は、元の試験サンプ
ル内の自由ハプテンの濃度に反比例する。本実験例は定
量または定性の分析結果を作成することを目的としてい
る。
【０２７８】下記のような材料と試薬とを準備した。 １．直径が４インチで、ｎ＝４．０２、処女試験品質、
片側研磨、１−０−０結晶配向の単結晶シリコンウェフ
ァを、屈折率が２．０（±０．０５）で最終厚さが５５
０オングストローム（±１０）の一酸化シリコンにて被
膜処理した。この材料から作成された薄膜の干渉色層は
金色であった。ウェファへの一酸化シリコンの被膜は、
従来の化学蒸着法にて行った。 ２．ウェファを、実施例１に記述してあるビスアミノシ
レン蒸着処理にて活性化させた。 ３．そのアミン誘導処理試験表面を、ファルコン製１０
０ｍｍ組織培養皿内の、人体血清アルブミン（ＨＳＡ）
と結合した５ｍｇ／ｍｌのＤＮＰ（ＤＮＰ−ＨＳＡ）と
７．２ｐＨの燐酸塩緩衝サリン（ＰＢＳ）とを含む３０
ｍｌ溶液内に置いた。そして、試験表面上に４０オング
ストロームのＤＮＰ−ＨＳＡが装着するまで、湿度９８
％で３７℃（±２）の温度でウェファを被膜処理した。
作成層の厚さの測定には、ガートナー製の楕円偏光測定
器を使用した。ウェファの被膜処理溶液を除去して、脱
イオン水で洗浄して、窒素噴流にて乾燥させた。 ４．ヤギ用抗ＤＮＰをＰＢＳと混合して、１．２ｍｇ／
ｍｌの濃度にしてから、ＤＮＰを水に溶かした。そして
抗体とＤＮＰとを、１：１の割合で混合した。続いて、
その混合物の２０μｌを被膜表面に塗布して、１０分の
あいだ室温で培養した。脱イオン水で不要物を試験表面
から洗浄除去して、窒素噴流で乾燥した。スライド部を
目視検査してから、サガックス製の比較楕円偏光測定器
の改良型を使って光量を変化させて、試験表面の質量変
化を測定した（図１５参照）。その読取用プロトコル
は、実施例２１に記述されている。目視検査の結果、試
験物を基準曲線と比較した場合の濃度の半定量値の測定
評価が得られた。その結果は、表６に記載してある。
【０２７９】
【表６】
【０２８０】実施例９：微細分子の検知 所定波長における屈折率が４．０２の４インチ単結晶シ
リコンのウェファを、オキシ窒化シリコンで被膜処理し
た。このオキシ窒化シリコン層の屈折率は、約５４０オ
ングストロームの厚さにおいて１．９８であった。
【０２８１】次にウェファを、フォトレジスト効果を作
成できる従来のウェファスピン被膜技法を使い、５０±
２オングストロームていどのポリエチレンイニミン（ペ
トラッチシステム、ペンシルバニア州ブリストル）を添
加して化学的活性化させた。そして、２時間±０．１の
あいだ１４℃の炉内で、ウェファを硬化させた。
【０２８２】少量の分析剤、トリニトロベンセン・スル
フォン酸（ＴＮＢＳ）、の未使用の１％溶液を脱イオン
水内に用意した。そして、２５μｌの脱イオン水（制御
用）と同量のＴＮＢＳ溶液とをアミン被膜ウェファの試
験表面上に載置した。それらを、５秒間だけ試験表面と
反応させてから水で清浄して、圧縮空気で乾燥した。多
色光を照射した目視検査の結果、ＴＮＢＳを接触する区
域は赤紫色であった。
【０２８３】ＴＮＢＳ結合に因る試験表面上での厚さ変
化は、ほぼ２０オングストロームであった。これは、Ｔ
ＮＢＳ結合の区域内における可視認識可能な色変化を発
生させるには、十分な量である。
【０２８４】実施例10：酵素検知 ４インチの単結晶シリコンウェファに、５２５オングス
トローム±３％の窒化物のＡＲ被膜（屈折率１．９７±
０．０５）を作成した。
【０２８５】深金色のウェファを、１００±２オングス
トロームていどのアミノアルキル（ｔ構造）ポリシロキ
サン（ペトラッチシステム、ペンシルバニア州ブリスト
ル）にて被膜処理した。そして金色のウェファを、１４
０℃で２時間のあいだ硬化させると、ウェファにはうす
い紫色が表れた。
【０２８６】シロキサン被膜ウェファを、酸溶解コラー
ゲンを含む燐酸塩緩衝液内に載置した。そのコラーゲン
溶液は、以下の方法で調整されたものである。まず、子
牛の皮からの酸溶解性Ｉ型コラーゲン（シグマ化学、ミ
ズリー州セントルイス）を、５ｍｇ／ｍｌの濃度でｐＨ
４に調整された１モル酢酸に溶かした。そして、２０μ
ｇ／ｍｌの酸溶解コラーゲンを含んだｐＨ６．８の０．
１モル燐酸塩緩衝サリンを生成した。この溶液を使っ
て、ウェファを室温で２時間のあいだ被膜処理した。こ
の溶液３０ｍｌをファルコン製組織培養皿に入れて、ウ
ェファをそれに浸漬した。その後、ウェファを水で洗浄
して圧縮空気で乾燥した。ウェファの色は暗い紫緑色で
あった。次に、コラーゲン被膜ウェファを評価測定する
ために、５０ｍＭのカルシウムイオンを含むｐＨ７．２
の０．１モルＴｒｉｓ−Ｈｃｌ緩衝剤中のコラーゲン酵
素溶液（ボーリンジャー−マンヘイム）を１ｍｌにつき
０〜１作用単位分作成した。１単位とは、２５℃におい
てＦＡＬＧＰＡを毎分１μモルだけ加水分解できる酵素
量に等しい。本実験例では、酵素によりウェファ上のコ
ラーゲンが劣化され、膜厚が減少した。膜厚の減少は、
本発明で説明する他の実施例に対抗するものであって、
その結果として色変化が起こった。
【０２８７】１ｍｌにつき０．５単位の濃度のコラーゲ
ン酵素を２５μｌだけ投与して、５分間コラーゲン被膜
ウェファと反応させた。その後、ウェファを脱イオン水
で洗浄して圧縮空気で乾燥した。可視検査の結果、酵素
の接触する区域は金色に変化したが、その周囲は暗い赤
紫色のままであった。その検査結果は、表７に図示され
ている。
【０２８８】
【表７】
【０２８９】実施例11：装着層の評価 シリコン基板は、ラップ処理などの当業者には周知の作
成方法により単結晶シリコンのインゴットからウェファ
をダイアモンド刃で切り出して作成した。切り出したウ
ェファに、研磨材によるラップ処理、均一平坦表面作成
のための酸またはその他腐食溶液を使ったエッチング処
理、および、さらに微細表面粗さ仕上げのためのラップ
処理を施した。この実験例では、平均が１５ミクロンで
あるような１２〜２１ミクロンの酸化アルミニウムの粉
末の研磨剤を使って、拡散性反射表面を作成した。ま
た、この実験例では、上記の方法で作成された基板上
に、５５０オングストロームの厚さの窒化シリコンの被
膜を形成した。前記の材料の組合せは自由であって、本
発明におけるＡＲ材の厚さを変更しても構わない。そし
て試験表面に、実施例５に記述されているように複数の
装着層を形成させた。
【０２９０】前記の試験表面を、ｐＨ６．５の０．１Ｍ
のＨＥＰＥＳ内のウサギＡ型抗連鎖球菌体（ストレップ
Ａ）の抗体の２０μｇ／ｍｌ溶液にて２５℃で６０分の
あいだ被膜処理した。そして、試験表面を、ラテックス
質量増加試薬（実施例１４参照）と同じストレップＡ抗
原を含む、あるいは、含まない１０マイクロリッタの制
御溶液に入れて、室温で２分のあいだ培養させて反応を
みた。試験表面を脱イオン水で洗浄してから、窒素噴流
で乾燥させた。
【０２９１】１部の２ＭのＮａＮＯ の１部の２Ｍの酢
酸を混ぜて、０．６６ＮのＮａＯＨで中性化して陰性制
御剤を作成した。陽性制御剤は、市販されている培養ス
トレップＡ細胞から抽出された抗原の緩衝調整剤を使
い、使用前に抽出媒体液で希釈した。試験表面に添付す
る前に、サンプルを２次ラテックス試薬と１：２の割合
で混合した。その結果は表８に記載されており、陰性制
御剤上で可視化可能な陽性制御剤の高度希釈液としての
特徴が見られる。
【０２９２】
【表８】
【０２９３】本実験例では、結果が拡散反射基板上の可
視信号として示される抗原捕捉方法における装着層の有
効性が判明した。ＢＡＳやＰＥＩの場合、作用上の受容
材結合はあまり見られなかった。個々のシロキサンで
は、受容材に付着する様々な能力を示した。最高反応結
果を示したのは、Ｔポリマーシロキサンであった。分子
自己結合装着層とＴＣ７Ａの表面活性剤のどちらも、や
はり本方法の実験例装置においての有効性をもってい
る。
【０２９４】実施例12：器材利用 この実験例での単結晶シリコン基板は、研磨表面をもつ
ウェファである。装着層を実験例５と同じように処理し
てから、実験例１１のように、抗体を付着させた。この
評価測定も、実験例１１と同じである。使用した陽性制
御剤は、Ａストレップ抗原の希釈液を含んでいる。乾燥
させた後、反応試験表面をサガックス製の比較楕円偏光
測定器で調べて、反射光の強度を光学分析量をミリボル
ト単位の数値で記録した。（表９参照）。
【０２９５】
【表９】
【０２９６】試験した装着層はすべて、ＰＥＩ、ＭＳ
Ａ、Ｔポリマーにての実験例法の有効性を示し、最良結
果を生み出した。
【０２９７】実験例13：コラゲナーゼ活動 実験例５のような方法でＴＣ７Ａ試験表面を作成して、
単結晶シリコンウェファを直接被膜処理した。その試験
表面を、４．９μｇ／ｍｌの１型人体コラーゲンを含む
ｐＨ９．０の０．１ＭのＴｒｉｓ−ＨＣｌ溶液（シグマ
化学、ミズリー州セントルイス）内に浸漬した。試験表
面は、２５℃で６０分のあいだ被膜処理させた。そし
て、脱イオン水で表面を洗浄して、使用前に窒素噴流で
乾燥した。その結果、不動化コラーゲンの１４３オング
ストローム層が作成された。０．００５ＭのＣａＣｌと
ｐＨ７．６の０．１ＭのＴｒｉｓ−ＨＣｌとを含んだ緩
衝剤で、コラゲナーゼ（ボーリンジャー・マンヘイム、
インディアナ州インディアナポリス）の異なった割合の
希釈液を調整した。コラゲナーゼの希釈液を５マイクロ
リッタ、それぞれ試験表面に点適して室温で５分のあい
だ培養させた。反応試験表面を脱イオン水で洗浄して、
窒素噴流で乾燥した。その反応試験表面をサガックス製
の比較楕円偏光測定器で調べて、反射光の強度を記録し
た。本実験例では、受容材の層がコラゲナーゼにて劣化
され、コラゲナーゼの活動や濃度を増加させるような作
用を示す陰性信号である孔が受容材に形成された。コラ
ゲナーゼの活動は、１０ ／ｍｌの単位で記録されてい
る。活動測定の光強度の単位はミリボルトである。（表
１０参照）
【０２９８】
【表１０】
【０２９９】本実験例では、酵素活動を検知できる試験
表面の作成例が示されている。この場合、その活動状況
は低下しているが、合成的活動の観点からの酵素活動を
測定できる構成の存在が確認できる。この実験例では、
ＴＣ７Ａ装着層におけるＴポリマーシロキサンに対する
受容材の受容度合は、３倍ほど増加していることが判る
