JPS6392947A - 記録媒体及びそれを用いた画像形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、感光色素蛋白質と該感光色素蛋白質に作用し
てその機能を消失させる酵素とを組み合せた生化学的反
応を利用した記録媒体及びそれを用いた画像形成方法に
関する。

〔従来の技術〕

光を利用して画像を形成する媒体としては、ハロゲン化
銀を用いた銀塩写真システムや静電記録方法を用いた電
子写真システム、感光樹脂を用いた樹脂製版システム等
の構成のものが一般的に知られており、これらはいずれ
も、物理的あるいは化学的反応を利用したものである。

このような物理的あるいは化学的反応を利用したものに
対して、例えば酵素を触媒として用いる生化学的反応は
、一般的に、當温、常圧の穏やかな反応条件下でも十分
に高い反応速度が得られ、また反応物に対して特異的に
作用するという特長があり、反応条件の設定が容易で、
かつ反応に必要なエネルギー量も少なく、また反応の選
択牲が高く、反応効率も良いという利点を一般的に有し
ている。

すなわち、上述の従来の物理的あるいは化学的反応を利
用したものに対し、生化学的反応を利用すれば、少ない
光照射エネルギーでも高感度で高解像度の光による画像
形成が実現できる可能性がある。しかも、このＪうなシ
ステムを用いれば、光照射エネルギー量が少なくですむ
ので、光照射のための装置に、小型で簡易な構成のもの
を使用できる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明者らは、上記のような観点に基づいて、記録媒体
の構成についてｆ】々検討した結果、生体の網膜等に存
在し、生体での非常に高感度、高解像度での光感知に開
存する物質である感光色素蛋白質に着目し、その機能の
制御を酵素によって行なうことによって、エネルギー効
率の良い、高感度、高解像度での光記録が実施できるこ
とを見い出し本発明を完成した。

本発明の目的は、主物化学的反応を利用した記録媒体及
びそれを用いた画像形成方法￥ｌｒ提供することを目的
とする。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 すなわち本発明は、可視光を受光して水素イオンを輸送
する機能を有する感光色素蛋白質と、紫外光によって活
性化して前記感光色素蛋白質の機能を消失させる酵素と
を保持させた領域と：該領域の水素イオン濃度の変化を
可視化する手段と：を有することを特徴とする記録媒体
、及び、該記録媒体に、 ａ）記録情報に応じて紫外光を照射して潜像を形成する
過程と、 ｂ）紫外光を照射した記録媒体に可視光を照射して前記
潜像を可視化する過程 とを有することを特徴とする画像形成方法である。

本発明の記録媒体に用いる感光色素蛋白質の代表例は視
物質であり、これは、通常オプシン（タンパク部分）と
、レチナール（発色団）部分とからなり、生物の光感釦
機能に開存する物質である。この視物質は、光を受光し
て、それを何等かの化学的変化に置き代えて光感覚や他
の種々の機能を生しさせる作用を有するものであり、本
発明では、この視物質と同様な機能をもつバクテリアロ
ドプシンにおいての可視光を受光して水素イオンを輸送
する機能（プロトンポンプ能）が利用される。従って、
本発明に用いる感光色素蛋白質としては、このような機
能を有するものであれば、各種の感光色素蛋白質を利用
でき、そのｆＪ類に限定されるものではない。このよう
な感光色素蛋白質として、視物質、代表的なものとして
は、例えば、ロドプシン、ポリフィロプシン、アイオド
プシン等が挙げられる。

本発明で用いる感光色素蛋白質としては、光感覚を宵す
る例えば動物の網膜の視細胞分節等の生物の光感知部の
細胞や感光性を有する微生物から抽出精製したものが利
用できる。なかでも、好塩菌の細胞膜、いわゆる紫膜（
ｐｕｒｐｌｅｍｅｍｂｒａｎｅ）の主成分として存在し
、そのプロトンポンプ能の主体となっているバクテリオ
ロドプシン［Ｗ、５ｔｏｅｃｋｅｎｉｕｓ、　Ｒ，Ａ、
Ｂｏｑｏｍｏｎｉｌｎｉ、Ａｎｎ、　Ｒｅｖ。

