JP2993513B2 - フイルム診断装置 - Google Patents

フイルム診断装置

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は流体中の特定の有機化合物の存在を試験する
ために使用される装置、特にその特定の化合物が検出さ
れたとき目視できる色彩変化を示すという装置に関する
ものである。
［従来の技術］ 特定の生物学的または合成された材料の存在を流体、
特に体液中の存在を試験することが科学的手法、特に医
学的診断または治療のために重要な役割り成すことが増
加しつつある。このような試験はしばしば、複雑でかつ
高価な装置を用いて実験室内で行われている。しかしな
がら、これは費用の点で望ましいものでないだけでな
く、しばしば時間がかかり、同一場所で多数の異なった
サンプルを収集する必要があり、サンプル源の同定にお
いて誤差が生ずる可能性がある。
このような不利益を避けるために、簡単で、しかもサ
ンプルの発生地点で、たとえば医者のオフィスで、家に
いる患者によってまたは他の便利なところにおいて行う
ことができる信頼できるテストが要望されている。この
タイプのテストはすでにありふれたものとなっており、
たとえば、上記流体中に吸収性ペーパーストリップを浸
漬させて色彩変化を観察することによって糖濃度を測定
することができるようになっている。しかしながら、他
の生物学的な生成物のテストはこのように簡略化するこ
とが難しい場合が多く、検査は物理的かつ化学的現象が
明らかなものとはならない。特にこのような現象がある
ものの出現の観測できる変化を容易に見出す場合にはそ
うである。
たとえば、スエーデンのSagax Instrument ABの会社
には1985年12月10日に米国特許第4,558,012号が与えら
れている。この特許は化学物質の濃度を検知および／ま
たは測定するための方法および部材に関するものであ
る。この好ましい形態において、この検出装置はキャリ
アウェーハァ上のSiO2の薄い層からなり、そしてこのSi
O2層上にたとえば抗体の層のような反応材を検出する層
を設けてなる。このSiO2とキャリアウェーハァとの間に
は少なくとも一つの誘電層がある。各層の厚みは干渉色
が観測され、かつ検出される物質（たとえば、抗原）薄
い層として検出反応剤またはカウンター反応剤によって
捕捉されると、干渉効果が変化しかつ色彩変化が生み出
されるような厚みとされる。
この種の装置の問題は、干渉色が非常に知覚するのが
難しく、多層構造が難しい点、および製造するのが高価
な点にある。特定の金属（たとえば、Ta）を高電圧でア
ノード処理すると、強い干渉色が生み出されることが知
られている。このアノード処理によって金属酸化物の薄
いバリアーフィルムがその金属表面に成長し、そのフィ
ルムの厚みはフィルム表面のからの反射と下方の金属か
らの反射が干渉して、非常に見易い色彩を発生させるよ
うになっている。この種タイプの構造は診断装置に採用
される。何故ならば、この観測される色彩は透明フィル
ムの厚みに非常に依存しており、厚みの小さな変化によ
って知覚できる色彩変化を見出すことができるからであ
る。この現象は診断装置の使用によって指示されている
（Adams,Kings,Fischer and Voman著「the Journal of
Immunological Methods」の３巻（1973）227〜232頁参
照）。この場合、Taはガラス上にスパッタリングされ、
このTaはアノード処理され、ブロンズ色が観測される。
このアノード処理されたTaはプロティンによって被覆さ
れ、そして抗原−抗血清混合物にさらされる。抗原の単
一層が吸収されると色彩は赤味を帯びたパープル色に変
化し、この色彩は抗体によって被覆されると深いバイオ
レット色に変化する。上述したように診断装置にアノー
ド処理された干渉色を適用することは上首尾ではあるけ
れど、この薄い有機層の吸収によってこのような構造中
に発生する色彩変化は容易に観測することができず、実
際には利用することがでないことを我々が見出した。
従って、薄い有機フィルムによって被覆されたとき知
覚できる色彩変化を示すことができる改良された構造が
必要とされる。
本発明は、改良された診断のための装置がアルミニウ
ム酸化物の多孔質の層が非アルミニウム部のアノード処
理可能な金属上に被さった構造を有するアノード処理さ
れた金属フィルムを利用することによって、製造するこ
とができるという知見に基づいている。このアルミニウ
ム酸化物は高感度プロティンに近い屈折率を有し、その
酸化物を多孔質度は、上記高感度に適するように屈折率
を一致させるように調整することができる。この酸化物
フィルムは高い再現性と均一性を有するように正確に厚
みを制御することによって、高価でない方法となるアノ
ード処理によって形成される。このアルミニウム酸化物