（ただし、結果は図示されていない）。
【０３００】実施例14：質量強大 本実験例では、質量ラベル付け抗体の使用と質量作成試
薬の選定について説明している。本発明の他の構成にお
いての最適質量ラベル決定の際にも、前記の選択方法利
用できる。
【０３０１】そのような表面活性剤粒子は、インディア
ナ州カルメルのバング研究所の、アミド粒子、ロット番
号Ｌ９１０１０８（ＳＡ−０１５／７５８）やロット番
号９０１０１５Ｊ（Ｂ７−０１５ＦＦ１８１）、カルボ
キシル酸塩粒子、ロット番号９００４１０８（Ｂ７−０
１５ＦＦ／７８７）などが入手できる。その他、インデ
ィアナ州インディアナポリスのセラディン社のＴＣ３、
ＴＣ３Ｘ、ＴＣ７、ＴＣ７Ｘのフィルム形成粒子も同様
に適用できる。それらＴＣ型の薬剤はすべて、スチレン
−ブタジエン−コポリマーを含むカルボキシル酸であ
る。これら薬剤のうちＴＣ７だけを、特に詳しく調べ
た。ＴＣ３は、タンパク色フィルムを形成するので使用
しなかった。検査したセラディン社の粒子材は、ＴＣ−
７Ａ、製品番号ＣＭＬ、ロット番号ＩＫ３０、ＴＣ−７
Ｘ、ロット番号１Ｍ９２、ＴＣ−７、ロット番号１Ｖ１
８（Ｆ０４０６９０）、ＴＣ−３Ｘ、ロット番号１Ｒ３
５、ＴＣ−３、ロット番号１Ｊ４４である。表面活性剤
処理の結果、カルボキシル酸塩とアミドの両方の粒子が
存在するため、化学的不動状態がよりフレキシブルにな
った。米国特許第４、４２１、８９６号に記載されてい
るように、アミノ粒子は簡単にヒドラジド粒子に変換で
きる。
【０３０２】この実験例では、単結晶シリコンの処女試
験ウェファを直接に使用した。それらウェファには、ス
ピン被膜装置を使って保存シロキサンの２メチル２ブタ
ノールでの１：３００（ｖ／ｖ）希釈液３００マイクロ
リッタを添加して、Ｔポリマーシロキサン（ペトラーチ
・システム、ペンシルバニア州ブリストル、カタログ番
号ＰＳ４０１）の被膜処理をした。そしてＴポリマー
を、１２０℃で１２０分のあいだ熱処理して硬化させ
て、ウェファ試験表面を形成した。活性化させた基板
を、ｐＨ６．０の０．１ＭのＨＥＰＥＳ緩衝液内の、Ａ
型連鎖球菌に対するウサギポリクローン性抗体が２０マ
イクログラム／ｍｌ含まれた溶液に浸漬した。そして、
そのウェファを２５℃で６０分のあいだ前記抗体溶液に
浸した後、脱イオン水で洗浄して窒素噴流で乾燥させ
た。サガックス製の比較楕円偏光測定器にて反応ウェフ
ァを検査したら、層厚つまり光学濃度の変化が確認され
た。
【０３０３】前記のさまざまな被膜をもつフィルム形成
粒子材の検査結果が、表１１に示されている。表１１で
は、抗体濃縮、粒子濃縮、必要に応じたブロック剤の添
加を説明している。フィルム形成粒子を被膜処理するの
に使われた抗体は、楕円偏光測定ウェファ上の受容材に
使われたものと同じである。粒子材表面への抗体の被膜
処理は、２５℃で１６時間のあいだ混合物を培養するこ
とにより行った。ＴＣ７材を、保存溶液の希釈液として
準備し、水に対して透析して、抗体との反応作用前に混
合ベッドレジンで処理した。
【０３０４】
【表１１】
【表１２】
【表１３】
【０３０５】最終濃度１％（w/v）のカルボジイミド
（１-シクロヘキシル-３-（２-モルホリノエチルカルボ
ジイミドメト-p-トルエンスルホネート；Aldrich Chemi
cal, Co., Milwaukee, WI, カタログ No.Ｃ１０、６４
０-２、ロット No.０９９１５ＰＷ）を加えることによ
り、抗体の共有結合形付加をカルボキシレート粒子に関
して検討した。抗体を添加する前にカルボジイミドを加
えた。抗体を加える直前にヒドラジド処理したアミド粒
子を最終濃度０.０５％のグルタルアルデヒドで処理し
て、粒子表面への抗体の共有結合形付加を導くこともで
きる。特に記載がない限り、pH７.２の０.０１Ｍリン酸
緩衝生理食塩水中において粒子を抗体で被覆した。
【０３０６】陽性対照の作製のために使用したストレプ
Ａ抗体試料は市販のものであった。この抗体を２Ｍ NaN
O２、２Ｍ酢酸、０.６６Ｎ NaOHの１：１：１混合物中
で１：６００の希釈レベルまで希釈した。同じ試料の抗
体を含まないものを陰性対照として用いた。増幅試薬を
表１１に示したような様々な比率で陽性および陰性対照
と混合し、５μlを抗体被覆したオブラートの表面に塗
布した。サンプルを２５℃で２分間インキュベートして
洗浄し、その後窒素流下で乾燥させた。反応させたオブ
ラートを修正Sagax Ellipsometerで検査し、その厚さを
ミリボルトで測定した強度の変化として記録した。
【０３０７】これらのデータは、増幅試薬中の極めて高
い粒子密度はその試薬と被検表面との非特異的結合を導
くことを示している。補助たんぱくあるいは界面活性剤
を加えても抗体被覆した粒子の成績は改善されない。表
面活性剤よりもわずかに硬性であるＴＣ-７粒子も同様
にこの特定適用に関して作用しないが、他のいくつかの
ラテックス製剤に比べると、ＴＣ-７粒子は有意の反応
性を示す。温度上昇は粒子への抗体の取り込みのレベル
を改善する、従って遊離抗体のレベルを低下させると思
われる。これらの粒子から遊離抗体は取り除かれなかっ
たが、限外濾過のような技法によって非結合抗体を除去
することは有用であると考えられる。アミド粒子も良好
に作用するが、ヒドラジド誘導アミド粒子は最良の全体
的反応性を与えると思われる。表面活性剤であるカルボ
キシレート粒子はアミド粒子ほどには働かない。
【０３０８】実施例15：ラテックス この試験では、増幅フィルム形成粒子を実施例１４にお
けると同様にして調製し、実施例１４と同様にして検定
を行なった。使用した基質は、１２〜２０ミクロン（平
均粒子サイズ１５ミクロン）の酸化アルミニウム粒子で
被覆して、半導体産業の当業者には周知の工程を用いて
粗構造の表面を創造した、半結晶性珪素オブラートであ
った。この基質を窒化珪素の薄膜で被覆した。３５０〜
５５０Åの窒化珪素フィルムはこの適用のための標準品
であるが、どのような厚さのフィルムも使用可能であ
る。光学的スライドガラスのＴポリマー処理は実施例５
および１４の中で述べた。
【０３０９】結果を表１２に示す。視覚的結果は楕円体
測定システムで行なった観察とは異なっている。非常に
高い粒子密度は明らかな陰性結果をもたらすが、強い陽
性の視覚的シグナルは生じない。粒子に取り込まれたよ
り高濃度の抗体は、機器を用いた検定で認められるよう
に、より低レベルの抗体よりも強いシグナルを生じる。
この試験は、粒子の抗体被覆が不十分であると、ラテッ
クス粒子と被検表面との非特異的結合が生じることを示
唆している。ひとたび抗体被覆が十分になると、しかし
ながら、陽性および陰性の結果は容易に検出可能且つ識
別可能となる。
【０３１０】
【表１４】
【０３１１】実施例16：酵素増幅 ホースラディッシュペルオキシダーゼ（Sigma グレード
VI）を、髄膜炎菌Ａ、Ｃ、Ｙ、Ｗ１３５の培養物からの
細胞懸濁液をあらかじめ注射しておいたウサギの貯留高
力価血清からのカプリル酸沈降反応によって精製した免
疫グロブリンに化学的に結合した。結合は、試薬Ｓ-ア
セチルチオ酢酸Ｎ-ヒドロキシスクシニミドを使用し、A
nalytical Bio-chemistry１３２（１９８３）６８−７
３に述べられている方法に従って行なった。結果として
生じた複合体は、ＭＯＰＳ緩衝液、５０mM、pH ７.０中
でペルオキシダーゼ（１０４μM）と免疫グロブリン
（３５μM）を含んでいた。ペルオキシダーゼ‐免疫グ
ロブリン複合体をカゼイン（５mg/ml）と共にＭＯＰＳ
緩衝液中で希釈し、等量の髄膜炎菌培養物からの細胞不
含濾液の希釈溶液と混合した。
【０３１２】該混合物（２５μl）を、窒化珪素、Ｔポ
リマーシロキサンおよび同じ髄膜炎菌に対するウサギ抗
体試料からの精製免疫グロブリンの層で被覆した珪素オ
ブラートの表面にピペットで滴下した。抗体を、５０mM
ＭＯＰＳ、pH ７.０中１０μg/mlの抗体を含む溶液か
ら、Ｔポリマー／珪素オブラートに被覆した。オブラー
トを室温で１時間抗体中に放置し、脱イオン水で洗浄し
て、窒素流下で乾燥させた。抗体被覆した基質を、室温
で１時間、５０mM ＭＯＰＳ、pH ７.０中０.５mg/mlの
加水分解したカゼインと共にインキュベートし、その後
洗浄して乾燥させた。
【０３１３】サンプルを１：１の割合で複合体と混合し
た。１０μlを被検表面に塗布した。２分後、サンプル
を水で洗い流し、オブラートを窒素流下で乾燥させる
か、もしくは濾過装置で吸い取った。ＴＭブルー沈降基
質（ＴＭブルーは市販の製品で、Transgenic Sciences,
Inc.の商標であり、米国特許５,０１３,６４６に開示さ
れている）をオブラートの同じ部分に適用し、５分間そ
のまま放置した。オブラートを洗浄し、乾燥させた。反
応が起こった部分では紫色の斑点が見えた。その後、こ
の生じた沈殿物を肉眼と偏光解析装置で読取り、髄膜炎
菌の存在を確認した。抗体の１：２０,０００の希釈溶
液は肉眼で陰性の結果から明瞭に解像される（表１３参
照）。
【０３１４】
【表１５】
【０３１５】上記の検定に基づき試験キットが作製でき
る。このキットは５０回までの光学的迅速免疫測定法を
実施するために必要なすべての成分を含んでいる。キッ
トは、必要とされる適切な洗浄と乾燥のステップを容易
にするようにデザインされた固体支持試験拠点を特徴と
する。対象とする複合分析物に特異的な１〜５（または
それ以上）の非反応性試験表面を含むスライドガラスを
試験拠点上に置く。最初の反応が終了すると、スライド
は操作者から離れて前方に傾く。試験表面は洗浄液で力
強く洗浄され、その洗浄液は傾いた表面から下の貯水槽
内に流れ込む。（貯水槽は殺菌剤で処理された酢酸セル
ロースの固体吸収塊を含む）。スライドはその後水平位
置に戻り、１枚の吸取り紙が試験表面上に直接置かれ
る。数秒間の接触時間によって十分な吸取りが可能にな
る。吸取り紙は、試験キットの前面に便利に位置する個
々の切り離し紙のパッドとして供給されるが、洗浄／乾
燥工程は毛細管作用のようなその他の手段によって実現
することもできる。さらに、酵素標識物質、すなわち対
象とする分析物（抗原など）に特異的な酵素標識抗体
が、適切に緩衝され、希釈されて供給される。最後に、
市販のＴＭブルー液の容器のような沈降手段が、１〜３