Ｂｌｏｃｈｅｍ、、　５２．５８７〜６１６　（１９８
２）コは好塩菌がらり、Ｑｅｓｔｅｒｈｅｌｔ、　Ｗ、
５ｔｏｅｃｋｅｎｉｕｓ［Ｍｅｔｈｏｄ　ｉｎＥｎｚｙ
ｍｏｌｏｑｙ、　３１，６６７〜６７８　（１９７４）
コ等の方法などにより容易に抽出精製でき、入手し易い
ので本発明に用いるのに便利である。

本発明に用いる感光色素蛋白質の機能を消失させる酵素
は、紫外光によって活性化して、感光色素蛋白質に直接
作用して、その構成を変化させたり、あるいはそれを破
壊して、感光色素蛋白質の上述したプロトンポンプ能を
失なわせる作用を有するものであり、このような作用を
有するものであればどのようなものでも使用できる。

更に、本発明に用いる感光色素蛋白質に作用させる酵素
としては、感光色素蛋白質の機能を消失させる作用を有
する酵素を、Ｎ、Ｆ、にａｚａｎｓｕｋａｙａ。

Ｅｎｚｙｍｅ　Ｅ１１９１，４．４０１　（１９７８）
；に、Ｎ、にｕａｎ、　Ｂｉｏ−ｔｅｃｈｎｏｌ、＆　
Ｂｉｏｅｎ９．、２２１７２５（１９８０）；軽部征夫
［固定化酵素反応の制御」、化学工学、１９８１年４月
号、ｐ、５７〜６１などに記載されでいるような、例え
ば、スピロピラン、アゾベンゼン、サリチリデンアニリ
ン、スチルベン、ケイ皮酸等の紫外光により構造あるい
は性状の変化する化合物で修飾することによって、その
活性を紫外光により制御可能としたものを使用すること
ができる。

この酵素の化学修飾は、所望とする酵素と紫外光での活
性制御を可能とする化合物とを、その相応粧を考慮して
組合せて、上記した引例に記載された方法に従って実施
することができる。一般的には、酵素の基質と類似した
構造を持つ化合物を用いると化学修飾が容易である。

例えば、α−キモトリプシンは、主としてポリペプチド
鎖中の芳香族アミノ酸残基のカルボキシル基を切断する
反応の触媒として作用するものであり、芳香族の酸、例
えばケイヒ酸等で容易に化学修飾が可能である。

また、α−キモトリプシンのｃｉｓ−ケイヒ酸での修飾
では、ｃｉｓ−ケイヒ酸で修飾されたα−キモトリプシ
ンは活性を示さなくなるが、これに紫外光が照射される
と、ｃｉｓ−ケイヒ酸がｔｒａｎｓ−ケイヒ酸に異性化
し、その結果α−キモトリプシンが活性を示すようにな
る。

感光色素蛋白質に作用する上述の酵素としては、感光色
素蛋白質か蛋白質を主体として構成されでいることから
、例えば蛋白分解酵素としての活性を有するものを用い
ることができる。

そのような蛋白分解酵素としては、パパイン、トリプシ
ン、α−キモトリプシン等のプロテアーセ類を挙げるこ
とができ、これらを必要に応じて上記のように化学修飾
して用いることかできる。

これらの成分を保持した領域を形成するには、例えば、
ゲル内への固定化、バインダーを用いた固定化、マイク
ロカプセル化による固定法など種々の固定化方法か利用
できる。なお、上記感光色素蛋白質と酵素は、酵素反応
を行なわせるために水とともに記録媒体に保持される必
要があるが、水成分はこの領域の形成時に、あるいはそ
れを形成した後の例えば使用時にこの領域内に含有させ
ることもできる。