の表面は中間化学処理を施す必要なく、イムノアッセイ
に対して適用されるある範囲のプロティンを強くバイン
ディングすることになる。このアルミニウム酸化物の細
孔の性質は二つあり、その第１はプロティンがフィルム
内に結合すると誘電質内において有効屈折率の変化があ
り、第２にプロティンがフィルム表面に結合するための
強固された地域を有することになる。これらの効果の双
方は誘電体の光学的厚みを変化するために作用し、プロ
ティンのような有機分子がその表面に結合すると色彩変
化が生ずるようになる。従って、本発明の第１の観点に
よれば、サンプル溶液中の特定の有機物質の存在を検出
することができるフィルム診断装置を提供することにあ
り、この装置は、適当な厚みの透明層によって覆われる
とき色彩を発生させることができるアルミニウムを除く
アノード処理可能な金属層と、該発色金属層を覆うアル
ミニウム酸化物からなる多孔質のアノード処理フィルム
と、該アノード処理フィルム上に被膜を形成するサンプ
ル溶液から上記特定の有機物質と結合可能な試薬とから
なり、上記多孔質アノード処理フィルムおよび上記被膜
が上記特定の有機物質が上記被膜と結合すると色彩変化
を生ずるように組み合わされた厚みを有するように構成
された点にある。
本発明の他の観点によれば、薄いフィルム性診断装置
の製造方法を提供することにあり、この装置はサンプル
溶液中の特定の有機物質の存在を検出するもので、上記
方法は、適当な厚みの透明層によって覆われるとき色彩
を発生することができるアルミニウムを除くアノード処
理可能な金属層を設け、上記色彩を発生させることがで
きる金属上にアルミニウムおよびアノード処理可能なア
ルミニウム合金からなる群から選ばれる材料の被膜を適
当な厚みまで設け、次いで上記材料の酸化物に変換して
色彩の発生のために、上記材料を多孔質アノード処理し
て消費し、多孔質アノード処理フィルムを形成し、そし
てこの得られた多孔質アノード処理フィルムを上記サン
プル溶液からの上記特定の有機物質と結合可能な試薬に
よって被覆することからなる方法を要旨とする。
また本発明の他の観点によれば、薄い診断液を観測す
るための装置を提供するもので、一方の長手方向間に観
測窓を有する中空の細長い本体と、他の反対側の長手方
向端に近い反射面を有し、光の侵入を有する開口と、上
記薄いフィルムの診断装置を支持することが可能な上記
本体内の支持体からなり、上記光反射面が上記装置上の
開口に侵入する光を反射させるように位置かつ方向づけ
られて、上記窓部が上記装置から反射した光を観測でき
るように位置していることを特徴とするものである。
本発明およびその好ましい具体例は、以下の示す添付
図面を参照して詳細に説明することにする。
第１図は、ある物体上のタンタル層を覆うアルミニウ
ム層を有する構造の断面図で、第２図は、アルミニウム
層が多孔質アノード処理された第１図の装置を示す。第
３図は第２図の多孔質層の一部を示す拡大図である。第
４図および第５図は第３図と同様の図面で同様の拡大図
で、構造に抗体および抗原の層が形成されているのを示
す。第６図（ａ）および（ｂ）はもっと容易に色彩の変
化を見ることができるように設計された観測装置の断面
図である。
種々の層と図面中に示される他のアイテムとの相対的
な寸法はスケール通りであることを意図していない。
本発明は目標の有機物質が干渉および光吸収効果によ
って色彩を発生させる構造に結合すると、色彩変化が生
ずることが基礎としている。従来技術との関連で前述し
たように、特定の金属は非常に薄い透明な層によって被
覆されるとそのような色彩を発生させることができる。
この透明層の厚みの変化は、もし十分大きいならば、発
生した色合いが知覚できる変化を生み出す。有効な光学
的厚みの変化が約2.5％を越えるときは、知覚できる色
彩変化が生ずる。
さらに正確には、構造によって示される特定の色を決
定するパラメータは透明層の有効光学厚み、即ち、透明
材料の屈折率および透明層の実際的な厚である。結果的
に、その透明層の実際的な厚みの変化、またはその層の
屈折率の変化、あるいはそれら二つの組み合わせによっ
て生成されることになる。試薬材料を非多孔質のアノー
ド処理フィルムに固着させると、この被膜は発色金属を
覆う透明フィルムの物理的厚みを増加させることにな
る。このアノード処理フィルムは多孔質であると、上記
試薬被膜はフィルムの厚みを増加させ、もし試薬が細孔
を透過するならば、透明フィルム（発色金属メタルを覆
う）の屈折率はまた変化することになる。目標の有機物
質が試薬物質と結合すると、厚みおよび平均屈折率にお
ける同様の変化が行われ、これらの変化が色彩の変化を
もたらすことになる。実際に、しかしながら、試薬被膜
および目標の有機物質層は、単一物質による厚みを有す
るので、非多孔質の面における得られる厚み変化は知覚
できる色彩変化を生み出すには不十分である場合もあ
る。本発明においては、このアノード処理フィルムは多
