JP3978153B2 - 光干渉基材、標的検出用基材、並びに、標的検出装置及び標的検出方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、病原物質、生体物質、有毒物質等の各種標的を高価な測定装置等を用いることなく、少ない測定誤差で簡便かつ迅速にしかも高感度で効率的に検出可能であり、更には定量も可能な標的検出装置及び標的検出方法、並びに、それらに好適に用いられる標的検出用基材及び光干渉基材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、病原物質、生体物質、有毒物質等の各種標的を検出する各種の方法が検討されてきており、例えば、ＥＬＩＳＡ等のエンザイム・イムノ・アッセイ法などが知られている。しかし、これらにおいては、高価な蛍光標識や危険な放射線マーカー等を使用しなければならない等の問題があった。
近時、蛍光標識や放射線マーカーを使用せずに、前記各種標的を検出する検出層による干渉光の干渉色変化等を検知することにより、前記各種標的を検出する装置や方法が提案されてきている。例えば、非特異性蛋白質層の膜厚変化を干渉色変化としてエリプソメータ等により測定する装置が提案されている（例えば、特許文献１〜２参照）。また、核酸鎖による光反射表面における厚み変化を干渉色変化として検出することが提案されている（例えば、特許文献３〜５参照）。また、光源から発した光を偏光子を介して試料表面に照射し、その反射光を偏光変調器により反射させ、偏光子を介して検出する装置が提案されている（例えば、特許文献６〜９参照）。また、非特異性蛋白質層の膜厚変化を干渉光の干渉色変化としてエリプソメータ等により測定すると共に該干渉光を偏光子を介して検出する装置が提案されている（例えば、特許文献１０参照）。
【０００３】
しかしながら、これらの場合、いずれも窒化珪素、酸化珪素、二酸化チタンなどの材料を用いて光干渉基材を多層構造とすることにより干渉フィルタを形成させ、特定の波長ピークを測定する方法を採用しているため、製造効率が悪く、高コストになるという問題があった。また、簡便かつ迅速な測定ができず、測定ノイズを拾い易く、測定誤差が大きく、測定感度が十分でないという問題、更に定量ができないという問題もある。したがって、病原物質、生体物質、有毒物質等の前記各種標的を高価な測定装置等を用いることなく、少ない測定誤差で簡便かつ迅速にしかも高感度で効率的に検出可能であり、更には定量も可能な標的検出装置及び標的検出方法、並びに、それらに好適に用いられる標的検出用基材及び光干渉基材は未だ提供されていないのが現状であり、これらの開発が切に望まれている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１２２６０３号公報
【特許文献２】
特開２００２−１１６２０８号公報
【特許文献３】
特公平７−３２７２０公報
【特許文献４】
特開平１０−２８８６１６号公報
【特許文献５】
特開２００１−２３５４７３号公報
【特許文献６】
特開昭６１−３４４４２号公報
【特許文献７】
特開平４−７８１２２号公報
【特許文献８】
特公昭６２−５７９３６号公報
【特許文献９】
米国特許明細書第４，３３２，４７６号明細書
【特許文献１０】
特開２００２−１２２６０３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記要望に応え、従来における問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、病原物質、生体物質、有毒物質等の各種標的を高価な測定装置等を用いることなく、少ない測定誤差で簡便かつ迅速にしかも高感度で効率的に検出可能であり、更には定量も可能な標的検出装置及び標的検出方法、並びに、それらに好適に用いられる標的検出用基材及び光干渉基材を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 基材上に該基材の屈折率と異なる屈折率を有する異屈折率膜を有してなり、照射された光を干渉して干渉光として放射し、該干渉光の波長変化に対する透過率のグラフにおけるピークトップとピークボトムとの数の合計が、任意の１００ｎｍの波長範囲において１〜２０であることを特徴とする光干渉基材である。該＜１＞に記載の光干渉基材においては、基材上に前記基材の屈折率と異なる屈折率を有する異屈折率膜を有してなることにより、照射された光を干渉して干渉光として放射し、該干渉光の波長変化（波長シフト）に対する透過率のグラフにおいて生じたいわゆるリップルのピークトップとピークボトムとの数の合計が任意の１００ｎｍの波長範囲において１〜２０に制御される。このため、前記光干渉基材は、前記リップルを利用した各種波長変化（波長シフト）に基づく各種検出に好適である。
＜２＞ ３００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲における干渉光の波長変化に対する透過率のグラフにおいて、隣接するピークトップとピークボトムとの透過率の差が、４０％以下である前記＜１＞に記載の光干渉基材である。該＜２＞に記載の光干渉基材においては、３００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲における干渉光の波長変化に対する透過率のグラフにおいて、隣接するピークトップとピークボトムとの透過率の差が、４０％以下であることにより、前記基材上に屈折率の異なる複数の層などを有する干渉フィルタとは異なり、前記グラフにおいて主波長としてのピークの形成が抑制され、前記ピークトップと前記ピークボトムとの透過率の差が所定の範囲内であるリップルが得られる。その結果、前記光干渉基材に光が照射されると、前記ピークトップと前記ピークボトムとの透過率の差が所定の範囲内となる干渉光が放射される。
＜３＞ ３００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲における干渉光の波長変化に対する透過率のグラフにおいて、隣接するピークトップとピークボトムとの透過率の差が、３５％以下である前記＜１＞に記載の光干渉基材である。該＜３＞に記載の光干渉基材においては、３００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲における干渉光の波長変化に対する透過率のグラフにおいて、隣接するピークトップとピークボトムとの透過率の差が、３５％以下であることにより、前記基材上に屈折率の異なる複数の層などを有する干渉フィルタとは異なり、前記グラフにおいて主波長としてのピークの形成が抑制され、前記ピークトップと前記ピークボトムとの透過率の差が所定の範囲内であるリップルが得られる。その結果、前記光干渉基材に光が照射されると、前記ピークトップと前記ピークボトムとの透過率の差が所定の範囲内となる干渉光が放射される。
＜４＞ 異屈折率膜が、酸素化合物を含む前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の光干渉基材である。該＜４＞に記載の光干渉基材においては、前記異屈折率膜が、前記酸素化合物を含むことにより、該光干渉基材に光が照射されると、該光を干渉して干渉光として放射し、該干渉光の波長変化に対する透過率のグラフにおいて、シャープなスペクトル曲線となる干渉光が放射される。
＜５＞ 酸素化合物が、金属酸化物及び非金属酸化物から選択される少なくとも１種である前記＜４＞に記載の光干渉基材である。
＜６＞ 金属酸化物が、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２及びＳｉＯ_２から選択される少なくとも１種である前記＜５＞に記載の光干渉基材である。該＜６＞に記載の光干渉基材においては、前記異屈折率膜に含まれる金属酸化物が、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２及びＳｉＯ_２から選択される少なくとも１種であることにより、前記光干渉基材に光が照射されると、該光が干渉されて干渉光として放射され、該干渉光は、その波長変化に対する透過率のグラフにおいて、極めてシャープなスペクトル曲線となる。
＜７＞ 異屈折率膜の厚みが、０．０１〜１００μｍである前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の光干渉基材である。
＜８＞ 異屈折率膜の密度が、１．０〜３．０ｇ／ｃｍ^３である前記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の光干渉基材である。
＜９＞ 基材が、半導体、セラミックス、金属、ガラス、石英ガラス及びプラスチックスから選択される少なくとも１種で形成された前記＜１＞から＜８＞のいずれかに記載の光干渉基材である。
＜１０＞ 前記＜１＞から＜９＞のいずれかに記載の光干渉基材上に、標的と相互作用可能な標的相互作用部を少なくとも有してなることを特徴とする標的検出用基材である。該＜１０＞に記載の標的検出用基材においては、前記光干渉基材上に、標的と相互作用可能な標的相互作用部を有してなることにより、前記標的相互作用部と、前記標的とが相互作用し、前記標的検出用基材に光が照射されると、照射された光は、該相互作用前後において波長変化を生じ、該照射された光とは異なる波長の干渉光が放射される。このため、前記標的検出用基材は、前記標的を検出する各種用途に好適である。
＜１１＞ 照射された光を干渉光として放射可能であり、標的相互作用部が標的及び波長変化体と相互作用した際に生ずる該干渉光の波長変化を検知することによって該標的を検出するのに用いられる標的検出用基材であって、前記標的相互作用部が前記標的と相互作用可能である前記＜１０＞に記載の標的検出用基材である。該＜１１＞に記載の標的検出用基材においては、前記標的が存在する場合にのみ、前記標的相互作用部が前記標的及び前記波長変化体と相互作用して前記光干渉基材上に複合体が形成され、該複合体が形成される前後で屈折率が変化して前記干渉光の波長が変化（波長シフト）する。その結果、該干渉光の波長の変化（波長シフト）を検出することによって、前記標的の存在が検出される。
＜１２＞ 相互作用が物理吸着及び化学吸着の少なくともいずれかである前記＜１０＞から＜１１＞のいずれかに記載の標的検出用基材である。
＜１３＞ 標的相互作用部が、光干渉基材上の膜状物に設けられた前記＜１０＞から＜１２＞のいずれかに記載の標的検出用基材である。該＜１３＞に記載の標的検出用基材においては、前記膜状物が前記光干渉基材上に設けられるので、構造が安定であり、表面の平滑性等に優れる。
＜１４＞ 膜状物が、棒状材で形成された前記＜１３＞に記載の標的検出用基材である。
＜１５＞ 膜状物が、塗布法、ラングミュア−ブロジェット法（ＬＢ法）、自己集積法及びグラフト重合法から選択されるいずれかの方法で形成された前記＜１３＞から＜１４＞のいずれかに記載の標的検出用基材である。
＜１６＞ 膜状物の表面に更に膜が少なくとも１つ設けられた前記＜１３＞から＜１５＞のいずれかに記載の標的検出用基材である。
＜１７＞ 膜が、膜状物と接する光干渉基材表面における屈折率と略同等の屈折率を有する前記＜１６＞に記載の標的検出用基材である。
＜１８＞ 膜状物の厚みが、５０ｎｍ〜１μｍである前記＜１３＞から＜１７＞のいずれかに記載の標的検出用基材である。該＜１８＞に記載の標的検出用基材においては、前記膜状物の厚みが所定の数値範囲内であるので、波長変化した前記干渉光の波長を可視光域に調整するのが容易である。
＜１９＞ 膜状物が、棒状材の単分子膜及び該単分子膜の積層膜のいずれかである前記＜１３＞から＜１８＞に記載の標的検出用基材である。
＜２０＞ 棒状材が、棒状有機分子である前記＜１４＞から＜１９＞のいずれかに記載の標的検出用基材である。該＜１８＞に記載の標的検出用基材においては、前記棒状材が、棒状有機分子であるので、前記膜状物の形成が容易であり、また、光干渉基材の表面が平滑面でない場合でも該光干渉基材上に設けられた前記膜状物の表面が平滑面化される。
＜２１＞ 棒状有機分子が、らせん状分子である前記＜２０＞に記載の標的検出用基材である。
＜２２＞ らせん状分子が、α−へリックス・ポリペプチドである前記＜１９＞に記載の標的検出用基材である。該＜２２＞に記載の標的検出用基材においては、前記らせん状分子がα−へリックス・ポリペプチドであるので、前記膜状物の形成が容易であり、また、光干渉基材の表面が平滑面でない場合でも該光干渉基材上に設けられた前記膜状物の表面が平滑面化され、前記干渉光の波長変化の測定誤差が少ない。
＜２３＞ 標的相互作用部が、標的を捕捉可能な標的受容体である前記＜１０＞から＜２２＞のいずれかに記載の標的検出用基材である。該＜２３＞に記載の標的検出用基材においては、前記標的が存在する場合にのみ、前記標的が存在する場合にのみ、前記標的相互作用部が前記標的及び前記波長変化体と相互作用して前記光干渉基材上に複合体が形成され、該複合体が形成される前後で屈折率が変化して前記干渉光の波長が変化（波長シフト）する。その結果、該干渉光の波長の変化（波長シフト）を検出することによって、前記標的の存在が検出される。
＜２４＞ 波長変化体が、標的を捕捉可能な標的捕捉体と、標的検出用基材における異屈折率膜と異なる屈折率を有する波長変化材とを有する前記＜１１＞から＜２３＞のいずれかに記載の標的検出用基材である。該＜２４＞に記載の標的検出用基材においては、前記標的が存在する場合にのみ、前記標的が存在する場合にのみ、前記標的相互作用部が前記標的及び前記波長変化体と相互作用して前記光干渉基材上に複合体が形成され、該複合体が形成される前後で屈折率が変化して前記干渉光の波長が変化（波長シフト）する。その結果、該干渉光の波長の変化（波長シフト）を検出することによって、前記標的の存在が検出される。
＜２５＞ ３００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲において、異屈折率膜の複素屈折率を算出する計算式、複素屈折率＝ｎ−ｉｋ （ｎは屈折率を表し、ｋは消衰係数を表し、ｉは虚数を表す）、における屈折率（ｎ）と、次式、複素屈折率の大きさ＝（ｎ^２＋ｋ^２）^０．５ （ｎは屈折率を表し、ｋは消衰係数を表す）、で表される、複素屈折率の大きさとの差の絶対値が、０．５以上である前記＜１４＞に記載の標的検出用基材である。該＜２５＞に記載の標的検出用基材においては、前記波長変化材が所定の屈折率の範囲内であるので、波長変化に対する透過率のグラフが極めてシャープなスペクトル曲線となる干渉光が放射される。