これらの固定化の材料としてはコラーゲン、ポリアクリ
ルアミド、セルロース、多孔性ガラス等が利用できる。

本発明（こあける水素イオン濃度の変化を可視化する手
段とは、感光色素蛋白質と酵素と水とを含む領域の水素
イオンＪ度の変化を、目視によって認識できる形に変換
する物質や反応系を含んで構成され、例えば、 ａ）水素イオン濃度の変化に応しで、発色若しくは消色
、または変色したつする物質を、上記感光色素蛋白質、
酵素、木を含む領域内に、あるいは該領域に接触する領
域に存在させた構成のもの、 ｂ）発色若しくは消色、または変色反応に関与し、その
至適１）Ｈ範囲の特定された酵素と、その反応に必要な
物質とを上記感光色素蛋白質、酵素、水を含む領域内に
、あるいは該領域に接触する領域に存在させた構成のも
の、 など、水素イオン濃度の変化や電気化学的ポテンシャル
の変化を可視化できる様々な方式を用いた構成とするこ
とができる。

上記ａ）の例としては、例えばクレゾールパープル、ブ
ロモチモールブルー、ニュートラルレッド、フェノール
レット、クレゾールレッド、α−ナフトールフタレイン
等の、いわゆるｐ）Ｉ指示薬力・利用でき、これらは水
の存在下で用いられる。

なお、これらの可視化物質を用いた可視化手段を、前記
した感光色素蛋白質、酵素及び木を含む領域と独立しで
形成する場合にも、該感光色素蛋白質等を含む領域の形
成方法を同様に利用できる。

以下、本発明の記録媒体の構成及びそれを用いた画像形
成方法を図面を用いて詳細に説明する。

第１図は、本発明の記録媒体の一構成例を示した模式的
断面図である。

この記録媒体においては、基材３上に画像形成層２と感
光層１の２層が積層された構成を有するものである。

画像形成層２は、例えば前述したゲル中に、ｐ）ｌ指示
薬と水等の前述したような水素イオン濃度変化を可視化
する物質を包含させて基板上に積層したものである。

感光層１は、例えば前述したゲル中に、感光色素蛋白質
と、活性化することにより感光色素蛋白質の機能を消失
させる作用を有する酵素と、水とを包含させて画像形成
層２上に更に積層したものである。

なお、画像形成層２及び感光層１を形成する際の各成分
は、可視化できる程度に十分な水素イオン濃度の変化が
得られ、かつ各反応が良好（と進行できる程度の濃度で
含有させれば良い。

また、酵素反応や水素イオン濃度の変化の可視化反応を
良好に行なわせるためには、十分な水分を存在させる必
要があり、例えば、ゲルで固定化する場合では、水分の
含有量を少なくとも１５％以上、好ましくは２５％以上
とする必要がある。

更に、画像形成層２及び感光層１には、その層内の物質
が良好に作用するように、ｐＨ１浸透圧、賦活剤等の添
加など、その物理的、化学的、あるいは生化学的環境を
調整しておくことは言うまでもない。

基材３は、樹脂、ガラス、セラミックス、金属等から所
望に応じて形成することができる。

なお、第１図の例では、感光層を形成する物質と、画像
形成層を形成する物質とが２層に分離されて保持されい
るが、本発明の記録媒体は、このような構成に限定され
るものではなく、これらが同一層内に保持された構成で
あっても良く、また感光層と画像形成層の複数を所望の
順に積層した多層構成のものであっても良い。

このような構成の記録媒体を用いた画像形成は、例えば
以下のようにして寅施される。

まず、必要に応じて感光層１及び画像形成層２そ湿潤す
るなどして木を供給保持させる。

次に、感光層１に記録情報に応じて第１図に示すように
紫外光を照射する。すると、照射された部分ｌａ内にあ
る感光色素蛋白質に作用する酵素は活性化し、これが感
光色素蛋白質に作用し、その部分にある感光色素蛋白質
の可視光の受光によるプロトンポンプ能を消失させる。

すなわち、紫外光の照射により、プロトンポンプ能を維
持した感光色素蛋白質を含む部分（非照射部）Ｉｂと、
それを消失した感光色素蛋白質を含む部分（照射部）１
ａとからなるＭ像が形成される。

次に、第２図に示すように感光層１に可視光を照射する
と、年間Ｉ）を部ｌｂの感光色素蛋白質はそのプロトン
ポンプ能を維持しているので、そこで水素イオンを輸送
し、その領域の水素イオン濃度を変化させ、その変化は
、画像形成層２にある水素イオン濃度変化を可視化する
物質あるいは反応系に作用し、それが機能してその部分
が発色若しくは消色、または変色する。