孔質で（少なくともその外表面においては）、これは試
薬物質および目標物質が結合することができる表面域を
増加させる効果がある。また、厚みおよび屈折率の変化
を生み出す効果がある。これは色彩の変化量を増大さ
せ、特定の試薬と有機物質の結合の各々における色彩の
変化を、上記アノード処理フィルムの厚みおよび／また
は多孔質を特定の光学的または他の有意義な特性の組み
合わせを最大限利用するように選ぶことによって最大に
することができる（すなわち一致させることができ
る）。本発明において使用することができる発色性金属
にはいわゆるバルブ金属が含まれ、たとえば、Ta、Nb、
Ti、ZrおよびHfだけでなく、遷移金属たとえばＶ、Ｗお
よびMoを含む。これらは簡単な干渉効果だけでなく、金
属表面をストライクする光のいくらかが吸収されるとい
う事実によって色彩が発生し、それ故反射される光の強
さが透明層から反射する光に匹敵するものであり、その
ため干渉が最大になるような金属がすべて選ばれてよ
い。発色性金属はプレート、ホイル、他の形状物等の形
態で使用されてよいが、それらが比較的コストが高いの
で、より経済的なものとするために、好ましい物体上に
支持された非常に薄い層の金属として使用するのがよ
い。厚さ数100Å単位の層はより適当な物体上にスパッ
タリング、蒸着または他の技術によって形成することが
できる。一般に、金属層は必要な発色特性を備えるため
に少なくとも250Åの厚みとすべきである。
本発明の方法においては、アルミニウムまたはアノー
ド処理可能なアルミニウム合金の層によって被覆され、
好ましくはスパッタリングまたは蒸着技術あるいは他の
適当な方法によって行われてよい。アルミニウム層の厚
みは600〜2400Åの範囲が好ましい。何故ならば、これ
によって、多孔質の酸化物層が形成されるからである。
続いてアノード処理に付されと、第１〜第４のオーダー
にわたる干渉色の範囲が提供される。最適な厚み有する
層は第１および第２の色彩が透明層の正確な厚みに非常
に官能的であるように示されている場合において、最適
厚みを有する層を提供することができ、単に25Åの厚み
違いから生ずる変化がある色彩の範囲において容易に検
出することができる。
アルミニウム層は純粋なアルミニウムまたは他のアノ
ード処理可能なアルミニウム合金から形成されてよく、
これら合金は（“The Technology of Anodizing Alumin
um"A.W.Brace and P.G.Sheasby著,Technicopy Limited
発行,Gloucester,England在の第７頁第１表に挙げられ
ているすべての合金が使用できる。この開示は参考のた
めに組み入れてある。簡略化するために、アルミニウム
またはアルミニウム合金層はこの明細書においては単に
アルミニウム層といわれる。したがって、この用語はア
ノード処理可能なアルミニウム合金をも含むと理解すべ
きである。このアルミニウム層が形成されると、この層
は多孔質アノード処理に付される。これは150Vまでの電
圧において行われるのがよい。このアノード処理は一般
に室温において適当な酸、たとえば硫酸、リン酸または
シュウ酸あるいはそれらの混合物を含む電解液中で行わ
れる。このアノード処理はアルミニウム層が完全に消費
されそして、電流が０まで降下し、発色性金属表面に非
多孔質の酸化物バリア層が形成されるまで続けられる。
この多孔質は通常洗浄され、かつ乾燥して試薬材料によ
って被覆される。
本発明において使用される試薬材料は、選択的に結合
して錯体を形成する一対の分子のいずれかのメンバーで
あってよい。このような対の具体例として、抗体−抗
原、酵素−物体、酵素−レセプター、トキシン−レセプ
ター、プロティン−プロティンおよびアビディン−ビオ
チンの組み合わせの具体例が挙げられる。抗原の広い範
囲に対して特定されるモノクロナルの抗体は困難なくい
ま製造することができるから、抗体−抗原対の一つのメ
ンバーを使用することは最も好ましいものである。好ま
しい抗体の具体例にはクラスIgG（たとえば、アンチプ
ロトロン、ビンアンチヒューマン・クロニック・ゴナド
ローピン、アンチ−アンチビオテックスおよびアンチ−
アンチHIV（AIDS）、IgMおよびIgEを含むものから選ば
れる。適当に試薬材料を選択することによって種々の天
然生物学的材料（生成物または代謝の副産物）および合
金材料（たとえば、アンチビオテックス、イリサイトド
ラッグ等）のテストするための好ましい診断装置を開発
することができる。
この試薬材料はアノード処理フィルム上に比較的容易
に被覆することができる。たとえば、適当な溶媒中に試
薬を溶解し、その溶液を上記フィルム上に塗布し、上記
試薬されたフィルムをたとえば24時間にわたって放置さ
せ、その後、過剰な被覆溶液をたとえばバッパー溶液で
洗浄することによって除去し、乾燥し、その後、その被