＜２６＞ 波長変化材が、光の吸収量に波長依存性のある物質である前記＜２４＞から＜２５＞のいずれかに記載の標的検出用基材である。該＜２６＞に記載の標的検出用基材においては、前記波長変化材が、光の吸収量に波長依存性のある物質であるので、照射された光における特定の波長範囲の光が特に吸収され、光の吸収量に波長依存性のある干渉光が放射される。その結果、該干渉光の波長変化（波長シフト）が容易に検出され、干渉フィルタを使用せずとも高感度に標的が検出される。
＜２７＞ 波長変化材が、金属化合物及び金属ナノ粒子の少なくともいずれかである前記＜２４＞から＜２６＞のいずれかに記載の標的検出用基材である。
＜２８＞ 金属化合物が、金属錯体及びキレート化合物の少なくともいずれかである前記＜２７＞に記載の標的検出用基材である。
＜２９＞ 金属化合物が、アルカンチオール金、ベンゼンチオール金、フェノール金、アルカンジチオカーボネート金、トリアゾール金、ジアルキルジチオカルバミン酸金、脂肪族カルボン酸金、芳香族カルボン酸金及びこれらの誘導体から選択される少なくとも１種である前記＜２７＞から＜２８＞のいずれかに記載の標的検出用基材である。該＜２９＞に記載の標的検出用基材においては、金属化合物が特定のものであるので、照射された光における特定の波長範囲の光が特に吸収され、光の吸収量に波長依存性のある干渉光が放射される。その結果、該干渉光の波長変化（波長シフト）が容易に検出され、干渉フィルタを使用せずとも極めて高感度に前記標的が検出される。
＜３０＞ 金属ナノ粒子が、金粒子、白金粒子、パラジウム粒子、亜鉛粒子、銀粒子及びニッケル粒子から選択される少なくとも１種である前記＜２５＞に記載の標的検出用基材である。該＜３０＞に記載の標的検出用基材においては、金属ナノ粒子が特定のものであるので、照射された光における特定の波長範囲の光が特に吸収され、光の吸収量に波長依存性のある干渉光が放射される。その結果、該干渉光の波長変化（波長シフト）が容易に検出され、干渉フィルタを使用せずとも極めて高感度に前記標的が検出される。
＜３１＞ 標的受容体及び標的捕捉体の少なくともいずれかが、酵素、補酵素、酵素基質、酵素阻害剤、ホスト化合物、金属、抗体、抗原、微生物、寄生虫、細菌、ウイルス、ウイルス粒子、細胞、細胞破砕物、代謝産物、核酸、ホルモン、ホルモンレセプター、レクチン、糖、生理活性物質、生理活性物質受容体、アレルゲン、タンパク質、血液タンパク質、組織タンパク質、核物質、神経伝達物質、ハプテン、薬物、環境物質、化学種及びこれらの誘導体から選択される少なくとも１種である前記＜２３＞から＜３０＞のいずれかに記載の標的検出用基材である。該＜３１＞に記載の標的検出用基材において、前記標的受容体及び標的捕捉体が前記酵素である場合には、前記標的は、例えば該酵素の補酵素、酵素基質又は酵素阻害剤であり、前記標的受容体及び標的捕捉体が前記補酵素、酵素基質又は酵素阻害剤である場合には、前記標的は、例えば該補酵素を補酵素、酵素基質又は酵素阻害剤とする酵素であり、前記標的受容体及び標的捕捉体が前記ホスト化合物である場合には、前記標的は、例えば該ホスト化合物のゲスト化合物であり、前記標的受容体及び標的捕捉体が前記金属である場合には、前記標的は、例えば前記ホスト化合物であり、前記標的受容体及び標的捕捉体が前記抗体である場合には、前記標的は、例えば該抗体の抗原、ウイルス、細胞破砕物、代謝産物としてのタンパク質であり、前記標的受容体及び標的捕捉体が前記タンパク質である場合には、前記標的は、例えば該タンパク質を抗原とする抗体であり、前記標的受容体及び標的捕捉体が前記核酸である場合には、前記標的は、例えば該核酸と相補的な核酸であり、前記標的受容体及び標的捕捉体が前記ホルモンレセプターである場合には、前記標的は、例えば該ホルモンレセプターに受容されるホルモンであり、前記標的受容体及び標的捕捉体が前記レクチンである場合には、前記標的は、例えば該レクチンに受容させる糖であり、前記標的受容体及び標的捕捉体が前記生理活性物質受容体である場合には、前記標的は、例えば該生理活性物質受容体に受容される生理活性物質である。
＜３２＞ ホスト化合物が、単分子系ホスト化合物、多分子系ホスト化合物、高分子系ホスト化合物及び無機系ホスト化合物から選択され、
該単分子系ホスト化合物が、シクロデキストリン、クラウン化合物、シクロファン、アザシクロファン、カリックスアレーン、シクロトリペラトリレン、スフェランド、キャビタンド、及び環状オリゴペプチドから選択され、
該多分子系ホスト化合物が、尿素、チオ尿素、デオキシコール酸、ペルヒドロトリフェニレン、トリ−ｏ−チモチドから選択され、
該高分子系ホスト化合物が、セルロース、デンプン、キチン、キトサン及びポリビニルアルコールから選択され、
該無機系ホスト化合物が、層間化合物、ゼオライト及びＨｏｆｍａｎｎ型錯体から選択される前記＜３１＞に記載の標的検出用基材である。
＜３３＞ 標的がアビジンであり、標的受容体及び標的捕捉体の少なくともいずれかがビオチンである前記＜２３＞から＜３２＞のいずれかに記載の標的検出用基材である。
＜３４＞ 光を照射する光照射手段と、標的及び波長変化体と相互作用して前記光照射手段により照射された光の干渉光の波長を変化可能な光干渉手段と、前記干渉光の進路に設けられ前記光干渉手段により放射される前記干渉光の波長変化を検出する波長変化検出手段とを有してなり、
前記光干渉手段が、前記＜１０＞から＜３３＞のいずれかに記載の標的検出用基材を含み、該標的検出用基材における標的相互作用部が前記標的と相互作用可能であることを特徴とする標的検出装置である。該＜３４＞に記載の標的検出装置においては、前記光照射手段が光を照射する。前記光干渉手段が、前記標的が存在する場合にのみ、該標的及び波長変化体と相互作用して前記光干渉基材上に複合体が形成される。該複合体が形成されると、その前後における屈折率が変化するため、前記光照射手段により照射された光の干渉光の波長が変化（波長シフト）する。前記波長変化検出手段が、該波長が変化（波長シフト）した干渉光を検出することにより、前記標的が検出される。
＜３５＞ 光照射手段が、線状の光束を照射可能である前記＜３４＞に記載の標的検出装置である。該＜３５＞に記載の標的検出装置においては、該光照射手段により照射される光の前記光干渉手段への入射角の制御が容易であり、また、前記光干渉手段における、前記光照射手段により照射される光の受光面の面積を小さく設計することができ、また、該光干渉手段による干渉光の波長変化を検出する前記波長変化検出手段における受光面の面積を小さく設計することができ、測定ノイズを抑制することができ、測定誤差が少ない。
＜３６＞ 光照射手段が、レーザー光照射器である前記＜３４＞から＜３５＞のいずれかに記載の標的検出装置である。
＜３７＞ 波長変化検出手段が、特定波長の光のみを透過可能であり、該特定波長の光が透過したことを検知可能である前記＜３４＞から＜３６＞のいずれかに記載の標的検出装置である。該＜３７＞に記載の標的検出装置においては、前記波長変化検出手段が、特定波長の光のみを透過可能であることにより、該波長変化検出手段は、前記標的相互作用部が前記標的及び前記波長変化体と相互作用して複合体が形成される前では前記干渉光を透過不能とし、かつ、前記複合体が形成された後では前記干渉光を透過可能とすることにより、あるいは、前記複合体が形成される前では前記干渉光を透過可能とし、かつ、前記複合体が形成された後では前記干渉光を透過不能とすることにより、通常のスペクトル曲線を測定しただけではその僅かな変化を検出するのが極めて困難である場合、即ち極僅かな波長変化（波長シフト）しかない場合であっても、それを簡便かつ確実に検出可能であり、該波長変化検出手段が前記干渉光の透過を検出したことをもって、前記干渉光の波長変化を検出し、前記標的相互作用部が前記標的及び前記波長変化体と相互作用したこと、即ち試料等中における該標的の存在が容易にかつ簡便にしかも高感度に検出される。
＜３８＞ 波長変化検出手段が、干渉フィルタと、該干渉フィルタを透過した透過光を検知可能な光検知センサーである前記＜３４＞から＜３７＞のいずれかに記載の標的検出装置である。該＜３８＞に記載の標的検出装置においては、前記干渉フィルタを、前記標的相互作用部が前記標的及び前記波長変化体と相互作用して複合体が形成される前では前記干渉光を透過不能とし、かつ、前記複合体が形成された後では前記干渉光を透過可能とすることにより、あるいは、前記複合体が形成される前では前記干渉光を透過可能とし、かつ、前記複合体が形成された後では前記干渉光を透過不可能とすることにより、通常のスペクトル曲線を測定しただけではその僅かな変化を検出するのが極めて困難である場合、即ち極僅かな波長変化（波長シフト）しかない場合であっても、それを簡便かつ確実に検出可能であり、該干渉フィルタを透過した前記干渉光を前記光検知センサーが検出したことをもって、前記干渉光の波長変化を検出し、前記標的相互作用部が前記標的及び前記波長変化体と相互作用したこと、即ち試料等中における該標的の存在が容易にかつ簡便にしかも高感度に検出される。これにより、極僅かな波長変化が生じた場合であっても、それを前記干渉光の透過光として前記光検知センサーが検出可能であるため、高感度である。また、前記干渉フィルタを、前記複合体が形成された後では前記干渉光を透過可能とし、あるいは、前記複合体が形成される前では前記干渉光を透過可能とし、該干渉光の透過光量を前記光検知センサーが測定すると前記標的が定量される。
＜３９＞ 波長変化検出手段が、干渉光の波長変化前におけるスペクトルと、干渉光の波長変化後におけるスペクトルとを測定し、その差スペクトルを測定可能である前記＜３４＞から＜３８＞のいずれかに記載の標的検出装置である。
＜４０＞ 波長変化検出手段が、差スペクトルをスペクトル強度に変換し、該スペクトル強度を増幅可能である前記＜３９＞に記載の標的検出装置である。該＜４０＞に記載の標的検出装置においては、通常のスペクトル曲線を測定しただけではその僅かな変化を検出するのが極めて困難である場合、即ち極僅かな波長変化（波長シフト）しかない場合であっても、それを簡便かつ確実に検出可能であり、前記波長変化検出手段が、前記干渉光の波長変化の前後におけるスペクトル差、即ち差スペクトルを測定するので、それぞれブロードなスペクトル曲線ではなく、極めてシャープなスペクトル曲線が得られ、増幅が可能となる。そして、該干渉光の波長変化をスペクトル強度に変換することができ、任意にその増幅が可能である。よって、極僅かな波長変化があった場合であっても、それを増幅し、スペクトル強度として検出することができるので高感度であり、しかもスペクトル強度の強弱によって前記標的の定量も行うことができる。
＜４１＞ 波長変化検出手段が、分光光度計である前記＜３９＞から＜４０＞のいずれかに記載の標的検出装置である。
＜４２＞ 前記＜１０＞から＜３３＞のいずれかに記載の標的検出用基材に対して光を照射し、該標的検出用基材おける標的相互作用部と、標的と、波長変化体とを相互作用させ、該照射した光を干渉光として放射させる光照射工程と、前記干渉光の波長変化を検出する波長変化検出工程とを含むことを特徴とする標的検出方法である。該＜４２＞に記載の標的検出方法においては、前記光照射工程において、前記標的相互作用部と、前記標的と、前記波長変化体とが相互作用して、前記光干渉基材上に複合体が形成される。前記標的が存在しない場合には前記複合体が形成されず、前記標的が存在する場合には前記複合体が形成され、前記複合体が形成される前後において屈折率が変化する結果、前記照射された光の干渉光は、前記複合体が形成される前後で波長変化（波長シフト）し、前記波長変化検出手段が、該波長変化（波長シフト）した干渉光を検出することにより、前記標的が検出される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
（標的検出装置）
本発明の標的検出装置は、光照射手段と、光干渉手段と、波長変化検出手段とを有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段を有してなる。
【０００８】
＜光照射手段＞
前記光照射手段は、光を照射する機能を有する限り、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、ハロゲンランプ（例えばキセノンランプ）等の光源、レーザー光照射器、などが挙げられる。
これらの中でも、線状の光束を照射可能であるものが好ましく、レーザー光照射器などが好適に挙げられる。この場合、該光照射手段より照射される光の前記光干渉手段への入射角の制御が容易であり、また、該光照射手段より照射される光の前記光干渉手段における受光面の面積を小さく設計することができ、更に該光干渉手段による干渉光の波長変化を検出する前記波長変化検出手段における受光面の面積を小さく設計することができ、測定ノイズを抑制することができ、測定誤差を小さくすることができる点で有利である。
なお、本発明においては、前記波長変化検出手段として、分光光度計を使用する場合には、該光照射手段として、該分光光度計に内蔵された光源を使用することができる。
【０００９】
＜光干渉手段＞
前記光干渉手段は、標的及び波長変化体と相互作用することにより、前記光照射手段により照射された光の干渉光の波長を変化させることができる手段である。前記光干渉手段は、本発明の標的検出用基材を含み、更に必要に応じてその他の部材等を有してなる。前記標的検出用基材は、本発明の光干渉基材上に、少なくとも前記標的と相互作用可能な前記標的相互作用部を有してなる。
【００１０】
−光干渉基材−
本発明の光干渉基材は、基材上に該基材の屈折率と異なる屈折率を有する異屈折率膜とを有してなり、照射された光を干渉して干渉光として放射し、該干渉光の波長変化に対する透過率のグラフにおけるピークトップとピークボトムとの数の合計が、任意の１００ｎｍの波長範囲において１〜２０である。
【００１１】