滴またはそれ以上が１滴づつ滴下されて酵素的にもたら
される質量変化を引き起こし、洗浄前に沈降反応を生じ
させることができるように、都合のよい容量で供給され
る。該表面に基質を添加することにより第２のインキュ
ベーションが開始され、洗浄／乾燥工程が繰り返されて
試験が完了する。
【０３１６】２つの異なるタイプの珪素オブラートを使
用した；１つは金色の窒化珪素で被覆したオブラートで
あり、もう１つは窒化物被覆なしの銀色の珪素オブラー
トであった。１つの可能性は、窒化珪素上のペルオキシ
ダーゼ／沈降基質系に関して認められた可視色が、厳密
に表面上に沈殿した染料の吸光度によるものであるとい
うことである。この場合に相当し、且つ沈殿した染料が
薄層として働かなければ、銀色の珪素オブラートはＴＭ
ブルーのみの深青色の視覚的シグナルを生じさせること
になる。
【０３１７】Ｔポリマー被覆したオブラートを５つの別
個の試験のために抗体で処理した：髄膜炎菌Ａ，Ｃ，
Ｙ，Ｗ１３５；髄膜炎菌Ｂ；連鎖球菌Ｂ；インフルエン
ザ菌Ｂ；肺炎連鎖球菌。各々の試験のために作製した最
初の試薬は、先に述べたように付着層（Ｔポリマーシロ
キサン）で被覆した金色と銀色のオブラートであった。
オブラートを適切な溶液中に室温で１時間液浸して、５
個の抗体全部を５０mMＭＯＰＳ、pH ７.０中１０μg/ml
の抗体濃度でこれらのタイプのオブラートに被覆した。
実施例１に述べたようにしてオブラートを洗浄し、乾燥
させ、ブロックした。
【０３１８】必要な第二の試薬は、上に述べた方法を用
いて抗体‐ホースラディッシュペルオキシダーゼ複合物
を作製するため、同じ５個の抗体試料を使用した。複合
体の原液試料を用いて、５mg/mlのカゼインを含む５０m
M ＭＯＰＳ，pH ７.０中で最終的な複合体比率１：１０
０に希釈することにより作業用複合体を作製した。作業
用複合体溶液を標準抗原試料と１：１の割合で混合し、
２０μlサンプルを適当な抗体被覆オブラートに塗布し
た。
【０３１９】２分間のインキュベーション、次いで洗浄
と乾燥、その後オブラート表面上に産物を形成させるた
めに５分間の基質インキュベーションを用いて迅速なプ
ロトコールを実施した。洗浄と吸取り乾燥後、サンプル
を裸眼と偏光解析装置で読み取った。肉眼で著明に見え
る紫色の斑点が金色の窒化珪素被覆したオブラート上に
発現し、窒化物被覆していない銀色の珪素オブラートで
灰色の斑点を認めた。窒化珪素被覆した表面上では、非
常に強い陽性が白色の干渉色を生じさせた。厚さの上昇
は偏光解析装置を用いて直ちに測定することができた。
すべての場合に銀色オブラート上に発現した可視色は、
沈殿した産物が真の薄膜として働き、ＡＲ被覆なしでも
干渉効果を生じさせることを示している。発現する色は
染料の吸光度特性には依存しない。
【０３２０】色素原が認められる可視反応の産生に寄与
しないことのさらなる証拠が次の実験によって得られ
た。ＴＭＢ／Ｈ２Ｏ２産物を反応停止試薬、Ｈ２ＳＯ４
で処理すると黄色の沈殿物が生じる。ここで検討してい
る光学的支持体に関して観察される可視反応が単に色素
原のみによるものであれば、表面の沈殿物を反応停止試
薬で処理すれば黄色の斑点が生じるはずである。固定化
した表面沈殿物を硫酸で処理しても、窒化珪素被覆した
オブラート上に生じる強い紫色あるいは青色の斑点には
変化を及ぼさない。従って、生じるシグナルは全面的に
薄膜の形成に依存する。窒化珪素の表面から沈殿物を取
り除く接着剤の細片を用いて追加的な確認が得られた。
接着剤で除去した沈殿物は、赤色成分を含まない微灰色
／青色であった。認められる干渉効果は、強い赤色成分
を伴う明紫色／青色を呈する。このことは、薄膜形成が
認められる呈色作用産生の原因であることを裏付けてい
る。
【０３２１】表１４は、細菌抗原検定の全範囲につい
て、質量増大検定と Wellcome Diagnostics が製造して
いるラテックス凝集検定との比較から得られた結果を示
している。
【０３２２】
【表１６】 注： １）ＯＩＡについては、希釈溶液は可視の陽性結果を生
じる最終的希釈溶液である。 ２）ここに示す細胞上清液は、０.５％ホルマリンの生
理食塩水中で作製した濃い細胞懸濁液を＋４℃で１晩放
置した後取り出した上清液である。これは高い含量の多
糖類を含み、従ってかなりの希釈を必要とする。３）ラ
テックス試験は、使用期限の来ていない市販の製品に関
して実施した。
【０３２３】表１５ａと１５ｂに示した結果は、触媒性
質量増大法と酵素結合免疫吸着検定法（ＥＬＩＳＡ）と
の比較である。データは、ＴＭＢを基質として使用し、
髄膜炎菌Ａ，Ｃ，Ｙ，Ｗ１３５に関してＥＬＩＳＡに比
べ酵素増幅検定法の高い効率を示している。ＥＬＩＳＡ
の試験表面と光学試験表面の作製を以下に述べる。
【０３２４】これらの技法には２つの大きな違いがあ
る。まず第一に、本発明の方法が抗体の固相吸着のため
に研磨した珪素オブラートを使用するのに対し、ＥＬＩ
ＳＡは透明なポリスチレンのマイクロタイタープレート
を用いる。第二に、そしてより重要な相違として、この
触媒法の場合には、反応を発現させるために使用する基
質は研磨珪素オブラートの表面上に沈着する不溶性産物
を生じるが、ＥＬＩＳＡの基質はマイクロタイタープレ
ートのウエル中に着色した溶液を生じる。この触媒法に
よって得られる結果の感受性がより高いのは、この重要
な相違のためである。ＥＬＩＳＡが色素原から生じる可
視色に依存するのに対し、本発明の装置は装置上に沈着
する色素原の薄層にのみ依存する。
【０３２５】詳しく述べると、一方の表面は研磨した珪
素オブラート（ＯＩＡ）であり、他方の表面は透明ポリ
スチレンのマイクロタイタープレート（ＥＬＩＳＡ）で
ある。両方の表面に１０μg/mlの抗体溶液を室温で１時
間適用し、脱イオン化水で洗浄して、０.５mg/mlのカゼ
イン阻止溶液を室温で１０分間適用し、最後に脱イオン
化水で洗浄する。
【０３２６】検定において、抗原の希釈は次の通りであ
った：１：５,０００；１：１０,０００；１：２０,０
００；１：４０,０００；１：８０,０００；１：１６
０,０００；また複合体溶液は、５mg/mlのカゼインと５
０mM ＭＯＰＳＯ、pH ７.０を含むＨＲＰ標識抗体の
１：１００希釈溶液であった。使用の直前に各々の抗原
希釈溶液を複合体溶液と１：１の割合で混合し、各表面
に適用した。これを室温で２分間反応させ、次に各表面
を脱イオン化水で洗浄した。その後各表面に基質を添加
した。珪素オブラートにＴＭブルー、ＥＬＩＳＡプレー
トにＴＭＢを添加した。これを室温で５分間反応させ
た。この時点で反応を終了させ、珪素オブラートを脱イ
オン化水で洗浄し、窒素で乾燥させた。ＥＬＩＳＡはＨ
２ＳＯ４で停止させた。視覚的読取りを行なって、陰性
と識別しうる最小抗原希釈を判定し、表面上に沈着した
不溶性産物を含む試験表面を偏光解析装置に入れてそれ
ぞれの電圧量を測定した。１：１０,０００〜１：２０,
０００の希釈までしか読取れなかったＥＬＩＳＡ（停止
せず）に比べ、ＯＩＡは１：４０,０００の抗原希釈溶
液まで読取ることができた。一方ＥＬＩＳＡ（停止）は
肉眼で１：５,０００〜１：１０,０００希釈までしか読
取れなかった。機器を用いた読取りの結果を表１５ａと
１５ｂに示す。
【０３２７】
【表１７】
【０３２８】
【表１８】
【０３２９】実施例17：ラテックスと触媒性増大検定 酵素標識検定を用いて連鎖球菌Ａから抗原を検出し、ア
ミド変性表面活性剤ラテックス、０.１６１μm（Rhone-
Poulenc）を使用した検定と同じ珪素オブラートに関し
て比較した。
【０３３０】いずれの技法も、抗原の１：８０希釈を限
界とする市販（Wellcome Diagnostics）のラテックス凝
集技法よりは感受性が高い。２つの技法の直接機器読取
りの比較を以下の表１６に示す。ここに示したミリボル
ト読取りは、修正Sagax Comparison Ellipsometerで記
録された光の強さの変化の関数である。
【０３３１】
【表１９】
【０３３２】実施例18：複数分析物プロトコール 試験表面と複合抗体試料を、次の微生物のそれぞれにつ
いて実施例１６で述べたように作製した：髄膜炎菌、イ
ンフルエンザ菌Ｂ群、肺炎連鎖球菌、連鎖球菌Ｂ群、大
腸菌Ｋ１。試験装置をこれら５つの試験表面を収容する
ようにデザインし、試験表面を装置内の高くなった台上
にのせた（図９および１１参照）。次の微生物のそれぞ
れについて一定量の各複合体試料を調製した：髄膜炎
菌、インフルエンザ菌Ｂ群、肺炎連鎖球菌、連鎖球菌Ｂ
群、大腸菌Ｋ１。
【０３３３】等量（７５μl）の脳脊髄液（ＣＳＦ）サ
ンプルとこの複合体試料を混合し、５つの抗体被覆した
試験表面のそれぞれにピペットで１滴（２５μl）滴下
した。ＣＳＦサンプルは、実施例１６で述べたように、
試験微生物から誘導した抗原の既知レベルおよび既知の
組合せに関して調製した。サンプルを２分間インキュベ
ートし、その後試験オブラートを脱イオン化水で洗浄し
て吸取り乾燥させた。基質（ＴＭＢ沈降反応試薬）を各
表面に添加して、５分間インキュベートした。オブラー
トを脱イオン化水で洗浄し、吸取り乾燥して、読取りを
行なった。このように、１またはそれ以上の分析物が存
在する場合でも単一サンプルが容易に分析できた。この
複数特異的試薬は単一特異的試薬に関して認められる特
異性を保持していた。偽陽性反応は認めず、また陽性反
応は単一特異的試験工程で生じるシグナルと同等であっ
た。
【０３３４】実施例19：ストレプＡ検定装置 図８Ａ〜８Ｇに示した装置の作製の詳細をここで述べ
る。直径１００mm、一方の側を研磨した２０ミル±２ミ
ルの単結晶性珪素オブラートを半導体供給業者から購入
した。オブラートを、上に述べた工程を用いて４９５Å
±１５Åの窒化珪素または二酸化チタンで被覆した。各
々のオブラートに、０.７５cm２切片のパターンを作り
ながら３.５ミルの深さまで切り目を入れた。これによ
ってオブラートはその後のプロセシングの間も無傷のま
まとなる。次にオブラートを実施例５で述べたようにＴ
ポリマーシロキサンで被覆した。最終的なポリマーの厚
さ１００ű５Åを使用する。ポリマー被覆したオブラ
ートを１４５℃±５℃で２４±２時間保存する。
【０３３５】ポリマー被覆したオブラートを、０.１Ｍ
ＨＥＰＥＳ（Ｎ-［２-ヒドロキシエチル］ピペラジン
