JP3193373B2 - 固定化された分析物の検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の分野］ 本発明は、イムノアッセイ、核酸配列解析、臨床化
学、酵素検定などの領域における応用をともなった生化
学および化学の分野ならびにトキシン−受容体結合、ホ
ルモン−受容体結合などのリガンド／抗リガンド結合対
の研究に関する。本発明は、光学干渉に基づく新規な固
相検定法、すなわち直接物理的検出法を利用するもので
ある。この固相検定法において、受容物質または受容材
（Receptive Material）は被覆された支持体表面上に固
定化される。固定化された受容材は、受容材に結合また
は反応しうる対象分子としての分析物（Analyte）を含
むこともある流体に暴露される。この分析物は、有機物
であれ無機物であれ特異的反応パートナーが存在する限
りいかなる物質であってもよい。一般に、当該検定法に
おける受容材および分析物の役割は逆転しうるものであ
る。

［公知技術］ 抗原−抗体結合、ホルモン−受容体結合、酵素検定、
核酸ハイブリダイゼーションなどの類似カップル間の反
応を監視するための分野においておいて、種々の検定法
が存在する。各場合において、検定法をデザインする場
合の決定的部分はいかにしてシグナルを発生させるかを
決定することである。着色反応成績体、細胞レベルの生
物学的活性および反応種の一つに共有結合的に結合した
放射性、蛍光性または発光性標識はすべて使用されてき
た。イムノアッセイの分野における二つの良く知られた
例は、酵素結合イムノソルベントアッセイ（ELISA）と
ラジオイムノアッセイ（RIA）である。これらの方法に
おいて、実験者は現実に二つの分子の結合を検出するの
ではなく、いくらかの結合反応に関係した二次的活性を
検出するのである。これら技術の多くはシグナル発生の
ために特別の工程を必要とし、その結果、付加的な労働
コストや、さらにしばしば厄介な材料や高価な器具の使
用を要することとなる。

２種の生物学的分子間の結合や反応を検出するより有
利な手段は、当該結合や反応の直接的結果である物理的
性質における変化を検出することである。たとえば、も
しリガンドが基質上に固定化された薄いフイルムとして
存在する場合、分析物と当該リガンドとの結合または反
応後の生物学的な薄いフイルムの厚さや光学的質量の変
化を測定することが出来る方法が直接的な物理的検出手
段となるであろう。本発明は、薄いフイルムにおける光
学的干渉の原理に基づくこのような方法を提供するもの
である。

光学的検出技術は、今世紀の中頃以来、生化学の分
野、特にイムノアッセイの分野で存在した。これら技術
はすべて以下のものを利用する：固体支持体または基質
もしくは基体；シグナル発生に必要な中間層；生物学的
に活性な分子、すなわちリガンドの薄層（通常は単分子
層）；放射源からなる光学的コンポーネント、入射角を
定める手段および必要ならば検出手段。種々の光学的検
定法は光の異なった性質を測定し、異なった基質を使用
し、異なった環境（研究室、医療診療所、屋内外など）
において種々の度合で利用される。

直接的な光学的検出を使用する最初の固相イムノアッ
セイは、ラングミユアーブロジェト（Langmuir−Blodge
tt）法に基づくものであった。この技術は、水の表面上
に両親媒性分子の単一層を形成させ、次いでこれらのフ
イルムをガラスや金属基質へ移転させる手段を提供する
ものである。基質を複数回にわたり単一層を通過させる
ことによって、脂肪酸の複数層を基質上に積層させるこ
とが出来る。これら単一層は、蛋白質の単一層同士を結
合させる支持体として使用することが出来る（K.B.Blod
gett,JACS,56,495,1934）。文献に発表されたイムノア
ッセイ（I.Langmuir and J.J.Schaefer,JACS,59,2400,1
937）において、約50の単一層からなるバリウムステア
レートのフイルムがクロミウム被覆ガラススライド上に
形成された。このバリウムステアレートのフイルムをジ
フテリアトキシンで被覆すると、フイルム厚が3.6nm増
えた。次いで、リガンド被覆したスライドを抗トキシン
抗体含有溶液に浸漬し、抗体をインキュベートすると、
フイルム厚が更に7.5nm増加した。この実験において
は、厚変化は大きな入射角でスライドをｓ−分極光で照
射し、レフレクタンスを最小に決定することにより測定
された。この検出系は１オングストロームほどの小さい
厚み変化を測定出来るほど鋭敏なものである。この技術
の変法がカワグチの米国特許4820649に述べられている
が、そこでは金属基質が脂質で被覆されて光干渉効果を
生ぜしめている。しかしながら、この生成物は観察が角
度に大きく依存しているため、評価が非常に困難であ
り、光干渉色の発生も弱い。

非常に鋭敏なテストが可能とはいえ、ラングミュアー
ブロジェット法は若干の重要な制限があるため、生化学
分野ではもはや実際的な重要性を有しないものである。
当該方法は、非常に困難で、時間がかかり、しかも極め
て純度の高い試薬、とくに水を必要とする。また、脂質
被覆基質を形成させることは非常に困難である。水の動
揺により、形成された脂質の単一層にひび割れが生ず
る。

相関係と振幅の変動を伴った光波の重合による光干渉
の原理は、生物学的反応を追跡するのに使用されてい
る。検出手段として干渉色を使用する最初の光学検定法
は金属または金属被覆基質を使用し、その表面にリガン
ド分子を単に吸収せしめたものであった。たとえば、A.
L.Adams,et al.J.Immunol.Methods,3,227,1973には酸化
タンタル層を持った陽極化タンタルの使用が記載されて
いる。ジェバーの米国特許4054646（1974年）にはカラ
ススライド上に被覆されたインジウムの使用が記載され
ている。これらの基質は多くの不利益を有している。特
にジェバーのものは同じものを製造することが困難であ
る。金属表面はまた化学の観点からも不利である。金属
イオンが表面から浸出し、リガンドと分析物の間の結合
に干渉するからである。更にこのような基質の表面はシ
リカやガラスの表面のように有機的共有結合を受け入れ
易いものではない。ジェバーの方法は一方において回折
拡散効果による干渉効果の発生に依存し、他方において
金属の吸収性に依存するものである。

二つのより最近の発明は、リフレクタンスまたは光学
的干渉効果を使用して分析物結合によって生じた薄膜に
おける変化を検出するものである。一つの方法は厚さに
おける変化を追跡するものであり、他の方法は固定化薄
膜の分極性における変化を測定するものである。H.Arwi
nおよびI.Lundstrom,Anal.Biochem.,145,106,1985で
は、ラングミュアー、ブロジェットおよびシェイファー
の元の研究に由来する方法を使用する。彼らは温度的に
成長させた10nm厚のシリコンジオキシド層を持ったシリ
コン基質を使用した。その表面はジクロロジメチルシラ
ンの使用によって疎水性とされ、報告された例による
と、ヒトの血清アルブミンが恐らく単層として当該疎水
性表面に吸着された。この発明ではｐ−分極光およびｓ
−分極光のリフレクタンス性を使用する。二つの媒体の
間の境界における屈折率によって決定されるBrewster角
において、ｐ−分極光は反射されない。本件のように基
質が吸収性材料であり、媒体が透明である場合におい
て、最小リフレクタンスはいわゆる偽Brewster角にシフ
トする。この入射角において、ｐ−分極光は測定し得る
が、最小のリフレクタンスを有する。誘電層の厚さがた
とえば免疫学的反応に対する抗体結合により増加する場
合、偽Brewster角ではリフレクタンスの上昇が認められ
る。この方法は概念では簡単であるが、現実には非常に
精密な機械装置を必要とする。第１にポーラライザを使
用して光の分極成分を取得単離しなければならない。シ
リコン基質の使用のためには、入射光を更にフィルタで
処理して赤色波長を除去しなければならない。他の基質
は単色光または近単色光を必要とするであろう。すなわ
ちその機械装置は他の光学的検出装置のように弾力性あ
るいは適用性を有しない。二つの被写体が必要であり、
ひとつは反射した強度を測定するため、ひとつは入射光
の強度を測定するためのものである。アンプリファイヤ
とディスプレーを含む電子的処理装置もまた必要であ
る。最も重要には入射角が正確に測定されなければなら
ないと言うことであり、このため全てのコンポーネント
と試料は精密機械ハウジングの中で組み立てられなけれ
ばならない。この公表された装置では、特にイムノアッ
セイ法に焦点が絞られている。

他の関連法は、Nicoliらの米国特許4647544に開示さ
れている。この特許は光学的干渉原理を使用するイムノ
アッセイ法を開示する。この発明で使用された干渉効果
は干渉光における変化ではなく、空間の種々の点におけ
る光強度の変化であり、視覚的に翻訳し得るシグナルを
発生させることはできない。特にこの方法は拡散を生ぜ
しめる回折格子を使用してBragg拡散角における光の構
成的干渉を検出するものである。この発明の核心的部分
は表面の製造である。リガンド（たとえば抗体）は基質
上に規則的配列として適用される。これに変えてリガン
ドは均一の方法で適用され、回折格子を作るに必要な精
密なパターンで不活化される。好ましい実施態様は、幅
ｗ、中心間の間隔ｄ（但しｄはｗより大）のストリップ
にリガンドを適用することである。ｄもｗも共に顕微鏡
的ディメンジョンである。規則的配列は回折格子として
作用し、最大の拡散が角Θｓで生ずる（但し、dsinΘｓ
＝ｍλｓ（ｍ＝1,2.3...））。この方法で測定された重
要な物理的性質は媒体に対する分極性の変化である。抗
原が固定化された抗体に結合する場合、配列における規
則的な間隔において分極性マスに増加が見られ、Θｓに
おける光強度が同様に上昇する。この検出法は二次的効
果を観察するものであるから、他の干渉現象に相対的に
検定鋭敏性が低下する。この技術に必要な耐性までリガ
ンドの配列を生産させるためには製造原価が高くなり、
かつ最初の試験表面の拒絶率が増加する。