前記光干渉基材としては、前記干渉光の波長変化に対する透過率のグラフにおけるピークトップとピークボトムとの数の合計が、任意の１００ｎｍの波長範囲において１〜２０である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１〜１５が好ましく、１〜１０がより好ましい。
前記ピークトップと前記ピークボトムとの数の合計が、任意の１００ｎｍの波長範囲において２０を超えると、検出反応（前記相互作用）前後におけるスペクトル変化（ピークシフト）が識別し難くなる場合があり、好ましくない。
【００１２】
前記光干渉基材としては、３００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲における前記干渉光の波長変化に対する透過率のグラフにおける、隣接するピークトップとピークボトムとの透過率の差が、４０％以下であるのが好ましく、３５％以下であるのがより好ましく、３０％以下であるのが特に好ましい。
前記透過率の差が、４０％以下であると、波長変化に対する透過率のグラフにおいて、ピークトップとピークボトムとの差が略一定となるリップルが得られる。前記隣接するピークトップとピークボトムとの透過率の差が４０％を超えた主波長としてのピークを形成するためには、一般に、前記基材上に屈折率の異なる複数の層などが設けられた干渉フィルタを用いることが必要であり、該干渉フィルタは、生産効率が低く、高コストであるのに対し、本発明の光干渉基材は、前記基材表面に前記異屈折率膜を少なくとも１層有している点で、低コストで、効率よく製造することができ、有利である。また、前記光干渉基材を標的検出用基材及び標的検出装置に用いることにより、該標的検出用基材及び標的検出装置自体も、低コストで、効率よく製造できる点で有利である。
【００１３】
前記基材としては、前記異屈折率膜を表面に配置可能である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、半導体、セラミックス、金属、ガラス、石英ガラス、プラスチックス、などで形成されたものが好適に挙げられる。
【００１４】
前記基材の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、板状であることが好ましい。
【００１５】
前記異屈折率膜としては、前記基材の屈折率と異なる屈折率を有している限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、酸素化合物を含む膜などが挙げられる。
前記酸素化合物としては、特に制限はなく、公知の酸素化合物の中から適宜選択することができ、例えば、金属酸化物、非金属酸化物、などが挙げられる。
前記金属酸化物としては、特に制限はなく、公知の金属酸化物の中から適宜選択することができ、例えば、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２、などが好適に挙げられる。
前記非金属酸化物としては、特に制限はなく、公知の非金属酸化物の中から適宜選択することができる。
【００１６】
前記異屈折率膜の厚み（物理膜厚）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、０．０１〜１００μｍが好ましく、０．０１〜１０μｍがより好ましく、０．０１〜５．０μｍが特に好ましい。前記厚みが、０．０１μｍ未満であると、前記リップルが発生しない場合があり、１００μｍを超えると、前記リップルが多く発生し過ぎる場合があり、好ましくない。
【００１７】
前記異屈折率膜の密度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、１．０〜３．０ｇ／ｃｍ^３が好ましく、１．２〜２．６ｇ／ｃｍ^３がより好ましく、１．４〜２．６ｇ／ｃｍ^３が特に好ましい。前記密度が、１．０ｇ／ｃｍ^３未満であると、前記異屈折率膜が脆くなる結果、前記光干渉基材自体の耐久性が劣ることとなり、３．０ｇ／ｃｍ^３を超えると、前記リップルの発生する数が不適切となる場合があり、好ましくない。
【００１８】
前記基材表面に異屈折率膜を設ける方法としては、公知の成膜方法により設けることができ、特に制限はないが、例えば、ＥＢ（電子線）蒸着法、イオンアシスト法、イオンプレーティング法、などが好適に用いられる。
【００１９】
本発明の光干渉基材は、前記異屈折率膜を前記基材上に設けることにより、該異屈折率膜が１層であったとしても、照射された光を干渉して干渉光として放射し、該干渉光の波長変化に対する透過率のグラフにおいて、リップルを生じさせ、該リップルを利用した波長変化に基づく各種標的検出用基材、標的検出装置などに好適に用いることができ、特に、以下の本発明の標的検出用基材並びに標的検出装置及び標的検出方法に好適に用いることができる。
【００２０】
−標的相互作用部−
前記標的相互作用部としては、前記標的と相互作用可能である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、物理吸着及び化学吸着の少なくともいずれかにより前記標的と相互作用可能なものであることが好ましく、前記標的を捕捉可能な標的受容体であることがより好ましい。
【００２１】
前記標的相互作用部が設けられる位置としては、特に制限はなく、例えば、図１に示すように、前記標的相互作用部としての標的受容体２０ａが、異屈折率膜２２上に直接設けられてもいてもよいし、また、図２に示すように、光干渉基材２０ｃ上の膜状物５０に設けられていてもよい。
前記標的受容体を前記光干渉基材上に直接設ける方法としては、特に制限はなく、公知の方法により設けることができ、例えば、前記標的受容体を含有する緩衝溶液中に前記光干渉基材を浸漬させることにより、前記標的受容体を担持させる方法、などが挙げられる。
【００２２】
−−膜状物−−
前記標的相互作用部が前記膜状物を介して前記光干渉基材上に設けられる場合、該膜状物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記棒状材で形成されたもの、などが好適に挙げられる。
前記膜状物の厚みとしては、波長変化の前後における前記干渉光の波長、前記基材の屈折率などに応じて適宜選択することができるが、例えば、５０ｎｍ〜１μｍが好ましい。
【００２３】
本発明においては、前記膜状物の表面に更に膜が少なくとも１つ設けられていてもよい。該膜としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記膜状物と接する基材表面における屈折率と略同等の屈折率を有する膜が好ましい。この場合、スペクトル曲線のシャープな干渉光を放射することができ、該干渉光の極僅かな波長変化（波長シフト）であっても簡便かつ確実に、しかも迅速かつ高感度に検出することができる点で有利である。
【００２４】
前記膜としては、特に制限なく、適宜選択した膜を用いることができるが、田例えば、誘電体膜が挙げられる。該誘電体膜は、前記膜状物の表面に例えば、公知の方法等により形成することができる。具体的には、前記誘電体の材料として、金、銀、白金、白金パラジウム、などを選択し、これらの材料を前記膜状物の表面にイオンコーター等により薄層形成することができる。なお、前記誘電体の材料としては、上記のものに限られず、酸化ケイ素等の酸化物、などであってもよい。
【００２５】
なお、前記標的検出用基材が、前記膜状物の表面に前記誘電体膜を有する態様の場合、前記光干渉手段全体又は標的検出用基材全体が干渉フィルタとして機能する。この場合、一般の干渉フィルタと異なり、低コストで、効率よく製造することができ有利である。
前記標的検出用基材は、本発明の標的検出装置又は標的検出方法以外にも、例えば、比色計、炎光光度計、モノクロメータ、レーザー、光通信、光記録関係、などの分野においても好適に使用することができる。
【００２６】
−−−棒状材−−−
前記棒状材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、棒状無機分子、棒状有機分子などが挙げられる。
これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、前記標的と相互作用しやすく、分子の加工が容易であり、前記膜状物の形成が容易であり、該膜状物の裏面の表面性状が平滑でない場合でもその反対面である表面における平滑性の維持が容易である、などの点で棒状有機分子が好ましい。
【００２７】
前記棒状有機分子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、生体高分子、多糖類、などが挙げられる。
前記生体高分子としては、例えば、繊維状タンパク、α−ヘリックス・ポリペプチド、核酸（ＤＮＡ、ＲＮＡ）などが好適に挙げられる。該繊維状タンパクとしては、例えば、α−ケラチン、ミオシン、エピダーミン、フィブリノゲン、トロポマイシン、絹フィブロイン等のα−ヘリックス構造を有するもの、などが挙げられる。
前記多糖類としては、例えば、アミロースなどが好適に挙げられる。
【００２８】
前記棒状有機分子の中でも、安定に棒状を維持することができる点で、分子がらせん構造を有するらせん状分子が好ましい。この場合、前記膜状物の裏面の表面性状（例えば、前記光干渉基材の表面性状）が平滑でない場合でもその反対面である表（おもて）面（前記光照射手段による光の入射面）における平滑性の維持が容易であり、表面が平滑でない場合に生ずる波長変化の測定誤差を小さくさせることができる。
【００２９】
前記らせん状分子としては、上述したものの内、α−ヘリックス・ポリペプチド、ＤＮＡ、アミロース、などが好適に挙げられる。
【００３０】
−−−−α−ヘリックス・ポリペプチド−−−−
前記α−ヘリックス・ポリペプチドは、ポリペプチドの二次構造の一つであり、アミノ酸３．６残基ごとに１回転（１らせんを形成）し、４番目ごとのアミノ酸のイミド基（−ＮＨ−）とカルボニル基（−ＣＯ−）との間に螺旋軸とほぼ平行な水素結合を作り、７アミノ酸を一単位として繰り返すことによりエネルギー的に安定な構造を有している。
前記α−ヘリックス・ポリペプチドのらせん方向としては、特に制限はなく、右巻きであってもよいし、左巻きであってもよい。なお、天然には安定性の点から前記らせん方向が右巻きのものしか存在しない。
【００３１】
前記α−ヘリックス・ポリペプチドを形成するアミノ酸としては、α−ヘリックス構造を形成可能であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、該α−ヘリックス構造を形成し易いものが好ましく、このようなアミノ酸としては、例えば、アスパラギン酸（Ａｓｐ）、グルタミン酸（Ｇｌｕ）、アルギニン（Ａｒｇ）、リジン（Ｌｙｓ）、ヒスチジン（Ｈｉｓ）、アスパラギン（Ａｓｎ）、グルタミン（Ｇｌｎ）、セリン（Ｓｅｒ）、スレオニン（Ｔｈｒ）、アラニン（Ａｌａ）、バリン（Ｖａｌ）、ロイシン（Ｌｅｕ）、イソロイシン（Ｉｌｅ）、システイン（Ｃｙｓ）、メチオニン（Ｍｅｔ）、チロシン（Ｔｙｒ）、フェニルアラニン（Ｐｈｅ）、トリプトファン（Ｔｒｐ）、などが好適に挙げられる。これらは、１種単独で使用されてもよいし、２種以上が併用されてもよい。
【００３２】
前記α−ヘリックス・ポリペプチドは、前記アミノ酸を適宜選択することにより、親水性、疎水性、両親媒性のいずれにも設計可能であるが、前記親水性とする場合には、前記アミノ酸としては、セリン（Ｓｅｒ）、スレオニン（Ｔｈｒ）、アスパラギン酸（Ａｓｐ）、グルタミン酸（Ｇｌｕ）、アルギニン（Ａｒｇ）、リジン（Ｌｙｓ）、アスパラギン（Ａｓｎ）、グルタミン（Ｇｌｎ）などが好適に挙げられ、前記疎水性とする場合には、前記アミノ酸としては、フェニルアラニン（Ｐｈｅ）、トリプトファン（Ｔｒｐ）、イソロイシン（Ｉｌｅ）、チロシン（Ｔｙｒ）、メチオニン（Ｍｅｔ）、ロイシン（Ｌｅｕ）、バリン（Ｖａｌ）、などが挙げられる。
前記α−ヘリックス・ポリペプチドを構成するアミノ酸としては、特に制限はなく、例えば、Ｌ−アミノ酸、Ｄ−アミノ酸、これらの側鎖部分が修飾された誘導体、などのいずれであってもよい。
【００３３】
また、前記α−ヘリックス・ポリペプチドにおいては、該α−ヘリックスを形成する前記アミノ酸における、ペプチド結合を構成しないカルボキシル基を、エステル化することにより疎水性にすることができ、一方、該エステル化されたカルボキシル基を加水分解することにより親水性にすることができる。
【００３４】
前記α−ヘリックス・ポリペプチドにおけるアミノ酸の結合個数（重合度）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１０〜５０００が好ましい。
前記結合個数（重合度）が、１０未満であると、ポリアミノ酸が安定なα−ヘリックスを形成できなくなることがあり、５０００を超えると、垂直配向させることが困難となることがある。
【００３５】
前記α−ヘリックス・ポリペプチドとしては、例えば、ポリ（γ−メチル−Ｌ−グルタメート）、ポリ（γ−エチル−Ｌ−グルタメート）、ポリ（γ−ベンジル−Ｌ−グルタメート）、ポリ（Ｌ−グルタミン酸−γ−ベンジル）、ポリ（ｎ−ヘキシル−Ｌ−グルタメート）等のポリグルタミン酸誘導体、ポリ（β−ベンジル−Ｌ−アスパルテート）等のポリアスパラギン酸誘導体、ポリ（Ｌ−ロイシン）、ポリ（Ｌ−アラニン）、ポリ（Ｌ−メチオニン）、ポリ（Ｌ−フェニルアラニン）、ポリ（Ｌ−リジン）−ポリ（γ−メチル−Ｌ−グルタメート）などが好適に挙げられる。
【００３６】
前記α−ヘリックス・ポリペプチドとしては、公知文献等に記載の方法に準じて適宜合成乃至調製したものであってもよいし、市販品を使用してもよい。
【００３７】
前記α−ヘリックス・ポリペプチドの一合成例として、ブロックコポリペプチド〔ポリ（Ｌ−リジン）_２５−ポリ（γ−メチル−Ｌ−グルタメート）_６０〕ＰＬＬＺ_２５−ＰＭＬＧ_６０の合成例を示すと、次の通りである。即ち、ブロックコポリペプチド〔ポリ（Ｌ−リジン）_２５−ポリ（γ−メチル−Ｌ−グルタメート）_６０〕ＰＬＬＺ_２５−ＰＭＬＧ_６０は、下記式で示したように、ｎ−ヘキシルアミンを開始剤として用い、Ｎ^ε−カルボベンゾキシ Ｌ−リジン Ｎ^α−カルボキシ酸無水物（ＬＬＺ−ＮＣＡ）の重合を行い、続けてγ−メチル Ｌ−グルタメート Ｎ−カルボキシ酸無水物（ＭＬＧ−ＮＣＡ）の重合を行うことにより合成することができる。
【００３８】
【化１】