-Ｎ’-［２-エタンスルホン酸］）、pH ８.０中５μg/m
lの親和性精製ウサギ抗ストレプＡ抗体を含む溶液中に
浸した。オブラートを２℃〜８℃で１６〜２０時間、抗
体溶液により被覆した。オブラートを脱イオン化水で洗
浄し、その後窒素流下で乾燥させた工程上の対照を、
ｘ，ｙ翻訳段階を用いてそれぞれの０.７５cm２の中心
に適用した。１〜２μlの斑点を適用し、室温（２０
℃）で３分間インキュベートした。使用した抗原の濃度
は、中間的な色の変化を生じるように経験的に決定し
た。抗原を脱イオン化水中に混合した。抗原溶液を脱イ
オン化水で表面から洗い流し、その後窒素流下で乾燥さ
せた。次にオブラートを、５０mM ＭＯＰＳ（３−［Ｎ-
モルホリノ］プロパンスルホン酸）、pH７.０中０．５
％の分解したゼラチンを含む溶液中に室温で２０分間浸
した。オブラートを溶液から取り出し、窒素流下で乾燥
させた。ゼラチン層は抗体被覆を安定化させる役割を果
たし、装置の保存を助ける。オブラートは紫色である。
オブラートを３０秒間蒸気に接触させてゼラチン層を十
分に水化させた。次にオブラートを空気乾燥させた。オ
ブラートはもとの金色に戻るはずである。その後該オブ
ラートを各０.７５cm２の試験片に解体した。
【０３３６】図８Ａ〜８Ｇを参照すると、成形した試験
装置はあらかじめ切断した吸収パッドが底に置かれてお
り、その保護カバーがしっかりはめ込まれている。装置
の蓋には吸取り材料が上部に積層されており、保護カバ
ーがきっちりとはまっている。装置の中心の高くなった
台座に小量のエポキシを適用し、試験表面を適用する。
接着剤を固まらせ、その後装置を閉じてキット内に入れ
る。
【０３３７】表面を被覆するのに使用した抗体試料ある
いは別個の抗体試料を、ナカネが述べている標準過ヨウ
素酸化学作用を用いてＨＲＰに結合した。質量増大試薬
において使用する結合抗体の正確な希釈は、ＨＲＰの取
り込みのレベルならびに使用する抗体試料の親和性と抗
体結合力に依存する。複合体試料を、５０mM ＭＯＰＳ
Ｏ（３-［Ｎ-モルホリノ］-２-ヒドロキシプロパンスル
ホン酸）、pH７.０、標準アルカリ処理カゼイン２０mg/
ml、０.３％（v/v）トゥイーン２０、および０.５％（v
/v）プロクリン３００（Rohm and Haas）を含む中で希
釈した。複合体溶液を Wheaton Natural のポリエチレ
ン点滴びんに入れた。供給される滴の大きさは約３０μ
lであった。他のすべての試薬も同様に Wheaton Natura
l点滴びんに入れた。
【０３３８】２.３Ｍ ＮａＮＯ２と０.０１％イソプロ
パノールを含む溶液１００μlをポリエチレンチューブ
に入れ、溶液をチューブ上で乾燥させることにより、抽
出チューブを作製した。これは循環空気の下に室温で、
または４５℃で乾燥させることにより達成されうる。
【０３３９】試薬の組成は次の通りであった： 試薬 No.１：０.２５Ｍ酢酸と０.０３５mg/lのブロムク
レゾールグリーン 試薬 No.２：１.５Ｍ ＭＯＰＳＯ，pH＝７.３と０.２
％（v/v）トゥイーン２０、０.５％（v/v）プロクリン
３００および２０mM ＥＤＴＡ 試薬 No.３：複合体 試薬 No.４：０.１％プロクリン３００を含む脱イオン
化水 試薬 No.５：沈降反応ＴＭＢの市販製剤
【０３４０】この装置の使用のための試験工程は次の通
りであった： １．試薬を低温保存から取り出し、室温に暖まるまで放
置する。 ２．キットから乾燥試薬を含む抽出チューブを取り出
し、それをラックまたはホールダーに垂直に立てる。 ３．抽出チューブおよび試験装置に適切な患者情報のラ
ベルを貼付する。検定を実施している間は試験装置を水
平な表面上に置く。 ４．試薬１を３滴抽出チューブ内に添加し、静かに振盪
して底にある乾燥試薬を溶解させる。溶解し、適切に混
合した時には液体は淡緑色になるはずである。血液の混
じった標本の場合には抽出チューブの色の変化が明白で
ないこともあるが、検定の成績には影響を及ぼさない。 ５．１分以内に、標本または陽性対照を含む管口スワブ
をチューブ内に入れる。液体がファイバーチップから中
に移動していくように、スワブを回しながらチューブの
側面にスワブを押しつける。スワブを抽出液中で２分間
以上インキュベートさせる。 ６．スワブの柄を側面に保持し、試薬２を３滴直接抽出
チューブに加える。溶液の色が緑色から青色に変わるま
で、スワブを使って試薬と抽出物を混合する。 ７．スワブを引き出す時、チューブの側面を押しながら
抽出チューブの壁にスワブを押し当てて回すことによ
り、スワブから抽出液を分離する。スワブを廃棄し、チ
ューブの内容物を取っておく。スワブからできるだけ多
くの液体から取っておくようにする。 ８．試薬３を１滴抽出物に加え、十分に混合する。３０
分間以上放置してはならない。 ９．清潔なピペットを使って該溶液１滴を対応する試験
装置の表面の中心上に直接移す。試験装置の表面全体を
おおってはならない。 １０．試験表面上の滴を２〜５分間インキュベートす
る。１１．１〜２秒間力強く洗浄することが重要であ
る。装置の周囲の吸収性物質の容量を超えないように注
意しながら、試薬４の洗浄液を使って装置の表面を洗い
流す。 １２．吸取り装置が No.１の位置にあることを確認す
る。少しの間装置の蓋を閉じ、残存する湿気を表面から
除去する。吸取りのたびに清潔な表面で吸取ることが必
要である。初めて吸取りを行う時には、吸取り紙はＩの
位置にあるはずである。IIの位置にあれば、２回目の吸
取りのためにＩの位置まで動かす。同じ位置で吸取りを
反復することは試験結果を損なう可能性がある。 １３．蓋を開き、試薬５を１滴直接試験装置の表面の中
心に適用し、４〜１０分間インキュベートする。最初の
滴下が直接装置の中心上に行われなかった場合には、試
薬５の滴を最初の滴下部分に直接移動させる。 １４．試薬４の洗浄液を用いて１〜２秒間装置の表面を
力強く洗い流す。 １５．吸取り紙を装置の上部の No.２の位置まで動か
し、少しの間装置の蓋を閉じて表面から残存する湿気を
除去する。蓋を開き、試験表面を色の変化に関して検査
する。 陽性結果：いかなる強さであっても一様な青色／紫色の
反応円が装置表面の中心部に現われる。 陰性結果：いかなる強さでも、青色／紫色の反応円が試
験表面上に現われない。
【０３４１】工程上の対照は各試験表面上に存在する。
各々の陽性または陰性試験の終了時に試験表面の中心に
小さな青色／紫色の点として現われる。陰性試験結果は
工程対照のみを示す。陽性対照結果は反応円の中に工程
対照を示す。非常に強い陽性結果の場合には、工程対照
は反応円内であまり明白でないこともある。
【０３４２】工程対照が現われなければ、指示に従って
工程を反復することができる。反応した試験表面および
陽性反応に結びついた色の変化は時間が経過しても劣化
しない。従って、試験装置は永続的記録とみなしうる。
試験装置を参考のために取っておく場合には、蓋の中の
吸取り材料を取り出して、生物災害容器に廃棄する。保
存のため装置は閉じておくべきである。
【０３４３】実施例20：ＯＩＡ装置の感受性 ストレプＡ ＯＩＡの分析感受性を、既知の濃度の細胞
懸濁液を使用し、各々のキットの検定プロトコールに従
ってこの懸濁液の一部を抽出することにより、市販のス
トレプＡキットと比較した。化膿連鎖球菌、ランスフィ
ールド分類Ａ群を、斜面培養管での一次培養として Ame
rican Type Culture Collection（ＡＴＣＣ No.１２３
４４）から入手した。細胞懸濁液は滅菌通常生理食塩水
から作製し、通常生理食塩水で無菌的に希釈した。試験
からの結果は、本発明のＯＩＡ装置が少なくとも６種類
の市販試験キットと比べて少なくとも１０〜１００倍感
受性が高いことを示している。
【０３４４】表１７は、ストレプＡ ＯＩＡの臨床的感
受性をいくつかの市販の迅速ストレプＡ検定の製品取り
扱い説明書の記載と比較したものである。これらの迅速
検定の大部分は、ストレプＡコロニー計数が２０未満の
サンプルはすべて切り捨てるが、ストレプＡ ＯＩＡ検
定で示された数字においては、いかなるサンプルも差し
引かれなかった。ストレプＡ ＯＩＡはこれらの迅速試
験に比べて感受性の有意の改善を示す。
【０３４５】
【表２０】 １．製造業者の製品取扱い説明書から得たデータ ２．すべての標本に基づく ３．製品取扱い説明書の中の表から計算したデータ ４．標本プレートのコロニー計数が製品取扱い説明書に
示されていない
【０３４６】スワブ１本と標準採集技法を用いて咽頭炎
の症状を呈する患者からスワブを収集した。この試験で
は、４つの独立した検査施設を使用した。標本採集後直
ちにスワブを輸送チューブに戻し、輸送媒体を含むカプ
セルを押し砕いた。各施設で５％ヒツジ血液寒天（ＳＢ
Ａ）プレートに標本を接種し、次に３５℃〜３７℃でイ
ンキュベートした。４施設の内２施設では嫌気的条件下
でプレートを２４〜４８時間インキュベートし、２施設
では二酸化炭素強化環境でプレートをインキュベートし
た。各施設は結果を陰性または陽性として報告し、陽性
に関してはセロタイピング法によって確認した。
【０３４７】接種後、スワブを輸送チューブに戻し、ス
トレプＡ ＯＩＡ試験工程に従って検定した。溶液を生
じる酸を３滴抽出チューブに加え、よく混合して乾燥試
薬を溶解した。スワブを抽出チューブに入れ、抽出試薬
で十分に飽和させ、溶液中で２分間インキュベートし
た。中和溶液３滴を抽出チューブに加え、スワブを使っ
て試薬を混合した。抽出したスワブをチューブの側面に
押しつけて絞りだし、その後廃棄した。この抽出技法は
ほとんどの迅速ＧＡＳ試験に共通するもので、細菌から
ＧＡＳ抗原を遊離させる。
【０３４８】触媒１滴を抽出物に加え、十分に混合し
た。この溶液１滴を試験片（図８Ａ〜８Ｇ）の中心に適
用した。サンプルを試験表面上で２分間インキュベート
し、その後試験表面を水で洗い流し、蓋を閉じて吸取り
乾燥した。質量増大剤１滴を試験表面の中心に適用し、
４分間インキュベートした。表面を再び水で洗い流し、
先と同様に吸取った。試験結果は培養結果の知識なしに
判定した。
【０３４９】増大培養法を、細菌の存在を確認するよう
にデザインした。この方法では、すべての輸送チューブ
から外科用綿撒糸（輸送媒体とスワブを分離する栓子）