他の実施態様において、Nicoliらは、現実の回折格子
をリガンドで被覆し、Braggの散乱を検出する。両方の
実施態様において、散乱光のピークは基質の性質に依存
する反射光または透過光のいずれかにおいて検出するこ
とができる。

ArwinおよびLundstromの方法におけるように特別の光
源と光学的装置が干渉効果を検出するために必要であ
る。光学的干渉による強度変化のみが検出されるので、
単色光源が使用されなければならない。開示された実施
例においては、He/Neレーザが光源として使用されてい
る。散乱角における検出はフォトマルチプライヤチュー
ブや固体状フォトダイオードのような装置を使用して行
われる。シグナルが散乱するため、多くの検出角が可能
であるが、単一の測定が不十分であるため、鋭敏度に劣
る。

本発明に最も近い技術は最初Nygrenらの米国特許4558
012に開示されている。この特許は非金属基質と誘電フ
ィルムを使用して結果の直接的検出を可能にする光学的
干渉検定法およびその装置を開示する。誘電フィルムは
SiO₂（1.46）の最上層を持った窒化シリコンまたは酸化
シリコンの層で形成されており、これは多くの有機分子
（ｎ＝1.5）の値に非常に近接したものであるから、上
記二つの物質は光学的目的のためには単一層として機能
することができる。厚さは全体の誘電フィルムが、多色
入射光に存在する波長に対して適切化され、未反応スラ
イドに対し特徴的な干渉色を与えるようにされた、単一
層抗反射性被覆として作用できるように選択する。分析
物がリガンドと結合したとき光路が変化し、反射光にお
いて新しい波長を最小にし、かつ新しい可視性干渉色を
与える。多色光源の使用は干渉色が干渉縁や強度変化よ
りも反射光中に見られることを意味する。この技術は基
質のスペキュラー反射性に強く依存する。

類似の技術がこれらの帝人の特許出願に記載されてい
る：日本特許出願昭61−222057および昭61−222058。ま
た、帝人のヨーロッパ特許出願87113842.6は可視性干渉
シグナルを高める方法を示している。

多くの固相系は肉眼的に平面であり均一に見える支持
体表面を使用する。しかしながら、顕微鏡的に観察した
場合、これらの表面は非常に凹凸があり不規則である。
一般にそのような表面の特徴は検定シグナルの生成に致
命的ではない。表面の特徴は検定におけるリガンドの濃
度に影響を与えるかも知れない。上記の光学的検出系
は、拡散またはシグナルの発生のためにはパターン化さ
れた、整頓されたまたは格子化された基質に依存する。
これらの光学系はシグナルに影響を与えるため、パター
ン化または整頓されたリガンド被覆を使用する。

シリコン基質の表面を物理的に粗面化したりエッチン
グする方法はエレクトロニクスやセミコンダクタ産業に
おいて公知である。ガラスやシリカの表面はこれらの技
術の変法によりエッチングする事が出来る。シリコン、
砒化ガリウムおよびゲルマニウムのアニソトロピックエ
ッチングは基質表面上に構造または組織を導入する手段
を提供する。水酸化カリウムや水酸化ナトリウムは共に
エッチングプロトコールで使用される。エッチングの速
さや深さはアルカリ性溶液の濃度を変化させたり、選択
された添加物を使用することによってコントロールする
ことが出来る。

たとえば、I.StoevとL.Petkanov.Bulg.J.Phys.,9
（３）,277,1982はエッチング速度を低下させ、VMOS構
造の製造における欠点を減少させるためｎ−プロパノー
ルとヒドラジンのKOH溶液の使用を記載している。Erdma
nら（ドイツ特許公開2245809）はアルカリ性エッチング
溶液における添加物としてH₂O₂、K₂CrO₄、K₂CrO₄＋テト
ラヒドロフルフリルアルコールなどの使用を記載してい
る。Petkanovによって報告されたVMOS構造製造のための
他の水性エッチング系は、エチレンジアミン−ピロカテ
コール−水の結合系である。乾燥エッチング法もまた存
在しており、日本特許81144541にはプラズマ雰囲気中で
発生させたC₂F₅ClとCF₂を含むエッチングガスの使用を
教示している。J.A.Barkanicら、EP246514A2、1987は、
プラズマ発生器中におけるCF₃Cl、CF₂ClおよびCF₃BrのN
F₃混合物の使用を開示している。パターンはこのプラズ
マ雰囲気中において、エッチングガスに不活性のSiO₂で
表面の個々の部分をマスキングすることによって作り出
される。

本発明の目的は、光学的検出法を使用する検定法を提
供することであり、より具体的には干渉色を発生させて
二つの分子種、すなわちリガンドと分析物の間の結合お
よび／または反応を監視する方法を提供するものであ
る。

本発明の他の目的は、任意の可視性シグナルを発生せ
しめる機械的検出に基づく、問題の分析物を選択的に付
着せしめて対応する結合シグナルを発生させることが出
来る、家庭や研究室で使用され得る、簡単かつ安価な検
定法を提供することである。

本発明の更に他の目的は、拡散反射を生成せしめる、
不規則表面を持った検定装置を使用する光学的干渉検定
法における改良を提供するものである。以下の記載に見
られるように、表面の不完全性や不規則性は回折格子の
ように規則的に間隔を有するものではなく、かつ高さも
数百nm〜約10ミクロンの範囲で任意に変動してよい。

本発見は、不規則な表面が３つの機能に役立つ事実を
使用するものである。その第１は受容性材料で被覆する
のに役立つ表面積を増大させることであり、その結果検
定の反応速度および／または鋭敏性において付随的増加
を齎す。第２の機能は、干渉色がスペキュラー（鏡状）
反射よりも拡散反射に認められることである。これは干
渉色がスペキュラー反射表面に対抗して認められるとき
拡散反射とは対照的に、離れた対象物の像が反射光中に
認められ得ることを意味する。これらの像は、特に当該
色が薄くかつ検定が検出限界に近い場合に観察者を混乱
せしめ、カラースポットを覆い隠すこともある。第３の
機能的利益は拡散反射が広い範囲の入射光角度にわたり
可視色変化を与える点である。これとは対照的にスペキ
ュラー反射は入射光角度に依存する。もし物品が光源に
関して正しくなく位置付けられた場合には、色変化は不
明瞭となる。

本発明を具体化する装置はまた広範囲に応用出来る検
定技術を提供するものである。この発明は広い範囲の基
質、抗反射性（AR）材料および受容物質から作ることが
出来る。材料成分の適当な選択はテストを定型化して広
範囲の試験に適したシグナルを発生せしめることが出来
る。多くの家庭的使用検定法は単に定性的である（陽性
対陰性）ことを必要にするのみであるが、臨床室におけ
る使用では医療的効果を診察し、監視するためのより定
量的な結果を必要とする。本発明の種々の実施態様はDN
A・DNA、DNA−mRNA、DNA・RNA、RNA・RNA、酵素基質、
酵素インヒビターなどを含むイムノアッセイ全体にわた
り一般的に適用可能な定型的試験法を提供する。

［発明の要旨］ 本発明は、メカニズムのいかんを問わず、分析物の同
定または定量を目的とする、装置の表面に結合した受容
物質に特異的な分析物の直接的、選択的吸収、吸着、共
有結合または付着のための新規な組成物および新規な物
品に関する。その最も広い意味において、本発明は放射
性酵素、蛍光性または冷光性結合体のような標識を使用
することなく、すなわち未標識検出材料を使用して分析
物の検出を行う方法を提供するものである。検出装置を
構成するこの方法は、１つまたはそれ以上の抗反射性
（AR）被覆を基質材料上に沈着させ、抗反射性材料の最
上層に問題とする分析物に特異な受容物質を共有的に結
合、付着または吸着させる工程を含むものである。次い
で、受容物質で被覆された光学的基質を問題の対応する
分析物を含む流体と接触させ、被覆物品によって生成す
る拡散反射を試験することにより、着色スポットまたは
他の適当な光学的シグナルが出現したか否かを決定す
る。この発明の１つの実施態様において基質は不規則な
表面を有しており、このため反射は拡散性である。また
他の実施態様において、反射は当初スペキュラー性であ
るが、その後、当該物品の上におかれているスモークド
ガラスまたは織地状プラスチックのような光還元性、光
分散性、光拡散性、光減衰性または光変更性材料によっ
て非スペキュラー性にされ、非スペキュラー反射を生ぜ
しめる。

器具を使用しない可視性テストとして使用するための
多くのスペキュラーアッセイの不利益は、観察がポーラ
ライザーやフィルターを通して行われなければならず、
その結果検定の鋭敏性が入射光に対する依存性によって
制限をうけることである。たとえば、真の屈折率1.50の
抗反射性層により被覆された屈折率2.25の基質は、入射
光が垂直方向に対して30度またはそれ以上である場合、
鋭敏性を失う（T.Sandstroem、M.StenbergおよびH.Nygr
en、Applied Optics,Vol.24,pg.472〜479［2/15/8
5］）。物品の上におかれた、不正規の基質または光拡
散材料が、物品の入射光角度依存性を減少または除去
し、明らかなシグナル、すなわち干渉色における変化を
明らかにする、拡散反射を生成することが見いだされた
ことは、予想外の驚くべきことである。本発明は従来知
られていた検定検出法を実質的に改良する拡散または非
スペキュラー反射を生ぜしめる方法および物品を使用す
るものである。