覆されたフィルムを乾燥させる。試薬は通常吸着によっ
て多孔質のアノード処理のフィルムに極めて強く付着し
ているが、標準的なプロティン結合技術も使用すること
ができる。抗体はアノード処理フィルムに極めて強く結
合するが、他のプロティンは変化する強度をもって結合
する。たとえば、ビタミンＫ依存性プロティン（たとえ
ば、プロソロンビン）は特にアルミニウム酸化物表面に
高い親和性を有し、事実日常的にプラズマからこれら表
面への吸着により除去される（臨床的な化学実験室にお
いて）本発明の試験装置の最初の初期的な色彩は使用さ
れる発色金属のタイプ、透明層（アノード処理フィルム
＋試薬被膜）の厚みおよび屈折率、入射光の角度および
偏光状態に依存する。
これらのすべては装置の反応を最適化するために選ぶ
ことができる。事実、この装置は最初は無色であってよ
い。もし、目標の分子がこの装置と結合して必要な視覚
可能な色彩変化が生み出されるときに色彩が生まれるな
らば、最初は無色であってよい。
この発明の装置は通常白色光で観測されるが、種々の
波長の異なった種々の強度の波長を含む無着色光および
単一色光が代わりに使用することができる。域波長を含
む光での色彩変化を生み出すすべての装置は適当な波長
の単色光において強度の変化をもたらし、この強度の変
化は目標の材料の検出に使用することができる。結果的
に、色彩変化とは１以上の波長を含む白色光から観測さ
れる色合いの変化だけでなく、単色光のもとにおける光
の強度の変化を含むものである。光の強度の変化は公知
の装置（たとえば、ホトメーター）によって非常に官能
的に測定することができるが、色彩の変化は裸眼によっ
て容易に検知することができず、公知の装置（たとえ
ば、スペクトロホトメータ）によって測定することがで
きる。しかしながら、裸眼にとって、元の色彩と検出さ
れる物質にさらした後の色彩との間のコントラストは適
当な範囲の波長を含む非白色光源でもって上記表面をイ
ルミネートさせることによって通常増強することができ
る。最大のコントラストを生み出す光源の色彩（含まれ
る波長および強度）は干渉色および観察の角度に依存す
るであろう。この効果を発生する簡単な方法は、着色さ
れたバックグランドに対し、観測される表面をおくこと
で、そして表面で反射されるバックグランドを観測する
ことである。バックグランドの正しい選択によってオリ
ジナルな色彩と目標の材料層の色彩の間のコントラスト
が非常に増大することになる。
複雑な装置を用いることなく色彩の変化を観測する
と、ある場合には、最大の感度は通常の角度（90゜）以
外において観測すると得られることが見出されている。
最適な観測角度は特定の目的に予め選択されたアノード
処理フィルムおよびアノード処理電圧によって決定され
る。薄いフィルムの干渉効果は角度に依存するものであ
る。何故ならば、目標の材料が上記装置と結合するとき
観測される色彩の変化が透明層の光学的厚みに依存する
からである。即ち、物理的厚みにより多重化された屈折
率に依存するからである。有効光学的厚みは上記上面に
おきる光の入射角度の増加および屈折光に対する反射光
の比率の増加に伴って増加する。観測される色彩はその
結果正面が観測される角度に依存する。また、90゜の場
合を除いてすべての角度における干渉効果はまたＰおよ
びＳ偏光によって異なり、その結果偏光フィルターがよ
り観測できない変化を有する光を阻止するために使用す
ることができる。
本発明にかかるテスト装置を使用するときは、その装
置をサンプル流体中に浸漬することができる。またはそ
の流体の液滴を装置の多孔質面に落下させることができ
る。結合を起こさせるに十分な時間後、サンプル流体は
洗い流し、乾燥をさせる。その後、その装置をすべての
観測できる色彩変化をチェックする方法で観測される。
本発明をさらによく理解するために、本発明を具体化
する構造の具体例および色彩の変化効果を観測する装置
を添付図面に基づいて説明する。
第１図は本発明のかかる積層構造10の断面図を示し、
たとえば、ガラスまたはプラスチックからなる本体11
と、タンタルの薄いスパッタリングされた層12と、スパ
ッタリングされたアルミニウムの層13とからなる。上記
層12は所望の色の発生を保証するためにアノード処理後
消費されないで少なくとも250Åは残るに十分なほど厚
くなっている。アルミニウム層13の厚みはそのアノード
処理後所望の色彩を発生させるに適当なようになってお
り、3000Åまでの厚み（アノード処理後）が通常適当で
ある。
第２図および第３図は、多孔質アノード処理後の構造
を示す。第１図のアルミニウム層13は完全に多孔質のア
ノード処理されたアルミニウム酸化物を含む層14に変換
されている。また、このアノード処理のによってタンタ
ル層12の上面におけるタンタル層の幾分かは消費されて
タンタルオキサイドの非常に薄いバリヤー層15が形成さ
れている。
第４図に示すように、アノード処理後試薬材料（ここ