【００３９】
前記α−ヘリックス・ポリペプチドの合成は、上記方法に限られず、遺伝子工学的方法により行うこともでき、例えば、前記目的とするポリペプチドをコードするＤＮＡを組み込んだ発現ベクターにより宿主細胞を形質転換し、この形質転換体を培養すること等により行うことができる。
前記発現ベクターとしては、例えば、プラスミドベクター、ファージベクター、プラスミドとファージとのキメラベクター、などが挙げられる。
前記宿主細胞としては、大腸菌、枯草菌等の原核微生物、酵母菌等の真核微生物、動物細胞、などが挙げられる。
【００４０】
また、前記α−ヘリックス・ポリペプチドは、α−ケラチン、ミオシン、エピダーミン、フィブリノゲン、トロポマイシン、絹フィブロイン、などの天然の繊維状蛋白からそのα−ヘリックス構造部分を切り出すことにより調製してもよい。
【００４１】
−−−−ＤＮＡ−−−−
前記ＤＮＡは、１本鎖ＤＮＡであってもよいが、安定に棒状を維持することができる等の点で２本鎖ＤＮＡであるのが好ましい。
前記２本鎖ＤＮＡは、一つの中心軸の回りに、右巻きらせん状の２本のポリヌクレオチド鎖が互いに逆方向に延びた状態で位置して形成された２重らせん構造を有する。
前記ポリヌクレオチド鎖は、アデニン（Ａ）、チミン（Ｔ）、グアニン（Ｇ）及びシトシン（Ｃ）の４種類の核酸塩基で形成されており、前記ポリヌクレオチド鎖において前記核酸塩基は、中心軸に対して垂直な平面内で互いに内側に突出した形で存在して、いわゆるワトソン−クリック型塩基対を形成し、アデニンに対してはチミンが、グアニンに対してはシトシンが、それぞれ特異的に水素結合している。その結果、前記２本鎖ＤＮＡにおいては、２本のポリペプチド鎖が互いに相補的に結合している。
【００４２】
前記ＤＮＡは、公知のＰＣＲ（Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ Ｃｈａｉｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎ）法、ＬＣＲ（Ｌｉｇａｓｅ ｃｈａｉｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎ）法、３ＳＲ（Ｓｅｌｆ−ｓｕｓｔａｉｎｅｄ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｒｅｐｌｉｃａｔｉｏｎ）法、ＳＤＡ（Ｓｔｒａｎｄ Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法、などにより調製することができるが、これらの中でもＰＣＲ法が好ましい。
【００４３】
また、前記ＤＮＡは、天然の遺伝子から制限酵素により酵素的に直接切り出して調製してもよいし、遺伝子クローニング法により調製してもよいし、化学合成法により調製してもよい。
【００４４】
前記遺伝子クローニング法の場合、例えば、正常核酸を増幅したものをプラスミドベクター、ファージベクター、プラスミドとファージとのキメラベクター等から選択されるベクターに組み込み、大腸菌、枯草菌等の原核微生物、酵母等の真核微生物、動物細胞などから選択される増殖可能な任意の宿主に導入することにより前記ＤＮＡを大量に調製することができる。
前記化学合成法としては、例えば、トリエステル法、亜リン酸法などのような、液相法又は不溶性の担体を使った固相合成法などが挙げられる。前記化学合成法の場合、公知の自動合成機等を用い、１本鎖のＤＮＡを大量に調製した後、アニーリングを行うことにより、２本鎖ＤＮＡを調製することができる。
【００４５】
−−−−アミロース−−−−
前記アミロースは、高等植物の貯蔵のためのホモ多糖類であるデンプンを構成するＤ−グルコースがα−１，４結合で直鎖状につながったらせん構造を有する多糖類である。
前記アミロースの分子量としては、数平均分子量で、数千〜１５万程度が好ましい。
前記アミロースは、市販のものであってもよいし、公知の方法に従って適宜調製したものであってもよい。
なお、前記アミロースは、その一部にアミロペクチンが含まれていてもよい。
【００４６】
前記棒状有機分子の長さとしては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができる。
前記棒状有機分子の直径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記α−ヘリックス・ポリペプチドの場合には０．８〜２．０ｎｍ程度である。
【００４７】
前記棒状有機分子は、その全部が親油性（疎水性）又は親水性であってもよく、また、その一部が親油性（疎水性）又は親水性であり、他の部分が該一部と逆の親性を示す両親媒性であってもよい。
【００４８】
なお、前記光干渉手段による前記干渉光の波長は、可視光域にあってもよいし、なくてもよいが、前者の場合には目視にて該干渉光を検出することができる点で好ましく、波長変化後における前記干渉光の波長が可視光域にあるのがより好ましい。この場合、該干渉光を干渉色として視認可能であるが、この干渉色が視認される原理は、いわゆる構造性発色と呼ばれる原理に基づく。
【００４９】
−−構造性発色−−
前記構造性発色は、モルフォ蝶翅の鱗粉の発色基本原理である多層薄膜干渉理論に基づき、構造発色体（膜、層）に電場、磁場、温度、光（例えば自然光、赤外線光、紫外線光）などの外部刺激を与えたときに、該構造発色体（膜、層）の厚みとその屈折率に応じて特定波長の光が反射する結果、該構造発色体の表面で生ずる発色である。前記構造性発色では、染料や顔料は不要である。
【００５０】
ここで、前記構造性発色の原理について下記に示す。
図３及び図４に示すように、前記膜状物（又は、棒状材３０で形成された膜状物及び光干渉基材２０ｃにおける異屈折率膜）に前記光照射手段より光が照射された際に該膜状物（又は、棒状材３０で形成された膜状物及び光干渉基材２０ｃにおける異屈折率膜）による干渉光の波長（λ）は、下記式（２）に示す条件で強められ、下記式（３）に示す条件で弱められる。
【００５１】