この発明の好ましい実施形態によれば、基質はここに
記載した種々の特性の幾らかを持つように選択される。
基質は研磨シリコン、研磨金属等のような反射性材料で
形成することが出来る。また、僅かばかりの困難性を伴
うが、検定をある種のプラスチック、ガラス、石英のよ
うな透過性基質上で行うことも出来る。基質は固体支持
体、可撓性支持体、薄膜またはゲルであってもよい。基
質を作るための適当な材料の具体例としては、金属、石
英、プラスチック、シリコン、非金属または表面に反射
性材料を被覆させることが出来るその他の機能的に均等
な材料を挙げることが出来る。

可撓性支持体は、家庭用テストキットとして市販され
る物品のために特に有用である。運搬に当たり、これら
の物品は特別の処理や高価な保護的包装を必要としな
い。可撓性支持体を形成させるのに適当な材料を例示す
ると、種々の形状のプラスチックや伸展性金属等が挙げ
られる。基質はまた、軽量で可撓性のある薄膜であって
もよく、ゲル状物質で形成させることも出来る。更に、
基質は抗反射性被覆を支持し、後述する基準に適合する
材料の層をその上に形成することが出来る物質であって
よい。基質材料の選択のための必須の基準は、それが抗
反射性材料でもって被覆され得る性質を有することであ
り、その屈折率がその直上の材料の屈折率の二乗にほぼ
等しいものである。基質の屈折率とその直上の材料の屈
折率の間で広範な比率のものがこの発明の範囲内で利用
され得る。また、予め形成された物品によって生成する
干渉色と反応した物品によって生成する干渉色とは、視
覚的に対照的であって、観察しやすいシグナルを生ずる
ことがシグナル発生のために重要である。

本発明の好ましい態様によれば、発明装置の基質は不
規則な表面を有する。表面の不完全性は規則的に間隔を
有するものではなく、プロフィロメトリーによって決定
された高さにおける変化が約100ミクロメータ当たり200
〜300ナノメータの割合にある。不規則な表面を形成せ
しめる方法としては、たとえば表面のアニソトロピツク
およびイソトロピツクエッチングがある。ときには固有
の基質材料の性質が表面を不規則にする場合がある。適
切な表面はまた適当な直径の酸化アルミニウムや他のラ
ッピング粒子を使用して形成せしめ、研磨的に拡散表面
を作ってもよい。しかしながら、本発明の実施態様では
好ましい基質として円滑な基質表面を利用する場合のあ
ることが理解さるべきである。

適当な基質を選択した後、当該基質に抗反射性被覆を
設ける。抗反射性被覆は、公知の被覆方法、たとえばス
パッタリングや真空蒸着により基質の表面に沈着せしめ
ることが出来る。抗反射性被覆のために有用な材料は４
つの特性を持つこと、すなわち澄明であること、使用す
る厚みで本質的に無色であること、室温で安定であるこ
と（沈着技術に耐え得る安定性）および被覆時選択され
た波長において反射光を抑制することが出来ることが必
要である。抗反射性材料の機能は干渉色を含むことであ
り、次に受容物質が付着される層を提供することであ
る。装置と接触させられる流体中に存在する問題の分析
物を選択的に吸着または結合する受容物質の性能は、固
定化方法によって逆に影響を受けるようであってはなら
ない。

本発明の抗反射性材料はある種の波長の光の破壊的干
渉によって干渉色を与える。たとえばシリコン基質上に
被覆された厚さ600オングストロームのシリコンモノオ
キシドの抗反射性層は青い干渉色を与える。同様の基質
上に同様の厚さで設けられたシリコンオキシドの場合に
は金色を与える。

被覆抗反射性材料の厚さは検定装置の表面を照射する
ために利用される光が単色光か多色光かにより、かつ検
定において望まれる鋭敏度に依存する。反射における最
大の低下は抗反射被覆が媒体中における光の波長の約1/
4の厚さを有する場合、および屈折率がその直上および
直下の媒体の屈折率の積の平方根である場合に生ずる。

多色光で照射されて最大限に拡大される物品は、抑制
のために選択された波長の1/4の厚さのAR被覆を有する
べきである。物品が単色光で照射され、かつ高い鋭敏度
が望まれる場合には当該装置は、数波長程度の光学的厚
さを持った１つもしくはそれ以上の抗反射性層で被覆さ
れるべきである。これは更に選択された波長に対する波
長の抑制を緩和するのに役立つ。たとえば本発明の装置
が厚い抗反射性層（たとえば１マイクロメータ）で被覆
され、固定の波長（たとえばHeNeレーザからの6328オン
グストローム）で照射された場合、試験装置上の層の厚
さの非常に小さな変化は、反射光または透過光の波長に
顕著な変化を齎すであろう。

１〜数波長の光学的厚さの抗反射性材料で被覆された
反射性基質は同じ光学原理をFabry−Perotインターフェ
ロメータとして利用してもよい。抗反射性材料は、ある
種の光学波長のみを存在せしめる反射性表面と底面でウ
エルを形成する。この物品から反射した波長は入射光の
波長の函数として強く変化する。抗反射層の厚さが大で
ある程キャビティのＱは大きく、反射波長のバンドは狭
くなり、その結果装置の感度が上昇する。この物品は、
多色光で照射されたとき僅か２〜３オングストロームの
厚み変化でも反射波長に本質的な変化を齎す。

基質に抗反射性層を固定させた後、受容物質を種々の
手段によって最上の抗反射性層に付着させる。最上の抗
反射性層は化学的に活性化せしめて受容物質を共有結合
させるか、受容物質を吸着させる。受容物質は、ラング
ミュア−ブロッジェット法によって抗反射性材料に被覆
させることが出来る。受容物質の機能は種々の方法によ
って分析物を含む流体からの特異的分析物を選択的に吸
着、結合または付着させることである。

プレコートされた装置または物品は次いで問題の分析
物を含む可能性があるかまたは含むと信じられる流体を
検定するのに使用されてよい。可能性のある流体はプレ
コートされた装置に接触せしめた後、所定の時間インキ
ュベートする。次いで該装置を洗浄して非結合物質を除
去し、乾燥する。可視性干渉色における変化は、陽性の
結果の証拠であり、結果が陰性である場合は干渉色に変
化が認められない。

以下の実施例において受容物質が被覆される抗反射性
材料の最上層はシリコンオキシドである。しかしなが
ら、受容物質を付着させ得るかぎり、他のいかなる抗反
射性材料で置き換えてもよい。抗反射性層表面の具体例
は、元素状炭素（グラファイト様またはダイヤモンド様
格子構造）、ホウ素化合物、有機ポリマー類、酸化チタ
ン、アルミナ、ケイ素化合物または活性化によりサンプ
ル流体中の分析物と選択的に結合または反応し得る受容
物質と付着、固着、固定などが可能な他の化合物が挙げ
られる。

アナライトのその後の定性的または定量的検出は、反
射が拡散されて角度依存性が小なので、容易に実施する
ことができる。アナライトの定性的な検出は、裸眼でな
され、定量的な検出は、装置でなされ、たとえばサガッ
クス（商標名、バイオスター・メヂカル・プロダクト・
インコーポレイション、ボルダー、コロラド）比較エリ
プソメーターまたはレフレクトメーターなどが挙げら
れ、波長、偏光、強度、小さな光学的密度の変化などの
物理的パラメーターを測定可能な任意の他の装置を使用
することができる。

［図面の簡単な説明］ 図１は不規則面、抗反射性層、受容物質を備える調製
スライド、図２は、アナライトと反応する調製スライ
ド、図３は、不均一基体からの光の拡散または非鏡面反
射、図４は、平面基体からの光の鏡面反射およびプラス
チックで覆った平面期待からの光の非鏡面反射、図５
は、受容物質を被覆し部分的に非鏡面物質で覆った調製
スライド、および図６は、不規則面および受容物質を備
える調製スライドを示す。

［発明の詳説］ 本明細書において用いられる以下の定義および用語
は、本発明の態様を説明する目的のもので、いかなる方
法でも本発明を制限する意図はなく、当該分野で許容さ
れるものである。

抗反射性層 これは、表面から望ましくない反射を抑制すべく、基
体上に被覆される物質の薄層である。層は、当該層上面
および基体上面からの反射が相互に約180度の角度をな
すときに、最も有効である。

抗体 これは、特異的に結合する血清蛋白であって、その生
産が抗原により誘発されるものである。

抗原 これは、宿主の免疫系により認識されたときに免疫反
応を誘発する分子である。

干渉現象 これは、当初の成分波長の総和とは異なる総和の強度
をもたらす、２またはそれ以上の光波の破壊的および／
または構築的な相互反応である。

拡散反射 これは、入射光が照射光の波長に比して大である表面
構造を有する表面から反射されることである。

鏡面反射 これは、入射光が照射光の波長に比して小である表面
構造を有する表面から反射されることである。

反射率 これは、当該物質の可視光線の速度：真空中の光速の
比率である。

光学的膜厚 これは、当該物質の反射率により増幅される、測定可
能な当該物質の物理的膜厚である。

ラッピング これは、研磨粒子を用いて表面構造を機械的に調整す
る方法である。研摩剤の粒径は、表面特性の特徴や大き
さや分布を決定する。

エッチング これは、基体上の表面特性を形成するための化学的に
制御された方法である。

干渉色（色相） これは、１またはそれ以上の光波長が構築的にまたは
破壊的に干渉する現象であり、スペクトル域の所定の波
長が抑制され、また界面現象により色が反射する現象で
ある。