を取り出し、トッド・ヒューウィット培地に入れて、３
５℃〜３７℃で２４〜４８時間インキュベートした。細
菌に一致する増殖パターンが認められれば、コロニーを
選択し、必要であれば再分離して、市販の連鎖球菌セロ
タイピングキットを用いて確認した。
【０３５０】臨床試験では、４施設から合計７７８サン
プルを検査した。ＳＢＡ培養法は７０標本を陽性と判定
し、これらの標本の内４つは増大培養法によると陰性と
判定された。増大培養法は９２標本を陽性と判定した。
ＳＢＡ培養の感受性は、検討した頻度と個体群に関して
増大培養法に比し７１.７％であった。これらのデータ
は、従来のＳＢＡ培養法が増大培養法よりも感受性が低
いことを示す先の文献の結果を裏付けている。従って、
従来のＳＢＡ培養法を「ゴールドスタンダード」とみな
すことは再評価されるべきである。
【０３５１】ＯＩＡの結果をＳＢＡ培養法と増大培養法
の両方に関して評価した。ストレプＡ ＯＩＡは検討し
た頻度と個体群について９２.９％の感受性、９４.８％
の特異性、９４.６％の正確度を生じた。ストレプＡ
ＯＩＡはＳＢＡ培養法に比べ特異性が低いと思われる。
しかしながら、ストレプＡ ＯＩＡでの２６の見かけ上
の偽陽性は実際には真性陽性であったので、本当の限界
はＳＢＡ培養技法の方に存在する。培養に関するストレ
プＡ ＯＩＡの感受性は、４つのＳＢＡ陽性結果がスト
レプＡ ＯＩＡでは陰性であったために低いように思わ
れる。これらの結果はその後増大培養法で培養非分離株
であると判定された。ストレプＡ ＯＩＡは９２の増大
培養陽性のうち９１を検出し、９８.９％の感受性を生
じた。能率結果はコロニー計数にかかわりなく収集した
すべてのデータを含むことに注意することが重要であ
る。
【０３５２】実施例21：機器による読取りのプロトコー
ル １）フォトダイオード修正比較偏光解析装置 上記に述べたように比較偏光解析装置を修正した。接眼
鏡をＣＣＤカメラに接続し、サンプルを楕円十字線内の
中心に置いた。サンプルの斑点が楕円内に完全に納まる
ようにズームを調節した。
【０３５３】検定に使用した試験細片は幅１cm、長さ４
〜５cmであった。これらの寸法は手で取り扱いやすい。
適切なデザインのサンプル位置定め装置があればどのよ
うな寸法の試験片も使用できる。サンプルを、スライド
の長さに沿って均一な間隔で２０μlの滴として適用し
た。試験表面の背景測定のために１切片を残した。サン
プルをこれまでの実施例の中でで述べたように検定し
た。
【０３５４】試験細片を機器のサンプル台の上に乗せ、
表面の背景切片を楕円の中心に置いた。サンプル台は
ｘ，ｙ位置付け能力を持つ。試験表面が位置付けられれ
ば、フォトダイオードで背景の読取りを行った。ＬＥＤ
は背景切片の背景強度をボルトで表示する。コンピュー
タのソフトウェアも背景強度を記録するようにデザイン
されていることもある。この測定が終了した後、台を進
めて陰性サンプルからの読取りを記録した。電圧量を直
接記録したが、サンプルから背景を差し引いたものを記
録してもよい。すべてのサンプルが測定されるまで台を
前進させた。
【０３５５】機器による読取りは、あらかじめセットさ
れたシグナルに関してイエスまたはノーの定性的回答を
与えることができる。検定は陰性対照と低陽性、あるい
は遮断濃度を含み、この閾値に関してサンプルを客観的
に評価する。
【０３５６】検定が定量的であれば、試験表面あるいは
試験装置は陰性対照と１またはそれ以上の既知の陽性対
照を測定することができる。定量のためにサンプルの数
値をこの曲線と比較する。考慮している適用に半定量的
回答が適していれば、陽性対照はいくつかの広範囲をカ
バーしうる。
【０３５７】単色光源比較偏光解析装置 この機器は、照準を合わせた光源の使用によるより小さ
な光路、より小さな参考表面、より小さなサンプル台、
光源のすぐ隣に位置する偏光子、および検出器を有して
おり、表面の視覚検査に必要なレンズ系が排除されてい
る。
【０３５８】この特殊機器の読取りのプロトコールは、
５つの別個のサンプル、あるいは４つの対照と１サンプ
ル、２対照と３サンプル、等々に適応する。サンプルス
ライドを、スライドの位置を制御する回転柱に接続す
る。整列は視覚による位置付けではなく、試験表面上へ
のサンプルの配置と台の前進によって達成される。ｘ，
ｙ位置付け台を修正することにより、試験表面のどのよ
うな配列も使用できる。このことは、多数のサンプルを
検査することのできる試験表面の使用を可能にする。
【０３５９】この機器は、一定のサンプルサイズに適合
するように遮蔽されたフォトダイオード検出器を使用し
ており、スライドの位置付けとサンプル適用によってサ
ンプルの斑点が遮蔽を満たす。読取りは機器のカバーの
ＬＥＤ表示から行う。読取りはミリボルトである。
【０３６０】実施例22：Ｂ群連鎖球菌 多クローン性または単クローン性のいずれかの抗ＧＢＳ
抗体を前に述べたシロキサン被覆表面に固定化すること
により、光学的に活性な試験表面を作製した。抗体は群
特異的であったが、ＧＢＳ多糖類に関して認められる群
特異的エピトープのいずれに対しても特異的であると考
えられる。使用した多クローン性試料は、全細胞に吸着
させたＧたんぱく精製ＩｇＧ分画であった。被覆抗体濃
度は１００mmオブラートにつき抗体１５０〜５００μg
の範囲であり、２〜８℃で１２〜１６時間被覆した。１
００mmオブラートは４９５Å窒化珪素被覆があってもな
くてもよい。特に、単クローン性抗体は５０mM 酢酸ナ
トリウム、pH ５.０を含む緩衝液中２００〜３００μg/
オブラートで最も良好に被覆することを認めた。多クロ
ーン性抗体は、同様であるが０.１Ｍ ＨＥＰＥＳ、pH
８.０を含む緩衝液中で良好に表面被覆することを認め
た。５.０〜９.０の pH 範囲をカバーする緩衝液は有効
な抗体被覆を与えることが示されている。ひとたび抗体
が試験表面上に固定化されれば、５０mM ＭＯＰＳ、pH
７.０中０.５％分解ゼラチンのオーバーコートを前に
述べたように適用する。抗体被覆した試験表面を使用前
に試験装置のひとつに置いた。
【０３６１】ＧＢＳ検定の質量増大のため、ナカネの過
ヨウ素酸塩法を用いて群特異的多クローン性抗体試料を
ＨＲＰに結合した。９.７５以上の高い pH でのＨＲＰ
への抗体の結合は、非特異的結合の上昇を生じた。最適
の結合 pH は９.０〜９.７５と確認された。
【０３６２】ＧＰＳ群特異的抗原を、酸抽出プロトコー
ルを用いて微生物から抽出した。０.２５Ｍ酢酸と２.３
Ｍ亜硝酸ナトリウムの混合物を使用して次亜硝酸を生成
した。酢酸は０.１Ｍ〜１.０Ｍの範囲でＧＢＳ抗原を有
効に抽出することを認めた。２分間抗原を微生物から抽
出した。ここで述べるすべての結果はＡＴＣＣ菌株 No.
１２３８６を使用した。１.５Ｍ ＭＯＰＳＯ、pH ７.
３、０.２％トゥイーン２０、０.５％プロクリン３００
および２０mM ＥＧＴＡを含む緩衝液を使用し、等量の
中和緩衝液を加えることのよって溶液を中和した。最終
的な pH の範囲は６.０〜７.５が望ましい。
【０３６３】抽出した抗原を、５０mM ＭＯＰＳＯ、pH
７.０、アルカリ処理カゼイン２０mg/ml、０.３％トゥ
イーン２０および０.５％プロクリン３００を含む複合
体試料の１：１５０希釈溶液と５：１の割合（サンプ
ル：複合体）で混合した。３：１から１０：１の間のサ
ンプル：複合体比率が受け入れ可能であった。サンプル
／複合体混合物を室温で５分間インキュベートし、その
後混合物２０μlを試験装置に適用して、室温で５分間
インキュベートした。装置を前に述べたように使用して
試験表面を洗浄し、乾燥させた。試験表面が乾いた後、
ＴＭＢ沈降反応基質１滴を装置に適用し、室温で５分間
インキュベートした。洗浄／乾燥プロトコールが完了し
た後、試験結果を解釈した。機器による結果が望ましい
時には、試験表面を脱イオン化水流の下で洗浄し、窒素
流下で乾燥することにより洗浄／乾燥プロトコールを実
施する。サンプル／複合体の最初のインキュベーション
は必要ではなかったが、検定の感受性を上昇させること
が認められた。インキュベーションの時間を追加すれば
検定の感受性はさらに上昇すると考えられた。
【０３６４】現行のＧＢＳ検定は最終抽出 pH の変化に
対してすぐれた耐性を示した。低陽性の視覚化は６.７
５から８.０の範囲にわたる pH の変化によって影響さ
れなかった。表１９参照。評点結果のために視覚尺度を
確立した。１＋または２＋は金色の背景に非常に弱い紫
色の斑点であった。１０＋の数値は非常に強い青色の結
果である。
【０３６５】
【表２１】
【０３６６】
【表２２】
【０３６７】実施例23：クラミジアの検出 ４９５Å窒化珪素被覆を施した、または施さない光学的
に活性な試験表面を、前に述べたように重合体シロキサ
ン、Ｔポリマーで被覆した。これらの重合体被覆した支
持体を、１００mM 炭酸ナトリウム、ｐＨ９.６中１〜１
０μg/mlのウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）溶液により、
２〜８℃で１２〜１６時間さらに被覆した。次に試験表
面を５０mM ＭＯＰＳ、ｐＨ７.０中０.５％分解ゼラチ
ンにより室温で２０分間被覆し、その後窒素流下で乾燥
させた。被覆した試験表面を前に述べた単回使用試験装
置に乗せた。
【０３６８】サンプルの採集に使用した合成ファイバー
スワブを０.１％（w/v）ケノデオキシコール酸（ＣＤＯ
Ｃ）とナトリウム塩を含む０.０１Ｍ ＰＢＳ溶液（約
１２０μl）中に液浸することにより、スワブからクラ
ミジア特異的ＬＰＳ抗原を抽出した。前記の溶液は、あ
らかじめ１.０Ｎ ＮａＯＨの緩衝液１０μl/mlで最終
ｐＨ１１.５にアルカリ化しておいた。最初に、ＣＤＯ
Ｃを無水メタノール中０.２g/mlで可溶化した。スワブ
を、理想的にはこの溶液中で約１０秒間渦状撹拌し、そ
の後室温で５分間インキュベートした。次に弾性抽出チ
ューブ（ポリプロピレン）に圧迫を加えてスワブから残
留溶液を絞り出した。０.１％ＣＤＯＣを含む等量の１
００mM Ｎａ２ＨＰＯ２、ｐＨ７.０を加えて最終ｐＨ
を７.０〜７.５に調整した。
【０３６９】ナカネの方法を用いて抗クラミジアＬＰＳ
抗体をＨＲＰに結合することにより、質量増大試薬を調
製した。複合体原液を、５０mM ＭＯＰＳＯ、ｐＨ７.