一方、照射部１ａの感光色素蛋白質はそのプロトンポン
プ能を失っているので、その部分においでは、上記のよ
うな変化はなく、照射部の画像形成層２はもとの色（状
態）のまま残され、非照射部１ｂの発色若しくは消色、
または変色との光学的な差による画像が形成される。

（発明の効果〕 本発明の記録媒体においては、感光色素蛋白質と、その
活性を制御する酵素とが組合わされることによって、感
光色素蛋白質の特性を有効に利用した生化学的反応を伴
なう高感度、高解像度での画像形成が可能となった。

特に、感光色素蛋白質の作用を制御する酵素が作用する
段階と、感光色素蛋白質が作用する段階との２つの段階
で、インプットされたエネルギーが増幅されるので、少
ない光照射エネルギーでも高感度で高解像度の光による
画像形成か寅現できる、しかも、このようなシステムを
用いれば、光照射エネルギー量が少なくてすむので、光
照射のための製雪に小型で簡易な構成のものを使用でき
る。

〔実施例） 以下実施例に基づき本発明を更に説明する。

実施例１ 基材としてのポリエステルフィルム（厚さ１００Ｕ）上
に、ポリアクリルアミド１０９、ブロモチモールブルー
０．０２９　、エタノール１０１１及び水１００ＩＩＬ
の混合物を乾燥膜厚が、５μとなるように均一に塗布し
、これを８０℃で３０分間乾燥させ、青色透明の画像形
成層を形成した。

これとは別に、ｃｉｓ−ケイ皮酸イミダゾールのアセト
ン溶液と、α−キモトリプシンの水溶液を混合した溶液
を、撹拌しつつ１時間数百して得た溶液に、好塩菌から
、先に琴げたり、　Ｑｅｓｔｅｒｈｅｌｔらの方法によ
って抽出精製したバクテリオロドブシ次に、この溶液を
、先に形成した画像形成層上に乾燥膜厚が３−となるよ
うに塗布し、これを６０°Ｃで３０分間乾燥させ、感光
層を形成し、本発明の記録媒体を得た。

この記録媒体を水で十分に湿潤した債、感光層に所望の
露光パターンを形成するマスクを重ね合せ、その上から
紫外光（４００Ｗ高圧水銀灯）を１５分間照射し、潜像
を形成した。

この紫外光照射処理終了後、可及的速やかにマスクを取
り除き、全面にキセノンランプによって可視光を５分間
照射した。

すると、先に紫外光を照射しなかった部分における下層
（画像形成層）が淡黄色に変色し、紫外光を照射した部
分（青色透明）との色の差による鮮明な画像が得られた
。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の記録媒体及び画像形成方法
の一例を示すその模式的断面部分図である。 １：感光層　　　　　　１ａ：照射部 １ｂ：非照射部 ２・画像形成層 ３：基板

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）可視光を受光して水素イオンを輸送する機能を有す
   る感光色素蛋白質と、紫外光によって活性化して前記感
   光色素蛋白質の機能を消失させる酵素とを保持させた領
   域と：該領域の水素イオン濃度の変化を可視化する手段
   と：を有することを特徴とする記録媒体。 ２）前記感光色素蛋白質がバクテリオロドプシンである
   特許請求の範囲第１項に記載の記録媒体。 ３）前記酵素がプロテアーゼ活性を有する特許請求の範
   囲第１項または第２項に記載の記録媒体。 ４）可視光を受光して水素イオンを輸送する感光色素蛋
   白質と、紫外光によって活性化して前記感光色素蛋白質
   の機能を消失させる酵素とを保持させた領域と：該領域
   の水素イオン濃度の変化を可視化する手段と：を有する
   記録媒体に、 ａ）記録情報に応じて紫外光を照射して潜像を形成する
   過程と、 ｂ）紫外光を照射した記録媒体に可視光を照射して前記
   潜像を可視化する過程と を含むことを特徴とする画像形成方法。 ５）前記感光色素蛋白質がバクテリオロドプシンである
   特許請求の範囲第４項に記載の画像形成方法。 ６）前記酵素がプロテアーゼ活性を有する特許請求の範
   囲第４項または第５項に記載の画像形成方法。