以下の記載は、基体に抗反射性物質および受容物質を
被覆して予め被覆したものを形成する、本発明の工程を
説明するものである。また。流体サンプル中アナライト
のアッセイ法、および基体に結合されたアナライト量を
検出、測定するための方法も記載する。この非ラベル装
置（物品）によれば、放射能、酵素、蛍光剤、発光性コ
ンジュゲートなどのマーカーまたはラベルの使用を排除
する。本発明の詳述のため、代表的な実施例を選択し
た。一酸化珪素および二酸化珪素を抗反射性層に被覆
し、シラン化学を用いてウシγ−グロブリンである受容
物質を当該装置に結合させる。装置の製法は、この実施
例で選択した特定の物質に制限されない。当該装置また
は器具の各成分につき掲げた特定の制限に適合すれば、
任意の化合物を、常法を以下に記載の方法に僅かに変化
を加えることにより使用することができる。

工程1:基体の選択 本発明は、種々の基体の型が可能である。基体として
支持体を使用できるが、支持体として固体、フレキシブ
ル、半フレキシブル、薄膜またはゲルを、選択したアナ
ライト、最終の使用者により望ましいアッセイ特性など
に応じて使用することができる。

好適な本発明の具体例には、拡散反射を形成する不規
則面を有する基体の使用、およびスモークド処理のガラ
スまたはテクスチャー表面処理のプラスチックなどの光
拡散または光変性物質を有する平滑面基体の使用が包含
される。これは、当該装置をアナライトと反応させたの
ちのスライドに対し適用される。第１具体例は、少なく
とも１つの不規則面を有する好適な物質の基体（以下、
不規則基体）から形成される。不規則面を形成する簡易
な方法は、切断の際に不規則パターンを形成する格子構
造の物質の使用である。しかし、切断の際に平滑面を形
成する格子構造の物質も本発明の第１具体例（および明
白なことであるが第２具体例でも付加的な変化を加えず
に）使用することができる。平滑面基体は種々の方法で
処理して不規則基体を形成することができる。これらの
方法には以下のものが包含されるが、これらに制限され
ない。異方性エッチング、等方性エッチング、化学的／
プラズマエッチング、拡散基体が得られるような表面特
性を形成する方法など。

図１は、任意の好適な物質から製造した実質的に不規
則な面を有する基体を示し当該図では選択した基体はシ
リコンウエハである。シリコンウエハは、約４インチの
直径と0.02インチの膜厚を有し、注意すべきは、基体の
寸法には本発明は制限されない。

基体はシリコン結晶から形成されるが、成長した結晶
を直径４インチに押し出し、次いでダイアモンドでスエ
ッジ処理してウエハを形成する。ウエハは化学的エッチ
ング剤で処理して面を滑らかにし、欠陥を減少させる。
ウエハをタルクスラリー中酸化アルミニウムまたは酸化
チタン粒子でラッピングまたは研摩する。当初の粒径は
大であるが、連続的な小さな粒径を用いて徐々に平滑面
にする。ウエハの両側をこの処理に付す。最終のラッピ
ング法によれば、高い拡散反射の面が得られる。抗反射
被覆の適用後、ウエハをかかる処理に適用する。ウエハ
をさらに化学的またはプラズマエッチング処理して基体
の拡散反射特性を変性する。半導体工業のウエハは、付
加的に処理して一方または両面を磨き、本発明の第２具
体例に使用することができる。

ウエハをラッピングすると、直ちに以下の方法または
その常法の変法で洗浄する。ウエハをカチオン系洗浄剤
で超音波洗浄し、次いで18メガオームの水で洗浄する。
次いでウエハをアニオン性洗浄剤で洗浄し次いで18メガ
オームの水で洗浄する。次いでウエハを、30％の非安定
化H₂O₂370ml、水性アンモニア250mlおよび水９ガロンか
ら調製したアンモニア水で超音波洗浄する。次いでウエ
ハをカスケード水洗に付し、最終の水洗を0.1ミクロン
のろ過した水で行った。次いでウエハを回転乾燥して、
光学的被覆の使用に準備する。この方法の変法は、RCA
洗浄であり、ポリマー表面および界面（ダブリュー．ジ
ェイ．フィーストおよびエイチ．エス．マンロー著、ジ
ョン・ワイリー・アンド・サンズ、ニューヨーク、ニュ
ーヨーク、212頁、1987年）に記載されている。この方
法は半導体工業全体で広範に変形さえている。

ガラスに関し、表面特性や不規則度が検討されてい
る。本明細書に記載の表面反射能力は純粋な鏡面反射よ
りも反射を散乱させる度合が高い。拡散は、表面形態の
関数である。なぜなら、好適な表面形態は、界面膜また
は生体膜よりもより大であり、けばだちの程度は、種々
の膜で大きく変化するとは思われないからである。膜
は、もちろん反射光の明度や色相に影響を与えるが、そ
の鏡面性ではない。

表面形態およびけばだちの程度または不規則性は、サ
ーフェース・プロフィロメータで特徴付けられる（デッ
ク−タック、スローン・テクノロジー・コーポレイショ
ン.,カリフォルニア、サンタバーバラ）。デック−タッ
クによれば、表面の所定域にわたり表面特性の程度の平
均値と表面特性の間の分離または距離についての読み取
りが得られる。１つの有用な表面測定は、平均ピーク間
隔により分割されたRMSラフネスであり、ここではピー
クがRMSラフネスの少なくとも50％の高さでの隆起とし
て定義される。ラフネスは反射率：角度の関数で、反射
率の角度依存性の測定で定量できる。鉛直から30度傾い
た光源について、フォトダイオードの反射光の強度は０
〜90度の関数として測定すべきである。選択したウエハ
は、最適には視覚の範囲で滑らかに変化する反射率を示
すべきである。HeNeレザー光源を用いると、不規則処理
表面からの本発明の反射率は、研摩ウエハが100％で反
射するとすれば、５％以下とすべきである。

本発明の好ましい具体例では、物品は、非鏡面反射、
すなわち不規則面を有し、この面はアナライト受容物質
に付着して活性化可能な抗反射性物質の層を支持してい
るが、かかる物品は、不規則またはテクスチャー処理表
面がプロフィロメータの測定で約2700〜約3295の測定値
（好適には約2995）を有する点が特徴である。この値は
テクスチャー表面の平均ピークにより区画されるRMSラ
フネスを示し、その反射率は、HeNeレザー光源の測定
で、約５％以下である。

研摩ラッピングに加え、広範な化学的またはプラズマ
エッチング法が基体の拡散光特性の提供に適当である。
ガラスは、曇りガラス製造などのHFエッチングにより、
拡散光反射面に変性することができる。

ヒーリイら（米国特許4090849号）は、アッセイ法を
開示するが、このアッセイ法では、金属基体は、不活化
処理と着色がなされているが、拡散グレイテイングの形
成に依存している。金属基体は吸収による光反射を損な
う欠点がある。本発明は、誘電膜の変化を含め、抗反射
特性を基本とする。

本発明の第３具体例は、抗反射性層を設ける必要がな
い点を除き、第１または第２具体例と同様な方法で製造
される。第３具体例は装置による読み取りで、たとえば
エイプソメーター、フォトリフレクトメーター、比較エ
イプソメーターなどで行うが、裸眼によるのは必須では
ない。そのため、可視的な干渉色を形成する抗−反射性
物質の使用は、第３具体例では任意である。

組み立てた装置は第１および第２具体例と同じ方法で
形成されるが、ただし、基体は抗反射性物質での被覆が
不要で、基体は直接活性化して受容物質の結合が可能で
ある。

予期できない知見は以下のとおりである：製造された
当該装置は、抗反射性物質を用いることなく、種々の光
学装置により容易に検出された信号を発生できることで
ある。また、第１および第２具体例を測定装置で読み取
るときには測定装置で発生した結果の達成にはしばしば
フィルターを要するが、基体に被覆した抗反射性物質が
存在しない（図５および図６参照）。

工程２ 基体上の抗反射性層の付着 一酸化珪素は、抗反射性（AR）薄膜の１つの例示であ
り、この薄膜は基体上に半導体および光学分野で公知の
常法で被覆することができる。被覆はエレクトロン・ボ
ンバードメントや物質の低温真空下での蒸発（少なくと
も1/10⁵トル）や任意の方法でで行うことができる。こ
れらのシリコンベース被膜は市販されており、以下の明
細書に記載する。シリコンウエハ、ガラス、他の光拡散
反射基体は、これらの方法で被覆することができる。

この実施例では、一酸化珪素を450〜650Åの膜厚で被
覆し、これ、光波長の光学的膜厚の1/4よりもわずかに
小である。別法として、抗反射性物質は1800〜12500Å
の膜厚で被覆でき、これは、光波長の光学的膜厚の約3/
4以上の膜厚であり、より感度のより装置を製造するこ
とができる。ラムダは抑制に選択した波長で、反射率は
層からはずれてもので、また入射光の反射最小値が達成
される。光学的膜厚は、AR物質の反射率により増殖され
た被覆の物理的またはとして定義される。そのため、本
発明の好適な具体例では、光学的被覆は通常光波長の光
学的膜厚の1/4の膜厚で沈積される。

等しい強度を達成すべく、反射率は形態的進行を形成
すべきである。なぜなら、空気の反射率は1.0で、AR被
覆の反射率は、基体の平方根にほぼ等しくすべきだから
である。反射の最大の減少は媒体における光学的膜厚の
光波長の約1/4の膜厚を有する抗反射被覆で生じ、生成
物の媒体中反射率の平方根はすぐその上かまたは下であ
る。当該装置の薄膜一酸化珪素は約1.8〜2.0の反射率を
示し、これは、4.1のシリコンウエハの反射率の平方根
にほぼ等しい。すなわち、抗反射層の付着は反射により
入射光の損失を打ち消す。