では抗体として記載されている）は上記多孔質アノード
処理層14の表面に適用されて、被膜17を形成する。この
被膜は単分子厚みを有するのがよい。この被膜17は多孔
質層の該表面18および細孔20の内面19の双方を被覆して
いる。
得られる構造は第４図に示すように、光の干渉および
吸収効果によって色彩を発生させることができる。抗体
が被覆された多孔質層14の上面21から反射される光（光
線Ａ）はアルミニウムとタンタル酸化物との間の界面16
から反射される光（光線Ｂ）と金属12の表面から反射さ
れる光（光線Ｃ）と干渉する。この干渉はタンタル金属
−タンタル酸化物界面において起こる光の干渉によって
増強される。即ち、光線A,B,Cの強度を等しくし、それ
らの相互の干渉を強め、達成する色彩をより強くする効
果を有することになる。この吸収効果は上述した発色金
属の特質であって、これらの金属がそのような強い色彩
を発生するという理由に基づく。
第５図は第４図と同一の構造を示すか、抗体に対する
抗原を含む流体サンプル中に浸漬した後である。この抗
原は抗体としっかりと取り付くことになり、抗体−抗原
錯体を形成する。このようにして第２の被膜22が多孔質
層上に形成されて、これによってその構造の光学的性質
が２通りに影響をされる。まず第１には、被膜22が細孔
20内に侵入するから、それによって層14の平均屈折率が
変化する。第２に、抗原はすでに層14の外面18において
抗体と結合しているから、それによってこの層の物理的
厚みが効果的に増加することになる。これら双方の変化
によって層14の有効光学的厚みが増加し、知覚できる色
彩変化が生み出される。この色彩変化はその結果、サン
プル流体中の抗原の存在を示すことになる。抗体はある
特定の抗原とだけ結合するから、この装置は非常に官能
的であるだけでなく選択的である。
上述したように、上記色彩変化は、もし（１）装置が
低い角度で観測され、（２）偏光フィルターを使用して
サンプルが観測されそして最適な角度に回転され、
（３）サンプルが数種の波長を有する最適な着色光内で
観測されるならばより近くすることが可能となる。第６
図（ａ）および（ｂ）はこれら効果を容易にする２つの
装置を示す。
第６図（ａ）に示される装置60は、ボックス61からな
り、その長手方向軸に沿って観測者23がボックス内を見
るために一方の端部に観測窓62を有する。この窓62の反
対側のボックスの壁64は水平に対し角度θをなしてい
る。この角度θは適当な光源（たとえば、頭上光源、デ
スクランプ、ウインド（窓）からの最大の光が下方壁66
に沿ってボックス内で垂直方向に位置する本発明に係る
装置65上に反射するように選ばれる。この角度θは通常
15〜50℃の範囲にある。このボックスの上部壁57は水平
線より下方角度φをなしている。この角度φは端部壁64
をストライクする光だけが装置65から観測者の目に反射
するようにウインド62のサイズおよび底部壁66の長さに
従って選ばれる。この窓62は偏光されているのが好まし
く、回転させることができる。反応された部分と未反応
との間で最大で強度差が与えられるように窓の方向が選
ばれる。
サンプル溶液の液滴（ドロップ）をテスト装置65に置
き、これを拭い去って、装置の反応した部分と未反応部
分とを形成する。開口68、これは装置65の挿入および取
り出しを許すに十分なほど大きく、図示しない透明なカ
バーによって選択的に覆われていてもよい。また、この
透明なカバーは装置の観測のためにボックスの内部に着
色された光を伝搬するフィルターとして作用するために
着色されていてもよい。端部壁64は反射手段69を有して
いてもよく、この反射手段は上面が被覆された反射ミラ
ー、たとえば銀、アルミニウム被覆されたものであって
よく、カラー着色されたフィルターを有するテーブル面
を被覆されたミラーはガラスまたはプラスチックのミラ
ー本体を着色することによって形成されるか、または薄
いフィルム状の反射ミラーであって、そのフィルム厚さ
は反射された光の特定の角度において選択的された色彩
を与える二色性ミラーを形成するように選ばれてもよ
い。
第６図（ｂ）に示される装置は、第６図（ａ）の装置
と同様であって、ただ装置69がこの場合直接反射面より
であるより、むしろ反射光の拡散面である点が異なる。
白色または着色された表面が使用されてよい。
［実施例１］ この実施例は目視できる色彩変化によって示されるよ
うに、非常に細かい厚み変化に対して感応性をもつディ
テクタを例示しており、ディテクタ面の有機ラングミヤ
ー−ブロジェット（Ｌ−Ｂ）フィルムの付着量を矯正す
ることによって変化させるこてとができる。
第２図または第３図の示されるディテクタはガラス支
持体上に厚さ2000Åまでタンタルをスパッタリングして
形成し、その後、アルミニウムをそのタンタル上に1800
Åの厚さまでスパッタリングし、このアルミニウムを0.