０、アルカリ処理カゼイン２０mg/ml、０.３％トゥイー
ン２０および０.５％プロクリン５００を含む希釈剤中
で１：７５〜１：２００に希釈した。
【０３７０】抽出したサンプル約３０μlをＢＳＡ／重
合体シロキサンの試験表面上に乗せ、室温で５〜１０分
間インキュベートした。次に、ＨＲＰに結合した抗クラ
ミジアＬＰＳ抗体約３０μlを試験表面上のサンプル斑
点に添加し、室温で１〜５分間インキュベートした。試
験表面を水１〜２mlで洗浄し、前に述べたように装置内
で乾燥させた。ＴＭＢ沈降反応基質約３０μlを表面に
適用し、室温で１０〜１５分間インキュベートした。試
験装置を前に述べたように洗浄し、乾燥させた。
【０３７１】上記の代わりに、抗原試料を０.０１Ｍ
ＰＢＳ、ｐＨ７.４中で１：１００〜１：３２０に連続
的に希釈した。これらの希釈溶液５μlを、１０mM Ｎ
ａＯＨを含む０.０１ＭＰＢＳ中０.１％ケノデオキシコ
ール酸５００μlに加えた（最終ｐＨは１１.５であっ
た）。これらを渦状撹拌し、室温で５分間放置した。１
００mM リン酸緩衝液（一塩基と二塩基混合）５００μl
を加えて抽出緩衝液を中和し、この溶液１５μlをオブ
ラート表面に添加した。これを室温で１０分間、表面上
でインキュベートした。抗ＬＰＳ抗体‐ＨＲＰ複合体の
１：７５希釈溶液の部分標本１５μlを表面上の抗原斑
点に直接加え、指定された時間室温でインキュベートし
た。オブラートを脱イオン化水で洗浄し、窒素流下で吹
付乾燥した。基質（３０μl）を抗原／複合体斑点に適
用し、指定された時間インキュベートした。オブラート
を前記のように洗浄して乾燥させ、捕獲した抗原の強度
をフォトダイオード修正比較偏光解析装置で記録した。
データを背景に関して矯正した。読取りはミリボルト
で、２回の読取りの平均値である。表２０参照。表２０
は検定の感受性への培養時間上昇の影響を示したもので
ある。
【０３７２】
【表２３】
【０３７３】実施例24：ヒト抗ＨＩＶ検出 直径１００mmの珪素オブラートを前に述べたようにして
ポリブタジエン（ＰＢＤ）で被覆した。ＰＢＤ被覆した
光学的試験表面を、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）に結
合したＨＩＶウイルスのＧＰ４１に相当する合成ペプチ
ド２０μg/mlで被覆した。この抗原試料を１０mM リン
酸カリウム、０.８５％ＮａＣｌ、ｐＨ７.０中で希釈
し、試験表面を室温で２〜３時間、撹拌しながら抗原で
被覆した。試験表面を被覆溶液から取り出し、脱イオン
化水で洗浄して、窒素流下で乾燥させた。ＧＰ４１たん
ぱくは非常に疎水性が高く、疎水性ＰＢＤ表面によく結
合する。一連の漿液陰性および漿液陽性のヒト血清サン
プルを使用してＧＰ４１／ＢＳＡ被覆表面を試験した。
血清の５μlサンプルを試験表面に適用し、室温で１５
分間インキュベートした。ＣＣＤカメラの付いた修正比
較偏光解析装置を用いて抗原表面上の抗体捕獲を測定し
た。結果はグレースケール単位で報告した。
【０３７４】
【表２４】
【０３７５】１２.１５グレースケール単位（陰性＋３
標準偏差）の数値を陽性反応とし、漿液陰性血清につい
て報告された平均値は５.８５±２.１グレースケール単
位であった。漿液陽性サンプルについて報告された様々
なレベルのグレースケールは様々な抗体力価を反映して
いる。
【０３７６】ＨＩＶウイルスのＧＰ４１とＰ２４の融合
である組換え抗原試料も同様に、本発明の光学的試験表
面のための被覆材料として評価した。直径１００mmの珪
素オブラートを前に述べたようにしてＰＥＩで被覆し
た。５０mM炭酸ナトリウム、ｐＨ８.０中２.５μg/mlの
融合たんぱくを含む被覆溶液中にこの光学的試験表面を
浸し、室温で３時間インキュベートした。その後光学的
試験表面を脱イオン化水で洗浄し、窒素流下で乾燥させ
た。光学的試験表面を血清対照に対する反応に関して試
験した：陰性、低度、中等度、および高度陽性抗ＨＩ
Ｖ。各血清サンプル５μlを表面に適用し、室温で１５
分間インキュベートした。表面を脱イオン化水で洗い流
し、窒素流下で乾燥させた。上記に述べたようにして修
正比較偏光解析装置で結果を得た。
【０３７７】
【表２５】
【０３７８】実施例25：ＲＳＶ検出 光学的に活性な試験表面を前に述べたようにして重合体
シロキサンで被覆した。これらの表面を多クローン性抗
ＲＳＶ抗体溶液１０μg/ml中に入れた。次のものを含め
た多数の緩衝液を抗体被覆ステップにおいて検討した：
ＨＥＰＥＳ，ｐＨ８.０；アセテート、ｐＨ５.０；炭酸
塩、ｐＨ９.５；ホウ酸塩、ｐＨ８.０；およびリン酸
塩、ｐＨ７.４。緩衝液はすべて０.１Ｍの濃度であっ
た。０.１Ｍ炭酸ナトリウム、ｐＨ９.５が最適であるこ
とを認めた。系列検定を用いて表面試料を分析した。陽
性対照の部分標本２０μlを表面に適用し、室温で１０
分間インキュベートした。表面を脱イオン化水で洗い流
し、窒素流下で乾燥させた。抗体‐ＨＲＰ複合体（２０
μl）を試験表面に適用し、１０分間インキュベートし
て洗浄・乾燥し、次に沈降反応基質２０μlを１０分間
適用して洗浄／乾燥ステップを行った。２〜８℃で１２
〜１６時間抗体を被覆した。表面を洗い流し、０.５％
分解ゼラチン、５０mM ＭＯＰＳ、ｐＨ７.０を含む溶
液中室温で２０分間インキュベートして、その後窒素流
下で乾燥させた。
【０３７９】質量増大試薬をナカネの方法によって調製
した。ＲＳＶの核ペプチドに対する単クローン性抗体を
ＨＲＰに結合した。複合体原液を、５０mM ＭＯＰＳ
Ｏ、ｐＨ７.０、アルカリ処理カゼイン２０mg/ml、０.