【００５２】

【００５３】
前記式（２）及び前記式（３）において、λは、干渉光の波長（ｎｍ）を意味し、αは、前記膜状物（又は、棒状有機分子３０で形成された膜状物及び光干渉基材２０ｃにおける異屈折率膜）への光の入射角（度）を意味し、ｔは、前記膜状物（又は、棒状有機分子３０で形成された膜状物及び前記光干渉基材２０ｃにおける異屈折率膜）の厚み（ｎｍ）を意味し、ｌは、前記膜状物（又は、棒状有機分子３０で形成された膜状物及び光干渉基材２０ｃにおける異屈折率膜）の数を意味し、ｎは、前記膜状物（又は、棒状有機分子３０で形成された膜状物及び光干渉基材２０ｃにおける異屈折率膜）の屈折率を意味し、ｍは、１以上の整数を意味する。
【００５４】
前記膜状物（又は棒状有機分子３０で形成された膜状物及び光干渉基材２０ｃにおける異屈折率膜）の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、８１０ｎｍ以下が好ましく、１０ｎｍ〜８１０ｎｍがより好ましい。
前記厚みを適宜変更することにより、前記構造性発色の色（波長）を変化させることができる。
【００５５】
前記膜状物は、前記棒状材の単分子膜であってもよいし、該単分子膜の積層膜、自己集積膜、又はグラフト集合膜などであってもよい。
前記膜状物の形成方法としては、特に制限はなく、公知の膜形成方法により形成することができ、例えば、塗布法、ラングミュア−ブロジェット法（ＬＢ法）、自己集積法、グラフト重合法などが挙げられる。前記ラングミュア−ブロジェット法（ＬＢ法）により前記膜状物を形成する場合には、公知のＬＢ膜形成装置（例えば、日本レーザー＆エレクトロニクス・ラボラトリーズ社製のＮＬ−ＬＢ４００ＮＫ−ＭＷＣなどが好適に挙げられる）を使用することができる。
【００５６】
前記単分子膜の形成は、例えば、親油性（疎水性）若しくは両親媒性の前記棒状有機分子を水面上（水相上）に浮かした状態で、又は、親水性若しくは両親媒性の前記棒状有機分子を油面上（油相上）に浮かした状態で、即ち図５に示すように、棒状有機分子３０を配向させた状態で押出部材６０を用いて光干渉基材２０ｃ上に形成することができる。この操作を繰り返すことにより、光干渉基材２０ｃ上に該単分子膜を任意の数だけ積層した前記積層膜を形成することができる。
【００５７】
このとき、光干渉基材２０ｃの表面は、適宜、棒状有機分子３０が付着乃至結合し易くする目的で予め表面処理を行っておくのが好ましく、例えば、棒状有機分子３０（例えばα−ヘリックス・ポリペプチド）が親水性である場合には、オクタデシル・トリメチルシロキサンなどを用いた親水化処理等の表面処理を予め行っておくのが好ましい。
【００５８】
なお、両親媒性の棒状有機分子３０の単分子膜を形成する際に、棒状有機分子３０を油相又は水相上に浮かべた状態としては、図６に示す通り、前記水相又は油相上で、棒状有機分子３０の親油性部（疎水性部）３０ａ同士が互いに隣接して配向し、親水性部３０ｂ同士が互いに隣接して配向している。
【００５９】
以上は前記棒状有機分子が単分子膜の平面方向に配向（横に寝た状態）した単分子膜又はそれによる積層膜の例であるが、該棒状有機分子が単分子膜の厚み方向に配向（立設した状態）した単分子膜は、例えば、以下のようにして形成することができる。即ち、図７に示すように、まず、両親媒性の棒状有機分子３０（α−ヘリックス・ポリペプチド）を水面上（水相上）に浮かした状態（横に寝た状態）で、該水（水相）のｐＨを１２程度のアルカリ性にする。すると、棒状有機分子３０（α−ヘリックス・ポリペプチド）における親水性部３０ｂが、そのα−ヘリックス構造が解けてランダムな構造をとる。このとき、棒状有機分子３０（α−ヘリックス・ポリペプチド）における親油性部（疎水性部）３０ａはα−ヘリックス構造を維持したままである。次に、該水（水相）のｐＨを５程度の酸性にする。すると、棒状有機分子３０（α−ヘリックス・ポリペプチド）における親水性部３０ｂが、再びα−ヘリックス構造をとるようになる。このとき、棒状有機分子３０（α−ヘリックス・ポリペプチド）に対し、該棒状有機分子３０（α−ヘリックス・ポリペプチド）に当接させた押出部材をその側面からエアーの圧力で押すと、棒状有機分子３０は該水（水相）に対し立設した状態のままその親水性部３０ｂが水相中でその水面と略直交する方向に向かってα−ヘリックス構造をとるようになる。そして、図５を用いて上述したように、棒状有機分子３０（α−ヘリックス・ポリペプチド）を配向させた状態で押出部材６０を用いて光干渉基材２０ｃ上に押し出すことにより光干渉基材２０ｃ上に単分子膜を形成することができる。この操作を繰り返すことにより、光干渉基材２０ｃ上に該単分子膜を任意の数だけ積層した前記積層膜を形成することができる。
【００６０】
前記標的受容体を前記棒状有機分子（棒状体）に結合させる方法としては、特に制限はなく、前記標的受容体、前記棒状有機分子の種類等に応じて適宜選択することができ、例えば、エステル結合やアミド結合等の共有結合を利用する方法、タンパク質にアビジンを結合し、ビオチン化した捕捉受容体と結合させる方法、タンパク質をストレプトアビジン標識し、ビオチン化した捕捉受容体と結合させる方法などの方法が挙げられる。
本発明の標的検出装置においては、これらの方法により、各種所望の前記標的受容体を前記棒状有機分子に容易に結合させることができるので、該標的受容体を前記基材に直接結合させる場合と異なり、該標的受容体又は前記標的を広い範囲から自由に選択することができ、該標的検出装置は、検出目的、標的の種類等の如何に拘らず、広く適用可能であり、また、該標的受容体の表面の平滑性を維持することができるので、前記干渉光の波長変化ムラや測定誤差が小さく、高感度に検出を行うことができる。
【００６１】
前記共有結合を利用する方法としては、例えば、ペプチド法、ジアゾ法、アルキル化法、臭化シアン活性化法、架橋試薬による結合法、ユギ（Ｕｇｉ）反応を利用した固定化法、チオール・ジスルフィド交換反応を利用した固定化法、シッフ塩基形成法、キレート結合法、トシルクロリド法、生化学的特異結合法などが挙げられるが、共有結合などのより安定した結合には、チオール基とマレイミド基の反応、ピリジルジスルフィド基とチオール基の反応、アミノ基とアルデヒド基の反応などを利用する方法が好ましく、化学的結合剤・架橋剤などを使用する方法がより好ましい。
【００６２】
前記化学的結合剤・架橋剤としては、例えば、カルボジイミド、イソシアネート、ジアゾ化合物、ベンゾキノン、アルデヒド、過ヨウ素酸、マレイミド化合物、ピリジルジスルフィド化合物などが挙げられる。これらの中でも、グルタルアルデヒド、ヘキサメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソチオシアネート、Ｎ，Ｎ’−ポリメチレンビスヨードアセトアミド、Ｎ，Ｎ’−エチレンビスマレイミド、エチレングリコールビススクシニミジルスクシネート、ビスジアゾベンジジン、１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド、スクシンイミジル ３−（２−ピリジルジチオ）プロピオネート（ＳＰＤＰ）、Ｎ−スクシンイミジル ４−（Ｎ−マレイミドメチル）シクロヘキサン−１−カルボキシレート（ＳＭＣＣ）、Ｎ−スルホスクシンイミジル ４−（Ｎ−マレイミドメチル）シクロヘキサン−１−カルボキシレート、Ｎ−スクシンイミジル （４−ヨードアセチル）アミノベンゾエート、Ｎ−スクシンイミジル ４−（１−マレイミドフェニル）ブチレート、イミノチオラン、Ｓ−アセチルメルカプトコハク酸無水物、メチル−３−（４’−ジチオピリジル）プロピオンイミデート、メチル−４−メルカプトブチリルイミデート、メチル−３−メルカプトプロピオンイミデート、Ｎ−スクシンイミジル−Ｓ−アセチルメルカプトアセテート、などが好適に挙げられる。
【００６３】
このように、前記標的受容体が直接、前記光干渉基材に結合等されて配置されるのではなく、該標的受容体が前記棒状体に結合等された上で該棒状体が前記光干渉基材に結合等されて配置される場合においては、例えば、該標的受容体が有機物である場合には、無機物である前記光干渉基材等に直接、結合等させて配置させるよりも、同じ有機物である前記棒状体との結合等を介して前記光干渉基材上等に配置させる方が容易であり、該標的受容体も安定である。また、該標的受容体は、前記光干渉基材の表面が平滑でなくても、平滑性良く配置されるので、前記光照射手段より照射される光の受光面を平滑化することができ、該受光面が平滑でないことに起因する、前記干渉光の波長変化の測定誤差を小さくすることができる。
【００６４】
−−−標的受容体及び標的捕捉体−−−
前記標的受容体及び標的捕捉体としては、前記標的を捕捉することができる限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、酵素、補酵素、酵素基質、酵素阻害剤、ホスト化合物、金属、抗体、抗原、微生物、寄生虫、細菌、ウイルス、ウイルス粒子、細胞、細胞破砕物、代謝産物、核酸、ホルモン、ホルモンレセプター、レクチン、糖、生理活性物質、生理活性物質受容体、アビジン、ビオチン、アレルゲン、タンパク質、血液タンパク質、組織タンパク質、核物質、神経伝達物質、ハプテン、薬物、環境物質、化学種、これらの誘導体、などが挙げられる。また、前記標的受容体及び標的捕捉体は、互いに同一であっても、互いに異なっていてもよい。
【００６５】
前記捕捉の態様としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、物理吸着、化学吸着などが挙げられる。これらは、例えば、水素結合、分子間力（ファン・デル・ワールス力）、配位結合、イオン結合、共有結合、などにより形成され得る。
【００６６】
前記標的としては、前記標的受容体及び標的捕捉体がそれぞれ、前記酵素である場合には、例えば該酵素の補酵素であり、記補酵素である場合には、例えば該補酵素を補酵素とする酵素であり、前記ホスト化合物である場合には、例えば該ホスト化合物のゲスト化合物（包接される成分）であり、前記抗体である場合には、例えば該抗体の抗原としてのタンパク質であり、前記タンパク質である場合には、例えば該タンパク質を抗原とする抗体であり、前記核酸である場合には、例えば該核酸と相補的な核酸、チューブリン、キチン、などであり、前記ホルモンレセプターである場合には、例えば該ホルモンレセプターに受容されるホルモンであり、前記レクチンである場合には、例えば該レクチンに受容させる糖であり、前記生理活性物質受容体である場合には、例えば該生理活性物質受容体に受容される生理活性物質である。
【００６７】
なお、前記標的を含む試料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、細菌、ウイルス等の病原体、生体から分離された血液、唾液、組織病片等、糞尿等の排泄物などが挙げられる。更に、出生前診断を行う場合は、羊水中に存在する胎児の細胞や、試験管内での分裂卵細胞の一部を試料とすることもできる。また、これらの試料は、直接、又は必要に応じて遠心分離操作等により沈渣として濃縮した後、例えば、酵素処理、熱処理、界面活性剤処理、超音波処理、これらの組合せ等による細胞破壊処理を予め施したものを使用してもよい。
【００６８】
前記ホスト化合物としては、分子認識能（ホスト−ゲスト結合能）を有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、筒状（一次元）の空洞を有するもの、層状（二次元）の空洞を有するもの、かご状（三次元）の空洞を有するもの、などが好適に挙げられる。
【００６９】
前記筒状（一次元）の空洞を有するホスト化合物としては、例えば、尿素、チオ尿素、デオキシコール酸、ジニトロジフェニル、ジオキシトリフェニルメタン、トリフェニルメタン、メチルナフタリン、スピロクロマン、ＰＨＴＰ（ペルヒドロトリフェニレン）、セルロース、アミロース、シクロデキストリン（但し、溶液中では前記空洞がかご状）、などが挙げられる。
【００７０】
前記尿素が捕捉可能な標的としては、例えば、ｎ−パラフィン誘導体などが挙げられる。
前記チオ尿素が捕捉可能な標的としては、例えば、分岐状又は環状の炭化水素などが挙げられる。
前記デオキシコール酸が捕捉可能な標的としては、例えば、パラフィン類、脂肪酸、芳香族化合物、などが挙げられる。
前記ジニトロジフェニルが捕捉可能な標的としては、例えば、ジフェニル誘導体などが挙げられる。
【００７１】
前記ジオキシトリフェニルメタンが捕捉可能な標的としては、例えば、パラフィン類、ｎ−アルケン類、スクアレン、などが挙げられる。
前記トリフェニルメタンが捕捉可能な標的としては、例えば、パラフィン類などが挙げられる。
前記メチルナフタリンが捕捉可能な標的としては、例えば、Ｃ_１６までのｎ−パラフィン類、分岐状パラフィン類、などが挙げられる。
前記スピロクロマンが捕捉可能な標的としては、例えば、パラフィン類などが挙げられる。
前記ＰＨＴＰ（ペルヒドロトリフェニレン）が捕捉可能な標的としては、例えば、クロロホルム、ベンゼン、各種高分子物質、などが挙げられる。
前記セルロースが捕捉可能な標的としては、例えば、Ｈ_２Ｏ、パラフィン類、ＣＣｌ_４、色素、ヨウ素、などが挙げられる。
前記アミロースが捕捉可能な標的としては、例えば、脂肪酸、ヨウ素、などが挙げられる。
【００７２】
前記シクロデキストリンは、デンプンのアミラーゼによる分解で生成する環状のデキストリンであり、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、γ−シクロデキストリンの３種が知られている。本発明においては、前記シクロデキストリンとして、これらの水酸基の一部を他の官能基、例えば、アルキル基、アリル基、アルコキシ基、アミド基、スルホン酸基、などに変えたシクロデキストリン誘導体も含まれる。
【００７３】
前記シクロデキストリンが捕捉可能な標的としては、例えば、チモール、オイゲノール、レゾルシン、エチレングリコールモノフェニルエーテル、２−ヒドロキシ−４−メトキシ−ベンゾフェノン等のフェノール誘導体、サリチル酸、パラオキシ安息香酸メチル、パラオキシ安息香酸エチル等の安息香酸誘導体及びそのエステル、コレステロール等のステロイド、アスコルビン酸、レチノール、トコフェロール等のビタミン、リモネン等の炭化水素類、イソチオシアン酸アリル、ソルビン酸、ヨウ素分子、メチルオレンジ、コンゴーレッド、２−ｐ−トルイジニルナフタレン−６−スルホン酸カリウム塩（ＴＮＳ）、などが挙げられる。
【００７４】
前記層状（二次元）のホスト化合物としては、例えば、粘土鉱物、グラファイト、スメクタイト、モンモリロナイト、ゼオライト、などが挙げられる。
【００７５】
前記粘土鉱物が捕捉可能な標的としては、例えば、親水性物質、極性化合物、などが挙げられる。
前記グラファイトが捕捉可能な標的としては、例えば、Ｏ、ＨＳＯ_４ ⁻、ハロゲン、ハロゲン化物、アルカリ金属、などが挙げられる。
前記モンモリロナイトが捕捉可能な標的としては、例えば、ブルシン、コデイン、ｏ−フェニレンジアミン、ベンジジン、ピペリジン、アデニン、グイアニン及びこれらのリポシド、などが挙げられる。
前記ゼオライトが捕捉可能な標的としては、例えば、Ｈ_２Ｏなどが挙げられる。
【００７６】
前記かご状（三次元）のホスト化合物としては、例えば、ヒドロキノン、気体水化物、トリ−ｏ−チモチド、オキシフラバン、ジシアノアンミンニッケル、クリプタンド、カリックスアレーン、クラウン化合物、などが挙げられる。
【００７７】
前記ヒドロキノンが捕捉可能な標的としては、例えば、ＨＣｌ、ＳＯ_２、アセチレン、希ガス元素、などが挙げられる。
前記気体水化物が捕捉可能な標的としては、例えば、ハロゲン、希ガス元素、低級炭化水素、などが挙げられる。
前記トリ−ｏ−チモチドが捕捉可能な標的としては、例えば、シクロヘキサン、ベンゼン、クロロホルム、などが挙げられる。
前記オキシフラバンが捕捉可能な標的としては、例えば、有機塩基などが挙げられる。
前記ジシアノアンミンニッケルが捕捉可能な標的としては、例えば、ベンゼン、フェノール、などが挙げられる。
前記クリプタンドが捕捉可能な標的としては、例えば、ＮＨ^４＋、各種金属イオン、などが挙げられる。
【００７８】
前記カリックスアレーンは、フェノールとホルムアルデヒドとから適当な条件で合成されるフェノール単位をメチレン基で結合した環状オリゴマーであり、４〜８核体が知られている。これらの内、ｐ−ｔ−ブチルカリックスアレン（ｎ＝４）が捕捉可能な標的としては、例えば、クロロホルム、ベンゼン、トルエンなどが挙げられる。ｐ−ｔ−ブチルカリックスアレン（ｎ＝５）が捕捉可能な標的としては、例えば、イソプロピルアルコール、アセトン、などが挙げられる。ｐ−ｔ−ブチルカリックスアレン（ｎ＝６）が捕捉可能な標的としては、例えば、クロロホルム、メタノール、などが挙げられる。ｐ−ｔ−ブチルカリックスアレン（ｎ＝７）が捕捉可能な標的としては、例えば、クロロホルムなどが挙げられる。
【００７９】
前記クラウン化合物としては、電子供与性のドナー原子として酸素を持つクラウンエーテルのみではなく、そのアナログとして窒素、硫黄などのドナー原子を環構造構成原子として持つ大環状化合物を含み、また、クリプタンドを代表する２個以上の環よりなる複環式クラウン化合物も含まれ、例えば、シクロヘキシル−１２−クラウン−４、ジベンゾ−１４−クラウン−４、ｔ−ブチルベンゾ−１５−クラウン−５、ジベンゾ−１８−クラウン−６、ジシクロヘキシル−１８−クラウン−６、１８−クラウン−６、トリベンゾ−１８−クラウン−６、テトラベンゾ−２４−クラウン−８、ジベンゾ−２６−クラウン−６、などが挙げられる。
【００８０】
前記クラウン化合物が捕捉可能な標的としては、例えば、Ｌｉ，Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属、Ｍｇ、Ｃａ等のアルカリ土類金属などの各種金属イオン、ＮＨ^４＋、アルキルアンモニウムイオン、グアニジウムイオン、芳香族ジアゾニウムイオンなどが挙げられ、該クラウン化合物はこれらと錯体を形成する。また、該クラウン化合物が捕捉可能な標的としては、これら以外にも、酸性度が比較的大きいＣ−Ｈ（アセトニトリル、マロンニトリル、アジポニトリルなど）、Ｎ−Ｈ（アニリン、アミノ安息香酸、アミド、スルファミド誘導体など）、Ｏ−Ｈ（フェノール、酢酸誘導体など）ユニットを有する極性有機化合物、などが挙げられ、該クラウン化合物はこれらと錯体を形成する。
【００８１】
前記ホスト化合物の空洞の大きさ（径）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選定することができるが、安定した分子認識能（ホスト−ゲスト結合能）を発揮し得る観点から、０．１ｎｍ〜２．０ｎｍであるのが好ましい。
【００８２】
なお、前記ホスト化合物は、例えば、単分子系ホスト化合物、多分子系ホスト化合物、高分子系ホスト化合物、無機系ホスト化合物、などに分類することもできる。
前記単分子系ホスト化合物としては、例えば、シクロデキストリン、クラウン化合物、シクロファン、アザシクロファン、カリックスアレーン、シクロトリペラトリレン、スフェランド、キャビタンド、環状オリゴペプチド、などが挙げられる。
前記多分子系ホスト化合物としては、例えば、尿素、チオ尿素、デオキシコール酸、ペルヒドロトリフェニレン、トリ−ｏ−チモチド、などが挙げられる。
前記高分子系ホスト化合物としては、例えば、セルロース、デンプン、キチン、キトサン、ポリビニルアルコール、などが挙げられる。
前記無機系ホスト化合物としては、例えば、層間化合物、ゼオライト、Ｈｏｆｍａｎｎ型錯体、などが挙げられる。