4モルH3PO4を含む電解液中で20Vにおいてアノード処理
して、Al2O3に2400ÅおよびTa2O5340Åからなるアノー
ド処理された層を形成する。得られるディテクタを白色
光で観測するとその色彩はレッドとなる。
ステアリン酸のＬ−Ｂフィルムを付加した後は厚さ27
Åが増加し、色彩は拡散したパープルに変化する。この
ようにこのディテクタは27Åという小さい厚み変化に対
して感応的である。
［実施例２］ この実施例ではディテクタの表面において有機層の厚
みを増加させると多数の色彩および強度シフトが観測さ
れる。ディテクタは実施例１のものと同様にして形成す
る。その一つはステアリン酸のＬ−Ｂフィルム（27Å）
を被覆する。これによって色彩変化は赤から拡散したパ
ープルとなる。他によって全厚み135Åまで被覆され
た。色彩はレッドから深いパープルに変化した。このよ
うに有機フィルムの厚みを変えることによって色彩およ
びその強度を変化することが明らかである。
［実施例３］ たんぱく（特定のIgG）抗体の吸収された層の検出が
示されている。異なる３つのディテクタを次のようにし
て製造した。
このディテクタは２〜４μg/cm2（公称表面積）のIgG
（ラビット・ライジド・アンチトロンビン）をもって各
々被覆した。ディテクタは直角から15゜および直角75゜
の角度で観測した。結果は次の通りである。
IgGをこれらのタイプのディテクタに付けると、色彩
の変化が観測される。これはプロティンが吸収され、そ
れによってフィルムの光学的厚みが変化したことを示し
た。
［実施例４］ この実施例は抗体でないプロティンの吸収された層の
検出を示している。
ディテクタは実施例３は同様にして形成され、各ディ
テクタにはヒトプロトンビンを３〜７μg/cm2（公称表
面積）を被覆する。このディテクタを直角から15゜およ
び75゜の角度で観測し、次の色彩変化を観測した。
抗体でないプロティンがディテクタに吸収されると色
彩の変化が起こる。これによって吸収されたプロティン
がフィルムの光学的厚みを変化させることが示される。
［実施例５］ この実施例では本発明の薄いフィルムディテクタを溶
液中の抗原の検出にどのようにして使用することができ
るかを示している。これはディテクタの表面に固定され
た抗体上に特定の抗原を捕獲させることによって行われ
る。
次のように２つのディテクタを製造した。
このディテクタは100μｇのプロトロンビン/mを含
む液体によって被覆される。30分の培養後過剰液を取
り、そのスライドを風乾した。この乾燥スライドを直角
から75゜の角度で観測し、次の色彩変化を観測した。
これによって吸収されたプロティンが抗体であると免
疫錯体の検出が示される。また、第１のオーダー（ディ
テクタＢ）および第２のオーダー（ディテクタＡ）の発
色フィルムが免疫錯体の検出に使用することができるこ
とを示している。
［実施例６］ この実施例は抗体がボビン血清アルブミンのような表
面ブロッキング剤とともにある表面に吸収されたときに
免疫錯体の検出のために本発明のフィルムが使用できる
ことを示している。数種のディテクタを次のようにして
製造した。
上記ディテクタをプロトロンビン（100μg/m）の溶
液に15分間さらし、過剰の物質を除去し、この空色を洗
浄し、乾燥させる。直角から75゜からの角度で観測する
と、免疫錯体が形成されているところは即ち、アンティ
プロトロンビンが被覆された表面では色彩はナイトブル
ーとなる。他方、対照表面（即ち、非免疫IgG）は色彩
の変化がなかった。これによって免疫錯体の検出が表面
に吸収されたプロティンが抗体であって、第２のプロテ
ィンが（ボビン血清アルブミン）が表面をマスクするた
めに使用されると検出されることを示している。
［実施例７］ この実施例は抗原が表面に吸収されたときの免疫錯体
の検出を示している。数個のディテクタが次のようにし
て製造された。
このディテクタはアンティプロトロンビン（100μg/m
）の非免疫igG（100μg/）の溶液に15分間さらし、
過剰の物質を除去し、スライドを洗浄し、かつ風乾させ
た。直角から75゜の角度で観測すると免疫錯体が形成さ
れているところ、即ち、アンティプロトロンビンにさら
したところでは色彩はライトブルーに変化したが、対照
地域（非免疫IgG）には色彩の変化はなかった。これに
よって固定された抗体との免疫錯体を通して溶液中の抗
体濃度をモニターするためにこれら本発明の装置がモニ
ターすることができることを示している。
［実施例８］ この実施例は本発明の装置を非多孔質／多孔質構造の
薄いフィルムのモジュレーションを通してどのように調
整することができるかを示している。これによって発生
する干渉パターンのコントロールを介して吸収されたプ
ロティン層の段階付けを行うことができる。次のように
して多数のディテクタを製造した。
ヒト血清アルブミン（グロブラー68,000MW）、ヒトプ
ロトロンビン（シリンドリカル）（108×27Å、68,700M
W）、ラビットIgG（グロブラー150,000MW）の500μg/m
を含む溶液を10μづつ各ディテクタのきれいな表面
におき、各プロティンの観測される色彩変化を観測し