基体上被覆抗反射層の数は任意の数で１から無限大で
あるが、好ましくは２である。層の数は、２つのファク
ターのみで制限される。選択物質の反射率は形態的進行
に従うべきである。また、コストは多層被覆の製造に包
含すべきである。

シリコン抗反射層で被覆したスライド装置は青色可視
光範囲の所定の波長を抑制するため、金色の干渉色を反
射する。金色干渉色はこの成分の組合わせで使用される
が、可視干渉色のスライドは、スペクトルの任意の適し
た色とでき、選択基体の材料や選択抗反射層の化学組成
や被覆層の膜厚・数に依存する。

工程３ スライド装置に対する受容物質の付着 光学的被覆基体に受容物質を付着する前に、スライド
装置の表面を異物粒子で荒く削り取らねばならない。そ
の望ましくないものの存在は非特異的結合やバックグラ
ウンド信号を引き起こすからである。これを達成するに
は、スライド装置を酸素プラズマエッチング剤で真空室
にて処理する。被覆スライド装置を真空室（0.7トルに
排せつ）に入れる。酸素をプレート電流175D.C.ミリア
ンペアーおよび250RFワットで励起して酸素プラズマを
形成する。

酸素プラズマエッチング処理を５分間続け、全ての望
ましくない有機物質を確実に除去する。この酸素プラズ
マエッチング処理は受容物質付着の直前に実施せねばな
らない。

次いで、洗浄したスライド装置を化学的に活性化し
て、受容物質の抗反射性物質の頂部の二酸化珪素に共有
結合させる。受容物質の付着は種々の方法で実施するこ
とができる。たとえば、ラングミュアー・ブロッドゲッ
ト被覆法、吸着法など、活性化被覆基体に受容物質を充
分に付着しうる方法が挙げられる。第３具体例で前記し
たように、洗浄基体を化学的に活性化して受容物質のス
ライド装置への付着を促進する。

この実施例では、二酸化珪素を被覆しているため、シ
ラン化学を用いて、表面を活性化し、受容物質の表面へ
の共有結合を行っている。25個の一酸化珪素を石英箱に
入れ、これを真空デシケーターに挿入する。この真空デ
シケーター内では、ビスアミノシラン約５ミリリッター
を含有する小型の容器が置かれている。特に、Ｎ−（２
−アミノエチル）−３−アミノプロピル−トリメトキシ
シラン（15トルで沸点140℃）を使用する。アミノシラ
ン化合物の沸点は、蒸着の実施に最適な圧力および温度
を決定する。真空デシケーターを0.06トルに30分間引い
た。次いで、真空デシケーターの温度を100℃に、１時
間を要して上げ、約20〜30Åのシラン膜を形成した。こ
の被膜は少なくとも６月間安定状態を維持した。

化学的活性化被覆は実施例とは異なる方法で実施で
き、以下のもの制限されないが、溶液沈積による化学的
活性化、スピンコーチングなどの、スライド装置表面へ
の受容物質の付着のための表面を形成可能な方法が含ま
れる。

スライド装置は、受容物質の付着用に製造する。本発
明で用いる特定の実施例は抗体流体中のリウマチ疾患フ
ァクターであるアナライト検出用のテストである。３つ
の許容される受容物質またはリガンド、すなわちウシガ
ンマグロブリン、ヒトIgG、および免疫グロブリンＧ（I
gG）を用いて、アナライトに結合させる。種々のアナラ
イトのために、種々の受容物質を使用せねばならない。
この実施例では、最もコストが効率的なウシガンマグロ
ブリン（以下、BGG）を用いた。10mMリン酸塩（20ml）
緩衝９％生理食塩水（以下、PBS、pH7.4に調整）を、BG
G200μg/ml（重量：容量の比率は過剰のリガンドが得ら
れ、広範で有用な濃度に付される）と合し、これをプラ
スッチク製の箱に入れる。この溶液に１容量％のグルタ
ルアルデヒドを添加する。受容物質を混合した溶液は、
活性化工程の特性および受容物質の選択に依存する。

受容物質を被覆したスライド装置を有する箱を室温で
撹はん浴にてインキュベーションする。撹はんは受容物
質の被覆スライド装置への均一な付着を促進する。この
実施例におけるBGGのスライド装置への結合は活性化シ
ラン官能器と蛋白分子の間での共有結合の形成によって
なされる。選択した受容物質の付着は種々の方法で実施
することができる。好適な方法は必要な結合のタイプお
よび使用した受容物質のタイプに依存する。

インキュベーションののち、未結合ウシガンマグロブ
リン蛋白をスライド装置から、脱イオン水による当該ス
ライド装置全体の洗浄によって除去する。予備形成物品
の製造はスライド装置を窒素流または圧縮空気に付すか
またはスライド装置の風乾によって完了する。しかし、
好適な本発明の具体例では、光学的遮断工程をスライド
装置の乾燥前に実施する。

スライド装置の洗浄により非特異的結合の量を減少さ
せたのち、スライド装置を遮断液に入れ、１時間撹はん
浴でインキュベーションする。溶液は２μg/mlの酸加水
分解カゼインと１容量％のグリセリンおよび２重量／容
量％の庶糖（総容量20mlに充分なPBS中）から製造し
た。

撹はんインキュベーションののち、スライド装置を脱
イオン水で洗浄して、全ての未結合遮断剤を除去し、ス
ライド装置を乾燥する。当業者に公知の種々の遮断剤お
よび遮断液を使用でき、たとえばBSA、スペルミジン、
グリシン、エチレンジアミンなどが挙げられる。

工程４ 装置に付着したアナライトのアッセイ アナライト含有流体を予備形成物品と接触させる前
に、流体を少しづつリン酸塩緩衝生理食塩水へ添加して
当該流体を希釈する。希釈は必須ではないが、非特異的
結合の減少には有効である。この実施例のため、最適で
好適なこのアッセイの希釈は1:1（血清容量：希釈剤容
量）であるが、広範な希釈剤をアッセイされる流体の特
性および用いたアッセイ検出法に応じて使用することが
できる。別のサンプル希釈剤を使用して、望ましくない
物質の予備形成物品への偶然の付着を防止することがで
き、たとえば20mMトリス（pH8.0）が挙げられる。

目的とするアナライトを含有することが期待される流
体の希釈サンプルを次いで予備形成スライド装置と接触
させる。予備形成物品を希釈サンプルに浸漬するか、ま
たは小滴の流体を物品表面へたらして当該表面とかるく
接触させる。アナライトの物品への付着は、スライド装
置を加熱ブロックで45℃にて３分間インキュベーション
し所望により予備形成物品を加熱ランプに５分間付すか
または別法としてスライド装置を室温でインキュベーシ
ョンしてサンプルの水分を蒸発させることで、向上させ
ることができる。以下のように理解すべきである。スラ
イド装置のインキュベーション温度は受容物質と選択し
たアナライトに依存する。インキュベージションのの
ち、予備形成物品を完全に洗浄していずれの未結合物質
を表面から除去する。次いで、スライド装置を窒素流ま
たは圧縮空気またはスライド装置表面上に支持される洗
浄液や水分を除去するための任意の方法で乾燥する（図
２参照）。

工程５ アッセイ検出法 ２つの検出法である肉眼によるものと装置によるもの
を用いて、結合アナライトの検出を行った。任意の好適
な装置による検出法を使用することができる。たとえ
ば、以下に記載の干渉色現象を用いて、流体が目的とす
るアナライトを含んでいるか否につき、肉眼で確認する
ことができる。

予備形成物品を多色光または単色光の光源で照射し
て、アナライトが表面に結合しているか否かにつき決定
することができる。予備形成（未反応）物品は多色光の
下で金色の干渉色を最大吸光度476nmで反射する。これ
に対し、反応物品は多色光の下で、アナライトが未結合
のときには金色を反射するが、アナライトが結合すれ
ば、最大吸光度550〜650nmで青色の干渉色を反射する。
反応スポットの色相は、表面に結合するアナライト濃度
に依存する。アナライト濃度が高ければ、色濃度の変化
が大のようである。

アナライトが受容物質と反応すると、基体頂部の物理
的膜厚が増加または減少する。この膜厚変化は、光路の
変化をもたらし、新たな光路は干渉色の変化を引き起こ
す。本発明の好適な方法において破壊的な干渉の相シフ
トの補正を達成すべく、一酸化珪素またはAR薄膜被覆の
膜厚を、入射光波長の奇数×1/4強より僅かに小さくす
る。空気はAR膜または基体よりも濃くない媒体であるの
で、両界面において反射の相シフトはpi/2である。同一
の相シフトは相互に打ち消す。そのため、正味の相シフ
トを測定するには、唯一のファクターは光路の差異であ
り、これは、2d×nfと定義される。ｄはAR膜厚の実際の
測定値で、nfはAR膜の反射率として定義される。実際の
相シフトは、そのため、2dn/ラムダ×2pi（ラジアン）
または360（度）である。AR膜の光学的膜厚は、入射光
波長奇数×1/4である。この実施例では、実際の光学的
膜厚はラムダ/4とほぼ等しく、ラムダはピーク特性に関
し選択された波長である。そのため、相シフトは約180
度であり、金色の干渉色を示す部分的破壊干渉が存在す
る。なぜなら、約465〜480nmでの可視光線の青色域にお
けるある種の波長は、抑制されるからである。

アナライトが物品頂部の受容物質へ結合する場合、光
路は増加または減少する。この実施例では実際の膜厚変
化はリウマチ疾患ファクターとウシガンマグロブリンの
間の結合反応により誘発されるのであるが、かかる膜厚
変化は約20〜500オングストロームの物質の増加であ
る。光路のこの変化は450nm付近の金色波長の抑制をも
たらし、したがって、青色または紫色の干渉色をもたら
し、アナライトの結合域を決定することができる。拡散
基体上の紫色は部分的に散乱し、部分的に反射される
（図３参照）。平滑面基体上の紫色は光拡散物質の添加
前に鏡面反射する（図４）。