【００８３】
前記抗体としては、抗原と特異的に抗原抗体反応を生じるものであれば、特に制限はなく、例えば、多クローン性抗体であっても、単クローン性抗体であってもよく、更にはＩｇＧ、ＩｇＭ、ＩｇＥ、ＩｇＧのＦａｂ’、Ｆａｂ、Ｆ（ａｂ’）_２なども含まれる。
【００８４】
前記抗原としては、特に制限はなく、前記抗体の種類に応じて適宜選択することができ、例えば、血漿蛋白、腫瘍マーカー、アポ蛋白、ウイルス抗原、自己抗体、凝固・線溶因子、ホルモン、血中薬物、ＨＬＡ抗原、などが挙げられる。
【００８５】
前記血漿蛋白としては、例えば、免疫グロブリン（ＩｇＧ，ＩｇＡ，ＩｇＭ，ＩｇＤ，ＩｇＥ）、補体成分（Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ１ｑ）、ＣＲＰ、α_１−アンチトリプシン、α_１−マイクログロブリン、β_２−マイクログロブリン、ハプトグロビン、トランスフェリン、セルロプラスミン、フェリチン、などが挙げられる。
【００８６】
前記腫瘍マーカーとしては、例えば、α−フェトプロテイン（ＡＦＰ）、癌胎児性抗原（ＣＥＡ）、ＣＡ１９−９、ＣＡ１２５、ＣＡ１５−３、ＳＣＣ抗原、前立腺酸性ホスファターゼ（ＰＡＰ）、ＰＩＶＫＡ−ＩＩ、γ−セミノプロテイン、ＴＰＡ、エラスターゼＩ、神経特異エノラーゼ（ＮＳＥ）、免疫抑制酸性蛋白（ＩＡＰ）、などが挙げられる。
【００８７】
前記アポ蛋白としては、例えば、アポＡ−Ｉ、アポＡ−ＩＩ、アポＢ、アポＣ−ＩＩ、アポＣ−ＩＩＩ、アポＥ、などが挙げられる。
【００８８】
前記ウイルス抗原としては、例えば、Ｂ型肝炎ウイルス（ＨＢＶ）関連抗原、Ｃ型肝炎ウイルス（ＨＶＣ）関連抗原、ＨＴＬＶ−Ｉ、ＨＩＶ、狂犬病ウイルス、インフルエンザウイルス、風疹ウイルス、などが挙げられる。
前記ＨＣＶ関連抗原としては、例えば、ＨＣＶｃ１００−３リコビナント抗原、ｐＨＣＶ−３１リコビナント抗原、ｐＨＣＶ−３４リコビナント抗原などが挙げられ、それらの混合物が好ましく使用できる。前記ＨＩＶ関連抗原としては、ウイルス表面抗原などが挙げられ、例えば、ＨＩＶ−Ｉ ｅｎｖ．ｇｐ４１リコビナント抗原、ＨＩＶ−Ｉ ｅｎｖ．ｇｐ１２０リコビナント抗原、ＨＩＶ−Ｉ ｇａｇ．ｐ２４リコビナント抗原、ＨＩＶ−ＩＩ ｅｎｖ．ｐ３６リコビナント抗原、などが挙げられる。
また、ウイルス以外の感染症としては、ＭＲＳＡ、ＡＳＯ、トキソプラズマ、マイコプラズマ、ＳＴＤ、などが挙げられる。
【００８９】
前記自己抗体としては、例えば、抗マイクロゾーム抗体、抗サイログロブリン抗体、抗核抗体、リュウマチ因子、抗ミトコンドリア抗体、ミエリン抗体、などが挙げられる。
【００９０】
前記凝固・線溶因子としては、例えば、フィブリノゲン、フィブリン分解産物（ＦＤＰ）、プラスミノゲン、α_２−プラスミンインヒビター、アンチトロンビンＩＩＩ、β−トロンボグロブリン、第ＶＩＩＩ因子、プロテインＣ、プロテインＳ、などが挙げられる。
【００９１】
前記ホルモンとしては、例えば、下垂体ホルモン（ＬＨ、ＦＳＨ、ＧＨ、ＡＣＴＨ、ＴＳＨ、プロラクチン）、甲状腺ホルモン（Ｔ_３、Ｔ_４、サイログロブリン）、カルシトニン、副甲状腺ホルモン（ＰＴＨ）、副腎皮質ホルモン（アルドステロン、コルチゾール）、性腺ホルモン（ｈＣＧ、エストロゲン、テストステロン、ｈＰＬ）、膵・消化管ホルモン（インスリン、Ｃ−ペプチド、グルカゴン、ガストリン）、その他（レニン、アンジオテンシンＩ，ＩＩ、エンケファリン、エリスロポエチン）、などが挙げられる。
【００９２】
前記血中薬物としては、例えば、カルバマゼピン、プリミドン、バルプロ酸等の抗てんかん薬、ジゴキシン、キニジン、ジギトキシン、テオフィリン等の循環器疾患薬、ゲンタマイシン、カナマイシン、ストレプトマイシン等の抗生物質、などが挙げられる。
【００９３】
前記タンパク質としては、多くの重金属、特に亜鉛、カドミウム、銅、水銀、等に高い親和性を示す低分子量（約６０００〜１３０００）のもの、などが好適に挙げられる。これらのタンパク質は、動物の肝臓、腎臓、その他の組織中に存在し、最近では微生物体内にも存在することが見出されている。また、これらのタンパク質は、システイン含有量が多く、芳香族の残基を殆ど含まないアミノ酸分布を呈しており、生体内においてカドミウム、水銀などの解毒化機能を有する物質であるとともに、亜鉛，銅など生体に必須の微量金属の貯蔵と、生体内における分布にも関与している重要な物質である。
【００９４】
前記重金属としては、例えば、アルキル水銀化合物（Ｒ−Ｈｇ）、水銀又はその化合物（Ｈｇ）、カドミウム又はその化合物（Ｃｄ）、鉛又はその化合物（Ｐｂ）、六価クロム（Ｃｒ^６＋）、銅又はその化合物（Ｃｕ）、亜鉛又はその化合物（Ｚｎ）、シアン、六価クロム、砒素、セレン、マンガン、ニッケル、鉄、亜鉛、セレン、スズ、などが挙げられる。
【００９５】
前記光干渉手段は、前記干渉光を放射することができる限り、特に制限はなかく、前記干渉光を透過光として放射してもよいし、前記干渉光を反射光として放射してもよい。前者の場合、前記標的検出装置を透過型タイプの装置にすることができ、後者の場合、前記標的検出装置を反射型タイプの装置にすることができる。
【００９６】
＜波長変化検出手段＞
前記波長変化検出手段は、前記干渉光の進路に設けられ、前記光干渉手段により放射される前記干渉光の波長変化に対する透過率のグラフにおいて、該グラフにおけるリップル又は主波長を用いることにより波長変化を検出する機能を有する。
前記波長変化検出手段としては、前記機能を有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、（１）特定波長の光のみを透過可能であり、該特定波長の光が透過したことを検知可能であるもの、（２）干渉光の波長変化前におけるスペクトルと、干渉光の波長変化後におけるスペクトルとを測定し、その差スペクトルを測定可能であるもの、などが好適に挙げられる。
【００９７】
これらの中でも、前記（１）のものの場合には、前記波長変化検出手段を、前記光干渉手段（前記標的検出用基材）における標的相互作用部と、前記標的と、前記波長変化体とが相互作用し、前記複合体を形成する前においては、前記干渉光を透過不可能とし、かつ、前記光干渉手段（前記標的検出用基材）における標的相互作用部と、前記標的と、前記波長変化体とが相互作用し、前記複合体を形成した後においては、波長変化した特定波長の前記干渉光を透過可能とすることにより、あるいは、前記光干渉手段（前記標的検出用基材）における標的相互作用部と、前記標的と、前記波長変化体とが相互作用し、前記複合体を形成する前においては、特定波長の前記干渉光を透過可能とし、かつ、前記光干渉手段（前記標的検出用基材）における標的相互作用部と、前記標的と、前記波長変化体とが相互作用し、前記複合体を形成した後においては、波長変化した前記干渉光を透過不可能とすることにより、通常のスペクトル曲線を測定しただけではその僅かな変化を検出するのが極めて困難である場合、即ち極僅かな波長変化（波長シフト）しかない場合及び前記干渉光における透過率のグラフにおいて主波長としてのピークが形成されていない場合などであっても、それを簡便かつ確実に検出可能であり、前記波長変化検出手段が前記干渉光の透過を検出したことをもって、前記干渉光の波長変化を検出することができ、前記標的が前記光干渉手段と相互作用したこと、即ち試料等中における該標的の存在を簡便にかつ迅速にしかも高感度に検出することができる。
更に、透過光量の大小（透過光の強度）によって前記標的の定量も行うことができる。即ち、前記干渉光の透過光量（透過光の強度）と、前記光干渉手段（前記標的検出用基材）による前記標的の捕捉量との関係を示す検量線を予め作成しておき、前記標的を含有する試料について該標的の含有量を測定した時に、前記干渉光の透過光量（透過光の強度）を測定すれば、前記検量線から前記光干渉手段（前記標的検出用基材）により捕捉された前記標的の量を定量することができる。
【００９８】
また、前記（２）のものの場合には、該波長変化検出手段が、干渉光の波長の変化前後におけるスペクトル差、即ち差スペクトルを測定するので、通常のスペクトル曲線を測定しただけではその僅かな変化を検出するのが極めて困難である場合、即ち極僅かな波長変化（波長シフト）しかない場合及び前記干渉光における透過率のグラフにおいて主波長としてのピークが形成されていない場合であっても、それを簡便かつ確実に検出可能であり、該波長変化をスペクトル強度に変換することができ、任意にその増幅が可能である。その結果、極僅かな波長変化であり、かつ、前記グラフにおいて主波長としてのピークが形成されていない場合であっても増幅したスペクトル強度として検出することができ、高感度であり、簡便にかつ迅速にしかも高感度な検出を行うことができる。
更に、スペクトル強度を測定することによって前記標的の定量も行うことができる。即ち、前記干渉光の透過光量（透過光の強度）と、前記光干渉手段（前記標的検出用基材）による前記干渉光の波長変化（ピークシフト）の差スペクトルにおける波長強度との関係を示す検量線を予め作成しておき、また、該差スペクトルの波長強度と、前記光干渉手段（前記標的検出用基材）により捕捉された前記標的の量との関係を示す検量線とを予め作成しておき、前記標的を含有する試料について該標的の含有量を測定した時に、前記干渉光の波長変化（ピークシフト）の差スペクトルの波長強度を測定すれば、前記検量線から前記光干渉手段（前記標的検出用基材）により捕捉された前記標的の量を定量することができる。
【００９９】
前記（１）のものの具体例としては、干渉フィルタと、該干渉フィルタを透過した透過光を検知可能な光検知センサーとの組合せ、などが好適に挙げられる。この場合、該干渉フィルタを、前記光干渉手段（前記標的検出用基材）における標的相互作用部と、前記標的と、前記波長変化体とが相互作用し、前記複合体を形成する前においては、前記干渉光を透過不可能とし、かつ、前記光干渉手段（前記標的検出用基材）における標的相互作用部と、前記標的と、前記波長変化体とが相互作用し、前記複合体を形成した後においては、波長変化した特定波長の前記干渉光を透過可能とすることにより、あるいは、前記光干渉手段（前記標的検出用基材）における標的相互作用部と、前記標的と、前記波長変化体とが相互作用し、前記複合体を形成する前においては、特定波長の前記干渉光を透過可能とし、かつ、前記光干渉手段（前記標的検出用基材）における標的相互作用部と、前記標的と、前記波長変化体とが相互作用し、前記複合体を形成した後においては、波長変化した前記干渉光を透過不可能とすることにより、通常のスペクトル曲線を測定しただけではその僅かな変化を検出するのが極めて困難である場合、即ち極僅かな波長変化（波長シフト）しかない場合及び前記干渉光における透過率のグラフにおいて主波長としてのピークが形成されていない場合であっても、それを簡便かつ確実に検出可能であり、前記光検知センサーが前記干渉フィルタを透過した前記干渉光を検出したことをもって、前記干渉光の波長変化が検出され、前記光干渉手段（前記標的検出用基材）における標的相互作用部と、前記標的と、前記波長変化体とが相互作用し、前記複合体が形成されたこと、即ち試料等中における該標的の存在が検出される。その結果、極僅かな波長変化が生じた場合であり、かつ、前記グラフにおいて主波長としてのピークが形成されていない場合であっても、前記干渉光の透過光を前記光検知センサーが検出することができ、高感度である。また、前記干渉フィルタを、前記光干渉手段（前記標的検出用基材）における標的相互作用部と、前記標的と、前記波長変化体とが相互作用し、前記複合体が形成された後の特定波長の前記干渉光は透過可能とした場合に、あるいは、前記光干渉手段（前記標的検出用基材）における標的相互作用部と、前記標的と、前記波長変化体とが相互作用し、前記複合体が形成される前の特定波長の前記干渉光を透過可能とした場合に、該干渉光の透過光量を前記光検知センサーが測定することにより、前記標的の定量を行うことができる。
【０１００】
前記干渉フィルタとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、市販品を使用してもよい。
前記干渉フィルタは、特定の波長の入射光のみを干渉する、該特定の波長以外の波長の入射光は透過可能である。
前記光検知センサーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＣｄＳセル、フォトダイオード、光電管、焦電センサー、ＣＣＤセンサー、ＰＳＤセンサー、などが挙げられる。
前記（２）のものの具体例としては、公知の分光光度計などが好適に挙げられる。
【０１０１】
本発明の標的検出装置においては、前記光照射手段が光を照射する。前記光干渉手段が、前記光照射手段から照射された光を干渉して干渉光として放射する。前記光干渉手段は、前記標的と相互作用可能であり、前記光干渉手段（前記標的検出用基材）における標的相互作用部と、前記標的と、前記波長変化体とが相互作用し、前記複合体が形成された後で前記干渉光の波長を変化させる。前記波長変化検出手段が、前記光干渉手段により放射される前記干渉光の波長変化を検出する。これにより、前記光干渉手段に干渉フィルタを使用しなくても、前記リップルを用いて波長変化を検出することが可能であり、低コストで、効率よく生産できる標的検出装置を提供することができる。また、本発明の標的検出装置は、各種分野において使用することができ、病原物質、生体物質、有毒物質等の各種標的を効率よくしかも確実にかつ簡便に検出することができ、更にはこれらの定量も行うことができ、診断装置、分析装置、定量装置等として好適に使用することができる。
【０１０２】
＜標的検出装置の使用方法＞
以下において本発明の標的検出装置の使用方法を説明する。なお、本発明の標的検出方法は、該標的検出装置を用いて好適に行うことができるため、該標的検出装置の使用方法を通じて、本発明の標的検出方法を説明する。
本発明の標的検出方法は、光照射工程と、波長変化検出工程とを含む。
【０１０３】
以下に、本発明の標的検出装置の使用方法の一例について、図１を参照しながら説明する。前記光照射手段により前記光干渉手段（前記標的検出用基材）に対して光りを照射し、光干渉手段（前記標的検出用基材）２０における標的相互作用部（前記標的受容体）２０ａと、標的１と、波長変化体１０（前記標的捕捉体１０ａ）とを相互作用させて、光干渉基材上に複合体を形成させる。前記相互作用は、例えば、標的１と標的相互作用部（前記標的受容体）２０ａとが相互作用した後、標的１と波長変化体１０（標的捕捉体１０ａ）とが相互作用する場合、標的１と波長変化体１０（標的捕捉体１０ａ）と相互作用した後、標的１と標的相互作用部（前記標的受容体）２０ａが相互作用する場合、標的相互作用部（前記標的受容体）２０ａと標的１と波長変化体１０（標的捕捉体１０ａ）とが同時に相互作用する場合、のいずれであってもよい。
このため、前記標的が存在しない場合は、前記複合体が形成されず、前記標的が存在する場合は、前記複合体が形成され、前記複合体の形成前後で屈折率が変化する。この結果、前記光照射手段から照射された光の干渉光の波長が、前記複合体の形成前後において変化（波長シフト）される。
前記干渉光の放射は、前記光干渉手段（前記標的検出用基材）に光を照射することにより、該光干渉手段が光を反射又は透過することにより行われる。
【０１０４】
また、本発明の標的検出装置の使用方法の一例について、図２を参照しながら更に説明する。前記光干渉手段（前記標的検出用基材）としては、光干渉基材２０ｃ上に膜状物５０を設けてなり、膜状物５０は、棒状有機分子３０と標的受容体（ビオチン）２０ｂとを有する。前記光照射手段により前記光干渉手段（前記標的検出用基材）に対して光りを照射し、標的受容体（ビオチン）２０ｂと、標的（アビジン）２と、波長変化体（図示せず）とを相互作用させて、光干渉基材２０ａ上に複合体を形成させる。前記相互作用は、例えば、標的（アビジン）２と標的受容体（ビオチン）２０ｂとが相互作用した後、標的（アビジン）２と前記波長変化体とが相互作用する場合、標的（アビジン）２と前記波長変化体と相互作用した後、標的（アビジン）２と標的受容体（ビオチン）２０ｂが相互作用する場合、標的受容体（ビオチン）２０ｂと標的（アビジン）２と前記波長変化体とが同時に相互作用する場合、のいずれであってもよい。
このため、前記標的が存在しない場合は、前記複合体が形成されず、前記標的が存在する場合は、前記複合体が形成され、前記複合体の形成前後で屈折率が変化する。この結果、前記光照射手段から照射された光の干渉光の波長が、前記複合体の形成前後において変化（波長シフト）される。
前記干渉光の放射は、前記光干渉手段（前記標的検出用基材）に光を照射することにより、該光干渉手段が光を反射又は透過することにより行われる。
【０１０５】
−波長変化体−
前記波長変化体としては、前記標的と相互作用可能である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、物理吸着及び化学吸着の少なくともいずれかにより前記標的と相互作用可能なものであることが好ましく、前記標的を捕捉可能な前記標的捕捉体と波長変化材とからなるものがより好ましい。
【０１０６】
前記波長変化材の光学的特性としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、３００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲において、異屈折率膜の複素屈折率を算出する計算式、複素屈折率＝ｎ−ｉｋ （ｎは屈折率を表し、ｋは消衰係数を表し、ｉは虚数を表す）、における屈折率（ｎ）と、次式、複素屈折率の大きさ＝（ｎ^２＋ｋ^２）^０．５ （ｎは屈折率を表し、ｋは消衰係数を表す）、で表される、複素屈折率の大きさとの差の絶対値が、０．５以上であるのが好ましい。
前記絶対値が、０．５未満であると、前記波長変化体が存在しない場合と区別がつかなくなる場合があり好ましくない。
【０１０７】
前記波長変化材としては、前記標的検出用基材における異屈折率膜と異なる屈折率を有する限り、特に制限はなく、例えば、金属化合物、金属ナノ粒子などが好適に挙げられる。該金属化合物としては、例えば、金属錯体、キレート化合物などが挙げられる。
【０１０８】
前記金属化合物としては、特に制限はなく、例えば、下記構造式（１）で表されるアルカンチオール金、下記の構造式（２）で表されるベンゼンチオール金、下記の構造式（３）で表されるフェノール金、下記の構造式（４）で表されるアルカンジチオカーボネート金、下記の構造式（５）で表されるトリアゾール金、下記の構造式（６）で表されるジアルキルジチオカルバミン酸金、下記の構造式（７）〜（８）で表される芳香族カルボン酸金、脂肪族カルボン酸金、下記構造式（９）〜（３１）で表される金属錯体及びキレート化合物などが好適に挙げられる。なお、これらは、置換基で置換されていてもよい。
下記構造式（１）〜（３１）で表される金属化合物は、少なくとも下記構造式（１）〜（３１）におけるアニオン部位及びカチオン部位を少なくとも１個有していればよく、２個以上有していてもよい。また、前記カチオン部位は、前記標的又は前記標的捕捉体のアニオン部位を対アニオンとすることもでき、この場合、該標的又は該標的捕捉体は、下記構造式（１）〜（３１）で表されるアニオン部位を有することが好ましい。
【０１０９】
前記金属化合物としては、例えば、トリフェニルホスフィンジアルキルジチオカルバミン酸金、トリエチルホスフィン−３−メルカプトベンゾオキサゾール金、トリフェニルアリシントリメチルシリルアルコール金などが挙げられる。
【０１１０】
【化２】