た。
これら色彩の変化によって種々のプロティンが種々の
薄いフィルムディテクタと結合して異なる信号を発生す
ることがわかる。これは各プロティンの保有の特性（デ
ィメンジョン、分子量、結合力（アフィニティ）、結合
オリエンテーション）に関係するものであり、また、薄
いフィルムディテクタの物理的形状に関係するものであ
る。これら表面はプロトロンビンによって強くされると
次にアンティプロトロンビン（100μg/m）または非免
疫IgG（100μg/）のいずれかの溶液に被覆される。ア
ンティプロトロンビンで被覆された地域は新しい色彩が
発生するが、非免疫IgGにさられされた部分は色彩の変
化はなかった。これによって色彩のシフトが表面におけ
る免疫錯体の形成によるものであることが示される。
【図面の簡単な説明】
第１図は、ある物体上のタンタル層を覆うアルミニウム
層を有する構造の断面図で、第２図は、アルミニウム層
が多孔質アノード処理された第１図の装置を示す。第３
図は第２図の多孔質層の一部を示す拡大図である。第４
図および第５図は第３図と同様の図面で同様の拡大図
で、構造に抗体および抗原の層が形成されているのを示
す。第６図（ａ）および（ｂ）はもっと容易に色彩の変
化を見ることができるように設計された観測装置の断面
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンソニー・ジョージ・ネイラー カナダ国 ケイ７エム・７ヴィ２、オン タリオ、キングストン、ブライアーウッ ド・ドライブ 405番 (72)発明者 アロン・マーカス・ローゼンフェルド カナダ国 ケイ７エル・５ジェイ４、オ ンタリオ、キングストン、オンタリオ・ ストリート 708‐64番 (56)参考文献 特表 昭60−500309（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 31/22 G01N 21/78 G01N 33/543 G01N 33/553

Claims (32)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】サンプル溶液中の特定の有機物質の存在を
    検出するものであって、適当な厚みの透明層によって被
    覆されると発色する能力を有するアルミニウムを除くア
    ノード処理可能な金属の層と、該金属の層を覆うアルミ
    ニウム酸化物からなる多孔質アノード処理フィルムと、
    該アノード処理フィルム上に被膜を形成する上記サンプ
    ル溶液からの上記特定の特定の有機物質と結合すること
    ができる試薬とを有し、上記多孔質アノード処理フィル
    ムと、上記被膜とが上記特定の有機物質が上記試薬と結
    合した時、色彩の変化が生ずるような結合された厚みを
    有することを特徴とするフィルム診断装置。
  2. 【請求項２】上記金属がTa、Nb、Ti、Zr、Hf、Ｖ、Ｗお
    よびMoからなる群から選ばれる請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】上記発色可能な金属がバルブ金属である請
    求項１記載の装置。
  4. 【請求項４】上記発色可能な金属がタンタルである請求
    項１記載の装置。
  5. 【請求項５】上記発色可能な金属層が少なくとも250Å
    の厚を有する請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
  6. 【請求項６】上記発色可能な金属層が物体上に支持され
    ている請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
  7. 【請求項７】上記物体がプラスチック、ガラスおよび金
    属からなる群から選ばれる材料で製造されている請求項
    ６記載の装置。
  8. 【請求項８】上記多孔質アノード処理フィルムが400〜3
    000Åの範囲の厚みを有する請求項１〜７のいずれかに
    記載の装置。
  9. 【請求項９】上記多孔質アノード処理フィルムが第１ま
    たは第２オーダーの色彩を発生させるに適当な厚みを有
    する請求項１〜８のいずれかに記載の装置。
  10. 【請求項１０】上記多孔質アノード処理フィルムがアル
    ミニウムおよびアノード処理可能アルミニウム合金から
    なる群から選ばれる材料を多孔質アノード処理すること
    によって製造されたフィルムである請求項１〜９のいず
    れかに記載の装置。
  11. 【請求項１１】上記多孔質アノード処理フィルムが上記
    発色性金属の酸化物のバリヤーアノード処理フィルムに
    よって発色金属層から分離されている請求項１〜10のい
    ずれかに記載の装置。
  12. 【請求項１２】上記試薬が抗体−抗原、酵素−物体、酵
    素−レセプター、トキシン−レセプター、プロティン−
    プロティン、アビディン−ビオチンからなる群から選ば
    れる結合対の一つである請求項１〜11に記載の装置。