３％トゥイーン２０および０.５％プロクリン３００を
含む溶液中で１：３０〜１：２５０に希釈した。
【０３８０】もうひとつの検定プロトコールは、鼻腔洗
浄液３０μlとＰＢＳ中１０％トゥイーン２０を３０μ
l、複合体の１：４０希釈溶液３０μlを十分に混合する
ことを含んだ。このサンプルの部分標本３０μlを試験
表面に適用し、室温で１２分間インキュベートした。単
回使用試験装置について述べた洗浄と乾燥のプロトコー
ルを使用した。ＴＭＢ沈降反応基質を表面に適用し、室
温で８分間インキュベートして、洗浄し、乾燥させて解
釈した。
【０３８１】
【表２６】
【０３８２】ＲＳＶの長菌株からのＵＶ不活性化抗原試
料を購入した。これは合計２×１０ ５ＰＦＵを含んだ。
この抗原試料を緩衝液中１：１に希釈し、上記に述べた
ように検定した。それぞれのサンプル１５μlを表面に
適用し、これは使用しうる総抗原の７.５％に相当し
た。
【０３８３】
【表２７】
【０３８４】実施例26：薄膜アナライザー（Thin Film
Analyzer）の波長依存性 Lundstromらの米国特許第4,521,522号には、入射光が偏
光子を通過し、測定される物質に対してブルースター角
で膜から反射される装置が記載されている。その入射光
は入射面と入射角に対し平行に偏光される。この装置は
一つの偏光子しか使用する必要がないが、第二の偏光子
を用いる場合は、第二偏光子は第一偏光子に対して正確
に90゜に設置しなければならない。入射光が反射される
とき偏り（polarization）に変化が全くないので、単一
の偏光子が必要なもののすべてである。この偏りについ
て、入射角に対する偏りに変化がないということは、偏
光子が入射光または反射光のいづれかに設ければよいと
いうことによって実証される。試料に対する入射光およ
び入射面に対して平行に偏光された反射光の両者のごく
一部だけが測定される。
【０３８５】この方法は、入射面に平行に偏光された光
が、誘電媒体間の界面に入射するとき、この角度で観察
される反射率が最小であることに基づいている。この現
象はブルースター角においてのみ観察される。屈折率が
高い基板が必要である。反射性は高いが屈折率が低い金
属は、この方法に対してレフレクションミニマム（refl
ection minimum）が浅すぎる。
【０３８６】小さい厚みの変化のよりすぐれたシグナル
レゾリューション（Signao resolution）を得るには、
上記の方法には、最小の読取り値を偏光について観察さ
れる反射曲線に容認できる状態にシフトして、小さな厚
みの変化で反射光強度の大きな変化を起こさせるため、
基板を酸化物の層で覆う必要がある。接着層がある場合
は、この層はレフレクタンスミニマム（reflectance mi
nimum）に対して基板を最適化するために設けられてい
るもので受容材料（receptive material）の性能を増大
するためのものではない。
【０３８７】Lundstromが報告している純粋な平行偏光
（p-偏光）を用いると、被検体（analyte）を取付けた
場合の反射率（％）の変化が非常に小さいことが観察さ
れ、光偏りに変化が全くない。本発明では、入射光に
は、p-偏光に加えて直角偏光（s-偏光）の成分がある。
薄膜との相互作用によって偏光の回転に非常に大きな変
化がみとめられ、そして偏光の回転のこれらの変化は強
度の変化とともに測定される。
【０３８８】入射光の角度が非常に大きい場合、本発明
を使用すると、試験面から反射される光にある程度の楕
円偏光性（ellipticity）が生じる場合がある。本発明
によれば、付加された集合体（mass）によって反射され
る場合の偏りの回転の変化が最大になり、これに伴い、
反射率が最小になることはない。本発明によって観察さ
れる反射時の偏りの回転は、純粋平行偏光の場合全くな
い。本発明の別の利点は、本発明はブルースター角には
依存していないので、ほとんどすべての基板と誘電薄膜
を用いることができるということである。また入射光の
角度は重要ではなく、かつ基板の材料の種類によって変
える必要がない。
【０３８９】本発明は、レーザーのような単色平行光源
を用いる。また本発明には、光源と試験面との間に、p-
偏光成分とs-偏光成分の両者が試験面上に入射するよう
に配置された偏光子が含まれている。その光源が充分に
偏光されている場合はこの偏光子は不要である。試験面
から反射された光は第二の偏光子（アナライザー）を通
過してホトダイオードに入る。s-偏光の一部分が選択さ
れて、そのシグナル変化を厚みの関数として最大にい、
一方低いバックグランド光の強度を維持する。その光は
反射時に楕円偏光され、偏りの楕円偏光性と回転角はそ
の面の光学的特性に非常に鋭敏に依存している。次にそ
の光は、米国特許第4,332,476号、同第4,665,595号およ
び同第4,647,207号に記載されているような比較エリプ
ソメーター（comparison ellipsometer）内で参照面で
反射され、その参照面は、試料の面と光学的に同一であ
る領域で楕円偏光性を消去する。本発明は、与えられた
材料の正確な物理的な厚みまたは屈折率を確かめるよう
設計されていないので参照面を必要としない。かわり
に、アナライザーを通過した光の強度が、楕円偏光性に
は付随する偏りの回転の尺度になり、その結果、その面
の光学的特性の相対的尺度になる。したがって上記光の
強度は、表面材料の厚みと屈折率の変化を測定するため
の簡単な手段になる。
【０３９０】測定のプロトコルは、読取りを行う場所を
決定するｘ、ｙ位置決めプラットホームを用いる上記装
置の場合、ほとんど変えなくてもよい。しかし分析を行
う偏光子（analyzing polarizer）は、初期読取りを行
う前にバックグランドに対して予め選択された値まで回
転させねばならない。好ましい実施態様ではアナライザ
ーの近くに偏光子を備えている。光はアナライザーを通
過して検出器に入る。読取り値は、ボルトもしくはミリ
ボルトの単位で記録される。読取り値は、ＬＥＤもしく
は他の表示装置に表示してもよく、またはデータ処理パ
ッケージで捕獲してもよい。
【０３９１】薄膜の明度に対する衝撃および、シリコン
から反射される光の波長依存性を、コンピュータシミュ
レーションでモデル化した。屈折率が1.459の薄膜の応
答を、シリコンの表面を用い、かつ厚みを０から12nmま
で変えてモデル化した。試験した波長の範囲は、400〜4
20nm、540〜560nmおよび680〜700nmであった。最小明度
から最大明度まで明度が増大することは、厚みの増大の
関数として光の強度が増大することを示す。明度は光の
強度の対数関数である。このデータから、厚みの関数と
して最大の感度の変化は540〜560nmの光源で得られた。
これらのデータは70゜の入射角を用いて得たが、その値
は入射角によってわずかに変化する。
【０３９２】
【表２８】
【０３９３】これらの観察結果を確認するため、実施例
28に記載されている９分間抗原検定法（9 minute assa
y）を用いて、標準抗原希釈曲線を作成した。その抗原
希釈曲線からの強度を、ホトダイオードを改変した比較
エリプソメーター（comparisonEllipsometer）を用い
て、入射光の波長の関数として測定した。薄膜アナライ
ザーは比較エリプソメーターを簡略化したものであるか
ら、類似の試験結果が得られるであろう。各種の波長の
入射光は、白色光を狭い帯域フィルターでフィルター
し、特定の波長光を選択することによって得た。フィル
ターはすべてCorinP70シリーズのフィルターであった。
【０３９４】
【表２９】
【表３０】
【０３９５】実施例27：薄膜アナライザーの角度依存性 図14ａに示す薄膜アナライザーは、672nmのダイオード
光源およびセットアップダイアグラム化された二元偏光
子（dual polarizer set-up diagrammed）を使用した。
レーザーダイオードとホトダイオードはともに、入射光
の法線角（normal angle of incidence）に対して入射
と検出の角度を正確に測定するよう設置した。ストレッ
プＡ（sorep A：（連鎖状球菌Ａ）抗原の希釈曲線を使
用してアナライザーの角度依存性について試験した。薄
膜アナライザーとともに使用した検出器は予め飽和し、
実際のダイナッミクレンジは3500+mVである。参考のた
め上記抗原曲線も、672nmのレーザーダイオード源を備
えた小型の比較エリプソメーターで試験した。
【０３９６】
【表３１】
【０３９７】
【表３２】
【表３３】
【０３９８】30゜〜40゜の範囲の入射角で薄膜アナライザ
ーは優れた感度を示し、そして観察されたダイナミック
レンジは、限定された範囲の必要条件での検定に適して
いる。50゜〜60゜の角度が感度とダイナミックレンジの両
者の必要条件に適合している。バックグランドは、65゜
を超える角度の場合、単一の偏光子では充分最小にする
ことはできない。このバックグランドは電子的手段によ
って減らすことができる。これらの角度のダイナミック
レンジはかような修正機構を作動させるのに充分なもの
である。
【０３９９】実施例28：ストレップＡ検定に対する比較
エリプソメーターの感度 低陽性の試料の読取り易さをさらに高めるストレップＡ
検定法のプロトコルが開発された。試料（ストレップＡ
抗原）を接合体（conjugate）と混合し、次に室温で３
分間インキュベートした。この混合物の20μlを試験面
に塗布し、３分間インキュベートした。すすぎ／乾燥の
プロトコルを先に述べたようにして、一回使用の器具も
しくは窒素気流下で行った。基質を塗布し、３分間イン
キュベートし、続いてすすぎ／乾燥のプロトコルを実施
した。抗原希釈曲線についての試験結果を、窒素ケイ素
がある場合とない場合（可視：非可視）について試験面
で得た。可視の試験結果は、パープルが薄いパープルか
ら暗青色に色相が濃くなるのを採点した。窒素ケイ素な
しの面は反応させ、すすぎ、次いで一回使用の器具内に
入れることなく乾燥した。これらの面を、ホトダイオー
ドを改変した比較エリプソメーターで試験した。読取り
値はmVの単位で報告し、かつバックグランド測定値につ
いて修正した。抗原希釈試験に基づいた装置による検出
によって、ストレップＡ ＯＩＡ検定法の性能が８倍に
増大することが観察された。合計５個の曲線を試験し
た。
【０４００】
【表３４】
【０４０１】本願に記載された試験キット、免疫検定装
置、下塗りコーティングおよび検出法は、記載された検
定方式、または各種の試薬に対照物、キャリブレータ
（calibrator）について示した容積、濃度もしくは特定
の成分によって限定されない。また層、層コーティング
または各種の試薬、添加物、対照物およびキャリブレー
タのいずれかに使用した成分の類似の化学的機能もしく
は他の機能を有する均等物は、本発明の範囲内で利用で
きると解すべきである。
【０４０２】上記の実施例は、基板、ＡＲ材料、活性化
剤および受容材料からなる予め作製したスライドを使用
して各種の被検体を検出し、被検体結合のシグナルとし
て干渉色を変化させる上記の方法の効率を有用性を示す
のに役立っている。
【０４０３】先行実施例で利用した基板の形態もしくは
材料に束縛されることなく、その表面にＡＲ材料を結合
させることができるかまたは、活性化されて受容材料を
結合することができる機能的に均等な代替品である基板
形態および基板材料の多様な組合わせを利用することが
できる。
【０４０４】本願に記載の発明の懸念は異なる実施態様
をもっており、後記の特許請求の範囲は、本発明のこの
ような別の実施態様のすべてを、従来技術によって限定
されているものを除いて含んでいると解すべきである。
【０４０５】
【発明の効果】本発明は、試料中の分析対象の存在有無
または量を検出するための装置の改良、およびこのよう
な装置を使用する方法の改良を特徴とするものである。
従来の装置とは対照的に、本発明の装置は試料中の極く
少量の分析対象を検出することができる。僅か0.1nM、
0.1ng/mlまたは２×10３の生物、あるいは数分間だけの
迅速測定で僅か50fgの量まで測定できる。測定の総所要
時間は測定手続きの開始から（すなわち、分析対象が装
置に接触する時点から）一時間から数分間である。事
実、本発明の装置によれば、従来の装置と方法とで連鎖
球菌Ａ抗原の測定等で可能であったより30％以上もより
多くの試料を検出できる。本発明は、Sandstromら（上
記参照）の記載のものと比較して、より優秀な構成のも
のを見つけた結果によるものであり、その詳細を以下に
説明する。この装置は機器で構成されている。また、こ
れらは色の変化が目視できる場合、特にその色変化が、
例えば金色から暗紫色または青色に変化する等、非常に
説明し易い場合は有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の装置および方法の中枢をなす干渉現
象の略図である。
【図２】 鏡面、および非鏡面または散乱性の基板表面
の略図である。
【図３】 本発明の装置で使用する最適な干渉膜を選定
する方法の略図である。