【０１１１】
【化３】

【０１１２】
【化４】

【０１１３】
【化５】

【０１１４】
【化６】

【０１１５】
【化７】

【０１１６】
【化８】

【０１１７】
【化９】

【０１１８】
【化１０】

【０１１９】
【化１１】

【０１２０】
【化１２】

【０１２１】
【化１３】

【０１２２】
【化１４】

【０１２３】
【化１５】

【０１２４】
【化１６】

【０１２５】
【化１７】

【０１２６】
【化１８】

【０１２７】
【化１９】

【０１２８】
【化２０】

【０１２９】
【化２１】

【０１３０】
【化２２】

【０１３１】
【化２３】

【０１３２】
【化２４】

【０１３３】
【化２５】

【０１３４】
【化２６】

【０１３５】
【化２７】

【０１３６】
【化２８】

【０１３７】
【化２９】

【０１３８】
【化３０】

【０１３９】
【化３１】

【０１４０】
【化３２】

【０１４１】
前記金属ナノ粒子としては、特に制限はなく、公知の金属ナノ粒子の中から適宜選することができ、例えば、金粒子、白金粒子、パラジウム粒子、亜鉛粒子、銀粒子及びニッケル粒子などが挙げられる。
【０１４２】
前記波長変化材の光学的特性としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、光の吸収量に波長依存性を示すことが好ましい。
該波長依存性のある物質の一例として、金粒子の波長依存性について、図８を参照しながら説明する。金粒子は、低波長範囲における消衰係数（図８における右側の縦軸）が高いために（図８における「▲」で表されたグラフ）、低波長範囲（特に、４００〜５００ｎｍ）において、前記光照射手段から照射された光を吸収し、波長依存性のある干渉光を得ることができる。なお、図８における左側の縦軸は、屈折率を意味する。
前記波長変化材としてこのような物質を用いることにより、特定の波長範囲において、前記光照射手段から照射された光が特に吸収され、例えば、差スペクトルを測定することにより、前記光干渉手段により干渉された光の波長変化の検出が容易となり、高コストで、生産性に劣る干渉フィルタを使用しなくても、即ち、波長変化に対する透過率のグラフにおいて、主波長としてのピークが形成されなくても、波長変化（波長シフト）を簡便かつ確実に検出できる点で有利である。
【０１４３】
前記波長変化材を前記標的捕捉体に担持する方法としては、特に制限はなく、公知の方法により担持することができるが、前記波長変化材、前記標的捕捉体の種類に応じて適宜選択することができ、例えば、エステル結合やアミド結合などの共有結合を利用する方法、前記波長変化材をアビジンに結合し、ビオチン化した前記標的捕捉体を結合させる方法などが挙げられる。
以上が、本発明の標的検出方法における光照射工程である。該光照射工程は、前記標的検出用基材に対して光を照射し、該標的検出用基材おける標的相互作用部と、標的と、波長変化体とを相互作用させ、該照射した光を干渉光として放射させる工程である。
【０１４４】
前記干渉光の波長変化の検出は、前記標的検出装置における前記波長変化検出手段に関する説明として上述した通りであり、例えば、前記波長変化検出手段を、前記光干渉手段（前記標的検出用基材）における標的相互作用部と、前記標的と、前記波長変化体とが相互作用し、前記複合体が形成される前においては、前記干渉光を透過不可能とし、かつ、前記光干渉手段（前記標的検出用基材）における標的相互作用部と、前記標的と、前記波長変化体とが相互作用し、前記複合体が形成された後においては、波長変化した特定波長の前記干渉光を透過可能とすることにより、あるいは、前記光干渉手段（前記標的検出用基材）における標的相互作用部と、前記標的と、前記波長変化体とが相互作用し、前記複合体が形成される前においては、特定波長の前記干渉光を透過可能とし、かつ、前記光干渉手段（前記標的検出用基材）における標的相互作用部と、前記標的と、前記波長変化体とが相互作用し、前記複合体が形成された後においては、波長変化した前記干渉光を透過不可能とすることにより、通常のスペクトル曲線を測定しただけではその僅かな変化を検出するのが極めて困難である場合、即ち極僅かな波長変化（波長シフト）しかない場合及び前記干渉光における透過率のグラフにおいて主波長としてのピークが形成されていない場合であっても、それを簡便かつ確実に検出可能であり、前記波長変化検出手段が前記干渉光の透過を検出したことをもって、前記干渉光の波長変化を検出することができ、前記光干渉手段（前記標的検出用基材）における標的相互作用部と、前記標的と、前記波長変化体とが相互作用し、前記複合体が形成されたこと、即ち、試料等中における該標的の存在を簡便にかつ迅速にしかも高感度に検出することができる。
更に、透過光量の大小（透過光の強度）によって前記標的の定量も行うことができる。即ち、前記干渉光の透過光量（透過光の強度）と、前記光干渉手段（前記標的検出用基材）による前記標的の捕捉量との関係を示す検量線を予め作成しておき、前記標的を含有する試料について該標的の含有量を測定した時に、前記干渉光の透過光量（透過光の強度）を測定すれば、前記検量線から前記光干渉手段（前記標的検出用基材）により捕捉された前記標的の量を定量することができる。
【０１４５】
また、例えば、前記波長変化検出手段により、前記干渉光の波長の変化前後におけるスペクトル差、即ち差スペクトルを測定することにより、通常のスペクトル曲線を測定しただけではその僅かな変化を検出するのが極めて困難である場合、即ち極僅かな波長変化（波長シフト）しかない場合及び前記干渉光における透過率のグラフにおいて主波長としてのピークが形成されていない場合であっても、それを簡便かつ確実に検出可能である。この場合、該波長変化をスペクトル強度に変換することができ、任意にその増幅も可能である。その結果、極僅かな波長変化であっても増幅したスペクトル強度として検出することができ、高感度であり、簡便にかつ迅速にしかも高感度な検出を行うことができる。
更に、スペクトル強度を測定することによって前記標的の定量も行うことができる。即ち、前記干渉光の透過光量（透過光の強度）と、前記光干渉手段（前記標的検出用基材）による前記干渉光の波長変化（ピークシフト）の差スペクトルにおける波長強度との関係を示す検量線を予め作成しておき、また、該差スペクトルの波長強度と、前記光干渉手段（前記標的検出用基材）により捕捉された前記標的の量との関係を示す検量線とを予め作成しておき、前記標的を含有する試料について該標的の含有量を測定した時に、前記干渉光の波長変化（ピークシフト）の差スペクトルの波長強度を測定すれば、前記検量線から前記光干渉手段（前記標的検出用基材）により捕捉された前記標的の量を定量することができる。以上が、本発明の標的検出方法における波長変化検出工程である。該波長変化検出工程は、前記干渉光の波長変化を検出する工程である。
【０１４６】
本発明の標的検出方法においては、前記光干渉手段として前記標的検出用基材を用いることにより、スペクトル曲線のシャープな干渉光を放射することができ、該干渉光が極僅かな波長変化（波長シフト）しかしない場合及び前記干渉光における透過率のグラフにおいて主波長としてのピークが形成されていない場合であっても簡便かつ確実に、しかも迅速かつ高感度に検出することができる点で有利である。また、本発明の標的検出方法は、各種分野において使用することができ、病原物質、生体物質、有毒物質等の各種標的を効率よくしかも確実にかつ簡便に検出することができ、更にはこれらの定量も行うことができ、診断方法、分析方法、定量方法等として好適に使用することができる。
【０１４７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【０１４８】
（実施例１）
−光干渉基材の製造−
前記基材として５０ｍｍ×５０ｍｍのガラス基材［ＳＣＨＯＴＴ ＤＥＳＡＧＡＧ社製、Ｂ２７０−ＳＵＰＥＲＷＩＴＥ（白板ガラス）］と、ターゲットとしてＴａ_２Ｏ_５とを用いて、イオンアシスト法により、該ガラス基材上にＴａ_２Ｏ_５層を１層設け、光干渉基材を製造した。
製造した光干渉基材に前記光照射手段から光を照射したところ、図９に示すようなシャープな波長スペクトル（リップル）が得られ、該波長スペクトルにおける任意の１００ｎｍにおけるピークトップとピークボトムとの数の合計は、３〜６であり、隣接するピークトップとピークボトムとの透過率の差は２２％以下であった。
なお、前記Ｔａ_２Ｏ_５層の厚み（物理膜厚）及び密度を測定したところ、前記厚みは、１．０μｍであり、前記密度は２．４５ｇ／ｃｍ^３であった。
前記光干渉基材は、前記ガラス基材上にＴａ_２Ｏ_５層を１層設けることにより製造することができ、低コストで、しかも効率よく製造することができた。
【０１４９】
−標的検出用基材の製造−
前記製造した光干渉基材は、公知の方法に準じ、前記標的受容体としてのビオチンの緩衝溶液（１．５μＭ）中に０．５時間浸漬させて、該光干渉基材上にビオチンを担持した標的検出用基材を製造した。このように製造した標的検出用基材は、前記ビオチン緩衝溶液から取り出した後、純水で洗浄し、前記光干渉基材上に担持されていないビオチンを取り除いた。
なお、該標的検出用基材の表面積は、１．５×１０^１４ｎｍ^２（１０ｍｍ×１５ｍｍ）となるように製造した。
前記標的検出用基材は、前記光干渉基材を用いて製造したため、低コストで、しかも効率よく製造することができた。
【０１５０】
−波長変化体の作製−
前記波長変化材として、金ナノ粒子（直径５ｎｍ）を用い、前記標的捕捉体としてのビオチンに担持して、波長変化体を作製した。
なお、前記金ナノ粒子は、予めチオール化しておいたビオチンと混合して反応させることにより前記標的捕捉体に担持することができた。
【０１５１】
−光干渉手段と標的と波長変化体との相互作用−
前記光干渉手段、即ち前記標的検出用基材を、前記標的としてのアビジンの水溶液（１．５μＭ）中に０．５時間浸漬させて、該アビジンと前記光干渉手段における前記標的受容体としてのビオチンとを相互作用（吸着反応）させた。その後、前記調製した波長変化体を含有するの水溶液を滴下することにより、前記光干渉手段における標的受容体としてのビオチンと、前記標的としてのアビジンと、前記波長変化体における標的捕捉体としてのビオチンとを相互作用（吸着反応）させた。
なお、前記アビジンの断面積は、約３０ｎｍ^２弱（３ｎｍ×３ｎｍ×３．１４）程度である。
【０１５２】
−波長変化検出−
前記光照射手段として、分光光度計（日本分光社製、Ｖ５６０）における光源を用いた。該光照射手段より前記光干渉手段への入射角が１０度となるようにして、光（キセノンランプ光）を照射した。
次に、該光照射手段より照射された光の前記光干渉手段による反射光（干渉光）の進路に、分光光度計（日本分光社製、Ｖ５６０）における受光部を配置して、該反射光（干渉光）のスペクトル波長を測定したところ、図９に示すように、光干渉基材のみの場合にはシャープなスペクトル曲線（リップル）が得られた。その後、前記光干渉手段における標的受容体としてのビオチンと、前記標的としてのアビジンと、前記波長変化体における標的捕捉体としてのビオチンとを相互作用（吸着反応）させて、前記光照射手段より照射された光の干渉光を測定したところ、図９に示すように、６５０ｎｍにおけるピークボトムでは、前記複合体が形成される前に比べて約１２ｎｍのピークシフトが観察された。
これにより、前記光干渉手段における標的受容体としてのビオチンと、前記標的としてのアビジンと、前記波長変化体における前記標的捕捉体としてのビオチンとが相互作用（吸着反応）して、前記複合体が形成されたこと、即ち、前記標的としてのアビジンの存在を検出することができた。
【０１５３】
なお、前記干渉光のスペクトル曲線としては、主波長としてのピークは形成されず、リップルのみが得られたが、前記波長変化材として前記金ナノ粒子を使用することにより、上述した通り、特に４００〜５００ｎｍの波長範囲において、光の吸収が生じ、波長依存性のあるスペクトル曲線（リップル）を得ることができた。これにより、主波長としてのピークが形成されない場合であっても、ピークシフトを簡便かつ確実に検知することができた。
【０１５４】
＜アビジン吸着量の計算＞
前記標的検出用基材上のアビジンの吸着数は、前記基材の表面積／アビジン１分子の断面積、により算出することができ、計算すると、１．５×１０^１４／３×１０^１＝５×１０^１２個であった。次に、該標的検出用基材上のアビジンの吸着モル数は、該吸着数／アボガドロ数、により算出することができ、計算すると、５×１０^１２／６×１０^２３＝８．３×１０^−１２Ｍ＝８．３ｐＭであった。したがって、ここでは、干渉光の波長シフトが１２ｎｍの時のアビジン吸着量は８．３ｐＭであることが判った。
なお、ここで、前記標的検出用基材の表面積を５ｍｍ角程度とした場合には、１．４ｐＭのアビジン吸着量で前記干渉光の波長シフト（ピークボトムのシフト）が１２ｎｍ程度となる。これをアビジンの重量換算してみると、アビジンの分子量が約６８０００として計算すると、１．４×１０^−１２Ｍ×６８０００＝９．５×１０^−８ｇ（９５ｎｇ）となり、ピークシフト（波長シフト）１ｎｍ当たり７．９ｎｇの吸着量に相当した（７．９ｎｇ／ｎｍ）。
【０１５５】
＜差スペクトル測定による波長変化の検出及び標的の定量＞
前記光干渉基材による干渉光のスペクトルと、前記複合体が形成された際における干渉光のスペクトルとを測定した結果、スペクトル曲線において主波長としてのピークが形成されておらず、かつ、波長シフトが僅かであるため、このスペクトル曲線のデータから前記干渉光の波長シフトを検出するのは困難な場合がある。即ち、図１０に示すように、前記金ナノ粒子（直径５ｎｍ）を直径０．３ｎｍの金ナノ粒子に代えて測定すると、前記金ナノ粒子（直径０．３ｎｍ）のスペクトル曲線と、前記光干渉基材におけるＴａ_２Ｏ_５層上に有機物層を形成した場合のスペクトル曲線とが互いに殆ど一致してしまっており、前記波長変化材として該金ナノ粒子（直径０．３ｎｍ）を用いた場合には、前記スペクトル曲線のデータから前記干渉光の波長シフトを検出するのは困難である。なお、前記有機物層は、前記標的受容体としてのビオチンと、前記標的としてのアビジンと、前記ビオチンとを相互作用させた場合の有機物層である。しかし、前記分光光度計により、前記２つのスペクトルデータの差スペクトルをとると、図１１に示すグラフのようになり、図１０では検出が困難であった前記２つのスペクトルの波長差が、大きな波長差として表すことができる。このため、差スペクトルを検出することにより、より測定誤差がなく、簡便にかつ迅速にしかも高感度に前記干渉光の波長差を検出することができる。この差スペクトルは、スペクトル強度として得られるので、これを前記分光光度計により任意に増幅可能である。つまり、極めて小さなスペクトル強度であってもそれを増幅することにより高感度に検出ことができる。
【０１５６】
そして、以下のようにすれば、前記スペクトル強度を測定することによって前記標的の定量も行うことができる。即ち、前記干渉光の透過光量（透過光の強度）と、前記光干渉手段（前記標的検出用基材）による前記干渉光の波長変化（ピークシフト）の差スペクトルにおける波長強度との関係を示す検量線を予め作成しておき、また、該差スペクトルの波長強度と、前記光干渉手段（前記標的検出用基材）により捕捉された前記標的の量との関係を示す検量線とを予め作成しておき、前記標的を含有する試料について該標的の含有量を測定した時に、前記干渉光の波長変化（ピークシフト）の差スペクトルの波長強度を測定すれば、前記検量線から前記光干渉手段（前記標的検出用基材）により捕捉された前記標的の量を定量することができる。
【０１５７】
（実施例２）
実施例１において、前記波長変化材として金ナノ粒子を、下記構造式（１）で表されるアルカンチオール金に代えた以外は、実施例１と同様にして、干渉光のスペクトル変化（ピークシフト）を測定した。
なお、前記アルカンチオール金は、予めチオール化しておいたビオチンと混合して反応させることにより前記標的捕捉体に担持することができた。
【０１５８】
【化３３】