驚くべきことに、抗反射性被膜の適用は、拡散基体ま
たはテクスチャー処理基体上での干渉効果を形成する能
力を維持する。抗反射性膜は基体が高反射性のときにの
み有効のようである。それらは、干渉色形成において角
度依存性を示すようである。光学分野におけるAR膜につ
いては、これらは望ましい特性である。

診断用途に関する肉眼によるアッセイに関し、反射率
および角度依存性は重大な欠点である。先行技術の基体
で得られる高い反射率（ニグレンら、米国特許第455801
2号）は、コントラストな干渉色を形成するが、鏡面様
表面は未熟な観察者には非常にやっかいなものである。
目は、一般に基体に反射する他の映像に集中する傾向を
示し、当該基体上の反応域を見ることから視線がそれて
しまう。鏡面反射基体の大きな制限は認識する干渉色の
観察角度依存性である。これは、アッセイ法の検出限界
またはその付近に激しい制限である。これらの基体は弱
い陽性応答を正確に解釈するために非常に洗練された訓
練レベルが必要である。拡散基体は、適当に選択すれ
ば、鏡面を観察するに伴う煩雑を生じることなく干渉色
の明確な形成を維持することができる。加えて、これら
の基体は干渉色の観察角度依存性を示さない。これは、
予期しない固体が明確になす非常に弱い陽性応答の視覚
的解釈を可能にさせる。すなわち、定量的で肉眼による
アッセイの全体的な感度はこれらの基体により非常に改
善される。

信号向上技術の必要性を排除すべく、干渉色変化は反
応に際しコントラストな干渉色が得られるように最適化
せねばならない。これは、ひとの目に非常に敏感な色相
のコントラストを形成する。ひとの目に感じるか否かの
色相シフトは検出信号として利用することができる。な
ぜなら、装置による検出法は見えない膜厚変化に高度に
敏感だからである。結合物質量を定量分析するのにしば
しば使用される装置は、エリプソメーターであるが、種
々の他の装置も同様な分析を実施することができる。す
べての３つの本発明の具体例は機械装置で置み取ること
ができるが、第３具体例はとくに機械装置での検出用に
設計されている。機械装置検出は鏡面または非鏡面反射
表面につき、比較結果をともなうアッセイを実施するこ
とができる。

エリプソメーターは非常に薄膜の膜厚および反射率を
測定する光学的方法である。当該方法は平面から光線が
反射するにつれて生じる楕円偏光へ変化させるのに使用
することができる。楕円の形状および方向は入射角度お
よび反射面の特性に依存する。楕円方向はよって薄膜被
覆反射面の膜厚の非常に敏感な尺度である。比較エリプ
メーターの適当な入射角度は約３オングストロームに対
する膜厚の最適な検出が得られる。これは、表面照射光
の波長約1/1000の感度に相当する。

サガックス比較エリプソメーターは反応スライドの膜
厚と未反応スライドにほぼ等しい膜厚を有する対照膜と
比較する。偏光した光線は両方の面から反射してそれて
デジタル化した映像に変換される。映像をグレイスケー
ル値に明度に従い変換する。これらのグレイスケール値
は実際の膜厚の正確な代表値である。

物品上で反応したアナライトの既知濃度をエリプソメ
ーターで読み取り、得られたデーターを用いて標準曲線
を作成する。この実施例のアナライトであるリウマチ症
ファクターの濃度を標準曲線を用いて算出する。アナラ
イト濃度の他の測定法も本発明の範囲内で使用でき、た
とえばリフレクトメトリイ、カロリメトリイ、プロフィ
ロメトリイなどがある。

本発明の第２具体例では、規則的に表面処理した基体
を使用する。拡散反射角度依存性を減少すべく、物品の
光拡散物質で、アナライトの肉眼または機械装置検出前
に覆う。この物質は永久に物品上に付着することがで
き、別法として、それを外すことができる。不透明な非
反射物のガラス（約４インチの直径、約1/16インチの膜
厚）を第２具体例上にのせて、拡散反射または希薄反射
を形成する。物質、たとえば不透明プラスチック、曇り
ガラスなど、他の機能的に同等の物質を使用して拡散反
射や希薄反射や光拡散効果を形成する。

［実施例］ つぎに、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明す
るが、これらに限定されるものではない。

実施例１ 厚い抗反射被膜を用いるリウマチ様疾患ファクターの決
定 シリコン・ウエハ（直径約４インチ、膜厚0.02イン
チ、一方の面が高度に研摩された面で、他方の面が拡散
面）を、一酸化珪素と二酸化珪素の組み合わせで被覆し
て、膜厚11,893Åの抗反射性物質を得、その結果、両面
はAR被覆がなされた。このウエハを半分に切断し、第１
サンプルのアッセイを拡散面に対し行い、第２サンプル
のアッセイを平滑面に対し行った。この被覆ウエハを、
以下の方法によりＮ−（２−アミノエチル）−３−アミ
ノプロピル・トリメトキシシランを適用して活性化し
た。

1.被覆ウエハを、５分間、0.7トルの真空下にて酸素雰
囲気下に、175DCミリアンペアおよび250RFワットのプレ
ート電流で酵素プレート処理に付した。

2.取り出したのち直ちに、被覆ウエハを石英ラックに入
れ、真空デシケーター内に挿入した。なお、このデシケ
ーターは、５μｌのＮ−（２−アミノエチル）−３−ア
ミノプロピル・トリメトキシシランを含む容器を備えて
いる。真空処理は、0.06トルで30分間行った。ついで、
デシケーターの温度を100℃に１時間にわたり上昇させ
て、アミノシランの気相沈積を完了した。

3.200μg/mlのBGGおよび20mlのPBS（前記参照）と、１
容量％のグルタルアルデヒドを合して、受容物質液を形
成した。ウエハをペトリ皿に入れ、受容物質液を添加し
た。

4.受容物質の付着性を向上させるべく、ウエハを室温で
攪はん浴により15分間インキュベートした。

5.インキュベーションののち、未結合のウシガンマーグ
ロブリン蛋白をウエハから取り出し、脱イオン水で洗浄
した。

6.洗浄工程ののち、ウエハを前記したカゼイン遮断液に
入れ、非特異的結合を減少させた。ウエハを含むペトリ
皿および遮断液を室温で攪はん浴にて１時間インキュベ
ーションした。

7.遮断工程ののち、過剰の遮断剤を全て脱イオン水の洗
浄で除去した。次いで、スライドを窒素流で乾燥した。
予備形成したウエハを用いて、２の陽性血清サンプル中
のリウマチ様疾患ファクターの存在を測定した。前記し
た平滑面のアッセイおよび不規則面のアッセイについて
は、前記したように調製した被覆ウエハを用い、表１の
データを以下の方法で得た。

ａ）各血清サンプルを、前記PBS（血清：希釈剤の容
量比＝1:1）で希釈した。

ｂ）５μｌの各希釈サンプルを各ウエハの上に置き、
ウエハを、加熱遮断につき、45℃で３分間インキュベー
ションし、アナライトの付着性を向上させた。

ｃ）ウエハを次いで脱イオン水で洗浄して全ての未結
合物質を除去し、次いで加圧空気流で乾燥した。

多色光の下に、拡散ウエハの未反応部分を肉眼で観察
すると、当該ウエハはほぼ視覚角度で拡散緑色が反射し
た。やや斜めの角度では、拡散バラ色になった。２つの
陽性血清サンプルは、拡散バラ色の着色スポットで反射
し、このスポットはほぼ視覚角度で見ることが可能であ
るが、やや斜めの角度では緑色スポットに移行した。拡
散反射ウエハを緑色の単一光（波長546nm）の下に置く
と、未反応面は、緑色が拡散反射し、反応部分は黒色ス
ポットがほぼ視覚角度で反射する。未反応部分を同様に
観察すると、鏡面反射ウエハは、多色光の下に、通常の
視覚角度〜この角度から約30度小さな角度で緑色の鏡面
反射を示し、約30度大きな角度では当該ウエハはバラ色
に見えた。入射光の角度に応じて反応部分が可視的にな
るが、弱い陽性部分を見ることが非常に困難になる。次
いで、平滑ウエハを光拡散プラスチックシート（膜厚約
0.01インチ）で覆うが、このシートは反応部分を背景の
色からより容易に区別させるものである。また、プラス
チックシートは反応部分スポットを通常の角度よりも大
きな入射角で可視的にさせる。

実施例２ バーチ・ポレン（Birch Pollen）に対するIgE抗体特異
性の検出 シリコン・ウエハ（直径約４インチ、膜厚0.02イン
チ、平滑面と鏡面反射面）の両面について、２つの抗反
射層を被覆し、一方は一酸化珪素で約500Åの膜厚を有
し、他方は二酸化珪素で50Åの膜厚を有する。ウエハの
拡散反射被覆面は、活性化工程前に測定すると、531Å
であった。ウエハに希釈した精製ニトロセルロースを適
用して活性化し、次いで以下の方法で処理した。

1.ウエハをホトレジスト・スピン・コーター上に乗せ、
アセトン3mlで洗浄し異物粒子を除去した。

2.以下の溶液300μｌを回転するウエハに塗布した。溶
液：ペンチルアセテート4ml中に溶解した精製ニトロセ
ルロース（バルザー・ユニオンから入手）。

3.活性化ウエハをホトレジスト・スピン・コーターから
取り出し、オーブンにより120℃にて１時間加熱した。
加熱工程では、過剰のペンチルアセテートを除去し、ニ
トロセルロースの抗反射物質への吸収が促進される。活
性化基質をエリプソメータで測定すると、552Åであっ
た。