【図４】 光学的表面への3-アミノプロピルトリエトキ
シシランの取付け状態を表示したものである。
【図５】 本発明の装置の作製に有用な多価シロキサン
の取付け状態の略図である；ここで、Rは化学的に活性
な基の光学的表面に存在するケイ素原子への付着に干渉
せず、かつ受容体（生物学的）部分の付着にも干渉しな
い、多数の基のいずれか一つであり、例えば、このよう
なＲ基には第一、第二、第三アミン、アルコール類、エ
トキシ基、フェニル基および芳香族基等がある。
【図６】 計器読取り結果または目視読取り結果に有用
である本発明の装置の略断面図である。
【図７】 光学的表面に薬剤を付与することにより光シ
グナルが得られかつ強化される本発明の方法の略図であ
る；例えば、ラテックスビードを有する抗体を使用する
か、または酵素の抗体を使用して基板上に生成物を析出
させる。
【図８Ａ】 本発明の装置の斜視図および分解組立て図
である；特に、装置の平面図である。
【図８Ｂ】 本発明の装置の斜視図および分解組立て図
である；特に、装置の底面図である。
【図８Ｃ】 本発明の装置の斜視図および分解組立て図
である；特に、装置の斜視側面図である。
【図８Ｄ】 本発明の装置の斜視図および分解組立て図
である；特に、装置の側面図である。
【図８Ｅ】 本発明の装置の斜視図および分解組立て図
である；特に、測定のために開放した装置の斜視図であ
る。
【図８Ｆ】 本発明の装置の斜視図および分解組立て図
である；特に、装置のテスト面分解組立て図である。
【図８Ｇ】 本発明の装置の斜視図および分解組立て図
である；特に、装置内部の各種構成品を示す分解組立て
図である。
【図９Ａ】 本発明の多重テスト装置の斜視図およびそ
の他であり、特に、装置の平面図である。
【図９Ｂ】 本発明の多重テスト装置の斜視図およびそ
の他であり、特に、装置の斜視図である。
【図９Ｃ】 本発明の多重テスト装置の斜視図およびそ
の他であり、特に、装置の分解組立て図である。
【図９Ｄ】 本発明の多重テスト装置の斜視図およびそ
の他であり、特に、装置の前面蓋の背部を示す。
【図９Ｅ】 本発明の多重テスト装置の斜視図およびそ
の他であり、特に、前面蓋を外した装置の平面図であ
る。
【図１０】 第８Ａ〜８Ｇ図に示した装置を使用する方
法の各行程を示す略図である。
【図１１】 第９Ａ〜９Ｅ図に示したと同じ装置を使用
する方法を示す略図である。
【図１２】 回分サンプリング方式の略図である。
【図１３】 従来の偏光解析計の光路の略図である。
【図１４Ａ】 本発明に有用な薄膜分析計の略図であ
り、単色光源および感光性半導体素子またはアレイを使
用する。
【図１４Ｂ】 多色光源および光電子倍増管検出計の略
図である。
【図１５】 従来の偏光解析計の光路の改造型の略図で
あり、シグナル検出の新規の方法を表示する。
【図１６】 光路長の短い偏光解析計の略図である。
【図１７】 従来の蛍光法に対する蛍光測定法における
反射性基板の利点の略図である。
【図１８】 第５世代スターポリマーまたはデンドリマ
ー（分子状自己集合ポリマー）の略図である。
【符号の説明】
２０：装置、２２：クリップ、２４：くぼみ、２６：テ
スト表面、２８：ピラミッド状構造物、３０：蝶番、３
２：装置の上半分、３４：装置の下半分、３６：プレー
ト、３８：壁、４０：蝶番、４２：アパーチャ、４４：
蝶番、４６：プレート、４７：アパーチャ、４８：アパ
ーチャ、４８：蝶番、５０：縁、５２：濾過紙、５４：
濾過紙、５６：ハンドル、５８：矢印、６０：フィルタ
ーパッド（吸収材）、６２：アパーチャ、６４：濾過
紙、６６：プレート、６８：リップ部分、７０：リップ
部分、７２：棚、７４：内部空間、１００：テスト装
置、１００：テスト表面、１０２：テスト装置、１０
２：テスト表面、１０４：テスト装置、１０４：テスト
表面、１０６：テスト装置、１０６：テスト表面、１０
８：テスト装置、１０８：テスト表面、１１０：カバ
ー、１１２：セクション、１１２：棚部分、１１４：フ
ィルター材料、１１６：ワイヤーループ、１２０：アパ
ーチャ、１２２：アパーチャ、１２４：アパーチャ、１
２６：方形のアパーチャ、１２８：吸収性スポンジ、１
３０：吸収性スポンジ、１３２：円筒形伸張部分、１３
４：円筒形伸張部分、１３６：円筒形伸張部分、１３
８：円筒形伸張部分、１４０：円筒形伸張部分、１４
２：円筒形伸張部分、１４６：標識、１４８：標識、１
５０：標識、１５２：空間、１５４：矢印、１５６：矢
印、１５８：アパーチャ、１６４：部分。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ギャレット・アール・モデル アメリカ合衆国80304コロラド、ボウルダ ー、ナンバー２、ナインス・ストリート 244番 (72)発明者 ダイアナ・エム・モウル アメリカ合衆国80221コロラド、トーント ン、ウエスト・ワンハンドレッドファース ト・コート、1971番 (72)発明者 ジェフリー・ビー・イッター アメリカ合衆国80302コロラド、ボウルダ ー、ディアー・トライル・ロード1318番 (72)発明者 マーク・クロスビー アメリカ合衆国80301コロラド、ボウルダ ー、ルックアウト・ロード6655番 (72)発明者 ジョン・ビー・ミラー アメリカ合衆国80301コロラド、ボウルダ ー、フォー・リバース・ロード7223番 (72)発明者 ジェームズ・ブレッシング アメリカ合衆国80301コロラド、ボウルダ ー、ケイ101、シンギング・ヒル・ドライ ブ7412番 (72)発明者 ハワード・ケリー アメリカ合衆国80301コロラド、ボウルダ ー、フォー・リバース・ロード7181番 (72)発明者 トールビヨルン・サンドストレム スウェーデン国エス−435 43モールニュ ルケ、バーンヴェーゲン56番 (72)発明者 ラーシュ・スティブレルト スウェーデン国エス−412 70イェーテボ リ、デルショーベーゲン51番 Ｆターム(参考） 4B029 AA07 AA21 BB15 BB17 CC03 CC08 FA03 FA11

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板、少なくとも一層の光学層、付属層
    および受容層を具備する光学アッセイ装置の製造方法で
    あって、前記層の１つをスピンコーティングする工程を
    含むことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 前記基板の表面に光学薄膜をスピンコー
    ティングする工程を含む請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記光学薄膜が二酸化チタン、チタン酸
    塩、炭化珪素、ポリシリザン、アルミニウムアルキルオ
    キシド、シリケート、ジルコニウム酸化物または窒化珪
    素から成る請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記薄膜の厚さが２５〜６００Åである
    請求項２記載の方法。
  5. 【請求項５】 入射光に応じて第１色を発色し、かつ、
    光学活性表面上に被検体が存在するときに、前記入射光
    に応じて前記第１色とは異なる合成光波長を有するか又
    は第１色とは異なる少なくとも１つの波長の光の強度を
    有する第２色を発色する光学活性表面を有する基板を具
    備し、該基板が、二酸化チタン、チタン酸塩、炭化珪
    素、ポリシリザン、アルミニウムアルキルオキシド、シ
    リケート、ジルコニウム酸化物または窒化珪素から成る
    スピンコーティングされた材料から選択された材料を含
    む光学薄膜を有する、被検体の存在または量の検出装
    置。
  6. 【請求項６】 入射光に応答して第１色を発色し、か
    つ、光学活性表面上に被検体が存在するときに、前記入
    射光に応じて前記第１色とは異なる合成光波長を有する
    か又は前記第１色とは異なる少なくとも１つの波長の光
    の強度を有する第２色を発色する光学活性表面を有する
    基板を具備し、該基板が、デンドリマー、星形高分子、
    分子自己集合高分子、高分子シロキサンおよび膜形成性
    ラテックスから成る群から選択される材料を含む付属層
    を具有し、前記基板材料が単結晶性シリコン、ガラス、
    ガラス／無定形シリコン複合材、金属、セラミック、多
    結晶性シリコン、およびこれらの材料の複合材から成る
    群から選択され、また、前記基板が、二酸化チタン、チ
    タン酸塩、炭化珪素、ポリシリザン、アルミニウムアル
    キルオキシド、シリケート、ジルコニウム酸化物または
    窒化珪素から成るスピンコーティングされた材料から選
    択される材料を含む光学薄膜を具有する、被検体の存在
    もしくは量の検出装置。
  7. 【請求項７】 前記光学基板がガラスであり、前記無定
    形シリコン層の厚さが９００〜１０００nmであり、前記
    ガラス上に厚さが１９００〜２１００Åのアルミニウム
    層が形成され、前記窒化珪素層、シリコン／二酸化珪素
    複合材層、チタン酸塩層または二酸化チタン層の厚さが
    ４８０〜５２０Åであり、付属層が厚さ９０〜１１０Å
    のT字形分枝状アミノアルキルシロキサン層であり、前
    記受容材が厚さ３０〜６０Åの抗体層である請求項６記
    載の装置。
  8. 【請求項８】 前記光学基板が単結晶性シリコンであ
    り、前記窒化珪素層、シリコン／二酸化珪素複合材層、
    チタン酸塩層または二酸化チタン層の厚さが４８０〜５
    ２０Åであり、前記付属層が厚さ９０〜１１０ÅのＴ字
    形分枝状アミノアルキルシロキサン層であり、前記受容
    材が厚さ３０〜６０Åの抗体層である請求項６記載の装
    置。
  9. 【請求項９】 前記光学基板がガラスであり、無定形シ
    リコン層の厚さが９００〜１０００nmであり、前記窒化
    珪素層、シリコン／二酸化珪素複合材層、チタン酸塩層
    または二酸化チタン層の厚さが４８０〜５２０Åであ
    り、前記付属層が厚さ９０〜１１０ÅのＴ字形分枝状ア
    ミノアルキルシロキサン層であり、前記受容材が厚さ３
    ０〜６０Åの抗体層である請求項６記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記光学基板がプラスチックであり、
    前記無定形シリコン層の厚さが９００〜１０００nmであ
    り、前記窒化珪素層、シリコン／二酸化珪素複合材層、
    チタン酸塩層または二酸化チタン層の厚さが４８０〜５
    ２０Åであり、前記付属層が厚さ９０〜１１０ÅのＴ字
    形分枝状アミノアルキルシロキサン層であり、前記受容
    材が厚さ３０〜６０Åの抗体層である請求項６記載の装
    置。
  11. 【請求項１１】 前記光学基板がプラスチックであり、
    前記無定形シリコン層の厚さが９００〜１０００nmであ
    り、前記ガラス上のアルミニウム層の厚さが１９００〜
    ２１００Åであり、前記窒化珪素層、シリコン／二酸化
    珪素複合材層、チタン酸塩層または二酸化チタン層の厚
    さが４８０〜５２０Åであり、前記付属層が厚さ９０〜
    １１０ÅのＴ字形分枝状アミノアルキルシロキサン層で
    あり、前記受容材が厚さ３０〜６０Åの抗体層である請
    求項６記載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記被検体が、Ｂ群連鎖球菌、ＲＳ
    Ｖ、クラミジア科、１または２以上のヘパチチス抗原、
    ＨＡＶ、ＨＢＶ、ＨＣＶ、ＨＤＶもしくはＨＥＶ、１ま
    たは２以上のＨＩＶ抗原、ＬＰＳ抗原、クラミジアに対
    して特異的なＬＰＳ、ヘパチチス、ＨＡＶ、ＨＢＶ、Ｈ
    ＣＶ、ＨＤＶもしくはＨＥＶに対する１または２以上の
    抗体、ＨＩＶに対する１または２以上の抗体からなる群
    から選択される請求項６記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記基板が、沈澱試薬の付着を促進す
    る非特異性タンバク質層をさらに具有する請求項６記載
    の装置。
  14. 【請求項１４】 前記基板が、信号の発生を向上させる
    非特異性タンパク質層をさらに具有する請求項６記載の
    装置。
  15. 【請求項１５】 前記被検体の結合が変色、ＥＬＩＳ
    Ａ、ＲＩＡまたは蛍光もしくは化学発光によって検知さ
    れる請求項１３または１４記載の装置。
  16. 【請求項１６】 前記被検体が、前記基板との非特異的
    相互作用によって捕獲される請求項６記載の装置。
  17. 【請求項１７】 前記被検体が前記光学活性表面へ非特
    異的に吸着される請求項６記載の方法。
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