【０１５９】
前記測定の結果、図１０に示す金ナノ粒子（直径０．３ｎｍ）の場合のスペクトル曲線に類似したスペクトル曲線（リップル）を得ることができ、６５０ｎｍにおけるピークボトムでは、前記複合体が形成される前に比べて約３ｎｍのピークシフトが観察された。
これにより、前記光干渉手段における標的受容体としてのビオチンと、前記標的としてのアビジンと、前記波長変化体における前記標的捕捉体としてのビオチンとが相互作用（吸着反応）して、前記複合体が形成されたこと、即ち、前記標的としてのアビジンの存在を検出することができた。
なお、前記干渉光のスペクトル曲線は、主波長としてのピークは形成されず、リップルのみが得られたが、前記波長変化材として前記構造式（１）で表されるアルカンチオール金を使用することにより、上述した通り、特に４００〜５００ｎｍの波長範囲において、光の吸収が生じ、波長依存性のあるスペクトル曲線（リップル）を得ることができた。これにより、主波長としてのピークが形成されない場合であっても、ピークシフトを簡便かつ確実に検知することができた。
【０１６０】
＜アビジン吸着量の計算＞
実施例１と同様にして、アビジン吸着量を計算したところ、ピークシフト（波長シフト）１ｎｍ当たり３１．７ｎｇの吸着量に相当することが分かった（３１．７ｎｇ／ｎｍ）。
【０１６１】
【発明の効果】
本発明によれば、病原物質、生体物質、有毒物質等の各種標的を高価な測定装置等を用いることなく、少ない測定誤差で簡便かつ迅速にしかも高感度で効率的に検出可能であり、更には定量も可能な標的検出装置及び標的検出方法、並びに、それらに好適に用いられる標的検出用基材及び光干渉基材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の光干渉手段（標的検出用基材）と標的と波長変化体との相互作用の一例を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明における光干渉手段（標的検出用基材）において、光干渉基材上の膜状物に設けられた標的受容体の一例を示す概念図である。
【図３】図３は、光干渉基材上に設けられた棒状有機分子（棒状材）による単分子膜（膜状物）による構造性発色（干渉色の発生）を説明するための概念図である。
【図４】図４は、構造性発色の原理を説明するための概念図である。
【図５】図５は、棒状有機分子による単分子膜（膜状物）の一形式例（ＬＢ法）を示す概略説明図である。
【図６】図６は、両親媒性の棒状有機分子を水（水相）上で配向している状態の一例を示す概略説明図である。
【図７】図７は、両親媒性の棒状有機分子を水（水相）上で立設させる方法の一例を示す概略説明図である。
【図８】図８は、金の光の吸収量に波長依存性のあることを説明するためのグラフである。
【図９】図９は、光干渉基材自体による干渉光のスペクトルと、本発明の光干渉手段（標的検出用基材）と、標的（アビジン）と、波長変化体（金ナノ粒子（直径５ｎｍ）が担持されたもの）とが相互作用して、複合体が形成された際の干渉光のスペクトルと、前記光干渉基材上に有機物層を形成させた場合の干渉光のスペクトルとを示すグラフである。
【図１０】図１０は、本発明の光干渉手段（標的検出用基材）と、標的（アビジン）と、波長変化体（金ナノ粒子が担持されたもの）とが相互作用して、複合体が形成された際において、前記波長変化体として２種類の波長変化体を用いた場合におけるそれぞれの干渉光のスペクトルと、前記光干渉基材上に有機物層を形成させた場合の干渉光のスペクトルとを示すグラフである。
【図１１】図１１は、図９及び１０において、光干渉基材自体による干渉光のスペクトルと、金ナノ粒子（直径０．３ｎｍ）を用いた際の干渉光のスペクトルとの差スペクトルを示すグラフである。
【符号の説明】
１ 標的
２ 標的（アビジン）
３ 非標的
１０ 波長変化体
１０ａ 標的捕捉体
１１ 波長変化材
２０ 光干渉手段（標的検出用基材）
２０ａ 標的受容体
２０ｂ 標的受容体（ビオチン）
２０ｃ 光干渉基材
２２ 異屈折率膜
２３ 基材
３０ 棒状有機分子
３０ａ 親油性部（疎水性部）
３０ｂ 親水性部
５０ 膜状物
６０ 押出部材

Claims (30)

1. 基材上に該基材の屈折率と異なる屈折率を有する異屈折率膜を有してなる光干渉基材上に、標的と相互作用可能な標的相互作用部を有してなる標的検出用基材に対して光を照射し、該標的検出用基材における標的相互作用部と、標的と、標的を捕捉可能な標的捕捉体および異屈折率膜と異なる屈折率を有し、かつ干渉光の波長を変化可能な波長変化材とを有する波長変化体と、を相互作用させ、該照射した光を干渉光として放射させる干渉光放射工程と、
   前記干渉光の波長変化前におけるスペクトルと、干渉光の波長変化後におけるスペクトルとを測定し、その差スペクトルを測定する波長変化検出工程と、を含み、該差スペクトルに基づいて標的の検出を行うことを特徴とする標的検出方法。
2. 波長変化検出工程において、差スペクトルをスペクトル強度に変換し、該スペクトル強度を増幅することを特徴とする請求項１に記載の標的検出方法。
3. 波長変化検出工程において、分光光度計を用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の標的検出方法。
4. 波長変化検出工程において、特定波長の光のみを透過可能であり、該特定波長の光が透過したことを検知可能である波長変化検出手段を用いることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の標的検出方法。
5. 波長変化検出手段が、干渉フィルタ及び該干渉フィルタを透過した透過光を検知可能な光検知センサーである請求項４に記載の標的検出方法。
6. 干渉光放射工程において、線状の光束を照射可能である光照射手段を用いることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の標的検出方法。
7. 光照射手段が、レーザー光照射器である請求項６に記載の標的検出方法。
8. 光干渉基材が、照射された光を干渉して放射した干渉光の波長変化に対する透過率のグラフにおけるピークトップとピークボトムとの数の合計が、任意の１００ｎｍの波長範囲において１〜２０であることを特徴とする請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の標的検出方法。
9. 光干渉基材が、３００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲における干渉光の波長変化に対する透過率のグラフにおいて、隣接するピークトップとピークボトムとの透過率の差が、４０％以下であることを特徴とする請求項８に記載の標的検出方法。
10. ３００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲における干渉光の波長変化に対する透過率のグラフにおいて、隣接するピークトップとピークボトムとの透過率の差が、３５％以下である請求項８に記載の標的検出方法。
11. 光干渉基材の異屈折率膜が、酸素化合物を含む請求項１〜請求項１０の何れか１項に記載の標的検出方法。
12. 酸素化合物が、金属酸化物及び非金属酸化物から選択される少なくとも１種である請求項１１に記載の標的検出方法。
13. 金属酸化物が、Ｔａ _２ Ｏ _５ 、ＴｉＯ _２ 及びＳｉＯ _２ から選択される少なくとも１種であ る請求項１２に記載の標的検出方法。
14. 異屈折率膜の厚みが、０．０１μｍ〜１００μｍである請求項１〜請求項１３の何れか１項に記載の標的検出方法。
15. 異屈折率膜の密度が、１．０ｇ／ｃｍ ^３ 〜３．０ｇ／ｃｍ ^３ である請求項１〜請求項１４の何れか１項に記載の標的検出方法。
16. 基材が、半導体、セラミックス、金属、ガラス、石英ガラス及びプラスチックスから選択される少なくとも１種で形成された請求項１〜請求項１５の何れか１項に記載の標的検出方法。
17. 相互作用が物理吸着及び化学吸着の少なくとも何れかである請求項１〜請求項１６の何れか１項に記載の標的検出方法。
18. 標的相互作用部が、標的を捕捉可能な標的受容体である請求項１〜請求項１７の何れか１項に記載の標的検出方法。
19. ３００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲において、異屈折率膜の複素屈折率を算出する計算式、複素屈折率＝ｎ−ｉｋ
    （ｎは屈折率を表し、ｋは消衰係数を表し、ｉは虚数を表す）、における屈折率（ｎ）と、次式、複素屈折率の大きさ＝（ｎ ^２ ＋ｋ ^２ ） ^０．５
    （ｎは屈折率を表し、ｋは消衰係数を表す）、で表される、複素屈折率の大きさとの差の絶対値が、０．５以上である請求項１〜請求項１８の何れか１項に記載の標的検出方法。
20. 波長変化材が、光の吸収量に波長依存性のある物質である請求項１〜請求項１９の何れか１項に記載の標的検出方法。
21. 波長変化材が、金属化合物及び金属ナノ粒子の少なくともいずれかである請求項１〜請求項２０の何れか１項に記載の標的検出方法。
22. 金属化合物が、金属錯体及びキレート化合物の少なくともいずれかである請求項２１に記載の標的検出方法。
23. 金属化合物が、アルカンチオール金、ベンゼンチオール金、フェノール金、アルカンジチオカーボネート金、トリアゾール金、ジアルキルジチオカルバミン酸金、脂肪族カルボン酸金、芳香族カルボン酸金及びこれらの誘導体から選択される少なくとも１種である請求項２１または請求項２２に記載の標的検出方法。
24. 金属ナノ粒子が、金粒子、白金粒子、パラジウム粒子、亜鉛粒子、銀粒子及びニッケル粒子から選択される少なくとも１種である請求項２１に記載の標的検出方法。
25. 標的受容体が、酵素、補酵素、酵素基質、酵素阻害剤、ホスト化合物、金属、抗体、抗原、微生物、寄生虫、細菌、ウイルス、ウイルス粒子、細胞、細胞破砕物、代謝産物、核酸、ホルモン、ホルモンレセプター、レクチン、糖、生理活性物質、生理活性物質受容体、アレルゲン、タンパク質、血液タンパク質、組織タンパク質、核物質、神経伝達物質、ハプテン、薬物、環境物質、化学種及びこれらの誘導体から選択される少なくとも１種である請求項１８〜請求項２０の何れか１項に記載の標的検出方法。
26. 標的捕捉体が、酵素、補酵素、酵素基質、酵素阻害剤、ホスト化合物、金属、抗体、抗 原、微生物、寄生虫、細菌、ウイルス、ウイルス粒子、細胞、細胞破砕物、代謝産物、核酸、ホルモン、ホルモンレセプター、レクチン、糖、生理活性物質、生理活性物質受容体、アレルゲン、タンパク質、血液タンパク質、組織タンパク質、核物質、神経伝達物質、ハプテン、薬物、環境物質、化学種及びこれらの誘導体から選択される少なくとも１種である請求項１〜請求項２５の何れか１項に記載の標的検出方法。
27. ホスト化合物が、単分子系ホスト化合物、多分子系ホスト化合物、高分子系ホスト化合物及び無機系ホスト化合物から選択され、
    該単分子系ホスト化合物が、シクロデキストリン、クラウン化合物、シクロファン、アザシクロファン、カリックスアレーン、シクロトリペラトリレン、スフェランド、キャビタンド、及び環状オリゴペプチドから選択され、
    該多分子系ホスト化合物が、尿素、チオ尿素、デオキシコール酸、ペルヒドロトリフェニレン、トリ−ｏ−チモチドから選択され、
    該高分子系ホスト化合物が、セルロース、デンプン、キチン、キトサン及びポリビニルアルコールから選択され、
    該無機系ホスト化合物が、層間化合物、ゼオライト及びＨｏｆｍａｎｎ型錯体から選択される請求項２５または請求項２６に記載の標的検出方法。
28. 標的がアビジンである請求項１〜請求項２７の何れか１項に記載の標的検出方法。
29. 標的受容体がビオチンである請求項１８〜請求項２８の何れか１項に記載の標的検出方法。
30. 標的捕捉体がビオチンである請求項１〜請求項２９の何れか１項に記載の標的検出方法。

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