  13. 【請求項１３】上記試薬が抗体である請求項12記載の装
    置。
  14. 【請求項１４】上記試薬がモノクロナル抗体である請求
    項12記載の装置。
  15. 【請求項１５】上記被膜が単分子厚みである請求項１〜
    14のいずれかに記載の装置。
  16. 【請求項１６】上記多孔質アノード処理フィルムの厚み
    および多孔質度が上記試薬および上記特定の有機物質の
    性質の観点から選ばれ、上記色彩変化が有効に最大とな
    るように選ばれる請求項１〜15のいずれかに記載の装
    置。
  17. 【請求項１７】サンプル溶液中の特定の有機化合物の存
    在を検出するにあたり、適当な厚みの透明層によって覆
    われると発色する可能性のあるアルミニウムを除くアノ
    ード処理可能な金属層を設け、該発色性金属の上にアル
    ミニウム及びアノード処理可能なアルミニウム合金から
    なる群から選ばれる材料の皮膜を適当な厚みに形成し、
    次いで発色のために上記材料の酸化物に変換し、上記材
    料を多孔質アノード処理することによって消費して多孔
    質アノード処理膜を形成し、この得られる多孔質アノー
    ド処理フィルムに上記サンプル溶液からの特定の有機物
    質と結合することのできる試薬を被覆することを特徴と
    するフィルム診断方法。
  18. 【請求項１８】上記アノード処理が150Vまでの電圧で行
    われる請求項17記載の装置。
  19. 【請求項１９】上記アノード処理が４〜20Vの電圧で行
    われる請求項17記載の方法。
  20. 【請求項２０】上記アノード処理をリン酸、硫酸、シュ
    ウ酸およびそれらの混合物からなる群から選ばれる酸を
    含む電解液中で行なう請求項17〜19のいずれかに記載の
    方法。
  21. 【請求項２１】上記発色可能な金属層が適当な支持体上
    への上記金属のスパッタリングまたは蒸着によって形成
    される請求項17〜20のいずれかに記載の方法。
  22. 【請求項２２】上記材料の被膜がスパッタリングまたは
    蒸着技術によって上記発色性金属の上に形成される請求
    項17〜21のいずれかに記載の方法。
  23. 【請求項２３】上記試薬を上記多孔質アノード処理フィ
    ルム上に、適当な溶媒中の上記試薬の溶液を形成し、こ
    の溶液を多孔質アノード処理フィルムに塗布し、被覆さ
    れた溶液を放置し、その後多孔質アノード処理フィルム
    から被覆された溶液を除去することによって被覆する請
    求項17〜22のいずれかに記載の方法。
  24. 【請求項２４】上記アノード処理可能な金属がTa、Nb、
    Ti、Zr、Hf、Ｖ、Ｗ、Moからなる群から選ばれる請求項
    17〜23のいずれかに記載の方法。
  25. 【請求項２５】上記試薬が抗体−抗原、酵素−物体、酵
    素−レセプター、トキシン−レセプター、プロティン−
    プロティン、アビディン−ビオチンからなる群から選ば
    れる結合対の一方である請求項17〜24のいずれかに記載
    の方法。
  26. 【請求項２６】上記アルミニウムおよびアノード処理可
    能なアルミニウム合金からなる群から選ばれる上記材料
    が上記試薬および上記特定の有機物質の特性の観点か
    ら、上記特性の有機物質が得られる装置と結合するとき
    に得られる色彩変化が有効に最大化されるように厚みお
    よびその材料の多孔質アノード処理条件が選ばれる請求
    項17〜25のいずれかに記載の方法。
  27. 【請求項２７】一方の長手方向端に観測用の窓と、請求
    項１記載のフィルム診断装置と、上記フィルム診断装置
    の支持体と、他方の長手方向端に光反射面と光の侵入を
    許す開口とを有する中空の長い本体からなり、上記光反
    射面が上記開口に侵入する光が上記フィルム診断装置に
    反射するように位置付けかつ方向付けられ、上記窓が上
    記装置から反射する光が観測できるように位置付けら
    れ、上記フィルム診断装置の色彩の変化を観測する観測
    装置。
  28. 【請求項２８】上記光反射面が90゜より小さい角度で上
    記装置に光を反射させるように位置している請求項27記
    載の装置。
  29. 【請求項２９】上記窓が偏光プリズムを備えている請求
    項27または28記載の装置。
  30. 【請求項３０】上記開口が着色光透過性材料から製造さ
    れた取り外し可能なカバーを備えている請求項27〜29の
    いずれかに記載の装置。
  31. 【請求項３１】上記光反射面が水平から10〜75゜の角度
    で方向付けられている請求項27〜30のいずれかに記載の
    装置。
  32. 【請求項３２】上記光反射面が光反射体と光拡散体から
    なる群から選ばれる有する部材からなる請求項27〜31記
    載の装置。
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