4.受容物質であるバーチ・ポレン抽出物を、市販のバー
チ・ポレン0.5gを10％等張リン酸塩緩衝剤（二塩基性リ
ン酸カルシウム2.2g、0.1容量％ツイーン、脱イオン水1
000ml、pH7.5に調整）5ml中に溶解して、製造した。

5.バーチ・ポレン緩衝液を３時間攪はんして表面アレル
ゲンを抽出した。攪はん後、溶液を20分間、1500rpmで
遠心分離し、遠心分離後、バーチ・ポレン抽出物を含む
上澄液をデカンテーションし、保存した。

6.バーチ・ポレン抽出物0.5mlをPBS20ml中に希釈し、ウ
エハをこの溶液に浸した。ペトリ皿を一夜室温で攪はん
して受容物質のニトロセルロース活性化物質への吸収を
促進した。青色に着色したウエハを測定すると、39Åの
増加が記録された。

予備形成したウエハを用い、４つの血清サンプル中の
IgE抗体の存在を、各々測定し、以下の結果を得た。

1.急性のアレルギー応答（急性） 2.強力なアレルギー応答（強力） 3.穏やかなアレルギー応答（穏やか） 4.応答の形跡なし（正常） 以下に記載のアッセイは、前記のように製造した被覆
ウエハを用い、表２に示したデータを以下に記載の方法
で得ることができた。

1.各血清サンプル５μｌをウエハ表面にのせた。次い
で、ウエハを37℃で15分間インキュベーションして、サ
ンプルから全ての水分を蒸発させ、またバーチ・ポレン
特異性IgE抗体の付着性を促進した。

2.ウエハを脱イオン水で迅速に洗浄して、全ての未結合
物質を除去した。ついで、窒素気流下に置き、表面を乾
燥した。多色光の下でのウエハの肉眼による観察によれ
ば、３つの血清サンプルは、鮮明な青色背景に対し鏡面
反射する白色のスポットを示し、正常サンプルは、可視
的な色相の変化はなかった。白色スポットの強度は、ア
レルギー応答のレベルと充分に相関した。急性サンプル
は、非常に明度が高いスポットを示し、強力サンプルは
特徴がややなく、また穏やかなスポットは、容易に見る
ことができたが、他の２つのサンプルよりもやや特徴が
なかった。

3.ウエハの反応部分の膜厚の変化をエイプソメータによ
りÅ単位で測定した。

実施例３ 発がん抗原（CEA）の検出 高度に研摩した面と拡散反射面を有するシリコンウエ
ハの両面に、抗反射性物質であるシリコン・オキシナイ
トライドを被覆し、膜厚500〜600Åのメドウラーク・オ
プチックス製の物質を製造した。不規則面を、以下の方
法に従いＮ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピ
ル・トリメトキシシランの適用により化学的に活性化し
た。

1.被覆ウエハを、プレート電流175D.C.mAおよび250RFワ
ットにて0.71トルの酸素雰囲気下で15分間酸素プラズマ
エッチング処理した。

2.酸素プラズマエッチングから取り出したのち直ちに、
ウエハを石英ラックに入れ、これを、真空デシケーター
内に挿入した。なお、このデシケーターは、５μｌのア
ミノシランを含む容器を備えている。

3.真空デシケーター処理は、0.06トルで30分間行った。
ついで、デシケーターの温度を100℃に１時間かけて上
昇させた。この操作は、アミノシランのウエハへの蒸気
沈積により当該ウエハを活性化した。

4.受容物質の付着用のウエハを製造した。まず、PBS20m
l、0.1容量％グルタルアルデヒドおよびIGAP（プロテイ
ンＡの活性域に対応する合成ポリペプチド）15μｌの溶
液を調製した（他の実験ではIGAPに代えてプロテインＡ
またはプロテインＧを用いたが、同様な結果が得られ
た）。

5.発がん抗原に特異性のモノクローナル抗体（ポリクロ
ーナル抗体に代えることができる）200μｌをIGAP溶液
に10μg/lにてピペットで添加した。

6.合した溶液をウエハの頂部にペトリ皿に入れて置き、
室温で振とう浴中にて２時間インキュベーションした。
ペトリ皿を取り出し、冷却装置に移し、48時間、４℃で
インキュベーションして受容抗体物質をさらに付着させ
た。未結合物質全てを除去すべく、ウエハを脱イオン水
で洗浄し、窒素流で乾燥した。

黄褐色に拡散反射する予備形成ウエハを用い、既知CE
A濃度により５つの血清サンプル中のCEA抗原の存在を測
定した。

以下に記載のアッセイは、前記のように調製した被覆
ウエハを用いたもので、表３に示すデータおよびチャー
ト１のデータを以下の方法で得た。

1.5つの血清サンプル10μｌを、全てウエハ表面と接触
させ、37℃にて７分間インキュベーションした。

2.7分後、ウエハを脱イオン水で洗浄して全ての未結合
物質を除去した。ウエハを窒素流下に乾燥した。スライ
ドを肉眼で観察すると、小さな桃色がかったスポットが
見られ、その彩度はアナライトの濃度レベルと相関関係
があった。

3.ウエハの反応部分の膜厚の変化をグレイスケール単位
にてサガックス・比較エリプソメーターで測定した。

実施例４ グループＡストレプトコッカスの検出 高度に研磨した面を備える３つのシリコンウエハと、
拡散反射面を有する３つのシリコンウエハ（各々、所定
の波長で反射率４〜4.08）をこのテストに用いた。グル
ープＡは、約550Åで一酸化珪素（所定の波長で反射率
1.97）を被覆した。グループＢは、約560Åでシリコン
・オキシナイトライド（所定の波長で反射率1.95）を被
覆した。グループＣは、約550Åで酸化硼素（所定の波
長で反射率1.9）を被覆した。これらの被膜は、１つの
光学層の被覆に使用される関係式を基質面に接近させた
ものである。

受容物質を膜厚25〜30Åで被覆した。３つのグループ
のウエハを化学的に活性化して、受容物質を付着させ
た。活性化は、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノ
プロピル・トリメトキシシランの適用により、以下の方
法で行った。

1.被覆ウエハを、プレート電流175D.C.mAおよび250RFワ
ットにて0.70トルの酸素雰囲気下で５分間酸素プラズマ
エッチング処理した。

2.酸素プラズマエッチング装置から取り出したのち直ち
に、ウエハを石英ラックに入れ、これを、真空デシケー
ター内に挿入した。なお、このデシケーターは、2.5μ
ｌのアミノシランを含む容器を備えている。

3.真空デシケーター処理し、0.06トルで30分間行った。
ついで、デシケーターの温度を100℃に１時間かけて上
昇させた。この操作は、アミノシランのウエハへの蒸気
沈積により当該ウエハを活性化した。

4.受容物質の付着用のウエハを製造した。まず、ウシ血
清アルブミン（BSA）250μg/mlをリン酸塩緩衝生理食塩
水（PBS）中に溶解した。この溶液10μｌを8.5に調整
し、ピペットで６つのウエハを有するプラスチック製培
養セル容器に添加した。

5.25％グルタルアルデヒド水溶液50μｌを培養セル容器
に添加した。50mg/mlのプロテインA25μｌも培養セル容
器に添加した。

6.培養セル容器中の６つのウエハを振とう浴にて室温で
１時間半インキュベーションした。

7.市販の抗−ストレプトＡ（ベントレックスインコーポ
レイション製、ウサギ内で産出）200μｌをピペットで
培養セル容器に入れ、もう１時間、振とう浴にて室温で
インキュベーションした。

8.インキュベーションののち、培養セル容器を４℃で約
48時間冷却し、受容抗体物質の当該装置への付着を促進
した。全ての未結合物質を除去すべく、ウエハを脱イオ
ン水で洗浄し、窒素流で乾燥した。

６つのウエハは、金色の色相を示し、そのうち３つの
ウエハは、鏡面反射を示し、残りの３つのウエハは、非
鏡面の拡散反射を示した。これらのウエハを用いて、無
傷のバクテリア形またはバクテリア無菌液のいずれかの
形態ストレプトＡの存在を測定した。

アッセイ法を以下に記載する。

1.各ウエハを、各々小型のプラスチック製テストキット
に入れた。テストキットは、頂部カバー内面に取り付け
た２つの粗いグレイドのペーパーパッドを備える設計で
ある。各テストキットは、一方のパッド上に置いた陽性
対照７μｌと、他方のパッド上に置いた陰性対照７μｌ
を含んでいる。陽性対照は、0.02％のナトリウムアジド
により緩衝液中のグループＡのストレトプコッカスを加
熱滅菌したものである。陰性対照は、PBS1ml当たりBSA5
0μｇの溶液から採取したものである。

2.テストキットのカバーを閉じ、フィルターパッドを被
覆ウエハのと１分間接触させた。

3.カバーを開き、ウエハを１分間風乾した。次いでウエ
ハを脱イオン水で洗浄し、圧縮空気で乾燥した。

ウエハを肉眼で観察すると、非鏡面ウエハ上に紫色の
スポットが明確に現れ、鏡面ウエハ上には可視的な紫色
のスポットが見えた。非鏡面ウエハの肉眼による観察に
よれば、鏡面ウエハのものよりも角度依存性が低いこと
が判明した。反応した色相は低濃度ではやや不鮮明であ
るが、全てのスポットは明確に区別することができる。
装置を用いて、ウエハ面上の結合反応により生成した物
質塊の増加を証明した。塊または膜厚の変化は、グレイ
スケール単位にてサガックス・比較エリプソメーターで
測定した。

前記実施例は、当該技術の効率性と有用性を説明する
のに役立つものであり、この技術によれば、種々のアナ
ライトを、基質、抗反射性物質、活性化、受容物質など
からなる予備形成スライドを用いて検出し、これにより
アナライト付着物の信号として色相の干渉的変化が生じ
る。

前記実施例で用いた基質型または基質物質への結合が
なければ、基質型と基質物質の多様な組合わせを利用す
ることができ、これは、その表面に結合する抗反射性物
質を有しうる機能的に等価の代替物であるか、または第
３具体例において記載したように、受容物質の付着が可
能なように活性化しうるものである（図５参照）。

抗反射性物質は、活性化により受容物質として機能し
ていかなるメカニズムによるかを問わず受容物質を装置
へ付着または接着させる層を提供するものである。さら
に、本発明の好ましい具体例で使用される抗反射性物質
は、所定の光波長の1/4の波長光学的厚さで被覆して、
高レベルの破壊的な光干渉を達成する。AR被覆は、所定
波長の1/4から変化させることができる。なぜならば、
破壊的干渉は、充分な干渉色相を達成するには、完全で
あることが不要だからである。表面に被覆されたAR物質
の実際の量は、広範に変化させることができる。なぜな
ら、所定波長はほぼ任意の波長とすることができるから
である。

実施例５ ストレプト・グループＡ抗原検出アッセイによる拡散表
面の比較 種々の粒径でラッピングしたウエハに、窒化珪素を膜
厚500Åおよび反射率ｎ−2.0で被覆した。この方法は、
金色の干渉色相が得られた。ウエハをまず観察された反
射率の量について調べ、次いで鏡面特性について調べ
た。これらのウエハをアミノシランで前記のように被覆
し、次いで抗体を抗ストレプトＡポリクローナル抗体で
被覆した。次いで、ウエハを、当該ウエハ面に適用され
た、種々のレベルのストレプトグループＡ抗原を含むサ
ンプルおよび第２試薬（緩衝液中）と接触させ、室温で
２分間インキュベーションした。スライドを脱イオン水
で洗浄し、窒素流で乾燥した。シラン添加量または付着
抗体量の差異は観察されなかった。

AR層の物質組成は、当該AR物質および選択した基体物
質の反射率に基づき選択される。そのため、選択物質と
の組合わせが正確であれば、ほぼ任意のAR物質を使用す
ることができる。

まず、AR物質は、活性化により受容物質を受容可能な
ように選択される。殆どのAR物質は、ある種の手段によ
り活性化して受容物質の装置への付着が可能である。そ
のため、非常に多くの物質を抗反射性物質として使用す
ることができる。種々の化学的活性化法を、AR物質およ
び受容物質の組成に応じて使用することができる。種々
の物質、官能基などが活性化物質としてまたは活性化過
程において機能することができる。

基体は、任意の種々の形態とすることができ、たとえ
ばテストチューブ、ウエハ、スライドガラス、マイクロ
ウエルがあり、また種々の任意の型とすることができ、
たとえば固体支持層、フレキシブル支持層、ゲル、種々
の材料からなる薄膜（たとえばガラス、シリコン、プラ
スッチク、たとえばポリスチレン）が挙げられ、さら
に、前記方法により別の支持材料上の被膜からことがで
き、この基体の処理は、多数の有用なアナライト検出法
を提供することができる。このアナライトの検出は、干
渉色変化の可視的な検出に制限される必要はない。色変
化は、赤外線域や紫外線域において変化させることがで
き、この場合、アナライトの検出は検出装置でなされ
る。反応装置は定性的または定量的に、任意のメカニズ
ムによりアナライトの結合を検出可能なエリプソメータ
ーなどの装置で分析することができる。

拡散反射面は、不規則な表面処理基体を用いるか、ま
たは適切な光拡散若しくは光干渉成分若しくは物質を装
置頂部に置いて非鏡面反射が可能な少なくとも数層設置
するか、または基体に拡散反射面形成可能な物質を被覆
するか、または拡散反射が得られる方法や完全な反射を
減じる方法や任意の他の非得意的反射が得られるような
他の手段によって形成することができる。

本明細書に開示の技術的思想は、種々の具体例に変形
でき、また添付の請求の範囲は、かかる変形例を先行技
術に制限されない限り全て含むことができるものであ
る。

フロントページの続き (72)発明者 モデール、ガーレット・アール アメリカ合衆国80304 コロラド、ボー ルダー、ナンバー２、ナインス・ストリ ート 2444番 (72)発明者 スターズル、ティモシイ アメリカ合衆国80304 コロラド、ボー ルダー、ジャクソン・サークル 4734番 (72)発明者 ハンリン、エイチ・ジョン アメリカ合衆国80027 コロラド、ルイ スビル、ウエスト・バーバリー・サーク ル 874番 (56)参考文献 特開 昭63−78051（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−78052（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 33/543 595 ＢＩＯＳＩＳ（ＤＩＡＬＯＧ) ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (18)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検体の存在又は量を検出するためのデバ
   イスであって、当該デバイスは非スペキュラー面（non
   −specular surface）を有する基体（ｉ）と、当該非ス
   ペキュラー面上に設けられた、上記非検体に対する特異
   的結合能を有する受容物質の層（ii）とを必須構成分と
   する光学的活性支持体を含んでおり、上記非スペキュラ
   ー面は本来的に光学的活性であるか又はそこに固定され
   た光学的活性層を有するものであり、かかる構造によ
   り、上記光学的活性支持体はそこに入射する光に応答し
   て第１の色を示すものであり、且つ、上記被検体が上記
   受容物質に結合した場合、そこに入射する光に応答して
   第２の色を示すものであり、当該第２の色は上記第１の
   色とは異なる光の波長の集まりを有するものであるか又
   は上記第１の色とは異なる少なくとも一つの波長の光の
   強度を有するものであることを特徴とする、デバイス。
2. 【請求項２】基体が光学的薄膜を含むものである、請求
   項１に記載のデバイス。
3. 【請求項３】基体が単結晶シリコン、ガラス、セラミッ
   ク、多結晶シリコン、金属、プラスチック及びそれらの
   複合材料から選択された材料を含むものである、請求項
   １又は２に記載のデバイス。
4. 【請求項４】基体が二酸化ケイ素、一酸化ケイ素、ダイ
   アモンド及び炭化シリコンから選択された材料を含むも
   のである、請求項１又は２に記載のデバイス。
5. 【請求項５】基体が光反射性材料である、請求項１〜４
   のいずれかに記載のデバイス。
6. 【請求項６】基体が光透過性材料である、請求項１〜４
   のいずれかに記載のデバイス。
7. 【請求項７】基体がすりガラスである、請求項１〜４の
   いずれかに記載のデバイス。
8. 【請求項８】基体の非スペキュラー面がプロフィロメー
   タで測定したとき2700〜3295の値を示すものであり、こ
   の値は当該非スペキュラー面の平均ピークで割ったRMS
   粗さを示すものであり、HeNeレーザー光源により測定さ
   れた反射率は約５％以下である、請求項１〜７のいずれ
   かに記載のデバイス。
9. 【請求項９】基体が受容物質の固定に適した追加層を有
   している、請求項１〜８のいずれかに記載のデバイス。
10. 【請求項１０】受容物質の層が抗原、抗体、オリゴヌク
    レオチド、酵素、バクテリア及び核酸から選択された物
    質で形成されている、請求項１〜９のいずれかに記載の
    デバイス。
11. 【請求項１１】基体の非スペキュラー面と受容物質の層
    との間に反射性層が存在する、請求項１〜10のいずれか
    に記載のデバイス。
12. 【請求項１２】入射光が単色光または多色光である、請
    求項１〜11のいずれかに記載のデバイス。
13. 【請求項１３】反射計の使用に適した、請求項１〜12の
    いずれかに記載のデバイス。
14. 【請求項１４】比較エリプソメータの使用に適した、請
    求項１〜12のいずれかに記載のデバイス。
15. 【請求項１５】被検体がリュウマチ様関節炎因子、IgE
    抗体、ガン胎児性抗原、自己免疫性疾病特異的被検体、
    アレルゲン、感染性微生物及び連鎖球菌グループＡ抗原
    から選択されたものである、請求項１〜14のいずれかに
    記載のデバイス。
16. 【請求項１６】被検体が連鎖球菌グループＡ抗原であ
    る、請求項15に記載のデバイス。
17. 【請求項１７】被検体が抗体、抗原、酵素及び核酸から
    選択されたものである、請求項１〜14のいずれかに記載
    のデバイス。
18. 【請求項１８】被検体の存在又は量を検出するための方
    法であって、次ぎの必須工程を含むことを特徴とする方
    法： 非スペキュラー面（non−specular surface）を有する
    基体（ｉ）と、当該非スペキュラー面上に設けられた、
    上記非検体に対する特異的結合能を有する受容物質の層
    （ii）とを必須構成分とする光学的活性支持体を用意す
    る；但し、上記非スペキュラー面は本来的に光学的活性
    であるか又はそこに固定された光学的活性層を有するも
    のであり、かかる構造により、上記光学的活性支持体は
    そこに入射する光に応答して第１の色を示すものであ
    り、且つ、上記被検体が上記受容物質に結合した場合、
    そこに入射する光に応答して第２の色を示すものであ
    り、当該第２の色は上記第１の色とは異なる光の波長の
    集まりを有するものであるか又は上記第１の色とは異な
    る少なくとも一つの波長の光の強度を有するものであ
    る； 及び 上記光学的活性支持体と、上記被検体を含む可能性のあ
    る試料とを接触させ、その際の接触を、当該被検体が存
    在するとき、当該被検体が上記受容物質と結合して、当
    該光学的活性支持体が上記第２の色を示すような条件下
    に実施する。